JPS5930708A - 疎密構造を有する炭素製品の製造方法 - Google Patents

疎密構造を有する炭素製品の製造方法

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JPS5930708A
JPS5930708A JP57138347A JP13834782A JPS5930708A JP S5930708 A JPS5930708 A JP S5930708A JP 57138347 A JP57138347 A JP 57138347A JP 13834782 A JP13834782 A JP 13834782A JP S5930708 A JPS5930708 A JP S5930708A
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carbon
vinyl chloride
carbonized
chloride resin
dense structure
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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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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】 本発明は疎密構造を有する炭素製品の製造方法に関する
。詳しくは、本発明は疎構造炭素成形体と冨構造炭素成
形体とが交互に構造を形成している疎密構造を有する炭
素製品の製造方法に関する。
本願明細書において、炭素と言う用語は炭素質及び黒鉛
質を包含し、疎構造とは炭素多孔体から成る構造であシ
、また密構造とはノ々インダー及び必要に応じてフィラ
ーを加え常法によって炭素前駆体化処理を施した後不活
性ガス雰囲気中で焼成して成る炭素材の有する構造を言
い、焼成過程で必然的に生じるバインダ一部分の微細ク
ラック等の構造は多孔構造とは呼ばない。また、密構造
を得るための配合組成物を混合、混練した後、成形機等
を用いて任意の形状に賦形した状態のままの成形体をグ
リーン成形体と称する。さらに、炭素前駆体とは、グリ
ーン成形体を、炭素化促進触媒または架橋剤または重合
開始剤を添加する方法、酸処理を施す方法S Cl3 
+ o、 l空気等の雰囲気中で50〜300℃に加熱
架橋する方法、紫外線、電子線あるいはその他の放射線
等色照射でせて架橋硬化させる方法等の手段によって不
溶、不融化処理したものである。
炭素製品は耐酸化性、耐薬品性に優れ、非酸化性雰囲気
に於ては溶融変形することなく優れた耐熱性、耐蝕性を
示す。かかる優れた特性を有する炭素からなる多、孔体
は、液体中の固体分離等の各種フィルター、触媒担体と
しての利用、薬品賦活処理等全行い活性炭あるいは吸着
剤としての利用、軽量構造体、断熱材、電池の電極、面
状発熱体等に使用が可能である。また密構造炭素成形体
は熱交換器、蒸留器、蒸発器、吸収器、濃縮器、ヂ過器
等に利用されている。
従来炭素多孔体の製造方法としては、フェノール、ウレ
タン等の樹脂フオームを焼成して作底する方法があるが
、これらの方法では一般に樹脂の炭化率が低いため焼成
によシ出発物質のフオームは極めて大きな容積収縮を起
し強度の出ない欠点があった。これらの欠点全改良した
方法としてフェノールフオーム、ウレタンフオーム等の
樹脂フオームにエポキシ、フラン等の樹脂を含浸させそ
れ太焼成することにより炭素多孔体全製造する方法が提
案されている。更に不定形あるいは球状の炭素または黒
鉛全樹脂またはタール、ピッチ類と混合し成形後焼成す
る方法(特開昭48−67188等〕がろるが、これら
の方法によって製造される炭素多孔体は、見掛比重が比
較的太きく(1,o。
−1,30)気孔率の小さなものしか得られない。
また炭素質微小中空体を用い成形後焼成する方法も提案
されている(%公昭49−19999)、この方法では
見掛比重が比較的小さく(0,05−1,00)気孔の
大部分が独立気孔であり通気度は極めて小さいものしか
得られない。更にポリインシアネートとフェノール樹脂
または、フラン樹脂あるいはその前駆物質との混合物全
直接的に反応して得られる熱硬化性樹脂発泡体に可燃性
ガスを導入し、可燃性ガスに点火し細胞膜を破壊した後
、炭化焼成することにより連続気孔を有する炭素多孔体
を製造する方法が提案されている(特開昭53−125
289)が製造工程が煩雑であるという欠点を有してい
