JPH0476959B2 - - Google Patents
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- JPH0476959B2 JPH0476959B2 JP30845188A JP30845188A JPH0476959B2 JP H0476959 B2 JPH0476959 B2 JP H0476959B2 JP 30845188 A JP30845188 A JP 30845188A JP 30845188 A JP30845188 A JP 30845188A JP H0476959 B2 JPH0476959 B2 JP H0476959B2
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は黒鉛の単結晶よりなり、かつ、優れた
機械的特性を有する黒鉛ホイスカーの製造方法に
関するものである。 （従来の技術） ホイスカーは繊維状単結晶であり、理論物性い
近い機械的物性を持つことから、種々のホイスカ
ーが製造されている。黒鉛ホイスカーについても
いくつかの方法が提案されている。その代表的な
ものは高温、高圧下で黒鉛電極をアーク放電させ
析出させる方法である〔アール・ベーコン（R.
Bacon）。ジヤーナル・オブ・アプライド・フイ
ジツクス（J.Appli.Phys）第31巻、283ページ、
1960年〕。この方法によつて得られたホイスカー
の物性は、引張強度約2000Kg／mm2、引張弾性率約
72ton／mm2という非常に優れたものである。その
他、β−SiC結晶の（111）面の積層不整および
回転双晶上にCO2ガスを熱分解させて析出させる
方法〔エツチ・ビー・ハーンストラ（H.B.
Haanstra）ら、ジヤーナル・オブ・クリスタ
ル・グロース（J.Cryst.Growth）、第16巻、71ペ
ージ、1972年〕やマルテンサイトの電解析出によ
り得られた無定形炭素を2800℃で加熱処理して生
成させる方法〔ジエー・ギロー（J.Gillot）ら、
カーボン（Carbon）、第６巻、381ページ、1968
年〕がある。しかし、これらの方法はいずれも生
成操作が複雑であるため、工業的製造法としては
多くの難点を有している。 一方、工業的製造法として、約13nｍ以下の粒
子径を持つカーボンブラツクを2000℃以上で熱処
理することによつて、黒鉛ホイスカーを製造する
方法がある（特公昭57−8762号公報）。この方法
は簡単な操作で黒鉛ホイスカーを製造できる点は
非常に優れた方法であるが、原料のカーボンブラ
ツクは約13nｍ以下の非常に小さい粒子径のもの
を使用しなかればならないことと、このような小
さい粒子径のカーボンブラツクは必ずしも安価で
はない点に難点がある。 上記の点からみて、黒鉛ホイスカーを生成させ
る方法は特公昭57−8762号公報記載の方法が工業
的製造法としては最も優れていると考えられる
が、原料カーボンブラツクに代わる炭素材を検索
した結果、微細細孔を有する炭素質物質（活性
炭）からも黒鉛ホイスカーを生成させ得ることが
判明した（特開昭61−205700号公報）。しかしな
がら、このホイスカーの大部分は下記のＡに属す
る結晶構造であるため、この構造から考えられる
物性はＢに属するものと比較して必ずしも優れた
ものとはいえない。 今まで知られている黒鉛ホイスカーの構造には
大別して、(A)黒鉛結晶のＣ軸がホイスカーの長軸
方向と同方向、(B)黒鉛結晶のＣ軸がホイスカーの
長軸方向と垂直方向、の２つがある。更に、(A)は
（Ａ−１）黒鉛結晶のＣ軸がホイスカーの中心軸
に対して約20℃傾いて積層しているもの（cone
−helix）、（Ａ−２）黒鉛結晶Ｃ軸がホイスカー
の長軸方向に平行配列し、積層しているもの
（hexagonal layer）があり、(B)は（Ｂ−１）帯
状黒鉛結晶がラセン状に巻きながら、連続的に積
