JPS5953720A - 改良されたpan基材炭素繊維及びその製造法 - Google Patents
改良されたpan基材炭素繊維及びその製造法Info
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- JPS5953720A JPS5953720A JP11528283A JP11528283A JPS5953720A JP S5953720 A JPS5953720 A JP S5953720A JP 11528283 A JP11528283 A JP 11528283A JP 11528283 A JP11528283 A JP 11528283A JP S5953720 A JPS5953720 A JP S5953720A
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Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
- D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
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- D01F9/20—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
- D01F9/21—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D01F9/22—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyacrylonitriles
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、改良されたPAN基拐炭素繊維及びその製費
法に閃する。
法に閃する。
ポリアクリロニトリル(PAN )基材炭繁繊維の商g
i% lのft1Ii値は従来技術において周知である
。
i% lのft1Ii値は従来技術において周知である
。
一般的に言って、PAN基材炭素繊維は、ポリアクリロ
ニトリルを紡糸して繊維にし、その繊維を空気中におい
て高温に上昇させることによって不融化し、しかる後そ
の不融化繊維をスレッドラインにおいて不活性雰囲気中
で高温で張力下に炭素化して旅i< 繊i+仁を得るこ
とによって製造される。
ニトリルを紡糸して繊維にし、その繊維を空気中におい
て高温に上昇させることによって不融化し、しかる後そ
の不融化繊維をスレッドラインにおいて不活性雰囲気中
で高温で張力下に炭素化して旅i< 繊i+仁を得るこ
とによって製造される。
ニブ1゛キ的には、数千の連続フィラメント又は繊維が
同時に紡糸され且つ一緒に集成されて未加工ヤーンを生
成し、そして続いてこのヤーンが加工されて不融化ヤー
ン次いで炭素ハ1:維を生成する。
同時に紡糸され且つ一緒に集成されて未加工ヤーンを生
成し、そして続いてこのヤーンが加工されて不融化ヤー
ン次いで炭素ハ1:維を生成する。
不blIy化ヤーンの炭素化操作は、炭素化工程間にヤ
ーンに張力を加えるためにスレッドライン操作(thr
esdllne operatlon )として実施さ
れる。炭駆化工4′肩は、別個の加熱装置を使用して一
連の操作とし1実IA’qすることができる。例えば、
1つの加熱装置を約1.500℃の温度で用いて不融化
ヤーンを初期において炭素化することができ、そしても
う1つの加熱装置を用いてヤーンをそれよりも高い温度
まで炭化しこれによってEコ累ヤーンの根械的1°゛1
°性を向上させることができる。
ーンに張力を加えるためにスレッドライン操作(thr
esdllne operatlon )として実施さ
れる。炭駆化工4′肩は、別個の加熱装置を使用して一
連の操作とし1実IA’qすることができる。例えば、
1つの加熱装置を約1.500℃の温度で用いて不融化
ヤーンを初期において炭素化することができ、そしても
う1つの加熱装置を用いてヤーンをそれよりも高い温度
まで炭化しこれによってEコ累ヤーンの根械的1°゛1
°性を向上させることができる。
PAN基拐炭素ヤーンを工駕的に製造するための従来法
の欠点のうちの1つは、炭赤化処理プロセスが高いヤン
グ率をもたらすにつれて繊維の引張強度が低下すること
である。表Iは、市場で入手可能なr’ANLt材炭素
繊維の典型的な特゛性を示す。
の欠点のうちの1つは、炭赤化処理プロセスが高いヤン
グ率をもたらすにつれて繊維の引張強度が低下すること
である。表Iは、市場で入手可能なr’ANLt材炭素
繊維の典型的な特゛性を示す。
表 I
市販繊維 ヤング率 引張強パr 密バ〔A
33 450 17411
34 450 1.8IC344701,77 D 39 420 1.67E
52 560 182F
55 320 1.83G 57
550 t811I 75
270 1.9(Sこれとは対照をなして、本発明
は、平均繊維特性として約50X10’pgiよりも大
きいヤング率及び同様の平均ヤング率値を有する市販P
AN基材炭素Uζ維よりも少なくとも1大きい引張強度
を右するPAN糸材炭素ヤーンを生成する。
33 450 17411
