JP2016029223A - Carbon-containing paper - Google Patents
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Description
本発明は、炭素含有紙に関する。 The present invention relates to carbon-containing paper.
特許文献１は、電導発熱紙の製造方法を開示する。この製造方法では、まず炭素繊維が水溶液中に分散させられる。次に炭素繊維が分散した水溶液中へ紙繊維が配合される。これにより紙繊維も水溶液中に均一に分散する。次に分散した炭素繊維と紙繊維とが抄かれる。これにより発熱原紙が得られる。次にこの発熱原紙へ電極加工が施される。これにより、紙繊維中に配合された炭素繊維は発熱可能になる。次に電極部を除く外表面全体が絶縁処理される。特許文献１に開示された方法によると、抵抗発熱体としてはたらく炭素繊維を天然繊維、合成繊維などのあらゆる種類の紙中に均一に分散できる。 Patent Document 1 discloses a method for producing a conductive heating paper. In this production method, first, carbon fibers are dispersed in an aqueous solution. Next, paper fibers are blended into an aqueous solution in which carbon fibers are dispersed. As a result, the paper fibers are also uniformly dispersed in the aqueous solution. Next, the dispersed carbon fiber and paper fiber are made. Thereby, exothermic base paper is obtained. Next, electrode processing is performed on the heat-generating base paper. Thereby, the carbon fiber blended in the paper fiber can generate heat. Next, the entire outer surface excluding the electrode portion is insulated. According to the method disclosed in Patent Document 1, carbon fibers serving as resistance heating elements can be uniformly dispersed in all types of paper such as natural fibers and synthetic fibers.
特許文献２は、ヒータ材を開示する。このヒータ材は、発熱部と、導電性ランド部と、電極部と、電源部とを有する。発熱部では、導電性カーボンチョップドファイバーがその長手方向の目をそろえて非導電性の構造部材中に分散している。導電性ランド部は、導電性カーボンチョップドファイバーが分散した構造部材の一部に対して導電性の液体を含浸させたものである。電極部は、導電性ランド部に電気的に結合されたものである。電源部は、電極部を介して発熱部に電力を供給する。特許文献２に開示された発明によると、発熱部の熱効率を向上させることができる。特許文献２に開示されたヒータ材は、被加熱物を温度のむらが少ない状態で加熱できる。 Patent Document 2 discloses a heater material. This heater material has a heat generating part, a conductive land part, an electrode part, and a power supply part. In the heat generating portion, the conductive carbon chopped fiber is dispersed in the non-conductive structural member with the eyes in the longitudinal direction aligned. The conductive land portion is obtained by impregnating a part of a structural member in which conductive carbon chopped fibers are dispersed with a conductive liquid. The electrode portion is electrically coupled to the conductive land portion. The power supply unit supplies power to the heat generating unit via the electrode unit. According to the invention disclosed in Patent Document 2, the thermal efficiency of the heat generating part can be improved. The heater material disclosed in Patent Document 2 can heat an object to be heated in a state where there is little temperature unevenness.
しかしながら、特許文献１に開示された方法により製造された電導発熱紙には炭素を多く含まなければならないという問題点がある。炭素を多く含まなければならないのは電気伝導率を高めるためである。電気伝導率の高さはヒータの部品としてのこの電導発熱紙の性能に影響を及ぼす。 However, there is a problem that the conductive heating paper manufactured by the method disclosed in Patent Document 1 must contain a large amount of carbon. The reason for containing a large amount of carbon is to increase electrical conductivity. The high electrical conductivity affects the performance of this conductive heating paper as a heater component.
特許文献２に開示されたヒータ材は、導電性カーボンチョップドファイバーがその長手方向の目をそろえて非導電性の構造部材中に面内で均質に分散することにより、電気伝導率を高めている。しかしながら、特許文献２に開示されたヒータ材には、電気伝導率に関する異方性が高いという問題点がある。 In the heater material disclosed in Patent Document 2, the electrical conductivity is increased by uniformly dispersing the conductive carbon chopped fiber in the longitudinal direction in the non-conductive structural member. . However, the heater material disclosed in Patent Document 2 has a problem that anisotropy related to electrical conductivity is high.
本発明はこの問題を解決するものである。本発明の目的は、炭素含有量の割に電気伝導率が高く、かつ、電気伝導率に関する異方性が低い炭素含有紙を提供することにある。 The present invention solves this problem. An object of the present invention is to provide a carbon-containing paper having a high electrical conductivity relative to the carbon content and a low anisotropy related to the electrical conductivity.
本発明者らは、上記問題点に対して鋭意検討した結果、鱗片状の炭素同素体が繊維の層に含まれることにより、炭素含有量の割に電気伝導率を高くでき、かつ、電気伝導率に関する異方性を少なくできることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、次の通りである。 As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have been able to increase the electrical conductivity for the carbon content by including the scaly carbon allotrope in the fiber layer, and the electrical conductivity. As a result, the inventors have found that the anisotropy can be reduced, and have completed the present invention. That is, the present invention is as follows.
