JPH0223505B2 - - Google Patents
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- JPH0223505B2 JPH0223505B2 JP7543385A JP7543385A JPH0223505B2 JP H0223505 B2 JPH0223505 B2 JP H0223505B2 JP 7543385 A JP7543385 A JP 7543385A JP 7543385 A JP7543385 A JP 7543385A JP H0223505 B2 JPH0223505 B2 JP H0223505B2
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- JP
- Japan
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- sheet
- weight
- impregnated
- paper
- fibers
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- Expired
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- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
- Paper (AREA)
Description
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
より得られたシートを樹脂含浸後、焼成すること
により、耐薬品性、電気伝導性、強度の優れた、
嵩高な厚手の多孔質炭素板を製造する方法に関す
るものである。
従来の技術
従来、炭素繊維シートを得る方法としては、あ
らかじめ焼成された炭素繊維をパルプおよびバイ
ンダーと共に抄紙した炭素繊維混抄紙が知られて
いる。しかしながらこのような混抄紙は、電気抵
抗値が比較的高く、耐薬品性に欠け、燃料電池用
電極基材等の用途には不適当であつた。
これらの性能の改善方法として、上記混抄紙に
熱硬化性樹脂の溶液を含浸させ、再度、不活性雰
囲気中で焼成して炭化する方法が知られている。
この方法ではパルプ等の有機物が加熱処理によつ
て炭化されるため、電気抵抗値が低く、耐薬品性
も改善された繊維紙が得られる。
しかしながら炭素繊維自身が高弾性率を有する
ため繊維の接触部が十分に結合されず、そのた
め、電気抵抗の十分に低い炭素繊維紙は得られに
くかつた。
また炭素繊維は比重が高いため、嵩高な多孔質
板が得られにくく、各種用途に適合した嵩密度お
よび孔径にコントロールすることがむずかしい。
しかも、2回の焼成工程が必要なため、非常に高
価格なものになる欠点を有しており、安価な製造
方法の開発が望まれていた(特公昭53−18603号
公報)。
本発明者らは先に、抄紙法による製造方法を発
明(特開昭59−144625号公報参照)したが、その
方法は上記方法と同様にバインダー繊維を使用す
るため、多孔質のシートが得られにくいという欠
点をもつていた。更に、特開昭59−144625号公報
に記載の方法では、焼成後に得られるシートの電
気抵抗値も高くなるという欠点もあつた。
発明が解決しようとする問題点
本発明は上記の欠点を改良すると共に、安価で
高品質(特に電気伝導性に優れた)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
ここに提案する発明は、
(1) 炭素繊維製造用有機繊維65〜90重量%、パル
プ10〜35重量%を抄紙して得られたシートに、
炭素質粉末を懸濁した有機高分子溶液を含浸さ
せ、原シートに対して炭素粉末を5〜40%高分
子物質を20〜160%混合含浸したシートを得、
該含浸シートを乾燥後、不活性ガス雰囲気中で
800℃以上の温度で焼成し炭化させることを特
徴とする多孔質炭素板の製造方法
および
(2) 炭素繊維製造用有機繊維65〜90重量%、パル
プ10〜35重量部を抄紙して得られたシートに、
炭素質粉末を懸濁した有機高分子溶液を含浸さ
せ、原シートに対して炭素粉末を5〜40%高分
子物質を20〜160%混合含浸したシートを得、
該含浸シートを乾燥後、加熱プレスして成形お
よび硬化を行い不活性ガス雰囲気中で800℃以
上の温度で焼成し炭化させることを特徴とする
多孔質炭素板の製造方法である。
上記方法(1)および(2)において、含浸シートは、
乾燥後、単独で又は複数枚積層して加熱プレスす
ることによつて成形および硬化処理を併せて行つ
てもよい。
本発明の構成要素について以下に詳説する。
(有機繊維)
本発明に用いられる有機繊維としては、レーヨ
ン、ピツチ繊維、リグニン繊維、フエノール樹脂
繊維、アクリル繊維等、炭素繊維を製造する場合
に普通に使用される有機繊維の何れでもよい。有
機繊維は、0.5〜15デニールで長さ1〜15mmのも
のが使用されるが、好ましくは抄紙性等の点から
見て、0.5〜8デニールで長さ1.5〜10mm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
配合して使用される。
(パルプ)
上記の有機繊維は親水性が弱いため、単独では
抄紙することがができない。そこで抄紙性向上の
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
