JP2003268651A - 耐炎化織物、炭化織物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】形態保持性に優れた耐炎化織物、さらには機械
特性と電気特性に優れた炭化織物およびそれらの効率良
い製造方法を提供すること。 【解決手段】繊維比重１．３５〜１．４５、平均繊維長
１００ｍｍ以上、２５０〜５００ｄｔｅｘの捲縮を有す
る耐炎化紡績糸からなる耐炎化織物。および結晶サイズ
が２０オングストローム以上で、Ｘ線光電子分光法によ
り測定される表面比酸素濃度Ｏ／Ｃが０．０２以上の紡
績炭素繊維からなり、且つ織物目付が６０〜１５０ｇ／
ｍ²であることを特徴とする炭化織物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐炎化織物、該耐
炎化織物を炭化して得られる炭化織物およびそれらの製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】炭素繊維は、その比強度・比弾性率が高
い特徴を生かしてスポーツ用具、航空・宇宙基材等の分
野に適用されてきている。又、近年ではＣＮＧタンク、
フライホイール、風車、タービンブレード、パソコン筐
体等のエネルギー関連基材の形成材料、道路・橋脚等の
構造物基材の補強材料としても使用されつつある。これ
らに使用される炭素繊維の形態としては、用途に応じて
長繊維フィラメントファイバーやチョップドファイバー
等の編み織物、又は紡績糸の織物等がある。この中で、
紡績糸織物は炭素繊維を直接紡績するのは困難なため、
あらかじめ繊維伸度の高い耐炎化繊維を紡績・製織して
から炭化して炭化織物を得るのが一般的である。こうし
た炭化織物はその高い導電性や放熱性から、携帯電話や
パソコン筐体等の電子機器部品への応用が強く求められ
ている。

【０００３】しかしながら、炭化織物製造工程はバッチ
炭化方式が主流であり、バッチ炭化方式では炭化織物の
大量生産が困難であった。このため、連続的に炭化織物
を製造する技術が、これまでに検討されてきたが耐炎化
織物は炭化工程での織物形態保持性が悪く、織物自身に
皺が入ったり、紡績糸自身が切れたりするなどして炭化
織物の品位の悪化、及び炭化織物の機械特性が発現しに
くいという問題があった。

【０００４】この問題に対し、特開平５−２８７６７５
に記載のように耐炎化織物が収縮しないようにピンテン
ター等で定長固定しながら、ネットコンベアー式炉など
で連続的に炭化する方式も取られてきたが、多大な設備
費がかかるという問題があった。また、耐炎化織物の急
激な熱収縮を避けるためには炭化速度を極端に低下せね
ばならないためコスト的に問題がある。

【０００５】さらに、導電性を高めるための処理を行う
と織物としての機械特性が低下するなど、炭化織物の電
気特性と機械特性との両立は困難であった。このように
電気特性と機械特性との両方に優れた炭化織物を効率よ
く得る方法は見いだされていないのが現状であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術が有し
ている問題点を解決するための耐炎化織物、炭化織物お
よびその製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため以下のような手段を採用する。即ち、結晶サ
イズが２０オングストローム以上で、Ｘ線光電子分光法
で測定される表面比酸素濃度Ｏ／Ｃが０．０２以上の紡
績炭素繊維からなり、且つ織物目付が６０〜１５０ｇ／
ｍ² であることを特徴とする炭化織物である。

【０００８】また、耐炎化紡績糸からなる織物を炭化し
てなる炭化織物であって、その結晶サイズが２０オング
ストローム以上で、Ｘ線光電子分光法で測定される比酸
素濃度０／Ｃが０．０２以上の紡績炭素繊維からなりか
つ織物目付が６０〜１５０ｇ／ｍ² であることを特徴と
する炭化織物である。

【０００９】また、本発明の炭化織物の製造方法は前駆
体繊維束を酸化性雰囲気中で、繊維比重が１．３５〜
１．４５になるまで耐炎化し、倦縮を付与後、平均繊維
長が１００ｍｍ以上で牽切し、これを２５０〜５００ｄ
ｔｅｘの紡績糸に加工して製織をおこない、耐炎化織物
として、これを最高雰囲気温度が１７００℃以上の不活
性雰囲気中で炭化処理し、次いで表面電解酸化処理する
ことを特徴とするものである。さらに好ましい態様とし
て、炭化織物をあらかじめ電解質水溶液に含浸してか
ら、表面電解酸化処理することを含む。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明者らは、前記課題を解決す
べく鋭意検討を重ねた結果、機械特性、及び電気特性に
優れた炭化織物を提供するに至った。

