CN107532086B - 碳纤维制造用原料沥青 - Google Patents

Abstract

本发明其课题在于，提供一种能够比较廉价地制造抗拉强度优异的碳纤维的碳纤维制造用原料沥青。本发明的碳纤维制造用原料沥青，是由煤获得，用于通过熔融纺丝制造碳纤维的沥青，其特征在于，氧的含有率为1.0质量％以上，且甲苯可溶组分的含有率为20质量％以上。上述煤为烟煤或次烟煤即可。该碳纤维制造用原料沥青可以是通过从煤在溶剂中的热解物中以低于300℃的温度进行溶剂萃取处理，并对于由此分离出的可溶成分以150℃以上的温度进行热处理而得到的物质。

Description

碳纤维制造用原料沥青

技术领域

本发明涉及碳纤维制造用原料沥青。

背景技术

碳纤维例如作为用于树脂、混凝土、陶瓷等的结构材料的强化材被广泛利用。另外，碳纤维还作为例如绝热材、活性炭原料、导电材料、导热材料等被利用。

碳纤维一般通过如下方式制造，即，将聚丙烯腈等的合成树脂和由石油或煤得到的沥青，经纺丝成形为纤维状，并对该丝进行不熔化(空气氧化)和碳化。上述原料之中，煤沥青是对煤进行干馏而制造焦炭时，从其副产出的作为液状物质的煤焦油中，通过蒸馏去掉萘等挥发性的成分后的残渣，是粘稠的黑色物质。这样的煤沥青，是大量含有在其骨架中包含多个苯环的芳香族化合物的多种化合物的混合物。

若更详细地说明，则煤沥青在焦炭制造时被加热至1000℃左右，因此环缩合度高的多环芳香族化合物是主成分，例如甲基、乙基、丙基等的烷基侧链，和例如醚键、酚基等的含氧结构的含有率极小。作为这些结构的含有率的指标，能够使用氧含有率，但煤沥青的氧含有率一般为1质量％以下，大部分情况在0.5质量％以下。

这样的煤沥青若从100℃加热至200℃左右，则熔融而成为粘稠的液体，因此，能够将其从喷嘴按压出来进行纺丝。但是如上述，煤沥青是焦炭制造时的副产品，以残渣形式被回收，因此包含着例如金属杂质和固体碳成分等阻碍纺丝和其后的不熔化及碳化这样的各种成分。因此，难以由煤沥青稳定而高效率地制造碳纤维。另外，这些杂质在所制造的碳纤维中会成为缺陷的原因，因此使得到的碳纤维的抗拉强度降低。

另外，用于碳纤维制造的原料沥青，优选在纺丝时以固定的温度均匀熔融。另外，作为原料沥青的软化点，优选为150℃以上，以便提高原料沥青经纺丝而成的纤维用于固定形状的不熔化处理的温度，从而能够实现效率化，并且优选为350℃以下，以便在纺丝时能够在不发生热解反应的温度下纺丝。

为了满足这些要求，提出对于经由煤的溶剂萃取处理而得到的沥青，进行例如成分的调整、杂质的除去等的处理而对煤沥青加以改质(参照例如日本特公平7－15099号公报)。

但是，上述这样的煤沥青的改质处理，成为推高碳纤维的制造成本的要因。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特公平7－15099号公报

发明内容

鉴于上述问题，本发明其课题在于，提供一种能够比较廉价地制造抗拉强度优异的碳纤维的碳纤维制造用原料沥青。

为了解决上述课题而做的发明，是一种碳纤维制造用原料沥青，其特征在于，其是由煤得到、用于通过熔融纺丝而制造碳纤维的沥青，氧的含有率为1.0质量％以上，且甲苯可溶组分的含有率为20质量％以上。

关于该碳纤维制造用原料沥青，由于氧的含有率为1.0质量％以上，从而在碳化工序中，氧在分子间形成交联。因此，该碳纤维制造用原料沥青能够阻碍芳香环的层叠形成，抑制结晶的进展。由此，应力作用于碳纤维时，能够松弛向微晶间的应力集中，因此所得的碳纤维的抗拉强度提高。另外，该碳纤维制造用原料沥青中，由分子量比较小的化合物构成的甲苯可溶组分的含有率为20质量％以上，从而熔融纺丝工序中的熔融性和纺丝性优异。因此，使用该碳纤维制造用原料沥青，能够比较廉价地制造抗拉强度优异的碳纤维。

