JPH07207573A - 炭素繊維の表面処理方法 - Google Patents
炭素繊維の表面処理方法Info
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- JPH07207573A JPH07207573A JP6003299A JP329994A JPH07207573A JP H07207573 A JPH07207573 A JP H07207573A JP 6003299 A JP6003299 A JP 6003299A JP 329994 A JP329994 A JP 329994A JP H07207573 A JPH07207573 A JP H07207573A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】工業的に簡便で、あらゆる弾性率の炭素繊維に
有効な表面処理を施すことのできる炭素繊維の表面処理
方法を提供する。 【構成】電解質溶液中で炭素繊維表面を電解処理する方
法において、処理電流波形が炭素繊維表面電位を基準電
極に対してプラスを与える電流値Ａと基準電極に対して
マイナスを与える電流値Ｂとから構成される矩形波であ
って、電流値Ａの継続する時間が５μｓ〜６０ｓであ
り、更に、 θ＝［電流値Ａの印加時間］／［電流値Ａの印加時間＋
電流値Ｂの印加時間］ で定義される値θが０．０１〜１である炭素繊維の表面
処理方法。
有効な表面処理を施すことのできる炭素繊維の表面処理
方法を提供する。 【構成】電解質溶液中で炭素繊維表面を電解処理する方
法において、処理電流波形が炭素繊維表面電位を基準電
極に対してプラスを与える電流値Ａと基準電極に対して
マイナスを与える電流値Ｂとから構成される矩形波であ
って、電流値Ａの継続する時間が５μｓ〜６０ｓであ
り、更に、 θ＝［電流値Ａの印加時間］／［電流値Ａの印加時間＋
電流値Ｂの印加時間］ で定義される値θが０．０１〜１である炭素繊維の表面
処理方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マトリックス樹脂との
接着性を向上させるための炭素繊維の表面処理方法の改
良に関する。
接着性を向上させるための炭素繊維の表面処理方法の改
良に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素繊維を補強材とする複合材料は軽量
でかつ強度、弾性率に優れているためスポーツ、レジャ
ー用品の構成部品として、あるいは宇宙航空機用器材等
として幅広い分野にわたってその用途開発が進められて
いる。しかし従来、複合材料の補強材として用いられて
きた炭素繊維は、マトリックス樹脂との接着性が必ずし
も十分ではなく、その表面を活性化させるため、薬剤酸
化処理、気相酸化処理、電解酸化処理などの表面処理方
法が採用されてきた。その中でも、電解酸化処理法はそ
の操作性の良さ、反応制御の容易さなどの見地から実用
的な表面処理方法である。
でかつ強度、弾性率に優れているためスポーツ、レジャ
ー用品の構成部品として、あるいは宇宙航空機用器材等
として幅広い分野にわたってその用途開発が進められて
いる。しかし従来、複合材料の補強材として用いられて
きた炭素繊維は、マトリックス樹脂との接着性が必ずし
も十分ではなく、その表面を活性化させるため、薬剤酸
化処理、気相酸化処理、電解酸化処理などの表面処理方
法が採用されてきた。その中でも、電解酸化処理法はそ
の操作性の良さ、反応制御の容易さなどの見地から実用
的な表面処理方法である。
【０００３】電解酸化処理法として、従来、種々の電解
質が検討されてきた。たとえば米国特許第４４０１５３
３号明細書には、硫酸塩水溶液中で、特定の範囲の電
流、電圧、処理時間で、炭素繊維を陽極にして電化酸化
する方法が開示されている。
質が検討されてきた。たとえば米国特許第４４０１５３
