JPH0431494A - 超清浄炭素質ピッチの製造方法 - 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〕 本発明は炭素材料、特に高性能炭素繊維を製造するのに
適した超清浄炭素質ピッチの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

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、かかる観点から炭素成形材料、炭素
繊維などが注目されている。

特に、炭素質ピッチから炭素繊維を製造する方法は、安
価で高性能の炭素繊維を製造し得る方法として重要視さ
れており、近年多くの研究がなされ、炭素質ピッチから
得られる炭素繊維の性能も向上している。

しかしながら、炭素質ピッチから得られるピッチ繊維は
極めて脆弱であるために、その後の工程での糸扱いにお
いて多くの工夫が強いられている。

更に、近年、炭素質ピッチに残存する灰分の量が、炭素
質ピッチからピッチ繊維を紡糸する際の糸切れや、最終
製品たる炭素繊維の物性に極めて大きく影響を及ぼす事
が次第に明らかになってくるに従い、灰分含有量の少な
い清浄な炭素質ピッチを得ることが重要な問題となって
きた。

炭素質ピッチ中の灰分を除去する方法としては、その容
易さから、炭素質ピッチの製造原料である原料タールを
、遠心分離してタール中の灰分が０゜００５重ｉｔ％（
５０ｐｐｍ）以下となるよう番こする方法（特開昭５８
−８１６１９号公報）や原料タールを５０〜２００℃に
加熱して静電集塵槽を通して灰分を除去し、その後熱分
解重縮合を行ない製品メンフェースピッチ中の灰分を０
゜１重重％（１、ＯＯＯｐｐｍ）以下にする方法（特開
昭６３−１６２７１３６号公報）が開示されている。

一方、直接炭素質ビッツから灰分を除去する方法として
は、炭素質ピッチを高い遠心力下で遠心分離する方法（
特開昭６０−３４６１９号公報）が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、原料タールから灰分を除去する方法では、例
えば灰分含有量を１０ｐｐｍ（０，００１％）まで減少
させたとしても、ピッチ製造工程で、灰分が約１０〜約
９０倍に蓄積して、１００〜９００ｐｐｍに」二昇して
しまうという欠点があり、また反応容器や配管等の腐蝕
や摩耗により金属がはがれ落ち混入してくるという問題
がある。一方、炭素質ピッチから直接灰分を除去する方
法は、炭素質ピッチが高粘度物質であるため、細かい粒
子の除去が難しく、低灰分ニしにくいという難点があっ
た。従って、灰分除去処理後のピッチ中の残存灰分は、
通常約５０ｐｐ謬どまりであった。

本発明者らは、更に高強度及び高弾性率を有する炭素繊
維を開発する過程で、ピッチ中の灰分が約５０ｐｐｍで
あったとしても、構造欠陥の原因となること、特に２，
０００℃以上で高温焼成を行なった場合には、繊維の中
で空孔を生ずることなどで、強度の発現が困難なことが
分かった。

また、より高強度を発現するためには、単に灰分を５０
ｐｐｍ以下にするだけでは不充分であり、灰分の中でも
特定の元素が強度の発現に大きく影響していることが分
かった。

そこで、炭素質ピッチ中の灰分による構造欠陥を排除し
、超高強度の炭素繊維を得るためには、新規な超清浄炭
素質ピッチの出現が望まれてきた。

これらの問題点の解決のために、本発明者らは先に炭素
質ピッチを焼結金属製のフィルターを用いて濾過する超
清浄炭素質ピッチの製造方法に関する提案を行なった（
特願平２−７９８２７号）が、該方法には炭素質ピッチ
の濾過速度が遅いという欠点のあることが分かった。

従って、本発明の目的は、このような問題点を克服した
、すなわち灰分中の特定の元素の含有量の極めて低い、
高性能炭素繊維が安定して容易に迅速に得られる超清浄
炭素質ピッチの製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、本発明に係る超清浄炭素質ピッチの製造方
法によって達成される。

