CN115244230A - 碳纤维电极基体材料的制造方法及制造装置 - Google Patents

碳纤维电极基体材料的制造方法及制造装置 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是获得一种生产效率高的制造方法及制造装置。所述制造方法为碳纤维电极基体材料(3a)的制造方法，使耐燃化纤维基体材料(1a)在碳化炉(102、103)内移动，对其进行碳化，其中，以在厚度方向上配置有多个耐燃化纤维基体材料(1a)的状态使该耐燃化纤维基体材料在碳化炉(102、103)内移动。

Description

碳纤维电极基体材料的制造方法及制造装置
技术领域
本发明涉及具有导电性的碳纤维电极基体材料的制造。
背景技术
对于在将耐燃化纤维制成毡或织物等片状基体材料之后进行碳化处理而获得的碳纤维电极基体材料，例如，在燃料电池的间隔件、电极等用途中的开发被推进。对于碳纤维电极基体材料，例如，将聚丙烯腈系氧化纤维片送入低温处理炉，将所述氧化纤维片在不活泼性气体气氛中加热到500～1000℃之后，提供给高温处理炉，在不活泼性气体气氛中以1000～2500℃加热来进行制造(例如，专利文献1)。
专利文献1中的“氧化纤维片”相当于本说明书中的“耐燃化纤维基体材料”，“低温处理炉”以及“高温处理炉”分别相当于本说明书中的“第一碳化炉”及“第二碳化炉”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-206968号公报
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1的装置，由于是对一个氧化纤维片进行碳化，因此，存在生产效率差的倾向。
本发明的目的是获得一种生产效率高的制造方法以及制造装置。
解决课题的手段
根据本发明的制造方法，在使耐燃化纤维基体材料在碳化炉内移动而将耐燃化纤维基体材料碳化的碳纤维电极基体材料的制造方法中，使耐燃化纤维基体材料以在厚度方向上配置有多个所述耐燃化纤维基体材料的状态在所述碳化炉内移动。
根据本发明的制造装置，在使耐燃化纤维基体材料在碳化炉内移动而将耐燃化纤维基体材料碳化的碳纤维电极基体材料的制造装置中，配备有移动机构，所述移动机构使耐燃化纤维基体材料以在厚度方向上配置有多个所述耐燃化纤维基体材料的状态在所述碳化炉内移动的。
发明的效果
根据本发明的制造方法，可以提高碳纤维电极基体材料的生产效率。
附图说明
图1A是在根据实施例1的制造装置中从上方观察与厚度方向正交的截面的概略图。
图1B是在根据实施例1的制造装置中从宽度方向观察与宽度方向正交的截面的概略图。
图2A是在根据实施例2的制造装置中从上方观察与厚度方向正交的截面的概略图。
图2B是在根据实施例2的制造装置中从宽度方向观察与宽度方向正交的截面的概略图。
图3A是在根据实施例3的制造装置中从上方观察与厚度方向正交的截面的概略图。
图3B是在根据实施例3的制造装置中从宽度方向观察与宽度方向正交的截面的概略图。
图4A是在根据实施例4的制造装置中从上方观察与厚度方向正交的截面的概略图。
图4B是在根据实施例4的制造装置中从宽度方向观察与宽度方向正交的截面的概略图。
图5A是在根据实施例5的制造装置中从上方观察与厚度方向正交的截面的概略图。
图5B是在根据实施例5的制造装置中从宽度方向观察与宽度方向正交的截面的概略图。
图6A是在根据实施例6的制造装置中从上方观察与厚度方向正交的截面的概略图。
图6B是在根据实施例6的制造装置中从宽度方向观察与宽度方向正交的截面的概略图。
图7A是在根据实施例7的制造装置中从上方观察与厚度方向正交的截面的概略图。
图7B是在根据实施例7的制造装置中从宽度方向观察与宽度方向正交的截面的概略图。
图8A是在根据实施例8的制造装置中从上方观察与厚度方向正交的截面的概略图。
图8B是在根据实施例8的制造装置中从宽度方向观察与宽度方向正交的截面的概略图。
图9A是在根据实施例9的制造装置中从上方观察与厚度方向正交的截面的概略图。
图9B是在根据实施例9的制造装置中从宽度方向观察与宽度方向正交的截面的概略图。
具体实施方式
<概要>
根据实施方式的一种方式的制造方法，在使耐燃化纤维基体材料在碳化炉内移动而将耐燃化纤维基体材料碳化的碳纤维电极基体材料的制造方法中，使耐燃化纤维基体材料以在厚度方向上配置有多个所述耐燃化纤维基体材料的状态在所述碳化炉内移动。
根据另一种方式的制造方法，使所述耐燃化纤维基体材料从移动方向的上游侧依次在第一碳化炉和第二碳化炉中移动。由此，可以制造高品质的碳纤维电极基体材料。
根据实施方式的一种方式的制造装置，在使耐燃化纤维基体材料在碳化炉内移动而将耐燃化纤维基体材料碳化的碳纤维电极基体材料的制造装置中，配备有移动机构，所述移动机构使耐燃化纤维基体材料以在厚度方向上配置有多个所述耐燃化纤维基体材料的状态在所述碳化炉内移动。
根据另一种方式的制造装置，所述碳化炉从所述耐燃化纤维基体材料的移动方向的上游侧起，依次包括第一碳化炉和第二碳化炉。由此，可以制造高品质的碳纤维电极基体材料。
<实施方式>
1.整体
对于实施方式中的碳纤维电极基体材料，通过使耐燃化纤维基体材料以在厚度方向上配置有多个所述耐燃化纤维基体材料的状态在碳化炉内移动来进行制造。
另外，将与耐燃化纤维基体材料的移动方向和厚度方向正交的方向作为宽度方向。
2.耐燃化纤维基体材料
作为在碳化炉内移动的耐燃化纤维基体材料，例如，可以采用将前体纤维形成为毡或织物等片状(将形成的材料作为“前体纤维基体材料”)并且进行耐燃化而成的材料、或者在将前体纤维进行耐燃化而形成耐燃化纤维之后再形成毡或织物等片状的材料。
作为前体纤维，例如，可以采用聚丙烯腈(PAN)类纤维、粘胶类纤维、纤维素类纤维以及沥青类纤维之中的一种或者一种以上的纤维。
另外，所谓耐燃化，是指将前体纤维或者前体纤维基体材料在空气中以200～400℃进行处理(也称作耐燃化处理)，由此，耐燃化纤维或者耐燃化纤维基体材料发生环化反应，使得氧结合量增加，变得不融化、难燃化。
在采用前体纤维为PAN类纤维的耐燃化纤维的情况下，对于耐燃化纤维的密度没有特定的限制，但是，优选为根据阿基米德法的密度为1.33～1.45g/cm3。在耐燃化纤维的密度过低的情况下，碳化工艺中的收缩大，有工艺容易变得不稳定的倾向。在耐燃化纤维的密度过高的情况下，有纤维变脆，在通过毡加工或织造加工获得纤维基体材料时的加工性降低的倾向。
在本发明中，对于在碳化炉内移动的耐燃化纤维基体材料，只要在引入到碳化炉中之前使耐燃化纤维成为片状的纤维基体材料(也称作片状纤维基体材料)即可，可以将前体纤维制成片状纤维基体材料之后再进行耐燃化处理，也可以采用耐燃化纤维制成片状纤维基体材料。从生产效率的观点出发，优选采用利用耐燃化纤维形成片状纤维基体材料的耐燃化纤维基体材料。
关于片状纤维基体材料的形成方法以及片状纤维基体材料的形态，有通过抄纸获得的纸状片、通过喷水法获得的无纺布、通过针刺法等毡加工获得的无纺布(毡)、通过织造获得的长丝织物、以及通过纺纱·织造获得的纺纱丝织物等。在本发明中，作为片状纤维基体材料，若采用通过针刺法等毡加工获得的无纺布(毡)、或通过织造获得的长丝织物(特别是多层织物)，则由于容易获得纤维在厚度方向上也有取向的耐燃化纤维基体材料，因此，是优选的。从处理性及生产效率的观点出发，通过针刺法等毡加工获得的无纺布(毡)是更优选的。
在通过毡加工获得无纺布的情况下，作为原料所采用的耐燃化纤维的纤度优选为0.1～5.0dtex，更优选为0.5～3.5dtex，特别优选为1.0～3.3dtex。在耐燃化纤维的纤度过低的情况下，开纤性差，难以均质地混合。在耐燃化纤维的纤度过高的情况下，存在难以获得强度高的毡的倾向。另外，用于毡加工的耐燃化纤维，优选采用短纤(staple)，优选加工成耐燃化纤维短纤的纤维长度为30～75mm，纤度为0.5～3.5dtex，卷曲数4～40个/2.54cm，卷缩率4～20％。另外，卷缩率是以JIS L1096-1999(1999)坯布中的纱的织缩率的测定为基准进行测定的，是作为织缩率、即卷缩率计算出来的值。
对于在利用针刺法制成毡的情况下的交织处理，优选在针刺数(交织处理次数)为300～3000次/cm2的范围内进行。在针刺数过少的情况下，存在着毡的强度降低的情况。另外，存在着厚度方向上的纤维排列度变低，厚度方向上的电阻值变高的情况。在针刺数过多的情况下，由交织处理引起的对纤维的损伤大，存在着发生掉毛等的风险。另外，针刺法中的针刺方向可以从针刺面的一侧起，也可以从两侧起。
耐燃化纤维基体材料优选厚度为0.5～30mm，单位面积重量为30～4000g/m2，宽度为10～2000mm。
在耐燃化纤维基体材料的厚度不足0.5mm的情况下，碳化中的纤维基体材料的强度降低，容易发生断开或开裂。在耐燃化纤维基体材料的厚度超过30mm的情况下，加工碳纤维电极基体材料时的尺寸难以稳定。
在耐燃化纤维基体材料的单位面积重量不足30g/m2的情况下，碳化中的纤维基体材料的强度降低，容易发生断开或开裂。在耐燃化纤维基体材料的单位面积重量超过4000g/m2的情况下，加工碳纤维电极基体材料时的尺寸难以稳定。
在耐燃化纤维基体材料的宽度不足10mm的情况下，碳化中的纤维基体材料的强度降低，容易发生断开或开裂。另外，在耐燃化纤维基体材料的宽度不足10mm的情况下，难以获得提高生产效率的效果。在耐燃化纤维基体材料的宽度超过2000mm的情况下，纤维基体材料的厚度和单位面积重量在宽度方向上的波动容易变大。
耐燃化纤维基体材料的体积密度优选为0.001～8.0g/cm3。另外，在本发明中，体积密度通过下面的式子求出。
体积密度(g/cm3)＝单位面积重量(g/m2)÷厚度(mm)÷1000
在本发明中，耐燃化纤维基体材料的厚度方向的纤维取向度优选为1～50％，更优选为5～40％。当厚度方向的纤维取向度在该范围内时，可以获得厚度方向的导电性也优异的碳纤维电极基体材料。
另外，在本发明中，对于厚度方向的纤维取向度，由X射线衍射测定利用下面的方法算出。
对于X射线衍射峰值角度(2θ＝26.0°附近)，在Z-X面(A)以及Z-Y面(B)中使试样旋转360°，进行X射线衍射测定，由X射线衍射行为的变化来获得微晶的取向峰值。由于微晶在纤维轴方向上取向度高，因此，将微晶的取向方向作为纤维轴方向，测定该取向峰值的面积，利用下式求出厚度方向的纤维取向度。
厚度方向(Z)的纤维取向度
＝Z方向的取向峰值面积÷(X+Y+Z)方向的取向峰值面积
