JPH0512398B2 - - Google Patents
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- JPH0512398B2 JPH0512398B2 JP6655388A JP6655388A JPH0512398B2 JP H0512398 B2 JPH0512398 B2 JP H0512398B2 JP 6655388 A JP6655388 A JP 6655388A JP 6655388 A JP6655388 A JP 6655388A JP H0512398 B2 JPH0512398 B2 JP H0512398B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- 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
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Description
［産業上の利用分野］
この発明は、改質ピツチの製造方法に係り、特
には、高級炭素材料の原料として用いて好適なピ
ツチの製造方法に関する。 ［従来の技術］ ほとんどの炭素材料は、石油コークス、ピツチ
コークス、炭素繊維等の補強材にバインダーピツ
チを加えて成形し、炭素化処理および黒鉛化処理
をおこなうことによつて製造されている。こうし
て得られた炭素材料をさらに高密度化・高強度化
するために、これに含浸用ピツチで含浸しさらに
焼成するという工程を繰返すこともある。 これらバインダーピツチおよび含浸用ピツチ
は、最終炭素製品の種類によつても異なるが、一
般には、炭化歩留りが高いこと、および軟化点が
低いこと等が要求される。 一般に、これらピツチは、石炭・石油化学プロ
セスから副生するタール、残渣油、アスフアル
ト、ピツチ等を改質することによつて製造されて
おり、その改質方法として、以下に示すものが知
られている。 (1) ピツチの熱処理、蒸留、溶剤分別等による軽
質分除去および／または重縮合による改質（特
開昭47−23416号公報等）。 (2) カーボンブラツクやキノリン不溶分等のピツ
チへの添加による改質（特開昭56−79190号公
報、特開昭49−72191号公報等）。 しかしながら、これらの方法により調製された
改質ピツチを原料として炭素材料を製造した場
合、以下のような問題点がある。 (1) これらピツチの炭化歩留りはせいぜい50〜65
％であるため、揮発分が多く残り、これが焼成
時揮散して、得られる炭素材料の密度を低下さ
せる。それ故、得られた炭素材料を高密度化、
高強度化するためには、上述の含浸−焼成工程
を繰返す必要があり、製造プロセスが煩雑とな
り、製造コストが大幅に高くなる。 (2) これらピツチは易黒鉛化性であるため、偏光
顕微鏡下で観察される炭化後の光学組織が異方
性を有し、またその組織サイズも大小様々であ
り、得られる炭素材料が不均質となり、また強
度等の諸物性のバラツキが大きくなる。 (3) 上記したように、炭素材料のマトリツクス炭
素が大きな異方性を有するので、炭素材料を焼
成、黒鉛化する際、異方性の流れ方向と垂直方
向とでマトリツクス炭素の収縮率が異なる。そ
れ故、マトリツクスの亀裂、あるいは石油コー
クス、炭素繊維等の補強材とマトリツクス炭素
との剥離等が起こりやすく、目的とする炭素材
料の強度等諸物性を達成することが困難とな
る。 このようなピツチでは、自動車、航空機等の
ブレーキ材、ロケツト用ノズル等に使用される
炭素／炭素複合材料、放電加工用電極、原子炉
用炭素（黒鉛）材、電気・機械用炭素（黒鉛）
材等に使用される等方性高密度炭素材など高級
炭素材料の原料として使用するのは適さない。 ［発明が解決しようとする課題］ したがつて、この発明は、上記従来の欠点を解
決して、高級炭素材料の原料として用いて好適な
ピツチの製造方法を提供することを課題とする。 ［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、この発明は、原料