が適している。
(有機繊維とパルプとの割合)
有機繊維とパルプとの割合は、有機繊維が65〜
90重量%、パルプが10〜35重量%(固形分とし
て)の割合で混合して、常法により抄紙すればよ
い。
有機繊維が65重量%以下になると、孔径、気孔
率等のコントロールがむづかしくなり、一方、有
機繊維が90重量%以上では抄紙の際に良好なシー
ト形成がむづかしい。
パルプは10重量%以下では抄紙製が悪くなり、
シート形成が困難になり、35重量%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
%、パルプが10〜25重量%である。
(炭素質粉末)
抄紙シートに含浸させるため用いられる炭素質
粉末としては、粒径が0.1〜40μm、好ましくは0.5
〜10μmのグラフアイト又はカーボンブラツク等
が使用される。
(有機高分子物質)
抄紙シートに含浸させるために用いられる有機
高分子物質としては、例えばフエノール樹脂、エ
ポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリジビ
ニルベンゼンのような熱硬化性樹脂、塩化ビニル
樹脂、塩化ビニリデン樹脂、フツ化ビニル樹脂、
フツ化ビニリデン樹脂、アクリル樹脂等の熱可塑
性樹脂、さらにはリグニン、ピツチ又はタールの
ようなものも使用される。
これらの高分子化合物の好ましい性質として
は、何らかの溶液に溶解するか、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重量
%以上であつて炭化後、炭素質バインダーとして
炭素繊維内の結合に役立つことである。このよう
な性質をもつ高分子化合物としては、熱硬化性樹
脂が好ましい。
(混合含浸処理)
本発明の第2段階の処理として、前記の炭素質
粉末と有機高分子物質の溶液または分散液を、混
抄紙に含浸させる処理をする。
この処理において混抄紙に付着する含浸量が少
なすぎると、バインダー効果、及び炭化の際の炭
化収率が劣り、また、含浸量があまり過剰になる
と目づまりのため気孔率の調整がむずかしく、し
かも最終製品である多孔質炭素板がもろくなる。
好ましい含浸付着量としては、混抄紙の重量に対
して炭素質粉末が5〜40重量%、有機高分子物質
が20〜160重量%、更に好ましくは炭素質粉末が
15〜30重量%、有機高分子物質が60〜120重量%
である。
(加熱プレス処理)
本発明の第2の方法は、上記の第2段階に次い
で加熱プレス処理を行う。
プレス成型は、最終製品である多孔質炭素板に
必要な厚さ、形状、気孔率および孔径を付与する
ために行われる。その際、加熱処理を併用するこ
とにより含浸シート中の樹脂を硬化させる、プレ
ス加熱条件としては、150〜220℃、1〜60分間が
適当である。この硬化処理によりシートの厚みを
一定に保持すると同時に、平坦なシートを得るこ
とが可能になつた。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。
(積層加熱プレス処理)
上記プレス処理の際、薄手の含浸シートを必要
枚数重ね合わせ、同様にプレス処理を行うと、容
易に厚手の炭素板が得られる。通常の方法では剥
離を生じやすく、製造が困難な多孔質シートの積
層が、プレス積層および硬化法を使用する本発明
によつてて可能になつた。
含浸シートを重ね合わせる際、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
なくなり、ヒビ割れのない厚みの均一な炭素板が
得られる。
(焼成処理)
含浸シートは乾燥後、又は加熱プレス後、不活
性ガス雰囲気中で、800℃以上の温度で加熱焼成
されて、本発明の多孔質炭素板となる。
(その他)
本発明においては、必要に応じて下記の薬剤を
使用したり、処理工程を施してもよい。
〔紙力増強剤〕
本発明によつて得られるシートは、有機繊維と
パルプから抄紙されるために、嵩高なシートが得
られるが、抄紙シートの強度が必要な場合は、通
常、抄紙に使用される紙力増強剤を少量添加して
もよい。紙力増強剤としては水溶性のものが望ま
しく、例えばカチオン化澱粉、カチオン化または
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、抄紙の際に
普通に使用される樹脂を使うことができる。
〔耐熱性向上剤〕
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、上記炭素質粉末と有機高
分子の混合含浸処理とは別に、耐熱性向上剤の含
浸処理を併用すると、炭化収率、強度等の点にお
いて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。例えば、リン酸金属塩として、
第一リン酸マグネシウム、第一リン酸カルシユウ
ム、第一リン酸ナトリウム、第一リン酸カリウム
など、また各種の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。
〔予備硬化処理〕
本発明においては、プレス処理の前に含浸シー
トを予備硬化処理してもよい。予備硬化を行う
と、シート内の有機高分子物質が流動しなくなる
ため均一なプレス処理が行われる。予備硬化の処
理条件としては、完全硬化しない条件で105℃〜
180℃、1分〜30分程度が好適である。
〔安定化処理〕