ずなオ〕ち、本発明によれば、炭素質ピッチ製造用の原
料を、先ず第１次の灰分除去処理に付して含有灰分の大
半を除去しく含有灰分１００ｐｐｍ以下とする）、次い
で得られた低灰分原料を用いて炭素質ピッチを製造した
後、得られた炭素質ピッチを、遠心分離による第２次の
灰分除去処理に付し、更にその後にフィルターを用いた
濾過処理による第３次の灰分除去処理に付して炭素質ピ
ッチ中の残存灰分を除去することを特徴とする炭素材料
用の超清浄炭素質ピッチの製造方法が提供される。

本発明の方法においては、灰分除去処理を１次、２次及
び３次に分けて行なうので、各工程での灰分の除去処理
時間を短かくすることができ、その結果従来法に比べて
、迅速に超清浄なピッチを得ることができる。

本発明における第１次の灰分除去処理は、好ましくは炭
素質ピッチの原料の粘度がＯ，０ＯＩＰａ−ｓから１０
Ｐａ−ｓである温度域において、フィルターを用いて濾
過処理することにより行なわれる。この場合、原料の粘
度が低いので、灰分除去処理は迅速に実施できる。また
、第２次の灰分除去処理は、好ましくは、炭素質ピッチ
の粘度が０．０５Ｐａ−ｓから９０Ｐａ−ｓである温度
域において、　ｔｏ、０ＯＯＧ−４０，０ＯＯＧの遠心
力下で遠心分離することによって行なわれる。更に、第
３次の灰分除去処理は、好ましくは炭素質ピッチの粘度
が０，０５Ｐａ−ｓから９０Ｐａ−ｓである温度域にお
いて、フィルターを用いて濾過処理することにより行な
われる。

本発明の上記第１次、第２次及び第３次の灰分除去処理
により、炭素質ピッチ中のＦｅ分が２ｐｐｍ以下、ＡＱ
分がｌｐｐｍ以下及びＳｉ分が３　、３ｐｐｍ以下であ
って、しかもＦｅ分、１１分及びＳｉ分の合計含有量が
５ｐｐｍ以下である炭素材料製造用に適した超清浄炭素
質ピッチが、容易に製造される。

なお、ここでいうＦｅ分、ＡＱ分及びＳｉ分は、次の方
法によって求めた値である。すなわち、試料ピッチを濃
硫酸で処理し、加熱炭化した後、７５５±２５℃で灰化
する。この灰分を炭酸ナトリウムで融解後、塩酸と水で
溶解し、試料溶液とする。この試料溶液について、誘導
結合プラズマ発光分光分析装［（ＩＣＰ発光分光分析装
置）にて、Ｆｅ、ＡＱ及びＳｉの各元素の発光強度を測
定し、予め作成した検量線から試料中の各元素の濃度を
求め、これをそれぞれＦｅ分、ＡＱ分及びＳｉ分とした
。なお、ＩＣＰ発光分光分析装置としては、島原製作所
製ｒＩＣＰＳ−１０００■」シーケンシャルタイプを使
用した。

本発明の製造方法によって得られる炭素質ピッチは、前
記のように、Ｆｅ分が２ｐｐｍ以下、ＡＱ分がｌｐｐｍ
以下及びＳｉ分が３．３ｐｐｍ以下であって、しかもＦ
ｅ分、ＡＱ分及びＳｉ分の合計量が５ｐｐｍ以下である
ことが好ましいが、これらの灰分けその大半が粒径０．
１戸以下の粒子として存在している。前記灰分の含有量
がこのように低いことにより、本発明で得られた炭素質
ピッチから常法に従って炭素繊維を製造すると、ピッチ
中の前記元素による炭素繊維の構造欠陥が排除され、超
高強度の炭素繊維が安定的に容易に得られる。灰分とし
ては、通常、前記のＦｅ分、Ａｐ分、Ｓｉ分の他にも微
量のＮｉ分、Ｃｒ分などが含まれているが、前記のよう
にピッチ中にＦｅ分が２ｐｐｍ以下、ＡＱ分がｌｐｐｍ
以下及びＳｉ分が３゜３ｐｐｍ以下であって、しかもＦ
ｅ分、ＡＱ分及びＳｉ分の合計量が５ｐｐｍ以下とする
ことによって、高性能炭素材料、特に超高強度、高弾性
率の炭素繊維を製造し得る超清浄炭素質ピッチが得られ
る。

