JPS6016806A

JPS6016806A - 炭素成形体の製造方法

Info

Publication number: JPS6016806A
Application number: JP58122565A
Authority: JP
Inventors: Kosaku Noguchi; 野口　浩作; Honami Tanaka; 田中　穂波; Mitsuhisa Tsunoda; 三尚角田; Eiji Kitajima; 北嶋　栄二; Toshifumi Ishitobi; 石飛　利文
Original assignee: Koa Oil Co Ltd
Current assignee: Koa Oil Co Ltd
Priority date: 1983-07-06
Filing date: 1983-07-06
Publication date: 1985-01-28
Also published as: JPH0123405B2

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】発明の技術分野本発明は、炭素電極などの炭素成形体のＨａ方法に関し
、さらに詳しくは、石炭系ピッチまたは石油系ピッチと
炭素質骨材とから炭素成形体を製造する方法に関する。

発明の技術的背景ならびにその問題点近年たとえば炭素電極に関しては、電気炉の大型化ある
いは高能率化に伴う超大電力操業のため。

炭素電極としては、（イ）機械的強度および熱伝導率が
大ぎいこと、（ロ）熱膨張係数および弾性車が小さくい
わゆる耐熱衝撃性に浸れていること、（ハ）電気抵抗が
低いこと、に）高密度であることなどの諸要件を満たす
ものが要求されている。このため炭素電極などの炭素成
形体を製造するには、骨材として、高密度で結晶性に富
んだ針状コークスが主として使用されてきた。

針状コークスなどの骨材から炭素電極などの炭素成形体
を製造するには１石炭系ピッチまたは石油系ピッチから
なるバインダーピッチが用いられており、このバインダ
ーピッチの性質により得られる炭素成形体の性状は大き
く変化する。

このため炭素成形体を製造するに臥して用いられるバイ
ンダーピッチの改良については数多く提案されてきてお
り、従来石炭系ピッチまたは石油系ピッチに熱改質処理
を加える方法が生として採用されてきた。ところが熱改
質法により得られるバインダーピッチを炭素成形体のＭ
造に用いると。

バインダーピッチの軟化点が熱処質処狸により萬くなっ
たり、いわゆる黒鉛化性が悪くなったりするという欠点
があった。また一方、バインダーピッチ中に添加剤を加
えることにより、バインダーピッチの改質を図り、それ
によって所望性状の炭素成形体をＭ造しようとする研究
もなされており、たとえば特公昭４５−２２９４９号公
報には、ツマインダーピッチ中に粒径１μ以下のカーゼ
ンブラックを１〜１５重量％添加した後、３００〜４０
０℃に加熱処理することを特徴とするバインダー用ピッ
チの製造方法が開示されている。ところがこの方法によ
れば、得られるバインダーピッチの黒鉛化性が悪くなる
という欠点があるとともに、カーデンブラックの添加後
に加熱処理が必要であるという大きな問題点がある。ま
た、特公昭５１−２０３９７号公報には、石炭系または
石油系ピッチにメソカーｙｄ　７　マイクロビーズを１
０％以下添加し、得られる混合物をピッチの軟化点以上
でしかも４００℃以下の温度に加熱することを特徴とす
る炭素電極を製置するために用いられるバインダーピッ
チの製造方法が開示されている。ところがこの方法にお
いても、石炭系または石油系ピッチにメリガーゼンマイ
クロビーズを添加した後に加熱処理を施すことが必要で
あるという大きな問題点があり、コストの点からも必ず
しも好ましいものではない。

発明の目的ならびにその概要本発明は、上記のような従来技術に伴う欠点を解決しよ
うとするものであって１石炭系ピッチまたは石油系ピッ
チと似焼コークスなどの炭素質骨材とから優れた性状の
炭素成形体を’？Ａ（ｈするための方法を提供すること
を目的としている。

