(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維交差部分の単繊維の断面形状が扁平であり、かつ断面の長軸方向が炭素繊維シート表面と略平行であって、厚さ０．１５〜１．０ｍｍ、嵩密度０．１５〜０．４５ｇ／ｃｍ3、炭素繊維含有率９５質量％以上、圧縮変形率１０〜３５％、電気抵抗値６ｍΩ以下、風合度５〜７０ｇの炭素繊維シート。
【請求項２】
繊維交差部分において、単繊維の断面の最大直径（Ｌ１）と、単繊維の断面の最小直径（Ｌ２）とで示される単繊維の扁平度（Ｌ２／Ｌ１）が０．２〜０．７である請求の範囲第１項に記載の炭素繊維シート。
【請求項３】
炭素繊維シートの繊維交差部分以外において、単繊維の扁平度（Ｌ２／Ｌ１）が０．７を超える部分を少なくとも含む請求の範囲第１項に記載の炭素繊維シート。
【請求項４】
ポリアクリロニトリル系酸化繊維シートを焼成する炭素繊維シートの製造方法において、ポリアクリロニトリル系酸化繊維シートを１５０〜３００℃、１０〜１００ＭＰａの条件下で厚さ方向に圧縮処理して嵩密度が０．４０〜０．８０ｇ／ｃｍ3、圧縮率４０〜７５％の圧縮処理をした酸化繊維シートを得、次いで前記圧縮処理した酸化繊維シートを焼成することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の炭素繊維シートの製造方法。
【請求項５】
ポリアクリロニトリル系酸化繊維シートを焼成する炭素繊維シートの製造方法において、ポリアクリロニトリル系酸化繊維シートに０．２〜５質量％の樹脂を含有させ、次いで前記樹脂を含有させたポリアクリロニトリル酸化繊維シートを１５０〜３００℃、５〜１００ＭＰａの条件下で厚さ方向に圧縮処理して嵩密度が０．４０〜０．８０ｇ／ｃｍ3、圧縮率４０〜７５％の圧縮処理をした酸化繊維シートを得、その後圧縮処理した前記酸化繊維シートを焼成することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の炭素繊維シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリアクリロニトリル系酸化繊維シートを焼成して得られる炭素繊維シート、及びその製造方法に関する。更に詳述すれば、炭素繊維含有率が高く、薄く、賦形性に優れており、更に厚さ方向の導電性に優れており、接地材料や電池電極材料等の通電材料として好適な炭素繊維シート、及びその製造方法に関する。
【０００２】
この炭素繊維シートは、高分子電解質型燃料電池、レドックスフロー電池、亜鉛臭素電池、亜鉛塩素電池等の電池用電極材や、食塩電解用電極材等の電気分解用電極材に用いて好適である。
【背景技術】
【０００３】
通電性を有し、耐腐食性に優れたシート状の炭素材料をアース接地材料や電池電極材料に用いる開発が進められている。このような用途に用いる炭素シートに要求される特性としては、シートの厚さ方向の電気抵抗値が小さいことがある。
【０００４】
また、特に炭素繊維シートを電池の電極材料として用いる場合、近年電池の小型化、軽量化が進む中で、これに対応できるように、炭素繊維シート自体の厚さを薄くすると共に、高嵩密度化する必要がある。これらは、炭素材料の厚さ方向の電気抵抗値を減少させる。
【０００５】
従来、このような用途の炭素繊維シートとして、炭素成形体、炭素繊維織物、炭素繊維不織布等が知られている。
【０００６】
シート状で高嵩密度の炭素成形体としては、炭素繊維強化炭素材（ｃ／ｃペーパー）が知られている（特許第２５８４４９７号公報、特開昭６３−２２２０７８号公報）。このシートは、炭素繊維チョップを抄造した後、抄造した炭素繊維チョップにフェノール樹脂等を含浸させてフェノール樹脂複合材を得、更にフェノール樹脂複合材に含浸させたフェノール樹脂等を炭素化することにより製造している。
【０００７】
このシートは、金型を用いるプレス成形により製造するため、厚さ精度と表面平滑性に優れている。しかし、このシートは柔軟性に乏しいので、巻物状にすることができない。このため、長いシートを必要とする様な用途には不向きである。
【０００８】
また、脆性が高いことから、運搬や加工の際に生じる衝撃等により、容易に破損が起きる。更に、製造コストが高く、通電材料として大量に用いる場合は、高価なものになる。炭素繊維強化炭素性シートの脆性が高く、柔軟性が乏しい理由は、含浸させた樹脂の炭化分が多量に存在するからである。
【０００９】
柔軟性を保ったまま高嵩密度のシートを得るには、シートに占める炭素繊維の含有率を高くすることが必要である。
【００１０】
柔軟性を持ったシート状炭素材料としては、炭素繊維織物が知られている。織物には、フィラメント織物（特開平４−２８１０３７号公報、特開平７−１１８９８８号公報）と、紡績糸織物（特開平１０−２８０２４６号公報）とがある。
これらは、巻物状に出来る程度に柔らかく、保管や長尺物として用いる用途に於て取扱い性が良いことが、その特徴の一つとして挙げられる。
【００１１】
フィラメント織物は炭素繊維束を織って織物にしたものである。炭素繊維束を構成する炭素繊維の数は種々である。このフィラメント織物は、炭素繊維軸の方向が基本的に織物面方向と平行である。このため、織物面方向の電気抵抗値は低いが、織物厚さ方向の電気抵抗値は高い。
【００１２】
一方、紡績糸織物としては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系酸化繊維紡績糸を用いて酸化繊維織物を作り、これを焼成して炭素繊維紡績糸織物としたものが知られている。この炭素繊維紡績糸織物は、一般的に炭素繊維フィラメント織物よりも柔軟である。また、紡績糸は短繊維を撚り合せているため、炭素繊維フィラメント織物よりも厚さ方向の電気抵抗値が低くなることが期待出来る。また、製造コストは、前記ｃ／ｃペーパーよりも安価である。
