JP2002160969A - Method for manufacturing glassy carbon porous material - Google Patents

Method for manufacturing glassy carbon porous material

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JP2002160969A
JP2002160969A JP2000355597A JP2000355597A JP2002160969A JP 2002160969 A JP2002160969 A JP 2002160969A JP 2000355597 A JP2000355597 A JP 2000355597A JP 2000355597 A JP2000355597 A JP 2000355597A JP 2002160969 A JP2002160969 A JP 2002160969A
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glassy carbon
resin
porous
thermosetting
producing
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Kenichi Asaumi
研一 浅海
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Nisshinbo Industries Inc
Nisshin Spinning Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a high quality glassy carbon porous material easily and economically. SOLUTION: The method for manufacturing the glassy carbon porous material comprises the steps of (A) crushing waste parts manufactured from a glassy carbon by means of a crusher, (B) screening the crushed powders obtained in the step A into a particle size of less than 800 μm by means of a sieve or a sieving machine, (C) mixing the crushed and screened powders obtained in the step B with a heat curing resin and a solvent and then kneading, (D) preforming the kneaded resin obtained in the step C by charging into a forming vessel of a desired shape, (E) obtaining a porous heat cured matter of the desired shape by heat curing the kneaded resin charged into the forming vessel in the step D until a releasable hardness, and (F) firing the porous heat cured member obtained in the step E at a temperature of 800 deg.C or higher and in an inert gas atmosphere.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス状カーボン
多孔体の製造方法に関し、さらに詳しくは、ガラス状カ
ーボン製の使用済み部品から、ガラス状カーボン多孔体
を容易かつ経済的に製造することができる方法に関す
る。
The present invention relates to a method for producing a glassy carbon porous material, and more particularly, to a method for easily and economically producing a glassy carbon porous material from a used component made of glassy carbon. On how you can do it.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、ガラス状カーボンを含めて炭
素多孔体を製造する方法は、種々知られている。例え
ば、フェノール樹脂やフラン樹脂硬化物を用いる方法、
メラミン、ウレタン、フェノール等の樹脂発泡体を焼成
する方法、或いはC/C複合材料前駆体から製造する方
法などが挙げられる。これらの内、特に、ガラス状カー
ボン多孔体を製造する方法としては、炭素繊維やウレタ
ンフォーム(発泡体)に、熱硬化性樹脂を含浸させ、乾
燥後、不活性ガス雰囲気中の高温で焼成して多孔体を得
る方法や、微小球状の熱硬化性樹脂を、同種の液状熱硬
化性樹脂で混練、成形し、乾燥後、不活性ガス雰囲気中
の高温で焼成して多孔体を得る方法などが知られてい
る。また、特開平6−32677号公報では、ポリカル
ボジイミド樹脂が含浸したメラミン樹脂発泡体、ウレタ
ン樹脂発泡体等の樹脂発泡体を炭化して炭素多孔体を得
る方法が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various methods for producing a porous carbon material including glassy carbon have been known. For example, a method using a phenol resin or a cured furan resin,
Examples include a method of firing a resin foam such as melamine, urethane, and phenol, and a method of manufacturing from a C / C composite material precursor. Among these, particularly, a method for producing a glassy carbon porous body includes impregnating a carbon fiber or urethane foam (foam) with a thermosetting resin, drying, and firing at a high temperature in an inert gas atmosphere. Or a method of obtaining a porous body by kneading and molding a micro-spherical thermosetting resin with the same kind of liquid thermosetting resin, drying, and then firing at a high temperature in an inert gas atmosphere to obtain a porous body. It has been known. JP-A-6-32677 discloses a method of carbonizing a resin foam such as a melamine resin foam or a urethane resin foam impregnated with a polycarbodiimide resin to obtain a porous carbon material.

【0003】しかし、ガラス状カーボン多孔体を製造す
る際、炭素繊維やウレタンフォームを用いる方法では、
基材となる炭素繊維やウレタンフォームに不純物が含ま
れているために、高純度が要求される用途、例えば浄水
器フィルター用途などには使用できない等の問題がある
ことや、また、炭素繊維の場合は、炭素繊維自体が高価
であって、その結果、多孔体製品が高価なものになる等
の問題があり、さらに、微小球状の熱硬化性樹脂を用い
る方法では、炭素繊維と同様に、微小球状の熱硬化性樹
脂の製造コストが高く、多孔体製品が高価なものになる
等の問題があった。
[0003] However, when producing a glassy carbon porous material, a method using carbon fiber or urethane foam involves the following.
Because impurities are contained in carbon fiber or urethane foam as a base material, there is a problem that it cannot be used for applications requiring high purity, such as water purifier filter applications, In such a case, the carbon fiber itself is expensive, and as a result, there is a problem that the porous product becomes expensive.In addition, in the method using a thermosetting resin having a small spherical shape, like the carbon fiber, There are problems that the production cost of the micro-sphere thermosetting resin is high and the porous product becomes expensive.

