JPH0341592B2 - - Google Patents
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- JPH0341592B2 JPH0341592B2 JP63074774A JP7477488A JPH0341592B2 JP H0341592 B2 JPH0341592 B2 JP H0341592B2 JP 63074774 A JP63074774 A JP 63074774A JP 7477488 A JP7477488 A JP 7477488A JP H0341592 B2 JPH0341592 B2 JP H0341592B2
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- Inorganic Fibers (AREA)
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Description
［産業上の利用分野］
本発明は、基材の被覆形成処理方法に関する。
［従来の技術］
炭素繊維を基材とし、黒鉛を被覆層とする被覆
繊維を製造する方法として、特開昭59−187622号
明細書に記載された方法がある。この方法は、炭
素繊維に直接通電することによつてそれを加熱す
るとともに、その炭素繊維に化学蒸着法（CVD
法）により易黒鉛化炭素の被覆層を形成し、次い
でその被覆化炭素繊維を2800℃以上の温度に加熱
して、該易黒鉛化炭素を黒鉛化するものである。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、かかる方法は、炭素繊維の加熱
を、それに直接通電することによつて生ずるジユ
ール熱を利用して行うため、炭素繊維に易黒鉛化
炭素の被覆層が形成されてくると、それに伴つて
被覆炭素繊維としてみた熱容量や抵抗値が連続的
に変化してくる。そのため、繊維軸方向において
大きな温度分布ができ、局部的加熱が起つて炭素
繊維が切れてしまうのである。 また、前記方法により得られた易黒鉛化炭素繊
維を、常圧の不活性ガス雰囲気中にて2800℃以上
の温度で加熱し、黒鉛化を試みたが、該繊維の切
断や羽毛等の損傷を生じて連続的な被覆黒鉛長繊
維を得ることが不可能であつた。特に3500℃付近
の高温ほど炭素の昇化が著しく、該繊維の切断が
起り、連続的な被覆黒鉛長繊維を得ることができ
ない。 また、特開昭62−6973号においても、炭素繊維
に化学気相蒸着法により易グラフアイト化炭素の
被覆層を形成し、次いで2500℃以上の温度に加熱
し、易グラフアイト化炭素をグラフアイト化する
技術が記載されている。 しかしながら、かかる技術においても、グラフ
アイトの形成を低圧下で行うため、連続的な被覆
黒鉛長繊維を得ることはできなかつた。 本発明の目的は、上述したような従来の方法の
欠点を解消し、基材および被覆層に損傷を与える
ことなく、基材にCVD法により易黒鉛化層を被
覆形成した後、高黒鉛化処理することのできる方
法を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために下記の構
成を有する。 「炭素繊維基材上に、赤外線加熱による化学気
相蒸着法により易黒鉛化層を被覆形成した後、
2800℃以上の温度で加熱処理して高黒鉛化繊維を
製造する方法であつて、該易黒鉛化層の形成と加
熱処理とを加圧雰囲気下で行うことを特徴とする
長繊維状高黒鉛化繊維の製造方法。」 本発明の炭素繊維基材としては、炭素含有率が
95wt％以上の炭素を主成分とする材料であつて、
ポリアクリルニトリル系、ピツチ系、セルローズ
系、ビニロン系、リグニン／ポバール系など、ど
のようなものであつてもよい。しかして、炭素繊
維は、通常、５〜30μｍ程度の単糸径を有するも
のを使用する。なお、形態は、モノフイラメント
であつてもよいし、総デニールが数千〜数万デニ
ールのマルチフイラメントであつてもよい。 本発明におけるCVD法は、炭化水素を気相状
態で熱分解することにより、易黒鉛化炭素とな
る、いろいろな縮合環をもつ化合物を基材上に堆
積させる方法である。本発明においては、この
CVD法において、赤外線加熱を用いることによ
り易黒鉛化炭素の被覆層を形成する。 上記、原料ガスとしての炭化水素としては、
C6〜C14の芳香族炭化水素、例えば、ベンゼン、
