JP2889878B2 - ピッチ系炭素繊維強化炭素複合材およびその製造方法 - Google Patents
ピッチ系炭素繊維強化炭素複合材およびその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高温構造材、炉材やブレーキ材などに適し
た、諸物性値とそのバランスに優れたピッチ系炭素繊維
強化炭素複合材およびその製造方法に関する。
た、諸物性値とそのバランスに優れたピッチ系炭素繊維
強化炭素複合材およびその製造方法に関する。
（従来の技術） 炭素繊維を強化繊維とし炭素をマトリックスとするい
わゆる炭素繊維強化炭素複合材は、比強度と比剛性が高
く、また、他のセラミックス材料に比べて破壊靱性が大
きく、2000℃を越える高温でもその強度を保つ唯一の材
料であり、また、ブレーキ材として摺動特性に優れるな
どの理由から、幅広い利用が期待されている。
わゆる炭素繊維強化炭素複合材は、比強度と比剛性が高
く、また、他のセラミックス材料に比べて破壊靱性が大
きく、2000℃を越える高温でもその強度を保つ唯一の材
料であり、また、ブレーキ材として摺動特性に優れるな
どの理由から、幅広い利用が期待されている。
一般に炭素繊維強化炭素複合材は、炭素繊維集合体を
フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂で賦形した後、不活性
雰囲気中で600〜1500℃で焼成して得られた成形体に、
フェノール樹脂やピッチ等の炭素前駆体を含浸し、不活
性雰囲気中で600から2000℃で焼成する緻密化工程を繰
り返すか、あるいは、該成形体内部に炭化水素等のガス
を熱分解して得られる熱分割炭素を直接析出させること
により緻密化し、最後に1000から3300℃で黒鉛化して製
造される。この最後の熱処理温度は、以前の工程の熱処
理温度以上であることが一般的であり、したがって炭素
繊維強化炭素複合材のマトリックス炭素が経験した最高
熱処理温度、すなわち、熱履歴温度は単一である。
フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂で賦形した後、不活性
雰囲気中で600〜1500℃で焼成して得られた成形体に、
フェノール樹脂やピッチ等の炭素前駆体を含浸し、不活
性雰囲気中で600から2000℃で焼成する緻密化工程を繰
り返すか、あるいは、該成形体内部に炭化水素等のガス
を熱分解して得られる熱分割炭素を直接析出させること
により緻密化し、最後に1000から3300℃で黒鉛化して製
造される。この最後の熱処理温度は、以前の工程の熱処
理温度以上であることが一般的であり、したがって炭素
繊維強化炭素複合材のマトリックス炭素が経験した最高
熱処理温度、すなわち、熱履歴温度は単一である。
（発明が解決しようとする課題） 炭素繊維強化炭素複合材の諸物性は、炭素繊維の性質
およびその配向以外に、使用する炭素繊維の種類、炭素
繊維の表面処理、熱処理条件、マトリックス炭素の前駆
体等により多岐に変化する。そのため用途に応じ、諸物
性のバランスを考慮して製造方法を選定することが重要
となる。しかしながら例えば熱処理温度については、曲
げ強度と弾性率は、炭素繊維強化炭素複合材の熱処理温
度が低いほど高い値が得られるが、衝撃強度は熱処理温
度が高いほど高い値が得られるというように、すべての
物性値を向上させるのは難しく、又、諸物性のバランス
を取るのも細心の注意が必要となるという課題があっ
た。
およびその配向以外に、使用する炭素繊維の種類、炭素
繊維の表面処理、熱処理条件、マトリックス炭素の前駆
