JP2003278063A - 耐火用炭素繊維フェルト - Google Patents
耐火用炭素繊維フェルトInfo
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- JP2003278063A JP2003278063A JP2002076242A JP2002076242A JP2003278063A JP 2003278063 A JP2003278063 A JP 2003278063A JP 2002076242 A JP2002076242 A JP 2002076242A JP 2002076242 A JP2002076242 A JP 2002076242A JP 2003278063 A JP2003278063 A JP 2003278063A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐火性の高い炭素繊維フェルトを提供する。
【解決手段】 バインダー樹脂で接合された炭素繊維集
合体で構成されている炭素繊維フェルトにおいて、前記
炭素繊維として、異方性ピッチ系炭素繊維を用い、耐火
性を向上させる。前記炭素繊維は、平均繊維径０．３〜
２０μｍ（特に０．５〜５μｍ）程度、平均繊維長０．
５〜２０ｍｍ（特に１〜１５ｍｍ）程度の極細炭素繊維
で構成してもよい。前記炭素繊維フェルトの嵩密度は
０．１〜３０ｋｇ／ｍ3（１〜３０ｋｇ／ｍ3）程度であ
ってもよい。前記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂（例
えば、フェノール系樹脂）で構成してもよい。
合体で構成されている炭素繊維フェルトにおいて、前記
炭素繊維として、異方性ピッチ系炭素繊維を用い、耐火
性を向上させる。前記炭素繊維は、平均繊維径０．３〜
２０μｍ（特に０．５〜５μｍ）程度、平均繊維長０．
５〜２０ｍｍ（特に１〜１５ｍｍ）程度の極細炭素繊維
で構成してもよい。前記炭素繊維フェルトの嵩密度は
０．１〜３０ｋｇ／ｍ3（１〜３０ｋｇ／ｍ3）程度であ
ってもよい。前記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂（例
えば、フェノール系樹脂）で構成してもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、異方性ピッチ系炭
素繊維で構成され、高温での使用に適した耐火用フェル
ト及びその製造方法に関する。
素繊維で構成され、高温での使用に適した耐火用フェル
ト及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素繊維は、耐熱性、機械的強度、耐久
性などに優れるため、様々な用途に用いられ、例えば、
各種の補強材や断熱材などとして使用されている。補強
材としては、例えば、プラスチックの補強材として用い
ることにより、航空機やスポーツ用品、電子・電気用品
などの構成材料として広く用いられている。しかし、プ
ラスチックを含む組成物である以上、耐火性については
限界があり、用途が限定されている。
性などに優れるため、様々な用途に用いられ、例えば、
各種の補強材や断熱材などとして使用されている。補強
材としては、例えば、プラスチックの補強材として用い
ることにより、航空機やスポーツ用品、電子・電気用品
などの構成材料として広く用いられている。しかし、プ
ラスチックを含む組成物である以上、耐火性については
限界があり、用途が限定されている。
【０００３】断熱材としては、例えば、半導体や機能性
セラミックスなどの分野において、真空炉、半導体単結
晶成長炉、セラミックス焼結炉、Ｃ／Ｃコンポジット焼
成炉などの高温処理炉の断熱材用充填材として使用され
ている。特に、セルロース繊維や酢酸セルロースなどを
分解して製造された等方性炭素繊維フェルトは、高温処
理炉の断熱材用充填材の他、化学的耐食性にも優れるの
で、腐食性物質の濾過材や触媒の担体、化学用装置の被
覆物質として広く利用されている。
セラミックスなどの分野において、真空炉、半導体単結
晶成長炉、セラミックス焼結炉、Ｃ／Ｃコンポジット焼
成炉などの高温処理炉の断熱材用充填材として使用され
ている。特に、セルロース繊維や酢酸セルロースなどを
分解して製造された等方性炭素繊維フェルトは、高温処
理炉の断熱材用充填材の他、化学的耐食性にも優れるの
で、腐食性物質の濾過材や触媒の担体、化学用装置の被
覆物質として広く利用されている。
【０００４】特開平２−２２７２４４号公報には、複数
