JPH0826709A - 炭素材の製造方法 - Google Patents
炭素材の製造方法Info
- Publication number
- JPH0826709A JPH0826709A JP6193488A JP19348894A JPH0826709A JP H0826709 A JPH0826709 A JP H0826709A JP 6193488 A JP6193488 A JP 6193488A JP 19348894 A JP19348894 A JP 19348894A JP H0826709 A JPH0826709 A JP H0826709A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coke
- carbon material
- raw
- calcined
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 9
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 239000007858 starting material Substances 0.000 abstract 2
- 239000011329 calcined coke Substances 0.000 description 32
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 21
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 15
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 9
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 8
- 239000006253 pitch coke Substances 0.000 description 8
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 6
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 6
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 description 5
- 238000009694 cold isostatic pressing Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N Furan Chemical compound C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 aromatic carbon compound Chemical class 0.000 description 3
- 239000002008 calcined petroleum coke Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N Quinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC=CC=C21 SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 2
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000011301 petroleum pitch Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000001007 puffing effect Effects 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000000462 isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Coke Industry (AREA)
Abstract
方性黒鉛に代表されるような高密度炭素材の製造方法に
関し、炭素材の物性のばらつきを低減し、品質の極めて
安定した炭素材の製造方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 本発明は、炭素材を製造する原料となる骨材
において、生コークスを600乃至800℃で熱処理し
た後、平均粒径15μm以下に粉砕したコークスを少な
くとも原料の1種として使用して、結合剤添加、混ね
つ、二次粉砕、成形、焼成、必要に応じて黒鉛化等の通
常の工程を経て製造する炭素材の製造方法である。
Description
わり、特に等方性黒鉛に代表されるような高密度炭素材
の製造に適した方法に関する。
ラー)とピッチ等の結合剤(バインダー)を主な原料と
して使用し、一次粉砕、混ねつ、二次粉砕、成形、焼成
及び黒鉛化、更には結合剤等を含浸し二次焼成する工程
を経て製造されている。使用される主なコークスとして
は、その素原料に基づいて、石油系コークスと石炭系コ
ークスとの二つに分けられる。また、これらのコークス
は、その熱履歴に基づいて、生コークスとか焼コークス
