JP7465862B2 - 加熱炉およびグラファイトの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の一実施の形態における加熱炉は、高分子材料からグラファイトを製造する加熱炉であって、高分子材料を熱処理する加熱炉本体を備え、上記加熱炉本体の内部に、高分子材料を収容する密閉容器を有し、上記密閉容器に、高分子材料から発生する熱分解ガスを加熱炉本体の外部に排出する排出管が接続されている構成である。
グラファイトは、優れた放熱特性を有していることから、コンピュータ等の各種電子機器または電気機器に搭載されている半導体素子、或いは、各種電子機器または電気機器が発する熱を放熱する放熱部品等として用いられる。本発明の一実施形態には、上記加熱炉を用いてグラファイト(グラファイトフィルム、グラファイトシート等)を製造する方法が含まれる。
グラファイトの製造に好適なフィルム状の高分子材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリパラフェニレンビニレン、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾビスイミダゾール、およびポリチアゾールが挙げられる。特に、ポリイミドは、熱拡散率、熱伝導率、および電気伝導度に優れたグラファイトを製造することができるのでより好ましい。尚、高分子材料は、製造するグラファイトに求められる物性に応じて適宜選択すればよい。
導入工程は、フィルム状(枚葉)、好ましくはロール状(長尺)の高分子材料(以下、「高分子材料フィルム」と記す)を収容した密閉容器を加熱炉本体に導入する工程である。但し、密閉容器に収容する高分子材料フィルムの形態は特に限定されない。また、密閉容器に収容するロール状の高分子材料フィルムの個数も特に限定されない。
炭化工程は、高分子材料フィルムを1000℃程度で熱処理し、炭素化して炭素質フィルムを得る工程である。熱処理時の最高温度は、例えば、500℃~1800℃であることが好ましく、700℃~1600℃であることがより好ましく、900℃~1400℃であることがさらに好ましく、1000℃であることが特に好ましい。
黒鉛化工程は、炭化工程で作製された炭素質フィルムを2500℃以上の高温で焼成して、黒鉛化(グラファイト化)する工程である。焼成時の最高温度は、好ましくは、2500℃以上、2600℃以上、2700℃以上、2800℃以上、2900℃以上、3000℃以上、3100℃以上、または3200℃以上である。黒鉛化工程は、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、または減圧下で行われる。
取出工程は、加熱炉本体から密閉容器を取り出すと共に、黒鉛化工程で作製されたグラファイトを上記密閉容器から取り出す工程である。本発明の一実施の形態においては、上記炭化工程と黒鉛化工程とを連続して行うので、炭化工程と黒鉛化工程との間で炭素質フィルムを取り出す操作を行う必要が無く、黒鉛化工程で作製されたグラファイトを取り出す取出工程を行うだけでよい。それゆえ、炭素質フィルムを一旦冷却する必要が無いので、製造時間の短縮、エネルギの節約を図ることができる。
必要に応じて行われる圧縮工程は、黒鉛化工程で作製されたグラファイトを圧縮する工程である。圧縮工程を行うことにより、得られるグラファイトに柔軟性を付与することができる。圧縮工程では、プレス等によって面状に圧縮する方法、金属ローラ等を用いて圧延する方法等によって黒鉛化工程で作製されたグラファイトを圧縮することができる。圧縮工程における押圧力は特に限定されない。また、圧縮工程は室温で行われるものの、温度は特に限定されない。
2 加熱炉本体
3 メインヒータ(ヒータ)
4 給電部
4a 給電棒
8 密閉容器
10 高分子材料
11 ガス排出管(排出管)
12 ガス導入管(導入管)
Claims (4)
- 高分子材料からグラファイトを製造する加熱炉であって、
高分子材料を熱処理する加熱炉本体を備え、
上記加熱炉本体の内部に、高分子材料を収容する密閉容器を有し、
上記密閉容器の底面に、高分子材料から発生する熱分解ガスを加熱炉本体の外部に排出する排出管が接続されているとともに、
上記密閉容器に、その内部に不活性ガスを導入するガス導入管が接続されており、当該ガス導入管は、上記密閉容器の底面に接続されている、加熱炉。 - 上記密閉容器は黒鉛製である、請求項1に記載の加熱炉。
- 高分子材料からグラファイトを製造する製造方法であって、
高分子材料を収容した密閉容器を加熱炉本体に導入する導入工程、
密閉容器に収容された高分子材料を炭素化して炭素質フィルムを得る炭化工程、
炭化工程で作製された炭素質フィルムを黒鉛化してグラファイトを得る黒鉛化工程、
黒鉛化工程で作製されたグラファイトを上記密閉容器から取り出す取出工程、
を包含し、
上記導入工程では、上記密閉容器の底面に、その内部に不活性ガスを導入するガス導入管を取り付ける導入管取付工程を行い、
上記導入工程では、上記密閉容器の底面に、高分子材料から発生する熱分解ガスを加熱炉本体の外部に排出する排出管を取り付ける排出管取付工程を行い、
少なくとも上記炭化工程では、高分子材料から発生する熱分解ガスを加熱炉本体の外部に排出する排出工程を行うと共に、上記炭化工程と黒鉛化工程とを連続して行う、グラファイトの製造方法。 - 上記排出工程では、上記密閉容器に、その内部に不活性ガスを導入する不活性ガス導入工程を行う、請求項3に記載のグラファイトの製造方法。
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