JPS60170694A - 炭素繊維プリカ−サ−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】 技　術　分　野 炭素繊維プリカーサ−ピッチの製造方法に関して、この
明細書で述べる技術内容は、とくに原料タールピッチか
らの溶剤抽出処理に工夫を加えることにより、上記プリ
カーサ−ピッチの熱安定性、紡糸性および不融化性、さ
らには炭化収率などを改善することに関連している。

従来技術とその問題点 炭素繊維の製造法は、ポリアクリロニトリルなどの合成
繊維を原料とする方法と、石油ピッチ。

タールピッチを原料とする方法とに大別される。

ところで止揚した二つの方法のうち、前述の方法には、
原料の繊維が高価であることのほか原料繊維の炭化比率
が低いという欠点があった。また後者の場合は、一般に
原料ピッチが紡糸性の良いものは不融化性に劣り、一方
不融化性の良いものは紡糸性に劣るという相反する性質
をそなえていて、両性質を兼備させることは難しいとい
う欠点があった。さらに後者の方法によって炭素繊維を
製造する場合は、原料ピッチから炭素繊維の前駆体とし
てのプリカーサ−ピッチを調製することが不可欠である
が、かかるプリカーサ−ピッチの調・製に当っては、原
料ピッチ中に分散する微小な不溶性固形分（フリーカー
ボンや無機質）の除去が難しいことのほかに、水素ガス
による高圧下での水素化または特殊な水素供与性溶剤に
よる水素化による紡糸性ならびに不融化性の改善処理を
必要とするところにも問題を残していた。

発明の目的 この発明は、上述した如き諸問題を有利に解決するもの
で、水素化処理などの特殊な処理を行う必要なしに、熱
安定性、紡糸性および不融化性に優れ、また炭化収率が
高く、さらにフリーカーボンや灰分などの不溶性固形分
を含まず、しかも炭素繊維とした場合に充分な強度およ
び弾性率をそなえてなる炭素繊維プリカーサ−ピッチの
製造方法を提案することを目的とする。

発明の端終 この発明は、タールピッチの溶剤抽出を高温。

高圧の状態すなわち臨界状態で行うようにすれば、溶剤
の密度、粘度が低下して溶剤不溶成分の沈降速度が著し
く増加し、該不溶成分の分離除去が極めて容易に実現す
ることの新規知見に立脚する。

発明の構成 すなわちこの発明は、タールピッチに１芳香族系低沸点
溶剤による臨界状態での抽出処理を施して溶剤不溶分を
分離除去したのち、抽出液からさらに溶剤を除去してフ
リーカーボンを含まないピッチとし、ついで得られたピ
ッチに加熱処理を施すことから成る炭素繊維ブリカーザ
ーピッチの製造方法である。

この発明に従い、臨界状態で溶剤抽出を行うことすなわ
ち、フリーカーボンを含むタールピッチを１〜５倍容瓜
好ましくは２〜２．５倍容置の芳香族系低沸点溶剤たと
えばガス軽油に溶解してから２６０〜８２０°Ｃに加熱
し、８０〜６０気圧での加圧処理を施すことによって、
該ピッチ中のフリーカーボンを効果的に除去することが
でき、ひいては水素化処理などの特別な処理を施すこと
なし、に、熱安定性が良く、また紡糸性および不融化性
に優れ、しかも炭化収率が高い炭素繊維用のプリカーサ
−ピッチを容易に製造することができるようになったの
である。

なおこの発明において、抽出処理後、不溶成分を分離除
去したピッチに施す加熱処理は、減圧下または不活性ガ
スのバブリング下における３５０〜４５０°Ｃの温度範
囲での熱処理とすることがより好ましい。

以下この発明を具体的に説明する。

さてピッチ類には通常、直径１μｍ以下の微粒子である
フリーカーボン−および灰分となる無機質などが不溶性
固型分として含まれているが、かようなピッチを炭素繊
維の原料ピッチとして用いる場合には、上記した如き不
溶性固型分を除去しておく必要がある。というのは、ピ
ッチ中にかがる不純物が存在すると溶融紡糸が困難とな
り、また炭素繊維のボイドの発生や強度の低下を招く原
因ともなるからである。

この点、この発明に従う臨界状態での抽出処理、によれ
ば、フリーカーボンや灰分けいうまでもなく、ピッチ中
に存在する高分子屋成分も溶剤不溶分として同時に分離
除去されるため、炭素繊維用原料としてより一層優れた
特性が与えられることになるのである。つまり上述のよ
うにして溶剤不溶分を除去したピッチは、従来のものに
較べて熱安定性の著しい改善がみられたのである。