３号明細書には、硫酸塩水溶液中で、特定の範囲の電
流、電圧、処理時間で、炭素繊維を陽極にして電化酸化
する方法が開示されている。
【０００４】また、米国特許第３８３２２９７号明細書
には、アンモニウム化合物を電解質に用い、炭素繊維を
陽極にして電解酸化を行うこと、さらにこの化合物は、
２５０℃以下の温度で分解して繊維に残らないことが開
示されている。
には、アンモニウム化合物を電解質に用い、炭素繊維を
陽極にして電解酸化を行うこと、さらにこの化合物は、
２５０℃以下の温度で分解して繊維に残らないことが開
示されている。
【０００５】さらに、１種類の電解質では十分な表面処
理が行えないということから２段階の電解処理方法が特
開昭６１−１２４６７７号公報で開示されている。また
２段階表面処理によって窒素官能基を炭素繊維表面に導
入する方法が特開昭６２−２７６０７５号公報及び特開
昭６３−６１６２号公報に開示されている。
理が行えないということから２段階の電解処理方法が特
開昭６１−１２４６７７号公報で開示されている。また
２段階表面処理によって窒素官能基を炭素繊維表面に導
入する方法が特開昭６２−２７６０７５号公報及び特開
昭６３−６１６２号公報に開示されている。
【０００６】さらに特願昭６３−１３２０５６号公報で
は弾性率が３０ｔ／ｍｍ2 以上の炭素繊維を陽極として
無機酸性電解質又は中性塩電解質の水溶液中で第一段の
電解処理をした後、さらに炭酸のアンモニウム塩の水溶
液中又は無機アルカリ性の電解質の水溶液中で第二段の
電解処理を行うことによって炭素繊維表面に生じる脆弱
層を除去し、界面接着力を上げる方法が記載されてい
る。
は弾性率が３０ｔ／ｍｍ2 以上の炭素繊維を陽極として
無機酸性電解質又は中性塩電解質の水溶液中で第一段の
電解処理をした後、さらに炭酸のアンモニウム塩の水溶
液中又は無機アルカリ性の電解質の水溶液中で第二段の
電解処理を行うことによって炭素繊維表面に生じる脆弱
層を除去し、界面接着力を上げる方法が記載されてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】炭素繊維を表面処理し
て繊維とマトリックス樹脂との結合力を高めるために
は、表面に酸素含有官能基を導入することが不可欠であ
る。そのために工業的には炭素繊維の焼成工程中で炭素
繊維を電解質水溶液中に浸漬し、これを陽電極として電
気分解を行うことで炭素繊維の表面処理を行っている。
て繊維とマトリックス樹脂との結合力を高めるために
は、表面に酸素含有官能基を導入することが不可欠であ
る。そのために工業的には炭素繊維の焼成工程中で炭素
繊維を電解質水溶液中に浸漬し、これを陽電極として電
気分解を行うことで炭素繊維の表面処理を行っている。
【０００８】電解酸化処理を行うと、炭素繊維表面には
水酸基、カルボキシル基、カルボニル基といった酸素を
含んだ極性官能基が導入される。極性官能基導入によっ
て炭素繊維の表面自由エネルギーは上昇し、マトリック
ス樹脂との濡れ性の改善ひいては炭素繊維／樹脂界面の
接着力が上昇する。しかしながらＥＳＣＡ法によって測
定される炭素繊維の表面酸素濃度Ｏ１ｓ／Ｃ１ｓに代表
される表面酸化レベルがあがると界面接着力があるとこ
ろで頭打ちとなり、以後低下する。
水酸基、カルボキシル基、カルボニル基といった酸素を
含んだ極性官能基が導入される。極性官能基導入によっ
て炭素繊維の表面自由エネルギーは上昇し、マトリック
ス樹脂との濡れ性の改善ひいては炭素繊維／樹脂界面の
接着力が上昇する。しかしながらＥＳＣＡ法によって測
定される炭素繊維の表面酸素濃度Ｏ１ｓ／Ｃ１ｓに代表
される表面酸化レベルがあがると界面接着力があるとこ
ろで頭打ちとなり、以後低下する。
【０００９】その理由は種々考えられるが、一つの原因
として過度の酸化によって炭素繊維表面に生成する脆弱
層の影響がある。すなわち脆弱層を生成させないように
炭素繊維を表面処理してやれば界面接着力は向上する。