上述煤是烟煤或次烟煤即可。如此，由于上述煤是烟煤或次烟煤，该碳纤维制造用原料沥青的收率比较高，因此其结果是，该碳纤维制造用原料沥青，能够进一步比较廉价地制造碳纤维。

该碳纤维制造用原料沥青可以是对通过以低于300℃的温度进行溶剂萃取处理，从煤在溶剂中的热解物中分离出的可溶成分以150℃以上的温度进行热处理而得到的。如此，碳纤维制造用原料沥青，由于是对通过以低于300℃的温度进行溶剂萃取处理，从煤在溶剂中的热解物分离出的可溶成分以150℃以上的温度进行热处理的原料沥青，所以能够容易且确实地使氧的含有率和甲苯可溶组分的含有率在上述范围内。其结果是，该碳纤维制造用原料沥青，能够进一步比较廉价地制造抗拉强度优异的碳纤维。

在此，所谓“氧的含有率”，意思不仅是氧分子的含有率，而且也是包含与其他的原子结合的原子在内的氧原子的含有率，具体来说，意味着依据JIS－M8813(2004)而测量的值。另外，所谓“甲苯可溶组分的含有率”，是依据JIS－K2207(1996)而测量的值。另外，所谓“烟煤”和“次烟煤”，是指具有JIS－M1002(1978)所规定的煤质的煤。

如以上，使用本发明的碳纤维制造用原料沥青，能够廉价地制造碳纤维。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的碳纤维制造用原料沥青的制造方法的步骤的流程图。

具体实施方式

以下，一边适宜参照附图，一边详细说明本发明的实施的方式。

[碳纤维制造用原料沥青]

本发明的一个实施方式的碳纤维制造用原料沥青，是由煤得到、用于通过熔融纺丝而制造碳纤维的原料沥青。

该碳纤维制造用原料沥青，优选由煤在溶剂中的热解物取得。相比与经过比较高温处理的煤焦油和石油制造残渣相比，煤中大多含有的是烷基侧链等含氧结构，且大量含有甲苯可溶组分。因此，由煤在溶剂中的热解物所取得的该碳纤维制造用原料沥青，能够具备以下说明的这种特征。

作为该碳纤维制造用原料沥青中的氧的含有率的下限，为1.0质量％，优选为1.5质量％，更优选为1.7质量％。另一方面，作为氧的含有率的上限，优选为5.0质量％，更优选为4.0质量％，进一步优选为3.0质量％。氧的含有率低于上述下限时，不能充分抑制碳化时的结晶发展，所得到的碳纤维有可能因为应力集中而容易断裂。反之，氧的含有率高于上述上限时，碳化时的质量减少率大，碳纤维的收率降低，由此导致碳纤维的制造成本有可能上升。

作为该碳纤维制造用原料沥青中的甲苯可溶组分的含有率的下限，为20质量％，优选为30质量％，更优选为35质量％。另一方面，作为甲苯可溶组分的含有率的上限，优选为80质量％，更优选为60质量％，进一步优选为50质量％。甲苯可溶组分的含有率低于上述下限时，熔融纺丝时的熔融性和纺丝性有可能不充分。反之，甲苯可溶组分的含有率高于上述上限时，碳纤维的收率降低，导致碳纤维的制造成本有可能上升。

作为该碳纤维制造用原料沥青的被认为是原料的煤，按煤化度从高往低的顺序，可列举无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤等，其中，优选具有中等煤化度的烟煤或次烟煤。烟煤和次烟煤因为甲苯可溶组分的含有率比较高，具有适度的氧含有率，所以通过将烟煤和次烟煤作为原料煤，能够加大使氧含有率和甲苯可溶组分含有率处在上述范围内的该碳纤维制造用原料沥青的收率。还有，煤化度比次烟煤低的褐煤具有氧含有率过大，来自原料沥青的碳纤维的收率低这样的缺点。另外，煤化度比烟煤高的无烟煤，因为氧含有率和甲苯可溶组分含有率小，所以具有原料沥青的熔融纺丝不容易进行这样的缺陷。