層しているもの（scroll layer）、（Ｂ−２）帯状
黒鉛結晶がホイスカーの中心に対して同心円状に
巻いているもの（concentricsircules）である。
したがつ、物性的にはＢに属するもの、すなわ
ち、R.Baconが得たものと同様の結晶構造を持つ
ものが、実用的価値を有すると考えられる。 そこで、更に検討を重ねた結果、活性炭の熱処
理によつて、Ｂの構造のホイスカーを生成させる
ためには、あらかじめ活性炭を鉱酸で処理した
後、2000℃以上の温度で熱処理することにより目
的が達成されることが判明した（特開昭61−
266398号公報）。しかしながら、この方法によつ
て、Ｂの構造のホイスカーが生成するが、その量
は活性炭の全量がホイスカーに移行するのではな
く、部分が残存する、すなわち、炭素質の全量を
ホイスカーに変換させることは出来ていない。し
かも、未反応の炭素質物質と生成した黒鉛ホイス
カーを分離することができない。そこで、炭化ケ
イ素ホイスカーまたは炭化ケイ素繊維と炭素質物
質との混合熱処理を行つたところ、炭化ケイ素は
繊維状の形状を保持したまま黒鉛に変換した。黒
鉛に変換した繊維状物は未反応炭素質物質との分
離は容易に行うことができたが、その強度は低い
ものであつた。この原因は繊維状物が微細黒鉛結
晶の集合体より成り、上述の黒鉛ホイスカーの構
造である構造Ｂに属さないものであるためであつ
た。 （発明が解決しようとする課題） 以上の結果から、構造Ｂに属する黒鉛ホイスカ
ーと未反応炭素質物質の分離の困難さを解決する
ためには、可能な限り炭素質物質を黒鉛ホイスカ
ーに転換させることが必要であると考えた。その
１つとして、黒鉛ホイスカーを生成するとき、約
1600℃付近で炭化ケイ素ホイスカーを生成するこ
とに着目し、ケイ素化合物を添加し、熱処理する
方法である。そこで、炭化ケイ素ホイスカーを多
量に生成させるもみがら灰である酸化ケイ素や有
機ケイ素化合物を添加、熱処理したところ、約
1600℃付近では、多量の炭化ケイ素ホイスカーが
生成するが、約2000℃付近ではホイスカーは殆ど
消滅し、それ以上の温度の熱処理でも、黒鉛ホイ
スカーは生成しないか、非常に少ないものであつ
た。そこで更に、検討を進めた結果、特定のケイ
酸塩が有効であることがわかり、本発明をなすに
いたつた。 （課題を解決するための手段） すなわち、本発明の要旨は、カーボンブラツク
及び／又は活性炭80〜30重量部に、（）ケイ酸
アルカリ金属塩20〜70重量部を添加し、又は
（）ケイ酸アルカリ土類金属塩を20〜70重量部
添加し、さらに鉱酸で処理し、ついで2200℃以上
の温度で熱処理する方法にある。以下本発明の方
法を詳細に説明する。本発明において原料として
用いる炭素質物質はカーボンブラツク及び／又は
活性炭である。カーボンブラツクは粒径約10〜
80nｍ程度の微細な粒状物であるが、粒径約30n
ｍ以下の微細なものが黒鉛ホイスカーの生成量か
ら望ましい。活性炭は木質系、石炭系のいずれで
も良いが、ケイ酸塩が粉末の場合は接触を良くす
るためには粉末がよいが、水溶液の場合は粉末、
粒状いずれでも良い。更に、比表面積は約500
m2／ｇ以上のものが好適である。 ケイ酸アルカリ金属塩としては、ケイ酸ナトリ
ウム、ケイ酸カリウムが挙げられ、アルカリ土類
金属塩としては、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグ
ネシムウが挙げられる。 これらの炭素質物質とケイ酸塩の量比は重量比
で80：20〜30：70の範囲で用いることができる。
80：20よりケイ酸塩の量が少なくなると、黒鉛ホ
イスカーの生成量が低下し、また、30：70よりケ
イ酸塩の量が増加すると、板状、粒状の炭化ケイ
素の結晶の生成量が増加し、黒鉛ホイスカーの生
成に寄与しない。 所定量の炭素質物質とケイ酸塩はよく混合す
る。ケイ酸塩がケイ酸ナトリウムであり粉末の場
