JPS62292611A - ガラス状炭素フイルムの製造法 - Google Patents

ガラス状炭素フイルムの製造法

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JPS62292611A
JPS62292611A JP61132671A JP13267186A JPS62292611A JP S62292611 A JPS62292611 A JP S62292611A JP 61132671 A JP61132671 A JP 61132671A JP 13267186 A JP13267186 A JP 13267186A JP S62292611 A JPS62292611 A JP S62292611A
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JP
Japan
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film
carbon film
glassy carbon
resistant material
inert atmosphere
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Pending
Application number
JP61132671A
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English (en)
Inventor
Yoichi Ogata
陽一 尾形
Masahiko Nakajima
征彦 中島
Ryuichi Terasaki
寺崎 隆一
Shinsei Sato
佐藤 新世
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
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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】 6、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 ガラス状炭素フィルムは有機重合体の熱分解生成物から
なるガラス状のフィルムである。ガラス状炭素フィルム
はパツキン、ガスケット等に応用されており、とくに燃
料電池のセパレーターの素材としても注目されている。
〔従来の技術とその問題点〕
従来、ガラス状炭素フィルムは有機重合体をカレンダー
ロールを用いてシート状に成形し、あるいはTグイ法を
用いてフィルムに押出成形してのち、該シートまたはフ
ィルムを不活性雰囲気中で焼成して得られることが知ら
れている(特開昭59−21512号公報)。
また、有機重合体を溶媒に溶解した溶液をスリットより
吐出させたのち凝固させて得たフィルムを焼成する方法
も知られている(特開昭60−235709号公報)。
しかし、これらの方法は有機重合体を成形してから焼成
しており、有機重合体中に多く含まれている炭素以外の
原子(水素原子、酸素原子など)が焼成工程において除
去されるため、収縮宅が大きく、寸法精度を得ることが
困難であった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の目的は、簡単な工程で、均質な寸法精度のよい
ガラス状炭素フイルムヲ裂造する方法を提供することで
ある。
本発明者等はこの目的を達成するために鋭意研究の結果
、有機重合体を不活性雰囲気中にて熱分解させた前駆物
質(以下、PC物質といつ)金作り、これを有機溶媒に
溶解させた溶液を耐熱性材斜上に塗布し、不活性雰囲気
中にて焼成することKより収縮率が小さくクラックが入
りにくいうえ、短時間でガラス状炭素フィルムが得られ
ることがわかった。
すなわち、本発明は有機重合体の熱分解生成物を溶剤に
溶解して耐熱性材料上に塗布し、不活性雰囲気中で焼成
することにより塗膜をガラス状の炭素フィルムとし、つ
いで該フィルムを耐熱性材料から剥がすことを特徴とす
るガラス状炭素フィルムの製造法である。
以下、この発明について詳しく説明する。
この発明で用いられる有機重合体は、塩化ビニル樹脂、
ポリビニルアルコール、油溶性フェノール樹脂、アルキ
ルフェノール樹脂、塩素化パラフィン、塩素化ポリゾロ
ピレン、酢酸ビニル樹脂またはポリカーボネート樹脂な
どである。とくにガラス状炭素フィルムの用途が半導体
工業用など不純物を嫌う場合には不純物の面から上記の
うち塩化ビニル樹脂が好ましい。
これら有機重合体の熱分解にはその種類を問わず粒状品
又は粉末を、不活性雰囲気例えばアルゴンガス中で20
0〜500°Cで30分以上加熱して行う。しかしなが
ら、完全には炭化させないことが好ましい。
この加熱の望ましい温度・時間は加熱装置および有機重
合体の種類によって異なるが、分解生成物の炭素原子と
水素原子の原子比(以下C/ H比という)が結果的に
0.8〜1.5、好ましくは0.9〜1.2の範囲に入
るよう実験により定めればよい。
このようにして得られるPC物質に溶剤を加えて溶解さ
せ、濃度200〜500fi/73の溶液を作る。溶剤
は溶解性の点から脂肪族塩素系の溶剤が好ましい。不溶
解物が残ればろ過して不溶解物を取除いてもよい。とく
に、ひび割れ防止効果を高めたい場合には前記溶液に骨
材として炭素、炭化珪素など無機質の粉末または繊維を
配合することも好ましい。
炭素系の骨材としてはガラス状炭素の原料である有機重
合体の炭化物を粉砕したものがガラス状炭素との親和性
の点でとくに好ましい。
骨材の平均粒径はできれば20μm以下になるよう細か
く調整したはうが形成されるフィルムの表面状態の点で
好ましい。炭素粉末の混合添加量は形成しようとするフ
ィルム厚さとの関連で、厚くする必要があれば添加量も
より多くするとよいが、用いる前記溶液中のPC物質に
