JP4582566B2

JP4582566B2 - 炭素繊維織物の製造方法

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Publication number: JP4582566B2
Application number: JP2001544409A
Authority: JP
Inventors: ピエール・オルリー; マルク・カザコフ; シルヴィー・ロワゾン; マリナ・マラコフスカヤ
Original assignee: SNECMA Propulsion Solide SA
Current assignee: Safran Ceramics SA
Priority date: 1999-12-06
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: MXPA01007953A; RU2257429C2; EP1179096A2; EP1179096B1; JP2003516477A; UA68412C2; AU2183101A; FR2801908A1; FR2801908B1; US6967014B1; BR0007679A; DE60018406T2; WO2001042543A2; BR0007679B1; ATE290108T1; DE60018406D1; WO2001042543A3

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、炭素前駆体であるセルロース材料の繊維から製造された織物から炭素繊維織物を製造する方法に関する。特に、本発明は、ビスコース繊維、特にレーヨン繊維から製造される織物を炭化することによって炭素繊維織物を製造することに関するが、そのことのみではない。
【０００２】
発明の背景
セルロース前駆体である炭素繊維は、一般に、非常に無秩序なターボ層状の炭素から成る多孔質構造を含んでおり、前記構造は、繊維やその空間格子の軸結合方向に対しても非常に混乱している。
【０００３】
このような特徴は、炭素繊維に低い熱伝導率をもたらし、それにより炭素繊維が燃焼チャンバーやスラスタノズル用アブレーティブコーティングなどの熱保護コーティングを形成するのに特に好適にさせている。
【０００４】
セルロース前駆体からの炭素繊維織物については、その他の適用、特に断熱材を製造したり、電池の電極または触媒担体を製造したり、あるいは吸湿性材料として用いられる活性布を形成することも考えられている。
【０００５】
セルロース前駆体炭素繊維から製造される織物の製造方法は公知である。特に、米国特許第3053775号公報、同第3107152号公報、同第3305315号公報および同第3663173号公報が参照され得る。
【０００６】
通常用いられる方法は、セルロース繊維織物、特にビスコース織物に直接炭化を行なうことから成る。織物は、数百メートル長の一かせにまとめられる。これを約４００℃の温度まで昇温して予備炭化する。予備炭化は、容器内で、好ましくは不活性雰囲気下で（例えば、窒素を流しながら）行なわれる。セルロースの分解によって生じる廃液は、吸い出して燃焼させる。
【０００７】
温度は、セルロースの分解速度論に従いかつ分解反応が確実に行なわれるように、非常にゆっくりと昇温する。この昇温は、発熱であって、避けられないため、得られる炭素繊維の機械特性を破壊することがある。例えば、一かせ１００ｍ長であれば、予備炭化は１５日間程度で終了し得るが、これは非常に長い。
【０００８】
予備炭化段階の後、約１２００℃の温度で約１分〜２分間熱処理が行なわれる。高温（例えば、２８００℃程度）での最終処理は、炭素の伝導性を高めて孔を閉塞させ得る。
【０００９】
セルロース繊維織物を非常に短期間の熱処理によって連続的に炭化することによる炭素繊維織物の製造方法およびそのための装置は、ロシア特許第2005829号公報、同第2045472号公報および同第2047674号公報に開示されている。
