JPH01257175A - Production of carbonaceous porous body - Google Patents
Production of carbonaceous porous bodyInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
1肌二蕊歪上ヱ
本発明は、炭素質多孔体を製造する方法に関し、さらに
詳しくは、本発明は、レゾール型フェノール樹脂を用い
て炭素質多孔体を製造する方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a carbonaceous porous body, and more specifically, the present invention relates to a method for producing a carbonaceous porous body using a resol type phenolic resin. Regarding the method.
日の ロ夷1J−tらびに の1題
これまでフェノール樹脂発泡体を焼成、炭化して得られ
る炭素多孔体が、1500°C以上、特に2000°C
以上の高温炉の断熱材として好適であることは知られて
いる。この炭素多孔体の原料であるフェノール樹脂は、
他の炭素原料として知られているタール、ピッチのよう
には高温熱処理によって容易に黒鉛化しない、すなわち
、難黒鉛化材料として知られている。このフェノール樹
脂を原料とした炭素材料は、2000℃程度の温度で使
用する場合は、寸法安定性に問題を生じないが、たとえ
ば2500°C以上、殊に、3000℃というような高
温においては、使用中に黒3;l化が進行し、寸法収縮
を生ずるという現象が認められたにの収縮対策について
本発明者らが検討した結果、使用前に予め黒鉛化を促進
させてお(ことにより、寸法収縮を有効に防止できるこ
とが判明した。Until now, carbon porous bodies obtained by firing and carbonizing phenolic resin foams have been heated at temperatures of 1500°C or higher, especially 2000°C.
It is known that it is suitable as a heat insulating material for the above-mentioned high-temperature furnaces. The phenolic resin that is the raw material for this porous carbon material is
Unlike tar and pitch, which are known as other carbon raw materials, it does not easily graphitize by high-temperature heat treatment, that is, it is known as a non-graphitizable material. This carbon material made from phenolic resin does not cause problems in dimensional stability when used at temperatures of about 2000°C, but at high temperatures of 2500°C or higher, especially 3000°C, As a result of the inventors' study of countermeasures against shrinkage, it was observed that blackening progresses during use, resulting in dimensional shrinkage. It was found that dimensional shrinkage can be effectively prevented.
このようなフェノール樹脂の炭素化物を黒鉛化する方法
として、たとえば大釜らによってニツゲロセン(C5H
5NIC5H5)を用いて、フェノール樹脂中にニッケ
ルを配合してフェノール樹脂の板を調製し、このフェノ
ール樹脂板を、黒鉛化する方法が報告されている。しか
し、この報告は薄い板状の炭素材料に関するものである
。炭素質多孔体の場合は、このような薄板状の炭素材料
とは異なり、多くの穴が立体的に存在するという高次構
造を有するため、黒鉛化の際に穴が破壊される可能性が
高い、また添加剤が炭素質多孔体の原料であるフェノー
ル樹脂の発泡体の成形を阻害する可能性もある。As a method for graphitizing such carbonized phenolic resins, for example, Ohkama et al.
A method has been reported in which a phenol resin plate is prepared by blending nickel into a phenol resin using 5NIC5H5), and the phenol resin plate is graphitized. However, this report concerns a thin plate-like carbon material. Unlike such thin plate-like carbon materials, carbonaceous porous materials have a higher-order structure in which many holes exist three-dimensionally, so there is a possibility that the holes will be destroyed during graphitization. In addition, there is a possibility that the additive may inhibit the molding of the phenolic resin foam, which is the raw material for the carbonaceous porous body.
すなわち、フェノール樹脂発泡硬化体は、主原料である
フェノール樹脂プレポリマーに硬化剤および発泡剤を配
合し、硬化させる際に硬化体中に微細な気泡を含有させ
ることにより製造することができる。そして、このよう
な発泡硬化体の製造の際には、ノボラック型フェノール
樹脂では有効に硬化体を製造することができないので、
レゾール型フェノール樹脂などが用いられている。That is, the phenolic resin foam cured product can be produced by blending a curing agent and a foaming agent into the phenolic resin prepolymer, which is the main raw material, and incorporating fine air bubbles into the cured product during curing. When producing such a foamed cured product, novolak type phenolic resin cannot effectively produce the cured product, so
Resol type phenolic resin etc. are used.
