JP2002020179A - 複合炭素成形体およびその製造方法 - Google Patents
複合炭素成形体およびその製造方法Info
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- JP2002020179A JP2002020179A JP2000200107A JP2000200107A JP2002020179A JP 2002020179 A JP2002020179 A JP 2002020179A JP 2000200107 A JP2000200107 A JP 2000200107A JP 2000200107 A JP2000200107 A JP 2000200107A JP 2002020179 A JP2002020179 A JP 2002020179A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械的、電気的、熱力学的および電気化学的
特性に優れた炭素成形体およびその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 アモルファス炭素の出発原料に気相から
直接形成される気相成長炭素繊維および黒鉛粉末を混合
し、任意の形状に賦形後、焼成する。炭素繊維の平均径
は０．２μｍ以下であり、平均長さが２０μｍ以下であ
る。
特性に優れた炭素成形体およびその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 アモルファス炭素の出発原料に気相から
直接形成される気相成長炭素繊維および黒鉛粉末を混合
し、任意の形状に賦形後、焼成する。炭素繊維の平均径
は０．２μｍ以下であり、平均長さが２０μｍ以下であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭素短繊維を分散
複合した炭素成形体に関し、特に産業的に量産可能な気
相成長炭素繊維を分散することにより機械的強度あるい
は弾性率、電気伝導度、熱伝導性、耐摩耗性、電気化学
応答性等が改善された炭素成形体およびその製造方法に
関するものである。
複合した炭素成形体に関し、特に産業的に量産可能な気
相成長炭素繊維を分散することにより機械的強度あるい
は弾性率、電気伝導度、熱伝導性、耐摩耗性、電気化学
応答性等が改善された炭素成形体およびその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭素材料は、一般のセラミックスと比べ
て不活性雰囲気中での耐熱性に優れ、軽量であるという
利点がある。近年、炭素材料の機械的強度や弾性率等を
改善する目的で、種々の炭素短繊維を使った炭素／炭素
複合材料が提案されている。しかしながら、従来の複合
材料に使用されている炭素短繊維は直径が５〜１０μｍ
と太く、長さも数mm以上あるため複合時に多量に混合す
ることは困難であり、そのため特性を大きく変更するこ
とが困難である。
て不活性雰囲気中での耐熱性に優れ、軽量であるという
利点がある。近年、炭素材料の機械的強度や弾性率等を
改善する目的で、種々の炭素短繊維を使った炭素／炭素
複合材料が提案されている。しかしながら、従来の複合
材料に使用されている炭素短繊維は直径が５〜１０μｍ
と太く、長さも数mm以上あるため複合時に多量に混合す
ることは困難であり、そのため特性を大きく変更するこ
とが困難である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、工学的に量産が可能な炭素短繊維を用い、機械的強
度あるいは弾性率、電気伝導度、熱伝導性、耐摩耗性、
電気化学応答性等が改善された炭素成形体およびその製
造方法を提供することにある。
は、工学的に量産が可能な炭素短繊維を用い、機械的強
度あるいは弾性率、電気伝導度、熱伝導性、耐摩耗性、
電気化学応答性等が改善された炭素成形体およびその製
