JPH0615724B2 - 炭素質ピッチ繊維 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、炭素質ピッチ繊維に関する。本発明の炭素質
ピッチ繊維は、連続長を有するカーボン及びグラファイ
トフィラメントの形成にとりわけ有用である。

〔従来の技術〕

石油コールタール及び化学ピッチは、水素に対する炭素
比（炭素−水素比）が高いため、種々の炭素製品を製造
しうる潜在的能力を有している。今日特に興味ある炭素
製品は炭素繊維である。従って、本願明細書においては
炭素繊維に関する技術に言及しているけれども、本発明
は炭素繊維の形成以外の分野にも適用しうることが理解
されるべきである。

さて特に炭素繊維に関し、強化プラスチック及び金属マ
トリックス中における炭素繊維の使用は、その強化され
た複合材料の特性、例えば高い強度−重量比がそれらの
製造に結びついた一般的に高いコストを十分に相殺する
ものであれば、市場で受けいれられる。一般的に、強化
材料としての炭素繊維の大規模な使用は、繊維の形成に
伴う費用を実質的に下げ得るものであれば、逐次増大す
るであろうと認められている。今日市販の炭素繊維の大
部分は、例えばポリアクリロニトリルのような合成ポリ
マーの炭素化により得られる。このような炭素繊維が高
価である理由は、一部として、炭素化されるポリアクリ
ロニトリル繊維が高価であるため、それらの繊維から得
られる炭素繊維の収量が低いため、及び得られる炭素繊
維に十分な強度を付与するために繊維中で所望の物理的
原子構造を保持するのに必要な処理工程があることであ
る。

最近、比較的安価なピッチから炭素繊維を製造すること
が注目をひいている。しかしながら、比較的安価なピッ
チ材料を使用する場合、商業的に許容し得る物理的特性
を有する炭素繊維を製造するための費用は実質的に低減
していない。

今日まで、ピッチから調製された高強度高弾性炭素繊維
はすべて、一部分、繊維の軸に平行に優先して配列され
た炭素結晶の存在を特徴としている。炭素繊維中のこの
高度に配向したタイプの構造は、プリカーサーピッチ繊
維の高温延伸によりそのプリカーサーピッチ繊維に配向
を与えることにより、あるいはある程度の構造を有する
繊維製造用ピッチを先ず形成することにより得られてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ピッチ繊維の高温延伸によって、十分な強度及び弾性を
有する安価な繊維を得ることはいろいろな理由によって
実現されていない。かかる理由には、繊維を破断するこ
となく高温度でピッチ繊維を延伸させることが難しいこ
と、延伸工程を実施する装置の費用の問題、等がある。

高い配向度を有するピッチ材料から炭素繊維を形成する
にあたっては、炭素質ピッチを、少くとも部分的に、液
体結晶あるいはいわゆる“メゾ相”状態に熱変換させる
ことが必要だと考えられている。このメゾ相状態は２成
分からなることを特徴としている。即ち、一方の成分
は、擬結晶性を有する光学的に異方性の高配向材料であ
り、他方の成分は等方性非配向材料である。例えば米国
特許第４，００５，１８７号に開示されているように、
ピッチの非メゾ相部分はピリジン及びキノリンに容易に
可溶であり、メゾ相部分はこれらの溶媒に不溶である。
実際上、熱処理したピッチ中に含まれる不溶性材料の量
は、生成するメゾ相の量と等量であるように処理されて
いる。いずれにしても、この熱処理工程は経費がかか
り、このことは特にメゾ相生成速度に係わる。例えば、
350℃、すなわち、等方性ピッチをメゾ相状態に変換す
るために通常必要な最低温度においては、最低１週間の
加熱が一般に必要であり、また、この場合に、ピッチの
メゾ相含量は僅かに約４０％である。これに加えて、例
えばメゾ相材料を６０％も多量に含有するピッチから繊
維を形成することも、これらの繊維を商業的に魅力的で
重要ならしめる所望ヤング率を有する繊維を製造するた
め、大規模でかつ経費のかかる後紡糸処理を必要とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記した課題は、本発明によれば、その７５％を上廻る
ものが光学的に異方性の相でありかつ、７５℃でキノリ
ンで抽出した場合に、紡糸可能なピッチに関して測定し
た場合にその２５重量％未満がキノリンに不溶であるこ
とを特徴とする炭素質ピッチ繊維によって解決すること
ができる。

