JPS6262185B2 - - Google Patents
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- JPS6262185B2 JPS6262185B2 JP55027720A JP2772080A JPS6262185B2 JP S6262185 B2 JPS6262185 B2 JP S6262185B2 JP 55027720 A JP55027720 A JP 55027720A JP 2772080 A JP2772080 A JP 2772080A JP S6262185 B2 JPS6262185 B2 JP S6262185B2
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Description
本発明は、樹脂との接着性に富んだ炭素繊維の
製造法に関し、更に詳しくは、所定の条件下で通
電しながら、高強度タイプの炭素繊維を硫酸塩水
溶液中に通して表面処理することにより、樹脂と
の接着性に富んだ高い強度と高耐熱酸化性を有す
る炭素繊維を製造する方法に関する。 一般に炭素繊維は、軽量で、高い強度と弾性を
有する繊維材料であつて、特に弾性率約20〜
28T／mm2のものを高強度タイプ、弾性率約30T／
mm2以上のものを高弾性タイプと呼んで区別し、そ
れぞれの特性が生かされた各種プラスチツクス材
料の補強材として、航空宇宙用構造材や自動車、
産業機機械部品等に使用されている。これらの用
途に向けられる炭素繊維は、高い強度と高い耐熱
酸化性を有するほか、マトリツクス樹脂との接着
性に富んだものでなければならない。 通常、炭素繊維と樹脂との接着性を高めるため
に、繊維の表面処理が必要であり、各種の方法が
提案されている。このうち、水酸化ナトリウム、
硫酸、リン酸などの無機化合物の電解質水溶液中
で繊維に通電する、いわゆる電解処理法は、有用
視されており、例えば特公昭47−40119号公報、
米国特許第3671411号明細書及び同第3759805号明
細書に公表されている。 しかし、本発明者等の研究によると、これらの
方法では、炭素繊維の樹脂に対する接着性は改善
されるものの、反面、炭素繊維自体の有する本来
の強度や耐熱酸化性が損われるきらいがある。特
に弾性率約20〜28T／mm2の高強度タイプの炭素繊
維に対して、前記電解処理法を適用した場合、該
炭素繊維の本来の強度や耐熱酸化性が著しく損わ
れることが明らかとなつた。炭素繊維は、その用
途からして、樹脂との接着性、繊維強度及び耐熱
酸化性を均しく高度に兼備する必要がある。 本発明者等は、高強度タイプの炭素繊維におけ
る上記の問題点につき、更に詳細に検討を加えた
結果、該炭素繊維の樹脂との接着性、繊維強度及
び耐熱酸化性が、表面処理の程度のみならず、被
処理炭素繊維の弾性率、電解質の種類及び処理後
繊維に残留する電解質に関係していることを究明
し、本発明に到達した。 本発明は下記のとおりである。 電流密度が0.05〜0.4A／m2であり、かつ電流密
度（Ａ／m2）、電圧Ｖ及び処理時間（min）の積
が0.02〜5A・Ｖ・min／m2である条件下で被処理
炭素繊維を陽極として通電しながら、高強度タイ
プの炭素繊維を、硫酸アンモニウム、硫酸水素ア
ンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウ
ムの各単独又は２種以上の硫酸塩の水溶液中に連
続的に通して表面処理することを特徴とする樹脂
との接着性に富んだ高い強度と高耐熱酸化性を有
する炭素繊維の製造法。 本発明によれば、樹脂との接着性に優れた高い
繊維強度と高耐熱酸化性を有する炭素繊維が得ら
れ、この炭素繊維は各種プラスチツクス材料の補
強材として航空宇宙用構造材や自動車部品等の用
途に供することができる。 以下、本発明の構成について更に詳述する。 本発明において電圧Ｖとは、硫酸塩水溶液中の
被処理繊維と陰極との間の最大電圧をいう。ま
た、高強度タイプの炭素繊維とは、引張弾性率約
20〜28T／mm2を有するものを指し、通常このもの
