JPS58115123A - 炭素繊維の表面処理法 - Google Patents
炭素繊維の表面処理法Info
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- JPS58115123A JPS58115123A JP21312481A JP21312481A JPS58115123A JP S58115123 A JPS58115123 A JP S58115123A JP 21312481 A JP21312481 A JP 21312481A JP 21312481 A JP21312481 A JP 21312481A JP S58115123 A JPS58115123 A JP S58115123A
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- fibers
- carbon
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は表面電解処理効率にすぐれた炭素繊維の表面処
理法に関する。
理法に関する。
再生セルロース、ポリアクリロニトリル、ピッチなどか
らなる繊維を酸化熱処理し、炭素化乃至黒鉛化すること
によって得られる炭素繊維はその高強度、高弾性率、特
に比強度、比弾性率が大きいという力学的特性に基づき
、複合材料（コンポジット）の補強用繊維として極めて
優れた性能を有する。この炭素繊維を補強用繊維とする
複合材料は航空、宇宙用途或いは自動車、船舶等の輸送
機械における軽量化もしくは燃費低減の要請から、それ
らの構造材料として広く、大量に使用されようとしてい
る。
らなる繊維を酸化熱処理し、炭素化乃至黒鉛化すること
によって得られる炭素繊維はその高強度、高弾性率、特
に比強度、比弾性率が大きいという力学的特性に基づき
、複合材料（コンポジット）の補強用繊維として極めて
優れた性能を有する。この炭素繊維を補強用繊維とする
複合材料は航空、宇宙用途或いは自動車、船舶等の輸送
機械における軽量化もしくは燃費低減の要請から、それ
らの構造材料として広く、大量に使用されようとしてい
る。
しかしながら、炭素繊維の秀れた力学的性質を複合材料
に十分反吠させるためには複合材料の母材（マトリック
ス）と炭素繊維とが十分に接着し一体化する必要がある
が一般に炭素繊維からの〃すめけ〃が起り易く、複合材
料としての曲げあるいは剪断強度が低くなり十分な補強
効果を発揮しない。
に十分反吠させるためには複合材料の母材（マトリック
ス）と炭素繊維とが十分に接着し一体化する必要がある
が一般に炭素繊維からの〃すめけ〃が起り易く、複合材
料としての曲げあるいは剪断強度が低くなり十分な補強
効果を発揮しない。
そこで、従来から炭素繊維には酸化剤による湿式酸化処
理、ヒートクリーニング、気相酸化。
理、ヒートクリーニング、気相酸化。
ウィスカライジングおよび電解処理などの各種の表面処
理が施されているが、これらの中でも電気分解により陽
極に酸素を生成する電解質溶液中で炭素繊維を陽極とし
て炭素繊維を電解酸化処理する。方法が、その簡便性、
並びに強度低下が少ないという利点から広く採用されて
いる。
理が施されているが、これらの中でも電気分解により陽
極に酸素を生成する電解質溶液中で炭素繊維を陽極とし
て炭素繊維を電解酸化処理する。方法が、その簡便性、
並びに強度低下が少ないという利点から広く採用されて
いる。
しかるに、この炭素繊維の表面電解処理において、単糸
繊維本数の多い炭素繊維束を複数本同時に電解処理する
と、炭素繊維束間もしくは繊維束を構成する単糸間にお
ける表面処理が不均一化し易く、最終製品の複合材料の
力学的性質に影響を及ぼすことが判明した。すなわち、
炭素繊維の表面電解処理においては電解液中を陽極とし
て走行す木炭素繊維表面で発生期の酸素が発生し、他方
電解液中の陰極では電解質のイオン種によって異なるが
各種の気体たとえば水素やアンモニアなどが発生する。
繊維本数の多い炭素繊維束を複数本同時に電解処理する
と、炭素繊維束間もしくは繊維束を構成する単糸間にお
ける表面処理が不均一化し易く、最終製品の複合材料の
力学的性質に影響を及ぼすことが判明した。すなわち、
炭素繊維の表面電解処理においては電解液中を陽極とし
て走行す木炭素繊維表面で発生期の酸素が発生し、他方
電解液中の陰極では電解質のイオン種によって異なるが