一般的に述べると、等方性炭素質ピッチが分離可能な部
分を含んでおり、この部分は、１０分間かもしくはそれ
よりも短い時間約 230〜 400℃の温度に加熱した時、７
５％を上廻る光学的に異方性のある相を生成するという
ことがこのたび見い出された。

本発明により得られる、高度に配向しておりかつ光学的
に異方性であるピッチ材料は、ピリジン及びキノリン中
における実質的な溶解性を有する。従って、このような
材料を本願明細書では“ネオメゾ相”ピッチと記載す
る。ここで、ネオ(neo) なる語は、ギリシャ語であって
“新しい(new) ”という意味をもち、ピリジン及びキノ
リンに実質的に不溶であるメゾ相ピッチからこの新しい
材料を区別するために使用する。

したがって、本発明の１態様においては、一般的な黒鉛
可可能な等方性ピッチを処理して、本願明細書において
ピッチの“ネオメゾ相形成性部分”と呼ぶ溶媒不溶部分
を分離する。この不溶部分は、顕著な化学的及び熱的安
定性を有する変形性ネオメゾ相含有ピッチに容易に転化
せしめられる。等方性ピッチのネオメゾ相形成性部分は
例えばベンゼンやトルエンのような溶媒に不溶であるか
ら、ネオメゾ相形成性部分の分離を行うために溶媒抽出
法が適宜に用いられる。

本発明のもう１つの態様において、７５％を上廻り好ま
しくは９０％を上廻る光学異方相及び２５重量％未満の
キノリン不溶物を含有する変形可能なピッチが提供され
る。

本願明細書において使用する“ピッチ”なる語は、黒鉛
化可能な石油ピッチ又はコールタールピッチを指す。容
易に理解されるように“石油ピッチ”なる語は、原油の
蒸留及び石油蒸留物の触媒クラッキングにより得られる
残留炭素質材料を指す。“コールタールピッチ”とは、
石炭の蒸留により得られた材料を指す。

一般的に、高度の芳香族性を有するピッチが本発明の実
施に適当である。実際、約８８〜約９６重量％の炭素含
量及び約１２〜約４重量％の水素含量を有する芳香族炭
素質ピッチが、本発明方法に一般的に有用である。例え
ばイオウ、窒素などの、炭素及び水素以外の元素が通常
このようなピッチ中に存在しているが、これらの元素の
存在量がピッチの４重量％を超えないことが重要であ
り、また、このことは、これらのピッチから炭素繊維を
形成する際に特によくあてはまる。また、これらの有用
なピッチは、約 300〜約4000のオーダーの数平均分子量
を有している。

本発明において用いられる原料ピッチの別の重大な特徴
は、これらのピッチがキノリン不溶物（以下、ＱＩ）と
して呼称する異物質を５重量％以下、好ましくは０．３
重量％以下、更に好ましくは０．１重量％以下しか含有
していないことである。ピッチのこのキノリン不溶物
は、ピッチを７５℃でキノリンで抽出する標準的な方法
によって決定される。原料ピッチ中で、キノリン不溶物
は、通常、コークス、カーボンブラック、灰分もしくは
ピッチ中に見出される鉱水からなる。これらの異物質の
存在は、以後の工程、特に繊維の形成時に有害である。

よく知られた黒鉛化可能なピッチであるこれら石油ピッ
チ及びコールタールピッチは、先に述べた条件を有して
おり、また、本発明を実施するために好ましい出発材料
である。

従って、商業的に入手可能な等方性ピッチ、特に商業的
に入手可能な天然の等方性ピッチであって、実質的な量
のメゾ相ピッチ、例えば75〜90重量％のオーダーのメゾ
相ピッチを、ピッチが流体である温度で但しコーキング
が生ずる温度を下廻る温度にまで熱処理する間に生ずる
ことが知られているものが、本発明の実施のための安価
な出発材料として特に好ましいものである。他方におい
て、ある種のコールタールピッチにより代表されるよう
な、ピッチが流体である温度の特に等方性であり、コー
キングが起るような高い温度に加熱された場合には異方
性となるようなピッチは、本発明の実施には適当ではな
い。

