JPH07206416A - 黒鉛質超微粉の製造方法 - Google Patents
黒鉛質超微粉の製造方法Info
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- JPH07206416A JPH07206416A JP6019881A JP1988194A JPH07206416A JP H07206416 A JPH07206416 A JP H07206416A JP 6019881 A JP6019881 A JP 6019881A JP 1988194 A JP1988194 A JP 1988194A JP H07206416 A JPH07206416 A JP H07206416A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 窒素吸着比表面積が４００m2/gを越える粒子
性状の黒鉛質超微粉を製造する方法を提供する。 【構成】 ＨｅまたはＣＯもしくはこれら混合ガスの雰
囲気系により内圧２〜１９Torrに保持された減圧容器内
において、炭素材料をアーク放電によって気化させ、気
化した炭素蒸気を冷却凝固する。
性状の黒鉛質超微粉を製造する方法を提供する。 【構成】 ＨｅまたはＣＯもしくはこれら混合ガスの雰
囲気系により内圧２〜１９Torrに保持された減圧容器内
において、炭素材料をアーク放電によって気化させ、気
化した炭素蒸気を冷却凝固する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、黒鉛質超微粉の製造方
法に係り、特に窒素吸着比表面積が４００m2/gを越える
粒子性状を備える新規な黒鉛質超微粉を製造する方法に
関する。
法に係り、特に窒素吸着比表面積が４００m2/gを越える
粒子性状を備える新規な黒鉛質超微粉を製造する方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、炭素質の微粉としては炭化水素原
料を気相で熱分解して得られるカーボンブラックが良く
知られており、黒色顔料、ゴム製品の補強材あるいはプ
ラスチック等の導電性フィラーとして汎用されている。
カーボンブラックの粒子性状は、製造プロセスや発生条
件によって多様に変化するが、チャンネル法のような特
殊の製法を除き、工業的に生産される品種の窒素吸着比
表面積は導電性フィラーとされる最高水準のもので２０
０m2／g 程度である。また、カーボンブラックの粒子
は、黒鉛結晶子がランダムに重なり合った炭素質のアモ
ルファス内部構造を呈するため電気伝導性の面では物性
的に好ましくない。
料を気相で熱分解して得られるカーボンブラックが良く
知られており、黒色顔料、ゴム製品の補強材あるいはプ
ラスチック等の導電性フィラーとして汎用されている。
カーボンブラックの粒子性状は、製造プロセスや発生条
件によって多様に変化するが、チャンネル法のような特
殊の製法を除き、工業的に生産される品種の窒素吸着比
表面積は導電性フィラーとされる最高水準のもので２０
０m2／g 程度である。また、カーボンブラックの粒子
は、黒鉛結晶子がランダムに重なり合った炭素質のアモ
ルファス内部構造を呈するため電気伝導性の面では物性
的に好ましくない。
【０００３】これに対し、黒鉛は層状に発達した黒鉛結
晶を有しているため炭素質のカーボンブラックに比べて
電気伝導性は かに優れている。ところが、黒鉛はカー
ボンブラックのように微粉末状態で製造することができ
ない関係で、微粉末とするためには二次的な機械的粉砕
によらねばならない。この粉砕処理には相当の設備費用
と煩雑な工程を要するうえに、粉砕粒度には限度があ
り、カーボンブラックと同等程度の微粒子状態に均一粉
砕することは困難である。
晶を有しているため炭素質のカーボンブラックに比べて
電気伝導性は かに優れている。ところが、黒鉛はカー
ボンブラックのように微粉末状態で製造することができ
ない関係で、微粉末とするためには二次的な機械的粉砕
によらねばならない。この粉砕処理には相当の設備費用
と煩雑な工程を要するうえに、粉砕粒度には限度があ
り、カーボンブラックと同等程度の微粒子状態に均一粉
砕することは困難である。
【０００４】また、カーボンブラックを二次的に熱処理
することによって炭素質から黒鉛質に転化させる方法も
知られているが、カーボンブラックは結晶構造的に難黒
鉛化性であるため、２０００℃以上の高温域においても
短時間内に黒鉛構造に移行させることはできず、高い処
理コストが必要となる。
することによって炭素質から黒鉛質に転化させる方法も
知られているが、カーボンブラックは結晶構造的に難黒
鉛化性であるため、２０００℃以上の高温域においても
短時間内に黒鉛構造に移行させることはできず、高い処
理コストが必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記の実
情に鑑み、カーボンブラックと同等以上の粒子性状を有
する黒鉛質の微粉末を製造する方法について研究を重ね
た結果、炭素材料を特定の雰囲気ならびに減圧下にアー
ク放電させ、その炭素蒸気を冷却凝固させると窒素吸着
比表面積が４００m2/gを越える超微粉性状の黒鉛質粉末
が得られることを確認した。
情に鑑み、カーボンブラックと同等以上の粒子性状を有
する黒鉛質の微粉末を製造する方法について研究を重ね
た結果、炭素材料を特定の雰囲気ならびに減圧下にアー
ク放電させ、その炭素蒸気を冷却凝固させると窒素吸着
比表面積が４００m2/gを越える超微粉性状の黒鉛質粉末
が得られることを確認した。
【０００６】本発明は前記の知見に基づいて開発された
もので、その目的は、窒素吸着比表面積が４００m2/gを
越える粒子性状を有する黒鉛質超微粉の製造方法を提供
することにある。
もので、その目的は、窒素吸着比表面積が４００m2/gを
越える粒子性状を有する黒鉛質超微粉の製造方法を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による黒鉛質微粉の製造方法は、Ｈｅまたは
ＣＯもしくはこれら混合ガスの雰囲気系により内圧２〜
１９Torrに保持された減圧容器内において、炭素材料を
アーク放電によって気化させ、気化した炭素蒸気を冷却
凝固することを構成上の特徴とする。
めの本発明による黒鉛質微粉の製造方法は、Ｈｅまたは
ＣＯもしくはこれら混合ガスの雰囲気系により内圧２〜
１９Torrに保持された減圧容器内において、炭素材料を
アーク放電によって気化させ、気化した炭素蒸気を冷却
凝固することを構成上の特徴とする。
【０００８】本発明において、原料となる炭素材料はと
くに種類や製造履歴に限定されるものではないが、好ま
しくは電気伝導性の良好な人造黒鉛棒を対極とし、この
ギャップ間にアーク放電させる方法が採られる。アーク
放電を用いる理由は、炭素材料の気化に必要な４０００
℃以上の温度が容易に得られ、かつ単位消費電力当たり
の炭素蒸発量が高いためである。
くに種類や製造履歴に限定されるものではないが、好ま
しくは電気伝導性の良好な人造黒鉛棒を対極とし、この
ギャップ間にアーク放電させる方法が採られる。アーク
放電を用いる理由は、炭素材料の気化に必要な４０００
℃以上の温度が容易に得られ、かつ単位消費電力当たり
の炭素蒸発量が高いためである。
【０００９】アーク放電させる減圧容器の内部は、Ｈｅ
またはＣＯもしくはこれら混合ガスの雰囲気とする。Ｈ
ｅはＡｒ等の不活性ガスに比べて加熱時における炭素材
料の蒸発速度が速い。また、ＣＯやＣＯ2 でもＨｅと同
等あるいはそれ以上の炭素蒸発速度が得られるが、ＣＯ
2 雰囲気の場合にはＣＯ2 ＋Ｃ→２ＣＯの反応によって
炭素材料の一部がガス化するため、回収される黒鉛超微
粉量が減少する結果を招く。したがって、Ｈｅ、ＣＯま
たはこれら両者の混合ガスを用いる場合に生産性が増大
する。また、これらの雰囲気系により減圧容器の内圧を
２〜１９Torrに保持することも本発明の重要な要件とな
る。内圧が２Torr未満となるとグロー放電現象が発生し
て炭素の蒸発速度が大幅に減退し、１９Torrを越えると
得られる黒鉛超微粉の窒素吸着比表面積が急激に低下す
る。
またはＣＯもしくはこれら混合ガスの雰囲気とする。Ｈ
ｅはＡｒ等の不活性ガスに比べて加熱時における炭素材
料の蒸発速度が速い。また、ＣＯやＣＯ2 でもＨｅと同
等あるいはそれ以上の炭素蒸発速度が得られるが、ＣＯ
2 雰囲気の場合にはＣＯ2 ＋Ｃ→２ＣＯの反応によって
炭素材料の一部がガス化するため、回収される黒鉛超微
粉量が減少する結果を招く。したがって、Ｈｅ、ＣＯま
たはこれら両者の混合ガスを用いる場合に生産性が増大
する。また、これらの雰囲気系により減圧容器の内圧を
２〜１９Torrに保持することも本発明の重要な要件とな
る。内圧が２Torr未満となるとグロー放電現象が発生し
て炭素の蒸発速度が大幅に減退し、１９Torrを越えると
得られる黒鉛超微粉の窒素吸着比表面積が急激に低下す
る。
【００１０】本発明の実施には、図１に示す装置が好適
に用いられる。この装置構造は、下部にバルブ２、流量
計３を介してＨｅまたはＣＯの雰囲気ガスボンベ４に接
続するガス供給ライン５と、上部に圧力調整バルブ６を
介して真空ポンプ７を備えるバッグフィルター構造の冷
却回収装置８に連通する導出管９とを具備した減圧容器
１の内部に、電源１０に接続する水冷式の黒鉛電極棒１
１、１２が対極端面間にギャップを設けてセットされて
いる。操作は、減圧容器１の内部にＨｅ、ＣＯまたはこ
れらの混合ガスを流入し、この雰囲気系において内圧を
２〜１９Torrの範囲に保持したのち、黒鉛電極棒１１、
１２のギャップ間にアーク放電させて電極を４０００℃
以上の高温に加熱し、炭素蒸気を気化させる。気化した
炭素蒸気は導出管９を通って冷却回収装置８に導かれ、
急冷再凝固されて捕集される。
に用いられる。この装置構造は、下部にバルブ２、流量
計３を介してＨｅまたはＣＯの雰囲気ガスボンベ４に接
続するガス供給ライン５と、上部に圧力調整バルブ６を
介して真空ポンプ７を備えるバッグフィルター構造の冷
却回収装置８に連通する導出管９とを具備した減圧容器
１の内部に、電源１０に接続する水冷式の黒鉛電極棒１
１、１２が対極端面間にギャップを設けてセットされて
いる。操作は、減圧容器１の内部にＨｅ、ＣＯまたはこ
れらの混合ガスを流入し、この雰囲気系において内圧を
２〜１９Torrの範囲に保持したのち、黒鉛電極棒１１、
１２のギャップ間にアーク放電させて電極を４０００℃
以上の高温に加熱し、炭素蒸気を気化させる。気化した
炭素蒸気は導出管９を通って冷却回収装置８に導かれ、
急冷再凝固されて捕集される。
【００１１】上記の工程で捕集された黒色微粉末は、窒
素吸着比表面積が４００m2/g以上の粒子性状を有してお
り、Ｘ線回折による結晶構造は面間隔 (ｄ00 2)が０．３
３５〜０．３３７nmと黒鉛結晶と同等である。因みに、
黒鉛の結晶面間隔は０．３３５７nm、カーボンブラック
の結晶面間隔は０．３５nm以上である。
素吸着比表面積が４００m2/g以上の粒子性状を有してお
り、Ｘ線回折による結晶構造は面間隔 (ｄ00 2)が０．３
３５〜０．３３７nmと黒鉛結晶と同等である。因みに、
黒鉛の結晶面間隔は０．３３５７nm、カーボンブラック
の結晶面間隔は０．３５nm以上である。
【００１２】
【作用】本発明によれば、雰囲気系がＨｅまたはＣＯも
しくはこれら混合ガスで、かつ内圧が２〜１９Torr範囲
の減圧容器内で炭素材料をアーク放電させ、気化した炭
素蒸気を冷却凝固することにより、窒素吸着比表面積が
４００m2/gを越える黒鉛質超微粉を効率よく製造するこ
とができる。特に減圧容器の内圧を２〜１９Torrの比較
的低い減圧域に設定する条件選択は重要で、この範囲を
外れる内圧では窒素吸着量が４００m2/gを越える黒鉛質
超微粉を得ることはできない。
しくはこれら混合ガスで、かつ内圧が２〜１９Torr範囲
の減圧容器内で炭素材料をアーク放電させ、気化した炭
素蒸気を冷却凝固することにより、窒素吸着比表面積が
４００m2/gを越える黒鉛質超微粉を効率よく製造するこ
とができる。特に減圧容器の内圧を２〜１９Torrの比較
的低い減圧域に設定する条件選択は重要で、この範囲を
外れる内圧では窒素吸着量が４００m2/gを越える黒鉛質
超微粉を得ることはできない。
【００１３】このようにして製造された黒鉛質超微粉
は、通常品種のカーボンブラックを越える窒素吸着比表
面積を有するうえに、黒鉛結晶構造を呈する新規な粒子
性状を保有している。
は、通常品種のカーボンブラックを越える窒素吸着比表
面積を有するうえに、黒鉛結晶構造を呈する新規な粒子
性状を保有している。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明する。
体的に説明する。
【００１５】実施例１〜４、比較例１〜２ 図１に示した装置を用い、真空ポンプ７を作動させて減
圧容器１の系内を一旦０．０１Torr以下に減圧したの
ち、雰囲気ガスボンベ４から供給ラインを介してＨｅガ
スを５０ml/minの流量で導入し、ついで圧力調整バルブ
６を制御して減圧容器１の雰囲気系内圧を所定の減圧度
に保持した。引き続き、電源１０から２Kwの電力を黒鉛
電極棒（炭素含有率；99.99%、外径８mm）１１、１２に
供給し、電極ギャップ間にアーク放電を発生させた。こ
の状態で黒鉛電極棒１１、１２は白熱して加熱気化し、
炭素蒸気となって導出管９により吸引され、冷却回収装
置８に至って急冷再凝固してフィルターバッグにより捕
集回収された。
圧容器１の系内を一旦０．０１Torr以下に減圧したの
ち、雰囲気ガスボンベ４から供給ラインを介してＨｅガ
スを５０ml/minの流量で導入し、ついで圧力調整バルブ
６を制御して減圧容器１の雰囲気系内圧を所定の減圧度
に保持した。引き続き、電源１０から２Kwの電力を黒鉛
電極棒（炭素含有率；99.99%、外径８mm）１１、１２に
供給し、電極ギャップ間にアーク放電を発生させた。こ
の状態で黒鉛電極棒１１、１２は白熱して加熱気化し、
炭素蒸気となって導出管９により吸引され、冷却回収装
置８に至って急冷再凝固してフィルターバッグにより捕
集回収された。
【００１６】このようにして得られた黒色粉末の回収粉
末量、窒素吸着比表面積およびＸ線回折による結晶面間
隔（ｄ00 2)を測定し、その結果を減圧容器の内圧条件と
対比させて表１に示した。また、実施例１で得られた黒
鉛質超微粉の粒子構造を透過型電子顕微鏡で撮影した拡
大写真（倍率；300000倍) を図２に示す。
末量、窒素吸着比表面積およびＸ線回折による結晶面間
隔（ｄ00 2)を測定し、その結果を減圧容器の内圧条件と
対比させて表１に示した。また、実施例１で得られた黒
鉛質超微粉の粒子構造を透過型電子顕微鏡で撮影した拡
大写真（倍率；300000倍) を図２に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１の結果から、実施例１〜４で得られた
粉末はいずれも窒素吸着比表面積が４００m2/gを越える
超微粒子性状を有し、面間隔は黒鉛結晶と同等であっ
た。これに対し、減圧容器の内圧が１Torrの比較例１で
は低圧のためにグロー放電現象が発生して回収粉末が極
く少なく、粉末の評価ができなかった。また、減圧容器
の内圧が４０Torrの比較例２では窒素吸着比表面積が４
００m2/gに遠く及ばなかった。
粉末はいずれも窒素吸着比表面積が４００m2/gを越える
超微粒子性状を有し、面間隔は黒鉛結晶と同等であっ
た。これに対し、減圧容器の内圧が１Torrの比較例１で
は低圧のためにグロー放電現象が発生して回収粉末が極
く少なく、粉末の評価ができなかった。また、減圧容器
の内圧が４０Torrの比較例２では窒素吸着比表面積が４
００m2/gに遠く及ばなかった。
【００１９】
【発明の効果】以上のとおり、本発明に従えば黒鉛結晶
構造を有しながら４００m2/gを越える粒子性状を有する
新規な黒鉛質超微粉を効率よく製造することができる。
したがって、得られた黒鉛質超微粉は、付加価値の高い
導電性フィラー、高性能潤滑材など、特殊用途の原材料
として有用性が期待される。
構造を有しながら４００m2/gを越える粒子性状を有する
新規な黒鉛質超微粉を効率よく製造することができる。
したがって、得られた黒鉛質超微粉は、付加価値の高い
導電性フィラー、高性能潤滑材など、特殊用途の原材料
として有用性が期待される。
【図１】本発明の実施に使用される製造装置を示した略
断面説明図である。
断面説明図である。
【図２】実施例１による黒鉛質超微粉の粒子構造を示し
た透過型電子顕微鏡写真（拡大倍率；300000倍) であ
る。
た透過型電子顕微鏡写真（拡大倍率；300000倍) であ
る。
１ 減圧容器 ２ バルブ ３ 流量計 ４ 雰囲気ガスボンベ ５ 供給ライン ６ 圧力調整バルブ ７ 真空ポンプ ８ 冷却回収装置 ９ 導出管 10 電源 11 黒鉛電極棒 12 黒鉛電極棒
Claims (2)
- 【請求項１】 ＨｅまたはＣＯもしくはこれら混合ガス
の雰囲気系により内圧２〜１９Torrに保持された減圧容
器内において、炭素材料をアーク放電によって気化さ
せ、気化した炭素蒸気を冷却凝固することを特徴とする
黒鉛質超微粉の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法による窒素吸着比表
面積が４００m2／gを越える粒子性状を備えた黒鉛質超
微粉の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6019881A JPH07206416A (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 黒鉛質超微粉の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6019881A JPH07206416A (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 黒鉛質超微粉の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07206416A true JPH07206416A (ja) | 1995-08-08 |
Family
ID=12011560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6019881A Pending JPH07206416A (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 黒鉛質超微粉の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07206416A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001092151A1 (fr) * | 2000-05-31 | 2001-12-06 | Showa Denko K.K. | Composite a base de carbone electriquement conducteur a fines particules, catalyseur pour pile a combustible a polymere solide et batterie de piles |
| US6420701B1 (en) | 1997-07-23 | 2002-07-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of determining average crystallite size of material and apparatus and method for preparing thin film of the material |
| JP2004503680A (ja) * | 2000-07-17 | 2004-02-05 | コモンウェルス サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ オーガニゼーション | 炭素及び炭素系材料の製造 |
| US6780388B2 (en) | 2000-05-31 | 2004-08-24 | Showa Denko K.K. | Electrically conducting fine carbon composite powder, catalyst for polymer electrolyte fuel battery and fuel battery |
-
1994
- 1994-01-20 JP JP6019881A patent/JPH07206416A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6420701B1 (en) | 1997-07-23 | 2002-07-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of determining average crystallite size of material and apparatus and method for preparing thin film of the material |
| WO2001092151A1 (fr) * | 2000-05-31 | 2001-12-06 | Showa Denko K.K. | Composite a base de carbone electriquement conducteur a fines particules, catalyseur pour pile a combustible a polymere solide et batterie de piles |
| US6780388B2 (en) | 2000-05-31 | 2004-08-24 | Showa Denko K.K. | Electrically conducting fine carbon composite powder, catalyst for polymer electrolyte fuel battery and fuel battery |
| JP2004503680A (ja) * | 2000-07-17 | 2004-02-05 | コモンウェルス サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ オーガニゼーション | 炭素及び炭素系材料の製造 |
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