JPS602711A - 黒鉛繊維の製造法 - Google Patents
黒鉛繊維の製造法Info
- Publication number
- JPS602711A JPS602711A JP10643783A JP10643783A JPS602711A JP S602711 A JPS602711 A JP S602711A JP 10643783 A JP10643783 A JP 10643783A JP 10643783 A JP10643783 A JP 10643783A JP S602711 A JPS602711 A JP S602711A
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- fibers
- fiber
- carbonized
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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】
本発明は黒鉛繊維の製造法、さらに詳しくは強度に侵れ
た黒鉛繊維の製造法にかかわる。
た黒鉛繊維の製造法にかかわる。
黒鉛繊維は軽重、且つ尚強度、旨Ｎ０性という他の材料
には見られない優れた特性を有し−Ｃおｒｌ、ｆ［年、
スポーツ・レジャー用品、宇宙・航空域、電気・機械部
品等への利用が拡大している０ 黒鉛繊維の一般的な製造法としては、有機繊維前駆体を
酸化雰囲気中、たとえば空気中、２０ＱＣ乃至、ｙｏｏ
ｃで耐炎化処理し、次に非酸化性雰囲気中、たとえば窒
素中、２００℃乃至ｉｓｏ。
には見られない優れた特性を有し−Ｃおｒｌ、ｆ［年、
スポーツ・レジャー用品、宇宙・航空域、電気・機械部
品等への利用が拡大している０ 黒鉛繊維の一般的な製造法としては、有機繊維前駆体を
酸化雰囲気中、たとえば空気中、２０ＱＣ乃至、ｙｏｏ
ｃで耐炎化処理し、次に非酸化性雰囲気中、たとえば窒
素中、２００℃乃至ｉｓｏ。
Ｃで炭素化し、最後に非酸化性雰囲気中、／！；００Ｃ
以上で黒鉛化する方法が知られている。
以上で黒鉛化する方法が知られている。
焼成過程中、繊維強度は１２００〜／、３００Ｃで最高
を示し、それ以降、焼成温度の増加に伴い低下する傾向
を示す。したがって黒鉛繊維の強度は炭素化繊維よりも
劣るのが普通である。
を示し、それ以降、焼成温度の増加に伴い低下する傾向
を示す。したがって黒鉛繊維の強度は炭素化繊維よりも
劣るのが普通である。
しズハしながら、黒鉛繊維の溝造材への利用が拡大する
につわ、弾性率のみならず強度的にも謁いものが要求さ
れるようになってきた。
につわ、弾性率のみならず強度的にも謁いものが要求さ
れるようになってきた。
本発明者らは、これらの要請に応えるべく鋭意検剖の結
果、強度に優れＴ−黒鉛繊維の製造法を見出し本発明に
至った。
果、強度に優れＴ−黒鉛繊維の製造法を見出し本発明に
至った。
本発明の要旨は、有機繊維前駆体から黒鉛繊維を製造す
るにあたり、炭素化終了後に、繊維の東量減が７％以下
であるように炭素化繊維の表面酸化処理を行い、引続い
て該繊維を洗浄し、しかる後黒鉛化することを特徴とす
る黒鉛繊維の製造法である。
るにあたり、炭素化終了後に、繊維の東量減が７％以下
であるように炭素化繊維の表面酸化処理を行い、引続い
て該繊維を洗浄し、しかる後黒鉛化することを特徴とす
る黒鉛繊維の製造法である。
本発明にて使用し得る有機繊維前駆体としては、ポリア
クリロニトリル、レーヨン、ピッチ、ポリビニルアルコ
ール、リグニン等があるか、こｎらのうちでもポリアク
リロニトリル糸前駆体から製置される黒鉛繊維は強度に
飾れ、特に好ましいものである。このポリアクリロニト
リル糸厭維酊駆体は、ポリアクリロニトリルを主取分と
する化合体、又は共重合体よりなる繊維であり、共重合