として過度の酸化によって炭素繊維表面に生成する脆弱
層の影響がある。すなわち脆弱層を生成させないように
炭素繊維を表面処理してやれば界面接着力は向上する。
【００１０】表面脆弱層の除去に関しては特願昭６３−
１３２０５６号がある。この方法では第一段に強いエッ
チング効果のある酸性物質中で行い、含酸素官能基を大
量に導入させ、引き続きスムージング効果の高いアルカ
リ性水溶液中で第二段目の処理を行うことにより第一段
処理で生じた脆弱層を取り除き、界面接着力を上げると
いうものである。この方法では第一段で生じた脆弱層を
第二段処理で多くを取り除くことはできるが、完全には
除去できない。また、第一段目の過度な処理によって繊
維強度の低下も引き起こされる可能性が高い。さらに電
解質も二種類を管理せねばならず、工業的に煩雑であ
る。しかもこの方法は弾性率３０ｔ／ｍｍ2 以上の炭素
繊維の界面接着力を改善する方法としては有効である
が、弾性率３０ｔ／ｍｍ2 以下の表面が比較的活性な炭
素繊維では通常の一段の電解酸化処理に対して特段の有
効性は認められない。このように過度に脆弱層を生成す
る過程を通過せず、工業的に簡便であらゆる弾性率の炭
素繊維に有効な表面処理方法は未だ確立されていないの
が現状である。
１３２０５６号がある。この方法では第一段に強いエッ
チング効果のある酸性物質中で行い、含酸素官能基を大
量に導入させ、引き続きスムージング効果の高いアルカ
リ性水溶液中で第二段目の処理を行うことにより第一段
処理で生じた脆弱層を取り除き、界面接着力を上げると
いうものである。この方法では第一段で生じた脆弱層を
第二段処理で多くを取り除くことはできるが、完全には
除去できない。また、第一段目の過度な処理によって繊
維強度の低下も引き起こされる可能性が高い。さらに電
解質も二種類を管理せねばならず、工業的に煩雑であ
る。しかもこの方法は弾性率３０ｔ／ｍｍ2 以上の炭素
繊維の界面接着力を改善する方法としては有効である
が、弾性率３０ｔ／ｍｍ2 以下の表面が比較的活性な炭
素繊維では通常の一段の電解酸化処理に対して特段の有
効性は認められない。このように過度に脆弱層を生成す
る過程を通過せず、工業的に簡便であらゆる弾性率の炭
素繊維に有効な表面処理方法は未だ確立されていないの
が現状である。
【００１１】本発明の課題は、工業的に簡便で、あらゆ
る弾性率の炭素繊維に有効な表面処理を施すことのでき
る炭素繊維の表面処理方法を提供する。
る弾性率の炭素繊維に有効な表面処理を施すことのでき
る炭素繊維の表面処理方法を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、以下の手段を採る。すなわち、本発明
は、電解質溶液中で炭素繊維表面を電解処理する方法に
おいて、処理電流波形が炭素繊維表面電位を基準電極に
対してプラスを与える電流値Ａと基準電極に対してマイ
ナスを与える電流値Ｂとから構成される矩形波であっ
て、電流値Ａの継続する時間が５μｓ〜６０ｓであり、
更に、 θ＝［電流値Ａの印加時間］／［電流値Ａの印加時間＋
電流値Ｂの印加時間］ で定義される値θが０．０１〜１であることを特徴とす
る炭素繊維の表面処理方法である。
決するために、以下の手段を採る。すなわち、本発明
は、電解質溶液中で炭素繊維表面を電解処理する方法に
おいて、処理電流波形が炭素繊維表面電位を基準電極に
対してプラスを与える電流値Ａと基準電極に対してマイ
ナスを与える電流値Ｂとから構成される矩形波であっ
て、電流値Ａの継続する時間が５μｓ〜６０ｓであり、
更に、 θ＝［電流値Ａの印加時間］／［電流値Ａの印加時間＋
電流値Ｂの印加時間］ で定義される値θが０．０１〜１であることを特徴とす
る炭素繊維の表面処理方法である。
【００１３】直流を用いた電解酸化でより多くの含酸素
官能基を導入しようとして電流を流し続けると、炭素繊
維表面に形成される電解質の濃度分極層厚みが厚くな
