CN102131970A - 各向同性沥青系碳纤维织物及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明通过下述工序得到单位面积质量为200g/m2~700g/m2,厚度为0.35mm~3.65mm的各向同性沥青系碳纤维织物,所述工序包括:使用卧式梳棉机,将各向同性沥青系碳纤维熔融纺纱,拉伸后,使其在传送带上堆积,再进行不融化,烧成处理,形成各向同性沥青系碳纤维毡的工序;使用梳棉机,对该各向同性沥青系碳纤维毡进行拉伸、梳棉处理,形成第1纱条的工序;将用第1并条机拉伸该第1纱条得到的第2纱条用第2并条机拉伸形成第3纱条的工序;用精纺机拉伸最后得到的纱条,形成纤度为30~1500tex的细纱的工序;织造上述细纱的工序。

Description

各向同性沥青系碳纤维织物及其制造方法
技术领域
本发明涉及各向同性沥青系碳纤维织物以及它们的制造方法。
背景技术
现在,作为碳纤维,人们制备了以聚丙烯晴(PAN)和人造丝为原料的PAN系和人造丝系碳纤维,以沥青类为原料的沥青系碳纤维。各向同性沥青系碳纤维不呈现高强度、高弹性模量的特性,但是由于各向同性沥青系碳纤维的原料廉价,并且制造方法有利于大量生产,所以可以廉价制备,同时因其具有重量轻,耐化学药品性,耐热性,滑动性以及导电性等特性,被广泛使用。
碳纤维以单纤维,纱线,细纱,织物,印标,缩绒,毡,预浸处理品等多种形式使用,根据不同的用途,可以改变烧成温度,石墨化度。其中碳纤维织物已被用作隔热材料,滑动材料,导电材料的构成材料,由于希望其具有与高分子材料等的亲和性,因此控制织物的厚度和/或空隙很重要。
所谓的“纱条”,一般可以理解为,构成“纱条”的不连续单纤维彼此之间不过度交织,只是平行地排列并形成束状的纤维集合体,“纱条”意味着具有一定长度的绳状的纤维集合体,该长度与构成“纱条”的不连续单纤维的长度相比可以说是无限长的程度。碳纤维纱条是各种碳纤维制品的半成品,通过将碳纤维纱条进行纺纱加工得到细纱,通过织造细纱得到碳纤维织物(cloth)。利用其具有的耐热性,导电性,强度等特性,这些碳纤维制品被广泛应用于耐热材料,导电材料,增强材料,隔热材料等用途。
作为碳纤维纱条以及细纱的制造方法,本申请人提出了具有以下特征的沥青系碳纤维纱条的制造方法,即,将沥青系碳纤维的纤维长度的延伸方向优先整列为一个方向排列并集合堆积而成的沥青系碳纤维毡,一边沿优先延长堆积方向移送,一边直接交付梳棉机进行拉伸、梳棉处理(日本专利公开2005-179809号公报)。
另外,本申请人还提出了一种适宜作为固体高分子电解质型燃料电池的气体扩散体使用的沥青系碳纤维细纱织物,其具有大于等于50g/m2不足200g/m2的单位面积质量,和0.20mm~0.60mm的厚度(日本专利公开2005-163208号公报)。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种单位面积质量为200g/m2~700g/m2,厚度为0.35mm~3.65mm的各向同性沥青系碳纤维织物,以及由各向同性沥青系碳纤维制备该各向同性沥青系碳纤维织物的制造方法。
本发明提供一种各向同性沥青系碳纤维织物,其具有单位面积质量200g/m2~700g/m2,厚度0.35mm~3.65mm。本发明的各向同性沥青系碳纤维织物,厚度优选为0.35mm~2.00mm。