【0004】そのため、従来の方法により、ガラス状カ
ーボン多孔体を製造する方法では、上記のような品質と
経済性などの問題があるために、容易かつ経済的な方法
で製造し、そして高品質のものを得ることができるガラ
ス状カーボン多孔体の製造方法が強く望まれていた。
[0004] Therefore, in the method of producing a glassy carbon porous body by the conventional method, there are problems such as the above-mentioned quality and economy. There has been a strong demand for a method for producing a glassy carbon porous body that can obtain the above.

【0005】一方、材質がガラス状カーボンであるプラ
ズマ発生装置やCVD装置用電極などの使用済み品は、
再利用せずに現状廃棄されているため、廃棄費用もかか
ることもあって、その有効利用も強く望まれていた。
On the other hand, used products such as plasma generators and electrodes for CVD devices whose material is glassy carbon are:
Since it is currently discarded without being reused, there is also a cost for disposal, and its effective use has been strongly desired.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来のガラス状カーボン多孔体の製造方法が持つ問題点
を解消し、高品質なガラス状カーボン多孔体を、容易か
つ経済的に得られるガラス状カーボン多孔体の製造方法
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional method for producing a porous glassy carbon material and to obtain a high-quality porous glassy carbon material easily and economically. To provide a method for producing a porous glassy carbon material.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題に
鑑み、ガラス状カーボン多孔体の製造方法について鋭意
検討を行った結果、今まで廃棄されていたガラス状カー
ボン製のプラズマ発生装置用電極などの使用済み品を多
孔体の原料とし、粉砕、ふるい分け、熱硬化性樹脂及び
溶媒との混練、予備成形、成形、及び焼成に至る多工程
にわたる特定の処理を行ったところ、高品質なガラス状
カーボン多孔体が容易かつ経済的に得られることを見出
した。本発明は、これらの知見に基づいて完成に至った
ものである。
Means for Solving the Problems In view of the above problems, the present inventor has conducted intensive studies on a method of manufacturing a glassy carbon porous body. Used materials such as electrodes as raw materials for porous materials, and crushing, sieving, kneading with thermosetting resin and solvent, preforming, molding, and performing specific processing over multiple steps from firing, high quality It has been found that a glassy carbon porous material can be obtained easily and economically. The present invention has been completed based on these findings.

【0008】すなわち、本発明の第1の発明によれば、
(A)ガラス状カーボン製の使用済み部品を、粉砕機に
より粉砕する工程、(B)工程Aで得られた粉砕粉を、
ふるい網又はふるい分け機械により、粒径が800μm
未満にふるい分けする工程、(C)工程Bで得られた粉
砕ふるい分け品と、熱硬化性樹脂及び溶媒とを混練する
工程、(D)工程Cで得られた混練樹脂を、所望形状の
成形容器に入れ予備成形する工程、(E)工程Dの成形
容器に入った混練樹脂を、離型可能な硬さまで熱硬化
し、所望形状の多孔性熱硬化物を得る工程、及び(F)
工程Eで得られた多孔性熱硬化物を、不活性ガス雰囲気
中にて、800℃以上の温度で焼成する工程、からなる
ことを特徴とするガラス状カーボン多孔体の製造方法が
提供される。
That is, according to the first aspect of the present invention,
(A) a step of pulverizing a used part made of glassy carbon with a pulverizer, (B) a pulverized powder obtained in the step A,
800μm particle size by sieve net or sieving machine
(C) a step of kneading the pulverized and sieved product obtained in step B, a thermosetting resin and a solvent, and (D) a kneaded resin obtained in step C. And (E) a step of thermosetting the kneaded resin in the molding container of step D to a releasable hardness to obtain a porous thermosetting product having a desired shape; and (F)
B. Sintering the porous thermoset obtained in step E in an inert gas atmosphere at a temperature of 800 ° C. or higher. .

【0009】また、本発明の第2の発明によれば、第1
の発明において、工程Bで得られた粉砕ふるい分け品の
粒径は、500μm未満であることを特徴とするガラス
状カーボン多孔体の製造方法が提供される。
Further, according to the second aspect of the present invention, the first aspect
In the invention, a particle size of the pulverized and sieved product obtained in the step B is less than 500 μm, and a method for producing a glassy carbon porous material is provided.

【0010】さらに、本発明の第3の発明によれば、第
1又は2の発明において、工程Cで混練される熱硬化性
樹脂は、フェノール樹脂又はフラン樹脂であることを特
徴とするガラス状カーボン多孔体の製造方法が提供され
る。
Furthermore, according to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the thermosetting resin kneaded in the step C is a phenol resin or a furan resin. A method for producing a porous carbon material is provided.

【0011】さらにまた、本発明の第4の発明によれ
ば、第1〜3のいずれかの発明において、工程Cで混練
される熱硬化性樹脂の量は、粉砕ふるい分け品100重
量部に対して、30〜200重量部であることを特徴と
するガラス状カーボン多孔体の製造方法が提供される。
Further, according to the fourth invention of the present invention, in any one of the first to third inventions, the amount of the thermosetting resin kneaded in the step C is 100 parts by weight of the pulverized and sieved product. Thus, a method for producing a glassy carbon porous material, which is 30 to 200 parts by weight, is provided.

