JPH0247309A - 改良された黒鉛繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、改良された黒鉛繊維の製造方法、特に炭素繊
維を２０００℃以上の最高熱処理温度で黒鉛化処理する
際の、金属炭化物および窒化物等の結晶の生成を防止あ
るいは軽減し、黒鉛化炉の炉芯管の寿命を延長する方法
に関する。

［従来技術］ 従来、炭素繊維を窒素雰囲気中２０００℃以上、特に２
５００℃で黒鉛化すると黒鉛化炉内で蒸発した炭素繊維
中の不純物と熱分解炭素あるいは雰囲気窒素が反応し、
化学平衡に基づいて炉内特定の温度領域に炭化物および
窒化物が固着していた。

また、炭素繊維の製造、特にその原料繊維段階でシリコ
ーン油剤が広く用いられているが、そのような炭素繊維
を黒鉛化する際にも、炭化珪素や窒化珪素などの窒素化
合物が生成し炉内に固着していた。その他、２５００℃
以上の温度で処理を続けると炉芯管の黒鉛が分解し、炉
の温度分布異常となり黒鉛繊維の品質低下の原因となっ
ていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、黒鉛化繊維を製造する際に生じる前記、金属化
合物は炉内に固着し長時間焼成を続けると炉内を閉塞す
るようになる。また、前記金属化合物を主体とする固着
物は走行繊維を傷つけ、毛羽発生の原因となったり強度
低下をもたらす。このためこのような固着物はすみやか
に除去せねばならぬという問題があった。

一方、このような固着物を除去するための製造の中断や
、その除去作業に人手がかかる等のため、黒鉛繊維のコ
ストが高くなるという問題があった。

さらに、最高熱処理温度２５００℃以上の高温で黒鉛化
処理を続けると炉芯管の寿命が短かくなり、交換頻度が
多くなる問題がある。

本発明の課題は、上記従来技術の問題点、即ち黒鉛繊維
の品位、品質および生産性などの低下原因となる金属炭
化物、同窒化物などが炉内へ固着するのを未然に防止し
、黒鉛化炉の炉芯管の寿命を延長せしめることにある。

［課題を解決するための手段］ 前記した本発明の課題は、炭素繊維を最高熱処理温度２
０００℃以上で黒鉛化処理するに際し、黒鉛化炉内に不
活性ガスと四塩化炭素を供給することによって解決でき
る。

すなわち、本発明における炭素繊維としてはアクリル系
、レーヨン系、ピッチ系繊維などがあるが、これらのう
ちアクリル系炭素繊維が高物性の黒鉛繊維が得られ易い
点で好ましい。

また、黒鉛化炉には、マツフルに黒鉛を用いたタンマン
類および誘導加熱炉などがあり、形状は縦型、横型何れ
を用いても良い。

さらに、雰囲気ガスには不活性ガスと四塩化炭素を必須
成分とする混合ガスを用いる。

前述したように炭素繊維を最高熱処理温度２０００℃以
上で黒鉛化する際に生成する金属炭化物、金属窒化物お
よび珪素化合物などは炉内において固着物となるが、こ
れらの金属化合物な四塩化炭素と化学結合させることに
より、炉壁に固着させることなく炉外に排出することが
出来る。

この際、用いる不活性ガスの例としては、アルゴン、窒
素、ヘリウム等であるが、通常は安価に入手出来る窒素
が好ましい。

また、該不活性ガスと混用する四塩化炭素の量は、炭素
繊維中に含まれる金属不純物成分および量、黒鉛化炉装
置、Ｎ２．！、珪素濃度、最高熱処理温度、炉内温度分
布等の各条件によって決定されるので、−概に供給四塩
化炭素量を特定することは困難であるが、現在市販され
ている種々の炭素繊維の無機元素含有量（１０〜１０１
０００ｐｐから考えて供給炭素繊維ｉ　Ｋ　ｇ当りに対
する四塩化炭素量はガス量として０．０３〜３５ｇ、好
ましくは０．１３〜１４．０ｇが良い。このため、上記
混合ガス中の四塩化炭素ガス濃度は、０．００１％以上
で、その上限は、安全性、経済性等の要因から１％以下
で、好ましくは０．１％以下が良い。

