JPH0236551B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0236551B2 JPH0236551B2 JP62317388A JP31738887A JPH0236551B2 JP H0236551 B2 JPH0236551 B2 JP H0236551B2 JP 62317388 A JP62317388 A JP 62317388A JP 31738887 A JP31738887 A JP 31738887A JP H0236551 B2 JPH0236551 B2 JP H0236551B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glassy carbon
- resins
- thermosetting resin
- initial condensate
- mixture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 19
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 19
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 7
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 6
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 claims description 6
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 7
- XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N furfuryl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CO1 XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 4
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 229920005575 poly(amic acid) Polymers 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- HDNHWROHHSBKJG-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;furan-2-ylmethanol Chemical compound O=C.OCC1=CC=CO1 HDNHWROHHSBKJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007849 furan resin Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000006082 mold release agent Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011417 postcuring Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
- C04B35/524—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from polymer precursors, e.g. glass-like carbon material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ガラス状炭素の製造方法に関し、と
くに高密度、高強度を有するガラス状炭素を容易
に、能率よく製造する方法に関する。 〔従来の技術〕 一般にガラス状炭素は、熱硬化性樹脂の硬化成
形体を非酸化性雰囲気中で加熱して、焼成炭化す
ることにより製造され、外観ガラス状を呈する硬
質炭素材料である。 このガラス状炭素は、他の炭素材料と同様に軽
量、耐熱性、耐蝕性および機械的強度等が優れて
いる上に、硬度が高く、ガス不透過性や等方的性
質を有しており、電子工業、化学工業、金属工業
をはじめ広い用途分野で有用されている。 原料となる熱硬化性樹脂としては、炭化性成分
の多いフエノール系樹脂、フラン系樹脂、フルフ
リルアルコール系樹脂、エポキシ系樹脂等が用い
られ、これら樹脂の初期縮合物を所定の型に成形
した後硬化して、三次元網目構造の分子構造に転
化した後、Ar、N2等の非酸化性雰囲気中800〜
1200℃の温度に加熱し、焼成炭化することにより
製造される。 この焼成炭化過程においては、分子構造の骨格
を形成している炭素同志の結合をくずすことな
く、官能基や水素等を分解除去することが重要で
ある。熱硬化性樹脂初期縮合物の硬化時および焼
成炭化時においては、重縮合反応により生成する
縮合水や分解ガスを充分に放出し、内部ポアの形