【0012】一方、本発明の第5の発明によれば、第1
〜第4のいずれかの発明により得られるガラス状カーボ
ン多孔体が提供される。
On the other hand, according to the fifth aspect of the present invention, the first
The present invention provides a glassy carbon porous body obtained by any one of the fourth to fourth inventions.

【0013】本発明は、上記した如く、ガラス状カーボ
ン製の使用済み部品を用い、高品質で、容易かつ経済的
なガラス状カーボン多孔体の製造方法に係わるものであ
るが、その好ましい態様としては、次のものが包含され
る。
As described above, the present invention relates to a high-quality, easy and economical method for producing a glassy carbon porous body using a used part made of glassy carbon. Includes the following:

【0014】(1)本発明の第1又は2の発明におい
て、工程Bで得られた粉砕品の粒径は、200μm未満
であることを特徴とするガラス状カーボン多孔体の製造
方法。 (2)本発明の第4の発明において、粉砕ふるい分け品
と、熱硬化性樹脂との混練割合は、粉砕ふるい分け品1
00重量部に対して、熱硬化性樹脂40〜150重量部
であることを特徴とするガラス状カーボン多孔体の製造
方法。 (3)本発明の第1の発明において、焼成温度が100
0〜3000℃であることを特徴とするガラス状カーボ
ン多孔体の製造方法。
(1) A method for producing a porous glassy carbon material according to the first or second aspect of the present invention, wherein the particle size of the pulverized product obtained in the step B is less than 200 μm. (2) In the fourth invention of the present invention, the kneading ratio of the pulverized and sieved product and the thermosetting resin is the same as that of the pulverized and sieved product 1
A method for producing a glassy carbon porous body, wherein 40 to 150 parts by weight of a thermosetting resin is added to 00 parts by weight. (3) In the first aspect of the present invention, the firing temperature is 100
A method for producing a glassy carbon porous material, which is performed at 0 to 3000 ° C.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明のガラス状カーボン多孔体の製造方法は、
図1に示すように次の6工程からなることを特徴とす
る。 (A)粉砕工程:ガラス状カーボン製の使用済み部品
を、粉砕機により粉砕する工程 (B)ふるい分け工程:工程Aで得られた粉砕粉を、ふ
るい網又はふるい分け機械により、粒径が800μm未
満にふるい分けする工程 (C)混練工程:工程Bで得られた粉砕ふるい分け品
と、熱硬化性樹脂及び溶媒とを混練する工程 (D)予備成形工程:工程Cで得られた混練樹脂を、所
望形状の成形容器に入れ、予備成形する工程 (E)成形(熱硬化)工程:工程Dの成形容器に入った
混練樹脂を、離型可能な硬さまで熱硬化し、所望形状の
多孔性熱硬化物を得る工程 (F)焼成工程:工程Eで得られた多孔性熱硬化物を、
不活性ガス雰囲気中にて、800℃以上の温度で焼成す
る工程
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. The method for producing a glassy carbon porous body of the present invention comprises:
As shown in FIG. 1, the method comprises the following six steps. (A) Pulverizing step: a step of pulverizing a used part made of glassy carbon with a pulverizer (B) Sieving step: The pulverized powder obtained in step A is sieved with a sieve net or a sieving machine to a particle size of less than 800 μm. (C) Kneading step: a step of kneading the pulverized sieving product obtained in step B, a thermosetting resin and a solvent (D) Preforming step: kneading the kneaded resin obtained in step C (E) Molding (thermosetting) step: The kneaded resin in the molding container of step D is thermoset to a releasable hardness, and porous thermosetting of a desired shape (F) Firing step: The porous thermoset obtained in step E is
Firing at a temperature of 800 ° C. or more in an inert gas atmosphere

【0016】1.粉砕工程(A) 本発明のガラス状カーボン多孔体の製造方法では、先
ず、ガラス状カーボン製の使用済み部品を、粉砕機によ
り粉砕する工程、すなわち粉砕工程が採られる。ガラス
状カーボン多孔体の原料として用いるガラス状カーボン
製の使用済み部品は、材質がガラス状カーボンであるプ
ラズマ発生装置やCVD装置用の電極やサセプター、そ
の他部材などの使用済み品が挙げられるが、半導体用途
などの高純度グレードの使用済み品が好ましい。
1. Pulverizing Step (A) In the method for producing a glassy carbon porous body of the present invention, first, a step of pulverizing a used part made of glassy carbon with a pulverizer, that is, a pulverizing step is employed. The used glass-carbon used parts used as the raw material of the glass-like carbon porous body include electrodes and susceptors for plasma generators and CVD apparatuses whose material is glass-like carbon, and used members such as other members. A high-purity grade used product such as a semiconductor application is preferable.

