TOP
|
特許
|
意匠
|
商標
特許ウォッチ
Twitter
他の特許を見る
10個以上の画像は省略されています。
公開番号
2024036345
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2024-03-15
出願番号
2024001251,2020035943
出願日
2024-01-09,2020-03-03
発明の名称
炭素繊維及び炭素繊維の製造方法
出願人
帝人株式会社
代理人
個人
,
個人
主分類
D06M
10/02 20060101AFI20240308BHJP(繊維または類似のものの処理;洗濯;他に分類されない可とう性材料)
要約
【課題】より高い引張強度を有する炭素繊維等を提供する。
【解決手段】炭素繊維は、下記の式(1)の関係を満たし、かつ引張強度が6,020MPa以上である。
29-(0.034×TM)≦(O/C+N/C)×TM≦40-(0.016×TM) (1)
ただし、「TM」は炭素繊維の引張弾性率[GPa]であり、「O/C」はX線光電子分光法により測定される表面酸素濃度であり、「N/C」はX線光電子分光法により測定される表面窒素濃度である。
【選択図】図3
特許請求の範囲
【請求項1】
下記の式(1)の関係を満たし、かつ引張強度が6,020MPa以上である炭素繊維。
29-(0.034×TM)≦(O/C+N/C)×TM≦40-(0.016×TM) ・・・ (1)
ただし、「TM」は炭素繊維の引張弾性率[GPa]であり、「O/C」はX線光電子分光法により測定される表面酸素濃度であり、「N/C」はX線光電子分光法により測定される表面窒素濃度である。
続きを表示(約 1,200 文字)
【請求項2】
下記の式(1)の関係を満たすと共に下記の式(2)~(4)の何れかを満たす炭素繊維。
29-(0.034×TM)≦(O/C+N/C)×TM≦40-(0.016×TM) ・・・ (1)
228≦TM≦248の場合、
0.050<O/C<0.127 0.034<N/C<0.036 ・・・ (2)
290≦TM≦322の場合、
0.039<O/C<0.086 0.026<N/C<0.036 ・・・ (3)
328≦TM≦374の場合、
0.030<O/C<0.077 0.020<N/C<0.032 ・・・ (4)
ただし、「TM」は炭素繊維の引張弾性率[GPa]であり、「O/C」はX線光電子分光法により測定される表面酸素濃度であり、「N/C」はX線光電子分光法により測定される表面窒素濃度である。
【請求項3】
下記の式(1)の関係を満たすと共に下記の式(5)~(7)の何れかを満たす炭素繊維。
29-(0.034×TM)≦(O/C+N/C)×TM≦40-(0.016×TM) ・・・ (1)
228≦TM≦248の場合、5,020≦TS≦5,580 ・・・ (5)
290≦TM≦322の場合、6,020≦TS≦6,620 ・・・ (6)
328≦TM≦374の場合、6,720≦TS≦7,400 ・・・ (7)
ただし、「TM」は炭素繊維の引張弾性率[GPa]であり、「TS」は炭素繊維の引張強度[MPa]であり、「O/C」はX線光電子分光法により測定される表面酸素濃度であり、「N/C」はX線光電子分光法により測定される表面窒素濃度である。
【請求項4】
炭素化工程後にエネルギを付与する炭素繊維の製造方法であって、
前記エネルギ付与は、下記の式(1)の関係を満たすと共に下記の式(2)~(4)の何れかを満たすように行われる炭素繊維の製造方法。
29-(0.034×TM)≦(O/C+N/C)×TM≦40-(0.016×TM) ・・・ (1)
228≦TM≦248の場合、
0.050<O/C<0.127 0.034<N/C<0.036 ・・・ (2)
290≦TM≦322の場合、
0.039<O/C<0.086 0.026<N/C<0.036 ・・・ (3)
328≦TM≦374の場合、
0.030<O/C<0.077 0.020<N/C<0.032 ・・・ (4)
ただし、「TM」は炭素繊維の引張弾性率[GPa]であり、「O/C」はX線光電子分光法により測定される表面酸素濃度であり、「N/C」はX線光電子分光法により測定される表面窒素濃度である。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、高引張強度の炭素繊維及びその製造方法に関する。
続きを表示(約 3,300 文字)
【背景技術】
【0002】
炭素繊維は、ポリアクリロニトリル系繊維、レーヨン系繊維、セルロース系繊維及びピッチ系繊維等から製造された前駆体繊維を焼成して製造される。例えば、ポリアクリロニトリル系繊維から製造された前駆体繊維を利用して炭素繊維を製造する場合、酸素を含む雰囲気中(耐炎化炉内)で前駆体繊維を加熱する耐炎化工程、耐炎化工程を経た繊維(以下、「耐炎化繊維」という。)を不活性雰囲気中(炭素化炉)で加熱する炭素化工程が行われる。なお、上記加熱は、耐炎化炉及び炭素化炉を繊維が通過(走行)することで行われる。
