JPH07100917B2 - 導電性繊維のマツト - Google Patents

導電性繊維のマツト

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JPH07100917B2
JPH07100917B2 JP59188970A JP18897084A JPH07100917B2 JP H07100917 B2 JPH07100917 B2 JP H07100917B2 JP 59188970 A JP59188970 A JP 59188970A JP 18897084 A JP18897084 A JP 18897084A JP H07100917 B2 JPH07100917 B2 JP H07100917B2
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Description

【発明の詳細な説明】 織成された金属被覆炭素繊維から製造された導電性繊維
のマットは技術的に知られている。しかしながら、これ
らのマットは、それらの製造が比較的高価でありかつマ
ットの導電性が異方性となる傾向があるので、商業的に
魅力がないことが証明された。
金属被覆された炭素繊維から製造された不織導電性繊維
のマットも知られている。これらのマットは繊維のバイ
ンダーとして樹脂材料を利用して製造される。このよう
な樹脂バインダーの使用は、金属被覆された炭素繊維が
マットの形成中に凝集する傾向があるために、不満足で
あることが明らかにされた。導電性が均一でなく、それ
ゆえ多くの応用に有用ではない製品が得られた。
したがって、先行技術のマットの上の欠陥を克服する導
電性繊維のマットを形成することができるならば、この
分野における進歩が達成されるであろう。
金属被覆された炭素繊維から製造される均一に導電性の
マットは、フィブリル化された繊維をバインダー材料と
して使用することにより製造された。フィブリル化され
た繊維のバインダーの使用は、マット全体を通じた金属
被覆された炭素繊維の分散を改良し、これにより一層均
一な製品を生ずる。この均一性は、金属被覆された炭素
繊維の長さを調節することによってさらに改良される。
本発明は、導電性を要求される複合構造体へのラミネー
トに適する、低い価格の、軽量の、高度に導電性のマッ
トを提供する。
本発明は、金属被覆された炭素繊維およびフィブリル化
バインダー繊維の混合物のスラリーを形成し、バインダ
ー繊維の量がバインダー繊維および炭素繊維の合計重量
に基づいて約１〜17％であり、前記スラリーから繊維を
不規則の不織ウェブとしてレイダウン（lay down）し、
生じたウェブを乾燥することからなる導電性繊維のマッ
トの製造方法に関する。
導電性マットを製造する本発明の方法において有用な金
属被覆された炭素繊維は、それらの製造方法と同様に、
この分野においてよく知られている。例えば、米国特許
第3,622,283号および米国特許第4,132,828号は、それら
の製造手順の典型である。炭素繊維を被覆するために使
用する金属は、それに有用である既知のいかなる金属か
らなることもでき、ニッケル、銀、亜鉛、銅、鉛、ヒ
素、カドミウム、スズ、コバルト、金、インジウム、イ
リジウム、鉄、パラジウム、白金、テルル、タングステ
またはそれらの混合物を包含するが、それらに限定され
ない。
炭素繊維は、炭素繊維の前駆物質、例えば、コールター
ルピッチ、石油ピッチ、コールタール、石油誘導熱ター
ル、エチレンタール、高沸点コールタール蒸留物、エチ
レンタール蒸留物、ガス油または多核芳香族物質から製
造することができる。また、前駆物質として、ポリマ
ー、例えば、アクリロニトリルのホモポリマーおよびコ
ポリマー、ポリビニルアルコール、および天然および再
生セルロースも有用である。本発明において有用な炭素
繊維の製造方法は、米国特許第4,069,297号および米国
特許第4,285,831号中に開示されており、それらの開示
をここに引用によって加える。
炭素繊維はいかなる長さであることもできるが、実際的
には、約15mmより短い長さである。好ましくは、かつさ
