JPS60202189A - 炭素材用ピッチの製造方法 - Google Patents
炭素材用ピッチの製造方法Info
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- JPS60202189A JPS60202189A JP59056211A JP5621184A JPS60202189A JP S60202189 A JPS60202189 A JP S60202189A JP 59056211 A JP59056211 A JP 59056211A JP 5621184 A JP5621184 A JP 5621184A JP S60202189 A JPS60202189 A JP S60202189A
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- JP
- Japan
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- pitch
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- softening point
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-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
- D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
- D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
- D01F9/145—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from pitch or distillation residues
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10C—WORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
- C10C3/00—Working-up pitch, asphalt, bitumen
- C10C3/002—Working-up pitch, asphalt, bitumen by thermal means
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Working-Up Tar And Pitch (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
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。
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、特に炭素繊維の製造に適した特定の性
状を有するピッチと、その製造法に関する。
状を有するピッチと、その製造法に関する。
従来、炭素繊維はポリアクリロニトリルから得られる繊
維を焼成して製造されてきたが、原料が高価であり、し
かも焼成時の炭化収率が低いという問題があった。この
ため、近年は石油ピッチやコールタールピッチなどを原
料とする炭乗繊維の製法が数多く提案されている。
維を焼成して製造されてきたが、原料が高価であり、し
かも焼成時の炭化収率が低いという問題があった。この
ため、近年は石油ピッチやコールタールピッチなどを原
料とする炭乗繊維の製法が数多く提案されている。
このような従来法、例えば特開昭58−18421号、
同58−115120号、同58−142976号。
同58−115120号、同58−142976号。
同58−154792号等においては、ピッチの軟化点
よりも60〜130℃高い温度で紡糸を行なっている。
よりも60〜130℃高い温度で紡糸を行なっている。
この紡糸温度が高いと熱分解や発泡などの問題が生ずる
ため、軟化点はできるだけ低く抑えられてきた。ピッチ
の軟化点を低(するためにピリジン不溶分或いはキノリ
ンネ溶分の含有量ヲ低くし、分子量も比較的小さく、ま
た分子量分布も広いものが採用されていた。しかしなが
ら、このようにすると紡糸後の不融化処理に時間がかか
るという問題を生じた。
ため、軟化点はできるだけ低く抑えられてきた。ピッチ
の軟化点を低(するためにピリジン不溶分或いはキノリ
ンネ溶分の含有量ヲ低くし、分子量も比較的小さく、ま
た分子量分布も広いものが採用されていた。しかしなが
ら、このようにすると紡糸後の不融化処理に時間がかか
るという問題を生じた。
本発明はこのような従来の問題点を解消し、不融化処理
の時間を短縮できるとともに、紡糸性にすぐれていて、
