JP2615268B2 - 炭素糸及びその製造方法 - Google Patents

炭素糸及びその製造方法

Info

Publication number
JP2615268B2
JP2615268B2 JP3042331A JP4233191A JP2615268B2 JP 2615268 B2 JP2615268 B2 JP 2615268B2 JP 3042331 A JP3042331 A JP 3042331A JP 4233191 A JP4233191 A JP 4233191A JP 2615268 B2 JP2615268 B2 JP 2615268B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon
fiber
heat
producing
carbon yarn
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3042331A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04263616A (ja
Inventor
信 勝亦
秀則 山梨
均 牛島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yazaki Corp filed Critical Yazaki Corp
Priority to JP3042331A priority Critical patent/JP2615268B2/ja
Priority to DE69215551T priority patent/DE69215551T2/de
Priority to EP92102338A priority patent/EP0499234B1/en
Publication of JPH04263616A publication Critical patent/JPH04263616A/ja
Priority to US08/047,066 priority patent/US5399330A/en
Priority to US08/354,052 priority patent/US5556608A/en
Priority to US08/616,219 priority patent/US5868967A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2615268B2 publication Critical patent/JP2615268B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C04B35/83—Carbon fibres in a carbon matrix
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F11/00—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
    • D01F11/10—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
    • D01F11/12—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon with inorganic substances ; Intercalation
    • D01F11/125—Carbon
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/127—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by thermal decomposition of hydrocarbon gases or vapours or other carbon-containing compounds in the form of gas or vapour, e.g. carbon monoxide, alcohols
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/04—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of carbon-silicon compounds, carbon or silicon