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270 1.9(Sこれとは対照をなして、本発明
は、平均繊維特性として約50X10’pgiよりも大
きいヤング率及び同様の平均ヤング率値を有する市販P
AN基材炭素Uζ維よりも少なくとも1大きい引張強度
を右するPAN糸材炭素ヤーンを生成する。
加えて、本発明に従った方法は、実施するのが簡単であ
り、しかも向上した生産性で経済的に実施して高品j黴
PAN基材炭素繊維を生成することができる。
り、しかも向上した生産性で経済的に実施して高品j黴
PAN基材炭素繊維を生成することができる。
本発明は、1つの具体例では、約56X108psiの
ヤング率及び約477.000psiの引張強度を有す
るPAN基材炭素繊維である。
ヤング率及び約477.000psiの引張強度を有す
るPAN基材炭素繊維である。
本発明の方法は、その最とも広い具体例では、ポリアク
リロニトリル繊維を紡糸し、その繊維を不fvI化しし
かる後に不融化繊維を炭素化して炭素繊維を製造する工
程を含むPAN、1ili材炭素繊維の製造に関し、・
て・して前記の不融化繊維を該不融化Fit;雑のに〜
分解及び炭化に用いる湿度で熱的及び機械的に安定であ
り且つ該不融化繊維と化学的に相客t1ミのボビン上に
巻取り、ボビン上の不融化繊維に不活性雰囲気中におい
て予定の第一熱処理を施こして該不融化繊維を熱分b″
F且つ炭素化し、しかる後その炭化繊細にスレッドライ
ン操作において不活性雰囲気中で第二の熱処理を施こず
ことによって炭素化を実施する点を特徴とするものであ
る。
リロニトリル繊維を紡糸し、その繊維を不fvI化しし
かる後に不融化繊維を炭素化して炭素繊維を製造する工
程を含むPAN、1ili材炭素繊維の製造に関し、・
て・して前記の不融化繊維を該不融化Fit;雑のに〜
分解及び炭化に用いる湿度で熱的及び機械的に安定であ
り且つ該不融化繊維と化学的に相客t1ミのボビン上に
巻取り、ボビン上の不融化繊維に不活性雰囲気中におい
て予定の第一熱処理を施こして該不融化繊維を熱分b″
F且つ炭素化し、しかる後その炭化繊細にスレッドライ
ン操作において不活性雰囲気中で第二の熱処理を施こず
ことによって炭素化を実施する点を特徴とするものであ
る。
工某的な操作では、拳法は、両数のハ維からなるヤーン
を用いて実施される。
を用いて実施される。
拳法を実施するためのボビンは、ステンレスK(、耐火
性酸化物、窒化はう素又はグラファイトの如き材料より
作られた円柱体からなり、そして不融化料(維を受は止
めこれによって処理中に円柱体と不融化繊維との間の応
力を最少限にするために該円柱体の外面に設けられた炭
素フェルトの如き圧Gif可能な弾性炭素材料の層を有
するのが好ましい。
性酸化物、窒化はう素又はグラファイトの如き材料より
作られた円柱体からなり、そして不融化料(維を受は止
めこれによって処理中に円柱体と不融化繊維との間の応
力を最少限にするために該円柱体の外面に設けられた炭
素フェルトの如き圧Gif可能な弾性炭素材料の層を有
するのが好ましい。
ボビンは、端部フランジを有しても又は有しなくてもよ
い。比較的高い巻き角では、端部フランジは必要とされ
ない。
い。比較的高い巻き角では、端部フランジは必要とされ
ない。
典型的には、ボビンの円柱体は、3inの内径、約3.
5inの外径及び約11 inの全長を有することがで
きる。
5inの外径及び約11 inの全長を有することがで
きる。
11
好ましくは、炭素フェルトは、約−〜約ilnの1♀さ
を有する。
を有する。
ボビンへの不融化ヤーンの巻(=Jけは、広範囲の巻き
角を使用して実施することができる。好ましくは、少な
くとも2°の巻き角を用いるべきであり、そして約23
°はどの大きさが有益である0ボ゛ビン上でのillへ
処理間tこ、繊維はかなり収縮する傾向があるが、大き
い巻き角の使用は繊維に対して悪影響を及ぼさずに収縮
を許容する。その上、大きい巻き角の使用は、コアから
外部の春回層までの繊維の長さ全体にわたって均一な繊
維特性をもたらす。
角を使用して実施することができる。好ましくは、少な
くとも2°の巻き角を用いるべきであり、そして約23
°はどの大きさが有益である0ボ゛ビン上でのillへ
処理間tこ、繊維はかなり収縮する傾向があるが、大き
い巻き角の使用は繊維に対して悪影響を及ぼさずに収縮
を許容する。その上、大きい巻き角の使用は、コアから
外部の春回層までの繊維の長さ全体にわたって均一な繊
維特性をもたらす。
ボビン上のCA Mの熱処理は、高い最終温度への比較
的J11い昇71+A速度で多量の繊維の大数熱処理を
好都合下でF’f I’l!l:にする。、この熱処理
の瓜くべき利益は、り((維の望素含爪の減少率及びl
σ終窒素含量の両方とも、通常のスレッドライン操作を
使用した同じ最終温度までの熱処理と比較してずつと低
いことである。その結果、後続のスレッドライン熱処理
は、たとえかなり高い温度を用いるとじてもヤーンを高
い移動速度で加熱装F?jに通して実施することができ
る。このスレッドライン処理は、繊維を真直ぐにしそし
て/j%終の1’< 2’、(%機械強度を保証する。
的J11い昇71+A速度で多量の繊維の大数熱処理を
好都合下でF’f I’l!l:にする。、この熱処理
