JP2001115369A - 炭素繊維フェルトの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電池導電材、特にナトリウム−硫黄電池集電材
に好適な炭素繊維フェルトの製造方法の提供。 【解決手段】耐炎繊維ステープル等を開繊して得た耐炎
繊維ウェッブを積層し、ニードルパンチ処理によって耐
炎繊維フェルトを作製し、さらに耐炎繊維フェルトを不
活性雰囲気中で高温処理して炭素繊維フェルトを製造す
る方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池導電材特にナト
リウム−硫黄電池集電材に好適な炭素繊維フェルトの製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年電力需要の増加に伴って、夜間電力
の利用を図るために、活物質の利用率が高く、充放電反
応の効率が良いナトリウム−硫黄電池が研究されてい
る。このナトリウム−硫黄電池においては、陽極室内に
陽極活物質としての硫黄が含浸された炭素繊維からなる
フェルトが収容されている。炭素繊維としてはポリアク
リロニトリル系の炭素繊維およびピッチ系の炭素繊維を
主に挙げることができるが、これら炭素繊維をナトリウ
ム−硫黄電池の陽極室内に配設する場合、ピッチ系炭素
繊維フェルトの機械的特性は不十分であり、現状ではポ
リアクリロニトリル系炭素繊維またはポリアクリロニト
リル系炭素繊維を主成分とする炭素繊維フェルトが用い
られるのが一般的である。

【０００３】炭素繊維フェルトの作り方としては例えば
炭素繊維短繊維をウェッブ状に広げたものを必要な厚み
になるように積層した上、厚み方向にニードルパンチ処
理を施して繊維同士を交絡させるのが一般的である。

【０００４】炭素繊維フェルトがナトリウム−硫黄電池
の集電材として用いられる場合には、特にフェルトの厚
み方向の導電性が要求される。

【０００５】ところで炭素繊維フェルトを構成するポリ
アクリロニトリル系炭素繊維の繊維軸方向の体積抵抗率
は熱処理温度によっても異なるが、１０^−３Ω・ｃｍの
オーダーであり、繊維軸直角方向の体積抵抗率は１０
^−１Ω・ｃｍのオーダーである。従って炭素繊維の短繊
維ウェッブを積層して得たフェルト中の炭素繊維はフェ
ルトの面方向に平行に配列するため、同方向の体積抵抗
率に比べフェルトの厚さ方向（面垂直）の体積抵抗率は
高くなり、通常は０．４Ω・ｃｍ以上の値となる。

【０００６】ナトリウム−硫黄電池の特性を向上させる
ためには陽極電極として用いる炭素繊維フェルト厚み方
向の導電性をより高くすることが好ましい。炭素繊維フ
ェルトの厚み方向の導電性を上げる方法としては例えば
特開平８−１３００３２号公報には、原料として用いる
耐炎繊維フェルト作製時のニードルパンチをより多数回
打つのが効果的なことが示されているが、このニードル
パンチ回数を上げすぎると耐炎繊維フェルト中の繊維折
損を引き起こし、かえってフェルト中の繊維配向を悪化
させ、得られる炭素繊維フェルトの導電性が低下してし
まう。

【０００７】同公報ではこの問題を回避し、炭素繊維フ
ェルトの厚み方向の繊維配向を向上させるために耐炎繊
維フェルトにニードルパンチを打つ回数を抑制したもの
を、高温、不活性雰囲気で焼成の後、得られた炭素繊維
フェルトにニードルパンチを施し、フェルトの厚み方向
の繊維配向を高め、電気伝導性を向上させる方法につい
て開示している。

【０００８】また、特開平７−３２６３８４号公報で
は、耐炎繊維の前駆体となるアクリル短繊維で作ったフ
ェルトにニードルパンチを多数回行ったものを耐炎化処
理、炭素化処理することでフェルトの厚み方向に繊維が
より多く配向した炭素繊維フェルトとする製造方法が開
示されている。

【０００９】アクリル短繊維は耐炎繊維に比べニードル
パンチ処理での繊維折損が起こりにくいためフェルトの
厚み方向への繊維配向をさせやすい。

【００１０】しかしながら本発明者らの検討では特開平
８−１３００３２号公報に開示されているように炭素繊
維フェルトにニードルパンチ処理を施すと、繊維折損は
より顕著になり、フェルトの厚み方向の繊維配向を上げ
るのは困難であった。また、繊維折損により切断した炭
素繊維がニードルパンチ処理装置周辺を浮遊し、装置内
の電気系へ侵入し電気的短絡を引き起こすトラブルが発
生し、工業的には好ましい方法とは考えられない。

