JPS63238194A - 炭素繊維溶融紡糸用メソフエ−ズピツチの連続製造法 - 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】 本弁明は高踵度高弾性炭素繊維用メソフェーズピッチを
官有するピッチを連続的に製造するための加熱器の型式
及び加熱条件に係るもので、特に炭素・炭素複合材のフ
ィラーとして好適な高強度洲弾性炭素繊維蜆遺用のメソ
フェーズピッチを含有するピッチ’を連続的に製造する
方法に関する。

〔従来の技術〕

近年航９磯、自動車、その輸送機製作工業の急速な成長
の結果、更に介層超高温炉の部品、加熱体、宇Ｆｊｉ＆
業用の部品として物理的性質がユニークで且つ特別な物
質との組合せに依り極めて勝れた池にその例を見ない様
な特異性を＠憚する材料を望む声が大きくクローズアッ
プされ、高い強度及び高い弾性ｔ−％有し、圏時に軽量
で而も安価な材料が囁く要求されている。しかるに現在
の技術でか＼る材料を多量に安定供給することが出来な
いので、この要望に答えるための研究が複合材（強化８
（脂）の製造に向けられている。

籾合材に使用される敢も有望な材料の一つとして長繊維
の昼強度＾弾性炭素繊維がある。この材料は１ｉｉＪ述
の２ｉ粟の急速な成長が起りつ＼ある際に担われてさ比
もので、この炭粱稙維をフィラーとし期の側脂をマトリ
ックスとして使用し複合材を造ると、この複合材は他に
その例を見ない勝れ九特性を発揮する。しかしながら残
念なことでおるがか＼る複合材用の篩強度高郷性炭素極
維は極めて高価なため、これｆｒ、使用する複合材が極
めて顕者な特性を発揮するにもか＼わらず、それの需要
はあまシ開拓されていない。

現在入手できる高ｔｊＩｊ１度−弾性炭素棟維裂逍用の
原料がポリアクリロニトリル繊維であることは公知の事
実であるが、この前駆体は高価であるばかりでなく、こ
の前躯体よりの炭素Ｍ維の収率が約４５％で極めて愚く
高強反高弾性灰累稙維の１曲格は極めて高価である。

炭素線維の安価な製造法が特公昭４８−３６．１６０、
特公昭４８−１２２，１２２及び特公昭５３−６５，４
２５４！ｉ−その多くの出願％肝に公告されている。石
油系ピッチを回分式の加熱処理方式で温度３８０℃乃至
４４０℃で時間加分乃至３ｔＪ時間加熱し、メソフェー
ズピッチを４０％乃至（３）チ、好ましくは５０％乃至
６５％官有するピッチを製造し、この生成ピッチを非メ
ンピッチ官有のま＼炭素線維製造用の原料として使用し
ているが、これ等の方法は回分式であるため、更に原料
の石油系ピッチの組成更にその石油系ピッチの原料の原
油の油種に依シ、又石油系ピッチの製法の郭舎に依り石
油系ピッチの物性も変化し。

従ってこれを加熱処理する場合にはメソフェーズを含有
する成分は極めて不安定となり、従ってこれ等の公知の
方法は工業的な方法とは全く考えられない。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は長極維の高強度尚弾性炭素極維１１［に
造用１００％メソフェーズピッチを造る前駆体のメソフ
ェーズピッチを官有するピッチを連続製法として、管状
加熱器をオリ用し石油系ピッチを連続的に加熱管内に達
人し、管内で加熱することに依り原料中のコーキングを
起し易い成分を分解すると同時にメン７エーズビツチを
生成する条件で加熱して２！！枕的にメソ７エーズビツ
チ全含有するピッチを製造する方法を提供する。

〔問題を解決する手板〕

ｊ況蝋減圧戦佃の熱接触分所（Ｆ”ＣＣ）に依り副生さ
れる石Ｙ山ホピツテを戎圧盛留し８５％カットした留分
初留４６０℃乃至Ｐ留５６０℃（Ｈ，成分加％乃至８６
％、　ＢＪＫ分１４％乃至８０％、Ｑ．ｉ．成分０．１
％以下）を管状の加熱器に送入し、メソフェーズピッチ
を生成する加熱条件でコーキングを起さない而も石油系
ピッチの原料の原油の油種の影ｊＪを極力抑制したＨ０
成分、Ｂ、成分、　Ｑ、Ｓ、成分及びＱ．ｉ．成分から
成るメソフェーズピッチを官有するピッチを連続的に造
る。

即ち前述の留分（初留４６０℃乃至終留５６０℃）を管
状の加熱器内で非酸化性ガス或は全くこれ寺ガスｆ：ｔ
ｃ用しなめで常圧或は加圧下５０ｋｇ／ｃ！ｎ”以下扇
Ｗ４６０℃乃至５２０℃、反工６速度ｓｖ　１／Ｈｒ　
（単位時間当り反応管内に送入するピッチ重／反応管内
容積）２乃至１０で加熱し連続的に一定の性状を持ち且
つ一定７のメソフェーズピッチ（偏光顕微鏡で容易に端
絡することが出来る）を含有するピッチ金管状の加熱反
応器に依り製造できることを見出し次。

石油系ピッチの原料の油糧は核雑雑多でその組成は一様
ではない。これ等の石油系ピッチを減圧蒸留して得る雪
分（初留４６０℃乃至終留５６１３　’Ｃ）を管状の加
熱処理器を１（用し生成ピッチ中にメソフェーズピッチ
全１０％乃至６０％を官有するための好筐しい加熱条件
は非酸化性ガスを使用し或は使用しないで常圧或は加圧
下２０　’ｆ、、９／ｃｍ”　、ｒＪＡ　度４８０℃乃
至５００℃、ＳＶ　１／Ｉ（ｒ　３乃至７を抹用するこ
とが出来る。

同管式加ｍ器で一４絖的に製造されるメソフェーズピッ
プを官有するピッチを円筒式の熟成器に連続的に送入し
熟成器内で非酸化性ガスの下で温度３０Ｕ”Ｃ乃至３５
０℃で１０時間乃至４０時間かけて生成ピッチ中のメソ
フェーズピッチ′ｆ：熟成させ、ピッチ中のメソフェー
ズピッチのみを融層巨大化させ、その熟成温度で上層の
全くメソフェーズピッチを含有せぬ即メソピッチ（偏光
頗倣蜆で確認）と下層の１００％メソフェーズピッチと
に比重の差に依シ上漕と下層とに画然と区分され！！５
成器の下ノーから１００％メンフェース゛ピッチを連続
的に取シ出しそれと同時に熟成器の上層から非メソピッ
チを取り出すことが出来る。この件メンピッチは原料と
じ光分オリ用可能であるが、この非メンピッチに原料の
石油系ピッチと添加し混合した混合物を管式の加熱器に
添加して加熱する場合には石油系ピッチの単諏の除より
も加熱条件は温和である。

原料の石油系ピップと共に管状の加熱反応器に離別する
＃酸化性ガスとして使用出来るガスはエタン、プロパン
、ブタン等炭素欽の少ない炭化水木、Ｍ＋点の低い重質
化しないナフサ留分汐び肚所的に最もすぐれているガス
としては青状加熱益で原料を加熱する際に副生ずるガス
（主として炭素数の少ない炭化水素類及び水素ガスの混
合ガス）を挙げることが出来る。この非酸化性ガスを使
用する場合にはピッチ１　ｋｇ当り０．０５１７分乃至
１．０１／分で光分足りる。この添加する非酸化性ガス
の作用は管内での石油系ピッチの温度の均一化、管の内
壁の次面でのコーキングを防止し、プロトンの発生を出
来るだけ少く且つ円滑１０行なわせ。

史にメソフェーズピッチの生成を防止する物質を反応糸
から出来るだけ早急に除去しメソフェーズピッチを効率
良く円滑に製造することが出来る。

本発明の特徴は次の４の効果である。

１）石油禾ピッチを管状の加熱器内に連続的に送入し、
その管の九れの過ＮＫ於てメソフェーズピッチが生成さ
れ、一定の物性のメソフェーズピッチを官有する生成ピ
ッチを連続的に所定量加熱器の管の出口から込り出す。

２）ｆＷ状の加熱器の管の内径が回分式の加熱器の内径
と比して数十分−及至数１分−で内径が弾めて小さく更
に管内を常時同じ条件でピッチが流れ管内のピッチのｉ
ｆ全く叫しく所定の物性ピッチを合理的に円滑に製造で
きる。

３）　　Ｗ内でメソフェーズピッチを生成する条件は回
分式の円筒加熱器の場合よシ温度は高く、加熱時間も短
く従ってこの生成ピッチを原料とする１（ＪＯ％メソフ
ェーズピッチ社紡糸性も勝れている。

４）１＃からｉｌ）出されるメソフェーズビア＋ｔｆｆ
有するピッチをそのま＼之金別の熟成器にｆｓｐ出し、
′＃−峻化性ガスの気流下ｍ度３００℃乃至３５０℃で
１０時間乃至４０時間熟成させ、生成ピップ中のメソフ
ェーズピッチのみを融層巨大化させ、その熟成温度で上
ノーの非メンピッチと下層の１００％メソフェーズピッ
プとに分離区分することが可能となシ、分離される上層
の非メソピッチは単体で或は石油系ピッチと菖合しこれ
Ｑｌ？ｌ賃金の加熱器の原料として充分使用出来る。

