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    公开号:WO1985001752A1
    申请号:PCT/JP1984/000486
    申请日:1984-10-12
    公开日:1985-04-25
    发明作者:Munetsugu Nakatani；Yoshitaka Imai；Hiroaki Yoneyama；Yoshiteru Tanuku
    申请人:Mitsubishi Rayon Co., Ltd.；
    IPC主号:D01F9-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 高強度、 高弹性炭素繊維及びその製造方法 技術分野
    [0002] 本発明は高強度かつ高弾性率の炭素繊維及びその製 造法に関する も のである 。
    [0003] 冃 乐技術
    [0004] 近年、 炭素繊維複合材料は、 ス ^ ー ツ 用途、 宇宙航 空甩途、 工業用途等に巾広 く ^用されつつあ り 、 その 量的拡大はめざま し い。 この よ う な状況に対 し て、 使用される炭素繊維の性能も飛躍的に向 上しつつある。
    [0005] 炭素繊維の弾性率に着目すれ'ば、 1 0 年前には 2 0 t on / 観2 前後であった も のが、 数年前には 2 5 〜 2 4 t on / 露2 のも のが標準 とな り さら に最近では 5 0 to n Z露 2 前後の も のの開発が指向 されつつあ り 、 今後炭- 素繊維の弾性率はこれが主流と なる と いわれている。
    [0006] しかしながら 、 この よ う な炭素.繊維の弾性率の向上 の達成が、 も し も炭素繊維の強度を一定にした ま ま で 達成されるな らば、 これは当然の こ と ながら炭素繊維 の伸度の低下をもたらすこ と とな り 、 この よ う な炭素 - 繊維を用いて作られた炭素繊維複合材料の性能を脆弱 なも の と し、' 複合材料の性能信頼性を低下させ る こ と となる
    [0007] 【ノ， 一0 、 wifcT" したがって高弾性かつ高伸度の炭素繊維、 いいかえ れば高伸度である と同時に高強度である とい う 特性を 備えた炭素繊維が強 く必要とされる現状にある 。
    [0008] 従来法によ る炭素繊維の弹性峯の向上方法は炭素锇 維の炭素化温度すなわち最終熱処理温度を上昇させる こ とであった。 しかしながら、 この方法では炭素繊維' の弾性率の向上を図る こ とができ るがそれと共に炭素 敏維の強度は低下し 、 したがって炭素繊維の伸度が低 下する とい う 欠点があった。 添付した図面はかかる事 情を説明するための炭素織維の炭素化温度と得られる 炭素-鎩維の物性と の関係を、示す相関図であ る。 図面に 示す卯 く 、 炭素繊維の炭素化温度の上昇にと も ない、 その弾性率は曲線 ®のごと く 上昇するが、 それに伴つ て、 炭素繊維の強度及びその密度は、図面中の⑧ ， ©に 示すごと く 低下する 。
    [0009] 例えば弾性率 2 8 t on/«2 の炭素繊維を作るには炭 素繊維の炭素化温度は約 1800 ¾ とすることが必要であ る。図面からわかるがこ の温度で焼成する こ とによ り得 ら-れた炭素繊維の強度は約 5 7 0 Z TO 2 とな り 、 1 3 0 0 °Gで焼成し て得た炭素繊維の強度 4 7 0 露'2 に比して 1 Q 0 Z露2 以上低下したもの とな り 、 到底高強度炭素繊維とはいえずその伸度も 1 · 5 %以下 のも のとなってしま う 。 炭素化温度の上昇にと も なう この よ う な強度の低下は図面に示す如 く 、 その密度の 低下と良く 対 [5してお り 、 炭素化温度上昇の過程でそ —OMPし ， ό の強度の低下を もた らす ミ ク な 空孔が锇維中に発生 するためである と推定される。