【００１１】それは、結晶サイズが２０オングストロー
ム以上で、Ｘ線光電子分光法で測定される表面比酸素濃
度Ｏ／Ｃが０．０２以上の紡績炭素繊維からなり、且つ
織物目付が６０〜１５０ｇ／ｍ²であることを特徴とす
る炭化織物である。尚、炭化織物を構成する炭素繊維が
紡績糸である理由は、紡績糸織物である特性上、複雑な
形状のものに沿いやすく、補強材や電子機器部品等の多
様な用途において最適なためである。

【００１２】織り形態は特に限定されず、平織り、朱子
織り、綾織り等、使用する部位や用途に応じて、適宜の
組織のものを自由に選択して使用することができる。な
かでも平織りが好ましい。繊維の屈曲部の少ない朱子織
り・綾織りは機械特性の点では有効だが、目ずれを起こ
しやすいので取り扱い時は注意が必要な場合がある。
尚、本発明の炭化織物は２軸以上の多軸織物も含むもの
である。形態保持性や機械特性の観点からは２軸の織物
が好ましい。

【００１３】炭化織物の目付は６０〜１５０ｇ／ｍ²で
あることが求められるが、６０ｇ／ｍ²未満であると目
ずれを起こしやすいので、取り扱い時に炭化織物を傷め
やすい。また１５０ｇ／ｍ²を越えると表面電解酸化処
理するに際し、電解液が浸透しにくい場合がある。好ま
しくは８０〜１２０ｇ／ｍ²、さらに好ましくは８０〜
１００ｇ／ｍ²である。

【００１４】本発明の炭化織物は、例えば以下のように
耐炎化紡績糸からなる織物を炭化することにより好適に
製造される。この耐炎化紡績糸からなる織物（以下、耐
炎化織物）の耐炎化繊維としては、繊維比重が１．３５
〜１．４５のものが好ましく用いられる。耐炎化繊維の
比重をかかる範囲とすることで、得られる耐炎化織物の
耐熱性や形態保持性を改善するのみならず、後の炭化工
程における熱収縮を低く押さえることができるので、効
率よく連続で炭化織物を得ることができる。

【００１５】このような耐炎化繊維は前駆体繊維を酸化
処理（耐炎化処理）することにより得ることができる。

【００１６】本発明に用いる前駆体繊維としては、ポリ
アクリロニトリル、レーヨン、リグニン、ポリビニルア
ルコール、ポリアセチレン、ピッチなどを原料とする各
種前駆体繊維が挙げられるが、特にこれらに限定するも
のではない。高強度という点では、ポリアクリロニトリ
ルを原料としたアクリル系前駆体繊維が好ましく用いら
れる。

【００１７】尚、アクリル系前駆体繊維の共重合体組成
としては特に限定されるものではないが、アクリルニト
リル（以下、ＡＮと略記）を好ましくは９０重量％以
上、さらに好ましくは９５重量％以上含有するものがよ
い。ＡＮと共重合するコモノマーとしては、アクリル
酸、イタコン酸等の有機酸、若しくはそれらの有機酸の
メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、
ブチルエステル、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、ま
たはアリルスルホン酸、メタリルスルホン酸等の有機
酸、若しくはそれら有機酸の金属塩等が挙げられる。

【００１８】アクリル共重合体は、乳化重合、塊状重合
あるいは溶液重合等の種々の方法によって重合すること
ができ、紡糸原液はジメチルアセチアミド、ジメチルス
ルホキシド、ジメチルホルムアミド、硝酸あるいはロダ
ンソーダー水溶液等により調整することができる。なお
紡糸原液中のＡＮ共重合体の濃度は、好ましくは１３〜
３０重量％、より好ましくは１５〜２５重量％である。

【００１９】紡糸方法としては、特に限定されないが、
例えば紡糸原液を口金から一旦空気中に押しだし、溶媒
と水から成る凝固浴中に紡出する乾湿式紡糸法、紡糸原
液を凝固浴中の口金から直接紡出する湿式紡糸法、乾式
紡糸法、及び溶融紡糸法などを用いることができる。

【００２０】紡糸後の凝固糸を水洗、延伸、乾燥、及び
油剤付与などの製糸工程を経てアクリル系前駆体繊維を
得ることができる。油剤等を付与することは構成単繊維
間での接着を抑止するために好ましい。その後、乾燥緻
密化し、必要に応じて加圧スチーム等の熱媒中で延伸し
て、アクリル系前駆体繊維束を得る。このとき、繊維束
に単糸間接着がなく緻密性が高いことが好ましい。