ナフタレン、アントラセンとその誘導体、及び
C3〜C8の脂環族炭化水素、例えば、シクロプロ
パン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘ
キサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シク
ロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセンとそ
の誘導体、あるいは、C1〜C8の脂肪族炭化水素、
例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペ
ンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンとその誘
導体、さらにアセチレン、シアノアセチレン等の
アセチレン化合物を挙げることができる。なかで
もベンゼン、シアノアセチレンが好ましく、さら
に好ましくはシアノアセチレンが選ばれる。 炭化水素の熱分解は、基材を加圧雰囲気下で直
接的または間接的に加熱することによつて行う。
加熱する際に加圧雰囲気内に、基材とは別に、熱
源や高温部があると、この部分にも熱分解炭素が
析出して汚れるので、長期間連続してCVDが不
可能であること、さらに原料モノマの有効利用の
面からも、基材のみを間接的に高温加熱できる集
光された光エネルギーによる加熱が最も望まし
い。 光エネルギー源としては、例えば炭酸ガスレー
ザーのように、大容量でかつ赤外ないし近赤外領
域に非連続的なスペクトルをもつものや、赤外線
ランプのように、赤外から近赤外領域にかけて連
続したスペクトルをもつもの、あるいはハロゲン
ランプやキセノンアークランプなどを用いること
ができる。また、これらの光エネルギー源から幅
射される光エネルギーを基材に集光する手段とし
ては、回転楕円面鏡や光学レンズなどを使用する
ことができる。好ましくは、基材を囲むように回
転楕円面鏡を配置し、例えば、炭素繊維にその繊
維軸方向と直交する平面内において全方向から光
エネルギーが集光されるようにするのが良い。熱
分解温度は、使用する炭化水素の種類等にもよる
が、700〜1800℃程度が好ましく、さらに好まし
くは、1100〜1500℃である。すなわち、700℃未
満では易黒鉛化炭素の被覆層の形成速度が遅くな
る。また、1800℃を越えると、難黒鉛化炭素の生
成量が多くなり目的とする高黒鉛化繊維の生成量
が不充分となる。 CVD原料である炭化水素の濃度は、不活性ガ
ス共存下である場合、0.05〜10体積％の範囲で行
うのが好ましい。さらに好ましくは0.1〜５体積
％である。すなわち、0.05体積％未満では易黒鉛
化炭素の被覆層の形成速度が遅くなる。また、10
体積％を越えると、難黒鉛化炭素（ススなど）の
生成量が多くなること、さらには炭素繊維以外の
チヤンバーなどにも多量の堆積物（ススなど）が
生成し、このためチヤンバー内壁（特に透明石英
反応管）が汚れ、目的とする高黒鉛化繊維を連続
的に製造することが難しくなる。また、必要に応
じて数％〜数十％の水素の共存下で行うこともで
きる。この場合、炭化水素濃度は0.1〜20体積％
にすることができる。 CVD時間は、使用する炭化水素の種類、炭化
水素の濃度、熱分解温度などによつて異なるが、
通常、数分から数時間程度である。より均質な易
黒鉛化炭素の被覆層を形成するためには、熱分解
温度や炭化水素濃度を低くして、CVD時間を長
くするのが好ましい。 易黒鉛化炭素の被覆層の厚みは、炭化水素の濃
度、熱分解温度、CVD時間などによつて調節で
きる。例えば、被覆炭素繊維の場合では、黒鉛化
後の可撓性が著しく損なわれないように、10〜
200μｍ程度であるのが好ましい。なお、基材と
しての炭化繊維をマルチフイラメントの形態で供
する場合には、堆積した易黒鉛化炭素によつて単
繊維同士が結着され、被覆炭素繊維、ひいては最
終的に得られる被覆黒鉛繊維の可撓性が失われが
ちになるので、被覆の形成速度を極力遅くし、被
覆層の厚みをあまり厚くしない方が好ましい。 本発明においては、次いで、上述した、易黒鉛
化炭素被覆基材を加圧雰囲気下で加熱処理してそ
の易黒鉛化炭素を黒鉛化し、炭素を基質とし、黒
鉛を外皮層としてもつ被覆黒鉛を得る。 本発明において黒鉛とは、SP2結合によつて結
合した６員環炭素で構成される面がπ結合により
