(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部の目付５９〜１５０ｇ／ｍ２、タテ及びヨコ糸がメートル番手で２５〜５０番手、タテ及びヨコ糸の打ち込み本数が９〜２２本／ｃｍの炭素繊維紡績糸織物において、中央部のタテ糸の打ち込み本数をＡ、織物両端にそれぞれある幅０．４〜２．３ｃｍの側部のタテ糸の打ち込み本数をＢとしたとき、
Ｂ／Ａ＝１．２５〜２．０
となるよう側部を補強した炭素繊維紡績糸織物。
【請求項２】
中央部の目付９８〜２５０ｇ／ｍ２、タテ及びヨコ糸がメートル番手で１５〜３０番手、タテ及びヨコ糸の打ち込み本数が８〜２０本／ｃｍで、中央部のタテ糸の打ち込み本数をＡ'、織物両端にそれぞれある幅０．５〜２．５ｃｍの側部のタテ糸の打ち込み本数をＢ'としたとき、
Ｂ'／Ａ'＝１．２５〜２．０
となるよう側部を補強した酸化繊維紡績糸織物を炭素化する請求項１記載の炭素繊維紡績糸織物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭素繊維紡績糸織物、及びその製造方法に関する。詳細には、側部を補強した炭素繊維紡績糸織物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリアクリロニトリル系炭素繊維紡績糸織物は、高い通電性を示し、薄いシート状の炭素材料であるので、高分子燃料電池の中間原料として有用な素材である。
【０００３】
ポリアクリロニトリル系炭素繊維紡績糸織物は、ポリアクリロニトリル系酸化繊維紡績糸をシャトル式等の方法により織物加工して酸化繊維紡績糸織物とし、この酸化繊維紡績糸織物を炭素化することにより得ることができる。シャトル式による場合は、織物端部でヨコ糸を切断することなく織り返して織物とする。
【０００４】
しかしながら、シャトル式により酸化繊維紡績糸織物とする場合、織物端部でヨコ糸を織り返したときに、ヨコ糸の張力により、端部のタテ糸が切断したり、織物が幅方向に収縮して側部の幅ムラ、厚みムラが生じやすい。幅ムラが生じると炭素化を行う際にスレが発生したり、ガイド部や炭素化炉内部で織物の端部が引っかかり、繊維の切断等のトラブルが生じる。また、幅ムラや厚みムラ等のある酸化繊維紡績糸織物の炭素化を行う場合、炭素繊維紡績糸織物自体が幅ムラ、厚みムラ等のあるものとなり、工程中でケバが発生する原因となる。幅ムラ等が生じると製造した炭素繊維紡績糸織物をロール状に巻き上げ製品として出荷する際に端部が不揃いになり、これは品位が低い製品である。
【０００５】
更に、厚みムラは樹脂やセラミック等で炭素繊維紡績糸織物のコーティングを行う際に付着ムラの原因となり、連続的に織物のコーティング処理を行うことが困難となる。更に、圧縮加工を行う場合には均一な圧力で圧縮を行うことが難しく、処理後に織物全体に厚みムラが生じる等の問題を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、酸化繊維紡績糸織物をシャトル式で織物加工を行って炭素化する場合でもケバが発生せず、端部でのタテ糸の切断や、幅ムラ、厚みムラのない炭素繊維紡績糸織物を得ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意研究を重ねた結果、特定の酸化繊維紡績糸織物の側部のタテ糸の打ち込み本数を一定の割合で増加して織物の側部を補強した酸化繊維紡績糸織物を炭素化すれば、ケバが発生することなく、端部におけるタテ糸の切断や幅ムラ、厚みムラのない炭素繊維紡績糸織物が得られることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００８】