＝1÷[(X方向的取向峰值面积÷Z方向的取向峰值面积)+(Y方向的取向峰值面积)÷(Z方向的取向峰值面积)+1]
3.碳化炉
在碳化炉中，对上述那样的耐燃化纤维基体材料在不活泼性气体气氛下进行碳化处理。在耐燃化纤维基体材料的移动方向上，设有1台以上的碳化炉。优选地，在移动方向上设有1台以上，更优选设有2台以上。在碳化炉为2台以上的情况下，没有必要在全部的碳化炉中使耐燃化基体材料以在厚度方向上配置有多个耐燃化纤维基体材料的状态在碳化炉内移动，只要在任一碳化炉中在厚度方向上配置有多个耐燃化纤维基体材料即可。从生产效率或者所获得的碳纤维电极基体材料的品质的观点出发，优选地，耐燃化纤维基体材料的重叠状态在多个碳化炉中是相同的。
(1)碳化炉为1台的情况
下面，对于碳化炉为1台的情况进行说明。
对于碳化炉内的最高温度，虽然根据耐燃化纤维基体材料的移动速度适当地调整即可，但是，优选为1000～2300℃，更优选为1200～2000℃。虽然对于碳化炉的最低温度没有特别的限制，但是，优选比耐燃化炉的温度高，更优选为300～500℃。对于作用于移动中的耐燃化纤维基体材料的张力(tension)，每一个耐燃化纤维基体材料优选为0.5～100N，更优选为1～50N。碳化炉内的升温梯度，对于500～1000℃的温度区域，优选为50～500℃/min的范围。即使没有升温梯度也没关系。碳化炉的滞留时间，在耐燃化纤维基体材料实质上被加热的区域中，优选为0.5～120分钟，更优选为1～30分钟，特别优选为2～10分钟。
耐燃化纤维基体材料的移动速度优选在0.5～200m/小时的范围内，更优选在5～150m/小时的范围内。
这样，通过设定碳化炉内的温度和张力，能够不会断开等地将耐燃化纤维基体材料碳化，可以获得良好的碳纤维电极基体材料。
(2)碳化炉为2台的情况
下面对于热处理为2台的情况进行说明。
将位于移动方向的上游侧的碳化炉作为第一碳化炉，将位于下游侧的碳化炉作为第二碳化炉。另外，第一碳化炉内的温度比第二碳化炉内的温度低，比耐燃化处理的温度高。优选地，第一碳化处理对耐燃化纤维基体材料在不活泼性气体气氛下以最高温度400～1000℃进行烧制处理，第二碳化处理对被第一碳化处理过的纤维基体材料(下面，称作“第一碳化纤维基体材料”)在不活泼性气体气氛下以最高温度1000～2300℃进行烧制。另外，第一碳化处理是通过使耐燃化纤维基体材料在第一碳化炉内通过来进行的，第二碳化处理是通过使第一碳化斜基体材料在第二碳化炉内通过来进行的。
第二碳化处理的最高温度更优选在1200～2300℃的范围内。也可以在第二碳化炉的下游侧进一步配置处理温度高的碳化炉。对于在移动方向上配置的碳化炉的数量没有限制，但是，从生产效率的观点出发，碳化炉的数量优选在3台以下。
在第一碳化炉的温度区域中，耐燃化纤维基体材料受到伴随着异质元素的脱离的化学结构变化，产生很多的分解气体。因此，在这些温度区域中分两阶段进行碳化的方式因容易进行分解气体的处理或反应控制，所以是优选的。
对于第一碳化处理，优选以使所获得的第一碳化纤维基体材料的按照阿基米德法测定的比重处于1.5～1.6g/cm3的范围内的方式来进行，更优选以使该比重处于1.54～1.60g/cm3的方式来进行。
第一碳化炉内的最高温度优选为400～1000℃，更优选为500～800℃。第一碳化炉的最低温度(入口温度)优选在400～500℃的范围内，更优选在400～450℃的范围内。虽然第一碳化炉内的温度梯度没有也可以，但是，优选在500℃/min以下，更优选为10～200℃/min。对于作用于移动中的耐燃化纤维基体材料的张力(tension)，每一个耐燃化纤维基体材料优选为0.5～100N，更优选为1～50N。对于第一碳化炉的滞留时间，没有特别的限定，但是，优选在1分钟以上，更优选为2～60分钟，特别优选为5～30分钟。
第二碳化炉内的最高温度优选为1000～2300℃，更优选为1200～2000℃。对于作用于移动中的第一碳化纤维基体材料的张力(tension)，每一个纤维基体材料优选为0.5～100N，更优选为1～50N。
对于第二碳化炉的最低温度没有特别的限制，但是，优选为在第一碳化炉的最高温度以上。第二碳化炉的滞留时间优选在1分钟以上，更优选为2～60分钟，特别优选为5～30分钟。
耐燃化纤维基体材料及第一碳化纤维基体材料的移动速度优选在0.5～200m/小时的范围内，更优选为5～150m/小时。
这样通过设定第一碳化炉以及第二碳化炉的内部的温度和张力，能够不会断开地对耐燃化纤维基体材料以及第一碳化纤维基体材料等进行碳化，能够获得良好的碳纤维电极基体材料。
(3)前干燥炉
也可以在进行碳化的碳化炉(与碳化炉的台数没有关系)的上游侧设置前干燥炉。另外，将温度在400℃以上的热处理炉作为碳化炉，将温度不足400℃的热处理炉作为前干燥炉或后干燥炉。
前干燥炉的温度比位于上游侧的碳化炉的最低温度(入口温度)设定得低50～300℃。通过对耐燃化纤维基体材料预先以不足400℃的温度进行热处理，可以除去附着于耐燃化纤维基体材料的水分或油剂。通过除去水分或油剂，可以防止由水分或者油剂产生的气体对碳化炉内的污染，防止碳化工序的工序故障，可以获得更高品质的碳纤维电极基体材料。另外，通过对耐燃化纤维基体材料实施有温度梯度的缓和的热处理，可以减小作用于耐燃化纤维基体材料的热应变。