本発明に係る炭素成形体の製造方法は、石炭系ピッチま
たは石油系ピッチと炭素質骨材とを混合し焼成して炭素
成形体を製造するにあたり、バルクメソフェーズを、前
記ピッチまたは炭素質骨材に予じめ添加するかあるいは
前記ピッチと炭素質骨材との混合物に添加することを特
徴としている。

バルクメソフェーズは、前記ピッチの２０重量％以下、
好ましくは１５重址％以下、さらに好ましくは３〜５爪
度％の量で添加されることが望ましい。

本発明に係る炭素成形体の’ＪＪＹ４１方法により得ら
れた炭素成形体は、黒鉛化性、機械的強度、耐熱衝撃性
、高密度、電気抵抗値などの点で優れた性状を示す。

３、発明の詳細な説明本発明においては、石炭系ピッチまたは石油系ピッチは
、炭素質骨材の）々インダーピッチとして用いられてい
る。

石炭系ピッチとしては、中ピツチ、高ピツチなどが用い
られ、また石油系ピッチとしては、ナフサ分解時に副生
ずるナフザタールピッチ、流動接触分解時に副生ずるデ
カントオイルまたは石油系重質油を熱処理して得られる
ピッチなどが用いられる。

本発明では石炭系ピッチまたは石油系ピッチをそれぞれ
単独でツマインダーピッチとして用いることもでき、あ
るいは石炭系ピッチと石油系ピッチとの混合物をツマイ
ンダーピッチとして用いることもできる。

炭素質骨材としては１石炭系コークス、石炭系針状コー
クス、石油系コークス、石油系針状コークスなどが挙げ
られるが高品位人造黒鉛電極には特に針状コークスが好
ましい。

本発明において用いられるノ々ルクメソフエーズとは１
石油の常圧残油、減圧残油、接触分解のデカントオイル
、熱分解タールなどの石油系重質油。

石炭タール、オイルサンド油などの炭化水素重質油を４
００〜５００℃の温度に加熱処理した際に熱処理ピッチ
中に生成するメンフェーズ小球体（メリガーゼンマイク
ロビーズ）を凝集合体させては相ピッチから分離したも
のを意味し、化学的、物理的な活性に富む物質である。

このヨウなバルクメソフェーズのＭＹａ方法の１例は、
本出願人に係る特開昭５７−２００２１３号公報に開示
されており、重質油を４００〜５００℃の温度に加熱し
重縮合反応を行なわせてメン、フェーズ小球体を含有す
るピッチを得たのち、該ピッチを２５０〜４００℃に冷
却し、乱流を付与することによりメソフェーズ小球体を
凝集合体させ、これを母相から分離することによりノ９
ルクメソフエーズが得られる。なお、このようなノマル
クメソフエーズを製造するための装置は、本出願人に係
る特願昭５７−１３９４６７号公報に開示されて−する
。

ノ々ルクメソフエーズは１石炭系ピッチまたは石油系ピ
ッチに予じめ添加されるか、ある〜・は石炭系ピッチま
たは石油系ピッチと炭素質骨材との混合物に添加される
。さらに場合によっては、ノマルクメソフエーズは炭素
質骨材に予じめ添加され、これに石炭系ピッチまたは石
油系ピッチが混合されてもよい。

このことは工業的に炭素成形体を製造する工程において
、骨材の粒度配合から７９インダーピツチの混線、捏合
工程に至る間の任意の時点で、ノ５ルクメソフエーズを
添加しうろことを意味しても・る。

バルクメソ７エーズは、石炭系ぎツチまたは石油系ピッ
チの取量に対して、２０重量％以下、好ましくは１５重
世％以下、さらに好ましくは３〜５重母％の量で添加さ
れる。バルクメソフェーズの添加量があまりに少ないと
、ノくルクメンフエーズ添加による効果すなわち黒鉛化
性の向上ある（・は結合力の増強などの効果が充分には
得られず、一方）々ルクメソフエーゾの添加量が加重量
％を越えると、得られる炭素成形体の曲げ強度、耐熱衝
撃性などがやや低下する傾向が証められるようになるた
め好ましくない。