大釜らの報告では、ノボラック型フェノール樹脂が用い
られている。レゾール型フェノール樹脂とノボラック型
フェノール樹脂とは、構造式では一見類似しているよう
ではあるが、性質上は太きな違いが認められる。すなわ
ち、ノボラック型フェノール樹脂プレポリマーは、常温
で固体であり、加熱により溶融するいわゆる熱可塑性樹
脂である。それに対して、レゾール型フェノール樹脂プ
レポリマーは、常温で水分散液状である。従って、ニラ
ケロセンのような親油性のニッケル化合物は、レゾール
型フェノール樹脂との親和性が低いので、レゾール型フ
ェノール樹脂中に均一に分散させることが非常に困難で
ある。また、かりに例えばニツゲロセルのようなニッケ
ル化合物を強制的に分散させたレゾール型フェノール樹
脂の発泡硬化体を製造し、これを低温焼成した後、黒鉛
化のための高温焼成を行なったとしても、低温焼成の段
階で、黒鉛化が均一に進行していないため、焼成体の寸
法収縮が不均一になり、クラックを生じやすいという問
題点がある。さらに、ニッケル化合物の中には、発泡体
を製造する際にレゾール型フェノール樹脂の硬化特性を
著しく低下させるものがあり、このようなニッケル化合
物を用いた場合には、炭素質多孔体(カーボセル)を有
効に製造することができないという問題点がある。In the report by Okama et al., a novolac type phenolic resin is used. Although resol-type phenolic resins and novolak-type phenolic resins appear to have similar structural formulas, there are significant differences in their properties. That is, the novolac type phenolic resin prepolymer is a so-called thermoplastic resin that is solid at room temperature and melts when heated. On the other hand, a resol type phenolic resin prepolymer is in the form of an aqueous dispersion at room temperature. Therefore, lipophilic nickel compounds such as nilakerosene have low affinity with resol type phenolic resins, and it is extremely difficult to uniformly disperse them in resol type phenolic resins. Furthermore, even if a foamed hardened resol-type phenolic resin in which a nickel compound such as Nitsugerocell is forcibly dispersed is produced, and then fired at a low temperature, it is then fired at a high temperature for graphitization. Since graphitization does not proceed uniformly during the firing stage, there is a problem in that the dimensional shrinkage of the fired body becomes uneven and cracks are likely to occur. Furthermore, some nickel compounds significantly reduce the curing properties of resol-type phenolic resins when producing foams, and when such nickel compounds are used, carbonaceous porous bodies (carbocells) The problem is that it cannot be effectively manufactured.
従って、これまでに炭素多孔体の黒鉛化を促進する方法
は熱処理温度を嘉くする以外知られていなかった。Therefore, until now, there has been no known method for promoting graphitization of porous carbon materials other than increasing the heat treatment temperature.
九肌座且追
本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解消し
ようとするものであって、断熱材等の用途において、高
温で使用する際、寸法安定性が良く、反りあるいはクラ
ックなどが発生しにくい炭素質多孔体を容易に製造する
ことができる方法を提供することを目的としている。The present invention is intended to solve the problems associated with the prior art as described above, and has good dimensional stability and does not warp or warp when used at high temperatures in applications such as insulation materials. The object of the present invention is to provide a method that can easily produce a carbonaceous porous body that is less prone to cracks.
九肌二且ヱ
本発明に係る炭素質多孔体の製造法は、水溶性ニッケル
化合物を含むレゾール型フェノール樹脂の多孔質硬化体
を焼成して該多孔質硬化体の少なくとも一部を黒鉛化す
ることを特徴としている。Nine skins two: The method for producing a carbonaceous porous body according to the present invention involves firing a porous cured body of a resol type phenolic resin containing a water-soluble nickel compound to graphitize at least a portion of the porous cured body. It is characterized by
本発明に係る炭素質多孔体の製造法によれば、水溶性ニ
ッケル化合物とレゾール型フェノール樹脂との親和性が
非常に良好であるため、このレゾール型フェノール樹脂
により形成される多孔質硬化体中に水溶性ニッケル化合
物が非常に均一に分散されている。従って、このような
多孔質硬化体を焼成することにより、低温でも良好に黒
鉛化が進行し、得られる炭素質多孔体を断熱材として高
温で長期使用した際の収縮などに伴う反りあるいはクラ
ックの発生を有効に防止することができる。According to the method for producing a carbonaceous porous body according to the present invention, since the affinity between the water-soluble nickel compound and the resol type phenolic resin is very good, the porous cured body formed from the resol type phenolic resin is The water-soluble nickel compound is dispersed very uniformly. Therefore, by firing such a porous hardened material, graphitization progresses well even at low temperatures, and the resulting carbonaceous porous material is used as a heat insulating material to prevent warping or cracking due to shrinkage when used for long periods at high temperatures. The occurrence can be effectively prevented.
主曹I−W卦」しi朋 以下、本発明を具体的に説明する。Chief sergeant I-W trigram The present invention will be explained in detail below.
本発明に係る炭素質多孔体の製造法においては、まず、
水溶性ニッケル化合物を含むレゾール型フェノール樹脂
の多孔質硬化体を調製する。In the method for producing a carbonaceous porous body according to the present invention, first,
A porous cured body of resol type phenolic resin containing a water-soluble nickel compound is prepared.
本発明に係る炭素質多孔体の製造法で用いられるフェノ
ール樹脂は、レゾール型フェノール樹脂である。The phenol resin used in the method for producing a carbonaceous porous body according to the present invention is a resol type phenol resin.