【００１１】また、特開平７−３２６３８４号公報開示
の方法では確かに厚み方向に繊維がより多く配向したア
クリル繊維フェルトは得られる。しかしながらこのニー
ドルパンチ処理アクリル繊維フェルトを耐炎化するの
は、耐炎化反応が発熱反応であることおよびフェルト状
物であるためフェルト内に反応熱が蓄積しやすく、いわ
ゆる暴走反応によりフェルトが燃える、等のトラブルが
起こりやすい。このようなトラブルを回避するためには
アクリル繊維フェルトを低温で耐炎化し、かつ反応熱を
冷却によって取り除く等の操作が必要となるが、通常の
耐炎繊維を得るのに比べフェルトの耐炎化処理に要する
時間が膨大になるので工業的に好ましい方法ではない。

【００１２】一方特開平７−１２２２９４号公報にはポ
リアクリロニトリル系繊維より形成された耐炎化繊維よ
りなるウェッブにニードルパンチを施し、これを焼成し
て得た炭素繊維フェルトをナトリウム−硫黄電池の陽極
用導電材とする方法が示されている。しかしながらこの
公報にはウエブの作製方法やニードルパンチ方法の具体
的な記載はなく、従来法によりニードルパンチ処理した
耐炎繊維フェルトを焼成した炭素繊維フェルトの特性は
未だ不十分なものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような問題に鑑
み、本発明者らはフェルト厚み方向に繊維が高度に配向
した炭素繊維フェルトを工業的に実施可能でかつ効率的
に製造する方法について鋭意検討した結果、本発明に到
達するに至った。

【００１４】即ち、ポリアクリロニトリル系耐炎繊維ス
テープルを用いて、ウェッブを形成しニードルパンチン
グを施した耐炎繊維フェルトを焼成して炭素繊維フェル
トの作製を試みたが、得られた炭素繊維フェルトの特
性、特に電極材料として重要な物性値である体積抵抗率
は、同じ嵩密度であっても耐炎繊維フェルトの作製方法
によって異なることを見出した。本発明は嵩密度が０．
１以上であり、並びに体積抵抗率の小さい炭素繊維フェ
ルトの工業的に安定な製造方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】即ち本発明の第一の要旨
は、耐炎繊維ステープル等を開繊して得た耐炎繊維ウェ
ッブを積層し、ニードルパンチ処理によって耐炎繊維フ
ェルトを作製し、さらに耐炎繊維フェルトを不活性雰囲
気中で高温処理して炭素繊維フェルトを製造する方法に
おいて、耐炎繊維フェルトを作製する際にあらかじめ該
耐炎繊維フェルトの総目付量の５０〜９５質量％に相当
する耐炎繊維よりウェッブを形成し該ウェッブに弱いニ
ードルパンチ処理を施して予備フェルトを作製し、次い
でこの予備耐炎繊維フェルトの片面または両面に該耐炎
繊維フェルトの総目付量の５〜５０質量％に相当する耐
炎繊維ウェッブを１枚または複数枚のウェッブに分割し
て積層し、その上からニードルパンチ処理を施した耐炎
繊維フェルトを用いることによって嵩密度が高く、フェ
ルト厚み方向の繊維配向量の多い炭素繊維フェルトを得
ることにあり、第二の要旨は予備耐炎繊維フェルトを作
製する際のニードルパンチ回数を総ニードルパンチ回数
の５〜３０％とすることにあり、第三の要旨は耐炎繊維
フェルトの作製法において、耐炎繊維フェルトの最終仕
上げ工程においてフェルトの片面からニードルパンチ処
理を行うことにある。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明をさらに詳細に説明
する。

【００１７】〔耐炎繊維ステープルについて〕本発明に
用いられる耐炎繊維ステープルはアクリロニトリル単位
を９０質量％以上含有するアクリロニトリル系重合体を
紡糸し単糸繊度０．５〜３．３ｄｔｅｘのポリアクリロ
ニトリル系繊維とし、この繊維を公知の方法で耐炎化、
捲縮処理し、２５〜１００ｍｍ程度にカットした物が用
いられる。

