JPS60131872A - 炭素材接合用組成物およびその使用方法 - 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】 〔発明の背景〕 本発明は、黒鉛材などの炭素材を接合するための接合用
組成物およびその使用方法に関する。

黒鉛゛岨極その他の黒鉛材、炭素質耐火９勿などの炭素
丼を炉台する材料としては、従来、熱硬化性樹脂を主成
分とする接合剤（たとえば、カーボンセメント）が用い
られている。しかしながら、これらの接合剤は、合成樹
脂を主成分とするため高温環境下におかれる炭素材の接
合用材料としては用いることができず、耐用温度は通常
２００℃以下である。

また、高炉用カーボンセメントなどの光分高温に耐え得
る接合材料も知られているが、これらの接合材料は、主
として、カーボンブロックなどの炭素材の目地材として
機能するものであり、接合力の点では必すしも満足のい
くものではない、という問題がある。

〔発明の概要〕

本発明は、上述した従来の炭素材接合用材料が有する問
題点に一義みてなされたものであり、高温下で使用され
る炭素材の接合にも充分耐えることができ、しかも、接
合力の飛躍的向上が図られた炭素材接合用組成物とその
使用方法を提供することを目的とする。

上記目的８達成するため、本発明の炭素材接合用組成物
は、挿発分刃〜５０重量楚、キノリンネ浴分５０〜７Ｏ
ｊｔｔ量％のバルクメソフェーズ１００部と黒鉛０〜４
０部とからなることを特徴とする。

さらに本発明の炭素材の接合方法は、揮発分刃〜５０本
量チ、キノリンネ浴分５０〜７０重ｆ％のバルクメソフ
ェーズ１００部と黒鉛０〜４０部とからなり６０メツシ
ュ以則に粉砕された炭素材接合用組成物を加熱してペー
スト状にしたのち、これを炭素材の接合面に塗布し、接
合面を接層させたまま接宥都を焼成することを特慎とす
る。

本発明は、人造黒鉛！極、炭素質耐火物、機械用炭素材
などの市販炭素材ならびに黒鉛材の接合に広く適用し得
る。

〔発明の詳細な説明〕

本発明の炭素材接合用組成物は、揮発分間〜（資）重量
％、キノリンネ浴分５０〜７０重量％のバルクメソフェ
ーズ１００都と黒鉛０〜４０部とからなる。

本発明において用いられるバルクメソフェーズとは、召
使の冨圧残油、減圧残油、接触分解のデカントオイル、
熱分解タールなどの石油系重質油、石炭タール、オイル
サンド油などの炭化水素Ｍ買油を４００〜５００°Ｃの
温度に加熱処理した除に熱処理ピッチ中に生成するメソ
フェーズ小球体（メソカーボンマイクロビーズ）ヲ凝果
合体させて母相ピッチから分離したもめを意味し、化学
的、物理的な活性にｄむ物質である。

このようなバルクメソフェーズの製造方法の一例は、本
出願人に保る軸開昭５７−２００２１３号公報に開示さ
れている。さらにこのバルクメソフェーズを製造するた
めの装置は、本出願人に係る特願昭５７−１３９４６７
号公報に開示されている。

本発明で用いるバルクメソフェーズは揮発分巽〜ＦＡ）
重量襲、キノリンネ溶分シ〕〜７０重輸チであることが
好ましい。

このようなバルクメソフェーズを得るには、上記特開昭
５７−２００２１３号公報に示されており、重質油を４
００〜５００℃の温度に加熱しｉ縮合反応を行なわせ゛
Ｃメソフェーズ小球体を金石するピッチを得たのち、該
ピッチを２５０〜４００’Ｏに冷却し、乱流を付与する
ことによりメソフェーズ小球体を凝集合体化させ、マト
リクスピッチから沈降分離することによりバルクメソフ
ェーズが得られる。

不発明で用いるバルクメソフェーズは、揮発分間〜５０
重謎チ、キノリンネ浴分５０〜７０重量％であることが
好ましい。すなわち、揮発分が５０菫１ｋ１％以上では
接合工程における焼成後の炭化率が低くなり、また、キ
ノリンネ俗分が５０ｓ以下では、接合材が炭化する除に
核となる成分が少ないため炭化した接合材自体の強匣が
低下すると考えられる。

一方、バルクメソフェーズの揮発分が３０％以下の場合
、あるいはキノリンネ溶分が７０チ以上では、接合材を
ペースト状としたときの粘度が尚くなりすぎ被接合材の
接合面のぬれが不充分となるため接合強度の低下を招く
こととなる。

バルクメソフェーズ製造装置の運転条犀（特に、反応器
の温度、面部時間）あるいはバルクメソフェーズの抜き
出し温度、抜き出し速度等を調歪することにより、上述
したバルクメソフェーズの揮発分ならびにキノリンネ俗
分を最４埴に調整することができる。

本発明においては、このようにして得られたバルクメジ
フェーズ１００部と黒鉛０〜４０部とを混合して炭素材
接合用組成物とする。上記バルクメソフェーズならびに
黒鉛は、各々６０メツシユ以細、好ましくは２００メツ
シユ以細に粉砕して均一に混合して用いることができる
。

