JPH0245670B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0245670B2 JPH0245670B2 JP57017662A JP1766282A JPH0245670B2 JP H0245670 B2 JPH0245670 B2 JP H0245670B2 JP 57017662 A JP57017662 A JP 57017662A JP 1766282 A JP1766282 A JP 1766282A JP H0245670 B2 JPH0245670 B2 JP H0245670B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mesophase
- pitch
- produce
- gas
- raw material
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Working-Up Tar And Pitch (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
Description
本発明は高強度高弾性炭素繊維紡糸用のメソフ
エーズの製造に供する等方性ピツチの製造に係る
もので、特に複合材料の原料として好適な高強度
高弾性炭素繊維用原料としての等方性ピツチを安
価に製造する方法を提供することを目的とするも
のである。 本発明とは減圧軽油の熱接触分解（FCC）、或
はナフサの熱分解によつて副生される残渣炭素物
質の石油系ピツチ及び石炭系タールを原料として
高強度高弾性炭素繊維の原料であるメソフエーズ
を製造する場合に、この原料中に混入しているメ
ソフエーズ製造に妨害となる留分その物の除去と
原料ピツチ等の相異によつてメソフエーズの生成
が均一に行なわれない事を避けるため予備処理と
して先ず等方性ピツチを製造し等方性ピツチから
メソフエーズピツチを製造する２段処理を行つ
て、高強度高弾性炭素繊維用のメソフエーズを効
率良く合理的に製造するための予備処理としての
等方性ピツチの製造方法にあり、又本発明はメソ
フエーズの生成されない予備処理条件として加圧
或は常圧で加熱温度320℃乃至340℃加熱時間４時
間乃至48時間、非酸化或は不活性ガスを通じつつ
撹拌すること、軟化点140℃乃至150℃の等方性ピ
ツチを製造する方法にもある。 近年航空機、自動車その他の輸送機製作工業の
急速な成長の結果、それに必要な材料として特別
な物質の組合わせからなり、そのいくつかの物理
的性質が極めて勝れておつて特異性を発揮しうる
材料を望む声が大きくなつているが特に高い強度
及び弾性を具備し、同時に軽量で安価な材料の出
現が強く要求されている。しかるに現在の技術で
は、かかる要望にかなつた材料を多量に安定して
供給することが不可能で、これに答えるための複
合物質（強化樹脂）の製造に関する研究が盛んに
行われている。 強化樹脂に使用される最も有望な材料の１つと
して高強度高弾性の炭素繊維がある。この材料は
前述の産業の急速な成長が始まりかけた際に現わ
れてきたもので、この炭素繊維を樹脂と組合わせ
て使用すると、他に全くその例を見ないような特
性を発揮する強化樹脂を製造することが出来る。
しかしながら残念なことに、上記の様な強化樹脂
用の高強度高弾性の炭素繊維が極めて高価なた
め、これを使用する強化樹脂が極めて顕著な特性
を発揮するにもかかわらず、その需要があまり開
拓されていない。 現在入手出来る高強度高弾性の炭素繊維の原料
は特殊な製造法及び紡糸法によつて製糸されたポ
リアクリロニトリル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りでなく、この前駆
体からの炭素繊維の収率は45％以下で極めて悪
い。このことが優れた炭素繊維を製造する処理工
程を複雑にし、最終製品の炭素繊維の製造コスト
を益益高めることになつている。 炭素繊維用の安価な原料の製法は、特開昭53−
86717、特開昭53−86718及び特開昭54−55625等
その他多くの特許出願公報に記載されている。特
開昭53−86717では石油系ピツチを原料として撹
拌しながら不活性ガスを通じており、特開昭53−
86718では石油系ピツチを原料として減圧下で、
加熱温度350℃乃至450℃、加熱時間５時間乃至12
時間加熱して50→65％メソフエーズを含有するピ
ツチを製造しており、更に特開昭54−55625では
石油系ピツチを本質的にメソピツチに転移しない
成分を除去するのに充分な加熱時間と加熱温度で
不活性ガスを通じて、所謂100％メソフエーズを
製造している。以上多くの特許出願公報に於いて
は、これに使用する原料の減圧軽油の熱接触分解
（FCC）或ナフサの熱分解によつて副生される残
渣炭素物質（石油系ピツチ）の物質については全
く触れられていない。しかるに実はこの原料の物
性は極めて重大な要素でこれから生成されるメソ
フエーズに極めて大きな影響を与えるもので、原
料の性質はそのままメソフエーズの紡糸性ひいて
