JPS6254789A - Production of precursor pitch for carbon fiber - Google Patents

Production of precursor pitch for carbon fiber

Info

Publication number
JPS6254789A
JPS6254789A JP19548685A JP19548685A JPS6254789A JP S6254789 A JPS6254789 A JP S6254789A JP 19548685 A JP19548685 A JP 19548685A JP 19548685 A JP19548685 A JP 19548685A JP S6254789 A JPS6254789 A JP S6254789A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tar
pitch
weight
free carbon
carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP19548685A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0629437B2 (en
Inventor
Kozo Yumitate
弓立 浩三
Yukihiro Oosugi
大杉 幸広
Fumihiro Miyoshi
史洋 三好
Mamoru Kamishita
神下 護
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Nitto Boseki Co Ltd
Original Assignee
Nitto Boseki Co Ltd
Kawasaki Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Boseki Co Ltd, Kawasaki Steel Corp filed Critical Nitto Boseki Co Ltd
Priority to JP60195486A priority Critical patent/JPH0629437B2/en
Publication of JPS6254789A publication Critical patent/JPS6254789A/en
Publication of JPH0629437B2 publication Critical patent/JPH0629437B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Working-Up Tar And Pitch (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the spinnability, infusibility, and carbonizability, by extracting tar derived from coal with an arom. solvent to remove free carbon, distilling the tar to obtain pitch substantially free from free carbon, and heat- treating the pitch under reduced pressure or while blowing an inert gas therein. CONSTITUTION:Precursor pitch having a softening point of 200 deg.C or above, contg. 45-65wt% benzene-insoluble matter and 0.5wt% or less quinoline-insoluble matter, and comprising an isotropic structure is produced. In order to produce pitch having such properties, an arom, solvent (e.g., benzene, toluene, or xylene) is added to tar derived from coal (preferably high-temp. carbonization tar) to separate and remove free carbon contained in the tar. The tar is distilled to remove the solvent and low-boiling fractions contained in the tar, thereby obtaining pitch substantially free from free carbon. The pitch is heat-treated at a temp. of 350-500 deg.C under reduced pressure or while an inert gas is blown therein.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はG P (General Purpose)
グレードの炭素繊維を製造するのに用いるプリカーサ−
ピッチの製造方法に関し、特に石炭系の高温乾留タール
を原料とし、紡糸性、不融化性、炭化特性に優れたプリ
カーサ−ピッチを製造する方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention is directed to GP (General Purpose)
Precursor used to produce grade carbon fiber
The present invention relates to a method for producing pitch, and in particular to a method for producing precursor pitch that uses coal-based high-temperature carbonized tar as a raw material and has excellent spinnability, infusibility, and carbonization properties.

〈従来技術とその問題点〉 炭素繊維を製造する方法として、大別して、ポリアクリ
ロニトリル(PAN)など合成繊維を原料とする方法と
、石油ピッチやコールタールピッチ等のタールピッチを
原料として製造する方法が格が高いということの他、炭
化収率も低いということh< /r p、どなっている
。一方、後者の方法は、一般に紡糸性の良いものは不融
化性が困難であり、不融化性の良いものは紡糸性が困難
であるという欠点がある。
<Prior art and its problems> Methods for producing carbon fiber can be broadly divided into methods using synthetic fibers such as polyacrylonitrile (PAN) as raw materials, and methods using tar pitch such as petroleum pitch and coal tar pitch as raw materials. In addition to being of high rank, the carbonization yield is also low. On the other hand, the latter method generally has the disadvantage that it is difficult to make it infusible if it has good spinnability, and it is difficult to make it spinnable if it has good infusibility.

石炭を乾留してコールタールを得るには、高温乾留(t
ooo〜1300℃)による方法と、低温乾留(500
〜900℃)による方法がある。
To obtain coal tar by carbonizing coal, high-temperature carbonization (t
ooo~1300℃) and low-temperature carbonization (500℃).
~900°C).

低温乾留タールを出発原料として炭素繊維用プリカーサ
−ピッチを製造する方法(特開昭55−1342号)が
あるが、本方法により得られたプリカーサ−ピッチは、
芳香族性が低く、かつまた固定炭素量が低いが為に、プ
リカーサ−ピッチから炭素繊維の収率が低く、炭素繊維
の強度も充分でないという欠点を有している。
There is a method for producing precursor pitch for carbon fibers using low-temperature carbonized tar as a starting material (Japanese Unexamined Patent Publication No. 1342/1982), but the precursor pitch obtained by this method is
Since the aromaticity is low and the amount of fixed carbon is low, the yield of carbon fiber from precursor pitch is low and the strength of the carbon fiber is not sufficient.

一力前温乾留タールは、1000〜1300℃という非
常に高温での熱履歴を受けているが為に、タールそのも
のの芳香族性は高いものの、熱重合によって生成した高
分子成分と、熱分解によって生成した低分子成分がター
ル中に存在しでいる。
Ichiriki-mae-temperature carbonization tar has undergone a thermal history at a very high temperature of 1,000 to 1,300°C, so although the tar itself is highly aromatic, it also contains polymer components produced by thermal polymerization and thermal decomposition. Low-molecular-weight components produced by this process still exist in tar.

この高温乾留タールから、炭素繊維用プリカーサ−ピッ
チに調製する場合、紡糸性、不融化性、炭化特性を改み
する為に、加熱処理して、高分子化しなければならない
が、高温乾留タールは低分子成分を多く含んでいる為に
、このタールを熱処理して炭素繊維用プリカーサ−ピッ
チに調製しても低分子量成分が残存し、その結果として
、粘度の低い、紡糸性に優れたプリカーサ−ピッチが得
られるものの、不融化性に劣るものとなる。
When preparing precursor pitch for carbon fiber from this high-temperature carbonization tar, it must be heat-treated and polymerized in order to improve its spinnability, infusibility, and carbonization properties. Because it contains a large amount of low molecular weight components, even if this tar is heat-treated to prepare precursor pitch for carbon fibers, the low molecular weight components remain.As a result, a precursor pitch with low viscosity and excellent spinnability is produced. Although pitch can be obtained, the infusibility is poor.

