JPH0418126A - Production of carbon fiber and graphite fiber - Google Patents

Production of carbon fiber and graphite fiber

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JPH0418126A
JPH0418126A JP11462590A JP11462590A JPH0418126A JP H0418126 A JPH0418126 A JP H0418126A JP 11462590 A JP11462590 A JP 11462590A JP 11462590 A JP11462590 A JP 11462590A JP H0418126 A JPH0418126 A JP H0418126A
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Japan
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pitch
mesophase
mesoface
fiber
fibers
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JP11462590A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Kazuma
謙二 数馬
Kiyotoshi Mase
間瀬 清年
Masaharu Yamamoto
雅晴 山本
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Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen Corp
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Abstract

PURPOSE:To obtain the subject fiber in good spinnability by separating a mesophase pitch into a mesophase component and a non-mesophase component, directly spinning the separated mesophase pitch in molten state and, in the case of storage, solidifying a part of the pitch. CONSTITUTION:A mesophase-containing pitch is produced by heat-treating a carbonaceous pitch obtained from a catalytic cracking residue oil of petroleum, etc. The mesophase-containing pitch is centrifuged under heating and separated into a mesophase component and a non-mesophase component. The mesophase pitch separated into the above two components is preferably subjected to thermal polymerization reaction to increase the content of the mesophase component and is directly spun in molten state followed by carbonization and graphitization to obtain the objective fiber. In the case of storing the pitch over a long period, it is preferable to solidify a part of the pitch without keeping the whole pitch in molten state and melt the solidified pitch before spinning.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はピッチ系の高性能炭素繊維及び黒鉛繊維の製造
方法における炭素質ピッチの製造、保存及び溶融紡糸方
法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for producing, storing, and melt-spinning carbonaceous pitch in a method for producing pitch-based high-performance carbon fibers and graphite fibers.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、自動車、航空機その他の各種産業分野にわたって
、軽量、高強度、高弾性率等を有する高性能素材の開発
が要望されており、か)る観点から炭素繊維(黒鉛繊維
を含む)が注目されている。
Traditionally, there has been a demand for the development of high-performance materials with light weight, high strength, and high modulus of elasticity in various industrial fields such as automobiles, aircraft, etc., and carbon fibers (including graphite fibers) have been attracting attention from these viewpoints. ing.

現在市販の炭素繊維は依然としてポリアクリロニトリル
を原料とするPAN系炭素炭素繊維流であるが1石炭又
は石油系ピッチ類を原料とするピッチ系炭素繊維も原料
が安価で、炭化工程での歩留りが高く、弾性率の高い繊
維が得られるなどの利点から重要視され、活発な開発研
究が行なわれている。
Currently, commercially available carbon fibers are still PAN-based carbon fibers made from polyacrylonitrile, but pitch-based carbon fibers made from coal or petroleum-based pitches are also cheap raw materials and have a high yield in the carbonization process. It is regarded as important due to its advantages such as the ability to obtain fibers with high elastic modulus, and active research and development is being carried out.

ピッチ系炭素繊維は、炭素質ピッチを先ず紡糸原料とし
て好ましい状態に調整しく紡糸用ピッチ)、次に溶融紡
糸して繊維状に転換した後、不融化及び炭化することに
よって得られる。また、光学的等方性のピッチ(すなわ
ち非メソフェースピッチ)から得られる炭素繊維は、強
度、弾性率ともに低いが、光学的等方性ピッチを熱処理
して得られる光学的異方性ピッチ(すなわちメソフェー
スピッチ)からは、高性能炭素繊維が得られるので、メ
ソフェースピッチからなる紡糸用ピッチの製造、保存及
び紡糸方法は非常に重要である。
Pitch-based carbon fibers are obtained by first adjusting carbonaceous pitch to a preferable state as a spinning raw material (pitch for spinning), then converting it into a fibrous form by melt spinning, and then infusible and carbonizing it. Carbon fibers obtained from optically isotropic pitches (i.e., non-mesophase pitches) have low strength and elastic modulus, but optically anisotropic pitches obtained by heat-treating optically isotropic pitches ( Since high-performance carbon fibers can be obtained from mesoface pitch, the production, storage, and spinning methods of spinning pitch made of mesoface pitch are very important.

そのため、メソフェースピッチの製造に関しては、数多
くの提案がなされているが、タール、市販の光学的等方
性ピッチ等を加熱処理するという通常の方法では、メソ
フェース含有量を100%に近づけると軟化点が上昇し
、紡糸性が悪化して高性能の炭素繊維が得られなくなる
し、逆に軟化点を抑えるとピッチ中の非メソフェース成
分の量が増大して不均質になり、やはり紡糸性が悪化す
ると共に、高性能の炭素繊維は得られない。
Therefore, many proposals have been made regarding the production of mesoface pitch, but the usual method of heat-treating tar, commercially available optically isotropic pitch, etc. softens when the mesoface content approaches 100%. On the other hand, if the softening point is suppressed, the amount of non-mesophase components in the pitch will increase, making it heterogeneous, and the spinnability will deteriorate. In addition to deterioration, high-performance carbon fibers cannot be obtained.

また、このようにして得られたメソフェースピッチは、
通常熱処理反応器から取り出された後、−旦常温に戻し
て固化し保存された後、紡糸時に再度溶融され紡糸処理
に付されていた。従って、メソフェースピッチは、固化
/再溶解により酸化。
In addition, the mesoface pitch obtained in this way is
Normally, after being taken out of the heat treatment reactor, the material is returned to room temperature to solidify and stored, and then melted again during spinning and subjected to the spinning process. Therefore, mesoface pitch is oxidized by solidification/remelting.

熱分解ガスの発生、メソフェース組織の変化などをきた
すという問題点を有し、更に再度の加熱溶解によるエネ
ルギー損失も無視できない。
It has problems such as the generation of pyrolysis gas and changes in the mesophase structure, and furthermore, energy loss due to reheating and melting cannot be ignored.

この点を解決するために、炭素質ピッチ(ピッチ又はそ
の前駆体物質)を溶液又は溶融状態で熱処理した後、固
化させることなく溶融紡糸する方法(特開昭59−17
3309号公報)が提案されている。
In order to solve this problem, we developed a method of heat-treating carbonaceous pitch (pitch or its precursor) in a solution or molten state and then melt-spinning it without solidifying it (Japanese Patent Laid-Open No. 59-17
No. 3309) has been proposed.

しかし、ピッチを熱処理後、そのまま固化させずに溶融
紡糸すると、固化/再溶解による前述の欠点は解消され
るものの、前記の紡糸性が悪いという問題点は、依然と
して残っている。
However, if pitch is heat-treated and then melt-spun without being solidified, although the aforementioned drawbacks due to solidification/re-melting are eliminated, the aforementioned problem of poor spinnability still remains.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前記したように、従来のメソフェースピッチか、らの炭
素繊維及び黒鉛繊維の製造においては、紡糸性の良好な
メソフェースピッチを得ることが難しく、そのため高性
能の炭素繊維及び黒鉛繊維が得られにくいという問題点
がある。
As mentioned above, in the conventional production of carbon fibers and graphite fibers from mesoface pitch, it is difficult to obtain mesoface pitch with good spinnability, so it is difficult to obtain high-performance carbon fibers and graphite fibers. The problem is that it is difficult.

