JPS6025364B2 - 高密度炭素材用原料の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高密度炭素材用原料の製造方法に係り、特にコ
ールタールピッチを加熱処理し溶剤分別して得られる光
学的異方性小球体を、不活性雰囲気中で２００〜４５ぴ
０の温度で股擁した後、バィンダ−を使用せず成形、焼
成さらに黒鉛化する高密度炭素材用原料の製造方法に関
するものである。

従釆、高密度炭素材用原料は、放電加工用電極等の電気
化学用、集電体等の電気用、柑禍、ボート材等の冶金用
、シールリング等の機械用、さらに原子炉材等、極め・
て広範囲にわたって利用され、またさらに開発が進めら
れている。しかして、か）る光学的異方性小球体を利用
した高密度炭素材用原料の製造方法は、従来一般に、石
油系重質油やコールタールピッチ等を３５０〜５００ｏ
Ｃの温度で加熱処理し、生成した光学的異方性小球体、
すなわち球晶を溶剤分別して行なわれてし、た。

しかしてこうして得られた炭素材原料、すなわち上記の
球晶を用いて成形、焼成し次いで黒鉛化して最終製品に
するのである。しかしながら、このような従来の方法で
は、前記球晶を分離する工程にて多量の溶剤を使用し、
何回も溶剤の分別を行なわなければならない。

しかも、このようにして得られた球晶もまだなお若干の
ピッチ分（例えば８レジン等）や溶剤が残存し易く、こ
れを原料として成形した成形品はその焼成の工程におい
て、残存するピッチ分（例えば８レジン等）や溶剤に起
因する割れや膨れの現象が起り良品を得にくい欠点があ
り、工業的製造方法として可成り問題があった。本発明
者等は、上記の欠点に鑑み、前記の球晶からの高密度炭
素材用原料の製造方法につき鋭意研究の結果、前記球晶
を溶剤分別の後に不活性雰囲気中で２００〜４５００Ｃ
の温度にて澱焼することによって、これを用いた後の競
成工程における割れや膨れの現象を起さない優れた結果
が得られる高密度炭素材用原料の製造方法を見出した。

すなわち、本発明は、コールタールピッチを３５０〜５
００００の温度にて加熱処理し、該加熱処理工程で生成
した光学的異方性小球体をピッチ中のＢ成分と共に溶剤
分別した後、溶剤や３成分の残存する前記光学的異方性
小球体を、次いでさらに不活性雰囲気中において２００
〜４５ぴ○の温度で蝦暁する高密度炭素材用原料の製造
方法である。

さらに詳細に説明すれば、コールタールピッチを３５０
〜５００℃の温度で加熱処理して液相（ピッチ）中に中
間相の球晶を生成させ、溶剤で分別し、これを炉別して
球晶を得る。

かくして得られた球晶は、相当量のピッチ分（例えば８
成分等）や溶剤が残存しており、これを次いで不活性雰
囲気中で２００〜４５０午Ｃの温度で２〜１畑時間股焼
して球晶中に残存する竪質分を除去し、同時に８成分等
の童質分をキノリン不溶分（ＱＩ）に変える。この結果
、ｙ成分やＢ成分の少ないＢ１（ベンゼン不溶分）およ
びＱＩが略々一定の値を有する球晶の蝦焼品が得られる
。この蝦焼品を次いで成形、焼成および黒鉛化して高密
度炭素材を製造することができる。

前記股焼品は低沸点成分が非常に少ないため、これらの
存在に起因する焼成工程時の割れや膨れの現象を起さず
に良好な結果が得られ、さらに黒鉛化工程を経て高密度
黒鉛材を製造することが可能となる。注目すべきことは
、焼成工程において、２００〜４５０００の間の股焼で
得られる炭素材用原料の高密度を最大なものになし得る
焼成温度が存在し、この温度はコールタールピッチの種
類および球晶の製造条件によってそれぞれ特有の値とな
ること、さらに８成分を多く含む球晶ほど不活性雰囲気
下での股焼によってより高密度の炭素材が得られること
である。なお、前記股焼工程における股焼温度は２００
℃より低いと十分な揮発成分の輝教や３成分等からのＱ
Ｉ生成が行なわれないため効果が得られず、一方４５０
００を越えると蝦燈品の粘結性が失なわれるため、後の
成形工程にて成形ができなくなる欠点が生ずる。

