JPH04285189A - 人造黒鉛電極の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主として電気製鋼用等に
使用される人造黒鉛電極の製造方法に関する。詳しくは
βレジン濃縮物を添加することにより、高強度、高密度
などの優れた特徴を有する人造黒鉛電極を容易に製造す
る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人造黒鉛電極の一般的製造方法としては
、粒度調整したニードルコークスとバインダーピッチと
を加熱、混練後成形し、焼成黒鉛化を行うものである。 この焼成工程では、ピッチ中の軽質成分が揮散し、炭素
材中に多くの気孔を残すため、焼成後、含浸ピッチを含
浸し、再焼成する工程を数回繰り返して密度強度を向上
させている。このような現状からバインダーピッチの炭
化率を向上させ、粘結成分を増加させることが、高品質
の人造黒鉛電極を製造するために要望されている。

【０００３】バインダーピッチにおいて、トルエン不溶
分（ＴＩ、ベンゾール不溶分と試験する溶剤が異なるの
みで、同一の特性値）から、キノリン不溶分（ＱＩ）を
減じた値はβレジンと呼ばれ、この値が大きい程、粘結
性及び炭化収率が高いので、βレジン含有量の多いピッ
チが好ましい。通常、バインダーピッチの原料としては
、軟ピッチが使用されている。軟ピッチは石炭を乾留し
て生成するコールタールが原料であり、これを常法によ
り常圧蒸留及び減圧蒸留を行い、運転条件の調整によっ
て、軟化点が７０℃以下に調整されたものである。

【０００４】しかし、軟ピッチは固定炭素やβレジン含
有量が低いため、種々の改質操作を加える必要がある。 通常、用途に応じて、３００〜４００℃で２〜２４時間
熱改質を行った後、軟化点を調整して製造される。熱改
質反応は、重合反応の進行に伴い、メソフェースを生成
し易いという特徴をもっている。バインダー中のメソフ
ェースは流動性を阻害したり、焼成電極の組織上に欠陥
を生じさせ、クラックの発生原因になったりするため、
メソフェースが含まれないよう加熱条件を制御して製造
される。

【０００５】また、熱処理条件を厳しくしたり、ピッチ
中の軽質留分を留去しすぎると、固定炭素やβレジン含
有量は多くなるが、軟化点も高くなる。軟化点が高すぎ
ると、現状の混練温度ではフィラーとの濡れ性が悪くな
るので、混練工程での温度を高くする必要があるが、現
在の電極製造工程では適用が困難である。そのため、軟
化点は現状の８０〜２００℃のままで、固定炭素及びβ
レジン含有量の高いピッチの製造が望まれている。

【０００６】熱改質にはこのような問題があり、これら
の問題を解決するため、従来、種々の方法が提案されて
いる。コールタールピッチに脂肪族溶媒と芳香族溶媒の
混合溶媒を混合して、不溶性沈殿物をＱＩ粒子のまわり
に生成させ、粒子を大きくして、沈降分離させ、除去し
た後、溶解成分を熱改質し、重質油分を除去することで
、βレジン留分を増加させる方法（特公昭６０−３４５
９９号公報）、化学反応を利用した方法としてアルキル
化法（特公昭４９−３４７３２号公報、特開昭６２−２
２０５８２号公報）、酸化法（特公昭４９−２０７６０
号公報、特開昭５９−２１５３８７号公報）、硫酸処理
法（特開昭６１−１３０３９１号公報）、水素添加法（
特開昭５８−１８４２１号公報、特開昭６０−２３８３
９３号公報）などがある。

【０００７】特開昭６３−２１５７９３号公報は、トル
エン不溶分（ＴＩ）の含有量が、４０〜１００重量％で
あるタールピッチ成分をコールタール或いはタールピッ
チに添加し、常温〜３００℃の温度で混合し、溶解した
後、軟化点を調整し、バインダーピッチとするものであ
る。この方法においては、コールタールピッチ中の溶剤
可溶性分を分離し、ＴＩ＝４０〜１００重量％の成分を
得ているが、コールタールピッチ中には、ＱＩ成分及び
灰分が存在し、これはＴＩ中に含まれることになるので
、このような成分を添加されたバインダーピッチを使用
すると、電極物性が悪化するという問題がある。これら
の方法は、いずれもバインダーピッチを改良する手法で
あり、複雑な製造工程を必要としたり、多量の副資材を
使用したりするものであり、必ずしも経済的な手法であ
るとは言えない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、複雑
な製造工程や多量の副資材を使用せず、しかも、既存の
品質のバインダーピッチをそのまま使用しながら、極め
て簡単で、かつ低コストの方法で高品質の人造黒鉛電極
を製造する方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するため鋭意研究を行った結果、βレジン濃縮物を
別途製造することにより、バインダーピッチに過度な熱
改質処理を加えることなく、高強度、高密度の人造黒鉛
電極を製造し得ることを知見し、本発明を完成した。

【００１０】すなわち本発明は、■　　ニードルコーク
スとバインダーピッチを原料として、人造黒鉛電極を製
造する方法において、βレジン濃縮物をニードルコーク
スとバインダーピッチを加熱混練する際に添加するか、
もしくは加熱混練前のバインダーピッチ及び／又はニー
ドルコークスに添加することにより、全配合物中のβレ
ジン含有率を６〜１０重量％に調整することを特徴とす
る人造黒鉛電極の製造方法である。

【００１１】■　　βレジン濃縮物が、コールタールま
たはコールタール系ピッチを芳香族炭化水素系溶剤で抽
出分離して得られた灰分０．１重量％以下で、キノリン
可溶、トルエン不溶成分を５０重量％以上含有するもの
を、あらかじめ微粉砕したものである前項■記載の人造
黒鉛電極の製造方法である。

【００１２】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
使用するニードルコークスは、針状の異方性微細構造を
有するものであれば、任意のものを使用することができ
る。このようなニードルコークスは例えば、キノリン不
溶分を除去したコールタールピッチを原料として、ディ
レードコーカーにより、生ニードルコークスを製造し、
ついでこれをカルサイナーで仮焼し、粉砕し、粒度調整
して製造される。通常、このコークスには、βレジン等
の粘結性を有する成分は含有しない。

【００１３】バインダーピッチとしては、本発明の場合
、通常のバインダーピッチを使用することができ、とく
に限定されないのが特徴である。軟ピッチを３００〜４
００℃で２〜２４時間通常の熱改質を行った後、軟化点
を調整したもの等が使用できる。通常、このバインダー
ピッチはβレジン成分を１５〜２４重量％含有する。

【００１４】本発明でいうβレジン濃縮物とは、βレジ
ン成分を５０重量％以上含有するものである。かかるβ
レジン濃縮物の製造方法は、特に限定するものではない
が、コールタールピッチを熱改質するか、又は熱改質す
ることなく製造したものであって、芳香族炭化水素溶剤
とキノリン溶剤を利用して、キノリン可溶で、ベンゼン
又はトルエン不溶成分であるβレジンを抽出分離したも
のであってもよい。また、コールタールピッチに脂肪族
溶剤と芳香族溶剤の混合溶剤を混合し、キノリン不溶分
粒子のまわりに不溶性沈殿物を生成させ、粒径を大きく
して沈降分離した脱ＱＩピッチから、ベンゼン又はトル
エン可溶物を分離して製造してもよい。

【００１５】より好ましいβレジン濃縮物の製造方法と
しては、先に出願人が特開昭６３−１１２６８７号公報
や特開昭６４−６９６９２号公報で提案した如く、コー
ルタールピッチを芳香族炭化水素溶剤とともに溶剤の超
臨界状態下で第１分別帯域で低比重液とキノリン不溶分
である高比重液に相分離させ、次いで低比重液を第２の
分別帯域で第１分別帯域とは異なる溶剤の超臨界状態下
で低比重液とキノリン可溶で、ベンゼン又はトルエン不
溶成分であるβレジンが濃縮された高比重液に相分離さ
せて得られる高比重液相から溶剤を除去することに依っ
て容易にβレジン濃縮物を得ることが出来る。

【００１６】要するに、コールタールピッチに、予めメ
ソフェースが生成しない程度の軽度の熱改質を加えて、
βレジン量を増加させてもよいが、メソフェースが生成
するような過度の熱改質を避け、溶剤分別手段によって
製造したものが好ましい。βレジン濃縮物は、通常軟化
点（ＳＰ）が１９０〜２５０℃であって、予めアトマイ
ザー等で微粉砕したものが好ましい。

【００１７】このβレジン濃縮物を、前記ニードルコー
クスとバインダーピッチを加熱混練する際に添加するか
、もしくは加熱混練前のバインダーピッチ及び／又はニ
ードルコークスに添加する。その配合量としては、バイ
ンダーピッチ中に含まれるβレジンも含めて全配合物中
のβレジン含有率を６〜１０重量％になるように調整す
る。

【００１８】全配合中のβレジン含有率が６重量％未満
では、人造黒鉛電極を高強度、高密度、高弾性率、低電
気抵抗にすることができず、１０重量％超にすると、混
練物の粘度が高くなり、成形体がワレを生じたり押し出
し成型が困難になり、押し出し温度を高くすると口金が
コーキングするなどにより好ましくない。通常は、ニー
ドルコークス１００重量部に対して、バインダーピッチ
の配合量が２５〜５０重量部及びβレジン濃縮物の添加
量が１〜２５重量部の範囲内で添加することによって調
整する。

【００１９】本発明では、βレジン含有率が判明してい
るβレジン濃縮物を配合するだけで、ニードルコークス
とバインダーピッチを含めた全配合物中のβレジン含有
率を任意に調整し、変更可能である。従って、βレジン
量を規格値以上に上げるために、メソフェース生成の危
険をおかし、又作業性をそこなう軟化点上昇を来たしな
がら過度の熱改質をする必要がなくなる。これらの点で
、本発明は前記したバインダーピッチ自体の品質改善を
する技術とは異なるものであり、はるかに簡単な操作で
済むという利点がある。

【００２０】ニーダー等で加熱混練するときの温度は、
βレジン濃縮物の軟化点以上とすることが好ましい。こ
の様にして、混練した全配合物を、押し出し成形した後
、焼成及び黒鉛化処理することによってβレジン濃縮物
を添加しないものに比較し、高い粘結性及び炭化収率が
達成されることにより、高品質の人造黒鉛電極を得るこ
とができる。

【００２１】

【実施例】以下に実施例により、本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、これら
実施例に限定されるものではない。 （実施例１）キノリン不溶分を除去したコールタールピ
ッチを原料として製造したか焼コークスを粉砕し、１６
〜６０メッシュ粉砕物２０重量部、６０〜２００メッシ
ュ粉砕物４５重量部、２００メッシュ以下粉砕物３５重
量部に粒度調整した。このニードルコークス（βレジン
を含まず）１００重量部に対して、バインダーピッチ（
βレジン２０．７重量％）３６．８重量部と、βレジン
濃縮物（コールタールピッチより、トルエン溶剤の超臨
界状態で抽出分離したもの、βレジン８８．７重量％、
灰分０．０７重量％）５．２重量部を配合したものを加
熱混練した。この混練物から、押し出し成形により成形
体（２０ｍｍφ×１００ｍｍ）を作成した後、９００℃
で焼成し、更に２，６００℃で黒鉛化した。得られた黒
鉛化成形品の物性値測定結果を表１に示す。

【００２２】（実施例２）実施例１において、配合比を
ニードルコークス１００重量部に対して、バインダーピ
ッチ３８．６重量部、βレジン濃縮物５．４重量部とし
た。得られた黒鉛化成形品の物性値測定結果を表１に示
す。

【００２３】（比較例１）実施例１において、配合比を
ニードルコークス１００重量部に対して、バインダーピ
ッチ３９．０重量部のみとした。得られた黒鉛化成形品
の物性値測定結果を表１に示す。

【００２４】（比較例２）実施例１において、配合比を
ニードルコークス１００重量部に対して、バインダーピ
ッチ４０．０重量部のみとした。得られた黒鉛化成形品
の物性値測定結果を表１に示す。

【００２５】（比較例３）実施例１において、配合比を
ニードルコークス１００重量部に対して、バインダーピ
ッチ３３．８重量部とβレジン濃縮物１０．２重量部と
した。この混練物は、粘度が高く、押し出しができなか
ったため、口金温度を上げたが、口金がコーキングして
しまい、成形はできなかった。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、混練配合原料中のβレ
ジン含有率を容易に調整可能であり、バインダーピッチ
のβレジン含有率を上げるためにメソフェース生成の危
険をおかしたり、軟化点上昇を来たすような過度の熱改
質が不要となり、作業性がよくなると共に、メソフェー
ス生成の危険もなく、βレジン濃縮物の添加量を調整す
ることだけで物性値の改善された人造黒鉛電極を容易に
得ることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ニードルコークスとバインダーピッチを原
   料として、人造黒鉛電極を製造する方法において、βレ
   ジン濃縮物をニードルコークスとバインダーピッチを加
   熱混練する際に添加するか、もしくは加熱混練前のバイ
   ンダーピッチ及び／又はニードルコークスに添加するこ
   とにより、全配合物中のβレジン含有率を６〜１０重量
   ％に調整することを特徴とする人造黒鉛電極の製造方法
   。
2. 【請求項２】βレジン濃縮物が、コールタールまたはコ
   ールタール系ピッチを芳香族炭化水素系溶剤で抽出分離
   して得られた灰分０．１重量％以下で、キノリン可溶、
   トルエン不溶成分を５０重量％以上含有するものを、予
   め微粉砕したものである請求項１記載の人造黒鉛電極の
   製造方法。