【００１８】アクリロニトリル系重合体繊維を構成する
アクリロニトリル単位以外の共重合成分としては、共重
合可能なビニル系モノマー、例えばアクリル酸、メタク
リル酸、イタコン酸およびそれらのアルカリ金属塩、ア
クリルアミドおよびその誘導体、アリルスルホン酸、メ
タリルスルホン酸およびそれらの塩類またはアルキルエ
ステル類などとの共重合体を挙げることができるが、特
に限定されるものではない。

【００１９】単糸繊度が小さすぎると該アクリロニトリ
ル系繊維の耐炎化糸系フェルトにニードルパンチ処理を
施す際に繊維折損が起こりやすく、また、単糸繊度が大
きすぎるとアクリロニトリル系繊維は適切な耐炎化処理
を施すのに膨大な時間がかかるため好ましくないので用
いる繊維の単繊維繊度は、０．５〜３．３ｄｔｅｘとす
るのがよい。

【００２０】繊維長が短すぎる繊維にて作製したフェル
トは繊維交絡が弱く、嵩密度が上がらず炭素繊維フェル
トの電気伝導性、機械的強度にも悪影響を及ぼすため好
ましくない。また、繊維長が長すぎるものより作ったフ
ェルトはニードルパンチ処理を施す際の抵抗が大きくな
り繊維折損が起こりやすくなるため好ましくなく本発明
おいては２５〜１００ｍｍとするのがよい。

【００２１】〔ウエッブの作製方法〕ウエッブの作製方
法はここに記載する物に特に限定はされないが、例え
ば、耐炎繊維短繊維を直接、又は開綿機で処理した後、
ローラーカードにより開繊して得る。また、必要に応じ
てさらにクロスレイヤーで積層し、適当な回数予備ニー
ドルパンチ処理を施して得る。

【００２２】本発明を実施するに際して用いる耐炎繊維
ウェッブとは、ポリアクリロニトリル系耐炎化繊維のみ
からなるもの、及び該耐炎化繊維と熱処理により長さ方
向に収縮する特性を有する有機繊維との混合ウェッブよ
りなるものを含む。熱処理により長さ方向に収縮する特
性を有する有機繊維としては、特にフェノール系繊維が
好ましい。混合ウェッブより形成した耐炎繊維フェルト
は、その焼成時に効率的な熱収縮を起こすため、所望の
嵩密度を有し、且つ重量減少率の少ないすなわち、高収
率な炭素繊維フェルトとすることができ、その取り扱い
性は極めて良好なものとすることができる。

【００２３】〔ニードルパンチの方法〕ニードルパンチ
に用いるニードルの種類は特に限定されないが、番手は
４０〜３４が好ましい。３４よりも太い番手を用いる
と、ニードルへの抵抗が大きくなりすぎてニードルの折
損が起こりやすくなる。

【００２４】また、ニードルのバーブのキックアップは
できるだけ小さい方が繊維折損を避ける上からは好まし
い。

【００２５】さらにバーブの位置はニードル長さ方向に
均等に分布しているいわゆるレギュラーバーブタイプの
ニードルが好ましい。ニードル先端にバーブが集中して
いるいわゆるクロスバーブタイプのニードルを用いると
繊維が押し込まれすぎて、フェルト表層の嵩密度が低下
し、電気伝導を低下させるので好ましくない。

【００２６】〔予備耐炎繊維フェルト〕予備耐炎繊維フ
ェルトの作製方法は特に限定しないが耐炎繊維ステープ
ル又は更にフェノール系繊維を併用したものを公知の方
法でウェッブにし、次いで該ウェッブを１回または複数
回に分割、積層して表面と裏面をニードルパンチ処理す
ることによって得られる。該予備耐炎繊維フェルトの嵩
密度は特に限定しないが、ウェッブを片面または両面に
積層してニードルパンチ処理した時に予備フェルトが潰
れずに、繊維を比較的多く打ち込むことができる嵩密度
が必要であり０．０６ｇ／ｃｍ^３以上が好ましい。

【００２７】〔フェルト作製例〕耐炎繊維フェルトの本
発明での作成方法を図により説明する。予備耐炎繊維フ
ェルトの片面にウェッブを乗せる（図１-Ａ）。次い
で、その上からニードルパンチ処理を行う処理を計３回
繰り返す（図１-Ｂ）。更に、仕上げとして同面にニー
ドルパンチ処理を行うことによって、フェルト厚み方向
に配向繊維が極めて多いフェルトが得られる（図１-
Ｃ）。

