JPS63159211A - Carbonaceous powder for hard carbon material and production thereof - Google Patents

Carbonaceous powder for hard carbon material and production thereof

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Publication number
JPS63159211A
JPS63159211A JP61303911A JP30391186A JPS63159211A JP S63159211 A JPS63159211 A JP S63159211A JP 61303911 A JP61303911 A JP 61303911A JP 30391186 A JP30391186 A JP 30391186A JP S63159211 A JPS63159211 A JP S63159211A
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JP
Japan
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weight
parts
quinoline
component
soluble component
Prior art date
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Pending
Application number
JP61303911A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriyoshi Fukuda
福田 典良
Takeshi Nagasawa
長沢 健
Akira Kato
明 加藤
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide carbonaceous powder for the production of hard carbon material having dense texture, high strength and electrical specific resistance, containing a specific amount of a quinoline-soluble component dispersed on the surface of free carbon and containing a specific amount of a benzene-soluble component in said quinoline-soluble component. CONSTITUTION:The objective carbonaceous powder contains a quinoline-soluble component existing at the circumference of free carbon such as coal tar or coal tar pitch and has the following composition. The amount of the quinoline- soluble component is 5-30pts.wt. per 100pts.wt. of the free carbon and the amount of benzene-soluble component in the quinoline-soluble component is 5-50pts.wt. per 100pts.wt. of benzene-insoluble component in the quinoline- soluble component. The carbonaceous powder having the above composition can be produced by repeating extraction and filtration of free carbon-containing coal tar or tar pitch 1-3 times with 200-1,000pts.wt. (based on 100pts.wt. of the raw tar or pitch) of benzene, tar middle oil, etc., having low solubility of pitch compared with quinoline.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はメカニカルシールや軸受などの機械用カーボン
、化学工業用構造材又はカーボンブラシ材等の分野で広
く使用される硬質炭素材料が容易に製造可能な炭素質粉
末の組成に係り、特にバインダーを使用することなく製
造可能な組成を有することを特徴とする改良技術、新製
品に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention can easily produce hard carbon materials that are widely used in the fields of mechanical carbon such as mechanical seals and bearings, structural materials for the chemical industry, and carbon brush materials. The present invention relates to the composition of carbonaceous powder that can be manufactured, and particularly to improved technology and new products that are characterized by having a composition that can be manufactured without using a binder.

(従来の技術) 通常、炭素材料は骨材コークスにコールタールピッチ等
のバインダーを添加して混ねり、粉砕、成形、焼成さら
には黒鉛化処理の複雑な工程をへることによって製造さ
れる。しかし、この方法によれば骨材コークスにコール
タールピッチ等のバインダーを添加して混ねつ・粉砕す
る工程が複雑で製造コストの増加をもたらすほか、この
混ねつ工程で発生する骨材コークス及びバインダーピッ
チからのガス、粉塵等により作業環境が劣悪になり衛生
上問題があった。また、かNる方法によって製造された
炭素材料は骨材コークスの多孔質性とバインダーピッチ
の存在に起因して焼成過程で発生する揮発分のため多数
の気孔が生成し、結果として得られる炭素材料も多孔質
で、ち密でかつ高強度になり難いという欠点をもってい
る。
(Prior Art) Carbon materials are usually produced by adding a binder such as coal tar pitch to aggregate coke, kneading the mixture, and subjecting it to the complicated steps of pulverization, molding, calcination, and graphitization. However, according to this method, the process of adding a binder such as coal tar pitch to aggregate coke, mixing and crushing is complicated, which increases production costs, and the aggregate coke generated in this mixing process is complicated. Also, gas and dust from the binder pitch created a poor working environment and caused sanitary problems. In addition, carbon materials produced by the method have a large number of pores due to the volatile matter generated during the calcination process due to the porosity of the aggregate coke and the presence of binder pitch, and the resulting carbon The material also has the disadvantage of being porous, dense, and difficult to achieve high strength.

上述する欠点のために、例えば機械用のシール材等に使
用する場合には、ガス又は液体のリークを防止するため
に樹脂等の含浸処理を行い、細孔を埋めてガス又は液体
のリークを防止するといった手段が取られるが、こうし
た場合には炭素材料の本来の特徴である高温安定性が失
われ、問題となっている。
Due to the above-mentioned drawbacks, when used as a sealing material for machinery, for example, impregnation treatment with resin or the like is performed to fill the pores and prevent gas or liquid leaks. Measures are taken to prevent this, but in such cases, the high temperature stability, which is an original characteristic of carbon materials, is lost, which poses a problem.

