专利名称：对碳纤维进行镀覆的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种对碳纤维(carbon fiber)进行镀覆的装置及方法，特别涉及一种 以利用了双极(bipolar)电极的通电方法，对碳纤维进行镀覆的装置及方法。
背景技术：
碳纤维因轻量且在强度、弹性方面优异，所以在各种产业中被利用。例如日本碳素 纤维协会网页(home page) (http://www. carbonf iber. gr. jp) (http://www. carbonf iber. gr.jp/tanso/06.html)中所示。然而，构成碳纤维的碳素纤维细，并且断裂伸长率很小，至多只有2%，所以因使用 而容易发生破损或起毛。变短的单纤维变成飞絮(fly)或粉尘，容易在空气中飞散。因此， 例如将连续纤维从线轴(bobbin)取出时，与导向装置(guide)摩擦而发生起毛，如果破损 可能变成飞絮。另外，在制作织物、编物、针织品、缝合的预制品(pre-form orpreform)、毛 毡(punch felt)等时，因对线进行捋或摩擦，也有可能发生起毛、粉尘、飞絮。但是，因碳素纤维具有导电性，所以存在如下问题在如上所述地产生飞絮或线屑 时，也有可能成为引起设备等的电气系统的短路的原因。另外，短纤维(short fiber)容易 刺到皮肤和粘膜，存在容易对人体产生疼痛和发痒的问题。对于这样的问题，一直以来试图通过减少所使用的导向装置的数，或者使用旋转 导向装置来试图减少纱线张力，减少飞絮、粉尘。这些问题，可以通过提高碳纤维的强度而解决。但是，在上述以往的解决对策中， 没有实施任何用于提高碳纤维本身的强度的对策，因此并不能成为根本的解决对策。因此，本申请发明的第1目的是提高碳纤维的强度，并且抑制飞絮、线屑的产生。另一方面，虽然已知一般情况下碳纤维可作为导电性材料，但作为碳素纤维的一 种的PAN系碳素纤维的导电性为17 5X 10_6 Ω · m，与表1 (引自化学手册基础修订5版、 社团法人日本化学会、丸善株式会社)所示的金属的比电阻率相比并不能说具有充分的导 电性。表 权利要求
1.一种镀覆装置，其特征在于，使用对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与 电源连接的阴极及阳极而构成的镀覆槽，对长状的碳纤维的表面实施镀覆，使所述长状的碳纤维在以与所述阴极及阳极均不接触的方式浸渍于所述电解液的状 态下，在所述镀覆槽内从所述阴极侧向所述阳极侧移动，从而对所述碳纤维的表面，在所述 阴极附近实施前处理，此后，在所述阳极附近进行所述镀覆用金属的镀覆。
2.一种镀覆装置，其特征在于，使用对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与 第1电源连接的第1阴极及第1阳极以及与第2电源连接的第2阴极及第2阳极而构成的 镀覆槽，对长状的碳纤维的表面实施镀覆，在所述镀覆槽中，沿着移动所述碳纤维的移动方向，以所述第1阴极、所述第1阳极、所 述第2阴极、所述第2阳极的顺序进行配置，使所述长状的碳纤维在以与所述阴极及阳极均不接触的方式浸渍于所述电解液的状 态下，在所述镀覆槽内沿着所述移动方向移动，从而对所述碳纤维的表面，在所述第1阴极 附近实施前处理，之后，在所述第1阳极附近进行所述镀覆用金属的镀覆，之后，在所述第2 阴极附近，剥离在所述第1阳极附近被镀覆的镀覆用金属的一部分，此后，在所述第2阳极 附近，进行所述镀覆用金属的镀覆。
3.一种镀覆装置，其特征在于，对长状的碳纤维的表面实施镀覆，具备对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与电源连接的阴极而构成的第1槽，以及对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液，具备与所述电源连接的阳极而构成的第2槽；使所述长状的碳纤维在以不与所述阴极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所 述第1槽供给，在所述阴极附近对所述碳纤维的表面实施前处理，之后，使所述碳纤维在以 不与所述阳极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第2槽供给，在所述阳极附近 对所述碳纤维的表面进行所述镀覆用金属的镀覆。
4.如权利要求3所述的镀覆装置，其特征在于，进一步具备在所述第1槽及所述第2槽间夹插设置的，对冷却水进行了贮液的第3槽； 向所述第3槽供给在所述第1槽处实施了前处理的碳纤维，以所述冷却水冷却，之后， 使所述碳纤维在以不与所述阳极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第2槽供
