JPH0351831B2 - - Google Patents
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- JPH0351831B2 JPH0351831B2 JP58227843A JP22784383A JPH0351831B2 JP H0351831 B2 JPH0351831 B2 JP H0351831B2 JP 58227843 A JP58227843 A JP 58227843A JP 22784383 A JP22784383 A JP 22784383A JP H0351831 B2 JPH0351831 B2 JP H0351831B2
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- carbon fiber
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- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、束ねられた状態の炭素繊維に均一な
電気メツキ被覆を施す方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for applying a uniform electroplated coating to bundled carbon fibers.
近年、繊維強化合金、繊維強化焼結材料、或い
は電磁シールド用導電性フイラー等に使用する炭
素繊維に対して、金属や合成樹脂等との漏れ性を
改善する目的で金属被覆を施すことが試みられる
ようになつてきた。 In recent years, attempts have been made to coat carbon fibers used in fiber-reinforced alloys, fiber-reinforced sintered materials, conductive fillers for electromagnetic shielding, etc. with metals in order to improve their leakage with metals, synthetic resins, etc. I'm starting to be able to do it.
炭素繊維に金属被覆を施す方法としては、電気
メツキ法、無電解メツキ法、蒸着法、或いは高温
化学被覆法等が考えられるが、炭素繊維は、通
常、多数の(例えば12000本程度の)フイラメン
トの集合した束状をなしており、従つて、この状
態でとらえると、
比較面積が非常に大きく、
連続繊維であり、
電気伝導性を有している、
等の特徴を備えているので、この点を考慮すれ
ば、炭素繊維の金属被覆法としては電気メツキ法
が経済的に最も優れていると言うことができる。 Possible methods for applying metal coating to carbon fibers include electroplating, electroless plating, vapor deposition, and high-temperature chemical coating, but carbon fibers are usually coated with a large number of filaments (for example, about 12,000). It forms a bundle of aggregates, and therefore, when viewed in this state, it has the following characteristics: it has a very large comparative area, it is a continuous fiber, and it has electrical conductivity. Considering these points, it can be said that the electroplating method is economically the most superior method for coating carbon fibers with metal.
ところで、従来、炭素繊維の電気メツキに関連
した報告は殆んどなく、わずかにニツケル或いは
銅を電気メツキした炭素繊維に関するものがある
に過ぎないが、その内容は複合材料の作成法、即
ち被覆後の炭素繊維−金属間の反応に主眼を置い
たもので、電気メツキ法そのものの研究に関する
ものではなかつた。そして、その中に示されてい
る電気メツキ炭素繊維も、単に少量の炭素繊維に
不連続的な方法で金属被覆しただけのものであつ
た。 By the way, to date, there have been almost no reports related to electroplating of carbon fibers, and there are only a few reports on carbon fibers electroplated with nickel or copper. The main focus was on the subsequent reaction between carbon fiber and metal, and was not concerned with research on the electroplating method itself. The electroplated carbon fiber shown therein was simply a small amount of carbon fiber coated with metal in a discontinuous manner.
前述したように、炭素繊維は8μm程度の非常
に細い径のフイラメントが数千乃至1万本前後集
まつて束になつているのが普通であり、従つてこ
の状態では断面積に対して表面積が非常に大き
く、一方では、金属に比べて電気抵抗が高強度タ
イプで2.7×10-3Ω・cm、高弾性タイプで1.8×
10-3Ω・cm(以上、PAN系炭素繊維の場合)と
高いため、少量の炭素繊維に不連続的の方法で電
気メツキすることは困難ではないが、多量に、か
つ連続的に電気メツキすることは非常に難かしい
のである。即ち、1万本を越えるフイラメントか
ら成る炭素繊維の束を連続的に電気メツキするこ
とは極めて困難なのである。 As mentioned above, carbon fibers are usually made up of several thousand to 10,000 filaments with a diameter of about 8 μm, which are very thin, and are bundled together. Therefore, in this state, the surface area is smaller than the cross-sectional area. On the other hand, compared to metals, the electrical resistance is 2.7×10 -3 Ω・cm for the high-strength type and 1.8× for the high-elastic type.
10 -3 Ω・cm (for PAN carbon fiber), which is high, so it is not difficult to electroplat a small amount of carbon fiber discontinuously, but it is difficult to electroplat a large amount and continuously. It is extremely difficult to do so. That is, it is extremely difficult to continuously electroplat a carbon fiber bundle consisting of more than 10,000 filaments.
それは、陰極電流密度に不均一ができやすく、
繊維束の外部と内部とで被覆厚さに差が生じるた
めであり、更に重要な問題点はフイラメント同士
が電析金属により架橋現象を起こすことである。 It tends to cause non-uniformity in cathode current density,
This is because there is a difference in coating thickness between the outside and inside of the fiber bundle, and a more important problem is that the filaments are crosslinked with each other due to the deposited metal.
本発明者等は、上述のような観点から、炭素繊
維束の1本1本のフイラメントのそれぞれに均一
な厚さの電析金属被覆を、炭素繊維束のままの状
態で連続的に施すべく、種々の試験・研究を行つ
たところ、次の〜に示される条件が満たされ
たときにそれらが可能になることを見出したので
ある。即ち、
炭素繊維の束がメツキ液中でほぐれて広が
り、隣り合うフイラメント同士が接触しないこ
と。 From the above-mentioned viewpoint, the present inventors aimed to continuously coat each filament of a carbon fiber bundle with a uniform thickness of electrodeposited metal while leaving the carbon fiber bundle as it is. After conducting various tests and research, they discovered that these things become possible when the following conditions are met. That is, the bundle of carbon fibers loosens and spreads in the plating solution, and adjacent filaments do not come into contact with each other.
