JPH0314665A - 炭素繊維製高密度フェルトとその製造方法 - Google Patents
炭素繊維製高密度フェルトとその製造方法Info
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- JPH0314665A JPH0314665A JP14865389A JP14865389A JPH0314665A JP H0314665 A JPH0314665 A JP H0314665A JP 14865389 A JP14865389 A JP 14865389A JP 14865389 A JP14865389 A JP 14865389A JP H0314665 A JPH0314665 A JP H0314665A
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- 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、高温熱処理時の断熱材、緩衝材や２次電池電
極用材料等として好適な炭素繊維製高密度フェルトとそ
の製造方法に関する。
極用材料等として好適な炭素繊維製高密度フェルトとそ
の製造方法に関する。
［従来の技術と発明が解決しようとする課題］炭素繊維
製フェルトは、高温における耐熱性、断熱性等に優れて
いるため、セラミックス焼成炉、真空蒸着炉、半導体単
結晶成長炉等の高温炉等における断熱材等として使用さ
れている。この炭素繊維製フェルトには、短時間での昇
降温、消費電力の節減、設備の小型化等を図るため、断
熱性、機械的強度及び耐久性が要求される。一方、第１
図に示すように、高温炉における断熱性能の指標である
熱伝導率λと炭素繊維製フェルトの嵩密度ρとの関係は
、密接な相関があり、通常、高温領域においては、嵩密
度ρが大きくなるにつれて、熱伝導率λが小さくなり、
低温領域においては、嵩密度ρが小さくなるにつれて、
熱伝導率λが小さくなる。また炭素繊維製フェルトの厚
みが大きい程、断熱性が大きくなる。
製フェルトは、高温における耐熱性、断熱性等に優れて
いるため、セラミックス焼成炉、真空蒸着炉、半導体単
結晶成長炉等の高温炉等における断熱材等として使用さ
れている。この炭素繊維製フェルトには、短時間での昇
降温、消費電力の節減、設備の小型化等を図るため、断
熱性、機械的強度及び耐久性が要求される。一方、第１
図に示すように、高温炉における断熱性能の指標である
熱伝導率λと炭素繊維製フェルトの嵩密度ρとの関係は
、密接な相関があり、通常、高温領域においては、嵩密
度ρが大きくなるにつれて、熱伝導率λが小さくなり、
低温領域においては、嵩密度ρが小さくなるにつれて、
熱伝導率λが小さくなる。また炭素繊維製フェルトの厚
みが大きい程、断熱性が大きくなる。
また炭素繊維製フェルトは電気伝導性にも優れるため、
Ｎａ−Ｓ型等の２次電池の電極用材料への適用が検討さ
れている。この電極用材料には、電気活性点を多くした
り、所定の反発力を必要とする等の理由から０．１ｇ／
ｃｍ３以上の嵩密度を有する炭素繊維製フェルトが望ま
しいとされている。
Ｎａ−Ｓ型等の２次電池の電極用材料への適用が検討さ
れている。この電極用材料には、電気活性点を多くした
り、所定の反発力を必要とする等の理由から０．１ｇ／
ｃｍ３以上の嵩密度を有する炭素繊維製フェルトが望ま
しいとされている。
上記の点に鑑み、（１）炭素繊維フェルトに炭化又は黒
鉛化可能な樹脂を含浸させ、含浸フェルトをマンドレル
に巻き付け、巻回物の外周に薄い鋼板を装着し・た後、
ベルト等により締め付けて積層圧縮しつつ所望の厚さと
嵩密度をもつ中空円筒状成形物とし、次いで戊形物を炭
化又は黒鉛化処理する成形断熱材の製造方法が提案され
ている（特公昭５０−！１５９３０号公報参照）。
鉛化可能な樹脂を含浸させ、含浸フェルトをマンドレル
に巻き付け、巻回物の外周に薄い鋼板を装着し・た後、
ベルト等により締め付けて積層圧縮しつつ所望の厚さと
嵩密度をもつ中空円筒状成形物とし、次いで戊形物を炭
化又は黒鉛化処理する成形断熱材の製造方法が提案され
ている（特公昭５０−！１５９３０号公報参照）。
しかしながら、この方法では、嵩密度を大きくするため
、樹脂含浸工程、圧縮工程及び乾燥硬化工程を必要とす
る。従って、作業工程が多くなると共に、粘着性を有す
る樹脂を使用するので作業性が低下する。しかも、圧縮
成形しているため、均一性、弾力性及び緩衝性に乏しく
、加工時や炉内への取付時に欠損したりする。さらには
、嵩密度が厚み方向に一定であるため、高温炉における
断熱性能が十分でない。
、樹脂含浸工程、圧縮工程及び乾燥硬化工程を必要とす
る。従って、作業工程が多くなると共に、粘着性を有す
る樹脂を使用するので作業性が低下する。しかも、圧縮
成形しているため、均一性、弾力性及び緩衝性に乏しく
、加工時や炉内への取付時に欠損したりする。さらには
、嵩密度が厚み方向に一定であるため、高温炉における
断熱性能が十分でない。
また上記の樹脂含浸工程、圧縮工程及び乾燥硬化工程を
経て、シート状又は断面湾曲状炭素繊維製フェルトを作
製すると、弾力性及び緩衝性に乏しいため、炭素繊維製
フェルトの端面を接合させて炉内に取付ける際、接合面
における密着性が十分でなく、断熱性が低下するという
問題がある。
経て、シート状又は断面湾曲状炭素繊維製フェルトを作
製すると、弾力性及び緩衝性に乏しいため、炭素繊維製
フェルトの端面を接合させて炉内に取付ける際、接合面
における密着性が十分でなく、断熱性が低下するという
問題がある。
さらには、加工又は使用時に、含浸樹脂に起因して粉が
発生し、高温炉内の被加熱処理物を汚染する虞がある。
発生し、高温炉内の被加熱処理物を汚染する虞がある。
一方、（２）樹脂を含浸することなく、機械的に接合し
炭素繊維製フェルト単体では、嵩密度が小さく高温での
断熱性が悪く高温炉用断熱材として適さないばかりか、
フェルト自体の機械的強度が小さく自己保形性がないた
め取扱いに支障が生じる。また嵩密度の大きい炭素繊維
製フェルトも提供されているが、厚みが小さく、特に高
温炉や真空炉への取付に支障が生じる。すなわち、炭素
繊維化可能なフェノール樹脂繊維を出発原料としたフェ
ルトでは、厚みｔ ｍ ３ ｍｍでは、嵩密度が小さく
、フェルトの機械的強度が弱いので、基布を用いる必要
がある。また厚み５〜７Ｍ程度のフェルトでは、炭化処
理したもので、無荷重時の嵩密度が、通常、０．１ｇ／
ａＪ程度と低い上に、厚みが小さい。しかも黒鉛化処理
すると更に嵩密度が小さくなり、断熱性が低下する。す
なわち、厚みが１０ｍｍ以上のフェルトでは、黒鉛化し
たもので通常嵩密度０．０８ｇ／ａＪ程度に低下する。
炭素繊維製フェルト単体では、嵩密度が小さく高温での
断熱性が悪く高温炉用断熱材として適さないばかりか、
フェルト自体の機械的強度が小さく自己保形性がないた
め取扱いに支障が生じる。また嵩密度の大きい炭素繊維
製フェルトも提供されているが、厚みが小さく、特に高
温炉や真空炉への取付に支障が生じる。すなわち、炭素
繊維化可能なフェノール樹脂繊維を出発原料としたフェ
ルトでは、厚みｔ ｍ ３ ｍｍでは、嵩密度が小さく
、フェルトの機械的強度が弱いので、基布を用いる必要
がある。また厚み５〜７Ｍ程度のフェルトでは、炭化処
理したもので、無荷重時の嵩密度が、通常、０．１ｇ／
ａＪ程度と低い上に、厚みが小さい。しかも黒鉛化処理
すると更に嵩密度が小さくなり、断熱性が低下する。す
なわち、厚みが１０ｍｍ以上のフェルトでは、黒鉛化し
たもので通常嵩密度０．０８ｇ／ａＪ程度に低下する。
このことは、炭化又は黒鉛化時に重量減少が大きいこと
と反応熱が大きいことに起因していると推測される。こ
れらの炭素繊維製フェルトは、いずれも嵩密度及び厚み
が小さいため、高温炉等での断熱性を確保するには大型
炉等への取付に複数のフェルトを使用する必要があり、
取付作業が煩雑化する等の問題がある。
と反応熱が大きいことに起因していると推測される。こ
れらの炭素繊維製フェルトは、いずれも嵩密度及び厚み
