JP2008069473A - 炭素繊維複合体 - Google Patents

Abstract

【課題】
海洋や湖、川の水底に設置されて、魚類の産卵藻場にしたり、水質浄化をしたりする。
藻や微生物の付着装置について、炭素繊維の長い毛羽が多数出たロープがあると低価格で装置
の設置が可能となり、人間の生活を豊かにする環境を提供する。
【解決手段】
炭素繊維のフイラメントヤーンと異素材を組合せ合撚した複合糸で、供給する糸の張力、撚
数、供給角度、速度の条件の組合せで炭素繊維側のみが切断され毛羽立する複合糸が出来る。
水中藻場、水質浄化が出来、この他、空中の物体の静電気帯電を下げる事が出来る、
【選択図】 図１

Description

本発明は炭素繊維のフイラメントヤーンと異素材系（天然繊維、合成繊維、紡績糸又はフイラメントヤーン）を組合せ合撚した複合糸で、供給する数種類の糸の張力、撚数、供給角度、速度の条件の組合せで、炭素繊維側のみが切断され毛羽立する複合糸を製造することである。

炭素繊維はその特性上、色々な分野で優れた用途開発が進んでいる。即ち「１」軽量。強度特性から、航空機、自動車、スポーツ用具、建築、土木分野、「２」微生物増殖機能から人口藻場、水質浄化設備、テトラポット安定化、「３」導電性能から静電気中和材料、面発熱体材料などに使用されている。

本発明により出来た炭素繊維複合糸（ロープ）はこれらの用途の中で水中藻場、水質浄化、と静電気中和に大変有効に使はれる。この炭素繊維複合体とその製造方法に関するものである。

炭素繊維に水中微生物、海洋性植物が集団付着する。炭素繊維の切断面があるとそれがアンテナとなり、静電気中和現象により空気中の物体の静電気帯電を下がる事が各分野で研究発表、
実用化されている。
「カーボンフアイバー方式浄化実験」 琵琶湖淀川水質浄化共同実験センター成果発表会 出倉ら ３名 「炭素繊維への微生物固着現象を利用した水質浄化」 第１１回複合材料セミナー 小島 昭 「水処理生物飼育における炭素繊維の活用実施例」 第１６回複合材料セミナー 梅津 剛 「炭素繊維を用いた養魚、水陸性小生物の飼育について」 平成１２年度前橋工大公開講座 梅津 剛 「炭素繊維含有ポリエチレンを用いた人口藻場の機能」 東海大レポート 林 丈ら５名 「ニューフロンティア繊維の世界」 日刊工業新聞社 梶原、本宮ら 「ソルデイオンの静電気中和機構とその応用」 月刊コンバーテック １９９１年1月 大石 高

本発明者らは長年種々の研究の結果、自然海草に近い表面状態を早期に形成する葉状体を比較的廉価に製造する方法を発明した。また、この発明品は炭素繊維の毛羽が多数出ている糸状材料により、個々の炭素繊維の先端がアンテナとなり空気中のイオンを集めて空気中の静電気帯電物体の静電気を中和して帯電を低減させる事を発見した。

本発明の目的は「１」炭素繊維が水中に存在すると生物親和性で次の効果があることから経済的にその実用的な装置を作る材料を供給することにある。
（１） 透明度の向上
（２） 浮遊物の濁り除去
（３） 活性汚泥の付着
（４） さまざまな水中生物の産卵床となる
（５） 水中生物の隠れ家、稚魚の餌場
（６） 海底土砂の流出防止

「２」炭素繊維の毛羽が空気中に存在する事により静電気中和現象による空気中の静電気帯電を防ぎ障害防止に役立てる事にある。

本発明によれば、水底に設置して魚類の産卵に利用する基盤や微生物を付着させて引き揚げて水質を浄化する設備の部品として使用する好適な材料である。また静電気中和材料としても好適である。

本発明の炭素繊維複合体を製造するには、先ず下ヨリとして炭素繊維フイラメントヤーン１本と組合せる異素材１本を撚合せる。炭素繊維の伸度はひくいので、撚糸機の張力で、伸
度の低い炭素繊維が先に切断されながら巻取られる。但し、炭素繊維の長さ方向の大部分は糸の中に存在するので毛羽は絶対に抜け落ちない。

