JPH11131072A

JPH11131072A - 通電焼結法により焼結された複合焼結炭

Info

Publication number: JPH11131072A
Application number: JP9300985A
Authority: JP
Inventors: Shigehisa Ishihara; 茂久石原; Kenji Yamane; 健司山根; Takeshi Kozuka; 毅士古塚
Original assignee: MOKUSHITSU FUKUGOU ZAIRYO GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Current assignee: MOKUSHITSU FUKUGOU ZAIRYO GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 1999-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】バイオマスを出発材料とする焼成炭化物の粉
末と、金属粉末もしくは金属酸化物粉末とから高温度焼
成と所定形状への成形とを同時にかつ短時間に行なうこ
とにより高い導電性能を有する複合焼結炭を提供する。【解決手段】杉等の木材、コーヒー豆滓、ビール粕等
のバイオマスをほぼ７００℃で焼成した焼成炭化物の粉
末に対し、Ｆｅ等の金属粉末もしくはＦｅ2 Ｏ3等の金
属酸化物粉末を混合する。この混合粉末を原料として好
ましくは混合粉末の原料のみを型内に充填し、加圧しつ
つ粉末粒子間に通電する通電焼結法により成形と焼結と
を同時に行なって複合焼結炭を得る。この結果、体積固
有抵抗率が極めて低く高い導電性を有する複合焼結体が
得られ、良質な黒鉛化構造を有する黒鉛電極材料，導電
性材料，電磁遮蔽材料としての有効利用や量産化を可能
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生物系有機資源で
あるバイオマスと、金属もしくは金属酸化物との混合物
を出発材料として通電焼結法により焼結されて導電性に
優れた炭素材料として用いられる複合焼結炭に関する。

【０００２】

【従来の技術】ところで、上記のバイオマスの一種であ
る木質原料を加熱処理することにより焼成炭化物である
木炭を得ることは、一般に知られている。そして、近
年、この木炭をさらに高品位化して炭素素材として有効
利用しようとする試みが行われている。この試みの一つ
として、その炭素素材を原料として所定形状の成形体に
成形して導電性材料もしくは電磁遮蔽材料等の用途に利
用することが考えられている。ここで、木質原料から高
品位の炭素素材を得るには、まず、３００℃〜８００℃
の低温度域で焼成して木炭を製造し、次に、この木炭を
８００℃〜３０００℃の高温度域で焼成して高品位の炭
素素材を製造するという低温度域と高温度域との２段焼
成が考えられる。そして、得られた炭素素材の粉末にバ
インダを混合させて加熱しながら所定形状に加圧成形す
ることにより、上記の成形体を得ることが考えられる。
そして、木炭を上記の高温度域で焼成するには外加熱型
の電気炉を用いるのが一般的である。

【０００３】なお、従来より炭素材料を得る方法とし
て、例えばカーボンファイバを得る場合には、ポリアク
リルニトリル（ＰＡＮ）、ピッチ、もしくは、ベンゼ
ン、メタン等を出発材料として、これらの出発材料を高
温処理することにより製造することが知られている。ま
た、電極材料用の炭素材料を得る場合には、コークスを
微粉とし、この微粉末に対しヒッチバインダを加えて高
温下で加圧することにより製造することが知られてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の成形
体の製造においては、上記電気炉では炉内の昇温に数時
間を必要とする上、炭素素材への焼成処理後、炉内から
その炭素素材を取り出すまでに冷却を待つ必要があり、
炭素素材から成形体の成形までにもかなりの時間と手間
とを要することになる。さらに、上記の成形体の成形に
おいても、炭素素材の粉末をそれ単独で成形することは
できないため、バインダを用いる必要があり、しかも、
その成形に加圧もしくは加熱が必要になる。このように
多大な労力と時間とを要し、製造の能率が極めて低いも
のとなって量産性に欠けるという不都合がある。その
上、１０００℃以上の焼成温度で焼成しても得られる成
形体の体積固有抵抗率は１０^-1Ω・ｃｍ程度（材料学会
誌４３，４８５１５６頁１９９３年）と高く、この
ため、導電性材料や電磁遮蔽材料として用いる材料とし
てより高い導電性能が求められている。