造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる問題点に
鑑みてなされたもので、その目的を達成すべくカーボン
マトリックス中に分散する炭素短繊維について鋭意検討
を重ねた結果、超微粒金属の特殊な触媒効果によって気
相から直接形成される、いわゆる気相成長炭素繊維（Ｖ
ＧＣＦ）が工学的に量産可能であり、それを用いた複合
炭素成形体が、機械的強度あるいは弾性率、電気伝導
度、熱伝導性、耐摩耗性、電気化学応答性等に優れてい
ることを発見し、本発明に至った。
鑑みてなされたもので、その目的を達成すべくカーボン
マトリックス中に分散する炭素短繊維について鋭意検討
を重ねた結果、超微粒金属の特殊な触媒効果によって気
相から直接形成される、いわゆる気相成長炭素繊維（Ｖ
ＧＣＦ）が工学的に量産可能であり、それを用いた複合
炭素成形体が、機械的強度あるいは弾性率、電気伝導
度、熱伝導性、耐摩耗性、電気化学応答性等に優れてい
ることを発見し、本発明に至った。
【０００５】すなわち、本発明の複合炭素成形体は、カ
ーボンマトリックス中に、超微粒金属の特殊な触媒効果
によって気相から直接形成される気相成長炭素繊維を全
体の３〜８０質量％分散したことを特徴とする。本発明
の別の側面において、アモルファス炭素からなるマトリ
ックス中に分散される炭素繊維の寸法は、平均径が０．
２μｍ以下である。径が０．２μｍを超えるとアモルフ
ァス炭素からなるマトリックス中に分散した際の各種特
性の向上が困難となる。また平均長さは２０μｍ以下で
ある。２０μｍを超えると繊維同士の絡みが発生しやす
く、絡みによる欠陥が発生するという問題が生ずる。
ーボンマトリックス中に、超微粒金属の特殊な触媒効果
によって気相から直接形成される気相成長炭素繊維を全
体の３〜８０質量％分散したことを特徴とする。本発明
の別の側面において、アモルファス炭素からなるマトリ
ックス中に分散される炭素繊維の寸法は、平均径が０．
２μｍ以下である。径が０．２μｍを超えるとアモルフ
ァス炭素からなるマトリックス中に分散した際の各種特
性の向上が困難となる。また平均長さは２０μｍ以下で
ある。２０μｍを超えると繊維同士の絡みが発生しやす
く、絡みによる欠陥が発生するという問題が生ずる。
【０００６】本発明において用いる気相成長炭素繊維と
は、水素をキャリアガスとしたベンゼン、メタン等の炭
化水素系ガスを１０００℃付近で熱分解し、数百Åの超
微粒金属の触媒効果を利用して炭素繊維を成長させて得
られるものであり、ＰＡＮ系炭素繊維などのような有機
繊維を炭化処理することにより得られるものとは異な
る。このような気相成長炭素繊維は、結晶学的に完全な
ウィスカーではないが、炭素層面が繊維軸に優先配列し
た年輪構造を有しており、さらに２５００℃以上の温度
での熱処理によって、高度に発達した黒鉛構造が形成さ
れたものは、特にグラファイトウィスカーと類似構造を
有している（該気相成長炭素繊維は本願発明者の一人で
ある開発者の名前にちなみ“エンドウファイバー”と呼
ばれている）。そのため引っ張り強度、弾性率が大き
く、良好な熱伝導性、電気伝導性、および自己潤滑性を
有する。
は、水素をキャリアガスとしたベンゼン、メタン等の炭
化水素系ガスを１０００℃付近で熱分解し、数百Åの超
微粒金属の触媒効果を利用して炭素繊維を成長させて得
られるものであり、ＰＡＮ系炭素繊維などのような有機
繊維を炭化処理することにより得られるものとは異な
る。このような気相成長炭素繊維は、結晶学的に完全な
ウィスカーではないが、炭素層面が繊維軸に優先配列し
た年輪構造を有しており、さらに２５００℃以上の温度
での熱処理によって、高度に発達した黒鉛構造が形成さ
れたものは、特にグラファイトウィスカーと類似構造を
有している（該気相成長炭素繊維は本願発明者の一人で
ある開発者の名前にちなみ“エンドウファイバー”と呼
ばれている）。そのため引っ張り強度、弾性率が大き
く、良好な熱伝導性、電気伝導性、および自己潤滑性を
有する。
【０００７】前述の通り、気相成長炭素繊維の生成は、
