JP2019044313A - Production method of carbon fiber - Google Patents

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Abstract

To provide a production method of carbon fiber having comparatively excellent production cost and producibility.SOLUTION: The production method of a carbon fiber contains: a step of electrospinning of a solution containing ashless coal dissolved therein and a step of heating the spun fiber obtained in the electrospinning step; wherein the value of electric conductivity of the solution divided by an ashless coal mass rate to the solution is 0.1 mS/m or over and 0.2 mS/m or under, and a viscosity coefficient of the solution is 500 mPa s or over and 2000 mPa s or under. Preferably, the solvent used in the solution contains an organic compound containing a nitrogen atom or oxygen atom and having a boiling point at atmospheric pressure of 50°C or over and under 250°C as its principal component.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、炭素繊維の製造方法に関する。   The present invention relates to a method of producing carbon fiber.

炭素繊維は、例えば樹脂、コンクリート、セラミック等の構造材料のための強化材として広く利用されている。また、他にも炭素繊維は、例えば断熱材、活性炭原料、導電材料、伝熱材料等としても利用される。炭素繊維の製造方法としては、石油又は石炭由来のピッチや樹脂等を電界紡糸する方法が公知である(特開2011−157668号公報及び国際公開第2011/070893号参照)。   Carbon fibers are widely used as reinforcements for structural materials such as, for example, resins, concrete, ceramics and the like. In addition, carbon fibers are also used as, for example, heat insulating materials, activated carbon materials, conductive materials, heat transfer materials and the like. As a manufacturing method of carbon fiber, the method of electrospinning pitch, resin, etc. derived from petroleum or coal is known (refer Unexamined-Japanese-Patent No. 2011-157668 and international publication 2011/070893).

一方で、微細な細孔を有する多孔質炭素繊維は吸着材や電極として有用である。このような多孔質炭素繊維を製造する方法としては、炭素繊維の表面を高温水蒸気や強アルカリで処理することで侵食するいわゆる賦活と呼ばれる方法や、炭素繊維の原料のピッチや樹脂にMgO等の微粒子を鋳型物質として混合し紡糸する方法などがある。   On the other hand, porous carbon fibers having fine pores are useful as adsorbents and electrodes. As a method for producing such porous carbon fibers, there is a method called so-called activation in which the surface of carbon fibers is corroded by treating with high temperature steam or strong alkali, or a material such as pitch or resin of carbon fibers such as MgO. There is a method of mixing fine particles as a template material and spinning.

しかし、上述の方法では、表面処理や鋳型物質のような特殊な処理や材料が必要となるため、多孔質炭素繊維の製造コストが上昇するという課題がある。   However, in the above-mentioned method, since special treatments and materials such as surface treatment and a template material are required, there is a problem that the production cost of porous carbon fibers is increased.

特開2011−157668号公報JP, 2011-157668, A 国際公開第2011/070893号International Publication No. 2011/070893

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、比較的製造コストが低く、かつ製造効率が高い炭素繊維の製造方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made based on the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing a carbon fiber which is relatively low in production cost and high in production efficiency.

本発明者らは、無灰炭の電界紡糸における重要な制御因子とその制御因子が紡糸性や繊維物性に与える影響を種々検討してきた結果、無灰炭と溶媒の相互作用により、溶液物性に経時的変化が生じることがあり、それを適切に検知して、調節する必要のあることを明らかにした。具体的には、無灰炭が溶存する溶液における無灰炭分子間の会合状態を表す指標として、粘性率に加えて、導電率が測定簡便であり、かつ紡糸性や繊維物性管理に有用であることを見出した。   As a result of various investigations on the spinnability and fiber physical properties of important control factors and their control factors in the electrospinning of ash-free charcoal, the present inventors have made the solution physical properties by the interaction between ash-free charcoal and solvent. Changes over time may occur, which have been properly detected to reveal that they need to be adjusted. Specifically, in addition to the viscosity, the conductivity is easy to measure, and it is useful for spinnability and fiber physical property management as an index indicating the association state between ashless carbon molecules in a solution in which ashless carbon is dissolved. I found that.

すなわち、上記課題を解決するためになされた発明は、無灰炭が溶存する溶液を電界紡糸する工程と、上記電界紡糸工程で得られた紡糸繊維を加熱する工程とを備え、上記溶液の導電率を上記溶液に対する無灰炭質量比で除した値が0.1mS/m以上0.2mS/m以下であり、上記溶液の粘性率が500mPa・s以上2000mPa・s以下である炭素繊維の製造方法である。   That is, the invention made to solve the above problems comprises the steps of: electrospinning a solution in which ash-free coal is dissolved; and heating the spun fibers obtained in the electrospinning step; Of carbon dioxide in which the viscosity ratio of the solution is from 500 mPa · s to 2000 mPa · s. It is a method.

当該炭素繊維の製造方法は、無灰炭が溶存する溶液の粘性率と導電率を一定の範囲に制御することで紡糸性を簡便に管理することができる。つまり、当該炭素繊維の製造方法によれば、溶液物性値を調整することに基づいて比較的簡単な工程で炭素繊維を製造できる。従って、当該炭素繊維の製造方法は、比較的製造コストが低く、かつ製造効率が高い。   The manufacturing method of the said carbon fiber can manage spinnability simply by controlling the viscosity and the electric conductivity of the solution which ash-free charcoal dissolves to a fixed range. That is, according to the manufacturing method of the said carbon fiber, based on adjusting solution physical-property value, carbon fiber can be manufactured by a comparatively easy process. Therefore, the method for producing the carbon fiber is relatively low in production cost and high in production efficiency.

上記溶液に用いる溶媒が窒素原子又は酸素原子を含み、かつ大気圧における沸点が50℃以上250℃未満である有機化合物を主成分とすることが好ましい。上記溶媒には無灰炭を高濃度に溶解することができる。また、電界紡糸において、無灰炭が溶存した状態から上記溶媒が急激に脱離するので、得られる炭素繊維に多数のミクロ孔が誘起される。従って、上記溶媒を用いることで、炭素繊維の製造効率が高められ、かつ比表面積を増大できる。   It is preferable that the solvent used for the said solution has as a main component the organic compound which contains a nitrogen atom or an oxygen atom, and whose boiling point in atmospheric pressure is 50 to 250 degreeC. Ash-free charcoal can be dissolved in a high concentration in the above-mentioned solvent. In addition, in the electrospinning, since the above-mentioned solvent is rapidly detached from the state in which ashless coal is dissolved, a large number of micropores are induced in the obtained carbon fiber. Therefore, by using the above-mentioned solvent, the production efficiency of carbon fiber can be enhanced and the specific surface area can be increased.

上記有機化合物がピリジンであることが好ましい。ピリジンには無灰炭を高濃度に溶解することができる。これにより、良好な紡糸性と繊維物性が実現される。   It is preferable that the said organic compound is a pyridine. Ashless coal can be dissolved in pyridine in high concentration. Thereby, good spinnability and fiber physical properties are realized.

上記電界紡糸工程として、石炭及び溶媒を混合する工程と、上記混合工程で得られたスラリー中の上記石炭から上記溶媒に可溶な成分として無灰炭を溶出させる工程と、上記溶出工程後の上記スラリーから上記無灰炭が溶存する溶液を分離する工程とを備えるとよい。上記溶出工程での石炭の溶媒抽出処理により無灰炭が溶媒に溶出できる。つまり、上記無灰炭が溶存する溶液をそのまま電界紡糸工程に用いることで、炭素繊維の製造コストをさらに低減できる。   In the electrospinning step, a step of mixing coal and a solvent, a step of eluting ashless coal as a component soluble in the solvent from the coal in the slurry obtained in the mixing step, and after the elution step And separating the solution in which the ashless coal is dissolved from the slurry. Ash-free charcoal can be eluted to a solvent by the solvent extraction process of coal in the said elution process. That is, the manufacturing cost of carbon fiber can be further reduced by using the solution in which the ashless coal is dissolved as it is in the electrospinning step.

ここで、「導電率」とは、JIS−K0130(2008)に準拠して測定される基準温度における値を意味する。「無灰炭質量比」とは,無灰炭が溶存する溶液の質量に対する無灰炭質量の比をいう。「粘性率」とは、JIS−Z8803(2011)に準拠して測定される基準温度における値を意味する。「主成分」とは、最も含有量の多い成分を意味し、例えば含有量が50質量%以上の成分をいう。「比表面積」とは、JIS−Z8830(2013)に準拠して測定される値を意味する。   Here, "conductivity" means a value at a reference temperature measured in accordance with JIS-K0130 (2008). "Ash-free charcoal mass ratio" means the ratio of ash-free charcoal mass to the weight of the solution in which ash-free charcoal is dissolved. "Viscosity" means a value at a reference temperature measured in accordance with JIS-Z8803 (2011). The "main component" means a component with the highest content, for example, a component with a content of 50% by mass or more. "Specific surface area" means a value measured in accordance with JIS-Z8830 (2013).

以上説明したように、本発明の炭素繊維の製造方法は、比較的製造コストが低く、かつ製造効率が高い。   As described above, the method for producing a carbon fiber of the present invention is relatively low in production cost and high in production efficiency.

図1は、本発明の一実施形態に係る炭素繊維の製造方法を示す概略フロー図である。FIG. 1 is a schematic flow diagram showing a method of producing carbon fiber according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1の電界紡糸工程の概略フロー図である。FIG. 2 is a schematic flow diagram of the electrospinning process of FIG. 図3は、電界紡糸部を示す模式的概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an electrospinning unit. 図4は、図2とは異なる実施形態の電界紡糸工程の概略フロー図である。FIG. 4 is a schematic flow diagram of an electrospinning process of an embodiment different from that of FIG.