【０００５】一方、粉末原料から焼結体を製造する方法
として通電焼結法が知られているが（特公昭５６−４９
８４９号公報参照）、この場合も、バインダとしての焼
結助材を必要とすると考えられている。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、高温度焼成と
所定形状への成形とを同時にかつ短時間に行なうことに
より容易に焼結体を得つつ、バイオマスを含む物質を出
発材料として高い導電性能を有し緻密化された炭素材料
としての複合焼結炭を得ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１〜５記載の発明は、バイオマスを含む物質
を焼成して得られた焼成炭化物の粉末に対し金属の粉末
もしくは金属酸化物の粉末を混合した混合粉末を原料と
し、この原料を型内に充填した状態で加圧しつつ粉末粒
子間に通電することにより焼結して複合焼結炭とするも
のである。

【０００８】ここで、上記バイオマスとは生物系有機資
源のことであり、木材，竹，草，コーヒー豆の殻等の植
物性残渣，紙，もしくは，パルプ等のセルロースを含む
物質のことである。また、このようなバイオマスを含む
物質とは例えば上記の紙，バージンパルプもしくは故紙
等と、フェノール系樹脂，オレフィン系樹脂もしくはデ
ンプン系生分解性樹脂等との複合材のことである。これ
らのバイオマスとしては、資源の有効活用の観点から、
例えば間伐材，製材屑，未利用木材，家屋解体材等の廃
木材、刈草、ヤシ殻、パームツリー、もしくは、ビール
粕，ジュースの絞り滓，焼酎粕，コーヒー滓，おから，
モミ殻，キビ殻，フスマ等の植物性残滓等の廃棄物質を
用いることが好ましい。また、バイオマスを含む物質を
焼成した焼成炭化物としてはほぼ３００℃からほぼ８０
０℃までの温度域で焼成したものが好ましく、また、金
属の粉末もしくは金属酸化物の粉末としては、Ｃｕ，Ａ
ｌ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｌｉ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｐｔ，Ｖ，
Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｋ，Ｓｎ，Ａｕ
の内から選択された１種もしくは２種以上の金属の粉末
もしくはその１種もしくは２種以上の金属の各金属酸化
物の粉末とするのが好ましい。さらに、通電焼結法で型
内に充填するのはバインダを用いないで上記の混合粉末
のみを用いるのが好ましい。加えて、上記の複合焼結炭
は減圧状態で通電焼結が行われたものであることが好ま
しい。

【０００９】上記の構成の場合、バイオマスを含む物質
を焼成して得られた焼成炭化物は乱雑な結晶配列を有す
る無定形炭素材料であり難黒鉛化炭素材料であるにも拘
らず、上記の如き通電焼結により焼結された複合焼結炭
は緻密化されて良質な黒鉛化構造を有するものとなる。
加えて、この複合焼結炭は上記焼成炭化物の粉末に対し
金属の粉末もしくは金属酸化物の粉末を混合した混合粉
末を原料として焼結形成されたものであるため、焼成炭
化物の粉末のみを単独で原料として焼結形成した焼結炭
よりも大幅に高い導電性を示すものとなる。従って、こ
の複合焼結炭を、導電性材料、電磁遮蔽材、放電加工電
極，リチウム電池やカドミウム電池等の負極，温度差も
しくは濃度差発電における正・負極等の電極、スパッタ
リング用部材，サセプタ，ルツボもしくはボード等の半
導体プロセス用部材等の用途に用いることが可能にな
る。

