JPH0269357A - 高密度，高強度を有する等方性黒鉛材の製造方法 - Google Patents

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〉 本発明は放電加工用電極、半導体用冶Ｒ＠、坩堝、原子
力用カーボンあるいはメカニカルシール等の機械用カー
ボンなど産業上の利用分野で使用されている炭素材料、
特に高密度、高強度の炭素材料の製造方法に関する。

〈従来の技術〉 コールタール５ピツチ、石油ピッチ等を３５０〜５００
℃の温度で加熱処理すると、光学的等方性ピッチ中に光
学的異方性を有するメソフェーズ小球体が生成する。こ
のメソフェーズ小球体（以下小球体と称す）は溶剤分別
によりピッチマトリックス中から分離され等方性・高密
度・高強度炭素材料の原料となる。

例えば特公昭６Ｇ−２５３６４号公報によれば小球体を
溶剤分別する際に溶剤としてピッチに対しキノリンより
も抽出力の弱いベンゼン、ピリジン、タール中油等の溶
剤を使用し、ピッチ中のβ成分等の成分の一部を小球体
と共に残存させ、しかる後に不活性雰囲気中において２
００〜４５０℃の温度で仮焼処理することにより、自己
焼結性の優れた高密度・高強度の炭素材用原料が得られ
ることが示されている。この方法により得られた原料を
使用すればバインダーを使用することなく通常の法に従
って成形、焼成、黒鉛化することにより嵩密度が１．８
５　ｇ　／ｃｄ以上、曲げ強度カ８００ｋｇ／ｃｄ以上
の高密度・高強度・等方性黒鉛材が容易に製造可能であ
る。

〈発明が解決しようとする課題〉 以上述べたごとく、自己焼結性を有するメソカーボン小
球体は高密度、高強度の炭素材用原料として極めて優れ
た特徴を持っているが、その一方で粉体としては極めて
すべりが悪く、成形性に劣るという欠点を持ワている０
例えば金型を使用して加圧成形を行うに際し、粉体のす
べりが悪いために離型時にラミネーシヨンが発生したり
、あるいは成形圧力の割に成形体の嵩密度が向上し難い
といった問題点がある。

したがってこうしたメソフェーズ小球体の成形は通常Ｃ
ＩＰ（冷間静水圧プレス）法が使用される例が多い、し
かし、ＣＩＰ法は成形の連続化が困難であり、経済性の
面で劣る１頃向にある。特に比較的小型の炭素材料に関
しては連続化が可能な金型成形が求められる場合が多い
。

こうした問題点を解決する手段として通常−膜内には離
型剤として天然黒鉛、シリコンステアリン酸類等を使用
することが行われている。

しかしこうした対策も該小球体を対象とした場合には充
分ではない。

本発明の目的は、自己焼結性を有するメソフェーズ小球
体を原料として、金型成形が容易で、かつ高密度、高強
度を有する等方性黒鉛材の製造方法を提案するものであ
る。

く課題を解決するための手段〉 本発明は自己焼結性を有するメソフェーズ小球体を成形
、焼成、黒鉛化することにより等方性黒鉛材を製造する
方法において、成形に先立ちメソフェーズ小球体にター
ル系の油を好ましくは１〜５重量％添加することを特徴
とする高密度、高強度を有する等方性黒鉛材の製造方法
である。

く作　用〉 以下に本発明の詳細な説明する。

小球体に添加すべきタール系の油とは具体的にはタール
蒸留時に製造されるナフタレン油、クレオソート油、洗
浄油、アントラセン油類を指す。

該油類は小球体と極めて親和性に優れ、室温で例えばヘ
ンシェルミキサ等で撹拌することにより容易に均一に混
合することが可能である。該油類はメソフェーズ小球体
表面を均一にぬらし、その表面のすべりを改善する。こ
うして得られる油を添加したメソフェーズ小球体は粉体
としての成形性は良好であり、ラミネーシ言ンの発生も
なく良好な成形体が得られる。

しかもさらに重要なことは、該油の添加効果は単に成形
性の改良のみにとどまるものでなく、成形体を焼成ある
いは黒鉛化して得られる炭素材料の高密度・高強度化に
寄与することである。この理由は以下の２点から説明可
能である。まず第１点は同一成形圧力下ではその良好な
成形性から成形体の嵩密度が向上する効果である。第２
魚目は該油類の通常の沸点が１００〜３６０℃の範囲に
あることである０通常このような低沸点留分は成形体の
焼成過程でその大部分が揮発分として飛散して成形体の
緻密化には寄与しないと考えられていた。