含浸シートあるいは加熱プレス処理を経たシー
トは、必要に応じて焼成に先立つて安定処理に付
されてもよい。
安定化処理は、加熱炭化工程後の有機繊維の炭
化収率を向上させるために行われる。有機繊維が
アクリル繊維、ピツチ繊維の場合に特に有効であ
る。安定化の処理条件は、特別に定められること
を要しないが、好ましくは150〜350℃、数10分〜
10数時間の範囲であつて、使用される有機繊維の
種類に応じて異なるが、空気中で処理される。
実施例
本発明をいつ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および比較例
太さ7デニール、長さ3mm及び太さ3デニール
長さ3mmのアクリル繊維をそれぞれ55部、25部、
カナデイアンフリーネス400mlのパルプ
(NBKP)20部に水を加えてスラリーを作り、丸
網抄紙機で常法により坪量が180g/m2のシートを
抄造した。
上記のシートを、炭素粉末とと高分子物質とメ
タノールからなる溶液に浸漬した。その溶液中の
炭素粉末は、粒径6μmのグラフアイトであつて、
その配合割合は混抄紙の重量の0%、15%、30%
であり、又は粒径3μmのカーボンブラツクを20%
配合したものであつた。また、高分子物質は、群
栄化学会社のフエノール樹脂PL−2215であつて、
混抄紙の重量の80%が使用された。
メタノール溶液による含浸が終了したのち、シ
ートは温度105℃の乾燥室内で乾燥された。
次いで該シートを6枚積層し、厚さが3.0mmに
なるようにプレスで加圧し、同時に180℃の温度
で15分間加熱処理を行つた。次いで220℃で4時
間、空気中で加熱安定化処理を行つた後、1000℃
のチツ素ガス雰囲気中で1時間、グラフアイト板
にはさんで加熱炭化を行つた。
実施例 4
太さ7デニール、長さ3mm及び太さ3デニール
長さ3mmのアクリル繊維をそれぞれ55部、25部、
カナデイアンフリーネス400mlのパルプ
(NBKP)20部に水を加えてスラリーを作り、丸
網抄紙機で常法により坪量が180g/m2のシートを
抄造した。
上記のシートを、炭素粉末と高分子物質とメタ
ノールからなる溶液に浸漬した。その溶液中の炭
素粉末は、粒径6μmのグラフアイトであつて、配
合割合は混抄紙の重量の30であつた。また、高分
子物質は、群栄化学会社のフエノール樹脂PL−
2215であつて、配合割合は混抄紙の重量の80%で
あつた。含浸終了後のシートを105℃の温度で乾
燥した。
次いで上記のシートを積層しないで1枚のみを
プレスにかけ、厚さが0.5mmになるように加圧し、
同時に180℃で15分間加熱処理を行つた。次いで
220℃で4時間、空気中で加熱安定化処理を行つ
た後、1000℃のチツ素ガス分雰囲気中で1時間、
グラフアイト板にはさんで加熱炭化を行つた。
実施例 5
太さ7デニール、長さ3mm及び太さ3デニール
長さ3mmのアクリル繊維をそれぞれ55部、25部、
カナデイアンフリーネス400mlのパルプ
(NBKP)20部に水を加えてスラリーを作り、丸
網抄紙機で常法により坪量が180g/m2のシートを
抄造した。
上記のシートを、炭素粉末と高分子物質とメタ
ノールからなる溶液に浸漬した。その溶液中の炭
素粉末は、粒径6μmのグラフアイトであつて、配
合割合は混抄紙の重量の30%であつた。また、高
分子物質は、群栄化学会社のフエノール樹脂PL
−2215であつて、配合割合は混抄紙の重量の80%
であつた。含浸終了後のシートを105℃の温度で
乾燥した。
次いで上記のシートを積層せず、プレスをも行
わずに、220℃で4時間、空気中で加熱安定化処
理を行つた後、1000℃のチツ素ガス雰囲気中で1
時間、グラフアイト板にはさんで加熱炭化を行つ
た。
実施例1〜5及び比較例のシートの物性を第1
表に示す。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a novel method for manufacturing porous carbon plates. More specifically, by impregnating a sheet obtained by the papermaking method with resin and then firing it, a sheet with excellent chemical resistance, electrical conductivity, and strength is produced.
The present invention relates to a method for manufacturing bulky and thick porous carbon plates. BACKGROUND ART Conventionally, as a method for obtaining carbon fiber sheets, carbon fiber mixed paper is known, in which carbon fibers that have been fired in advance are made into paper together with pulp and a binder. However, such mixed paper has a relatively high electrical resistance value and lacks chemical resistance, making it unsuitable for applications such as electrode base materials for fuel cells. As a method for improving these properties, a method is known in which the mixed paper is impregnated with a solution of a thermosetting resin and carbonized by firing it again in an inert atmosphere.
