JP2003183961A - ポリアクリロニトリル系炭素繊維シート、及びその製造方法 - Google Patents
ポリアクリロニトリル系炭素繊維シート、及びその製造方法Info
- Publication number
- JP2003183961A JP2003183961A JP2001380951A JP2001380951A JP2003183961A JP 2003183961 A JP2003183961 A JP 2003183961A JP 2001380951 A JP2001380951 A JP 2001380951A JP 2001380951 A JP2001380951 A JP 2001380951A JP 2003183961 A JP2003183961 A JP 2003183961A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polyacrylonitrile
- pan
- fiber sheet
- fiber
- carbon fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 title claims abstract description 126
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 62
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 62
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 58
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 148
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 13
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 230000002940 repellent Effects 0.000 abstract description 3
- 239000005871 repellent Substances 0.000 abstract description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 abstract 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 10
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 4
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 使用、又は加工するに際し、場所をとること
なく、軽量であり、強度が高く、且つ、撥水処理等の樹
脂処理をするに当たって、片面のみを処理する場合、裏
面への樹脂滲み出しが防止されたポリアクリロニトリル
（ＰＡＮ）系炭素繊維シートを提供する。 【解決手段】 繊維軸を一方向に沿って開繊したＰＡＮ
系炭素繊維開繊体４と、前記開繊体の片面又は両面に積
重したＰＡＮ系炭素繊維不織布又はウェッブ６、８と、
前記開繊体４の繊維と前記不織布又はウェッブ６、８の
繊維とを厚さ方向に交絡させる交絡炭素繊維１０とから
なるＰＡＮ系炭素繊維シート２。
なく、軽量であり、強度が高く、且つ、撥水処理等の樹
脂処理をするに当たって、片面のみを処理する場合、裏
面への樹脂滲み出しが防止されたポリアクリロニトリル
（ＰＡＮ）系炭素繊維シートを提供する。 【解決手段】 繊維軸を一方向に沿って開繊したＰＡＮ
系炭素繊維開繊体４と、前記開繊体の片面又は両面に積
重したＰＡＮ系炭素繊維不織布又はウェッブ６、８と、
前記開繊体４の繊維と前記不織布又はウェッブ６、８の
繊維とを厚さ方向に交絡させる交絡炭素繊維１０とから
なるＰＡＮ系炭素繊維シート２。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性、断熱性に
優れ、通電性があり電極材等に応用されるポリアクリロ
ニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維シート、及びその製造方
法に関する。
優れ、通電性があり電極材等に応用されるポリアクリロ
ニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維シート、及びその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シート状のＰＡＮ系炭素繊維不織布は、
耐熱性、断熱性に優れ、通電性があるので、電極材等に
応用されている。別タイプのシート状のものとしては織
物タイプがあるが、この織物タイプに比べ上記不織布タ
イプのものは低コストで製造できる。特に薄いシート状
のＰＡＮ系炭素繊維不織布は、高分子燃料電池用電極材
等の炭素繊維材料として有用な素材である。
耐熱性、断熱性に優れ、通電性があるので、電極材等に
応用されている。別タイプのシート状のものとしては織
物タイプがあるが、この織物タイプに比べ上記不織布タ
