JP2964710B2 - Manufacturing method of graphite - Google Patents
Manufacturing method of graphiteInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、X線モノクロメータ
ー、中性子線モノクロメーター、中性子線フィルター等
の放射線光学素子として利用される高配向性ブロック状
のグラファイトの製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing highly oriented block-like graphite used as a radiation optical element such as an X-ray monochromator, a neutron monochromator and a neutron filter.
【0002】[0002]
【従来の技術】グラファイトは抜群の耐熱性、耐薬品
性、高電気伝導性等を有するため、工業材料として重要
な地位を占め、ガスケット、電極、発熱体、構造材とし
て広く使用されている。中でも高配向性グラファイトは
X線や中性子線に対する優れた分光、反射特性を有する
ため、X線や中性子線のモノクロメーター、あるいはフ
ィルターとして広く用いられている。2. Description of the Related Art Graphite occupies an important position as an industrial material because of its excellent heat resistance, chemical resistance, high electrical conductivity and the like, and is widely used as a gasket, an electrode, a heating element and a structural material. Among them, highly oriented graphite has excellent spectral and reflection characteristics for X-rays and neutron rays, and is therefore widely used as a monochromator or filter for X-rays and neutron rays.
【0003】このような目的に使用されるグラファイト
としては、天然に産するものを使用するのが一つの方法
であるが、良質のグラファイトは生産量が非常に限られ
ており、しかも、取り扱いにくい粉末状、またはリン片
状であるため、人工的にグラファイトを製造することが
行われている。[0003] As one of the graphites used for such a purpose, naturally occurring graphite is used, but the quality of graphite is very limited and the handling is difficult. Since it is in the form of powder or scale, graphite is artificially produced.
【0004】従来、このような人工的なグラファイトの
製造方法としては、気相中での炭化水素ガスの高温分解
沈積と、その熱間加工による方法があり、この方法によ
れば、圧力を印加しつつ3400℃で長時間再焼鈍する
ことによりグラファイトを製造する。Conventionally, as a method for producing such artificial graphite, there is a method in which a hydrocarbon gas is deposited at a high temperature in a gas phase at a high temperature and hot working is performed. According to this method, pressure is applied. By re-annealing at 3400 ° C. for a long time, graphite is produced.
【0005】このようにして製造されるグラファイト
は、高配向性グラファイト(HOPG)と呼ばれ、天然
の単結晶グラファイトと比較して優れた特性を有してい
る。しかし、この製造方法は製造工程が極めて複雑であ
り、かつ歩留りも著しく低く、その結果、製造された高
配向性グラファイトは極めて高価なものであった。[0005] The graphite thus produced is called highly oriented graphite (HOPG) and has excellent properties as compared with natural single crystal graphite. However, this manufacturing method has a very complicated manufacturing process and a remarkably low yield, and as a result, the manufactured highly oriented graphite is extremely expensive.
【0006】近年、上記のような従来の高品質グラファ
イトの製造方法の問題を解消し、高品質のグラファイト
を容易に製造することができ、しかも、コストを低下さ
せることができるようにした製造方法として、高分子フ
ィルムを高温焼成する方法が開発された。高分子材料は
一般的には難グラファイト材料に属し、たとえ3000
℃の高温に加熱しても良質のグラファイトに転化される
ことはない。In recent years, the above-mentioned problems of the conventional method for producing high-quality graphite have been solved, and high-quality graphite can be easily produced, and the cost can be reduced. As a method, a method of firing a polymer film at a high temperature was developed. Polymeric materials generally belong to non-graphitic materials, such as 3000
It is not converted to good quality graphite when heated to a high temperature of ° C.
【0007】しかしながら、最近の研究の結果、いくつ
かの高分子材料は、適当な熱処理によって良質なグラフ
ァイトに転化されることがわかってきた。それらの高分
子としては、ポリオキサジアゾール、芳香族ポリイミ
ド、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリ
ベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリ
チアゾール、ポリパラフェニレンビニレン等がある。However, recent studies have shown that some polymeric materials can be converted to good quality graphite by appropriate heat treatment. These polymers include polyoxadiazole, aromatic polyimide, aromatic polyamide, polybenzimidazole, polybenzobisthiazole, polybenzoxazole, polythiazole, polyparaphenylenevinylene, and the like.
