JPH0437167B2 - - Google Patents

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JPH0437167B2
JPH0437167B2 JP62139980A JP13998087A JPH0437167B2 JP H0437167 B2 JPH0437167 B2 JP H0437167B2 JP 62139980 A JP62139980 A JP 62139980A JP 13998087 A JP13998087 A JP 13998087A JP H0437167 B2 JPH0437167 B2 JP H0437167B2
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JP
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ton
elastic modulus
carbon fibers
fibers
modulus
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JP62139980A
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JPS63309620A (ja
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Yoshinori Sudo
Toshuki Ito
Hideyuki Nakajima
Yoshimasa Suzuki
Shinichi Nayuki
Hiroyasu Ogawa
Harumitsu Enomoto
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Petoca Ltd
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Petoca Ltd
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/145Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from pitch or distillation residues

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Working-Up Tar And Pitch (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野 本発明は、高強度高弾性率のメソフエースピツ
チ系炭素繊維の製造法に関するものである。更に
詳しくはメソフエースピツチ系炭素繊維を黒鉛化
するに当たり、操業の安定化をはかり、高品質、
特に高度の機械的性質を有す高強度高弾性率炭素
繊維を比較的安価に製造する方法に関するもので
ある。本発明は、特に弾性率75ton/mm2以上、引
つ張り強度250Kgf/mm2以上の高強度高弾性率炭
素繊維の製造に関し好ましい方法である。 (ロ) 従来の技術 従来から減圧軽油の熱接触分解(FCC)ある
いはナフサの熱分解によつて副生された残渣炭素
物質から石油系ピツチ系炭素繊維が製造されるこ
とは良く知られている。炭素繊維は、その力学
的、化学的、電気的緒特性および軽量性等によ
り、航空宇宙用構造材料、スポーツ用品等の用途
に広く使用されている。 特に、メソフエースピツチ系炭素繊維はPAN
などの有機ポリマー系の繊維から製造される炭素
繊維と異なり、炭化黒鉛化処理で、高弾性率を得
やすいことから弾性率75ton/mm2以上の高弾性率
炭素繊維の製造要求が増えて来ている。しかしな
がらメソフエースピツチ系炭素繊維においても弾
性率を高くするには、その高さに応じた高温の黒
鉛化処理を必要とする。高温を得る装置は、通常
炭素材を炉芯筒とする焼成炉が用いられるが、弾
性率75ton/mm2以上の炭素繊維を製造するには、
処理温度が炭素の昇華温度の3000℃に近い温度と
なり、炉芯筒の寿命が極めて短く、炭素繊維のコ
ストは極めて高い問題点がある。また、高弾性率
であるがゆえに、破断伸度が0.5%以下の脆性材
料となり、焼成過程での無理な延伸を行なうと、
単繊維切れ、毛羽の発生等の工程性や製品品質へ
の悪影響を及ぼすという問題点があつた。 (ハ) 発明が解決しようとする問題点 メソフエースピツチ系炭素繊維は、比較的高弾
性率が得やすいことからPANなどの有機ポリマ
ー系の炭素繊維と異なり、通常は炭化黒鉛化処理
で積極的に延伸を掛けることは実施されていな
い。本発明はメソフエースピツチ系炭素繊維を
2600℃以上の温度にて再焼成して、弾性率
75ton/mm2以上かつ引つ張り強度250Kgf/mm2以上
の高強度高弾性率炭素繊維を製造する際に、メソ
フエースピツチ系炭素繊維の弾性率向上のため
に、延伸を付与することが非常に効果的であるこ
とを見出し、炭素繊維が無理な延伸により単繊維
切れが多数発生する問題点や高弾性率を目指すが
あまり、過度に高い温度を得ようとして焼成炉の
炉芯筒の寿命を著しく縮め、コストの高い炭素繊
維となる問題点を解決することを目的とする。 (ニ) 問題点を解決する手段 本発明はメソフエースピツチ系炭素繊維をその
弾性率Mに応じて、弾性率が2ton/mm2以上、
10ton/mm2以下の場合には延伸率Sが(1)式を満足
するように、また弾性率が10ton/mm2以上70ton/
mm2以下の場合には延伸率Sが(2)式を満足するよう
に延伸を付与しつつ、2600℃以上の温度にて、数
秒から数分間、再焼成することによる弾性率
75ton/mm2以上、引つ張り強度250Kgf/mm2以上の
高強度高弾性率炭素繊維を製造する方法である。 0.557M+0.79≦S≦0.371M+5.06 (1) −0.102M+7.38≦S≦−0.121M+9.98 (2) 但し、M:炭素繊維の弾性率(ton/mm2) S:延伸率(%) 本発明によれば高強度高弾性率のメソフエース
ピツチ系炭素繊維を安定した工程で、効率良くし