不融イー性を改善する為に、更に加熱処理を進め、高分
子化すると、いわゆるメソフェーズが容易に生成してし
まい、このメソフェーズは、紡糸性を妨げる要因になる
。このメソフェーズは、プリカーサ−ピッチを繊維にし
た場合、繊維の節となり糸切れの原因になったり、更に
は炭化した時には、繊維強度低下の原因にもなる。
In order to improve the infusibility, when heat treatment is further carried out to form a polymer, a so-called mesophase is easily generated, and this mesophase becomes a factor that impedes spinnability. When the precursor pitch is made into fibers, this mesophase becomes knots in the fibers and causes yarn breakage, and furthermore, when carbonized, it also causes a decrease in fiber strength.

〈発明の目的〉 本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解決し、紡
糸性、不融化性、炭化特性に優れた炭素繊維用プリカー
サ−ピッチの製造方法を提供しようとするものである。
<Object of the Invention> The object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art and to provide a method for producing precursor pitch for carbon fibers having excellent spinnability, infusibility, and carbonization properties. .

〈発明の構成〉 石炭系タール特に高温乾留タールの中で、タール中のキ
ノリン不溶分含有量が5重量%以下のタールには、低分
子成分が少なく、ベンゼン、トルエン、キシレンの如き
芳香族系軽油を用いて、タール中の高分子成分を分離除
去すれば、後の熱処理において、メソフェーズの生成が
充分に抑制されるという知見を得て本発明に至った。
<Structure of the Invention> Among coal-based tars, especially high-temperature carbonized tars, tars with a quinoline insoluble content of 5% by weight or less have few low-molecular components and contain aromatic compounds such as benzene, toluene, and xylene. The present invention was developed based on the knowledge that if the polymer components in tar are separated and removed using light oil, the generation of mesophase can be sufficiently suppressed in the subsequent heat treatment.

すなわち1本発明は軟化点が200℃以上、ベンゼン不
溶分が45〜65重量%、キノリン不溶分が0.5重量
%以下で、光学的に等方性組織よりなる炭素繊維用プリ
カーサ−ピッチの製造するに際し、 石炭系タールに芳香族系溶剤を添加してタール中のフリ
ーカーボンを分離除去した後、溶剤及びタール中の軽質
分を添加してタール中のフリーカーボンを分離除去して
フリーカーf−rを実質的に含まないピッチを得、この
ピッチを舖圧下または不活性ガスの吹込みの$夕F下で
350〜500℃の温度で加熱処理することを特徴とす
る炭素繊維用プリカーサ−ピッチの製造方法を提供する
ものである。
In other words, the present invention provides a carbon fiber precursor pitch having a softening point of 200°C or higher, a benzene insoluble content of 45 to 65% by weight, a quinoline insoluble content of 0.5% by weight or less, and an optically isotropic structure. During production, an aromatic solvent is added to coal-based tar to separate and remove the free carbon in the tar, and then a solvent and light components in the tar are added to separate and remove the free carbon in the tar to form a free carbon. A precursor for carbon fiber, characterized in that a pitch substantially free of fr is obtained, and this pitch is heat-treated at a temperature of 350 to 500°C under a certain pressure or under $20F with inert gas blowing. - Provides a method for manufacturing pitch.

以下に本発明を更に詳細に説明する。The present invention will be explained in more detail below.

本願発明者等は、石炭系のタールを原料として、紡糸性
、不融化性、炭化特性に優れた炭素繊維用プリカーサ−
ピッチを以下の方法で得ることができることを見い出し
た。
The inventors of the present application have developed a carbon fiber precursor with excellent spinnability, infusibility, and carbonization properties using coal-based tar as a raw material.
It has been found that the pitch can be obtained in the following manner.

石炭系タールとしては高温乾留タールが好適である 特
に、石炭の高温乾留で得られたタールの中で、フリーカ
ーホン含有量(キノリン不溶分量と同じ)か5重量%以
下のタールを出発原料とするのかよく、このタールに、
ベンゼン、トルエン、キシレン、石炭系軽油などの芳香
族系溶剤をタールの1〜5倍量添加し、遠心分離、静置
分離、減圧濾過、加圧濾過などの方法によって、タール
中のフリーカーボン及び高分子成分を分離除去した後、
添加してタール中のフリーカーボンを分離、溶剤及びタ
ール中の軽質分を除去して、フリーカーボンを実質的に
含まないピッチ(フリーカーボン含有量が0.01重量
%以下)を得、このピッチを減圧下又は不活性ガスの吹
き込みの条件下で、350〜500℃に加熱処理するこ
とにより、熱安定性が良く、紡糸性と不融化性に優れ、
炭化収率が高く、炭化特性に優れたG P (Gene
ral Purpose)炭素繊維用プリカーサ−ピッ
チを容易に製造することができる。
High-temperature carbonized tar is suitable as a coal-based tar.In particular, among the tars obtained by high-temperature carbonized coal, tar with a free carbon content (same as the quinoline insoluble content) or 5% by weight or less is used as a starting material. Well, this tar,
An aromatic solvent such as benzene, toluene, xylene, or coal-based light oil is added in an amount of 1 to 5 times the amount of tar, and free carbon and free carbon in the tar are removed by centrifugation, static separation, vacuum filtration, pressure filtration, etc. After separating and removing the polymer components,
The free carbon in the tar is separated by adding the solvent, and the light components in the tar are removed to obtain a pitch that does not substantially contain free carbon (free carbon content is 0.01% by weight or less). By heating at 350 to 500°C under reduced pressure or inert gas blowing conditions, it has good thermal stability, excellent spinnability and infusibility,
G P (Gene
ral Purpose) Precursor pitch for carbon fibers can be easily produced.