上記不活性ガスと四塩化炭素との混合ガスを必要とする
黒鉛化処理時の炉内温度としては、炭素１ｉａｌｉ！ｉ
ｔ中および炉内に存在する金属化合物の生成が顕著にな
る温度２０００℃以上である。２０００℃以下では、炉
内に固着する金属化合物の結晶の生成が少なく、また固
着しないため四塩化炭素を使用する必要がない。

［実施例］ 以下本発明を実施例により、更に詳細に説明する。

実施例　１ アクリロニトリルから製造した、単糸繊度１デニール、
単糸本数１２０００本からなり、珪素量１１００ｐｐと
ナトリウム、鉄等の他の金属不純物合わせて３０ｐｐｍ
含む炭素繊維総供給系量１２００Ｋｇを、糸条が通るマ
ツフル断面積が１０００ｍ２を有するタンマン類を用い
て最高熱処理温度２５００℃で１４日間連続焼成を行っ
た。この間、黒鉛化炉内へ窒素ガスを５ＯＮｊ２／分と
四塩化炭素をガス量として０．１３ｇ／分供給し続けた
結果、炉内および繊維上には金属炭化物に由来する固着
物が発生せず、炉芯管の分解も少なく炉内温度分布も異
常なかった。

比較例　１ 実施例１と同じ条件て四塩化炭素のみ供給を停止し焼成
を行った結果、スタート後７臼目で炉内が閉塞しプロセ
ス不能になった。

実施例　２ 実施例１と同じ条件で窒素ガスの流量のみ２０ＯＮ（１
／分にして連続焼成を行った結果、スタート後１４８目
では炉内の温度１８００℃の領域に少量の金属炭化物が
固着していたがプロセス性および製品の品位、品質には
全く問題無かった。

実施例　３ 実施例１と同じ条件で炉内に供給する炭素繊維に含まれ
る珪素量を１５００ｐｐｍとして１４日間連続焼成した
結果、１４日目では炉内に少量の金属炭化物が付着して
いたがプロセス性および製品の品位、品質には全く問題
無かった。

実施例　４ 実施例１の条件で四塩化炭素の供給量をガス量として０
．０２ｇ／分に減少させて１４日間連続焼成した結果、
１２日目から炉内の温度分布が変化しはじめて１４日目
には黒鉛繊維の物性が低下した。

［発明の効果］ 上述したとおり、本発明方法は炭素繊維を黒鉛化処理す
る際の、炉内雰囲気として不活性ガスと四塩化炭素を必
須成分とする混合気体を用いたものであり、これにより
従来の黒鉛化処理時の金属固着物にもとずく炉内閉塞、
処理糸条の毛羽立ちや、強度低下、並びに金属固着物の
除去作業の経費高などの問題を一挙に解消することがで
きる。

更に驚くべきことには、炉内温度が２０００’Ｃ以上、
特に２５００℃以上で黒鉛化を続けると炉芯管の表面の
炭素が蒸発し寿命が短くなるが、その際、前記したよう
に炉内雰囲気ガスとして四塩化炭素を用いると、それが
炭素と塩素とに分離し、炉内の分解炭素濃度を増加させ
ることになる。このことが炉芯管からの炭素の蒸発を抑
制し、以て炉芯管の寿命を大幅に延長させるという顕著
な効果を奏するのである。

特許出願人　　　　　　東し株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭素繊維を最高熱処理温度２０００℃以上で黒鉛化処理
   するに際し、黒鉛化炉内に不活性ガスと四塩化炭素を供
   給することを特徴とする改良された黒鉛繊維の製造方法
   。