【００２１】前駆体繊維束はフィラメント数１０００〜
４８０００が好ましく、さらには６０００〜２４０００
が好ましい。

【００２２】前駆体繊維束を酸化（耐炎化）するにあた
り、空気雰囲気中で処理することが好ましく、処理温度
は２００〜３００℃が好ましい。ローラーを介す等の好
ましい方法で、必要に応じて延伸しながら耐炎化処理し
てもよい。このようにして得た耐炎化繊維は繊維比重が
１．３５〜１．４５であることが好ましい。ここで該耐
炎化繊維の繊維比重が１．３５未満だと、炭化工程での
耐炎化織物の熱収縮が大きく、得られる炭化織物の品位
及び機械特性が十分でない場合がある。本発明の効果を
奏するには該繊維比重が１．４５あれば充分である。

【００２３】この後、該耐炎化繊維束に油剤を付与し、
倦縮加工を施すことが好ましい。倦縮加工を施すことに
より、製織に好適な耐炎化紡績糸を得ることができる。
ここで倦縮数・倦縮度について特に制限はないが、耐炎
化繊維束の倦縮を施した部分が挫屈し、糸切れを起こさ
ないことが好ましい。しかしながら、耐炎化繊維束への
倦縮加工が弱すぎると、この後の紡績工程において繊維
同士の交絡が困難となる場合がある。よって、耐炎化繊
維束の倦縮数については、３〜５個／ｃｍ、倦縮度は５
〜１５％が好ましい態様である。

【００２４】この後、倦縮加工耐炎化繊維束を、平均繊
維長が１００ｍｍ以上で牽切することが好ましい。ここ
で、平均繊維長とは牽切された耐炎糸束をランダムに１
００本サンプリング、目視で繊維長を測定した平均であ
る。牽切された耐炎糸束の平均繊維長が１００ｍｍ未満
だと、紡績工程での繊維の脱落が大きく、得られる紡績
糸の収率が低い。また平均繊維長はさらに好ましくは１
２０ｍｍ以上であり、１５０ｍｍあれば十分である。

【００２５】次いで、該耐炎化繊維を２５０〜５００ｄ
ｔｅｘの紡績糸に加工することが好ましい。ここで２５
０ｄｔｅｘ未満の紡績糸では、製織工程での擦過により
糸切れを起こし易く、５００ｄｔｅｘ以上の紡績糸では
必要な導電性を得るための熱処理を行うのが困難であっ
たり、炭化織物を表面電解酸化処理するに際し、電解液
が浸透しにくいことがあるため、機械特性と電気特性の
両立が十分でないことがある。好ましくは３３０〜２５
０ｄｔｅｘの紡績糸である。

【００２６】次に該紡績糸を製織して織物とする。この
とき織物自身に皺や目ずれ等の欠陥がないように製織す
る必要がある。耐炎化織物を使用する際に欠点となるば
かりでなく、該耐炎化織物を炭化処理して炭化織物とす
る場合に織物の収縮時やローラーとの擦過で欠陥が助長
されて、機械特性の低下に繋がるからである。尚、織り
方法としては特に限定されず平織り・朱子織り・綾織り
などを用いることができる。機械特性の点から平織りが
最も好ましい。織り機としてはシャトル織機、レピア織
機などを用いることができ、中でもレピア織機で製織す
ることが品位面で好ましい。

【００２７】また、耐炎化織物の目付は６０〜１５０ｇ
／ｍ² であることが求められる。６０ｇ／ｍ² 未満で
あると目ずれを起こしやすく、皺が入るなど織物を傷め
やすいので、連続炭化工程において炭化織物を得ること
が困難となる。１５０ｇ／ｍ ²を越えると表面電解酸化
処理するに際し、炭化織物に電解液が浸透しにくい場合
があり、必要な織物強度を持つ炭化織物を得るのが困難
となる。好ましくは８０〜１２０ｇ／ｍ²、さらに好ま
しくは８０〜１００ｇ／ｍ²である。

【００２８】本発明の炭化織物を構成する紡績炭素繊維
は結晶サイズが２０オングストローム以上であることが
重要である。結晶サイズは導電性の指標であり、結晶サ
イズが大きいほど高い導電性を示す。２０オングストロ
ーム未満では炭化織物の電気抵抗が低くなりすぎる場合
がある。一方、結晶サイズが大きくなるほどに炭素繊維
の機械特性が低下する傾向にあるため、結晶サイズは３
０オングストローム以下であることが好ましい。

【００２９】本発明の炭化織物は前記耐炎化織物を適宜
熱処理し炭化することにより得られる。炭化処理に先立
ち、前炭化処理を行うことは優れた機械特性の発現とい
う点で好ましい。前炭化処理とは耐炎化織物を最高温度
が４００℃〜１０００℃の不活性ガス雰囲気中で熱処理
することであり、好ましくは６００〜１０００℃で処理
することが好ましい。また不活性ガスとしては窒素、ア
ルゴンなどが挙げられる。中でも窒素は安価なためコス
ト的に好ましい。

