JPH04185722A - 炭素質複合繊維 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分野〉 本発明は、炭素質繊維と粉末状物質を７ｚ＋インターを
介して複合一体化した新規な炭素質複合繊維に関するも
のである。

〈従来技術〉 実質的に炭素を主成分とする炭素質は耐熱性、耐食性、
導電性、力学物性（強度、弾性率）、吸着性、Ｘ線透過
性、振動減衰性、耐摩耗性等に優れた性質を持つことか
ら、その目的に応して幾つもの繊維種が開発され盛んに
使用されている。例えば、各種力学物性に優れた炭素繊
維、耐熱酸化性に優れた耐炎繊維、吸着性に優れた活性
炭素繊維や導電性に優れた黒鉛繊維があげられる。

これらの炭素質繊維の使用においては、目的に応じて繊
維単独に近い形で用いられる場合と、他素材と複合化し
た複合材料とり、て用いられる場合がある。例えば断熱
材、吸着材、フィルター、吸音材等の用途に用いられる
場合は前者の形態であり、樹脂、カーボン、金属、セラ
ミックス等をマトリックスとして炭素繊維を内部に配列
、分散させた炭素繊維強化材料は後者の例である。

しかし炭素質繊維と他素材との複合化はおこなうが用い
る形態は前者、つまり繊維独自の場合と同等でありたい
という要求に対しては上記のような炭素繊維強化材料の
形態は不適切であり、これまでに幾つかの改良が試みら
れている。例えばメツキ法やＣＶＤ　（化学的気相成長
）法を用いたカーボン、セラミック、金属の繊維表面コ
ーティングや高分子の繊維表面へのグラフト化等かなさ
れている。しかしこれら従来技術では複合化する素材が
その処理法により限られたものになることや、低コスト
での量産化か困難であったりして、任意の素材を炭素質
繊維の１本、１本と充分に接触させた複合化を容易に行
うことは出来なかった。また、炭素質繊維と粉末状物質
とのそれぞれの特徴を最大限活かしたものとするために
は、両者以外の異物を介在させないほうかよいと考えら
れていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、炭素質繊維と粉末状物質とを繊維状形態を保
持したままで複合一体化した新規な炭素質複合繊維を提
供することにある。

く課題を解決する手段〉 すなはち、本発明は、炭素質繊維の表面に有機質及び、
／または無機質のバインターを用いて粉末状の物質を付
着させた後、ノ・インダーを炭化する温度で加熱して複
合・一体化した炭素質複合繊維及び上記加熱温度が４０
０　’Ｃ以上てバインターか炭化されている炭素質複合
繊維を提供する。

本発明における炭素質繊維とは、炭素繊維、黒鉛繊維、
耐炎繊維、活性炭素繊維のいずれてもよく粉末状物質と
の組合せによる機能発現上量も適したものが選ばれる。

またこれら炭素質繊維を得るための原料や製造法には全
く制限されない。

本発明におけるバインダーとしては有機質及び無機質の
いずれか単独またはそれらを組み合わせたものでよく、
好ましくは４００℃以上で炭化するものである。また、
必ずしも後処理による炭化によって残る収率（残炭率）
が高いものでなくともよい。本発明で用いられるバイン
ダーとしては例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂
等の熱硬化性樹脂やポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ポリ
エステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアセタール樹
脂等の熱可塑性樹脂、シリコーン、ＳＢＲ，ＮＢＲ等の
ゴム状物質及びピッチ類が用いられる。尚、かかるバイ
ンダーは加熱処理温度か極めて高い場合には黒鉛化する
ものもある。

