JPS59161483A - 炭素材用ピツチの製造方法 - 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】 本発明は炭素材用ピンチの製造方法に関する。

従来、炭素材料、特に炭素繊維の製造において、安価な
炭素繊維としてぎツチを原料としたものが知られている
。しかし、このピンチ系炭素繊維は強度や弾性率など性
能的に十分なものが得られない。このだめ、メン相を含
有するピンチを用いたシ、あるいは本質的にメン相１０
０％のピンチを用いることが種々提案されている。

しかしながら、たとえばピッチを加熱処理して得たメン
相が４０〜９０％のピッチを用いる方法では、メソ相ピ
ッチと等方性ピッチの混合物となシ、相溶性が悪く均一
な紡糸ができないという欠点がある。また、同様な加熱
処理によってピンチ全体を本質的に１００％メン相にす
ると１部分的にコークス化が起るため繊維原料として使
えなくなるし、コークスの生成を抑制することは困ＩＡ
ｔであって工業的製法とはならない。

このため、メソ相含有ピンチを製造した後、たとえば３
００℃以下の温度で種々の溶剤を用いて等方性ピンチを
溶出させてメソ相ピッチを得る方法（特公昭５０−３９
６３３号、特開昭５２−１２５２１０号など）やメソ相
含有ピンチを静置してメソ相ピッチを得る方法が提案さ
れている。

しかし、前者の方法では得られるピッチの軟化点が高く
、紡糸性が悪いという欠点がある。また。

後者の方法では石油系重質油にあっては、その原ネ」中
の組成などが一定していないこともあって必ずしも紡糸
性や性能的に満足できる炭素繊維が得られないという欠
点がある。

本発明はこれらの欠点を解消し、特に紡糸性や強度１弾
性率など性能的にすぐれた炭素繊維の製造゛に適した炭
素材用ピン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、石油系重質油を溶剤処理して得られ
る溶剤不溶分を３５０〜４５０℃の温度範囲で加熱処理
してメソ相含有ピッチを得、次いでメソ相含有ピッチか
ら比重差分離手段により実質的にメソ相１００％のピン
チを得ることを特徴とする炭素利用ピンチの製造方法を
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が
、ここで石油系重質油としては例えば、流動接触分解残
渣油、水蒸気分解残渣油、水素化分解油１重質油水素処
理油などを挙げることができ、とりわけ流動接触分解残
渣油を用いることが好ましい。

本発明の方法では、上記石油系重質油をまず溶剤処理し
て溶剤可溶分と溶剤不溶分とに分離するが、この溶剤処
理に先立ち、ろ過、遠心分離などの手段により触媒、金
属等の不純物（固形分）を予め除去したり、原料の石油
系重質油に溶剤を加え粘度を下げて不純物を沈降させて
除去しておく〜４００℃以下の溜升を除去しておいても
よい。

このようにして不純物（固形物）を除去した後、溶剤処
理してピンチの分離を行なう。すなわち、この溶剤処理
により溶剤不溶分たるピンチを沈澱させて溶剤可溶分と
分離する。ここで溶剤としては！】−へキサン、ナフサ
等の脂肪族系溶剤、ベンゼン、トルエン等の芳香族系溶
剤の他、塩素化炭化水素、エーテル類、エステル類が挙
げられる。

この溶剤は石油系重質油に対して通常、０．５〜５０倍
容量程度使用する。

次いで、このようにして分離された溶剤不溶分を加熱処
理する。加熱処理は３５０〜４５０℃の温度で行なうが
、圧力条件は常圧下、減圧下および加圧下のいずれであ
ってもよい。また、この処理は不活性ガス雰囲気下や水
素ガス存在下に行なうことができる。ここで処理温度が
３５０℃未満ではメソ相含有ピンチの製造に極めて長時
間を要するだめ実際的でなく、また４５０℃を超えると
コークスの生成がみられ、望ましいメソ相含有ピッチを
得ることが困難である。

加熱処理によって得られるメソ相含有ピッチは１０〜８
０重量％、好ましくは２０〜７０重量％の割合でメソ相
を含有し、その含有量は処理条件を適宜選定することに
よって調整することができる。

次いで、比重差分離を行なう。この比重差分離はメソ相
含有ピンチの軟化点以上の温度、通常は２５０〜３８０
°Ｃの温度で行なう。すなわち、設定温度条件下で所定
時間静置するかあるいは遠心分離を行ない、混合ピンチ
から実質的にメソ相１００％のピンチを分離する。前記
温度条件の上限である３８０℃を超えるとピンチが変質
するおそれがあるので十分に留意すべきである。なお、
分離された等方性ピンチには少量のメソ相が含まれてい
てもよく、このピッチは戻して原料と共に上記と同様の
処理をしてメソ相ピッチに変化させることができる。

このようにして得られるピッチはメソ相（光学的異方性
）が実質的に１００％で、品質がきわめて良好である。

したがって、本発明によって得られるピッチは、炭素繊
維の製造の他、炭素フィルム、炭素電極、活性炭など各
種炭素製品の製造に有効に利用することができる。

本発明によって得られた実質的にメソ相１００係のぜン
チからピッチ系炭素繊維を製造するには、まずはじめに
実質的にメソ相１００％のピンチを紡糸する。この紡糸
工程は通常、ピッチを溶融した状態でノズル等から押出
す溶融紡糸法によって行なわれ、操作温度は一般（で原
料ピッチの軟化点よ９１０℃以上高く、かつ４００℃以
下の温度とすることが好ましい。

次いで、紡糸したピンチ（ピンチ繊維）を不副化処理す
る。この処理はたとえば該ピンチ繊維を１〜２０°Ｃ／
　ｍｉｎ、の割合で室温〜３００°Ｃまで昇温し、０．
１〜３時間程度空気中に保持することにより行なう。

不融化処理後、上記ピンチ繊維を２〜５０°Ｃ／ｍ１ｎ
−の割合で９００〜１５００℃まで昇温後、０〜３０分
間程度その状態に保持して焼成を行なう。

この焼成により炭化した高性能の炭素繊維が得られる。

必要に応じて、この炭素繊維を２０００　’Ｃ以上の高
温にて加熱処理し黒鉛化すれば、強度や弾性率が一段と
すぐれた炭素繊維を得ることができる。

本発明によって得られる実質的にメソ相１００係のピン
チは、従来の本質的に１００％メソ苅のピンチと比較し
て軟化点が低く、しかも均一性が高いため紡糸性が良好
である。また、熱安定性も良好である。一方、製法上か
らは工程が簡便でコークス生成のおそれがなく、安価に
高品質のピンチを得ることができる。さらに、このピン
チから得られる炭素繊維は強度や弾性率が高く非常にす
ぐれたものである。

したがって、本発明は炭素材料、特に炭素繊維の製造に
有効に利用することができる。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明、する。

実施例１ 流動接触分解残渣油（沸点２５０℃以上の溜升）をろ過
により固形分を除去した後、該残渣油に対して、１０倍
容量のｎ−ヘキサンを加え室温で混合した。沈澱した不
溶分をろ過により分離し、収率約３重量％で軟化点１３
００Ｃのピンチを得だ。得られたピンチを１１０１１１
１ＬＨの減圧下、４００℃で６時間加熱処理した後、３
５０°Ｃで１時間静置して容器下部よシピンチの一部を
取り出した。得られたピンチは軟化点２５０℃で、全体
が光学的異方性を示した。また、キノリンネ溶分は３６
重量％であった。

次に得られた実質的にメソ相１００％のピッチを２８０
℃で帆５胴φの口金より溶融押出し、巻取速度３００　
ｙｎ　／　ｍｉｎ、で溶融紡糸し５分間糸切れなく径の
均質なピンチ繊維を得た。次いで、空気「１］５°Ｃ，
；／ｍｉｎ　で３００’Ｃ４で昇温後１時間保持して不
融化処理を行ない、アルゴン雰囲気下、１５００℃で２
０分間保持して焼成し、径７　／ｌの炭素繊維を得た。

得られた炭素繊維は引張強度３３２ＫＰ／ｍｍ　、引張
弾性率２０Ｔ／１１ｊ１１であった。

比較列１ 流動接触分解残渣油（沸点２５０℃以上の溜升）をろ過
により固形分を除去した後、１０ｍｍＨｇの減圧下、４
００’Ｃで６時間加熱処理した。加熱処理後、３５００
Ｃで１時間静置して容器下部よりピッチの一部を取り出
した。得られたピッチは軟化点３００℃で、全体が光学
的異方性を示した。まだ、キノリンネ溶分は５６重量％
であった。

次に、紡糸温度を３４０°Ｃで行なったこと以外は実施
例１に準じて径９μの炭素繊維を得だ。しかし、紡糸時
５〜２０秒で糸切れが生じ紡糸性が不良であった。また
、得られた炭素繊維の引張強度は１５０に９／Ｃｍ　で
、引張弾性率は２０Ｔ／Ｍであった。

特許出願人　　出光興産株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、石油系重質油を溶剤処理して得られる溶剤不溶分を
   ３５０〜４５０℃の温度範囲で加熱処理してメソ相含有
   ピンチを得、次いでメソ相含有ピンチから比重差分離手
   段により実質的にメソ相１００係のピンチを得ることを
   特徴とする炭素材用ぎツチの製造方法。 ２　石油系重質油が流動接触分解残渣油である特許請求
   の範囲第１項記載の製造方法。 ３、溶剤が脂肪族系溶剤である特許請求の範囲第１項記
   載の製造方法。