(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記（１）〜（３）のいずれかのコア材と、前記コア材の外周に金属被覆層と、を有し、前記金属被覆層は、金属箔である不燃性炭素繊維複合材。
（１）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線からなるコア材
（２）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線からなるコア材
（３）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線を２本以上、
引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるマルチストランド芯線からなるコア材
【請求項２】
前記金属被覆層が、多層構造を有する金属箔である請求項１に記載の不燃性炭素繊維複合材。
【請求項３】
前記金属被覆層が、アルミニウム、ステンレス、軟質銅、チタン及びその合金からなる群から選ばれる少なくとも１つを含む金属被覆層である請求項１または２に記載の不燃性炭素繊維複合材。
【請求項４】
前記金属被覆層は、前記コア材の軸心に対して、テープ状の金属箔を重なり合うように螺旋状に配置した金属被覆層である請求項１から３のいずれか１項に記載の不燃性炭素繊維複合材。
【請求項５】
下記（１）〜（３）のいずれかのコア材と、前記コア材の外周に金属被覆層と、を有し、前記金属被覆層が、アルミニウム、ステンレス、軟質銅、チタン及びその合金からなる群から選ばれる少なくとも１つを含む金属被覆層である不燃性炭素繊維複合材。
（１）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線からなるコア材
（２）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線からなるコア材
（３）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線を２本以上、
引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるマルチストランド芯線からなるコア材
【請求項６】
前記固化剤により一体化した炭素繊維束が、炭素繊維束の周囲に巻回して結束する拘束材を有し、炭素繊維束と拘束材とが共に固化剤によって一体化したものである請求項１から５のいずれか１項に記載の不燃性炭素繊維複合材。
【請求項７】
下記（１）〜（３）のいずれかのコア材と、前記コア材の外周に金属被覆層と、を有する不燃性炭素繊維複合材。
（１）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線からなるコア材
（２）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線からなるコア材
（３）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線を２本以上、
引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるマルチストランド芯線からなるコア材
ここで、前記（１）〜（３）における前記芯線に含まれる、前記固化剤により一体化した炭素繊維束は、炭素繊維束の周囲に巻回して結束する拘束材を有し、炭素繊維束と拘束材とが共に固化剤によって一体化したものである。
【請求項８】
前記芯線が、前記固化剤により一体化した炭素繊維束の外周の全面を覆うよう耐熱層が設けられている芯線である請求項１から７のいずれか１項に記載の不燃性炭素繊維複合材。
【請求項９】
下記（１）〜（３）のいずれかのコア材と、前記コア材の外周に金属被覆層と、を有する不燃性炭素繊維複合材。
（１）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線からなるコア材
（２）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線からなるコア材
（３）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線を２本以上、
引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるマルチストランド芯線からなるコア材
ここで、前記（１）〜（３）における前記芯線は、前記固化剤により一体化した炭素繊維束の外周の全面を覆うよう耐熱層が設けられている芯線である。
【請求項１０】
前記ストランド芯線、又は、前記マルチストランド芯線が、さらに、その外周の全面を覆うよう耐熱層が設けられている請求項１から９のいずれかに１項に記載の不燃性炭素繊維複合材。
【請求項１１】
下記（２）又は（３）のコア材と、前記コア材の外周に金属被覆層と、を有する不燃性炭素繊維複合材。
（２）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線からなるコア材
（３）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線を２本以上、
引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるマルチストランド芯線からなるコア材
ここで、前記（２）及び（３）における、前記ストランド芯線、又は、前記マルチストランド芯線は、さらに、その外周の全面を覆うよう耐熱層が設けられているものである。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の不燃性炭素繊維複合材を含む建材。
【請求項１３】
不燃性炭素繊維複合材を含む建材であって、
前記不燃性炭素繊維複合材が、下記（１）〜（３）のいずれかのコア材と、前記コア材の外周に金属被覆層と、を有する不燃性炭素繊維複合材である建材。
（１）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線からなるコア材
（２）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線からなるコア材
（３）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線を２本以上、
引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるマルチストランド芯線からなるコア材
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不燃性又は準不燃性を有する炭素繊維複合材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維は、引張強度や弾性係数等の機械的性能、酸やアルカリに対する耐食性に優れると共に、軽量である。そのため、自動車、航空機、電気・電子機器、玩具、家電製品などの様々な産業分野においても使用され、また、建築物用途への適用も試みられている。例えば、建物の耐震性を向上させるため架構内にブレース（筋交い）などの引張材として、また、ワイヤーとして、また、コンクリートの補強筋として炭素繊維複合材を使用したものが知られている。
【０００３】
炭素繊維複合材は、１０００℃以上で焼かれて製造されるため、非酸素下では、１６００℃程度までは実用的な強度を持つと言われているが、空気中では約４５０℃以上で酸素と結合し、二酸化炭素となって消失してしまう。
建築物では、建築基準法にて、不燃材料や準不燃材料が定義されているが、前記のように炭素繊維複合材は、約４５０℃以上で消失してしまうため、不燃材料や準不燃材料としての性能を有していない。
【０００４】
そこで、炭素繊維複合材を不燃材料とするため様々な検討がなされている。例えば、特許文献１では、炭素繊維にマトリック樹脂を含浸させ形成した炭素繊維複合材を用いることが挙げられており、マトリックス樹脂としてフェノール樹脂、ポリイミド樹脂、水酸化アルミニウム等の充填剤を添加したエポキシ樹脂、又は、ハロゲン化合物、リン化合物等の添加剤を配合したエポキシ樹脂を用いることが挙げられている。これらは、耐熱性に優れた樹脂や、難燃剤を練り込んだ樹脂を用いて、炭素繊維複合材の耐熱性を向上させたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者らが検討したところ、棒状の炭素繊維複合材において、前記のポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂を用いたり、水酸化アルミニウムを充填剤としてエポキシ樹脂に添加したものでは、炭素繊維複合材に十分な燃焼に対する耐久性を付与することができなかった。
