(57)【要約】【課題】断面組織の少なくとも一部がラジアル構造であり、繊維表面に実質的に欠損が存在しない炭素繊維を得ること。【解決手段】メソフェーズピッチから炭素繊維前駆体をメルトブロー法で製造するにあたり、キャピラリー内でのメソフェーズピッチの溶融粘度を８〜３０Ｐａ・ｓ、流速を０．０５〜０．８０ｍ／ｓとし、得られた炭素繊維前駆体に対し、不融化処理、および焼成処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）メソフェーズピッチから炭素繊維前駆体をメルトブロー法で製造する工程、（２）炭素繊維前駆体を酸化性ガス雰囲気下で不融化して、不融化炭素繊維前駆体を製造する工程、（３）不融化炭素繊維前駆体を焼成する工程を含む炭素繊維の製造方法であって、
炭素繊維前駆体を製造する工程（１）のメルトブロー法におけるキャピラリー内でのメソフェーズピッチの溶融粘度が８〜３０Ｐａ・ｓ（８０〜３００ポイズ）、メソフェーズピッチのキャピラリー内の流速が０．０５〜０．８０ｍ／ｓの範囲にあること、不融化炭素繊維前駆体を製造する工程（２）の不融化炭素繊維前駆体の酸素吸着量を５．５以上８．０ｗｔ％以下とすることを特徴とする炭素繊維の製造方法。
【請求項２】
メソフェーズピッチの３４０℃、せん断速度１００００ｓ−１における溶融粘度が、０．５〜５Ｐａ・ｓ（５〜５０ポイズ）である、請求項１記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法で製造された、繊維径が１〜２０μｍであって、断面組織の少なくとも一部にラジアル構造と炭素繊維がメルトした構造を有する繊維表面に実質的に欠損が存在しない炭素繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放熱材料、樹脂補強材として好適に使用できる炭素繊維に関する。更に詳しくは、メルトブロー法によって作成した炭素繊維であって、その断面組織の一部に少なくともラジアル構造を有する炭素繊維であり、従来の炭素繊維に比べて、優れた機械特性と放熱特性を有する炭素繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やＰＣの急速な発展に伴って高速化されたＣＰＵや電子回路のジュール熱による発熱問題が取り上げられている。これらを解決するために、熱を効率的に処理する、いわゆるサーマルマネジメントの必要性が問われている。
【０００３】
熱伝導性の優れた物質として、例えば酸化アルミニウムや窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素、石英、水酸化アルミニウムなどの金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物などが知られている。しかし、金属材料系の充填材は比重が高く複合材としたときに重量が大きくなる或いは、強度劣化が起こる等の問題点を内在していた。これを解決する方法として、炭素系材料であるカーボンブラックを用いる方法が提案されている。しかしながら、添加量の増加に伴い、粉落ちが生じるなどの問題点があった。
【０００４】
これら問題を解決する手段として、炭素繊維を用いる方法が考案されている。炭素繊維は金属材料系の充填材に比べて、同体積における複合材の重量を軽くできるだけでなく、強度が向上するといった特徴を有する。
【０００５】
