JPH0477533A

JPH0477533A - 多孔体の製造方法

Info

Publication number: JPH0477533A
Application number: JP2187150A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Morita; 健一森田; Makoto Konosu; 鴻巣　信
Original assignee: Fuji Filter Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Filter Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-07-17
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1992-03-11

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、ろ過材、断熱材、吸着材、マイクロチャネル
プレート、あるいはセンサーなど、広く工業的に用いら
れる多孔体の製造方法に関する。

（従来の技術）上記のような多孔体については、従来から様々な製造方
法が提案されている。例えば、金属やセラミックの粉体
を焼結する方法、ポリマーやガラスを発泡させる方法、
繊維の集合体を成形する方法、あらかじめ造孔剤を混入
しておき、成形後その造孔剤を溶出して多孔体とする方
法、あるいは、成形物に機械的にまたは荷電粒子などよ
って孔をあける方法などがある。

これらの方法によって作られる多孔体の一つの特殊な応
用製品としてマイクロチャネルプレートがある。これは
、二次電子増倍機能を有する微小な細孔を面状に整列集
合させたものである。マイクロチャネルプレートを製造
する方法としては、次のようないくつかの方法が提案さ
れている。

（１）セラミック半導体粉末を含むスラリーにナイロン
糸を通して糸の表面にスラリーを付着させ、その糸を整
列巻きした後、乾燥、焼結し、中空体とする方法がある
。この方法により製造する場合、工程が複雑で、貫通孔
を整列配置する事が困難であり、またナイロン糸を完全
に燃焼させるのに高度な技術が必要になるなどの問題点
がある。

（２）セラミック半導体材料を成形し、焼成して約１０
０μｍの厚さの板を作成し、この板を１００μｍ程度の
間隔で並行に並べて両端を固定する方法である。しかし
、この方法によれば、組み立てが非常に困難で、組み立
て治具の製造も困難である他、二次元の配列は、はとん
ど不可能である。

（３）数１０本のガラス管を束ねた後、加圧、加熱下で
融着させた後、ブロック状とし、ついで軟化点近くに加
熱しながら引き伸ばして細管状とし、加熱、引き伸ばし
工程を繰り返した後、直径１゜０８ｍ以下の毛細管杖の
貫通孔を有するブロックとし、このブロックを複数個集
積して型に入れ、加圧、加熱下で融着一体化する方法で
ある。この方法も、複雑な工程を繰返さなければならず
、工程数が多いためコストアップになる。

（４）一方向に炭素繊維が配列された炭素繊維／エポキ
シ複合体から一方に電極を配した多孔体を製造する方法
が知られている（特開昭Ｅ！２−１２３３４９参照）。

しかしこの方法では、両面に貫通した多孔体を製造する
ことができない。

（発明が解決しようとする問題点）上記の従来の多孔体の製造方法では、孔のサイズが大小
様々になりやすく、孔の分布が不均一であり、孔の方向
がランダムで一定方向に揃える事が難しい。また、一定
方向にできたとしてもその深さ（長さ）が浅い（短い）
などの問題点がある。

本発明は、上記のような従来の多孔体製造における問題
点すなわち孔のサイズの均一性、孔の分布の均一性と密
度、孔の方向性、孔の深さ（長さ）、製造工程の複雑性
、あるいは大面積化や形状の多様化の困難性などを解決
した多孔体の製造方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、炭素繊維と非導電性マトリックスとの複合体
中の炭素繊維を電解法で分解、除去して、非導電性マト
リックスの多孔体を製造する方法である。

本発明に用いる炭素繊維は、導電性があり、通常有機物
、無機物、あるいは金属などの薄膜で被覆されている。

しかしながら、本発明においては薄膜で被覆されていな
くとも支障はない。また、炭素繊維としては、グラファ
イト化進行度の低いものが好ましく、ＰＡＮ系炭素炭素
繊維いはピッチ系炭素繊維が望ましい。薄膜を被覆する
場合には、薄膜の材料として油剤、界面活性剤、金属（
例えば、銅、鉛、チタン、アルミニウム、白金など）、
金属酸化物（酸化チタン、酸化銅、酸化鉛、塩化銀、ア
ルミナなど）、有機高分子（エポキシなど）などが望ま
しい。