【００２８】〔予備フェルトの上にウェッブを積層して
ニードルパンチ処理する工程でのニードルパンチ回数〕
予備フェルトの上にウェッブを積層してニードルパンチ
処理する工程でのニードルパンチ回数はウェッブの積層
枚数によって異なるため特に限定しないが、総ニードル
パンチ回数の５〜８０％が好ましい。さらに好ましくは
２０〜５５％が望ましい。

【００２９】〔総ニードルパンチ回数〕総ニードルパン
チ回数はフェルトを構成する繊維の伸度，弾性率および
ニードルの番手、形状によって繊維に与えるダメージが
異なるため特に限定しないが、４００〜１０００個／ｃ
ｍ^２が好ましい。

【００３０】〔耐炎繊維フェルト目付、嵩密度〕耐炎繊
維フェルト目付及び嵩密度は下式のように定義する。 熱風乾燥機１００℃で１時間乾燥した直後の耐炎繊維フェルト重量 Ａ g 耐炎繊維フェルトの面積 Ｓ ｃｍ^２ 耐炎繊維フェルトの厚み ｔ ｃｍ 耐炎繊維フェルトの目付 = １００００Ａ／Ｓ ｇ／ｍ^２ 耐炎繊維フェルトの嵩密度 = Ａ／（Ｓ・ｔ） ｇ／ｃｍ^３

【００３１】〔炭素繊維フェルト焼成方法〕耐炎繊維フ
ェルトは不活性雰囲気、高温で処理することで炭素繊維
フェルトに転換することができる。その方法は特に限定
されないが、例えば以下の方法が挙げられる。

【００３２】窒素雰囲気中、低温部３００℃から高温部
８００℃まで実質的に直線的な温度勾配を設定した炉に
低温部側から一定速度で連続的に投入し、高温部側から
５分後に取り出し予備炭素化フェルトを得、引き続き該
予備炭素化フェルトをバッチ式の加熱炉に投入し、窒素
雰囲気に置換した後、室温より１０℃/ｍｉｎの速度で
１３００℃まで昇温し、１時間１３００℃を維持した
後、１０℃/ｍｉｎにて室温まで降温し、炭素化フェル
トを得る。

【００３３】予備炭素化フェルトを炭素化する炉の形式
としてはバッチ炉に特に限定されることはなく、連続的
に予備炭素化フェルトを投入し、一定時間の処理を施し
た後炭素繊維フェルトを連続的に取り出す、いわゆる連
続炉を使用することも可能である。

【００３４】また、予備炭素化炉と炭素化炉は独立に設
置することに限定しているわけではなく、所望の昇温速
度を確保できるのであれば、予備炭素化炉と炭素化炉が
一体となっていてもかまわない。また、一旦予備炭素化
温度領域の処理を行った後、同一の炉を用いて温度を炭
素化温度領域に設定し直して炭素化処理を行ってもかま
わない。

【００３５】〔体積抵抗率の測定方法〕 １）炭素繊維フェルトを約３０ｍｍ×３０ｍｍの矩形に
切り出す。 ２）縦（ｌ）、横（ｗ）の寸法および厚み（ｔ）を定圧
ノギスを用いて０．１ｍｍ単位で測定する。 ３）切り出した炭素繊維フェルトを５０ｍｍ直径、１０
ｍｍ厚の銅板で挟み、元の厚みの１／２まで圧縮して抵
抗計を用いて電極間の抵抗（ＲΩ）を測定する。 体積抵抗率（Ω・cm）=Ｒ・ｌ×ｗ／ｔ × １０

【００３６】

【実施例】以下実施例より本発明を具体的に説明する。

【００３７】アクリロニトリルを９６モル％含有し、共
重合成分としてメタクリル酸２モル％、アクリル酸メチ
ル２％を含有する単糸繊度２．２ｄｔｅｘのプレカーサ
ーを空気雰囲気中、温度２３０℃〜２８０℃で熱処理し
密度１．４０ｇ／ｃｍ^３の耐炎繊維を得た、該繊維を公
知の方法で捲縮処理し、カット長７６ｍｍのステープル
ファイバーとし、次いで公知の方法で目付２７０ｇ／ｍ
^２のウェッブを作る。該ウェッブを１２枚を３段階に分
けて積層し表面と裏面を合わせて１２０個／ｃｍ^２のニ
ードルパンチを行い、厚さ２４ｍｍ、嵩密度０．１０４
ｇ／ｃｍ^３の予備耐炎繊維フェルトを作製した。