[碳纤维制造用原料沥青的制造方法]

接着，对于该碳纤维制造用原料沥青的制造方法进行说明。

该碳纤维制造用原料沥青，能够通过图1所示的制造方法制造。图1碳纤维制造用原料沥青的制造方法，具备如下工序：通过煤在溶剂中的热解和萃取处理形成作为煤的热解物的无灰煤的工序(热解物形成工序：步骤S1)；将由该热解物形成工序得到的无灰煤通过低温溶剂萃取处理分离成可溶成分和不溶成分的工序(分离工序：步骤S2)；对于由该分离工序得到的可溶成分进行热处理的工序(热处理工序：步骤S3)。

＜热解物形成工序＞

在步骤S1的热解物形成工序中，将混合有原料煤和溶剂的混合的浆料，加热到原料煤的热解温度以上，将热解的原料煤的可溶成分萃取到溶剂中，分离该热解温度下的不溶成分，由此得到无灰煤。还有，所谓“无灰煤”，是指煤经过了改质的改质煤，灰分含量为5％以下，优选为3％以下，更优选为1％以下。还有，所谓“灰分”，意思是依据JIS－M8812(2004)测量的值。

作为上述溶剂，只要具有溶解原料煤的性质便没有特别限定，例如能够使用苯、甲苯、二甲苯等的单环芳香族化合物，萘、甲基萘、二甲基萘、三甲基萘等的双环芳香族化合物，蒽等的三环芳香族化合物等。还有，在上述双环芳香族化合物中，包含具有脂肪族链的萘类和具有长链脂肪族链的联苯类。

在上述溶剂之中，还优选由煤干馏生成物精炼而成的作为煤衍生物的双环至三环芳香族化合物。煤衍生物的双环芳香族化合物，即使在加热状态下仍稳定，与煤的亲和性优异。因此，作为溶剂使用这样的双环芳香族化合物，能够提高被溶剂萃取的煤成分的比例，并且在蒸馏等的方法中能够容易回收溶剂并循环使用。

作为浆料的加热温度(热解萃取温度)的下限，优选为300℃，更优选为350℃，进一步优选为380℃。另一方面，作为浆料的加热温度的上限，优选为450℃，更优选为420℃。浆料的加热温度低于上述下限时，不能充分削弱构成煤的分子间的键，因此例如作为原料煤使用低品质煤时，有可能不能提高所萃取的无灰煤的再固化温度，或有可能收率低而不经济。反之，浆料的加热温度高于上述上限时，煤的热解反应非常活跃，因此无灰煤的氧含有率有可能不充分、或所生成的热解自由基发生再键合，无灰煤的萃取率有可能降低。

作为热解物形成工序中的来自煤的萃取率(无灰煤的收率)，也会根据作为原料的煤的品质而有所不同，但烟煤或次烟煤的情况，例如一般认为在20质量％以上且60质量％以下。

＜分离工序＞

在步骤S2的分离工序中，通过将上述步骤S1的热解物形成工序中所得到的无灰煤供给于低温溶剂萃取处理，将其分离成在低温下可被溶剂萃取的分子量比较低的可溶成分，和无法被溶剂萃取的分子量比较高的不溶成分。由此，能够得到可熔融纺丝的可溶成分。

更详细地说，就是调制将粉碎后的无灰煤分散在溶剂中而成的浆料，在规定的温度范围内使该浆料保持一定时间之后，将浆料中的固体成分即不溶成分，与液体成分即溶出有可溶成分的溶剂进行分离。

作为分散在溶剂中的无灰煤的平均粒径的下限，优选为50μm，更优选为100μm。另一方面，作为分散在溶剂中的无灰煤的平均粒径的上限，优选为3mm，更优选为1mm。分散在溶剂中的无灰煤的平均粒径低于上述下限时，含有萃取出的可溶成分的液体，与作为不溶成分的固体成分有可能难以分离。反之，分散在溶剂中的无灰煤的平均粒径高于上述上限时，可溶成分的萃取效率有可能降低。还有，所谓“平均粒径”，意思是通过激光衍射散射法测量的粒度分布中，达到体积累计值50％的粒径。