    [0010] か く の如 く 、 炭素化繊 Ϊ1の処理温度を高めて高弾性 炭素繊維を得る と い う 従来の技術にては得られる炭素 繊維の強度が急激に低下する と い ぅ 不都合が生ずるた めこ の よ う な方法によ っては高強度で伸度が高いと い う 特性を備えた高性能炭素繊維を作る こ とができ ない のであ る 。 例えば、 特開昭 4 9 - 9 4 9 2 4 号公報、 並びに特開昭 5 7 - 4 2 9 δ 4 号公報には、 細い繊度 の ア ク リ ロ ニ ト リ ル系繊維束を耐炎化処理した後、 炭 素化処理し て炭素繊維を作る発明が示されている。
    [0011] 前者の発明は、 極限粘度 1.5 以上 と く に 1.5 〜 87 の 了 ク リ 口 - ト リ ル系重合体よ り 作られた単糸デニー ル 0.5 〜 0.0 デ -— ル、 繊度変動率 1 5 %以 下の ァ ク リ 口 - ト リ ル系繊維を 、 空気中で 2 0 0 〜 3 0 0 °Cな る温度で耐炎化処理した后、 不活性雰囲気下 1 2 0 0 〜 1 ό 0 0 °Cの温度で炭素化処理を行ない単繊維強度 力 2 ό 0 〜 3 ό 0 Zffl 2 、 弾性率が 2 ό 〜.2 7.5 ton /m2 なる炭素繊維を得ているが、 各炭素繊維間の強 度及びヤ ング率は相当なパラ ツ キを有す'るため、 この ' よ う な方法に よ って作られた炭素繊維ス ト ラ ン ドの強 度及びヤ ン グ率はこ れらの値よ り 更に 1 0 %以上低い ものと なるのが通常である 。
    [0012] また後者の発明は単繊維繊度 0 ·0 2〜 α. ό デニー ル で繊維強度 ό ^ Ζデニー ル の ア ク リ ロ ニ ト リ ル率繊維
    [0013] OMPI A を空気中 2 4 0 〜 3 0 0 °Cで当該熱処理糸の平衡水分 率が 5 %になる までは 4〜 1 0 %の哎縮を繊維に与え るよ う な条件で熱処理し、 次いで、 2〜 8 %の収縮を 更に与えて、 耐炎化処理を完了し、 次いで不活性ガス 雰囲気下で 1 0 0 C！ 〜 1 8 0 0 °Gの温度で炭素化処理 を行ない单纖維直径 1 〜 ό " ス ト ラ ン の結節強力 - が 7 以 上のも のを得ているが、 こ の発明に よって得 られる 炭素繊維のス ト ラ ン ド強度は 5 ό 0 〜 4 2 9 Zm 2 弾性率は 2 4 ton Z m 2 であ り 、 末だ高強度高弾 性炭素繊維ス ト ラ ン ドと しては十分なものとはいえない。 図面の簡単な説明
    [0014] 添付した図面は従来法による炭素繊維の炭素化温度 と ス ト ラ ン ド強度、 ス ト ラ ン ド弾性率及び密度と の関 係を示す図である 。 発明の開示
    [0015] そこで、 本発明者等は上述した如き、 高伸度で高弹 性率と い う 特性を備えた炭素繊維を得るベ く検-討した 結果本発明を完成した。
    [0016] '本発明の 要旨 とする と ころは、 滅維直径が 1 〜 ό &、 ス ト ラ ン ド強度が 4 5 0 Ζ露2 以上、 ス ト ラ ン ド弾性 率が 2 8 ton Ζ露2 以上、 繊維密度が 1.7 5 5 / cm3 以上なる特性を有する高強度高弹性荧素繊維及びその 製造方法にある 。 b 発明を実施するための最良の形態