[第一実施形態]
以下、本発明に係る炭素繊維の製造方法の第一実施形態について説明する。
First Embodiment
Hereinafter, a first embodiment of a method for producing carbon fiber according to the present invention will be described.

当該炭素繊維の製造方法では、無灰炭を炭素原料として用いる。無灰炭は比較的安価で優れた電界紡糸性を有し、炭素以外の物質を必要としない。当該炭素繊維の製造方法は、図1に示すように、電界紡糸工程S1と、加熱工程S2とを主に備える。当該炭素繊維の製造方法は、例えば石炭供給部と、溶媒供給部と、混合部と、昇温部と、溶出部と、分離部と、電界紡糸部と、加熱部とを主に備える製造装置により行うことができる。   Ash-free coal is used as a carbon raw material in the manufacturing method of the said carbon fiber. Ashless coal is relatively inexpensive, has excellent electrospinning properties, and does not require materials other than carbon. The manufacturing method of the said carbon fiber mainly comprises an electrospinning process S1 and a heating process S2, as shown in FIG. The carbon fiber manufacturing method mainly includes, for example, a coal supply unit, a solvent supply unit, a mixing unit, a temperature raising unit, an elution unit, a separation unit, an electrospinning unit, and a heating unit. Can be done by

[電界紡糸工程]
電界紡糸工程S1では、無灰炭が溶存する溶液の電界紡糸により、基板表面に紡糸繊維を形成する。電界紡糸工程S1は、図2に示すように第1混合工程S11と、溶出工程S12と、固液分離工程S13と、蒸発分離工程S14と、第2混合工程S15と、繊維形成工程S16とを備える。
[Electrospinning process]
In the electrospinning step S1, a spun fiber is formed on the substrate surface by electrospinning of a solution in which ashless coal is dissolved. The electrospinning step S1 includes a first mixing step S11, an elution step S12, a solid-liquid separation step S13, an evaporation separation step S14, a second mixing step S15, and a fiber forming step S16, as shown in FIG. Prepare.

<第1混合工程>
第1混合工程S11では、石炭及び溶媒を混合する。この第1混合工程S11は、例えば石炭供給部、溶媒供給部、及び混合部により行える。
<First mixing step>
In the first mixing step S11, coal and a solvent are mixed. This first mixing step S11 can be performed by, for example, a coal supply unit, a solvent supply unit, and a mixing unit.

(石炭供給部)
石炭供給部は、石炭を混合部へ供給する。石炭供給部としては、常圧状態で使用される常圧ホッパー、常圧状態及び加圧状態で使用される加圧ホッパー等の公知の石炭ホッパーを用いることができる。
(Coal supply department)
The coal supply unit supplies coal to the mixing unit. As a coal supply part, well-known coal hoppers, such as a normal pressure hopper used by a normal pressure state, a pressurized hopper used by a normal pressure state and a pressurized state, can be used.

石炭供給部から供給する石炭は、無灰炭の原料となる石炭である。上記石炭としては、様々な品質の石炭を用いることができる。例えば無灰炭の抽出率の高い瀝青炭や、より安価な低品位炭(亜瀝青炭や褐炭)が好適に用いられる。また、石炭を粒度で分類すると、細かく粉砕された石炭が好適に用いられる。ここで「細かく粉砕された石炭」とは、石炭全体の質量に対する粒度1mm未満の石炭の質量割合が80%以上である石炭を意味する。また、石炭供給部から供給する石炭として塊炭を用いることもできる。ここで「塊炭」とは、石炭全体の質量に対する粒度5mm以上の石炭の質量割合が50%以上である石炭を意味する。塊炭は、細かく粉砕された石炭に比べて未溶解な固体の石炭の粒度が大きく保たれるため、後述する分離部での分離を効率化することができる。ここで、「粒度(粒径)」とは、JIS−Z8815:1994のふるい分け試験通則に準拠して測定した値をいう。なお、石炭の粒度による仕分けには、例えばJIS−Z8801−1:2006に規定する金属製網ふるいを用いることができる。   Coal supplied from a coal supply part is coal used as a raw material of ash-free coal. As said coal, coal of various quality can be used. For example, bituminous coal having a high extraction ratio of ash-free coal, and cheaper low-grade coal (sub-bituminous coal or lignite) are preferably used. Also, when coal is classified by particle size, finely crushed coal is suitably used. Here, "finely pulverized coal" means coal having a mass ratio of coal having a particle size of less than 1 mm to 80% or more of the mass of the entire coal. Moreover, lump coal can also be used as coal supplied from a coal supply part. Here, "mass coal" means coal in which the mass ratio of coal having a particle size of 5 mm or more with respect to the mass of the entire coal is 50% or more. Since the particle size of undissolved solid coal is maintained large as compared with finely pulverized coal, bulk coal can streamline separation in the separation section described later. Here, “particle size (particle size)” refers to a value measured in accordance with the general rule of sieving test in JIS-Z8815: 1994. In addition, the metal mesh screen defined, for example to JIS-Z8801-1: 2006 can be used for the classification by the particle size of coal.

上記低品位炭の炭素含有率の下限としては、70質量%が好ましい。一方、上記低品位炭の炭素含有率の上限としては、85質量%が好ましく、82質量%がより好ましい。上記低品位炭の炭素含有率が上記下限未満であると、溶媒可溶成分の溶出率が低下するおそれがある。逆に、上記低品位炭の炭素含有率が上記上限を超えると、供給する石炭のコストが高くなるおそれがある。   As a minimum of the carbon content rate of the above-mentioned low grade coal, 70 mass% is preferred. On the other hand, as a maximum of the carbon content rate of the above-mentioned low grade coal, 85 mass% is preferred, and 82 mass% is more preferred. If the carbon content of the low-grade coal is less than the above lower limit, the elution rate of the solvent-soluble component may be reduced. On the contrary, if the carbon content of the low grade coal exceeds the upper limit, the cost of the supplied coal may be high.

なお、石炭供給部から混合部へ供給する石炭として、少量の溶媒を混合してスラリー化した石炭を用いてもよい。石炭供給部からスラリー化した石炭を混合部へ供給することにより、混合部において石炭が溶媒と混合し易くなり、石炭をより早く溶解させることができる。ただし、スラリー化する際に混合する溶媒の量が多いと、後述する昇温部でスラリーを溶出温度まで昇温するための熱量が不必要に大きくなるため、製造コストが増大するおそれがある。   In addition, you may use the coal which mixed and slurried a small amount of solvents as coal supplied from a coal supply part to a mixing part. By supplying the slurryed coal from the coal supply unit to the mixing unit, the coal can be easily mixed with the solvent in the mixing unit, and coal can be dissolved faster. However, if the amount of the solvent to be mixed in forming the slurry is large, the amount of heat for raising the temperature of the slurry to the elution temperature in the temperature rising portion described later becomes unnecessarily large, which may increase the manufacturing cost.

(溶媒供給部)
溶媒供給部は、溶媒を混合部へ供給する。上記溶媒供給部は、溶媒を貯留する溶媒タンクを有し、この溶媒タンクから溶媒を混合部へ供給する。上記溶媒供給部から供給する溶媒は、石炭供給部から供給する石炭と混合部で混合される。
(Solvent supply unit)
The solvent supply unit supplies the solvent to the mixing unit. The said solvent supply part has a solvent tank which stores a solvent, and supplies a solvent to a mixing part from this solvent tank. The solvent supplied from the solvent supply unit is mixed with the coal supplied from the coal supply unit in the mixing unit.

溶媒供給部から供給する溶媒は、石炭を溶解するものであれば特に限定されないが、例えば石炭由来の二環芳香族化合物が好適に用いられる。この二環芳香族化合物は、基本的な構造が石炭の構造分子と類似していることから石炭との親和性が高く、比較的高い抽出率を得ることができる。石炭由来の二環芳香族化合物としては、例えば石炭を乾留してコークスを製造する際の副生油の蒸留油であるメチルナフタレン油、ナフタレン油等を挙げることができる。   The solvent supplied from the solvent supply unit is not particularly limited as long as it dissolves coal, and, for example, a bicyclic aromatic compound derived from coal is preferably used. The bicyclic aromatic compound has a basic structure similar to that of a structural molecule of coal, and thus has a high affinity for coal and can obtain a relatively high extraction rate. Examples of coal-derived bicyclic aromatic compounds include methyl naphthalene oil, naphthalene oil and the like, which are distillation oils of by-product oil at the time of dry distillation of coal to produce coke.

上記溶媒の沸点は、特に限定されないが、例えば上記溶媒の沸点の下限としては、180℃が好ましく、230℃がより好ましい。一方、上記溶媒の沸点の上限としては、300℃が好ましく、280℃がより好ましい。上記溶媒の沸点が上記下限未満であると、溶媒が揮発し易くなるため、スラリー中の石炭と溶媒との混合比の調整及び維持が困難となるおそれがある。逆に、上記溶媒の沸点が上記上限を超えると、溶媒可溶成分と溶媒との分離が困難となり、溶媒の回収率が低下するおそれがある。   Although the boiling point of the said solvent is not specifically limited, For example, as a minimum of the boiling point of the said solvent, 180 degreeC is preferable and 230 degreeC is more preferable. On the other hand, as a maximum of the boiling point of the above-mentioned solvent, 300 ° C is preferred and 280 ° C is more preferred. If the boiling point of the solvent is less than the above lower limit, the solvent is easily volatilized, so that adjustment and maintenance of the mixing ratio of coal to the solvent in the slurry may be difficult. Conversely, if the boiling point of the solvent exceeds the upper limit, the separation of the solvent-soluble component and the solvent becomes difficult, and the recovery rate of the solvent may be reduced.