石炭を1000〜1300℃という高温で乾留して得ら
れたタール中には、フリーカーボンと呼ばれる固体粒子
が1〜20重量%程度含打されている。このフリーカー
ボンは、乾留工程において、タール蒸気のコークス炉内
における気相熱分解によって生成したもので、直径1−
以下の球状をし、でいろ固体粒子である。
Tar obtained by carbonizing coal at a high temperature of 1000 to 1300°C is impregnated with solid particles called free carbon in an amount of about 1 to 20% by weight. This free carbon is produced by gas-phase thermal decomposition of tar vapor in a coke oven during the carbonization process, and has a diameter of 1-
It is a solid particle with a spherical shape and a dark color.

このフリーカーボンは、いかなる有機溶剤にも溶解しな
い事が知られていて、通常タール中のキノリン不溶分と
言えば、このフリーカーボンの事である。このフリーカ
ーボンは、炭素繊維プリカーサ−ピッチとしては、好ま
しくない成分である。というのは、このフリーカーボン
は、溶融紡糸においてノズルを閉塞させたり、更には、
ピッチを繊維にした場合繊維の節になってしまい、糸切
れの原因や、繊維の強度低下の原因にもなる。
It is known that this free carbon does not dissolve in any organic solvent, and this free carbon is usually referred to as the quinoline-insoluble matter in tar. This free carbon is an undesirable component as a carbon fiber precursor pitch. This is because this free carbon can clog the nozzle during melt spinning, and
When pitch is made into fibers, it becomes knots in the fibers, which can cause yarn breakage and reduce the strength of the fibers.

タール中のフリーカーボン含有量は、用いる石炭の種類
 コークス炉の温度、コークス炉の型、コークス炉内に
お°ける石炭のカサ密度等、多くの要因によって大きく
、変動するが、一般にフリーカーホン含有量の少ないタ
ール程、タール中に高分子成分、及び低分子成分の含有
量が少ない。
The free carbon content in tar varies greatly depending on many factors, such as the type of coal used, the temperature of the coke oven, the type of coke oven, and the bulk density of the coal in the coke oven. The lower the tar content, the lower the content of high molecular components and low molecular components in the tar.

タール中にフリーカーボン含有量が多いという事は、コ
ークス炉内において、タール蒸気が多くの熱履歴を受け
る事を、α味しており、多くの熱履歴を受ければ受ける
程、熱重合によるうタールの高分子化、重質化と、熱分
解によるタールの低分子化、軽質化が同時に起こりやす
くなる。
The high free carbon content in tar means that the tar vapor undergoes a lot of thermal history in the coke oven, and the more thermal history it undergoes, the more deterioration occurs due to thermal polymerization. Tar becomes more polymerized and heavier, and tar becomes lower molecular and lighter due to thermal decomposition.

本発明者らは数多くのタールを調べた結果、タール中の
フリーカーボン含有量は、5重量%以下のタールであれ
ば、特に低分子成分の含有がが少ない半ヲ見い出し、こ
のタールを出発原料とすることによって、最終的に優れ
たプリカーサ−ピッチに成り得ることができることを見
い出した。
The present inventors investigated a large number of tars, and found that if the free carbon content in tar is 5% by weight or less, the content of low molecular components is particularly low. It has been found that by doing so, it is possible to finally obtain an excellent precursor pitch.

石炭を乾留してコールタールを得る方法としては、大別
して高温乾留(1000−1300℃)による方法と、
低温乾留(500〜900℃)による方法があるが、高
温乾留で得られたコールタールの方が、はるかに芳香族
性が高く、この芳δ族椅の高いコールタールを出発原料
とする−1(により、芳香族性の高い炭素繊維用プリカ
ーサ−ピッチか得られ、これらの特性が、炭素繊維とし
た場合、炭化収率の増大と、炭素繊維の強度発現に大き
く寄与する。
Methods for obtaining coal tar by carbonizing coal can be roughly divided into two methods: high-temperature carbonization (1000-1300°C);
There is a method using low-temperature carbonization (500-900℃), but the coal tar obtained by high-temperature carbonization has much higher aromaticity, and this coal tar with a high aromatic δ group value is used as a starting material. (Thus, a precursor pitch for carbon fibers with high aromaticity is obtained, and these characteristics greatly contribute to an increase in carbonization yield and development of strength of carbon fibers when made into carbon fibers.

タール中のフリーカーボンは、炭素繊維用プリカーサ−
ピッチとして、好ましくない成分であるので、このフリ
ーカーボンを分離除去しなければならないが、この分離
除去の操作において、ベンゼン、トルエン、キシレン、
石炭系軽質油(ベンゼン、トルエン、キシレンの混合物
)などの芳香族系溶剤を用いることに、本発明の特徴が
ある。
Free carbon in tar is a precursor for carbon fiber.
Since this free carbon is an undesirable component as pitch, it must be separated and removed, but in this separation and removal operation, benzene, toluene, xylene,
The present invention is characterized by the use of an aromatic solvent such as coal-based light oil (a mixture of benzene, toluene, and xylene).

つまり、フリーカーボン含仔喧5重量%以下の+1+−
44−、−t−IJ−(>、予1*+1<+hI1.M
1uC:フリーカーボンを分離除去する方法である。こ
の時のフリーカーホン含有量は0.、otmfd%以下
にするのがよい。これが0.01重量%をこえると1.
このフリーカーボンがノズルを閉塞させたり、繊維の節
となり、繊維の引張強度を著しく低下させるためである
In other words, the free carbon content is +1+- less than 5% by weight.
44-, -t-IJ-(>, pre1*+1<+hI1.M
1uC: A method for separating and removing free carbon. The free carbon content at this time is 0. , otmfd% or less. If this exceeds 0.01% by weight, 1.
This is because this free carbon blocks the nozzle or forms knots in the fibers, significantly reducing the tensile strength of the fibers.

コールタールに芳香族系溶剤を添加する竺pは、溶液に
粘度を下げて、分離操作を容易にするという事の他に、
タール中に存在する高分子成分(芳香族系溶剤に溶解し
ない成分)をフリーカーボンと一緒にtPm除去すると
いう2つの働きが考えられる。
Adding an aromatic solvent to coal tar lowers the viscosity of the solution and makes separation easier.
Two functions can be considered: tPm is removed from the polymer components present in the tar (components that do not dissolve in aromatic solvents) together with free carbon.