体等により多岐に変化する。そのため用途に応じ、諸物
性のバランスを考慮して製造方法を選定することが重要
となる。しかしながら例えば熱処理温度については、曲
げ強度と弾性率は、炭素繊維強化炭素複合材の熱処理温
度が低いほど高い値が得られるが、衝撃強度は熱処理温
度が高いほど高い値が得られるというように、すべての
物性値を向上させるのは難しく、又、諸物性のバランス
を取るのも細心の注意が必要となるという課題があっ
た。
（課題を解決するための手段） そこで本発明者等は、これらの課題を解決すべく鋭意
検討した結果、熱処理温度が異なる炭素をマトリックス
に用いることにより上記課題が解決できる事を見いだし
本発明に至った。すなわち本発明の目的は、諸物性値と
そのバランスが良いピッチ形炭素繊維強化炭素複合材お
よびその製造方法を提供する事にある。
検討した結果、熱処理温度が異なる炭素をマトリックス
に用いることにより上記課題が解決できる事を見いだし
本発明に至った。すなわち本発明の目的は、諸物性値と
そのバランスが良いピッチ形炭素繊維強化炭素複合材お
よびその製造方法を提供する事にある。
本発明に係るピッチ系炭素繊維強化炭素複合材は、マ
トリックス炭素が、経験した最高熱処理温度を異にする
２種以上の炭素を含んでおり、かつこれらの炭素のうち
経験した最高熱処理温度が最も高いものと、最も低いも
のとの最高熱処理温度の差が100℃以上であることを特
徴とするものである。そしてこのピッチ系炭素繊維強化
炭素複合材は、ピッチ系炭素繊維を熱硬化性樹脂で賦形
してなる賦形体を不活性雰囲気中で焼成して成形体と
し、これに少くとも１回の緻密化処理を施してピッチ系
炭素繊維強化炭素複合材を製造する方法において、最後
に行われる緻密化処理を、賦形体の焼成を含めそれより
前に行われる熱処理の最高温度よりも少くとも100℃低
い温度で行うことにより製造することができる。
トリックス炭素が、経験した最高熱処理温度を異にする
２種以上の炭素を含んでおり、かつこれらの炭素のうち
経験した最高熱処理温度が最も高いものと、最も低いも
のとの最高熱処理温度の差が100℃以上であることを特
徴とするものである。そしてこのピッチ系炭素繊維強化
炭素複合材は、ピッチ系炭素繊維を熱硬化性樹脂で賦形
してなる賦形体を不活性雰囲気中で焼成して成形体と
し、これに少くとも１回の緻密化処理を施してピッチ系
炭素繊維強化炭素複合材を製造する方法において、最後
に行われる緻密化処理を、賦形体の焼成を含めそれより
前に行われる熱処理の最高温度よりも少くとも100℃低
い温度で行うことにより製造することができる。
以下に本発明について説明する。本発明における炭素
繊維強化炭素複合材は、ピッチ系炭素繊維を補強材とし
マトリックスに炭素を用いた複合材であれば、特に限定
されるものではないが、通常マトリックスとなる炭素前
駆体としてはフェノール樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性
樹脂又はピッチ等の熱可塑性樹脂等が用いられる。また
用いられる炭素繊維の補強形態としては、特に限定され
るものではないが、具体的な例としては、クロス積層や
三次元織物や短繊維状などが挙げられる。
繊維強化炭素複合材は、ピッチ系炭素繊維を補強材とし
マトリックスに炭素を用いた複合材であれば、特に限定
されるものではないが、通常マトリックスとなる炭素前
駆体としてはフェノール樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性
樹脂又はピッチ等の熱可塑性樹脂等が用いられる。また
用いられる炭素繊維の補強形態としては、特に限定され