また、カーボンブラックに比べて、繊維特有のアンカー効果により粉落ちしにくいといった長所も有している。炭素繊維の放熱特性は、その黒鉛化性に大きく影響している。一般にＰＡＮ系炭素繊維よりも、高い黒鉛化性を達成できるピッチ系炭素繊維、特にメソフェーズピッチを原料にした炭素繊維が用いられている。メソフェーズピッチを原料にした炭素繊維の製造法としては、例えばメルトブロー紡糸による極細炭素繊維（紡糸時の平均繊維径５μｍ以下）の製造方法が公開されている（例えば、特許文献１参照）。メルトブロー法で作成した炭素繊維は、通常不織布の形態として得ることができる。しかしながら、先に述べたごとく、炭素繊維の熱伝導特性は黒鉛化性に大きく影響することが知られており、この黒鉛化性は炭素繊維の断面構造に強く影響することが報告されている（非特許文献１、２、３、４参照）。
【０００６】
機械特性、放熱特性はそのグラファイト結晶厚みに大きく依存することが知られており、グラファイトの結晶はラジアル構造で大きくなることが知られている。通常メソフェーズピッチを紡糸すると、その強い配向性のためにラジアル構造が主体となるが、このラジアル構造は炭化処理により繊維半径方向に割れが入り、機械特性の低下を引き起こすなどの問題を生じていた。
【０００７】
【特許文献１】特許第２６８０１８３号公報
【非特許文献１】炭素  １９９１  [Ｎｏ１４７]  ５７−６５
【非特許文献２】炭素  １９９１  [Ｎｏ１４７]  ６６−７３
【非特許文献３】Ｃａｒｂｏｎ  ３０  （１９９２）  ６１９−６２９
【非特許文献４】Ｈｉｇｈ−ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｆｉｂｅｒ  ＷＯＯＤＨＥＡＤ  ＰＵＢＬＩＳＨＩＮＧ  ＬＩＭＩＴＥＤ  Ｅｄｉｔｅｄ  ｂｙ  Ｊ  Ｗ  Ｓ  Ｈｅａｒｌｅ  １７６−１８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記に述べたごとく、炭素繊維の熱伝導特性は黒鉛化性に大きく影響することが知られており、この黒鉛化性は炭素繊維の断面構造にも強く影響する。ラジアル構造から形成された炭素繊維は優れた熱伝導性を有することが期待できるが、従来炭化処理により繊維表面に実質的に欠損が発生し、熱処理温度を高くなるにつれて欠損部分が拡大してしまい、熱伝導性だけではなく機械特性の低下を引き起こすといった問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、放熱および機械特性に優れた炭素繊維およびその製造方法について検討したところ、その断面組織の少なくとも一部にラジアル構造と炭素繊維がメルトした構造を有し、かつ焼成処理により、繊維表面に実質的に欠損が存在しない炭素繊維を、特定の粘度特性を有するメソフェーズピッチを用い、特定の条件で紡糸すること、かつ特定の条件で不融化することで製造できることを見いだし、本発明に到達した。
【００１０】
即ち、本発明の目的は、
（１）メソフェーズピッチから炭素繊維前駆体をメルトブロー法で製造する工程、（２）炭素繊維前駆体を酸化性ガス雰囲気下で不融化して、不融化炭素繊維前駆体を製造する工程、（３）不融化炭素繊維前駆体を焼成する工程を含む炭素繊維の製造方法であって、炭素繊維前駆体を製造する工程（１）のメルトブロー法におけるキャピラリー内でのメソフェーズピッチの溶融粘度が８〜３０Ｐａ・ｓ（８０〜３００ポイズ）、メソフェーズピッチのキャピラリー内の流速が０．０５〜０．８０ｍ／ｓの範囲にあること、不融化炭素繊維前駆体を製造する工程（２）の不融化炭素繊維前駆体の酸素吸着量を５．５以上８．０ｗｔ％以下とすることを特徴とする炭素繊維の製造方法によって達成される。
【００１１】
また、本発明にはメソフェーズピッチの３４０℃、せん断速度１００００ｓ−１における溶融粘度が、０．５〜５Ｐａ・ｓ（５〜５０ポイズ）であることも包含される。