らにすぐれた均一性を達成するためには、金属被覆され
た炭素繊維の大部分の長さは約3mmを超えない。最も好
ましくは、金属被覆された炭素繊維の大部分の繊維長さ
は約2mmを超えるべきではない。
フイブリル化バインダー繊維は、本発明の繊維マット中
に存在する金属被覆された炭素繊維と該バインダー繊維
との合計重量に基づいて１〜17重量％の量で使用するこ
とができる。このようなバインダー繊維は、焼結時に分
解（すなわち、約600〜約800℃の温度に加熱することに
より実質的に崩壊）するものが好ましい。従って、好ま
しいフイブリル化バインダー繊維としては、フイブリル
化されたアクリロニトリルのホモポリマーおよびコポリ
マーを初めとするフイブリル化アクリル繊維を挙げるこ
とができる。かかる繊維の長さは、実用に供することの
できるものである限り限定されないが、通常、15mm以下
の長さのものが好ましい。
マットは繊維の混合物をそのスラリーからレイダウン
（lay down）することにより製造される。スラリーは水
のような液体あるいは空気のようなガス中であることが
できる。例えば、ウェブは湿式レイダウン（製紙法）ま
たは乾式層法、すなわち、先行技術（米国特許第4,353,
686号参照）において知られているようなベルトより下
に加えられる減圧の助けによる有孔ベルト上への空気浮
遊物からの乾式層法を用いてレイダウンすることができ
る。
いったん製造されると、マットは、なおより高い伝導性
を望む場合、前述のように、容易に焼結される。焼結
は、700〜1100℃の範囲の温度において、圧縮下に湿潤
水素中で達成することができる。焼結はバインダー繊維
を分解し、汚染されていない表面を残し、この表面は焼
結操作をさらに促進する。
マットは、焼結の前または後に、樹脂材料、例えば、エ
ポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などの中に包封すること
により複合体に形成することができる。これはマットを
樹脂材料で被覆し、その中に沈め、浸漬などし、次いで
熱および／または圧力のもとに硬化することにより達成
される。
本発明の方法により製造されたマットは、広範な種類の
用途を有する。それらはEMIシールド複合体、ヒーター
のブランケット、パッドおよび電気化学的装置、すなわ
ち、電池の電極、電子のエンクロージャー、ヒーターの
板などとして有用である。
次の実施例は例示の目的にのみ記載され、特許請求の範
囲に記載される以外は本発明を限定するものと解釈して
はならない。すべての部および百分率は、特記しないか
ぎり、重量による。
実施例１ 200mlの脱イオン水中の1,0部の商業的に入手可能なニッ
ケルめっきした炭素繊維を、適当な剪断装置で添加す
る。繊維の大部分が約3mmより短くなるまで、繊維を30
分間剪断する。次いで１部のフィブリル化されたアクリ
ル繊維を凝集剤および表面活性剤と一緒に添加する。追
加の3.9部のニッケルめっきした炭素繊維を添加し、そ
してこの完全な系を２〜３分間剪断する。
次いで得られた繊維のスラリーを、普通の手動シート製
作機を使用して、シートのドロウダウン（draw down）
する。生じたシートを水取紙の間でローリングして過剰
の水を除去したのち、ドラム乾燥する。
乾燥シートを適当な大きさに切り、組み合わせて、２枚
の乾燥シートの間に１枚の金属スクリーンを有するサン
ドイッチにする。このラミネートをシムと炭素綱との間
に配置し、約400cc/分で流れる湿潤水素の存在下に60分
間炉に入れる。炉温度は800℃である。２時間後、炉を2
00℃に冷却し、窒素ガスを炉が室温になるまで通す。試
料を取り出し、試料は被覆された交差点において焼結さ
れていることがわかった。顕微鏡検査により、アクリル
繊維の微量または残留物を発見することはできない。
実施例２ 実施例１の手順を再び反復するが、ただし７％のみがフ
ィブリル化されたアクリル繊維を使用する。シートをシ
ート製作機から回収し、乾燥し、30.48cm×30.48cm×0.
0254cm（12″×12″×0.010″）に切る。面積密度は63.