かも比較的安価に製造することができる。 本発明におけるメソフエースピツチの原料とし
ては石油の常圧蒸留残油、減圧蒸留残油、減圧軽
油の熱接触分解残油およびこれらの残油の熱処理
によつて副生されるタールやピツチなどの石油系
重質油、コールタール、コールタールピツチ、石
炭液化物などの石炭系重質油があげられる。この
原料を非酸化性雰囲気で加熱処理し、メソフエー
スピツチを生成せしめ、これを成長させ、比重差
によりメソフエースを沈降分離することによりメ
ソフエース含有率100%のピツチを製造できる。
なお通常の方法で得たピツチを用いるよりも、こ
の沈降分離法で製造したメソフエースピツチを用
いて、本発明の炭素繊維の製造方法を採用するこ
とが好ましい。上記メソフエースピツチを好まし
くは、ノズル孔出口に拡張部を有するノズルを用
いて溶融紡糸したのち、不融化処理及び炭化黒鉛
化処理された炭素繊維の弾性率は焼成温度によつ
て異なることはよく知られているが、本発明の原
料として用いる炭素繊維は、弾性率が2ton/mm2
上、70ton/mm2以下のものである。 本発明ではかかる繊維を黒鉛化処理、すなわち
不活性雰囲気中2600℃以上さらに好ましくは、
2700〜2900℃の温度領域で弾性率が2ton/mm2
上、10ton/mm2以下の場合には延伸率Sが(1)式を
満足させるように、また弾性率が10ton/mm2以上、
70ton/mm2以下の場合には延伸率Sが(2)式を満足
させるように処理される。 ここで黒鉛化処理温度が2600℃以下であれば本
発明が目的とする弾性率75ton/mm2以上、引つ張
り強度250Kgf/mm2以上の性能を有する炭素繊維
を効率良く製造することはできなかつた。 また黒鉛化処理温度が2900℃以上であれば炉芯
筒の寿命が短くなり長時間の安定な生産の継続が
困難となる。本発明での延伸率Sは上記式(1)、(2)
を満たすもので、好ましくは2600〜2900℃の温度
領域で再焼成することを意味しており、その処理
条件に保つことが、高強度高弾性率を得るのみな
らず工程の安定性に不可欠である。なお延伸率
は、次の式から求められる。 延伸率={(出口の送りローラー速度)−(入口の送り
ローラー速度)}x100/(入口の送りローラー速度) 以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。なお特に記載のないかぎり延伸率以外の
「%」は重量で示す。 実施例 1 熱接触分解(FCC)残油の初留450℃終留560
℃(常圧換算)の留分にメタンガスを導入しなが
ら400℃で6時間熱処理し、さらに330℃で8時間
加熱してメソフエースを成長させ比重差によりメ
ソフエースを沈降分離した。このピツチは光学異
方性成分を100%含有し、ピリジン不溶分63%、
トルエン不溶分87%を含有していた。このピツチ
をノズル孔出口に拡張部を有するノズル孔1000個
を有する紡糸口金を用い、270m/minで溶融紡
糸したのち、ネツトコンベヤーの上で180℃から
320℃まで2℃/minの昇温速度で不融化した。 この不融化繊維をアルゴン雰囲気中1800℃の温
度で炭化処理して引つ張り強度223Kgf/mm2、弾
性率23ton/mm2の炭素繊維を得た。さらに、この
炭素繊維を表1に示す延伸率を付与しながら2800
℃にて、30秒間黒鉛化処理することにより表1の
【表】 性状を持つ黒鉛繊維を得た。 表1より第1図を作成したが、引つ張り強度
250Kgf/mm2以上、弾性率75ton/mm2以上の物性を
持つ繊維を得るためには、延伸率が5%から7.2
%になるように黒鉛化処理することが好ましい。 実施例 2 実施例1と同様に作られた不融化繊維を700℃
から2700℃の温度で炭化処理し、表2に示すよう
な弾性率の異なる炭素繊維を得た。
【表】 さらに延伸を付与しながら、2800℃にて30秒間
黒鉛化処理することにより、第2図から第5図に
示すような性状を持つ黒鉛繊維を得た。第1図か
ら第5図の結果から最適な延伸率の範囲を示す第
6図を作成した。 第6図から炭素繊維を再焼成する場合、炭素繊
維の弾性率が2ton/mm2以上、10ton/mm2以下では
延伸率Sが(1)式を満足させるように、また弾性率
が10ton/mm2以上、70ton/mm2以下の場合には延伸
率Sが(2)式を満足させるように再焼成することが
望ましい。延伸率が(1),(2)式より低い延伸を実施
したものは、強度250Kgf/mm2、弾性率75ton/mm2
を越えず、また高い延伸率では単繊維切れによる
毛羽等のため製造できなかつたり、実用に耐えな
い繊維であつた。 (ホ) 発明の効果 本発明によれば炉芯筒の寿命を著しく縮めるこ
となく、比較的安定した工程で、比較的安価に上
記黒鉛繊維を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1〜5図は黒鉛化処理時における延伸率と得
られた繊維の引つ張り強度、弾性率の関係を示し
たものである。第6図は本発明(1)式および(2)式に
示された、炭素繊維の弾性率と延伸率の関係式の
範囲を示したものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 メソフエースピツチ繊維から誘導されたピツ
    チ系炭素繊維をその引つ張り弾性率Mに応じて、
    弾性率が2ton/mm2以上、10ton/mm2以下の場合に
    は延伸率Sが(1)式を満足するように、また弾性率
    が10ton/mm2以上、70ton/mm2以下の場合には延伸
    率Sが(2)式を満足するように延伸率Sを付与しつ
    つ、2600℃以上の温度にて再焼成することによる
    弾性率75ton/mm2以上、引つ張り強度250Kgf/mm2
    以上の高強度高弾性率炭素繊維の製造法。 0.557M+0.79≦S≦0.371M+5.06 (1) −0.102M+7.38≦S≦−0.121M+9.98 (2) 但し、M:炭素繊維の弾性率(ton/mm2) S:延伸率(%)
JP62139980A 1987-06-05 1987-06-05 高強度高弾性率のメソフェ−スピッチ系炭素繊維の製造法 Granted JPS63309620A (ja)