り、電気力線は炭素繊維上の突起部、エッジ部等限られ
た箇所に集中しやすくなる。すると炭素繊維表面の他の
箇所が十分処理されないままに特定の場所が過度の酸化
処理を受けて脆弱化する。そのような炭素繊維を用いて
複合材料を作製すると、炭素繊維／マトリックス樹脂界
面の接着力が不十分となり、コンポジット特性は十分に
発現されず好ましくない。
官能基を導入しようとして電流を流し続けると、炭素繊
維表面に形成される電解質の濃度分極層厚みが厚くな
り、電気力線は炭素繊維上の突起部、エッジ部等限られ
た箇所に集中しやすくなる。すると炭素繊維表面の他の
箇所が十分処理されないままに特定の場所が過度の酸化
処理を受けて脆弱化する。そのような炭素繊維を用いて
複合材料を作製すると、炭素繊維／マトリックス樹脂界
面の接着力が不十分となり、コンポジット特性は十分に
発現されず好ましくない。
【００１４】しかし、本発明のように炭素繊維表面電位
を間欠的に変化させることによって電解中炭素繊維表面
近傍に形成される濃度分極層を薄くさせることが可能で
ある。それにより電気力線は炭素繊維表面に均一に分散
しやすくなり、炭素繊維単位表面積当たり同じ電荷量の
処理を行っても直流処理の場合と比較して脆弱層は形成
されにくくなる。更に周期的に炭素繊維表面電位をマイ
ナスにすることによって微量生成する脆弱層を除去する
事ができる。
を間欠的に変化させることによって電解中炭素繊維表面
近傍に形成される濃度分極層を薄くさせることが可能で
ある。それにより電気力線は炭素繊維表面に均一に分散
しやすくなり、炭素繊維単位表面積当たり同じ電荷量の
処理を行っても直流処理の場合と比較して脆弱層は形成
されにくくなる。更に周期的に炭素繊維表面電位をマイ
ナスにすることによって微量生成する脆弱層を除去する
事ができる。
【００１５】そのような炭素繊維を用いて複合材料を作
製するとより高い接着強度を得ることができ、ひいては
炭素繊維／マトリックス樹脂界面接着力に起因するコン
ポジットの機械的強度も改善することができる。また３
０ｔ／ｍｍ2 以下の比較的弾性の低い炭素繊維は表面が
活性で脆弱層を生成しやすいが、本発明による方法でθ
および印加電流値を適切に選ぶことで接着性改善に有効
な官能基を導入しかつ脆弱層の生成を抑制してコンポジ
ットの機械的特性を改善することができる。
製するとより高い接着強度を得ることができ、ひいては
炭素繊維／マトリックス樹脂界面接着力に起因するコン
ポジットの機械的強度も改善することができる。また３
０ｔ／ｍｍ2 以下の比較的弾性の低い炭素繊維は表面が
活性で脆弱層を生成しやすいが、本発明による方法でθ
および印加電流値を適切に選ぶことで接着性改善に有効
な官能基を導入しかつ脆弱層の生成を抑制してコンポジ
ットの機械的特性を改善することができる。
【００１６】炭素繊維表面電位をプラスとする電流の印
加時間は５μｓ〜６０ｓ、好ましくは１０μｓ〜１０
ｓ、より好ましくは５０μｓ〜５ｓ、全処理時間に占め
る炭素繊維表面電位をプラスとする電流印加時間の比率
（デューティ比）は０．０１＜θ＜１、好ましくは０．
１〜１、より好ましくは０．４〜１であることが望まし
い。炭素繊維表面電位をプラスとする電流印加時間が５
μｓ未満だと電解時に炭素繊維表面近傍に形成される電
気二重層への充電に電流が消費され、炭素繊維表面の処
理は十分に行われないうちに電位が逆転してしまう。ま
た、６０ｓを越えると直流で電解処理するのと同様に炭
素繊維表面に形成される電解質の濃度分極層厚みが厚く
なり、電気力線は炭素繊維上の突起部等限られた箇所に
集中しやすくなって炭素繊維表面の他の箇所が十分処理
されずに特定の場所が過度の酸化処理を受けて脆弱化す
る。
加時間は５μｓ〜６０ｓ、好ましくは１０μｓ〜１０
ｓ、より好ましくは５０μｓ〜５ｓ、全処理時間に占め
る炭素繊維表面電位をプラスとする電流印加時間の比率
（デューティ比）は０．０１＜θ＜１、好ましくは０．
