(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも黒鉛と有機結合材とを主材として使用し、混錬、細線状に押出成形後、１０００℃を最高とする焼成温度まで熱処理を施して得られ、灰分重量が１％以下であると共に、金属物含有重量が２０００ｐｐｍ以下であるセラミック成形体の気孔形成用材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも黒鉛と有機結合材とを主材として使用し、混練、細線状に押出成形後、焼成温度まで熱処理を施してなる細線状炭素成形物に関するものである。詳細には、酸化雰囲気における燃焼処理後の灰分重量が極めて小さいため、酸化雰囲気における燃焼処理時、細線状炭素成形物がガス化して形成される気孔の精度が高く、光ファイバーのコネクターや排気ガス洗浄用の触媒担体のような細い気孔を有するセラミック成形体の気孔形成用材料などとして好適に用いることができる。
【０００２】
【従来技術】
一般に、細線状炭素成形物は、黒鉛と、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリエチレン、尿素樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ブチルゴムといった適宜の有機結合材とを主材として使用し、必要に応じてフタル酸エステルなどの可塑剤、メチルエチルケトンなどの溶剤、ステアリン酸塩などの安定剤、ステアリン酸などの滑材、カーボンブラック、酸化珪素、チタン酸カリウムなどの充填材を併用し、これらの配合材料をニーダー、３本ロールなどで混練し、細線状に押出成形した後、焼成温度まで熱処理を施して製造している。
【０００３】
細線状炭素成形物の代表例としては、シャープペンシル用芯や鉛筆用芯が挙げられる。従来、シャープペンシル用芯や鉛筆用芯については、多数の出願があり、これらに使用される黒鉛には純度が９５％以上のものが主として用いられているが、金属物含有重量については特に言及されていない。更に、成形物の形状維持の一助としてカーボンブラック、酸化珪素、チタン酸カリウムなどの充填材を併用するのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述したようにシャープペンシル用芯や鉛筆用芯では、使用する黒鉛の純度が９５％以上であるが、成形物の形状維持の一助としてカーボンブラック、酸化珪素、チタン酸カリウムなどの充填材を併用するため、酸化雰囲気における燃焼処理による灰分重量は、多いもので数％以上、少ないものでも１％を越す値を示すのが現状である。
ところで、このような灰分重量を有する細線状炭素成形物を前述のセラミック成形体の気孔形成用材料などとして用いると、所望とする形状の気孔ができにくいという問題があった。
本発明は、所望の形状の気孔が精度よく形成できる細線状炭素成形物を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも黒鉛と有機結合材とを主材として使用し、混錬、細線状に押出成形後、１０００℃を最高とする焼成温度まで熱処理を施して得られ、灰分重量が１％以下であると共に、金属物含有重量が２０００ｐｐｍ以下であるセラミック成形体の気孔形成用材料を要旨とする。
【０００６】
以下、詳述する。
本発明に係る細線状炭素成形物は、その灰分重量が１％以下であることが必要である。これは、灰分重量が１％を超えた場合、セラミック成形体の気孔形成用材料として用いると、気孔の寸法精度が悪くなり所望とする形状の気孔ができにくくなってしまうためである。灰分重量は、少ない程良いので０重量％であることを排除しないが、実際には０．００１〜１重量％とすることが必要である。
細線状炭素成形物の灰分重量は、黒鉛中の不純物量と酸化雰囲気における燃焼処理後の充填材残存量とでそのほとんどを占めるため、本発明で使用する黒鉛としては、黒鉛の純度が少なくとも９８．５％以上、好ましくは９９．５％以上の黒鉛を使用することが望ましい。
因みに、本発明に係る細線状炭素成形物を用いてセラミック成形体の気孔を形成する場合、細線状炭素成形物に含まれる金属物の影響によりセラミック成形体が変色してしまう場合があるので、細線状炭素成形物中の金属物含有量は少ない方が好ましく、０であることを排除しないが、実際的には１〜２０００ｐｐｍが好ましい。
細線状炭素成形物中の金属物含有量は、黒鉛に含有される金属物量でそのほとんどを占めるため、金属物含有量の極力小さい黒鉛を使用することが望ましい。尚、天然黒鉛、人造黒鉛を問わず使用できるが、天然黒鉛を使用する場合は、酸・アルカリ処理などの化学処理による精製を施しているものは金属物含有量が少ないため好ましい。黒鉛の粒径は適宜選択すればよい。
【０００７】
有機結合材としては、酸化雰囲気における燃焼処理により完全に酸化消耗してしまうものが好ましく、その具体例としてポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリエチレン、尿素樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ブチルゴムなどの中より選択された１種もしくは２種以上のものを例示できるが、それ以外のものも使用可能である。
【０００８】
上記主材である黒鉛と有機結合材の外、必要に応じてフタル酸エステルなどの可塑剤、メチルエチルケトンなどの溶剤、ステアリン酸塩などの安定剤、ステアリン酸などの滑材、カーボンブラック、酸化珪素、チタン酸カリウムなどの充填材といった材料を併用し、ヘンシェルミキサーなどによる混合、ニーダー、３本ロールなどによる混練の後、細線状に押出成形し、１０００℃程度の焼成温度まで熱処理を施し、細線状炭素成形物とする。
ここで、充填材は酸化雰囲気における燃焼処理後も灰分として残存するものが多いため使用しない方が好ましい。使用する場合には、その使用量は成形物の形状維持の一助として必要な最低限の使用に留めるのが好ましい。また、酸化珪素やチタン酸カリウムのような無機系充填材よりもカーボンブラックのような有機系充填材の方が酸化雰囲気における燃焼処理後の重量残存率が小さいため、より好ましい。
【０００９】
上述のように、黒鉛としては、より高純度で、金属物含有量を減らす為に酸・アルカリ処理などの化学処理による精製を施しているものを用いることが好ましく、更に、充填材は使用しないか、使用しても必要最低限に留めるといった選択をすることが好ましく、そのような選択をすることによって、細線状炭素成形物の灰分重量を１％以下、金属物含有重量を２０００ｐｐｍ以下となすことができる。
【００１０】
細線状炭素成形物の形状は、棒状、コイル状などが採用できるが、特に限定しない。また、棒状のものを複数合わせて全体としての形状を板状にするなども可能である。更に、成形物の断面形状は成形機のノズル形状により所望の形状にすることができるし、その直径についても同様である。
【００１１】
【作用】
本発明の細線状炭素成形物は、炭素焼結体であるため細線状であっても充分な強度を有しており、ハンドリング性良好で熱処理前のセラミック成形体構成材料への埋め込みなども極めて容易になせ、しかも、酸化雰囲気における燃焼処理後の灰分重量を１％以下としたため、例えばセラミック成形体の気孔形成用材料などとして用いれば、所望の気孔を簡単に寸法精度良く形成させることができる。
なお、金属物含有重量を２０００ｐｐｍ以下とした場合、含有金属物の影響によりセラミック成形体が変色してしまうといった不具合が発生することもない。
【００１２】
【実施例】
＜実施例１＞
黒鉛（純度９９．５％、酸・アルカリ処理による精
製を施した金属物含有重量が６００ｐｐｍの天然黒鉛
）                                    ５５重量部
ポリ塩化ビニル樹脂                  ５０重量部
フタル酸ジオクチル（可塑剤）        ２０重量部
ステアリン酸（滑材）                  １重量部
カーボンブラック（充填材）            ２重量部
メチルエチルケトン（溶剤）          ７０重量部
上記材料をヘンシェルミキサーによる混合、３本ロールによる混練をした後、細線状に押出成形した。この細線状物を、空気中で３００℃まで加熱し、更に、密閉容器中で１０００℃を最高とする焼成処理を施し、直径０．３ｍｍの細線状炭素成形物を得た。
【００１３】
＜実施例２＞
実施例１において、黒鉛を純度９９．５％の、酸・アルカリ処理を施した天然黒鉛（金属物含有重量が６００ｐｐｍ）から純度９８．８％の、酸・アルカリ処理を施していない天然黒鉛（金属物含有重量が２２５０ｐｐｍ）に変えた以外、すべて実施例１と同様にして直径０．３ｍｍの細線状炭素成形物を得た。
【００１４】
＜実施例３＞
実施例１において、黒鉛を純度９９．５％の、酸・アルカリ処理を施した天然黒鉛（金属物含有重量が６００ｐｐｍ）から純度９９．９％の、酸・アルカリ処理を施した天然黒鉛（金属物含有重量が４５０ｐｐｍ）に変え、カーボンブラック（充填材）を使用しない以外、すべて実施例１と同様にして直径０．３ｍｍの細線状炭素成形物を得た。
【００１５】
＜比較例１＞
実施例１において、黒鉛を純度９９．５％の、酸・アルカリ処理を施した天然黒鉛（金属物含有重量が６００ｐｐｍ）から純度９８．４％の、酸・アルカリ処理を施していない天然黒鉛（金属物含有重量が２６５０ｐｐｍ）に変えた以外、すべて実施例１と同様にして直径０．３ｍｍの細線状炭素成形物を得た。
【００１６】
＜比較例２＞
実施例１において、黒鉛を純度９９．５％の、酸・アルカリ処理を施した天然黒鉛（金属物含有重量が６００ｐｐｍ）から純度９７．０％の、酸・アルカリ処理を施していない天然黒鉛（金属物含有重量が３７００ｐｐｍ）に変え、充填材としてカーボンブラック２重量部の代わりに酸化珪素２重量部を使用した以外、すべて実施例１と同様にして直径０．３ｍｍの細線状炭素成形物を得た。
【００１７】
上記各例で得た細線状炭素成形物（試料：各々１００本）について、灰分重量についてはＪＩＳ  Ｋ  ６２１８に準じて測定し、金属物含有重量については原子吸光法により測定した。
また、曲げ強さをＪＩＳ  Ｓ  ６００５に準じて測定し、平均値を算出した。
更に各例で得た細線状炭素成形物を、セラミック成形体の気孔形成用材料として用いて酸化雰囲気における燃焼処理を施し、得られたセラミック成形体の気孔形状、及び、色について観察した。それぞれの結果を表１に示す。尚、細線状炭素成形物の形状、外観についても検査したが、それらについては各例で有意差が認められなかったので省略する。
【００１８】
【表１】
0004106905.tif 000002
【００１９】
【発明の効果】
表１において、比較例で得たものはセラミック成形体の気孔形状、及び、色で不具合を生じている。これに対し、実施例で得たものはいずれも良好な結果となっている。このように、本発明の細線状炭素成形物は、セラミック成形体の気孔形成用材料などとして極めて好適に用いることができる。