JPH0333097A - 炭素質ウイスカーの製造方法 - 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〕 本発明は炭素質ウィスカーの製造方法に関し、さらに詳
しくは、炭素材と二酸化硅素材の主原料に特定の海藻灰
を混合して加熱処理することにより炭素質ウィスカーを
製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

炭素質ウィスカーは軽量且つ高強度という材料特性から
、各種産業で注目されている。

炭素質ウィスカーの製造方法としては、一般的には、炭
化水素を遷移金属の微粒子の存在下で熱分解して生成す
る方法が知られている。例えば、遷移金属化合物の微粒
子を基板上に散布する方法（特開昭５７−１１７６２２
号）や熱分解帯域に浮遊させる方法（特開昭５８−１８
０６１５号）などがある。

一方、前記のいわゆる気相法による製造方法のほかに、
固体状の出発原料を加熱処理してウィスカーを製造する
方法も提案されている。例えば、炭素質物質にシリカ含
有物質を加え不活性ガス雰囲気中、２４００℃以上で熱
処理する方法（特開昭６１−２６６４００号）、比表面
積が５００ｄ／ｇ以上の活性炭を鉱酸で処理した後、２
０００℃以上で熱処理する方法（特開昭６１−２６６３
９８号）平均微粒子径が１３０Å以下の微品質炭素微粒
子を非酸化性雰囲気で２０００℃以上の温度で処理する
方法（特公昭５７−８７６２号）などがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来技術の気相法の場合は高価な触媒を使用しなけ
ればならず、またこれらの微粒子状触媒を散布または浮
遊させるという煩雑な工程や操作を必要とするため、工
業的には必ずも有利ではない。

また、（特開昭６１−２６６４００号の方法ではウィス
カー自体の収率が低く且つ、ＳｉＣ等が副成するので、
煩雑な後処理による精製工程が必要になり、特開昭６１
−２６６３９８号の方法は原料の選定及び複数回の前処
理を施さなければならず、特公昭５７−８７６２号で提
案されているような１３０Å以下の微粒子状カーボンブ
ラックは原料自体が高価になる等の理由から、いづれも
工業的な製造方法としては有効な方法とはいえない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的は従来技術の課題を解決するために、主原
料である炭素材と二酸化珪素材を特定することなく極く
一般的なものと使用し、この主原料に安価な海藻灰を混
合することにより、簡単な装置で連続製造が可能で且つ
、生成したウィスカーの回収が容易であり、しかも安価
で収率が高い良質の炭素質ウィスカーを製造する方法を
提供することである。

すなわち本発明は、炭素材と二酸化珪素材と褐藻類の海
藻灰を所定の割合で混合して、非酸化性雰囲気中で、２
６００〜３０００℃に加熱することを特徴とする炭素質
ウィスカーの製造方法である。

本発明に用いる炭素材としては極く一般的な工業用カー
ボンブラック等を、また二酸化珪素材としては通常市販
されている湿式性珪酸等を使用することができ、且つこ
れ等の原料に対して特別の前処理を施すことなく、その
まま使用することができる。

本発明に用いる海藻灰は、褐藻類の灰であればいづれも
使用できる。

褐藻類の海藻としては、マコンブ、オニコンブ、ワカメ
、ヒジキ、アラン、カシメ等がある。これらの中で主と
して食用に供される昆布、ワカメ等は価格的に高価なも
のとなり、本発明に使用するのは必ずしも有利ではない
が、はとんど食用に供されていないカシメ等を使用する
ことがより好ましい。例えばカシメは、長いステッキ状
の茎の頂上に側葉片をもった一枚の偏平葉片の海藻であ
り。

多年生で太平洋沿岸に広く分布し、海中にあって藻場を
構成し魚介類の繁殖場や餌料となっているが、代謝離脱
して海中に浮遊し、海岸に打ち上げられたものはゴミと
して廃棄処理されている状況であり、従って安価に入手
することができる。

灰化処理は褐藻類の海藻を必要に応じて細礫したのち、
電気炉のような加熱装置により気中または酸化雰囲気中
約６５０℃で燃焼灰化する。このような燃焼で得られる
灰分は１０〜２０重量％であり、例えば、南伊豆産のカ
シメから得られた灰の成分は表１に示す通りである（蛍
光Ｘ線分析による測定）。該海藻灰は粉砕して１粒径が
２０００μｍ以下のものを使用するが、なるべく微細な
ものが望しく２００μｍ以下のものを使用することがよ
り好ましい。

