JPH08231287A - 複合炭素繊維の製造方法 - Google Patents
複合炭素繊維の製造方法Info
- Publication number
- JPH08231287A JPH08231287A JP3847195A JP3847195A JPH08231287A JP H08231287 A JPH08231287 A JP H08231287A JP 3847195 A JP3847195 A JP 3847195A JP 3847195 A JP3847195 A JP 3847195A JP H08231287 A JPH08231287 A JP H08231287A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- carbon fiber
- gas
- discharge
- reaction vessel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5053—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
- C04B41/5057—Carbides
- C04B41/5059—Silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00982—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as construction elements for space vehicles or aeroplanes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐酸化性の向上した複合炭素繊維を、炭素繊
維の長短に拘らず製造することができると共に、製造コ
ストの低減化をも図ることのできること。 【構成】 １００〜６００℃に加熱した炭素繊維の表面
に、シラン誘導体を原料ガスとするプラズマ気相合成法
により非結晶性の炭化けい素を成膜した。
維の長短に拘らず製造することができると共に、製造コ
ストの低減化をも図ることのできること。 【構成】 １００〜６００℃に加熱した炭素繊維の表面
に、シラン誘導体を原料ガスとするプラズマ気相合成法
により非結晶性の炭化けい素を成膜した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば航空宇宙材料と
して好適に実施できる、炭素繊維（黒鉛繊維も含む、以
下同じ）の表面に非結晶性の炭化けい素（ＳｉＣ）を被
覆した複合炭素繊維の製造方法に関する。
して好適に実施できる、炭素繊維（黒鉛繊維も含む、以
下同じ）の表面に非結晶性の炭化けい素（ＳｉＣ）を被
覆した複合炭素繊維の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の複合炭素繊維として特開
昭５８−７０７７０号公報に開示されたものがある。こ
の複合炭素繊維は、プラズマ気相合成法（ＣＶＤ法）に
より炭素繊維の表面を非結晶性のＳｉＣで被覆したもの
である。
昭５８−７０７７０号公報に開示されたものがある。こ
の複合炭素繊維は、プラズマ気相合成法（ＣＶＤ法）に
より炭素繊維の表面を非結晶性のＳｉＣで被覆したもの
である。
【０００３】また、この種の複合炭素繊維の従来の製造
方法として、特開平３−２７５５７９号公報に開示され
た第１方法と、特開平４−２５４４８６号に開示された
第２方法とがある。
方法として、特開平３−２７５５７９号公報に開示され
た第１方法と、特開平４−２５４４８６号に開示された
第２方法とがある。
【０００４】第１方法は、黒鉛などのような耐熱性のす
ぐれた基板の表面に、オルガノシロキサンを塗布して、
このオルガノシロキサンを基板内に均一に浸透させた
後、１〜１００Ｔｏｒｒ下で、１１００〜１５００℃に
加熱して炭化けい素被覆膜を形成するものである。
ぐれた基板の表面に、オルガノシロキサンを塗布して、
このオルガノシロキサンを基板内に均一に浸透させた
後、１〜１００Ｔｏｒｒ下で、１１００〜１５００℃に
加熱して炭化けい素被覆膜を形成するものである。
【０００５】また第２方法は、炭素又はセラミックスの
マトリクス中に強化材とし炭素繊維を含む炭素繊維強化
複合材料の表面に、ＣＶＤ法により耐酸化性被覆層を形
成する方法であって、ＳｉＣｌ4 やＳｉＨ4 等のけい素
を供給し得るガスと水素ガスとを含む原料ガスを用い６
００〜１３００℃の温度と３００Ｔｏｒｒ以下の圧力で
第１段階の合成処理を行い、次にけい素を供給し得るガ
スと炭化水素ガスと水素ガスとを含む原料ガスを用い１
２００〜１８００℃の温度と１０〜７００Ｔｏｒｒの圧
力で第２段階の合成処理を行なうものである。
マトリクス中に強化材とし炭素繊維を含む炭素繊維強化
複合材料の表面に、ＣＶＤ法により耐酸化性被覆層を形
成する方法であって、ＳｉＣｌ4 やＳｉＨ4 等のけい素
を供給し得るガスと水素ガスとを含む原料ガスを用い６
００〜１３００℃の温度と３００Ｔｏｒｒ以下の圧力で
第１段階の合成処理を行い、次にけい素を供給し得るガ
スと炭化水素ガスと水素ガスとを含む原料ガスを用い１
２００〜１８００℃の温度と１０〜７００Ｔｏｒｒの圧
力で第２段階の合成処理を行なうものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５８−７０７７０号公報の複合炭素繊維は、その公報中
に「アモルファス状態のセラミック層を被覆するには、
ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンプレーティング
法、スパッタリング法いずれでも可能であるが、セラミ
ック層との熱膨脹率の差がある場合は低温で被覆する方
が望ましい」（公報第２頁右上欄第３行乃至第７行）と
の記載があるだけで、詳細な製造条件の開示は勿論のこ
とその示唆すらもされていない。
５８−７０７７０号公報の複合炭素繊維は、その公報中
に「アモルファス状態のセラミック層を被覆するには、
ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンプレーティング
法、スパッタリング法いずれでも可能であるが、セラミ
ック層との熱膨脹率の差がある場合は低温で被覆する方
が望ましい」（公報第２頁右上欄第３行乃至第７行）と
の記載があるだけで、詳細な製造条件の開示は勿論のこ
とその示唆すらもされていない。
【０００７】また、従来の複合炭素繊維の製造方法の
内、第１方法は、１１００℃以上の高温処理を必要とし
ているため短繊維には不向きであるばかりでなく、コス
ト高になり、他方第２方法は、最終的に１２００℃以上
でＣＶＤを行なうため、ＣＶＤ工程を２段階に分けて行
っており、この結果製造工程が複雑となるという課題を
有している。
内、第１方法は、１１００℃以上の高温処理を必要とし
ているため短繊維には不向きであるばかりでなく、コス
ト高になり、他方第２方法は、最終的に１２００℃以上
でＣＶＤを行なうため、ＣＶＤ工程を２段階に分けて行
っており、この結果製造工程が複雑となるという課題を
有している。
【０００８】本発明は、前記した課題を解決すべくなさ
れたものであり、その目的は耐酸化性の向上した複合炭
素繊維を、炭素繊維の長短に拘らず製造することができ
ると共に、製造コストの低減化をも図ることのできる複
合炭素繊維の製造方法を提供するにある。
れたものであり、その目的は耐酸化性の向上した複合炭
素繊維を、炭素繊維の長短に拘らず製造することができ
ると共に、製造コストの低減化をも図ることのできる複
合炭素繊維の製造方法を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ため請求項１記載の発明は、１００〜６００℃に加熱し
た炭素繊維の表面に、シラン誘導体を原料ガスとするプ