るものではないが、具体的な例としては、クロス積層や
三次元織物や短繊維状などが挙げられる。
本発明に係る炭素繊維強化炭素複合材を製造する代表
的な方法では、先ずピッチ系炭素繊維、特にその集合体
に、前記の炭素前駆体、特に熱硬化性樹脂を配合し、加
熱加圧成形して賦形体とする。これを不活性雰囲気中で
焼成して、ピッチ系炭素繊維と炭素前駆体から生成した
マトリックス炭素からなる成形体とする。この成形体に
再び前記の炭素前駆体を含浸又は塗布等の手段により付
与し、非酸化性雰囲気中で熱処理して炭素前駆体からマ
トリックス炭素を生成させる緻密化処理を行うことによ
り、目的とする炭素繊維強化炭素複合材が得られる。
的な方法では、先ずピッチ系炭素繊維、特にその集合体
に、前記の炭素前駆体、特に熱硬化性樹脂を配合し、加
熱加圧成形して賦形体とする。これを不活性雰囲気中で
焼成して、ピッチ系炭素繊維と炭素前駆体から生成した
マトリックス炭素からなる成形体とする。この成形体に
再び前記の炭素前駆体を含浸又は塗布等の手段により付
与し、非酸化性雰囲気中で熱処理して炭素前駆体からマ
トリックス炭素を生成させる緻密化処理を行うことによ
り、目的とする炭素繊維強化炭素複合材が得られる。
本発明においては少なくとも受けた最高の熱処理温度
が100℃以上異なる２種類以上の炭素をマトリックス炭
素とすることを必須の要件としているので少なくとも１
回の緻密化処理を必要とする。緻密化処理に際しての加
熱温度は600℃以上が好ましく、より好ましくは1000℃
以上である。なお、賦形体を焼成して炭素繊維とマトリ
ックス炭素からなる成形体とする際の熱処理は、緻密化
処理には含まない。緻密化処理の最終熱処理工程は少く
ともそれ以前の熱処理の最高温度より100℃以上低温で
なければならず、200℃以上低温であることがより好ま
しい。最終熱処理工程が、それ以前の熱処理の最高温度
より100℃以上低温でない場合、マトリックスの最終熱
処理温度が100℃未満の差となり、本発明の目的とする
効果は得られない。
が100℃以上異なる２種類以上の炭素をマトリックス炭
素とすることを必須の要件としているので少なくとも１
回の緻密化処理を必要とする。緻密化処理に際しての加
熱温度は600℃以上が好ましく、より好ましくは1000℃
以上である。なお、賦形体を焼成して炭素繊維とマトリ
ックス炭素からなる成形体とする際の熱処理は、緻密化
処理には含まない。緻密化処理の最終熱処理工程は少く
ともそれ以前の熱処理の最高温度より100℃以上低温で
なければならず、200℃以上低温であることがより好ま
しい。最終熱処理工程が、それ以前の熱処理の最高温度
より100℃以上低温でない場合、マトリックスの最終熱
処理温度が100℃未満の差となり、本発明の目的とする
効果は得られない。
最終緻密化処理工程以降に何らかの熱処理を行う場合
も、同様の理由により、最高熱処理温度より、100℃以
上低い温度で行わねばならない。
も、同様の理由により、最高熱処理温度より、100℃以
上低い温度で行わねばならない。
（実施例） 以下に実施例により本発明をさらに詳細に説明する
が、本発明はその要旨を越えない限り、実施例に限定さ
れものではない。まず、ピッチ系炭素繊維で織られた８
枚朱子織りクロスを予め不活性雰囲気中、2000℃で熱処
理し、その後フェノール樹脂を用いて縦糸方向が交互に
90°異なるようにクロスを積層し加熱加圧成形して賦形
体を得た。これを３つに切断し、ピッチを用いて以下の
３つの異なる方法で炭素繊維強化炭素複合材を試作し、
曲げ特性を測定した。得られた炭素繊維強化炭素複合材
の炭素繊維体積含有率、成形時フェノール樹脂由来のマ