すなわち、上記課題を解決する本発明は、以下に記載するものである。
【０００９】
〔１〕  中央部の目付５９〜１５０ｇ／ｍ２、タテ及びヨコ糸がメートル番手で２５〜５０番手、タテ及びヨコ糸の打ち込み本数が９〜２２本／ｃｍの炭素繊維紡績糸織物において、中央部のタテ糸の打ち込み本数をＡ、織物両端にそれぞれある幅０．４〜２．３ｃｍの側部のタテ糸の打ち込み本数をＢとしたとき、
Ｂ／Ａ＝１．２５〜２．０
となるよう側部を補強した炭素繊維紡績糸織物。
【００１０】
〔２〕  中央部の目付９８〜２５０ｇ／ｍ２、タテ及びヨコ糸がメートル番手で１５〜３０番手、タテ及びヨコ糸の打ち込み本数が８〜２０本／ｃｍで、中央部のタテ糸の打ち込み本数をＡ'、織物両端にそれぞれある幅０．５〜２．５ｃｍの側部のタテ糸の打ち込み本数をＢ'としたとき、
Ｂ'／Ａ'＝１．２５〜２．０
となるよう側部を補強した酸化繊維紡績糸織物を炭素化する〔１〕記載の炭素繊維紡績糸織物の製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の炭素繊維紡績糸織物のタテ糸の構成の一例を示す概略平面図である（但しヨコ糸は省略）。
【００１２】
本発明の炭素繊維紡績糸織物２は、中央部４の目付を５９〜１５０ｇ／ｍ２とする。目付が５９ｇ／ｍ２未満の場合、ヨコ糸の張力の影響により幅ムラが生じ易い。目付が１５０ｇ／ｍ２を超える場合、炭素繊維紡績糸織物の厚さが厚いものとなる。
【００１３】
炭素繊維紡績糸織物の中央部に用いる紡績糸は、メートル番手で２５〜５０番手とする。２５番手未満では、糸が太いため、酸化繊維紡績糸織物としたときに織物の厚さが厚くなる。また、５０番手を超えると、紡績糸強力が低下し、織物強力が低下する。なお、側部に用いる紡績糸は、メートル番手で２５〜５０番が好ましい。
【００１４】
炭素繊維紡績糸織物の中央部の打ち込み本数は、タテ、ヨコ共に９〜２２本／ｃｍとする。打ち込み本数が９本／ｃｍ未満の場合、目隙間が大きくなるほか、ヨコ糸の張力の影響により幅ムラが生じる。また、打ち込み本数が２２本／ｃｍを超える場合、得られる炭素繊維紡績糸織物が厚いものとなる。
【００１５】
炭素繊維紡績糸織物は、中央部のタテ糸の打ち込み本数をＡ、側部６のタテ糸の打ち込み本数をＢとしたとき、
Ｂ／Ａ＝１．２５〜２．０
となるよう側部を補強することが好ましい。Ｂ／Ａの値が１．２５未満であると、補強効果が得られず、端部切れ、幅ムラ等が発生し易い。Ｂ／Ａの値が２．０を超えると、厚みムラが発生し、織物加工の際にヨコ糸の通過が困難となる。更に、Ｂ／Ａの値は、１．３０〜１．９０とすることがより好ましい。
【００１６】
炭素繊維紡績糸織物の側部の幅は、織物の両端にある側部それぞれの幅を０．４〜２．３ｃｍとすることが好ましく、０．５〜１．８ｃｍとすることがより好ましい。０．４ｃｍ未満では、補強効果を発揮しにくく、２．３ｃｍを超えると、補強効果は大きくなるが、製品率が低下する傾向がある。
【００１７】
本発明の炭素繊維紡績糸織物は、電極材料の中間原料として用いる観点から電気抵抗値を３．５ｍΩ以下とすることが好ましい。
【００１８】
本発明の炭素繊維紡績糸織物は、種々の方法で製造することができるが、酸化繊維紡績糸織物を炭素化する方法を一例として以下に示す。
【００１９】
酸化繊維紡績糸織物に用いる酸化繊維としては、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、ピッチ系等を挙げることができるが、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系酸化繊維が好ましい。
【００２０】
ＰＡＮ系酸化繊維は、ＰＡＮ系繊維を酸化処理することにより得ることができる。ＰＡＮ系繊維としては、アクリロニトリル単独またはアクリロニトリルとアクリル酸メチルエステル、アクリルアミド、イタコン酸等と共重合したものを挙げることができる。
【００２１】
ＰＡＮ系繊維の酸化処理は、酸化性ガス雰囲気下、２００〜３００℃で１０〜１００分間処理を行うことが好ましい。酸化処理自体は当業者に公知の技術である。
【００２２】
酸化繊維紡績糸織物を得るには、まず上記のＰＡＮ系酸化繊維を常法により定長カット又はバイアスカットした後ステープルとし、この酸化繊維ステープルを酸化繊維紡績糸に加工する。
【００２３】
更に、上記酸化繊維紡績糸を織物加工して、酸化繊維紡績糸織物とする。織り形態としては、平織り、綾織り、朱子織り等とすることができる。
【００２４】
酸化繊維紡績糸織物の構成は、図１と同様である。
【００２５】
酸化繊維紡績糸織物の中央部の目付は９８〜２５０ｇ／ｍ２とすることが好ましい。目付が９８ｇ／ｍ２未満の場合、ヨコ糸の張力の影響により幅ムラが生じ易い。目付が２５０ｇ／ｍ２を超える場合、酸化繊維紡績糸織物の厚さが厚くなり、炭素化して得られる炭素繊維紡績糸織物も厚いものとなり易い。
【００２６】
酸化繊維紡績糸織物の中央部に用いる紡績糸は、メートル番手で１５〜３０番手とすることが好ましい。１５番手未満では、糸が太いため、酸化繊維紡績糸織物としたときに織物の厚さが厚くなり易い。また、３０番手を超えると、紡績糸強力が低下し、織物加工が困難となる。
【００２７】
酸化繊維紡績糸織物の中央部の打ち込み本数は、タテ、ヨコ共に８〜２０本／ｃｍとすることが好ましい。打ち込み本数が８本／ｃｍ未満の場合、目隙間が大きくなるほか、ヨコ糸の張力の影響により幅ムラが生じ易い。また、２０本／ｃｍを超える場合、酸化繊維紡績糸織物の厚さが厚くなり、炭素化して得られる炭素繊維紡績糸織物も厚いものとなり易い。
【００２８】
酸化繊維紡績糸織物は、中央部のタテ糸の打ち込み本数をＡ'、側部のタテ糸の打ち込み本数をＢ'としたとき、
Ｂ'／Ａ'＝１．２５〜２．０
となるよう側部を補強することが好ましい。Ｂ'／Ａ'の値が１．２５未満であると、補強効果が得られず、端部切れ、幅ムラが発生し易い。Ｂ'／Ａ'の値が２．０を超えると、厚みムラが発生し、織物加工の際にヨコ糸の通過が困難となる傾向がある。更に、Ｂ'／Ａ'の値は、１．３０〜１．９０とすることがより好ましい。
【００２９】
酸化繊維紡績糸織物の側部のタテ糸の紡績糸強力としては、４．９Ｎ／本以上が好ましい。紡績糸強力が４．９Ｎ／本未満では、端部切れが発生し易くなる。
【００３０】
また、側部のタテ糸の伸度としては、１０％以上が好ましい。伸度が１０％未満では、端部切れが発生し易くなる。
【００３１】
酸化繊維紡績糸織物の側部のタテ糸は、全部または一部に中央部に用いた紡績糸と太さ、紡績糸強力、伸度等の性質が異なるものを用いてもよい。
【００３２】
酸化繊維紡績糸織物の側部の幅は、織物の両端にある側部それぞれの幅を０．５〜２．５ｃｍとすることが好ましく、０．６〜２．０ｃｍとすることがより好ましい。０．５ｃｍ未満では、補強効果を発揮しにくく、２．５ｃｍを超えると、補強効果は大きくなるが、製品率が低下する傾向がある。
【００３３】
上記の酸化繊維紡績糸織物を炭素化することにより本発明の炭素繊維紡績糸織物を得ることができる。
【００３４】
