人造黒鉛

人造黒鉛とは

人造黒鉛（じんぞうこくえん、英: Synthetic Graphite）は、人工的に作り出された黒鉛の一種であり、合成黒鉛または合成グラファイトとも呼ばれています。この材料は、炭素原子が結晶構造を形成した黒鉛から成り立っており、特に有機化合物や無定形炭素が高温で処理され、特有の亀甲状や六角板状の構造を持つものとなります。天然の黒鉛は主に地球内部の高温・高圧環境で自然に生成されるのに対し、人造黒鉛は人間の手によって創出されたものです。

歴史的背景

現代における人造黒鉛の商業製造は、アメリカの発明家エドワード・グッドリッチ・アチソンによって1895年に始まりました。彼の研究と試行錯誤により、人体に有用な炭素材料としての特性を持つ人造黒鉛が生み出されます。

性能と特性

人造黒鉛の主要な特性としては、優れた潤滑性、耐薬品性、熱伝導性、電気伝導性、耐熱性などが挙げられます。一方、酸素と接触している環境においては、耐熱性や防水性、気密性、耐衝撃性が弱くなってしまう可能性があります。しかし、人造黒鉛は非常に高い純度と結晶の均一性を誇り、成形方法によっては材料の特性が異なることがあります。これにより、特定の用途に応じた最適な性能を持たせることが可能です。

専用用途

人造黒鉛はさまざまな産業分野で重要な役割を果たしています。例えば、軸受けやカーボンブラシなどの摺動部品、熱拡散シート、高温炉の炉内部品、るつぼ、電気炉用の電極、不溶性陽極、電池用導電材、二次[[電池]]の負極材、ブレーキパッドなど摩擦材としての用途があります。この多様性は人造黒鉛の持つ特性に由来しており、製品の性能向上に寄与しています。

製造プロセス

人造黒鉛の製造は、以下の工程で行われます。まず、石炭コークスを粉砕し、分別と配合を経てコールタールピッチと混練します。次に、形成した材料を摂氏1000度前後で焼成し、コールタールピッチに漬け込むプロセスを2回から3回繰り返します。続いて、摂氏2700度から3000度で加熱処理を行い、黒鉛化を進めます。その後、外面加工や特殊処理、高純度処理を施して最終製品が完成します。

日本における生産状況

日本国内での人造黒鉛の生産と販売に関するデータは、経済産業省によってまとめられています。例えば、炭素製品全体の生産量は、2015年には22万トンに達し、そこから変動しながら生産されています。特に2018年から2019年にかけて販売金額の大きな増加は、中華人民共和国における需要の高まりが要因であることが示されています。

主要な製造者

世界中で人造黒鉛を製造している企業は数多く存在します。日本国内では、昭和電工や東海カーボン、日本カーボンなどが主要な製造者として知られています。また、国際的にはアメリカのグラフテック・インターナショナルやインドのHEGなども重要なプレイヤーです。これらの企業はそれぞれの技術と専門知識を生かし、高品質な人造黒鉛を生産しています。

このように、人造黒鉛はその特性と多様な用途から、現代の産業において不可欠な材料となっているのです。

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