フリーカーボンを除去したタールを出発原料とし、炭素
繊維用プリカーサ−ピッチに調製するにあたり、低分子
r&分を除去し、高分子化を進める為に熱処理を施すが
、タール中に存在する高分子成分は、この熱処理におい
てメソフェーズ成分となり得るものである。
Tar, from which free carbon has been removed, is used as a starting material, and when preparing precursor pitch for carbon fibers, heat treatment is performed to remove low molecular weight components and promote polymerization, but the polymer components present in the tar are can become a mesophase component in this heat treatment.

このメソフェーズ成分は、いわゆるキノリン不溶分て玉
溶不融の固体粒子であり、フリーカーボンと同時に、等
方性組織から成る汎用炭素繊維用プリカーサ−ピッチと
しては、好ましくないものである。つまり溶融紡糸時に
おいて、ノズルを閉塞させたり繊維にした場合、繊維の
節をつくる原因になり、繊維強度を著しく低下させる。
This mesophase component is a so-called quinoline-insoluble solid particle, and is not preferable as a precursor pitch for a general-purpose carbon fiber having an isotropic structure as well as free carbon. In other words, if the nozzle is blocked or fibers are formed during melt spinning, knots may be formed in the fibers, resulting in a significant decrease in fiber strength.

この様に、熱処理において、容易にメソフェーズ成分と
なるタール中の高分子成分を、芳香族系溶剤を用いて分
離除去することに、本発明の特徴がある。ピリジン、キ
ノリン、石炭系中油、重油の如き溶解力の大きい溶剤を
用いると、タール中の高分子成分が溶解してしまい、後
の熱処理の過程で容易にメソフェーズが生成しゃすくな
る。
As described above, the present invention is characterized in that in the heat treatment, the polymer components in the tar that easily become mesophase components are separated and removed using an aromatic solvent. If a solvent with a high dissolving power such as pyridine, quinoline, coal-based medium oil, or heavy oil is used, the polymer components in the tar will be dissolved, and mesophase will be easily generated during the subsequent heat treatment process.

n〜ヘキサン、シクロヘキサン、等の脂肪族系溶剤を用
いる場合は、高温乾留タールのj6族性か非常に高い為
に、タールと脂肪族系溶剤とのなじみか薄く、タール中
の高分子成分ばかりてなく、炭素繊維プリカーサ−ピッ
チとなる有効成分までも除去されてしまい、極端にプリ
カーサ−ピッチの収率が低下する。
When using aliphatic solvents such as n-hexane, cyclohexane, etc., since the high-temperature dry distillation tar has a very high J6 group property, the compatibility between the tar and the aliphatic solvent is weak, and only the polymeric components in the tar are used. In addition, even the effective components that become carbon fiber precursor pitch are removed, resulting in an extremely low yield of precursor pitch.

高温乾留タールに芳δ族系軽質油を、添加し、タール中
のフリーカーボン、高分子成分を分離除去するには上記
芳香族系溶剤の沸点以下の温度で充分であり、通常40
〜70℃という比較的低温で操作できる。又溶剤比に関
しては、1〜5倍量が最適で、溶剤比1未満であると、
溶液の粘度が充分に低下せずフリーカーボン、タール中
の高分子成分の分離除去が著しく困難となる。更に溶剤
比が5をこえると、タール中の高分子成分のみならず、
炭素繊維プリカーサ−ピッチ左なる有効成分までも除去
されてしまう上に、設備上、コスト上に不利な面がでて
くる。以上の結果より、溶剤比は1〜5倍量が最適とな
る。
To add aromatic δ-based light oil to high-temperature carbonized tar and separate and remove free carbon and polymer components in the tar, a temperature below the boiling point of the above-mentioned aromatic solvent is sufficient, and usually 40°C.
It can be operated at relatively low temperatures of ~70°C. Regarding the solvent ratio, 1 to 5 times the amount is optimal, and if the solvent ratio is less than 1,
The viscosity of the solution does not decrease sufficiently, making it extremely difficult to separate and remove free carbon and polymeric components in tar. Furthermore, when the solvent ratio exceeds 5, not only the polymer components in the tar but also
Not only is the effective component, which is the carbon fiber precursor pitch, removed, but there are disadvantages in terms of equipment and cost. From the above results, the optimal solvent ratio is 1 to 5 times the amount.

この様に、高温乾留タールに芳香族系溶剤を添加し i
4心分離、静置分離、濾過方法によってタール中のフリ
ーカーボン、高分子成分を分離除去した後、を記の溶剤
及びタール中の軽質分を除去して、フリーカーボンを含
まないピッチ(フリーカーボン含有量が0.01重量%
以下)を得る。
In this way, aromatic solvents are added to high-temperature carbonized tar.
After separating and removing the free carbon and polymer components in the tar using four-core separation, static separation, and filtration methods, the solvent and light components in the tar are removed to produce pitch (free carbon) that does not contain free carbon. Content is 0.01% by weight
below).

次にこのピッチを減圧下または不活性ガスの吹き込み条
件下において、350〜500℃に加熱処理することに
より、低分子成分を除去し、芳香族化、高分子化を進め
て、炭素繊維用プリカーサ−ピッチを得る。
Next, this pitch is heat-treated at 350 to 500°C under reduced pressure or inert gas blowing conditions to remove low molecular components, advance aromatization and polymerization, and create a carbon fiber precursor. - Get the pitch.

減圧の程度は、30 mm11g以下の範囲が好ましい
。その理由は減圧度が30 mm11gをこえると、ピ
ッチ中の低分子分が充分に除去されないからである。ま
た、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性カスを吹き
込みつつ熱処理するのもよい。このように不活性カスの
吹込により低分子分が不活性ガスとともに糸外へ留去さ
れるためである。加熱処理は350〜500℃で行うの
が好ましく、350℃未満では、ピッチの高分子化が不
充分となり、500℃をこえると高分子化が進みすぎて
メソフェーズが生成する。
The degree of pressure reduction is preferably in the range of 30 mm/11 g or less. The reason for this is that if the degree of vacuum exceeds 30 mm and 11 g, the low molecular weight components in the pitch will not be sufficiently removed. It is also good to carry out the heat treatment while blowing inert gas such as nitrogen, argon, helium, etc. This is because low molecular weight components are distilled out of the yarn together with the inert gas by blowing inert scum in this way. The heat treatment is preferably carried out at a temperature of 350 to 500°C. If the temperature is less than 350°C, polymerization of the pitch will be insufficient, and if it exceeds 500°C, polymerization will proceed too much and mesophase will be generated.