トリックス炭素体積含有率、緻密工程によるピッチ由来
のマトリックス炭素含有率および気孔体積含有率を表−
１、Ａ欄に示した。曲げ特性の評価には、室温にて長さ
80mm、幅10mm、厚さ2mmの試験片３体を用い（長さと厚
さの比が40）、３点曲げ試験にて実施した。得られた曲
げ強度と曲げ弾性率の平均値をそれぞれ表−２に示し
た。
が、本発明はその要旨を越えない限り、実施例に限定さ
れものではない。まず、ピッチ系炭素繊維で織られた８
枚朱子織りクロスを予め不活性雰囲気中、2000℃で熱処
理し、その後フェノール樹脂を用いて縦糸方向が交互に
90°異なるようにクロスを積層し加熱加圧成形して賦形
体を得た。これを３つに切断し、ピッチを用いて以下の
３つの異なる方法で炭素繊維強化炭素複合材を試作し、
曲げ特性を測定した。得られた炭素繊維強化炭素複合材
の炭素繊維体積含有率、成形時フェノール樹脂由来のマ
トリックス炭素体積含有率、緻密工程によるピッチ由来
のマトリックス炭素含有率および気孔体積含有率を表−
１、Ａ欄に示した。曲げ特性の評価には、室温にて長さ
80mm、幅10mm、厚さ2mmの試験片３体を用い（長さと厚
さの比が40）、３点曲げ試験にて実施した。得られた曲
げ強度と曲げ弾性率の平均値をそれぞれ表−２に示し
た。
実施例１では、まず前記賦形体を1000℃で焼成した。
続いて、ピッチを含浸後1000℃で焼成する緻密化処理を
４回繰り返した後2000℃で黒鉛化した。さらに、ピッチ
を含浸し1000℃で焼成する緻密化処理を４回繰り返し
た。比較例１では、まず賦形体を1000℃で焼成した後、
ピッチを含浸し1000℃で焼成する緻密化処理を８回繰り
返した。比較例２では、賦形体を2000℃で黒鉛化した
後、ピッチを含浸し100℃で焼成する緻密化処理を８回
繰り返した後2000℃で黒鉛化した。すなわち、実施例１
では成形に使用したフェノール樹脂由来のマトリックス
炭素と緻密化工程４回迄のマトリックスピッチ由来の炭
素が経験した最高熱処理温度、すなわち、熱履歴は2000
℃であり、緻密化工程５回目から８回目迄のピッチ由来
の炭素の熱履歴は1000℃である。一方、比較例１では全
てのマトリックス炭素の熱履歴は1000℃である。また、
比較例２では全てのマトリックス炭素の熱履歴は2000℃
である。実施例１の曲げ強度は比較例１に多少劣るもの
の、比較例２よりは強く、また、曲げ弾性率は実施例１
が比較例より高く、曲げ物性のバランスは実施例１が最
も良い。曲げ破壊は圧縮破壊であり、圧縮強度と弾性率
の改良に原因する。
続いて、ピッチを含浸後1000℃で焼成する緻密化処理を
４回繰り返した後2000℃で黒鉛化した。さらに、ピッチ
を含浸し1000℃で焼成する緻密化処理を４回繰り返し
た。比較例１では、まず賦形体を1000℃で焼成した後、
ピッチを含浸し1000℃で焼成する緻密化処理を８回繰り
返した。比較例２では、賦形体を2000℃で黒鉛化した
後、ピッチを含浸し100℃で焼成する緻密化処理を８回
繰り返した後2000℃で黒鉛化した。すなわち、実施例１
では成形に使用したフェノール樹脂由来のマトリックス
炭素と緻密化工程４回迄のマトリックスピッチ由来の炭
素が経験した最高熱処理温度、すなわち、熱履歴は2000
℃であり、緻密化工程５回目から８回目迄のピッチ由来
の炭素の熱履歴は1000℃である。一方、比較例１では全
てのマトリックス炭素の熱履歴は1000℃である。また、
比較例２では全てのマトリックス炭素の熱履歴は2000℃
である。実施例１の曲げ強度は比較例１に多少劣るもの
の、比較例２よりは強く、また、曲げ弾性率は実施例１