ラズマ気相合成法により非結晶性の炭化けい素を成膜し
たことを特徴としている。
ため請求項１記載の発明は、１００〜６００℃に加熱し
た炭素繊維の表面に、シラン誘導体を原料ガスとするプ
ラズマ気相合成法により非結晶性の炭化けい素を成膜し
たことを特徴としている。
【００１０】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の複合炭素繊維の製造方法であって、前記シラン誘導
体が、テトラメチルシラン、あるいはヘキサメチルジシ
ランであることを特徴としている。
載の複合炭素繊維の製造方法であって、前記シラン誘導
体が、テトラメチルシラン、あるいはヘキサメチルジシ
ランであることを特徴としている。
【００１１】さらに、請求項３記載の発明は、請求項１
又は２記載の複合炭素繊維の製造方法であって、前記プ
ラズマ気相合成法が、マイクロ波放電プラズマ、ＲＦ放
電プラズマ、リモートプラズマ、直流放電プラズマの内
のいずれか一つのプラズマ発生法を採用した気相合成法
であることを特徴としている。
又は２記載の複合炭素繊維の製造方法であって、前記プ
ラズマ気相合成法が、マイクロ波放電プラズマ、ＲＦ放
電プラズマ、リモートプラズマ、直流放電プラズマの内
のいずれか一つのプラズマ発生法を採用した気相合成法
であることを特徴としている。
【００１２】
【作用】請求項１乃至３記載の複合炭素繊維の製造方法
は、以上のように構成されているので次の作用を奏す
る。
は、以上のように構成されているので次の作用を奏す
る。
【００１３】すなわち、請求項１記載の発明は、１００
０℃以上の高温処理を必要としないため、耐酸化性の向
上した複合炭素繊維を炭素繊維の長短に拘らず製造する
ことができると共に、簡略化した製造工程で容易に製造
することができる。
０℃以上の高温処理を必要としないため、耐酸化性の向
上した複合炭素繊維を炭素繊維の長短に拘らず製造する
ことができると共に、簡略化した製造工程で容易に製造
することができる。
【００１４】また、この製造方法で得られた複合炭素繊
維は、非結晶性の炭化けい素と炭素繊維の良好な密着性
が得られると共に前記炭化けい素が酸素を遮断して高温
使用時における炭素繊維の耐酸化性を向上させることが
できる。
維は、非結晶性の炭化けい素と炭素繊維の良好な密着性
が得られると共に前記炭化けい素が酸素を遮断して高温
使用時における炭素繊維の耐酸化性を向上させることが
できる。
【００１５】さらに、この炭素繊維を被覆する非結晶性
の炭化けい素は、１０００℃以上の熱処理により結晶化
する特性を有しており、複合材の作成過程で例えば焼結
工程における１０００℃以上の熱処理によって結晶質に
変化する。
の炭化けい素は、１０００℃以上の熱処理により結晶化
する特性を有しており、複合材の作成過程で例えば焼結
工程における１０００℃以上の熱処理によって結晶質に
変化する。
【００１６】この製造方法に用いる炭素繊維は、ＰＡＮ
系、ピッチ系、気相成長系など特に限定されるものでは
ないが、高い強度や高い弾性率を持つものが望ましい。
また、これらの繊維の性状は長繊維であっても短繊維で
あっても何等差し支えはない。炭素繊維の長さ、直径は
複合系の用途にあわせて適宜に選択可能である。
系、ピッチ系、気相成長系など特に限定されるものでは
ないが、高い強度や高い弾性率を持つものが望ましい。
また、これらの繊維の性状は長繊維であっても短繊維で
あっても何等差し支えはない。炭素繊維の長さ、直径は
複合系の用途にあわせて適宜に選択可能である。
【００１７】またここで炭素繊維とは黒鉛繊維をも含ん
だ概念として用いている。
だ概念として用いている。
【００１８】気相合成法に用いられるプラズマは、気体
の雰囲気温度に対し電離した電子の温度が非常に高い状
態の不平衡プラズマを用いる。
の雰囲気温度に対し電離した電子の温度が非常に高い状
態の不平衡プラズマを用いる。
【００１９】気相合成法に用いられる原料ガスは、テト
ラメチルシラン（ＴＭＳ）、ヘキサメチルジシラン（Ｈ
ＭＤＳ）等のシラン誘導体である。
ラメチルシラン（ＴＭＳ）、ヘキサメチルジシラン（Ｈ
ＭＤＳ）等のシラン誘導体である。
【００２０】そして合成に必要な高反応性のラジカル分
子は、原料分子を不平衡プラズマに接触させることによ
り得られる。このとき、原料分子は、プラズマ発生源か
ら拡散してきた不平衡プラズマに接触させるように供給
しても、発生部に直接供給してもよい。
子は、原料分子を不平衡プラズマに接触させることによ
り得られる。このとき、原料分子は、プラズマ発生源か
ら拡散してきた不平衡プラズマに接触させるように供給
しても、発生部に直接供給してもよい。
【００２１】原料ガスをプラズマによって分解して得ら
れる高反応性のラジカル分子は、減圧下、１００〜６０
０℃に加熱した炭素繊維表面に付着し高分子化及び堆積
して非結晶性の炭化けい素を成膜する。このとき成膜速
度は、炭素繊維の加熱温度で異なり、例えば約２００℃
が２ｎｍ／ｍｉｎ程度であることから、非結晶性の炭化
けい素の膜厚は、反応時間により制御することができ
る。
れる高反応性のラジカル分子は、減圧下、１００〜６０
０℃に加熱した炭素繊維表面に付着し高分子化及び堆積
して非結晶性の炭化けい素を成膜する。このとき成膜速
度は、炭素繊維の加熱温度で異なり、例えば約２００℃
が２ｎｍ／ｍｉｎ程度であることから、非結晶性の炭化
けい素の膜厚は、反応時間により制御することができ
る。
【００２２】この気相合成は、不平衡プラズマを発生さ
せる装置によっても相違するが、数ミリＴｏｒｒから数
百Ｔｏｒｒの範囲内の減圧下で行なうことが望ましく、
圧力が高すぎても低すぎてもグロー放電を得るのが困難
になる。
せる装置によっても相違するが、数ミリＴｏｒｒから数
百Ｔｏｒｒの範囲内の減圧下で行なうことが望ましく、
圧力が高すぎても低すぎてもグロー放電を得るのが困難
になる。
【００２３】このとき、プラズマ密度としては１０8 個
／ｃｍ3 以上、好ましくは１０9 〜１０12個／ｃｍ3 で
あり、電子温度は数ｅＶであることが望ましい。
／ｃｍ3 以上、好ましくは１０9 〜１０12個／ｃｍ3 で
あり、電子温度は数ｅＶであることが望ましい。
【００２４】さらに、気相合成を行なうときの炭素繊維
の温度を１００〜６００℃としたのは、１００℃未満で
は炭化けい素の成膜速度が非常に遅く、６００℃を越え
るとシラン誘導体のメチル基が分解して炭化けい素の成
膜中への残留量が減り、この結果炭化けい素が結晶質に
変化して非結晶質が得られないと共に、無駄なエネルギ
ーを使うことになるからである。
の温度を１００〜６００℃としたのは、１００℃未満で
は炭化けい素の成膜速度が非常に遅く、６００℃を越え
るとシラン誘導体のメチル基が分解して炭化けい素の成
膜中への残留量が減り、この結果炭化けい素が結晶質に
変化して非結晶質が得られないと共に、無駄なエネルギ
ーを使うことになるからである。
【００２５】また、請求項２記載の発明は、シラン誘導
体として、テトラメチルシランあるいはヘキサメチルジ
シランを用いているので、容易に気化させることができ
ると共に、不平衡プラズマに接触させることにより気相
合成に必要な高反応性のラジカル分子を容易に反応系中
に得ることができる。
体として、テトラメチルシランあるいはヘキサメチルジ
シランを用いているので、容易に気化させることができ
ると共に、不平衡プラズマに接触させることにより気相
合成に必要な高反応性のラジカル分子を容易に反応系中
に得ることができる。
【００２６】原料ガスの希釈ガスとしては、水素、アル
ゴン又は不活性ガスを用いることが可能であるが、水素
を用いることが望ましい。希釈は必須ではないが、原料
ガスの供給量をコントロールする事が容易となる。
ゴン又は不活性ガスを用いることが可能であるが、水素
を用いることが望ましい。希釈は必須ではないが、原料
ガスの供給量をコントロールする事が容易となる。
