JPH0797263A - 黒鉛容器及びその製造方法 - Google Patents

黒鉛容器及びその製造方法

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JPH0797263A
JPH0797263A JP5265772A JP26577293A JPH0797263A JP H0797263 A JPH0797263 A JP H0797263A JP 5265772 A JP5265772 A JP 5265772A JP 26577293 A JP26577293 A JP 26577293A JP H0797263 A JPH0797263 A JP H0797263A
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JP
Japan
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graphite
polycarbodiimide resin
crucible
vessel
container
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Application number
JP5265772A
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English (en)
Inventor
Kazuo Saito
一夫 斉藤
Takashi Hironaka
孝志 弘中
Takeshi Terada
剛 寺田
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Nisshinbo Holdings Inc
Original Assignee
Nisshinbo Industries Inc
Nisshin Spinning Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来技術における問題点を解決し、黒鉛粉末
の離脱がみられずしかも多孔質構造が表面に現われるこ
とのない黒鉛容器を提供する。 【構成】 本発明の黒鉛容器は、炭素化されたポリカル
ボジイミド樹脂により被覆されていることを特徴とする
ものであり、又、本発明の黒鉛容器の製造方法は、黒鉛
容器をポリカルボジイミド樹脂により被覆し、次いで不
活性雰囲気中で前記ポリカルボジイミド樹脂を炭素化す
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、黒鉛容器及びその製
造方法に関するものであり、更に詳しくは、ガラスの融
解、金属の融解や精製等の高温雰囲気で用いられるルツ
ボ等の黒鉛容器及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】黒鉛は、耐熱性や耐熱衝撃性、耐腐食性
に優れ、しかも熱伝導率が高いため、特に高温での作業
であるガラスの融解、金属の融解や精製等に用いる容器
の素材として幅広く利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来から使用されている黒鉛は、黒鉛粉末をピッチ等のバ
インダーを用いて固めた材料であるので、多孔質構造に
なっている上、表面から黒鉛粉末が離脱しやすいという
欠点があり、そのため、従来の黒鉛容器中で金属やガラ
ス等を融解させる場合に、融液が黒鉛の多孔質構造の中
に入り込んでしまい、冷却後に内容物を取り出すことが
困難となったり、繰り返し使用中にひび割れが発生しや
すいという問題や、融液中に黒鉛粉末が混入してしまう
という問題のあることが指摘されていた。
【0004】上記のようなひび割れに伴って融液に不純
物が混入したり、黒鉛粉が混入したりするという問題
は、特に黒鉛容器を半導体分野で用いられる高純度金属
融解用の容器として用いる場合には、無視することがで
きないほど大きなものとなる。
【0005】本発明は、上述した従来技術の問題点を解
消し、融液が容器内部に入り込んだり、容器表面から黒
鉛粉末が離脱したりすることのない黒鉛容器を提供する
ことを目的としてなされた。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用した黒鉛容器の構成は、炭素化されたポ
リカルボジイミド樹脂により被覆されていることを特徴
とするものであり、又、その製造方法の発明は、黒鉛容
器をポリカルボジイミド樹脂により被覆し、次いで不活
性雰囲気中で前記ポリカルボジイミド樹脂を炭素化する
ことを特徴とするものである。
【0007】即ち、本発明者らは、焼成炭化後の炭素含
有量が高く、旦つ、収率も高い樹脂であるポリカルボジ
イミド樹脂に注目し、この樹脂を炭素化して黒鉛容器を
被覆すれば、黒鉛粉の離脱がみられずしかも多孔質構造
が表面に現われることのない黒鉛容器が得られるのでは
ないかという発想を得、更に研究を続けた結果、本発明
を完成した。
【0008】以下、本発明について詳細に説明する。
【0009】本発明において対象となる容器は、上記ガ
ラスの融解、金属の融解や精製等のために使用されるも
のであって、すでに述べたように、通常このような容器
は黒鉛を加工することにより製造されている。尚、本発
明で使用する黒鉛容器は、市販のかさ密度l.7〜2.
0g/cm3の黒鉛を加工したものが好ましい。
【0010】本発明では、上記黒鉛容器を炭素化された
ポリカルボジイミド樹脂により被覆するものである。
【0011】上記ポリカルボジイミド樹脂それ自体は周
知ものか、或いは、周知のものと同様にして製造するこ
とができるものであって{米国特許第2,94l,95
6号明細書;特公昭47−33279号公報;J.Or
g.Chem.,28,2069〜2075(196
3)Chemical Review l98l,vo
l.8l.No.4,6l9〜62l等参照}、例え
ば、カルボジイミド化触媒の存在下、有機ジイソシアネ
ートの脱二酸化炭素を伴う縮合反応により容易に製造す
ることができる。
【0012】上記ポリカルボジイミド樹脂の製造に使用
される有機ジイソシアネートとしては、脂肪族系、脂環
式系、芳香族系、芳香−脂肪族系等のいずれのタイプの
ものであってもよく、これらは単独で用いても、或い
は、2種以上を組み合わせて共重合体として用いてもよ
い。
【0013】而して、本発明において使用されるポリカ
ルボジイミド樹脂には、下記式 −R−N=C=N− (但し、式中のRは有機ジイソシアネート残基を表す)
で示される少なくともl種の繰り返し単位からなる単独
重合体または共重合体が包含される。
【0014】有機ジイソシアネート残基である上記式に
おけるRとしては、中でも芳香族ジイソシアネート残基
が好適である(ここで、有機ジイソシアネート残基と
は、有機ジイソシアネート分子から2つのイソシアネー
ト基(NCO)を除いた残りの部分をいう)。このよう
なポリカルボジイミド樹脂の具体例としては、以下のも
のを挙げることができる。
【化1】
【0015】上記各式中において、nはl0〜l0,0
00の範囲内、好ましくは50〜5,000の範囲内で
あり、又、ポリカルボジイミド樹脂の末端は、モノイソ
シアネート等により封止されていてもよい。
【0016】上記ポリカルボジイミド樹脂は、溶液のま
ま或いは溶液から沈殿させた粉末として得ることがで
き、このようにして得られたポリカルボジイミド樹脂
は、液状で得られるポリカルボジイミド樹脂の場合は、
そのまま塗布液として用いることができ、又、粉末とし
て得られるポリカルボジイミド樹脂の場合は、溶媒に溶
解し、液状とした後に塗布液として使用すればよい。
【0017】本発明では、上記のポリカルボジイミド樹
脂を含む塗布液により、まず、黒鉛容器の表面に被膜を
形成する。被膜を形成する方法は、真空含浸、超音波含
浸、はけ塗り、スプレー等のどのような方法でもよく、
特に制限はない。尚、この被膜を形成する際、ポリカル
ボジイミド樹脂を含む塗布液の一部は黒鉛の多孔質構造
内に侵入する。
【0018】表面に被膜を形成した上記黒鉛容器は、そ
の後に例えば60℃〜300℃の温度で乾燥される。
【0019】次いで、上記のようにして表面にポリカル
ボジイミド樹脂の被膜を形成した黒鉛容器を加熱し、前
記ポリカルボジイミド樹脂を炭素化することにより、目
的とする本発明の黒鉛容器を得ることができる。この炭
素化工程は、真空中やアルゴンガス、窒素ガス等の不活
性雰囲気下において行うものとし、その際の最終焼成温
度は、好ましくは500℃〜3000℃である。
【0020】このように、得られた本発明の黒鉛容器
は、炭素化されたポリカルボジイミド樹脂により被覆さ
れるため、黒鉛の多孔質構造が表面に現われず、黒鉛粉
末の離脱もまったくない良好なものである。
【0021】次に本発明を実施例により更に詳細に説明
する。
【0022】
【実施例】
実施例1 2,4−トリレンジイソシアネート/2,6−トリレン
ジイソシアネートの混合物(80:20)(TDI)5
4gをテトラクロロエチレン500ml中で、カルボジ
イミド化触媒(l−フェニル−3−メチルホスフォレン
オキサイド)0.l2gと共に、l20℃で4時間反応
させポリカルボジイミド樹脂溶液を得、ポアサイズ0.
5μmのフィルターを通して塗布液とした。
【0023】一方、黒鉛容器として、市販のかさ密度
l.82g/cm3の黒鉛材料を用いて、外径40mm
φ、高さ20mm、肉厚5mmのルツボを作製し、この
ルツボをアセトンで洗浄した後200℃で1時間乾燥を
行った。上記塗布液に、上記ルツボを浸漬した後、20
0℃で乾燥し、スプレーにより塗布液をルツボ内面及び
上部に被覆した後、200℃で乾燥し、更に、外面及び
底部に被覆して200℃で乾操し、ポリカルボジイミド
樹脂で被覆されたルツボを得た。ポリカルボジイミド樹
脂膜厚は約l0μmであった。
【0024】上記ルツボを、アルゴン雰囲気中で最高温
度l500℃で30分保持することにより焼成し、炭素
化されたポリカルボジイミド樹脂で被覆された本発明ル
ツボの一例を得た。被覆の膜厚は約5μmであった。こ
のようにして作製したルツボに軟化点695℃のガラス
を入れ、アルゴンガス雰囲気中でl000℃まで昇温し
た後、低温に戻すことにより、ガラス溶融試験を行っ
た。ガラス及びルツボ表面を観察したところ、ガラス内
への黒鉛粉末の混入はなく、ルツボ内へのガラスの浸透
はなかった。
【0025】実施例2 実施例lと同様の方法で作製したルツボにアルミニウム
金属粉末を入れ、アルゴンガス雰囲気中でl000℃ま
での昇温及び室温まで降温を繰り返すことにより、アル
ミニウム溶融試験を行った。この試験を5回繰り返した
後にアルミニウム金属表面及びルツボ表面を観察したと
ころ、アルミニウム表面への黒鉛粉末の付着及びルツボ
内へのアルミニウムの付着浸透はなく、ルツボのひび割
れも認められなかった。
【0026】比較例1 表面が炭素化されたポリカルボジイミド樹脂で被覆され
ていないルツボを用いた他は、実施例1と同条件でガラ
ス溶融試験を行った。試験後にガラス及びルツボ表面を
観察したところ、ガラス内への黒鉛粉末の混入が見ら
れ、ルツボ内へのガラスの浸透及び、付着がみとめられ
た。
【0027】比較例2 表面が炭素化されたポリカルボジイミド樹脂で被覆され
ていないルツボを用いた他は、実施例2と同一条件でア
ルミニウム溶融試験を行った。l回昇降温した後アルミ
ニウム金属表面及びルツボ表面を観察したところ、アル
ムニウム金属表面に黒鉛粉末の付着が見られ、ルツボ内
にアルミニウムの付着、浸透が認められた。又、2回昇
降温した後ルツボのひび割れが認められた。
【0028】実施例3 黒鉛として市販の高純度黒鉛(かさ密度l.82g/c
3)を用いた他には実施例lと同様の方法で作製した
ルツボに、高純度のアルミニウム粉末(不純物0.00
0l%程度)を入れ、これを電子ビーム蒸着機のハース
に装てんして、l0-4Paの真空下、高周波電力2KW
で前記アルミニウムの融解、蒸発させ、シリコンウエハ
ーへの蒸着を行った。融解中及び冷却後にルツボ内の金
属アルミニウムの表面を観察したところ、黒鉛粉末の付
着は認められなかった。又、蒸着したアルミニウムの純
度をイオンマイクロアナライザーにより分析した結果、
元のアルミニウム粉末より良好な純度のものであること
が判明した。
【0029】比較例3 炭素化されたポリカルボジイミド樹脂で被覆されていな
いルツボを使用した他は、実施例3と同一条件でアルミ
ニウム融解、蒸発、シリコンウエハーへの蒸発を行っ
た。融解中及び冷却後にルツボ内の金属アルミニウムの
表面を観察したところ、黒鉛粉末の付着が見られた。
又、蒸着したアルミニウムの純度と実施例3と同様の方
法で分析した結果、元のアルミニウム粉末よりケイ素等
の不純物の増加していることが判明した。
【0030】
【発明の効果】以上の結果から明らかなように、ガラス
融解、金属の融解、蒸着精製製等の容器として、炭素化
されたポリカルボジイミド樹脂により被覆されている本
発明の黒鉛容器を用いると、容器からの黒鉛粉の離脱が
抑えられ、又、ガラスや金属の融液の浸透がなく、繰り
返し使用しても容器にひび割れることがなく、更には、
蒸発した金属が汚染されることがないという効果を発揮
する。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09D 179/00 PLT F27B 14/10

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素化されたポリカルボジイミド樹脂に
    より被覆されていることを特徴とする黒鉛容器。
  2. 【請求項2】 炭素化されたポリカルボジイミド樹脂
    は、その一部が黒鉛内部に侵入している請求項1に記載
    の黒鉛容器。
  3. 【請求項3】 炭素化されたポリカルボジイミド樹脂に
    より、ルツボ状の容器が被覆されている請求項1に記載
    の黒鉛容器。
  4. 【請求項4】 黒鉛容器をポリカルボジイミド樹脂によ
    り被覆し、次いで不活性雰囲気中で前記ポリカルボジイ
    ミド樹脂を炭素化することを特徴とする黒鉛容器の製造
    方法。
  5. 【請求項5】 黒鉛容器は、ルツボ状のものである請求
    項4に記載の黒鉛容器の製造方法。
  6. 【請求項6】 不活性雰囲気中での炭素化は、500℃
    〜3000℃の温度範囲で行う請求項4に記載の黒鉛容
    器の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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