JPH01139690A - 小粒径メソフェーズの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は高密度等方性炭素材料の原料であるメンフェー
ズ小球体の製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 メソフェーズ小球体は芳香族多環化合物が積層した黒鉛
類偵の結晶構造を持つ粒径数−〜数十μの球体であり、
比較的黒鉛化し易く、近年高密度の等方性炭素材料の原
料として注目を浴びている。

それは、形が球形であることから成形に際して異方性が
でにくく金型成形でもほぼ完全な等方性炭素材を得るこ
とができること、さらにメソフェーズ小球晶はこれ自身
焼結性を持つことからバインダーを用いる必要がなく成
形、焼成、黒鉛化を行うのみで高密度炭素材を得ること
ができ、従来のコークスとバインダーピッチを用゛いる
方法に比較し、製造工程を大幅に簡略化することができ
る等の特長を有しているからである。

メソフェーズ小球体の製造方法は特開昭５９−５６４８
６号に示されているようにコールタールピッチや石油系
ピッチなどの重質残渣油を原料として、これを４００〜
５００°Ｃの温度で熱処理し、メソフェーズ小球体を発
生させ、次にこれを溶剤で抽出して取出している。

ここで重要な点は熱処理でメソフェーズを生成させる際
に、その粒径をコントロールすることである。即ち、こ
の原料の持つ特色の一つである等方性を失わないために
は、粉砕などの操作は行わず、発生した球体の形状で使
用するのが好ましく、従って用途に応じた粒径に調整す
る必要がある。

従来この熱処理は、メソフェーズ化を促進するために一
般に常圧下で低沸点分を追出しながら行うか、あるいは
前処理で低沸点骨をあらかじめ追出したものを使用して
いた。コールタールピッチの熱処理の過程で光学的に等
方性のピッチマトリックス中から光学的異方性のメソフ
ェーズ小球体が発生し、これが成長１合体を繰返して粒
径が次第に大きくなり最終的には全面異方性のコークス
前駆体となる。

従ってメソフェーズ小球体の粒径はその発生量に依存す
るが、ここで特に緻密な炭素材を製造するためより小粒
径の球体を得ようとすると、メソフェーズの生成量を下
げなければならず、収率の大幅な低下を招いていた。

粒径に影響するもう一つの要因としてコールタールピッ
チ中のフリーカーボンがある。即ちフリーカーボンはメ
ソフェーズ発生の核となると言われているが、さらにメ
ンフェーズ小球体表面に付着し、合体を防止するためこ
れが多い程粒径の小さいメソフェーズが多数発生する。

しかしフリーカーボンはメソフェーズとは異なり結晶性
が劣るため、これがメソフェーズ小球体中に多量に存在
すると電気抵抗の高いハードなカーボンになり易く一般
的には好ましくない。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は、フリーカーボンの少ないコールタールピッチ
を原料として用いても収率を低下せしめることなく粒径
をコントロールし希望の粒径、特に小粒径のメソフェー
ズ小球体の製造方法を提案するものである。

〈問題点解決のための手段〉 本発明は、低沸点成分を含むピッチあるいはコールター
ルを加圧下で加熱処理することを特徴とする小粒径メソ
フェーズの製造方法である。

〈作　用〉 発明者らはメソフェーズ小球体の成長１合体を抑制する
手段としてコールタール中に存在する低沸点成分を液相
中に残した状態で熱処理することにより、従来法より粒
径を小さくし得ることを発見し、本発明に到達した。

低沸点成分の含有量はコールタールを事前に蒸留処理す
ることにより調整できるが、この際、高温加熱時の突沸
の原因となる水分や軽油分は同時に除去しておくことが
望ましい。

原料であるコールタールには粒径１ｎ以下のフリーカー
ボンが含まれているが、これはメソフェーズ生成に際し
てその発生点となりさらにメソフェーズ小球体の表面に
付着してその合体を防止することがら粒径を小さくする
作用がある。従って本発明の目的である小粒径のものを
得るためにはフリーカーボンの存在は有効であり、また
粒度のそろったメソフェーズ小球体を得るためには必要
なものである。しかしながらフリーカーボンはメソフェ
ーズとは異なり難黒鉛化性であり、ブロックの結晶性を
低下せしめ、電気抵抗を上げるので、フリーカーボンが
多量に含まれるのは好ましくない、従ってフリーカーボ
ン量は粒径に与える効果と最終製品特性からの許容範囲
を勘案して決められる。

