(57)【要約】【課題】黒鉛電極等の炭素材または炭素／炭素複合材の製造に用いられ、高炭素収率をもつ含浸ピッチを提供する。【解決手段】キノリン不溶分量が０．１〜５質量％以下であるコールタールピッチを熱処理し、熱処理したコールタールピッチをコールタール系のタール中油にて抽出・濾過し、得られた濾液を蒸留し、タール油を分離除去する。熱処理温度は最高温度で４００〜５００℃の範囲内とし、タール中油は沸点範囲が１００〜３００℃でその使用倍率を熱処理したコールタールピッチ１に対して容積比で２〜１０倍とする。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コールタールピッチを熱処理し、熱処理したコールタールピッチをコールタール系のタール中油にて抽出・濾過して得た濾液を蒸留し、タール油を分離除去することを特徴とする含浸ピッチの製造方法。
【請求項２】
前記熱処理を行う前のコールタールピッチのキノリン不溶分量が０．１〜５質量％以下であることを特徴とする請求項１記載の含浸ピッチの製造方法。
【請求項３】
コールタールピッチの熱処理温度が最高到達温度で４００〜５００℃の範囲内であることを特徴とする請求項１又は２記載の含浸ピッチの製造方法。
【請求項４】
抽出に使用するコールタール系のタール中油の使用倍率が容積比で熱処理したコールタールピッチ１に対してタール中油２〜１０であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の含浸ピッチの製造方法。
【請求項５】
コールタール系のタール中油は沸点範囲が１００〜３００℃であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の含浸ピッチの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、黒鉛電極等の炭素材または炭素／炭素複合材の製造に使用されるコールタール系含浸用ピッチの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
黒鉛電極等の炭素材または炭素／炭素複合材は、通常、コークス固形物などの骨材と粘結用ピッチとを混和、成型した後、焼成し、次いで黒鉛化を行って製造される。その製造工程の中で高密度・高強度を維持するするため、焼成とピッチ含浸の操作が数回実施されている。この操作は骨材同士を結合させるとともに、得られる炭素材等の気孔率を減少して密度や強度の増大を図り、電気伝導度及び熱伝導度の増大などを図るために行われている。したがってピッチ含浸処理に使用する含浸ピッチは炭素材の製造に欠かせないものである。
【０００３】
かかる用途に使用される含浸ピッチは、この目的に合致するために下記のような種々の性質が要求される。
（ａ）キノリン不溶分がないこと。
（ｂ）低沸点成分が少ないこと。
（ｃ）β成分（トルエン不溶分（ＴＩ）からキノリン不溶分（ＱＩ）を引いたもの）が高いこと。
（ｄ）固定炭素が高いこと。
（ｅ）灰分が低いこと。
【０００４】
これらの性質のなかで、上記（ａ）キノリン不溶分がないことと、及び（ｄ）固定炭素が高いことが最も重要な事項である。従来、このような性質の要求を満たすために種々の技術が開発された。
【０００５】
例えば、沸点範囲が１５０〜２３０℃の芳香族系溶媒を用いてコールタールを重力沈降により分離し、含浸ピッチ原料を製造する技術がある（例えば、特許文献１参照。）。この技術では原料にコールタールを用いているため、最終的に得られる含浸ピッチは上記の要求のうち（ａ）キノリン不溶分がないこと、及び（ｅ）灰分が低いことについては満足できる。しかしながら、（ｂ）低沸点成分が少ないこと、（ｃ）β成分が高いこと、及び（ｄ）固定炭素が高いことについては十分満足できない。そのため、必要な密度、強度、電気伝導度、熱伝導度等を有する炭素材を製造するためには、炭素材へのピッチ含浸処理の回数を多くしなければならない。
【０００６】