【００３０】前炭化工程において、ローラー等をを介し
ながら必要に応じて延伸しながら前炭化処理することが
より好ましい。

【００３１】また、炭化処理は最高雰囲気温度が１７０
０℃以上の不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
より好ましくは１７００〜２０００℃であり、特に好ま
しくは１９００〜２０００℃である。このとき、最高雰
囲気温度が１７００℃未満だと炭化織物を構成する炭素
繊維の結晶サイズが２０オングストローム未満となるた
め、炭化織物の導電性が十分でない場合がある。炭化処
理温度が高くなるほど結晶サイズは大きくなり、より完
全な炭素の結晶体へと近づき、高い導電性を示す。炭化
処理の最高雰囲気温度は１７００℃以上であれば炭化織
物の電気特性に問題はないが、結晶サイズが大きくなる
ほどに炭素繊維の機械特性が低下する傾向にあるため、
上限は２０００℃を越えないことが好ましい。また、不
活性ガスとしては窒素、アルゴンなどが挙げられる。中
でもコストの点から窒素が好ましい。尚、必要に応じて
延伸しながら炭化処理することが好ましく、この場合、
ローラーを介するなど織物形態に応じた方法で延伸する
ことができる。

【００３２】また本発明の炭化織物はこれを構成する紡
績炭素繊維のＸ線光電子分光法で測定される表面比酸素
濃度Ｏ／Ｃが０．０２以上であることが重要である。本
発明者らはＯ／Ｃが０．０２以上であることにより他の
特性を低下させることなく織物の機械特性向上に驚くべ
き効果があること見いだしたものである。これは炭化織
物の表面酸化処理などにより、繊維表面が酸化され、摩
擦係数が上がるために、織物の目ずれや紡績炭素繊維自
身の素抜けといった現象を起こしにくいためではないか
と推察する。よって、Ｏ／Ｃは０．０２以上であること
が求められるが、０．０２〜０．２０であることがより
好ましい。但し、過剰に酸化処理をおこなうと逆に繊維
自身の強度を低下させることがあるので、Ｏ／Ｃは０．
２０を越えないことが好ましい。

【００３３】炭化織物を構成する炭素繊維の表面比酸素
濃度Ｏ／Ｃを上述の特定な範囲のものとするためには、
前記炭化織物の炭素繊維表面を何らかの処理により改質
する方法を採用することができる。

【００３４】かかる炭素繊維表面の改質、とりわけＯ／
Ｃを高めるための手段としてはその炭化織物を電解酸化
処理する方法が好ましく用いられる。例えば繊維表面を
酸性水溶液、若しくはアルカリ性水溶液で電解処理する
方法が挙げられるが、これは炭化織物を酸・アルカリ等
の電解質を溶解させた水溶液に直流電流を通じたとき
に、陽極側で起こる酸化反応を利用するものである。

【００３５】かかる電解処理手段におけるアルカリ性の
電解液に溶存させる電解質の具体例としては、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウムなどの水酸化物、アンモニ
ア、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどの無機塩
類、酢酸ナトリウム、安息香酸ナトリウムなどの有機塩
類、さらにこれらのカリウム塩、バリウム塩又は他の金
属塩、及びアンモニウム塩、水酸化テトラエチルアンモ
ニウム又はヒドラジンなどの有機化合物が好ましく使用
されるが、樹脂の硬化に対する障害をなくす観点から、
アルカリ金属を含有しないもの、つまり炭酸アンモニウ
ム、炭酸水素アンモニウム、水酸化テトラアルキルアン
モニウム類がより好ましく使用される。

【００３６】なお、酸で電解処理する方法を採用したい
場合には、電解質として、硫酸、硝酸などの無機酸、酢
酸、酪酸などの有機酸、硫酸アンモニウム、硫酸水素ア
ンモニウムなどの塩を使用することができる。

【００３７】また、かかる電解処理において、通電する
電気量は、炭素繊維の炭化度に応じて最適化することが
できる。すなわち、かかる電気量としては、好ましくは
３〜５００クーロン／ｇ（ｇ：炭素繊維の重量）、さら
に好ましくは５〜２００クーロン／ｇの範囲とする条件
が、表層の結晶性の低下を適度に抑える観点から好まし
く採用される。

【００３８】さらに好適には、炭化織物をあらかじめ電
解液に含浸してから表面電解酸化処理すると、繊維内部
まで電解液が浸透され易く、均一な処理をおこなうこと
ができる。電解液への含浸時間は特に制限はないが、２
〜１０秒程度が好ましい。また、電解液への含浸方法は
ローラーを介しながらおこなうのが好ましい。

【００３９】かかる電解処理の後、織物を水洗及び乾燥
するのが良い。乾燥に際しては、温度が高過ぎると、炭
化織物を構成する炭素繊維の最表面に存在する官能基が
熱分解により消失しやすいため、乾燥温度はできる限り
低くするのが望ましく、好ましくは２５０℃以下、さら
に好ましくは２２０℃以下で乾燥するのがよい。