本発明の他の目的は、上記に記載の方法で製造された、繊維径が１〜２０μｍであって、断面組織の少なくとも一部にラジアル構造と炭素繊維がメルトした構造を有する繊維表面に実質的に欠損が存在しない炭素繊維よって達成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の炭素繊維は、その断面組織を制御して製造することで、ラジアル構造を有するにも関わらず、炭化処理により、かつ繊維表面に実質的に欠損が存在しない。このため、優れた機械特性と放熱特性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態について順次説明する。本発明の炭素繊維はメソフェーズピッチから作成した炭素繊維であって、その断面組織の一部に少なくともラジアル構造と炭素繊維がメルトしたような構造を有する。炭素繊維の断面組織は、通常１３００℃以上に焼成した炭素繊維の断面顕微鏡観察から確認することが出来る。
【００１４】
炭素繊維の断面構造としては、ラジアル構造、オニオン構造、ランダム構造、これら構造が複合した外層オニオン内層ラジアル構造、外層オニオン内層ランダム構造、ラジアルウェッジ構造、コンセントリック構造などが報告されているが、グラファイトの結晶を成長させるためには、炭素繊維の断面組織の少なくとも一部にラジアル構造と炭素繊維がメルトした構造の両方の構造を持つ事が、優れた機械特性を達成するため、特に、繊維表面に実質的に欠損が存在しない炭素繊維を製造するために必要であることを見出したものである。
【００１５】
ここで、繊維表面に実質的に欠損が存在しないとは、対象とする炭素繊維を走査型電子顕微鏡（倍率５０００倍）で観察したとき、繊維表面（側面部及び端部）に割れ、ひび等の構造欠陥が見当らないことを意味する。
【００１６】
本発明の炭素繊維の平均繊維径は１〜２０μｍの範囲にあることが好ましい。繊維径が１μｍ未満であると、メルトブロー法で炭素繊維前駆体を製造する際、不織布の形状を保持できなくなり、ハンドリングの低下を招くことがあり好ましくない。また、粉砕時のハンドリング性も低下し好ましくない。一方、２０μｍを越えると、不融化工程での不融化ムラが大きくなり部分的に融着が起こることがある。その結果、炭素繊維の品質を低下させることがあるため好ましくない。平均繊維径のより好ましい範囲は３〜１８μｍ、さらに好ましくは５〜１５μｍである。
【００１７】
また、平均繊維に対する繊維径の分散値の百分率として求められるＣＶ値は、２０％以下であることが望ましい。より望ましくは１７％以下である。ＣＶ値が２０％を超えると不融化工程でトラブルを起こしやすい繊維径２０μｍを超える炭素繊維前駆体が増え、生産性の観点より望ましくない。炭素繊維の平均長さは０．０１〜１０００ｍｍである。０．０１ｍｍを下回ると繊維としてのハンドリングが困難になり、メルトブロー法で炭素繊維前駆体を製造する際、マットの形状を保持できなくなり、ハンドリング性の低下を引き起こすため好ましくない。一方１０００ｍｍを超えると、繊維の交絡が著しく増大し、マットの嵩高さが増し、やはりハンドリングが困難になるため好ましくない。平均繊維長のより好ましい範囲は１〜８００ｍｍ、さらに好ましくは１０〜５００ｍｍである。
【００１８】
通常メルトブロー法で紡糸した炭素繊維は、不織布として得ることができる。本発明の炭素繊維は不織布を粉砕して、粉砕物としても良い。不織布の粉砕方法としては、特に限定されるものではないが、乾式法では例えばボールミルを用いた方法、粉砕室に送られた原料が衝撃爪（ピン）と蓋に取り付けられた爪状のステータ（固定盤）との回転の結果、衝撃、せん断作用により微粉化する方法（インパクトミル）、圧縮空気で粉体の相互衝突、相互摩擦により粉砕を行う方法（ジェットミル）などを例示することができる。一方、湿式法としては、例えば水またはＮ−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミドなどの有機溶剤中でジルコニアボールなどと一緒に仕込み、衝突・せん断などにより粉砕する方法などを例示することができる。本発明の炭素繊維は、上述の粉砕により繊維径１〜２０μｍ、繊維長０．０１〜５ｍｍの粉砕物としても良い。