上述された課題を解決するために、本発明のある局面に従うと、炭素含有紙は、積み重ねられた繊維の層を備える。繊維の層は、繊維に加え、鱗片状の炭素同素体を含む。なお、本発明の説明において、「紙」は、すくことにより繊維を絡ませながら平らに成形したものを意味する。本発明にかかる炭素含有紙もそのような「紙」の一種である。 In order to solve the above-described problems, according to one aspect of the present invention, the carbon-containing paper comprises a layer of stacked fibers. The fiber layer contains scaly carbon allotropes in addition to the fibers. In the description of the present invention, “paper” means that formed by flattening while entwining fibers. The carbon-containing paper according to the present invention is also a kind of such “paper”.
炭素を含む紙の電気伝導率は、電流が流れる経路の多さの影響を大きく受ける。その経路が多ければ多いほど、電流が流れやすくなるためである。炭素同素体が鱗片状である場合、炭素同素体が同一質量のカーボンナノチューブである場合と、炭素同素体が同一質量の炭素繊維である場合と、炭素同素体が同一質量の球状である場合とに比べ、炭素含有紙内において電子の通路が多く形成される可能性が高くなる。これにより、鱗片状の炭素同素体が繊維の層の中に含まれている場合、炭素含有量の割に電気伝導率が高くなる。しかも、鱗片状の炭素同素体は、向きが揃った炭素繊維及び向きが揃ったカーボンナノチューブよりも異方性が少ない。鱗片状の炭素同素体は炭素繊維及びカーボンナノチューブほど細長くないためである。その結果、本発明にかかる炭素含有紙は、炭素含有量の割に電気伝導率が高くなり、かつ、電気伝導率に関する異方性が低くなる。 The electrical conductivity of paper containing carbon is greatly affected by the number of paths through which current flows. This is because the more paths there are, the easier the current flows. When the carbon allotrope is scaly, the carbon allotrope is a carbon nanotube with the same mass, the carbon allotrope is a carbon fiber with the same mass, and the carbon allotrope is a sphere with the same mass. There is a high possibility that many electron paths are formed in the contained paper. Thereby, when the scaly carbon allotrope is contained in the fiber layer, the electrical conductivity is increased for the carbon content. Moreover, the scaly carbon allotrope has less anisotropy than the carbon fibers having the same orientation and the carbon nanotubes having the same orientation. This is because the scaly carbon allotrope is not as elongated as carbon fibers and carbon nanotubes. As a result, the carbon-containing paper according to the present invention has a high electrical conductivity relative to the carbon content, and a low anisotropy regarding the electrical conductivity.
また、上述された鱗片状の炭素同素体の差し渡しが繊維の差し渡しの最大値より大きいことがより望ましい。なお、板状の物体における「差し渡し」とは、その物体の最も広い面のある縁からその面の他の縁のうち最も遠い箇所までの距離を意味する。柱状の物体（例えば繊維）の場合における「差し渡し」とは、その物体の断面（軸に直交する断面）のある縁からその断面の他の縁のうち最も遠い箇所までの距離を意味する。 Further, it is more desirable that the above-mentioned scale-like carbon allotrope is larger than the maximum value of fiber delivery. Note that “passing” in a plate-like object means the distance from the edge of the widest surface of the object to the farthest part of the other edges of the surface. In the case of a columnar object (for example, a fiber), “passing” means a distance from one edge of a cross section (cross section orthogonal to the axis) of the object to the farthest part of the other edges of the cross section.
複数の炭素同素体同士が互いに接触していると、そうでない場合に比べ、電気伝導率が高くなる。繊維の層の中に炭素同素体が含まれている場合、炭素同素体同士の接触は繊維によって妨げられる。炭素同素体が有するグラフェンの直径が繊維の直径より大きければ、炭素同素体同士が繊維を乗り越えて接触することが可能になる。その結果、繊維に妨げられることを原因とする電気伝導率の低下が抑えられる。 When a plurality of carbon allotropes are in contact with each other, the electrical conductivity is higher than when the carbon allotropes are not in contact with each other. When carbon allotropes are contained in the fiber layer, the contact between the carbon allotropes is hindered by the fibers. If the diameter of graphene that the carbon allotrope has is larger than the diameter of the fiber, the carbon allotropes can cross over the fiber and come into contact with each other. As a result, a decrease in electrical conductivity caused by obstruction by the fiber is suppressed.
本発明によれば、炭素含有量の割に電気伝導率が高く、かつ、電気伝導率に関する異方性が少ない炭素含有紙を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a carbon-containing paper having high electrical conductivity for carbon content and low anisotropy related to electrical conductivity.