が比較例より高く、曲げ物性のバランスは実施例１が最
も良い。曲げ破壊は圧縮破壊であり、圧縮強度と弾性率
の改良に原因する。
次に、予め不活性雰囲気中で2000℃まで熱処理した石
炭ピッチ系炭素繊維を長さ10mmに切断し、これにフェノ
ール樹脂を含浸した。これを積層面内の炭素繊維配向が
不規則に成るように積層し加熱加圧成形して賦形体を得
た。これを３つに切断し、ピッチを用いて以下の３つの
異なる方法で炭素繊維強化炭素複合材を試作し、曲げ特
性を測定した。得られた炭素繊維強化炭素複合材の炭素
繊維体積含有率、成形時フェノール樹脂由来のマトリッ
クス炭素体積含有率、緻密工程によるピッチ由来のマト
リックス炭素含有率および気孔体積含有率を表−１、Ｂ
欄に示した。曲げ特性の評価には、室温にて長さ80mm、
幅10mm、厚さ2mmの試験片３体を用い（長さと厚さの比
が40）、３点曲げ試験にて実施した。得られた曲げ強度
と曲げ弾性率の平均値をそれぞれ表−３に示した。
炭ピッチ系炭素繊維を長さ10mmに切断し、これにフェノ
ール樹脂を含浸した。これを積層面内の炭素繊維配向が
不規則に成るように積層し加熱加圧成形して賦形体を得
た。これを３つに切断し、ピッチを用いて以下の３つの
異なる方法で炭素繊維強化炭素複合材を試作し、曲げ特
性を測定した。得られた炭素繊維強化炭素複合材の炭素
繊維体積含有率、成形時フェノール樹脂由来のマトリッ
クス炭素体積含有率、緻密工程によるピッチ由来のマト
リックス炭素含有率および気孔体積含有率を表−１、Ｂ
欄に示した。曲げ特性の評価には、室温にて長さ80mm、
幅10mm、厚さ2mmの試験片３体を用い（長さと厚さの比
が40）、３点曲げ試験にて実施した。得られた曲げ強度
と曲げ弾性率の平均値をそれぞれ表−３に示した。
実施例２では、前記賦形体を2000℃で焼成し、続い
て、ピッチを含浸後1000℃で焼成する緻密化処理を４回
繰り返した。比較例３では、まず賦形体を1000℃で焼成
した後、ピッチを含浸し1000℃で焼成する緻密化処理を
４回繰り返した。比較例４では、賦形体を2000℃で黒鉛
化した後、ピッチを含浸し1000℃で焼成する緻密化処理
は４回繰り返した後2000℃で黒鉛化した。すなわち、実
施例１では成形に使用したフェノール樹脂由来のマトリ
ックス炭素の熱履歴は2000℃であり、緻密化工程１回目
から４回目迄のピッチ由来の炭素の熱履歴は1000℃であ
る。一方、比較例３では全てのマトリックス炭素の熱履
歴は1000℃である。また、比較例４では全てのマトリッ
クス炭素の熱履歴は2000℃である。実施例２の曲げ強度
と弾性率は、比較例３とほぼ同等であるが、比較例４よ
り高い。
て、ピッチを含浸後1000℃で焼成する緻密化処理を４回
繰り返した。比較例３では、まず賦形体を1000℃で焼成
した後、ピッチを含浸し1000℃で焼成する緻密化処理を
４回繰り返した。比較例４では、賦形体を2000℃で黒鉛
化した後、ピッチを含浸し1000℃で焼成する緻密化処理
は４回繰り返した後2000℃で黒鉛化した。すなわち、実
施例１では成形に使用したフェノール樹脂由来のマトリ
ックス炭素の熱履歴は2000℃であり、緻密化工程１回目
から４回目迄のピッチ由来の炭素の熱履歴は1000℃であ
る。一方、比較例３では全てのマトリックス炭素の熱履
歴は1000℃である。また、比較例４では全てのマトリッ
クス炭素の熱履歴は2000℃である。実施例２の曲げ強度
と弾性率は、比較例３とほぼ同等であるが、比較例４よ
り高い。
また、予め不活性雰囲気中で2000℃まで熱処理した石
炭ピッチ系炭素繊維を長さ10mmに切断し、これにフェノ
ール樹脂を含浸した。これを積層面内の炭素繊維配向が