    [0017] 本発明の炭素繊維は、 ア タ リ ト リ ル系繊維を前 駆体と し、 特定条件下に »炎化処理すると共に、 炭素 化工程を 8 Q 0 °C以下の低温炭素化工程と 1 0 0 0 °c 以上、 と く に 1 3 0 0 〜 1 0 5 0 ¾の高温炭素化ェ程 に分け、 低温炭素化工程におい て十分に繊維に伸長を 与える こ と に よ っ て作 る こ と 力 でき る 。
    [0018] 本発明の実施 に際し て用いる 了 ク リ ロ ニ ト リ ル系繊 維とは、 ア タ リ π - ト リ ル の単独重合体又は了 ク リ 口 ニ ト リ ル 8 5 重量％以上 と他の共重合可能な ピ - ル単 量体との共重合体を繊維化する こ と に よ って作られる も の であ る 。
    [0019] - ァ ク リ ロ - 卜 リ ル と共重合し う る他の ピ ニ ル単量体 と しては、 メ チ ル メ タ ク リ レ ー ト ゝ ェ チ ル メ タ ク リ レ — ト ゝ フ。 口 ピ ル メ タ ク リ レ ー ト ゝ ヅ チ ル メ タ ク リ レ ー ト 、 メ チ ル ア タ リ レー ト 、 ェ チ ル ア タ リ レ ー ト な どの メ タ ク リ ル 酸 エ ス テ ル類及びァ ク リ ル酸 エ ス テ ル類、 酢酸 ピ エ ル 、 フ。 口 ピ オ ン 酸 ピ ニ ル な どの ピ - ル エ ス テ ル類ゝ ア ク リ ル酸'、 メ タ ク リ ル酸 、 マ レ イ ン 酸、 .イ タ ' コ ン 酸及びその塩類、 - ル ス ル ホ ン酸及びその塩類 な どを挙げる こ とができ る。
    [0020] ァ ク リ 口 - ト リ ル 系重合体は上述したモ ノ マ ー類を 塩化亜塩水溶液やジ メ チ ル ス ル'ホ キ シ ドな どの溶媒を 用いた溶液重合法によ り 、 或いは、 過硫酸ア ン モ - ゥ ム と酸性亜硫酸ア ン モ - ゥ ム とを組合せた レ ドッ ク ス ό 系触媒を甩いた水系懸濁重合法に よ り作る こ とができ る 0 '
    [0021] 了 ク リ π - ト リ ル系重合体中に 1 0 以 上の粒径を 有する不純物が混人したも の よ り 作られた繊維を焼成 した炭素繊維は不純物の含有部分が糸欠陥 とな り 、 炭 素繊維の強度を著るし く低下させるこ と となる。 そこ で、 重合に供するモ ノ マー類及び溶媒類は蒸留ないし、 精密な濾過を施し 、 1 0 ^ 以上と く に 5 上の不純 物を含まないも のと し て使用する のがよ い。
    [0022] ァ ク リ コ ニ ト リ ル系重合体は極限粘度 1 .5 〜 .5程 度の も のを 用いるのがよ く 、 と く に 1 . 8 〜 2 . 8 の 範 囲の ものを用いる と優れた性能を有する 炭素繊維ス ト ラ ン ト とする こ とができ る。
    [0023] 本発明で用いる ァ ク リ 口 - ト リ ル系纖維の単鎩維繊 維度は 1. 5 デニー ル以下、 と く に 0 ·1 〜 1 .1 デニー ル であ る こ とが好 ま しい 。 ア タ リ ロ ニ ト リ ル系鎩維の単 繊維锇維度が 1 .5 デニー ルを越 えて太いものは、 その 耐炎化及び炭素化工程で、 繊維中に不都合なボイ ドが 発生し易 く 、 高強度、 高弹性炭素繊維と く に高 性能炭 素繊維ス ト ラ ン ドを作る際の： 7°レカー サと し ては好ま し く ない。
