KR20050032600A - 연료전지 가스확산층 기재 및 높은 열전도도의 강화복합재료용 피치계 그래파이트 포와 니들 펀치된 펠트 - Google Patents

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장-프랑수아 르꼬스타우에
폴 티. 케네디
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Abstract

연신 파단되고 포 또는 펠트로 성형된 피치 전구체 실이 제공된다. 상기 포 또는 펠트는 열처리되어 연료전지 가스확산층 기재 및 높은 열전도도의 강화 복합재료 용도의 그래파이트 섬유 매체로 전환된다.

Description

연료전지 가스확산층 기재 및 높은 열전도도의 강화 복합재료용 피치계 그래파이트 포와 니들 펀치된 펠트{Pitch based graphite fabrics and needled punched felts for fuel cell gas diffusion layer substrates and high thermal conductivity reinforced composites}
본 발명은 연료전지 가스확산층 기재 및 높은 열전도도의 강화 복합재료 등의 용도의 연신파단된 피치 전구체 실(stretch broken pitch precursor yarns)로부터 제조된 피치계 그래파이트 포 또는 펠트 등에 관한 것이다.
전자 수집(electron collection)과 관련하여 탄소질 재료(carbonacious material)의 사용은 잘 알려져 있다. 카본 또는 그래파이트는 주로 전류 집전체(electrical current collector)로서 기능하여 왔다. 많은 수의 탄소섬유계 기재가 연료전지의 가스확산층("GDLs": gas diffusion layers) 제조용도 및 특수 강화 플라스틱 복합재료를 성형하는 용도로 제안되어 왔다. 제1 응용에 있어서, 탄소 또는 그래파이트 섬유는 우수한 전기전도도를 나타내는 다공성 기재(porous substrate)를 제조하는데 사용된다. 제2 응용에 있어서, 상기 섬유는 높은 기계적성질을 제공하고 또한 소망되는 경우에 강화 플라스틱의 열전도도를 높이기 위하여 사용된다. 강화 플라스틱 탑재판(mounting plate)의 높은 면내(in-plane) 및 두께 방향(through-the-thickness)의 열전도도는 예를 들면 많은 양의 열이 상기 판에 탑재된 전자부품으로부터 급속하게 방산되어야할 필요가 있는 전자분야에서 바람직하다.
연료전지 GDLs은 다수의 폴리아크릴로니트릴("PAN") 유래 섬유를 이용한 종이, 펠트 및 포(fabrics)로부터 제조되어 왔다. 연료전지 및 다른 전기화학적 장치는 통상적으로 쌍극판(bipolar plate), GDL, 촉매층 및 막의 조립체로부터 조립된다. 그러한 장치는 도 1에 도시되어 있다. 가스확산층은 또한 막 전극(membrane electrode) 또는 전극 기재(electrode substrate)로도 지칭된다.
섬유상 GDL 기재는 탄소질 혼합물로 일반적으로 일면 또는 양면상에 코팅되며, 상기 탄소질 혼합물은 미세 그래파이트 분말 및 다양한 도전성 필러를 포함한다. 촉매가 상기 코팅의 표면에 또는 기공내에 침적(deposit)될 수 있다.
GDL 기재는 자주 PAN계 종이로 제조되지만, PAN계 직포(woven fabrics) 또는 니들된 펠트(needled felt)가 사용될 수 있다. 후자의 형태들이 종이 매체 보다 큰 인장강도를 갖기 때문에 더 우수한 취급능력을 제공하는 것으로 믿어진다. 이러한 특성은 코팅 작업 동안 섬유상 기재를 운반하는데 필수적이다. 몇가지 자료들은 GDL 매체를 제조하는데 PAN 섬유를 사용하는 것을 언급한다. 특히 PCT 공개번호 WO 01/04980는 다양한 형태의 GDL 매체를 제조하는 데 저가 PAN의 사용하는 것을 개시한다. 연료전지에 관한 분야에서는 그렇게 성형된 가스확산층은 가능한 한 얇은 것이 바람직하다. 따라서, 그러한 분야에서 사용되는 포는 얇아야 하고 부드러운 표면을 구비해야 한다.