【0008】これらの知見に基づき、本発明者らは特許
出願を行っており、それらは特開昭61−275114
号公報、特開昭61−275115号公報、特開昭61
−275117号公報等に開示されている。これらの発
明に基づき高分子フィルムを積層し、加圧焼成してブロ
ック状のグラファイトを製造する検討がなされた。これ
らの例は特開平1−105199号公報、特開昭63−
235218号公報に開示されている。しかしながら、
複数枚の高分子フィルムを積層し、これを配向性に優れ
たブロック状のグラファイトを得るためには数多くの工
夫が必要であり、単純に加圧焼成するだけでは目的の高
配向性グラファイトは得られない。高配向性グラファイ
トを得るためには、それぞれのフィルムがブロック内部
できちんと配向していること、フィルムの内部でグラフ
ァイト結晶がきれいに配列していること、フィルム同士
が接着していることが重要である。Based on these findings, the present inventors have filed patent applications, which are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-275114.
JP, JP-A-61-275115, JP-A-61-275115
-275117. Based on these inventions, studies have been made on laminating polymer films and firing them under pressure to produce block-like graphite. These examples are described in JP-A-1-105199 and JP-A-63-105199.
No. 235218. However,
A number of measures are required to laminate multiple polymer films and obtain a block-shaped graphite with excellent orientation.Simply sintering under pressure simply produces the desired highly oriented graphite. I can't. In order to obtain highly oriented graphite, it is important that each film is properly oriented inside the block, that the graphite crystals are well arranged inside the film, and that the films adhere to each other. .
【0009】しかしながら、例えば、上記の高分子フィ
ルムは、いずれも300から600℃の温度領域で熱分
解を起こし、フィルムは急激に収縮を起こす。更に、こ
れらの高分子は、1000℃から2000℃付近の温度
領域では硬くて脆い、いわゆるハードカーボンの状態と
なる。したがって、これらの高分子フィルムを積層し、
圧力を印加しつつ熱処理しても、通常はフィルムの収縮
変形によってしわや内部構造の歪が生じ、極端な場合に
は破壊に至ってしまう。However, for example, any of the above polymer films undergoes thermal decomposition in a temperature range of 300 to 600 ° C., and the films rapidly shrink. Further, these polymers are hard and brittle in a temperature range from about 1000 ° C. to about 2000 ° C., that is, in a so-called hard carbon state. Therefore, by laminating these polymer films,
Even when heat treatment is performed while applying pressure, wrinkles and distortion of the internal structure usually occur due to shrinkage and deformation of the film, and in extreme cases, breakage.
【0010】したがって、複数枚の高分子フィルムから
高配向性のブロック状のグラファイトを製造する技術の
ポイントは、高分子フィルムの伸びや縮みによって熱分
解、炭素化、グラファイト化の過程の間に生じた歪を如
何に最終的なブロック状のグラファイトの中に残さない
かという点である。そのために、例えば、熱分解温度領
域では本質的に圧力を印加せず、分解温度以上から20
00℃の温度領域で2から50kg/cm2の間の圧力を印加
し、2600℃以上では50kg/cm2以上の圧力を印加す
るような手法が採られている。熱分解温度領域で圧力を
印加しないのは、この領域で圧力を印加するとフィルム
同士が融着し、内部から発生する分解ガスのスムーズな
放出を妨げ、ついにはその発生ガスによって炭素化物の
破壊に至るからである。分解温度以上から2000℃の
間の圧力操作は、作製した炭素化物(ハードカーボンの
状態にある)を壊さないように焼成し、分解温度領域で
生じた内部歪を取り除く工程である。また、2600℃
以上の圧力操作はグラファイト化を進めつつ、フィルム
同士を接着させる工程である。Therefore, the point of the technology for producing a highly oriented block-like graphite from a plurality of polymer films is that it is generated during the process of thermal decomposition, carbonization and graphitization due to the expansion and contraction of the polymer film. Is how to keep the strain in the final block of graphite. For this reason, for example, essentially no pressure is applied in the thermal decomposition temperature range,
A technique of applying a pressure of 2 to 50 kg / cm 2 in a temperature range of 00 ° C. and applying a pressure of 50 kg / cm 2 or more at 2600 ° C. or more is adopted. The reason that no pressure is applied in the pyrolysis temperature range is that when pressure is applied in this range, the films fuse together, preventing the smooth release of decomposition gas generated from inside, and eventually causing the destruction of carbonized materials by the generated gas. Because it leads. The pressure operation between the decomposition temperature or higher and 2000 ° C. is a step of firing the carbonized product (in a state of hard carbon) so as not to break it and removing internal strain generated in the decomposition temperature range. 2600 ° C
The above pressure operation is a step of bonding the films while promoting the formation of graphite.
