JP2002220217A - 炭素フォームおよび該炭素フォームから得られる黒鉛フォーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】均一なセル構造を有し、耐熱性、熱伝導性、化
学安定性、電気伝導性、強度、ガス拡散性などの特性を
有する炭素フォーム、および該炭素フォームから得られ
る黒鉛フォームを提供する。 【解決手段】特定のメソフェーズピッチを０．１ＭＰａ
以上の不活性ガスの加圧下に４００℃以上８００℃以下
の温度で熱処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メソフェーズピッ
チを原料とした、耐熱性や化学的安定性に優れ、均一か
つ連続気泡のセル構造を有する炭素質あるいは黒鉛質炭
素材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】発泡プラスチックなどの樹脂を原料とし
た様々なフォーム材料が、断熱材や緩衝材などに広く応
用されている。しかし最近では、耐熱性、熱伝導性、化
学安定性、電気伝導性、強度、ガス拡散性など、これま
でにない様々な特性が要求される分野、例えば、燃料電
池のガス拡散電極、バイポーラープレートなどへの応用
が考えられているが、これまでの熱可塑性樹脂製のフォ
ームは使用できない。そこで、熱硬化性樹脂フォームや
それを炭化した炭素フォーム、あるいはセラミック製フ
ォームの使用が検討されているが、熱硬化性樹脂ベース
のフォームは難黒鉛化性炭素を形成するため、高温での
耐酸化性や化学反応に対する耐食性が低く、熱伝導性も
十分ではない。また、セラミック製フォームは耐酸化性
には優れるが、熱伝導性や電気伝導性は非常に小さい。

【０００３】そこで、これに応える可能性のある材料を
提供する手段として、メソフェーズピッチをイナートガ
スの加圧下に熱処理することによって、密度が制御さ
れ、高い化学安定性、耐熱性、耐酸化性といった優れた
特性を備えた新規なフォーム材料が製造できることが、
本発明者のうちの一名によって新規に見出され、論文と
して発表されている（Preparation, structure and app
lication of mesophasepitches prepared from aromati
c hydrocarbons using HF/BF3 as catalysts"TANSO 199
2 [155] 370-378, I. Mochida, Y. Korai, K. Shimizu,
S-H. Yoon, R. Fujiura.）。この論文中では、発泡過
程における圧力や昇温速度により、その密度やポアサイ
ズが制御可能であり、キュアリングや発泡剤は必要ない
こと、この炭素質フォームを熱処理することで黒鉛フォ
ームが製造できることが述べられている。また、USP603
3506にも、ピッチを1000psiまでの不活性ガスの加圧下
で熱処理してカーボンフォームを製造するという、上述
した論文と同様の手法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、メソ
フェーズピッチ等のピッチをイナートガスの加圧下に熱
処理することで、フォーム材料が製造できることが見出
されていた。しかしながら、セルの形状や大きさが均一
に制御され、化学安定性、耐熱性、耐酸化性といった優
れた特性を有するフォームを工業的に安定して製造する
ために必要な原料ピッチの性状が不明であったため、フ
ォーム原料用として設計されたピッチがこれまでなく、
フォームの物性を制御することが困難であった。また、
フォームの製造時において、生成したフォーム中に不均
一な部分が多く存在し、製品の歩留まりを低下させるな
どの問題点があった。すなわち、これまでに一般的に使
用されてきたピッチでは、均一なセル構造を有し、耐熱
性、熱伝導性、化学安定性、電気伝導性、強度、ガス拡
散性など、これまでにない様々な特性を持ったフォーム
の物性を制御すると共に、工業的に安定して製造するこ
とが困難であった。本発明の目的は、均一なセル構造を
有し、耐熱性、熱伝導性、化学安定性、電気伝導性、強
度、ガス拡散性などの特性を有する炭素フォーム、およ
び該炭素フォームから得られる黒鉛フォームを提供する
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】発明者らは上記課題を解
決すべく鋭意検討した結果、特定のメソフェーズピッチ
を０．１ＭＰａ以上の不活性ガスの加圧下に４００℃以
上８００℃以下の温度で熱処理することによって、均一
かつ連続気泡のセル構造を有する特定の炭素フォームが
工業的に安定して製造できることを見出した。さらに、
この炭素フォームを２０００℃以上の温度で熱処理する
ことによって、均一かつ連続気泡のセル構造を有する特
定の黒鉛フォームが安定して製造できることを見出し、
本発明に至った。