層の炭素繊維製フェルトが、炭化物や黒鉛化物で接合さ
れた成形断熱材であって、各層を形成する炭素繊維製フ
ェルトの嵩密度が、接合面と直角な方向に嵩密度が段階
的に減少している成形断熱材が開示されている。また、
特開平２−２５８２４５号公報には、炭素繊維フェルト
が渦巻状に巻回積層され、前記炭素繊維フェルトが積層
層間に存在する樹脂の炭化物で一体化され、炭素繊維フ
ェルト層が波打つことなく円周方向に連続して積層され
ている成形断熱材が開示されている。しかし、これらの
断熱材においても、高熱に対する耐性は充分でなく、耐
火用フェルトとしての使用は困難であった。
層の炭素繊維製フェルトが、炭化物や黒鉛化物で接合さ
れた成形断熱材であって、各層を形成する炭素繊維製フ
ェルトの嵩密度が、接合面と直角な方向に嵩密度が段階
的に減少している成形断熱材が開示されている。また、
特開平２−２５８２４５号公報には、炭素繊維フェルト
が渦巻状に巻回積層され、前記炭素繊維フェルトが積層
層間に存在する樹脂の炭化物で一体化され、炭素繊維フ
ェルト層が波打つことなく円周方向に連続して積層され
ている成形断熱材が開示されている。しかし、これらの
断熱材においても、高熱に対する耐性は充分でなく、耐
火用フェルトとしての使用は困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、耐火性の高い炭素繊維フェルト及びその製造方法を
提供することにある。
は、耐火性の高い炭素繊維フェルト及びその製造方法を
提供することにある。
【０００６】本発明の他の目的は、嵩密度が小さくても
耐火性を向上できる炭素繊維フェルト及びその製造方法
を提供することにある。
耐火性を向上できる炭素繊維フェルト及びその製造方法
を提供することにある。
【０００７】本発明のさらに他の目的は、炭素繊維フェ
ルトの耐火性を改善できる方法を提供することにある。
ルトの耐火性を改善できる方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するため鋭意検討を重ねた結果、異方性ピッチか
ら得られる炭素繊維を用いることにより、耐火性の高い
炭素繊維フェルトが得られることを見出し、本発明を完
成した。
を解決するため鋭意検討を重ねた結果、異方性ピッチか
ら得られる炭素繊維を用いることにより、耐火性の高い
炭素繊維フェルトが得られることを見出し、本発明を完
成した。
【０００９】すなわち、本発明の耐火用フェルトは、炭
素繊維集合体と、この集合体の炭素繊維を接合するため
のバインダー樹脂とで構成されている炭素繊維フェルト
であって、前記炭素繊維が、異方性ピッチ系炭素繊維で
構成されている。また、前記炭素繊維は、平均繊維径
０．３〜２０μｍ（特に０．５〜５μｍ）、平均繊維長
０．５〜２０ｍｍ（特に１〜１５ｍｍ）程度の炭素繊維
で構成されていてもよい。前記炭素繊維フェルトの嵩密
度は１〜３０ｋｇ／ｍ3（特に３〜２５ｋｇ／ｍ3）程度
であってもよい。前記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂
で構成されていてもよい。
素繊維集合体と、この集合体の炭素繊維を接合するため
のバインダー樹脂とで構成されている炭素繊維フェルト
であって、前記炭素繊維が、異方性ピッチ系炭素繊維で
構成されている。また、前記炭素繊維は、平均繊維径
０．３〜２０μｍ（特に０．５〜５μｍ）、平均繊維長
０．５〜２０ｍｍ（特に１〜１５ｍｍ）程度の炭素繊維
で構成されていてもよい。前記炭素繊維フェルトの嵩密
度は１〜３０ｋｇ／ｍ3（特に３〜２５ｋｇ／ｍ3）程度
であってもよい。前記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂
で構成されていてもよい。
【００１０】本発明には、バインダー樹脂で炭素繊維集
合体を接合して炭素繊維フェルトを製造する方法であっ
て、炭素繊維として、異方性ピッチ系炭素繊維を用いる
耐火用フェルトの製造方法も含まれる。また、本発明に
は、バインダー樹脂で接合された炭素繊維集合体で構成
された炭素繊維フェルトにおいて、炭素繊維として異方
性ピッチ系炭素繊維を用いることにより、炭素繊維フェ
ルトの耐火性を向上させる方法も含まれる。
合体を接合して炭素繊維フェルトを製造する方法であっ
て、炭素繊維として、異方性ピッチ系炭素繊維を用いる
耐火用フェルトの製造方法も含まれる。また、本発明に
は、バインダー樹脂で接合された炭素繊維集合体で構成
された炭素繊維フェルトにおいて、炭素繊維として異方
性ピッチ系炭素繊維を用いることにより、炭素繊維フェ
