JPS6126692A - 炭素材用ピツチの製造法 - Google Patents
炭素材用ピツチの製造法Info
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- JPS6126692A JPS6126692A JP59146073A JP14607384A JPS6126692A JP S6126692 A JPS6126692 A JP S6126692A JP 59146073 A JP59146073 A JP 59146073A JP 14607384 A JP14607384 A JP 14607384A JP S6126692 A JPS6126692 A JP S6126692A
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- carbon
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- treatment
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- 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好適なピッチの
製造法に関する。
製造法に関する。
プラスチックや金属の複合材料として知られている炭素
繊維は、従来ポリアクリロニトリル繊維を焼成して製造
されてきたが、原料繊維が高価であるうえに焼成時の炭
化収率が低いという問題があった。このため、近年は炭
化収率の良いピッチを炭素繊維材料として用いる方法が
種々桿案されている。
繊維は、従来ポリアクリロニトリル繊維を焼成して製造
されてきたが、原料繊維が高価であるうえに焼成時の炭
化収率が低いという問題があった。このため、近年は炭
化収率の良いピッチを炭素繊維材料として用いる方法が
種々桿案されている。
しかしながら、ピッチを原料とする場合、得られる紡糸
用ピッチ中のメソ相含量が実質的に１００％のものでな
ければ、紡糸性２機械的強度の良好な高品質の炭素繊維
が得られないという問題があった。そこで、メソ相ピッ
チ含量の高いピッチの製法が種々捉案されているが、従
来の方法ではいずれも得られるピッチ中に低分子量物が
可成り残存し、炭素繊維製法の段階において、不融化処
理に時間がかかるうえ、得られる炭素繊維の強度も充分
に向上させることができなかった。
用ピッチ中のメソ相含量が実質的に１００％のものでな
ければ、紡糸性２機械的強度の良好な高品質の炭素繊維
が得られないという問題があった。そこで、メソ相ピッ
チ含量の高いピッチの製法が種々捉案されているが、従
来の方法ではいずれも得られるピッチ中に低分子量物が
可成り残存し、炭素繊維製法の段階において、不融化処
理に時間がかかるうえ、得られる炭素繊維の強度も充分
に向上させることができなかった。
そこで、本発明者らは炭素繊維製造において不融化処理
に要する時間を短縮することができ、しかも得られる炭
素繊維の機械的強度が良好である炭素材用ピッチの効率
的な製造法について鋭意研究した結果、特定条件で熱処
理されたピッチを特定の溶媒と接触処理することにより
、に記目的が達成されることを見出し、この知見に基づ
いて本発明を完成した。
に要する時間を短縮することができ、しかも得られる炭
素繊維の機械的強度が良好である炭素材用ピッチの効率
的な製造法について鋭意研究した結果、特定条件で熱処
理されたピッチを特定の溶媒と接触処理することにより
、に記目的が達成されることを見出し、この知見に基づ
いて本発明を完成した。
すなわち、本発明は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にあたり、重質油中の軽質油分を
除去した原料ピッチを温度４００〜５５０°Ｃ１圧力０
．１〜２０ｍｍ１１ｇにおいて熱処理して得られたメソ
相ピッチを、溶解度定数８．５〜１２．５（ｃａｌ／ｃ
ｃ） １／２の溶剤で接触処理することを特徴とする炭
素材用ピッチの製造法を桿供するものである。
材用ピッチを製造するにあたり、重質油中の軽質油分を
除去した原料ピッチを温度４００〜５５０°Ｃ１圧力０
．１〜２０ｍｍ１１ｇにおいて熱処理して得られたメソ
相ピッチを、溶解度定数８．５〜１２．５（ｃａｌ／ｃ
ｃ） １／２の溶剤で接触処理することを特徴とする炭
素材用ピッチの製造法を桿供するものである。
本発明において原料油である重質油としては、様々なも
のが使用され得る。特に、石油留分の接触分解残油、ナ
フサ等の熱分解残油など芳香族炭化水素含量の高い重質
油が好適である。
のが使用され得る。特に、石油留分の接触分解残油、ナ
フサ等の熱分解残油など芳香族炭化水素含量の高い重質
油が好適である。
本発明の方法では、−１−記の如き重質油から軽質油分
を除去して原料ピッチとする。軽質油分、特に沸点４０
０°Ｃ以下のものの除去は通常行なわれている減圧蒸留
により行えば良い。なお、この際、重質油はフィルター
等により灰分を除いておくことが好ましい。
を除去して原料ピッチとする。軽質油分、特に沸点４０
０°Ｃ以下のものの除去は通常行なわれている減圧蒸留
により行えば良い。なお、この際、重質油はフィルター
等により灰分を除いておくことが好ましい。
このようにして得ら狛、７：原料ピッチに熱処理を行な
う。この熱処理は温度４００〜５５０°Ｃ１好ましくは
４２０℃〜５００°Ｃ１圧力０．１〜２０ｍｍ１１ｇ、
好ましくは１〜１０川ｍ１１ｇにおいて０．５〜１５０
分、好ましくは１〜３０分程度行なうべきである。ここ
で４００℃未満では反応が遅く熱処理に長時間を要し、