特に、石炭系の高fA’iZ留タールのうち、タール中
のフリーカーボン含有量が5重量%以下の高温乾留々−
ルを出発原料とし、芳香族系溶剤を用いてタール中のフ
リーカーボン、高分子成分を分離枠す、1.  山l:
P婉預1訪7に々−117山n畝り1島ルl〃晴I叩よ
り除去して得られたフリーカーボン含有量が0.01重
量%以下であるピッチは、引き続く350〜500℃の
加熱処理においても、メソフェーズの生成が充分に抑制
され、かつベンゼン不溶分で代表される高分子成分が容
易に得られる。
In particular, among coal-based high fA'iZ distilled tars, high-temperature dry distilled tars with a free carbon content of 5% by weight or less
Using tar as a starting material, free carbon and polymer components in the tar are separated using an aromatic solvent.1. Mountain:
Pitch with a free carbon content of 0.01% by weight or less obtained by removing it from P-117 mountains n ridges 1 island Ru l. Even in the heat treatment, the generation of mesophase is sufficiently suppressed, and polymer components represented by benzene-insoluble components can be easily obtained.

得られるプリカーサ−ピッチは、軟化点が200℃以上
、ベンゼン不溶分が45〜65屯量%、キノリン不溶分
が0.5重量%以下で、光学的に等ケ檎の繊維よりなる
ピッチで、紡糸性、不融化性、炭化特性に優れている。
The precursor pitch obtained is a pitch consisting of optically equidistant fibers, with a softening point of 200° C. or higher, a benzene insoluble content of 45 to 65 tonne weight %, a quinoline insoluble content of 0.5% by weight or less, Excellent spinnability, infusibility, and carbonization properties.

軟化点か200℃未満であると、不融化が充分に進まな
い。ベンゼン不溶分が45屯量%以下であれば、溶融紡
糸性は優れているものの、不融化性に問題があり、不融
化処理において、繊維の融着、融解がおこりやすい。ベ
ンゼン不溶分が65重量%以上であれば、粘度が著しく
高くなり、溶融紡糸が困難となる。キノリン不溶分が0
.5重量%をこえると、このキノリン不溶分がノズルを
閉塞させたり、繊維の節となり、繊維の引張強度が低下
する。
If the softening point is less than 200°C, infusibility will not proceed sufficiently. If the benzene insoluble content is 45 tonne weight % or less, melt spinnability is excellent, but there is a problem in infusibility, and fibers tend to fuse and melt during the infusibility treatment. If the benzene insoluble content is 65% by weight or more, the viscosity becomes extremely high, making melt spinning difficult. Quinoline insoluble content is 0
.. If it exceeds 5% by weight, this quinoline insoluble content may clog the nozzle or form knots in the fibers, reducing the tensile strength of the fibers.

く実 施 例〉 次に本発明を実施例および比較例を挙げて具体的に説明
する。
EXAMPLES Next, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.

〈実施例1〉 石炭を高温乾留して得られたタール(キノリン不溶分=
フリーカーボン含有量=2.6重量%)1tf(177
1部に対して、トルエンを3i11量部添加し、60℃
にて攪拌混合した後、60℃で30分間静置した。その
後、上澄液の70%を取り出し、この上澄液を290℃
で蒸留し、トルエン、及びりたール中の軽質油分を留去
した。得られたピッチは、軟伊占=80℃、ベンゼン不
溶分= lz、0ffi量%、ピリシン不溶分=3.2
LMW%、キノリン不溶分=0.旧重量%以下であった
<Example 1> Tar obtained by high-temperature carbonization of coal (quinoline insoluble content =
Free carbon content = 2.6% by weight) 1tf (177
Add 3i11 parts of toluene to 1 part, and heat at 60°C.
After stirring and mixing at 60° C., the mixture was allowed to stand for 30 minutes. After that, 70% of the supernatant was removed and the supernatant was heated to 290°C.
The toluene and light oil in the tar were distilled off. The obtained pitch was as follows: Soft weight ratio = 80°C, Benzene insoluble content = lz, 0ffi amount%, Pyricine insoluble content = 3.2
LMW%, quinoline insoluble content = 0. It was less than the old weight%.

このフリーカーボンを実質的に含まないピッチを、50
0 mllフラスコを用いて、真空度6 n+a+lI
gabsで420℃で熱処理し、軟化点220℃、ベン
ゼン不溶分50.2重量%、キノリン不溶分=O0旧重
量%以下の光学的に等方性組織より成る炭素繊維用プリ
カーサ−ピッチを得た。
50% of this pitch that does not substantially contain free carbon.
Using a 0 ml flask, vacuum level 6 n+a+lI
A precursor pitch for carbon fibers was obtained by heat treatment at 420°C with gabs and an optically isotropic structure with a softening point of 220°C, a benzene insoluble content of 50.2% by weight, and a quinoline insoluble content of 00% by weight or less. .

このプリカーサ−ピッチを280℃で溶融紡糸し、下記
の条件で不融化処理した後、引き続きアルボ・山にて1
000℃で炭化処理し、炭素繊維を得た。この繊維は、
繊維径8.2−1引張強度93 にg/nm、弾性率4
.1 t、/−であった。
This precursor pitch was melt-spun at 280°C and subjected to infusibility treatment under the following conditions.
Carbonization treatment was performed at 000°C to obtain carbon fibers. This fiber is
Fiber diameter: 8.2-1, tensile strength: 93 g/nm, elastic modulus: 4
.. It was 1t, /-.