は炭素繊維の物性に影響を直ちに与えると云つて
も過言ではない。しかもこれ等の残渣炭素物質
は、それが生成さる分解温度によつてその物性も
変わる。次に１例としてFCC及びナフサの熱分
解の残渣炭素物質の蒸留性状を挙げると次の如く
である。
エーズの製造に供する等方性ピツチの製造に係る
もので、特に複合材料の原料として好適な高強度
高弾性炭素繊維用原料としての等方性ピツチを安
価に製造する方法を提供することを目的とするも
のである。 本発明とは減圧軽油の熱接触分解（FCC）、或
はナフサの熱分解によつて副生される残渣炭素物
質の石油系ピツチ及び石炭系タールを原料として
高強度高弾性炭素繊維の原料であるメソフエーズ
を製造する場合に、この原料中に混入しているメ
ソフエーズ製造に妨害となる留分その物の除去と
原料ピツチ等の相異によつてメソフエーズの生成
が均一に行なわれない事を避けるため予備処理と
して先ず等方性ピツチを製造し等方性ピツチから
メソフエーズピツチを製造する２段処理を行つ
て、高強度高弾性炭素繊維用のメソフエーズを効
率良く合理的に製造するための予備処理としての
等方性ピツチの製造方法にあり、又本発明はメソ
フエーズの生成されない予備処理条件として加圧
或は常圧で加熱温度320℃乃至340℃加熱時間４時
間乃至48時間、非酸化或は不活性ガスを通じつつ
撹拌すること、軟化点140℃乃至150℃の等方性ピ
ツチを製造する方法にもある。 近年航空機、自動車その他の輸送機製作工業の
急速な成長の結果、それに必要な材料として特別
な物質の組合わせからなり、そのいくつかの物理
的性質が極めて勝れておつて特異性を発揮しうる
材料を望む声が大きくなつているが特に高い強度
及び弾性を具備し、同時に軽量で安価な材料の出
現が強く要求されている。しかるに現在の技術で
は、かかる要望にかなつた材料を多量に安定して
供給することが不可能で、これに答えるための複
合物質（強化樹脂）の製造に関する研究が盛んに
行われている。 強化樹脂に使用される最も有望な材料の１つと
して高強度高弾性の炭素繊維がある。この材料は
前述の産業の急速な成長が始まりかけた際に現わ
れてきたもので、この炭素繊維を樹脂と組合わせ
て使用すると、他に全くその例を見ないような特
性を発揮する強化樹脂を製造することが出来る。
しかしながら残念なことに、上記の様な強化樹脂
用の高強度高弾性の炭素繊維が極めて高価なた
め、これを使用する強化樹脂が極めて顕著な特性
を発揮するにもかかわらず、その需要があまり開
拓されていない。 現在入手出来る高強度高弾性の炭素繊維の原料
は特殊な製造法及び紡糸法によつて製糸されたポ
リアクリロニトリル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りでなく、この前駆
体からの炭素繊維の収率は45％以下で極めて悪
い。このことが優れた炭素繊維を製造する処理工
程を複雑にし、最終製品の炭素繊維の製造コスト
を益益高めることになつている。 炭素繊維用の安価な原料の製法は、特開昭53−
86717、特開昭53−86718及び特開昭54−55625等
その他多くの特許出願公報に記載されている。特
開昭53−86717では石油系ピツチを原料として撹
拌しながら不活性ガスを通じており、特開昭53−
86718では石油系ピツチを原料として減圧下で、
加熱温度350℃乃至450℃、加熱時間５時間乃至12
時間加熱して50→65％メソフエーズを含有するピ
ツチを製造しており、更に特開昭54−55625では
石油系ピツチを本質的にメソピツチに転移しない
成分を除去するのに充分な加熱時間と加熱温度で
不活性ガスを通じて、所謂100％メソフエーズを
製造している。以上多くの特許出願公報に於いて
は、これに使用する原料の減圧軽油の熱接触分解
（FCC）或ナフサの熱分解によつて副生される残
渣炭素物質（石油系ピツチ）の物質については全
く触れられていない。しかるに実はこの原料の物
性は極めて重大な要素でこれから生成されるメソ
フエーズに極めて大きな影響を与えるもので、原
料の性質はそのままメソフエーズの紡糸性ひいて
は炭素繊維の物性に影響を直ちに与えると云つて
も過言ではない。しかもこれ等の残渣炭素物質
は、それが生成さる分解温度によつてその物性も
変わる。次に１例としてFCC及びナフサの熱分
解の残渣炭素物質の蒸留性状を挙げると次の如く
である。
【表】
【表】
以上の如く原料の残渣炭素物質は、その蒸留物
性を見てもそれの構成々分は極めて雑多で、ある
特定成分のみが優先して選択されて混在するとも
云えず、更に原油の種類によつてそれから精製さ
れる減圧軽油の組成も変化し、従つてそれの熱分
解の残渣炭素物質の組成も、より一層変動し、一
定性状のメソフエ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言わざるを得ない。 これ等の問題を解決するため、本発明の発明者
は広範な研究を行つたがその結果原料中に混在し
て、メソフエーズ生成の為に不要な或は有害な成
分、並びに予備処理及びメソフエーズ生成の本加