【0017】使用済み部品のガラス状カーボンとして
は、難黒鉛化性炭素又はハードカーボンとも称されるも
のであり、有機物質の固相炭化により生成したものであ
れば、どのような原料及び製法のものでもよく、特に限
定されない。ガラス状カーボンの原料としては、フェノ
ール樹脂、フラン樹脂、ポリカルボジイミド樹脂などの
熱硬化性樹脂、及び熱可塑性樹脂などが挙げられ、ま
た、製法としては、これらの原料をもとに各種のものが
提案されている。また、ガラス状カーボン単体のものが
好ましいが、ガラス状カーボン単体の他に、樹脂硬化粉
末や炭素繊維などを混入し、特性改善したものでもよ
い。
The vitreous carbon of the used part is also referred to as non-graphitizable carbon or hard carbon, and any raw material and production method may be used as long as it is produced by solid phase carbonization of an organic substance. May be used and is not particularly limited. Examples of the raw material of the glassy carbon include a thermosetting resin such as a phenol resin, a furan resin, and a polycarbodiimide resin, a thermoplastic resin, and the like. Proposed. In addition, a glassy carbon simple substance is preferable, but in addition to the glassy carbon simple substance, a resin cured powder, carbon fiber, or the like may be mixed to improve properties.

【0018】粉砕機としては、ガラス状カーボン製の使
用済み部品を、粒径が800μm未満、好ましくは50
0μm未満に粉砕できるものであれば、特に限定されな
いが、中間粉砕機や微粉砕機が好ましい。そのような粉
砕機としては、ドッジクラッシャー、ボールミル、チュ
ーブミル、ロッドミル、カッターミル、ロータリーカッ
ターなどが挙げられる。
As the pulverizer, a used part made of glassy carbon is used to reduce the particle size to less than 800 μm, preferably 50 μm.
There is no particular limitation as long as it can be crushed to less than 0 μm, but an intermediate crusher or a fine crusher is preferable. Examples of such a pulverizer include a dodge crusher, a ball mill, a tube mill, a rod mill, a cutter mill, a rotary cutter and the like.

【0019】2.ふるい分け工程(B) 次に、前工程(A)で得られたガラス状カーボン製の粉
砕粉を、ふるい網又はふるい分け機械により、粒径が8
00μm未満にふるい分けする工程、すなわちふるい分
け工程が行われる。本発明においては、ふるい分け操作
は、大粒粉の除去のために行われる。ガラス状カーボン
製の粉砕粉の粒径が800μm以上であれば、焼成して
多孔体を作製するときに、形状が保てなくなるので、本
発明では用いない。そのために、粉砕粉の粒径を800
μm未満、好ましくは500μm未満、さらに好ましく
は200μm未満にふるい分けし、その粒径のふるい分
け品を本発明においては用いる。
2. Sieving step (B) Next, the glassy carbon pulverized powder obtained in the previous step (A) is sieved with a sieve mesh or a sieving machine to a particle size of 8%.
The step of sieving to less than 00 μm, that is, the sieving step is performed. In the present invention, the sieving operation is performed to remove large flour. If the particle diameter of the pulverized powder made of glassy carbon is 800 μm or more, the shape cannot be maintained when the porous body is produced by firing, and therefore, it is not used in the present invention. Therefore, the particle size of the pulverized powder is 800
It is sieved to less than μm, preferably less than 500 μm, more preferably less than 200 μm, and the sieved product having the particle size is used in the present invention.

【0020】ふるい網又はふるい分け機械としては、ガ
ラス状カーボン製の使用済み部品の粉砕粉を、上記した
粒径が800μm未満、好ましくは500μm未満、さ
らに好ましくは200μm未満にふるい分けできるもの
であれば、特に限定されない。
As a sieve net or a sieving machine, any one capable of sifting the ground powder of a used part made of glassy carbon to a particle size of less than 800 μm, preferably less than 500 μm, and more preferably less than 200 μm, There is no particular limitation.

【0021】3.混練工程(C) 次に、前工程(B)で得られた粉砕ふるい分け品と、熱
硬化性樹脂及び溶媒とを混練する工程、すなわち混練工
程が行われる。本発明で得られるガラス状カーボン多孔
体において、熱硬化性樹脂は、バインダーとして機能す
るものであって、ガラス状カーボン製の粉砕品とこの熱
硬化性(バインダー)樹脂の構成(種類、量)などを調
整することにより、機械的強度が強く、一定の形状を有
する高性能の多孔体を得ることができる。
3. Kneading Step (C) Next, a step of kneading the pulverized and sieved product obtained in the previous step (B), a thermosetting resin and a solvent, that is, a kneading step is performed. In the porous glassy carbon material obtained in the present invention, the thermosetting resin functions as a binder, and the composition (type and amount) of the pulverized product made of glassy carbon and the thermosetting (binder) resin By adjusting such factors, a high-performance porous body having high mechanical strength and a certain shape can be obtained.

【0022】熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、
エポキシ樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂などが挙げられ、ガラス状カーボンの原料
として用いられるフェノール樹脂やフラン樹脂などが好
ましい。また、熱可塑性樹脂に硬化剤を配合して熱硬化
性樹脂の機能をもつものも用いることができ、例えば、
ノボラック型フェノール樹脂に硬化剤としてヘキサメチ
レンテトラミンを配合したものなども用いることができ
る。
As the thermosetting resin, a phenol resin,
Examples thereof include an epoxy resin, a furan resin, a melamine resin, and an unsaturated polyester resin, and a phenol resin or a furan resin used as a raw material of glassy carbon is preferable. Further, a compound having a function of a thermosetting resin by blending a curing agent with a thermoplastic resin can also be used.
Novolak-type phenol resin mixed with hexamethylenetetramine as a curing agent can also be used.

