JPH10265262A - 炭素材料の製造方法 - Google Patents
炭素材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH10265262A JPH10265262A JP9090185A JP9018597A JPH10265262A JP H10265262 A JPH10265262 A JP H10265262A JP 9090185 A JP9090185 A JP 9090185A JP 9018597 A JP9018597 A JP 9018597A JP H10265262 A JPH10265262 A JP H10265262A
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- JP
- Japan
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- carbon material
- slurry
- powder
- producing
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- Ceramic Products (AREA)
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- Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
- Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、炭素材料の複雑形状やニアネット
シェイプ形状を簡便に成形することにより、プレス装置
等の大型の設備を要しない、焼成が容易な、そして加工
時間が短縮できる製造方法のコストの安い製造方法の提
供を目的としている。 【解決手段】 炭素質粉末の水系スラリーとタールピッ
チやフェノール樹脂等有機結合剤粉末の水系スラリーを
混合した水分２０〜４０重量％、粘度５００ｃｐ以下の
スラリーを用いて鋳込み成形することを特徴とする炭素
材料の製造方法を提供するものである。 【効果】 本発明の炭素材料の製造方法によれば、簡便
かつ製造コストの安い炭素材料を供給でき、従来の加圧
成形では出来なかった複雑形状品についても製造できる
ようになった。
シェイプ形状を簡便に成形することにより、プレス装置
等の大型の設備を要しない、焼成が容易な、そして加工
時間が短縮できる製造方法のコストの安い製造方法の提
供を目的としている。 【解決手段】 炭素質粉末の水系スラリーとタールピッ
チやフェノール樹脂等有機結合剤粉末の水系スラリーを
混合した水分２０〜４０重量％、粘度５００ｃｐ以下の
スラリーを用いて鋳込み成形することを特徴とする炭素
材料の製造方法を提供するものである。 【効果】 本発明の炭素材料の製造方法によれば、簡便
かつ製造コストの安い炭素材料を供給でき、従来の加圧
成形では出来なかった複雑形状品についても製造できる
ようになった。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は炭素材料の製造方法
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素材料は電気、熱の良導体であると同
時に無比の耐熱性、耐食性、潤滑性、等の性質をもって
いるため工業材料として幅広く使用されている。通常の
炭素材料の成形方法は炭素粉末粒子とタールピッチやフ
ェノール樹脂等有機結合剤粉末を混ねつした後に粉砕を
行い、プレス成形、押し出し成形等にて成形し、炭化焼
成、場合によっては黒鉛化焼成することにより炭素材料
を得ている。高密度の炭素材料を得るためにはプレス成
形が必要とされるがそのプレス成形には加圧方法の違い
により一軸加圧成形と静水圧成形の２種類に大別され
る。最も一般的な成形方法である一軸加圧成形は上下の
加圧によるものであるため、成形体の密度分布のむら、
欠け、割れ、ラミネーション、等の問題が生じやすい。
一方、静水圧成形はゴムのように大きく弾性的に変形
させることの出来る型を使用して、型の外面に均一な流
体圧力を作用させて成形を行うものであるため粉体内に
おいて等方的であり、その結果成形体の破損やラミネー
ションは発生せず、高密度な炭素材料が得られる。しか