イプのものは低コストで製造できる。特に薄いシート状
のＰＡＮ系炭素繊維不織布は、高分子燃料電池用電極材
等の炭素繊維材料として有用な素材である。
【０００３】このような素材としては、従来よりニード
ルパンチ法又はウォータージェット法により製造する酸
化繊維不織布を炭素化した素材がある。
ルパンチ法又はウォータージェット法により製造する酸
化繊維不織布を炭素化した素材がある。
【０００４】低目付で厚さの薄い炭素繊維不織布は、場
所をとらず軽量である。しかし、この低目付で厚さの薄
い炭素繊維不織布は、引張強度が低く、脆い。更に、こ
れを高分子燃料電池用電極材に用いる場合には、その片
面に撥水処理等の樹脂処理をする必要があるがその場
合、樹脂が裏面に滲み出し易いという問題がある。
所をとらず軽量である。しかし、この低目付で厚さの薄
い炭素繊維不織布は、引張強度が低く、脆い。更に、こ
れを高分子燃料電池用電極材に用いる場合には、その片
面に撥水処理等の樹脂処理をする必要があるがその場
合、樹脂が裏面に滲み出し易いという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、解決すべ
き上記問題について鋭意検討した結果、ＰＡＮ系酸化繊
維不織布又はウェッブと、繊維軸を一方向に沿って開繊
したＰＡＮ系酸化繊維開繊体とを重ね合わせ、ニードル
パンチ法又はウォータージェット法などの繊維交絡装置
により厚さ方向に交絡させることにより、これらが一体
化したＰＡＮ系酸化繊維シートが得られ、このＰＡＮ系
酸化繊維シートを炭素化することにより、強度が向上さ
れると共に、片面樹脂処理時の裏面への樹脂滲み出しが
防止されたＰＡＮ系炭素繊維シートが得られることを知
得し、本発明を完成するに至った。
き上記問題について鋭意検討した結果、ＰＡＮ系酸化繊
維不織布又はウェッブと、繊維軸を一方向に沿って開繊
したＰＡＮ系酸化繊維開繊体とを重ね合わせ、ニードル
パンチ法又はウォータージェット法などの繊維交絡装置
により厚さ方向に交絡させることにより、これらが一体
化したＰＡＮ系酸化繊維シートが得られ、このＰＡＮ系
酸化繊維シートを炭素化することにより、強度が向上さ
れると共に、片面樹脂処理時の裏面への樹脂滲み出しが
防止されたＰＡＮ系炭素繊維シートが得られることを知
得し、本発明を完成するに至った。
【０００６】従って、本発明の目的とするところは、上
記問題を解決したＰＡＮ系炭素繊維シート、及びその製
造方法を提供することにある。
記問題を解決したＰＡＮ系炭素繊維シート、及びその製
造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明は、以下に記載するものである。
発明は、以下に記載するものである。
【０００８】〔１〕 繊維軸を一方向に沿って開繊した
ポリアクリロニトリル系炭素繊維開繊体と、前記開繊体
の片面又は両面に積重したポリアクリロニトリル系炭素
繊維不織布又はウェッブと、前記開繊体の繊維と前記不
織布又はウェッブの繊維とを厚さ方向に交絡させる交絡
炭素繊維とからなるポリアクリロニトリル系炭素繊維シ
ート。
ポリアクリロニトリル系炭素繊維開繊体と、前記開繊体
の片面又は両面に積重したポリアクリロニトリル系炭素
繊維不織布又はウェッブと、前記開繊体の繊維と前記不
織布又はウェッブの繊維とを厚さ方向に交絡させる交絡
炭素繊維とからなるポリアクリロニトリル系炭素繊維シ
ート。
【０００９】〔２〕 ポリアクリロニトリル系炭素繊維
シートの、目付が１５〜２５０ｇ／ｍ2、長さ方向の引
張強度が２０Ｎ／ｃｍ以上、且つ長さ方向の引張伸度が
１．５〜１０％である〔１〕に記載のポリアクリロニト
リル系炭素繊維シート。
シートの、目付が１５〜２５０ｇ／ｍ2、長さ方向の引
張強度が２０Ｎ／ｃｍ以上、且つ長さ方向の引張伸度が
１．５〜１０％である〔１〕に記載のポリアクリロニト
リル系炭素繊維シート。
【００１０】〔３〕 繊維軸を一方向に沿って開繊した
ポリアクリロニトリル系酸化繊維開繊体の片面又は両面
に、ポリアクリロニトリル系酸化繊維不織布又はウェッ
ブを積重し、次いで前記開繊体の繊維と前記不織布又は
ウェッブの繊維とを厚さ方向に交絡させて一体化させて
ポリアクリロニトリル系酸化繊維シートを得、得られた
酸化繊維シートを炭素化させることを特徴とするポリア
クリロニトリル系炭素繊維シートの製造方法。
ポリアクリロニトリル系酸化繊維開繊体の片面又は両面
に、ポリアクリロニトリル系酸化繊維不織布又はウェッ
ブを積重し、次いで前記開繊体の繊維と前記不織布又は
ウェッブの繊維とを厚さ方向に交絡させて一体化させて
ポリアクリロニトリル系酸化繊維シートを得、得られた
酸化繊維シートを炭素化させることを特徴とするポリア
クリロニトリル系炭素繊維シートの製造方法。
【００１１】〔４〕 ポリアクリロニトリル系酸化繊維
開繊体の目付が１５〜６５ｇ／ｍ2である〔３〕に記載
のポリアクリロニトリル系炭素繊維シートの製造方法。
開繊体の目付が１５〜６５ｇ／ｍ2である〔３〕に記載
のポリアクリロニトリル系炭素繊維シートの製造方法。
【００１２】〔５〕 ポリアクリロニトリル系酸化繊維
不織布又はウェッブの目付が１０〜１４０ｇ／ｍ2であ
る〔３〕に記載のポリアクリロニトリル系炭素繊維シー
トの製造方法。
