JPH0596521A - 炭素材の成形方法 - Google Patents
炭素材の成形方法Info
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- JPH0596521A JPH0596521A JP3264638A JP26463891A JPH0596521A JP H0596521 A JPH0596521 A JP H0596521A JP 3264638 A JP3264638 A JP 3264638A JP 26463891 A JP26463891 A JP 26463891A JP H0596521 A JPH0596521 A JP H0596521A
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- Japan
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- molding
- high temperature
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Abstract
(57)【要約】
【目的】炭素材の成形サイクルを短縮し、成型体の生産
性を改善することを主な目的とする。 【構成】（１） 上型と下型とにより炭素材を含む原料
配合物をサンドイッチした一体の成形物を高温加圧成形
装置に移送し、高温加圧成形した後、該一体の成形物を
高温加圧成形装置から取出し、冷却用加圧装置に移送
し、冷却することを特徴とする炭素材の成形方法。 （２） 高温加圧成型の前工程として予熱用加圧装置に
おいて一体の成形物を予熱する上記項１に記載の成形方
法。 （３） 炭素材が活性炭である上記項１または２に記載
の成形方法。
性を改善することを主な目的とする。 【構成】（１） 上型と下型とにより炭素材を含む原料
配合物をサンドイッチした一体の成形物を高温加圧成形
装置に移送し、高温加圧成形した後、該一体の成形物を
高温加圧成形装置から取出し、冷却用加圧装置に移送
し、冷却することを特徴とする炭素材の成形方法。 （２） 高温加圧成型の前工程として予熱用加圧装置に
おいて一体の成形物を予熱する上記項１に記載の成形方
法。 （３） 炭素材が活性炭である上記項１または２に記載
の成形方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素材を含む配合物の
成形方法に関し、より詳しくは活性炭（粉末状および繊
維状）、炭素繊維、メソカーボンマイクロビーズなどの
成型焼結方法に関する。
成形方法に関し、より詳しくは活性炭（粉末状および繊
維状）、炭素繊維、メソカーボンマイクロビーズなどの
成型焼結方法に関する。
【０００２】
【従来技術】通常、炭素材の成型は、成形材料を挟持し
た上型および下型を加圧成形装置に取付けた状態で行な
われている。この様な方法には、下記に示す様な問題点
がある。
た上型および下型を加圧成形装置に取付けた状態で行な
われている。この様な方法には、下記に示す様な問題点
がある。
【０００３】ａ．加圧成形装置の圧盤および型が冷却し
た後、成形品を取り出す必要があるので、成形作業に多
大な時間を要する。したがって、成形サイクルが長く、
生産性が低い。
た後、成形品を取り出す必要があるので、成形作業に多
大な時間を要する。したがって、成形サイクルが長く、
生産性が低い。
【０００４】ｂ．成形サイクルを短くするために十分に
冷却を行なうことなく型開きする場合には、成形品に反
り、ひび割れなどの欠陥が発生しやすく、また強度が低
いため破損を起こしやすい。さらに、成形物の型離れも
悪くなり、成形物の寸法精度も低下する。
冷却を行なうことなく型開きする場合には、成形品に反
り、ひび割れなどの欠陥が発生しやすく、また強度が低
いため破損を起こしやすい。さらに、成形物の型離れも
悪くなり、成形物の寸法精度も低下する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、炭素材の成形サイクルを短縮し、成型体の生産性を
改善することを主な目的とする。
は、炭素材の成形サイクルを短縮し、成型体の生産性を
改善することを主な目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、技術の現状
に鑑みて鋭意研究を進めた結果、炭素材を含む原料配合
物を上型と下型とにより保持した状態で高温加圧成形し
た後、該炭素材を含む原料配合物を保持する上型と下型
とをそのまま取出して加圧下に冷却する場合には、成型
サイクルが短縮され、成形体の生産性が著しく改善され