対して200重量部を越えると形成しようとするフィル
ムの不浸透性の点や、均一性などの点で問題が生じてく
る。また、得ようとするガラス状炭素フィルムの厚さが
厚いほど炭化する際の昇温速度は遅くするほうが好まし
い。
前記溶液を耐熱性材料上に塗布する。耐熱性材料として
は、セラミックス、金属、炭素材など焼成温度、目的に
応じて各種のものが可能である力ζ表面の気孔率の小さ
い滑らかなものが好ましい。
塗布の方法は超音波含浸、はけ塗り、スプレー、浸漬な
どである。塗布した後に比較的低温(50〜100℃て
いど)で乾燥することが好ましい。
また、空気中150〜350℃の温度で不融化処理を行
なうことも好ましいことである。
ついで、窒素、アルゴンなど不活性雰囲気下で800〜
1300℃で30分以上の加熱・焼成を行なって耐熱性
材料表面の塗膜を炭化させる。そして、生成したフィル
ムを耐熱性材料から剥がす。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
〔実施例〕
実施例1 塩化ビニル樹脂(電気化学工業■製Pvc −1108
)を加熱炉に入れ、アルゴンガス雰囲気下、390℃で
90分加熱することによりPC物質を得た。生成したP
C物質をトリクロロエチレンに溶解して濃度50011
/lの溶液にした。
溶液を高純度石英ガラス板に塗布し、まず、加熱炉に入
れて50℃で乾燥させ、厚さ0.1龍のフィルムを形成
させた。ついで雰囲気をアルゴンガスで置換したのち昇
温を始めた。
温度が300℃までは10°C/ m1n %  30
0〜550℃の間は1°O/ min %  550〜
1000℃の間は10°O/mrnの昇温速度で昇温し
た。温度が1000℃に達したとき、昇温を止め、10
00℃で3時間保持することにより石英ガラス板上の塗
膜を炭化させた。加熱炉から石英ガラス板を取出して放
冷し、付着している炭素フィルムを剥離させた。
得られた炭素フィルムはラマン分光分析で波数1650
α−1にブロードな吸収帯を持つガラス状の炭素フィル
ムであった。
このフィルムの焼成前の厚さと焼成後の厚さの比を求め
、厚さ安定度とした。この結果は表に示すとおりである
。
なお、フィルムの厚さはマイクロメーターで測定した。
実施例2 PC物質の溶解濃度を1000F/A’にしたこと、P
C物質を石英ガラス板に塗布・乾燥後のフィルムの厚さ
が0.8 m翼であったこと、加熱炉の昇温速度が25
0℃までは5°C/ min、 250〜600°Cの
間は1℃/min、  600〜1000°Cの間は1
0°O/minであったことの外は実施例1と同一条件
でガラス状炭素フィルムを製造した。
このフィルムの厚さ安定度は表に示すとおりである。
実施例3 前記PC物質をアルゴンがス雰囲気下、soo’cで2
時間焼成して得た炭素塊を樹脂ライニングのボールミル
で粉砕して平均粒径2.2μmにしたものを骨材とした
。
濃度5CJO1//lのPC’物質溶液11に骨材を3
00、F配分し、骨材が均一に分散するようによく攪拌
しながら石英ガラス板に塗布し、まず、加熱炉に入れて
50℃で乾燥させ、厚さ2朋のフィルムを形成させた。
ついで実施例2と同じ条件で焼成を行ないガラス状炭素
フィルムを製造した。
このフィルムの厚さ安定度は表に示すとおりである。
実施例4 PC物質溶液11に骨材を500g配合したこと、50
°Cで乾燥させて得たフィルムの厚さが5nであったこ
と、昇温速度が250 ’Cまでは6°C/min%2
50〜60口0cは1°(:! / min 、  6
00〜1000℃は10°O/ minであったほかは
実施例3と同じ条件でガラス状炭素フィルムを製造した
。このフィルムの厚さ安定度は表に示すとおりである。
比較例 塩化ビニル樹脂(前記実施例で使用したもの)50重量
部とフラン樹脂(日立化成工業株式会社製「ヒタフラン
JVF−302)50重量部を均一に混合し、カレンダ
ーロールを用いて厚さ4維のフィルムを成形した。この
フィルムを加熱炉に入れ、空気中で10°C/時の昇温
速度で300℃まで昇温させて不融化処理を施した。つ
いで雰四気をアルゴンにして1°C/Hrの昇温速度で
昇温を行ない、温度が600°Cに達したときに昇温速
度を10°C/分にして更に昇温を行なった。温度が1
000℃に達したとき加熱炉からフィルムを屯田して放
冷した。このフィルムの厚さ安定度は表に示すとおり、
上記各実施例に比べ非常に小さな値であった。
〔発明の効果〕
本発明の製造法によれば焼成前後でフィルムの厚さの変
化が小さいので、寸法精度の高いがラス状炭素フィルム
が得られる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 有機重合体の熱分解生成物を溶剤に溶解して耐熱性材料
    上に塗布し、不活性雰囲気中で焼成することにより塗膜
    をガラス状の炭素フィルムとし、ついで該フィルムを耐
    熱性材料から剥がすことを特徴とするガラス状炭素フィ
    ルムの製造法。
JP61132671A 1986-06-10 1986-06-10 ガラス状炭素フイルムの製造法 Pending JPS62292611A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5108597A (en) * 1990-03-22 1992-04-28 Regents Of The University Of Minnesota Carbon-clad zirconium oxide particles
US5182016A (en) * 1990-03-22 1993-01-26 Regents Of The University Of Minnesota Polymer-coated carbon-clad inorganic oxide particles
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