実施例１ 脱硫減圧軽油の熱接触分解（ＦＣＣ）に依り副生される
石油系ピッチｔ−ｍ圧蒸留し８５％カットした留分（初
留４６０℃乃至終留５６０℃、比重１．１８、Ｈ１成分
７６．２％、Ｂ、成分２３．８俤、Ｑ．ｉ．成分０．１
％以下）を内径０．８６ｃｍのステンレス製Ｉ々イブ（
内容積５．８０６　ｃｃ　）に１時間当Ｄ　２２，６１
Ｏｇｒｔ送入し温度５００℃でＳＶ　１７１４ｒ　３．
３で加熱し、メソ７エーズピツチｔ−４８，０％含有す
るピッチを１時間当り１２，４８０ｇｒ（収率５５．２
優）連続的に円滑に管の出口よシ取り出すことが出来る
。

同この管の出口から連続的に熟成器に送入し、非酸化性
ガス気流下温度３２０℃で時間２０時間熟成し生成ピッ
チ中のメソフェーズピッチのみを熟成させ、その熟成温
度で上層の全くメソフェーズピッチ（偏光ｍｌ倣鋺で容
易に殆紹）を含有せぬ非メンピッチと下層の１００％メ
ンフェースピッチとに比ルの差に依り熟成融層器内で区
分分離する。上層の非メソピッチは之を熟成融冶慟より
連続的に取り出し揶び管状の加熱器Ｂ＋器内に原料とす
ることも可能であると同時に、下層の１００％メソフェ
ーズピッチをｆ８に繊維の高強度−弾性炭素極織製用に
供することが出来る。

〔本発明の効米〕

管式の加熱処理器の内径は一般の回分式の円筒加熱処理
器の内径より極めて小さｈ為管内のピッチの加熱温度は
全く均一で、円筒加熱処理器の場合よシ温贋もや＼高く
、加熱時間も雉く従って生成されるメソ７エーズピツチ
の紡糸性、その他炭素稙雑の物性もより一層向上化され
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）Ｈ．成分：サンプル１０ｇｒからヘプタン１５０ｃ
   ｃで温度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り得られるＨ
   ．不溶分からベンゼン１５０ ｃｃで温度８０．１℃で抽出される成分。 Ｑ．Ｓ．成分：前述のＢ．成分の溶剤抽出に依り得られ
   るＢ．不溶分からキノリン １５０ｃｃで温度２３７℃で抽出される 成分。 Ｑ．ｉ．成分：前述のＱ．Ｓ．成分の溶剤抽出に依り得
   られる不溶分。と定義した場 合 脱硫減圧軽油の熱接触分解（ＦＣＣ）に依り副生される
   石油系ピッチを減圧蒸留し８５％カットした初留４６０
   ℃乃至終留５６０℃（Ｈ．成分２０％乃至８６％、Ｂ．
   成分１４％乃至８０％）の留分を管状の加熱反応器内に
   送入し、温度４６０℃乃至５２０℃で、ＳＶ１／Ｈｒ（
   単位時間当り反応管内に送入するピッチの量／反応管内
   容積）２乃至１０で非酸化性ガスを圧入し、或は使用し
   ないで加熱することを特徴とする高強度高弾性炭素繊維
   製造用のメソフェーズピッチを含有するピッチを連続的
   に製造する方法。 ２）特許請求の範囲の第１項でメソフェーズピッチを含
   有するピッチを連続的に別の熟成融着器内に送入し、こ
   の生成ピッチを熟成融着器内で温度３００℃乃至３５０
   ℃で１０時間乃至４０時間熟成させ、生成ピッチ中のメ
   ソフェーズピッチのみを熟成させ、その熟成温度で上層
   の全くメソフェーズピッチを含有せぬ非メソピッチ（偏
   光顕微鏡で確認）と下層の１００％メソフェーズピッチ
   （偏光顕微鏡で容易に確認）とに比重の差で画然と区分
   分離し溶融紡糸用の１００％メソフェーズピッチを熟成
   融着器の下層から連続的に造り出すと同時に上層から非
   メソピッチを連続的に取り出し、この非メソ単味で、或
   は石油系ピッチを減圧蒸留し８５％カットした留分と混
   合し管式加熱器内に送入し加熱することを特徴とする高
   強度高弾性炭素繊維用のメソフェーズピッチを含有する
   ピッチを連続的に製造する方法。