成を防止して緻密化するために、通常厳しい温度
管理のもとに、５〜10℃／hr程度の昇温速度で緩
徐に焼成炭化処理が施されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 このようにして得られるガラス状炭素は、その
内部に２〜20μｍ程度のポアが残存するために、
一般的に嵩密度は1.50〜1.55ｇ／cm3程度である。
また、その製造過程が極めて非能率であり、生産
性が低いという問題点がある。 本発明は、これらの問題点を解消し、嵩密度が
高く、機械的強度も優れたガラス状炭素を能率よ
く、容易に製造する方法を提案するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 すなわち、本発明は熱硬化性樹脂初期縮合物に
芳香族ポリアミド樹脂前駆体を混合し、混合物を
フイルムまたはシート状に成形した後硬化し、次
いで非酸化性雰囲気中で焼成炭化することを特徴
とする高密度、高強度ガラス状炭素の製造方法で
ある。 芳香族ポリアミド樹脂は、エンジニアリングプ
ラスチツクの１つとして注目されている不溶不融
の樹脂であるが、本発明はこのポリイミド樹脂を
炭化すると緻密な炭素質に転化すること、それが
ガラス状炭素であることに着目して完成したもの
である。 本発明で用いる熱硬化性樹脂初期縮合物として
は、通常使用するフエノール系樹脂、フラン系樹
脂、フルフリルアルコール系樹脂、エポキシ系樹
脂またはこれらの混合樹脂等が適用される。ま
た、芳香族ポリアミド樹脂は前駆体であるポリア
ミツク酸溶液を使用する。 先ず、熱硬化性樹脂初期縮合物に所定割合の芳
香族ポリアミド前駆体を加え、翼型撹拌機等適宜
な撹拌機を用いて撹拌混合する。この均一な混合
物を、厚さ数十μｍから数mmのフイルムまたはシ
ート状に成形する。成形は、例えば表面平滑なガ
ラス板上に離形剤を塗り、その上に混合液を均一
に塗布してフイルム状に成形する。またシート状
成形体はカレンダーロール等で成形される。次い
で、この成形体を120〜180℃に２〜10時間保持し
て硬化する。硬化後、フイルム状成形体はガラス
板上から離形し、Ar、N2等の非酸化性雰囲気中
800〜1200℃の温度に１〜５時間保持して加熱し、
焼成炭化する。この場合80〜100℃／hr程度の昇
温速度で加熱しても、ガラス状炭素の特性の劣化
を招くことなく、通常適用される厳しい温度管
理、例えば５〜10℃／hrの昇温速度に設定して緩
徐に加熱処理するのに比べて、極めて能率よく、
容易に焼成炭化処理することができる。 このようにして製造されるガラス状炭素は、熱
硬化性樹脂初期縮合物と芳香族ポリイミド樹脂前
駆体との混合組成を適宜設定することにより、嵩
密度1.59〜1.66ｇ／cm3、曲げ強度900〜1900Kg／
cm2、曲げ弾性率3000〜3600Kg／mm2の特性を有する
ガラス状炭素を製造することができる。 〔作用〕 上記構成に基づき、本発明方法によれば芳香族
ポリイミド樹脂の優れた炭化機能により、厳しい
温度制御管理を必要とすることなく、大きな昇温
速度で焼成炭化処理することができ、極めて容易
に高密度、高強度ガラス状炭素の製造が可能とな
る。 〔実施例〕 熱硬化性樹脂初期縮合物として、フエノール樹
脂（住友デイレズ(株)製PR−940）、芳香族ポリイ
ミド樹脂前駆体としてポリアミツク酸溶液（宇部
興産(株)製Ｕ−ワニス濃度20wt％）を使用し、表
−１に示す重量比で混合した。
くに高密度、高強度を有するガラス状炭素を容易
に、能率よく製造する方法に関する。 〔従来の技術〕 一般にガラス状炭素は、熱硬化性樹脂の硬化成
形体を非酸化性雰囲気中で加熱して、焼成炭化す
ることにより製造され、外観ガラス状を呈する硬
質炭素材料である。 このガラス状炭素は、他の炭素材料と同様に軽
量、耐熱性、耐蝕性および機械的強度等が優れて
いる上に、硬度が高く、ガス不透過性や等方的性
質を有しており、電子工業、化学工業、金属工業
をはじめ広い用途分野で有用されている。 原料となる熱硬化性樹脂としては、炭化性成分
の多いフエノール系樹脂、フラン系樹脂、フルフ
リルアルコール系樹脂、エポキシ系樹脂等が用い
られ、これら樹脂の初期縮合物を所定の型に成形
した後硬化して、三次元網目構造の分子構造に転
化した後、Ar、N2等の非酸化性雰囲気中800〜
1200℃の温度に加熱し、焼成炭化することにより
製造される。 この焼成炭化過程においては、分子構造の骨格
を形成している炭素同志の結合をくずすことな
く、官能基や水素等を分解除去することが重要で
ある。熱硬化性樹脂初期縮合物の硬化時および焼
成炭化時においては、重縮合反応により生成する
縮合水や分解ガスを充分に放出し、内部ポアの形
成を防止して緻密化するために、通常厳しい温度
管理のもとに、５〜10℃／hr程度の昇温速度で緩
徐に焼成炭化処理が施されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 このようにして得られるガラス状炭素は、その
内部に２〜20μｍ程度のポアが残存するために、
一般的に嵩密度は1.50〜1.55ｇ／cm3程度である。
また、その製造過程が極めて非能率であり、生産
性が低いという問題点がある。 本発明は、これらの問題点を解消し、嵩密度が
高く、機械的強度も優れたガラス状炭素を能率よ
く、容易に製造する方法を提案するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 すなわち、本発明は熱硬化性樹脂初期縮合物に
芳香族ポリアミド樹脂前駆体を混合し、混合物を
フイルムまたはシート状に成形した後硬化し、次
いで非酸化性雰囲気中で焼成炭化することを特徴
とする高密度、高強度ガラス状炭素の製造方法で
ある。 芳香族ポリアミド樹脂は、エンジニアリングプ
ラスチツクの１つとして注目されている不溶不融
の樹脂であるが、本発明はこのポリイミド樹脂を
炭化すると緻密な炭素質に転化すること、それが
ガラス状炭素であることに着目して完成したもの
である。 本発明で用いる熱硬化性樹脂初期縮合物として
は、通常使用するフエノール系樹脂、フラン系樹
脂、フルフリルアルコール系樹脂、エポキシ系樹
脂またはこれらの混合樹脂等が適用される。ま
た、芳香族ポリアミド樹脂は前駆体であるポリア
ミツク酸溶液を使用する。 先ず、熱硬化性樹脂初期縮合物に所定割合の芳
香族ポリアミド前駆体を加え、翼型撹拌機等適宜
な撹拌機を用いて撹拌混合する。この均一な混合
物を、厚さ数十μｍから数mmのフイルムまたはシ
ート状に成形する。成形は、例えば表面平滑なガ
ラス板上に離形剤を塗り、その上に混合液を均一
に塗布してフイルム状に成形する。またシート状
成形体はカレンダーロール等で成形される。次い
で、この成形体を120〜180℃に２〜10時間保持し
て硬化する。硬化後、フイルム状成形体はガラス
板上から離形し、Ar、N2等の非酸化性雰囲気中
800〜1200℃の温度に１〜５時間保持して加熱し、
焼成炭化する。この場合80〜100℃／hr程度の昇
温速度で加熱しても、ガラス状炭素の特性の劣化
を招くことなく、通常適用される厳しい温度管
理、例えば５〜10℃／hrの昇温速度に設定して緩
徐に加熱処理するのに比べて、極めて能率よく、
容易に焼成炭化処理することができる。 このようにして製造されるガラス状炭素は、熱
硬化性樹脂初期縮合物と芳香族ポリイミド樹脂前
駆体との混合組成を適宜設定することにより、嵩
密度1.59〜1.66ｇ／cm3、曲げ強度900〜1900Kg／
cm2、曲げ弾性率3000〜3600Kg／mm2の特性を有する
ガラス状炭素を製造することができる。 〔作用〕 上記構成に基づき、本発明方法によれば芳香族
ポリイミド樹脂の優れた炭化機能により、厳しい
温度制御管理を必要とすることなく、大きな昇温
速度で焼成炭化処理することができ、極めて容易
に高密度、高強度ガラス状炭素の製造が可能とな
る。 〔実施例〕 熱硬化性樹脂初期縮合物として、フエノール樹
脂（住友デイレズ(株)製PR−940）、芳香族ポリイ
ミド樹脂前駆体としてポリアミツク酸溶液（宇部
興産(株)製Ｕ−ワニス濃度20wt％）を使用し、表
−１に示す重量比で混合した。
【表】
この混合液を用いて厚さ100μｍの成形体を得、
70℃で３時間、次いで120℃で１時間硬化した。 この硬化成形体をN2雰囲気中で100℃／hrの昇
温速度で1000℃に昇温し、その温度に１時間保持
して焼成炭化した。なお、RunNo.４のポリアミツ
ク酸を添加混合せずフエノール樹脂のみを使用し
た比較例は、500℃までは10℃／hrの昇温速度で
昇温し、500℃から1000℃までは30℃／hrの昇温
速度で昇温し、1000℃に１時間保持して焼成炭化
した。 このようにして製造したガラス状炭素の諸特性
を測定して、その結果を表−１のRunNo.に対応し
て表−２に示した。
70℃で３時間、次いで120℃で１時間硬化した。 この硬化成形体をN2雰囲気中で100℃／hrの昇
温速度で1000℃に昇温し、その温度に１時間保持
して焼成炭化した。なお、RunNo.４のポリアミツ
ク酸を添加混合せずフエノール樹脂のみを使用し
た比較例は、500℃までは10℃／hrの昇温速度で
昇温し、500℃から1000℃までは30℃／hrの昇温
速度で昇温し、1000℃に１時間保持して焼成炭化
した。 このようにして製造したガラス状炭素の諸特性
を測定して、その結果を表−１のRunNo.に対応し
て表−２に示した。
【表】
上記説明で明らかなように、本発明により極め
て容易に、能率的に高密度、高強度ガラス状炭素
を製造することができる。また、熱硬化性樹脂初
期縮合物と芳香族ポリイミド樹脂前駆体の混合組
成比を設定することにより、嵩密度や機械的強度
の調節も可能である。したがつてヒーター、分析
用電極、治具等をはじめとする電子工業、化学工
業、金属工業等の用途分野において極めて有用で
ある。
て容易に、能率的に高密度、高強度ガラス状炭素
を製造することができる。また、熱硬化性樹脂初
期縮合物と芳香族ポリイミド樹脂前駆体の混合組
成比を設定することにより、嵩密度や機械的強度
の調節も可能である。したがつてヒーター、分析
用電極、治具等をはじめとする電子工業、化学工
業、金属工業等の用途分野において極めて有用で
ある。
Claims (1)
- １ 熱硬化性樹脂初期縮合物に芳香族ポリイミド
樹脂前駆体を混合し、混合物をフイルムまたはシ
ート状に成形した後硬化し、次いで非酸化性雰囲
気中で焼成炭化することを特徴とする高密度、高
強度ガラス状炭素の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62317388A JPH01160865A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 高密度、高強度ガラス状炭素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62317388A JPH01160865A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 高密度、高強度ガラス状炭素の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01160865A JPH01160865A (ja) | 1989-06-23 |
| JPH0236551B2 true JPH0236551B2 (ja) | 1990-08-17 |
Family
ID=18087695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62317388A Granted JPH01160865A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 高密度、高強度ガラス状炭素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01160865A (ja) |
-
1987
- 1987-12-17 JP JP62317388A patent/JPH01160865A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01160865A (ja) | 1989-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0335736B1 (en) | Process for producing carbon/carbon composites | |
| JPH0236551B2 (ja) | ||
| US5372702A (en) | Composition for use in the production of composite carbon materials, composition carbon material produced therefrom, and process for producing the same | |
| JPH02111679A (ja) | 耐酸化性炭素繊維強化炭素材の製造方法 | |
| JP3031626B2 (ja) | 粘結剤，含浸剤及びこれらの製造方法 | |
| JP2536513B2 (ja) | 不透過性炭素材の製造法 | |
| JPH0717449B2 (ja) | 不浸透性炭素材料の製造方法 | |
| JPH08222357A (ja) | カーボン発熱体の製造方法 | |
| KR100349179B1 (ko) | 유리질탄소의제조방법 | |
| JPH0551257A (ja) | 炭素繊維強化炭素材料の製造法 | |
| KR0143323B1 (ko) | 테트라올소실리케이트와 풀푸릴알코올을 이용한 탄화규소의 제조방법 | |
| JP3434538B2 (ja) | ガラス状カーボン材の製造方法 | |
| JPS63265863A (ja) | 炭素繊維強化炭素複合材料およびその製造方法 | |
| KR0130536B1 (ko) | 탄소섬유강화 탄소복합재료의 제조방법 | |
| JPS63206376A (ja) | 炭素材の製造方法 | |
| JPS6351432A (ja) | 摩擦材およびその製造法 | |
| KR960015960B1 (ko) | 비결정성 탄소재료의 제조방법 | |
| KR20230166732A (ko) | 액상의 세라믹전구체를 이용한 복합재 성형물 제조방법 | |
| JPH0625427A (ja) | 熱硬化性樹脂の後硬化方法 | |
| JP2002226276A (ja) | 炭素質耐火物用バインダー及びこれを用いた炭素質耐火物の製造方法 | |
| JPS6362472B2 (ja) | ||
| JPS63209837A (ja) | 高温断熱構造材料およびその製造方法 | |
| JP2000290075A (ja) | ＳｉＣ質セラミックスの製造方法 | |
| JPH0288461A (ja) | 炭素繊維強化炭素薄肉材料の製造方法 | |
| JPS58179217A (ja) | 熱硬化性樹脂の製造法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |