JPS61215718A - 炭素繊維の製造法 - 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、メソフェースピッチから炭素繊維を製造する
方法に関する。

メソフェースピッチは、炭素製品の製造に、特に優れた
機械的性質を持つ炭素繊維の製造に使用される。メソフ
ェースピッチから製造した炭素繊維は、軽量で、強く、
剛性および１ｌｆｆｉ性を持ちかつ化学的にもまた熱的
にも不活性であることは良く知られている。メソフェー
スピッチ類の炭素繊維は複合体とした場合に効果が優れ
ており、航空宇宙産業および高級スポーツ用品で使用さ
れている。

本明細書において「メソフェース」とは、当業者界で用
いられているように理解されるもので、一般に液晶と同
義である。液晶は結晶固体と普通の液体との中間の物質
状態にある。普通、メソフ・エース状の物質は異方性と
共に液体の性質を持つ。

本明細書で［メソフェースピッチ」とは、メソフェース
が約４０重量％より多く含み、かつ従来技術によりかく
拌等により分散した場合に異方性連続相を形成すること
のできるピッチである。

一般に、デカントオイル（ｄｅＣａｎｔ　０ｉ１）は蒸
留によりピッチに変わる。時には、蒸留の前に熱処理工
程が実施される。蒸留から得られる生成物は、等方性ピ
ッチであり、このピッチをメソフェースピッチに変える
にはさらに処理を施さなければならない。

等方性ピッチ原料からメソフェースピッチを製造する従
来法には、熱重合を起すためにその原料を約３５０〜４
５０℃で熱処理することが含まれている。

典型的な従来法は、反応器を約４００℃に約２０時間保
持して行なう。生成するメソフェースピッチの特性は反
応温度、熱処理時間および揮発速度により制御すること
ができる。重合による高分子量部分があるので、約８０
重量％のメソフェース含量でメソフェースピッチの軟化
点は少なくとも３００℃になる。メソフェース含量が増
大するにつれて軟化点が上昇する。典型的には、メソフ
ェースピッチを紡糸するために、メソフェースピッチの
軟化点より約３０〜約５０℃高い温度にする。比較的低
い温度で紡糸できることが望ましい。これは、紡糸に用
いられる狭いオリフィスを詰まらせるおそれのある余分
な重合を避け、またエルネギ−消費を最小限にするため
である。

ピッチ中のメソフェース含量は、論文、（“Ｑｕａｎｔ
ｉｔａｔｉｖｅ　Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　
Ｈｅ５ｏｐｈａｓｅＣｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　Ｐｉｔｃｈ
″Ｓ、　ｃｈｗａｓｔ　ｉａｋ、　Ｒ，Ｔ、　Ｌｅｗｉ
　ｓ、　Ｊ、　Ｄ。

Ｒｕｇｇ　１ｅｒｏ共著、Ｆｉｆｔｅｅｎｔｈ　Ｂｉｅ
ｎｎｉａｌ　ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＯｎ　Ｃａｒｂｏｎ
、６月１９８１．１４８頁、１４９頁）に記載の方法に
より測定することができる。

一般に、分子量組成に関してピッチを広く特徴づけかつ
必要な紡糸温度を見積るために当業界では「軟化点」と
いう用語および「融点」という用語を交換可能に用いて
いる。

軟化温度の測定には幾つかの方法があり、これらの異な
る方法により測定される温度は互いにいくらか異なつい
る。

メトラー軟化点測定法はピッチ評価の基準として広く採
用されている。この方法をメソフェースピッチに応用す
ることができる。

メソフェースピッチの軟化温度をホットステージ顕微鏡
検査（ｈｏｔ　ｓｔａｇｅ　ｍ１ｃｒｏｓｃｏｐｙ）に
よって測定することもできる。この方法では、不活性雰
囲気中、顕微鏡のホットステージ上、偏光下でメソフェ
ースピッチを加熱する。メソフェースピッチ温度の上昇
速度をコントロールしながら、その温度を上げ、メソフ
ェースピッチが変形し始めるとき、そのときの温度を軟
化温度として記録する。

本明細書において、「軟化点」または「軟化温度」を交
換可能に使用し、それらは前駆物質の場合もまたメソフ
ェースピッチの場合もメトラー測定法により測定した温
度を指すものとする。