4.耐燃化纤维基体材料的碳化
(1)配置方式
对于多个耐燃化纤维基体材料的厚度方向的配置，可以将各个耐燃化纤维基体材料以接触的方式重叠，也可以以不接触的方式重叠，可以以沿着移动方向在一个以上的部位接触(例如，在移动方向的两端和中央三个部位接触)的方式重叠，也可以以厚度方向的规定位置的耐燃化纤维基体材料接触的方式(例如，使第一个与第二个接触，第三个与第四个接触，第二个与第三个不接触的方式)重叠。
在本说明书中所说的“将耐燃化纤维基体材料重叠”中，包括在厚度方向上邻接的耐燃化纤维基体材料彼此接触的状态、不接触的状态、部分接触的状态等。
另外，由于当在移动方向上存在接触的部位和不接触的部位时，容易发生碳化的程度(碳化度)的波动，因此，对于移动方向，优选不存在接触有无的变化。
(2)个数
对于耐燃化纤维基体材料的个数，其上限个数根据一个耐燃化纤维基体材料的厚度、单位面积重量而变化，但是，作为标准，以相对于供耐燃化纤维基体材料移动的碳化炉内的移动空间的截面面积在50～90％以下的个数为上限。
另外，当使超过上限的个数移动时，不能充分地碳化，因热反应而产生的气体的排出变得不充分(胶着)，变得容易断开。
(3)移动方向
耐燃化纤维基体材料的移动方向可以是水平方向，也可以是相对于水平方向倾斜的方向，可以是垂直方向，也可以是相对于垂直方向倾斜的方向，还可以将水平方向(也包括倾斜的方向)和垂直方向(也包括倾斜的方向)进行组合。
作为将水平方向与垂直方向组合起来的例子，例如，在碳化炉为2台的情况下，有在第一碳化炉内沿水平方向移动，之后，在第二碳化炉内沿垂直方向移动这样的情况。另外，若考虑到在炉内产生的气体的排出，则优选使耐燃化纤维基体材料在第一碳化炉内沿水平方向(也包括相对于水平方向倾斜45度以内的倾斜方向)移动。
(4)移动方法
耐燃化纤维基体材料在炉内的移动，可以不与炉床或炉壁、炉顶接触地悬空移动，也可以与炉床或炉壁、炉顶接触地移动。另外，例如，也可以借助在移动方向上隔开间隔地配置的多个辊(也包括牵引辊)、辊式输送机、带式输送机等而移动(运送)。另外，在将耐燃化纤维基体材料碳化了的碳纤维电极基体材料卷绕于卷轴的情况下，也可以利用碳纤维电极基体材料的卷取力来移动。
<实施例>
下面，对于实施例进行说明。
1.实施例1
利用图1A及图1B对实施例1进行说明。
实施例1的制造装置100沿着耐燃化纤维基体材料(1a～1d)的移动方向(图1A中的箭头)依次配备有前干燥炉101、第一碳化炉102以及第二碳化炉103。这里的移动方向为水平方向。这里的耐燃化纤维基体材料为4个，将各个耐燃化纤维基体材料从厚度方向的一侧(上侧)起记为1a、1b、1c、1d，将表示多个耐燃化纤维基体材料时的附图标记为“1a～1d”。
第一碳化炉102及第二碳化炉103构成碳化炉，通过多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在第一碳化炉102的内部以及第二碳化炉103的内部移动，制造碳化了的碳纤维电极基体材料。碳纤维电极基体材料与耐燃化纤维基体材料(1a～1d)的个数相一致，为4个，从厚度方向的一侧(上侧)起，记为3a、3b、3c、3d，将表示多个碳纤维电极基体材料的附图标记记为“3a～3d”。
另外，碳纤维电极基体材料是指在全部的碳化炉(这里，为第一碳化炉及第二碳化炉)中移动的基体材料，在第一碳化炉102中移动的基体材料也是耐燃化纤维基体材料。
制造装置100配备有将多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在厚度方向上重叠并供应给前干燥炉101的供应机构104。
制造装置100配备有将供应给前干燥炉101的多个耐燃化纤维基体材料1a～1d向第一碳化炉102运送，或将运送到第一碳化炉102的多个耐燃化纤维基体材料1a～1d向第二碳化炉103运送的运送机构105、106。
制造装置100配备有采集在第一碳化炉102以及第二碳化炉103中移动而被碳化了的碳纤维电极基体材料3a～3d的采集机构107。
这里的耐燃化纤维基体材料1a～1d的宽度为600mm，厚度为2mm。
供应机构104利用被卷轴卷绕的各个耐燃化纤维基体材料1a～1d，配备有能够拆装地保持卷取了各个耐燃化纤维基体材料1a～1d的卷轴的保持部、以及将保持的卷轴向供应侧旋转的驱动部。由此，卷绕于卷轴的耐燃化纤维基体材料1a～1d被向前干燥炉101侧送出。
另外，根据后面将要描述的采集机构107或运送机构105、106的方式，供应机构104也可以配备有保持卷轴且能够旋转地设置的保持部，而不配备驱动部。
多个耐燃化纤维基体材料1a～1d，在厚度方向上4个重叠，在厚度方向上邻接的耐燃化纤维基体材料1a～1d的相对面彼此接触。
重叠的多个耐燃化纤维基体材料1a～1d由设置于前干燥炉101与第一碳化炉102之间、第一碳化炉102与第二碳化炉103之间的运送机构105、106从厚度方向的另一方(下方)支承。
这里的供应机构104在宽度方向上呈一列地供应重叠的多个耐燃化纤维基体材料1a～1d。
前干燥炉101是热处理炉，被设定成使得内部的温度为300～400℃(但是，比第一碳化炉内的温度低)。第一碳化炉102是热处理炉，被设定成使得内部的温度为400～900℃。第二碳化炉103是热处理炉，被设定成使得内部的温度比第一碳化炉102内的温度高，为900～1800℃。
对于运送机构105、106，这里采用辊，利用一个辊支承并运送重叠的耐燃化纤维基体材料1a～1d。在运送机构105、106之中的至少一个运送机构中采用驱动辊。
另外，根据供应机构104以及采集机构107的方式，作为运送机构105、106，可以采用借助于移动的耐燃化纤维基体材料1a而旋转的自由辊。
采集机构107将碳纤维电极基体材料3a～3d卷取到卷轴上，配备有能够拆装地保持卷轴的保持部、以及使被保持的卷轴向卷取方向旋转的驱动部。
供应机构104以及采集机构107的卷轴的旋转速度、运送机构105、106的辊的旋转速度被设定成使得作用于在供应机构104与采集机构107之间移动的耐燃化纤维基体材料1a～1d或者碳纤维电极基体材料3a～3d的张力为0.5～30N。另外，耐燃化纤维基体材料1a～1d以及碳纤维电极基体材料3a～3d的移动速度被设定为30～60m/小时。
2.实施例2
利用图2A及图2B对于实施例2进行说明。
在实施例1中，呈一列地供应多个重叠的耐燃化纤维基体材料1a～1d，制造碳纤维电极基体材料3a～3d。即，制造装置100是使多个重叠的耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈一列地移动，呈一列地制造多个碳纤维电极基体材料3a～3d的装置。
实施例2的制造装置110在宽度方向上呈多列地(这里为两列)供应多个重叠的耐燃化纤维基体材料1a～1d，呈多列(这里为两列)地制造碳纤维电极基体材料3a～3d。即，制造装置110是使多个重叠的耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈多列(这里为两列)地移动，呈多列(这里为两列)地制造多个碳纤维电极基体材料3a～3d的装置。
制造装置110与实施例1一样，在耐燃化纤维基体材料1a～1d的移动方向上依次配备有前干燥炉111、第一碳化炉112以及第二碳化炉113，耐燃化纤维基体材料1a～1d的移动方向为水平方向(图2A中的箭头)。
制造装置110配备有供应机构114、运送机构115、116、以及采集机构117，所述供应机构114将多个耐燃化纤维基体材料1a～1d沿厚度方向配置，在宽度方向上呈多列(两列)地供应给前干燥炉111，运送机构115、116将耐燃化纤维基体材料1a～1d从前干燥炉111运送到第二碳化炉113，采集机构117采集在第一碳化炉112以及第二碳化炉113中移动而被碳化了的碳纤维电极基体材料3a～3d。
前干燥炉111、第一碳化炉112、第二碳化炉113以及运送机构115、116是相对于实施例1的前干燥炉101、第一碳化炉102、第二碳化炉103以及运送机构105、106而言在宽度方向上加长了的炉，但基本的结构相同。
供应机构114和采集机构117，至少配备有保持呈多列配置的卷轴的保持部、以及对呈多列配置的卷轴进行旋转驱动的旋转部。
另外，在实施例1中描述说明的内容，能够适用于实施例2的情况也是一样的。
3.实施例3
利用图3A及图3B对于实施例3进行说明。
在实施例1中，将多个耐燃化纤维基体材料1a～1d以在厚度方向上相接触的状态供应给前干燥炉101等。
实施例3的制造装置200在宽度方向上承一列或者多列(这里为一列)地供应在厚度方向上隔开间隔地配置的多个耐燃化纤维基体材料1a～1d，呈一列或者多列(这里为一列)地制造碳纤维电极基体材料3a～3d。
制造装置200与实施例1一样，在耐燃化纤维基体材料1a～1d的移动方向上依次配备前干燥炉201、第一碳化炉202以及第二碳化炉203，耐燃化纤维基体材料1a～1d的移动方向为水平方向(图3A中的箭头)。
制造装置200配备有供应机构204、运送机构205、206、以及采集机构207，所述供应机构204将多个耐燃化纤维基体材料1a～1d以在厚度方向上隔开间隔的状态在宽度方向上呈一列或者多列(这里为一列)地供应给前干燥炉201，所述运送机构205、206将耐燃化纤维基体材料1a～1d在厚度方向上隔开间隔地从前干燥炉111运送到第二碳化炉113，采集机构207采集在第一碳化炉112以及第二碳化炉113中移动而被碳化了的碳纤维电极基体材料3a～3d。
前干燥炉201、第一碳化炉202以及第二碳化炉203是相对于实施例1的前干燥炉101、第一碳化炉102以及第二碳化炉103在厚度方向上加长了的炉，但其基本结构相同。
供应机构204和采集机构207至少配备有保持各个卷轴且在厚度方向上隔开间隔地设置的保持部、以及对被保持的多个卷轴旋转驱动的旋转部。
这里，运送机构205、206采用辊，配备有辊205a～205d、206a～206d，所述辊205a～205d、206a～206d配置于在厚度方向上隔开间隔地移动的各个耐燃化纤维基体材料1a～1d之间。各个辊205a～205d、206a～206d从下侧支承并运送各个耐燃化纤维基体材料1a～1d。在运送机构205、206之中的至少一运送机构中采用驱动辊。
