JPS6254886B2 - - Google Patents

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JPS6254886B2
JPS6254886B2 JP57047497A JP4749782A JPS6254886B2 JP S6254886 B2 JPS6254886 B2 JP S6254886B2 JP 57047497 A JP57047497 A JP 57047497A JP 4749782 A JP4749782 A JP 4749782A JP S6254886 B2 JPS6254886 B2 JP S6254886B2
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JP
Japan
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pitch
mesophase
precursor
weight
temperature
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JP57047497A
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JPS57191327A (en
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Chaaruzu Ruisu Aauin
Uiriamu Muua Aasaa
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Union Carbide Corp
Original Assignee
Union Carbide Corp
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Publication date
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Publication of JPS6254886B2 publication Critical patent/JPS6254886B2/ja
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/32—Apparatus therefor
    • D01F9/322—Apparatus therefor for manufacturing filaments from pitch
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/145—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from pitch or distillation residues

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Working-Up Tar And Pitch (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炭素繊維の製造法に関し、特に従来
技術の方法に従つて高度に配向した炭素繊維を製
造するには不適当な所定の前駆体物質から優秀な
炭素繊維を製造するための方法に関する。
メソ相ピツチから工業的利用に好適な優秀な特
性を有する炭素繊維を製造することができること
は周知である。メソ相ピツチから誘導された炭素
繊維は、軽量で、強力で、剛性で、電導性でしか
も化学的及び熱的の両方において不活性である。
メソ相から誘導された炭素繊維は、複合体中の補
強材として十分に機能を果しそして航空機への応
用及び高級スポーツ用品用などの用途が見い出さ
れている。
一般的に言つて、炭素繊維は、工業的にはレー
ヨン、ポリアクリロニトリル（PAN）及びピツ
チの３種の前駆体物質から主として作られてい
る。ピツチを前駆体物質として使用することは経
済的に魅力的である。
等方性ピツチ繊維から製造された低コスト炭素