In this method, organic substances such as pulp are carbonized by heat treatment, so fiber paper with low electrical resistance and improved chemical resistance can be obtained. However, since the carbon fibers themselves have a high modulus of elasticity, the contact portions of the fibers are not bonded together sufficiently, making it difficult to obtain carbon fiber paper with sufficiently low electrical resistance. Further, since carbon fiber has a high specific gravity, it is difficult to obtain a bulky porous plate, and it is difficult to control the bulk density and pore diameter to suit various uses.
Moreover, since two firing steps are required, it has the disadvantage of being extremely expensive, and there has been a desire to develop an inexpensive manufacturing method (Japanese Patent Publication No. 18603/1983). The present inventors previously invented a manufacturing method using a papermaking method (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 144625/1983), but since this method uses binder fibers like the above method, a porous sheet can be obtained. It had the disadvantage of being difficult to deal with. Furthermore, the method described in JP-A-59-144625 had the disadvantage that the electrical resistance of the sheet obtained after firing was also high. Problems to be Solved by the Invention It is an object of the present invention to improve the above-mentioned drawbacks and to provide a method for producing an inexpensive, high-quality (particularly excellent electrical conductivity) porous carbon plate. Means for Solving the Problems The invention proposed herein is as follows: (1) A sheet obtained by making paper from 65 to 90% by weight of organic fibers for carbon fiber production and 10 to 35% by weight of pulp,
Impregnate with an organic polymer solution in which carbonaceous powder is suspended to obtain a sheet in which the original sheet is mixed and impregnated with 5 to 40% of carbon powder and 20 to 160% of polymer material,
After drying the impregnated sheet, it is dried in an inert gas atmosphere.