本発明者らは、これらの問題点を解決するため、メソフ
ェース含有ピッチから分離されたメソフェースピッチを
、固化させることなく溶融状態のまま直接紡糸し、炭化
することにより、高性能炭素繊維を得る方法を別途出願
した。しかしながら、この方法には、溶融状態のピッチ
の全量を直ちに紡糸せず、約7〜30日の長期間溶融状
態のまま保存した場合に、ピッチの品質に劣化が起こり
、紡糸性が悪くなり、焼成後の糸の物性が低下するとい
う問題点があった。
In order to solve these problems, the present inventors obtained high-performance carbon fiber by directly spinning mesophase pitch separated from mesophase-containing pitch in a molten state without solidifying it and carbonizing it. A separate application was filed for the method. However, in this method, if the entire amount of molten pitch is not spun immediately and is stored in a molten state for a long period of about 7 to 30 days, the quality of the pitch deteriorates and spinnability deteriorates. There was a problem in that the physical properties of the yarn after firing deteriorated.

従って、本発明の目的は、このような問題点を克服し、
紡糸性及び糸物性が改善された炭素繊維及び黒鉛繊維の
製造方法を提供することにある。
Therefore, the purpose of the present invention is to overcome such problems and
An object of the present invention is to provide a method for producing carbon fibers and graphite fibers with improved spinnability and yarn properties.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明によれば、メソフェースピッチを紡糸し、炭化し
、更に場合により黒鉛化する炭素繊維及び黒鉛繊維の製
造方法において、炭素質ピッチから製造されたメソフェ
ース含有ピッチを、メソフェース成分と非メソフェース
成分とに分離し1分離されたメソフェースピッチを固化
させることなく溶融状態のまま直接紡糸し、且つ前記メ
ソフェースピッチの一部を固化し、必要時再溶融して紡
糸することを特徴とする炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方
法が提供される。
According to the present invention, in a method for producing carbon fibers and graphite fibers in which mesophase pitch is spun, carbonized, and optionally graphitized, mesophase-containing pitch produced from carbonaceous pitch is divided into mesophase components and non-mesophase components. A carbon material characterized in that the separated mesophase pitch is directly spun in a molten state without being solidified, and a part of the mesophase pitch is solidified, and when necessary, the mesophase pitch is remelted and spun. A method of manufacturing fibers and graphite fibers is provided.

すなわち、本発明の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法は
、炭素質ピッチから製造されたメソフェース含有ピッチ
を、メソフェース成分と非メソフェース成分とに分離す
るメソフェースピッチ分離処理に付した後、得られたメ
ソフェースピッチを、固化させることなく溶融状態のま
ま直接紡糸することを特徴とするが、このような構成と
したことから、紡糸に適正なメソフェースピッチが形成
されると共に、メソフェースピッチの固化/再溶解によ
る酸化、熱分解ガス発生、メソフェース組織変化等が防
止されるので、紡糸性及び糸物性が著しく改善されたも
のとなるし、またメソフェースピッチの再溶解エネルギ
ーも節減される。
That is, the method for producing carbon fibers and graphite fibers of the present invention involves subjecting mesoface-containing pitch produced from carbonaceous pitch to a mesoface pitch separation treatment that separates mesoface components and non-mesoface components. The feature is that mesoface pitch is directly spun in a molten state without being solidified, and with this structure, mesoface pitch suitable for spinning is formed, and the solidification of mesoface pitch is prevented. / Since oxidation, thermal decomposition gas generation, mesophase structure change, etc. due to remelting are prevented, spinnability and yarn physical properties are significantly improved, and energy for remelting mesophase pitch is also saved.

また1本発明の方法は、前記メソフェースピッチの一部
を固化し、必要時再溶融して紡糸することを特徴とする
が、このメソフェースピッチの一部の固化は、再溶解に
よるエネルギー損失をもたらすと共に、紡糸性、糸物性
が多少劣るとはいうものの、装置の運転変動の吸収能力
増大と製造計画の柔軟性向上という効果をもたらす。
Furthermore, the method of the present invention is characterized in that a part of the mesoface pitch is solidified and remelted when necessary for spinning. Although the spinnability and yarn physical properties are somewhat inferior, it also brings about the effects of increasing the ability to absorb operational fluctuations of the equipment and improving the flexibility of the manufacturing plan.

なお1本発明でいうメソフェースピッチ(すなわち光学
的異方性ピッチ)とは、常温で固化したピッチ塊の断面
を研摩し、反射型偏光顕微鏡で直交ニコルを回転して光
輝が認められるピッチ、すなわち実質的に光学的異方性
相(本明細書ではメソフェース成分という)が大部分で
あるピッチを意味し、光輝が認められず実質的に光学的
等方性相(本明細書では非メソフェース成分という)か
らなるピッチについては、本明細書では非メソフェース
ピッチ(光学的等方性ピッチ)と呼称する。従って、本
明細書におけるメソフェースピッチには、純粋なメソフ
ェースピッチのみならず、メソフェースピッチの中に非
メソフェース成分が球状又は不定形の島状に包含されて
いる場合も含まれる。
Note that the mesoface pitch (i.e., optically anisotropic pitch) as used in the present invention refers to a pitch in which brightness is observed by polishing the cross section of a pitch lump solidified at room temperature and rotating the orthogonal nicols with a reflective polarizing microscope. In other words, it means a pitch in which the majority is substantially an optically anisotropic phase (referred to as a mesophase component in this specification), and a pitch in which no brilliance is observed and a pitch in which a substantially optically isotropic phase (referred to as a non-mesophase component in this specification) is present. In this specification, a pitch consisting of a non-mesophase pitch (optically isotropic pitch) is referred to as a non-mesophase pitch (optically isotropic pitch). Therefore, in this specification, mesophase pitch includes not only pure mesophase pitch but also cases where non-mesophase components are included in the mesophase pitch in the form of a sphere or an irregularly shaped island.

これとは逆に、非メソフェースピッチには、少量のメソ
フェース成分を包含するものも含まれる。
Conversely, non-mesophase pitches also include those that contain small amounts of mesophase components.

また、メソフェースピッチにはキノリン又はピリジンに
不溶なものとキノリン又はピリジンに可溶な成分を多く
含むものとの二種類があり1本明細書でいうメソフェー
スピッチは主として、後者をいう。
Furthermore, there are two types of mesoface pitch: one that is insoluble in quinoline or pyridine, and one that contains a large amount of components that are soluble in quinoline or pyridine. The term mesoface pitch used herein mainly refers to the latter.

なお、本発明でいうメソフェース含有量とは、試料を偏
光顕微鏡で直交ニコル下で観察写真撮影して、試料中の
メソフェース成分の占める面積割合を測定することによ
り求めたものである。なお本発明でいうピッチの軟化点
とは、ピッチの同−液転移温度をいうが、差動走査型熱
量計を用い、ピッチが融解又は凝固するときの潜熱の吸
収又は放呂がピークを示す温度から求めたものである。
The mesophase content in the present invention is determined by observing and photographing a sample under crossed Nicols using a polarizing microscope and measuring the area ratio occupied by mesophase components in the sample. In addition, the softening point of pitch in the present invention refers to the same-liquid transition temperature of pitch, but using a differential scanning calorimeter, the absorption or release of latent heat when pitch melts or solidifies shows a peak. It is calculated from temperature.

