JPH01127322A - 炭素繊維含有熱交換器用成形品 - Google Patents
炭素繊維含有熱交換器用成形品Info
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- JPH01127322A JPH01127322A JP62285896A JP28589687A JPH01127322A JP H01127322 A JPH01127322 A JP H01127322A JP 62285896 A JP62285896 A JP 62285896A JP 28589687 A JP28589687 A JP 28589687A JP H01127322 A JPH01127322 A JP H01127322A
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Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、炭素繊維含有熱交換器用成形品に関し、さら
に詳しくは熱伝導率と機械的強度に優れた熱交換器の熱
交換用の管、中空糸、薄膜等の成形品に関するものであ
る。
に詳しくは熱伝導率と機械的強度に優れた熱交換器の熱
交換用の管、中空糸、薄膜等の成形品に関するものであ
る。
従来、熱交換装置としては板状の成形品の隙間に液やガ
スを流し熱交換させるもの、膜をスパイラル状に巻いた
構造材を使って熱交換させるもの、および管状にして多
管式で熱交換させるものなどが知られている。
スを流し熱交換させるもの、膜をスパイラル状に巻いた
構造材を使って熱交換させるもの、および管状にして多
管式で熱交換させるものなどが知られている。
このような熱交換装置において、熱交換部の素材として
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等を管状ま
たは板状に成型したものが用いられている。これらは金
属からなる熱交換部と異なり、耐薬品性を有することか
ら広く使用されている。
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等を管状ま
たは板状に成型したものが用いられている。これらは金
属からなる熱交換部と異なり、耐薬品性を有することか
ら広く使用されている。
一般に、熱交換器の熱交換効率(伝熱速度)を高めるに
は、伝熱面積をできる限り大きくとり、伝熱部の膜厚を
薄くし、かつ熱交換部の熱伝導度を高め、さらに熱交換
部がスケール等で汚れないようにする必要がある。
は、伝熱面積をできる限り大きくとり、伝熱部の膜厚を
薄くし、かつ熱交換部の熱伝導度を高め、さらに熱交換
部がスケール等で汚れないようにする必要がある。
該板状、管状、膜状の熱交換部材に上記のような樹脂を
用いると、金属に較べ熱伝導度が非常に小さくなるので
、これを改善するために伝熱性良好なカーボンブラック
やピッチ系またはアクリル系の炭素繊維を切断したもの
を基材の樹脂に混合し、熱伝導度を高めることが行なわ
れている。
用いると、金属に較べ熱伝導度が非常に小さくなるので
、これを改善するために伝熱性良好なカーボンブラック
やピッチ系またはアクリル系の炭素繊維を切断したもの
を基材の樹脂に混合し、熱伝導度を高めることが行なわ
れている。
しかしながら、カーボンブラックの場合は、これを該樹
脂に混合する量を多くするほど、熱交換部の機械的強度
が著しく損なわれる。これは、カ−ポンプランクの粒子
形態から何ら補強効果を持たないためと思われる。この
ため、カーボンブランクの添加量を低く制限する必要が
あり、熱伝導度を充分に高めることができなかった。ま
た、使用中の破損の危険性から、膜厚の極端に薄い成形
品は使用することができなかった。例えば、多管式熱交
換器で使用されている管の厚みは、製品中に20%のカ
ーボンブラックを混合した場合、耐圧強度の点から1m
程度までが限界であった。
脂に混合する量を多くするほど、熱交換部の機械的強度
が著しく損なわれる。これは、カ−ポンプランクの粒子
形態から何ら補強効果を持たないためと思われる。この
ため、カーボンブランクの添加量を低く制限する必要が
あり、熱伝導度を充分に高めることができなかった。ま
た、使用中の破損の危険性から、膜厚の極端に薄い成形
品は使用することができなかった。例えば、多管式熱交
換器で使用されている管の厚みは、製品中に20%のカ
ーボンブラックを混合した場合、耐圧強度の点から1m
程度までが限界であった。
一方、ピンチやアクリルを原料とした炭素繊維を切断し
て製造した繊維の直径は4〜15μmと大きく、また繊
維の長さも通常1〜15μmくらいで長いため、樹脂と
混合して膜状に押出し成型する際に、成形品中への均一
流動が起こらず、この結果成形品中での分散が不均一に
なり機械的物性の低下を招くという問題がある。これは
薄膜状になるほど顕著で、しかも押出しノズルの詰まり
のために安定な押出しがたびたび不可能になるものであ
った。また、炭素繊維の形態からして、3allより薄
い膜を押出し成型することは困難で、熱交換に使えるよ
うな少なくとも5Qcm程度以上の長さの成形品の管の
内径もあまり小さくできず、5w程度が限界であった。
て製造した繊維の直径は4〜15μmと大きく、また繊
維の長さも通常1〜15μmくらいで長いため、樹脂と