ルトの耐火性を向上させる方法も含まれる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の炭素繊維フェルトは、バ
インダー樹脂で接合された綿状炭素繊維集合体で構成さ
れている。炭素繊維集合体は、通常、炭素繊維がランダ
ムに絡み合ったウェブである。
インダー樹脂で接合された綿状炭素繊維集合体で構成さ
れている。炭素繊維集合体は、通常、炭素繊維がランダ
ムに絡み合ったウェブである。
【００１２】［炭素繊維］本発明では、耐火性を向上さ
せるため、炭素繊維として、異方性ピッチから得られた
炭素繊維（異方性ピッチ系炭素繊維）を用いる。異方性
ピッチとしては、例えば、縮合多環式炭化水素を重合し
て得られた異方性ピッチを使用することができる。縮合
多環炭化水素としては、例えば、６員環が縮合した多環
式炭化水素（ナフタレン、テトラリン、アントラセン、
フェナントレン、フェナレン、トリフェニレン、ピレン
など）や、６員環と５員環とが縮合した多環式炭化水素
（インデン、インダセン、アセナフテン、アセナフチレ
ン、フルオレンなど）、５員環が縮合した多環式炭化水
素（ペンタレンなど）などが挙げられる。
せるため、炭素繊維として、異方性ピッチから得られた
炭素繊維（異方性ピッチ系炭素繊維）を用いる。異方性
ピッチとしては、例えば、縮合多環式炭化水素を重合し
て得られた異方性ピッチを使用することができる。縮合
多環炭化水素としては、例えば、６員環が縮合した多環
式炭化水素（ナフタレン、テトラリン、アントラセン、
フェナントレン、フェナレン、トリフェニレン、ピレン
など）や、６員環と５員環とが縮合した多環式炭化水素
（インデン、インダセン、アセナフテン、アセナフチレ
ン、フルオレンなど）、５員環が縮合した多環式炭化水
素（ペンタレンなど）などが挙げられる。
【００１３】異方性ピッチにおける異方性とは、光学的
な異方性割合が９０％以上のピッチである。
な異方性割合が９０％以上のピッチである。
【００１４】異方性ピッチ系炭素繊維は、例えば、ピッ
チ系繊維を生成させるための紡糸工程、ピッチ系繊維の
融着を防止するための不融化又は耐炎化工程、及び不融
化又は耐炎化処理されたピッチ系繊維を炭化処理する焼
成工程を経て製造することができる。これらの工程は、
非連続的に行ってもよいし、連続的に行ってもよい。
チ系繊維を生成させるための紡糸工程、ピッチ系繊維の
融着を防止するための不融化又は耐炎化工程、及び不融
化又は耐炎化処理されたピッチ系繊維を炭化処理する焼
成工程を経て製造することができる。これらの工程は、
非連続的に行ってもよいし、連続的に行ってもよい。
【００１５】紡糸工程では、慣用の紡糸方法が使用で
き、例えば、加熱溶融した異方性ピッチを紡糸ノズルか
ら吐出させるとともに、紡糸ノズルの周囲から加熱ガス
を噴出させるメルトブロー法を用いることができる。
き、例えば、加熱溶融した異方性ピッチを紡糸ノズルか
ら吐出させるとともに、紡糸ノズルの周囲から加熱ガス
を噴出させるメルトブロー法を用いることができる。
【００１６】不融化又は耐炎化工程では、例えば、不融
化炉において、１５０〜３５０℃、好ましくは１６０〜
３４０℃程度の酸化性気体（例えば、空気）を供給して
加熱することができる。
化炉において、１５０〜３５０℃、好ましくは１６０〜
３４０℃程度の酸化性気体（例えば、空気）を供給して
加熱することができる。
【００１７】焼成工程では、例えば、焼成炉において、
不活性雰囲気又は真空下、４００〜４０００℃、好まし
くは５００〜３０００℃、さらに好ましくは７００〜２
５００℃程度で加熱する方法を使用できる。焼成工程で
は、温度２０００〜４０００℃（好ましくは２３００〜
３３００℃）程度で黒鉛化（グラファイト化）してもよ
い。
不活性雰囲気又は真空下、４００〜４０００℃、好まし
くは５００〜３０００℃、さらに好ましくは７００〜２
５００℃程度で加熱する方法を使用できる。焼成工程で
は、温度２０００〜４０００℃（好ましくは２３００〜
３３００℃）程度で黒鉛化（グラファイト化）してもよ
い。
【００１８】異方性ピッチ系炭素繊維の平均繊維径は、
例えば、０．３〜２０μｍ、好ましくは０．５〜１０μ
ｍ、さらに好ましくは０．５〜５μｍ（特に０．５〜３
μｍ）程度である。異方性ピッチ系炭素繊維は、耐火性
を高めるため、０．５〜５μｍ（例えば、１〜３μｍ、
特に１〜２μｍ）程度の極細炭素繊維であるのが好まし
い。繊維径は、例えば、紡糸ノズル径を制御することに
より調整できる。極細繊維は、例えば、紡糸ノズルの吐
出口の直径を０．２〜０．５ｍｍ程度とし、ピッチの加
