JPS6075671A - 複合材料用炭素繊維の製造法 - Google Patents
複合材料用炭素繊維の製造法Info
- Publication number
- JPS6075671A JPS6075671A JP58183692A JP18369283A JPS6075671A JP S6075671 A JPS6075671 A JP S6075671A JP 58183692 A JP58183692 A JP 58183692A JP 18369283 A JP18369283 A JP 18369283A JP S6075671 A JPS6075671 A JP S6075671A
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- carbon fiber
- carbon fibers
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- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、複合材料用炭素繊維に関する。
近年、炭素繊維シよ、樹脂、金属、セラミックなどのマ
トリックス材料と丑ぜて、航空、宇宙産業からスポーツ
用品の分野′まで複合材料として使用され、機械的強度
の漬れ−Ｃいるが、反面、マトリックス材料と炭素繊維
の層間せん断強度が比較的弱い欠点がめる。
トリックス材料と丑ぜて、航空、宇宙産業からスポーツ
用品の分野′まで複合材料として使用され、機械的強度
の漬れ−Ｃいるが、反面、マトリックス材料と炭素繊維
の層間せん断強度が比較的弱い欠点がめる。
こｎを改善するため、従来は、炭素繊維の表面を硝酸酸
化、空気酸化処理工程を経る方法があるが、酸化処理工
程の管理がむづかしく又工程が複雑であシ、又炭素繊維
の表面が傷む等の欠点を伴う。
化、空気酸化処理工程を経る方法があるが、酸化処理工
程の管理がむづかしく又工程が複雑であシ、又炭素繊維
の表面が傷む等の欠点を伴う。
本発明は、簡単に調整液の被覆で得らｎる層間せん断強
度の増大した複合材料用炭素繊維の製造法を提供するも
ので、炭素繊維の表面に、チタニウムアルコキシドのア
ルコキシ基を１部アセチルアセトンで置換して成るチタ
ニウム化合物、溶液の被膜を形成し、その被膜を放置又
は加熱することを特徴とする。
度の増大した複合材料用炭素繊維の製造法を提供するも
ので、炭素繊維の表面に、チタニウムアルコキシドのア
ルコキシ基を１部アセチルアセトンで置換して成るチタ
ニウム化合物、溶液の被膜を形成し、その被膜を放置又
は加熱することを特徴とする。
次に本発明の詳細な説明する。
炭素繊維の表面に、チタニウムアルコキシドのアルコキ
シ基を１部アセチルアセトンで置換したチタニウム化合
物とは、チタンエトキシド、チタンインプロポキシド、
チタンノルマルブトキシドなどのチタニウムアルコキシ
ドのアルコキシ基を１部アセチルアセトンで置換した下
記の一般式（Ｉ）〜（２）のいずれをも含み、換言すれ
ば、アルコキシチタンアセチレートである。
シ基を１部アセチルアセトンで置換したチタニウム化合
物とは、チタンエトキシド、チタンインプロポキシド、
チタンノルマルブトキシドなどのチタニウムアルコキシ
ドのアルコキシ基を１部アセチルアセトンで置換した下
記の一般式（Ｉ）〜（２）のいずれをも含み、換言すれ
ば、アルコキシチタンアセチレートである。
（Ｉ） （Ｉｆ） （［０
でＲはエチル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基等のア
ルキル基、又はアセチルアセトン置換基を示す。
ルキル基、又はアセチルアセトン置換基を示す。
上記の（Ｉ）〜側のいずれのアルコキシチタンアセチレ
ートが使用できる。チタニウムアルコキシドのアルコキ
シ基の１部をアセチルアセトンで置換する理由は、置換
しないとチタニウムアルコキシドは加水分解速度が非常
に早く、空気中の水分の影響をうけ易いため作業性が極