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軽量な導電体として用い
うる高導電性の炭素糸、特に黒鉛化炭素糸に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素糸或いは黒鉛糸は、ポリアクリロニ
トリル（以下ＰＡＮと略称する。）繊維を焼成するか、
石炭又は石油ピッチを溶融紡糸し不融化処理したのち焼
成し、更に必要に応じて高温で熱処理して黒鉛化する方
法によって製造されており、前者はＰＡＮ系炭素繊維、
後者はピッチ系炭素繊維と呼ばれている。これらの炭素
繊維は一般に補強用として用いられており、高弾性、高
強度を得るために原料であるＰＡＮやピッチは、炭素化
や黒鉛化の障害となる不純物をできる限り除去するよう
にしている。
【０００３】しかしこのような精製した原料を用いて製
造された炭素繊維でも、黒鉛化後の導電性は充分でな
く、例えばＰＡＮ系炭素繊維で１×１０3 Ｓ／cm程度、
ピッチ系炭素繊維で２×１０3 Ｓ／cm程度にしかなって
いない。このように導電性が低いのは、全体として黒鉛
化していても炭素六角網面の広がりが小さく、結晶粒界
や欠陥が多く存在しているためであると考えられてい
る。
【０００４】一方、ガス化した有機化合物を高温下で熱
分解して得た気相成長炭素繊維（以下ＶＧＣＦと略称す
る。）は導電性が高いが、一般には繊維長が短くて、用
途が限定されていた。その中でも、例えば特開昭５７−
１１７６２２に記載されたＶＧＣＦは、平均径が１０μ
ｍ、長さが２０cm程度と比較的に長いものであり、黒鉛
化すると２×１０4 Ｓ／cmという良好な値を有してい
る。しかし、この繊維は量産性がなくまた不連続繊維で
もあるために、導電線材として利用することは困難であ
った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、重量がある
割りに強度が充分でない金属の導電線に代わりうる、軽
くて強度がある導電線を提供しようとするものであり、
更に具体的には、従来の技術では実現不可能であった、
高い導電性を有する長尺の炭素繊維の糸を提供すること
が本発明の目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記のような本発明の目
的は、気相成長炭素繊維が炭素マトリックス中に分散含
有されていることを特徴とする炭素糸によって達成する
ことができる。そしてかかる炭素糸は、気相成長炭素繊
維と炭素化可能な炭素含有化合物との配合物を溶融紡糸
又は溶液紡糸によって糸状に成形するか、またはかかる
配合物を耐熱性繊維に含浸付着させたのち、熱処理して
炭素化することによって製造することができ、必要に応
じて更に熱処理して黒鉛化することによって、特に優れ
た性能を有するものとすることができる。
【０００７】本発明の炭素糸の原料となる気相成長炭素
繊維すなわちＶＧＣＦは、例えば特公昭５８−１０３５
２８等に開示されているような、反応管内に遷移金属の
微粒子等の成長核を担持させた耐熱性の基板を置き、例
えば１０３０〜１３００℃に加熱した状態で炭化水素と
水素との混合ガスを接触させて熱分解し、径が数μｍか
ら数１０μｍで、長さが数cmから数１０cmの繊維を成長
させる基板法か、或いは例えば特開昭５８−１８０６１
５等に開示されているような、例えば９５０〜１３００
℃に加熱した反応管の反応帶域中に遷移金属の微粒子等
の成長核を浮遊させておいて、炭化水素と水素との混合
ガスを通過させて熱分解し、径が０．１〜０．５μｍ
で、長さが１０〜５００μｍの繊維を成長させる流動床
法によって製造することができる。
【０００８】このようなＶＧＣＦは、上記のような方法
によって製造したものを、必要に応じて長さが５mm以下
となるように粉砕する。かかる粉砕は必須ではないが、
炭素化可能な炭素含有化合物（以下マトリックス化合物
と略称する。）との配合及びその後の加工において、Ｖ
ＧＣＦは長過ぎない方が好都合であるからである。ま
た、例えば１８００〜２６００℃の範囲で熱処理するこ
とによって黒鉛化しておいてもよいが、必ずしも黒鉛化
する必要はない。それはＶＧＣＦの配合物を糸状に成形
したのち高温に熱処理するときに、ＶＧＣＦの黒鉛化が
容易に進むからである。
【０００９】更にかかるＶＧＣＦは、その表面に例えば
硝酸処理、プラズマ酸化処理、カップリング剤処理など
を施すことにより、マトリックス化合物との接着性を向
上させるための表面の改質を行なうこともできる。しか
しかかる表面処理は必須ではなく、施さなくてもとくに
不都合はない。
【００１０】本発明の炭素糸の原料となるマトリックス
化合物としては、従来炭素繊維を製造するために用いら
れているＰＡＮやピッチ等のほか、ポリ塩化ビニル等の
熱可塑性樹脂、フェノール樹脂やフラン樹脂等の熱硬化
樹脂などの、炭素化更には黒鉛化可能な炭素含有化合物
を用いることができる。特に、熱処理により容易に黒鉛
構造が発達する炭素含有化合物を選択して用いることが
好ましい。しかし、本発明の趣旨に適合する範囲におい
て、これらに限らず適宜のものを利用することができ
る。
【００１１】前記のＶＧＣＦとマトリックス化合物とを
配合するに当たっては、マトリックス化合物を必要に応
じて加熱溶融するか、或いは溶剤等を用いて液状化し
て、これらを混合するなどの方法を採用することができ
る。更にこの配合物を緊密に混練する際には、従来から
公知の混練装置及び混練方法を適宜利用することができ
る。
【００１２】またＶＧＣＦのマトリックス化合物に対す
る配合割合は、ＶＧＣＦの形状やマトリックス化合物の
種類、性状等にもよるが、通常１〜８０重量％である。
配合割合が１重量％以下であると充分に導電性が高い炭
素糸は得られず、８０重量％以上では均一な炭素糸を得
ることが困難となる。
【００１３】本発明において上記の配合物から糸状体を
成形するには、溶融紡糸又は溶液紡糸の手段により配合
物を紡糸ノズルから押し出して紡糸し、さらに必要に応
じて延伸することによりＶＧＣＦの配向を高める等の方
法を採用することができる。マトリックス化合物として
例えばピッチ或いはポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂を
紡糸して得た糸状体は、例えば空気雰囲気中で６００℃
以下の温度で熱処理して不融化処理した後、更に不活性
ガス雰囲気中で例えば２０００℃未満の温度で焼成して
炭素化糸とする。
【００１４】或いはまた、マトリックス化合物として例
えば熱硬化性樹脂等を用いた液状の配合物は、例えばガ
ラス繊維、炭素繊維、或いはアラミド繊維等の耐熱性の
繊維を芯材として、これに含浸するなどして付着させる
方法を採用することができる。こうして得た糸状体は、
上記の方法に準じて炭素化し、更には黒鉛化することも
できるが、このようにして得た炭素糸は、気相成長炭素
繊維を分散含有する炭素マトリックスが耐熱性繊維を包
囲している構造を有するものである。
【００１５】上述のようにして製造された炭素糸は、炭
素マトリックス中に導電性の優れたＶＧＣＦが分散含有
されているために良好な導電特性を有するものである
が、更に不活性ガス雰囲気中で例えば２０００℃以上の
温度で熱処理して、黒鉛化炭素糸とすることができる。
この黒鉛化処理により、炭素マトリックスは黒鉛に転化
するとともにＶＧＣＦも黒鉛化が一層進み、更に良好な
導電性を有する炭素糸が得られる。
【００１６】
【実施例】（実施例１）特開昭５８−１８０６１５に記
載された流動床法によって製造された、平均径０．３μ
ｍ、平均長１００μｍのＶＧＣＦ５０重量部と、軟化点
８０℃のコールタールピッチ１００重量部とを溶融混合
し、溶融紡糸したのち空気中で３５０℃の温度で不融化
処理し、アルゴン雰囲気中で焼成し、２８００℃に３０
分間保って黒鉛化した。
【００１７】こうして得た径０．０２mmの黒鉛化炭素糸
について、４端子法に従って導電率を測定したところ、
２×１０4 Ｓ／cmの値を有していることがわかった。
【００１８】（実施例２）実施例１で用いたと同様の、
平均径０．３μｍ、平均長１００μｍのＶＧＣＦ５０重
量部と、レゾール型フェノール樹脂５０重量部を含むエ
タノール溶液とを均一に混合し、ＰＡＮ系炭素繊維（東
レ、Ｔ−３００、フィラメント数：１０００、総繊度：
６６ｇ／１０００ｍ、密度：１．７６ｇ／cm3 ）の芯材
をこれに浸漬して引上げたのち８０℃で３０分間乾燥し
た。更に同様の操作を２回反復して、ＶＧＣＦ配合樹脂
が５４ｇ／１０００ｍ付着した糸状体を得た。
【００１９】この糸状体を１８０℃で１５分間熱処理し
て硬化させ、更に空気中で３５０℃の温度で酸化処理し
たのち、アルゴン雰囲気中で焼成し、２８００℃に３０
分間保って黒鉛化した。得られた径０．３mmの黒鉛化炭
素糸について、４端子法に従って導電率を測定したとこ
ろ、１．２×１０4 Ｓ／cmの値を有していることがわか
った。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、従来の炭素糸に較べて
優れた導電性を有する炭素糸が得られる。かかる炭素糸
は軽量であって耐薬品性に富み、導電線材として有用な
ものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｄ０１Ｆ 9/14 Ｄ０１Ｆ 9/14