【００１３】
しかしながら、従来の炭素繊維紡績糸織物は一般的に嵩密度が低い。従って、厚さ方向の電気抵抗値も前記ｃ／ｃペーパーよりも低いものの、導電性が要請される電極等の用途に対しては依然として電気抵抗値は高い。
【００１４】
また、紡績糸織物として、ＰＡＮ系炭素繊維を所定の長さに切断し、これを製織した炭素繊維織物が提案されている（特開平１０−２８０２４６号公報）。しかし、この織物は嵩密度が低い。嵩密度を高めるため圧縮加工すると、炭素繊維織物は微粉砕化してしまう。
【００１５】
炭素繊維織物と同等に柔軟で取扱い性の良い炭素繊維シートとして、炭素繊維不織布がある。このものは、打抜き加工を施した場合、その形状をｃ／ｃペーパーや炭素繊維織物に比べて保持しやすく、更にそれらに比べて製造工程が簡単で、安価に製造できる。一般に、炭素繊維不織布は、ＰＡＮ系酸化繊維にウオータージェット処理、ニードルパンチ処理等を施すことにより酸化繊維不織布を作製し、そのものを焼成することにより得られるので、繊維軸が厚さ方向を向いた繊維が炭素繊維強化炭素性シートに比べて多い。このため炭素繊維不織布は炭素繊維強化炭素性シートよりも厚さ方向の電気抵抗値が小さくなることを期待できる。
【００１６】
しかしながら、従来の酸化繊維不織布は一般的に嵩密度が低いので、このものを焼成して得られる炭素繊維不織布の厚さ方向の電気抵抗値は、電極等の用途に対しては依然として高い。
【００１７】
例えば、特開平９−１１９０５２号公報には、ＰＡＮ系酸化繊維でウェブを作り、これをウオータージェット処理する酸化繊維不織布の製造方法が記載されている。しかし、この方法で得られる不織布は嵩密度が低い。
【００１８】
特表平９−５１１８０２号公報は、熱可塑性ポリマー組成物からなる内部コア領域と、それを取囲む炭素質材料からなる外部被覆領域とを有する二領域安定繊維を用いて織物やフェルトを製造する技術を開示している。この二領域安定繊維の比重は１．２０〜１．３２で比較的低い。この繊維を用いて製造した織物やフェルトは嵩密度が低い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明者等は酸化繊維紡績糸や酸化繊維シートの仕様を検討し、さらに酸化繊維シートに樹脂処理や圧力処理を施すことを検討した。その結果、従来よりも高嵩密度で、適度な柔軟性があり、厚さ方向の電気抵抗値の低い炭素繊維シートを製造できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【００２０】
本発明の目的とするところは、接地材料や電池電極材等の通電材料として好適であって、高嵩密度で、適度な柔軟性があり、厚さ方向の電気抵抗値が小さく、賦形性に優れた炭素繊維シート及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、以下に記載するものである。
【００２２】
〔１〕  厚さ０．１５〜１．０ｍｍ、嵩密度０．１５〜０．４５ｇ／ｃｍ3、炭素繊維含有率９５質量％以上、圧縮変形率１０〜３５％、電気抵抗値６ｍΩ以下、風合度５〜７０ｇの炭素繊維シート。
【００２３】
〔２〕  繊維交差部分の単繊維の断面形状が扁平であり、かつ断面の長軸方向が炭素繊維シート表面と略平行である炭素繊維シート。
【００２４】
〔３〕  繊維交差部分において、単繊維の断面の最大直径（Ｌ１）と、単繊維の断面の最小直径（Ｌ２）とで示される単繊維の扁平度（Ｌ２／Ｌ１）が０．２〜０．７である〔２〕に記載の炭素繊維シート。
【００２５】
〔４〕  炭素繊維シートの繊維交差部分以外において、単繊維の扁平度（Ｌ２／Ｌ１）が０．７を超える部分を少なくとも含む〔２〕に記載の炭素繊維シート。
【００２６】
〔５〕  ポリアクリロニトリル系酸化繊維シートを焼成する炭素繊維シートの製造方法において、ポリアクリロニトリル系酸化繊維シートを１５０〜３００℃、１０〜１００ＭＰａの条件下で厚さ方向に圧縮処理して嵩密度が０．４０〜０．８０ｇ／ｃｍ3、圧縮率４０〜７５％の圧縮処理をした酸化繊維シートを得、次いで前記圧縮処理した酸化繊維シートを焼成することを特徴とする〔１〕に記載の炭素繊維シートの製造方法。
【００２７】
〔６〕  ポリアクリロニトリル系酸化繊維シートを焼成する炭素繊維シートの製造方法において、ポリアクリロニトリル系酸化繊維シートに０．２〜５質量％の樹脂を含有させ、次いで前記樹脂を含有させたポリアクリロニトリル酸化繊維シートを１５０〜３００℃、５〜１００ＭＰａの条件下で厚さ方向に圧縮処理して嵩密度が０．４０〜０．８０ｇ／ｃｍ3、圧縮率４０〜７５％の圧縮処理をした酸化繊維シートを得、その後圧縮処理した前記酸化繊維シートを焼成することを特徴とする〔１〕に記載の炭素繊維シートの製造方法。
【００２８】
本発明においては、酸化繊維シートを特定の条件で圧縮処理するようにしたので、酸化繊維シートを好適に圧縮成形でき、これを焼成することにより、嵩密度が高く、且つ連続処理に適した適度に柔軟性のある炭素繊維シートを得ることが出来る。このようにして製造した炭素繊維シートは、厚さ方向の電気抵抗が低いので、アース接地材料、電池電極材等の通電材料として好適なものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００３０】
酸化繊維
本発明炭素繊維シートを製造する際の出発原料はＰＡＮ系酸化繊維である。
ＰＡＮ系繊維は、アクリロニトリルモノマー単位を９０〜９８質量％、コモノマー単位を２〜１０質量％含有するものが好ましい。コモノマーとしては、アクリル酸メチルエステル等のアクリル酸アルキルエステル、アクリルアミド、イタコン酸等のビニルモノマーが例示できる。
【００３１】