はアクリル系繊維を出発原料として酸化性雰囲気
中約200〜400℃で酸化し、次いで、不活性ガス雰
囲気中約1000〜2000℃で炭化することによつて作
られ、引張強度約250Kg／mm2以上を有する。そし
て、この高強度タイプ炭素繊維は、通常、直径約
５〜15μｍ、単繊維構成本数約1000〜50000から
なる繊維束である。 本発明で用いる硫酸塩は、硫酸アンモニウム、
硫酸水素アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸水
素ナトリウムの各単独又は２種以上である。特に
好適なものとして、硫酸アンモニウムと硫酸水素
アンモニウムの各単独又は両者の組合せが推奨さ
れる。これらのアンモニウム塩を用いた場合に
は、炭素繊維の表面に−NH2や−NH−などの基
が生じ、このため炭素繊維とエポキシ樹脂とのな
じみが改良される。電解質として硫酸塩水溶液を
使用することにより、電解処理を緩和に遂行する
ことができ、また、電解表面処理後水洗しても微
量に残存する電解質の悪影響を最小限にとどめる
ことができる。この結果、得られる炭素繊維は本
来の高い強度と高耐熱酸化性を保持することにな
る。ちなみに、水酸化ナトリウム、硫酸、リン酸
等の強塩基や強酸を使用して高強度タイプの炭素
繊維を処理すると、電解処理が苛酷になり、ま
た、水洗後残存する電解質の悪影響が出るため、
炭素繊維本来の強度と耐熱酸化性が著しく損わ
れ、加えて、残存電解質が、特にエポキシ樹脂の
効果に悪影響を及ぼし炭素繊維と樹脂との有効な
複合化を阻害する。 硫酸塩水溶液の使用条件は、特に制限的でな
く、PH約２〜12、好ましくは、約３〜10、温度約
10〜60℃、好ましくは、約25〜40℃、及び、濃度
約１〜15重量％、好ましくは、約３〜10重量％で
ある。 本発明の電解表面処理に当つては、炭素繊維を
硫酸塩の水溶液中に連続的に通し、該繊維を陽極
とし、陰極として金属又は黒鉛等を用いる。 本発明により電解表面処理をを行う際に重要な
ことは、電流密度を0.05〜0.4A／m2とし、かつ、
電流密度（Ａ／m2）と電圧Ｖと処理時間（min）
の積を0.02〜5A・Ｖ・min／m2とすることであ
る。 ここで電流密度とは、電流を処理液中の被処理
繊維の表面積で除した値である。 電流密度が0.05A／m2未満の場合は繊維と樹脂
との接着性の改良が不充分であり、0.4A／m2を
越える場合は強度や耐熱酸化性の低い繊維となる
ので好ましくない。 更に、電流密度（Ａ／m2）と電圧Ｖと処理時間
（min）との積が0.02A・Ｖ・min／m2未満の場合
は、樹脂との接着性の改良が不足であり、5A・
Ｖ・min／m2を越える場合は強度や耐熱酸化性の
低い繊維となるので好ましくない。 以上をまとめると共に、本発明と前記既知の方
法によつて、高強度タイプの炭素繊維を処理した
場合について示すと第１表の通りである。
製造法に関し、更に詳しくは、所定の条件下で通
電しながら、高強度タイプの炭素繊維を硫酸塩水
溶液中に通して表面処理することにより、樹脂と
の接着性に富んだ高い強度と高耐熱酸化性を有す
る炭素繊維を製造する方法に関する。 一般に炭素繊維は、軽量で、高い強度と弾性を
有する繊維材料であつて、特に弾性率約20〜
28T／mm2のものを高強度タイプ、弾性率約30T／
mm2以上のものを高弾性タイプと呼んで区別し、そ
れぞれの特性が生かされた各種プラスチツクス材
料の補強材として、航空宇宙用構造材や自動車、
産業機機械部品等に使用されている。これらの用
途に向けられる炭素繊維は、高い強度と高い耐熱
酸化性を有するほか、マトリツクス樹脂との接着
性に富んだものでなければならない。 通常、炭素繊維と樹脂との接着性を高めるため
に、繊維の表面処理が必要であり、各種の方法が
提案されている。このうち、水酸化ナトリウム、
硫酸、リン酸などの無機化合物の電解質水溶液中
で繊維に通電する、いわゆる電解処理法は、有用
視されており、例えば特公昭47−40119号公報、
米国特許第3671411号明細書及び同第3759805号明
細書に公表されている。 しかし、本発明者等の研究によると、これらの