【００４０】ここで、本発明でいう炭素繊維表面の表面
比酸素濃度Ｏ／Ｃは、次の手順に従ってＸ線光電子分光
法により求めることができる。

【００４１】先ず、炭化織物を構成する炭素繊維を塩化
メチレン、メチルエチルケトン、アセトン、エタノール
などの溶媒で洗浄し、蒸留水で洗い流し、必要に応じて
超音波洗浄するなどしてサイジング剤などを除去後、適
当な長さにカットしてステンレス製の試料支持台上に拡
げて並べた後、下記条件にて測定できるものである。ま
た、本発明の炭化織物が中間基材に使用されている場合
は、塩化メチレン、メチルエチルケトン、アセトン、エ
タノールなどの溶媒で樹脂を除去して炭素繊維を取り出
し同様の方法で測定できるものである。

【００４２】・光電子脱出角度：３５度 ・Ｘ線源：ＡｌＫα１，２ ・試料チャンバー内真空度：１×１０−８Ｔｏｒｒ 尚、測定時の帯電に伴うピークの補正は、Ｃ１Ｓの主ピ
ークの結合エネルギー値Ｂ．Ｅ．を２８４．６ｅＶに合
わせることで実施できる。

【００４３】次いで、Ｃ１ｓピーク面積［Ｃ１ｓ］は、
２８２〜２９６ｅＶの範囲で直線のベースラインを引く
ことにより求め、Ｏ１ｓピーク面積［Ｏ１ｓ］は、５２
８〜５４０ｅＶの範囲で直線のベースラインを引くこと
により求めることができる。

【００４４】表面比酸素濃度Ｏ／Ｃは、上記Ｏ１ｓピー
ク面積［Ｏ１ｓ］、Ｃ１ｓピーク面積［Ｃ１ｓ］の比、
及び装置固有の感度補正値より、次式により求める。

【００４５】Ｏ／Ｃ＝（［Ｏ１ｓ］／［Ｃ１ｓ］）／
（感度補正値） 本発明の耐炎化織物は熱収縮挙動・機械特性、及び取り
扱い性・表面平滑性等の特性に優れる。このような特性
のため、電極基材原料の他、高熱作業用資材、特殊作業
服、安全保護具などの産業用途に用いられ、溶接現場、
工事現場な火花が発生する場所で利用されるスパッタシ
ート類としても使用できる。

【００４６】また本発明の耐炎化織物は炭化処理時の収
縮挙動が抑制され、品位に優れ、形態保持性も良いた
め、これを炭化処理することにより機械特性・電気特
性、及び排水性・気体透過性等に優れた炭化織物を得る
ことができる。

【００４７】本発明の炭化織物は上記特性に優れるため
携帯電話・パソコン筐体等の電子機器部品・燃料電池用
の電極基材、及び加熱ヒーターなどの用途に好適に用い
られる。

【００４８】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。尚、実施例の特性値は、次に示す方法で測定した
ものである。 ＜耐炎化繊維比重測定法＞測定試料とする耐炎化繊維
を、空気中で１２０℃×２ｈｒ絶乾後、空気中での耐炎
化繊維重量、およびサーモＳ３００（登録商標、新日鐵
化学社製、ビフェニルとジフェニルエーテルの混合物）
液中での耐炎化繊維重量を測定し、下記式により比重を
求めた。

【００４９】比重＝空気中耐炎化繊維重量÷（空気中耐
炎化繊維重量−液中耐炎化繊維重量）×液比重 ＜炭化織物の電気抵抗測定方法＞幅５０ｍｍ、長さ２０
０ｍｍ、厚み１．５ｍｍの平滑表面を有するガラス状炭
素板に幅５０ｍｍ、長さ２００ｍｍ、厚み０．１ｍｍの
銅箔を重ねたものを２枚用意した。これを試験電極と呼
ぶ。２枚の試験電極をガラス状炭素板同士を向かい合わ
せて中央部で直交するように重ねた。炭化織物を面積Ｓ
（ｃｍ²）にカットして、炭化織物の面積に対して０．
９８ＭＰａの圧力となるよう加圧した。２枚の試験電極
の一端に電流用の端子を設け、他端に電圧用の端子を設
けた。電流用の端子を用いて２枚の試験電極の間に１Ａ
の電流を流した。電圧用端子間の電圧Ｖ（Ｖ）を測定
し、下記式により抵抗Ｒ（ｍΩｃｍ²）を算出した。