すなわち、フェノール、クレゾール、キシレノールおよ
びレゾルシンなどのフェノール類と、ホルムアルデヒド
、アセトアルデヒドおよびフルフラールなどのアルデヒ
ド類との反応により得られるフェノール樹脂は、公知の
如くフェノール預とアルデヒド類との仕込み比および合
成触媒に酸性触媒を用いるか、アルカリ触媒を用いるか
により、レゾール型フェノール樹脂およびノボラック型
フェノール樹脂に大別される。That is, phenolic resins obtained by the reaction of phenols such as phenol, cresol, xylenol, and resorcinol with aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, and furfural are produced by the reaction of phenol resins such as phenol, cresol, xylenol, and resorcinol with aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, and furfural, depending on the charging ratio of phenol precipitate and aldehyde and the synthesis catalyst. Depending on whether an acidic catalyst or an alkaline catalyst is used, they are broadly classified into resol-type phenolic resins and novolak-type phenolic resins.
本発明においては、このようなフェノール樹脂のうち、
レゾール型フェノール樹脂を用いる。In the present invention, among such phenolic resins,
Uses resol type phenolic resin.
なお、本発明に係る製造法においては、レゾール型フェ
ノール樹脂の特性を損なわない範囲内でフェノール樹脂
以外の樹脂あるいは炭素源成分を使用することもできる
。In addition, in the manufacturing method according to the present invention, resins other than phenolic resins or carbon source components can also be used within a range that does not impair the properties of the resol type phenolic resin.
このような樹脂あるいは炭素源成分としては、例えばセ
ルロース、(メタ)アクリル酸系樹脂、木炭、カーボン
ブラック、ピッチコークスおよび石油コークス、炭素繊
維を挙げることができる。Examples of such resins or carbon source components include cellulose, (meth)acrylic acid resins, charcoal, carbon black, pitch coke and petroleum coke, and carbon fibers.
本発明に係る炭素質多孔体の製造法においては、上記の
ようなレゾール型フェノール樹脂に水溶性ニッケル化合
物を配合する。In the method for producing a carbonaceous porous body according to the present invention, a water-soluble nickel compound is blended with the above resol type phenolic resin.
ここで用いることができる水溶性ニッケル化合物として
は、硫酸ニッケル、塩化ニッケルおよび硝酸ニッケル等
の無機酸のニッケル塩、ならびに酢酸ニッケル、プロパ
ン酸ニッケルおよび安息香酸ニッケルなどの有機酸のニ
ッケル塩を挙げることができる。これらの水溶性ニッケ
ル化合物は、単独で、あるいは組合わせて使用すること
ができる。Water-soluble nickel compounds that can be used here include nickel salts of inorganic acids such as nickel sulfate, nickel chloride and nickel nitrate, and nickel salts of organic acids such as nickel acetate, nickel propanoate and nickel benzoate. I can do it. These water-soluble nickel compounds can be used alone or in combination.
本発明においては、水溶性とは、25℃の水100gに
対する溶解度が0.1.、以上の水溶解を意味する1本
発明では、水溶性ニッケル化合物中におけるニッケル原
子の含有率が20重量%以上の水溶性ニッケル化合物を
用いることが好ましく、さらに分子量が150〜300
の範囲内にある水溶性化合物が特に好ましい。In the present invention, water solubility means that the solubility in 100 g of water at 25° C. is 0.1. In the present invention, the content of nickel atoms in the water-soluble nickel compound is preferably 20% by weight or more, and the molecular weight is 150 to 300%.
Particularly preferred are water-soluble compounds within the range of .
このような水溶性ニッケル化合物のうちでも、塩化ニッ
ケルあるいは硫酸ニッケルが好ましい。Among such water-soluble nickel compounds, nickel chloride or nickel sulfate is preferred.
特に塩化ニッケルは、他のニッケル化合物とは異なり、
レゾール型フェノール樹脂に溶解するので、レゾール型
フェノール樹脂中に均一に存在でき、レゾール型フェノ
ール樹脂の黒鉛化を非常に円滑に、しかも均一に行なう
ことができるとの利点を有している。In particular, nickel chloride, unlike other nickel compounds,
Since it is dissolved in the resol type phenolic resin, it has the advantage that it can exist uniformly in the resol type phenolic resin, and the resol type phenolic resin can be graphitized very smoothly and uniformly.
なお、上記のような水溶性ニッケル化合物の内には、レ
ゾール型フェノール樹脂の硬化を多少遅延させる作用を
有するものなどがあるが、このようなニッケル化合物を
用いる場合には、この化合物の特性を補填するように他
の化合物を組合わせて用いることが望ましい。Note that some of the water-soluble nickel compounds mentioned above have the effect of somewhat retarding the curing of resol-type phenolic resins, but when using such nickel compounds, the characteristics of this compound must be checked. It may be desirable to use a combination of other compounds to compensate.
