碳材料的制造方法和碳材料与流程

本发明涉及碳材料的制造方法和碳材料。

背景技术：

碳材料是成形焦炭(骨料)和沥青(粘结剂)的混合物，使其碳化而制造。在这样的碳材料的制造中，经一次的碳化处理容易在成形体中残留空隙，因此普遍进行的是在碳化之后浸渍在沥青中再进行碳化。此外该碳化的工序也多反复进行。

可是，一般作为碳材料的原料使用的沥青和焦炭，不论来自于煤还是石油都不便宜。另外，来自于石油的沥青，存在硫分和金属成分这样的杂质的含量多的问题。因此，提出作为粘结剂使用比较廉价而杂质少的(就是低硫分、低灰分)无灰煤的碳材料的制造方法(参照日本国特开2011－1240号公报)。

但是，在上述使用无灰煤的碳材料的制造方法中，在成形前对于无灰煤进行加热处理。因此，无灰煤缺乏变形性，所得到的碳材料中残留空隙，碳材料的强度不能充分提高。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本国特开2011－1240号公报

技术实现要素：

本发明基于上述这样的情况而形成，其目的在于，提供一种低成本而强度优异的碳材料及其制造方法。

本发明者们对于使用无灰煤的碳材料的制造方法进行了锐意研究，其结果发现，使用将无灰煤进行了干馏的无灰煤焦炭作为骨料，并且将无灰煤作为粘结剂使用，从而碳材料的抗弯强度显著提高。这被认为是由于，无灰煤的碳结构(光学各向异性组织)由微粒以下的镶嵌组织构成，以及熔融后的无灰煤均质地填充了无灰煤焦炭间的空隙和无灰煤焦炭的微细孔等。

即，为了解决上述课题而形成的发明，是具备如下工序的碳材料的制造方法：将通过煤的溶剂萃取处理所得到的无灰煤，和对于无灰煤进行干馏而成的无灰煤焦炭加以混合的工序；加热成形上述混合物的工序；以及使上述成形体碳化的工序。

该碳材料的制造方法中，以无灰煤作为粘结剂，以无灰煤焦炭作为骨料使用，从而可减少杂质的含量，使骨料和粘结剂的碳结构接近而提高粘接力。另外，该碳材料的制造方法，因为骨料和粘结剂的热膨胀系数的差小，所以加热时可防止因应变造成的开裂。此外，该碳材料的制造方法中，熔融后的无灰煤均质地填充无灰煤焦炭间的空隙和无灰煤焦炭的微细孔，并且所得到的碳材料大量具有微粒以下的各向同性的镶嵌组织。其结果是，以该碳材料的制造方法得到的碳材料，低成本而具有高强度。

使上述混合工序中的上述混合物的无灰煤的含有率为5质量％以上且35质量％以下即可。如此使无灰煤的含有率在上述范围内，能够适度控制混合物的膨胀率，容易且确实地提高所得到的碳材料的密度和强度。

设无灰煤的软化开始温度为T1(℃)时，使上述加热成形工序中的混合物的加热温度为(T1+20℃)以上、300℃以下即可。如此以上述范围内的温度加热上述混合物，能够容易且确实地提高所得到的碳材料的密度和强度。还有，所谓“软化开始温度”，是依据JIS－M8801：2004的吉氏塑性仪法测量的值，具体来说，就是1分钟旋转1周(1ddpm)以上持续2分钟以上，进行确认时的最初的1分钟的平均温度。

上述碳化工序，具有使上述成形体碳化的工序，和使碳化的成形体石墨化的工序即可。如此，通过进行碳化和石墨化，可更确实地提高碳材料的强度。

用于解决上述课题而形成的另一发明，是含有通过煤的溶剂萃取处理而得到的无灰煤的碳材料，其特征在于，光学各向异性组织中的粗粒镶嵌以下的组织的比例为90％以上。该碳材料中，含有无灰煤，光学各向异性组织中的粗粒镶嵌以下的组织的比例为上述范围，虽然成本低，但密度高且具有高强度。还有，所谓光学各向异性组织，意思是“铁钢技术的潮流第2系列第12卷“煤·焦炭”第77项3.1焦炭品质评价”的表3.1.3所述的光学各向异性组织。另外，所谓“粗粒镶嵌以下的组织”，意思是以偏光显微镜观察的各向异性单位尺寸的大小与粗粒镶嵌同等或比之小的组织，具体来说，是指各向异性单位尺寸的大小低于10μm的组织或未确认到光学各向异性组织的组织。