強度的にすぐれた炭素繊維を得ることのできる炭素材用
ピンチと、その製造方法を提供することを目的とするも
のである。
の時間を短縮できるとともに、紡糸性にすぐれていて、
強度的にすぐれた炭素繊維を得ることのできる炭素材用
ピンチと、そ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、本発明は第1に光学的異方性相(メソ相)の
含有量が80〜100%であり、かつピリジン不溶分の
含有量が30〜70重量%、数平均分子量が1000〜
1400であるとともに、軟化点が330〜380℃で
ある炭素材用ピッチを提供するものであり、第2に該ピ
ッチを効率よく製造する方法を提供するものである。
含有量が80〜100%であり、かつピリジン不溶分の
含有量が30〜70重量%、数平均分子量が1000〜
1400であるとともに、軟化点が330〜380℃で
ある炭素材用ピッチを提供するものであり、第2に該ピ
ッチを効率よく製造する方法を提供するものである。
本発明の炭素材用ピッチはメソ相の含有量が80〜10
0%のものであり、特にメソ相含有量が100%のもの
が好ましい。ここでメソ相含有量が80%未満であると
、メソ相と等方性相の相溶性が悪く、紡糸が困難であり
、しかも炭素繊維の強度も不十分となり好ま、シフない
。
0%のものであり、特にメソ相含有量が100%のもの
が好ましい。ここでメソ相含有量が80%未満であると
、メソ相と等方性相の相溶性が悪く、紡糸が困難であり
、しかも炭素繊維の強度も不十分となり好ま、シフない
。
また、本発明の炭素材用ピッチはピリジン不溶分の含有
量が30〜70重量%、好ましくは40〜60重量%の
ものである。ここでピリジン不溶分の含有量が30重量
%未満であると、軟化点が低く不融化処理に時間がかか
り、一方、70重量%を超えると、紡糸性が悪くなるの
で好ましくな(1゜ しかも、本発明の炭素材用ピッチは数平均分子量が10
00〜1400.好ましくは1000〜1300のもの
である。ここで数平均分子量が1000未満であると、
軟化点が低く、不融化処理に時間がかかり、一方140
0を超えると、紡糸性が悪くなるので好ましくない。
量が30〜70重量%、好ましくは40〜60重量%の
ものである。ここでピリジン不溶分の含有量が30重量
%未満であると、軟化点が低く不融化処理に時間がかか
り、一方、70重量%を超えると、紡糸性が悪くなるの
で好ましくな(1゜ しかも、本発明の炭素材用ピッチは数平均分子量が10
00〜1400.好ましくは1000〜1300のもの
である。ここで数平均分子量が1000未満であると、
軟化点が低く、不融化処理に時間がかかり、一方140
0を超えると、紡糸性が悪くなるので好ましくない。
さらに、本発明の炭素材用ピッチは軟化点が330〜3
80℃、好ましく&ま、330〜370°Cのものであ
る。ここで軟化点が330℃未満であると、不融化処理
に時間がかかり、一方380℃を超えると、紡糸性が悪
くなるりで好ましくない。
80℃、好ましく&ま、330〜370°Cのものであ
る。ここで軟化点が330℃未満であると、不融化処理
に時間がかかり、一方380℃を超えると、紡糸性が悪
くなるりで好ましくない。
本発明においては上記性状を全て具備していることが必
要であって、いずれか一つの性状でも具備していないと
紡糸性に劣ったものとなったり、或いは不融化処理に時
間がかかるものとなる。
要であって、いずれか一つの性状でも具備していないと
紡糸性に劣ったものとなったり、或いは不融化処理に時
間がかかるものとなる。
本発明の炭素材用ピッチは数平均分子量が1000〜1
400のものであるため、比較的高い軟化点となるが、
軟化点より10〜60℃高い温度で紡糸が可能となるた
めにコーキングや熱分解を招くおそれがなく、しかも不
融化処理の時間を短縮することができる。
400のものであるため、比較的高い軟化点となるが、
軟化点より10〜60℃高い温度で紡糸が可能となるた
めにコーキングや熱分解を招くおそれがなく、しかも不
融化処理の時間を短縮することができる。
本発明の炭素材用ピッチは、軟化点に近い温度、すなわ
ちピッチの分解温度より十分低い温度で紡糸が可能であ
るため、紡糸性が良好である。しかも、本発明の炭素材
用ピッチによれば不融化処理の時間を短縮することがで
きる。
ちピッチの分解温度より十分低い温度で紡糸が可能であ
るため、紡糸性が良好である。しかも、本発明の炭素材
用ピッチによれば不融化処理の時間を短縮することがで
きる。
本発明の炭素材用ピッチは種々の方法により製造するこ
とができるが、とりわけ以下に述べる方法により製造す
ることが好ましい。上記炭素材用ピッチを効率よく製造
する方法が本発明の第2である。
とができるが、とりわけ以下に述べる方法により製造す
ることが好ましい。上記炭素材用ピッチを効率よく製造
する方法が本発明の第2である。