熱処理に於いても、メソフエーズ生成を妨害する
副生成分を予め出来るだけ強制的に駆除し、メソ
フエーズの生成を円滑に行なうことの出来る原料
の予備処理条件を定め、それによつて製造した等
方性ピツチを原料とし続いて本加熱処理を行えば
生成するメソフエーズピツチが均質で紡糸性の極
めて優れていることを見出し本発明を完成した。 即ち石油系及びタール系ピツチのメソフエーズ
の全く生成されない等方性ピツチ製造の予備処理
条件として加圧或は常圧で加熱温度320℃乃至340
℃、加熱時間４時間乃至48時間で、撹拌しつつ非
酸化性ガス或は、不活性ガスを通じて軟化点140
℃乃至150℃の等方性のピツチを製造する。 予備処理に於いて使用する非酸化性ガスとして
メタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭素数の
少ない炭化水素類、沸点が低く、重質化しないナ
フサ留分、を挙げることができる。そして経済的
に最も優れているガスは予備処理に於いて副生す
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）を挙げることができる。尚不活性ガ
スは窒素、アルゴン、キセノン、ヘリウム、スチ
ーム等を挙げることができる。 実施例 １ 減圧軽油熱分解の残渣炭素物質蒸留カツト30％
留分に不活性ガスとして窒素ガスを通じ、撹拌し
て320℃で20時間加熱処理して軟化点142℃の等方
性のピツチを製造した。 この等方性のピツチに非酸化性ガスとしてメタ
ンガスを通じ400℃で１時間加熱処理を与えてメ
ソフエーズを23.6％含有するピツチを製造し、こ
れから軟化点226℃の非チキソトロピー性のメソ
フエーズを分離し、これを紡糸温度320℃、粘度
50ポイズ（紡糸温度で）、紡糸速度100ｍ／分で紡
糸し、繊維径11μの長繊維のメソフエーズピツチ
の原糸を製造することが出来た。 実施例 ２ 減圧軽油熱分解の残渣炭素物質蒸留カツト50％
留分に窒素ガスを通じ330℃で15時間加熱処理し
て軟化点148℃の等方性ピツチを製造した。 この等方性ピツチに非酸化性ガスとしてメタン
ガスを通じ410℃で45分間加熱処理してメソフエ
ーズを25.4％含有するピツチを製造し、これから
軟化点232℃の非チキソトロピン性のメソフエー
ズを分離し、これを実施例１に従つて紡糸し9μ
の長繊維のメソフエーズの原糸を製造することが
出来る。 対照例 実施例１の残渣炭素物質カツト30％留分に不活
性ガスとして窒素ガスを通じ撹拌して380℃で８
時間加熱処理してメソフエーズ小粒を混入する軟
化点202℃のピツチを製造した。 前述のメソフエーズ小粒を実施例１の処理条件
に応じて混有する軟化点202℃のピツチに不酸性
ガスとしてメタンガスを通じ400℃で１時間加熱
処理を施して、メソフエーズを31.2％含有するピ
ツチを製造し、これから軟化点242℃の非チキソ
トロピー性のメソフエーズを分離し、これを紡糸
温度330℃、粘度76ポイズ（紡糸温度で）にて紡
糸を試みたが紡糸切が激しく長繊維の原糸を全く
得ることは出来ない。 実施例１の長繊維及び対照例の短繊維の原糸を
夫々空気中に260℃で不融化し、後これをアルゴ
ン気流下で1500℃まで加熱して炭化して炭素繊維
を製造した。その物性を次に表記する。
性を見てもそれの構成々分は極めて雑多で、ある
特定成分のみが優先して選択されて混在するとも
云えず、更に原油の種類によつてそれから精製さ
れる減圧軽油の組成も変化し、従つてそれの熱分
解の残渣炭素物質の組成も、より一層変動し、一
定性状のメソフエ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言わざるを得ない。 これ等の問題を解決するため、本発明の発明者
は広範な研究を行つたがその結果原料中に混在し
て、メソフエーズ生成の為に不要な或は有害な成
分、並びに予備処理及びメソフエーズ生成の本加
熱処理に於いても、メソフエーズ生成を妨害する
副生成分を予め出来るだけ強制的に駆除し、メソ
フエーズの生成を円滑に行なうことの出来る原料
の予備処理条件を定め、それによつて製造した等
方性ピツチを原料とし続いて本加熱処理を行えば
生成するメソフエーズピツチが均質で紡糸性の極
めて優れていることを見出し本発明を完成した。 即ち石油系及びタール系ピツチのメソフエーズ
の全く生成されない等方性ピツチ製造の予備処理
条件として加圧或は常圧で加熱温度320℃乃至340
℃、加熱時間４時間乃至48時間で、撹拌しつつ非
酸化性ガス或は、不活性ガスを通じて軟化点140
℃乃至150℃の等方性のピツチを製造する。 予備処理に於いて使用する非酸化性ガスとして
メタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭素数の
少ない炭化水素類、沸点が低く、重質化しないナ
フサ留分、を挙げることができる。そして経済的
に最も優れているガスは予備処理に於いて副生す
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）を挙げることができる。尚不活性ガ