【0023】溶媒としては、ガラス状カーボン製の粉砕
品と熱硬化性(バインダー)樹脂とをうまく混練させ、
次工程の成形工程や焼成工程で揮発消失するものであれ
ば、特に限定されず、例えば、メタノールやエタノー
ル、或いはテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチル
アセトアミドなどが挙げられる。
As a solvent, a pulverized product made of glassy carbon and a thermosetting (binder) resin are kneaded well,
There is no particular limitation as long as it volatilizes and disappears in the subsequent molding step and firing step, and examples thereof include methanol, ethanol, tetrahydrofuran, dioxane, and dimethylacetamide.

【0024】混練機としては、ガラス状カーボン製の粉
砕品、熱硬化性(バインダー)樹脂、及び溶媒を均一に
分散させてくれるものであれば、特に限定されない。そ
のような混練機としては、ミキシングロール、バンバリ
ミキサー、インターナルミキサー、ニ軸連続ミキサーな
どが挙げられる。また、ガラス状カーボン製の粉砕品、
熱硬化性(バインダー)樹脂、及び溶媒を均一に分散さ
せてくれるものであれば、混合機を用いてもよく、混合
機としては、ボールミル、ペブルミル、リボンミキサ
ー、スーパーミキサーなどが挙げられる。
The kneader is not particularly limited as long as it can uniformly disperse a pulverized product made of glassy carbon, a thermosetting (binder) resin, and a solvent. Examples of such a kneader include a mixing roll, a Banbury mixer, an internal mixer, and a twin-screw continuous mixer. Also, pulverized products made of glassy carbon,
A mixer may be used as long as it can uniformly disperse the thermosetting (binder) resin and the solvent. Examples of the mixer include a ball mill, a pebble mill, a ribbon mixer, and a super mixer.

【0025】ガラス状カーボン製の粉砕品と熱硬化性樹
脂との混練時の配合割合は、ガラス状カーボン製の粉砕
品100重量部に対して、熱硬化性樹脂30〜200重
量部、好ましくは40〜150重量部である。また、溶
媒の配合割合は、ガラス状カーボン製の粉砕品と熱硬化
性樹脂とを、うまく混練させる量が適宜選択され、配合
される。
The mixing ratio of the pulverized product made of glassy carbon and the thermosetting resin at the time of kneading is 30 to 200 parts by weight of the thermosetting resin, preferably 100 parts by weight of the pulverized product made of glassy carbon. It is 40 to 150 parts by weight. As for the mixing ratio of the solvent, an amount for properly kneading the pulverized product made of glassy carbon and the thermosetting resin is appropriately selected and mixed.

【0026】4.予備成形工程(D) 次に、前工程Cで得られた混練樹脂を所望形状の成形容
器に入れ、予備成形する工程、すなわち予備成形工程が
行われる。本発明においては、得られたガラス状カーボ
ン多孔体の用途に応じて、所望形状、例えば円形や角形
などの成形容器が用いられる。成形容器としては、特に
限定されないが、次の工程を考慮すれば耐熱性のものが
好ましい。プラスチック製、例えばポリプロピレン製の
成形容器でもよいし、金属製、例えばステンレス製の成
形容器でもよいし、また、圧縮成形などに用いられる金
型でもよい。本工程では、成形条件を特に規定せず、熱
と圧力をかけて流動化させ、金型や成形容器を用いて所
定の形状に賦形すればよい。
4. Preforming step (D) Next, a step of putting the kneaded resin obtained in the preceding step C into a forming container having a desired shape and performing preforming, that is, a preforming step is performed. In the present invention, a molded container having a desired shape, for example, a circular or square shape, is used depending on the use of the obtained glassy carbon porous body. The molding container is not particularly limited, but is preferably a heat-resistant container in consideration of the following steps. A molded container made of plastic, for example, polypropylene, a molded container made of metal, for example, stainless steel, or a mold used for compression molding may be used. In this step, the molding conditions are not particularly specified, and the fluidization may be performed by applying heat and pressure, and the molding may be performed into a predetermined shape using a mold or a molding container.

【0027】5.成形(熱硬化)工程(E) 続いて、前工程(D)の成形容器に入った混練樹脂を、
離型可能な硬さまで熱硬化し、所望形状の多孔性熱硬化
物を得る工程、すなわち成形(熱硬化)工程が行われ
る。成形(熱硬化)条件としては、混練樹脂を、成形容
器から離型可能な硬さまで熱硬化するのであれば、特に
限定されない。熱硬化の温度としては、最大150〜2
00℃である。通常、プラスチック製の成形容器であれ
ば、例えば70〜90℃の温度で1〜2日かけて熱硬化
させ、多孔性の熱硬化物を得る。
5. Molding (thermosetting) step (E) Subsequently, the kneaded resin in the molding container of the preceding step (D) is
A step of thermosetting to a releasable hardness to obtain a porous thermosetting product of a desired shape, that is, a molding (thermosetting) step is performed. The molding (thermal curing) conditions are not particularly limited as long as the kneaded resin is thermally cured to a hardness that can be released from the molding container. The maximum temperature for thermosetting is 150-2.
00 ° C. Usually, if it is a molded container made of plastic, it is thermoset at a temperature of, for example, 70 to 90 ° C. for 1 to 2 days to obtain a porous thermosetting product.