炭素繊維の束の内部まで十分にメツキ電流が
行きわたること。 The plating current must sufficiently reach the inside of the carbon fiber bundle.
炭素繊維の束の内部のメツキ液が迅速に移動
し、炭素繊維の束の内部とそれ以外のメツキ槽
中部分とでイオン濃度差を生じないこと。 The plating liquid inside the carbon fiber bundle moves quickly and there is no difference in ion concentration between the inside of the carbon fiber bundle and the rest of the plating tank.
炭素繊維が表面処理されていないこと。 Carbon fibers must not be surface-treated.
そこで、本発明者等は、束状の炭素繊維の個々
に工業的規模で均一な電気メツキを施すべく、上
記各条件を満足するメツキ手段について更に研究
を重ねた結果、
メツキ液噴出ノズルに、メツキ液浴中を連続的
に通過する炭素繊維束に対して直角方向に向き、
かつ長さ方向にそつて所定間隔ごとに設けた複数
の円弧状スリツトから噴出するメツキ液流を、噴
出口における流速を0.1m/min以上とした条件
で、前記炭素繊維束に衝突させると、前記炭素繊
維束がメツキ液中でほぐれて広がり、隣り合う炭
素繊維のフイラメント同士が接触しない状態を作
ることができる。このため、炭素繊維束の内部の
メツキ液が槽中のそれ以外のメツキ液と入れ替わ
りやすくなり、イオンの濃度勾配が解消されて、
炭素繊維束の内部と外部の陰極電流密度の均一化
が図れるので、炭素繊維の1本1本に均一な金属
被覆が得られる上、隣り合うフイラメント同士が
接触せず、個々のフイラメントがマクロ的な振動
をしているため、電析金属によるフイラメントの
架橋現象が防止される、との知見を得るに至つた
のである。 Therefore, in order to perform uniform electroplating on individual bundles of carbon fibers on an industrial scale, the present inventors have conducted further research on a plating means that satisfies each of the above conditions. Oriented perpendicularly to the carbon fiber bundle that passes continuously through the plating liquid bath,
And when a plating liquid flow ejected from a plurality of arc-shaped slits provided at predetermined intervals along the length direction is made to collide with the carbon fiber bundle under the condition that the flow velocity at the ejection port is 0.1 m/min or more, The carbon fiber bundle loosens and spreads in the plating solution, making it possible to create a state in which adjacent carbon fiber filaments do not come into contact with each other. Therefore, the plating liquid inside the carbon fiber bundle is easily replaced with other plating liquid in the tank, eliminating the ion concentration gradient.
Since the cathode current density inside and outside of the carbon fiber bundle can be made uniform, each carbon fiber can be coated with a uniform metal, and adjacent filaments do not come into contact with each other, making it possible for individual filaments to They came to the knowledge that the bridging phenomenon of the filament caused by the deposited metal is prevented because of the vibration.
ところで、炭素繊維は前記したように電気を通
すとは言え、その体積固有抵抗が2×10-3〜3×
10-3Ω・cm程度と、金属に比べて102〜103倍も電
気抵抗が大きい。 By the way, although carbon fiber conducts electricity as mentioned above, its volume resistivity is 2×10 -3 to 3×
Its electrical resistance is approximately 10 -3 Ω・cm, which is 10 2 to 10 3 times higher than that of metals.
このことは、炭素繊維が金属の場合に比べて非
常に小さい電流しか流せないことを意味してい
る。本発明者等の測定では、、大気中の場合、
PAN系高強度タイプ(6000本のフイラメントの
束)の許容限界電流値は僅か1.5Aで、安全な電
流値は1Aであり、1.5Aを越える電流を流すと炭
素繊維は燃焼いてしまう恐れがでてくる。そし
て、連続電気メツキの最大の長所は、生産性に優
れ、経済性に優れていることであるが、6Kの炭
素繊維に1Aしか電流を流せないということは、
仮に有効電解長さを30cmとすると電流密度は
0.22A/dm2で、例えば0.5μmのメツキ厚さを得
るためには11分間のメツキが必要であり、連続メ
ツキの最大の長所である経済性が全く失われてし
まうことにもなりかねない。 This means that carbon fibers can only carry a much smaller current than metals. In the measurements made by the inventors, in the atmosphere,
The allowable limit current value for the PAN type high-strength type (bundle of 6000 filaments) is only 1.5A, and the safe current value is 1A, and if a current exceeding 1.5A is passed, the carbon fiber may burn. It's coming. The greatest advantage of continuous electroplating is that it is highly productive and economical, but the fact that only 1A of current can be passed through 6K carbon fiber means that
If the effective electrolysis length is 30cm, the current density is
At 0.22 A/dm 2 , for example, 11 minutes of plating is required to obtain a plating thickness of 0.5 μm, which may completely negate the economy, which is the greatest advantage of continuous plating. .
しかしながら、これらの問題は、次に示す手段
(a)〜(c)を採用することによつて十分に解決するこ
とができる。 However, these problems can be solved by the following measures:
The problem can be satisfactorily solved by adopting (a) to (c).