熱溶融温度や吐出速度、加熱ガスの温度や噴出速度を調
整することにより得られる。
例えば、０．３〜２０μｍ、好ましくは０．５〜１０μ
ｍ、さらに好ましくは０．５〜５μｍ（特に０．５〜３
μｍ）程度である。異方性ピッチ系炭素繊維は、耐火性
を高めるため、０．５〜５μｍ（例えば、１〜３μｍ、
特に１〜２μｍ）程度の極細炭素繊維であるのが好まし
い。繊維径は、例えば、紡糸ノズル径を制御することに
より調整できる。極細繊維は、例えば、紡糸ノズルの吐
出口の直径を０．２〜０．５ｍｍ程度とし、ピッチの加
熱溶融温度や吐出速度、加熱ガスの温度や噴出速度を調
整することにより得られる。
【００１９】異方性ピッチ系炭素繊維の平均繊維長は、
例えば、０．５〜２０ｍｍ、好ましくは１〜１５ｍｍ、
さらに好ましくは３〜１２ｍｍ程度である。なお、短繊
維で構成された極細炭素繊維は、通常、マット状の形態
であり、不融化又は耐炎、炭化処理で絡まって、綿状繊
維集合体となる場合が多い。
例えば、０．５〜２０ｍｍ、好ましくは１〜１５ｍｍ、
さらに好ましくは３〜１２ｍｍ程度である。なお、短繊
維で構成された極細炭素繊維は、通常、マット状の形態
であり、不融化又は耐炎、炭化処理で絡まって、綿状繊
維集合体となる場合が多い。
【００２０】異方性ピッチ系炭素繊維は、等方性ピッチ
炭素繊維や他の炭素繊維と組み合わせてもよい。他の炭
素繊維としては、例えば、ポリアクリロニトリル（ＰＡ
Ｎ）系炭素繊維、フェノール樹脂系炭素繊維、再生セル
ロース系炭素繊維（例えばレーヨン系炭素繊維、ポリノ
ジック系炭素繊維等）、セルロース系炭素繊維、ポリビ
ニルアルコール系炭素繊維等が例示できる。炭素繊維中
の異方性ピッチ系炭素繊維の割合は、５０重量％以上、
好ましくは７０重量％以上、さらに好ましくは９０重量
％以上である。
炭素繊維や他の炭素繊維と組み合わせてもよい。他の炭
素繊維としては、例えば、ポリアクリロニトリル（ＰＡ
Ｎ）系炭素繊維、フェノール樹脂系炭素繊維、再生セル
ロース系炭素繊維（例えばレーヨン系炭素繊維、ポリノ
ジック系炭素繊維等）、セルロース系炭素繊維、ポリビ
ニルアルコール系炭素繊維等が例示できる。炭素繊維中
の異方性ピッチ系炭素繊維の割合は、５０重量％以上、
好ましくは７０重量％以上、さらに好ましくは９０重量
％以上である。
【００２１】炭素繊維の他に、無機繊維（例えば、ガラ
ス繊維、アルミノケイ酸繊維、酸化アルミニウム繊維、
炭化ケイ素繊維、ホウ素繊維、金属繊維等）などの耐火
性の高い他の繊維を含んでいてもよい。他の繊維の割合
は、炭素繊維１００重量部に対して、３０重量部以下、
好ましくは１０重量部以下程度である。
ス繊維、アルミノケイ酸繊維、酸化アルミニウム繊維、
炭化ケイ素繊維、ホウ素繊維、金属繊維等）などの耐火
性の高い他の繊維を含んでいてもよい。他の繊維の割合
は、炭素繊維１００重量部に対して、３０重量部以下、
好ましくは１０重量部以下程度である。
【００２２】［バインダー樹脂］バインダー樹脂として
は、熱可塑性樹脂（例えば、ビニル系樹脂、アクリル系
樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、熱可塑性
ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂等）、熱硬化性
樹脂等（例えば、ポリウレタン系樹脂、不飽和ポリエス
テル系樹脂、フェノール系樹脂等）が使用できる。これ
らのバインダー樹脂のうち、熱硬化性樹脂が好ましく使
用できる。
は、熱可塑性樹脂（例えば、ビニル系樹脂、アクリル系
樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、熱可塑性
ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂等）、熱硬化性
樹脂等（例えば、ポリウレタン系樹脂、不飽和ポリエス
テル系樹脂、フェノール系樹脂等）が使用できる。これ
らのバインダー樹脂のうち、熱硬化性樹脂が好ましく使
用できる。
【００２３】熱硬化性樹脂としては、フェノール系樹脂
（レゾール型、ノボラック型フェノール樹脂等）、ポリ
イミド系樹脂（ポリエーテルイミド、ポリアミドイミ
ド、ポリアミノビスマレイミドなど）、アミノ系樹脂
（尿素樹脂、メラミン樹脂など）、フラン樹脂、ポリウ
レタン系樹脂、エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂など）、不飽和ポリエステル系樹脂、ジアリル
フタレート樹脂、ビニルエステル樹脂、熱硬化性アクリ