繊維は、好ましい分子配向をほとんど示さずそし
て比較的貧弱な機械的特性を示す。
これとは対照をなして、メソ相ピツチから製造
された炭素繊維は、高度の好ましい分子配向及び
比較的優秀な機械的特性を示す。
本明細書における用語「ピツチ」は、当業界で
使用される如く理解すべきであり、そして一般に
は、室温で固体であり且つ比較的広い溶融又は軟
化温度範囲を示す主として芳香族有機化合物の複
雑な混合物よりなる炭素繊残留物を意味する。溶
融状態から冷却すると、ピツチはガラスのように
挙動する。
本明細書における用語「メソ相」は、斯界で用
いられる如く理解すべきであり、そして一般には
液晶即ち結晶質固体と通常の液体との中間にある
状態と同義である。通常、メソ相状態にある物質
は、異方性及び液体特性の両方を示す。
本明細書における用語「メソ相ピツチ」は、約
40重量％よりも多くのメソ相を含有するピツチで
あつて、従来技術に従つて撹拌等によつて分散さ
せたときに連続的な異方性相を形成することがで
きるものを意味する。
高度に配向した炭素繊維を製造するのに好適な
メソ相ピツチを調製するための１つの慣用法は、
選定した前駆体ピツチを約350℃よりも高い温度
で熱処理して熱重合を生ぜしめることによる。こ
の熱重合法は、メソ相を形成することができる大
きい分子量の分子を生成する。
熱重合法に適当な前駆体物質を選定するための
基準は、前駆体ピツチが静的条件下に大きい合体
した分域（ドメイン）を有する均質な凝集メソ相
ピツチを形成することができることである。整列
した分子のメソ相ピツチ分域は、メソ相ピツチに
満足な紡糸特性を付与するためには約200ミクロ
ンを越えていなければならない。これは、一般に
は、シンガー氏の米国特許第4005183号に示され
ている。
典型的な熱重合法は、約400℃に維持された反
応器を約10〜約20時間使用して実施される。最終
物質の特性は、反応温度、熱処理時間及び揮発速
度によつて制御することができる。高分子量留分
の存在は、メソ相ピツチの少なくとも約300℃の
融点をもたらす。メソ相ピツチを繊維に変換する
には一層高い温度が必要とされる。これは、斯界
では“紡糸”と称されている。
メソ相ピツチを得るためのもう１つの方法は溶
剤抽出によるものであり、これは1979年９月28日
付出願の米国特許願第079891号に記載されてい
る。
ピツチ中のメソ相の量は、偏光顕微鏡を使用す
る公知法によつて評価することができる。均質な
凝集メソ相域領域の存在は、偏光顕微鏡の使用に
よつて視覚的に観察することができ、そして公知
法によつて定量的に測定することができる。これ
までは、キノリンやピリジンの如きある種の有機
溶剤中における不溶性を基に用いてメソ相含量を
評価していた。
従来技術の方法では前駆体ピツチ中にある種の
非メソ相不溶分を存在する場合があり、従つて前
駆体ピツチを処理してメソ相ピツチに変換させる
前にこれらの不溶分を除くことが必要である。
かゝる非メソ相不溶分の存在は、紡糸適性のある
メソ相ピツチの形成に干渉しそして紡糸操作間に
問題を引き起こす可能性がある。
また、メソ相ピツチの平均分域寸法を測定する
のに偏光顕微鏡法を用いることができる。この目
的のために、回位線間の平均距離が測定されて平
均分域寸法と定められる。ある程度まで、分域寸
法は、ほゞコーキング温度まで温度と共に増大す
る。本明細書で用いたときには、分域寸法は、撹
拌せずに約400℃までに静的に加熱された試料に
ついて測定される。
従来技術によれば、“PI％”は、ピツチを沸騰
ピリジン中において約115℃でソツクスし―抽出
することによつて得られたその不溶分を意味す
る。
ピツチの軟化点又は軟化温度は、その分子量の
構成に関係する。多量の高分子量成分の存在は、
一般には、その軟化温度を上げる傾向がある。斯
界では前駆体ピツチをその軟化点によつて一部分
特徴づけることが行われている。メソ相ピツチに
ついて言えば、適当な紡糸温度を決定するのに軟
化点が使用される。一般には、紡糸温度は軟化温
度よりも約40℃以上高い。
一般的に言つて、軟化温度を測定するには幾つ
かの方法があるが、これらの異なる方法によつて
測定した温度は互いに幾分異なる。
一般には、前駆体ピツチを評価するための基準
としてメツトラー軟化点操作が一般に受け入れら
れている。この操作は、メソ相ピツチに対して使
用するのに適合させることができる。
また、メソ相ピツチの軟化温度は、ホツトステ
ージ型顕微鏡法によつて測定することもできる。
この方法では、メソ相ピツチは、不活性雰囲気中
において偏光下に顕微鏡のホツトステージ上で加
熱される。メソ相ピツチの温度は制御した速度下
に上昇され、そしてメソ相ピツチが変形し始める
ときの温度が軟化温度として記録される。
本明細書における用語「軟化点」又は「軟化温
度」は、前駆体ピツチ及びメソ相ピツチの両方に
ついてメツトラー操作によつて測定された温度を
意味する。
本発明の１つの主要な具体例は、エチレンター
ル、エチレンタール留出物、石油精製から誘導さ
れたガスオイル、石油コーキングから誘導された
ガスオイル、芳香族炭化水素、及び少なくとも約
50重量％が約300℃で沸騰しそして少なくとも70
重量％が約360℃で沸騰するコールタール留出物
よりなる群から前駆体物質を選定する工程、前記
物質にバツチ式処理として約400〜約475℃の温度
及び約200〜約1500psig（14〜105Kg/cm2ゲージ）
の圧力で熱―圧処理を施こして前駆体ピツチを得
る工程、前記前駆体ピツチを、分子の少なくとも
約75％が約600〜約1300の範囲内の分子量を有
し、分子の約10％以下が約600よりも低い分子量
を有し且つ分子の約15％以下が約1300よりも高い
分子量を有するところの分子量分布を持つ不溶性
部分が得られるまで溶剤抽出し、これによつて不
溶性部分が少なくとも約70重量％のメソ相を含有
するメソ相ピツチとなるようにする工程、前記メ
ソ相ピツチを紡糸して少なくとも１つのピツチ繊
維にする工程、及び前記ピツチ繊維を炭素繊維に
転化する工程を含む炭素繊維の製造法である。
好ましくは、バツチ式処理は、ソーキング容積
フアクターが約0.4〜約8.6になるようにして実施
される。
好ましくは、バツチ式処理は、前駆体ピツチの
コンラドソン炭素分が約20〜約65％更に好ましく
は少なくとも約30％になるまで続けられる。
好ましくは、バツチ式処理は、前駆体物質を例
えばかきまぜによつて撹拌しながら実施される。
好ましくは、バツチ式処理に続いて、前駆体ピ
ツチの溶融点を予定の温度に上げるために蒸留工
程が実施される。
好ましくは、蒸留は、前駆体ピツチのコンラド
ソン炭素分を少なくとも約40％に上げるために実
施される。
本発明のもう１つの主要な具体例は、エチレン
タール、エチレンタール留出物、石油精製から誘
導されたガスオイル、石油コーキングから誘導さ
れたガスオイル、芳香族炭化水素、及び少なくと
も50重量％が約300℃で沸騰しそして少なくとも
約70重量％が360℃で沸騰するコールタール留出
物よりなる群から前駆体物質を選定する工程、前
記物質に約420〜約550℃の温度及び約200〜約
1500pisg（14〜105Kg/cm2ゲージ）の圧力で連続式
処理を施こして前駆体ピツチを生成する工程、前
記前駆体ピツチを、分子の少なくとも約75％が約
600〜約1300の範囲内の分子量を有し、分子の約
10％以下が約600よりも低い分子量をを有しそし
て分子の約15％以下が約1300よりも高い分子量を
有するところの分子量分布を持つ不溶性部分が得
られるまで溶剤抽出し、これによつて該不溶性部
分が少なくとも約70重量％のメソ相を含有するメ
ソ相ピツチとなるようにする工程、前記メソ相ピ
ツチを紡糸して少なくとも１つのピツチ繊維にす
る工程、及び前記ピツチ繊維を炭素繊維に転化す
る工程を含む炭素繊維の製造法である。
好ましくは、連続式処理は、ソーキング容積フ
アクターが約0.4〜約2.6になるようにして実施さ
れる。
好ましくは、連続処理は、前駆体ピツチのコン
ラドソン炭素分が約５〜約65％更に好ましくは少
なくとも約10％になるまで続けられる。
好ましくは、連続式処理は、前駆体ピツチを例
えばかきまぜによつて撹拌しながら実施される。
好ましくは、連続式処理の後に、前駆体ピツチ
の軟化点を予定の温度に上げるために蒸留工程が
行われる。
好ましくは、蒸留は、前駆体ピツチのコンラド
ソン炭素分が少なくとも約40％になるまで実施さ
れる。
更に他の具体例は、先に記載の如き各具体例を
含めてバツチ式処理又は連続式処理のどちらかの
使用によるメソ相ピツチの製造を包含する。
バツチ式処理及び連続式処理は、1979年10月22
日付出願の米国特許願第087186号に詳細に記載さ
れている。
加圧下での加熱の厳格性は、かゝる目的に対し
て石油工業において広く用いられている技術用語
である用語「ソーキング容積フアクター」によつ
て評価することができる。1.0のソーキング容積
フアクターは、約427℃の温度で約750psig（53
Kg/cm2ゲージ）の圧力下における4.28時間の加熱
に相当する。炭化水素の重合又は分解速度に及ぼ
す温度の影響は、斯界において知られている。一
例として、450℃における分解速度は、427℃の分
解速度の3.68倍である。本明細書に示した実施例
の大部分は450℃付近の温度で実施されたので、
熱処理苛酷性はこの温度に対する基準で計算され
た。
バツチ式熱―圧処理に対しては、ソーキング容
積フアクター範囲は約0.4〜約8.6である。このソ
ーキング容積フアクターは、約450℃における約
0.5〜約10時間に等しい。
芳香族炭化水素は、ナフタリン、アントラセン
及びジメチルナフタリンの如き多核芳香族炭化水
素を包含する。
バツチ式処理におけるかきまぜの如き撹拌は、
均質な分布を提供し、結局のところ改良された前
駆体ピツチをもたらす。
本発明の重要な利益のうちの１つは、前駆体物
質の使用によつて、高品質炭素繊維の製造に干渉
する可能性がある望ましくない粒子の存在という
問題が排除されることである。かゝる粒子は、触
媒微粉及び微粉末状カーボンブラツク粒子を包含
する。通常のピツチは、この問題を提起する。高
品質炭素繊維の製造に干渉する可能性がある１ミ
クロン以下の粒子を除くための高温過の必要性
を排除するにおいての重要な経済上の節約があ
る。
本発明の前駆体物質の過は、それらが室温に
おいて液体であるので容易に実施することができ
る。
溶剤抽出工程は、1979年９月28日付出願の米国
特許願第079891号に記載されている。
一般には、前駆体ピツチの溶剤抽出に好適な溶
剤は、トルエン、ベンゼン、Ｎ，Ｎ―ジメチルホ
ルムアミド、トルエンと石油エーテルとの混合物
及び二硫化水素を包含する。
得られたメソ相ピツチは、通常の熱重合から得
られた２つの主ピークを含む分子量分布に比較し
て１つの主ピークを含む分子量分布を有すること
によつて特徴づけられる。
もし溶剤抽出工程における不溶分が約20重量％
よりも少ないならば、不溶分を増加させこれによ
つて本法の経済性を向上させるために前駆体ピツ
チの熱処理を実施すべきである。約120℃よりも
高い軟化点が好ましい。
一般には、工業的な紡糸用のメソ相ピツチは、
少なくとも70重量％のメソ相を有すべきである。
本発明はメソ相部分及び非メソ相部分が比較的狭
い分子量分布を有するところのメソ相ピツチを生
成したが、このことは通常良好な紡糸操作をもた
らす。約50〜約60重量％の範囲内のメソ相含量を
有するメソ相ピツチも、紡糸適性を有すると思わ
れそして恐らく良好な品質の炭素繊維を生成する
だろう。
本発明の実施に当つて、添付図面で例示するた
めにまた明細書で説明するためにある種の具体例
を選んで示してある。
添付図面は簡単化したフローシートを示してい
るが、こゝで前駆体物質は供給タンク１に入れら
れている。供給タンク１は、所望ならば、前駆体
物質を加熱してその粘度を下げこれによつてその
流動性を改善するための加熱器を含むことができ
る。供給タンク１は管路２によつてポンプ３に連
結されており、そしてポンプ３は前駆体物質を管
路４にポンプ送りしそして圧力ゲージ５によつて
監視されている。
前駆体物質は、流動砂浴６においてフアーネス
コイルに移動する。もし一層長い処理を望むなら
ば、幾つかの流動砂浴を一列にして用いることが
できる。
処理された前駆体物質は、管路７を経て圧力制
御器９によつて制御される弁８に入り、そして本
発明の後続工程のために管路１０を経て生成物収
集タンク１１に集められる。
本発明の具体的な実施例を以下に示す。本発明
の原理及び教示にかんがみ、多数の他の実施例が
容易に考えつくであろう。以下の実施例は、本発
明を例示するものであつて、いかなる点でも本発
明を実施できる態様を限定するつもりはない。
こゝに記載する部数及び百分率は、特に記してい
なければ、重量部及び重量％を表わす。
例 １ 石油化学からのナフタリンに、約500℃の温度
においてそしてナフタリン及び分解生成物の蒸気
圧から発生する圧力により最大限約1330psig（93
Kg/cm2ゲージ）に上昇する圧力下で約50時間のバ
ツチ式熱―圧処理を施こした。この処理からの前
駆体ピツチの収率は約75重量％でありそしてこれ
は約31％のコンラドソン炭素分を有していた。ホ
ツトステージ型顕微鏡を用いて前駆体ピツチを調
べると、メソ相が全く存在しないことが確められ
た。
必要とは思われなかつたけれども、バツチ式熱
―圧処理中に形成したかもしれない固体汚染物を
除去するための対策として前駆体ピツチを過し
た。この過は、加熱テープで80℃に加熱された
粗い（25〜50ミクロン）焼結ガラスフイルターを
使用して実施された。水吸引による減圧を用い
た。
この過は、市販ピツチに必要とされる過程
には必要とされない。
バツチ処理に対して適当なパラメーターの選択
をなして過の必要性を回避することができる。
次いで、前駆体ピツチを室温においてトルエン
で抽出した。この溶剤抽出は、80ｇのピツチを
1200mlのトルエンと共に３時間撹拌することによ
つて実施された。紙を収容したブフナー斗に
より過することによつて不溶性部分を得た。便
宜上、この不溶性部分を減圧炉において110℃で
乾燥させた。風炉が満足であつた。不溶性部分
は、25重量％であり、約285℃のメツトラー軟化
点を有しそして100％メソ相であつた。このメソ
相含量は、不溶性部分を300℃の温度で溶融させ
そしてこの温度を1/2時間保つて不溶性部分をア
ニーリングすることによつて測定された。アニー
リングされた固体をエポキシマウントに固定しそ
して偏光顕微鏡下に50倍及び250倍の倍率で観察
した。
比較のために、20ｇの前駆体ピツチを室温にお
いてトルエンと石油エーテルとのそれぞれ200ml
の等量混合物で溶剤抽出した。不溶性部分の量は
26重量％であつた。不溶性部分をアニーリングし
そしてそれを偏光顕微鏡下に調べると、不溶性部
分は約80重量％のメソ相を含有することが確めら
れた。
不溶性部分の比較的小さい収率変化でのメソ相
含量の比較的大きい変化は、驚くべきことであつ
て、系を設計するのに考慮されるべきである。
トルエンを使用する溶剤抽出から得られたメソ
相ピツチを窒素下に350℃で約1/2時間撹拌して残
留トルエンを除去し、その後に紡糸して約20ミク
ロン直径を有するメソ相ピツチ繊維にした。この
繊維を空気中において約１℃／分の速度で約375
℃に加熱することによつて熱硬化させ、その後に
慣用法に従つて不活性雰囲気中で1700℃に加熱す
ることによつて炭化させた。得られた炭素繊維
は、24×106psi（1687×103Kg/cm2）のヤング率及
び170×103psi（1.195×10Kg/cm2）の引張強度を
有していた。
例 ２ 市販アントラセン（98％）を1000psig（70Kg/
cm2ゲージ）の圧力下に440℃で５時間加熱した。
得られた前駆体ピツチは、95重量％収率に相当
し、約５重量％のメソ相を含有しそして56％のコ
ンラドソン炭素分を有していた。
次いで、60ｇの前駆体ピツチを1200mlのトルエ
ンと共に室温で３時間撹拌することによつて該前
駆体ピツチを溶剤抽出し、次いで焼結ガラス斗
によつて過した。得られた不溶性部分の量は24
重量％であり、そしてこれは約203℃のメツトラ
ー軟化点を示した。不溶性部分のメソ相含量は
100重量％であることが確かめられた。
例 ３ 63重量％が300℃で沸騰しそして80重量％が360
℃で沸騰するコールタール留出物（ナフタリン蒸
留残留物）に、撹拌下に約750psig（53Kg/cm2ゲー
ジ）の圧力で約450℃の温度を約５時間施こして
78重量％の収率で前駆体ピツチを生成した。この
前駆体ピツチは、約24重量％のコンラドソン炭素
分を有していた。前駆体ピツチを100mm圧で380℃
の最終ポツト温度まで減圧蒸留して約237℃の軟
化点を有するピツチを得た。収率は51％であつ
た。この改良された前駆体ピツチは、約20重量％
のメソ相含量を有していた。
次いで、この改良前駆体ピツチを１ｇに対して
10mlの比率のトルエンで室温において１時間溶剤
抽出した。不溶性部分は、約78重量％に相当しそ
して約40重量％のメソ相を含有していた。
比較のために、トルエンが約80℃の温度を有し
たことを除いて同じ溶剤抽出を反復した。不溶性
分は、約60重量％に相当しそして100重量％のメ
ソ相含量を有していた。不溶性分のメツトラー軟
化点は約362℃であつた。
例 ４ （最良の態様） 190〜380℃の沸点範囲を持つナフサの水蒸気分
解から得たエチレンタール留出物を連続方式で
535℃の最高温度において750psig（53Kg/cm2ゲー
ジ）の圧力下に圧力処理した。ソーキング容積フ
アクターは約1.1であつた。得られた前駆体ピツ
チは、約6.5％のコンラドソン炭素分を有しそし
て97重量％の収率であつた。
前駆体ピツチを１mmHg圧において減圧蒸留し
て240℃の最終蒸気温度を得た。得られた留出ピ
ツチは、12.1重量％の収率であつた。留出ピツチ
を室温において１ｇ当り10mlの収率のトルエンで
抽出すると、約4.3重量％の収率で不溶性部分が
得られた。不溶性部分のメソ相含量を測定する
と、約65重量％であつた。この量の収率は、工業
的な使用に対しては非経済的であろう。
比較のために、留出ピツチを窒素雰囲気中にお
いて撹拌下に390℃で３時間熱処理した。最後の
２時間にピツチへの窒素散布を約１／分の割合
に維持すると、得られるピツチは160ｇであつ
た。このピツチは72重量％の収率に相当しそして
約189℃の軟化点を有していた。このピツチをホ
ツトステージ型偏光顕微鏡で調べると、完全に等
方性であつた。次いで、ピツチを室温において１
ｇ当り10mlの比率のトルエンで抽出すると、得ら
れる不溶性部分は35重量％であつた。この不溶性
部分は、約100％のメソ相を含有しそして約322℃
のメツトラー軟化点を有していた。これは、熱処
理が収率を実質上向上することができることを示
す。
例 ５ デレード石油コーキング操作から誘導した約
250〜約450℃の沸点範囲を有するガスオイルを撹
拌機付オートクレーブにおいて約300psig（21Kg/
cm2ゲージ）の圧力下に約450℃の温度で約４時間
加熱した。得られた前駆体ピツチは、80重量％で
ありそして約28％のコンラドソン炭素分を有して
いた。この生成物を不活性雰囲気中において380
℃に加熱することによつて蒸留し、約119℃の軟
化点を有する留出ピツチを約75重量％の収率で得
た。この留出ピツチは、約５重量％のメソ相含量
を有していた。
次いで、得られた留出ピツチを室温においてピ
ツチ１ｇ当りトルエン10mlの比率のトルエンで溶
剤抽出した。得られた不溶性部分は、約38重量％
の収率に相当しそして約95重量％のメソ相含量及
び約327℃の軟化点を有していた。
例 ６ 約200〜約360℃の沸点範囲及び0.4％のコンラ
ドソン炭素分を有するナフサの水蒸気分解から得
たエチレンタール留出物をバツチ式耐圧容器にお
いて撹拌下に約800psig（56Kg/cm2ゲージ）の圧力
下に約430〜約460℃の温度で約５時間圧力処理し
た。得られた前駆体ピツチは、約50重量％であり
そして約26％のコンラドソン炭素分を有してい
た。前駆体ピツチを大気圧において窒素散布下に
加熱することによつて蒸留して、約355℃の最終
ポツト温度を有する留出ピツチを得た。得られた
留出ピツチは、46重量％の収率でありそして約
124℃の軟化点を有していた。このピツチは、約
５重量％のメソ相を含有していた。
留出ピツチを室温においてピツチ１ｇ当りトル
エン10mlの比率のトルエンで溶剤抽出すると、不
溶性部分が44重量％の収率で得られた。この不溶
性部分は、約90重量％のメソ相を含有しそして約
319℃のメツトラー軟化点を有していた。
例 ７ 約210〜約330℃の沸点及び0.2％のコンラドソ
ン炭素分を有するエチレンタール留出物を、バツ
チ式耐圧容器において撹拌しながら約800psig
（56Kg/cm2ゲージ）の圧力下に約440〜約460℃の温
度範囲で約５時間熱処理した。得られた重質ター
ル生成物は、56重量％の収率でありそして約19.7
％のコンラドソン炭素分を有していた。このター
ル生成物を蒸留して、約126℃の軟化点及び約
57.7％のコンラドソン炭素分を有するピツチを得
た。蒸留は、タール生成物を撹拌及び窒素散布下
に約325℃の最終ポツト温度に加熱することによ
つて行われた。ピツチの収率は、約25重量％であ
つた。
ピツチを室温においてピツチ１ｇ当りトルエン
10mlの比率を使用してトルエンで溶剤抽出した。
不溶性部分は、24重量％収率であり、約100重量
％のメソ相を含有しそして約317℃のメツトラー
軟化点を有していた。
例５、６及び７において120℃軟化点石油ピツ
チの抽出によつて得られたメソ相ピツチの高収率
（24〜44％）は、通常の市販120℃軟化点石油ピツ
チ（８〜14％）の溶剤抽出によつて従来技術で得
られたものよりかなり高い。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の実施に用いられるフローシ
ートであつて、１は供給タンク、６は流動砂浴そ
して１１は生成物収集タンクである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ エチレンタール、エチレンタール留出物、石
    油精製から誘導されたガスオイル、石油コーキン
    グから誘導されたガスオイル、芳香族炭化水素、
    及び少なくとも約50重量％が約300℃で沸騰しそ
    して少なくとも70重量％が約360℃で沸騰するコ
    ールタール留出物よりなる群から前駆体物質を選
    定し、 前記物質にバツチ式処理として約400〜約475℃
    の温度及び約200〜約1500psig（14〜105Kg/cm2ゲ
    ージ）の圧力で撹拌下に熱―圧処理を施こして前
    駆体ピツチを得、この場合にソーキング容積フア
    クターが約0.4〜約8.6になるようにししかも熱―
    圧処理を前駆体ピツチのコンラドソン炭素分が約
    20〜約65％になるまで続け、 前記前駆体ピツチを、分子の少なくとも約75％
    が約600〜約1300の範囲内の分子量を有し、分子
    の約10％以下が約600よりも低い分子量を有しそ
    して分子の約15％以下が約1300よりも高い分子量
    を有するところの分子量分布を持つ不溶性部分が
    得られるまで溶剤抽出し、これによつて不溶性部
    分が少なくとも70重量％のメソ相を含有するメソ
    相ピツチとなるようにし、 前記メソ相ピツチを紡糸して少なくとも１つの
    ピツチ繊維にし、そして 前記ピツチ繊維を炭素繊維に転化させる、 各工程を含む炭素繊維の製造法。 ２ コンラドソン炭素分が少なくとも約30％であ
    る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 撹拌がかきまぜの形式である特許請求の範囲
    第１項記載の方法。 ４ 前駆体ピツチを溶剤抽出工程に先立つて過
    して不融性固形分を除くことを更に含む特許請求
    の範囲第１項記載の方法。 ５ 前駆体ピツチを蒸留してその軟化点を予定の
    温度に上げることを更に含む特許請求の範囲第１
    項記載の方法。 ６ 温度が少なくとも約120℃である特許請求の
    範囲第５項記載の方法。 ７ 蒸留が、前駆体ピツチのコンラドソン炭素分
    を少なくとも約40％に引き上げるために実施され
    る特許請求の範囲第５項記載の方法。
JP57047497A 1981-03-27 1982-03-26 Production of carbon fiber using high pressure treatment of precursor substance Granted JPS57191327A (en)

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