本発明においては、上記ＰＡＮ系繊維を耐炎化処理してＰＡＮ系酸化繊維を製造するものである。耐炎化処理は、空気中、初期酸化温度２２０〜２５０℃で１０分間処理後、昇温速度０．２〜０．９℃／分で最高温度２５０〜２８０℃まで昇温し、この温度で５〜３０分間保持する条件が好ましい。上記ＰＡＮ系繊維の耐炎化処理により、以下に示す性状のＰＡＮ系酸化繊維を製造するものである。
【００３２】
ＰＡＮ系酸化繊維の繊度は０．５５〜２．４ｄｔｅｘが好ましい。繊度が０．５５ｄｔｅｘ未満場合、単繊維の糸強力が低く、紡績加工時に糸切れを生ずる。繊度が２．４ｄｔｅｘを超える場合、紡績時に目標の撚り数が得られず、紡績糸強度が低下する。その結果、織物を製造するときに紡績糸の切断や毛羽が発生し、織物製造が困難になる。ＰＡＮ系酸化繊維を用いて酸化繊維不織布、酸化繊維フェルト等の酸化繊維シートを製造する場合、ＰＡＮ系酸化繊維の繊度も同様に上記範囲が好ましい。
【００３３】
酸化繊維の断面形状は、円状、扁平状等の任意の形状でよい。
【００３４】
繊維比重
ＰＡＮ系酸化繊維の繊維比重は、１．３４〜１．４３が好ましい。繊維比重が１．３４未満の場合、酸化繊維シートの焼成時にシートの面方向の収縮ムラが生じやすい。また、１．４３を超える場合、酸化繊維の単繊維伸度が低下する。これを用いて製造する紡績糸は、強度が低くなる。また、後述する圧縮処理により酸化繊維シートの厚さを低減させることが難しい。不十分に圧縮した酸化繊維シートを焼成しても本発明で規定する薄物の炭素繊維シートを得難い。
【００３５】
クリンプ率、クリンプ数
ＰＡＮ系酸化繊維を紡績する場合及び不織布加工する場合、予めクリンプ加工を行う。この場合、ＰＡＮ系酸化繊維のクリンプ率は８〜２５％、クリンプ数は２．４〜８．１ケ／ｃｍが好ましい。クリンプ率が８％未満場合、繊維同士の絡み合いが少ないため、紡績加工時糸切れを生ずる。２５％を超える場合、単繊維強度が低下し、紡績加工が難しい。クリンプ数が２．４ケ／ｃｍ未満の場合、紡績加工時に糸切れが生じる。またクリンプ数が８．１ケ／ｃｍを超える場合、単繊維強度が低下し、クリンプ加工時に繊維切れが生じやすい。
【００３６】
酸化繊維不織布、酸化繊維フェルト等の酸化繊維シートを製造する場合も同様である。
【００３７】
乾強度
ＰＡＮ系酸化繊維の乾強度は０．９ｇ／ｄｔｅｘ以上が好ましい。０．９ｇ／ｄｔｅｘ未満の場合、酸化繊維シートの製造時の加工性が低下する。
【００３８】
乾伸度
ＰＡＮ系酸化繊維の乾伸度は８％以上が好ましい。乾伸度が８％未満の場合は、酸化繊維シートの製造時の加工性が低下する。
【００３９】
結節強度
ＰＡＮ系酸化繊維の結節強度は０．５〜１．８ｇ／ｄｔｅｘが好ましい。結節強度が０．５ｇ／ｄｔｅｘ未満の場合、酸化繊維シートの製造時の加工性が低下し、更に得られる酸化繊維シート及び炭素繊維シートの強度が低下する。また結節強度が１．８ｇ／ｄｔｅｘを超えるものは、その製造自体が困難である。
【００４０】
結節伸度
ＰＡＮ系酸化繊維の結節伸度は５〜１５％が好ましい。結節伸度が５％未満の場合、酸化繊維シートの製造時の加工性が低下し、更に得られる酸化繊維シート及び炭素繊維シートの強度が低下する。また結節伸度が１５％を超えるものは、その製造自体が困難である。
【００４１】
酸化繊維を紡績する場合は、ＰＡＮ系酸化繊維の平均カット長は２５〜６５ｍｍが好ましい。この範囲外では、紡績時に糸切れを生じ易くなる。
【００４２】
ＰＡＮ系酸化繊維紡績糸の製造
上記ＰＡＮ系酸化繊維を用いて紡績糸を製造する場合、まず上記ＰＡＮ系酸化繊維を常法により紡績してＰＡＮ系酸化繊維紡績糸を製造する。次に、この紡績糸を用い、これを精紡して、上撚り及び下撚り数が２００〜９００回／ｍの２０〜５０番手単糸もしくは双糸で構成された紡績糸を製造する。
【００４３】
紡績糸の撚り数は、２００〜９００回／ｍが好ましい。この範囲外では、紡績時の強度が低下し、これを用いて織物加工をすることが難しくなる。
【００４４】
酸化繊維シートの製造
本発明においては、上記ＰＡＮ系酸化繊維又はその紡績糸を用いて酸化繊維シートを製造する。
【００４５】
酸化繊維シートの種類としては、酸化繊維不織布、酸化繊維フェルト、酸化繊維紡績糸織物等が例示できる。
【００４６】
酸化繊維シートの厚さは０．３〜２．０ｍｍが好ましい。酸化繊維シートの厚さが０．３ｍｍ未満の場合、後述する圧縮処理を行う際に充分圧縮できず、高嵩密度の酸化繊維シートが得られない。また、酸化繊維シートの厚さが２．０ｍｍを超える場合、得られる炭素繊維シートの厚さ方向の電気抵抗値が高くなる。
【００４７】
酸化繊維シートの嵩密度は０．０７〜０．４０ｇ／ｃｍ3が好ましく、０．０８〜０．３９ｇ／ｃｍ3がより好ましい。嵩密度が０．０７ｇ／ｃｍ3未満の場合は、目標とする嵩密度の炭素繊維シートを得られない。また嵩密度が０．４０ｇ／ｃｍ3を超える場合は炭素繊維シートの強度低下や、目標とする柔軟性が得られない。
【００４８】
シートの製造方法としては、それ自体当業者に公知の酸化繊維シ−トの製造方法を適宜採用できる。
【００４９】
圧縮酸化繊維シートの製造
本発明においては、次いで上記酸化繊維シートに必要により樹脂を含有させる。樹脂を含有させた後、又は樹脂を含有させることなく、酸化繊維シートを厚さ方向に圧縮処理し、これにより圧縮酸化繊維シートを得る。この圧縮処理により、後述するように、炭素繊維の交差部において炭素繊維に偏平さが付与される。
【００５０】
酸化繊維シートに樹脂を含有させる場合は、樹脂を含有させない場合に比べて圧縮処理がより容易になり、より薄くて高嵩密度の酸化繊維シートを得ることができる。一般的に、圧縮処理した酸化繊維シートは後述する炭素化時に厚さ方向に多少膨張する。樹脂を含有させることにより、この膨張を最小限に抑制できる。酸化繊維シートに樹脂を含有させると、この樹脂の膨張抑制作用が働き、より薄くて嵩密度の高い炭素繊維シートが得られる。
【００５１】