    [0024] 本発明で用いる細繊度のァ ク リ ル纖維は湿式紡糸法, 乾 -湿式紡糸法等に よって作る 'こ とが望ま しい。 例え ば、 ア タ リ 口 - ト リ ル系重合体を塩化亜鉛水溶液、 口 ダ ン塩水溶液、 硝酸水溶液などの無機系浴剤、 ジ メ チ ル ホ ル ム ア ミ ド 、 ジ メ チ ル ァ セ ト ア ミ ド 、 ジ メ チ ル ス ルホ キ シ ド'、 r - フ チ ロ ラ ク ト ン な どの有機系溶剤に 固形分濃度 1 5 〜 3 Q w t % となる よ う に溶解し、 紡 糸用 ウ を作 り 、 この ド ウ を前記溶剤の水溶液よ り なる凝固浴中に吐出させて凝固 し、 延伸、 水洗、 乾 矂緻密化し、 必要に じ て更に乾熱延伸、 ス チ ー ム延 伸等の 2 次延伸 を施 して も よい。
    [0025] ま たこ れ ら の ァ ク リ ル系繊維中に粒径 5 以 上の不 純物が含まれている際には、 こ の ア ク リ ル系繊維を用 いて本発明の目 的とする高性能炭素繊維ス ト ラ ン ドは 得られに く い の でゝ ア ク リ ロ ニ ト リ ル系繊維の製造に 供する ド ウ フ。は 1 Q ^ 以上の粒径面不純物を含ま ない よ う に濾過する こ とが好ま しい.。
    [0026] また、 凝固浴、 水洗浴、 延伸溶等 も同様に濾過する の力 ^ よ い。
    [0027] 更に 、 本発明で用い るァ ク リ ' ル 系繊維の繊度変動率 は 1 5 %以下と し てお く こ とが好ま しい。
    [0028] 上.記の如 く し て得たァ ク リ 口 ニ ト リ ル系瓛維は不純 物や、 内部ボイ ドを含 まず ク レ ーズゃク ラ ッ ク などの 表面欠陥のない も の と なつている。
    [0029] この よ う にし て得られたア ク リ ル繊維は、 本発明の 焼成方法に従って耐炎化、 第 1 次炭素化、 お よ び第 2 次炭素化処理が施される 。
    [0030] 耐炎化処理は通常は空気の如き酸素 -窒素の混合雰 囲気中で行なわれるが一酸化窒素や亜硫酸ガスを使甩
    [0031] OMPI
    [0032] WIPO ' b しても 良い。 耐炎化処理時の温度は 2 0 0 〜 5 5 0 °C の範囲が適当である。
    [0033] 本発明の耐炎化処理に際しては、 耐炎化処理過程に おける繊維の密度が 1.2 2 9- cm 3 に到達する までに 5 %以上、 好まし くは 1 0 % 上の伸長を、 とくに 10〜 50%の伸長を与えた後に以降の哎縮を実質的に抑制して 耐炎化処理を完了する こ とが必要であ.る。
    [0034] 密度が 1.2 2 9- / CULZ に至る までの伸長率が 3 %未 満の翳合は所定の炭素繊維ス ト ラ ソ ドの弹性率ならび に強度が得られない。
    [0035] また、 密 Kが 1.2 2 d- /cm3 になる よ う にした繊維 の更に高度の耐炎化処理に際して糸の収縮が起る よ う な条件 下に耐炎化処理する とその微細構造の乱れを誘 導し、 炭素繊維の強度低下を引き起す で好ま し くな い o
    [0036] ' 繊維に伸長挙動を与える方法と しては、 例えば鎩維 を多数個の回転ロ ー ル と接触させる と共に、 密度が 1.2 2 ^ Z cm3 に至る まではロ ー ル速度を暫時増加 さ せ、 以降は.ロ ー ル速度を 一定に保てばよい。 ' 密度 1.2 2 9- / cm.5 と した耐炎化処理糸は更に 1 % 以上 1 0 % までの—伸長を加 えながら、 密度が 1· 2 2 ^ cm5 を越 え 1.4 0 ^ Zcm3 以下、 好ま し くは 1.2 5 〜 1.5 2 ^ Zcm3 となる よう に耐炎化処理するのがよ い。 か く の卯 く 、 ァ ク リ ロ - ト リ ル系繊維に伸長を加 えな が ら 耐炎化 処理する ことによ り 、 繊維に予め与