另外,本发明提供一种各向同性沥青系碳纤维织物的制造方法,包括使用梳棉机,对各向同性沥青系碳纤维毡进行拉伸、梳棉处理,形成第1纱条的工序;将该第1纱条用第1并条机拉伸而得到的第2纱条用第2并条机拉伸,形成第3纱条的工序;用精纺机拉伸最后得到的纱条,形成纤度为30~1500tex的细纱的工序;和织造该细纱的工序;所述各向同性沥青系碳纤维织物具有单位面积质量200g/m2~700g/m2,厚度为0.35mm~3.65mm。
在本发明的制造方法中,优选还包括,将上述第2并条机拉伸得到的第3纱条用第3并条机拉伸,形成第4纱条的工序。进而优选,本发明的制造方法还包括,将上述第3并条机拉伸得到的第4纱条用第4并条机拉伸,形成第5纱条的工序。
优选上述第1并条机的拉伸倍率为2.0~10.0倍,上述第2并条机的拉伸倍率为2.0~10.0倍,上述第3并条机的拉伸倍率为1.0~7.0倍,上述第4并条机的拉伸倍率为1.0~7.0倍,上述精纺机的拉伸倍率为10.0~20.0倍。
上述使用梳棉机进行拉伸、梳棉处理的各向同性沥青系碳纤维毡,优选是使用离心纺纱机将各向同性沥青系碳纤维熔融纺纱,拉伸后,使各向同性沥青系碳纤维在离心纺纱机的传送带上堆积形成各向同性沥青系碳纤维毡,接着进行不融化,烧成而得到的产品,上述离心纺纱机具备旋转转子和传送带,所述旋转转子利用离心力使得沥青喷出,所述输送带使得从上述旋转转子喷出的沥青堆积,该传送带在沿行进方向移动的同时,还沿与行进方向相垂直的方向横向移动(往复移动)。
本发明的各向同性沥青系碳纤维织物由于具有优异地耐热性以及导电性,良好的机械强度,因此可以作为炉内材料,填密件等的密封材料,制动踏板等的耐磨材料,密封材料以及耐磨等的CFRP(碳纤维增强塑料),C/C复合材料,燃料电池,二级电池等的材料使用。
附图说明
图1是显示从旋转轴方向看到的在形成各向同性沥青系碳纤维毡的工序中使用的离心纺纱机和传送带的图。
图2是显示图1的AA’面的剖面图。
图3是显示在由各向同性沥青系碳纤维毡形成纱条的工序中使用的梳棉机的行进方向的侧视图。
图4是显示在形成纱条的工序中使用的并条机的简要构成图。
图5是显示在形成细纱的工序中使用的精纺机的简要构成图。
图6是捻丝机的简要构成图。
符号说明
1:纺纱圆筒
2:旋转转子
3:喷嘴
4:拉伸板
5:拉伸风供给管
6:拉伸风吹送口
7:切刀
8:沥青供给线
9:用于供给沥青的齿轮泵
10:转子驱动电机
11:传送带
12:传送带驱动轴
13:传送带驱动电机
14:横向移动装置
15:横向移动装置驱动电机
16:排风扇
具体的实施方式
本发明中的各向同性沥青系碳纤维毡的制备工序,优选使用图1以及图2中显示的离心纺纱机。在该离心纺纱机中,各向同性沥青在纺纱圆筒1中被加热融解,由齿轮泵9定量后,经由沥青供给线8注入到旋转转子2的内部,在上述旋转转子2的外周部设置有按单排或多排排列的多个喷嘴孔3。通过旋转旋转转子2,使各向同性沥青受到离心力的作用,各向同性沥青从喷嘴孔3中喷出纺成纱线。喷嘴的周围,气体经拉伸风供给管5,从围绕着纺纱圆筒1的拉伸风吹送口6中均匀地吹出。该气体起到拉伸风的作用。在从拉伸风吹送口6中吹出的拉伸风和旋转转子2旋转产生的离心力的协同作用下,纺出的纤维沿着围绕着纺纱圆筒1的拉伸板4的表面被拉伸。旋转转子每旋转一周,沥青纤维与拉伸板上的至少一个切刀7接触被切断。