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US07/201,990 US4892722A (en) 1987-06-05 1988-06-03 Method for producing high strength, high modulus mesophase-pitch-based carbon fibers
DE3851467T DE3851467T2 (de) 1987-06-05 1988-06-03 Auf Mesophasenpech basierende Kohlenstoffasern.

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5308599A (en) * 1991-07-18 1994-05-03 Petoca, Ltd. Process for producing pitch-based carbon fiber
EP0543147B1 (en) * 1991-10-18 1997-06-25 PETOCA Ltd. Carbon fiber felt and process for its production
JPH05302217A (ja) * 1992-01-31 1993-11-16 Petoca:Kk マトリックス用ピッチの製造方法
WO2010087371A1 (ja) * 2009-01-30 2010-08-05 帝人株式会社 黒鉛化短繊維およびその組成物

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3634035A (en) * 1969-04-28 1972-01-11 Celanese Corp Continuous production of uniform graphite fibers
CA937374A (en) * 1970-07-28 1973-11-27 Araki Tadashi Production of graphite fibers
US3764662A (en) * 1971-04-21 1973-10-09 Gen Electric Process for making carbon fiber
US4131644A (en) * 1974-03-29 1978-12-26 Ube Industries, Inc. Process for producing carbon fiber
US3976746A (en) * 1974-06-06 1976-08-24 Hitco Graphitic fibers having superior composite properties and methods of making same
US4100004A (en) * 1976-05-11 1978-07-11 Securicum S.A. Method of making carbon fibers and resin-impregnated carbon fibers
US4209500A (en) * 1977-10-03 1980-06-24 Union Carbide Corporation Low molecular weight mesophase pitch
JPS58180584A (ja) * 1982-04-19 1983-10-22 Nippon Oil Co Ltd ピッチ系炭素繊維の製造方法
WO1985001752A1 (fr) * 1983-10-13 1985-04-25 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Fibres de carbone a haute resistance et module d'elasticite eleve et leur procede de production
US4610860A (en) * 1983-10-13 1986-09-09 Hitco Method and system for producing carbon fibers
US4574077A (en) * 1983-10-14 1986-03-04 Nippon Oil Company Limited Process for producing pitch based graphite fibers
KR870000533B1 (ko) * 1984-05-18 1987-03-14 미쓰비시레이욘 가부시끼가이샤 탄소섬유의 제조방법
JPS61103989A (ja) * 1984-10-29 1986-05-22 Maruzen Sekiyu Kagaku Kk 炭素製品製造用ピツチの製造法
JPS6224525A (ja) * 1985-07-25 1987-02-02 松下電工株式会社 有極リ−ドリレ−
JPH10254A (ja) * 1996-06-17 1998-01-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd サッカーのpk合戦ゲーム装置
JPH114123A (ja) * 1997-06-11 1999-01-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd フィードフォワード増幅器の調整方法
JPH114624A (ja) * 1997-06-18 1999-01-12 Mitsui Bussan Aguro Business Kk 芝地の造成方法

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JPS63309620A (ja) 1988-12-16
DE3851467T2 (de) 1995-03-02
EP0293903A2 (en) 1988-12-07
US4892722A (en) 1990-01-09
DE3851467D1 (de) 1994-10-20
EP0293903B1 (en) 1994-09-14

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