作为上述浆料的无灰煤对于溶剂的混合率的下限，优选为3质量％，更优选为5质量％。另一方面，作为无灰煤对于溶剂的混合率的上限，优选为40质量％，更优选为30质量％。无灰煤对于溶剂的混合率低于上述下限时，有可能制造效率低，不经济。反之，无灰煤对于溶剂的混合率高于上述上限时，浆料的处理和不溶成分的分离有可能困难。

作为溶出有可溶成分的溶剂与不溶成分的分离方法，没有特别限定，能够采用过滤法、离心分离法、重力沉降法等的公知的分离方法，或者是其中的两种方法的组合。其中，优选可以进行流体的连续操作，低成本并适于大量的处理，且能够确实地除去不溶成分的离心分离法和过滤法的组合。

如此，从分离出不溶成分的液体(上清液)中除去溶剂，可分离回收无灰煤的可溶成分，且从固体成分浓缩液中除去溶剂，可分离回收无灰煤的不溶成分。作为从上述清液和固体成分浓缩液中除去溶剂的方法，未特别限定，能够使用一般的蒸馏法和蒸发法等。特别是从不溶成分除去溶剂，为了回收溶剂加以再利用，优选运用蒸馏。

作为上述分离工序中使用的溶剂，能够溶出无灰煤的低分子量成分的溶剂即可，能够使用与上述无灰煤形成工序中所使用的同样的溶剂。作为分离工序用的溶剂，其中优选在低温下，优选在常温下能够得到充分的萃取率的溶剂，作为这样优选的溶剂，可列举例如吡啶、甲基萘、四氢呋喃、蒽等。

分离工序中的溶剂萃取处理温度，根据溶剂的种类，最佳的温度有所不同。但是，一般来说，作为溶剂萃取处理温度，优选低于300℃，更优选为200℃以下，进一步优选为150℃以下。另一方面，作为溶剂萃取处理温度的下限，没有特别限定，但优选常温，例如20℃。溶剂萃取处理温度高于上述上限时，所萃取的可溶成分的分子量变大，由此导致软化温度变得过高，熔融纺丝时纺丝效率有可能降低。反之，溶剂萃取处理温度低于上述下限时，需要冷却，成本有可能不必要地上升。

作为分离工序中的萃取时间，即在上述溶剂萃取处理温度下保持的时间的下限，优选为10分钟，更优选为15分钟。另一方面，作为萃取时间的上限，优选为120分钟，更优选为90分钟。萃取时间低于上述下限时，有可能无法使无灰煤的低分子量成分充分溶出。反之，萃取时间高于上述上限时，制造成本有可能不必要地增大。

作为分离工序中的来自无灰煤的可溶成分的萃取率的下限，优选为10质量％，更优选为20质量％，进一步优选为30质量％。另一方面，作为来自无灰煤的可溶成分的萃取率的上限，优选为90质量％，更优选为70质量％，进一步优选为50质量％。分离工序中的来自无灰煤的可溶成分的萃取率低于上述下限时，该碳纤维制造用原料沥青的制造成本有可能增加。反之，分离工序中的来自无灰煤的可溶成分的萃取率高于上述上限时，可溶成分的软化温度变高，纺丝效率有可能降低。

＜热处理工序＞

在步骤S3的热处理工序中，加热由步骤S2的分离工序得到的可溶成分，使低分子量成分挥发，并且预先分解除去低温下热解的成分，由此得到该碳纤维制造用原料沥青。如此，通过预先除去有可能阻碍熔融纺丝的挥发性成分和分解性成分，该碳纤维制造用原料沥青的熔融纺丝变容易，可以比较廉价地制造抗拉强度优异的碳纤维。

关于上述热处理，优选在非氧化性气体气氛中加热。如此，在非氧化性气体气氛中加热而防止氧化交联，由此能够防止软化温度的上升等问题。作为上述非氧化性气体，只要能够抑制沥青的氧化便没有特别限定，但从经济性的观点出发，更优选氮气。

另外，关于上述热处理，优选在减压状态下进行。如此在减压状态下进行热处理，从而能够从沥青中高效率地除去挥发性成分的蒸气和热解物的气体。

作为上述热处理工序中的热处理温度的下限，优选为150℃，更优选为170℃，进一步优选为200℃。另一方面，作为上述热处理温度的上限，优选为350℃，更优选为320℃，进一步优选为280℃。上述热处理温度低于上述下限时，不能充分除去不溶成分中的挥发性成分，该碳纤维制造用原料沥青的拉丝性不充分，纺丝效率有可能降低。反之，上述热处理温度高于上述上限时，能源成本有可能不必要地增大，以及有用的成分被热解，制造效率有可能降低，此外碳化推进，纺丝性有可能降低。

另外，热处理工序中的热处理温度，优选比步骤S2的分离工序中的溶剂萃取处理温度高。如此，由于热处理温度比溶剂萃取处理温度高，所以能够从沥青中除去沸点比溶剂萃取处理温度高的挥发性成分。由此，在纺丝时，挥发性成分从该碳纤维制造用原料沥青中脱离，由此能够防止气孔形成以及丝状体断线。

另外，热处理工序中的热处理温度，更优选比熔融纺丝温度高。如此，由于热处理温度比熔融纺丝温度高，所以能够在该热处理工序中预先热解除去在熔融纺丝时热解得到的成分。由此，能够防止纺丝时生成的热解物使沥青纺丝而成的丝状体断线，以及这些热解物在最终得到的碳纤维中形成缺陷。

作为上述热处理工序中的热处理时间(保持在上述热处理温度下时间)的下限，优选为10分钟，更优选为15分钟。另一方面，作为上述热处理工序中的热处理时间的上限，优选为120分钟，更优选为90分钟。上述热处理工序中的热处理时间低于上述下限时，有可能不能充分除去低分子量成分。反之，上述热处理工序的热处理时间高于上述上限时，处理成本有可能不必要地增大。

作为对可溶成分进行热处理而得到的该碳纤维制造用原料沥青的软化温度的下限，优选为150℃，更优选为170℃。另一方面，作为该碳纤维制造用原料沥青的软化温度的上限，优选为280℃，更优选为250℃。该碳纤维制造用原料沥青的软化温度低于上述下限时，不能提高不熔化处理温度，不熔化处理有可能缺乏效率。反之，该碳纤维制造用原料沥青的软化温度高于上述上限时，需要提高熔融纺丝温度，纺丝有可能不稳定，成本有可能增大。还有，所谓“软化温度”，是通过依据ASTM－D36的环球法(ring and ball method)测量的值。

作为该热处理工序中来自由上述分离工序得到的可溶成分的该碳纤维制造用原料沥青的收率的下限，优选为80质量％，更优选为85质量％。另一方面，作为热处理工序中的来自可溶成分的该碳纤维制造用原料沥青的收率的上限，优选为98质量％，更优选为96质量％。热处理工序中来自可溶成分的该碳纤维制造用原料沥青的收率低于上述下限时，该碳纤维制造用原料沥青的成品率有可能不必要地降低。反之，热处理工序中的来自可溶成分的该碳纤维制造用原料沥青的收率高于上述上限时，由于向该碳纤维制造用原料沥青中的挥发性成分和低温下热解的成分残留，导致沥青的拉丝性不充分，纺丝效率有可能降低。

[碳纤维的制造方法]

再对于使用该碳纤维制造用原料沥青制造碳纤维的方法进行说明。

使用该碳纤维制造用原料沥青的碳纤维的制造方法，具备如下工序：对于该碳纤维制造用原料沥青进行熔融纺丝的工序；使经由该熔融纺丝而得到的丝状体不熔化的工序；使经过不熔化的丝状体碳化的工序。

＜熔融纺丝工序＞

在熔融纺丝工序中，使用公知的纺丝装置，对于该碳纤维制造用原料沥青进行熔融纺丝。即，使熔融状态的原料沥青通过喷嘴(管头)而成形为丝状，经冷却而将原料沥青的形状固定为丝状。

作为用于该熔融纺丝的喷嘴，使用公知的即可，例如能够使用直径0.1mm以上且0.5mm以下、长度0.2mm以上且1mm以下的。原料沥青经熔融纺丝而成的丝状体，例如由直径100mm以上且300mm以下左右的卷筒卷取。