よって、本発明の目的は、炭素繊維複合材でありながら、優れた不燃性を有し、建築基準法に基づく準不燃性もしくは不燃性相当の不燃性を有する炭素繊維複合材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が前記目的に合致することを見出し、本発明に至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。
＜１＞  下記（１）〜（３）のいずれかのコア材と、前記コア材の外周に金属被覆層と、を有する不燃性炭素繊維複合材。
（１）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線からなるコア材
（２）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線からなるコア材
（３）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるマルチストランド芯線からなるコア材
＜２＞  前記金属被覆層は、金属箔である前記＜１＞に記載の不燃性炭素繊維複合材。
＜３＞  前記金属被覆層が、多層構造を有する金属箔である前記＜２＞に記載の不燃性炭素繊維複合材。
＜４＞  前記金属被覆層が、アルミニウム、ステンレス、軟質銅、チタン及びその合金からなる群から選ばれる少なくとも１つを含む金属被覆層である前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の不燃性炭素繊維複合材。
＜５＞  前記金属被覆層は、前記コア材の軸心に対して、テープ状の金属箔を重なり合うように螺旋状に配置した金属被覆層である前記＜２＞から＜４＞のいずれかに記載の不燃性炭素繊維複合材。
＜６＞  前記固化剤により一体化した炭素繊維束が、炭素繊維束の周囲に巻回して結束する拘束材を有し、炭素繊維束と拘束材とが共に固化剤によって一体化したものである前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の不燃性炭素繊維複合材。
＜７＞  前記芯線が、前記固化剤により一体化した炭素繊維束の外周の全面を覆うよう耐熱層が設けられている芯線である＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の不燃性炭素繊維複合材。
＜８＞  前記ストランド芯線、又は、前記マルチストランド芯線が、さらに、その外周の全面を覆うように耐熱層が設けられている前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の不燃性炭素繊維複合材。
＜９＞  前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の不燃性炭素繊維複合材を含む建材。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、炭素繊維本来の引張強度を有し、かつ、不燃性に優れた不燃性炭素繊維複合材が提供される。本発明の不燃性炭素繊維複合材は、強度及び不燃性が求められる建材などに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係る不燃性炭素繊維複合材の斜視図である。
【図２】図１の不燃性炭素繊維複合材の断面模式図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る不燃性炭素繊維複合材の断面模式図である。
【図４】図３の不燃性炭素繊維複合材のコア材の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態３に係る不燃性炭素繊維複合材の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る不燃性炭素繊維複合材の実施形態について、説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。また、本明細書において「〜」という表現を用いる場合、その前後の数値を含む表現として用いる。
【００１２】
［不燃性炭素繊維複合材］
本発明は、下記（１）〜（３）のいずれかのコア材と、前記コア材の外周に金属被覆層とを有する不燃性炭素繊維複合材（以下、「本発明の不燃性炭素繊維複合材」又は、単に「不燃性炭素繊維複合材」と記載する場合がある。）に関する。
（１）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線からなるコア材
（２）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線からなるコア材
（３）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるマルチストランド芯線からなるコア材
【００１３】
このような構成において、前記（１）から（３）のいずれかのコア材が、耐熱性や熱線の反射性の高い金属により被覆されているため、コア材の加熱が抑制される。また、コア材から発生する可燃性ガスの放出を抑制できるため、コア材から発生する可燃性ガスが不燃性炭素繊維複合材の表面付近に高濃度で存在することが抑制される。また、外部からコア材へ可燃性ガスや助燃性ガスの透過が抑制される。このため、本発明の不燃性炭素繊維複合材には、不燃性が付与されると推測している。
また、前記（１）から（３）の「固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線」は、炭素繊維が固化剤によって一体化されているので、外部から強い力がかかっても、炭素繊維束を構成する炭素繊維がバラけたりするのが抑制され、炭素繊維本来の引張強度を安定し発揮することができる。
【００１４】
なお、本明細書において、「不燃性」とは、建築基準法第２条第９号の規定に基づく不燃材料もしくは建築基準法施行令第１条の五に基づく準不燃材料の認定に係る性能評価として、「防耐火性能試験・評価業務方法書」に記載の４．１０不燃性能試験・評価方法の４．１０．２  発熱性試験・評価方法、４．１１準不燃性能試験・評価方法の４．１１．１の発熱性試験・評価方法に準じて試験・評価をおこない、いずれかの基準に適合するものをいう。評価方法については、実施例にて後述する。
【００１５】
本発明の不燃性炭素繊維複合材は、長尺であり、不燃性炭素繊維複合材の軸心方向に垂直な断面の径（直径）に比べ、不燃性炭素繊維複合材の軸心方向の長さが長いいわゆる棒状などの構造をしている。不燃性炭素繊維複合材の軸心方向に垂直な断面が円でない場合は、長径を断面の経とする。
【００１６】
本発明の不燃性炭素繊維複合材の長さは特に限定されるものではないが、３ｃｍ以上であるとよい。なお、本明細書において、「不燃性炭素繊維複合材の長さ」は、不燃性炭素繊維複合材の軸心方向の長さをさす。上限は特にないが、不燃性炭素繊維複合材の保管を考慮すると１００ｍ程度である。また、ドラムに巻き付けて保管すれば上限は１００ｍ以上であってもよく、ドラムの大きさや不燃性炭素繊維複合材の直径にもよるが、１００００ｍ程度である。
また、不燃性炭素繊維複合材の直径は、コア材の種類や使用目的に応じて適宜変更されるが、０．５ｍｍ〜１００ｍｍ程度であり、１〜５０ｍｍが好ましく、２〜１０ｍｍであることがより好ましい。
【００１７】
以下、本発明の不燃性炭素繊維複合材の構成要素であるコア材、金属被覆層について詳細に説明する。
【００１８】
（コア材）
本発明においてコア材とは、本発明の不燃性炭素繊維複合材の大部分を占める、炭素繊維束を含む長尺の炭素繊維材であり、前記（１）〜（３）のいずれかである。
【００１９】
本明細書においては、「（１）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線からなるコア材」の構成要素である「固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線」を、「芯線（Ａ）」と記載する場合がある。