との二つに分けられる。石油系生コークスは、通常石油
重質油に400〜550℃の熱を加え熱分解重合反応に
よって得ることができ、熱分解は、ディレードコーキン
グ式やフルードコーキング式等によって行われている。
また、石炭系生コークスは、通常コールタールに300
〜550℃の熱を加え乾留によって得ることができ、乾
留は、室炉式やディレードコーキング式等によって行わ
れている。
等を多く含有しており熱膨張係数が大きいため、生コー
クスを主な骨材として炭素材を製造する場合には、パッ
フィング(異常熱膨張)値が大きく、焼成工程や黒鉛化
工程中に割れる場合がある。
コークスを1200〜1500℃の温度でか焼して揮発
分等を除去し且つ熱膨張係数を低くし、結晶成長を促進
している。このか焼は、ロータリーキルン、シャフトキ
ルン、レトルト等のカルサイナーによって行われてお
り、得られたコークスをか焼コークスを呼んでいる。か
焼コークスは1200〜1500℃の熱処理を受けてい
るため、揮発分等をほとんど含んでいないが、結合成分
の一つである芳香族炭素化合物の成分(β−レジン成
分、すなわちキノリンに可溶でベンゼンに不溶な成分)
も完全に分解、炭化されているため焼結性が悪かった。
また、この温度領域でか焼すると気孔率が上昇し、更
に、かかるか焼コークスで炭素材を製造しても焼成時に
ほとんど収縮しないため、ピッチ等の結合剤を多量に使
用したりピッチ等を含浸したりしなければ高密度の炭素
材は得られない。このように多量の結合剤や含浸剤を使
用して得られた炭素材は、多孔質になったり機械的強度
が小さくなったりする。さらには、炭素材の物性は骨材
と結合剤との結合状態によって大きく左右されるため、
結合剤の量が多くなると得られた炭素材の物性が予想よ
りも大きく変わっていたり、ばらつきが比較的大きかっ
たりしていた。そのため、添加する結合剤が少量で済む
高密度炭素材の製造方法が多数開発されている。
材として使用して高密度炭素材を製追する方法がある。
この方法は、生コークスの有する高い焼結性及び収縮性
を利用したものである。すなわち、石油系及び石炭系の
生コークスは、結合成分を多く含んでいるため焼結性が
良く、更には焼成すると大きく収縮するため、これらの
特性を利用して高密度の炭素材を製造するものである。
クスは石油重質油やコールタール等をディレードコーカ
ー等の大規模な大型コーキング炉によって工業的に量産
されているため、かかるコーキング炉内の位置や温度分
布等に起因して、揮発分、熱膨張係数、結晶子の大き
さ、気孔率等の品質のばらつきが非常に大きい。さらに
生コークスは、その素原料によって異なるが、3〜20
質量%の揮発分を含有しており、揮発分が大きいものほ
ど、得られた炭素材の物性のばらつきも大きくなる傾向
がある。したがって、生コークスを主な骨材として使用
した場合には、物性のばらつきが大きく品質の安定した
高密度の炭素材を得ることが極めて困難であった。
性のばらつきを低減し、品質の極めて安定した炭素材の
製造方法を提供することを目的とする。
800℃で熱処理した後、平均粒径15マイクロメート
ル(以下μmと記す)以下に粉砕したコークスを使用す
ることにより、焼結性の損失を最小限に抑えつつ揮発分
等のばらつきを抑え、その結果として品質の安定した炭
素材を製造できることを見いだした。なお、本明細書に
おいては600〜800℃の熱処理を半か焼という。ま
た、その熱処理を行ったコークスは、熱膨張係数、結晶
構造及び気孔率等の各種物性値が従来の生コークスやか
焼コークスとは異なっているため、便宜上、半か焼コー
クスという。
500℃から滅少が始まり1000℃でほとんど除去す
ることができるが、結合成分もほぼ同じ温度領域で分
解、炭化してしまう。したがって、従来のか焼コークス
は、1200〜1500℃で熱処理を受けているため、
結合成分及び揮発分等をほとんど含んでいない。また、
従来の温度領域でか焼されたコークスは収縮性を示さな
い。更には、このようにコークスの熱処理温度を高くし
ていくと熱処理中に発生した微小き裂が拡大・進展して
しまう。
生コークスのコーキング温度とか焼温度との中間温度領
域で熱処理(半か焼)することにより、揮発分等の均一
化及び低減化を図る。この温度領域での結合成分の減少
分は、半か焼コークスを平均粒径15μm以下に粉砕す
ることによる焼結性と結合性の向上分、及び焼成時にお
ける収縮性で補充し、密度向上を図るものである。さら
には、半か焼によりコークス中に発生した微小き裂は、
平均粒径15μm以下に粉砕することによって、微小き
裂の進行を防ぐものである。
石油系や石炭系を問わず、その製造したコーキング装置
にもよらず、通常は550℃以下でコーキングされたコ
ークスであれば良い。例えば、モザイク状の組織が主体
のモザイク状コークス、流動模様の組織が主体のニード
ル生コークス、モザイク状と流動模様の組織が混在して
いるレギュラー生コークス、生ピッチコークス、フルー
ドコークス、ギルソナイトコークス等の生コークスを挙
げることができる。
の温度領域で熱処理(半か焼)することにより揮発分等
のばらつきを抑えることができる。熱処理温度の上限8
00℃を超えてしまうと、生コークス中の結合成分もほ
ぼ完全に分解、炭化してしまう。そのため、熱処理によ
る結合成分の損失分をコークスの微粉化では補うことが
