JPS6081319A - ピツチ繊維の不融化方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ピッチ繊維の不融化方法に関する１、ピッチ
金原料として炭素繊維全製造する方法は、原料が安価で
おり、また炭化収率が高いためポリアクリロニトリル系
に比べ有利であυ、さらに紡糸後の不融化、炭化あるい
は黒鉛化といった熱処理工程における処理時間金短くす
ることがで衣れげポリアクリロニ）　ＩＪル系に対する
価格面での優位性を一層明確にすることができる。

これまで、不融化処理時間を短縮するために各種の触媒
あるいは促進剤が検討され、金属塩、アンモニウム塩、
無機酸、　′ハロゲンあるいは窒素酸化物などが提案さ
れているが、不融化促進効果あるいは最終製品である炭
素繊維の物性などからみて、満足なものは未だ得られて
いない。例えば、ピッチ繊維を塩酸、硫酸あるいは硝酸
などの無機酸で接触処理したのち、不融化処理全行った
場合、不融化促進効果を示すものもあるが、最終製品で
ある炭素繊維の物性を低下させてしまうという欠点があ
る。

本発明者らは鋭意研究の結果、ピッチ繊維を酸化性ガス
雰囲気下に不融化処理するに際し、予めピッチ繊維表面
に臭化コバルト全付与することにより、不融化時間を著
しく短縮でき、かつ優れた性能を有する炭素繊維が得ら
れることｔ見出したものである。

すなわち、本発明は炭素質ピッチを溶融紡糸して得られ
るピッチ繊維表面に臭化コバルト全付与した後、酸化性
ガス雰囲気下にて不融化処理することを特徴とするピッ
チ繊維の不融化方法に関する。

以下に本発明を詳述する。

本発明に用いる炭素質ピッチとしてはコールタールピッ
チ、ＳＲＣなどの石炭系ピッチ、エチレンタールピッチ
、デカントオイルピッチ等の石油系ピッチあるいは合成
ピッチなど各種のピッチを包含するが、特に石油系ピッ
チが好捷しい。

前記ピッチ全変性したもの、例えばテトラリンなどの水
素供与物で処理したもの、２０〜３５０Ｋｇ／−の水素
加圧下に水素化したもの、熱処理にｘｐ改質したもの、
溶剤抽出などの手段によｐ改質したもの、あるいはこれ
らの方法全適宜組み合わせて改質したもの等の各種変性
ピッチも本発明でいう炭素質ピッチである。

すなわち、本発明の炭素質ピッチとはピッチ繊維全形成
し得る前駆体ピンチを総称する意味に用いられる。

本発明の炭素質ピッチは、光学的に等方性のピッチであ
ってもよいし、また光学的に異方性のピッチであっても
よい。

光学的に等方性のピッチである場合、反射率が９．０〜
１１．０チの範囲内の値を示すものが好ましい。ここで
反射率とは、アクリル樹脂等の樹脂中にピッチを包埋せ
しめたのち研磨し、反射率測定装置により空気中にて測
定される。

光学的に異方性のピッチとは、ピッチ全常圧もしくは減
圧下に窒素等の不活性ガスを通気しながら通常３４０〜
４５０℃にて加熱処理を行うことにエフ得られる光学的
異方性相（いわゆるメンフェース）全含有するピッチで
あり、特にメンフェース含量が５〜１００％のものが好
ましい。

本発明に用いる炭素責ピッチは軟化点が２４０〜４００
１：のものが好ましく、２６０〜３００℃のものが行に
好ましい。

ピッチ繊維は前記炭素質ピッチを公知の方法にて溶融紡
糸に行うことによシ得られる。例えば、炭素質ピッチを
その軟化点よりも３０〜８０℃高い温度にて溶融し、直
径０．１〜０．５咽のノズルから押し出しながら１００
〜２０００ｍ／分で巻き取ることによりピッチ繊維全得
る。

本発明はピッチ繊維表面に臭化コバル）’］ｌ−付与し
た後、酸化性ガス雰囲気下に不融化処理を行うことを必
須とするものである。

臭化コバル）ｋピッチ繊維表面に付与する方法は特に限
定されないが、例えば臭化コバルトヲメタノール、エタ
ノールあるいはアセトンなどの有機溶剤あるいは水に溶
解させ、この溶液をピッチ繊維表面に噴霧あるいは塗布
した後、溶剤を乾燥除去することにより好ましく達成さ
れる。臭化コバルトの付与量は、ピッチ繊維に対して０
．１〜２Ｑｗｔ％、好ましくは０．５〜１０ｗｔ％であ
る。

表面に臭化コバル）？付与されたピッチ繊維は次いで酸
化性ガス雰囲気下にて不融化処理される。不融化処理は
通常４００℃以下においてイイわれ、好ましくは１５０
〜３８０℃であり、より好ましくは２００〜３５０℃で
ある。処理温度が低すぎる場合には処理時間が長くなり
、また処理温度が高すぎる場合には、ピッチ繊維の融着
あるいは消耗といった現象を生ずるため好ましくない。