上記酸化繊維シートに樹脂を含有させる方法としては、所定濃度の樹脂浴に酸化繊維シートを浸漬させた後乾燥させる方法を例示できる。樹脂の含有量は、酸化繊維に対して０．２〜５．０質量％が好ましく、０．３〜４．０質量％がより好ましい。樹脂付着量が０．２質量％未満の場合は、樹脂の添加効果が無い。５．０質量％を超える場合は、次工程の焼成時に硬くなり、柔軟性が失われ、微粉末が発生する。樹脂浴の濃度としては、０．１〜２．５質量％が例示できる。
【００５２】
樹脂は、圧縮処理時に酸化繊維同士を接着して、酸化繊維シートの膨張を最小限に抑制する作用を示す。樹脂としては、例えばポリビニルアルコール(ＰＶＡ)、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリアクリル酸エステル等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、カルボキシメチルセルローズ(ＣＭＣ)等のセルロース系誘導体が挙げられる。これらの樹脂のうち、圧縮処理時の粘性が高く、接着能力が高いＰＶＡ、ＣＭＣ、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸エステルが特に好ましい。樹脂浴は、これら樹脂を有機溶媒や水に溶解又は分散させたものである。
【００５３】
酸化繊維シートの圧縮処理方法としては、ホットプレスやカレンダーローラー等を用いて圧縮する方法が例示できる。
【００５４】
圧縮処理温度は、１５０〜３００℃が好ましく、より好ましくは１７０〜２５０℃である。圧縮処理温度が１５０℃未満の場合、圧縮処理が不十分で高嵩密度の圧縮酸化繊維シートを得ることが出来ない。また、３００℃を超える場合、得られる圧縮酸化繊維シートの強度低下が起きる。
【００５５】
圧縮処理圧力は、樹脂処理を行っていない場合は、１０〜１００ＭＰａが好ましく、より好ましくは１５〜９０ＭＰａである。圧縮処理圧力が１０ＭＰａ未満の場合は圧縮が不十分で、高嵩密度の圧縮酸化繊維シートを得ることが出来ない。また、圧縮処理圧力が１００ＭＰａを超える場合、酸化繊維に損傷が生じ、得られる圧縮酸化繊維シートの強度が低下する。その結果、焼成を連続的に行うことが困難になる。樹脂処理を行っている場合は、前述の樹脂の接着作用と膨張抑制作用により、樹脂処理を行っていない場合よりも低い圧力でも目的とする嵩密度の炭素繊維シートを得ることができる。樹脂処理を行っている場合の圧縮処理圧力は、５〜１００ＭＰａが好ましい。
【００５６】
酸化繊維シートの圧縮処理時間は、好ましくは３分間以内、より好ましくは０．１秒〜１分間である。３分間よりも長時間圧縮処理を行っても、更に圧縮されず、かえって繊維の損傷が激しくなる。
【００５７】
圧縮率は４０〜７５％が好ましい。
【００５８】
圧縮率Ｃを下記式で定義する。ｔａは圧縮前の酸化繊維シートの厚さを、ｔｂは圧縮後の酸化繊維シートの厚さを示す。
Ｃ（％）＝１００×ｔｂ／ｔａ
【００５９】
圧縮処理雰囲気は空気中、または窒素等の不活性ガス雰囲気が好ましい。
【００６０】
このようにして製造した圧縮酸化繊維シートの嵩密度は０．４０〜０．８０ｇ／ｃｍ3が好ましく、特に０．５０〜０．７０ｇ／ｃｍ3が好ましい。嵩密度が０．４０ｇ／ｃｍ3未満の場合、得られる炭素繊維シートの通電性が低下する。また、嵩密度が０．８０ｇ／ｃｍ3を超える場合、得られる圧縮酸化繊維シートは硬くなり、適度の柔軟性がないので炭素化処理が困難になる。
【００６１】
上記圧縮処理により、酸化繊維はそれらの各交差部で偏平になる。交差部における酸化繊維の断面長軸方向は略酸化繊維シート面と平行になる。
【００６２】
炭素繊維シートの製造
本発明においては、次いで上記方法で製造した圧縮酸化繊維シートを、圧縮圧力を加えることなく、又は加えながら焼成し、ＰＡＮ系炭素繊維シートを得る。
【００６３】
焼成は、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、１３００〜２５００℃で圧縮酸化繊維を加熱することにより行う。なお、上記加熱温度に到達するまでの昇温速度は２００℃／分以下が好ましく、１７０℃／分以下がより好ましい。昇温速度が２００℃／分を超える場合、炭素繊維のＸ線結晶子サイズの成長速度は向上するが、繊維強度が低下し、炭素繊維の微粉末が多量に発生し易くなる。
【００６４】
加熱温度１３００〜２５００℃における圧縮酸化繊維シートの加熱時間は３０分間以内が好ましく、特に０．５〜２０分程度が望ましい。
【００６５】
炭素繊維シート
このようにして製造した炭素繊維シートの厚さは０．１５〜１．０ｍｍ、炭素繊維シートの嵩密度は０．１５〜０．４５ｇ／ｃｍ3で、より好ましくは０．２１〜０．４３ｇ／ｃｍ3であり、かつ少なくとも炭素繊維同志の交差部が偏平になっている。この偏平の形状は、酸化繊維シートの圧縮処理時に形成される。炭素繊維の交差部形状が偏平になることにより、炭素繊維シートに適度の柔軟性と、高い嵩密度と、低い電気抵抗値とが付与される。
【００６６】
炭素繊維同志の交差部における炭素繊維の断面長軸方向は、略炭素繊維シート表面と平行である。通常、炭素繊維の交差部の断面長軸方向と炭素繊維シート表面とのなす角度が３０度以内のものの割合は、６０％以上、好ましくは８０％以上である。
【００６７】
本発明の炭素繊維シートを構成する炭素繊維の扁平度（Ｌ２／Ｌ１）は炭素繊維同志の交差部で０．２〜０．７であることが好ましい。
【００６８】
炭素繊維同志の交差部分以外の炭素繊維の部分は、扁平その他の形状であっても良いが、扁平の程度が少ないことが好ましい。具体的には、炭素繊維シート内の繊維同志の交差部分以外の部分において、炭素繊維の扁平度（Ｌ２／Ｌ１）は０．７を超える部分を少なくとも含むことが好ましい。
【００６９】
繊維交差部分における炭素繊維の扁平度が０．２未満の場合は、繊維強度が低下し、微粉末が発生し易いので好ましくない。
【００７０】