【００１０】また、上記の通電焼結において、焼成炭化
物である木炭の粉末と、金属もしくは金属酸化物の粉末
との混合粉末を型内で加圧しながら直接パルス電圧を加
えることにより粉末粒子間にミクロ放電が生じ、これに
より、粉末粒子の表面にプラズマが発生してその表面が
清浄にされて活性化する。これと同時に、粉末粒子間に
ジュール熱が発生して粉末粒子同士が熱接合して複合さ
れ型に対応する所定形状に成形された状態の複合焼結体
が製造される。つまり、上記通電により上記混合粉末の
原料が内部から加熱され、その加熱された粉末粒子同士
の接触が加圧により促進されて互いに接合、すなわち、
焼結が行われて黒鉛化（結晶化）される。このため、従
来の電気炉を用いて高温度域の焼成を行なう場合と比べ
て、焼結と成形とが同時に行なわれて成形のための特別
な装置が不要となる上、電気炉内に入れたり、電気炉外
に出したりする手間が省略される。しかも、電気炉で昇
温させる場合と比べ、大幅に短時間（数分間）で焼成及
び焼結を完了させることができる上、上記の黒鉛化がよ
り低い温度で生じることになる。これにより、バイオマ
スを含む物質から導電性材料等の用途に用いる複合焼結
体を容易に得ることが可能になる。また、上記型に対し
バインダを混合せずに、上記混合粉末をのみ充填して複
合焼結体とすることにより、バインダ等の焼結助材が不
要となる上、そのバインダとの面倒な均一混合等の作業
も不要となり、より一層容易に複合焼結体を得ることが
可能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。

【００１２】＜第１実施形態＞図１は、本発明の複合焼
結体を通電焼結法により製造する装置を示し、１は型、
２，２は電極兼加圧用パンチ、３は原料の混合粉末であ
る。

【００１３】上記型１は、内部に上下に開口する円柱状
の孔１ａが形成され、この孔１ａの内径とほぼ同じ外径
の電極兼加圧用パンチ２，２が上下各側から上下方向に
相対移動可能に内嵌されるようになっている。そして、
上記型１内の両電極兼加圧用パンチ２，２間に混合粉末
３を充填した状態で両電極兼加圧用パンチ２，２が図示
省略のプレス装置により図１矢印方向に押圧され、同時
に図示省略の電源装置から両電極兼加圧用パンチ２，２
間に通電されて両者２，２間の混合粉末３が成形されか
つ焼結されるようになっている。

【００１４】上記混合粉末３は、バイオマスを焼成して
得られた焼成炭化物の粉末と、金属の粉末もしくは金属
酸化物の粉末とを混合したものである。上記焼成炭化物
の粉末は、バイオマスとしての伐採木や間伐材等を原料
として図外の炭化炉でほぼ３００℃〜ほぼ８００℃の低
温度域で加熱処理することにより得た焼成炭化物（木
炭）を所定径の粉末に調整したものである。また、上記
金属の粉末もしくは金属酸化物の粉末は、Ｃｕ，Ａｌ，
Ａｇ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｌｉ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｐｔ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｋ，Ｓｎ，Ａｕの
内から選択された１種もしくは２種以上の金属の粉末、
もしくは、上記１種もしくは２種以上の金属の金属酸化
物の粉末を用いる。焼成炭化物の粉末と、金属粉末もし
くは金属酸化物粉末との混合比率は、重量比で焼成炭化
物粉末１００に対し金属粉末もしくは金属酸化物粉末１
〜５０とするのが好ましい。もちろん金属粉末もしくは
金属酸化物粉末を重量比で５０以上としてもよいが、重
量比で５０程度の混合比率で十分に高い導電性能を有す
る複合焼結体にすることができる。一方、金属粉末もし
くは金属酸化物粉末の節約・低減化という観点からはそ
の混合比率を小さくすることが好ましく、重量比で１〜
２５，２５〜５０、細かくは１〜１０，１１〜２５の範
囲の値とするのが好ましい。