(混合部)
混合部は、石炭供給部から供給する石炭及び溶媒供給部から供給する溶媒を混合する。
(Mixing part)
The mixing unit mixes the coal supplied from the coal supply unit and the solvent supplied from the solvent supply unit.

上記混合部としては、調製槽を用いることができる。この調製槽には、供給管を介して上記石炭及び溶媒が供給される。上記調製槽では、この供給された石炭及び溶媒が混合され、スラリーが調製される。また、上記調製槽は、攪拌機を有しており、混合したスラリーを攪拌機で攪拌しながら保持することによりスラリーの混合状態を維持する。   A preparation tank can be used as the said mixing part. The coal and the solvent are supplied to the preparation tank through a supply pipe. In the preparation tank, the supplied coal and solvent are mixed to prepare a slurry. Further, the preparation tank has a stirrer, and the mixed slurry is kept stirred by the stirrer to maintain the mixed state of the slurry.

調製槽におけるスラリー中の無水炭基準での石炭濃度は、溶媒の種類等により適宜決定されるが、上記石炭濃度の下限としては、10質量%が好ましく、13質量%がより好ましい。一方、上記石炭濃度の上限としては、25質量%が好ましく、20質量%がより好ましい。上記石炭濃度が上記下限未満であると、溶出工程S12で溶出される無灰炭が溶存する溶液の溶出量がスラリー処理量に対して少なくなるため、溶液に含まれる無灰炭の含有量が不十分となるおそれがある。逆に、上記石炭濃度が上記上限を超えると、溶媒中で上記無灰炭が溶存する溶液が飽和し易いため、上記無灰炭が溶存する溶液の溶出率が低下するおそれがある。   The concentration of coal on the basis of anhydrous coal in the slurry in the preparation tank is appropriately determined depending on the type of solvent and the like, but the lower limit of the concentration of coal is preferably 10% by mass, more preferably 13% by mass. On the other hand, as an upper limit of the above-mentioned coal concentration, 25 mass% is preferred and 20 mass% is more preferred. When the coal concentration is less than the lower limit, the elution amount of the solution in which the ash-free charcoal to be eluted in the elution step S12 dissolves is smaller than the slurry treatment amount, so the content of ash-free charcoal contained in the solution is It may be insufficient. Conversely, if the coal concentration exceeds the upper limit, the solution in which the ashless coal is dissolved is likely to be saturated in the solvent, and the elution rate of the solution in which the ashless coal is dissolved may be reduced.

<溶出工程>
溶出工程S12では、上記第1混合工程S11で得られたスラリー中の石炭から溶媒に可溶な石炭成分を溶出させる。溶出工程S12は、例えば昇温部及び溶出部により行うことができる。
<Elution step>
In the elution step S12, the coal component soluble in the solvent is eluted from the coal in the slurry obtained in the first mixing step S11. The elution step S12 can be performed by, for example, a temperature rising portion and an elution portion.

(昇温部)
昇温部は、上記第1混合工程S11で得られたスラリーを昇温する。
(Heating section)
The temperature raising unit raises the temperature of the slurry obtained in the first mixing step S11.

昇温部としては、内部を通過するスラリーを昇温できるものであれば特に限定されないが、例えば抵抗加熱式ヒーターや誘導加熱コイルが挙げられる。また、昇温部は、熱媒を用いて昇温を行うよう構成されていてもよく、例えば内部を通過するスラリーの流路の周囲に配設される加熱管を有し、この加熱管に蒸気、油等の熱媒を供給することでスラリーを昇温可能に構成されていてもよい。   The temperature raising portion is not particularly limited as long as it can heat the slurry passing through the inside, and examples thereof include a resistance heating heater and an induction heating coil. In addition, the temperature raising unit may be configured to perform temperature raising using a heat medium, and has, for example, a heating pipe disposed around the flow path of the slurry passing through the inside, The temperature of the slurry may be increased by supplying a heat medium such as steam or oil.

昇温部による昇温後のスラリーの温度は、使用する溶媒に応じて適宜決定されるが、上記スラリーの温度の下限としては、300℃が好ましく、360℃がより好ましい。一方、上記スラリーの温度の上限としては、420℃が好ましく、400℃がより好ましい。上記スラリーの温度が上記下限未満であると、溶出率が低下するおそれがある。逆に、上記スラリーの温度が上記上限を超えると、溶媒が気化し過ぎるためスラリーの濃度を制御することが困難となるおそれがある。   Although the temperature of the slurry after temperature rising by a temperature rising part is suitably determined according to the solvent to be used, as a lower limit of the temperature of the said slurry, 300 degreeC is preferable and 360 degreeC is more preferable. On the other hand, as a maximum of the temperature of the above-mentioned slurry, 420 ° C is preferred and 400 ° C is more preferred. When the temperature of the above-mentioned slurry is less than the above-mentioned minimum, there is a possibility that a dissolution rate may fall. Conversely, if the temperature of the above-mentioned slurry exceeds the above-mentioned upper limit, there is a possibility that it becomes difficult to control the concentration of the slurry because the solvent is excessively vaporized.

また、昇温部の圧力としては、特に限定されないが、常圧(0.1MPa)とできる。   Moreover, it does not specifically limit as a pressure of a temperature rising part, It can be set as normal pressure (0.1 MPa).

(溶出部)
溶出部は、上記混合部で得られ、上記昇温部で昇温されたスラリー中の石炭から溶媒に可溶な石炭成分を溶出させる。
(Elution part)
The elution part is obtained in the mixing part, and the coal component soluble in the solvent is eluted from the coal in the slurry heated in the heating part.

溶出部としては、抽出槽を用いることができ、この抽出槽に上記昇温後のスラリーが供給される。上記抽出槽では、このスラリーの温度及び圧力を保持しながら溶媒に可溶な石炭成分を石炭から溶出させる。また、上記抽出槽は、攪拌機を有している。この攪拌機によりスラリーを攪拌することで上記溶出を促進できる。   An extraction tank can be used as an elution part, and the slurry after the said temperature rise is supplied to this extraction tank. In the extraction tank, coal components soluble in the solvent are eluted from the coal while maintaining the temperature and pressure of the slurry. Moreover, the said extraction tank has a stirrer. The above elution can be promoted by stirring the slurry with this stirrer.

なお、溶出部での溶出時間としては、特に限定されないが、溶媒可溶成分の抽出量と抽出効率との観点から10分以上70分以下が好ましい。   The elution time in the elution portion is not particularly limited, but is preferably 10 minutes to 70 minutes from the viewpoint of the extraction amount of the solvent-soluble component and the extraction efficiency.

<固液分離工程>
固液分離工程S13では、上記溶出工程S12で溶出後の上記スラリーを、無灰炭が溶存する溶液及び抽出残成分に分離する。この固液分離工程S13は、分離部により行うことができる。なお、抽出残成分は、抽出用溶媒に不溶な灰分と不溶石炭とを主として含み、これらに加え抽出用溶媒をさらに含む抽出残分をいう。
Solid-liquid separation process
In the solid-liquid separation step S13, the slurry that has been eluted in the elution step S12 is separated into a solution in which ash-free charcoal is dissolved and an extraction residue. This solid-liquid separation step S13 can be performed by the separation unit. In addition, the extraction residual component mainly refers to an extraction residue which mainly contains ash and insoluble coal which are insoluble in a solvent for extraction, and further contains a solvent for extraction in addition to these.

(分離部)
分離部における上記無灰炭が溶存する溶液及び抽出残成分を分離する方法としては、例えば重力沈降法、濾過法、遠心分離法を用いることができ、それぞれ沈降槽、濾過器、遠心分離器が使用される。
(Separation section)
As a method for separating the solution in which the above ashless coal is dissolved and the extraction residual component in the separation part, for example, gravity sedimentation, filtration, or centrifugation can be used, and the sedimentation tank, the filter, and the centrifugal separator respectively used.

以下、重力沈降法を例にとり分離方法について説明する。重力沈降法とは、沈降槽内で重力を利用して抽出残成分を沈降させて固液分離する分離方法である。重力沈降法により分離を行う場合、無灰炭が溶存する溶液は、沈降槽の上部に溜まる。この無灰炭が溶存する溶液は必要に応じてフィルターユニットを用いて濾過した後、沈降槽の上部から排出される。一方、抽出残成分は、分離部の下部から排出される。   Hereinafter, the separation method will be described by taking the gravity settling method as an example. The gravity settling method is a separation method in which the extraction residual component is precipitated and solid-liquid separated in the settling tank using gravity. When separation is performed by gravity sedimentation, a solution in which ashless coal is dissolved is accumulated at the top of the sedimentation tank. The solution in which the ashless coal is dissolved is filtered using a filter unit as needed, and then discharged from the top of the settling tank. On the other hand, the extraction residual component is discharged from the lower part of the separation unit.

また、重力沈降法により分離を行う場合、スラリーを分離部内に連続的に供給しながら無灰炭が溶存する溶液及び抽出残成分を沈降槽から排出することができる。これにより連続的な固液分離処理が可能となる。   In addition, when separation is performed by the gravity settling method, it is possible to discharge a solution in which ash-free coal is dissolved and an extraction residual component from the sedimentation tank while continuously supplying the slurry into the separation unit. This enables continuous solid-liquid separation processing.