本川ｌ［ｍでは、水素処理前後のデカントオイルの実験
式を通常の方法により分子量および元素分析データから
得た。

デカントオイルは、メソフェースピッチに変換すべき等
方性ピッチ状の原料の製造に広く使用されている。デカ
ントオイルからピッチ前駆物質を製造する方法は、周知
であり、通常デカントオイルに熱を加えながら減圧下で
デカントオイルを蒸留する工程を有している。

デカントオイルが高芳香族性でありかつ良好なメソフェ
ースピッチを製造するには原料中の高芳香族性が必要で
あることが当業界の教える所であることから、デカント
オイルはメソフェースピッチ用のピッチ前駆物質を製造
するのに特に望ましい。Ｐ、ＬＪａｌｋｅｒ編集、“Ｃ
ｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　ｐｈｙｓｉｃｓｏｆ　ｃａ
ｒｂｏｎ”、　ｖｏｌ、４．２６１頁、２６２頁（１９
６０）、“Ｃａｒｂｏｎ”、１２．３３２頁（１９７４
）および米国特許第４００５１８３号明細書参照。

メソフェースピッチ用原料の製造に当業界で使用される
デカントオイルは硫黄含量が約１〜約２．５重量％と低
い。この原料から製造されるメソフェースピッチは、静
止加熱下で約２００ミクロンより大きい異方性領域（ｄ
ｏ■ａｉｎ）を形成することができる。そのような大き
な領域を形成することのできることは重要である。なぜ
ならば、それは、メンフェースピッチが良好な機械的性
質ならびに良好な紡糸性を有する炭素繊維を製造するの
に適していることを示しているからである。

大きな異方性領域を形成することのできるメソフェース
ピッチは高い変形性を持つことが知られている。

商業的に紡糸する場合、良好な炭素繊維を製造するため
にメソフェースピッチのメソフェース含量は少なくとも
７０重量％、好ましくは約８０重量％である。これは、
本発明の目標である。

デカントオイルの硫黄量は、商用炭素ｌｌ１ｌｌｔの製
造にとって重要である。約２５００℃以上の処理温度を
必要とする炭素繊維では問題が生じる場合がある。これ
は、そのようなＩｊｓ温では硫黄が追い出され、その結
果生成する炭素繊維の引張強度が低下しまた密度が小さ
くなるからである。

従来技術によれば、高品質炭素繊維用のメソフェースピ
ッチの製造に、高硫黄デカントオイルは不適当なものと
されていた。

米国特許第４０７５０８４号または第 ４１６６０２６号明細書の教示の公知方法によって、高
硫・黄デカントオイルを水素脱硫に供することが望まし
い。一般に、水素脱硫によって、炭化水素油は触媒の存
在下で水素と接触する。

しかしながら、水素処理により炭化水素油の芳香族性が
低下することは良く知られており、したがって、水素処
理したデカントオイルは紡糸性が比較的悪いメソフェー
スピッチを与え、そのようなメソフェースピッチから製
造した炭素繊維は機械的性質が悪いことが当業界で予想
されている。

Ｐ、Ｈ，Ｅｍｍｅｔｔｌ集、“ｃａｔａｌｙｓｔｓ　”
　、　ＶＯｌ、Ｖ。

Ｒｈｅｉｎｈｏｌｄ　Ｐｕｂｌｉｒｈｉｎａ　Ｃｏｒｐ
、、Ｎｅｗ　Ｗｏｒｋ、　１９５７、出版およびＣ，Ｌ
、　ＴｈｏｌａＳ編集、”ｃａｔａ＋ｙｔ＋ｃ　Ｐｒｏ
ｃ−ｅＳＳｅＳ　ａｎｄ　ｐｒｏｖｅｎ　Ｃａｔａｌｙ
ｓｔｓ″、Ａｃａｄｅｍｉｃ　ｐｒｅｓｓ（１９７０）
には、水素処理により芳香族性が低下することが指摘さ
れている。

本明細書において、「水素処理」とは、当業界の技術に
よりデカントオイルを触媒の存在下で水素と接触させる
任意の方法である。

当業界の技術の教示に反して、本発明により水素処理さ
れたデカントオイルは、水素処理されていないデカント
オイルから製造したメソフェースピッチと比較して改良
された特性を有するメソフェースピッチに製造するよう
に加工できることが新たに見い出された。