繊維交差部分における炭素繊維の扁平度が０．７を超える場合は、厚さの薄い高嵩密度のシートを得難いので、好ましくない。
【００７１】
この炭素繊維の扁平度は、例えば繊維交差部分における炭素繊維の軸に直交する断面を電子顕微鏡で観察して求めることができる。偏平度は単繊維の断面の最大直径（Ｌ１）と最小直径（Ｌ２）とを測定し、その比率（Ｌ１／Ｌ２）を算出することにより求めることができる。
【００７２】
炭素繊維含有率
本発明の炭素繊維シート中の炭素繊維含有率は９５質量％以上、好ましくは９６質量％以上である。炭素繊維含有率が９５質量％未満の場合は、炭素繊維シートの風合度が目標よりも高くなり過ぎると共に、圧縮変形率が低くなる。
【００７３】
炭素繊維含有率は、酸化繊維シートの未処理品と、前記酸化処理シートと同一質量の酸化繊維シートに樹脂処理を施したものとをそれぞれ焼成した後、これらの質量を測定し、下式により炭素繊維含有率を算出する。
炭素繊維含有率（質量％）＝１００×Ｃ２／Ｃ１
Ｃ１：樹脂処理した酸化繊維シートを焼成した後の質量
Ｃ２：樹脂処理をしていない酸化繊維シートを焼成した後の質量
【００７４】
圧縮変形率
本発明の炭素繊維シートの厚さの変形率（圧縮変形率）は１０〜３５％である。
【００７５】
圧縮変形率は、以下に記載するようにして算出する。
【００７６】
炭素繊維シートを５ｃｍ角に切り出し、圧力２．８ｋＰａでの厚さを測定後、更に圧力１．０ＭＰａでの厚さを測定し、下記式により圧縮変形率を算出する。
圧縮変形率＝［（Ｂ１−Ｂ２）／Ｂ１］×１００
Ｂ１：２．８ｋＰａ圧力での厚さ、Ｂ２：１．０ＭＰａ圧力での厚さ
【００７７】
炭素繊維シートの圧縮変形率が１０％より小さい場合は、他部材と接合させて電池等に組込んだ場合、厚さ変化が少なすぎるために、他部材とのフィティングが悪くなり、接触抵抗が増加するため、好ましくない。
【００７８】
炭素繊維シートの圧縮変形率が３５％より大きい場合は、厚さの変化を起しすぎ、電池として組込んだ場合に寸法安定性に劣るため、好ましくない。
【００７９】
Ｘ線結晶子サイズ
炭素繊維シートを構成する炭素繊維のＸ線結晶子サイズは１．３〜３．５ｎｍが好ましい。結晶子サイズが１．３ｎｍ未満の場合、炭素繊維シートの厚さ方向の電気抵抗値が増加する。厚さ方向の抵抗値は６．０mΩ以下であり、好ましくは４．５mΩ以下である。また、結晶子サイズが３．５ｎｍを超える場合、炭素繊維シートの導電率は高くなり、厚さ方向の電気抵抗値は低下する。しかし、炭素繊維シートの柔軟性が低下し、脆化が進んで単繊維強度が低下し、シート自体の強度が低下する。このため、得られた炭素繊維シートを更に加工する場合は、その加工時に微粉末の発生を生ずる。
【００８０】
Ｘ線結晶子サイズの調整は焼成温度、昇温速度を調節する事により行う。
【００８１】
厚さ方向の電気抵抗値
厚さ方向の電気抵抗値は、前述のようにＸ線結晶子サイズ、嵩蜜度等により調整できる。
【００８２】
厚さ方向電気抵抗値は、通電材料として用いる場合は、６．０mΩ以下が好ましい。厚さ方向電気抵抗値が６．０mΩより大きいと、通電材料として用いる場合、発熱し、炭素材料の脆化が起こる場合がある。
【００８３】
風合い度
本発明炭素シートの風合い度は５〜７０ｇである。風合い度が５ｇ未満の場合、炭素繊維シートが柔らかすぎるため取り扱い性が悪い。また、風合い度が７０ｇを超える場合、炭素繊維シートの剛直性が増加する。このため炭素繊維シートの連続製造工程の後工程でローラーを通すことができなくなり、この場合は連続的な後処理を行うことが困難になる。
【００８４】
圧縮強度
本発明炭素繊維シートの圧縮強度は４ＭＰａ以上、特に  ４．５ＭＰａ以上であることが好ましい。圧縮強度が４ＭＰａ未満の炭素繊維シートは、炭素繊維シート製造工程の後工程でニップローラー等を用いて加圧する工程を経由させる必要がある場合、これらの加工工程で炭素繊維シートの切断、微粉末の発生を起すので好ましくない。
【００８５】
圧縮強度は、１ｍｍ／ｍｉｎで炭素繊維シートを圧縮した時に要する最大荷重（炭素繊維の破壊による荷量の降伏点）を表す。
【００８６】
高分子電解質型燃料電池用電極材
上記炭素繊維シートは、高分子電解質型燃料電池用電極材として特に優れたものである。以下、炭素繊維シートを高分子電解質型燃料電池用電極材として用いる場合に付き説明する。
【００８７】
高分子電解質型燃料電池は、単セルを数十〜数百層積層して構成する。
【００８８】
各単セルは下記の各層で構成している。
一層目：セパレーター
二層目：電極材（炭素繊維シート）
三層目：高分子電解質膜
四層目：電極材（炭素繊維シート）
五層目：セパレーター
【００８９】
本発明の炭素繊維シートを高分子電解質型燃料電池用電極材として用いて単セルを形成する場合は、炭素繊維シートを薄く形成し、これをセパレーターと高分子電解質膜の間に挿入し、これらを加圧一体化することにより単セルを形成する。この加圧一体化時の圧力は０．５〜４．０ＭＰａであり、電極材は、該圧力下において、厚さ方向に圧縮される。
【００９０】
電極材に用いる炭素繊維シートは、厚さが０．１５〜０．６０ｍｍのものが好ましい。
【００９１】
炭素繊維シートの厚さが０．１５ｍｍより薄い場合は、シート強度が低下して加工時における切断、伸びが発生し易くなる等の加工性の低下が著しくなる。また、圧縮変形率が低く１．０ＭＰａ加圧時の厚さ変形率が１０％以上にならない。
【００９２】
炭素繊維シートの厚さが０．６０ｍｍより厚い場合は、セパレーターと一体化して電池を組立てる時、電池の小型化が難しくなる。
【００９３】
炭素繊維シートの圧縮変形率は１０〜３５％が好ましい。
【００９４】
炭素繊維シートの圧縮変形率が１０％より小さい場合は、高分子電解質膜の損傷や厚さの変化を起し易いので好ましくない。
【００９５】
炭素繊維シートの圧縮変形率が３５％より大きい場合は、セパレータ等と一体化して単セルを形成する際の電極材がセパレーターの溝を埋めてしまい、反応ガスの移動を妨げるので好ましくない。