另外，上述碳材料，通过对于上述无灰煤和无灰煤经干馏的无灰煤焦炭的混合物进行加热成形，使其成形体碳化而取得即可。由此，能够促进碳材料的低成本化和高强度化。

如以上说明，本发明的碳材料的制造方法，能够以低成本得到强度优异的碳材料。另外，本发明的碳材料，因为低成本而强度优异，所以能够适合作为结构用构件、电气电子元件、金属还原剂等使用。

附图说明

图1是以1000℃对于煤沥青进行热处理的偏光显微镜照片。

图2是以20∶80的质量比混合无灰煤和煤沥青，以1000℃进行热处理的偏光显微镜照片。

图3是以60∶40的质量比混合无灰煤和煤沥青，以1000℃进行热处理的偏光显微镜照片。

图4是以1000℃对无灰煤进行热处理的偏光显微镜照片。

具体实施方式

以下，对于本发明的碳材料的制造方法的实施方式进行说明。

该碳材料的制造方法，具备如下工序：将通过煤的溶剂萃取处理而得到的无灰煤，和对于无灰煤进行干馏而成的无灰煤焦炭加以混合的工序(混合工序)；加热成形上述混合物的工序(加热成形工序)；以及使上述成形体碳化的工序(碳化工序)。碳化工序还具有使上述成形体碳化的工序(碳化工序)，和使碳化的成形体石墨化的工序(石墨化工序)。

＜混合工序＞

在混合工序中，混合无灰煤和无灰煤焦炭。

(无灰煤)

无灰煤(超精煤(Hypercoal)，HPC)，是对于煤进行了改质的改质煤的一种，是使用溶剂从煤中尽可能除去灰分和非溶解性成分的改质煤。无灰煤的灰分一般为5质量％以下，优选为2质量％以下。作为无灰煤的灰分的上限，更优选为5000ppm(质量基准)，进一步优选为2000ppm。作为该碳材料的制造方法中所用的无灰煤的原料煤，优选以815℃加热而灰化时的残留无机物(硅酸、氧化铝、氧化铁、石灰、氧化镁、碱金属等)的浓度极少。另外无灰煤中水分含量稀少，大约为0.5质量％以下，显示出比原料煤高的热流动性。还有，所谓“灰分”，意思是依据JIS－M8812：2004测量的值。

(无灰煤的制造方法)

无灰煤能够以各种公知的制造方法取得，能够通过从煤的溶剂萃取物中除去溶剂而得到。无灰煤，例如以具备浆料加热工序、分离工序、和无灰煤回收工序的制造方法取得。

[浆料加热工序]

在浆料加热工序中，混合煤和芳香族溶剂而调制浆料，进行加热处理，将煤的可溶成分萃取在芳香族溶剂中。无灰煤的原料煤的种类未特别限定，例如能够使用烟煤、次烟煤、褐煤、褐煤(日文：亜炭)等的各种公知的煤。其中，从经济性的观点出发，优选次烟煤、褐煤、褐煤(亜炭)等的低品位煤。

作为上述芳香族溶剂，只要具有溶解煤的性质的，便没有特别限定，例如能够使用苯、甲苯、二甲苯等的单环芳香族化合物，和萘、甲基萘、二甲基萘、三甲基萘等的双环芳香族化合物等。还有，在上述双环芳香族化合物中，包含具有脂肪链的萘类和具有长脂肪链的联苯类。

在上述芳香族溶剂之中，优选为利用煤干馏生成物精炼的作为煤衍生物的双环芳香族化合物。煤衍生物的双环芳香族化合物，即使在加热状态下也稳定，与煤的亲和性优异。因此，作为芳香族溶媒而使用这样的双环芳香族化合物，能够提高被溶剂萃取的煤成分的比例(以下，也称为“萃取率”)，并且能够以蒸馏等的方法很容易地回收溶剂并循环使用。