方法では、炭素繊維の樹脂に対する接着性は改善
されるものの、反面、炭素繊維自体の有する本来
の強度や耐熱酸化性が損われるきらいがある。特
に弾性率約20〜28T／mm2の高強度タイプの炭素繊
維に対して、前記電解処理法を適用した場合、該
炭素繊維の本来の強度や耐熱酸化性が著しく損わ
れることが明らかとなつた。炭素繊維は、その用
途からして、樹脂との接着性、繊維強度及び耐熱
酸化性を均しく高度に兼備する必要がある。 本発明者等は、高強度タイプの炭素繊維におけ
る上記の問題点につき、更に詳細に検討を加えた
結果、該炭素繊維の樹脂との接着性、繊維強度及
び耐熱酸化性が、表面処理の程度のみならず、被
処理炭素繊維の弾性率、電解質の種類及び処理後
繊維に残留する電解質に関係していることを究明
し、本発明に到達した。 本発明は下記のとおりである。 電流密度が0.05〜0.4A／m2であり、かつ電流密
度（Ａ／m2）、電圧Ｖ及び処理時間（min）の積
が0.02〜5A・Ｖ・min／m2である条件下で被処理
炭素繊維を陽極として通電しながら、高強度タイ
プの炭素繊維を、硫酸アンモニウム、硫酸水素ア
ンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウ
ムの各単独又は２種以上の硫酸塩の水溶液中に連
続的に通して表面処理することを特徴とする樹脂
との接着性に富んだ高い強度と高耐熱酸化性を有
する炭素繊維の製造法。 本発明によれば、樹脂との接着性に優れた高い
繊維強度と高耐熱酸化性を有する炭素繊維が得ら
れ、この炭素繊維は各種プラスチツクス材料の補
強材として航空宇宙用構造材や自動車部品等の用
途に供することができる。 以下、本発明の構成について更に詳述する。 本発明において電圧Ｖとは、硫酸塩水溶液中の
被処理繊維と陰極との間の最大電圧をいう。ま
た、高強度タイプの炭素繊維とは、引張弾性率約
20〜28T／mm2を有するものを指し、通常このもの
はアクリル系繊維を出発原料として酸化性雰囲気
中約200〜400℃で酸化し、次いで、不活性ガス雰
囲気中約1000〜2000℃で炭化することによつて作
られ、引張強度約250Kg／mm2以上を有する。そし
て、この高強度タイプ炭素繊維は、通常、直径約
５〜15μｍ、単繊維構成本数約1000〜50000から
なる繊維束である。 本発明で用いる硫酸塩は、硫酸アンモニウム、
硫酸水素アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸水
素ナトリウムの各単独又は２種以上である。特に
好適なものとして、硫酸アンモニウムと硫酸水素
アンモニウムの各単独又は両者の組合せが推奨さ
れる。これらのアンモニウム塩を用いた場合に
は、炭素繊維の表面に−NH2や−NH−などの基
が生じ、このため炭素繊維とエポキシ樹脂とのな
じみが改良される。電解質として硫酸塩水溶液を
使用することにより、電解処理を緩和に遂行する
ことができ、また、電解表面処理後水洗しても微
量に残存する電解質の悪影響を最小限にとどめる
ことができる。この結果、得られる炭素繊維は本
来の高い強度と高耐熱酸化性を保持することにな
る。ちなみに、水酸化ナトリウム、硫酸、リン酸
等の強塩基や強酸を使用して高強度タイプの炭素
繊維を処理すると、電解処理が苛酷になり、ま
た、水洗後残存する電解質の悪影響が出るため、
炭素繊維本来の強度と耐熱酸化性が著しく損わ
れ、加えて、残存電解質が、特にエポキシ樹脂の
効果に悪影響を及ぼし炭素繊維と樹脂との有効な
複合化を阻害する。 硫酸塩水溶液の使用条件は、特に制限的でな
く、PH約２〜12、好ましくは、約３〜10、温度約
10〜60℃、好ましくは、約25〜40℃、及び、濃度
約１〜15重量％、好ましくは、約３〜10重量％で
ある。 本発明の電解表面処理に当つては、炭素繊維を
硫酸塩の水溶液中に連続的に通し、該繊維を陽極
とし、陰極として金属又は黒鉛等を用いる。 本発明により電解表面処理をを行う際に重要な
ことは、電流密度を0.05〜0.4A／m2とし、かつ、
電流密度（Ａ／m2）と電圧Ｖと処理時間（min）