【００９６】
炭素繊維シートの嵩密度は０．１５〜０．４５ｇ／ｃｍ3が好ましい。
【００９７】
炭素繊維シートの嵩密度が０．１５ｇ／ｃｍ3より低いと、炭素繊維シートの圧縮変形率が高くなり、圧縮変形率が３５％以下の素材が得られない。
【００９８】
炭素繊維シートの嵩密度が０．４５ｇ／ｃｍ3より高いと、電極中のガスの透過性が低下し、その結果電池特性を低下させる。
【００９９】
高分子電解質型燃料電池用電極材に用いる炭素繊維シートは上記の物性値を備えている必要がある。その理由は、単セル形成時の加圧下において圧力緩衝効果を発揮できる程度の適度の厚さの変化が必要であるからである。
【０１００】
高分子電解質型燃料電池用電極材に用いる炭素繊維シートは、上記の、厚さ、嵩密度、及び圧縮変形率に関する適正な物性を有することに加えて、目付が３０〜１５０ｇ／ｍ2であることが好ましい。
【０１０１】
炭素繊維シートの目付が３０ｇ／ｍ2より低い場合は、シート強度が低下したり厚さ方向の電気抵抗値が増加したりするので好ましくない。
【０１０２】
炭素繊維シートの目付が１５０ｇ／ｍ2より高い場合は、ガス透過性、拡散性が低下するので好ましくない。
【０１０３】
高分子電解質型燃料電池用電極材用炭素繊維シートは、更に圧縮強度が４．５ＭＰａ以上であり、圧縮弾性率が１４ＭＰａ〜５６ＭＰａであることが好ましい。
【０１０４】
炭素繊維シートの圧縮強度が４．５ＭＰａ未満の場合は、単セルの加圧一体化時に炭素微粉末が発生するので好ましくない。
【０１０５】
炭素繊維シートの圧縮弾性率が１４ＭＰａ未満の場合は、圧縮変形率が３５％未満にならないので好ましくない。
【０１０６】
炭素繊維シートの圧縮弾性率が５６ＭＰａを超える場合は、圧縮変形率が１０％未満になり易いので好ましくない。
【実施例】
【０１０７】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、炭素繊維シートの各物性の測定方法は次の通りである。
【０１０８】
＜厚さ＞
直径３０ｍｍの円板で２．８ｋＰａの荷重を負荷したときの酸化繊維シート又は炭素繊維シートの厚さ。
【０１０９】
＜嵩密度＞
酸化繊維シート又は炭素繊維シートを１１０℃、１時間真空乾燥した後の目付を厚さで除して求めた。
【０１１０】
＜風合い度＞
幅Ｗ（ｍｍ）のスリットの上に、長さ１００ｍｍ、幅２５．４ｍｍの炭素繊維シートを長さ方向がスリットと垂直になるように配置する。幅２ｍｍ長さ１００ｍｍの金属プレートでこの炭素繊維シートをスリット間に深さ１５ｍｍまで３ｍｍ／ｓｅｃの速さで押込むときの金属プレートに負荷する最大荷量。尚、スリット幅Ｗは、炭素繊維シートの厚さＴ（ｍｍ）に対し、Ｗ／Ｔ＝１０〜１２となるように調整する。
【０１１１】
＜引張強度＞
チャック間距離１００ｍｍの治具に、幅２５．４ｍｍ、長さ１２０ｍｍ以上の炭素繊維シートを、固定し、速度３０ｍｍ／ｍｉｎで炭素繊維シートを引張ったときの破断強度を１０ｍｍ幅に換算した値。
【０１１２】
＜圧縮強度＞
１ｍｍ／ｍｉｎで炭素繊維シートを圧縮した時に要する最大荷重（炭素繊維の破壊による荷重の降伏点）。
【０１１３】
＜炭素繊維含有率＞
酸化繊維シートの未処理品と、前記酸化処理シートと同一質量の酸化繊維シートに樹脂処理を施したものとをそれぞれ焼成した後、これらの質量を測定し、下式により炭素繊維シートの炭素繊維含有率を算出した。
炭素繊維含有率（％）＝１００×Ｃ２／Ｃ１
Ｃ１：樹脂処理した酸化繊維シートを焼成した後の質量
Ｃ２：樹脂処理をしていない酸化繊維シートを炭素化した後の質量
【０１１４】
＜圧縮強度・弾性率＞
５ｃｍ角の炭素繊維シートの試験片を厚さ約５ｍｍに積層し、圧縮速度１００ｍｍ／ｍｉｎで圧縮し、各物性を測定した。
【０１１５】
＜厚さ方向電気抵抗値＞
５ｃｍ角の炭素繊維シートを二枚の平板電極で挟み、１０ｋＰａ荷重時の電気抵抗値を測定した。
【０１１６】
＜結晶子サイズの測定方法＞
結晶子サイズＬｃは、広角Ｘ線回折装置の測定データ（２θ＝２６°付近のピーク）を用いて、以下に示すシェラーの式から算出した。
Ｌｃ(ｎｍ)＝０．１ｋλ／βｃｏｓθ
ここで、ｋは装置定数（本実施例、及び比較例においては０．９）、λはＸ線波長（０．１５４ｎｍ）、βは２θ＝２６°付近のピーク半値幅、θはピーク位置（°）である。
【０１１７】
測定条件
設定管電圧：４０ｋＶ
設定管電流：３０ｍＡ
測定範囲：１０〜４０°
サンプリング間隔：０．０２°
スキャン速度：４°／分
積算回数：１回
試料の形態：ベースライン補正処理後のピーク強度が５０００ｃｐｓ以上となるように、試料を複数枚重ねる。
【０１１８】
＜酸化繊維、及び炭素繊維の比重＞
エタノール置換法により測定した。
【０１１９】
＜炭素繊維の扁平度＞
炭素繊維シートの繊維交差部分及び繊維交差部分以外の炭素繊維の繊維軸に垂直断面の電子顕微鏡写真（倍率５０００倍）を撮影した。この顕微鏡写真に写る繊維の最小直径と最大直径を測定し、下記式により算出した。
炭素繊維の扁平度＝ Ｌ２ ／ Ｌ１
Ｌ１：炭素繊維断面における最大直径
Ｌ２：炭素繊維断面における最小直径
【０１２０】
なお、繊維交差部分以外の炭素繊維の扁平度は、交差部分と交差部分との中間点において測定した炭素繊維の扁平度である。
【０１２１】
＜酸化繊維のコア率＞
一方向に引き揃えた酸化繊維を、溶融させたポリエチレン又はワックスで固定した後、繊維軸方向に垂直に幅（Ｔ）１．５〜２．０ｍｍの長さで切取った。切取った固定繊維片（複数）をプレパラートに乗せ、照度１．５〜２．５×１０3ルックスの光を照射し、光照射側と反対側から倍率１０００倍で顕微鏡写真の撮影を行う。得られた顕微鏡写真を観察し、繊維断面の中心部（明部）と繊維断面の外縁部（暗部）との二領域（明暗部）を識別することができる固定繊維片を選択し、その繊維直径（Ｌ）及び繊維内部（明部）の直径（Ｒ）を測定する。これらの値を用いて下式よりコア率を算出した。