できなくなる。更には、800℃を超えるような高温で
熱処理したコークスを使って炭素材を製造しても、かか
るコークスは焼成時や黒鉛化時における収縮率が極めて
小さいため、平均粒径15μm以下に粉砕したコークス
を使っても高密度の炭素材が得られにくい。したがって
換言すれば、熱処理温度600〜800℃による結合成
分の減少分は、平均粒径15μm以下にすることによる
焼結性と結合性の向上分及び焼成時における収縮性で補
えることを見いだしたのである。一方、熱処理温度の下
限600℃未満の熱処理では、揮発分等のばらつきを十
分に抑えることができず、品質の安定した炭素材は得ら
れない。また、半か焼コークス中には、600〜800
℃の熱処理を受けたことによる微小き裂が発生している
が、平均粒径が大き過ぎるとこの微小き裂が進展してし
まい炭素材の物性にばらつきを与える要因になる。この
観点からも、平均粒径15μm以下にすることは重要で
ある。さらには、焼成時における半か焼コークス中の残
存揮発分等はこの微小き裂を通じても除去されるので、
残存揮発分等を簡単に除去でき、品質の安定化を図るた
めには極めて好都合な結果になる。
され易いため、生コークスを平均粒径15μm以下に粉
砕した後に半か焼して骨材とした場合は、熱膨張係数、
結晶子の大きさ等のばらつきが大きく、品質の安定化は
図れない。
た後に平均粒径15μm以下に粉砕することにより、焼
結性の損失を抑え、物性のばらつきの小さい品質の安定
した炭素材を製造することができる。
ールミル等の従来から使用されている粉砕機で行えば良
い。
ルン等で行っても良いし、アルゴンガスや窒素ガス等の
非酸化性ガス雰囲気や、空気にさらされる表面にか焼コ
ークス粉等のつめ粉をふりかけて酸素遮へい層(つめ粉
層)を設けるなどして空気を遮断し、電気炉や抵抗加熱
炉等の加熱装置で熱処理しても良い。この際、コークス
は600〜800℃という温度領域に敏感に反応し、そ
の物性に多大な影響を与えるため、炉内温度の均一性に
留意する必要がある。
宜任意に調整すれば良い。しかし、あまりに遅過ぎると
結合成分が分解、炭化する量が多くなってしまい、高密
度化が図れない。したがって、昇温速度はあまり遅くし
ない方が良く100℃/時間以上が特に良い。また、半
か焼温度に到達した後、すぐ冷却しても良いし、その温
度に保持して炉内温度の均一性を図った後冷却しても良
い。保持する場合は、結合成分の分解、炭化量を抑える
観点からあまり長時間保持するのは好ましくなく、1時
間以下が最も好ましい。
して炭素材を製造しても良いし、生コークス、か焼ピッ
チコークスやか焼石油コークス等のか焼コークス、カー
ボンブラック、人造黒鉛粉及び天然黒鉛粉などの従来か
ら骨材として使われているものと混合し、これらの混合
物を使用して炭素材を製造しても良い。か焼コークス、
カーボンブラック、人造黒鉛粉及び天然黒鉛粉等と混合
する場合には、半か焼コークスが100質量部に対して
300質量部以下の配合割合で混合するのが好ましい。
300質量部を超えると、必要とする結合剤の量が多く
なりすぎたり、かさ密度が低下して機械的強度が低くな
ったりするからである。また、半か焼コークスは焼成す
ると、生コークスのように大きく収縮するものではない
が、半か焼コークスはまだ収縮性を有しているため均一
に収縮させる必要がある。しかし、平均粒径50μmを
超えるか焼コークス等と混合すると、均一収縮が難しい
ため物性のばらつきを与える要因になり、品質の安定し
た高密度炭素材を得られにくい。それ故、か焼コークス
等と混合する場合は、平均粒径50μm以下のか焼コー
クス等が特に好ましい。また、半か焼コークスと生コー
クスとを混合して炭素材を製造する場合においても、生
コークスの配合割合が多過ぎると炭素材の物性にばらつ
きが生じてしまい、本発明の意味がなくなってしまう。
それ故、半か焼コークスが100質量部に対して生コー
クスは100質量部以下の配合割合で混合するのが特に
良い。この場合においても、生コークスの平均粒径は5
0μm以下が好ましいが、通常は半か焼コークスの収縮
率よりも生コークスの収縮率の方が大きいので、生コー
クスの平均粒径は小さい方が良く、平均粒径15μm以
下が特に好ましい。
使用することに本発明の特徴がある。この半か焼コーク
スを少なくとも骨材の1種として使用し、その後は常法
により、例えば、結合剤添加、混ねつ、二次粉砕、成
形、焼成、必要に応じて黒鉛化等の通常の工程を経て炭
素材を製造すれば良い。その結果、物性のばらつきが小
さく品質の極めて安定した炭素材を得ることができ、特
にかさ密度が1.79g/cm3以上の高密度炭素材を
得る場合に好適である。
焼成等の通常の工程を追加するなどして更に高密度化を
図っても良い。また、得られた炭素材を常法の高純度化
工程に従い、例えば2000℃程度の高温下でハロゲン
ガス等により高純度化処理を施して灰分5質量ppm以
下の高純度炭素材も製造できる。特にこのような高純度
炭素材は、耐酸化性が必要な部材、シリコン単結晶引上
げ装置用部材などの不純物を嫌う半導体用炭素材等に好
適に使用できるものになる。
ても良いし、使用する場合には石油ピッチ、コールター
ルピッチ等の各種ピッチ類又はフラン系やフェノール系
等の合成樹脂などの従来から結合剤として使用されてい
るものを必要に応じて適宜選択して使用すれば良く、使