また、溶媒としてベンゼン、トルエン及びキシレンから選ばれた１種または２種以上をコールタール１重量部に対して２重量部以上の比率で添加混合し、静置することにより生じた上澄み液を分離し、３００〜３８０℃の温度範囲で熱処理し含浸ピッチを製造する技術がある（例えば、特許文献２参照。）。この技術では溶媒としてベンゼン、トルエン及びキシレンという低沸点油を使用していることより、上記特許文献１に記載の発明と比較して、上記の要求のうち（ｂ）低沸点成分が少ないこと、（ｃ）β成分が高いこと、及び（ｄ）固定炭素が高いこと、をある程度は向上させることが可能となっているが、未だ十分に要求を満足するに到っていない。
【０００７】
【特許文献１】
特公平３−５４９９４号公報
【特許文献２】
特開平３−１０３４９０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の理由より、これまで黒鉛電極等の炭素材または炭素／炭素複合材の製造においては、含浸と焼成過程を多数回繰り返すことを余儀なくされ、経済的な不利益を甘受せざるを得なかったのである。
【０００９】
本発明の目的は、上記の（ａ）〜（ｅ）のいずれの要求についても、従来技術と比較して十分に満足し得るような、含浸ピッチを製造する方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するべくなされたものであり、その技術手段は以下の通りである。
（１）本発明はコールタールピッチを熱処理し、熱処理したコールタールピッチをコールタール系のタール中油にて抽出・濾過して得た濾液を蒸留し、タール油を分離除去することを特徴とする含浸ピッチの製造方法である。
（２）前記（１）の含浸ピッチの製造方法において、熱処理を行う前のコールタールピッチのキノリン不溶分量が０．１〜５質量％以下であると好ましい。
（３）前記（１）又は（２）の含浸ピッチの製造方法において、コールタールピッチの熱処理温度が最高到達温度で４００〜５００℃の範囲内とすれば炭化歩留りが向上し、ハンドリングも容易で好適である。
（４）前記（１）〜（３）の何れかにおいて、抽出に使用するコールタール系のタール中油の使用倍率が容積比で熱処理コールタールピッチ１に対してタール中油２〜１０とすれば品質のよい含浸ピッチを得ることができる。
（５）なお、コールタール系のタール中油が沸点範囲で１００〜３００℃であると含浸ピッチの製造が容易である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的に説明する。本発明は含浸ピッチの性能向上を図るもので、特に、本発明におけるポイントは、キノリン不溶分がなく、高炭素収率であることである。すなわち、含浸ピッチのレジン構成が限りなくキノリン不溶分に近いピッチを製造することが重要である。
【００１２】
その方法として、従来の製造方法であるコールタールから溶媒抽出による製造よりも重合度を高めたコールタールピッチを更に熱処理し、一部をキノリン不溶分化し、キノリン不溶分はメソフェーズ小球体として有効利用し、目的物である含浸ピッチを製造するに到った。
【００１３】
原料の選定は、生産歩留りに大きく影響する。従来、含浸ピッチを製造するに当っては主にコールタールを使用することが多いが、本発明においては、熱処理工程を経ることを考慮し、コールタールピッチを使用する。従来のように原料としてコールタールを使用したのでは、熱処理工程にて軽質分の蒸発が多量に進み、目的成分であるピッチ分の歩留りが大幅に減るという欠点があるためである。これに対して、原料としてコールタールピッチを使用すると、ピッチ分の歩留まりを著しく向上させることができる。
【００１４】
原料として使用するコールタールピッチの性状をさらに詳しくあげれば、コールタールピッチの品質を代表する軟化点が熱処理前で５０〜１００℃程度のコールタールピッチを用いることが最適である。また、熱処理前のコールタールピッチのキノリン不溶分量に関しては、少なすぎると重合時間に手間がかかり、生産性の面から不利となるが、多すぎると品質を左右するキノリン不溶分を大量に発生させ、目的物の含浸ピッチの歩留りを低下させることになる。よって、キノリン不溶分は重要な管理項目で、０．１〜５質量％、好ましくは０．５〜３質量％のものを使用するのがよい。