この温度は他のリングアンドボール法、微量融点法など
で測定したものと±10℃の範囲で一致する5以下、本
発明の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法について詳細に
説明する。
This temperature is 5 or less, which agrees within a range of ±10°C with those measured by other ring and ball methods, micromelting point methods, etc. The method for producing carbon fibers and graphite fibers of the present invention will be described in detail.

(1)炭素質ピッチ 本発明で用−いるメソフェース含有ピッチ製造用の炭素
質ピッチとしては、公知の出発原料、いわゆる重質炭化
水素油、タール又はピッチを使用することができる。例
えば、石油系の各種重質油、熱分解タール、接触分解残
渣油、石戻の乾留によって得られる重質油、タール、ピ
ッチあるいは芳香族炭化水素類などを出発原料として挙
げることができ、特に好適なものとして石油の接触分解
残渣油が挙げられる。これらは必要な場合には、濾過、
蒸留、溶剤抽出等の予備処理を施した上で使用される。
(1) Carbonaceous Pitch As the carbonaceous pitch for producing the mesophase-containing pitch used in the present invention, known starting materials such as so-called heavy hydrocarbon oil, tar, or pitch can be used. Examples of starting materials include various types of petroleum-based heavy oils, pyrolysis tar, catalytic cracking residue oil, heavy oil obtained by carbonization of stone return, tar, pitch, and aromatic hydrocarbons. Suitable examples include catalytic cracking residual oil of petroleum. These can be filtered, if necessary.
It is used after undergoing preliminary treatments such as distillation and solvent extraction.

更に、製造されるメソフェースピッチの品質を安定させ
るため、既に少量のメソフェースピッチを含む炭素質ピ
ッチを原料として使用することもできる。
Furthermore, in order to stabilize the quality of the mesoface pitch produced, carbonaceous pitch that already contains a small amount of mesoface pitch can also be used as a raw material.

(2)メソフェース含有ピッチの製造 メソフェース含有ピッチは炭素質ピッチを原料として製
造され、その製造方法が特定されるものではない。例え
ば、炭素質ピッチを熱分解重縮合反応によってメン化反
応(メソフェースを生成させる反応と定義する)を行な
わせる熱処理工程によって製造することもできる。なお
熱分解重縮合反応とは、重質炭化水素の熱分解反応と重
縮合反応とが、ともに主反応として併列的に起ることに
より、ピッチ成分分子の化学構造を変化させる反応を意
味し、この反応の結果、パラフィン鎖構造の切断、脱水
素、閉環、重縮合による多環縮合芳香族の平面構造の発
達等が進行するものである。
(2) Production of mesophase-containing pitch Mesophase-containing pitch is produced using carbonaceous pitch as a raw material, and the production method thereof is not specified. For example, it can also be produced by a heat treatment process in which carbonaceous pitch is subjected to a menization reaction (defined as a reaction that produces mesophase) through a pyrolysis polycondensation reaction. The term pyrolysis polycondensation reaction refers to a reaction in which a pyrolysis reaction of a heavy hydrocarbon and a polycondensation reaction occur in parallel as main reactions, thereby changing the chemical structure of pitch component molecules. As a result of this reaction, scission of the paraffin chain structure, dehydrogenation, ring closure, development of a planar structure of polycyclic condensed aromatics due to polycondensation, etc. proceed.

この反応のために、炭素質ピッチは約380〜約460
℃、好ましくは400〜430℃で熱処理される。反応
温度が約460℃を超過すると、原料中の未反応物の揮
発が増大し、炭素質ピッチの軟化点も高くなり且つコー
キングを発生し易くなるので不適当であり、逆に約38
0℃未満では、反応に長時間を要し好ましくない。
For this reaction, the carbonaceous pitch is about 380 to about 460
℃, preferably 400-430℃. If the reaction temperature exceeds about 460°C, the volatilization of unreacted substances in the raw materials will increase, the softening point of the carbonaceous pitch will also increase, and coking will easily occur, which is unsuitable.
If the temperature is below 0°C, the reaction will take a long time, which is not preferable.

熱処理工程では、局部過熱を防ぎ、均一に反応させるた
めに、撹拌が行なわれるが、更に、熱分解の結果、生成
した低分子量の物質を速やかに除くため、減圧下におい
て、又は必要な場合には、不活性ガスを反応器中へ吹き
込みながら行なうことができる。この場合、不活性ガス
としては、窒素、水蒸気、炭酸ガス、軽質炭化水素ガス
、又はこれらの混合ガス等、反応温度でピッチとの化学
反応性が充分小さいものを使用することができる。
In the heat treatment process, stirring is performed to prevent local overheating and to ensure uniform reaction, but in addition, stirring is performed under reduced pressure or as necessary to quickly remove low molecular weight substances generated as a result of thermal decomposition. This can be carried out while blowing an inert gas into the reactor. In this case, the inert gas may be one that has sufficiently low chemical reactivity with the pitch at the reaction temperature, such as nitrogen, water vapor, carbon dioxide, light hydrocarbon gas, or a mixed gas thereof.

これ、らの不活性ガスは、吹込み前に予熱しておくこと
が、反応温度を下げることがないため好ましい。
It is preferable to preheat these inert gases before blowing them in, since this will not lower the reaction temperature.

この熱処理工程においては、低分子量分解生成物や未反
応物を実質上瞼いた生成ピッチ中にメソフェース成分が
約30〜約80%、好ましくは約380〜約70%含有
されるような状態になったとき、中止し、次のメソフェ
ースピッチ分離工程へ移送するのが好ましい、と言うの
は、メソフェースピッチ分離工程で低軟化点の均質なメ
ソフェースピッチを高収率で得るためには、生成ピッチ
中のメソフェース成分の含有量が約20〜約8は且つ軟
化点が260℃以下でピッチ収率が高いものが好ましい
ためである。生成ピッチ中のメソフェース成分が20%
未満のものでは、次の分離工程でのメソフェースピッチ
の収率が極めて小さく、逆にメソフェース成分を80%
より大きいものにしたり、軟化点が260℃より高いも
のにしたりすると、分離工程での分離性が悪くなって高
濃度のメソフェースピッチが得られず、取得メソフェー
スピッチの軟化点が高いものとなる。この工程で得られ
るメソフェース含有ピッチとしては、メソフェース成分
の大部分又は実質的に全てが直径500μ閣以下、好ま
しくは300μ璽以下の球状の状態であるものが適切で
ある。
In this heat treatment step, the mesophase component is brought to a state of containing about 30 to about 80%, preferably about 380 to about 70%, in the pitch that is substantially free of low molecular weight decomposition products and unreacted products. The reason for this is that in order to obtain homogeneous mesophase pitch with a low softening point in a high yield in the mesophase pitch separation process, it is preferable to stop the process and transfer to the next mesophase pitch separation process. This is because it is preferable that the content of the mesophase component in the produced pitch is about 20 to about 8, the softening point is 260° C. or less, and the pitch yield is high. Mesophase component in generated pitch is 20%
If it is less than
If it is made larger or has a softening point higher than 260°C, the separability in the separation process will be poor, making it impossible to obtain mesoface pitch with a high concentration, and the obtained mesoface pitch will have a high softening point. Become. The mesophase-containing pitch obtained in this step is suitably one in which most or substantially all of the mesophase components are in a spherical state with a diameter of 500 μm or less, preferably 300 μm or less.

