JPH02129256A - 炭素化物形成用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、炭素化処理によって均一な微細光学組織の炭
素化物を節単に得ることのできる炭素化物形成用組成物
に関するものである。

（従来の技術） 一般に、有機物に炭素化処理及び黒鉛化処理を施して得
られる炭素化物は、耐熱性、耐薬品性などの優れた特性
を有するために広範な用途に使用されており、今後さら
に品質等の改善により大量の使用が期待されている。

炭素化物の原料としては、安価な点などによりタールピ
ッチなどが主として使用されている。炭素化物は、一般
に５００〜６００℃付近の初期段階における炭素化によ
り得られる組織がその後に施す黒鉛化処理時における挙
動や黒鉛化処理後の機械的性質などの品質を左右すると
いわれているが、タールピッチから得られる初期段階の
炭素化物は偏光顕微鏡での観察から知られているように
流れ模様の粗い組織を有するものであり、これは亀裂が
生じ易くて強度が弱く、これにさらに高温の黒鉛化処理
を施しても得られた製品の品質の向上がほとんど期待で
きず、産業上の資材としては充分ではないという欠点が
あった。また、フェノール樹脂、フラン樹脂を炭素化し
て得られる炭素材は光学的に等方性組織をもち、高い粘
度などの特徴を有するが、炭素化の際の収縮が大きく、
大型成型物を作り得ないなどの欠点をもっている。

（発明が解決しようとする課題） このタールピッチに種々の添加剤を加えるなどしてこれ
らの欠点を補う努力がなされている。そこで、タールピ
ッチに熱硬化性を有するフェノール樹脂等を添加して初
期段階における炭素化物の組織として均一な微細組織を
得ようとする試みもなされているが、熱硬化性を有する
フェノール樹脂等の場合にはクールピッチ粉粒体と単に
機械的に混合して炭素化しても均一な微細組織を得るこ
とができないため、芳香族炭化水素系溶剤を用いて予め
タールピッチとフェノール樹脂とを各々溶解し、均一に
混合した後、溶剤を除去して炭素化する手法が開発され
た〔小川−太部、逆井基次。

稲垣道夫、窯業協会誌９Ｘ隘１０４５３〜４６３（１９
８３））　。

しかし、この場合には多量の溶剤を必要とするので、操
作が煩雑となると共に、コストが高かくなる欠点があっ
た。そこで、ピッチに可溶なフェノール樹脂の開発もな
されたが、それらは炭化収率が極めて低く、実用化には
至らなかった。

そこで１本発明者の１人は先に粒径が３００μｍ以下の
タールピッチ粉粒体及び／又はタールピッチの溶融体４
０〜９５重量％に粒径が３００μｍ以下のポリエステル
系樹脂粉粒体５〜６０重量％を均一に混合することによ
り、溶剤を用いることなく簡易に均一な微細光学組織を
有する炭素化物の形成を可能とする組成物を提案した〔
特願昭６２−１７５７８３号、　Ｍ、Ｉｎａｇａｋｉ、
Ｍ、Ｗａｓｈｉｙａｍａ　＆に、Ｇｏｔｏ＋Ｊｏｕｒｎ
ａｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　５ｃｉｅｎｃｅ　２２
３３１５〜３３２０（１９８７）　）。

しかしながら、この組成物は、均一な微細光学組織を有
するものの、炭化収率が低いという課題は残されていた
。

本発明は、かかる課題を解決するものであって。

その目的は均一な微細光学組織の炭化物を簡単に得るこ
とができ、しかも炭化収率よく炭化物を得ることができ
る炭素化物形成用組成物を提供することにある。

（課題を解決するための手段） すなわち１本発明は、クールピッチ粉粒体４０〜９５重
量％と粒径が３ｏｏ１１ｍ以下の硬化したフェノール樹
脂粉粒体５〜６０重量％とが均一に混合されてなること
を特徴とする微細光学＆ｇ織を炭素化物形成用組成物を
要旨とするものである。

以下１本発明の詳細な説明する。

まず１本発明におけるタールピッチは石炭タールピッチ
、石油タールピッチ、これらの混合物である。上記ター
ルピッチの粉粒体は、その粒径が３００μｍ以下として
使用することが好ましく。

特に粒径が２０〜１００μｍのものが望ましい。

粒径が３００μｍを超えるものは、フェノール樹脂粉粒
体との混合が不充分となることがある。粒径が３００μ
ｍ以下の粉粒体とする手段としては。

粉砕機による粉砕、さらに微粒が望ましい場合にはベン
ゼン等の有機溶剤可溶成分を凍結乾燥する手段が採用さ
れる。ここで使用するタールピッチの粉粒体は軟化点が
８０〜１３０℃、１７７℃における粘度が３８０〜４０
０ｃｐｓであって、ベンゼン等の有機溶剤に可溶である
ことも望ましい。