【0011】上記の製造方法のように熱分解、炭素化、
グラファイト化、接着の工程をそれぞれ制御することに
より、モザイクスプレッドの値が0.7゜程度の特性を
持つ高配向性のブロック状のグラファイトが得られるよ
うになった。[0011] Pyrolysis, carbonization,
By controlling the steps of graphitization and bonding, highly oriented block-like graphite having a mosaic spread value of about 0.7 ° has been obtained.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかし、より優れた配
向性を持つブロック状のグラファイトの実現には、熱分
解過程において生じる歪をより小さくすることが重要で
ある。そのためには熱分解過程において、高分子フィル
ム同士の接着を防ぎ、分解ガスの放出をスムーズに行い
つつ加圧することが望ましい。しかし、通常、高分子フ
ィルムはキャスティングの際に帯電し、フィルム同士を
積層すると密着し、熱分解過程における加圧によりフィ
ルム同士の融着を起こすため、加圧することができなか
った。However, in order to realize block-like graphite having more excellent orientation, it is important to reduce the strain generated during the thermal decomposition process. For this purpose, it is desirable to apply pressure while preventing the polymer films from adhering to each other and releasing the decomposition gas smoothly in the thermal decomposition process. However, usually, the polymer film is charged during casting, adheres to each other when the films are laminated, and fusion occurs between the films due to pressure during the thermal decomposition process, so that the pressure cannot be applied.
【0013】本発明者らは、上記のように複数枚の高分
子フィルムを積層し、加圧、熱処理してグラファイトを
製造する方法における問題点を解決すべく研究した結
果、あらかじめ表面から帯電除去処理した高分子フィル
ムを原料として用いることにより、熱分解過程での歪を
小さくするための加圧焼成を可能とし、高配向性のブロ
ック状のグラファイトを製造することができることを究
明し、これに基づき、簡単な方法で、しかも、低コスト
で高配向性のブロック状のグラファイトを製造すること
ができるようにしたグラファイトの製造方法を提供する
ことを目的とするものである。The present inventors have studied to solve the problems in a method of manufacturing graphite by laminating a plurality of polymer films as described above, and applying pressure and heat treatment, and as a result, have previously removed charge from the surface. By using the treated polymer film as a raw material, it was possible to perform pressure calcination to reduce distortion during the thermal decomposition process, and it was possible to produce highly oriented block-shaped graphite. An object of the present invention is to provide a method for producing graphite, which can produce highly oriented block-shaped graphite at a low cost at a low cost.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の技術的解決手段は、複数枚の高分子フィルム
を積層し、加圧、熱処理してグラファイトを製造するに
際し、上記高分子フィルムをあらかじめ帯電除去処理し
て加圧、熱処理するようにしたものである。In order to achieve the above object, the technical solution of the present invention is to stack a plurality of polymer films, press and heat-treat them to produce graphite. The film is preliminarily subjected to a charge removal treatment, and is then subjected to pressure and heat treatment.
【0015】上記高分子フィルムは積層前に帯電除去処
理してもよく、積層後に帯電除去処理してもよい。The above polymer film may be subjected to a charge removal treatment before lamination, or may be subjected to a charge removal treatment after lamination.