用量にも特に制限はない。そのうち、石油ピッチは脂肪
族炭素化合物を多く含んでおり、さらには結合力が小さ
いため多量に使用する必要があり、骨材との結合状態に
左右される炭素材の物性にばらつきを生じさせる原因に
なり易い。また、フラン系やフェノール系の合成樹脂は
熱処理によって硬質炭素に変化するため、半か焼コーク
スの均一収縮を阻害するときがあり、また半か焼コーク
ス中に残存している揮発分等が焼成時に抜ける際に成形
ブロックが部分的に多孔質になるなど、炭素材の物性の
ばらつきが大きくなるときがある。一方、コールタール
ピッチは芳香族炭化化合物に富んでおり結合成分を多く
含んでいるので、結合剤を添加する量を少なくでき、炭
素材の物性のばらつきをより一層小さくすることができ
る。
合剤やコークスの種類及びその平均粒径によって若干異
なるが、目安となる使用量として、半か焼コークス10
0%を原料として使用する場合は半か焼コークスに対し
て50〜100質量%(外割)が好ましい。また、生コ
ークス100%を原料とするときは生コークスに対して
30〜90質量%(外割)、か焼コークス等100%を
原料とするときはか焼コークス等に対して65〜85質
量%(外割)が結合剤使用量の好適量であるため、半か
焼コークスと各種コークス等とを混合する場合の結合剤
使用量は、その混合割合によって上記範囲の結合剤使用
量から推定することができる。
羽根型等の従来から使用されている各種混ねつ機で行え
ば良く、また加熱ニーダーも併用するなどして、通常は
120〜250℃程度の温度で混ねつする。
い一次粉砕と同様な装置により粉砕する。この二次粉砕
は、混ねつ物を成形するために適度の粒径に粉砕するの
が目的であり、通常は、平均二次粒径が10〜30μm
という一次粉砕の粒径とほぼ同程度かやや大きい粒径に
なるように粉砕するか、本発明は特に二次粒径について
は制限されない。
入め成形及び冷間静水圧加圧成形等の公知の方法で行
い、混ねつ物または二次粉を成形する。本発明において
は、物性のばらつきを少なくし、等方的な物性を有する
炭素材を製造する観点から、冷間静水圧加圧成形によっ
て成形するのが最も好ましい。成形圧力は通常の圧力で
圧縮すれば良く、例えば冷間静水圧加圧成形の場合には
60〜130MPaが最適である。
焼成炉を用いるなどして常法に従い、成形品の酸化及び
変形を防止するためコークス粉やケイ砂等のパッキング
材中に埋めたり、窒素ガスやアルゴンガス等の非酸化性
雰囲気にしたりして通常は800〜1500℃で行う。
この場合、成形品はなるべく変形しない方が物性のばら
つきを小さくできるため、焼成はコークス粉やケイ砂等
のパッキング材中に埋めて行った方が特に好ましい。こ
の焼成により、主にピッチ等の結合材が炭素化及び半か
焼コークス中の残留揮発分が除去される。昇温速度は特
に制限されず通常の速度で昇温すれば良いが、炉内温度
がなるべく均一になるように昇温した方が良く、昇温速
度は通常よりやや遅くした方が特に効果的である。昇温
速度は使用する炉の構造、成形品の大きさ等によって異
なるが、例えば5〜10℃/時間で行う。
い炭素材であるが、利用目的及び製造コストを勘案して
適宜炭素材製品として使用することもできる。
によって形成された気孔を多く有するものになるが、こ
の気孔中にピッチ等を含浸し、再焼成を行っても良い。
このようにすれば、気孔率を減少させ、かさ密度、電気
抵抗率、強度を更に向上させることができる。
炉、誘導加熱炉、直接通電型電気炉等の黒鉛化炉を用い
るなどして常法に従い、焼成品の酸化等を防止するため
コークス粉のパッキング材中に埋めたり、窒素ガス、ア
ルゴンガスまたは減圧乃至真空雰囲気にしたりして通常
は2500〜3200℃で行う。
由によりピッチ等を含浸、再焼成及び/又は再黒鉛化し
ても良い。
じて通常の切削工具を用いて所望の製品形状に加工する
ことができる。
00℃で熱処理した後、平均粒径15μm以下に粉砕し
たコークスを少なくとも原料の1種として使用して、そ
の後は常法の工程により炭素材を製造すれば品質の極め
て安定した炭素材を得ることができる。
約を受けず、広く一殿の用途に使用でき、例えば電極、
ルツボ、ヒーター、治具、ダイス等の冶金用炭素材、電
池用電極、放電加工用電極、電解加工用電極等の電気化
学用炭素材、軸受、シールリング、ベーン等の機械用炭
素材、ルツボ、ヒーター、ボート等の半導体用炭素材、
滅速材、反射材、遮へい材等の原子力用炭素材、熱分解
炭素や炭化ケイ素(SiC)等を被覆する基体炭素材な
どのように従来の用途に使用できる。
する。
(コーキング温度450℃)を600℃(実施例1)、
700℃(実施例2)及び800℃(実施例3)の各温
度で半か焼した後、平均粒径8μmに粉砕し、結合剤と
してコールタールピッチを65〜70質量%添加して2
00℃で加熱混ねつ、二次粉砕(平均粒径14〜15μ
m)、冷間静水圧加圧成形(成形圧力100MPa)し
て成形品を得た。次いでコークス粉から成るパッキング
材中に埋め、1000℃で焼成及び3000℃で黒鉛化
して炭素材(寸法φ300×600mm)を20ブロッ
ク製造した。また、比較例として生ピッチコークス(コ
ーキング温度450℃)を半か焼せずにそのまま使用し
て平均粒径8μmに粉砕し、実施例1〜3と同様の工程
で炭素材を製造した(比較例1)。表1に実施例1〜
