JPS5834568B2 - 炭素繊維の製造方法 - Google Patents
炭素繊維の製造方法Info
- Publication number
- JPS5834568B2 JPS5834568B2 JP50028087A JP2808775A JPS5834568B2 JP S5834568 B2 JPS5834568 B2 JP S5834568B2 JP 50028087 A JP50028087 A JP 50028087A JP 2808775 A JP2808775 A JP 2808775A JP S5834568 B2 JPS5834568 B2 JP S5834568B2
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- Japan
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- pitch
- treatment
- fiber
- carbonization
- carbon fiber
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は石油系ピッチ、石炭系ピッチ又は芳香族化合物
を高度に含有する有機物熱処理ピッチ等のピッチ類から
炭素繊維を製造する方法に関するものであり、その目的
とするところは、炭化処理を著しく短時間にしかも容易
ならしめると同時に、繊維強化樹脂の製造に適した樹脂
との濡れや接着性をも改善された炭素繊維を製造する方
法を提供することにある。
を高度に含有する有機物熱処理ピッチ等のピッチ類から
炭素繊維を製造する方法に関するものであり、その目的
とするところは、炭化処理を著しく短時間にしかも容易
ならしめると同時に、繊維強化樹脂の製造に適した樹脂
との濡れや接着性をも改善された炭素繊維を製造する方
法を提供することにある。
炭素繊維は優れた機械的性質、耐薬品性、耐熱性、電気
伝導性等の特徴を有し種々の用途に用いられており、従
来、ポリアクリルニトリルやレーヨンのような有機ポリ
マーの繊維を酸化し、熱的に処理することによって得ら
れている。
伝導性等の特徴を有し種々の用途に用いられており、従
来、ポリアクリルニトリルやレーヨンのような有機ポリ
マーの繊維を酸化し、熱的に処理することによって得ら
れている。
しかしながら、このようにして得られる繊維は原料の単
価が高く、しかも炭化収率も低いために非常に高価なも
のとなっている。
価が高く、しかも炭化収率も低いために非常に高価なも
のとなっている。
近年、炭化収率が高くしかも安価に炭素繊維を製造する
方法としてピッチ類を原料とする方法が開発されてきて
いる。
方法としてピッチ類を原料とする方法が開発されてきて
いる。
例えば特公昭４３−４５５０、同４４−２５１１には、
ピッチ類を溶融紡糸し、ついで不融化処理を行ない、そ
の後たとえば窒素ガスなどの不活性ガス中で焼成炭化す
る方法が開示されている。
ピッチ類を溶融紡糸し、ついで不融化処理を行ない、そ
の後たとえば窒素ガスなどの不活性ガス中で焼成炭化す
る方法が開示されている。
しかしながら、この方法によると炭化処理は空気などの
酸化性ガスと接触しない冬作、例えば窒素ガス雰囲気中
で５〜ｂ 温する必要がある。
酸化性ガスと接触しない冬作、例えば窒素ガス雰囲気中
で５〜ｂ 温する必要がある。
このため炭化工程は長時間にわたり高温を要するので経
済上の不利がある。
済上の不利がある。
又、不活性ガス雰囲気中で焼成する為、焼成炉は構造上
機密性を要求される。
機密性を要求される。
更に、一般に不融化処理は酸化性ガス雰囲気中で行なわ
れる為、炭化処理時に不活性ガスを用いることの工程上
の不利は明らかである。
れる為、炭化処理時に不活性ガスを用いることの工程上
の不利は明らかである。
しかも、このようにして得られた炭素繊維の表面は不活
性であり、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノー
ル樹脂等のマトリックス材との接着性が乏しく、その結
果繊維強化複合材の機械的特性は著しく劣る。
性であり、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノー
ル樹脂等のマトリックス材との接着性が乏しく、その結
果繊維強化複合材の機械的特性は著しく劣る。
本発明者等は、表面の活性化された炭素繊維を安価かつ
簡単に得るべく鋭意研究した結果、ピッチ繊維を不融化
処理した後、酸化性ガスを含む雰囲気中で１０分以内と
短時間で７００℃以上の温度に達するまで昇温焼成した
ところ、繊維形態を完全に保持した状態で炭化すること
ができ、しかも得られた炭素繊維の引張り強度が５’Ｆ
／ｃ４以上を有しており、更に得られた炭素繊維の表面
状態は活性化されており樹脂との濡れや接着性をも著し
く改善されていることを見い出し本発明を完成した。