【０００６】すなわち本発明は、（１）高架式フローテ
スターで測定した軟化点が３００℃以下、ＦＴ−ＩＲで
測定した芳香族Ｃ−Ｈ伸縮振動の吸収強度（Ｄaromati
c）と脂肪族Ｃ−Ｈ伸縮振動の吸収強度（Ｄaliphatic）
の比（Ｄaromatic／Ｄaliphatic）が４．０以下であ
り、光学的異方性含有率が８０％以上のピッチを熱処理
して得られる炭素フォーム、および（２）該炭素フォー
ムを２０００℃以上の温度で熱処理して得られる黒鉛フ
ォーム、に関するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明において用いられる原料メ
ソフェーズピッチは、石油系、石炭系、合成系のいずれ
のメソフェーズピッチでもよいが、高架式フローテスタ
ーによる軟化点が３００℃以下、ＦＴ−ＩＲで測定した
芳香族Ｃ−Ｈ伸縮振動の吸収強度（Ｄaromatic）と脂肪
族Ｃ−Ｈ伸縮振動の吸収強度（Ｄaliphatic）の比（Ｄa
romatic／Ｄaliphatic）が４．０以下であり、光学的異
方性含有率が８０％以上のメソフェーズピッチを使用す
るのが好ましい。

【０００８】ピッチの軟化点が３００℃を超える非常に
高い温度の場合は、後述するフォーム製造時において、
溶融時の流動性が悪いために、発泡体形成に先立ち、型
内で気泡を含まない均一な固まりにすることが困難であ
るため、製品である発泡体内部に強度低下の原因になる
ボイドが発生しやすくなり、工業的に好ましくない。

【０００９】また、光学的異方性含有率が８０％未満で
あると、生成したフォームのセルが不均一化し、１０％
以下の実質的に等方性ピッチになると、石油系、石炭
系、合成系のいずれの場合でも、良好なフォームが製造
できない。

【００１０】また、ピッチの（Ｄaromatic／Ｄaliphati
c）が４．０より大きいピッチでは、発泡剤として有効
な脂肪族水素の保持量が少ないと推測され、良好なセル
構造が形成できない。

【００１１】さらに、上述した特性を有するとともに、
（１）式で計算した芳香族炭素指数ｆａ値が０．８０以
上０．９７以下であるピッチを使用するのがより好まし
い。 ｆａ＝１−（Ｈ／Ｃ）／ｘ（１＋（Ｄaromatic／Ｄaliphatic）×（εaliphatic ／εaromatic）） （１） 式中、（Ｈ／Ｃ）はピッチ中の炭素に対する水素の原子
比、ｘは芳香族炭素以外に結合する水素の平均個数（＝
２とする）、εaliphatic／εaromaticは比吸光係数
（＝２とする）である。

【００１２】芳香族炭素指数ｆａ値が０．９７より大き
いピッチでは、発泡剤として有効な脂肪族水素の保持量
が少ないと推測され、良好なセル構造が形成できない。
一方、芳香族炭素指数ｆａ値が０．８０より小さいピッ
チでは、やはり良好なセル構造が形成できないと同時
に、炭素化によってカーボンとしてフォーム中に残る炭
素収率が小さく、工業的に好ましくない。

【００１３】上述したピッチの中でも、フローテスター
法による軟化点が１８０℃以上２７０℃以下、（Ｄarom
atic／Ｄaliphatic）が０．４以上２．０以下、芳香族
炭素指数ｆａ値が０．８３以上０．９３以下であり、光
学的異方性含有率がほぼ１００％であるメソフェーズピ
ッチを使用するのが、炭素フォームのセル構造の均一性
を得ると同時に、フォーム製造の生産性を向上させるた
めに望ましい。

【００１４】このようなピッチの中でも、縮合多環式炭
化水素またはこれを含有する物質を弗化水素・三弗化硼
素の存在下で重合させて得られた合成系メソフェーズピ
ッチは、良好なセル構造を有する炭素フォームを得るた
めに必要な上述の条件をすべて満たすと同時に、高い化
学純度を示し、黒鉛化性に優れ、炭素化収量もきわめて
高く好適に使用される。