の瓜くべき利益は、り((維の望素含爪の減少率及びl
σ終窒素含量の両方とも、通常のスレッドライン操作を
使用した同じ最終温度までの熱処理と比較してずつと低
いことである。その結果、後続のスレッドライン熱処理
は、たとえかなり高い温度を用いるとじてもヤーンを高
い移動速度で加熱装F?jに通して実施することができ
る。このスレッドライン処理は、繊維を真直ぐにしそし
て/j%終の1’< 2’、(%機械強度を保証する。
一般には、スレッドラインi’/IMが1−は、ボビン
」−のヤーンの第一熱処理に用いる温度よりも少なくと
も約600℃高くすべきである。
」−のヤーンの第一熱処理に用いる温度よりも少なくと
も約600℃高くすべきである。
表■は、予定のヤング率値を有するPANハ材旧Iヤ維
を得るために本発明にPつだ第−及び第二μ5処理で要
する典型的な温度スケジュールを示す。第一ヤー処fJ
J!後の概!” ’!:(素含月け、第、二熱処理に対
する所定温度のためのスレッドラインの、i、l、を決
定する重要な基tv3である。高い室床台用は、第二え
j〜処理の急速な温度上昇間に1!’5 JILから窒
ソ、が急激に発生ずることによって苛A’+な繊維損傷
をもたらす。
を得るために本発明にPつだ第−及び第二μ5処理で要
する典型的な温度スケジュールを示す。第一ヤー処fJ
J!後の概!” ’!:(素含月け、第、二熱処理に対
する所定温度のためのスレッドラインの、i、l、を決
定する重要な基tv3である。高い室床台用は、第二え
j〜処理の急速な温度上昇間に1!’5 JILから窒
ソ、が急激に発生ずることによって苛A’+な繊維損傷
をもたらす。
一般には、本発明に従った第一熱処理は、約り0℃〜約
500℃/ h rの速度で約1.300〜約1、70
0°Cの最高温度まで実施することができる。
500℃/ h rの速度で約1.300〜約1、70
0°Cの最高温度まで実施することができる。
好ましくは、第一熱処理は、温度を約50℃/hr の
速度で室温から約800℃まで−E昇させ、しかる後温
度を250℃/ h rの速度で予定の最高温度に達す
るまで上昇させそしてこの最高温度を更に2時間維持す
ることによって実施される。最高温度は、ボビン上の繊
維のすべてに温度平衡に達する機会を与えるために維持
される。
速度で室温から約800℃まで−E昇させ、しかる後温
度を250℃/ h rの速度で予定の最高温度に達す
るまで上昇させそしてこの最高温度を更に2時間維持す
ることによって実施される。最高温度は、ボビン上の繊
維のすべてに温度平衡に達する機会を与えるために維持
される。
1、500℃の湿度での典型的な従来技術のスレッドラ
イン熱処理は約4重景外以」二の窒素含量を有するPA
N基材炭素繊維をもたらし、これに対して本発明に従っ
て第一熱処理を使用して実施される同じ熱処理は約1重
ff1%の窒素含量を有するpANil[#素繊維をも
たらす。スレッドラインを比較的高い速度で用いて第二
熱処理を実施するためには低い窒素含量が重要である。
イン熱処理は約4重景外以」二の窒素含量を有するPA
N基材炭素繊維をもたらし、これに対して本発明に従っ
て第一熱処理を使用して実施される同じ熱処理は約1重
ff1%の窒素含量を有するpANil[#素繊維をも
たらす。スレッドラインを比較的高い速度で用いて第二
熱処理を実施するためには低い窒素含量が重要である。
本発明の特徴及び目的をより完全に理解するためには、
添伺図面に関して行なう以下の詳細な説明を参照された
い。
添伺図面に関して行なう以下の詳細な説明を参照された
い。
本発明を例示するためにある種の具体例を選定し′て説
明したので、これに関してム11〜9図を参照゛さ−わ
r六17Q PAN基材炭素繊維の工業的製造では、炭素化操作を2
つの別個の工程で実施するのが経済的である。第一工程
は、スレッドラインにおける約1、300℃の温度まで
の炭素化であり、これに対して第二工程は得られた炭素
ヤーンの碩f或的特性を向上させるために前記よりも高
い温度で行なうスレッドライン操作である。
明したので、これに関してム11〜9図を参照゛さ−わ
r六17Q PAN基材炭素繊維の工業的製造では、炭素化操作を2
つの別個の工程で実施するのが経済的である。第一工程
は、スレッドラインにおける約1、300℃の温度まで
の炭素化であり、これに対して第二工程は得られた炭素
ヤーンの碩f或的特性を向上させるために前記よりも高
い温度で行なうスレッドライン操作である。
不融化繊維に熱処理を施こすと、繊維から窒素、酸素及
び水素の脱離が生じる。第1図は、本発明に従った第一
熱処理の結果としての上記ガス及び炭窯の重量−を示す
。窒素含量の減少は特に重要である。と云うのは、後続
の高温でのスレッドライン処理間における窒素の損失は
)4% fi!:の重大な劣化をもたらす可能性がある
からである。
び水素の脱離が生じる。第1図は、本発明に従った第一
熱処理の結果としての上記ガス及び炭窯の重量−を示す
。窒素含量の減少は特に重要である。と云うのは、後続
の高温でのスレッドライン処理間における窒素の損失は
)4% fi!:の重大な劣化をもたらす可能性がある
からである。
第1図に関する試験はグラ7アイトフエルトの単層を巻
付けたグラ7アイトボビンを使用して実施され、そして