本発明に用いるマトリックスとしては、樹脂（例えば、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ
エステル樹脂、ポリカーボネートなど）やセラミックス
（例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バ
リウムなど）など従来複合材料のマトリックスとして使
用されているもので、水との親和性のあるものが適用で
きる。

（作用）第１図（ｂ）は本発明に用いられる炭素繊維と非導電性
マトリックスの複合体の斜視図、第１図（ａ）はその断
面図である。炭素繊維１は所定の間隔をもって非導電性
マトリックス２中に配列され、複合体３を形成している
。

この複合体にたいして、炭素繊維の配列方向にほぼ直角
方向の一つの断面と他の断面とが隔壁によって電解質溶
液の相互流入が起こらない様にした状態で電解質溶液に
浸漬し、一つの断面側が９他の断面側に通電する事によ
り、炭素繊維を酸化分解、除去する。複合体から炭素繊
維を除去した後の多孔体の断面図および斜視図を第２図
（ａ）。

（ｂ）に示す。

本発明で用いる電解酸化槽の一例を第３図に示す。電極
８および９を通じて電流を渡す事によって、複合体中の
炭素繊維が電解酸化されて、主として炭酸ガスとなって
除去される。このとき流す電流の電流密度は、１平方セ
ンチメートル当たり０．１ないし５アンペア程度が良い
。電解液は、酸性、アルカリ性、中性のいずれでもよい
。また、一般に知られている電解質を溶解して電導度を
高くすることが望ましい。図に示すように電極９を陽極
とし、電極８を陰極とすると、炭素繊維の酸化は、下側
から起こる。また、電極９を陰極、電極８を陽極とする
と炭素繊維の酸化は、上側から起こる。なお、炭素繊維
の電解酸化除去中は酸化する側の電解液は、撹拌するこ
とが望ましい。

炭素繊維を電解除去する場合、得られる多孔体の一方の
面に炭素繊維の一部を残存させることもできる。この場
合は、第４図に示したようなリング状の細孔を作ること
もできる。

（実施例）以下、本発明の製造方法の実施例について説明する。

実施例１゜ＰＡＮ系高強度炭素繊維（トレカＴ−３００）１４００
０本を束ねて引っ張り、内径１．５ｃｍの筒の中心部に
くるように筒の中にエポキシ樹脂（硬化剤を含んだエピ
コートを使用）を流し込んだ後、常法で固化させ、筒中
心部に炭素繊維の束が筒の長さ方向に配列された直径１
．５ｃｍの棒状物を得る。この棒状物をカッターでスラ
イスし、第１図に示したような板状の複合体を得た。

この複合体を第３図に示したような電解槽を用いて次の
条件で炭素繊維の電解酸化分解を行なった。電解液とし
ては、苛性ソーダ０．１モル、硫酸ソーダ０．５モルを
含む水溶液を用いた。反応温度は室温（２５℃）とし、
電極８，９は白金板、隔壁１０はポリエチレン製を用い
た。溶液は、マグネチックスターラーを用いてテフロン
製／り−１１を回転させて撹拌した。電極９を陰極とし
、電極８を陽極とし、両電極間に４ミリアンペアの定電
流を流した。電圧（マ、はじめ９〜１０ボルトであり、
孔が開き始めると電圧が６ボルト位まで低板の厚さ　　
　　　孔が開くまでに要した時間下した。板の厚さを種
々変更し、孔が開くまでの時間を測定した結果を表１に
示す。また、このとき、電解酸化反応の温度を上げると
、孔が開くまでに要した時間が短くなった。