【００１５】そして、この混合粉末３を上記型１内の両
電極兼加圧用パンチ２，２間に充填し、この充填した混
合粉末３を上記両電極兼加圧用パンチ２，２間に挟み込
んで加圧しながら所定電流を数分間にわたり通電する。
この通電により、まず、混合粉末３の粒子間にミクロ放
電を起こさせてその粒子表面にプラズマを発生させ、こ
れにより、粒子表面を清浄化させて活性化させる。これ
と連続して、上記通電により混合粉末３の粒子間にジュ
ール熱を発生させて、その熱により粒子同士を焼成しな
がら熱接合させる。この結果、上記型１の内周面と両電
極兼加圧パンチ２，２の各先端面とにより所定の円柱形
状に成形された複合焼結体が得られる。

【００１６】なお、上記の型１内への充填は上記の混合
粉末３のみを用いて行うのが好ましいが、その混合粉末
３に対し固定炭素５０％以上を含有する焼結助材を３０
重量％程度以下の範囲で混合するようにしてもよい。ま
た、上記の混合粉末３に対し他の無機質粉末，セラミッ
クス粉末等を混合し、木炭粉末，金属粉末，金属酸化物
粉末，無機質粉末，セラミックス粉末等からなる複合焼
結体を得るにしてもよい。また、得られる焼結体を厚み
方向に濃度分布が変化するようなもの（傾斜機能材料）
にするために、上記の木炭粉末と他の金属粉末等との混
合割合を上記厚み方向に変化させて型１内に充填し、こ
れを加圧しながら通電焼結してもよい。さらに、上記の
通電焼結法を実施する型１や両電極兼加圧パンチ２，２
が設置された空間を所定の負圧もしくは真空状態にして
行なってもよい。また、Ａｒ，Ｎ2 ，Ｈｅ等の不活性ガ
ス中或いは空気中で行ってもよい。

【００１７】＜第２実施形態＞図２は、本発明の複合焼
結炭を通電焼結法により製造するための装置を示し、１
１はフレーム、１２は型である黒鉛製のダイス、１３
ａ，１３ｂはダイス１２内に嵌入される上下の各パン
チ、１４ａ，１４ｂは上下の両パンチ１３ａ，１３ｂを
挟む上下部の各電極、１５は上下部電極１４ａ，１４ｂ
に接続された電源、１６は上部電極１４ｂを押圧する油
圧シリンダ、１７は上記ダイス１２，上下両パンチ１３
ａ，１３ｂ及び上下部電極１４ａ，１４ｂを内部に配設
した真空チャンバ、１８は真空チャンバ１７内を真空引
きするための真空ポンプ、１９は両パンチ１３ａ，１３
ｂ間に挟まれたダイス１２内の温度を計測する放射温度
計である。

【００１８】上記ダイス１２は、図３に詳細を示すよう
に、内部に上下方向に開口する円柱状の孔１２ａが形成
され、この孔１２ａの内径とほぼ同じ外径の各パンチ１
３ａ，１３ｂが上下各側から上下方向に相対移動可能に
内嵌されるようになっている。そして、真空ポンプ１８
の作動により真空チャンバ１７内を所定の真空状態に
し、油圧シリンダ１６を作動させて上部電極１４ａを介
して上側パンチ１３ａを押圧することにより上下パンチ
１３ａ，１３ｂ間の焼結対象の粉末２０（図４参照）を
加圧しつつ、上下部電極１４ａ，１４ｂに対し電源１５
から通電させて焼結するようになっている。この際の焼
結温度を放射温度計１９により計測しながら所定温度に
する。

