(57)【要約】【課題】本発明の目的は、異形物を短時間で除去することのできる、炭素短繊維の篩分方法、及び炭素短繊維の製造方法を提供することである。更に、本発明の目的は、異形物を含まない炭素短繊維を提供することである。【解決手段】前記課題は、粉砕された炭素繊維を、目開きが長方形である篩により篩分することを特徴とする、炭素短繊維の篩分方法又は炭素短繊維の製造方法によって解決することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕された炭素繊維を、目開きが長方形である篩により篩分することを特徴とする、炭素短繊維の篩分方法。
【請求項２】
前記篩の目開きの長方形の短辺（ＮＳ）の長さが、篩分される炭素繊維の平均繊維直径（Ｄ）の１．５〜３倍の範囲であり、且つ長方形の長辺（ＬＳ）の長さが、前記短辺の１．１〜２５倍である、請求項１に記載の炭素短繊維の篩分方法。
【請求項３】
前記目開きが長方形である篩により篩分する段階の前及び／又は後に、目開きが正方形又は長方形の篩により篩分する１つ以上の段階を含む、請求項１又は２に記載の炭素短繊維の篩分方法。
【請求項４】
粉砕炭素繊維を目開きが正方形である篩により篩分する第１篩分段階、及び目開きが長方形である篩により篩分する第２篩分段階を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の炭素短繊維の篩分方法。
【請求項５】
前記炭素繊維がピッチ系炭素繊維、レーヨン系、又はＰＡＮ系炭素繊維である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の炭素短繊維の篩分方法。
【請求項６】
前記ピッチ系炭素短繊維の炭素源が石油又は石炭である、請求項５に記載の炭素短繊維の篩分方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の炭素短繊維の篩分方法を、炭素短繊維の篩分工程として含む、炭素短繊維の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の炭素短繊維の篩分方法を、炭素短繊維の篩分工程として含む、炭素短繊維のリサイクル方法。
【請求項９】
異形物を含有しない、平均繊維径ａμｍのピッチ系炭素短繊維であって、
前記異形物が、１．５ａ〜３ａμｍの範囲のいずれか１つの長さの短辺、及び１．６５ａ〜７５ａμｍのいずれか一つの長さの長辺の長方形の目開きを有する篩を通過しない異形物であることを特徴とする、ピッチ系炭素短繊維。
【請求項１０】
前記ピッチ系炭素短繊維の炭素源が石油又は石炭である、請求項９に記載のピッチ系炭素短繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素短繊維の篩分方法、炭素短繊維の製造方法、炭素短繊維のリサイクル方法、及び炭素短繊維に関する。本発明の篩分方法により篩分された炭素短繊維は、粒子状の異形物が除かれており、メカニカルシール又はブレーキパッドなどの添加剤として、好適に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
炭素短繊維は、０．０５ｍｍ〜数ｍｍの繊維長を有する炭素繊維であり、ＰＡＮ系、レーヨン系、又はピッチ系の炭素短繊維が知られている。これらの炭素短繊維は、コンクリート、各種プラスチック、及び合成ゴム等に添加することによって、摺動性、機械特性、電気特性、及び熱特性などを調整するために広く使用されている。そして、その使用目的に応じて、異なる平均繊維長の炭素短繊維が使用されている。
【０００３】
炭素短繊維は、ポリアクリロニトリル樹脂、レーヨン、又はピッチを繊維化し、それを炭素繊維とし、更に繊維長を揃えて作製される。例えば、前記ピッチ系炭素短繊維は、ピッチ（例えば、石油系ピッチ又は石炭系のピッチ）を、遠心法、メルトブロー法、渦流法、又はエアーサッカー法等などの紡糸方法により溶融紡糸し、更に不融化、焼成、及び粉砕などの工程を行うことにより製造されている（特許文献１）。また、ピッチ系炭素短繊維の平均繊維長の調整は、前記粉砕の条件の調整により制御できることが開示されており、更に篩を用いて分級し、その際に篩の目開きを調整することにより、平均繊維長の調整を行うことが開示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７９８０９号公報
【特許文献２】特開２００７−２９１５７６号公報
【特許文献３】特開平１１−５０３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、前記のように作製されたピッチ系炭素短繊維が、１重量％程度の粒子状の異形物を含んでいることを見出した。前記異形物は、溶融紡糸の工程において、溶融延伸の不良によって発生するものである。そして、このような異形物を含むピッチ系炭素短繊維を、メカニカルシール又はブレーキパッドなどに用いた場合、シール性、及び摺動性等に悪影響を与える。