以上に述べたように、上述の好ましい等方性ピッチは本
願明細書において“ネオメゾ相形成体”、すなわちＮＭ
Ｆ部分と呼ぶ分離可能な部分を含有するということが判
った。このネオメゾ相形成性部分は、約 230℃〜約 400
℃に加熱された時には一般的に１０分間以内、特に１分
間以内で、７５％を上廻り、更には９０％を上廻る高度
に配向された擬結晶物質（以下ネオメゾ相と呼ぶ）を含
む光学的に異方性のピッチに変換されうる。

ピッチのＮＭＦ部分を加熱することによって得られるネ
オメゾ相形成の程度は、光学的に、即ち、周囲室温、例
えば20〜25℃に冷却された加熱ピッチの研磨試料の偏光
顕微鏡検査により決定されるということができる。ネオ
メゾ相含量は光学的に決定される。なぜなら、濃縮し、
分離したＮＭＦ部分を加熱することにより得られるネオ
メゾ相材料は、沸騰キノリン中及びピリジン中で有意の
溶解性を持っているからである。実際、ピッチのＮＭＦ
部分は、約 230〜約 400℃に加熱された時には、一般に
約２５重量％未満、特に約１５重量％未満のキノリン不
溶物を含む光学的に異方性のピッチを生成する。既に述
べたように、キノリン不溶物の量は、７５℃でキノリン
で抽出することにより決定される。ピリジン不溶物（以
下、ＰＩと呼ぶ）については、沸騰ピリジン中における
ソックスレー抽出により決定される。

更につけ加えると、ＮＭＦ部分が液化する温度を約３０
℃超えた温度にＮＭＦ部分を加熱することにより、一般
に１０分間以内に、実質的に材料全体が大きな凝集域を
有する液体結晶に転化されるということができる。しか
しながら、炭素繊維の製造のため、大きな凝集域を有す
ることは必要でない。実際、ＮＭＦ部分が液化する温度
以下の温度では、ＮＭＦ部分は微細な域構造を有する７
５％を上廻るネオメゾ相に転化するであろう。注意すべ
き点は、ＮＭＦ部分の正確な性質は、無数の要因、例え
ばＮＭＦ部分の形成源、非メゾ相形成材料からの分離方
法等によって変わることである。しかし、一般的には、
ＮＭＦ部分は、それが光学的に異方性のピッチに熱変換
される迅速性を特徴としている。既に述べたように、Ｎ
ＭＦピッチ部分は、一般的に、例えばベンゼン中に、周
囲温度、すなわち、約22〜30℃で不溶であることも特徴
としている。実際、等方性ピッチのネオメゾ相形成部分
はベンゼン及びベンゼンと実質的に同等の溶解パラメー
タを有するその他の溶媒あるいは溶媒混合物に不溶であ
るから、溶媒抽出は、等方性ピッチの実質的な部分とＮ
ＭＦ部分を分離するために好適に用いられる。一般的
に、溶媒系は、２５℃で、約８．０〜９．５の間、好ま
しくは８．７〜９．２の溶解パラメータを有するであろ
う。

溶媒もしくは溶媒混合物の溶解パラメータδは、下記の
式であらわすことができる： 式中、Ｈ_Ｖは材料の気化熱、 Ｒはモルガス定数 Ｔは゜Ｋで表わされる温度、そして Ｖはモル容である。

これに関して、例えば、J.Hildebrand及びR.Scottの
“非電解質の溶解性(Solubility of Non−Electrolyte
s)”、第３版、ラインホルド出版社、ニューヨーク、19
49年、及びPrentice Hall の“レギュラー溶液(Regular
Solutions)”、New Jersey、1962年を参照されたい。
いくつかの典型的有機溶媒の２５℃における溶解パラメ
ータは次の通りである：ベンゼン、９．２；トルエン、
８．８；キシレン、８．７；シクロヘキサン、８．２。
これらの溶媒のうち、トルエンが好ましい。また、よく
知られているように、所望の溶解パラメータを有する溶
媒系を提供するために、溶媒混合物を調製することもで
きる。これらの混合溶媒系のうち、約６０容量％以上の
トルエンを有するトルエンとヘプタンの混合物、例えば
６０％トルエン−４０％ヘプタン、及び８５％トルエン
−１５％ヘプタンが好ましい。なお、上述の溶解パラメ
ータを有する溶媒系から得られるものに対応するピッチ
部分を得るため、温度及び溶解パラメータにおけるその
他の変更も採用できることが理解されるべきである。