5. 一种镀覆装置，其特征在于，对长状碳纤维的表面实施镀覆，具备 对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第1电源连接的第1阴极而构成的第1槽，对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第2电源连接的第2阴极及第2阳极 而构成的第2槽，对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与所述第1电源连接的第1阳极而构成 的第3槽，在所述第1槽与所述第2槽间夹插设置的，对冷却水进行了贮液的第4槽，以及 在所述第2槽与所述第3槽间夹插设置的，对冷却水进行了贮液的第5槽； 使所述长状的碳纤维在以不与所述第1阴极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第1槽供给，在所述第1阴极附近对所述碳纤维的表面实施前处理，之后，向所述第4 槽供给在所述第1槽处实施了前处理的碳纤维，以所述冷却水冷却，之后，使所述碳纤维在 以不与所述第2阴极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第2槽供给，先在所述 第2阴极附近对所述碳纤维的表面实施前处理，接着在所述第2阳极附近进行所述镀覆用 金属的镀覆，之后，向所述第4槽供给在所述第2槽处镀覆了所述镀覆用金属的碳纤维，以 所述冷却水冷却，此后，使所述碳纤维在以不与所述第1阳极接触的方式浸渍于所述电解 液的状态下向所述第3槽供给，对在所述第2槽处镀覆了镀覆用金属的所述碳纤维的表面 进一步进行镀覆用金属的镀覆。
6.如权利要求5所述的镀覆装置，其特征在于，在所述第2槽的电解液中溶解的镀覆用金属，与所述第3槽的电解液中溶解的镀覆用 金属不同。
7.一种所述镀覆装置，其特征在于，对长状的碳纤维的表面实施镀覆，具备对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第1电源连接的第1阳极及第1阴 极，与第2电源连接的第2阳极及第2阴极而构成的第1槽，对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第3电源连接的第3阴极而构成的第2槽，对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与所述第3电源连接的第3阳极而构成 的第3槽，以及在所述第2槽与所述第3槽之间夹插设置的，对冷却水进行了贮液的第4槽；在所述第1槽中，沿着移动所述碳纤维的移动方向，以所述第1阳极、所述第1阴极、所 述第2阳极、所述第2阴极的顺序进行配置，使所述长状的碳纤维在以与所述第1及第2阳极、所述第1及第2阴极均不接触的方式 浸渍于所述电解液的状态下，在所述第1槽内沿着所述移动方向移动，从而对所述碳纤维 的表面，在所述第1阳极附近进行所述镀覆用金属的镀覆，在所述第1阴极附近，从所述碳 纤维剥离所述被镀覆了的镀覆用金属的一部分，之后，在所述第2阳极附近进一步进行所 述镀覆用金属的镀覆，之后，在所述第2阴极附近剥离该被镀覆了的镀覆用金属的一部分， 之后，使所述碳纤维在以不与所述第3阴极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述 第2槽供给，在所述第2槽处进一步剥离在所述碳纤维的表面被镀覆了的镀覆用金属的一 部分，之后，将该碳纤维向所述第4槽供给，以所述冷却水冷却，此后，在以不与所述第3阳 极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第4槽供给，对在所述第2槽处剥离了镀 覆用金属的一部分的所述碳纤维的表面进一步进行镀覆用金属的镀覆。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述镀覆用金属为铜，所述电解液为焦磷酸 铜镀覆液。
9.如权利要求1 8中的任一项所述的装置，其特征在于，所述前处理为除去所述碳纤 维表面的污垢、油以及氧化膜中的至少任一个的处理。
10.一种镀覆方法，其特征在于，使用对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与 电源连接的阴极及阳极而构成的镀覆槽，对长状碳纤维的表面实施镀覆，使所述长状碳纤维在以与所述阴极及阳极均不接触接触的方式浸渍于所述电解液的 状态下，在所述镀覆槽内使其由所述阴极侧向所述阳极侧移动，从而对所述碳纤维的表面，在所述阴极附近实施前处理，此后，在所述阳极附近进行所述镀覆用金属的镀覆。
11.一种镀覆方法，其特征在于，使用对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与 第1电源连接的第1阴极及第1阳极、与第2电源连接的第2阴极及第2阳极而构成的镀 覆槽，对长状碳纤维的表面实施镀覆，在所述镀覆槽中，沿着移动所述碳纤维的移动方向，以所述第1阴极、所述第1阳极、所 述第2阴极、所述第2阳极的顺序进行配置，使所述长状碳纤维在以与所述阴极及阳极均不接触接触的方式浸渍于所述电解液的 状态下，在所述镀覆槽内沿着所述移动方向移动，从而对所述碳纤维的表面，在所述第1阴 极附近实施前处理，之后，在所述第1阳极附近进行所述镀覆用金属的镀覆，之后，在所述 第2阴极附近剥离在所述第1阳极附近被镀覆了的镀覆用金属的一部分，此后，在所述第2 阳极附近，进行所述镀覆用金属的镀覆。
12.一种镀覆方法，其特征在于，使用对长状碳纤维的表面实施镀覆的镀覆装置，所述镀覆装置具备对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与电源连接的阴极而构成的第1槽，以及，对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并具备与所述电源连接的 阳极而构成的第2槽；使所述长状碳纤维在以不与所述阴极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述 第1槽供给，在所述阴极附近对所述碳纤维的表面实施前处理，之后，使所述碳纤维在以不 与所述阳极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第2槽供给，在所述阳极附近对 所述碳纤维的表面进行所述镀覆用金属的镀覆。