・不融化条件 室温〜150℃で30a+1n 150〜310℃で311r 310℃で111「保持 空気流量=60mi/win 〈実施例2〉 実施例1で用いた高温乾留タール(キノリン不溶分=2
.6重量%)1重量部に対して、石炭系軽油(ベンゼン
=851fi%、トルエン=10重量%、キシレン−5
重量%の混合物)を2重量部添加し、史に、この混合溶
液に対して、3用量%の濾過助剤であるケイソウ上を添
加し、75℃の温度にて3.0にg/cdの加圧下で濾
過した。得られた濾液を290℃で蒸留し、石炭系軽油
及び、軽質油分を留去した。得られたピッチは軟化点=
85℃、ベンゼン不溶分= 15.0重量%、ピリジン
不溶分=5.0重量%、キノリン不溶分= 0.01重
州%以下であった。
・Infusibility conditions: 30a + 1n at room temperature to 150°C 311r at 150 to 310°C 111 at 310°C Retention air flow rate = 60mi/win <Example 2> High temperature carbonization tar used in Example 1 (quinoline insoluble content = 2
.. 6% by weight) to 1 part by weight, coal-based light oil (benzene = 851fi%, toluene = 10% by weight, xylene-5
To this mixed solution, 3% by weight of diatomaceous filter aid was added and the concentration was adjusted to 3.0 g/cd at a temperature of 75°C. The mixture was filtered under pressure of . The obtained filtrate was distilled at 290°C to remove coal-based light oil and light oil. The obtained pitch is the softening point =
At 85°C, benzene insoluble content was 15.0% by weight, pyridine insoluble content was 5.0% by weight, and quinoline insoluble content was 0.01% by weight or less.

このフリーカーボンを実質的に含まないピッチを500
m1フラスコを用いて、真空度8mmHg absで、
430℃で熱処理し、軟化点240℃、ベンゼン不溶分
= 54.2重量%、キノリン不溶分= 0.021r
Cζに%の光学的に等方性組織よりなる炭素繊維用プリ
カーサ−ピッチを得た。
This pitch that does not substantially contain free carbon is 500%
Using a m1 flask, at a vacuum level of 8 mmHg abs,
Heat treated at 430°C, softening point 240°C, benzene insoluble content = 54.2% by weight, quinoline insoluble content = 0.021r
A carbon fiber precursor pitch having an optically isotropic structure of Cζ% was obtained.

このプリカーサ−ピッチを295℃で溶融紡糸し、実M
i例1と同様の条件で不融化処理し、引き続いてアルゴ
ン中にて1000℃で炭化処理し、炭素繊維を得た。こ
の繊維は繊維径9.0−1引張強度102 Kg/m、
弾性率4.OL/−であった。
This precursor pitch was melt-spun at 295°C, and the actual M
Infusible treatment was performed under the same conditions as in Example 1, followed by carbonization treatment at 1000° C. in argon to obtain carbon fibers. This fiber has a fiber diameter of 9.0-1 and a tensile strength of 102 Kg/m.
Elastic modulus4. It was OL/-.

〈実施例3〉 石炭を高温乾留して得られたタール(キノリン不溶分=
4.6重量%)1重量部に対して、ベンゼンを2.51
+Tt頃部添加し、50℃にて遠心分離でフリーカーホ
ン及びタール中の晶分子成分を重液と1 、 イ4?4
I++’>↓l −?4 1”4^? r−1s5L 
辿ル10nで子朶留し、ベンゼン及びタール中の軽質油
分を留去した。得られたピッチは軟化点;85℃、ベン
ゼン不溶分= t4.Ol量%、ピリジン不溶分=5.
0重州%、キノリン不溶分=o、otxi%以下であっ
た。
<Example 3> Tar obtained by high-temperature carbonization of coal (quinoline insoluble content =
4.6% by weight) 2.51 parts by weight of benzene
+Tt and centrifuged at 50°C to remove free carbon and crystal molecules from the tar with the heavy liquid.
I++'>↓l -? 4 1”4^? r-1s5L
The mixture was distilled using a 10-n flow pipe, and benzene and light oil in the tar were distilled off. The obtained pitch had a softening point of 85°C and a benzene insoluble content of t4. Ol amount %, pyridine insoluble content = 5.
The quinoline insoluble content was less than 0, otxi%.

このフリーカーボンを含まないピッチを500m1フラ
スコを用いて真空度61■Hg absで430℃で熱
処理し、軟化点230℃、ベンゼン不溶分=51、lB
11量%、キノリン不溶分=0.旧重量%の光学的に等
方性組織よりなる炭素繊維プリカーサ−ピッチを得た。
This free carbon-free pitch was heat-treated at 430°C in a 500ml flask at a vacuum level of 61■Hg abs, with a softening point of 230°C and a benzene insoluble content of 51, 1B.
11% by weight, quinoline insoluble content = 0. A carbon fiber precursor pitch consisting of an optically isotropic structure of % by weight was obtained.

このフリカーサ−ピッチを285℃で溶融紡糸し、実施
例1と同一条件で不融化処理した後、引き続きアルゴン
中にてtooo℃で炭化処理して炭素繊維を得た。この
繊維は繊維径8.4−1引張強度98 にg/−1弾性
率4.Ot/−であった。
This flicker pitch was melt-spun at 285°C, treated to be infusible under the same conditions as in Example 1, and then carbonized at too much°C in argon to obtain carbon fibers. This fiber has a fiber diameter of 8.4-1, a tensile strength of 98 g/-1, and a modulus of elasticity of 4. It was Ot/-.

〈実施例4〉 実施例3で示したフリーカーボンを含まないピッチ(軟
化点冨85℃、ベンゼン不溶分= 14.0重量%、ピ
リジン不溶分=5,0重量%、キノリン不溶分=0.旧
重晴%以下)300gを500mlフラスコに入れ、窒
素ガス流通下(5It 7m1n)においで450℃で
熱処理し、軟化点240℃、ベンゼン不溶分= 54.
2重量%、キノリン不溶分=0.2東壁%の光学的に等
方性組織より成る炭素繊維プリカーサ−ピッチを得た。
<Example 4> The free carbon-free pitch shown in Example 3 (softening point: 85°C, benzene insoluble content = 14.0% by weight, pyridine insoluble content = 5.0% by weight, quinoline insoluble content = 0.0% by weight). Put 300g of 500ml flask into a 500ml flask and heat-treat at 450°C under nitrogen gas flow (5It 7ml), softening point 240°C, benzene insoluble content = 54.
A carbon fiber precursor pitch having an optically isotropic structure of 2% by weight and a quinoline insoluble content of 0.2% on the east wall was obtained.

このプリカーサ−ピッチを291℃で溶融紡糸し、実施
例1と同一条件で不融化処理した後、引き続きアルゴン
中にて1000℃で炭化処理して炭素繊維を得た。この
繊維は繊維径8.8μm、引張強度110 kg/mm
2.弾性率4.5 t/mm2であった。
This precursor pitch was melt-spun at 291°C, treated to be infusible under the same conditions as in Example 1, and then carbonized at 1000°C in argon to obtain carbon fibers. This fiber has a fiber diameter of 8.8 μm and a tensile strength of 110 kg/mm.
2. The elastic modulus was 4.5 t/mm2.

く比較例1〉 石炭を高温乾留して得られたタール(キノリン不溶分=
9.5重喰%)1重量部に対して、ベンゼンを3用栖部
添加し、60℃にて遠心分離で、フリーカーホン及びタ
ール中の高分子成分を重液として分離除去した。得られ
た軽液を300℃で蒸留し、ベンゼン及びタール中の軽
質油分を留去した。11?られたピッチは軟化点=80
℃、ベンゼン不溶分=15重量%、ピリジン不溶分=5
.2市量%、キノリン不溶分==0.旧屯量%であった
Comparative Example 1> Tar obtained by high-temperature carbonization of coal (quinoline insoluble content =
3 parts of benzene was added to 1 part by weight (9.5% by weight) and centrifuged at 60°C to separate and remove the free carphone and polymeric components in the tar as a heavy liquid. The obtained light liquid was distilled at 300°C to remove benzene and light oil in the tar. 11? Softening point = 80
°C, benzene insoluble content = 15% by weight, pyridine insoluble content = 5
.. 2% market weight, quinoline insoluble content==0. It was % of the old tonnage.

このフリーカーボンを含まないピッチを500+Ilt
フラスコを用いて真空度6 mmm1L absで、4
30℃で熱処理した結果、軟化点が190℃、ベンゼン
不溶ガ=48.:]jlI丑%、キノリン不溶分=0.
5屯叶%の光学的に等方性組織よりなるピッチを得た。
The pitch that does not include this free carbon is 500 + Ilt.
Using a flask at a vacuum level of 6 mm and 1 L abs,
As a result of heat treatment at 30°C, the softening point was 190°C, and the benzene insoluble gas was 48. : ] jlI %, quinoline insoluble content = 0.
A pitch consisting of an optically isotropic structure of 5% by weight was obtained.

このピッチ、を250℃で溶融紡糸し、実施例1と同様
な条件下で不融化処理した後、アルゴン中て1000℃
で炭化処理すると、繊維は@着しており、満足な炭素繊
維は得られなかった。
This pitch was melt-spun at 250°C, subjected to infusibility treatment under the same conditions as in Example 1, and then heated to 1000°C in argon.
When the carbonization treatment was carried out, the fibers were stuck and a satisfactory carbon fiber could not be obtained.

く比較例2〉 実施例1で用いた高fA乾留タール(キノリン不溶分=
2.6重量%)1重量部に対して、石炭系中油(−占笥
囲180〜250℃)を2重も;一部添加し、史にこの
混合溶液に対して3小量%の濾過助剤であるケイソウ土
を添加し、80℃の温度にて3.0にg/cゴの加圧下
で瀘通し、フリーカーボンを分離除去した。得られたピ
ッチは、軟化点=90・℃、ベンゼン不溶分= 18.
2重量%、ピリジン不溶分8.2重に%、キノリン不溶
分=0.旧重量%あった。
Comparative Example 2> High fA carbonized tar used in Example 1 (quinoline insoluble content =
2.6% by weight) to 1 part by weight, a portion of coal-based medium oil (-180-250℃) was added twice, and 3 small% of this mixed solution was filtered. Diatomaceous earth as an auxiliary agent was added, and the mixture was filtered at a temperature of 80° C. under a pressure of 3.0 g/c to separate and remove free carbon. The obtained pitch had a softening point of 90°C and a benzene insoluble content of 18.
2% by weight, pyridine insolubles 8.2% by weight, quinoline insolubles = 0. The old weight percentage was.

このフリーカーホンを含まないピッチを500+dフラ
スコを用いて真空度6 mmHg absで、420℃
で熱処理し、軟化点220℃、ベンゼン不溶分= 48
.2市電%、キノリン不溶分=6.21量%で、偏光顕
微鏡下に観察すると、微妙なメソフェーズ小球体(5〜
20−)が多く観察された。
This free carbon-free pitch was heated at 420°C using a 500+D flask at a vacuum level of 6 mmHg abs.
Softening point: 220℃, benzene insoluble content: 48
.. 2%, quinoline insoluble content = 6.21% by weight, and when observed under a polarizing microscope, delicate mesophase spherules (5~
20-) were observed in large numbers.

このピッチを溶融紡糸をしたが、ノズルが閉塞し、紡糸
できなかった。
This pitch was melt-spun, but the nozzle was clogged and spinning could not be performed.

〈発明の効果〉 本発明によれば、特に高lA乾留タールを芳香族系溶剤
で溶解してフリーカーボン、低分子成分および高分子成
分を適当に除去したピッチを得、これを350〜500
℃の温度で加熱処理することにより、紡糸性、不融化性
、炭化特性に優れた炭素繊維用のプリカーサ−ピッチを
製造することができろ
<Effects of the Invention> According to the present invention, pitch is obtained by dissolving particularly high lA dry-distilled tar with an aromatic solvent, and free carbon, low-molecular components, and high-molecular components are suitably removed.
Precursor pitch for carbon fibers with excellent spinnability, infusibility, and carbonization properties can be produced by heat treatment at a temperature of ℃.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)軟化点が200℃以上、ベンゼン不溶分が45〜
65重量%、キノリン不溶分が0.5重量%以下で、光
学的に等方性組織よりなる炭素繊維用プリカーサーピッ
チを製造するに際し、 石炭系タールに芳香族系溶剤を添加してタール中のフリ
ーカーボンを分離除去した後、溶剤及びタール中の軽質
分を蒸留により除去してフリーカーボンを実質的に含ま
ないピッチを得、このピッチを減圧下で350〜500
℃の温度で加熱処理することを特徴とする炭素繊維用プ
リカーサーピッチの製造方法。
(1) Softening point is 200℃ or higher, benzene insoluble content is 45~
65% by weight, quinoline insoluble content is 0.5% by weight or less, and has an optically isotropic structure. When producing carbon fiber precursor pitch, an aromatic solvent is added to coal-based tar. After separating and removing free carbon, the light components in the solvent and tar are removed by distillation to obtain a pitch that does not substantially contain free carbon.
A method for producing precursor pitch for carbon fibers, the method comprising heat treatment at a temperature of °C.
(2)軟化点が200℃以上、ベンゼン不溶分が45〜
65重量%、キノリン不溶分が0.5重量%以下で、光
学的に等方性組織よりなる炭素繊維用プリカーサーピッ
チを製造するに際し、 石炭系タールに芳香族系溶剤を添加してタール中のフリ
ーカーボンを分離除去した後、溶剤及びタール中の軽質
分を蒸留により除去してフリーカーボンを実質的に含ま
ないピッチを得、このピッチを不活性ガスの吹込みの条
件下で350〜500℃の温度で加熱処理することを特
徴とする炭素繊維用プリカーサーピッチの製造方法。
(2) Softening point is 200℃ or higher, benzene insoluble content is 45~
65% by weight, quinoline insoluble content is 0.5% by weight or less, and has an optically isotropic structure. When producing carbon fiber precursor pitch, an aromatic solvent is added to coal-based tar. After separating and removing free carbon, the light components in the solvent and tar are removed by distillation to obtain a pitch that does not substantially contain free carbon, and this pitch is heated at 350 to 500°C under conditions of inert gas blowing. 1. A method for producing precursor pitch for carbon fiber, the method comprising heating at a temperature of .
JP60195486A 1985-09-04 1985-09-04 Method for producing carbon fiber plicator pitch Expired - Lifetime JPH0629437B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60195486A JPH0629437B2 (en) 1985-09-04 1985-09-04 Method for producing carbon fiber plicator pitch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60195486A JPH0629437B2 (en) 1985-09-04 1985-09-04 Method for producing carbon fiber plicator pitch

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6254789A true JPS6254789A (en) 1987-03-10
JPH0629437B2 JPH0629437B2 (en) 1994-04-20

Family

ID=16341887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60195486A Expired - Lifetime JPH0629437B2 (en) 1985-09-04 1985-09-04 Method for producing carbon fiber plicator pitch

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0629437B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5627156A (en) * 1979-08-10 1981-03-16 Canon Inc Developing powder

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5938280A (en) * 1982-08-27 1984-03-02 Kawasaki Steel Corp Preparation of precursor pitch for carbon fiber
JPS59164386A (en) * 1983-03-10 1984-09-17 Kawasaki Steel Corp Preparation of precursor pitch for carbon fiber
JPS6018573A (en) * 1983-07-12 1985-01-30 Kawasaki Steel Corp Preparation of precursor pitch for carbon fiber
JPS6187790A (en) * 1984-10-05 1986-05-06 Kawasaki Steel Corp Production of precursor pitch for carbon fiber
JPS61162586A (en) * 1985-01-08 1986-07-23 Kawasaki Steel Corp Production of precursor pitch for carbon fiber

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5938280A (en) * 1982-08-27 1984-03-02 Kawasaki Steel Corp Preparation of precursor pitch for carbon fiber
JPS59164386A (en) * 1983-03-10 1984-09-17 Kawasaki Steel Corp Preparation of precursor pitch for carbon fiber
JPS6018573A (en) * 1983-07-12 1985-01-30 Kawasaki Steel Corp Preparation of precursor pitch for carbon fiber
JPS6187790A (en) * 1984-10-05 1986-05-06 Kawasaki Steel Corp Production of precursor pitch for carbon fiber
JPS61162586A (en) * 1985-01-08 1986-07-23 Kawasaki Steel Corp Production of precursor pitch for carbon fiber

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5627156A (en) * 1979-08-10 1981-03-16 Canon Inc Developing powder
JPS6332180B2 (en) * 1979-08-10 1988-06-28 Canon Kk

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0629437B2 (en) 1994-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS61238885A (en) Method of refining raw material used for production of carbon product
US4115527A (en) Production of carbon fibers having high anisotropy
JPS635433B2 (en)
US4758326A (en) Method of producing precursor pitches for carbon fibers
JPS5938280A (en) Preparation of precursor pitch for carbon fiber
JPS6254789A (en) Production of precursor pitch for carbon fiber
JPS60170694A (en) Preparation of precursor pitch of carbon fiber
JPH058238B2 (en)
JPS60202189A (en) Pitch for carbonaceous material and its preparation
JPH0432118B2 (en)
JPH0320432B2 (en)
JPH03152189A (en) Production of precursor pitch for carbon fiber
JPS6018573A (en) Preparation of precursor pitch for carbon fiber
JPS61162586A (en) Production of precursor pitch for carbon fiber
JPH0583115B2 (en)
JPS61190587A (en) Production of precursor pitch for carbon fiber
JPH0424217A (en) Production of precursor pitch for general purpose carbon fiber
JPH0455237B2 (en)
JPH0321589B2 (en)
JP3018660B2 (en) Spinning pitch for carbon fiber and method for producing the same
JPS6218593B2 (en)
JPH054999B2 (en)
JPS6257678B2 (en)
JPH0367123B2 (en)
JPS6377991A (en) Production of precursor pitch for carbon fiber