另外，在实施例3中，使多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈一列地移动，但是，也可以如实施例2相对于实施例1的那样，使多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈多列地移动。另外，在实施例1中描述说明的内容，与可以适用于实施例3的情况是一样的。
4.实施例4
利用图4A及图4B对于实施例4进行说明。
在实施例1中，利用运送机构105、106支承并运送多个重叠的耐燃化纤维基体材料1a～1d。
实施例4的制造装置120配备有在炉内支承在前干燥炉101、第一碳化炉102以及第二碳化炉103的内部移动的多个耐燃化纤维基体材料1a～1d的支承机构128。沿着耐燃化纤维基体材料1a～1d的移动方向在炉内设置一个或者多个支承机构128。这里，在前干燥炉101内设置一个支承机构128，在第一碳化炉102以及第二碳化炉103内分别设置三个支承机构128。
制造装置120配备有供应机构104、运送机构105、106以及采集机构107。对于与实施例1相同的结构或者可以看作为相同结构的结构，赋予与实施例1相同的附图标记，省略其说明。
支承机构128由在宽度方向上延伸的杆构成。支承机构128从下侧支承多个耐燃化纤维基体材料1a～1d。杆在横截面中至少与耐燃化纤维基体材料1d接触的部分的形状形成为圆弧形。这里的杆的横截面形状形成为圆形。支承机构128可以是固定式的杆，也可以是旋转式的杆。旋转式的杆可以减少由摩擦引起的耐燃化纤维基体材料1d的损伤。
另外，在实施例4中，使多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈一列地移动，但是，也可以如实施例2相对于实施例1的那样，使多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈多列地移动。另外，在实施例1中描述说明的内容，与可以适用于实施例4的情况是同样的。
5.实施例5
利用图5A及图5B对于实施例5进行说明。
在实施例3中，利用运送机构205、206支承并运送在厚度方向上配置的多个耐燃化纤维基体材料1a～1d。
实施例5的制造装置210配备有前干燥炉201、第一碳化炉202、第二碳化炉203、供应机构204、运送机构205、206以及采集机构207。对于与实施例3相同的结构或者看作相同结构的结构，赋予与实施例3相同的附图标记，省略其说明。
制造装置210配备有在炉内支承在前干燥炉201、第一碳化炉202以及第二碳化炉203的内部移动的多个耐燃化纤维基体材料1a～1d的支承机构208。支承机构208从下侧支承各个耐燃化纤维基体材料1a～1d。沿着耐燃化纤维基体材料1a～1d的移动方向在炉内设置一组或者多组支承机构208。这里，在前干燥炉201内设置一组支承机构208，在第一碳化炉202以及第二碳化炉203内分别设置三组支承机构208。
一组支承机构208由在宽度方向上延伸且在厚度方向上隔开间隔地配置的杆208a～208d构成。杆在横截面中至少与各个耐燃化纤维基体材料1a～1d接触的部分的形状形成为圆弧形。这里的杆的横截面形状形成为圆形。支承机构208可以固定式的杆，也可以是旋转式的杆。旋转式的杆可以减少由摩擦引起的各个耐燃化纤维基体材料1a～1d的损伤。
另外，在实施例5中，使多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈一列地移动，但是，也可以如实施例2相对于实施例1那样，使多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈多列地移动。另外，在实施例1中描述说明的内容，与可以应用于实施例5的情况是同样的。
6.实施例6
利用图6A及图6B对于实施例6进行说明。
在实施例1中，由采用了辊的运送机构105、106支承并运送多个重叠的耐燃化纤维基体材料1a～1d。
实施例6的制造装置130的运送机构135由配置在多个耐燃化纤维基体材料1a～1d的整体的厚度方向的两侧的辊131、132、133构成。
制造装置130配备有前干燥炉101、第一碳化炉102、第二碳化炉103、供应机构104、采集机构107、支承机构128以及运送机构135。对于与实施例1或者实施例4相同的结构或者看作相同结构的结构，赋予与实施例1或者实施例4相同的附图标记，省略其说明。
运送机构135配置于前干燥炉101的上游侧、前干燥炉101与第一碳化炉102之间、第一碳化炉102与第二碳化炉103之间、第二碳化炉103的下游侧之中的至少一个部位。这里的运送机构135设置于第二碳化炉103的下游侧。耐燃化纤维基体材料1a～1d的下游侧一方进行碳化，其强度高，将运送机构135配置在下游侧可以防止耐燃化纤维基体材料1a～1d的断开。
运送机构135配备有从厚度方向的外方侧与位于在厚度方向上配置的多个耐燃化纤维基体材料1a～1d的厚度方向的两端的各个耐燃化纤维基体材料1a、1d抵接的一个以上的辊。这里，辊131与耐燃化纤维基体材料1a在厚度方向的另一侧(下侧)抵接，辊132、133与耐燃化纤维基体材料1d在厚度方向的一侧(上侧)抵接。辊132、133在移动方向上隔开间隔地配置。