(a) メツキ開始当初は定電圧でメツキを行い、所
定電流に達した後は定電流でメツキを行う。(a) At the beginning of plating, plating is performed with a constant voltage, and after the specified current is reached, plating is performed with a constant current.
(b) 電気メツキ槽を複数設け、多段階の電気メツ
キを行う。(b) Install multiple electroplating tanks and perform multi-stage electroplating.
(c) 電気接点を、炭素繊維の入口側と出口側に、
即ちメツキ槽の両側に設ける。(c) Connect electrical contacts to the inlet and outlet sides of the carbon fiber.
That is, they are provided on both sides of the plating tank.
従つて、本発明の炭素繊維の連続電気メツキ方
法を実施するに際しては、上記(a)〜(c)項、特に上
記(a)項に示した手段をも採用することが、強く推
奨されるのである。 Therefore, when implementing the continuous electroplating method for carbon fibers of the present invention, it is strongly recommended to also adopt the means shown in the above sections (a) to (c), especially the above section (a). It is.
以下、上記(a)〜(c)項に示した手段によつて得ら
れる効果を、個別に詳述する。 Hereinafter, the effects obtained by the means shown in sections (a) to (c) above will be individually explained in detail.
上記(a)項手段による効果:
メツキ前の炭素繊維には金属被覆が施されてい
ないため、例えば6Kの高強度タイプでは1Aの電
流しか流せないが、実施にはメツキ前処理によ
り、或いは取扱いを容易にするため炭素繊維は水
で濡らされている。このため、1Aより若干多い
電流は流せるが、それでもむやみに多量の電流を
流すことはできない。Effects of the means in item (a) above: Since the carbon fiber before plating is not coated with metal, only a current of 1A can be passed in, for example, a 6K high-strength type. The carbon fibers are wetted with water to facilitate this. For this reason, although it is possible to flow a current slightly higher than 1A, it is still not possible to flow an unnecessarily large amount of current.
メツキがなされていない炭素繊維の許容電流値
は炭素繊維の送り速度によつて変化するが、諸条
件が決まれば決定されるものである。従つて、こ
のときの許容電流値に対応する電圧で定電圧電解
すれば、炭素繊維の発熱による燃焼が防止され、
或いは燃焼が起らなくても炭素繊維に付着してい
る水が蒸発し、水に含まれている不純物によつて
炭素繊維が固まり、その後の電気メツキ液中で炭
素繊維が広がらないという現象が防止できる。 The allowable current value for unplated carbon fibers varies depending on the feeding speed of the carbon fibers, but is determined once various conditions are determined. Therefore, if constant voltage electrolysis is performed at a voltage corresponding to the allowable current value at this time, combustion due to heat generation of carbon fibers will be prevented,
Alternatively, even if combustion does not occur, the water adhering to the carbon fibers evaporates, and the impurities contained in the water solidify the carbon fibers, preventing them from spreading in the subsequent electroplating solution. It can be prevented.
そして、電析の進行により炭素繊維の抵抗は次
第に減少して許容電流値は増大するが、定電圧電
解法ならば、それに対応した電流が流れる。 As electrodeposition progresses, the resistance of the carbon fibers gradually decreases and the allowable current value increases, but with constant voltage electrolysis, a corresponding current flows.
このようにして定電圧電解法を継続し、所定電
流値に達した後は定電流電解を行うのであるが、
これは、メツキ厚さの管理及びメツキ槽の大き
さ、並びに送り速度に適する適正電流値が存在す
るためである。 In this way, constant voltage electrolysis is continued, and after reaching a predetermined current value, constant current electrolysis is performed.
This is because there is an appropriate current value suitable for controlling the plating thickness, the size of the plating tank, and the feed speed.
上記(b)項手段による効果:
1段階の電気メツキでは、連続メツキの持つ経
済性、生産性を生かすことが困難である。Effects of means (b) above: With one-stage electroplating, it is difficult to take advantage of the economy and productivity of continuous plating.
ところが、連続電気メツキを多段階で行うと、
生産性が飛躍的に向上することになる。例えば、
1段階の電気ニツケルメツキで3Aの電流を流す
ことができたとすると、第2段階の電気ニツケル
では9Aの電流を流すことでき、第3段階の電気
ニツケルメツキでは更に15Aの電流を流すことが
できるからである。 However, when continuous electroplating is performed in multiple stages,
Productivity will improve dramatically. for example,
If 3A of current can be passed through the 1st stage electric nickel metal, then 9A can be passed through the 2nd stage electric nickel, and an additional 15A can be passed through the 3rd stage electric nickel. be.
上記(c)項手段による効果:
メツキ槽の入口側と出口側とでは炭素繊維の電
気抵抗が異なり、出口側の方では炭素繊維に金属
の析出が起こるため、出口側の方が電気抵抗は小
さい。Effects of means (c) above: The electrical resistance of the carbon fibers is different between the inlet and outlet sides of the plating tank, and metal precipitation occurs on the carbon fibers on the outlet side, so the electrical resistance is lower on the outlet side. small.
このため、メツキ槽の入口側と出口側の両側か
ら電気接点を取れば、入口側のみ電気接点を取つ
た場合に比べて倍以上の電流を流すことができる
のである。 Therefore, if electrical contacts are made from both the inlet and outlet sides of the plating tank, more than twice as much current can flow as compared to the case where electrical contacts are made only from the inlet side.