A method for producing a porous carbon plate characterized by carbonizing it by firing at a temperature of 800°C or higher, and (2) a method for producing a porous carbon plate, which is obtained by making a paper using 65 to 90% by weight of organic fibers for carbon fiber production and 10 to 35 parts by weight of pulp. on the sheet
Impregnate with an organic polymer solution in which carbonaceous powder is suspended to obtain a sheet in which the original sheet is mixed and impregnated with 5 to 40% of carbon powder and 20 to 160% of polymer material,
This method of producing a porous carbon plate is characterized in that after drying the impregnated sheet, it is hot pressed to shape and harden, and then fired and carbonized at a temperature of 800° C. or higher in an inert gas atmosphere. In the above methods (1) and (2), the impregnated sheet is
After drying, molding and curing treatment may be performed together by heating and pressing alone or by laminating a plurality of sheets. Components of the present invention will be explained in detail below. (Organic fibers) The organic fibers used in the present invention may be any organic fibers commonly used in producing carbon fibers, such as rayon, pitch fibers, lignin fibers, phenol resin fibers, and acrylic fibers. Organic fibers having a length of 0.5 to 15 deniers and a length of 1 to 15 mm are used, but from the viewpoint of paper-making properties, it is preferable to use organic fibers of 0.5 to 8 deniers and a length of 1.5 to 10 mm depending on the purpose. They are selected and used alone or in combination of two or more. (Pulp) Since the above organic fibers have weak hydrophilicity, they cannot be used alone to make paper. Therefore, pulp is added as a binder to improve paper-making properties. As the pulp used in this invention, in addition to cellulose pulp, various synthetic pulps made of synthetic resins are suitable. (Ratio of organic fiber to pulp) The ratio of organic fiber to pulp is 65 to
90% by weight and pulp in a proportion of 10 to 35% by weight (as solid content), and paper may be made by a conventional method. When the organic fiber content is less than 65% by weight, it becomes difficult to control pore diameter, porosity, etc., while when the organic fiber content is more than 90% by weight, it is difficult to form a good sheet during paper making. If the pulp is less than 10% by weight, papermaking will be poor;
It becomes difficult to form a sheet, and if it exceeds 35% by weight, a bulky sheet cannot be obtained. Preferred ranges are 75 to 90% by weight of organic fibers and 10 to 25% by weight of pulp. (Carbonaceous powder) The carbonaceous powder used for impregnating paper sheets has a particle size of 0.1 to 40 μm, preferably 0.5 μm.
~10 μm graphite or carbon black is used. (Organic polymer substances) Examples of organic polymer substances used to impregnate paper sheets include phenolic resins, epoxy resins, unsaturated polyester resins, thermosetting resins such as polydivinylbenzene, vinyl chloride resins, and chloride resins. vinylidene resin, vinyl fluoride resin,
Thermoplastic resins such as vinylidene fluoride resins and acrylic resins, as well as lignin, pitch, or tar, are also used. The desirable properties of these polymer compounds are that they dissolve in some kind of solution or melt at high temperatures during heat treatment, and that they have a carbon content of 30% by weight or more and can be used as a carbonaceous binder in carbon fibers after carbonization. It is useful for the combination of As a polymer compound having such properties, a thermosetting resin is preferable. (Mixed Impregnation Treatment) As the second stage treatment of the present invention, a mixed paper is impregnated with a solution or dispersion of the carbonaceous powder and organic polymer substance. If the amount of impregnation that adheres to the mixed paper in this process is too small, the binder effect and carbonization yield during carbonization will be poor, and if the amount of impregnation is too excessive, it will be difficult to adjust the porosity due to clogging, and furthermore, the final The product, the porous carbon plate, becomes brittle.
The preferred amount of impregnation is 5 to 40% by weight of the carbonaceous powder, 20 to 160% by weight of the organic polymer substance, and more preferably 5 to 40% by weight of the carbonaceous powder based on the weight of the mixed paper.