炭化水素系ガスの熱分解と、超微粒金属の触媒作用によ
る炭素繊維の成長とにより行われる。炭素繊維の成長に
用いられる超微粒金属としては、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ等の
超微粒子が挙げられる。また、上記遷移金属を含むアル
キル金属等の有機遷移金属化合物も、用いられる。超微
粒金属は基板上に担持して用いることができるが、流動
床方式を用いると量産性を著しく向上することができ
る。このため、従来の炭素繊維より工業的に効率よく生
産することができる。
炭化水素系ガスの熱分解と、超微粒金属の触媒作用によ
る炭素繊維の成長とにより行われる。炭素繊維の成長に
用いられる超微粒金属としては、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ等の
超微粒子が挙げられる。また、上記遷移金属を含むアル
キル金属等の有機遷移金属化合物も、用いられる。超微
粒金属は基板上に担持して用いることができるが、流動
床方式を用いると量産性を著しく向上することができ
る。このため、従来の炭素繊維より工業的に効率よく生
産することができる。
【０００８】本発明の複合炭素成形体においては、上述
の炭素繊維が炭素成形体全体に占める割合は３〜８０質
量％とする。炭素繊維の占める割合が３質量％未満で
は、炭素繊維複合の効果が顕著でなく、また８０質量％
を超えるとアモルファス炭素からなるマトリックス中へ
の混合が困難となり、そのため欠陥を生じ強度的な問題
を持つこととなる。
の炭素繊維が炭素成形体全体に占める割合は３〜８０質
量％とする。炭素繊維の占める割合が３質量％未満で
は、炭素繊維複合の効果が顕著でなく、また８０質量％
を超えるとアモルファス炭素からなるマトリックス中へ
の混合が困難となり、そのため欠陥を生じ強度的な問題
を持つこととなる。
【０００９】なお本発明においては、炭素繊維とともに
必要に応じて黒鉛粉体を混合する。これは、成形性を向
上することに有効であり、複合炭素成形体のさらなる特
性向上にも効果がある。この場合には、黒鉛粉末と炭素
繊維の合計が全体に占める割合は３〜８０質量％であ
る。次にアモルファス炭素からなるマトリックスについ
て説明する。本発明で用いるアモルファス炭素源として
は、不活性雰囲気中、非酸化性雰囲気中、又は真空中で
焼成することにより、気相成長炭素繊維や黒鉛粉末を複
合一体化することの可能なアモルファス炭素を残すもの
であり、好ましくは焼成により５％以上の炭化収率を示
す高分子物質が使用される。具体的には、ポリ塩化ビニ
ル、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポ
リ塩化ビニル−ポリ酢酸ビニル共重合体、ポリアミド等
の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、イミド
樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬
化性樹脂、リグニン、セルロース、トラカントガム、ア
ラビアガム、糖類等の縮合多環芳香族を分子の基本構造
内にもつ天然高分子物質、および前記には含有されな
い、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、コプナ
樹脂等の縮合多環芳香族を分子の基本構造内にもつ合成
高分子物質が挙げられる。使用する組成物の種類と量
は、目的とする複合炭素成形体の特性、強度、形状によ
り適宜選択され、単独でも２種以上の混合体でも使用す
ることができる。
必要に応じて黒鉛粉体を混合する。これは、成形性を向
上することに有効であり、複合炭素成形体のさらなる特
性向上にも効果がある。この場合には、黒鉛粉末と炭素
繊維の合計が全体に占める割合は３〜８０質量％であ
る。次にアモルファス炭素からなるマトリックスについ
て説明する。本発明で用いるアモルファス炭素源として
は、不活性雰囲気中、非酸化性雰囲気中、又は真空中で