結合してなる構造が発達してできた炭素を主成分
とする化合物である。そのような化合物は、Cu
−Kα線を使用したＸ線回折によつて002面から求
めた面間隔が3.363Å以下であるということによ
つて特徴づけられる。 前記黒鉛化における加熱の方法は、加圧雰囲気
下で加熱できる方法であれば特に限定されない。
例えば、抵抗加熱、誘導加熱や光エネルギー等に
よつて可能である。その場合、加圧処理が特に有
効な黒鉛化温度は、2800℃以上、好ましくは3400
℃以上で、上限は特に限定されないが3700℃程度
である。雰囲気圧力は３Kg／cm2・Ｇ以上であるこ
とが好ましく、さらに好ましくは５Kg／cm2・Ｇ以
上高い程良い。 また、本発明における雰囲気ガスは、不活性ガ
ス即ち、Ar、He、N2等を使用することができ
る。 本発明は、CVD法による易黒鉛化層の被覆形
成と黒鉛化処理を、連続的に行なうことが可能で
あり、生産工程上の顕著な効果である。もちろ
ん、夫々バツチ的に行つても良い。 また、このようにして得られた高黒鉛化長繊維
の電気伝導度（以下、電導度と記す）は1.5×104
〜2.1×104S／cmと非常に高く、黒鉛単結晶の電
導度に近い。 次に、本発明を、炭素繊維基材上に連続的に加
圧雰囲気下で、被覆形成処理する好ましい一例を
図面に基づいて、以下詳細に説明する。 図において、炭素繊維Ａは、パツケージ７から
繰り出され、CVDを行うための赤外線加熱手段
２を経て、被覆層形成繊維Ｂと成し、次いでこれ
を別の加熱手段３へ通して黒鉛化処理し、黒鉛被
覆繊維Ｃを得て、モータ１３によつて駆動される
ボビン１１に巻き取り、パツケージ１８を形成す
るようにした。本例において、反応管１，１′、
炭素繊維供給手段８を収納するチヤンバー２１、
黒鉛被覆繊維巻取手段９を速度コントローラ１４
を除いて収納するチヤンバー２２および中間チヤ
ンバー３４が耐圧性を有する加圧雰囲気系を構成
する。反応管１，１′は耐熱性がある材料から成
り、全体として円筒形状を呈している。 加熱手段３が、誘導加熱であれば、反応管１や
１′は非金属体、光エネルギーであれば透光性を
有する物質が好ましく、石英ガラスやセラミツク
等が良い。 雰囲気ガスは弁３１を経て、導入孔４から供給
され、導出孔５から弁３２を介して排気されて、
全体としてガスが黒鉛化域からCVD域の方向へ
流れるように構成した。 原料ガスは、中間チヤンバー３４に設けられた
原料ガス導入孔３０から弁３３を介して単独に、
あるいはキヤリヤガスAr、He、N2等とともに供
給する。 ［実施例］ 実施例 １ 炭素繊維として、米国ユニオンカーバイド社製
ピツチ系炭素繊維“Thornel”P75（モノフイラメ
ント、直径10μｍ）を用い、加熱手段２としてハ
ロゲンランプを用いた光エネルギー集光加熱を、
加熱手段３としてキセノンアークランプを用いた
光エネルギー集光加熱によつて、それぞれの温度
が1300℃、3500℃となるように設定した状態で、
弁３１を介して雰囲気ガス導入孔４からArを900
c.c.／分の流量で、弁３３を介して原料ガス導入孔
３０から原料ガスとしてベンゼンをガス換算で５
c.c.／分の流量で供給し、雰囲気ガス導出孔５から
弁３２を調整して排気し、処理雰囲気圧力を５
Kg／cm2・Ｇに調節しながら被覆黒鉛長繊維の製造
を試みた。 かくして得られた被覆黒鉛長繊維は長さ５ｍで
直径85μｍであり、全く繊維の切断がなく連続的
に黒鉛長繊維を製造することができた。また、こ
の被覆黒鉛長繊維を理学電気製RU200、Ｘ線発
生装置マイクロデフラクトメータMDG2193Dを
用いたＸ線回折によつて002面の面間隔を求めて
みた。結果を第１表に示す。黒鉛単結晶の002面
の面間隔が3.354Åであるから、これに非常に近
く、高黒鉛化性の炭素が生成していることが判
る。また、得られた繊維の電導度を四端子法、室
温で測定したところ、1.7×104S／cmと高く、黒
鉛単結晶の電導度に近い。 実施例 ２ 実施例１の処理雰囲気圧力を５Kg／cm2・Ｇから
３Kg／cm2・Ｇに代え、他は実施例１と全く同じ方
法で、被覆黒鉛長繊維の製造を試みた。処理雰囲
気圧力３Kg／cm2・Ｇにおいても、繊維の切断がな
く、実施例１とほぼ同様な黒鉛長繊維が得られ
た。Ｘ線回折による002面の面間隔及び電導度も
合せて第１表に示す。 比較例１、比較例２ 比較のために実施例１の処理雰囲気圧力を常圧
（比較例１）及び１Kg／cm2・Ｇ（比較例２）に代
え、他は実施例１と全く同様にして処理を試み
た。結果を第１表に示す。処理雰囲気圧力が常圧
及び１Kg／cm2・Ｇでは繊維の糸切れが起り長繊維
が得られなかつた。
繊維を製造する方法として、特開昭59−187622号
明細書に記載された方法がある。この方法は、炭
素繊維に直接通電することによつてそれを加熱す
るとともに、その炭素繊維に化学蒸着法（CVD
法）により易黒鉛化炭素の被覆層を形成し、次い
でその被覆化炭素繊維を2800℃以上の温度に加熱
して、該易黒鉛化炭素を黒鉛化するものである。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、かかる方法は、炭素繊維の加熱
を、それに直接通電することによつて生ずるジユ
ール熱を利用して行うため、炭素繊維に易黒鉛化
炭素の被覆層が形成されてくると、それに伴つて
被覆炭素繊維としてみた熱容量や抵抗値が連続的
に変化してくる。そのため、繊維軸方向において
大きな温度分布ができ、局部的加熱が起つて炭素
繊維が切れてしまうのである。 また、前記方法により得られた易黒鉛化炭素繊
維を、常圧の不活性ガス雰囲気中にて2800℃以上
の温度で加熱し、黒鉛化を試みたが、該繊維の切
断や羽毛等の損傷を生じて連続的な被覆黒鉛長繊
維を得ることが不可能であつた。特に3500℃付近
の高温ほど炭素の昇化が著しく、該繊維の切断が
起り、連続的な被覆黒鉛長繊維を得ることができ
ない。 また、特開昭62−6973号においても、炭素繊維
に化学気相蒸着法により易グラフアイト化炭素の
被覆層を形成し、次いで2500℃以上の温度に加熱
し、易グラフアイト化炭素をグラフアイト化する
技術が記載されている。 しかしながら、かかる技術においても、グラフ
アイトの形成を低圧下で行うため、連続的な被覆
黒鉛長繊維を得ることはできなかつた。 本発明の目的は、上述したような従来の方法の
欠点を解消し、基材および被覆層に損傷を与える
ことなく、基材にCVD法により易黒鉛化層を被
覆形成した後、高黒鉛化処理することのできる方
法を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために下記の構
成を有する。 「炭素繊維基材上に、赤外線加熱による化学気
相蒸着法により易黒鉛化層を被覆形成した後、
2800℃以上の温度で加熱処理して高黒鉛化繊維を
製造する方法であつて、該易黒鉛化層の形成と加
熱処理とを加圧雰囲気下で行うことを特徴とする
長繊維状高黒鉛化繊維の製造方法。」 本発明の炭素繊維基材としては、炭素含有率が
95wt％以上の炭素を主成分とする材料であつて、
ポリアクリルニトリル系、ピツチ系、セルローズ
系、ビニロン系、リグニン／ポバール系など、ど
のようなものであつてもよい。しかして、炭素繊
維は、通常、５〜30μｍ程度の単糸径を有するも
のを使用する。なお、形態は、モノフイラメント
であつてもよいし、総デニールが数千〜数万デニ
ールのマルチフイラメントであつてもよい。 本発明におけるCVD法は、炭化水素を気相状
態で熱分解することにより、易黒鉛化炭素とな
る、いろいろな縮合環をもつ化合物を基材上に堆
積させる方法である。本発明においては、この
CVD法において、赤外線加熱を用いることによ
り易黒鉛化炭素の被覆層を形成する。 上記、原料ガスとしての炭化水素としては、
C6〜C14の芳香族炭化水素、例えば、ベンゼン、
ナフタレン、アントラセンとその誘導体、及び
C3〜C8の脂環族炭化水素、例えば、シクロプロ
パン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘ
キサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シク
ロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセンとそ
の誘導体、あるいは、C1〜C8の脂肪族炭化水素、
例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペ
ンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンとその誘
導体、さらにアセチレン、シアノアセチレン等の
アセチレン化合物を挙げることができる。なかで
もベンゼン、シアノアセチレンが好ましく、さら
に好ましくはシアノアセチレンが選ばれる。 炭化水素の熱分解は、基材を加圧雰囲気下で直
接的または間接的に加熱することによつて行う。
加熱する際に加圧雰囲気内に、基材とは別に、熱
源や高温部があると、この部分にも熱分解炭素が
析出して汚れるので、長期間連続してCVDが不
可能であること、さらに原料モノマの有効利用の
面からも、基材のみを間接的に高温加熱できる集
光された光エネルギーによる加熱が最も望まし
い。 光エネルギー源としては、例えば炭酸ガスレー
ザーのように、大容量でかつ赤外ないし近赤外領
域に非連続的なスペクトルをもつものや、赤外線
ランプのように、赤外から近赤外領域にかけて連
続したスペクトルをもつもの、あるいはハロゲン
ランプやキセノンアークランプなどを用いること
ができる。また、これらの光エネルギー源から幅
射される光エネルギーを基材に集光する手段とし
ては、回転楕円面鏡や光学レンズなどを使用する
ことができる。好ましくは、基材を囲むように回
転楕円面鏡を配置し、例えば、炭素繊維にその繊
維軸方向と直交する平面内において全方向から光
エネルギーが集光されるようにするのが良い。熱
分解温度は、使用する炭化水素の種類等にもよる
が、700〜1800℃程度が好ましく、さらに好まし
くは、1100〜1500℃である。すなわち、700℃未
満では易黒鉛化炭素の被覆層の形成速度が遅くな
る。また、1800℃を越えると、難黒鉛化炭素の生
成量が多くなり目的とする高黒鉛化繊維の生成量
が不充分となる。 CVD原料である炭化水素の濃度は、不活性ガ
ス共存下である場合、0.05〜10体積％の範囲で行
うのが好ましい。さらに好ましくは0.1〜５体積
％である。すなわち、0.05体積％未満では易黒鉛
化炭素の被覆層の形成速度が遅くなる。また、10
体積％を越えると、難黒鉛化炭素（ススなど）の
生成量が多くなること、さらには炭素繊維以外の
チヤンバーなどにも多量の堆積物（ススなど）が
生成し、このためチヤンバー内壁（特に透明石英
反応管）が汚れ、目的とする高黒鉛化繊維を連続
的に製造することが難しくなる。また、必要に応
じて数％〜数十％の水素の共存下で行うこともで
きる。この場合、炭化水素濃度は0.1〜20体積％
にすることができる。 CVD時間は、使用する炭化水素の種類、炭化
水素の濃度、熱分解温度などによつて異なるが、
通常、数分から数時間程度である。より均質な易
黒鉛化炭素の被覆層を形成するためには、熱分解
温度や炭化水素濃度を低くして、CVD時間を長
くするのが好ましい。 易黒鉛化炭素の被覆層の厚みは、炭化水素の濃
度、熱分解温度、CVD時間などによつて調節で
きる。例えば、被覆炭素繊維の場合では、黒鉛化
後の可撓性が著しく損なわれないように、10〜
200μｍ程度であるのが好ましい。なお、基材と
しての炭化繊維をマルチフイラメントの形態で供
する場合には、堆積した易黒鉛化炭素によつて単
繊維同士が結着され、被覆炭素繊維、ひいては最
終的に得られる被覆黒鉛繊維の可撓性が失われが
ちになるので、被覆の形成速度を極力遅くし、被
覆層の厚みをあまり厚くしない方が好ましい。 本発明においては、次いで、上述した、易黒鉛
化炭素被覆基材を加圧雰囲気下で加熱処理してそ
の易黒鉛化炭素を黒鉛化し、炭素を基質とし、黒
鉛を外皮層としてもつ被覆黒鉛を得る。 本発明において黒鉛とは、SP2結合によつて結
合した６員環炭素で構成される面がπ結合により
結合してなる構造が発達してできた炭素を主成分
とする化合物である。そのような化合物は、Cu
−Kα線を使用したＸ線回折によつて002面から求
めた面間隔が3.363Å以下であるということによ
つて特徴づけられる。 前記黒鉛化における加熱の方法は、加圧雰囲気
下で加熱できる方法であれば特に限定されない。
例えば、抵抗加熱、誘導加熱や光エネルギー等に
よつて可能である。その場合、加圧処理が特に有
効な黒鉛化温度は、2800℃以上、好ましくは3400
℃以上で、上限は特に限定されないが3700℃程度
である。雰囲気圧力は３Kg／cm2・Ｇ以上であるこ
とが好ましく、さらに好ましくは５Kg／cm2・Ｇ以
上高い程良い。 また、本発明における雰囲気ガスは、不活性ガ
ス即ち、Ar、He、N2等を使用することができ
る。 本発明は、CVD法による易黒鉛化層の被覆形
成と黒鉛化処理を、連続的に行なうことが可能で
あり、生産工程上の顕著な効果である。もちろ
ん、夫々バツチ的に行つても良い。 また、このようにして得られた高黒鉛化長繊維
の電気伝導度（以下、電導度と記す）は1.5×104
〜2.1×104S／cmと非常に高く、黒鉛単結晶の電
導度に近い。 次に、本発明を、炭素繊維基材上に連続的に加
圧雰囲気下で、被覆形成処理する好ましい一例を
図面に基づいて、以下詳細に説明する。 図において、炭素繊維Ａは、パツケージ７から
繰り出され、CVDを行うための赤外線加熱手段
２を経て、被覆層形成繊維Ｂと成し、次いでこれ
を別の加熱手段３へ通して黒鉛化処理し、黒鉛被
覆繊維Ｃを得て、モータ１３によつて駆動される
ボビン１１に巻き取り、パツケージ１８を形成す
るようにした。本例において、反応管１，１′、
炭素繊維供給手段８を収納するチヤンバー２１、
黒鉛被覆繊維巻取手段９を速度コントローラ１４
を除いて収納するチヤンバー２２および中間チヤ
ンバー３４が耐圧性を有する加圧雰囲気系を構成
する。反応管１，１′は耐熱性がある材料から成
り、全体として円筒形状を呈している。 加熱手段３が、誘導加熱であれば、反応管１や
１′は非金属体、光エネルギーであれば透光性を
有する物質が好ましく、石英ガラスやセラミツク
等が良い。 雰囲気ガスは弁３１を経て、導入孔４から供給
され、導出孔５から弁３２を介して排気されて、
全体としてガスが黒鉛化域からCVD域の方向へ
流れるように構成した。 原料ガスは、中間チヤンバー３４に設けられた
原料ガス導入孔３０から弁３３を介して単独に、
あるいはキヤリヤガスAr、He、N2等とともに供
給する。 ［実施例］ 実施例 １ 炭素繊維として、米国ユニオンカーバイド社製
ピツチ系炭素繊維“Thornel”P75（モノフイラメ
ント、直径10μｍ）を用い、加熱手段２としてハ
ロゲンランプを用いた光エネルギー集光加熱を、
加熱手段３としてキセノンアークランプを用いた
光エネルギー集光加熱によつて、それぞれの温度
が1300℃、3500℃となるように設定した状態で、
弁３１を介して雰囲気ガス導入孔４からArを900
c.c.／分の流量で、弁３３を介して原料ガス導入孔
３０から原料ガスとしてベンゼンをガス換算で５
c.c.／分の流量で供給し、雰囲気ガス導出孔５から
弁３２を調整して排気し、処理雰囲気圧力を５
Kg／cm2・Ｇに調節しながら被覆黒鉛長繊維の製造
を試みた。 かくして得られた被覆黒鉛長繊維は長さ５ｍで
直径85μｍであり、全く繊維の切断がなく連続的
に黒鉛長繊維を製造することができた。また、こ
の被覆黒鉛長繊維を理学電気製RU200、Ｘ線発
生装置マイクロデフラクトメータMDG2193Dを
用いたＸ線回折によつて002面の面間隔を求めて
みた。結果を第１表に示す。黒鉛単結晶の002面
の面間隔が3.354Åであるから、これに非常に近
く、高黒鉛化性の炭素が生成していることが判
る。また、得られた繊維の電導度を四端子法、室
温で測定したところ、1.7×104S／cmと高く、黒
鉛単結晶の電導度に近い。 実施例 ２ 実施例１の処理雰囲気圧力を５Kg／cm2・Ｇから
３Kg／cm2・Ｇに代え、他は実施例１と全く同じ方
法で、被覆黒鉛長繊維の製造を試みた。処理雰囲
気圧力３Kg／cm2・Ｇにおいても、繊維の切断がな
く、実施例１とほぼ同様な黒鉛長繊維が得られ
た。Ｘ線回折による002面の面間隔及び電導度も
合せて第１表に示す。 比較例１、比較例２ 比較のために実施例１の処理雰囲気圧力を常圧
（比較例１）及び１Kg／cm2・Ｇ（比較例２）に代
え、他は実施例１と全く同様にして処理を試み
た。結果を第１表に示す。処理雰囲気圧力が常圧
及び１Kg／cm2・Ｇでは繊維の糸切れが起り長繊維
が得られなかつた。
【表】
実施例 ３
実施例１のCVD原料ガスをベンゼンからシア
ノアセチレンに代え、他は実施例１と全く同じ方
法にて処理を試みた。結果を第２表に示す。原料
をシアノアセチレンに代えた場合でも、糸切れが
なく長さ５ｍ、直径100μｍの被覆黒鉛長繊維を
連続的に製造することができる。Ｘ線回折による
002面の面間隔もグラフアイトの理論値に近く、
高黒鉛性炭素が生成していることが判る。 実施例 ４ 実施例３の処理雰囲気圧力を５Kg／cm2・Ｇから
３Kg／cm2・Ｇに代え、他は実施例３と全く同じ方
法で処理を試みた。002面の面間隔及び電導度の
結果も合せて第２表に示す。 比較例３、比較例４ 比較のために実施例３の処理雰囲気圧力を常圧
（比較例３）及び１Kg／cm2・Ｇ（比較例４）に代
え、他は実施例３と全く同様にして処理を試み
た。結果を第２表に示す。処理圧力が常圧及び１
Kg／cm2・Ｇでは繊維の糸切れが起り長繊維が得ら
れなかつた。
ノアセチレンに代え、他は実施例１と全く同じ方
法にて処理を試みた。結果を第２表に示す。原料
をシアノアセチレンに代えた場合でも、糸切れが
なく長さ５ｍ、直径100μｍの被覆黒鉛長繊維を
連続的に製造することができる。Ｘ線回折による
002面の面間隔もグラフアイトの理論値に近く、
高黒鉛性炭素が生成していることが判る。 実施例 ４ 実施例３の処理雰囲気圧力を５Kg／cm2・Ｇから
３Kg／cm2・Ｇに代え、他は実施例３と全く同じ方
法で処理を試みた。002面の面間隔及び電導度の
結果も合せて第２表に示す。 比較例３、比較例４ 比較のために実施例３の処理雰囲気圧力を常圧
（比較例３）及び１Kg／cm2・Ｇ（比較例４）に代
え、他は実施例３と全く同様にして処理を試み
た。結果を第２表に示す。処理圧力が常圧及び１
Kg／cm2・Ｇでは繊維の糸切れが起り長繊維が得ら
れなかつた。
【表】
【表】
［発明の効果］
本発明は、加圧雰囲気下において、赤外線加熱
によるCVD法で易黒鉛化層の被覆形成を行ない、
さらに2800℃以上で加熱し、黒鉛化処理を行うこ
とにより、ピンホールのない高密度の易黒鉛化層
の被覆形成が行えるとともに、高温における黒鉛
化時の被覆層の昇華（蒸発）に起因する繊維の切
断や表面欠陥のない基材の被覆形成処理が可能と
なつた。 また、加熱手段として集光した光エネルギーを
用いた場合には、基材のみを選択的に加熱するた
め加熱炉の壁の汚れを防止し、長期間、安定して
炭化水素モノマーを熱分解しつつ、基材炭素繊維
に被覆及び黒鉛化できるという効率性に優れた製
造方法である。 また、この発明の方法によれば、電導度が高
く、しかも軽量な高導電性繊維を得ることができ
る。そのため、これを、例えば送電線として使用
すれば、支柱の荷重が軽減され、架設費が低減で
きる。そればかりか、特に外皮層の電導度が高い
ことから、表皮効果が現われる交流用送電線とし
て使用してもエネルギー損失が少ない。また、軽
量であることは、重量軽減効果の大きい航空機用
電線としても好適である。 さらに、この発明の方法によつて得られる高導
電性繊維は、本質的に炭素からなるものであるか
ら、高温に耐え、しかも耐食性が高い。従つて、
例えば蓄電池や燃料電池の極板材料としても適し
ている。
によるCVD法で易黒鉛化層の被覆形成を行ない、
さらに2800℃以上で加熱し、黒鉛化処理を行うこ
とにより、ピンホールのない高密度の易黒鉛化層
の被覆形成が行えるとともに、高温における黒鉛
化時の被覆層の昇華（蒸発）に起因する繊維の切
断や表面欠陥のない基材の被覆形成処理が可能と
なつた。 また、加熱手段として集光した光エネルギーを
用いた場合には、基材のみを選択的に加熱するた
め加熱炉の壁の汚れを防止し、長期間、安定して
炭化水素モノマーを熱分解しつつ、基材炭素繊維
に被覆及び黒鉛化できるという効率性に優れた製
造方法である。 また、この発明の方法によれば、電導度が高
く、しかも軽量な高導電性繊維を得ることができ
る。そのため、これを、例えば送電線として使用
すれば、支柱の荷重が軽減され、架設費が低減で
きる。そればかりか、特に外皮層の電導度が高い
ことから、表皮効果が現われる交流用送電線とし
て使用してもエネルギー損失が少ない。また、軽
量であることは、重量軽減効果の大きい航空機用
電線としても好適である。 さらに、この発明の方法によつて得られる高導
電性繊維は、本質的に炭素からなるものであるか
ら、高温に耐え、しかも耐食性が高い。従つて、
例えば蓄電池や燃料電池の極板材料としても適し
ている。
図面は、本発明の処理方法を適用した一装置の
概略断面図である。 １，１′：反応管、２：CVD用加熱手段、３：
黒鉛化用加熱手段、４：雰囲気ガス導入孔、５：
雰囲気ガス導出孔、６，１０：回転ガイド、７：
炭素繊維のパツケージ、８：炭素繊維供給手段、
９：黒鉛被覆繊維巻取手段、１１：巻取ボビン、
１２：減速機、１３：モータ、１４：速度コント
ローラ、１８：黒鉛被覆繊維のパツケージ、２
１，２２：チヤンバー、３０：原料ガス導入孔、
３１，３２，３３：弁、３４：中間チヤンバー。
概略断面図である。 １，１′：反応管、２：CVD用加熱手段、３：
黒鉛化用加熱手段、４：雰囲気ガス導入孔、５：
雰囲気ガス導出孔、６，１０：回転ガイド、７：
炭素繊維のパツケージ、８：炭素繊維供給手段、
９：黒鉛被覆繊維巻取手段、１１：巻取ボビン、
１２：減速機、１３：モータ、１４：速度コント
ローラ、１８：黒鉛被覆繊維のパツケージ、２
１，２２：チヤンバー、３０：原料ガス導入孔、
３１，３２，３３：弁、３４：中間チヤンバー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素繊維基材上に、赤外線加熱による化学気
相蒸着法により易黒鉛化層を被覆形成した後、
2800℃以上の温度で加熱処理して高黒鉛化繊維を
製造する方法であつて、該易黒鉛化層の形成と加
熱処理とを加圧雰囲気下で行うことを特徴とする
長繊維状高黒鉛化繊維の製造方法。 ２ 易黒鉛化層の形成と加熱処理とが、連続して
行われることを特徴とする請求項１記載の高黒鉛
化繊維の製造方法。 ３ 雰囲気の圧力が、３Kg／cm2・Ｇ以上であるこ
とを特徴とする請求項１記載の高黒鉛化繊維の製
造方法。 ４ 易黒鉛化層の原料の濃度が、0.1〜５体積％
であることを特徴とする請求項１記載の高黒鉛化
繊維の製造方法。 ５ 易黒鉛化層の形成温度が、1100〜1500℃であ
ることを特徴とする請求項１記載の高黒鉛化繊維
の製造方法。 ６ 易黒鉛化層の原料が、ベンゼンまたはシアノ
アセチレンであることを特徴とする請求項１記載
の高黒鉛化繊維の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7477488A JPH02210060A (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | 高黒鉛化繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7477488A JPH02210060A (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | 高黒鉛化繊維の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02210060A JPH02210060A (ja) | 1990-08-21 |
| JPH0341592B2 true JPH0341592B2 (ja) | 1991-06-24 |
Family
ID=13556971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7477488A Granted JPH02210060A (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | 高黒鉛化繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02210060A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05125660A (ja) * | 1991-10-29 | 1993-05-21 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 熱分解炭素複合材および高温炉用断熱材 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59187622A (ja) * | 1983-04-05 | 1984-10-24 | Agency Of Ind Science & Technol | 高導電性グラフアイト長繊維及びその製造方法 |
| JPS626973A (ja) * | 1985-06-27 | 1987-01-13 | 工業技術院長 | 高導電性繊維の製造方法 |
-
1988
- 1988-03-30 JP JP7477488A patent/JPH02210060A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02210060A (ja) | 1990-08-21 |
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Legal Events
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