JP2012197529A - カーボン繊維不織布及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明のカーボン繊維不織布は、平均繊維径2μm以下のカーボン繊維からなり、空隙率が60%以上、かつ単位厚さあたりの電気抵抗が10mΩ/μm以下であり、静電紡糸法により紡糸した炭素化可能繊維からなる炭素化可能繊維ウエブに、炭素化可能繊維を溶解可能な溶媒Aと、炭素化可能繊維を溶解不可能で、溶媒Aと混合可能、かつ溶媒Aよりも沸点の低い溶媒Bとの混合溶媒を付与した後、加熱して混合溶媒を除去して炭素化可能繊維同士を接着した後、炭素化する方法により製造できる。
【選択図】 なし
Description
P=[1−W/(t×SG)]×100
ここで、Pは空隙率(単位:%)、Wは目付(単位:g/m2)、tは厚さ(単位:μm)、SGはカーボン繊維の比重(単位:g/cm3)を、それぞれ表わす。なお、目付は10cm角の重量を1m角に換算した重量をいい、厚さはマイクロメータを用いて測定した値であり、具体的には、0.16N/mm2荷重時の値であり、カーボン繊維の比重は一般的なカーボン材料の比重1.7g/cm3を用いる。
(1)ポリアクリロニトリル連続繊維ウエブの作製;
ポリアクリロニトリル系樹脂(アクリロニトリル−酢酸ビニル共重合体)をN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)に濃度16wt%となるように溶解させ、紡糸原液(粘度:2300mPa・s)を調製した。
溶媒AとしてDMF(沸点:153℃)、溶媒Bとして水(沸点:100℃)を準備し、溶媒Aの濃度が7mass%となるようにこれら溶媒を混合し、混合溶媒を調製した。
前記ポリアクリロニトリル連続繊維接着ウエブ(幅:16cm、長さ:20cm)の長さ方向における一端に、60gfの加重をかけた状態で、温度220℃に設定したオーブン中で30分、続いて温度260℃に設定したオーブン中で60分の熱処理を行った。
目付:17.5g/m2
厚さ:76μm
空隙率:86%
単位厚さあたりの電気抵抗:7.4(=560/76)mΩ/μm
表面積:9.2m2/g
孔径:0.65μm
(2)ポリアクリロニトリル連続繊維接着ウエブを作製することなく、(1)ポリアクリロニトリル連続繊維ウエブを直接、温度220℃及び260℃における熱処理、並びに炭素化処理を行ったこと以外は実施例1と同様にして、カーボン連続繊維不織布を作製した。このカーボン連続繊維不織布の物性は次の通りであった。
目付:18g/m2
厚さ:88μm
空隙率:88%
単位厚さあたりの電気抵抗:65.9(=5800/88)mΩ/μm
表面積:9.4m2/g
孔径:0.73μm
市販のカーボンペーパー(TGP−030、東レ製)を用意した。このカーボンペーパーの物性は次の通りであった。
目付:41g/m2
厚さ:100μm
空隙率:76%
単位厚さあたりの電気抵抗:70(=7000/100)mΩ/μm
表面積:0.34m2/g
孔径:24.5μm
実施例1と同様にして作製したポリアクリロニトリル連続繊維ウエブを、油圧プレス機を用いて、温度100℃にて、16cm角あたり1tの荷重を3分間かけるホットプレスを行い、ポリアクリロニトリル連続繊維加圧ウエブ(厚さ:27μm、空隙率:43%)を作製した。
目付:20g/m2
厚さ:21μm
空隙率:43%
単位厚さあたりの電気抵抗:15.7(=330/21)mΩ/μm
表面積:8.4m2/g
孔径:0.78μm
ポリマー濃度を13%(粘度:800mPa・s)としたこと以外は、実施例1と同様にして、ポリアクリロニトリル連続繊維ウエブ(平均繊維径:250nm、目付:8g/m2、厚さ:45μm、空隙率:84%)を作製した。その後、ポリアクリロニトリル連続繊維を接着することなく、ポリアクリロニトリル連続繊維ウエブを直接、温度220℃及び260℃における熱処理、並びに炭素化処理を行って、カーボン連続繊維不織布を作製した。このカーボン連続繊維不織布の物性は次の通りであった。
目付:7.5g/m2
厚さ:48μm
空隙率:90%
単位厚さあたりの電気抵抗:18.8(=900/48)mΩ/μm
表面積:15.5m2/g
孔径:0.42μm
Claims (3)
- 平均繊維径2μm以下のカーボン繊維からなり、空隙率が60%以上、かつ単位厚さあたりの電気抵抗が10mΩ/μm以下であることを特徴とする、カーボン繊維不織布。
- 静電紡糸法により紡糸した炭素化可能繊維からなる炭素化可能繊維ウエブに、前記炭素化可能繊維を溶解可能な溶媒Aと、前記炭素化可能繊維を溶解不可能で、前記溶媒Aと混合可能、かつ前記溶媒Aよりも沸点の低い溶媒Bとの混合溶媒を付与した後、加熱して前記混合溶媒を除去することによって炭素化可能繊維同士を接着した後、炭素化することを特徴とするカーボン繊維不織布の製造方法。
- 静電紡糸法により紡糸した炭素化可能繊維を直接捕集して形成した炭素化可能繊維ウエブからなることを特徴とする、請求項2記載のカーボン繊維不織布の製造方法。
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