【００１０】
例えば、工業用ビスコース繊維製の前記前駆体織物は、得られる炭素繊維織物に良好な機械特性を維持する効果を発揮する有機ケイ素化合物で含浸される。
有機ケイ素化合物は、以下のグループの化合物から選択される。ポリジメチルフェニルアリルシラン、ポリシロキサン、ポリメチルシロキサン、ポリシラザンおよびポリアルミニウム−オルガノシロキサン。
【００１１】
含浸された織物は、セルロース繊維中に存在する応力を緩和し、かつ繊維によって吸収された水を取り除くように、空気中、１００℃〜３００℃の範囲、特に１００℃〜１５０℃の温度で連続熱処理に付される。
【００１２】
次いで、不活性雰囲気下、温度を３００℃〜６００℃に連続的に昇温させながら、エンクロージャーを連続して通過する織物に炭化が行なわれる。次いで、不活性雰囲気下で最高２８００℃までの高温熱処理が行なわれる。
【００１３】
炭化中、セルロースの熱分解による気体流出物は、吸い上げて燃焼させる。吸い上げ手段は、大部分のセルロース分解が生じるエンクロージャー内に配置される。
【００１４】
上記方法は、炭素繊維に関して満足のいく機械特性を得る事ができるが、例えば、織りを破壊したり、縦糸が縮むことによって、得られる織物を歪ませる。
【００１５】
このような歪みは、特に織物が複合材料部品のための予備成形品を製造するのに使用されると、歪みによって繊維が予備成形品内で不均一に分布されて、そのような織物で強化された複合材料部品の性質に影響を及ぼすことから、容認できない。
【００１６】
発明の課題および要旨
本発明の課題は、セルロース繊維織物を炭化することによる炭素繊維織物の製造方法を提供することによって前記不利益を回避することである。本発明の方法によれば、顕著な歪みのない炭素繊維織物が得られる。
【００１７】
この課題は、連続して炭化チャンバーに運ばれる織物を熱処理に付する方法によって達成される。この方法は、
−織物の温度を、２５０℃〜３５０℃までの温度範囲にする初期段階であって、１０℃／分〜６０℃／分までの範囲の第１平均昇温速度での昇温工程を含む初期段階、
−織物の温度を、３５０℃〜５００℃までの温度に昇温する中間段階であって、第１平均昇温速度よりも遅くかつ２℃／分〜１０℃／分までの範囲の第２平均昇温速度での昇温工程を含む中間段階、および
−織物の温度を、５００℃〜７５０℃までの温度に昇温する最終段階であって、第２平均昇温速度よりも速くかつ５℃／分〜４０℃／分までの範囲の第３平均昇温速度での昇温工程を含む最終段階
を含んで成る。
【００１８】
炭化中の前記特定の温度プロフィールの選択は、特に繊維の機械特性に関して未解決の炭化の質と、織物の外観の質（すなわち顕著な縦糸の縮みがないことや、不変の縦糸／横糸に係る幾何学的構造）と、製造コストを許容レベルに留めることとの間の最良の妥協を見出す関係を満足する。
【００１９】
炭化中、セルロース繊維糸は重大な縮みに付される。縮みは、糸が張力に付されなければ、３０％〜４０％程度である。
【００２０】
連続的な炭化工程に付される織物において、横糸の縮みは、実際には、拘束されないため、大抵は最大値に達する。
【００２１】
チャンバーの入り口から出口までの間で生じる横糸の縮みが、縦糸のストランドを（互いに、より累進的に）収斂させる。縦糸を過度に縮ませずにかつその形状を変形させずに炭素繊維織物を得るのに好ましい状態は、溶液である。溶液内では、チャンバーを通過するパスに沿って、縦糸と横糸の両者に実質的に同じように縮みが生じる。
【００２２】
にもかかわらず、横糸の各ストランドは画一的な温度であるが、縦糸のストランドは、チャンバーを介して織物の反双方向に平衡して伸びているので、一様な温度ではない。縦糸の特定のストランドの温度は、チャンバー入り口の手前の最も低い温度に晒されている部分と、チャンバーの反対側の端における最も高い温度に晒されている部分とでは異なっている。