【0028】6.焼成工程(F) 次に、前工程(E)で得られた多孔性熱硬化物を、不活
性ガス雰囲気中にて、800℃以上の温度で焼成する工
程、すなわち焼成工程が行われる。不活性ガスとして
は、通常窒素やアルゴンガスが用いられ、非酸化性雰囲
気下で焼成される。また、不活性ガス雰囲気に変えて、
真空中で焼成してもよい。焼成温度としては、800℃
以上の温度が必要で、好ましくは1000〜3000℃
である。この時の昇温速度は、特に限定されないが、品
質のよい多孔体を得るために、10℃/分以下、特に5
℃/分以下が望ましい。こうして、バインダー樹脂とし
て用いた熱可塑性樹脂が主として焼成され、その結果、
熱可塑性樹脂の炭素のみが残って(他は消失)ガラス状
カーボンとなり、原料のガラス状カーボン製のふるい分
け品と共に、均一なガラス状カーボン多孔体が得られ
る。
6. Firing Step (F) Next, a step of firing the porous thermoset obtained in the preceding step (E) at a temperature of 800 ° C. or more in an inert gas atmosphere, that is, a firing step is performed. As the inert gas, usually, nitrogen or argon gas is used, and it is fired in a non-oxidizing atmosphere. Also, change to an inert gas atmosphere,
It may be fired in a vacuum. 800 ° C as firing temperature
The above temperature is required, preferably 1000-3000 ° C
It is. The heating rate at this time is not particularly limited, but is not more than 10 ° C./min, especially 5
C./min or less is desirable. Thus, the thermoplastic resin used as the binder resin is mainly baked, and as a result,
Only the carbon of the thermoplastic resin remains (others disappear) to become glassy carbon, and a uniform glassy carbon porous body can be obtained together with the raw glassy carbon sieved product.

【0029】本発明のガラス状カーボン多孔体の製造方
法により、得られたガラス状カーボン多孔体は、800
℃以上の温度で焼成しているために、純度的に高品質で
あり、機械的強度にも優れている。得られたガラス状カ
ーボン多孔体の物性としては、種々の製造条件、例えば
原料や熱硬化性樹脂の配合割合等により異なるが、例え
ば、かさ密度が600〜800kg/m、気孔率が2
0〜50%、圧縮強度が100〜300kg/cm
ある。原料のガラス状カーボン製の使用済み品は、元々
廃棄物であるために、多孔体を製造するのに低コストで
すみ、経済的である。また、不要になったガラス状カー
ボン製の使用済み品の電極などの廃棄費用も削減でき
る。さらに、本発明のガラス状カーボン多孔体の製造方
法自体も、上述したように、複雑な工程がなく、容易か
つ経済的である。
Method for producing the porous glassy carbon material of the present invention
The glassy carbon porous body obtained by the method is 800
Since it is fired at a temperature of ℃ or higher, high quality
It has excellent mechanical strength. The resulting glassy mosquito
The physical properties of the porous carbon material include various production conditions, for example,
Depends on the raw materials and the mixing ratio of the thermosetting resin, etc.
If the bulk density is 600-800kg / m3Porosity is 2
0-50%, compressive strength 100-300kg / cm 2so
is there. Used glass-like carbon used materials are originally
Low cost for producing porous material because it is waste
It's economical. Also, the glassy car that is no longer needed
The disposal cost of used Bonn-made electrodes can be reduced.
You. Further, the method for producing the glassy carbon porous body of the present invention
As mentioned above, the method itself has no complicated processes and is easy
One is economical.

【0030】本発明の製造方法により得られたガラス状
カーボン多孔体は、高純度、高強度であるために、フィ
ルター、濾過材、吸着材(剤)、触媒、燃料電池やコン
デンサー用電極基材などに好適に用いることができる。
Since the glassy carbon porous material obtained by the production method of the present invention has high purity and high strength, it can be used as a filter, a filter, an adsorbent (agent), a catalyst, an electrode substrate for a fuel cell or a capacitor. And the like.

【0031】[0031]

【実施例】以下に、本発明について実施例及び比較例を
挙げて更に詳細に説明するが、本発明は、これらの実施
例に特に限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not particularly limited to these examples.