混合して膜状に押出し成型する際に、成形品中への均一
流動が起こらず、この結果成形品中での分散が不均一に
なり機械的物性の低下を招くという問題がある。これは
薄膜状になるほど顕著で、しかも押出しノズルの詰まり
のために安定な押出しがたびたび不可能になるものであ
った。また、炭素繊維の形態からして、3allより薄
い膜を押出し成型することは困難で、熱交換に使えるよ
うな少なくとも5Qcm程度以上の長さの成形品の管の
内径もあまり小さくできず、5w程度が限界であった。
さらに、切断した炭素繊維の直径が大きく剛直なために
、成形品、特に管状物の可撓性は著しく減少し、使用中
の振動等で管の破損を招き易いものとなる。
、成形品、特に管状物の可撓性は著しく減少し、使用中
の振動等で管の破損を招き易いものとなる。
すなわち、上記の方法では、樹脂を基材としだ熱交換部
の機械的強度を保ったまま、板状、欣状管状物の熱伝導
度を有効に上げることが難しいこと、および炭素繊維使
用における可撓性の低下や、熱伝導度を上げても機械的
強度の低下のために流体の流速を上げられず、汚れ成分
が沈着し、熱交換効率を低下させるものであった。また
、炭素繊維を樹脂に混合して管状で使う場合、管の外径
を小さくできないため、伝熱面積を太き(とれなかった
。
の機械的強度を保ったまま、板状、欣状管状物の熱伝導
度を有効に上げることが難しいこと、および炭素繊維使
用における可撓性の低下や、熱伝導度を上げても機械的
強度の低下のために流体の流速を上げられず、汚れ成分
が沈着し、熱交換効率を低下させるものであった。また
、炭素繊維を樹脂に混合して管状で使う場合、管の外径
を小さくできないため、伝熱面積を太き(とれなかった
。
上記のカーボンブランクやアクリル系またはピッチ系の
炭素繊維を切1析した素材では、実交換部の膜や板材を
薄く成型するのは困難であったが、本発明者は、気相成
長法炭素繊維を最終成形品中に3〜50重量%になるよ
うに基材の樹脂に混合することにより、熱伝導度、機械
的物性に優れた薄膜化も可能な熱交換部材を得、本発明
に到達した。
炭素繊維を切1析した素材では、実交換部の膜や板材を
薄く成型するのは困難であったが、本発明者は、気相成
長法炭素繊維を最終成形品中に3〜50重量%になるよ
うに基材の樹脂に混合することにより、熱伝導度、機械
的物性に優れた薄膜化も可能な熱交換部材を得、本発明
に到達した。
すなわち、本発明は、熱可塑性または熱硬化性の樹脂を
基材とする成形品中に気相成長法炭素繊維を3〜50重
量%含有させたことを特徴とする炭素繊維含有熱交換器
用成形品である。
基材とする成形品中に気相成長法炭素繊維を3〜50重
量%含有させたことを特徴とする炭素繊維含有熱交換器
用成形品である。
本発明では、カーボンブランクと違って気相成長法炭素
繊維(例えば0.05μmの直径でアスペクト比が50
0の繊維)を樹脂中に混合することにより、熱交換部材
の機械的物性を著しく向上でき、また繊維の直径が著し
く小さいので、ピッチ系やアクリル系の炭素繊維のよう
に繊維径が大きいために押出し法での基材の樹脂中への
均一分散が難しいという問題は一挙に解決し、極めて薄
い膜まで押出し成型が可能となる。さらに、薄膜状に成
型し、この成形品を効率よくコンパクトに積層して使用
でき、あるいは通常の押出し成型法で中空状(例えば内
径300μm、膜厚100μm)にも成型可能であり、
いずれも伝熱面積を大きくでき、る。しかも気相成長法
炭素繊維は、従来の炭素繊維に比し特異な構造を有し、
結晶性、配向性が高く黒鉛に近い構造を有するので、繊
維そのものの熱伝導度も大きく、さらに重量基準での繊
維本数が著しく多く単繊維間の接触点も統計的に多いこ
とと、IJli維同士が非常に近接しているので、熱交
換部材の熱伝導度を著しく向上させることが可能である
。さらに繊維径が小さいので、従来の炭素繊維よりも剛
直性は小さく、成形品の可撓性を保持でき、折れる等の
破損の問題が減少する。
繊維(例えば0.05μmの直径でアスペクト比が50
0の繊維)を樹脂中に混合することにより、熱交換部材
の機械的物性を著しく向上でき、また繊維の直径が著し
く小さいので、ピッチ系やアクリル系の炭素繊維のよう
に繊維径が大きいために押出し法での基材の樹脂中への
均一分散が難しいという問題は一挙に解決し、極めて薄
い膜まで押出し成型が可能となる。さらに、薄膜状に成
型し、この成形品を効率よくコンパクトに積層して使用
でき、あるいは通常の押出し成型法で中空状(例えば内
径300μm、膜厚100μm)にも成型可能であり、
いずれも伝熱面積を大きくでき、る。しかも気相成長法
炭素繊維は、従来の炭素繊維に比し特異な構造を有し、
結晶性、配向性が高く黒鉛に近い構造を有するので、繊
維そのものの熱伝導度も大きく、さらに重量基準での繊
維本数が著しく多く単繊維間の接触点も統計的に多いこ
とと、IJli維同士が非常に近接しているので、熱交
換部材の熱伝導度を著しく向上させることが可能である
。さらに繊維径が小さいので、従来の炭素繊維よりも剛
直性は小さく、成形品の可撓性を保持でき、折れる等の
破損の問題が減少する。
さらに、中空の繊維状で成型しても繊維軸方向への配向
を抑制(例えば、電子顕微鏡法による配同率30%程度
)できるので、炭素繊維で補強される成形品の機械的強
度が高く、特に多管式熱交換器では、管内流速を上げる
