JPH0362196B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭素材用ピツチの製造方法に関し、詳
しくは均質で紡糸性がよく炭素材料、特に炭素繊
維の製造に好適なピツチの製造方法に関する。 炭素繊維はプラスチツクや金属の複合材料とし
て従来から知られており、その性能は高く評価さ
れている。これまで炭素繊維はポリアクリロニト
リル繊維を原料として製造されてきたが、原料が
高価である上に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原
料とする炭素繊維の製法方法が数多く提案されて
いる。 しかしながら、たとえばピツチを加熱処理して
得たメソ相が40〜90％のピツチを用いる方法で
は、メソ相ピツチと等方性ピツチの混合物とな
り、両者の相溶性が悪いため均一な紡糸が困難で
あるという欠点がある。また、同様な加熱処理に
よつて得た本質的にメソ相100％のピツチを用い
る方法では、軟化点が高く紡糸し難いという問題
がある。 このような問題点を解決する方法が種々提案さ
れているが、未だ充分に満足しうる方法が見出さ
れていない。本発明は従来このような問題点を解
消し、熱処理時間が短時間で済み、しかも均質で
紡糸性がよく炭素材料、特に炭素繊維の製造に好
適なピツチの製造方法を提供することを目的とす
るものである。 すなわち本発明は、石油系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方法におい
て、熱処理を二段階で行ない、第一段熱処理で生
成した等方性ピツチを溶剤処理によりトルエンに
不溶でかつキノリンに可溶なピツチの含有量が50
〜95重量％のピツチとし、次いでこのピツチを第
二段階熱処理することを特徴とする炭素材用ピツ
チの製造方法を提供するものである。 本発明の方法に用いる原料油は、石油系重質油
である。ここで石油系重質油としては様々なもの
が挙げられるが、特に接触分解残渣油、熱分解残
渣油などの芳香族炭化水素に富む重質油が好適で
ある。 本発明においては、上記石油系重質油をまず第
一段熱処理する。 この第一段熱処理は、常圧または減圧下におい
て400〜500℃の温度に加熱することにより行な
う。また、この第一段熱処理は窒素ガスなど不活
性ガスの流通下に行なうことが好ましい。なお、
熱処理時間は通１〜12時間、好ましくは１〜５時
間である。 次に、上記の第一段熱処理で生成したピツチを
等方性ピツチとメソ相ピツチに分離する。この等
方性ピツチとメソ相ピツチとの分離は比重差分離
により行なつてもよく、あるいは溶剤を用いて行
なつてもよい。ここで比重差分離はメソ相含有ピ
ツチの軟化点以上、通常250〜430℃の温度で0.5
〜２時間静置することにより行なわれる。 このようにして得られた等方性ピツチを溶剤処
理する。この溶剤処理は、まずトルエンで、次い
でキノリンで処理することにより行なわれる。す
なわち、まず等方性ピツチとトルエンを混合、撹
拌後、固液分離により固形分、換言すれば実質的
にトルエン不溶分を別して取出す。このトルエ
ン不溶分にはトルエン可溶部が一部含有されてい
てもよく、トルエンの使用割合や処理条件等でト
ルエン不溶分の含有量を調整することができる。
次いで、取出された固形分にキノリンを加えて撹
拌し、キノリン不溶分を別除去してキノリン可
溶分を採取する。 このようにして採取されたキノリン可溶分より
キノリンを蒸発除去することによつてトルエンに
不溶で、かつキノリンに可溶なピツチの含有量が
50〜95重量％のピツチを得る。ここでトルエンに
不溶で、かつキノリンに可溶なピツチの含有量が
50重量％未満であると、後記する第二段熱処理に
おける熱処理時間が長くなるため、生産性が低下
する。一方、95重量％を超えると、紡糸性が悪化
するので好ましくない。 また、このピツチにはキノリンに可溶があつ
て、かつトルエンにも可溶なものが５〜50重量％
含有されている。 さらに、このようにして得られたトリエンに不
溶で、かつキノリンに可溶なピツチの含有量が50
〜95重量％のピツチを第二段熱処理する。この第
二段熱処理は常圧下、400〜500℃の温度に加熱す
ることにより行なう。なお熱処理時間は通常１分
間〜１時間である。この第二段熱処理により実質
的に100％メソ相ピツチを得ることができる。 本発明によれば均質で紡糸性のよい実質的に
100％メソ相ピツチを得ることができる。しかも、