3、比較例1の物性値及び物性のばらつきを敏感に反映
する電気抵抗率を選び、その値のばらつき度を標準偏差
で示す。
すると、実施例1〜3のかさ密度は若干滅少しているも
のの、電気抵抗率の標準偏差は格段に小さくなってお
り、全て比較例1の標準偏差の1/2以下に低減してい
ることが分かる。
(コーキング温度450℃)を700℃で半か焼して平
均粒径8μmに粉砕した半か焼ピッチコークスと、か焼
石油コークス(か焼温度1300℃、平均粒径15μ
m)又は生ピッチコークス(コーキング温度450℃、
平均粒径8μm)とを各種配合割合で混合して、結合剤
としてコールタールピッチを65〜75質量%(外割)
添加して200℃で加熱混ねつ、二次粉砕(平均粒径1
3〜16μm)、冷間静水圧加圧成形(成形圧力100
MPa)して成形品を得た。次いでコークス粉から成る
パッキング材中に埋め、1000℃で焼成及び3000
℃で黒鉛化して炭素材(寸法φ300×600mm)を
20ブロック製造した(実施例4〜9)。また、比較例
として生ピッチコークス(コーキング温度450℃、平
均粒径8μm)とか焼石油コークス(か焼温度1300
℃、平均粒径15μm)とを混合して、実施例4〜9と
同様の工程で炭素材を製造した(比較例2〜5)。配合
割合、物性値及び電気抵抗率の標準偏差を表2に示す。
比較すると、実施例4〜7のかさ密度は若干低下してい
るものの、電気抵抗率の標準偏差は格段に小さくなって
おり、ほぼ1/2以下になっていることが分かる。ま
た、実施例8、9と比較例2を比較すると、半か焼ピッ
チコークスの配合割合が多くなる程、電気抵抗率の標準
偏差が小さくなっていることが分かる。
(コーキング温度450℃)を700℃で半か焼した
後、平均粒径15μm(実施例10)、8μm(実施例
11)及び3μm(実施例12)の各種平均粒径に粉砕
し、結合剤としてコールタールピッチを65〜85質量
%添加して200℃で加熱混ねつ、二次粉砕(平均粒径
15〜17μm)、冷間静水圧加圧成形(成形圧力10
0MPa)して成形品を得た。次いでコークス粉から成
るパッキング材中に埋め、1000℃で焼成及び300
0℃で黒鉛化して炭素材(寸法φ300×600mm)
を20ブロック製造した。各物性値及び電気抵抗率の標
準偏差を表3に示す。
5μm以下の領域内であれば、標準偏差が小さくなるこ
とが分かる。
コークス(コーキング温度480℃)を使用して実施例
1〜3に記載と同様に炭素材を製造したところ、同様に
電気抵抗率の標準偏差の小さい高密度炭素材を得ること
ができた。
ガス雰囲気中の電気炉に生コークスの入った黒鉛製ルツ
ボを入れ、昇温速度200℃/時間で所定の温度(60
0℃、700℃又は800)の到達後、30分間保持し
て熱処理したものである。また、得られた各炭素材の物
性測定値は、1ブロック当たり30個、合計600個の
試料を採取して測定した平均値及び標準偏差である。
石油系や石炭系を問わず、600〜800℃という生コ
ークスのコーキング温度とか焼温度との中間温度領域で
熱処理(半か焼)したコークスを平均粒径15μm以下
に粉砕し、骨材として炭素材を製造することで、従来の
生コークスを使った製法では得られなかった、物性のば
らつきが小さく品質の極めて安定した炭素材を得ること
ができる。また本発明においては、特にかさ密度1.7
9以上の高密度炭素材を歩留良く製造することができ
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 生コークスを600乃至800℃で熱処
理した後、平均粒径15マイクロメートル以下に粉砕し
たコークスを少なくとも原料の1種として使用して炭素
材を製造することを特徴とする炭素材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19348894A JP3765840B2 (ja) | 1994-07-13 | 1994-07-13 | 炭素材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19348894A JP3765840B2 (ja) | 1994-07-13 | 1994-07-13 | 炭素材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0826709A true JPH0826709A (ja) | 1996-01-30 |
| JP3765840B2 JP3765840B2 (ja) | 2006-04-12 |
Family
ID=16308876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19348894A Expired - Lifetime JP3765840B2 (ja) | 1994-07-13 | 1994-07-13 | 炭素材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3765840B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2707084A1 (fr) * | 1993-06-28 | 1995-01-06 | Vesuvius France Sa | Revêtement anti-corrosion pour éléments réfractaires en silice vitreuse. |