    [0037] ΟΜΡΙ えられた微細構造を良好に保った ま 、 その耐炎化工 程を完了する こ とができ るため高性能炭素繊維ス ト ラ ン ド とする こ と ができ る のであ る。
    [0038] 耐炎化処理が施された繊維は、 次いで窒素 ガス 、 ァ ルゴ ン ガ ス等の不活&雰囲気中 5 0 0 〜 8 0 0 °Cの温 度範囲 において 、 第 1 次炭素化処理を行な う にあた り 3 %以 上好ま し くは 5 %以 上の伸長がさ らに.加 え られ る 。 こ の処理において 伸長率が S %未満であれば所定 の弾性率ならびに強度を得るこ とが困難と なる 。 また、 温度が 3 0 0 °C未満ならびに 8 0 0 °Cを越える 嬝合は 処理効果が見出せない。 処理は通常数十秒から数分間 行なわれる 。
    [0039] また、 こ の不活性雰囲気中 3 0 0 〜 8 0 0 ¾の温度 範囲におい て第 1 次炭素化処理を'行な う にあた り
    [0040] 3 0 0 〜 5 0 Q °Cの温度範囲で 5 %以 上、 さ らに
    [0041] 5 0 0 〜 8 0 0 °Gの温度範囲で 5 %以 上の ί申長を加え る方法を採用する こ と に よ り 更に高性.能の炭素繊維ス ト ラ ン ド とする こ とができ る 。 伸長は.例 えば第 1 次炭 素化.炉を 2 分割 し、 中間に 口. ー ルを.設置する こ とによ り 実施でき る 。 この伸長処理に よ っ て炭素化過程にお いて形成される微細構造の完全性が更に向 上し、 その 結果得 られる 炭素繊維ス ト ラ ン ドの弹性率なら びに強 度が増大する。
    [0042] こ の伸長処理における伸長率ならびに温度を、 前記 範囲に保って行 う と伸長処理効果を著る し く 増大せし める こ とができ る。 またこの処理は通常数十秒から数 時間の範囲で行な う のが よい。
    [0043] 第 1 次炭素化処理に引 き続き、.第 2次炭素化処理すな わち最終熱処理が不活性雰囲気中 1 3 Q 0 〜 1 ό 5 0 °Gの温度範囲で緊張下に数十秒〜数分間行われる。 こ の熱処理において、 処理過程における最高温度が
    [0044] 1 5 0 0 °G未満であれば、 所定の弾性率を得る こ とが できない。 一方、' 最高温度が 1 ό 5 0 °Gを越え る と強 度ならびに密度が低下し所定の値以下となる。
    [0045] また、 熱処理時における温度-フ。 口 フ ァ イ ルは 1 Q 00 °C前後 よ り.なだらかに上昇 して最高温度に到達する よ う に設定される こ とが好ま しい。 また、 熱処理時にお いて繊維に与えられる張力は 2 5 0 'ノデ -ー ル以上、 好ま し く は 3 5 0 ff¥ Ζデニー ル以上である必要がある。 張力がこの値よ り 低い翳合は所定の弾性率を得る こと は困難と なる 。 '
    [0046] 以下、 実施例によ り 本発明を具体的に説明する 。
    [0047] ス ト ン 強度、 ス ト ラ ン ド弾性率は JIS R 7001 の方法によ り測定した。 密度は密度勾配管法に よ り測 定した。
    [0048] 素繊維の直-径はレ ーザー法に よ り測定した。 了 ク リ ル繊維の配向度 7 は 2 θ = 1 1 。 Cu -κ α線使 ffi ) の反射における方位角方向の散乱強度分布の半価巾
    [0049] H λΛ ( deg ) よ り 次式によ り 求める。 -
    [0050] O FI WIPO ,¾ j 1 8 0 H