【００１９】次に、前述のバイオマスを含む物質を出発
材料として焼結炭を得るプロセスについて図４に基づい
て説明する。基本的には、第１実施形態の場合と同様の
木質系材料を図示省略の炭化炉でほぼ３００℃〜８００
℃の低温度域で加熱処理して炭化させることにより焼成
炭化物（木炭）を得る低温焼成と、その木炭を粉砕して
所定径に調整した粉末に第１実施形態と同様の金属粉末
もしくは金属酸化物粉末を第１実施形態と同様に所定量
混合して混合粉末を得る原料調整と、通電焼結（放電焼
結）により８００℃〜３０００℃の高温度域で焼結して
複合焼結炭を得る高温焼成とを行う。上記低温焼成で
は、炭化炉での加熱処理に伴い発生した煙をアフタバー
ナにより燃焼させて無公害化させた上で排気する。ま
た、上記高温焼成では、上記木炭を粉砕処理して所定径
の粉末にし、その木炭粉末と上記金属粉末もしくは金属
酸化物粉末とをそれぞれ計量して均一に混合しその混合
粉末の所定量をダイス１２の上下パンチ１３ａ，１３ｂ
間に型詰めし、その後、真空チャンバ１７内で所定の真
空状態下で上記の油圧シリンダ１６により所定の高圧力
を付与しつつ放電焼結し、これを冷却して複合焼結炭を
得る。

【００２０】

【実施例】以下、実施例においてさらに詳細に説明す
る。

【００２１】＜実施例１＞杉材をほぼ７００℃の温度で
加熱処理して焼成炭化物を製造し、これを２０〜４０メ
ッシュの粉末にして木炭粉末とする。一方、金属粉末と
してＦｅを同様に２０〜４０メッシュの粉末にしてＦｅ
粉末を用意する。そして、０．３０５３ｇの木炭粉末に
対し０．１６１９ｇのＦｅ粉末を均一に混合し、木炭／
Ｆｅの混合粉末を用意する。この混合粉末の原料のみを
型１内に充填し、型１の保護のために１〜０．１Ｔorr
の真空雰囲気で、加圧力を５００Ｋｇ／ｃｍ2 、電流値
を７５０Ａ、電圧を３．３Ｖにして５分間焼結して木炭
／Ｆｅの複合焼結体を作成した（表１の試料Ｎｏ．１参
照）。そして、得られた複合焼結体のかさ密度（ｇ／ｃ
ｍ3 ）と体積固有抵抗率（Ω・ｃｍ）とを測定した。

【００２２】なお、本実施例１及び以下の実施例２〜４
では、混合粉末と電極兼加圧用パンチ２，２との間に黒
鉛シートを介在させて炭素が各パンチ２に付着するのを
防止するようにした。

【００２３】＜実施例２＞上記実施例１の木炭粉末０．
３０８１ｇに対し、金属粉末として２０〜４０メッシュ
のＡｌ粉末０．１６７０ｇを均一に混合し、木炭／Ａｌ
の混合粉末を用意する。この混合粉末の原料のみを型１
内に充填し、１〜０．１Ｔorr の真空雰囲気で、加圧力
を５００Ｋｇ／ｃｍ2 、電流値を５００Ａ、電圧を３．
１Ｖにして５分間焼結して木炭／Ａｌの複合焼結体を作
成した（表１の試料Ｎｏ．２参照）。そして、得られた
複合焼結体のかさ密度（ｇ／ｃｍ3 ）と体積固有抵抗率
（Ω・ｃｍ）とを測定した。

【００２４】＜実施例３＞上記実施例１の木炭粉末０．
３０３２ｇに対し、金属酸化物粉末として２０〜４０メ
ッシュのＦｅ2 Ｏ3 粉末０．１６１８ｇを均一に混合
し、木炭／Ｆｅ2 Ｏ3 の混合粉末を用意する。この混合
粉末の原料のみを型１内に充填し、１〜０．１Ｔorr の
真空雰囲気で、加圧力を５００Ｋｇ／ｃｍ2 、電流値を
９００Ａ、電圧を４．０Ｖにして５分間焼結して木炭／
Ｆｅ2 Ｏ3 の複合焼結体を作成した（表１の試料Ｎｏ．
３参照）。そして、得られた複合焼結体のかさ密度（ｇ
／ｃｍ3 ）と体積固有抵抗率（Ω・ｃｍ）とを測定し
た。