しながらいずれの成形方法についても大型のプレス装置
や、加熱装置を含む混練設備が必要であり、設備コスト
が高いのが現状である。また炭素製品の多くは特定の形
状を得るために大型の炭素材料焼結体ブロックを製造
し、そこから切り出し加工が行われる。しかし大型の炭
素材料の焼成は温度分布のむらや結合材の揮発成分によ
る割れ等が生じやすい。これは成形体中のマトリックス
部分が焼成前の段階で非常に熱伝導率の低い有機材料で
あるため、外部からの吸熱時に成形体の外周部と内部の
温度差が大きくなり歪みが生じるからである。そのため
温度差をできるだけ小さくするべく温度上昇をゆっくり
としており、これもコストが上がる要因の１つになって
いる。また被焼成物の厚みを薄くすれば、焼成が容易と
なるため最終形状に近いニアネットセイプ成形が試みら
れているが、プレス成形では圧力にむらが生じ成形が困
難である。また静水圧成形では型の加工が困難で実用に
いたっていない。そして加工代が多いため加工時間が長
くかつ材料のむだが多いためコストが上がる。形状によ
っては機械加工が不可能な製品もある。このように従来
の炭素材料の製造方法においては種々の問題があった。
時に無比の耐熱性、耐食性、潤滑性、等の性質をもって
いるため工業材料として幅広く使用されている。通常の
炭素材料の成形方法は炭素粉末粒子とタールピッチやフ
ェノール樹脂等有機結合剤粉末を混ねつした後に粉砕を
行い、プレス成形、押し出し成形等にて成形し、炭化焼
成、場合によっては黒鉛化焼成することにより炭素材料
を得ている。高密度の炭素材料を得るためにはプレス成
形が必要とされるがそのプレス成形には加圧方法の違い
により一軸加圧成形と静水圧成形の２種類に大別され
る。最も一般的な成形方法である一軸加圧成形は上下の
加圧によるものであるため、成形体の密度分布のむら、
欠け、割れ、ラミネーション、等の問題が生じやすい。
一方、静水圧成形はゴムのように大きく弾性的に変形
させることの出来る型を使用して、型の外面に均一な流
体圧力を作用させて成形を行うものであるため粉体内に
おいて等方的であり、その結果成形体の破損やラミネー
ションは発生せず、高密度な炭素材料が得られる。しか
しながらいずれの成形方法についても大型のプレス装置
や、加熱装置を含む混練設備が必要であり、設備コスト
が高いのが現状である。また炭素製品の多くは特定の形
状を得るために大型の炭素材料焼結体ブロックを製造
し、そこから切り出し加工が行われる。しかし大型の炭
素材料の焼成は温度分布のむらや結合材の揮発成分によ
る割れ等が生じやすい。これは成形体中のマトリックス
部分が焼成前の段階で非常に熱伝導率の低い有機材料で
あるため、外部からの吸熱時に成形体の外周部と内部の
温度差が大きくなり歪みが生じるからである。そのため
温度差をできるだけ小さくするべく温度上昇をゆっくり
としており、これもコストが上がる要因の１つになって
いる。また被焼成物の厚みを薄くすれば、焼成が容易と
なるため最終形状に近いニアネットセイプ成形が試みら
れているが、プレス成形では圧力にむらが生じ成形が困
難である。また静水圧成形では型の加工が困難で実用に
いたっていない。そして加工代が多いため加工時間が長
くかつ材料のむだが多いためコストが上がる。形状によ
っては機械加工が不可能な製品もある。このように従来
の炭素材料の製造方法においては種々の問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点の
うち特に製造工程中の成形工程に注目した。すなわち、
炭素材料の複雑形状やニアネットシェイプ形状を簡便に
成形することにより、プレス装置等の大型の設備を要し
ない、焼成が容易な、そして加工時間が短縮できる製造
方法の提供を目的とする。
うち特に製造工程中の成形工程に注目した。すなわち、
炭素材料の複雑形状やニアネットシェイプ形状を簡便に
成形することにより、プレス装置等の大型の設備を要し
ない、焼成が容易な、そして加工時間が短縮できる製造
方法の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記目的を
達成するために鋭意研究を重ねた結果、炭素粉末を水系
において処理したスラリーを用いることによって炭素材
料の鋳込み成形を完成させるに至った。すなわち予め炭
素粉末のスラリーを水分２０〜４０重量％、粘度５００