【００１５】上述した特定のピッチを０．１ＭＰａ以上
の不活性ガスの加圧下に４００℃以上８００℃以下の温
度で熱処理することによって炭素フォームが製造され
る。上述した特定のピッチから、均一かつ連続気泡のセ
ル構造を有する炭素フォームが形成される機構は必ずし
も明らかではないが、以下のように推察される。ピッチ
は４００℃以上の高温で縮合反応によって高粘度化し、
最終的には固化に至る。これに並行して発生する分解ガ
スが発泡剤として作用して、フォームが形成される。さ
らに、この反応を不活性ガスの加圧下で行うことで、一
定以上の嵩密度を有する実用的なフォームを製造するこ
とができると考えられる。

【００１６】上述した特定のピッチを０．１ＭＰａ以上
の不活性ガスの加圧下に４００℃以上８００℃以下の温
度で熱処理する方法は特に限定されないが、本発明のメ
ソフェーズピッチを使用することで、比較的容易に均一
かつ連続気泡のセル構造を有する炭素フォームが製造で
きる。また、不活性ガスによる圧力や昇温速度だけでな
く、ピッチの選択をこれら製造条件と組み合わせること
によって、セル構造や嵩密度等のフォームの物性が制御
可能である。

【００１７】例えば、本発明のメソフェーズピッチをア
ルミ製やステンレス製などの金属容器に入れて加熱炉に
仕込み、窒素気流の非酸化雰囲気において、軟化点＋１
００℃の温度で１０時間保持する。該メソフェーズピッ
チは、加熱により溶融し、金属容器内でほぼ気泡を含ま
ない均一な固まりとなる。次に、ピッチが入った該金属
容器を、加熱可能な圧力容器に仕込み、真空置換によっ
て内部を窒素雰囲気に変更した後、大気圧のまま３℃／
分の速度で３５０℃まで昇温、一時間保持する。続い
て、３５０℃に保ったままで窒素により６．５ＭＰａに
加圧し、２℃／分の速度で５５０℃まで昇温する。その
まま１時間保持した後、ヒーターを切り、炉内で自然放
冷した後、サンプルを取り出すと、金属容器中で上述し
たような均一かつ連続気泡のセル構造を有する炭素フォ
ームが生成している。

【００１８】上述した特定のピッチを０．１ＭＰａ以上
の不活性ガスの加圧下に４００℃以上８００℃以下の温
度で熱処理することによって、嵩密度ｄが０．２０ｇ／
ｃｍ ³以上０．６５ｇ／ｃｍ³以下、ヘリウムを置換媒体
として用いて測定した密度Ｄが１．３ｇ／ｃｍ³以上
１．５ｇ／ｃｍ³以下、気孔率ｐが５０％以上９０％以
下、連続気泡率が９０％以上１００％以下、フォームを
構成する炭素の光学組織が実質１００％異方性である炭
素フォームが製造される。ここで、気孔率ｐは（２）式
で、連続気孔率φは（３）式で計算される。 ｐ＝（１−ｄ／Ｄｒ）×１００ （２） φ＝Ｄ／Ｄｒ×１００ （３） 式中、Ｄｒはフォームを１５０ミクロン以下に粉砕した
のちにヘリウムを置換媒体として用いて測定した密度で
ある。

【００１９】用途によっては、０．１ＭＰａ以上の不活
性ガスの加圧下に４００℃以上８００℃以下の温度で熱
処理して得られた炭素フォームを引き続いて６００℃以
上２０００℃未満の温度で熱処理することもできる。こ
の時の圧力は、常圧でも加圧でもよい。

【００２０】このような特定の物性値を有する炭素フォ
ームは、均一かつ連続気泡のセル構造を有しており、耐
熱性、化学安定性、電気伝導性、強度などの特性に加え
て、フォーム中への均一なガス拡散性などを備えた、こ
れまでにない新規な炭素フォームを提供できる。

【００２１】さらに、該炭素フォームを２０００℃以上
の温度で熱処理し、黒鉛化することによって、嵩密度が
０．３ｇ／ｃｍ³以上１．０ｇ／ｃｍ³以下、ヘリウムを
置換媒体として用いて測定した密度が２．０ｇ／ｃｍ³
以上、気孔率が５０％以上９０％以下、連続気泡率が９
０％以上１００％以下である黒鉛フォームが製造され
る。黒鉛化に際して、予め８００℃以上２０００℃未満
の温度で熱処理（仮焼）するとより好ましい。

【００２２】このような特定の物性値を有する黒鉛フォ
ームは、本発明の炭素フォームが有する均一かつ連続気
泡のセル構造、耐熱性、化学安定性、電気伝導性、強
度、ガス拡散性などに加えて、優れた易黒鉛化性炭素由
来の黒鉛であることから高い熱伝導性を有するフォーム
となる。

【００２３】

【実施例】以下、実施例ならびに比較例により、本発明
をさらに具体的に説明する。但し、本発明はこれら実施
例により、なんら制限されるものではない。また、本実
施例でのピッチおよびフォームの分析方法及び分析条件
を以下に記載する。 （軟化点）軟化点の測定には、島津製作所製高架式フロ
ーテスターを用い、３００ミクロン以下に粉砕された試
料２ｇを直径１ｍｍのノズルを底部に有する断面積１ｃ
ｍ ²のシリンダーに充填し、９．８Ｎ／ｃｍ²（１０ｋｇ
／ｃｍ²）の加重を加えながら５℃／分の速度で昇温し
た。温度上昇と共に粉体粒子が軟化して充填率が向上
し、試料粉体の体積は減少するが、ある温度以上では体
積の減少は停止する。さらに昇温を続けるとノズルより
試料が溶融して流出する。このときの試料粉体の体積減
少が停止する温度を軟化点と定義した。 （元素分析）炭素に対する水素の原子比（以下、単に
（Ｈ／Ｃ）と記す）を算出するには、炭素、窒素、水素
の同時分析を、分析装置としてパーキンエルマー（PERK
INELMER）社製2400CHN型元素分析計を使用して行った。
測定は、試料のピッチを錫製の容器に1.5±0.2mgを秤量
し、装置にセット後、975℃の温度で５分間燃焼し、He
ガスキャリヤーによりＴＣＤで検出し測定した。なお、
試料の測定にあたって、予め、標準物質のアセトアニリ
ド（2.0±0.1mg）により補正した。（ＦＴ−ＩＲ）ＫＢ
ｒ粉末１００部に対して、改質ピッチ粉末１部を加え
て、めのう乳鉢上で混合し、ついで、これを日本分光
（株）製ＦＴ／ＩＲ−４１０、拡散反射法測定装置ＤＲ
−８１にセットし測定を行った。得られた拡散反射スペ
クトルを、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ変換して得られた
スペクトル上の、３０５０ｃｍ^-1付近のピーク強度（芳
香族Ｃ−Ｈ伸縮振動の吸収強度＝Ｄaromatic）の、２９
３０ｃｍ ^-1付近のピーク強度（脂肪族Ｃ−Ｈ伸縮振動の
吸収強度＝Ｄaliphatic）に対する比（Ｄaromatic／Ｄa
liphatic）を求めた。 （密度測定）ヘリウムを置換媒体として用いた密度の測
定は、マイクロピクノメーター（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏ
ｍｅ社製）を用いた。サンプルは１２０℃で２時間乾燥
した。