が小さいため、高温炉等での断熱性を確保するには大型
炉等への取付に複数のフェルトを使用する必要があり、
取付作業が煩雑化する等の問題がある。
また炭素繊維素材であるレーヨンやポリアクリロニトリ
ル繊維を二一ドリングすると、炭素繊維化前のフェルト
の嵩密度は大きくなるものの、炭化及び黒鉛化に際して
、重量が著しく減少し、密度が大幅に低下する。また得
られた炭素繊維製フェルトは機械的強度が弱く、腰割れ
を生じ脆いものとなり、耐久性が十分でない。
ル繊維を二一ドリングすると、炭素繊維化前のフェルト
の嵩密度は大きくなるものの、炭化及び黒鉛化に際して
、重量が著しく減少し、密度が大幅に低下する。また得
られた炭素繊維製フェルトは機械的強度が弱く、腰割れ
を生じ脆いものとなり、耐久性が十分でない。
また嵩密度を高めるため、得られた炭素繊維製フェルト
に樹脂を含浸させることも考えられるものの、この場合
、樹脂を均一に含浸させるのが困難であり、不均一な炭
素繊維製フェルトしか得られない。
に樹脂を含浸させることも考えられるものの、この場合
、樹脂を均一に含浸させるのが困難であり、不均一な炭
素繊維製フェルトしか得られない。
このように、従来の方法では、樹脂を含浸させることな
く、炭素繊維製フェルトの嵩密度及び厚みを大きくし、
断熱性、弾力性、緩衝性、機械的強度及び耐久性を高め
ることが困難であり、また中空円筒状断熱材の厚みが制
限される。従って、１つの炭素繊維製フェルトで断熱性
を確保することが困難である。
く、炭素繊維製フェルトの嵩密度及び厚みを大きくし、
断熱性、弾力性、緩衝性、機械的強度及び耐久性を高め
ることが困難であり、また中空円筒状断熱材の厚みが制
限される。従って、１つの炭素繊維製フェルトで断熱性
を確保することが困難である。
本発明の目的は、嵩密度が大きく、断熱性、緩衝性、弾
力性及び耐久性に優れる炭素繊維製高密度フェルトを提
供することにある。
力性及び耐久性に優れる炭素繊維製高密度フェルトを提
供することにある。
本発明の他の目的は、厚みが大きく、嵩密度が厚み方向
に分布していると共に、断熱性に優れる炭素繊維製高密
度フェルトを提供することにある。
に分布していると共に、断熱性に優れる炭素繊維製高密
度フェルトを提供することにある。
本発明の他の目的は、含浸樹脂工程を経ることなく、嵩
密度が大きく、断熱性、緩衝性、機械的強度、耐久性に
優れた炭素繊維製高密度フェルトの製造方法を提供する
ことにある。
密度が大きく、断熱性、緩衝性、機械的強度、耐久性に
優れた炭素繊維製高密度フェルトの製造方法を提供する
ことにある。
また本発明のさらに他の目的は、厚みが大きく、嵩密度
が分布した炭素繊維製フェルトを生産性及び作業性よく
製造できる炭素繊維製高密度フェルトの製造方法を提供
することにある。
が分布した炭素繊維製フェルトを生産性及び作業性よく
製造できる炭素繊維製高密度フェルトの製造方法を提供
することにある。
［発明の構成］
本発明は、焼成により長さ方向に収縮する高分子系繊維
を炭化及び／又は黒鉛化した炭素繊維と、他の炭素繊維
とがお互いに絡まっている混紡フェルトで構戊されてい
る、平均嵩密度が０．１ｇ／ｃｍ３以上の炭素繊維製高
密度フェルトにより、上記課題を解決するものである。
を炭化及び／又は黒鉛化した炭素繊維と、他の炭素繊維
とがお互いに絡まっている混紡フェルトで構戊されてい
る、平均嵩密度が０．１ｇ／ｃｍ３以上の炭素繊維製高
密度フェルトにより、上記課題を解決するものである。
また本発明は、炭素繊維、不溶融化処理したピッチ系繊
維、耐炎化処理したレーヨン系、ポリアクリロニトリル
系及びセルロース系繊維からなる群から選ばれた少なく
とも１つの繊維と、焼成により長さ方向に収縮し、かつ
炭化及び／又は黒鉛化する高分子系繊維とを混紡し、前
記繊維と前記高分子系繊維とを機械的に圧縮しつつ絡ま
せた後、焼成する炭素繊維製高密度フェルトの製造方法
により、上記課題を解決するものである。
維、耐炎化処理したレーヨン系、ポリアクリロニトリル
系及びセルロース系繊維からなる群から選ばれた少なく
とも１つの繊維と、焼成により長さ方向に収縮し、かつ
炭化及び／又は黒鉛化する高分子系繊維とを混紡し、前
記繊維と前記高分子系繊維とを機械的に圧縮しつつ絡ま
せた後、焼成する炭素繊維製高密度フェルトの製造方法
により、上記課題を解決するものである。
さらには、本発明は、炭素繊維、不溶融化処理したピッ
チ系繊維、耐炎化処理したレーヨン系、ポリアクリロニ
トリル系及びセルロース系繊維からなる群から選ばれた
少なくとも１つの繊維と、焼成により長さ方向に収縮し
、かつ炭化及び／又は黒鉛化する高分子系繊維とを混紡
し、前記繊維と前記亭分子系繊維とを機械的に圧縮しつ
つ絡ませて中空筒状フェルトを作製した後、焼成する中
空筒状炭素繊維製高密度フェルトの製造方法により、上
記課題を解決するものである。
チ系繊維、耐炎化処理したレーヨン系、ポリアクリロニ
トリル系及びセルロース系繊維からなる群から選ばれた
少なくとも１つの繊維と、焼成により長さ方向に収縮し
、かつ炭化及び／又は黒鉛化する高分子系繊維とを混紡
し、前記繊維と前記亭分子系繊維とを機械的に圧縮しつ
つ絡ませて中空筒状フェルトを作製した後、焼成する中
空筒状炭素繊維製高密度フェルトの製造方法により、上
記課題を解決するものである。
また本発明は、炭素繊維、不溶融化処理したピッチ系繊
維、耐炎化処理したレーヨン系、ポリアクリロニトリル
系及びセルロース系繊維からなる群から選ばれた少なく
とも１つの繊維と、焼成により長さ方向に収縮し、かつ
炭化及び／又は黒鉛化する高分子系繊維とを混紡し、前
記繊維と前記高分子系繊維とを機械的に圧縮しつつ絡ま
せて、互いに装着可能な複数の中空筒状フェルトを作製
し、上記複数の中空筒状フェルトを互いに装着した後、
焼成する中空筒状炭素繊維製高密度フェルトの製造方法
により、上記課題を解決するものである。
維、耐炎化処理したレーヨン系、ポリアクリロニトリル
系及びセルロース系繊維からなる群から選ばれた少なく
とも１つの繊維と、焼成により長さ方向に収縮し、かつ
炭化及び／又は黒鉛化する高分子系繊維とを混紡し、前
記繊維と前記高分子系繊維とを機械的に圧縮しつつ絡ま
せて、互いに装着可能な複数の中空筒状フェルトを作製
し、上記複数の中空筒状フェルトを互いに装着した後、
焼成する中空筒状炭素繊維製高密度フェルトの製造方法
により、上記課題を解決するものである。
なお、本明細書における用語の定義は次の通りである。
焼成により長さ方向に収縮し、かつ炭化及び／又は黒鉛
化する高分子系繊維は、耐炎化処理をし、または耐炎化
処理をしないで本発明に適用できるので、本明細書で高
分子系繊維というときは、両者を含むものとする。
化する高分子系繊維は、耐炎化処理をし、または耐炎化
処理をしないで本発明に適用できるので、本明細書で高
分子系繊維というときは、両者を含むものとする。
長さ方向に収縮するとは、繊維の軸方向に収縮すること
をいう。
をいう。
耐炎化処理とは、ピッチ系繊維以外の繊維を、例えば、
酸素存在下、２００〜４５０℃程度の温度で加熱して表
面に耐熱層を形成し、焼成時の溶融を防止する処理を言
う。不融化処理とは、例えば、ピッチ系繊維を、酸素存
在下、２００〜４５０℃程度の温度で加熱して表面に耐
熱層を形成し、焼成時の溶融を防止する処理を言う。
酸素存在下、２００〜４５０℃程度の温度で加熱して表
面に耐熱層を形成し、焼成時の溶融を防止する処理を言
う。不融化処理とは、例えば、ピッチ系繊維を、酸素存
在下、２００〜４５０℃程度の温度で加熱して表面に耐
熱層を形成し、焼成時の溶融を防止する処理を言う。
炭化とは、前記高分子系繊維やピッチ等を、例えば、４
５０〜１５００℃程度の温度で焼成処理することを言う
。黒鉛化とは、例えば１５００〜３０００℃程度の温度
で焼成処理することを言い、黒鉛の結晶構造を有してい
ないときでも黒鉛化の概念に含める。
５０〜１５００℃程度の温度で焼成処理することを言う
。黒鉛化とは、例えば１５００〜３０００℃程度の温度
で焼成処理することを言い、黒鉛の結晶構造を有してい
ないときでも黒鉛化の概念に含める。
本明細書では炭素繊維とは炭化又は黒鉛化された繊維を
言う。
言う。
本発明の炭素繊維製高密度フェルトは、焼成により長さ
方向に収縮する高分子系繊維を炭化及び／又は黒鉛化し
た炭素繊維と、他の炭素繊維とで構成されている。上記
高分子系炭素繊維は、焼成により長さ方向に収縮し、か
つ炭化及び／又は黒鉛化する材料を素材とするものであ
れば特に制限されない。高分子系炭素繊維としては、例
えば、延伸処理が施された熱収縮性ポリアクリロニトリ
ルやレーヨン等の高分子繊維や、明確な熱溶融点を有し
ない非溶融型繊維（例えばアラミド等）、熱硬化型繊維
（例えばエボキシ樹脂、ポリウレタン、ユリア樹脂等）
を素材とする炭素繊維であってもよいが、フェノール樹
脂系繊維を素材とする炭素繊維が好ましい。フェノール
樹脂系繊維を用いると、炭化及び／又は黒鉛化において
重量減少が少なく、収縮が大きいため、嵩密度の高い炭
素繊維製フェルトが得られる。フェノール樹脂系炭素繊
維としては、フェノール樹脂を素材とする繊維、例えば
ノボラック型フェノール樹脂からなるノボロイド繊維等
の炭素繊維が挙げられ、少なくとも一種使用される。な
お、高分子系炭素繊維は異種のものが併用されていても
よい。
方向に収縮する高分子系繊維を炭化及び／又は黒鉛化し
た炭素繊維と、他の炭素繊維とで構成されている。上記
高分子系炭素繊維は、焼成により長さ方向に収縮し、か
つ炭化及び／又は黒鉛化する材料を素材とするものであ
れば特に制限されない。高分子系炭素繊維としては、例
えば、延伸処理が施された熱収縮性ポリアクリロニトリ
ルやレーヨン等の高分子繊維や、明確な熱溶融点を有し
ない非溶融型繊維（例えばアラミド等）、熱硬化型繊維
（例えばエボキシ樹脂、ポリウレタン、ユリア樹脂等）
を素材とする炭素繊維であってもよいが、フェノール樹
脂系繊維を素材とする炭素繊維が好ましい。フェノール
樹脂系繊維を用いると、炭化及び／又は黒鉛化において
重量減少が少なく、収縮が大きいため、嵩密度の高い炭
素繊維製フェルトが得られる。フェノール樹脂系炭素繊
維としては、フェノール樹脂を素材とする繊維、例えば
ノボラック型フェノール樹脂からなるノボロイド繊維等
の炭素繊維が挙げられ、少なくとも一種使用される。な
お、高分子系炭素繊維は異種のものが併用されていても
よい。
他の炭素繊維としては、炭素繊維化可能な繊維を素材と
するものであれば特に制限されないが、例えば、ポリア
クリロニトリル、レーヨン、セルロース系繊維等の高分
子繊維、石油系ビマチ、石炭系ピッチ、液晶ピッチ等の
ピッチ系繊維を素材とする炭素繊維が例示され、一種又
は二種以上使用される。
するものであれば特に制限されないが、例えば、ポリア
クリロニトリル、レーヨン、セルロース系繊維等の高分
子繊維、石油系ビマチ、石炭系ピッチ、液晶ピッチ等の
ピッチ系繊維を素材とする炭素繊維が例示され、一種又
は二種以上使用される。
なお、上記高分子系炭素繊維及び他の炭素繊維は、例え
ば繊維径５〜３０μ量等適宜のものが使用できる。
ば繊維径５〜３０μ量等適宜のものが使用できる。
高分子系炭素繊維と他の炭素繊維とは、樹脂を含浸する
ことなく混紡されている。高分子系炭素繊維と他の炭素
繊維との混紡割合は、通常、高分子系炭素繊維／他の炭
素繊維−３／９７〜９２／８、好ましくは６／９４〜８
４／１６、更に好ましくは１４／８６〜６４／３６重量
％程度である。
ことなく混紡されている。高分子系炭素繊維と他の炭素
繊維との混紡割合は、通常、高分子系炭素繊維／他の炭
素繊維−３／９７〜９２／８、好ましくは６／９４〜８
４／１６、更に好ましくは１４／８６〜６４／３６重量
％程度である。
このような混紡フェルトで構威された炭素繊維製高密度
フェルトの嵩密度は、全体に亘り均一であってもよく、
分布していてもよい。炭素繊維製高密度フェルトの嵩密
度は、通常平均嵩密度が０．１ ｇ／ａＪ以上、好まし
くは０．１〜０．２ｇ／ｃｊ程度である。平均嵩密度が
０．１ｇ／ａＡ未満であると、高温域での断熱性が十分
でない。なお、嵩密度がフェルト全体に亘り一定である
場合、嵩密度は０．１ｇ／ｃｍ３以上であればよｋ）。
フェルトの嵩密度は、全体に亘り均一であってもよく、
分布していてもよい。炭素繊維製高密度フェルトの嵩密
度は、通常平均嵩密度が０．１ ｇ／ａＪ以上、好まし
くは０．１〜０．２ｇ／ｃｊ程度である。平均嵩密度が
０．１ｇ／ａＡ未満であると、高温域での断熱性が十分
でない。なお、嵩密度がフェルト全体に亘り一定である
場合、嵩密度は０．１ｇ／ｃｍ３以上であればよｋ）。
また嵩密度が分布している場合、平均嵩密度が０．１ｇ
／ａｊ以上であり、０．０５〜０．２０ｇ／ａＪの範囲
で分布していればよい。
／ａｊ以上であり、０．０５〜０．２０ｇ／ａＪの範囲
で分布していればよい。
なお、嵩密度が分布している場合、断熱性を大きくする
ため、厚み方向に連続的又は段階的に嵩密度が変化して
いるのが好ましい。この場合、嵩密度の分布は、高温炉
の温度等により決定できる。
ため、厚み方向に連続的又は段階的に嵩密度が変化して
いるのが好ましい。この場合、嵩密度の分布は、高温炉
の温度等により決定できる。
特に高温炉等への装着状態において、高温側から低温側
へ向って、嵩密度を連続的又は段階的に小さくした炭素
繊維製フェルトは、低温域及び高温域の全ての温度場に
おいて優れた断熱性を示す。
へ向って、嵩密度を連続的又は段階的に小さくした炭素
繊維製フェルトは、低温域及び高温域の全ての温度場に
おいて優れた断熱性を示す。
また嵩密度が分布した炭素繊維製フェルトは、嵩密度が
一定のフェルトよりも断熱性に優れるので、全体として
厚みを小さくすることができ経済的であると共に、熱容
量も小さくすることができる。
一定のフェルトよりも断熱性に優れるので、全体として
厚みを小さくすることができ経済的であると共に、熱容
量も小さくすることができる。
なお、炭素繊維製高密度フェルトの厚みは、上記と同様
に特に制限されないが、使用温度がｌ５００℃以上であ
る場合、厚み２０Ｍ以上であるのが好ましい。本発明の
炭素繊維製高密度フェルトは、１０間以上の厚みを有し
ていても無荷重時の嵩密度が、通常０．１ｇ／ｃｍ３以
上であり、１つのフ工ルトで優れた断熱性を確保するこ
とができる。また厚みが３ ｍｍ程度であっても、基布
を使用することなく実用上支障のない機械的強度を有し
ている。
に特に制限されないが、使用温度がｌ５００℃以上であ
る場合、厚み２０Ｍ以上であるのが好ましい。本発明の
炭素繊維製高密度フェルトは、１０間以上の厚みを有し
ていても無荷重時の嵩密度が、通常０．１ｇ／ｃｍ３以
上であり、１つのフ工ルトで優れた断熱性を確保するこ
とができる。また厚みが３ ｍｍ程度であっても、基布
を使用することなく実用上支障のない機械的強度を有し
ている。
炭素繊維製高密度フェルトの形状は用途に応じて適宜設
定できるが、断熱材等として使用するとき、板状又は中
空筒状であるのが好ましい。中空筒状炭素繊維製フェル
トは、四角形状等の多角形状、円筒状であってもよい。
定できるが、断熱材等として使用するとき、板状又は中
空筒状であるのが好ましい。中空筒状炭素繊維製フェル
トは、四角形状等の多角形状、円筒状であってもよい。
また炭素繊維製高密度フェルトは単一のフェルト層に限
らず嵩密度の異なる複数のフェルト層で構威されていて
もよい。
らず嵩密度の異なる複数のフェルト層で構威されていて
もよい。
本発明の炭素繊維製高密度フェルトは、次のようにして
製造することができる。すなわち、炭素繊維、不融化処
理したピッチ系繊維、耐炎化処理したレーヨン系、ポリ
アクリロニトリル系及びセルロース系繊維（以下、特に
断わりがない限り、炭素繊維と総称する）からなる群か
ら選ばれた少なくとも１つの繊維と、焼成により長さ方
向に収縮し、かつ炭化及び／又は黒鉛化する高分子系繊
維（以下、収縮性繊維という）とを混紡する混紡工程と
、混紡したウエブの前記繊維と前記収縮性繊維とを機械
的に圧縮しつつ絡ませる接合圧縮工程と、焼成工程とを
含む工程を経て製造できる。
