JPH05247729A - ピッチ系炭素繊維ミルドの製造方法 - Google Patents
ピッチ系炭素繊維ミルドの製造方法Info
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- JPH05247729A JPH05247729A JP4051535A JP5153592A JPH05247729A JP H05247729 A JPH05247729 A JP H05247729A JP 4051535 A JP4051535 A JP 4051535A JP 5153592 A JP5153592 A JP 5153592A JP H05247729 A JPH05247729 A JP H05247729A
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- milled
- fibers
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 不融化処理したピッチ系繊維或いは同処理後
更に600℃以下で熱処理したピッチ系繊維をミルド化
した後、炭化または黒鉛化する、繊維長/繊維径比が8
以下の極短ピッチ系炭素繊維ミルドの製造方法。 【効果】 極短ピッチ系炭素繊維ミルドが容易に製造で
きる。加えて繊維長分布もシャープである。
更に600℃以下で熱処理したピッチ系繊維をミルド化
した後、炭化または黒鉛化する、繊維長/繊維径比が8
以下の極短ピッチ系炭素繊維ミルドの製造方法。 【効果】 極短ピッチ系炭素繊維ミルドが容易に製造で
きる。加えて繊維長分布もシャープである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は多くの工業分野で用いら
れているピッチ系炭素繊維ミルドの製造方法に関するも
のである。
れているピッチ系炭素繊維ミルドの製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】炭素繊維はその耐薬品性、高強度、耐熱
性、電気伝導性、耐摩耗性等の優れた特性により数多く
の工業分野で広く用いられている。特にピッチ系炭素繊
維は石油、石炭、有機化合物の残査タ−ルを出発原料と
することより近年、安価・高性能を合わせ持つ素材とし
て注目されている。ピッチ系炭素繊維は長繊維フィラメ
ント状や短繊維トウまたはこれらを一定長さの短繊維に
切断したチョップドファイバ−やミルドファイバ−とし
て用いられている。この内炭素繊維ミルド(ミルドファ
イバ−)は分散が容易且つ均質であることより各種マト
リックスの性能強化材として幅広く用いられている。
性、電気伝導性、耐摩耗性等の優れた特性により数多く
の工業分野で広く用いられている。特にピッチ系炭素繊
維は石油、石炭、有機化合物の残査タ−ルを出発原料と
することより近年、安価・高性能を合わせ持つ素材とし
て注目されている。ピッチ系炭素繊維は長繊維フィラメ
ント状や短繊維トウまたはこれらを一定長さの短繊維に
切断したチョップドファイバ−やミルドファイバ−とし
て用いられている。この内炭素繊維ミルド(ミルドファ
イバ−)は分散が容易且つ均質であることより各種マト
リックスの性能強化材として幅広く用いられている。
【0003】炭素繊維ミルドによるマトリックスの改
質、強化においては、炭素繊維の特性のほかに炭素繊維
ミルド(ミルドファイバ−)のアスペクト比(繊維長
(L)/繊維径(D))が重要な因子となる。複合化の
目的に応じてアスペクト比(L/D)は大きいものから
小さいものまでが使用される。
質、強化においては、炭素繊維の特性のほかに炭素繊維
ミルド(ミルドファイバ−)のアスペクト比(繊維長
(L)/繊維径(D))が重要な因子となる。複合化の