【００２７】さらに、請求項３記載の発明は、採用する
プラズマ気相合成法の相違により、次の作用を奏する。
プラズマ気相合成法の相違により、次の作用を奏する。
【００２８】マイクロ波放電プラズマ気相合成法は、プ
ラズマの発生法として定在波法、サイクロトロン法、Ｅ
ＣＲ法、ヘリコン波法、あるいはスタブ放電法等があ
り、合成に必要な不平衡プラズマを、発生法及びマイク
ロ波の周波数に関係なく生成できる。
ラズマの発生法として定在波法、サイクロトロン法、Ｅ
ＣＲ法、ヘリコン波法、あるいはスタブ放電法等があ
り、合成に必要な不平衡プラズマを、発生法及びマイク
ロ波の周波数に関係なく生成できる。
【００２９】このときの反応容器内圧力は、数ｍＴｏｒ
ｒから数百Ｔｏｒｒが好ましく、これよりも圧力が高す
ぎても低すぎてもグロー放電を得るのが困難になる。
ｒから数百Ｔｏｒｒが好ましく、これよりも圧力が高す
ぎても低すぎてもグロー放電を得るのが困難になる。
【００３０】このマイクロ波放電プラズマを用いること
で、幅広い圧力で高密度なプラズマが得られ、成膜の厚
さや質を幅広くコントロールすることが可能である。
で、幅広い圧力で高密度なプラズマが得られ、成膜の厚
さや質を幅広くコントロールすることが可能である。
【００３１】ＲＦ放電プラズマ気相合成法は、プラズマ
の発生法として電界法あるいは磁界法等があり、合成に
必要な不平衡プラズマを、発生法及びＲＦ周波数に関係
なく生成できる。
の発生法として電界法あるいは磁界法等があり、合成に
必要な不平衡プラズマを、発生法及びＲＦ周波数に関係
なく生成できる。
【００３２】このときの反応容器内の圧力は、数十ｍＴ
ｏｒｒから数十Ｔｏｒｒが好ましく、これよりも圧力が
高いとＲＦ放電でプラズマを得るのが困難になり、低い
と成膜速度が遅くなる。
ｏｒｒから数十Ｔｏｒｒが好ましく、これよりも圧力が
高いとＲＦ放電でプラズマを得るのが困難になり、低い
と成膜速度が遅くなる。
【００３３】このＲＦ放電プラズマを用いることで、プ
ラズマ密度の高い放電が得られ、生成速度の早い膜が得
られる。
ラズマ密度の高い放電が得られ、生成速度の早い膜が得
られる。
【００３４】また、リモートプラズマ気相合成法は、ラ
ジカル分子によって生成した気相合成膜にプラズマによ
って電離した気体分子が衝突して膜生成を阻害したり、
生成した膜を剥がしたりすることのないように、ラジカ
ル分子だけを取出して成膜する方法である。このため、
リモートプラズマを得るための装置としては、放電管内
の反応部にラジカル分子を移動させる気体の流れを持
ち、プラズマが反応部に流入しないように十分な距離を
持つか、プラズマトラップを持つ装置等を用いる。
ジカル分子によって生成した気相合成膜にプラズマによ
って電離した気体分子が衝突して膜生成を阻害したり、
生成した膜を剥がしたりすることのないように、ラジカ
ル分子だけを取出して成膜する方法である。このため、
リモートプラズマを得るための装置としては、放電管内
の反応部にラジカル分子を移動させる気体の流れを持
ち、プラズマが反応部に流入しないように十分な距離を
持つか、プラズマトラップを持つ装置等を用いる。
【００３５】リモートプラズマ気相合成法は、プラズマ
の発生法として熱フィラメント法、ＲＦプラズマ法、マ
イクロ波プラズマ法、あるいはＥＣＲプラズマ法等があ
り、合成に必要な不平衡プラズマを、発生法及び用いる
周波数に関係なく生成できる。
の発生法として熱フィラメント法、ＲＦプラズマ法、マ
イクロ波プラズマ法、あるいはＥＣＲプラズマ法等があ
り、合成に必要な不平衡プラズマを、発生法及び用いる
周波数に関係なく生成できる。
【００３６】このときの反応容器内の圧力は、数ｍＴｏ
ｒｒから数百Ｔｏｒｒが好ましく、これよりも圧力が高
すぎても低すぎてもグロー放電を得ることが困難にな
る。
ｒｒから数百Ｔｏｒｒが好ましく、これよりも圧力が高
すぎても低すぎてもグロー放電を得ることが困難にな
る。
【００３７】このリモートプラズマを用いることによ
り、非結晶性の炭化けい素の成膜速度が早く均一な成膜
が得られる。
り、非結晶性の炭化けい素の成膜速度が早く均一な成膜
が得られる。
【００３８】さらに直流放電プラズマ気相合成法は、プ
ラズマの発生法として熱フィラメント法、熱陰極放電プ
ラズマ、あるいは冷陰極放電プラズマ法等があり、合成
に必要な不平衡プラズマを発生法に関係なく生成でき
る。
ラズマの発生法として熱フィラメント法、熱陰極放電プ
ラズマ、あるいは冷陰極放電プラズマ法等があり、合成
に必要な不平衡プラズマを発生法に関係なく生成でき
る。
【００３９】このときの反応容器の圧力は、数ｍＴｏｒ
ｒから数百Ｔｏｒｒが好ましく、これよりも圧力が高す
ぎても低すぎても直流放電プラズマを得ることが困難に
なる。
ｒから数百Ｔｏｒｒが好ましく、これよりも圧力が高す
ぎても低すぎても直流放電プラズマを得ることが困難に
なる。
【００４０】この直流放電プラズマを用いることで、圧
力の低いプラズマ放電が得られ、生成膜表面が均一なき
れいな膜が得られる。
力の低いプラズマ放電が得られ、生成膜表面が均一なき
れいな膜が得られる。
【００４１】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
明する。
【００４２】マイクロ波放電プラズマ気相合成法；図１
に示すマイクロ波放電プラズマ装置１は、ステンレス
（ＳＵＳ）製の反応容器２と、この反応容器２に連通さ
せて設けたガラス製の放電管３と、この放電管３を直交
方向に透通させて設けた導波管５と、この導波管５の端
部に設けられ導波管５内にマイクロ波を発生させるサイ
クロトロン６と、反応容器２に設けられた繊維加熱用電
源４とから大略構成されている。
に示すマイクロ波放電プラズマ装置１は、ステンレス
（ＳＵＳ）製の反応容器２と、この反応容器２に連通さ
せて設けたガラス製の放電管３と、この放電管３を直交
方向に透通させて設けた導波管５と、この導波管５の端
部に設けられ導波管５内にマイクロ波を発生させるサイ
クロトロン６と、反応容器２に設けられた繊維加熱用電
源４とから大略構成されている。
【００４３】反応容器２は、その側部に形成された吸入
口２ａが図外の真空装置に連通して内部が減圧状態に保
たれるようになっている。
口２ａが図外の真空装置に連通して内部が減圧状態に保
たれるようになっている。
【００４４】また、放電管３は、その下端部となる導波
管５への透通部分がプラズマ発生部３ｂとなっており、
上端開口部３ａから導入された原料ガス（水素（Ｈ2 ）
＋ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）混合ガス）をプラ
ズマ発生部３ｂでプラズマに接触させて高反応性のラジ
カル分子が得られ、このラジカル分子を反応容器２内へ
供給するように取付けられている。
管５への透通部分がプラズマ発生部３ｂとなっており、
上端開口部３ａから導入された原料ガス（水素（Ｈ2 ）
＋ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）混合ガス）をプラ
ズマ発生部３ｂでプラズマに接触させて高反応性のラジ
カル分子が得られ、このラジカル分子を反応容器２内へ
供給するように取付けられている。
【００４５】さらに、繊維加熱用電源４は、その電極４
ａ、４ｂが反応容器２内へ延長して設けられており、電
極４ａ、４ｂ間にセットされた炭素繊維Ｃを通電加熱で
きるように取付けられている。
ａ、４ｂが反応容器２内へ延長して設けられており、電
極４ａ、４ｂ間にセットされた炭素繊維Ｃを通電加熱で
きるように取付けられている。
【００４６】そしてこの装置１では、反応容器２に供給
された高反応性ラジカル分子が加熱された炭素繊維Ｃの
表面に付着して高分子化及び堆積し、非結晶性の炭化け
い素を成膜した複合炭素繊維を製造することができる。
された高反応性ラジカル分子が加熱された炭素繊維Ｃの