製法上からは熱処理時間が短時間で済むなどの特
色がある。 したがつて、本発明の方法によつて得られるピ
ツチは炭素材料、例えば繊維、フイラメント、ヤ
ーン、フイルム、バインダーの原料、とりわけ炭
素繊維の原料として好適に用いられる。 次に本発明を実施例により詳細に説明する。 実施例 １ 軽油の流動接触分解装置からの残渣油を減圧蒸
留して得た残油3500ｇを５の反応器に仕込み、
窒素気流下に10mmHgの減圧下、420℃において
2.5時間熱処理（第一段熱処理）することにより、
1012ｇのピツチを得た（収率29％）。得られたピ
ツチを直径50mm、長さ200mmの試験管に入れ、380
℃において１時間静置し、下方からメソ相ピツチ
を抜出すことにより、等方性ピツチとメソ相ピツ
チを分離した。得られた等方性ピツチを粉砕し、
ピツチ粉末190ｇとトルエン700mlを１のフラス
コに入れ、80℃に昇温して撹拌後、固液分離によ
り固形分を別して取立した。この固形分に対し
てさらにキノリン300mlを加えて100℃において撹
拌し、キノリン不溶分を別除去してキノリン可
溶分を取出し、さらにキノリンを蒸発除去するこ
とによつて、トルエンに不溶で、かつキノリンに
可溶なピツチの含有量が88.7重量％のピツチを得
た。なお、この含有量の測定はJIS K2425に準拠
して行なつた。また、キノリンに可溶であつて、
かつトルエンに可溶なピツチの含有量は11.3重量
％であつた。 このようにして得られたピツチを窒素気流下、
420℃において５分間熱処理（第二段熱処理）す
ることによつて速やかに実質的に100％のメソ相
ピツチが得られた。なお、ここで得られたメソ相
ピツチのキノリン不溶分を測定したところ23.4重
量％であつた。 得られたピツチを孔径0.5mmの口金から紡糸温
度350℃、巻取速度660ｍ／分の条件で溶融紡糸
し、不融化処理をした後、1500℃において焼成し
炭素繊維を得た。得られた炭素繊維についてその
物性を測定した結果を第１表に示す。 実施例 ２ 実施例１において、第二段熱処理の熱処理時間
を30分間としたこと以外は実施例１と同様にして
実質的に100％のメソ相ピツチを得、炭素繊維を
製造した。得られた炭素繊維についてその物性を
測定した結果を第１表に示す。 実施例 ３ 実施例１において、第二段熱処理の熱処理時間
を１時間としたこと以外は実施例１と同様にして
実質的に100％のメソ相ピツチを得、炭素繊維を
製造した。得られた炭素繊維についてその物性を
測定した結果を第１表に示す。 比較例 １ 実施例１における第一段熱処理後に静置分離し
て抜出されたメソ相ピツチを用い、実施例１と同
様にして炭素繊維を製造した。得られた炭素繊維
についてその物性を測定した結果を第１表に示
す。 比較例 ２ 実施例１における溶剤処理をトルエン1400mlを
用いて行なうことによりトルエンに不溶で、かつ
キノリンに可溶なピツチの含有量が98重量％であ
り、キノリンに可溶であつて、かつトルエンに可
溶なピツチの含有量が２重量％のピツチを得た。
ここで得られたピツチについて実施例１と同様に
熱処理してメソ相ピツチを得た。得られたメソ相
ピツチは軟化点が高く、紡糸が困難であつた。 比較例 ３ 実施例１における溶剤処理をトルエン100mlを
用いて行なうことによりトルエンに不溶で、かつ
キノリンに可溶なピツチの含有量が40重量％であ
り、キノリンに可溶であつて、かつトルエンに可
溶なピツチの含有量が60重量％のピツチを得た。
ここで得られたピツチについて実施例１と同様に
して第二段熱処理を施したが、この熱処理による
メソ相ピツチへの転化に６時間を要した。 【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石油系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方法において、熱処理を二段
   階で行ない、第一段熱処理で生成した等方性ピツ
   チを溶剤処理によりトリエンに不溶で、かつキノ
   リンに可溶なピツチの含有量が50〜95重量％のピ
   ツチとし、次いでこのピツチを第二段熱処理する
   ことを特徴とする炭素材用ピツチの製造方法。 ２ 第一段熱処理を常圧または減圧下、400〜500
   ℃の温度で１〜12時間行なうものである特許請求
   の範囲第１項記載の製造方法。 ３ 第二段熱処理を常圧下、400〜500℃の温度で
   １分間〜１時間行なうものである特許請求の範囲
   第１項記載の製造方法。