JP2975099B2 - Manufacturing method of graphite - Google Patents

Manufacturing method of graphite

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JP2975099B2
JP2975099B2 JP2330588A JP33058890A JP2975099B2 JP 2975099 B2 JP2975099 B2 JP 2975099B2 JP 2330588 A JP2330588 A JP 2330588A JP 33058890 A JP33058890 A JP 33058890A JP 2975099 B2 JP2975099 B2 JP 2975099B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えば、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
素子として利用できるグラファイトの製造方法に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing graphite that can be used as a radiation optical element such as an X-ray monochromator, a neutron monochromator, and a neutron filter.

(従来の技術) グラファイトは抜群の耐熱性や耐薬品性、高電気伝導
性等を備えていることから、工業材料として重要な位置
の占め、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。なかでも、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
ために、X線や中性子線のモノクロメーターあるいはフ
ィルター等の放射線光学素子として使われている。この
放射線光学素子用のグラファイトとして天然に産するも
のを使用するのも一案ではあるのであるが、良質の天然
グラファイトは、生産量が非常に限られ、しかも、粉末
状またはリン片状で取扱難いため、人工的にグラファイ
トを製造することが行なわれており、この人工グラファ
イトを使うことが望ましいことになる。
(Conventional technology) Graphite has outstanding heat resistance, chemical resistance, high electrical conductivity, etc., and therefore occupies an important position as an industrial material, and is widely used as gaskets, electrodes, heating elements, and structural materials. ing. Among them, highly oriented graphite is
Since it has excellent spectral and reflection characteristics for X-rays and neutrons, it is used as a radiation optical element such as a monochromator or a filter for X-rays or neutrons. It is one idea to use naturally occurring graphite for the radiation optical element, but the quality of natural graphite is very limited, and it is handled in powder or scaly form. Due to the difficulty, graphite is artificially produced, and it is desirable to use this artificial graphite.

従来、人工グラファイトの製造方法として、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、これは、圧力を印加しつつ3400℃で長時間
再焼鈍するという工程によって作成するものである。こ
のようにして作成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
と比較し得る優れた特性を有する。しかしながら、この
製造方法によると、製造工程が極めて複雑でかつ歩留り
が著しく低く、その結果、HOPGは極めて高価になり、実
用に向かないという問題がある。
Conventionally, as a method for producing artificial graphite, there is a method of high-temperature decomposition deposition of hydrocarbon gas in the gas phase and hot working, which is a process of re-annealing at 3400 ° C. for a long time while applying pressure. It is created by. The graphite thus produced is called highly oriented graphite (HOPG) and has excellent properties comparable to natural single crystal graphite. However, according to this manufacturing method, there is a problem that the manufacturing process is extremely complicated and the yield is extremely low. As a result, HOPG becomes extremely expensive and is not suitable for practical use.

そこで、このような問題点を解消できるグラファイト
の製造方法として、高分子フィルムを高温焼成して良質
グラファイトを容易かつ低コストで作成する方法が開発
された。高分子化合物は一般的には難グラファイト材料
に属し、たとえ3000℃の高温で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とされてきた。しかしな
がら、最近の研究の結果、高分子化合物のいくつかは適
当な熱処理で良質なグラファイトに転化させられること
が分かってきた。良質なグラファイトに転化できる高分
子化合物としては、例えば、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。
Therefore, as a method for producing graphite that can solve such problems, a method has been developed in which a high-quality graphite is easily and inexpensively produced by firing a polymer film at a high temperature. Polymer compounds generally belong to difficult-to-graphite materials, and have not been converted to good quality graphite even if heated at a high temperature of 3000 ° C. However, recent studies have shown that some of the polymeric compounds can be converted to good quality graphite by appropriate heat treatment. Examples of the polymer compound that can be converted into high-quality graphite include polyoxadiazole, aromatic polyimide, aromatic polyamide, polybenzimidazole, polybenzobisthiazole, polybenzoxazole, polythiazole, polyparaphenylenevinylene, and the like. .

これらの知見に基づく発明は、既に特許出願されてい
る(特開昭61−275114号公報、特開昭61−275115号公
報、特開昭61−275117号公報等参照)。
Inventions based on these findings have already been filed for patents (see Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 61-275114, 61-275115, 61-275117, etc.).

一方、高分子フィルムを積層し加圧加熱してブロック
状のグラファイトを作成するという発明も特許出願され
ている(特開平1−105199号公報、特願昭63−235218号
参照)。
On the other hand, a patent application has been filed for producing a block-like graphite by laminating polymer films and heating under pressure (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-105199 and Japanese Patent Application No. 63-235218).

