JPS62177281A - 炭素繊維トウの表面電解処理法 - 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） 本発明は炭素繊維の表面処理方法に関するものであ＃）
、詳しくは炭素繊維の表面の均質な電解処理を行うため
の給電方法忙関する。

（従来の技術） 炭素繊維と各種の樹脂マトリックスからなる複合材料は
、軽量、高強力、高弾性等の卓越した特性により航空宇
宙用構造材や自動車、産業機械部品あるｂはスポーツ用
品等に使用されてｈる。しかしながら炭素繊維をこれら
複合材として使用する場合、炭素繊維自身の強度の重要
性もさることながら樹脂等のマトリックスとの接着性を
向上させ、複合材としての強度、層間剪断強度を向上さ
せることが極めて重要である。

この接着性を向上させるため炭素繊維表面を気相酸化す
る方法、液相酸化する方法又は電解酸化する方法等が提
案されているが、中でも陽極酸化法が有用視されている
。（特公昭ａり一コ９ｔダー号）。

ところで、炭素繊維の電解酸化を行う場合には、炭素繊
維に電流を供給することが必要であシ、均質な電解処理
を行う為には、炭素繊維トウの各単糸に均等に電流を流
すことが型費である。

そこで、給電方法としては、電解液の満された溝又はパ
イプよシなる陽極中に炭素繊維を通過させる非接触式（
特公昭ｑクーコ９９１１２号）。

電解槽外の気相中に設けられた陽極ローラと電解浴中に
設けられた案内ローラに炭素繊維を張架して移動させる
気相ローラ給電式（特開昭！ｔ−１０ダコλコ号）及び
電極刷子に炭素繊維を接触させる固定刷子方式がある。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、非接触式は単糸切れ、毛羽抑制等には有効で
あるが、ローラと炭素繊維が非接触のために電気抵抗が
大きくな〕１通電々圧を大きくする必要がある。このた
め電力消ｇＲ量が増大すると同時に感電の危険性も増加
する。また、多糸条処理に際し、糸ゆれ等で電極と糸条
間の距離が変わると各糸条に均一に給電することが難か
しくなる欠点がある。

また固定刷子方式では固定されている電極に炭素繊維が
接触して擦れるので繊維の単糸切れや毛羽強度が低下す
るという欠点が生ずる。

さらに、気相ローラ給電式は、陽極ローラ面におりて炭
素繊維が発熱（ジュール熱）して劣化する恐れがあった
。

（問題点を解決するための手段） そこで、本発明者等は単糸切れや毛羽強度低下の恐れの
少ないローラ又はパー給電方式を採用すべく気相ローラ
又はバー給電方式の問題点の解決策について種々検討を
重ねた結果、ローラ面における炭素繊維の発熱が四−ラ
と繊維との接触面の電気抵抗が大きく、かつ各単糸毎に
不均一となるととに起因し、この原因は核部に電気抵抗
の小さい液体、例えば電解液を介在させることくよシ容
易に除かれることを見出し、この知見に基づき本発明を
完成した。

即ち、本発明は、電解質溶液中に炭素繊維トウを浸漬し
、該炭素線維を陽極にして電気分解により該炭素繊維の
表面処理を行う方法におりて、液体中に設置され次陽極
に炭素繊維トウを張架して接触させることにより、該陽
極を介して該炭素繊維トウに電流を供給することを特徴
とする炭素繊維トウの表面電解処理法に存する。

次に本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に用いる装置の一例の模式的断面図、第
２図は他の例の模式的断面図、第３図は更に他の例の模
式的断面図、第１図は従来装置の模式的断面図である。

図中／は電解Ｎ。

−は陰極板、３．３′は袷を漕、ル、ル′は陽極ローラ
である。

第１図におりて、底部に隘極板コが設けられ九電解Ｍ１
／の前後に給電槽３．３′が設けられる。

給電槽３，３′には槽内に陽極ローラＡ、４’、槽壁に
炭素繊維トウの通路ｔｒ、ｒ’が設けられる。給電槽３
．３′には例えば電解液等の電気伝導度の大きい液体あ
るいは水もしくはメチルアルコール、エチルアルコール
、プロピレンアルコール、エチレングリコール等のアル
コール類等が、陽極ローラル、ル′の少なくとも一部を
浸漬するよう満たされる。通路ｇ、ｇ’から流出する液
体は、液面り、７′が一定となるようポンプを用騒て給
電槽３゜３′へ循環される。電解槽／の炭素繊維トウの
通路９，９′から流出する電解液は、液面１０が一定と
なるようポンプを用いて電解槽／へ循環される。電解液
の循環位置は図に示す位置以外に榴の左側、右側あるｂ
は両側とすることができる。

第一図は、給電槽Ｊ、Ｊ’を電解槽／の槽壁に直接設置
し次場合である。この場合液の流出がないので、循環ポ
ンプを設ける必要は特になく、ポンプ以外の構成は第１
図の場合と全く同一でよい。