【００３８】〔実施例１〕上記、予備耐炎繊維フェルト
の片面のみに、目付２７０ｇ／ｍ^２の上記耐炎繊維ウェ
ッブを１枚乗せ、その上から１２０個／ｃｍ^２のニード
ルパンチを行う。さらに該フェルトに同様処理を３回行
い総ニードルパンチ回数を６００個／ｃｍ ^２とし耐炎繊
維フェルトを作製した。次いでこの耐炎繊維フェルトを
窒素雰囲気中で２０００℃まで１０℃／分の速度で昇温
し、更にその温度で１時間保持した。その後降温させ５
０℃以下になったことを確認して取り出した。得られた
炭素繊維フェルトの厚み方向の体積抵抗率は０．１１２
Ω・ｃｍであった。

【００３９】〔実施例２〕上記、予備耐炎繊維フェルト
の片面のみに、目付１３５ｇ／ｍ^２の耐炎化繊維ウェッ
ブを１枚乗せ、その上から４０個／ｃｍ^２のニードルパ
ンチを行う。さらに該フェルトに同様処理を７回行う。
更に同面に１６０個／ｃｍ^２のニードルパンチを行い総
ニードルパンチ回数を６００個／ｃｍ^２とし耐炎繊維フ
ェルトを作製したこと以外は実施例１と同様にして得ら
れた炭素繊維フェルトの厚み方向の体積抵抗率は０．０
９７Ω・ｃｍであった。

【００４０】〔実施例３〕上記、予備耐炎繊維フェルト
の片面のみに、目付２７０ｇ／ｍ^２のウェッブを１枚乗
せ、その上から４０個／ｃｍ^２のニードルパンチを行
う。さらに該フェルトに同様処理を３回行う。更に同面
に３２０個／ｃｍ^２のニードルパンチを行い総ニードル
パンチ回数を６００個／ｃｍ^２とし耐炎繊維フェルトを
作製したこと以外は実施例１と同様にして得られた炭素
繊維フェルトの厚み方向の体積抵抗率は０．０９１Ω・
ｃｍであった。

【００４１】〔実施例４〕上記、予備耐炎繊維フェルト
の片面に、目付２７０ｇ／ｍ^２の耐炎繊維ウェッブを１
枚乗せ、その上から４０個／ｃｍ^２のニードルパンチを
行う。次いで裏面にも同様にウェッブを乗せニードルパ
ンチ処理を行う。さらに該フェルトの表面と裏面を１回
づつウエッブを乗せニードルパンチ処理を行う。次いで
片面のみに３２０個／ｃｍ^２のニードルパンチを行い総
ニードルパンチ回数を６００個／ｃｍ^２とし耐炎繊維フ
ェルトを作製したこと以外は実施例１と同様にして得ら
れた炭素繊維フェルトの厚み方向の体積抵抗率は０．１
０１Ω・ｃｍであった。

【００４２】〔実施例５〕上記の目付２７０ｇ／ｍ^２の
耐炎繊維ウェッブを作る。次いで該ウエッブを８枚を３
段階に分けて積層し表面と裏面を合わせて１２０個／ｃ
ｍ^２のニードルパンチを行い予備耐炎繊維フェルトを作
製する。次いで該予備耐炎繊維フェルトの片面のみに、
目付２７０ｇ／ｍ^２の耐炎繊維ウェッブを１枚乗せ、そ
の上から４０個／ｃｍ^２のニードルパンチを行う。さら
に該フェルトに同様処理を７回行う。更に同面に１６０
個／ｃｍ^２のニードルパンチを行い総ニードルパンチ回
数を６００個／ｃｍ^２とし耐炎繊維フェルトを作製した
こと以外は実施例１と同様にして得られた炭素繊維フェ
ルトの厚み方向の体積抵抗率は０．１２２Ω・ｃｍであ
った。

【００４３】〔実施例６〕上記の目付２４０ｇ／ｍ^２の
耐炎繊維ウェッブを作る。次いで該ウェッブを１６枚を
４段階に分けて積層し表面と裏面を合わせて１４０個／
ｃｍ^２のニードルパンチを行い予備フェルトを作製す
る。次いで該予備フェルトの片面のみに、目付１２０ｇ
／ｍ^２の耐炎繊維ウェッブを１枚乗せ、その上から４０
個／ｃｍ^２のニードルパンチを行う。さらに該フェルト
に同様処理を３回行う。更に同面に３００個／ｃｍ^２の
ニードルパンチを行い総ニードルパンチ回数を６００個
／ｃｍ ^２とし耐炎繊維フェルトを作製した。この耐炎繊
維フェルトを実施例１と同様にして炭素化して得られた
炭素繊維フェルトの厚み方向の体積抵抗率は０．０９９
Ω・ｃｍであった。

【００４４】〔比較例７〕上記耐炎繊維ステープルファ
イバーと、フェノール繊維（日本カイノール株，商品
名：カイノール，単糸繊度２．２ｄｔｅｘ，カット長７
０ｍｍ）を３：１の割合で混紡し、次いで公知の方法で
目付２８０ｇ／ｍ^２の耐炎繊維ウェッブを作る。該ウェ
ッブを１２枚を４段階に分けて積層し表面と裏面を合わ
せて１８０個／ｃｍ^２のニードルパンチを行い、厚さ２
０ｍｍの予備フェルトを作製した。次いで該予備耐炎繊
維フェルトの片面のみに、目付２７０ｇ／ｍ^２の上記耐
炎繊維，フェノール繊維混紡ウェッブを１枚乗せ、その
上から１００個／ｃｍ^２のニードルパンチを行う。さら
に該フェルトに同様処理を行った後、同面にニードルパ
ンチ２２０個／ｃｍ^２のニードルパンチを行い総ニード
ルパンチ回数を６００個／ｃｍ^２とし耐炎繊維，フェノ
ール繊維混紡フェルトを作製した。次いでこのフェルト
を比較例１と同様にして炭素化して得られた炭素繊維フ
ェルトの厚み方向の体積抵抗率は０．１８２Ω・ｃｍで
あった。

【００４５】〔実施例８〕予備耐炎繊維フェルトに繊維
を植え込むためのウェッブに、耐炎繊維１００％のもの
を使用したこと以外は実施例７と同様にして作製した。
得られた炭素繊維フェルトの厚み方向の体積抵抗率は
０．１１１Ω・ｃｍであった。

【００４６】〔比較例１〕上記の目付２７０ｇ／ｍ^２の
耐炎繊維ウェッブを作る。次いで該ウェッブを６枚を２
段階に分けて積層し表面と裏面を合わせて８０個／ｃｍ
^２のニードルパンチを行い予備耐炎繊維フェルトを作製
する。次いで該予備耐炎繊維フェルトの片面のみに、目
付２７０ｇ／ｍ^２の耐炎繊維ウェッブを１枚乗せ、その
上から４０個／ｃｍ^２のニードルパンチを行う。さらに
該フェルトに同様の処理を９回行った後、さらに同面に
１２０個／ｃｍ^２のニードルパンチを行い総ニードルパ
ンチ回数を６００個／ｃｍ^２とし、耐炎繊維フェルトを
作製した。次いでこの耐炎繊維フェルトを窒素雰囲気中
で２０００℃まで１０℃／分の速度で昇温し、更にその
温度で１時間保持した。その後降温させ５０℃以下にな
ったことを確認して取り出した。得られた炭素繊維フェ
ルトの厚み方向の体積抵抗率は０．１２９Ω・ｃｍであ
った。

【００４７】〔比較例２〕上記の目付２７０ｇ／ｍ^２の
耐炎繊維ウェッブを作る。次いで該ウェッブを１６枚を
４段階に分けて積層し表面と裏面を合わせて１６０個／
ｃｍ^２のニードルパンチを行い予備耐炎繊維フェルトを
作製する。次いで該予備フェルトの表面と裏面をニード
ルパンチ処理を行い総ニードルパンチ回数を６００個／
ｃｍ^２とし、耐炎繊維フェルトを作製したこと以外は比
較例１と同様にして得られた炭素繊維フェルトの厚み方
向の体積抵抗率は０．１５１Ω・ｃｍであった。