【００２５】＜実施例４＞上記実施例１の木炭粉末０．
３０００ｇに対し、金属粉末として２０〜４０メッシュ
のＣｕ粉末０．１５００ｇを均一に混合し、木炭／Ｃｕ
の混合粉末を用意する。この混合粉末の原料のみを型１
内に充填し、１〜０．１Ｔorr の真空雰囲気で、加圧力
を５００Ｋｇ／ｃｍ2 、電流値を５５０Ａ、電圧を２．
７Ｖにして５分間焼結して木炭／Ｃｕの複合焼結体を作
成した（表１の試料Ｎｏ．４参照）。そして、得られた
複合焼結体のかさ密度（ｇ／ｃｍ3 ）と体積固有抵抗率
（Ω・ｃｍ）とを測定した。

【００２６】＜実施例５＞実施例３と同様に木炭粉末
と、Ｆｅ2 Ｏ3 粉末との組み合わせの場合について、木
炭粉末と、Ｆｅ2 Ｏ3 粉末との混合割合を木炭粉末１０
０に対しＦｅ2 Ｏ3粉末５０の重量比、木炭粉末１００
に対しＦｅ2 Ｏ3 粉末２５の重量比にそれぞれ設定した
２種類の混合粉末を用いて、焼結温度（内部温度）をほ
ぼ１０００℃〜２０００℃の間で種々変化させて木炭／
Ｆｅ2 Ｏ3 の複合焼結体を作成し、それぞれの体積固有
抵抗率（Ω・ｃｍ）を測定した。なお、この場合の焼結
条件としては、加圧力を５００Ｋｇ／ｃｍ2 、焼結時間
を５分間とし、電流値及び電圧を変化させて内部温度が
ほぼ１０００℃〜２０００℃になるようにした。

【００２７】＜試験結果１＞上記の実施例１〜４の配
合，焼結条件及び測定結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】（体積固有抵抗率）表１の試験結果による
と、Ｆｅ2 Ｏ3 を混合した実施例３及びＦｅを混合した
実施例１の体積固有抵抗率がそれぞれ３．９１６×１０
^-4Ω・ｃｍ，４．１２５×１０^-4Ω・ｃｍと極めて低い
値を示し、実施例４の体積固有抵抗率が３．９８０×１
０^-3Ω・ｃｍ、実施例２の体積固有抵抗率が２．４６８
×１０^-2Ω・ｃｍとかなり低い値を示した。これらの木
炭粉末に金属粉末もしくは金属酸化物粉末を混合した複
合焼結体においては、もっとも高い体積固有抵抗率を示
した実施例２ですら、木炭を１０００℃以上で焼成した
場合の体積固有抵抗率１０^-1Ω・ｃｍ（前掲の材料学会
誌参照）と比較しても大幅に低く、優れた導電性を示す
ものが得られた。従って、導電材料もしくは電磁遮蔽材
料として好適に用いることができるものが得られてい
る。

【００３０】（かさ密度）かさ密度についても、上記の
Ｆｅ2 Ｏ3 を混合した実施例３及びＦｅを混合した実施
例１がそれぞれ２．４５ｇ／ｃｍ³，２．２９ｇ／ｃｍ
³と極めて高い値を示し、実施例２及び実施例４でもそ
れぞれ１．６０ｇ／ｃｍ³，１．７５ｇ／ｃｍ³と木炭
粉末のみを焼結した場合よりもかなり高い値を示した。

【００３１】（焼結時間及び焼結温度）焼結時間につい
ては、実施例１〜実施例４においてそれぞれ５分間とし
たが、内部温度が１３００℃〜１７００℃の高温焼成を
行うことができ、そのような高温焼成を電気炉を用いる
場合と比べ極めて短時間で行うことができた。