さらに、改良されたメソフェースピッチは、公知方法に
より改良された特性を有する炭素繊維に加工することが
できる。

これらの驚くべき結果を一般的に説明すると次のように
なる。しかしこの説明は本発明の応用に際して考えられ
る指針に過ぎず限定的なものではない。ピッチ前駆物質
原料をメソフェースピッチに変換する熱重合工程に関し
て説明する。

典型的には、ピッチ前駆物質は比較的広い分子員分布を
有する。ピッチは、低反応性分子もまた高反応性分子も
含有する。＾反応性分子による急速重合は好ましくない
。これは生成するメソフェースピッチ中に非常に大きい
分子層成分が生じるからである。これらの高分子ｍ成分
により、メソフェースピッチの粘度が比較的大きくなっ
て、対応するメソフェースピッチ領域の大きさが小さく
なる。この現象は、米国特許第３９７６７２９号明細書
で論じられている。

本発明によるデカントオイルの水素化により、＾反応性
分子の反応速度を理クシ、重合反応前および反応中に高
反応性分子が望ましい構造転位を受けることができるよ
うになる。この結果、メソフェースピッチの粘度は比較
的低くなり、異方性領域の大きさは比較的大きくなる。

本発明により製造されるピッチ前駆物質原料を、Ｊ、Ｅ
、Ｚｉｍ＊ｅｒ、　　“Ｈｅ５ｏｏｈａｓｅ　Ｔｒａｎ
ｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　ａＳｏｌｖｅｎｔ　−Ｅ
ｘｔｒａｃｔｅｄ　Ｐｉｔｃｈ　”　、Ｆｉｆｔｅｅｎ
ｔｈ　Ｂｉｅ−ｎｎｉａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏ
ｎ　Ｃａｒｂｏｎ、　６月、１９８１．１４６頁１４７
頁および本明細書で引用された文献に記載されているよ
うに溶媒抽出によりメソフェースピッチに変換すること
もできる。驚くべきことに、製造されるメソフェースピ
ッチは、特性として領域の大きさおよび軟化点が優れて
いる。

水素化デカントオイルからのメソフェース収率は、未処
理デカントオイルの場合に比較して低い。

しかし、この低収率および水素処理工程に伴うコスト増
は、メソフェースピッチの品質を驚くほど改良すること
により補償される。

最も広い実施態様において、本発明は、デカントオイル
の平均分子当りの水素原子数が約２〜約３個多くなるま
で、デカントオイルを水素処理する工程、水素処理した
デカントオイルを蒸留してピッチを形成する工程、この
ピッチからメソフェースに変換する工程、このメソフェ
ースピッチから炭素繊維を製造する工程を含むことを特
徴とする、炭素繊維を製造する方法に関する。

本発明の他の実施態様は、水素処理したデカントオイル
に熱−圧力処理を施してタール残留物をつくり、このタ
ール残留物を蒸留してピッチを形成するという改良に関
する。

熱処理を行わない本発明方法に比較して、デカントオイ
ルに対して原料の全体収率が熱−圧力処理により増大す
る。

一般に、熱−圧力処理は、米国特許願第０８７１８６号
明細ｉ１（米国特許第 ４３１７８０９号）（１９７９年１０月２２日に出願さ
れ、本出願人に譲渡された）の記載の方法によって行な
われる。この特許出願は、特許されておりその記載は参
考として本明細書に取り入れるものとする。この出願記
載の概要は、次の通りである。

加圧下の加熱の厳密性は、石油工業で広く使用されてい
る技術用語のソーキングボリュームファクター（ｓｏａ
ｋｉｎｇ　ｖｏｌｕｍｅ　ｆａｃｔｏｒ　）により評価
することができる。１．０のソーキングボリュームファ
クターは、約５２　、７　Ｋ９ｔｙｔ−２（約７５０　
！１ｓｉＯ）の圧力および約４２７℃の温度で４．２８
時間加熱することに相当する。温度が炭化水素の重合ま
たは分解速度に及ぼす効果は、当業界で知られている。

たとえば、４５０℃の分解速度は、４２７℃の分解速度
の３，６８倍である。本明細書にて示される例のほとん
どは約４５０℃で行ったので、熱処理の厳密性をその温
度の等価基率に基いて計算した。