ピツチにフエノール樹脂を配合し高温で混合処理
する。その時、フエノール樹脂の配合量は全体量
の10〜70重量％（いわゆる内割で）とする。 この発明において使用する原料ピツチとして
は、石炭・石油化学プロセスで副生するコールタ
ール、コールタールピツチ、エチレンタールピツ
チ、減圧残渣油、アスフアルト等の瀝青物があ
る。この原料ピツチに配合するフエノール樹脂
は、フエノール、クレゾール等水酸基を有する芳
香族化合物を主骨格とする合成樹脂であり、各種
のものが市販されているが、熱可塑性であること
が好ましい。すなわち、熱硬化性樹脂の場合、高
温混合処理前あるいは途中に硬化してしまい、原
料ピツチとの混合が不充分となるおそれがある。
このフエノール樹脂は単独で原料ピツチと配合し
てもよいし、あるいは他の有機化合物、合成樹脂
と共に用いてもよい。その場合、前記理由により
熱可塑性であることが好ましい。 上記混合処理は、高温下、好ましくは、250℃
ないし500℃の温度でおこなわれる。このような
高温条件で原料ピツチとフエノール樹脂は、熱分
解および／または重縮合し、相互に反応し、初め
て均一に混合できるのである。この場合、混合処
理は、不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン、ヘ
リウム等）雰囲気中でおこなうことが好ましい。
空気、酸素等の酸化性ガス雰囲気下で混合処理を
おこなうこともできるが、混合処理中燃焼するお
それがあること、生成するピツチが不均質になる
等の問題があり、あまり好ましくない。この混合
処理を、撹拌羽根等を用いた高速撹拌下
（100rpm以上）でおこなうとさらに均質な改質ピ
ツチを製造することができる。 以上説明したこの発明の方法により、以下の特
徴を有する改質ピツチが得られる。 (1) 炭素化収率が高い。 (2) 炭素化後の光学組織が均質であり、その組織
サイズは原料ピツチとフエノール樹脂との混合
比を上記範囲内で選択することにより自由に制
御できる。 (3) 高温混合処理していることから、揮発成分
量、軟化点等を自由に制御できる。絵 したがつて、この発明により製造された改質ピ
ツチを炭素／炭素複合材料、等方性高密度炭素材
料等の高級炭素材料の原料として好適に用いるこ
とができ、得られる炭素材料は、高強度、高密度
であり、均質かつ緻密である。 ［実施例］ 以下、この発明の実施例を説明する。 実施例 １ (A) 下記表１に示す性状を有するコールタールピ
ツチ（ピツチＡ）240ｇに市販のノボラツク型
フエノール樹脂160ｇ（全体量の40％）を添加
した。この混合物を１のステンレス製反応容
器に仕込み、窒素雰囲気中で、撹拌羽根により
高速（500rpm）撹拌しながら、400℃で２時間
混合処理して、ピツチＢを得た。ピツチＢの性
状を表１に併記する。 (B) このピツチB240ｇを、開繊したピツチ系汎
用短繊維（長さ15mm、引張強度60Kg／mm2）80ｇ
とともに充分に混合した。この混合物を、
100mmx100mmのモールドに充填し、500℃の温
度、100Kg／cm2の圧力で高温成型した後、1000
℃で焼成した。しかる後、常法に従つてピツチ
Ａの含浸−焼成を３回繰返し、炭素／炭素複合
材料を得た。 得られた複合材料の気孔率は14.2％、曲げ強
度は760Kgｆ／cm2、曲げ弾性率は1.52x105Kg
ｆ／cm2であつた。また、顕微鏡で観察した結
果、マトリツクス炭素の亀裂はわずかであつ
た。 実施例 ２ (A) 実施例１(A)と同様に、ピツチA160ｇおよび
市販のノボラツク型フエノール樹脂240ｇ（全
体量の60％）を１のステンレス製反応容器に
仕込み、窒素雰囲気中で、撹拌羽根により高速
（500rpm）撹拌しながら、400℃で1.5時間混合
処理して、ピツチＣを得た。ピツチＣの性状を
表１に併記する。 (B) このピツチC240ｇと、開繊したピツチ系汎
用短繊維（長さ15mm、引張強度60Kg／mm2）80ｇ
を用い、実施例１(B)と全く同様にして炭素／炭
素複合材料を得た。 得られた複合材料の気孔率は15％、曲げ強度
は690Kg／cm2、曲げ弾性率は1.18x105Kg／cm2で
あつた。また、顕微鏡で観察した結果、マトリ
ツクス炭素の亀裂はほとんどなかつた。 実施例 ３ (A) 混合処理を0.5時間とした以外は、実施例１
と全く同じにして、ピツチＤを得た。このピツ
チＤの性状を表１に併記する。 (B) 市販のコークスをボールミルで粉砕し、平均
粒径10μｍとし、これにピツチＤを40重量％の
割合で添加し、混練後、直径20mmの金型に充填
し２トン／cm2の圧力でホツトプレス成型した。 この成型体をコークスブリーズ中に埋め、窒
素雰囲気下、昇温速度６℃／時で1000℃までの
焼成をおこなつた。この焼成体を2500℃で熱し
て黒鉛化した。得られた黒鉛は、等方性を示
し、その気孔率は10.3％、曲げ強度は650Kg
ｆ／cm2、弾性率は1.12x105Kgｆ／cm2、電気比抵
抗の異方性比は1.04であつた。 比較例 １ 表１に示す性状を有するコールタールピツチ
（ピツチＥ）240ｇと開繊したピツチ系短繊維80ｇ
を充分に混合し、500℃の温度、５トンの圧力で
高温成型した後、1000℃で焼成した。しかる後、
常法に従つてピツチＥの含浸−焼成を３回繰返
し、炭素／炭素複合材料を得た。 得られた複合材料の気孔率は18.1％、曲げ強度
は485Kgｆ／cm2、弾性率は8.25x104Kgｆ／cm2であ
つた。また、顕微鏡で観察した結果、マトリツク
ス炭素の亀裂および炭素繊維との剥離が多数観察
された。 比較例 ２ (A) ピツチＥを常法により430℃の熱処理し、ピ
ツチＦを得た。このピツチＦの性状を表１に併
記する。 (B) このピツチF240ｇを、開繊したピツチ系汎
用短繊維（長さ15mm、引張強度60Kg／mm2）80ｇ
とともに充分に混合し、比較例１と同様な成
型、焼成および３回のピツチ含浸−焼成をおこ
なつた。 得られた炭素／炭素複合材料の気孔率は17.2
％、曲げ強度は490Kgｆ／cm2、弾性率は
8.09x104Kgｆ／cm2であつた。また、顕微鏡で観
察した結果、マトリツクス炭素の亀裂および炭
素繊維との剥離が多数観察された。 比較例 ３ 市販のコークスをボールミルで粉砕し、平均粒
径10μｍとし、これにピツチＥを40重量％の割合
で添加し、混練後、直径20mmの金型に充填し２ト
ン／cm2の圧力でホツトプレス成型した。この成型
体を、実施例３(B)と同様にして焼成および黒鉛化
し、等方性黒鉛を得た。この黒鉛の気孔率は13.5
％、曲げ強度は495Kgｆ／cm2、弾性率は9.65x104
Kgｆ／cm2、電気比抵抗の異方性比は1.13であつ
た。
には、高級炭素材料の原料として用いて好適なピ
ツチの製造方法に関する。 ［従来の技術］ ほとんどの炭素材料は、石油コークス、ピツチ
コークス、炭素繊維等の補強材にバインダーピツ
チを加えて成形し、炭素化処理および黒鉛化処理
をおこなうことによつて製造されている。こうし
て得られた炭素材料をさらに高密度化・高強度化
するために、これに含浸用ピツチで含浸しさらに
焼成するという工程を繰返すこともある。 これらバインダーピツチおよび含浸用ピツチ
は、最終炭素製品の種類によつても異なるが、一
般には、炭化歩留りが高いこと、および軟化点が
低いこと等が要求される。 一般に、これらピツチは、石炭・石油化学プロ
セスから副生するタール、残渣油、アスフアル
ト、ピツチ等を改質することによつて製造されて
おり、その改質方法として、以下に示すものが知
られている。 (1) ピツチの熱処理、蒸留、溶剤分別等による軽
質分除去および／または重縮合による改質（特
開昭47−23416号公報等）。 (2) カーボンブラツクやキノリン不溶分等のピツ
チへの添加による改質（特開昭56−79190号公
報、特開昭49−72191号公報等）。 しかしながら、これらの方法により調製された
改質ピツチを原料として炭素材料を製造した場
合、以下のような問題点がある。 (1) これらピツチの炭化歩留りはせいぜい50〜65
％であるため、揮発分が多く残り、これが焼成
時揮散して、得られる炭素材料の密度を低下さ
せる。それ故、得られた炭素材料を高密度化、
高強度化するためには、上述の含浸−焼成工程
を繰返す必要があり、製造プロセスが煩雑とな
り、製造コストが大幅に高くなる。 (2) これらピツチは易黒鉛化性であるため、偏光
顕微鏡下で観察される炭化後の光学組織が異方
性を有し、またその組織サイズも大小様々であ
り、得られる炭素材料が不均質となり、また強
度等の諸物性のバラツキが大きくなる。 (3) 上記したように、炭素材料のマトリツクス炭
素が大きな異方性を有するので、炭素材料を焼
成、黒鉛化する際、異方性の流れ方向と垂直方
向とでマトリツクス炭素の収縮率が異なる。そ
れ故、マトリツクスの亀裂、あるいは石油コー
クス、炭素繊維等の補強材とマトリツクス炭素
との剥離等が起こりやすく、目的とする炭素材
料の強度等諸物性を達成することが困難とな
る。 このようなピツチでは、自動車、航空機等の
ブレーキ材、ロケツト用ノズル等に使用される
炭素／炭素複合材料、放電加工用電極、原子炉
用炭素（黒鉛）材、電気・機械用炭素（黒鉛）
材等に使用される等方性高密度炭素材など高級
炭素材料の原料として使用するのは適さない。 ［発明が解決しようとする課題］ したがつて、この発明は、上記従来の欠点を解
決して、高級炭素材料の原料として用いて好適な
ピツチの製造方法を提供することを課題とする。 ［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、この発明は、原料
ピツチにフエノール樹脂を配合し高温で混合処理
する。その時、フエノール樹脂の配合量は全体量
の10〜70重量％（いわゆる内割で）とする。 この発明において使用する原料ピツチとして
は、石炭・石油化学プロセスで副生するコールタ
ール、コールタールピツチ、エチレンタールピツ
チ、減圧残渣油、アスフアルト等の瀝青物があ
る。この原料ピツチに配合するフエノール樹脂
は、フエノール、クレゾール等水酸基を有する芳
香族化合物を主骨格とする合成樹脂であり、各種
のものが市販されているが、熱可塑性であること
が好ましい。すなわち、熱硬化性樹脂の場合、高
温混合処理前あるいは途中に硬化してしまい、原
料ピツチとの混合が不充分となるおそれがある。
このフエノール樹脂は単独で原料ピツチと配合し
てもよいし、あるいは他の有機化合物、合成樹脂
と共に用いてもよい。その場合、前記理由により
熱可塑性であることが好ましい。 上記混合処理は、高温下、好ましくは、250℃
ないし500℃の温度でおこなわれる。このような
高温条件で原料ピツチとフエノール樹脂は、熱分
解および／または重縮合し、相互に反応し、初め
て均一に混合できるのである。この場合、混合処
理は、不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン、ヘ
リウム等）雰囲気中でおこなうことが好ましい。
空気、酸素等の酸化性ガス雰囲気下で混合処理を
おこなうこともできるが、混合処理中燃焼するお
それがあること、生成するピツチが不均質になる
等の問題があり、あまり好ましくない。この混合
処理を、撹拌羽根等を用いた高速撹拌下
（100rpm以上）でおこなうとさらに均質な改質ピ
ツチを製造することができる。 以上説明したこの発明の方法により、以下の特
徴を有する改質ピツチが得られる。 (1) 炭素化収率が高い。 (2) 炭素化後の光学組織が均質であり、その組織
サイズは原料ピツチとフエノール樹脂との混合
比を上記範囲内で選択することにより自由に制
御できる。 (3) 高温混合処理していることから、揮発成分
量、軟化点等を自由に制御できる。絵 したがつて、この発明により製造された改質ピ
ツチを炭素／炭素複合材料、等方性高密度炭素材
料等の高級炭素材料の原料として好適に用いるこ
とができ、得られる炭素材料は、高強度、高密度
であり、均質かつ緻密である。 ［実施例］ 以下、この発明の実施例を説明する。 実施例 １ (A) 下記表１に示す性状を有するコールタールピ
ツチ（ピツチＡ）240ｇに市販のノボラツク型
フエノール樹脂160ｇ（全体量の40％）を添加
した。この混合物を１のステンレス製反応容
器に仕込み、窒素雰囲気中で、撹拌羽根により
高速（500rpm）撹拌しながら、400℃で２時間
混合処理して、ピツチＢを得た。ピツチＢの性
状を表１に併記する。 (B) このピツチB240ｇを、開繊したピツチ系汎
用短繊維（長さ15mm、引張強度60Kg／mm2）80ｇ
とともに充分に混合した。この混合物を、
100mmx100mmのモールドに充填し、500℃の温
度、100Kg／cm2の圧力で高温成型した後、1000
℃で焼成した。しかる後、常法に従つてピツチ
Ａの含浸−焼成を３回繰返し、炭素／炭素複合
材料を得た。 得られた複合材料の気孔率は14.2％、曲げ強
度は760Kgｆ／cm2、曲げ弾性率は1.52x105Kg
ｆ／cm2であつた。また、顕微鏡で観察した結
果、マトリツクス炭素の亀裂はわずかであつ
た。 実施例 ２ (A) 実施例１(A)と同様に、ピツチA160ｇおよび
市販のノボラツク型フエノール樹脂240ｇ（全
体量の60％）を１のステンレス製反応容器に
仕込み、窒素雰囲気中で、撹拌羽根により高速
（500rpm）撹拌しながら、400℃で1.5時間混合
処理して、ピツチＣを得た。ピツチＣの性状を
表１に併記する。 (B) このピツチC240ｇと、開繊したピツチ系汎
用短繊維（長さ15mm、引張強度60Kg／mm2）80ｇ
を用い、実施例１(B)と全く同様にして炭素／炭
素複合材料を得た。 得られた複合材料の気孔率は15％、曲げ強度
は690Kg／cm2、曲げ弾性率は1.18x105Kg／cm2で
あつた。また、顕微鏡で観察した結果、マトリ
ツクス炭素の亀裂はほとんどなかつた。 実施例 ３ (A) 混合処理を0.5時間とした以外は、実施例１
と全く同じにして、ピツチＤを得た。このピツ
チＤの性状を表１に併記する。 (B) 市販のコークスをボールミルで粉砕し、平均
粒径10μｍとし、これにピツチＤを40重量％の
割合で添加し、混練後、直径20mmの金型に充填
し２トン／cm2の圧力でホツトプレス成型した。 この成型体をコークスブリーズ中に埋め、窒
素雰囲気下、昇温速度６℃／時で1000℃までの
焼成をおこなつた。この焼成体を2500℃で熱し
て黒鉛化した。得られた黒鉛は、等方性を示
し、その気孔率は10.3％、曲げ強度は650Kg
ｆ／cm2、弾性率は1.12x105Kgｆ／cm2、電気比抵
抗の異方性比は1.04であつた。 比較例 １ 表１に示す性状を有するコールタールピツチ
（ピツチＥ）240ｇと開繊したピツチ系短繊維80ｇ
を充分に混合し、500℃の温度、５トンの圧力で
高温成型した後、1000℃で焼成した。しかる後、
常法に従つてピツチＥの含浸−焼成を３回繰返
し、炭素／炭素複合材料を得た。 得られた複合材料の気孔率は18.1％、曲げ強度
は485Kgｆ／cm2、弾性率は8.25x104Kgｆ／cm2であ
つた。また、顕微鏡で観察した結果、マトリツク
ス炭素の亀裂および炭素繊維との剥離が多数観察
された。 比較例 ２ (A) ピツチＥを常法により430℃の熱処理し、ピ
ツチＦを得た。このピツチＦの性状を表１に併
記する。 (B) このピツチF240ｇを、開繊したピツチ系汎
用短繊維（長さ15mm、引張強度60Kg／mm2）80ｇ
とともに充分に混合し、比較例１と同様な成
型、焼成および３回のピツチ含浸−焼成をおこ
なつた。 得られた炭素／炭素複合材料の気孔率は17.2
％、曲げ強度は490Kgｆ／cm2、弾性率は
8.09x104Kgｆ／cm2であつた。また、顕微鏡で観
察した結果、マトリツクス炭素の亀裂および炭
素繊維との剥離が多数観察された。 比較例 ３ 市販のコークスをボールミルで粉砕し、平均粒
径10μｍとし、これにピツチＥを40重量％の割合
で添加し、混練後、直径20mmの金型に充填し２ト
ン／cm2の圧力でホツトプレス成型した。この成型
体を、実施例３(B)と同様にして焼成および黒鉛化
し、等方性黒鉛を得た。この黒鉛の気孔率は13.5
％、曲げ強度は495Kgｆ／cm2、弾性率は9.65x104
Kgｆ／cm2、電気比抵抗の異方性比は1.13であつ
た。
【表】
【表】
［発明の効果］
以上述べたように、この発明によれば、高炭化
収率でしかも炭素化後の光学組織が均質でありか
つその組織サイズも自由に選択できるという従来
のピツチにない特性を有するピツチを製造でき
る。この発明により得られたピツチを各種炭素材
料、黒鉛材料の原料とすれば、得られる製品は等
方的で、均質かつ緻密であり、高強度のものとな
る。
収率でしかも炭素化後の光学組織が均質でありか
つその組織サイズも自由に選択できるという従来
のピツチにない特性を有するピツチを製造でき
る。この発明により得られたピツチを各種炭素材
料、黒鉛材料の原料とすれば、得られる製品は等
方的で、均質かつ緻密であり、高強度のものとな
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 原料ピツチに、フエノール樹脂を全体合計量
の10ないし70重量％の割合で配合し、これを高温
下で混合処理することを特徴とする改質ピツチの
製造方法。 ２ 混合処理を250ないし500℃の温度でおこなう
請求項１記載のピツチの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6655388A JPH01240595A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 改質ピッチの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6655388A JPH01240595A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 改質ピッチの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01240595A JPH01240595A (ja) | 1989-09-26 |
| JPH0512398B2 true JPH0512398B2 (ja) | 1993-02-17 |
Family
ID=13319220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6655388A Granted JPH01240595A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 改質ピッチの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01240595A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02129256A (ja) * | 1988-11-08 | 1990-05-17 | Unitika Ltd | 炭素化物形成用組成物 |
| US9034093B2 (en) * | 2008-07-23 | 2015-05-19 | Baker Hughes Incorporated | Process for improving the transfer properties of bitumen |
| CN115260776B (zh) * | 2022-07-01 | 2023-09-12 | 北京东方雨虹防水技术股份有限公司 | 改性沥青、制备方法及应用和预铺改性沥青防水卷材 |
-
1988
- 1988-03-18 JP JP6655388A patent/JPH01240595A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01240595A (ja) | 1989-09-26 |
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