製造することができる。すなわち、炭素繊維、不融化処
理したピッチ系繊維、耐炎化処理したレーヨン系、ポリ
アクリロニトリル系及びセルロース系繊維（以下、特に
断わりがない限り、炭素繊維と総称する）からなる群か
ら選ばれた少なくとも１つの繊維と、焼成により長さ方
向に収縮し、かつ炭化及び／又は黒鉛化する高分子系繊
維（以下、収縮性繊維という）とを混紡する混紡工程と
、混紡したウエブの前記繊維と前記収縮性繊維とを機械
的に圧縮しつつ絡ませる接合圧縮工程と、焼成工程とを
含む工程を経て製造できる。
混紡工程で使用される炭素繊維及び収縮性繊維としては
、前記例示の素材からなる繊維が使用される。収縮性繊
維を用いると、焼成工程で収縮性繊維が炭素ｗ４維と絡
み合った状態で収縮し、嵩密度が大きくなる。
、前記例示の素材からなる繊維が使用される。収縮性繊
維を用いると、焼成工程で収縮性繊維が炭素ｗ４維と絡
み合った状態で収縮し、嵩密度が大きくなる。
混紡工程での収縮性繊維と炭素繊維との混紡割合は、炭
化又は黒鉛化により重量が減少することを考慮して適宜
設定される。すなわち、混紡割合は、通常、収縮性繊維
／炭素繊維−５／９５〜９５／５、好ましくは１ ０／
９ ０〜９０／１０、更に好ましくは２ ５／７ ５〜
７ ５／２ ５重量％程度である。炭素繊維が５重量％
未満であると、収縮性繊維と混合して紡績用カー下で紡
出するとき、混紡の均整度がばらつき、かつ炭素繊維が
飛毛してしまう虞がある。また炭素繊維が９５重量％を
越えると嵩密度を高めることが困難である。上記範囲内
で混紡割合を調整すると、炭素繊維製フェルトの密度を
容易に制御できる。
化又は黒鉛化により重量が減少することを考慮して適宜
設定される。すなわち、混紡割合は、通常、収縮性繊維
／炭素繊維−５／９５〜９５／５、好ましくは１ ０／
９ ０〜９０／１０、更に好ましくは２ ５／７ ５〜
７ ５／２ ５重量％程度である。炭素繊維が５重量％
未満であると、収縮性繊維と混合して紡績用カー下で紡
出するとき、混紡の均整度がばらつき、かつ炭素繊維が
飛毛してしまう虞がある。また炭素繊維が９５重量％を
越えると嵩密度を高めることが困難である。上記範囲内
で混紡割合を調整すると、炭素繊維製フェルトの密度を
容易に制御できる。
なお、炭素繊維単独で炭素繊維製フェルトを作製すると
、剪断強度が小さいため、機械的接合圧縮工程で繊維の
切断が生じ易く、繊維同士の絡み合いや嵩密度を高める
のが困難である。
、剪断強度が小さいため、機械的接合圧縮工程で繊維の
切断が生じ易く、繊維同士の絡み合いや嵩密度を高める
のが困難である。
次いで、混紡繊維をシート状にした混紡ウエブ、又は複
数の混紡ウェプを積層した混紡ラップを形威した後、接
合圧縮工程で混紡ウエブ又は混紡ラップを機械的に接合
圧縮し、フェルトの嵩密度を大きくする。上記混紡ウエ
ブ、混紡ラップは、従来慣用の方法、例えば紡績用カー
ドを用いる方法等により作製できる。また混紡ウエブ及
び混紡ラップ中の繊維の配向方向は一方向に揃っていて
もよく、方向性がなくてもよい。
数の混紡ウェプを積層した混紡ラップを形威した後、接
合圧縮工程で混紡ウエブ又は混紡ラップを機械的に接合
圧縮し、フェルトの嵩密度を大きくする。上記混紡ウエ
ブ、混紡ラップは、従来慣用の方法、例えば紡績用カー
ドを用いる方法等により作製できる。また混紡ウエブ及
び混紡ラップ中の繊維の配向方向は一方向に揃っていて
もよく、方向性がなくてもよい。
上記機械的接合圧縮手段としては、混紡ウェブ又は混紡
ラップを縫合するステッチ法等であってもよいが、ニ一
ドルパンチ法が好ましい。ニ一ドルパンチ法によると、
炭素繊維と収縮性繊維とを機械的に均一に絡ませること
ができる。また単位面積当りに通過する二一ドルの本数
で表されるニードリングの針密度等を調整することによ
り、フェルトの圧縮度、嵩密度を、容易に制御すること
ができる。なお、混紡して機械的に接合圧縮すると、厚
みを薄くしても機械的強度が著しく低下することがない
。また本発明ではフェルトに樹脂を含浸させることなく
、機械的に接合圧縮して嵩密度を調整するので、作業性
を損うことがない。
ラップを縫合するステッチ法等であってもよいが、ニ一
ドルパンチ法が好ましい。ニ一ドルパンチ法によると、
炭素繊維と収縮性繊維とを機械的に均一に絡ませること
ができる。また単位面積当りに通過する二一ドルの本数
で表されるニードリングの針密度等を調整することによ
り、フェルトの圧縮度、嵩密度を、容易に制御すること
ができる。なお、混紡して機械的に接合圧縮すると、厚
みを薄くしても機械的強度が著しく低下することがない
。また本発明ではフェルトに樹脂を含浸させることなく
、機械的に接合圧縮して嵩密度を調整するので、作業性
を損うことがない。
上記接合圧縮工程では、板状に限らず、中空筒状フェル
トを作製するのが好ましい。中空筒状フェルトは、例え
ば、混紡ウエブ又は混紡ラップを針刺機の円筒状ベット
に巻き付け、ニードリングすることにより作製できる。
トを作製するのが好ましい。中空筒状フェルトは、例え
ば、混紡ウエブ又は混紡ラップを針刺機の円筒状ベット
に巻き付け、ニードリングすることにより作製できる。
また接合圧縮工程で嵩密度が分布した板状又は中空筒状
フェルトを得ることができる。例えば、フェルトが板状
であるときには、混紡割合が異なる複数の混紡ウエプ又
は混紡ラップを二一ドリングすることにより、段階的に
嵩密度が分布したフェルトを得ることができる。また同
じ混紡割合の混紡ウエプや混紡ラップであっても、複数
の混紡ウェブや混紡ラップを積層して二一ドリングする
際、厚み方向の二−ドリングの針密度を調整すると、上
層よりも下層の方が繊維の移行が多くなるので、厚み方
向に連続的又は段階的に嵩密度が分布したフェルトを得
ることができる。また二一ドリングの針密度を大きくす
ると、嵩密度は段階的分布から連続的分布に変化する。
フェルトを得ることができる。例えば、フェルトが板状
であるときには、混紡割合が異なる複数の混紡ウエプ又
は混紡ラップを二一ドリングすることにより、段階的に
嵩密度が分布したフェルトを得ることができる。また同
じ混紡割合の混紡ウエプや混紡ラップであっても、複数
の混紡ウェブや混紡ラップを積層して二一ドリングする
際、厚み方向の二−ドリングの針密度を調整すると、上
層よりも下層の方が繊維の移行が多くなるので、厚み方
向に連続的又は段階的に嵩密度が分布したフェルトを得
ることができる。また二一ドリングの針密度を大きくす
ると、嵩密度は段階的分布から連続的分布に変化する。
なお、板状フェルトは、通常５０ｍｍ程度までの厚みに
形成できる。
形成できる。
また嵩密度が分布した中空筒状のフェルトは、混紡割合
が同一又は異なる混紡ウエプ又は混紡ラップを針刺機の
円筒状ベットに巻き付け、積層して、ニードリングする
ことにより作製できる。なお、上記の方法で中空筒状フ
ェルトを作製すると、ニードリング時の繊維の移行方向
が一方向、すなわち中心方向であるため、厚み方向の嵩
密度は、中空筒状フェルトの内面側に近づくにつれて高
くなり、嵩密度が連続的又は段階的に変化する。特に混
紡ラップを用いると、前記収縮性繊維と炭素繊維との移
行に差異が生じる。すなわち、炭素繊維よりも収縮性繊
維の方が、一般に繊維強度が強く、厚さ方向に移行し易
いため、中空筒状フェルトのうち内面側に収縮性繊維が
多くなり、外面側に炭素繊維が多くなる。従って、中空
筒状フェルトのうち内面側の嵩密度が大きくなり、厚み
方向に嵩密度が変化したフェルトが得られる。
が同一又は異なる混紡ウエプ又は混紡ラップを針刺機の
円筒状ベットに巻き付け、積層して、ニードリングする
ことにより作製できる。なお、上記の方法で中空筒状フ
ェルトを作製すると、ニードリング時の繊維の移行方向
が一方向、すなわち中心方向であるため、厚み方向の嵩
密度は、中空筒状フェルトの内面側に近づくにつれて高
くなり、嵩密度が連続的又は段階的に変化する。特に混
紡ラップを用いると、前記収縮性繊維と炭素繊維との移
行に差異が生じる。すなわち、炭素繊維よりも収縮性繊
