JPH06171918A - ガラス状炭素の製造方法 - Google Patents
ガラス状炭素の製造方法Info
- Publication number
- JPH06171918A JPH06171918A JP43A JP32197292A JPH06171918A JP H06171918 A JPH06171918 A JP H06171918A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 32197292 A JP32197292 A JP 32197292A JP H06171918 A JPH06171918 A JP H06171918A
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- glassy carbon
- thermosetting resin
- resin
- acid
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 内部にポアの少ない緻密組織構造のガラス状
炭素の製造方法を提供すること。 【構成】 フラン樹脂初期縮合物を６０重量％以上含む
熱硬化性樹脂初期縮合物に、硬化剤としてフルフリル酸
又はフルフリル酸ハライドを添加して硬化、成形した
後、不活性雰囲気中で焼成炭化することを特徴とするガ
ラス状炭素の製造方法である。
炭素の製造方法を提供すること。 【構成】 フラン樹脂初期縮合物を６０重量％以上含む
熱硬化性樹脂初期縮合物に、硬化剤としてフルフリル酸
又はフルフリル酸ハライドを添加して硬化、成形した
後、不活性雰囲気中で焼成炭化することを特徴とするガ
ラス状炭素の製造方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス状炭素の製造方
法に関する。
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ガラス状炭素は、フラン樹脂等
の熱硬化性樹脂の硬化成形体を不活性雰囲気中で焼成炭
化する方法で製造されている。このガラス状炭素は、熱
的安定性、化学的安定性、機械的強度、さらには気体不
透過性などにおいて優れた性質を有しており、化学工
業、金属工業、電気工業等の分野で広く使用されてい
る。しかしながら、ガラス状炭素には、その組織中に微
小なポアが存在し、用途分野によっては大きな障害とな
っている。
の熱硬化性樹脂の硬化成形体を不活性雰囲気中で焼成炭
化する方法で製造されている。このガラス状炭素は、熱
的安定性、化学的安定性、機械的強度、さらには気体不
透過性などにおいて優れた性質を有しており、化学工
業、金属工業、電気工業等の分野で広く使用されてい
る。しかしながら、ガラス状炭素には、その組織中に微
小なポアが存在し、用途分野によっては大きな障害とな
っている。
【０００３】このポアは、主に熱硬化性樹脂初期縮合物
の硬化時及び焼成炭化時に形成される。原料である熱硬
化性樹脂初期縮合物中には低沸点成分が含有されてお
り、また、巻き込まれた空気も存在している。これらの
ガス体は、原料を予め減圧下に脱気処理することによっ
て除去することができる。一方、熱硬化性樹脂初期縮合
物を、重縮合反応させて硬化する際に生成する縮合水や
分解ガスは、完全には除去が困難なために、一部硬化成
形体中に残留してしまう。したがって、この残留物が焼
成炭化時に揮散して内部にポアを形成する。
の硬化時及び焼成炭化時に形成される。原料である熱硬
化性樹脂初期縮合物中には低沸点成分が含有されてお
り、また、巻き込まれた空気も存在している。これらの
ガス体は、原料を予め減圧下に脱気処理することによっ
て除去することができる。一方、熱硬化性樹脂初期縮合
物を、重縮合反応させて硬化する際に生成する縮合水や
分解ガスは、完全には除去が困難なために、一部硬化成
形体中に残留してしまう。したがって、この残留物が焼
成炭化時に揮散して内部にポアを形成する。
【０００４】一般に、硬化剤としては、例えば、ｐ−ト
ルエンスルホン酸のような有機スルホン酸が使用されて
いる。しかしながら、有機スルホン酸は強酸であるた
め、重縮合反応が速やかに進行し、また、樹脂等との相
溶性が低いため、局部的に急激な反応が生じ易く、その
結果、重縮合反応によって生成する縮合水や分解ガスの
一部は、除去されずに硬化成形体中に残留する頻度が増
大する。
ルエンスルホン酸のような有機スルホン酸が使用されて
いる。しかしながら、有機スルホン酸は強酸であるた
め、重縮合反応が速やかに進行し、また、樹脂等との相
溶性が低いため、局部的に急激な反応が生じ易く、その