その後抽出液から溶剤を除去してフリーカーボンを含ま
ないピッチとしたのち、このピッチに加熱処理を施して
該ピッチ中の低分子量成分を除去するとともに、ピッチ
の高分子化を図ることにより、炭素繊維プリカーサ−ピ
ッチとするわけである０ かようなプリカーサ−ピッチの調製工程において、ピッ
チ中の低分子量成分を有効に除去するためには、該ピッ
チの加熱処理を、８５０〜４５０°Ｃの温度範囲にて、
減圧下またはＡｒやＮ２ガスの如き不活性ガスのバブリ
ング下に行うことがより好ましく、また得られたプリカ
ーサ−ピッチの特性は、軟化点：２００°Ｃ以上でかつ
、ベンゼン不・溶分：４５〜６５重量％（以下単に％で
示す）、ギノリン不溶分二０．５％以下であることが望
ましい。というのはかかる条件を満足するプリカーサ−
ピッチは、溶融紡糸性および不融化性がとりわけ良好と
なるからである。

なお上記した加熱処理においては、できる限りメソフェ
ーズの発生が抑制されるように、処理条件を設定しなけ
ればならないが、この発明に従うピッチは熱的安定性が
極めて優れており、従って処理条件をことさら厳しくす
る必要はなく、３５０〜４５０℃程度の加熱処理により
、メソフェーズの生成を充分に抑制しつつ、ベンゼン不
溶分＝４５〜６５％の炭素繊維プリカーサ−ピッチを製
造することができる。

かくして得られたプリカーサ−ピッチは、通常の溶融紡
糸法によって軟化点より４０〜５０°Ｃ高い温度にて紡
糸することができ、この紡糸した繊維は、空気酸化によ
る不融化処理が可能である。

そしてかかる不融化処理後、ＡｒやＮ２の如き不活性ガ
ス雰囲気中で約１０００°Ｃまで昇温し、焼成、炭化す
ることによって炭素繊維とすることができる０ 実　施　例 タール軟ピツチ（キノリンネ溶分（Ｑ、Ｉ）　−２，４
％）を３００°Ｃ１６０気圧の条件の下に、２倍量のガ
ス軽油で抽出処理して、フリーカーボンを主体とする高
分子量成分を沈降除去し、ついで溶剤全除去して軟化点
ニア０°Ｃ、ベンゼン不溶分：１３％、キノリンネ溶分
ニドレースのピッチとした。このピッチを、Ａｒ流Ｊｉ
ｔ　４　ｌ　／　ｍｉｎのＡｒバブリングの下で４３０
°Ｃに５分間保持し、プリカーサ−ピッチとした。この
プリカーサ−ピッチの軟化点は２３２°Ｃ１まだベンゼ
ン不溶分：　４８．５％、キノリンネ溶分ニドレースで
あった。

得られたプリカーサ−ピッチを２７０°Ｃで溶融紡糸し
、ついで２９０°Ｃで２時間空気酸化したのち、引続き
アルゴン雰囲気中にて１０００°Ｃで炭化処理すること
によって炭素繊維とした。得られた炭素繊維の繊維径は
１１．３μｍ、また引張強度：１０８ｊｒ９／酩２、弾
性率：４．２ｔ／宵・１２であった。

発明の効果 かくしてこの発明によれば、タールピッチの溶剤抽出を
臨界状態で行うことによって、フリーカーボンや灰分は
いうまでもなく、該ピッチ中に存在する高分子量成分を
も溶剤不溶分として容易に分離除去でき、かくして紡糸
性や不融化性の改善のために従来必要とされていた水素
化処理などの特殊なピッチ調製を行う必要なしに、炭素
繊維ブリカーザービツチとして要求される性質の悉くを
（＝Ｊ与することができ、有利である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　タールピッチに、芳香族系低沸点溶剤による臨界状
   態での抽出処理を施して溶剤不溶分を分離除去したのち
   、抽出液からさらに溶剤を除去してフリーカーボンを含
   まないピッチとし、ついで得られたピッチに加熱処理を
   施すことから成る炭素繊維プリカーサ−ピッチの製造方
   法。 λ　加熱処理が、減圧下または不活性ガスのバブリング
   下における８５０−４５０’Ｃの温度範囲での熱処理で
   ある特許請求の範囲第１項記載の方法。