制造装置130在前干燥炉101的上游侧、前干燥炉101与第一碳化炉102之间、第一碳化炉102与第二碳化炉103之间中的至少一个部位配备有支承机构128。由于这里的支承机构128具有与实施例4的支承机构128相同的结构或者看作相同结构的结构，因此，赋予与实施例4相同的附图标记，省略其说明。
支承机构128从配置为多个的耐燃化纤维基体材料1a～1d的重量作用的一侧(下侧)支承耐燃化纤维基体材料1a～1d。
另外，制造装置除了配备有第二碳化炉103的下游侧的运送机构135之外，还可以配备有配置于前干燥炉101与第一碳化炉102之间以及第一碳化炉102与第二碳化炉103之间的至少一方的运送机构105、106(参照实施例1)。
另外，在实施例6中，使多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈一列地移动，但是，也可以如实施例2相对于实施例1那样，使多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈多列地移动。另外，在实施例1中描述说明的内容，与可以应用于实施例6的情况是一样的。
7.实施例7
利用图7A及图7B对于实施例7进行说明。
实施例6的运送机构135配置于第二碳化炉103的外侧。
实施例7的制造装置140的运送机构145配置于前干燥炉101、第一碳化炉102及第二碳化炉103之中的至少一个炉内。这里的运送机构145配置于第一碳化炉102和第二碳化炉103的内部。
制造装置140配备有前干燥炉101、第一碳化炉102、第二碳化炉103、供应机构104、采集机构107、支承机构128以及运送机构145。对于与实施例1或实施例4相同的结构或者看作相同结构的结构，赋予与实施例1或实施例4相同的附图标记，省略其说明。
另外，制造装置也可以配备有配置于前干燥炉101、第一碳化炉102及第二碳化炉103的内侧的运送机构145、以及配置于前干燥炉101、第一碳化炉102及第二碳化炉103的外侧的运送机构135这两者。
制造装置也可以分别地在炉内配备有运送机构145，在炉外配备有在实施例1中说明了的运送机构105、106之中至少一方。制造装置也可以分别地配备有配置于炉内的运送机构145、配置于前干燥炉101、第一碳化炉102以及第二碳化炉103的外侧的运送机构135，以及在炉外配备有在实施例1中说明了的运送机构105、106。制造装置也可以在炉内配备有运送机构145和在实施例4中说明了的支承机构128。
另外，在实施例7中，使多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈一列地移动，但是，也可以如实施例2相对于实施例1那样，使多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈多列地移动。另外，在实施例1中描述说明的内容，与可以适用于实施例7的情况是一样的。
8.实施例8
利用图8A及图8B，对于实施例8进行说明。
在实施例1～7中，采用辊作为运送机构，但是，也可以是其它的运送机构。
实施例8的制造装置150的运送机构151采用带式输送机。
制造装置150配备有前干燥炉101、第一碳化炉102、第二碳化炉103、供应机构104、采集机构107以及运送机构151。对于与实施例1相同的结构或者看作相同结构的结构，赋予与实施例1相同的附图标记，省略其说明。
运送机构151配备有输送带152、使输送带152绕着旋转的驱动轮153、以及对输送带152进行导向的导向辊154、155。
输送带152在前干燥炉101、第一碳化炉102及第二碳化炉103的内部移动，从前干燥炉101的上游侧到第二碳化炉103的下游侧载置并运送多个耐燃化纤维基体材料1a～1d。
另外，制造装置也可以对于在厚度方向上重叠的多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在厚度方向的两侧配备输送带式的运送机构151，还可以在位于耐燃化纤维基体材料1a～1d的上侧的耐燃化纤维基体材料(附图标记为1d)上配置运送机构151。在将运送机构151配置在上侧的情况下，优选地，配备有从下侧支承多个耐燃化纤维基体材料1a～1d的支承机构(例如，实施例6的支承机构128)。
另外，在实施例8中，使多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈一列地移动，但是，也可以如实施例2相对于实施例1那样，使多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈多列地移动。另外，在实施例1中描述说明的内容，与可以适用于实施例8的情况是一样的。
9.实施例9
利用图9A及图9B，对于实施例9进行说明。
在实施例1中，配备有第一碳化炉102和第二碳化炉103这两台碳化炉，对于多个重叠的耐燃化纤维基体材料1a～1d，进行第一碳化处理和第二碳化处理两次碳化处理。