また、「（２）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線からなるコア材」の構成要素である「固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を、「芯線（Ｂ）」と記載する場合がある。
また、「（３）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるマルチストランド芯線からなるコア材」の構成要素である「固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を、「芯線（Ｃ）」と記載する場合がある。
【００２０】
以下、「芯線（Ａ）」と、「芯線（Ｂ）」と、「芯線（Ｃ）」と、をあわせて単に「芯線」と記載する。
【００２１】
なお、「ストランド芯線」とは、「固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線」を素線に用いて構成され、ストランド構造を有する芯線である。「ストランド構造」とは、同一径又は異なる直径の２本〜数十本の素線が単層又は多層に引き揃えられた構造、又は、同一径又は異なる直径の２本〜数十本の素線が単層又は多層に撚り合わされた構造を意味する。
また、「マルチストランド芯線」とは、ストランド芯線を素線に用いて構成され、マルチストランド構造を有する芯線である。「マルチストランド構造」とは、同一径又は異なる直径の２本〜数十本のストランド構造を有する素線が単層又は多層に引き揃えられた構造、又は、同一径又は異なる直径の２本〜数十本のストランド構造を有する素線が単層又は多層に撚り合わされた構造を意味する。
【００２２】
（芯線）
本発明において、芯線（芯線（Ａ）、芯線（Ｂ）、芯線（Ｃ））は、「固化剤により一体化した炭素繊維束」を含む。芯線は、固化剤により一体化した炭素繊維束のみから構成されてもよく、後述するように、拘束材を用いた構成や、固化剤により一体化した炭素繊維束の外周を耐熱層で被覆した構成であってもよい。
【００２３】
芯線は、直径０．５〜２５ｍｍであることが好ましく、直径１〜１０ｍｍであることがより好ましく、直径１〜５ｍｍであることがさらに好ましい。芯線の直径が直径０．５〜２５ｍｍであると、コア材、不燃性炭素繊維複合材がドラムに巻きやすくなり、また、任意の形状に追従するなどのフレキシブル性を高めることができるので、フレキシブル性を付与しつつ不燃性を維持できる。
なお、芯線の直径は、固化剤で一体化した炭素繊維束の軸心方向に垂直に切断した断面の径であり、炭素繊維束の軸心方向に垂直に切断した断面が円でない場合は、断面の長径であり、目的とする径になるように炭素繊維束の直径、固化剤の付与量が選択される。また、芯線が、後述するような拘束材を用いた構成である場合や、固化剤により一体化した炭素繊維束の外周を耐熱層で被覆した構成である場合は、拘束材部分や耐熱層の厚みも含むものとする。
【００２４】
また、芯線の軸心方向に垂直に切断した際の断面は、円形状、扁平状等任意であってもよいが、円形状が好ましい。得られる不燃性炭素繊維複合材の強度が安定するとともに、後述する炭素繊維束の周りが拘束材で覆われているものをストランド芯線の素線として用いる場合にも、安定した構造体を得ることができる。
【００２５】
芯線を構成する「固化剤により一体化した炭素繊維束」は、炭素繊維を束ねてなる炭素繊維束を固化剤により一体化して形成される。
炭素繊維束は、炭素繊維を、複数本（通常、数千本から数十万本、あるいは数百万本）束ねたものであり、軸心方向に垂直に切断した場合のその断面は円形状、扁平状等任意であってもよいが、円形状が好ましい。不燃性炭素繊維複合材で用いられる炭素繊維の束は、所定の回数の撚りがかけられた状態で固化剤により、一体化されていると好ましい。炭素繊維の束の撚り数は、得られる不燃性炭素繊維複合材の曲げ応力に対する耐性、炭素繊維束のバラケ防止性、炭素繊維束の撚りに対する強度（撚りにより炭素繊維糸が切れない）を考慮して決定される。
炭素繊維束の撚り数は、０〜１００回／ｍ、好ましくは２〜５０回／ｍであり、より好ましくは５〜４０回／ｍであり、さらに好ましくは１０〜３０回／ｍである。
【００２６】
本実施形態の炭素繊維は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、ピッチ系のいずれの炭素繊維も使用できる。この中でも、得られる不燃性炭素繊維複合材の強度と弾性率とのバランスの観点から、ＰＡＮ系炭素繊維糸が好ましい。
また、この炭素繊維を束ねた炭素繊維束は、炭素繊維を３０００本（３Ｋ）、６０００本（６Ｋ）、１２０００本（１２Ｋ）、２４０００本（２４Ｋ）、４００００本（４０Ｋ）、６００００本（６０Ｋ）などに束ねた炭素繊維メーカーから供給される炭素繊維束を、必要とされる強度に応じて１本、又は複数本（２本以上）束ねたものを用いることができる。炭素繊維を束ねた炭素繊維束を複数本束ねる場合の炭素繊維束の本数に特に制限はなく、目的用途に応じで適宜決定されるが、通常、１００本以下である。
【００２７】
固化剤としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも使用できる。また、炭素繊維と親和性の高い固化剤が好ましい。冷蔵保管を行わなくともよいため保管の容易性やリサイクル性、また特に加熱することにより可変性を持たせることができるため、固化剤として熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。
好適な固化剤の具体例としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロン４２等）、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリフェニレンオキサイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、レゾルシノール樹脂などが挙げられるが、これに制限されない。
【００２８】
この中でも酸やアルカリに対する耐久性の観点から、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、レゾルシノール樹脂が好適であり、特に耐衝撃性に優れるエポキシ樹脂が好適である。また、熱可塑性エポキシ樹脂であれば、ケトン溶剤に溶解が可能で素材分別しリサイクルができる。また、耐熱性の観点より、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂が好ましい。
【００２９】
また、特に熱可塑性エポキシ樹脂の中でも、重合する重合型の熱可塑性エポキシ樹脂が好ましく、特に直鎖状に重合する重合型の熱可塑性エポキシ樹脂が好ましい。
炭素繊維束に撚りがかけられていたり、さらには後述するように炭素繊維束の周りが拘束材で覆われているものでは、炭素繊維束の内部にまで樹脂を含侵させることが困難である。
一方、重合型の熱可塑性エポキシ樹脂は、重合させる前の熱可塑性エポキシ樹脂を有機溶剤で希釈することができるので粘度調整が容易である。
そのため、有機溶媒で希釈した低粘度の樹脂溶液を用いることにより、撚りがかけられている炭素繊維束の内部まで（さらには拘束材で覆われているものであっても外周の拘束材から内部の炭素繊維束まで）重合前の熱可塑性エポキシ樹脂を含浸させることができる。重合前の熱可塑性エポキシ樹脂を炭素繊維束の内部に含侵させた後、当該重合型の熱可塑性エポキシ樹脂を重合させることにより炭素繊維束と拘束材が熱可塑性エポキシ樹脂で一体化された、強度の優れた芯線が得られる。
【００３０】
また、加熱溶融することにより流動性を付与し用いられる一般的な熱可塑性樹脂は、粘度調整が困難であると共に、一般に結晶性樹脂であるためか加熱溶融を行うことにより結晶配列が変化し、当初の樹脂が有している強度などの性質が変質するおそれがあるが、重合型の熱可塑性エポキシ樹脂は、重合前及び重合後も非晶質であるため、加熱溶融や加熱変形させても変質のリスクが小さい。
【００３１】
炭素繊維束への上述の樹脂（固化剤）を付与する方法は、スプレーコート法や刷毛で炭素繊維に樹脂をコートする方法などでもよいが、生産性の観点から、ディップ−ニップ法や樹脂（固化剤）溶液にディップした後、ダイスを通して余分な樹脂を除去すると共に炭素繊維束の軸心方向の断面形状を整え、樹脂（固化剤）を硬化させる方法が好適である。
【００３２】