【0016】そして、上記高分子フィルムとして、各種
ポリフェニレンオキサジアゾール(POD)、ポリベン
ゾチアゾール(PBT)、ポリベンゾビスチアゾール
(PBBT)、ポリベンゾオキサゾール(PBO)、ポ
リベンゾビスオキサゾール(PBBO)、各種芳香族ポ
リイミド(PI)、各種芳香族ポリアミド(PA)、ポ
リ(フェニレンベンゾイミダゾール)(PBI)、ポリ
(フェニレンベンゾビスイミダゾール)(PBBI)、
ポリチアゾール(PT)、ポリ(パラフェニレンビニレ
ン)(PPV)の中から少なくとも一種類を用いること
ができる。Various types of polyphenylene oxadiazole (POD), polybenzothiazole (PBT), polybenzobisthiazole (PBBT), polybenzoxazole (PBO), polybenzobisoxazole (PBBO), Various aromatic polyimides (PI), various aromatic polyamides (PA), poly (phenylenebenzimidazole) (PBI), poly (phenylenebenzobisimidazole) (PBBI),
At least one of polythiazole (PT) and poly (paraphenylenevinylene) (PPV) can be used.
【0017】ここで、各種ポリオキサジアゾールとはポ
リパラフェニレン−1.3.4−オキサジアゾールおよ
びそれらの異性体を言う。また、各種芳香族ポリイミド
とは下記一般式で表されるポリイミドである。Here, various polyoxadiazoles refer to polyparaphenylene-1.3.4-oxadiazole and isomers thereof. Various aromatic polyimides are polyimides represented by the following general formula.
【0018】[0018]
【化1】 Embedded image
【0019】また、芳香族ポリアミドとは下記一般式で
表わされるポリアミドである。The aromatic polyamide is a polyamide represented by the following general formula.
【0020】[0020]
【化2】 Embedded image
【0021】本発明においては、これらのポリイミド、
ポリアミドに限定されるものではない。In the present invention, these polyimides,
It is not limited to polyamide.
【0022】本発明における原料高分子フィルムは、上
記のPOD、PBT、PBBT、PBO、PBBO、P
I、PA、PBI、PBBI、PT、PPV等の中から
選ばれるが、本発明の製造方法は、高温での熱処理によ
って良質のグラファイトを得ることができるような高分
子フィルムに対しては同様に適用することが可能であ
る。The raw material polymer film of the present invention includes the above-mentioned POD, PBT, PBBT, PBO, PBBO, PB
I, PA, PBI, PBBI, PT, PPV, etc., but the production method of the present invention is similarly applicable to a polymer film from which a high-quality graphite can be obtained by heat treatment at a high temperature. It is possible to apply.
【0023】本発明の製造方法では、出発原料として4
00μm 以下の厚さを有するフィルムを用いるのが望ま
しい。それは400μm 以上の厚さを有する高分子フィ
ルムを用いた場合には、本発明の製造方法によってもフ
ィルム内部から発生するガスのために、フィルムの内部
構造が破壊され、高配向性のブロック状のグラファイト
を得ることが困難となるためである。In the production method of the present invention, 4
It is desirable to use a film having a thickness of not more than 00 μm. When a polymer film having a thickness of 400 μm or more is used, the internal structure of the film is destroyed due to the gas generated from the inside of the film by the production method of the present invention, and a highly oriented block-shaped This is because it becomes difficult to obtain graphite.
【0024】本発明における高分子フィルムの帯電除去
の方法としては、空気中でのコロナ放電、あるいは減圧
中でのグロー放電が用いられる。例えば、芳香族ポリイ
ミドを例にとると、ポリイミドフィルム(Dupont(株)
製、カプトン:商品名、25μm )を適当な大きさに切
断した後、コロナ放電装置によりコロナ放電させて帯電
除去を行う。またはポリイミドフィルムを積層した状態
でコロナ放電させて帯電除去を行う。As a method for removing charge from the polymer film in the present invention, corona discharge in air or glow discharge under reduced pressure is used. For example, taking an aromatic polyimide as an example, a polyimide film (Dupont Corporation)
(Kapton: trade name, 25 μm) is cut into an appropriate size, and then charged by corona discharge using a corona discharge device. Alternatively, a corona discharge is performed in a state where the polyimide films are laminated to remove the charge.
