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公開番号2025083984
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-02
出願番号2023197705
出願日2023-11-21
発明の名称炭素素材の製造方法
出願人ジカンテクノ株式会社,個人
代理人個人
主分類C01B 32/184 20170101AFI20250526BHJP(無機化学)
要約【課題】本発明は、植物性原料を炭素源として製造した炭素素材を使用し、CO2削減やよって製造可能な発熱塗料及び様々な温度帯にあっても強度を保つことができる発熱塗料を提供することにある。
【解決手段】ケイ素成分を5%以上含有した植物性原料から製造した1wt%から50wt%のケイ素成分を含んだ炭素素材を顔料としたことを特徴とする。また、官能基を多く含む炭化物19をグラフェン113と混合して塗料の顔料とすることによって強度を安定させながら直流だけでなく交流等の高電圧の電力を供給することも可能である。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
植物性原料に小麦並びに大麦の麦殻、焼酎殻、ビール殻、カカオ殻又は酒粕を使用し、無酸素状態で１０００℃から１５００℃の温度で燃焼した炭素素材の比表面積が１５ｍ
２
／ｇから８０ｍ
２
／ｇであり、粉体の状態で測定した抵抗値が１．０×１０
－３
Ω・ｃｍから５×１０
－２
Ω・ｃｍの抵抗値であることを特徴とする炭素素材の製造方法。
続きを表示（約 460 文字）【請求項２】
前記炭素素材の純度は、Ｃ（炭素）が７０％ｗｔから８５％ｗｔであり、Ｓｉ（ケイ素）が３ｗｔ％から１５ｗｔ％であり、残りの金属の不純物は、Ｎａが０．７ｗｔ％から１．７ｗｔ％であり、Ｍｇが０．７ｗｔ％から１．７ｗｔ％であり、ＰとＫが１．５ｗｔ％から４ｗｔ％であり、Ｃａが０．３５ｗｔ％から１．０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１に記載する炭素素材の製造方法。
【請求項３】
植物性原料を水溶液に浸漬し、攪拌して洗浄をする洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に前記植物性原料を容器に収納し、回転式の脱水装置によって回転をし、前記植物性原料に含まれる水分を脱水する脱水工程と、
前期脱水工程の後に乾燥させずに湿った状態の前記植物性原料を焼成する焼成工程と、
を含んだたことを特徴とする請求項１に記載の炭素素材の製造方法。
【請求項４】
前記脱水装置の回転する回転数は、３００ｒｐｍから３０００ｒｐｍであることを特徴とする請求項１に記載の炭素素材の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物性原料からグラフェン等の炭素素材を製造する方法に関するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から植物性原料を使用して、カーボンニュートラルの観点から電池材料、導電材料、発熱体、タイヤ及び建築材料等に利用されてきた。特に、比表面積が大きく電池やキャパシター等の材料として比表面積の大きな炭素素材が使用されてきた。また、発熱材料やシールド材料として電気伝導度の優れた炭素素材も多く利用されてきている。
【０００３】
このように、植物性原料から炭素素材を製造する方法として様々な発明が提案されている。
例えば、特許文献１には、炭素質原料をアルカリ金属化合物で賦活して高比表面積を有する活性炭または活性炭素繊維を得るに当たり、反応系（炭素質原料及びアルカリ金属化合物を含む組成物）を炭素系粉末層で包囲し、さらに必要に応じて無機化合物層を炭素系粉末層に含み賦活することを特徴とする炭素材の製造方法。また、賦活時の昇温速度を２０℃／ｈｒ以下にすることで容器当たりの炭素材収得量を増やす炭素材の製造方法。該製造方法により得られた活性炭あるいは活性炭素繊維を電極材料として用いる電気二重層キャパシター。
【０００４】
例えば、特許文献２には、植物性原料を乾燥し、乾燥し粉砕して炭素源を得る前処理工程（Ｓ１）と、前記炭素源を炭化し炭化物を得る炭化工程と（Ｓ２）、前記炭化工程で得られた前記炭化物からシリカを含む不純物を除去する精製工程（Ｓ３）と、を含み、前記炭化工程は、チャンバー内に不活性ガスを供給し、前記チャンバー内の前記炭素源をプラズマ雰囲気において加熱する加熱工程と、を含むことを特徴とする発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００２－３６２９１５号公報
特開２０２０－５５７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献のように植物性原料から炭素素材を製造する方法においては様々な薬品等を使用することによって賦活を行い。多孔質の炭素素材が製造されているが、強アルカリ等の薬品を使用しているが、炭化等の焼成工程の際に金属の腐食が激しく、装置の寿命を縮めてしまうという問題があった。また、できる限り製造工程を少なくし製造コスト等の削減を行える製造方法が望まれていた。また、電池材料等に使用する場合に比表面積を向上させるためにケイ素を除去し炭素素材の純度を上げる必要があった。更に、他の素材と混合して使用する場合には分散性を向上させる必要があり、比表面積が小さく籾殻よりもケイ素の割合が少ない素材が好まれていた。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、植物性原料をから製造した炭素素材を使用することによってＣＯ２削減に貢献可能であって、製造コスト等の削減を行える製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
植物性原料に小麦並びに大麦の麦殻、焼酎殻、ビール殻、カカオ殻又は酒粕を使用し、無酸素状態で１０００℃から１５００℃の温度で燃焼した炭素素材の比表面積が１５ｍ
２
／ｇから８０ｍ
２
／ｇであり、粉体の状態で測定した抵抗値が１．０×１０
－３
Ω・ｃｍから５×１０
－２
Ω・ｃｍの抵抗値であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
以上の特徴により、本発明は、植物性原料から製造した炭素素材のうちケイ素が比較的少ない素材を使用することによってＣＯ２削減に貢献可能であって、分散性や純度が高い炭素素材を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態のグラフェンのラマンスペクトルである。
実施形態の炭化物のラマンスペクトルである。
実施形態の発熱塗料を塗膜下した発熱体の構成を示す概要図である。
実施形態の発熱体の温度特性を示す概要図である。
実施形態の発熱体の温度特性を示す概要図である。
実施形態のプラズマ装置の構成を示す概要図である。
実施形態の炭素素材を製造する製造工程を示すプロセスフローを示す図である。
実施形態の炭素素材を製造する製造工程を示すプロセスフローを示す図である。
実施形態の中和処理の別例の概念図である。
実施形態の中和処理に使用する別例の装置の概念図である。
実施形態の炭素素材を製造する製造工程を示すプロセスフローを示す図である。
実施形態の発熱塗料を塗膜下した別例の発熱体の構成を示す概要図である。
実施形態の発熱塗料を塗膜下した別例の発熱体の構成を示す概要図である。
実施形態の炭素素材を製造する製造工程を示すプロセスフローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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