本発明における粉末状物質とｌｌ繊維に付着しうる程の
大きざを持った粉末であわば特には制限されないが、望
ましくは、粉末の最大部の長さの平均値が炭素質繊維の
直径より小さいものをもちいるのかよく、具体的には、
平均粒径か５μｍ以下のものが好ましい。また／１イン
ターを炭化する温度でその性質を著しく変わらないにも
のが好ましい。尚、粉末の素材は目的とする性能に応し
てｉｆ　ｉ８　択でき、例えばテフロン、ポリフエニｌ
／７スルフイド、ポリスルホン、ポリスルフィドケトン
、ホゾスルフィドスルホン、ポリイミド等の有機化合物
、炭化ケイ・／、炭化ホウン、窒化ケイン、グラファイ
ト、ガラス、アルミナ、酸化チタン、アルミニウム、銅
、銀等の無機化合物等を挙げることでき、特に制限され
ない。

本発明において用いるバインターの量は炭化後に炭素質
繊維に粉末状物質を付着させるのに必要な量であればよ
くその量は特に限定されないが、一般に炭素質繊維に対
する付着粉末状物質の割合か大きくなるほと好ましく、
より好ましくは炊素質繊維に対して１〜４０重量％であ
る。

本発明において粉末状物質を炭素質繊維の表面に付着さ
せる方法としては、粉末状物質を含有させたバインター
を炭素質繊維に直接接触させるのでもよく、また炭素質
繊維を予めバインターで処理した後、粉末またはバイン
ターに分散させた粉末により付着処理を行うのでもよい
。いずれにしても吹き付け、含浸／ローラー絞り、混合
撹拌等の方法により炭素質繊維の単糸表面に粉末状物質
がバインダーを介して最終的に出来るたけ均質に付着す
るよう炭素質繊維の種類、バインター、粉末状物質の組
合せを取捨、選択することができる。

又この目的のためにバインダーの他にシリコーン系、チ
タネート系、アルミネート系なとのカップリング剤等を
第３成分として用いてもよく、更に炭素質繊維の表面を
予め酸素、オゾン、プラズマ等の気相、及び７・′才た
は酸、アルカリ等を用いた液相て処理して付着の効果を
上げるようにしておくことも有効である。

本発明において、粉末状物質付着後に加熱する目的は、
バインターを繊維と同様な炭素質にすること及び／また
は余分なバインターを熱により除去することにある。す
なわち繊維と粉末状物質か炭素質で結合されることより
熱的、電気的、耐食性的等に優れた複合効果が期待され
る。更に、ノ＼イングーが炭化される過程でバインダー
が減量上粉末状物質を覆っていた余分なバインダーが除
かれる効果がある。

本発明の炭素質複合繊維は各種の用途に使用でき、例え
ば高強度炭素繊維、耐熱酸化性に優れた耐炎繊維、吸着
性に優れた活性炭素繊維、導電性黒鉛繊維、断熱材、吸
着材、フィルター、吸音材や樹脂、カーボン、金属、セ
ラミ・、クス等をマトリックスとして炭素繊維を内部に
配列、分散させた炭素繊維強化成形材料等の用途があげ
られる。

〈実施例〉 次いで、本発明を実施例により更に説明する。

実施例１ 平均粒径２．１ミクロンに調整したアルミナ系粒子１０
重量部に対してフェノール樹脂（大日本インキ化学工業
（株）製ブライオーフェンＬＦ−７９１１）１５重量部
、メタノール溶媒８０重量部を撹拌し混合液とした。

炭素繊維（（株）トナツク製、ドナカーホ５２１０）に
前記混合液をシリコーンコムを表面コートしたローラー
間を通しながら繰り返し接触させた後１５０℃で２時間
保持し揮発性溶媒の除去とバインダーのキニアーを行っ
た後、これを不活性ガス雰囲気中で最高温度８００℃て
２０分間加熱し最終的に炭素繊維１００重量部に対して
炭化したバインダー３重量部、アルミナ粉末１５重量部
か炭素繊維の表面に付着した炭素質複合繊維かえられた
。

（粒子の付着状況） 得られた炭素質複合繊維の表面をＳＥＭ（走査型電子顕
微鏡）により観察し粒子の付着状況を調べたところ粒子
自身の凝集はほとんどなく、図１に示すように充分均質
に表面付着しているのが確認された。