体成分としてはアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸
等の不飽和カルボン酸、これらの酸のエステル類、アク
リルアミド、メタクリルアミド等の曲牝使用される共重
合成分が単独で、又はコ柚以上用いらｎる。
クリロニトリル、レーヨン、ピッチ、ポリビニルアルコ
ール、リグニン等があるか、こｎらのうちでもポリアク
リロニトリル糸前駆体から製置される黒鉛繊維は強度に
飾れ、特に好ましいものである。このポリアクリロニト
リル糸厭維酊駆体は、ポリアクリロニトリルを主取分と
する化合体、又は共重合体よりなる繊維であり、共重合
体成分としてはアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸
等の不飽和カルボン酸、これらの酸のエステル類、アク
リルアミド、メタクリルアミド等の曲牝使用される共重
合成分が単独で、又はコ柚以上用いらｎる。
削記紀載の一般的方法によって、これら有機繊維前駆体
を炭素化した後、炭素化繊維の表面酸化処理を行、）。
を炭素化した後、炭素化繊維の表面酸化処理を行、）。
表［１１Ｉ酸化処理法としては炭素繊維の表面酸化処理
法として一般的に使用される、たとえば、オゾン気相酸
化法、電解液相酸化法、空気気相酸化法、ば他剤液相酸
化法等が使用できるＯオゾン気相酸化法による場合は、
オゾン濃度としてはＱ／乃至３重量％、処理温度はＳＯ
乃至３００Ｃが好しい０ 電解液相酸化法による場合は、炭素化繊維を陽極とし、
これと電解液中に設けた陰極板とに電圧を印加せしめる
ことにより行う。亀１ＩＩｌｌ−質としては特に制限は
なく、たとえば、ＩＡ ｔト硝酸・リン酸、硼酸等の酸
、水酸化す） ＩＪウム、水酸化カリウム等の塩基、炭
酸ソーダ、硫酸ソーダ、車炭彪アンモニウム、硫酸アン
モニウム、硝酸アンモニウム、フッ化カリウム等の塩を
用いることができる。又、必ずしも無機物たけでなく有
機物を使用してもよい。こｎらの電解室は、通常ｌ乃至
ＳＯ東輩％の水浴液として使用する０炭素化繊維に流す
翫解亀流密度は０． ／ Ａ／ｌｎ’以上とするのがよ
い。電流密度がこ１１未満であると実質的な奄解酸化効
果が得られにくい０空気気相酸化沃による場合は、通常
、ダ００乃至ｇｏｏＣの加熱空気中で実施する。必要な
らば適当量の窒素を混入せしめ１酸素濃度を調整しても
よい。
法として一般的に使用される、たとえば、オゾン気相酸
化法、電解液相酸化法、空気気相酸化法、ば他剤液相酸
化法等が使用できるＯオゾン気相酸化法による場合は、
オゾン濃度としてはＱ／乃至３重量％、処理温度はＳＯ
乃至３００Ｃが好しい０ 電解液相酸化法による場合は、炭素化繊維を陽極とし、
これと電解液中に設けた陰極板とに電圧を印加せしめる
ことにより行う。亀１ＩＩｌｌ−質としては特に制限は
なく、たとえば、ＩＡ ｔト硝酸・リン酸、硼酸等の酸
、水酸化す） ＩＪウム、水酸化カリウム等の塩基、炭
酸ソーダ、硫酸ソーダ、車炭彪アンモニウム、硫酸アン
モニウム、硝酸アンモニウム、フッ化カリウム等の塩を
用いることができる。又、必ずしも無機物たけでなく有
機物を使用してもよい。こｎらの電解室は、通常ｌ乃至
ＳＯ東輩％の水浴液として使用する０炭素化繊維に流す
翫解亀流密度は０． ／ Ａ／ｌｎ’以上とするのがよ
い。電流密度がこ１１未満であると実質的な奄解酸化効
果が得られにくい０空気気相酸化沃による場合は、通常
、ダ００乃至ｇｏｏＣの加熱空気中で実施する。必要な
らば適当量の窒素を混入せしめ１酸素濃度を調整しても
よい。
酸化剤液相酸化法による場合は、硝酸、次亜塩素酸塩、
クロム１ト東クロム酸塩、無水クロム酸、マンガン酸塩
、過マンガン除塩等の酸化剤を水、又は有機浴媒に浴解
し、必要に応じて酸化剤浴液を７１１］濡して行う。
クロム１ト東クロム酸塩、無水クロム酸、マンガン酸塩
、過マンガン除塩等の酸化剤を水、又は有機浴媒に浴解