分離部内でスラリーを維持する時間は、特に限定されないが、例えば30分以上120分以下とでき、この時間内で分離部内の沈降分離が行われる。なお、石炭として塊炭を使用する場合には、沈降分離が効率化されるので、分離部内でスラリーを維持する時間を短縮できる。   The time for maintaining the slurry in the separation part is not particularly limited, but can be, for example, 30 minutes or more and 120 minutes or less, and within this time, sedimentation in the separation part is performed. In addition, when using lumped coal as coal, since sedimentation separation is made efficient, time to maintain a slurry in a isolation | separation part can be shortened.

なお、分離部内の温度及び圧力としては、昇温部による昇温後のスラリーの温度及び圧力と同様とできる。   The temperature and pressure in the separation unit can be the same as the temperature and pressure of the slurry after the temperature raising by the temperature raising unit.

<蒸発分離工程>
蒸発分離工程S14では、上記固液分離工程S13で分離した無灰炭が溶存する溶液から溶媒を蒸発させる。この溶媒の蒸発分離により無灰炭(HPC)が得られる。このようにして得られる無灰炭は、灰分が5質量%以下又は3質量%以下であり、灰分をほとんど含まず、水分は皆無である。
<Evaporation separation process>
In the evaporation separation step S14, the solvent is evaporated from the solution in which the ashless coal separated in the solid-liquid separation step S13 is dissolved. Evaporative separation of this solvent gives ashless coal (HPC). The ash-free coal thus obtained has an ash content of 5% by mass or less or 3% by mass or less, hardly contains ash, and has no water.

上記溶媒を蒸発分離するための方法としては、一般的な蒸留法や蒸発法(スプレードライ法等)を含む分離方法を用いることができる。上記無灰炭が溶存する溶液からの溶媒の分離により、上記無灰炭が溶存する溶液から実質的に灰分を含まない無灰炭を得ることができる。   As a method for evaporating and separating the above-mentioned solvent, a separation method including a general distillation method and evaporation method (spray dry method etc.) can be used. By separating the solvent from the solution in which the ashless coal is dissolved, it is possible to obtain ashless coal which is substantially ash-free from the solution in which the ashless coal is dissolved.

一方、上記抽出残成分からは、溶媒を蒸発分離させて副生炭を得ることができる。副生炭は、軟化溶融性は示さないが、含酸素官能基が脱離されている。そのため、副生炭は、配合炭として用いた場合にこの配合炭に含まれる他の石炭の軟化溶融性を阻害しない。従って、この配合炭は例えばコークス原料の配合炭の一部として使用することができる。また、副生炭は一般の石炭と同様に燃料として利用してもよい。   On the other hand, the solvent can be evaporated and separated from the above extraction residual components to obtain by-product coal. The byproduct coal does not show softening and melting properties, but the oxygen-containing functional group is eliminated. Therefore, by-produced coal does not inhibit the softening and melting properties of other coals contained in this blended coal when used as blended coal. Therefore, this blended coal can be used, for example, as a part of blended coke of coke raw material. Also, by-product coal may be used as a fuel like general coal.

<第2混合工程>
第2混合工程S15では、上記蒸発分離工程S14で得た無灰炭を溶媒に溶解する。この溶解により無灰炭が溶存する溶液が得られる。
<2nd mixing process>
In the second mixing step S15, the ashless coal obtained in the evaporation separation step S14 is dissolved in a solvent. By this dissolution, a solution in which ashless coal dissolves is obtained.

無灰炭を溶解させる溶媒としては、無灰炭が溶解する限り特に限定されないが、窒素原子又は酸素原子を含む有機化合物を主成分とする溶媒を用いることが好ましい。このように上記溶媒の主成分を窒素原子又は酸素原子を含む有機化合物とすることで、溶媒と無灰炭との親和性が高まり、電界紡糸する溶液における無灰炭含有量を制御し易い。その結果、炭素繊維の収量が増加するので、炭素繊維の製造コストが低減できる。窒素原子又は酸素原子を含む有機化合物を主成分とする溶媒には無灰炭を高濃度に溶解することができる。従って、上記溶媒を用いることで、炭素繊維の製造効率が高められる。   The solvent for dissolving the ashless coal is not particularly limited as long as the ashless coal dissolves, but it is preferable to use a solvent containing an organic compound containing a nitrogen atom or an oxygen atom as a main component. As described above, when the main component of the solvent is an organic compound containing a nitrogen atom or an oxygen atom, the affinity between the solvent and the ashless charcoal is enhanced, and the content of ashless charcoal in the solution to be electrospinning can be easily controlled. As a result, the production cost of carbon fibers can be reduced because the yield of carbon fibers is increased. Ash-free charcoal can be dissolved in a high concentration in a solvent containing an organic compound containing nitrogen or oxygen as the main component. Therefore, the production efficiency of carbon fiber is enhanced by using the above-mentioned solvent.

上記窒素原子又は酸素原子を含む有機化合物を主成分とする溶媒の大気圧における沸点の下限値としては、50℃が好ましく、60℃がより好ましく、65℃がさらに好ましい。一方。上記溶媒の沸点は、250℃未満が好ましく、210℃未満がより好ましく、160℃未満がさらに好ましい。上記溶媒の沸点が上記下限未満であると、無灰炭が十分に溶解せず無灰炭の含有量を高められないおそれがある。逆に、上記溶媒の沸点が上記上限以上であると、電界紡糸において溶媒の脱離に伴う圧力が不足するため、炭素繊維の細孔が十分に形成されないおそれがある。   The lower limit value of the boiling point at atmospheric pressure of the solvent containing an organic compound containing a nitrogen atom or an oxygen atom as a main component is preferably 50 ° C., more preferably 60 ° C., and still more preferably 65 ° C. on the other hand. The boiling point of the solvent is preferably less than 250 ° C., more preferably less than 210 ° C., and still more preferably less than 160 ° C. If the boiling point of the solvent is less than the lower limit, ashless coal may not be sufficiently dissolved, and the content of ashless coal may not be increased. On the other hand, when the boiling point of the above-mentioned solvent is more than the above-mentioned upper limit, there is a possibility that the pore of carbon fiber may not be formed sufficiently because the pressure accompanying the desorption of the solvent is insufficient in electrospinning.

このような窒素原子又は酸素原子を含み、かつ大気圧における沸点が50℃以上250℃未満である有機化合物としては、ピリジン(CN)、テトラヒドロフラン(CO)、ジメチルホルムアミド((CHNCHO)、N−メチルピロリドン(CNO)などが挙げられる。中でも無灰炭と親和性が高いピリジン及びテトラヒドロフランが好ましい。なお、窒素原子又は酸素原子を含む有機化合物は1種類であってもよく、また2種類以上の有機化合物が混合されていてもよい。 Examples of such an organic compound containing a nitrogen atom or an oxygen atom and having a boiling point of at least 50 ° C. but less than 250 ° C. include pyridine (C 5 H 5 N), tetrahydrofuran (C 4 H 8 O), and dimethylformamide ((CH 3) 2 NCHO) , such as N- methylpyrrolidone (C 5 H 9 NO) and the like. Among them, pyridine and tetrahydrofuran having high affinity to ashless coal are preferable. The organic compound containing a nitrogen atom or an oxygen atom may be of one type, or two or more types of organic compounds may be mixed.

上記溶液に対する無灰炭質量比の下限としては、0.2が好ましく、0.25がより好ましい。一方、上記溶液に対する無灰炭質量比の上限としては、0.6が好ましく、0.5がより好ましく、0.4がさらに好ましい。上記溶液に対する無灰炭質量比が上記下限未満であると、電界紡糸時に液滴化し易くなるため、後述する繊維形成工程S16において紡糸繊維を得ることが困難となるおそれがある。逆に、上記溶液に対する 無灰炭質量比が上記上限を超えると、電界紡糸により得られる紡糸繊維の径が大きくなり過ぎ、炭素繊維の比表面積が低下するおそれがある。   As a minimum of ash-free charcoal mass ratio to the above-mentioned solution, 0.2 is preferred and 0.25 is more preferred. On the other hand, as an upper limit of ash-free charcoal mass ratio to the above-mentioned solution, 0.6 is preferred, 0.5 is more preferred, and 0.4 is more preferred. When the mass ratio of ashless coal to the solution is less than the above lower limit, droplets are easily formed during electrospinning, so that it may be difficult to obtain a spun fiber in a fiber forming step S16 described later. On the contrary, when the ash-free charcoal mass ratio to the above-mentioned solution exceeds the above-mentioned upper limit, the diameter of the spinning fiber obtained by electrospinning becomes too large, and there is a possibility that the specific surface area of carbon fiber may fall.

上記溶液の導電率(基準温度25℃)を上記溶液に対する無灰炭質量比で除した値の下限としては、0.1mS/mであり、0.12mS/mが好ましく、0.14mS/mがより好ましい。一方、上記溶液の導電率を上記溶液に対する無灰炭質量比で除した値の上限としては、0.2mS/mであり、0.18mS/mが好ましく、0.16mS/mがより好ましい。上記導電率を上記溶液に対する無灰炭質量比で除した値が上記下限に満たない場合、導電性が不足することで紡糸性が不十分となり、炭素繊維の製造が困難となるおそれがある。逆に、上記導電率を上記溶液に対する無灰炭質量比で除した値が上記上限を超える場合、導電性が過剰となることで紡糸性が不十分となり、炭素繊維の製造が困難となるおそれがある。   The lower limit of the value obtained by dividing the conductivity (reference temperature 25 ° C.) of the solution by the ash-free carbon mass ratio to the solution is 0.1 mS / m, preferably 0.12 mS / m, and 0.14 mS / m. Is more preferred. On the other hand, the upper limit of the value obtained by dividing the conductivity of the solution by the ash-free carbon mass ratio to the solution is 0.2 mS / m, preferably 0.18 mS / m, and more preferably 0.16 mS / m. If the value obtained by dividing the conductivity by the ashless coal mass ratio to the solution does not reach the above lower limit, the conductivity is insufficient and the spinnability is insufficient, which may make it difficult to produce carbon fibers. On the contrary, when the value which divided the above-mentioned conductivity by the ash-free charcoal mass ratio to the above-mentioned solution exceeds the above-mentioned upper limit, spinnability may become insufficient because conductivity becomes excessive, and manufacture of carbon fiber may become difficult. There is.

