(57)【要約】本発明は、少なくとも固有安定性を有する繊維性面状形成物を炭素化する方法であって、予め酸化されている繊維又は、予め酸化されている繊維と酸化されていない繊維との混合物を面状形成物に接合して、硬化させる方法において、面状形成物が、空気を流入させながらレーザビームにより直線的に又は段階的に６００℃〜９００℃の温度まで上昇させ、このときプロセス効率が高くなるに伴い、温度が上昇することを特徴とする方法に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも固有安定性を有する繊維性面状形成物を炭素化する方法であって、予め酸化されている繊維又は、予め酸化されている繊維と酸化されていない繊維との混合物を面状形成物に接合して、硬化させる方法において、
前記面状形成物が、空気を流入させながらレーザビームにより直線的に又は段階的に６００℃〜９００℃の温度まで上昇させ、このときプロセス効率が高くなるに伴い、温度が上昇することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記プロセス効率が、０．０１〜０．５Ｗｓｇ−１の間で段階的に変化する請求項１記載の方法。
【請求項３】
低いプロセス効率の処理が複数回実施される請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
ＣＯ２レーザを利用して温度が上昇される請求項１〜３のいずれか記載の方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の装置であって、前記面状形成物が、実質上その全ての表面領域に対応して照射されるように、前記レーザビームが、モータによって移動され、互いに隣接する経路に沿って前記面状形成物の表面上に導かれることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載された方法によって炭素化された不織布材料であって、この不織布材料のテーバーこわさが約８Ｔａｂｅｒ〜約１Ｔａｂｅｒ、引張り強さ（機械作動方向）が０．４〜４Ｎ／ｍｍ２、引張り強さ（機械作動方向に対して直角方向）が０．７〜４／Ｎｍｍ２、伸びが０．１２〜１４％（柔軟）、伸び（横方向）が０．１５（剛直）〜１９％、差圧が２００ Ｐａであるときの通気性が２００〜１６００ ｌ／（ｍ２・ｓ）となることを特徴とする不織布材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも固有安定性を有する繊維性面状形成物を炭素化する方法に関する。より詳細には、本発明は、予め酸化されている繊維又は、予め酸化されている繊維と酸化されていない繊維との混合物を面状形成物に接合して、硬化させることにより、少なくとも固有安定性を有する繊維性面状形成物を炭素化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炭素繊維から多孔性材料を製造する方法が公知である（例えば特許文献１及び２参照）。ピッチ繊維、セルロース繊維、ポリアクリル繊維等の自己凝固性を有する炭素化可能な短い繊維を混合し、加圧して紙、シート又は板の形状にし、これに不活性ガス雰囲気中で熱を作用させて炭素化する。
【０００３】
繊維を炭素化及びグラファイト化する方法が開示されている（例えば特許文献３参照）。ポリアクリル‐ニトリル重合体又は芳香族ポリアミドの前駆繊維を、１８０℃〜５５０℃の温度に加熱することにより、酸素を含む雰囲気中で予め酸化させ、直ちにレーザビームを用いて酸化させることのない雰囲気中で７００℃〜約１２００℃の間の温度にまで加熱して炭素化させる。そのために、炭素化すべき糸又は不織布を不活性ガス雰囲気中に持ち込む必要がある。このような工程は、製造プロセスのコストを上昇させ、遅らせることになる。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６４−７７６２４号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開昭６４−７７６２５号公報
【０００６】
【特許文献３】
独国特許第１９ ４５ １５４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、少なくとも固有安定性を有する繊維性面状形成物を炭素化する簡単な方法を提案することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、少なくとも固有安定性を有する繊維性面状形成物であって、予め酸化されている繊維又は、予め酸化されている繊維と酸化されていない繊維との混合物を面状形成物に接合して、硬化させ、空気を流入させながらレーザビームにより直線的に又は段階的に６００℃〜９００℃の温度まで上昇させ、このときプロセス効率が高くなるに伴い、温度が上昇することを特徴とする本発明の方法により解決される。
【０００９】
驚くべきことに、繊維の燃焼によって面状形成物を破壊することなく、空気の存在下でレーザビームによって温度を上昇させることが可能であることを見出した。その結果、保護ガスを供給する装置が不要であり、かつより簡単なやり方で、炭素化工程を連続して実施可能であるために、本方法は非常に簡素化されている。
【００１０】
レーザにより達成されるプロセス効率は０．０１〜０．５Ｗｓｇ−１とすることが好ましい。投入されるプロセス効率により、燃焼させることなく、原料繊維を炭素化された繊維に確実に転換することができる。
【００１１】
ＣＯ２レーザを利用して温度を上昇させるのが好ましい。
【００１２】
さらに本発明は、上記の方法を実施するための装置に関し、特に、面状形成物が、実質上その全ての表面領域に対応して照射されるように、レーザビームが、モータによって移動され、互いに隣接する経路に沿って面状形成物の表面上に導かれる装置に関する。本発明の装置により、一様に炭素化された面状形成物が形成される。
【００１３】
さらに本発明は、炭素化された不織布材料に関する。この不織布材料は、本発明による方法にしたがって製造され、テーバーこわさが約８Ｔａｂｅｒ〜約１Ｔａｂｅｒ、引張り強さ（機械作動方向）が０．４〜４Ｎ／ｍｍ２、引張り強さ（機械作動方向に対して直角方向）が０．７〜４／Ｎｍｍ２、伸び（機械作動方向）が０．１２〜１４％、伸び（機械作動方向に対して直角方向）が０．１５〜１９％、差圧が２００ Ｐａであるときの通気性が２００〜１６００ ｌ／（ｍ２・ｓ）となり、生成物の、弾力が高く、引張り強さが大きく、伸びが僅かである場合には、その生成物は通気性が乏しく、比較的剛直であるが、逆に、生成物の、弾力が低く、引張り強さが小さく、伸びが大きい場合には、その生成物は通気性が高くなる。本発明による炭素化した面状形成物は、充分な機械的強度を有するため、炭素化された面状形成物の処理は確実なものとなる。ＣＯ２レーザを利用して炭素化した面状形成物の硬さは、材料を破壊することなく、従来の方法と比較して明らかに上昇させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を好適な実施例についてさらに具体的に説明する。
【００１５】
実施例１
単位面積当たりの重量が１２０ ｇ／ｍ２である機械的に硬化した不織布材料を、表１に示すように処理した。レーザ効率は１０段階で漸増し、特にプロセス開始時の低い出力段階では、処理を複数回繰り返した。最大レーザ出力は１０００ Ｗに達した。直径１４ｍｍのレーザビームを、横方向の走査速度（直角方向（ＣＤ））が４ｍ／ｓ、及び送り（機械方向（ＭＤ））が２ｍｍとして不織布材料上に導いた。ＣＯ２レーザを利用した炭素化による重量損失は約５０ Ｗｔ％に及んだ。これは、高温炉における炭素化の際に生じる重量減少と一致する。
【００１６】
【表１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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