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 気相成長炭素繊維が炭素マトリックス中
    に分散含有されていることを特徴とする炭素糸。
  2. 【請求項２】 気相成長炭素繊維を分散含有する炭素マ
    トリックスが耐熱性繊維を包囲していることを特徴とす
    る請求項１記載の炭素糸。
  3. 【請求項３】 炭素マトリックスが黒鉛である請求項１
    又は２に記載の炭素糸。
  4. 【請求項４】 気相成長炭素繊維と炭素化可能な炭素含
    有化合物との配合物を溶融紡糸又は溶液紡糸によって糸
    状に成形したのち熱処理して炭素化する工程を含むこと
    を特徴とする請求項１に記載された炭素糸の製造方法。
  5. 【請求項５】 気相成長炭素繊維と炭素化可能な炭素含
    有化合物との配合物を耐熱性繊維に含浸付着させたのち
    熱処理して炭素化する工程を含むことを特徴とする請求
    項２に記載された炭素糸の製造方法。
  6. 【請求項６】 炭素化したのち更に熱処理して黒鉛化す
    る工程を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の
    炭素糸の製造方法。
JP3042331A 1991-02-15 1991-02-15 炭素糸及びその製造方法 Expired - Fee Related JP2615268B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3042331A JP2615268B2 (ja) 1991-02-15 1991-02-15 炭素糸及びその製造方法
DE69215551T DE69215551T2 (de) 1991-02-15 1992-02-12 Kohlenstoffaser und Verfahren zu seiner Herstellung
EP92102338A EP0499234B1 (en) 1991-02-15 1992-02-12 Carbon thread and process for producing it
US08/047,066 US5399330A (en) 1991-02-15 1993-04-28 Carbon thread and process for producing it
US08/354,052 US5556608A (en) 1991-02-15 1994-12-06 Carbon thread and process for producing it
US08/616,219 US5868967A (en) 1991-02-15 1996-03-15 Carbon thread and process for producing it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3042331A JP2615268B2 (ja) 1991-02-15 1991-02-15 炭素糸及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04263616A JPH04263616A (ja) 1992-09-18
JP2615268B2 true JP2615268B2 (ja) 1997-05-28