温度は約10・0℃/ h rの速度で宗湛から最終温
度まで増大され、しかして表示の如き最終温度が2時間
保たれた。
付けたグラ7アイトボビンを使用して実施され、そして
温度は約10・0℃/ h rの速度で宗湛から最終温
度まで増大され、しかして表示の如き最終温度が2時間
保たれた。
窒素含量の実質的な減少の他に、窒素の発生が特にi、
300℃でのスレッドライン操作と比較して相対的に遅
い速度にあったことは有意銭である。
300℃でのスレッドライン操作と比較して相対的に遅
い速度にあったことは有意銭である。
窒素の発生は、排出するガス、が繊維の傷や品質低下を
もたらさないように遅い速度にすることが重要である。
もたらさないように遅い速度にすることが重要である。
第2図は、約1.300℃の湿度で通常のスレッドライ
ン操作を使用して第一熱処理を施こした繊維に対してス
レッドライン操作を使用した第二熱処理の結果を示す。
ン操作を使用して第一熱処理を施こした繊維に対してス
レッドライン操作を使用した第二熱処理の結果を示す。
炉を高い速度で通ることによる炭素繊維の密度の損失は
、窒素の急激な発生に基因する。
、窒素の急激な発生に基因する。
第6図は、異なる条件での第2図のデータを表わす。第
2及び3図から、予備的なスレッドライン熱処理を施こ
したPAN基拐繊維のスレッドライン熱処理は、スレッ
ドラインえ上皮及び最高処理温度に関して制限されるこ
とが明らかである。
2及び3図から、予備的なスレッドライン熱処理を施こ
したPAN基拐繊維のスレッドライン熱処理は、スレッ
ドラインえ上皮及び最高処理温度に関して制限されるこ
とが明らかである。
第4図は、従来技術のスレッドライン熱処理を施こした
繊維及び本発明に従って第一熱処理を施こした繊維のス
レッドライン熱処理後の繊維密度の比較である。両方の
場合に、第一熱処理は、1、300℃の最高温度を有し
ていた。両方の場合における第二熱処理のライン速度は
60ft/分に維持された。繊維密度の明白な低下は、
窒素の急速な発生の結果である。本発明に従って第一熱
処理を施こされた繊維は、極めて低い窒素含量を有する
。
繊維及び本発明に従って第一熱処理を施こした繊維のス
レッドライン熱処理後の繊維密度の比較である。両方の
場合に、第一熱処理は、1、300℃の最高温度を有し
ていた。両方の場合における第二熱処理のライン速度は
60ft/分に維持された。繊維密度の明白な低下は、
窒素の急速な発生の結果である。本発明に従って第一熱
処理を施こされた繊維は、極めて低い窒素含量を有する
。
第5図は、通常の第一スレッドライン処理を施こした再
炭素化PAN基材炭素れ〜維の引張強度に及ぼず通常の
第ニスレッドライン温度及びライン速度の影響を示す。
炭素化PAN基材炭素れ〜維の引張強度に及ぼず通常の
第ニスレッドライン温度及びライン速度の影響を示す。
引張強度は、各場合において比較的遅いライン速度でさ
えも、最高熱処理温度が上昇するにつれて急速に低下す
る。
えも、最高熱処理温度が上昇するにつれて急速に低下す
る。
第6図は、通常のスレッドラインを使用して第二熱処理
を施こした後の繊維の引張強度を示す。 ′本発明
に従って第一熱処理を施こした繊維は、従来技術に従っ
て第一熱処理を受けたtJA維よりもかなり良好である
。すべての場合におけるライン速度は4oft/分であ
った。
を施こした後の繊維の引張強度を示す。 ′本発明
に従って第一熱処理を施こした繊維は、従来技術に従っ
て第一熱処理を受けたtJA維よりもかなり良好である
。すべての場合におけるライン速度は4oft/分であ
った。
第7図は、本発明に従って第一熱処理を施こした繊維及
び従来技術に従って熱処理を施こした繊維に対して通常
のスレッドライン操作を使用して第二熱処理をする場合
の最高温度に対するヤング率を示す。すべての場合に、
第一熱処理は、1,300℃の最高温度を有していた。
び従来技術に従って熱処理を施こした繊維に対して通常
のスレッドライン操作を使用して第二熱処理をする場合
の最高温度に対するヤング率を示す。すべての場合に、
第一熱処理は、1,300℃の最高温度を有していた。
本発明に従った炭素繊維は、第二熱処理のライン速度が
従来技術に従って繊維に対して用いるライン速度よりも
10倍大きい場合でさえも、絶えずヤング率の高い値を
示した。
従来技術に従って繊維に対して用いるライン速度よりも
10倍大きい場合でさえも、絶えずヤング率の高い値を
示した。
第8図は、本発明及び従来技術に従った繊維の引張強度
及びヤング率の関係を示す。各場合において、第一熱処
理は1.500℃の最高温度を使用して実施され、これ
に対して第二熱処理は両方とも通常のスレッドライン操
作であった。両方の操作に対して、同じスレッドライン
速度が使用されそして種々の繊維特性を得るために異な
った温度が使用された。データによれば、各ヤング率に
おいて本発明によって製造された繊維の引張強度は従来
技術に従って製造した繊維の引張強度よりも実質上高い
ことが示されている。
及びヤング率の関係を示す。各場合において、第一熱処
理は1.500℃の最高温度を使用して実施され、これ
に対して第二熱処理は両方とも通常のスレッドライン操
作であった。両方の操作に対して、同じスレッドライン