【００３２】＜試験結果２＞上記の実施例５についての
測定結果を図５に示す。

【００３３】図５によれば、木炭／Ｆｅ2 Ｏ3 の混合比
率が重量比で１００／５０の場合の体積固有抵抗率（同
図の点線参照）は焼結温度が１０００℃〜２０００℃の
範囲では４×１０^-4Ω・ｃｍ前後の値を示し、混合比率
が重量比で１００／２５の場合の体積固有抵抗率（同図
の実線参照）は焼結温度が１０００℃〜２０００℃の範
囲では５×１０^-3Ω・ｃｍ〜９×１０^-4Ω・ｃｍと焼結
温度が高い程、値が低くなる傾向を示した。従って、混
合比率が１００／２５と金属酸化物粉末の混合量を少な
くしていっても、木炭を１０００℃以上で焼成した場合
の体積固有抵抗率１０^-1Ω・ｃｍ（前掲の材料学会誌参
照）と比較しても大幅に低く、優れた導電性を示すもの
が得られた。これらの体積固有抵抗率の測定結果の傾向
から見ると、上記のＦｅ2 Ｏ3 粉末の混合量を上記の１
００／２５の場合よりもさらに少なくして終局的には木
炭／Ｆｅ2 Ｏ3 の混合比率を重量比で１００／１にした
としても、上記の木炭を１０００℃以上で焼成した場合
よりも低い体積固有抵抗率を達成し得ると考えられる。
また、Ｆｅ2 Ｏ3 粉末の混合量を上記の１００／５０程
度にすれば、黒鉛と同等以上の低体積固有抵抗率を実現
して高導電性能を実現することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜請求項
５のいずれかに記載の通電焼結法により焼結された複合
焼結炭によれば、バイオマスを含む物質を焼成して得ら
れる焼成炭化物は難黒鉛化炭素材料であるにも拘らず、
この焼成炭化物の粉末に対し金属粉末もしくは金属酸化
物粉末を混合した混合粉末を原料として通電焼結により
焼結された複合焼結炭により、緻密化されて良質な黒鉛
化構造を有する炭素材料，黒鉛材料を提供することがで
きる上に、極めて低電気抵抗（高導電性）を有する炭素
材料を提供することができるようになる。さらに、上記
の複合焼結炭は通電焼結法により容易に得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態及び実施例で用いる型及
び電極兼パンチを示す断面説明図である。

【図２】第２実施形態で用いる通電焼結装置の模式図で
ある。

【図３】図２の通電焼結装置で用いる型及びパンチの一
部切欠き斜視図である。

【図４】第２実施形態での製造プロセスを示す工程図で
ある。

【図５】木炭／Ｆｅ2 Ｏ3 についての焼結温度と体積固
有抵抗率との関係図である。

【符号の説明】

１型３混合粉末（原料）１２ダイス（型）２０混合粉末（原料）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バイオマスを含む物質を焼成して得られ
た焼成炭化物の粉末に対し金属の粉末もしくは金属酸化
物の粉末を混合した混合粉末を原料とし、この原料が型
内に充填された状態で加圧されつつ粉末粒子間に通電さ
れて焼結されてなることを特徴とする通電焼結法により
焼結された複合焼結炭。
【請求項２】請求項１において、バイオマスを含む物質はセルロースを含む物質であるこ
とを特徴とする通電焼結法により焼結された複合焼結
炭。
【請求項３】請求項１において、金属の粉末もしくは金属酸化物の粉末は、Ｃｕ，Ａｌ，
Ａｇ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｌｉ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｐｔ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｋ，Ｓｎ，Ａｕの
内から選択された１種もしくは２種以上の金属の粉末も
しくは上記１種もしくは２種以上の金属の金属酸化物の
粉末であることを特徴とする通電焼結法により焼結され
た複合焼結炭。
【請求項４】請求項１において、焼成炭化物は、ほぼ３００℃からほぼ８００℃までの温
度域で焼成されたものであることを特徴とする通電焼結
法により焼結された複合焼結炭。
【請求項５】請求項１において、型内に充填された粉末原料に対する加圧と通電とが減圧
状態で行われて焼結されてなることを特徴とする通電焼
結法により焼結された複合焼結炭。