JPS6315885A

JPS6315885A - 光学的等方性コ−クスの製造方法

Info

Publication number: JPS6315885A
Application number: JP61159331A
Authority: JP
Inventors: Hitomi Hatano; 仁美羽多野
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1986-07-07
Publication date: 1988-01-22

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〉本発明は、等方性炭素材料の原料としての光学的等方性
コークスの製造方法に関する。

等方性炭素材料は、放電加工用電極材黒鉛やメカニカル
シール軸受などの機械用カーボン、原子力用カーボン等
の特殊炭素材の原料として利用される。

〈従来技術とその問題点〉従来、ピッチを原料にして、等方性炭素材料原料となる
コークスを製造すべく熱処理を行なうと、メソフェーズ
と称される一種の液晶が生成し、成長・合体を経てコー
クス化するため、得られるコークスの光学組織は、窯業
協会誌９１（１０）１９８３．４５７にも示される様に
原料性状に応じてモザイク状あるいは流れ状、あるいは
その両者が混合した状態を呈するものの混合物で、光学
的異方性となる。

従って、従来方法で得られたコークスを用いて、等方性
炭素材を製造するためには、原料コークスを超微粉砕し
、成型時にコークスが一定方向に配向しないよう、例え
ばアイソスタティックプレスを用いることが必要となる
など、その作業性に問題があった。

〈発明の目的ン本発明の目的は、光学的等方性コークスの製造方法を提
供し、原料コークスを用いて、等方性炭素材料を製造す
る際に、等方向な圧力を必要としない成型法、例えば通
常のモールｉ・成型法、あるいは押し出し成へ１１法を
用いることが可ｒ１１な原料コークスの製造方法を提供
せんとするものである。

〈発明の構成〉本発明者らは、原料コークスの光学組織が、流れ状であ
れ、モザイク状であれ、あるいは両者の７１＋ｊ合した
ものであれ、光学的等方＋＋１を示すことか、等方＋’
Ｉ炭素材料を製造する際に、等方向に圧力による成べり
法を必要とする最大の接円であることに着１１シ、ター
ル・ピッチからメソフェーズの生成、成長、合体の過程
を経由Ｊ−ることなく、コークスを製造する方法につい
て幾多の研究を行なった。

その結果、）１−香族多４ＩＩカルボン酸無水物をビッ
ヂに添加してコークス化すれば、メソフェーズを経由す
る°１ｔなくコークス化し、その結果、光学的等方Ｐ［
コークスがＩＩられる・１を実を（＾い出し、本発明に
至ったものである。

すなわち本発明はコールタールピッチおよび／または石
油ピッチに、芳香族多価カルボン酸無水物を１０ｗｊ％
〜５０Ｗ１％添加し、不活性雰囲気下で２５０°Ｃ〜４
５０℃で熱処理を行なうことを特徴とする光学的等力＋
１コークスの製造方法を提供する。

以ｌ；、本発明について詳細に説明する。

本発明で用いる原料ピッチは石油系ピッチ、コールター
ルピッチいずれでもよく、またこれらの混合物でもよい
。

ピッチに添加する）′Ｊ°香族多価カルボン酸無水物は
、無水ビロメリツ［・酸（Ｃ＋。１１□〔）６）、無水
トリメリッ］・酸（Ｇ９１１．＋０．）　、無水フタル
酸（（：８１１４０３　）等を代表的に挙げることがで
きる。

なお、無水フタル酸等の沸点の低い芳香族カルボン酸無
水物を使用するときは、加圧下で熱処理を行うことが望
ましい。

無水ピロメリット酸關無水ｉ・リメリット酸〇無水フタル酸刀香族多価カルボン酸無水物の添加ｌｉｔは、１゜ｗｔ
％〜５０ｗｔ％とするのがよい。１０ｗ１％未満である
と改質の程度が弱く得られるコークスは流れ構造を小し
、５０ｗｔ％超であると経済コスト１−不必要だからで
ある。

ビッヂに））−香族多価カルホン酸無水物を１０Ｗ１％
〜３０ｗｔ％添加し、攪拌・混合後、不活＋１：雰囲気
ドで２５０℃〜４５０℃の反応温度で、２時間〜１０時
間の反応を行なうと、メソフェーズの生成・成長・合体
の過程を経由しない不融のコークスを製造することｈ＜
　’ｉ＋’（能である。

反応温度が２５０℃未満であると、反応が非常にＨく実
買上不可能であり、４５０℃超であると、装置トの制約
があるからである。

不活性雰囲気下で反応を行うのは酸化を防ぐためであり
、Ｎ２雰囲気、アルゴンガス雰囲気が好ましい。

反応温度及び反応時間の組み合わせは、芳香族多価カル
ボン酸無水物の添加ｊ７１にもよるが、例えば、ピッチ
に対して３０％添加した場合には、３５０℃以１４５０
℃以トーの反応温度では、コークス化させるために２〜
６時間必要とし、２５０℃以１゛３５０℃以下の反応温
度では、６時間風１″１０時間以下の反応時間を必要と
する。

本発明方法により、ピッチから光学的等方性コークスを
製造することが可能である。

芳香族カルボン酸とピッチの炭化反応機構はまたよくわ
かっていないが、次の様であると考えられる。

例えば芳香族多価カルボン酸無水物としてＰＭＯＡ（無
水ピロメリット酸）を用いると、ＰＭＤＡのカルホニル
炭素とピッチのＮとの弱い結合すなわち電荷移動がおこ
る。これはＮのローンベア電子のカルホニル炭素への求
核的なアタックと考えてもよい。

この結合によりＰＭＤへの沸点が上昇し、カルボニル基
と芳香族環の間の開裂が熱的に生じ、芳香族環はカルボ
ニル基を失って最高４コのラジカルサイトを持った芳香
族ラジカルとなり、このラジカルサイトがピッチを攻撃
する。

ラジカルサイトとピッチとの結合がおこり、低温で３次
元架橋が生じる。このためメソフェーズを形成するため
の平坦な分子が生じなくなり、メソフェーズを経ずに固
化（コークス化）する。

〈実施例〉以下に実施例を用いて本発明を具体的に述べる。

実施例１コールタールピッチに対して無水ピロメリット酸（ＣＩ
０１１２０６）を３０ｗｔ％添加し、Ｎ２雰囲気中、４
００℃で２時間反応させた。得られた生成物は不融のコ
ークスであり、キノリンネ溶分は９５％であった。得ら
れたコークスを常法に従って偏光顕微鏡で観察すると全
面が光学的等方性を示し、光学的異方性を示す部分は皆
無であった。

実施例２コールタールピッチに無水ピロメリット酸を１０ｗｔ％
添加し、Ｎ２雰囲気下、３００℃で８時間の反応を行な
った。得られた生成物は不融のコークスで、キノリンネ
溶分は９０％であった。

このコークスを常法に従って偏光顕微鏡で観察すると、
全面が光学的等方性であり、光学的異方性部分は皆無で
あった。

実施例３コールタールピッチに無水トリメリット酸（Ｃ９１ＬＯ
５）を３０ｗｔ％添加し、Ｎ２雰囲気下、４００℃で２
時間の反応を行なった。得られた生成物は不融のコーク
スで、キノリンネ溶分は９３％であった。このコークス
を常法に従って偏光顕微鏡で観察すると、全面が光学的
等方性であり、光学的異方性部分は皆無であった。

〈発明の効果〉従来ピッチを原料にしてコークス化を行なうと、メソフ
ェーズの生成、成長合体を経てコークス化するので、得
られるコークスの光学組織は組織上の差はあるものの異
方性を呈するので、等方性炭素材料を成型する場合、一
定方向に粒子が配向するのを防ぐために、等方向な圧力
を要し、通常のモールド成型あるいは押し出し成型を用
いることはできない。

しかし、本発明方法によれば、得られるコークスは光学
的に全くの等方性を示すので、モールド成型あるいは、
押し出し成型を用いても一定方向には配向することはな
く、作業性の良い実用上非常に有利なコークスを製造で
きる。

同　　　弁理士　　　石　　井　　陽　　−鞠、；７：
−、−ｒｉ、　　、、　、　　。

［ｊ：１・１、゛

Claims

【特許請求の範囲】

（１）コールタールピッチおよび／または石油ピッチに
、芳香族多価カルボン酸無水物を１０ｗｔ％〜５０ｗｔ
％添加し、不活性雰囲気下で２５０℃〜４５０℃で熱処
理を行なうことを特徴とする光学的等方性コークスの製
造方法。