这样,旋转转子每旋转一周,就可以形成与喷嘴孔的数目相对应的具有自由两端部的长度大致为一定长度的纤维。被切断的沥青系纤维,在拉伸风,重力以及从传送带11的堆积面的背面任意吸引的气体的作用下,如图1中a~e以及a’~e’描绘的轨迹所示那样,在传送带11上单丝状的纤维缓慢地缠绕堆积。传送带11在沿着纤维拉伸方向移动沥青系碳纤维的堆积面的同时,在沿着与纤维拉伸方向相垂直的方向,以至少为传送带移动速度2倍的速度往复运动,即横向移动。其结果就可以形成具有一定宽度和一定厚度的沥青系碳纤维毡。接着按照常规方法,将该沥青系碳纤维毡进行不融化,烧成处理使其碳纤维化。例如,可以通过将沥青系碳纤维毡放置在包含NO2、SO2、臭氧等的氧化性气体的空气气氛中加热至100~400℃进行不融化处理。可以通过将沥青系碳纤维毡放置在非氧化气氛中加热至500~2000℃进行烧成处理。
本发明中由各向同性沥青系碳纤维毡形成纱条的工序,优选采用改良成宽幅的用于处理毡子状碳纤维的梳棉机。图3是显示改良成宽幅的用于处理毡子状碳纤维的梳棉机(宽幅针梳机)20的行进方向的侧视图。该梳棉机20的基本构成是,在沿碳纤维毡行进方向上配置的后辊21和前辊22之间,配置有油喷雾供给装置23和针板24,针板24是配置在毡子上下的多排金属植针列的对。从图面左侧由水平带式传送带(图中未显示)供给的碳纤维毡25,由油喷雾供给装置23,按照例如1.8~2.0质量%左右的比例,被喷雾展开油剂,所述油剂是用于在从后辊21送往前辊22期间容易进行梳棉处理的油剂,进而适时地将针板24上的多排植针列对插入纤维毡25进行梳棉处理(梳理),使纤维的方向一致。同时,前辊21以大于后辊22的圆周速度旋转,通过前辊21与后辊22之间的圆周速度比率,拉伸碳纤维,形成纱条26。
本发明中的形成纱条工序,优选使用图4所示那样的简要构成的一例并条机30进行。在该工序中,对碳纤维纱条进行并条处理(该处理一边将多个纱条合丝(并条)一边拉伸(牵引),从而获得纤维取向性和均质性进一步提高的纱条)。具体地讲,从图3所示的梳棉机20的圈条器27抽取粗卷曲状的纱条26,收容在图4所示的并条机30的第1制品盒31内,从第1制品盒31中抽取2根纱条26A和26B。抽取的2根纱条26A和26B,一边沿着粗纱架支撑架32上的粗纱架引导器33,纱条引导器34向图中的左侧输送,一边合条,之后通过在后辊35,中辊36和前辊37,夹持辊38以及顶压辊39之间的拉伸,利用针板40接受再次梳理后,再经由纱条引导器42和圈条器43,将提高了取向性的纱条41送至第2制品盒44。本发明中,虽然最优选使用2台该并条机,但也可以使用3台或4台并条机以各自不同的拉伸倍率进行并条处理。即,第1并条机的拉伸倍率为2.0~10.0倍,第2并条机的拉伸倍率为2.0~10.0倍,第3并条机的拉伸倍率为1.0~7.0倍,第4并条机的拉伸倍率为1.0~7.0倍。虽然图4中只显示了将2根纱条进行并条处理得到1根纱条的形态,但对进行并条处理的纱条的根数不限于此。