上記のような水溶性ニッケル化合物の配合量は、上述の
レゾール型フェノール樹脂100重量部に対して通常は
0.01〜50重i部であり、特に0.1〜10重量部
の範囲内で水溶性ニッケル化合物を用いることが好まし
い、ニッケル化合物が0.01重量部より少ないと、こ
のニッケル化合物を用いた効果が有効に発現しないこと
があり、また50重量部より多く用いても配合量の増加
に対応した黒鉛化の進行が見られなくなり、さらにニッ
ケル化合物の種類によっては、レゾール型フェノール樹
脂の粘度が極度に高くなり撹拌が困難になり、発泡成形
を円滑に行ないにくくなる。The blending amount of the water-soluble nickel compound as described above is usually 0.01 to 50 parts by weight, particularly within the range of 0.1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the above-mentioned resol type phenolic resin. It is preferable to use a water-soluble nickel compound; if the amount of the nickel compound is less than 0.01 parts by weight, the effect of using this nickel compound may not be expressed effectively, and even if it is used in an amount greater than 50 parts by weight, the amount Further, depending on the type of nickel compound, the viscosity of the resol type phenolic resin becomes extremely high, making stirring difficult and making it difficult to perform foam molding smoothly.
上記の水溶性ニッケル化合物を含むレゾール型フェノー
ル樹脂から多孔質硬化体を製造するに際しては、上記水
溶性ニッケル化合物とレゾール型フェノール樹脂とを混
合し、さらにこの混合物に硬化剤および発泡剤を加えた
混合物を調製し、この混合物を加熱硬化させる方法を利
用することができる。When producing a porous cured body from the resol-type phenolic resin containing the above-mentioned water-soluble nickel compound, the above-mentioned water-soluble nickel compound and resol-type phenolic resin are mixed, and a curing agent and a blowing agent are further added to this mixture. A method of preparing a mixture and heating and curing the mixture can be used.
ここで用いられる硬化剤としては、硫酸、塩酸、燐酸、
乳酸および酢酸などの酸系硬化剤、芳香族スルホン酸系
硬化剤などを挙げることができる。The curing agents used here include sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid,
Examples include acid curing agents such as lactic acid and acetic acid, and aromatic sulfonic acid curing agents.
特に本発明においてはパラトルエンスルホン酸、フェノ
ールスルホン酸のような芳香族スルホン酸系硬化剤を用
いることが好ましい。Particularly in the present invention, it is preferable to use an aromatic sulfonic acid curing agent such as para-toluenesulfonic acid or phenolsulfonic acid.
このような硬化剤の使、用量は、用いる硬化剤の種類等
を考慮して適宜設定することができるが、レゾール型フ
ェノール樹脂100重量部に対して通常は1〜30重量
部であり、好ましくは5〜20重量部である。The use and amount of such a curing agent can be determined as appropriate considering the type of curing agent used, etc., but it is usually 1 to 30 parts by weight and preferably 1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the resol type phenolic resin. is 5 to 20 parts by weight.
また、発泡剤としては、樹脂発泡体を製造する際に通常
使用されている発泡剤を用いることができるが、特に本
発明においては常温で液体であり、その沸点がレゾール
型フェノール樹脂の硬化温度付近にあるフッ素系炭化水
素を用いることが好ましい、このようなフッ素系炭化水
素の例としては、トリクロロフルオロメタン、テトラク
ロロジフルオロエタン、トリクロロトリフルオロエタン
およびジブロモテトラフルオロエタンを挙げることがで
きる。In addition, as the blowing agent, a blowing agent that is normally used when producing resin foam can be used, but in the present invention, it is liquid at room temperature, and its boiling point is the curing temperature of the resol type phenolic resin. Examples of such fluorocarbons for which it is preferable to use nearby fluorocarbons include trichlorofluoromethane, tetrachlorodifluoroethane, trichlorotrifluoroethane and dibromotetrafluoroethane.
発泡剤の使用量は、得ようとする炭素質多孔体の特性(
例えば空隙率)等を考慮して適宜設定することができる
が、通常はレゾール型フェノール樹脂100重量部に対
して0.1〜20重量部であり、好ましくは1〜15重
量部である。The amount of blowing agent used depends on the characteristics of the carbonaceous porous material to be obtained (
For example, the amount can be set appropriately in consideration of the porosity, etc., but it is usually 0.1 to 20 parts by weight, preferably 1 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resol type phenolic resin.
上記のようなレゾール型フェノール樹脂、水溶性ニッケ
ル化合物、硬化剤および発泡剤を混合して混合物を調製
し、この混合物を所望の形状の容器に導入し、例えば6
0〜120℃の温度で5〜100分間加熱することによ
り、上記混合物中の発泡剤が気化膨張することにより樹
脂中に微細な気泡が形成されると共に、硬化剤の作用に
よって形成された微細な気泡を残した状態で水溶性ニッ
ケル化合物を含むレゾール型フェノール樹脂が硬化して
多孔質硬化体が形成される。A mixture is prepared by mixing a resol-type phenolic resin, a water-soluble nickel compound, a curing agent, and a blowing agent as described above, and this mixture is introduced into a container of a desired shape.