不規則に成るように積層し加熱加圧成形して賦形体とし
た。これを不活性雰囲気中で2000℃で熱処理した後、こ
れを２つに切断し、CVD法により気相熱分解炭素を66時
間充填した。CVD法とは、塩素を含む炭化水素ガスを100
0℃以下で熱分解させて得られる熱分解炭素を炭素繊維
強化炭素複合材気孔内部に直接沈積させる方法である。
その後得られた炭素繊維強化炭素複合材を、熱処理する
事なく（実施例３）および不活性雰囲気中で2000℃まで
熱処理し（比較例５）、曲げ特性を測定した。得られた
炭素繊維強化炭素複合材の炭素繊維体積含有率、成形時
フェノール樹脂由来のマトリックス炭素体積含有率、熱
分解炭素由来のマトリックス炭素含有率および気孔体積
含有率を表−１、Ｃ欄に示した。曲げ特性の評価には、
室温にて長さ80mm、幅10mm、厚さ2mmの試験片３体を用
い（長さと厚さの比が40）、３点曲げ試験にて実施し
た。得られた曲げ強度と曲げ弾性率の平均値をそれぞれ
表−４に示した。
炭ピッチ系炭素繊維を長さ10mmに切断し、これにフェノ
ール樹脂を含浸した。これを積層面内の炭素繊維配向が
不規則に成るように積層し加熱加圧成形して賦形体とし
た。これを不活性雰囲気中で2000℃で熱処理した後、こ
れを２つに切断し、CVD法により気相熱分解炭素を66時
間充填した。CVD法とは、塩素を含む炭化水素ガスを100
0℃以下で熱分解させて得られる熱分解炭素を炭素繊維
強化炭素複合材気孔内部に直接沈積させる方法である。
その後得られた炭素繊維強化炭素複合材を、熱処理する
事なく（実施例３）および不活性雰囲気中で2000℃まで
熱処理し（比較例５）、曲げ特性を測定した。得られた
炭素繊維強化炭素複合材の炭素繊維体積含有率、成形時
フェノール樹脂由来のマトリックス炭素体積含有率、熱
分解炭素由来のマトリックス炭素含有率および気孔体積
含有率を表−１、Ｃ欄に示した。曲げ特性の評価には、
室温にて長さ80mm、幅10mm、厚さ2mmの試験片３体を用
い（長さと厚さの比が40）、３点曲げ試験にて実施し
た。得られた曲げ強度と曲げ弾性率の平均値をそれぞれ
表−４に示した。
実施例３では、賦形体を2000℃で黒鉛化した後、1000
℃以下で生成した気相熱分解炭素を充填した。一方、比
較例５では、賦形体を2000℃で黒鉛化した後、1000℃以
下で生成した気相熱分解炭素を充填後、最後に2000℃で
黒鉛化した。すなわち、実施例３では、成形に使用した
フェノール樹脂由来のマトリックス炭素の熱履歴は2000
℃であり、熱分解炭素の熱履歴は1000℃以下であるのに
対して、比較例５では、全てのマトリックス炭素の熱履
歴は2000℃である。実施例３の曲げ強度と弾性率は、比
較例５より高い。
℃以下で生成した気相熱分解炭素を充填した。一方、比
較例５では、賦形体を2000℃で黒鉛化した後、1000℃以
下で生成した気相熱分解炭素を充填後、最後に2000℃で
黒鉛化した。すなわち、実施例３では、成形に使用した
フェノール樹脂由来のマトリックス炭素の熱履歴は2000
℃であり、熱分解炭素の熱履歴は1000℃以下であるのに
対して、比較例５では、全てのマトリックス炭素の熱履
歴は2000℃である。実施例３の曲げ強度と弾性率は、比
較例５より高い。
最後に、予め不活性雰囲気中で2000℃まで熱処理した
石炭ピッチ系炭素繊維を長さ10mmに切断し、これにフェ
ノール樹脂を含浸した。これを積層面内の炭素繊維配向
が不規則に成るように積層し加熱加圧成形して賦形体と
した。これを３つに切断し、ピッチを用いて以下の３つ
の異なる方法で炭素繊維強化炭素複合材を試作し、JIS