る。また無機物もしくは炭素化し得る有機物等とポリビ
ニルアルコール、架橋剤としてのアルデヒド類、水溶性
塩類を混会し、架橋成形し、固化復水溶性物質を水で溶
出して連続気孔を得、それを焼成することにより炭素多
孔体を製造する方法(特開昭57−51.109等)が
提案されているが、工程が煩雑であるという欠点を有し
ている。
本発明の目的は、高強度かつ均一気孔分布を有する炭素
多孔体を密構造炭素成形体と一体製造することにより設
計通りの疎密構造を有する連続不均質の炭素体を製造す
る方法を提供することである。
今日まで一体製造された疎密構造を有する炭素製品は得
られていないが、本願発明者は、この目的を達成するた
め鋭意研究の結果、不活性ガス雰囲気中で焼成すること
により基本的に密構造炭素が得られる配合組成物のグリ
ーン成形体、またはその炭素前駆体、または焼成炭化物
と塩素化塩化ビニル樹脂粒子とを一体賦形した複合体を
、必要に応じ炭素前駆体化処理し、不活性雰囲気中で焼
成する時、塩素化塩化ビニル樹脂は炭素化して疎構造を
有する焼結物となり、かくして疎密構造を有する炭素製
品が一体に得られることを発見し本願発明に到達した。
本発明の疎密構造を有する炭素製品の製造方法について
以下に具体的に説明する。
まず、不活性ガス雰囲気中で焼成して密構造炭素となる
グリーン成形体を形成しておく。これは、有機高分子物
質及びアスファルトピッチ類、乾留シツチ類等の1種ま
たは2種以上混合した混合物全ヘンシェルミキサー等の
混合機で均一に混合し、次にこの混会物を加圧ニーダ−
12本ロール、3本ロール、コニーダー等の高度に剪断
力がかけられる混線機を用いて加熱下で混練し、混練物
全カレンダーロール、押出成形機、射出成形機等を用い
て板状、棒状等任意の形状に成形することによって得ら
れる。このグリーン成形体を炭素前駆体化処理し、次に
得られた炭素前駆体を窒素、アルゴン等の不活性ガス雰
囲気中で800℃以上、好ましくは1ooo℃以上30
00℃までの温度で加熱して炭化し、炭素化物を得る。
なお、使用する有機高分子物質は、ポリ塩化ビニル、ポ
リアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリ塩化
ビニル−酢酸ビニル共重合体等の熱可塑性樹脂、フェノ
ール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル等の熱硬化性樹脂、リグニン、セルロース等の天然
高分子物質、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮金物
等の縮合多環芳香族を分子の基本構造内に有する合成高
分子物質等全包含する。アスファルト、ピッチ類として
は石油アスファルト、コールタールピッチ、ナフサ分解
ピッチ等や合成樹脂等の炭化水素化合物の400℃以下
の乾留物等がある。次に、この任意の形状のグリーン成
形体、炭素前駆体、炭素化物のいづれかの段階において
、炭素気孔体を炭素化した段階で結合させるため、有機
高分子物質、アスファルトピッチ類、乾留ピッチ類等の
1種または2種以上の液状組成物として塗布する。ここ
に、有機高分子物質とはポリ塩化ビニル、ポリアクリロ
ニトリル等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、フラン樹
脂等の熱硬化性樹脂、トラガントガム等の天然高分子物
質である。また、アスファルトピッチ類は石油アスファ
ルト、コールタールピッチ等である。なお、使用する有
機高分子物質、ピッチ等は、密構造部分の形成に用いた
ものと同じものが結合力の増強につながるので好ましい
。常温で液状を呈さないものは、その樹脂の初期網金物
や溶剤に溶解したもの全使用する。この時、樹脂等に黒
鉛、カーダンブラック等の無機物を5〜50重量部重量
部加することによって、結合をよジ強固にすることがで
きる。
次に、液状組成物を塗布したもの゛を、塩素化塩化ビニ
ル樹脂粒子と共に任意の形状の容器に入れ形態調整操作
を行う。例えば、底面が正方形の疎密構造の積層製品全
作成する場合には、底面正方形の容器に塩素化塩化ビニ
ル樹脂粒子を敷き、その上に液状組成物を塗布したグリ
ーン成形体、炭素前駆体または炭素化物のいづれかを置
き、さらにその上に塩素化塩化ビニル樹脂粒子を敷き、
この操作を希望積層数の状態は・で繰返す。また内部が
密構造、外側が疎構造の製品を作成する場合には、その
製品に見合った容器に塩素化塩化ビニル樹脂粒子を充填
し、その中に液状組成物を塗布した桂状のグリーン成形
体または炭素前駆体化処理物または炭素化物のいづれか
