JP2696932B2 - 炭素材原料の製造方法 - Google Patents
炭素材原料の製造方法Info
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- JP2696932B2 JP2696932B2 JP63140048A JP14004888A JP2696932B2 JP 2696932 B2 JP2696932 B2 JP 2696932B2 JP 63140048 A JP63140048 A JP 63140048A JP 14004888 A JP14004888 A JP 14004888A JP 2696932 B2 JP2696932 B2 JP 2696932B2
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- mesophase
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、重質油から高密度炭素材の原料を効率よく
製造する方法に関する。
製造する方法に関する。
〔従来の技術〕 一般に重質油は300〜550℃で加熱保持すると反射型偏
光顕微鏡下で異方性を示す球状の結晶、すなわち球晶が
発生し、さらに加熱を続けるとこの球晶は成長、合体
し、ほぼ100％異方性のコークス状物を生成することが
知られている。これらの球晶および成長、合体を起こし
た異方性を示す物質はメソフェーズと呼ばれ、このメソ
フェーズはバインダーピッチを加えずに成形、焼成する
ことにより高密度炭素材となるため、放電加工用電極
材、半導体製造用治具、耐熱機械部品等の等方性特殊炭
素材の原料として注目されている。
光顕微鏡下で異方性を示す球状の結晶、すなわち球晶が
発生し、さらに加熱を続けるとこの球晶は成長、合体
し、ほぼ100％異方性のコークス状物を生成することが
知られている。これらの球晶および成長、合体を起こし
た異方性を示す物質はメソフェーズと呼ばれ、このメソ
フェーズはバインダーピッチを加えずに成形、焼成する
ことにより高密度炭素材となるため、放電加工用電極
材、半導体製造用治具、耐熱機械部品等の等方性特殊炭
素材の原料として注目されている。
従来、このメソフェーズの生成、回収方法として、例
えば（１）特開昭56−5310号公報においては、重質油を
加熱し球晶を生成し、この球晶を含む重質油に溶剤を加
えて加熱、加圧濾過して球晶を取出す方法が提案されて
いる。また、「石油学会誌」、第20巻第４号（1977）に
は、重質油を加熱しコーカー内で熱重合するとメソフェ
ーズの固化物である生コークスが得られるが、この生コ
ークスは極めて硬いため、高圧水を用いて固化した生コ
ークスを掘削して取り出す方法が開示されている。
えば（１）特開昭56−5310号公報においては、重質油を
加熱し球晶を生成し、この球晶を含む重質油に溶剤を加
えて加熱、加圧濾過して球晶を取出す方法が提案されて
いる。また、「石油学会誌」、第20巻第４号（1977）に
は、重質油を加熱しコーカー内で熱重合するとメソフェ
ーズの固化物である生コークスが得られるが、この生コ
ークスは極めて硬いため、高圧水を用いて固化した生コ
ークスを掘削して取り出す方法が開示されている。
しかしながら、上記各方法には次の難点がある。
上記（１）の方法においては、球晶の発生量を増加す
るためには加熱温度を上昇しなければならないが、加熱
温度を上昇すると球晶の成長、合体が進み過ぎ重質油の
粘度上昇が起こり、球晶の濾過分離が難しくなる。ま
た、濾過により回収した球晶には原料の重質油成分が付
着しているため、この成分の洗浄による除去あるいは再
熱処理が必要となり、それに要するコスト増が著しい。
るためには加熱温度を上昇しなければならないが、加熱
温度を上昇すると球晶の成長、合体が進み過ぎ重質油の
粘度上昇が起こり、球晶の濾過分離が難しくなる。ま
た、濾過により回収した球晶には原料の重質油成分が付
着しているため、この成分の洗浄による除去あるいは再
熱処理が必要となり、それに要するコスト増が著しい。
上記（２）の方法においては、固化メソフェーズが硬
いため取出しに長時間を要し、さらに水圧掘削によりメ
ソフェーズが水に濡れるため乾燥工程が必要になる。
いため取出しに長時間を要し、さらに水圧掘削によりメ
ソフェーズが水に濡れるため乾燥工程が必要になる。
そこで本発明の主たる目的は、メソフェーズを短時間
で高濃度で発生させ、かつ熱間での固化メソフェーズの
反応容器からの取出しを容易にすることにより、炭素材
原料としての高品質メソフェーズを高収率かつ効率的に
製造する方法を提供することにある。
で高濃度で発生させ、かつ熱間での固化メソフェーズの
反応容器からの取出しを容易にすることにより、炭素材
原料としての高品質メソフェーズを高収率かつ効率的に
製造する方法を提供することにある。
上記課題を解決するための本発明は、コールタール等
の重質油を300〜550℃の温度範囲内で加熱し、この加熱
過程で油分を除去することにより炭素材原料を製造する
方法において； 重質油温度が400℃以上の温度で、かつ重質油の粘
度が10ポイズ〜１×107ポイズの範囲内の条件下で反応
容器内を減圧する工程と、 上記工程で固化したメソフェーズを非酸化性雰囲気
下で熱間粉砕して反応容器から取出す工程を含むことを
特徴とするものである。
の重質油を300〜550℃の温度範囲内で加熱し、この加熱
過程で油分を除去することにより炭素材原料を製造する
方法において； 重質油温度が400℃以上の温度で、かつ重質油の粘
度が10ポイズ〜１×107ポイズの範囲内の条件下で反応
容器内を減圧する工程と、 上記工程で固化したメソフェーズを非酸化性雰囲気
下で熱間粉砕して反応容器から取出す工程を含むことを
特徴とするものである。
本発明に従って、重質油を加熱しメソフェーズを発生
する時の粘度上昇の過程で減圧させると、メソフェーズ
の急激な成長、合体を起こし、かつメソフェーズが発生
ガスにより著しく発泡する。この発泡メソフェーズは後
述する実施例に示すように、強度が極めて低いために発
泡メソフェーズに回転羽根を押し当てるか、あるいは棒
で突く等のごく簡単な方法により粉砕できる。粉化した
メソフェーズは熱間で容易に取出すことができる。
する時の粘度上昇の過程で減圧させると、メソフェーズ
の急激な成長、合体を起こし、かつメソフェーズが発生
ガスにより著しく発泡する。この発泡メソフェーズは後
述する実施例に示すように、強度が極めて低いために発
泡メソフェーズに回転羽根を押し当てるか、あるいは棒
で突く等のごく簡単な方法により粉砕できる。粉化した
メソフェーズは熱間で容易に取出すことができる。
さらに、メソフェーズの発泡の起こる粘度領域でのみ
減圧、加熱を行うと、メソフェーズの収率低下を防止で
きる。
減圧、加熱を行うと、メソフェーズの収率低下を防止で
きる。
以下本発明をさらに具体的に説明する。
本発明は前述の如く、重質油温度が400℃以上の温度
でかつ重質油の粘度が10ポイズ〜１×107ポイズの条件
下において、減圧させてメソフェーズを成長固化させる
とともに発泡させる工程とその発泡メソフェーズを非酸
化性雰囲気下で熱間粉砕する工程を用いることを基本構
成としている。
でかつ重質油の粘度が10ポイズ〜１×107ポイズの条件
下において、減圧させてメソフェーズを成長固化させる
とともに発泡させる工程とその発泡メソフェーズを非酸
化性雰囲気下で熱間粉砕する工程を用いることを基本構
成としている。
上記重質油とは、石炭乾留時に産出するコールタール
や、石油成分のアルファルト、原油熱分解で生成する重
質油、エチレンボトム油、あるいはこれらを例えば重合
促進剤に硝酸を使用し分解重合処理した重質油および炭
素粉を含有する重質油等を用いることができる。
や、石油成分のアルファルト、原油熱分解で生成する重
質油、エチレンボトム油、あるいはこれらを例えば重合
促進剤に硝酸を使用し分解重合処理した重質油および炭
素粉を含有する重質油等を用いることができる。
次にメソフェーズを発生させるための加熱温度は300
〜550℃の範囲で行う。300℃未満の加熱では熱重合が不
十分でメソフェーズの発生に長時間を要し、生産性が極
めて悪く不適当である。また550℃を超えるとメソフェ
ーズの発生は容易であるが、粘度の上昇温度が早すぎる
ため、減圧処理によるメソフェーズの発泡が十分起こら
ず、固化メソフェーズの取出しが困難となる。上記減圧
とは、メソフェーズの成長、合体、および発泡を促進す
るに十分な圧力をいい、通常300mmHg以下が好ましい。
十分減圧を行わないと当然の事ながらメソフェーズの発
泡が不十分で固化メソフェーズが硬化し取出しが困難と
なるからである。また減圧を行う時の原料油の粘度は10
ポイスから１×107ポイズの範囲が適する。10ポイズ未
満の粘度における減圧は、重質油を沸騰させるが、発泡
固化には寄与しないだけでなく、重質油分の蒸発を促進
するためメソフェーズ収率の低下を招く一方、１×107
ポイズを超える粘度ではメソフェーズは固化直前の状態
であり、減圧硬化はない。
〜550℃の範囲で行う。300℃未満の加熱では熱重合が不
十分でメソフェーズの発生に長時間を要し、生産性が極
めて悪く不適当である。また550℃を超えるとメソフェ
ーズの発生は容易であるが、粘度の上昇温度が早すぎる
ため、減圧処理によるメソフェーズの発泡が十分起こら
ず、固化メソフェーズの取出しが困難となる。上記減圧
とは、メソフェーズの成長、合体、および発泡を促進す
るに十分な圧力をいい、通常300mmHg以下が好ましい。
