JP2003165784A - 炭素質多孔体およびその製造方法 - Google Patents
炭素質多孔体およびその製造方法Info
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- JP2003165784A JP2003165784A JP2001363008A JP2001363008A JP2003165784A JP 2003165784 A JP2003165784 A JP 2003165784A JP 2001363008 A JP2001363008 A JP 2001363008A JP 2001363008 A JP2001363008 A JP 2001363008A JP 2003165784 A JP2003165784 A JP 2003165784A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械的強度に優れた炭素質多孔体。
【解決手段】 アモルファス炭素の出発原料となり得る
樹脂に有機溶剤、炭素粉末および残炭率０〜５質量％の
有機物質を均一に混合し、任意の形状に加圧成形後、５
００℃以上の温度で焼成する。
樹脂に有機溶剤、炭素粉末および残炭率０〜５質量％の
有機物質を均一に混合し、任意の形状に加圧成形後、５
００℃以上の温度で焼成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、骨格原料にアモル
ファス炭素を含み、かさ密度が０．３〜１．０ｇ／cm3
であることを特徴とする低密度炭素質多孔体とその製造
方法に関する。
ファス炭素を含み、かさ密度が０．３〜１．０ｇ／cm3
であることを特徴とする低密度炭素質多孔体とその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に炭素材料は耐熱性・耐食性・耐薬
品性に優れるものであり、ヒーター材や電極材、また耐
熱性や耐薬品性を要する様々な治具等、多岐にわたる用
途に用いられている。そのなかでも多孔質化した炭素材
料は燃料電池用電極剤や、断熱材、各種フィルターに用
いられている。しかしながら、それらは多孔質であるが
故に一般の炭素材料に比べて機械的強度が著しく低下
し、低密度になるほどに形状を保つことが困難になると
いう欠点がある。また、形状を維持出来ていても、表面
からの炭素の欠落が著しく、多量の粉塵を発生させると
いう欠点もある。
品性に優れるものであり、ヒーター材や電極材、また耐
熱性や耐薬品性を要する様々な治具等、多岐にわたる用
途に用いられている。そのなかでも多孔質化した炭素材
料は燃料電池用電極剤や、断熱材、各種フィルターに用
いられている。しかしながら、それらは多孔質であるが
故に一般の炭素材料に比べて機械的強度が著しく低下
し、低密度になるほどに形状を保つことが困難になると
いう欠点がある。また、形状を維持出来ていても、表面
からの炭素の欠落が著しく、多量の粉塵を発生させると
いう欠点もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、機械的強度に優れ、炭素の欠落による粉塵の発生
の非常に少ない炭素質多孔体とその製造方法を提供する
ことにある。
的は、機械的強度に優れ、炭素の欠落による粉塵の発生
の非常に少ない炭素質多孔体とその製造方法を提供する
ことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、骨格材料とし
てアモルファス炭素を用い、その一部を成形体の外殻と
して配することによって、アモルファス炭素の性質であ
るガス不透過性、耐薬品性、機械的強度に優れており、
さらには炭素の欠落による粉塵の発生を抑えた低密度炭
素質多孔体を提供するものである。
てアモルファス炭素を用い、その一部を成形体の外殻と
して配することによって、アモルファス炭素の性質であ
るガス不透過性、耐薬品性、機械的強度に優れており、
さらには炭素の欠落による粉塵の発生を抑えた低密度炭
素質多孔体を提供するものである。
【０００５】本発明の炭素質多孔体は、骨格材料として
アモルファス炭素を含み、かさ密度が０．３〜１．０ｇ
／cm3 であり、その表面部における空隙の割合が中心部
よりも小さいものである。
アモルファス炭素を含み、かさ密度が０．３〜１．０ｇ
／cm3 であり、その表面部における空隙の割合が中心部
よりも小さいものである。
【０００６】この炭素質多孔体は、アモルファス炭素の
出発原料１００部に対して、少なくともアモルファス炭
素の出発原料を十分に融解させうる有機溶剤２〜５０部
と炭素系粉末０〜１００部及び残炭率０〜５質量％の有
機物質１０〜３００部を均一に混合し、０．１MPa 以上
の圧力で任意の形状に加圧成形後、５００℃以上の温度
で焼成することにより製造される。
出発原料１００部に対して、少なくともアモルファス炭
素の出発原料を十分に融解させうる有機溶剤２〜５０部
と炭素系粉末０〜１００部及び残炭率０〜５質量％の有
機物質１０〜３００部を均一に混合し、０．１MPa 以上
の圧力で任意の形状に加圧成形後、５００℃以上の温度
で焼成することにより製造される。
【０００７】有機溶剤に溶融したアモルファス炭素源を
気孔形成剤としての有機物質と混合して加圧成形後に焼
成することにより、表面部における空隙の割合が中心部
よりも小さい、すなわち、アモルファス炭素の外殻で覆
われた炭素質多孔体が得られる。
気孔形成剤としての有機物質と混合して加圧成形後に焼
成することにより、表面部における空隙の割合が中心部
よりも小さい、すなわち、アモルファス炭素の外殻で覆
われた炭素質多孔体が得られる。
【０００８】アモルファス炭素の炭素源としては、不活
性雰囲気中、非酸化性雰囲気中または真空中にて焼成す
ることにより、混合する炭素系粉末と複合一体化するこ
との可能なものであり、好ましくは焼成により５％以上
の炭化収率を示す高分子物質が使用される。具体的に
は、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリビニ
ルアルコール、ポリ塩化ビニル−ポリ酢酸ビニル共重合
体、ポリアミ等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、フラ
ン樹脂、イミド樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂等の熱硬化性樹脂、リグニン、セルロース、トラ
ントガム、アラビアガム、糖類等の縮合多環芳香族を分
子の基本構造内に持つ天然高分子物質、および前記には
含まれないナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、
コプナ樹脂等の縮合多環芳香族を分子の基本構造内に持
つ合成高分子物質等が挙げられる。使用する組成物の種
類と量は、目的とする炭素質多孔体の特性、強度、形状
により適宜選択され、単独でも２種類以上の混合体でも
使用することが出来るが、少なくとも１種類以上は良溶
媒に対して十分に溶融できるものでなくてはならない。
性雰囲気中、非酸化性雰囲気中または真空中にて焼成す
ることにより、混合する炭素系粉末と複合一体化するこ
との可能なものであり、好ましくは焼成により５％以上
の炭化収率を示す高分子物質が使用される。具体的に
は、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリビニ
ルアルコール、ポリ塩化ビニル−ポリ酢酸ビニル共重合
体、ポリアミ等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、フラ
ン樹脂、イミド樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂等の熱硬化性樹脂、リグニン、セルロース、トラ
ントガム、アラビアガム、糖類等の縮合多環芳香族を分
子の基本構造内に持つ天然高分子物質、および前記には
含まれないナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、
コプナ樹脂等の縮合多環芳香族を分子の基本構造内に持
つ合成高分子物質等が挙げられる。使用する組成物の種
類と量は、目的とする炭素質多孔体の特性、強度、形状
により適宜選択され、単独でも２種類以上の混合体でも
使用することが出来るが、少なくとも１種類以上は良溶
媒に対して十分に溶融できるものでなくてはならない。
【０００９】なお本発明においては、骨格原料のアモル
ファス炭素とともに必要に応じて炭素系粉体を混合す
る。これは、成形性を向上することに有効であり、ま
た、抵抗値や熱膨張係数の調整に効果がある。この炭素
系粉末においても目的とする炭素質多孔体の特性、強
度、形状により適宜選択され、単独でも２種類以上の混
合体でも使用することが出来る。
ファス炭素とともに必要に応じて炭素系粉体を混合す
る。これは、成形性を向上することに有効であり、ま
た、抵抗値や熱膨張係数の調整に効果がある。この炭素
系粉末においても目的とする炭素質多孔体の特性、強
度、形状により適宜選択され、単独でも２種類以上の混
合体でも使用することが出来る。
【００１０】次に残炭率０〜５％の有機物質であるが、
これは焼成時にガス化して炭素成形体に空洞を設けるた
めの気孔形成剤として機能するものであれば特に制限さ
れるものではない。例えば、アクリル樹脂、スチレン樹
脂、エポキシ樹脂、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリウ
レタン、ポリアセタール等が挙げられる。その使用形態
も、粒状のまま原材料中に混合し成形後に焼成すること
も可能であるし、良溶媒に溶解させたものを混合して用
いることも可能である。また、単独でも２種以上の混合
体でも使用することが出来る。
これは焼成時にガス化して炭素成形体に空洞を設けるた
めの気孔形成剤として機能するものであれば特に制限さ
れるものではない。例えば、アクリル樹脂、スチレン樹
脂、エポキシ樹脂、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリウ
レタン、ポリアセタール等が挙げられる。その使用形態
も、粒状のまま原材料中に混合し成形後に焼成すること
も可能であるし、良溶媒に溶解させたものを混合して用
いることも可能である。また、単独でも２種以上の混合
体でも使用することが出来る。
【００１１】アモルファス炭素の炭素源を溶融させる有
機溶媒としては、例えば、エタノールやブタノール等の
低級アルコール類、ヘプタンやヘキサン等の炭化水素を
用いることが可能であるが、使用する炭素源によって適
宜選択されるものであり、また気孔形成剤である有機物
質に対しては、貧溶媒でなければならない。
機溶媒としては、例えば、エタノールやブタノール等の
低級アルコール類、ヘプタンやヘキサン等の炭化水素を
用いることが可能であるが、使用する炭素源によって適
宜選択されるものであり、また気孔形成剤である有機物
質に対しては、貧溶媒でなければならない。
【００１２】
【実施例】以下に、実施例によって炭素質多孔体の製造
の過程を説明する。 （実施例１）アモルファス炭素源としてのフラン樹脂
（日立化成社製 ヒタフランＶＦ−３０３）９０質量部
と天然鱗状黒鉛（日本黒鉛社製）１０質量部、ポリメチ
ルメタクリレート（積水化学社製 テクポリマーＭＢＸ
−３０）１００質量部、エタノール１０質量部から成る
組成物をミキシング用ポニーミキサーを用いて十分混合
撹拌した後に、硬化促進剤としてｐ−トルエンスルホン
酸を１．５質量部加え十分に混合撹拌した。得られた組
成物を金型に詰め込み０．５MPa で圧縮し、その型を９
０℃に加熱して固化処理後、これを型から外し、真空焼
成炉を用いて１０００℃で３時間の加熱処理を行い、炭
素質多孔体を得た。
の過程を説明する。 （実施例１）アモルファス炭素源としてのフラン樹脂
（日立化成社製 ヒタフランＶＦ−３０３）９０質量部
と天然鱗状黒鉛（日本黒鉛社製）１０質量部、ポリメチ
ルメタクリレート（積水化学社製 テクポリマーＭＢＸ
−３０）１００質量部、エタノール１０質量部から成る
組成物をミキシング用ポニーミキサーを用いて十分混合
撹拌した後に、硬化促進剤としてｐ−トルエンスルホン
酸を１．５質量部加え十分に混合撹拌した。得られた組
成物を金型に詰め込み０．５MPa で圧縮し、その型を９
０℃に加熱して固化処理後、これを型から外し、真空焼
成炉を用いて１０００℃で３時間の加熱処理を行い、炭
素質多孔体を得た。
【００１３】得られた炭素質多孔体は、ρ＝０．６ｇ／
cm3 であり、曲げ強度において１５MPa の値を示した。 （実施例２）アモルファス炭素源としてのフェノール樹
脂（群栄化学製 ＰＧ−４３２３）１０質量部とフラン
樹脂（日立化成社製 ヒタフランＶＦ−３０３）４０質
量部の混合樹脂に、ポリメチルメタクリレート（積水化
学社製 テクポリマーＢＭ−５０）１００質量部、エタ
ノール２０質量部から成る組成物をミキシング用ポニー
ミキサーで十分混練した後に、硬化促進剤としてｐ−ト
ルエンスルホン酸を１．０質量部加え粉状になるまで十
分に混練した。得られた粉体を型に詰め込み１０MPa で
加圧し、１５０℃で１時間加熱硬化させた。この硬化物
を窒素ガス雰囲気下で１０００℃で３時間加熱処理を行
い低密度炭素質多孔体を得た。
cm3 であり、曲げ強度において１５MPa の値を示した。 （実施例２）アモルファス炭素源としてのフェノール樹
脂（群栄化学製 ＰＧ−４３２３）１０質量部とフラン
樹脂（日立化成社製 ヒタフランＶＦ−３０３）４０質
量部の混合樹脂に、ポリメチルメタクリレート（積水化
学社製 テクポリマーＢＭ−５０）１００質量部、エタ
ノール２０質量部から成る組成物をミキシング用ポニー
ミキサーで十分混練した後に、硬化促進剤としてｐ−ト
ルエンスルホン酸を１．０質量部加え粉状になるまで十
分に混練した。得られた粉体を型に詰め込み１０MPa で
加圧し、１５０℃で１時間加熱硬化させた。この硬化物
を窒素ガス雰囲気下で１０００℃で３時間加熱処理を行
い低密度炭素質多孔体を得た。
【００１４】得られた炭素質多孔体は、ρ＝０．４ｇ／
cm3 であり、曲げ強度は、１０MPaの値を示した。
cm3 であり、曲げ強度は、１０MPaの値を示した。
【００１５】
【発明の効果】本発明の炭素質多孔体は、外殻にアモル
ファス炭素を配しているために、その性質を併せ持って
おり、通常の炭素質多孔体に比べ曲げ強度や曲げ弾性率
などの機械的特性が非常に優れている上、多孔体に限ら
ず既存の炭素材料では問題となる粉塵の発生がほとんど
無いといった優れた特性を有している。また既存のプラ
スチックの成形方法に準じた製法をも用いているため
に、本発明では焼成後に加工することなく任意の形状体
を得ることが可能であり、従来の炭素材料と比べて、簡
便な工程で、安価に製品を提供することが可能である。
ファス炭素を配しているために、その性質を併せ持って
おり、通常の炭素質多孔体に比べ曲げ強度や曲げ弾性率
などの機械的特性が非常に優れている上、多孔体に限ら
ず既存の炭素材料では問題となる粉塵の発生がほとんど
無いといった優れた特性を有している。また既存のプラ
スチックの成形方法に準じた製法をも用いているため
に、本発明では焼成後に加工することなく任意の形状体
を得ることが可能であり、従来の炭素材料と比べて、簡
便な工程で、安価に製品を提供することが可能である。
Claims (2)
- 【請求項１】 骨格材料としてアモルファス炭素を含
み、かさ密度が０．３〜１．０ｇ／cm3 であり、且つ、
その表面部における空隙の割合が中心部よりも小さいこ
とを特徴とする炭素質多孔体。 - 【請求項２】 アモルファス炭素の出発原料１００部に
対して、少なくともアモルファス炭素の出発原料を十分
に融解させうる有機溶剤２〜５０部と炭素系粉末０〜１
００部及び残炭率０〜５質量％の有機物質１０〜３００
部を均一に混合し、０．１MPa 以上の圧力で任意の形状
に加圧成形後、５００℃以上の温度で焼成する炭素質多
孔体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001363008A JP2003165784A (ja) | 2001-11-28 | 2001-11-28 | 炭素質多孔体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001363008A JP2003165784A (ja) | 2001-11-28 | 2001-11-28 | 炭素質多孔体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003165784A true JP2003165784A (ja) | 2003-06-10 |
Family
ID=19173422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001363008A Withdrawn JP2003165784A (ja) | 2001-11-28 | 2001-11-28 | 炭素質多孔体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003165784A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010071090A1 (ja) * | 2008-12-18 | 2010-06-24 | 三菱鉛筆株式会社 | 炭素質音響振動板とその製造方法 |
| JP2010157926A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Mitsubishi Pencil Co Ltd | 炭素質音響振動板とその製造方法 |
| JP2015519292A (ja) * | 2012-06-15 | 2015-07-09 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | 多孔性炭素質組成物 |
| KR20220027085A (ko) | 2019-06-28 | 2022-03-07 | 미쓰비시 엔피쯔 가부시키가이샤 | 유리상 탄소 성형체 |
-
2001
- 2001-11-28 JP JP2001363008A patent/JP2003165784A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010071090A1 (ja) * | 2008-12-18 | 2010-06-24 | 三菱鉛筆株式会社 | 炭素質音響振動板とその製造方法 |
| CN102257836A (zh) * | 2008-12-18 | 2011-11-23 | 三菱铅笔株式会社 | 碳质音响振动板及其制造方法 |
| US8544595B2 (en) | 2008-12-18 | 2013-10-01 | Mitsubishi Pencil Company, Limited | Carbonaceous acoustic diaphragm and method for manufacturing the same |
| KR101321128B1 (ko) * | 2008-12-18 | 2013-10-22 | 미쓰비시 엔피쯔 가부시키가이샤 | 탄소질 음향 진동판과 그 제조 방법 |
| JP2010157926A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Mitsubishi Pencil Co Ltd | 炭素質音響振動板とその製造方法 |
| JP2015519292A (ja) * | 2012-06-15 | 2015-07-09 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | 多孔性炭素質組成物 |
| KR20220027085A (ko) | 2019-06-28 | 2022-03-07 | 미쓰비시 엔피쯔 가부시키가이샤 | 유리상 탄소 성형체 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050201 |