    [0051] 7Γ X 1 0 0 (^)
    [0052] 1 8 0
    [0053] 実施例 1
    [0054] ァ ク リ ロ - ト リ ル 9 8 % 、 ア ク リ ル酸 メ チ ル 1 wt 、 メ タ ク リ ル酸 1 %の組成を有する 比粘度 C Vsv 3 == 0.2 0 ( 極限粘度 ！： 7 〕 ·· 1.0 )の重合体を グメ チ ル ホ ル ム ア ミ ドを溶媒に固形分饞度 2 ό w t % となる よ う に溶解 して ド ウ フ。を作 り 、 1 0 濾過及び 5 濾過を行って湿式紡糸を 行い、 引 き続き湯浴中で 5倍に延伸 し 、 水洗後乾燥して更に乾熱 1 7 0 °Cで '1.3 倍に延伸 して 0·8 デニ一.ルの繊度を有する フ イ ラ メ ン ト 数 9 0 0 0 の ァ ク リ ル繊維を得た。 X線回柝ょ り求められる繊維の配向度 7Γは 9 0.5 %であった。 こ の ア ク リ ル繊維を 2 2 0 °G - 2 4 0 °C - 2 0 0 °C の 5 段階の温度 π フ ァ イ ルを有する熱風循環型の耐炎化 炉を ό 0 分間通過せしめて耐炎.化処理を行 う に際し、 繊維の密度が 1..2 2 9- /cm5 に達する ま でに第 1 表に 示す割合の ί申長を加 え、 その後 1.2 5 ^ cm3 に達す る までにさ ら に第 1 表に示す割合の伸長を加 えて耐炎 化処理を終了した。
    [0055] 次に耐炎化繊維を純粋な Ν2 気流中 ό 0 0 °Cの第 1 炭素化炉中を 3 分間通過せしめる に際し て 1 0 %の伸 長を加え、 さらに同雰囲気中第 1表の最高温度を有する 第 2炭素化炉中におい て 4 0 0 ^ デニー ル の張力下 に熱処理を行い、第 1表の諸物性を有する炭素繊維 た
    [0056] OMFI 第 1 表
    [0057]
    [0058] Q
    [0059] 実施例 2
    [0060] 実施例 1 と同様にし て、 伹し耐炎化処理時.の伸長率 ならびに第 1 炭素化炉内での温度と伸長率を変更して 焼成を実施し た。 なお、 第 2炭素化炉の最高温度は 1 4 5 0 °C、 張力は 5 8 0 ^ノデニー ル と した。 得ら れた炭 ·素繊維の諸物性を第 2 表に示す。
    [0061] O PI
    [0062] ¾JVATI0¾ 第 2 表 実験 耐炎化時 第 1炭素化炉 第 1炭素化炉 ス ト ラン 密 度 直 径 伸 長 率 温 度 伸 長 率 強 度
    [0063] (。0 ) ( 9/麟2 ) C9/cm3)
    [0064] 10 5 450 15 451 28.5 1.792 5.5
    [0065] 11 25 550 8 498 29.0 1.790 5.3
    [0066] 12 35 700 4 445 1.788 5.2
    [0067] 歡^
    [0068] %ム α
    [0069] 褂ム w
    [0070] 実施例 5
    [0071] ■ 実施例 1 と同様にして、 但し紡糸 ノ ズ ル の オ リ フ ィ ス ロ.径、 紡糸時の原液吐出量、 ならびに延伸倍率を変 更し て表 5 に示す繊度を有する 了 ク リ ル繊維を得た。
    [0072] こ れ等の ァ ク リ ル繊維を実施例 1 中の第 1 表の /^ 3 と同一の条件にて耐炎化処理を行なった。 この際最'終 熱処理時における最高温度は 1 4 5 0 ¾、 張力は 400 /¾ /デニ ー ル と した。 得られた炭素繊維の諸物性,を第
    [0073] 5 表に示す。
    [0074] 第 .