作为熔融纺丝温度的下限，优选为180℃，更优选为200℃。另一方面，作为熔融纺丝温度的上限，优选为350℃，更优选为300℃。熔融纺丝温度低于上述下限时，原料沥青的熔融不充分，有可能不能进行稳定的纺丝。反之，熔融纺丝温度高于上述上限时，原料沥青中的成分热解，纺成的丝状体有可能断线。

作为熔融纺丝的线速的下限，没有特别限定，但优选为100m/min，更优选为150m/min。另一方面，作为熔融纺丝的线速的上限，优选为500m/min，更优选为400m/min。熔融纺丝的线速低于上述下限时，制造效率低，碳纤维有可能高价。反之，熔融纺丝的线速高于上述上限时，纺丝不稳定，反而导致制造效率降低，碳纤维仍有可能高价。

作为熔融纺丝中纺成的丝状体的平均直径的下限，优选为5μm，更优选为7μm。另一方面，作为在熔融纺丝中纺成的丝状体的平均直径的上限，优选为20μm，更优选为15μm。丝状体的平均直径低于上述下限时，有可能不能稳定纺丝。反之，丝状体的平均直径高于上述上限时，丝状体的挠性有可能不充分。

＜不熔化工序＞

在不熔化工序中，通过在含氧气氛中加热由熔融纺丝工序得到的丝状体，从而进行交联而使之不熔化。作为含氧的气氛，一般使用空气。

作为不熔化处理温度的下限，优选为150℃，更优选为200℃。另一方面，作为不熔化处理温度的上限，优选为300℃，更优选为280℃。不熔化处理温度低于上述下限时，不熔化有可能不充分，不熔化处理时间变长，有可能缺乏效率。反之，不熔化处理温度高于上述上限时，则在氧桥联之前丝状体便有可以熔融。

作为不熔化处理时间的下限，优选为10分钟，更优选为20分钟。另一方面，作为不熔化处理时间的上限，优选为120分钟，更优选为90分钟。不熔化处理时间低于上述下限时，不熔化有可能不充分。反之，不熔化处理时间高于上述上限时，碳纤维的制造成本有可能不必要地增大。

＜碳化工序＞

在碳化工序另中，加热在不熔化工序中经过不熔化的丝状体而使之碳化，由此得到碳纤维。

具体来说，就是将丝状体装入到电炉等任意的加热装置中，对内部由非氧化性气体进行置换后，一边向该加热装置内吹入非氧化性气体一边加热。

作为碳化工序的热处理温度的下限，优选为700℃，更优选为800℃。另一方面，作为热处理温度的上限，优选为3000℃，更优选为2800℃。热处理温度低于上述下限时，碳化有可能不充分。反之，热处理温度高于上述上限时，从设备的耐热性提高和燃料消耗量的观点出发，制造成本有可能上升。

碳化工序的加热时间根据碳材料所要求的特性适宜设定即可，没有特别限制，但作为加热时间，优选为15分钟以上、10小时以下。加热时间低于上述下限时，碳化有可能不充分。反之，加热时间高于上述上限时，碳材料的生产效率有可能降低。

作为上述非氧化性气体，只要可抑制碳材料的氧化则没有特别限定，但从经济性的观点出发，优选为氮气。

[其他的实施方式]

上述实施方式并不限定本发明的构成。因此，上述实施方式，可基于本说明书的记述和技术常识，对上述实施方式各部分的构成要素进行省略、置换或追加，这些应该解释为全部属于本发明的范围。

作为示例，在该碳纤维制造用原料沥青的制造方法中，也可以在热解物形成工序中不对浆料中的灰分等与无灰煤进行分离，而是将该灰分等在下道分离工序中与无灰煤中的不溶成分一起分离。

另外，在该碳纤维制造用原料沥青的制造方法中，也可以省略热处理工序。

【实施例】

以下，基于实施例详述本发明，但并非基于该实施例的记述限定性地解释本发明。

＜碳纤维制造用原料沥青＞

如以下说明，试制制造条件不同的碳纤维制造用原料沥青的实施例1～6和比较例1、2，对此原料沥青的实施例1～6和比较例1、2，以相同条件进行熔融纺丝、不熔化和碳化，由此分别试制成碳纤维。

(实施例1)