上記溶液の粘性率(基準温度25℃)の下限としては、500mPa・sであり、600mPa・sが好ましく、800mPa・sがより好ましい。一方、上記溶液の粘性率の上限としては、2000mPa・sであり、1800mPa・sが好ましく、1600mPa・sがより好ましい。上記粘性率が上記下限に満たない場合、無灰炭分子間の会合が減少することで紡糸性が不十分となり、炭素繊維の製造が困難となるおそれがある。逆に、上記粘性率が上記上限を超える場合、無灰炭分子間の会合が過剰となることで紡糸性が不十分となり、炭素繊維の製造が困難となるおそれがある。   The lower limit of the viscosity (reference temperature 25 ° C.) of the solution is 500 mPa · s, preferably 600 mPa · s, and more preferably 800 mPa · s. On the other hand, the upper limit of the viscosity of the solution is 2000 mPa · s, preferably 1800 mPa · s, more preferably 1600 mPa · s. When the viscosity is less than the above lower limit, the spinnability is insufficient due to the decrease in the association between ashless carbon molecules, and there is a possibility that the production of carbon fibers becomes difficult. On the contrary, when the above-mentioned viscosity exceeds the above-mentioned upper limit, there is a possibility that spinnability may become inadequate because association between ash-free charcoal molecules becomes excessive, and manufacture of carbon fiber may become difficult.

<繊維形成工程>
繊維形成工程S16では、上記第2混合工程S15で得た溶液を用いて電界紡糸を行うことで、基板表面に紡糸繊維を形成する。
<Fiber forming process>
In the fiber forming step S16, electrospinning is performed using the solution obtained in the second mixing step S15 to form spun fibers on the substrate surface.

電界紡糸は、例えば図3に示すようにシリンジ1と基板2とを有する電界紡糸部により行える。具体的には、電界紡糸は、上記溶液をシリンジ1に入れ、シリンジ1のノズル1aと基板2との間に電圧Eを印加することで行われる。ノズル1aと基板2との間に電圧Eを印加すると、ノズル1a先端の液滴表面に電荷が集まり、互いに反発して、円錐状となる。さらに電圧Eを増し、電荷の反発力が表面張力を超えると溶液はノズル1aの先端から基板2へ向かって噴出される。噴出された溶液流3が細くなると表面電荷密度が大きくなるため、電荷の反発力が増し、溶液流3はさらに引き伸ばされる。その際、溶液流3の比表面積が急速に大きくなることにより溶媒が揮発し、基板2の表面に紡糸繊維4が形成される。このように電界紡糸では、比較的簡単な装置で紡糸繊維4を形成できる。なお、図3ではノズル1aは1つであるが、複数のノズル1aを備え、同時に複数の紡糸繊維を形成してもよい。   Electrospinning can be performed, for example, by an electrospinning unit having a syringe 1 and a substrate 2 as shown in FIG. Specifically, the electrospinning is performed by placing the solution in the syringe 1 and applying a voltage E between the nozzle 1 a of the syringe 1 and the substrate 2. When a voltage E is applied between the nozzle 1a and the substrate 2, charges are collected on the surface of the droplet at the tip of the nozzle 1a and repel each other to form a conical shape. The voltage E is further increased, and when the repulsive force of the charge exceeds the surface tension, the solution is jetted from the tip of the nozzle 1 a toward the substrate 2. Since the surface charge density is increased as the ejected solution flow 3 becomes thinner, the repulsive force of the charge is increased and the solution flow 3 is further stretched. At this time, the solvent volatilizes due to the rapid increase of the specific surface area of the solution flow 3, and the spun fibers 4 are formed on the surface of the substrate 2. Thus, in electrospinning, the spun fiber 4 can be formed with a relatively simple apparatus. Although only one nozzle 1a is shown in FIG. 3, a plurality of nozzles 1a may be provided to simultaneously form a plurality of spun fibers.

上記基板2としては、導電性があるものであれば特に限定されないが、金属板、金属箔、炭素基板等を用いることができる。   The substrate 2 is not particularly limited as long as it has conductivity, but a metal plate, a metal foil, a carbon substrate or the like can be used.

上記ノズル1aの先端部の内径(ノズル内径)の下限としては、0.2mmが好ましく、0.4mmがより好ましい。一方、上記ノズル内径の上限としては、0.7mmが好ましく、0.6mmがより好ましい。上記ノズル内径が上記下限未満であると、得られる紡糸繊維4が細くなるため切れ易く、長繊維を得ることが困難となるおそれがある。逆に、上記ノズル内径が上記上限を超えると、得られる紡糸繊維4の径が大きくなるため、製造される炭素繊維の比表面積が低下するおそれがある。   The lower limit of the inner diameter (the inner diameter of the nozzle) of the tip end portion of the nozzle 1a is preferably 0.2 mm, more preferably 0.4 mm. On the other hand, as an upper limit of the above-mentioned nozzle inner diameter, 0.7 mm is preferred and 0.6 mm is more preferred. If the inside diameter of the nozzle is less than the above lower limit, the resulting spun fibers 4 become thin and thus easily broken, which may make it difficult to obtain long fibers. On the contrary, when the above-mentioned nozzle internal diameter exceeds the above-mentioned maximum, since the diameter of the spun fiber 4 obtained becomes large, there is a possibility that the specific surface area of the carbon fiber manufactured may fall.

紡糸間距離(ノズル1aの先端と基板2との距離)の下限としては、10cmが好ましく、12cmがより好ましい。一方、紡糸間距離の上限としては、20cmが好ましく、18cmがより好ましい。紡糸間距離が上記下限未満であると、溶媒が十分に揮発せず、電界紡糸が困難となるおそれがある。逆に、紡糸間距離が上記上限を超えると、得られる紡糸繊維4が細くなるため切れ易く、長繊維を得ることが困難となるおそれがある。   The lower limit of the interspinning distance (the distance between the tip of the nozzle 1a and the substrate 2) is preferably 10 cm, more preferably 12 cm. On the other hand, as an upper limit of the distance between spinnings, 20 cm is preferable and 18 cm is more preferable. If the distance between spinning is less than the above lower limit, the solvent may not be sufficiently evaporated, which may make electrospinning difficult. On the other hand, if the inter-spinning distance exceeds the above-mentioned upper limit, the resulting spun fibers 4 become thin and therefore easily cut, which may make it difficult to obtain long fibers.

上記ノズル1aと基板2との間の印加電圧Eの下限としては、10kVが好ましく、12kVがより好ましい。一方、上記印加電圧Eの上限としては、30kVが好ましく、20kVがより好ましい。上記印加電圧Eが上記下限未満であると、紡糸繊維4を安定して形成できないおそれがある。逆に、上記印加電圧Eが上記上限を超えると、得られる紡糸繊維4の径の分布が広がり易くなるため、製造される炭素繊維が不均質となるおそれがある。   The lower limit of the applied voltage E between the nozzle 1a and the substrate 2 is preferably 10 kV, more preferably 12 kV. On the other hand, as an upper limit of the said applied voltage E, 30 kV is preferable and 20 kV is more preferable. If the applied voltage E is less than the lower limit, the spun fiber 4 may not be stably formed. Conversely, if the applied voltage E exceeds the upper limit, the distribution of the diameters of the resulting spun fibers 4 is likely to spread, and the carbon fibers to be produced may be inhomogeneous.

上記溶液流3の流量(1つのノズル1aからの溶液の吐出量)の下限としては、1ml/hが好ましく、1.5ml/hがより好ましい。一方、上記溶液流3の流量の上限としては、3ml/hが好ましく、2.5ml/hがより好ましい。上記溶液流3の流量が上記下限未満であると、紡糸繊維4を安定して形成できないおそれがある。逆に、上記溶液流3の流量が上記上限を超えると、紡糸繊維4の径が大きくなるため、製造される炭素繊維の比表面積が低下するおそれがある。なお、上記溶液流3の流量は、ノズル内径及び印加電圧Eにより制御できる。   The lower limit of the flow rate of the solution flow 3 (the discharge amount of the solution from one nozzle 1a) is preferably 1 ml / h, more preferably 1.5 ml / h. On the other hand, the upper limit of the flow rate of the solution flow 3 is preferably 3 ml / h, more preferably 2.5 ml / h. If the flow rate of the solution flow 3 is less than the lower limit, the spun fiber 4 may not be stably formed. Conversely, if the flow rate of the solution flow 3 exceeds the upper limit, the diameter of the spun fiber 4 increases, and the specific surface area of the carbon fiber to be produced may be reduced. The flow rate of the solution flow 3 can be controlled by the nozzle inner diameter and the applied voltage E.