一方、５５０°Ｃ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、圧力が０．１ ｍｍ１ｌＨ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２Ｏｎ＋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。
う。この熱処理は温度４００〜５５０°Ｃ１好ましくは
４２０℃〜５００°Ｃ１圧力０．１〜２０ｍｍ１１ｇ、
好ましくは１〜１０川ｍ１１ｇにおいて０．５〜１５０
分、好ましくは１〜３０分程度行なうべきである。ここ
で４００℃未満では反応が遅く熱処理に長時間を要し、
一方、５５０°Ｃ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、圧力が０．１ ｍｍ１ｌＨ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２Ｏｎ＋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。
原料ピッチの熱処理において、通常は一段で行なわれる
が、二段階で行なうことが、メソ相ピッチの収率の点か
ら好適である。二段階で行なう場合の熱処理の条件とし
ては、第一段熱処理は温度４００〜４５０℃、好ましく
は４１０〜４３０℃、圧力５〜３０ｍｍ）Ｉｇ、好まし
くは７〜２０ｍｍ１＋ｇで行なわれる。
が、二段階で行なうことが、メソ相ピッチの収率の点か
ら好適である。二段階で行なう場合の熱処理の条件とし
ては、第一段熱処理は温度４００〜４５０℃、好ましく
は４１０〜４３０℃、圧力５〜３０ｍｍ）Ｉｇ、好まし
くは７〜２０ｍｍ１＋ｇで行なわれる。
なお、熱処理時間は通常０．２〜１０時間、好ましくは
０．５〜５時間である。ここで第一段熱処理の温度が４
００°Ｃ未満であると、反応が遅く熱処理に長時間を要
し、一方４５０°Ｃを超えると、揮発分の除去量が多く
なり収率が低下し、コーキングが発生ずるので好ましく
ない。また、第一段熱処理の圧力が５ ｍｍＨｇ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
３０ｍｍ１１ｇ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。
０．５〜５時間である。ここで第一段熱処理の温度が４
００°Ｃ未満であると、反応が遅く熱処理に長時間を要
し、一方４５０°Ｃを超えると、揮発分の除去量が多く
なり収率が低下し、コーキングが発生ずるので好ましく
ない。また、第一段熱処理の圧力が５ ｍｍＨｇ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
３０ｍｍ１１ｇ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。
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ピッチを第二段熱処理する。こ
の第二段熱処理ば、第一段熱処理よりも厳しい条件で行
なうものであり、通常温度４５０〜５５０℃、好ましく
は４６０〜５００°Ｃ１圧力ｏ、ｉ〜５ｍｍＨｇ、好ま
しくは０．５〜３ ｍｍ１１ｇであり、熱処理時間は１
〜６０分、好ましくは５〜２０分である。ここで第二段
熱処理の温度が４５０°Ｃ未満であると、軽質分の除去
が国運となって熱処理時間が長くなり、一方５５０℃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Ｑ、ｌ ｌＩｌｍ）１ｇ未満であると収率
が低下し真空装置が大がかりなものとなり、一方５ ｍ
ｍＨｇ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。
の第二段熱処理ば、第一段熱処理よりも厳しい条件で行
なうものであり、通常温度４５０〜５５０℃、好ましく
は４６０〜５００°Ｃ１圧力ｏ、ｉ〜５ｍｍＨｇ、好ま
しくは０．５〜３ ｍｍ１１ｇであり、熱処理時間は１
〜６０分、好ましくは５〜２０分である。ここで第二段
熱処理の温度が４５０°Ｃ未満であると、軽質分の除去
が国運となって熱処理時間が長くなり、一方５５０℃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Ｑ、ｌ ｌＩｌｍ）１ｇ未満であると収率
が低下し真空装置が大がかりなものとなり、一方５ ｍ
ｍＨｇ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。
このような熱処理を行なって得られるピッチは実質的に
メソ相を１００％含有するものである。このようなピッ
チをさらに溶剤で処理することにより、良好な炭素材用
ピッチが得られるのである。
メソ相を１００％含有するものである。このようなピッ
チをさらに溶剤で処理することにより、良好な炭素材用
ピッチが得られるのである。
すなわち、このようにして得られたメソ相ピッチを溶解
度定数８．５〜１２．５ （ｃａｌ／ｃｃ）１／２の溶
剤と接触処理する。この溶剤処理によりメソ相ピッチ中
に残存する低分子量物を抽出除去することができる。な
お、溶剤処理の温度は特に制限はないが、２０〜８０℃
、好ましくは３０〜５０℃であり、処理時間は０．５〜
６分間、好ましくは２〜５分間である。
度定数８．５〜１２．５ （ｃａｌ／ｃｃ）１／２の溶
剤と接触処理する。この溶剤処理によりメソ相ピッチ中
に残存する低分子量物を抽出除去することができる。な
お、溶剤処理の温度は特に制限はないが、２０〜８０℃
、好ましくは３０〜５０℃であり、処理時間は０．５〜
