JPH06171007A

JPH06171007A - 膨張黒鉛シート積層品及びその製造方法

Info

Publication number: JPH06171007A
Application number: JP4356615A
Authority: JP
Inventors: Hisami Kusuyama; 寿巳楠山
Original assignee: Toyo Tanso Co Ltd
Current assignee: Toyo Tanso Co Ltd
Priority date: 1992-12-02
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1994-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】優れた耐熱性及び機械的強度を有すると共
に、耐久性に優れ、且つ表面が柔らかく、保持・搬送部
材として用いたときに相手材を傷つけることのない膨張
黒鉛シート積層品及びその製造方法を提供する。【構成】（Ａ）平均して５０倍以上に膨張した膨張
黒鉛を０．０２乃至０．３ｇ／ｃｍ^３のかさ密度になる
様に圧縮し、これを粉砕した黒鉛粒子と、（Ｂ）フィ
ブリル化して比表面積を１０乃至３０ｍ^２／ｇとしたメ
タ系アラミドパルプ繊維と、必要に応じて（Ｃ）パラ
系アラミドパルプ繊維とが均一に分散し合った組成物か
ら成る２枚以上の膨張黒鉛シートが積層していることを
特徴とする膨張黒鉛シート積層品、並びに上記（Ａ）、
（Ｂ）、必要に応じて（Ｃ）、及び水を懸濁させて抄造
用スラリーとなし、このスラリーを湿式抄造してシート
化し、このシート化物を２枚以上重ねて圧縮することを
特徴とする膨張黒鉛シート積層品の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は膨張黒鉛シートの積層品
及びその製造方法に関し、更に詳しくはガラス、金属の
熱間加工品等の熱を持った物品や機器などの保持・搬送
用部材として適しているアスベストフリーの材料及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の材料としては、アラミド樹
脂等耐熱性樹脂製のフェルトにポリイミド等を含浸した
材料が用いられていた。この材料は表面が比較的柔かく
相手材に傷をつけることがなく、例えば金属の熱間押出
加工品の支持・搬送機器の被加工金属と接触する表面に
固定して使用されていた。ところが、これらの樹脂製部
材は耐熱性が不十分であり、使用時に変形や劣化を起し
易く、耐久性の面で問題があった。

【０００３】また、耐久性に優れている焼成炭素材料も
使用されていたが、表面が固く相手材に傷をつけたり、
あるいは熱的、物理的衝撃により割れを生ずるなどの不
都合があった。

【０００４】そこで、本発明者らは、これらの代替品と
して可とう性膨張黒鉛シートの使用を検討した。既に、
本発明者らは、このシート材として優れた機械的強度及
び耐熱性を有する材料を見い出し、特願平３−１７７，
４１２号（未公開）として出願した。ところが、このシ
ートはガスケット材としての利用を主目的としており、
支持部材としての厚みが不足する。そこで、今回シート
の積層化を検討し、接着剤不要の新たな積層品の開発に
成功し、本発明を完成するに至った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来のこの種の保持・搬送用部材の欠点を
解消し、優れた耐熱性及び機械的強度を有すると共に、
耐久性に優れ、また表面が柔かく相手材を傷つけること
のない膨張黒鉛シートの積層品及びその製造方法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題は、（Ａ）平均
して５０倍以上に膨張した膨張黒鉛を０．０２乃至０．
３ｇ／ｃｍ^３のかさ密度になる様に圧縮し、これを粉砕
した黒鉛粒子と、（Ｂ）フィブリル化して比表面積を１
０乃至３０ｍ^２／ｇとしたメタ系アラミドパルプ繊維と
が均一に分散し合った組成物から成る２枚以上の膨張黒
鉛シートが積層していることを特徴とする本発明の膨張
黒鉛シート積層品によって解決される。更に、この積層
品には、（Ｃ）パラ系アラミドパルプ繊維を配合するこ
とができる。成分（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の配合割合
は、（Ａ）６０乃至９５重量部、（Ｂ）５乃至４０重量
部、（Ｃ）０乃至２５重量部であることが好ましい。

【０００７】また、前記膨張黒鉛シート積層品は、１つ
の製造方法として上記（Ａ）、（Ｂ）、必要に応じて
（Ｃ）、及び水を懸濁させて抄造用スラリーとし、この
スラリーを湿式抄造してシート化し、このシート化物を
２枚以上重ねて圧縮することにより製造することができ
る。

【０００８】

【発明の作用及び構成】以下、本発明を上記製造方法に
即して説明するが、本発明の膨張黒鉛シート積層品の製
造方法はこれに限定されず、例えばシートや積層品の製
造に乾式や湿式による加圧方法を採用することもできる
が、乾式法の圧粉体では結合剤の溶融が必要であり、ま
た結合剤量を高める必要がある。更に、水中懸濁の場合
と違って１ミクロン以下の結合剤を用いることが困難と
なる。