基板2表面に形成する紡糸繊維4の平均径の下限としては、0.5μmが好ましく、0.7μmがより好ましい。一方、上記紡糸繊維4の平均径の上限としては、5μmが好ましく、3μmがより好ましい。上記紡糸繊維4の平均径が上記下限未満であると、紡糸繊維4が切れ易く、長繊維を得ることが困難となるおそれがある。逆に、上記紡糸繊維4の平均径が上記上限を超えると、製造される炭素繊維の比表面積が低下するおそれがある。なお、上記紡糸繊維4の平均径は、制御性の観点から主に電界紡糸の印加電圧E又は上記溶液における無灰炭の含有量により制御される。また、上記紡糸繊維4の平均径は、ノズル内径や紡糸間距離により調整することもできる。   The lower limit of the average diameter of the spun fibers 4 formed on the surface of the substrate 2 is preferably 0.5 μm, more preferably 0.7 μm. On the other hand, the upper limit of the average diameter of the spun fibers 4 is preferably 5 μm, more preferably 3 μm. If the average diameter of the spun fiber 4 is less than the above lower limit, the spun fiber 4 is likely to be broken, which may make it difficult to obtain long fibers. Conversely, if the average diameter of the spun fibers 4 exceeds the upper limit, the specific surface area of the carbon fibers to be produced may be reduced. From the viewpoint of controllability, the average diameter of the spun fiber 4 is mainly controlled by the applied voltage E of electrospinning or the content of ashless coal in the solution. Also, the average diameter of the spun fibers 4 can be adjusted by the inner diameter of the nozzle and the distance between spinnings.

なお、基板2表面に形成した紡糸繊維4は、基板2から剥離される。当該炭素繊維の製造方法では、無灰炭の優れた電界紡糸性により紡糸繊維4が切断されることなく連続的かつランダムに基板2上に形成する。従って、当該炭素繊維の製造方法を用いることで長繊維の炭素繊維を得易い。   The spun fibers 4 formed on the surface of the substrate 2 are peeled off from the substrate 2. In the carbon fiber manufacturing method, the spun fibers 4 are continuously and randomly formed on the substrate 2 without being cut due to the excellent electrospinning property of ashless coal. Therefore, the carbon fiber of a long fiber is easy to be obtained by using the manufacturing method of the said carbon fiber.

[加熱工程]
加熱工程S2では、上記電界紡糸工程S1で得られた紡糸繊維を加熱する。この加熱工程S2は、加熱部により行うことができる。
[Heating process]
In the heating step S2, the spun fiber obtained in the electrospinning step S1 is heated. The heating step S2 can be performed by the heating unit.

(加熱部)
加熱部は、加熱により上記紡糸繊維を炭素化する。この炭素化により炭素繊維が得られる。
(Heating unit)
The heating unit carbonizes the spun fiber by heating. Carbon fiber is obtained by this carbonization.

上記加熱部としては、例えば公知の電気炉等を用いることができ、紡糸繊維を加熱部へ挿入し、内部を不活性ガスで置換した後、加熱部内へ不活性ガスを吹き込みながら加熱を行うことで紡糸繊維の炭素化ができる。上記不活性ガスとしては、特に限定されないが、例えば窒素やアルゴン等を挙げることができる。中でも安価な窒素が好ましい。   As the heating unit, for example, a known electric furnace or the like can be used, and the spun fiber is inserted into the heating unit, the inside is replaced with an inert gas, and heating is performed while blowing the inert gas into the heating unit. Can carbonize the spun fiber. The inert gas is not particularly limited, and examples thereof include nitrogen and argon. Among them, inexpensive nitrogen is preferable.

上記加熱温度の下限としては、500℃が好ましく、700℃がより好ましい。一方、上記加熱温度の上限としては、3000℃が好ましく、2800℃がより好ましい。上記加熱温度が上記下限未満であると、炭素化が不十分となるおそれがある。逆に、加熱温度が上記上限を超えると、設備の耐熱性向上や燃料消費量の観点から製造コストが上昇するおそれがある。なお、昇温速度としては、例えば0.01℃/min以上10℃/min以下とすることができる。   As a minimum of the above-mentioned heating temperature, 500 ° C is preferred and 700 ° C is more preferred. On the other hand, as an upper limit of the above-mentioned heating temperature, 3000 ° C is preferred and 2800 ° C is more preferred. If the heating temperature is below the lower limit, carbonization may be insufficient. On the other hand, if the heating temperature exceeds the above upper limit, the manufacturing cost may increase from the viewpoint of improving the heat resistance of the equipment and the fuel consumption. In addition, as a temperature rising rate, it can be set, for example as 0.01 degrees C / min or more and 10 degrees C / min or less.

また、加熱時間の下限としては、10分が好ましく、20分がより好ましい。一方、加熱時間の上限としては、10時間が好ましく、8時間がより好ましい。加熱温度が上記下限未満であると、炭素化が不十分となるおそれがある。逆に、加熱時間が上記上限を超えると、炭素繊維の製造効率が低下するおそれがある。   Moreover, as a minimum of heating time, 10 minutes are preferable and 20 minutes are more preferable. On the other hand, as an upper limit of heating time, 10 hours are preferable and 8 hours are more preferable. If the heating temperature is less than the above lower limit, carbonization may be insufficient. Conversely, if the heating time exceeds the above upper limit, the production efficiency of carbon fibers may be reduced.

製造される炭素繊維の比表面積の下限としては、700m/gが好ましく、800m/gがより好ましく、1000m/gがさらに好ましい。上記比表面積が上記下限未満であると、炭素繊維として用いることが困難となるおそれがある。一方、上記比表面積の上限としては、特に限定されないが、通常3000m/g程度である。 The lower limit of the specific surface area of the carbon fibers produced, preferably from 700 meters 2 / g, more preferably 800 m 2 / g, more preferably 1000 m 2 / g. There exists a possibility that it may become difficult to use as a carbon fiber as the said specific surface area is less than the said minimum. On the other hand, the upper limit of the specific surface area is not particularly limited, but is usually about 3000 m 2 / g.

<利点>
当該炭素繊維の製造方法では、無灰炭が溶存する溶液の導電率と粘性率を一定の範囲に制御し溶液物性値を調整することに基づいて電界紡糸性が高められる。一方、無灰炭が溶存する溶液の溶媒が窒素原子又は酸素原子を含む有機化合物を主成分とすることにより電界紡糸性が高められる。また、当該炭素繊維の製造方法では無灰炭を抽出する際に使用する溶媒と、電界紡糸の溶液に使用する溶媒との種類を変えることができる。従って、無灰炭の抽出と電界紡糸とをそれぞれ最適化できるので、炭素繊維の収率を高めることができる。従って、当該炭素繊維の製造方法を用いることで、比較的製造コストが低く、かつ製造効率が高い炭素繊維が製造できる。
<Advantage>
In the method for producing a carbon fiber, the electrospinning property is enhanced based on controlling the solution physical property value by controlling the conductivity and the viscosity of the solution in which the ashless coal is dissolved in a certain range. On the other hand, when the solvent of the solution in which ashless coal dissolves contains an organic compound containing a nitrogen atom or an oxygen atom as a main component, the electrospinning property is enhanced. Moreover, in the manufacturing method of the said carbon fiber, the kind of solvent used when extracting ash-free charcoal and the solvent used for the solution of electrospinning can be changed. Therefore, since the ashless coal extraction and electrospinning can be respectively optimized, the yield of carbon fibers can be increased. Therefore, by using the method for producing carbon fibers, carbon fibers having relatively low production cost and high production efficiency can be produced.

[第二実施形態]
以下、本発明に係る炭素繊維の製造方法の第二実施形態について説明する。
Second Embodiment
Hereinafter, a second embodiment of the method for producing carbon fiber according to the present invention will be described.

当該炭素繊維の製造方法は、図1の炭素繊維の製造方法と同様に電界紡糸工程S1と、加熱工程S2とを主に備える。また、当該炭素繊維の製造方法は、電界紡糸工程S1として、図4に示すように混合工程S21と、溶出工程S22と、固液分離工程S23と、繊維形成工程S24とを備える。   The manufacturing method of the said carbon fiber mainly comprises an electrospinning process S1 and a heating process S2 similarly to the manufacturing method of the carbon fiber of FIG. The carbon fiber manufacturing method also includes, as electrospinning step S1, mixing step S21, elution step S22, solid-liquid separation step S23, and fiber forming step S24, as shown in FIG.

<混合工程>
混合工程S21では、石炭及び溶媒を混合する。第二実施形態では無灰炭を固形分として単離しないので、石炭から無灰炭を抽出する溶媒と電界紡糸する溶液の溶媒とを同種類の溶媒とする必要がある。この溶媒の種類以外は第一実施形態の第1混合工程S11に関して説明した方法により同様に行える。
<Mixing process>
In the mixing step S21, coal and a solvent are mixed. In the second embodiment, since ashless coal is not isolated as a solid, it is necessary to use a solvent for extracting ashless coal from coal and a solvent for a solution to be electrospun as the same kind of solvent. Other than the type of the solvent, the method can be similarly performed by the method described in regard to the first mixing step S11 of the first embodiment.

石炭から無灰炭を抽出する溶媒としては、窒素原子又は酸素原子を含む有機化合物を主成分とし、かつ大気圧における沸点が50℃以上250℃未満である有機化合物を主成分とする溶媒を用いることが好ましい。   As a solvent for extracting ashless coal from coal, a solvent containing an organic compound containing nitrogen atom or oxygen atom as a main component and having an organic compound boiling point at atmospheric pressure of 50 ° C. or more and less than 250 ° C. is used Is preferred.