維の方が、一般に繊維強度が強く、厚さ方向に移行し易
いため、中空筒状フェルトのうち内面側に収縮性繊維が
多くなり、外面側に炭素繊維が多くなる。従って、中空
筒状フェルトのうち内面側の嵩密度が大きくなり、厚み
方向に嵩密度が変化したフェルトが得られる。
中空筒状フェルトの大きさは、特に制限されないが、中
空円筒状である場合、例えば、内径２０〜１５０００φ
凧、好ましくは２００〜３０００φ師程度、長さ３００
０ｍｍ以下である。また中空円筒状フェルトが１つの混
紡ラップで構威されている場合には、厚み５ ０ ｍｍ
程度までのフェルトを得ることができる。
空円筒状である場合、例えば、内径２０〜１５０００φ
凧、好ましくは２００〜３０００φ師程度、長さ３００
０ｍｍ以下である。また中空円筒状フェルトが１つの混
紡ラップで構威されている場合には、厚み５ ０ ｍｍ
程度までのフェルトを得ることができる。
また本発明の他の態様においては、収縮性繊維の収縮力
を利用して、厚み５ ０ ｍｍ以上の炭素繊維製フェル
トを容易に得ることができる。すなわち、上記と同様に
機械的に接合圧縮して、厚みが５０間以下の互いに装着
可能な複数の中空筒状フェルトを作製し、複数の中空筒
状フェルトを互いに装着した後、焼成すると、焼成時に
収縮性繊維が収縮するので、各中空筒状フェルトが積層
状態で互いに緊密に密着一体化し、厚みの大きな炭素繊
維製フェルトが得られる。なお、複数の中空筒状フェル
トは、互いに同軸状、例えば同心円状等に装着可能に形
成できる。上記収縮性繊維の収縮力を有効に作用させる
ため、装着した中空筒状フェルトの中空部に、該中空筒
状フェルトの内径に適合した外径を有する金属性又は炭
素質製の筒体を装着した状態で焼成するのが好ましい。
を利用して、厚み５ ０ ｍｍ以上の炭素繊維製フェル
トを容易に得ることができる。すなわち、上記と同様に
機械的に接合圧縮して、厚みが５０間以下の互いに装着
可能な複数の中空筒状フェルトを作製し、複数の中空筒
状フェルトを互いに装着した後、焼成すると、焼成時に
収縮性繊維が収縮するので、各中空筒状フェルトが積層
状態で互いに緊密に密着一体化し、厚みの大きな炭素繊
維製フェルトが得られる。なお、複数の中空筒状フェル
トは、互いに同軸状、例えば同心円状等に装着可能に形
成できる。上記収縮性繊維の収縮力を有効に作用させる
ため、装着した中空筒状フェルトの中空部に、該中空筒
状フェルトの内径に適合した外径を有する金属性又は炭
素質製の筒体を装着した状態で焼成するのが好ましい。
筒体を装着すると、筒体の外形に対応した中空部を有す
る中空筒状炭素繊維製フェルトが得られる。上記中空筒
状フェルトは少なくとも２層以上装着できる。
る中空筒状炭素繊維製フェルトが得られる。上記中空筒
状フェルトは少なくとも２層以上装着できる。
その際、嵩密度の異なる複数の中空筒状フェルトを用い
ると、嵩密度が厚み方向に変化した多層構造の中空筒状
積層体を容易に得ることができる。
ると、嵩密度が厚み方向に変化した多層構造の中空筒状
積層体を容易に得ることができる。
なお、焼成工程後の中空筒状炭素繊維製フェルトの厚み
及び密着度は、各中空筒状フェルトの収縮率を予め測定
し、該測定値に基づいて焼成前の中空筒状フェルトの厚
みを調整することにより容易に制御できる。
及び密着度は、各中空筒状フェルトの収縮率を予め測定
し、該測定値に基づいて焼成前の中空筒状フェルトの厚
みを調整することにより容易に制御できる。
そして、圧縮されたフェルトを焼成工程で焼成すること
により炭素繊維製高密度フェルトが得られる。焼成工程
での炭化及び黒鉛化は、通常、真空下又は不活性雰囲気
中で行なわれる。該不活性雰囲気の不活性ガスとしては
、窒素、ヘリウム、アルゴン等が例示される。なお、焼
成温度は、炭素繊維製高密度フェルトの用途などに応じ
て任意に設定でき、場合によっては、２ｏｏｏ℃以上の
温度で処理できる。
により炭素繊維製高密度フェルトが得られる。焼成工程
での炭化及び黒鉛化は、通常、真空下又は不活性雰囲気
中で行なわれる。該不活性雰囲気の不活性ガスとしては
、窒素、ヘリウム、アルゴン等が例示される。なお、焼
成温度は、炭素繊維製高密度フェルトの用途などに応じ
て任意に設定でき、場合によっては、２ｏｏｏ℃以上の
温度で処理できる。
なお、混紡フェルト及び炭素繊維製フェルトの厚みが大
きくなると、嵩密度が大きくなる傾向を示す。また収縮
性繊維と炭素繊維とを併用するので、焼成処理しても全
体としての重量減少が小ない。すなわち、収縮性繊維は
焼成に伴い重量が約３０〜５０％程度（未耐炎化処理繊
維で約５０％、耐炎化処理繊維で約３０％）減少するが
、炭素繊維が例えば炭化されたピッチ系炭素繊維である
場合、この炭化されたピッチ系炭素繊維は黒鉛化しても
重量が１０〜１５％程度しか減少しないので、全体とし
て重量の減少を抑制することができる。
きくなると、嵩密度が大きくなる傾向を示す。また収縮
性繊維と炭素繊維とを併用するので、焼成処理しても全
体としての重量減少が小ない。すなわち、収縮性繊維は
焼成に伴い重量が約３０〜５０％程度（未耐炎化処理繊
維で約５０％、耐炎化処理繊維で約３０％）減少するが
、炭素繊維が例えば炭化されたピッチ系炭素繊維である
場合、この炭化されたピッチ系炭素繊維は黒鉛化しても
重量が１０〜１５％程度しか減少しないので、全体とし
て重量の減少を抑制することができる。
重量の減少を小さくするには、予め炭化又は黒鉛化され
た炭素繊維を用いるのが好ましい。
た炭素繊維を用いるのが好ましい。
また焼成工程を経ても嵩密度が低下せず、むしろ太き《
なるのは、焼成工程で収縮性繊維が収縮しながら炭素繊
維化するため、他の炭素繊維を引き締めるように働くた
めと考えられる。
なるのは、焼成工程で収縮性繊維が収縮しながら炭素繊
維化するため、他の炭素繊維を引き締めるように働くた
めと考えられる。
ＣＲ明の効果コ
以上のように、（１）本発明の炭素繊維製高密度フェル
トによれば、焼成により長さ方向に収縮する高分子系繊
維を炭化及び／又は黒鉛化した炭素繊維と、他の炭素繊
維とがお互いに絡まっている混紡フェルトで構成されて
いると共に、平均嵩密度が０．１ｇ／ａ＋！以上と嵩密
度が大きいので、断熱性、緩衝性、弾力性及び耐久性に
優れている。
トによれば、焼成により長さ方向に収縮する高分子系繊
維を炭化及び／又は黒鉛化した炭素繊維と、他の炭素繊
維とがお互いに絡まっている混紡フェルトで構成されて
いると共に、平均嵩密度が０．１ｇ／ａ＋！以上と嵩密
度が大きいので、断熱性、緩衝性、弾力性及び耐久性に
優れている。
また高分子系炭素繊維と他の炭素繊維との混紡フェルト
で構成されているので、混紡割合が同じ複数の混紡ウエ
ブを積層したり、混紡割合の異なる複数の混紡ウエブを
積層して繊維を絡ませると、厚みを大きくできると共に
、嵩密度を厚み方向に分布させることができ、断熱性に
優れている。
で構成されているので、混紡割合が同じ複数の混紡ウエ
ブを積層したり、混紡割合の異なる複数の混紡ウエブを
積層して繊維を絡ませると、厚みを大きくできると共に
、嵩密度を厚み方向に分布させることができ、断熱性に
優れている。
（２）本発明の炭素繊維製高密度フェルトの製造方法に
よれば、炭素繊維と、収縮性繊維とを混紡し、前記炭素
繊維と収縮性繊維とを機械的に圧縮しつつ絡ませた後、
焼成するので、含浸樹脂工程を経ることなく、嵩密度が
大きく、断熱性、緩衝性、機械的強度、耐久性に優れた
炭素繊維製高密度フェルトが得られる。その際、混紡割
合が異なる複数の混紡ウエブを積層したラップを機械的
に接合圧縮すると、嵩密度が分布した炭素繊維製フェル
トが得られる。また上記と同様にして中空筒状フェルト
を作製した後、焼成すると、含浸樹脂工程を経ることな
く、嵩密度が大きく、断熱性、緩衝性、機械的強度、耐
久性に優れた中空筒状の炭素繊維製高密度フェルトを得
ることができる。
よれば、炭素繊維と、収縮性繊維とを混紡し、前記炭素
繊維と収縮性繊維とを機械的に圧縮しつつ絡ませた後、
焼成するので、含浸樹脂工程を経ることなく、嵩密度が
大きく、断熱性、緩衝性、機械的強度、耐久性に優れた