作为原料煤，使用氧含有率以无水无灰基准计为6.5质量％的澳大利亚产出的烟煤。首先，将粉碎至1mm以下的上述烟煤1kg混合于甲基萘5kg中并装填入高压釜中，在氮气氛中以400℃保持1小时之后冷却而得到热解物。其次，在该热解物中，再加入甲基萘5kg，以萃取温度60℃搅拌1小时，萃取可溶成分之后进行过滤，对于所得到的滤液进行减压蒸馏，分离可溶成分。对于该可溶成分，在热处理温度230℃的氮气氛下热处理1小时，由此得到实施例1的碳纤维制造用原料沥青。

(实施例2～6)

实施例2中，除了使萃取温度为80℃以外，以均与上述实施例1相同的条件试制。实施例3中，除了使萃取温度为100℃以外，以均与上述实施例1相同的条件试制。实施例4中，除了使热处理温度为250℃以外，以均与上述实施例1相同的条件试制。实施例5中，除了使萃取温度为80℃，并使热处理温度为250℃以外，以均与上述实施例1相同的条件试制。实施例6中，除了使萃取温度为100℃，并使热处理温度为250℃以外，以均与上述实施例1相同的条件试制。

(比较例1)

将与实施例1相同的烟煤粉碎到1mm以下，将其1kg混合到甲基萘5kg中并装填进高压釜，在氮气氛中以400℃保持1小时之后，经过滤得到无灰煤，将其在热处理温度200℃的氮气氛下进行1小时热处理，由此得到比较例1的碳纤维制造用原料沥青。

(比较例2)

作为比较例2的碳纤维制造用原料沥青，准备氧含量0.9质量％，甲苯可溶组分含量64质量％的市售的硬沥青，对其在热处理温度350℃的氮气氛下进行20小时热处理，由此得到比较例2的碳纤维制造用原料沥青。

＜成分分析＞

依据JIS－M8813(2004)，测量上述实施例1～6和比较例1、2的碳纤维制造用原料沥青的氧含有率。另外，依据JIS－K2207(1996)，测量实施例1～6和比较例1、2的碳纤维制造用原料沥青的甲苯可溶组分含有率。

＜碳纤维＞

使用上述实施例1～6和比较例1、2的碳纤维制造用原料沥青进行的碳纤维的试制中，首先，在具有直径0.2mm、长度0.4mm的喷嘴的纺丝器中填充纺丝沥青，以250℃进行熔融纺丝。这时，纺成的丝状体被卷取到以600rpm旋转的直径100mm的卷筒上(线速约190m/min)。接下来将该丝状体在空气中以250℃加热1小时而使之不熔化。再以800℃使该经过不溶化的纤维碳化。还有，比较例1的碳纤维制造用原料沥青，即使加热到350℃也不能稳定地进行熔融纺丝，因此得不到碳纤维。

＜抗拉强度＞

依据JIS－L1013(2010)，测量使用上述实施例1～6和比较例1、2的碳纤维制造用原料沥青试制的各碳纤维的抗拉强度。

关于上述实施例1～6和比较例1、2的碳纤维制造用原料沥青的氧含有率、甲苯可溶组分含有率和来自原料煤(比较例2为硬沥青)的无水无灰基准的收率，以及使用其试制的碳纤维的抗拉强度，显示在以下的表1中。

【表1】

如此，通过使碳纤维制造用原料沥青的氧的含有率为1.0质量％以上，且使甲苯可溶组分的含有率为20质量％以上，可确认能够稳定制造抗拉强度比较优异的碳纤维。

【产业上的可利用性】

本发明的碳纤维制造用原料沥青，适合利用于碳纤维的制造。

【符号的说明】

S1 热解物形成工序

S2 分离工序

S3 热处理工序

Claims (2)

1.一种碳纤维制造用原料沥青，其特征在于，是由煤获得、用于通过熔融纺丝而制造碳纤维的沥青，氧的含有率为1.0质量％以上3.0质量％以下，且甲苯可溶组分的含有率为20质量％以上60质量％以下，

所述碳纤维制造用原料沥青是对通过以低于300℃的温度进行溶剂萃取处理，从煤在溶剂中的热解物中分离出的可溶成分以150℃以上的温度进行热处理而得到的。

2.根据权利要求1所述的碳纤维制造用原料沥青，其中，上述煤是烟煤或次烟煤。

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