更に、ピッチ中のＦｅ分が０．８ｐｐｍ以下、ＡＱ分が
０゜５ｐｐｍ以下及びＳｉ分が１．４ｐｐｍ以下であっ
て、しかもＦｅ分、ＡＱ分及びＳｉ分の合計量が２ｐｐ
ｍ以下とすることが、特に好ましい。

なお、Ｆｅ分、ＡＱ分及びＳｉ分の合計量が５ｐｐｍを
越える炭素質ピッチを用いて炭素繊維を製造すると、炭
素繊維の内部に欠陥を生じ、充分な高強度の炭素繊維が
得られない。特に、２，０００℃以上の高温焼成の場合
に、強度の発現が低下する。また、理由は定かでないが
、Ｆｅ分のみが２ｐｐｍを越えた場合も、強度発現は充
分でない。同様に、ＡＱ分のみがｌｐｐｍ＋あるいはＳ
ｉ分のみが３．３ｐｐｍを越えた場合も、強度の発現は
充分でない。

高性能炭素材料、特に超高強度、高弾性率の炭素繊維を
製造するためには、前記のようにＦｅ分が２ｐｐｍ以下
、ＡＱ分がｌｐｐｍ以下及びＳｉ分が３　、３ｐｐ＋ｎ
以下であって、しかもＦｅ分、ＡＱ分及びＳｉ分の合計
が５ｐｐｍ以下というように、特定値以下の元素を含有
する超清浄炭素質ピッチであることが必要である。

本発明で用いる原料炭素質ピッチは、公知の出発原料、
例えば石油系の各種重質油、熱分解タール、接触分解タ
ール、石炭の乾留によって得られる重質油、タールなど
を出発原料として、その熱分解重縮合によって得られる
メソフェースピッチ（光学的異方性ピッチ）、芳香族炭
化水素類を原料とするメソフェースピッチ、光学的異方
性相と光学的等方性相を含有するピッチあるいは光学的
等方性ピッチであっても良い。例えば、超高強度の高性
能炭素繊維を、熱分解重縮合によって得られたメソフェ
ースピッチから製造する場合、メソフェース含有量７０
〜１００％のメンフェースピッチが好ましく、特に実質
的に１００％のメソフェースを含有するメソフェースピ
ッチが最も好ましい。

出発原料のタール等を熱分解重縮合してメンフェースピ
ッチを製造する場合、光学的異方性相の含有率を高めよ
うとすると、得られるメンフェースピッチの軟化点が高
くなり、この場合には必然的に紡糸温度が高くなるが、
このことは紡糸を困難にし、糸切れを起こし易くする。

従って、メソフェースピッチの製造においては、熱重縮
合を半ばで打ち切って、その重縮合物を３５０〜４００
℃の範囲の温度で保持して実質的に静置し、下層に密度
の大きい光学的異方性相（以下ＡＰ相と記す）を成長熟
成させつつ沈積し、これを上層の密度の小さい光学的等
方性相（以下ＩＰ相と記す）が多い部分より分離して取
り出すという方法を採用することが好ましい、この方法
の詳細は、特開昭５７−１１９９８４号公報に記載され
ている。