炭素化工程における加熱は例えば電気ヒータを利用している。つまり、炉内雰囲気を電気ヒータで加熱して、この加熱された炉内を耐炎化繊維が通過することで、耐炎化繊維を間接的に加熱している。
炭素化工程における温度条件や繊維の延伸条件等を調整して、引張特性や圧縮特性等の種々の特性を有する炭素繊維を提供している(例えば、特許文献1,2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開平10-25627号公報
特開2002-54031号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1,2に記載のように、炭素化工程の温度条件や延伸条件を調整しても高引張強度特性を有する炭素繊維が得られていない。
【0005】
本発明は、上記した課題に鑑み、より高い引張強度を有する炭素繊維及び当該炭素繊維の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る炭素繊維は、下記の式(1)の関係を満たし、かつ引張強度が6,020MPa以上である炭素繊維。
29-(0.034×TM)≦(O/C+N/C)×TM≦40-(0.016×TM) ・・・ (1)
ただし、「TM」は炭素繊維の引張弾性率[GPa]であり、「O/C」はX線光電子分光法により測定される表面酸素濃度であり、「N/C」はX線光電子分光法により測定される表面窒素濃度である。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る炭素繊維は、下記の式(1)の関係を満たすと共に下記の式(2)~(4)の何れかを満たす炭素繊維。
29-(0.034×TM)≦(O/C+N/C)×TM≦40-(0.016×TM) ・・・ (1)
228≦TM≦248の場合、
0.050<O/C<0.127 0.034<N/C<0.036 ・・・ (2)
290≦TM≦322の場合、
0.039<O/C<0.086 0.026<N/C<0.036 ・・・ (3)
328≦TM≦374の場合、
0.030<O/C<0.077 0.020<N/C<0.032 ・・・ (4)
ただし、「TM」は炭素繊維の引張弾性率[GPa]であり、「O/C」はX線光電子分光法により測定される表面酸素濃度であり、「N/C」はX線光電子分光法により測定される表面窒素濃度である。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る炭素繊維は、下記の式(1)の関係を満たすと共に下記の式(5)~(7)の何れかを満たす炭素繊維。
29-(0.034×TM)≦(O/C+N/C)×TM≦40-(0.016×TM) ・・・ (1)
228≦TM≦248の場合、5,020≦TS≦5,580 ・・・ (5)
290≦TM≦322の場合、6,020≦TS≦6,620 ・・・ (6)
328≦TM≦374の場合、6,720≦TS≦7,400 ・・・ (7)
ただし、「TM」は炭素繊維の引張弾性率[GPa]であり、「TS」は炭素繊維の引張強度[MPa]であり、「O/C」はX線光電子分光法により測定される表面酸素濃度であり、「N/C」はX線光電子分光法により測定される表面窒素濃度である。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る炭素繊維の製造方法は、炭素化工程後にエネルギを付与する炭素繊維の製造方法であって、
前記エネルギ付与は、下記の式(1)の関係を満たすと共に下記の式(2)~(4)の何れかを満たすように行われる炭素繊維の製造方法。
29-(0.034×TM)≦(O/C+N/C)×TM≦40-(0.016×TM) ・・・ (1)
228≦TM≦248の場合、
0.050<O/C<0.127 0.034<N/C<0.036 ・・・ (2)
290≦TM≦322の場合、
0.039<O/C<0.086 0.026<N/C<0.036 ・・・ (3)
328≦TM≦374の場合、
0.030<O/C<0.077 0.020<N/C<0.032 ・・・ (4)
ただし、「TM」は炭素繊維の引張弾性率[GPa]であり、「O/C」はX線光電子分光法により測定される表面酸素濃度であり、「N/C」はX線光電子分光法により測定される表面窒素濃度である。
【発明の効果】
【0007】
本発明の一態様に係る炭素繊維は、高引張強度を有する。
本発明の一態様に係る炭素繊維の製造方法は、高引張強度の炭素繊維を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