めて悪く困難となシ、又その被膜の品質が一定しないな
どの不都合を生ずることを防止するためとアセチルアセ
トン置換基によシ次のアルコール溶液と良好な塗布液の
調製を可能にするためである。次でこのアルコキシチタ
ンアセチレートをアルコール、好ましくは、エタノール
、ｉ−７’ロバノール、ｎ−ブタノール等に溶解しその
溶液を炭素繊維に付着させその表面にその被膜をつくる
。尚、その溶液の粘度を調整するため、ジエチルエーテ
ルなどのエーテルを添加してもよい。その被膜の形成法
は、炭素繊維を該溶液中にパッチ式で或は連続的に浸漬
処理したシ。
ートが使用できる。チタニウムアルコキシドのアルコキ
シ基の１部をアセチルアセトンで置換する理由は、置換
しないとチタニウムアルコキシドは加水分解速度が非常
に早く、空気中の水分の影響をうけ易いため作業性が極
めて悪く困難となシ、又その被膜の品質が一定しないな
どの不都合を生ずることを防止するためとアセチルアセ
トン置換基によシ次のアルコール溶液と良好な塗布液の
調製を可能にするためである。次でこのアルコキシチタ
ンアセチレートをアルコール、好ましくは、エタノール
、ｉ−７’ロバノール、ｎ−ブタノール等に溶解しその
溶液を炭素繊維に付着させその表面にその被膜をつくる
。尚、その溶液の粘度を調整するため、ジエチルエーテ
ルなどのエーテルを添加してもよい。その被膜の形成法
は、炭素繊維を該溶液中にパッチ式で或は連続的に浸漬
処理したシ。
スプレー塗布したシ任意である。その被膜の厚さは、炭
素繊維の溶液浸漬時間、アルコールの溶媒量、エーテル
の添加の有無、乾燥時間等によシ自由に制御できるが、
乾燥被膜で１μｍ以下であることが好ましい。１μｍを
越えると、被膜の劣化が生ずる傾向がある。炭素繊維を
溶液中を通過させる場合は、１〜５０ｗ／秒の速度が好
ましく、５０町乍を越えると被膜が不均一となる傾向が
ある。
素繊維の溶液浸漬時間、アルコールの溶媒量、エーテル
の添加の有無、乾燥時間等によシ自由に制御できるが、
乾燥被膜で１μｍ以下であることが好ましい。１μｍを
越えると、被膜の劣化が生ずる傾向がある。炭素繊維を
溶液中を通過させる場合は、１〜５０ｗ／秒の速度が好
ましく、５０町乍を越えると被膜が不均一となる傾向が
ある。
次で、その溶液に浸漬等による被膜形成処理後、自然乾
燥又は１００℃以下で加熱乾燥して製品とするか、更に
、これを１００℃以上で加熱し被膜の酸化処理を行ない
製品とする。
燥又は１００℃以下で加熱乾燥して製品とするか、更に
、これを１００℃以上で加熱し被膜の酸化処理を行ない
製品とする。
上記のチタニウム化合物被膜の形成後の自然又は比較的
低温の加熱乾燥において、チタン化合物被膜を大気中の
水分に接触させ、これによる加水分解を行なわせ、チタ
ニウムアセチレートやチタニウム水酸化物等の加水分解
生成物の被膜を部分的に生成せしめる１方含有する溶剤
の蒸発せしめ乾燥被膜とする。１００℃以上の加熱によ
、す、チタン化合物被膜の上記に生成の加水分解物被膜
を酸化せしめて部分的に又は全面的に酸化チタニウム被
膜とする。
低温の加熱乾燥において、チタン化合物被膜を大気中の
水分に接触させ、これによる加水分解を行なわせ、チタ
ニウムアセチレートやチタニウム水酸化物等の加水分解
生成物の被膜を部分的に生成せしめる１方含有する溶剤
の蒸発せしめ乾燥被膜とする。１００℃以上の加熱によ
、す、チタン化合物被膜の上記に生成の加水分解物被膜
を酸化せしめて部分的に又は全面的に酸化チタニウム被
膜とする。
尚、自然乾燥を廃し、直ちに加熱し徐々に加熱しひきつ
ｙき１００℃以上に昇温し酸化チタニウム被膜とするこ
とも出来る。
ｙき１００℃以上に昇温し酸化チタニウム被膜とするこ
とも出来る。
このように、製造したチタニウム化合物の乾燥被膜をも
つ炭素繊維又は酸化チタニウム被膜をもつ炭素繊維はい
づれも合成樹脂拐料、金属材料、セジミツクなどの無機
材料等との複合材料製品に適用され、この場合、そのチ
タニウム化合物被膜、その加水分解被膜、或はチタン酸
化物被膜が、その両者の接着性を向上し、層間せん断強