By heating at a temperature of 0 to 120°C for 5 to 100 minutes, the foaming agent in the mixture vaporizes and expands, forming fine bubbles in the resin, as well as fine bubbles formed by the action of the curing agent. The resol type phenolic resin containing the water-soluble nickel compound is cured with bubbles remaining, and a porous cured body is formed.
このようにしてか1製された多孔質硬化体を焼成するこ
とにより、多孔質硬化体を形成する樹脂硬化体が炭化す
ると共に、少なくともその一部が黒鉛化する。By firing the porous cured body produced in this manner, the cured resin body forming the porous cured body is carbonized and at least a portion thereof is graphitized.
焼成は、室温から焼成温度まで連続的に昇温する通常の
方法により行なうこともできるが、−旦低温で焼成(以
下単に「低温焼成」と記載することもある)した後、こ
の低温焼成の温度よりも高い温度で焼成(以下単に「高
温焼成」と記載することもある)する方法を採用するこ
とが望ましい。Firing can also be carried out by the usual method of raising the temperature continuously from room temperature to the firing temperature; It is desirable to employ a method of firing at a higher temperature than the above temperature (hereinafter sometimes simply referred to as "high temperature firing").
この低温焼成は、通常、酸素が実質的に存在しない条件
下で、多孔質硬化体を2000°C未満の温度に加熱す
ることより行われる。特に低温焼成温度を750〜15
00℃の範囲内に設定することが好ましい、また低温焼
成は、上記の範囲内に加熱した焼成炉に多孔質硬化体を
挿入することもできるが、通常は焼成炉などに室温で多
孔質硬化体を装填した後、例えば0.1〜b
しくは0.5〜b
成温度にまで昇温する方法を採用するのが有利である。This low-temperature firing is usually performed by heating the porous cured body to a temperature of less than 2000° C. under conditions substantially free of oxygen. Especially low temperature firing temperature 750~15
It is preferable to set the porous hardened body within the range of 00°C.Also, for low temperature firing, the porous hardened body can be inserted into a firing furnace heated within the above range, but usually the porous hardened body is placed in a firing furnace etc. at room temperature. After loading the body, it is advantageous to employ a method of increasing the temperature to, for example, 0.1-b or 0.5-b formation temperature.
上記のようにして昇温を行ない設定した低温焼成温度で
多孔質硬化体を0分〜10時間加熱して焼成する。The temperature is raised as described above, and the porous cured body is heated and fired at the set low temperature firing temperature for 0 minutes to 10 hours.
なお、この低温焼成により多孔質硬化体を良好に炭化さ
せるためには実質的に酸素の存在しない雰囲気で上記の
低温焼成を行なう、ここで実質的に酸素が存在しない雰
囲気での焼成とは、例えば窒素気流中、アルゴン気流中
などの不活性雰囲気で焼成を行なうことあるいは減圧下
で焼成を行なうことなど、多孔質硬化体が燃焼して焼失
しない条件下に焼成を行なうことを意味する。In order to carbonize the porous cured body well by this low-temperature firing, the above-mentioned low-temperature firing is performed in an atmosphere substantially free of oxygen. Here, firing in an atmosphere substantially free of oxygen refers to This means that the porous cured body is not burnt out, such as in an inert atmosphere such as a nitrogen stream or an argon stream, or under reduced pressure.
このようにして低温焼成を行なうことにより、多孔質硬
化体を構成する樹脂成分などが炭化する。By performing low-temperature firing in this manner, the resin components and the like constituting the porous cured body are carbonized.
このようにして低温焼成を行なった後、通常は高温焼成
を行なう、この高温焼成は、通常は、上記と同様の実質
的な酸素の非存在下で、1800℃以上の温度、好まし
くは2000〜3000℃の範囲内の温度で上記の低温
焼成物を加熱することにより行われる。After performing low-temperature firing in this manner, high-temperature firing is usually performed. This high-temperature firing is usually performed at a temperature of 1800°C or higher, preferably 2000°C or higher, in the same substantial absence of oxygen as described above. This is carried out by heating the above-mentioned low-temperature fired product at a temperature within the range of 3000°C.
この高温焼成における焼成時間は、低温焼成時間および
焼成物の黒鉛化度等を考慮して適宜設定することができ
るが、通常は10時間以下であり、好ましくは0.01
〜10時間の範囲内である。The firing time in this high-temperature firing can be appropriately set in consideration of the low-temperature firing time and the degree of graphitization of the fired product, but is usually 10 hours or less, preferably 0.01 hours or less.
~10 hours.
