JPH0635351B2 - カ−ボンフオ−ムの製造方法 - Google Patents
カ−ボンフオ−ムの製造方法Info
- Publication number
- JPH0635351B2 JPH0635351B2 JP61158615A JP15861586A JPH0635351B2 JP H0635351 B2 JPH0635351 B2 JP H0635351B2 JP 61158615 A JP61158615 A JP 61158615A JP 15861586 A JP15861586 A JP 15861586A JP H0635351 B2 JPH0635351 B2 JP H0635351B2
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- Japan
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- carbon
- carbon foam
- hollow
- foam
- weight
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- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、断熱材特に耐熱性および耐薬品性にすぐれた
断熱材、耐熱性および耐薬品性にすぐれ、かつ激しい熱
変化に耐えるろ過材、軽量構造材、化学反応用触媒の担
体などに広く利用できるカーボンフォームの製造方法に
関するものである。
断熱材、耐熱性および耐薬品性にすぐれ、かつ激しい熱
変化に耐えるろ過材、軽量構造材、化学反応用触媒の担
体などに広く利用できるカーボンフォームの製造方法に
関するものである。
「従来の技術」 従来カーボンフォームを得る方法としては、フェノール
やウレタン等の樹脂フォームを焼成する方法および炭素
微小中空体をバインダーを用いて発泡成型せしめて得ら
れたフォームを焼成する方法が知られている。
やウレタン等の樹脂フォームを焼成する方法および炭素
微小中空体をバインダーを用いて発泡成型せしめて得ら
れたフォームを焼成する方法が知られている。
米国特許第3,121,050 号および米国特許第3,302,999 号
には、フェノール樹脂またはポリウレタン樹脂の発泡体
を非酸化性雰囲気下で焼成することによりカーボンフォ
ームを得る技術が開示されている。
には、フェノール樹脂またはポリウレタン樹脂の発泡体
を非酸化性雰囲気下で焼成することによりカーボンフォ
ームを得る技術が開示されている。
特公昭51-5836 号広報には、炭素微小中空体を発泡可能
な樹脂の粉末または液体と混合して発泡せしめ、得られ
たフォームを焼成することによりカーボンフォームを得
る方法が開示されている。
な樹脂の粉末または液体と混合して発泡せしめ、得られ
たフォームを焼成することによりカーボンフォームを得
る方法が開示されている。
「発明が解決しようとする問題点」 前記米国特許第3,121,050 号および米国特許第3,302,99
9 号の方法は、焼成時における樹脂の炭化歩留が低いた
め、焼成後の体積収縮率が50%以上と極めて大きいとい
う欠点があった。
9 号の方法は、焼成時における樹脂の炭化歩留が低いた
め、焼成後の体積収縮率が50%以上と極めて大きいとい
う欠点があった。
また、このようにして得られたカーボンフォームの中に
含まれている空孔は、そのほとんどが連続気泡であるた
め、低温時には気体の対流がそれほど起らないため低い
熱伝導率を維持しているが、高温時には対流が激しく起
り熱伝導率は著しく大きくなるという欠点を有してい
た。
含まれている空孔は、そのほとんどが連続気泡であるた
め、低温時には気体の対流がそれほど起らないため低い
熱伝導率を維持しているが、高温時には対流が激しく起
り熱伝導率は著しく大きくなるという欠点を有してい
た。
前記特公昭51-5836 号公報の方法は、独立気泡を有する
カーボンフォームを得ることができるので、対流の影響
を受けにくいと考えられ高温における熱伝導率が低くな
ると期待されるが、高強度のものが得られないという問
題がある。
カーボンフォームを得ることができるので、対流の影響
を受けにくいと考えられ高温における熱伝導率が低くな
ると期待されるが、高強度のものが得られないという問
題がある。
すなわち、前記の方法は発泡性の樹脂を用いているため
に、シンタクチックフォームを製造する際、炭素微小中
空体の結合部分にボイドが発生し易くなり、カーボンフ
ォームとしたのちもそれが欠陥空孔として存在すること
から強度が低下するものと考えられる。
に、シンタクチックフォームを製造する際、炭素微小中
空体の結合部分にボイドが発生し易くなり、カーボンフ
ォームとしたのちもそれが欠陥空孔として存在すること
から強度が低下するものと考えられる。
「問題点を解決するための手段」 本発明は、かくの如き従来技術の問題点を解決すべくな
したものである。
したものである。
すなわち、本発明は、炭素中空体に石炭系または石油瀝
青物あるいは熱硬化性樹脂を配合し、容器中において加
熱下で、加熱および常圧に戻す操作を繰り返して炭素中
空体間に実質的に欠陥空孔を含まず、かつ炭素中空体を
20重量%以上含む成形体を得たのち、毎分 2.1℃以下の
昇温速度で非酸化性雰囲気中にて昇温して焼成すること
を特徴とするカーボンフォームの製造方法である。
青物あるいは熱硬化性樹脂を配合し、容器中において加
熱下で、加熱および常圧に戻す操作を繰り返して炭素中
空体間に実質的に欠陥空孔を含まず、かつ炭素中空体を
20重量%以上含む成形体を得たのち、毎分 2.1℃以下の
昇温速度で非酸化性雰囲気中にて昇温して焼成すること