各種の気体たとえば水素やアンモニアなどが発生する。
この陰極で発生する気体は炭素繊維表面の酸化に対して
は効果を示さないばかりでなく、電解液中で気泡となっ
て上昇し、炭素繊維表面に捕捉されると泡が付着した部
分だけは電流が流れなくなり、炭素繊維表面の電解処理
を不均一化するのであるＯ このような陰極から発生する気体による表面電解処理の
不均一化を防止する←恰←方法として、特公昭５６−１
７４６５号公報には、上記電解処理を分解電圧以下で行
ない、陽極および陰極からの気体の発生そのものを防止
する方法が開示されているが、この方法は炭素繊維の表
面電解が不十分になるだけでなく、電解処理能力を低下
させ工業的な方法ではない。
は効果を示さないばかりでなく、電解液中で気泡となっ
て上昇し、炭素繊維表面に捕捉されると泡が付着した部
分だけは電流が流れなくなり、炭素繊維表面の電解処理
を不均一化するのであるＯ このような陰極から発生する気体による表面電解処理の
不均一化を防止する←恰←方法として、特公昭５６−１
７４６５号公報には、上記電解処理を分解電圧以下で行
ない、陽極および陰極からの気体の発生そのものを防止
する方法が開示されているが、この方法は炭素繊維の表
面電解が不十分になるだけでなく、電解処理能力を低下
させ工業的な方法ではない。
さらに、大量の′炭素繊維の表面電解処理を行うために
は、単糸本数の多い炭素縁Ｘｅ複数本へ 同時に電解処理することが望まれるが、単糸本数数の多
い炭素繊維束を複数本特に数十率の繊維束を一挙に電解
処理するときは陰極から発生する気体が該炭素繊維束の
内外部に大量にかつ不均一に付着し、効率的電解酸化が
著しく難かしくなり、処理能力は必ずしも向上しないし
、この付着した気泡を除去する。ために、炭素繊維束を
振動させたり、電解液を攪拌したりすると電解処理時に
炭素繊輯束に毛羽が生じたり、単糸孔れが大きくなり開
繊性が損われるという問題があることが判明した。
は、単糸本数の多い炭素縁Ｘｅ複数本へ 同時に電解処理することが望まれるが、単糸本数数の多
い炭素繊維束を複数本特に数十率の繊維束を一挙に電解
処理するときは陰極から発生する気体が該炭素繊維束の
内外部に大量にかつ不均一に付着し、効率的電解酸化が
著しく難かしくなり、処理能力は必ずしも向上しないし
、この付着した気泡を除去する。ために、炭素繊維束を
振動させたり、電解液を攪拌したりすると電解処理時に
炭素繊輯束に毛羽が生じたり、単糸孔れが大きくなり開
繊性が損われるという問題があることが判明した。
本発明の目的は上記欠点のない改良された炭素繊維束の
表面電解処理法、特に単糸本数の多い炭素繊維束を多数
本同時に電解処理し、かつ均一で斑のない炭素繊維束の
電解処理法を提供束 するにある。さらに他の目的は炭素繊維め電解＾ 処理における陰極からの電気絶縁性気体による悪影響が
なく、大量の炭素繊維を処理することがで市る電解処理
法を提供するにある。このような本発明の目的は前記特
許請求の範囲に記載した発明により達成することができ
る。
表面電解処理法、特に単糸本数の多い炭素繊維束を多数
本同時に電解処理し、かつ均一で斑のない炭素繊維束の
電解処理法を提供束 するにある。さらに他の目的は炭素繊維め電解＾ 処理における陰極からの電気絶縁性気体による悪影響が
なく、大量の炭素繊維を処理することがで市る電解処理
法を提供するにある。このような本発明の目的は前記特
許請求の範囲に記載した発明により達成することができ
る。
本発明の特徴は前記炭素繊維の表面電解処理において電
解液中を走行′する炭素繊維と同じく電解液中に該炭素
繊維に対して相対的に設置された陰極板との間に多孔質
の隔壁を設けて電解処理することにある。
解液中を走行′する炭素繊維と同じく電解液中に該炭素
繊維に対して相対的に設置された陰極板との間に多孔質
の隔壁を設けて電解処理することにある。
処理することにある。
ここで、前記多孔質の隔壁は電解質に対して化学的に安
定な素材、たとえば金網、炭素繊維布、耐炎化繊維布、
素焼板１石綿製の紙や布。
定な素材、たとえば金網、炭素繊維布、耐炎化繊維布、
素焼板１石綿製の紙や布。
綿布１合成繊維製布帛な′どがあり、これらの素材から
なる隔壁は電解により発生したイオンはもちろん、電解
液を自由に通過させる多孔構造・好ましくは空孔率がＯ
，ｌ−０，６の範囲内の板状体がよい。隔壁の素材が電
気的に導電性の金属製金網や炭素繊維などの場合は電解
槽で絶縁しておく必要があり、この隔壁そのものが電気