【００２３】
更に、横糸は実際には自由に縮むが、縦糸は、連続して搬送される織物を支持して搬送するための手段によって縦糸に必然的に負荷される張力のために、常に、最大許容量よりも幾分少ない程度で縮む。
【００２４】
本発明の方法の温度プロフィールは、織物が無秩序になるのを防ぐために織物の形状が収縮中に変わらないことを確実にする様に、横糸に縮むを引き起こす第１の関係を満たすものである。すなわち、織物がエンクロージャーに入った後の初期段階では、温度は、横糸の縮みを早く生じさせるように、比較的迅速に昇温される。
【００２５】
前記温度プロフィールは、炭化によって生じる炭素繊維に良好な機械特性を与える第２の関係を満たすものである。従って、大部分のセルロース分解が生じる中間段階では、温度は、分解速度論にできる限り従うように、よりゆっくりと昇温させる。２℃／分〜１０℃／分までの平均昇温速度を選択することにより、織物に過度に長いパスを追従させることを必要とせずに、満足にこの関係を満たすことができる。
【００２６】
炭化の最初の段階は、炭素上に所望の構造を与えるものであり、縦糸と横糸の縮みのほぼ全てが既に生じていることから、本質的には、より速い昇温速度で行なうことができる。それによって、全炭化期間が少なくなって、製造コストが低減される。
【００２７】
本発明の方法の特徴によれば、織物は、連続領域を介してチャンバーに搬送され、連続領域およびチャンバーの内部はそれぞれ温度制御されている。
【００２８】
本発明の別の特徴によれば、チャンバー中の織物の搬送時間は、２０分〜２時間である。従って、炭化は非常に速い。
【００２９】
本発明のもう一つの特徴によれば、炭化前に、織物を１００℃〜２５０℃の範囲の温度において、好ましくは空気中で１５分〜３時間、緩和処理に付する。
【００３０】
図面の簡単な説明
本発明のその他の特徴および長所は、非限定的な表示によって記載された以降の説明を読み、そして添付の図面を参照することで分かるであろう。
【００３１】
発明を実施するための詳細な説明
セルロース繊維織物を連続して炭化するための装置が、図１に非常に大まかに表されている。
【００３２】
炭化は、セルロースの分解中、得られる炭素繊維が良好な機械特性を保つのを確実にするように作用する有機ケイ素化合物を添加した（例えば、工業用ビスコース繊維から成る）セルロース繊維織物Ｔについて行なわれる。
【００３３】
このために、乾燥状態でかつ油汚れのないビスコース織物Ｔを、溶液中に有機ケイ素化合物を含む浴を通過させて含浸させる。上述のように、有機ケイ素化合物は、ポリシロキサンから選択できる。国際特許出願公開第WO01/42541号公報に記載されている以下の類から選択されるポリシロキサンを用いるのが好ましい（前記公報の内容をここに参照として挿入する）。
―メチルおよび／またはフェニル基で置換された環式、直鎖または分岐のポリヒドロシロキサン類であって、数平均分子量が２５０〜１０,０００の範囲、有利には２５００〜５０００の範囲のもの、および
―数平均分子量が５００〜１０,０００の範囲の、架橋されているか、環式かまたは分岐のオリゴマー類および樹脂類であって、ＳｉＯ_４で表される単位（以降、Ｑ_４単位という）と、ＳｉＯ_ｘＲ_ｙ（ＯＲ'）_Ｚで表される単位で構成されるもの。
前記化学式中、ｘ、ｙおよびｚは整数であり、ｘとｙとｚの和は４であり、そして以下の関係を満たし；１≦ｘ≦３、０≦ｙ≦３、０≦ｚ≦３；Ｒは、水素、または炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐のアルキル基を表し、ｙが２以下のときは、同じ単位中に別のＲが存在し；Ｒ'は、Ｒとは独立して、水素、または炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐のアルキル基を表し、ｚが２以下のときは、同じ単位中に別のＲ'が存在し；数平均分子量が１０００未満のオリゴマーの場合、ＳｉＯ_ｘＲ_ｙ（ＯＲ'）_Ｚ中のｚは０ではなく；そして数平均分子量が２０００を超える樹脂の場合、ＳｉＯ_ｘＲ_ｙ（ＯＲ'）_Ｚ中のｙは０ではない。
