JPS60126325A - 炭素繊維シ−トの製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、炭素繊維シートの新規な製造法に関するもの
である。更には、抄紙法顛よシ得られた有機繊維シート
から直接焼成することにょシ、耐薬品性、電気伝導性、
強度の優れた、傭“高なシートを得る製造法に関するも
のである。

（従来技術） 本発明者らは再生セルロース繊維、またはポリアクリロ
ニトリル繊維を抄紙して得られたシートを焼成して炭素
繊維シートを得る方法を発明した（特願昭５７−２２６
４９４号）。

しかしながら再生セルロース繊維やポリアクリ四ニトリ
ル繊維を使用し念シートを焼成すると、寸法の縮みが大
きく、ヒビ割れが生じやすく、均一な炭素繊維シートが
得られにくかった。

（発明の目的） 本発明は上記の欠点を改良すると共に、安価な炭素繊維
シートの製造方法全提供すること金目曽とするものであ
る。

（発明の構放） 本発明は、ピッチ繊維を含む有機繊維７０〜９５重量部
、パルプおよびまたは抄紙用バインダー５〜３０重ｔ　
ｓ　ｖｉ−混合抄紙して得られるシートに有機高分子物
質の溶液全含浸し、必要に応じて不融化処理を行なった
後、不活性ガス雰囲気中で８００℃以上の温度において
、好ましくは圧力２−５０ｆ／Ｌ：ｆＡの荷重加圧下に
、加熱炭化させることからなる炭素繊維シートの製造法
である。

本発明の構成要素について以下に詳説する。

〈ピッチ繊維〉 ピッチ繊維としては、石油系ピッチ、石炭系ピッチ、等
、炭素繊維を製造する場合に普通に使用されるピッチ繊
細が適当であ、？、０．５〜１５デニール、長さ２〜１
５朋、好ましくは抄紙性等の点から０．５〜８デニール
、長さ３〜１０＋ｕのもの全目的に応じて選択し、単独
であるいは、必要に応じ再生セルロース繊維、ポリアク
リロニトリル繊維、あるいは炭素繊維等全配合して使用
する。。

〈パルプ〉 この発明に用いられるパルプとしては、セルロース７ｅ
ルプのほか、各種合成ノξルプが適しておシ、これらの
パルプは抄紙の際にピッチ繊維のつなぎとして作用する
。

く抄紙用／々イングー〉 右ト鉛田バインダー、１−１−ては、例ＩＡはポリビニ
ルアルコール繊維、各種合成ノぞルゾ、抄紙用レーヨン
等の冷水中に溶解しないが熱水に溶解する繊維で、抄紙
用−々インダーとして一般に市販されているものを使用
することができる。

合成樹脂エマルジョンも抄紙用／々イングーとして使用
することができる。

ピッチを含む有機繊維とノξルゾおよびまたは抄紙用−
々インダーは、それぞれ７０〜９５重量部、５〜３０重
量部（固形分として）の割合で混合して常法により抄紙
する。抄紙は湿式法でも乾式法の何れでもよいが、シー
ト密度が低い場合は乾式法が有利であシ、比較的高密度
の場合は湿式法が有利である。

有機繊維が７０重置部以下になると、孔径、気孔率等の
コントロールがむずかしくなり、かつ強度も低くなって
良好なシートが得られなくなり、一方９５重量部以上で
は抄紙の際に良好なシート形成がむずかしい。更に湿潤
強度を維持するためにも、ノぐルゾと抄紙用−々イング
ーとを合計で５重量部以上配合するのが好ましい。

〈含浸高分子物質〉 含浸に用いる有機高分子物質としては、例えばフェノー
ル樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリ
ジビニルベンゼンの如き熱硬化性樹脂、塩化ビニル樹脂
、塩化ビニリデン樹脂、フッ化♂ニル樹脂、フッ化ビニ
リデン樹脂、アクリロニトリル樹脂等の熱可塑性樹脂、
さらにはリグニン、ピッチ又はタールの如きものも使用
される。

これらの高分子化合物の好ましい性質としては、何等か
の溶剤に溶解するか又は熱処理時の高温で融解すること
および炭素含有量が３０重−３％以上あり炭化後、炭素
質・々イングーとして炭素繊維内の結合に役立つもので
ある、 〈含浸処理〉 前記の有機高分子物質の溶液または分散液により混抄紙
を含浸処理する。混抄紙に耐着する含浸量が少なすぎる
と、／々イングー効果、及び炭化の際の炭化収率が劣り
、あまり過剰になると目づまシのため気孔率の調整がむ
ずかしく、又もろくなる。好ましい含浸性Ｎｔとしては
、混抄紙の重量の２０〜２００％、更に好ましくは３０
〜１２０係である。

〈不融化〉 有機高分子物質が付着した上記混抄紙は必要によシネ融
化した後に焼成されて炭素繊維を形成するが、この不融
化処理は、有機高分子物質としてフェノール樹脂等の熱
硬化性樹脂を使用した場合に特に有効であり、炭化収率
、シート強度向上に顕著な効果がある。不融化の処理条
件は、特に特定しないが、例えば１５０〜３５０℃、数
１０分〜１０数時間、酸化雰囲気中、有機高分子物質の
付着した混抄紙を加熱することによシネ融化される。

〈焼成〉 有機高分子物質溶液が付着せられた土肥混抄紙は必要に
応じて不融化せられた後、不活性ガス界囲気中で８００
℃以上の温度下で熱処理焼成せられて、−病素質／々イ
ングー全含む炭素繊維紙を形成する。熱処理温度を変え
ることによシ最終製品の炭素繊維紙の電気抵抗値の制御
が可能である。また、上記の熱処理焼成を２〜５０ｆ／
ｃ−Ｊの圧力で荷重加圧しながら行なうと、非常に強度
が大きくかつ均一な厚みを有する炭素繊維シート上沓る
ことができる。