また、本発明においては、芯線の構成要素である、固化剤により一体化した炭素繊維束が、炭素繊維束の周囲に巻回して結束する拘束材を有し、炭素繊維束と拘束材とが共に固化剤によって一体化したものであることが好ましい。すなわち、炭素繊維束と拘束材とが共に固化剤によって一体化した炭素繊維束は、芯線（Ａ）を構成する炭素繊維束のみならず、芯線（Ｂ）を構成する炭素繊維束、又は、芯線（Ｃ）を構成する炭素繊維束として、炭素繊維束と拘束材とが共に固化剤によって一体化したものを用いることが好ましい。このような構成にすることで、外部から強い力よって炭素繊維束の炭素繊維がねじれたり、交絡したり、バラけたりすることがさらに抑制され、また、不燃性炭素繊維複合材の製造工程中などに外力により炭素繊維が切れることを保護するので、このような炭素繊維束より構成されるコア材は、金属被覆層の割れ等が起こりにくく、不燃性が向上し、炭素繊維束本来の引張強度を維持することができる。
【００３３】
拘束材は、炭素繊維束を周囲面から炭素繊維がばらばらにならないように結束するとともに芯線の形状を安定させることができるものである。
【００３４】
例えば、拘束材となる繊維を炭素繊維束の外周に巻きまわして筒状の組紐（丸打）を組むことで、組紐状の拘束材を形成することができる。拘束材を組紐状にすることで、炭素繊維束を結束すると共に、得られる芯線やそれにより構成されるコア材、不燃性炭素繊維複合材の形状をより安定させることができ、また、拘束材が内部の炭素繊維束を構成する炭素繊維の保護を行う保護層として機能する。
【００３５】
そのため、このような構成の芯線を有する不燃性炭素繊維複合材を引張材やブレース材やコンクリート用の補強筋材等として用いた場合では、安定した強度を発揮し、外観品位も良く、砂利などの鋭利物と接触しても断線することを防ぐことができる。また、不燃性炭素繊維複合材の製造工程における外力による断線を防ぐことができる。
また、拘束材で拘束された炭素繊維束を樹脂（固化剤）溶液にディップした後、ダイスで扱いて余分な樹脂を絞るときに繊維の長さ方向に張力がかかるが、拘束材が組紐構造であれば編物のように目が開いてしまうのではなく、目が閉じた状態で組紐の径が細くなる。そのため、内部の炭素繊維束の露出を抑えつつ、拘束材と炭素繊維束の密着性を高めることができるので、得られる芯線や不燃性炭素繊維複合材の強度の観点より好ましい。
【００３６】
なお、拘束材は炭素繊維束を構成する炭素繊維がばらばらにならないように結束できればよく、拘束材の配置は組紐状に限定されない。また、炭素繊維束の表面を拘束材で完全に被覆する必要もなく、炭素繊維束の表面の一部が被覆されていなくてもよい。
他の拘束材による配置の例として、１本の拘束材を螺旋状に巻きつけて炭素繊維束を結束したり、炭素繊維束の周囲面に拘束材となる繊維を巻き回して目の粗い筒状の丸編を編んだ編紐状の拘束材によって炭素繊維束を結束したり、炭素繊維束を結束するための拘束材として、拘束材で挙げられている繊維等を所定間隔に配置した拘束材によって炭素繊維束を結束する形態であってもよい。
一方で、炭素繊維束の保護、芯線の形状の安定による強度の安定、外観品という観点からは、拘束材を組紐状にして、炭素繊維束の表面全体を被覆することが好ましい。
【００３７】
拘束材としては、柔軟なものが好ましく、ポリアミド（ナイロン等）、ビニロン、ポリアクリル、ポリプロピレン、塩化ビニル、アラミド、セルロース、ポリアミド、ポリエステル、ポリアセタール等の合成繊維や、レーヨン等の再生繊維、アセテート等の半合成繊維、絹、羊毛、麻、綿などの天然繊維等が使用できる。また、熱安定性に優れる繊維が好ましく、ガラス繊維、バサルト繊維が好ましく、特にはガラス繊維が好ましい。ガラス繊のように熱安定性に優れる繊維を用いることにより、熱がかかったときに、不燃性に優れるとともに、炭素繊維束と拘束材とのずれの発生を抑制し、安定した引張強度と不燃性を発現することができる。
【００３８】
なお、炭素繊維束をより強固に結束するために、特に拘束材により結束した炭素繊維束に固化剤を含浸させ、拘束材と共に炭素繊維束を硬化させることが好ましい。そうすることで、炭素繊維束及び拘束材を強固に一体化させることができる。
【００３９】
また、本発明においては、固化剤により一体化した炭素繊維束の外周の全面を覆うように被覆層が設けることができ、被覆層として耐熱性を有する耐熱層が設けられていることが好ましい。すなわち、芯線（Ａ）を構成する炭素繊維束、又は、芯線（Ｂ）を構成する炭素繊維束、芯線（Ｃ）を構成する炭素繊維束の外周の全面を覆うように耐熱層が設けられていることが好ましい。
【００４０】
固化剤により一体化した炭素繊維束の外周の全面を覆うように設けることのできる耐熱層としては、不燃性向上の観点から、ポリイミド樹脂やシリコーン樹脂を用いた耐熱性を有する樹脂層や、シリカ粒子や、アルミニウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム等のアルミニウム系化合物粒子やリン系等の難燃剤を含む樹脂層などが挙げられる。当該樹脂層は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれであっても用いることはできるが、固化剤として、熱可塑性樹脂を用いた場合には、耐熱層に用いられる樹脂も熱可塑性樹脂が好ましい。このような樹脂層と組み合わせることで、可燃性ガスの発生や、高温領域で炭素繊維と酸素との接触がより起こりにくい。
また、耐熱層は１層である必要はなく、２層以上積層してもよく、本発明の目的を達成できる範囲で、適宜設計できる。
また、繊維材料からなる筒状体を用いて耐熱層を形成してもよい。
【００４１】
ストランド芯線及びマルチストランド芯線については、実施形態２及び実施形態３にて後述する。
【００４２】
（金属被覆層）
金属被覆層は、金属によりコア材の外周に形成される層のことであり、コア材の燃焼を起こりにくくする役割を担う。
金属被覆層は、得られる不燃性炭素繊維複合材が不燃性を有することができる程度にコア材の外周を被覆していればよく、金属被覆層によりコア材の周囲の面全体の９０％以上が被覆されていることが好ましく、９５％以上が被覆されていることがより好ましく、全体が被覆されていることがさらに好ましい。
【００４３】
また、金属被覆層は、単層構造でも多層構造でもよいが、２層以上の多層構造であるとよく、特に、コア材の外周の面全体が多層構造で形成されていることにより、熱線の反射性が大きくなりやすく、コア材から発生する可燃性ガスが不燃性炭素繊維複合材の表面付近に高濃度で存在することがより抑制され、また、外部からコア材へ可燃性ガスや助燃性ガスの透過がより抑制され、得られる不燃性炭素繊維複合材の不燃性がより向上する可能性がある。金属被覆層が多層構造を有する場合は、それぞれの層は異なる金属及びその合金により形成されていてもよい。
【００４４】
金属被覆層の全体の厚みは、被覆対象となるコア材の構成や直径の大きさ等により適宜設計されるが、１μｍ〜２０００μｍが良く、不燃性の観点からは５μｍ以上がより好ましく、より好ましくは１０μｍ以上がよい。被覆層を安定して成形するとの観点からは５μｍ〜１０００μｍが好ましく、より好ましくは１０μｍ〜５００μｍである。
【００４５】
金属被覆層は、金属箔により形成された被覆層、溶融させた金属を用い形成された被覆層、メッキ法により形成された金属膜で形成された被覆層などが挙げられ、特に限定されるものではないが、金属箔で被覆層を形成したものであるとよい。
【００４６】
金属箔を用いることにより、金属箔の柔軟性により、不燃性炭素繊維複合材を曲げるなど変形させても、芯線がむき出しになることを抑制し、不燃性を維持することができる。また、金属箔を用いることにより、容易に炭素繊維複合材に不燃性を付与することができる。また、柔軟な金属箔を用いることにより、拘束材を用いた芯線などをコア材に用いた場合にも、形状に合わせてコア材に隙間なく金属被覆層を形成し易い。
【００４７】
金属被覆層を金属箔により形成する場合には、コアの軸心に対して垂直方向に金属箔を巻きつけたり、コアの軸心に対して、テープ状の金属箔を螺旋状（スパイラル状ともいう）に巻きつけたものなどが挙げられる。
【００４８】
金属箔は、被覆されるコア材が露出しないように、金属箔同士が重なり合うように被覆するとよい。このような場合、コア材等からガスが発生した場合、不燃性に悪影響を及ぼさない範囲で、重なりあった金属箔同士のわずかな隙間からガスを外部に放出し、金属被覆層の発生ガスによる破裂を防ぐことが可能である。このため、不燃性炭素繊維複合材の不燃性をさらに維持することが可能となる。この効果は、金属箔がテープ状の場合により期待できる。