【００３４】
特に、有機ケイ素化合物は、ＳｉＯ_４で表される単位（以降、Ｑ_４単位という）と、ＳｉＯ_３−ＯＨ（以降、Ｑ_３単位という）で表される単位と、Ｏ−Ｓｉ−Ｒ_３（以降、Ｍ単位という）で表される単位から構成されるシロキサン樹脂であって、Ｑ_４単位をｎ_１個と、Ｑ_３単位をｎ_２個と、Ｍ単位をｎ_３個から成るものであってよい（ただし、これらは以下の関係；２≦ｎ_１≦７０、３≦ｎ_２≦５０および３≦ｎ_３≦５０を満たし、そしてシロキサン樹脂が数平均分子量２５００〜５０００の範囲のものであること）。
【００３５】
有機ケイ素化合物は、部分加水分解された有機シリケートのオリゴマーからも選択され、有利には、部分加水分解されたアルキルシリケートのオリゴマーから選択され、そして好ましくは、部分加水分解されたエチルシリケートのオリゴマーから選択され得る。
【００３６】
含浸は、塩素含有溶媒（例えば、パークロロエチレン）またはアセトンなどの溶媒である溶液中に選ばれた有機ケイ素化合物を含む容器10に織物Ｔを通過させることによって行なわれる。織物は、浴（図示せず）を通過させるか、および／または有機ケイ素化合物の溶液を織物の両面に噴霧することによって含浸することもできる。容器10を出ると、含浸された織物は、制御された量の化合物を残すようにローラー12の間を通過することによって圧縮される。
【００３７】
次に、含浸された織物は、溶媒を取り除くために乾燥機に入れる。乾燥は、例えば、不定張力ローラー16を通過した織物とは反対方向の熱気流の流れによって行なわれる。
【００３８】
含浸および乾燥された織物は、炭化の準備に入る。この状態の織物は、例えばコンテナ中に層状に重ねて置くことで一次的に貯蔵できるが、好適な炭化ステーション18に直接かつ連続して入れることもできる。
【００３９】
織物を少なくとも１種の無機添加物（すなわち、ハロゲン化物、ナトリウムもしくはアンモニウムホスフェートおよびスルフェート、尿素、そしてそれらの混合物から選択されるルイス塩基または酸、有利には、塩化アンモニウム（ＮＨ_４Ｃｌ）かまたはジアンモニウムホスフェート[(ＮＨ_４)_２ＨＰＯ_４]）で含浸できることも分かるであろう。
【００４０】
炭化は、織物を乾燥して緩和するための中程度の熱処理を含み、その後、オーブンを通過して、炭化が完了する。
【００４１】
緩和処理は、織物を大気圧において周囲の空気下でエンクロージャー20に入れることによって行なわれる。エンクロージャー20の内部温度は、１００℃〜２５０℃の範囲（例えば、約１３０℃）に設定する。エンクロージャー20中の通過時間は、好ましくは１５分〜３時間の範囲である。織物がデフレクタローラー22を通過しながらエンクロージャーを通るパスの長さは、織物の搬送速度の関数として所望の通過時間が得られるように選択される。緩和熱処理は、セルロース千位中の内部応力を緩和し、かつ織物に吸収された水を排除するのに役立つ。
【００４２】
その後、織物を、炭化チャンバー40を含むエンクロージャー30に入れて炭化を行なう。セルロース繊維織物をチャンバー40の一方の端からに入れると、炭素繊維織物がチャンバー40の反対側の端から押し出される。この際、両端ではシーリングボックス50、52を通過させる。シーリングボックス50では、織物は実質上周囲温度に戻っている。
【００４３】
例では、炭化チャンバーは、織物が水平で直線状のパスを辿る、細長いチャンバーである。その他の炭化チャンバー構造、例えば織物に対して水平または垂直な複数の連続した隣接する部分を有し、その中に織物がデフレクタローラーによって導かれるようなものも考えられる。
【００４４】