この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、
メツキ液噴出ノズルに、メツキ液浴中を連続的
に通過する炭素繊維束に対して直角方向に向き、
かつ長さ方向にそつて所定間隔ごとに設けた複数
の円弧状スリツトから噴出するメツキ液流を、噴
出口における流速を0.1m/min以上とした条件
で、前記炭素繊維束に衝突させて、これをほぐ
し、電気メツキ開始当初は定電圧にて、所定電流
値に達した後は定電流にて電気メツキを行ない、
炭素繊維の個々に均一な電析金属被覆を高能率で
形成せしめる方法に特徴を有するものである。 This invention was made based on the above knowledge, and includes a plating liquid jetting nozzle that is oriented perpendicularly to the carbon fiber bundle that continuously passes through the plating liquid bath.
and colliding a plating liquid flow ejected from a plurality of arcuate slits provided at predetermined intervals along the length with the carbon fiber bundle at a flow velocity of 0.1 m/min or more at the ejection port, After loosening this, electroplating is performed at a constant voltage at the beginning of electroplating, and at a constant current after reaching a predetermined current value.
This method is characterized by a method of forming a uniform electrodeposited metal coating on individual carbon fibers with high efficiency.
なお、この発明の方法において、ノズルから噴
出されるメツキ液流の噴出口における流速を0.1
m/分以上としたのは、前記流速が0.1m/分未
満であると、炭素繊維束が完全に広がらずに隣り
合うフイラメント同士が電析金属によつて架橋現
象を起す恐れがあり、同時に、炭素繊維束の内部
では金属の析出が殆んど起らなくなりがちになる
という理由からであり、望ましくは0.5m/分以
上の流速がよい。 In addition, in the method of this invention, the flow velocity at the spout of the plating liquid flow jetted from the nozzle is set to 0.1.
The reason why the flow rate is set to be more than 0.1 m/min is that if the flow rate is less than 0.1 m/min, the carbon fiber bundle may not spread completely and adjacent filaments may cause cross-linking due to the deposited metal. This is because metal precipitation tends to hardly occur inside the carbon fiber bundle, and a flow rate of 0.5 m/min or more is desirable.
また、本発明の方法を実施する際、メツキ液浴
に超音波照射を行つて、浴中を通過する炭素繊維
にミクロ的な振動を与えることが推奨される。こ
のような手段を講ずると、炭素繊維に付着してメ
ツキ浴中に持ち込まれた気泡が核炭素繊維表面か
ら除かれるとともに、炭素繊維の濡れ性が向上し
てメツキ欠陥が減少し、より均一なメツキが可能
となる。その上、炭素繊維がミクロ的に激しく振
動することとなり、電析金属によるフイラメント
の架橋現象の抑制がより完全なものとなるのであ
る。 Furthermore, when carrying out the method of the present invention, it is recommended that the plating liquid bath be irradiated with ultrasonic waves to impart microscopic vibrations to the carbon fibers passing through the bath. By taking such measures, air bubbles that adhere to the carbon fibers and are brought into the plating bath are removed from the core carbon fiber surface, and the wettability of the carbon fibers is improved, plating defects are reduced, and more uniform plating is achieved. Metsuki becomes possible. Moreover, the carbon fibers vibrate violently in a microscopic manner, and the bridging phenomenon of the filament due to the deposited metal is suppressed more completely.
第1図は、この発明に係る炭素繊維の連続電気
メツキ装置の主要部を示す概略模式図であり、メ
ツキ槽1内に、メツキ液流を扇状に噴出するメツ
キ液噴出ノズル2を、メツキ液浴3中の炭素繊維
束4通過経路に対向させて配置したものを示して
いる。なお、符号5,5で示されるものは浸漬ロ
ールである。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the main parts of a continuous electroplating device for carbon fibers according to the present invention. The carbon fiber bundle 4 shown in FIG. In addition, what is shown with the code|symbol 5,5 is a dipping roll.
また、第2図は第1図に示す装置において使用
したところの、メツキ液流を扇状に噴出するメツ
キ液噴出ノズルの1例を示す要部概略正断面図で
あり、第3図はその側面図である。図示されるよ
うに、メツキ液流は、メツキ液噴出ノズル2に、
メツキ液浴中を連続的に通過する炭素繊維束4に
対して直角方向に向き、かつ長さ方向にそつて所
定間隔ごとに設けた複数の円弧状スリツトから噴
出される。そして、第1図乃至第3図に示された
メツキ液噴出ノズルからの矢印は、メツキ液の噴
出方向を示している。 Moreover, FIG. 2 is a schematic front sectional view of the main part showing an example of a plating liquid jetting nozzle that spouts a plating liquid flow in a fan shape, which is used in the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. It is a diagram. As shown in the figure, the plating liquid flow flows into the plating liquid jetting nozzle 2.
The carbon fibers are ejected from a plurality of arcuate slits that are oriented perpendicularly to the carbon fiber bundle 4 that passes continuously through the plating liquid bath and are provided at predetermined intervals along the length. The arrows from the plating liquid jetting nozzles shown in FIGS. 1 to 3 indicate the direction in which the plating liquid is jetted.