一方、炭素材料を製造する方面から、この多孔質性を改
善する方策も種々実施されている。例えば原料である骨
材コークスを数μm以下にまで超微粉化すると\もに、
添加するバインダーピッチの添加量を出来るだけ減少さ
せる混ねつ方法の改善、又は焼成過程で生じた気孔を埋
めるためピッチ類で含浸処理を行った後、再度焼成を行
うといった含浸・焼成の操作が繰り返えされる。しかし
、骨材コークスの超微粉化及びピッチ含浸処理は困難な
工程であり、大巾な製造コストの増加になることに加え
、か\る処理を行っても、なお上述する多孔質性の改善
には困難な面があった。
On the other hand, various measures have been taken to improve this porosity from the perspective of producing carbon materials. For example, if the raw material, aggregate coke, is ultra-finely pulverized to several micrometers or less,
Improving the kneading method to reduce the amount of binder pitch added as much as possible, or impregnating with pitch and then firing again to fill the pores created during the firing process. repeated. However, ultra-fine pulverization and pitch impregnation treatment of aggregate coke are difficult processes, which significantly increase manufacturing costs. had some difficult aspects.

これら慣用的な製造方法に対して、バインダーピッチ類
を使用することなく炭素材料を製造する方法により、従
来の炭素材料のもつ多孔性、低強度の欠点を解消しよう
とする研究が近年盛んに行なわれている。
In contrast to these conventional manufacturing methods, research has been actively conducted in recent years to solve the drawbacks of conventional carbon materials such as porosity and low strength by manufacturing carbon materials without using binder pitches. It is.

例えば、特開昭4!J−23791号公報や特開昭54
−157791号公報ではピッチ類を原料とし、これを
400〜500℃という高温で熱処理し、この段階で生
成する数μ〜数十μの大きさのメソフェーズ小球体を利
用する方法を提案している。
For example, Tokukai Showa 4! Publication J-23791 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 1983
-157791 proposes a method that uses pitch as a raw material, heat-treats it at a high temperature of 400 to 500°C, and utilizes mesophase spherules with a size of several microns to several tens of microns produced at this stage. .

また、特開昭54−64096号公報では約600℃以
下で熱処理された生コークスを摩砕あるいは微粉砕によ
り細粒化した炭素質粉末を利用する方法が提案されてい
る。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-64096 proposes a method of utilizing carbonaceous powder obtained by grinding or pulverizing raw coke heat-treated at about 600° C. or lower.

(発明が解決しようとする問題点) 上記従来技術はバインダーピッチ類を使用することなく
高密度・高強度な炭素材料を製造する方法を開示してい
る。しかしながら、例えばメソフェーズ小球体を利用す
る方法ではメソフェーズ小球体を生成せしめるため通常
ピッチを400〜500℃という高温で熱処理するとい
う困難な工程を伴うこと、メソフェーズ小球体の粒径が
通常数μ〜数十μの大きさを有する球体であって、従来
から使用されてきた骨材コークスを利用する方法に比較
すると微細でち密な組織の炭素材料を与えるものの、例
えばガスリーク又は液体のリークを完全に防止すること
が必要とされる機械用カーボン等の分野では、まだ不充
分な面があった。更に、メソフェーズ小球体自身が六方
網目構造が積層した結晶質の黒鉛前駆体であるため、比
較的高い電気伝導性を示し、例えば整流用ブラシ材等の
高い電気比抵抗を要求される分野には不適であった。
(Problems to be Solved by the Invention) The above-mentioned prior art discloses a method for producing a high-density and high-strength carbon material without using binder pitches. However, for example, the method using mesophase spherules involves a difficult process of heat-treating pitch at a high temperature of 400 to 500°C to generate mesophase spherules, and the particle size of mesophase spherules is usually several microns to several microspheres. Although it is a sphere with a size of 10μ and provides a carbon material with a finer and denser structure than the conventional method using aggregate coke, it completely prevents gas leaks or liquid leaks, for example. However, in fields such as mechanical carbon, where this is required, there are still some aspects that are insufficient. Furthermore, since the mesophase spherule itself is a crystalline graphite precursor with a hexagonal network structure, it exhibits relatively high electrical conductivity and is suitable for fields that require high electrical resistivity, such as rectifying brush materials. It was inappropriate.

また、一方600℃以下で熱処理された生コークスを摩
砕する方法によれば生コークスが摩砕処理により非結晶
質に変化するため、上述のメソフェーズ小球体の場合に
比較して硬質な炭素材料となるが、摩砕工程が極めて長
時間を要し、効率が悪いという欠点がある。
On the other hand, according to the method of grinding raw coke heat-treated at 600°C or less, the raw coke changes to amorphous state due to the grinding process, so the carbon material is harder than that of the mesophase spherules described above. However, the drawback is that the grinding process takes an extremely long time and is inefficient.

本発明の目的はこれらの欠点を鑑み、構成粒子が1μ以
下で非常にち密な組織を有し、かつ高い電気比抵抗を持
つ硬質な炭素材料をバインダーを使用することなく経済
的に製造することができる炭素質粉末及びその製造方法
を提供することである。
In view of these drawbacks, the object of the present invention is to economically produce a hard carbon material having constituent particles of 1 μm or less, a very dense structure, and a high electrical resistivity without using a binder. An object of the present invention is to provide a carbonaceous powder capable of producing carbonaceous powder and a method for producing the same.