従って、本発明の実施にあたっては、約５重量％未満、
好ましくは約３重量％未満のキノリン不溶物（即ち、コ
ークス、炭素、鉱物、その他）を有する典型的な黒鉛化
可能な等方性ピッチをその等方性ピッチの少くとも一部
分を溶解しかつそのピッチの溶媒不溶部分を生じせしめ
るのに十分な量の溶媒と接触させる。この溶媒不溶部分
の少なくとも一部分は、周囲温度、好ましくは２８℃で
ベンゼンに不溶である。最も適当には、このような等方
性ピッチを、周囲温度、即ち、約２５〜約３０℃で、ピ
ッチの少くとも一部を溶解させるのに十分な量のベンゼ
ンあるいはトルエンで処理することができ、これによ
り、不溶な、濃厚なネオメゾ相形成性部分を得ることが
できる。一般的に、好ましい性質を有するＮＭＦ部分を
得るために、等方性黒鉛化可能ピッチ１グラムに対して
約５〜約 150ml、好ましくは約10〜約20mlのベンゼンを
使用するべきである。

ＮＭＦ部分の好ましい性質の一つとして、Ｃ／Ｈ比は
１．４以上、好ましくは約1.60〜２．０である。一般的
に、等方性ピッチから分離される好ましい部分は、 350
℃以下、一般には約 310〜約 340℃の焼結点、即ち、酸
素の不存在において試料の示差熱分析により最初に相変
化が観察される温度を有するであろう。最も望ましく
は、等方性ピッチから分離されるＮＭＦ部分は２５℃で
約10.5以上の溶解パラメータを有するであろう。

理解されるように、用いられる溶媒の選択、抽出温度等
は、分離されるネオメゾ相形成性部分の量及び正確な性
質に影響を及ぼすであろう。従って、ＮＭＦ部分の精密
な物理的特性は変ることもある。しかしながら、炭素繊
維の形成の場合には、等方性ピッチの不溶部分は、約 2
30〜約 400℃の温度まで加熱することにより、７５％を
上廻り、特に９０％を上廻るネオメゾ相を含有する光学
的に異方性のピッチに変換されるものであることが特に
好ましい。換言すると、等方性ピッチの相当部分が有機
溶媒又は溶媒混合物に溶解して溶媒不溶部分を残留さ
せ、この不溶部分は、１０分間もしくはそれ以下で約 2
30〜約 400℃まで加熱し、次いで周囲室温に冷却するこ
とにより、例えば倍率１０乃至1000倍の偏光顕微鏡で観
察するとわかるように、７５％を上廻るものが光学的異
方性となる。トルエン不溶のＮＭＦ部分から得られるネ
オメゾ相材料は偏光下では大きな合着域を示すのに対
し、二成分溶媒（例えばトルエン−ヘプタン混合物）に
不溶な部分から形成されるネオメゾ相は偏光下で微細な
構造を示すであろうということに注意されるべきであ
る。

他の相違的も注意されてよい。例えば、ベンゼンのみあ
るいはトルエンのみがピッチ抽出のための溶媒として使
用される場合、ネオメゾ相形成性部分は、通常、約 230
〜約 400℃に１０分間もしくはそれ以下にわたって加熱
したそのネオメゾ相形成性部分の試料を周囲室温まで冷
却し、偏光下に検査した場合、９０％を上廻る光学異方
性相にかつ９５％を上廻るネオメゾ相に変換せしめられ
るであろう。これとは対照的に、ネオメゾ相形成性部分
の抽出のためにトルエン／ヘプタン二成分溶媒系が使用
される場合、ある程度の等方性材料、即ち、１０分間あ
るいはそれ以下の時間の加熱によって室温冷却後にわず
かに約７５％のネオメゾ相を生成するような材料も含ま
れることは明らかである。後者の場合にネオメゾ相含量
が少いことは、しかしながら、例えば炭素繊維の形成に
おけるこのような部分の実用性を減ずることを意味しな
い。実際のところ、二成分溶媒に不溶なピッチ部分から
得られるネオメゾ相は繊維の形成に極めて有用である。
これは、かかる不溶部分は低い軟化点を有する傾向があ
り、そのため繊維の延伸性が高められるからである。更
に、相当程度の配向が紡糸中行われる。

