JP2503497B2 - 黒鉛・繊維複合材料 - Google Patents
黒鉛・繊維複合材料Info
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- JP2503497B2 JP2503497B2 JP62076762A JP7676287A JP2503497B2 JP 2503497 B2 JP2503497 B2 JP 2503497B2 JP 62076762 A JP62076762 A JP 62076762A JP 7676287 A JP7676287 A JP 7676287A JP 2503497 B2 JP2503497 B2 JP 2503497B2
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- fiber composite
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は黒鉛・繊維複合材料に関する。
（従来の技術） 一般に黒鉛は耐熱性及び耐薬品性に優れており，自己
潤滑性を有し，熱伝導性にも優れているため各種機械部
品，シール材などの原料に使用されている。
潤滑性を有し，熱伝導性にも優れているため各種機械部
品，シール材などの原料に使用されている。
膨張黒鉛は，この黒鉛を硫酸と酸化剤で処理して得た
黒鉛層間化合物を600〜1,000℃の高温に急速加熱し黒鉛
構造のＣ軸方向（炭素層に垂直な方向）に20倍以上に膨
張した軽量の虫状形黒鉛である。この膨張黒鉛を加圧し
て得た膨張黒鉛成形体は，先に示した黒鉛独自の特性に
加え，圧縮復元性に富み，シール性能に優れているの
で，化学プラント用パツキング材，自動車用ガスケツト
材，電子部材等幅広い分野で使用されている。
黒鉛層間化合物を600〜1,000℃の高温に急速加熱し黒鉛
構造のＣ軸方向（炭素層に垂直な方向）に20倍以上に膨
張した軽量の虫状形黒鉛である。この膨張黒鉛を加圧し
て得た膨張黒鉛成形体は，先に示した黒鉛独自の特性に
加え，圧縮復元性に富み，シール性能に優れているの
で，化学プラント用パツキング材，自動車用ガスケツト
材，電子部材等幅広い分野で使用されている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら膨張黒鉛の単独成形体は，その機械的な
絡み合いのみで強度を保持しているために，引張強さ，
圧縮強さ，靭性面で十分ではなく，また水，油および各
種無機及び有機の液体に浸漬した際に膨潤し，著しい強
度低下が生ずる。特にエンジンオイル，不凍液の高温で
のシール性を要求される自動車用ガスケツト，また熱濃
リン酸，熱硫酸に対し不浸透性を要求される燃料電池部
材に対しては，上記問題が特に深刻化している。
絡み合いのみで強度を保持しているために，引張強さ，
圧縮強さ，靭性面で十分ではなく，また水，油および各
種無機及び有機の液体に浸漬した際に膨潤し，著しい強
度低下が生ずる。特にエンジンオイル，不凍液の高温で
のシール性を要求される自動車用ガスケツト，また熱濃
リン酸，熱硫酸に対し不浸透性を要求される燃料電池部
材に対しては，上記問題が特に深刻化している。
従来，これら問題点を解決するために，成形体中にフ
エノール樹脂，エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸さ
せ，該樹脂を硬化させる手段がとられているが，膨張黒
鉛成形体中に樹脂を均一に含浸することは容易ではな
く，含浸前の成形体の密度・樹脂の濃度，粘度等に大き
な制約を受ける。また樹脂を含浸，硬化する際に可燃性
揮発物の除去を必要とするため設備上，作業上多くの問
題も生ずる。さらに硬化後の成形体は，引張強さ，溶液
不浸透性等は向上するが，膨張黒鉛成形体の特長である
可撓性が悪化する。
エノール樹脂，エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸さ
せ，該樹脂を硬化させる手段がとられているが，膨張黒
鉛成形体中に樹脂を均一に含浸することは容易ではな
く，含浸前の成形体の密度・樹脂の濃度，粘度等に大き
な制約を受ける。また樹脂を含浸，硬化する際に可燃性
揮発物の除去を必要とするため設備上，作業上多くの問
題も生ずる。さらに硬化後の成形体は，引張強さ，溶液
不浸透性等は向上するが，膨張黒鉛成形体の特長である
可撓性が悪化する。