表面に付着して高分子化及び堆積し、非結晶性の炭化け
い素を成膜した複合炭素繊維を製造することができる。
【００４７】なお、図１中、符号７は整合器であり、符
号５ａは導波管５の可動終端である。
号５ａは導波管５の可動終端である。
【００４８】この装置１を用いて次の条件下で気相合成
を行った。
を行った。
【００４９】プラズマは、定在波法により、サイクロト
ロン６で発信された２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波
管５で放電管３に導き、定在波によってプラズマを得
た。
ロン６で発信された２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波
管５で放電管３に導き、定在波によってプラズマを得
た。
【００５０】炭素繊維Ｃは、長繊維のピッチ系炭素繊維
（ＸＮ４０：日本石油株式会社製）を用い、この装置１
の中心軸を通るようにして電極４ａ，４ｂ間にセットし
た。
（ＸＮ４０：日本石油株式会社製）を用い、この装置１
の中心軸を通るようにして電極４ａ，４ｂ間にセットし
た。
【００５１】原料ガスは、水素（Ｈ2 ）とヘキサメチル
ジシラン（ＨＭＤＳ）との混合ガスを用いた。ヘキサメ
チルジシラン（ＨＭＤＳ）は室温で液体の為、リザーバ
ータンクで気化させたガスを放電管３にフローコントロ
ラーを通して導入した。
ジシラン（ＨＭＤＳ）との混合ガスを用いた。ヘキサメ
チルジシラン（ＨＭＤＳ）は室温で液体の為、リザーバ
ータンクで気化させたガスを放電管３にフローコントロ
ラーを通して導入した。
【００５２】印加したマイクロ波電力は、５００Ｗで、
５０ＨｚでＯＮ，ＯＦＦして用いた。
５０ＨｚでＯＮ，ＯＦＦして用いた。
【００５３】反応時間：３０ｍｉｎ． ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の分圧：１００ｍＴ
ｏｒｒ 水素（Ｈ2 ）の分圧：５Ｔｏｒｒ プラズマ密度：１０12個／ｃｍ3 電子温度：７．５ｅＶ 以上の条件を共通として炭素繊維Ｃを、３００℃（実施
例１）、６００℃（実施例２）、９００℃（比較例
１）、又は１５００℃（比較例２）になるように通電加
熱して合成し、各加熱条件毎の複合炭素繊維を得た。
ｏｒｒ 水素（Ｈ2 ）の分圧：５Ｔｏｒｒ プラズマ密度：１０12個／ｃｍ3 電子温度：７．５ｅＶ 以上の条件を共通として炭素繊維Ｃを、３００℃（実施
例１）、６００℃（実施例２）、９００℃（比較例
１）、又は１５００℃（比較例２）になるように通電加
熱して合成し、各加熱条件毎の複合炭素繊維を得た。
【００５４】ＲＦ放電プラズマ気相合成法；図２（ａ）
に示すＲＦ放電プラズマ装置１０は、ガラス製の放電管
３と、この放電管３の外側に巻回されて設けられたＲＦ
コイル１１と、放電管３に設けられた繊維加熱用電源４
とから大略構成されている。
に示すＲＦ放電プラズマ装置１０は、ガラス製の放電管
３と、この放電管３の外側に巻回されて設けられたＲＦ
コイル１１と、放電管３に設けられた繊維加熱用電源４
とから大略構成されている。
【００５５】放電管３は、反応容器となる大径部３ｂ
と、この大径部３ｂの両側にそれぞれ小径に形成された
原料ガス導入口３ａ、及び吸入口３ｃとを有して構成さ
れており、原料ガス導入口３ａにはヘキサメチルジシラ
ン（ＨＭＤＳ）ガスの導入細管１３が設けられると共
に、吸入口３ｃを図外の真空装置に連通させて大径部３
ｂの内部を減圧状態に保持するようになっている。
と、この大径部３ｂの両側にそれぞれ小径に形成された
原料ガス導入口３ａ、及び吸入口３ｃとを有して構成さ
れており、原料ガス導入口３ａにはヘキサメチルジシラ
ン（ＨＭＤＳ）ガスの導入細管１３が設けられると共
に、吸入口３ｃを図外の真空装置に連通させて大径部３
ｂの内部を減圧状態に保持するようになっている。
【００５６】また、ＲＦコイル１１は、放電管３の大径
部３ｂを巻回するように設けられており、電源１２をＯ
Ｎすることにより所定の周波数で電力が印加されてプラ
ズマを発生するようになっている。
部３ｂを巻回するように設けられており、電源１２をＯ
Ｎすることにより所定の周波数で電力が印加されてプラ
ズマを発生するようになっている。
【００５７】さらに、繊維加熱用電源４は、その電極４
ａ，４ｂが放電管３の大径部３ｂ内へ延長して設けられ
ており、電極４ａ，４ｂ間にセットされた炭素繊維Ｃを
通電加熱できるように取付けられている。
ａ，４ｂが放電管３の大径部３ｂ内へ延長して設けられ
ており、電極４ａ，４ｂ間にセットされた炭素繊維Ｃを
通電加熱できるように取付けられている。
【００５８】そして、この装置１０では、放電管３の大
径部３ｂに、原料ガス導入管３ａ及び導入細管１３を介
して希釈用ガスとしての水素（Ｈ2 ）とヘキサメチルジ
シラン（ＨＭＤＳ）ガスとの混合ガスが放電管３の大径
部３ｂに供給されるようになっており、供給された混合
ガスがＲＦコイル１１により発生するプラズマに接触し
て高反応性のラジカル分子が得られると共に、このラジ
カル分子が加熱された炭素繊維Ｃの表面に付着して高分
子化及び堆積し、非結晶性の炭化けい素を成膜した複合
炭素繊維を製造することができる。
径部３ｂに、原料ガス導入管３ａ及び導入細管１３を介
して希釈用ガスとしての水素（Ｈ2 ）とヘキサメチルジ
シラン（ＨＭＤＳ）ガスとの混合ガスが放電管３の大径
部３ｂに供給されるようになっており、供給された混合
ガスがＲＦコイル１１により発生するプラズマに接触し
て高反応性のラジカル分子が得られると共に、このラジ
カル分子が加熱された炭素繊維Ｃの表面に付着して高分
子化及び堆積し、非結晶性の炭化けい素を成膜した複合
炭素繊維を製造することができる。
【００５９】この装置１０を用いて次の条件下で気相合
成を行った。
成を行った。
【００６０】プラズマは、ＲＦコイル１１に１３．５６
ＭＨｚの周波数で電力を印加することによって得た。
ＭＨｚの周波数で電力を印加することによって得た。
【００６１】炭素繊維Ｃは、長繊維のピッチ系炭素繊維
（ＸＮ４０：日本石油株式会社製）を用い、この装置１
０の中心軸を通るようにして電極４ａ，４ｂ間にセット
した。
（ＸＮ４０：日本石油株式会社製）を用い、この装置１
０の中心軸を通るようにして電極４ａ，４ｂ間にセット
した。
【００６２】原料ガスは、水素（Ｈ2 ）とヘキサメチル
ジシラン（ＨＭＤＳ）との混合ガスを用い、ヘキサメチ
ルジシラン（ＨＭＤＳ）は、リザーバタンクで気化され
た。 コイル印加電力：１００Ｗ 反応時間：３０ｍｉｎ． ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の分圧：１００ｍＴ
ｏｒｒ 水素（Ｈ2 ）の分圧：５Ｔｏｒｒ プラズマ密度：１０12個／ｃｍ3 電子温度：８ｅＶ 以上の条件を共通として炭素繊維Ｃを、３００℃（実施
例３）、６００℃（実施例４）、又は９００℃（比較例
３）になるように通電加熱して合成し、各加熱条件毎の
複合炭素繊維を得た。
ジシラン（ＨＭＤＳ）との混合ガスを用い、ヘキサメチ
ルジシラン（ＨＭＤＳ）は、リザーバタンクで気化され
た。 コイル印加電力：１００Ｗ 反応時間：３０ｍｉｎ． ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の分圧：１００ｍＴ
ｏｒｒ 水素（Ｈ2 ）の分圧：５Ｔｏｒｒ プラズマ密度：１０12個／ｃｍ3 電子温度：８ｅＶ 以上の条件を共通として炭素繊維Ｃを、３００℃（実施
例３）、６００℃（実施例４）、又は９００℃（比較例
３）になるように通電加熱して合成し、各加熱条件毎の
複合炭素繊維を得た。
【００６３】ＲＦ放電プラズマ気相合成法の別例；図２
（ｂ）に示すＲＦ放電プラズマ装置２０は、ステンレス
（ＳＵＳ）製の反応容器２と、この反応容器２に連通さ
せて設けたガラス製の放電管３と、この放電管３内にプ
ラズマを発生させるＲＦコイル１１と、反応容器２の外