メソフェースピッチの更に好ましい製造方法は、特開昭
５８−１８０５８５号公報に記載されている如く、ＡＰ
相を適度に含み未だ過度に重質化されていない炭素質ピ
ッチを、溶融状態のまま遠心分離操作にかけ、迅速にＡ
Ｐ相部分を沈降せしめる方法である。

この方法によれば、ＡＰ相は合体成長しつつ下層（遠心
力方向の層）に集積し、ＡＰ相が約８０％以」二で連続
層を成し、その中に僅かにＩＰ相を晶状又は微小な球状
体で分散している形態のピッチとなる。

この場合、両層の境界が明瞭であり、下層のみを上層か
ら分離することができ、容易にＡＰ相含有率が大きく且
つ軟化点の低い、従って紡糸しやすいメンフェースピッ
チを製造することができる。この方法によれば、ＡＰ相
含有率が９５％以上で軟化点が２３０℃〜３２０℃のメ
ソフェースピッチを短時間に、経済的に得ることができ
る。

このようにして得られるメンフェースピッチは、均質性
と高い配向性にもかかわらず軟化点が低いので、溶融紡
糸特性において本質的に優れているものである。しかし
ながら、このようなピッチを使用しても、紡糸時には断
糸や毛羽立ちが発生するが、その原因は、ピッチを製造
するための原料に既に混入している触媒や装置の摩耗、
腐蝕等によって混入してくる異物などによるところが極
めて大きい。

本発明では、炭素質ピッチの製造用原料の段階で行なう
第１次の灰分除去処理及び炭素質ピッチの製造後に行な
う第３次の灰分除去処理とも、フィルターにより濾過処
理するのが好ましいが、この場合の濾過処理は、孔径０
．０５〜５μｓのフィルターを用い、不活性ガス雰囲気
下、濾過圧力１〜１００ｋｇｆ／ｃｍ”のもとで実施さ
れる。この場合フィルターとしては、焼結金属製フィル
ター、金網フィルター金属粉末充填フィルターなど、前
記の微細な孔径を有し月つ耐熱性を有するもの（ピッチ
の粘度が０．０５〜９０Ｐａ−ｓである温度域としては
、最高温度が３００〜４００℃まで達する場合もあるの
で）が使用される。

」−記のフィルターの中では、特に焼結金属製フィルタ
ーが好ましく使用される。使用される焼結金属製フィル
ターとしては、ステンレスｆＲ（例えばＳＵＳ　３１６
Ｌ）の短繊維を積層焼結したもので、孔径０．０５−５
μｍ、特に０．１〜１μｍ、空隙率５０％以上、特に６
０〜８０％程度のものが好ましい。孔径が５μｌを越え
る場合には灰分の捕捉効率が低下するし、逆に０．０５
μｍ未満では微細な目のフィルターの製作が困難という
問題がある。また、空隙率は大きい方が好ましいが、あ
まり大きいとフィルターの機械的強度が低下する。孔径
の測定は、公知の方法であるバブルポイント法によって
求められる。

フィルターエレメントとしては、ディスクフィルターの
他、プリーツ型円筒フィルター、フラット型円筒フィル
ター、チューブ型フィルター　リーフディスクフィルタ
ーなど各種のものが使用できる。

前記焼結金属製フィルターは、金網フィルターや金属粉
末充填フィルター等に比べ、孔径が小さく、安定性に優
れ、灰分保持能力も高い。

本発明では、炭素質ピッチの製造用原料の段階で行なう
第１次の灰分除去処理及び炭素質ピンチの製造後に行な
う第３次の灰分除去処理とも、前記フィルターを用いて
１段の濾過処理を行なうことによって、清浄な炭素質ピ
ッチが得られるが、更に清浄な炭素質ピッチの製造原料
及び清浄なピッチを得る場合には、孔径の／Ｊｌさい焼
結金属フィルターを用いて、２段階以上の濾過操作を行
なうことによって達成される。

