炭素繊維前駆体フィラメントの製造方法

Feb 05, 2026

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ポリアクリロニトリル-ベース(PAN-ベース)炭素繊維: PAN-ベースの炭素繊維は、紡糸、予備酸化、炭化といういくつかの段階を経てポリアクリロニトリルから形成されます。-前駆体繊維を調製する技術には、主に前駆体製造段階と、それに続く酸化および炭化段階が含まれます。前駆体の製造段階では、紡糸方法は湿式紡糸と乾式ジェット湿式紡糸に分類され、重合溶液の製造は 1 段階プロセスと 2 段階プロセスに分類されます。-乾式-ジェット湿式紡糸は、T1000 グレードなどの高性能-炭素繊維--にとって重要なプロセスであり、ポリマードープを紡糸口金から押し出し、空隙を短時間通過させてから、凝固浴に浸漬する必要があります。これらの繊維は、高強度、高剛性、軽量、高温耐性、耐食性、および特定の電気特性を特徴としています。これらは優れた圧縮性能と曲げ性能を示し、強化複合材料に広く利用されています。

 

ピッチ-ベースの炭素繊維: ピッチ-ベースの炭素繊維は、石油ピッチまたは石炭ピッチを原料として使用し、ピッチ精製、紡糸、予備酸化、および炭化または黒鉛化を含むプロセスを経て製造されます。-前駆体ピッチは等方性と異方性(メソフェーズ)の 2 種類に分類されます。等方性ピッチは通常、メルトブローンまたは溶融紡糸して細断繊維にするのに対し、メソフェーズ ピッチは溶融紡糸して連続繊維にすることができます。ただし、後者の紡糸プロセスは技術的により困難です。-ピッチ-ベースの繊維の原材料コストは、PAN- ベースの炭素繊維よりも安価です。

 

レーヨン-ベースの炭素繊維: レーヨン-ベースの炭素繊維は、脱水、熱分解、その後の炭化を含むプロセスを通じて主にセルロースからなるレーヨン繊維-から得られます。-

 

気相成長炭素繊維: 気相成長炭素繊維は、ベンゼンやメタンなどの原料を使用し、遷移金属 (鉄、コバルト、ニッケルなど)、その合金、またはそれらの化合物を触媒として利用し、還元雰囲気内でキャリア ガスとして水素ガスを使用して合成されます。

 

新しい前駆体の研究には、生産コストの削減や性能の向上を目的とした、リグニン{0}}ベースの炭素繊維前駆体やバイオ-原料(アクリロニトリル / クロトン酸グアニジン共重合体など)の開発が含まれます。

 

前駆体繊維の調製は炭素繊維製造における重要な段階を構成し、総製造コストのほぼ半分 (約 51%) を占めます。プロセスの最適化 (凝固浴パラメーターや延伸比の制御など) は、前駆体繊維の特性にとって非常に重要です。

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