    [0075] 実施例 4
    [0076] 実施例 1 にて作成したァ ク リ 口 - ト リ ル系繊維を実 施例 1 にて用いたと 同様の温度 ロ フ ア イ ル を有する 耐炎化炉にて第 1 表に示す如き伸長率にて耐炎化処理 をした後、 第 1 炭素化条件と し て温度 5 5 0 °C、 第 2. 炭素化温度 1 4 5 0 。C と し、 張力 3 8 デニー ル として炭素化した。 得られた炭素繊維 ス ト ラ ン ドの特 性を第 4表に示した
    [0077] OMPI IFO一 ,A»J 第 4 表 実験 耐炎化時伸長率 第 1炭素 ス ト ラン ド 密 度 直 径 化炉伸長 強 度
    [0078] M 密度 1.229Zcms 密 K 1.259 /cm3
    [0079] まで まで 率. ^o)' (9/ci (β)
    [0080] 17 5 10 15 480 29.3 1.792 5.3
    [0081] 18 10 10 8 521 29.4 1.792 5.3
    [0082] 19 20 . 5 8 55Q 29.9 1.789 5.3
    [0083] 2D 30 1 5 511 50.1 1.789 5.3
    [0084] +=
    [0085] 褂、
    [0086] ム N
    [0087] 実施例 5
    [0088] 実施例 1、第 1 表中に示した条件にて耐炎化糸を作り 第 1 炭素化炉の温度を変えて焼成を行い第 2炭素化炉 の温度を 1 4 5 0 °G、 張力 4 Q 0 /¾ デニー ル で焼成 し、 第 5 表に示した結果を得た。 第 5 表
    [0089]
    [0090] 実施例 ό
    [0091] 実施例 1 に て作成したア タ リ ロ ニ ト リ ル系繊維を 2 2 0 °C - 2 4 0 °C - 2 6 Q Gの 5 段階の温 ¾ヅ 口 フ アイ ル を有する熱風循環型の耐炎化炉を ό 0 分間通過 せし めて耐炎化処理，を行な う に際し、 繊維の密度が 1 .2 2 9 / cmz に達する までに 回転 。 ー ルの速度差に よ って 1 5 %の伸長を与え、 その後繊維と接触する回 転ロ ー ルの速度を等速に固定する こと によ り繊維の局 部的収縮を抑制して耐炎化処理を終了した。
    [0092] 次 該耐炎化鎩維を純粋な Ν 2 気流中 4 5 0 °Gの第 1 炭素化炉を通過せしめるに際して 1 2 %の伸長を加 え、 さら に同雰囲気中 0 5 0 °Gの第 2 炭素化炉を通過
    [0093] ΟΜΡΙ せし め る に際し て 4 %の伸長を加 え、 引続き同雰囲気 中第 ό 表の最高温度を有する第 5 炭素化炉中において 5 8 0 ^ デニー ル の張力下 に熱処理を行ない第 ό表 の諸物性を有する炭素繊維を得た。 第 ό
    [0094] 実施例 7 - 実施例 ό と同様に し て、 但し第 1 · 第 2 炭素化炉内 での温度と'伸長率を第 7 表に示す如 く 変更し て焼成を 実施する 以外は全 く 実施例 ό と同一の条件にて第 2 炭 素化までを行ない、 更に第 3 炭素化炉の最高温度は 1 4 5 0 °C、 張力は 3 8 0 - ー ルと して炭素化 処理した。 得られた炭素繊維の諸物性を第 7 表に示す
    [0095] OMPI 第 7 表 実験 第 1炭素化炉 第 2炭素化炉 密 度 直 径
    [0096] tan XぼSL. 温 mn es .
    [0097] Λ6 (°0) (°C) ( )
    [0098] 28 550 10 550 10 558 30.4 1.795 5.5
    [0099] 29 450 5 65Q 10 500 30.0 1.794 5.5
    [0100] 30 450 25 050 2 510 30.5 ' 1.797 5.2
    [0101] 31 500 15 750 5 551 30.5 1.795 5.5
    [0102] へ
    [0103] 1
    [0104] 8滞
    [0105] ^' rr，
    [0106] 褂ヽ s
    [0107] ム
    [0108] 産業上の利用可能性
    [0109] 本発明は、 繊維直径が 〜 ό 、 ス ト ラ ン ド強度が 4 3 0 鵬 2 以上、 ス ト ラ ン ド弾性率 2 8 ton m 2 以上、 密度 1.7 5 5 ^ cm3 以上と い う 新規な炭素繊 維を提供する も のであ り 、 釣竿やゴ ル フ シ ャ フ ト 等の ス ー ツ 用は勿論の事、 宇宙航空用の複合材料原料と して極めて有用な性能を有し ている。
    [0110] ^ ^Ο
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    (1) 繊維直径が 1 〜 ό A 、 ス ト ラ ン ド強度が 4 3 0