炭素成形体をツマインダーピッチと骨材とから製骨材と
の混合物に添加することによって、以下のような効果が
得られる。

（イ）バルクメソフェーズをバインダーピッチに添加し
ても、ピッチの軟化点はほとんど上昇しない。したがっ
て混合成形は通常のバインダーピッチの場合と全く同じ
温度条件で行うことができる。得られる炭素成形体の嵩
密度が向上する。

（ロ）得られる炭素成形体の曲げ強度が著しく向上し、
しかも電気抵抗値の低下が認められる。これは、バイン
ダーピッチ中に添加されたバルクメソ７エーズがバイン
ダー中で核となって結合力が増強されるためであろうと
考えられる。

（ハ）得られる炭素成形体の耐熱衝撃性が向上する。

に）バインダーピッチと骨材とバルクメソフェーズから
なる炭素成形体製造用組成物を押出し成形して押出体を
形成すると、押出体の高密度が向上する。これは骨材に
対するツマインダーピッチの崎れ特性が、バルクメソフ
ェーズの添加により向上するためであろうと考えられる
。

（ホ）バルクメソフェーズは結晶性に富んだ炭素前ＩＮ
Ｋ体であって黒鉛化性に侵れているため、ノマルクメソ
フエーズが添加された炭素成形体Ｍ進用組成物の黒鉛化
が向上する。

（へ）バルクメソフェーズが予じめ添加されたツマイン
ダーピッチは、メソカーボンマイクロピーズが添加され
た・々イングーピッチと比較しＣ，バルクメソフェーズ
の添加後に７９インダーピツチに加熱処理を加える必要
がなく、この点において格別優れている。すなわら、ノ
；ルクメソフエーズを単に添加するのみで後れた効果が
得られる。

・マイングーピッチ中に添加されるバルクメソフェーズ
は％四メツシュ以イ１ｕ好ましくはωメツンユ以細の粒
径を有していることが糧まし０゜バインダーピッチと骨
材とパルクメソフエー・ズとを含む炭素成形体製造用組
成物から炭素成形体を製造するには、通常の方法が広く
採用しうる。

たとえば、バルクメソフェーズが添加す飴、たバインダ
ーピッチと骨材とを、バインダーピッチが骨材１００重
量部に対して１０〜印重量部好ましくはあ〜加重置部に
なるように充分混合し、これを押出し成形して押出体を
形成し、次いでこの押出体を８００〜１，０００℃の温
度で１時間〜数□日間程度涜成して焼成体を形成する。

次にこの焼成体を２，６００〜３，０００℃の温度で１
時間〜数日間加熱（−で焼成体を黒鉛化することにより
、炭素形成体を製造することができる。

なお、上記の説明においては、本発明は、）々インダー
ピッチと骨材とバルクメソフェーズとを含む炭素成形体
製造用組成物から炭素成形体を押出成形法などにより形
成する場合について説明されているが、本発明はこれら
に限定されるものではなく、たとえば、骨材などを焼成
して得られる一次焼結体に１品質改良のためにピッチを
含浸させ、その後これを二次焼成して優れた炭素成形体
を製造する場合にも、含浸用ピッチとして、バルクメソ
フェーズが予じめ添加された石炭系ピッチまたは石油系
ピッチを用いることができる。この場合にも、得られる
炭素成形品は、黒鉛化性に殴れるとともに、豐械的強度
、耐熱釣飽性、嵩密度などの点で没れている。