15-30% by weight, 60-120% by weight of organic polymeric substances
It is. (Heat Press Treatment) In the second method of the present invention, a hot press treatment is performed subsequent to the second step. Press molding is performed to provide the final product, the porous carbon plate, with the required thickness, shape, porosity, and pore size. In this case, the appropriate press heating conditions for curing the resin in the impregnated sheet by using heat treatment together are 150 to 220° C. for 1 to 60 minutes. This curing treatment made it possible to maintain a constant sheet thickness and at the same time obtain a flat sheet. Furthermore, by adjusting the press pressure, the porosity and pore diameter of the carbon plate can be changed arbitrarily. (Lamination hot press treatment) During the above press treatment, a thick carbon plate can be easily obtained by stacking a required number of thin impregnated sheets and performing the press treatment in the same manner. Lamination of porous sheets, which are prone to delamination and difficult to manufacture using conventional methods, is made possible by the present invention using press lamination and curing methods. When stacking impregnated sheets, if the sheets are stacked alternately in the vertical and horizontal directions, the sheets will have no directionality and a carbon plate with a uniform thickness and no cracks will be obtained. (Calcination Treatment) After drying or hot pressing, the impregnated sheet is heated and fired at a temperature of 800° C. or higher in an inert gas atmosphere to obtain the porous carbon plate of the present invention. (Others) In the present invention, the following chemicals may be used or the treatment steps may be performed as necessary. [Paper strength enhancer] Since the sheet obtained by the present invention is made from organic fibers and pulp, a bulky sheet can be obtained, but if the strength of the paper sheet is required, it is usually used in paper making. A small amount of paper strength enhancer may be added. The paper strength enhancer is preferably water-soluble, such as cationized starch, cationized or anionized polyacrylamide, melamine resin, urea resin, epoxidized polyamide resin, carboxy-modified polyvinyl alcohol, etc. Any resin used can be used. [Heat resistance improver] When using regenerated cellulose, such as rayon, as the organic fiber, in addition to the above-mentioned mixed impregnation treatment of carbonaceous powder and organic polymer, impregnation treatment with a heat resistance improver can be used to improve carbonization. It brings about good effects in terms of rate, strength, etc. As the heat resistance improver, any of those commonly used in producing rayon carbon fibers can be used. For example, as a metal phosphate salt,
Magnesium monophosphate, calcium monophosphate, sodium monophosphate, potassium monophosphate, etc., and as ammonium salts of various acids, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium hydrogen sulfate, ammonium phosphate, hydrogen phosphate, etc. Ammonium, ammonium dihydrogen phosphate, ammonium salt of polyphosphoric acid, ammonium borate, etc. can be suitably used. [Precuring Treatment] In the present invention, the impregnated sheet may be subjected to a preliminary curing treatment before the press treatment. When precuring is performed, the organic polymeric substance within the sheet no longer flows, so that a uniform pressing process is performed. The pre-curing processing conditions are 105℃~ without complete curing.
180°C and about 1 minute to 30 minutes are suitable. [Stabilization Treatment] The impregnated sheet or the sheet that has undergone hot press treatment may be subjected to stabilization treatment prior to firing, if necessary. The stabilization treatment is performed to improve the carbonization yield of the organic fibers after the heating carbonization step. This is particularly effective when the organic fiber is acrylic fiber or pitch fiber. Stabilization treatment conditions do not need to be specifically defined, but preferably 150 to 350°C for several tens of minutes.
The treatment is carried out in air for a period of 10-odd hours, depending on the type of organic fiber used. EXAMPLES In order to facilitate understanding of the present invention, examples are provided below, but the following examples are not intended to limit the present invention. In addition, parts and % in the examples are parts by weight and % by weight, respectively. Examples 1 to 3 and Comparative Example 55 parts and 25 parts of acrylic fibers with a thickness of 7 denier and a length of 3 mm, and a thickness of 3 denier and a length of 3 mm, respectively.
A slurry was prepared by adding water to 20 parts of 400 ml of Canadian Freeness pulp (NBKP), and a sheet having a basis weight of 180 g/m 2 was made using a conventional method using a circular paper machine. The above sheet was immersed in a solution consisting of carbon powder, a polymeric substance, and methanol. The carbon powder in the solution is graphite with a particle size of 6 μm,
The blending ratio is 0%, 15%, 30% of the weight of mixed paper
or 20% carbon black with a particle size of 3μm
It was a combination. In addition, the polymer substance is phenolic resin PL-2215 manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd.
80% of the weight of the mixed paper was used. After the impregnation with the methanol solution was completed, the sheet was dried in a drying chamber at a temperature of 105°C. Next, six of the sheets were laminated and pressed using a press so that the thickness became 3.0 mm, and at the same time heat treatment was performed at a temperature of 180° C. for 15 minutes. Next, heat stabilization treatment was performed at 220℃ for 4 hours in air, and then at 1000℃.