また、前述の低温焼成から高温焼成に移行する際の昇温
速度は、通常は1〜b
さらに、所定時間低温焼成を行なった後、例えば上記の
昇温速度で昇温を行なって直接高温焼成温度にまで加熱
することにより焼成を行なうこともできるし、また低温
焼成を行なった後、−旦冷却し、次いで上記昇温速度で
高温焼成温度にまで加熱することにより焼成を行なうこ
ともできる。In addition, the temperature increase rate when transitioning from low temperature firing to high temperature firing as described above is usually 1 to 2. Furthermore, after performing low temperature firing for a predetermined period of time, the temperature is raised at the temperature increase rate mentioned above to directly perform high temperature firing. Firing can be performed by heating to a high temperature, or firing can be performed by performing low-temperature firing, cooling once, and then heating to a high-temperature firing temperature at the above temperature increase rate.
このように高温焼成を行なうことにより、気泡を残存さ
せたまま低温焼成で炭化された多孔質硬化体の少なくと
も一部が黒鉛化される。By performing high-temperature firing in this manner, at least a portion of the porous hardened body carbonized by low-temperature firing is graphitized with bubbles remaining.
上記のようにして高温焼成を行なうことにより、炭素質
多孔体中は通常1〜50ffi量%、好ましくは5〜2
0重量%の黒鉛が形成される。By performing high-temperature firing as described above, the carbonaceous porous body usually contains 1 to 50% ffi, preferably 5 to 2% ffi.
0% by weight of graphite is formed.
他方、多孔質硬化体を調製する際に用いた水溶性ニッケ
ル化合物は、この高温焼成までの間にほとんどが分解、
昇華し、炭素質多孔体外に除去される。従って得られた
炭素質多孔体中におけるニッケル成分の含有量は、通常
は、5001)l)1m以下であり、さらに好適な条件
にて焼成を行なうことによりニッケルの含有率を100
1)l)l以下にすることも可能である。On the other hand, most of the water-soluble nickel compound used to prepare the porous cured product decomposes and decomposes during the high-temperature firing process.
It sublimates and is removed from the carbonaceous porous body. Therefore, the content of nickel component in the obtained carbonaceous porous body is usually 5001)l)1m or less, and the content of nickel can be reduced to 100% by firing under suitable conditions.
1) l) It is also possible to make it less than l.
このように、レゾール型フェノール樹脂と水溶性ニッケ
ル化合物との親和性が良好であるので、レゾール型フェ
ノール樹脂の多孔質硬化体中に水溶性ニッケル化合物を
非常に均一に分散させることができる。従って、このよ
うに均一に水溶性ニッケル化合物が分散された多孔質硬
化体を低温焼成することにより、炭化された多孔質硬化
体中に均一に黒鉛が分布した状態になる。そして、この
ような炭化された多孔質硬化体を高温焼成することによ
り、黒鉛化がさらに進行し、この際、低温焼成体中に既
に黒鉛が均一に形成されているために、高温焼成による
焼成体(炭素質多孔体)の収縮率が低下する。このため
、得られた炭素質多孔体に反りあるいはクラックなどが
発生し難くなる。As described above, since the affinity between the resol type phenolic resin and the water-soluble nickel compound is good, the water-soluble nickel compound can be dispersed very uniformly in the porous cured body of the resol type phenol resin. Therefore, by firing the porous cured body in which the water-soluble nickel compound is uniformly dispersed at a low temperature, graphite is uniformly distributed in the carbonized porous cured body. By firing such a carbonized porous hardened body at a high temperature, graphitization further progresses. The shrinkage rate of the body (carbonaceous porous body) decreases. Therefore, warpage or cracks are less likely to occur in the obtained carbonaceous porous body.
さらに、本発明の炭素質多孔体の製造法によれば、従来
の方法により製造した炭素質多孔体よりも気泡(セル)
サイズが小さくなる傾向がある。Furthermore, according to the method for producing a carbonaceous porous body of the present invention, the number of cells is higher than that of a carbonaceous porous body produced by a conventional method.
They tend to be smaller in size.
すなわち、本発明に係る製造法により得られた炭素質多
孔体の気泡サイズは、従来の方法により製造した炭素質
多孔体の気泡サイズの約1/3〜1/10程度になる。That is, the bubble size of the carbonaceous porous body obtained by the production method according to the present invention is approximately 1/3 to 1/10 of the bubble size of the carbonaceous porous body produced by the conventional method.
このように本発明に係る製造法により得られた炭素質多
孔体は、気泡サイズが小さいので、炭素質多孔体自体の
強度および断熱性能などの特性も優れている。As described above, the carbonaceous porous body obtained by the production method according to the present invention has a small cell size, so that the carbonaceous porous body itself has excellent properties such as strength and heat insulation performance.
なお、水溶性ニッケル化合物を用いることによる池の特
性の低下は見られない。Note that no deterioration in pond characteristics was observed due to the use of the water-soluble nickel compound.
このようにして得られた炭素質多孔体は、従来の方法に
より得られた炭素質多孔体と同様に、高温炉用断熱材を
はじめとする耐熱材料などとして使用することができる
。The carbonaceous porous body obtained in this manner can be used as a heat-resistant material such as a heat insulating material for a high-temperature furnace, in the same way as a carbonaceous porous body obtained by a conventional method.