バッチ式熱−圧力処理の場合、好ましい温度、圧力およ
びソーキングボリュームファクターの範囲は前駆物質に
よって決まる。デカントオイルの場合、温度範囲は約４
００〜約４７５℃であり、圧力範囲は約１４〜約１０５
　Ｋｇ備−２・Ｇ（約２００〜約１５００　ｐｓｉ（１
）であり、モしてソーキングボリュームファクターは約
０．４〜約８．６である。ソーキングボリュームファク
ターは、約４５０℃で約０．５〜約１０時間に相当する
。コンラドソン炭素含量が少なくとも約２０％、好まし
くは約３０％より多く約６５％以上の範囲になったらバ
ッチ式熱−圧力処理を停止する。メソフェース含量は約
６０重量％未満であり、不融性固体が存在する場合、高
ｍ　Ｆ濾過を行うことが好ましい。濾過する場合、生成
物が液化する温度まで上げて、それで不融性固体をｉ濾
過で分離することができる。熱−圧力処理中、均質な分
布を維持するためカフ拌を行うのが好ましい。

本発明は、バッチ処理の代りに連続式熱−圧力処理を行
う方が経済的である。連続式熱−圧力処理の場合、温度
範囲は約４２０〜約５５０℃であり、圧力範囲は約１４
〜約１０５ｈｃｘｔ−２・Ｇ　（約２００〜約１５００
１）Ｓｔ（＋）であり、そしてソーキングボリュームフ
ァクターは約０．４〜約２．６である。ソーキングボリ
ュームファクターは、約４５０℃で約０．５〜約３時間
に相当する。

被処理物質のコンラドソン炭素含量が少なくとも約５％
、好ましくは約１０％より大きく約６５％より小さい範
囲になったら連続式熱−圧力処理を停止する。メソフェ
ース含量は約６０重量％未満である。不融性固体が存在
する場合、高温濾過が好ましい。

したがって、本発明は、数工程およびそれらの工程の相
互間の関係（これらについてはすべて以下の記載で詳述
される）および特許請求の範囲に指摘される本発明の範
囲を包含する。

本発明の性質および目的をさらに理解するためには、添
付図面を参照に下記の詳しい記載を参照する必要がある
。

本発明の例示的で限定的でない例を以下に述べる。本文
に含まれる指針的原理および教示に照らして他の例を多
数導き出すことは容易であろう。

本明細書に記載の例は本発明を単に説明するためであり
、本発明の実施方法を限定するものではない。本明細書
において特に断りがない限り、部および％は重量部およ
び重量％である。

第１図でデカントオイルは次のよ゛うにして水素処理さ
れる。

反応器１は、内径３２ｍ５＋のステンレス鋼管を有し、
抵抗炉（図示せず）で加熱される。反応器１は、デカン
トオイル供給源２からデカントオイルを頂部から導入し
てトリクル床式（ｔｒｉｃｋｌｅ　ｂｅｄｍｏｄｅ　）
で運転される。

反応器の水素処理触媒は、石油原料の水素脱硫に普通使
用される種類のものである。１００ａｄ！の触媒ベレッ
トを２００１ｄの石英チップ（１２／１６メツシユ）と
混合し、ステンレス鋼管に装入する。得られる触媒床の
長さは３７０ｍ＋である。

新鮮な触媒床は、経路３および４から供給されかつ弁６
および７により制御される水素および硫化水素で活性化
される。

経路９から供給されかつ弁８により制御される窒素は、
・溶解硫化水素を触媒から除去するために使用される。

反応器１からの気体は経路１１を通って分離器１２に除
去され、回収された水素は弁１４を介して経路１３から
取り除かれる。水素処理されたデカントオイルは反応器
１から経路１６を通って貯蔵器１７に送られる。

第２図に示す連続式熱−圧力処理は次の通りである。

水素処理されたデカントオイルは供給タンク１８に入れ
られる。デカントオイルを加熱してその粘度を下げその
流動性を改良するために所望により供給タンク１８にヒ
ータを設けることができる。供給タンク１８は経路１９
によりポンプ２１に連結し、このポンプによりデカント
オイルを経路２２を介して送り、圧力計２３によりモニ
ターする。

デカントオイルは流動砂浴２４中の炉コイルを通過する
。長い処理が望ましい場合、数個の流動砂浴を縦列に使
用することができる。

処理されたデカントオイル経路２６を通って圧力ｇ４節
器２９によりＩｌｌ　Ｉｌｌされている弁２７に進み、
経路３１を介して生成物捕集タンク３２に集められ、本
発明の以後の工程で使用される。