コア率（％）＝１００×（Ｒ／Ｌ）
【０１２２】
実施例１〜６
繊度２．２ｄｔｅｘ、比重１．４２、クリンプ数４．９ケ／ｃｍ、クリンプ率１１％、コア率５０％、平均カット長５１ｍｍのＰＡＮ系酸化繊維ステープルを紡績し、上撚り６００回／ｍ、下撚り６００回／ｍの３４番手双糸を得た。次に、この紡績糸を用いて経、緯共に織り密度が１５．７本／ｃｍの平織りを作製した。目付は２００ｇ／ｍ2、厚さは０．５５ｍｍであった。
【０１２３】
この酸化繊維紡績糸織物をＰＶＡ（日本合成化学工業（株）製  商品名ゴーセノールＧＨ−２３）水溶液（濃度０．１質量％）を用いて処理したもの、及び未処理のものを、温度と圧力を変えて圧縮処理して圧縮酸化繊維紡績糸織物を製造した。その後、窒素雰囲気中２０００℃で１．５分間焼成し、表１に示す特性の炭素繊維紡績糸織物を得た。
【０１２４】
【表１】
0003868903.tif 000002
【０１２５】
実施例７
実施例１で用いた酸化繊維紡績糸織物を、ポリアクリル酸エステル（松本油脂製薬（株）製  商品名マーボゾールＷ−６０Ｄ）水溶液（濃度１質量％）で処理して樹脂の付着量を３質量％とした。次いで、温度２５０℃、圧力５０ＭＰａ、圧縮率６３％で圧縮処理し、厚さ０．３２ｍｍ、嵩密度０．５４ｇ／ｃｍ3の圧縮酸化繊維紡績糸織物を得た。次いで窒素雰囲気中１７５０℃で２分間焼成した。この結果、目付１２０ｇ／ｍ2、厚さ０．３５ｍｍ、嵩密度０．２８ｇ／ｃｍ3、厚さ方向電気抵抗値２．３ｍΩ、引張強度８０Ｎ／ｃｍ、圧縮強度５．６ＭＰａ、圧縮変形率２１％、風合い度２３ｇの炭素繊維紡績糸織物を得た。炭素繊維紡績糸織物の物性値を表２に示した。
【０１２６】
実施例８
実施例１で用いた酸化繊維紡績糸織物を、水分散エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製  商品名  ディックファインＥＮ−０２７０）水溶液（０．６質量％）で処理後、乾燥した。樹脂付着量は２質量％であった。次いで、温度２００℃、圧力４０ＭＰａ、圧縮率５０％で圧縮処理し、厚さ０．２８ｍｍ、嵩密度０．５５ｇ／ｃｍ3の圧縮酸化繊維紡績糸織物を得た。次いで窒素雰囲気中１７５０℃で２分間焼成した。この結果、目付１２０ｇ／ｍ2 、厚さ０．３０ｍｍ、嵩密度０．４０ｇ／ｃｍ3、厚さ方向電気抵抗値３．４ｍΩ、引張強度９０Ｎ／ｃｍ、圧縮強度４．５ＭＰａ、圧縮変形率１５％、風合い度２３ｇの炭素繊維紡績糸織物を得た。炭素繊維紡績糸織物の特性値を表２に示した。
【０１２７】
【表２】
0003868903.tif 000003
【０１２８】
実施例９
実施例１で用いた酸化繊維紡績糸織物を、温度２００℃、圧力４０ＭＰａ、圧縮率６４％で圧縮処理し、厚さ０．３５ｍｍ、嵩密度０．５７ｇ／ｃｍ3の圧縮酸化繊維紡績糸織物を得た。その後、窒素雰囲気中１７５０℃で２分間焼成した。この結果、目付１２６ｇ／ｍ2、厚さ０．４１ｍｍ、嵩密度０．３１ｇ／ｃｍ3、厚さ方向電気抵抗値３．２ｍΩ、引張強度１２０Ｎ／ｃｍ、圧縮強度５．７ＭＰａ、圧縮変形率３１％、風合い度１７ｇ、炭素繊維含有率１００％、結晶子サイズ２．１ｎｍ、繊維比重１．７４の炭素繊維紡績糸織物を得た。
【０１２９】
実施例１０
実施例１で用いた酸化繊維紡績糸織物を、温度２００℃、圧力４０ＭＰａ、圧縮率６４％で圧縮処理し、厚さ０．３５ｍｍ、嵩密度０．５７ｇ／ｃｍ3の圧縮酸化繊維紡績糸織物を得た。その後、窒素雰囲気中２２５０℃で２分間焼成した。この結果、目付１１６ｇ／ｍ2、厚さ０．４１ｍｍ、嵩密度０．２８ｇ／ｃｍ3、厚さ方向電気抵抗値１．８ｍΩ、引張強度７０Ｎ／ｃｍ、圧縮強度４．５ＭＰａ、圧縮変形率１３％、風合い度２３ｇ、炭素繊維含有率１００％、結晶子サイズ３．１ｎｍ、炭素繊維比重１．８３の炭素繊維を得た。
【０１３０】
比較例１〜４
実施例１で用いた酸化繊維紡績糸織物をＰＶＡ（日本合成化学工業（株）製  商品名ゴーセノールＧＨ−２３）水溶液（濃度０．１質量％）で処理し、または未処理のものを温度と圧力を変えて圧縮処理して圧縮酸化繊維紡績糸織物を製造した。その後、窒素雰囲気中２０００℃で１．５分間焼成し、表３に示す特性の炭素繊維紡績糸織物を得た。
【０１３１】
【表３】
0003868903.tif 000004
【０１３２】
比較例５
繊度１．７ｄｔｅｘ、比重１．４１、クリンプ数２．９ケ／ｃｍ、クリンプ率１４％、平均カット長５１ｍｍのＰＡＮ系酸化繊維ステープルを紡績し、上撚り４００回／ｍ、下撚り５００回／ｍの３０番手双糸を得た。次に、この紡績糸を用いて経、緯共に織り密度が７．１本／ｃｍの平織りを作製した。目付は１００ｇ／ｍ2、厚さは０．５１ｍｍであった。この酸化繊維紡績糸織物をＰＶＡ（日本合成化学工業（株）製  商品名ゴーセノールＧＨ−２３）水溶液（濃度０．１質量％）で処理して、ＰＶＡの付着量を０．５質量％とした。温度２００℃、圧力４０ＭＰａ、圧縮率６５％でこれを圧縮処理し、厚さ０．２８ｍｍ、嵩密度０．３６ｇ／ｃｍ3の圧縮酸化繊維紡績糸織物を得た。その後、窒素雰囲気中２０００℃で１．５分間焼成した。その結果、目付６０ｇ／ｍ2、厚さ０．３１ｍｍ、嵩密度０．１９ｇ／ｃｍ3、厚さ方向電気抵抗値５．８ｍΩ、引張強度３０Ｎ／ｃｍ、圧縮強度３．２ＭＰａ、圧縮変形率４０％、風合い度２０ｇの炭素繊維紡績糸織物を得た。炭素繊維紡績糸織物の特性値を表４に示した。
【０１３３】
比較例６