目的に応じてアスペクト比(L/D)は大きいものから
小さいものまでが使用される。
【0004】従来技術では炭素繊維ミルド(ミルドファ
イバ−)の製造は、紡出後、酸化性雰囲気下で不融化処
理されたピッチ系繊維を炭化または黒鉛化して製造され
た炭素繊維をハンマ−ミル、ボ−ルミル、ロ−ル等の装
置を用いて所定の大きさまで切断、粉砕することにより
行われている。しかしながら、この方法では炭素繊維の
特性である高強度、高耐摩耗性に打ち勝つため多大のエ
ネルギ−を投入しなければならない。特にアスペクト比
(L/D)が小さいものはミルド化を進めても繊維長の
長いものが残ったり、繊維径及び繊維長が明確でなくな
る微粉化現象を伴ったりで安定したミルド化が困難とな
り実質的にアスペクト比(L/D)<8のものは製造さ
れていないのが現状である。
イバ−)の製造は、紡出後、酸化性雰囲気下で不融化処
理されたピッチ系繊維を炭化または黒鉛化して製造され
た炭素繊維をハンマ−ミル、ボ−ルミル、ロ−ル等の装
置を用いて所定の大きさまで切断、粉砕することにより
行われている。しかしながら、この方法では炭素繊維の
特性である高強度、高耐摩耗性に打ち勝つため多大のエ
ネルギ−を投入しなければならない。特にアスペクト比
(L/D)が小さいものはミルド化を進めても繊維長の
長いものが残ったり、繊維径及び繊維長が明確でなくな
る微粉化現象を伴ったりで安定したミルド化が困難とな
り実質的にアスペクト比(L/D)<8のものは製造さ
れていないのが現状である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、ピッチ系炭素繊維ミルド(ミルドファイバ
−)の製造に関して、従来技術では実質的には出来なか
ったアスペクト比(L/D)<8の極短ミルドの製造を
含めて、多大なエネルギ−を要すること無く製造する技
術を開発することにある。
する課題は、ピッチ系炭素繊維ミルド(ミルドファイバ
−)の製造に関して、従来技術では実質的には出来なか
ったアスペクト比(L/D)<8の極短ミルドの製造を
含めて、多大なエネルギ−を要すること無く製造する技
術を開発することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
課題を解決すべく鋭意研究した結果、ピッチ系炭素繊維
においては、紡出後、酸化性雰囲気下で不融化処理され
た繊維(以後、不融化繊維と呼ぶ)、或いは同処理後に
更に600℃以下の温度で熱処理した繊維(以後、熱処
理繊維と呼ぶ)が十分な強度がなく脆弱であること、こ
れら繊維のミルド化が微粉化を伴わず行えること、更に
このミルド化したものは何等の張力を加えずとも通常の
炭化または黒鉛化処理することで十分な物性のピッチ系
炭素繊維ミルドが得られること、即ち、ミルド化に際し
ての投入エネルギ−が少ないにもかかわらずアスペクト
比(L/D)<8のミルドが容易に製造し得ることを見
い出し、本発明を完成するに至った。
課題を解決すべく鋭意研究した結果、ピッチ系炭素繊維
においては、紡出後、酸化性雰囲気下で不融化処理され
た繊維(以後、不融化繊維と呼ぶ)、或いは同処理後に
更に600℃以下の温度で熱処理した繊維(以後、熱処
理繊維と呼ぶ)が十分な強度がなく脆弱であること、こ
れら繊維のミルド化が微粉化を伴わず行えること、更に
このミルド化したものは何等の張力を加えずとも通常の
炭化または黒鉛化処理することで十分な物性のピッチ系
炭素繊維ミルドが得られること、即ち、ミルド化に際し
ての投入エネルギ−が少ないにもかかわらずアスペクト
比(L/D)<8のミルドが容易に製造し得ることを見
い出し、本発明を完成するに至った。
【0007】即ち、本発明は、不融化処理したピッチ系
繊維或いは同処理後に更に600℃以下で熱処理したピ