側に設けたヒータ２１とから大略構成されている。
（ｂ）に示すＲＦ放電プラズマ装置２０は、ステンレス
（ＳＵＳ）製の反応容器２と、この反応容器２に連通さ
せて設けたガラス製の放電管３と、この放電管３内にプ
ラズマを発生させるＲＦコイル１１と、反応容器２の外
側に設けたヒータ２１とから大略構成されている。
【００６４】反応容器２は、その肩部に形成された吸入
口２ａが図外の真空装置に連通して内部が減圧状態に保
たれるようになっていると共に、容器２の外側に容器２
を囲むように取付けられたヒータ２１によって内部が加
熱状態に保たれるようになっている。開口部２ａの付根
部の内部にはメッシュ２２が設けられており、容器２内
の炭素繊維Ｃの外部への逸出を防止している。
口２ａが図外の真空装置に連通して内部が減圧状態に保
たれるようになっていると共に、容器２の外側に容器２
を囲むように取付けられたヒータ２１によって内部が加
熱状態に保たれるようになっている。開口部２ａの付根
部の内部にはメッシュ２２が設けられており、容器２内
の炭素繊維Ｃの外部への逸出を防止している。
【００６５】また、放電管３は、その下端開口部３ｄを
反応容器２の上部開口部２ｂに接続させて反応容器２に
取付けられており、その上部には希釈ガスとしての水素
（Ｈ2 ）の導入管３ａと、リザーバータンクで気化され
たヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）ガスの導入細管２
３が設けられている。
反応容器２の上部開口部２ｂに接続させて反応容器２に
取付けられており、その上部には希釈ガスとしての水素
（Ｈ2 ）の導入管３ａと、リザーバータンクで気化され
たヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）ガスの導入細管２
３が設けられている。
【００６６】さらに、ＲＦコイル１１は、放電管３の外
側に巻回されると共に、電源１２を有して設けられてい
る。
側に巻回されると共に、電源１２を有して設けられてい
る。
【００６７】なお、図２（ｂ）中の符号２４は撹拌子で
ある。
ある。
【００６８】そして、この装置２０では、放電管３内
に、導入管３ａ及び導入細管２３を介してそれぞれ水素
（Ｈ2 ）とヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）との混合
ガスが供給されるようになっており、供給された混合ガ
スがＲＦコイル１１により発生するプラズマに接触して
高反応性のラジカル分子が得られると共に、このラジカ
ル分子が反応容器２内にダウンブローして反応容器２内
で加熱された炭素繊維Ｃの表面に付着して高分子化及び
堆積し、非結晶性の炭化けい素を成膜した複合炭素繊維
を製造することができる。
に、導入管３ａ及び導入細管２３を介してそれぞれ水素
（Ｈ2 ）とヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）との混合
ガスが供給されるようになっており、供給された混合ガ
スがＲＦコイル１１により発生するプラズマに接触して
高反応性のラジカル分子が得られると共に、このラジカ
ル分子が反応容器２内にダウンブローして反応容器２内
で加熱された炭素繊維Ｃの表面に付着して高分子化及び
堆積し、非結晶性の炭化けい素を成膜した複合炭素繊維
を製造することができる。
【００６９】この装置２０を用いて次の条件下で気相合
成を行った。
成を行った。
【００７０】プラズマは、ＲＦコイル１１に１３．５６
ＭＨｚの周波数で電力を印加することによって得た。炭
素繊維Ｃは、短繊維の気相成長炭素繊維（直径０．１〜
０．５μｍ以下、長さ１０〜５００μｍ）を反応容器２
に充填し、撹拌子２４で撹拌しながら反応させた。
ＭＨｚの周波数で電力を印加することによって得た。炭
素繊維Ｃは、短繊維の気相成長炭素繊維（直径０．１〜
０．５μｍ以下、長さ１０〜５００μｍ）を反応容器２
に充填し、撹拌子２４で撹拌しながら反応させた。
【００７１】混合ガスは、水素（Ｈ2 ）１００ｃｃｍと
ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）ガス２０ｃｃｍとを
混合させて用いた。
ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）ガス２０ｃｃｍとを
混合させて用いた。
【００７２】反応容器内圧力：１００ｍＴｏｒｒ 反応時間：１ｈｒ． 反応容器内の水素プラズマ密度：１０12個／ｃｍ3 電子温度：７ｅＶ 以上の条件を共通として反応容器２内の温度を２００℃
（実施例５）、または１５００℃（比較例４）になるよ
うにヒータ２１で調節して合成し、各温度条件毎の複合
炭素繊維を得た。
（実施例５）、または１５００℃（比較例４）になるよ
うにヒータ２１で調節して合成し、各温度条件毎の複合
炭素繊維を得た。
【００７３】リモートプラズマ気相合成法；図３に示す
リモートプラズマ装置３０は、プラズマを発生させる装
置としてＲＦ放電プラズマ法を採用したものである。
リモートプラズマ装置３０は、プラズマを発生させる装
置としてＲＦ放電プラズマ法を採用したものである。
【００７４】このリモートプラズマ装置３０は、ステン
レス（ＳＵＳ）製の反応容器２と、この反応容器２に連
通させて設けたガラス製の放電管３と、この放電管３内
にプラズマを発生させるＲＦコイル１１と、このＲＦコ
イル１１により発生するプラズマによって得られた高反
応性のラジカル分子だけを反応容器２内へ供給するプラ
ズマトラップ３１と、反応容器２に設けられた繊維加熱
用電源４とから大略構成されている。
レス（ＳＵＳ）製の反応容器２と、この反応容器２に連
通させて設けたガラス製の放電管３と、この放電管３内
にプラズマを発生させるＲＦコイル１１と、このＲＦコ
イル１１により発生するプラズマによって得られた高反
応性のラジカル分子だけを反応容器２内へ供給するプラ
ズマトラップ３１と、反応容器２に設けられた繊維加熱
用電源４とから大略構成されている。
【００７５】容器２は、その側部に形成された吸入口２
ａが図外の真空装置に連通して内部が減圧状態に保たれ
るようになっている。
ａが図外の真空装置に連通して内部が減圧状態に保たれ
るようになっている。
【００７６】放電管３は、その上端部に、希釈ガスとし
ての水素（Ｈ2 ）の導入管３ａと、リザーバタンクで気
化されたヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）ガスの導入
細管２３が設けられており、その下端部が反応容器２に
連通するように反応容器２の上部に接続している。
ての水素（Ｈ2 ）の導入管３ａと、リザーバタンクで気
化されたヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）ガスの導入
細管２３が設けられており、その下端部が反応容器２に
連通するように反応容器２の上部に接続している。
【００７７】ＲＦコイル１１は、そのコイル部を放電管
３の略中央部に外挿させると共に、電源１２を有して設
けられている。
３の略中央部に外挿させると共に、電源１２を有して設
けられている。
【００７８】また、プラズマトラップ３１は、ＲＦコイ
ル１１の設置位置よりも下方位置で、放電管３の反応容
器２への接続部付近に取付けられている。
ル１１の設置位置よりも下方位置で、放電管３の反応容
器２への接続部付近に取付けられている。
【００７９】さらに、繊維加熱用電源４は、その電極４
ａ，４ｂが反応容器２内へ延長して設けられており、電
極４ａ，４ｂ間にセットされた炭素繊維Ｃを通電加熱で
きるように取付けられている。
ａ，４ｂが反応容器２内へ延長して設けられており、電
極４ａ，４ｂ間にセットされた炭素繊維Ｃを通電加熱で
きるように取付けられている。
【００８０】そして、この装置３０では、放電管３内