ことができ、汚れ成分が沈着しに(い等の特徴を有する
。
を抑制(例えば、電子顕微鏡法による配同率30%程度
)できるので、炭素繊維で補強される成形品の機械的強
度が高く、特に多管式熱交換器では、管内流速を上げる
ことができ、汚れ成分が沈着しに(い等の特徴を有する
。
本発明に用いる熱伝導性物質である気相成長法炭素繊維
の製造法は、炭化水素類と特定の有機金屈化合物の混合
液を、必要に応じてキャリアガスとともに加熱帯域に導
入して炭化水素類を熱分解し、触媒上で反応させること
により製造した炭素繊維および/または該炭素繊維を不
活性雰囲気下で加熱処理して得た黒鉛質繊維である。こ
の製造法はすでに公知であり、例えば、特開昭58−1
8061号、特願昭60−54998号、特願昭60−
123201号等に開示されている。
の製造法は、炭化水素類と特定の有機金屈化合物の混合
液を、必要に応じてキャリアガスとともに加熱帯域に導
入して炭化水素類を熱分解し、触媒上で反応させること
により製造した炭素繊維および/または該炭素繊維を不
活性雰囲気下で加熱処理して得た黒鉛質繊維である。こ
の製造法はすでに公知であり、例えば、特開昭58−1
8061号、特願昭60−54998号、特願昭60−
123201号等に開示されている。
本発明において、気相成長法炭素繊維は、酸性官能基を
有していてもよく、その場合、繊維の表面禎当たり1−
100μe q / rdが好ましく、2〜50μe
q / rdが特に好ましく、4〜30μeq/rrr
が最も好ましい。酸性官能基を有している繊維は、成形
体の機械的物性に優れる傾向にある。
有していてもよく、その場合、繊維の表面禎当たり1−
100μe q / rdが好ましく、2〜50μe
q / rdが特に好ましく、4〜30μeq/rrr
が最も好ましい。酸性官能基を有している繊維は、成形
体の機械的物性に優れる傾向にある。
酸性官能基は、気相成長法炭素繊維を酸素などの酸化性
ガスや硝酸などの酸化剤などで酸化することによって導
入され、−〇〇□〇、−OH等の酸性官能基性を有する
気相成長法炭素繊維が得られる。
ガスや硝酸などの酸化剤などで酸化することによって導
入され、−〇〇□〇、−OH等の酸性官能基性を有する
気相成長法炭素繊維が得られる。
気相成長法炭素繊維は、極めて細径の繊維状物にするこ
とが可能で、好ましくは直径0.01〜1μm1アスペ
クト比1〜100,000、特に好ましくはアスペクト
比5〜5000の気相成長法炭素繊維を用いることがで
きる。直径が小さすぎると、樹脂と複合化するのに、ま
ず樹脂粉末と気相成長法炭素繊維とを分散媒中に混合分
散させるとき、または乾式で混合分散させるときに、炭
素繊維の破損が激しく所望のアスペクト比を維持できな
い。直径が大きすぎると押出し成型で複合化するときの
薄膜状への均一分散が悪(、薄膜にピンホールを作ると
か著しく物理的強度の斑を生じ、使用中に破損する危険
性がある。一方、アスペクト比が大きすぎると分散斑の
問題が起こり、またアスペクト比が小さすぎるとカーボ
ンブランクを用いた場合に比し、顕著な改善効果はなく
なる。
とが可能で、好ましくは直径0.01〜1μm1アスペ
クト比1〜100,000、特に好ましくはアスペクト
比5〜5000の気相成長法炭素繊維を用いることがで
きる。直径が小さすぎると、樹脂と複合化するのに、ま
ず樹脂粉末と気相成長法炭素繊維とを分散媒中に混合分
散させるとき、または乾式で混合分散させるときに、炭
素繊維の破損が激しく所望のアスペクト比を維持できな
い。直径が大きすぎると押出し成型で複合化するときの
薄膜状への均一分散が悪(、薄膜にピンホールを作ると
か著しく物理的強度の斑を生じ、使用中に破損する危険
性がある。一方、アスペクト比が大きすぎると分散斑の
問題が起こり、またアスペクト比が小さすぎるとカーボ
ンブランクを用いた場合に比し、顕著な改善効果はなく
なる。
本発明において、熱可塑性樹脂とは、充分な強度と靭性
を有した成膜能を有する線状高分子重合体または共重合
体であれば、どのような熱可塑性合成重合体を用いるこ
とできる。例えば、ポリアマイド、ポリエーテル、ポリ
エステル、フッ素重合体、塩化ビニリデン樹脂、塩化ビ
ニル樹脂、メタアクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリエ
チレン、ポリウレタン等を用いることができる。
を有した成膜能を有する線状高分子重合体または共重合
体であれば、どのような熱可塑性合成重合体を用いるこ
とできる。例えば、ポリアマイド、ポリエーテル、ポリ
エステル、フッ素重合体、塩化ビニリデン樹脂、塩化ビ
ニル樹脂、メタアクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリエ
チレン、ポリウレタン等を用いることができる。
熱硬化性樹脂とは、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミ
ン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アリ
ル樹脂、フラン樹脂、珪素樹脂、エポキシ樹脂である。
ン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アリ