통상적으로 연료전지 디자인에서 베이스포(base fabric)는 길이가 통상적으로 1 내지 2 인치인 스테이플 PAN 필라멘트로부터의 방적사에 의하여 제조된다. 이어서 이들 실은 평직포(plain weave fabric)로 제직된다. 이어서 상기 직포는 질소 분위기내에서의 열처리 공정에 의하여 탄화된다. 이제 탄화된 포(carbonized fabric)는 이를 그래파이트화하기 위하여 역시 질소 분위기내에서 (더 고온에서의) 후속 열처리된다. 상기 포는 이어서 탄소질 혼합물로 코팅되며 그 위에 백금계 촉매가 침적될 수 있다. 몇몇 연료전지 스택 제조기가 선정되어 상기 촉매를 막위에 가한다.
PAN계 섬유는 시장에서 구입할 수 있는 가장 저가의 탄소 또는 그래파이트 섬유이다. 그러나, PAN 섬유는 피치계 탄소 또는 그래파이트 섬유와 비교할 때 꽤 나쁜 전기특성 및 열특성을 나타낸다. 피치계 탄소 또는 그래파이트 섬유는 PAN계 섬유 보다 4 내지 6배의 전기전도도를 나타내며 또한 전체연료전지성능을 향상시키기 위하여 우수한 전기전도도가 필요로 하는 연료전지 분야에서는 PAN 섬유 보다 더 좋은 선택이다. 본 발명의 목적은 피치 섬유의 현존하는 형태 및 고비용의 결점을 극복하는 것이다. 피치섬유는 비용이 드는 큰 토우사(tow yarns) 또는 촙트 섬유(chopped fibers)로서 입수가능하다. 이러한 형태의 어느 것도 얇은 플랫 포(flat fabric) 또는 니들 펠트를 제조하는 데 적당하지 않다. 피치에서 상업적으로 입수가능한 최소 데니어는 3850 데니어의 토우인데, 이는 무겁고 두꺼운 GDL 층을 생성할 것이다. 통상적인 상업적 피치섬유의 다른 한계는 이들의 성형능을 제한하는 이들의 큰 모듈러스이다. 예를 들면, 고도로 탄화된 또는 그래파이트화된 피치섬유는 니들 펀치하는 것이 불가능하다. 제직하는 데 적합한 사이즈의 실 또는 펠트를 니들링하는 데 적합한 웹을 얻기 위한 하나의 방법은 열경화성 상태에서 피치섬유의 토우를 연신파단 공정(stretch breaking process)에 두는 것이다.
열 방산(heat dissipation)을 위한 강화 플라스틱은 또한 본 발명으로부터 이익을 얻을 수 있다. 그러한 분야에서 전자부품을 지지하는 탑재판은 구조적 역활을 하며 또한 전자부품으로부터 열을 방산시키는 도관으로서 작용한다. 일방향 섬유 레이업(lay-up), 시트 몰딩 화합물, 종이 및 포의 형태로서 피치 섬유는 이미 이들 분야에서 사용되고 있다. 본 발명으로부터 유래되는 섬유 형태(textile forms)는 전자산업에 높은 두께방향 열전도도를 나타내는 저가의 얇은 포 또는 니들 펀치된 펠트를 제공하는데 도움을 줄 것이다. 열경화성 피치 섬유의 그래파이트화 이후에, 판(plates) 또는 다른 기하의 것들이 열경화성 또는 열가소성 고분자의 고밀도화를 통하여 바로 강성 부품(rigid components)으로 제조될 수 있다.
따라서 본 발명에 의하여 그 목적 및 장점이 실현될 것인데, 본 발명의 설명은 다음의 도면과 관련하여 이해되어야 한다: 여기서,
도 1은 가스확산층을 두드러지게 한 연료전지를 도시한다;
도 2는 대표적인 연신파단 장치를 도시한다;
도 3은 연신 파단 이전의 실의 단면을 도시한다;
도 4는 연신 파단 이후의 실의 단면을 도시한다; 및
도 5는 연신 파단된 웹 또는 리본을 도시한다.