    1 ^/露2 以上、 ス ト ラ ン ド弾性率が 2 8 ton Ziwn2 以上、 密度が 1.7 5 5 ^ Zcrn3 以上である高強度、 高弾性炭 素橄維 0 ·
    (2) ァク リ ロ ニ ト リ ル系繊維: 7° レ カ ー サを酸化性雰 囲気中 2 0 0 〜 4 0 0 °Gの温度で、 繊維密度が 1.2 2 / c にな る まで 5 多以上の伸長を加えながら耐炎 化処理 した后更に、 耐炎化処理を施すこ と に よって繊 維密度が 1.2 2 en を越え 1.4 0 Z cm3 以下の範 囲 とな る よ う にな し、 次いで、 不活性雰囲気下 3 0 0 〜 8 0 0 °Cの温度で、 前記耐炎化繊維の伸長率が 3 ^ 以上となる よ う な条件下で熱処理 した后、 更に不活性 雰囲気下 1 3 0 0 〜 1 ό 5 0 °Cの温度で、 かつ糸条を 緊張下に熱処理する こ と を特徵とする繊維直径が 1 〜 ό A 、 ス ト ラ ン ド強度が 4 3 0 皿 2 以上、 ス 'ト ラ ン ド弾性率力 2 8 ton Z爾 2 以上、 密度が 1.7 5 5 ^ Z cm3 '以上の高強度、 高弾性炭素繊維.の製'造法。
    (3) ア ク リ ロ ニ ト リ ル系繊維と じて単繊維繊度 0.1 〜' 1.1 デニ一ルの繊維を用いる こ と を特徵とする請求 の範囲第 2項記載の炭素繊維の製造法。
    (4) 锇度变動.率が 1 5 %以下のア ク リ ロ ニ ト リ ル系 繊維束を用い ~る こ を特徵とする請求の範囲第 3項の 炭素繊維の製造法
    CMPI (5) 粒径 1 0 A 以上の不純物を付着ない し含有しな ぃァク リ ロ ニ ト リ ル系重合体繊維を用いる こ と を特徵 とする請求の範囲第 3 項又は第 4項の炭素繊維の製造 法 o
    5
    (6) 耐炎化糸の不活性雰囲気下 3 0 0 〜 8 0 0 °Cの 熱処理工程を 3 0 0 〜 5 0 0 °C と 5 0 0 〜 8 0 0 °Cの 2工程に分割し、 3 0 0 〜 5 0 0 °Cの熱処理工程での 糸の伸長率を 3 %以上とな し、 5 0 0 〜 8 0 0 °Cの熱 処理工程に於ては実質的に糸状が収縮し ない よ う に緊 10 張 して、 熱処理'する こ と を特徵とする請求の範囲第 2 項記載の炭素繊維の製造方法。
    (7) 耐炎化繊維の不活性雰囲気下 5 0 0 〜 8 0 0 ¾ での熱処理工程での繊維の伸長率を 1 以上 と、する こ と を特徴とする請求の範囲第 ό 項記載の炭素繊維の製 丄リ & ο
    (8) 繊維密度が 1.2 2 ^ cm3 と し た耐炎化処理糸 を、 1.2 2 Z cm3 を越え 1.4 0 ^ cm3 以下の範囲の 繊維密度の耐炎化処理糸とする に際 し、 糸に 1 以上 の伸長を施すこ と を特徵とする請求の範囲第 2項記載 0 の炭素繊維の製造法。
    OMPI
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    EP0159365A4|1988-06-20|
    DE3485026D1|1991-10-10|
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    JPS516250B2|1973-01-24|1976-02-26|||
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    法律状态:
    1985-04-25| AK| Designated states|Designated state(s): KR US |
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    1991-09-04| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1984903763 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP58/191294||1983-10-13||
    JP58191292A|JPH0323649B2|1983-10-13|1983-10-13||
    JP58/191293||1983-10-13||
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    JP58/191292||1983-10-13||
    JP58/191291||1983-10-13||DE8484903763A| DE3485026D1|1983-10-13|1984-10-12|Kohlenstoffasern mit hoher festigkeit und hohem elastizitaetsmodul sowie deren herstellungsverfahren.|
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