に、導入管３ａ及び導入細管２３を介してそれぞれ水素
（Ｈ2 ）とヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）との混合
ガスが供給されるようになっており、供給された混合ガ
スがＲＦコイル１１により発生するプラズマに接触して
高反応性のラジカル分子に分解されると共に、このラジ
カル分子がプラズマトラップ３１を通過して反応容器２
内にダウンブローして電極４ａ，４ｂ間で通電加熱され
た炭素繊維Ｃの表面に付着して高分子化及び堆積し、非
結晶性の炭化けい素を成膜した複合炭素繊維を製造する
ことができる。
に、導入管３ａ及び導入細管２３を介してそれぞれ水素
（Ｈ2 ）とヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）との混合
ガスが供給されるようになっており、供給された混合ガ
スがＲＦコイル１１により発生するプラズマに接触して
高反応性のラジカル分子に分解されると共に、このラジ
カル分子がプラズマトラップ３１を通過して反応容器２
内にダウンブローして電極４ａ，４ｂ間で通電加熱され
た炭素繊維Ｃの表面に付着して高分子化及び堆積し、非
結晶性の炭化けい素を成膜した複合炭素繊維を製造する
ことができる。
【００８１】この装置３０を用いて次の条件下で気相合
成を行った。
成を行った。
【００８２】プラズマは、ＲＦコイル１１に１３．５６
ＭＨｚの周波数で電力を印加することによって得た。
ＭＨｚの周波数で電力を印加することによって得た。
【００８３】炭素繊維Ｃは、長繊維のピッチ系炭素繊維
（ＸＮ４０：日本石油株式会社製）を用い、この装置３
０の中心軸を通るようにして電極４ａ，４ｂ間にセット
した。
（ＸＮ４０：日本石油株式会社製）を用い、この装置３
０の中心軸を通るようにして電極４ａ，４ｂ間にセット
した。
【００８４】原料ガスは、水素（Ｈ2 ）とヘキサメチル
ジシラン（ＨＭＤＳ）ガスとの混合ガスを用いた。
ジシラン（ＨＭＤＳ）ガスとの混合ガスを用いた。
【００８５】ＲＦ電力：２００Ｗ 反応時間：１ｈｒ． ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の分圧：１００ｍＴ
ｏｒｒ 水素（Ｈ2 ）の分圧：４Ｔｏｒｒ プラズマ密度：１０12個／ｃｍ3 電子温度：８ｅＶ 以上の条件を共通として炭素繊維Ｃを、３００℃（実施
例６）、６００℃（実施例７）、９００℃（比較例
５）、又は１５００℃（比較例６）になるように通電加
熱して合成し、各加熱条件毎の複合炭素繊維を得た。
ｏｒｒ 水素（Ｈ2 ）の分圧：４Ｔｏｒｒ プラズマ密度：１０12個／ｃｍ3 電子温度：８ｅＶ 以上の条件を共通として炭素繊維Ｃを、３００℃（実施
例６）、６００℃（実施例７）、９００℃（比較例
５）、又は１５００℃（比較例６）になるように通電加
熱して合成し、各加熱条件毎の複合炭素繊維を得た。
【００８６】直流放電プラズマ気相合成法；図４（ａ）
に示す直流放電プラズマ装置４０は、ステンレス（ＳＵ
Ｓ）製の反応容器２と、この反応容器２内に設置された
直流放電プラズマ発生装置７と、反応容器２に設けられ
た繊維加熱用電源４とから大略構成されている。
に示す直流放電プラズマ装置４０は、ステンレス（ＳＵ
Ｓ）製の反応容器２と、この反応容器２内に設置された
直流放電プラズマ発生装置７と、反応容器２に設けられ
た繊維加熱用電源４とから大略構成されている。
【００８７】反応容器２は、円筒状の大径部２ｃと、こ
の大径部２ｃの両側にそれぞれ小径に形成された吸入口
２ａ及び原料ガス導入口２ｄとから構成されており、吸
入口２ａが図外の真空装置に連通して大径部２ｃの内部
が減圧状態に保持するようになっている。
の大径部２ｃの両側にそれぞれ小径に形成された吸入口
２ａ及び原料ガス導入口２ｄとから構成されており、吸
入口２ａが図外の真空装置に連通して大径部２ｃの内部
が減圧状態に保持するようになっている。
【００８８】また、直流放電プラズマ発生装置７は、タ
ングステンフィラメントで円柱状の篭形状に形成された
カソード電極４２の内側に、ステンレス（ＳＵＳ）製の
円筒メッシュに形成されたアノード電極４１を同心上に
配置し（図４（ｂ）参照）、このアノード電極４１とカ
ソード電極４２とを電源９で接続して構成されており、
アノード電極４１の内側にプラズマを発生するようにな
っている。このときカソード電極４２は、加熱用電源８
をＯＮすることにより、図４（ｃ）に示すように、フィ
ラメント４２ａ毎に交互に逆向きとなる電流が流れて
（図４（ｃ）において電流の流れを矢印で示す）加熱
し、熱電子を放出するようになっている。
ングステンフィラメントで円柱状の篭形状に形成された
カソード電極４２の内側に、ステンレス（ＳＵＳ）製の
円筒メッシュに形成されたアノード電極４１を同心上に
配置し（図４（ｂ）参照）、このアノード電極４１とカ
ソード電極４２とを電源９で接続して構成されており、
アノード電極４１の内側にプラズマを発生するようにな
っている。このときカソード電極４２は、加熱用電源８
をＯＮすることにより、図４（ｃ）に示すように、フィ
ラメント４２ａ毎に交互に逆向きとなる電流が流れて
（図４（ｃ）において電流の流れを矢印で示す）加熱
し、熱電子を放出するようになっている。
【００８９】さらに、繊維加熱用電源４は、その電極４
ａ，４ｂが反応容器２の大径部２ｃ内へ延長して設けら
れており、この電極４ａ，４ｂ間にセットされた炭素繊
維Ｃを通電加熱できるようになっている。このとき炭素
繊維Ｃは、直流放電プラズマ発生装置７の中心軸を通る
ようにして電極４ａ，４ｂ間にセットされる。
ａ，４ｂが反応容器２の大径部２ｃ内へ延長して設けら
れており、この電極４ａ，４ｂ間にセットされた炭素繊
維Ｃを通電加熱できるようになっている。このとき炭素
繊維Ｃは、直流放電プラズマ発生装置７の中心軸を通る
ようにして電極４ａ，４ｂ間にセットされる。
【００９０】この装置４０では、原料ガス導入口２ｄを
介して希釈用ガスとしての水素（Ｈ2 ）とリザーバタン
クで気化されたヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）ガス
との混合ガスが反応容器２の大径部２ｃに供給されるよ
うになっており、供給された混合ガスが直流放電プラズ
マ発生装置７により発生するプラズマに接触して高反応
性のラジカル分子が得られると共に、このラジカル分子
が加熱された炭素繊維Ｃの表面に付着して高分子化及び
堆積し、非結晶性の炭化けい素を成膜した複合炭素繊維
を製造することができる。
介して希釈用ガスとしての水素（Ｈ2 ）とリザーバタン
クで気化されたヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）ガス
との混合ガスが反応容器２の大径部２ｃに供給されるよ
うになっており、供給された混合ガスが直流放電プラズ
マ発生装置７により発生するプラズマに接触して高反応
性のラジカル分子が得られると共に、このラジカル分子
が加熱された炭素繊維Ｃの表面に付着して高分子化及び
堆積し、非結晶性の炭化けい素を成膜した複合炭素繊維
を製造することができる。
【００９１】この装置４０を用いて次の条件下で気相合
成を行った。
成を行った。
【００９２】炭素繊維Ｃは、長繊維のピッチ系炭素繊維
（ＸＮ４０：日本石油株式会社製）を用い、直流放電プ
ラズマ発生装置７の中心軸を通るようにして、電極４
ａ，４ｂ間にセットした。
（ＸＮ４０：日本石油株式会社製）を用い、直流放電プ
ラズマ発生装置７の中心軸を通るようにして、電極４
ａ，４ｂ間にセットした。
【００９３】原料ガスは、水素（Ｈ2 ）とヘキサメチル
ジシラン（ＨＭＤＳ）との混合ガスを用いた。
ジシラン（ＨＭＤＳ）との混合ガスを用いた。
【００９４】放電電流：３Ａ 反応時間：１ｈｒ． ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の分圧：０．１ｍＴ