【０００９】また湿式法の場合は、加圧前のかさが大き
過ぎて加圧が困難となり、製造が難しく、何れも上記本
発明方法よりは劣る。

【００１０】本発明においては膨張黒鉛をまず所定のか
さ密度に圧縮する。従来の体積を５０倍以上に膨張させ
た膨張黒鉛は、これを粉砕してもそのままでは水に均一
に懸濁してスラリー化できず、水の表面に浮くため抄造
できない。また、アセトンの様な親水性溶媒を少量用い
る方法も知られているが、この方法でも黒鉛粒子が水に
浮く傾向があり、決して望ましい方法ではない。

【００１１】従ってこのままでは抄造しても均一なシー
トを得ることができず、またたとえできたとしても機械
的強度が極めて小さく到底実用に供し得ない。このため
本発明においてはまずこの膨張黒鉛を０．０２乃至０．
３ｇ／ｃｍ^３、好ましくは０．０５乃至０．１５ｇ／ｃ
ｍ^３のかさ密度になる様に圧縮する。

【００１２】かさ密度が０．０２ｇ／ｃｍ^３より小さい
と、膨張黒鉛粒子の空洞中の膨張ガスが抜けにくく、水
中でかくはんを行ない粉砕しても原料が浮いた状態のま
まである。またかさ密度が０．３ｇ／ｃｍ^３より大きい
と、水中での粉砕が難しくなると共に、粉砕された原料
が粒状となり膨張黒鉛の特性が失なわれる。上記のかさ
密度の原料を粉砕すると膨張黒鉛の特性を失なうことな
く、水に懸濁し、アラミドパルプ繊維から成る結合剤と
併用することにより抄造可能となる。

【００１３】本発明において５０倍以上に膨張した黒鉛
を圧縮する手段は、所定のかさ密度にできる手段であれ
ば原則的にはどの様な手段でもよいが、特に水平コンベ
ヤーと傾斜コンベヤーとの組合せにより連続的に締めつ
ける圧縮手段が好ましい。

【００１４】この際たとえば従来から知られている特願
昭５３−７１６９４号明細書に示される金網ケースを使
用する方法では、かさ密度を０．０５乃至０．１ｇ／ｃ
ｍ^３の様に圧縮することはできるが量産化が難しい。

【００１５】なお、膨張黒鉛としては体積が平均して５
０倍以上に膨張したものを使用する。従って、５０倍以
上に膨張した黒鉛粒子のみを使用してもよいし、５０倍
以下の膨張黒鉛と５０倍以上の膨張黒鉛との混合物を全
体の平均として５０倍以上になる様に使用してもよい。
しかしながら、５０倍未満では目的物積層体の表面硬さ
が高すぎる結果となる。

【００１６】本発明においては、圧縮した黒鉛を次いで
粉砕する。粉砕は湿式又は乾式の何れも採用することが
できる。湿式法の場合は、圧縮黒鉛を予め水と混合した
状態で粉砕し、得られた粉砕物を水と分離することなく
そのまま次のスラリー調製に使用する。粉砕手段は、通
常ミキサータイプの粉砕機が好ましく使用されるが、抄
造分野で使用する叩解機を使用してもよい。粉砕物の大
きさは、通常５０メッシュ以下、好ましくは６０乃至１
００メッシュ程度である。

【００１７】乾式粉砕の場合は、水の非存在下で圧縮黒
鉛を前記湿式粉砕の場合と同様の大きさとなる様に粉砕
する。粉砕機としてはせん断力による粉砕機が望まし
く、例えば高速ミキサーを例示できる。乾式粉砕した粉
砕物を予め水と混合してからスラリー調製に使用しても
よく、あるいは粉砕物を直接スラリー調製に使用しても
よい。

【００１８】本発明において使用する黒鉛粒子の結合剤
は、水中で膨張黒鉛粒子を定着させ、抄造に必要な濃度
に希釈しても分離せずに均一に分散させ、お互いに結合
させる作用を有する。これが高強度膨張黒鉛シート及び
その積層品を得るのに重要である。この条件を満たすた
めに、結合剤は次の特性を備えている必要がある。

【００１９】（１）結合剤はアラミドパルプ繊維から
成り、且つ水中でイオン的に中性又は陽性であること。

【００２０】膨張黒鉛粒子は水中でアニオン性を示すの
で、セルロース繊維の様に同じイオンを持った繊維を叩
解してフィブリル化を進めても完全に定着させることは
できない。