熱処理には加圧反応器を使用する０反応器は圧力調整機
構材で一定圧力にコントロールできるものが好ましい、
またメソフェーズの沈降防止のため撹拌機、液循環撹拌
または気泡撹拌が必要である。メソフェーズ生成のため
には少なくとも４００°Ｃ以上の温度が必要である。温
度は高い方がメソフェーズ生成速度も速くなるが同時に
コーキングも起こり易くなるので４７０℃以上には上げ
ない方がよい。この加熱により原料中の低沸点成分は蒸
発するが、留出管に取付けた圧力調整弁で加圧制御する
ことにより蒸発が抑えられ系の中に残存するようになる
。残存量は圧力を変えることによって調整できる。

熱処理によりメソフェーズになりやすい成分はコールタ
ールピッチ中でも分子量の大きい方の成分でありベンゼ
ンに不溶なβ−レジンが主であると考えられている０通
常の常圧熱処理では、事前に低沸点成分が全て追出され
、熱処理過程でも反応に関与しない低分子量分を留出し
ながら、反応が進むので、有効生成がｖＡｍされ、メソ
フェーズの生成が容易に起こるが同時にメソフェーズ小
球体の成長１合体速度も早く小粒径のものを得るために
はメソフェーズ生成量が極めて低い段階で反応を終了さ
せなければならない、これに対して本発明では低沸点成
分は反応には関与せず溶剤として作用するので、メソフ
ェーズ生成速度を下げることにはなるが、それ以上にメ
ソフェーズ小球体の成長１合体速度を遅くする効果があ
る。これによって対原料当たりのメソフェーズ生成量を
下げることな（、より小粒径のものが得られる。また圧
力を変え、低沸点成分の残存量を変えることで粒径をコ
ントら一ルすることが出来る。この低沸点成分の効果を
得るためには少な（とも５　ｋｇ／ｃ（６以上好ましく
は１０ｋｇ／ｃ（６以上の圧力が必要である。圧力は高
い方が小粒径のメソフェーズ小球体が得られるがメソフ
ェーズ反応速度が著しく低下すること及び設備コストが
高くなることから５０ｋｇ／ｃｄ　Ｇ以下に抑えた方が
好ましくこの範囲で充分な効果が得られる。

熱処理後のタールは、後工程の溶剤抽出での溶剤使用量
を減らすため、低沸点成分を取除きピンチ化しておくの
が好ましい、この処理はメソフェーズの性状には同等影
響を及ぼさないので、必要に応じて行えばよい。

〈実施例〉 実施例１ 事前に水分及び軽油分を除いたＱＩ２％のタールを原料
とし、これを５００−の撹拌機付オートクレーブで加圧
熱処理を行った。オートクレーブには圧力調整器を付け
２０　ｋｇ　／　ｃｄ　Ｇに圧力を保った。

温度は４５０″Ｃで、２時間保った。熱処理後のピッチ
の収率は原料に対して９０％でありＱｌは１５．５％で
あった。これを真空蒸留器にかけ１０１１１ｇ、　最高
温度３７０°Ｃで低沸点成分を除去した。ここでの収率
は５６％で、得られたピンチのＱｌは２９％であった。

最終的なＱｌは対原料１４．６％であった。これを偏光
顕微鏡で観察したところ平均粒径は６−であり、粒子構
造を第１図（ａ）の写真に示す。

実施例２ 実施例１と同じ方法の実験を圧力１０ｋｇ　／　ｃｉ　
Ｇ　。

温度４５０’Ｃで１．７時間行った。加圧熱処理での収
率は８５％でＱｌは１８．３％であった。真空蒸留での
収率は６１％でＱｌは３０％であった。最終的なＱｌは
対原料１５．６％であった。平均粒径は９μであり、粒
子構造を第１図（ｂ）の写真に示す。

比較例 実施例１で使用した原料タールをさらに真空蒸留により
ピッチ化した。この時の収率は６０％であった０次に実
施例で使用したオートクレーブで常圧で熱処理を行った
。温度は４５０″Ｃで１．２時間処理した。ここでの収
率は９０％でありＱｌは２８％であった。最終的なＱｌ
は対原料１５．１％であった。

平均粒径はＬ３ｎであり、粒子構造を第１図（Ｃ）の写
真に示す。

〈発明の効果〉 本発明の方法により、高密度等方性炭素材の原料として
通したより粒径の小さいメソフェーズ小球体を収率を下
げることなく経済的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の方法で得られた粒
子の粒子構造を示す写真であり、第１図ＦＣ）は従来法
で得られた粒子の粒子構造を示す写真である。 第１図 （ＣＩ） （ｂ） （ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低沸点成分を含むピッチあるいはコールタールを加圧下
   で加熱処理することを特徴とする小粒径メソフェーズの
   製造方法。