ッチ系繊維をミルド化した後、炭化または黒鉛化するこ
とを特徴とするピッチ系炭素繊維ミルドの製造方法にあ
る。
繊維或いは同処理後に更に600℃以下で熱処理したピ
ッチ系繊維をミルド化した後、炭化または黒鉛化するこ
とを特徴とするピッチ系炭素繊維ミルドの製造方法にあ
る。
【0008】本発明で用いるピッチ系繊維としては、石
油、石炭、有機化合物等から得られるタ−ル成分を出発
原料とするものであり、用いるピッチ原料の種類やその
光学的性質、また直状、曲状や長繊維、短繊維等の繊維
形状によって特に限定されない。
油、石炭、有機化合物等から得られるタ−ル成分を出発
原料とするものであり、用いるピッチ原料の種類やその
光学的性質、また直状、曲状や長繊維、短繊維等の繊維
形状によって特に限定されない。
【0009】本発明で云う不融化繊維とは、紡糸用ピッ
チを紡出して得られるピッチ系繊維を、酸素、空気、オ
ゾン,NOX等の酸化性雰囲気下で250℃〜450℃
前後の温度で表面酸化させた繊維であり、通常、繊維中
の酸素濃度が4〜10重量%程度のもので特にその製造
方法等によって限定されない。このような不融化処理し
た繊維の引っ張り強度は、50Kg/mm2以下がよ
い。
チを紡出して得られるピッチ系繊維を、酸素、空気、オ
ゾン,NOX等の酸化性雰囲気下で250℃〜450℃
前後の温度で表面酸化させた繊維であり、通常、繊維中
の酸素濃度が4〜10重量%程度のもので特にその製造
方法等によって限定されない。このような不融化処理し
た繊維の引っ張り強度は、50Kg/mm2以下がよ
い。
【0010】また本発明で云う熱処理繊維、即ち不融化
処理後に更に真空又は不活性ガス雰囲気下600℃以下
好ましくは300〜600℃で熱処理したピッチ系繊維
とは、まだ完全には炭化されていない、揮発成分等を含
有した状態のピッチ系繊維をいう。600℃以下の熱処
理温度により得られた繊維は、その引っ張り強度が50
Kg/mm2以下である。ピッチ系炭素繊維の場合、一
般に焼成温度が高くなるほど繊維の強度も増大するが、
50Kg/mm2を越して繊維の強度が増すと本発明の
低エネルギ−コストでの製造という効果が急速に無くな
り、又低アスペクト比を有するミルドの製造も困難とな
る。
処理後に更に真空又は不活性ガス雰囲気下600℃以下
好ましくは300〜600℃で熱処理したピッチ系繊維
とは、まだ完全には炭化されていない、揮発成分等を含
有した状態のピッチ系繊維をいう。600℃以下の熱処
理温度により得られた繊維は、その引っ張り強度が50
Kg/mm2以下である。ピッチ系炭素繊維の場合、一
般に焼成温度が高くなるほど繊維の強度も増大するが、
50Kg/mm2を越して繊維の強度が増すと本発明の
低エネルギ−コストでの製造という効果が急速に無くな
り、又低アスペクト比を有するミルドの製造も困難とな
る。
【0011】一方、50Kg/mm2以下の引っ張り強
度を有する繊維として紡出した状態のままのピッチ系繊
維もあるが、前記した処理をしないピッチ系繊維ではミ
ルド化に際して制御された形での繊維形態を保持するこ
とができずに微粉末化してしまう。このため本発明方法
においては、このような繊維はミルド化原料として用い
ない。
度を有する繊維として紡出した状態のままのピッチ系繊
維もあるが、前記した処理をしないピッチ系繊維ではミ
ルド化に際して制御された形での繊維形態を保持するこ
とができずに微粉末化してしまう。このため本発明方法
においては、このような繊維はミルド化原料として用い
ない。
【0012】本発明におけるミルド化の方法としては、
被粉砕物が通常の炭素繊維より強度的に弱いためより広
範囲な種類のミルド化手法が可能で、その方法として例
えばハンマーミル、ボールミル、ロール、プレス等があ