表１ 南伊豆産カシメ灰の成分 本発明の製造方法をさらに詳述する。

本発明は前記の如き原材料、すなわち炭素材６０〜８０
重量％と二酸化珪素材１５〜３０重量％と海藻灰５〜１
０重量％を均一に混合して黒鉛製反応容器に充填し、該
反応容器に蓋をした後タンマン炉に入れ、Ａｒ、Ｎ２　
、Ｈｅ等の非酸化性雰囲気中で２６００〜３０００℃、
好ましくは２８００℃の温度で加熱処理する。

上記の如き処理により、反応容器内に多量の炭素質ウィ
スカーが互いに絡み合ったスポンジ軟塊りとなって生成
する。海藻灰の量は５〜１０重量％であることが重要で
あり、この範囲を下回っても多過ぎてもウィスカーの収
率は著しく低下する。

また加熱処理の温度が２６００℃未満であるとウィスカ
ーの収率が低下するばかりでなく炭素材や炭化珪素等が
残留するので好ましくない。

〔作　用〕

本発明は炭素質ウィスカーの製造方法において、褐藻類
から得られる海藻灰を炭素材と二酸化珪素材の主原料に
添加混合することを特徴としている。

該海藻灰がどのような機構でウィスカーの生成に関与し
ているのかについては定かではないが、海藻灰を構成す
る成分か、ＳＥＭ写真でみられるような微細構造か、若
しくは両者の相乗効果によって、ウィスカーの生成にな
んらかの効果を発揮しているのではないかと推定される
。

〔実施例〕

炭素材（三菱化成工業製「カーボンブラック３１５０Ｂ
Ｊ）１５ｇ、二酸化珪素材（日本シリカニ業製「ニップ
シールＶＮ３Ｊ）４．８ｇ、南伊豆産のカシメを電気炉
で空気中６５０℃の温度で燃焼灰化した後７５μｍ以下
に粉砕したカシメ灰１、５　ｇを均一に混合したものを
黒鉛製反応容器に充填して、ネジ式黒鉛製蓋で蓋をし、
該反応容器をタンマン炉に入れ、アルゴン雰囲気中２８
００℃で３０分間保持して加熱処理を行った。反応容器
内には太さ１〜３μｍ、長さ１００〜３００μｍのウィ
スカーが互いに絡み合ったスポンジ軟塊となって得られ
た。得られたウィスカーはＸ線解析により炭素質ウィス
カーであることが確認された。

〔比較例！〕

実施例と同じ配合のものを温度だけ２５００℃に変えて
加熱処理を行った。ウィスカーの生成量は実施例より劣
った。またＸ線解析の結果炭化硅素の残留が認られた。

〔比較例２〕 実施例に用いた炭素材１５ｇと二酸化珪素材４．８ｇを
均一に混合したものを、実施例と同じ条件で加熱処理を
行ったがウィスカーの生成は全く認められなかった。

〔比較例３〕 比較例２と同配合のものにＣａＣ０ａ　、ＫｚＣＯａ、
ＭｇＣ０ａ　、ＮａｚＣＯａ、ＮａＣｌ、　ＫｘＳを表
１に示すカシメ灰の各元素と同当量となるように混合し
たちの３、４３　ｇを添加混合し、実施例と同じ条件で
加熱処理を行ったが、極く微量のウィスカーが認められ
たに過ぎなかった。

〔比較例４〕 実施例のカシメ灰の代りに、紅藻類のアマノリを燃焼し
て得た灰分を１．５　ｇを用い、実施例と同じ条件で加
熱処理を行ったが、ウィスカーの生成は認められなかっ
た。

また、緑藻類のアオノリについても同様の実験を行った
が、ウィスカーの生成は認められなかった。

〔発明の効果〕 以上述べた如く本発明によれば、安価で容易に入手でき
る褐藻類の海藻灰を少量添加混合することにより、主原
料として特定の炭素材及び二酸化珪素材を使用したり、
これらの原料に煩雑な前処理を施したりすることなく、
簡単な装置を用いて容易に且つ効果的に安価で高性能の
炭素質ウィスカーを高収率で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により製造した炭素質ウィスカーのＳＥ
Ｍ写真である。 第２図示は実施例により得られた生成物のＸ線回折図で
ある。 第３図は実施例により得られたカシメ灰のＳＥＭ写真で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭素材６０〜８０重量％、二酸化珪素材１５〜３０
   重量％、海藻灰５〜１０重量％を均一混合して、非酸化
   性雰囲気中で２６００〜３０００℃に加熱することを特
   徴とする炭素質ウィスカーの製造方法。 ２、海草灰が褐藻類の海藻を燃焼して得られる粒子径が
   ２０００μｍ以下の海藻灰である請求項１記載の炭素質
   ウィスカーの製造方法。