阻−」− 分析の結果デカントオイルの各平均分子あたり水素原子
数が約３個多くなるまでデカントオイルに水素処理を施
した。水素処理は通常の方法で行った。

約２　ａｍ　ＨＱの真空下、約２６０℃の最終ポット温
度で水素処理したデカントオイルを蒸留してピッチに変
換した。

ピッチ前駆物質の性質をメソフェースピッチ用原料とし
て評価するために、ピッチ前駆物質の一部を約４００℃
で約２４時間熱処理してメソフェースピッチに変換した
。熱処理で生成したメソフェースピッチの領域の大きさ
を測定した所約５００ミクロンであった。未処理デカン
トオイルから同じ方法で製造したメソフェースピッチは
、典型的には、約２５０ミクロンの領域の大゛きざを有
していた。本発明により製造したメソフェースピッチの
領域の大きさがより大きいことは、メソフェースピッチ
の品質が良好であることを示している。そして、このこ
とにより商業的紡糸に良く適していることをも期待する
ことができる。

さらに、比較的大きい領域の大きさは、次のことも示し
ている。本発明により製造したメソフェースピッチは高
い変形性を有し、繊維に紡糸する場合分子が比較的容易
に配列することを期待することができる。これは、炭素
繊維にとって好ましい低配向パラメータおよび優れた機
械的性質を生む。

得られたピッチ前駆物質の収率は、デカントオイルに関
して２１重」％に達した。反応中ピツチ０、４５４都（
１ｐｏｕｎｄ　）当り約０．１４標準−／ｈ（約５ｓｃ
ｆｈ）の速度でアルゴンを散布しかつかく拌しながら約
３９０℃で約２９時間通常の熱処理を加えてピッチ前駆
物質をメンフェースピッチに変換した。

得られたメソフェースピッチは、約１００重量％のメソ
フェースピッチを含有し、ピッチｔｔｉ駆物質に関して
１４％収率であった。メソフェースピッチのメトラー軟
化点は、約２８９℃であった。

この軟化点は、１００％メソフェース含量の熱的生成メ
ソフェースにしては驚くほど低い。さらに、このメソフ
ェースピッチは、通常の１００％メソフェースピッチよ
り約３０〜約４０℃低い温度で紡糸することが出来る。

デカントオイルに関してメソフェースピッチの全体の収
率は、約３重量％であった。

例　　２ 例１の水素処理デカントオイルを、かく拌型オートクレ
ーブで、約２８〜約３５ａ＋−２・Ｇ（約４００〜約５
００　ＤｓｉＯ）の圧力の窒素下、約４３０℃の温度で
約４時間バッチ式熱−圧力処理に供した。約９０１量％
に達するタール残留物が得られた。その後この残留物を
蒸留して、水素処理デカントオイルに関して約３７重量
％収率に達するピッチ前駆物質を得た。

次いで、ピッチ前駆物質を約３９０℃で約３０時間熱処
理してメソフェースピッチ変換した。

得られたメソフェースピッチは約１００％メソフェース
を含有し、メトラー軟化点は約３１“７℃であった。メ
ンフェースピッチ収率はタール残留物に関して約３４重
量％であり、水素処理デカントオイルに関してメソフェ
ースピッチの全体の収率は約１１，３重量％であった。

この全体収率は例１で得られた全体収率より大幅に大き
く、水素処理デカントオイルを熱−圧力処理に供するこ
との価値を示すものである。

得られたメソフェースピッチを、モノフィラメントに紡
糸し、熱硬化し、その後約１７００℃で通常の方法によ
り炭化した。フィラメントの直径は約８ミクロンであっ
た。典型的には、フィラメントの機械的性質は優れてい
た。平均ヤング率は約１．９７ｘ１０　　ｈａｇ　　（
約２８ｘ１０６ｐｓｉ　）であり、平均引張強度は約３
９４００に９ｃｓ−２＜約５６００００Ｅ）ｓｉ　）で
あった。これらの値の比から、走対破損は約２％であり
、これは従来技術によるメソフェースピッチ製炭素繊維
の場合の約２倍であることが分る。高歪対破損値は、多
くの商業製品に有利であると考えられる。