作为芳香族溶剂的沸点，优选为180℃以上且330℃以下。芳香族溶剂的沸点低于上述下限时，加热萃取之时萃取率降低，并且所需压力有可能变高。另外，除了在后述的分离工序中所需要压力也会变高以外，在回收芳香族溶剂的工序中因挥发造成的损失增大，芳香族溶剂的回收率有可能降低。反之，芳香族溶剂的沸点高于上述上限时，分离工序中的从液体成分或固体成分中分离芳香族溶剂困难，溶剂的回收率降低。

作为浆料中的煤对于芳香族溶剂的混合比例的下限，干煤基准计，优选为10质量％，更优选为20质量％。另一方面，作为上述混合比例的上限，优选为50质量％，更优选为35质量％。上述混合比例低于上述下限时，相对于芳香族溶剂的量，所萃取的煤成分变少，因此不经济。反之，上述混合比例高于上述上限时，浆料的粘度变高，浆料的移动和分离工序中的液体成分与固体成分的分离有可能困难。

作为浆料的加热温度(萃取温度)的下限，优选为350℃，更优选为380℃。另一方面，作为浆料的加热温度的上限，优选为470℃，更优选为450℃。浆料的加热温度低于上述下限时，不能充分弱化构成煤的分子间的键，因此例如作为原料煤使用低品位煤时，有可能不能提高由后述的无灰煤回收工序回收的无灰煤的再固化温度。反之，浆料的加热温度高于上述上限时，煤的热分解反应非常活跃，生成的热分解自由基的复合发生，因此萃取率有可能降低。

作为浆料的加热时间(萃取时间)的上限，优选为120分钟，更优选为60分钟，进一步优选为30分钟。另一方面，作为浆料的加热时间的下限，优选为10分钟。浆料的加热时间高于上述上限时，煤的热分解反应过度进行，自由基聚合反应进行，萃取率有可能降低。反之，浆料的加热时间低于上述下限时，煤的可溶性分的萃取有可能不充分。

加热浆料之后，为了抑制热分解反应，优选冷却浆料。作为浆料的冷却温度，优选为300℃以上且370℃以下。浆料的冷却温度高于上述上限时，有可能无法充分抑制热分解反应。反之，浆料的冷却温度低于上述下限时，芳香族溶剂的溶解力降低，先萃取的煤成分发生再析出，无灰煤的回收率有可能降低。

还有，浆料的加热萃取优选在非氧化性气氛中进行。具体来说，优选在氮等的不活泼气体的存在下进行浆料的加热萃取。通过使用氮等的不活泼气体，能够以低成本防止在加热萃取时浆料接触氧而起火。

浆料的加热萃取时的压力，虽然也根据加热温度和所用的芳香族溶剂的蒸气压而有所不同，但例如能够为1MPa以上、2MPa以下。加热萃取时的压力比芳香族溶剂的蒸气压低时，芳香族溶剂挥发，不能将煤的可溶成分限制为液相，不能萃取可溶成分。另一方面，若加热萃取时的压力过高，则设备的成本、运转成本等上升。

[分离工序]

在分离工序中，将上述浆料加热工序中经加热处理的浆料分离成液体成分和固体成分。所谓浆料的液体成分，是含有被芳香族溶剂萃取的煤成分的溶液部分。所谓浆料的固体成分，是含有不溶于芳香族溶剂的灰分和煤成分的部分。

作为将浆料分离成液体成分和固体成分的方法，未特别限定，能够采用过滤法、离心分离法、重力沉降法等的公知的分离方法。其中，优选可以进行流体的连续操作，低成本也适于大量的处理的重力沉降法。在重力沉降法中，在重力沉降槽的上部，分离出含有被芳香族溶剂萃取的煤成分的作为液体成分的清液，在重力沉降槽的下部，分离出作为固体成分而含有不溶于溶剂的灰分和煤成分的固体成分浓缩液。

[无灰煤回收工序]

在无灰煤回收工序中，从上述分离工序中得到的浆料的液体成分中，分离芳香族溶剂而回收灰分的极低的无灰煤。

从浆料的液体成分中分离芳香族溶剂的方法未特别限定，能够使用普通的蒸馏法和蒸发法(例如喷雾干燥法)等。另外，分离回收的芳香族溶剂能够如上述那样循环使用。通过芳香族溶剂的分离，能够从上述液体成分中得到无灰煤。