炭素繊維製高密度フェルトが得られる。その際、混紡割
合が異なる複数の混紡ウエブを積層したラップを機械的
に接合圧縮すると、嵩密度が分布した炭素繊維製フェル
トが得られる。また上記と同様にして中空筒状フェルト
を作製した後、焼成すると、含浸樹脂工程を経ることな
く、嵩密度が大きく、断熱性、緩衝性、機械的強度、耐
久性に優れた中空筒状の炭素繊維製高密度フェルトを得
ることができる。
（３）本発明の他の炭素繊維製高密度フェルトの製造方
法によれば、炭素繊維と収縮性繊維とを混紡し、前記炭
素繊維と収縮性繊維とを機械的に圧縮しつつ絡ませて、
互いに装着可能な複数の中空筒状フェルトを作製し、上
記複数の中空筒状フェルトを互いに装着した後、焼成す
るので、嵩密度及び厚みの大きな炭素繊維製フェルトを
生産性及び作業性よく製造できる。その際、嵩密度の異
なる複数の中空筒状フェルトを用いると、嵩密度が分布
した炭素繊維製フェルトが得られる。
法によれば、炭素繊維と収縮性繊維とを混紡し、前記炭
素繊維と収縮性繊維とを機械的に圧縮しつつ絡ませて、
互いに装着可能な複数の中空筒状フェルトを作製し、上
記複数の中空筒状フェルトを互いに装着した後、焼成す
るので、嵩密度及び厚みの大きな炭素繊維製フェルトを
生産性及び作業性よく製造できる。その際、嵩密度の異
なる複数の中空筒状フェルトを用いると、嵩密度が分布
した炭素繊維製フェルトが得られる。
［実施例］
以下に、実施例に基づいて、本発明をより詳細に説明す
る。
る。
実施例１
ピッチ系炭素繊維（直径１３μ、比重１．６５、引張強
度７０ｋｇ／ｍｊ、引張弾性率３ ． ５ ｔｏｎ
／ ｍ｛）５０重量％と、フェノール樹脂系繊維（日本
力イノール社製、商品名力イノール、直径ｌ４μ−、比
重１，２７、引張強度１７．５ｋｇ／＋ｎ＋ｆｌ、引張
弾性率３ ５ ０ ｋｇ／ｍｍ） ５ ０重量％とを混
紡した。
度７０ｋｇ／ｍｊ、引張弾性率３ ． ５ ｔｏｎ
／ ｍ｛）５０重量％と、フェノール樹脂系繊維（日本
力イノール社製、商品名力イノール、直径ｌ４μ−、比
重１，２７、引張強度１７．５ｋｇ／＋ｎ＋ｆｌ、引張
弾性率３ ５ ０ ｋｇ／ｍｍ） ５ ０重量％とを混
紡した。
次いで、紡績用カードを用いて混紡ラップを形成し、ニ
一ドルパンチにより、厚み約２ ０ ｍｍ ｓ嵩密度約
０．１３ｇ／ｃｍ３のフェルトを作製した。そして、不
活性雰囲気中、温度９５０℃で焼成し炭化したところ、
厚み約２０Ｍ１嵩密度０．１６ｇ／ｃｍ３の炭素繊維製
フェルトが得られた。
一ドルパンチにより、厚み約２ ０ ｍｍ ｓ嵩密度約
０．１３ｇ／ｃｍ３のフェルトを作製した。そして、不
活性雰囲気中、温度９５０℃で焼成し炭化したところ、
厚み約２０Ｍ１嵩密度０．１６ｇ／ｃｍ３の炭素繊維製
フェルトが得られた。
また上記炭化の後、不活性雰囲気中、温度２０００℃で
焼成して黒鉛化したところ、厚み約２０ｎｖｎ，嵩密度
０．１４ｇ／ｃｊの炭素繊維製フェルトが得られた。
焼成して黒鉛化したところ、厚み約２０ｎｖｎ，嵩密度
０．１４ｇ／ｃｊの炭素繊維製フェルトが得られた。
実施例２
実施例１のピッチ系繊維５０重量％及びフェノール樹脂
系繊維５０重量％からなる混紡ラップを用い実施例１と
同様にして目付７７０ｇ／ｒｎ’、厚み７ｍｍｓ嵩密度
０．１１ｇ／ｃＴＡの混紡フェルトを作製した。次いで
混紡フェルトを焼成して黒鉛化したところ目付５ ５
０ ｇ／ｒｎ”、厚み５ｒｗｎｓ嵩密度０．１１ｇ／ｃ
ｍ３の炭素繊維製フェルトが得られた。
系繊維５０重量％からなる混紡ラップを用い実施例１と
同様にして目付７７０ｇ／ｒｎ’、厚み７ｍｍｓ嵩密度
０．１１ｇ／ｃＴＡの混紡フェルトを作製した。次いで
混紡フェルトを焼成して黒鉛化したところ目付５ ５
０ ｇ／ｒｎ”、厚み５ｒｗｎｓ嵩密度０．１１ｇ／ｃ
ｍ３の炭素繊維製フェルトが得られた。
比較例１
実施例１のフェノール樹脂系繊維のみを用い、上記実施
例１及び実施例２と同様にして炭素繊維製フェルトを作
製したところ、炭化した炭素繊維製フェルトでは、厚み
約２０ｍｍで嵩密度０．０９ｇ ／ ａＪであり、黒鉛
化した炭素繊維製フェルトでは、厚み約２０ｎｖｎで嵩
密度０．０８ｇ／ａａであった。
例１及び実施例２と同様にして炭素繊維製フェルトを作
製したところ、炭化した炭素繊維製フェルトでは、厚み
約２０ｍｍで嵩密度０．０９ｇ ／ ａＪであり、黒鉛
化した炭素繊維製フェルトでは、厚み約２０ｎｖｎで嵩
密度０．０８ｇ／ａａであった。
そして、実施例１及び実施例２で得られた黒鉛化した炭
素繊維製フェルトを真空蒸着炉用ルツボ（温度１３００
℃）の断熱材として使用したところ、連続して３日間使
用しても、何ら変化がみられなかった。
素繊維製フェルトを真空蒸着炉用ルツボ（温度１３００
℃）の断熱材として使用したところ、連続して３日間使
用しても、何ら変化がみられなかった。
また実施例１で得られた黒鉛化した炭素繊維製フェルト
と比較例１で得られた黒鉛化した炭素繊維製フェルトと
の断熱性を上記真空蒸着炉に供給される電力供給量に基
づき評価したところ、実施例１の炭素繊維製フェルトを
用いた方が比較例１の炭素繊維製フェルトよりも電カ消
費量が少なく、断熱性に優れていた。
と比較例１で得られた黒鉛化した炭素繊維製フェルトと
の断熱性を上記真空蒸着炉に供給される電力供給量に基
づき評価したところ、実施例１の炭素繊維製フェルトを
用いた方が比較例１の炭素繊維製フェルトよりも電カ消
費量が少なく、断熱性に優れていた。
実施例３
実施例１のピッチ系炭素繊維５０重量％及びフェノール
樹脂系繊維５０重量％とを混紡し、紡績用カードを用い
て混紡ラップを作製した。得られた混紡ラップを重ね合
せながら、ニードリングを行ない、目付４ ７ ０ ０
ｇ ／ ｍ２、厚み約３５ｍｍｑ全体の嵩密度０．１
３４ｇ／ｃ＋＋１のフェルトを作製した。なお、ニード
リングに際しては、ラップの厚み方向の下層から上層に
かけて、ニードリングの強さを小さくした。
樹脂系繊維５０重量％とを混紡し、紡績用カードを用い
て混紡ラップを作製した。得られた混紡ラップを重ね合
せながら、ニードリングを行ない、目付４ ７ ０ ０
ｇ ／ ｍ２、厚み約３５ｍｍｑ全体の嵩密度０．１
３４ｇ／ｃ＋＋１のフェルトを作製した。なお、ニード
リングに際しては、ラップの厚み方向の下層から上層に
かけて、ニードリングの強さを小さくした。
得られたフェルトを厚み方向に三等分に裁断して嵩密度
を測定したところ、フェルトの上層側は嵩密度０．１２
６ｇ／ａｊ、フェルトの中間層は嵩密度０ ． １
４ ０ ｇ ／ ａＡ ，フェルトの下層側は嵩密度０
．１５８ｇ／ａＩ１であり、フェルトの厚み方向に嵩密
度が変化してした。
を測定したところ、フェルトの上層側は嵩密度０．１２
６ｇ／ａｊ、フェルトの中間層は嵩密度０ ． １
４ ０ ｇ ／ ａＡ ，フェルトの下層側は嵩密度０
．１５８ｇ／ａＩ１であり、フェルトの厚み方向に嵩密
度が変化してした。
そして、得られたフェルトを窒素ガス雰囲気中、温度２
０００℃で焼成したところ、目付４０６０ｇ ／ ｍ’
、厚み約２９ｍｍ，全体の嵩密度０．１４ｇ／ｃｍ３の
炭素繊維製フェルトが得られた。得られた炭素繊維製フ
ェルトを厚み方向に三等分に裁断して嵩密度を測定した
ところ、フェルトの上層側は嵩密度０．１３６ｇ／ａＡ
、フェルトの中間層は嵩密度０．１５８ｇ／ｏ！、フェ
ルトの下層側は嵩密度０．１７ｇ／ａｊであった。
０００℃で焼成したところ、目付４０６０ｇ ／ ｍ’
、厚み約２９ｍｍ，全体の嵩密度０．１４ｇ／ｃｍ３の
炭素繊維製フェルトが得られた。得られた炭素繊維製フ
ェルトを厚み方向に三等分に裁断して嵩密度を測定した
ところ、フェルトの上層側は嵩密度０．１３６ｇ／ａＡ
、フェルトの中間層は嵩密度０．１５８ｇ／ｏ！、フェ
ルトの下層側は嵩密度０．１７ｇ／ａｊであった。
実施例４
実施例１のピッチ系炭素繊維５０重量％及びフェノール
樹脂系繊維５０重量％とを混紡し、実施例１と同様にし
て樹脂を含浸しない炭素繊維製フェルトを作製した。得
られた炭素繊維製フェルトは、厚み３０ｍｍ，嵩密度０
．１６゜ｇ ／ ａＡであった。