このような窒素原子又は酸素原子を含む有機化合物としては、ピリジン(CN)、テトラヒドロフラン(CO)、ジメチルホルムアミド((CHNCHO)、N−メチルピロリドン(CNO)などが挙げられる。中でも無灰炭と親和性が高いピリジン及びテトラヒドロフランが好ましい。なお、窒素原子又は酸素原子を含む有機化合物は1種類であってもよく、また2種類以上の有機化合物が混合されていてもよい。 As an organic compound containing such a nitrogen atom or an oxygen atom, pyridine (C 5 H 5 N), tetrahydrofuran (C 4 H 8 O), dimethylformamide ((CH 3 ) 2 NCHO), N-methylpyrrolidone (C) 5 H 9 NO) and the like. Among them, pyridine and tetrahydrofuran having high affinity to ashless coal are preferable. The organic compound containing a nitrogen atom or an oxygen atom may be of one type, or two or more types of organic compounds may be mixed.

<溶出工程>
溶出工程S22では、上記混合工程S21で得られたスラリー中の石炭から溶媒に可溶な石炭成分を溶出させる。溶出工程は、第一実施形態の溶出工程S12に関して説明した方法により同様に行える。
<Elution step>
In the elution step S22, the coal component soluble in the solvent is eluted from the coal in the slurry obtained in the mixing step S21. The elution step can be similarly performed by the method described for the elution step S12 of the first embodiment.

昇温部による昇温後のスラリーの温度は、使用する溶媒に応じて適宜決定されるが、上記スラリーの温度の下限としては、80℃が好ましく、90℃がより好ましい。一方、上記スラリーの温度の上限としては、120℃が好ましく、110℃がより好ましい。上記スラリーの温度が上記下限未満であると、溶出率が低下するおそれがある。逆に、上記スラリーの温度が上記上限を超えると、溶媒が気化し過ぎるためスラリーの濃度を制御することが困難となるおそれがある。   Although the temperature of the slurry after temperature rising by a temperature rising part is suitably determined according to the solvent to be used, as a lower limit of the temperature of the said slurry, 80 degreeC is preferable and 90 degreeC is more preferable. On the other hand, as an upper limit of the temperature of the above-mentioned slurry, 120 ° C is preferred and 110 ° C is more preferred. When the temperature of the above-mentioned slurry is less than the above-mentioned minimum, there is a possibility that a dissolution rate may fall. Conversely, if the temperature of the above-mentioned slurry exceeds the above-mentioned upper limit, there is a possibility that it becomes difficult to control the concentration of the slurry because the solvent is excessively vaporized.

また、昇温部の圧力としては、特に限定されないが、常圧(0.1MPa)とできる。   Moreover, it does not specifically limit as a pressure of a temperature rising part, It can be set as normal pressure (0.1 MPa).

なお、溶出部での溶出時間としては、特に限定されないが、無灰炭が溶存する溶液の抽出量と抽出効率との観点から10分以上70分以下が好ましい。   The elution time in the elution portion is not particularly limited, but is preferably 10 minutes to 70 minutes from the viewpoint of the extraction amount of the solution in which ash-free charcoal is dissolved and the extraction efficiency.

<固液分離工程>
固液分離工程S23では、上記溶出工程S22で溶出後の上記スラリーを、無灰炭が溶存する溶液及び抽出残成分に分離する。この固液分離工程は、第一実施形態の固液分離工程S13に関して説明した方法により同様に行える。
Solid-liquid separation process
In the solid-liquid separation step S23, the slurry that has been eluted in the elution step S22 is separated into a solution in which ash-free charcoal is dissolved and an extraction residual component. This solid-liquid separation step can be carried out in the same manner by the method described for the solid-liquid separation step S13 of the first embodiment.

分離部内でスラリーを維持する時間は、特に限定されないが、例えば30分以上120分以下とでき、この時間内で分離部内の沈降分離が行われる。なお、石炭として塊炭を使用する場合には、沈降分離が効率化されるので、分離部内でスラリーを維持する時間を短縮できる。   The time for maintaining the slurry in the separation part is not particularly limited, but can be, for example, 30 minutes or more and 120 minutes or less, and within this time, sedimentation in the separation part is performed. In addition, when using lumped coal as coal, since sedimentation separation is made efficient, time to maintain a slurry in a isolation | separation part can be shortened.

なお、分離部内の温度及び圧力としては、昇温部による昇温後のスラリーの温度及び圧力と同様とできる。   The temperature and pressure in the separation unit can be the same as the temperature and pressure of the slurry after the temperature raising by the temperature raising unit.

上記第二実施形態では、無灰炭を抽出する溶媒と電界紡糸する溶液の溶媒とを同種類の溶媒とすることで、蒸発分離工程及び第2混合工程を省略可能である。この場合、固液分離で得られる液体分を電界紡糸の溶液として用いることができる。   In the second embodiment, the evaporation separation step and the second mixing step can be omitted by using the solvent for extracting ashless coal and the solvent for the solution to be electrospinning the same type of solvent. In this case, the liquid obtained by solid-liquid separation can be used as a solution for electrospinning.

<繊維形成工程>
繊維形成工程S24では、上記固液分離工程S23で得た溶液を用いて電界紡糸を行うことで、基板表面に紡糸繊維を形成する。この電界紡糸は、第一実施形態の電界紡糸に関して説明した方法により同様に行える。
<Fiber forming process>
In the fiber forming step S24, electro spinning is performed using the solution obtained in the solid-liquid separation step S23 to form spun fibers on the substrate surface. This electrospinning can be similarly performed by the method described for the electrospinning of the first embodiment.

[加熱工程]
加熱工程S2では、上記繊維形成工程S24で得られた紡糸繊維を加熱処理する。この加熱工程S2は、第一実施形態の加熱工程S2に関して説明した方法によって同様に行える。
[Heating process]
In the heating step S2, the spun fibers obtained in the fiber forming step S24 are heat-treated. This heating process S2 can be similarly performed by the method described regarding the heating process S2 of the first embodiment.

<利点>
上記第二実施形態では無灰炭を固形分として単離しないので、固液分離工程で得られる液体分を電界紡糸の溶液として用いることができる。それゆえ、石炭から無灰炭を抽出する溶媒と電界紡糸する溶液の溶媒とを同種類の溶媒とする必要がある。これにより、蒸発分離工程及び第2混合工程を省略できるので、炭素繊維の製造方法として、さらに製造効率を高め、かつ製造コストを低減できる。
<Advantage>
In the second embodiment, since ashless coal is not isolated as a solid, the liquid obtained in the solid-liquid separation step can be used as a solution for electrospinning. Therefore, it is necessary to make the solvent for extracting ashless coal from coal and the solvent for the solution to be electrospun the same kind of solvent. Thereby, since the evaporation separation step and the second mixing step can be omitted, the production efficiency can be further enhanced and the production cost can be reduced as a method for producing a carbon fiber.

[その他の実施形態]
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
Other Embodiments
The present invention is not limited to the above embodiment.

上記第一実施形態では、第1混合工程の混合部が調製槽を有する構成について説明したが、この構成に限らず、溶媒と石炭との混合ができれば、調製槽を省略してもよい。例えばラインミキサーにより上記混合が完了するような場合には、調製槽を省略して供給管と分離部との間にラインミキサーを備える構成としてもよい。このように各工程で用いられる装置構成は、上記実施形態に限定されない。   Although the said 1st embodiment demonstrated the structure which the mixing part of a 1st mixing process has a preparation tank, if a solvent and coal can be mixed not only in this structure, a preparation tank may be abbreviate | omitted. For example, when the above mixing is completed by a line mixer, the preparation tank may be omitted and a line mixer may be provided between the supply pipe and the separation unit. Thus, the device configuration used in each process is not limited to the above embodiment.

また、上記第一実施形態では、無灰炭を溶媒抽出により製造する方法を説明したが、別途製造された無灰炭を用いることにより、無灰炭を溶媒抽出により製造することを省略することもできる。   In the first embodiment, the method for producing ash-free charcoal by solvent extraction has been described, but the use of separately produced ash-free charcoal omits the production of ash-free charcoal by solvent extraction. You can also.

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described in more detail by the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1及び2、比較例1及び2]
瀝青炭の溶媒抽出により製造された無灰炭を炭素原料として準備した。この無灰炭の元素分析値を表1に「HPC−A」として示す。
[Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 and 2]
Ashless coal manufactured by solvent extraction of bituminous coal was prepared as a carbon raw material. The elemental analysis value of this ashless coal is shown as "HPC-A" in Table 1.

溶媒として大気圧における沸点が115℃であるピリジンを準備した。ピリジンは、窒素を含有する有機化合物である。   As a solvent, pyridine having a boiling point of 115 ° C. at atmospheric pressure was prepared. Pyridine is an organic compound containing nitrogen.

この溶媒に無灰炭を溶解し、溶液における無灰炭質量比が0.30〜0.40となるように調製した。   Ash-free charcoal was dissolved in this solvent, and it was prepared so that ash-free charcoal mass ratio in a solution might be 0.30-0.40.

この溶液を用いて表2に示す条件で電界紡糸を行い、アルミニウム箔基板上に紡糸繊維を形成した。この紡糸繊維形成物をアルミニウム箔から剥離させた後、3.3℃/分の昇温速度で900℃まで昇温し、30分間の加熱処理(炭素化)を行い、実施例1及び2、比較例1及び2の炭素繊維を製造した。   Using this solution, electrospinning was performed under the conditions shown in Table 2 to form spun fibers on an aluminum foil substrate. The spun fiber-formed product is peeled off from the aluminum foil, heated to 900 ° C. at a temperature rising rate of 3.3 ° C./min, and subjected to heat treatment (carbonization) for 30 minutes. Carbon fibers of Comparative Examples 1 and 2 were produced.