(3)メソフェースピッチの分離 本発明においては、炭素質ピッチから製造されたメソフ
ェース含有ピッチは1次のメソフェースピッチ分離工程
に送られ、ここでメソフェース成分と非メソフェース成
分とに分離される。このメソフェースピッチと非メソフ
ェースピッチを分離するための方法としては、公知の種
々の固液分離法が適宜採用されるが、特に比重差を利用
する分離法(参考:特公昭61−38755号、特開昭
58−180585号、特開昭60−34619号各公
報)を採用するのが好ましく、とりわけ工業生産におい
ては、その中でも遠心分離法を採用するのが好ましい。
(3) Separation of mesoface pitch In the present invention, mesoface-containing pitch produced from carbonaceous pitch is sent to the first mesoface pitch separation step, where it is separated into mesoface components and non-mesoface components. Various known solid-liquid separation methods are appropriately employed to separate mesoface pitch and non-mesoface pitch, but in particular, a separation method that utilizes the difference in specific gravity (reference: Japanese Patent Publication No. 38755/1983) , JP-A No. 58-180585, and JP-A-60-34619) are preferably employed, and particularly in industrial production, centrifugation is preferably employed.

遠心分離法は、メソフェース含有ピッチに、その溶融状
態で、遠心分離操作を加えることにより、メソフェース
成分は非メソフェース成分よりも比重が大きいために迅
速に沈降し、合体成長しつつ下層(遠心力方向の層)へ
集積し、メソフェース成分が約80%以上で連続相を成
し、その中にわずかに非メソフェース成分を島状または
微小な球状体の形で包含するメソフェースピッチが下層
となり、一方上層は非メソフェース成分が大部分で、そ
の中にメソフェース成分が微小な球状体で分散している
形態の非メソフェースピッチとなり、しかもこの上層と
下層との界面が明瞭であって、しかも上層と下層の溶融
状態での比重が大きく異ることを利用して、下層を上層
より分離して取出し、メソフェースピッチと非メソフェ
ースピッチとを分離する方法である。なお、遠心分離操
作とは、流体に高速回転作用を与え、流体中のより比重
の大きい相を下層(遠心力の方向)へ集め、これを分離
する処理操作であり、その実施態様の一つとしていわゆ
る遠心分離機による操作、特に連続的に重相と軽相を分
離排出する連続型遠心分離機などが有利に使用される。
In the centrifugal separation method, mesophase-containing pitch is centrifuged in its molten state. Mesophase components have a higher specific gravity than non-mesophase components, so they quickly settle, coalesce, grow, and form the lower layer (in the direction of centrifugal force). The mesophase pitch is the lower layer, in which about 80% or more of the mesophase component forms a continuous phase, and a small amount of non-mesophase components are included in the form of islands or minute spheres. The upper layer has a non-mesoface pitch in which the majority of the non-mesoface components are dispersed in the form of small spherical bodies, and the interface between the upper layer and the lower layer is clear. This method utilizes the fact that the specific gravity of the lower layer in a molten state is significantly different, and separates the lower layer from the upper layer to separate mesoface pitch and non-mesoface pitch. Note that centrifugal separation is a processing operation that applies high-speed rotation to a fluid, collects a phase with a higher specific gravity in the fluid to a lower layer (in the direction of centrifugal force), and separates this, and is one of its embodiments. As such, operation using a so-called centrifugal separator, particularly a continuous type centrifugal separator that continuously separates and discharges a heavy phase and a light phase, is advantageously used.

遠心分離操作における温度は遠心力の大きさにもよるが
、メソフェース含有ピッチの軟化点以上の温度で、好ま
しくは280℃〜400℃、さらに好ましくは320℃
−380℃の範囲である。この範囲内の所定の一定温度
でもよく、また必らずしも一定温度でなくてもよい。
The temperature in the centrifugation operation depends on the magnitude of the centrifugal force, but is preferably a temperature higher than the softening point of the mesophase-containing pitch, preferably 280°C to 400°C, more preferably 320°C.
It is in the range of -380°C. A predetermined constant temperature within this range may be used, and the temperature does not necessarily have to be constant.

この工程では、メソフェース成分の多くの部分を遠心力
方向へ沈積させ合体せしめることが主目的であり、熱分
解および重縮合反応はできるだけ避ける必要がある。従
って400℃以上の温度は好ましくないし、また必要以
上の温度は遠心分離装置の長時間の連続運転を難しくす
るが、上述の温度では、その問題もない。また上述の範
囲よりも低温ではピッチの、特にメソフェースピッチの
粘度が大きいため、非メソフェース成分がメソフェース
成分と共に下層のメソフェースピッチ中に共沈し、長時
間の且つ非常に大きい遠心力加速度を与えても分離が難
しくなる。
In this step, the main purpose is to deposit and coalesce most of the mesophase components in the direction of centrifugal force, and it is necessary to avoid thermal decomposition and polycondensation reactions as much as possible. Therefore, a temperature higher than 400° C. is not preferable, and a temperature higher than necessary makes it difficult to operate the centrifugal separator continuously for a long time, but there is no such problem at the above-mentioned temperature. Furthermore, at lower temperatures than the above range, the viscosity of pitch, especially mesoface pitch, is high, so non-mesoface components co-precipitate with mesoface components into the underlying mesoface pitch, resulting in long-term and extremely large centrifugal acceleration. Even if given, separation becomes difficult.

また、該遠心分離操作の遠心力は、如何なる値であって
もよいが、メソフェース成分(重相)と非メソフェース
成分(軽相)とを、滞留時間を短かくして、効率的に短
時間で分離するために、好ましくは1.0OOG以上、
特に10,000〜40,0OOGの範囲を採用するこ
とができる。なお、50,0OOG以上では装置面の制
約がある9 本工程からメソフェース成分の含有量が90%以上、特
に95%以上のメソフェースピッチが、短時間に、経済
的に得られる。
The centrifugal force of the centrifugation operation may be of any value, but it is possible to efficiently separate mesophase components (heavy phase) and non-mesophase components (light phase) in a short time by shortening the residence time. In order to do so, preferably 1.0OOG or more,
In particular, a range of 10,000 to 40,000 OOG can be adopted. Note that when the pitch is 50,000 OOG or more, there are limitations in terms of equipment.9 From this process, a mesoface pitch having a content of mesoface components of 90% or more, especially 95% or more can be obtained economically in a short time.

また、炭素質ピッチの熱処理によってメソフェス含有ピ
ッチを製造する場合には、本工程で分離された非メソフ
ェースピッチは、再度の熱処理を加えることによって、
メソフェース含有ピッチに転化することができるので、
好ましい態様においては、この非メソフェースピッチは
特定時点で前記熱処理工程に循環される。この非メソフ
ェースピッチの循環により、該非メソフェースピッチは
再度熱処理を受け、最終的なピッチの収率を向上させる
In addition, when producing mesoface-containing pitch by heat treating carbonaceous pitch, the non-mesoface pitch separated in this process can be heat-treated again to
Since it can be converted to mesophase-containing pitch,
In a preferred embodiment, this non-mesoface pitch is recycled to the heat treatment step at a specific point in time. This circulation of non-mesoface pitch causes it to undergo heat treatment again, improving the final pitch yield.

なお、本発明においては、メソフェースピッチ分離工程
の直後に、適当な仕上げ熱処理工程を加えることも可能
である。すなわち、前記分離工程で特に短い滞留時間を
用いて、軟化点は充分低いが、メソフェース成分の含有
量が約80%−90%と、やや不充分なメソフェースピ
ッチを製造し、次にこれを300℃〜430℃の温度で
熱重質化反応処理を加えて、メソフェースピッチの特性
が狭い品質管理限界内に入るように調節する方法を採用
することもできる。メソフェース成分を80〜90%含
有するメソフェースピッチは非メソフェース成分を10
〜20%含有しているが、この非メソフェース成分は更
に熱重質化反応処理を少し加えることによって減少し、
また軟化点も次第に上昇することが分かっているので、
適度に調節された温度と処理時間で、分離後のピッチを
熱重質化することによって、メソフェース成分の含有量
を90以上、好ましくは95%以上に調節することがで
きる。
In the present invention, it is also possible to add an appropriate finishing heat treatment step immediately after the mesoface pitch separation step. That is, by using a particularly short residence time in the separation step, a mesophase pitch with a sufficiently low softening point but with a slightly insufficient content of mesophase components of about 80%-90% is produced, and then this is It is also possible to adopt a method of adding a thermogravid reaction treatment at a temperature of 300° C. to 430° C. to adjust the properties of the mesoface pitch to within narrow quality control limits. Mesophase pitch containing 80-90% mesophase components has 10% non-mesophase components.
It contains ~20%, but this non-mesophase component can be further reduced by adding a small amount of thermal weighting reaction treatment.
It is also known that the softening point gradually increases, so
The mesophase component content can be adjusted to 90% or more, preferably 95% or more, by thermograviding the separated pitch at an appropriately controlled temperature and treatment time.

また、本発明においては、メソフェースピッチ分離工程
の後に、キノリンネ溶成分除去あるいはn−ヘプタン可
溶成分除去のための溶剤抽出工程等や軽質全除去のため
の非酸化性ガス吹込み処理又は/及び真空脱気処理工程
等を設けることもできるし、また前記仕上げ熱処理工程
を設けた場合には、その直後にピッチの軟化点の過上昇
を調節するための軽度の水素化処理工程を設けることも
できる。
In addition, in the present invention, after the mesophase pitch separation step, a solvent extraction step for removing quinoline soluble components or n-heptane soluble components, a non-oxidizing gas blowing treatment for completely removing light substances, or/ It is also possible to provide a vacuum degassing treatment process, etc., and when the above-mentioned finishing heat treatment process is provided, a mild hydrogenation treatment process may be provided immediately after to adjust the excessive rise in the softening point of the pitch. You can also do it.

本発明においては、メソフェースピッチ分離工程で分離
されたメソフェースピッチ(又は前記仕上げ熱処理等を
付した場合には仕上げ熱処理等を受けたメソフェースピ
ッチ)は、例えば貯槽に送られ、そこで軟化点以上に加
熱保温されて、溶融状態に保たれる。この場合、ピッチ
は撹拌しておくのが好ましい。
In the present invention, the mesoface pitch separated in the mesoface pitch separation step (or the mesoface pitch that has undergone the final heat treatment, etc., if the above-mentioned final heat treatment, etc., is applied) is sent, for example, to a storage tank, where the softening point is lowered. It is heated and kept warm to keep it in a molten state. In this case, it is preferable to stir the pitch.

なお、本発明においては、当面の紡糸に必要な貴下外の
メソフェースピッチは、系外へ取り出され、固化し、例
えばペレットなどの状態で保存される。この固化された
メソフェースピッチは、必要時に再溶融され、紡糸工程
に送られる。
In the present invention, the mesophase pitch required for the current spinning is taken out of the system, solidified, and stored, for example, in the form of pellets. This solidified mesophase pitch is remelted when necessary and sent to the spinning process.

(4)紡糸 溶融状態を保たれたメソフェースピッチは、所望により
濾過処理で固形分を除いた後、直接公知の方法によって
紡糸することができる。このような方法は、例えば、直
径0.1mm〜0.5++u++の紡糸口を1〜2,0
00ケ有する紡糸口金を下方に有する金属製紡糸容器に
ピッチを張り込み、不活性ガス雰囲気で280〜370
℃の間の一定の温度にピッチを保持し、溶融状態に保っ
て不活性ガスの圧力を数100mmHgに上昇せしめて
口金から溶融ピッチを押し出し、温度及び雰囲気を制御
しつつ流下したピッチ繊維を、高速で回転するボビンに
巻き取るものである。
(4) Spinning The mesoface pitch maintained in a molten state can be directly spun by a known method after removing solid content by filtration if desired. Such a method, for example, uses a spinneret with a diameter of 0.1 mm to 0.5++u++ for 1 to 2.0 mm.
Pitch was placed in a metal spinning container having a spinneret of 0.000000000000000000000000 pitch below, and the pitch was 280 to 370 in an inert gas atmosphere.
The pitch is held at a constant temperature between 10°C and molten, and the pressure of the inert gas is increased to several 100 mmHg to extrude the molten pitch from the nozzle, and the pitch fibers flow down while controlling the temperature and atmosphere. It is wound onto a bobbin that rotates at high speed.

また、紡糸口金から紡糸したピッチ繊維を集束させて気
流で引取りつつ、下方の集積ケースの中にケンス状に集
積する方法を採用することもできる。この場合、紡糸容
器へのピッチの供給を、予め溶融したピッチをギアポン
プ等により加圧供給することによって連続的に紡糸する
ことが可能である。更に、上記方法において、口金の近
傍で、一定の温度に制御され高速で下降するガスを用い
て、ピッチ繊維を延伸しつつ引取り、下方のベルトコン
ベア上に長繊維を作る方法も用いることができる。
Alternatively, it is also possible to adopt a method in which pitch fibers spun from a spinneret are collected in a can-like manner in a lower collecting case while being collected by an air current. In this case, continuous spinning is possible by supplying pitch to the spinning container by supplying pre-melted pitch under pressure using a gear pump or the like. Furthermore, in the above method, it is also possible to use a method in which pitch fibers are drawn and drawn using gas that is controlled at a constant temperature and descends at high speed in the vicinity of the die to produce long fibers on a belt conveyor below. can.