따라서 본 발명의 주요 목적은 연료전지 및 높은 열전도도의 강화 복합재료를 포함하는 증가된 분야에서 독특한 형태의 피치 전구체 그래파이트 섬유의 사용을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비교적 얇은 포(thin fabrics)로 제직될 수 있거나 또는 얇은 매트(thin mats)로 니들 펀치될 수 있는 독특한 형태의 피치 전구체 그래파이트 섬유의 사용을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 비교적 비싸지 않은 그러한 섬유 형태를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 우수한 열 및 전기 전도도를 갖는 독특한 형태의 피치 전구체 그래파이트 섬유로부터 제조된 포 또는 매트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 독특한 형태의 피치 전구체 그래파이트 섬유 및 PAN계 그래파이트 섬유의 블렌드로부터 제조된 포 또는 매트를 제공하는 것이다.
이들 및 다른 목적 및 장점은 본 발명에 의하여 제공된다. 이와 관련하여 본 발명은 탄화 또는 그래파이트화 이전의 열경화 단계에서 피치 전구체 실을 취한다. 이 실은 3850 데니어 이상으로 비교적 두껍다. 이어서 이 실은 연신 파단(stretch breaking)에 의하여 연신 파단된다. 연신파단은 큰 데니어의 실로 시작하여 이들을 낮은 데니어의 실로 감소시킴으로써 실 번들(yarn bundle)내의 멀티플 필라멘트가 무작위로 파단되고 이어서 낮은 데니어로 연신되는 공정을 포함한다. 이들은 이어서 내구성있는 실 또는 리본으로도 지칭되는 웹의 형태로 재조합된다. 이어서 이 실은 제직되거나 또는 다른 방식으로 얇은 포로 성형되며, 이들은 열처리되어 이들 실을 고도의 그래파이트사로 전환한다. 이와 달리, 상기 웹은 소정 두께 및 바람직한 섬유 배향을 갖도록 스택되고 니들 펀치될 수 있다. 이들 실은 더 값비싼 실의 열처리 공정과 이어서 이들로부터 포를 형성하는 것에 의하여 얻어지는 것과 동일한 상관 특성(same relative properties)을 갖는다. 상기 포 또는 매트는 이를 적당한 탄소질 혼합물(carbonacious mixture)로 함침 또는 코팅하여 연료전지에서 사용될 수 있거나 또는 높은 열전도도의 강화 플라스틱 복합재료를 제조하는데 사용될 수 있다.
이와 관련하여, 본 발명은 큰 데니어의 피치 전구체 섬유 토우를 취하여 이를 작은 데이너의 실 형태 또는 리본 형태로 연신파단하는 것에 관한 것이다. 상기 섬유는 바람직한 특성을 유지하지만 얇은 포 또는 얇은 매트 강화재료가 소망되는 연료전지와 같은 분야에서 사용되는 얇은 포로 제조하기 더 쉽다.
따라서, 실 또는 필라멘트를 연신파단하기 위한 많은 방법 및 장치가 존재한다. 그러한 장치의 하나의 예는 미국특허 5,045,388호에 개시된 것인데, 이는 인용에 의하여 본 명세서에 통합된다. 상기 특정한 장치는 본 발명의 일부분이 아니지만, 통상적인 장치를 간단히 설명하는 것이 순서이다. 이와 관련하여, 도 2는 바로 위에서 언급한 특허에 개시된 장치의 모식적인 도면이다.
도 2의 장치는 일반적으로 연속 필라멘트 섬유의 토우(14)의 회전가능한 보빈(12)을 지지하는 크릴(10), 인티그랄 핫 에어 처리기(18)를 구비한 연신파단기계(16), 및 패키지(22)를 권취하는 와인드업(20)을 포함한다. 연신파단기계(16)는 두개의 브레이커 블록 유닛(22,24)를 포함한다. 유닛(22)는 수냉되는 세라믹 코팅된 금속 롤(22b, 22c)과 연동하며 연속적인 닙(nips)을 형성하는 드리븐 롤(22a)로 이루어져 있다. 롤(22a)는 일래스토머로 피복되어 있다. 유사한 배열로, 일래스토머로 피복된 드리븐 롤(24a)는 세라믹 코팅된 금속 롤(24b, 24c)과 연동하여 닙을 형성한다. 롤(24a)는 일래스토머로 피복되어 있다.