合、炭素質物質も粉末の方が良く、また、水溶液
（水ガラス）の場合はケイ酸塩を炭素に含浸させ
ることができるので、炭素質物質は粉末、粒状の
いずれでもよい。良く混合した炭素質物質とケイ
酸塩は黒鉛製容器に入れ、不活性ガス気流中、
2200℃以上の温度で加熱処理する。 なお、本発明方法においてケイ酸塩がアルカリ
土類金属塩の場合には、炭素質物質と混合した
後、鉱酸処理することが必要である。鉱酸として
は塩酸、硫酸、硝酸もしくはこれらの混酸が挙げ
られる。これらの酸で処理する場合の条件は、常
時次のとおりである。酸の濃度は、約0.5規定以
上から選ばれる。また、混酸の場合には、各酸は
いかなる割当でもよい。温度は室温から100℃、
時間は約５分以上である。処理は、これらの酸を
炭素質物質が十分浸漬する程度に加え、放置する
か、あるいはわずかに撹拌する。ついでろ過、デ
カンテーシヨン等によつて酸を除去し、十分に水
洗、乾燥するのが好ましい。 上記加熱処理によつて、径約0.2μｍの黒鉛ホイ
スカーが生成する。生成した黒鉛ホイスカーは径
約0.2μｍであり、長さは数mmから数10mmである。 なお、2200℃以上で黒鉛ホイスカーが生成する
場合、約1600℃の比較的低温では炭化ケイ素ホイ
スカーが生成する。しかし、約2000℃ではホイス
カー状のものの生成は殆ど認められず、上記のよ
うに、2200℃以上になると、黒鉛ホイスカーが生
成するのである。2200℃以上で黒鉛ホイスカーが
生成しないケイ酸カルシウム（鉱酸処理なし）を
用いた場合、約1600℃で処理しても炭化ケイ素ホ
イスカーの生成は認められない。したがつて、約
1600℃付近で炭化ケイ素ホイスカーが生成するこ
とが、黒鉛ホイスカーの生成に必要であると思わ
れるが、炭化ケイ素ホイスカーが直接黒鉛ホイス
カーに変換するのではない。 以下、実施例を挙げて本発明の方法を更に詳し
く説明する。 実施例 １ 比表面積767m2／ｇ、平均細孔径1.0nｍの石炭
系粒状活性炭をライカイ機で粉砕した。これを８
ｇ採取し、ケイ酸ナトリウムの粉末２ｇを加え、
良く混合した。これを黒鉛製容器に入れ、アルゴ
ンガス気流中、タンマン炉により平均昇温速度
400℃／hrで2600℃まで加熱し、この温度で１時
間保持した。 このようにして処理したものを走査型電子顕微
鏡で観察した所、第１図に示したように、直径約
0.2μｍの繊維状物が生成していた。この繊維状物
を透過型電子顕微鏡による制限視野電子線回折の
測定を行い、結晶構造を調べた。その結果、黒鉛
六方晶系に属する（001）、（110）、（112）の回折
線がスポツト状またはリング状で得られ、黒鉛単
結晶であることがわかる。さらに、明視野像（格
子像）から黒鉛結晶のab面がホイスカーの長軸
に平行に配列した構造であることがわかつた。 上記と同様の活性炭を用い、混合するケイ酸ナ
トリウムの量を変えて、2600℃で処理した場合、
および活性炭とケイ酸ナトリウムを50％混合し、
1600、2000℃で熱処理した場合についてまとめて
第１表に示す。
機械的特性を有する黒鉛ホイスカーの製造方法に
関するものである。 （従来の技術） ホイスカーは繊維状単結晶であり、理論物性い
近い機械的物性を持つことから、種々のホイスカ
ーが製造されている。黒鉛ホイスカーについても
いくつかの方法が提案されている。その代表的な
ものは高温、高圧下で黒鉛電極をアーク放電させ
析出させる方法である〔アール・ベーコン（R.
Bacon）。ジヤーナル・オブ・アプライド・フイ
ジツクス（J.Appli.Phys）第31巻、283ページ、
1960年〕。この方法によつて得られたホイスカー
の物性は、引張強度約2000Kg／mm2、引張弾性率約
72ton／mm2という非常に優れたものである。その
他、β−SiC結晶の（111）面の積層不整および
回転双晶上にCO2ガスを熱分解させて析出させる
方法〔エツチ・ビー・ハーンストラ（H.B.
Haanstra）ら、ジヤーナル・オブ・クリスタ
ル・グロース（J.Cryst.Growth）、第16巻、71ペ
ージ、1972年〕やマルテンサイトの電解析出によ
り得られた無定形炭素を2800℃で加熱処理して生
成させる方法〔ジエー・ギロー（J.Gillot）ら、
カーボン（Carbon）、第６巻、381ページ、1968
年〕がある。しかし、これらの方法はいずれも生
成操作が複雑であるため、工業的製造法としては
多くの難点を有している。 一方、工業的製造法として、約13nｍ以下の粒
子径を持つカーボンブラツクを2000℃以上で熱処
理することによつて、黒鉛ホイスカーを製造する
方法がある（特公昭57−8762号公報）。この方法
は簡単な操作で黒鉛ホイスカーを製造できる点は
非常に優れた方法であるが、原料のカーボンブラ
ツクは約13nｍ以下の非常に小さい粒子径のもの
を使用しなかればならないことと、このような小
さい粒子径のカーボンブラツクは必ずしも安価で
はない点に難点がある。 上記の点からみて、黒鉛ホイスカーを生成させ
る方法は特公昭57−8762号公報記載の方法が工業
的製造法としては最も優れていると考えられる
が、原料カーボンブラツクに代わる炭素材を検索
した結果、微細細孔を有する炭素質物質（活性
炭）からも黒鉛ホイスカーを生成させ得ることが
判明した（特開昭61−205700号公報）。しかしな
がら、このホイスカーの大部分は下記のＡに属す
る結晶構造であるため、この構造から考えられる
物性はＢに属するものと比較して必ずしも優れた
ものとはいえない。 今まで知られている黒鉛ホイスカーの構造には
大別して、(A)黒鉛結晶のＣ軸がホイスカーの長軸
方向と同方向、(B)黒鉛結晶のＣ軸がホイスカーの
長軸方向と垂直方向、の２つがある。更に、(A)は
（Ａ−１）黒鉛結晶のＣ軸がホイスカーの中心軸
に対して約20℃傾いて積層しているもの（cone
−helix）、（Ａ−２）黒鉛結晶Ｃ軸がホイスカー
の長軸方向に平行配列し、積層しているもの
（hexagonal layer）があり、(B)は（Ｂ−１）帯
状黒鉛結晶がラセン状に巻きながら、連続的に積
層しているもの（scroll layer）、（Ｂ−２）帯状
黒鉛結晶がホイスカーの中心に対して同心円状に
巻いているもの（concentricsircules）である。
したがつ、物性的にはＢに属するもの、すなわ
ち、R.Baconが得たものと同様の結晶構造を持つ
ものが、実用的価値を有すると考えられる。 そこで、更に検討を重ねた結果、活性炭の熱処
理によつて、Ｂの構造のホイスカーを生成させる
ためには、あらかじめ活性炭を鉱酸で処理した
後、2000℃以上の温度で熱処理することにより目
的が達成されることが判明した（特開昭61−
266398号公報）。しかしながら、この方法によつ
て、Ｂの構造のホイスカーが生成するが、その量
は活性炭の全量がホイスカーに移行するのではな
く、部分が残存する、すなわち、炭素質の全量を
ホイスカーに変換させることは出来ていない。し
かも、未反応の炭素質物質と生成した黒鉛ホイス
カーを分離することができない。そこで、炭化ケ
イ素ホイスカーまたは炭化ケイ素繊維と炭素質物
質との混合熱処理を行つたところ、炭化ケイ素は
繊維状の形状を保持したまま黒鉛に変換した。黒
鉛に変換した繊維状物は未反応炭素質物質との分
離は容易に行うことができたが、その強度は低い
ものであつた。この原因は繊維状物が微細黒鉛結
晶の集合体より成り、上述の黒鉛ホイスカーの構
造である構造Ｂに属さないものであるためであつ
た。 （発明が解決しようとする課題） 以上の結果から、構造Ｂに属する黒鉛ホイスカ
ーと未反応炭素質物質の分離の困難さを解決する
ためには、可能な限り炭素質物質を黒鉛ホイスカ
ーに転換させることが必要であると考えた。その
１つとして、黒鉛ホイスカーを生成するとき、約
1600℃付近で炭化ケイ素ホイスカーを生成するこ
とに着目し、ケイ素化合物を添加し、熱処理する
方法である。そこで、炭化ケイ素ホイスカーを多
量に生成させるもみがら灰である酸化ケイ素や有
機ケイ素化合物を添加、熱処理したところ、約
1600℃付近では、多量の炭化ケイ素ホイスカーが