Family

ID=12633028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3042331A Expired - Fee Related JP2615268B2 (ja) 1991-02-15 1991-02-15 炭素糸及びその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (3) US5399330A (ja)
EP (1) EP0499234B1 (ja)
JP (1) JP2615268B2 (ja)
DE (1) DE69215551T2 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2615268B2 (ja) * 1991-02-15 1997-05-28 矢崎総業株式会社 炭素糸及びその製造方法
JP3010108B2 (ja) * 1993-08-31 2000-02-14 矢崎総業株式会社 金属メッキ炭素材料およびその製造方法
JP2000502032A (ja) * 1995-12-20 2000-02-22 ヘンケル・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチエン 軽量石膏の製造用組成物、使用される発泡剤の製造方法およびそれらの使用
US6638239B1 (en) * 2000-04-14 2003-10-28 Glaukos Corporation Apparatus and method for treating glaucoma
US7150911B2 (en) * 2001-02-08 2006-12-19 Showa Denko Kabushiki Kaisha Electrical insulating vapor grown carbon fiber and method for producing the same, and use thereof
US20050112450A1 (en) * 2003-09-08 2005-05-26 Intematix Corporation Low platinum fuel cell catalysts and method for preparing the same
CN102107866A (zh) * 2010-12-15 2011-06-29 中国林业科学研究院木材工业研究所 高温炭化制备木质导电炭粉的方法
CN102845849A (zh) * 2012-09-20 2013-01-02 昆山市周市斐煌服饰厂 羊毛衫
CN104183327A (zh) * 2013-05-23 2014-12-03 河南科信电缆有限公司 一种自测温光纤复合导线
WO2019219995A1 (es) * 2018-05-14 2019-11-21 Santana Ramirez Alberto Andres Procedimiento para la fabricación de microcables conductores mediante carbonización para la produccion de electrodos
CN117393234B (zh) * 2023-12-11 2024-02-23 上海新池能源科技有限公司 复合导体及其制备方法、导电元件