酸化性ガスとしては、通常、酸素、オゾン、空気、窒素
酸化物、ハロゲンあるいは亜硫酸ガス等の酸化性ガス全
１種あるいは２種以上用いる。

不融化処理されたピッチ繊維は、次に不活性ガス雰囲気
下で炭化処理あるいは更に黒鉛化処理を行い、炭素繊維
を得る。

炭化処理は通常、温度８００〜２０００℃で行う、一般
には炭化に要する処理時間は０．１分〜１０時間である
。さらに黒鉛化全行う場合には、温度２０００〜３５０
０　Ｃで、通常１秒〜１時間行う。また、炭化処理ある
いは黒鉛化処理の際、必要であれは収縮や変形等を防止
する目的で、被処理体に若干の荷重あるいは張力をかけ
ておくこともできる。

以下に実施例および比較例をあげ本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではな
い。

実施例　１ 光学的異方性相を８０％含有し、軟化点が２８０℃であ
る石油系前駆体ピッチ全溶融紡糸し、平均糸径１３μの
ピッチ繊維を得た。このピッチ繊維に対し３．５重ｌ、
％の臭化コバルトを５重量％メタノール溶液として付与
し、これ全乾燥後に酸素中、５０℃／ｉで３４００まで
昇温しで不融化処理し、ついで１０００℃で炭化処理し
て炭素繊維を製造した。得られた炭素繊維は、平均糸径
１０μ、弾性率６０ＴＯＮ／ｍｎ？、引張シ強度２５０
に９／ｍ−であった。

実施例　２゜ 光学的異方性相全６５％含有し、軟化点が２５２℃であ
る石油系前駆体ピッチを溶融紡糸し、平均糸径１１μの
ピッチ繊維を得た。このピッチ繊維に対し、７．２重量
％の臭化コバルトを１２重量％水溶液として付与し、こ
れを乾燥した後に酸素中、８０℃／―で３００℃まで昇
温しで不融化処理し、ついで１０００℃で炭化処理して
炭素繊維を製造した。得られた炭素繊維’ｚ　２５００
℃で黒鉛化したところ、得られた黒鉛化繊維は、平均糸
径９μ、弾性率７０ＴＯＮ／ｍｙ？、引張り強度３１０
Ｖ４／ｎ−であった。

実施例　３ 反射率１０．３％、軟化点２６０℃の光学的に等方性の
石油系前駆体ピッチを溶融紡糸し、平均糸径１２μのピ
ッチ繊維を得た。このピッチ繊維に対し、１．７重量％
の臭化コバルトを３重量％メタノール溶液として付与し
、これ全乾燥した後に、酸素中５０℃／―で３４０℃ま
で昇温して不融化処理し、ついで１０００　Ｃで炭化処
理して炭素繊維を製造した。得られた炭素繊維の弾性率
は１０ＴＯＮ／ｒｎｒｌ、引張シ強度は９８Ｋｇ／ｍｎ
？であった。この炭素繊維ｋ　２５００℃で黒鉛化した
ところ、得られた黒鉛化繊維の物性は弾性率６０　Ｔ　
ＯＮ／ｍｔｒ？、引張り強度２５０に９７ｍｒｒ？であ
ツタ。

実施例　４゜ 反射率９．８％、軟化点２７０℃の等方性の石油系前駆
体ピッチを溶融紡糸し、平均糸径１１μのピッチ繊維を
得た。このピッチ繊維に対し２．４重量％の臭化コバル
トを８重量％水溶液として付与し、これを乾燥した後に
、酸素中、８０℃／順で３００℃まで昇温して不融化処
理し、ついでｉ、ｏｏｏ℃で炭化処理して炭素繊維を製
造した。得られた炭素繊維の弾性率は１ｔ　ＴＯＮ／ｍ
ｒｒ？、引張り強度は１０２　Ｋｆ／ｍｒｒ？であった
。この炭素繊維ｋ　２５００　ｃで黒鉛化したところ、
得られた黒鉛化繊維の物性は弾性率５０ＴＯＮ／物へ引
張り強度２７０Ｋｑ／ｍ−であった。

比較例　１゜ 実施例１で用いたピッチ繊維を、酸素中５０℃／−で３
４０℃まで昇温したところ、不融化処理中に繊維が融着
し繊維として単離することができなかった。

比較例　２゜ 実施例１で用いたピッチ繊維に対し、２．４重量％の酢
酸コバルトを８重ｔ％水溶液として付与し、これ全乾燥
した後に酸素中、５０℃／頽で３４０℃まで昇温したと
ころ、いずれの場合も不融化処理中に繊維が劣化、損傷
し、優れた黒鉛化繊維を得ることができな力）つた。

比較例　３゜ 実施例１で用いたピッチ繊維を、硝酸と５分間接触させ
、しかる後に実施例１に記載の方法で不融化、炭化およ
び黒鉛化を行ったところ、黒鉛化繊維の物性は、弾性率
３０１’ＯＮ／ｍ−１引張ｐ強度１２０　Ｋｓ＋／ｍｒ
ｒ？にすぎなかった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭素質ピッチを溶融紡糸して得られるピッチ繊維を酸化
   性ガス雰囲気下に不融化処理する方法において、ピッチ
   繊維表面に臭化コバルトヲ付与した後、不融化すること
   を特徴とするピッチ繊維の不融化方法。