本発明は上記した欠点を解消し，高強度で液体不浸透
性に優れ，かつ強靭な黒鉛・繊維複合材料を提供するこ
とを目的とする。
性に優れ，かつ強靭な黒鉛・繊維複合材料を提供するこ
とを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明は，ガラス繊維，セラミツク繊維，炭素繊維又
は有機繊維からなる織布又は不織布に，液状の樹脂を塗
布又は含浸したものと膨張黒鉛シートとを，両外層が膨
張黒鉛シートになるように交互に積層し，圧着してなる
黒鉛・繊維複合材料に関する。
は有機繊維からなる織布又は不織布に，液状の樹脂を塗
布又は含浸したものと膨張黒鉛シートとを，両外層が膨
張黒鉛シートになるように交互に積層し，圧着してなる
黒鉛・繊維複合材料に関する。
本発明において黒鉛・繊維複合材料を構成する膨張黒
鉛シートとしては公知の方法によつて得られるものが用
いられ，たとえば天然鱗状黒鉛を濃硫酸−濃硝酸などの
混液で処理した後水洗，脱水を行い，過剰な酸および黒
鉛表面に付着している酸をとり除き，その後急熱して膨
張処理を行うことにより，原料黒鉛をカサ密度比で20倍
以上の倍率に膨張した膨張黒鉛を得，該膨張黒鉛を加圧
成形した膨張黒鉛シートを用いることができる。黒鉛と
しては天然の鱗片状黒鉛以外に熱分解黒鉛，キツシユ黒
鉛などが使用できる。処理する系としては濃硫酸−濃硝
酸以外に濃硫酸−過マンガン酸カリウム，濃硫酸−過酸
化水素，濃硫酸−過硫酸アンモニウムなど濃硫酸を主体
とした公知の多くの組合せが使用できる。
鉛シートとしては公知の方法によつて得られるものが用
いられ，たとえば天然鱗状黒鉛を濃硫酸−濃硝酸などの
混液で処理した後水洗，脱水を行い，過剰な酸および黒
鉛表面に付着している酸をとり除き，その後急熱して膨
張処理を行うことにより，原料黒鉛をカサ密度比で20倍
以上の倍率に膨張した膨張黒鉛を得，該膨張黒鉛を加圧
成形した膨張黒鉛シートを用いることができる。黒鉛と
しては天然の鱗片状黒鉛以外に熱分解黒鉛，キツシユ黒
鉛などが使用できる。処理する系としては濃硫酸−濃硝
酸以外に濃硫酸−過マンガン酸カリウム，濃硫酸−過酸
化水素，濃硫酸−過硫酸アンモニウムなど濃硫酸を主体
とした公知の多くの組合せが使用できる。
複合化に用いる織布又は不織布は，ガラス繊維，セラ
ミツク繊維，炭素繊維もしくは有機繊維を用いる。通常
はコストの点からガラス繊維又は有機繊維の中のセルロ
ース繊維が用いられる。織布は平織り，綾織り等どのよ
うな織り方の布でもよい。不織布はフエルト状，マツト
状，紙状に形成したもの，長繊維を並べたもの等が使用
される。
ミツク繊維，炭素繊維もしくは有機繊維を用いる。通常
はコストの点からガラス繊維又は有機繊維の中のセルロ
ース繊維が用いられる。織布は平織り，綾織り等どのよ
うな織り方の布でもよい。不織布はフエルト状，マツト
状，紙状に形成したもの，長繊維を並べたもの等が使用
される。
液状の樹脂は，フエノール樹脂，エポキシ樹脂，ポリ
イミド樹脂，メラミン樹脂，シリコン樹脂，ポリエステ
ル樹脂等を溶剤の溶液又はエマルジヨンの形態で用い
る。
イミド樹脂，メラミン樹脂，シリコン樹脂，ポリエステ
ル樹脂等を溶剤の溶液又はエマルジヨンの形態で用い
る。
織布又は不織布及び樹脂の種類は，製品の用途によつ
て選定する。例えば耐熱性が要求され，過酷な条件で使
用される自動車エンジンまわりのガスケツトには，ガラ
ス繊維又はセラミツク繊維のような耐熱性，強度に優れ
た織布又は不織布とフエノール樹脂又はポリイミド樹脂
との組合せが採用される。
て選定する。例えば耐熱性が要求され，過酷な条件で使
用される自動車エンジンまわりのガスケツトには，ガラ
ス繊維又はセラミツク繊維のような耐熱性，強度に優れ
た織布又は不織布とフエノール樹脂又はポリイミド樹脂
との組合せが採用される。
複合の手段は，織布の両面に樹脂溶液を塗布したもの
を熱処理して溶剤を除去し樹脂を半硬化状態としたも
の，不織布に樹脂溶液を含浸し前記織布の場合と同様に
樹脂を半硬化状態としたもの，織布又は不織布に樹脂を
含浸し半硬化の状態とした市販のプリプレグ等と膨張黒
鉛シートとを交互に積層し，熱圧成形法等により圧着し
黒鉛・繊維複合材料の板とされる。前記積層の場合に両
外層は必ず膨張黒鉛シートとする。このようにしないと
シール等に用いた場合に黒鉛の持つ優れた自己潤滑性が
活用されないからである。
を熱処理して溶剤を除去し樹脂を半硬化状態としたも
の，不織布に樹脂溶液を含浸し前記織布の場合と同様に