【００２１】（２）繊維を叩解してフィブリル化を進
めて、繊維の比表面積を１０乃至３０ｍ^２／ｇにするこ
と。

【００２２】膨張黒鉛粒子の比表面積が大きいので、こ
れを定着させる繊維もまたフィブリル化を行ない、比表
面積を上記の値にして物理的にも吸着し易くする必要が
ある。このため、モノフィラメントに近い無機繊維や金
属繊維では補強材の効果を示すことができない。

【００２３】以上の条件に該当する結合剤としては、耐
熱性に優れたメタ系アラミド繊維をパルプ化したものが
最も有効である。

【００２４】アラミド繊維自体は公知ものであり、本発
明においても従来から知られた各種のアラミド繊維を使
用することができる。この従来のアラミド繊維を所定の
比表面積となる様にフィブリル化して使用する。この際
のフィブリル化手段は特に限定されず、通常の手段を採
用する。比表面積は１０乃至３０ｍ^２／ｇ、好ましくは
２０乃至３０ｍ^２／ｇである必要があり、１０ｍ^２／ｇ
未満では単層シート自体の強度が不足し、また積層した
ときの層間の接着力が不足する。また、３０ｍ^２／ｇよ
り大きくなるとフィブリル化が難しく、製造が困難とな
る。

【００２５】このアラミド繊維のスラリー中での使用量
は、５乃至４０重量部、好ましくは７．５乃至１５重量
部程度である。

【００２６】本発明においては、目的物積層品の機械的
強度を更に向上させるために、必要に応じて補強用繊維
を使用することができる。この繊維はパラ系アラミドパ
ルプをフィブリル化したものであり、０乃至２５重量部
の範囲で使用するのが好ましい。

【００２７】本発明においては、以上の材料を水に懸濁
させて抄造用スラリーとするが、この際の各材料の配合
量を、膨張黒鉛粒子：６０乃至９５重量部、結合剤：５乃至４０重量部、補強用繊維：０乃至２５重量部とする。なお、これらの原料液はパルプを核に膨張黒鉛
粒子が定着されているので、原料液を１乃至２％の濃度
に希釈しても分離することがなく均一に分散されてい
て、水に浮くことがない。このため抄造装置を用いて高
強度のシートを得ることができる。

【００２８】抄造用スラリーを抄造するに際しては通常
湿式抄造を採用し、湿式抄造法自体の条件や装置は従来
のものを夫々そのまま適宜に採用する。

【００２９】かくして得られる抄造品は、ガスケットな
どの用途では更にカレンダーロールで圧縮して表面を平
滑にして使用するが、ガラスや金属の加工品の様な重量
物を保持・搬送する用途の場合には抄造品の厚みを確保
する必要がある。この場合、単層シートで厚みを確保す
るためには、例えば１０ｃｍ以上の厚みを有する抄造品
を圧縮する必要があるが、この場合は加圧が非常に困難
となる。そこで、本発明においては、カレンダーロール
加工を経ない表面に凹凸のある密度０．５ｇ／ｃｍ^３程
度の抄造品を、必要に応じて打ち抜き、切断等で適宜の
形状にした後、２枚以上重ねて圧縮し、積層させる。圧
縮を例えば常温で、３００乃至５００ｋｇ／ｃｍ^２の圧
力で行なうと、各層間が接着して一体化する。更に、必
要に応じて、結合剤となるメタ系アラミドパルプ繊維の
結合剤としての作用を高めるために、例えば２００℃で
３０分間熱処理する。

【００３０】なお、各層の組成は通常は同一とするが、
必要に応じて異なる組成のシートを積層させてもよい。

【００３１】積層に際しては、層間の結合力を高め、積
層体の機械的強度を更に高めるために、各層間に接着剤
やセメント物質の層を設けてから圧縮することもできる
が、接着剤には耐熱性の問題があり、またセメントの場
合には繰返し使用時の熱応力により割れを生じ易くなる
という問題がある。

【００３２】本発明においては、この様な接着剤を用い
なくとも、メタ系アラミドパルプ繊維の結合剤としての
作用により積層体として十分な機械的強度が発現する。

【００３３】かくして得られる本発明の膨張黒鉛シート
積層品は、耐熱性及び機械的強度に優れ、また表面も比
較的柔らかい。従って、ガラス、金属の熱間加工品等の
熱を持つ物品や機器などの保持・搬送用部材として適し
ている。

【００３４】また、膨張黒鉛シートの特長である良好な
耐油性、シール性、しゅう動特性などを生かしてグラン
ドパッキンなどの用途に利用することもできる。

【００３５】なお、本発明において比表面積はベット
（ＢＥＴ）法にてＮ_２（３０％）とＨｅ（７０％）との
混合ガスを用いて測定した。膨張黒鉛の膨張度は、メス
シリンダーによる体積測定で決定し、そしてかさ密度は
圧縮後の膨張黒鉛の重量を外形寸法から算出した体積で
割ることにより求めた。