度の向上した複合材料の製品をもたらすｔ尚、その複合
材料の製造において、チタン、ボラン、シラン等のカッ
プリング剤を併用することができる。次に詳細な実施例
につき説明する。
つ炭素繊維又は酸化チタニウム被膜をもつ炭素繊維はい
づれも合成樹脂拐料、金属材料、セジミツクなどの無機
材料等との複合材料製品に適用され、この場合、そのチ
タニウム化合物被膜、その加水分解被膜、或はチタン酸
化物被膜が、その両者の接着性を向上し、層間せん断強
度の向上した複合材料の製品をもたらすｔ尚、その複合
材料の製造において、チタン、ボラン、シラン等のカッ
プリング剤を併用することができる。次に詳細な実施例
につき説明する。
実施例１
下記表１に示す成分と組成比から成る調製液を入れた内
径２０ＩＩＩ１１長さ１５０＋ｍのＶ字状型両端開口ガ
ラス管内を、直径７μｍフィラメント数６０００本の炭
素繊維を速度１鰭／秒にて通過させ、その表面にその調
製液の被膜を形成し。
径２０ＩＩＩ１１長さ１５０＋ｍのＶ字状型両端開口ガ
ラス管内を、直径７μｍフィラメント数６０００本の炭
素繊維を速度１鰭／秒にて通過させ、その表面にその調
製液の被膜を形成し。
次でそのチタニウム化合物溶液の被膜をもつ炭素繊維を
大気中にて１〜２４時間放置し、大気中の水分によシチ
タニウム化合物の加水分解反応を行ない同時に被膜内に
含有の揮発成分を除去した乾燥被膜とした後頁に１３０
〜１５０℃の温度範囲で２時間加熱乾燥し、次で更に２
８０〜３００℃の温度範囲で０．５〜１時間加熱し、そ
の表面にｍ酸化チタニウム被膜をもつ複合材料用炭素繊
維を製造した。
大気中にて１〜２４時間放置し、大気中の水分によシチ
タニウム化合物の加水分解反応を行ない同時に被膜内に
含有の揮発成分を除去した乾燥被膜とした後頁に１３０
〜１５０℃の温度範囲で２時間加熱乾燥し、次で更に２
８０〜３００℃の温度範囲で０．５〜１時間加熱し、そ
の表面にｍ酸化チタニウム被膜をもつ複合材料用炭素繊
維を製造した。
表 １
このようにして得た上記複合材料用炭素繊維の多数本を
エポキシ樹脂（エピ：’−１−８２８シェル化学製）
１００部に硬化剤として三フッ化ホウ素ＢＦ３を２〜５
部加えた樹脂マトリックス中に含浸させ、繊維を１方向
に揃えたまま成型金型に入れ、真空度１０ ＋ｎｍＨｇ
で５分間脱泡を行なった後、焼鈍炉内で１’ ２０ ℃
４０分間；１７０℃７０分間のキュアな行なった。この
ようにして得られた複合成形物を長さ１２ｍｍ、幅１０
哩。
エポキシ樹脂（エピ：’−１−８２８シェル化学製）
１００部に硬化剤として三フッ化ホウ素ＢＦ３を２〜５
部加えた樹脂マトリックス中に含浸させ、繊維を１方向
に揃えたまま成型金型に入れ、真空度１０ ＋ｎｍＨｇ
で５分間脱泡を行なった後、焼鈍炉内で１’ ２０ ℃
４０分間；１７０℃７０分間のキュアな行なった。この
ようにして得られた複合成形物を長さ１２ｍｍ、幅１０
哩。
厚さ３鰭の試験片に加工し、ショートビーム法による３
点曲げ試験によって層間せん断強度を測定した。この際
のス、ｅン／厚みは４で、曲げ試験機のクロスヘッド速
度は１間／分であった。
点曲げ試験によって層間せん断強度を測定した。この際
のス、ｅン／厚みは４で、曲げ試験機のクロスヘッド速
度は１間／分であった。
その測定結果を下記表２に示す。
実施例２
実施例１と同じ成分並に組成比の調製液を使用し、炭素
繊維をその調製液中を同様に通過させ。
繊維をその調製液中を同様に通過させ。
その表面にその調製液の被膜を形成した炭素繊維を大気
中で２４〜４８時間放１バシそのチタニウム化合物の加
水分解と溶剤の揮発を行なった厚さ μの被膜（チタニ
ウム化合物、チタニウムアセチレート、チタニウム水酸
化物の複合被膜）をもつ複合材料用炭素繊維を作成した
。この製品について、実施例１で使用したと同じエポキ
シ樹脂マトリックスと同様に複合成形物をつ＜シ、これ
につき、前記と仝様の試験片を作成し層間せん断強度試
験を行なった。その結果を表２に示す。
中で２４〜４８時間放１バシそのチタニウム化合物の加