작동시, 연속 필라멘트 섬유 토우(14)는 크릴(10)상의 패키지(12)로부터 가이드(15)를 통하여 드리븐 롤(22a) 및 연동된 닙 롤(22b, 22c)에 의하여 연신된다. 롤(22a)는 상기 토우에 장력을 가하기 위하여 롤(24a) 보다 큰 속력(약 10% 빠름)으로 구동된다. 토우(14)의 연신파단된 배열된 섬유 토우(14')로의 전환은 롤(22a)와 롤(24a)의 사이에서 일어난다. 토우(14)는 롤(24a, 24b, 및 24c)의 사이에 형성된 닙의 사이를 통과하는 데, 상기 닙은 토우를 파지한다. 이 응용에서 상기 토우는 수지로 강화되어 있기 때문에 상기 토우는 이어서 히터(18)로 잡아당겨지는데, 이는 상기 수지의 온도를 그 융점부근으로 올려서 수지를 연화시킨다. 롤(22a)의 속력은 롤(24a) 보다 빠르기 때문에 상기 롤들 사이에서 토우에 장력이 발생하는 데, 이 장력은 롤(22a)와 롤(24a)의 사이에서 토우내의 연속 필라멘트의 각각을 파단하기에 충분한 것이다. 상기 수지는 소프트하기 때문에 상기 필라멘트는 수지를 통하여 전단하중을 이웃 필라멘트에 전달하지 않으며 또한 어떠한 전단하중도 전달되지 않으므로 상기 연속 필라멘트는 하나의 위치에서 모두 파단되지 않고 무작위로 파단된다. 이러한 무작위 파단 분포는 토우(14')가 분리되지 않고 연속적으로 남아 있을 수 있게 한다. 상기 수지는 히터(18)를 떠난 후 급속하게 냉각되며 또한 약 50℉의 온도에 있는 수냉된 롤(22b, 22c)상으로 이동하였을 때 급속하게 냉각된다. 이어서 연신파단된 토우는 후속 공정을 위하여 와인더(20)상의 패키지(22)로 권취된다.
연신 파단의 다른 예는 미국특허 4,080,778호에 개시된 것과 미국특허 4,837,117호에 개시된 것을 포함한다. 몇몇 연신파단 설비는 수지없이 건식으로 작동하는 것을 주의해야 한다.
이제 더욱 상세하게 본 발명에 관련된 상기한 바와 같은 연료전지 및 유사한 분야의 것에 대해 알아보면, 제직 또는 부직 형태의 그래파이트 재료는 촉매를 포함하는 코팅재가 그 위에 가해지는 기재로서 이용된다. 이상적인 그래파이트 재료가 보유하는 많은 특성이 있다. 이들중에는 면내 및 두께방향 전기 및 열전도도가 있다. 많은 사용자는 종이 보다는 포(fabrics)를 선호하는 데 이는 포가 더 내구성이 있고 또한 요구되는 코팅 공정 동안 취급하기 쉽기 때문이다. 종이는 "표준" 포("standard" fabrics) 보다 매끄럽고(smoother) 낮은 생산가를 달성하는데 유망하다. 그러나 포 또는 매트는 가능한 한 얇아야 하며 매끄러운 표면을 가져야 한다.
본 분야에서 많은 사람에 의하여 사용된 베이스라인 포(baseline fabric)는 다단계 공정에 의하여 제조된다. 제직사는 통상적으로 1 내지 2 인치 길이의 스테이플 폴리아크릴로니트릴(PAN) 필라멘트로부터 방적된다. 이들 실은 평직포로 제직된다. 상기 포는 이어서 질소 분위기에서 수행되는 탄화 열처리 공정에 가해진다. 이에 의하여 얻어진 "탄소"포("carbon" fabric)는 이어서 상기 재료를 더 고온으로 열처리하는 그래파이트화 공정에 가해진다. 이 공정 또한 질소분위기에서 실시된다. 이 그래파이트포(graphite fabric)의 특성은 이상적이지는 않지만 수용할 만한 성능이 적절한 연료전지 디자인으로 달성될 수 있다.
열관리 분야를 위해서, 그래파이트 섬유는 열경화성 및/또는 열가소성 고분자와 결합되어 높은 열전도도 복합재료를 생성한다.