【００１９】
本発明の炭素繊維は放熱材料として好適に使用される。熱伝導は主としてフォノンによって担われており、欠陥のない強い結合で結ばれていることが必要となる。炭素繊維の場合、黒鉛を形成する結晶において、結晶の厚み方向よりはむしろ六角網面の成長方向に熱が伝導することが知られている。このため、六角網面の成長方向に由来する結晶子サイズが大きな役割を果たすことになる。本発明の炭素繊維の断面組織の少なくとも一部はラジアル構造と炭素繊維がメルトした構造の両方を持つが、この構造が優れた熱伝導性、機械特性を有するのは、ひとえに他の断面構造に比べて六角網面の成長方向に由来する結晶子サイズが大きいことに起因する。六角網面の成長方向に由来する結晶子サイズは公知の方法によって求めることができ、Ｘ線回折法にて得られる炭素結晶の（１１０）面からの回折線によって求めることができる。本発明の炭素繊維は六角網面の成長方向に由来する結晶子サイズが２０〜１５０ｎｍである。結晶子サイズが２０ｎｍ未満であると、十分な熱伝導特性を有することが出来ず好ましくない。一方、１５０ｎｍを越えると炭素繊維の引っ張り強度が低下し好ましくない。熱伝導と機械特性のバランスを取るためには２０〜１３０ｎｍが好ましく、さらには３０〜１２０ｎｍが好ましい。
【００２０】
本発明の炭素繊維は、六角網面の成長方向に由来する結晶子サイズが２０〜１５０ｎｍを達成するために、メソフェーズピッチを原料に用いるのが好ましい。メソフェーズピッチとしては、ナフタレン、アントラセンやフェナントレンといった縮合多環炭化水素化合物、石油系ピッチや石炭系ピッチといった縮合複素環化合物等が挙げることができる。その中でもナフタレンやフェナントレンといった縮合多環炭化水素化合物が特に好ましい。
【００２１】
本発明で使用するメソフェーズピッチとしては、特に３４０℃、せん断速度１００００ｓ−１における溶融粘度として、５〜５０ポイズであるものを使用することが好ましい。メソフェーズピッチの３４０℃におけるせん断速度１００００ｓ−１での溶融粘度が５ポイズ未満である場合、低沸点成分が原料中に過剰に含まれているためガス発生による紡糸低下を引き起こし好ましくない。一方、５０ポイズを超える場合、メソフェーズピッチの軟化温度が高くなり、紡糸性が著しく低下するためいずれも好ましくない。メソフェーズピッチの３４０℃におけるせん断速度１００００ｓ−１での溶融粘度は１０〜４０ポイズが好ましく、１０〜３０ポイズが特に好ましい。なお、ここで言うメソフェーズピッチとは光学的異方性を有するピッチを指している。
【００２２】
本発明のもう一つの目的は、メソフェーズピッチから作成した繊維径１〜２０μｍの炭素繊維であって、繊維表面に実質的に欠損が存在せず、かつその断面組織の少なくとも一部にラジアル構造と炭素繊維がメルトした構造を持つ炭素繊維を製造する方法を提供することにある。
【００２３】
本発明の炭素繊維は、（１）メソフェーズピッチから炭素繊維前駆体を製造する工程、（２）炭素繊維前駆体を酸化性ガス雰囲気下で不融化して、不融化炭素繊維前駆体を製造する工程、（３）不融化炭素繊維前駆体を焼成して炭素繊維を得る工程を経て製造される。以下に各工程について順に説明する。
【００２４】
（１）メソフェーズピッチから炭素繊維前駆体を製造する工程
本発明の第一の工程は、メルトブロー法によりメソフェーズピッチから炭素繊維前駆体を製造する。断面組織の少なくとも一部にラジアル構造と炭素繊維がメルトした構造を持つ炭素繊維を製造するためには、メソフェーズピッチから炭素繊維前駆体を製造する本工程が重要な工程となる。具体的には、メルトブロー紡糸時の吐出口金に形成されたキャピラリー内の溶融粘度が８〜３０Ｐａ・ｓ（８０〜３００ポイズ）、キャピラリー内の流速が０．０５〜０．８０ｍ／ｓの範囲であることが好ましい。キャピラリー内の溶融粘度が８Ｐａ・ｓ（８０ポイズ）未満であると、炭素繊維の断面構造にラジアル構造が発現しないため好ましくない。一方、キャピラリー内の溶融粘度が３０Ｐａ・ｓ（３００ポイズ）を超える場合、メソフェーズピッチ特有の分子配向により、非常に強いラジアル構造が発現し、結果として炭化処理により繊維半径方向に割れが入り、機械特性の低下を引き起こすため好ましくない。キャピラリー内の溶融粘度のより好ましい範囲は８〜２０Ｐａ・ｓ（８０〜２００ポイズ）である。