さて、第1図において、連続的に送られてくる
炭素繊維束4は、浸漬ロール5,5によつてメツ
キ液浴3中に浸漬され、該浴中を連続的に通過す
る間に電気メツキが施されるのであるが、その際
に、メツキ液浴3中を通過する炭素繊維束4にメ
ツキ液噴出ノズル2から扇状のメツキ液流を衝突
させると、該炭素繊維束4は第1図に示される如
くに、そして第4図(第4図は、第1図に示され
る炭素繊維束の浴中浸漬部を上方から眺めた状態
を示す概略模式図である)に示される如くにメツ
キ液流によりほぐれて拡開し、隣り合うフイラメ
ント同士の接触が解かれるとともに、ノズル2に
円弧状スリツトが一定間隔で連続的に設けられて
いるため個々のフイラメントがマクロ的な振動
(動揺)を起すこととなる。従つて、この時点で、
メツキ電流により均一な金属被覆を連続的に施す
ことができ、また電析金属によるフイラメントの
架橋現象も有効に防止することができるのであ
る。 Now, in FIG. 1, the continuously fed carbon fiber bundle 4 is immersed in a plating liquid bath 3 by dipping rolls 5, 5, and electroplated while continuously passing through the bath. At that time, when a fan-shaped plating liquid stream is made to collide with the carbon fiber bundle 4 passing through the plating liquid bath 3 from the plating liquid jet nozzle 2, the carbon fiber bundle 4 is formed as shown in FIG. and as shown in FIG. 4 (FIG. 4 is a schematic diagram showing the part of the carbon fiber bundle immersed in the bath shown in FIG. The liquid flow loosens and expands the filaments, breaking the contact between adjacent filaments, and since the nozzle 2 is continuously provided with circular arc-shaped slits at regular intervals, the individual filaments experience macroscopic vibrations (oscillations). I will wake up. Therefore, at this point,
A uniform metal coating can be continuously applied by the plating current, and the bridging phenomenon of the filament due to the deposited metal can be effectively prevented.
更に、この発明の方法を実施するにあたつて
は、例えば第5図に1例として示したような、塩
化ビニール製等の電流遮蔽板6を陽極7の両側に
配置したメツキ槽1を使用するのが好ましい。 Furthermore, in carrying out the method of the present invention, a plating tank 1 is used, for example as shown in FIG. It is preferable to do so.
なぜなら、電流遮蔽板が無い場合には、炭素繊
維の電気抵抗が高いことに起因して、炭素繊維の
入口側と出口側にそれぞれ近い部分(この部分で
は炭素繊維束はまだ広がつていない)で優先的に
電析が起り、電析金属による架橋現象によつて炭
素繊維が集合してしまう恐れがあるのに対して、
電流遮蔽板を設けるのと架橋現象は完全に解消さ
れ、炭素繊維は液流、或いは液流と超音波照射の
両方の作用により十分に拡開して、フイラメント
の1本1本に完全な、そして均一な金属被覆が得
られるからである。なお、架橋現象によつて集合
してしまつた炭素繊維は、その後、噴出液流に曝
しても、超音波照射を行つても、ほぐれて広がる
ことがない。 This is because, in the absence of a current shielding plate, due to the high electrical resistance of carbon fibers, the carbon fiber bundles are not spread out in the areas near the inlet and outlet sides of the carbon fibers (in these areas, the carbon fiber bundles have not yet spread). ), preferential electrodeposition occurs, and there is a risk that carbon fibers will aggregate due to the crosslinking phenomenon caused by the deposited metal.
By providing a current shielding plate, the crosslinking phenomenon is completely eliminated, and the carbon fibers are fully expanded by the action of the liquid flow or both the liquid flow and the ultrasonic irradiation, and each filament is completely coated. This is because a uniform metal coating can be obtained. Note that the carbon fibers that have aggregated due to the crosslinking phenomenon will not loosen and spread even if they are subsequently exposed to a jetted liquid flow or irradiated with ultrasonic waves.
そして、メツキ液噴出口がメツキ槽底部にある
場合には、陽極は炭素繊維の上下位置に配置され
るのが好ましいことは言うまでもない。 It goes without saying that when the plating liquid spout is located at the bottom of the plating tank, the anodes are preferably placed above and below the carbon fibers.
次いで、この発明を実施例により具体的に説明
する。 Next, the present invention will be specifically explained with reference to Examples.
実施例 1
PAN系高強度タイプで6Kの、サイジング処理
及び酸処理を施さない炭素繊維束を用意し、これ
に、第6図で示したような連続電気メツキ装置を
用いてNiメツキを施した。Example 1 A PAN-based high-strength type 6K carbon fiber bundle that was not subjected to sizing treatment or acid treatment was prepared, and Ni plating was applied to it using a continuous electroplating device as shown in Fig. 6. .
まず、第6図で示した装置の詳細を説明する。 First, details of the apparatus shown in FIG. 6 will be explained.
この連続電気メツキ装置は、水濡れ・通電槽1
1、電解脱脂液回収槽12及び14、電解脱脂槽
13、水洗槽(T.W.)15、酸洗槽16、水洗
通電槽(D.I.W)17,20及び23、Niメツキ
液回収槽18及び22、Niメツキ槽19及び2
1、濡れ・通電槽22、メタノール置換槽24、
電解脱脂液貯槽25、酸洗液貯槽26、Niメツ
キ液貯槽27、D.I.W貯槽28、及びエタノール
貯槽29で構成されており、炭素繊維束は、払出
しリール30から巻戻されて、スピードコントロ
ールモータ44の回転が伝達軸を通して伝えられ
ると送り・コンダクターロール32,34,36
及び38の回転と、その上部にある摩擦係数の高
い送りゴムロール31,33,35及び37によ
つてなされる送りロール面への圧着によつて、各
処理槽へ移送されるようになつている。送り速度
は、スピードコントロールモータ44により調節
することができる。 This continuous electroplating device is equipped with water-wet and energized tank 1.
1. Electrolytic degreasing liquid recovery tanks 12 and 14, Electrolytic degreasing tank 13, Washing tank (TW) 15, Pickling tank 16, Water washing energizing tank (DIW) 17, 20 and 23, Ni plating liquid recovery tank 18 and 22, Ni Plating tanks 19 and 2
1. Wetting/energizing tank 22, methanol substitution tank 24,
It is composed of an electrolytic degreasing liquid storage tank 25, a pickling liquid storage tank 26, a Ni plating liquid storage tank 27, a DIW storage tank 28, and an ethanol storage tank 29, and the carbon fiber bundle is unwound from the payout reel 30 and sent to the speed control motor 44. When the rotation of is transmitted through the transmission shaft, the feed/conductor rolls 32, 34, 36
and 38, and the rubber feed rolls 31, 33, 35, and 37 with high friction coefficients located above the rubber feed rolls press the feed roll surfaces to transfer the waste to each processing tank. . The feed rate can be adjusted by a speed control motor 44.
そして、水濡れ通電槽11では、炭素繊維の取
り扱いを容易化するために水のシヤワーが行われ
る。 In the water-wet energizing tank 11, water is showered to facilitate handling of the carbon fibers.
なお、送りゴムロールへの破断している炭素繊
維のからみ付きを防止するために、送りゴムロー
ル31にも水のシヤワーが行われている。それで
も、一部の破断した炭素繊維が送りゴムロールに
からみつくことがあるため、送りゴムロール31
の上に、図示しないブラシが設置されている。 Note that the feed rubber roll 31 is also showered with water in order to prevent broken carbon fibers from getting entangled with the feed rubber roll. Even so, some broken carbon fibers may become entangled with the feed rubber roll, so the feed rubber roll 31
A brush (not shown) is installed on top of the .
これらの方式は、水洗通電槽17部においても
採用されている。 These methods are also adopted in the 17th section of the water washing energizing tank.
水シヤワーされた炭素繊維束は、電解脱脂槽1
3にて脱脂され、2段仕立てのNiメツキ槽19
及び21にてメツキされた後、水洗・乾燥され
て、巻取ロール39にて巻取られる。そして、電
解脱脂槽13及びNiメツキ槽19,21の電解
部には、円弧状スリツトからメツキ液を噴出する
メツキ液噴出パイプ45,46及び47と、超音
波振動子40,41及び42が設置されており、
処理液中での炭素繊維束の拡開とミクロ的の振動
とを行わせるようになつている。なお、符号43
で示されるものは乾燥機である。 The water-showered carbon fiber bundle is placed in an electrolytic degreasing tank 1.
Degreased in step 3, two-stage Ni plating tank 19
After being plated in steps 21 and 21, it is washed with water, dried, and wound up with a take-up roll 39. In the electrolytic parts of the electrolytic degreasing tank 13 and the Ni plating tanks 19 and 21, plating liquid jetting pipes 45, 46 and 47 for spouting plating liquid from arc-shaped slits and ultrasonic vibrators 40, 41 and 42 are installed. has been
The carbon fiber bundle is expanded in the processing solution and subjected to microscopic vibrations. In addition, the code 43
The one shown is a dryer.
また、電解脱脂液回収槽14、水洗槽15、酸
洗槽16、水洗通電槽17,20及び23、並び
にエタノール置換槽24では、それぞれシヤワー
方式がとられている。 Further, the electrolytic degreasing liquid recovery tank 14, the washing tank 15, the pickling tank 16, the washing energizing tanks 17, 20 and 23, and the ethanol replacement tank 24 each use a shower system.
以上のような連続電気メツキ装置にて、6Kの
炭素繊維にNiメツキを施した工程を要約すると
次の通りであつた。 The process of applying Ni plating to 6K carbon fiber using the continuous electroplating device described above was summarized as follows.
炭素繊維(6K)→水洗→電解脱脂→水洗→中
和→水洗→第1段階のNiメツキ→水洗→アルコ
ール置換→乾燥。 Carbon fiber (6K) → water washing → electrolytic degreasing → water washing → neutralization → water washing → first stage Ni plating → water washing → alcohol substitution → drying.
なお、処理条件は、
炭素繊維の送り速度:10cm/min、
電解脱脂液:NaOHが30g/の水溶液で、液
温が50℃のもの、
電解脱脂電流:1A(アンペア)、
中和液:1%H2SO4水溶液、
Niメツキ液組成:硫酸ニツケル…240g/、塩
化ニツケル…45g/、硼酸…30g/、
NiメツキのPH:4.0、
Niメツキ液浴温:40℃、
電流値:第1段階のNiメツキ槽…2A、第2段階
のNiメツキ槽…2A、
であつた。 The processing conditions were: carbon fiber feeding speed: 10 cm/min, electrolytic degreasing solution: an aqueous solution containing 30 g of NaOH at a temperature of 50°C, electrolytic degreasing current: 1 A (ampere), neutralizing solution: 1 %H 2 SO 4 aqueous solution, Ni plating liquid composition: Nickel sulfate...240g/, Nickel chloride...45g/, Boric acid...30g/, Ni plating PH: 4.0, Ni plating liquid bath temperature: 40℃, Current value: 1st The Ni plating tank in the first stage was 2A, and the Ni plating tank in the second stage was 2A.
この条件で作成したNi被覆炭素繊維は、フイ
ラメント1本1本でNiで完全に、そして均一に
被覆され、電析による架橋現象も認められなかつ
た。 In the Ni-coated carbon fibers produced under these conditions, each filament was completely and uniformly coated with Ni, and no crosslinking phenomenon due to electrodeposition was observed.
そして、このNi被覆炭素繊維は、Ni被覆厚さ
が0.5μmで、固有体積抵抗は4.2×10-5Ω・cmであ
つた。 This Ni-coated carbon fiber had a Ni coating thickness of 0.5 μm and a specific volume resistivity of 4.2×10 −5 Ω·cm.
実施例 2
実施例2におけると同様の炭素繊維束を用意
し、第6図における装置の一部を使用して、上記
炭素繊維束に次の工程でNIメツキ処理を行つた。Example 2 A carbon fiber bundle similar to that in Example 2 was prepared, and using part of the apparatus shown in FIG. 6, the carbon fiber bundle was subjected to NI plating treatment in the next step.
炭素繊維(6K)→水処理→第1段階のNiメツ
キ→水洗→アルコール置換→乾燥。 Carbon fiber (6K) → water treatment → first stage Ni plating → water washing → alcohol replacement → drying.
このときの処理条件は、
炭素繊維の送り速度:30cm/min、
Niメツキ液:組成、PH及び浴温とも実施例1に
同じ、
電流値:第1段階のNiメツキ槽…4A、第2段階
のNiメツキ槽8A、
であつた。 The processing conditions at this time were: Carbon fiber feeding speed: 30cm/min, Ni plating liquid: composition, pH and bath temperature were the same as in Example 1, current value: 1st stage Ni plating tank...4A, 2nd stage Ni plating tank 8A was.
この条件で作成したNi被覆炭素繊維は、第7
図a及び第4図bに示されるように、フイラメン
ト1本1本がNiで完全に、そして均一に被覆さ
れ、電析による架橋現象も認められなかつた。な
お、第7図aは被覆炭素繊維断面の390倍顕微鏡
写真図、第7図bは同じく3900倍の顕微鏡写真図
である。 The Ni-coated carbon fiber prepared under these conditions was
As shown in Figures a and 4b, each filament was completely and uniformly coated with Ni, and no crosslinking phenomenon due to electrodeposition was observed. Note that FIG. 7a is a 390x microscopic photograph of a cross section of the coated carbon fiber, and FIG. 7b is a 3900x microscopic photograph of the cross section of the coated carbon fiber.
そして、このNi被覆炭素繊維は、Ni被覆厚さ
が0.5μmで、体積固有抵抗は4.4×10-5Ω・cmであ
つた。 This Ni-coated carbon fiber had a Ni coating thickness of 0.5 μm and a volume resistivity of 4.4×10 −5 Ω·cm.
上述のように、この発明によれば、炭素繊維束
のフイラメント1本1本の表面に、完全・均一に
金属被覆を行うことが可能となり、電析による架
橋現象も生じないので、連続的に、かつコスト安
く品質の高い金属被覆炭素繊維を量産することが
できる上、得られた金属被覆炭素繊維は、複合材
料用強化繊維として、或いは電磁シールド用導電
性フイラーとしての優れた特性を示すなど、工業
上有用な効果がもたらされるのである。 As described above, according to the present invention, it is possible to completely and uniformly coat the surface of each filament of a carbon fiber bundle with metal, and since no crosslinking phenomenon occurs due to electrodeposition, it is possible to coat the surface of each filament in a carbon fiber bundle continuously. , it is possible to mass-produce metal-coated carbon fibers of high quality at low cost, and the obtained metal-coated carbon fibers exhibit excellent properties as reinforcing fibers for composite materials or as conductive fillers for electromagnetic shielding. , industrially useful effects are brought about.
