JPS63145393A - 炭素繊維用メソフエ−ズピツチ製造の前駆体の製造法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 石油系ピッチを原料とし炭素繊維製造用１００％メソフ
エーズを製造するための前駆体を製造する方法に関する
。

〔従来の技術〕

近年航空機、自動車、その他輔込機製作工業の急速な成
長の結果、物理的性質がユニークで且つ特別な物質との
組合せで、極めて勝れた特異性を発揮する材料を望む声
が大きくクローズアップされ、高い強度及び弾性を有し
、同時に紅葉で安価な材料が強く要求されている。しか
るに現在の技術では、か＼る材料を多葉に安定供給する
ことが不可能であるのでこれに答えるための研究が炭素
繊維をフィラーとする複合材の製造に集中している。

複合材に使用される最も有望な材料の一つとして高強度
高弾性炭素繊維がある。この材料は前述の産業の急速な
成長が起りつ＼ある際に現われて米たもので、この高強
度冒弾性炭素繊維をフィラーとじマトリックスとして樹
脂と組合せると、他に全くその例を見ないようなすぐれ
た特性を発揮する複合材全製造することが出来る。

現在入手出来る炭素繊維はポリアクリロニトリル系繊維
が主であることは公知の事実であるが、このポリアクリ
ロニトリル繊維は前駆体として高価であるばかシでなく
、この前駆体を原料として炭素繊維を製造する場合その
収率は約４５％以下で極めて悪いため、炭素繊維の製造
コストは極めて高価である。

炭素繊維製造用の原料のメソフェーズの安価な製造法が
特公昭５３−８６，７１７、特公昭５３−８６，７１８
及び特公昭５４−５５　、６２５等、その他多くの特許
出願公報に公告されているが特公昭５３−８６，７１７
は石油系ピッチを原料として攪拌しつ＼不活性ガスを吹
き込み、特公昭５３−８ｆｉ、７１８は石油系ピッチを
原料として減圧下で温度３５０℃乃至４５０℃、時間５
時間乃至１２時間かけて加熱処理してメソフェーズｉ５
０チ乃至６０ｃｓ含有するピッチを製造し、更に特公昭
５４−５５．６２５は１石油系ピッチより本質的にメソ
フエーズに転移し得ない成分を除去するに充分な時間と
温度で不活性ガスを通じて、石油系ピッチを加熱処理し
て所謂約１００％メソフェーズを製造している。

以上の多くの特許出願に於て、これらに使用する原料の
脱硫減圧軽油の熱接触分解に依って副生される石油系ピ
ッチの組成、成分に就いては全く触れていない。この石
油系ピッチの物性は極めて重要な要素で、これを原料と
し生成されるメソフェーズピッチの物性に極めて大きな
影響金与えると云っても過言でない。而もこの石油系ピ
ッチはそれが造られる熱分解接触（ＦＣＣ）の分解温度
に依っても物性が変ってくる。次に石油系ピッチの１例
としてその蒸留性状を挙けると次の如くである。

減圧軽油の熱接触分解の石油系ピッチ 以上の如く原料の脱硫減圧軽油の熱接触分解（ＦＣＣ）
に依って副生ずる石油系ピッチはその蒸留物性を見ても
判る様にそれの構成々分は極めて雑多で、ある特定成分
のみが選択的に混在するものでない。更に原油の油種に
依って又それを使う熱接触分解（ＦＣＣ）に依って副生
ずる石油系ピッチの組成もより一層変動するので一定性
状のメソフェーズを常時不変的に製造することは全く不
可能であると１“わざるを得ない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は炭素繊維製造用原料として脱硫減圧軽油
の熱接触分解（ＦＣＣ）に依って副生する石油系ピッチ
を減圧蒸留して邸チカットした留分を使用するに当り１
石油系ピッチ中に混入しているメソフェーズピッチ生成
に不要な成分、更にメソフエーズピッチを生成するため
の加熱処理時に副生するメソフェーズ生成反応に有害な
成分を出来るだけ強制的に駆除し、又脱硫減圧軽油の原
料の原油の油糧及び熱接触分解の反応条件に依る影響を
極力抑制し且つ一般の回分式の反応器を使用する場合に
しばしば発生するコーキングを起さず。

連続的に炭素繊維製造用の前駆体を製造する方法を提供
することである。

〔問題を解決する手段〕

その目的は脱硫減圧軽油の熱接触分解（ＦＣＣ）に依っ
て副生ずる石油系ピッチを減圧蒸留して８５チカツトし
た留分（初留４６０℃乃至終留５６０℃、Ｑ．ｉ．成分
０．５％以下、無機質物０．１％以下）を高強度高弾性
炭素繊維用のメソフエーズピッチ製造用の原料とするに
当り１．脱硫減圧軽油の原料の油種に依シその組成々分
の割合、更に減圧蒸留した留分中のＨ０成分及びＢ、成
分そのものの物性も原料の原種に依って変る。ＲＩＪち
脱硫減圧軽油の原料は主として所謂中東原油（アラビヤ
原油、クェート原油、マーノン原油、ガッチ油）その他
の原油等で、これ等原油の油−に依る影響を無くするた
め、メソフェーズ製造の妨害となる成分の除去、メソフ
ェーズ製造時に副生ずる妨害成分の除去、一般的の円筒
式反応器を用いて加熱処理する際には其屡発生するコー
キング反応が起シ加熱処理を中止すること余儀なくされ
る等、これ等の諸問題を解決する手段として管状反応器
を使用し、それに対応する反応処理条件を選定してこれ
等の問題を出来るだけ解決し高強度高弾性炭素繊維製造
用のメソフェーズピッチを製造するための前駆体として
の非メソピッチを製造する方法を提供することである。

即ち本発明の目的は脱硫減圧軽油の熱接触分解（ＦＣＣ
）に依って副生ずる石油系ピッチを管状の反応管内に非
酸化性ガスを吹き込み、或は非酸化性ガスを使用しない
で、加熱生成ピッチ中に全くメソフェーズを含有しない
軟化点１００℃乃至１７０℃の非メソピッチを連続的に
製造する加熱処理条件は、加熱温度４０−０℃乃至４８
０℃、ＳＶＩ／Ｈｒ（反応管内に送入するピッチ量／反
応管容り１乃至８で、非メソピッチを連続的に製造する
。その好ましい処理条件は加熱温度４３０℃乃至４６０
°Ｃ，ＳＶ１／Ｈｒ２乃至４で全くメソフェーズを含有
せぬ軟化点１２０℃乃至１６０℃の非メンを連続的に製
造する。メソフェーズの存在せぬことは偏光顕微鏡で確
認する。

管状の加熱反応管内に送入する非酸化性ガスとしてはエ
タン、プロノ々ン、ブタン等の炭素数の少ない炭化水素
類、沸点が低く重質化しない留分、経済的に最も優れて
いるガスは加熱処理に於て副生するドライガス（主とし
て炭素数の少ない炭化水素類の混合物）、水蒸気を挙げ
ることが出来る。

実施例１ 脱硫減圧軽油の熱接触分解（ＦＣＣ）に依って副生する
石油系ピッチを減圧蒸留して８５係カツトした石油系ピ
ッチ（初留４６０℃乃至５６０℃、Ｈ０成分４３．８％
、Ｂ、成分５５．２％、Ｑ、ｉ、０．４係、無機質０．
１係、平均分子量３２５）を１時間当シフ、７０ゆ（比
重１．１８　）管状加熱器（内径４ぼ長さ２ｍ内容積２
，５１２ｃｍ”）にＳＶＩ／Ｈｒ　２．６でプロパンガ
スと共に加熱温度４６０℃で加熱して反応管内に全くコ
ーキングの反応もなく、生成物を減圧蒸留して収率６２
．１％の物性の安定した軟化点１４２℃の非メン（Ｈ，
成分１４．４％、Ｂ、成分５９．３％、キノリン可溶２
４．４％、Ｑ．ｉ．成分１．９％、無機質０．１６チ、
分子量５２３．８　）を製造することが出来た。

前述の非メソをベンゼンで溶剤抽出し、非メソよりＱ、
ｉ、成分及び無機質物を除去した非メンにプロパンガス
を吹き込み攪拌しつ＼温度４００℃で１時間加熱処理し
て、メソフェーズを２３．６％含有ｆるピッチを製造し
、これを温度３２０℃で加時間熟成してその熟成温度で
上層に全くメソフェーズを含有せぬ非メソピッチと下層
に軟化点２３２℃の１００　％メソフェーズピッチと比
重の差に依り分離＃ｌＩして、紡糸用の１００％メンフ
エーズピッチヲ製造した。これを次の溶融紡糸条件で紡
糸して長繊維の縦索繊維を造ることが出来た。

紡糸条件：紡糸温度　３０４℃ 紡糸速度　２１０　ｍ／分 繊維の径　９μ→１１μ 繊維束　２．０００本（２Ｋ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）Ｈ．成分：サンプル１０ｇｒをヘプタン１５０ＣＣ
   温度９８．４℃で抽出される成分。 Ｂ．成分：前述のＨ．成分の溶剤抽出に依つて生ずるＨ
   ．不溶分をベンゼン １５０ＣＣ、温度８０．１℃で抽出され る成分。 Ｑ．ｉ．成分：前述のＢ．成分の溶剤抽出に依つて生ず
   るＢ．不溶分をキノリン １５０ＣＣ抽出温度２３７℃で生ずる 不溶分そして、 脱硫減圧軽油の熱接触分解（ＦＣＣ）に依つて副生する
   石油系ピッチを減圧蒸留して８５％カットした留分（初
   留４６０℃乃至終留５６０℃、Ｑ．ｉ．成分０．５％以
   下、無機質物０．１％以下）を管状の加熱反応器内に非
   酸化性ガスと共に送入し、常圧或は加圧下温度４００℃
   乃至５００℃、ＳＶ１／Ｈ＿ｒ（反応管内に送入する石
   油系ピッチ量／反応管容量）１乃至８で加熱処理して軟
   化点１００℃乃至１７０℃の全くメソフエーズを含有せ
   ぬ非メソピッチ（Ｈ．成分１０．０％乃至３６．０％、
   Ｂ．成分３６．０％乃至４８．０％Ｑ．ｉ．成分０．８
   ％以下、残りＱ．Ｓ．成分）を連続的に製造する方法。 ２）加熱反応管に送入する非酸化性ガスとしてプロパン
   、ブタン、ペンタン、水蒸気及び加熱反応時副生する分
   解ガスを使用する特許請求の範囲の第１項の製造法。