本発明の目的は「１」海洋又は湖沼、川の水底に設置される産卵用海藻付着装置においてこの炭素繊維複合体の表面と毛羽に炭素繊維の生物的機能を応用して、水中の海洋植物や、水中の微生物を固着させることにある。
「２」炭素繊維の導電性能から、毛羽の先端がアンテナとなり空気中に存在する物体や人体の静電気を中和して、帯電を減衰する事にある。

本発明によれば、水底に設置して魚類の産卵に利用する基盤や、微生物を付着させて、それを引き揚げて水質を浄化する。器具は炭素繊維の毛羽が良く出たロープを作る必要がある
その手段として炭素繊維と複合する異素材の伸度特性の差を応用する。即ち下ヨリの時、炭素繊維と異素材を引揃えて張力をかけ、炭素繊維の張力値（３〜８％）より少し高い張力をかけて、撚糸をする。また、供給する角度を大きく、速度を早くすると良く毛羽は出る。
炭素繊維はプラスチック、ジュラルミンと複合すると軽量で強くなる。
代表的な繊維の特性を表―１に示す。
表―１

（繊維技術データ集、日本紡績協会より）

本発明によって製造された炭素繊維複合体である炭素繊維の毛羽のあるロープで編成した
人口藻場を海底に展開すると優れた海洋生物増殖機能を発揮し、魚の産卵集合が、従来の綿、
麻、合繊のものに比べ倍増した。特に、小規模の湖沼、川での実施には、取扱い易くて好適であった。

また、地上での物体、人体の静電気の帯電はフイルム、織物、紙の生産加工工程でトラブルの原因、高速化の障害となり、人体では電撃ショック、疲労、血糖値上昇の原因となった。これらの対策として、本発明の炭素繊維複合体のロープを生産機械のローラアウト部分に取付け
たり、人体の接触するクッション、座布団、カーペットの下敷きに使用すると物体、人体の静電気を減衰させてトラブルを無くすることが出来る。

以下実施例により本発明を詳述する。

アクリルニトル系重合体繊維から標準的条件により製造した炭素繊維マルチフイラメントヤーン５００デニール１本とポリプロピレンモノフイラメントヤーン２５０デニール２本を引揃えて張力を６％かけて撚糸した。ヨリ数は５００回/mである。
炭素繊維側は所々で切断して毛羽立てをした。この複合糸を３本合撚機でヨリ合せて１本の
糸とした。
糸の表面には炭素繊維だけが毛羽として群生したロープが出来た。（図―１）

このロープを12本束ねて、一方に浮体、他方に錘をつけて、海に沈めた。２ヶ月後には海草が群生して良い藻場となった。（図―２）
また三角形のステンレス又はプラスチック丸棒で出来た。型枠にロープを巻付けた人口藻場
を海に沈めた。２ヶ月後には海草が群生して良い藻場となった。この人口藻場での方向性は
自由である。（図―３）

実施例１と同じ炭素繊維を使い製造した。炭素繊維複合糸をフイルム製造機の中のガイドローラ、ニップローラ通過点に設定した。静電気の発生は約１０/１に減衰した。（図―４）

本発明に係る炭素繊維複体、ロープを示す外観図である。 本発明に係る炭素繊維複体を使って出来た人口藻で、水深より低い場所に沈めた状況図である。 本発明に係る炭素繊維複体を使って出来た人口藻で、この高さより深い水深の場所 に投入すれば、どの向きに沈んでも人口藻場として有効に役目を果たす。 本発明に係る炭素繊維複体を使って生産機械に仕掛けたフイルムの静電気を除去している場面を示す。

1 炭素繊維複合体のロープ全体
2 炭素繊維フイラメントヤーン
3 異素材糸（ナイロン、ポリプロピレン、フイラメント）
4 炭素繊維の毛羽
5 浮体
6 炭素繊維複合体のロープの束
7 集束紐
8 錘
9 水面
10 水底
11 ステンレス又はプラスチック丸棒の枠
12 炭素繊維複合体のロープ
13 水面
14 水底
15 フイルム（又は紙、織物等）
16 ニップローラ
17 ガイドローラ
18 炭素繊維複合体のロープ

Claims (2)

1. 炭素繊維のフイラメントヤーンと異素材系(紡績糸、フイラメントヤーン)を合撚した複合糸で供給する数種の糸の張力，撚数供給角度、速度の条件で、合撚時に炭素繊維側を切断し、毛羽立てた構造の炭素繊維複合系
2. 海中生物固着構造体、湖、池川、の水質浄化及び空気中物体の静電気の帯電を中和し、減衰させる効果のある炭素繊維複合体

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