13.如权利要求12所述的镀覆方法，其特征在于，将所述第1槽处实施了前处理的碳纤 维进行冷却后，向所述第2槽供给。
14.一种镀覆方法，其特征在于，使用对长状碳纤维的表面实施镀覆的镀覆装置，所述镀覆装置具备对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第1电源连接的第1阴极而构成的第1槽；对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第2电源连接 的第2阴极及第2阳极而构成的第2槽；对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与 第1电源连接的第1阳极而构成的第3槽；在所述第1槽与所述第2槽之间夹插设置的，对 冷却水进行了贮液的第4槽；以及，在所述第2槽与所述第3槽之间夹插设置的，对冷却水 进行了贮液的第5槽；使所述长状的碳纤维在以不与所述第1阴极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下 向所述第1槽供给，在所述第1阴极附近对所述碳纤维的表面实施前处理，之后，向所述第4 槽供给在所述第1槽处实施了前处理的碳纤维，以所述冷却水冷却，之后，使所述碳纤维在 以不与所述第2阴极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向第2槽供给，先在所述第2 阴极附近对所述碳纤维的表面实施前处理，接着在所述第2阳极附近进行所述镀覆用金属 的镀覆，之后，向所述第4槽供给在所述第2槽处进行了所述镀覆用金属的镀覆的碳纤维， 以所述冷却水冷却，此后，使所述碳纤维在以不与所述第1阳极接触的方式浸渍于所述电 解液的状态下向所述第3槽供给，对在所述第2槽处进行了镀覆用金属的镀覆的所述碳纤 维的表面，进一步进行镀覆用金属的镀覆。
15.如权利要求14所述的镀覆方法，其特征在于，所述镀覆装置中，在所述第2槽的电 解液中溶解的镀覆用金属，与在所述第3槽的电解液中溶解的镀覆用金属不同。
16.一种镀覆方法，其特征在于，使用对长状碳纤维的表面实施镀覆的镀覆装置，所述镀覆装置，具备对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第1电源连接的第1阳极及第1阴 极、与第2电源连接的第2阳极及第2阴极而构成的第1槽，对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与第3电源连接的第3阴极而构成的第2槽，对溶解有镀覆用金属的电解液进行贮液并设置与所述第3电源连接的第3阳极而构成 的第3槽，以及在所述第2槽与所述第3槽之间夹插设置的，对冷却水进行了贮液的第4槽；并且，在 所述第1槽中，沿着移动所述碳纤维的移动方向，以所述第1阳极、所述第1阴极、所述第2 阳极、所述第2阴极的顺序进行设置，使所述长状的碳纤维在以与所述第1及第2阳极、所述第1及第2阴极均不接触的方 式浸渍于所述电解液的状态下，在所述第1槽内沿着所述移动方向移动，从而对所述碳纤 维的表面，在所述第1阳极附近进行所述镀覆用金属的镀覆，在所述第1阴极附近，从所述 碳纤维剥离在所述被镀覆的镀覆用金属的一部分，之后，在所述第2阳极附近进一步进行 所述镀覆用金属的镀覆，之后，在所述第2阴极附近剥离该被镀覆的镀覆用金属的一部分， 之后，使所述碳纤维在以不与所述第3阴极接触的方式浸渍于所述电解液的状态下向所述 第2槽供给，在所述第2槽处进一步剥离在所述碳纤维的表面被镀覆的镀覆用金属的一部 分，之后，向所述第4槽供给该碳纤维，以所述冷却水冷却，此后，不与所述第3阳极接触的 方式浸渍于所述电解液的状态下向所述第4槽供给，对在所述第2槽处剥离了镀覆用金属 的一部分的所述碳纤维的表面，进一步进行镀覆用金属的镀覆。
17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述镀覆用金属为铜，所述电解液为焦磷 酸铜镀覆液。
18.如权利要求10 17中的任一项所述的方法，其特征在于，所述前处理为除去所述 碳纤维表面的污垢、油、及氧化膜中的至少任一个的处理。
全文摘要
本发明为对碳纤维进行镀覆的装置及方法，所述装置是使用对溶解有镀覆用金属的电解液(10)进行贮液并设置与电源(12)连接的阴极(14)及阳极(16)的镀覆槽(18)，对长状的碳纤维(CF)的表面实施镀覆，使碳纤维CF在以与阴极(14)及阳极(16)均不接触的方式浸渍于电解液(10)中的状态下，在镀覆槽(18)内由阴极侧向阳极侧移动，从而对碳纤维(CF)的表面，在阴极附近(20)实施前处理，此后，在阳极附近(22)进行镀覆用金属的镀覆。
文档编号C25D3/38GK102051649SQ20101053149
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月26日 优先权日2009年10月26日
发明者加藤和彦, 武川哲也 申请人:村田株式会社, 森村商事株式会社