JPH03213567A - 真ちゅう被覆繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、繊維強化真ちゅうの成形素材として使用し
たり、繊維強化プラスチック製の釣竿、ゴルフシャフト
、テニスラケット等のスポーツ用品における飾り巻に使
用してそれらの意匠効果を向上させたりするのに好適な
真ちゅう被覆繊維を製造する方法に関する。

〈従来の技術〉 繊維に真ちゅうの被覆を形成する最も一般的な方法は、
電解メツキ法である。この方法は、繊維をシアン化銅と
シアン化亜鉛とからなるメツキ浴に通して真ちゅうメツ
キを施す方法である。しかしながら、この方法は、毒性
のあるシアンを扱うので、安全衛生上の問題があるばか
りか、メツキ廃液の処理がやっかいであるという問題が
ある。

また、これはメツキ法に共通した問題でもあるが、メツ
キ浴の組成、すなわち銅と亜鉛との割合や、メツキ液の
濃度を一定に維持するのが大変難しく、一定組成の真ち
ゅう被覆を形成するのが難しいという問題がある。

別の方法としては、ガスやプラズマによる溶射法や、真
空蒸着法がある。しかしながら、前者の方法は、ガスや
プラズマ源に向いた面のみに真ちゅうが付着する、いわ
ゆる片側被覆の問題を生じやすく、−様な被覆を形成す
るのが困難であるという問題がある。また、後者の方法
は、真ちゅう中の亜鉛が蒸気化して蒸発する、いわゆる
脱亜鉛現象が起こりやすく、真ちゅうの組成を一定にし
難いという問題がある。

一方、発明者らによる特開昭６０−１１９２６６号発明
は、銅を被覆した繊維を、不活性ガスが流されている反
応装置内で４００〜１０５０℃の亜鉛蒸気と接触させ、
銅被覆中に亜鉛を拡散させて銅と亜鉛とを合金化し、上
記繊維に真ちゅう被覆を形成している。この方法は、上
述した方法のように有害なシアンを使用しないので、そ
れによる安全衛生上の問題を生ずることがないばかりか
、溶射法のような、いわゆる片側被覆の問題や、蒸着法
のような、いわゆる脱亜鉛現象による問題も生じない。

しかしながら、一方で、銅被覆繊維の表面にできている
酸化膜中の酸素や、銅被覆繊維に取り込まれて反応装置
内に入ってくる大気中の酸素や、銅被覆繊維に随伴して
反応装置内に入ってくる大気中の酸素による酸化膜によ
って真ちゅう被覆に色むらができたり、真ちゅう独特の
光沢が低下するという問題がある。これらの酸素による
酸化膜は、得られた真ちゅう被覆繊維を、薬液で処理し
、あるいは、還元性雰囲気下で熱処理することによって
除去し得るけれども、そうすると、製造工程が増えるこ
とによる製造コストの上昇が問題になってくる。

〈発明が解決しようとする課題〉 この発明の目的は、上述した従来の方法、特に、特開昭
６０−１１９２６６号発明の方法の問題点を解決し、銅
被覆繊維の表面にできている酸化膜中の酸素や、銅被覆
繊維に取り込まれて反応装置内に入ってくる大気中の酸
素や、銅被覆繊維に随伴して反応装置内に入ってくる大
気中の酸素による酸化膜の生成を防止することができて
、色むらがほとんどなく、光沢に優れた真ちゅう被覆を
有する繊維を製造する方法を提供するにある。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、この発明は、銅を被覆した
繊維を、不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスが流され
ている反応装置内で４００〜１−０５０℃の亜鉛蒸気と
接触させ、銅被覆中に亜鉛を拡散させて銅と亜鉛とを合
金化し、上記繊維に真ちゅう被覆を形成することを特徴
とする、真ちゅう被覆繊維の製造方法を提供する。

この発明の詳細な説明するに、この発明においでは、ま
ず銅を被覆した繊維を用意する。

上記繊維は、炭素繊維、耐炎化繊維、黒鉛繊維、ガラス
繊維、アルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、シリコン
カーバイド繊維等、４００℃以上の温度に耐える繊維で
ある。これらの繊維は、通常、繊維束（マルチフィラメ
ント）、つまり連続繊維の形態で使用するが、モノフィ
ラメントの形態であってもよく、また、紐状や織物状、
テープ状等の形態であってもよい。