繊度１．５ｄ、比重１．４１、クリンプ数３．７ケ／ｃｍ、クリンプ率１４％、コア率６０％、平均カット長５１ｍｍのＰＡＮ系酸化繊維ステープルを紡績し、上撚り５５０回／ｍ、下撚り６００回／ｍの４０番手双糸を得た。次に、この紡績糸を用いて経、緯共に織り密度が３３本／ｃｍの平織りを作製した。目付は３００ｇ／ｍ2、厚さは０．７１ｍｍであった。この酸化繊維紡績糸織物をＣＭＣ（第一工業薬品（株）製商品名  セロゲンＥＰ）水溶液（濃度０．９質量％）で処理後、乾燥した。付着量は３質量％であった。この織物を温度２５０℃、圧力８０ＭＰａ、圧縮率６１％で圧縮処理し、厚さ０．４３ｍｍ、嵩密度０．６７ｇ／ｃｍ3の酸化繊維シートを得た。その後、圧縮酸化繊維紡績糸織物を窒素雰囲気中２１００℃で２分間焼成した。その結果、目付１８０ｇ／ｍ2、厚さ０．４８ｍｍ、嵩密度０．３８ｇ／ｃｍ3、厚さ方向電気抵抗値５．７ｍΩ、引張強度２１０Ｎ／ｃｍ、圧縮強度５．３ＭＰａ、圧縮変形率７％、風合い度８３ｇの炭素繊維紡績糸織物を得た。炭素繊維紡績糸織物の特性値を表４に示した。
【０１３４】
【表４】
0003868903.tif 000005
【０１３５】
実施例１１〜１３
繊度２．３ｄｔｅｘ，比重１.３８、クリンプ数４．５ヶ／ｃｍ、クリンプ率１２％、コア率５６％、平均カット長５１ｍｍのＰＡＮ系酸化繊維ステープルを不織布加工した。目付は１５０ｇ／ｍ2、厚さは０．８０ｍｍであった。
【０１３６】
この不織布を表５に示すように樹脂処理をすることなく、又は樹脂処理後、圧縮処理して圧縮酸化繊維不織布を得た。その後、窒素雰囲気下で２０００℃にて炭素化することにより、１０〜３５％の範囲の圧縮変形率を有する炭素繊維シートを得た。
【０１３７】
【表５】
0003868903.tif 000006
【０１３８】
比較例７〜９
実施例１１〜１３で用いた酸化繊維不織布を表６に示すように樹脂処理をすることなく、又は樹脂処理後、各温度と圧力条件により、圧縮処理して圧縮酸化繊維不織布を製造した。その後、２０００℃で１．５分間焼成し、表６に示す特性の炭素繊維不織布を得た。
【０１３９】
【表６】
0003868903.tif 000007
【０１４０】
実施例１４
繊度２．５ｄｔｅｘ、比重１.３５、クリンプ数３．９ヶ／ｃｍ、コア率５５％、クリンプ率１１％、乾強度２．５ｇ／ｄｔｅｘ、乾伸度２４％、平均カット長５１ｍｍのＰＡＮ系酸化繊維ステープルをカード加工し、ウォータージェット法により不織布（厚さ１．１ｍｍ、目付１５５ｇ／ｍ2、嵩密度０．１４ｇ／ｃｍ3）を作製した。
【０１４１】
得られた不織布を、加熱した金属ローラーを用いて連続的に圧縮処理した。ローラー温度は２００℃、圧縮圧力２０ＭＰａ、圧縮処理時間２秒であった。
【０１４２】
次いで、この圧縮酸化繊維不織布（厚さ０．４５ｍｍ、嵩密度０．３４ｇ／ｃｍ3）を、窒素雰囲気下、処理温度１４００℃、処理時間１分間で連続的に焼成した。
【０１４３】
得られた炭素繊維不織布の物性を表７に示す。
【０１４４】
実施例１５
実施例１４と同じ不織布を圧縮処理条件を変えて圧縮し、次いで焼成した。その結果を表７に示す。
【０１４５】
比較例１０
繊度２．５ｄｔｅｘ、比重１.３５、コア率９０％、クリンプ数４．５ヶ／ｃｍ、クリンプ率１１％、乾強度２．８ｇ／ｄｔｅｘ、乾伸度２７％、平均カット長５１ｍｍのＰＡＮ系酸化繊維ステープルをカード加工した後、ウォータージェット法により不織布（厚さ１．１ｍｍ、目付１５２ｇ／ｍ2、嵩密度０．１４ｇ／ｃｍ3）を作製した。
【０１４６】
得られた不織布を温度３７０℃に加熱した金属ローラーを用いて圧力５８ＭＰａ、処理時間１０秒にて連続的に圧縮処理を行った。
【０１４７】
次いで、この圧縮酸化繊維不織布（厚さ０．３３ｍｍ、嵩密度０．４６ｇ／ｃｍ3）を窒素雰囲気下、１４００℃で処理時間１分間で連続的に焼成した。
【０１４８】
得られた炭素繊維不織布の物性を表８に示す。
【０１４９】
比較例１０で得られた炭素繊維不織布は、炭素繊維交差部の扁平度が０．１５（炭素繊維交差部以外の扁平度が０．４３）であり、目標とする扁平度の素材が得られなかった。この不織布はガス透過性が悪かった。
【０１５０】
比較例１１
繊度２．５ｄｔｅｘ、比重１.４３、コア率１５％、クリンプ数３．５ヶ／ｃｍ、クリンプ率１０％、乾強度２．１ｇ／ｄｔｅｘ、乾伸度１７％、平均カット長５１ｍｍのＰＡＮ系酸化繊維ステープルをカード加工した後、ウォータージェット法により不織布（厚さ１．１ｍｍ、目付１６０ｇ／ｍ2、嵩密度０．１５ｇ／ｃｍ3）を作製した。
【０１５１】
得られた不織布を温度２００℃に加熱した金属ローラーを用いて圧力２５ＭＰａ、処理時間１秒で連続的に圧縮処理を行った。
【０１５２】
次いで、この圧縮酸化繊維不織布（厚さ０．９０ｍｍ、嵩密度０．１１ｇ／ｃｍ3）を窒素雰囲気下、処理温度１４００℃、処理時間１分間で連続的に焼成した。
【０１５３】
得られた炭素繊維不織布の物性を表８に示す。
【０１５４】
比較例１１で得られた炭素繊維不織布は、厚さが厚く、電気抵抗値が高く、炭素繊維交差部の扁平度は０．８７（炭素繊維交差部以外の扁平度は１．００）であり、目標とする扁平度の炭素繊維シートは得られなかった。
【０１５５】
【表７】
0003868903.tif 000008
【０１５６】
【表８】
0003868903.tif 000009
【０１５７】
実施例１６
繊度２．５ｄｔｅｘ、比重１.３５、コア率５５％、クリンプ数３．９ヶ／ｃｍ、クリンプ率１１％、乾強度２．５ｇ／ｄｔｅｘ、乾伸度２４％の酸化繊維をストレッチブレーキング法によりカットし平均カット長７５ｍｍの酸化繊維とした後、紡績糸（４０番手双子、撚り数２５０回／ｍ）を製造し、これを用いて酸化繊維紡績糸織物を作製した。
【０１５８】
この酸化繊維紡績糸織物（平織、タテ／ヨコとも打ち込み本数１７本／ｃｍ、厚さ０．９ｍｍ、目付２３０ｇ／ｍ2、嵩密度０．２６ｇ／ｃｍ3）を温度２００℃に加熱した金属ローラーを用いて圧力２０ＭＰａ、処理時間１秒で連続的に圧縮処理を行った。
【０１５９】
次いで、この圧縮酸化繊維紡績糸織物（厚さ０．４５ｍｍ、嵩密度０．３５ｇ／ｃｍ3）を窒素雰囲気下、１４００℃で処理時間１分間で連続的に焼成した。
得られた炭素繊維紡績糸織物の物性を表９に示す。
【０１６０】
【表９】
0003868903.tif 000010