07g/m2（1.86オンス／平方ヤード）であり、体積密度は
0.225g/cm3であり、そして表面抵抗は0.5Ω／□である
と測定される。２枚のガラス板25.4cm×30.48cm（（1
0″×12″）および１枚の0.238cm（2/32″）のプラスチ
ックの型のヘッドから型を作る。ガラス板に剥離剤を吹
付け、脱気後型に商業的に入手可能なエポキシ樹脂ー硬
化剤系を供給する。切った繊維のシートを液状エポキシ
樹脂の中に沈め、型全体を50℃において２時間、次いで
室温において６時間硬化する。ガラス板を取り出し、得
られたシートを22.86cm×22.86cm（９″×９″）の試料
に切る。シートは、重量120.5g、密度2,305.6g/m3（68
オンス／平方ヤード）、体積密度1.16g/cm3および体積
抵抗0.0823オーム/cmである。この値は、大抵の装置の
用途について許容されうるとして文献中に示されている
値である40dBよりすぐれた減衰を高周波のシールドの用
途において提供する。
参考例３ 実施例２の手順を再び反復するが、フィブリル化された
セルロース繊維をアクリル繊維の代わりに使用する。同
様な結果が達成される。
参考例４ 実施例２のニッケル被覆炭素繊維の代わりに銀被覆グラ
ファイト繊維を使用すると、実質的に同等の結果が達成
される。
実施例５ 実施例２のエポキシ樹脂の代わりにポリアミド樹脂を使
用する。得られたシートは、実施例２のシートと実質的
に等しい。
実施例６ 実施例１の繊維混合物を凝集剤および表面活性剤の不存
在下に空気レイング（air−laying）すると、同等の性
質を有する極めて優れた不織ウェブが得られる。
実施例７ 実施例１の試料のシートを、アール・エル・ベウチャン
プの方法（R.L.Beauchamp,Electrochemical Society Me
eting,Extended,Abstracts ＃65,October 1970,pp.16
1）に従い、ニッケル−カドミウム電池の用途に要求さ
れる活性材料で含浸し、そして水酸化物に転化し、次い
でディー・エフ・ピケットの方法（D.F.Pickett,“Fabr
ication and Investigation of Nickel−Alkaline Cell
s",Part I,AFAPL−TR−75−34,1974）に従い、ジ・エア
ー・フォース・アストロープロパルジョン・ラボラトリ
ー（the Air Force Astro−Propulsion Laboratory）に
おいて精製する。シートを保持フレーム中の２つのニッ
ケル電極の間に配置し、これによりシートがいずれの電
極にも接触しないようにする。このフレームを1.8モル
の硝酸ニッケルおよび0.2モルの硝酸コバルトを含有す
る50/50水−エタノール溶液中に沈める。このシートを
0.078アンペア／cm2（0.5アンペア／平方インチ）にお
いて約２時間陰極処理（cathodize）する。次に、この
シートを前記溶液から取り出し、脱イオン水で洗浄し、
3.5重量％の水酸化ナトリウム溶液中に入れる。このシ
ートの陰極処理を0.078アンペア／cm2（0.5アンペア／
平方インチ）において20分間実施、極性を逆転し、次い
でこのシートを同一の電流−時間のスケジュールを用い
て陽極酸化する。この陰極処理および陽極酸化の方法を
数回反復し、その後シートを脱イオン水中で洗浄し、乾
燥し、そして板に切る。得られたニッケル電池の板を、
釣り合う数の商用カドミウム板およびナイロン繊維セパ
レーターを使用して、組み合わせてニッケル−カドウミ
ウム電池にする。きわめて優れる電池が得られる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ニツケル被覆された炭素繊維およびフイブ
    リル化アクリル繊維の混合物の乾燥シートからなり、前
    記炭素繊維の長さが3mmより短くそして前記アクリル繊
    維の量が前記両繊維の合計重量に基づいて１〜17重量％
    であることを特徴とする導電性繊維マット。
  2. 【請求項２】ａ）ニツケル被覆された炭素繊維およびフ
    イブリル化アクリル繊維の混合物であって、前記炭素繊
    維の長さが3mmより短くそして前記アクリル繊維の量が
    前記両繊維の合計重量に基づいて１〜17重量％であるス
    ラリーを形成し、 ｂ）前記スラリーから繊維の混合物を不規則の不織ウエ
    ブとしてレイダウンし、そして ｃ）得られたウエブを乾燥する、 ことを特徴とするニツケル被覆された炭素繊維およびフ
    イブリル化アクリル繊維の混合物の乾燥シートからな
    り、前記炭素繊維の長さ3mmより短くそして前記アクリ
    ル繊維の量が前記両繊維の合計重量に基づいて１〜17重
    量％である導電性繊維マツトの製造方法。
JP59188970A 1983-09-12 1984-09-11 導電性繊維のマツト Expired - Lifetime JPH07100917B2 (ja)

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US53136583A 1983-09-12 1983-09-12
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JPS6088198A JPS6088198A (ja) 1985-05-17
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