樹脂を半硬化状態としたもの，織布又は不織布に樹脂を
含浸し半硬化の状態とした市販のプリプレグ等と膨張黒
鉛シートとを交互に積層し，熱圧成形法等により圧着し
黒鉛・繊維複合材料の板とされる。前記積層の場合に両
外層は必ず膨張黒鉛シートとする。このようにしないと
シール等に用いた場合に黒鉛の持つ優れた自己潤滑性が
活用されないからである。
（作用） 樹脂は，膨張黒鉛シートと織布又は不織布とを強固に
結合させ，複合材料の強度を高めると共に，膨張黒鉛シ
ート中にも一部含浸され，エンジンオイル等の液体に対
する不浸透性を向上させる。
結合させ，複合材料の強度を高めると共に，膨張黒鉛シ
ート中にも一部含浸され，エンジンオイル等の液体に対
する不浸透性を向上させる。
（実施例） 以下，本発明の実施例を説明する。
実施例１ 板厚0.16mmの平織りのガラス繊維クロス（富士フアイ
バーグラス製,FECR−1311）の両面にフエノール樹脂ワ
ニス（日立化成工業製,VP−201）を塗布し,95℃で乾燥
して溶剤を除去すると共に樹脂を半硬化の状態とした。
次いで該ガラス繊維クロスの両面に板厚0.38mm,密度1.0
g/cm3の膨張黒鉛シート（日立化成工業製，商品名カー
ボフイツト）各１枚を積層し,180℃で熱圧成形し，板厚
0.8mmの黒鉛・繊維複合材料を得た。
バーグラス製,FECR−1311）の両面にフエノール樹脂ワ
ニス（日立化成工業製,VP−201）を塗布し,95℃で乾燥
して溶剤を除去すると共に樹脂を半硬化の状態とした。
次いで該ガラス繊維クロスの両面に板厚0.38mm,密度1.0
g/cm3の膨張黒鉛シート（日立化成工業製，商品名カー
ボフイツト）各１枚を積層し,180℃で熱圧成形し，板厚
0.8mmの黒鉛・繊維複合材料を得た。
実施例２ 実施例１と同一のガラス繊維クロスの両面にメラミン
樹脂ワニス（日立化成工業製,VP−201）を塗布し，以下
実施例１と同一条件で乾燥し，膨張黒鉛シートを積層
し，熱圧して黒鉛・繊維複合材料を得た。
樹脂ワニス（日立化成工業製,VP−201）を塗布し，以下
実施例１と同一条件で乾燥し，膨張黒鉛シートを積層
し，熱圧して黒鉛・繊維複合材料を得た。
実施例３ 板厚0.2mmのガラス繊維クロス−エポキシプリプレグ
（日立化成モールド製,GE−61NS）の両面に実施例１と
同一の膨張黒鉛シートを各１枚積層し，実施例１と同一
条件で熱圧し，黒鉛・繊維複合材料を得た。
（日立化成モールド製,GE−61NS）の両面に実施例１と
同一の膨張黒鉛シートを各１枚積層し，実施例１と同一
条件で熱圧し，黒鉛・繊維複合材料を得た。
実施例４ ガラス不織布（日本バイリーン製,EP−4025,板厚0.22
mm）にエポキシ樹脂ワニス（大日本インキ工業製，商品
名エピクロン1051−75M,ビスフエノール型）を含浸し,1
30℃で乾燥して樹脂分が50重量％となるよう半硬化状態
とした。この両面に膨張黒鉛シート（日立化成工業製，
商品名カーボンフイツト板厚0.25mm,密度1.0g/cm3）各
１枚を積層し,180℃で10分間熱圧成形し，板厚が0.5mm
の黒鉛・繊維複合材料とした。
mm）にエポキシ樹脂ワニス（大日本インキ工業製，商品
名エピクロン1051−75M,ビスフエノール型）を含浸し,1
30℃で乾燥して樹脂分が50重量％となるよう半硬化状態
とした。この両面に膨張黒鉛シート（日立化成工業製，
商品名カーボンフイツト板厚0.25mm,密度1.0g/cm3）各
１枚を積層し,180℃で10分間熱圧成形し，板厚が0.5mm
の黒鉛・繊維複合材料とした。
実施例５ セルロース系不織布（リンター紙，大平製紙製,PLP−
1,板厚0.15mm）にフエノール樹脂ワニス（日立化成工業
製,VP11N）を含浸し,95℃で乾燥して樹脂分が50重量％
となるよう半硬化状態とした。これを以下実施例１と同
一条件にて処理して黒鉛・繊維複合材料とした。
1,板厚0.15mm）にフエノール樹脂ワニス（日立化成工業
製,VP11N）を含浸し,95℃で乾燥して樹脂分が50重量％
となるよう半硬化状態とした。これを以下実施例１と同
一条件にて処理して黒鉛・繊維複合材料とした。
前記各実施例で得られた黒鉛・繊維複合材料及び比較
例として板厚0.8mm,密度1.4g/cm3の膨張黒鉛シート（日
立化成工業製，商品名カーボフイツト）を用い，引張強
さ及び液体不浸透性を測定比較した。結果を第１表に示
す。液体不浸透性は50重量％エチレングリコール水溶液