【００２４】実施例１ 超強酸触媒ＨＦ−ＢＦ₃存在下、ナフタレンを重合させ
て原料ピッチ（触媒モル比：ナフタレン／ＨＦ／ＢＦ₃
＝１／０．３５／０．１５、反応温度２６５℃）を得
た。該ピッチのフローテスターによる軟化点は２２７
℃、（Ｈ／Ｃ）は０．６０６、（Ｄaromatic／Ｄalipha
tic）は０．５０７、芳香族炭素指数ｆａ値は０．８５
であって、偏光顕微鏡観察に基づく光学的異方性含有率
が１００％であるメソフェーズピッチであった。該メソ
フェーズピッチ２ｇを、内径１３ｍｍ、深さ２９．１５
ｍｍである円柱状の重量既知のアルミ製容器（内容積
４．１７ｃｍ³）に入れて加熱炉に仕込み、窒素気流の
非酸化雰囲気において、軟化点＋１００℃（本実施例で
は３２７℃）の温度で１０時間保持した。該メソフェー
ズピッチは、加熱により溶融し、アルミ容器内でほぼ気
泡を含まない均一な固まりとなっていた。次に、ピッチ
が入ったアルミ製容器を、外径２５ｍｍ、内径２０ｍ
ｍ、長さ１６０ｍｍのＳＵＳ製密閉容器の中に仕込ん
だ。このＳＵＳ製密閉容器を内径１０５ｍｍの温度調節
器付きルツボ炉の中央に設置し、真空置換によって内部
を窒素雰囲気に変更した後、大気圧のまま３℃／分の速
度で３５０℃まで昇温し、一時間保持した。続いて、３
５０℃に保ったままで窒素により６．５ＭＰａに加圧
し、２℃／分の速度で５５０℃まで昇温した。５５０℃
での圧力は８．６ＭＰａであった。そのまま１時間保持
した後、ヒーターを切り、ＳＵＳ製密閉容器を炉内で自
然放冷した後、サンプルを取り出したところ、アルミ容
器中でピッチが発泡、炭化して炭素フォームが生成して
いた。アルミ容器中の炭素フォームの嵩密度を評価した
後、ダイヤモンドカッターを用いてサンプルを切り出し
て、ヘリウムを用いた密度測定を行った。その結果、嵩
密度が０．４３ｇ／ｃｍ³、ヘリウムを置換媒体として
用いて測定した密度は１．４０ｇ／ｃｍ³であった。ま
た、同条件で別途調製したフォームを１５０ミクロン以
下に粉砕したのちにヘリウムを置換媒体として用いて測
定した密度Ｄｒ＝１．４４であったので、気孔率が７０
％、連続気泡率が９７％と計算された。また、定法によ
り炭素フォームを偏光顕微鏡で観察したところ、フォー
ムを構成する炭素の光学組織は１００％異方性であっ
た。さらに、フォームの断面をＳＥＭで観察したとこ
ろ、図１に示したように非常に均一なセルを有する良好
な炭素フォームであった。該炭素フォームを窒素雰囲気
下１０℃／時で昇温し、１０００℃に到達後２時間保持
して仮焼を行った。引き続き、アルゴン雰囲気下５００
℃／時で昇温し、２８００℃で１時間黒鉛化処理を行
い、黒鉛フォームを調製した。該黒鉛フォームの嵩密度
は０．５５ｇ／ｃｍ³、ヘリウムを置換媒体として用い
て測定した密度は２．１８５ｇ／ｃｍ³であった。ま
た、同条件で別途調製したフォームを１５０ミクロン以
下に粉砕したのちにヘリウムを置換媒体として用いて測
定した密度Ｄｒ＝２．２３０ｇ／ｃｍ³であったので、
気孔率が７５％、連続気泡率が９８％と計算された。Ｘ
線回折法（学振法）によって該黒鉛粉末の結晶構造を解
析した結果、（００２）面の結晶子の面間隔ｄ００２は
０．３３５９ｎｍ、結晶子の大きさＬｃは、１２０ｎｍ
であり、高い黒鉛化度を有していた。結果を表１に示
す。

【００２５】実施例２ 実施例１で使用した物と同じ原料ピッチを用い、３５０
℃に保ったままで窒素により３．５ＭＰａに加圧し、２
℃／分の速度で５５０℃まで昇温した以外は、実施例１
と同様とした。結果を表１および図２に示す。

【００２６】実施例３ 原料ピッチの合成を、合成温度２４５℃、触媒比：ナフ
タレン／ＨＦ／ＢＦ₃＝１／０．３２／０．０７４の条
件で行った以外は、実施例１と同様とした。結果を表１
に示す。

【００２７】実施例４ 原料ピッチの合成を、合成温度２４５℃、触媒比：ナフ
タレン／ＨＦ／ＢＦ₃＝１／０．３２／０．０７４の条
件で行った以外は、実施例２と同様とした。結果を表１
に示す。

【００２８】実施例５ 原料ピッチの合成を、合成温度２８５℃、触媒比：ナフ
タレン／ＨＦ／ＢＦ₃＝１／０．７０／０．２０の条件
で行った以外は、実施例１と同様とした。結果を表１に
示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】実施例６ 原料ピッチの合成を、原料が混合メチルナフタレン、合
成温度２５３℃、触媒比：ナフタレン／ＨＦ／ＢＦ₃＝
１／０．４５／０．１５の条件で行った以外は、実施例
１と同様とした。結果を表２に示す。

【００３１】実施例７ 実施例１で合成したピッチ１０ｇを１００ｃｃビーカー
に入れ、非酸化性雰囲気に保ったマッフル炉中に、２５
０℃／時の昇温速度で４２５℃まで昇温した後、一時間
保持した。100℃以下に冷却した後取り出したところ、
収率は95.5％であった。得られたピッチを原料として、
実施例１と同様のフォーム製造を行った。結果を表２に
示す。

【００３２】実施例８ 原料ピッチを表２に記載した物性を有する石油系メソフ
ェーズピッチに変えた以外は、実施例１と同様とした。
結果を表２に示す。

【００３３】実施例９ 原料ピッチを表２に記載した物性を有する石炭系メソフ
ェーズピッチ１に変えた以外は、実施例２と同様とし
た。結果を表２に示す。

【００３４】実施例１０ 原料ピッチを表２に記載した物性を有する石炭系メソフ
ェーズピッチ２に変えた以外は、実施例２と同様とし
た。結果を表２に示す。

【表２】

【００３５】比較例１ 原料ピッチ（コールタール系メソフェーズピッチ）のフ
ローテスターによる軟化点は１７６℃、（Ｈ／Ｃ）は
０．４２４、（Ｄaromatic／Ｄaliphatic）は５．８
０、芳香族炭素指数ｆａ値は０．９８３であって、偏光
顕微鏡観察に基づく光学的異方性含有率は８０％であっ
た。該メソフェーズピッチを原料として、実施例１と同
様に炭素フォームを製造したところ、嵩密度は０．５０
ｇ／ｃｍ³、ヘリウムを置換媒体として用いて測定した
密度は１．３２ｇ／ｃｍ³であった。また、同条件で別
途調製したフォームを１５０ミクロン以下に粉砕したの
ちにヘリウムを置換媒体として用いて測定した密度Ｄｒ
＝１．４８であったので、気孔率は６６％であったが、
連続気泡率が８９％と低かった。また、定法により炭素
フォームを偏光顕微鏡で観察したところフォームを構成
する炭素の光学組織は１００％異方性であったが、フォ
ームの断面をＳＥＭで観察したところ、図３に示したよ
うに不均一なセルを有していた。結果を表３に示す。

【００３６】比較例２ 超強酸触媒ＨＦ−ＢＦ₃存在下、ナフタレンを重合させ
て原料ピッチ（触媒モル比：ナフタレン／ＨＦ／ＢＦ₃
＝１／０．７０／０．２０、反応温度１２０℃）を得
た。該ピッチのフローテスターによる軟化点は９３℃、
（Ｈ／Ｃ）は０．７５、（Ｄaromatic／Ｄaliphatic）
は０．２５６、芳香族炭素指数ｆａ値は０．７５２であ
って、偏光顕微鏡観察に基づく光学的異方性含有率は０
％である等方性ピッチであった。該ピッチを原料とし
て、実施例１と同様に炭素フォームを製造したところ、
嵩密度は０．４８ｇ／ｃｍ³、ヘリウムを置換媒体とし
て用いて測定した密度は１．３３ｇ／ｃｍ³であった。
また、同条件で別途調製したフォームを１５０ミクロン
以下に粉砕したのちにヘリウムを置換媒体として用いて
測定した密度Ｄｒ＝１．４３であったので、気孔率は６
６％、連続気泡率が９３％であった。また、定法により
炭素フォームを偏光顕微鏡で観察したところフォームを
構成する炭素の光学組織は１００％異方性であったが、
フォームの断面をＳＥＭで観察したところ、図４に示し
たように不均一なセルを有していた。結果を表３に示
す。

【００３７】比較例３ 原料ピッチを表３に記載した物性を有する石油系ピッチ
に変えた以外は、実施例１と同様とした。結果を表３に
示す。

【００３８】比較例４ 原料ピッチを表３に記載した物性を有するコールタール
ピッチに変えた以外は、実施例１と同様とした。結果を
表３に示す。

【００３９】

【表３】

【００４０】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明に基づい
た原料ピッチを使用することによって、均一かつ連続気
泡のセル構造を有する炭素フォームが工業的に安定して
製造できる。さらに、該炭素フォームを２０００℃以上
で黒鉛化することで、均一かつ連続気泡のセル構造を有
すると同時に高い黒鉛化度を持った黒鉛フォームが工業
的に安定して製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は実施例１の炭素フォーム断面をＳＥＭで
撮影した写真である。