ル樹脂、フラン樹脂、珪素樹脂、エポキシ樹脂である。
該樹脂のうち耐熱性分野で用いる場合、特に熱交換材と
して好ましいのはフッ素系の樹脂であり、PTFE (
ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重
合体)、FEP (テトラフルオロエチレン−ヘキサフ
ルオロプロピレン共重合体) 、PCTFE (ポリク
ロロトリフルオロエチレン) 、ETFE (テトラフ
ルオロエチレン−エチレン共重合体)、ECTFE(ク
ロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体)、PV
F(ポリビニルフルオライド)、PVdF (ポリフッ
化ビニリデン)であり、その耐熱性、耐薬品性や汚れに
くさを生かして熱交換部の基材として用いるのが好まし
い。
して好ましいのはフッ素系の樹脂であり、PTFE (
ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重
合体)、FEP (テトラフルオロエチレン−ヘキサフ
ルオロプロピレン共重合体) 、PCTFE (ポリク
ロロトリフルオロエチレン) 、ETFE (テトラフ
ルオロエチレン−エチレン共重合体)、ECTFE(ク
ロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体)、PV
F(ポリビニルフルオライド)、PVdF (ポリフッ
化ビニリデン)であり、その耐熱性、耐薬品性や汚れに
くさを生かして熱交換部の基材として用いるのが好まし
い。
本発明においてミ熱可塑性樹脂と気相成長法炭素繊維と
を混合し複合化する方法は、該樹脂と炭素繊維とを市販
の2軸スクリュ混練機などを用いて公知の方法で行なう
ことができる。
を混合し複合化する方法は、該樹脂と炭素繊維とを市販
の2軸スクリュ混練機などを用いて公知の方法で行なう
ことができる。
気相成長法炭素繊維は、混合前にターボミル粉砕機等を
用い、充分開繊すると樹脂との混合分散性が向上する。
用い、充分開繊すると樹脂との混合分散性が向上する。
樹脂によってはサイジング等の処理を施すことが好まし
い。PTFE等の特殊な樹脂に対しては、例えばホワイ
トオイルを用いてペースト状にし、このペーストに気相
成長法炭素繊維を混合することができる。
い。PTFE等の特殊な樹脂に対しては、例えばホワイ
トオイルを用いてペースト状にし、このペーストに気相
成長法炭素繊維を混合することができる。
気相成長法炭素繊維の混合率は、成形品中に3〜50重
量%になるようにする。3%未満では熱伝導度率を改善
できず、50%を超えると熱交換器材の物性が低下し、
運転中に熱交換膜や板の亀裂漏洩等のトラブルを引き起
こすので好ましくない。熱伝導度を向上させ、かつ機械
的物性を確保するのに特に好ましいのは7〜35重量%
である。
量%になるようにする。3%未満では熱伝導度率を改善
できず、50%を超えると熱交換器材の物性が低下し、
運転中に熱交換膜や板の亀裂漏洩等のトラブルを引き起
こすので好ましくない。熱伝導度を向上させ、かつ機械
的物性を確保するのに特に好ましいのは7〜35重量%
である。
気相成長法炭素繊維と樹脂とを混合して成型する方法は
、熱可塑性樹脂の場合は、通常の加熱押出し法により、
板状、平膜状、管状、中空糸状等に成形できる。熱硬化
性樹脂の場合は、樹脂液を該炭素繊維に含浸させて圧縮
成型法で板状または平膜状に加熱硬化させる方法、もし
くはこれらを何枚も加圧積層する方法でもよい。PTF
Eは、溶融粘度が異常に高いので、気相成長法炭素繊維
を混合した該ペーストをグイから中空糸状、管状、平膜
状、板状等に押出して、その後320℃程度でペースト
化剤を除去して焼結する方法で成形できる。
、熱可塑性樹脂の場合は、通常の加熱押出し法により、
板状、平膜状、管状、中空糸状等に成形できる。熱硬化
性樹脂の場合は、樹脂液を該炭素繊維に含浸させて圧縮
成型法で板状または平膜状に加熱硬化させる方法、もし
くはこれらを何枚も加圧積層する方法でもよい。PTF
Eは、溶融粘度が異常に高いので、気相成長法炭素繊維
を混合した該ペーストをグイから中空糸状、管状、平膜
状、板状等に押出して、その後320℃程度でペースト
化剤を除去して焼結する方法で成形できる。
本発明の成形品の形態は、平膜状、板状、平膜を積層し
た板状、中空管状、中空糸状、ハニカム状等であり、中
空管状にフィンの突起を有するもの、中空管や中空糸が
互いに密着した構造を有するものでもよい。該成形品の
厚みや長さの上限は特にないが、−船釣に成型機で成形
できる仕様の限界、または経済的、効率的に取扱いの可
能な範囲から適宜決定される。一般に成形品の厚みの下
限は50μmであり、これ以下になると機械的強度を維
持するのが困難になる。
た板状、中空管状、中空糸状、ハニカム状等であり、中
空管状にフィンの突起を有するもの、中空管や中空糸が
互いに密着した構造を有するものでもよい。該成形品の
厚みや長さの上限は特にないが、−船釣に成型機で成形
できる仕様の限界、または経済的、効率的に取扱いの可
能な範囲から適宜決定される。一般に成形品の厚みの下
限は50μmであり、これ以下になると機械的強度を維
持するのが困難になる。
本発明によれば、極細の気相成長法炭素繊維を熱可塑性
樹脂または熱硬化性樹脂に混合し、複合化することによ