【００４９】
テープ状の金属箔を用いる場合、形成される金属被覆層は、コア材の軸心に対して、テープ状の金属箔を螺旋状に配置したもの、特に、コア材の軸心に対して、重なりあうように螺旋状に配置したものであることが好ましい。
【００５０】
なお、「テープ状の金属箔」とは、巻き取ることのできる金属箔のことである。
【００５１】
テープ状の金属箔を、コア材の軸心に対して螺旋状に巻きつけたもの、すなわち、コア材の軸心に対して螺旋状に配置したものであれば、長さが長いコア材であっても、その外周に容易に金属被覆層を形成することができる。また、テープ状の金属箔をコア材の周りに、コア材の軸心に対して重なるように螺旋状に巻きつけたもの、すなわち、コア材の軸心に対して螺旋状に配置したものであれば、金属箔の幅方向の重ね部の重なる幅を多くとるほど、得られる不燃性炭素繊維複合材を曲げるなど変形させても、コア材がむき出しになることをより抑制し、不燃性を維持することができ、また、コア材の外周に金属箔による多層構造の形成が容易なため好ましい。
【００５２】
また、本発明において、前記金属被覆層は、多層構造を有する金属箔であるとよい。なお、「金属箔による多層構造」とは、コア材の外周が少なくとも金属箔２層以上で被覆されている構造をいう。
多層構造の金属箔は、部分的であってもよいが、コア材の外周の面全体が多層構造の金属箔であることが好ましい。また、被覆される金属箔の層数は、少なくとも２層以上であれば、部分的に異なってもよく、金属箔２層で被覆された部分と金属箔３層で被覆された部分があるなどしてもよい。
【００５３】
金属被覆層を、２層以上の多層構造の金属箔とすることにより、熱線の反射量が増し、コア材からガスが発生した場合には、微量な量ずつガスを内部から逃がすことができるため不燃性への影響を抑えながら可燃性ガスを放出でき、可燃性ガスが一時期に大量に表面にでることをより抑制する。また、外部からの酸素の流入を抑制することができる。また、金属箔と金属箔の間に（炭素繊維に悪影響を及ぼさないレベルで）存在する空気により断熱性が向上し、コア材の加熱を抑制することができる。さらに、外部、内部からの力で金属箔が破れコア材がむき出しになることをより防止できる。このため、炭素繊維複合材の不燃性がより向上する可能性がある。
【００５４】
金属箔による多層構造とする方法は、特に限定されるものではないが、例えば、テープ状の金属箔を用い、コア材の軸心に対して、螺旋状に巻きつけコア材を被覆する場合には、一層目は右回りに巻き付け、２層目は左回りに巻きつけるなど１層目と２層目を異なる方向で巻き付けたものであってもよい。また、同一の方向に２回以上複数回巻き付けたものであってもよい。また、巻きつける際のテープ状の金属箔の重なりの幅をテープ状の金属箔の幅の１／２以上としたものであってもよい。
【００５５】
金属被覆層は、コア材の全体に多層構造を有する金属被覆層を容易に形成することができるので、テープ状の金属箔を、コア材の軸心に対して、テープ状の金属箔の幅の１／２以上が重なりあうように螺旋状に巻きつけたものであるとよい。
【００５６】
また、シート状の金属箔を用い、コア材の軸心に対して垂直方向に、２回以上金属箔を巻きつけ、コア材を金属箔で多層に被覆したものであってもよい。
【００５７】
また、コア材の軸心に対して螺旋状に金属箔を巻きつけ被覆し、その後、コア材の軸心に対して垂直方向に金属箔を巻きつけるなど複数の方法で、金属箔による多層構造としたものであってもよい。
【００５８】
また、金属箔により形成される金属被覆層の厚みは、被覆対象となるコア材の構成や直径の大きさ等により、炭素繊維本来の性能を損なわない範囲で適宜設計されるが、１μｍ〜２０００μｍであり、目的の金属被覆層の厚みになるように、金属被覆層は、金属箔１層により形成しても、２層以上の多層構造により形成してもよいが、多層構造により形成されていることが好ましい。また、金属箔により２層以上の多層構造を形成する場合は、金属箔により形成される単層の厚み（金属箔の厚み）は、１μｍ〜５００μｍが良く、不燃性の観点からは５μ以上がより好ましい。金属被覆層を安定して成形するとの観点からは８μｍ〜１５０μｍが好ましく、より好ましくは１０〜７５μｍであり、さらに好ましくは１０〜３０μｍである。
また、金属箔は表面に粘着剤が付与されているものを用いてもよいが、粘着剤は耐熱性を有するものが好ましく、例えば、シリコーン系の粘着剤が好ましい。
【００５９】
また、本発明の金属被覆層を形成する金属は、本発明の目的を達成することができる範囲で適宜選択することができるが、アルミニウム、銅、鉄、錫、亜鉛、ステンレス、チタン及びその合金などが挙げられる。また、金属被覆層は、２以上の複数の金属によって構成されてもよいが、アルミニウム、ステンレス、銅、チタン及びその合金からなる群から選ばれる少なくとも１つを含むことが好ましく、更に、取り扱いのしやすさからアルミニウム、ステンレス、軟質銅のいずれか１つを含むことがより好ましく、アルミニウム、ステンレス、軟質銅のいずれか１つにより金属被覆層を構成することがさらに好ましいく、アルミニウムであることが最も好ましい。
アルミニウムであれば、熱反射性や熱伝導性が高いためコア材の加熱が抑えられ、不燃性の向上効果が優れ、また、コア材のアルミニウムの箔（アルミニウム箔）での被覆も容易であり、作業性の観点からも好ましい。
【００６０】
また、コア材の外周の金属被覆層上に、金属被覆層の保護や意匠性の付与や不燃性能の向上のためにさらに、他の被覆層を設けてもよい。被覆層は、不燃性を有するもので形成されているとよく、ガラス繊維や石膏やシリカなどの無機化合物やポリイミド樹脂やシリコーン樹脂を用いた樹脂や無機化合物と有機化合物を併用した樹脂、例えばシリカ粒子、アルミニウム系化合物粒子やリン系等の難燃剤を含む樹脂などが挙げられる。また、固化剤として、熱可塑性樹脂を用いた場合には、他の被覆層としては、加熱した際に変形が可能な被覆層が好ましく、熱可塑性樹脂を、当該被覆層に用いる樹脂に用いると好ましい。また、組紐のように柔軟性が有する構造を有するものであってもよい。このような樹脂層と組み合わせることで、可燃性ガスや助燃性ガスの発生や、高温領域で炭素繊維と酸素との接触がより起こりにくい。
【００６１】
以下、（実施形態１）から（実施形態３）により、本発明の不燃性炭素繊維複合材についてより詳細に説明する。
【００６２】
（実施形態１）  
図１及び図２を参照して、コア材１０ａと、金属被覆層２０ａとを有する不燃性炭素繊維複合材１００について説明する。なお、実施形態１は、「（１）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線からなるコア材と、前記コア材の外周に金属被覆層と、を有する不燃性炭素繊維複合材」の態様に対応する。
【００６３】
金属被覆層２０ａは、厚さ１０μｍ〜１００μｍ、幅１０ｍｍ〜１００ｍｍのテープ状のアルミニウム箔を、アルミニウム箔同士が重なり合うように、コア材１０ａの外周の全体を被覆するように螺旋状に巻きつけたものである。金属被覆層２０ａは、２層以上の多層構造であり、金属被覆層２０ａ全体の厚さは、１０μｍ〜５００μｍである。なお、金属被覆層２０ａは、単層構造でもよい。また、部分的に層数が異なる構造をとることもできる。
【００６４】
金属箔を用いることにより、容易に、安価に、金属被覆層２０ａを形成し、不燃性炭素繊維複合材の不燃性を向上させることができる。また、金属箔を螺旋状に巻き付けたことによる伸縮性により、さらに、不燃性炭素繊維複合材を曲げるなど変形させても、コア材１０ａがむき出しになることを抑制し、不燃性を維持することができる。
【００６５】
コア材１０ａは、炭素繊維４を束ねてなる炭素繊維束５に所定の回数の撚りをかけ、拘束材（図示せず）で拘束して、そこに固化剤を付与することで、炭素繊維束５と拘束材とが固化剤によって一体化した芯線１から構成されている。
【００６６】
また、拘束材は、拘束材となる繊維を炭素繊維束５の外周に巻きまわして筒状の組紐（丸打）を組むことで、組紐状となっている。拘束材を組紐状にすることで、コア材１０ａ、不燃性炭素繊維複合材１００の形状をより安定させることができる。
【００６７】
なお、芯線１は、上述したように、固化剤により一体化した炭素繊維束の外周の全面を覆うように耐熱層（繊維材料からなる筒状体や樹脂層等）を設けたものであってもよい。
【００６８】