【図２】図２は実施例２の炭素フォーム断面をＳＥＭで
撮影した写真である。

【図３】図３は比較例１の炭素フォーム断面をＳＥＭで
撮影した写真である。

【図４】図４は比較例２の炭素フォーム断面をＳＥＭで
撮影した写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 越川 健 茨城県つくば市和台22番地 三菱瓦斯化学 株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 4G032 AA04 AA09 BA05 GA12 4G046 CA07 CB01 CB05 CB10 CC02 CC03 EA02 EB02 EC01 EC05 4H058 DA02 DA03 DA17 DA39 DA49 EA03 EA12 EA16 EA45 EA46 FA06 FA12 FA13 FA26 FA27 FA40 GA02 GA06 GA08 GA40

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高架式フローテスターで測定した軟化点が
   ３００℃以下、ＦＴ−ＩＲで測定した芳香族Ｃ−Ｈ伸縮
   振動の吸収強度（Ｄaromatic）と脂肪族Ｃ−Ｈ伸縮振動
   の吸収強度（Ｄaliphatic）の比（Ｄaromatic／Ｄaliph
   atic）が４．０以下であり、光学的異方性含有率が８０
   ％以上のピッチを熱処理して得られる炭素フォーム。
2. 【請求項２】ピッチが、（１）式で示される芳香族炭素
   指数ｆａ値が０．８０以上０．９７以下のものである請
   求項１に記載の炭素フォーム。 ｆａ＝１−（Ｈ／Ｃ）／ｘ（１＋（Ｄaromatic／Ｄaliphatic）×（εaliphatic ／εaromatic）） （１） 式中、（Ｈ／Ｃ）はピッチ中の炭素に対する水素の原子
   比、ｘは芳香族炭素以外に結合する水素の平均個数（＝
   ２とする）、εaliphatic／εaromaticは比吸光係数
   （＝２とする）である。
3. 【請求項３】ピッチが、縮合多環式炭化水素またはこれ
   を含有する物質を弗化水素・三弗化硼素の存在下で重合
   させて得られたものである請求項１または２に記載の炭
   素フォーム。
4. 【請求項４】ピッチを０．１ＭＰａ以上の不活性ガスの
   加圧下に４００℃以上８００℃以下の温度で熱処理して
   得たものである請求項１〜３のいずれかに記載の炭素フ
   ォーム。
5. 【請求項５】請求項４に記載の炭素フォームを更に６０
   ０℃以上２０００℃未満の温度で熱処理して得られる炭
   素フォーム。
6. 【請求項６】嵩密度ｄが０．２０ｇ／ｃｍ³以上０．６
   ５ｇ／ｃｍ³以下であり、ヘリウムを置換媒体として用
   いて測定した密度Ｄが１．３ｇ／ｃｍ³以上１．５ｇ／
   ｃｍ³以下である請求項１〜５のいずれかに記載の炭素
   フォーム。
7. 【請求項７】（２）式で示される気孔率ｐが５０％以上
   ９０％以下であり、（３）式で示される連続気泡率φが
   ９０％以上１００％以下である請求項１〜６のいずれか
   に記載の炭素フォーム。 ｐ＝（１−ｄ／Ｄｒ）×１００ （２） φ＝Ｄ／Ｄｒ×１００ （３） 式中、Ｄｒはフォームを１５０ミクロン以下に粉砕した
   のちにヘリウムを置換媒体として用いて測定した密度で
   ある。
8. 【請求項８】フォームを構成する炭素の光学組織が実質
   １００％異方性である請求項１〜７のいずれかに記載の
   炭素フォーム。
9. 【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の炭素フォ
   ームを２０００℃以上の温度で熱処理して得られる黒鉛
   フォーム。
10. 【請求項１０】嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ³以上１．０ｇ
    ／ｃｍ³以下、ヘリウムを置換媒体として用いて測定し
    た密度が２．０ｇ／ｃｍ³以上である請求項９記載の黒
    鉛フォーム。
11. 【請求項１１】気孔率が５０％以上９０％以下、連続気
    泡率が９０％以上１００％以下である請求項９または１
    ０記載の黒鉛フォーム。