樹脂系繊維５０重量％とを混紡し、実施例１と同様にし
て樹脂を含浸しない炭素繊維製フェルトを作製した。得
られた炭素繊維製フェルトは、厚み３０ｍｍ，嵩密度０
．１６゜ｇ ／ ａＡであった。
比較例２
実施例１のピッチ系炭素繊維を用いて二一ドリングし、
厚み１０ｍｍ、嵩密度０．０５ｇ／ｃＩＩｉの炭素繊維
製フェルトを作製した。なお、この炭素繊維製フェルト
は、３層に積層して試験に供した。
厚み１０ｍｍ、嵩密度０．０５ｇ／ｃＩＩｉの炭素繊維
製フェルトを作製した。なお、この炭素繊維製フェルト
は、３層に積層して試験に供した。
そして、上記実施例３、実施例４及び３層に積層した比
較例２の炭素繊維製フェルトの熱伝導率を測定したとこ
ろ、第２図に示す結果を得た。この第２図から明らかな
ように、比較例２の炭素繊維製フェルトよりも、実施例
４の炭素繊維製フェルト、特に実施例３の炭素繊維製フ
ェルトの方が、高温領域での熱伝導率が小さく、断熱性
能に優れていることが判明した。
較例２の炭素繊維製フェルトの熱伝導率を測定したとこ
ろ、第２図に示す結果を得た。この第２図から明らかな
ように、比較例２の炭素繊維製フェルトよりも、実施例
４の炭素繊維製フェルト、特に実施例３の炭素繊維製フ
ェルトの方が、高温領域での熱伝導率が小さく、断熱性
能に優れていることが判明した。
また実施例３及び実施例４の炭素繊維製フェルトを、温
度２５００℃の高温炉に装着して断熱材として１０回繰
返し使用しても、何ら変化がみられず、耐久性に優れて
いた。また実施例３及び実施例４の炭素繊維製フェルト
は、比較例２の炭素繊維製フェルトよりも、高温炉内へ
容易に装着であると共に、炉壁との密着性もＫ好であり
、装着作業性に優れていた。
度２５００℃の高温炉に装着して断熱材として１０回繰
返し使用しても、何ら変化がみられず、耐久性に優れて
いた。また実施例３及び実施例４の炭素繊維製フェルト
は、比較例２の炭素繊維製フェルトよりも、高温炉内へ
容易に装着であると共に、炉壁との密着性もＫ好であり
、装着作業性に優れていた。
実施例５
実施例１のピッチ系炭素繊維５０重量％及びフェノール
樹脂系繊維５０重量％とを混紡し、紡績用カードを用い
て混紡ラップを作製した。次いで、混紡ラップを二ード
リングして、内径２６４φｍｍ ％外径３０４φ間、厚
み２０ｍｍ，高さ５ ３ ０ ｍｍの中空円筒状フェル
トを作製した。得られた中空円筒状フェルトの中空部に
、外径２６４φｍｍ、厚み１０閾、高さ５ ５ ０ ｍ
ｍの黒鉛質円筒状体を装着し、窒素雰囲気中で、昇温速
度１℃／分の条件で室温から温度８００℃まで昇温した
後、昇温速度２℃／分の条件で温度２０００℃まで昇温
し、同温度で１時間保持して黒鉛化し、上記黒鉛質円筒
状体を取外した。
樹脂系繊維５０重量％とを混紡し、紡績用カードを用い
て混紡ラップを作製した。次いで、混紡ラップを二ード
リングして、内径２６４φｍｍ ％外径３０４φ間、厚
み２０ｍｍ，高さ５ ３ ０ ｍｍの中空円筒状フェル
トを作製した。得られた中空円筒状フェルトの中空部に
、外径２６４φｍｍ、厚み１０閾、高さ５ ５ ０ ｍ
ｍの黒鉛質円筒状体を装着し、窒素雰囲気中で、昇温速
度１℃／分の条件で室温から温度８００℃まで昇温した
後、昇温速度２℃／分の条件で温度２０００℃まで昇温
し、同温度で１時間保持して黒鉛化し、上記黒鉛質円筒
状体を取外した。
得られた炭素繊維製フェルトは、内径２６４φ間、外径
３００φ師、厚み１８Ｍ１高さ５００Ｍであり、嵩密度
は０．１３ｇ／ｃｍ３であった。
３００φ師、厚み１８Ｍ１高さ５００Ｍであり、嵩密度
は０．１３ｇ／ｃｍ３であった。
また得られた炭素繊維製フェルトは、粉の生戊が殆どな
く、弾力性、緩衝性に優れており、炭素繊維製フェルト
が欠落したり反りが生じることがなかつた。
く、弾力性、緩衝性に優れており、炭素繊維製フェルト
が欠落したり反りが生じることがなかつた。
実施例６
実施例５と同様にして内径２６４φ開、外径３０４φ間
、厚み２０ｌＴＩＩＴｌ，高さ５３０ｍｍ，嵩密度０，
１ ４ ｇ／ａＪの第１の中空円筒状フェルトと、内径
３０６φｍｍｓ外径３４６φ間、厚み２０Ｍ１高さ５３
０Ｍ％嵩密度０．１０ｇ／ｃｍ３の第２の中空円筒状フ
ェルトとを作製した。次いで、第１の中空円筒状フェル
トの中空部に、実施例４の黒鉛質円筒状体を装着すると
共に、第１の中空円筒状フェルトの外側に第２の円筒状
フェルトを装着した。
、厚み２０ｌＴＩＩＴｌ，高さ５３０ｍｍ，嵩密度０，
１ ４ ｇ／ａＪの第１の中空円筒状フェルトと、内径
３０６φｍｍｓ外径３４６φ間、厚み２０Ｍ１高さ５３
０Ｍ％嵩密度０．１０ｇ／ｃｍ３の第２の中空円筒状フ
ェルトとを作製した。次いで、第１の中空円筒状フェル
トの中空部に、実施例４の黒鉛質円筒状体を装着すると
共に、第１の中空円筒状フェルトの外側に第２の円筒状
フェルトを装着した。
そして、実施例５と同様にして焼成したところ、内径２
６４φ間、外径３２６φ師、厚み３６ｍｍ，内面側の嵩
密度０．１５ｇ／ｃ＋Ｊ、外面側の嵩密度０．ｌｌｇ／
ａＪ，全体の嵩密度０．１２ｇ／ａＡの炭素繊維製フェ
ルトが得られた。
６４φ間、外径３２６φ師、厚み３６ｍｍ，内面側の嵩
密度０．１５ｇ／ｃ＋Ｊ、外面側の嵩密度０．ｌｌｇ／
ａＪ，全体の嵩密度０．１２ｇ／ａＡの炭素繊維製フェ
ルトが得られた。
実施例７
内径２６４φＭ１外径３０４φ印、厚み２０ｍｍ，高さ
５３０ｍｍ，嵩密度０．１１ｇ／ｃｍ３の第１の中空円
筒状フェルトと、内径３０６φ馴、外径３４６φｍｍｓ
厚み２０Ｍ１高さ５３０ｍｍ，嵩密度０．１１ｇ／ｃｍ
３の第２の中空円筒状フェルトとを作製する以外、実施
例５と同様にして、２層構造の炭素繊維製フェルトを作
製した。この炭素繊維製フェルトは、内径２６４φ師、
外径３２６φｍｍｓ厚み３ ６ ｍｍ ｓ内面側の嵩密
度０．１２ｇ／ｃｊ、外面側の嵩密度０．１２ｇ／ｃｊ
、全体の嵩密度０．１２ｇ／ｃｍ３であった。
５３０ｍｍ，嵩密度０．１１ｇ／ｃｍ３の第１の中空円
筒状フェルトと、内径３０６φ馴、外径３４６φｍｍｓ
厚み２０Ｍ１高さ５３０ｍｍ，嵩密度０．１１ｇ／ｃｍ
３の第２の中空円筒状フェルトとを作製する以外、実施
例５と同様にして、２層構造の炭素繊維製フェルトを作
製した。この炭素繊維製フェルトは、内径２６４φ師、
外径３２６φｍｍｓ厚み３ ６ ｍｍ ｓ内面側の嵩密
度０．１２ｇ／ｃｊ、外面側の嵩密度０．１２ｇ／ｃｊ
、全体の嵩密度０．１２ｇ／ｃｍ３であった。
実施例６及び実施例７の炭素繊維製フェルトを構成する
２つのフェルト層は、いずれも緊密に密着しており、実
用上、問題のない一体性を示した。
２つのフェルト層は、いずれも緊密に密着しており、実
用上、問題のない一体性を示した。
第１図は、熱伝導率λと炭素繊維製フェルトの嵩密度ρ
との関係を示すグラフ、 第２図は、実施例３、実施例４及び比較例２における熱
伝導率λの測定結果を示すグラフである。
との関係を示すグラフ、 第２図は、実施例３、実施例４及び比較例２における熱
伝導率λの測定結果を示すグラフである。
Claims (9)
- １．焼成により長さ方向に収縮する高分子系繊維を炭化
及び／又は黒鉛化した炭素繊維と、他の炭素繊維とがお
互いに絡まっている混紡フェルトで構成されている、平
均嵩密度が０．１ｇ／ｃｍ＾３以上の炭素繊維製高密度
フェルト。 - ２．形状が板状又は中空筒状である請求項１記載の炭素
繊維製高密度フェルト。 - ３．嵩密度が厚さ方向に段階的又は連続的に変化してい
る請求項１又は請求項２記載の炭素繊維製高密度フェル
ト。 - ４．焼成により長さ方向に収縮する高分子系繊維を炭化
及び／又は黒鉛化した炭素繊維が、フェノール樹脂系炭
素繊維である請求項１〜３のいずれかに記載の炭素繊維
製高密度フェルト。 - ５．炭素繊維、不溶融化処理したピッチ系繊維、耐炎化
処理したレーヨン系、ポリアクリロニトリル系及びセル
ロース系繊維からなる群から選ばれた少なくとも１つの
繊維と、焼成により長さ方向に収縮し、かつ炭化及び／
又は黒鉛化する高分子系繊維とを混紡し、前記繊維と前
記高分子系繊維とを機械的に圧縮しつつ絡ませた後、焼