第１段目の濾過圧フィルターとしては、孔径０．０５〜
５戸の焼結金属製フィルターが用いられる。第２段目の
濾過圧フィルターとしては、孔径０．０５〜５声のフィ
ルターに、予め灰分を含有する炭素質ピッチ製造原料又
は炭素質ピッチを少なくとも１〜３時間あるいはそれ以
上通し、フィルターの目が微細な灰分粒子により適度に
目詰りを起こしているものが使用される。なお、第２段
目のフィルターとして１〜３時間あるいはそれ以上使用
したものを、更に第３段目のフィルターとして使用する
と、より微細な粒子を捕捉することができ、より清浄な
炭素質ピッチ製造原料及び炭素質ピッチが得られる。

この場合の第１段目の濾過処理は、１〜１００ｋｇｆ／
ａｌの加圧下で、不活性雰囲気下に実施される。メソフ
ェースピッチの場合は、通常３００〜４００℃の温度で
実施するのが好ましい。

また、上記のように灰分をプレコートしたフィルターに
よる後段の濾過処理は、不活性雰囲気下、第１段目の濾
過処理に引続き第１段目と同じ範囲の粘度で実施するの
が好ましい。

超清浄炭素質ピッチを得るためには、第１次、第３次の
灰分除去処理とも前記のように２段階以上の濾過処理を
行なうのが好ましいが、濾過速度を上げるため、第１段
目のフィルターはフィルターが閉塞する毎に逆洗してフ
ィルターを再生しつつ濾過を行ない、下流のフィルター
はそのまま長時間使用するような操作を行なっても良い
。

本発明においては、第１次の灰分除去処理により、含有
灰分の大半が除去された（含有灰分１１００ｐｐ以下と
された）低灰分原料を用いて、炭素質ピッチが製造され
るが、得られた炭素質ピッチは、次に遠心分離による第
２次の灰分除去処理に付される。

遠心分離による灰分除去処理は、炭素質ピッチ、例えば
メソフェースピッチに、その溶融状態で、遠心分離操作
を加えることにより、比重の大きい灰分粒子を多く含有
する固体スラリー層をメンフェースピッチから分離する
方法である。この固体スラリー層は、遠心分離装置の回
転体内筒に灰分微粒子が付着した状態のものであり、お
おむね固相である。なお、遠心分離操作とは、流体に高
素回転作用を与え、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。

遠心分離操作は、炭素質ピッチの粘度が０．０５Ｐａ・
Ｓから９０Ｐａ−ｓである温度域において行なうのが好
ましい。ピッチ粘度が９０Ｐａ−ｓより高い場合には、
灰分微粒子がメソフェースピッチ成分に包含されていて
、長時間且つ非常に大きい遠心力を与えても、灰分微粒
子の除去が困難である。逆に、０．０５Ｐａ−８未満で
は、炭素質ピッチの温度が高くなりすぎて、該ピッチの
熱分解重縮合反応が進行するおそれがある。上記粘度を
与える炭素質ピッチの温度は、該ピッチの性状によって
異なるが、−船釣には２８０〜４００℃の範囲内である
。

また、該遠心分離操作の遠心力加速度は、炭素質ピッチ
中の灰分粒子を効果的に分離するために、少なくとも１
０，０００Ｇ、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。

なお、前記したような炭素質ピッチの前暉体ピッチを、
溶融状態において遠心分離操作にかけ、高濃度、低軟化
点のメソフェースピッチを得るという方法を採用した場
合には、該遠心分離操作において、本発明の第２次の灰
分除去処理を同時に実施できる（すなわち、ＩＰ、　Ａ
Ｐ及び固体スラリー層の３Ｍを同時に分離する）ので、
別途遠心分離による灰分除去処理を行なう必要はない。

本発明では、炭素質ピッチは前記第２次の灰分除去処理
に付された後、次いで前記のフィルターを用いた濾過処
理による第３次の灰分除去処理に付され、該ピッチ中の
残存灰分が除去され、清浄な炭素質ピッチが得られる。