の積を0.02〜5A・Ｖ・min／m2とすることであ
る。 ここで電流密度とは、電流を処理液中の被処理
繊維の表面積で除した値である。 電流密度が0.05A／m2未満の場合は繊維と樹脂
との接着性の改良が不充分であり、0.4A／m2を
越える場合は強度や耐熱酸化性の低い繊維となる
ので好ましくない。 更に、電流密度（Ａ／m2）と電圧Ｖと処理時間
（min）との積が0.02A・Ｖ・min／m2未満の場合
は、樹脂との接着性の改良が不足であり、5A・
Ｖ・min／m2を越える場合は強度や耐熱酸化性の
低い繊維となるので好ましくない。 以上をまとめると共に、本発明と前記既知の方
法によつて、高強度タイプの炭素繊維を処理した
場合について示すと第１表の通りである。
【表】
第１表から明らかなごとく、本発明の方法によ
つて高強度タイプの炭素繊維を表面処理すると、
樹脂との接着性に優れ、高い繊維強度、高い耐熱
酸化性を有する炭素繊維を得ることができる。 このように処理された繊維は、次いで水洗洗浄
によつて硫酸塩の除去がなされる。この場合、本
発明で用いられる硫酸塩は、2000ppm以下の付
着量になるようにすることが樹脂への影響を考慮
し好ましい。硫酸塩は炭素繊維に微量残存して
も、その特性に悪影響を及ぼすことは少い。 本発明を実施するには、例えば第１図のごとき
装置が用いられる。図において、炭素繊維２は繊
維供給用陽極ローラー１を経て、浴中ローラー
３，６を通つて、引取りローラー７にて引取られ
る。４は硫酸塩水溶液で５は陰極である。供給用
陽極ローラー１及び陰極５は、金属又は黒鉛製で
ある。また、ローラー３，６は非電導性の材料、
例えばプラスチツク製のものが使用される。陰極
５は被処理繊維が硫酸塩水溶液に導入される近く
の位置に、例えば第２図に示すごとき位置に配置
した方が効率上好ましい。 以上のごとく表面処理した炭素繊維は、各種の
プラスチツクス例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、フエノール樹脂等の熱硬化性樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリ
スルホン等の熱可塑性樹脂と複合化して使用する
のに好適である。 以下、本発明を実施例によつて説明するが、本
発明はこれにより限定されるものではない。 実施例 １ アクリル系繊維（東邦ベスロン社製Beslon−
CA）から作られた炭素繊維ストランド（強度380
Kg／mm2、弾性率24.0T／mm2、単繊維直径7.1μｍ、
単糸本数6000本）８本を第１図に示す浸漬長さ
1.7mの装置を用いて、硫酸アンモニウム８重量
％の水溶液（PH3.5、温度25℃）中に連続的に供
給し、第２表に示した条件下で炭素繊維を陽極と
して処理した（比較例を含む）。次いで、処理繊
維を連続的に水洗、乾燥した。得らた炭素繊維の
表面に残存していた硫酸アンモニウムは150ppm
であつた。 上記のごとく、乾燥した炭素繊維につき、引張
繊維強度、I.L.S.S.（層間剪断強度）及び耐熱酸
化性を測定した結果を第２表に併記する。 引張繊維強度は、三弗化ホウ素モノメチルアミ
ン３部、ベンジルメチルアミン１部（以上硬化
剤）、エポキシ樹脂（エピコート828、シエル社
製）96部からなる混合物を、硬化後の繊維体積含
有率が60％となるごとく、ストランドに含浸させ
たのち、100℃２時間、150℃30分、170℃10分熱
処理して、ストランド状コンポジツトを作成し、
このものについて測定した値である。 繊維強度の測定は、インストロンテスター
（1125型）で試長130mm、引張速度1.3mm／minで
行つた。 また、I.L.S.S.は、テトラグリシジルアミン型
エポキシ樹脂とアミン系硬化剤を用いてストラン
ドに、硬化後の繊維体積含有率が62％となるごと
く、含浸させ、一方向のプリプレグを作り、これ
を一方向に積層して、120℃40分、180℃２時間、
７Kg／cm2の圧力で熱硬化させて、I.L.S.S.用の厚
さ３mmの平板状コンポジツトを作成し、このもの