生成するが、約2000℃付近ではホイスカーは殆ど
消滅し、それ以上の温度の熱処理でも、黒鉛ホイ
スカーは生成しないか、非常に少ないものであつ
た。そこで更に、検討を進めた結果、特定のケイ
酸塩が有効であることがわかり、本発明をなすに
いたつた。 （課題を解決するための手段） すなわち、本発明の要旨は、カーボンブラツク
及び／又は活性炭80〜30重量部に、（）ケイ酸
アルカリ金属塩20〜70重量部を添加し、又は
（）ケイ酸アルカリ土類金属塩を20〜70重量部
添加し、さらに鉱酸で処理し、ついで2200℃以上
の温度で熱処理する方法にある。以下本発明の方
法を詳細に説明する。本発明において原料として
用いる炭素質物質はカーボンブラツク及び／又は
活性炭である。カーボンブラツクは粒径約10〜
80nｍ程度の微細な粒状物であるが、粒径約30n
ｍ以下の微細なものが黒鉛ホイスカーの生成量か
ら望ましい。活性炭は木質系、石炭系のいずれで
も良いが、ケイ酸塩が粉末の場合は接触を良くす
るためには粉末がよいが、水溶液の場合は粉末、
粒状いずれでも良い。更に、比表面積は約500
m2／ｇ以上のものが好適である。 ケイ酸アルカリ金属塩としては、ケイ酸ナトリ
ウム、ケイ酸カリウムが挙げられ、アルカリ土類
金属塩としては、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグ
ネシムウが挙げられる。 これらの炭素質物質とケイ酸塩の量比は重量比
で80：20〜30：70の範囲で用いることができる。
80：20よりケイ酸塩の量が少なくなると、黒鉛ホ
イスカーの生成量が低下し、また、30：70よりケ
イ酸塩の量が増加すると、板状、粒状の炭化ケイ
素の結晶の生成量が増加し、黒鉛ホイスカーの生
成に寄与しない。 所定量の炭素質物質とケイ酸塩はよく混合す
る。ケイ酸塩がケイ酸ナトリウムであり粉末の場
合、炭素質物質も粉末の方が良く、また、水溶液
（水ガラス）の場合はケイ酸塩を炭素に含浸させ
ることができるので、炭素質物質は粉末、粒状の
いずれでもよい。良く混合した炭素質物質とケイ
酸塩は黒鉛製容器に入れ、不活性ガス気流中、
2200℃以上の温度で加熱処理する。 なお、本発明方法においてケイ酸塩がアルカリ
土類金属塩の場合には、炭素質物質と混合した
後、鉱酸処理することが必要である。鉱酸として
は塩酸、硫酸、硝酸もしくはこれらの混酸が挙げ
られる。これらの酸で処理する場合の条件は、常
時次のとおりである。酸の濃度は、約0.5規定以
上から選ばれる。また、混酸の場合には、各酸は
いかなる割当でもよい。温度は室温から100℃、
時間は約５分以上である。処理は、これらの酸を
炭素質物質が十分浸漬する程度に加え、放置する
か、あるいはわずかに撹拌する。ついでろ過、デ
カンテーシヨン等によつて酸を除去し、十分に水
洗、乾燥するのが好ましい。 上記加熱処理によつて、径約0.2μｍの黒鉛ホイ
スカーが生成する。生成した黒鉛ホイスカーは径
約0.2μｍであり、長さは数mmから数10mmである。 なお、2200℃以上で黒鉛ホイスカーが生成する
場合、約1600℃の比較的低温では炭化ケイ素ホイ
スカーが生成する。しかし、約2000℃ではホイス
カー状のものの生成は殆ど認められず、上記のよ
うに、2200℃以上になると、黒鉛ホイスカーが生
成するのである。2200℃以上で黒鉛ホイスカーが
生成しないケイ酸カルシウム（鉱酸処理なし）を
用いた場合、約1600℃で処理しても炭化ケイ素ホ
イスカーの生成は認められない。したがつて、約
1600℃付近で炭化ケイ素ホイスカーが生成するこ
とが、黒鉛ホイスカーの生成に必要であると思わ
れるが、炭化ケイ素ホイスカーが直接黒鉛ホイス
カーに変換するのではない。 以下、実施例を挙げて本発明の方法を更に詳し
く説明する。 実施例 １ 比表面積767m2／ｇ、平均細孔径1.0nｍの石炭
系粒状活性炭をライカイ機で粉砕した。これを８
ｇ採取し、ケイ酸ナトリウムの粉末２ｇを加え、
良く混合した。これを黒鉛製容器に入れ、アルゴ
ンガス気流中、タンマン炉により平均昇温速度
400℃／hrで2600℃まで加熱し、この温度で１時
間保持した。 このようにして処理したものを走査型電子顕微
鏡で観察した所、第１図に示したように、直径約
0.2μｍの繊維状物が生成していた。この繊維状物
を透過型電子顕微鏡による制限視野電子線回折の
測定を行い、結晶構造を調べた。その結果、黒鉛
六方晶系に属する（001）、（110）、（112）の回折
線がスポツト状またはリング状で得られ、黒鉛単
結晶であることがわかる。さらに、明視野像（格
子像）から黒鉛結晶のab面がホイスカーの長軸
に平行に配列した構造であることがわかつた。 上記と同様の活性炭を用い、混合するケイ酸ナ
トリウムの量を変えて、2600℃で処理した場合、
および活性炭とケイ酸ナトリウムを50％混合し、
1600、2000℃で熱処理した場合についてまとめて
第１表に示す。
【表】
実験番号２の第２図に示したように、ケイ酸ナ
トリウムの量が増加すると塊状結晶の生成量が増
加し、繊維状物は少量となる。この塊状結晶をＸ
線回折、Ｘ線マイクロアナライザーで分析した結
果、α−炭化ケイ素であることがわかつた。更
に、実験番号３のように、活性炭の量が減少する
と、第３図に示したように、銀灰色のフレーク状
のものとなり、繊維状物の生成は全く認められな
かつた。このフレーク状のものはＸ線マイクロア
ナライザーで分析した結果、シリコンが微量検出
され、それ以外は炭素であつた。Ｘ線回折の結
果、黒鉛であることがわかつた。したがつて、こ
の黒鉛は炭化ケイ素が分解して生成したものと考
えられる。また、実験番号４の場合、第４図に見
られるように、1600℃では直径約0.2μｍの繊維状
物が多量に生成しているが、この繊維状物はわず
かに緑色に着色した白色であり、Ｘ線回折、Ｘ線
マイクロアナライザーで分析した結果、β−炭化
ケイ素であつた。しかし、第５図に見られるよう
に、2000℃では繊維状物は殆ど存在しない。 実施例 ２ 実施例１と同窓の活性炭粉末に濃度27％のケイ
酸カリウム水溶液をケイ酸カリウムとして２〜５
ｇになるように加えた後、乾燥した。これを黒鉛
製容器に入れ、2600℃、60分間熱処理した。この
処理物を走査型電子顕微鏡とＸ線回折で調べた
所、ケイ酸カリウムが２〜４ｇの場合、第１図に
示したのと同様に、多量の黒色繊維状物が綿状に
生成しており、Ｘ線回折の結果、黒鉛ホイスカー
であつた。しかし、ケイ酸カリウムが５ｇの場合
は繊維状物の生成はほとんど認められず、銀色の
板状物が生成していた。この板状物はＸ線回折、
Ｘ線マイクロアナライザーの結果から、炭化ケイ
素の結晶と炭化ケイ素が分解して生成したとおも
われる黒鉛であつた。 比較例 １ 実施例１で用いた活性炭粉末と同様の粉末５ｇ
とケイ酸カルシウム５ｇを良く混合し、黒鉛製容
器に入れ、タンマン炉によつて、アルゴン気流
中、1600および2600℃で60分間熱処理した。 これを走査型電子顕微鏡で観察した所、1600℃
では外観上殆ど変化は認められなかつたが、Ｘ線
回折の結果、β−炭化ケイ素が生成していた。
2600℃では塊状結晶物の生成は認められたが、繊
維状物のものの生成は全く認められなかつた。 比較例 ２ 44μｍ以下に粉砕した石油コークスの粉末６ｇ
にケイ酸ナトリウム４ｇを加え、よく混合したも
のを黒鉛製ルツボに入れ、2600℃、60分間処理し
た。これ走査電子顕微鏡で観察した所、板状、塊
状の炭化ケイ礎、黒鉛以外の繊維状物の生成は認
められなかつた。 実施例 ３ カーボンブラツクとして、顔料ブラツクである
“ネオスペクトラAG”、粒子径の異なるフアーネ
スブラツクおよびサーマルブラツクを用いた。そ
れらの性状を第２表に示す。 ケイ酸ナトリウム４ｇとカーボンブラツク６ｇ
を良く混合し、黒鉛製容器に入れ、アルゴン気流
中、2600℃まで加熱し、この温度で60分間保持し
た。このようにして熱処理したものを走査型電子
顕微鏡とＸ回折で調べた。その結果をまとめて第
２表に示した。
トリウムの量が増加すると塊状結晶の生成量が増
加し、繊維状物は少量となる。この塊状結晶をＸ
線回折、Ｘ線マイクロアナライザーで分析した結
果、α−炭化ケイ素であることがわかつた。更
に、実験番号３のように、活性炭の量が減少する
と、第３図に示したように、銀灰色のフレーク状
のものとなり、繊維状物の生成は全く認められな
かつた。このフレーク状のものはＸ線マイクロア