また、不燃性炭素繊維複合材１００を、ストランド構造を有するストランド構造体や、マルチストランド構造を有するマルチストランド構造体として用いてもよく、さらに、ストランド構造体やマルチストランド構造体の外周に金属被覆層を設けても良い。このような構成にすることで、構成されるストランド構造体は、前記性質を有する不燃性炭素繊維複合材から構成されるため、上述した本発明の不燃性炭素繊維複合材の性能を保ちつつ、さらに、不燃性に優れたものである。
【００６９】
（実施形態２）
図３は、コア材１０ｂと金属被覆層２０ｂを有する不燃性炭素繊維複合材１１０である。なお、実施形態２は、「（２）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線からなるコア材と、前記コア材の外周に金属被覆層と、を有する不燃性炭素繊維複合材」の態様に対応する。
【００７０】
金属被覆層２０ｂは、上述した実施形態１の金属被覆層２０ａの構成と同様であり、金属被覆層２０ｂの構成は、本発明の目的を阻害しない限り、適宜設計することができる。
【００７１】
図４は、金属被覆層を形成する前のコア材１０ｂの斜視図である。コア材１０ｂは、前記実施形態１の芯線１を７本備えてなり、中心に配置された１本の芯線１を他の６本の芯線１が取り囲むストランド構造を有するストランド芯線２からなる。
【００７２】
実施形態２に係るストランド芯線２では、芯となる芯線１と、芯となる芯線を取り囲む他の６本の芯線１が撚り合されているストランド構造を有していることで、樹脂を用いて一体化しなくとも、バラケを防ぎ一体化できる。そのため、金属被覆層２０ｂの形成時にバラけにくく、金属被覆層２０ｂを形成し易い。また、炭素繊維本来の引張強度を有し、かつ、曲げ応力に対する耐久性に優れるストランド芯線２を用いていることにより、当該ストランド芯線２により構成されるコア材１０ｂを用いて得られる不燃性炭素繊維複合材１１０は、さらにドラムに巻き曲げ応力がかけられた後、伸ばして用いた場合や、曲げ応力がかかる箇所に用いても優れた引張強度を維持しつつ、不燃性を付与することができる。  
【００７３】
なお、ストランド芯線は、上記の芯線を複数本、引き揃えた構造を有するものでもよいが、上記の芯線を複数本、撚り合わせた構造を有するものの方が好ましい。
【００７４】
また、ストランド芯線２を構成する芯線としては、芯線１を例示したがこれに限定されず、本発明の芯線の構成に準ずるものであればいずれものでもよく、芯線１の周囲に耐熱層を形成したものや、拘束材のない芯線、拘束材のない芯線の周囲に耐熱層を形成したものを芯線として用いることができる。また、本実施形態におけるストランド芯線２おいて、ストランド芯線２を構成する芯線は同一の芯線であるが、本発明の芯線の要件を満たす芯線であれば、異なる芯線を複合して用いてもよい。
【００７５】
また、撚りを形成する方向として、
炭素繊維束×ストランド芯線＝Ｓ方向×Ｚ方向、Ｓ方向×Ｓ方向、Ｚ方向×Ｚ方向、Ｚ方向×Ｓ方向、のいずれでも可能である。
【００７６】
ストランド芯線２の撚り数は、目的に応じて１．１〜５０回／ｍで選択される。撚り数が少なすぎると、不燃性炭素繊維複合材１１０単位でバラケやすくなる。一方、撚り数が多くなりすぎると引張強度が低下するおそれがある。芯線の本数が７〜３７本の場合には、１．５〜２０回／ｍが好ましい。より好ましくは２〜１０回／ｍがよい。
【００７７】
なお、本実施形態のストランド芯線２は、一本の芯線１を取り囲むように芯となる芯線１と他の芯線１とが撚り合わせられているが、ストランド構造体の構造として、必要本数（例えば、２〜５０本）の芯線１を束ね、束ねられた芯線１に撚りを掛けてもよい。
【００７８】
また、ストランド芯線２を構成する芯線１の本数は７本であるが、これに限定されず、目的とする性能（特に引張強度）、用途を考慮して適宜決定され、特に限定されるものではないが、通常、２〜５０本である。好ましくは、７〜３７本がよい。
例えば、炭素繊維を２４０００本束ねたもの（２４ｋ）を炭素繊維束として用いた場合には、ストランド構造体を構成する芯線の本数は２本〜５０本程度であるとブレース材等の用途として好適である。
【００７９】
ストランド芯線２の直径が直径２〜１００ｍｍ（より好適には４〜５０ｍｍ）であると、不燃性炭素繊維複合材１１０及びストランド芯線２がドラムに巻きやすくなり、また、任意の形状に追従するなどのフレキシブル性を高めることができ、フレキシブル性と不燃性を有する不燃性炭素繊維複合材１１０を得ることができる。
【００８０】
また、ストランド芯線２は、さらに、その外周の全面を覆うように被覆層が設けられていてもよい。例えば、ストランド芯線２は、さらに、その外周の全面を覆うように耐熱層が設けられている構成でもよい。このような構成にすることで、不燃性がさらに向上する傾向にある。耐熱層は、上述した芯線の外周の耐熱層と同様に形成できる。
【００８１】
また、ストランド芯線２が、芯線１を複数本、引き揃えたストランド構造を有する場合、不燃性炭素繊維複合材１２０は、例えば、芯線１を複数本、引き揃えた後に、拘束材や固化剤により束ねた後、テープ状の金属箔を巻きつけることにより得ることができる。
【００８２】
（実施形態３）
図５は、コア材１０ｃと金属被覆層２０ｃを有する不燃性炭素繊維複合材１２０である。なお、実施形態３は、「（３）固化剤により一体化した炭素繊維束を含む芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるストランド芯線を２本以上、引き揃え、又は、撚り合わせて構成されるマルチストランド芯線からなるコア材と、前記コア材の外周に金属被覆層と、を有する不燃性炭素繊維複合材」の態様に対応する。
【００８３】
金属被覆層２０ｃは、上述した実施形態１の金属被覆層２０ａの構成と同様であり、金属被覆層２０ｃの構成は、本発明の目的を阻害しない限り、適宜設計することができる。
【００８４】
コア材１０ｃは、マルチストランド芯線３から構成されている。
マルチストランド芯線３は、前記実施形態２のストランド芯線２を７本備えてなり、中心に配置された１本のストランド芯線２を他の６本のストランド芯線２が取り囲むマルチストランド構造をしている。
【００８５】
なお、マルチストランド芯線３において、その構成部材としてストランド芯線２を使用しているが、これに限定されず、本発明のストランド芯線に準ずるものであればいずれも用いることができる。
【００８６】
マルチストランド芯線３を構成するストランド芯線２の本数は７本であるが、これに限定されず、目的とする性能（特に引張強度）、用途を考慮して適宜決定され、通常、２〜４０本である。４０本を超えると所定のピッチで撚りをかけることが困難になるおそれがあるため、好適には７〜３７本である。
【００８７】
マルチストランド芯線３の撚り数は、目的とする性能（特に引張強度）、用途を考慮して適宜決定される。
マルチストランド芯線３の撚り数は０．３〜３０回／ｍであることが好ましく、ストランド芯線２の本数が７〜３７本の場合には、０．５〜１５回／ｍが好ましい。
【００８８】
マルチストランド芯線３の直径が直径４〜２００ｍｍであると、不燃性炭素繊維複合材１２０及びマルチストランド芯線３がドラムに巻きやすくなり、また、任意の形状に追従するなどのフレキシブル性を高めることができ、フレキシブル性と不燃性を有する不燃性炭素繊維複合材１２０を得ることができる。
【００８９】
また、マルチストランド芯線３は、さらに、その外周の全面を覆うように被覆層が設けられていてもよい。例えば、マルチストランド芯線３は、さらに、その外周の全面を覆うように耐熱層が設けられている構成でもよい。このような構成にすることで、不燃性がさらに向上する傾向にある。耐熱層は、上述した芯線の外周の耐熱層と同様に形成できる。
【００９０】
［建材］
また、本発明は、上述した不燃性炭素繊維複合材を含む建材（以下、「本発明の建材」ということもある。）に関する。
【００９１】
本発明の不燃性炭素繊維複合材は、優れた不燃性能を有しているため、建築物にもちいても不燃性を発揮し、かつ、芯線に炭素繊維を用いていることにより、優れた強度を有している。このため、本発明の不燃性炭素繊維複合材は、建材として好適に用いることができる。
さらに、固化剤として熱可塑性樹脂を用いたものでは、不燃性炭素繊維複合材を直線状やアーチ状だけではなく、任意の形状として用いることができるため、意匠性にも優れる不燃性と強度を有する建築材料として用いることができる。
【００９２】