The sample was heated and carbonized by sandwiching it between graphite plates for 1 hour in a nitrogen gas atmosphere. Example 4 55 parts and 25 parts of acrylic fibers with a thickness of 7 denier and a length of 3 mm, and a thickness of 3 denier and a length of 3 mm, respectively.
A slurry was prepared by adding water to 20 parts of Canadian Freeness 400 ml pulp (NBKP), and a sheet having a basis weight of 180 g/m 2 was made using a circular wire paper machine using a conventional method. The above sheet was immersed in a solution consisting of carbon powder, a polymeric substance, and methanol. The carbon powder in the solution was graphite with a particle size of 6 μm, and the blending ratio was 30% of the weight of the mixed paper. In addition, the polymer material is Gunei Chemical Company's phenolic resin PL-
2215, and the blending ratio was 80% of the weight of the mixed paper. After completion of impregnation, the sheet was dried at a temperature of 105°C. Next, press only one sheet without stacking the above sheets so that the thickness becomes 0.5 mm,
At the same time, heat treatment was performed at 180°C for 15 minutes. then
After heat stabilization treatment in air at 220℃ for 4 hours, it was stabilized in a nitrogen gas atmosphere at 1000℃ for 1 hour.
It was heated and carbonized by sandwiching it between graphite plates. Example 5 55 parts and 25 parts of acrylic fibers with a thickness of 7 denier and a length of 3 mm, and a thickness of 3 denier and a length of 3 mm, respectively.
A slurry was prepared by adding water to 20 parts of Canadian Freeness 400 ml pulp (NBKP), and a sheet having a basis weight of 180 g/m 2 was made using a circular wire paper machine using a conventional method. The above sheet was immersed in a solution consisting of carbon powder, a polymeric substance, and methanol. The carbon powder in the solution was graphite with a particle size of 6 μm, and the blending ratio was 30% of the weight of the mixed paper. In addition, the polymer material is Gunei Chemical Co., Ltd.'s phenolic resin PL.
−2215, and the blending ratio is 80% of the weight of the mixed paper
It was hot. After completion of impregnation, the sheet was dried at a temperature of 105°C. Next, the above sheets were heat stabilized in air at 220℃ for 4 hours without stacking or pressing, and then heated in a nitrogen gas atmosphere at 1000℃ for 1 hour.
The material was heated and carbonized by sandwiching it between graphite plates for a period of time. The physical properties of the sheets of Examples 1 to 5 and Comparative Example were
Shown in the table.
【表】
発明の効果
本発明の第1の特色は、電気伝導性の良い炭素
粉末を、有機高分子物質と混合して溶液として、
これを混抄紙に含浸させるため、焼成後のシート
の電気伝導性が非常に良好なことである。
第二の特色は、原シートは通常の湿式抄紙機で
抄紙が可能なため、生産性が向上し、安価なシー
トを得ることができるようになつたことである。
第三の特色は、本発明の原料配合は炭素繊維に
比べて抄紙性が良好なため、均一で平坦なシート
が容易に得られ、更にはシート坪量も任意のもの
が得られる利点がある。
第四の特色は、薄手のシートを積層してプレス
処理を行うことにより、任意の厚みの多孔質炭素
板の製造も可能になつたことである。
第五の特色は、原料繊維の太さの選択、配合及
びプレス処理の調整により、燃料電池用の電極基
材として使用する場合に問題になる板の孔径や気
孔率を自由にかつ容易にコントロールすることが
可能になつたことである。[Table] Effects of the Invention The first feature of the present invention is that carbon powder with good electrical conductivity is mixed with an organic polymer substance to form a solution.