６分間、好ましくは２〜５分間である。
ここで処理温度が２０°Ｃ未満であると、溶解度が低下
しすぎ、また冷却装置などが必要となるので好ましくな
い。一方、処理温度が８０℃を超えると、メソ相ピッチ
の性状も変化するなど悪影響が生ずるので好ましくない
。ここで溶解度定Ｇ８．５〜１２．５ （ｃａｌ／ｃｃ
）１／２の溶剤としては様々なものが挙げられ、例えば
ヘンイン、トルエン、クロルベンゼン、アセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラリン
、アセトアルデヒド。
しすぎ、また冷却装置などが必要となるので好ましくな
い。一方、処理温度が８０℃を超えると、メソ相ピッチ
の性状も変化するなど悪影響が生ずるので好ましくない
。ここで溶解度定Ｇ８．５〜１２．５ （ｃａｌ／ｃｃ
）１／２の溶剤としては様々なものが挙げられ、例えば
ヘンイン、トルエン、クロルベンゼン、アセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラリン
、アセトアルデヒド。
二硫化炭素、酢酸、キノリン、ピリジン、フルフラール
、ｎ−ブタノール、イソプロピルアルコール、アセトニ
トリル、ジメチルホルムアミドなどがある。
、ｎ−ブタノール、イソプロピルアルコール、アセトニ
トリル、ジメチルホルムアミドなどがある。
このように溶剤処理して得られた炭素材用ピッチからピ
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、さらに焼成すれば
良い。本発明の如き方法で得られたピッチを用いた場合
、不融化処理に要する時間が従来のピッチを使用する場
合に比べて大巾に短縮でき、極めて短時間で充分に不融
化し得る。したがって、炭素繊維製造段階でのエネルギ
ー消費量が少ない。さらに、本発明の方法で得られるピ
ッチを原料として製造された炭素繊維は、低分子量物な
どの混入等がほとんどないため、機械的強度等が非常に
優れたものとなる。
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、さらに焼成すれば
良い。本発明の如き方法で得られたピッチを用いた場合
、不融化処理に要する時間が従来のピッチを使用する場
合に比べて大巾に短縮でき、極めて短時間で充分に不融
化し得る。したがって、炭素繊維製造段階でのエネルギ
ー消費量が少ない。さらに、本発明の方法で得られるピ
ッチを原料として製造された炭素繊維は、低分子量物な
どの混入等がほとんどないため、機械的強度等が非常に
優れたものとなる。
したがって、本発明は炭素材料、特に炭素繊維をはじめ
とする炭素フィルム、フィラメント、ヤーンなど各種炭
素製品の製造に極めて有利に利用することができる。
とする炭素フィルム、フィラメント、ヤーンなど各種炭
素製品の製造に極めて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１〜３
重質軽油の流動接触分解により得られた残油を減圧蒸留
し、軽質油分９０％を除去して残渣ピッチを得た。この
残渣ピッチを第一段熱処理として４２０℃、１０ｍｍＨ
ｇにおいて３０分間熱処理し、得られた等方性ピッチを
さらに第二段熱処理として４６０℃、ｌ ｍｍＨｇにお
いて７分間熱処理を行なった。この結果、メソ相ピッチ
含量が実質的に１００％のピッチが得られた。このメソ
相ピッチを乳鉢で粉砕した後、粉砕物３ｇをフラ久コに
採り、トルエン１００ｍ Ｒを加えて第１表に示す条件
下で振とうした。
し、軽質油分９０％を除去して残渣ピッチを得た。この
残渣ピッチを第一段熱処理として４２０℃、１０ｍｍＨ
ｇにおいて３０分間熱処理し、得られた等方性ピッチを
さらに第二段熱処理として４６０℃、ｌ ｍｍＨｇにお
いて７分間熱処理を行なった。この結果、メソ相ピッチ
含量が実質的に１００％のピッチが得られた。このメソ
相ピッチを乳鉢で粉砕した後、粉砕物３ｇをフラ久コに
採り、トルエン１００ｍ Ｒを加えて第１表に示す条件
下で振とうした。
次いで、溶剤処理したピッチをガラスフィルターで濾過
した後、乾燥した。得られたピッチの物性を第１表に示
す。さらに、得られたピッチを所定の紡糸温度ならびに
、紡糸速度７００ ｍ７分にて第１表に示す糸径の繊維
に紡糸したのち、３５０℃で１０分間保持することによ
り不融化処理を行なった。次いで、１５００℃で５分間
焼成して炭素繊維を得た。得られた繊維の引張強度およ
び弾性率を第１表に示す。
した後、乾燥した。得られたピッチの物性を第１表に示
す。さらに、得られたピッチを所定の紡糸温度ならびに
、紡糸速度７００ ｍ７分にて第１表に示す糸径の繊維
に紡糸したのち、３５０℃で１０分間保持することによ
り不融化処理を行なった。次いで、１５００℃で５分間
焼成して炭素繊維を得た。得られた繊維の引張強度およ
び弾性率を第１表に示す。
比較例１
実施例１において、溶剤処理を行なわなかったこと以外
は実施例１と同様にしてピッチおよび炭素繊維を製造し
た。
は実施例１と同様にしてピッチおよび炭素繊維を製造し
た。
結果を第１表に示す。
Claims (2)
- （１）重質油を熱処理することにより炭素材用ピッチを
製造するにあたり、重質油中の軽質油分を除去した原料
ピッチを温度４００〜５５０℃、圧力０．１〜２０ｍｍ
Ｈｇにおいて熱処理して得られたメソ相ピッチを、溶解
度定数８．５〜１２．５（ｃａｌ／ｃｃ）＾１＾／＾２
の溶剤で接触処理することを特徴とする炭素材用ピッチ
の製造法。 - （２）原料ピッチの熱処理を二段階で行なう特許請求の