第1図はこの発明に係る炭素繊維の連続電気メ
ツキ装置の主要部を示す概略模式図、第2図は本
発明の方法において使用するメツキ液噴出ノズル
の1例を示す要部概略正断面図、第3図は第2図
に示すメツキ液噴出ノズルの側面図、第4図は第
1図に示される炭素繊維束の浴中浸漬部を上方か
ら眺めた状態を示す概略模式図、第5図は電流遮
蔽板を陽極の両側に設置したメツキ槽の1例を示
す要部概略平面図、第6図は実施例において使用
した炭素繊維の連続電気メツキ装置を示す概略
図、第7図は実施例において得られたNi被覆炭
素繊維断面の顕微鏡写真図であり、第7図aは
390倍に拡大したもの、第7図bは3900倍に拡大
したものである。
図面において、1……メツキ槽、2……メツキ
液噴出ノズル、3……メツキ液浴、4……炭素繊
維束、5……浸漬ロール、6……電流遮蔽板、7
……陽極、11…水濡れ・通電槽、12,14…
…電解脱脂液回収槽、13……電解脱脂槽、15
……水洗槽(T.W)、16……酸洗槽、17,2
0,23……水洗通電槽(D.I.W)、18,22
……Niメツキ液回収槽、19,21……Niメツ
キ槽、22……濡れ・通電槽、24……エタノー
ル置換槽、25……電解脱脂液貯槽、26……酸
洗液貯槽、27……Niメツキ液貯槽、28……
D.I.W貯槽、29……エタノール貯槽、30……
払出しリール、31,33,35,37……送り
ゴムロール、32,34,36,38……送り・
コンダクターロール、39……巻取ロール、4
0,41,42……超音波発生装置、43……乾
燥機、44……スピードコントロールモータ、4
5,46,47……メツキ液噴出パイプ。
Fig. 1 is a schematic diagram showing the main parts of a continuous electroplating device for carbon fibers according to the present invention, and Fig. 2 is a schematic front sectional view of the main parts showing an example of a plating liquid jet nozzle used in the method of the present invention. , FIG. 3 is a side view of the plating liquid jetting nozzle shown in FIG. 2, FIG. 4 is a schematic diagram showing the part of the carbon fiber bundle immersed in the bath shown in FIG. 1 viewed from above, and FIG. The figure is a schematic plan view of the main parts showing an example of a plating tank in which current shielding plates are installed on both sides of the anode, Figure 6 is a schematic diagram showing the continuous electroplating device for carbon fiber used in the example, and Figure 7 is FIG. 7a is a micrograph of a cross section of the Ni-coated carbon fiber obtained in the example.
Figure 7b is magnified 390 times, and Figure 7b is magnified 3900 times. In the drawings, 1... plating tank, 2... plating liquid jet nozzle, 3... plating liquid bath, 4... carbon fiber bundle, 5... dipping roll, 6... current shielding plate, 7
...Anode, 11...Water wet/energized tank, 12, 14...
... Electrolytic degreasing liquid recovery tank, 13... Electrolytic degreasing tank, 15
...Water washing tank (TW), 16...Pickling tank, 17,2
0,23...Washing energizing tank (DIW), 18,22
...Ni plating liquid recovery tank, 19, 21...Ni plating tank, 22...Wetting/energizing tank, 24...Ethanol replacement tank, 25...Electrolytic degreasing liquid storage tank, 26...Pickling liquid storage tank, 27... ...Ni plating liquid storage tank, 28...
DIW storage tank, 29... Ethanol storage tank, 30...
Payout reel, 31, 33, 35, 37...Feed rubber roll, 32, 34, 36, 38...Feed/
Conductor roll, 39... Winding roll, 4
0, 41, 42... Ultrasonic generator, 43... Dryer, 44... Speed control motor, 4
5, 46, 47...Metsuki liquid spout pipe.
Claims (1)
的に通過する炭素繊維束に対して直角方向に向
き、かつ長さ方向にそつて所定間隔ごとに設けた
複数の円弧状スリツトから噴出するメツキ液流
を、噴出口における流速を0.1m/min以上とし
た条件で、前記炭素繊維束に衝突させて、これを
ほぐし、電気メツキ開始当初は定電圧にて、所定
電流値に達した後は定電流にて電気メツキを行な
うことを特徴とする炭素繊維束の連続電気メツキ
方法。1 A plating liquid jetting nozzle has a plating liquid ejected from a plurality of arcuate slits that are oriented perpendicularly to the carbon fiber bundle that passes continuously through the plating liquid bath and are provided at predetermined intervals along the length direction. The liquid flow is made to collide with the carbon fiber bundle at a flow rate of 0.1 m/min or more at the spout to loosen it, and at the beginning of electroplating, a constant voltage is applied, and after reaching a predetermined current value, A continuous electroplating method for carbon fiber bundles characterized by electroplating with a constant current.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22784383A JPS60119269A (en) | 1983-12-02 | 1983-12-02 | Continuous electroplating method and device for carbon fiber bundles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22784383A JPS60119269A (en) | 1983-12-02 | 1983-12-02 | Continuous electroplating method and device for carbon fiber bundles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60119269A JPS60119269A (en) | 1985-06-26 |
| JPH0351831B2 true JPH0351831B2 (en) | 1991-08-08 |
Family
ID=16867234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22784383A Granted JPS60119269A (en) | 1983-12-02 | 1983-12-02 | Continuous electroplating method and device for carbon fiber bundles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60119269A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60238498A (en) * | 1984-05-10 | 1985-11-27 | Hitachi Cable Ltd | Electroplating method of bundled carbon fiber |
| JP2005163197A (en) * | 2003-11-28 | 2005-06-23 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Method for producing metal-coated carbon fiber |
| RU2615427C1 (en) * | 2011-12-07 | 2017-04-04 | Тохо Тенакс Ойропе Гмбх | Carbon fiber for composite materials with improved electrical conductivity |
| JP6123087B2 (en) * | 2014-03-27 | 2017-05-10 | 株式会社中央製作所 | Fiber plating equipment |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5777342A (en) * | 1980-10-27 | 1982-05-14 | Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan | Uniform development of fiber bundle |
-
1983
- 1983-12-02 JP JP22784383A patent/JPS60119269A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60119269A (en) | 1985-06-26 |
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