以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実ＩＮ例に限定されるものではない。

しＴＪ　ｉコールタールピッチ（軟化点１０９℃、固定炭素計５６
東星％、ギノリン不溶分４．２＠汲％）に、６０メツシ
ユ以細のノマルクメソフエーズをコールタールピッチ重
量の３重量％のけで添加して、バインダーピッチを調製
した。次いで、市販のニードル石油コークス（粒度配合
＝８〜２０メツシュ３０取最％、２０〜３５メツシユ１
０１　＠％、ｉｏｏメツシュ以細６０　ｉ量％）１００
重猷部に対して、前記バインダーピッチを公取曾部添加
し、得られた混合物をニーグーに装填して、１６０℃で
１時間混線した。次いで、この混合物を押出成形（、良
に拶し、１３０℃で押出成形して押出体を得た。この押
出体を焼成炉中に入れ、２００℃／時間の昇温速度で１
０００℃まで昇温させた後、１０００℃で１時間保持し
て焼成体を得た。次にこの焼成体を黒鉛化炉中で２８０
０℃にまで加熱して、黒鉛化された炭素成形品を製造し
た。

得られた炭素成形体の物性を表に示す。

例２コールタールピッチ中に、）９ルクメソフエーズを５重
量％の班で添加した以外は、例１と同様にして炭素成形
体を製造した。得られた炭素成形体の物性を表に示す。

例３コールタールピッチ中に、バルクメソフェーズを１０＠
量％の量で添加した以外は、例１と同様にして炭素成形
体を製造した。得られた炭素成形体の物性を表に示す。

例４コールタールピッチ中に、バルクメソフェーズを１５重
量％の量で添加した以外は、例１と同様にして炭素成形
体を製造した。得られた炭素成形体の物性を表に示す。

比較例１コールタールピッチ中に、ノマルクメソフエーズを全く
添加しなかった以外は、例１と同様にして炭素成形体を
製造した。得られた炭素成形体の物性を表に示す。

表から以下のことがわかる。

ａ）バルクメソフェーズを予じめピッチ中に添加するこ
とにより、得られる炭素成形体の曲げ強度が著しく向上
するとともに、電気抵抗値の低下が認められる。

ｂ）得られる炭素成形体の耐熱１１Ｊ　ＩＥ性に関して
は、予じめピッチ中に３〜５重量％のバルクメソフェー
ズを添加したバインダーピッチを用いた場合に耐熱衝撃
性は著しく向上するが、パルクメンフェーズの添加量が
１０〜１５鼠址％に達するとやや低下する傾向が認めら
れる。

Ｃ）嵩密度は、押出体、焼成体ならびに炭素成形体のい
ずれの場合にも、予じめピッチ中にバルクメソフェーズ
を添加することによって向上する。

出願人代即人　猪　股　清手続補正書昭和団年８月１１日特許庁長官　若　杉　和　夫　殿１、事件の表示昭和５８年特許願第１２２５６５号２、発明の名称炭素成形体の製造方法３、補正をする者事件との関係　特許出願人興亜石油株式会社７、補正の対象明細書の「発明の詳細な説明」の欄８、補正の内容ｌ）明細番第３頁下から第４行において、「熱処質処理
」とあるな、「熱改質処理」と補正します。

２）明細書第６頁第５行において、「高ピンチ」とある
な、「硬ピンチ」と補正します。

Claims

【特許請求の範囲】１、石炭系ピッチまたは石油系ピッチと、炭素質骨材と
を混合し焼成して炭素成形体を製造するにあたり、ノぐ
ルクメンフエーズを、前記ピッチまたは炭素質骨材に予
じめ添加するかあるいは前記ピッチと炭素質骨材との混
合物に添加することを特徴とする炭素成形体の製造方法
。２、バルクメソフェーズを予じめ石炭系ピッチまたは石
油系ピッチ中に添加することを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の炭素成形体の製造方法。３、バルクメソフェーズを石炭系ピッチまたは石油系ピ
ッチの重量のＩ重量％以下の量で添加することを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の炭素成形体の製造方
法。４、バルクメソ７エーズを石炭系ピッチまたは石油系ピ
ッチの＠量の１５重量％以下の量で添加することを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の炭素成形体の製造
方法。５、バルクメソフェーズを石炭系ピッチまたは石油系ピ
ッチの重量の３〜５重量％の量で添加す条ことを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の炭素成形体の製造方
法。