すなわち本発明の第2は石油系残油中の軽質油分を除去
した原料ピッチを、温度400〜460℃、圧力5〜5
0 mmJ(gの条件下で第一段熱処理し、次いで温度
450〜500°C2圧力0.1〜511IIIIIg
の条件下で0.2〜30分間第二段熱処理することを特
徴とする光学的異方性相の含有量が80〜100%であ
り、かつピリジン不溶分の含有量が30〜70重量%、
数平均分子量が1000〜1400であるとともに1軟
化点が330〜380℃である炭素材用ピッチの製造方
法を提供するものである。
した原料ピッチを、温度400〜460℃、圧力5〜5
0 mmJ(gの条件下で第一段熱処理し、次いで温度
450〜500°C2圧力0.1〜511IIIIIg
の条件下で0.2〜30分間第二段熱処理することを特
徴とする光学的異方性相の含有量が80〜100%であ
り、かつピリジン不溶分の含有量が30〜70重量%、
数平均分子量が1000〜1400であるとともに1軟
化点が330〜380℃であ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、石油系残油であるが、
ここで石油系残油としては石油留分の接触分解残油、ナ
フサ等の熱分解残油なと芳香族炭化水素含量の高いもの
が好適に用いられる。
ここで石油系残油としては石油留分の接触分解残油、ナ
フサ等の熱分解残油なと芳香族炭化水素含量の高いもの
が好適に用いられる。
本発明の方法においては、このような石油系残油な予め
減圧蒸留して、沸点約400℃以下の軽質油分を留去し
た残油を原料ピッチとして用いる。
減圧蒸留して、沸点約400℃以下の軽質油分を留去し
た残油を原料ピッチとして用いる。
なお、減圧蒸留するにあたり、予めフィルター等により
石油系残油中の灰分を除、去しておくことが好ましい。
石油系残油中の灰分を除、去しておくことが好ましい。
次いで、上記原料ピッチを第一段熱処理する。
この第一段熱処理は温度400〜460℃、圧力5〜5
0闘Hg1好ましくは温度410〜450°C1圧力1
0〜50 md(gの条件で行なわれる。なお、熱処理
時間は通常0.1〜20時間、好ましくは0.2〜10
時間である。ここで第一段熱処理の温度が400℃未満
であると、反応が遅く熱処理に長時間を要し、一方46
0℃を超えると、揮発分の除去量が多くなり収率が低下
し、コーキングが発生するので好ましくない。また、第
一段熱処理の圧力が5 m7LTJg未満であると、揮
発分の除去量が多くなり収率が低下し、一方50龍珈を
超えると、軽質分の除去が不十分となり分子量分布が広
くなるので好ましくない。
0闘Hg1好ましくは温度410〜450°C1圧力1
0〜50 md(gの条件で行なわれる。なお、熱処理
時間は通常0.1〜20時間、好ましくは0.2〜10
時間である。ここで第一段熱処理の温度が400℃未満
であると、反応が遅く熱処理に長時間を要し、一方46
0℃を超えると、揮発分の除去量が多くなり収率が低下
し、コーキングが発生するので好ましくない。また、第
一段熱処理の圧力が5 m7LTJg未満であると、揮
発分の除去量が多くなり収率が低下し、一方50龍珈を
超えると、軽質分の除去が不十分となり分子量分布が広
くなるので好ましくない。
第一段熱処理工程においてメソ相ピッチを多量に生成さ
せた場合、比重差分離等によりメソ相ピッチを除去した
方がよい。また、メソ相ピッチを生成させない場合は重
質化したピッチをそのまま第二段熱処理してもよ−い。
せた場合、比重差分離等によりメソ相ピッチを除去した
方がよい。また、メソ相ピッチを生成させない場合は重
質化したピッチをそのまま第二段熱処理してもよ−い。
このようにして得られた等方性ピッチを第二段熱処理す
る。この第二段熱処理は、等方性ピッチ或いは僅かにメ
ソ相ピッチを含む等方性ピッチを第一段熱処理より厳し
い条件で行なうものであり、通常温度450〜50’0
℃、圧力0 、1−5 m吐g、好ましくは温度460
〜500℃、圧力0.5〜3i+ff1gの条件で0.
2〜30分間行なう。ここで第二段熱処理の温度が45
0℃未満であると、軽質分の除・去が困難となって熱処
理時間が長くなり、一方500℃を超えると、収率が低
下し、コーキングが発生し反応速度の制御が困難となる
ので好ましくない。また、第二段熱処理の圧力が0 、
1 illLHg未満であると収率が低下し真空装置が
犬がかりなものとなり、一方5 m、Hgを超えると、
軽質分の除去が不十分となり分子量分布が広くなるので
好ましくない。さらに軟化点を上げるためには圧力を低
くするか、或いは処理時間を長くすればよい。
る。この第二段熱処理は、等方性ピッチ或いは僅かにメ
ソ相ピッチを含む等方性ピッチを第一段熱処理より厳し
い条件で行なうものであり、通常温度450〜50’0
℃、圧力0 、1−5 m吐g、好ましくは温度460
〜500℃、圧力0.5〜3i+ff1gの条件で0.