| JP2001254741A (ja) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Hitachi Chem Co Ltd | カーボン軸受材 |
| JP2002241763A (ja) * | 2001-02-16 | 2002-08-28 | Nippon Steel Chem Co Ltd | 人造黒鉛用骨材コークスの製造方法 |
| JP2004026634A (ja) * | 2002-04-16 | 2004-01-29 | Sgl Carbon Gmbh & Co | 炭素体を黒鉛化するためのシステム |
| WO2008044776A1 (en) * | 2006-10-13 | 2008-04-17 | Mole's Act Co., Ltd. | Method for energization heating work, method for producing bonded body, method for producing sintered body, and device for energization heating work |
| JP2009078967A (ja) * | 2008-11-04 | 2009-04-16 | Toyo Tanso Kk | 高熱伝導黒鉛材料及びその製造方法 |
| JP2014144913A (ja) * | 2014-04-04 | 2014-08-14 | Toyo Tanso Kk | 炭素材料 |
| CN106006612A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-10-12 | 大同新成新材料股份有限公司 | 一种防止碳素制品石墨化过程中硅浸的方法及装置 |
| CN111875379A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-11-03 | 深圳市赛普戴蒙德科技有限公司 | 一种碳基芯片特碳材料的制备方法及应用 |
| JP2023520193A (ja) * | 2020-10-30 | 2023-05-16 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | リチウム二次電池用の負極活物質、負極およびリチウム二次電池 |
| CN116253566A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-06-13 | 山东亿维新材料有限责任公司 | 一种制备优质石墨电极的针状焦级配配方及制备方法 |
-
1994
- 1994-07-13 JP JP19348894A patent/JP3765840B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2707084A1 (fr) * | 1993-06-28 | 1995-01-06 | Vesuvius France Sa | Revêtement anti-corrosion pour éléments réfractaires en silice vitreuse. |
| JP2001254741A (ja) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Hitachi Chem Co Ltd | カーボン軸受材 |
| JP2002241763A (ja) * | 2001-02-16 | 2002-08-28 | Nippon Steel Chem Co Ltd | 人造黒鉛用骨材コークスの製造方法 |
| JP2004026634A (ja) * | 2002-04-16 | 2004-01-29 | Sgl Carbon Gmbh & Co | 炭素体を黒鉛化するためのシステム |
| WO2008044776A1 (en) * | 2006-10-13 | 2008-04-17 | Mole's Act Co., Ltd. | Method for energization heating work, method for producing bonded body, method for producing sintered body, and device for energization heating work |
| JP2009078967A (ja) * | 2008-11-04 | 2009-04-16 | Toyo Tanso Kk | 高熱伝導黒鉛材料及びその製造方法 |
| JP2014144913A (ja) * | 2014-04-04 | 2014-08-14 | Toyo Tanso Kk | 炭素材料 |
| CN106006612A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-10-12 | 大同新成新材料股份有限公司 | 一种防止碳素制品石墨化过程中硅浸的方法及装置 |
| CN111875379A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-11-03 | 深圳市赛普戴蒙德科技有限公司 | 一种碳基芯片特碳材料的制备方法及应用 |