について測定した値である。I.L.S.S.の測定は、
／ｄ＝４、クロスヘツド1.3mm／min、３点曲
げシヨートビーム法で行つた。 また、耐熱酸化性は、試料炭素繊維を２ｇとり
空気中500℃３時間熱処理したのちにおける残存
重量の百分率で示した。
つて高強度タイプの炭素繊維を表面処理すると、
樹脂との接着性に優れ、高い繊維強度、高い耐熱
酸化性を有する炭素繊維を得ることができる。 このように処理された繊維は、次いで水洗洗浄
によつて硫酸塩の除去がなされる。この場合、本
発明で用いられる硫酸塩は、2000ppm以下の付
着量になるようにすることが樹脂への影響を考慮
し好ましい。硫酸塩は炭素繊維に微量残存して
も、その特性に悪影響を及ぼすことは少い。 本発明を実施するには、例えば第１図のごとき
装置が用いられる。図において、炭素繊維２は繊
維供給用陽極ローラー１を経て、浴中ローラー
３，６を通つて、引取りローラー７にて引取られ
る。４は硫酸塩水溶液で５は陰極である。供給用
陽極ローラー１及び陰極５は、金属又は黒鉛製で
ある。また、ローラー３，６は非電導性の材料、
例えばプラスチツク製のものが使用される。陰極
５は被処理繊維が硫酸塩水溶液に導入される近く
の位置に、例えば第２図に示すごとき位置に配置
した方が効率上好ましい。 以上のごとく表面処理した炭素繊維は、各種の
プラスチツクス例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、フエノール樹脂等の熱硬化性樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリ
スルホン等の熱可塑性樹脂と複合化して使用する
のに好適である。 以下、本発明を実施例によつて説明するが、本
発明はこれにより限定されるものではない。 実施例 １ アクリル系繊維（東邦ベスロン社製Beslon−
CA）から作られた炭素繊維ストランド（強度380
Kg／mm2、弾性率24.0T／mm2、単繊維直径7.1μｍ、
単糸本数6000本）８本を第１図に示す浸漬長さ
1.7mの装置を用いて、硫酸アンモニウム８重量
％の水溶液（PH3.5、温度25℃）中に連続的に供
給し、第２表に示した条件下で炭素繊維を陽極と
して処理した（比較例を含む）。次いで、処理繊
維を連続的に水洗、乾燥した。得らた炭素繊維の
表面に残存していた硫酸アンモニウムは150ppm
であつた。 上記のごとく、乾燥した炭素繊維につき、引張
繊維強度、I.L.S.S.（層間剪断強度）及び耐熱酸
化性を測定した結果を第２表に併記する。 引張繊維強度は、三弗化ホウ素モノメチルアミ
ン３部、ベンジルメチルアミン１部（以上硬化
剤）、エポキシ樹脂（エピコート828、シエル社
製）96部からなる混合物を、硬化後の繊維体積含
有率が60％となるごとく、ストランドに含浸させ
たのち、100℃２時間、150℃30分、170℃10分熱
処理して、ストランド状コンポジツトを作成し、
このものについて測定した値である。 繊維強度の測定は、インストロンテスター
（1125型）で試長130mm、引張速度1.3mm／minで
行つた。 また、I.L.S.S.は、テトラグリシジルアミン型
エポキシ樹脂とアミン系硬化剤を用いてストラン
ドに、硬化後の繊維体積含有率が62％となるごと
く、含浸させ、一方向のプリプレグを作り、これ
を一方向に積層して、120℃40分、180℃２時間、
７Kg／cm2の圧力で熱硬化させて、I.L.S.S.用の厚
さ３mmの平板状コンポジツトを作成し、このもの
について測定した値である。I.L.S.S.の測定は、
／ｄ＝４、クロスヘツド1.3mm／min、３点曲
げシヨートビーム法で行つた。 また、耐熱酸化性は、試料炭素繊維を２ｇとり
空気中500℃３時間熱処理したのちにおける残存
重量の百分率で示した。
【表】
第２表に明らかなごとく電流密度が0.05〜
0.4A／m2で、かつ電流密度（Ａ／m2）、電圧Ｖ及
び処理時間（min）の積が0.02〜5A・Ｖ・min／
m2にて処理した炭素繊維は、繊維強度、耐熱酸化
性が高く、かつ樹脂との接着性を示すI.L.S.S.値