チャンバー40は、上部および底部の水平な壁42aおよび42bと、（例えばグラファイト製の）垂直な内壁42cおよび42dで定義される。チャンバー40は、エンクロージャー30で包囲されている。電気抵抗発熱体34は、前記壁42aおよび42bの外面と接触してエンクロージャー30の内部に配置されている。
【００４５】
チャンバー40の内部は、例えば、チャンバーの入り口付近と出口付近の各管36を介して注入される窒素で、不活性雰囲気に保持されている。炭化を行なっている間、セルロース分解生成物はチャンバーから１つ以上の煙突38を介して留去される。留去用煙突は、オーブン内の、大部分のセルロース分解が生じる位置に配置される。留去された生成物は、燃焼させることができる（図示せず）。
【００４６】
シーリングボックス50、52は、周囲の空気がチャンバー40の内部の気流を妨害したり、炭化した織物を酸化させる結果を招くため、周囲の空気をチャンバー40の内部と接近するのを防ぐものである。シーリングボックス50、52は、セルロース分解生成物の漏れによってエンクロージャー30を覆う構造物に汚染が発生するのも防止する。少なくともシーリングボックス50の入り口には、最少の摩擦で織物と接触する膨潤シールを用いた静的シーリングと、不活性ガスの注入によって形成されるバリヤを用いた動的シーリングとの組み合わせを用いるのが有利である。そのようなシーリングボックスの一態様は、国際特許出願公開第WO01/42544号公報に開示されており、その内容をここに参照として挿入する。
【００４７】
炭化チャンバー40の断面は、細長い矩形プロフィールで表される（図２）。チャンバー40の入り口と出口の間では、織物が、横壁44a、44bで互いに分離された隣接する領域を連続して通過する。例では、横壁44aは、グラファイトから成り、チャンバー40の上部の壁および側壁と連結されており、横壁44bも同様にグラファイトから成り、チャンバー40の底部の壁および側壁と連結されている。横壁44aおよび44bの向かい合う両端は、織物が通過する溝46を残している。
【００４８】
チャンバー40を複数の連続領域40_１、40_２、40_３などに区画割することによって、チャンバー40の入り口から出口までに異なる温度領域を作ることができる。各領域では、温度が予め決められた参照値に制御される。このために、抵抗発熱体34に流す電流は、各領域40_１、40_２、40_３などに配置された温度プローブ48によって与えられる情報に基づいて制御回路46によって制御される。
【００４９】
本発明において、炭化チャンバーの各領域の温度は、領域の長さの関数である織物の搬送速度と同様に、織物に与えられる熱処理が以下の各段階を含むように決定される。
−織物の温度を、１０℃／分〜６０℃／分までの範囲の第１平均昇温速度で昇温して２５０℃〜３５０℃の範囲まで上げる初期段階、
−織物の温度を、第１平均昇温速度よりも遅くかつ２℃／分〜１０℃／分の範囲の第２平均昇温速度で昇温して、３５０℃〜５００℃まで上げる中間段階、および
−織物の温度を、第２平均昇温速度よりも速くかつ５℃／分〜４０℃／分の範囲の第３平均昇温速度で昇温して、５００℃〜７５０℃まで上げる最終段階。
【００５０】
織物についての温度プロフィールに対応する上限と下限を連続線で図３に示す。図３において、一点鎖線Ｃは、「典型的な」プロフィールを表している。
【００５１】
初期段階は、縦糸の構造に適合するように、織物の横糸に早期縮みを課そうとする。各横糸は、炭化チャンバーに入ると段々加熱されるが、チャンバーを通過する縦糸の各ストランドの断片は、下流に位置しかつ非常に高い温度に晒されている断片の影響を受ける。チャンバー40に入ったときに速い温度上昇を課することにより、横糸が、織物の縮みに「追従」するので、織物に形状欠陥が表れるのを防ぐことができる。
【００５２】