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、前述したこれらグラファイトの製造方
法では、完全に満足できるものが得られるわけではない
ことが分かった。特開平1−105199号公報に記載されて
いるように、複数枚のフィルムを2枚の基板で挟み、ボ
ルトでかしめ熱処理するというだけでは、高配向性ブロ
ック状グラファイトを得るに至らないのである。優れた
ブロック状高配向性グラファイトであるためには、各グ
ラファイト化層内部は炭素原子が所定通りに規則正しく
並んだ結晶がきちんと配向した状態(高配向性状態)に
なっており、各グラファイト化層同士がしっかりと接着
して一つのブロック体になっていなければならない。単
純に圧力をかけ熱処理しただけでは、皺や内部歪みがフ
ィルムにできたり、極端な場合にはフィルムが破れたり
して優れたグラファイトにならないのである。
(Problems to be Solved by the Invention) However, it has been found that the above-described methods for producing graphite do not always provide completely satisfactory products. As described in JP-A-1-105199, simply interposing a plurality of films between two substrates and caulking with bolts does not lead to obtaining highly oriented block-like graphite. In order to be an excellent block-shaped highly oriented graphite, the inside of each graphitized layer is in a state in which crystals in which carbon atoms are regularly arranged in a predetermined manner are properly oriented (highly oriented state). They must be firmly bonded together to form a single block. Simply applying pressure and heat-treating the film does not produce excellent graphite due to wrinkles and internal distortion, or in extreme cases, the film is broken.

本発明は、前記事情に鑑み、優れた高配向性グラファ
イトを容易に製造することのできる方法を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a method capable of easily producing an excellent highly oriented graphite.

(課題を解決するための手段) 前記目的を達成するため、請求項1記載のグラファイ
トの製造方法では、熱処理によってもガスの発生により
内部構造が破壊されない厚みを有する高分子フィルム、
あるいは、前記高分子フィルムから得られた炭素質フィ
ルムを重ねておいて、高分子熱分解温度を越え2000℃の
間の温度域(普通、1000℃〜2000℃)で加圧処理を行な
い、2000〜2600℃の間は実質無圧処理し、2600℃以上の
温度域で加圧処理を行なった後で、いったん1600℃以下
の温度域まで下げてから再び2600℃以上の温度域まで戻
すとともに少なくとも同2600℃以上の温度域で加圧処理
を行なう過程が少なくとも1回ある焼成によりグラファ
イト化するようにしている。いったん1600℃以下の温度
域まで下げてから再び2600以上の温度域まで戻すととも
に少なくとも同2600℃以上の温度域で加圧処理を行なう
過程は複数回繰り返してもよい。通常、高分子熱分解温
度を越え2000℃の間で行なう加圧処理は、2〜50kg/cm2
の範囲の任意圧力で行なうことが好ましく、次の2600℃
以上の温度域で行なう加圧処理は50kg/cm2以上の任意圧
力で行なうことが好ましい。再度の2600℃以上の温度域
で行なう加圧処理は20kg/cm2以上の任意圧力で行なうこ
とが好ましい。20kg/cm2未満の圧力であると得られるブ
ロック状グラファイトが発泡状態となる傾向が見られ
る。なお、ここで言う「実質無圧処理」とは、加圧効果
を生むような圧力をかけないことを意味し、加圧用治具
自体による2kg/cm2以下(より好ましくは500g/cm2
下)程度の無害な低圧がかかることは構わないというこ
とである。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, in the method for producing graphite according to claim 1, a polymer film having a thickness such that an internal structure is not destroyed by gas generation even by heat treatment;
Alternatively, the carbonaceous films obtained from the polymer films are stacked and subjected to a pressure treatment in a temperature range exceeding the polymer pyrolysis temperature and between 2000 ° C. (usually 1000 ° C. to 2000 ° C.) ~ 2600 ℃ between the substantially pressureless treatment, after performing the pressure treatment in the temperature range of 2600 ℃ or more, once lower to the temperature range of 1600 ℃ or less, and then returned to the temperature range of 2600 ℃ or more at least Graphite is formed by calcination at least once in the temperature range of 2600 ° C. or more. The process of once lowering to a temperature range of 1600 ° C. or less and then returning to a temperature range of 2600 ° C. or more and performing the pressure treatment at least in the temperature range of 2600 ° C. or more may be repeated a plurality of times. Usually, the pressure treatment performed at a temperature exceeding the polymer thermal decomposition temperature and between 2000 ° C. is 2 to 50 kg / cm 2.
It is preferable to carry out at an arbitrary pressure in the range of 2600 ° C.
The pressure treatment performed in the above temperature range is preferably performed at an arbitrary pressure of 50 kg / cm 2 or more. It is preferable to perform the pressure treatment again in the temperature range of 2600 ° C. or more at an arbitrary pressure of 20 kg / cm 2 or more. When the pressure is less than 20 kg / cm 2 , the obtained block-like graphite tends to be in a foamed state. Here, the “substantially no pressure treatment” means that pressure is not applied so as to produce a pressing effect, and 2 kg / cm 2 or less (more preferably 500 g / cm 2 or less) by the pressing jig itself. ) Harmless low pressure is acceptable.

