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JPH0269308A - 生ピッチコークス及び等方性高密度炭素材料の製造方法 - Google Patents

生ピッチコークス及び等方性高密度炭素材料の製造方法

Info

Publication number
JPH0269308A
JPH0269308A JP63218281A JP21828188A JPH0269308A JP H0269308 A JPH0269308 A JP H0269308A JP 63218281 A JP63218281 A JP 63218281A JP 21828188 A JP21828188 A JP 21828188A JP H0269308 A JPH0269308 A JP H0269308A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coke
pitch
pitch coke
raw
raw pitch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63218281A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichiro Mukai
向井 幸一郎
Masafumi Orita
折田 政文
Kenichi Fujimoto
研一 藤本
Hiroyuki Matsunaga
松永 弘幸
Akio Yamamoto
晶生 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp, Nippon Steel Chemical Co Ltd filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP63218281A priority Critical patent/JPH0269308A/ja
Publication of JPH0269308A publication Critical patent/JPH0269308A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Ceramic Products (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明は、原子炉用黒鉛材、放電加工用電極材、機械用
軸受は材、治具材等に利用される等方性炭素材料及びそ
れに適した生ピッチコークスの製造法に関するものであ
る0本発明によって製造される生ピッチコークスは組織
が微細であるため高強度の等方性炭素材料を製造する際
の原料として用いることができる。
従来の技術 等方性炭素材料の原料の製造方法は、従来石炭系、石油
系ピッチを室炉或はデイレードコーカーによって生コー
クスとし、更にロータリーキルンによって1400℃で
焼成して囃焼ピッチコークスとしていた。
等方性高密度黒鉛材の製造は、この増焼ピッチコークス
を微粉細した物を骨材として、これにバインダーピッチ
などのバインダーを添加し、混線、再粉砕したのち、成
型、焼成しさらに必要に応じて含浸、再焼成を行い、そ
の後黒鉛化する方法が一般的である(特開昭51−50
314号、特開昭52−108412号)。
こめ様に、デイレードコーカーによる連続フィ−ド方式
でピッチを熱処理して得られた生コークスを清規した場
合、得られるピッチコークスは光学的異方性組織が強い
ため、この物を粉砕した場合には針状に破砕されやすい
、このためこれを用いて成型、焼成しても高密度でしか
も強度の強い等方性の炭素材料は得られにくかった。そ
こで、組織を微細化するために、これまでにも種々の方
法が行われている。
例えば、■ピッチにNi、 Go、 No等の金属また
はその醜化物を添加して加熱する方法(特開昭54−9
2590号)あるいはNa、 Caなどのアルカリ金属
を添加する方法、■ピッチを空気酸化する方法(特開昭
49−193号)等がある。
■の方法では、得られたコークス中に添加物が金属不純
物として残るため、さらに高純度化処理する必要がある
ばかりでなく、高純度化時に大気中に飛散するため環境
上好ましくない、■の方法では、高温で長時間空気を吹
き込む必要があるが、このときローカルヒートを起こす
恐れがある等の問題点がある。
また、バインダーを用いないでr&型炭素材料を製造す
る方法も知られている0例えば、ピッチを熱処理する際
に析出してくるメソフェース球晶を抽出して用いるメン
カーボンマイクロビーズ法(特公昭50−39633号
、特公昭60−25364号)であるが、この方法では
ピッチを加熱し過ぎるとメンフェース球体が合体するた
め、10 g m程度のビーズの揃った球晶を得るため
には一回の熱処理で約20%程度の収率しか挙げること
ができない、さらにこの球晶を分離するため溶剤抽出を
繰り返さなくてはならないため工程が煩雑になり、この
ものを得ようとするとコストも高いものとなる。
また、炭素微粉を加える従来法(特開昭82−7250
8号、特開昭62− IEi2B13号)は、パッチ方
式であったため、熱処理時に添加剤である炭素微粉の分
散状態が悪くなることがあった。このため、コークス組
織を均一にするためには、添加剤の量を10〜70重量
部と多くする必要があった。
発明が解決しようとする課題 上記の問題点に鑑み1本発明は、簡便かつ安価な方法で
不純物の少ない微細組織を有する等方性高密度炭素材料
の原料に適した生ピッチコークスと、前記生ピッチコー
クスを用いた等方性高密度炭素材料の製造方法を提供す
るものである。
本発明の方法によって製造された炭素材料は、黒鉛化性
が高く、電気比抵抗が低く、切削性のよい黒鉛材料から
硬くて強い黒鉛材料まで各種用途に応じた炭素材料をつ
くり分けることができる。
課題を解決するための手段 本発明は、実質的にキノリン不溶分を含まないコールタ
ールピッチ100重量部に対し、カーボンブラック、壇
焼ピッチコークス微粉、生ピッチコークス微粉などの炭
素質微粉を10重量部を越えない範囲で添加して混練し
た後、これを管炉にて420〜500℃に加熱して、デ
ィレードコーカー方式によって等方性炭素材に適した微
細組織を有す゛る生ピッチコークスを製造する事を特徴
とするものである。
また、この生ピッチコークスは揮発分が5〜25%に制
御されているため、この物を微粉細して成形、焼成して
黒鉛化する場合にはバインダーピッチを必要としない。
以下に本発明について詳細に説明する。
コールタールピッチには、通常キノリン不溶分が2〜3
wt%含まれているので、これを濾過、遠心分離などの
方法で0.1wt%以下にし実質的にキノリン不溶分を
含まないコールタールピッチを準備する。
このキノリン不溶分を実質的に含まないピッチをそのま
まデイレードコーカー設備へ連続的に装入し炭素化する
と、この炭素化物は光学的異方性組織の発達した針状コ
ークスが出来る。
針状コークスは粉砕時に針状に破砕されるため、これを
原料として等方性炭素材料を製造しても高密度の材料は
得られにくい、そこで、この原料となるコールタールピ
ッチ100重量部に対し、炭素微粉末を10重量部を越
えない範囲で添加した後、このピッチを420℃〜50
0’C!に加熱した状態でデイレードコーカーへ連続的
に装入することで微細組織を有する生ピッチコークスを
得ることができる。
ディレードコーカー方式とは遅延式コークス化のことで
、上述のコールタールピッチをまず蒸留塔に装入して、
ピッチコークスに成り得ないナフタリン成分等の軽質油
分を除去した後、管炉にて420〜500℃に加熱する
。この加熱されたピッチをコークドラムへ24時間かけ
て連続装入し、コークドラム圧5kg/cm2以下の圧
力下で生ピッチコークスとする方式である。本発明によ
る生ピッチコークスは、更にロータリーキルンで140
0℃に焼成すると微細組織の嘔焼ピッチコークスとする
事もできる。
本発明でコールタールピッチに添加する炭素質微す末と
しては、カーボンブラック、黒鉛微粉、生ピッチコーク
ス微粉、壇焼ピッチコークス微粉等の炭素質の物が使用
できる。微粉のサイズとしては、30ILm以下でもモ
ザイク組織となるが組織サイズがやや大きくなるため、
微細組織とするためには望ましくはIOJLm以下がよ
い。
カーボンブラックは、HAF 、FEF 、 GPF 
、工SAF等のゴム用カーボンブラックや、MCC、M
CF、LFF 、 RCF等のカラー用カーボンブラッ
クなどが使用できる。
コールタールピッチへ添加する炭素質微粉の添加量は、
添加量が増加するにつれてピッチの粘度が増加するため
、連続的にピッチを装入するディレードコーカー方式で
は上限が10重量部未満、下限については得られるコー
クスの組織制御の面から3重量部が必要である。
また、本発明のディレードコーカー方式に於ける熱処理
温度を、 420℃〜500℃にコントロールすること
によって得られた生ピッチコークスの揮発分を、5〜2