を挿入するなどの操作を行う。このように形状調整操作
の後、必要に応じて炭素前駆体化処理を行いあるいは行
うことなく、不活性ガス雰囲気中で800℃以上、好ま
しくは1000℃以上に加熱昇温しで炭素化を行う。か
くして、塩素化塩化ビニル樹脂粒子は炭素多孔体となり
、密構造炭素と接合した疎密構造製品が得られる。この
時、焼成温度には上限がなく、必要に応じ3000℃程
度まで加熱してもよい。
塩素化塩化ビニル樹脂粒子は、加熱昇温の過程で樹脂が
完全には溶融することなしに粒子同志が焼結して網状構
造を形成しそのitO形で炭素化するため、連続気孔を
有する強固な炭素多孔体が得られる。疎構造部分と密構
造部分との良好な接着を得るには、500℃までは昇温
速度3〜b当である。500℃以上からの昇温速度には
特に制限はない。この操作によって得られる塩素化塩化
ビニル樹脂の焼成炭は高強度を示す。なお、使用される
塩素化塩化ビニル樹脂粒子は、塩化ビニル樹脂粒子を後
塩素化法等によって製造される。
(−OH2−OHOA±と+0HO4−OF(O4十と
の混合組成ポリマーである。疎構造の炭素気孔体の気孔
径を大きくするには粒子径の大きなものを、気孔径を小
さくするには粒子径の小さなものを用いればよい。また
、液状組成物を塗布したグリーン成形体、炭素前駆体ま
たは炭素化物を容器に挿入する前に塗布面に少量の塩素
化塩化ビニル樹脂粒子をまぶせておき、次に液状組成物
が塩素化塩化ビニル樹脂粒子とグリーン成形体、炭素前
駆体または炭素化物とを接着するまで予備硬化させるこ
とにより疎構造部と密構造部とのより接着強度のより高
い疎密構造炭素製品が得られる。
次に実施例によシ本発明をより具体的に説明する。
実施例1 フラン樹脂初期縮合物〔日立化成社製ヒタフランVF−
302)60重量部と塩素含有率67%重合度740の
塩素化塩化ビニル樹脂粉末〔(株〕日本カーバイド′社
製T−870)40重量部をヘンシェルミキサーを用い
均一に混合した。次にその混合物を加熱した2本ロール
を用いて十分混練した。混線後カレンダーロールを用い
て成形し1.5 mの厚さの板状体を得た。得られた板
状体を加熱オーブンに入れ150℃、6時間次に170
℃8時間の炭素前駆体化処理を行って炭素前駆体を得た
。この板を縦50 tan X横50膿の正方形に加工
し、その片面にフラン樹脂初期縮合物を塗布した。さら
にこの上に1■の厚さに塩素化塩化ビニル樹脂粒子を乗
せ、加熱オーブンに入れ100℃で1時間加熱して、塩
素化塩化ビニル樹脂粒子と板状体とが接着するように予
備硬化を行った。これを、縦50簡×横50■×深さ5
0mの立方体容器に、塗布面を上に向けて入れ、次いで
塩素化塩化ビニル樹脂粒子を20畷厚さに投入した。そ
の後窒素ガス雰囲気下で、常温から300℃迄は10℃
/H,300℃〜500℃は30℃/)1,500℃以
上1000℃迄は200℃/Hの昇温速度で焼成し、冷
却後疎密構造を有する炭素成形体を得た。
得られた疎密構造体の外形寸法は、縦35 tan X
横35■×深さ15簡であシ、そのうち密構造体の厚さ
は0.6四であった。
実施例2 フラン樹脂初期縮合物〔日立化成社製ヒタフランVF−
302)50重量部カーダンブラック〔(株)三菱化成
社製ダイヤブラン2330重量部塩素化塩化ビニル樹脂
粉末〔(株)日本カーバイド社製T−1482)20重
量部をヘンシェルミキサーで十分混合した。次にその混
合物を加熱した2本ロールを用いて十分混練した。混線
後、ペレタイザーにてペレット化し、スクリュー押出成
形機を用いて直径2waψの棒状成形体を得た。これを
加熱オーブンに入れ、150℃12時間の炭素前駆体処
理を行った後、窒素ガス雰囲気中300℃迄は20℃/
b 、 300℃〜500℃は50℃/11゜500℃
〜1000℃は100℃/hの昇温速度で焼成し、密構
造を有する炭素成形体を得た。次にこれf 30 wm
の長さに切断し、側面全体にフラン樹脂初期縮合物を塗
布した後塗布面全体に塩素化塩化ビニル樹脂粒子を接着
させ、加熱オーブンに入れ130℃1時間、予備硬化を
行った。硬化後、これを、塩素化塩化ビニル樹脂粒子を
充填した20■ψX深さ50mの円筒容器に挿入した。
その後、これを常温から300℃迄は10℃/h。
300℃〜500℃は20℃/h、 500.、℃以上
1000℃迄は100℃/hの昇温速度で焼成し、冷却
後疎密構造を有する炭素成形体を得た。得られた疎密構
造体の外形寸法は、13+o+;ψ・×長さ31mであ
シ、中心の密構造部の直径1.7罷ψであった。
実施例3 塩素化塩化ビニル樹脂粒子〔(株〕日本カーパイfj!