次に、上記タールピッチと混合する硬化したフェノール
樹脂微粒体は粒径が３００μｍ以下、特に１０〜２００
μｍのものが好ましい。粒径が３００μｍを超えるもの
は、タールピッチ粉粒体との混合が不充分となるので好
ましくない。

本発明に使用する粒径が３００μｍ以下の硬化シタフェ
ノール樹脂微粒体は、フェノール、レゾルシン、０−ク
レゾール、ｍ−クレゾール、Ｐクレゾールなどのフェノ
ール類と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のア
ルデヒド類と重合して得られる。特に、好ましい樹脂と
しては、フェノールとホルムアルデヒドとを、アンモニ
ア等の塩基性触媒及びフッ化カルシウム、アラビアゴム
、ポリビニルアルコール等の懸濁安定剤の存在下、水性
媒体中で懸濁重合した後、加熱硬化して得られる球状の
硬化したフェノール樹脂が挙げられる。例えば、フェノ
ール・ホルマリン・アンモニアを水性媒体中で′！Ｌｉ
、濁重合することにより製造され、このような硬化した
球状のフェノール樹脂は、市販品として入手できる（例
えば、ユニチカ株式会社ユニペックス■Ｃ−３０，Ｃ−
５０，Ｃ−１００）。

また、タールピッチと硬化したフェノール樹脂粉粒体の
混合割合は、クールピッチ４０〜９５重量％と硬化した
フェノール樹脂粉粒体５〜６０重量％とするものである
が、硬化したフェノール樹脂粉粒体が５重量％未満であ
ったり、一方、硬化したフェノール樹脂粉粒体が６０重
量％を超えると、光学組織が微細になりにくいので好ま
しくない。

クールピッチ粉粒体と硬化したフェノール樹脂粉粒体と
の混合は、溶剤等を用いることなく１機械的に混合する
ことにより簡易に行われる。

クールピッチ粉粒体と硬化したフェノール樹脂粉粒体と
の混合比は上記のように、前者４０〜９５重量％に対し
て後者５〜６０重量％である。

得られる炭素化物のｍ織は、炭素化の際の圧力や反応容
器を解放するか密閉するかなどにより若干相違するが、
混合比、圧力等を変化させることにより、簡単に炭素化
物の組織を制御することができると共に、、均一な微細
光学組織を有する炭素化物を得ることが可能である。

（実施例） 以下１本発明を実施例によって具体的に説明する。

実施例１ タールピッチには、第１表に示す性能を有する石油ピッ
チをベンゼンに溶解し、凍結乾燥により１５０μｍ以下
の粉体としたものを使用し、硬化したフェノールとして
は粒径範囲が１０〜３０μｍの範囲の球状のユニチカ株
式会社製ユニペックスＣ−３０を使用した。

第１表 タールピッチおよび硬化したフェノール樹脂の両粉末を
重量比で５０：５０の割合でミキサーにて均一に混合し
て炭素化物形成用組成物を得た。

この組成物アルゴン雰囲気下で管体に封入し、これをオ
ートクレーブ内に装填し、オートクレーブ内を窒素ガス
にて置換した後、内圧が３０Ｍｐａとなるまで加圧し、
この圧力を維持しながら６５０℃まで加熱した。６５０
℃にて５時間保持した後。

放冷して炭素化物を得た。炭化収率は６８％であり、こ
れを偏光顕微鏡で観察した結果、均一で微細な光学異方
性組織であった。

実施例２ 実施例１と同様のクールピッチ粉粒体とフェノール樹脂
粉粒体との７０７３０の組成物をアルゴン雰囲気下で管
体に封入し、これを常圧下で６５０℃にて５時間加熱し
た。得られた炭素化物の炭化収率は６１％であり、偏光
顕微鏡により観察した結果は均一な微細光学組織であっ
た。

（発明の効果） 本発明によれば、炭素化により均一な微細光学異方性組
織を簡単かつ安価に得ることができ、しかも収率よく得
ることができるものである。この炭素化段階の組織はさ
らに後に施す黒鉛化処理後の最終製品の品質を左右し１
強度の弱い組織ものとは異なり、優れた強度等の特性の
取得を可能とするので、炭素繊維／炭素複合材料用、炭
素製品成形用、耐火物造形用、耐火物含浸用などの産業
上の有用な資材として使用することが可能である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）タールピッチ粉粒体４０〜９５重量％と粒径が３
   ００μｍ以下の硬化したフェノール樹脂粉粒体５〜６０
   重量％とが均一に混合されてなることを特徴とする微細
   光学組織を有する炭素化物形成用組成物。