更に、周壁に紡糸口金を有する円筒状の紡糸容器を高速
で回転させ、これに溶融ピッチを連続的に供給し、円筒
紡糸器の周壁より遠心力によってピッチを押し出し、回
転の作用によって延伸されるピッチ繊維を集積するよう
な紡糸方法を採用することもできる。
Furthermore, a cylindrical spinning vessel having a spinneret on the peripheral wall is rotated at high speed, molten pitch is continuously supplied to the spinning vessel, the pitch is pushed out from the peripheral wall of the cylindrical spinner by centrifugal force, and the spinning vessel is drawn by the action of rotation. It is also possible to adopt a spinning method that accumulates pitch fibers.

(5)集束剤(油剤)の付与 溶融紡糸したピッチ繊維は、エアサッカーを通して集束
しつつオイリングローラ−に導き、集束剤(油剤)をつ
けて更に集束する。
(5) Adding a sizing agent (oil) The melt-spun pitch fibers are bundled through an air sucker and guided to an oiling roller, where a sizing agent (oil) is applied and further bundled.

この場合の集束剤としては、例えばエチルアルコール、
イソプロピルアルコール、n−プロピルアルコール、ブ
チルアルコール等のアルコール類又は粘度3〜300c
st (30℃)のジメチルシリコン油、メチルフェニ
ルシリコン油等をシリコン油又はパラフィン油等の溶剤
で希釈したもの、又は乳化剤を入れて水に分散させたち
の;同様にグラファイト又はポリエチレングリコールや
ヒンダードエステル類を分散させたもの;その他通常の
繊維、例えばポリエステル繊維に使用される各種油剤の
内ピッチ繊維をおかさないものを使用することができる
In this case, examples of the sizing agent include ethyl alcohol,
Alcohols such as isopropyl alcohol, n-propyl alcohol, butyl alcohol or viscosity 3-300c
St (30℃) dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil, etc. diluted with a solvent such as silicone oil or paraffin oil, or dispersed in water with an emulsifier added; Similarly, graphite, polyethylene glycol, hindered Those in which esters are dispersed; and other ordinary fibers, such as those that do not damage pitch fibers among the various oils used for polyester fibers, can be used.

集束剤をピッチ繊維に付与する方法としては、0字型の
ガイドに通して付与する方法、オイリングローラ−法、
スプレー法等の従来公知の付与方法を採用することがで
きる。
Methods of applying the sizing agent to the pitch fibers include a method of applying it through a 0-shaped guide, an oiling roller method,
Conventionally known application methods such as a spray method can be employed.

また、集束剤の付与は、紡糸工程から不融化工程の間の
何れにおいても行なえるが、11弱なピッチ繊維を安定
に取扱うためには、紡糸口金と巻取機の間で行なうのが
好ましい。
Further, although the sizing agent can be applied at any time between the spinning process and the infusibility process, it is preferable to apply the sizing agent between the spinneret and the winder in order to stably handle the pitch fibers with a weak pitch of 11. .

集束剤の繊維への付着量は、通常0.01〜10重量%
であり、好ましくは0.05〜5重量2である。
The amount of sizing agent attached to the fibers is usually 0.01 to 10% by weight.
and preferably 0.05 to 5 weight 2.

(6)ピッチ繊維の不融化 前記集束剤が付与され、集束されたピッチ繊維は、公知
の方法によって不融化される。不融化工程の温度は15
0℃〜400℃、好ましくは200℃〜350℃の範囲
でステップ状又は徐々に昇温しで、通常は10分〜5時
間処理する。処理時間は不融化の反応が充分に均一に進
むように1日〜3日という長時間行なうことも差支えな
い。
(6) Infusibility of pitch fibers The pitch fibers to which the above-mentioned sizing agent has been applied and are bundled are infusible by a known method. The temperature of the infusibility step is 15
The temperature is raised stepwise or gradually in the range of 0°C to 400°C, preferably 200°C to 350°C, and the treatment is usually carried out for 10 minutes to 5 hours. The treatment time may be as long as 1 to 3 days so that the infusibility reaction proceeds sufficiently and uniformly.

不融化は、空気、酸素、空気と酸素若しくは窒素との混
合ガス又はNO2、オゾン、ハロゲン等の酸化剤を含ん
だ混合ガス等を使用して行なうことができる。
The infusibility can be achieved using air, oxygen, a mixed gas of air and oxygen or nitrogen, or a mixed gas containing an oxidizing agent such as NO2, ozone, or halogen.

(7)炭化及び黒鉛化 次に、この不融性となった炭素質ピッチ繊維を、化学的
に不活性なアルゴンガス又は窒素ガス等の雰囲気中で、
500〜1 、000℃まで昇温しで予備炭化した後、
1 、000〜2,000℃の範囲の温度まで昇温して
炭化することによって炭素繊維が得られ、2.000〜
3 、000℃の範囲内の温度まで昇温しで、黒鉛化処
理まで進めて、黒鉛繊維が得られる。
(7) Carbonization and graphitization Next, this infusible carbonaceous pitch fiber is heated in a chemically inert atmosphere such as argon gas or nitrogen gas.
After preliminary carbonization by raising the temperature to 500 to 1,000℃,
1. Carbon fibers are obtained by carbonizing by raising the temperature to a temperature in the range of 2,000 to 2,000 °C.
By raising the temperature to a temperature within the range of 3,000°C and proceeding to graphitization treatment, graphite fibers are obtained.

本発明においては、この炭化及び黒鉛化の方法の詳細に
ついて、特に限定するものではなく、−般公知の方法を
用いることができる。
In the present invention, the details of the carbonization and graphitization methods are not particularly limited, and generally known methods can be used.

また、不融化、炭化、黒鉛化処理の間、炉壁、炉底との
こすれ傷の発生を防止し、糸の収縮変形等を避け、ある
いは、外観の良い物性の高い炭素繊維、黒鉛繊維を得る
などの目的のために、集束剤をつけた繊維束を処理する
際、繊維束に荷重又は張力をかけておくことが好ましい
Also, during infusibility, carbonization, and graphitization treatments, it prevents scratches from rubbing against the furnace walls and furnace bottom, avoids shrinkage and deformation of the yarn, or produces carbon fibers and graphite fibers with good appearance and high physical properties. For these purposes, when processing a fiber bundle coated with a sizing agent, it is preferable to apply a load or tension to the fiber bundle.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法は、炭素質ピ
ッチから製造されたメソフェース含有ピッチをメソフェ
ース成分と非メソフェース成分とに分離するメソフェー
スピッチ分離処理に付した後、得られたメソフェースピ
ッチを固化させることなく溶融状態のまま直接紡糸し、
且つ前記メソフェースピッチの一部を固化し、必要時再
溶融して紡糸するという構成としたことから、(イ)メ
ソフェースピッチ分離処理により、紡糸に適正なメソフ
ェースピッチの形成が可能となる、 (ロ)そのため、紡糸性及び糸物性が改善される、(ハ
)メソフェースピッチを溶融状態のまま紡糸することに
より、ピッチ全量を固化する場合と比べ、固化/再溶解
による酸化、熱分解ガスの発生、メソフェース組織変化
が回避され、再溶解エネルギーが節減される、 (ニ)メソフェースピッチの一部を固化し、保存するこ
とにより、装置の運転変動の吸収能力が増大し且つ製造
計画の柔軟性が向上する、という卓越した効果を奏し、
その結果本発明によると、糸質の良好な高強度、高弾性
率の炭素繊維及び黒鉛繊維を安定的に製造することがで
きる。
The method for producing carbon fibers and graphite fibers of the present invention includes subjecting mesoface-containing pitch produced from carbonaceous pitch to a mesoface pitch separation treatment to separate mesoface components and non-mesoface components, and then subjecting the obtained mesoface pitch to Spun directly in the molten state without solidifying it,
In addition, since a part of the mesoface pitch is solidified and remelted when necessary for spinning, (a) the mesoface pitch separation process makes it possible to form a mesoface pitch suitable for spinning. (b) Therefore, spinnability and yarn physical properties are improved. (c) By spinning mesoface pitch in a molten state, oxidation and thermal decomposition due to solidification/remelting are reduced compared to the case where the entire pitch is solidified. Gas generation and mesophase structure changes are avoided, and remelting energy is saved. (d) By solidifying and preserving a portion of the mesophase pitch, the ability to absorb operating fluctuations of the equipment is increased and production planning is improved. It has the outstanding effect of improving the flexibility of
As a result, according to the present invention, high-strength, high-modulus carbon fibers and graphite fibers with good yarn quality can be stably produced.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、も
ちろん本発明の範囲はこれに限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is of course not limited thereto.