不織布又はウェッブの目付が１０〜１４０ｇ／ｍ2であ
る〔３〕に記載のポリアクリロニトリル系炭素繊維シー
トの製造方法。
【００１３】〔６〕 ポリアクリロニトリル系酸化繊維
シートの目付（Ｗ（ｇ／ｍ2））と、ポリアクリロニト
リル系酸化繊維開繊体の目付（Ｗ１（ｇ／ｍ2））と
が、 Ｗ１／Ｗ＝０．０５〜０．４０ の関係を満足する〔３〕に記載のポリアクリロニトリル
系炭素繊維シートの製造方法。
シートの目付（Ｗ（ｇ／ｍ2））と、ポリアクリロニト
リル系酸化繊維開繊体の目付（Ｗ１（ｇ／ｍ2））と
が、 Ｗ１／Ｗ＝０．０５〜０．４０ の関係を満足する〔３〕に記載のポリアクリロニトリル
系炭素繊維シートの製造方法。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して説
明する。
明する。
【００１５】図１は本発明のポリアクリロニトリル（Ｐ
ＡＮ）系炭素繊維シートの一例を示す概略断面図であ
る。
ＡＮ）系炭素繊維シートの一例を示す概略断面図であ
る。
【００１６】このＰＡＮ系酸化繊維シート２は、繊維軸
を一方向に沿って開繊したＰＡＮ系酸化繊維開繊体４の
両面に、ＰＡＮ系酸化繊維不織布又はウェッブ６、８が
積重されてなる。
を一方向に沿って開繊したＰＡＮ系酸化繊維開繊体４の
両面に、ＰＡＮ系酸化繊維不織布又はウェッブ６、８が
積重されてなる。
【００１７】開繊体４の繊維と、不織布又はウェッブ
６、８の繊維とについては、図１に示すようにシートの
厚さ方向に交絡炭素繊維１０が刺込まれており、交絡炭
素繊維１０は、開繊体４と、不織布又はウェッブ６、８
とを完全に貫通し又は途中まで刺込み即ちこれらの操作
により交絡して、開繊体４と、不織布又はウェッブ６、
８とが一体化している。
６、８の繊維とについては、図１に示すようにシートの
厚さ方向に交絡炭素繊維１０が刺込まれており、交絡炭
素繊維１０は、開繊体４と、不織布又はウェッブ６、８
とを完全に貫通し又は途中まで刺込み即ちこれらの操作
により交絡して、開繊体４と、不織布又はウェッブ６、
８とが一体化している。
【００１８】上記ＰＡＮ系炭素繊維シートの製造方法
を、図２を参照して以下説明する。
を、図２を参照して以下説明する。
【００１９】図２は本発明のＰＡＮ系炭素繊維シートの
製造時における炭素化前のＰＡＮ系酸化繊維シートの一
例を示す概略断面図である。
製造時における炭素化前のＰＡＮ系酸化繊維シートの一
例を示す概略断面図である。
【００２０】このＰＡＮ系酸化繊維シート１２は、繊維
軸を一方向に沿って開繊したＰＡＮ系酸化繊維開繊体１
４の両面に、ＰＡＮ系酸化繊維不織布又はウェッブ１
６、１８が積重されてなる。
軸を一方向に沿って開繊したＰＡＮ系酸化繊維開繊体１
４の両面に、ＰＡＮ系酸化繊維不織布又はウェッブ１
６、１８が積重されてなる。
【００２１】開繊体１４の繊維と、不織布又はウェッブ
１６、１８の繊維とについては、図２に示すようにシー
トの厚さ方向に交絡酸化繊維２０が刺込まれており、交
絡酸化繊維２０は、開繊体１４と、不織布又はウェッブ
１６、１８とを完全に貫通し又は途中まで刺込み即ちこ
れらの操作により交絡して、開繊体１４と、不織布又は
ウェッブ１６、１８とが一体化している。
１６、１８の繊維とについては、図２に示すようにシー
トの厚さ方向に交絡酸化繊維２０が刺込まれており、交
絡酸化繊維２０は、開繊体１４と、不織布又はウェッブ
１６、１８とを完全に貫通し又は途中まで刺込み即ちこ
れらの操作により交絡して、開繊体１４と、不織布又は
ウェッブ１６、１８とが一体化している。
【００２２】本発明のＰＡＮ系炭素繊維シートの製造時
における炭素化前のＰＡＮ系酸化繊維シートを構成する
ＰＡＮ系酸化繊維開繊体１４と、ＰＡＮ系酸化繊維不織
布又はウェッブ１６、１８とは、何れもＰＡＮ系酸化繊
維からなる。
における炭素化前のＰＡＮ系酸化繊維シートを構成する
ＰＡＮ系酸化繊維開繊体１４と、ＰＡＮ系酸化繊維不織
布又はウェッブ１６、１８とは、何れもＰＡＮ系酸化繊
維からなる。
【００２３】このＰＡＮ系酸化繊維は、例えば、ＰＡＮ
系プリカーサーを空気中で、初期酸化温度２２０〜２５
０℃で１０〜６０分酸化処理後、温度勾配０．２〜０．
９℃／ｍｉｎで最高温度２５０〜２８０℃まで酸化処理
することにより得ることができ、このＰＡＮ系酸化繊維
は従来の何れのものでも使用できる。ＰＡＮ系酸化繊維
の、適正な比重は１．３６〜１．４４、適正な繊度は
０．５〜４．０ｄｔｅｘである。
系プリカーサーを空気中で、初期酸化温度２２０〜２５
０℃で１０〜６０分酸化処理後、温度勾配０．２〜０．
９℃／ｍｉｎで最高温度２５０〜２８０℃まで酸化処理
することにより得ることができ、このＰＡＮ系酸化繊維
は従来の何れのものでも使用できる。ＰＡＮ系酸化繊維
の、適正な比重は１．３６〜１．４４、適正な繊度は
０．５〜４．０ｄｔｅｘである。
【００２４】以下、図３を参照して、本発明のＰＡＮ系
炭素繊維シートの製造方法について説明する。
炭素繊維シートの製造方法について説明する。
【００２５】図３において、２２は開繊処理前のＰＡＮ
系酸化繊維トウであり、２４は開繊処理中のＰＡＮ系酸
化繊維トウであり、２６は開繊処理後の即ち一体化前の
ＰＡＮ系酸化繊維開繊体である。開繊処理自体は当業者
に公知の技術である。
系酸化繊維トウであり、２４は開繊処理中のＰＡＮ系酸
化繊維トウであり、２６は開繊処理後の即ち一体化前の
ＰＡＮ系酸化繊維開繊体である。開繊処理自体は当業者
に公知の技術である。
【００２６】上記ＰＡＮ系酸化繊維シートに用いる繊維
軸を一方向に沿って開繊したＰＡＮ系酸化繊維開繊体２
６は、目付が１５〜６５ｇ／ｍ2であることが好まし
い。
軸を一方向に沿って開繊したＰＡＮ系酸化繊維開繊体２
６は、目付が１５〜６５ｇ／ｍ2であることが好まし
い。
【００２７】開繊体２６の目付が１５ｇ／ｍ2未満の場
合は、得られるＰＡＮ系酸化繊維シートの強度が低く、
伸びやすくなる。このため、得られるＰＡＮ系酸化繊維
シートは、寸法安定性が悪く、これを用いて製造するＰ
ＡＮ系炭素繊維シートは後加工中に切断や変形を生じ易
いので好ましくない。
合は、得られるＰＡＮ系酸化繊維シートの強度が低く、
伸びやすくなる。このため、得られるＰＡＮ系酸化繊維
シートは、寸法安定性が悪く、これを用いて製造するＰ
ＡＮ系炭素繊維シートは後加工中に切断や変形を生じ易
いので好ましくない。
【００２８】開繊体２６の目付が６５ｇ／ｍ2を超える
場合は、得られるＰＡＮ系酸化繊維シート、及びこれを
用いて製造するＰＡＮ系炭素繊維シートが大きく且つ重
くなり過ぎるため、場所をとるなど取扱いにくくなるの
で好ましくない。
場合は、得られるＰＡＮ系酸化繊維シート、及びこれを
用いて製造するＰＡＮ系炭素繊維シートが大きく且つ重
くなり過ぎるため、場所をとるなど取扱いにくくなるの
で好ましくない。
【００２９】次いで、図４に示すように開繊体１４（図
３では開繊体２６）の両面にＰＡＮ系酸化繊維不織布又
はウェッブ１６、１８を積重する。ＰＡＮ系酸化繊維不
織布又はウェッブ１６、１８は、目付が１０〜１４０ｇ
／ｍ2であることが好ましい。
３では開繊体２６）の両面にＰＡＮ系酸化繊維不織布又
はウェッブ１６、１８を積重する。ＰＡＮ系酸化繊維不
織布又はウェッブ１６、１８は、目付が１０〜１４０ｇ
／ｍ2であることが好ましい。
【００３０】この不織布又はウェッブ１６、１８として
は、例えば、ＰＡＮ系酸化繊維を定長カットした綿をカ
ード加工して得られるウェッブを用いても良いし、この
ウェッブを、ニードルパンチ法により、又はウォーター
ジェット法において連続的に水流によりパンチングして
得られる不織布を用いても良い。
は、例えば、ＰＡＮ系酸化繊維を定長カットした綿をカ
ード加工して得られるウェッブを用いても良いし、この
ウェッブを、ニードルパンチ法により、又はウォーター
ジェット法において連続的に水流によりパンチングして
得られる不織布を用いても良い。
【００３１】その後、前記積重したＰＡＮ系酸化繊維開
繊体１４とＰＡＮ系酸化繊維不織布又はウェッブ１６、
１８とを常法によりパンチングして本発明の中間加工品
のＰＡＮ系酸化繊維シートを得るものである。
繊体１４とＰＡＮ系酸化繊維不織布又はウェッブ１６、
１８とを常法によりパンチングして本発明の中間加工品
のＰＡＮ系酸化繊維シートを得るものである。
【００３２】以上のようにして得られるＰＡＮ系酸化繊
維シートを、不活性ガス雰囲気下に加熱し、連続的に炭
素化することにより本発明のＰＡＮ系炭素繊維シートを
得る。
維シートを、不活性ガス雰囲気下に加熱し、連続的に炭
素化することにより本発明のＰＡＮ系炭素繊維シートを
得る。
【００３３】不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘ
リウム等を用いることができる。
リウム等を用いることができる。
【００３４】炭素化温度は１３００〜２５００℃が好ま
しい。炭素化温度が１３００℃より低い場合は、電気抵
抗値が増加するので好ましくない。炭素化温度が２５０
０℃より高い場合は、電気抵抗値は低下して安定する
が、ＰＡＮ系炭素繊維シートの強度が低下する、並び
に、炭素微粉末が発生するなどの不具合を生ずるので好
ましくない。
しい。炭素化温度が１３００℃より低い場合は、電気抵
抗値が増加するので好ましくない。炭素化温度が２５０
０℃より高い場合は、電気抵抗値は低下して安定する
が、ＰＡＮ系炭素繊維シートの強度が低下する、並び
に、炭素微粉末が発生するなどの不具合を生ずるので好
ましくない。
【００３５】本発明のＰＡＮ系炭素繊維シートは、目付
が１５〜２５０ｇ／ｍ2、長さ方向の引張強度が２０Ｎ
／ｃｍ以上、更に好ましくは２３〜２５０Ｎ／ｃｍ、且
つ長さ方向の引張伸度が１．５〜１０％であることが好
ましい。
が１５〜２５０ｇ／ｍ2、長さ方向の引張強度が２０Ｎ
／ｃｍ以上、更に好ましくは２３〜２５０Ｎ／ｃｍ、且
つ長さ方向の引張伸度が１．５〜１０％であることが好
ましい。
【００３６】また、本発明のＰＡＮ系炭素繊維シートの
中間加工品であるＰＡＮ系酸化繊維シートの目付（Ｗ
（ｇ／ｍ2））と、ＰＡＮ系酸化繊維開繊体の目付（Ｗ
１（ｇ／ｍ2））とが、 Ｗ１／Ｗ＝０．０５〜０．４０ の関係を満足することが好ましい。
中間加工品であるＰＡＮ系酸化繊維シートの目付（Ｗ
（ｇ／ｍ2））と、ＰＡＮ系酸化繊維開繊体の目付（Ｗ
１（ｇ／ｍ2））とが、 Ｗ１／Ｗ＝０．０５〜０．４０ の関係を満足することが好ましい。
【００３７】この範囲への調節は、一体化する前のＰＡ
Ｎ系酸化繊維不織布又はウェッブの目付やＰＡＮ系酸化
繊維開繊体の目付を調節すること、及び／又は、一体化
時のニードルパンチ条件やウォータージェット加工条件
を調節することにより行うことができる。
Ｎ系酸化繊維不織布又はウェッブの目付やＰＡＮ系酸化
繊維開繊体の目付を調節すること、及び／又は、一体化
時のニードルパンチ条件やウォータージェット加工条件
を調節することにより行うことができる。
【００３８】なお、上記製造方法においては、ＰＡＮ系
酸化繊維シートは、ＰＡＮ系酸化繊維開繊体の両面にＰ
ＡＮ系酸化繊維不織布又はウェッブが積重されている
が、これに限られず上記開繊体の片面のみに上記不織布
又はウェッブが積重されて製造されていても良い。
酸化繊維シートは、ＰＡＮ系酸化繊維開繊体の両面にＰ
ＡＮ系酸化繊維不織布又はウェッブが積重されている
が、これに限られず上記開繊体の片面のみに上記不織布
又はウェッブが積重されて製造されていても良い。
【００３９】
【実施例】本発明を以下の実施例及び比較例により詳述
する。
する。
【００４０】以下の実施例及び比較例の条件により酸化
繊維シートを作製した。原料酸化繊維、酸化繊維開繊
体、酸化繊維不織布又はウェッブ、酸化繊維シート、及
び炭素繊維シートの諸物性値を、以下の方法により測定
した。
繊維シートを作製した。原料酸化繊維、酸化繊維開繊
体、酸化繊維不織布又はウェッブ、酸化繊維シート、及
び炭素繊維シートの諸物性値を、以下の方法により測定
した。
【００４１】比重：液置換法（ＪＩＳ Ｒ−７６０１、
置換液：エチルアルコール）により測定した。
置換液：エチルアルコール）により測定した。
【００４２】厚さ：直径３０ｍｍの円形圧板で２００ｇ
の荷重(2.8kPa)時の厚さを測定した。
の荷重(2.8kPa)時の厚さを測定した。
【００４３】酸化繊維シート及び炭素繊維シートの性
能：引張り強度、引張り伸度はＪＩＳＬ−１０９６によ
り測定した。
能：引張り強度、引張り伸度はＪＩＳＬ−１０９６によ
り測定した。
【００４４】目付：単位面積当たりの質量と、上記条件
により測定した厚さより算出した。
により測定した厚さより算出した。
【００４５】樹脂の滲み出し状態：ポリビニルアルコー
ル（ＰＶＡ：分子量２０００）の水溶液（粘度１０Ｐａ
・ｓ）を用い、２０ｃｍ角の炭素繊維シートの片面（上
面）に、２０〜２８℃の温度、１００〜１５０ｇの塗布
量の範囲で均一に塗布した後、２５℃の温度に１時間放
置後の反対面（裏面）の樹脂の滲み出し状態を観察し
た。
ル（ＰＶＡ：分子量２０００）の水溶液（粘度１０Ｐａ
・ｓ）を用い、２０ｃｍ角の炭素繊維シートの片面（上
面）に、２０〜２８℃の温度、１００〜１５０ｇの塗布
量の範囲で均一に塗布した後、２５℃の温度に１時間放
置後の反対面（裏面）の樹脂の滲み出し状態を観察し
た。
【００４６】実施例１
ＰＡＮ系酸化繊維（繊度２ｄｔｅｘ、比重１．３９）の
カットファイバー（５１ｍｍ）をカーディングし、目付
３０ｇ／ｍ2、幅１．０ｍのウェッブを得た。また、Ｐ
ＡＮ系酸化繊維トウ（繊度２ｄｔｅｘ、比重１．３９、
フィラメント数４万５千本）を、繊維軸を一方向に沿っ
て開繊処理し、目付１０ｇ／ｍ2、幅１．０ｍの酸化繊
維開繊体を得た。この開繊体と、上記ウヱッブとを重ね
合わせた後、連続的にニードルパンチ法によりパンチン
グ処理（パンチング数１５０回／ｉｎ2（１５０回／
(２．５４ｃｍ)2））し、厚さ方向に繊維を完全に貫通
させ又は途中まで刺込み、即ちこれらの操作により繊維
が交絡し、開繊体とウェッブとが一体化された、目付が
４０ｇ／ｍ2、厚さが０．８ｍｍ、長さ方向の引張り強
度が２５Ｎ／ｃｍ、長さ方向の引張り伸度が２８％のＰ
ＡＮ系酸化繊維シートを得た。
カットファイバー（５１ｍｍ）をカーディングし、目付
３０ｇ／ｍ2、幅１．０ｍのウェッブを得た。また、Ｐ
ＡＮ系酸化繊維トウ（繊度２ｄｔｅｘ、比重１．３９、
フィラメント数４万５千本）を、繊維軸を一方向に沿っ
て開繊処理し、目付１０ｇ／ｍ2、幅１．０ｍの酸化繊
維開繊体を得た。この開繊体と、上記ウヱッブとを重ね
合わせた後、連続的にニードルパンチ法によりパンチン
グ処理（パンチング数１５０回／ｉｎ2（１５０回／
(２．５４ｃｍ)2））し、厚さ方向に繊維を完全に貫通
させ又は途中まで刺込み、即ちこれらの操作により繊維
が交絡し、開繊体とウェッブとが一体化された、目付が
４０ｇ／ｍ2、厚さが０．８ｍｍ、長さ方向の引張り強
度が２５Ｎ／ｃｍ、長さ方向の引張り伸度が２８％のＰ
ＡＮ系酸化繊維シートを得た。
【００４７】このＰＡＮ系酸化繊維シートを、窒素雰囲
気下、処理温度１７５０℃で連続的に炭素化し、ＰＡＮ
系炭素繊維シートを得た。なお、酸化繊維開繊体の目付
と酸化繊維シートの目付との比（Ｗ１／Ｗ）が０．２５
であった。
気下、処理温度１７５０℃で連続的に炭素化し、ＰＡＮ
系炭素繊維シートを得た。なお、酸化繊維開繊体の目付
と酸化繊維シートの目付との比（Ｗ１／Ｗ）が０．２５
であった。
【００４８】得られたＰＡＮ系炭素繊維シートは、目付
が２５ｇ／ｍ2、厚さが０．５ｍｍ、長さ方向の引張り
強度が４４Ｎ／ｃｍ、長さ方向の引張り伸度が３．０％
であり、良好な物性のシートであった。
が２５ｇ／ｍ2、厚さが０．５ｍｍ、長さ方向の引張り
強度が４４Ｎ／ｃｍ、長さ方向の引張り伸度が３．０％
であり、良好な物性のシートであった。
【００４９】また、反対面への樹脂の滲み出し状態を観
察した結果、滲み出しは認められなかった。
察した結果、滲み出しは認められなかった。
【００５０】比較例１
ＰＡＮ系酸化繊維（繊度２ｄｔｅｘ、比重１．３９）の
カットファイバー（５１ｍｍ）をカーディングし、目付
６０ｇ／ｍ2、幅１．０ｍのウェッブを得た。このウェ
ッブを、連続的にニードルパンチ法によりパンチング処
理（パンチング数１５０回／ｉｎ2（１５０回／(２．５
４ｃｍ)2））し、厚さ方向に繊維を完全に貫通させ又は
途中まで刺込み、即ちこれらの操作により繊維が交絡し
た、目付が６０ｇ／ｍ2、厚さが１．１ｍｍ、長さ方向
の引張り強度が１２Ｎ／ｃｍ、長さ方向の引張り伸度が
７５％のＰＡＮ系酸化繊維シートを得た。
カットファイバー（５１ｍｍ）をカーディングし、目付
６０ｇ／ｍ2、幅１．０ｍのウェッブを得た。このウェ
ッブを、連続的にニードルパンチ法によりパンチング処
理（パンチング数１５０回／ｉｎ2（１５０回／(２．５
４ｃｍ)2））し、厚さ方向に繊維を完全に貫通させ又は
途中まで刺込み、即ちこれらの操作により繊維が交絡し
た、目付が６０ｇ／ｍ2、厚さが１．１ｍｍ、長さ方向
の引張り強度が１２Ｎ／ｃｍ、長さ方向の引張り伸度が
７５％のＰＡＮ系酸化繊維シートを得た。
【００５１】このＰＡＮ系酸化繊維シートを、窒素雰囲
気下、処理温度１７５０℃で連続的に炭素化し、ＰＡＮ
系炭素繊維シートを得た。
気下、処理温度１７５０℃で連続的に炭素化し、ＰＡＮ
系炭素繊維シートを得た。
【００５２】得られたＰＡＮ系炭素繊維シートは、目付
が３７ｇ／ｍ2、厚さが１．０ｍｍ、長さ方向の引張り
強度が１２Ｎ／ｃｍ、長さ方向の引張り伸度が１０％で
あり、良好な物性のシートではなかった。
が３７ｇ／ｍ2、厚さが１．０ｍｍ、長さ方向の引張り
強度が１２Ｎ／ｃｍ、長さ方向の引張り伸度が１０％で
あり、良好な物性のシートではなかった。
【００５３】また、反対面への樹脂の滲み出し状態を観
察した結果、滲み出しが観察された。
察した結果、滲み出しが観察された。
【００５４】実施例２
ＰＡＮ系酸化繊維（繊度２ｄｔｅｘ、比重１．３９）の
カットファイバー（５１ｍｍ）をカーディングし、目付
３０ｇ／ｍ2、幅１．０ｍのウェッブを得た。また、Ｐ
ＡＮ系酸化繊維トウ（繊度２ｄｔｅｘ、比重１．３９、
フィラメント数１６万本）を、繊維軸を一方向に沿って
開繊処理し、目付３０ｇ／ｍ2、幅１．０ｍの酸化繊維
開繊体を得た。この開繊体の上層及び下層に上記ウヱッ
ブを重ね合わせた後、連続的にニードルパンチ法により
パンチング処理（パンチング数１５０回／ｉｎ2（１５
０回／(２．５４ｃｍ)2））し、厚さ方向に繊維を完全
に貫通させ又は途中まで刺込み、即ちこれらの操作によ
り繊維が交絡し、開繊体とウェッブとが一体化された、
目付が９０ｇ／ｍ2、厚さが１．４ｍｍ、長さ方向の引
張り強度が８３Ｎ／ｃｍ、長さ方向の引張り伸度が３１
％のＰＡＮ系酸化繊維シートを得た。
カットファイバー（５１ｍｍ）をカーディングし、目付
３０ｇ／ｍ2、幅１．０ｍのウェッブを得た。また、Ｐ
ＡＮ系酸化繊維トウ（繊度２ｄｔｅｘ、比重１．３９、
フィラメント数１６万本）を、繊維軸を一方向に沿って
開繊処理し、目付３０ｇ／ｍ2、幅１．０ｍの酸化繊維
開繊体を得た。この開繊体の上層及び下層に上記ウヱッ
ブを重ね合わせた後、連続的にニードルパンチ法により
パンチング処理（パンチング数１５０回／ｉｎ2（１５
０回／(２．５４ｃｍ)2））し、厚さ方向に繊維を完全
に貫通させ又は途中まで刺込み、即ちこれらの操作によ
り繊維が交絡し、開繊体とウェッブとが一体化された、
目付が９０ｇ／ｍ2、厚さが１．４ｍｍ、長さ方向の引
張り強度が８３Ｎ／ｃｍ、長さ方向の引張り伸度が３１
％のＰＡＮ系酸化繊維シートを得た。
【００５５】このＰＡＮ系酸化繊維シートを、窒素雰囲
気下、処理温度１７５０℃で連続的に炭素化し、ＰＡＮ
系炭素繊維シートを得た。なお、酸化繊維開繊体の目付
と酸化繊維シートの目付との比（Ｗ１／Ｗ）が０．３３
であった。
気下、処理温度１７５０℃で連続的に炭素化し、ＰＡＮ
系炭素繊維シートを得た。なお、酸化繊維開繊体の目付
と酸化繊維シートの目付との比（Ｗ１／Ｗ）が０．３３
であった。
【００５６】得られたＰＡＮ系炭素繊維シートは、目付
が５５ｇ／ｍ2、厚さが１．３ｍｍ、長さ方向の引張り
強度が２０６Ｎ／ｃｍ、長さ方向の引張り伸度が４．５
％であり、良好な物性のシートであった。
が５５ｇ／ｍ2、厚さが１．３ｍｍ、長さ方向の引張り
強度が２０６Ｎ／ｃｍ、長さ方向の引張り伸度が４．５
％であり、良好な物性のシートであった。
【００５７】また、反対面への樹脂の滲み出し状態を観
察した結果、滲み出しは認められなかった。
察した結果、滲み出しは認められなかった。
【００５８】
【発明の効果】本発明のＰＡＮ系炭素繊維シートは、繊
維軸を一方向に沿って開繊したＰＡＮ系酸化繊維開繊体
の片面又は両面に、ＰＡＮ系酸化繊維不織布又はウェッ
ブを積重すると共に、前記開繊体の繊維と前記不織布又
はウェッブの繊維とが厚さ方向に交絡させて一体化して
なるＰＡＮ系酸化繊維シートが炭素化されてなるので、
使用、又は加工するに際し、場所をとることなく、軽量
であり、強度が高く、且つ、撥水処理等の樹脂処理をす
るに当たって、片面のみを処理する場合、裏面への樹脂
滲み出しが防止されたシートである。
維軸を一方向に沿って開繊したＰＡＮ系酸化繊維開繊体
の片面又は両面に、ＰＡＮ系酸化繊維不織布又はウェッ
ブを積重すると共に、前記開繊体の繊維と前記不織布又
はウェッブの繊維とが厚さ方向に交絡させて一体化して
なるＰＡＮ系酸化繊維シートが炭素化されてなるので、
使用、又は加工するに際し、場所をとることなく、軽量
であり、強度が高く、且つ、撥水処理等の樹脂処理をす
るに当たって、片面のみを処理する場合、裏面への樹脂
滲み出しが防止されたシートである。
【図１】本発明のＰＡＮ系炭素繊維シートの一例を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図２】本発明のＰＡＮ系炭素繊維シートに中間加工品
であるＰＡＮ系酸化繊維シートの一例を示す概略断面図
である。
であるＰＡＮ系酸化繊維シートの一例を示す概略断面図
である。
【図３】本発明のＰＡＮ系炭素繊維シートに中間加工品
であるＰＡＮ系酸化繊維シートに用いるＰＡＮ系酸化繊
維トウ及び開繊体であって、その開繊処理前、開繊処理
中、及び開繊処理後を示す概略断面図である。
であるＰＡＮ系酸化繊維シートに用いるＰＡＮ系酸化繊
維トウ及び開繊体であって、その開繊処理前、開繊処理
中、及び開繊処理後を示す概略断面図である。
【図４】開繊体と、不織布又はウェッブとの積重時のＰ
ＡＮ系酸化繊維シートの一例を示す概略断面図である。
ＡＮ系酸化繊維シートの一例を示す概略断面図である。
２ ＰＡＮ系炭素繊維シート
４ ＰＡＮ系炭素繊維開繊体
６、８ ＰＡＮ系炭素繊維不織布又はウェッブ
１０ 厚さ方向交絡炭素繊維
１２ ＰＡＮ系酸化繊維シート
１４ ＰＡＮ系酸化繊維開繊体
１６、１８ ＰＡＮ系酸化繊維不織布又はウェッブ
２０ 厚さ方向交絡酸化繊維
２２ 開繊処理前のＰＡＮ系酸化繊維トウ
２４ 開繊処理中のＰＡＮ系酸化繊維トウ
２６ 開繊処理後のＰＡＮ系酸化繊維開繊体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 高見 祐介
静岡県駿東郡長泉町上土狩234 東邦テナ
ックス株式会社内
Ｆターム(参考） 4F100 AD11A AD11B AD11C AK27A
AK27B AK27C BA02 BA03
BA06 BA10B BA10C BA14
DG04A DG06B DG06C DG15B
DG15C EC092 EJ123 GB41
JA13 JA13B JA13C JG01
JJ02 JJ03 JK02 JK08 YY00
YY00B YY00C
4L047 AA03 AA17 AB02 AB04 BA03
BD02 CA05 CB01 CB10 CC14
EA02 EA15 EA19
Claims (6)
- 【請求項１】 繊維軸を一方向に沿って開繊したポリア
クリロニトリル系炭素繊維開繊体と、前記開繊体の片面
又は両面に積重したポリアクリロニトリル系炭素繊維不
織布又はウェッブと、前記開繊体の繊維と前記不織布又
はウェッブの繊維とを厚さ方向に交絡させる交絡炭素繊
維とからなるポリアクリロニトリル系炭素繊維シート。 - 【請求項２】 ポリアクリロニトリル系炭素繊維シート
の、目付が１５〜２５０ｇ／ｍ2、長さ方向の引張強度
が２０Ｎ／ｃｍ以上、且つ長さ方向の引張伸度が１．５
〜１０％である請求項１に記載のポリアクリロニトリル
系炭素繊維シート。 - 【請求項３】 繊維軸を一方向に沿って開繊したポリア
クリロニトリル系酸化繊維開繊体の片面又は両面に、ポ
リアクリロニトリル系酸化繊維不織布又はウェッブを積
重し、次いで前記開繊体の繊維と前記不織布又はウェッ
ブの繊維とを厚さ方向に交絡させて一体化させてポリア
クリロニトリル系酸化繊維シートを得、得られた酸化繊
維シートを炭素化させることを特徴とするポリアクリロ
ニトリル系炭素繊維シートの製造方法。 - 【請求項４】 ポリアクリロニトリル系酸化繊維開繊体
の目付が１５〜６５ｇ／ｍ2である請求項３に記載のポ
リアクリロニトリル系炭素繊維シートの製造方法。 - 【請求項５】 ポリアクリロニトリル系酸化繊維不織布
又はウェッブの目付が１０〜１４０ｇ／ｍ2である請求
項３に記載のポリアクリロニトリル系炭素繊維シートの
製造方法。 - 【請求項６】 ポリアクリロニトリル系酸化繊維シート
の目付（Ｗ（ｇ／ｍ 2））と、ポリアクリロニトリル系
酸化繊維開繊体の目付（Ｗ１（ｇ／ｍ2））とが、 Ｗ１／Ｗ＝０．０５〜０．４０ の関係を満足する請求項３に記載のポリアクリロニトリ
ル系炭素繊維シートの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001380951A JP2003183961A (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | ポリアクリロニトリル系炭素繊維シート、及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001380951A JP2003183961A (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | ポリアクリロニトリル系炭素繊維シート、及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003183961A true JP2003183961A (ja) | 2003-07-03 |