例　　３ デカントオイルの平均分子あたり水素原子数が約２個多
くなるまで第２のデカントオイルを水素処理した。

水素処理デカントオイルを評価するために、一部を約４
００℃で２４時間熱処理してメンフェースピッチを製造
した。メソフェースピッチの領域の大きさは約３００ミ
クロンであった。

これに対し、未処理デカントオイルでは、同じ試験で領
域の大きさが約２００ミクロンのメソフェースピッチが
生成した。

水素処理デカントオイルを、かく拌圧力型オートクレー
ブで約２３Ｋｇｃｍ−２・Ｇ（約３３０　ＥＩＳｉｌｌ
ｌ）の圧力、約４４０℃の温度で約４時間バッチ式熱−
圧力処理に供した。得られたタール残留物はデカントオ
イルに関して約７９重量％収率に達した。

タール残留物を２ＮＲ圧で約２６２℃のポット温度に真
空蒸留した。得られた原料はタール残留物に関して５８
重量％収率に達し、その後この残留物を反応器を用いて
ピッチ０．４５４ＬＦ　（１ｐｏｕｎｄ　）あたり約０
．１４標準ｄ／ｈ（約５ｓｃｆｈ）の速度でアルゴンを
散布はながら約３９０℃で約２４時問通常の熱重合によ
りメソフェースピッチに変換した。得られたメソフェー
スピッチは、原料に関して約５８重量％収率に達し、軟
化点は約３３２℃であった。メソフェース含量は約ｉｏ
ｏ重量％であった。

メソフェースピッチをモノフィラメントに紡糸し、この
モノフィラメントを空気中で約３７５℃で加熱して熱硬
化した。熱硬化フィラメントを従来技術により約１７０
０℃で炭化した。炭素繊維の直径は約１８ミクロンであ
った。

炭素繊維の平均ヤング率は約１．５５Ｘ１０　Ｋｇα−
２（約２２Ｘ１０６１）Ｓｉ）であり、平均引張強度は
約１４．ｌＸ１０３岨１２（約２００Ｘ１０３ｐｓｉ　
）ｔ’あった。比較トシテ、未処理デカントオイルから
のメソフェースピッチより得た炭素繊維の平均ヤング率
は約１．５５Ｘ１０６Ｋｇα−２（約２２ｘ１０６ｐｓ
ｉ）であり、平均引張強度は約１１　、６Ｘ　１０３Ｋ
ｇｃｍ−２（約１６５ｘ１０３ｐｓｉ　）であった。

例　　４ デカントオイルの平均分子あたり水素原子数が約２個多
くなるまで別のデカントオイルを水素処理した。水素処
理デカントオイルの一部を、前の例と同様にしてメソフ
ェースピッチに変換した。

メソフェースピッチの領域の大きさは約２６０ミクロン
であった。

これに対し、水素処理しないデカントオイルから製造し
たメソフェースピッチの領域の大きさは約１７９ミクロ
ンであった。

乳−１ デカントオイルの平均分子あたり水素原子数が約３個多
くなるまで例１のデカントオイルを水素処理した。水素
処理デカントオイルを約１２３都ｃＩＩ−２・Ｇ（約１
７５０　ＥＩＳｉｌＪ）の圧力、約５２５℃の温度で約
９分連続式熱−圧力処理に供した。デカントオイルに関
して約９７重量％の収率でタール残留物が得られた。タ
ール残留物を蒸留して軟化点１０４℃のピッチ原料を得
た。収率はタール残留物に関して約２７重量％であった
。この原料を、かく拌型反応器で、ピッチ０．４５４Ｎ
５Ｆ（１ｐｏｕｎｔｉ　）あたり約０．０２８標準ＴＩ
ｌ／ｈ（約１５ｃｆｈ）の速度で水蒸気を散布しながら
約４００℃で約１８．５時間熱処理した。得られたメソ
フェースピッチの収率は原料に関して約５２重量％であ
り、軟化点は約３１８℃であった。メソフェース含量は
約９５重量％であった。

メソフェースピッチをマルチフィラメントに紡糸し、こ
のマルチフィラメントを空気中で約３７５℃に加熱して
熱硬化し、次いで従来技術により不活性雰囲気中、約２
５００℃で炭化した。

炭素繊維の平均特性は、ヤング率約７．ＯＸｌ　０６ｔ
ｃ９ｔｘ−２（約１００Ｘ　１０６ｐｓｉ　）および引
張強度的２７．４Ｘ１０３岨１２（約３９０×１０３１
）Ｓｉ）であった。