【0032】[実施例1]ガラス状カーボン製6インチ
プラズマエッチング電極の使用済み品と、バインダーで
ある熱硬化性樹脂として、フェノール樹脂(群栄化学工
業製PL−4804)を用い、次の手順でガラス状カー
ボン多孔体を作製した。この作製したガラス状カーボン
多孔体のかさ密度、圧縮強度、気孔率などの物性評価を
表1に示す。得られた多孔体は、圧力を受ける流体用の
フィルターとして十分高い圧縮強度を有していた。尚、
圧縮強度は、JIS R7212により測定評価し、ダ
スト脱離は、目視評価した。 工程A(粉砕工程):ガラス状カーボン製プラズマエッ
チング電極の使用済み品を、カッターミルを用いて粉砕
する。 工程B(ふるい分け工程):工程Aで得られた粉砕粉か
ら、200μmのメッシュを用いて、200μm未満の
粉砕粉のみを取り出す。 工程C(混練工程):工程Bで得られた200μm未満
の粉砕ふるい分け品100gと、熱硬化性樹脂100
g、及び溶媒としてのメタノール100mlを混練す
る。 工程D(予備成形工程):工程Cの混練樹脂をポリプロ
ピレン製の円形成形容器に入れる。 工程E(成形/熱硬化工程):成形容器に入れた混練樹
脂を、順次70℃で20時間、80℃で10時間、及び
85℃で10時間かけて熱硬化させ、径100mm、厚
さ15mmの多孔性の硬化物を得る。 工程F(焼成工程):多孔性の硬化物を、不活性ガス
(窒素)雰囲気中にて、1℃/分の昇温速度で1200
℃迄昇温して焼成し、その後冷却して、ガラス状カーボ
ンの多孔体を得る。
Example 1 A used product of a 6-inch plasma-etched electrode made of glassy carbon and a phenol resin (PL-4804 manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd.) as a thermosetting resin as a binder were used in the following procedure. To produce a glassy carbon porous body. Table 1 shows evaluations of physical properties such as bulk density, compressive strength, and porosity of the produced glassy carbon porous body. The obtained porous body had sufficiently high compressive strength as a filter for a fluid subjected to pressure. still,
Compressive strength was measured and evaluated according to JIS R7212, and dust detachment was visually evaluated. Step A (pulverizing step): A used product of a glassy carbon plasma etching electrode is pulverized using a cutter mill. Step B (sieving step): From the pulverized powder obtained in step A, only a pulverized powder of less than 200 μm is taken out using a 200 μm mesh. Step C (kneading step): 100 g of the pulverized and sieved product having a size of less than 200 μm obtained in step B, and thermosetting resin 100
g, and 100 ml of methanol as a solvent are kneaded. Step D (preliminary molding step): The kneaded resin of step C is placed in a circular molded container made of polypropylene. Step E (molding / thermosetting step): The kneaded resin put in the molding container is thermoset sequentially at 70 ° C. for 20 hours, at 80 ° C. for 10 hours, and at 85 ° C. for 10 hours to have a diameter of 100 mm and a thickness of 15 mm. To obtain a porous cured product of Step F (firing step): The porous cured product is heated to 1200 ° C. in an inert gas (nitrogen) atmosphere at a rate of 1 ° C./min.
The temperature was raised to 0 ° C., followed by firing, followed by cooling to obtain a glassy carbon porous body.

【0033】[実施例2]実施例1の工程Bにおいて、
50μmと200μmのメッシュを用いて、50μm以
上、200μm未満の粉砕粉のみを取り出した以外は、
実施例1と同様にして、ガラス状カーボン多孔体を作製
した。この作製したガラス状カーボン多孔体のかさ密
度、圧縮強度、気孔率などの物性評価を表1に示す。得
られた多孔体は、圧力を受ける流体用のフィルターとし
て十分高い圧縮強度を有していた。
Example 2 In step B of Example 1,
Using a mesh of 50 μm and 200 μm, except for taking out only pulverized powder of 50 μm or more and less than 200 μm,
In the same manner as in Example 1, a glassy carbon porous body was produced. Table 1 shows evaluations of physical properties such as bulk density, compressive strength, and porosity of the produced glassy carbon porous body. The obtained porous body had sufficiently high compressive strength as a filter for a fluid subjected to pressure.

【0034】[比較例1]実施例1の工程A、Bにおい
て、粉砕粉として平均粒径50μmの球状黒鉛を用いた
以外は、実施例1と同様にして、黒鉛粉末をガラス状カ
ーボンで結合した多孔体を作製した。この多孔体のかさ
密度、圧縮強度、気孔率などの物性評価を表1に示す。
得られた多孔体は、圧力を受ける流体用のフィルターと
しては圧縮強度が不十分であった。
Comparative Example 1 Graphite powder was bonded with glassy carbon in the same manner as in Example 1 except that spherical graphite having an average particle diameter of 50 μm was used as the pulverized powder in Steps A and B of Example 1. A porous body was prepared. Table 1 shows the evaluation of physical properties such as bulk density, compressive strength, and porosity of the porous body.
The obtained porous body had insufficient compressive strength as a filter for a fluid under pressure.

【0035】[比較例2]実施例1の工程Bにおいて、
粉砕粉として粒径が50μm以上、1mm未満の粉砕粉
のみを取り出した以外は、実施例1と同様にして、多孔
性の硬化物を得た。しかし、この硬化物を実施例1と同
様に焼成すると、粉砕粉同士が接着されず、多孔体とし
ての形状を維持できなかった。
[Comparative Example 2] In step B of Example 1,
A porous cured product was obtained in the same manner as in Example 1 except that only the pulverized powder having a particle size of 50 μm or more and less than 1 mm was taken out as the pulverized powder. However, when this cured product was fired in the same manner as in Example 1, the pulverized powder was not adhered to each other, and the shape as a porous body could not be maintained.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】表1から明らかなように、実施例1、2で
得られたガラス状カーボン多孔体は、ダスト脱離評価は
良好であり、圧縮強度も200kg/cmもあるのに
対し、比較例1の、原料として球状黒鉛を用いた場合
は、ダスト脱離が多く、圧縮強度も70kg/cm
あり、悪かった。また、比較例2の、原料のガラス状カ
ーボンの粒径が800μmを超えるものを含む場合は、
前記したように、焼成しても多孔体としての形状を維持
できなかった。
As is evident from Table 1, the glassy carbon porous bodies obtained in Examples 1 and 2 have a good evaluation of dust desorption, and have a compressive strength of 200 kg / cm 2 , whereas the comparative examples have a compressive strength of 200 kg / cm 2. When spheroidal graphite was used as a raw material in Example 1, dust desorption was large and the compressive strength was 70 kg / cm 2 , which was poor. In addition, in the case of Comparative Example 2 in which the raw material glassy carbon has a particle diameter of more than 800 μm,
As described above, the shape as a porous body could not be maintained even after firing.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明のガラス状カーボン多孔体の製造
方法は、原料に、元々廃棄物であるガラス状カーボン製
の使用済み品を用いているために、多孔体を製造するの
に低コストですみ、さらに、複雑な工程がなく、容易か
つ経済的である。また、本製造法により得られたガラス
状カーボン多孔体は、純度的に高品質であり、機械的強
度にも優れている。
According to the method for producing a porous glassy carbon material of the present invention, since a used product made of glassy carbon, which is originally a waste, is used as a raw material, low cost production of the porous material is achieved. Furthermore, there is no complicated process, and it is easy and economical. Further, the glassy carbon porous body obtained by the present production method is high in purity and excellent in mechanical strength.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、ガラス状カーボン多孔体の製造工程を
示す図である。
FIG. 1 is a view showing a manufacturing process of a glassy carbon porous body.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)ガラス状カーボン製の使用済み部
品を、粉砕機により粉砕する工程、(B)工程Aで得ら
れた粉砕粉を、ふるい網又はふるい分け機械により、粒
径が800μm未満にふるい分けする工程、(C)工程
Bで得られた粉砕ふるい分け品と、熱硬化性樹脂及び溶
媒とを混練する工程、(D)工程Cで得られた混練樹脂
を、所望形状の成形容器に入れ予備成形する工程、
(E)工程Dの成形容器に入った混練樹脂を、離型可能
な硬さまで熱硬化し、所望形状の多孔性熱硬化物を得る
工程、及び(F)工程Eで得られた多孔性熱硬化物を、
不活性ガス雰囲気中にて、800℃以上の温度で焼成す
る工程、からなることを特徴とするガラス状カーボン多
孔体の製造方法。
(A) a step of pulverizing a used part made of glassy carbon with a pulverizer; (B) a step of pulverizing the pulverized powder obtained in step A with a sieve net or a screening machine to a particle size of less than 800 μm (C) kneading the pulverized and sieved product obtained in step B, a thermosetting resin and a solvent, and (D) mixing the kneaded resin obtained in step C in a molding container having a desired shape. The step of putting and preforming,
(E) a step of thermosetting the kneaded resin in the molding container of Step D to a releasable hardness to obtain a porous thermosetting product having a desired shape; and (F) a step of forming the porous heat obtained in Step E. Cured product,
Baking at a temperature of 800 ° C. or more in an inert gas atmosphere.
【請求項2】 工程Bで得られた粉砕ふるい分け品の粒
径は、500μm未満であることを特徴とする請求項1
記載のガラス状カーボン多孔体の製造方法。
2. The crushed and sieved product obtained in step B has a particle size of less than 500 μm.
The method for producing a glassy carbon porous body according to the above.
【請求項3】 工程Cで混練される熱硬化性樹脂は、フ
ェノール樹脂又はフラン樹脂であることを特徴とする請
求項1又は2記載のガラス状カーボン多孔体の製造方
法。
3. The method for producing a glassy carbon porous body according to claim 1, wherein the thermosetting resin kneaded in step C is a phenol resin or a furan resin.
【請求項4】 工程Cで混練される熱硬化性樹脂の量
は、粉砕ふるい分け品100重量部に対して、30〜2
00重量部であることを特徴とする請求項1〜3のいず
れかに記載のガラス状カーボン多孔体の製造方法。
4. The amount of the thermosetting resin kneaded in the step C is 30 to 2 with respect to 100 parts by weight of the pulverized and sieved product.
The method for producing a glassy carbon porous body according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount is 00 parts by weight.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載のガ
ラス状カーボン多孔体の製造方法により得られるガラス
状カーボン多孔体。
5. A vitreous carbon porous material obtained by the method for producing a vitreous carbon porous material according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113683423A (en) * 2021-08-19 2021-11-23 西安超码科技有限公司 Reticular glassy state porous carbon thin-wall special-shaped part and preparation method thereof
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