及びASTMで定めるNo.3オイルに100℃,22時間浸漬したと
きの重量増加率及び圧縮強度を測定して表わした。
例として板厚0.8mm,密度1.4g/cm3の膨張黒鉛シート（日
立化成工業製，商品名カーボフイツト）を用い，引張強
さ及び液体不浸透性を測定比較した。結果を第１表に示
す。液体不浸透性は50重量％エチレングリコール水溶液
及びASTMで定めるNo.3オイルに100℃,22時間浸漬したと
きの重量増加率及び圧縮強度を測定して表わした。
第１表から，実施例のものは膨張黒鉛シート単独の比
較例のものに比較して，引張強さは３〜９倍ほど大き
く，液体不浸透性も著しく改善されることが明らかであ
る。
較例のものに比較して，引張強さは３〜９倍ほど大き
く，液体不浸透性も著しく改善されることが明らかであ
る。
（発明の効果） 本発明によれば，膨張黒鉛シートとガラス繊維，セル
ロース繊維等の織布又は不織布とを樹脂により接合して
複合したので，膨張黒鉛成形体単独の材料に比較して，
強度及び液体不浸透性が著しく大きく，自動車用ガスケ
ツト，化学プラント用パツキング材等に使用して強度低
下等の問題点が解決されるほか，燃料電池部材等従来の
膨張黒鉛成形体では不可能であつた新しい用途への適用
が可能となる。
ロース繊維等の織布又は不織布とを樹脂により接合して
複合したので，膨張黒鉛成形体単独の材料に比較して，
強度及び液体不浸透性が著しく大きく，自動車用ガスケ
ツト，化学プラント用パツキング材等に使用して強度低
下等の問題点が解決されるほか，燃料電池部材等従来の
膨張黒鉛成形体では不可能であつた新しい用途への適用
が可能となる。
Claims (1)
- 【請求項１】ガラス繊維，セラミツク繊維，炭素繊維又
は有機繊維からなる織布又は不織布に，液状の樹脂を塗
布又は含浸したものと膨張黒鉛シートとを，両外層が膨
張黒鉛シートになるように交互に積層し，圧着してなる
黒鉛・繊維複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62076762A JP2503497B2 (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 黒鉛・繊維複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62076762A JP2503497B2 (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 黒鉛・繊維複合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63242395A JPS63242395A (ja) | 1988-10-07 |
| JP2503497B2 true JP2503497B2 (ja) | 1996-06-05 |
Family
ID=13614603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62076762A Expired - Lifetime JP2503497B2 (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 黒鉛・繊維複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2503497B2 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2665104B1 (fr) * | 1990-07-26 | 1992-10-09 | Lorraine Carbone | Procede de fabrication de pieces etanches en materiau composite tout carbone. |
| JPH10279375A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-20 | Nichias Corp | クロスコンポジット及びその製造方法 |
| US5902762A (en) * | 1997-04-04 | 1999-05-11 | Ucar Carbon Technology Corporation | Flexible graphite composite |
| US5885728A (en) * | 1997-04-04 | 1999-03-23 | Ucar Carbon Technology Corporation | Flexible graphite composite |
| US5846459A (en) | 1997-06-26 | 1998-12-08 | Ucar Carbon Technology Corporation | Method of forming a flexible graphite sheet with decreased anisotropy |
| AU6494899A (en) | 1998-06-02 | 2000-01-10 | Ucar Carbon Technology Corporation | Formable flexible graphite sealing composites |
| US6060189A (en) * | 1998-06-03 | 2000-05-09 | Ucar Carbon Technology Corporation | Electrically conductive seal for fuel cell elements |
| US6037074A (en) * | 1998-07-07 | 2000-03-14 | Ucar Carbon Technology Corporation | Flexible graphite composite for use in the form of a fuel cell flow field plate |
| US6087034A (en) * | 1998-07-09 | 2000-07-11 | Ucar Graph-Tech Inc. | Flexible graphite composite |
| US6506484B1 (en) | 2000-01-24 | 2003-01-14 | Graftech Inc. | Fluid permeable flexible graphite article with enhanced electrical and thermal conductivity |
| US6413671B1 (en) | 2000-04-10 | 2002-07-02 | Gaftech Inc. | Flexible graphite article and fuel cell electrode with enhanced electrical and thermal conductivity |
| US6468686B1 (en) | 2000-01-24 | 2002-10-22 | Graftech Inc. | Fluid permeable flexible graphite fuel cell electrode with enhanced electrical and thermal conductivity |
| US6503652B2 (en) | 2000-06-29 | 2003-01-07 | Graftech Inc. | Fuel cell assembly method with selective catalyst loading |
| US6413663B1 (en) | 2000-06-29 | 2002-07-02 | Graftech Inc. | Fluid permeable flexible graphite fuel cell electrode |
| CN103506095B (zh) * | 2012-06-29 | 2015-02-11 | 中原工学院 | 一种罗布麻纤维/膨胀石墨复合纤维吸附材料的制备方法 |
| CN103506082B (zh) * | 2012-06-29 | 2015-08-12 | 中原工学院 | 一种亚麻纤维/膨胀石墨复合纤维吸附材料的制备方法 |
| JP6172732B2 (ja) * | 2012-10-25 | 2017-08-02 | リグナイト株式会社 | 黒鉛シート複合材及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-03-30 JP JP62076762A patent/JP2503497B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63242395A (ja) | 1988-10-07 |
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