【００２５】
本発明では、キャピラリー内の流速も、断面組織の少なくとも一部にラジアル構造と炭素繊維がメルトした構造を持つ炭素繊維を製造するための重要な要因となる。すなわち、キャピラリー内の流速が０．０５ｍ／ｓ未満であると、メソフェーズピッチから炭素繊維前駆体を良好に製造することができるが、その断面構造がランダム構造にならないため好ましくない。一方、０．８０ｍ／ｓを越えると、非常に強いラジアル構造が発現し、結果として炭化処理により繊維半径方向に割れが入り、機械特性の低下を引き起こすため好ましくない。キャピラリー内の流速のより好ましい範囲は、０．０７〜０．３０ｍ／ｓの範囲であることが好ましい。
【００２６】
キャピラリー形状については特に制約はされるものではないが、キャピラリー孔の長さとキャピラリー径の比が２０よりも小さいものが好ましく用いられ、更に好ましくは１０以下のものが用いられる。紡糸時のノズルの温度についても特に制約はないが、安定した紡糸状態が維持できる温度として、メソフェーズピッチの種類にもよるが、おおよそ２５０〜４００℃の範囲にあることが好ましく、３００〜３６０℃の範囲にあることが特に好ましい。キャピラリー孔から吐出されたメソフェーズピッチは、２５０〜４００℃に加温されたガスを細化点近傍で毎分１００〜１００００ｍの流速で吹き付けられ、繊維化され、炭素繊維前駆体となる。吹き付けるガスは空気、窒素、アルゴン等を用いることができるが、コストパフォーマンスの点から空気が特に望ましい。炭素繊維前駆体は金網ベルト上に捕集され、連続的な不織布として巻き取ることが出来る。
【００２７】
（２）炭素繊維前駆体を酸化性ガス雰囲気下で不融化して不融化炭素繊維前駆体を製造する工程
本発明の第二の工程では、上記で得た炭素繊維前駆体を酸化性ガス雰囲気下で不融化して、不融化炭素繊維前駆体を製造する。炭素繊維前駆体の不融化処理は、炭素化もしくは黒鉛化された炭素繊維を得るために必要な工程であり、これを実施せず次工程である焼成工程に移ると、炭素繊維前駆体が熱分解したり、溶融して融着したりするなどの問題を生じる。使用するガス成分としては、酸化性ガスであれば特に制限はないが、例えば空気、酸素、ハロゲンガス、二酸化窒素、オゾンなどを採択することができる。これらの中でも、コストパフォーマンスと低温で速やかに不融化させうるという点から空気および／またはハロゲンガスを含む混合ガスである事が好ましい。
【００２８】
なお、ハロゲンガスとしてはフッ素、ヨウ素、臭素などを取り上げることが出来るが、これらの中でもヨウ素が特に好ましい。ガス気流下での不融化の具体的な方法としては、温度１５０〜３５０℃、好ましくは１８０〜３２０℃で、１時間以下、好ましくは０．５時間以下で所望のガス雰囲気中で処理する事が好ましい。
【００２９】