簡単に得るべく鋭意研究した結果、ピッチ繊維を不融化
処理した後、酸化性ガスを含む雰囲気中で１０分以内と
短時間で７００℃以上の温度に達するまで昇温焼成した
ところ、繊維形態を完全に保持した状態で炭化すること
ができ、しかも得られた炭素繊維の引張り強度が５’Ｆ
／ｃ４以上を有しており、更に得られた炭素繊維の表面
状態は活性化されており樹脂との濡れや接着性をも著し
く改善されていることを見い出し本発明を完成した。
即ち、本発明は繊維形成性ピッチを溶融紡糸し、ついで
不融化処理を行なった後、酸化性ガスを含む雰囲気中で
５００℃以上の温度に達するまで焼成処理を施すことに
より炭化せしめることを特徴とした炭素繊維を製造する
方法である。
不融化処理を行なった後、酸化性ガスを含む雰囲気中で
５００℃以上の温度に達するまで焼成処理を施すことに
より炭化せしめることを特徴とした炭素繊維を製造する
方法である。
本発明でいう繊維形成性ピッチとは特開昭４９１１８９
１７に開示されているもので、溶融紡糸可能なピッチで
ある。
１７に開示されているもので、溶融紡糸可能なピッチで
ある。
このようなピッチとしては、石油系のピッチ（石油アス
ファルトを含む）、石炭系のピッチ、各種の有機合成化
学工業および石油化学工業において副生ずるピッチある
いは合成樹脂や天然樹脂を乾溜することによって得られ
るピッチ、石油樹脂などのうち上記性能を有するもので
ある。
ファルトを含む）、石炭系のピッチ、各種の有機合成化
学工業および石油化学工業において副生ずるピッチある
いは合成樹脂や天然樹脂を乾溜することによって得られ
るピッチ、石油樹脂などのうち上記性能を有するもので
ある。
又、タール、残渣油等を溶剤抽出、熱処理、蒸溜などの
手段により改質し上記性能をもたせたものなどがある。
手段により改質し上記性能をもたせたものなどがある。
ピッチの溶融紡糸は通常の合成繊維の溶融紡糸と同様に
行なうことができ、遠心紡糸方法又は押出機その他で溶
融して紡口から押し出す方法いずれも採用することがで
きる。
行なうことができ、遠心紡糸方法又は押出機その他で溶
融して紡口から押し出す方法いずれも採用することがで
きる。
溶融温度はピッチの種類により異なるが通常は２５０〜
３５０℃の範囲が好適に用いられる。
３５０℃の範囲が好適に用いられる。
又、本発明においては繊維の直径は重要であり、１５μ
以下においては特に良好な結果が得られる。
以下においては特に良好な結果が得られる。
２０μ以上では不融化処理に長時間を要するのみならず
、炭化処理した後の繊維の引張り強度の点において若干
劣る。
、炭化処理した後の繊維の引張り強度の点において若干
劣る。
不融化処理は通常適当な酸化性気体、たとえば０２．０
３、ＳＯ２、Ｎ０１ＮＯ２、Ｃ１２などを１００〜３５
０℃で接触させることにより行なわれる。
３、ＳＯ２、Ｎ０１ＮＯ２、Ｃ１２などを１００〜３５
０℃で接触させることにより行なわれる。
このほか過酸化水素水、塩酸、リン酸、硝酸、過マンガ
／塩の水溶液などに浸漬後、酸化性気体と接触させる方
法も可能である。
／塩の水溶液などに浸漬後、酸化性気体と接触させる方
法も可能である。
また不融化処理の前半は酸化性雰囲気中で行ない、後半
を還元性雰囲気に変えて処理してもよい。
を還元性雰囲気に変えて処理してもよい。
不融化処理後のピッチは酸化性気体を含む雰囲気中で焼
威し炭化する。
威し炭化する。
酸化性気体としては、前記したものがあげられ、特に酸
素ガスを含む混合気体、空気などが好適である。
素ガスを含む混合気体、空気などが好適である。
焼成温度は７００℃以上に達するようにする。
７００℃以下では炭化が不充分であり、引張り強度も劣
る。
る。
本発明方法によると、たとえば空気中において数分と（
・う驚くべき短時間で焼成した繊維でも弓り強度１０１
１ｉ’ ／ｃｒ１ｉを有しており、しかもその後の繊維
の表面活性化を特別に行なわずして、樹脂との複合材に
適した接着性を有した炭素繊維が得られる。
・う驚くべき短時間で焼成した繊維でも弓り強度１０１
１ｉ’ ／ｃｒ１ｉを有しており、しかもその後の繊維
の表面活性化を特別に行なわずして、樹脂との複合材に
適した接着性を有した炭素繊維が得られる。
本発明の第１の特徴は、不活性ガスを用いずに炭化処理
が行ない得るので装置上の繁雑さがなくしかも短時間か
つ安価に炭素繊維を得られることにある。
が行ない得るので装置上の繁雑さがなくしかも短時間か
つ安価に炭素繊維を得られることにある。
本発明の第２の特徴は、繊維強化樹脂の製造に適した樹
脂との濡れや接着性の改善された炭素繊維が別個の手段
に用いることなく炭化工程と同時に得られる点にある。
脂との濡れや接着性の改善された炭素繊維が別個の手段
に用いることなく炭化工程と同時に得られる点にある。
次に本発明方法を実施例をあげて具体的に説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例 １