し、必要に応じて酸化剤浴液を７１１］濡して行う。
表面酸化処理による繊維の重足減は７車量％以下とする
。ｉ寞維の本敏減が７車量％を超えると繊維表面の損傷
が著るしくなり、強度が低下する。好しくは０．５重紙
％以下となるようにする。
。ｉ寞維の本敏減が７車量％を超えると繊維表面の損傷
が著るしくなり、強度が低下する。好しくは０．５重紙
％以下となるようにする。
表面ば化処理によるイ、或維の車垣減は表面処理ａｊＪ
後の糸の車載を測定することにより容易に知ることがで
きる。この繊維の減量の調整は表面酸化処理条件の変更
、たとえは、オゾン気相酸化法による場合はオゾン濃度
、電解液相酸化法による場合は嵐屏′亀流缶度、空気気
相酸化法による場合は処理温度、酸化剤液相酸化法によ
る場合は酸化剤濃度等を変更することにより容易に行う
ことができる。
後の糸の車載を測定することにより容易に知ることがで
きる。この繊維の減量の調整は表面酸化処理条件の変更
、たとえは、オゾン気相酸化法による場合はオゾン濃度
、電解液相酸化法による場合は嵐屏′亀流缶度、空気気
相酸化法による場合は処理温度、酸化剤液相酸化法によ
る場合は酸化剤濃度等を変更することにより容易に行う
ことができる。
炭素化繊維は表面暖化処理後、洗浄を行う。
洗浄は繊維分水、又はアセトン、メチルエチルケトン等
の有機溶剤に浸漬するたけでもよいが・洗浄液の撹拌、
あるいは超音波の放射等を併用することにより、洗浄効
果を上げることができる。
の有機溶剤に浸漬するたけでもよいが・洗浄液の撹拌、
あるいは超音波の放射等を併用することにより、洗浄効
果を上げることができる。
洗浄終了後、炭素化繊維を前記記載の常法に従い黒鉛化
する。
する。
このようにして得られた黒鉛繊維は強度に岐れているこ
とが特徴である。黒鉛化前に・炭素化繊維の表面酸化処
理およびそｎに続く況ｆ！４ｒを行うことにより、高い
強度をもつ黒船繊維が得られる理由は明らかではないが
、現象嗣的な考察を丁れば、表［ｆＩＩ師化錫化処理り
、炭素化繊維表面に歿存する未分解タール分に官能基が
付与されることによって、洗浄液への司溶性が増大し、
黒鉛化処理時に゛繊維の強度を維持する上で有害な影響
を与える前記タール分が洗浄除去されることによると考
えることもできる。理由はともあれ、本発明は強度に優
ｎた黒鉛繊維の製蹟を可能ならしめるものである。
とが特徴である。黒鉛化前に・炭素化繊維の表面酸化処
理およびそｎに続く況ｆ！４ｒを行うことにより、高い
強度をもつ黒船繊維が得られる理由は明らかではないが
、現象嗣的な考察を丁れば、表［ｆＩＩ師化錫化処理り
、炭素化繊維表面に歿存する未分解タール分に官能基が
付与されることによって、洗浄液への司溶性が増大し、
黒鉛化処理時に゛繊維の強度を維持する上で有害な影響
を与える前記タール分が洗浄除去されることによると考
えることもできる。理由はともあれ、本発明は強度に優
ｎた黒鉛繊維の製蹟を可能ならしめるものである。
以下・実施例に基いてさらに詳しく説明するか、本光明
はこｎに限定されるものではない。
はこｎに限定されるものではない。
実施例／
ポリアクリロニトリル糸繊維（単糸デニール／、Ｓ、フ
ィラメント数Ａ’ ０００ ）を空気中コＳＯＣで耐炎
化し、さらに窒素雰囲気中、ｌコＯＯＣで炭素化した。
ィラメント数Ａ’ ０００ ）を空気中コＳＯＣで耐炎
化し、さらに窒素雰囲気中、ｌコＯＯＣで炭素化した。
得られた炭素化繊維を直ちに２ダ、３０Ｃで黒鉛化して
得られた黒鉛繊維をＡとし、前記炭≠化繊維をユｑ車量
％含有する２１０Ｃの空気中で表面酸化処理した後・コ
ｔｉ３゜Ｃで黒鉛化して得ら′ｒした黒鉛繊維をＢとし
、さらに−、前記炭素化繊維をユ９束量％含有する一１
０Ｃの空気中で表向酸化処理後、７０Ｃの温水に浸漬し
て洗浄し、しかる後、２ｔｉａｏｃで黒鉛化して得られ
た黒船繊維をＣとする。この黒鉛繊維Ｃｖ？Ｘついては