例えば、本発明の建材は、炭素繊維に由来する優れた強度、不燃性を有し、軽量である本発明の不燃性炭素繊維複合材を含むため、鉄骨構造や鉄筋コンクリートや木造などの建物、橋等の橋梁などに用いられるブレース材、補強材（補強金具代替品を含む）として好ましく用いることができる。また、細いものであっても十分な強度を有しているため、照明、テーブルなどの家具、階段などを吊り下げるワイヤー、間仕切りなどの建具、テーブル、椅子、手すりなどのインテリア、フェンス、塀、グリ−ンカーテンなどに用いるツタ類の支持具、ネットなどのエクステリアなどを種々のものに用いることができ、デザイン性に優れた建築物を製造することも可能である。また、塩害の起こりやすい洋上風力発電施設や船舶等の係留に用いる鎖などの代替物としても好適である。また、さらに曲げ応力がかかっても折れにくいため、ドラムに巻いて長尺のものとして用いたり、曲げ応力がかかる場所であっても好ましく用いることができる。
【００９３】
また、本発明の建材は、本発明の不燃性炭素繊維複合材と、任意の部材と複合化させて使用して複合構造部材としてもよい。好適な複合構造部材の例として、不燃性炭素繊維複合材の少なくとも一方の端部が定着治具の胴部内に挿入され、当該不燃性炭素繊維複合材の端部と定着治具の胴部とを接着固定することにより、当該と定着治具とを一体化してなる複合構造部材が挙げられる。
【００９４】
また、建築物以外の土木材料、工作機器材料、ロボット材料、輸送機器材料など他の材料として用いても燃えにくく優れた強度を有している。
【００９５】
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、本発明の技術的思想の範囲内で前記以外の様々な構成を採用することもできる。
【実施例】
【００９６】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を変更しない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【００９７】
まず、芯線、又は、ストランド芯線を製造した。
【００９８】
（製造例１）：芯線（１Ａ）の製造  
２４Ｋの炭素繊維束（ＰＡＮ系炭素繊維。東レ株式会社製。Ｔ７００ＳＣ。）を３本束ね、Ｓ方向に３０回／ｍ撚りをかけたもの１本を炭素繊維束として用い、拘束材としてガラス繊維を用い、製紐機（２４打機）を用いて、８打ちの石目打にて、炭素繊維束の周りの全面を組紐状にガラス繊維で拘束した。
【００９９】
次に、ガラス繊維で拘束した炭素繊維束を、
重合型の熱可塑性エポキシ樹脂（ＤＥＮＡＴＩＴＥ  ＸＮＲ６８５０Ｖ、固形分８５質量％、ナガセケムテックス株式会社製）１００質量部、
硬化剤（ＤＥＮＡＴＩＴＥ  ＸＮＨ６８５０Ｖ、固形分３０質量％、
ナガセケムテックス株式会社製）  ６．５質量部、
メチルエチルケトン（ＭＥＫ）１０部
からなる溶液（粘度８０ｍＰａ・ｓ）にデッピングし、ダイスを通し、余分な溶液を除去するとともに、炭素繊維束の軸心に垂直方向に切断した際の断面形状を円形に整え、拘束された炭素繊維束に対し、固化剤を付与した。その後、熱処理（１５０℃、２０分間）を行うことで、前記重合型の熱可塑性エポキシ樹脂を重合させて、炭素繊維束と拘束材とを熱可塑性エポキシ樹脂（固化剤）を一体化させた芯線（１Ａ）を得た。
【０１００】
得られた芯線（１Ａ）の断面は円形状で、直径３ｍｍ（ノギスで測定）であった。
芯線（１Ａ）を室温で直径１００ｃｍのドラムに３０００ｍ巻きとったところ、折れることなく、スムーズに巻き取ることができた。
【０１０１】
（製造例２）：芯線（１Ｂ）の製造
製造例１と同様にして芯線（１Ａ）を得た。
次に、芯線（１Ａ）を、シリコーン樹脂エマルジョン（粘度６０００ｍＰａ・ｓ）にデッピングし、ダイスを通し、余分な溶液を除去するとともに、芯線（１Ａ）の軸心に垂直方向に切断した際の断面形状を円形に整え、芯線（１Ａ）の表面にシリコーン樹脂を付与した。その後、熱処理（１５０℃、２０分間）を行うことで、芯線（１Ａ）をシリコーン樹脂で被覆した芯線（１Ｂ）を得た。
【０１０２】
得られた芯線（１Ｂ）の断面は円形状で、直径３ｍｍ（ノギスで測定）であった。
芯線（１Ｂ）を室温で直径１００ｃｍのドラムに３０００ｍ巻きとったところ、折れることなく、スムーズに巻き取ることができた。
【０１０３】
（製造例３）：芯線（１Ｃ）の製造  
固化剤として、熱可塑性エポキシ樹脂に変えて、ポリイミド樹脂と水酸化アルミニウムの配合物を用いた以外は、製造例２と同様にして芯線（１Ｃ）を得た。
【０１０４】
（製造例４）：芯線（１Ｄ）の製造
炭素繊維束を、拘束材で拘束しなかった以外は、製造例２と同様にして芯線（１Ｄ）を得た。
【０１０５】
（製造例５）：ストランド芯線（２Ａ）の製造
製造例１で得られた芯線（１Ａ）（シリコーン樹脂被覆されていないもの）を７本用い、中心に１本の芯線（１Ａ）、その周りを６本の芯線（１Ａ）で覆うように、１２０℃に加熱しながら撚り合わせて、ストランド芯線（２Ａ’）を１００ｍ製造した。室温で７０ｃｍの径のドラムに巻きとった。
【０１０６】
次に、このストランド芯線（２Ａ’）の周りをアクリル樹脂、シリカ粒子、アルミニウム粒子、リン系難燃剤を含む樹脂を用いた樹脂層で被覆し、ストランド芯線（２Ａ）を得た。
なお、ストランド芯線（２Ａ）の表面及びストランド芯線（２Ａ）を構成する芯線（１Ａ）と芯線（１Ａ）の間も当該樹脂で充填されていた。
得られたストランド芯線（２Ａ）は、直径１０ｍｍ（ノギスで測定）であった。
【０１０７】
（製造例６）：ストランド芯線（２Ｂ）の製造
製造例２で得られた芯線（１Ｂ）を７本用い、中心に１本の芯線（１Ｂ）、その周りを６本の芯線（１Ｂ）で覆うように、１２０℃に加熱しながら撚り合わせて、ストランド構造を有するストランド芯線（２Ｂ）を１００ｍ製造した。なお、ストランド芯線（２Ｂ）は、室温で７０ｃｍの径のドラムに巻きとった状態で保管した。
得られたストランド芯線（２Ｂ）は、直径１０ｍｍ（ノギスで測定）であった。
【０１０８】
（製造例７）：ストランド芯線（２Ｂ’）の製造  
製造例６のストランド芯線（２Ｂ）に、さらに、製造例５で用いたアクリル樹脂、シリカ粒子、アルミニウム粒子、リン系難燃剤を含む樹脂で被覆し、ストランド芯線（２Ｂ’）を得た。
得られたストランド芯線（２Ｂ）は、直径１０ｍｍ（ノギスで測定）であった。
【０１０９】
（製造例８）：ストランド芯線（２Ｃ）の製造  
製造例３で得られた芯線（１Ｃ）を７本用い、中心に１本の芯線（１Ｃ）、その周りを６本の芯線（１Ｃ）で覆うように、１２０℃に加熱しながら撚り合わせて、ストランド芯線（２Ｃ）を１００ｍ製造した。なお、室温で７０ｃｍの径のドラムに巻きとった状態で保管した。
得られた比較例３のストランド芯線（２Ｃ）は、直径１０ｍｍ（ノギスで測定）であった。
【０１１０】
次に、製造例１〜４の芯線、又は、製造例５〜８のストランド芯線をコア材として用いて、不燃性炭素繊維複合材を製造し、得られた不燃性炭素繊維複合材の不燃性能を測定した。
【０１１１】
なお、不燃性能の測定は、建築基準法第２条第９号の規定に基づく不燃材料もしくは建築基準法施行令第１条の五に基づく準不燃材料の認定に係る性能評価として、「防耐火性能試験・評価業務方法書」に記載の４．１０不燃性能試験・評価方法の４．１０．２  発熱性試験・評価方法、４．１１準不燃性能試験・評価方法の４．１１．１の発熱性試験・評価方法に準じて試験・評価をおこない、それぞれの基準値を満たしているものを合格、満たしていないものを不合格とした。
なお、これらの試験は、板状物に対して行うものであるが、本実施例の不燃性炭素繊維複合材及び炭素繊維複合材は、棒状物のため、長さ１０ｃｍの棒状物を試料として準備し、試験体ホルダーに棒状物を平行に並べ、タテ×ヨコ１０ｃｍの長さとし、試験を行った。（不燃性炭素繊維複合材及び炭素繊維複合材の軸心方向に垂直に切断した断面の直径が１ｃｍであれば１０本並べたもの。）。試料となる不燃性炭素繊維複合材の両端部の断面は、試料となるコア材の外周がアルミニウム箔で覆われているものはアルミニウム箔で覆った。また、試料となるコア材の外周が軟質銅で覆われているものは、軟質銅箔で覆い、金属被覆層を有しない比較例１〜３の炭素繊維複合材は、試料の断面は金属箔等覆わず切断面のままで試験を行った。
【０１１２】
（実施例１）
製造例２の芯線（１Ｂ）を１０ｃｍにカットし、コア材（１）として用いた。コア材（１）すべてが覆われるように幅１２ｃｍ、厚さ２０μｍのアルミニウム箔を、コア材（１）の軸心に対して垂直方向に、３重（３層）に巻き付け、不燃性炭素繊維複合材（１）を得た。なお、不燃性炭素繊維複合材の軸心方向の両端からはみ出たアルミニウム箔で、コア材（１）の断面も覆った。
得られた不燃性炭素繊維複合材（１）の直径は３ｍｍであった。