【００１５】
本発明の特徴の一つである原料のコールタールピッチの熱処理は、原料であるコールタールピッチの重合度をさらにアップし、炭化歩留りを向上させる重要な手段である。この熱処理の温度がが低すぎると重合時間に手間がかかり生産性の面から不利となるが、高すぎると品質を左右するキノリン不溶分を大量に発生させ、目的物の含浸ピッチの歩留りを低下させることになる。よって熱処理の条件としては適度にコールタールピッチの重合度を向上させるとともに、下工程にてハンドリングしやすい温度で最高温度４００〜５００℃とすることが望ましい。
【００１６】
なお、一層好ましくはメソフェーズ小球体を副生させる歩留りを考慮した条件で、最高到達温度４２０〜４６０℃がよい。
【００１７】
次に、抽出に使用するコールタール系のタール中油の使用倍率は、容積比で、熱処理コールタールピッチ１に対して、タール中油２〜１０倍とすることが好ましい。タール中油が熱処理コールタールピッチの２倍未満では、熱処理コールタールピッチのレジン分も抽出溶媒として働き、次工程である溶剤除去及び蒸留工程においてキノリン不溶分へ誘導される成分まで抽出してしまい、含浸ピッチとしての品質を低下させてしまう。また、１０倍を超えると抽出力は変化なく、次工程での処理費用がかさむだけで、経済性に欠ける。一層好ましくは４〜６倍で実施するのがよい。
【００１８】
さらに、この抽出に使用するコールタール系タール中油は沸点が１００〜３００℃であることが好ましい。コールタール系タール中油の沸点が１００℃未満のものを使用した場合には、従来技術と同様に溶解力が低下し、熱処理によって重合度を高めたレジン分の抽出が十分できなくなり、高炭素収率の含浸ピッチを製造することができなくなる。また、沸点が３００℃を超えるコールタール系タール中油を使用した場合には、溶解力を上げすぎ、抽出溶媒の倍率と同様にキノリン不溶分へ誘導される成分まで抽出し、含浸ピッチとしての品質を低下させる。一層好ましくは沸点が１５０〜２００℃のコールタール系タール中油を使用するのが良い。
【００１９】
このように構成した本発明によれば、原料の選定及びその処理方法が従来と異なり、改善されたので、従来の含浸ピッチと比較して、一層高炭素収率を有する含浸ピッチの製造を容易に達成することができる。
【００２０】
【実施例】
以下に本発明を実施例および比較例について説明する。
【００２１】
原料として、軟化点６５℃、キノリン不溶分１．０質量％のコールタールピッチを使用し、最高熱処理温度４５０℃で熱処理し、熱処理コールタールピッチを得た。この熱処理コールタールピッチに対して、容積倍率で５．５倍の量のコールタール系タール中油（沸点範囲が１５０〜２００℃）を適用して、熱処理コールタールピッチの抽出・濾過を行い、濾液を得た。この濾液を蒸留してタール油分を除去することによって、最終的に軟化点８０〜８５℃の含浸ピッチを製造した。
【００２２】
比較例原料として、コールタールを使用した。この原料コールタールに対して、容積倍率で２倍の量のタール系粗軽油（沸点範囲が８０〜１１０℃）を適用して、コールタールの容積の抽出・濾過を行い、濾液を得た。この慮液を蒸留して、軟化点８０〜８５０Ｃの含浸ピッチを製造した。
【００２３】
実施例及び比較例で得られた含浸ピッチの性状を表１に示す。本発明の実施例により得られた含浸ピッチは、比較例と比べて、軟化点が低く、ＴＩ分が大きく、ＦＣ（固定炭素分）も高く、含浸ピッチとして比較例よりも一層好ましい性質を有していた。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
【発明の効果】
本発明により、黒鉛電極等の炭素材または炭素／炭素複合材の製造に使用されるコールタール系含浸用ピッチとして、従来に比較し一層優れた性質を有する含浸ピッチを高炭素収率で製造することが可能となった。