スは窒素、アルゴン、キセノン、ヘリウム、スチ
ーム等を挙げることができる。 実施例 １ 減圧軽油熱分解の残渣炭素物質蒸留カツト30％
留分に不活性ガスとして窒素ガスを通じ、撹拌し
て320℃で20時間加熱処理して軟化点142℃の等方
性のピツチを製造した。 この等方性のピツチに非酸化性ガスとしてメタ
ンガスを通じ400℃で１時間加熱処理を与えてメ
ソフエーズを23.6％含有するピツチを製造し、こ
れから軟化点226℃の非チキソトロピー性のメソ
フエーズを分離し、これを紡糸温度320℃、粘度
50ポイズ（紡糸温度で）、紡糸速度100ｍ／分で紡
糸し、繊維径11μの長繊維のメソフエーズピツチ
の原糸を製造することが出来た。 実施例 ２ 減圧軽油熱分解の残渣炭素物質蒸留カツト50％
留分に窒素ガスを通じ330℃で15時間加熱処理し
て軟化点148℃の等方性ピツチを製造した。 この等方性ピツチに非酸化性ガスとしてメタン
ガスを通じ410℃で45分間加熱処理してメソフエ
ーズを25.4％含有するピツチを製造し、これから
軟化点232℃の非チキソトロピン性のメソフエー
ズを分離し、これを実施例１に従つて紡糸し9μ
の長繊維のメソフエーズの原糸を製造することが
出来る。 対照例 実施例１の残渣炭素物質カツト30％留分に不活
性ガスとして窒素ガスを通じ撹拌して380℃で８
時間加熱処理してメソフエーズ小粒を混入する軟
化点202℃のピツチを製造した。 前述のメソフエーズ小粒を実施例１の処理条件
に応じて混有する軟化点202℃のピツチに不酸性
ガスとしてメタンガスを通じ400℃で１時間加熱
処理を施して、メソフエーズを31.2％含有するピ
ツチを製造し、これから軟化点242℃の非チキソ
トロピー性のメソフエーズを分離し、これを紡糸
温度330℃、粘度76ポイズ（紡糸温度で）にて紡
糸を試みたが紡糸切が激しく長繊維の原糸を全く
得ることは出来ない。 実施例１の長繊維及び対照例の短繊維の原糸を
夫々空気中に260℃で不融化し、後これをアルゴ
ン気流下で1500℃まで加熱して炭化して炭素繊維
を製造した。その物性を次に表記する。
Claims (1)
- １ 石油系ピツチを常圧又は加圧で、加熱温度
320℃〜340℃の範囲で４〜24時間、非酸化性ガス
又は不活性ガスを通じながら撹拌加熱処理するこ
とを特徴とするメソフエーズ小粒子を全く副生し
ていないメソフエーズピツチ製造用原料としての
軟化点140℃乃至150℃の等方性ピツチの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1766282A JPS58156020A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 炭素繊維用メソフエ−ズ製造用原料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1766282A JPS58156020A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 炭素繊維用メソフエ−ズ製造用原料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58156020A JPS58156020A (ja) | 1983-09-16 |
| JPH0245670B2 true JPH0245670B2 (ja) | 1990-10-11 |
Family
ID=11950060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1766282A Granted JPS58156020A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 炭素繊維用メソフエ−ズ製造用原料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58156020A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6057478B2 (ja) * | 1978-06-28 | 1985-12-14 | 呉羽化学工業株式会社 | 炭素繊維用ピツチの製造法 |
| US4317809A (en) * | 1979-10-22 | 1982-03-02 | Union Carbide Corporation | Carbon fiber production using high pressure treatment of a precursor material |
-
1982
- 1982-02-08 JP JP1766282A patent/JPS58156020A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58156020A (ja) | 1983-09-16 |
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