るがこれらに特に限定されない。本発明方法において
は、L/D(繊維長/繊維径)比が8以下、即ち8〜1
までミルド化するすることが好ましい。
被粉砕物が通常の炭素繊維より強度的に弱いためより広
範囲な種類のミルド化手法が可能で、その方法として例
えばハンマーミル、ボールミル、ロール、プレス等があ
るがこれらに特に限定されない。本発明方法において
は、L/D(繊維長/繊維径)比が8以下、即ち8〜1
までミルド化するすることが好ましい。
【0013】アスペクト比(L/D比)が小さくなるほ
どミルド化された本発明のピッチ系繊維は、新たに生じ
た断面による表面積の割合が高くなるが、その結果とし
てその部分の不融化性が低くなる傾向がある。このた
め、ミルド化後に引き続く炭化工程(通常、800℃以
上で焼成)または黒鉛化工程(通常、2000℃以上で
焼成)でミルドの融着現象が生じ易くなるような場合に
は、ミルド化した後、約200〜400℃程度の温度
下、空気・オゾン・NOX等の雰囲気で一端表面処理を
行った(即ち、前記したような不融化処理を再度行うこ
と)後、炭化または黒鉛化工程に入ることが必要であ
る。ここで表面処理の程度は炭化時の融着現象が無くな
る程度で充分である。
どミルド化された本発明のピッチ系繊維は、新たに生じ
た断面による表面積の割合が高くなるが、その結果とし
てその部分の不融化性が低くなる傾向がある。このた
め、ミルド化後に引き続く炭化工程(通常、800℃以
上で焼成)または黒鉛化工程(通常、2000℃以上で
焼成)でミルドの融着現象が生じ易くなるような場合に
は、ミルド化した後、約200〜400℃程度の温度
下、空気・オゾン・NOX等の雰囲気で一端表面処理を
行った(即ち、前記したような不融化処理を再度行うこ
と)後、炭化または黒鉛化工程に入ることが必要であ
る。ここで表面処理の程度は炭化時の融着現象が無くな
る程度で充分である。
【0014】
【実施例】次いで本発明を実施例によって更に説明す
る。尚、例中の%は特に断りの無い限り重量基準であ
る。
る。尚、例中の%は特に断りの無い限り重量基準であ
る。
【0015】実施例1 軟化点250℃の光学的等方性石炭系ピッチを溶融法に
て紡出し、直径14μmのピッチ繊維とした後、最高温
度310℃にて空気雰囲気下不融化処理を行い不融化繊
維を得た。不融化繊維の引っ張り強度は15Kg/mm
2であった。これをプレス機によりミルド化し、約10
0μm、60μm、35μm長のミルド各0.5kgを
得た。ミルド化に要した圧力は、各々20、75及び2
00Kg/cm2であった。その後5℃/分の速度で1
000℃まで昇温、同温度で30分間処理し炭化ミルド
を得た。平均糸長35μmのものを除いては融着もなく
良好な状態の炭化ミルドが得られた。平均糸長35μm
のものは若干の融着があり塊として得られたが、ボ−ル
ミル試験機で簡単に約1分で融着の無いミルド状態とな
った。平均糸径13μm、アスペクト比は各々8、4.
5、及び3、標準偏差は60、35及び20μmであっ
た。
て紡出し、直径14μmのピッチ繊維とした後、最高温
度310℃にて空気雰囲気下不融化処理を行い不融化繊
維を得た。不融化繊維の引っ張り強度は15Kg/mm
2であった。これをプレス機によりミルド化し、約10
0μm、60μm、35μm長のミルド各0.5kgを
得た。ミルド化に要した圧力は、各々20、75及び2
00Kg/cm2であった。その後5℃/分の速度で1
000℃まで昇温、同温度で30分間処理し炭化ミルド
を得た。平均糸長35μmのものを除いては融着もなく
良好な状態の炭化ミルドが得られた。平均糸長35μm
のものは若干の融着があり塊として得られたが、ボ−ル
ミル試験機で簡単に約1分で融着の無いミルド状態とな
った。平均糸径13μm、アスペクト比は各々8、4.
