JPH0247347A - 炭素質繊維シート - Google Patents
炭素質繊維シートInfo
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- JPH0247347A JPH0247347A JP63197732A JP19773288A JPH0247347A JP H0247347 A JPH0247347 A JP H0247347A JP 63197732 A JP63197732 A JP 63197732A JP 19773288 A JP19773288 A JP 19773288A JP H0247347 A JPH0247347 A JP H0247347A
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Landscapes
- Nonwoven Fabrics (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ＥＭＩ材、帯電防止材、触媒担体、精密フィル
ター、炭素繊維−炭素複合材の中間材料等に使用される
炭素質繊維のシート、紙、フィルム等（これらを総称し
て本発明ではシートという）に関する。
ター、炭素繊維−炭素複合材の中間材料等に使用される
炭素質繊維のシート、紙、フィルム等（これらを総称し
て本発明ではシートという）に関する。
炭素質繊維シートとしては従来ＰＡＮ （ポリアクリロ
ニトリル）系やピッチ系の炭素繊維チョップをランダム
に薄く敷き、エポキシ樹脂などをバインダーにして結着
したもの、或は前記チョップにパルプなどを混合し、抄
造したものかある。
ニトリル）系やピッチ系の炭素繊維チョップをランダム
に薄く敷き、エポキシ樹脂などをバインダーにして結着
したもの、或は前記チョップにパルプなどを混合し、抄
造したものかある。
炭素繊！！（以下ＣＦという）には前記の外、気相法に
よるものがあり、この方法によると短時間に微細な繊維
を得ることができる。気相法のＣＦは電気伝導性、熱伝
導性、結晶性がよいなど優れた性質を有する。
よるものがあり、この方法によると短時間に微細な繊維
を得ることができる。気相法のＣＦは電気伝導性、熱伝
導性、結晶性がよいなど優れた性質を有する。
気相法炭素繊維（ＶＧＣＦという）についてもベーパー
にする試みかなされ１例えばＶＧＣＦに少量のフェノー
ル樹脂等のバインダーを加え、あるいはバルブを加え抄
造等によりシートにする方法が可能である。
にする試みかなされ１例えばＶＧＣＦに少量のフェノー
ル樹脂等のバインダーを加え、あるいはバルブを加え抄
造等によりシートにする方法が可能である。
（発明か解決しようとする課題）
ＣＦやＶＧＣＦを樹脂でシート化すると繊維か樹脂で覆
われて繊維の特徴が減殺され、特にＶＧＣＦでは結晶性
の良さか失われる。
われて繊維の特徴が減殺され、特にＶＧＣＦでは結晶性
の良さか失われる。
またパルプを添加してシートをつくる方法では。
熱処理により強度が大幅に低下すること、パルプは灰分
を多く含有しているので、これらは焼成或は黒鉛化した
高純度の炭素質シートを目的とする場合には具合が悪い
。
を多く含有しているので、これらは焼成或は黒鉛化した
高純度の炭素質シートを目的とする場合には具合が悪い
。
ＰＡＮ系やピッチ系のＣＦにＶＧＣＦを直接添加し、シ
ートにすることも考えられるが１両者は共に炭化したも
のであって、太さがオーダー的に異なるとともに両者と
も絡み付く性質にかけるため、うまくいかなかった。
ートにすることも考えられるが１両者は共に炭化したも
のであって、太さがオーダー的に異なるとともに両者と
も絡み付く性質にかけるため、うまくいかなかった。
本発明の目的はＣＦの特徴を生かし、高純度にして導電
性、熱伝導性および強度の高い炭素質繊維シートを提供
することにある。
性、熱伝導性および強度の高い炭素質繊維シートを提供
することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明はＣＦとりわけＶＧＣＦをシート化するに際し、
ＣＦ等の特徴を損なうことなく、ＣＦ等を結着し、かつ
それ自体も繊維状であるバインダーについて研究した結
果、フィブリル状ポリアクリロニトリル系（以下ＦＡＮ
という）繊維が有効であることの発見に基づいてなされ
たのである。
ＣＦ等の特徴を損なうことなく、ＣＦ等を結着し、かつ
それ自体も繊維状であるバインダーについて研究した結
果、フィブリル状ポリアクリロニトリル系（以下ＦＡＮ
という）繊維が有効であることの発見に基づいてなされ
たのである。
ＦＡＮ繊維はＰＡＮ或はその共重合体の繊維を通常湿式
磨砕で細く枝分かれさせたもので、通常直径０．１〜１
０４ｍ 、長さ５０〜Ｓｏｎ ｇ■程度のものである。
磨砕で細く枝分かれさせたもので、通常直径０．１〜１
０４ｍ 、長さ５０〜Ｓｏｎ ｇ■程度のものである。