１〜１、より好ましくは０．４〜１であることが望まし
い。炭素繊維表面電位をプラスとする電流印加時間が５
μｓ未満だと電解時に炭素繊維表面近傍に形成される電
気二重層への充電に電流が消費され、炭素繊維表面の処
理は十分に行われないうちに電位が逆転してしまう。ま
た、６０ｓを越えると直流で電解処理するのと同様に炭
素繊維表面に形成される電解質の濃度分極層厚みが厚く
なり、電気力線は炭素繊維上の突起部等限られた箇所に
集中しやすくなって炭素繊維表面の他の箇所が十分処理
されずに特定の場所が過度の酸化処理を受けて脆弱化す
る。
【００１７】そのような炭素繊維を用いて複合材料を作
製すると、炭素繊維／マトリックス樹脂界面の接着力が
不十分となり、コンポジット特性は十分に発現されず好
ましくない。またデューティー比が０．０１未満になる
と全処理時間に占める電流印加時間が極端に短くなるた
め、表面酸化状態が十分でないので好ましくない。尚デ
ューティー比１は直流処理である。
製すると、炭素繊維／マトリックス樹脂界面の接着力が
不十分となり、コンポジット特性は十分に発現されず好
ましくない。またデューティー比が０．０１未満になる
と全処理時間に占める電流印加時間が極端に短くなるた
め、表面酸化状態が十分でないので好ましくない。尚デ
ューティー比１は直流処理である。
【００１８】本発明で用いる電解質は特に制限はない
が、ｐＨ＞７である電解水溶液を構成するための電解質
としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バ
リウムなどの水酸化物、アンモニア、リン酸ナトリウ
ム、リン酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素アンモ
ニウム等の無機塩、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、マ
レイン酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム等の有機塩な
どの水溶液を単独又は二種類以上の混合物で用いる。
が、ｐＨ＞７である電解水溶液を構成するための電解質
としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バ
リウムなどの水酸化物、アンモニア、リン酸ナトリウ
ム、リン酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素アンモ
ニウム等の無機塩、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、マ
レイン酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム等の有機塩な
どの水溶液を単独又は二種類以上の混合物で用いる。
【００１９】さらにｐＨ≦７である電解質水溶液はこれ
も特に制限はないが、リン酸、硝酸、硫酸、ほう酸、炭
酸などの無機塩、酢酸、酪酸、アクリル酸、マレイン
酸、シュウ酸などの有機酸、硝酸ナトリウム、硝酸カリ
ウム、硝酸銀、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝
酸アンモニウム、硝酸水素アンモニウム、リン酸二水素
アンモニウム等の無機塩ギ酸アンモニウム、酢酸アンモ
ニウム、シュウ酸アンモニウム、シュウ酸ナトリウムな
どの有機塩類を単独で又は二種類以上を混合物で用い
る。
も特に制限はないが、リン酸、硝酸、硫酸、ほう酸、炭
酸などの無機塩、酢酸、酪酸、アクリル酸、マレイン
酸、シュウ酸などの有機酸、硝酸ナトリウム、硝酸カリ
ウム、硝酸銀、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝
酸アンモニウム、硝酸水素アンモニウム、リン酸二水素
アンモニウム等の無機塩ギ酸アンモニウム、酢酸アンモ