【００５０】Ｒ＝１０００Ｖ・Ｓ Ｒ：抵抗（ｍΩｃｍ²） Ｖ：電圧（Ｖ） Ｓ：炭化織物の面積（ｃｍ²） ＜広角Ｘ線回折による炭素繊維網面の結晶サイズＬｃ＞ Ａ．測定試料の作成 試料とする炭素繊維を適当な長さに切り出し、金型とコ
ロジオン・アルコール溶液を用いて固め、角柱を作り測
定試料とした。 Ｂ．測定条件 Ｘ線源：ＣｕＫα（Ｎｉフィルター使用） 出力：４０ｋＶ、２０ｍＡ Ｃ．結晶サイズＬｃの測定 透過法により得られた面指数（００２）のピークの半値
幅から、次のScherrerの式を用いて計算した。

【００５１】Ｌｃ（ｈｋｌ）＝Ｋλ／β₀ｃｏｓθ_B ここで、 Ｌｃ（ｈｋｌ）：微結晶の（ｈｋｌ）面に垂直な方向の
平均の大きさ Ｋ：１．０、λ：Ｘ線の波長、β₀：（β_E ²−β₁ ²）^1/2 β_E：見かけの半値幅（測定値）、β₁：１．０５×１０
^-2ｒａｄ． θ_B：ブラッグ角 である。 ＜炭素繊維表面の表面比酸素濃度＞表面比酸素濃度Ｏ／
Ｃは次の手順に従ってＸ線光電子分光法により求めた。

【００５２】まず測定する炭素繊維を、濃硫酸で１回、
蒸留水で１０回洗浄、乾燥することでサイジング剤など
を除去後、適当な長さにカットしてステンレス製の試料
支持台上に拡げて並べた後、下記条件にて測定した。 ・光電子脱出角度：３５度 ・Ｘ線源：ＡｌＫα１，２ ・試料チャンバー内真空度：１×１０^-8Ｔｏｒｒ 次に測定時の帯電に伴うピークの補正のため、Ｃ１Ｓの
主ピークの結合エネルギー値Ｂ．Ｅ．を２８４．６ｅＶ
に合わせた。

【００５３】次いで、Ｃ１ｓピーク面積［Ｃ１ｓ］は、
２８２〜２９６ｅＶの範囲で直線のベースラインを引く
ことにより求め、Ｏ１ｓピーク面積［Ｏ１ｓ］は、５２
８〜５４０ｅＶの範囲で直線のベースラインを引くこと
により求めた。表面比酸素濃度Ｏ／Ｃは、上記Ｏ１ｓピ
ーク面積［Ｏ１ｓ］、Ｃ１ｓピーク面積［Ｃ１ｓ］の
比、及び装置固有の感度補正値より、次式により求め
た。なお、本発明では島津製作所（株）製ＥＳＣＡ−７
５０を用い、上記装置固有の感度補正値は２．８５とし
た。

【００５４】Ｏ／Ｃ＝（［Ｏ１ｓ］／［Ｃ１ｓ］）／
（感度補正値） ＜炭化織物の収縮率＞耐炎化織物を長さ２０ｃｍ・幅１
０ｃｍにカットし、ダミーの炭化織物（縦３０ｃｍ×横
１０ｃｍ）に乗せ、耐炎化紡績糸で片方のみをダミーの
炭化織物に軽く縫いつけた。その後、ＣＦをダミーの炭
化織物の端に結わえて下記条件にて前炭・炭化処理を行
い、目視で縦・横の織物長さを測定し、収縮率を求め
た。

【００５５】前炭化炉最高雰囲気温度：６５０℃ 炭化炉最高雰囲気温度：１９５０℃ 糸速：１．０ｍ／分 ＜炭化織物の織物強度＞炭化織物を長さ１００ｍｍ・幅
１０ｍｍにカットし、テンシロン（登録商標）試験機を
用い、下記条件にて測定した。