还有，在无灰煤的制造方法中，也可以根据需要附加各种处理工序。具体来说，在不对所述各工序带来不良影响的范围内，在所述各工序间或前后，也可以含有例如粉碎原料煤的工序、除去异物等的工序、使所得到的无灰煤干燥的工序等工序。

另外，根据需要，也可以从浆料的固体成分中分离芳香族溶剂，制造浓缩有灰分的萃余煤。从固体成分中分离芳香族溶剂的方法，与从上述液体成分中取得无灰煤的方法一样，能够采用普通的蒸馏法和蒸发法

本工序中使用的无灰煤的粒径没有特别限定，但作为无灰煤的中值粒径的上限，优选为100μm，更优选为50μm。另一方面，作为无灰煤的中值粒径的下限，优选为1μm，更优选为10μm。无灰煤的中值粒径高于上述上限时，与无灰煤焦炭的混合状态不不均匀，混合物的成形不良和碳材料的强度不足等有可能发生。反之，无灰煤的中值粒径低于上述下限时，处理性和生产效率有可能降低。还有，所谓“中值粒径”，意思是以激光衍射散射法求得的粒度分布中，体积累计值为50％的粒径。

为了以提高碳材料的强度为目的而提高无灰煤的变形性，需要使无灰煤的软化开始温度降低，即使在高温下无灰煤的分解反应也不会活跃化，不使挥发分生成。作为无灰煤的软化开始温度T1的上限，优选为230℃，更优选为200℃。若无灰煤的软化开始温度T1高于上述上限，则使无灰煤变形，因此需要高温加热，无灰煤的分解反应活跃，所得到的碳材料的密度和强度有可能不充分。

作为使无灰煤的软化开始温度降低的方法，有使萃取温度达到高温的方法、在无灰煤中添加煤沥青等的添加剂的方法、使无灰煤的原料为褐煤等的低煤阶煤的方法等。

另外，通过使无灰煤的中值粒径比无灰煤焦炭的中值粒径小，能够提高无灰煤的粘结剂效果。

(无灰煤焦炭)

无灰煤焦炭(HPCC)，是使无灰煤碳化，具体来说，就是在氮等的不活泼气氛中以600℃以上、1000℃以下的温度对于无灰煤进行加热处理。还有，无灰煤的膨胀性在500℃附近消失，因此使加热温度在上述范围。另外，在该碳材料的制造方法中，作为无灰煤焦炭的原料，也可以使用与混合工序中和无灰煤焦炭混合的无灰煤不同的无灰煤。

无灰煤焦炭的制造方法未特别限定，能够使用公知的碳化技术进行。加热时的升温速度，例如能够为0.1℃/分钟以上、5℃/分钟以下。另外，无灰煤的碳化也可以使用热等静压装置等，在加压下进行。此外，也可以根据需要在无灰煤中添加沥青和焦油等的粘结剂成分，但为了提高本发明的效果，优选不添加这些粘结剂成分。另外，也可以适当成形无灰煤之后再供碳化。用于碳化的热处理炉未特别限定，能够使用公知的。作为这样的热处理炉，例如能够列举罐炉、Riedhammer(リードハンマー)炉、窑炉、回转窑、竖炉、室式炉等。

本工序中使用的无灰煤焦炭的中值粒径没有特别限定，但作为无灰煤焦炭的中值粒径的上限，优选为80μm，更优选为40μm。另一方面，作为无灰煤焦炭的中值粒径的下限，优选为1μm，更优选为10μm。无灰煤焦炭的中值粒径高于上述上限时，无灰煤焦炭内部未充分碳化，碳材料的强度不足等有可能发生。反之，无灰煤焦炭的中值粒径低于上述下限时，处理性和生产效率有可能降低。

(无灰煤的含有率)

作为上述混合物中的无灰煤的含有率的下限，优选为5质量％，更优选为10质量％。另一方面，作为无灰煤的含有率的上限，优选为35质量％，更优选为25质量％。无灰煤的含有率低于上述下限时，粘结剂成分不足，所得到的碳材料的强度有可能不充分。反之，无灰煤的含有率高于上述上限时，混合物的膨胀率变高，在混合物的碳化时有可能对炉体产生影响。

无灰煤和无灰煤焦炭的混合方法未特别限定，例如能够使用公知的在搅拌机中投入无灰煤和无灰煤焦炭，一边以常规方法粉碎一边进行搅拌的方法。使用该方法，能够粉碎无灰煤或无灰煤焦炭凝集的二次粒子，并且将其粉碎成粒状。还有，也可以混合预先粉碎的无灰煤和无灰煤焦炭。

在无灰煤和无灰煤焦炭的混合物中，也可以根据需要混合无灰煤以外的粘结剂和骨料。作为上述无灰煤以外的粘结剂，例如可列举煤沥青，通过添加煤沥青，能够减少粘结剂的熔点。作为无灰煤以外的粘结剂对于无灰煤的混合比的上限，优选为50质量％，更优选为30质量％。若无灰煤以外的粘结剂的混合比高于上述上限，则所得到的碳材料的粗粒镶嵌组织的比例降低，强度有可能不充分。因此，为了确实发挥本发明的效果，优选使用由无灰煤和无灰煤焦炭构成的混合物。

＜加热成形工序＞

在加热成形工序中，通过加热将无灰煤和无灰煤焦炭的混合物成形为预期的形状。通过成形上述混合物，能够借助来自无灰煤的粘结剂效果，使各碳原料间的结合更强固，并抑制碳材料的粉化和体积密度的降低。

混合物的成形方法没有特别限定，例如能够使用具有平滑辊的对辊(双辊)型成形机、具有杏仁型凹穴的对辊型成形机、冲压成形机、挤压成形机等进行成形的方法。其中，优选使用对辊型成形机将混合物成形为团块形状和片状的成形体。

在本加热成形工序中，进行一边加热混合物一边成形的热成形。如此在高温下加压成形混合物，无灰煤在软化后发生塑性变形而填充无灰煤焦炭间的空隙，能够得到更加致密化的成形体。

设无灰煤的软化开始温度为T1(℃)时，作为本加热成形工序中的混合物的加热温度的下限，优选为T1+20℃，更优选为T1+30℃。另一方面，作为混合物的加热温度的上限，优选为300℃，更优选为280℃。混合物的加热温度低于上述下限时，无灰煤的变形性不充分，碳材料的密度有可能不充分。反之，混合物的加热温度高于上述上限时，无灰煤的分解反应变得活跃，因此碳材料的密度有可能不充分。

上述成形时的成形压力没有特别限定，例如能够为0.5ton/cm²以上、5ton/cm²以下。

＜碳化工序＞

碳化工序，是使上述成形工序中所得到的成形体碳化的工序。成形体的碳化，通过在非氧化性气氛下加热进行。具体来说，将成形体装入电炉等的任意的加热装置中，对于内部用非氧化性气体进行置换后，一边向该加热装置内喷送非氧化性气体一边加热。通过加热，无灰煤经过软化和熔融被再固化，无灰煤焦炭的空隙被无灰煤填充。

碳化工序中的加热温度，根据碳材料所要求的特性适宜设定即可，没有特别限制，但作为加热温度的下限，优选为500℃，更优选为700℃。另一方面，作为加热温度的上限，优选为3000℃，更优选为2800℃。加热温度低于上述下限时，碳化有可能不充分。反之，加热温度高于上述上限时，从设备的耐热性提高和燃料消耗量的观点出发，制造成本有可能上升。另外，作为升温速度，例如能够为0.01℃/min以上1℃/min以下。

碳化工序的加热时间，也根据碳材料所求示的特性适宜设定即可，没有特别限制，但作为加热时间，优选为0.5小时以上且10小时以下。加热温度低于上述下限时，碳化有可能不充分。反之，加热时间高于上述上限时，碳材料的生产效率有可能降低。

作为上述非氧化性气体，只要可以抑制碳材料的氧化则没有特别限定，但优选为不活泼气体，不活泼气体之中，从经济性的观点出发，更优选为氮气。

＜石墨化工序＞

石墨化工序是使上述碳化工序中经碳化的成形体进一步石墨化的工序。成形体的石墨化是在与上述碳化工序同样的非氧化性气氛下，在比碳化工序高的温度下通过加热进行。在石墨化工序中，能够使用与上述碳化工序相同的加热装置。

石墨化工序的加热温度根据碳材料所求出的特性适宜设定即可，没有特别限制，但作为加热温度的下限，优选为2000℃，更优选为2400℃。另一方面，作为加热温度的上限，优选为3000℃，更优选为2800℃。加热温度低于上述下限时，石墨化有可能不充分。反之，加热温度高于上述上限时，从设备的耐热性提高和燃料消耗量的观点出发，制造成本有可能上升。另外，作为升温速度，例如能够为0.01℃/min以上、1℃/min以下。

石墨化工序的加热时间也根据碳材料所要求的特性适宜设定即可，没有特别限制，但作为加热时间，优选为0.5小时以上且10小时以下。加热温度低于上述下限时，石墨化有可能不充分。反之，加热时间高于上述上限时，碳材料的生产效率有可能降低。

＜碳材料＞

如此得到的碳材料为高纯度且高密度。作为该碳材料的灰分的上限，优选为5000ppm，更优选为3000ppm。另外，作为该碳材料的体积密度的下限，优选为1.5g/ml，更优选为1.6g/ml，进一步优选为1.7g/ml。该碳材料的灰分为上述下限以下，且体积密度为上述下限以上，可防止该碳材料发生裂缝和裂纹，并且不会发生膨胀、变形、粉化等，能够保护碳化之前的成形体的形状。

另外，该碳材料中，光学各向异性组织中的粗粒镶嵌以下的组织的比例为90％以上。作为粗粒镶嵌以下的组织的比例的下限，优选为95％。此外，在该碳材料中，优选粗粒镶嵌以下的组织的比例为100％，也就是不包括光学各向异性组织中的纤维状和叶片状，以及惰性组织。该碳材料中，粗粒镶嵌以下的组织比例为上述下限以上，或为100％，可形成不含粗大的碳组织而致密且各向同性的碳结构，因此有高密度，并且具有高强度。

还有，所谓粗粒镶嵌以下的组织，具体来说，意思是粗粒镶嵌、中粒镶嵌、微粒镶嵌和各向同性超微粒镶嵌。所谓“粗粒镶嵌”，就是以偏光显微镜观察的各向异性单位尺寸的大小为5μm以上且低于10μm的镶嵌组织。所谓“中粒镶嵌”，是各向异性单位尺寸的大小为1.5μm以上、低于5μm的镶嵌组织。所谓“微粒镶嵌”，是各向异性单位尺寸的大小低于1.5μm的镶嵌组织。所谓“各向同性或超微粒镶嵌”，是未确认刀光学各向异性组织的组织。另外，所谓“纤维状”，是长边为10μm以上，宽度低于10μm的纤维状组织。所谓“叶片状”，是长边、宽度均为10μm以上的板状组织。所谓“惰性组织”，是煤在加热时不软化熔融的由不活泼成分构成的组织。

图1～4中表示使煤沥青、无灰煤和煤沥青的混合体、以及无灰煤以1000℃进行碳化，将其碳化物埋入树脂后，进行了研磨的表面的偏光显微镜照片。图1是仅使煤沥青碳化后的图，图2是使无灰煤和煤沥青按20∶80的质量比混合并使之碳化后的图，图3是使无灰煤和煤沥青以60∶40的质量比混合并使之碳化后的图，图4是仅使无灰煤碳化后的图。另外，表1中显示由图1～4的碳化物的观察中得到的组织成分的比例。由这些照片和表1可知，煤沥青中粗粒镶嵌以上的流动构造占据大部分，形成比较大的碳组织。另一方面，使无灰煤混合在煤沥青中，组织镶嵌状微细化，在单一无灰煤时图4的照片中不能辨认的微小尺寸的组织成为主体。

【表1】

＜优点＞

该碳材料的制造方法中，以无灰煤为粘结剂，以无灰煤焦炭为骨料使用，可减少杂质的含量，并且骨料和粘结剂的碳结构接近，可提高粘接力。另外，在该碳材料的制造方法中，因为骨料与粘结剂的热膨胀系数的差小，所以在加热时可防止因应变造成的开裂。此外，在该碳材料的制造方法中，熔融的无灰煤均质地填充无灰煤焦炭间的空隙和无灰煤焦炭的微细孔，并且所得到的碳材料大量具有微粒以下的各向同性的镶嵌组织。其结果是，由该碳材料的制造方法得到的碳材料，低成本而具有高强度。

【实施例】

以下，通过实施例更详细地说明本发明，但本发明不受这些实施例限定。

＜无灰煤的制造＞

通过以下的方法制造无灰煤。首先，将澳大利亚产烟煤作为无灰煤的原料煤，将该原料煤5kg(干煤换算质量)，和作为溶剂的4倍量(20kg)的1－甲基萘(新日铁化学社制)混合，调制浆料。将该浆料放入内容积30L的间歇式高压釜中并导入氮，加压至1.2MPa，以400℃加热1小时。将该浆料在维持上述的温度和压力的重力沉降槽内分离成上清液和固体成分浓缩液，从上清液中以蒸馏法分离和回收溶剂，得到2.7kg的无灰煤A。该无灰煤A的依据JIS－M8801：2004的吉氏塑性仪法测量的软化开始温度为220℃。

另外，除了使加热温度(萃取温度)为430℃以外，在其他均与无灰煤A同样的条件下制造无灰煤B。该无灰煤B的软化开始温度为195℃。

＜无灰煤焦炭的制造＞

将上述无灰煤B放入加热炉中，在氮气氛下以1000℃加热60分钟使之碳化，得到无灰煤焦炭。

＜实施例1～6和比较例1～6＞

按以下的步骤得到实施例1～6和比较例1～6的碳材料。首先，使用表2所示的粘结剂和骨料，使粘结剂的含有率为表2所示的值而进行混合，得到混合物。还有，粘结剂一栏中的“煤沥青”，是软化开始温度为100℃以下的商品煤沥青。另外，所谓“无灰煤混合体”，是以60∶40的质量比混合无灰煤B和上述煤沥青，其软化开始温度为177℃。此外，骨料一栏中的所谓“煤系焦炭”，是以1000℃使市场销售的煤系生焦炭碳化而成的。另外，关于无灰煤A、无灰煤B和无灰煤焦炭，使中值粒径达到45μm以下而粉碎之后进行混合。

其次，将上述混合物放入模具，在250℃下以3ton/cm²的压力加热成形，得到成形体。

接着，将上述成形体放入加热炉，在氮气氛下以1000℃加热120分钟进行碳化。再将该碳化的成形体放入加热炉中，在氮气氛下以2500℃加热120分钟使之石墨化而得到碳材料。

(评价)

对于上述实施例1～6和比较例1～6的碳材料，依据JIS－K2151：2004，测量成形后且碳化前的体积密度和石墨化后的体积密度。另外，依据JIS－R7222：1997测量所得到的碳材料的抗弯强度，按以下的标准进行评价。这些结果显示在表2中。

A：抗弯强度为50MPa以上。

B：抗弯强度为46MPa以上并低于50MPa。

C：抗弯强度为42MPa以上并低于46MPa。

D：抗弯强度低于42MPa。

【表2】

如表2所示，将无灰煤A、B或含有无灰煤B的无灰煤混合体作为粘结剂，将无灰煤焦炭作为骨料使用的实施例1～6，具有46MPa以上的高抗弯强度。另一方面，作为骨料使用煤系焦炭，或作为粘结剂使用煤沥青的比较例1～6，抗弯强度均低，低于46MPa。特别是完全不含无灰煤的比较例5、6，即使增加粘结剂的量，抗弯强度最大也不过42MPa。

还有，由表2的结果可知，作为粘结剂只使用无灰煤，使该无灰煤的混合物中的含有率为20质量％以下，能够得到高体积密度和抗弯强度(实施例1、2)。

详细并参照特定的实施方式说明了本发明，但不脱离本发明的精神和范围可以施加各种变更和修改，这对于从业者来说很清楚。

本申请基于2014年5月19日申请的日本专利申请(专利申请2014－103837)，其内容在此作为参照而引入。

【产业上的可利用性】

如以上说明，本发明的碳材料的制造方法，能够以低成本得到强度优异的碳材料。这样的碳材料，能够适合作为构造用构件、电气电子元件、金属还原材等使用。