得られた不燃性炭素繊維複合材（１）の不燃性能を測定し、結果を表１に記載した。
【０１１３】
（実施例２）
製造例６で得られた長尺のストランド芯線（２Ｂ）を２ｍに切断しロッドとしたものをコア材（２）として用いた。
【０１１４】
次に、厚み２０μｍ、幅２０ｍｍのテープ状のアルミニウム箔を、アルミニウム箔の側辺が１０ｍｍずつ重なるようにして、コア材（２）の軸心方向に対し約４５度の角度で右回りに、一度、巻き付け、コア材（２）の全体をアルミニウム箔で被覆した。引き続き、同様のテープ状のアルミニウム箔をコア材（２）の軸心方向に対し約４５度の角度で左回りに、同様に一度、巻きコア材（２）の全体をアルミニウム箔で再度被覆した。さらに、コア材（２）の軸心方向に対し約４５度の角度で右回りに、同様に一度、巻き付け、コア材（２）の全体をアルミニウム箔で再度被覆し、不燃性炭素繊維複合材（２）を得た。
【０１１５】
得られた不燃性炭素繊維複合材（２）の直径は１０ｍｍであった。また、アルミニウム箔で覆われたコア材（２）は、アルミニウム箔６層で覆われており、金属被覆層は多層構造であった。
得られた不燃性炭素繊維複合材（２）の不燃性能を測定し、結果を表１に記載した。
【０１１６】
（実施例３）
実施例２と同様に、製造例６で得られた長尺のストランド芯線（２Ｂ）を２ｍに切断しロッドとしたものをコア材（２）として用いた。
コア材（２）に、厚み１０μｍ、幅２０ｍｍのテープ状のアルミニウム箔を、アルミニウム箔の側辺が１０ｍｍずつ重なるようにして、コア材（２）の軸心方向に対し約４５度の角度で右回りに、一度巻き付け、コア材（２）の全体を被覆し、不燃性炭素繊維複合材（３）を得た。
【０１１７】
得られた不燃性炭素繊維複合材（３）の直径は１０ｍｍであった。また、アルミニウム箔で覆われたコア材（２）は、アルミニウム箔を巻きつける際の重なり部分によりアルミニウム箔２層で覆われており、金属被覆層は多層構造であった。
得られた不燃性炭素繊維複合材（３）の不燃性能を測定し、結果を表１に記載した。
【０１１８】
（実施例４）
実施例２と同様に、製造例６で得られた長尺のストランド芯線（２Ｂ）を２ｍに切断しロッドとしたものをコア材（２）として用いた。
コア材（２）に、厚み１００μｍ、幅５０ｍｍのシリコーン系粘着剤付のテープ状の耐熱アルミニウム箔をアルミニウム箔の側辺が２５ｍｍずつ重なるようにして、コア材（２）の軸心方向に対し約４５度の角度で右回りに、一度、巻き付け、コア材（２）の全体を被覆した。引き続き、同様のテープ状の耐熱アルミニウム箔をコア材（２）の軸心方向に対し約４５度の角度で左回りに、同様に一度、巻くことでコア材（２）の全体を耐熱アルミニウム箔で再度被覆し、不燃性炭素繊維複合材（４）を得た。
【０１１９】
得られた不燃性炭素繊維複合材（４）の直径は１０ｍｍであった。また、アルミニウム箔で覆われたコア材（２）は、アルミニウム箔を巻きつける際の重なり部分によりアルミニウム箔４層で覆われており、金属被覆層は多層構造であった。
得られた不燃性炭素繊維複合材（４）の不燃性能を測定し、結果を表１に記載した。
【０１２０】
（実施例５）
実施例２と同様に、製造例６で得られた長尺のストランド芯線（２Ｂ）を２ｍに切断しロッドとしたものをコア材（２）として用いた。
コア材（２）に、厚み１００μｍ、幅５０ｍｍのシリコーン系粘着剤付のテープ状の耐熱アルミニウム箔をアルミニウム箔の側辺が２５ｍｍずつ重なるようにして、コア材（２）の軸心方向に対し約４５度の角度で右回りに、一度のみ、巻き付け、コア材（２）の全体を被覆し、不燃性炭素繊維複合材（５）を得た。
【０１２１】
得られた不燃性炭素繊維複合材（５）の直径は１０ｍｍであった。また、アルミニウム箔で覆われたコア材（２）は、アルミニウム箔２層で覆われており、金属被覆層は多層構造であった。
得られた不燃性炭素繊維複合材（５）の不燃性能を測定し、結果を表１に記載した。
【０１２２】
（実施例６）
コア材（１）に代わりに、製造例１の芯線（１Ａ）を１０ｃｍにカットし、コア材（３）として用いた以外は、実施例１と同様にして、不燃性炭素繊維複合材（６）を得た。
得られた不燃性炭素繊維複合材（６）の不燃性能を測定し、結果を表１に記載した。
【０１２３】
（実施例７）
コア材（１）に代わりに、製造例４の芯線（１Ｄ）を１０ｃｍにカットし、コア材（４）として用いた以外は、実施例１と同様にし、不燃性炭素繊維複合材（７）を得た。得られた不燃性炭素繊維複合材（７）はところどころ潰れて変形している箇所があった。
得られた不燃性炭素繊維複合材（７）の不燃性能を測定し、結果を表１に記載した。
【０１２４】
（実施例８）
アルミニウム箔でのコア材（２）の被覆を、厚み１０μｍ、幅２０ｍｍのテープ状の軟質銅箔を用いコア材（２）の全体を被覆した以外は、実施例３と同様にし、不燃性炭素繊維複合材（８）材を得た。
【０１２５】
得られた不燃性炭素繊維複合材（８）の直径は１０ｍｍであった。また、軟質銅箔で覆われたコア材（２）は、軟質銅箔を巻きつける際の重なり部分により軟質銅箔２層で覆われており、金属被覆層は多層構造であった。
得られた不燃性炭素繊維複合材（８）の不燃性能を測定し、結果を表１に記載した。
【０１２６】
（実施例９）
製造例５で得られた長尺のストランド芯線（２Ａ）を２ｍに切断しロッドとしたものをコア材（５）として用いた。
コア材（５）に、厚み２０μｍ、幅２０ｍｍのテープ状のアルミニウム箔を、アルミニウム箔の側辺が１０ｍｍずつ重なるようにして、コア材（５）の軸心方向に対し約４５度の角度で右回りに、一度のみ巻き付けコア材（５）の全体を被覆し、不燃性炭素繊維複合材（９）を得た。
【０１２７】
得られた不燃性炭素繊維複合材（９）の直径は１０ｍｍであった。また、アルミニウム箔で覆われたコア材（５）は、アルミニウム箔を巻きつける際の重なり部分によりアルミニウム箔２層で覆われており、金属被覆層は多層構造であった。
得られた不燃性炭素繊維複合材（９）の不燃性能を測定し、結果を表１に記載した。
【０１２８】
（比較例１）
製造例６で得られた長尺のストランド芯線（２Ｂ）を炭素繊維複合材（１）として用いた。
得られた炭素繊維複合材（１）の不燃性能を測定し、結果を表１に記載した。
【０１２９】
（比較例２）
製造例７で得られた長尺のストランド芯線（２Ｂ’）を炭素繊維複合材（２）として用いた。
なお、この炭素繊維複合材（２）は、実施例２の不燃性炭素繊維複合材（２）のアルミニウム箔の金属被覆層を、アクリル樹脂、シリカ粒子、アルミニウム粒子、リン系難燃剤を含む樹脂の被覆層に置き換えた構造となる。
得られた炭素繊維複合材（２）の不燃性能を測定し、結果を表１に記載した。
【０１３０】
（比較例３）
製造例８で得られた長尺のストランド芯線（２Ｃ）を炭素繊維複合材（３）とした。
得られた炭素繊維複合材（３）の不燃性能を測定し、結果を表１に記載した。
【０１３１】
【表１】
0006576865.tif 000002
【０１３２】
従来耐熱性向上のために使用されている、ポリイミド樹脂や水酸化アルミニウム、リン系難燃剤を含有する耐熱樹脂を用いた比較例１〜３の炭素繊維複合材は、不燃性又は/及び準不燃性の試験・評価の基準を満足していないのに対し、実施例１〜９の不燃性炭素繊維複合材は、不燃性又は/及び準不燃性の試験・評価の基準を満足していた。前記の結果より、実施例１〜９の不燃性炭素繊維複合材は、建築基準法で定められている不燃材料又は準不燃材料の性能を有していることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明の不燃性炭素繊維複合材は、炭素繊維本来の引張強度や優れた不燃性を有することから、不燃性材料として、土木、建設、船舶、鉱業や漁業などのあらゆる産業分野へ適用することができるため、工業的に有望である。
【符号の説明】
【０１３４】
１  芯線
２  ストランド芯線
３  マルチストランド芯線
４  炭素繊維糸
５  炭素繊維束
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，  コア材
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，  金属被覆層
１００，１１０，１２０  不燃性炭素繊維複合材
【図１】
0006576865.tif 000003
【図２】
0006576865.tif 000004
【図３】
0006576865.tif 000005
【図４】
0006576865.tif 000006
【図５】
0006576865.tif 000007