JPS5921512A - ガラス状炭素薄板の製造法 - Google Patents

ガラス状炭素薄板の製造法

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JPS5921512A
JPS5921512A JP57128967A JP12896782A JPS5921512A JP S5921512 A JPS5921512 A JP S5921512A JP 57128967 A JP57128967 A JP 57128967A JP 12896782 A JP12896782 A JP 12896782A JP S5921512 A JPS5921512 A JP S5921512A
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vinyl chloride
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chloride resin
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JP57128967A
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Takamasa Kawakubo
川窪 隆昌
Mitsuru Yoshida
充 吉田
Yoshihisa Suda
吉久 須田
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Mitsubishi Pencil Co Ltd
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Mitsubishi Pencil Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明−ガラス状炭素薄板の製造法に関する。
詳しくは本発明は通気率が小さく、高強度、高弾性、高
硬度を有し、等方性で数十l!乃至数mmの厚さの均一
な−tfラス状炭素薄板全容易に製造する方法に関する
この様な炭素板はノ?ソキン、ガスケットへの応用、あ
るいは正極、化学プラント雪の遮蔽板等の軽It IL
を可能にするもので、従来から種々の方法で製造が試み
られて来たが朱だI−記の条件を満足するごとき炭素薄
板は得らf”していない1、例えば、不浸透黒鉛は、通
常炭素相に−フェノール樹脂−またはフラン樹脂等を・
含浸後硬化させグこもの、さらに含浸硬化後頁焼成した
もの、あるいは含浸、硬fL、焼成を繰返したものであ
るが、;[n気宇が小さく(1<−= i o−’ c
J/s )、強度が基(lの2倍以七あり、耐印性にも
慶itているけれども、製造工程が複雑であるばかりで
なく、製法上肉厚の製品に限6.i、’t、、、、、、
、。
軽量化は不ijJ’ qに近い各点全有する。すな、わ
、pl、、。
通常炭素材はブロック状に製造されており□こπを::
□薄板にするには切削に依らねばならないが、1間 □
け下の厚さに切削するのは極めて困難で、薄くとも数關
が限度である。仮に切削できても、割れやひびを生じさ
せないように樹脂含浸以降の加工は至難+あり、不浸透
化後に薄板に切削するにして(炭素材の硬度が飛躍的に
増大しているので高価〃カッターを使用せねばならず、
しかも高度の切削技術を必要とするので、仮にこのよう
にして薄板が製造できたとしても、そのコストは極めて
太きkものになる。炭素製品の薄板化に成功した例とし
てはシート状町撓性黒鉛がある。このシート状黒鉛は天
然黒鉛を酸処理し、加熱して膨張黒鉛とした後圧延成形
したもので数十μまで薄くすることができるので軽量化
が可能であり、しかも通気率も2×10″−/S と小
さい。しかしながら、曲げ強度はぜるに等しく曲げ応力
が全く作用しない個所にしか利用できない欠点を有する
。また製懲士程、、で強酸金犬量に使用するため装置の
耐食性、排水処理などに充分注意を払わねばならず、コ
ストト基ン’lllな″ら□ざる全稈ない。一方、ガラ
・と同穆度に不通気性であり(、K = 10−” 〜
10−、 ’、” ca//s)、□機械的強度が極め
て大きく、等方性で、表面積が極めて小さいガラス状炭
素がある。このガラス状炭素は、フラン樹脂、フェノー
ル樹脂等の熱硬化性の合成樹脂全原料とし、これに適当
な硬化剤を加えて、室温またはこれより僅かに高い温度
で1′−16週間の長時間をかけて硬化し、熱分解によ
っ   □て発生する揮発成分の突責による亀裂防止の
ためにゆるやかな昇温速度で深索化させることによって
得られる。このように従来のガラス状炭素の製   :
造は炭素化まで長期叩ヲ要するのみならずその生成過程
から見て薄板を得、仝ことは極めて困難でるり、′−!