本发明中的形成细纱的工序,优选使用图5所示结构的精纺机(环锭精纺机)进行。从图4所示的结构的第4并条机的第2制品盒44中抽取碳纤维纱条45,在粗纱架支撑架辊51,后辊52,中辊53(皮圈53A和下皮圈53B)和前辊54之间进行拉伸,在具备蜗形引导器55,锭子56以及环57的卷线筒58上进行加捻(一次加捻)处理,得到单向加捻丝(单丝)。卷绕在卷线筒58上的单向加捻丝(单丝),根据需要可以使用图6所示结构的一例加捻机60,将多根(在图中为2根)单向加捻丝合丝加捻(二次加捻),得到多股线(双股线)。在加捻机60上,粗纱架支撑架61上安装了2个卷线筒58,该卷线筒58上卷绕着来自图5所示的精纺机的单向加捻丝,经由纱条引导器62,前引导器63,蜗形引导器64将来自两个卷线筒58的单向加捻丝进行加捻的同时,将其卷绕在具备锭子66和环67的卷线筒65上。
可以将这样得到的细纱以平纹织造,方平织造,斜纹织造等形式,获得本发明的各向同性沥青系碳纤维织物。
以下通过实施例对本发明进行更具体地说明。但本发明不受以下实施例的限定。
本说明书中记载的各种抗拉强度,细纱的纤度,织物的单位面积质量,抗拉强度以及厚度,按照以下的方法测定。
(1)纤维强度:一次抽取一根碳纤维,将抽取的碳纤维粘付在用于拉伸试验的固定框上作为试验片使用。将固定框上碳纤维的夹持间隔设定为25mm。将该试验片安装在拉伸试验机上(岛津制作所株式会社制造,小型台式试验机EZ Test-5N),以5mm/min的拉伸强度拉伸,测出固定框的中心部位呈断裂状态时的断裂强度。测定12次,算出平均值,用纤维直径的平均值,按照以下的计算式算出单位面积的抗拉强度。
[算式1]
抗拉强度[MPa]=(断裂强度{g}×9810)/{(π/4)×(纤维平均直径[μm]2}
(2)沥青系碳纤维毡的抗拉强度:使用拉伸试验机(オリエンテツク株式会社制造,“テンシロン万能试验机1310型),从碳纤维毡试样上剪取碳纤维优先拉伸堆积方向的试验片(优先拉伸堆积方向的长为200mm,与优先拉伸堆积方向垂直的方向的长度为50mm),将毡子试验片的夹持间隔设定为100mm,以在200mm/min的拉伸速度下拉伸该试验片时的断裂强度除以该毡子试验片的tex值所得数值,作为纤维毡的抗拉强度M100(N/tex)。进一步,从碳纤维毡试样上裁取碳纤维优先拉伸堆积方向的试验片(优先拉伸堆积方向的长为300mm,与优先拉伸堆积方向垂直的方向的长度为50mm),将毡子试验片的夹持间隔设定为200mm,以在200mm/min的拉伸速度下拉伸该试验片时的断裂强度除以该毡子试验片的tex值所得数值,作为纤维毡的抗拉强度M200(N/tex)。每种试验片分别测定5次,算出平均值。如果试验片的厚度在5~30mm的范围内,则视为厚度相同。
(3)细纱的纤度:作为样品,剪取1m的细纱,将细纱缠绕后放入已知空重的铝盒内。将该样品在调整为110℃的恒温干燥器中加热1小时使其干燥,接着,将铝盒移至干燥器中冷却1小时后,精密地称出重量,按照以下的算式算出细纱的纤度(JIS L0105纤维制品的物理试验方法通则)。因为碳纤维的公定回潮率为0.0%,所以不使用校正系数。
[算式2]
纤度[tex]={(干燥后样品的质量{g})/(测定长度[m])}×1000
(4)细纱的抗拉强度:使用拉伸试验机(オリエンテツク株式会社制备,“テンシロン万能试验机1310型),细纱的夹持间隔设定为200mm,以在200mm/min的拉伸速度下拉伸细纱时的断裂强度除以细纱的tex值所得数值,作为细纱抗拉强度M100(N/tex)。测定5次,算出5个样品的平均值。
(5)织物单位面积质量:从织物卷到纸管上的计数长度和织物的宽度算出整体的平面面积,以织物的总重量除以上述整体的平面面积所得数值,作为织物单位面积质量[g/m2]。