ニウム、シュウ酸アンモニウム、シュウ酸ナトリウムな
どの有機塩類を単独で又は二種類以上を混合物で用い
る。
【００２０】本発明は炭素繊維製造の出発原料を限定す
るものではなく、ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、
レーヨン系をはじめとしてあらゆる炭素繊維、黒鉛繊維
に適用可能である。
るものではなく、ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、
レーヨン系をはじめとしてあらゆる炭素繊維、黒鉛繊維
に適用可能である。
【００２１】
【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。尚、ストランド強度、弾性率はＪＩＳ−Ｒ７６０
１、層間剪断強度（ＩＬＳＳ）はＡＳＴＭ−Ｄ２３４
４、繊維方向と９０°方向の曲げ強度（ＦＳ⊥）はＡＳ
ＴＭ−Ｄ７９０に記載の試験法に準じて測定した。ま
た、測定試験片は炭素繊維を十分水洗後、エポキシ系マ
トリックス樹脂（パイロフィル＃３４０、三菱レイヨン
（株）製）を用いて作製した。
る。尚、ストランド強度、弾性率はＪＩＳ−Ｒ７６０
１、層間剪断強度（ＩＬＳＳ）はＡＳＴＭ−Ｄ２３４
４、繊維方向と９０°方向の曲げ強度（ＦＳ⊥）はＡＳ
ＴＭ−Ｄ７９０に記載の試験法に準じて測定した。ま
た、測定試験片は炭素繊維を十分水洗後、エポキシ系マ
トリックス樹脂（パイロフィル＃３４０、三菱レイヨン
（株）製）を用いて作製した。
【００２２】実施例１ アクリロニトリル／メタクリル酸の重合体をジメチルホ
ルムアミドに溶解、湿式紡糸を行い、０．９デニールの
繊度を有するフィラメント数１２，０００のプレカーサ
を得た。このプレカーサを耐炎化処理後、炭素化炉最高
温度２４００℃で炭素化し、未電解酸化処理炭素繊維を
得た。この炭素繊維はストランド強度４７０ｋｇ／ｍｍ
2 、ストランド弾性率３９．８ｔ／ｍｍ2 、ＩＬＳＳは
３．２ｋｇ／ｍｍ2 、ＦＳ⊥は３ｋｇ／ｍｍ2 であっ
た。この炭素繊維を作用電極とし、対極には白金を用
い、塩橋を介して銀／塩化銀電極を参照電極として電解
中の炭素繊維表面の電位をモニターした。所望の矩形波
はパルス電源（北斗電工社製ＨＣＰ−３０１Ｈ）を使用
して発生させた。電解質溶液はｐＨ１のリン酸水溶液５
％（２５℃）で炭素繊維表面電位が２Ｖ（ｖｓ Ａｇ／
ＡｇＣｌ）となるように電流を３秒間流した後、−０．
５Ｖ（ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ）となるよう電流を１秒間
流し、再び電位を２Ｖ（ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ）に戻
す。この操作を２分間繰り返した。以上の処理を施した
炭素繊維はストランド強度４７０ｋｇ／ｍｍ2 、ストラ
ンド弾性率４０．０ｔ／ｍｍ2 、ＩＬＳＳ８．５ｋｇ／
ｍｍ2 、ＦＳ⊥７．９ｋｇ／ｍｍ2 の性能を示した。
ルムアミドに溶解、湿式紡糸を行い、０．９デニールの
繊度を有するフィラメント数１２，０００のプレカーサ
を得た。このプレカーサを耐炎化処理後、炭素化炉最高
温度２４００℃で炭素化し、未電解酸化処理炭素繊維を
得た。この炭素繊維はストランド強度４７０ｋｇ／ｍｍ
2 、ストランド弾性率３９．８ｔ／ｍｍ2 、ＩＬＳＳは
３．２ｋｇ／ｍｍ2 、ＦＳ⊥は３ｋｇ／ｍｍ2 であっ
た。この炭素繊維を作用電極とし、対極には白金を用
い、塩橋を介して銀／塩化銀電極を参照電極として電解
中の炭素繊維表面の電位をモニターした。所望の矩形波
はパルス電源（北斗電工社製ＨＣＰ−３０１Ｈ）を使用
して発生させた。電解質溶液はｐＨ１のリン酸水溶液５
％（２５℃）で炭素繊維表面電位が２Ｖ（ｖｓ Ａｇ／
ＡｇＣｌ）となるように電流を３秒間流した後、−０．
５Ｖ（ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ）となるよう電流を１秒間