［構成の説明］
本発明について以下詳細に説明する。本発明の炭素含有紙は、積み重ねられた繊維の層を備える。繊維の層は、繊維に加え、鱗片状の炭素同素体を含む。
[Description of configuration]
The present invention will be described in detail below. The carbon-containing paper of the present invention comprises a layer of stacked fibers. The fiber layer contains scaly carbon allotropes in addition to the fibers.
［繊維の説明］
まず、本発明の繊維の層を構成する繊維について説明する。本発明の繊維の層は、何種類の繊維を含んでもよい。本発明の繊維の層が含む繊維の種類は特に限定されない。本発明の繊維の層が含む繊維の例には、植物繊維、合成繊維、再生繊維、動物繊維、ガラス繊維がある。植物繊維の例には、パルプ、麻、コウゾ、ミツマタ、ガンピ、マユミ、綿がある。合成繊維の例には、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ビニロン、ポリオレフィン、ポリウレタンがある。再生繊維の例には、レーヨン、キュプラ、リヨセル、アセテートがある。動物繊維の例には、羊毛、絹、モヘヤ、カシミア、キャメル、アンゴラがある。
[Description of fiber]
First, fibers constituting the fiber layer of the present invention will be described. The fiber layer of the present invention may include any number of fibers. The kind of fiber which the fiber layer of this invention contains is not specifically limited. Examples of fibers included in the fiber layer of the present invention include plant fibers, synthetic fibers, regenerated fibers, animal fibers, and glass fibers. Examples of plant fibers include pulp, hemp, mulberry, mitsumata, ganpi, mayumi, and cotton. Examples of synthetic fibers include nylon, polyester, acrylic, vinylon, polyolefin, and polyurethane. Examples of regenerated fibers include rayon, cupra, lyocell, and acetate. Examples of animal fibers include wool, silk, mohair, cashmere, camel and angora.
［炭素同素体の説明］
本発明の炭素同素体について説明する。本発明の炭素同素体は鱗片状である。その外縁形状は特に限定されない。例えば、本発明の炭素同素体の外縁形状は円形でも楕円形でも矩形でも正方形でもその他の形でもよい。本発明の炭素同素体の大きさは特に限定されない。例えば、本発明の炭素同素体は、差し渡しが１０マイクロメートル以上１０００マイクロメートル以下であってもよい。本発明の炭素同素体は、差し渡しより十分に薄いことが望ましい。
[Description of carbon allotrope]
The carbon allotrope of the present invention will be described. The carbon allotrope of the present invention is scaly. The outer edge shape is not particularly limited. For example, the outer edge shape of the carbon allotrope of the present invention may be circular, elliptical, rectangular, square, or other shapes. The size of the carbon allotrope of the present invention is not particularly limited. For example, the carbon allotrope of the present invention may have a delivery of 10 micrometers to 1000 micrometers. It is desirable that the carbon allotrope of the present invention be sufficiently thinner than the pass.
本発明の炭素同素体は複数のグラフェンの層を有することが望ましい。すなわち、本発明の炭素同素体の中で複数枚のグラフェンが重なっていることが望ましい。グラフェンとは、1原子の厚さのsp2結合の炭素原子のシートのことである。グラフェンの層の数は特に限定されない。ただし、この炭素同素体が膨張した膨張黒鉛から製造される場合、この炭素同素体の中に空室が残らないことが望ましい。炭素同素体の中に空室が残ると炭素含有紙の表面にその炭素同素体が浮かび上がり繊維と絡まないことがあるためである。 The carbon allotrope of the present invention preferably has a plurality of graphene layers. That is, it is desirable that a plurality of graphenes overlap in the carbon allotrope of the present invention. Graphene is a 1 atom thick sheet of sp 2 bonded carbon atoms. The number of graphene layers is not particularly limited. However, when this carbon allotrope is produced from expanded graphite, it is desirable that no vacancies remain in this carbon allotrope. This is because if the vacancy remains in the carbon allotrope, the carbon allotrope may float on the surface of the carbon-containing paper and may not be entangled with the fiber.
本発明の炭素同素体において、グラフェンの層のいずれかの差し渡しが繊維の層を構成する繊維の差し渡しの最大値より大きいことが望ましい。すなわち、繊維の層を構成する繊維のうち最も太いものの上に本発明の炭素同素体のうち最も大きいものを載せるとその炭素同素体がその繊維をまたぐことが望ましい。これにより、互いに隣り合う炭素同素体が接触しやすくなるためである。その繊維をまたぎ得る大きな炭素同素体が多ければ多いほど望ましい。 In the carbon allotrope of the present invention, it is desirable that any of the graphene layers be larger than the maximum value of the fibers constituting the fiber layer. That is, when the largest carbon allotrope of the present invention is placed on the thickest fiber constituting the fiber layer, the carbon allotrope preferably straddles the fiber. This is because the carbon allotropes adjacent to each other can easily come into contact with each other. The more carbon allotropes that can straddle the fiber, the better.