[実施例3及び4、比較例3〜5]
瀝青炭の溶媒抽出により実施例1とは組成の異なる無灰炭を炭素原料として準備した。この無灰炭の元素分析値を表1に「HPC−B」として示す。溶液における無灰炭質量比を0、30〜0.45とした以外は、実施例1と同様にして実施例3及び4、比較例3〜5の炭素繊維を製造した。
[Examples 3 and 4, Comparative Examples 3 to 5]
Ashless coal having a composition different from that of Example 1 was prepared as a carbon raw material by solvent extraction of bituminous coal. The elemental analysis value of this ashless coal is shown as "HPC-B" in Table 1. Carbon fibers of Examples 3 and 4 and Comparative Examples 3 to 5 were produced in the same manner as Example 1 except that the ash-free charcoal mass ratio in the solution was changed to 0, 30 to 0.45.

[比較例6〜8]
瀝青炭の溶媒抽出により実施例1、3とは組成の異なる無灰炭を炭素原料として準備した。この無灰炭の元素分析値を表1に「HPC−C」として示す。溶液における無灰炭質量比を0.40〜0.60とした以外は、実施例1と同様にして比較例6〜8の炭素繊維を製造した。
[Comparative Examples 6 to 8]
Ash-free coal having a composition different from that of Examples 1 and 3 was prepared as a carbon raw material by solvent extraction of bituminous coal. The elemental analysis value of this ashless coal is shown as "HPC-C" in Table 1. Carbon fibers of Comparative Examples 6 to 8 were produced in the same manner as Example 1 except that the ash-free charcoal mass ratio in the solution was 0.40 to 0.60.

Figure 2019044313
Figure 2019044313

なお、表1において、酸素量は、炭素、水素、窒素及び硫黄以外の成分量を意味し、100質量%から炭素、水素、窒素及び硫黄の成分量を引いたものである。   In addition, in Table 1, the amount of oxygen means the amount of components other than carbon, hydrogen, nitrogen, and sulfur, and subtracts the amount of components of carbon, hydrogen, nitrogen, and sulfur from 100 mass%.

Figure 2019044313
Figure 2019044313

<評価方法>
上記実施例1〜4及び比較例1〜8について、以下の測定を行った。
<Evaluation method>
The following measurements were performed about the said Examples 1-4 and Comparative Examples 1-8.

<導電率>
JIS−K0130(2008)により測定した。基準温度は25℃である。
<粘性率>
JIS−Z8803(2011)により測定した。基準温度は25℃である。
<Conductivity>
It measured by JIS-K0130 (2008). The reference temperature is 25 ° C.
<Viscosity>
It measured by JIS-Z8803 (2011). The reference temperature is 25 ° C.

<電界紡糸性>
電界紡糸における紡糸性について以下の基準で評価した。
A:繊維径が均一に制御され、糸切れの少ない電界紡糸が可能であり、紡糸性に優れる B:噴出される溶液流が液滴状となり、繊維径の不均一又はノズルの閉塞が発生し、紡糸性に劣る
<Electrospinability>
The spinnability in electrospinning was evaluated according to the following criteria.
A: The fiber diameter is uniformly controlled, electrospinning with few thread breakage is possible, and the spinnability is excellent. B: The solution flow to be jetted is in the form of droplets, causing uneven fiber diameter or clogging of the nozzle. , Inferior in spinnability

<平均繊維径>
炭素繊維の平均径(平均繊維径)を走査電子顕微鏡により測定した。測定は、走査電子顕微鏡の視野内の任意の10本の繊維径を計測し、その平均を求めた。測定結果を表3に示す。
<Average fiber diameter>
The average diameter (average fiber diameter) of carbon fibers was measured by a scanning electron microscope. The measurement measured the diameter of 10 arbitrary fibers in the visual field of a scanning electron microscope, and calculated the average. The measurement results are shown in Table 3.

Figure 2019044313
Figure 2019044313

表3中で、平均繊維径の欄の「―」は、測定を行わなかったことを意味する。   In Table 3, "-" in the column of average fiber diameter means that the measurement was not performed.

表3の結果から、無灰炭が溶存する溶液の導電率を無灰炭質量比で除した値σ/cが0.1mS/m以上0.2mS/m以下であり、かつ上記溶液の粘性率が500mPa・s以上2000mPa・s以下である実施例1〜実施例4は、比較例1〜比較例8に比べて電界紡糸性に優れることが分かる。   From the results in Table 3, the value σ / c obtained by dividing the conductivity of the solution in which ash-free coal is dissolved by the ash-free charcoal mass ratio is 0.1 mS / m or more and 0.2 mS / m or less, and the viscosity of the solution It is understood that Examples 1 to 4 having a rate of 500 mPa · s or more and 2000 mPa · s or less are superior in electrospinning property to Comparative Examples 1 to 8.

これに対して、比較例1、比較例3、比較例6、比較例7及び比較例8は、上記σ/cが0.2mS/mを超えているため導電性が過剰となることで紡糸性が不十分となり、電界紡糸ができなかったと考えられる。   On the other hand, in Comparative Example 1, Comparative Example 3, Comparative Example 6, Comparative Example 7, and Comparative Example 8, since the above-mentioned σ / c exceeds 0.2 mS / m, the conductivity becomes excessive, so that spinning is performed. It is considered that the properties were insufficient and electrospinning could not be performed.

比較例5は、上記σ/cが0.1mS/m未満であり、導電性が不足することで紡糸性が不十分となったため電界紡糸ができなかったと考えられる   It is considered that in Comparative Example 5, the above σ / c was less than 0.1 mS / m, and the electrospinning could not be performed because the spinnability was insufficient due to the insufficient conductivity.

比較例2は、上記粘性率が2000mPa・sを超えており、無灰炭分子間の会合が過剰なため電界紡糸ができなかったと考えられる。   In Comparative Example 2, it is considered that electrospinning could not be performed because the viscosity was more than 2000 mPa · s and the association between ashless carbon molecules was excessive.

比較例4は、上記粘性率が500mPa・s未満であり、無灰炭分子間の会合が不足なため電界紡糸ができなかったと考えられる。   It is considered that in Comparative Example 4, electrospinning could not be performed because the viscosity was less than 500 mPa · s and the association between ashless carbon molecules was insufficient.

以上のことから、炭素繊維の電界紡糸性は、上記溶液の導電率と上記無灰炭質量比を調整することにより、上記σ/c及び上記溶液の粘性率を一定の範囲に制御することで容易かつ簡便に管理できるといえる。   From the above, the electrospinning property of carbon fibers can be controlled by controlling the σ / c and the viscosity of the solution in a predetermined range by adjusting the conductivity of the solution and the ash-free carbon mass ratio. It can be said that it can be managed easily and simply.

本発明の炭素繊維の製造方法は、比較的製造コストが低く、かつ製造効率が高い。   The method for producing carbon fiber of the present invention is relatively low in production cost and high in production efficiency.

S1、 電界紡糸工程
S2、 加熱工程
S11 第1混合工程
S21 混合工程
S12、S22 溶出工程
S13、S23 固液分離工程
S14 蒸発分離工程
S15 第2混合工程
S16、S24 繊維形成工程
1 シリンジ
1a ノズル
2 基板
3 溶液流
4 紡糸繊維
E 電圧
S1, electrospinning step S2, heating step S11 first mixing step S12, mixing step S12, S22 elution step S13, S23 solid-liquid separation step S14 evaporation separation step S15 second mixing step S16, S24 fiber formation step 1 syringe 1a nozzle 2 substrate 3 solution flow 4 spinning fiber E voltage

Claims (4)

無灰炭が溶存する溶液を電界紡糸する工程と、
上記電界紡糸工程で得られた紡糸繊維を加熱する工程と
を備え、
上記溶液の導電率を上記溶液に対する無灰炭質量比で除した値が0.1mS/m以上0.2mS/m以下であり、
上記溶液の粘性率が500mPa・s以上2000mPa・s以下である炭素繊維の製造方法。
Electrospinning a solution in which ashless coal is dissolved;
Heating the spun fiber obtained in the electrospinning step;
The value obtained by dividing the conductivity of the solution by the ashless coal mass ratio to the solution is 0.1 mS / m or more and 0.2 mS / m or less,
The manufacturing method of the carbon fiber whose viscosity of the said solution is 500 mPa * s or more and 2000 mPa * s or less.
上記溶液に用いる溶媒が窒素原子又は酸素原子を含み、かつ大気圧における沸点が50℃以上250℃未満である有機化合物を主成分とする請求項1に記載の炭素繊維の製造方法。   The method for producing a carbon fiber according to claim 1, wherein the solvent used in the solution contains an nitrogen atom or an oxygen atom and an organic compound having a boiling point of 50 ° C to less than 250 ° C at atmospheric pressure as a main component. 上記有機化合物がピリジンである請求項2に記載の炭素繊維の製造方法。   The method for producing carbon fiber according to claim 2, wherein the organic compound is pyridine. 上記電界紡糸工程として、
石炭及び溶媒を混合する工程と、
上記混合工程で得られたスラリー中の上記石炭から上記溶媒に可溶な成分として無灰炭を溶出させる工程と、
上記溶出工程後の上記スラリーから上記無灰炭が溶存する溶液を分離する工程と
を備える請求項1、請求項2又は請求項3に記載の炭素繊維の製造方法。
As said electrospinning process,
Mixing the coal and the solvent;
Eluting the ashless coal as a component soluble in the solvent from the coal in the slurry obtained in the mixing step;
A process of separating a solution in which the ash-free charcoal is dissolved from the slurry after the elution process, The method for producing a carbon fiber according to claim 1, 2 or 3.
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