比較として、水素処理しなかったデカントオイルを処理
してメソフェースピッチを製造した。デカントオイルを
約７０．３Ｋｇｔｘ−２・Ｇ（約１０００　ｐｓｉｏ）
の圧力で、約４７０℃の温度で約８分バッチ式熱−圧力
処理してタール残留物に変換した。得られたタール残留
物の収率はデカントオイルに関して９８．５重量％であ
った。この残留物を蒸留して軟化点的１１６℃のピッチ
前駆物質を形成した。その収率はタール残留物に関して
約３４重量％であった。このピッチを約４００℃で約１
６．５時間加熱してメソフェースピッチに変換した。こ
のメソフェースピッチの収率はピッチ前駆物質に関して
約５６重量％であり、軟化点は約３１８℃であった。メ
ソフェース含量は約９０重量％であった。

このメソフェースピッチを、水素処理デカントオイルか
らのメソフェースピッチの場合と同様に処理して炭素フ
ィラメントとした。得られた炭素ｍＨの平均ヤング率は
約４．４Ｘ　１０６に９ｔｘ、−２（約６３Ｘ１０６ｐ
ｓｉ　）および引張強度は３　　・　　−２ １９，７Ｘ１０　　Ｋ９ａａ　　（約、２８０Ｘ１０３
ｐｓｉ　）であった。

水素処理デカントオイルから得た原料で製造した炭素繊
維は、未処理デカントオイルから得た炭素ｌｌｌ１１に
比較して機械的性質が優れていた。

Ｕ 例５の水素処理デカントオイルから得たピッチ原料を、
溶媒抽出してメソフェースピッチを得た。

溶媒抽出は、固体原料をトルエンと共に空温で１時間か
く拌して行った。原料対トルエン比は１ｇ：１０ｄであ
った。８．３重量％収率で得られた不活性部分は約８５
重量％のメソフェースを含有するメソフェースピッチで
あった。このメソフェースピッチは、メトラー軟化点が
２７２℃であり、異方性領域の大きさは約５００ミクロ
ンであった。

乱立ｌ遣 第１〜６のデータの要約を示す。水素処理デカントオイ
ルはデータで示すように脱硫される。

芳香族水素含量は、通常の該磁気共鳴（ＮＭＲ）により
測定した。

墜ＩＦ：　　　　　　へ　　の　　　　　寸　　　　　
り　　［Ｆ］本発明は図示記載された正確な説明に限定
されるものではない。当業者が自明な修正を想起するか
らである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、デカントオイルの水素処理を示す図であり、
第２図は、連続式熱−圧力処理を示す図である。 １・・・反応器、２・・・デカントオイル供給源、３・
・・経路、４・・・経路、６・・・弁、７・・・弁、８
・・・弁、９・・・経路、１１・・・経路、１２・・・
分離器、１３・・・経路、１４・・・弁、１６・・・経
路、１７・・・貯蔵器、１８・・・供給タンク、１９川
経路、２１・・・ポンプ、２２・・・経路、２３・・・
圧力計、２４・・・流動砂浴、２６・・・経路、２７・
・・弁、２９・・・圧力制御弁、３１・・・経路、３２
・・・生成物捕集タンク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記の工程を含むとを特徴とする、炭素繊維の製造
   法。 （イ）デカントオイルの平均１分子あたり水素原子数が
   ２〜３個多くなるまでデカン トオイルを水素処理する工程 （ロ）水素処理されたデカントオイルを蒸留してピッチ
   を形成する工程 （ハ）このピッチからメソフェースピッチ （ただし、少なくとも７０重量％のメソ フェース含量を有するものとする）に変 換する工程 （ニ）このメソフェースピッチから炭素繊維を製造する
   工程 ２、下記の工程を含むことを特徴とする、炭素繊維の製
   造法。 （イ）デカントオイルの平均１分子あたり水素原子数が
   ２〜３個多くなるまでデカン トオイルを水素処理する工程 （ロ）水素処理されたデカントオイルに熱−圧力処理を
   施してタール残留物をつくる 工程 （ハ）このタール残留物を蒸留してピッチを形成する工
   程 （ニ）このピッチからメソフェースピッチ （ただし、少なくとも７０重量％のメソ フェース含量を有するものとする）に変 換する工程 （ホ）このメソフェースピッチから炭素繊維を製造する
   工程