几匪五吃】
本発明の炭素質多孔体の製造法によれば、水溶性ニッケ
ル化合物とレゾール型フェノール樹脂との親和性が非常
に良好であるため、このレゾール型フェノール樹脂の硬
化体により形成される多孔質硬化体中に水溶性ニッケル
化合物が非常に均一に分散されている。従って、このよ
うな多孔質硬化体を焼成することにより、低温でも良好
に黒鉛化が進行し、得られる炭素質多孔体くカーボセル
)を断熱材等の用途に高温で連続的に使用した際に黒鉛
化の進行による収縮などに伴う反りあるいはクラックの
発生を有効に防止することができる。[几匪五吃] According to the method for producing a carbonaceous porous material of the present invention, since the affinity between the water-soluble nickel compound and the resol-type phenolic resin is very good, The water-soluble nickel compound is very uniformly dispersed in the porous cured body. Therefore, by firing such a porous cured body, graphitization progresses well even at low temperatures, and the resulting carbonaceous porous body (Carbocell) can be used continuously at high temperatures for applications such as insulation. It is possible to effectively prevent warping or cracking caused by shrinkage due to progress of graphitization.
次に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実施例により限定されるものではない。Next, the present invention will be explained by examples, but the present invention is not limited by these examples.
夫立且ユ
フェノールとホルムアルデヒドとから得られたレゾール
型フェノール樹脂100重量部と、フェノールスルフオ
ン酸12重量部と、トリクロロトリフルオロエタン(フ
レオン113)5重量部と、塩化ニッケル(分子量=2
38、Ni含有率=24.8重量%)10重量部とを混
合し、この混合物をディスポカップに充填し、70℃に
温度調整されたオーブンを用いて60分間加熱してレゾ
ール型フェノール樹脂の多孔質硬化体を調製した。100 parts by weight of a resol-type phenolic resin obtained from euphenol and formaldehyde, 12 parts by weight of phenolsulfonic acid, 5 parts by weight of trichlorotrifluoroethane (Freon 113), and nickel chloride (molecular weight = 2).
38, Ni content = 24.8% by weight), the mixture was filled into a disposable cup, and heated for 60 minutes using an oven adjusted to 70°C to form a resol type phenolic resin. A porous cured body was prepared.
なお、塩化ニッケルを配合することにより混合物の粘度
が多少上昇する傾向が見られたが、レゾール型フェノー
ル樹脂の硬化速度に変化は見られず、また、塩化ニッケ
ルは樹脂全体に非常に均一に分散した。Although there was a tendency for the viscosity of the mixture to increase somewhat by adding nickel chloride, there was no change in the curing speed of the resol type phenolic resin, and nickel chloride was dispersed very uniformly throughout the resin. did.
次いで、この多孔質硬化体から、−辺が3cmの角柱を
切り出し、この角柱を窒素ガスで内部の空気を置換した
焼成炉(常圧)にいれ、室温から5℃/分の昇温速度で
1000℃まで昇温させな。Next, a prism with a side of 3 cm was cut out from this porous cured body, and this prism was placed in a firing furnace (normal pressure) in which the air inside was replaced with nitrogen gas, and heated at a heating rate of 5°C/min from room temperature. Do not raise the temperature to 1000℃.
このようにして1000℃に30分間維持することによ
り低温焼成を行なった。In this manner, low temperature firing was performed by maintaining the temperature at 1000° C. for 30 minutes.
上記のようにして得られた低温焼成体を、窒素ガス雰囲
気下で、1000℃から10’C/分の昇温速度で23
00℃まで昇温し、2300℃で30分間維持すること
により高温焼成を行ない本発明の炭素質多孔体を製造し
た。The low-temperature fired body obtained as described above was heated at a heating rate of 10'C/min from 1000°C under a nitrogen gas atmosphere for 23 hours.
The carbonaceous porous body of the present invention was manufactured by raising the temperature to 00°C and maintaining it at 2300°C for 30 minutes to perform high-temperature firing.
K隻且ユ
実施例1において、塩化ニッケルの配合量を20重製部
とした以外は同様にして炭素質多孔体を製造した。A carbonaceous porous body was produced in the same manner as in Example 1, except that the amount of nickel chloride was changed to 20 parts.
なお、塩化ニッケルを配合することにより組成物の粘度
が相当上昇したが撹拌に特に支障はなく、塩化ニッケル
を樹脂全体に非常に均一に分散させることができた。ま
たレゾール型フェノール樹脂の硬化速度に変化は見られ
なかった。Although the viscosity of the composition increased considerably by adding nickel chloride, there was no particular problem with stirring, and the nickel chloride was able to be dispersed very uniformly throughout the resin. Further, no change was observed in the curing speed of the resol type phenolic resin.
尺立■ユ
実施例1において、塩化ニッケルの配合量を5重量部と
した以外は同様にして炭素質多孔体を製造した。A carbonaceous porous body was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of nickel chloride was changed to 5 parts by weight.