このように本発明は、コールタールピッチを加熱処理し
て得られる球晶を不活性雰囲気下で２００〜４５０００
の温度で蝦焼することによって、前記球品に残存したピ
ッチ分（例えば８レジン等）や溶剤に起因する揮発成分
の蒸発、３成分の重縮合によるＱＩ化を行ない、成形性
の優れた、焼成工程における割れや膨れの現象を生じな
い、しかもより高密度の炭素材を与える股暁球晶を製造
する方法である。

従来方法に見られた焼成工程における割れや膨れの現象
を解消するのみでなく、溶剤分別をより簡略化でき、経
済的にも廉価な、しかも従来品よりさらに高密度の炭素
材を製造し得るものである。本発明の奏する効果および
応用分野は次の通りである。

すなわち、従釆の方法によれば、球晶中に残存する低沸
点ピッテ分や溶剤に起因する焼成工程での割れや膨れの
現象を防止しようとして、溶剤分別操作を繰返しても、
このような低沸点油分は完全に除去できず、焼成時に割
れや膨れの発生する確率は大きかつた。

しかるに、本発明方法によれば、不活性雰囲気下で２０
０〜４５０ｑｏの温度において蝦競処理を施して、球晶
中に残存する低沸点のピッチ分（例えば８レジン等）や
溶剤による低輝発分を除き、原料コ−ルタールピッチの
性状、球晶の製造条件、適合した蝦焼条件を選べば、最
大級の高密度を有する焼成品や黒鉛化品を得ることがで
きる。

また、蝦燐により高密度を調節することが可能であるの
で、従来のような成形圧力だけで炭素材の高密度を制御
しようとする方法に比較して、前記の澱焼条件と成形圧
力との任意かつ適当な組合わせによってより広範囲の物
性を有する炭素材を、容易に得ることが可能となり、炭
素材の用途をさらに拡大することができる。さらにまた
、本発明によれば、驚くべきことには、ａ成分を多く含
む球晶ほど適切な蝦焼処理を施すことによって、より高
密度の炭素材が得られることが明らかとなり、同時に８
成分をＱＩ化し炭素材として有効に利用する結果原料コ
ールタールピッチに対する球晶を主体とした炭素材用原
料の収率は著しく向上した。

これらのことは、石油系重質油を出発原料とする球晶に
ついても同様である。次に実施例についてさらに説明す
る。

実施例 １ Ｂ成分をそれぞれ６．６重量％、３．５重量％含有する
球晶Ａ，Ｂを不活性雰囲気下で２時間股焼して股競品を
得た。

蝦競温度は各々２５０〜６５０００の間で１００ｏｏ間
隔で行なった。椴焼品の分析値の一例として３５０００
の椴蛾のものを表一１に示す。本実施例１で述べる、蝦
焼を行なわないとは、抽出後、アセトンで洗浄後、９０
００、３時間で減圧乾燥を行なっているのは当然である
。表−１ ３５０℃殴り１，品の分析値この椴焼
品と股燐を行わない原料球晶Ａ，Ｂについて、それぞれ
円筒状の直径５伍舷０の金型を用い、１．５ｔｏｎ／汝
の圧力で加圧成形し、次いで２０００／ｈの昇温速度で
１０００ｏｏまで昇温し、さらに２時間この温度に維持
し焼成して焼成品を得、これを２６００００の温度にて
黒鉛化した。

このようにして得られた焼成品および黒鉛化品をそれぞ
れについて測定した特性値と蝦暁温度との関係を、特性
別に第１図には高密度、第２図には曲げ強度、第３図に
は固有抵抗についてそれぞれ示した。

第１図から明らかなように、８成分を多く含むＡを原料
としたものは３５００○、８成分の少ないＢを原料とし
たものは２５０ＣＯの椴暁温度のものが最大の高密度を
示し、かつ８成分の多いＡを原料としたものの方がより
高い高密度を示した。

また、２５０〜４５００Ｃの間の蝦焼温度にて得られた
蝦焼品についてはすべて良好な成形性を有しかつ焼成時
における割れや膨れが皆無であったが、５００Ｃ○以上
の脇焼品は粘絹性が低下し成形が困難となり良好な成形
品が得られず、焼成、黒鉛化ができなかった。一方、前
記の股燐を施さない原料Ａ，Ｂを焼成したものは、割れ
や膨れの発生する確率が大きかつた。

実施例 ２ ８成分を２７．＄重量％含有する球晶Ｃを原料とし、こ
のＣと、このＣを不活性雰囲気中で３５０００の温度で
１餌時間股競を行なった蝦競品を前記実施例１と同様に
それぞれ成形し、焼成した。

この結果、股競品からは第５図ａ，ｂに示すように割れ
や膨れのない嵩密度１．７３夕／地、曲げ強度９６０ｋ
９／仇を有する良好な焼成品が得られたが、股焼を施さ
ないＣからのものは第６図ａ，ｂに示すように割れや膨
れが発生した。

なお、股焼品の分析値は表−２に示す通りであつた。

表−２ ３５０，℃■酸燐Ｍの分析値本実施例２で
述べる、蝦燐を行なわないとは、抽出後、アセトンで洗
浄後、９０ｏｏ、３時間で減圧乾燥を行なっているのは
当然である。

実施例 ３ 同じ原料コールタールピッチから試作したそれぞれ異な
った８成分量を含有する球晶Ａ，Ｂ，Ｄ，ＥおよびＦを
原料として、不活性雰囲気中において、各原料について
それぞれの成形焼成品が最高の嵩密度を示す最適の蝦鱗
条件で股焼を行なつた。

次いで得られた股蛭品をそれぞれ前記実施例１と同様に
成形焼成を行ない、焼成中に割れや膨れの現象を生じる
ことなく良好な焼成品を得た。

かくして得られた焼成品の高密度と原料球晶中の８成分
含有量との関係を第４図に示す。すなわち、第４図は横
軸に股暁前における８−レジン量％を、縦軸に焼成品の
嵩密度夕／洲を表わす。図中の記号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ
およびＦは、それぞれ該焼成品に対応する原料球晶の種
類を、数値は原料球晶の３成分含有量を示す。第４図か
ら明らかなように、原料球晶中の８成分含有量が多いも
のほど、蝦鱗処理を行なって成形、焼成して得られる焼
成品の嵩密度は高くなっており、高密度炭素材用原料向
けとして好ましいことが判る。

また、次の表−３には、原料Ｄ（Ｂ成分４．６重量％）
、原料Ｅ（３成分１４．７重量％）それぞれの股暁後の
分析値を示す。

表−３ 殿焼品の分析値

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１における焼成品並びに黒鉛化
品について股競温度と高密度との関係を示す線図、第２
図は同じくその股嬢温度と曲げ強さとの関係を示す線図
、第３図は同じくその蝦燐温度と固有抵抗との関係を示
す線図、第４図は本発明に係る原料球晶の８成分含有量
と股暁後の焼成品の高密度との関係を示す線図、第５図
ａ，ｂは本発明の実施例２における焼成品（蝦競工程を
経てもの）の外観を示すそれぞれ平面図および側面図、
および第６図ａ，ｂは第５図に比較するため暇暁工程を
経ない原料球晶からの焼成品を示すそれぞれ平面図およ
び側面図である。 第１図 第２図 第３図 第５図 第４図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コールタールピツチを３５０〜５００℃の温度にて
   加熱処理し、該加熱処理工程で生成した光学的異方性小
   球体をピツチ中のβ成分と共に溶剤分別した後、溶剤や
   β成分の残存する前記光学的異方性小球体を、次いでさ
   らに不活性雰囲気中において２００〜４５０℃の温度で
   ■焼することを特徴とする高密度炭素材用原料の製造方
   法。