的に導通していると炭素繊維自体の表面電解が妨げられ
るからである。
なる隔壁は電解により発生したイオンはもちろん、電解
液を自由に通過させる多孔構造・好ましくは空孔率がＯ
，ｌ−０，６の範囲内の板状体がよい。隔壁の素材が電
気的に導電性の金属製金網や炭素繊維などの場合は電解
槽で絶縁しておく必要があり、この隔壁そのものが電気
的に導通していると炭素繊維自体の表面電解が妨げられ
るからである。
また、隔壁の位置は特に限定されないが、電解液中の陰
極板と走行する炭素繊維束とのほぼ中間、好ましくは中
間より陰極板に近い位置に設けるのがよく、このような
位置に隔壁を設けることにより陰極で発生するガスをよ
り効率的に捕捉することができる。なお隔壁の厚さは陰
極板からの発生ガスを十分に捕捉する限りにおいてでき
るだけ薄くシ、電解槽全体としての電気抵抗が増大しな
いようにするのがよい。
極板と走行する炭素繊維束とのほぼ中間、好ましくは中
間より陰極板に近い位置に設けるのがよく、このような
位置に隔壁を設けることにより陰極で発生するガスをよ
り効率的に捕捉することができる。なお隔壁の厚さは陰
極板からの発生ガスを十分に捕捉する限りにおいてでき
るだけ薄くシ、電解槽全体としての電気抵抗が増大しな
いようにするのがよい。
本発明において、複数本の炭素繊維束を処理する場合に
は隔壁と陰極板とをそれぞれ複′数ケ互いに相対せしめ
て、がっ、電解液中を走行する炭素繊維束がこれらに相
対する慢隔壁と陰極板の上方に来ないように配置するこ
とにより、前述した陰極板から発生するガスが炭素繊維
束に捕捉されるのを有効に防止することが可能になる。
は隔壁と陰極板とをそれぞれ複′数ケ互いに相対せしめ
て、がっ、電解液中を走行する炭素繊維束がこれらに相
対する慢隔壁と陰極板の上方に来ないように配置するこ
とにより、前述した陰極板から発生するガスが炭素繊維
束に捕捉されるのを有効に防止することが可能になる。
すなわち、陰極板から発生するガスは電解液中を上昇し
、該陰極板に相対して配置された隔壁に捕捉され、この
隔壁で捕捉され、成長したガスは浮力を増大して隔壁か
ら離脱して液中を再び上昇し、走行する炭素繊維束と炭
素繊維束の間隙から炭素繊維束に接触することなく、槽
外に放出されるのである。
、該陰極板に相対して配置された隔壁に捕捉され、この
隔壁で捕捉され、成長したガスは浮力を増大して隔壁か
ら離脱して液中を再び上昇し、走行する炭素繊維束と炭
素繊維束の間隙から炭素繊維束に接触することなく、槽
外に放出されるのである。
電解処理に用いる電解液としては、たとえばナトリウム
、アンモニア水などの塩基等の公知以下、本発明を図面
により具体的に説明する。
、アンモニア水などの塩基等の公知以下、本発明を図面
により具体的に説明する。
第１図は本発明に用いる炭素繊維の表面電解処理槽の１
例を示す模式断面図であり、図において（１）は電解槽
、（２）は炭素繊維束、（３）は陽極電流入力端子、（
４）は陰極板、（５）は＠壁板、（６）は電源である。
例を示す模式断面図であり、図において（１）は電解槽
、（２）は炭素繊維束、（３）は陽極電流入力端子、（
４）は陰極板、（５）は＠壁板、（６）は電源である。
図に示すように、電解液で満たされた電解槽（１）には
循環ポンプ（図示せず）によって電解液が循環され、槽
の両端から電解液がオーバーフ四−シている。炭素繊維
束（２）はこの電解槽（１）中を矢印方向に連続的に走
行する。炭素繊維束（２）は陽極電流入力端子によって
電解液中では陽性として機能し、該電解液中を走行する
間に電解反応によって発生した発生期の階素により表面
を酸化される。
循環ポンプ（図示せず）によって電解液が循環され、槽
の両端から電解液がオーバーフ四−シている。炭素繊維
束（２）はこの電解槽（１）中を矢印方向に連続的に走
行する。炭素繊維束（２）は陽極電流入力端子によって
電解液中では陽性として機能し、該電解液中を走行する
間に電解反応によって発生した発生期の階素により表面
を酸化される。
他方、陰極板（４）で憾陽イオン、たとえば水素゛イオ
ンが電荷を失ないガスとなって電解液中を上方に上昇し
、このガスは陰極板（４）上部に配置された隔壁板（５
）に捕捉される。この隔壁板（５）に捕捉されたガスは
次第に成長して浮力を増大すると、該隔壁板（５）を離
れて気泡として上昇するが、この気泡は走行する炭素繊
維束に接触しても、その浮力が大きいためにもはや繊維