(6)织物的抗拉强度:作为经线方向的试验片,从织物上剪取5个以经线方向为长边(长度为400mm),幅宽大约为60mm的试验片。作为纬线方向的试验片,从织物上剪取5个以纬线方向为长边(长度为400mm),幅宽大约为60mm的试验片。分别将各个试验片的夹持间隔调整为150mm后,安装在拉伸试验机上(オリエンテツク株式会社制备,RTC-1310A型),在幅宽方向上从两侧抽取细纱,将幅宽调整为50mm。然后,以200mm/min的拉伸速度进行拉伸试验,测定抗拉强度[N/5cm]。经线方向和纬线方向分别各测定5次,算出平均值。
(7)织物的厚度:依据碳纤维织物试验法,JCFS 003-1982的方法1进行测定。具体地,准备5个100mm×100mm的试验片,使用PPM-25型直进式纸张微测仪(ミツトョ株式会社制造),使其心轴平稳地旋转,使测定面与试验片的面平行接触,读取棘轮响3次时的刻度。求出测定值的平均值,精确到小数点之后2位。
实施例1
A.各向同性沥青系碳纤维毡的制作
对石脑油进行热分解,在380℃下对分离出了乙烯、丙烯等烯烃类物质之后剩余的高沸点馏份(所谓的乙烯残油)进行热处理,之后在320℃,10mmHg(绝对值)条件下进行减压蒸馏,得到碳含有率为94.5wt%,平均分子量为620,软化点(高架式流动检测仪)为170℃的各向同性沥青。
将2台具有喷嘴孔径为0.7mm,喷嘴孔数为420,转子直径为200mm的卧式离心纺纱机与传送带平行排列的装置,以800rpm的转数,100m/sec的拉伸风运行,以每台10.8千克/小时的处理量,对各向同性沥青进行熔融纺纱。熔融纺纱后的各向同性沥青系碳纤维按顺序被切刀切割之后,堆积在传送带上。传送带是金属网带(40mesh),其沿行进方向以1.51m/min的行进速度移动的同时,以每分钟5次的比例在与行进方向相垂直的方向进行往复移动。在这样运动的传送带上,熔融后的沥青在离心力的作用下喷出,可以使各向同性沥青系碳纤维的纤维长度的延长方向优先沿传送带的行进方向整齐排列。这样,在传送带上以毡子的有效幅宽为700mm,目付0.32Kg/m2,毡子厚度200mm,表观密度16Kg/m3的短纤维(纤维长度主要为100~1500mm)的集合体的形式,堆积出各向同性沥青系碳纤维毡。这样的毡子,由于各向同性沥青系纤维的纤维长度的延长方向整齐排列为一个方向,因此可以作为连续纱使用。
然后,对各向同性沥青系碳纤维毡进行不融化处理。不融化处理使用全长为10m,不用托盘,使宽度为2m的棒以0.044m/min的速度匀速循环的不融化炉进行。不融化炉内为含有2%的NO2的空气氛围。在间隔300mm的棒上,以1.5m的长度悬挂各向同性沥青系碳纤维毡,炉内循环气体沿与各向同性沥青系碳纤维毡的取向方向相垂直的方向,以0.5m/sec(空塔速度)的速度流通,一边除去反应热,一边用3小时将温度升至100~250℃,进行不融化处理。
接着,对各向同性沥青系碳纤维毡进行烧成处理。烧成处理使用全长为14.8m(包括冷却部分),宽为2m的立式烧成炉进行。在烧成炉内,使各向同性沥青系碳纤维毡靠自重悬垂,用15分钟将温度升至1000℃进行热处理后,冷却至200℃后,送到炉外。
这样得到的各向同性沥青系碳纤维,纤维间无熔融粘着,具有良好的单纤维物性,纤维直径为14.5μm,抗拉强度为800MPa,拉伸弹性模量为2.3%。
B.梳棉,并条,精纺