を特徴とするカーボンフォームの製造方法である。
以下に本発明について、さらに詳細に説明する。
本発明においては、カーボンフォームを得るために、炭
素中空体を石炭系または石油系瀝青物あるいは熱硬化性
樹脂を用いる。
素中空体を石炭系または石油系瀝青物あるいは熱硬化性
樹脂を用いる。
本発明において用いる炭素中空体は、粒径が10ないし50
00μm で嵩密度が0.03ないし0.6 g/cm3で均一な粒度
分布のものが好ましいが、特に高強度のカーボンフォー
ムを得るために、粒径が10ないし5000μm の範囲におい
て、大粒径と小粒径の炭素中空体を適切な割合で混合す
ることにより高密度充填することもできる。
00μm で嵩密度が0.03ないし0.6 g/cm3で均一な粒度
分布のものが好ましいが、特に高強度のカーボンフォー
ムを得るために、粒径が10ないし5000μm の範囲におい
て、大粒径と小粒径の炭素中空体を適切な割合で混合す
ることにより高密度充填することもできる。
つぎに、本発明において用いる熱硬化性樹脂としては、
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂がとりわけ有利に適合するが、これら
の樹脂に限定するものではない。
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂がとりわけ有利に適合するが、これら
の樹脂に限定するものではない。
炭素中空体を、結合材である石炭系または石油系瀝青物
あるいは熱硬化性樹脂を用いて成型する場合、炭素中空
体は20重量%以上必要である。
あるいは熱硬化性樹脂を用いて成型する場合、炭素中空
体は20重量%以上必要である。
というのは、炭素中空体が20重量%未満であると、用い
る結合材の炭化歩留りを考慮しても、炭素中空体間の結
合部分にボイドが生じ易くなるからである。このボイド
が存在することにより、カーボンフォームの構造は均質
なものではなくなり、また高強度のものが得難くなる。
る結合材の炭化歩留りを考慮しても、炭素中空体間の結
合部分にボイドが生じ易くなるからである。このボイド
が存在することにより、カーボンフォームの構造は均質
なものではなくなり、また高強度のものが得難くなる。
炭素中空体を、結合材である石炭系または石油系瀝青物
あるいは熱硬化性樹脂を用いて成型する工程において
は、炭素中空体間に実質的に欠陥空孔を含まないように
成型することが必要である。つまり欠陥空孔が存在する
ことにより、カーボンフォームは均質な構造ではなくな
り、高強度のものが得難くなるからである。
あるいは熱硬化性樹脂を用いて成型する工程において
は、炭素中空体間に実質的に欠陥空孔を含まないように
成型することが必要である。つまり欠陥空孔が存在する
ことにより、カーボンフォームは均質な構造ではなくな
り、高強度のものが得難くなるからである。
成型方法としては、炭素中空体と結合材の混合物を所定
容器に入れたのち、加熱下で、加圧および常圧に戻すと
いう操作を繰り返す方法が好ましい。
容器に入れたのち、加熱下で、加圧および常圧に戻すと
いう操作を繰り返す方法が好ましい。
上記の如くして得られた炭素中空体間に実質的に欠陥空
孔を含まない成型物を、非酸化性雰囲気下で焼成するこ
とにより、本発明の目的とするカーボンフォームが得ら
れるが、この場合昇温速度は毎分 2.1℃以下にすること
が極めて重要である。
孔を含まない成型物を、非酸化性雰囲気下で焼成するこ
とにより、本発明の目的とするカーボンフォームが得ら
れるが、この場合昇温速度は毎分 2.1℃以下にすること
が極めて重要である。
すなわち、昇温速度が毎分 2.1℃より速ければ、炭素中
空体の含有量が20ないし45重量%の範囲では、結合材の
分解ガス等により発泡し易くなり、割れが起り易くなる
からである。
空体の含有量が20ないし45重量%の範囲では、結合材の
分解ガス等により発泡し易くなり、割れが起り易くなる
からである。
また、成型体が大型になるほど焼成時間を長くすること
は言うまでもない。
は言うまでもない。
「実施例」 つぎに、実施例および比較例によって本発明をさらに具
体的に説明する。
体的に説明する。
実施例 1. 平均粒径が 200μm 、粒径範囲が100 ないし250 μm 、
嵩密度0.11g /cm3の炭素中空体とフェノール樹脂粉末
を用いて得られる成型体中の炭素中空体が30重量%にな
るように配合して混合したのち、25cm×25cm×5cmの金
型に入れ、加熱下で結合材が塑性状態になったところで
加圧および常圧に戻す操作を5度繰り返し、しかるのち
に硬化成型したところ、実質的に酸素中空体間に欠陥空
孔を含まない成型体を得た。
嵩密度0.11g /cm3の炭素中空体とフェノール樹脂粉末
を用いて得られる成型体中の炭素中空体が30重量%にな
るように配合して混合したのち、25cm×25cm×5cmの金
型に入れ、加熱下で結合材が塑性状態になったところで
加圧および常圧に戻す操作を5度繰り返し、しかるのち
に硬化成型したところ、実質的に酸素中空体間に欠陥空
孔を含まない成型体を得た。
この成型体を毎分0.7 ℃の昇温速度で1000℃まで窒素ガ
スフロー下で焼成したところ、発泡および割れのないカ
ーボンフォームが得られた。このカーボンフォームの物
性は第1表のとおりであった。
スフロー下で焼成したところ、発泡および割れのないカ
ーボンフォームが得られた。このカーボンフォームの物
性は第1表のとおりであった。
実施例 2. 得られる成型体中の炭素中空体が40重量%になるように
配合した以外は実施例1.と同様にして成型し焼成したと
ころ発泡および割れのないカーボンフォームが得られ
た。このカーボンフォームの物性は第1表のとおりであ
った。
配合した以外は実施例1.と同様にして成型し焼成したと
ころ発泡および割れのないカーボンフォームが得られ
た。このカーボンフォームの物性は第1表のとおりであ
った。
実施例 3. 得られる成型体中の炭素中空体が50重量%になるように
配合した以外は実施例1.と同様にして成型し焼成したと
ころ発泡および割れのないカーボンフォームが得られ
た。このカーボンフォームの物性は第1表のとおりであ
った。
配合した以外は実施例1.と同様にして成型し焼成したと
ころ発泡および割れのないカーボンフォームが得られ
た。このカーボンフォームの物性は第1表のとおりであ
った。
実施例 4. 得られる成型体中の炭素中空体が66重量%になるように
配合した以外は実施例1.と同様にして成型し焼成したと
ころ発泡および割れのないカーボンフォームが得られ
た。このカーボンフォームの物性は第1表のとおりであ
った。
配合した以外は実施例1.と同様にして成型し焼成したと
ころ発泡および割れのないカーボンフォームが得られ
た。このカーボンフォームの物性は第1表のとおりであ
った。
実施例 5. 得られる成型体中の炭素中空体が78重量%になるように
配合した以外は実施例1.と同様にして成型し焼成したと
ころ発泡および割れのないカーボンフォームが得られ
た。このカーボンフォームの物性は第1表のとおりであ
った。
配合した以外は実施例1.と同様にして成型し焼成したと
ころ発泡および割れのないカーボンフォームが得られ
た。このカーボンフォームの物性は第1表のとおりであ
った。
比較例 得られる成型体中の炭素中空体が10重量%になるように
配合した以外は実施例1.と同様にして成型し焼成したと
ころ、極めてポーラスで炭素中空体間にボイドを多く含
むものが得られた。このカーボンフォームの物性は第1
表のとおりであった。
配合した以外は実施例1.と同様にして成型し焼成したと
ころ、極めてポーラスで炭素中空体間にボイドを多く含
むものが得られた。このカーボンフォームの物性は第1
表のとおりであった。
第1表より、実施例はいずれも比較例にくらべて熱膨張
係数が低く電気比抵抗と圧縮強度が高く、かつ発泡や割
れを生じなかった。
係数が低く電気比抵抗と圧縮強度が高く、かつ発泡や割
れを生じなかった。
「発明の効果」 本発明の製造方法においては、実質的に炭素中空体から
なる独立気泡を有するカーボンフォームが得られ、また
発泡性の樹脂を用いないため中空体の結合部にボイドを
発生しないので高温断熱性および強度のすぐれたカーボ
ンフォームが得られる。
なる独立気泡を有するカーボンフォームが得られ、また
発泡性の樹脂を用いないため中空体の結合部にボイドを
発生しないので高温断熱性および強度のすぐれたカーボ
ンフォームが得られる。
Claims (1)
- 【請求項1】炭素中空体に石炭系または石油系瀝青物あ
るいは熱硬化性樹脂を配合し、容器中において加熱下
で、加圧および常圧に戻す操作を繰り返して炭素中空体
間に実質的に欠陥空孔を含まず、かつ炭素中空体を20重
量%以上含む成型体を得たのち、毎分2.1 ℃以下の昇温
速度で非酸化性雰囲気中にて昇温して焼成することを特
徴とするカーボンフォームの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61158615A JPH0635351B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | カ−ボンフオ−ムの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61158615A JPH0635351B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | カ−ボンフオ−ムの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6317272A JPS6317272A (ja) | 1988-01-25 |
JPH0635351B2 true JPH0635351B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=15675578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61158615A Expired - Lifetime JPH0635351B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | カ−ボンフオ−ムの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0635351B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995019943A1 (en) * | 1994-01-21 | 1995-07-27 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Starved matrix composite |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CS176442B1 (ja) * | 1973-04-20 | 1977-06-30 |
-
1986
- 1986-07-04 JP JP61158615A patent/JPH0635351B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6317272A (ja) | 1988-01-25 |
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