【0025】帯電除去処理していないポリイミドフィル
ムの場合、フィルム同士が融着せず、なおかつしわが発
生しないようにしながら炭素化するためには、フィルム
が伸び縮みする温度領域では、本質的に圧力を印加しな
いことが必要となる。ここで、本質的に圧力を印加しな
いということは、加圧のための冶具の重量などの微少な
圧力は加えてもよいという意味である。このときの許容
される圧力の大きさは、一般的に2kg/cm2以下であり、
特に好ましくは1kg/cm2以下である。これに対し、上記
のような帯電除去処理をしたポリイミドフィルムでは、
フィルム同士が密着しにくくなるため、最大10kg/cm2
の加圧が可能となる。そのため、得られた炭素化物は、
帯電除去していない原料を用いた場合に比べ、はるかに
しわを少なくすることができた。そして、このようにし
て得られた炭素化物を用いてグラファイト化を行った結
果、平均0.2゜のロッキング特性の向上が観察され
た。In the case of a polyimide film that has not been subjected to a charge removal treatment, in order to carbonize while preventing the films from fusing and wrinkling from occurring, the pressure is essentially increased in a temperature range where the film expands and contracts. It is necessary not to apply. Here, the fact that no pressure is applied essentially means that a minute pressure such as the weight of a jig for pressurization may be applied. The magnitude of the allowable pressure at this time is generally 2 kg / cm 2 or less,
Particularly preferably, it is 1 kg / cm 2 or less. In contrast, in the case of the polyimide film that has been subjected to the above-described charge removal treatment,
10 kg / cm 2 max.
Can be pressurized. Therefore, the obtained carbonized product is
Wrinkles could be reduced much as compared with the case of using a raw material which had not been charged and removed. Then, graphitization was performed using the carbonized material thus obtained, and as a result, an improvement in the locking property of 0.2 ° on average was observed.
【0026】以上述べた加圧、熱処理の方法は必ずしも
ポリイミドフィルムに限定されるものではなく、一般に
熱処理によって優れたグラファイトに転化される高分子
フィルムについても適用することができる。The above-mentioned method of pressurizing and heat treatment is not necessarily limited to a polyimide film, but can be generally applied to a polymer film converted into excellent graphite by heat treatment.
【0027】[0027]
【作用】したがって、本発明によれば、高分子フィルム
は帯電除去処理によりその熱分解工程において互いに接
着することがなくなり、分解ガスを高分子フィルムの間
を通ってスムーズに外部に拡散することできる。また、
高分子フィルムは互いに接着しないので、ある程度の圧
力を印加することが可能となり、その圧力によって高分
子フィルムにしわや歪が生じるのを防ぐことができる。
このようにして得られた炭素化ブロックは、処理が行わ
れ、グラファイト化されるが、それぞれの高分子フィル
ムがブロック内部できちんと配向し、しかも、高分子フ
ィルムの内部では結晶がきれいに配列した高配向性のブ
ロック状のグラファイトを得ることができる。Therefore, according to the present invention, the polymer films are not adhered to each other in the thermal decomposition process by the charge removal treatment, and the decomposition gas can be smoothly diffused to the outside through the space between the polymer films. . Also,
Since the polymer films do not adhere to each other, it is possible to apply a certain amount of pressure, and it is possible to prevent the polymer film from being wrinkled or distorted by the pressure.
The carbonized block obtained in this way is treated and graphitized, but each polymer film is properly oriented inside the block and, furthermore, the crystal is well arranged inside the polymer film. Oriented block-like graphite can be obtained.
【0028】[0028]
【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明する。The present invention will be described more specifically with reference to the following examples.
【0029】(実施例1)まず、厚さ50μm のポリパ
ラフェニレン−1.3.4−オキサジアゾールフィルム
に電圧2KV(電圧はフィルムの大きさにより変わる)
をかけてコロナを放電させ、帯電除去処理をした。次
に、処理後の300枚のフィルム(5×5cm 2)を積層
し、グラファイト製の冶具にセットし、アルゴンガス雰
囲気中、10℃/min の速度で1200℃まで昇温し
た。この間、試料に5kg/cm2の圧力が印加されるように
した。1200℃に達した後、上記と同様の昇温速度を
保ちながら20kg/cm2の圧力を温度が1400℃になる
まで印加した。その後、圧力を減少させ、温度が300
0℃に昇温するまでの間では冶具の重量に相当する圧力
のみが印加されるようにした。温度が3000℃に達し
た後、再び圧力を印加した。印加圧力は200kg/cm2で
あった。この圧力を保ちながら熱処理を完了した。この
ようにして得られたブロック状のグラファイトは、ほと
んどしわがなく、均一な表面を有していた。(Example 1) First, a polymer having a thickness of 50 μm was prepared.