ナライザーで分析した結果、シリコンが微量検出
され、それ以外は炭素であつた。Ｘ線回折の結
果、黒鉛であることがわかつた。したがつて、こ
の黒鉛は炭化ケイ素が分解して生成したものと考
えられる。また、実験番号４の場合、第４図に見
られるように、1600℃では直径約0.2μｍの繊維状
物が多量に生成しているが、この繊維状物はわず
かに緑色に着色した白色であり、Ｘ線回折、Ｘ線
マイクロアナライザーで分析した結果、β−炭化
ケイ素であつた。しかし、第５図に見られるよう
に、2000℃では繊維状物は殆ど存在しない。 実施例 ２ 実施例１と同窓の活性炭粉末に濃度27％のケイ
酸カリウム水溶液をケイ酸カリウムとして２〜５
ｇになるように加えた後、乾燥した。これを黒鉛
製容器に入れ、2600℃、60分間熱処理した。この
処理物を走査型電子顕微鏡とＸ線回折で調べた
所、ケイ酸カリウムが２〜４ｇの場合、第１図に
示したのと同様に、多量の黒色繊維状物が綿状に
生成しており、Ｘ線回折の結果、黒鉛ホイスカー
であつた。しかし、ケイ酸カリウムが５ｇの場合
は繊維状物の生成はほとんど認められず、銀色の
板状物が生成していた。この板状物はＸ線回折、
Ｘ線マイクロアナライザーの結果から、炭化ケイ
素の結晶と炭化ケイ素が分解して生成したとおも
われる黒鉛であつた。 比較例 １ 実施例１で用いた活性炭粉末と同様の粉末５ｇ
とケイ酸カルシウム５ｇを良く混合し、黒鉛製容
器に入れ、タンマン炉によつて、アルゴン気流
中、1600および2600℃で60分間熱処理した。 これを走査型電子顕微鏡で観察した所、1600℃
では外観上殆ど変化は認められなかつたが、Ｘ線
回折の結果、β−炭化ケイ素が生成していた。
2600℃では塊状結晶物の生成は認められたが、繊
維状物のものの生成は全く認められなかつた。 比較例 ２ 44μｍ以下に粉砕した石油コークスの粉末６ｇ
にケイ酸ナトリウム４ｇを加え、よく混合したも
のを黒鉛製ルツボに入れ、2600℃、60分間処理し
た。これ走査電子顕微鏡で観察した所、板状、塊
状の炭化ケイ礎、黒鉛以外の繊維状物の生成は認
められなかつた。 実施例 ３ カーボンブラツクとして、顔料ブラツクである
“ネオスペクトラAG”、粒子径の異なるフアーネ
スブラツクおよびサーマルブラツクを用いた。そ
れらの性状を第２表に示す。 ケイ酸ナトリウム４ｇとカーボンブラツク６ｇ
を良く混合し、黒鉛製容器に入れ、アルゴン気流
中、2600℃まで加熱し、この温度で60分間保持し
た。このようにして熱処理したものを走査型電子
顕微鏡とＸ回折で調べた。その結果をまとめて第
２表に示した。
【表】
実施例 ４
実施例と同様の活性炭60重量部にケイ酸カルシ
ウム40重量部を加えてよく混合した。 これをN2気流中、600℃から1000℃で60分間熱
処理した。この処理物を濃塩酸中に入れ50℃で60
分間処理した後、ろ過し、水で十分洗浄した後、
乾燥した。これを黒鉛製るつぼに入れ、Arガス
中で2600℃まで加熱し、60分間保持した。この黒
鉛化処理物を走査型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、第１図と同様に繊維状の黒鉛ウイスカーが多
量に生成していた。なお、塩酸処理物を、Ｘ線マ
イクロアナライザーで分析したところ、600〜
1200℃熱処理した温度にかかわらず、いずれもシ
リコンとカルシウムが検出された。 （発明の効果） 本発明の方法によれば、簡単な方法で黒鉛ホイ
スカーを製造することができる。しかも、生成す
る黒鉛ホイスカーは直径約0.2μｍ、長さは数mmか
ら数10mmにおよぶアスペツク比の大きいものであ
り、その結晶構造はシート状黒鉛結晶のab面が
繊維軸に平行に配列したものであることから、高
強度であることが考えられる。したがつて、複合
材等の補強材として有用である。
ウム40重量部を加えてよく混合した。 これをN2気流中、600℃から1000℃で60分間熱
処理した。この処理物を濃塩酸中に入れ50℃で60
分間処理した後、ろ過し、水で十分洗浄した後、
乾燥した。これを黒鉛製るつぼに入れ、Arガス
中で2600℃まで加熱し、60分間保持した。この黒