(問題点を解決するための手段) 本発明は上述した従来技術の問題点に着目してなされた
もので、 コールタール又はコールタールピッチのフリーカーボン
の周囲にキノリン可溶成分(以下QS成分と記す)を有
する炭素質粉末であって、その構成比がフリーカーボン
100重量部に対しキノリン可溶成分5〜30重量部で
、かつキノリン可溶成分中のベンゼン可溶成分(以下B
S成分と記す)とベンゼン不溶成分(以下BI酸成分記
す)の比がベンゼン可溶成分100重量部に対 ベンゼ
ン可溶成分5〜50重量部であることを特徴とする硬質
炭素材料用炭素質粉末を開発し、本発明に到達したもの
である。
(Means for Solving the Problems) The present invention has been made by focusing on the problems of the prior art described above, and includes a quinoline-soluble component (hereinafter referred to as a QS component) surrounding the free carbon of coal tar or coal tar pitch. A carbonaceous powder having a composition ratio of 5 to 30 parts by weight of a quinoline-soluble component to 100 parts by weight of free carbon, and a benzene-soluble component (hereinafter referred to as B) in the quinoline-soluble component.
A carbon material for hard carbon materials, characterized in that the ratio of benzene-insoluble component (hereinafter referred to as S component) to benzene-insoluble component (hereinafter referred to as BI acid component) is 5 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of benzene-soluble component. The present invention was achieved by developing a powder.

上述する調整された炭素質粉末はバインダーピッチ類を
使用することなく、通常の方法に従って成形、焼成、黒
鉛化することにより嵩密度1.5〜1.88 g/cm
’、曲げ強度700〜1,000 kg/cm″、ショ
アー硬度85〜120、電気比抵抗3.000〜5.0
00 μΩ−cm及び平均細孔半径0.1μ以下の極め
てち密な硬質炭素材料を製造することができる。
The above-mentioned adjusted carbonaceous powder is molded, fired, and graphitized according to a conventional method without using a binder pitch, so that it has a bulk density of 1.5 to 1.88 g/cm.
', bending strength 700-1,000 kg/cm'', Shore hardness 85-120, electrical resistivity 3.000-5.0
00 μΩ-cm and an average pore radius of 0.1 μm or less can be produced.

コールタール及びこれを蒸留して得られるクールピッチ
中には、元来フリーカーボン(別名 遊離炭素)と呼ば
れる微細なく61μm)炭素粒子が含有されている。フ
リーカーボンはコークス炉内で急速に高温加熱されたコ
ークス炉ガスが気相熱分解反応を起して生成すると考え
られている非晶質な無定形の炭素であり、通常キノリン
ネ溶分(以下Ql成分と記す)として把握される。一方
、コールクール及びコールタールピッチヲ400〜50
0℃の温度で熱処理する時にピッチマトリックス中に生
成するメソフェーズ小球体も実質的にQI成分として把
握されるが、メソフェーズ小球体は通常ピッチ類が液相
炭化反応をへる際に生成するため、基本的に結晶質の六
方網目状黒鉛類似構造を有し、非晶質なフリーカーボン
とは根本的に異っている。
Coal tar and the cool pitch obtained by distilling it originally contain fine carbon particles (61 μm) called free carbon. Free carbon is amorphous carbon that is thought to be produced by a gas phase pyrolysis reaction of coke oven gas that is rapidly heated to a high temperature in a coke oven. component). On the other hand, coal cour and coal tar pitch are 400 to 50
The mesophase spherules that are generated in the pitch matrix during heat treatment at a temperature of 0°C are also substantially considered as QI components, but mesophase spherules are usually generated when pitches undergo a liquid phase carbonization reaction. Basically, it has a crystalline hexagonal network graphite-like structure, which is fundamentally different from amorphous free carbon.