束に捕捉されることなく上昇を続け、ついには電解液表
面から空中に散逸する。
ンが電荷を失ないガスとなって電解液中を上方に上昇し
、このガスは陰極板（４）上部に配置された隔壁板（５
）に捕捉される。この隔壁板（５）に捕捉されたガスは
次第に成長して浮力を増大すると、該隔壁板（５）を離
れて気泡として上昇するが、この気泡は走行する炭素繊
維束に接触しても、その浮力が大きいためにもはや繊維
束に捕捉されることなく上昇を続け、ついには電解液表
面から空中に散逸する。
第２図（イ）および、（ロ）は本発明に用いる電解槽の
他の実施態様を示す断面図であり、（１）〜（７）はそ
れぞれ同様に電解槽、炭素繊維束、陽性電流大型とし、
この隔壁板に捕捉された気体を隔壁板法を炭素繊維束（
２）の巾よりも大きくしたものである。、通常隔壁板を
介在させると隔壁板に補足されたガスは隔壁板の縁辺か
ら気泡（））となって液中を上昇し、液外に散逸するの
で、第２図（ロ）に示すような隔壁板を用いることによ
り、液中を上昇する気泡（））を炭素繊維束に接触する
のを防ぐことができる。
他の実施態様を示す断面図であり、（１）〜（７）はそ
れぞれ同様に電解槽、炭素繊維束、陽性電流大型とし、
この隔壁板に捕捉された気体を隔壁板法を炭素繊維束（
２）の巾よりも大きくしたものである。、通常隔壁板を
介在させると隔壁板に補足されたガスは隔壁板の縁辺か
ら気泡（））となって液中を上昇し、液外に散逸するの
で、第２図（ロ）に示すような隔壁板を用いることによ
り、液中を上昇する気泡（））を炭素繊維束に接触する
のを防ぐことができる。
本発明によれば大量の炭素繊維束を均一に電解処理する
ことができ、特に５００〜２００，０００本の単繊維か
らなる連続炭素繊維−４４４束を５０〜５００本同時に
電同時理する際に陰極板から発生する大量の電気絶縁性
気体に起因する電解処理の不均一化を防止することがで
き、マトリックス樹脂に対する接着性の良好な炭素繊維
束、ひいては品質、性能、の安定した複合材料の提供を
可能とする。のである。
ことができ、特に５００〜２００，０００本の単繊維か
らなる連続炭素繊維−４４４束を５０〜５００本同時に
電同時理する際に陰極板から発生する大量の電気絶縁性
気体に起因する電解処理の不均一化を防止することがで
き、マトリックス樹脂に対する接着性の良好な炭素繊維
束、ひいては品質、性能、の安定した複合材料の提供を
可能とする。のである。
以下、実施例により本発明の効果の１例を示す。
実施例１
アクリル繊維を出発物質として常法により６０００フイ
ラメントから成る炭素繊維を得た。
ラメントから成る炭素繊維を得た。
該繊維を２００本平行に走行させ図１に例示した電解槽
を用いて炭素繊維を陽極として表面処理を行った。！解
液にはＯ，Ｘ規定の硫酸を用い印加電圧は１５Ｖであっ
た。電解槽・中に本発明の方法に従って隔壁を設けた場
合とそうでもなイ場合についてコンポジットにおける層
間剪断強度（工ＬＢＥＪ慶評価しそのｉ果を第１に示し
た。
を用いて炭素繊維を陽極として表面処理を行った。！解
液にはＯ，Ｘ規定の硫酸を用い印加電圧は１５Ｖであっ
た。電解槽・中に本発明の方法に従って隔壁を設けた場
合とそうでもなイ場合についてコンポジットにおける層
間剪断強度（工ＬＢＥＪ慶評価しそのｉ果を第１に示し
た。
なお、ここで用いた隔壁は２００メツシユのステンレス
製金網、より成るもので、有孔率０．３６であった。本
隔壁を用いても同一電圧で電流の低下は認められず抵抗
の増加は無視出来ることはＳ認された。
製金網、より成るもので、有孔率０．３６であった。本
隔壁を用いても同一電圧で電流の低下は認められず抵抗
の増加は無視出来ることはＳ認された。
表 １
上表中工ＬＳＳ変動幅とは２００糸条よりランダムに５
０糸条抜き出して工Ｌ’ｓｓを測定した時の最高値と最
小値の差である。隔壁の使用により変動幅を減少させる
ことが出来ることが明らかとなった。
０糸条抜き出して工Ｌ’ｓｓを測定した時の最高値と最
小値の差である。隔壁の使用により変動幅を減少させる
ことが出来ることが明らかとなった。
第１図および第２図（イ）、（ロ）はそれぞれ本発明に
用いる炭素繊維束の電解処理槽の１例を示す模式断面図
である。 （１）；電解槽 （２）：炭素繊維束（８）：
陽極電流大刀端子 （４）：陰極板（５）：隔壁
（８） ： Ｍ源特許出願人 東し株式会社
用いる炭素繊維束の電解処理槽の１例を示す模式断面図