本発明における出発原料用高分子フィルムとしては、
例えば、請求項2に記載のように、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(PB
T)、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(P
BBO)、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(PB
I)、ポリフェニレンベンゾビスイミダゾール(PPB
I)、ポリチアゾール(PT)、ポリパラフェニレンビニ
レン(PPV)のうちから選ばれた少なくとも一つからな
るフィルムが挙げられる。勿論、これらに限らず、高温
での熱処理で良質のグラファイトに転化させられる高分
子フィルムであれば出発原料フィルムとして使えること
は言うまでもない。
As the starting material polymer film in the present invention,
For example, various kinds of polyphenylene oxadiazole (POD), polybenzothiazole (PB
T), polybenzobisthiazole (PBBT), polybenzoxazole (PBO), polybenzobisoxazole (P
BBO), various aromatic polyimides (PI), various aromatic polyamides (PA), polyphenylene benzimidazole (PB
I), polyphenylene benzobisimidazole (PPB
Examples include films made of at least one selected from I), polythiazole (PT), and polyparaphenylene vinylene (PPV). Of course, not limited to these, it goes without saying that any polymer film that can be converted to high-quality graphite by heat treatment at a high temperature can be used as a starting material film.

前記のうち、各種ポリオキサジアゾールとしては、ポ
リパラフェニレン−1,3,4−オキサジアゾールおよびそ
れらの異性体が好適なものとして挙げられる。また、各
種芳香族ポリイミドとしては、下記一般式で表されるポ
リイミドが挙げられる。
Among the above, as the various polyoxadiazoles, polyparaphenylene-1,3,4-oxadiazole and isomers thereof are preferred. In addition, examples of various aromatic polyimides include polyimides represented by the following general formula.

ただし、 そして、芳香族ポリアミドとしては、下記一般式で表
されるポリアミドが挙げられる。
However, And as an aromatic polyamide, the polyamide represented by the following general formula is mentioned.

ただし、 勿論、前記例示以外のポリイミドやポリアミドのフィ
ルムを使うようにしてもよい。
However, Of course, a polyimide or polyamide film other than the above examples may be used.

出発原料となる高分子フィルムの厚みは、400μm以
下であることが好ましい。フィルムの厚みが400μmを
越す場合には、フィルム内部で発生するガスのためにフ
ィルムの内部構造が破壊されて高配向性を達成し難くな
るからである。
The thickness of the polymer film as a starting material is preferably 400 μm or less. If the thickness of the film exceeds 400 μm, the internal structure of the film is destroyed by the gas generated inside the film, making it difficult to achieve high orientation.

(作用) 請求項1および2の製造方法では、焼成過程で1000℃
以上の降昇温過程を経るため、各グラファイト化層内部
は炭素原子が所定通りに規則正しく並んだ結晶がきちん
と配向した高配向性状態となる。
(Function) In the production method according to claims 1 and 2, 1000 ° C. during the firing process.
Because of the above-mentioned temperature-lowering process, the inside of each graphitized layer is in a highly oriented state in which crystals in which carbon atoms are regularly arranged in a predetermined manner are properly oriented.

また、この製造方法では、フィルム寸法変化の大きい
温度域では実質無圧処理し、フィルム寸法変化の殆どな
い温度域で加圧処理して、皺や内部構造歪みの発生を抑
制するので高配向性状態を得やすい。
In addition, in this manufacturing method, substantially no pressure treatment is performed in a temperature region where the film dimensional change is large, and pressure treatment is performed in a temperature region where there is almost no film dimensional change, thereby suppressing the occurrence of wrinkles and internal structural distortion. Easy to get the status.

本発明は、焼成工程で温度と圧力をコントロールする
程度で事足りるため、何らの困難もなく極めて容易に実
施できる。
In the present invention, since it is sufficient to control the temperature and the pressure in the firing step, it can be implemented very easily without any difficulty.