在梳棉机上对宽700mm,厚20mm,220g/m的各向同性沥青系碳纤维毡进行梳棉处理。在梳棉机上,在前辊和后辊之间,将碳纤维纺纱用油剂(竹本油脂株式会社制造的[メリノ一ルC-75])喷雾到各向同性沥青系碳纤维毡上,使其展开附着2wt%。一边将各向同性沥青系碳纤维毡拉伸至10倍,一边将纤维拉齐,从而形成22g/m的第1纱条。
然后,通过第1并条机将得到的第1纱条拉伸至7.2倍。接下来,通过第2并条机将这样得到的第2纱条拉伸至7.2倍。
接下来,通过精纺机将最后得到的纱条拉伸至20.0倍。以Z(左)捻数220回/m进行纺纱,得到67tex的细纱。接下来,使用捻丝机合并2根这样的细纱,以S(右)捻数135回/m进行合纱,得到135tex的细纱。
将上述细纱进行平纹织造,获得单位面积质量为210g/m2,厚度为0.33mm的织物。
实施例2
将精纺机的拉伸倍数改为13.5倍,除此之外,与实施例1相同地实施各工序,获得200tex的细纱。
将上述细纱进行平纹织造,获得单位面积质量为210g/m2,厚度为0.49mm的织物。
实施例3
将第1并条机的拉伸倍数改为5.2倍,第2并条机的拉伸倍数改为5.3倍,将精纺机的拉伸倍数改为10.0倍,除此之外,与实施例1相同地实施各工序,获得500tex的细纱。
将上述细纱进行平织造,获得单位面积质量为210g/m2,厚度为1.21mm的织物。
实施例4
将第1并条机的拉伸倍数改为3.7倍,第2并条机的拉伸倍数改为3.7倍,将精纺机的拉伸倍数改为10.0倍,除此之外,与实施例1相同地实施各工序,获得1000tex的细纱。
将上述细纱进行平纹织造,获得单位面积质量为210g/m2,厚度为2.43mm的织物。
实施例5
使用将烧成温度改为2000℃形成的各向同性沥青系碳纤维毡,将精纺机的拉伸倍数改为13.5倍,除此之外,与实施例1相同地实施各工序,获得200tex的细纱。
将上述细纱进行平纹织造,获得单位面积质量为210g/m2,厚度为0.49mm的织物。
实施例6
使用细纱直径为12.5μm的各向同性沥青系碳纤维毡,将精纺机的拉伸倍数改为13.5倍,除此之外,与实施例1相同地实施各工序,获得200tex的细纱。
将上述细纱进行平纹织造,获得单位面积质量为210g/m2,厚度为0.49mm的织物。
实施例7
使用细纱直径为18.0μm的各向同性沥青系碳纤维毡,将精纺机的拉伸倍数改为13.5倍,除此之外,与实施例1相同地实施各工序,获得200tex的细纱。
将上述细纱进行平纹织造,获得单位面积质量为210g/m2,厚度为0.49mm的织物。
实施例8
使用纤维直径为14.5μm的各向同性沥青系碳纤维,通过拉伸倍数为4.0倍的第1并条机,拉伸倍数为10.0倍的第2并条机拉伸后获得纱条,然后,将获得的纱条通过第3并条机拉伸至4.0倍。进一步,将这样获得的纱条通过第4并条机拉伸至4.0倍。接下来,将精纺机的拉伸倍数改为17.0倍,除此之外,与实施例1相同地实施各工序,获得135tex的细纱。
将上述细纱进行方平组织织造,获得单位面积质量为295g/m2,厚度为0.48mm的织物。
实施例9
将第4并条机的拉伸倍数改为3.9倍,将精纺机的拉伸倍数改为11.8倍,除此之外,与实施例8相同地实施各工序,获得200tex的细纱。
将上述细纱进行方平组织织造,获得单位面积质量为295g/m2,厚度为0.63mm的织物。
实施例10