本発明の炭素同素体の製造方法は特に限定されない。その製造方法の例には、黒鉛にインターカラントを接触させた後そのインターカラントを気化させる方法、膨張黒鉛を加熱後にこれを粉砕する方法、粉砕された黒鉛に圧力を加えることにより空室を押しつぶす方法、基板上に化学蒸着させる方法がある。これらの具体的内容は周知なので、ここではこれらの具体的内容は説明されない。 The method for producing the carbon allotrope of the present invention is not particularly limited. Examples of the production method include a method of vaporizing the intercalant after contacting the intercalant with graphite, a method of crushing the expanded graphite after heating, and crushing the empty space by applying pressure to the pulverized graphite There is a method of chemical vapor deposition on a substrate. Since these specific contents are well known, these specific contents are not described here.
［添加物の説明］
本発明の繊維の層は、繊維及び炭素同素体に加え、添加物を含んでもよい。添加物の種類は特に限定されない。添加物の例には、デンプン及びカルボキシメチルセルロースナトリウムなどの紙力増強剤、界面活性剤、ポリエチレングリコールなどの変色抑制剤がある。
[Description of additives]
The fiber layer of the present invention may contain additives in addition to the fibers and carbon allotrope. The kind of additive is not particularly limited. Examples of additives include paper strength enhancers such as starch and carboxymethylcellulose sodium, surfactants, and discoloration inhibitors such as polyethylene glycol.
［炭素含有紙の製造方法の説明］
本発明にかかる炭素含有紙のある製造方法は、混合工程と紙すき工程と脱水乾燥工程とを備える。混合工程は繊維と炭素同素体と添加物と液体（例えば水）とを混合する工程である。この工程において、炭素同素体が水中で分散しやすくなるための添加物（例えばアセトン及びエタノール）が添加されてもよい。混合のための具体的手段は特に限定されない。その手段の例には周知の撹拌装置で撹拌するというものがある。紙すき工程は繊維と炭素同素体と添加物と液体との混合物を網又は紙すき簾上に広げる工程である。これにより、液体は網又は紙すき簾を通り抜けて落ちる一方、繊維と炭素同素体と添加物とは網上又は紙すき簾上に残る。紙すきのための具体的手段は周知なのでここでは説明されない。脱水乾燥工程は網又は紙すき簾の上に残った繊維と炭素同素体と添加物とから水分を除去する工程である。水分を除去するための具体的手段は特に限定されない。その手段の例には天日乾燥がある。天日乾燥の具体的手順は周知なのでここでは説明されない。もちろん、本発明にかかる炭素含有紙の製造方法はこれに限定されない。
[Description of method for producing carbon-containing paper]
The manufacturing method with the carbon containing paper concerning this invention comprises a mixing process, a papermaking process, and a dehydration drying process. The mixing step is a step of mixing the fiber, carbon allotrope, additive, and liquid (for example, water). In this step, additives (for example, acetone and ethanol) for easily dispersing the carbon allotrope in water may be added. The specific means for mixing is not particularly limited. An example of such means is to stir with a well-known stirrer. The papermaking process is a process of spreading a mixture of fiber, carbon allotrope, additive, and liquid on a net or papermaking machine. This causes the liquid to fall through the mesh or paper scrap while the fibers, carbon allotropes and additives remain on the mesh or paper scrap. Specific means for papermaking are well known and will not be described here. The dehydration drying step is a step of removing moisture from the fibers, carbon allotrope, and additives remaining on the net or paper scraper. The specific means for removing moisture is not particularly limited. An example of such means is sun drying. The specific procedure for sun drying is well known and will not be described here. Of course, the manufacturing method of the carbon containing paper concerning this invention is not limited to this.