| CN111875379B (zh) * | 2020-06-15 | 2022-11-15 | 深圳市赛普戴蒙德科技有限公司 | 一种碳基芯片特碳材料的制备方法及应用 |
| JP2023520193A (ja) * | 2020-10-30 | 2023-05-16 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | リチウム二次電池用の負極活物質、負極およびリチウム二次電池 |
| CN116253566A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-06-13 | 山东亿维新材料有限责任公司 | 一种制备优质石墨电极的针状焦级配配方及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3765840B2 (ja) | 2006-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0769731A (ja) | 高強度、高嵩密度導電セラミックス | |
| JP3765840B2 (ja) | 炭素材の製造方法 | |
| JP4430448B2 (ja) | 等方性黒鉛材の製造方法 | |
| JP4311777B2 (ja) | 黒鉛材の製造方法 | |
| JPH0714804B2 (ja) | 高密度等方性炭素材の製造方法 | |
| JPH0124724B2 (ja) | ||
| JPH07165467A (ja) | 等方性黒鉛材の製造方法 | |
| JP2001130963A (ja) | 等方性高密度炭素材の製造方法 | |
| JPH0259468A (ja) | 高固有抵抗化等方性黒鉛材の製造法 | |
| JP2910002B2 (ja) | 特殊炭素材の混練方法 | |
| JP3278190B2 (ja) | 等方性高密度黒鉛材の製造方法 | |
| JP4312432B2 (ja) | 単結晶引き上げ用黒鉛材料及びその製造方法 | |
| EP0109839B1 (en) | Method of making graphite electrodes | |
| JP3616829B2 (ja) | 炭素−炭化硼素焼結体、その製造方法およびこの焼結体を用いた材料 | |
| JPS5978914A (ja) | 特殊炭素材の製造方法 | |
| CN113979768A (zh) | 一种高电导率碳电极材料及其制备方法 | |
| JP3198123B2 (ja) | 等方性高強度黒鉛材料の製造方法 | |
| EP0206527B1 (en) | Method for producing sintered silicon carbide products | |
| JP4208218B2 (ja) | 高熱膨張係数を有する等方性黒鉛材の製造方法および該等方性黒鉛材からなる黒鉛製治具ならびに黒鉛製基材 | |
| US9546113B2 (en) | High porosity/low permeability graphite bodies and process for the production thereof | |
| JPH0158125B2 (ja) | ||
| JPH04240022A (ja) | 放電加工電極用黒鉛材の製造方法 | |
| JPH0764528B2 (ja) | 高品位炭素質成形体の製造方法 | |
| JPH04104954A (ja) | 耐酸化性高密度炭素材料の製造方法 | |
| JPH06100366A (ja) | セラミックス−炭素系複合材の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041228 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050218 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060124 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060125 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100203 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100203 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110203 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120203 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120203 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150203 Year of fee payment: 9 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |