JPH03104984A - 炭素繊維束の電気メッキ方法 - 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、炭素繊維束の電気メッキ方法に関し、詳しく
は炭素ｍ！！Ｉｉ東を高速に、かつ均一に金属メッキを
施す方法に関するものである．従来の技術 炭素繊維束に金属を被覆した金属被覆炭素繊維は、マト
リックスに熱硬化性樹脂、熱可塑性捌脂や金属を用いた
複合材料の強化材として用いたり、′￥！．磁波遮蔽材
として用いる等、種々の用途に適用されている． 炭素ｍ雑束に連続的に金属を被覆する方法に電気メッキ
法がある．炭素繊維束は導電性はあっても電気抵抗がｌ
Ｏ−２〜ｌＯ−３Ω●ｃｍと金属の１０″ａΩ●Ｃｌｌ
より大きく、しかも９〜１２ＪＬｍ程度の極細の単繊雑
が１　，０００〜１２，０００本程度集束されたもので
ある． そのため、炭素繊維束に電気メッキを行うにあたり、電
流密度を大きくしすぎると繊維束の電気抵抗により発熱
し，繊維が焼き切れたり、また繊維末の分散性が悪い場
合、炭素繊維束表面に形威されたメッキ皮膜が架橋し、
炭素繊維束内部へのメッキが困難になり、表面と内部で
のメッキ皮膜が均一な厚みのものを得ることができなく
なる．従って，均一な膜淳のメッキ皮膜を得るためには
、メッキ電流密度を極度に小さくする必要があり、その
ためメッキ速度が遅く，生産性に欠ける問題がある．そ
こで，炭素繊維のメッキ生産性の向上を図って種々の試
みがなされており、たとえば下記のものが挙げられる． （１）分繊などの機械的な工程で開繊してメッキを施す
方法（例えば特開昭４８−１８５２２）　．（２）電極
反応で水素ガスを発生させることにより開繊してメッキ
を施す方法（特公昭４９−３５１１９）　．（３）メッ
キ前処理としてメッキ槽中にｗＡ極室を設置し，陽極室
内で炭素繊維束内から酸素ガスを発生させることにより
、炭素繊維束を開繊してからメッキを施す方法（特開昭
８２−１１０９７５）　．（４）炭素繊維束の走行路に
沿ってメッキ液を噴出することにより開繊してメッキを
施す方法（特公平１　−２０２８３）　． （５）多段で電気メッキを行うにあたり、後段ほど電流
量を少なくしてメッキ金属による炭素繊維束の架橋を防
止してメッキを施す方法（特開昭５８−２２８１９５）
　， 発明がＭ決しようとする課題 以上説明した従来技術においては、多段でメッキする場
合においていずれも単繊維の切断があったり、２段目以
降の開繊が不十分であったり（前記（１）〜（３））、
メッキ槽の構造が複雑になり設備のメンテナンス性に欠
ける（前記（３）〜０））、炭素ｍ！ｉ束の発熱のため
流せる電流量に自ずと制限があり、高速製造には限度が
ある（前記（５））等、必ずしも生産性に優れたＭ．気
メッキ方法とは言えない． 本発明は、これらの問題点を解決し、炭素繊維束の単ｍ
維に均一に金属を被覆し、製造設備のメンテナンスが容
易な、そして高速製造可能な生産性に優れた炭素繊維束
の電気メッキ方法を提供するものである． 課題を解決するための手段 本発明は、ｒ炭素ｔａＩＩｉ束に連続的に電気メッキを
行うにあたり、繊維束にかかる断面積あたりの張力（Ｔ
）を７８３／ｍｍ２≦Ｔ≦１２７ｇ／ｍｍ２の範囲とし
、ａｍ束の開繊方法としてメッキ浴中でエアーパブリン
グを行いながら、ｍ！Ｉ束の走行方向に設けた複数個の
陰極ロールの繊維束断面積あたりの電流密度（Ｉ）を１
番口の陰極ロールでは１．３Ａ／　ａｍ２＜　Ｉ　Ｉ＜
　１３Ａ　／　ａｍ２．　　２番目以降の陰極ロー）レ
ではＩ，＜Ｉ，≦・・・≦Ｉｎ　（Ｉｎはｎ番目の陰極
の″Ｒ．ＦＬ密度を表す．）と１番目の電流密度より高
電流密度の範囲になるように配分し、多段で高速電気メ
ッキを行うことをａｍとする炭素繊維束の電気メ−／キ
方法』である． 以下，本発明を詳細に説明する． 本発明では、ｍ維束にかかる断面積あたりの張力（Ｔ）
を７６８７鵬厘２≦Ｔ≦１２７ｇ／量１の範囲とし，メ
ッキ浴中でエアーバブリングを行いｗｉ維束をメッキ浴
中で開繊させてメッキすることが必要である． 即ち，メッキ浴中での炭素ａｍ束の分散性を確保するた
めに、炭素繊維束にかかる張力を制御し、メッキ浴中で
炭素繊維を振動させて開繊しながらメッキしなければな
らない．炭素繊維束にかかる張力は各陰極ロールを駆動
させることにより制御できる．その方法については特に
限定するものではないが、各険極ロールをモーターによ
る駆動方法等がある． メッキ浴中での開繊方法は、メッキ槽の構造を複雑にせ
ず、設備メンテナンスを容易にするためにエアーバブリ
ングにし、エアー量は好ましくは１〜３ＩＬ／分にしな
ければならない．このようにメッキ浴中で炭素繊維束を
充分に開繊させることにより、度素繊維束表面でメッキ
金属が架橋することなく単繊雑毎に均一な厚膜のメッキ
皮膜を得ることができる． また、炭素ｊａ＃Ｉ束に多段で電気メッキを行うにあた
り、１番目の陰極ロールでは断面積あたり？．３　Ａ　
／　ＩＩＷ２＜　１　１　＜　１３Ａ　／　ｉ＋＋ｗ２
の電流密度にすることも必要である．即ち、１．３Ａ／
開２以下の電流密度では炭素繊維の単繊維表面の均一メ
ッキ性に劣り、また１番目の陰極の電流密度が１３Ａ　
／■麿２以上では炭素ｍ維束が発熱し、ひどい場合には
断線してＪ！ｌ統メッキを行うことができないため、上
記範囲の電流量にしなければならない．さらに、このよ
うに１番目の陰極を通じてメッキされた炭素繊維束は，
炭素繊雑表面に薄く金属が被覆されて炭素繊維単独より
導電性が向上しているため，後段の陰極ではｌｆｆｉ目
の陰極の電流密度より大きな電流密度で通電しても、炭
素繊維束が発熱することなくメッキでき、かつ後段程メ
ッキ金属の析出量が多くなり、メッキ速度が速くなるた
め、高速製造が可能となり、生産性が飛躍的に向上する
． 一方、ｍ誰束にかかる張力が１２７　ｇ　／　ａｍ２よ
り大きく、又は繊維束をメッキ浴中で振動させない場合
は、炭素繊維束の開繊が不十分となり、炭素ｍｍ束表面
でメッキ金属が架橋し炭素ｍ維束表面と内部でのメッキ
皮膜が均一性が著しく損なわれる． 又、繊維束にかかる張力が７８ｇ／＋ｓ口２より小さい
場合は、パブリング等によるメッキ液の振動により炭素
ａ雑束がシンクロールから外れてしま？、メッキ槽内を
走行できなくなる． さらに、特開昭５９−　２２８１９５に述べられている
ような多段で′ｒｌ！気メッキするにあたり、全電流を
各々の陰極での電ｖｉ．ｆｆｉがＩｎ−▲≧■。≧Ｉ１
＋ｔ（Ｉ■はｎ番目陰極の電流量）の範囲になるよう配
分する方法は、単ｍａｉ毎に均一な膜厚のメッキ皮膜を
｛！ｔることができるが、１番目の陰極に流せる電流量
に限度があり，かつ後段程電流量を少なくするので各陰
極での析出金属量は後段程少なくなるため、炭素繊維束
の走行速度に自ずと限度がある．本発明による電気メッ
キ方法は、通常の電気メッキが可能なＸｉ．　Ｃｕ，　
Ｚｎ，　Ｓｎ，　Ｃｒ．　Ｃｄ．　Ｐｂ．　Ａｕ、Ａｇ
等のメッキ、及びそれらの合金メッキ，多層メッキに使
用できる． 第１図は本発明方法に使用する装置の１例を示すＪ！Ｅ
ｌｌ’！図である． 第１図で炭素繊雄束４は入り側第ＩＤ極ロール１ａから
の通電により、メッキ浴５中の陽極２ａで電気メッキが
行われ，次に第２陰極ロールｌｂからの通電により陽極
２ｂで電気メッキが行われる．ここで、各陽極において
メー，キ槽６の下部に設置したエアー配管７でエアーバ
ブリングすることにより、炭素ｉａ．ｍ束４をメッキ浴
５中で振動させ，かつ各防極ロールを駆動させて炭素繊
維束にかかる張力を制御している．これを繰り返しなが
ら炭素繊錐東４は電気メッキが行われ、出側陰極ロール
を通り、水洗，乾燥後ａき取られる（なお、第１図の３
はシンクロールである．）．第１１ｊ３極ロールでは炭
素繊維束そのものに通電するために抵抗が大きいので、
電流密度は１３Ａ／■２より小さくしなければならない
が、第２陰極ロール以降は炭素ｍ雑束表面に金属が薄く
メッキされることにより抵抗が小さくなっており、かつ
パブリング等により炭素繊維束が充分に開繊しているの
で，前の険極ロールより電流密度を大きくすることがで
きる． このようにして繊維束にかかる張力（Ｔ）を７６ｇ／ｍ
ｍ２≦Ｔ≦１２７１／ｍｍ２の範囲とし、メッキ浴中で
エアーパブリングを行い繊維束をメッキ浴中で開繊しな
がら走行させ、ｌ番目の陰極ロールでは！．３Ａ／ｍｍ
２＜　Ｉ　１　＜１３Ａ／ｍｍ２、２．　２番目以降の
陰極ロールではＩ，＜Ｉ２≦・・・≦Ｉｎ　（Ｉｎはｎ
番日の隘極の電流密度を表す）と１番目の電流密度より
高電流密度の範囲になるように配分し、多段で電気メッ
キを行うことにより、炭素ａｍ束表面でメッキ金属が架
橋することなく、単ａｍ毎に均一な膜厚のメッキ皮膜を
得ることができ、かつ生産性が飛躍的に向上する． 実施例 次に本発明を実施例および比較例により説明する． 直径１０ｇｍの単ｍ維１，０００　〜１２，０００本か
らなる炭素繊維束に、６｛ｌ１の陰極ロールを用いてｌ
Ｏ段階で連続的に次の処理条件でニッケルメッキを行っ
て、第１表に示した実施例１〜５を，次いで比較例ｌ〜
４を作威し、ニッケル被覆状態を評価した結果を第１表
に示した．メッキ浴組成は硫酸ニッケル１５０ｇ／ｌ、
塩化アンモニウム１５ｇ／ｌ．ホウ酸１５ｇ／Ｊｌの普
通浴で、メッキ液のＰＨは６．０、温度は２５℃である
． 第１表に示したように、実施例１〜５では１．１〜５．
Ｏ　ｍｌ■ｉｎの高速で走行しても，単ｍ！ｌ毎のメッ
キｙｔみのバラツキが小さく、炭素繊維束表面でのメッ
キ金属の架橋もないニッケルメッキ炭素繊維束が得られ
た． しかし、比較例ｌでは第１陰極ロールの電流密度が本発
明の範囲より高いため、炭素ｍ維束の赤熱により断線し
、連続メッキを行えなかった．比較例２では炭素ｍ＃１
束にかかる張力が本発明の範囲より大きいため、又比較
例３ではメッキ液中でのパブリングを行っていないため
，単繊雑毎のメッキ厚みのバラツキが非常に大きく、さ
らに炭素繊維束表面でのメッキ金属の架橋も認められ、
炭素ｇＡ維束内部で全くメッキされていない単ｍｗｉも
あった． また、比較例４では単繊錐毎のメッキ厚みのバラツキが
小さく、炭素ｔａ＊束表面でのメッキ金属の架橋もない
ニッケルメッキ炭素繊維束が得られるが、各陰極ロール
の電流密度を第１陰極ロールと同じにしているため、走
行速度を０．２ｍ／ｗｉｎと遅くしなければならず，生
産性に劣る． 発明の効果 以上詳しく説明したように、炭素ｍ維束の張力を制御し
，かつメッキ浴中で開繊させながら、後段ほど高電流密
度でメッキすることにより、炭素ｍｍ束の走行速度が早
くても、炭素ｊａ！１１束表面でメッキ金属が架橋する
ことなく、単繊維毎に均一な膜厚の金属被覆炭素繊維束
が得られた．この発明により，金属被覆炭素繊維束の生
産性を格段に向上させることが可能となった．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に使用する装置の一例を示す概略図
である． １●●●陰極ロール．１ａ●●●第１陰極ロール．１ｂ
●●●第２陰極ロール、２●●◆陽極金属、２ａ●●●
第１陽極、２ｂ・●●第２陽極、３●●●シンクロール
、４●●●炭素Ｉｍ！ｉ束、５●●●メッキ液、６●●
●メッキ槽、７●●●エアー配管．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　炭素繊維束に連続的に電気メッキを行うにあたり、繊
   維束にかかる断面積あたりの張力（Ｔ）を７６ｇ／ｍｍ
   ＾２≦Ｔ≦１２７ｇ／ｍｍ＾２の範囲とし、繊維束の開
   繊方法としてメッキ浴中でエアーパブリングを行いなが
   ら、繊維束の走行方向に設けた複数個の陰極ロールの繊
   維束断面積あたりの電流密度（Ｉ）を１番目の陰極ロー
   ルでは１．３Ａ／ｍｍ＾２＜Ｉ＿１＜１３Ａ／ｍｍ＾２
   、２番目以降の陰極ロールではＩ＿１＜Ｉ＿２≦・・・
   ≦Ｉ＿ｎ（Ｉ＿ｎはｎ番目の陰極の電流密度を表す。）
   と１番目の電流密度より高電流密度の範囲になるように
   配分し、多段で高速電気メッキを行うことを特徴とする
   炭素繊維束の電気メッキ方法。