速度が使用されそして種々の繊維特性を得るために異な
った温度が使用された。データによれば、各ヤング率に
おいて本発明によって製造された繊維の引張強度は従来
技術に従って製造した繊維の引張強度よりも実質上高い
ことが示されている。
第9図は、本発明及び従来技術に従って製造した繊維に
ついての引張強度及びヤング率の比較を示す。各場合に
おいて、第一熱処理で用いた最高温度は1.300℃で
あり、そして第二熱処理ア用いた最高湿度は1900℃
であった。機械的特性の変シ11は、スレッドライン速
度の変化によってもたらされた。本発明に従った炭素繊
維は、従来技術に従って製造した繊維よりも圧倒的に優
秀であった。
ついての引張強度及びヤング率の比較を示す。各場合に
おいて、第一熱処理で用いた最高温度は1.300℃で
あり、そして第二熱処理ア用いた最高湿度は1900℃
であった。機械的特性の変シ11は、スレッドライン速
度の変化によってもたらされた。本発明に従った炭素繊
維は、従来技術に従って製造した繊維よりも圧倒的に優
秀であった。
本発明の実施例を以下に記載するが、これらは単なる例
示的なものであって限定的なものではない。こ−に含ま
れる原理及び教示にかんがみ、多数の他の実施例が容易
に思いつくであろう。また、こ\に提供する実施例は、
本発明を岸に例示するものであって、いかなる点でも本
発明を実応できる態様を限定するものではない。実施例
及び本明細書を通じて部数及び百分率は、腸に記してい
ない限り、重量部及び重量%を意味する。
示的なものであって限定的なものではない。こ−に含ま
れる原理及び教示にかんがみ、多数の他の実施例が容易
に思いつくであろう。また、こ\に提供する実施例は、
本発明を岸に例示するものであって、いかなる点でも本
発明を実応できる態様を限定するものではない。実施例
及び本明細書を通じて部数及び百分率は、腸に記してい
ない限り、重量部及び重量%を意味する。
例 1
PAN−Su4M不融化ヤーンを用いた。ヤーンの繊j
、[[は、64.0%の炭素、3.9%の水素、42%
の酸素及び25.1%の窒素の組成を有していた。ヤー
ンを工業的掩作で使用されるボビン上に巻取った。ボビ
ンからヤーンを巻戻し、ぞして0.7巻き/ 1 nの
戻れが形成されるように63ft/分の速度で巻戻しな
がら500回転/分で回転させた。
、[[は、64.0%の炭素、3.9%の水素、42%
の酸素及び25.1%の窒素の組成を有していた。ヤー
ンを工業的掩作で使用されるボビン上に巻取った。ボビ
ンからヤーンを巻戻し、ぞして0.7巻き/ 1 nの
戻れが形成されるように63ft/分の速度で巻戻しな
がら500回転/分で回転させた。
この撚りヤーンな、直径3.5inで長さ111nの寸
法を持つグラファイトボビン上に250fの張力で再び
巻取った。グラファイトボビンは、ヤーンを受は止める
ために円柱部分上にグラファイトフェルトの一!−in
層を有していた。23°の巻き角が用いらt]、そし℃
パッケージ1−1−は101nの横方向長さの場合で3
lbであった。巻返したヤーンは、23.500ft
のヤーンに相当しぞしてスクエア・リイ)0パツケージ
(5quare −5lded paekage)の形
態にあった。
法を持つグラファイトボビン上に250fの張力で再び
巻取った。グラファイトボビンは、ヤーンを受は止める
ために円柱部分上にグラファイトフェルトの一!−in
層を有していた。23°の巻き角が用いらt]、そし℃
パッケージ1−1−は101nの横方向長さの場合で3
lbであった。巻返したヤーンは、23.500ft
のヤーンに相当しぞしてスクエア・リイ)0パツケージ
(5quare −5lded paekage)の形
態にあった。
バッグ・−ジを室1でパージしたグラファイト管状誘導
炉に水平方向に配置し、そして50℃/ h rの速度
で800℃まで焼成した後、温度を250”C: /
h rで1.500℃まで上昇させた。最終温度を2時
間維持し、そしてパッケージを室温まで冷却させた。こ
の熱処理の結果として、パッケージは、その元の10
tn長さから長手方向に約1.5〜2in収縮した。
炉に水平方向に配置し、そして50℃/ h rの速度
で800℃まで焼成した後、温度を250”C: /
h rで1.500℃まで上昇させた。最終温度を2時
間維持し、そしてパッケージを室温まで冷却させた。こ
の熱処理の結果として、パッケージは、その元の10
tn長さから長手方向に約1.5〜2in収縮した。
次いで、パッケージを張力負荷式巻出クリールに水平方
向に設置し、そしてヤーンを約509の張力下に巻戻し
、約1,825Fの張力下に維持した溝リール張力制御
式駆動系に通し、しかる後約1、830℃の温度に維持
された熱帯域及び5ftの長さを有するグラファイト管
状電気抵抗炉に通した。次いで、炉を出るヤーンに従来
技術に従って仕上処理を施こし、そしてt000ft長
さで厚紙より作ったボビン上に巻取った。約1,000
ft間隔でヤーンの22個の試料を取った。
向に設置し、そしてヤーンを約509の張力下に巻戻し
、約1,825Fの張力下に維持した溝リール張力制御
式駆動系に通し、しかる後約1、830℃の温度に維持
された熱帯域及び5ftの長さを有するグラファイト管
状電気抵抗炉に通した。次いで、炉を出るヤーンに従来
技術に従って仕上処理を施こし、そしてt000ft長
さで厚紙より作ったボビン上に巻取った。約1,000
ft間隔でヤーンの22個の試料を取った。
得られた$a維の平均引張強度は、13%の変動係数で
500,0OOpsiであった。得られた繊維の平均ヤ
ング率は、2.9%の変動係数で約412X 10’
psiであった。繊維の平均密度は、0.6%の変動係
数で1.766 M g 7m”であった。平均イール
ド(yield )は、2,1%の変動係数で&571
tt/xbであった。
500,0OOpsiであった。得られた繊維の平均ヤ
ング率は、2.9%の変動係数で約412X 10’
psiであった。繊維の平均密度は、0.6%の変動係
数で1.766 M g 7m”であった。平均イール
ド(yield )は、2,1%の変動係数で&571
tt/xbであった。
得られた炭素ヤーンは、優秀な外観を有し、そして従来
技術に従って2つの別個のスレッドラインで炭素化する
ことによって製造した炭素ヤーンと同等の品質であった
。
技術に従って2つの別個のスレッドラインで炭素化する
ことによって製造した炭素ヤーンと同等の品質であった
。
例 2
本例では、例1における如き不融化ヤーンを用いた。し
かしながら、この例に対しては、4,700ftの不融
化ヤーンが用いられた。例1におけるように、ヤーンを
グラ7アイトフ工ルト層を持つグラ7アイトボビン上に
巻取った。
かしながら、この例に対しては、4,700ftの不融
化ヤーンが用いられた。例1におけるように、ヤーンを
グラ7アイトフ工ルト層を持つグラ7アイトボビン上に
巻取った。
第一熱処理では、同じ温度スケジュールが用いられた。
この例では、第二熱処理は、炉温度が2、460℃に保
たれ、引取張力が100fであり、ライン張力が1.9
50 fであり、ライン速度が70 ft7分でありそ
して炭素ヤーンに対して仕上剤の代わりに水のみが適用
されたという点で例1とは異なっていた。
たれ、引取張力が100fであり、ライン張力が1.9
50 fであり、ライン速度が70 ft7分でありそ
して炭素ヤーンに対して仕上剤の代わりに水のみが適用
されたという点で例1とは異なっていた。
は家等しい間隔で取った5つの試料を試験した。
繊維は、477.000paiの平J、′−J引張強度
、56.7X 10’ psiの平均ヤング率、1.8
15 Mg7mBの密度及び1796ft/lbのイー
ルドを有していた。ヤーンは、外観が優秀であった。
、56.7X 10’ psiの平均ヤング率、1.8
15 Mg7mBの密度及び1796ft/lbのイー
ルドを有していた。ヤーンは、外観が優秀であった。
例 3
例1の工程から製造した4、700ftの炭素ヤーンを
、4.5inの直径及び7inの長さを有するグラファ
イトボビン上に巻取った。炭素フェルトは全く使用せず
、そして巻き角は約0.4°であった。
、4.5inの直径及び7inの長さを有するグラファ
イトボビン上に巻取った。炭素フェルトは全く使用せず
、そして巻き角は約0.4°であった。
次いで、このパッケージをグラフアイ)W状誘導炉に水
平方向に装填し、アルゴンでパージし、そして100℃
/ 11rの速度で2.950 ’Cの温度まで焼成し
た。最終温度を2時間維持し、そしてパッケージを室温
まで冷却させた。
平方向に装填し、アルゴンでパージし、そして100℃
/ 11rの速度で2.950 ’Cの温度まで焼成し
た。最終温度を2時間維持し、そしてパッケージを室温
まで冷却させた。
そのようにして得た繊維の平均特性は、360、000
psiの引張強度、96.9X 10’ psiのヤ
ング率、2.080 Mg/m3の密度及び4,218
f t/1 bのイールドを有していた。例1がら得ら
れた値よりも強度が低下したことは、後続の熱的加工及
び取扱い間に新たな傷が誘発されたことを示す。
psiの引張強度、96.9X 10’ psiのヤ
ング率、2.080 Mg/m3の密度及び4,218
f t/1 bのイールドを有していた。例1がら得ら
れた値よりも強度が低下したことは、後続の熱的加工及
び取扱い間に新たな傷が誘発されたことを示す。
いずれにしても、この例の炭Xg F14 fl’l&
は、市販PAN基拐炭米11i維に優る有意篩な改−良
を示す。
は、市販PAN基拐炭米11i維に優る有意篩な改−良
を示す。
以上本発明を例示記載したtjれども、当業者には幾多
の変更修正が可能であるので、本発明はこ\に開示した
具体例に限定されないことを理解されたい。
の変更修正が可能であるので、本発明はこ\に開示した
具体例に限定されないことを理解されたい。
第1図は、本発明に従った第一熱処理がPAN基材旅維
の化学組成に及ぼす彰〃を示すグラフである。 第2図は、スレッドライン温度及びライン速度が再炭素
化した通常のPAN基材炭素れ(雑の密度に及ぼす影響
を示すグラフである。 第3図は、ライン速度又はスレッドライン温度が再炭素
化した通常のPAN基材炭素繊維の密度に及ぼす影響を
示すグラフである。 第4図は、スレッドライン温度が再炭淳化した通常のP
ANw材炭素i1℃糾゛及び本発明に従って111ヌ侍
した再M2 W<化P A N J’i材Mメ(枳紐の
密度に及ぼすb VOを比較するグラフである。 第5図は、スレッドライン1晶度及びライン速度がT?