(実施例) 以下、本発明の実施例を説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described.

まず、高分子フィルムがポリイミドフィルムである場
合を例にとって、本発明をより具体的に説明する。
First, the present invention will be described more specifically, taking an example where the polymer film is a polyimide film.

出発原料たる高分子フィルムにポリイミド(Dupon社
製 商品名 カプトン厚み25μm)を用いた。図面は、
このポリイミドフィルムの熱処理温度上昇に伴う面方向
の伸び・縮み、および、熱処理温度上昇に伴うグラファ
イト化率(X線回折を利用した測定による)を表す。
Polyimide (trade name: Kapton, thickness 25 μm, manufactured by Dupon) was used as a polymer film as a starting material. The drawing is
The graph shows the elongation and shrinkage of the polyimide film in the plane direction as the heat treatment temperature rises, and the graphitization rate (measured using X-ray diffraction) as the heat treatment temperature rises.

このポリイミドフィルムは、図面のフィルム寸法曲線
Aにみられるように、450〜500℃では僅かに伸びるだけ
であるが、500〜700℃の高分子分解温度域で急激に縮
み、元の長さの75%ほどの長さになる。そして、この高
分子分解温度を越え2000℃の間ではフィルムは伸び縮み
せず寸法変化が殆ど起こらない。しかし、2000〜2600℃
ではフィルムは逆に伸びて元の寸法の90%まで戻る。こ
の温度域でのフィルムの伸長はグラファイト化の進行と
密接に結び付いており、図面のグラファイト化率曲線B
にみられるように、フィルムが伸びるに従いグラファイ
ト化率が急激に上昇する。このように2600℃以下の温度
域ではフィルム寸法に変化が起こるのである。これに対
し、2600℃以上の温度域では、図面にみられるように、
もうフィルム寸法は殆ど変化しなくなる。
As shown in the film size curve A in the drawing, this polyimide film only slightly expands at 450 to 500 ° C., but rapidly shrinks in the polymer decomposition temperature range of 500 to 700 ° C., and has an original length. It is about 75% longer. When the temperature exceeds the polymer decomposition temperature and the temperature is between 2000 ° C., the film does not expand and contract and almost no dimensional change occurs. But 2000-2600 ℃
Then the film stretches in reverse and returns to 90% of its original size. The elongation of the film in this temperature range is closely linked to the progress of graphitization, and the graphitization rate curve B
As can be seen, the graphitization rate sharply increases as the film elongates. As described above, in the temperature range of 2600 ° C. or less, a change occurs in the film dimensions. In contrast, in the temperature range above 2600 ° C, as seen in the drawing,
The film dimensions hardly change anymore.

温度変化に対し前記のような寸法変化を示すフィルム
に以下のようにして焼成を施す。
The film which exhibits the above dimensional change with respect to the temperature change is fired as follows.

まず、高分子熱分解温度域を越えるまでの熱分解に伴
う寸法変化の大きい温度域では実質無圧処理し、高分子
熱分解温度域を越え2000℃の間の寸法変化の殆どない温
度域では2〜50kg/cm2程度の圧力の加圧処理を行い、20
00〜2600℃のグラファイト化進行に伴う寸法変化の大き
い温度域では実質無圧処理し、次のグラファイト化をほ
ぼ終えた2600℃以上の寸法変化の殆どない温度域では50
kg/cm2の加圧処理を行なう。
First, in a temperature range where the dimensional change accompanying the thermal decomposition is large until the temperature exceeds the polymer thermal decomposition temperature range, substantially no pressure treatment is performed. Perform pressure treatment at a pressure of about 2 to 50 kg / cm2, and
Substantially no-pressure treatment is performed in a temperature range of 00 to 2600 ° C. where the dimensional change accompanying the progress of graphitization is large, and 50 ° C. in a temperature range where there is almost no dimensional change of 2600 ° C. or more after the next graphitization is almost completed
A pressure treatment of kg / cm 2 is performed.

この後、本発明では、いったん温度を1600℃以下まで
下げる。つまり、1000℃以上降温してしまうのである。
室温まで下げ、治具やプレスラム等の交換作業を行なう
ようにしてもよい。降温させる場合、それまでかけてい
る圧力を少なくとも2000℃までは維持することが望まし
い。2000℃を過ぎれば最終的な特に悪影響が殆ど出ない
の減圧してもよい。降温の後、再び、2600℃の温度まで
上げる。再昇温では、それまでの最高温度以上の温度ま
で昇温することが望ましい。再昇温の際、2600℃までの
間は20kg/cm2以下の低目の任意圧力を加えることが好ま
しい。そして、2600℃以上の温度域において、20kg/cm2
以上の任意圧力をかけることが望ましい。20kg/cm2未満
の圧力出あると発泡状態を招来し易いからである。
Thereafter, in the present invention, the temperature is once reduced to 1600 ° C. or less. That is, the temperature drops by 1000 ° C. or more.
The temperature may be lowered to room temperature, and the work of replacing the jig and the press ram may be performed. When lowering the temperature, it is desirable to maintain the pressure applied up to at least 2000 ° C. After 2000 ° C., the pressure may be reduced so that there is almost no adverse effect. After cooling, the temperature is raised again to 2600 ° C. In the reheating, it is desirable to increase the temperature to a temperature higher than the maximum temperature up to that time. During reheating, it is preferable to apply a lower arbitrary pressure of 20 kg / cm 2 or less until 2600 ° C. And, at a temperature range of 2600 ° C or more, 20 kg / cm 2
It is desirable to apply the above arbitrary pressure. If the pressure is less than 20 kg / cm 2 , a foaming state is easily caused.

なお、加圧処理は、高分子熱分解温度を越えた直後、
2600℃になった直後から行なう必要はなく、所定温度域
にある間に加圧処理を行なえばよいのである。所定温度
域全域において加圧処理しなければならない訳ではな
い。
In addition, the pressure treatment, immediately after exceeding the polymer thermal decomposition temperature,
It is not necessary to perform the treatment immediately after the temperature reaches 2600 ° C., and the pressure treatment may be performed while the temperature is in the predetermined temperature range. It is not necessary to perform the pressure treatment over the entire predetermined temperature range.

以上のことは、勿論、ポリイミドフィルムについて当
てはまるだけではなく、一般に熱処理によって優れたグ
ラファイトに転化可能な高分子フィルムについて言える
ものである。なぜなら、それらの高分子フィルムはグラ
ファイト化のための焼成において、必ず、フィルム収縮
を含む熱分解過程、殆ど伸び縮みのない過程、フィルム
の伸びを伴うグラファイト化過程、さらにグラファイト
化が相当程度進行し殆ど伸び縮みのない過程を経るから
である。
The above is, of course, not only true for polyimide films, but also generally for polymer films that can be converted to excellent graphite by heat treatment. Because, in the firing for graphitization, these polymer films necessarily undergo a thermal decomposition process including film shrinkage, a process with almost no expansion and contraction, a graphitization process involving film elongation, and a considerable degree of graphitization. This is because they undergo a process with almost no expansion and contraction.

次にさらに詳しく説明する。 Next, a more detailed description will be given.

−実施例1− 縦2cm、横3cm、厚み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50枚を重ねてグラファ
イト製の治具にセットし、以下のようにして焼成した。
Example 1 Polyparaphenylene-1, 2 cm long, 3 cm wide, and 50 μm thick
Fifty 3,4-oxadiazole films were stacked, set on a graphite jig, and fired as follows.

まず、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、フィルムには、治具重量によ
る圧力100g/cm2だけが加わるようにした。次に1200℃に
達した後、同様の昇温速度を保ちながら、20kg/cm2の圧
力を1400℃に達するまでかけた。その後、圧力を減少さ
せ、温度が2600℃に昇温するまでの間では治具の重量に
よる圧力100g/cm2だけが加わるようにした。温度が2600
℃に達した後、200kg/cm2の圧力をかけ、そのまま200kg
/cm2の圧力を維持しながら、3000℃まで昇温した。続い
て、いったん200kg/cm2の圧力をかけたまま1200℃まで
降温し、30分間維持し、再び、圧力を20kg/cm2とした状
態において10℃/minの速度で2600℃まで昇温した後、26
00℃以上の温度域で200kg/cm2の圧力をかけ3000℃まで
昇温して、ブロック状グラファイトを得た。
First, in an argon gas atmosphere, at a rate of 10 ° C / min, 1200
The temperature was raised to ° C. During this time, only a pressure of 100 g / cm 2 depending on the weight of the jig was applied to the film. Next, after the temperature reached 1200 ° C., a pressure of 20 kg / cm 2 was applied until the temperature reached 1400 ° C. while maintaining the same heating rate. Thereafter, the pressure was reduced so that only a pressure of 100 g / cm 2 depending on the weight of the jig was applied until the temperature rose to 2600 ° C. Temperature 2600
After reaching ℃, apply pressure of 200kg / cm 2 and keep 200kg / cm2
The temperature was raised to 3000 ° C. while maintaining a pressure of / cm 2 . Subsequently, the temperature was lowered to 1200 ° C. once while applying a pressure of 200 kg / cm 2 , maintained for 30 minutes, and again raised to 2600 ° C. at a rate of 10 ° C./min at a pressure of 20 kg / cm 2 . Later, 26
A pressure of 200 kg / cm 2 was applied in a temperature range of 00 ° C. or higher, and the temperature was raised to 3000 ° C. to obtain block graphite.