Family
ID=27591782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001380951A Pending JP2003183961A (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | ポリアクリロニトリル系炭素繊維シート、及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003183961A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103818042A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-05-28 | 西安航空制动科技有限公司 | 聚丙烯腈基碳纳米纤维-碳纤维多尺度增强体的制备方法 |
| CN104167235A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-11-26 | 江苏通光光缆有限公司 | 导电纤维电缆 |
-
2001
- 2001-12-14 JP JP2001380951A patent/JP2003183961A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103818042A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-05-28 | 西安航空制动科技有限公司 | 聚丙烯腈基碳纳米纤维-碳纤维多尺度增强体的制备方法 |
| CN104167235A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-11-26 | 江苏通光光缆有限公司 | 导电纤维电缆 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7815887B2 (en) | Conductive nonwoven fabric | |
| CA2888706C (en) | Carbon-fiber nonwoven cloth and composite, uses and method of manufacturing thereof | |
| JPWO2009150874A1 (ja) | 不織布、フェルトおよびそれらの製造方法 | |
| JP2001115369A (ja) | 炭素繊維フェルトの製造方法 | |
| JP2002352807A (ja) | ガス拡散体及びその製造方法 | |
| JP2678513B2 (ja) | 炭素繊維構造体、炭素炭素複合材及びそれらの製造方法 | |
| JP2005534826A (ja) | 燃料電池のガス拡散層基板及び高熱伝導度強化複合材用のピッチを基材とする黒鉛布と針孔を開けたフェルト | |
| JP2003183962A (ja) | ポリアクリロニトリル系炭素繊維シート、及びその製造法 | |
| JP2007100241A (ja) | 炭素繊維混合酸化繊維フェルト、炭素繊維フェルト、及びそれらの製造方法 | |
| KR102234017B1 (ko) | 펴짐성이 우수한 롤 타입 가스확산층의 제조방법 | |
| JP2003183961A (ja) | ポリアクリロニトリル系炭素繊維シート、及びその製造方法 | |
| JP2001040548A (ja) | 活性炭素繊維、活性炭素繊維布及びその製造方法 | |
| JP2004027435A (ja) | 炭素繊維シート及びその製造方法 | |
| JP2003183960A (ja) | ポリアクリロニトリル系炭素繊維強化酸化繊維シート、及びその製造方法 | |
| JP2992396B2 (ja) | 炭素繊維フェルトおよびその製造方法 | |
| JP5829134B2 (ja) | 炭素繊維フェルトの製造方法 | |
| JPH05195396A (ja) | 炭素繊維フエルトの製造方法 | |
| JP3954850B2 (ja) | ポリアクリロニトリル系炭素繊維不織布、及びその製造方法 | |
| JP2003183964A (ja) | ポリアクリロニトリル系酸化繊維シート、及びその製造方法 | |
| JP4632043B2 (ja) | ポリアクリロニトリル系酸化繊維フェルト、炭素繊維フェルト、及びそれらの製造方法 | |
| JP3108553B2 (ja) | 電極材料及びその製造方法 | |
| JP2003045443A (ja) | 高分子電解質型燃料電池電極材用炭素繊維不織布、及びその製造方法 | |
| JP2003213555A (ja) | ポリアクリロニトリル系酸化繊維不織布、炭素繊維不織布、及び炭素繊維不織布の製造方法 | |
| JP2002194650A (ja) | 酸化繊維シート、圧縮酸化繊維シート、それらの製造方法、及び炭素繊維シートの製造方法 | |
| JP2003239163A (ja) | 高密度耐炎繊維不織布、炭素繊維不織布およびそれらの製造方法 |