富士ブローンアスファルト１０〜２０（昭和石油株式会
社製）（Ｃ８４，２％、Ｈ１０，５％）１００ダを窒素
気流中で３８０℃で１時間乾留し、残留物を０．５ｍｉ
Ｈｇの減圧下３４０ ’Ｃで３時間熱処理して低沸点成
分を除去した。
社製）（Ｃ８４，２％、Ｈ１０，５％）１００ダを窒素
気流中で３８０℃で１時間乾留し、残留物を０．５ｍｉ
Ｈｇの減圧下３４０ ’Ｃで３時間熱処理して低沸点成
分を除去した。
得られた残留物（Ｃ８６，５％、Ｈ７，６％）を直径０
．３ ｍｍのノズルから３２０℃で押し出し直径１０μ
のピッチ繊維を得た。
．３ ｍｍのノズルから３２０℃で押し出し直径１０μ
のピッチ繊維を得た。
この繊維を酸素気流中室温から３００℃まで２’ｃ ７
ｍ１ｙｒの昇温速度で昇温し不融化した。
ｍ１ｙｒの昇温速度で昇温し不融化した。
ついで、空気中でｉ ｏｏｏ℃まで５分で昇温したとこ
ろ、炭化収率６５％、引張り強度８’Ｂ／ｃｒＡであっ
た。
ろ、炭化収率６５％、引張り強度８’Ｂ／ｃｒＡであっ
た。
このようにして得られた炭素繊維を強化材としエポキシ
樹脂をマトリックスとして２００°Ｃで熱圧成型し炭素
繊維の複合材を得た。
樹脂をマトリックスとして２００°Ｃで熱圧成型し炭素
繊維の複合材を得た。
得られた複合材の層間せん断強度を測定したところ６．
５ｋｇ／ｒｎＡであった。
５ｋｇ／ｒｎＡであった。
なお、炭化処理を窒素ガス中で行う常法によって得られ
た炭素繊維で同様に測定したところ、層間せん断強度は
１．６ｋｇ／ｍａであった。
た炭素繊維で同様に測定したところ、層間せん断強度は
１．６ｋｇ／ｍａであった。
実施例 ２
実施例１で得られたピッチを遠心紡糸を行ない直径５μ
のピッチ繊維を得た。
のピッチ繊維を得た。
この繊維を空気中室温から３００℃まで１’Ｃ／ｍｉｎ
で昇温し、ついで３００℃に１時間保持し不融化した。
で昇温し、ついで３００℃に１時間保持し不融化した。
ついで、空気中ガスバーナーで１２００℃で数秒間焼成
したところ炭化収率は６０％であった。
したところ炭化収率は６０％であった。
又、エポキシ樹脂との濡れ、接着性が著しく優れていた
。
。
上記実施例より明らかなように本発明方法によれば、炭
化焼成処理と表面の活性化が同時にしかも短時間に行な
うことができ、その工業的意義は太きいものである。
化焼成処理と表面の活性化が同時にしかも短時間に行な
うことができ、その工業的意義は太きいものである。
Claims (1)
- １ 繊維形成性ピッチを溶融紡糸し、ついで不融化処理
を行った後、酸化性ガスを含む雰囲気中で７００℃以上
の温度に達するまで焼成処理を施すことを特徴とする炭
素繊維の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50028087A JPS5834568B2 (ja) | 1975-03-10 | 1975-03-10 | 炭素繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50028087A JPS5834568B2 (ja) | 1975-03-10 | 1975-03-10 | 炭素繊維の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS51105418A JPS51105418A (en) | 1976-09-18 |
| JPS5834568B2 true JPS5834568B2 (ja) | 1983-07-27 |
Family
ID=12238987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50028087A Expired JPS5834568B2 (ja) | 1975-03-10 | 1975-03-10 | 炭素繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5834568B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4431623A (en) * | 1981-06-09 | 1984-02-14 | The British Petroleum Company P.L.C. | Process for the production of carbon fibres from petroleum pitch |
-
1975
- 1975-03-10 JP JP50028087A patent/JPS5834568B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS51105418A (en) | 1976-09-18 |
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