−実施例2− 縦2cm、横3cm、厚み25μmの芳香族ポリイミドフィル
ム(Dupon社製 商品名カプトンHフィルム)200枚を重
ねてグラファイト製の治具にセットし以下のようにして
焼成した。
Example 2 200 aromatic polyimide films (Kapton H film, trade name, manufactured by Dupon) having a length of 2 cm, a width of 3 cm, and a thickness of 25 μm were stacked, set on a graphite jig, and fired as follows.

まず、アルゴンガス雰囲気中、10℃/minの速度で1400
℃まで昇温した。この間、フィルムには、治具重量によ
る圧力100g/cm2だけが加わるようにした。次に1400℃に
達した後、同様の昇温速度を保ちながら、30kg/cm2の圧
力を1600℃に達するまでかけた。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治具の重量に
よる圧力100g/cm2だけが加わるようにした。温度が2700
℃に達した後、300kg/cm2の圧力をかけ、そのまま3000k
g/cm2の圧力を維持しながら300℃まで昇温した。続い
て、いったん200kg/cm2の圧力をかけたまま1000℃まで
降温して30分間維持し、再び、圧力を10kg/cm2とした状
態で10℃/minの速度で2700℃まで昇温した後、2700℃以
上の温度域で200kg/cm2の圧力をかけ3000℃まで昇温し
て、ブロック状グラファイトを得た。
First, 1400 at a rate of 10 ° C / min in an argon gas atmosphere
The temperature was raised to ° C. During this time, only a pressure of 100 g / cm 2 depending on the weight of the jig was applied to the film. Next, after the temperature reached 1400 ° C., a pressure of 30 kg / cm 2 was applied until the temperature reached 1600 ° C. while maintaining the same heating rate. Thereafter, the pressure was reduced so that only a pressure of 100 g / cm 2 depending on the weight of the jig was applied until the temperature rose to 2700 ° C. Temperature 2700
After reaching ° C., a pressure of 300 kg / cm 2, it 3000k
The temperature was raised to 300 ° C. while maintaining a pressure of g / cm 2 . Subsequently, once the temperature was lowered to 1000 ° C. while applying a pressure of 200 kg / cm 2 and maintained for 30 minutes, again, the temperature was raised to 2700 ° C. at a rate of 10 ° C./min with the pressure being 10 kg / cm 2 . Thereafter, a pressure of 200 kg / cm 2 was applied in a temperature range of 2700 ° C. or higher, and the temperature was raised to 3000 ° C. to obtain block graphite.

−実施例3− 縦2cm、横3cm、厚み50μmのPBTフィルム100枚を重ね
てグラファイト製の治具にセットし、以下のようにして
焼成した。
Example 3 One hundred PBT films each having a length of 2 cm, a width of 3 cm and a thickness of 50 μm were stacked, set on a graphite jig, and fired as follows.

まず、アルゴンガス雰囲気中、10℃/minの速度で1500
℃まで昇温した。この間、フィルムには、治具重量によ
る圧力100g/cm2だけが加わるようにした。次に1500℃に
達した後、同様の昇温速度を保ちながら、30kg/cm2の圧
力を1800℃に達するまでかけた。その後、圧力を減少さ
せ、温度が2800℃に昇温するまでの間は治具重量による
圧力100g/cm2だけが加わるようにした。温度が2800℃に
達した後、300kg/cm2の圧力をかけ、そのまま300kg/cm2
の圧力を維持しながら3000℃まで昇温した。続いて、い
ったん300kg/cm2の圧力をかけたまま800℃まで降温して
30分間維持し、再び、圧力を10kg/cm2とした状態で20℃
/minの速度で2800℃まで昇温した後、2800℃以上の温度
域で200kg/cm2の圧力をかけ3000℃まで昇温して、ブロ
ック状グラファイトを得た。
First, in an argon gas atmosphere, at a rate of 10 ° C / min, 1500
The temperature was raised to ° C. During this time, only a pressure of 100 g / cm 2 depending on the weight of the jig was applied to the film. Next, after the temperature reached 1500 ° C., a pressure of 30 kg / cm 2 was applied until the temperature reached 1800 ° C. while maintaining the same heating rate. Thereafter, the pressure was reduced so that only a pressure of 100 g / cm 2 depending on the weight of the jig was applied until the temperature was raised to 2800 ° C. After the temperature reached 2800 ° C., a pressure of 300 kg / cm 2, as 300 kg / cm 2
While maintaining the pressure, the temperature was raised to 3000 ° C. Then, the temperature was lowered to once 300kg / 800 ℃ while applying a pressure of cm 2
Maintain for 30 minutes, again at 20 ° C with the pressure at 10 kg / cm 2
After the temperature was raised to 2800 ° C. at a rate of / min, a pressure of 200 kg / cm 2 was applied in a temperature range of 2800 ° C. or higher, and the temperature was raised to 3000 ° C. to obtain block graphite.

−実施例4− PBTフィルムに代えてPBBTフィルムを用いるようにし
た他は、実施例3と同様にしてブロック状グラファイト
を得た。
Example 4 A block graphite was obtained in the same manner as in Example 3, except that a PBBT film was used instead of the PBT film.

−実施例5− PBTフィルムに代えてPBOフィルムを用いるようにした
他は、実施例3と同様にしてブロック状グラファイトを
得た。
Example 5 Block graphite was obtained in the same manner as in Example 3, except that a PBO film was used instead of the PBT film.

−実施例6− PBTフィルムに代えてPBBOフィルムを用いるようにし
た他は、実施例3と同様にしてブロック状グラファイト
を得た。
Example 6 A block graphite was obtained in the same manner as in Example 3, except that a PBBO film was used instead of the PBT film.

−実施例7− PBTフィルムに代えてPIフィルムを用いるようにした
他は、実施例3と同様にしてブロック状グラファイトを
得た。
Example 7 Block graphite was obtained in the same manner as in Example 3 except that a PI film was used instead of the PBT film.

−実施例8− PBTフィルムに代えてPAフィルムを用いるようにした
他は、実施例3と同様にしてブロック状グラファイトを
得た。
Example 8 A block graphite was obtained in the same manner as in Example 3 except that a PA film was used instead of the PBT film.

−実施例9− PBTフィルムに代えてPBIフィルムを用いるようにした
他は、実施例3と同様にしてブロック状グラファイトを
得た。
-Example 9- A block graphite was obtained in the same manner as in Example 3, except that a PBI film was used instead of the PBT film.

−実施例10− PBTフィルムに代えてPBBIフィルムを用いるようにし
た他は、実施例3と同様にしてブロック状グラファイト
を得た。
Example 10 Block graphite was obtained in the same manner as in Example 3 except that a PBBI film was used instead of the PBT film.

−実施例11− PBTフィルムに代えてPTフィルムを用いるようにした
他は、実施例3と同様にしてブロック状グラファイトを
得た。
Example 11 Block graphite was obtained in the same manner as in Example 3 except that a PT film was used instead of the PBT film.

−実施例12− PBTフィルムに代えてPPVフィルムを用いるようにした
他は、実施例3と同様にしてブロック状グラファイトを
得た。
Example 12 Block graphite was obtained in the same manner as in Example 3, except that a PPV film was used instead of the PBT film.

−比較例1〜12− 各実施例においては、降温以降の処理を行なわないよ
うにした他は、各実施例それぞれと同様にして、ブロッ
ク状グラファイトを得た。
-Comparative Examples 1 to 12-In each of the examples, block graphite was obtained in the same manner as in each of the examples, except that the treatment after the temperature was lowered was not performed.

実施例1〜12で得られたブロック状グラファイトは、
皺の殆どない平滑な表面を有していた。
Block-like graphite obtained in Examples 1 to 12,
It had a smooth surface with almost no wrinkles.

各グラファイトの特性を、理学電機株式会社製ロータ
ーフレックスRU−200B型X線回折装置を用いて測定し
た。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結果得られた回折線の半値幅をも
って評価した。測定結果を第1表および第2表に示す。
The characteristics of each graphite were measured using a Rotorflex RU-200B type X-ray diffractometer manufactured by Rigaku Corporation. The evaluation was made based on the half width of the diffraction line obtained as a result of the rocking characteristic measurement at the peak position of the graphite (002) diffraction line. The measurement results are shown in Tables 1 and 2.