PAN 전구체 대신 석유 피치 전구체를 이용한 그래파이트 섬유가 바람직한데, 이는 PAN계 그래파이트 섬유에 비하여 피치 전구체 그래파이트 섬유가 우수한 기계적, 열적 및 전기적 성능을 갖기 때문이다. 그러나, 그러한 섬유의 비용은 많은 분야에서 이를 사용하지 못하게 한다. 게다가, 현재 입수가능한 최소 피치 전구체 실은 약 3850 데니어이며 따라서 단지 비교적 두꺼운 포만이 이들로부터 제직될 수 있다. 본 접근방식은 중간 단계에서 즉 탄화 또는 그래파이트화 이전의 열경화 단계에서 피치 전구체 실(30)을 얻는 것이다. 상기 실(30)은 이어서 그 목적에 적합한 임의의 수단에 의하여 연신파단된다. (상기한 바와 같이 연신파단은 큰 데니어의 실로 시작하여 이들을 낮은 데니어의 실(32)로 감소시킴으로써 실 번들(yarn bundle)내의 멀티플 필라멘트가 무작위로 파단되고 이어서 낮은 데니어로 연신되는 공정이다.) 연신파단 이후에 얻어진 리본(34) 형태인 중간 생성물은 여러 방법으로 가공될 수 있는 데, 이 가공법은 연신파단되고 방적된 후 서빙사(serving yarn)에 의하여 지지되어 다양한 섬유제품을 생성하는 것을 포함한다.
리본(34)은 더욱 감소되어 200 내지 500 번수(count)의 작은 필라멘트사로 성형될 수 있다. 예를 들면, 최초의 토우는 약 500 데니어(약 8:1의 감소)로 감소될 수 있다. 이러한 작은 데니어사는 이어서 얇고 매끄러운 표면의 포로 제직되며 이어서 두 개의 연속적인 열처리 공정에 가해진다. 이와 달리, 상기 실들은 편성(knitted)되거나 브레이딩될(braided) 수 있다. 상기 열처리는 피치 전구체(열경화 단계의 실)를 더 값비싼 실의 열처리 공정과 이들로부터의 포를 제직하는 것에 의하여 얻어지는 것과 동일한 상관특성을 갖는 고도의 그래파이트사로 전환한다.
또한 리본(34)는 스티치 본딩된 다축포(stitch bonded multiaxial fabric)로 직접 성형될 수 있다. 게다가, 몇 층의 리본(34)이 펠트를 제조하기 위하여 니들 펀치되어 기계적으로 고착될 수 있다.
상기 얻어진 섬유 제품은 표준 PAN계 포 보다 약 6배 큰 전기적 및 열적 성능을 제공한다. 이는 또한 더 얇게 제조될 수 있으며 비용이 덜 들기 때문에 광범위하게 응용될 수 있다. 다음의 표는 토의된 다양한 선택지의 소망 및 기대 성능을 종합한 것이다.
특징 소망 특성 피치 전구체(종래기술) PAN 전구체(베이스라인) 피치 전구체
필라멘트 연속 또는 불연속 연속 불연속 불연속
사 데니어 낮음 높음 높음 낮음
포 두께 얇음 두꺼움 중간 얇음
전도도 높음 높음 낮음 높음
가격 낮음 높음 낮음 낮음
내구성 높음 높음 높음 높음
이와 달리 하이브리드 실(hybrid yarn)를 얻기 위하여 열경화성 피치 및 PAN 섬유의 블렌드가 상기 연신파단장치에 공급될 수 있다. 두개 섬유 형태의 밀접한 혼합물이 상기 장치내에서 달성될 수 있다. 얻어진 실 또는 웹은 종래 기술의 단지 PAN 섬유를 이용하는 경우 보다 높은 전기 및 열전도도를 갖는다.
상기 동일한 섬유 제품은 높은 열전도도의 복합재료를 제조하기 위하여 열가소성 또는 열경화성 수지 시스템내에 포함될 수 있다.
따라서 본 발명에 의하여 그 목적 및 장점이 실현되었으며, 비록 바람직한 구현예가 여기에서 개시되고 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 오히려 첨부된 특허청구범위에 의하여 결정되어야 한다.
본 발명은 연신파단된 피치 전구체 실(stretch broken pitch precursor yarns)로부터 피치계 그래파이트 포 또는 펠트 등을 제조하는데 이용될 수 있다.

Claims (48)

  1. 제1 필라멘트 번수(count)로부터 연신파단되어 제2 필라멘트 번수로 연신된 피치 전구체 재료로 이루어진 실(yarn)로서, 상기 제2 필라멘트 번수는 상기 제1 필라멘트 번수 보다 작은 실.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실은 연신파단되고 방적된 후에 꼬임이 부여된 것을특징으로 하는 발명.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 필라멘트 번수 대 제2 필라멘트 번수의 비는 5 내지 20인 것을 특징으로 하는 발명.
  4. 제1항에 있어서, 상기 실은 연신파단되고 방적된 후에 서빙사(serving yarn)에 의하여 지지(held)된 것을 특징으로 하는 발명.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 필라멘트 번수 대 제2 필라멘트 번수의 비는 5 내지 20인 것을 특징으로 하는 발명.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 필라멘트 번수 대 제2 필라멘트 번수의 비는 5 내지 20인 것을 특징으로 하는 발명.
  7. 제1항에 있어서, 상기 실은 포(fabric)로 제직되는 것을 특징으로 하는 발명.
  8. 제1항에 있어서, 상기 실은 다축포(multiaxial fabric)로 스티치 본딩된 것을 특징으로 하는 발명.
  9. 제1항에 있어서, 상기 실은 층상으로 되어 있으며 또한 펠트로 니들 펀치되어 함께 기계적으로 고착된 것을 특징으로 하는 발명.
  10. 제7항에 있어서, 상기 피치 전구체 재료의 실을 그래파이트사로 전환하기 위하여 상기 포는 열에 가해지는 것을 특징으로 하는 발명.
  11. 제8항에 있어서, 상기 피치 전구체 재료의 실을 그래파이트사로 전환하기 위하여 상기 포는 열에 가해지는 것을 특징으로 하는 발명.
  12. 제9항에 있어서, 상기 피치 전구체 재료의 실을 그래파이트 섬유로 전환하기 위하여 상기 펠트는 열에 가해지는 것을 특징으로 하는 발명.
  13. 제10항에 있어서, 상기 포는 탄소질 혼합물로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 발명.
  14. 제11항에 있어서, 상기 포는 탄소질 혼합물로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 발명.
  15. 제12항에 있어서, 상기 펠트는 탄소질 혼합물로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 발명.
  16. 제10항에 있어서, 상기 포는 열가소성 또는 열경화성 수지를 포함하는 복합재료내에 통합되어 있는 것을 특징으로 하는 발명.
  17. 제11항에 있어서, 상기 포는 열가소성 또는 열경화성 수지를 포함하는 복합재료내에 통합되어 있는 것을 특징으로 하는 발명.
  18. 제12항에 있어서, 상기 펠트는 열가소성 또는 열경화성 수지를 포함하는 복합재료내에 통합되어 있는 것을 특징으로 하는 발명.
  19. 제1 필라멘트 번수(count)로부터 제2 필라멘트 번수로 연신파단되었으며, 피치 전구체 섬유 및 PAN 섬유로 이루어진 하이브리드 실(hybrid yarn)로서, 상기 제2 필라멘트 번수는 상기 제1 필라멘트 번수 보다 작은 하이브리드 실.
  20. 제19항에 있어서, 상기 실은 연신파단되고 방적된 후에 꼬임이 부여된 것을 특징으로 하는 발명.
  21. 제19항에 있어서, 상기 실은 연신파단되고 방적된 후에 서빙사(serving yarn)에 의하여 지지된 것을 특징으로 하는 발명.
  22. 제19항에 있어서, 상기 제1 필라멘트 번수 대 제2 필라멘트 번수의 비는 5 내지 20인 것을 특징으로 하는 발명.
  23. 제19항에 있어서, 상기 실은 포(fabric)로 제직되어 있는 것을 특징으로 하는 발명.