銅の被覆は、周知の方法によって形成することができる
。たとえば、繊維が導電性をもつ炭素繊維や黒鉛繊維で
ある場合には、電解メツキ法によることかできる。また
、ガラス繊維やアルミナ繊維等、導電性をもたない繊維
である場合には無電解メツキ法によることができる。銅
被覆の厚みは任意でよいが、電解メツキ法による場合は
０．１〜４μｍ程度、また無電解メツキ法による場合に
は０．１〜２μｍ程度である。なお、銅の被覆は、繊維
が繊維束のように集合形態である場合、その集合を形成
する１本１本の繊維（単繊維）に施してもよいし、集合
の周りに施してもよい。周りに施すと、１本１本の繊維
に施す場合よりも銅被覆繊維の可とう性が向上して好ま
しい場合がある。

さて、この発明においては、銅被覆繊維を、不活性ガス
と還元性ガスとの混合ガスが流されている反応装置内で
４００〜１０５０℃の亜鉛蒸気と接触させる。この様子
を図面を用いて説明するに、図面において、銅被覆繊維
１を、矢印で示すように、電気炉２によって４００〜１
０５０℃に加熱されている反応管３中に通す。反応管３
は、石英等の耐熱性材料からなり、その、銅被覆繊維１
の入口側にはガス人口４およびガス出口５を、また、出
口側にはガス人口６を備え、ガス人口４からアルゴンガ
ス、窒素ガス等の不活性ガスを導入し、ガス人口６から
は上記の不活性ガスと水素ガス等の還元性ガスとの混合
ガスを導入し、それぞれガス出口５に向かって流す。こ
れによって、反応管３内が大気と隔絶され、混合ガスで
置換される。

一方、上記反応管３内には、フランジ７を介して着脱自
在にキャリアガス供給源（図示せず）に接続されたキャ
リアガス導入管８が挿入されている。このキャリアガス
導入管８内には、粒状または塊状の金属亜鉛９を入れた
ボート１０が置かれている。キャリアガスとしては、上
述した不活性ガスを使用する。

さて、銅被覆繊維１は、反応管３内を走行している間に
、金属亜鉛９から発生し、キャリアガスによって運ばれ
てくる亜鉛蒸気と接触する。すると、銅被覆中に亜鉛が
拡散し、銅と合金化する。

すなわち、真ちゅうの被覆が形成される。

この発明において、反応管内を不活性ガスと還元性ガス
との混合ガスで置換するのは、還元性ガスによって、銅
被覆繊維の表面にできている酸化膜中の酸素や、銅被覆
繊維に取り込まれて反応管内に入ってくる空気中の酸素
や、銅被覆繊維に随伴して反応管内に入ってくる空気中
の酸素を還元、除去し、それら酸素による酸化膜によっ
て真ちゅう被覆に色むらができたり、真ちゅう独特の光
沢が低下してくるのを防止するためである。水素ガス等
の還元性ガスの濃度は、１〜４０容量％である。１容量
％未満では、十分な還元効果が得られないことがある。

また、４０容量％を超えると、還元効果が飽和してくる
し、水素ガス等を使用する場合には爆発の危険もでてく
る。なお、反応管内は真空状態ではないので、上述した
真空蒸着法にみられる、いわゆる脱亜鉛現象を生ずるこ
とはない。

また、反応管内を４００〜１０５０℃に維持するのは、
４００℃未満では亜鉛が蒸気化せず、また、１０５０℃
を超えると銅被覆が剥離しやすくなって、いずれの場合
も真ちゅう被覆繊維を製造することができないからであ
る。好ましい雰囲気温度は４１９〜８００℃、さらに好
ましくは４５０〜７００℃である。

被覆を形成している真ちゅうの組成は、銅被覆の厚み、
銅被覆繊維の走行速度、反応管の長さや加熱温度、キャ
リアガスの流量などの影響を受ける。換言すれば、これ
らの条件を変更することによって任意の組成の真ちゅう
被覆を得ることができる。ちなみに、発明者らの実験に
よれば、上記条件を適当に選定することにより、亜鉛の
量が数重量％から５０重量％を越えるような、極めて広
範な組成の真ちゅう被覆が得られている。なお、銅被覆
繊維の走行速度は、反応管の長さや加熱温度、キャリア
ガスの流量などによって相違するものの、通常、０．２
〜５ｍ／分の範囲で選定する。

この発明の方法によって製造した真ちゅう被覆繊維は、
いろいろな用途に供することができる。

たとえば、真ちゅう被覆炭素繊維をダイスに並べてホッ
トプレスすれば、炭素繊維強化具ちゅうを製造すること
ができる。すなわち、繊維強化具ちゅうの成形素材とし
て使用することができる。そのような材料、特に炭素繊
維や黒鉛繊維を使用したちのは、たとえば、軸受、ベー
ン、ブレーキシュー等の摺動部材、ボイラや海水機器等
の耐食性を要求される機械器具の部品、その他の一般機
械器具の部品の構成材料として有用である。また、この
発明による真ちゅう被覆繊維は、樹脂等と複合して、ス
ピーカー用振動板、電波遮蔽材、帯電防止材、アンテナ
等を構成することができる。さらに、タイヤコードとし
て使用することができる。

さらにまた、この発明による真ちゅう被覆繊維は、上述
したように亜鉛の量をほとんど自由に制御することがで
き、被覆の色調をいろいろ変えることができる。たとえ
ば、被覆は、亜鉛の量が少ない場合はほとんど銅色であ
るが、亜鉛の量を増大すると黄金色となり、さらに増大
すると黄色になる。

そのため、繊維強化プラスチック製の釣竿、ゴルフシャ
フト、テニスラケット等のスポーツ用品の飾り巻に使用
すれば、それらに意匠効果を付与することができる。

〈実　施　例〉 実施例１ 平均単糸径７μｍ１フィラメント数３０００本の東し株
式会社製炭素繊維“トレカ”Ｔ３００に、硫酸銅溶液を
メツキ液とする電解メツキ法によって銅を被覆した。銅
被覆はほとんど各単繊維に施され、その平均厚みは約０
．２μｍであった。

次に、図面に示した装置を使用し、その反応管０ ３内に上記銅被覆炭素繊維を２　ｍ　／分の速度で連続
的に導入し、亜鉛を銅被覆中に拡散させ、合金化した。

このとき、反応管３の温度は約６５０°Ｃに保った。ま
た、ガス人口４からはアルゴンガスを流し、ガス人口６
からは、水素ガスを５容量％含むアルゴンガスを流し、
ボート１０には５０ｇの粒状金属亜鉛を入れておいた。

得られた真ちゅう被覆炭素繊維は、被覆の平均厚みが約
０．　５μｍで、被覆中に約３０重量％の亜鉛が含まれ
ており、はとんど黄色であった。

実施例２ 上記実施例１で使用した炭素繊維に、無電解メツキ法に
よって銅被覆を施した。メツキ液は、キザイ株式会社製
の“ケミプレートプロセス”Ｃｕを使用した。銅被覆は
、はとんど各単繊維に施され、その平均厚みは約０．　
２μｍであった。

次に、実施例１と同様にして真ちゅう被覆を形成した。

ただし、銅被覆炭素繊維の走行速度は約０．２ｍ／分、
反応管の温度は約５５０℃とした。

また、混合ガスとしては、水素ガスを３０容量％１ 含むアルゴンガスを使用した。

得られた真ちゅう被覆炭素繊維は、約０．　３μｍの被
覆厚みを有し、その被覆は約１５重量％の亜鉛を含み、
黄金色を呈していた。

〈発明の効果〉 この発明は、反応装置内に不活性ガスと還元性ガスとの
混合ガスを流しておくので、還元性ガスによって、銅被
覆繊維の表面にできている酸化膜中の酸素や、銅被覆繊
維に取り込まれて反応管内に入ってくる空気中の酸素や
、銅被覆繊維に随伴して反応管内に入ってくる空気中の
酸素を還元、除去することができ、それらの酸素による
酸化膜によって真ちゅう被覆に色むらができたり、真ち
ゅう独特の光沢が低下するのを防止することができるよ
うになる。しかも、従来の方法のように、有害なシアン
を使用する必要がなく、安全衛生上の問題を生じないば
かりか、廃液処理に留意する必要もないし、溶射法のよ
うな、いわゆる片側被覆の問題や、蒸着法のような、い
わゆる脱亜鉛現象の心配もないので、−様な組成をもち
、かつ、２ 均一な真ちゅう被覆を有する繊維を容易に得ることがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の方法を実施している様子を示す、反
応装置の概略一部所面側面図である。 １：銅被覆繊維 ２：電気炉 ３：反応管 ４：ガス入口 ５：ガス出口 ６：ガス入口 ア：フランジ ８：キャリアガス導入管 ９：金属亜鉛 １０：ボート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　銅を被覆した繊維を、不活性ガスと還元性ガスとの混
   合ガスが流されている反応装置内で４００〜１０５０℃
   の亜鉛蒸気と接触させ、銅被覆中に亜鉛を拡散させて銅
   と亜鉛とを合金化し、上記繊維に真ちゅう被覆を形成す
   ることを特徴とする、真ちゅう被覆繊維の製造方法。