ｃｐ以下に調製した炭素質スラリーを石膏型に流し込む
ことを特徴とする炭素材料の固形鋳込み成形、及び排泥
鋳込み成形方法である。さらに詳しくは、骨材炭素、結
合剤、自己焼結炭素、等の粉末を水、分散剤と共に湿式
ボールミルにて混合しスラリー化したものを石膏型に鋳
込むことにより成形体を得るものである。水分が２０重
量％以下であると、良好なスラリーが得られず鋳込み成
形ができない。水分が４０重量％を超えると、スラリー
自体は良好であるが鋳込み成形時に脱水が不均一となり
成形体中の密度むらが発生する。よって水分は、２０〜
４０重量％が適当である。またスラリーの粘度は、５０
０ｃｐを越えると流動性が低下し、鋳込み成形が不均一
となり、気泡が内在する場合もあるため５００ｃｐ以下
である事が必要である。円筒形状の炭素製品を製造する
場合、調製した炭素粉末のスラリーを石膏により作られ
たニアネットシェイプのキャビティーに流し込むか、ま
たは芯型のない石膏型に流し込み所定の肉厚まで着肉し
た時点で内部のスラリーを排出する。得られた成形体
は、均一な組織となり成形歪みもなくかつ肉厚が最終形
状に近いため薄いので、複雑・長時間な昇温スケジュー
ルでなく容易に焼成可能である。焼成、必要におうじて
黒鉛化された炭素材料は、簡単な切削加工により最終製
品となる。 さらに鋳込み成形では既に知られているよ
うに石膏型さえあればどの様な複雑な形状においても成
形することができる。そのため機械加工できない形状の
製品いついても成形することができ、かつその成形体の
焼成については熱ひずみや揮発成分による割れが起こり
にくくなる。
達成するために鋭意研究を重ねた結果、炭素粉末を水系
において処理したスラリーを用いることによって炭素材
料の鋳込み成形を完成させるに至った。すなわち予め炭
素粉末のスラリーを水分２０〜４０重量％、粘度５００
ｃｐ以下に調製した炭素質スラリーを石膏型に流し込む
ことを特徴とする炭素材料の固形鋳込み成形、及び排泥
鋳込み成形方法である。さらに詳しくは、骨材炭素、結
合剤、自己焼結炭素、等の粉末を水、分散剤と共に湿式
ボールミルにて混合しスラリー化したものを石膏型に鋳
込むことにより成形体を得るものである。水分が２０重
量％以下であると、良好なスラリーが得られず鋳込み成
形ができない。水分が４０重量％を超えると、スラリー
自体は良好であるが鋳込み成形時に脱水が不均一となり
成形体中の密度むらが発生する。よって水分は、２０〜
４０重量％が適当である。またスラリーの粘度は、５０
０ｃｐを越えると流動性が低下し、鋳込み成形が不均一
となり、気泡が内在する場合もあるため５００ｃｐ以下
である事が必要である。円筒形状の炭素製品を製造する
場合、調製した炭素粉末のスラリーを石膏により作られ
たニアネットシェイプのキャビティーに流し込むか、ま
たは芯型のない石膏型に流し込み所定の肉厚まで着肉し
た時点で内部のスラリーを排出する。得られた成形体
は、均一な組織となり成形歪みもなくかつ肉厚が最終形
状に近いため薄いので、複雑・長時間な昇温スケジュー
ルでなく容易に焼成可能である。焼成、必要におうじて
黒鉛化された炭素材料は、簡単な切削加工により最終製
品となる。 さらに鋳込み成形では既に知られているよ
うに石膏型さえあればどの様な複雑な形状においても成
形することができる。そのため機械加工できない形状の
製品いついても成形することができ、かつその成形体の
焼成については熱ひずみや揮発成分による割れが起こり
にくくなる。
【０００５】（作用）本発明の炭素材料の製造方法によ
れば、従来よりも簡便に低コストでしかも複雑形状の炭
素材料を得ことが可能となった。
れば、従来よりも簡便に低コストでしかも複雑形状の炭
素材料を得ことが可能となった。
【０００６】
【実施例１】以下、本発明の実施例を説明する。５００
０ｃｃポリエチレン製広口瓶をボールミルポットとして
用い、これに蒸留水２０００ｇ、玉石としてジルコニア
製ボール（φ＝５ｍｍ）を２５００ｇ、縮合ナフタレン
スルホン酸アンモニウム塩分散剤の４０％水溶液（ＳＡ
Ｎ ＮＯＰＣＯ ＬＩＭＩＴＥＤ社製商品名ローマ Ｐ
ＷＡ−４０）を１００ｇ、スチレンアクリル酸共重合体
分散剤の３４％水溶液（ジョンソン（株）社製商品名ジ
ョンクリル６２）を１２ｇ入れボールミルにてよく混合
した。この後、石油系コークス（（株）中越黒鉛製商品
名ＧＬ５００、粒度５００メッシュ）をボールミルにて