（発明の効果） 本発明は、ピッチ繊維−から抄紙法によりシートを得て
１一般の炭化工程で炭素繊維シートラ得る方法であり、
ポリアクリロニトリル繊維を抄紙して？４Ｊｉシート’
を用いる方法に比べて、ピッチ繊維はポリアクリロニト
リル繊細等に比べ炭化収率が高いため、該シートラ焼成
する際の寸法変化が少なくなり、その為焼成収率が良好
で、しかもヒビ割れ、ソリ等が生じに＜＜、均一平坦な
炭化繊維シートが得られ、しかも安価なシート金得るこ
とができるようになった。

また、炭化工程の際に荷重加圧を併用することにより、
従来方式に比べ、機械的強度並びに厚み精度が非常に向
上したシートが得られ、炭素繊維のシートからの脱落も
全く生ぜず、均一なシートが容易に得られるようになっ
た。更には、原料繊維の太さ、長さの適当な選択及び、
パルプ抄紙用／々イングーの配合により、燃料電池用の
電極基材として使用する場合に特に問題になるシートの
孔径や、気孔率を自由にかつ容易にコントロールするこ
とも可能になった。

（実施例） 水元開音いっそう理解しやすくするために、以下に実施
例を示すが、下記の実施例は本発明を制限するものでは
ない。

なお、実施例中、部および％とあるのはそれぞれ重量部
および重量部である。

実施例１〜２ 太さ３デニール及び８デニールのピッチ繊維、カナディ
アンフリーネス５００−のパルプ（Ｔ、ＵＫＦ）、ポリ
−ニルアルコール繊維（クランｉ、ＶＰＢｌ　０５−２
Ｘ３　）を第１表の割合で水を加えてスラリー金得、丸
網式抄紙機で常法により坪量終て′１０００ｒ／ｂ 全フェノール樹脂（住友デュレズ製ＰＦ１．−５１４０
４）３０％水溶液に含浸しくフェノール樹脂付着量１０
０重量％／混抄紙）、１０５℃の温度で乾燥し密度Ｑ、
１３　？　／　ｃｍ”　、寸法２００Ｘ　２００＋ＩＩ
ＪＩ　のシート　をイｎ　ｆｃ　。

次いで、空気中で、２５０℃で、５時間加熱不融化処理
を行なった後、更に１０００℃のチッ素雰囲気炉で１時
間７２／−の荷重加圧下で加熱焼成全行ない良好な炭素
繊維シートを得た。

ピッチ繊維抄紙シートを直接焼成する本発明の方法によ
り比較例のポリアクリロニトリル繊維に比べ焼成後の寸
法変化も少なく炭化収率も良好で、ヒビ割れ、ソリの虫
取が少なく均一な炭素繊維シートが容易に刊）られた。

第１表 １）孔径、気孔率は、水銀圧入法によシ測定２）抵抗は
ホイートストンブリッジ法によシ測定比較例１ 比較のため、実施例１のピッチ繊維の代シにポリアクリ
ロニトリル繊維（８ｄｌ−５ｍｓ）ｋ使用して同様の処
理を行った。得られた結果を第−表に示す。

ピッチ繊維を使用した場合に比べ、シートの寸法変化が
大きく、ヒビ割れ、ノリの生成が多かった。

出　願　人　王子展紙株式会社 代理人　弁理士　井　坂　實　夫 手続補正書′ 昭和５８年１２月２６日 特許庁長官　若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５８年１２月８日提出の特許出願（１）−２１発明
の名称 炭素繊維シートの製造法 ３袖正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　王子製紙株式会社 ４代理人 住　所　東京都港区西１１ｒ橋１丁目２１番１１号小野
ビル内 自発的補正 ６補正により増加する発明の数　。

７補正の対象 （Ｌｌ　明細書の特許請求の範囲の欄 （２）明細書の発明の詳細な説明の欄 ８補正の自答 （１）　明細書の特許請求の範囲の欄を別紙のとおり補
正する。

（２）明細書第４頁第８行目の「７０」を「６０」と補
正する。

（３）同書同頁第９行目の「３０」を「４０」と補正す
る。

（４）同書同頁第１４行目の「７０」を「６０」と補正
する。

特許請求の範囲 （１）　ピッチ繊維を含む有機繊維６０〜９５重量部、
ノξルゾおよびまたは抄紙用バインター５〜４０重量部
を混合抄紙して得られるシートに有機高分子物質の溶液
を含浸し、必要に応じて不融化処理を行なった後、不活
性ガス雰囲気中で８００℃以上の温度で加熱炭化させる
ことを特徴とする炭素繊維シートの製造法。

（２）加熱炭化を圧力２〜５０　ｆ／ｆｆｌの荷亜加圧
下で行う特許請求の範囲第１項に記載の炭素繊維シート
の製造法。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ピッチ繊維を含む有機繊維７０−９５重量部、
   パルプおよびまたは抄紙用−々インダー５〜３０重量部
   を混合抄紙して得られるシートに有機高分子物質の溶液
   を含浸し、必要に応じて不融化処理を行なった後、不活
   性ガス雰囲気中で８００℃以上の温度で加熱炭化させる
   ことを特徴とする炭素繊維シートの製造法。
2. （２）加熱炭化を圧力２〜５０９／ａｄの荷重加圧下で
   行う特許請求の範囲第１項に記載の炭素繊維シートの製
   造法。