なお、塩化ニッケルを配合することにより組成物の粘度
が僅かに上昇する傾向が見られたが、塩化ニッケルを樹
脂全体に非常に均一に分散することができた。レゾール
型フェノール樹脂の硬化速度に変化は見られなかった。Although there was a tendency for the viscosity of the composition to slightly increase by blending nickel chloride, it was possible to disperse nickel chloride very uniformly throughout the resin. No change was observed in the curing speed of the resol type phenolic resin.
尺止亘A
実施例1において、塩化ニッケルの代わりに硫酸ニッケ
ルを使用し、この配合量を5重量部とした以外は同様に
して炭素質多孔体を製造した。Shakutome Wataru A A carbonaceous porous body was produced in the same manner as in Example 1, except that nickel sulfate was used instead of nickel chloride, and the blended amount was 5 parts by weight.
なお、硫酸ニッケルは塩化ニッケルと比敦すると分散性
が低いが、分散のための撹拌を充分性なうことにより均
一に分散することができな。Although nickel sulfate has a lower dispersibility than nickel chloride, it cannot be uniformly dispersed due to insufficient stirring for dispersion.
また、レゾール型フェノール樹脂の硬化性能および粘度
などは硫酸ニッケルの添加によっては変化しなかった。Furthermore, the curing performance and viscosity of the resol type phenolic resin did not change due to the addition of nickel sulfate.
尺1匹至
実施例1において、塩化ニッケルの代わりに硫酸ニッケ
ルを用した以外は同様にして炭素質多孔体を製造した。A carbonaceous porous body was produced in the same manner as in Example 1, except that nickel sulfate was used instead of nickel chloride.
火皿16
実施例1において、塩化ニッケルの代わりに硫酸ニッケ
ルを使用し、この配合量を20重量部とした以外は同様
にして炭素質多孔体を製造した。Fire pan 16 A carbonaceous porous body was produced in the same manner as in Example 1, except that nickel sulfate was used instead of nickel chloride, and the amount added was 20 parts by weight.
匿敗■ユ
実施例1において、塩化ニッケルを使用しなかった以外
は同様にして炭素質多孔体を製造した。A carbonaceous porous body was produced in the same manner as in Example 1 except that nickel chloride was not used.
7゜ ・の 告
実施例1〜6および比較例1で製造した炭素質多孔体を
走査型電子顕g&鏡を用いて観察した。The carbonaceous porous bodies produced in Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 were observed using a scanning electron microscope.
その結果、実施例1〜6で製造した炭素質多孔体を構成
する気泡の大きさは平均20μmであった。これに対し
て比較例1で製造した炭素質多孔体の気泡の平均直径は
60μmであり、しかも直径の分布幅も広く不均一であ
った。As a result, the average size of the bubbles constituting the carbonaceous porous bodies produced in Examples 1 to 6 was 20 μm. In contrast, the average diameter of the bubbles in the carbonaceous porous material produced in Comparative Example 1 was 60 μm, and the diameter distribution was wide and nonuniform.
また、本発明の実施例で得られた炭素質多孔体の気泡は
、はとんど破壊されておらず、水溶性ニッケル化合物の
添加がレゾール型フェノール樹脂の多孔質硬化体あるい
は炭素質硬化体などの形成を阻害することがないことが
確認された。In addition, the bubbles in the carbonaceous porous material obtained in the examples of the present invention were hardly destroyed, and the addition of the water-soluble nickel compound was found in the porous cured body or carbonaceous cured body of the resol type phenolic resin. It was confirmed that there was no inhibition of the formation of
虱延上基
実施例1.5および6で製造した炭素質多孔体ならびに
比較例1で製造した炭素質多孔体についてX線回折分析
を行ない黒鉛化度を測定しな。X-ray diffraction analysis was performed on the carbonaceous porous bodies produced in Examples 1.5 and 6 and the carbonaceous porous body produced in Comparative Example 1 to measure the degree of graphitization.
結果を第1表に記載する。The results are shown in Table 1.
表 1Table 1
Claims (2)
ル樹脂の多孔質硬化体を焼成して該多孔質硬化体の少な
くとも一部を黒鉛化することを特徴とする炭素質多孔体
の製造法。(1) A method for producing a carbonaceous porous body, which comprises firing a porous cured body of a resol-type phenol resin containing a water-soluble nickel compound to graphitize at least a portion of the porous cured body.
ることを特徴とする請求項第1項に記載の炭素質多孔体
の製造法。(2) The method for producing a carbonaceous porous body according to claim 1, characterized in that the porous cured body is fired at a temperature of 2000° C. or higher.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8388588A JPH01257175A (en) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | Production of carbonaceous porous body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8388588A JPH01257175A (en) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | Production of carbonaceous porous body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH01257175A true JPH01257175A (en) | 1989-10-13 |
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ID=13815111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP8388588A Pending JPH01257175A (en) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | Production of carbonaceous porous body |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH01257175A (en) |
-
1988
- 1988-04-05 JP JP8388588A patent/JPH01257175A/en active Pending
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