本発明では上述の処理により不融化炭素繊維前駆体の酸素吸着量を全重量の５．５ｗｔ％以上８．０ｗｔ％以下とすることを特徴とする。酸素吸着量が５．５ｗｔ％未満であると不融化が不十分となり、次工程である焼成工程にて炭素繊維同士の融着を引き起こすため好ましくない。一方、８．０ｗｔ％を越えると不融化は十分であるが、焼成した炭素繊維断面組織の少なくとも一部に炭素繊維がメルトした構造を持つことが出来ず好ましくない。ラジアル構造を有する炭素繊維はグラファイトの結晶が大きくなるために優れた熱伝導を得ることができることが分かっているが、驚くべきことに炭素繊維がメルトした構造もラジアル構造と同等にグラファイトの結晶が大きくなることが分かった。この理由は定かではないが、恐らく不融化炭素繊維前駆体を焼成する過程で繊維断面内部にて溶融が生じ、分子の再配列が起こり、結晶性が高まったためと推測される。繊維断面組織の少なくとも一部に炭素繊維がメルトした構造があると、ラジアル構造のみからなる炭素繊維と比較して、その破断面が均一となり、繊維軸方向に粉砕した繊維が著しく減少することがわかった。断面組織の少なくとも一部にラジアル構造と炭素繊維がメルトした構造を有する炭素繊維を製造するより好ましい範囲は６．０ｗｔ％以上７．５ｗｔ％未満である。
【００３０】
上記不融化により炭素繊維前駆体の軟化点は著しく上昇し、不融化炭素繊維前駆体となるが、所望の炭素繊維を得るという目的から、不融化炭素繊維前駆体の軟化点が４００℃以上となる事が好ましく、５００℃以上である事がさらに好ましい。
【００３１】
（３）不融化炭素繊維前駆体を焼成して炭素繊維を得る工程
本発明の第三の工程では、上記で得た不融化炭素繊維前駆体を不活性ガス雰囲気中で焼成して炭素繊維を製造する。不融化炭素繊維前駆体の焼成は真空中、或いは窒素、アルゴン、クリプトン等の不活性ガス中で焼成することに行なわれるが、常圧で、且つコストの安い窒素中で実施するのが特に好ましい。焼成温度としては５００〜２０００℃、より好ましくは８００〜１８００℃である。通常２０００℃を超える焼成は黒鉛化と呼ばれ、窒素ガス等は電離を起こしてしまうため、アルゴン、クリプトンといった不活性ガスを使用する。最終的に得られる炭素繊維の熱伝導率を高くするためには、２３００〜３５００℃で処理することが好ましく、さらには２５００〜３２００℃で処理するのが特に好ましい。
【００３２】
上述の（１）メソフェーズピッチから炭素繊維前駆体を製造する工程、（２）炭素繊維前駆体を酸化性ガス雰囲気下で不融化して、不融化炭素繊維前駆体を製造する工程、（３）不融化炭素繊維前駆体を焼成して炭素繊維を得る工程を経ることで、繊維径が１〜２０μｍであって、断面組織の少なくとも一部にラジアル構造と炭素繊維がメルトした構造を有する炭素繊維を得ることができる。上述の処理に従って製造した炭素繊維は通常不織布として得られるが、場合によっては上述で述べた粉砕処理を施し、粉砕物としても良い。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれにより何等限定を受けるものではない。尚、実施例中の各値は以下の方法に従って求めた。
（１）炭素繊維の繊維径、および繊維一本の断面組織：
２０００℃に焼成した炭素繊維の破断面を走査型電子顕微鏡Ｓ−２４００（株式会社日立製作所製）で観察することで確認した。
（２）炭素繊維の結晶子サイズ：
Ｘ線回折に現れる（１１０）面からの反射を測定し、学振法にて求めた。
（３）メソフェーズピッチの粘度特性：
キャピラリーレオメーターＣＡＰＩＬＯＧＲＡＰＨ  １Ｄ（株式会社東洋精機製作所）を用いて評価した。
（４）紡糸におけるメソフェーズピッチのキャピラリー内流速：
ギアポンプから送液される時間当たりの送液量からキャピラリーを通過する樹脂速度を算出することで求めた。
（５）キャピラリー内におけるメソフェーズピッチの溶融粘度：
紡糸時の樹脂温度とキャピラリー内流速から、キャピラリーレオメーターを用いて評価した。
（６）不融化炭素繊維前駆体の酸素吸着量はＴｈｅｒｍｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＦＬＡＳＨＥＲ  Ａｎａｌｙｚｅｒ  １１１２  Ｓｅｒｉｅｓ  ＣＨＮＳ−Ｏ  Ａｎａｌｙｚｅｒを用いることで評価した。
【００３４】
［実施例１］
３４０℃、せん断速度１００００ｓ−１における溶融粘度が３．２Ｐａ・ｓ（３２ポイズ）である、メソフェーズピッチを原料に用いた。この原料を３２０℃において、直径０．２ｍｍφ、長さ２ｍｍのキャピラリーからなる口金を用い、キャピラリー内流速０．０７８ｍ／ｓ（せん断速度：３１１６ｓ−１）で送液し、かつキャピラリー横のスリットから毎分５５００ｍで３２２℃の空気を吹き付けて、メルトブロー法により、溶融メソフェーズピッチを牽引して平均直径１２μｍの炭素繊維前駆体からなる不織布を作成した。
なお、キャピラリーレオメーターで評価した３２０℃、０．０７８ｍ／ｓにおけるキャピラリー内の溶融粘度は２３．７Ｐａ・ｓ（２３７ポイズ）であった。
【００３５】
上記炭素繊維前駆体からなる不織布を、上記炭素繊維前駆体からなる不織布を、空気雰囲気下２４０℃で６０分保持することで不融化炭素繊維前駆体からなる不織布を得た。得られた不融化炭素繊維前駆体の酸素吸着量は６．７ｗｔ％であった。次いで、左記不織布をアルゴンガス雰囲気下で室温から１時間掛けて２０００℃に焼成した。２０００℃焼成した炭素繊維の断面顕微鏡観察（図１参照）から、断面組織の少なくとも一部にラジアル構造と炭素繊維がメルトした構造を有することが確認できた。
次いで、上記炭素繊維をさらにアルゴンガス雰囲気下２８００℃で焼成した。得られた黒鉛化炭素繊維の平均繊維径は９μｍであり、繊維表面に欠損は認められなかった。
また、Ｘ線測定から六角網面の成長方向に由来する結晶子サイズは４５ｎｍであった。
【００３６】
［比較例１］
実施例１と同じメソフェーズピッチを原料に用いた。この原料を３１０℃において、直径０．２ｍｍφ、長さ２ｍｍのキャピラリーからなる口金を用い、キャピラリー内流速０．０７８ｍ／ｓ（せん断速度：３１１６ｓ−１）で送液し、かつキャピラリー横のスリットから毎分５５００ｍで３１２℃の空気を吹き付けて、メルトブロー法により溶融メソフェーズピッチを牽引して平均直径１１μｍの炭素繊維前駆体からなる不織布を作成した。なお、キャピラリーレオメーターで評価した３１０℃、０．０７８ｍ／ｓにおけるキャピラリー内の溶融粘度は３２．７Ｐａ・ｓ（３２７ポイズ）であった。
【００３７】
上記炭素繊維前駆体からなる不織布を、空気雰囲気下２４０℃で６０分保持することで不融化炭素繊維前駆体からなる不織布を得た。得られた不融化炭素繊維前駆体の酸素吸着量は６．７ｗｔ％であった。次いで、左記不織布をアルゴンガス雰囲気下で室温から１時間掛けて２０００℃に焼成した。２０００℃焼成した炭素繊維の断面顕微鏡観察（図２参照）から、繊維横断面の中心点から半径方向に組織が配列したラジアル構造であるが、繊維表面に欠損が認められた。
【００３８】
［比較例２］
実施例１と同じメソフェーズピッチを原料に用いた。この原料を３５１℃において、直径０．２ｍｍφ、長さ２ｍｍのキャピラリーからなる口金を用い、キャピラリー内流速０．０７８ｍ／ｓ（せん断速度：３１１６ｓ−１）で送液し、かつキャピラリー横のスリットから毎分５５００ｍで３５４℃の空気を吹き付けて、メルトブロー法により溶融メソフェーズピッチを牽引しようとしたが、キャピラリー出口で表面張力により球形となり繊維状にすることが出来なかった。
なお、キャピラリーレオメーターで評価した３５４℃、０．０７８ｍ／ｓにおけるキャピラリー内の溶融粘度は２．３Ｐａ・ｓ（２３ポイズ）であった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例１の操作によって得られた炭素繊維を撮影した走査型電子顕微鏡写真図（撮影倍率８０００倍）である。
【図２】本発明の比較例１の操作によって得られた炭素繊維を撮影した走査型電子顕微鏡写真図（撮影倍率５０００倍）である。
【図１】
2009019309.tif 000003
【図２】
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