!T−025〕80重量部、黒鉛(平均粒度3mμ)2
0重量部に、可塑剤としてフタル酸ジオクチル15重量
部を加え、ヘンシェルミキサーで十分混合した。次にそ
の混合物を2本ロールを用いて十分混練した。混線後ペ
レタイザーにてペレット化し、プランジャー型油圧成形
機で縦30咽×横5+mに押出し成形して、板状体を得
た。この板を50■の長さに切断しグリーン成形体を得
尼。
これt−3枚用意し1枚目は裏面に、2枚目は両面に、
3枚目は表面に、塩素化塩化ビニル樹脂粒子をテトラヒ
ドロンランに溶解した塗布液を塗布した。次に30 w
m X 50 m X 50 taxの溶器に1枚目を
置き、その塗布面に塩素化塩化ビニル樹脂粒子を10m
m厚に敷き、さらにその上に2枚目を置き、同じく上に
塩素化塩化ビニル樹脂粒子をlO■厚に敷いた後、3枚
目装置いた。これを窒素ガス雰囲気下で、常温から30
0℃までは10℃/h 、 300〜500℃は20℃
/h、500℃以上1500℃までは50℃/hの昇温
速度で焼成し、冷却後疎智構層炭素多層体を得た。この
外形は26mnX44mX30mであシ、密部の厚さは
各4.5flであった。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  不活性ガス雰囲気中での焼成によって密構造
    炭素が得られる配合組成物から成るグリーン成形体また
    はその炭素前駆体または炭素化物、と塩素化塩化ビニル
    樹脂粒子とを一体賦形した複合体を、不活性雰囲気中で
    焼成することから成る疎密構造を有する炭素製品の製造
    方法。
  2. (2)該配合組成物は高分子有機物質及びアスファルト
    ピッチ類、乾留ピッチ類の1種または2種以上の混会物
    である第1項の炭素製品の製造方法。
  3. (3)該一体賦形はグリーン成形体またはその炭素前駆
    体または炭素化物と塩素化塩化ビニル樹脂粒子との間に
    有機高分子物質、アスファルトピッチ類、乾留ピッチ類
    の1種または2種以上の液状組成物を使用して結合する
    ことから成る第1項の炭素製品の製造方法。
  4. (4)該複合体はグリーン成形体またはその炭素前駆体
    または炭素化物と塩素化塩化ビニル樹脂粒子との積層体
    から成る第1項の炭素製品の製造方法。
  5. (5)該複合体は内部がグリーン成形体またはその炭素
    前駆体または炭素化物から成シ外側が塩素化塩化ビニル
    樹脂粒子から成る複合体である第1項の炭素製品の製造
    方法。
  6. (6)該焼成は800℃以上に加熱昇温しで行われる第
    1項の炭素製品の製造方法。
JP57138347A 1982-08-09 1982-08-09 疎密構造を有する炭素製品の製造方法 Expired JPS6059171B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4855093A (en) * 1987-01-09 1989-08-08 Mitsubishi Pencil Co., Ltd. Process of making a diaphragm of carbonaceous materials for a speaker
US4894215A (en) * 1988-01-07 1990-01-16 Mitsubishi Pencil Co., Ltd. Process for producing porous materials of carbon
JP2008037140A (ja) * 2006-08-01 2008-02-21 Denso Corp 車両用空調装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4894215A (en) * 1988-01-07 1990-01-16 Mitsubishi Pencil Co., Ltd. Process for producing porous materials of carbon
JP2008037140A (ja) * 2006-08-01 2008-02-21 Denso Corp 車両用空調装置

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