焼成することにより、気相成長炭素繊維や黒鉛粉末を複
合一体化することの可能なアモルファス炭素を残すもの
であり、好ましくは焼成により５％以上の炭化収率を示
す高分子物質が使用される。具体的には、ポリ塩化ビニ
ル、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポ
リ塩化ビニル−ポリ酢酸ビニル共重合体、ポリアミド等
の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、イミド
樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬
化性樹脂、リグニン、セルロース、トラカントガム、ア
ラビアガム、糖類等の縮合多環芳香族を分子の基本構造
内にもつ天然高分子物質、および前記には含有されな
い、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、コプナ
樹脂等の縮合多環芳香族を分子の基本構造内にもつ合成
高分子物質が挙げられる。使用する組成物の種類と量
は、目的とする複合炭素成形体の特性、強度、形状によ
り適宜選択され、単独でも２種以上の混合体でも使用す
ることができる。
【００１０】上述したように、アモルファス炭素からな
るマトリックス中に、黒鉛粉末と気相成長炭素繊維とを
分散することにより、機械的強度あるいは弾性率、電気
伝導度、熱伝導性、耐摩耗性、電気化学応答性等が改善
された炭素成形体を得ることができる。なお複合炭素成
形体の成型方法としては、圧縮成形、押し出し成形、射
出成形、真空成形等の一般的に普及している成形方法が
挙げられる。前述の樹脂と気相成長炭素繊維及び黒鉛粉
末の混合物の性状及び賦形形状により適宜選択使用する
ことが好ましい。
るマトリックス中に、黒鉛粉末と気相成長炭素繊維とを
分散することにより、機械的強度あるいは弾性率、電気
伝導度、熱伝導性、耐摩耗性、電気化学応答性等が改善
された炭素成形体を得ることができる。なお複合炭素成
形体の成型方法としては、圧縮成形、押し出し成形、射
出成形、真空成形等の一般的に普及している成形方法が
挙げられる。前述の樹脂と気相成長炭素繊維及び黒鉛粉
末の混合物の性状及び賦形形状により適宜選択使用する
ことが好ましい。
【００１１】以下に本発明による複合炭素成形体の製造
方法を説明する。まず、樹脂組成物と炭素繊維及び黒鉛
粉末の複合体とを混合機を用いてよく混合させる。次に
この混合体を、製膜機や押し出し成型機のような通常の
プラスチック成形を行う際に使用されている成形機を用
い成形する。得られた成形体は、エアオーブン中で炭素
前駆体化処理及び固化処理を施した後、窒素、アルゴン
等の不活性ガス雰囲気中または真空中で昇温速度を制御
しつつ焼成することで炭素化を終了させ、アモルファス
炭素と炭素繊維及び黒鉛粉末の複合粉末とからなる複合
体で構成される複合炭素成形体が得られる。ここで、炭
素化は不活性ガス雰囲気もしくは真空下で７００〜２８
００℃程度まで加熱昇温し行われるが、炭素化時の昇温
速度が大きいと賦形体の形状が変形したり微細なクラッ
クが生じるなどの欠陥が生じる。したがって、５００℃
までは毎時５０℃以下、それ以降も毎時１００℃以下で
行うことが適切である。
方法を説明する。まず、樹脂組成物と炭素繊維及び黒鉛
粉末の複合体とを混合機を用いてよく混合させる。次に
この混合体を、製膜機や押し出し成型機のような通常の
プラスチック成形を行う際に使用されている成形機を用
い成形する。得られた成形体は、エアオーブン中で炭素
前駆体化処理及び固化処理を施した後、窒素、アルゴン
等の不活性ガス雰囲気中または真空中で昇温速度を制御
しつつ焼成することで炭素化を終了させ、アモルファス
炭素と炭素繊維及び黒鉛粉末の複合粉末とからなる複合
体で構成される複合炭素成形体が得られる。ここで、炭
素化は不活性ガス雰囲気もしくは真空下で７００〜２８
００℃程度まで加熱昇温し行われるが、炭素化時の昇温
速度が大きいと賦形体の形状が変形したり微細なクラッ