た硬度が極めて高くブロックからの薄板の切削は不浸透
黒鉛の場合よりも困難でおる。
従って、本発明の目的は、通気率が小さく、高強度、高
弾性、高硬度を有し、等方性で数十μ乃至数闘の厚さの
均一なガラス状炭素薄板を極めて容易にかつ安価に製造
する方法全提供することである。
本願発明者等はこの目的を達成するため鋭意研究の結果
、塩素化塩化ビニル樹脂及び/″′!、たけ塩化ビニル
樹脂全フラン樹脂と混合し混練し、得られた混線物をフ
ィルムまたはシート状に成形し、成形物に炭素前駆体化
処理を施した後、不活性雰囲気中で焼成することに想到
し、本発明のガラス状炭素薄板の製造法を達成した。
本発明に使用さノ土る塩素化塩化ビニル樹脂は、塩化ビ
ニル樹脂を後塩素化することによって得らし6 (−0
112−0110t−3−、!: (−C!110/=
−CIIOt4 トノ混合組成のポリマーである。((
月12−CII O/−+と4(lll(jt−coC
I−十との比率は特に制限はナイカ、モル比で56:’
44〜19:81、すなわち塩素含有率として′64〜
70重阻係の範囲の塩素化塩化ビニル樹脂がフラン樹脂
との相溶性が良好である。重合度もまた特に制限はない
が500〜2000の重合既が好ましい。500以下の
場合は、フラン樹脂との混練物をフィルl、またはシー
トに成形加工したとき引裂抵抗が小さく、裂は易くなる
欠点が生ずる。2000以上になるとフラン樹脂との混
線物に粘りが出すぎて平滑なフィルムまたはシートに加
工することが困難になる。
塩化ビニル樹脂は重合法の相違にJ二ってコンパウンド
とペーストに大別されるが、フラン樹脂との混練性から
コンノミランドの方が好ましい。また、ストレート、t
? IJママ−、アクリル酸エステル、二手さいので、
竺素化させて得た薄板の些気宇が大きくなり、強度も低
下するので好1しくない。重合度は塩素化塩化ビニル樹
脂の場合と同様に特に制限はないが、500〜2000
が好1しく、500以下では成形フィルム・のグリーン
強度が小さくて扱いに<<、2000以上では均一な厚
さに成形することが困難になる。
塩素化塩化ビニル樹脂及び塩化ビニル樹脂はそれぞれ単
独で、わるいは目的に応じて両者をブレ7ドし−でかも
フラン樹脂と混練さiLる。さらに、重合度の鴇なる樹
脂2種以上をブレンFして用いでもよい。
該樹脂と混線されるフラン樹脂には、フルフリルアルコ
ール樹脂、フルフリルアルコール−フル77  ” 共
縮合1111 脂+ フルフリルアル=+ −II/ 
−フェノール共縮合樹脂、フルフリルアルコール−ケト
ン共縮合樹脂等があるが、そのいづれでもよく勿論そJ
Lらを混合して用いることもできる。
本発明の方法においては、まづ塩素化塩化ビニλ・樹脂
または塩化ビニル樹脂寸たは両者の混合物20〜90重
鼠部とフラン樹脂80〜10重量部全ヘン/エルミキサ
ー等の混合機で均一に混合する。次に、この混合さり、
た配合組成物を加圧ニーグー2本ロール、3本ロール、
コニーダ等の高度の剪断力の混練機を用いて加熱下に混
練する。配合組成物は混練されると加熱下で、もち状の
粘弾性体になるが、塩素化塩化ビニル樹脂、塩化ビニル
丈脂kj’、 20 Q ’Cf、3)超えると急速に
劣化し塩化水素ガスを放出し、この塩化水素ガスがフラ
ン樹脂の硬化剤となるので、混線中長時間200℃以上
にはしない方がよい。iた、塩素化塩化ビニル樹脂、塩