本発明者等は非晶質で1μm以下の微細な粒子であるフ
リーカーボンに着目し、これを原料として硬質な炭素材
料を製造することに関し鋭意研究を重ねてきた。その結
果、フリーカーボン自身はメソフェーズ小球体とは異な
り、それ自身は全く自己焼結性を有しない。しかしなが
ら、コールクール及びコールタールピッチからフリーカ
ーボンを分離する際に、β成分(QS成分中のBI酸成
分を残存させて、成形時にバインダーピッチを使用する
ことなく炭素材料の製造が可能であり、フリーカーボン
は粒径が1μ以下の微粒子の無定形炭素であるところか
ら、ち密な組織を持ち電気比抵抗が高く、かつ高強度の
炭素材料となることを見い出した。しかも、更に鋭意研
究を続けた所、工業的にも安定してち密な硬質炭素材料
を得るためには、フリーカーボン100重量部に対しQ
S成分が5重量部(好ましくは10重量部)以上、30
重量部以下が必要であり、加えて該QS成分中のBS成
分がBT成分く即ちβ成分)100重量部に対し5重量
部(好ましくは10重量部)以上、50重1部(好まし
くは30重1部)以下であることが必要であることを見
い出した。即ち、β成分は強い粘結力を有し1、成形体
の焼成過程でフリーカーボン粒子間の強固な接着を実現
するが、この強固な接着の発現にはBS成分の若干量の
存在が必要であることを確めた。BS成分の存在比率は
β成分100重量部に対し5重量部(好ましくは10重
量部)以上、50重量部(好ましくは30重量部)以下
であり、BS成分が5重量部未満であってはフリーカー
ボン粒子間の強固な接着が発現せず、結果として極めて
低強度の炭素材料となってしまう。一方、BS成分が5
0重量部を越えると、焼成体に111if!現象が起っ
て炭素材料を得ることが出来ない。更にこのβ成分とB
S成分の和、即ちQS成分がフリーカーボン100重最
部に対し5重量部(好ましくは10重量部)以上なけれ
ば全体的にバインダー力が不足し、強固な焼成体が得ら
れず、QS成分が30重量部を越えると焼成時に揮発分
の発生が多く、焼成体に膨潤、割れ等の現象が起り易す
くなるばかりか、焼成体が得られたにしても多孔質とな
りち密な炭素材料が得られ難くなる。
The present inventors have focused on free carbon, which is amorphous fine particles of 1 μm or less, and have conducted extensive research into producing a hard carbon material using this as a raw material. As a result, free carbon itself has no self-sintering properties, unlike mesophase spherules. However, when separating free carbon from coal cool and coal tar pitch, it is possible to leave the β component (BI acid component in the QS component) to produce a carbon material without using binder pitch during molding. Since free carbon is amorphous carbon particles with a particle size of 1μ or less, we have discovered that it can be a carbon material with a dense structure, high electrical resistivity, and high strength.Moreover, we are continuing to conduct further research. However, in order to obtain industrially stable and dense hard carbon materials, it is necessary to add Q to 100 parts by weight of free carbon.
S component is 5 parts by weight (preferably 10 parts by weight) or more, 30 parts by weight
In addition, the BS component in the QS component should be at least 5 parts by weight (preferably 10 parts by weight) and 1 part by weight (preferably 30 parts by weight) per 100 parts by weight of the BT component (i.e., β component). It has been found that it is necessary for the weight to be less than 1 part). In other words, the β component has a strong cohesive force 1 and achieves strong adhesion between free carbon particles during the firing process of the compact, but the presence of a small amount of the BS component is necessary for the development of this strong adhesion. I confirmed that it is. The abundance ratio of the BS component is from 5 parts by weight (preferably 10 parts by weight) to 50 parts by weight (preferably 30 parts by weight) based on 100 parts by weight of the β component, and if the BS component is less than 5 parts by weight, Strong adhesion between free carbon particles is not developed, resulting in a carbon material with extremely low strength. On the other hand, the BS component is 5
If it exceeds 0 parts by weight, the fired product will contain 111if! This phenomenon occurs and carbon materials cannot be obtained. Furthermore, this β component and B
If the sum of the S components, that is, the QS component, is not more than 5 parts by weight (preferably 10 parts by weight) per 100 parts by weight of free carbon, the overall binder force will be insufficient, a strong fired body will not be obtained, and the QS component If it exceeds 30 parts by weight, a large amount of volatile matter is generated during firing, which not only tends to cause phenomena such as swelling and cracking in the fired product, but even if the fired product is obtained, it becomes porous and contains a dense carbon material. It becomes difficult to obtain.

以上の原因については、次のように推測される。The above causes are assumed to be as follows.

β成分が強い粘結力を発揮し、フリーカーボン粒子間を
強固に接着させるには成形体の焼成過程で若干軟化状態
をへながら炭化反応が進む必要がある。ところが、BS
成分が全く存在しない系においてはβ成分は全く軟化す
ることなく固相状態で炭化反応が進行する結果、フリー
カーボン粒子間で強固な接着が発現しない。しかしなが
ら、BS成分が数%存在する系においてはβ成分は焼成
過程で軟化状態を容易に示すようになる。しかも、BS
成分の存在量が増加していくに従って粘度が低下する傾
向が認められる。その結果、β成分子BS成分の系にお
いては強固なフリーカーボン粒子間の接着が発現し、B
S成分の量がβ成分の儂に対して相対的に増加しすぎる
とQS成分の流動度が増加して、ついには焼成体に膨潤
現象が生じる。また、フリーカーボン量に対するQS成
分量はフリーカーボン表面をQS成分が均一に分散する
ための必要量で決定される。即ち、フリーカーボン表面
にQS成分が均一に分散されている場合にはフリーカー
ボン100重量部に対してQS成分5重量部(好ましく
は10重量部)以上であれば充分強固な接着の発現が可
能であり、30重量部を越えると上述するようにQS成
分からの焼成時の揮発分が多くなって焼成体の膨潤、割
れ等が起るか、逆に多孔質の炭素材料となってしまう。
In order for the β component to exert a strong cohesive force and to firmly adhere the free carbon particles, it is necessary for the carbonization reaction to proceed while the molded body undergoes a slight softening state during the firing process. However, B.S.
In a system in which the component is not present at all, the β component does not soften at all and the carbonization reaction proceeds in a solid state, resulting in no strong adhesion between the free carbon particles. However, in a system where several percent of the BS component is present, the β component easily shows a softened state during the firing process. Moreover, B.S.
It is observed that the viscosity tends to decrease as the amount of the component increases. As a result, strong adhesion between free carbon particles was developed in the system of β component and BS component, and B
If the amount of the S component increases too much relative to the β component, the fluidity of the QS component will increase, eventually causing swelling in the fired product. Further, the amount of QS component relative to the amount of free carbon is determined by the amount necessary for uniformly dispersing the QS component on the free carbon surface. That is, when the QS component is uniformly dispersed on the free carbon surface, sufficiently strong adhesion can be achieved if the QS component is 5 parts by weight (preferably 10 parts by weight) or more per 100 parts by weight of free carbon. If the amount exceeds 30 parts by weight, as mentioned above, volatile matter from the QS component during firing will increase, causing swelling and cracking of the fired product, or conversely, it will become a porous carbon material.

本発明の炭素質粉末は構成するフリーカーボンとQS成
分が均一に分散していることが重要である。
It is important that the free carbon and QS components of the carbonaceous powder of the present invention are uniformly dispersed.

次に、本発明の硬質炭素材料用炭素質粉末を製造する方
法について具体的に説明する。第1の製造方法では、フ
リーカーボンを含有するコールタール又は、これをメソ
フェーズ小球体が生成しないような条件下での熱処理(
通常380℃以下の条件で達成される。)を行ったコー
ルタールピッチを原料とし、これを溶剤抽出によりフリ
ーカーボン及びβ成分をピッチマトリックスから分離す
ることにより達成することができる。使用する溶剤とし
てはキノリンよりもピッチに対する溶解力の弱いベンゼ
ン、トルエン、ピリジン又はクール中油、タール軽油、
更にはこれらの溶剤の混合物を身いることができ、抽出
操作は原料タール又はピッチ100重量部に対し200
重量部〜i、 ooo重量部の溶剤を用いて1〜3回行
う。この場合、あまり多量の溶剤を使用して徹底的な抽
出操作は避けなければならない。なぜなら、徹底的な抽
出操作を行うことにより製品(濾過ケーク)側に残存す
るBS成分量が極端に減少し、目的とする炭素質粉末を
得ることが出来な(なる。上述するように200重量部
〜1.000重量部の溶剤により1〜3回の抽出・濾過
操作を行うことにより目的とする炭素質粉末を得ること
ができる。
Next, a method for manufacturing the carbonaceous powder for hard carbon materials of the present invention will be specifically explained. In the first production method, coal tar containing free carbon or heat treatment (
This is usually achieved under conditions of 380°C or lower. This can be achieved by using coal tar pitch subjected to the above process as a raw material and separating free carbon and β components from the pitch matrix by solvent extraction. Solvents to be used include benzene, toluene, pyridine, cool medium oil, tar light oil, which has a weaker pitch dissolving power than quinoline.
Furthermore, a mixture of these solvents can be used, and the extraction operation uses 200 parts by weight of raw material tar or pitch.
Repeat 1 to 3 times using ~i, ooo parts by weight of solvent. In this case, exhaustive extraction operations using too much solvent should be avoided. This is because by performing a thorough extraction operation, the amount of BS components remaining in the product (filter cake) is extremely reduced, making it impossible to obtain the desired carbonaceous powder. The desired carbonaceous powder can be obtained by performing extraction and filtration operations 1 to 3 times using 1 to 1.000 parts by weight of a solvent.

第2の製造方法は、予め原料コールタールまたはコール
タールピッチをQl成分とQS成分に、必要によっては
、O8成分をさらに81成分とBS成分に溶剤分割し、
これを所定の比率に再配合する方法である。この方法に
よれば任意の割合で各成分を調整できる利点があるが、
本発明の重要なポイントであるフリーカーボンの周囲に
O3成分を均一に分散することが難しい問題点がある。
The second production method involves dividing the raw material coal tar or coal tar pitch into a Ql component and a QS component in advance, and if necessary, further dividing the O8 component into an 81 component and a BS component using a solvent.
This is a method of recombining this at a predetermined ratio. This method has the advantage of being able to adjust each component in any proportion;
There is a problem in that it is difficult to uniformly disperse the O3 component around the free carbon, which is an important point of the present invention.