【００３６】

【実施例】配合タンクに水５００重量部を入れ、高速か
くはんしながらメタ系アラミドパルプ結合剤（ユニチカ
株式会社製アピエールパルプＡ−ｂＴ、比表面積２３ｍ
^２／ｇ）を固形分で１０重量部投入し、均一に分散させ
た。更に、補強材のパラ系アラミドパルプ（アクゾ社製
トワロンパルプ１０９５）を１０重量部添加し、均一に
混合、分散させた。

【００３７】一方、鱗片状黒鉛を酸処理し、その後８０
０乃至１０００℃で熱処理して得られた２００倍に膨張
した黒鉛粒子８０重量部をかさ密度が０．０８ｇ／ｃｍ
^３になる様に圧縮してスポンジ状とし、これをミキサー
に水１３００重量部と共に約１０分間かくはん・粉砕し
て、上記アラミドパルプ配合液と混合した。更に、水３
２００重量部を入れ原料濃度を２％とした。

【００３８】この原料を長網タイプの抄造機で坪量が１
０００ｇ／ｍ^２となる様に抄造し、フェルトプレスで水
切りを行ない、乾燥してシート化した。このシートの見
掛け密度は０．５ｇ／ｃｍ^３であった。

【００３９】このシートを１０ｍｍ×１００ｍｍの刃型
で打ち抜いた１３枚の成形シートを、金型内で重ね合わ
せて３トンの圧力で圧縮した。厚みは約１０ｍｍで、見
掛け密度は１．３５ｇ／ｃｍ^３であった。これらの試料
を用いて機械的強度及び耐熱性の測定を行った。

【００４０】一方、５０ｍｍ×１００ｍｍの刃型で打ち
抜いた１３枚の成形シートをプレートで挟み、１５トン
の圧力で圧縮した。厚みは約１０ｍｍで、見掛け密度は
１．３５ｇ／ｃｍ^３であった。これらのシートを用いて
耐熱性（外観の変化）及び硬度の測定を行った。

【００４１】各特性の測定結果を、抄造品をカレンダー
加工したシートの対照例及び焼成炭素製保持部材の比較
例と比較して、下記表１に示した。

【００４２】

【表１】

【００４３】表１から明らかな様に、本発明の膨張黒鉛
シート積層品は機械的強度及び耐熱性に優れ、表面が柔
かい。

【００４４】なお、比表面積が１０ｍ^２／ｇを下回るパ
ラ系アラミドパルプ繊維２０重量部を用いて同様の方法
で積層品の作製を試みたが、単層シートとしての強度が
不足していると共に、積層の際に層間の接着力が不足
し、製造が困難であった。

【００４５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の膨張黒鉛シ
ート積層品は、優れた耐熱性及び機械的強度を有し、耐
久性に優れ、しかも表面が柔かいので保持・搬送部材と
して用いたときに相手材を傷つけることがない。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）平均して５０倍以上に膨張した
膨張黒鉛を０．０２乃至０．３ｇ／ｃｍ^３のかさ密度に
なる様に圧縮し、これを粉砕した黒鉛粒子と、（Ｂ）
フィブリル化して比表面積を１０乃至３０ｍ^２／ｇとし
たメタ系アラミドパルプ繊維とが均一に分散し合った組
成物から成る２枚以上の膨張黒鉛シートが積層している
ことを特徴とする膨張黒鉛シート積層品。
【請求項２】必要に応じて（Ｃ）パラ系アラミドパル
プ繊維を配合した請求項１記載の膨張黒鉛シート積層
品。
【請求項３】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の配合割合
が、（Ａ）６０乃至９５重量部、（Ｂ）５乃至４０重量
部、（Ｃ）０乃至２５重量部である請求項１又は２記載
の膨張黒鉛シート積層品。
【請求項４】（Ａ）平均して５０倍以上に膨張した
膨張黒鉛を０．０２乃至０．３ｇ／ｃｍ^３のかさ密度に
なる様に圧縮し、これを粉砕した黒鉛粒子、（Ｂ）フ
ィブリル化して比表面積を１０乃至３０ｍ^２／ｇとした
メタ系アラミドパルプ繊維及び水を懸濁させて抄造用ス
ラリーとし、このスラリーを湿式抄造してシート化し、
このシート化物を２枚以上重ねて圧縮することを特徴と
する膨張黒鉛シート積層品の製造方法。
【請求項５】必要に応じて（Ｃ）パラ系アラミドパル
プ繊維を配合した請求項４記載の膨張黒鉛シート積層品
の製造方法。
【請求項６】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の配合割合
が、（Ａ）６０乃至９５重量部、（Ｂ）５乃至４０重量
部、（Ｃ）０乃至２５重量部である請求項４又は５記載
の膨張黒鉛シート積層品の製造方法。