実施例２ 平均粒径０．５ミクロンに調製したＭ　ｏ　Ｏｓ　／　
ＴｌＯ２粒子１０重量部に対してポリエステル樹脂（粉
末状）１５重量部をメタノール５０重量部と共に撹拌し
混合液とした。　　。

黒鉛繊維（大日本インキ化学工業（株）、大阪ガス（株
）製、ドナカーポＦ６００）に前記混合液を実施例１と
同様にして接触させた後、２５０℃に加熱しポリエステ
ル樹脂を溶融させ、不活性ガス雰囲気中で６００℃に加
熱し、最終的に黒鉛繊維１００重量部に対して炭化した
バインダー４重量部、Ｍ　ｏ　Ｏｌ／　Ｔ　ｉ　Ｏ２粉
末１５重量部が繊維表面に付着した炭素質複合繊維が得
られた。

（粒子の付着状況） 得られた炭素質複合繊維の表面をＳＥＭにより観察し粒
子の付着状況を調べたところ、粒子自身の凝集はなく図
２に示すように充分均質に表面付着しているのが確認さ
れた。

実施例３ 平均粒径０．７ミクロンの炭化珪素粒子１０重量部に対
して軟化温度６０℃の石炭系ビ・ノチ２重置部を撹拌し
混合用粉末とした。

一方、予めオゾン（濃度４０００ｐｐｍ、流量３１７分
）で３０分間処理した活性炭素繊（（株）アドール製Ａ
−１５）に前記混合用粉末を７０℃で接触させた後真空
雰囲気下、最高１０００℃で１５分間保持しバインダー
を炭化した。最終的に活性炭素繊維１００重■部に対し
て炭化したバインダー０．５重量部、炭化珪素８重量部
か繊維表面に付着した炭素質複合繊維が得られた。

（粒子の付着状況） 得られた活性炭素繊維の表面をＳＥＭにより観察し粒子
の付着状況を調べたところ粒子自身の凝集はなく図３に
示すように充分均質に表面付着しているのが確認された
。

〈発明の効果〉 本発明によると、炭素質繊維の表面に粉末状物質が少量
の炭化したバインダーで緻密に一体化されていることよ
り、炭素質繊維の特徴と粉末状物質の特性がいずれも発
揮された複合繊維かえられる。すなはち、粉末状物質は
それ自身が大きく凝集することなくはとんとの粒子か独
立して炭素質繊維に付着しているので雰囲気と粒子との
接触も充分てあり粉末状物質特有の機能を併せ持つｔコ
炭素質繊維として利用できる。

【図面の簡単な説明】

図１〜３は本発明の炭素質複合繊維の表面状態を示す電
子顕微鏡写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭素質繊維の表面に有機質及び／または無機質のバ
   インダーを用いて粉末状の物質を付着させた後、バイン
   ダーを炭化する温度で加熱してなる炭素質複合繊維。 ２、加熱温度が４００℃以上であることを特徴とする請
   求項１記載の炭素質複合繊維。 ３、炭素質繊維として炭素繊維、黒鉛繊維、耐炎繊維、
   活性炭素繊維を用いることを特徴とする請求項１または
   ２記載の炭素質複合繊維。 ４、バインダーとして熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴ
   ム状物質及びピッチを単独または組み合わせて用いるこ
   とを特徴とする請求項１、２または３記載の炭素質複合
   繊維。 ５、付着する粉末状物質の最大部の長さの平均値が炭素
   質繊維の直径より小さいことを特徴とする請求項１、２
   、３または４の炭素質複合繊維。 ６、炭素質繊維の表面に粉末状物質を付着させる時、バ
   インダー以外の表面処理剤、分散剤などの第３成分を用
   いることを特徴とする請求項１、２、３、４まはた５記
   載の炭素質複合繊維。 ７、炭素質繊維の表面を予め気相及び／または液相で処
   理しておくことを特徴とする請求項１、２、３、４、５
   または６記載の炭素質複合繊維。 ８、粉末状物質とバインダーを予め混合処理しておくこ
   とを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７
   記載の炭素質複合繊維。