これを克服する手段として、フリーカーボンをQS成分
を溶解した溶剤、例えばキノリン又はクール重油中に分
散させ、しかる後溶剤を真空蒸溜で除去することにより
目的とする炭素質粉末を得ることができる。
As a means to overcome this, the desired carbonaceous powder can be obtained by dispersing free carbon in a solvent in which the QS component is dissolved, such as quinoline or cool heavy oil, and then removing the solvent by vacuum distillation.

以上、述べたような手段により調整された炭素質粉末は
、その後バインダーピッチ等を使用することなく、その
ま−成形、焼成、黒鉛化することにより硬質の炭素材料
を得ることができる。得られた硬質炭素材料の主な物理
特性値は嵩密度1.5〜1.8 g/cm3、曲げ強度
700〜1.000 kg/cm3、ショアー硬度85
〜120、電気比抵抗3.000〜5.000μΩ−c
m 、及び平均細孔半径0.1μ以下である。
A hard carbon material can be obtained from the carbonaceous powder prepared by the above-described method by directly molding, firing, and graphitizing the powder without using a binder pitch or the like. The main physical properties of the obtained hard carbon material are a bulk density of 1.5 to 1.8 g/cm3, a bending strength of 700 to 1.000 kg/cm3, and a Shore hardness of 85.
~120, electrical specific resistance 3.000~5.000 μΩ-c
m, and the average pore radius is 0.1μ or less.

これらの物理特性値は炭素質粉末の組成によって異って
おり、一般に組成中のQI成分に対するQS成分量が増
加するほど嵩密度、曲げ強度及びショアー硬度が増加し
、電気比抵抗は低下する傾向となる。また、平均細孔半
径はあまり炭素質粉末の組成の影響は受けない。
These physical property values vary depending on the composition of the carbonaceous powder, and generally, as the amount of QS component relative to QI component in the composition increases, bulk density, bending strength, and Shore hardness tend to increase, and electrical resistivity tends to decrease. becomes. Furthermore, the average pore radius is not affected much by the composition of the carbonaceous powder.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば粒径が1μ以下で
平均細孔半径が0.1μ以下のち密な組織と高い強度、
電気比抵抗をもつ、硬質な炭素材料をバインダーを使用
することなく安定して製造することができる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, a dense structure with a particle size of 1μ or less and an average pore radius of 0.1μ or less, high strength,
A hard carbon material with electrical resistivity can be stably produced without using a binder.

(実施例1) フリーカーボンを10%含有するコールタールをタール
中油を使用して抽出濾過した。タール中油の使用量はコ
ールタール100重量部に対し600重量部とし、抽出
温度100℃、抽出時間は30分間とした。この抽出残
留物をタール軽油で洗浄後、真空下(10mmAg) 
150℃で2時間乾燥して目的とする炭素質粉末を得た
。この粉末の工業分析値はB1:95.5重量%及びQ
I:82.0重量%であった。
(Example 1) Coal tar containing 10% free carbon was extracted and filtered using oil in tar. The amount of oil in tar used was 600 parts by weight per 100 parts by weight of coal tar, the extraction temperature was 100° C., and the extraction time was 30 minutes. After washing this extraction residue with tar light oil, under vacuum (10 mmAg)
The target carbonaceous powder was obtained by drying at 150° C. for 2 hours. The industrial analysis values of this powder are B1: 95.5% by weight and Q
I: 82.0% by weight.

即ち、BS:4,5重量%、β:13.5重量%及びQ
S:18.0重量%であり、Ql成分100重量部に対
するQS成分の量は22重量%、QS成分中のBS成分
量はβ成分100重量部に対して33.3重量%であっ
た。
That is, BS: 4.5% by weight, β: 13.5% by weight and Q
S: 18.0% by weight, the amount of QS component relative to 100 parts by weight of Ql component was 22% by weight, and the amount of BS component in the QS component was 33.3% by weight relative to 100 parts by weight of β component.

上記原料をラバープレスを使用して80φ×30Hm/
mサイズの成形体に成形した。成形圧力は600kg/
cm2とした。成形体はコークスプリーズ中で1、00
0℃焼成し、しかる後、更に2.500℃で黒鉛化処理
した。得られた炭素材料の物理特性を調べ、その値を表
1に示した。また、第1図には製造した炭素材料の細孔
分布(水銀ボロシイメーターによる)を示した。
Using a rubber press, the above raw materials are 80φ×30Hm/
It was molded into a molded body of m size. Molding pressure is 600kg/
cm2. The molded body is heated to 1,000 ml in coke pleat.
It was fired at 0°C, and then further graphitized at 2,500°C. The physical properties of the obtained carbon material were investigated and the values are shown in Table 1. Further, FIG. 1 shows the pore distribution (measured by a mercury borosimeter) of the manufactured carbon material.

表1 実施例1による黒鉛材料の物理特性値 開グ)終7−  F、9借nP  部類1.65   
115     3750    830(実施例2) フリーカーボンを7%含有するコールタールをタール中
油を使用して抽出濾過した。タール中油の使用量はコー
ルタール100重量部に対して500重量部とし、抽出
温度120℃、抽出時間は60分間とした。この抽出残
留物をタール軽油で洗浄し、しかる後、真空下(10m
mAg) 150℃で2時間乾燥して炭素材料製造用原
料を得た。この原料の工業分析値はBI:96.3重量
%及びQI:80.3重量%であった。即ち、BS:3
.7重量%、β:16.0重量%及びQS:19,7重
量%であり、Ql成分100重量部に対するQS成分の
量は24.5重量部、QS成分量はβ成分100重量部
に対して23.1重量部であった。
Table 1 Physical property values of graphite material according to Example 1 Class 1.65
115 3750 830 (Example 2) Coal tar containing 7% free carbon was extracted and filtered using oil in tar. The amount of oil in tar used was 500 parts by weight per 100 parts by weight of coal tar, the extraction temperature was 120°C, and the extraction time was 60 minutes. This extraction residue was washed with tar light oil and then under vacuum (10 m
mAg) was dried at 150° C. for 2 hours to obtain a raw material for producing a carbon material. The industrial analysis values of this raw material were BI: 96.3% by weight and QI: 80.3% by weight. That is, BS:3
.. 7% by weight, β: 16.0% by weight, and QS: 19.7% by weight, the amount of QS component is 24.5 parts by weight per 100 parts by weight of Ql component, and the amount of QS component is per 100 parts by weight of β component. The total amount was 23.1 parts by weight.

上記原料をラバープレスを使用して80φX30Hm/
mサイズの成形体に成形した。成形圧力は600kg/
cm’とした。以下、実施例1と同様にして得られた炭
素材料の物理特性を調べ、その値を表2に示した。また
、第2図には製造した炭素材料の細孔分布く水銀ボロシ
イメーターによる)を示した。
Using a rubber press, the above raw materials are 80φX30Hm/
It was molded into a molded body of m size. Molding pressure is 600kg/
cm'. The physical properties of the carbon material obtained in the same manner as in Example 1 were examined below, and the values are shown in Table 2. Furthermore, FIG. 2 shows the pore distribution of the produced carbon material (measured using a mercury borosimeter).

表2 実施例2による黒鉛材料の物理特性値 蒼天式  姦慶アー  汽吉甚農芦  茨151竪疹1
.75   110     3300    920
(実施例3) フリーカーボンを10重量部含有するコールタールを3
70℃で蒸留してコールタールピッチをf4た。
Table 2 Physical property values of graphite material according to Example 2
.. 75 110 3300 920
(Example 3) Coal tar containing 10 parts by weight of free carbon was
Coal tar pitch was distilled at 70°C to obtain f4.

このコールタールピッチを偏光顕微鏡で観察した所、メ
ソフェーズ小球体の生成は起っていないことが確δ忍さ
れた。?弄られたコールタールピッチをヰ/リン及びベ
ンゼンを使用してQl成分、β成分及びBS成分に溶剤
分別して表3に示すような割合で再配合して目的とする
炭素質粉末を得た。
When this coal tar pitch was observed under a polarizing microscope, it was confirmed that no mesophase spherules were formed. ? The tampered coal tar pitch was solvent fractionated into a Ql component, a β component, and a BS component using phosphorus and benzene, and then recombined in the proportions shown in Table 3 to obtain the desired carbonaceous powder.

再配合方法はβ成分及びBS成分をβ成分子BS成分(
即ち、QS成分)100重量部に対して1.000重量
部のキノリンに溶解し、しかる後、所定量のQI成分を
添力臥混合攪拌して真空下(3mmHg)、温度120
℃の条件で減圧蒸留してキノリンを除去した。
The recombining method is to convert the β component and BS component into β component BS component (
That is, 100 parts by weight of the QS component is dissolved in 1.000 parts by weight of quinoline, and then a predetermined amount of the QI component is mixed and stirred under vacuum (3 mmHg) at a temperature of 120
Quinoline was removed by distillation under reduced pressure at ℃.

かようにして、QI成分(フリーカーボン)表面にQS
成分を均一に付着させ、しかる後得られた炭素質粉末を
成形圧力800 kg/cm2で50φ×20)(m/
mのサイズの成形体を成形し、続いて1.000℃焼成
、更には2.500℃黒鉛化処理を行い、各物理特性を
調べ、その結果を表3に示した。
In this way, QS is applied to the surface of the QI component (free carbon).
The components were uniformly adhered, and then the obtained carbonaceous powder was molded at a compacting pressure of 800 kg/cm2 to 50φ×20) (m/
A molded body having a size of m was molded, followed by firing at 1.000°C and graphitization treatment at 2.500°C, and various physical properties were investigated. The results are shown in Table 3.