【００４８】〔比較例３〕上記の目付２７０ｇ／ｍ^２の
耐炎繊維ウェッブを作る。次いで該ウェッブを１６枚を
４段階に分けて積層し表面と裏面を合わせて１６０個／
ｃｍ^２のニードルパンチを行い予備耐炎繊維フェルトを
作製する。次いで該予備耐炎繊維フェルトの片面のみニ
ードルパンチ処理を行い総ニードルパンチ回数を６００
個／ｃｍ^２とし、耐炎繊維フェルトを作製した。この耐
炎繊維フェルトを比較例１と同様にして炭素化して得ら
れた炭素繊維フェルトの厚み方向の体積抵抗率は０．１
５８Ω・ｃｍであった。

【００４９】〔比較例４〕上記耐炎繊維ステープルファ
イバーと、フェノール繊維（日本カイノール株，商品
名：カイノール，単糸繊度２．２ｄｔｅｘ，カット長７
０ｍｍ）を３：１の割合で混紡し、次いで公知の方法で
目付２７９ｇ／ｍ^２のウエッブを作る。該ウェッブを１
４枚を５段階に分けて積層し表面と裏面を合わせて２２
５個／ｃｍ^２のニードルパンチを行い予備フェルトを作
製する。次いで該予備フェルトの表面と裏面をニードル
パンチ処理を行い総ニードルパンチ回数を６００個／ｃ
ｍ^２とし、耐炎繊維，フェノール繊維混紡フェルトを作
製した。次いでこのフェルトを比較例１と同様にして炭
素化して得られた炭素繊維フェルトの厚み方向の体積抵
抗率は０．２１６Ω・ｃｍであった。

【００５０】

【表１】

【００５１】

【発明の効果】本発明により嵩密度が高く機械的強度の
高い炭素繊維フェルトの厚み方向の繊維配向量は大幅に
増やすことができ、電気伝導性に優れた電極導電材料用
炭素繊維フェルトを工業的に効率よく得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いる耐炎繊維フェルトの作成図。

【図２】フェルトの圧縮率／抵抗率グラフ。

【符号の説明】

１ フェルト ２ ウエッブ ３ 配向繊維

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐炎繊維ステープル等を開繊して得た耐
   炎繊維ウェッブを積層し、ニードルパンチ処理によって
   耐炎繊維フェルトを作製し、さらに耐炎繊維フェルトを
   不活性雰囲気中で高温処理して炭素繊維フェルトを製造
   する方法において、耐炎繊維フェルトを作製する際にあ
   らかじめ該耐炎繊維フェルトの総目付量の５０〜９５質
   量％に相当するウェッブを用いて、弱いニードルパンチ
   処理を施して予備耐炎繊維フェルトを作製し、次いでこ
   の予備耐炎繊維フェルトの片面または両面に該耐炎繊維
   フェルトの目付量の残りのの５〜５０質量％に相当する
   耐炎繊維ウェッブを１枚または複数枚のウェッブに分割
   して積層し、その上からニードルパンチ処理を行うこと
   によって得た耐炎繊維フェルトを焼成することを特徴と
   する繊維折損を抑制され、フェルト厚み方向へ繊維配向
   させた体積抵抗率の低い炭素繊維フェルトの製造方法。
2. 【請求項２】 予備耐炎繊維フェルトを作製する際のニ
   ードルパンチ回数を耐炎繊維フェルトへの総ニードルパ
   ンチ回数の５〜８０％とすることを特徴とする請求項１
   記載の炭素繊維フェルトの製造方法。
3. 【請求項３】 耐炎繊維フェルトの最終仕上げ工程にお
   いてフェルトの片面からニードルパンチ処理を行うこと
   を特徴とする請求項１または請求項２記載の炭素繊維フ
   ェルトの製造方法。
4. 【請求項４】 予備耐炎繊維フェルトを作成する際のニ
   ードルパンチ処理回数を耐炎繊維フェルトへの総ニード
   ルパンチ処理回数の２０〜５５％とすることを特徴とす
   る請求項２記載の炭素繊維フェルトの製法。
5. 【請求項５】 耐炎繊維ウェッブとして、アクリロニト
   リル系耐炎繊維と、熱処理により長さ方向に収縮する有
   機繊維との混合物を用いることを特徴とする請求項１乃
   至請求項４のいずれか１項記載の炭素繊維フェルトの製
   法。
6. 【請求項６】 熱処理により長さ方向に収縮する有機繊
   維としてフェノール系繊維を用いたことを特徴とする請
   求項５記載の炭素繊維フェルトの製法。