Since the mixed paper is impregnated with this, the electrical conductivity of the sheet after firing is very good. The second feature is that the original sheet can be made using a normal wet paper machine, improving productivity and making it possible to obtain sheets at low cost. The third feature is that the raw material composition of the present invention has better paper-making properties than carbon fiber, so it is easy to obtain uniform and flat sheets, and furthermore, it has the advantage of being able to obtain any sheet weight. . The fourth feature is that it has become possible to manufacture porous carbon plates of any thickness by laminating thin sheets and pressing them. The fifth feature is that the pore size and porosity of the plate, which are problems when used as an electrode base material for fuel cells, can be freely and easily controlled by selecting the thickness of the raw material fiber, adjusting the blend, and press treatment. It has become possible to do so.
Claims (1)
プ10〜35重量%を抄紙して得られたシートに、炭
素質粉末を懸濁した有機高分子溶液を含浸させ、
原シートに対して炭素質粉末を5〜40重量%、高
分子物質を20〜160重量%混合含浸したシートを
得たのち、その含浸シートを乾燥後、不活性ガス
雰囲気中で800℃以上の温度で焼成して炭化させ
ることを特徴とする多孔質炭素板の製造方法。 2 炭素繊維製造用有機繊維65〜90重量%、パル
プ10〜35重量%を抄紙して得られたシートに、炭
素質粉末を懸濁した有機高分子溶液を含浸させ、
原シートに対して炭素質粉末を5〜40%重量、高
分子物質を20〜160重量%混合含浸シートを得た
のち、その含浸シートを乾燥後、加熱プレスして
成形および硬化を行い、さらに不活性ガス雰囲気
中で800℃以上の温度で焼成して炭化させること
を特徴とする多孔質炭素板の製造方法。 3 2枚以上の含浸シートを積層して加熱プレス
処理を行うことを特徴とする特許請求の範囲第2
項に記載の多孔質炭素板の製造方法。[Scope of Claims] 1. A sheet obtained by making paper from 65 to 90% by weight of organic fibers for manufacturing carbon fibers and 10 to 35% by weight of pulp is impregnated with an organic polymer solution in which carbonaceous powder is suspended,
After obtaining a sheet that is mixed and impregnated with 5 to 40% by weight of carbonaceous powder and 20 to 160% by weight of polymeric material based on the original sheet, the impregnated sheet is dried and heated to 800℃ or higher in an inert gas atmosphere. A method for producing a porous carbon plate, characterized by carbonizing it by firing at a high temperature. 2. A sheet obtained by making paper from 65 to 90% by weight of organic fibers for carbon fiber production and 10 to 35% by weight of pulp is impregnated with an organic polymer solution in which carbonaceous powder is suspended,
After obtaining a sheet impregnated with a mixture of 5 to 40% by weight of carbonaceous powder and 20 to 160% by weight of polymeric material based on the original sheet, the impregnated sheet is dried, heated and pressed to form and harden, and then A method for producing a porous carbon plate, characterized by carbonizing it by firing at a temperature of 800°C or higher in an inert gas atmosphere. 3. Claim 2, characterized in that two or more impregnated sheets are laminated and subjected to hot press treatment.
The method for producing a porous carbon plate as described in 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7543385A JPS61236664A (en) | 1985-04-11 | 1985-04-11 | Manufacture of porous carbon sheet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7543385A JPS61236664A (en) | 1985-04-11 | 1985-04-11 | Manufacture of porous carbon sheet |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61236664A JPS61236664A (en) | 1986-10-21 |
| JPH0223505B2 true JPH0223505B2 (en) | 1990-05-24 |
Family
ID=13576083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7543385A Granted JPS61236664A (en) | 1985-04-11 | 1985-04-11 | Manufacture of porous carbon sheet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61236664A (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN104981929B (en) * | 2013-02-13 | 2017-07-04 | 东丽株式会社 | Gas diffusion layer for fuel cell and its manufacture method |
| JP6426393B2 (en) * | 2014-07-25 | 2018-11-21 | 株式会社アイテック | Carbon containing paper |
| JP6604118B2 (en) * | 2015-09-29 | 2019-11-13 | 日本製紙株式会社 | Method for producing carbon fiber sheet |
-
1985
- 1985-04-11 JP JP7543385A patent/JPS61236664A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61236664A (en) | 1986-10-21 |
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