［用途及び使用方法の説明］
本発明にかかる炭素含有紙は様々な用途に利用できる。その用途の例にはヒータ用熱源がある。その他の用途の例には電磁波遮蔽用壁材と電池の負極とがある。本発明にかかる炭素含有紙をヒータ用熱源として使用する場合、本発明にかかる炭素含有紙には電極が取り付けられる。電極を介して本発明にかかる炭素含有紙へ電流が流されると、本発明にかかる炭素含有紙は発熱する。本発明にかかる炭素含有紙へ電極を取り付けるための具体的手順は、ここでは説明されない。その手順が導電性を有する周知の紙へ電極を取り付けるための手順と同様だからである。本発明にかかる炭素含有紙を電磁波遮蔽用壁材として使用する場合、本発明にかかる炭素含有紙は建物の壁内に取り付けられる。本発明にかかる炭素含有紙を建物の壁内に取り付けるための具体的手順は、ここでは説明されない。その手順が周知のシートを建物の壁内に取り付けるための手順と同様だからである。本発明にかかる炭素含有紙を電磁波遮蔽用壁材として使用する場合、本発明にかかる炭素含有紙が壁紙として建物の壁に貼られてもよい。本発明にかかる炭素含有紙を壁紙として建物の壁に貼るための具体的手順も、ここでは説明されない。その手順が周知の壁紙を建物の壁に貼るための手順と同様だからである。本発明にかかる炭素含有紙を電池の負極として使用する場合、本発明にかかる炭素含有紙は正極箔及びセパレータと共に渦巻状に巻かれ、電解液が入った電池ケース内に収容される。本発明にかかる炭素含有紙を電池の負極として正極箔及びセパレータと共に電解液が入った電池ケース内に収容するための具体的手順は、ここでは説明されない。その手順が、周知の負極を正極箔及びセパレータと共に電解液が入った電池ケース内に収容するための手順と同様だからである。なお、その他の用途の例には、静電気から精密電子部品を守るための帯電防止材がある。
[Description of usage and usage]
The carbon-containing paper according to the present invention can be used for various applications. An example of the application is a heat source for a heater. Examples of other applications include electromagnetic shielding wall materials and battery negative electrodes. When using the carbon containing paper concerning this invention as a heat source for heaters, an electrode is attached to the carbon containing paper concerning this invention. When an electric current is passed through the electrode to the carbon-containing paper according to the present invention, the carbon-containing paper according to the present invention generates heat. The specific procedure for attaching the electrode to the carbon-containing paper according to the present invention is not described here. This is because the procedure is the same as the procedure for attaching electrodes to well-known paper having conductivity. When using the carbon containing paper concerning this invention as a wall material for electromagnetic wave shielding, the carbon containing paper concerning this invention is attached in the wall of a building. The specific procedure for mounting the carbon-containing paper according to the present invention in a building wall will not be described here. This is because the procedure is similar to the procedure for mounting a known sheet in a building wall. When using the carbon containing paper concerning this invention as a wall material for electromagnetic wave shielding, the carbon containing paper concerning this invention may be affixed on the wall of a building as wallpaper. The specific procedure for sticking the carbon-containing paper according to the present invention to a building wall as wallpaper is also not described here. This is because the procedure is similar to the procedure for pasting a well-known wallpaper on the wall of a building. When the carbon-containing paper according to the present invention is used as a negative electrode of a battery, the carbon-containing paper according to the present invention is spirally wound together with a positive electrode foil and a separator and accommodated in a battery case containing an electrolytic solution. A specific procedure for housing the carbon-containing paper according to the present invention in the battery case containing the electrolyte solution together with the positive electrode foil and the separator as the negative electrode of the battery is not described here. This is because the procedure is the same as the procedure for housing the well-known negative electrode in the battery case containing the electrolyte solution together with the positive electrode foil and the separator. An example of another application is an antistatic material for protecting precision electronic components from static electricity.
以下に、実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these.
[実施例]
混合工程において、作業者は、まず模造紙（株式会社大塚商会製ＴＭＭ−Ｗ）の一部をミキサー（テスコム電機株式会社製ＴＭ８４０）で粉砕することにより１．０重量％のスラリーを製造した後、このスラリーにその粉砕された模造紙と同じ質量の炭素同素体粉末を混入した。この炭素同素体は、予め加熱された膨張黒鉛に超臨界状態の二酸化炭素を侵入させ、その二酸化炭素を気化させることにより、膨張黒鉛を粉末化させたものである。この炭素同素体は、２層以上３０層以下のグラフェンの層を有していた。この炭素同素体の差し渡しはいずれも１０マイクロメートル以上１０００マイクロメートル以下であった。この炭素同素体の差し渡しの最頻値は１００マイクロメートルであった。すなわち、このスラリー中には、差し渡しが約１００マイクロメートルであるグラフェンを有する炭素同素体が多く含まれていた。模造紙を粉砕することにより得られた繊維の差し渡しは１５マイクロメートル以上２５マイクロメートル以下であった。炭素同素体が混入されたスラリーは、上述されたミキサーによって撹拌された。紙すき工程において、作業者は、炭素同素体が混入されたスラリーを紙すき簾上に広げた。この紙すき簾の大きさは、１４５ミリメートル×１００ミリメートルであった。この紙すき簾は、５２本の竹ひごが糸で連結されたものであった。この紙すき簾における竹ひご間の隙間は４５０マイクロメートルであった。この竹ひごの向きは紙すき簾の長辺に沿っていた。これにより、スラリー中の水分は紙すき簾を通り抜けて落ちた。模造紙の繊維と炭素同素体とは紙すき簾上に残った。脱水乾燥工程において、作業者は、紙すき簾の上に残った繊維と炭素同素体とを乾燥させた。これにより、紙すき簾の上に残った繊維と炭素同素体とから水分が除去された。水分が除去されたことにより、本実施例にかかる炭素含有紙が完成した。この炭素含有紙の表面抵抗率は４．１オーム／スクウェアであった。図１はこの炭素含有紙の顕微鏡画像を示す。図１において白っぽく写っている細長いものが模造紙の繊維である。その他の鱗片状の物体が炭素同素体である。図１によれば、本実施例にかかる炭素含有紙においては、炭素同素体同士の間に繊維が挟まれている。また、炭素同素体同士が接触している。これらは炭素同素体の差し渡しが大きいためである。
[Example]
In the mixing step, the worker first manufactured a 1.0% by weight slurry by pulverizing a part of the imitation paper (TMM-W manufactured by Otsuka Shokai Co., Ltd.) with a mixer (TM840 manufactured by Tescom Electric Co., Ltd.). This slurry was mixed with carbon allotrope powder having the same mass as the crushed imitation paper. This carbon allotrope is obtained by pulverizing expanded graphite by invading supercritical carbon dioxide into expanded graphite heated in advance and vaporizing the carbon dioxide. This carbon allotrope had 2 or more and 30 or less layers of graphene. All of the carbon allotropes were not less than 10 micrometers and not more than 1000 micrometers. The mode of delivery of this carbon allotrope was 100 micrometers. That is, the slurry contained a large amount of carbon allotrope having graphene with a span of about 100 micrometers. The fiber obtained by pulverizing the imitation paper was not less than 15 micrometers and not more than 25 micrometers. The slurry mixed with the carbon allotrope was stirred by the mixer described above. In the papermaking process, the operator spreads the slurry mixed with the carbon allotrope on the papermaking machine. The size of the paper scraper was 145 mm × 100 mm. This paper sushi bowl was made up of 52 bamboo strings connected by a thread. The gap between the bamboo strings in this paper sushi bowl was 450 micrometers. The direction of this bamboo string was along the long side of the paper sushi bowl. Thereby, the water | moisture content in a slurry fell through the paper scraper. The imitation paper fibers and carbon allotrope remained on the paper scraps. In the dehydration drying process, the operator dried the fibers and carbon allotrope remaining on the paper scraper. As a result, moisture was removed from the fibers and carbon allotrope remaining on the paper scraper. By removing the water, the carbon-containing paper according to the present example was completed. The carbon-containing paper had a surface resistivity of 4.1 ohm / square. FIG. 1 shows a microscopic image of this carbon-containing paper. In FIG. 1, the slender paper that appears whitish is the fiber of the imitation paper. Other scaly objects are carbon allotropes. According to FIG. 1, in the carbon containing paper concerning a present Example, the fiber is pinched | interposed between carbon allotropes. Carbon allotropes are in contact with each other. This is because the carbon allotrope is large.
[比較例１]
混合工程において、作業者は、実施例と同じ模造紙の一部を実施例と同じミキサーで粉砕することにより１．０重量％のスラリーを製造した後、このスラリーにその粉砕された模造紙と同じ質量のカーボンブラックを混入した。このカーボンブラックはライオン株式会社製のケッチェンブラック（登録商標）ＥＣ６００ＪＤであった。カーボンブラックが混入されたスラリーは、上述されたミキサーによって撹拌された。紙すき工程において、作業者は、カーボンブラックが混入されたスラリーを実施例と同一の紙すき簾上に広げた。これにより、スラリー中の水分は紙すき簾を通り抜けて落ちた。模造紙の繊維とカーボンブラックの一部とは紙すき簾上に残った。脱水乾燥工程において、作業者は、紙すき簾の上に残った繊維とカーボンブラックとを乾燥させた。これにより、紙すき簾の上に残った繊維とカーボンブラックとから水分が除去された。水分が除去されたことにより、本比較例にかかる炭素含有紙が完成した。この炭素含有紙の表面抵抗率は６０．０オーム／スクウェアであった。図２はこの炭素含有紙の顕微鏡画像を示す。図２において白っぽく写っている細長いものが模造紙の繊維である。模造紙の繊維に付着している黒い粒状の物体がカーボンブラックである。
[Comparative Example 1]
In the mixing step, the worker manufactured a 1.0% by weight slurry by pulverizing a part of the same imitation paper as in the example with the same mixer as in the example, and then the pulverized imitation paper and The same mass of carbon black was mixed. This carbon black was Ketjen Black (registered trademark) EC600JD manufactured by Lion Corporation. The slurry mixed with carbon black was stirred by the mixer described above. In the paper-making process, the operator spreads the slurry mixed with carbon black on the same paper-making paper as in the example. Thereby, the water | moisture content in a slurry fell through the paper scraper. The imitation paper fibers and part of the carbon black remained on the paper scraper. In the dehydration drying process, the operator dries the fibers and carbon black remaining on the paper scraper. As a result, moisture was removed from the fibers and carbon black remaining on the paper scraper. By removing the moisture, the carbon-containing paper according to this comparative example was completed. The surface resistivity of this carbon-containing paper was 60.0 ohm / square. FIG. 2 shows a microscopic image of this carbon-containing paper. In FIG. 2, the slender paper that appears whitish is the fiber of the imitation paper. A black granular object adhering to the fibers of the imitation paper is carbon black.
