[发明专利]各向同性沥青系碳纤维织物及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及各向同性沥青系碳纤维织物以及它们的制造方法。

背景技术

现在，作为碳纤维，人们制备了以聚丙烯晴(PAN)和人造丝为原料的PAN系和人造丝系碳纤维，以沥青类为原料的沥青系碳纤维。各向同性沥青系碳纤维不呈现高强度、高弹性模量的特性，但是由于各向同性沥青系碳纤维的原料廉价，并且制造方法有利于大量生产，所以可以廉价制备，同时因其具有重量轻，耐化学药品性，耐热性，滑动性以及导电性等特性，被广泛使用。

碳纤维以单纤维，纱线，细纱，织物，印标，缩绒，毡，预浸处理品等多种形式使用，根据不同的用途，可以改变烧成温度，石墨化度。其中碳纤维织物已被用作隔热材料，滑动材料，导电材料的构成材料，由于希望其具有与高分子材料等的亲和性，因此控制织物的厚度和/或空隙很重要。

所谓的“纱条”，一般可以理解为，构成“纱条”的不连续单纤维彼此之间不过度交织，只是平行地排列并形成束状的纤维集合体，“纱条”意味着具有一定长度的绳状的纤维集合体，该长度与构成“纱条”的不连续单纤维的长度相比可以说是无限长的程度。碳纤维纱条是各种碳纤维制品的半成品，通过将碳纤维纱条进行纺纱加工得到细纱，通过织造细纱得到碳纤维织物(cloth)。利用其具有的耐热性，导电性，强度等特性，这些碳纤维制品被广泛应用于耐热材料，导电材料，增强材料，隔热材料等用途。

作为碳纤维纱条以及细纱的制造方法，本申请人提出了具有以下特征的沥青系碳纤维纱条的制造方法，即，将沥青系碳纤维的纤维长度的延伸方向优先整列为一个方向排列并集合堆积而成的沥青系碳纤维毡，一边沿优先延长堆积方向移送，一边直接交付梳棉机进行拉伸、梳棉处理(日本专利公开2005-179809号公报)。

另外，本申请人还提出了一种适宜作为固体高分子电解质型燃料电池的气体扩散体使用的沥青系碳纤维细纱织物，其具有大于等于50g/m²不足200g/m²的单位面积质量，和0.20mm～0.60mm的厚度(日本专利公开2005-163208号公报)。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种单位面积质量为200g/m²～700g/m²，厚度为0.35mm～3.65mm的各向同性沥青系碳纤维织物，以及由各向同性沥青系碳纤维制备该各向同性沥青系碳纤维织物的制造方法。

本发明提供一种各向同性沥青系碳纤维织物，其具有单位面积质量200g/m²～700g/m²，厚度0.35mm～3.65mm。本发明的各向同性沥青系碳纤维织物，厚度优选为0.35mm～2.00mm。

另外，本发明提供一种各向同性沥青系碳纤维织物的制造方法，包括使用梳棉机，对各向同性沥青系碳纤维毡进行拉伸、梳棉处理，形成第1纱条的工序；将该第1纱条用第1并条机拉伸而得到的第2纱条用第2并条机拉伸，形成第3纱条的工序；用精纺机拉伸最后得到的纱条，形成纤度为30～1500tex的细纱的工序；和织造该细纱的工序；所述各向同性沥青系碳纤维织物具有单位面积质量200g/m²～700g/m²，厚度为0.35mm～3.65mm。

在本发明的制造方法中，优选还包括，将上述第2并条机拉伸得到的第3纱条用第3并条机拉伸，形成第4纱条的工序。进而优选，本发明的制造方法还包括，将上述第3并条机拉伸得到的第4纱条用第4并条机拉伸，形成第5纱条的工序。

优选上述第1并条机的拉伸倍率为2.0～10.0倍，上述第2并条机的拉伸倍率为2.0～10.0倍，上述第3并条机的拉伸倍率为1.0～7.0倍，上述第4并条机的拉伸倍率为1.0～7.0倍，上述精纺机的拉伸倍率为10.0～20.0倍。

上述使用梳棉机进行拉伸、梳棉处理的各向同性沥青系碳纤维毡，优选是使用离心纺纱机将各向同性沥青系碳纤维熔融纺纱，拉伸后，使各向同性沥青系碳纤维在离心纺纱机的传送带上堆积形成各向同性沥青系碳纤维毡，接着进行不融化，烧成而得到的产品，上述离心纺纱机具备旋转转子和传送带，所述旋转转子利用离心力使得沥青喷出，所述输送带使得从上述旋转转子喷出的沥青堆积，该传送带在沿行进方向移动的同时，还沿与行进方向相垂直的方向横向移动(往复移动)。