炭素繊維の製造工程を示す概略図である。
表面処理装置の概略図である。
強度パラメータと繊維の引張強度との関係を示す図である。
他の形態の表面処理装置の概略図である。
他の形態の表面処理装置の概略図である。
他の形態の表面処理装置の概略図である。
他の形態の表面処理装置の概略図である。
他の形態の表面処理装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
<<概要>>
発明者らは、プラズマを利用して炭素化された繊維の表面改質の検討を行っている。なお、表面改質により、複合材料とした際の炭素繊維とマトリクス樹脂との接着力が向上する。
炭素繊維とマトリクス樹脂との接着力は、炭素繊維の表面に形成される官能基の量に影響される。接着力は、マトリクス樹脂の種類で異なるが、炭素繊維表面の炭素原子に対する酸素原子の存在比を示す表面酸素濃度(O/C)の量で規定することができる。
発明者らは、さらに、表面改質を目的に、炭素繊維表面の炭素原子に対する窒素原子の存在比を示す表面窒素濃度(N/C)に着目して検討を進めた。
その結果、表面酸素濃度(O/C)、表面窒素濃度(N/C)及び炭素繊維の引張弾性率で規定される関係式において、一定の範囲内にある場合に、炭素繊維の引張強度が高くなることを見出した。
【0010】
本発明の一態様に係る炭素繊維は、下記の式(1)の関係を満たす炭素繊維。
29-(0.034×TM)≦(O/C+N/C)×TM≦40-(0.016×TM) (1)
ただし、「TM」は炭素繊維の引張弾性率[GPa]であり、「O/C」はX線光電子分光法により測定される表面酸素濃度であり、「N/C」はX線光電子分光法により測定される表面窒素濃度である。
本実施形態に係る炭素繊維は、前記引張弾性率が240GPa以上である。これにより、所謂、汎用品以上の炭素繊維の引張強度を高めることができる。
本実施形態に係る炭素繊維は、引張強度が5,000MPa以上である。これにより、高強度の炭素繊維を得ることができる。
(【0011】以降は省略されています)
特許ウォッチbot のツイートを見る
この特許をJ-PlatPatで参照する
関連特許
帝人株式会社
耐熱性防護服
3日前
帝人株式会社
導光フィルム
16日前
帝人株式会社
成形体の製造方法
2か月前
帝人株式会社
ポリオレフィン微多孔膜
16日前
帝人株式会社
ポリオレフィン微多孔膜
16日前
帝人株式会社
ポリオレフィン微多孔膜
16日前
帝人株式会社
熱可塑性樹脂および光学部材
3日前
帝人株式会社
全芳香族ポリアミド溶液の製造方法
2か月前
帝人株式会社
アクリロニトリル系繊維の製造方法
2か月前
帝人株式会社
樹脂組成物の回収方法および粉状体
1か月前
帝人株式会社
ポリカーボネート樹脂組成物および成形品
2か月前
帝人株式会社
ポリカーボネート樹脂組成物および成形品
9日前
帝人株式会社
環式ジアルコール化合物およびその製造方法
3日前
帝人株式会社
熱可塑性樹脂組成物およびそれからなる成形品
1か月前
帝人株式会社
熱可塑性樹脂組成物およびそれからなる成形品
24日前
帝人株式会社
ポリカーボネート樹脂組成物およびその成形品
6日前
帝人株式会社
熱可塑性樹脂組成物およびそれからなる成形品
16日前
帝人株式会社
ポリカーボネート樹脂およびそれからなる成形品
24日前
帝人株式会社
メタ型全芳香族ポリアミド繊維及びその製造方法
2か月前
帝人株式会社
原着メタ型全芳香族ポリアミド繊維及びその製造方法
1か月前
帝人株式会社
抗菌性ポリカーボネート樹脂組成物およびその成形品
9日前
帝人株式会社
ポリカーボネート樹脂組成物およびそれからなる成形品
2か月前
帝人株式会社
ポリカーボネート樹脂組成物およびそれからなる成形品
1か月前
帝人株式会社
半芳香族ポリアミド樹脂組成物およびそれを用いた成形品
1か月前
帝人株式会社
熱可塑性樹脂組成物および該樹脂組成物を用いた光学部材
1か月前
帝人株式会社
ポリ(エステル)カーボネート樹脂組成物およびその成形品
1か月前
帝人株式会社
複合材料の製造方法
1か月前
帝人株式会社
炭素繊維束の製造方法
1か月前
帝人株式会社
難燃性紡績糸織物、該難燃性紡績糸織物から紡績糸を製造する方法、および繊維製品
2か月前
帝人株式会社
全芳香族ポリアミド溶液の製造方法及びそれを用いた全芳香族ポリアミド繊維の製造方法
2か月前
帝人株式会社
ポリカーボネート-ポリジオルガノシロキサン共重合体を含有する樹脂成分からなる成形品
1か月前
セレブロファーマ株式会社
生薬を用いた脳機能の維持又は改善のための剤及び方法
3日前
個人
ハンガー
2か月前
株式会社コロナ
空気調和機
25日前
個人
ピンチハンガー
2日前
津田駒工業株式会社
経糸糊付装置
1か月前
続きを見る
他の特許を見る