流し、再び電位を２Ｖ（ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ）に戻
す。この操作を２分間繰り返した。以上の処理を施した
炭素繊維はストランド強度４７０ｋｇ／ｍｍ2 、ストラ
ンド弾性率４０．０ｔ／ｍｍ2 、ＩＬＳＳ８．５ｋｇ／
ｍｍ2 、ＦＳ⊥７．９ｋｇ／ｍｍ2 の性能を示した。
【００２３】比較例１ 実施例１と同様の未電解処理炭素繊維を使用して、ｐＨ
１のリン酸水溶液５％（２５℃）中で炭素繊維表面電位
が２Ｖ（ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ）となるように直流通電
処理を２分間継続した。この炭素繊維はストランド強度
４５０ｋｇ／ｍｍ2 、ストランド弾性率３９．８ｔ／ｍ
ｍ2 、ＩＬＳＳ７．９ｋｇ／ｍｍ2 、ＦＳ⊥７．２ｋｇ
／ｍｍ2 の性能を示した。
１のリン酸水溶液５％（２５℃）中で炭素繊維表面電位
が２Ｖ（ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ）となるように直流通電
処理を２分間継続した。この炭素繊維はストランド強度
４５０ｋｇ／ｍｍ2 、ストランド弾性率３９．８ｔ／ｍ
ｍ2 、ＩＬＳＳ７．９ｋｇ／ｍｍ2 、ＦＳ⊥７．２ｋｇ
／ｍｍ2 の性能を示した。
【００２４】比較例２ 実施例１と同様の未電解処理炭素繊維を比較例１と同様
に電解処理した後、ｐＨ７．５の重炭酸アンモニウム５
％、２５℃水溶液中で炭素繊維１ｇあたり１００クーロ
ンの電気量で直流通電処理した。この炭素繊維はストラ
ンド強度４５０ｋｇ／ｍｍ2 、ストランド弾性率３９．
８ｔ／ｍｍ2 、ＩＬＳＳ８．１ｋｇ／ｍｍ2 、ＦＳ⊥
７．５ｋｇ／ｍｍ2 の性能を示した。
に電解処理した後、ｐＨ７．５の重炭酸アンモニウム５
％、２５℃水溶液中で炭素繊維１ｇあたり１００クーロ
ンの電気量で直流通電処理した。この炭素繊維はストラ
ンド強度４５０ｋｇ／ｍｍ2 、ストランド弾性率３９．
８ｔ／ｍｍ2 、ＩＬＳＳ８．１ｋｇ／ｍｍ2 、ＦＳ⊥
７．５ｋｇ／ｍｍ2 の性能を示した。
【００２５】実施例２ 実施例１と同様のプレカーサを炭素化炉の最高温度を１
２００℃とする以外は実施例１と同様に焼成し、ストラ
ンド強度４８０ｋｇ／ｍｍ2 、ストランド弾性率２７ｔ
／ｍｍ2 、ＩＬＳＳは８．７ｋｇ／ｍｍ2 、ＦＳ⊥は
７．６ｋｇ／ｍｍ2 の炭素繊維を得た。この炭素繊維を
陽極として、ｐＨ７．５の重炭酸アンモニウム５％、２
５℃水溶液中で炭素繊維表面電位が１．５Ｖ（ｖｓ Ａ
ｇ／ＡｇＣｌ）となるように電流を３秒間流した後、−
０．１Ｖ（ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ）となるよう電流を１
秒間流し、再び電位を２Ｖ（ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ）に
戻す。この操作を２分間繰り返した。以上の処理を施し
た炭素繊維はストランド強度５００ｋｇ／ｍｍ2 、スト
ランド弾性率２７．５ｔ／ｍｍ2 、ＩＬＳＳ９．８ｋｇ
／ｍｍ2 、ＦＳ⊥は１１．５ｋｇ／ｍｍ2 の性能を示し
た。
２００℃とする以外は実施例１と同様に焼成し、ストラ
ンド強度４８０ｋｇ／ｍｍ2 、ストランド弾性率２７ｔ
／ｍｍ2 、ＩＬＳＳは８．７ｋｇ／ｍｍ2 、ＦＳ⊥は
７．６ｋｇ／ｍｍ2 の炭素繊維を得た。この炭素繊維を
陽極として、ｐＨ７．５の重炭酸アンモニウム５％、２
５℃水溶液中で炭素繊維表面電位が１．５Ｖ（ｖｓ Ａ
ｇ／ＡｇＣｌ）となるように電流を３秒間流した後、−
０．１Ｖ（ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ）となるよう電流を１
秒間流し、再び電位を２Ｖ（ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ）に