水分解と溶剤の揮発を行なった厚さ μの被膜（チタニ
ウム化合物、チタニウムアセチレート、チタニウム水酸
化物の複合被膜）をもつ複合材料用炭素繊維を作成した
。この製品について、実施例１で使用したと同じエポキ
シ樹脂マトリックスと同様に複合成形物をつ＜シ、これ
につき、前記と仝様の試験片を作成し層間せん断強度試
験を行なった。その結果を表２に示す。
実施例３
実施例１と仝じように処理して得た複合材料用炭素繊維
を更にカップリング剤としてチタンカップリング剤、例
えばテトラインプロピルビスジオクチルホスファイトチ
タネートＱ、８ｗｔ％を９９．２ ｗｔ％のインプロパ
ツールで溶解したもので浸１逍、スプレー等によシ全面
に均一に付着処理し、１〜２４時間放置乾燥したものを
実施例１と同じ複合材成形品をつ＜シ、その試験片につ
き同様に層間せん断強度を測定した。その結果を１表２
に示す。
を更にカップリング剤としてチタンカップリング剤、例
えばテトラインプロピルビスジオクチルホスファイトチ
タネートＱ、８ｗｔ％を９９．２ ｗｔ％のインプロパ
ツールで溶解したもので浸１逍、スプレー等によシ全面
に均一に付着処理し、１〜２４時間放置乾燥したものを
実施例１と同じ複合材成形品をつ＜シ、その試験片につ
き同様に層間せん断強度を測定した。その結果を１表２
に示す。
比較例１
本発明の調製液で処理しない、実施例１ＴＬ使用したと
同じ材料の炭素繊維を直ちに実施例１に記載と同じ方法
で複合成形物をつくり、これにつき、同様の試験片をつ
くシ、その層間せん断強度を測定した。その結果を表２
に示す。
同じ材料の炭素繊維を直ちに実施例１に記載と同じ方法
で複合成形物をつくり、これにつき、同様の試験片をつ
くシ、その層間せん断強度を測定した。その結果を表２
に示す。
東市販品は、酸化処理炭素俄維とエポキシ樹脂の複合材
料。
料。
尚、本発明のアルコキシチタンアセチレートに。
０．０１−１０モルチの割合でＭｅｌ （ＯＲ）４ 、
Ｍｅｔ（ＯＲ）３− （但し、 Ｍｅｌは８ｉ、Ｚｒ＊
Ｍｅ２はＡＩ、ＲはＯＨ３＊ ０２Ｈ５、０３Ｈ７）で
示されるアルコキシドを添加含有したものでも同様の効
果があった。
Ｍｅｔ（ＯＲ）３− （但し、 Ｍｅｌは８ｉ、Ｚｒ＊
Ｍｅ２はＡＩ、ＲはＯＨ３＊ ０２Ｈ５、０３Ｈ７）で
示されるアルコキシドを添加含有したものでも同様の効
果があった。
このように、本発明によれば、炭素繊維の入面に、チタ
ニウムアルコキシドのアルコキシ基金１部アセチルアセ
トンで置換したチタニウム化合物溶液の被膜を形成し、
その被膜を放置又は加熱するようにしたので、アルコキ
シチタニウムアセチレート、その加水分解物又は及び酸
化チタンから成る被膜をもつ複合材料用炭素繊維が得ら
れ、これを複合材料の製造に他の複合材料の素材と混用
するときは、層間せん断強匿の優れた複合材料もたらし
、又その複合材料用炭素繊維の製造を容易にし、炭素繊
維表面を傷めることがない等の効果を存する。
ニウムアルコキシドのアルコキシ基金１部アセチルアセ
トンで置換したチタニウム化合物溶液の被膜を形成し、
その被膜を放置又は加熱するようにしたので、アルコキ
シチタニウムアセチレート、その加水分解物又は及び酸
化チタンから成る被膜をもつ複合材料用炭素繊維が得ら
れ、これを複合材料の製造に他の複合材料の素材と混用
するときは、層間せん断強匿の優れた複合材料もたらし
、又その複合材料用炭素繊維の製造を容易にし、炭素繊
維表面を傷めることがない等の効果を存する。
手続補正書
Ｉｔ；４ ｍ 篩 ２月 １０ 日
特許庁長官殿
１、事件の表示
昭和５８年持重間第１Ｂ３６９２号
２、発明の名称
複合材料用炭素繊維の製造法
３、補正をする者
事件との関係 特許出願人
１４１株式会社河合楽器製作所
４、代 理 人
５、補正命令 のに１付（自発）
７、補正の内容 （１） 明細書第８頁第９行「厚さ
μ」を「厚さ１μ」と訂正する。
μ」を「厚さ１μ」と訂正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素繊維の表面に、チタニウムアルコキシドのアル