製造方法に戻って説明すると、ピッチのネオメゾ相形成
性部分を単離及び分離するために等方性ピッチを適当な
溶媒と接触させる前に、ピッチをサイズ 100メッシュ以
下のオーダーの小粒子に機械的にあるいは別法で粉砕す
ることが特に好ましい。ここで使用するメッシュサイズ
はテイラースクリーンメッシュサイズのことである。必
要な粒径のピッチを得ることは、例えば、磨砕、ハンマ
ーミル、ボールシリング等の極めて簡単な方法によって
達成することができる。

適当な粒径のピッチを得た後、そのピッチを先に述べた
ような有機溶媒あるいは溶媒混合物で抽出し、それによ
り溶媒不溶のネオメゾ相形成性部分を得る。一例とし
て、市販のアシュランド(Aashland) 260ピッチを使用し
た場合、一般的にそのピッチの約75〜90％が溶解するで
あろう。市販のアシュランド 240ピッチの場合、そのピ
ッチの約80〜90％が溶解する。

既に述べたように、溶媒を使用した前処理は、例えば約
25〜 200℃の広い温度範囲にわたって行ってよいが、溶
媒抽出中に溶媒を冷却あるいは加熱する費用を節約する
ため、周囲温度、すなわち約２８℃の温度が特に有利で
ある。

得られるネオメゾ相形成性部分は、前述の技法により、
約 230℃以上から約 400℃の温度に加熱すると、一般的
に１０分間以内で、７５％を上廻るネオメゾ相を含有す
る異方性ピッチに実質的に変換せしめられる。実際のと
ころ、ＮＭＦ部分がほぼ液化の温度に達するとすぐ、こ
の変換が迅速に行われ、そのためこれらが殆んど同時に
起っているように思われる。しかしながら、ネオメゾ相
へのこの変換は、融点を約３０℃上まわる温度で大きな
結合域がある場合にはより以上に顕著である。

本発明に従いＮＭＦ部分から実質的に完全なネオメゾ相
を含有するピッチを形成することは、加熱した試料を周
囲温度に冷却した後、偏光顕微鏡の技法を使用すること
により肉眼で観察することにより立証することができ
る。加熱した試料を急冷した場合、特に二成分溶媒に不
溶な試料を急冷した場合、観察されるネオメゾ相の量
は、試料を徐冷した場合、例えば半時間にわたって試料
を室温に冷却した場合よりもかなり少量である。

理解されるように、等方性ピッチから成形炭素物品、例
えば繊維を形成するための従来方法では、等方性ピッチ
を約40〜70％のメゾ相含量を有するものとするため、等
方性ピッチを高温度で長時間にわたって加熱することが
必要であった。実際、メゾ相ピッチを調製するための米
国特許第3,974,264号に記載の好ましい技法は、等方性
ピッチを 380〜 440℃で２〜６０時間加熱することを教
示している。この米国特許に示されるように、調製した
メゾ相ピッチは、約 300〜約 380℃の温度で１０〜約 2
00ポイズのオーダーの粘度を示す。これらの粘度の場
合、メゾ相含有のピッチから繊維を紡糸することができ
る。しかしながら、上記特許の等方性ピッチを特に約 4
00℃あるいはそれ以上の温度に加熱する場合、これら材
料の化学的及び熱的不安定性を示すところの相当程度の
重量損失が発生する。実際、等方性ピッチを単に熱処理
するだけで調製された９０％及びそれ以上のメゾ相を含
有するピッチは、通常、紡糸温度において化学的にまた
熱的に不安定である。これとは対象的に、本発明の実施
は、高度に配向された、即ち、７５〜実質的に 100％の
ネオメゾ相材料を提供し、また、この材料は、実質的な
重量損失なくまた実質的な化学反応を伴なわずに、 400
℃までの温度に加熱することができる。 400℃までの温
度では、本発明のネオメゾ相材料は、顕著なコーキング
を生ずることなくかつ通常約５％以下の重量損失しか生
じない。従って、本発明のネオメゾ相ピッチは、紡糸に
適当な粘度を示す温度であって、しかも通常コーキング
の生ずる温度以下の温度にまで加熱することができる。
従って、例えば繊維のような炭素物品は、本発明に従え
ば、約 230〜 400℃の温度で容易に調製することがで
き、それにより、少くとも７５％ネオメゾ相ピッチが約
３分間以内に形成される。その後、このネオメゾ相高含
有ピッチを成形物品、例えば繊維に成形し、この成形物
品を約 200〜 350℃の温度で酸化性雰囲気にさらして物
品を不融性とすることができる。その後、かかる繊維
を、不活性雰囲気中で例えば約 800〜約2800℃、好まし
くは約1000〜2000℃の高温度で繊維の炭素化に十分な時
間にわたって加熱することにより、炭素化することがで
きる。

〔実施例〕

ついで、本発明のより完全な理解のため、いくつかの例
をあげて本発明を説明する。但し、これらの例は説明の
ためのものであって、本発明の範囲を限定するものでは
ないことを理解されたい。

例 １ 本例では炭素質ピッチ製造のベンチスケールでの実施を
説明する。

市販の石油ピッチ、アシュランド(Ashland)240を磨砕
し、ふるい(100テイラーメッシュ)にかけ、そして 100m
lのベンゼンに対してピッチ１グラムの割合で２８℃の
温度でベンゼンで抽出した。ベンゼンに不溶な部分をろ
過により分離し、乾燥した。

得られたベンゼン不溶部分、すなわち、ネオメゾ相形成
性部分を熱処理した。この熱処理は、本例がベンチスケ
ールであるため、示差熱分析（DTA）及び熱重量分析（T
GA）の間に実施した。すなわち、ネオメゾ相形成性部分
の試料を、酸素の不存在において１分間につき１０℃の
速度で 350℃までの温度に加熱することにより熱処理を
行うとともに、ＤＴＡ及びＴＧＡを実施した。ＤＴＡ
は、焼結点が 350℃以下であることを、また、ＴＧＡ
は、熱処理の間の重量損失が約３％であることを示し
た。偏光下における顕微鏡写真(倍率 500倍)からわかる
ように(１図)、加熱したベンゼン不溶性ピッチの研磨試
料は、約９５％以上が光学的に異方性であるネオメゾ相
材料からなる微細構造であることを示している。

例 ２（比較例） 前記例１に記載の手法を繰り返した。但し、本例では、
比較のため、例１と同じ、但しベンゼン処理なしのアシ
ュランド 240ピッチの試料を１分間につき１０℃の速度
で 350℃まで加熱したところ、ＴＧＡが約２８％の重量
損失を示した。更に、この加熱ピッチの研磨試料の偏光
顕微鏡写真にはメゾ相材料を認めることができなかっ
た。

例 ３（比較例） 市販の石油ピッチ、アシュランド 240ピッチを未処理の
まゝ 400℃に加熱し、そのまゝ１．５時間保持した。そ
の後、この加熱ピッチを冷却し、磨砕し、ふるい（100
テイラーメッシュ）を通し、そして毎分１０℃の速度で
380℃まで加熱しつつ熱重量分析を行った（この加熱
は、前記例１と同様、本発明の熱処理を意味する）。こ
の処理によってもなお、第２図の顕微鏡写真(倍率 500
倍)に見られるように、極めて限定されたメゾ相の形成
がみられた。熱分析中の重量損失は約３６％であった。

例 ４ 本例では炭素質ピッチ製造のベンチスケールでの実施を
説明する。

前記例３に記載の手法を繰り返した。但し、本例では、
加熱ピッチの試料を２４℃でベンゼンで処理し(１gピッ
チ／100mlベンゼン)、ろ過した。次いで、不溶の部分
を、ろ液が透明になるまで新しいベンゼンで洗浄した。
不溶分であるネオメゾ相形成性部分を乾燥した後、前記
例３の如く熱重量分析した。熱重量分析中、重量損失は
約３％であった。第３図の顕微鏡写真(倍率 500倍)は、
約９５％のネオメゾ相材料を示している。

例 ５ 本例では、本発明の炭素質ピッチを使用した炭素繊維の
製造について説明する。

上述した一般手順に従い、ネオメゾ相形成性部分をアシ
ュランド 260ピッチから調製した。約０．５kgのピッチ
を室温下で４のベンゼン中で撹拌した。ろ過の後、不
溶の部分を1500mlのベンゼン、次いで2000mlのベンゼン
で洗浄した。次に、ベンゼンに不溶のネオメゾ相形成性
部分を乾燥した。

約２g の乾燥したネオメゾ相形成性部分を窒素雰囲気下
に紡糸ダイに装入した。ダイは、１／64″の直径であり
かつ直径に対する長さの比は１対８であった。この紡糸
ダイはまた、円筒形ダイキャビティに共軸にのびる回転
子を有していた。回転子は、ダイキャビティと実質的に
同じ輪郭を有する円錐端、及びダイオリフィスの直径に
実質的に等しい幅の共軸チャネルを有していた。装入物
を毎分１０℃の速度で 380℃まで加熱した。次いで、回
転子を50〜2000rpm のスピードで駆動した。約５spi の
窒素圧力のもとで良好な連続繊維が紡糸された。このよ
うにして紡糸した繊維を毎分１５℃の速度で室温から 2
80℃まで空気中で加熱することにより酸化工程に供し
た。次いで、この繊維を 280℃で２０分間保持した。こ
の繊維を不溶性窒素雰囲気中で1000℃に加熱した後、約
21×10⁶psi のヤング率を繊維が有することが判明し
た。

例 ６ 本例では、ネオメゾ相形成性部分を得るための二成分溶
媒系の使用と繊維の紡糸について説明する。

本例において、市販のピッチ(アシュランド240)をオー
トクレーブ中の真空下で104〜316℃の温度に５０分間、
次いで316〜420℃に 110分間、そして最後に 420℃で６
０分間加熱した。 385℃で大気圧が得られ、オートクレ
ーブを開いて装入物の97.9％を回収した。前記した例の
一般手順に従い、それぞれ粉末固体ピッチからなるほぼ
４０g のいろいろな試料を約 320mlの下記の溶媒で抽出
し、ろ過し、再び 120mlの溶媒でスラリー化した。その
後、固型物をろ過し、溶媒で処理し、一定の重量になる
まで 120℃で真空中で乾燥した。これらの試料を 400℃
に加熱し、そしてその試料を室温に冷却した後、偏光法
によりネオメゾ相含量を測定した。更に、紡糸ダイ中で
加熱し、繊維に紡糸した試料を偏光下で検査した。

使用した溶媒及び得られた結果を次の表に示す。

明らかに、実験Ｄの材料は 400℃から冷却された後では
粘性が強くなりすぎ、したがって、ネオメゾ相が現われ
なかった。それにもかかわらず、紡糸ダイ中の短い加熱
時間及び紡糸中の引き続く配向の結果として、有意のネ
オメゾ相材料の形成があった。

例 ７ 本例では、石油を市販の化学真空蒸留装置中で処理する
場合に得られる化学ピッチを原料ピッチとして使用する
ことについて説明する。

石油の真空蒸留装置から、 130℃の軟化点を有する化学
ピッチを得た。この化学ピッチを、前記例６に示したよ
うな手法に従い、二成分溶媒(７０容量％トルエン−３
０容量％ヘプタン)で抽出した。約375〜400℃の軟化点
を有する24.8重量％のＮＭＦ部分が得られた。このＮＭ
Ｆ部分を１０分間 400℃で加熱したところ、９０％以上
のネオメゾ相に変換せしめられた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明により95％以上のネオメゾ相に変換さ
れたネオメゾ相形成性部分の結晶の構造を表す図面に代
る写真（倍率500倍の偏光顕微鏡写真）； 第２図は、毎分10℃の速度で350℃まで加熱された市販
のピッチの結晶の構造を表す図面に代る写真（倍率500
倍の偏光顕微鏡写真）； 第３図は、市販の熱処理ピッチの結晶の構造を表す図面
に代る写真（倍率500倍の偏光顕微鏡写真）； 第４図は、95％ネオメゾ相に変換された、本発明による
ネオメゾ相形成性部分の結晶の構造を表す図面に代る写
真（倍率500倍の偏光顕微鏡写真）；そして 第５図は、450℃で0.5時間加熱することにより80％ネオ
メゾ相に変換された別のネオメゾ相形成性部分の結晶の
構造を表す図面に代る写真（倍率250倍の偏光顕微鏡写
真）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デニス エム．リグス アメリカ合衆国，マサチュセッツ，ミルフ ォード，プリンストン ドライヴ 21 (56)参考文献 特開 昭51−119835（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−89636（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−75828（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】その７５％を上廻るものが光学的に異方性
   の相でありかつ、７５℃でキノリンで抽出した場合に、
   紡糸可能なピッチに関して測定した場合にその２５重量
   ％未満がキノリンに不溶であることを特徴とする、炭素
   質ピッチ繊維。
2. 【請求項２】１５重量％未満のキノリン不溶物を含有す
   る、特許請求の範囲第１項に記載の繊維。
3. 【請求項３】９０％を上廻る光学的に異方性の相を含有
   する、特許請求の範囲第２項に記載の繊維。