である。 （１）；電解槽 （２）：炭素繊維束（８）：
陽極電流大刀端子 （４）：陰極板（５）：隔壁
（８） ： Ｍ源特許出願人 東し株式会社
Claims (1)
- （１） 炭素繊維を陽極として表面電解処理するに際
して、電解液中を走行する炭素繊維糸条と電解槽中の陰
極板との間に多孔質の隔壁を設けて表面電解処理するこ
とを特徴とする炭素繊維の表面処理法。 （２、特許請求の範囲第１項において、炭素繊維が５０
０〜２００，０００本の単繊維からなる炭素繊維束であ
り、この炭素繊維束を少くとも５０本同時に電解処理す
ることを特徴とする炭素繊維の表面処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21312481A JPS58115123A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | 炭素繊維の表面処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21312481A JPS58115123A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | 炭素繊維の表面処理法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58115123A true JPS58115123A (ja) | 1983-07-08 |
Family
ID=16633967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21312481A Pending JPS58115123A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | 炭素繊維の表面処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58115123A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100664664B1 (ko) * | 2005-12-30 | 2007-01-04 | 엔바로테크 주식회사 | 물 또는 수용액에 균질분산된 미세탄소 콜로이드 제조 방법 및 장치 |
| WO2007117103A1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-18 | N-Baro Tech Co., Ltd. | Method of preparing carbon nano colloidial solution using sono-chemistry and electro-chemistry, and carbon nano colloidal solution |
-
1981
- 1981-12-29 JP JP21312481A patent/JPS58115123A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100664664B1 (ko) * | 2005-12-30 | 2007-01-04 | 엔바로테크 주식회사 | 물 또는 수용액에 균질분산된 미세탄소 콜로이드 제조 방법 및 장치 |
| WO2007078082A1 (en) * | 2005-12-30 | 2007-07-12 | N-Baro Tech Co., Ltd | Method and apparatus for manufacturing colloidal carbon nanoparticles homogeneously dispersed in aqueous solution |
| WO2007117103A1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-18 | N-Baro Tech Co., Ltd. | Method of preparing carbon nano colloidial solution using sono-chemistry and electro-chemistry, and carbon nano colloidal solution |
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