範囲第１項記載の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59146073A JPS6126692A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 炭素材用ピツチの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59146073A JPS6126692A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 炭素材用ピツチの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6126692A true JPS6126692A (ja) | 1986-02-05 |
| JPH0321589B2 JPH0321589B2 (ja) | 1991-03-25 |
Family
ID=15399483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59146073A Granted JPS6126692A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 炭素材用ピツチの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6126692A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6015118A (en) * | 1997-06-23 | 2000-01-18 | Shimano, Inc. | Control cable guide for a bicycle |
| WO2022155029A1 (en) * | 2021-01-15 | 2022-07-21 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Processes for producing mesophase pitch |
| WO2022216850A1 (en) * | 2021-04-08 | 2022-10-13 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Thermal conversion of heavy hydrocarbons to mesophase pitch |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5456604A (en) * | 1977-10-14 | 1979-05-07 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Pitch having excellent coal-modifying charactreistics |
| JPS54129026A (en) * | 1978-02-28 | 1979-10-06 | Union Carbide Corp | Production of pitch |
| JPS56109807A (en) * | 1980-01-25 | 1981-08-31 | Exxon Research Engineering Co | Improved manufacture of supply raw material for carbon product manufacture |
| JPS5938280A (ja) * | 1982-08-27 | 1984-03-02 | Kawasaki Steel Corp | 炭素繊維プリカ−サ−ピツチの製造方法 |
-
1984
- 1984-07-16 JP JP59146073A patent/JPS6126692A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5456604A (en) * | 1977-10-14 | 1979-05-07 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Pitch having excellent coal-modifying charactreistics |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6015118A (en) * | 1997-06-23 | 2000-01-18 | Shimano, Inc. | Control cable guide for a bicycle |
| WO2022155029A1 (en) * | 2021-01-15 | 2022-07-21 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Processes for producing mesophase pitch |
| WO2022216850A1 (en) * | 2021-04-08 | 2022-10-13 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Thermal conversion of heavy hydrocarbons to mesophase pitch |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0321589B2 (ja) | 1991-03-25 |
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