酸化繊維紡績糸織物の炭素化は、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、１０００〜２５００℃で行うのが好ましい。炭素化する方法自体は当業者に公知の技術である。なお、炭素化を行う際の昇温速度は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、繊維強度が低下し、炭素微粉末が多量に発生する傾向がある。最高温度での滞留時間は３０分間以内が好ましく、０．５〜２０分程度がより好ましい。
【００３５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、各物性の測定は以下の方法により行った。
【００３６】
〔目付〕
織物を１２０℃で１時間真空乾燥した後の質量値より算出した。
【００３７】
〔紡績糸強力及び伸度〕
ＰＡＮ系酸化繊維紡績糸をつかみ間隔１００ｍｍとし、引っ張り速度３０ｍｍ／ｍｉｎで引っ張ったときの破断強力を紡績糸強力（Ｎ／本）とした。
【００３８】
また、破断時の伸び量をチャートより測定し、つかみ間隔（測定長）で除した値を伸度（％）とした。
【００３９】
〔電気抵抗値〕
２枚の５０ｍｍ角（厚さ１０ｍｍ）の金メッキした電極で、炭素繊維紡績糸織物の両面を電極が全面接触するようにはさみ、荷重１０ｋＰａを織物の厚さ方向にかけたときの厚さ方向の電気抵抗値を測定した。
【００４０】
実施例１
ポリアクリロニトリル系酸化繊維（１．６ｄｔｅｘ、比重１．３９）のカットファイバー（６５ｍｍ）を混打綿加工した後、カーディングしてスライバーを作製した。次いで紡績糸加工を行い、酸化繊維紡績糸（１７番手、紡績糸強力１４．７Ｎ／本、伸度１６％）を得た。更に、この酸化繊維紡績糸を用いて織物加工を行い側部を補強した酸化繊維紡績糸織物（平織、厚さ０．４９ｍｍ、全幅１２０ｃｍ）を得た。中央部の打ち込み本数はタテ糸、ヨコ糸ともに１６本／ｃｍとし、目付は１６２ｇ／ｍ2であった。また、側部は幅各１ｃｍで、タテ糸は上記のＰＡＮ系酸化繊維紡績糸を用い、打ち込み本数２３本／ｃｍ（Ｂ'／Ａ'  １．４）とした。
【００４１】
得られたＰＡＮ系酸化繊維紡績糸織物は、織物加工時に端部のタテ糸の切断や、ヨコ糸の張力による幅方向の収縮による幅ムラや厚みムラが生じることもなく、均質な酸化繊維紡績糸織物を得た。
【００４２】
更にこのＰＡＮ系酸化繊維紡績糸織物を不活性ガス雰囲気下連続的に１６５０℃で２分間処理し炭素化したところ、側部を補強した炭素繊維紡績糸織物（厚さ０．４８ｍｍ、全幅１０７ｃｍ）を得た。タテ糸、ヨコ糸ともに中央部の打ち込み本数１８本／ｃｍ、２８番手で、中央部の目付は９７ｇ／ｍ2であった。また、側部は幅各０．９ｃｍ、タテ糸の打ち込み本数２６本／ｃｍ（Ｂ／Ａ  １．４）、タテ糸のメートル番手は２８番手であった。
【００４３】
得られた炭素繊維紡績糸織物の端部のタテ糸の切断や、ケバが発生することなく、幅ムラのない均質な炭素繊維紡績糸織物を得た。
【００４４】
実施例２〜４、比較例１〜３
実施例１と同じＰＡＮ系酸化繊維を用い同様の操作を行って表１に示すＰＡＮ系酸化繊維紡績糸織物及び炭素繊維紡績糸織物を得た。
【００４５】
【表１】
0004195564.tif 000002
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、シャトル式で織物加工を行った酸化繊維紡績糸織物を炭素化する場合でもケバが発生せず、端部でのタテ糸の切断や、幅ムラ、厚みムラのない炭素繊維紡績糸を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の炭素繊維紡績糸織物のタテ糸の構成の一例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
２    炭素繊維紡績糸織物
４    中央部
６    側部
【図１】
0004195564.tif 000003