ｏｒｒ 水素（Ｈ2 ）の分圧：４ｍＴｏｒｒ プラズマ密度：１０10個／ｃｍ3 電子温度：５ｅＶ 以上の条件を共通として炭素繊維Ｃを、２６０℃（実施
例８）、６００℃（実施例９）、９００℃（比較例
７）、又は１５００℃（比較例８）になるように通電加
熱して合成し、各加熱条件毎の複合炭素繊維を得た。
ｏｒｒ 水素（Ｈ2 ）の分圧：４ｍＴｏｒｒ プラズマ密度：１０10個／ｃｍ3 電子温度：５ｅＶ 以上の条件を共通として炭素繊維Ｃを、２６０℃（実施
例８）、６００℃（実施例９）、９００℃（比較例
７）、又は１５００℃（比較例８）になるように通電加
熱して合成し、各加熱条件毎の複合炭素繊維を得た。
【００９５】次に以上述べた実施例１〜９、及び比較例
１〜８で得た複合炭素繊維についてＸ線回折の測定、Ｘ
線マイクロアナライザ（ＥＤＸ）による元素分析、及び
大気雰囲気による５％重量減少温度（ＴＧ）の測定を行
い表１に示す結果を得た。なお、前記ＴＧの測定には未
処理の炭素繊維を比較例９として用いた。
１〜８で得た複合炭素繊維についてＸ線回折の測定、Ｘ
線マイクロアナライザ（ＥＤＸ）による元素分析、及び
大気雰囲気による５％重量減少温度（ＴＧ）の測定を行
い表１に示す結果を得た。なお、前記ＴＧの測定には未
処理の炭素繊維を比較例９として用いた。
【００９６】
【表１】 表１から解るように、実施例１〜９で得られた複合炭素
繊維は、炭素繊維の表面を、炭素繊維との密着性及び複
合材のマトリクスとの相溶性に優れた非結晶性の炭化け
い素で被覆したものとなっており（Ｘ線回折及びＥＤ
Ｘ）、かつ被覆した非結晶性の炭化けい素の成膜がガス
遮断性の高い緻密な膜となって形成されるので、耐酸化
性が結晶性の炭化けい素で被覆したもの（比較例１〜
８）と同等に向上した（ＴＧ）ものとなっている。
繊維は、炭素繊維の表面を、炭素繊維との密着性及び複
合材のマトリクスとの相溶性に優れた非結晶性の炭化け
い素で被覆したものとなっており（Ｘ線回折及びＥＤ
Ｘ）、かつ被覆した非結晶性の炭化けい素の成膜がガス
遮断性の高い緻密な膜となって形成されるので、耐酸化
性が結晶性の炭化けい素で被覆したもの（比較例１〜
８）と同等に向上した（ＴＧ）ものとなっている。
【００９７】また実施例１〜９は、製造時の温度を１０
００℃以上の高温にする必要がないので、短繊維にも適
用可能（実施例５）であると共に、製造コストの低減化
を図ることができる。
００℃以上の高温にする必要がないので、短繊維にも適
用可能（実施例５）であると共に、製造コストの低減化
を図ることができる。
【００９８】さらに、前記したＴＧの測定は、炭素繊維
の切断面からの酸化であり、表面自体はもっと高い温度
（１０００℃以上）でも耐酸化性を奏する。
の切断面からの酸化であり、表面自体はもっと高い温度
（１０００℃以上）でも耐酸化性を奏する。
【００９９】また、前記した実施例はいずれもヘキサメ
チルジミラン（ＨＭＤＳ）を原料ガスとして用いたが、
テトラメチルシラン（ＴＭＳ）を原料ガスとして用いた
場合でも同様の結果を得た。
チルジミラン（ＨＭＤＳ）を原料ガスとして用いたが、
テトラメチルシラン（ＴＭＳ）を原料ガスとして用いた
場合でも同様の結果を得た。
【０１００】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば次の効
果を奏する。
果を奏する。
【０１０１】すなわち、請求項１記載の発明によれば、
１０００℃以上の高温処理を必要としないため、耐酸化
性の向上した複合炭素繊維を、炭素繊維の長短に拘らず
製造することができ、かつ簡略化した製造工程で容易に
製造することができるので製造コストの低減化をも図る
ことのできる複合炭素繊維の製造方法を提供することが
できる。
１０００℃以上の高温処理を必要としないため、耐酸化
性の向上した複合炭素繊維を、炭素繊維の長短に拘らず
製造することができ、かつ簡略化した製造工程で容易に
製造することができるので製造コストの低減化をも図る
ことのできる複合炭素繊維の製造方法を提供することが
できる。
【０１０２】また、請求項２記載の発明によれば、シラ
ン誘導体としてテトラメチルシランあるいはヘキサメチ
ルジシランを用いているので、容易に気化させることが
できると共に、不平衡プラズマに接触させることにより
気相合成に必要な高反応性のラジカル分子を容易に反応
系中に得ることができ、この結果請求項１記載の発明の
効果に加えて製造が一層容易な複合炭素繊維の製造方法
を提供することができる。
ン誘導体としてテトラメチルシランあるいはヘキサメチ
ルジシランを用いているので、容易に気化させることが
できると共に、不平衡プラズマに接触させることにより
気相合成に必要な高反応性のラジカル分子を容易に反応
系中に得ることができ、この結果請求項１記載の発明の
効果に加えて製造が一層容易な複合炭素繊維の製造方法
を提供することができる。
【０１０３】さらに請求項３記載の発明によれば、採用
するプラズマ気相合成法の相違により、請求項１記載の
発明の効果に加えて以下に述べる効果を奏する。
するプラズマ気相合成法の相違により、請求項１記載の
発明の効果に加えて以下に述べる効果を奏する。
【０１０４】すなわち、マイクロ波放電プラズマ気相合
成法を採用したものにおいては、幅広い圧力で高密度な
プラズマが得られ、成膜の厚さや質を幅広くコントロー
ルすることが可能となり、ＲＦ放電プラズマ気相合成法
を採用したものにおいては、プラズマ密度の高い放電が
得られ、生成速度の早い膜を得ることが可能となる。
成法を採用したものにおいては、幅広い圧力で高密度な
プラズマが得られ、成膜の厚さや質を幅広くコントロー
ルすることが可能となり、ＲＦ放電プラズマ気相合成法
を採用したものにおいては、プラズマ密度の高い放電が
得られ、生成速度の早い膜を得ることが可能となる。
【０１０５】また、リモートプラズマ気相合成法を採用
したものにおいては、非結晶性の炭化けい素の成膜速度
が早く均一な成膜を得ることが可能となり、直流放電プ
ラズマ気相合成法を採用したものにおいては、圧力の低
いプラズマ放電が得られ、非結晶性の炭化けい素の生成
膜表面が均一なきれいな膜を得ることが可能となる。
したものにおいては、非結晶性の炭化けい素の成膜速度
が早く均一な成膜を得ることが可能となり、直流放電プ
ラズマ気相合成法を採用したものにおいては、圧力の低
いプラズマ放電が得られ、非結晶性の炭化けい素の生成
膜表面が均一なきれいな膜を得ることが可能となる。
【図１】実施例としての複合炭素繊維の製造方法に用い
られるマイクロ波放電プラズマ装置の概略説明図であ
る。
られるマイクロ波放電プラズマ装置の概略説明図であ
る。
【図２】（ａ）は、実施例としての複合炭素繊維の製造
方法に用いられるＲＦ放電プラズマ装置の概略説明図で
あり、（ｂ）は、実施例としての複合炭素繊維の製造方
法に用いられる他のＲＦ放電プラズマ装置の概略説明図
である。
方法に用いられるＲＦ放電プラズマ装置の概略説明図で
あり、（ｂ）は、実施例としての複合炭素繊維の製造方
法に用いられる他のＲＦ放電プラズマ装置の概略説明図
である。
【図３】実施例としての複合炭素繊維の製造方法に用い
られるリモートプラズマ装置の概略説明図である。
られるリモートプラズマ装置の概略説明図である。
【図４】（ａ）は、実施例としての複合炭素繊維の製造
方法に用いられる直流放電プラズマ装置の概略説明図で
あり、（ｂ）は、その要部側面図であり、（ｃ）はその
カソード電極の説明図である。
方法に用いられる直流放電プラズマ装置の概略説明図で
あり、（ｂ）は、その要部側面図であり、（ｃ）はその
カソード電極の説明図である。
１ マイクロ波放電プラズマ装置 ２ 反応容器 ３ 放電管 ４ 繊維加熱用電源 ５ 導波管 ６ サイクロトロン ７ 直流放電プラズマ発生装置 １０，２０ ＲＦ放電プラズマ装置 １１ ＲＦコイル ２１ ヒータ ３０ リモートプラズマ装置 ３１ プラズマトラップ ４０ 直流放電プラズマ装置 ４１ アノード ４２ カソード Ｃ 炭素繊維
Claims (3)
- 【請求項１】 １００〜６００℃に加熱した炭素繊維の
表面に、シラン誘導体を原料ガスとするプラズマ気相合
成法により非結晶性の炭化けい素を成膜したことを特徴
とする複合炭素繊維の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の複合炭素繊維の製造方法
であって、 前記シラン誘導体が、テトラメチルシラン、あるいはヘ
キサメチルジシランであることを特徴とする複合炭素繊
維の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の複合炭素繊維の製
造方法であって、 前記プラズマ気相合成法が、マイクロ波放電プラズマ、
ＲＦ放電プラズマ、リモートプラズマ、直流放電プラズ
マの内のいずれか一つのプラズマ発生法を採用した気相
合成法であることを特徴とする複合炭素繊維の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3847195A JPH08231287A (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 複合炭素繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3847195A JPH08231287A (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 複合炭素繊維の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08231287A true JPH08231287A (ja) | 1996-09-10 |
Family
ID=12526167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3847195A Pending JPH08231287A (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 複合炭素繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08231287A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0967190A1 (de) * | 1998-06-27 | 1999-12-29 | DaimlerChrysler AG | Verfahren zur Herstellung von beschichteten Kurzfasern |
| KR100418908B1 (ko) * | 2001-12-21 | 2004-02-14 | 엘지전자 주식회사 | 광도파로용 실리카막 제조방법 |
-
1995
- 1995-02-27 JP JP3847195A patent/JPH08231287A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0967190A1 (de) * | 1998-06-27 | 1999-12-29 | DaimlerChrysler AG | Verfahren zur Herstellung von beschichteten Kurzfasern |
| US6143376A (en) * | 1998-06-27 | 2000-11-07 | Daimlerchrysler | Method for manufacturing coated short fibers |
| KR100418908B1 (ko) * | 2001-12-21 | 2004-02-14 | 엘지전자 주식회사 | 광도파로용 실리카막 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7033650B2 (en) | Method of producing a nanotube layer on a substrate | |
| EP0797688B1 (en) | Method for deposition of diamondlike carbon films | |
| EP1619265B1 (en) | Method and system for coating internal surfaces of prefabricated process piping in the field | |
| US5330802A (en) | Plasma CVD of carbonaceous films on substrate having reduced metal on its surface | |
| EP1129990A1 (en) | Process for controlled growth of carbon nanotubes | |
| WO1991000377A1 (en) | Process for making diamond, doped diamond, diamond-cubic boron nitride composite films at low temperature | |
| JPH1180963A (ja) | アークプラズマ成膜装置用のノズルインジェクター | |
| JPH06108255A (ja) | 蒸気障壁特性を有するシリコン酸化物基薄膜の製造方法及びこの方法によって製造した物品 | |
| JPH01191780A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| US5798143A (en) | CVD process for making a hollow diamond tube | |
| JPH08231287A (ja) | 複合炭素繊維の製造方法 | |
| RU2158037C2 (ru) | Способ получения алмазных пленок методом газофазного синтеза | |
| EP0556615B1 (en) | Method of making synthetic diamond | |
| JP4881504B2 (ja) | 熱ｃｖｄ法によるグラファイトナノファイバー薄膜の選択形成方法 | |
| JP2009067663A (ja) | カーボンファイバーシート上のカーボンナノチューブの成長方法およびカーボンナノチューブエミッター | |
| RU214891U1 (ru) | Устройство для газоструйного осаждения алмазных покрытий | |
| JPH09195036A (ja) | 蒸着装置、及び薄膜製造方法 | |
| JPS5915983B2 (ja) | ホウ素被膜の形成方法 | |
| RU2792526C1 (ru) | Устройство для нанесения алмазных покрытий | |
| JP2646582B2 (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| US3556834A (en) | Low temperature method for producing amorphous boron-carbon deposits | |
| JPS6383271A (ja) | ダイヤモンド状炭素膜の製造法 | |
| GB2236541A (en) | Speaker diaphragm | |
| JPS62180077A (ja) | 管内面の被覆方法 | |
| JPS5917190B2 (ja) | ホウ素被膜の形成方法 |