5戻素化した通常のPAN基柑炭オζを龜雑の引張強度
に及ぼす影響を示すグラフである。 第6図は、スレッドライン温度が再炭素化した通常のP
AN基何炭素繊維及び本発明に往って製造された再炭素
化P A N〕、も何店;H繊維の両方のす1張強度に
及ぼず影i、41を比1咬するグラフである。 第7図は、スレッドラインl晶度及びライン速度が再炭
素化した通常のP A N基(:イ伏素tj%維及び本
発明に従って製造した再伏ア化PAN基拐疾素t’N’
4維の両方のヤング平に及ばず影響を比較するグラフで
ある。 第8図は、再炭素化した通常のI) A N基材炭素供
椎及び本発明に従って5・IJ造した再しヒ(ζ化II
AN ’基材炭緊繊維の両方の引張’j!D I’
L値対ヤング率の比較を示すグラフである。 第9図は、再炭素化したPAN基材にす素繊維及び木チ
j明に従って製造した(lI旋素化したPAN基拐炭f
fi 華i’i維の両方の引張強度対ヤング率IIの比
較を示すグラフである。 図面の浄書(内容に変更なし) FIG、2 7し・2(:ライ〉走N F941 FIG、3 FIG、4 FIG、5 FIG、6 FIG、7 FIG、8 FIG、9 手続抽圧#1 昭丑158年 9月21日 η”J’if’l庁長官若杉和夫殿 事(’lの表示 昭和58年 特願第115282
壮発明の名称1ll(良されたPAN〕I(中炭素わ免
IF及びその製造法補圧をする者 事イ/1との関係 特許出願人名称
ユニメン・カーバイド・コーポレーション代理人 〒IO:3 住 所 東京都中央区ト1木橋3−’J口13出11
号油脂−1業会館電話273−6436番 一浦1臼こ−よ−リー増加ず−る一発明力数 ′
・ )補正の対象 1叶叶の発明幹・−出願*の諧仁 一明細書の発明の者称・オヤ許請Jくり範囲・発明の詳
細な説明の11.7’l−一委任状及びその訳文−一−
−−−−−−−−−−−−−−−−各1通図面
1通 補ibの内容 別紙の通り 図面の浄■(内容に変更なし) 105
の化学組成に及ぼす彰〃を示すグラフである。 第2図は、スレッドライン温度及びライン速度が再炭素
化した通常のPAN基材炭素れ(雑の密度に及ぼす影響
を示すグラフである。 第3図は、ライン速度又はスレッドライン温度が再炭素
化した通常のPAN基材炭素繊維の密度に及ぼす影響を
示すグラフである。 第4図は、スレッドライン温度が再炭淳化した通常のP
ANw材炭素i1℃糾゛及び本発明に従って111ヌ侍
した再M2 W<化P A N J’i材Mメ(枳紐の
密度に及ぼすb VOを比較するグラフである。 第5図は、スレッドライン1晶度及びライン速度がT?