実施例のグラファイトは、第1表にみられるように、
いずれも、優れたロッキング特性を有し、X線や中性子
線のモノクロメータ等に適したものであることが良く分
かる。また、1000℃以上の降昇温過程が配向性向上に大
きく寄与していることも良く分かる。
The graphite of the examples, as seen in Table 1,
All of them have excellent locking characteristics and are well understood to be suitable for X-ray and neutron beam monochromators and the like. It can also be clearly understood that the process of raising and lowering the temperature of 1000 ° C. or more greatly contributes to the improvement of the orientation.

(発明の効果) 請求項1〜3記載のグラファイトの製造方法では、焼
成過程で1000℃以上もの降昇温過程を経るため、皺や内
部歪みのない優れた高配向性グラファイトが容易に得ら
れる。
(Effect of the Invention) In the method for producing graphite according to the first to third aspects, a high-temperature graphite having no wrinkles or internal distortion can be easily obtained because the temperature is raised and lowered by 1000 ° C. or more in the firing process. .

請求項2記載ののグラファイトの製造方法では、加え
て、フィルム寸法変化の大きい温度域では実質無圧処理
し、フィルム寸法変化の殆どない温度域で加圧処理を行
なっているため、高配向性のグラファイトを確実に得る
ことができる。
In the method for producing graphite according to the second aspect, in addition, substantially no pressure treatment is performed in a temperature region where the film dimensional change is large, and pressure treatment is performed in a temperature region where there is almost no film dimensional change. Can reliably be obtained.

請求項3記載のグラファイトの製造方法では、グラフ
ァイト化に適した原料フィルムであるため、高配向性グ
ラファイトが得やすい。
In the method for producing graphite according to the third aspect, since the raw material film is suitable for graphitization, highly oriented graphite is easily obtained.

【図面の簡単な説明】 図面は、ポリイミドフィルムの焼成の際の温度−フィル
ム寸法および温度−フィルムグラファイト化率を表す特
性図である。 A……フィルム寸法曲線 B……グラファイト化率曲線。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a characteristic diagram showing temperature-film dimensions and temperature-film graphitization ratio when a polyimide film is fired. A: Film dimension curve B: Graphitization ratio curve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星 敏春 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番 1号 松下技研株式会社内 (72)発明者 岡田 彌 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 子部品株式会社内 (72)発明者 西木 直巳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 子部品株式会社内 (72)発明者 中村 克之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 子部品株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−203208(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C01B 31/04 101 C04B 35/52 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Toshiharu Hoshi 3-10-1, Higashi-Mita, Tama-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Matsushita Giken Co., Ltd. (72) Inventor Naomi Nishiki 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Inside Matsushita Denshi Parts Co., Ltd. (72) Katsuyuki Nakamura 1006 Okadoma Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Parts Co. 56) References JP-A-1-203208 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C01B 31/04 101 C04B 35/52

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】熱処理によってもガスの発生により内部構
造が破壊されない厚みを有する高分子フィルム、あるい
は、前記高分子フィルムから得られた炭素質フィルムを
重ねておいて、高分子熱分解温度を越え2000℃の間の温
度域で加圧処理を行ない、2000〜2600℃の間は実質無圧
処理し、2600℃以上の温度域で加圧処理を行なった後
で、いったん1600℃以下の温度域まで下げてから再び26
00℃以上の温度域まで戻すとともに少なくとも2600℃以
上の温度域で加圧処理を行なう過程が少なくとも1回あ
る焼成によりグラファイト化することを特徴とするグラ
ファイトの製造方法。
1. A polymer film having a thickness such that its internal structure is not destroyed by the generation of gas even by heat treatment, or a carbonaceous film obtained from said polymer film is superposed on the polymer film, and the temperature exceeds the polymer thermal decomposition temperature. Pressure treatment is performed in the temperature range between 2000 ° C, pressure-free treatment is performed between 2000 and 2600 ° C, and pressure treatment is performed in the temperature range of 2600 ° C or more, and then temporarily in the temperature range of 1600 ° C or less. Down to 26 again
A method for producing graphite, comprising returning to a temperature range of at least 00 ° C. and performing a pressure treatment at least at a temperature range of at least 2600 ° C. at least once to obtain a graphite by firing.
【請求項2】高分子フィルムが、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、および、ポリパラフェ
ニレンビレンのうちの少なくとも一つからなる請求項1
記載のグラファイトの製造方法。
2. The polymer film according to claim 1, wherein the polymer film comprises at least one of polyoxadiazole, aromatic polyimide, aromatic polyamide, polybenzimidazole, polybenzobisthiazole, polybenzoxazole, polythiazole, and polyparaphenylene virene. Claim 1 consisting of
A method for producing the described graphite.
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