表3におけるNα1,2.4の黒鉛材料の平均細孔半径
はそれぞれ0.070.0.068.0.069μであ
った。
The average pore radius of the graphite materials with Nα1 and 2.4 in Table 3 was 0.070, 0.068, and 0.069μ, respectively.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は実施例1に従って製造した黒鉛材料の平均細孔
半径の数値をプロブトした曲線図、および 第2図は実施例2に従って製造した黒鉛材料の平均細孔
半径の数値をプロットした曲線図である。
Figure 1 is a curve diagram plotting the average pore radius of the graphite material produced according to Example 1, and Figure 2 is a curve diagram plotting the average pore radius of the graphite material produced according to Example 2. It is.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、コールタール又はコールタールピッチのフリーカー
ボンの周囲にキノリン可溶成分を有する炭素質粉末であ
って、その構成比がフリーカーボン100重量部に対し
キノリン可溶成分5〜30重量部で、かつキノリン可溶
成分中のベンゼン可溶成分とベンゼン不溶成分の比がベ
ンゼン不溶成分100重量部に対しベンゼン可溶成分5
〜50重量部であることを特徴とする硬質炭素材料用炭
素質粉末。 2、コールタール又はコールタールピッチのフリーカー
ボンの周囲にキノリン可溶成分を有する炭素質粉末であ
って、その構成比がフリーカーボン100重量部に対し
キノリン可溶成分5〜30重量部で、かつキノリン可溶
成分中のベンゼン可溶成分とベンゼン不溶成分の比がベ
ンゼン不溶成分100重量部に対しベンゼン可溶成分5
〜50重量部である硬質炭素材料用炭素質粉末を、フリ
ーカーボンを含有するコールタール又はタールピッチを
キノリンよりもピッチに対する溶解力の弱いベンゼン、
トルエン、ピリジン、又はタール中油、タール経由ある
いはこれらの混合溶剤を原料タール又はピッチ100重
量部に対し200〜1000重量部を使用して1〜3回
の抽出・濾過操作を行うことを特徴とする硬質炭素材料
用炭素質粉末の製造方法。 3、コールタール又はコールタールピッチのフリーカー
ボンの周囲にキノリン可溶成分を有する炭素質粉末であ
って、その構成比がフリーカーボン100重量部に対し
キノリン可溶成分5〜30重量部で、かつキノリン可溶
成分中のベンゼン可溶成分とベンゼン不溶成分の比がベ
ンゼン不溶成分100重量部に対しベンゼン可溶成分5
〜50重量部である硬質炭素材料用炭素質粉末を、フリ
ーカーボンをキノリン可溶成分を溶解した溶剤中に分散
させ、しかる後溶剤を真空蒸留で除去して得ることを特
徴とする硬質炭素材料用炭素質粉末の製造方法。
[Claims] 1. A carbonaceous powder having a quinoline-soluble component surrounding free carbon of coal tar or coal tar pitch, the composition ratio of which is 5 to 5 parts by weight of the quinoline-soluble component per 100 parts by weight of free carbon. 30 parts by weight, and the ratio of benzene-soluble components to benzene-insoluble components in the quinoline-soluble components is 5 parts by weight to 100 parts by weight of benzene-insoluble components.
50 parts by weight of carbonaceous powder for hard carbon materials. 2. A carbonaceous powder having a quinoline-soluble component around the free carbon of coal tar or coal tar pitch, the composition ratio of which is 5 to 30 parts by weight of the quinoline-soluble component to 100 parts by weight of free carbon, and The ratio of the benzene soluble component to the benzene insoluble component in the quinoline soluble component is 5 parts by weight per 100 parts by weight of the benzene insoluble component.
~50 parts by weight of carbonaceous powder for hard carbon materials, coal tar or tar pitch containing free carbon, benzene, which has a weaker dissolving power for pitch than quinoline,
It is characterized by performing extraction and filtration operations 1 to 3 times using toluene, pyridine, oil in tar, via tar, or a mixed solvent thereof in an amount of 200 to 1000 parts by weight per 100 parts by weight of raw material tar or pitch. A method for producing carbonaceous powder for hard carbon materials. 3. A carbonaceous powder having a quinoline-soluble component around the free carbon of coal tar or coal tar pitch, the composition ratio of which is 5 to 30 parts by weight of the quinoline-soluble component to 100 parts by weight of free carbon, and The ratio of the benzene soluble component to the benzene insoluble component in the quinoline soluble component is 5 parts by weight per 100 parts by weight of the benzene insoluble component.
A hard carbon material characterized in that ~50 parts by weight of carbonaceous powder for hard carbon materials is obtained by dispersing free carbon in a solvent in which a quinoline soluble component is dissolved, and then removing the solvent by vacuum distillation. Method for producing carbonaceous powder for use.
JP61303911A 1986-12-22 1986-12-22 Carbonaceous powder for hard carbon material and production thereof Pending JPS63159211A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016222504A (en) * 2015-06-01 2016-12-28 Jfeケミカル株式会社 Carbon powder and method of producing the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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