混合しながら少量ずつ合計３２６０ｇになるまで加え
た。ボールミル混合時間は一週間とした。次に同じく５
０００ｃｃポリエチレン製広口瓶に蒸留水２０００ｇ、
ジルコニアボールを２５００ｇ、縮合ナフタレンスルホ
ン酸アンモニウム塩分散剤の（ローマ ＰＷＡ−４０）
を４４ｇを入れよく混合した後に、ピッチ粉末（大阪ガ
スケミカル（株）製商品名ＣＩＫＵ）ボールミルにてよ
く混合しながら少量ずつ合計４６００ｇになるまで加え
た。これら２種類のスラリーを５０００ｃｃポリエチレ
ン製広口瓶にコークススラリーを２００ｇ、ピッチスラ
リーを１６５ｇ入れ、ジルコニアボール（φ＝５ｍｍ）
を加えて１時間ボールミルにて混合した。この混合スラ
リーを真空中にて攪拌することによりスラリー中の気泡
を除去した後外径１００ｍｍ、内径８０ｍｍ、高さ１０
０ｍｍとなる石膏型にスラリーを流し込み３０分間振動
板上にて鋳込み成形を行った。この鋳込み成形体を４５
℃に保たれた恒温槽にて２４時間乾燥させた後にブリー
ズコークス中にて１０℃／時間の昇温スピードで１００
０℃・３時間焼成した。得られた炭素材料は割れの発生
なく、嵩比重１．４０、曲げ強度３０ＭＰａであった。
０ｃｃポリエチレン製広口瓶をボールミルポットとして
用い、これに蒸留水２０００ｇ、玉石としてジルコニア
製ボール（φ＝５ｍｍ）を２５００ｇ、縮合ナフタレン
スルホン酸アンモニウム塩分散剤の４０％水溶液（ＳＡ
Ｎ ＮＯＰＣＯ ＬＩＭＩＴＥＤ社製商品名ローマ Ｐ
ＷＡ−４０）を１００ｇ、スチレンアクリル酸共重合体
分散剤の３４％水溶液（ジョンソン（株）社製商品名ジ
ョンクリル６２）を１２ｇ入れボールミルにてよく混合
した。この後、石油系コークス（（株）中越黒鉛製商品
名ＧＬ５００、粒度５００メッシュ）をボールミルにて
混合しながら少量ずつ合計３２６０ｇになるまで加え
た。ボールミル混合時間は一週間とした。次に同じく５
０００ｃｃポリエチレン製広口瓶に蒸留水２０００ｇ、
ジルコニアボールを２５００ｇ、縮合ナフタレンスルホ
ン酸アンモニウム塩分散剤の（ローマ ＰＷＡ−４０）
を４４ｇを入れよく混合した後に、ピッチ粉末（大阪ガ
スケミカル（株）製商品名ＣＩＫＵ）ボールミルにてよ
く混合しながら少量ずつ合計４６００ｇになるまで加え
た。これら２種類のスラリーを５０００ｃｃポリエチレ
ン製広口瓶にコークススラリーを２００ｇ、ピッチスラ
リーを１６５ｇ入れ、ジルコニアボール（φ＝５ｍｍ）
を加えて１時間ボールミルにて混合した。この混合スラ
リーを真空中にて攪拌することによりスラリー中の気泡
を除去した後外径１００ｍｍ、内径８０ｍｍ、高さ１０
０ｍｍとなる石膏型にスラリーを流し込み３０分間振動
板上にて鋳込み成形を行った。この鋳込み成形体を４５
℃に保たれた恒温槽にて２４時間乾燥させた後にブリー
ズコークス中にて１０℃／時間の昇温スピードで１００
０℃・３時間焼成した。得られた炭素材料は割れの発生
なく、嵩比重１．４０、曲げ強度３０ＭＰａであった。
【０００７】
【実施例２】縮合ナフタレンスルホン酸アンモニウム塩
分散剤（ローマ ＰＷＡ−４０）を４０ｇ、スチレンア
クリル酸共重合体分散剤（ジョンクリル６２）を８ｇ、
蒸留水を２１００ｇ、炭素質粉末として自己焼結性メソ
フェーズカーボン（大阪ガスケミカル（株）製商品名メ
ソカーボンマイクロビーズ）を２２００ｇとした以外は
実施例１と同様にしてスラリーを作成した。このスラリ
ーを実施例１と同様に鋳込み成形、及び焼成を行なっ
た。得られた炭素材料は割れの発生なく、嵩比重１．５
５、曲げ強度６０ＭＰａであった。
分散剤（ローマ ＰＷＡ−４０）を４０ｇ、スチレンア
クリル酸共重合体分散剤（ジョンクリル６２）を８ｇ、
蒸留水を２１００ｇ、炭素質粉末として自己焼結性メソ
フェーズカーボン（大阪ガスケミカル（株）製商品名メ
ソカーボンマイクロビーズ）を２２００ｇとした以外は
実施例１と同様にしてスラリーを作成した。このスラリ
ーを実施例１と同様に鋳込み成形、及び焼成を行なっ
た。得られた炭素材料は割れの発生なく、嵩比重１．５
５、曲げ強度６０ＭＰａであった。
【０００８】（比較例）実施例１で使用した石油コーク
スに５０重量％のタールピッチを加え１５０℃にて１時
間加熱混練した後、粉砕した原料を用い、静水圧プレス
にて１ｔｏｎ／ｃｍ2で成形した。この成形物の外形は
１００ｍｍ、高さ１００ｍｍであった。次に実施例１と
同様の焼成スケジュールにて焼成を試みたが、割れが発
生した。そこで、昇温スピードを変更し３℃／時間まで
落とした条件にて割れの発生がなくなった。得られた炭
素材料は、嵩比重１．５０、曲げ強度４０ＭＰａであっ
た。
スに５０重量％のタールピッチを加え１５０℃にて１時
間加熱混練した後、粉砕した原料を用い、静水圧プレス
にて１ｔｏｎ／ｃｍ2で成形した。この成形物の外形は
１００ｍｍ、高さ１００ｍｍであった。次に実施例１と
同様の焼成スケジュールにて焼成を試みたが、割れが発
生した。そこで、昇温スピードを変更し３℃／時間まで
落とした条件にて割れの発生がなくなった。得られた炭
素材料は、嵩比重１．５０、曲げ強度４０ＭＰａであっ
た。
【０００９】
【発明の効果】以上記述したように、本発明の炭素材料
の製造方法によれば、簡便かつ製造コストの安い炭素材
料を供給でき、従来の加圧成形では出来なかった複雑形
状品についても製造できるようになった。
の製造方法によれば、簡便かつ製造コストの安い炭素材
料を供給でき、従来の加圧成形では出来なかった複雑形
状品についても製造できるようになった。
Claims (3)
- 【請求項１】 炭素質粉末の水系スラリーとタールピッ
チやフェノール樹脂等有機結合剤粉末の水系スラリーを
混合した水分２０〜４０重量％、粘度５００ｃｐ以下の
スラリーを用いて鋳込み成形することを特徴とする炭素
材料の製造方法。 - 【請求項２】 水分２０〜４０重量％で粘度５００ｃｐ
以下に調製された炭素質粉末とタールピッチやフェノー
ル樹脂等有機結合剤粉末の混合粉末スラリーを用いて鋳
込み成形することを特徴とする炭素材料の製造方法。 - 【請求項３】 水分２０〜４０重量％で粘度５００ｃｐ
以下に調製されたメソカーボンマイクロビーズ等の自己
焼結性炭素粉末スラリーを用いて鋳込み成形することを
特徴とする炭素材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9090185A JPH10265262A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 炭素材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9090185A JPH10265262A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 炭素材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10265262A true JPH10265262A (ja) | 1998-10-06 |
Family
ID=13991436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9090185A Pending JPH10265262A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 炭素材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10265262A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002362975A (ja) * | 2001-06-06 | 2002-12-18 | Ibiden Co Ltd | 大型黒鉛材及びその製造方法 |
| JP2006298674A (ja) * | 2005-04-18 | 2006-11-02 | Koichi Kunii | 人形または置物の製造法 |
-
1997
- 1997-03-24 JP JP9090185A patent/JPH10265262A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002362975A (ja) * | 2001-06-06 | 2002-12-18 | Ibiden Co Ltd | 大型黒鉛材及びその製造方法 |
| JP2006298674A (ja) * | 2005-04-18 | 2006-11-02 | Koichi Kunii | 人形または置物の製造法 |
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