化ビニル樹脂は熱劣化全防止するための通常の安定剤を
予め適宜加えておいてもよい。さらに、これらのビニル
樹脂とフラン樹脂との混線を効果的に迅速に行わしめる
目的でテトラヒドロフラン、シクロヘキザノン、N−メ
チルピロリドン等の溶剤、l) OP、I) B P、
 l” CP等の可塑剤を配合組成物にυ1jえておい
てもよい。
次に、混練した配合組成物はカレンダロール、押出成形
機等を用いてフィルム状またはンート状に成形する。成
形加工性全向上させる念めに、配合組成物に通常の滑剤
を予め加えておいてもよい。
フィルム状またはシート状に成形された配合組成物は、
加熱空気雰囲気中で50〜300℃に加熱I7て炭素前
駆体化処理を施す。この時、塩素化塩化ビニル樹脂、塩
化ビニル樹脂は塩化水素ガスを放出してフラン樹脂の硬
化を促進させる。フラン樹脂は加熱と塩化水素ガスによ
って3次元的に硬化する。従って特別の硬化剤の添加を
必要としkO8ifここの炭素前駆体化処理において、
必要に1.i:、、じて、塩素捷たはオゾンを雰囲気中
に加えてもよい。さらに、塩素rヒ塩化ビエビニル樹脂
化ビニル樹脂とフラン樹脂との混練性を上げるために添
加した溶剤や可塑剤は、炭素前駆体化処理中に部数する
。炭素前駆体化処理の時間は配合組成物の、1i11成
及び成形物の厚さに依るが、6〜72時間である。
炭素前、駆体化処T!l!全終了したフィルムまたはシ
ー l−状の賦形物は窒素、アルゴン等の不活性気中i
c s o o℃以七、好捷しくは1000℃以上まで
加熱し炭素化する。塩素化塩化ビニル樹脂、塩化ビニル
樹脂とフラン樹脂の炭化は、従来の焼成時間を大巾に短
縮することが可能で、炭素化するまで長くとも100時
間を超える様な緩漫な劉温速度を設定する必要はない。
次に実施例にエリ本発明をより具体的に説明する。
実施例1 塩素含有率67%重合度740の塩素化塩化ビニル樹脂
((株)日本カー・マイト製二カテンプ′1゛−870
)60重量部、フラン樹脂((株)日立化成製ヒタフラ
ンVF302 ) 40if’tl’tiヘンシエルミ
キザー金用いて均一に混合した。次いで配合組成物を加
熱した2本ロールを用いて十分に混練した。混練後、カ
レンダーロールを用いC1成形し2期の厚さのシートを
得た。得られた/−トを    □雰囲気中で300℃
迄は20℃/h、500℃迄は40℃/h、1000℃
迄は100℃/hの列温速度で加熱し、1000℃で3
時間保持し炭素化し、冷却後炭素薄板を得た。
得られた炭素薄板の厚みは08−1通気率は、7、5 
X 10” cJ7(lle/ぜ=1atm)曲げ強度
は15 kg/−1曲げ弾性率は2.500 ’Q/m
A、のガラス伏炭素特有の性質を示していた。
実施例2 実施例102本ロール混線物を、ペレタイザーにてペレ
ット化し、′1゛ダイ法を用いて、厚さ01門、′9“
′1・【、′、(・ζ押出成J[〉シた。次いで該ソイ
ルj1、)、1111セ!L 、4−  ブ、・に入ノ
15.150℃3時間180と じ() J171ijl q)炭素前、駆体処理企施し
た後に、窒素雰[I[)気中−C1−Lこ、鴇111す
1と同条f+’ t〆(′lて・ハγ1成して炭素化し
、冷却両LQ l<ζit’7板t・得た。
figらt(、;4m 1.ij素薄板の厚みは004
咽で、通気率50\l O=’ erI7”4 (li
e、AI’ = lai:rη)曲げ強度20’に9.