も高い。 実施例 ２ アクリル系繊維（Beslon−CA）から作られた
炭素繊維ストランド（強度395Kg／mm2、弾性率
24.5T／mm2、単繊維直径7.0μｍ、単糸本数3000
本）８本を第２図に示す浸漬長さ2mの装置を用
いて、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウ
ム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウムのそれ
ぞれ単独及び硫酸アンモニウムと硫酸水素アンモ
ニウムの１：１の混合液の10％（重量）水溶液
（PHはそれぞれ3.5、3.0、7.0、5.5、3.6、温度は
いずれも28℃）中で処理したのち、水洗乾燥し
た。 得られた炭素繊維表面の残存硫酸塩量及びI.L.
S.S.耐熱酸化性を示すと第３表の通りである。 第３表に明らかであるように、硫酸アンモニウ
ムや硫酸水素アンモニウムを単独で用いた場合、
又はこれらの混合液を用いた場合の方が、硫酸ナ
トリウムや硫酸水素ナトリウムよりもややI.L.S.
S.値、耐熱酸化性に優れている。
0.4A／m2で、かつ電流密度（Ａ／m2）、電圧Ｖ及
び処理時間（min）の積が0.02〜5A・Ｖ・min／
m2にて処理した炭素繊維は、繊維強度、耐熱酸化
性が高く、かつ樹脂との接着性を示すI.L.S.S.値
も高い。 実施例 ２ アクリル系繊維（Beslon−CA）から作られた
炭素繊維ストランド（強度395Kg／mm2、弾性率
24.5T／mm2、単繊維直径7.0μｍ、単糸本数3000
本）８本を第２図に示す浸漬長さ2mの装置を用
いて、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウ
ム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウムのそれ
ぞれ単独及び硫酸アンモニウムと硫酸水素アンモ
ニウムの１：１の混合液の10％（重量）水溶液
（PHはそれぞれ3.5、3.0、7.0、5.5、3.6、温度は
いずれも28℃）中で処理したのち、水洗乾燥し
た。 得られた炭素繊維表面の残存硫酸塩量及びI.L.
S.S.耐熱酸化性を示すと第３表の通りである。 第３表に明らかであるように、硫酸アンモニウ
ムや硫酸水素アンモニウムを単独で用いた場合、
又はこれらの混合液を用いた場合の方が、硫酸ナ
トリウムや硫酸水素ナトリウムよりもややI.L.S.
S.値、耐熱酸化性に優れている。
【表】
実施例 ３
実施例１において、硫酸アンモニウムに代えて
硫酸ナトリウムを用いる以外は実施例１と同様に
して表面処理したのち、水洗乾燥した。但し水洗
時、得られた炭素繊維中に残存する電解質の量が
第４表中に示すごとき量になるよう水洗条件を調
整した。表に、表面処理条件及び得られた繊維の
性能を示す。電流密度は0.28A／m2、処理時間
1minとし、繊維性能の測定は実施例１に準じ
た。比較のため硫酸、リン酸、水酸化ナトリウム
をそれぞれ使用して同様に表面処理をし、繊維性
能を測定した。結果は第４表に示す通りであつ
た。
硫酸ナトリウムを用いる以外は実施例１と同様に
して表面処理したのち、水洗乾燥した。但し水洗
時、得られた炭素繊維中に残存する電解質の量が
第４表中に示すごとき量になるよう水洗条件を調
整した。表に、表面処理条件及び得られた繊維の
性能を示す。電流密度は0.28A／m2、処理時間
1minとし、繊維性能の測定は実施例１に準じ
た。比較のため硫酸、リン酸、水酸化ナトリウム
をそれぞれ使用して同様に表面処理をし、繊維性
能を測定した。結果は第４表に示す通りであつ
た。
【表】
【表】
第４表から明らかなごとく、電流密度の値並び
に電流密度、電圧及び処理時間の積（Ａ・Ｖ・
min／m2）の値を本発明の条件とし、本発明の硫
酸ナトリウム（実験番号１及び２）を電解質とし
て用いると、電解質が残存した場合でも、高い耐
熱酸化性と高い繊維強度及び優れた接着性を有す
る繊維が得られる。これに対して硫酸、リン酸を
用いると、エポキシ樹脂が充分硬化せず、I.L.S.
S.値の測定値にパラツキが大きかつた。また、水
酸化ナトリウム用いた場合は、残存水酸化ナトリ
ウムが少いにもかかわらず耐熱酸化性が著しく低
かつた。 実施例 ４ 実施例３とその比較例において、表面処理後各
繊維の水洗条件を同一にして水洗後、乾燥して炭
素繊維を得た。得られた繊維中に残存した電解質
の量を示すと次表の通りであり、硫酸ナトリウム
が他の電解質に比べて最も少く、逆に水酸化ナト
リウムは残存量が最も多く、残存しやすい電解質
であつた。
に電流密度、電圧及び処理時間の積（Ａ・Ｖ・
min／m2）の値を本発明の条件とし、本発明の硫
酸ナトリウム（実験番号１及び２）を電解質とし
て用いると、電解質が残存した場合でも、高い耐
熱酸化性と高い繊維強度及び優れた接着性を有す
る繊維が得られる。これに対して硫酸、リン酸を
用いると、エポキシ樹脂が充分硬化せず、I.L.S.
S.値の測定値にパラツキが大きかつた。また、水
酸化ナトリウム用いた場合は、残存水酸化ナトリ
ウムが少いにもかかわらず耐熱酸化性が著しく低
かつた。 実施例 ４ 実施例３とその比較例において、表面処理後各
繊維の水洗条件を同一にして水洗後、乾燥して炭
素繊維を得た。得られた繊維中に残存した電解質
の量を示すと次表の通りであり、硫酸ナトリウム
が他の電解質に比べて最も少く、逆に水酸化ナト
リウムは残存量が最も多く、残存しやすい電解質
であつた。
【表】
【表】
実施例 ５
アクリル系繊維（Beslon−CA）から作られた
炭素繊維ストランド（強度345Kg／mm2、弾性率
27T／mm2、単繊維直径6.8μｍ、単糸本数12000
本）８本を第２図に示した装置で浸漬長さ1.3ｍ
にて、硫酸水素アンモニウムの５重量％水溶液
（PH３，35℃）中に連続的に供給し、該炭素繊維
を陽極として、電流密度0.2A／m2、電圧、電流
密度及び処理時間の積を3.0V×0.2A／m2×
0.9min＝0.5A・Ｖ・min／m2の条件下で処理し
た。次いで処理繊維を連続的に水洗し乾燥した。 得られた炭素繊維は表面に残存した硫酸水素ア
ンモニウムが185ppmであり、繊維強度342Kg／
mm2、I.L.S.S.11.4Kg／mm2、耐熱酸化性92％であつ
て、繊維強度、耐熱酸化性に優れ、しかも樹脂と
の接着性に富んだものであつた。
炭素繊維ストランド（強度345Kg／mm2、弾性率
27T／mm2、単繊維直径6.8μｍ、単糸本数12000
本）８本を第２図に示した装置で浸漬長さ1.3ｍ
にて、硫酸水素アンモニウムの５重量％水溶液
（PH３，35℃）中に連続的に供給し、該炭素繊維
を陽極として、電流密度0.2A／m2、電圧、電流
密度及び処理時間の積を3.0V×0.2A／m2×
0.9min＝0.5A・Ｖ・min／m2の条件下で処理し
た。次いで処理繊維を連続的に水洗し乾燥した。 得られた炭素繊維は表面に残存した硫酸水素ア
ンモニウムが185ppmであり、繊維強度342Kg／
mm2、I.L.S.S.11.4Kg／mm2、耐熱酸化性92％であつ
て、繊維強度、耐熱酸化性に優れ、しかも樹脂と
の接着性に富んだものであつた。
第１図及び第２図は、表面処理装置の概念図で
ある。 図において、１は繊維供給用陽極ローラー、２
は炭素繊維、３及び６は浴中ローラー、７は引取
ローラー、４は硫酸塩水溶液、５は陰極である。
ある。 図において、１は繊維供給用陽極ローラー、２
は炭素繊維、３及び６は浴中ローラー、７は引取
ローラー、４は硫酸塩水溶液、５は陰極である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電流密度が0.05〜0.4A／m2であり、かつ電流
密度（Ａ／m2）、電圧Ｖ及び処理時間（min）の
積が0.02〜5A・Ｖ・min／m2である条件下で被処
理炭素繊維を陽極として通電しながら、高強度タ
イプの炭素繊維を、硫酸アンモニウム、硫酸水素
アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリ
ウムの各単独又は２種以上の硫酸塩の水溶液中に
連続的に通して表面処理することを特徴とする樹
脂との接着性に富んだ高い強度と高耐熱酸化性を
有する炭素繊維の製造法。 ２ 硫酸塩の水溶液が硫酸アンモニウムと硫酸水
素アンモニウムとを併含する特許請求の範囲１の
製造法。 ３ 硫酸塩の水溶液がPH３〜10である特許請求の
範囲１の製造法。 ４ 硫酸塩の水溶液が温度25〜40℃である特許請
求の範囲１の製造法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2772080A JPS56128362A (en) | 1980-03-05 | 1980-03-05 | Production of carbon fiber |
| NLAANVRAGE8100963,A NL177762C (nl) | 1980-03-05 | 1981-02-27 | Werkwijze voor het behandelen van het oppervlak van koolstofvezels. |
| IT47943/81A IT1170780B (it) | 1980-03-05 | 1981-03-04 | Procedimento per trattare in superficie fibre di carbone e fibre cosi' trattate |
| FR8104299A FR2477593A1 (fr) | 1980-03-05 | 1981-03-04 | Procede de traitement de surface de fibres de carbone et fibres ainsi obtenues |
| CA000372262A CA1166186A (en) | 1980-03-05 | 1981-03-04 | Surface-treatment of carbon fiber |
| US06/240,669 US4401533A (en) | 1980-03-05 | 1981-03-05 | Surface-treatment of carbon fiber |
| DE3108380A DE3108380C2 (de) | 1980-03-05 | 1981-03-05 | Verfahren zur Oberflächenbehandlung von hochfesten Kohlenstoffasern |
| GB8106957A GB2071702B (en) | 1980-03-05 | 1981-03-05 | Electrolytic surface treatment of carbon fibre |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2772080A JPS56128362A (en) | 1980-03-05 | 1980-03-05 | Production of carbon fiber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56128362A JPS56128362A (en) | 1981-10-07 |
| JPS6262185B2 true JPS6262185B2 (ja) | 1987-12-25 |
Family
ID=12228839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2772080A Granted JPS56128362A (en) | 1980-03-05 | 1980-03-05 | Production of carbon fiber |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4401533A (ja) |
| JP (1) | JPS56128362A (ja) |
| CA (1) | CA1166186A (ja) |
| DE (1) | DE3108380C2 (ja) |
| FR (1) | FR2477593A1 (ja) |
| GB (1) | GB2071702B (ja) |
| IT (1) | IT1170780B (ja) |
| NL (1) | NL177762C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011202297A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Toho Tenax Co Ltd | 炭素繊維の表面処理方法、及び同処理方法により製造する炭素繊維 |
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| US4904351A (en) * | 1982-03-16 | 1990-02-27 | American Cyanamid Company | Process for continuously plating fiber |
| US4661403A (en) * | 1982-03-16 | 1987-04-28 | American Cyanamid Company | Yarns and tows comprising high strength metal coated fibers, process for their production, and articles made therefrom |
| JPS59215041A (ja) * | 1983-05-23 | 1984-12-04 | Victor Co Of Japan Ltd | 情報信号記録媒体 |
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