って、炭素繊維間の接触と近接効果で、熱伝導度が大で
、かつ繊維補強による機械的強度大なる熱交換器用成形
品を得ることができる。また薄膜化も可能なので、平膜
をgi層化したり、または中空糸状にすることによって
、熱交換器のサイズ当たり伝熱面積を著しく大きくでき
、熱交換器の小型化または設置台数の大幅減少が可能と
なる。
樹脂または熱硬化性樹脂に混合し、複合化することによ
って、炭素繊維間の接触と近接効果で、熱伝導度が大で
、かつ繊維補強による機械的強度大なる熱交換器用成形
品を得ることができる。また薄膜化も可能なので、平膜
をgi層化したり、または中空糸状にすることによって
、熱交換器のサイズ当たり伝熱面積を著しく大きくでき
、熱交換器の小型化または設置台数の大幅減少が可能と
なる。
また、本発明による熱交換器は、機械的な強度が大きい
ので、多管式熱交換として使う場合の管内流速を大きく
とることができ、このためスケール等の沈着を抑制でき
るほか、管は可撓性を有するので複雑な形状に曲げて使
用することもできるなど非常に有用である。本発明によ
る熱交換器は、耐圧、軽量、耐薬品性の特徴を生かし、
例えば自動車用ラジェターのフィン、家庭用クーラーの
熱交換器、工業用塔槽内の熱交換器などに有用に用いる
ことができる。
ので、多管式熱交換として使う場合の管内流速を大きく
とることができ、このためスケール等の沈着を抑制でき
るほか、管は可撓性を有するので複雑な形状に曲げて使
用することもできるなど非常に有用である。本発明によ
る熱交換器は、耐圧、軽量、耐薬品性の特徴を生かし、
例えば自動車用ラジェターのフィン、家庭用クーラーの
熱交換器、工業用塔槽内の熱交換器などに有用に用いる
ことができる。
以下、本発明の効果を実施例をもって具体的に詳述する
。実施例中、中空糸の形状、内径、膜厚およびシートの
膜厚は、プロファイルプロジェクタ6C−2(日本光学
社!!りで断面を測定した結果による。耐圧強度は、中
空糸を5craに切断し50本を束ねて内B 250
mm、、長さ4cmのアクリル製カラムに詰めた後両端
をエポキシ樹脂で接着固定し、中空糸の両端を5Nlず
つ切り落とし両端開放のモジュールを作った。この両端
から常温の水を圧入し、中空糸が破裂したときの水の導
入圧を測定し耐圧強度とした。
。実施例中、中空糸の形状、内径、膜厚およびシートの
膜厚は、プロファイルプロジェクタ6C−2(日本光学
社!!りで断面を測定した結果による。耐圧強度は、中
空糸を5craに切断し50本を束ねて内B 250
mm、、長さ4cmのアクリル製カラムに詰めた後両端
をエポキシ樹脂で接着固定し、中空糸の両端を5Nlず
つ切り落とし両端開放のモジュールを作った。この両端
から常温の水を圧入し、中空糸が破裂したときの水の導
入圧を測定し耐圧強度とした。
熱伝導度は、各実験陽の中空糸を10鶴ずつサンプリン
グし、中空糸を繊維軸に沿って切り裂き開放後、平膜状
に熱セットし、測定用サンプルを調整した。この試料を
、熱定数測定装置TC−2000(真空理工社製)を用
い、比熱容ff1cp(Joule/gk)と熱拡散率
ct (cJ/ s e c)をフラッシュ法で直接測
定し、別に測定した密度ρ(g/aj)から、熱伝導度
λ(W /’cm k )を2w (z −CI) ・
pで求め(k c a l / rd −h r ・’
C)に換算して示した。TC−2000による熱拡散率
の測定は非接触式で行ない、比熱は接触式で測定した。
グし、中空糸を繊維軸に沿って切り裂き開放後、平膜状
に熱セットし、測定用サンプルを調整した。この試料を
、熱定数測定装置TC−2000(真空理工社製)を用
い、比熱容ff1cp(Joule/gk)と熱拡散率
ct (cJ/ s e c)をフラッシュ法で直接測
定し、別に測定した密度ρ(g/aj)から、熱伝導度
λ(W /’cm k )を2w (z −CI) ・
pで求め(k c a l / rd −h r ・’
C)に換算して示した。TC−2000による熱拡散率
の測定は非接触式で行ない、比熱は接触式で測定した。
また、密度は密度勾配管法で測定した。
配向率は、走査型電子顕微鏡で押出し軸方向の断面を観
察し、同該軸方向に対し45℃以下の炭素繊維の本数を
全本数で除して求めた。
察し、同該軸方向に対し45℃以下の炭素繊維の本数を
全本数で除して求めた。
実施例1 (テスト陽1〜5)
蟻酸相対粘度6.0のナイロン66チップに、ターボミ
ルで開繊した気相成長法炭素繊維を、成形品中の混合率
が、2.5.5.10.30.50重量%になるように
仕込み、2軸のスクリュ押出し機で混練を行なった。混
線条件は、シリンダ温度290℃、シリンダヘッド温度
260℃にした。
ルで開繊した気相成長法炭素繊維を、成形品中の混合率
が、2.5.5.10.30.50重量%になるように
仕込み、2軸のスクリュ押出し機で混練を行なった。混
線条件は、シリンダ温度290℃、シリンダヘッド温度
260℃にした。
この押出し機から得た混合チップを溶融しながら紡糸原
液とし、紡口温度270℃、吐出圧10〜・15kg/
cJで、芯鞘紡口を使って芯部がら空気を270℃換算
で流速50m/分で吐出させ、鞘部から原液を9.0m
/分の速度で常温の空気中に下方に押出した。芯鞘紡口
は、紡口中心から、原液が吐出される鞘部孔の外壁面ま
での長さが2.5鶴、間該孔の内壁面までの長さが1.
51■、かつ空気吐出口の孔径0.7鶴のものを使った
。下方に押出した糸状物を、紡口より30cm下方の水
浴で冷却固定後、100℃の加熱ロールを2段通して乾
燥した。
液とし、紡口温度270℃、吐出圧10〜・15kg/
cJで、芯鞘紡口を使って芯部がら空気を270℃換算
で流速50m/分で吐出させ、鞘部から原液を9.0m
/分の速度で常温の空気中に下方に押出した。芯鞘紡口
は、紡口中心から、原液が吐出される鞘部孔の外壁面ま
での長さが2.5鶴、間該孔の内壁面までの長さが1.
51■、かつ空気吐出口の孔径0.7鶴のものを使った
。下方に押出した糸状物を、紡口より30cm下方の水
浴で冷却固定後、100℃の加熱ロールを2段通して乾
燥した。
このサンプルを採取し、中空糸の断面形状、熱伝導度、
耐圧強度を測定し第1表のNo、 1〜5の結果を得
た。配向率は、全サンプル20〜30%であった。走査
型電子顕微鏡で観察した気相法炭素繊維の直径のバラツ
キは、0.05〜0.1μmであり、その平均は0.0
7μm1アスペクト比は500であった。
耐圧強度を測定し第1表のNo、 1〜5の結果を得
た。配向率は、全サンプル20〜30%であった。走査
型電子顕微鏡で観察した気相法炭素繊維の直径のバラツ
キは、0.05〜0.1μmであり、その平均は0.0
7μm1アスペクト比は500であった。
実施例2 (テスト患6〜8)
PTFE (ポリフロンTFE、ダイキン社製)70%
、ホワイトオイル30%からなるペーストに、成形品中
の気相成長法炭素繊維が5.30.50%になるように
混合した。これを13kg/cnlでグイがら空中に押
出した。使用したグイは、芯鞘押出しグイで、グイ中心
から原液が吐出される鞘部孔の外壁面までの長さが3.
On+、間該孔の内壁面までの長さが2N、芯部の孔径
は1鰭であった。
、ホワイトオイル30%からなるペーストに、成形品中
の気相成長法炭素繊維が5.30.50%になるように
混合した。これを13kg/cnlでグイがら空中に押
出した。使用したグイは、芯鞘押出しグイで、グイ中心
から原液が吐出される鞘部孔の外壁面までの長さが3.
On+、間該孔の内壁面までの長さが2N、芯部の孔径
は1鰭であった。
空中に押出した糸状物を、320℃に加熱した50cm
のプレート上を通し、脱オイルと焼結を行なった後、ロ
ール間で20倍に冷延伸し、再び360℃のプレート上
を緊張をかけながら約10秒で通し、熱セントした。
のプレート上を通し、脱オイルと焼結を行なった後、ロ
ール間で20倍に冷延伸し、再び360℃のプレート上
を緊張をかけながら約10秒で通し、熱セントした。
このサンプルを採取し、中空糸の断面形状、熱伝導度、
耐圧強度を測定し、第1表のNo、 6〜8の結果を
得た。中空糸の内径は約600μm、厚み200μmで
約9 kg / ctAの耐圧強度を有していた。
耐圧強度を測定し、第1表のNo、 6〜8の結果を
得た。中空糸の内径は約600μm、厚み200μmで
約9 kg / ctAの耐圧強度を有していた。
熱伝導度および耐圧強度とも、比較例1のカーボンブラ
ックや比較例2の通常の炭素繊維を使ったものに較べ著
しく優れていた。走査型電子顕微鏡で観察した気相法炭
素繊維の直径のバラツキは、0.01〜0.05μmで
あり、その平均は0.03μm1アスペクト比は500
0であった。
ックや比較例2の通常の炭素繊維を使ったものに較べ著
しく優れていた。走査型電子顕微鏡で観察した気相法炭
素繊維の直径のバラツキは、0.01〜0.05μmで
あり、その平均は0.03μm1アスペクト比は500
0であった。
実施例3 (テスト阻9〜11)
アフロンCOP、C8Bペレット(4フッ化エチレン−
エチレン共重合体、旭硝子社製)に気相成長法炭素繊維
を成形品中の混合率が5.30.50%になるように仕
込んだ。これをヘンシェルミキサで1500rpm、5
分間乾式混合した後、1軸押出し機(KCK社製)に投
入し、シリンダ温度340℃、シリンダヘッド温度33
0℃で熔融した原液を実施例1の芯鞘紡口を用いて、芯
部がら空気を流速40m/分、鞘部から原液を流速9.
5m/分の条件で、空気中下方に押出し、20m/分で
巻取った。これを、140℃の熱ローラに10回巻き付
けながら2段で通し2倍に延伸後熱セットした。
エチレン共重合体、旭硝子社製)に気相成長法炭素繊維
を成形品中の混合率が5.30.50%になるように仕
込んだ。これをヘンシェルミキサで1500rpm、5
分間乾式混合した後、1軸押出し機(KCK社製)に投
入し、シリンダ温度340℃、シリンダヘッド温度33
0℃で熔融した原液を実施例1の芯鞘紡口を用いて、芯
部がら空気を流速40m/分、鞘部から原液を流速9.
5m/分の条件で、空気中下方に押出し、20m/分で
巻取った。これを、140℃の熱ローラに10回巻き付
けながら2段で通し2倍に延伸後熱セットした。
このサンプルを採取し、中空糸の断面形状、熱伝導度、
耐圧強度を測定し第1表の9〜11の結果を得た。中空
糸の内径は約300μm、厚み200μmで約10kg
/cI!の耐圧強度を有していた。
耐圧強度を測定し第1表の9〜11の結果を得た。中空
糸の内径は約300μm、厚み200μmで約10kg
/cI!の耐圧強度を有していた。
配向率は、全サンプルとも40〜50%であった。
熱伝導度および耐圧強度とも、比較例1のカーボンブラ
ンクや比較例2の通常の炭素繊維を使ったものに較べ著
しく優れていた。走査型電子顕微鏡で観察した気相法炭
素繊維の直径のバラツキは、0.1〜0.5μrrz’
sす、その平均は0.3μm、アスペクト比は2000
であった。
ンクや比較例2の通常の炭素繊維を使ったものに較べ著
しく優れていた。走査型電子顕微鏡で観察した気相法炭
素繊維の直径のバラツキは、0.1〜0.5μrrz’
sす、その平均は0.3μm、アスペクト比は2000
であった。
実施例4 (テストl1h12)
PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキ
ルビニルエーテル共重合体、グイキン社製)に気相成長
法炭素繊維を成形品中の割合が30%になるように仕込
み、ヘンシェルミキサで150Orpm、5分間乾式混
合した後、押出し機をシリンダ温度380℃、シリンダ
ヘッド温度330℃の条件に設定して、実施例3と同じ
条件で押出した。以後、実施例3と同一条件で処理し、
第1表のNo、12の結果を得た。中空糸の内径は25
0μm、厚み212μmで10.5 kg/cdの耐圧
強度を有していた。配向率は、40〜50%であった。
ルビニルエーテル共重合体、グイキン社製)に気相成長
法炭素繊維を成形品中の割合が30%になるように仕込
み、ヘンシェルミキサで150Orpm、5分間乾式混
合した後、押出し機をシリンダ温度380℃、シリンダ
ヘッド温度330℃の条件に設定して、実施例3と同じ
条件で押出した。以後、実施例3と同一条件で処理し、
第1表のNo、12の結果を得た。中空糸の内径は25
0μm、厚み212μmで10.5 kg/cdの耐圧
強度を有していた。配向率は、40〜50%であった。
熱伝導度−および耐圧強度とも、比較例1のカーボンブ
ラックや比較例20通常の炭素繊維を使ったものに較べ
著しく優れていた。走査型電子顕微鏡で観察した気相法
炭素繊維の直径のバラツキは、0.03〜0.05μm
で、アスペクト比は10.000であった。
ラックや比較例20通常の炭素繊維を使ったものに較べ
著しく優れていた。走査型電子顕微鏡で観察した気相法
炭素繊維の直径のバラツキは、0.03〜0.05μm
で、アスペクト比は10.000であった。
実施例5
エポキシ樹脂AER−331(旭化成社製)の337.