5、及び3、標準偏差は60、35及び20μmであっ
た。
【0016】実施例2 同上の不融化繊維を用い、これを窒素ガス雰囲気下5℃
/分で昇温し、更に550℃にて30分保持して熱処理
糸をつくった(引っ張り強度は40Kg/mm 2)。こ
れをプレス機によりミルド化し、約200μm、100
μm、50μm長のミルド各0.5kgを得た。ミルド
化に要した圧力は、各々20、50、及び160Kg/
cm2であった。その後、5℃/分の速度で1000℃
まで昇温、同温度で30分間処理し炭化ミルドを得た。
全ての試料が良好なミルドの状態で得られた。平均糸径
13μm、アスペクト比は各々16、8、及び4、標準
偏差は165、70、及び28μmであった。
/分で昇温し、更に550℃にて30分保持して熱処理
糸をつくった(引っ張り強度は40Kg/mm 2)。こ
れをプレス機によりミルド化し、約200μm、100
μm、50μm長のミルド各0.5kgを得た。ミルド
化に要した圧力は、各々20、50、及び160Kg/
cm2であった。その後、5℃/分の速度で1000℃
まで昇温、同温度で30分間処理し炭化ミルドを得た。
全ての試料が良好なミルドの状態で得られた。平均糸径
13μm、アスペクト比は各々16、8、及び4、標準
偏差は165、70、及び28μmであった。
【0017】実施例3 軟化点230℃の光学的異方性石油系ピッチを溶融法に
て紡出し、直径12μmのピッチ繊維とした後、最高温
度300℃にてNO2雰囲気下不融化処理を行い不融化
繊維を得た。不融化繊維の引っ張り強度は10kg/c
m2であった。これをプレス機によりミルド化し、約1
00μm、60μm、35μm長のミルド各0.5kg
を得た。ミルド化に要した圧力は、各々15、70、及
び180Kg/cm2であった。その後平均糸長60μ
m、35μmのものについては、空気雰囲気中最高温度
320℃にて30分保持し表面酸化処理を行った。次い
でこれら3試料を5℃/分の速度で1000℃まで昇
温、同温度で30分間処理し炭化ミルドを得た。全ての
試料が良好なミルドの状態で得られた。平均糸径13μ
m、アスペクト比は各々8、4.5、及び3、標準偏差
は55、32、及び18μmであった。
て紡出し、直径12μmのピッチ繊維とした後、最高温
度300℃にてNO2雰囲気下不融化処理を行い不融化
繊維を得た。不融化繊維の引っ張り強度は10kg/c
m2であった。これをプレス機によりミルド化し、約1
00μm、60μm、35μm長のミルド各0.5kg
を得た。ミルド化に要した圧力は、各々15、70、及
び180Kg/cm2であった。その後平均糸長60μ
m、35μmのものについては、空気雰囲気中最高温度
320℃にて30分保持し表面酸化処理を行った。次い
でこれら3試料を5℃/分の速度で1000℃まで昇
温、同温度で30分間処理し炭化ミルドを得た。全ての
試料が良好なミルドの状態で得られた。平均糸径13μ
m、アスペクト比は各々8、4.5、及び3、標準偏差
は55、32、及び18μmであった。
【0018】比較例1 実施例1と同じ不融化繊維を2℃/分で900℃迄昇温
し、同温度で30分間処理して炭素繊維とした。得られ
た炭素繊維の引っ張り強度は70Kg/mm2であっ
た。実施例1と同じプレス機によりミルド化し、約20
0μm、100μm長のミルド各0.5kgを得た。ミ
ルド化に要した圧力は、各々120、及び200Kg/
cm2であった。平均糸長100μm以下のミルドは、
250Kg/cm2まで加圧したが得られなかった。ま
た得られたミルド(アスペクト比16、8)、標準偏差
は195、及び90μmであった。
し、同温度で30分間処理して炭素繊維とした。得られ
た炭素繊維の引っ張り強度は70Kg/mm2であっ
た。実施例1と同じプレス機によりミルド化し、約20
0μm、100μm長のミルド各0.5kgを得た。ミ
ルド化に要した圧力は、各々120、及び200Kg/
cm2であった。平均糸長100μm以下のミルドは、
250Kg/cm2まで加圧したが得られなかった。ま
た得られたミルド(アスペクト比16、8)、標準偏差
は195、及び90μmであった。
【0019】
【発明の効果】不融化処理したピッチ系繊維或いは同処
理後更に600℃以下で熱処理したピッチ系繊維をミル
ド化、次いで炭化または黒鉛化して炭素繊維ミルドを得
る本発明方法では、低糸長(低アスペクト比)のミルド
が得られ、またそれに必要な製造エネルギ−も少ない。
また低アスペクト比のものまでミルドの繊維長分布の小
さい良質なミルドが、低コストで得られる。
理後更に600℃以下で熱処理したピッチ系繊維をミル
ド化、次いで炭化または黒鉛化して炭素繊維ミルドを得
る本発明方法では、低糸長(低アスペクト比)のミルド
が得られ、またそれに必要な製造エネルギ−も少ない。
また低アスペクト比のものまでミルドの繊維長分布の小
さい良質なミルドが、低コストで得られる。
Claims (6)
- 【請求項1】 不融化処理したピッチ系繊維をミルド化
した後、炭化または黒鉛化することを特徴とするピッチ
系炭素繊維ミルドの製造方法。 - 【請求項2】 繊維強度が50Kg/mm2以下の不融
化処理繊維をミルド化する請求項1記載の製造方法。 - 【請求項3】 不融化処理したピッチ系繊維を更に60
0℃以下で熱処理した後、ミルド化し、次いで炭化また
は黒鉛化することを特徴とするピッチ系炭素繊維ミルド
の製造方法。 - 【請求項4】 繊維強度が50Kg/mm2以下の熱処
理繊維をミルド化する請求項3記載の製造方法。 - 【請求項5】 L/D(繊維長/繊維径)比が8以下ま
でミルド化する請求項1、2、3または4記載の製造方
法。 - 【請求項6】 ミルド化後、表面酸化処理し、ついで炭
化または黒鉛化する請求項1、2、3、4または5記載
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4051535A JPH05247729A (ja) | 1992-03-10 | 1992-03-10 | ピッチ系炭素繊維ミルドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4051535A JPH05247729A (ja) | 1992-03-10 | 1992-03-10 | ピッチ系炭素繊維ミルドの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05247729A true JPH05247729A (ja) | 1993-09-24 |
Family
ID=12889720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4051535A Pending JPH05247729A (ja) | 1992-03-10 | 1992-03-10 | ピッチ系炭素繊維ミルドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05247729A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0644603A1 (en) * | 1993-09-17 | 1995-03-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Negative electrode for use in a secondary battery |
| EP0707098A2 (en) | 1994-09-29 | 1996-04-17 | PETOCA Ltd. | Process for preparing milled graphite fibers |
| JP2013221231A (ja) * | 2012-04-18 | 2013-10-28 | Tec One Company | 分岐型炭素繊維、分岐型炭素繊維製造方法、前記分岐型炭素繊維を有する材 |
-
1992
- 1992-03-10 JP JP4051535A patent/JPH05247729A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0644603A1 (en) * | 1993-09-17 | 1995-03-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Negative electrode for use in a secondary battery |
| EP0707098A2 (en) | 1994-09-29 | 1996-04-17 | PETOCA Ltd. | Process for preparing milled graphite fibers |
| US5824245A (en) * | 1994-09-29 | 1998-10-20 | Petoca, Ltd. | Processes for preparing milled graphite fibers |
| JP2013221231A (ja) * | 2012-04-18 | 2013-10-28 | Tec One Company | 分岐型炭素繊維、分岐型炭素繊維製造方法、前記分岐型炭素繊維を有する材 |
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