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2957756A (en) * 1958-03-18 1960-10-25 Union Carbide Corp Filamentary graphite and method for producing the same
US4039341A (en) * 1970-02-23 1977-08-02 National Research Development Corporation Production of carbon articles
DE2206700B2 (de) * 1972-02-12 1976-07-01 Sigri Elektrographit Gmbh, 8901 Meitingen Verfahren zur herstellung von faserverstaerkten verbundkoerpern
JPS58156512A (ja) * 1982-03-08 1983-09-17 Nippon Steel Corp 微小炭素繊毛が密生した繊維状炭素材
JPS59187622A (ja) * 1983-04-05 1984-10-24 Agency Of Ind Science & Technol 高導電性グラフアイト長繊維及びその製造方法
US4663230A (en) * 1984-12-06 1987-05-05 Hyperion Catalysis International, Inc. Carbon fibrils, method for producing same and compositions containing same
JPS62274505A (ja) * 1986-05-22 1987-11-28 矢崎総業株式会社 雑音防止用高圧抵抗電線
US4900483A (en) * 1987-10-29 1990-02-13 Exxon Research And Engineering Company Method of producing isotropically reinforced net-shape microcomposites
JP2982819B2 (ja) * 1988-01-28 1999-11-29 ハイピリオン・カタリシス・インターナシヨナル 炭素フィブリル
US4998709A (en) * 1988-06-23 1991-03-12 Conoco Inc. Method of making graphite electrode nipple
JPH02221159A (ja) * 1989-02-23 1990-09-04 Mitsubishi Pencil Co Ltd 炭素繊維複合強化炭素材料の製造方法
US5061414A (en) * 1989-09-05 1991-10-29 Engle Glen B Method of making carbon-carbon composites
US5308598A (en) * 1990-02-01 1994-05-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Plexifilamentary fibers from pitch
JP2615268B2 (ja) * 1991-02-15 1997-05-28 矢崎総業株式会社 炭素糸及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0499234A1 (en) 1992-08-19
JPH04263616A (ja) 1992-09-18
US5868967A (en) 1999-02-09
DE69215551T2 (de) 1997-03-27
US5399330A (en) 1995-03-21
EP0499234B1 (en) 1996-12-04
US5556608A (en) 1996-09-17
DE69215551D1 (de) 1997-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1055665A (en) Heat treating carbonaceous fiber having mesophase content
CN100365178C (zh) 聚丙烯腈基碳芯的制备方法
US3919387A (en) Process for producing high mesophase content pitch fibers
JP2615268B2 (ja) 炭素糸及びその製造方法
US4849200A (en) Process for fabricating carbon/carbon composite
JPS62117820A (ja) 炭素繊維チヨツプドストランドの製造方法
US5037590A (en) Method for the preparation of carbon fibers
JP3406696B2 (ja) 高熱伝導率炭素繊維の製造方法
JPH0768064B2 (ja) 炭素繊維強化複合材料
JPH05330915A (ja) 炭素／炭素複合材の製造方法
JP2849156B2 (ja) 中空炭素繊維の製造方法
JP2657135B2 (ja) 炭素繊維チョップトストランドおよび同製造用紡糸塗布液
KR101470261B1 (ko) 피치계 탄소섬유 및 이의 제조방법
JPH01282325A (ja) ピッチ系炭素繊維シート及びその製造方法
JP2817232B2 (ja) 高特性炭素繊維の製造方法
EP0068752B1 (en) Calcium intercalated boronated carbon fibre
JPH06146120A (ja) 高強度、高弾性率ピッチ系炭素繊維及びその製造方法
JPH0413450B2 (ja)
JPS6278220A (ja) リボン状炭素繊維の製造方法
JP3024319B2 (ja) 高ストランド強度炭素繊維の製造方法
JP3024320B2 (ja) 高ストランド強度炭素繊維の製造方法
JPH07166432A (ja) 炭素繊維
JPH01145374A (ja) 炭素繊維強化炭素材料の製造方法
JP3698156B2 (ja) 炭素繊維
JP2000212840A (ja) ピッチ系炭素繊維

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19970107

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090311

Year of fee payment: 12

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees