JPH01118625A - 多孔質炭素板の製造方法 - 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、多孔質炭素板の新規な製造方法に関するもの
である。更に詳しく述べると、抄紙法により得られた樹
脂混抄シートを焼成することにより、耐薬品性、電気伝
導性、強度の優れた、嵩高な多孔質炭素板を製造する方
法に関するものである。

〔従来技術〕

従来炭素ＭＡ維レシート得る方法としては、あらかじめ
焼成された炭素繊維をパルプ、バインダーと共に抄紙し
た炭素ｔａＩＪｔｉ混抄紙を熱硬化性樹脂の溶液に含浸
させ、再度、不活性雰囲気中で加熱炭化する方法が知ら
れている（特公昭５３−１８６０３号公報）。

〔解決しようとする問題点〕

しかしながら上記方法は、抄紙性、シート強度補強のた
めバインダー繊維の配合が必要であった。そのため抄紙
シートの密度が高くなり、多孔質のシートが得られにく
いという問題点を有している。また、抄紙シートは炭化
後の炭素板の強度及び電気伝導性を向上させるため、フ
ェノール樹脂溶液等で含浸処理が必要である。溶液が有
機溶媒の場合には、特殊な防爆型含浸装置が必要であり
、水溶液の場合には、シート強度が低下し切断し易いの
でシート強度の向上が特に必要であるという問題点があ
る。

〔発明の目的〕

本発明は上記の欠点を改良すると共に、工程が１ｌｆｉ
略化され、安価で高、２￥１の多孔質炭素板の製造方法
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

炭素繊維製造用有機繊維６５〜９０重量部、パルプ５〜
４０重量部、及び、有機高分子物質のエマルジョンを有
効固形分として３０〜２００重量部（有機繊維及びバル
ブ１００重４１部に対し）からなる抄紙シートを加熱処
理後、必要に応じ安定化処理を行なった後、不活性ガス
雰囲気中で８００℃以ｌ二の温度で加熱炭化させる多孔
質炭素板の製造方法である。

上記方法において、シートは加熱処理後、予備硬化処理
して、加熱プレス成形を行なうか、予備硬化なしで、加
熱プレスして成形および硬化処理を併せて行なってもよ
い。

本発明の構成要素について以下に詳説する。

本発明ば用いる有ａ繊維としては、レーヨン、ピッチｍ
維、リグニン繊維、フェノール樹脂繊維、アクリル繊＃
Ｉ等、炭素ｍ雑を製造する場合に杼道に使用される有機
繊維の何れもが使用可能である６有機繊維は、０．５〜
１５デニール、長さ１〜１５　ｍ　ｍ、好ましくは抄紙
性等の点から０．５〜８デニール、長さ１．５〜１０ｍ
ｍのものを目的に応じて選択し、単独であるいは２種以
上を配合して使用する。

」；記の有機繊維は親木性が弱いため単独では抄紙がで
きない、そのため抄紙性向上のためのつなぎとして、パ
ルプを配合する。

この発明に用いられるパルプとしては、セルロースパル
プのほか、合成樹脂製の各種合成パルプが適しており、
本発明は、有機繊維とパルプから抄紙するために、嵩高
なシートが得られるが。

強度が必要な場合は、各種バインダーの他通常の抄紙に
使用される紙力増強剤を少量添加してもよい１紙力増強
剤としては、カチオン化澱粉、カチオン又はアニオン化
ポリアクリルアマイド、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポ
キシ化ポリアミド樹脂、カルボキシ変性ポリビニルアル
コール等、通常抄紙の際使用される樹脂の他、合成樹脂
エマルジョンが使える。

抄紙用バインダーとしては、例えばポリビニルアルコー
ル繊維、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１ｍ維で、抄紙用バインダーとして一般に
市販されているものを本発明の目的を阻害しない範囲で
使用することができる。

有機繊維、パルプは、それぞれ６５〜９０重量部、５〜
４０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。

有機繊維が６５重量部以下になると、孔径、気孔率等の
コントロールがむずかしくなり、気孔率の高い多孔質シ
ートが得られなくなり、一方９０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、パルプは５重量部
以下では抄紙性が悪くなり、シート形成が困難になり、
４０重量部以上では嵩高なシートが得られない、好まし
い範囲としては、有機繊維が７５〜９０重量部、パルプ
がｉｏ〜２５重縫部である。

上記有機繊維、パルプに混抄され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
ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、アクリル樹脂等の
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、熱処理
時の高温で融解することおよび炭素含有ｒ逢が３０重量
％以上あり炭化後、炭素質パインターとして炭素ｍ＃ｌ
内の結合に役立つものであり、熱硬化性樹脂が好ましい
。

前記の有機高分子物質は粒径が０．５ｇ〜５０ル好まし
くは１〜１ＯＩＬのエマルジョン分散液の形で混抄され
る。必要なら、通常抄紙の際使用される、歩留向上剤を
添加してもよい、高分子物質のｆａｔが少なすぎると、
炭素板のバインダー効果、及び炭化の際の炭化収率が劣
り、あまり過剰になると１１づまりのため気孔率の調整
がむづかしく、又もろくなる。好ましい配合量としては
、有機繊維及びパルプの重量の２０〜２００％、更に好
ましくは３０〜１２０％である。

有機繊維として再生セルロース、例えばレーヨンを使用
する場合には、耐熱性向上剤を含浸処理させると、炭化
収率、強度等の点によい効果をもたらす。耐熱性向上剤
としては、レーヨン炭素繊維を製造する場合に一般に使
用されるものなら何れでも使用可能である０例えば、リ
ン酸金属塩として、第一リン酸マグネシウム、第一リン
酸カルシウム、第一リン酸ナトリウム、第一リン酸゛カ
リウムなど、また各種酸のアンモニウム塩として、塩化
アンモニウム、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウ
ム、リン酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウム、リ
ン酸二水素アンモニウム、ポリリン酸のアンモニウム塩
、ホウ酸アンモニウム等が好適に使用できる。

有機繊維、パルプおよび有機高分子物質のエマルジョン
は、水に分散され通常の長網、円網抄紙機等で抄紙され
る。抄紙シートは次いで加熱処理を行なう、加熱処理は
シート中の有機高分子物質を溶融させ、有機繊維、パル
プ同志を接着させる効果を有する。加熱条件は、使用す
る樹脂によって異なるが、溶融、接着する温度範囲で適
当に選択すればよい、加熱処理は、抄紙の際の乾煙工程
で行なってもよく、抄紙後の別工程で行なってもよい。

加熱処理シートは、次いで必要に応じプレス処理を行な
う。プレス処理の前に抄紙シートを予備硬化処理しても
よい、予備硬化を行なうと、シート内の有機高分子物質
が流動しなくなる為、均一なプレス処理が行える。予備
硬化の処理条件としては完全硬化しない条件でｉ４０℃
〜１８０℃、１分〜３０分程度が好適である。

プレス成型は最終炭素板に必要な厚さ、形状。

気孔率、孔径を付与するために行ない、その際、加熱処
理を併用することによりシート中の樹脂を硬化させる。

この硬化処理によりシー［・の厚みを一定に保持すると
同時に平坦なシートを得ることが可能になった。またプ
レス圧力を調整することにより炭素板の気孔率、孔径を
任意に変えることができる。

ト記プレス処理の際、薄手の抄紙シートを必要枚数、好
ましくは３枚以上重ね合せ、同様にプレス処理を行なう
と、容易に厚手の炭素板が得られる０通常では剥離を生
じ易く、製造が困“難な多孔質シートの積層が、本発明
のプレス積層、硬化法で可能になった。抄紙シートを重
ね合せる際、シートの縦方向と横方向を交互に積層する
とシートの方向性が無くなり、加熱炭化の際の歪が生じ
にくくなりカール、ヒビ割れのない厚みの均一な炭素板
が得られる。プレス加熱条件としては、１５０〜２２０
℃、１〜６０分間が適当である。

加熱処理シートあるいは上記プレス処理を行なったシー
トは必要に応じ安定化処理を行なった後、焼成されて本
発明の多孔質炭素板が得られる。安定化の処理条件は、
特に特定しないが、好ましくは１５０〜３５０℃、数１
０分〜ｌＯ数時間の範囲で、使用する有機Ｉｊ＆雑の種
類で異なるが、空気中で処理する。この安定化処理によ
り炭素化収率が５〜１０％向上し、かつ強度も向上する
。

上記め安定化されたシートは、次いで不活性ガス雰囲気
中で、８００℃以上の温度下で加熱焼成することにより
、本発明の多孔質炭素板を得る。

〔発明の効果〕

本発明は、再生セルロース繊維、ピッチｍ維、アクリル
＃ａ維等、通常炭素繊維を製造する際の原料となる繊維
と有機高分子物質とから抄紙法により得たシートを、加
熱処理後、好ましくは積層してプレスで、加熱成型処理
を行ない厚手の多孔性炭素板を得る方法である。

未発１１によれば、有機繊維およびパルプの抄紙と同時
に有機高分子物質をシート化するため、従来のように樹
脂溶液を別工程で含浸する必要がなくなり、大幅なコス
トダウンが可能になった。

又、従来の含浸処理を行なう場合には含浸液中での断紙
を防ぐため湿潤強度を大さくする必要があったが、本９
．明方法では、その必要性が小さく、更には、高分子物
質の添加により、焼成後の加工適性に優れた十分な強度
を有する多孔性炭素板が得られる。

更には、繊維の接着が樹脂粒子の溶融により行われるた
め、溶液含浸の場合に比べ点接着に近い、そのため、空
間が多くなり多孔室の炭素板が得られ易くなった。

〔実施例〕

本発明を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％である。

実施例１〜３ 太さ７デニール３　ｍ　ｍのアクリル繊維、カナデイア
ンフリーネス４００ｍＭのパルプ（ＮＢＫＰ）を第１表
の割合で水を加えてスラリーを得、さらにフェノール樹
脂エマルジョン（住人ベークライトＰＲ５１４６４）を
加え十分に混合し、抄紙直前に歩留向上剤（ポリアクリ
ルアマイドカチオン変成品）を加え、丸網式抄紙機で常
法により坪量２００ｇ／ｒｎ’のシートを抄造した。こ
れを適当な大きさに断裁後これを５枚重ね合せ１５０℃
２０分間の熟プレスにより、フェノール樹脂を融解させ
、熱硬化を行った。さらに、２２０℃４時間の安定化処
理を行った。

次いで９００℃のチッ素ガス雰囲気炉で１時間グラファ
イト板にはさんで、加熱焼成を行い炭素繊維板を得た。

この）Ｒ素繊維板の物性を第１表に示す。

抄紙シートを直接焼成する未発Ｉｊｌの方法によれば、
優れた電気伝導性および多孔性を有する炭素ｍｉ板が得
られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭素繊維製造用有機繊維６５〜９０重量部、パルプ５〜
   ４０重量部、及び、有機高分子物質のエマルジョンを有
   効固形分として３０〜２００重量部（有機繊維及ぶパル
   プ１００重量部に対し）からなる抄紙シートを加熱処理
   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多孔質炭素板の製造方法。