JPH0320432B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0320432B2 JPH0320432B2 JP19768381A JP19768381A JPH0320432B2 JP H0320432 B2 JPH0320432 B2 JP H0320432B2 JP 19768381 A JP19768381 A JP 19768381A JP 19768381 A JP19768381 A JP 19768381A JP H0320432 B2 JPH0320432 B2 JP H0320432B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pitch
- mesophase
- pitches
- temperature
- carbon fiber
- 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
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- Working-Up Tar And Pitch (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は実質的に100％メソ相ピツチおよび該
ピツチ系炭素繊維の製造方法に関し、詳しくは高
品質のピツチを簡便な工程で製造する方法および
該ピツチを用いて強度や弾性率のすぐれた炭素繊
維を製造する方法に関する。
ピツチ系炭素繊維の製造方法に関し、詳しくは高
品質のピツチを簡便な工程で製造する方法および
該ピツチを用いて強度や弾性率のすぐれた炭素繊
維を製造する方法に関する。
プラスチツク、金属などの強化方法として炭素
繊維と複合化することが従来から良く知られてい
る。この場合に使用する炭素繊維としては、その
性能などの点からアクリロニトリル系繊維を原料
としたものが好適であるが、この炭素繊維は高価
であるため利用する上で様々の制限があつた。
繊維と複合化することが従来から良く知られてい
る。この場合に使用する炭素繊維としては、その
性能などの点からアクリロニトリル系繊維を原料
としたものが好適であるが、この炭素繊維は高価
であるため利用する上で様々の制限があつた。
そのため、近年は安価な炭素繊維としてピツチ
を原料としたものが種々提案されている。しか
し、このピツチ系炭素繊維は紡糸性に難点があ
る。一方、紡糸性の改善されたピツチ系炭素繊維
は強度などの物性が十分でなく、この物性を向上
させるためにメソ相を含有するピツチを用いるこ
とが種種提案されている。たとえばピツチを加
熱処理して得たメソ相が40〜90％のピツチを用い
る方法同様な加熱処理によつて得た本質的にメ
ソ相100％のピツチを用いる方法などがある。
を原料としたものが種々提案されている。しか
し、このピツチ系炭素繊維は紡糸性に難点があ
る。一方、紡糸性の改善されたピツチ系炭素繊維
は強度などの物性が十分でなく、この物性を向上
させるためにメソ相を含有するピツチを用いるこ
とが種種提案されている。たとえばピツチを加
熱処理して得たメソ相が40〜90％のピツチを用い
る方法同様な加熱処理によつて得た本質的にメ
ソ相100％のピツチを用いる方法などがある。
しかしながら、上記の方法ではメソ相ピツチ
と等方性ピツチの混合物を用いるが、両ピツチに
相溶性がないため、均一な繊維が得られないとい
う欠点がある。また、の方法の如くピツチ全体
をメソ相に変化させると、部分的にコークス化が
起るため繊維原料として使えなくなるので、種々
の処理条件を設定してコークス化の抑制を図るこ
とが必要であり、工業的実施がきわめて困難な方
法である。そこで、の方法の改良としてメソ相
ピツチを所定の割合で含有するものを製造した
後、たとえば300℃以下の温度で種々の溶剤を用
いて等方性ピツチを溶出させてメソ相ピツチを分
離し、これを用いる方法が提案されている（特公
50−39633号、特開昭56−125210号など）。しか
し、この改良法では溶剤を用いるため工程が複雑
であり、さらに溶剤の回収利用という問題も生じ
省エネルギー的方法ではない。しかも、得られる
ピツチは高軟化点であり紡糸性が悪いという欠点
がある。
と等方性ピツチの混合物を用いるが、両ピツチに
相溶性がないため、均一な繊維が得られないとい
う欠点がある。また、の方法の如くピツチ全体
をメソ相に変化させると、部分的にコークス化が
起るため繊維原料として使えなくなるので、種々
の処理条件を設定してコークス化の抑制を図るこ
とが必要であり、工業的実施がきわめて困難な方
法である。そこで、の方法の改良としてメソ相
ピツチを所定の割合で含有するものを製造した
後、たとえば300℃以下の温度で種々の溶剤を用
いて等方性ピツチを溶出させてメソ相ピツチを分
離し、これを用いる方法が提案されている（特公
50−39633号、特開昭56−125210号など）。しか
し、この改良法では溶剤を用いるため工程が複雑
であり、さらに溶剤の回収利用という問題も生じ
省エネルギー的方法ではない。しかも、得られる
ピツチは高軟化点であり紡糸性が悪いという欠点
がある。
本発明は、上記のような欠点を解消したピツチ
の製造方法と得られたピツチを使用して炭素繊維
を製造する方法の提供を目的としている。
の製造方法と得られたピツチを使用して炭素繊維
を製造する方法の提供を目的としている。
すなわち本発明は、ピツチ類を350〜450℃の温
度で加熱処理して10〜80重量％のメソ相含有ピツ
チを得、次いでメソ相含有ピツチの軟化点以上の
温度において、メソ相含有ピツチを遠心分離し
て、実質的に100％メソ相ピツチを分離すること
を特徴とする実質的に100％メソ相ピツチの製造
方法およびこの方法によつて得られた実質的に
100％メソ相ピツチを紡糸後、不融化処理し、次
いで焼成することを特徴とするピツチ系炭素繊維
の製造方法を提供するものである。
度で加熱処理して10〜80重量％のメソ相含有ピツ
チを得、次いでメソ相含有ピツチの軟化点以上の
温度において、メソ相含有ピツチを遠心分離し
て、実質的に100％メソ相ピツチを分離すること
を特徴とする実質的に100％メソ相ピツチの製造
方法およびこの方法によつて得られた実質的に
100％メソ相ピツチを紡糸後、不融化処理し、次
いで焼成することを特徴とするピツチ系炭素繊維
の製造方法を提供するものである。
本発明に用いるピツチ類としては特に制限はな
く、たとえば石油精製（アスフアルト、流動接触
分解残油など）や石油化学（ナフサ分解残油な
ど）由来の石油系ピツチ類、コールタール、石炭
液化油などの石炭系ピツチ類、ナフタリン、芳香
族化合物などから重縮合により得られる合成系ピ
ツチ類等がある。
く、たとえば石油精製（アスフアルト、流動接触
分解残油など）や石油化学（ナフサ分解残油な
ど）由来の石油系ピツチ類、コールタール、石炭
液化油などの石炭系ピツチ類、ナフタリン、芳香
族化合物などから重縮合により得られる合成系ピ
ツチ類等がある。
ピツチ類の加熱処理は350〜450℃の温度で行な
うが、圧力条件は常圧下、減圧下および加圧下の
いずれであつてもよい。また、この処理は不活性
ガス雰囲気下や水素ガス存在下に行なうことがで
きる。こゝで処理温度が350℃以下ではメソ相含
有ピツチの製造に極めて長時間を要するため、実
際的でなく、また450℃以上では、コークスの生
成がみられ、望ましいメソ相含有ピツチを得るこ
とが困難である。
うが、圧力条件は常圧下、減圧下および加圧下の
いずれであつてもよい。また、この処理は不活性
ガス雰囲気下や水素ガス存在下に行なうことがで
きる。こゝで処理温度が350℃以下ではメソ相含
有ピツチの製造に極めて長時間を要するため、実
際的でなく、また450℃以上では、コークスの生
成がみられ、望ましいメソ相含有ピツチを得るこ
とが困難である。
加熱処理によつて得られるメソ相含有ピツチは
10〜80重量％、好ましくは20〜70重量％の割合で
メソ相を含有し、その含有量は処理条件を適宜設
定することによつて調整することができる。
10〜80重量％、好ましくは20〜70重量％の割合で
メソ相を含有し、その含有量は処理条件を適宜設
定することによつて調整することができる。
次いで、メソ相含有ピツチの軟化点以上の温
度、通常は250〜380℃の温度において、メソ相含
有ピツチを遠心分離して、混合ピツチから実質的
に100％メソ相ピツチを分離する。前記温度条件
の上限である350℃を越えるとピツチが変質する
おそれがあるので十分に留意すべきである。な
お、分離された等方性ピツチには少量のメソ相が
含まれていてもよく、このピツチは戻して原料の
ピツチ類と共に加熱処理してメソ相ピツチに変化
させることができる。
度、通常は250〜380℃の温度において、メソ相含
有ピツチを遠心分離して、混合ピツチから実質的
に100％メソ相ピツチを分離する。前記温度条件
の上限である350℃を越えるとピツチが変質する
おそれがあるので十分に留意すべきである。な
お、分離された等方性ピツチには少量のメソ相が
含まれていてもよく、このピツチは戻して原料の
ピツチ類と共に加熱処理してメソ相ピツチに変化
させることができる。
本発明によつて得られるピツチはメソ相（光学
的異方性）が実質的に100％で、品質がきわめて
良好である。したがつて、炭素繊維などの高強度
炭素製品の製造に適している。また、均一性が高
く、従来の本質的100％メソ相ピツチと比較して
低軟化点であるため紡糸性が良好である。一方、
製法上からは工程が簡便でコークス生成のおそれ
がなく、運転制御が容易であり、またまた従来の
如く溶剤を使用しないので、溶剤の回収、再使用
などのための設備や動力を必要とすることなく、
高品質のピツチを得ることができる。また、副生
する等方性ピツチを再利用できることも本発明の
特色の１つとしてあげられる。
的異方性）が実質的に100％で、品質がきわめて
良好である。したがつて、炭素繊維などの高強度
炭素製品の製造に適している。また、均一性が高
く、従来の本質的100％メソ相ピツチと比較して
低軟化点であるため紡糸性が良好である。一方、
製法上からは工程が簡便でコークス生成のおそれ
がなく、運転制御が容易であり、またまた従来の
如く溶剤を使用しないので、溶剤の回収、再使用
などのための設備や動力を必要とすることなく、
高品質のピツチを得ることができる。また、副生
する等方性ピツチを再利用できることも本発明の
特色の１つとしてあげられる。
いずれにしても本発明のピツチの製造方法は、
従来知られた方法、すなわち原料ピツチから実質
的に100％メソ相ピツチを得るに際し、ピツチ系
内をメソ相に変化させ、残留する等方性ピツチを
加熱留出あるいは溶剤による溶出を行なうという
方法に対し、系内からメソ相ピツチを取出し、等
方性ピツチを系内に残すという、全く逆の新しい
考え方により完成されたものである。
従来知られた方法、すなわち原料ピツチから実質
的に100％メソ相ピツチを得るに際し、ピツチ系
内をメソ相に変化させ、残留する等方性ピツチを
加熱留出あるいは溶剤による溶出を行なうという
方法に対し、系内からメソ相ピツチを取出し、等
方性ピツチを系内に残すという、全く逆の新しい
考え方により完成されたものである。
本発明の第２は、上記の如くして得られた実質
的に100％メソ相ピツチからピツチ系炭素繊維を
製造する方法であり、まずはじめに実質的に100
％メソ相ピツチを紡糸する。この紡糸工程は通
常、ピツチを溶融した状態でノズル等から押出す
溶融紡糸法によつて行なわれ、操作温度は一般に
原料ピツチの軟化点より10〜40℃高い温度とする
ことが望ましい。
的に100％メソ相ピツチからピツチ系炭素繊維を
製造する方法であり、まずはじめに実質的に100
％メソ相ピツチを紡糸する。この紡糸工程は通
常、ピツチを溶融した状態でノズル等から押出す
溶融紡糸法によつて行なわれ、操作温度は一般に
原料ピツチの軟化点より10〜40℃高い温度とする
ことが望ましい。
次いで、紡糸したピツチ（ピツチ繊維）を不融
化処理する。この処理はたとえば該ピツチ繊維を
１〜５℃／分の割合で室温〜300℃まで約１〜５
時間で昇温し、0.5〜１時間程空気中に保持する
ことにより行なう。
化処理する。この処理はたとえば該ピツチ繊維を
１〜５℃／分の割合で室温〜300℃まで約１〜５
時間で昇温し、0.5〜１時間程空気中に保持する
ことにより行なう。
不融化処理後、上記ピツチ繊維を２〜10℃／分
の割合で900〜1200℃まで昇温後、０〜30分間程
その状態に保持して焼成を行なう。この焼成は窒
素ガス雰囲気下で行なうことが望ましい。この焼
成により炭化した高性能の炭素繊維が得られる。
必要に応じて、この炭素繊維を1500℃以上の高温
にて加熱処理し黒鉛化すれば、強度や弾性率が一
段とすぐれた炭素繊維を得ることができる。
の割合で900〜1200℃まで昇温後、０〜30分間程
その状態に保持して焼成を行なう。この焼成は窒
素ガス雰囲気下で行なうことが望ましい。この焼
成により炭化した高性能の炭素繊維が得られる。
必要に応じて、この炭素繊維を1500℃以上の高温
にて加熱処理し黒鉛化すれば、強度や弾性率が一
段とすぐれた炭素繊維を得ることができる。
以上のように、本発明によれば残油などの有効
利用を図ると共に、安価なピツチの高付加価値化
が可能である。
利用を図ると共に、安価なピツチの高付加価値化
が可能である。
次に、本発明の実施例を示す。
実施例 １
流動接触分解残渣油を減圧蒸留（ボトム温度
380℃）することにより、蒸留残渣ピツチを得た。
380℃）することにより、蒸留残渣ピツチを得た。
次いで、該蒸留残渣ピツチを、10mmHgの減圧
下、400℃で5.5時間加熱処理することにより、残
渣油からの収率９重量％の割合でピツチを得た。
このピツチの軟化点は250℃、キノリン不溶分23
重量％で、約30％のメソ相を含んでいた。
下、400℃で5.5時間加熱処理することにより、残
渣油からの収率９重量％の割合でピツチを得た。
このピツチの軟化点は250℃、キノリン不溶分23
重量％で、約30％のメソ相を含んでいた。
このメソ相含有ピツチを320℃に加熱した遠心
分離機により、滞留時間20分間、遠心力3000Gの
条件下に遠心分離した。遠沈管の下層部より実質
的に100％メソ相ピツチを得た。得られたメソ相
ピツチの軟化点は300℃であつた。
分離機により、滞留時間20分間、遠心力3000Gの
条件下に遠心分離した。遠沈管の下層部より実質
的に100％メソ相ピツチを得た。得られたメソ相
ピツチの軟化点は300℃であつた。
なお、メソ相の測定は、得られたピツチを樹脂
に包埋し、断面を研磨後、直交ニコルのもとで観
察することにより行なつた。
に包埋し、断面を研磨後、直交ニコルのもとで観
察することにより行なつた。
実施例 ２
実施例１で得られた実質的に100％メソ相ピツ
チを318℃において、直径0.5mmの口金より溶融紡
糸し、連続的に径の均質なピツチ繊維を得た。
チを318℃において、直径0.5mmの口金より溶融紡
糸し、連続的に径の均質なピツチ繊維を得た。
次いで、空気中において、１℃／min.の昇温
速度で300℃まで昇温し、この温度で１時間保持
して、不融化処理を行ない、さらに窒素ガスの雰
囲気下に、５℃／min.の昇温速度で1000℃まで
昇温した後、この温度で20分間保持して、径
10.5μの炭素繊維を得た。
速度で300℃まで昇温し、この温度で１時間保持
して、不融化処理を行ない、さらに窒素ガスの雰
囲気下に、５℃／min.の昇温速度で1000℃まで
昇温した後、この温度で20分間保持して、径
10.5μの炭素繊維を得た。
得られた炭素繊維は、引張強度230Kg／mm2、引
張弾性率18t／mm2、伸び1.3％であつた。
張弾性率18t／mm2、伸び1.3％であつた。
比較例 １
実施例１の約30％のメソ相を含有するピツチを
用いて紡糸を行なつたが、種々紡糸温度を変更し
ても均一なピツチ繊維は得られなかつた。
用いて紡糸を行なつたが、種々紡糸温度を変更し
ても均一なピツチ繊維は得られなかつた。
比較例 ２
実施例１の約30％のメソ相を含有するピツチを
粉末化した後、沸騰ベンゼンで可溶物を抽出除去
し、ろ過により不融分を得た。該不融分は加熱し
ても溶融せず紡糸できなかつた。
粉末化した後、沸騰ベンゼンで可溶物を抽出除去
し、ろ過により不融分を得た。該不融分は加熱し
ても溶融せず紡糸できなかつた。
比較例 ３
実施例１の約30％のメソ相を含有するピツチを
粉末化した後、熱キノリンで処理し不融分を得
た、該不融分は加熱しても溶融せず紡糸できなか
つた。
粉末化した後、熱キノリンで処理し不融分を得
た、該不融分は加熱しても溶融せず紡糸できなか
つた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ピツチ類を350〜450℃の温度で加熱処理して
10〜80重量％のメソ相含有ピツチを得、次いで、
メソ相含有ピツチの軟化点以上の温度において、
メソ相含有ピツチを遠心分離して、実質的に100
％メソ相ピツチを分離することを特徴とする実質
的に100％メソ相ピツチの製造方法。 ２ ピツチ類を350〜400℃の温度で加熱処理して
10〜80重量％のメソ相含有ピツチを得、次いで、
メソ相含有ピツチの軟化点以上の温度において、
メソ相含有ピツチを遠心分離して、実質的に100
％メソ相ピツチを分離し、得られた実質的に100
％メソ相ピツチを紡糸後、不融化処理し、次いで
焼成することを特徴とするピツチ系炭素繊維の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19768381A JPS58101191A (ja) | 1981-12-10 | 1981-12-10 | メソ相ピツチおよび該ピツチ系炭素繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19768381A JPS58101191A (ja) | 1981-12-10 | 1981-12-10 | メソ相ピツチおよび該ピツチ系炭素繊維の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58101191A JPS58101191A (ja) | 1983-06-16 |
| JPH0320432B2 true JPH0320432B2 (ja) | 1991-03-19 |
Family
ID=16378602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19768381A Granted JPS58101191A (ja) | 1981-12-10 | 1981-12-10 | メソ相ピツチおよび該ピツチ系炭素繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58101191A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4913889A (en) * | 1983-03-09 | 1990-04-03 | Kashima Oil Company | High strength high modulus carbon fibers |
| JPS6034619A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-22 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法 |
| US4551225A (en) * | 1984-05-23 | 1985-11-05 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | High anisotropic pitch |
| JPS6147826A (ja) * | 1984-08-15 | 1986-03-08 | Teijin Ltd | ピツチ系炭素繊維の製造法 |
| US5316654A (en) * | 1985-09-13 | 1994-05-31 | Berkebile Donald C | Processes for the manufacture of enriched pitches and carbon fibers |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57119984A (en) * | 1980-07-21 | 1982-07-26 | Toa Nenryo Kogyo Kk | Preparation of meso-phase pitch |
-
1981
- 1981-12-10 JP JP19768381A patent/JPS58101191A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58101191A (ja) | 1983-06-16 |
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