ることを見出した。
に鑑みて鋭意研究を進めた結果、炭素材を含む原料配合
物を上型と下型とにより保持した状態で高温加圧成形し
た後、該炭素材を含む原料配合物を保持する上型と下型
とをそのまま取出して加圧下に冷却する場合には、成型
サイクルが短縮され、成形体の生産性が著しく改善され
ることを見出した。
【０００７】すなわち、本発明は、下記の炭素材の成形
方法を提供するものである； （１） 上型と下型とにより炭素材を含む原料配合物を
サンドイッチした一体の成形物を高温加圧成形装置に移
送し、高温加圧成形した後、該一体の成形物を高温加圧
成形装置から取出し、冷却用加圧装置に移送し、冷却す
ることを特徴とする炭素材の成形方法。
方法を提供するものである； （１） 上型と下型とにより炭素材を含む原料配合物を
サンドイッチした一体の成形物を高温加圧成形装置に移
送し、高温加圧成形した後、該一体の成形物を高温加圧
成形装置から取出し、冷却用加圧装置に移送し、冷却す
ることを特徴とする炭素材の成形方法。
【０００８】（２） 高温加圧成型の前工程として予熱
用加圧装置において一体の成形物を予熱する上記項１に
記載の成形方法。
用加圧装置において一体の成形物を予熱する上記項１に
記載の成形方法。
【０００９】（３） 炭素材が活性炭である上記項１ま
たは２に記載の成形方法。
たは２に記載の成形方法。
【００１０】以下、本発明で使用する上型、下型、炭素
材を含む原料配合物、高温加圧成型、冷却加圧、予熱な
どについてぞれぞれ詳細に説明する。
材を含む原料配合物、高温加圧成型、冷却加圧、予熱な
どについてぞれぞれ詳細に説明する。
【００１１】１．上型および下型 （ａ）材質；金属（合金鋼、モリブデン合金など）、セ
ラミックス、黒鉛などの熱伝導率の大きいものが好まし
い。炭素材を含む配合物に直接通電して加熱する場合に
は、導電性のある材料を使用する必要がある。
ラミックス、黒鉛などの熱伝導率の大きいものが好まし
い。炭素材を含む配合物に直接通電して加熱する場合に
は、導電性のある材料を使用する必要がある。
【００１２】（ｂ）厚さ；高温加圧成形時に所定の耐久
性が得られる限り、熱容量を小さくして成形サイクルを
短くするため、できる限り薄い方がよい。
性が得られる限り、熱容量を小さくして成形サイクルを
短くするため、できる限り薄い方がよい。
【００１３】例；平板の成形の場合、１ｍｍ〜３０ｍｍ
程度、より好ましくは３ｍｍ〜１５ｍｍ程度。
程度、より好ましくは３ｍｍ〜１５ｍｍ程度。
【００１４】２．炭素材を含む配合物 （ａ）炭素材；炭素繊維、炭素粉末、粉末状活性炭、粒
状活性炭、活性炭素繊維、メソカーボンマイクロビーズ
などを使用する。
状活性炭、活性炭素繊維、メソカーボンマイクロビーズ
などを使用する。
【００１５】（ｂ）配合材；必要に応じて、焼結用バイ
ンダー、熱可塑性樹脂などを配合する。配合材の使用
は、必須ではない。例えば、高温加圧成形条件下に炭素
材の分解、揮発、脱着などにより、焼結剤としての作用
を有する成分が発生する場合には、炭素材に配合材を添
加する必要はない。従って、本明細書において、「炭素
材を含む原料配合物」とは、炭素材そのものをも包含す
る概念である。
ンダー、熱可塑性樹脂などを配合する。配合材の使用
は、必須ではない。例えば、高温加圧成形条件下に炭素
材の分解、揮発、脱着などにより、焼結剤としての作用
を有する成分が発生する場合には、炭素材に配合材を添
加する必要はない。従って、本明細書において、「炭素
材を含む原料配合物」とは、炭素材そのものをも包含す
る概念である。
【００１６】イ．焼結用バインダー 無機バインダー；アルミナ粉、シリカ粉、マグネシア
粉、カオリン粉など。
粉、カオリン粉など。
【００１７】有機バインダー；不融化した熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂など。
脂、熱硬化性樹脂など。
【００１８】ロ．熱可塑性樹脂 高温加圧成形時にバインダーとして作用するのみなら
ず、炭素材を含む配合物の取扱いを容易にするための仮
成形用のバインダーとして作用する。また、焼成後に
は、複合材のマトリックスとしての作用も発揮する。
ず、炭素材を含む配合物の取扱いを容易にするための仮
成形用のバインダーとして作用する。また、焼成後に
は、複合材のマトリックスとしての作用も発揮する。
【００１９】３．一体の成形物 上型と下型とにより配合物をサンドイッチし、これを一
体の成形物として必要ならば予熱した後、高温加圧成形
し、冷却する。
体の成形物として必要ならば予熱した後、高温加圧成形
し、冷却する。
【００２０】４．高温加圧成形装置での加圧成形 一体の成形物を高温加圧成形するに際し、型締めが終了
するまでに配合物を一定の温度（これは、配合物の組成
などに依存する）以上に昇温することが好ましくない場
合（以下に例示する）には、予熱温度を一定温度以下と
するか、または型締め速度を大きくするか、または上型
および下型の材料、厚さ、熱ふく射に対する吸収率など
を適切に選定して、配合物の昇温速度が過度に大きくな
らないようにする必要がある。
するまでに配合物を一定の温度（これは、配合物の組成
などに依存する）以上に昇温することが好ましくない場
合（以下に例示する）には、予熱温度を一定温度以下と
するか、または型締め速度を大きくするか、または上型
および下型の材料、厚さ、熱ふく射に対する吸収率など
を適切に選定して、配合物の昇温速度が過度に大きくな
らないようにする必要がある。
【００２１】（１）ケース１ 焼結成形時に焼結に寄与すべき成分が、型締め前に高温
になりすぎて失われてしまう場合。特に焼結バインダー
の使用量が少ない場合或いは焼結バインダーを使用しな
いで、炭素材のみで焼結させる場合には、上記の配慮は
極めて重要である。
になりすぎて失われてしまう場合。特に焼結バインダー
の使用量が少ない場合或いは焼結バインダーを使用しな
いで、炭素材のみで焼結させる場合には、上記の配慮は
極めて重要である。
【００２２】（２）ケース２ 熱可塑性樹脂バインダーが溶けて配合物の下部に流れ
（マイグレーション）、バインダーが配合物中に均一に
存在しなくなる場合にも、上記の配慮は極めて重要であ
る。
（マイグレーション）、バインダーが配合物中に均一に
存在しなくなる場合にも、上記の配慮は極めて重要であ
る。
【００２３】５．冷却用加圧装置での冷却 冷却速度、冷却温度などは、以下の点を考慮して決めら
れる。
れる。
【００２４】（ａ） 冷却速度；型および成形物が熱衝
撃に耐えられる範囲とする。このため、加圧面の材料と
して熱伝導率の適正なものを選択し、かつ加圧面の温度
を適正に維持する。
撃に耐えられる範囲とする。このため、加圧面の材料と
して熱伝導率の適正なものを選択し、かつ加圧面の温度
を適正に維持する。
【００２５】（ｂ） 冷却温度；冷却完了後に成形物を
取り出した際に、反り、ひび破れなどが発生せず、かつ
取扱上問題のないものとする。このため、可能なかぎり
低温とする。
取り出した際に、反り、ひび破れなどが発生せず、かつ
取扱上問題のないものとする。このため、可能なかぎり
低温とする。
【００２６】６．配合物の存在する雰囲気 炭素材の酸化を防止するために、窒素などの不活性ガス
雰囲気中或いは真空雰囲気中で予熱、成形および冷却を
行なうことが好ましい。
雰囲気中或いは真空雰囲気中で予熱、成形および冷却を
行なうことが好ましい。
【００２７】７．移送方法 予熱装置、高温加圧成形装置および冷却用加圧装置への
移送方法の例； （ａ）直列に移送する。図１に予熱装置、高温加圧成形
装置および冷却用加圧装置からなる装置全体の一例を示
す。図１に示す装置を使用する方法において、上型１と
下型３との間に保持された炭素材を含む配合物５をサン
ドイッチした一体の成形物７は、予熱装置９で予熱され
た後、矢印１１の方向に送られて、高温加圧成型装置１
３において高温加圧成形される。次いで、一体の成形物
７は、矢印１５の方向に送られて、冷却用加圧装置１７
で冷却された後、矢印１９の方向に取出される。なお、
予熱は、加圧下に行なうことは必ずしも必要ではなく、
熱風加熱装置、ふく射加熱装置などで行なっても良い。
移送方法の例； （ａ）直列に移送する。図１に予熱装置、高温加圧成形
装置および冷却用加圧装置からなる装置全体の一例を示
す。図１に示す装置を使用する方法において、上型１と
下型３との間に保持された炭素材を含む配合物５をサン
ドイッチした一体の成形物７は、予熱装置９で予熱され
た後、矢印１１の方向に送られて、高温加圧成型装置１
３において高温加圧成形される。次いで、一体の成形物
７は、矢印１５の方向に送られて、冷却用加圧装置１７
で冷却された後、矢印１９の方向に取出される。なお、
予熱は、加圧下に行なうことは必ずしも必要ではなく、
熱風加熱装置、ふく射加熱装置などで行なっても良い。
【００２８】（ｂ）或いは、予熱装置と冷却用加圧装置
とを兼用して１台とし、一体の成形物を往復運動させて
も良い。。
とを兼用して１台とし、一体の成形物を往復運動させて
も良い。。
【００２９】上記（ａ）および（ｂ）のいずれの場合に
も、各装置間での一体の成形物の移送動作と各加圧装置
における型開きまたは型締の動作を連動させ且つそれぞ
れの動作が完了した後に次の動作に移行する機構を設け
ることが、安全性および生産性向上のために好ましい。
も、各装置間での一体の成形物の移送動作と各加圧装置
における型開きまたは型締の動作を連動させ且つそれぞ
れの動作が完了した後に次の動作に移行する機構を設け
ることが、安全性および生産性向上のために好ましい。
【００３０】
【発明の効果】本発明方法によれば、成型サイクルを短
縮して、炭素材の生産性を向上させることができる。
縮して、炭素材の生産性を向上させることができる。
【００３１】また、本発明方法によれば、反り、ひびわ
れなどの欠陥の少ない高精度の成型炭素製品を得ること
ができる。
れなどの欠陥の少ない高精度の成型炭素製品を得ること
ができる。
【００３２】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころをより一層明確にする。
ころをより一層明確にする。
【００３３】
【実施例１】上型および下型としてそれぞれ３００ｍｍ
×３００ｍｍ×５ｍｍの黒鉛平板を用いて、活性炭素繊
維（比表面積１５００ｍ2 ／ｇ、商標“Ａ−１５”、
（株）アドール製）９８部とアクリル樹脂系バインダー
２％とからなる配合物を手抄きにより仮成形したシート
（３００ｍｍ×３００ｍｍ×５ｍｍ）および同じ活性炭
素繊維のみからなる手抄きシート（３００ｍｍ×３００
ｍｍ×５ｍｍ）を図１に示す成形装置を使用して焼結を
行った。
×３００ｍｍ×５ｍｍの黒鉛平板を用いて、活性炭素繊
維（比表面積１５００ｍ2 ／ｇ、商標“Ａ−１５”、
（株）アドール製）９８部とアクリル樹脂系バインダー
２％とからなる配合物を手抄きにより仮成形したシート
（３００ｍｍ×３００ｍｍ×５ｍｍ）および同じ活性炭
素繊維のみからなる手抄きシート（３００ｍｍ×３００
ｍｍ×５ｍｍ）を図１に示す成形装置を使用して焼結を
行った。
【００３４】予熱用加圧装置９では、圧力１０ｋｇｆ／
ｃｍ2 で加圧しながら一体の成形物７を１００℃まで昇
温した後、直ちに圧盤を１０００℃に加熱した高温加圧
成形装置１３に移送し、圧力５０ｋｇｆ／ｃｍ2 で９０
０℃まで昇温し、焼結させ、次いで、冷却用加圧装置１
７で圧力５ｋｇｆ／ｃｍ2 で３５０℃まで冷却した。予
熱から冷却までは、窒素雰囲気で行なった。成形サイク
ルは、約１分であった。
ｃｍ2 で加圧しながら一体の成形物７を１００℃まで昇
温した後、直ちに圧盤を１０００℃に加熱した高温加圧
成形装置１３に移送し、圧力５０ｋｇｆ／ｃｍ2 で９０
０℃まで昇温し、焼結させ、次いで、冷却用加圧装置１
７で圧力５ｋｇｆ／ｃｍ2 で３５０℃まで冷却した。予
熱から冷却までは、窒素雰囲気で行なった。成形サイク
ルは、約１分であった。
【００３５】得られた焼結シートは、アクリル樹脂系バ
インダーの有無にかかわらず、厚さ１．５ｍｍ、密度
０．５１ｇ／ｃｍ3 であり、成形吸着材として使用する
のに十分な強度を備えていた。
インダーの有無にかかわらず、厚さ１．５ｍｍ、密度
０．５１ｇ／ｃｍ3 であり、成形吸着材として使用する
のに十分な強度を備えていた。
【００３６】
【実施例２】高温加圧成形装置１３において活性炭素繊
維に直接通電して９００℃まで加熱する以外は実施例１
と同様にして成型操作を行った。
維に直接通電して９００℃まで加熱する以外は実施例１
と同様にして成型操作を行った。
【００３７】成形サイクルは、約１分であった。得られ
た焼結シートは、厚さ１．５ｍｍ、密度０．５１ｇ／ｃ
ｍ3 であった。
た焼結シートは、厚さ１．５ｍｍ、密度０．５１ｇ／ｃ
ｍ3 であった。
【００３８】
【実施例３】活性炭素繊維のかわりに石炭系の粉末活性
炭（比表面積１０００ｍ2 ／ｇ）を用いる以外は実施例
１と同様にして成形操作を行った。ただし、仮成形は行
なわず、上下の型から粉末活性炭がこぼれないように、
型枠を周囲に取付けた。
炭（比表面積１０００ｍ2 ／ｇ）を用いる以外は実施例
１と同様にして成形操作を行った。ただし、仮成形は行
なわず、上下の型から粉末活性炭がこぼれないように、
型枠を周囲に取付けた。
【００３９】得られた焼結シートは、厚さ１．０ｍｍ、
密度０．６０ｇ／ｃｍ3 であった。
密度０．６０ｇ／ｃｍ3 であった。
【００４０】
【比較例１】高温加圧成形装置に黒鉛の型を取付け、活
性炭素繊維の仮成形品を１００℃に予熱した後、該成形
装置に移送し、圧力５０ｋｇｆ／ｃｍ2 で９００℃まで
昇温し、焼結させた。その後、加圧状態で型を冷却水に
より３５０℃まで冷却した。成形サイクルは、３０分を
要した。
性炭素繊維の仮成形品を１００℃に予熱した後、該成形
装置に移送し、圧力５０ｋｇｆ／ｃｍ2 で９００℃まで
昇温し、焼結させた。その後、加圧状態で型を冷却水に
より３５０℃まで冷却した。成形サイクルは、３０分を
要した。
【００４１】
【試験例１】高温加圧成形装置の型締め速度を段階的に
小さくし、型締め完了時の配合物の温度を４００℃、５
００℃、６００℃、７００℃とする以外は実施例１およ
び実施例３と同様にして成形を行った。得られた成形シ
ートの強度は、アクリル樹脂系バインダーの有無にかか
わらず、型締め完了時の配合物の温度の上昇とともに小
さくなっていくことが認められた。特に６００℃以上の
温度では、かなり弱くなった。
小さくし、型締め完了時の配合物の温度を４００℃、５
００℃、６００℃、７００℃とする以外は実施例１およ
び実施例３と同様にして成形を行った。得られた成形シ
ートの強度は、アクリル樹脂系バインダーの有無にかか
わらず、型締め完了時の配合物の温度の上昇とともに小
さくなっていくことが認められた。特に６００℃以上の
温度では、かなり弱くなった。
【００４２】また、活性炭素繊維および粉末活性炭を昇
温し、重量の変化を調べたところ、約５００℃以上で重
量減少が認められた。
温し、重量の変化を調べたところ、約５００℃以上で重
量減少が認められた。
【図１】本発明による炭素材の成形方法において使用す
る装置の大要を示すフロー図である。
る装置の大要を示すフロー図である。
１…上型 ３…下型 ５…炭素材を含む配合物 ７…一体の成形物 ９…予熱装置 １１…一体の成形物の移送方向 １３…高温加圧成形装置 １５…一体の成形物の移送方向 １７…冷却用加圧装置 １９…一体の成形物の移送方向
Claims (3)
- 【請求項１】 上型と下型とにより炭素材を含む原料配
合物をサンドイッチした一体の成形物を高温加圧成形装
置に移送し、高温加圧成形した後、該一体の成形物を高
温加圧成形装置から取出し、冷却用加圧装置に移送し、
冷却することを特徴とする炭素材の成形方法。 - 【請求項２】 高温加圧成型の前工程として予熱用加圧
装置において一体の成形物を予熱する請求項１に記載の
成形方法。 - 【請求項３】 炭素材が活性炭である請求項１または２
に記載の成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3264638A JPH0596521A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 炭素材の成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3264638A JPH0596521A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 炭素材の成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0596521A true JPH0596521A (ja) | 1993-04-20 |
Family
ID=17406135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3264638A Pending JPH0596521A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 炭素材の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0596521A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08113668A (ja) * | 1994-10-14 | 1996-05-07 | Osaka Gas Co Ltd | メソカーボン粉末成形体の製造方法およびカーボン焼結体の製造方法 |
| JP2002523329A (ja) * | 1998-08-26 | 2002-07-30 | レティクル インコーポレイテッド | 圧密アモルファス炭素材料とその製造および使用 |
-
1991
- 1991-10-14 JP JP3264638A patent/JPH0596521A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08113668A (ja) * | 1994-10-14 | 1996-05-07 | Osaka Gas Co Ltd | メソカーボン粉末成形体の製造方法およびカーボン焼結体の製造方法 |
| JP2002523329A (ja) * | 1998-08-26 | 2002-07-30 | レティクル インコーポレイテッド | 圧密アモルファス炭素材料とその製造および使用 |
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