実施例２゜実施例１と同様な実験を電解質を次のものに変えて行な
った。

（イ）２ミリモル硫酸及び０．５モルの硫酸ナトリュウ
ムを含む水溶液。

（ロ）０．５モルの硫酸ナトリュウムを含む水溶液。

これらの電解質を用いた場合も実施例１と同様の結果を
得た。

［発明の効果コ本発明に用いる炭素繊維の太さを適宜に選定することに
より、製造される多孔体における孔の径をきわめて細い
ものから太いものまで任意に設定できる。また、本発明
に用いる炭素繊維は、所望の本数に収束した後、非導電
性マトリックスを含浸させて複合体として成形するが、
この繊維の収束は、断面方向において均一かつ高密度に
されているため、複合体から炭素繊維を除去することに
より均一かつ高密度の孔の分布状態が得られる。

また、炭素繊維は、一定方向に引き揃えて収束した後、
非導電性マトリックスを含浸し複合体として成形するの
で、炭素繊維が電解除去された後に得られる孔も一定方
向に揃っている。炭素繊維は、剛直であり、非導電性マ
トリックス含浸のとき緊張した状態にあるので、複合体
中で歪曲することがなく、従って得られる孔も垂直に揃
っている。

更に、本発明の製造方法では、炭素繊維の除去された部
分が孔となるので、炭素繊維の長さがそのまま孔の長さ
（深さ）となる。従って、炭素繊維の長さを任意に変え
る事により孔の長さ（深さ）を自由に変える事ができる
。更にまた、炭素繊維と非導電性マトリックスとの複合
体は、任意の大きさに成形できるので、大面積の多孔体
を容易に製造することができる。適当な炭素繊維を選択
することにより、孔径が均一、孔の分布が均一、孔の方
向が一定で、かつ直線状、また、孔の長さ（深さ）が長
い（深い）多孔体も製造することができる。また、本発
明によって多孔体を製造すれば、工程が比較的単純で、
大面積のものが容易であり、かつ、コストが低減できる
。

また、本発明の方法によれば、金属、セラミック、プラ
スチックなど広範囲の素材から多孔体を比較的低コスト
で製造できる。さらに、本発明の方法によって得られる
多孔体を応用すれば、効果の優れたろ過材、断熱材、吸
着材、溶存酸素センサー、バイオセンサー、ｐＨセンサ
ーなどを作ることができる。本発明によれば、簡単な製
造工程によって多数のマイクロチャネルを有するマイク
ロチャネルプレートを低コストで製造出来る。また、原
料に用いる炭素繊維の長さ、収束数、炭素繊維とマトリ
ックスとで形成する複合体の大きさ形状に特に制限がな
いので、大面積のものや、形状の種々ことなるものや、
マイクロチャネルの傾斜角度を種々変えたものなどを容
易に製造できるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法において用いる複合体の一例
の斜視図及び断面図、第２図は複合体から炭素繊維を電
解除去した後の多孔体の斜視図及び断面図、第３図は本
発明の方法において用いられる電解槽の例の説明図、第
４図は本発明の方法によって作られた他の実施例の多孔
体の斜視図である。１．２１・・・炭素繊維、２．２２・・・マトリックス
、３．２３・・・複合体、４．２４・・・孔、５・・・
多孔体、６・・・電解液、７・・・複合体、８，９・・
・電極、１０・・・隔壁、１１・・・撹拌用バー第１図第２図第４図第３図手続補正書口式）１．事件の表示　　平成　２年特許願第１８７１５０号
２、発明の名称　　多孔体の製造方法３゜補正をする者事件との関係特許出願人住所　　東京都中央区日本橋室町２丁目４番３号名称　
　富士フィルター工業株式会社代表　政見−光４、代理人住所〒１０４東京都中央区新川２丁目３１番７−６０３号平成２年９
月２５日１″′Ｘ１、発明の名称多孔体の製造方法

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一方向に配列された炭素繊維と非導電性マトリッ
クスとから構成された複合体を、該炭素繊維の配列方向
に直角方向の二つの断面がそれぞれ電解質溶液に接触す
るようにした状態で浸漬し、一つの断面側から他の断面
側に通電する事により、該炭素繊維の一部または全部を
分解、除去することを特徴とする多孔体の製造方法。