【００５６】クロスヘッドスピード：５ｍｍ／分 ロードセル：５ｋｇｆ エアーチャック圧：５〜７ｋｇｆ／ｃｍ² 尚、各実施例、比較例では以下の前駆体繊維束を共通し
て用いた。 ＜前駆体繊維束の製造方法＞アクリロニトリル９９．８
ｍｏｌ％とイタコン酸０．２ｍｏｌ％からなる共重合体
を紡糸原液として用い、乾湿式紡糸法により単糸繊度
１．１ｄｔｅｘ、フィラメント数１２０００のアクリル
系前駆体繊維束を得た。紡糸後の前駆体繊維には１重量
％の油剤を付着した。 （実施例１）前駆体繊維束をローラーを介し、連続的に
最高温度が２３０℃の空気雰囲気中で、延伸倍率を１．
０として耐炎化をおこなった。該繊維束を１１０ｍｍに
牽切して、２５０ｄｔｅｘの紡績糸とし織物目付が１８
０ｇ／ｍ²の耐炎化織物を製織した。これを窒素雰囲気
中、最高温度が６５０℃の前炭化炉、及び窒素雰囲気
中、最高温度が１９５０℃の炭化炉において、ローラー
を介しながら、延伸倍率を０．９７として耐炎化織物を
炭化し、織物目付が９１ｇ／ｍ²の炭化織物を得た。結
果は表１に記載の通り、皺の少ない優れた品位を有する
炭化織物を得た。 （実施例２）前駆体繊維束をローラーを介し、連続的に
最高温度が２５５℃の空気雰囲気中で、延伸倍率を１．
０として耐炎化をおこなった。該繊維束を１１０ｍｍに
牽切して、２５０ｄｔｅｘの紡績糸とし織物目付が１７
０ｇ／ｍ²の耐炎化織物を製織した。これを窒素雰囲気
中、最高温度が６５０℃の前炭化炉、及び窒素雰囲気
中、最高温度が１９５０℃の炭化炉において、ローラー
を介しながら、延伸倍率を０．９７として耐炎化織物を
炭化し、織物目付が１１２ｇ／ｍ²の炭化織物を得た。
結果は表１に記載の通り、炭化工程での織物収縮挙動が
実施例１よりも抑制され、特に優れた品位を有する炭化
織物を得た。 （実施例３）前駆体繊維束をローラーを介し、連続的に
最高温度が２７０℃の空気雰囲気中で、延伸倍率を１．
０として耐炎化をおこなった。該繊維束を１１０ｍｍに
牽切して、５００ｄｔｅｘの紡績糸とし織物目付が１５
０ｇ／ｍ²の耐炎化織物を製織した。これを窒素雰囲気
中、最高温度が６５０℃の前炭化炉、及び窒素雰囲気
中、最高温度が１９５０℃の炭化炉において、ローラー
を介しながら、延伸倍率を０．９７として耐炎化織物を
炭化し、織物目付が１０８ｇ／ｍ²の炭化織物を得た。
結果は表１に記載の通り、炭化工程での収縮挙動が大き
く抑制され、最も優れた品位を有することが可能となっ
た。 （比較例１）前駆体繊維束をローラーを介し、連続的に
最高温度が２１０℃の空気雰囲気中で、延伸倍率を１．
０として耐炎化をおこなった。該繊維束を１１０ｍｍに
牽切して、２５０ｄｔｅｘの紡績糸とし織物目付が２４
０ｇ／ｍ²の耐炎化織物を製織した。これを窒素雰囲気
中、最高温度が６５０℃の前炭化炉、及び窒素雰囲気
中、最高温度が１９５０℃の炭化炉において、ローラー
を介しながら、延伸倍率を０．９７として耐炎化織物を
炭化し、織物目付が１２３ｇ／ｍ²の炭化織物を得た。
結果は表１に記載の通り、炭化収縮挙動が最も大きくな
り、皺や目ずれが多く確認され品位が大きく低下するこ
ととなった。 （比較例２）前駆体繊維束をローラーを介し、連続的に
最高温度が２５５℃の空気雰囲気中で、延伸倍率を１．
０として耐炎化をおこなった。該繊維束を１１０ｍｍに
牽切して、１７０ｄｔｅｘの紡績糸とし織物目付が９０
ｇ／ｍ²の耐炎化織物を製織した。これを窒素雰囲気
中、最高温度が６５０℃の前炭化炉、及び窒素雰囲気
中、最高温度が１６５０℃の炭化炉において、ローラー
を介しながら、延伸倍率を０．９７として耐炎化織物を
炭化し、織物目付が６６ｇ／ｍ²の炭化織物を得た。結
果は表１に記載の通り、目ずれや糸切れが多発し満足な
品位を得ることができなかった。 （比較例３）前駆体繊維束をローラーを介し、連続的に
最高温度が２７０℃の空気雰囲気中で、延伸倍率を１．
０として耐炎化をおこなった。該繊維束を９０ｍｍに牽
切してたが、交絡不良のため紡績加工することができな
かった。 （実施例４）実施例３の耐炎化織物を窒素雰囲気中、最
高温度が６５０℃の前炭化炉、及び窒素雰囲気中、最高
温度が１９５０℃の炭化炉において、ローラーを介しな
がら、延伸倍率を０．９７として耐炎化織物を炭化し、
その後硫酸を電解質とした水溶液を電気伝導度が１８〜
２０ｍｓになるよう調整し、炭化織物に与える電気量が
３ｃ／ｇとなるよう電解液に通電し、炭化織物に表面電
解酸化処理を施した。結果は表２に記載の通り、機械・
電気特性が良好な炭化織物を得た。 （実施例５）耐炎化織物実施例３の耐炎化織物を窒素雰
囲気中、最高温度が６５０℃の前炭化炉、及び窒素雰囲
気中、最高温度が１９５０℃の炭化炉において、ローラ
ーを介しながら、延伸倍率を０．９７として耐炎化織物
を炭化し、その後重炭酸アンモニウム硫酸を電解質とし
た水溶液を電気伝導度が１８〜２０ｍｓになるよう調整
し、炭化織物に与える電気量が３ｃ／ｇとなるよう電解
液に通電し、炭化織物に表面電解酸化処理を施した。結
果は表２に記載の通り、機械・電気特性が良好な炭化織
物を得た。 （比較例４）耐炎化織物実施例３の耐炎化織物を窒素雰
囲気中、最高温度が６５０℃の前炭化炉、及び窒素雰囲
気中、最高温度が１６５０℃の炭化炉において、ローラ
ーを介しながら、延伸倍率を０．９７として耐炎化織物
を炭化し、その後硫酸を電解質とした水溶液を電気伝導
度が１８〜２０ｍｓになるよう調整し、炭化織物に与え
る電気量が１ｃ／ｇとなるよう電解液に通電し、炭化織
物に表面電解酸化処理を施した。結果は表２に記載の通
り、機械・電気特性共に満足な結果を得ることができな
かった。 （比較例５）耐炎化織物実施例３の耐炎化織物を窒素雰
囲気中、最高温度が６５０℃の前炭化炉、及び窒素雰囲
気中、最高温度が１６５０℃の炭化炉において、ローラ
ーを介しながら、延伸倍率を０．９７として耐炎化織物
を炭化し、その後重炭酸アンモニウムを電解質とした水
溶液を電気伝導度が１８〜２０ｍｓになるよう調整し、
炭化織物に与える電気量が１ｃ／ｇとなるよう電解液に
通電し、炭化織物に表面電解酸化処理を施した。結果は
表２に記載の通り、機械・電気特性共に満足な結果を得
ることができなかった。