次に、上記のようにして得られた炭素材接合用材料物で
炭素材を接合する方法について説明する。

上記方法で得られた炭素材接合用組成物は、６０メツシ
ユ以細、好抜しくは２００メツシユ以細に粉砕されたも
のを用いる。まず、粉砕された上記接合用組成物を、２
００〜２５０°０程度に加熱してペースト状にしたのち
、被接合材である炭素材の接合面に塗布して接層する。

この接着工程は、被接合材の大きさ、形状にもよるが、
１０　Ｉｃｙ　／１１１Ｌ”以上の圧力、好ましくは（
資）〜２４雇以上の加圧下で行なうことが望ましい。

次いで接涜部の焼成を行なう。焼成は、８００〜１５０
０℃、好ましくは約１０００℃の温度で行なう。

また、この焼成工程においては、接合部を２　／Ｃ９〆
♂以上の圧ツバ好才しくは１０１ｃｇ　１０ｎ”以上の
圧力で加圧することが接合力を向上させる上で望ましい
。

この焼成工程によって、炭素材接合用組成物は災化し、
被接合材である炭素材を強固に接合するとともに、接合
用組成物自身が縦比されているため尚温ｊｉ境下におい
ても十分１史用に耐えうるものとなる。

〔発明の実施例および比較例〕

実施例１ 被接合材として、市販の人造黒鉛電極を直径加能、長さ
５０１１１１Ｌに切り出したものを１更用した。炭素材
接合用組成物（以下、接合材という）としては、揮発分
４１．８％、キノリンネ溶分５７．６％の性状を有する
バルツメソフェーズ全６０メツシユ以細に粉砕したもの
を用意した。

才ず、上記接合材を２５０’Ｏに加熱してペースト状と
した。欠いで、このペースト状接合材を被接合羽の一万
の接合部に塗布し、直ちにこれに他方の被接合材の皮合
部を接層させて、接涜都を３２〜／にｄＬ２の荷重で／
ＪＬＩ圧した状態で・保持した。

欠いで、この接合した試料を、接曾面に対して１０にｇ
〆薄の荷重を力）けなから２００’ａ、／ｉ痔間の昇温
速度で）ＪＯ熱し、１０００°Ｃで１時間焼成した。

このようにして接合さｔｔた炭素材の接＠強度を測定す
るため４点曲げ試ｉｓ　（Ｆ品スパン８　ｃ＋ａ　、上
部スパン４函）を行なった。接合強度はｌ０５Ａ、ｇＡ
ＸＩＬ”であった。

実施′りｌｌ　２ 接合材として、前ｄ己冥がｌｉ？ｌ１１で用いたバルク
メソフェーズ１００部と２００メツシユ以訓に粉砕した
黒鉛粉を加部とを均一に混合したものを用意した。

次いで、実施例１と同様の方法で、黒鉛電極（直径２０
ＪＩＲ，長さ５０ｉｉｃ）を接合した。

実施例１と同様の方法で４点曲げ試験により接合強度を
測定したところ、接合部以外の箇所で黒鉛電極が折損し
、被接合材自体の強度以上の十分な接合強度があること
が認められた。

比較例 接合材として、市販のコールタール系硬ピツチを６０メ
ツシユ以細に粉砕したものを用いた。被接合材としては
、実施例１．２と同じ黒鉛−＃ｌＬ極を用いた。まず上
記接合材を１００℃に加熱してペースト状にしたのち、
実施例１と同様の条件で黒鉛電極の接合を行なった。

接合後、実施例１と同様の方法で接合強度を測定した。

測定値は、２０ｋｇ／ｃｒＩＬであり、実施例１゜２と
比較して著しく低い接合強度を示した。

〔発明の効果〕

上記実施例および比較例の結果から明らかなように、本
発明の炭素材接合用組成物およびこの接合用組成物を用
いた炭素材の接合方法によれば、従来の接合材で接合し
たものにくらべて接合強度の飛緬的な向上を図ることが
できる。

また、本発明によれば、従来の合成樹脂を主成分とする
接合材と異なり、耐熱性にすぐれ、高温下での使用にも
十分耐えつるという効果がある。

出１！Ｉ′１人代理人　猪股　漬

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、揮発分（資）〜沁重量％、キノリンネ浴分５０〜７
   ゜ｆｆ１ｍ％のバルクメソフェーズ１００部と黒鉛０〜
   ４０部とからなることを特徴とする、 炭素材接合用組成物。 ２、　ｍ発分加〜５０′ｉＬｔチ、キノリンネ浴分５０
   〜７０重Ｊｉｌｔ％のバルクメソフェーズｉｏｏ　部と
   黒鉛０〜４０部からなり印メツシュ以細に粉砕された炭
   素材接合用組成物を加熱してペースト状にしたのち、こ
   れを炭素材の接合面に塗布し、接合面を接層させたまま
   接着部を焼成することを特徴とする、炭素材の接合方法
   。 ３、前記炭素材接合用組成物の粒度が２０ｏメツシユ以
   細である、特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ４、前記接着部の焼成を８００〜１５００°Ｃの温度で
   行なう、特許請求の範囲＠２項または第３項に記載の方
   法。