JPH04139013A

JPH04139013A - 超微細炭素質粉末の製造方法

Info

Publication number: JPH04139013A
Application number: JP2260549A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Jinno; 神野　敏明; Hidenori Yamanashi; 山梨　秀則
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1990-10-01
Publication date: 1992-05-13
Anticipated expiration: 2013-08-06
Also published as: JP2783905B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、均一な粒度分布を有する超微細炭素質粉末を
効率的に製造する方法に関するもの、である。

（従来の技術）黒鉛粉末に代表される微細炭素質粉末は、軽量および高
強度なとの特徴と共に、すぐれた導電性を有しており、
触媒、電池、潤滑剤およびシールド用塗料などとして広
く使用されている。

なかでも、容易に黒鉛化し得る気相成長系炭素繊維は、
−層すくれた導電性を有していることから、これを粉砕
し黒鉛化した黒鉛粉末は、上記した用途以外にも、樹脂
に配合した樹脂組成物として、エレクトロニクス分野に
おける静電気や電磁波のシールド材料などの各種用途に
活用されている。

そして、上記微細炭素質粉末は、従来カーボンブラック
や黒鉛などのブロックを粉砕、分級することにより製造
されていたが、上記ブロック自体が柔らかく、滑りやす
い性質を有しているため粉砕が困難であり、全体的に均
一に微粉砕することが不可能であった。

そこで、均一に微粉砕化するための方法として、炭素繊
維や黒鉛繊維などの炭素質繊維を材料に用い、これをボ
ールミル、ジェットミル、ロータースピードミル、カッ
ティンクミル、ホモジナイザ、振動ミルおよびアトライ
タなどの粉砕機で粉砕することにより、材料繊維の直径
に近い粒径にまで微粉砕化する技術が種々提案されてお
り、本田願人も気相成長系炭素繊維を粉砕して、直径が
０．０５〜２μｍ１長さが１０μｍ以下の粉末状にする
技術（特開昭６４−６５１４４号公報）について、先に
提案した。

（発明が解決しようとする課８）しかしながら、炭素質繊維を粉砕することにより炭素質
微粉末を得る方法においては、かなりの微粉砕化は計れ
るものの、使用するベース材料の繊維の１本１本に局所
的な破壊力を与える必要があることから、微粉砕化に長
時間を要し、しかも得られる微粉末の粒径分布のバラツ
キが大きいため、微粉砕化後分級工程によって品質を安
定させる必要があった。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために
検討した結果、達成されたものである。

したがって、本発明の目的は、従来にもまして超微粉末
化され、かつ均一な粒度分布を有する超微細炭素質粉末
を効率的に製造する方法を提供することにある。

［発明の構成〕（課題を解決するための手段）すなわち本発明は、炭素質繊維を、平行な平面を有する
圧子を用いて、１００〜１００００ｋｇ／Ｃシの圧力で
、１回以上圧縮することを特徴とする超微細炭素質粉末
の製造方法を提供するものである。

以下、本発明の構成について、さらに詳細に説明する。

本発明で用いる炭素質繊維としては、ＰＡＮ素炭素繊維
、ピッチ系炭素繊維、繊維状炭素繊維および繊維状黒鉛
繊維などから選ばれた、直径０゜０５〜５００μｍ１長
さ１〜５０００ｕｍのものが挙げられるが、なかでも容
易に黒鉛化し得る気相成長系炭素繊維が好適である。

ここで、気相成長系炭素繊維とは、Ｘ［回折および電子
顕微鏡の観察により、炭素の六角網表面か繊維軸に対し
て実質的に平行で、かつ年輪状に配向し結晶構造を有し
ているものであり、たとえば炭化水素を気相熱分解する
ことによって得られたものを意味する上記で用いる炭化水素としては、たとえばトルエン、ベ
ンゼン、ナフタレンなどの芳香族炭化水素およびプロパ
ン、エタン、エチレンなどの脂肪族炭化水素などが挙げ
られ、なかでもベンゼンおよびナフタレンが好ましく用
いられる。

気相熱分解は、上記炭化水素をガス化して、水素などの
キャリアガスと共に、９００〜１５００℃の温度で、超
微粒金属からなる触媒、たとえば粒径１００〜３００オ
ングストロームの鉄、ニッケルおよび鉄−ニッケル合金
などを、炭化水素の熱分解域に浮遊するように存在させ
、接触分解させることにより行なわれる。

なお、本発明においては、上記のようにして得られる気
相成長系炭素繊維を、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気
下に、２０　ＣＩ　’Ｏ〜３５ｏｏ℃、とくに２５００
〜３０００℃の温度で、２０〜１２０分間、とくに３０
〜６０分間熱処理した後、以下に述べる圧縮工程に供す
ることか望ましい。

また、炭素繊維を材料とする場合には、上記熱処理は省
略することができる。

本発明における炭素質繊維の微粉末化は、上記炭素質繊
維を、平行な平面を有する圧子（ピストン）を用いて、
１００〜１００００　ｋｇ　／　ｃｄ、好ましくは５０
０〜４０００ｋｇ／ｃｄの圧力で、１回以上圧縮するこ
とにより行われる。

ここで用いる加圧圧縮装置の態様についてはと（に制限
がなく、油圧式、機械式などを使用することができる。

また、加圧圧縮装置の圧縮に用いるシリンダー形状およ
び材質についてもとくに制限しないが、圧子（ピストン
）については平行な平面を有することが必須条件であり
、平面を有しない、例えばシボ状などの場合には、内部
圧力が不均一となり、得られる超微粉末の粒径が不均一
になるため好ましくない。

加圧圧縮条件において、圧力が１００ｋｇ／ｃｄ以下で
は十分な超微粉末化を達成することができず、また１　
００００ｋｇ／ｃｄ以上ては粉末が固形化する傾向が招
かれるため好ましくない。

なお、圧縮時における温度調節はとくに必要としないが
、場合によっては冷却または加熱を併用することも可能
である。

また、圧縮時間についてもとくに制限しないが、１回に
ついて、５秒以上が好ましい。

圧縮を１回行なうことによっても、十分な微粉末化を達
成することができるが、圧縮工程を数回繰り返すことに
より、さらに超微粉末化することが可能となる。

（１禰−か作用）次に、本発明の方法における超微粉末化のメカニズムに
ついて説明する。

炭素質繊維を、平行な平面を有する圧子を用いて圧縮す
る際の、圧縮された繊維の破壊モードとしては、繊維同
志の接触点を支点として曲げ応力が作用し、相互の繊維
が折れて微粉末化するモードと、繊維同志か重なった部
分に強い力が加わり、相互に圧装破壊するモードの２種
類か作用する。

そして、前者のモードは低圧領域の繊維内部密度が低い
場合に生起し、後者のモードは高圧圧縮時における繊維
の高密度状態で多く生起する。

このときの、荷重によ°る繊維の微粉末化平均サイズ（
Ｌｓ）は、実際には繊維の接触間距離の相違によりやや
バラツくか、大路次式（１）で表される。

Ｌｓ　−（Ｆｏ−８Ｆ／　Ｆ　）　”’　−−（１）た
だし、Ｓｆ；加圧面積Ｆ：加圧荷重Ｆｏ：圧装荷重また、このときの圧装荷重（Ｆｏ）は、次式（■）に近
似して表される。

Ｐｏ＝Ｔｓ−ｄ２１０．９−　（ＩＩ）ただし、Ｔｓ：
引張張力ｄ：繊維の半径したがって、圧縮された微粉末のサイズは、加圧面積と
繊維直径に大きく依存するため、圧力によって微粉末の
サイズを容易にコントロールすることができ、均一な微
粉末化も可能である。

また、希望する微粉末のサイズよりも小さい直径を有す
る繊維を用いることにより、超微細粉末を一層効率的に
得ることができる。

さらに、圧縮時の加圧荷重を増加して、得られる微粉末
のサイズを、繊維の直径よりも小さくすることにより、
従来の粉砕方法ではごくわずかしか得られない超微細炭
素質粉末を取得することが可能である。

しかして、本発明の方法によれば、均一な粒度分布を有
する超微細炭素質粉末を短時間でかつ大量に製造するこ
とができ、従来よりも効率的でしかも生産性にすぐれて
いる。

また、本発明の方法で得られる超微細炭素質粉末は、超
微細かつ均一な粒径を有しており、合成ゴムや合成樹脂
に対する混合分散性がすぐれている。

よって、本発明の方法により得られた超微細炭素質粉末
は、導電性樹脂組成物を形成するシールド用途の他にも
、触媒、電池、潤滑剤およびシールド用塗料などの材料
としてきわめて有用である。

（実施例）以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する
が、本発明はこれにより限定されるものではない。

実施例１直径０．１〜０．５μｍの年輪状配向を有する気相成長
系炭素繊維を２３００”Ｃで熱処理した後、その１ｇを
平行な平面を有するピストンを備え−た直径１０１１Ｉ
のシリンダ中に入れ、２０００　ｋｇ　／　ｃｊの圧力
で３０秒間圧縮した。

次に、シリンダ内から繊維（または粉末）を取り出して
撹拌した後、再度シリンダ中に入れて、上記と同様の圧
縮を３回繰り返した。

各圧縮回数毎の繊維（または粉末）の嵩密度を測定した
結果を第１表に示す。

なお、嵩密度の測定は、０．５〜１．０ｇの重量を精密
に計測した試料を、１０ｃｃのメスシリンダーに採取し
、これに一定の振動を与えてから測定した体積と前記重
量から算出した。

第１表の結果から明らかなように、本発明の方法によれ
ば、圧縮によって繊維の嵩密度が増加し、超“微粉末化
が効率的に達成される。

実施例２気相成長系炭素繊維の代わりに、ＰＡＮ系炭素繊維“ト
レカＭＬＤ−３００”　（東し■製）を用いた以外は、
実施例１と同様の条件で圧縮を繰り返した場合の嵩密度
測定結果を第１表に併せて示す。

実施例２気相成長系炭素繊維の代わりに、ピッチ系炭素繊維“Ｔ
１０１Ｓ″　（クレハ■製）を用いた以外は、実施例１
と同様の条件で圧縮を繰り返した場合の嵩密度測定結果
を第１表に併せて示す。

実施例２および３の結果からも、本発明の方法によれば
、圧縮によって繊維の嵩密度が増加し、超微粉末化が効
率的に達成されていることが明らかである。

比較例１気相成長系炭素繊維の代わりに、黒鉛粉末“５ＰＧ−４
０”　（日本坩堝■製）を用いた以外は、実施例１と同
様の条件で圧縮を繰り返した場合の嵩密度測定結果を第
１表に併せて示す。

この結果から、繊維以外の粉末材料の圧縮では、固形化
を招き好ましくないことが明らがである。

以下＃Ｄ第１表比較例２実施例１で用いた気相成長系炭素繊維を、遊星型ボール
ミル″Ｐｕ１ｖｅｒ１ｓｅｔｔｅ　　５　’　　（７’
Ｊ　ッｆ　ユ・ジャパン側製）に供し、第２表に示した
各時間粉砕して、各粉砕時間ごとの嵩密度を測定した。

この結果を第２表に示す。

比較例３実施例２で用いたピッチ系炭素繊維“Ｔ１０１Ｓ°を比
較例２と同様のボールミルに供し、同様に試験した結果
を第２表に併せて示す。

第２表の結果から、粉砕法では本発明に比較して長時間
を要し、生産効率が劣ることが明らかである。

Ｌ文丁氷色第２表［発明の効果］以上詳細に説明したように、本発明の方法によれば、均
一な粒度分布を有する超微細炭素質粉末を短時間でかつ
大量に製造することができ、従来よりも効率的でしかも
生産性にすくれている。

また、本発明の方法で得られる超微細炭素質粉末は、超
微細かつ均一な粒径を有しており、合成ゴムや合成樹脂
に対する混合分散性かすぐれている。

したがって、本発明の方法で得られた超微細炭素質粉末
は、各種合成樹脂やゴムに混合分散させて、導電性樹脂
組成物を形成する用途以外にも、触媒、電池、潤滑剤お
よびシールド用塗料などの材料としてきわめて有用であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炭素質繊維を、平行な平面を有する圧子を用いて
、１００〜１００００ｋｇ／ｃｍ＾２の圧力で、１回以
上圧縮することを特徴とする超微細炭素質粉末の製造方
法。
（２）炭素質繊維が、炭素の六角網表面が繊維軸に対し
て実質的に平行で、かつ年輪状に配向し結晶構造を有す
る気相成長系炭素繊維であることを特徴とする請求項（
１）に記載の超微細炭素質粉末の製造方法。