[比較例２]
混合工程において、作業者は、実施例と同じ模造紙の一部を実施例と同じミキサーで粉砕することにより１．０重量％のスラリーを製造した後、このスラリーにその粉砕された模造紙と同じ質量の炭素繊維を混入した。この炭素繊維は日本グラファイトファイバー株式会社製のＸＮ−１００−１５Ｍであった。この炭素繊維の平均長さは５０マイクロメートル、熱伝導度は９００ワット／（ｍ・Ｋ）、密度は２．２２グラム／立方センチメートルであった。炭素繊維が混入されたスラリーは、上述されたミキサーによって撹拌された。紙すき工程において、作業者は、炭素繊維が混入されたスラリーを実施例と同一の紙すき簾上に広げた。これにより、スラリー中の水分は紙すき簾を通り抜けて落ちた。模造紙の繊維と炭素繊維の一部とは紙すき簾上に残った。脱水乾燥工程において、作業者は、紙すき簾の上に残った繊維と炭素繊維とを乾燥させた。これにより、紙すき簾の上に残った繊維と炭素繊維とから水分が除去された。水分が除去されたことにより、本比較例にかかる炭素含有紙が完成した。この炭素含有紙の表面抵抗率は５６０．０オーム／スクウェアであった。図３はこの炭素含有紙の顕微鏡写真を示す。図３において白っぽく写っている細長いものが模造紙の繊維である。輪郭が黒く表面が白い棒状の物質が炭素繊維である。模造紙の繊維によって炭素繊維同士の接触が妨げられている箇所がある。
[Comparative Example 2]
In the mixing step, the worker manufactured a 1.0% by weight slurry by pulverizing a part of the same imitation paper as in the example with the same mixer as in the example, and then the pulverized imitation paper and The same mass of carbon fiber was mixed. This carbon fiber was XN-100-15M manufactured by Nippon Graphite Fiber Co., Ltd. The carbon fiber had an average length of 50 micrometers, a thermal conductivity of 900 watts / (m · K), and a density of 2.22 grams / cubic centimeter. The slurry mixed with carbon fiber was stirred by the mixer described above. In the paper-making process, the operator spreads the slurry mixed with carbon fiber on the same paper-making paper as in the example. Thereby, the water | moisture content in a slurry fell through the paper scraper. The imitation paper fibers and some of the carbon fibers remained on the paper scraps. In the dehydration drying process, the operator dried the fibers and carbon fibers remaining on the paper scraper. Thereby, the water | moisture content was removed from the fiber and carbon fiber which remained on the paper scraper. By removing the moisture, the carbon-containing paper according to this comparative example was completed. The surface resistivity of this carbon-containing paper was 560.0 ohm / square. FIG. 3 shows a photomicrograph of this carbon-containing paper. In FIG. 3, slender papers appearing whitish are imitation paper fibers. A rod-like substance with a black outline and white surface is carbon fiber. There are places where carbon fibers are prevented from contacting each other by the fibers of the imitation paper.
[比較例３]
混合工程において、作業者は、実施例と同じ模造紙の一部を実施例と同じミキサーで粉砕することにより１．０重量％のスラリーを製造した後、このスラリーにその粉砕された模造紙と同じ質量のカーボンナノチューブを混入した。このカーボンナノチューブはＳｈｅｎｚｈｅｎ Ｎａｎｏｔｅｃｈ Ｐｏｒｔ Ｃｏ., Ｌｔｄ.製のＮＴＰ３０２１であった。このカーボンナノチューブの長さは５マイクロメートル乃至１５マイクロメートル、外径は１５ナノメートル乃至２５ナノメートル、表面積は１５０平方メートル／グラム乃至２１０平方メートル／グラム、灰分は５重量パーセント未満、タップ密度（周知の密度測定装置（例えば、筒井理化学器械社製の型式「ＴＰＭ−３」）を用いてＪＩＳ Ｋ１４６９に示された方法により測定された値）は０．０７グラム／立方センチメートル乃至０．２０グラム／立方センチメートルであった。カーボンナノチューブが混入されたスラリーは、上述されたミキサーによって撹拌された。紙すき工程において、作業者は、カーボンナノチューブが混入されたスラリーを実施例と同一の紙すき簾上に広げた。これにより、スラリー中の水分は紙すき簾を通り抜けて落ちた。模造紙の繊維とカーボンナノチューブの一部とは紙すき簾上に残った。脱水乾燥工程において、作業者は、紙すき簾の上に残った繊維とカーボンナノチューブとを乾燥させた。これにより、紙すき簾の上に残った繊維とカーボンナノチューブとから水分が除去された。水分が除去されたことにより、本比較例にかかる炭素含有紙が完成した。この炭素含有紙の表面抵抗率は１００００００オーム／スクウェアであった。図４はこの炭素含有紙の顕微鏡写真を示す。図４において白っぽく写っている細長いものが模造紙の繊維である。模造紙の繊維に付着している黒い粒状の物体がカーボンナノチューブである。
[Comparative Example 3]
In the mixing step, the worker manufactured a 1.0% by weight slurry by pulverizing a part of the same imitation paper as in the example with the same mixer as in the example, and then the pulverized imitation paper and Carbon nanotubes with the same mass were mixed. This carbon nanotube was NTP3021 manufactured by Shenzhen Nanotech Port Co., Ltd. The carbon nanotubes have a length of 5 to 15 micrometers, an outer diameter of 15 to 25 nanometers, a surface area of 150 to 210 square meters / gram, an ash content of less than 5 weight percent, a