成することを特徴とする炭素繊維製高密度フェルトの製
造方法。 - ６．炭素繊維、不溶融化処理したピッチ系繊維、耐炎化
処理したレーヨン系、ポリアクリロニトリル系及びセル
ロース系繊維からなる群から選ばれた少なくとも１つの
繊維と、焼成により長さ方向に収縮し、かつ炭化及び／
又は黒鉛化する高分子系繊維とを混紡し、前記繊維と前
記高分子系繊維とを機械的に圧縮しつつ絡ませて中空筒
状フェルトを作製した後、焼成することを特徴とする中
空筒状炭素繊維製高密度フェルトの製造方法。 - ７．炭素繊維、不溶融化処理したピッチ系繊維、耐炎化
処理したレーヨン系、ポリアクリロニトリル系及びセル
ロース系繊維からなる群から選ばれた少なくとも１つの
繊維と、焼成により長さ方向に収縮し、かつ炭化及び／
又は黒鉛化する高分子系繊維とを混紡し、前記繊維と前
記高分子系繊維とを機械的に圧縮しつつ絡ませて、互い
に装着可能な複数の中空筒状フェルトを作製し、上記複
数の中空筒状フェルトを互いに装着した後、焼成するこ
とを特徴とする中空筒状炭素繊維製高密度フェルトの製
造方法。 - ８．焼成により長さ方向に収縮し、かつ炭化及び／又
は黒鉛化する高分子系繊維として、フェノール樹脂系繊
維を使用する請求項５〜７のいずれかに記載の炭素繊維
製高密度フェルトの製造方法。 - ９．ニードリングによって繊維と高分子系繊維とを機
械的に圧縮しつつ絡ませる請求項５〜８のいずれかに記
載の炭素繊維製高密度フェルトの製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/484,407 US5145732A (en) | 1989-03-01 | 1990-02-26 | High bulk density carbon fiber felt and thermal insulator |
| EP90104005A EP0386633B1 (en) | 1989-03-01 | 1990-03-01 | High bulk density carbon fibre felt and method of manufacturing the same |
| DE69009797T DE69009797T2 (de) | 1989-03-01 | 1990-03-01 | Filz aus Kohlenstoffasern mit hoher Dichte und Verfahren zu seiner Herstellung. |
| PCT/JP1990/000757 WO1990015892A1 (en) | 1989-06-12 | 1990-06-11 | High bulk density carbon fiber felt and method of manufacturing the same, and thermal insulator |
| SE9100325A SE508140C2 (sv) | 1989-06-12 | 1991-02-01 | Förfarande för framställning av en kolfiberfilt med hög skrymdensitet, kolfiberfilt med hög skrymdensitet samt värmeisolator innefattande åtminstone en kolfiberfilt med hög skrymdensitet |
| US07/889,365 US5292460A (en) | 1989-03-01 | 1992-05-28 | Method of manufacturing a high bulk density carbon fiber felt |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-49233 | 1989-03-01 | ||
| JP4923389 | 1989-03-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0314665A true JPH0314665A (ja) | 1991-01-23 |
| JP2892373B2 JP2892373B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=12825184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14865389A Expired - Fee Related JP2892373B2 (ja) | 1989-03-01 | 1989-06-12 | 炭素繊維製高密度フェルトとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2892373B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5311262A (en) * | 1990-10-09 | 1994-05-10 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Developing device for use in an image forming apparatus |
| JP2002194650A (ja) * | 2000-12-19 | 2002-07-10 | Toho Tenax Co Ltd | 酸化繊維シート、圧縮酸化繊維シート、それらの製造方法、及び炭素繊維シートの製造方法 |
| JP2008201125A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-09-04 | Ibiden Co Ltd | シート材およびその製造方法、排気ガス処理装置およびその製造方法、ならびに消音装置 |
| CN107761251A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-03-06 | 山东大学 | 一种混杂纤维多维结构功能性杆体及其制备方法 |
-
1989
- 1989-06-12 JP JP14865389A patent/JP2892373B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5311262A (en) * | 1990-10-09 | 1994-05-10 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Developing device for use in an image forming apparatus |
| JP2002194650A (ja) * | 2000-12-19 | 2002-07-10 | Toho Tenax Co Ltd | 酸化繊維シート、圧縮酸化繊維シート、それらの製造方法、及び炭素繊維シートの製造方法 |
| JP4582905B2 (ja) * | 2000-12-19 | 2010-11-17 | 東邦テナックス株式会社 | 酸化繊維シート、圧縮酸化繊維シート、それらの製造方法、及び炭素繊維シートの製造方法 |
| JP2008201125A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-09-04 | Ibiden Co Ltd | シート材およびその製造方法、排気ガス処理装置およびその製造方法、ならびに消音装置 |
| CN107761251A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-03-06 | 山东大学 | 一种混杂纤维多维结构功能性杆体及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2892373B2 (ja) | 1999-05-17 |
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