黒鉛の製造方法

黒鉛グラファイトの原料「ピッチコークス」「ニードルコークス」「コールタールピッチ」を粉砕します。カーボンの原料は、粒子の細かさも材料の特性に関係するため、数種類の粒度のカーボン粉が準備されます。

粉砕したコークスを粒子の大きさに振り分けます。また、コークスは、産地（国）により特性が多少違います。振り分けたコークスは、それぞれの産地・粒度で管理・保管されます。

黒鉛グラファイトの材料の品種別に、粒子の大きさや産地の違いの複数のコークスを混ぜ合わせます。グラファイトの素材メーカーでは、数種～十数種の材料のラインナップがあります。 それぞれの材料の特性に合わせた配合が施されてています。

配合したコークスと、コールタールピッチを混ぜ合わせます。コールタールは液体でバインダーの役割をします。また焼成を行うと、コールタールピッチも炭化して、グラファイトの原料になります。

押出成形は、プレス機の片側に押さえが無く、一方向より材料を押し出して成形する製法です。材料に掛かる圧力は、材料が抜けていく方向と、形状を整えるダイスを材料が抜ける時に受ける圧力になります。 その為、素材に方向性が出来ます。方向性とは、電流の流れやすい方向や、材料の曲げ強さなどの強度に向きが発生する事をいいます。

プレス機を使い、上（もしくは上下方向）より圧力を掛けて材料を成形する方法です 材料に掛かる圧力が上下方向になりますので、押出成形と同様に材料に方向性が出来ます。また、材料の外周部分と内側には、材料の歪みも発生しております。その為、材料を切り出す位置でも強度など多少の差異があります。

冷間静水圧プレス成形は、英文を訳してCIP成形とよく言われています。ゴム型に封入されたカーボン原料を封入します。封入した材料を、水溶液に投入して水圧を材料へ掛けます。 ゴム型に入れるプレス方法なので、CIP成形の事を「ラバープレス法」とも言われます。また、水溶液中で材料へ圧力を掛けると、全方向から圧力が掛かるため、プレスされた材料に方向性が出来ません。 言えば均一な材料となります。その為、CIP材の事を「等方性黒鉛」とも言われます。CIP材は押出材と比較すると、おおよそ曲げ強さが約2倍、引張り強さも約2倍にあります。

振動成形は、カーボンの原料を型に入れ、型に振動を与えることにより、材料の空隙を少なくした材料です。振動成型を用いる事が多い、ゴム材料や樹脂材料は、振動作業の後にプレスの工程が通常入ります。カーボンの原料は、焼成後に含浸処理を行われることから、プレス成型をせずに焼成されるカーボン材料もあります。装置が簡素化され、作業時間も短くなることから、材料が比較的安くなるメリットがあります。原料の粒子の大きさを小さくすると、見た目はCIP材に近くなり、見た目では判断できないほどの材料を作ることが出来ます。 プレスの工程が入っていない材料の場合は、材料の強度が弱くなります。

プレスしたカーボン材料は、コークスの粉末とバインダーのコールタールが混じっており形を保つ事ができます。 その材料を、炉に入れ約1000度位で焼きます。一回目の焼成を「一次焼成」と言います。一次焼成により、バインダー分の一部は気化し、一部は炭化して原料に変化します。1,000度くらいでの焼成ですので、カーボン原料はまだ炭素質です。

黒鉛化された材料の表面は「黒皮」と呼ばれる、一層硬い層が出来ています。また表面はデコボコしており、平面が出来ていません。そこで20～30mmの厚みで材料の外面を切断し「黒皮」を除去します。黒皮の除去をした後、製品の加工を行います。

製品の用途に応じ、SiCコートや、ガラス状カーボンコート、溶射処理などの処理を施します。

出来上がった製品の品質検査を行い、出荷されます。