表面酸化処理後の載置を測定し、黒鉛繊維Ａ、Ｂ、Ｃに
ついてはエポキシ樹脂を含浸硬化後、試技λＯθ闘とし
て引張試験によって強度および弾性率を測定し、下記の
結果を得た。
得られた黒鉛繊維をＡとし、前記炭≠化繊維をユｑ車量
％含有する２１０Ｃの空気中で表面酸化処理した後・コ
ｔｉ３゜Ｃで黒鉛化して得ら′ｒした黒鉛繊維をＢとし
、さらに−、前記炭素化繊維をユ９束量％含有する一１
０Ｃの空気中で表向酸化処理後、７０Ｃの温水に浸漬し
て洗浄し、しかる後、２ｔｉａｏｃで黒鉛化して得られ
た黒船繊維をＣとする。この黒鉛繊維Ｃｖ？Ｘついては
表面酸化処理後の載置を測定し、黒鉛繊維Ａ、Ｂ、Ｃに
ついてはエポキシ樹脂を含浸硬化後、試技λＯθ闘とし
て引張試験によって強度および弾性率を測定し、下記の
結果を得た。
Ａ コ９１１ 、？、！、？ −
Ｂ ３θ／ Ｊ１２ −
Ｃ，３１Ｉ３ ．３ｇ、、３ ０．３
実施例コ
実施例１と同様にして得られた炭素化繊維を電極ローラ
を介して＠極となし、１５車量％の水殴化す） ＩＪウ
ムを含む水溶液中、ｏ、ｇｐ、７ｙ７の邂流彫度で屯解
表血鏝化処理後、７０Ｃの温水に浸漬して洗浄し、しか
る後２１１３０Ｃで黒鉛化して得られた黒鉛繊維をＤと
する。電解表面酸化の電流密度をｇ ｑ ｈ７ｍ２とし
た他は上記方法と全く同様にして得られた黒鉛繊維をＥ
とする。これら黒鉛繊維り、Ｅについて表面酸化処理後
の減量、および強度、弾性率を測定し、下記の結果を得
た。
を介して＠極となし、１５車量％の水殴化す） ＩＪウ
ムを含む水溶液中、ｏ、ｇｐ、７ｙ７の邂流彫度で屯解
表血鏝化処理後、７０Ｃの温水に浸漬して洗浄し、しか
る後２１１３０Ｃで黒鉛化して得られた黒鉛繊維をＤと
する。電解表面酸化の電流密度をｇ ｑ ｈ７ｍ２とし
た他は上記方法と全く同様にして得られた黒鉛繊維をＥ
とする。これら黒鉛繊維り、Ｅについて表面酸化処理後
の減量、および強度、弾性率を測定し、下記の結果を得
た。
試料名 強 度 弾性率 表面酸化処理後のＤ ２’１
３ ３７．９ １ ダ Ｅ ３’１０ ３Ｉ！！、グ Ｏダ 実施例３ 実施例１と同様にして得られた炭素化繊維をＡ３０Ｃの
加熱空気中で２分間表面酸化処理後７０Ｃの温水に浸漬
して洗浄し、しかる後、２’１．３０Ｃで黒鉛化して得
られた黒鉛秘；維Ｖこついて・強度および弾性率を測定
したところ、それぞれＪ ２ ｇｋｇ／ｍｔｔ、Ｊ ｌ
２ ｔｏｎ／ｌｌ！であった。又、表向酸化処理後の
繊維減磁は０．７％であった。
３ ３７．９ １ ダ Ｅ ３’１０ ３Ｉ！！、グ Ｏダ 実施例３ 実施例１と同様にして得られた炭素化繊維をＡ３０Ｃの
加熱空気中で２分間表面酸化処理後７０Ｃの温水に浸漬
して洗浄し、しかる後、２’１．３０Ｃで黒鉛化して得
られた黒鉛秘；維Ｖこついて・強度および弾性率を測定
したところ、それぞれＪ ２ ｇｋｇ／ｍｔｔ、Ｊ ｌ
２ ｔｏｎ／ｌｌ！であった。又、表向酸化処理後の
繊維減磁は０．７％であった。
Claims (1)
- 有機繊維前駆体から黒鉛繊維を製造するにあたり、炭素
化終了後に、繊維の東量減が７％以下であるように炭素
化繊維の表面酸化処理を行い、引続いて該繊維を洗浄し
、しかる後、黒鉛化することを時機とする黒鉛繊維の製
造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10643783A JPS602711A (ja) | 1983-06-14 | 1983-06-14 | 黒鉛繊維の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10643783A JPS602711A (ja) | 1983-06-14 | 1983-06-14 | 黒鉛繊維の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS602711A true JPS602711A (ja) | 1985-01-09 |
| JPH0335406B2 JPH0335406B2 (ja) | 1991-05-28 |
Family
ID=14433619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10643783A Granted JPS602711A (ja) | 1983-06-14 | 1983-06-14 | 黒鉛繊維の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS602711A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61225330A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-07 | Toray Ind Inc | 超高強度複合材料製造用炭素繊維およびその製造法 |
| CN103774276A (zh) * | 2014-01-13 | 2014-05-07 | 东华大学 | 采用物理共混制备木质素/聚丙烯腈共混熔纺纤维的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5135727A (en) * | 1974-09-20 | 1976-03-26 | Japan Exlan Co Ltd | Tantsuseni no seizoho |
| JPS5277232A (en) * | 1975-12-23 | 1977-06-29 | Toho Rayon Co Ltd | Continuous production of carbon fiber |
| JPS54156822A (en) * | 1978-05-25 | 1979-12-11 | Toho Rayon Co Ltd | Manufacturing of graphite fiber with high strength |
-
1983
- 1983-06-14 JP JP10643783A patent/JPS602711A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5135727A (en) * | 1974-09-20 | 1976-03-26 | Japan Exlan Co Ltd | Tantsuseni no seizoho |
| JPS5277232A (en) * | 1975-12-23 | 1977-06-29 | Toho Rayon Co Ltd | Continuous production of carbon fiber |
| JPS54156822A (en) * | 1978-05-25 | 1979-12-11 | Toho Rayon Co Ltd | Manufacturing of graphite fiber with high strength |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61225330A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-07 | Toray Ind Inc | 超高強度複合材料製造用炭素繊維およびその製造法 |
| CN103774276A (zh) * | 2014-01-13 | 2014-05-07 | 东华大学 | 采用物理共混制备木质素/聚丙烯腈共混熔纺纤维的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0335406B2 (ja) | 1991-05-28 |
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