实施例9的制造装置300是使多个重叠的耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈一列地在一台碳化炉302内移动，呈一列地制造多个碳纤维电极基体材料3a～3d的装置。即，制造装置300是配备有一台碳化炉302，由多个重叠的耐燃化纤维基体材料1a～1d来制造多个碳纤维电极基体材料3a～3d的装置。
制造装置300在耐燃化纤维基体材料1a～1d的移动方向上依次配备有前干燥炉301及碳化炉302，耐燃化纤维基体材料1a～1d的移动方向为水平方向(图9A中的箭头)。
制造装置300配备有供应机构304、运送机构305、以及采集机构307，所述供应机构304使多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在厚度方向上配置，并在宽度方向上呈一列地供应给前干燥炉301，所述运送机构305将耐燃化纤维基体材料1a～1d从前干燥炉301运送到碳化炉302，所述采集机构307采集在碳化炉302中移动而被碳化了的碳纤维电极基体材料3a～3d。
前干燥炉301、运送机构305、供应机构304及采集机构307可以具有与实施例1的前干燥炉101、运送机构105、供应机构114及采集机构117基本相同的结构，但也可以是不同的结构。
实施例9在碳化炉302的温度比实施例1的第一碳化炉102的温度高、耐燃化纤维基体材料1a～1d的移动速度比实施例1的移动速度慢的方面存在不同。
另外，在实施例9中，使多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈一列地移动，但是，也可以如实施例2相对于实施例1那样，使多个耐燃化纤维基体材料1a～1d在宽度方向上呈多列地移动。另外，在实施例1中描述说明的内容，与可以适用于实施例9的情况是一样。
另外，如实施例2～实施例7相对于实施例1那样，也可以在炉内或者炉外配备支承机构128，在炉外配备运送机构135，在炉内配备运送机构145，还可以如实施例8那样，配备运送装置151。
<变形例>
上面，基于实施方式及各个实施例进行了说明，但是，本发明并不局限于实施方式及各个实施例。例如，可以将各个实施例适当地组合，也可以将下面说明的变形例的任一个与各个实施例适当地组合，还可以将多个变形例适当地组合。
1.移动方向
在实施例1～9中，耐燃化纤维基体材料在水平方向上移动，但是，也可以在垂直方向上移动。另外，在实施例1～8中，例如，也可以将前干燥炉、第一碳化炉及第二碳化炉在上下方向上呈分级状配置，使移动过前干燥炉的耐燃化纤维基体材料向第一碳化炉侧反转而在第一碳化炉中移动，使移动过该第一碳化炉的耐燃化纤维基体材料向第二碳化炉侧反转而在第二碳化炉中移动。
另外，在使耐燃化纤维基体材料反转的情况下，由于容易对在厚度方向上重叠的耐燃化纤维基体材料引起皱褶，因此，对于重叠的耐燃化纤维基体材料的个数产生限制。
2.耐燃化纤维基体材料
供应给前干燥炉的耐燃化纤维基体材料被卷绕于卷轴，但是，例如，也可以折叠到箱盒内，还可以从耐燃化纤维基体材料的制造工序直接供应。
3.碳化炉
实施例1～8的制造装置配备有两台碳化炉，但是，对于实施例1～8，也可以如实施例9的制造装置那样，利用一台碳化炉制造碳纤维电极基体材料。
实施例1～8的制造装置配备有两台碳化炉，耐燃化纤维基体材料的重叠状态或支承状态在第一碳化炉和第二碳化炉中相同，但是，也可以在第一碳化炉和第二碳化炉中不同。例如，制造装置也可以配备有实施例1的第一碳化炉102和运送机构105(参照图1A及图1B)、实施例5的第二碳化炉203、运送机构206和支承机构208(参照图5A及图5B)，耐燃化纤维基体材料也可以以实施例1的第一碳化炉102(参照图1A及图1B)的重叠状态以及支承状态移动，以实施例5的第二碳化炉203的重叠状态以及支承状态移动。
4.碳纤维电极基体材料
碳纤维电极基体材料被卷取到卷轴上而被采集，但是，例如，也可以折叠到箱盒内而被采集。
碳纤维电极基体材料，例如，大多用于燃料电池的间隔件、电极等用途，但是，也可以用于利用基体材料的导电性的其它用途。在这种情况下，该基体材料也可以称作碳纤维导电片或者碳纤维导电片。
附图标记说明
1a 耐燃化纤维基体材料
3a 碳纤维电极基体材料
100 制造装置
102 第一碳化炉
103 第二碳化炉
104 供应机构
105 运送机构
106 运送机构
107 采集机构

Claims (4)

1.一种碳纤维电极基体材料的制造方法，使耐燃化纤维基体材料在碳化炉内移动，对耐燃化纤维基体材料进行碳化，其中，使所述耐燃化纤维基体材料以在厚度方向上配置有多个所述耐燃化纤维基体材料的状态在所述碳化炉内移动。
2.如权利要求1所述的制造方法，其中，使所述耐燃化纤维基体材料从移动方向的上游侧起依次在第一碳化炉和第二碳化炉中移动。
3.一种碳纤维电极基体材料的制造装置，使耐燃化纤维基体材料在碳化炉内移动，对耐燃化纤维基体材料进行碳化，其中，所述制造装置配备有移动机构，所述移动机构使所述耐燃化纤维基体材料以在厚度方向上配置有多个所述耐燃化纤维基体材料的状态在所述碳化炉内移动。
4.如权利要求3所述的制造装置，其中，所述碳化炉从所述耐燃化纤维基体材料的移动方向的上游侧起依次配备有第一碳化炉和第二碳化炉。
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