JPH0360415A - 等方性高密度高強度炭素材の製造方法および射出成形用の炭素材原料 - 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、ルツボやノズルあるいは複雑な形状をした耐
熱材等に用いられる等方性高密度高強度炭素材の製造方
法及びその方法の発明の実施に直接使用される炭素材原
料に関するものである。

〈従来の技（ネｉ〉 等方性高密度高強度炭素材の原料として炭素質メソフェ
ーズ小球体は公知である。炭素質メソフェーズ小球体と
は、コールタールピッチ、右曲ピッチ類を３５０〜５０
０℃の温度で加熱処理する際に光学的等方性ピッチ中に
生成するメソフェーズ小球体で、溶剤分別法によりピン
ヂマトリックス中から分離されたものである。

例えば、特公昭６０−２５３６４号公報によれば、小球
体の分別にベンゼンやタール中油等のピッチに対して若
干抽出力の低い溶剤を用いることにより、ピッチ中のβ
成分の一部を小球体と共に残存させ、さらに不活性雰囲
気中２００〜４５０℃の温度で仮焼処理することにより
自己焼結性の優れた原料とな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、容易に高密度
１．８５ｇ／ｃｄ以上、萌げ強度８００ｋｇ／ｃｄ以上
の等方性・高密度・高強度炭素材が得ら県る。

しかしながら、従来の炭素材の製造方法は、まずラバー
成形等により角型あるいは円柱型に成形したものに焼成
・黒鉛化処理を施して炭素材を製造後、次に切削加工等
により製品形状を得ていたため、使用される炭素材の歩
留りが悪く、また切削加工工程に多くの時間が費やされ
ていた。

上記問題の解決法として射出成形による成形方法が考え
られる。ところで、射出成形は従来プラスデックやセラ
ミック等で利用されてきたが、この場合、通常の工程と
して原料に成形用バインダーとして樹脂を加えて混練し
たものを、射出成形した後、脱脂、焼成、精密加工を行
ってきた。特に成形用バインダーとして熱可塑性樹脂を
使用するため脱脂工程は不可欠であり、この工程に多く
の時間が費やされていた。

また従来、炭素材料の製造方法として炭素質メソフェー
ズ小球体を原料とする以外に、コークスを原料としこれ
にピッチを加えて金型あるいはラバー等で成形後、焼成
・ピッチ含浸の工程を繰返す方法も公知である。しかし
、この材料を射出成形した場合、射出成形は一軸成形で
あるため、得られる炭素材が異方性を示すばかりでなく
、製造過程で含浸・焼成の繰返しという複雑な工程を行
わねばならない。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的は、？ｊ！雑な形状を有する等方性高密度
・高強度炭素材料を製造するに際して、製品加工工程を
削減するとともに、製品歩留を向上させることのできる
コスト的に有利な製造方法を１！案することにある。

また、本発明の他の目的は、前記製造方法において、直
接使用される炭素材原料を提供することである。

〈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炭素質メソフェーズ小球
体にピッチ系バインダーを加えて混合し、次いで射出成
形した後、焼成・黒鉛化処理することを特徴とする等方
性高密度高強度炭素材の製造方法であり、これに用いる
射出成形用の原料としては、自己焼結性を有する炭素質
メソフェーズ小球体に対して欧化点２００℃以下のピン
チを２５〜７５重量％混合したものが好ましい。

〈作用〉 本発明に使用する自己焼結性を有する炭素質メソフェー
ズ小球体とは、例えば特公昭６０−２５３６４号公報に
示されるように、メソフェーズ小球体表面に粘結性成分
を保持させたものであり、それ自体バインダーを使用す
ることなく成形・焼成・黒鉛化が可能な炭素材用原料お
）末である。

本発明は、該小球体の成形において、好ましくは軟化点
２００℃以下、さらに好ましくは１００’Ｃ以下のピッ
チをバインダーとして射出成形を行うもので、これによ
り得られた成形体は該小球体同様に焼成・含浸を繰返す
ことなく容易に高密度・高強度の炭素材が得られる。ま
た該小球体は個々の粒子は異方性を示すが、成形によっ
てランダムに配列するため全体としては、容易に等方性
の材料が得られ、さらに球形であるため、射出成形にお
いて、−層流動性暢優れるという作用を有している。こ
れらの作用をより活用するために、該小球体の平均粒径
はｌμ稽以上３０／７ｍ以下であることが望ましい。

本発明では成形用バインダーとして、好ましくは軟化点
２００℃以下、ハンドリング上より好ましくは１００℃
以下の石炭系または石泊系のピッチを使用することが望
ましく、さらに８００℃残炭率が４０％以上のピンチで
あることが望ましい。これら高残炭率かつ該小球体と親
和性の良いピッチを成形用バインダーとして使用するこ
とにより、成形後に必要であった脱脂工程が省略でき、
成形体にそのまま焼成・黒鉛化処理を施すことで容易に
高密度・高強度炭素材の製造が可能となった。

ここで、バインダーとして用いるピッチは該小球体に対
して、２５重重量以上７５重量％以下が好ましい。２５
重攪％未満の場合は射出成形時の流動性が悪＜、７５重
量％超の場合は焼成時に揮発分が多く良好な炭素材が得
られない。

さらに、従来は切削加工によりブロックから製品形状を
切出していたのに比較して、本発明では射出成形を用い
るので、原料粉に対する製品歩留が向上するばかりでな
く、加工工程も著しく削減でき、コスト上有利に製品を
供給することが可能となる。また、ルツボ等の単純形状
のものはラバーを使用した冷間静水圧（ＣＩＰ）成形で
製造可能であったが、従来困難であったより複雑形状の
成形も、本発明の射出成形を採用することで可能となっ
た。

〈実施例〉 実施例１ コールタールピッチを４５０℃で熱処理してメソ・フェ
ーズ小球体を発生させ、これを６倍容量のタール中油を
用いて抽出・濾過し、さらに３６０℃で３時間仮焼して
平均粒径１５μｍのメソフェーズ小球体を得た。該メソ
フェーズ小球体に、リングボール法による軟化点８０℃
，ＦＣ（固定炭素）５０％。

Ｂｌ（ベンゼン不溶分）１６％、　Ｑｌ　（キノリンネ
溶分）４％のコールクールピッチを表１の配合比で混合
し、６００ｋｇ／ｃａの油圧で３０　Ｘ　１００　Ｘ　
１００ｍの板状に１１０℃で射出成形した。成形体を１
０００″Ｃで３時間処理後、更に２５００℃で２時間処
理して焼成体を得た。得られた炭素材の物性値を表１に
示す。

実施例２ 実施例１と同様の自己焼結性を有するメソフェーズ小球
体に、リングボール法による軟化点が９０”Ｃ，ＦＣ５
５％、ＢＩ３０％、ＱＩ９％のピッチを表１の配合比で
混合し、実施例１と同様の方法で射出成形後、熱処理し
て焼成体を得た。得られた炭素材の物性値を表１に示す
。

なお、各物性値の測定は焼成体を１０　Ｘ　１０　Ｘ　
５０ｍ５＋の試料に切り出して行った０曲げ強度は圧縮
試験機を使用して支点間距離を４０調にし、試験片中央
に毎秒５ｋｇｆの均一速度で釦直に荷重を加え、破壊し
た時の最大荷重を記録し、強度の計算には、ＪＩ　Ｓ　
Ｒ７２０２の式を使った。電気比抵抗はＪＩＳＩ？７２
０２に記載の電圧降下法で、硬度はシジアー硬度計を用
いて測定した。

〈発明の効果〉 上述したように本発明により、加工工程の少ないコスト
的にイｆ利な簡単なプロセスで、等方性高密度高強度炭
素材が得られ、ルツボ、ノズル、シール材やその他複雑
な加工を必要とする炭素材に広く利用の途が開かれ、産
業的に益するところが大である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、自己焼結性を有する炭素質メソフェーズ小球体にピ
   ッチ系バインダーを加えて混合し、次いで射出成形した
   後、焼成・黒鉛化処理することを特徴とする等方性高密
   度高強度炭素材の製造方法。 ２、自己焼結性を有する炭素質メソフェーズ小球体に対
   して軟化点２００℃以下のピッチを２５〜７５重量％混
   合してなることを特徴とする射出成形用の炭素材原料。