クが生じるなどの欠陥が生じる。したがって、５００℃
までは毎時５０℃以下、それ以降も毎時１００℃以下で
行うことが適切である。
【００１２】本発明によると、成形性の優れる高分子樹
脂を炭素化することで得られるアモルファス炭素中に、
機械的強度あるいは弾性率、電気伝導度、熱伝導性、耐
摩耗性、電気化学応答性等の優れた気相成長炭素繊維及
び黒鉛粉末を複合化することで、従来のアモルファスの
炭素のみからなる炭素成形体よりも、機械的強度あるい
は弾性率、電気伝導度、熱伝導性、耐摩耗性、電気化学
応答性等の優れた炭素成形体を簡便な工程で安価に提供
することができるなどの事実を確認した。
脂を炭素化することで得られるアモルファス炭素中に、
機械的強度あるいは弾性率、電気伝導度、熱伝導性、耐
摩耗性、電気化学応答性等の優れた気相成長炭素繊維及
び黒鉛粉末を複合化することで、従来のアモルファスの
炭素のみからなる炭素成形体よりも、機械的強度あるい
は弾性率、電気伝導度、熱伝導性、耐摩耗性、電気化学
応答性等の優れた炭素成形体を簡便な工程で安価に提供
することができるなどの事実を確認した。
【００１３】
【実施例】以下に、実施例によって本発明を更に具体的
に説明するが、本願発明はこの実施例によって何等限定
されるものではない。 （実施例１）アモルファス炭素源としてのフラン樹脂
（日立化成社製 ヒタフランＶＦ−３０３）８０質量％
に平均粒径０．１μｍで長さ５μｍの気相成長炭素繊維
１５質量％、天然鱗状黒鉛（日本黒鉛工業社製 平均粒
径２μｍ）５質量％を混合してポニーミキサーにて攪拌
した後、押し出し成形機を用いてフィルム状に成形し、
半固化処理を施した。該フィルムを真空成形機にて長方
形板状に賦形した。これを耐熱セラミック板に挟み、真
空焼成炉中で５００℃までを２５℃／時の昇温速度で昇
温し、その後１４００℃までを１００℃／時で昇温し、
１４００℃で３時間保持した後自然冷却して焼成を完了
し、厚さ１．０mmの気相成長炭素繊維複合炭素成形体を
得た。
に説明するが、本願発明はこの実施例によって何等限定
されるものではない。 （実施例１）アモルファス炭素源としてのフラン樹脂
（日立化成社製 ヒタフランＶＦ−３０３）８０質量％
に平均粒径０．１μｍで長さ５μｍの気相成長炭素繊維
１５質量％、天然鱗状黒鉛（日本黒鉛工業社製 平均粒
径２μｍ）５質量％を混合してポニーミキサーにて攪拌
した後、押し出し成形機を用いてフィルム状に成形し、
半固化処理を施した。該フィルムを真空成形機にて長方
形板状に賦形した。これを耐熱セラミック板に挟み、真
空焼成炉中で５００℃までを２５℃／時の昇温速度で昇
温し、その後１４００℃までを１００℃／時で昇温し、
１４００℃で３時間保持した後自然冷却して焼成を完了
し、厚さ１．０mmの気相成長炭素繊維複合炭素成形体を
得た。
【００１４】得られた成形体から試験片を切断し、固有
抵抗、熱膨張係数、曲げ強度、曲げ弾性率、摩擦係数を
測定した。測定結果を表１に示す。本実施例により得ら
れた気相成長炭素繊維複合炭素成形体は以下に述べる比
較例１，２よりも高い機械的強度と低い固有抵抗や摩擦
係数を有することが判った。 （実施例２）アモルファス炭素源としての、塩素化塩化
ビニル樹脂（日本カーバイト社製 Ｔ−７４１）４０質
量％とフラン樹脂（日立化成社製 ヒタフランＶＦ−３
０２）１０質量％の混合樹脂に、平均粒径０．１μｍで
長さ５μｍの気相成長炭素繊維４０質量％、天然鱗状黒
鉛粉末（日本黒鉛社製 平均粒度２μｍ）１０質量％を
複合した組成物に対し可塑材としてジアリルフタレート
モノマーを２０質量％を添加して、ヘンシェル・ミキサ
ーを用いて分散した後、表面温度を１２０℃に保ったミ
キシング用二本ロールを用いて十分に混練を繰り返して
組成物を得、ペレタイザーによってペレット化し成形用
組成物を得た。このペレットをスクリュー型押し出し機
で脱気を行ないつつ線状体の押し出し成形を行った。こ
の成形体を枠に固定して、１８０℃に加熱されたエアー
オーブン中で１０時間処理してプリカーサー（炭素前駆