実施例1 石油の接触分解で副生ずる残渣油を、常圧に換算して4
50℃まで減圧蒸留し、更に得られたタールを100℃
において10,0OOGで遠心分離し、更に静電集塵装
置、濾過装置にかけて、タール中の触媒微粒子、固形炭
素分などの固形分を除去して得たタールを出発原料とし
た。
Example 1 Residual oil by-produced in catalytic cracking of petroleum, converted to normal pressure, is 4
Distilled under reduced pressure to 50℃, and further distilled the obtained tar to 100℃
The tar obtained by centrifuging at 10,0 OOG and then using an electrostatic precipitator and a filtration device to remove solids such as catalyst fine particles and solid carbon from the tar was used as a starting material.

固形分除去後の原料タールを予熱器で350℃に加熱後
、直径40cm、内容量150Qの撹拌機付熱処理反応
器(外周部加熱ヒーター付き)に100kg張込んだ。
After the solid content had been removed, the raw material tar was heated to 350° C. with a preheater, and then 100 kg was poured into a heat treatment reactor equipped with a stirrer (equipped with a peripheral heater) having a diameter of 40 cm and an internal capacity of 150 Q.

反応器の底部から窒素ガスを吹込みながら、415℃に
保って4時間熱処理し、メソフェース成分の含有量49
%のメソフェース含有ピッチを得た。
Heat treatment was performed at 415°C for 4 hours while blowing nitrogen gas from the bottom of the reactor, and the content of mesophase components was 49.
% mesophase-containing pitch was obtained.

そのピッチ収率は34重量でであった。The pitch yield was 34 wt.

反応器での熱処理反応終了後、直ちに反応器の底部から
メソフェース含有ピッチの抜出しを開始し、メソフェー
ス含有ピッチタンクへ送り出した。
Immediately after the heat treatment reaction in the reactor was completed, extraction of mesophase-containing pitch from the bottom of the reactor was started, and the mesophase-containing pitch was sent to a mesophase-containing pitch tank.

上記熱処理で製造されたメソフェース含有ピッチは、軟
化点が231℃であり、キノリンネ溶分を16.8重量
%含有しており、370℃の溶融状態の粘度は2.7ボ
イズを示した。
The mesophase-containing pitch produced by the above heat treatment had a softening point of 231°C, contained 16.8% by weight of quinolinated content, and had a viscosity of 2.7 voids in a molten state at 370°C.

上記メソフェース含有ピッチタンク内のピッチを溶融状
態のまま円筒型連続遠心分離装置へ送り、ローター温度
を350℃に制御しつつ、遠心力io、o。
The pitch in the mesophase-containing pitch tank is sent in a molten state to a cylindrical continuous centrifugal separator, and is subjected to centrifugal forces io, o while controlling the rotor temperature at 350°C.

OGで連続的に溶融状態のメソフェースピッチ(Aピッ
チ)と非メソフェースピッチ(エピッチ)に分離した。
It was continuously separated into molten mesoface pitch (A pitch) and non-mesoface pitch (Epitch) using OG.

分離後のエビッチは、熱処理反応器原料として全量再度
循環注入した。
The entire amount of Evitch after separation was recycled and injected again as a raw material for the heat treatment reactor.

上述の遠心分離条件で、Aピッチの収率は約48重量%
であった。Aピッチの軟化点は約263℃、キノリンネ
溶分29.0〜30.0重量%、メソフェース成分の含
有量は約98%であった。
Under the above centrifugation conditions, the yield of A pitch was approximately 48% by weight.
Met. The softening point of pitch A was approximately 263°C, the quinolinated content was 29.0 to 30.0% by weight, and the content of mesophase components was approximately 98%.

次に、得られた直後のAピッチの一部を溶融状態のまま
直接、直径0.31のノズルを有する紡糸器に供し、温
度355℃、約200mmHgの窒素圧で押し出して、
ノズル下部に設けた高速に回転するボビンに巻き取り、
約500m/分の引き取り速度で紡糸したところ、その
糸切れ頻度は1時間に1回以下の低頻度であり、紡糸ノ
ズルでの経時的な圧力損失の増加もほとんど見られず、
紡糸性は極めて良好であった。
Next, a part of the A pitch just obtained was directly applied in a molten state to a spinner having a nozzle with a diameter of 0.31, and extruded at a temperature of 355°C and a nitrogen pressure of about 200 mmHg.
It is wound onto a bobbin that rotates at high speed located at the bottom of the nozzle.
When the yarn was spun at a take-up speed of approximately 500 m/min, the frequency of yarn breakage was low, less than once per hour, and there was almost no increase in pressure loss over time in the spinning nozzle.
The spinnability was extremely good.

次いで、紡糸したピッチ繊維を酸素雰囲気下で230℃
で1時間放置して不融化し、次にN2ガス中で25℃/
分の昇温速度で1 、500℃まで加熱して放冷し、炭
素繊維を得た。更に、この炭素繊維の一部を。
Next, the spun pitch fibers were heated at 230°C in an oxygen atmosphere.
to infusible by leaving it for 1 hour at 25℃/N2 gas.
Carbon fibers were obtained by heating to 1,500° C. at a heating rate of 1.5 min and allowing to cool. Furthermore, some of this carbon fiber.

アルゴン気流中で1,100℃までは50℃/分の昇温
速度で、1 、100℃からは100℃/分の昇温速度
で、2,400℃まで加熱し、放冷して黒鉛繊維を得た
The graphite fibers were heated in an argon stream at a heating rate of 50°C/min up to 1,100°C, and at a heating rate of 100°C/min from 1,100°C to 2,400°C, and left to cool. I got it.

