JPH0216190A - 炭素繊維用プリカーサーピッチの製造方法 - 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、汎用炭素繊維用プリカーサ−ピッチの新規な
製造方法に関するものであ゛る。詳しくは、本発明は、
熱安定性、紡糸性および不融化性に優れ、軟化点２００
℃以上のベンゼン不溶分が５０〜６５重量％で実質的に
光学的等方性を示す汎用炭素繊維用プリカーサ−ピッチ
を製造する方法に関するものである。

（従来の技術） 炭素繊維の製造は、原料側に見ればポリアクリロニトリ
ル等の合成繊維を原料とする技術と石油ピッチやコール
タールピッチを原料とする技術に分類される。

ポリアクリロニトリル等の合成繊維を原料とする場合に
は、原料コストの高いこと、原料繊維の炭化収率の低い
ことなどが欠点として挙げられる。

一方、石油ピッチやコールタールピッチを原料とする場
合には、上述する欠点は免れるが、原料ピッチから炭素
繊維前駆体であるプリカーサ−ピッチを調製することが
不可欠である。かかるプリカーサ−ピッチの調製にあた
っては、原料ピッチ中に存在する不溶性固形分を除去す
る必要があることのほかに、熱処理する際に紡糸性や炭
化繊維の強度に悪影響を及ぼすメンフェーズ小球体が発
生するために、これを抑制する必要がある。しかし、か
かる抑制を行おうとすると、低分子成分が十分に除去で
きず、不融化性が悪くなるという相反する問題を残して
いる。

プリカーサ−ピッチの製造方法としては、あらかじめ原
料ピッチと溶剤を混合し、不溶性固形分を除去し、熱処
理する方法（特公昭４６−３７７８６号公報）や、高圧
下での水素ガスまたは特殊な水素供与性溶剤により水素
化する方法（特公昭４５−２８０１３号公報）が提案さ
れている。

また、精製ピッチをニトロ化処理する方法（特公昭６１
−２３２３４号公報）等も提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、あらかじめ原料ピッチを溶剤と混合する
前記特公昭４６−３７７８６号公報記載の方法は、メソ
フェーズ小球体の発生を抑制しようとすると低分子が除
去できず、不溶化性に優れたプリカーサ−ピッチを調製
するのが困難であるという問題を有している。一方、前
記持分［４５−２８０１３号公報記載の方法は、かかる
不溶化性を改善することはできるが、工業的に実施する
方法としては高価な水素を用いるという点で経済的に不
適当である。

また、精製ピッチをニトロ化処理する前記特公昭６１−
２３２３４号公報記載の方法は、紡糸温度での熱安定性
が低下するという欠点を有している。

本発明は、上述する従来技術の問題点に着目して、水素
化処理やニトロ化処理などの特殊な処理を行う必要なし
に熱安定性、紡糸性および不融化性に優れた炭素繊維用
プリカーサ−ピッチを製造することを目的とするもので
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明らは、高粘度でかつ均質な、実質的に光学的等方
性のプリカーサ−ピッチをクールピッチから容易に調製
できる方法を開発すべく鋭意研究した結果、ベンゼン不
溶分量の多い硬ピッチをコールタールピッチに添加して
原料ピッチとし、これを低沸点の芳香族油溶剤で抽出し
て溶剤不溶分を除去し、次いで熱処理すると、メソフェ
ーズの発生が抑制され、実質的には発生しないことを見
出し、水素化処理、ニトロ化処理などの特殊な処理を行
う必要なしに熱安定性、紡糸性および不溶化性に優れた
炭素繊維用プリカーサ−ピッチを製造することのできる
本発明に到達したものである。

すなわち本発明は、コールタールピッチに、ベンゼン不
溶分を３５〜７０重量％含む硬ピッチを該コールタール
ピッチに対し０．５〜５倍量加えて原料ピッチとし、こ
の原料ピッチを０．５〜５倍量の沸点２５０℃以下の芳
香族系溶剤で抽出し、フリカーボンを含む溶剤不溶分を
除去した後に溶剤を除去してフリーカーボンを含まない
精製ピッチを得、この精製ピッチを減圧下および／また
は不活性ガス吹き込みの条件下で３５０〜４５０℃にて
熱処理することを特徴とする光学的等方性の炭素繊維用
プリカーサ−ピッチの製造方法に関するものである。

本発明において使用することのできる沸点２５０℃以下
の芳香族系溶剤としては、例えばピリジン、タール軽油
、タール中油等を挙げることができ、またこれら溶剤か
らの不溶分の適当°なる分離手段には、例えば遠心分離
、静置分離または濾過手段がある。かかる分離手段によ
りピッチ中のキノリンネ溶分を分離するとともに容易に
メンフェーズ化する高分子量成分を除去する。

次に上述のようにして得られた精製ピッチを減圧下およ
び／または不活性ガス吹き込み条件下で３５０〜４５０
℃にて熱処理することにより、光学的等方性の優れた炭
素繊維用プリカーサ−ピッチを製造することができる。