Laphenylene-1.3.4-oxadiazole film
Voltage 2KV (voltage varies with film size)
To discharge the corona, thereby performing a charge removal treatment. Next
The processed 300 films (5 × 5 cm TwoLaminated)
And set it in a graphite jig,
In an atmosphere, the temperature was raised to 1200 ° C at a rate of 10 ° C / min.
Was. During this time, 5kg / cmTwoSo that the pressure of
did. After reaching 1200 ° C, the same heating rate as above
20kg / cm while keepingTwoPressure becomes 1400 ℃
Was applied. Thereafter, the pressure is reduced and the temperature is reduced to 300
Until the temperature rises to 0 ° C, a pressure equivalent to the weight of the jig
Only the voltage was applied. The temperature reaches 3000 ° C
After that, pressure was applied again. Applied pressure is 200kg / cmTwoso
there were. The heat treatment was completed while maintaining this pressure. this
The block-like graphite obtained in this way is almost
It had no wrinkles and a uniform surface.
【0030】上記のようにして得られた本実施例のグラ
ファイトの特性について理学電機社製のX線回折装置を
用いて測定し、グラファイト(002)回折線のピーク
位置におけるロッキング特性測定の回折線の半値幅をも
って評価した。測定の結果、ロッキング特性は0.55
°であり、X線や中性子線のモノクロメーターとして優
れた特性を有することがわかった。The characteristics of the graphite of the present example obtained as described above were measured using an X-ray diffractometer manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd., and the diffraction line of the rocking characteristic measurement at the peak position of the graphite (002) diffraction line was measured. Was evaluated with a half width of As a result of the measurement, the locking characteristic was 0.55.
°, which is an excellent characteristic as a monochromator for X-rays and neutrons.
【0031】(比較例1)比較例として、帯電除去処理
を施さないフィルムを用いて上記と同様の処理を行った
が、1200℃までの昇温過程において、フィルム同士
が融着し、内部から発生するガスにより破壊してしまっ
た。この破壊を防ぐため、1200℃までの焼成工程に
おいて、事実上、冶具重量による圧力で処理を行い、以
降の処理を本実施例と同様にした。得られたブロック状
のグラファイトのロッキング特性は0.8゜であった。
この結果からも明らかなように本実施例の製造方法がロ
ッキング特性の向上に非常に有効であることがわかっ
た。(Comparative Example 1) As a comparative example, the same treatment as described above was performed using a film that had not been subjected to the charge removal treatment. However, in the process of raising the temperature to 1200 ° C., the films fused together, and It was destroyed by the generated gas. In order to prevent this destruction, in the firing step up to 1200 ° C., the processing was carried out at a pressure substantially depending on the weight of the jig, and the subsequent processing was the same as in this example. The locking characteristic of the obtained block-like graphite was 0.8 °.
As is clear from these results, it was found that the manufacturing method of this example was very effective in improving the locking characteristics.
【0032】(実施例2)まず、厚さ25μm 、のポリ
イミドフィルム(Dupont(株)製、カプトンHフィル
ム)を減圧中グロー放電(放電電圧300V)により帯
電除去処理を行った。次に、処理後の300枚のフィル
ム(5×5cm2)を積層し、グラファイト製の冶具にセ
ットし、アルゴンガス雰囲気中、10℃/minの速度で1
400℃まで昇温した。この間、試料には5kg/cm2の圧
力が印加されているようにした。1400℃に達した
後、上記と同様の昇温速度を保ちながら20kg/cm2の圧
力を温度が1600℃になるまで印加した。その後、圧
力を減少させ、温度が2700℃に昇温するまでの間で
は冶具の重量に相当する圧力のみが印加されるようにし
た。温度が2700℃に達した後、再び圧力を印加し
た。印加圧力は200kg/cm2であった。この圧力を保ち
ながら3000℃まで昇温し、熱処理を完了した。この
ようにして得られたブロック状のグラファイトは、ほと
んどしわがなく、均一な表面を有していた。Example 2 First, a 25 μm-thick polyimide film (Kapton H film, manufactured by Dupont Co., Ltd.) was subjected to a charge removal treatment by glow discharge (discharge voltage 300 V) under reduced pressure. Next, 300 films (5 × 5 cm 2 ) after the treatment were laminated, set on a graphite jig, and then placed in an argon gas atmosphere at a rate of 10 ° C./min.