使用に際してはヘンシェルミキサー等で解砕しておくこ
とが望ましい、この繊維は加熱していくと途中で部分的
に融着するが炭化して炭素繊維化する。
とが望ましい、この繊維は加熱していくと途中で部分的
に融着するが炭化して炭素繊維化する。
本発明はＣＦとこのＦＡＮ繊維との混合物を主成分とす
る炭素質繊維シートおよびこれを炭化あるいは黒鉛化し
た炭素質繊維シートである。
る炭素質繊維シートおよびこれを炭化あるいは黒鉛化し
た炭素質繊維シートである。
ＣＦとしてはＰＡＮ系、ピッチ系なども使用できるが、
好ましいのはＦＡＮとあまり大きさが異ならず、またシ
ートにした場合の柔軟性にも優れたＶＧＣＦである。勿
論、ＰＡＮ系等とＶＧＣＦの混合物も使用できる。ＰＡ
Ｎ系やピッチ系の場合は数ｃｍ以下程度のチョップにし
て使用する。
好ましいのはＦＡＮとあまり大きさが異ならず、またシ
ートにした場合の柔軟性にも優れたＶＧＣＦである。勿
論、ＰＡＮ系等とＶＧＣＦの混合物も使用できる。ＰＡ
Ｎ系やピッチ系の場合は数ｃｍ以下程度のチョップにし
て使用する。
ＶＧＣＦは例えば特公昭６２−２４２の方法によって得
られるものは長さ １ｍ口以下、直径１μ層以下であり
、多くは長さ５０〜ＳＯＯ終１．直径０．１〜０．５ｇ
ｍのものである。この繊維は生成した状態は綿状に集合
しているので使用に際してはヘンシェルミキサーで解砕
する。
られるものは長さ １ｍ口以下、直径１μ層以下であり
、多くは長さ５０〜ＳＯＯ終１．直径０．１〜０．５ｇ
ｍのものである。この繊維は生成した状態は綿状に集合
しているので使用に際してはヘンシェルミキサーで解砕
する。
本発明の炭素質繊維シートはこれらのＣＦにＶＡＮｍｌ
ｔＲを混合し、これを主体としてシート状にしたもので
、ＦＡＮ繊維の含有量は好ましくは３〜５０％（重量％
、以下同じ）である、３％未満ではＦＡＮのバインダー
としての効果が十分でなく、シートの強度が弱くなり、
また５０％を越えるとＣＦ、特にＶＧＣＦの優れた特性
の効果が小さくなるからである。そして特に好ましいの
は５０〜２０％である。その他必要により少量の樹脂等
のバインダーや添加剤を含有させることができる。
ｔＲを混合し、これを主体としてシート状にしたもので
、ＦＡＮ繊維の含有量は好ましくは３〜５０％（重量％
、以下同じ）である、３％未満ではＦＡＮのバインダー
としての効果が十分でなく、シートの強度が弱くなり、
また５０％を越えるとＣＦ、特にＶＧＣＦの優れた特性
の効果が小さくなるからである。そして特に好ましいの
は５０〜２０％である。その他必要により少量の樹脂等
のバインダーや添加剤を含有させることができる。
シートにする方法は、混合繊維を水中に分散し。
ミキサー等でよく混合し、抄造することが挙げられる。
その地温合繊維を乾式でシート状に熱ブレス成形するこ
とも可能である。シートは次に乾燥して製品となる。抄
造したシートは結着性をよくするため１８０〜２３０℃
で熱プレスすることが好ましい。この製品は導電性シー
トとして高温でない状態で使用に供することができる。
とも可能である。シートは次に乾燥して製品となる。抄
造したシートは結着性をよくするため１８０〜２３０℃
で熱プレスすることが好ましい。この製品は導電性シー
トとして高温でない状態で使用に供することができる。
しかし、多くの場合はこのシートを炭化あるいは黒鉛化
して製品とされる。炭化は３００℃位までは酸化性雰囲
気でも非酸化性雰囲気でもよいが、それ以上の温度は非
酸化性雰囲気で行う。３００℃位までを酸化性雰囲気て
行うとＦＡＮｍＭｉは不融化し、その後の加熱によりそ
のままの形で炭化する。不融化しない場合は１部融着は
するがその後の加熱により炭化し、大部分は繊維化する
。このシートにおいて融着する場合は勿論、不融化の場
合でもＩａ＃同志が接触している部分は不融化が進まず
融着が起こるので、繊維の絡み合った状態での結合が良
好となり、強度向上の効果をもたらす。
して製品とされる。炭化は３００℃位までは酸化性雰囲
気でも非酸化性雰囲気でもよいが、それ以上の温度は非
酸化性雰囲気で行う。３００℃位までを酸化性雰囲気て
行うとＦＡＮｍＭｉは不融化し、その後の加熱によりそ
のままの形で炭化する。不融化しない場合は１部融着は
するがその後の加熱により炭化し、大部分は繊維化する
。このシートにおいて融着する場合は勿論、不融化の場
合でもＩａ＃同志が接触している部分は不融化が進まず
融着が起こるので、繊維の絡み合った状態での結合が良
好となり、強度向上の効果をもたらす。
炭化温度は８００℃以上、好ましくは１０００℃以上。
黒鉛化温度２５００℃以上である。
本発明において、ＦＡＮがＣＦのバインダー的な作用を
するが、通常の液状バインダーと違って繊維であり、こ
れがＣＦ間に入り乱れて配列し。
するが、通常の液状バインダーと違って繊維であり、こ
れがＣＦ間に入り乱れて配列し。
かつＦＡＮ自体が結着しているので、シートとしての保