鉛化処理物を走査型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、第１図と同様に繊維状の黒鉛ウイスカーが多
量に生成していた。なお、塩酸処理物を、Ｘ線マ
イクロアナライザーで分析したところ、600〜
1200℃熱処理した温度にかかわらず、いずれもシ
リコンとカルシウムが検出された。 （発明の効果） 本発明の方法によれば、簡単な方法で黒鉛ホイ
スカーを製造することができる。しかも、生成す
る黒鉛ホイスカーは直径約0.2μｍ、長さは数mmか
ら数10mmにおよぶアスペツク比の大きいものであ
り、その結晶構造はシート状黒鉛結晶のab面が
繊維軸に平行に配列したものであることから、高
強度であることが考えられる。したがつて、複合
材等の補強材として有用である。
第１図は活性炭とケイ酸ナトリウムを2600℃で
処理して生成した黒鉛ホイスカーの走査型電子顕
微鏡写真であり、第２図および第３図は活性炭と
ケイ酸ナトリウムの量を３ｇ：７ｇ、２ｇ：８ｇ
とし、2600℃で処理した時の生成物の走査型電子
顕微鏡写真である（第１図、第２図および第３図
は、いずれも繊維の形状を示し、倍率約70倍であ
る。）。第４図および第５図は活性炭とケイ酸ナト
リウムの量を５ｇ：５ｇとし、1600℃および2000
℃で処理した時の走査型電子顕微鏡写真である
（第４図および第５図はいずれも繊維の形状を示
し、倍率約700倍である。）。
処理して生成した黒鉛ホイスカーの走査型電子顕
微鏡写真であり、第２図および第３図は活性炭と
ケイ酸ナトリウムの量を３ｇ：７ｇ、２ｇ：８ｇ
とし、2600℃で処理した時の生成物の走査型電子
顕微鏡写真である（第１図、第２図および第３図
は、いずれも繊維の形状を示し、倍率約70倍であ
る。）。第４図および第５図は活性炭とケイ酸ナト
リウムの量を５ｇ：５ｇとし、1600℃および2000
℃で処理した時の走査型電子顕微鏡写真である
（第４図および第５図はいずれも繊維の形状を示
し、倍率約700倍である。）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ カーボンブラツク及び／又は活性炭80〜30重
量部に、 () ケイ酸アルカリ金属塩を20〜70重量部添加
し、 又は () ケイ酸アルカリ土類金属塩を20〜70重量部
添加し、さらに鉱酸で処理し、 ついで2200℃以上の温度で熱処理することを特
徴とする黒鉛ホイスカーの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30845188A JPH02153899A (ja) | 1988-12-06 | 1988-12-06 | 黒鉛ホイスカーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30845188A JPH02153899A (ja) | 1988-12-06 | 1988-12-06 | 黒鉛ホイスカーの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02153899A JPH02153899A (ja) | 1990-06-13 |
| JPH0476959B2 true JPH0476959B2 (ja) | 1992-12-07 |
Family
ID=17981181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30845188A Granted JPH02153899A (ja) | 1988-12-06 | 1988-12-06 | 黒鉛ホイスカーの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02153899A (ja) |
-
1988
- 1988-12-06 JP JP30845188A patent/JPH02153899A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02153899A (ja) | 1990-06-13 |
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