なお、これまで炭素質ピッチの製造用原料の段階で行な
う第１次の灰分除去方法としては、フィルターによる濾
過処理について述べてきたが、別な方法として、５，０
００〜４０，０ＯＯＧの遠心力下で遠心分離する方法や
、静電集塵槽の電極面に原料を通すことによって灰分を
除去する方法なども適用することができる。また、炭素
質ピッチの製造用原料の段階で行なう第１次の灰分除去
処理は、ベンゼン、トルエン、キシレン等の溶剤によっ
て希釈して行なってもよい。なお、第１次の灰分処理後
、原料中の軽質分を除去すること、あるいは原料中の軽
質分を除去後、第１次の灰分除去処理を行なうことも、
必要に応じて採用される。

〔実施例〕

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。

実施例］。

減圧軽油の接触分解で副生する比重０゜９９２、炭素含
有率８８．９重量％、水素含有率９．８重量％の重質残
渣油（炭素質ピッチ製造用原料）を、減圧蒸留装置で５
常圧に換算して４１５℃迄蒸留して収率７３重量％の残
渣タールを得た。得られた残渣タールは、比重１，０６
２、炭素含有率８９．１重量％、水素含有率９．７重量
％、灰分０．２２重量％（２、２００ｐｐ＋ｍ）、１０
０℃における粘度は１４．７センチストークスであった
。

この残渣タールを濾過装置に導入し、第１次の灰分除去
処理を行なった。フィルターとしては、孔径１μｓのス
テンレス鋼（ＳＵＳ　３１６１、）製からなる焼結金属
製フィルター〔日本精練■製：　ＮＰ−１３を使用して
、濾過処理を行なった。フィルターの直径は６０１ｍｍ
であった。

上記のフィルターを装着した濾過装置に、前記の残渣タ
ール２ｋｇを導入して、濾過を行なった。

雰囲気は窒素ガスで行ない、窒素ガスで加圧して行なっ
た。濾過時の圧力は２０ｋｇｆ／ｓｆであった。濾過時
の温度は１００℃であり、残渣タールの粘度は０．０１
３Ｐａ−ｓであった。この第１次の灰分除去処理に要し
た時間は４０分であった。濾過処理後の残渣タール中の
灰分は３０ｐｐｍであった。

このタール２０ｋｇを３０Ｑの内容積の反応器に入れ、
常圧窒素ガス流通下、充分撹拌しながら４１５℃で３．
５時間熱処理し、軟化点２４０℃、キノリンネ溶分１３
．９重量％で、偏光顕微鏡でＷｔ察すると約５５％の光
学的異方性相を含有するピッチを２３．０重量％の収率
で得た。

このピッチを３５０℃に温度制御してローター有効内容
積２００−の円筒型連続遠心分離機へ所定流量２０−７
分で送り、ローター温度を３５０℃に制御しつつ、遠心
力２０，０ＯＯＧで連続的に重液と軽液に分離した。こ
のとき、同時に灰分除去処理（第２次灰分除去処理）を
行なった。所要時間は１８分であった。重液排出口より
採取したピッチの収率は５１重量％で、軟化点２６８℃
、キノリンネ溶分２８，１重量％、偏光顕微鏡で１１察
した光学的異方性相は９９％であった。

得られたメソフェースピッチを濾過装置に導入し、第３
次の灰分除去処理を行なった。フィルターとしては、孔
径０．１μｓのステンレス鋼（ＳＵＳ３１６１、）製か
らなる焼結金属製フィルター〔日本精練（株）製：ＮＰ
−２０１）を使用して、濾過処理を行なった。フィルタ
ーの直径は６０１１１＋であった。

このようなフィルターを装着した濾過装置に。

遠心分離機で分離して得た前記液晶ピッチ２５０ｇを導
入して、濾過を行なった。雰囲気は窒素ガス雰囲気で行
ない、窒素ガスで加圧して濾過を行なった。濾過時の圧
力は４０ｋｇｆ／ｃＪで行なった。濾過時の温度は３４
０℃であり、メソフェースピッチの粘度は９Ｐａ−９で
あった。２５０ｇのメソフェースピッチの濾過時間（第
３次灰分除去処理時間）は１０分であった。

このようにして得た超清浄ピッチ中のＦｅ分は１．４ｐ
ｐｍ、　ＡＱ分は０．４ｐｐｍ、　Ｓｉ分は２．８ｐｐ
ｍであり、Ｆｅ分、　ＡＱ分及びＳｉ分の合計量は４　
、６ｐｐｍであった。

得られた超清浄メンフェースピッチを、直径０　、３ｍ
ｍの単孔ノズルを有する紡糸機に充填して温度３３５℃
で溶解し、窒素加圧下で押出してノズル下部でボビンに
巻取り、５００ｍ／分の引取り速度で紡糸した。１時間
の紡糸中、糸切れは１回もなかった。

次に、このピッチ繊維を酸素雰囲気中、２３０℃で】時
間不融化を行なった後、２０℃／分の速度で１．５００
℃まで昇温しで炭化を行ない、炭素繊維を得た。得られ
た炭素繊維は、繊維径１０．０趣、引張り強度３．５Ｇ
Ｐａ、引張り弾性率２６０ＧＰａであった。

更に、２，５００℃まで焼成して黒鉛繊維を得た。

得られた黒鉛繊維は繊維径９．８鐸、引張り強度３．７
ＧＰａ、引張り弾性率７５０ＧＰａと極めて高品質であ
った。

実施例２ 炭素質ピッチの製造用原料の段階で行なう第１次の灰分
除去処理及び炭素質ピッチの製造後に行なう第３次の灰
分除去処理を、フィルターを２段にして行なった以外は
、実施例１と同様に処理した。

炭素質ピッチの製造用原料の段階で行なう第１次の灰分
除去処理では、第１段目のフィルターとしては、直径が
６０ｍｍで孔径がＩＩＪｍのステンレス鋼（ＳＯ５３１
６Ｌ）製からなる清浄な新品の焼結金属製フィルター〔
日本精ｇ■製：ＮＰ−１）を装着し、第２段目のフィル
ターとしては、予め前記の原料（残渣タール）を１時間
濾過して、残渣タール中の灰分を、上記と同じ焼結金属
製フィルター上にプレコートしたフィルターを装着した
。残渣タール２ｋｇの濾過時間（第１成豚分除去処理時
間）は５０分であった。

濾過処理後の残渣タール中の灰分は２０ｐｐｍであった
。

上記残渣タールを重縮合反応に処して、実施例１と同様
にして炭素質ピッチを得た。この炭素質ピッチを２０　
、０ＯＯＧの遠心力下で実施例１と同様に処理した。処
理時間（第２成豚分除去処理時間）は１８分であった。

炭素質ピッチの製造後に行なう第３次の灰分除去処理は
、第１段目のフィルターとしては、孔径が０．１趨のス
テンレス鋼（ＳＵＳ　３１６Ｌ）製からなる清浄な新品
の焼結金属製フィルターを用い、第２段目のフィルター
としては、予め遠心分離機で分離したメソフェースピッ
チを１時間濾過して、メソフェースピッチ中の灰分を、
上記と同じ焼結金属製フィルター上にプレコートしたフ
ィルターを装着した。メンフェースピッチ２５０ｇの濾
過時間（第３水成分除去処理時間）は２０分であった。

このようにして得た超清浄ピッチ中のＦｅ分は０、ｌｐ
ｐｍ、　ＡＱ分は０．ｌｐｐｍ、　Ｓｉ分は０．３ｐｐ
ｍであり、Ｆｅ分、ＡＱ分及びＳｉ分の合計量は０．５
ｐｐｍであった。灰分の粒子を走査顕微鏡で観察したと
ころ、粒子の大半はＯ，ＯＳ、以下のものであった。

得られた超清浄メンフェースピッチを、実施例１と同様
にして紡糸したところ、１時間の紡糸中。

糸切れは１回もなかった。

実施例１と同様にしてｔ　、　ｓｏｏ℃まで焼成して得
た炭素繊維は、繊維径１０．０Ｉｌｒｎ、引張り強度３
．７ＧＰａ、引張り弾性率２６０ＧＰａであり、２　、
５００℃まで焼成して得た黒鉛繊維は、繊維径９．９ｐ
ｍ、引張り強度４．６ＧＰａ、引張り弾性率７６０ＧＰ
ａと極めて高品質であった。

比較例１ 実施例１の遠心分離後の９９％光学的異方性相を含むメ
ソフェースピッチ（灰分２５０ｐｐｍ）を、そのまま紡
糸した以外は、実施例１と同様に処理した。

この場合、紡糸中の糸切れは１時間に１２回であった・ １　、５００℃に焼成して得た炭素繊維の引張り強度は
２．４ＧＰａ、引張り弾性率は２５０ＧＰａであり、２
，５００℃に焼成して得た黒鉛繊維の引張り強度は１　
、７ＧＰａ、引張り弾性率は６００ＧＰａであった。実
施例１に較べて、引張り強度は大幅に低く、引張り弾性
率も低かった。

比較例２ 炭素質ピッチの製造原料（残渣タール）の段階での第１
次の灰分除去処理及び炭素質ピッチ製造後に行なう第２
次の灰分除去処理を行なわなかった（炭素質ピッチの遠
心分離は５，０ＯＯＧで実施）以外は、実施例１と同様
に処理した。この場合、２５０ｇのメソフェースピッチ
の濾過処理に４時間を要した。

本比較例に比べ実施例１及び２によると、超清浄ピッチ
が迅速に得られることが明白である。

〔発明の効果〕

本発明の方法は、前記構成としたことから、極端に灰分
含有量、特に特定元素の含有量が低いため、本発明の方
法によって得られた超清浄ピッチを用いて炭素繊維を製
造すると、高強度及び高弾性率の炭素繊維を製造するこ
とができる。特に、高温焼成した場合に、従来みられた
繊維内の欠陥が出なくなり、超高強度、高弾性率の黒鉛
繊維が製造できる。

しかも、本発明の方法によると、このような超清浄炭素
質ピッチを、容易に迅速に製造することができる。

以上のように、本発明の方法によって得られるピッチか
ら製造される炭素繊維及び黒鉛繊維は、欠陥がなく、高
強度と高弾性率を有する特性を具備するので、自動車、
宇宙開発、建築物等の軽量構造材料用強化繊維として、
極めて有効に使用し得る。

また、本発明の方法によって得られる超清浄ピッチは、
炭素／炭素複合材料のマトリックスとしても、高温焼成
下で欠陥がないので、優九たマトリックス材として使用
することができる。

以上、メソフェースピッチ系を中心に述べてきたが、光
学的等方性ピッチである場合においても、欠陥のない汎
用の炭素繊維あるいはその他の炭素材料を製造できると
いう利点を有する。

また、本発明の方法によって得られたピッチを用いた場
合、炭素繊維製造工程における紡糸性を、従来にも増し
て改善できるという長所を有する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素質ピッチ製造用の原料を、先ず第１次の灰分
   除去処理に付して含有灰分の大半を除去し、次いで得ら
   れた低灰分原料を用いて炭素質ピッチを製造した後、得
   られた炭素質ピッチを、遠心分離による第２次の灰分除
   去処理に付し、更にその後にフィルターを用いた濾過処
   理による第３次の灰分除去処理に付して炭素質ピッチ中
   の残存灰分を除去することを特徴とする炭素材料用の超
   清浄炭素質ピッチの製造方法。