コキシ基を１部アセチルアセトンで置換して成るチタニ
ウム化合物、溶液の被膜を形成し、その被膜全放置又は
加熱すること盆特畝とする複合材料用炭素繊維の製造法
。 ２ 該被膜の厚さは１ミクロン以下でおる特許請求の範
囲１）に記載の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58183692A JPS6075671A (ja) | 1983-10-01 | 1983-10-01 | 複合材料用炭素繊維の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58183692A JPS6075671A (ja) | 1983-10-01 | 1983-10-01 | 複合材料用炭素繊維の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6075671A true JPS6075671A (ja) | 1985-04-30 |
| JPS6360152B2 JPS6360152B2 (ja) | 1988-11-22 |
Family
ID=16140264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58183692A Granted JPS6075671A (ja) | 1983-10-01 | 1983-10-01 | 複合材料用炭素繊維の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6075671A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4961971A (en) * | 1988-12-19 | 1990-10-09 | United Technologies Corporation | Method of making oxidatively stable water soluble amorphous hydrated metal oxide sized fibers |
| JP2011026175A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Nitto Boseki Co Ltd | 耐アルカリ性ガラス繊維及びその製造方法 |
| JP2017155172A (ja) * | 2016-03-03 | 2017-09-07 | 国立大学法人信州大学 | 炭素繊維強化プラスチック及びその製造方法並びに炭素繊維 |
-
1983
- 1983-10-01 JP JP58183692A patent/JPS6075671A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4961971A (en) * | 1988-12-19 | 1990-10-09 | United Technologies Corporation | Method of making oxidatively stable water soluble amorphous hydrated metal oxide sized fibers |
| JP2011026175A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Nitto Boseki Co Ltd | 耐アルカリ性ガラス繊維及びその製造方法 |
| JP2017155172A (ja) * | 2016-03-03 | 2017-09-07 | 国立大学法人信州大学 | 炭素繊維強化プラスチック及びその製造方法並びに炭素繊維 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6360152B2 (ja) | 1988-11-22 |
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