このことが、比較的速い昇温速度が選択される理由である。昇温速度は、平均して、１０℃／分〜６０°／分の範囲、好ましくは１０℃／分〜４０℃／分の範囲である。昇温速度は、初期段階の終点よりも始めの方を高くすることができる。
【００５３】
初期段階の終わりでは、織物の温度は、２５０℃〜３５０℃の範囲、好ましくは２７０℃〜３００℃の範囲である。
【００５４】
中間段階は、大部分のセルロース分解が生じる段階である。繊維に良好な機械特性を保たせるためには、この分解を制御しなければならない。すなわち、中程度の速度で昇温しなければならない。この速度は、平均して２℃／分〜１０℃／分、好ましくは４℃／分〜６℃／分であって、速度が遅すぎると経済的に不利であることが分かっている。
【００５５】
中間段階の終点では、織物の温度は、４００℃〜４５０℃に達する。この温度は、大部分のセルロース分解が生じる温度である。
【００５６】
最終段階は、所望の炭素構造をもたらすように繊維の炭化を完了させる段階である。
【００５７】
最終段階の終点における織物の温度は、５００℃〜７５０℃の範囲、例えば、十分に高度な炭化を得るためには５５０℃〜６５０℃の範囲である。
【００５８】
最終段階中、昇温は、中間段階よりもより速く行なうことができる。というのも、大部分のセルロース分解が既に生じているためである。加えて、縦糸方向と横糸方向の両方での大抵の縮みが既に生じていることから、縦糸と横糸との間の異なる縮みに関する締め付けがより小さい。平均昇温速度は、５℃／分〜４０℃／分の範囲、例えば、２５℃／分〜３０℃／分の範囲で選択される。
【００５９】
炭化チャンバー40内での織物に望ましい温度プロフィールを再現され得る精度は、温度が各領域で別個に制御される場合、チャンバー内の領域の数を増やすことで高まる。実際、領域の最少個数は３個であり、好ましくは６個以上である。
【００６０】
リーリングボックス52を離れると、織物は、例えばロール56の形態で貯蔵する前に、引張ローラー54の間を通過する。引張ローラーは、織物を所望の速度で搬送させるための駆動手段（図示せず）と連結されている。縦糸は炭化中に縮むので、チャンバー40入り口での織物の速度が出口での速度よりも大きいことが分かるであろう。
【００６１】
チャンバー40を通過する織物の通過時間は、２０分〜２時間である。
【００６２】
高温熱処理は、チャンバー40からの炭化された織物に行なうことができる。この熱処理は、織物をオーブン60を通過されることによって連続して行なわれる。この熱処理は、炭素繊維を組織化するものである。これは、１０００℃を超える温度、できれば２８００℃程度において、窒素などの不活性雰囲気中で行なわれる。オーブン60を通過する織物の通過時間は、好ましくは１分〜１０分の範囲、例えば、約２分である。織物は、ロール56から進んで、オーブン60を離れると、ローラー64で搬送されてロール62で貯蔵される。
【００６３】
チャンバー40から直接生じる炭素織物を、活性炭素織物を得る周知の条件において蒸気や二酸化炭素に晒すことにより、高温熱処理を用いずに、制御された方法で酸化することも可能である。
【００６４】
実施例１
全て均等な長さの８個の領域40_１〜40_８に区画割りされたチャンバーを有する炭化装置を用いた。
３６００デシテックスの糸から製造された、縦糸と横糸の数が１ｃｍ当たり１１ストランドである同一の工業用レーヨン織物の種々のストリップを、フランスのローディア・シリコーン社から商品名RHODORSIL RTV 141Bで販売されているポリヒドロメチルシロキサン樹脂で構成された有機ケイ素化合物で含浸し、乾燥して、１７０℃で９０分間緩和処理した後、前記装置において炭化した。
【００６５】
オーブンの各領域内での種々の制御された温度と種々の搬送速度は、炭化チャンバー40の各領域における織物の温度と昇温速度が下記の表に示す範囲内にあるように選択した。温度限界は、図３の断続線で示す。炭化に要した合計時間は、３０分〜７０分の範囲である。
