JPS60130676A - 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ッ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
なピッチの製造方法に関する。

炭素繊維はフ０ラスチックや金属の複合旧制として従来
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った。このため、近年は炭化収率の
良いピッチを原料とする炭素繊維の製造方法が数多く提
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ソ
相が４０〜９０％のピッチを用いる方法では、メソ相ぎ
ツチと等方性ピッチの混合物となり、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。１だ
、同様な加熱処理によって得た本質的にメソ相１００％
のざ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外ピッ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
り炭素材用ピッ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ッチを
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
ピッチの含有量が５０〜９５重量係のピ置部とし、次い
でこのピッチを第二段熱処理することを特徴とする炭素
材用ピッ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、熱分解残清油々どの芳香族炭化
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寸ず第一段熱処
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°Ｃの温度に加熱することにより行なう。１だ
、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。彦お、熱処理時間は通常１〜
１２時間、好捷しくけ１〜５時間である。

次に、上記の第−一段熱処理で生成したピッチを等方性
ピッチとメソ相ピッチに分離する。この等方性ピッチと
メソ相ピッチとの分離は比重差分離により行なってもよ
く、あるいは溶剤を用いて行なってもよい。ここで比重
差分離はメソ相含有ピッチの軟化点以上、通常２５０〜
４３０°Ｃの温度で帆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ッチを溶剤処理する。

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、まず等方性ぎ
ツチとトルエンを混合、攪拌後、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沢別して取出す
。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攪拌し、
キノリンネ溶分をｒ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ってトルエンに不溶で、かつキ
ノリンに可溶なピッチの含有量が５０・〜９５重量％の
ピッチを得る。ここでトルエ／に不溶で、かつキノリン
に可溶なピンチの含有量が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捷しくない。

また、このピッチにはキノリンに可溶であって、かつト
ルエンにも可溶なものが５〜５０重量係含置部れている
。

さらに、このようにして得られたトルエンに不溶で、か
つキノリンに可溶なピッチの含有量が５０〜９５重量係
のピ置部を第二段熱処理する。

この第二段熱処理は常圧下、４００〜５００°Ｃ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％メツ相ぎ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
ソ相ピッ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。

しだがって、本発明の方法によって得られるピッチは炭
素制料、例えば繊維、フイラメンＩ・、ヤーン、フィル
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３５００！？を５．ｅの反応器に仕込み、窒素気
流下に１０ｆｌＨｇの減圧下、４２０’Ｃにおいて２゜
５時間熱処理（第一段熱処理）するととにより、１０１
２ｇ・のピッチを得た（収率２９％）。

得られたピッチを直径５０醍、長さ２００順の試験管に
入れ、３８０’Ｏにおいて１時間静置し、下方からメソ
相ざツチを抜出すことにより、等方性ぎツチとメソ相ピ
ッチを分離した。得られた等方性ピッチを粉砕し、ピッ
チ粉末１９０１とトルエン７００ｍ１を１１のフラスコ
に入れ、８０°Ｇに昇温して攪拌後、固液分離により固
形分を沢別して取出した。この固形分に対してさらにキ
ノ１ノン３００ｍ１を加えて１０Ｏ０Ｃにおいて攪拌し
、キノリンネ溶分をｆ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って、トル
エ／に不溶で、かつキノリンに可溶なピッチの含有量が
８８．７重量％の２ソチを得た。なお、この含有量の測
定ｆｌ−ｊ、ＪＩｓ’に２４２５に準拠して行なった。

１．＆、キノリ／に可溶であって、かつトルエンに可溶
なピッチの含有量は１１．３Ｍ量置部あった。

このようにして得られたピンチを窒素気流下、４２０°
Ｃにおいて５分間熱処理（第二段熱処理）することによ
って速やかに実質的に１００％のメソ相ピッチが得られ
た。なお、ここで得られたメソ相ピッチのキノリンネ溶
分を測定したところ２３．４重量％であった。

得られたピッチを孔径し５　ｍｍの口金から紡糸温度３
５０℃１巻取速度６６　ｏｍ７分の条件で溶融紡糸し、
不融化処理をした後、１５００°Ｃにおいて焼成し炭素
繊維を得だ。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Ｉ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１０
０％のメソ相ピッチを得、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
％のメソ相ピッチを得、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
れたメソ相ピッチを用い、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１４００ｍｅ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
に可溶なピッチの含有量が９８重量％であり、キノリン
に可溶であって、かつトルエンに可溶なピッチの含有量
が２重量％のピッチを得た。ここで得られたピッチにつ
いて実施例】と同様に熱処理してメソ相ピッチを得た。

得られたメソ相ピッチは軟化点が高く、紡糸が困難であ
った。

比較例３ 実施例１における溶剤処理をトルエン１００＋＋＋ｌ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
ンに可溶なピッチの含有量が４０重量％であり、キノリ
ンに可溶であって、かつトルエンに可溶なピッチの含有
量が６０重量％のピンチを得た。ここで得られたピンチ
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ッチへの転化に６時間を要
した。

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ン
   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ッ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々ぎツチの含有
   量が５０〜９５重量係のピ置部とし、次いでこのピッチ
   を第二段熱処理することを特徴とする炭素材用ピッチの
   製造方法。 ２　第一段熱処理を常圧寸たは減圧下、４００〜５００
   °Ｃの温度で１〜１２時間行時間電々である特許請求の
   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。