5g、硬化剤のジアミノジフェニルスルホン(東京化成
社製)の121.5gをアセトン41に熔解し、この溶
液に気相成長法炭素繊維、繊維p!!0.05μm1繊
維長20μmを51g混合して含浸させた。その後、8
0’Cで8時間かけてアセトンを完全に蒸発させてから
ニーダを使って常温で10分間混練して取出し、ホント
プレスで20θ℃で10分間予熱後、200”CT:2
00kg/cnの圧力でプレスし複合シートを得た。
5g、硬化剤のジアミノジフェニルスルホン(東京化成
社製)の121.5gをアセトン41に熔解し、この溶
液に気相成長法炭素繊維、繊維p!!0.05μm1繊
維長20μmを51g混合して含浸させた。その後、8
0’Cで8時間かけてアセトンを完全に蒸発させてから
ニーダを使って常温で10分間混練して取出し、ホント
プレスで20θ℃で10分間予熱後、200”CT:2
00kg/cnの圧力でプレスし複合シートを得た。
シート厚みは210μmであり、引張強度は923kg
/cnlで、熱伝導度は1.9kcaj!/m−hr・
℃であった。熱伝導度および引張強度とも、比較例3の
カーボンブラックや比較例4の通常の炭素繊維を使った
ものに較べ著しく優れていた。
/cnlで、熱伝導度は1.9kcaj!/m−hr・
℃であった。熱伝導度および引張強度とも、比較例3の
カーボンブラックや比較例4の通常の炭素繊維を使った
ものに較べ著しく優れていた。
比較例1
実施例2.3.4と同一条件で、気相成長法炭素繊維の
代わりにカーボンブランク(MONARCH700SB
LACKPEARLS700、粒子径18μm、キャボ
シュ社製)を混合し、中空繊維化し、物性を測定した結
果を第1表に示した。
代わりにカーボンブランク(MONARCH700SB
LACKPEARLS700、粒子径18μm、キャボ
シュ社製)を混合し、中空繊維化し、物性を測定した結
果を第1表に示した。
比較例2
実施例2.3.4と同一条件で、気相成長法炭素繊維の
代わりにアクリル系炭素繊維(ANKA−6000、繊
維長6龍、繊維径7μm、旭日本カーボンファイバー社
製)を切断したもの(繊維p!!s、sμm、繊維長1
.0龍)を混合し、中空繊維化し、物性を測定した結果
を第1表に記した。配向率は、全サンプルとも90〜1
00%であった。
代わりにアクリル系炭素繊維(ANKA−6000、繊
維長6龍、繊維径7μm、旭日本カーボンファイバー社
製)を切断したもの(繊維p!!s、sμm、繊維長1
.0龍)を混合し、中空繊維化し、物性を測定した結果
を第1表に記した。配向率は、全サンプルとも90〜1
00%であった。
比較例3 (テストNo、23)
気相法炭素繊維を成形品中の混合率が2.5重量%にな
るようにした以外の条件はすべて実施例1と同様にして
中空糸を得た。断面形状、熱伝導度、耐圧強度を測定し
、第1表のNo、23の結果を得た。耐圧強度は実施例
1のNo、 1〜5の場合より小であった。
るようにした以外の条件はすべて実施例1と同様にして
中空糸を得た。断面形状、熱伝導度、耐圧強度を測定し
、第1表のNo、23の結果を得た。耐圧強度は実施例
1のNo、 1〜5の場合より小であった。
比較例4
実施例5と同一条件で、気相成長法炭素繊維の代わりに
カーボンブラック(HMF)を混合し、シート化して物
性を測定した。
カーボンブラック(HMF)を混合し、シート化して物
性を測定した。
シート厚みは200μmであり、引張強度は600kg
/cdで、熱伝導度は1.1 k c a l / n
? ・hr・℃であった。
/cdで、熱伝導度は1.1 k c a l / n
? ・hr・℃であった。
比較例5
実施例5と同一条件で、気相成長法炭素繊維の代わりに
、ピッチ系炭素繊維を切断したもの(クレカチョップM
−1013,繊維径14.5μm。
、ピッチ系炭素繊維を切断したもの(クレカチョップM
−1013,繊維径14.5μm。
繊維長130μm、県別化学社製)を混合し、シート化
して物性を測定した。
して物性を測定した。
シートの厚みは219μmであり、引張強度は250k
g/−で、熱伝導度は0.8 k c a l / r
d −hr・℃であった。
g/−で、熱伝導度は0.8 k c a l / r
d −hr・℃であった。
第 1 表
Claims (1)
- (1)熱可塑性または熱硬化性の樹脂を基材とする成形
品中に気相成長法炭素繊維を3〜50重量%含有させた
ことを特徴とする炭素繊維含有熱交換器用成形品。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62285896A JPH01127322A (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 炭素繊維含有熱交換器用成形品 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62285896A JPH01127322A (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 炭素繊維含有熱交換器用成形品 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01127322A true JPH01127322A (ja) | 1989-05-19 |
Family
ID=17697422
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62285896A Pending JPH01127322A (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 炭素繊維含有熱交換器用成形品 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01127322A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02163137A (ja) * | 1988-12-16 | 1990-06-22 | Showa Denko Kk | 熱交換器用樹脂組成物 |
JPH04198224A (ja) * | 1990-11-26 | 1992-07-17 | Mitsubishi Kasei Corp | 炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物 |
JP2002326012A (ja) * | 2001-05-07 | 2002-11-12 | Matsushita Seiko Co Ltd | 除湿装置 |
JP2005147601A (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd | 放射状フィンを有する伝熱管 |
JP2007292436A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-11-08 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 熱交換器 |
JP2009065768A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Mirai Ind Co Ltd | 管用接続具 |
CN109898172A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-06-18 | 圣华盾防护科技股份有限公司 | 一种高强度纤维以及救生绳 |
-
1987
- 1987-11-12 JP JP62285896A patent/JPH01127322A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN109898172A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-06-18 | 圣华盾防护科技股份有限公司 | 一种高强度纤维以及救生绳 |
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