（作　用） 本発明の方法においては、上記硬ピッチとしてベンゼン
不溶分量が３５〜７０重量％の、ベンゼン不溶分量の多
いものを使用するが、この理由は、ベンゼン不溶分量が
少ないと熱処理温度を高温にする必要があり、高温度の
条件下では容易にメソフェーズ小球体を発生することに
なるからである。

好ましくはベンゼン不溶分は５５〜６５重景％の重量内
とする。尚、ベンゼン不溶分量の多い硬ピッチとして、
本発明の方法によって製造されるプリカ−サーピッチも
一部循環使用することができる。

コールタールピッチへの上記ベンゼン不溶分量の多い硬
ピッチの添加比は０．５〜５倍量にすることを要し、好
ましくは、調製された原料ピッチのベンゼン不溶分量が
４０〜５５重量％になるように添加比を調製する。上記
原料ピッチのベンゼン不溶分量が少な過ぎると熱処理温
度を高温にする必要があり、かかる高温の条件下では容
易にメンフェーズ小球体を発生することになる。一方、
原料ピッチのベンゼン不溶分量が多過ぎると、目的とす
るプリカーサ−ピンチのベンゼン不溶分量を５０〜６５
重量％に調製するには熱処理温度を低下させる必要があ
り、低沸点の揮発分を十分に除去できず、不融化性の悪
化を招くことになる。

次に本発明においては、上記原料ピッチを抽出する溶剤
として、沸点２５０℃以下の芳香族系溶剤を用いること
を要する。この溶剤の沸点が２５０℃を超えると、熱処
理を経てもプリカーサ−ピンチ中に溶剤の一部が残存し
、紡糸温度で発泡し、紡糸が容易ではなくなるり、好ま
しくない。尚、本発明においては、かかる溶剤を用い°
るために上記抽出混合液の粘度が低くなるため、濾過に
おいては濾過速度を速くでき、静置分離、遠心分離にお
いては溶剤不溶分粒子の沈降速度を速くでき、いずれに
しても分離が容易となる。

本発明における上記熱処理は、減圧下、好ましくは２０
ｍｍ１１ｇ以下の減圧下で、不活性ガス、例えば窒素ガ
スのバブリング下において、３５０〜４５０℃の温度範
囲で行う。

上述した工程を経ることにより、ベンゼン不溶分量が５
０〜６５重量％でかつ実質的に光学的等方性の汎用炭素
繊維用プリカーサ−ピッチを得ることが可能となる。

（実施例） 次に、本発明を実施例および比較例により具体的に説明
する。

尖聡開 タールピッチ（軟化点二８４℃、ベンゼン不溶分量：１
５重量％）に、硬ピッチ（軟化点：２３４℃、ベンゼン
不溶分量：６０重量％）を等量添加し、原料ピッチとし
た。次いで、この原料ピッチに溶剤として等量のタール
中油（沸点＝２３０℃以下）を添加し、抽出した後に、
濾過によって溶剤不溶分を除去した。しかる後、蒸留に
より溶剤を除去した後、窒素吹き込み条件下、ｌｏｍｍ
ｌｌｇの減圧下にて３９０”Ｃで熱処理して、ベンゼン
不溶分量６０重量％、軟化点２３４℃のプリカーサ−ピ
ッチを得た。

得られたプリカーサ−ピッチを研摩して偏光顕微鏡下４
００倍で観察したところ、前面等方性でメソフェーズ小
球体は観察されなかった。

ル較貫 実施例において用いたものと同じクールピッチを実施例
と同じタール中油を用いて抽出し、濾過し、溶剤不溶分
を除去した。しかる後、蒸留により溶剤を除去した後、
窒素吹き込み条件下、１０ｍｍ１１ｇの減圧下にて４２
５℃で熱処理して、ベンゼン不溶分量６０重量％のプリ
カーサ−ピッチを得た。

得られたプリカーサ−ピッチを実施例と同様にして、偏
光顕微鏡下で観察したところ、数μｍのメソフェーズが
確認された。また、このプリカーサ−ピンチを紡糸した
ところ、糸切°れが多かった。

（発明の効果） 上述するように、本発明においては、クールピッチにベ
ンゼン不溶分量の多い硬ピッチを添加してこれを原料ピ
ッチし、沸点２５０℃以下の芳香族系溶剤を用いてピッ
チ中の高分子量成分を除去し、しかる後この精製ピッチ
を所定の条件下で熱処理することにより、効果的に紡糸
性、熱安定性、および不融化性に優れた光学的等方性の
炭素繊維用プリカーサ−ピッチを製造することができる
。

特許出願人　　川崎製鉄株式会社 同　出願人　　日東紡績株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コールタールピッチに、ベンゼン不溶分を３５〜７
   ０重量％含む硬ピッチを該コールタールピッチに対し０
   ．５〜５倍量加えて原料ピッチとし、 この原料ピッチを０．５〜５倍量の沸点２５０℃以下の
   芳香族系溶剤で抽出し、フリカーボンを含む溶剤不溶分
   を除去した後に溶剤を除去してフリーカーボンを含まな
   い精製ピッチを得、 この精製ピッチを減圧下および／または不 活性ガス吹き込みの条件下で３５０〜４５０℃にて熱処
   理することを特徴とする光学的等方性の炭素繊維用プリ
   カーサーピッチの製造方法。