体）線材とした。次に、これを窒素ガス中で５００℃迄
を２５℃／時の昇温速度で昇温し、その後１６００℃迄
を１００℃／時で昇温し、１６００℃で３時間保持した
後自然冷却して焼成を完了し、太さ１．０mmの気相成長
炭素繊維複合炭素成形体を得た。
抵抗、熱膨張係数、曲げ強度、曲げ弾性率、摩擦係数を
測定した。測定結果を表１に示す。本実施例により得ら
れた気相成長炭素繊維複合炭素成形体は以下に述べる比
較例１，２よりも高い機械的強度と低い固有抵抗や摩擦
係数を有することが判った。 （実施例２）アモルファス炭素源としての、塩素化塩化
ビニル樹脂（日本カーバイト社製 Ｔ−７４１）４０質
量％とフラン樹脂（日立化成社製 ヒタフランＶＦ−３
０２）１０質量％の混合樹脂に、平均粒径０．１μｍで
長さ５μｍの気相成長炭素繊維４０質量％、天然鱗状黒
鉛粉末（日本黒鉛社製 平均粒度２μｍ）１０質量％を
複合した組成物に対し可塑材としてジアリルフタレート
モノマーを２０質量％を添加して、ヘンシェル・ミキサ
ーを用いて分散した後、表面温度を１２０℃に保ったミ
キシング用二本ロールを用いて十分に混練を繰り返して
組成物を得、ペレタイザーによってペレット化し成形用
組成物を得た。このペレットをスクリュー型押し出し機
で脱気を行ないつつ線状体の押し出し成形を行った。こ
の成形体を枠に固定して、１８０℃に加熱されたエアー
オーブン中で１０時間処理してプリカーサー（炭素前駆
体）線材とした。次に、これを窒素ガス中で５００℃迄
を２５℃／時の昇温速度で昇温し、その後１６００℃迄
を１００℃／時で昇温し、１６００℃で３時間保持した
後自然冷却して焼成を完了し、太さ１．０mmの気相成長
炭素繊維複合炭素成形体を得た。
【００１５】得られた成形体を用いて、固有抵抗、熱膨
張係数、曲げ強度、曲げ弾性率を測定した。測定結果を
表１に示す。本実施例により得られた気相成長炭素繊維
複合炭素成形体は以下に述べる比較例１，２よりも高い
機械的強度と低い固有抵抗を有することが判った。 （比較例１）フラン樹脂（日立化成社製 ヒタフランＶ
Ｆ−３０３）８０質量％に、天然鱗状黒鉛（日本黒鉛工
業社製 平均粒径２μｍ）２０質量％を混合してポニー
ミキサーにて攪拌した後、押し出し成形機を用いてフィ
ルム状に成形し、半固化処理を施した。該フィルムを真
空成形機にて長方形板状に賦形した。これを耐熱セラミ
ック板に挟み、真空焼成炉中で５００℃までを２５℃／
時の昇温速度で昇温し、その後１４００℃までを１００
℃／時で昇温し、１４００℃で３時間保持した後自然冷
却して焼成を完了し、厚さ１．０mmの炭素成形体を得
た。
張係数、曲げ強度、曲げ弾性率を測定した。測定結果を
表１に示す。本実施例により得られた気相成長炭素繊維
複合炭素成形体は以下に述べる比較例１，２よりも高い
機械的強度と低い固有抵抗を有することが判った。 （比較例１）フラン樹脂（日立化成社製 ヒタフランＶ
Ｆ−３０３）８０質量％に、天然鱗状黒鉛（日本黒鉛工
業社製 平均粒径２μｍ）２０質量％を混合してポニー
ミキサーにて攪拌した後、押し出し成形機を用いてフィ
ルム状に成形し、半固化処理を施した。該フィルムを真
空成形機にて長方形板状に賦形した。これを耐熱セラミ
ック板に挟み、真空焼成炉中で５００℃までを２５℃／
時の昇温速度で昇温し、その後１４００℃までを１００
℃／時で昇温し、１４００℃で３時間保持した後自然冷
却して焼成を完了し、厚さ１．０mmの炭素成形体を得
た。
【００１６】得られた成形体より試験片を切断し、実施
例１と同様に、固有抵抗、熱膨張係数、曲げ強度、曲げ
弾性率、摩擦係数を測定した。測定結果を表１に示す。 （比較例２）黒鉛質等方性炭素材料（東洋炭素社製 Ｉ
Ｇ−１１）のブロック体から厚さ１．０mmの試験片を得
た。得られた試験片は実施例１と同様に、固有抵抗、熱
膨張係数、曲げ強度、曲げ弾性率、摩擦係数を測定し
た。測定結果を表１に示す。 〔表１〕 曲げ強度 弾性率 固有抵抗 熱膨張係数 摩擦係数 (MPa) (GPa) （μΩcm） (10-6／℃） 実施例１ 350 80 1600 5.8 0.10 実施例２ 500 130 600 2.5 − 比較例１ 200 30 4200 4.2 0.10 比較例２ 38 9 1100 4.6 0.15
例１と同様に、固有抵抗、熱膨張係数、曲げ強度、曲げ
弾性率、摩擦係数を測定した。測定結果を表１に示す。 （比較例２）黒鉛質等方性炭素材料（東洋炭素社製 Ｉ
Ｇ−１１）のブロック体から厚さ１．０mmの試験片を得
た。得られた試験片は実施例１と同様に、固有抵抗、熱
膨張係数、曲げ強度、曲げ弾性率、摩擦係数を測定し
た。測定結果を表１に示す。 〔表１〕 曲げ強度 弾性率 固有抵抗 熱膨張係数 摩擦係数 (MPa) (GPa) （μΩcm） (10-6／℃） 実施例１ 350 80 1600 5.8 0.10 実施例２ 500 130 600 2.5 − 比較例１ 200 30 4200 4.2 0.10 比較例２ 38 9 1100 4.6 0.15
【００１７】
【発明の効果】本発明の複合炭素成形体は実施例からも
明らかなように、従来の炭素材料に比べて曲げ強度や曲
げ弾性率などの機械的特性が優れている上、固有抵抗や
摩擦係数も同等以上の特性を有するなど優れた特性を有
している。また既存のプラスチックの成形方法を用いた
本願発明では焼成後に加工することなく任意の形状体を
得ることが出来るようになったため、従来の炭素材料と
は異なり、簡便な工程で、安価に製品を提供することが
可能である。
明らかなように、従来の炭素材料に比べて曲げ強度や曲
げ弾性率などの機械的特性が優れている上、固有抵抗や
摩擦係数も同等以上の特性を有するなど優れた特性を有
している。また既存のプラスチックの成形方法を用いた
本願発明では焼成後に加工することなく任意の形状体を
得ることが出来るようになったため、従来の炭素材料と
は異なり、簡便な工程で、安価に製品を提供することが
可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G032 AA01 AA04 AA13 AA52 BA02 BA04 GA01
Claims (6)
- 【請求項１】 アモルファス炭素９７〜２０質量％と、
気相から直接形成される気相成長炭素繊維３〜８０質量
％とを含む複合炭素成形体。 - 【請求項２】 アモルファス炭素９７〜２０質量％と、
平均径が０．２μｍ以下であり平均長さが２０μｍ以下
である炭素繊維３〜８０質量％とを含む複合炭素成形
体。 - 【請求項３】 黒鉛粉末をさらに含み、黒鉛粉末と炭素
繊維の合計が３〜８０質量％である請求項１または２記
載の複合炭素成形体。 - 【請求項４】 前記アモルファス炭素は、熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂、天然高分子および合成高分子からな
る群から選択される高分子物質の１種または２種以上の
混合物を出発原料とする請求項１〜３のいずれか１項記
載の複合炭素成形体。 - 【請求項５】 アモルファス炭素の出発原料に気相成長
炭素繊維を混合し、任意の形状に賦形後、焼成する、炭
素成形体の製造方法。 - 【請求項６】 黒鉛粉末がさらに混合される請求項５記
載の方法。
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| JP2000200107A JP2002020179A (ja) | 2000-06-28 | 2000-06-28 | 複合炭素成形体およびその製造方法 |
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Cited By (1)
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- 2000-06-28 JP JP2000200107A patent/JP2002020179A/ja active Pending
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