5戻素化した通常のPAN基柑炭オζを龜雑の引張強度
に及ぼす影響を示すグラフである。 第6図は、スレッドライン温度が再炭素化した通常のP
AN基何炭素繊維及び本発明に往って製造された再炭素
化P A N〕、も何店;H繊維の両方のす1張強度に
及ぼず影i、41を比1咬するグラフである。 第7図は、スレッドラインl晶度及びライン速度が再炭
素化した通常のP A N基(:イ伏素tj%維及び本
発明に従って製造した再伏ア化PAN基拐疾素t’N’
4維の両方のヤング平に及ばず影響を比較するグラフで
ある。 第8図は、再炭素化した通常のI) A N基材炭素供
椎及び本発明に従って5・IJ造した再しヒ(ζ化II
AN ’基材炭緊繊維の両方の引張’j!D I’
L値対ヤング率の比較を示すグラフである。 第9図は、再炭素化したPAN基材にす素繊維及び木チ
j明に従って製造した(lI旋素化したPAN基拐炭f
fi 華i’i維の両方の引張強度対ヤング率IIの比
較を示すグラフである。 図面の浄書(内容に変更なし) FIG、2 7し・2(:ライ〉走N F941 FIG、3 FIG、4 FIG、5 FIG、6 FIG、7 FIG、8 FIG、9 手続抽圧#1 昭丑158年 9月21日 η”J’if’l庁長官若杉和夫殿 事(’lの表示 昭和58年 特願第115282
壮発明の名称1ll(良されたPAN〕I(中炭素わ免
IF及びその製造法補圧をする者 事イ/1との関係 特許出願人名称
ユニメン・カーバイド・コーポレーション代理人 〒IO:3 住 所 東京都中央区ト1木橋3−’J口13出11
号油脂−1業会館電話273−6436番 一浦1臼こ−よ−リー増加ず−る一発明力数 ′
・ )補正の対象 1叶叶の発明幹・−出願*の諧仁 一明細書の発明の者称・オヤ許請Jくり範囲・発明の詳
細な説明の11.7’l−一委任状及びその訳文−一−
−−−−−−−−−−−−−−−−各1通図面
1通 補ibの内容 別紙の通り 図面の浄■(内容に変更なし) 105
Claims (8)
- (1) ポリアクリルニトリル繊維を紡糸し、その繊
維を不JIIH化ししかる後その不融化繊維を炭素化し
て炭素iJ維を製造する工程からなるPAN基材炭素t
i、12雌の製造法において、前記不融化繊維を該不融
化繊維の熱分解及び炭化に用いる温度で熱的及び機械的
に安定であり且つ該不融化繊維と化学的に相容性のボビ
ン上に巻取り、ボビン上の不融化繊維に不活性雰囲気中
において子シトの第−熱処理111を施こして該不1.
独化繊維を熱分解且つ炭化し、しかる後その伏素化繊維
にスレッドライン操作において不活性雰囲気中で第二の
熱処理を施こすことによって炭素化を実施することを特
徴とするPAN基材炭素繊維の製造法。 - (2) スレッドライン温度が第一熱処理に用いた最
高温度よりも少なくとも約600 ’C高い特許請求の
範囲第1項記載の方法。 - (3)第一熱処理が約50〜約500℃/ h rの速
度で約1.300〜約1.700 ”Cの最高を品度ま
で実施される特許請求の範囲第1項記載の方法。 - (4)不融化繊維が少なくとも約2°の巻き角でボビン
上に巻取られる特fI′請求の範囲第1項記載の方法。 - (5)巻き角が約26°である特許請求の範囲第3項記
載の方法。 - (6)第二熱処理後に該第二〃(処理の最高温度よりも
高い最高温度を有する第三熱処理を更に含む特許請求の
範囲第1項記載の方法。 - (7)約97X10(ipslのヤング率及び約360
.000psiの引張強度を有するPAN基祠炭素繊維
。 - (8)約56 X 10’psiのヤング率及び約47
7.000pgiの引張強度を有するPAN基材炭素繊
維。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US39339282A | 1982-06-29 | 1982-06-29 | |
| US393392 | 1982-06-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5953720A true JPS5953720A (ja) | 1984-03-28 |
| JPH0213046B2 JPH0213046B2 (ja) | 1990-04-03 |
Family
ID=23554509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11528283A Granted JPS5953720A (ja) | 1982-06-29 | 1983-06-28 | 改良されたpan基材炭素繊維及びその製造法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0098025B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5953720A (ja) |
| CA (1) | CA1181555A (ja) |
| DE (1) | DE3379907D1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5976926A (ja) * | 1982-09-27 | 1984-05-02 | アモコ、コ−ポレ−ション | 炭素繊維の改良方法 |
| JPS6183318A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-26 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 炭素繊維の製造方法 |
| CN102465376A (zh) * | 2010-11-09 | 2012-05-23 | 张孟福 | 一种高碳化纤维编织填料的制备方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5268158A (en) * | 1987-03-11 | 1993-12-07 | Hercules Incorporated | High modulus pan-based carbon fiber |
| JP5635740B2 (ja) * | 2009-03-26 | 2014-12-03 | 東邦テナックス株式会社 | ポリアクリロニトリル系炭素繊維ストランド及びその製造方法 |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS4828984A (ja) * | 1971-08-05 | 1973-04-17 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1217852A (en) * | 1967-03-09 | 1970-12-31 | Courtaulds Ltd | Continuous filaments of carbon |
| FR1581203A (ja) * | 1967-08-15 | 1969-09-12 | ||
| GB1257313A (ja) * | 1968-05-15 | 1971-12-15 | ||
| CA1015514A (en) * | 1971-06-11 | 1977-08-16 | Celanese Corporation | Production of filamentary materials |
-
1983
- 1983-06-03 CA CA000429671A patent/CA1181555A/en not_active Expired
- 1983-06-28 EP EP19830200964 patent/EP0098025B1/en not_active Expired
- 1983-06-28 JP JP11528283A patent/JPS5953720A/ja active Granted
- 1983-06-28 DE DE8383200964T patent/DE3379907D1/de not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4828984A (ja) * | 1971-08-05 | 1973-04-17 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS6183318A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-26 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 炭素繊維の製造方法 |
| CN102465376A (zh) * | 2010-11-09 | 2012-05-23 | 张孟福 | 一种高碳化纤维编织填料的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0213046B2 (ja) | 1990-04-03 |
| DE3379907D1 (en) | 1989-06-29 |
| EP0098025A2 (en) | 1984-01-11 |
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