将实施例9中获得的200tex的细纱进行斜纹织造,从而获得单位面积质量为210g/m2,厚度为0.35mm的织物。
实施例11
将第2并条机的拉伸倍数改为5.1倍,将精纺机的拉伸倍数改为10.0倍,除此之外,与实施例8相同地实施各工序,从而获得450tex的细纱。
将上述细纱进行斜纹组织织造,获得单位面积质量为670g/m2,厚度为1.06mm的织物。
表1中汇总显示实施例1~11的条件和结果。
[表1]
Figure BDA0000047323850000131

Claims (9)

1.一种各向同性沥青系碳纤维织物,单位面积质量为200g/m2~700g/m2,厚度为0.35mm~3.65mm。
2.根据权利要求1所述的各向同性沥青系碳纤维织物,厚度为0.35mm~2.00mm。
3.一种各向同性沥青系碳纤维织物的制造方法,所述各向同性沥青系碳纤维织物的单位面积质量为200g/m2~700g/m2,厚度为0.35mm~3.65mm,包括下述工序:
使用梳棉机,对各向同性沥青系碳纤维毡进行拉伸、梳棉处理,形成第1纱条的工序;
用第1并条机拉伸上述第1纱条形成第2纱条,接着用第2并条机拉伸该第2纱条形成第3纱条的工序;
用精纺机拉伸最后得到的纱条,形成纤度为30~1500tex的细纱的工序;和
织造该细纱的工序。
4.根据权利要求3所述的制造方法,还包括将上述第2并条机拉伸得到的第3纱条用第3并条机拉伸形成第4纱条的工序。
5.根据权利要求4所述的制造方法,还包括将上述第3并条机拉伸得到的第4纱条用第4并条机拉伸形成第5纱条的工序。
6.根据权利要求3所述的制造方法,上述第1并条机的拉伸倍率为2.0~10.0倍,上述第2并条机的拉伸倍率为2.0~10.0倍,上述精纺机的拉伸倍率为10.0~20.0倍。
7.根据权利要求4所述的制造方法,上述第3并条机的拉伸倍率为1.0~7.0倍。
8.根据权利要求5所述的制造方法,其特征在于,上述第4并条机的拉伸倍率为1.0~7.0倍。
9.根据权利要求3所述的制造方法,上述使用梳棉机进行拉伸、梳棉处理的各向同性沥青系碳纤维毡,是使用离心纺纱机将各向同性沥青系碳纤维熔融纺纱,拉伸后,使各向同性沥青系碳纤维在传送带上堆积形成各向同性沥青系碳纤维毡,接着进行不融化,烧成而得到的产品,上述离心纺纱机具备旋转转子和传送带,所述旋转转子利用离心力使得沥青喷出,所述输送带使得从上述旋转转子喷出的沥青堆积,该传送带在沿行进方向移动的同时,还沿与行进方向相垂直的方向横向移动(往复移动)。
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JPH0823088B2 (ja) * 1985-06-28 1996-03-06 呉羽化学工業株式会社 炭素繊維マツトの製造方法及び装置
JP4446721B2 (ja) * 2003-12-01 2010-04-07 株式会社クレハ 炭素繊維紡績糸およびその織物
JP4502636B2 (ja) * 2003-12-17 2010-07-14 株式会社クレハ ピッチ系炭素繊維スライバー及び紡績糸の製造方法
JP4822552B2 (ja) * 2005-02-22 2011-11-24 株式会社クレハ ハイブリッド炭素繊維紡績糸及びそれを用いたハイブリッド炭素繊維紡績糸織物

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