超薄膜炭素(黒鉛)リボンの調製と利用

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06453085
• 研究種目: 一般研究(B)
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 持田 勲 九州大学, 機能物質科学研究所, 教授 (20037758)
• 研究分担者: 坂西 欣也 九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (60183365) ; 光来 要三 九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (50122693)
• キーワード: 炭素繊維 / 黒鉛リボン / Slit型ノズル / 配向度 / 延伸不融化 / 断面組織

研究概要

1。超薄膜炭素テープの調製
紡糸において繊維断面の形態に及ぼすピッチの影響とその原因を探るために、液晶ピッチを構成しているメソゲン分子の集合構造が異なるナフタレン系メソフェーズピッチ、メチルナフタレン系メソフェーズピッチとそれの混合ピッチ(7/3,5/5(重量比:メチルナフタレン系/ナフタレン系)を選定し同一条件で紡糸した。その結果、分子集合構造(Lc(002))が大きなメチルナフタレンピッチの含有量が多くなるほどピッチ繊維はより薄い形態を示すことがわかった。特に、集合構造が最も大きなメチルナフタレン系メソフェーズピッチからは最適紡糸条件(紡糸圧:10kg/cm^2,温度:275℃(出口),土出量:80mg/min・hole)で厚さ2μm以下の薄い繊維の連続紡糸が可能であった。調製したピッチ繊維をさらに薄くするために延伸(延伸荷重:20g/denier)下不融化を行った。不融化繊維は、さらに炭化・黒鉛化し繊維の厚さ1.5μmの超薄膜黒鉛リボンの調製に成功した。
2。調製した超薄膜黒鉛リボンの物性
調製した超薄膜黒鉛リボンを学振法に沿って配向度と結晶定数を測定した。調製したリボンは、Lc(002)とLa(110)の値が各々12-19、19-20の低い値を示すにも拘わらず同じ熱処理によって製造した円形黒鉛繊維より2%以上高い配向度を示した。JISによって測定した引張強度と弾性率も各々395kg/mm^2と92ton/mm^2を示し、円形繊維より30%以上改善された物性を示した。特に、90ton/mm^2以上の高い弾性率にも拘わらず62kg/mm^2の高い圧縮強度を示した。
3。調製した超薄膜リボンの組織
調製した超薄膜黒鉛リボンの組織を走査型並びに透過型電子顕微鏡によって調べた結果、Skinと中心部はOnion組織とその間はRadial組織の多層対称の独特組織が見つかりDouble Symmetry Layers with Radial Edge (SDL)と命名した。

研究成果

• [文献書誌] Isao Mochida,Seong-Ho Yoon,Yozo Korai: "Preparation and Structure of Mesophase Pitch Based Thin Carbon Tape" J.Mater.Sci.28. 2135-2142 (1993)
• [文献書誌] Isao Mochida,Seong-Ho Yoon,Yozo Korai: "Control of Transversal Texture in Circular Mesophase Pitch Based Carbon Fiber Using Circular Spinning Nozzles" J.Mater.Sci.28. 2331-2342 (1993)
• [文献書誌] Seong-Ho Yoon,Yozo Korai,Isao Mochida: "Spinng Characteristics of Mesophase Pitches Derived from Naphthalene and Metyhylnaphthalene with HF/BF3" Carbon. 31. 849-863 (1992)
• [文献書誌] K.Sakanishi,X.Ma,I.Mochida: "Three Step Deep Hydrodesulfurization of Diesel Fuel under 30kg/cm2 H2 Pressure without Color Development" Sekkiyu Gakkaishi. 36. 145-151 (1993)
• [文献書誌] R.Fujiura,T.Kojima,K.Kanno,Y.Korai,I.Mochida: "Evaluation of Naphthalene Derived Mesophase Pitches as a Binder for Carbon-Carbon Composites" Carbon. 31. 97-103 (1992)