JPH0321589B2 - - Google Patents
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- JPH0321589B2 JPH0321589B2 JP59146073A JP14607384A JPH0321589B2 JP H0321589 B2 JPH0321589 B2 JP H0321589B2 JP 59146073 A JP59146073 A JP 59146073A JP 14607384 A JP14607384 A JP 14607384A JP H0321589 B2 JPH0321589 B2 JP H0321589B2
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Landscapes
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は炭素材、特に炭素繊維の製造に好適な
ピツチの製造法に関する。 プラスチツクや金属の複合材料として知られて
いる炭素繊維は、従来ポリアクリロニトリル繊維
を焼成して製造されてきたが、原料繊維が高価で
あるうえに焼成時の炭化収率が低いという問題が
あつた。このため、近年は炭化収率の良いピツチ
を炭素繊維材料として用いる方法が種々提案され
ている。 しかしながら、ピツチを原料とする場合、得ら
れる紡糸用ピツチ中のメソ相含量が実質的に100
％のものでなければ、紡糸性、機械的強度の良好
な高品質の炭素繊維が得られないという問題があ
つた。そこで、メソ相ピツチ含量の高いピツチの
製法が種々提案されているが、従来の方法ではい
ずれも得られるピツチ中に低分子量物が可成り残
存し、炭素繊維製法の段階において、不融化処理
に時間がかかるうえ、得られる炭素繊維の強度も
充分に向上させることができなかつた。 そこで、本発明者らは炭素繊維製造において不
融化処理に要する時間を短縮することができ、し
かも得られる炭素繊維の機械的強度が良好である
炭素材用ピツチの効率的な製造法について鋭意研
究した結果、特定条件で熱処理されたピツチを特
定の溶媒と接触処理することにより、上記目的が
達成されることを見出し、この知見に基づいて本
発明を完成した。 すなわち、本発明は重質油を熱処理することに
より炭素材用ピツチを製造するにあたり、重質油
中の軽質油分を除去した原料ピツチを温度400〜
450℃、圧力５〜30mmHgにて第一段熱処理を行な
い、次いで温度450〜550℃、圧力0.1〜５mmHgに
て第二段熱処理して得られたメソ相ピツチを、溶
解度定数8.5〜12.5（cal／c.c.）1/2の溶剤で接触処理
することを特徴とする炭素材用ピツチの製造法を
提供するものである。 本発明において原料油である重質油としては、
様々なものが使用され得る。特に、石油留分の接
触分解残油、ナフサ等の熱分解残油など芳香族炭
化水素含量の高い重質油が好適である。 本発明の方法では、上記の如き重質油から軽質
油分を除去して原料ピツチとする。軽質油分、特
に沸点400℃以下のものの除去は通常行なわれて
いる減圧蒸留により行えば良い。なお、この際、
重質油はフイルター等により灰分を除いておくこ
とが好ましい。 このようにして得られた原料ピツチに熱処理を
行なう。 原料ピツチの熱処理は、メソ相ピツチの収率の
点から二段階で行なうことが必要である。熱処理
の条件としては、第一段熱処理は温度400〜450
℃、好ましくは410〜430℃、圧力５〜30mmHg、
好ましくは７〜20mmHgで行なわれる。なお、熱
処理時間は通常0.2〜10時間、好ましくは0.5〜５
時間である。ここで第一段熱処理の温度が400℃
未満であると、反応が遅く熱処理に長時間を要
し、一方450℃を超えると、揮発分の除去量が多
くなり収率が低下し、コーキングが発生するので
好ましくない。また、第一段熱処理の圧力が５mm
Hg未満であると、揮発分の除去量が多くなり収
率が低下し、一方30mmHgを超えると、軽質分の
除去が不十分となり分子量分布が広くなるので好
ましくない。 第一段熱処理においてメソ相ピツチを多量に生
成させた場合、比重差分離等によりメソ相ピツチ
を除去した方がよい。また、メソ相ピツチを生成
させない場合は重質化したピツチをそのまま第二
段熱処理してもよい。 このようにして得られたピツチを第二段熱処理
する。この第二段熱処理は、第一段熱処理よりも
厳しい条件で行なうものであり、通常温度450〜
550℃、好ましくは460〜500℃、圧力0.1〜５mm
Hg、好ましくは0.5〜３mmHgであり、熱処理時
間は１〜60分、好ましくは５〜20分である。ここ
で第二段熱処理の温度が450℃未満であると、軽
質分の除去が困難となつて熱処理時間が長くな
り、一方550℃を超えると、収率が低下し、コー
キングが発生し反応速度の制御が困難となるので
好ましくない。また、第二段熱処理の圧力が0.1
mmHg未満であると収率が低下し真空装置が大が
かりなものとなり、一方５mmHgを超えると、軽
質分の除去が不十分となり分子量分布が広くなる
ので好ましくない。さらに軟化点を上げるために
は圧力を低くするか、或いは処理時間を長くすれ
ばよい。 このような熱処理を行なつて得られるピツチは
実質的にメソ相を100％含有するものである。こ
のようなピツチをさらに溶剤で処理することによ
り、良好な炭素材用ピツチが得られるのである。 すなわち、このようにして得られたメソ相ピツ
チを溶解度定数8.5〜12.5（cal／c.c.）1/2の溶剤と接
触処理する。この溶剤処理によりメソ相ピツチ中
に残存する低分子量物を抽出除去することができ
る。なお、溶剤処理の温度は特に制限はないが、
20〜80℃、好ましくは30〜50℃であり、処理時間
は0.5〜６分間、好ましくは２〜５分間である。
ここで処理温度が20℃未満であると、溶解度が低
下しすぎ、また冷却装置などが必要となるので好
ましくない。一方、処理温度が80℃を超えると、
メソ相ピツチの性状も変化するなど悪影響が生ず
るので好ましくない。ここで溶解度定数8.5〜
12.5（cal／c.c.）1/2の溶剤としては様々なものが挙
げられ、例えばベンゼン、トルエン、クロルベン
ゼン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイ
ソブチルケトン、テトラリン、アセトアルデヒ
ド、二硫化炭素、酢酸、キノリン、ピリジン、フ
ルフラール、ｎ−ブタノール、イソプロピルアル
コール、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド
などがある。 このように溶剤処理して得られた炭素材用ピツ
チからピツチ系炭素繊維を製造するには、常法に
よりまずこのピツチを紡糸し、次いで不融化処理
し、さらに焼成すれば良い。本発明の如き方法で
得られたピツチを用いた場合、不融化処理に要す
る時間が従来のピツチを使用する場合に比べて大
巾に短縮でき、極めて短時間で充分に不融化し得
る。したがつて、炭素繊維製造段階でのエネルギ
ー消費量が少ない。さらに、本発明の方法で得ら
れるピツチを原料として製造された炭素繊維は、
低分子量物などの混入等がほとんどないため、機
械的強度等が非常に優れたものとなる。 したがつて、本発明は炭素材料、特に炭素繊維
をはじめとする炭素フイルム、フイラメント、ヤ
ーンなど各種炭素製品の製造に極めて有利に利用
することができる。 次に、本発明を実施例により説明する。 実施例 １〜３ 重質軽油の流動接触分解により得られた残油を
減圧蒸留し、軽質油分90％を除去して残渣ピツチ
を得た。この残渣ピツチを第一段熱処理として
420℃、10mmHgにおいて30分間熱処理し、得られ
た等方性ピツチをさらに第二段熱処理として460
℃、１mmHgにおいて７分間熱処理を行なつた。
この結果、メソ相ピツチ含量が実質的に100％の
ピツチが得られた。このメソ相ピツチを乳鉢で粉
砕した後、粉砕物3gをフラスコに採り、トルエ
ン100mlを加えて第１表に示す条件下で振とうし
た。 次いで、溶剤処理したピツチをガラスフイルタ
ーで濾過した後、乾燥した。得られたピツチの物
性を第１表に示す。さらに、得られたピツチを所
定の紡糸温度ならびに、紡糸速度700m／分にて
第１表に示す糸径の繊維に紡糸したのち、350℃
で10分間保持することにより不融化処理を行なつ
た。次いで、1500℃で５分間焼成して炭素繊維を
得た。得られた繊維の引張強度および弾性率を第
１表に示す。 比較例 １ 実施例１において、溶剤処理を行なわなかつた
こと以外は実施例１と同様にしてピツチおよび炭
素繊維を製造した。 結果を第１表に示す。 【表】
ピツチの製造法に関する。 プラスチツクや金属の複合材料として知られて
いる炭素繊維は、従来ポリアクリロニトリル繊維
を焼成して製造されてきたが、原料繊維が高価で
あるうえに焼成時の炭化収率が低いという問題が
あつた。このため、近年は炭化収率の良いピツチ
を炭素繊維材料として用いる方法が種々提案され
ている。 しかしながら、ピツチを原料とする場合、得ら
れる紡糸用ピツチ中のメソ相含量が実質的に100
％のものでなければ、紡糸性、機械的強度の良好
な高品質の炭素繊維が得られないという問題があ
つた。そこで、メソ相ピツチ含量の高いピツチの
製法が種々提案されているが、従来の方法ではい
ずれも得られるピツチ中に低分子量物が可成り残
存し、炭素繊維製法の段階において、不融化処理
に時間がかかるうえ、得られる炭素繊維の強度も
充分に向上させることができなかつた。 そこで、本発明者らは炭素繊維製造において不
融化処理に要する時間を短縮することができ、し
かも得られる炭素繊維の機械的強度が良好である
炭素材用ピツチの効率的な製造法について鋭意研
究した結果、特定条件で熱処理されたピツチを特
定の溶媒と接触処理することにより、上記目的が
達成されることを見出し、この知見に基づいて本
発明を完成した。 すなわち、本発明は重質油を熱処理することに
より炭素材用ピツチを製造するにあたり、重質油
中の軽質油分を除去した原料ピツチを温度400〜
450℃、圧力５〜30mmHgにて第一段熱処理を行な
い、次いで温度450〜550℃、圧力0.1〜５mmHgに
て第二段熱処理して得られたメソ相ピツチを、溶
解度定数8.5〜12.5（cal／c.c.）1/2の溶剤で接触処理
することを特徴とする炭素材用ピツチの製造法を
提供するものである。 本発明において原料油である重質油としては、
様々なものが使用され得る。特に、石油留分の接
触分解残油、ナフサ等の熱分解残油など芳香族炭
化水素含量の高い重質油が好適である。 本発明の方法では、上記の如き重質油から軽質
油分を除去して原料ピツチとする。軽質油分、特
に沸点400℃以下のものの除去は通常行なわれて
いる減圧蒸留により行えば良い。なお、この際、
重質油はフイルター等により灰分を除いておくこ
とが好ましい。 このようにして得られた原料ピツチに熱処理を
行なう。 原料ピツチの熱処理は、メソ相ピツチの収率の
点から二段階で行なうことが必要である。熱処理
の条件としては、第一段熱処理は温度400〜450
℃、好ましくは410〜430℃、圧力５〜30mmHg、
好ましくは７〜20mmHgで行なわれる。なお、熱
処理時間は通常0.2〜10時間、好ましくは0.5〜５
時間である。ここで第一段熱処理の温度が400℃
未満であると、反応が遅く熱処理に長時間を要
し、一方450℃を超えると、揮発分の除去量が多
くなり収率が低下し、コーキングが発生するので
好ましくない。また、第一段熱処理の圧力が５mm
Hg未満であると、揮発分の除去量が多くなり収
率が低下し、一方30mmHgを超えると、軽質分の
除去が不十分となり分子量分布が広くなるので好
ましくない。 第一段熱処理においてメソ相ピツチを多量に生
成させた場合、比重差分離等によりメソ相ピツチ
を除去した方がよい。また、メソ相ピツチを生成
させない場合は重質化したピツチをそのまま第二
段熱処理してもよい。 このようにして得られたピツチを第二段熱処理
する。この第二段熱処理は、第一段熱処理よりも
厳しい条件で行なうものであり、通常温度450〜
550℃、好ましくは460〜500℃、圧力0.1〜５mm
Hg、好ましくは0.5〜３mmHgであり、熱処理時
間は１〜60分、好ましくは５〜20分である。ここ
で第二段熱処理の温度が450℃未満であると、軽
質分の除去が困難となつて熱処理時間が長くな
り、一方550℃を超えると、収率が低下し、コー
キングが発生し反応速度の制御が困難となるので
好ましくない。また、第二段熱処理の圧力が0.1
mmHg未満であると収率が低下し真空装置が大が
かりなものとなり、一方５mmHgを超えると、軽
質分の除去が不十分となり分子量分布が広くなる
ので好ましくない。さらに軟化点を上げるために
は圧力を低くするか、或いは処理時間を長くすれ
ばよい。 このような熱処理を行なつて得られるピツチは
実質的にメソ相を100％含有するものである。こ
のようなピツチをさらに溶剤で処理することによ
り、良好な炭素材用ピツチが得られるのである。 すなわち、このようにして得られたメソ相ピツ
チを溶解度定数8.5〜12.5（cal／c.c.）1/2の溶剤と接
触処理する。この溶剤処理によりメソ相ピツチ中
に残存する低分子量物を抽出除去することができ
る。なお、溶剤処理の温度は特に制限はないが、
20〜80℃、好ましくは30〜50℃であり、処理時間
は0.5〜６分間、好ましくは２〜５分間である。
ここで処理温度が20℃未満であると、溶解度が低
下しすぎ、また冷却装置などが必要となるので好
ましくない。一方、処理温度が80℃を超えると、
メソ相ピツチの性状も変化するなど悪影響が生ず
るので好ましくない。ここで溶解度定数8.5〜
12.5（cal／c.c.）1/2の溶剤としては様々なものが挙
げられ、例えばベンゼン、トルエン、クロルベン
ゼン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイ
ソブチルケトン、テトラリン、アセトアルデヒ
ド、二硫化炭素、酢酸、キノリン、ピリジン、フ
ルフラール、ｎ−ブタノール、イソプロピルアル
コール、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド
などがある。 このように溶剤処理して得られた炭素材用ピツ
チからピツチ系炭素繊維を製造するには、常法に
よりまずこのピツチを紡糸し、次いで不融化処理
し、さらに焼成すれば良い。本発明の如き方法で
得られたピツチを用いた場合、不融化処理に要す
る時間が従来のピツチを使用する場合に比べて大
巾に短縮でき、極めて短時間で充分に不融化し得
る。したがつて、炭素繊維製造段階でのエネルギ
ー消費量が少ない。さらに、本発明の方法で得ら
れるピツチを原料として製造された炭素繊維は、
低分子量物などの混入等がほとんどないため、機
械的強度等が非常に優れたものとなる。 したがつて、本発明は炭素材料、特に炭素繊維
をはじめとする炭素フイルム、フイラメント、ヤ
ーンなど各種炭素製品の製造に極めて有利に利用
することができる。 次に、本発明を実施例により説明する。 実施例 １〜３ 重質軽油の流動接触分解により得られた残油を
減圧蒸留し、軽質油分90％を除去して残渣ピツチ
を得た。この残渣ピツチを第一段熱処理として
420℃、10mmHgにおいて30分間熱処理し、得られ
た等方性ピツチをさらに第二段熱処理として460
℃、１mmHgにおいて７分間熱処理を行なつた。
この結果、メソ相ピツチ含量が実質的に100％の
ピツチが得られた。このメソ相ピツチを乳鉢で粉
砕した後、粉砕物3gをフラスコに採り、トルエ
ン100mlを加えて第１表に示す条件下で振とうし
た。 次いで、溶剤処理したピツチをガラスフイルタ
ーで濾過した後、乾燥した。得られたピツチの物
性を第１表に示す。さらに、得られたピツチを所
定の紡糸温度ならびに、紡糸速度700m／分にて
第１表に示す糸径の繊維に紡糸したのち、350℃
で10分間保持することにより不融化処理を行なつ
た。次いで、1500℃で５分間焼成して炭素繊維を
得た。得られた繊維の引張強度および弾性率を第
１表に示す。 比較例 １ 実施例１において、溶剤処理を行なわなかつた
こと以外は実施例１と同様にしてピツチおよび炭
素繊維を製造した。 結果を第１表に示す。 【表】
Claims (1)
- １ 重質油を熱処理することにより炭素材用ピツ
チを製造するにあたり、重質油中の軽質油分を除
去した原料ピツチを温度400〜450℃、圧力５〜30
mmHgにて第一段熱処理を行ない、次いで温度450
〜550℃、圧力0.1〜５mmHgにて第二段熱処理し
て得られたメソ相ピツチを、溶解度定数8.5〜
12.5（cal／c.c.）1/2の溶剤で接触処理することを特
徴とする炭素材用ピツチの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59146073A JPS6126692A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 炭素材用ピツチの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59146073A JPS6126692A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 炭素材用ピツチの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6126692A JPS6126692A (ja) | 1986-02-05 |
| JPH0321589B2 true JPH0321589B2 (ja) | 1991-03-25 |
Family
ID=15399483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59146073A Granted JPS6126692A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 炭素材用ピツチの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6126692A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6015118A (en) * | 1997-06-23 | 2000-01-18 | Shimano, Inc. | Control cable guide for a bicycle |
| CN116848219A (zh) * | 2021-01-15 | 2023-10-03 | 埃克森美孚化学专利公司 | 用于制备中间相沥青的方法 |
| US20240218263A1 (en) * | 2021-04-08 | 2024-07-04 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Thermal Conversion of Heavy Hydrocarbons to Mesophase Pitch |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5456604A (en) * | 1977-10-14 | 1979-05-07 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Pitch having excellent coal-modifying charactreistics |
| JPS54129026A (en) * | 1978-02-28 | 1979-10-06 | Union Carbide Corp | Production of pitch |
| JPS56109807A (en) * | 1980-01-25 | 1981-08-31 | Exxon Research Engineering Co | Improved manufacture of supply raw material for carbon product manufacture |
| JPS5938280A (ja) * | 1982-08-27 | 1984-03-02 | Kawasaki Steel Corp | 炭素繊維プリカ−サ−ピツチの製造方法 |
-
1984
- 1984-07-16 JP JP59146073A patent/JPS6126692A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5456604A (en) * | 1977-10-14 | 1979-05-07 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Pitch having excellent coal-modifying charactreistics |
| JPS54129026A (en) * | 1978-02-28 | 1979-10-06 | Union Carbide Corp | Production of pitch |
| JPS56109807A (en) * | 1980-01-25 | 1981-08-31 | Exxon Research Engineering Co | Improved manufacture of supply raw material for carbon product manufacture |
| JPS5938280A (ja) * | 1982-08-27 | 1984-03-02 | Kawasaki Steel Corp | 炭素繊維プリカ−サ−ピツチの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6126692A (ja) | 1986-02-05 |
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