(57)【要約】【課題】工程数が少なく、省エネルギーで安全な非晶質炭素体の製造方法を提供する。【解決手段】乾留装置の乾留炉内いっぱいに廃タイヤを投入し、乾留炉を密閉した状態で、炉内が５００℃以上５６０℃以下となるように設定する。そして、乾留炉を回転させながら、炉内の廃タイヤに均一に熱を行き渡らせ２〜３時間ほど熱分解する。熱分解が終了すると、乾留炉内には炭化物と無機物のみが残る。乾留炉内の温度を５００℃以上５６０℃以下に設定したことにより、廃タイヤに含まれる有機物が蒸発してなくなり、得られた炭化物は、その構造が、結晶化されていない高品質の非晶質炭素体となっている。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴムを原料としたゴム製品を密閉容器に投入し、前記密閉容器を５００℃以上５６０℃以下に加熱して前記ゴム製品を乾留することを特徴とする非晶質炭素体の製造方法。
【請求項２】
前記密閉容器を回転させて加熱することを特徴とする請求項１に記載の非晶質炭素体の製造方法。
【請求項３】
前記ゴム製品は廃タイヤであることを特徴とする請求項１または２に記載の非晶質炭素体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高品質の非晶質炭素体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非晶質炭素体いわゆるアモルファスカーボンは、炭素材の一種で、破断面がガラス状を呈し、非常に硬く、化学的に安定し、ガス透過性が低く、熱膨張係数が小さいなどといった特徴を有している。このように優れた特徴を有するアモルファスカーボンは、特殊環境下で使用されることが多い。例えば、電子・半導体分野では、プラズマエッチャー電極板、ダミーウエハー、燃料電池セパレータとして使用されている。また、アモルファスカーボンの耐食性や耐熱性を利用して半導体の製造治具や、耐薬品性、耐熱衝撃性の良さからルツボ、パイプなどにも使用されている。
【０００３】
従来、このアモルファスカーボンは、特許文献１，２に記載されているように、フェノール樹脂やポリイミド樹脂、フラン樹脂などの熱硬化性樹脂を射出成形や圧縮成形などの方法で賦型し、その樹脂成形品を窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で千数百℃の温度で焼成して炭素化することによって製造されている。
【０００４】
一方、これとは別に、ゴム製品、特に廃タイヤ等を密閉した容器に入れて熱分解し、発生したガスを液化するとともに残留した炭化物を回収する方法が知られている（例えば、特許文献３、参照）。特許文献３には、廃タイヤを４００℃以上６００℃以下で熱分解することにより、約１０％の無機物を含んだカーボンブラックが得られることのみが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１９４８３６号公報
【特許文献２】特開２００４−１９６６３１号公報
【特許文献３】実開昭５５−１３２１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に示すような従来のアモルファスカーボンの製造方法は、まず、熱硬化性樹脂を成形しなければならず、非常に多くの工程が必要となる。また、不活性ガスの雰囲気のもと、千数百℃の高温で炭素化しなければならないので、温度を上げるためのエネルギーの消費量が大きくなるとともに、高温での作業を行うため、作業中の事故の危険性も高くなる。
【０００７】
そこで、従来とは異なる方法でアモルファスカーボンを製造する方法の開発が望まれている。本発明者らは、特許文献３に記載のような、従来液化ガスを回収するために比較的低温で行われているゴム製品の炭素化について、種々の実験を重ねた結果、ゴム製品を乾留する際の温度を調整することにより高品質のアモルファスカーボンが得られることを見出した。
【０００８】
本発明は、工程数が少なく、省エネルギーで安全な非晶質炭素体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の非晶質炭素体の製造方法は、ゴムを原料としたゴム製品を密閉容器に投入し、密閉容器を５００℃以上５６０℃以下に加熱してゴム製品を乾留することを特徴とする。
【００１０】
ゴム製品を密閉容器に投入し、５００℃以上５６０℃以下の温度に加熱して乾留することにより、ゴム製品は非晶質状態に炭素化され、不純物の少ない高品質な非晶質炭素体とすることができる。ゴム製品を５６０℃より高い温度で乾留すると、高い熱エネルギーがゴム製品に付与されてしまい、ゴム製品を構成している炭素間の結合が分解されすぎて非晶質炭素体とならない。また、ゴム製品を５００℃より低い温度で炭素化させると、ゴム製品に含まれる油分が蒸発しないので完全に炭素化することができず、高品質の非晶質炭素体を得ることができない。
【００１１】
さらに、本発明の非晶質炭素体の製造方法においては、密閉容器を回転させて加熱する方が望ましい。密閉容器を回転させながら加熱することによって、密閉容器に投入したゴム製品に満遍なく熱を伝えることができ、熱分解を促進させることができるので、炭素化が早く進み、加熱時間を少なくすることができる。また、加熱時間が少ないので、エネルギーの消費をおさえることもできる。
【００１２】
また、密閉容器に投入するゴム製品として廃タイヤを用いるとよい。近年の産業廃棄物に関して、廃タイヤの処理方法は深刻な問題の一つである。本発明の非晶質炭素体の製造方法によれば、ゴム製品として廃タイヤを用いることにより、廃タイヤの新しいリサイクル方法とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の非晶質炭素体の製造方法によれば、高品質の非晶質炭素体を得ることができる。また、従来よりも作業工程が少なく、また、低温で炭素化することができるので、エネルギーの消費量をおさえることができるとともに安全性に優れた製造方法とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態における非晶質炭素体の製造方法は、ゴム製品を密閉容器に投入し、この密閉容器を５００℃以上５６０℃以下となるように加熱して、ゴム製品を乾留することを特徴とする。
【００１５】
本実施の形態の非晶質炭素体の製造方法に用いられるゴム製品としては、ゴムを原料とした製品であればどのようなものでも用いることができるが、高品質の非晶質炭素体を得るためには、原料に含まれるゴムの割合が高いものが望ましい。例えば、年間何百万本も排出される廃タイヤを用いることができる。本実施の形態の非晶質炭素体の製造方法に廃タイヤを用いれば、廃タイヤの新しいリサイクル方法とすることもできる。
【００１６】
本発明の実施の形態における非晶質炭素体の製造方法には、市販されている種々の乾留装置を用いることができる。この乾留装置は、密閉容器となる乾留炉内に処理物質を投入し、空気を遮断した状態で熱を加えて処理物質を熱分解する装置である。なお、乾留装置の乾留炉は、軸を中心として回転可能となっている方が望ましい。密閉容器を回転させながら乾留を行うことにより、投入されたゴム製品が満遍なく熱分解されるので、未処理部分が残らないのと同時に、乾留時間を短縮することが可能となる。
【００１７】
本発明の実施の形態における非晶質炭素体の製造方法では、まず、乾留装置の乾留炉内いっぱいに廃タイヤを投入する。次に、乾留炉を密閉した状態で、炉内が５００℃以上５６０℃以下となるように設定する。そして、乾留炉を回転させながら、炉内の廃タイヤに均一に熱を行き渡らせ２〜３時間ほど熱分解する。廃タイヤの熱分解に伴い、乾留炉内にはガスが発生するが、このガスは乾留炉に連設された排気管を通じて乾留装置内に設けられた冷却装置で液化される。熱分解が終了すると、乾留炉内には炭化物と無機物のみが残る。乾留炉内の温度を５００℃以上５６０℃以下に設定したことにより、廃タイヤに含まれる有機物が蒸発してなくなり、得られた炭化物は、その構造が、結晶化されていない高品質の非晶質炭素体となっている。
【００１８】
このように、本発明の非晶質炭素体の製造方法によれば、熱硬化性樹脂を成形し、この成型品を千数百℃の温度で焼成して炭素化する従来の非晶質炭素体の製造方法と比較して、作業工程が少なく、低温で製造することができるので、省エネルギーで安全性に優れた非晶質炭素体の製造方法とすることができる。
【実施例】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態において製造した非晶質炭素体について行ったＸ線回折の結果およびラマン分光法の結果を示す。
本発明の実施の形態では、非晶質炭素体を製造する装置として、株式会社北日本テクノス社製の乾留式油化システム（カルボ）を用いた。密閉容器となる略円筒型の回転型乾留炉内いっぱいに廃タイヤを投入し、乾留炉内を５３０℃に設定して、乾留炉を回転させながら廃タイヤの乾留を２時間行った。得られた炭化物を回収して非晶質炭素体を得た。この非晶質炭素体を試験片Ａとし、その構造を、Ｘ線回折法およびラマン分光法により調べた。
【００２０】
（Ｘ線回折）
図１は、Ｘ線回折法で得られた構造解析のグラフであり、（ａ）は試験片Ａの結果、（ｂ）は非晶質炭素体との比較対象である、カーボンでできたクラッチシートを同じ条件で乾留して得られた炭素体の結果である。また、図２は、電子線回折で得られた回折線の様子を撮影したものであり、（ａ）は試験片Ａの結果、（ｂ）は非晶質炭素体との比較対象である、市販品のカーボンブラックの結果である。
【００２１】
Ｘ線の波長は、結晶内の原子間隔とほぼ同程度なので、結晶の原子により散乱されたＸ線は互いに干渉し、特定の方向に強い回折線を生じることとなる（図１（ｂ）及び図２（ｂ）、参照。）。
【００２２】
観察物が結晶化していると、図１（ｂ）に示すように鋭いピークが現れるが、試験片Ａの結果を示す図１（ａ）にはこのような鋭いピークは見られず、なだらかな曲線を示すことから、試験片Ａは非晶質であることがわかった。また、カーボンブラックのように、観察物が結晶化していると、図２（ｂ）に示すような干渉縞が現れるが、試験片Ａの結果を示す図２（ａ）にはこのような干渉縞は見られず、試験片Ａが非晶質であることが証明された。
【００２３】
（ラマン分光法）
試験片Ａをラマン分光法で調べたところ、得られたＲ値は０．８であった。天然黒鉛のような結晶性の高い構造のＲ値は０．２未満であることから、試験片Ａは非晶質であることが証明された。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、ゴム製品を５００℃以上５６０℃以下で乾留することにより、高品質の非晶質炭素体を製造することができるので、従来の方法に比べて省エネルギーで安全な非晶質炭素体の製造法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】Ｘ線回折法で得られた構造解析のグラフであり、（ａ）は試験片Ａの結果、（ｂ）は非晶質炭素体との比較対象である、カーボンでできたクラッチシートを同じ条件で乾留して得られた炭素体の結果である。
【図２】電子線回折法で得られた回折線の様子を撮影したものであり、（ａ）は試験片Ａの結果、（ｂ）は比較対象である、市販品のカーボンブラックの結果である。
【図１】
2007070167.tif 000002
【図２】
2007070167.tif 000003