第３図は、陽極ローラ６．６′を電解槽／内に設けた場
合である。この場合は給電槽Ｊ、３′がなりので装置が
簡単になるが、陽極ローラから陰極へ電流が漏洩し電力
効率の低下することが懸念されるので、給電槽と電解槽
を別個に設ける方が好ましい。その態様を第１図及び第
一図に例示したが、その他にも上下及び／又は水平方向
の立体位置的に又は、適当な形状の隔壁等により陽極ロ
ーラと陰極間に実質的多量の直接通電が起らぬ程度に両
者を隔離できれば良くその様な具体的方式は種々の態様
を採用することができる。

また、第１図の様に給電帯域と電解帯域とが連通してい
ない場合にも給電帯域での液体は電解帯域の電解質溶液
と同一である方が簡便で好ましいが、必ずしもそれに限
定されず、異なる電解質水溶液、水あるじはアルコール
等の液体であっても良い。

炭素繊維トウＳは、案内ローラｌＩ、陽極ローラル、ｈ
′及び案内ローラｑ′の順に張架され１図の右方向に移
動する。電流は陽極ロー２６及びＡ′を通して炭素繊維
に供給されるので、陽極ローラ６と６′の間の炭素繊維
トウ５は陰極板コに対して実質的に陽極になっており、
ｉ！解酸酸化受ける。

８ｇ４１図は本発明と比較のために従来の処理装置を例
示したものであって、陽極ローラ６．６′が気相中に設
けられ、案内ローラ４．Ｑ’が電解液に浸漬する位置に
設けられている点が、本発明で用いる装置と異なる。

以上、陽極としてローラを用いる場合について説明した
が、陽極としては、ローラ以外に列えば黒鉛製のバーを
用いることが出来る。

また、本発明で用いられる炭素繊維トウは特に限定され
るものではなく、ピッチ糸炭素繊維あるｂはポリアクリ
ロニトリル糸炭素繊維等の公知の炭素繊維を集束してト
ウの状態に形成したものであればよい。尚、トウを構成
する集束本数は適宜任意に選択される。

（発明の効果） 以上説明したように１本発明では′ｔｋＬ′Ｍ質浴販中
において陽極と炭素繊維トウを接触させて給電を行うの
で、給電を受けなり単糸がない。つま）炭素繊維トウの
各単糸に均′Ｘな給電が行われる。また、陽極とトウと
の接触部に電解質溶液が介在するので、核部において炭
素繊維が部分的に発熱することはなく、従って加熱によ
り酸化されて劣化（強度低下）することもない。

さらに前記接触部における電気抵抗が小さいので所要電
圧が低いという利点もある。

これらの利点は陽ｊとしてローラ８用いる場合は更に助
長される。

以下、本発明と実施例によフ具体的に説明をするが、そ
の要旨とこえなｔＡ限）本発明は下記実施例に限定され
るものではない。

実施例／ ピッチ１Ｒｔｒ＃をｌグ００℃で焼成して潜られた糸径
？、ｊμの炭素鐵、′ｆｔｐの６ｏｏｏ本のトウを、第
１図に示す装置（陽極ローラル、ル′及び陰極板コの材
質：黒鉛、長さ／肩）と用いて、次の条ｒドで連続的に
表面処理した。

’、ａｓｉ：を重量％硫酸水溶液 給′Ｉ！檜内溶液：ｊ重量％硫酸水溶液電圧：　！ｒ、
ｔ　Ｖ 電流：　０．！ｒ　Ａ 糸速：ｓｍ１分 得られ次炭素繊維トウは水洗した抜水を紋シ。

直ちに通常のサイジング剤を付着させ乾燥し念。

得られ九炭素繊維のストランド強度及び層間剪断強度を
Ｊｘｓ−ｘ−ｔｂｏ／　Ｋ従い測定し、その結果を第１
表に示す。

比較例／ 実施例／における電解槽を第９図に示す装置（陽極ロー
ラル、６′及び陰極板−の材質：黒鉛、電解槽ｌの長さ
／罵）に変えること以外は実施例／と全く同様にして炭
素繊維の表面処理を行った。得られた炭素繊維のストラ
ンド強度及び層間剪断強度を実施例１と同様に測定し、
その結果を第１表に併記する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる装置の一例の模式的断面図、第
一図は他の例の模式的断面図、第３図は更に他の例の模
式的断面図、第４図は従来装置の模式的断面図である。 ／：電解槽　　　コニ陰極板 Ｊ：給電槽　　　６：陽極ローラ ！＝炭素繊維

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電解質溶液中に炭素繊維トウを浸漬し、該炭素繊
   維を陽極にして電気分解により該炭素繊維の表面処理を
   行う方法において、液体中に設置された陽極に炭素繊維
   トウを張架して接触させることにより、該陽極を介して
   該炭素繊維トウに電流を供給することを特徴とする炭素
   繊維トウの表面電解処理法。
2. （２）陽極がローラであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の方法。
3. （３）陽極を介して炭素繊維トウに電流を供給するため
   の帯域と該炭素繊維トウを電気分解して該炭素繊維トウ
   を構成する各炭素繊維の表面処理をする帯域とを別個に
   設けることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。