l””erI、曲げ弾じt率4000 kg、”mA 
、  のガラス状炭素′時イ]”D II ’PJ ’
14−r)ミしていた。
実施例 小合度7 (10のストレー 1・塩化ビニル樹脂〔q
勺玉月東1−i−!!l!4ビニクロン4000 L 
、1・〕50市鼠部、’ ラン’ Th’LI llj
’750 卸jii部〔(株) [l N:化成製Ll
’7ラン〜・°1・” −302:]を−\ン′シエル
ミキ゛リ一を用いで均、−・に混合する。次いで配合組
成物を加UEニータゝ中シζ投入し、υ11熱υ]1[
L下で十分に混練し、カレ/々ゞ−ロー” ?c 用い
テ成形L 、厚す5 mmのシート6・イ()f−0該
ン・−1・を加熱オーブンに入れ、120C6時間次い
て5℃/′)1の昇Mtx速度で300℃迄In熱し、
炭、Ri′iiJ駆r+%哩tl〜た。次に窒素雰囲気
中で、500℃迄は20℃/h、1500℃迄はlOO
℃/1]の昇温速1iにて焼成、炭素化し、冷却1陵炭
素薄板を得だ・ 得らJ−シた炭素薄板の厚みか61.2世で通気率85
×10−1腎、l/  (lie 、、+へP = 1
at、m )曲げ強度10kp/rna曲げ弾fIL率
1500 ky7 m、Aのがニノス状炭素!持イJの
Ff′f2fを示していた。
6j4

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  鳴素11.塩イ[1ビニル樹脂及び/または
    塩化ビニ・Lilνj脂((75ン樹脂と混合し、混練
    し、得られf−混神物金−7fルノ・またはソート状に
    成形し、得ら]TA−成形物に炭素前駆体化処理を一施
    した後、不活IJ1唇囲気中で焼成することから成るガ
    ラス状炭素薄([k(つ仰]査法、
  2. (2)該塩素11′、塩f);ビニル樹脂及び塩化ビニ
    ール樹11)jごつ重合度ばいづtzも500〜200
    0である第11−〔lの製造法。
  3. (3)  該フラン樹脂はノルフリルアルコール樹脂、
    ノルフリールアルコ・−ルーフルフラ・−ル共縮合’I
    II脂、フ7トノリ ルアr1.− :11−ルーフエ
    ノール共縮合位1 flt’r−iリベ−(・、Fその
    /1.11.合(砂、(脂である第1項の製造法。
  4. (4)  該’61紳は200 ℃以下の加熱斗で行わ
    れる第 1  、+:ri ・ニンー) 製 】開法。
  5. (5)該炭Rnil ttJK (+fL、処理は?)
    −気雰囲気中T50〜300℃に加熱することによって
    行われる第1項の製造法。
  6. (6)  該焼成は800℃以に−rrrわ!Lイフ第
    1項の製造法。
JP57128967A 1982-07-26 1982-07-26 ガラス状炭素薄板の製造法 Expired JPS6059170B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4882103A (en) * 1987-11-09 1989-11-21 Mitsubishi Pencil Co., Ltd. Process for producing carbon product having coarse and dense structure
US4894215A (en) * 1988-01-07 1990-01-16 Mitsubishi Pencil Co., Ltd. Process for producing porous materials of carbon
CN105800589A (zh) * 2014-11-10 2016-07-27 吴杰 一种玻璃碳及其制成的人工气管

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4882103A (en) * 1987-11-09 1989-11-21 Mitsubishi Pencil Co., Ltd. Process for producing carbon product having coarse and dense structure
US4894215A (en) * 1988-01-07 1990-01-16 Mitsubishi Pencil Co., Ltd. Process for producing porous materials of carbon
CN105800589A (zh) * 2014-11-10 2016-07-27 吴杰 一种玻璃碳及其制成的人工气管

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