しかし本発明者等の研究によれば、成形体内部から成形
体外部への該油類の拡散が非常に遅く、メソフェーズ小
球体の緻密化に重要な要因を示す４００〜６００℃の炭
化領域にまで該油類が成形体内部に残存し炭化溶融反応
を促進し、結果として成形体の焼成時における体積（線
）収縮率を向上させ焼成体さらには黒鉛体の緻密化を促
進することが確認された。

こうした現象は通常使用される天然黒鉛、シリコン、ス
テアリン酸類等の離型剤では起こり得ないものである。

添加すべき量は通常メソフェーズ小球体に対し、１重量
％以上あれば充分に効果が期待出来る。−方添加量が増
加しすぎると成形体焼成時の揮発分が多くなって成形体
焼成時の割れやクラックの原因となる。従って添加する
タール油の種類、メソフェーズ小球体の特性、更には焼
成条件によっても異なるが通常５重量％以下が望ましい
、また例え成形体焼成時に割れやクラックの発生がなく
ても、５重量％以上の油の添加は成形性の改善及び緻密
化に大きく寄与せず、その効果が飽和する傾向にある。

また添加するクール系の油の種類は通常比重の大きい重
質油の方が効果的であるが、一方で比重の増加とともに
その粘度も上昇するため、メソフェーズ小球体との均一
な混合が困難となるので、その都度適宜選択することが
望ましい。

以下具体的な実施例で本発明をさらに詳しく説明する。

〈実施例〉 実施例１ キノリンネ溶分を３重量％含有する軟化点（Ｒ＆Ｂ法）
８０″Ｃのタールピッチを４５０°Ｃで熱処理しメソフ
ェーズ小球体を発生させた。該熱処理ピッチを６倍容量
のタール中油（沸点範囲１５０〜２３０”Ｃ）を用いて
抽出・濾過を２回実施した。濾過残留物を引続き３６０
℃で３時間不活性雰囲気下で仮焼処理を行い自己焼結性
を有するメソフェーズ小球体を得た。

該メソフェーズ小球体に対し、タール中油（沸点範囲１
５０〜２３０℃）をそれぞれ１重量％、２重量％、３重
量％、６重量％添加し、４種類のタール中油を含んだメ
ソフェーズ小球体を得た０次いで室温でヘンシェルミキ
サにより５分間混合した。

この該タール中油を含有したメソフェーズ小球体４種類
をそれぞれ金型を用いて１２０φＸ４０ｈｍ／ｍのサイ
ズに成形を行った。成形圧力は５５０ｋｇ／Ｃ−とした
、得られた成形体はラミネーションの発生やかけもな（
良好なものであった。該成形体を通常の法に従って１０
００℃まで９６時間の速度で焼成後さらに２５００℃に
て黒鉛化を行った６表１に焼成体及び黒鉛化品の物理特
性の測定結果を示した。

実施例２ 実施例１に示した方法に従ってメソフェーズ小球体を得
た。該メソフェーズ小球体に対し、タール蒸留にて得ら
れる洗浄油（沸点範囲２４０〜３３０’Ｃ）をそれぞれ
１Ｍ量％、３重量％、５重量％。

７重量％添加し、実施例１と同様にヘンシェルミキサに
より混合を行った。該混合物を実施例１に従って成形、
焼成、黒鉛化を行い得られた各成形体、焼成体、黒鉛化
品の物理特性の測定結果を表１に示した。なお成形体は
ラミネーション、かけもなく良好なものであった。

比較例１ 実施例１に示した方法に従って得られたメソフェーズ小
球体にタール系の油を添加することなくそのまま実施例
１に従って成形、焼成９ｗＡ鉛化を行った。成形体には
一部ラミネーションの発生や端部にかけが認められた。

比較的形状の良好であった成形体についてのみ焼成、黒
鉛化を行い、得られた黒鉛化品の物理特性の測定結果を
表１に示した。

〈発明の効果〉 本発明によれば成形性に劣るメソフェーズ小球体も容易
に金型成形が可能となり生産性の向上が期待できる。し
かも得られる炭素材料の一層の高密度・高強度化が可能
となった。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．自己焼結性を有するメソフェーズ小球体を成形，焼
   成，黒鉛化することにより等方性黒鉛材を製造する方法
   において、成形に先立ちメソフェーズ小球体にタール系
   の油を添加することを特徴とする高密度，高強度を有す
   る等方性黒鉛材の製造方法。
2. ２．メソフェーズ小球体に対してタール系の油を１〜５
   重量％を添加することを特徴とする請求項１記載の高密
   度，高強度を有する等方性黒鉛材の製造方法。