  24. 제19항에 있어서, 상기 실은 다축포(multiaxial fabric)로 스티치 본딩되어 있는 것을 특징으로 하는 발명.
  25. 제19항에 있어서, 상기 실은 층상으로 되어 있으며 또한 펠트로 니들 펀치되어 함께 기계적으로 고착되어 있는 것을 특징으로 하는 발명.
  26. 제23항에 있어서, 상기 피치 전구체 재료의 실을 그래파이트사로 전환하기 위하여 상기 포는 열에 가해진 것을 특징으로 하는 발명.
  27. 제24항에 있어서, 상기 피치 전구체 재료의 실을 그래파이트사로 전환하기 위하여 상기 포는 열에 가해진 것을 특징으로 하는 발명.
  28. 제25항에 있어서, 상기 피치 전구체 재료의 실을 그래파이트사로 전환하기 위하여 상기 펠트는 열에 가해진 것을 특징으로 하는 발명.
  29. 제26항에 있어서, 상기 포는 탄소질 혼합물로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 발명.
  30. 제27항에 있어서, 상기 포는 탄소질 혼합물로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 발명.
  31. 제28항에 있어서, 상기 펠트는 탄소질 혼합물로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 발명.
  32. 제26항에 있어서, 상기 포는 열가소성 또는 열경화성 수지를 포함하는 복합재료내에 통합되어 있는 것을 특징으로 하는 발명.
  33. 제27항에 있어서, 상기 포는 열가소성 또는 열경화성 수지를 포함하는 복합재료내에 통합되어 있는 것을 특징으로 하는 발명.
  34. 제28항에 있어서, 상기 펠트는 열가소성 또는 열경화성 수지를 포함하는 복합재료내에 통합되어 있는 것을 특징으로 하는 발명.
  35. 제1 필라멘트 번수의 피치 전구체 실을 제공하는 단계;
    상기 전구체 실을 상기 제1 필라멘트 번수 보다 작은 제2 필라멘트 번수로 연산파단 및 연신하는 단계;
    상기 실을 포 또는 펠트로 성형하는 단계; 및
    상기 포 또는 펠트를 열처리하여 상기 섬유를 그래파이트 섬유로 전환하는 단계를 포함하는 그래파이트포의 제조방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 실이 연신파단되고 방적된 후에 상기 실에 꼬임을 부여하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제35항에 있어서, 상기 실이 연신파단되고 방적된 후에 서빙사(serving yarn)를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제35항에 있어서, 상기 제1 필라멘트 번수 대 제2 필라멘트 번수의 비는 5 내지 20인 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제35항에 있어서, 상기 실을 제직, 스티치 본딩 또는 니들 펀칭에 의하여 포(fabric) 또는 펠트로 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 포 또는 펠트를 탄소질 혼합물로 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제39항에 있어서, 상기 포 또는 펠트를 열가소성 또는 열경화성 수지와 통합하여 복합재료를 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 피치 전구체 섬유 및 PAN 섬유를 포함하는 제1 필라멘트 번수의 하이브리드 실(hybrid yarn)을 제공하는 단계;
    상기 하이브리드 실을 상기 제1 필라멘트 번수 보다 작은 제2 필라멘트 번수로 연산파단 및 연신하는 단계;
    상기 하이브리드 실을 포 또는 펠트로 성형하는 단계; 및
    상기 포 또는 펠트를 열처리하여 상기 섬유를 그래파이트 섬유로 전환하는 단계를 포함하는 그래파이트포의 제조방법.
  43. 제43항에 있어서, 상기 하이브리드 실이 연신파단되고 방적된 후에 상기 하이브리드 실에 꼬임을 부여하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 하이브리드 실이 연신파단되고 방적된 후에 서빙사(serving yarn)를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제43항에 있어서, 상기 제1 필라멘트 번수 대 제2 필라멘트 번수의 비는 5 내지 20인 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제43항에 있어서, 상기 하이브리드 실을 제직, 스티치 본딩 또는 니들 펀칭에 의하여 포(fabric) 또는 펠트로 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제46항에 있어서, 상기 포 또는 펠트를 탄소질 혼합물로 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제46항에 있어서, 상기 포 또는 펠트를 열가소성 또는 열경화성 수지와 통합하여 복합재료를 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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