【表１】

【００６６】
このオーブンでは、セルロース分解生成物を排出するための煙突を領域40_５と40_６の間に配置した。
【００６７】
どの場合においても、本発明の温度プロフィールを用いることにより、炭化チャンバーを通過する織物に折り目がないことが分かった。
【００６８】
炭化後、織物を、窒素下、２００℃での連続処理に９０秒間付した
【００６９】
得られた種々の炭素織物ストリップについて牽引試験を行なった。３１０ｇ／ｍ^２〜３３０ｇ／ｍ^２に秤量した織物の場合、縦糸方向では３０ｄａＮ／ｃｍ〜７０ｄａＮ／ｃｍの範囲の値が、そして横色方向では３０ｄａＮ／ｃｍ〜５０ｄａＮ／ｃｍの範囲の値がそれぞれ測定された。炭素フィラメントレベルでは、破壊強度が１０００ＭＰａ〜１３００ＭＰａの範囲であり、ヤング率が３０ＧＰａから５０ＧＰａであった。
【００７０】
比較例
蒸気実施例において使用したのと同じ種類のレーヨン繊維織物を連続して炭化した。
比較例では、同じ織物を、織物の温度を７℃／分の一定の速度で周囲温度から６５０℃まで昇温した炭化プロフィールを除いては、同様の条件において炭化した。
【００７１】
図４は、縦糸と横糸の両方向での特異な縮みに起因する、得られた織物の折り目のついた外観を示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】炭素繊維製の織物を得るための連続炭化装置の非常におおまかな細長い部分断面図である。
【図２】図１のII−II線における断面図である。
【図３】本発明の方法における炭化チャンバー内での織物の温度プロフィールの上限および下限を示す。
【図４】本発明の方法以外の方法で製造された織物を表している。
【符号の説明】
１０…含浸容器、１２、６４…ローラー、１４…乾燥機、１６…不定張力ローラー、１８…炭化ステーション、２０…緩和エンクロージャー、２２…デフレクタローラー、３０…炭化エンクロージャー、３４…電気抵抗発熱体、３６…窒素導入管、３８…煙突、４０…区画割された領域、４２、４４…チャンバーの壁、４６…溝（slot）、４８…温度プローブ、５０、５２…シーリングボックス、５４…引張ローラー、５６、６２…貯蔵ロール、６０…オーブン

Claims

セルロース繊維織物を連続して炭化することによる炭素繊維織物の製造方法であって、炭化チャンバーを連続して搬送される織物が、織物の温度を、２５０℃〜３５０℃までの温度範囲にする初期段階であって、１０℃／分〜６０℃／分までの範囲の第１平均昇温速度での昇温工程を含む初期段階、織物の温度を、３５０℃〜５００℃までの温度に昇温する中間段階であって、第１平均昇温速度よりも遅くかつ２℃／分〜１０℃／分までの範囲の第２平均昇温速度での昇温工程を含む中間段階、および織物の温度を、５００℃〜７５０℃までの温度に昇温する最終段階であって、第２平均昇温速度よりも速くかつ５℃／分〜４０℃／分までの範囲の第３平均昇温速度での昇温工程を含む最終段階を含む熱処理に付されることを特徴とする、炭素繊維織物の製造方法。
織物が連続した領域を介してチャンバーを搬送され、前記領域がそれぞれ制御された温度を有する請求項１記載の方法。
織物のチャンバー通過時間が、２０分〜２時間の範囲である請求項１または２記載の方法。
織物を、炭化前に、１００℃〜２５０℃の範囲の温度で緩和処理に付する請求項１または２記載の方法。
緩和処理が空気中で行なわれる請求項４記載の方法。
緩和処理が、１５分〜３時間行なわれる請求項４または５記載の方法。
炭化された織物が、炭化チャンバーを通過した後で、１０００℃〜２８００℃の範囲の高温熱処理に付される請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
高温熱処理が、１分〜１０分間行なわれる請求項７記載の方法。
炭化された織物が活性化処理に付される請求項１〜６のいずれかに記載の方法。