ル系樹脂、シリコーン系樹脂などが例示できる。熱硬化
性樹脂には、慣用の硬化剤を使用してもよい。これらの
熱硬化性樹脂のうち、耐火性の点から、フェノール系樹
脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂など、特に、
フェノール系樹脂が好ましい。
（レゾール型、ノボラック型フェノール樹脂等）、ポリ
イミド系樹脂（ポリエーテルイミド、ポリアミドイミ
ド、ポリアミノビスマレイミドなど）、アミノ系樹脂
（尿素樹脂、メラミン樹脂など）、フラン樹脂、ポリウ
レタン系樹脂、エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂など）、不飽和ポリエステル系樹脂、ジアリル
フタレート樹脂、ビニルエステル樹脂、熱硬化性アクリ
ル系樹脂、シリコーン系樹脂などが例示できる。熱硬化
性樹脂には、慣用の硬化剤を使用してもよい。これらの
熱硬化性樹脂のうち、耐火性の点から、フェノール系樹
脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂など、特に、
フェノール系樹脂が好ましい。
【００２４】これらのバインダー樹脂は、単独で又は二
種以上組み合わせて使用できる。バインダー樹脂の割合
は、炭素繊維１００重量部に対して、１〜５０重量部、
好ましくは３〜４０重量部、さらに好ましくは５〜３０
重量部程度である。
種以上組み合わせて使用できる。バインダー樹脂の割合
は、炭素繊維１００重量部に対して、１〜５０重量部、
好ましくは３〜４０重量部、さらに好ましくは５〜３０
重量部程度である。
【００２５】［炭素繊維フェルト］炭素繊維フェルトの
嵩密度は、１〜３０ｋｇ／ｍ3で、好ましくは３〜２５
ｋｇ／ｍ3、さらに好ましくは５〜２５ｋｇ／ｍ3程度で
ある。耐火性の点からは、嵩密度は大きい方が好まし
い。
嵩密度は、１〜３０ｋｇ／ｍ3で、好ましくは３〜２５
ｋｇ／ｍ3、さらに好ましくは５〜２５ｋｇ／ｍ3程度で
ある。耐火性の点からは、嵩密度は大きい方が好まし
い。
【００２６】炭素繊維フェルトの厚みは、用途によって
選択すればよく、特に限定されないが、例えば、１〜１
００ｍｍ、好ましくは５〜５０ｍｍ、さらに好ましくは
１０〜３０ｍｍ程度である。
選択すればよく、特に限定されないが、例えば、１〜１
００ｍｍ、好ましくは５〜５０ｍｍ、さらに好ましくは
１０〜３０ｍｍ程度である。
【００２７】本発明の炭素繊維フェルトは、バインダー
樹脂で炭素繊維集合体（例えば、炭素繊維ウェブ）を接
合させて得られる。バインダー樹脂が熱硬化性樹脂の場
合は、バインダー樹脂を炭素繊維集合体（例えば、炭素
繊維ウェブ）に付着させた後、バインダー樹脂を硬化さ
せて炭素繊維フェルトを得ることができる。
樹脂で炭素繊維集合体（例えば、炭素繊維ウェブ）を接
合させて得られる。バインダー樹脂が熱硬化性樹脂の場
合は、バインダー樹脂を炭素繊維集合体（例えば、炭素
繊維ウェブ）に付着させた後、バインダー樹脂を硬化さ
せて炭素繊維フェルトを得ることができる。
【００２８】炭素繊維集合体（例えば、炭素繊維ウェ
ブ）へのバインダー樹脂の付与方法は、バインダー樹脂
溶液に含浸する方法に限らず、バインダー樹脂溶液をス
プレーする方法、バインダー樹脂を直接塗布又は散布す
る方法等が挙げられる。
ブ）へのバインダー樹脂の付与方法は、バインダー樹脂
溶液に含浸する方法に限らず、バインダー樹脂溶液をス
プレーする方法、バインダー樹脂を直接塗布又は散布す
る方法等が挙げられる。
【００２９】バインダー樹脂溶液において、バインダー
樹脂と溶媒の割合（重量比）は、溶媒／バインダー樹脂
＝９９／１〜５０／５０、好ましくは９５／５〜５５／
４５、さらに好ましくは９０／１０〜６０／４０程度で
ある。
樹脂と溶媒の割合（重量比）は、溶媒／バインダー樹脂
＝９９／１〜５０／５０、好ましくは９５／５〜５５／
４５、さらに好ましくは９０／１０〜６０／４０程度で
ある。
【００３０】溶媒としては、バインダー樹脂の種類によ
って異なるが、慣用の溶媒を用いることができ、例え
ば、水、アルコール類（例えば、エタノール、イソプロ
パノール等）、ハロゲン化炭化水素類（例えば、塩化メ
チレンなど）、ケトン類（例えば、アセトン、メチルエ
チルケトン等）、エステル類（酢酸エチルなど）、エー
テル類（例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラ
ン等）、セロソルブ類（例えば、メチルセロソルブ、エ
チルセロソルブ等）、芳香族炭化水素類（トルエンな
ど）、脂肪族炭化水素類（ヘキサンなど）、脂環族炭化