2〜30分間行なう。ここで第二段熱処理の温度が45
0℃未満であると、軽質分の除・去が困難となって熱処
理時間が長くなり、一方500℃を超えると、収率が低
下し、コーキングが発生し反応速度の制御が困難となる
ので好ましくない。また、第二段熱処理の圧力が0 、
1 illLHg未満であると収率が低下し真空装置が
犬がかりなものとなり、一方5 m、Hgを超えると、
軽質分の除去が不十分となり分子量分布が広くなるので
好ましくない。さらに軟化点を上げるためには圧力を低
くするか、或いは処理時間を長くすればよい。
このようにして光学的異方性相の含有量が80〜100
%であり、かつピリジン不溶分の含有量が30〜70重
量%、数平均分子量が1000〜1400であるととも
に、軟化点が330〜380℃である炭素材用ピッチを
製造することができる。
%であり、かつピリジン不溶分の含有量が30〜70重
量%、数平均分子量が1000〜1400であるととも
に、軟化点が330〜380℃である炭素材用ピッチを
製造することができる。
このようにして得られたピッチからピッチ系炭素繊維を
製造するには常法によりまずこのピッチを紡糸し、次い
で不融化処理し、さらに焼成ずればよい。
製造するには常法によりまずこのピッチを紡糸し、次い
で不融化処理し、さらに焼成ずればよい。
本発明の炭素材用ピッチは、分子量分布が狭(比較的高
い軟化点となるが、従来のピッチとは異なり軟化点より
10〜60℃高い温度で紡糸できるため、コーキングや
熱分解を招くおそれがなく、きわめて紡糸性が良好であ
る。しかも、このように比較的軟化点が高いため、不融
化処理の時間を従来に比し大幅に短縮することができる
。また、本発明の炭素材用ピッチから得られる炭素繊維
は引張強度等が高(非常にすぐれたものである。
い軟化点となるが、従来のピッチとは異なり軟化点より
10〜60℃高い温度で紡糸できるため、コーキングや
熱分解を招くおそれがなく、きわめて紡糸性が良好であ
る。しかも、このように比較的軟化点が高いため、不融
化処理の時間を従来に比し大幅に短縮することができる
。また、本発明の炭素材用ピッチから得られる炭素繊維
は引張強度等が高(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、特に炭素繊維をはじめ
、炭素フィルム、フィラメント、ヤーンなど各種炭素製
品の製造に有利に利用することができる。
、炭素フィルム、フィラメント、ヤーンなど各種炭素製
品の製造に有利に利用することができる。
次に、本発明を実施例により説明する。
実施例1
重質軽油の接触分解装置から得られた接触分解残油をフ
ィルターにより灰分を除去し、次いで減圧蒸留により軽
質油分を留去した残油(常圧換算沸点430℃以上)を
原料ピッチとして用いた。
ィルターにより灰分を除去し、次いで減圧蒸留により軽
質油分を留去した残油(常圧換算沸点430℃以上)を
原料ピッチとして用いた。
この原料ピッチを温度420℃、圧力10 y+sHg
において30分間第一段熱処理を行ない、トルエン不溶
分40重量%の等方性ピッチを得た。引き続き、この等
方性ピッチを温度460℃、圧力IHI(gにおいて2
0分間第二段熱処理を行ない、光学的異方性相の含有量
が100%のピッチを得た。
において30分間第一段熱処理を行ない、トルエン不溶
分40重量%の等方性ピッチを得た。引き続き、この等
方性ピッチを温度460℃、圧力IHI(gにおいて2
0分間第二段熱処理を行ない、光学的異方性相の含有量
が100%のピッチを得た。
ここで得られたピッチは数平均分子量が1130であり
、ピリジン不溶分の含有量が63,3重量%。
、ピリジン不溶分の含有量が63,3重量%。
軟化点が345℃であった。
次に、このピッチを用いて紡糸温度368℃。
紡糸速度500 m7gにおいて糸径7μの繊維に紡糸
したのち、200〜400℃まで20℃/minで昇温
し10分間で不融化処理を完了した。次(・で、150
0℃で10分間焼成し、炭素繊喀を得た。得られた炭素
繊維の引張強度は253 kg/lnm”であった。
したのち、200〜400℃まで20℃/minで昇温
し10分間で不融化処理を完了した。次(・で、150
0℃で10分間焼成し、炭素繊喀を得た。得られた炭素
繊維の引張強度は253 kg/lnm”であった。
実施例2
実施例1において、第二段熱処理を15分間行なったこ
と以外は実施例1と同様にして光学的異方性相の含有量
が100%のピッチを得た。ここで得られたピッチは数
平均分子量が1080であり、ピリジン不溶分の含有量
が42.4重量%、軟化点が335℃であった。
と以外は実施例1と同様にして光学的異方性相の含有量
が100%のピッチを得た。ここで得られたピッチは数
平均分子量が1080であり、ピリジン不溶分の含有量
が42.4重量%、軟化点が335℃であった。
次K、このピッチを実施例1と同様に紡糸し、不融化処
理後、焼成することによって炭素繊維を得た。得られた
炭素m維の引張強度は250kg/ln1′であった。
理後、焼成することによって炭素繊維を得た。得られた
炭素m維の引張強度は250kg/ln1′であった。
比較例1
実施例1において、第二段熱処理を40分間行なったこ
と以外は実施例1と同様にして光学的異方性相の含有量
が100%のピッチを得た。ここで得られたピッチは数
平均分子量が1200であり、ピリジン不溶分の含有量
が75重量%、軟化点が370℃であった。このピッチ
は紡糸温度が400℃以上となり、紡糸がかなり困難で
あった。
と以外は実施例1と同様にして光学的異方性相の含有量