形性、強度か高まる。
形性、強度か高まる。
実施例Ｉ
ＦＡＮ繊＃Ｉ（旭化成■製、カシミロンＡｌＯ４、直径
０．１〜５ル麿、長さ１０〜５００ ＩＬｖ＋ ） ３
０ｇをヘンシェルミキサーて５分間乾式解砕し、これに
解砕したＶＧＣＦ （直径（１，２〜０．４ 繊維 、
長さ ５〜５０膳ａ）１７０ｇを添加、混合し、 １■
の隙間から振動させながら混合物を吐出させ、ステンレ
ス板上に厚さ １ｍｇ＋の積層物をつくる。
０．１〜５ル麿、長さ１０〜５００ ＩＬｖ＋ ） ３
０ｇをヘンシェルミキサーて５分間乾式解砕し、これに
解砕したＶＧＣＦ （直径（１，２〜０．４ 繊維 、
長さ ５〜５０膳ａ）１７０ｇを添加、混合し、 １■
の隙間から振動させながら混合物を吐出させ、ステンレ
ス板上に厚さ １ｍｇ＋の積層物をつくる。
積層後、２００℃、 １ｋｇ／ｃｒｎ’で圧接して厚さ
１５０ｕＬ■のシートとした。これを試料Ａとする。
１５０ｕＬ■のシートとした。これを試料Ａとする。
実施例２
ボールミルで３０分間解砕した以外は実施例１と同様に
してシートを得た。これを試料Ｂとする。
してシートを得た。これを試料Ｂとする。
実施例３
ヘンシェルミキサーで処理した実施例１と同じ混合物に
少量の界面活性剤（商品名リポノックス）を加え、水に
分散し、抄造して厚さ １５０ｇｍのシートをつくり、
２００℃、 １ｋｇ／ｃｒｎ’で熱圧接した。これを
試料Ｃとする。
少量の界面活性剤（商品名リポノックス）を加え、水に
分散し、抄造して厚さ １５０ｇｍのシートをつくり、
２００℃、 １ｋｇ／ｃｒｎ’で熱圧接した。これを
試料Ｃとする。
実施例４
混合物に２重量％のフェノール樹脂を含むエチルアルコ
ールを５重量％添加した外は実施例１と同しにしてシー
トを得た。これを試料りとする。
ールを５重量％添加した外は実施例１と同しにしてシー
トを得た。これを試料りとする。
実施例５〜１２
試料Ａ〜Ｄを夫々アルゴン雰囲気で１２００℃にて熱処
理し、シートを得た。これらを試料Ａ°〜Ｄ’ 、Ａ”
〜Ｄ”とする。
理し、シートを得た。これらを試料Ａ°〜Ｄ’ 、Ａ”
〜Ｄ”とする。
実施例１３〜１５
ＶＧＣＦの１／３をＰＡＮのＣＦ（直径フル層、長さ２
０μ口）で置き換え、実施例３と同じ方法でシートを得
た。またこれと同じシートを実施例５と同じに熱処理し
てシートを得た。これらを試料Ｆ、Ｆ’ 、Ｆ”とする
。
０μ口）で置き換え、実施例３と同じ方法でシートを得
た。またこれと同じシートを実施例５と同じに熱処理し
てシートを得た。これらを試料Ｆ、Ｆ’ 、Ｆ”とする
。
比較例１〜３
ＶＧＣＦにＦＡＮの代りに紙バルブ１０％を加え。
実施例３と同様にしてシートを得た。これを試料Ｇとす
る。Ｇと同じものを実施例５と同様に熱処理したシート
試料をＧ’ 、Ｇ”とする。
る。Ｇと同じものを実施例５と同様に熱処理したシート
試料をＧ’ 、Ｇ”とする。
以上の試料について引っ張り強度（ｇ／ｃｍ）を測定し
、また曲げたときのしなやかさを目視判定した。その結
果を第１表に示す。
、また曲げたときのしなやかさを目視判定した。その結
果を第１表に示す。
第 １ 表
実施例
Ｎｏ。
試料記号
強度
（ｇ／繊維）
しなやかさ８
Ａ′
Ａ”
Ｂ゛
Ｂ”
Ｃ゛
Ｃ″
Ｄ′
１４ Ｆ’ ５０
△１５ Ｆ”
４５ △比較例 Ｎｏ。
△１５ Ｆ”
４５ △比較例 Ｎｏ。
１ Ｇ コ
０ Δ２ Ｇ’
２０ Δ３
Ｇ” １５ △オ○
は間隔１０ｃｍのところを持って１８０度曲げたのち伸
ばす動作を１０回繰り返した時に何ら損傷なかったもの
。
０ Δ２ Ｇ’
２０ Δ３
Ｇ” １５ △オ○
は間隔１０ｃｍのところを持って１８０度曲げたのち伸
ばす動作を１０回繰り返した時に何ら損傷なかったもの
。
Δは少しの亀裂か入ったもの。
（発明の効果）
本発明の炭素質繊維シートは炭素繊維を結合しているも
のが４従来のように粉末や液状バインダーあるいはその
炭化物でなく、微細な繊維あるいは炭化物であるので、
繊維の絡み合い、結着性かよく、従って強度か高い、特
にＶＧＣＦでは繊維の太さがＦＡＮと大差がないため、
これらの効果が大きい、また炭化あるいは黒鉛化したシ
ートも高純度のものが得られ、電池の触媒担体等に使用
する場合に好ましい。
のが４従来のように粉末や液状バインダーあるいはその
炭化物でなく、微細な繊維あるいは炭化物であるので、
繊維の絡み合い、結着性かよく、従って強度か高い、特
にＶＧＣＦでは繊維の太さがＦＡＮと大差がないため、
これらの効果が大きい、また炭化あるいは黒鉛化したシ
ートも高純度のものが得られ、電池の触媒担体等に使用
する場合に好ましい。
Claims (4)
- （１） 炭素繊維とフィブリル状ポリアクリロニトリル
繊維を主成分とする炭素質繊維シート。 - （２） 第１項記載の炭素質繊維を焼成又は黒鉛化して
なる炭素質繊維シート。 - （３） フィブリル状ポリアクリロニトリル繊維が３〜
５０重量％である請求項１又は２記載の炭素質繊維シー
ト。 - （４） 炭素繊維が気相法による微細な炭素繊維である
請求項１〜３記載の炭素質繊維シート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63197732A JP2584497B2 (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 炭素質繊維シート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63197732A JP2584497B2 (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 炭素質繊維シート |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0247347A true JPH0247347A (ja) | 1990-02-16 |
| JP2584497B2 JP2584497B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=16379421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63197732A Expired - Lifetime JP2584497B2 (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 炭素質繊維シート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2584497B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004504688A (ja) * | 2000-04-17 | 2004-02-12 | テクニカル、ファイバー、プロダクツ、リミテッド | 導電性シート材料 |
| KR20170107480A (ko) * | 2015-01-28 | 2017-09-25 | 도레이 카부시키가이샤 | 다공질 탄소 시트 및 그의 전구체 섬유 시트 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5266773A (en) * | 1975-12-01 | 1977-06-02 | Toray Industries | Manufacture of carbon fiber mat |
| JPS52114778A (en) * | 1976-03-19 | 1977-09-26 | Toyo Boseki | Manufacture of carbonaceous fiber sheet |
| JPS61231251A (ja) * | 1985-04-08 | 1986-10-15 | 昭和電工株式会社 | 炭素繊維極薄シ−ト |
| JPS63182461A (ja) * | 1986-10-14 | 1988-07-27 | アメリカン・サイアナミド・カンパニー | 焼結されていない金属メッキされた不織繊維マツト |
-
1988
- 1988-08-08 JP JP63197732A patent/JP2584497B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
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| US20170373325A1 (en) * | 2015-01-28 | 2017-12-28 | Toray Industries, Inc. | Porous carbon sheet and precursor fiber sheet thereof |
| EP3252855A4 (en) * | 2015-01-28 | 2018-08-08 | Toray Industries, Inc. | Porous carbon sheet and precursor fiber sheet thereof |
| TWI670227B (zh) * | 2015-01-28 | 2019-09-01 | 日商東麗股份有限公司 | 多孔質碳片及其前驅物纖維片、以及多孔質碳片之製法 |
| US10957916B2 (en) | 2015-01-28 | 2021-03-23 | Toray Industries, Inc. | Porous carbon sheet and precursor fiber sheet thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2584497B2 (ja) | 1997-02-26 |
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