本発明者らは、ピッチ系炭素短繊維から前記の異形物を除去するために、通常の篩による篩分を試みた。前記異形物は、その多くが比較的小さな粒子状であるために、細かい目開きの篩を用いる必要があった。しかしながら、細かい目開きの篩を用いた場合、異形物を除去することは可能であるが、目開きを通過するピッチ系炭素短繊維の平均繊維長が、用いる篩の目開きよりも「長い」ために、篩分に長時間を要した。また、篩にかける時間が長くなるほど、比較的長い繊維長の短繊維が篩の目を通過しやすくなることから、篩時間によって平均繊維長が変化する問題も生じていた。また、ＰＡＮ系炭素繊維を含む炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰと称することがある）から、ＰＡＮ系炭素短繊維をリサイクルによって回収する場合も、篩分を行うが（特許文献３）、この場合も、リサイクルされたＰＡＮ系炭素短繊維に異形物が含まれるという問題があった。
従って、本発明の目的は、異形物を短時間で除去することのできる、炭素短繊維の篩分方法、及び炭素短繊維の製造方法を提供することである。更に、本発明の目的は、異形物を含まない炭素短繊維を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、ピッチ系炭素短繊維から前記の異形物を容易に除去し、除去の処理時間を短縮することについて、鋭意検討を重ねた結果、従来使用されていた正方形の目開きの篩に代えて、長方形の目開きの篩を用いることにより、前記粒子状の異形物を除去することが可能であり、更に処理時間を大幅に短縮することができることを見出した。
本発明は、このような知見に基づくものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、
［１］粉砕された炭素繊維を、目開きが長方形である篩により篩分することを特徴とする、炭素短繊維の篩分方法、
［２］前記篩の目開きの長方形の短辺（ＮＳ）の長さが、篩分される炭素繊維の平均繊維直径（Ｄ）の１．５〜３倍の範囲であり、且つ長方形の長辺（ＬＳ）の長さが、前記短辺の１．１〜２５倍である、［１］に記載の炭素短繊維の篩分方法、
［３］前記目開きが長方形である篩により篩分する段階の前及び／又は後に、目開きが正方形又は長方形の篩により篩分する１つ以上の段階を含む、［１］又は［２］に記載の炭素短繊維の篩分方法、
［４］粉砕炭素繊維を目開きが正方形である篩により篩分する第１篩分段階、及び目開きが長方形である篩により篩分する第２篩分段階を含む、［１］〜［３］のいずれかに記載の炭素短繊維の篩分方法、
［５］前記炭素繊維がピッチ系炭素繊維である、［１］〜［４］のいずれかに記載の炭素短繊維の製造方法、
［６］前記ピッチ系炭素短繊維の炭素源が石油又は石炭である、［５］に記載のピッチ系炭素短繊維の篩分方法、
［７］［１］〜［６］のいずれかに記載の炭素短繊維の篩分方法を、炭素短繊維の篩分工程として含む、炭素短繊維の製造方法、
［８］［１］〜［６］のいずれかに記載の炭素短繊維の篩分方法を、炭素短繊維の篩分工程として含む、炭素短繊維のリサイクル方法、
［９］異形物を含有しない、平均繊維径ａμｍのピッチ系炭素短繊維であって、
前記異形物が、１．５ａ〜３ａμｍの範囲のいずれか１つの長さの短辺、及び１．６５ａ〜７５ａμｍのいずれか一つの長さの長辺の長方形の目開きを有する篩を通過しない異形物であることを特徴とする、ピッチ系炭素短繊維、又は
［１０］前記ピッチ系炭素短繊維の炭素源が石油又は石炭である、［９］に記載のピッチ系炭素短繊維、
に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の炭素短繊維の篩分方法又は製造方法によれば、異形物を含まない炭素短繊維を製造することができる。また、本発明の炭素短繊維は、異形物を含まないため、メカニカルシール又はブレーキパッドなどの添加剤として用いた場合、摺動性のバラツキが小さくなるという利点がある。また、本発明の炭素短繊維の篩分方法は、ＰＡＮ系炭素繊維を用いた炭素繊維強化炭素複合材料(以下、ＣＦＣと称することがある)のリサイクル方法に用いることができる。すなわち、ＣＦＣから回収され、粉砕された炭素短繊維を、本発明の篩分方法を用いて篩分することによって、異形物が除去されたピッチ系炭素短繊維、レーヨン系炭素短繊維、又はＰＡＮ系炭素短繊維のリサイクル品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の炭素短繊維の篩分方法により異形物が除去されたピッチ系炭素短繊維（Ａ）及び除去された異形物（Ｂ）の写真である。
【図２】（Ａ）正方形の目開きを有する篩と異形物との関係を表した模式図である。（Ｂ）長方形の目開きを有する篩と異形物との関係を表した模式図である。（Ｃ）長方形の目開きを有する篩と異形物との関係を表した模式図である。（Ｄ）正方形の目開きを有する従来の篩と、異形物及びピッチ系炭素短繊維との関係を表した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、炭素短繊維の篩分方法、炭素短繊維の製造方法、炭素短繊維のリサイクル方法、及びピッチ系炭素短繊維に関するものである。本明細書では、最初に炭素短繊維の篩分方法、炭素短繊維の製造方法及びピッチ系炭素短繊維に共通する事項について説明し、続いてそれぞれの発明について、順に説明する。
【００１１】
本発明による炭素短繊維の原料は、特に限定されるものはない。従って、本発明の炭素短繊維には、ポリアクリロニトリル樹脂を原料とするＰＡＮ系、レーヨンを原料とするレーヨン系、又はピッチを原料とするピッチ系の炭素短繊維が含まれる。
炭素短繊維の平均繊維径及び平均繊維長は、特に限定されないが、一般的には、平均繊維径（Ｄ）が、５μｍ〜３０μｍである。また、平均繊維長（Ｌ）が２０μｍ〜６０００μｍであるが、２０〜６０００μｍ、より好ましくは４０〜３０００μｍ、更に好ましくは５０〜１０００μｍである。また、平均繊維長が１ｍｍ以下をミルド、平均繊維長が１ｍｍを超え１００ｍｍ以下のものをチョップと称することがあり、本発明の篩分方法は、特にミルドの篩分方法として適している。
【００１２】
平均繊維径は、以下の方法によって測定することができる。
先端を針金で縛った試料を内径５ｍｍのテフロン（登録商標）チューブに通し、エポキシ樹脂液を馴染ませて試料をチューブの中に引き込み、約１１０℃の乾燥機でおよそ１時間硬化させる。チューブを切断し、その中に入っていた部分をステンレス製、直径２５ｍｍ、高さ３０ｍｍの包埋試料調整用型枠に固定後、エポキシ樹脂液を流し込み約１１０℃の乾燥機でおよそ２時間加熱硬化後、冷却して包埋試料を取り出す。包埋試料をリファインテック（株）社製ニューマックスポリッシャーＨＶ  ＡＰＮ−１２８Ｂ型研磨機で鏡面に研磨後、（株）ニレコ社製ルーゼックスIIIＵ画像解析装置で１ロット当り１００〜１３０本の繊維直径を測定する。
【００１３】
平均繊維長は、以下の方法によって測定することができる。
３０ｍＬの三角フラスコにスポイトで１級試薬の流動パラフィン５ｍＬを量り取り、ミクロスパチュラで試料を採取し前述した流動パラフィンに分散させる。該フラスコからマイクロピペットで３００μＬの分散液を量り取り、１枚目のスライドガラス上に落とし、２枚目のスライドガラス板を重ねて圧着させる。本ガラス板を（株）ニレコ社製ルーゼックスIIIＵ画像解析装置にセットし、１０００〜１３００本／ロットの測定本数で各々単繊維の繊維長を測定する。
【００１４】
本発明の炭素短繊維は、異形物を含有しないことを特徴とする。本明細書において、「異形物」とは、平均繊維径ａμｍの炭素短繊維の場合、１．５ａ〜３ａμｍの範囲のいずれか１つの長さの短辺、及び１．６５ａ〜７５ａμｍのいずれか一つの長さの長辺の長方形の目開きを有する篩を通過しない炭素化物又は黒鉛化物等を意味する。ここで、長方形の目開きの長辺は、短辺の１．１倍以上の長さである。
また、長方形の目開きの長辺は、目標とする炭素短繊維の平均繊維長をｂμｍとした場合、０．４ｂ〜ｂμｍの範囲であってもよい。
具体的には、例えば、ピッチ系炭素短繊維の場合、異形物の多くは、図１Ｂに示すような、粒子状の炭素化物及び黒鉛化物、柱状の炭素化物及び黒鉛化物、又は屈曲した繊維状の炭素化物及び黒鉛化物などであり、溶融紡糸の不良によって生成されたものである。このような異形物は、従来、ピッチ系炭素短繊維の製品中に１質量％程度含まれていた。図１Ａは、本発明の篩分方法により異形物を除去したピッチ系炭素短繊維であり、粒子状の炭素化物及び黒鉛化物、柱状の炭素化物及び黒鉛化物、又は屈曲した繊維状の炭素化物及び黒鉛化物が、除去されている。また、リサイクルの場合は、炭素繊維以外の異形物、例えば樹脂の破片、金属、及びゴムなどが含まれていることがあり、このような異形物を除くことができる。
前記異形物を含む炭素短繊維は、メカニカルシール又はブレーキパッドなどに用いた場合、シール性または摺動性等に悪影響を与えることがある。
【００１５】
前記異形物は、特許文献２及び３に記載の炭素短繊維の平均繊維長を調整する篩分では、除去することが困難である。この点について、図２Ｄ及び図２Ａを用いて説明する。例えば、１００μｍの平均繊維長の炭素短繊維（２）を篩分する場合、平均繊維長の制御及び処理速度（処理量）を最適とするためには、一辺（５）の目開きが１００μｍ（１００μｍ×１００μｍ）前後の篩を使用する。すなわち、ピッチ系炭素短繊維の篩分においては、目的の平均繊維長程度の正方形の目開きを有する篩を用いることが、繊維長の制御及び処理速度の点から好ましい。しかしながら、図２Ｄに示すように、一辺（５）の目開きが１００μｍ前後の篩を使用すると、異形物は篩の目開きを通過する。この問題を解決するため、図２Ａのように異形物を除去することのできる正方形の目開きの篩を用いると、炭素短繊維（２）の繊維長が目開きの一辺（５）より長いため、篩分の効率が、極端に低下する。従って、通常の正方形の目開きを有する篩を用いた、平均繊維長を調整する篩分によっては前記異形物を除去することは、事実上困難であった。
具体的には、前記異形物を除去するためには、例えば平均繊維径が１４．５μｍのピッチ系炭素短繊維を溶融紡糸した場合、目開きが４３．５μｍ（４３．５μｍ×４３．５μｍ）以下の目開きの篩を用いて、篩分する必要があった。しかしながら、目開きが４３．５μｍ（４３．５μｍ×４３．５μｍ）の篩を用いると処理速度が極端に遅くなる。従って、目開きが４３．５μｍ（４３．５μｍ×４３．５μｍ）以下の篩を用いて、前記異形物を除去することは、事実上不可能であった。
【００１６】
一方、図２Ｂ又は図２Ｃに示す本発明の炭素短繊維の篩分方法によれば、目開きが長方形である篩を用いることにより、前記異形物の多くを通過させることなく、炭素短繊維の篩の通過速度を飛躍的に高めることが可能であり、篩分を効率的にできるものである。
【００１７】
従来、前記異形物が除去されたピッチ系炭素短繊維は、存在していなかった。また、本発明の炭素短繊維の篩分方法は、前記異形物を効率的に除去することが可能であり、本発明のピッチ系炭素短繊維は、前記異形物が除去されたピッチ系炭素短繊維である。
【００１８】
本発明によるピッチ系炭素短繊維は、ピッチまたはタールを原料とする炭素短繊維である限り、特に限定されるものではない。また、本発明のピッチ系炭素短繊維に用いるピッチは、特に限定されるものはなく、例えば石油系ピッチ、又は石炭系ピッチなどの縮合複素環化合物、あるいはナフタレン又はフェナントレンなどの縮合多環炭化水素化合物などを挙げることができ、これらの１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。特には、石油系ピッチ、又は石炭系ピッチを用いることが好ましい。石油系ピッチ、又は石炭系ピッチは、溶融紡糸の適用が可能だからである。
【００１９】
本発明に使用されるピッチは等方性ピッチ、又は異方性ピッチのいずれも用いることができる。等方性ピッチは、軽量、耐熱性、及び摺動性などの特性において優れており、短繊維として供給されることが多い。一方、異方性ピッチは、密度が大きく黒鉛結晶が発達しており、等方性ピッチよりは長い炭素短繊維として供給されることが多い。
【００２０】
なお、本明細書において「ピッチ系炭素短繊維」は、６００℃〜２０００℃で焼成された炭素化ピッチ繊維からの炭素短繊維及び２０００℃〜３５００℃で焼成された黒鉛化ピッチ繊維からの炭素短繊維を含むものである。また、本明細書において「炭素化」は「黒鉛化」を含むことがあり、「炭素化物」は「黒鉛化物」を含むことがある。
【００２１】
［１］炭素短繊維の篩分方法
本発明の炭素短繊維の篩分方法は、粉砕された炭素繊維を、目開きが長方形である篩により篩分することを特徴とする。
【００２２】
長方形の目開きの長辺（ＬＳ）の長さ、及び短辺（ＮＳ）の長さは、特に限定されるものではなく、目的とする炭素短繊維の平均繊維長（Ｌ）及び平均繊維径（Ｄ）に従って、適宜選択することができる。
前記篩の目開きの長方形の短辺（ＮＳ）の長さは、例えば篩分される炭素繊維の平均繊維直径（Ｄ）の１．５〜３倍の範囲とすることができ、好ましくは２．０〜２．５倍の範囲である。１．５倍未満であると、篩分の処理速度が遅くなることがあり、３倍を超えると異形物の混入が多くなる。
また、前記篩の目開きの長方形の長辺（ＬＳ）の長さは、例えば長方形の短辺の１．１〜２５倍の範囲とすることができ、好ましくは１．５〜１０倍の範囲であり、より好ましくは２．０〜１０倍の範囲である。１．１倍未満であると、篩分の処理速度が遅くなることがあり、２５倍以上だと篩の目開きが狂う恐れがある（目ズレ）。
また、篩の目開きの長方形の長辺（ＬＳ）の長さは、目標の平均繊維長の０．４〜２．０倍の範囲とすることが好ましく、０．５〜１．０倍の範囲が好ましい。
【００２３】
本発明の炭素短繊維の篩分方法は、前記目開きが長方形である篩により篩分する段階（以下、長方形篩分段階と称することがある）の前及び／又は後に、目開きが正方形又は長方形の篩により篩分する１つ以上の段階を含むことができる。すなわち、本発明の炭素短繊維の篩分方法は、１以上の長方形篩分段階、及び１以上の目開きが正方形である篩により篩分する段階（以下、正方形篩分段階と称することがある）を組み合わせて、行うことができる。例えば、２回の長方形篩分段階を連続して行ってもよく、また、長方形篩分段階の前に、正方形の篩による１回の正方形篩分段階を経てもよい。
前記目開きが正方形である篩による篩分は、主として炭素短繊維の平均繊維長を制御するために行うものである。従って、長方形篩分段階の前に、少なくとも１つの正方形篩分段階を含むことが好ましい。すなわち、本発明の炭素短繊維の篩分方法は、例えば粉砕ピッチ繊維を目開きが正方形である篩により篩分する第１篩分段階、及び目開きが長方形である篩により篩分する第２篩分段階を含むことが好ましい。
【００２４】
本発明の炭素短繊維の篩分方法によって篩い分けされる炭素繊維は、特に限定されるものではないが、例えばピッチ炭素短繊維、レーヨン系炭素短繊維、又はＰＡＮ系炭素短繊維を挙げることができる。例えば、ピッチ繊維は、溶融紡糸の不良によって異形物を含むことがあるため、ピッチ繊維の製造方法において、本発明の篩分方法を用いることは有用である。炭素短繊維の篩分方法に用いるピッチ繊維は、後述の炭素化ピッチ繊維、又は黒鉛化ピッチ繊維のいずれでもよい。すなわち、本発明のピッチ系炭素短繊維の篩分方法によって、炭素化ピッチ繊維を篩分してもよく、黒鉛化ピッチ繊維を篩分してもよい。
【００２５】
炭素短繊維の篩分方法に用いるピッチ繊維は、粉砕されたものである。その粉砕方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができ、例えばカッター、ボールミル、ジェットミル、ビクトリーミル、クラッシャー、又は高速回転ミルなどを用いることができる。例えば、ピッチ繊維のチョップへの粉砕（チョッピング）には、カッターを用いることが好ましく、カッターの歯の回転数を調製することによって、平均繊維長を制御することができる。
また、ミルドは、長いピッチ繊維から直接調整することも可能であるが、チョップを更に粉砕するミリングによって、容易に調製することが可能である。例えば、ハンマーミルを用いて、ハンマーの回転速度、及びチョップの投入量等を調整することによって、ミルドの平均繊維長を制御することができる。
すなわち、本発明の篩分方法によってチョップ又はミルドの平均繊維長を調整し、更に前記異形物を除去することが可能である。
【００２６】
［２］炭素短繊維の製造方法
本発明の炭素短繊維の製造方法は、粉砕された炭素繊維を、目開きが長方形である篩により篩分することを特徴とする。すなわち、本発明の炭素短繊維の製造方法は、前記炭素短繊維の篩分方法を用いるものである。
例えば、ピッチ系炭素短繊維の場合は、好ましくはピッチを溶融紡糸し、ピッチ繊維を得る溶融紡糸工程、前記ピッチ繊維を、１００℃〜４００℃の温度で不融化し、不融化ピッチ繊維を得る不融化工程、前記不融化ピッチ繊維を、不活性ガス雰囲気下で、６００℃〜２０００℃で焼成し、炭素化ピッチ繊維を得る炭素化焼成工程、前記炭素化ピッチ繊維を、粉砕する工程、及び得られた粉砕ピッチ繊維を篩分する工程、により製造することができる。
【００２７】
本発明の製造方法における篩分工程は、前記炭素短繊維の篩分方法を用いる。すなわち、製造方法における篩分工程は、少なくとも１つの長方形篩分段階を含むものであり、１以上の長方形篩分段階及び１以上の正方形篩分段階を組み合わせて、篩分工程を行うこともできる。
【００２８】
《溶融紡糸工程》
前記溶融紡糸工程における溶融紡糸方法は、特に限定されるものではなく、ピッチ系炭素短繊維の製造に使用される方法を用いることが可能であり、例えば遠心力を利用してノズルから溶融ピッチを出す遠心紡糸法、溶融ピッチを高温高速の空気と共に吹き出すメルトブロー法、メルトブロー法の高温高速空気を渦巻状とし、その旋回流で延伸する渦流法、エアーサッカーノズルに繊維を吸引して延伸し、その出口以降で集綿するエアーサッカー法等などを挙げることができる、
【００２９】
遠心紡糸法の場合、繊維形成性ピッチを回転軸が水平な遠心紡糸機により、溶融紡糸し、そして延伸する。紡糸された繊維を、カッターにより裁断し、遠心紡糸機の下部に設けられた水平ベルトコンベア上に堆積させてピッチ繊維マットを得る。
【００３０】
《不融化工程》
前記溶融紡糸工程によって得られた、ピッチ繊維マットは、公知の方法で不融化することができる。例えば、不融化はＮＯ２、ＳＯ２、又はオゾンなどの酸化性ガスを含む空気雰囲気中、１００〜４００℃に加熱することにより行うことができる。
【００３１】
《炭素化焼成工程》
前記不融化工程で得られた不融化ピッチ繊維は、非酸化ガス雰囲気中（例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン、又はクリプトン）で、５００℃〜２０００℃に加熱することにより、焼成することができる。
【００３２】
《粉砕工程》
前記炭素化ピッチ繊維は、公知の粉砕方法により粉砕することができる。具体的には、前記ピッチ系炭素短繊維の篩分方法の欄で記載した粉砕方法を用いることができる。粉砕工程は、通常は前記の炭素化焼成工程後に行うが、場合により不融化前にピッチ繊維を粉砕することも可能であり、不融化後に炭素化焼成工程により、焼成を実施することもできる。
【００３３】
《篩分工程》
ピッチ系炭素短繊維の製造における篩分工程は、前記のように炭素短繊維の篩分方法を用いるものである。篩分工程は、ピッチ繊維の粉砕後に行うことが可能であり、従って、不融化の前、炭素化焼成工程の後、又は黒鉛化焼成工程の前若しくは後に行うことも可能であり、複数の長方形篩分段階、及び／又は正方形篩分段階を行う場合は、それぞれの篩分段階を、不融化の前、炭素化焼成工程の後、又は黒鉛化焼成工程の前若しくは後に行うことも可能である。
【００３４】
《黒鉛化焼成工程》
ピッチ系炭素短繊維の製造は、粉砕工程及び篩分工程の間、篩分工程における篩分段階のいずれかの間、又は篩分工程の後に、前記炭素化ピッチ繊維を、減圧下または不活性ガス雰囲気下で、例えば２０００℃〜３５００℃で焼成し、黒鉛化ピッチ繊維を得る黒鉛化焼成工程を、更に含むことができる。
炭素化ピッチ繊維の黒鉛化は、公知の方法により行うことが可能であり、例えば、減圧下又は不活性ガス雰囲気中で、２０００℃以上で行うことが可能であり、上限は３５００℃以下が好ましい。また、不活性ガスとしてはアルゴンガス、ヘリウムガス、窒素等をあげることができる。
【００３５】
［３］ピッチ系炭素短繊維
本発明のピッチ系炭素短繊維は、異形物を含有しないピッチ系炭素短繊維であって、前記異形物が１．５ａ〜３ａμｍの範囲のいずれか１つの長さの短辺、及び１．６５ａ〜７５ａμｍのいずれか一つ長さの長辺の長方形の目開きを有する篩を通過しない異形物である。
本発明のピッチ系炭素短繊維は、限定されるものはないが、本発明のピッチ系炭素短繊維の篩分方法、又は前記のピッチ系炭素短繊維の製造方法によって、製造することが可能である。
【００３６】
［４］炭素短繊維のリサイクル方法
本発明の炭素短繊維の篩分方法は、炭素短繊維のリサイクル方法に用いることができる。炭素短繊維は、コンクリート、各種プラスチック(樹脂)、及び合成ゴムなどとの複合材料の原料として用いられている。例えば、炭素繊維及び樹脂の複合材料、又は炭素繊維、樹脂、及び金属などの複合材料が、航空機の機体又は自動車の車体の材料として使用されている。最近、前記の複合材料から、炭素繊維及び樹脂を分離して、再利用するためにさまざまなリサイクル方法が開発されてきている。
本発明の炭素短繊維のリサイクル方法に用いる複合材料のリサイクル技術は、特に限定されるものではないが、例えば、真空熱分解、低温流体処理、高温流体処理、流動層処理、熱流体処理、常温溶解法、熱分解法、超臨界流体法、及び亜臨界流体法を挙げることができる。これらのリサイクル技術によって、複合材料を粉砕及び／又は溶解し、炭素短繊維を樹脂などから分離する。分離された炭素短繊維は、炭素短繊維以外に、樹脂の破片及び金属片などの異形物が含まれることがある。この異形物を本発明の炭素短繊維の篩分方法によって、除去することが可能である。
【００３７】
従って、本発明の炭素短繊維のリサイクル方法は、（１）複合材料の粉砕及び／又は溶解工程、（２）炭素短繊維の分離工程、及び（３）炭素短繊維の篩分工程を含む。炭素短繊維の篩分工程（３）は、本発明の炭素短繊維の篩分方法を用いることができる。
また、本発明のリサイクル方法によってリサイクルされる、炭素繊維の種類は特に限定されるものではないが、ピッチ系炭素短繊維、レーヨン系炭素短繊維、又はＰＡＮ系炭素短繊維を挙げることができる。
【００３８】
本発明のリサイクル方法における篩分工程は、前記炭素短繊維の篩分方法を用いる。すなわち、製造方法における篩分工程は、少なくとも１つの長方形篩分段階を含むものであり、１以上の長方形篩分段階及び１以上の正方形篩分段階を組み合わせて、篩分工程を行うこともできる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【００４０】
《実施例１》
本実施例では、平均繊維径１４．５μｍ、及び平均繊維長９０μｍのピッチ系炭素短繊維を製造した。
（１）炭素化ピッチ繊維の製造（溶融紡糸工程、不融化工程、及び炭素化焼成工程）
まず、石油ナフサを熱分解してエチレン、プロピレン等のオレフィン類を分取した残りの高沸点留分（いわゆるエチレンボトム油）を３８０℃で熱処理して３２０℃、１０ｍｍＨｇ  ａｂｓ．で減圧蒸留し、炭素含有率９４．５質量％、平均分子量６２０、軟化点（高架式フローテスター）１７０℃のピッチを得た。
【００４１】
得られたピッチを横型遠心紡糸機２台（配列はコンベアと平行）を用いて溶融紡糸した。カッターにより順次カッティングし、進行方向と直交する方向に往復移動しているベルトコンベア上に、短繊維（繊維長は主として、１００〜１５００ｍｍ）の集合体であるが繊維長の延長方向がコンベアの進行方向に優先的に整列しているため連続糸として取り扱いが可能なマットとして堆積させた。
【００４２】
このマットを不融化炉にて、ＮＯ２＝２％、残りは空気の雰囲気下で炉内循環ガスを０．５ｍ／ｓｅｃ（空塔速度として）を流し、反応熱を除去しながら１００〜２５０℃まで３時間で昇温して不融化処理を行い、不融化ピッチ繊維を得た。
【００４３】
次に、マットを自重懸垂しながら竪型焼成炉にて８５０℃まで１５分で昇温して焼成し、２００℃まで冷却した後、炉外に送り出した。得られた炭素化ピッチ繊維は繊維間の融着がなく、良好なものであった。
【００４４】
（２）粉砕工程、篩分工程、及び黒鉛化工程
前記炭素化ピッチ繊維を、カッターに投入し、平均繊維長１００ｍｍのチョップを得た。
得られたチョップを、粉砕機に投入し、ブレードで粉砕した。スクリーンの目開きは、１．５ｍｍを用いた。
【００４５】
得られたミルドに、１８０メッシュ（９０μｍ×９０μｍ：ワイヤー径５１μｍ）の正方形の目開きを有する篩を用いて、第１の篩分段階を行った。
第１の篩分段階により得られた炭素化ピッチ繊維を黒鉛化した。炭素化ピッチ繊維を、焼成炉に投入し、２０００℃まで、２０時間で昇温して焼成し、常温まで冷却し、黒鉛化を行った。
次に、得られたミルドに、長方形の目開き３４μｍ×７６μｍの篩を用いて、第２の篩分段階を行った。超音波振動タイプの目詰まり防止機能のついた振動篩機（KGJR-800-1D；興和工業所社製）を用い、偏心おもりは１４５Ｒのものを用いた。
【００４６】
得られたピッチ系炭素短繊維は、平均繊維径１４．５μｍであり、平均繊維長９０μｍであり、異形物を含まないものであった。得られたピッチ系炭素短繊維の写真を図１Ａに、篩に残った異形物を図１Ｂに示す。
【００４７】
《実施例２》
本実施例では、平均繊維径１４．５μｍ、及び平均繊維長１１０μｍのピッチ系炭素短繊維を製造した。
実施例１の（１）で得られた炭素化ピッチ繊維を用いて、粉砕工程、篩分工程、及び黒鉛化工程を実施した。
前記炭素化ピッチ繊維を、カッターに投入し、平均繊維長１００ｍｍのチョップを得た。
得られたチョップを、粉砕機に投入し、ブレードで粉砕した。スクリーンの目開きは、１．５ｍｍを用いた。
【００４８】
得られたミルドに、１２０メッシュ（１３０μｍ×１３０μｍ：ワイヤー径８１μｍ）の正方形の目開きを有する篩を用いて、第１の篩分段階を行った。
次に、長方形の目開き３４μｍ×７６μｍの篩を用いて、第２の篩分段階を行った。超音波振動タイプの目詰まり防止機能のついた振動篩機（KGJR-800-1D；興和工業所社製）を用い、偏心おもりは１４５Ｒのものを用いた。
第２の篩分段階の処理速度を表１に示す。
【００４９】
第２の篩分段階により得られた炭素化ピッチ繊維を黒鉛化した。炭素化ピッチ繊維を、焼成炉に投入し、２０００℃まで、２０時間で昇温して焼成し、常温まで冷却し、黒鉛化を行った。
得られたピッチ系炭素短繊維は、平均繊維径１４．５μｍであり、平均繊維長１１０μｍであり、異形物を含まないものであった。
【００５０】
《実施例３》
本実施例では、平均繊維径１４．５μｍ、及び平均繊維長１７０μｍのピッチ系炭素短繊維を製造した。
実施例１の（１）で得られた炭素化ピッチ繊維を用いて、粉砕工程、篩分工程、及び黒鉛化工程を実施した。
前記炭素化ピッチ繊維を、カッターに投入し、平均繊維長１００ｍｍのチョップを得た。
得られたチョップを、粉砕機に投入し、ブレードで粉砕した。スクリーンの目開きは、１．５ｍｍを用いた。
【００５１】
得られたミルドに、１２０メッシュ（１３０μｍ×１３０μｍ：ワイヤー径８１μｍ）の正方形の目開きを有する篩を用いて、第１の篩分段階を行った。
第１の篩分段階により得られた炭素化ピッチ繊維を黒鉛化した。炭素化ピッチ繊維を、焼成炉に投入し、２０００℃まで、２０時間で昇温して焼成し、常温まで冷却し、黒鉛化を行った。
次に、長方形の目開き３４μｍ×７６μｍの篩を用いて、第２の篩分段階を行った。超音波振動タイプの目詰まり防止機能のついた振動篩機（KGJR-800-1D；興和工業所社製）を用い、偏心おもりは１４５Ｒのものを用いた。
第２の篩分段階の処理速度を表１に示す。
【００５２】
得られたピッチ系炭素短繊維は、平均繊維径１４．５μｍであり、平均繊維長１７０μｍであり、異形物を含まないものであった。
【００５３】
《実施例４》
本実施例では、平均繊維径１４．５μｍ、及び平均繊維長４００μｍのピッチ系炭素短繊維を製造した。
実施例１の（１）で得られた炭素化ピッチ繊維を用いて、粉砕工程、篩分工程、及び黒鉛化工程を実施した。
前記炭素化ピッチ繊維を、カッターに投入し、平均繊維長１００ｍｍのチョップを得た。
得られたチョップを、粉砕機に投入し、ブレードで粉砕した。スクリーンの目開きは、１．５ｍｍを用いた。
【００５４】
得られたミルドに、２４メッシュ（７１０μｍ×７１０μｍ：ワイヤー径３５０μｍ）の正方形の目開きを有する篩を用いて、第１の篩分段階を行った。
第１の篩分段階により得られた炭素化ピッチ繊維を黒鉛化した。炭素化ピッチ繊維を、焼成炉に投入し、２０００℃まで、２０時間で昇温して焼成し、常温まで冷却し、黒鉛化を行った。
次に、長方形の目開き３４μｍ×７６μｍの篩を用いて、第２の篩分段階を行った。超音波振動タイプの目詰まり防止機能のついた振動篩機（KGJR-800-1D；興和工業所社製）を用い、偏心おもりは１４５Ｒのものを用いた。
第２の篩分段階の処理速度を表１に示す。
【００５５】
得られたピッチ系炭素短繊維は、平均繊維径１４．５μｍであり、平均繊維長４００μｍであり、異形物を含まないものであった。
【００５６】
《比較例１》
本比較例では、長方形の目開きの篩に代えて、正方形の目開きの篩を用いて、平均繊維径１４．５μｍ、及び平均繊維長１１０μｍのピッチ系炭素短繊維から、異形物の除去を試みた。
前記第２の篩分段階おける長方形の目開きの篩に代えて、目開き３４μｍ×３４μｍの篩を用いたことを除いては、実施例２の操作を繰り返し、平均繊維径１４．５μｍ、及び平均繊維長１１０μｍのピッチ系炭素短繊維を製造した。
第２の篩分段階の処理速度を表１に示す。実施例２における長方形の目開きの篩による処理速度と比較して、１／２〜１／３であった。
【００５７】
《比較例２》
本比較例では、長方形の目開きの篩に代えて、正方形の目開きの篩を用いて、平均繊維径１４．５μｍ、及び平均繊維長１７０μｍのピッチ系炭素短繊維から、異形物の除去を試みた。
前記第２の篩分段階おける長方形の目開きの篩に代えて、目開き３４μｍ×３４μｍの篩を用いたことを除いては、実施例３の操作を繰り返し、平均繊維径１４．５μｍ、及び平均繊維長１７０μｍのピッチ系炭素短繊維を製造した。
第２の篩分段階の処理速度を表１に示す。実施例３における長方形の目開きの篩による処理速度と比較して、１／２〜１／３であった。
【００５８】
《比較例３》
本比較例では、長方形の目開きの篩に代えて、正方形の目開きの篩を用いて、平均繊維径１４．５μｍ、及び平均繊維長４００μｍのピッチ系炭素短繊維から、異形物の除去を試みた。
前記第２の篩分段階おける長方形の目開きの篩に代えて、目開き３４μｍ×３４μｍの篩を用いたことを除いては、実施例４の操作を繰り返し、平均繊維径１４．５μｍ、及び平均繊維長４００μｍのピッチ系炭素短繊維を製造した。
第２の篩分段階の処理速度を表１に示す。実施例４における長方形の目開きの篩による処理速度と比較して、１／２〜１／３であった。
【００５９】
《比較例４》
本比較例では、長方形の目開きを有する篩による篩分段階を行わずに、平均繊維径１４．５μｍ、及び平均繊維長９０μｍのピッチ系炭素短繊維を製造した。第２の篩分段階を行わないことを除いては、実施例１の操作を繰り返した。
得られた、ピッチ系炭素短繊維は、異形物を含むものであった。
【００６０】
《比較例５》
本比較例では、長方形の目開きを有する篩による篩分段階を行わずに、平均繊維径１４．５μｍ、及び平均繊維長１１０μｍのピッチ系炭素短繊維を製造した。第２の篩分段階を行わないことを除いては、実施例２の操作を繰り返した。
得られた、ピッチ系炭素短繊維は、異形物を含むものであった。
【００６１】
《比較例６》
本比較例では、長方形の目開きを有する篩による篩分段階を行わずに、平均繊維径１４．５μｍ、及び平均繊維長１７０μｍのピッチ系炭素短繊維を製造した。第２の篩分段階を行わないことを除いては、実施例３の操作を繰り返した。
得られた、ピッチ系炭素短繊維は、異形物を含むものであった。
【００６２】
《比較例７》
本比較例では、長方形の目開きを有する篩による篩分段階を行わずに、平均繊維径１４．５μｍ、及び平均繊維長４００μｍのピッチ系炭素短繊維を製造した。第２の篩分段階を行わないことを除いては、実施例４の操作を繰り返した。
得られた、ピッチ系炭素短繊維は、異形物を含むものであった。
【００６３】
【表１】
2013255879.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明のピッチ系炭素短繊維の篩分方法、ピッチ系炭素短繊維の製造方法及びピッチ系炭素短繊維の製造方法は、異形物を含まないピッチ系炭素短繊維の製造方法に用いることができる。また、本発明のピッチ系炭素短繊維は、異形物を含まないため、メカニカルシール又はブレーキパッドなどの添加剤として、好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・異形物；
２・・・ピッチ系炭素短繊維；
３・・・長方形の目開きの長辺（ＬＳ）；
４・・・長方形の目開きの短辺（ＮＳ）；
５・・・正方形の目開きの一辺。
【図２】
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【図１】
2013255879.tif 000004