炭素繊維の特性は繊維径、引張り強度、引張り弾性率の
それぞれが10.0m、3.3GPa、260GPaで
あり、黒鉛繊維の特性は繊維径、引張り強度、引張り弾
性率のそれぞれが9.7声、3 、8GPa、590G
Paであった。
The characteristics of carbon fiber are fiber diameter, tensile strength, and tensile modulus of 10.0 m, 3.3 GPa, and 260 GPa, and the characteristics of graphite fiber are fiber diameter, tensile strength, and tensile modulus of 9.7 m, respectively. , 3, 8GPa, 590G
It was Pa.

実施例2 実施例1において温度350℃、遠心力10,0OOG
の条件で得られたAピッチの一部を冷却固化、長さ約8
■、直径約2.5■のペレットにして保存し、10日後
に、再溶融したところ、メソフェース成分の含有量は約
98%のままであったが、キノリンネ溶分は31.5重
量%に増加し、また軟化点は267℃に上昇していた。
Example 2 In Example 1, the temperature was 350°C and the centrifugal force was 10.0OOG.
A part of the A pitch obtained under the conditions was cooled and solidified to a length of about 8
■ When the pellets with a diameter of approximately 2.5 ■ were stored and remelted after 10 days, the mesophase component content remained at approximately 98%, but the quinoline soluble content was 31.5% by weight. and the softening point had risen to 267°C.

このピッチを1kgとり、実施例1と同様の方法で紡糸
(但し、紡糸温度は357℃であった)したところ、糸
切れ頻度は1時間に1〜2回であった。
When 1 kg of this pitch was taken and spun in the same manner as in Example 1 (however, the spinning temperature was 357°C), the frequency of yarn breakage was 1 to 2 times per hour.

このピッチ繊維を、実施例1と同様の方法で不融化処理
、炭化及び黒鉛化処理をして炭素繊維及び黒鉛繊維を製
造したところ、炭素繊維の特性は繊維径、引張り強度、
引張り弾性率のそれぞれが10、On、2.9GPa、
250GPa、黒鉛繊維の特性は繊維径、引張り強度、
引張り弾性率のそれぞれが9.7癖、3,6GPa、5
70GPaであった。
This pitch fiber was subjected to infusibility treatment, carbonization and graphitization treatment in the same manner as in Example 1 to produce carbon fiber and graphite fiber. The characteristics of the carbon fiber were fiber diameter, tensile strength,
Tensile modulus of elasticity is 10, On, 2.9GPa,
250GPa, the characteristics of graphite fiber are fiber diameter, tensile strength,
The tensile modulus of elasticity is 9.7, 3.6 GPa, and 5, respectively.
It was 70GPa.

比較例1 実施例1と同様の熱処理反応で、反応時間のみを10時
間に増加して熱処理し、メソフェース成分の含有量が9
8%、軟化点が約328℃、キノリンネ溶分が65重量
%のメソフェース含有ピッチを得た。
Comparative Example 1 The same heat treatment reaction as in Example 1 was carried out, only the reaction time was increased to 10 hours, and the mesophase component content was 9.
A mesophase-containing pitch with a softening point of about 328° C. and a quinoline solubility of 65% by weight was obtained.

このピッチを1kgとり、メソフェース成分と非メソフ
ェース成分を分離せずに、実施例1と同様の方法で紡糸
(ただし紡糸温度420℃で)したところ、糸切れ頻度
は10分間に3〜5回と多く、紡糸性は悪かった。
When 1 kg of this pitch was taken and spun in the same manner as in Example 1 (but at a spinning temperature of 420°C) without separating the mesophase and non-mesophase components, the frequency of yarn breakage was 3 to 5 times per 10 minutes. In many cases, spinnability was poor.

このピッチ繊維を、実施例1と同様の方法で不融化処理
、炭化及び黒鉛化処理をして炭素繊維及び黒鉛繊維を製
造したところ、炭素繊維の特性は繊維径、引張り強度、
引張り弾性率のそれぞれが10、OIlm、2.2GP
a、250GPa、黒鉛繊維の特性は繊維径、引張り強
度、引張り弾性率のそれぞれが9.7−12 、3GP
a、530GPaであり、物性は実施例に比し悪かった
This pitch fiber was subjected to infusibility treatment, carbonization and graphitization treatment in the same manner as in Example 1 to produce carbon fiber and graphite fiber. The characteristics of the carbon fiber were fiber diameter, tensile strength,
The tensile modulus of elasticity is 10, OIlm, and 2.2GP, respectively.
a, 250GPa, the characteristics of graphite fiber are fiber diameter, tensile strength, and tensile modulus of 9.7-12 and 3GP, respectively.
a, 530 GPa, and the physical properties were worse than those of the Examples.

比較例2 実施例1で得られたAピッチの一部を、溶融状態のまま
10日間貯蔵したところ、その軟化点は約321℃に、
キノリンネ溶分は43.6重量%に上昇していた。
Comparative Example 2 When a part of the A pitch obtained in Example 1 was stored in a molten state for 10 days, its softening point was about 321°C.
The quinoline dissolved content had increased to 43.6% by weight.

このピッチを1kgとり、実施例1と同様の方法で紡糸
(但し、紡糸温度は410℃であった)したところ、糸
切れ頻度は10分間に1〜2回と多く、紡糸性も低下し
た。
When 1 kg of this pitch was taken and spun in the same manner as in Example 1 (however, the spinning temperature was 410°C), the frequency of yarn breakage was as high as 1 to 2 times per 10 minutes, and the spinnability was also reduced.

このピッチ繊維を、実施例1と同様の方法で不融化処理
、炭化及び黒鉛化処理をして炭素繊維及び黒鉛繊維を製
造したところ、炭素繊維の特性りよ繊維径、引張り強度
、引張り弾性率のそれぞれが10、ba、2.5GPa
、250GPa、黒鉛繊維の特性器よ繊維径、引張り強
度、引張り弾性率のそれぞれ力19.8μs、2.9G
Pa、550GPaであった。
The pitch fibers were subjected to infusibility treatment, carbonization and graphitization treatment in the same manner as in Example 1 to produce carbon fibers and graphite fibers. Each is 10, ba, 2.5GPa
, 250 GPa, and the characteristics of graphite fiber: fiber diameter, tensile strength, and tensile modulus of force 19.8 μs and 2.9 G, respectively.
Pa, 550GPa.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)メソフェースピッチを紡糸し、炭化し、更に場合
により黒鉛化する炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法にお
いて、炭素質ピッチから製造されたメソフェース含有ピ
ッチを、メソフェース成分と非メソフェース成分とに分
離し、分離されたメソフェースピッチを固化させること
なく溶融状態のまま直接紡糸し、且つ前記メソフェース
ピッチの一部を固化し、必要時再溶融して紡糸すること
を特徴とする炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。
(1) In a method for producing carbon fibers and graphite fibers in which mesoface pitch is spun, carbonized, and optionally graphitized, mesoface-containing pitch produced from carbonaceous pitch is separated into mesoface components and non-mesoface components. Carbon fiber and graphite, characterized in that the separated mesophase pitch is directly spun in a molten state without solidifying, and a part of the mesophase pitch is solidified, and when necessary, it is remelted and spun. Fiber manufacturing method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114351536A (en) * 2021-12-03 2022-04-15 范思哲 High-temperature melting equipment for petroleum asphalt for roads

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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