5wt%と成るように調製し、バインダーを用いること
なく成型、焼成できるバインダーレス原料の調製が可能
である。なお、生ピッチコークスの揮発分とは、熱天秤
により測定し、室温より1000℃まで加熱した際の重
量減少で表す。
この生ピッチコークスを用いて等方性高密度炭素材料を
製造する場合には、生ピッチコークスを所望のサイズに
粉砕した後、成型、焼成、黒鉛化して製品を得ることが
出来る。前述の熱処理温度が420℃未満の場合には、
ピッチの炭化が不十分でこの材料粉を用いて成型、焼成
しても発泡変形を起こす、また、熱処理温度が500℃
を越えたときには得られるコークス中のバインダー成分
が不足するため強度の強い成型体を得ることは困難であ
る。
実施例 以下本発明の実施例を示す。
実施例1 軟化点35℃のキノリン不溶分を含まないコールタール
系ピッチ35重量部に対して、カーボンブラック(FE
F) 5重量部を加え、アルミ鋳込みヒーター付き二軸
混線装置にて50℃で、回転速度は30回転/分で1時
間混練した。この様にして得られた試料1kgを、容量
2kgのミニデイレードコーカー設備にプランジャーポ
ンプを用いて一定量ずつ10時間かけて連続装入し、 
480℃で熱処理して揮発分を9%とした生ピッチコー
クスを得た。前記生ピッチコークスを振動ボールミルに
てモ均粒径13弘mに粉砕した。
この試料30gを30m5φの金型にいれ、50kg/
am2の圧力で仮成型した後、ラバープレスにて2ja
n/c■2の圧力で成型した。これをコークスプリーズ
中に入れ、窒素雰囲気下で、0.05℃/■inで11
00℃まで昇温して焼成した。この後、タンマン炉にて
、!0℃Is inの昇温速度にて2700℃まで昇温
し、1時間保持して黒鉛化した。この黒鉛化量の物性を
、表−1に示した。
実施例? 軟化点35℃のキノリン不溶分を含まないコールタール
系ピッチ85重量部に対して、平均3pmに粉砕した増
焼コークス粉を5重量部加え、アルミ鋳込みヒーター付
き二軸混線装置にて50℃で、回転速度は30回転/分
で1時間混練した。この様にして得られた試料1kgを
、容量2kgのミニデイレードコーカー設備に、プラン
ジャーポンプを用いて一定量ずつ10時間かけて連続装
入し、480℃で熱処理して揮発分を9%とした生ピッ
チコークスを得た。前記生ピッチコークスを振動ボール
ミルにて平均粒径13μmに粉砕した。
この試料30gを30■菖φの金型にいれ、50kg/
c!12の圧力で仮載型した後、ラバープレスにて2t
on/Cm2の圧力で成型した。これをコークスプリー
ズ中に入れ、窒素雰囲気下で、0.05℃/sinで1
100℃まで昇温して焼成した。この後、タンマン類に
て、lO℃/winの昇温速度にて2700℃まで昇温
し、1時間保持して黒鉛化した。この黒鉛化品の物性を
表−1に示した。
実施例3 軟化点35℃のキノリン不溶分を含まないコールタール
系ピッチ95重量部に対して、カーボンブラック(FE
F) 51i部加え、アルミ鋳込みヒーター付き二軸混
練装置にて50℃で、回転速度は30回転/分で1時間
混練した。この様にして得られた試料1 kgを、容量
2kgのミニデイレードコーカー設備にプランジャーポ
ンプを用いて一定量ずつ10時間かけて連続装入し、4
70℃で熱処理して揮発分を10%とした生ピッチコー
クスを得た。前記生ピッチコークスを振動ボールミルに
て平均粒径11JLmに粉砕した。
この試料30gを30+u+φの金型にいれ、50kg
/c112の圧力で仮載型した後、ラバープレスにて2
EOn/C112の圧力で成型した。これをコークスプ
リーズ中に入れ、窒素雰囲気下で、0.05℃/win
で1100℃まで昇温して焼成した。この後、タンマン
類にて、10℃/winの昇温速度にて2700℃まで
昇温し、1時間保持して黒鉛化した。この黒鉛化品の物
性を表−1に示した。
実施例4 軟化点35℃のキノリン不溶分を含まないコールタール
系ピッチ85重量部に対して、平均3JLmに粉砕した
令焼コークス粉を5重量部加え、アルミ鋳込みヒーター
付き二軸混線装置にて50℃で、回転速度は30回転/
分1時間混練した。この様にして得られた試料1kgを
、容312kgのミニデイレードコーカー設備にプラン
ジャーポンプを用いて一定値ずつ10時間かけて連続装
入し、 470℃で熱処理して揮発分を10%とした生
ピッチコークスを得た。前記生ピッチコークスを振動ボ
ールミルにて平均粒径11用mに粉砕した。
この試料30gを30■φの金型にいれ、50kg/C
履2の圧力で仮載型した後、ラバープレスにて2ton
/cm2の圧力で成型した。これをコークスプリーズ中
に入れ、窒素雰囲気下で0.05℃/sinで1100
°Cまで昇温しで焼成した。この後、タンマン類にて1
0℃/ll1nの昇温速度にて2700℃まで昇温し、
1時間保持して黒鉛化した。この黒鉛化品の物性を表−
1に示した。
比較例工 軟化点35℃のキノリン不溶分を含まないコールタール
系ピッチ1kgを、容量2kgのミニデイレードコーカ
ー設備にプランジャーポンプを用いて一定着ずつ10時
間かけて連続装入し、480℃で熱処理して生コークス
を得た。前記生ピッチコークスをマツフル炉に入れてN
気流下1100℃まで焼成し清規コークスを得た。これ
を振動ボールミルにて平均粒径13μmに粉砕した。こ
の粉砕コークス100重量部に対しへインダーピッチ9
0重量部加えニーダ−にて1時間混練した後この混練物
を振動ボールミルにて再粉砕して平均粒径13pmにし
た。
この試料30gを30mmφの金型にいれ、50kg/
c112の圧力で仮載型した後、ラバープレスにて2t
on/c濡2の圧力で成型した。これをコークスプリー
ズ中に入れ、窒素雰囲気下で0.05℃/winで11
00℃まで昇温しで焼成した。この後、タンマン類にて
10℃/winの昇温速度にて2700℃まで昇温し、
1時間保持して黒鉛化した。この黒鉛化品の物性を表−
1に併せて示した。
比較例2 軟化点35℃のキノリン不溶分を含まないコールタール
系ピッチ1kgを、容量2kgのミニデイレードコーカ
ー設備にプランジャーポンプを用いて一定量ずつ10時
間かけて連続装入し、470℃で熱処理して揮発分を1
0%とした生ピッチコークスを得た。前記生ピッチコー
クスを振動ボールミルにて平均粒径11鉢mに粉砕した
この試料30gを30■φの金型にいれ、50kg/C
112の圧力で仮載型した後、ラバープレスにて2to
n/c+s2の圧力で成型した。これをコークスプリー
ズ中に入れ、窒素雰囲気下で0.05℃/+sinで1
100℃まで昇温しで焼成した。この後、タンマン炉に
て10℃/va inの昇温速度にて2700℃まで昇
温し、1時間保持して黒鉛化した。この黒鉛化量の物性
を表−1に併せて示した。
表=1 じであるため、製造工程が簡単である。
(2)連続製造設備であるため、微細組織を有するピッ
チコークスを大量で安価に製造できる。
(3)原料に不純物を含まず、しかも添加するものも炭
素質微粉を使用するため、得られるピッチコークス中に
は不純物が極めて少ないため高純度化処理をしないで済
むか、その処理時間が短くてよい。
(0木発明の生ピッチコークスを用いて得られる等方性
高密度黒鉛材料は、従来の炭素材料より異方比が小さい

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)キノリン不溶分を実質的に含まないコールタール
    ピッチ100重量部に対し、炭素質微粉を10重量部を
    越えない範囲で添加して混練した後、これを管炉にて加
    熱してコークドラムに連続フィードするディレードコー
    カー方式により420〜500℃の温度で生ピッチコー
    クスとし、この生ピッチコークスの揮発分が5〜25%
    である事を特徴とする生ピッチコークスの製造方法。
  2. (2)請求項1記載の方法によって製造された生ピッチ
    コークスを使いバインダーを用いることなく成形、焼成
    して炭化もしくは黒鉛化することを特徴とする等方性高
    密度炭素材料の製造方法。
JP63218281A 1988-09-02 1988-09-02 生ピッチコークス及び等方性高密度炭素材料の製造方法 Pending JPH0269308A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7008573B2 (en) 2000-11-16 2006-03-07 Nippon Steel Chemical Co., Ltd. Amorphous coke for special carbon material and production process for the same
JP2019157073A (ja) * 2018-03-16 2019-09-19 三菱ケミカル株式会社 コークス製造用粘結材の製造方法
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