tap density (well known The density measuring device (for example, a value measured by the method shown in JIS K1469 using a model “TPM-3” manufactured by Tsutsui Rikenkiki Co., Ltd.) is 0.07 grams / cubic centimeter to 0.20 grams / cubic centimeter. there were. The slurry mixed with carbon nanotubes was agitated by the mixer described above. In the papermaking process, the operator spreads the slurry mixed with carbon nanotubes on the same papermaking machine as in the example. Thereby, the water | moisture content in a slurry fell through the paper scraper. The imitation paper fibers and some of the carbon nanotubes remained on the paper scraper. In the dehydrating and drying process, the worker dries the fibers and carbon nanotubes remaining on the paper scraper. As a result, moisture was removed from the fibers and carbon nanotubes remaining on the paper scraper. By removing the moisture, the carbon-containing paper according to this comparative example was completed. The surface resistivity of the carbon-containing paper was 1000000 ohm / square. FIG. 4 shows a photomicrograph of this carbon-containing paper. In FIG. 4, slender papers appearing whitish are imitation paper fibers. A black granular object adhering to the fibers of the imitation paper is a carbon nanotube.
[比較例４]
混合工程において、作業者は、実施例と同じ模造紙の一部を実施例と同じミキサーで粉砕することにより１．０重量％のスラリーを製造した後、このスラリーにその粉砕された模造紙と同じ質量の球状黒鉛を混入した。この球状黒鉛は株式会社中越黒鉛工業所製のＷＦ−１５Ｃであった。この球状黒鉛の平均粒径は１５マイクロメートル、灰分は０．１重量パーセントであった。球状黒鉛が混入されたスラリーは、上述されたミキサーによって撹拌された。紙すき工程において、作業者は、球状黒鉛が混入されたスラリーを実施例と同一の紙すき簾上に広げた。これにより、スラリー中の水分は紙すき簾を通り抜けて落ちた。模造紙の繊維と球状黒鉛の一部とは紙すき簾上に残った。脱水乾燥工程において、作業者は、紙すき簾の上に残った繊維と球状黒鉛とを乾燥させた。これにより、紙すき簾の上に残った繊維と球状黒鉛とから水分が除去された。水分が除去されたことにより、本比較例にかかる炭素含有紙が完成した。この炭素含有紙は電気を通さなかった。図５はこの炭素含有紙の顕微鏡写真を示す。図５において白っぽく写っている細長いものが模造紙の繊維である。模造紙の繊維の間にある黒光りした粒状の物体が球状黒鉛である。
[Comparative Example 4]
In the mixing step, the worker manufactured a 1.0% by weight slurry by pulverizing a part of the same imitation paper as in the example with the same mixer as in the example, and then the pulverized imitation paper and The same mass of spherical graphite was mixed. This spherical graphite was WF-15C manufactured by Chuetsu Graphite Industry Co., Ltd. The spherical graphite had an average particle size of 15 micrometers and an ash content of 0.1 weight percent. The slurry mixed with spheroidal graphite was stirred by the mixer described above. In the papermaking process, the operator spreads the slurry mixed with spherical graphite on the same papermaking machine as in the example. Thereby, the water | moisture content in a slurry fell through the paper scraper. The imitation paper fibers and some of the spheroidal graphite remained on the paper scraper. In the dehydration drying process, the operator dried the fibers and spherical graphite remaining on the paper scraper. As a result, moisture was removed from the fibers and spherical graphite remaining on the paper scraper. By removing the moisture, the carbon-containing paper according to this comparative example was completed. This carbon-containing paper did not conduct electricity. FIG. 5 shows a micrograph of this carbon-containing paper. In FIG. 5, slender papers appearing whitish are imitation paper fibers. The dark granular object between the fibers of the imitation paper is spheroidal graphite.
Claims (2)
前記繊維の層が、前記繊維に加え、鱗片状の炭素同素体を含むことを特徴とする炭素含有紙。 A carbon-containing paper comprising layers of stacked fibers,
The carbon-containing paper, wherein the fiber layer contains a scaly carbon allotrope in addition to the fibers.
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