水素類（シクロヘキサンなど）等が例示できる。これら
の溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用でき
る。
って異なるが、慣用の溶媒を用いることができ、例え
ば、水、アルコール類（例えば、エタノール、イソプロ
パノール等）、ハロゲン化炭化水素類（例えば、塩化メ
チレンなど）、ケトン類（例えば、アセトン、メチルエ
チルケトン等）、エステル類（酢酸エチルなど）、エー
テル類（例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラ
ン等）、セロソルブ類（例えば、メチルセロソルブ、エ
チルセロソルブ等）、芳香族炭化水素類（トルエンな
ど）、脂肪族炭化水素類（ヘキサンなど）、脂環族炭化
水素類（シクロヘキサンなど）等が例示できる。これら
の溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用でき
る。
【００３１】バインダー樹脂が熱硬化性樹脂の場合、熱
硬化性樹脂を熱硬化させるための温度は、熱硬化性樹脂
の種類によって異なるが、通常、５０〜４００℃、好ま
しくは７０〜３００℃、さらに好ましくは１００〜３０
０℃程度あり、硬化時間は、通常、１分間〜２４時間、
さらに好ましくは１分間〜１０時間、さらに好ましくは
３分間〜１時間程度である。熱硬化性樹脂としてフェノ
ール樹脂を用いる場合、例えば、１５０〜３００℃（特
に１８０〜２７０℃）程度の温度で、１〜１０分間（３
〜７分間）程度硬化させてもよい。
硬化性樹脂を熱硬化させるための温度は、熱硬化性樹脂
の種類によって異なるが、通常、５０〜４００℃、好ま
しくは７０〜３００℃、さらに好ましくは１００〜３０
０℃程度あり、硬化時間は、通常、１分間〜２４時間、
さらに好ましくは１分間〜１０時間、さらに好ましくは
３分間〜１時間程度である。熱硬化性樹脂としてフェノ
ール樹脂を用いる場合、例えば、１５０〜３００℃（特
に１８０〜２７０℃）程度の温度で、１〜１０分間（３
〜７分間）程度硬化させてもよい。
【００３２】炭素繊維フェルトは、積層してもよい。ま
た、厚み方向に密度勾配を設けてもよい。
た、厚み方向に密度勾配を設けてもよい。
【００３３】なお、炭素繊維フェルトの嵩密度を高める
ために、バインダー樹脂を付着させた炭素繊維ウェブを
ニードルパンチなどで機械的に圧縮してもよい。
ために、バインダー樹脂を付着させた炭素繊維ウェブを
ニードルパンチなどで機械的に圧縮してもよい。
【００３４】炭素繊維のフェルト化工程は、前記炭素繊
維の製造工程と非連続的に行ってもよいし、連続的に行
ってもよい。
維の製造工程と非連続的に行ってもよいし、連続的に行
ってもよい。
【００３５】なお、必要であれば、バインダー樹脂を焼
成し、炭素化又は黒鉛化してもよい。
成し、炭素化又は黒鉛化してもよい。
【００３６】本発明の炭素繊維フェルトでは、異方性ピ
ッチ系炭素繊維を用いることにより、耐火性を向上でき
るとともに、高温又は高熱に対する耐性が高い。また、
機械的特性や耐久性が優れる。従って、この炭素繊維フ
ェルト又はこのフェルトで形成された成形品は、断熱
材、充填材、補強材、緩衝材等の各種材料に用いること
ができる。特に、２００〜５００℃、特に３００〜４０
０℃程度の高温でも物性の劣化が抑制されているので、
高い安全性が要求される耐火用フェルト、例えば、航空
機、高速鉄道車両、宇宙船等の高速輸送機の耐火用フェ
ルトに適している。
ッチ系炭素繊維を用いることにより、耐火性を向上でき
るとともに、高温又は高熱に対する耐性が高い。また、
機械的特性や耐久性が優れる。従って、この炭素繊維フ
ェルト又はこのフェルトで形成された成形品は、断熱
材、充填材、補強材、緩衝材等の各種材料に用いること
ができる。特に、２００〜５００℃、特に３００〜４０
０℃程度の高温でも物性の劣化が抑制されているので、
高い安全性が要求される耐火用フェルト、例えば、航空
機、高速鉄道車両、宇宙船等の高速輸送機の耐火用フェ
ルトに適している。
【００３７】
【発明の効果】本発明では、異方性ピッチ系炭素繊維を
用いるので、炭素繊維フェルトの耐火性を向上できる。
特に、嵩密度が小さくても優れた耐火性を示す。この耐
火用フェルトは、機械的特性や耐久性が優れるととも
に、優れた耐火性を示す。
用いるので、炭素繊維フェルトの耐火性を向上できる。
特に、嵩密度が小さくても優れた耐火性を示す。この耐
火用フェルトは、機械的特性や耐久性が優れるととも
に、優れた耐火性を示す。
【００３８】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を詳
細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。なお、耐火性は以下の方法で測定した。
細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。なお、耐火性は以下の方法で測定した。
【００３９】［耐火性］得られたフェルトをガスバーナ
ー（熱量：６３００ｋＪ／時間、バーナーとフェルトと
の間隔：１５０ｍｍ）を用いて、燃焼させてフェルトに
孔が空くまでの時間を測定した。この時間が長いほど耐
火性が高い。
ー（熱量：６３００ｋＪ／時間、バーナーとフェルトと
の間隔：１５０ｍｍ）を用いて、燃焼させてフェルトに
孔が空くまでの時間を測定した。この時間が長いほど耐
火性が高い。
【００４０】実施例１
縮合多環式炭化水素を重合して得られた異方性ピッチを
３２０℃で溶融紡糸した。次いで、この繊維を空気雰囲
気で３００℃、３０分間加熱して不融化処理した。さら
に、７５０℃の不活性ガス雰囲気中で３０分間加熱して
炭化処理することによって、平均繊維径１．５μｍの異
方性炭素繊維が得られた。この炭素繊維に２０重量％の
フェノール樹脂水溶液を用いて、嵩密度５ｋｇ／ｍ3、
７．５ｋｇ／ｍ3、１０ｋｇ／ｍ3の炭素繊維フェルト
（厚み２５ｍｍ）を製造した。
３２０℃で溶融紡糸した。次いで、この繊維を空気雰囲
気で３００℃、３０分間加熱して不融化処理した。さら
に、７５０℃の不活性ガス雰囲気中で３０分間加熱して
炭化処理することによって、平均繊維径１．５μｍの異
方性炭素繊維が得られた。この炭素繊維に２０重量％の
フェノール樹脂水溶液を用いて、嵩密度５ｋｇ／ｍ3、
７．５ｋｇ／ｍ3、１０ｋｇ／ｍ3の炭素繊維フェルト
（厚み２５ｍｍ）を製造した。
【００４１】実施例２
縮合多環式炭化水素を重合して得られた異方性ピッチを
３２０℃で溶融紡糸した。次いで、この繊維を空気雰囲
気で３００℃、３０分間加熱して不融化処理した。さら
に、７５０℃の不活性ガス雰囲気中で３０分間加熱して
炭化処理することによって、平均繊維径１３μｍの異方
性炭素繊維が得られた。この炭素繊維に２０重量％のフ
ェノール樹脂水溶液を用いて、嵩密度１０ｋｇ／ｍ3、
１５ｋｇ／ｍ3、２０ｋｇ／ｍ3の炭素繊維フェルト（厚
み２５ｍｍ）を製造した。
３２０℃で溶融紡糸した。次いで、この繊維を空気雰囲
気で３００℃、３０分間加熱して不融化処理した。さら
に、７５０℃の不活性ガス雰囲気中で３０分間加熱して
炭化処理することによって、平均繊維径１３μｍの異方
性炭素繊維が得られた。この炭素繊維に２０重量％のフ
ェノール樹脂水溶液を用いて、嵩密度１０ｋｇ／ｍ3、
１５ｋｇ／ｍ3、２０ｋｇ／ｍ3の炭素繊維フェルト（厚
み２５ｍｍ）を製造した。
【００４２】比較例１
石炭タールから得られた等方性ピッチを３００℃で溶融
紡糸した。次いで、この繊維を空気雰囲気で３２０℃、
３０分間加熱して不融化処理した。さらに、７５０℃の
不活性ガス雰囲気中で３０分間加熱して炭化処理するこ
とによって、平均繊維径１．５μｍの等方性炭素繊維が
得られた。この炭素繊維に２０重量％のフェノール樹脂
水溶液を用いて、嵩密度５ｋｇ／ｍ3、７．５ｋｇ／
ｍ3、１０ｋｇ／ｍ3の炭素繊維フェルト（厚み２５ｍ
ｍ）を製造した。
紡糸した。次いで、この繊維を空気雰囲気で３２０℃、
３０分間加熱して不融化処理した。さらに、７５０℃の
不活性ガス雰囲気中で３０分間加熱して炭化処理するこ
とによって、平均繊維径１．５μｍの等方性炭素繊維が
得られた。この炭素繊維に２０重量％のフェノール樹脂
水溶液を用いて、嵩密度５ｋｇ／ｍ3、７．５ｋｇ／
ｍ3、１０ｋｇ／ｍ3の炭素繊維フェルト（厚み２５ｍ
ｍ）を製造した。
【００４３】比較例２
石炭タールから得られた等方性ピッチを３００℃で溶融
紡糸した。次いで、この繊維を空気雰囲気で３２０℃、
３０分間加熱して不融化処理した。さらに、７５０℃の
不活性ガス雰囲気中で３０分間加熱して炭化処理するこ
とによって、平均繊維径１３μｍの等方性炭素繊維が得
られた。この炭素繊維に２０重量％のフェノール樹脂水
溶液を用いて、嵩密度１０ｋｇ／ｍ3、１５ｋｇ／ｍ3、
２０ｋｇ／ｍ3の炭素繊維フェルト（厚み２５ｍｍ）を
製造した。
紡糸した。次いで、この繊維を空気雰囲気で３２０℃、
３０分間加熱して不融化処理した。さらに、７５０℃の
不活性ガス雰囲気中で３０分間加熱して炭化処理するこ
とによって、平均繊維径１３μｍの等方性炭素繊維が得
られた。この炭素繊維に２０重量％のフェノール樹脂水
溶液を用いて、嵩密度１０ｋｇ／ｍ3、１５ｋｇ／ｍ3、
２０ｋｇ／ｍ3の炭素繊維フェルト（厚み２５ｍｍ）を
製造した。
【００４４】実施例及び比較例で得られた炭素繊維フェ
ルトについて、耐火性を評価した結果を表１に示す。
ルトについて、耐火性を評価した結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】表１の結果から明らかなように、実施例の
フェルトでは、高い耐火性を示している。特に、嵩密度
が大きいほど耐火性が向上し、繊維径が小さいほど耐火
性が向上している。これに対して、比較例のフェルトで
は、耐火性が充分でない。
フェルトでは、高い耐火性を示している。特に、嵩密度
が大きいほど耐火性が向上し、繊維径が小さいほど耐火
性が向上している。これに対して、比較例のフェルトで
は、耐火性が充分でない。
Claims (6)
- 【請求項１】 炭素繊維集合体と、この集合体の炭素繊
維を接合するためのバインダー樹脂とで構成されている
炭素繊維フェルトであって、前記炭素繊維が、異方性ピ
ッチ系炭素繊維で構成されている耐火用フェルト。 - 【請求項２】 炭素繊維が、平均繊維径０．３〜２０μ
ｍ、平均繊維長０．５〜２０ｍｍの炭素繊維で構成され
ている請求項１記載のフェルト。 - 【請求項３】 炭素繊維フェルトの嵩密度が１〜３０ｋ
ｇ／ｍ3である請求項１記載のフェルト。 - 【請求項４】 炭素繊維ウェブと、このウェブの炭素繊
維を接合するための熱硬化性樹脂とで構成された炭素繊
維フェルトであって、前記フェルトの嵩密度が３〜２５
ｋｇ／ｍ3であり、前記炭素繊維が、平均繊維径０．５
〜５μｍ、平均繊維長１〜１５ｍｍの異方性ピッチ系極
細炭素繊維で構成されている耐火用フェルト。 - 【請求項５】 バインダー樹脂で炭素繊維集合体を接合
して炭素繊維フェルトを製造する方法であって、炭素繊
維として、異方性ピッチ系炭素繊維を用いる耐火用フェ
ルトの製造方法。 - 【請求項６】 バインダー樹脂で接合された炭素繊維集
合体で構成された炭素繊維フェルトにおいて、炭素繊維
として異方性ピッチ系炭素繊維を用いることにより、炭
素繊維フェルトの耐火性を向上させる方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002076242A JP2003278063A (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 耐火用炭素繊維フェルト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002076242A JP2003278063A (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 耐火用炭素繊維フェルト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003278063A true JP2003278063A (ja) | 2003-10-02 |
| JP2003278063A5 JP2003278063A5 (ja) | 2005-08-25 |
Family
ID=29227767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002076242A Pending JP2003278063A (ja) | 2002-03-19 | 2002-03-19 | 耐火用炭素繊維フェルト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003278063A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006077342A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Toray Ind Inc | 航空機用内装材 |
-
2002
- 2002-03-19 JP JP2002076242A patent/JP2003278063A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006077342A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Toray Ind Inc | 航空機用内装材 |
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