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公開番号2025150945
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024052111
出願日2024-03-27
発明の名称炭素繊維-樹脂複合シート
出願人三菱鉛筆株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B29C 70/04 20060101AFI20251002BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】良好な導電性を有する、新規な炭素繊維-樹脂複合シートを提供する。
【解決手段】図1に示すように、本発明の炭素繊維-樹脂複合シート10は、
熱可塑性樹脂12、及び前記熱可塑性樹脂12中に分散している炭素繊維14を有する、炭素繊維-樹脂複合シート10であって、
前記炭素繊維-樹脂複合シート10の少なくとも一方の面において、前記炭素繊維14の断面14aが、前記炭素繊維-樹脂複合シート10の表面と面一になるようにして、前記炭素繊維-樹脂複合シートの表面に露出している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
熱可塑性樹脂、及び前記熱可塑性樹脂中に分散している炭素繊維を有する、炭素繊維－樹脂複合シートであって、
前記炭素繊維－樹脂複合シートの少なくとも一方の面において、前記炭素繊維の断面が、前記炭素繊維－樹脂複合シートの表面と面一になるようにして、前記炭素繊維－樹脂複合シートの表面に露出している、
炭素繊維－樹脂複合シート。
続きを表示（約 720 文字）【請求項２】
前記炭素繊維－樹脂複合シートの前記少なくとも一方の面の算術平均粗さが、１．０μｍ以下である、請求項１に記載の炭素繊維－樹脂複合シート。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂が、ポリアミドである、請求項１又は２に記載の炭素繊維－樹脂複合シート。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の炭素繊維－樹脂複合シートで構成されている、燃料電池用セパレータ。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池用セパレータを含む、燃料電池。
【請求項６】
熱可塑性樹脂及び前記熱可塑性樹脂中に分散している炭素繊維を有する炭素繊維－樹脂複合シート前駆体を提供すること、
前記炭素繊維－樹脂複合シート前駆体を、サンドペーパーにより研磨して、炭素繊維－樹脂複合シートの少なくとも一方の面において、前記炭素繊維の断面が、前記炭素繊維－樹脂複合シートの表面と面一になるようにして、前記炭素繊維－樹脂複合シートの表面に露出させること
を含む、炭素繊維－樹脂複合シートの製造方法。
【請求項７】
前記サンドペーパーの研磨面の、ＪＩＳＢ０６０１に準拠して、測定範囲２ｍｍの条件で得た輪郭曲線から測定した算術平均粗さＲａの、透過型電子顕微鏡による画像解析により測定した、前記炭素繊維の平均繊維径に対する比が、１．０以下である、請求項６に記載の炭素繊維－樹脂複合シートの製造方法。
【請求項８】
透過型電子顕微鏡による画像解析により測定した、前記炭素繊維の平均繊維径が、３μｍ～１０μｍである、請求項６又は７に記載の炭素繊維－樹脂複合シートの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維－樹脂複合シートに関する。特に、本発明は、燃料電池用セパレータ、レドックスフローバッテリー用双極板、水電解装置用双極板等として用いることができる炭素繊維－樹脂複合シートに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池セパレータとしては、金属材料で構成されているもの、及び炭素材料で構成されているもの開発されている。炭素材料で構成されている燃料電池セパレータは、金属材料を主に用いたものに比べ、軽量さ、耐薬品等の面で有用である。一方、このような燃料電池セパレータは、十分な強度が得られないことがあり、特にクラックの発生によるガスリークの発生確率が金属よりも高いこと、また、このクラックを防止するために樹脂等のバインダー成分を増加させると導電性が低下してしまう等の欠点があった。このような課題を解決するため、種々の提案がされている。
【０００３】
特許文献１では、導電性繊維を合成樹脂で結着固化させた導電層（Ａ）上に、導電ガス遮断層（Ｂ）を有することを特徴とする燃料電池用セパレータが開示されている。
【０００４】
特許文献２では、基材を備える燃料電池用セパレータであって、前記基材は、導電性の第１炭素材を含み、樹脂材中に形成された第１導電層と、導電性の第２炭素材を含み、前記第１導電層の厚さ方向における少なくとも一側に前記第１導電層と隣り合って形成され、前記樹脂材を介して前記第１導電層に結合された第２導電層と、を備える、燃料電池用セパレータが開示されている。
【０００５】
特許文献３では、厚さに平行であるように機械的に配向されている繊維と共に前記厚さを有している母材に含まれている電気伝導性がある強化材繊維より成っている、燃料電池における電極として使用される電気伝導性物品が開示されている。
【０００６】
特許文献４では、導電性フィラーと高分子材料とを含有するスタンパブルシートを製造する工程と、前記スタンパブルシートを、燃料電池セパレータ形状が彫り込まれた一対の金型が付設された成形機に供給する工程と、成形機に供給されたスタンパブルシートを、セパレータ形状に熱成形する工程とを含むことを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法が開示されている。
【０００７】
特許文献５では、繊維シート、並びに前記繊維シートに適用されているカーボン粒子及び樹脂を有する原料シートを提供すること、並びに前記原料シートを、ガス流通用の流路を形成する凹凸形状を備えるようにプレスして、前記頂部及び前記移行部を得ること、を含み、前記原料シートのプレスにおいて、頂部の圧下率が、移行部の圧下率よりも高くなるように、前記原料シートをプレスする、燃料電池用セパレータの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００１－１５１３１号公報
特開２０２１－１７０５２４号公報
特表２００５－５２７０９２号公報
特開２００６－２６９３１３号公報
特開２０２２－２９８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明では、良好な導電性を有する、新規な炭素繊維－樹脂複合シートを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討したところ、以下の手段により上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、下記のとおりである：
〈態様１〉熱可塑性樹脂、及び前記熱可塑性樹脂中に分散している炭素繊維を有する、炭素繊維－樹脂複合シートであって、
前記炭素繊維－樹脂複合シートの少なくとも一方の面において、前記炭素繊維の断面が、前記炭素繊維－樹脂複合シートの表面と面一になるようにして、前記炭素繊維－樹脂複合シートの表面に露出している、
炭素繊維－樹脂複合シート。
〈態様２〉前記炭素繊維－樹脂複合シートの前記少なくとも一方の面の算術平均粗さが、１．０μｍ以下である、態様１に記載の炭素繊維－樹脂複合シート。
〈態様３〉前記熱可塑性樹脂が、ポリアミドである、態様１又は２に記載の炭素繊維－樹脂複合シート。
〈態様４〉態様１～３のいずれか一項に記載の炭素繊維－樹脂複合シートで構成されている、燃料電池用セパレータ。
〈態様５〉態様４に記載の燃料電池用セパレータを含む、燃料電池。
〈態様６〉熱可塑性樹脂及び前記熱可塑性樹脂中に分散している炭素繊維を有する炭素繊維－樹脂複合シート前駆体を提供すること、
前記炭素繊維－樹脂複合シート前駆体を、サンドペーパーにより研磨して、炭素繊維－樹脂複合シートの少なくとも一方の面において、前記炭素繊維の断面が、前記炭素繊維－樹脂複合シートの表面と面一になるようにして、前記炭素繊維－樹脂複合シートの表面に露出させること
を含む、炭素繊維－樹脂複合シートの製造方法。
〈態様７〉前記サンドペーパーの研磨面の、ＪＩＳＢ０６０１に準拠して、測定範囲２ｍｍの条件で得た輪郭曲線から測定した算術平均粗さＲａの、透過型電子顕微鏡による画像解析により測定した、前記炭素繊維の平均繊維径に対する比が、１．０以下である、態様６に記載の炭素繊維－樹脂複合シートの製造方法。
〈態様８〉透過型電子顕微鏡による画像解析により測定した、前記炭素繊維の平均繊維径が、３μｍ～１０μｍである、態様６又は７に記載の炭素繊維－樹脂複合シートの製造方法。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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