戻す。この操作を２分間繰り返した。以上の処理を施し
た炭素繊維はストランド強度５００ｋｇ／ｍｍ2 、スト
ランド弾性率２７．５ｔ／ｍｍ2 、ＩＬＳＳ９．８ｋｇ
／ｍｍ2 、ＦＳ⊥は１１．５ｋｇ／ｍｍ2 の性能を示し
た。
【００２６】比較例３ 実施例２と同様の未電解処理炭素繊維を使用してｐＨ
７．５の重炭酸アンモニウム５％、２５℃水溶液中で炭
素繊維表面電位が１．５Ｖ（ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ）と
なるように電流を２分間流した。以上の処理を施した炭
素繊維はストランド強度４５０ｋｇ／ｍｍ2 、ストラン
ド弾性率２６．９ｔ／ｍｍ2 、ＩＬＳＳ９．５ｋｇ／ｍ
ｍ2 、ＦＳ⊥１１ｋｇ／ｍｍ2 の性能を示した。
７．５の重炭酸アンモニウム５％、２５℃水溶液中で炭
素繊維表面電位が１．５Ｖ（ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ）と
なるように電流を２分間流した。以上の処理を施した炭
素繊維はストランド強度４５０ｋｇ／ｍｍ2 、ストラン
ド弾性率２６．９ｔ／ｍｍ2 、ＩＬＳＳ９．５ｋｇ／ｍ
ｍ2 、ＦＳ⊥１１ｋｇ／ｍｍ2 の性能を示した。
【００２７】
【発明の効果】上述の如く構成された本発明によれば、
工業的に簡便で、あらゆる弾性率の炭素繊維に有効な表
面処理を施すことができるという効果を奏する。
工業的に簡便で、あらゆる弾性率の炭素繊維に有効な表
面処理を施すことができるという効果を奏する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｄ０６Ｍ 101:40
Claims (1)
- 【請求項１】 電解質溶液中で炭素繊維表面を電解処理
する方法において、処理電流波形が炭素繊維表面電位を
基準電極に対してプラスを与える電流値Ａと基準電極に
対してマイナスを与える電流値Ｂとから構成される矩形
波であって、電流値Ａの継続する時間が５μｓ〜６０ｓ
であり、更に、 θ＝［電流値Ａの印加時間］／［電流値Ａの印加時間＋
電流値Ｂの印加時間］ で定義される値θが０．０１〜１であることを特徴とす
る炭素繊維の表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6003299A JPH07207573A (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | 炭素繊維の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6003299A JPH07207573A (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | 炭素繊維の表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07207573A true JPH07207573A (ja) | 1995-08-08 |
Family
ID=11553500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6003299A Pending JPH07207573A (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | 炭素繊維の表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07207573A (ja) |
-
1994
- 1994-01-17 JP JP6003299A patent/JPH07207573A/ja active Pending
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