【００５７】

【表１】

【００５８】

【表２】

【００５９】

【発明の効果】本発明の耐炎化織物は形態保持性、取り
扱い性、耐熱性に優れる。さらに該耐炎化織物は高熱化
における熱収縮率が小さく、炭化織物を効率よく得るの
に適している。また本発明の炭化織物は、優れた電気特
性と機械特性を有し、携帯電話やパソコン筐体等の電子
機器部品、燃料電池用の電極基材等に有効に活用するこ
とができる。さらに、本発明の製造方法は前記効果を持
つ耐炎化織物および炭化織物を効率よく得ることができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4L031 AA27 AB32 BA11 BA12 BA13 BA14 CA02 CB10 DA21 4L036 MA04 MA33 MA35 PA21 PA36 RA04 4L037 AT02 CS02 CS03 FA01 FA02 FA15 PA55 PA65 UA04 4L048 AA05 AA16 AA46 AA47 AA49 AA53 AB01 AC09 AC10 AC14 CA01 CA02 CA05 CA06 DA24 DA41

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】結晶サイズが２０オングストローム以上
   で、Ｘ線光電子分光法により測定される表面比酸素濃度
   Ｏ／Ｃが０．０２以上の紡績炭素繊維からなり、且つ織
   物目付が６０〜１５０ｇ／ｍ²であることを特徴とする
   炭化織物。
2. 【請求項２】耐炎化紡績糸からなる織物を炭化してなる
   炭化織物であって、その結晶サイズが２０オングストロ
   ーム以上で、Ｘ線光電子分光法により測定される表面比
   酸素濃度Ｏ／Ｃが０．０２以上で、かつ織物目付が６０
   〜１５０ｇ／ｍ²であることを特徴とする炭化織物。
3. 【請求項３】繊維比重１．３５〜１．４５、平均繊維長
   １００ｍｍ以上、２５０〜５００ｄｔｅｘの捲縮を有す
   る耐炎化紡績糸からなる耐炎化織物。
4. 【請求項４】前駆体繊維束を酸化性雰囲気中で、繊維比
   重が１．３５〜１．４５になるまで加熱処理し、捲縮を
   付与後、平均繊維長を１００ｍｍ以上で牽切し、これを
   ２５０〜５００ｄｔｅｘの紡績糸に加工して製織をおこ
   ない織物とする耐炎化織物の製造方法。
5. 【請求項５】請求項３記載の耐炎化織物を、１７００℃
   以上の不活性雰囲気中で炭化処理し、次いで表面電解酸
   化処理することを特徴とする炭化織物の製造方法。
6. 【請求項６】炭化織物を表面電解酸化処理するに際し、
   あらかじめ電解質水溶液を含浸してから、表面電解酸化
   処理することを特徴とする請求項５に記載の炭化織物の
   製造方法。