結果、重縮合反応によって生成する縮合水や分解ガスの
一部は、除去されずに硬化成形体中に残留する頻度が増
大する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の欠点を解消し、硬化剤と熱硬化性樹脂初期縮合物の
相溶性を向上させ、さらに硬化反応時に生成するガスを
効果的に除去することにより、上記内部ポア形成の低減
をはかったガラス状炭素の製造方法を提供することを目
的とする。
術の欠点を解消し、硬化剤と熱硬化性樹脂初期縮合物の
相溶性を向上させ、さらに硬化反応時に生成するガスを
効果的に除去することにより、上記内部ポア形成の低減
をはかったガラス状炭素の製造方法を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱硬化性樹脂
初期縮合物としてフラン樹脂初期縮合物を６０重量％以
上含むものを使用し、硬化剤としてフルフリル酸又はそ
のハライドを用いることによって上記課題を達成したも
のである。すなわち、本発明は、フラン樹脂初期縮合物
を６０重量％以上含む熱硬化性樹脂初期縮合物に、硬化
剤としてフルフリル酸又はフルフリル酸ハライドを添加
して硬化、成形した後、不活性雰囲気中で焼成炭化する
ことを特徴とするガラス状炭素の製造方法に関する。
初期縮合物としてフラン樹脂初期縮合物を６０重量％以
上含むものを使用し、硬化剤としてフルフリル酸又はそ
のハライドを用いることによって上記課題を達成したも
のである。すなわち、本発明は、フラン樹脂初期縮合物
を６０重量％以上含む熱硬化性樹脂初期縮合物に、硬化
剤としてフルフリル酸又はフルフリル酸ハライドを添加
して硬化、成形した後、不活性雰囲気中で焼成炭化する
ことを特徴とするガラス状炭素の製造方法に関する。
【０００７】本発明に用いる熱硬化性樹脂初期縮合物
は、硬化剤との相溶性を考慮すると、フラン樹脂初期縮
合物を６０重量％以上含むことが必要である。フラン樹
脂としては、フルフラール樹脂、フルフラールフェノー
ル樹脂、フルフラールケトン樹脂、フルフリルアルコー
ル樹脂、フルフリルアルコールフェノール樹脂などが挙
げられる。また、本発明において、フラン樹脂の初期縮
合物とは、縮合反応率が１０〜９０％、好ましくは１０
〜７０％、より好ましく１０〜５０％のものを言う。こ
の縮合反応率とは、例えば、フルフラール樹脂において
は、フルフラール１モルに対して水１モルが脱水された
とき、１００％の縮合反応率として算出されるものであ
る。縮合反応率が１０％未満では、硬化、成形に時間が
かかりすぎる傾向があり、９０％を超えると、粘度が高
くなりすぎ、成形に支障をきたす傾向がある。フラン樹
脂の初期縮合物は、液状であることが好ましい。このよ
うなフラン樹脂の初期縮合物で市販のものとして、ヒタ
フランＶＦ−３０３（日立化成工業（株）製、商品名）
等が挙げられる。
は、硬化剤との相溶性を考慮すると、フラン樹脂初期縮
合物を６０重量％以上含むことが必要である。フラン樹
脂としては、フルフラール樹脂、フルフラールフェノー
ル樹脂、フルフラールケトン樹脂、フルフリルアルコー
ル樹脂、フルフリルアルコールフェノール樹脂などが挙
げられる。また、本発明において、フラン樹脂の初期縮
合物とは、縮合反応率が１０〜９０％、好ましくは１０
〜７０％、より好ましく１０〜５０％のものを言う。こ
の縮合反応率とは、例えば、フルフラール樹脂において
は、フルフラール１モルに対して水１モルが脱水された
とき、１００％の縮合反応率として算出されるものであ
る。縮合反応率が１０％未満では、硬化、成形に時間が
かかりすぎる傾向があり、９０％を超えると、粘度が高
くなりすぎ、成形に支障をきたす傾向がある。フラン樹
脂の初期縮合物は、液状であることが好ましい。このよ
うなフラン樹脂の初期縮合物で市販のものとして、ヒタ
フランＶＦ−３０３（日立化成工業（株）製、商品名）
等が挙げられる。
【０００８】さらに、本発明に用いる熱硬化性樹脂初期
縮合物は、上記のようなフラン樹脂初期縮合物の他に、
硬化後に不活性雰囲気中で加熱することにより炭化して
ガラス状炭素に転化する任意の熱硬化性樹脂（硬化前の
もの）を４０重量％未満の量で含んでいてよい。このよ
うな熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アミノ樹
脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。このような熱硬化
製樹脂を使用する場合、各樹脂に適合する硬化触媒を用
いることが好ましい。
縮合物は、上記のようなフラン樹脂初期縮合物の他に、
硬化後に不活性雰囲気中で加熱することにより炭化して
ガラス状炭素に転化する任意の熱硬化性樹脂（硬化前の
もの）を４０重量％未満の量で含んでいてよい。このよ
うな熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アミノ樹
脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。このような熱硬化
製樹脂を使用する場合、各樹脂に適合する硬化触媒を用
いることが好ましい。
【０００９】硬化反応は、熱硬化性樹脂初期縮合物が重
縮合反応により架橋構造を形成して進行するものであ
り、この反応には水素イオンが触媒的に機能している。
本発明においては、熱硬化性樹脂初期縮合物との相溶性
が良好で、酸解離度が小さいか、あるいは徐々に酸を発
生させる硬化剤を使用することにより、重縮合反応を緩
徐にかつ均一に進行させて、生成する縮合水や分解ガス
の効果的除去をはかるものである。
縮合反応により架橋構造を形成して進行するものであ
り、この反応には水素イオンが触媒的に機能している。
本発明においては、熱硬化性樹脂初期縮合物との相溶性
が良好で、酸解離度が小さいか、あるいは徐々に酸を発
生させる硬化剤を使用することにより、重縮合反応を緩
徐にかつ均一に進行させて、生成する縮合水や分解ガス
の効果的除去をはかるものである。
【００１０】そこで、本発明の方法においては、熱硬化
性樹脂初期縮合物との相溶性が良好で、酸解離度が小さ
いか、あるいは徐々に酸を発生させる硬化剤として、フ
ルフリル酸又はそのハライドを用いる。フルフリル酸ハ
ライドとしては、フルフリル酸クロライドが好ましい。
この硬化剤の使用量は、使用した熱硬化性樹脂初期縮合
物の種類などによって変動するが、０．００１〜５重量
％の範囲とすることが好ましい。
性樹脂初期縮合物との相溶性が良好で、酸解離度が小さ
いか、あるいは徐々に酸を発生させる硬化剤として、フ
ルフリル酸又はそのハライドを用いる。フルフリル酸ハ
ライドとしては、フルフリル酸クロライドが好ましい。
この硬化剤の使用量は、使用した熱硬化性樹脂初期縮合
物の種類などによって変動するが、０．００１〜５重量
％の範囲とすることが好ましい。
【００１１】硬化剤は、そのまま、又は適宜溶媒に溶解
して熱硬化性樹脂初期縮合物に添加する。ここで溶媒と
しては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール
等のアルコール類、アセトン等のケトン類、トルエン等
の芳香族類などが挙げられる。硬化剤を熱硬化性樹脂初
期縮合物に添加し、攪拌混合した後、５０〜２００℃で
成形硬化する。硬化成形体は、常法にしたがって、不活
性ガス雰囲気、例えば、窒素気流中で焼成炭化して、ガ
ラス状炭素を製造する。
して熱硬化性樹脂初期縮合物に添加する。ここで溶媒と
しては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール
等のアルコール類、アセトン等のケトン類、トルエン等
の芳香族類などが挙げられる。硬化剤を熱硬化性樹脂初
期縮合物に添加し、攪拌混合した後、５０〜２００℃で
成形硬化する。硬化成形体は、常法にしたがって、不活
性ガス雰囲気、例えば、窒素気流中で焼成炭化して、ガ
ラス状炭素を製造する。
【００１２】
【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、本発明はこれによって制限されるものではな
い。
明するが、本発明はこれによって制限されるものではな
い。
【００１３】実施例１ フラン樹脂初期縮合物〔日立化成工業（株）製、商品名
ヒタフランＶＦ−３０３〕にフルフリル酸クロライドを
１重量％添加して攪拌混合した。この溶液を型に注入し
て５０℃で４８時間、７０℃で４８時間、９０℃で４８
時間、１６０℃で１２時間硬化した。得られた硬化成形
体を窒素気流中で５℃／ｈの昇温速度で１０００℃に昇
温し、焼成炭化した。得られたガラス状炭素の表面を研
磨した後、研磨面のポアを顕微鏡で観察し、１mm2当り
のポアの数を表１に示す。
ヒタフランＶＦ−３０３〕にフルフリル酸クロライドを
１重量％添加して攪拌混合した。この溶液を型に注入し
て５０℃で４８時間、７０℃で４８時間、９０℃で４８
時間、１６０℃で１２時間硬化した。得られた硬化成形
体を窒素気流中で５℃／ｈの昇温速度で１０００℃に昇
温し、焼成炭化した。得られたガラス状炭素の表面を研
磨した後、研磨面のポアを顕微鏡で観察し、１mm2当り
のポアの数を表１に示す。
【００１４】実施例２ フラン樹脂初期縮合物〔日立化成工業（株）製、商品名
ヒタフランＶＦ−３０３〕に、５０重量％濃度のフルフ
リル酸−エチルアルコール溶液を３重量％添加して攪拌
混合した。この溶液を型に注入して５０℃で４８時間、
７０℃で４８時間、９０℃で４８時間、１６０℃で１２
時間硬化した。得られた硬化成形体を窒素気流中で５℃
／ｈの昇温速度で１０００℃に昇温し、焼成炭化した。
得られたガラス状炭素の表面を研磨した後、研磨面のポ
アを顕微鏡で観察し、１mm2当りのポアの数を表１に示
す。
ヒタフランＶＦ−３０３〕に、５０重量％濃度のフルフ
リル酸−エチルアルコール溶液を３重量％添加して攪拌
混合した。この溶液を型に注入して５０℃で４８時間、
７０℃で４８時間、９０℃で４８時間、１６０℃で１２
時間硬化した。得られた硬化成形体を窒素気流中で５℃
／ｈの昇温速度で１０００℃に昇温し、焼成炭化した。
得られたガラス状炭素の表面を研磨した後、研磨面のポ
アを顕微鏡で観察し、１mm2当りのポアの数を表１に示
す。
【００１５】比較例 フラン樹脂初期縮合物〔日立化成工業（株）製、商品名
ヒタフランＶＦ−３０３〕に、５０重量％濃度のｐ−ト
ルエンスルホン酸−エチルアルコール溶液を０．６重量
％添加して攪拌混合した。この溶液を型に注入して５０
℃で４８時間、７０℃で４８時間、９０℃で４８時間、
１６０℃で１２時間硬化した。得られた硬化成形体を窒
素気流中で５℃／ｈの昇温速度で１０００℃に昇温し、
焼成炭化した。得られたガラス状炭素の表面を研磨した
後、研磨面のポアを顕微鏡で観察し、１mm2当りのポア
の数を表１に示す。
ヒタフランＶＦ−３０３〕に、５０重量％濃度のｐ−ト
ルエンスルホン酸−エチルアルコール溶液を０．６重量
％添加して攪拌混合した。この溶液を型に注入して５０
℃で４８時間、７０℃で４８時間、９０℃で４８時間、
１６０℃で１２時間硬化した。得られた硬化成形体を窒
素気流中で５℃／ｈの昇温速度で１０００℃に昇温し、
焼成炭化した。得られたガラス状炭素の表面を研磨した
後、研磨面のポアを顕微鏡で観察し、１mm2当りのポア
の数を表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【発明の効果】本発明の方法によれば、硬化剤と熱硬化
性樹脂初期縮合物の相溶性が良く、さらに硬化反応時に
生成するガスが効果的に除去されるため、内部ポアの少
ないガラス状炭素を製造することができる。したがっ
て、本発明の方法によって得られるガラス状炭素は、ポ
アの少ない緻密組織構造が要求される用途分野での利用
に好適である。
性樹脂初期縮合物の相溶性が良く、さらに硬化反応時に
生成するガスが効果的に除去されるため、内部ポアの少
ないガラス状炭素を製造することができる。したがっ
て、本発明の方法によって得られるガラス状炭素は、ポ
アの少ない緻密組織構造が要求される用途分野での利用
に好適である。
Claims (1)
- 【請求項１】 フラン樹脂初期縮合物を６０重量％以上
含む熱硬化性樹脂初期縮合物に、硬化剤としてフルフリ
ル酸又はフルフリル酸ハライドを添加して硬化、成形し
た後、不活性雰囲気中で焼成炭化することを特徴とする
ガラス状炭素の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06171918A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | ガラス状炭素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06171918A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | ガラス状炭素の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06171918A true JPH06171918A (ja) | 1994-06-21 |
Family
ID=18138489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP43A Pending JPH06171918A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | ガラス状炭素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06171918A (ja) |
-
1992
- 1992-12-01 JP JP43A patent/JPH06171918A/ja active Pending
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