The temperature was raised to 400 ° C. During this time, a pressure of 5 kg / cm 2 was applied to the sample. After the temperature reached 1400 ° C., a pressure of 20 kg / cm 2 was applied until the temperature reached 1600 ° C. while maintaining the same heating rate as described above. Thereafter, the pressure was reduced so that only the pressure corresponding to the weight of the jig was applied until the temperature was raised to 2700 ° C. After the temperature reached 2700 ° C., pressure was applied again. The applied pressure was 200 kg / cm 2 . While maintaining this pressure, the temperature was raised to 3000 ° C. to complete the heat treatment. The block-like graphite thus obtained had almost no wrinkles and a uniform surface.
【0033】上記のようにして得られた本実施例のグラ
ファイトの特性について理学電機社製のX線回折装置を
用いて測定し、グラファイト(002)回折線のピーク
位置におけるロッキング特性測定の回折線の半値幅をも
って評価した。測定の結果、ロッキング特性は0.52
°であり、X線や中性子線のモノクロメーターとして優
れた特性を有することがわかった。The characteristics of the graphite of the present example obtained as described above were measured using an X-ray diffractometer manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd., and the diffraction line of the rocking characteristic measurement at the peak position of the graphite (002) diffraction line was measured. Was evaluated with a half width of As a result of the measurement, the locking characteristic was 0.52.
°, which is an excellent characteristic as a monochromator for X-rays and neutrons.
【0034】(比較例2)比較例として、グロー放電処
理を施さないフィルムを用いて上記と同様の処理を行っ
たが、1400℃までの昇温過程において、フィルム同
士が融着し、内部から発生するガスにより破壊してしま
った。この破壊を防ぐため、1400℃までの焼成工程
において、事実上、冶具重量による圧力で処理を行い、
以降の処理を本実施例と同様にした。得られたブロック
状のグラファイトのロッキング特性は0.75゜であっ
た。この結果からも明らかなように本実施例の製造方法
がロッキング特性の向上に非常に有効であることがわか
った。(Comparative Example 2) As a comparative example, the same treatment as described above was performed using a film that was not subjected to the glow discharge treatment. It was destroyed by the generated gas. In order to prevent this destruction, in the firing process up to 1400 ° C., the treatment is performed at a pressure substantially due to the weight of the jig,
Subsequent processes were the same as in the present embodiment. The locking characteristics of the obtained block-like graphite were 0.75 °. As is clear from these results, it was found that the manufacturing method of this example was very effective in improving the locking characteristics.
【0035】(実施例3)まず、厚さ50μm のPB
T、PBBT、PBO、PBBO、PA、PBI、PP
BI、PT、PPVのフィルムをそれぞれ100枚積層
し、それぞれに電圧1KVのコロナ放電を発生させ、帯
電除去処理した。次に、処理後の積層フィルムをグラフ
ァイト製の冶具にセットし、アルゴンガス雰囲気中、1
0℃/minの速度で1200℃まで昇温した。この間、試
料には2kg/cm2の圧力が印加されているようにした。1
200℃に達した後、上記と同様の昇温速度を保ちなが
ら10kg/cm2の圧力を温度が2000℃になるまで印加
した。その後、圧力を減少させ、温度が2800℃に昇
温するまでの間では冶具の重量に相当する圧力のみが印
加されるようにした。温度が2800℃に達した後、再
び圧力を印加した。印加圧力は150kg/cm2であった。
この圧力を保ちながら3000℃まで昇温し、熱処理を
完了した。このようにして得られたブロック状のグラフ
ァイトは、ほとんどしわがなく、均一な表面を有してい
た。Example 3 First, a PB having a thickness of 50 μm was used.
T, PBBT, PBO, PBBO, PA, PBI, PP
One hundred films of BI, PT, and PPV were each laminated, and a corona discharge at a voltage of 1 KV was generated in each of the films to perform a charge removal treatment. Next, the laminated film after the treatment was set on a graphite jig, and placed in an argon gas atmosphere.
The temperature was raised to 1200 ° C. at a rate of 0 ° C./min. During this time, a pressure of 2 kg / cm 2 was applied to the sample. 1
After the temperature reached 200 ° C., a pressure of 10 kg / cm 2 was applied until the temperature reached 2000 ° C. while maintaining the same heating rate as described above. Thereafter, the pressure was reduced so that only the pressure corresponding to the weight of the jig was applied until the temperature rose to 2800 ° C. After the temperature reached 2800 ° C., pressure was applied again. The applied pressure was 150 kg / cm 2 .
While maintaining this pressure, the temperature was raised to 3000 ° C. to complete the heat treatment. The block-like graphite thus obtained had almost no wrinkles and a uniform surface.
【0036】上記のようにして得られたグラファイトの
特性について理学電機社製のX線回折装置を用いて測定
し、グラファイト(002)回折線のピーク位置におけ
るロッキング特性測定の回折線の半値幅をもって評価し
た。測定の結果を(表1)に示す。The characteristics of the graphite obtained as described above were measured using an X-ray diffractometer manufactured by Rigaku Corporation, and the half-width of the diffraction line for rocking characteristic measurement at the peak position of the graphite (002) diffraction line was measured. evaluated. The results of the measurement are shown in (Table 1).
【0037】[0037]
【表1】 [Table 1]
【0038】この結果から明かなように上記各高分子か
ら得られたブロック状のグラファイトは、いずれもX線
や中性子線のモノクロメーターとして優れた特性を有す
ることがわかった。As is clear from these results, it was found that all of the block-like graphites obtained from the above-mentioned polymers had excellent characteristics as X-ray and neutron beam monochromators.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
分子フィルムは帯電除去処理により熱分解工程において
互いに接着することがなくなり、分解ガスを高分子フィ
ルムの間を通ってスムーズに外部に拡散することでき
る。また、高分子フィルムは互いに接着しないので、あ
る程度の圧力を印加することが可能となり、その圧力に
よって高分子フィルムにしわや歪が生じるのを防ぐこと
ができる。その結果、それぞれの高分子フィルムがブロ
ック内部できちんと配向し、しかも、高分子フィルムの
内部では結晶がきれいに配列した高配向性のブロック状
のグラファイトを得ることができる。したがって、簡単
な方法で、しかも、低コストで高い配向性を持つブロッ
ク状のグラファイトを得ることができる。As described above, according to the present invention, the polymer films are prevented from adhering to each other in the thermal decomposition process due to the charge removal treatment, and the decomposed gas passes smoothly between the polymer films to the outside. Can spread. Further, since the polymer films do not adhere to each other, it is possible to apply a certain pressure, and it is possible to prevent the polymer film from being wrinkled or distorted by the pressure. As a result, it is possible to obtain a highly oriented block-like graphite in which the respective polymer films are properly oriented inside the block and the crystals are arranged neatly inside the polymer film. Therefore, it is possible to obtain a block-like graphite having a high orientation at a low cost by a simple method.
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 35/52 C01B 31/04 101 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) C04B 35/52 C01B 31/04 101
Claims (2)
構造が破壊されない厚みを有する、複数枚の高分子フィ
ルムを積層し、加圧処理しながら前記熱処理してグラフ
ァイトを製造するに際し、上記高分子フィルムをあらか
じめ帯電除去処理して前記加圧処理しながら前記熱処理
することを特徴とするグラファイトの製造方法。(1) heat treatment and internal gas generation
Multiple polymer filters with a thickness that does not destroy the structure
In order to produce graphite by heat-treating while laminating and applying a pressure treatment , the polymer film is previously subjected to a charge removal treatment and the heat treatment is performed while the pressure treatment is performed.
A method for producing graphite.
ル、芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミド、ポリベンゾ
イミダゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾ
オキサゾール、ポリチアゾール、ポリパラフェニレンビ
ニレンの中から選ばれた少なくとも1種類である請求項
1記載のグラファイトの製造方法。2. The polymer film is at least one selected from polyoxadiazole, aromatic polyimide, aromatic polyamide, polybenzimidazole, polybenzobisthiazole, polybenzoxazole, polythiazole, and polyparaphenylenevinylene. The method for producing graphite according to claim 1, which is of a kind.
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- 1991-07-10 JP JP3169875A patent/JP2964710B2/en not_active Expired - Lifetime
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