十分減圧を行わないと当然の事ながらメソフェーズの発
泡が不十分で固化メソフェーズが硬化し取出しが困難と
なるからである。また減圧を行う時の原料油の粘度は10
ポイスから１×107ポイズの範囲が適する。10ポイズ未
満の粘度における減圧は、重質油を沸騰させるが、発泡
固化には寄与しないだけでなく、重質油分の蒸発を促進
するためメソフェーズ収率の低下を招く一方、１×107
ポイズを超える粘度ではメソフェーズは固化直前の状態
であり、減圧硬化はない。
次に、以上のようにして得られる発泡メソフェーズの
取出しは、熱間でのメソフェーズの酸化を防止するた
め、チッ素ガス雰囲気等の非酸化性雰囲気下で、加熱処
理直後の300〜550℃の熱間で行う。
取出しは、熱間でのメソフェーズの酸化を防止するた
め、チッ素ガス雰囲気等の非酸化性雰囲気下で、加熱処
理直後の300〜550℃の熱間で行う。
メソフェーズを取出すための粉砕方法は、回転させた
羽根を発泡メソフェーズに押し当てるか、棒で突き壊す
方法等があり、特に限定しない。本発明に係る発泡メソ
フェーズは圧縮強度が0.5〜40kg/cm2と極めて低いた
め、いずれの方法でも容易に粉砕、取出しが可能であ
る。
羽根を発泡メソフェーズに押し当てるか、棒で突き壊す
方法等があり、特に限定しない。本発明に係る発泡メソ
フェーズは圧縮強度が0.5〜40kg/cm2と極めて低いた
め、いずれの方法でも容易に粉砕、取出しが可能であ
る。
このようにして得られたメソフェーズを好ましくは、
10〜40μｍに微粉砕したものは、ピッチ類やフェノール
レジン等のバインダー成分を使用することなく成形が可
能であり、また成形手段も通常の型込めプレスあるいは
ゴム型に入れて水中等方加圧成形を行うか、熱間成形等
のいずれの方法も採用できる。得られる成形体は不活性
ガスあるいは粉コークス中で千数百℃で炭化後２千数百
℃で黒鉛加して炭素材を製造することができる。
10〜40μｍに微粉砕したものは、ピッチ類やフェノール
レジン等のバインダー成分を使用することなく成形が可
能であり、また成形手段も通常の型込めプレスあるいは
ゴム型に入れて水中等方加圧成形を行うか、熱間成形等
のいずれの方法も採用できる。得られる成形体は不活性
ガスあるいは粉コークス中で千数百℃で炭化後２千数百
℃で黒鉛加して炭素材を製造することができる。
次に実施例により本発明の効果を明らかにする。
石炭の高温乾留で得られるコールタールを、チッ素雰
囲気下で10℃/minの昇温速度で加熱し、第１表の条件で
熱処理を行った。この熱処理物の性質を同じく第１表に
示した。同表中、メソフェーズ含有率は、反射型偏光顕
微鏡下でメソフェーズの面積比率を測定し求めた。また
発泡の程度を示す嵩密度は熱処理物を30×30×30mmの角
形に切り出し、その体積と重量より求めた。さらに、熱
間取出しの難易を示す圧縮強度は、嵩密度測定後の試料
について測定した。
囲気下で10℃/minの昇温速度で加熱し、第１表の条件で
熱処理を行った。この熱処理物の性質を同じく第１表に
示した。同表中、メソフェーズ含有率は、反射型偏光顕
微鏡下でメソフェーズの面積比率を測定し求めた。また
発泡の程度を示す嵩密度は熱処理物を30×30×30mmの角
形に切り出し、その体積と重量より求めた。さらに、熱
間取出しの難易を示す圧縮強度は、嵩密度測定後の試料
について測定した。
実施例１〜５に示すように、本発明の方法で熱処理を
行うと短時間に高収率で均質なメソフェーズが得られ、
しかも発泡性が良好で強度が低いため、熱間取出しの容
易なメソフェーズとなることがわかった。
行うと短時間に高収率で均質なメソフェーズが得られ、
しかも発泡性が良好で強度が低いため、熱間取出しの容
易なメソフェーズとなることがわかった。
具体的には、例えば実施例1,2と比較例1,2を比べる
と、本発明ではメソフェーズ含有率が高く、熱間取出し
の容易なメソフェーズが得られることがわかる。また実
施例3,5と比較例3,4を比べると、本発明の減圧熱処理の
方が高回収率でメソフェーズが得られることがわかる。
さらに、全実施例と比較例５とを比べると、加熱温度が
高過ぎる場合はメソフェーズの発泡が不十分で強度が増
加することがわかり、したがって比較例５のような場合
には、高圧水による掘削あるいは、先端部が超硬のドリ
ルでメソフェーズに穴をあけて切り出す等の方法を採ら
ないと取出せない。
と、本発明ではメソフェーズ含有率が高く、熱間取出し
の容易なメソフェーズが得られることがわかる。また実
施例3,5と比較例3,4を比べると、本発明の減圧熱処理の
方が高回収率でメソフェーズが得られることがわかる。
さらに、全実施例と比較例５とを比べると、加熱温度が
高過ぎる場合はメソフェーズの発泡が不十分で強度が増
加することがわかり、したがって比較例５のような場合
には、高圧水による掘削あるいは、先端部が超硬のドリ
ルでメソフェーズに穴をあけて切り出す等の方法を採ら
ないと取出せない。
次に、直径500mmで深さ800mmの反応容器を用い、実施
例３の条件でメソフェーズを製造し、400℃の熱間でチ
ッ素雰囲気下で取出した場合と、約２日かけ室温で冷却
した場合について、反応容器内の品質分布を揮発分の測
定により調べた結果を第２表の示す。
例３の条件でメソフェーズを製造し、400℃の熱間でチ
ッ素雰囲気下で取出した場合と、約２日かけ室温で冷却
した場合について、反応容器内の品質分布を揮発分の測
定により調べた結果を第２表の示す。
第２表から明らかなように、熱間取出しの場合は反応
容器内の揮発分はほぼ一定て、品質分布の生じないこと
がわかった。他方、冷却した場合は反応容器中心部の揮
発分が低い。これは冷却が容器壁から起こり、中心部は
長時間高温にされされるためである。このように、熱間
取出しはメソフェーズの均質化に極めて有効なことが明
らかとなった。
容器内の揮発分はほぼ一定て、品質分布の生じないこと
がわかった。他方、冷却した場合は反応容器中心部の揮
発分が低い。これは冷却が容器壁から起こり、中心部は
長時間高温にされされるためである。このように、熱間
取出しはメソフェーズの均質化に極めて有効なことが明
らかとなった。
以上の通り、本発明によれば、重質油を原料とし、メ
ソフェーズを短時間で高回収率で得ることができ、かつ
熱間でのメソフェーズの反応容器からの取出しが容易に
なるため、炭素材原料としての高品質メソフェーズを効
率的に製造することができる。
ソフェーズを短時間で高回収率で得ることができ、かつ
熱間でのメソフェーズの反応容器からの取出しが容易に
なるため、炭素材原料としての高品質メソフェーズを効
率的に製造することができる。
Claims (1)
- 【請求項１】コールタール等の重質油を300〜550℃の温
度範囲内で加熱し、この加熱過程で油分を除去すること
により炭素材原料を製造する方法において； 重質油温度が400℃以上の温度で、かつ重質油の粘
度が10ポイズ〜１×107ポイズの範囲内の条件下で反応
容器内を減圧する工程と、 上記工程で固化したメソフェーズを非酸化性雰囲気
下で熱間粉砕して反応容器から取出す工程を含むことを
特徴とする炭素材原料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63140048A JP2696932B2 (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | 炭素材原料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63140048A JP2696932B2 (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | 炭素材原料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01308815A JPH01308815A (ja) | 1989-12-13 |
| JP2696932B2 true JP2696932B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=15259771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63140048A Expired - Lifetime JP2696932B2 (ja) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | 炭素材原料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2696932B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009057277A (ja) * | 2008-10-08 | 2009-03-19 | Polymatech Co Ltd | 黒鉛化炭素粉末の製造方法及び熱伝導性成形体の製造方法 |
-
1988
- 1988-06-07 JP JP63140048A patent/JP2696932B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01308815A (ja) | 1989-12-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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