が100%のピッチを得た。ここで得られたピッチは数
平均分子量が1200であり、ピリジン不溶分の含有量
が75重量%、軟化点が370℃であった。このピッチ
は紡糸温度が400℃以上となり、紡糸がかなり困難で
あった。
実施例1と同様に焼成して得た炭素繊維の引張強度は1
60 kg7mm”であった。なお、不融化処理時間は
10分間であった。
60 kg7mm”であった。なお、不融化処理時間は
10分間であった。
比較例2
重質軽油の接触分解装置から得られた接触分解残油をフ
ィルターにより灰分を除去し、次(・で減圧蒸留により
軽質油分を留去した残油(袖圧換算沸点420℃以上)
を原料ピッチとして用(・た。
ィルターにより灰分を除去し、次(・で減圧蒸留により
軽質油分を留去した残油(袖圧換算沸点420℃以上)
を原料ピッチとして用(・た。
この原料ピッチを温度440℃、圧力は常圧において4
時間第一段熱処理を行ない、等方性ピッチのトルエン不
溶分の含有量が75重量%のピンチを得た。引き続き、
このピッチを温度460°C1圧力10 rnrdlg
、 において30分間第二段熱処理を行ない、光学的異
方性相の含有量が85%のピッチを得た。ここで得られ
たピッチは数平均分子量が950であり、ピリジン不溶
分の含有量が65重量%、軟化点が260℃であった。
時間第一段熱処理を行ない、等方性ピッチのトルエン不
溶分の含有量が75重量%のピンチを得た。引き続き、
このピッチを温度460°C1圧力10 rnrdlg
、 において30分間第二段熱処理を行ない、光学的異
方性相の含有量が85%のピッチを得た。ここで得られ
たピッチは数平均分子量が950であり、ピリジン不溶
分の含有量が65重量%、軟化点が260℃であった。
次に、このピッチを用いて実施例1と同様に紡糸、不融
化、焼成して炭素繊維を得た。紡糸時に糸切れがしばし
ば生じ、また得られた炭素繊維の引張強度は155 k
g/+m”であった。なお、不融化処理時間は120分
間であった。
化、焼成して炭素繊維を得た。紡糸時に糸切れがしばし
ば生じ、また得られた炭素繊維の引張強度は155 k
g/+m”であった。なお、不融化処理時間は120分
間であった。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、光学的異方性相の含有量が80〜100%であり、
かつピリジン不溶分の含有量が30〜70重量%、数平
均分子量が1000〜1400であるとともに、軟化点
が330〜380℃である炭素材用ピッチ。 2、石油系残油中の軟質油分を除去した原料ピッチを、
温度400〜460°C1圧力5〜5olIIff1g
の条件下で第一段熱処理し、次いで温度450〜500
℃、圧力0.1〜5鰭Hgの条件下で0.2〜30分間
第二段熱処理することを特徴とする光学的異方性相の含
有量が80〜100%であり、かつピリジン不溶分の含
有量が30〜70重量%、数平均分子量が1000〜1
400であるとともに、軟化点が330〜380℃であ
る炭素材用ピッチの噸造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59056211A JPS60202189A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 炭素材用ピッチの製造方法 |
US06/710,021 US4608150A (en) | 1984-03-26 | 1985-03-11 | Pitch material for carbonaceous body and a method for the preparation thereof |
DE3509861A DE3509861C2 (de) | 1984-03-26 | 1985-03-19 | Pechmaterial für einen kohlenstoffhaltigen Formkörper und Verfahren zu seiner Herstellung |
GB08507267A GB2156378B (en) | 1984-03-26 | 1985-03-20 | Pitch materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59056211A JPS60202189A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 炭素材用ピッチの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60202189A true JPS60202189A (ja) | 1985-10-12 |
JPH0516475B2 JPH0516475B2 (ja) | 1993-03-04 |
Family
ID=13020771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59056211A Granted JPS60202189A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 炭素材用ピッチの製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4608150A (ja) |
JP (1) | JPS60202189A (ja) |
Cited By (2)
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