K7110記載の方法に従ってIZOD衝撃強度を測定した。得
られた炭素繊維強化炭素複合材の炭素繊維体積含浸率、
成形時フェノール樹脂由来のマトリックス炭素体積含有
率、緻密工程によるピッチ由来のマトリックス炭素含有
率および気孔体積含有率を表−１に、Ｄ欄に示した。IZ
OD衝撃試験は２号Ａ試験片３体を用いエッジワイズ衝撃
にて、ハンマー持ち上げ角度は150°とし、室温で実施
した。吸収エネルギーは簡易補正方法で計算した。得ら
れた衝撃強度の平均値を表−５に示した。
石炭ピッチ系炭素繊維を長さ10mmに切断し、これにフェ
ノール樹脂を含浸した。これを積層面内の炭素繊維配向
が不規則に成るように積層し加熱加圧成形して賦形体と
した。これを３つに切断し、ピッチを用いて以下の３つ
の異なる方法で炭素繊維強化炭素複合材を試作し、JIS
K7110記載の方法に従ってIZOD衝撃強度を測定した。得
られた炭素繊維強化炭素複合材の炭素繊維体積含浸率、
成形時フェノール樹脂由来のマトリックス炭素体積含有
率、緻密工程によるピッチ由来のマトリックス炭素含有
率および気孔体積含有率を表−１に、Ｄ欄に示した。IZ
OD衝撃試験は２号Ａ試験片３体を用いエッジワイズ衝撃
にて、ハンマー持ち上げ角度は150°とし、室温で実施
した。吸収エネルギーは簡易補正方法で計算した。得ら
れた衝撃強度の平均値を表−５に示した。
実施例４では、賦形体を2000℃で焼成し、続いて、ピ
ッチを含浸後1000℃で焼成する緻密化処理を４回繰り返
した。比較例６では、まず賦形体を1000℃で焼成した
後、ピッチを含浸し1000℃で焼成する緻密化処理を４回
繰り返した。比較例７では、賦形体を2000℃で黒鉛化し
た後、ピッチを含浸し1000℃で焼成する緻密化処理を４
回繰り返した後2000℃で黒鉛化した。すなわち、実施例
４では成形に使用したフェノール樹脂由来のマトリック
ス炭素の熱履歴は2000℃であり、緻密化処理１回目から
４回目迄のピッチ由来の炭素の熱履歴は1000℃である。
一方、比較例６では全てのマトリックス炭素の熱履歴は
1000℃である。また、比較例７では全てのマトリックス
炭素の熱履歴は2000℃である。実施例４の衝撃強度は比
較例７に劣るものの、比較例６より約２倍高い。
ッチを含浸後1000℃で焼成する緻密化処理を４回繰り返
した。比較例６では、まず賦形体を1000℃で焼成した
後、ピッチを含浸し1000℃で焼成する緻密化処理を４回
繰り返した。比較例７では、賦形体を2000℃で黒鉛化し
た後、ピッチを含浸し1000℃で焼成する緻密化処理を４
回繰り返した後2000℃で黒鉛化した。すなわち、実施例
４では成形に使用したフェノール樹脂由来のマトリック
ス炭素の熱履歴は2000℃であり、緻密化処理１回目から
４回目迄のピッチ由来の炭素の熱履歴は1000℃である。
一方、比較例６では全てのマトリックス炭素の熱履歴は
1000℃である。また、比較例７では全てのマトリックス
炭素の熱履歴は2000℃である。実施例４の衝撃強度は比
較例７に劣るものの、比較例６より約２倍高い。
以上の結果から、受けた熱履歴温度が異なる２種類の
炭素をマトリックス炭素とする石炭ピッチ系炭素繊維強
度炭素複合材は、受けた熱履歴温度が単一の炭素をマト
リックス炭素とする炭素繊維強化炭素複合材より、曲げ
強度、曲げ弾性率および衝撃強度３者のバランスが良い
と同時に物性値も向上している事が判る。
炭素をマトリックス炭素とする石炭ピッチ系炭素繊維強
度炭素複合材は、受けた熱履歴温度が単一の炭素をマト
リックス炭素とする炭素繊維強化炭素複合材より、曲げ
強度、曲げ弾性率および衝撃強度３者のバランスが良い
と同時に物性値も向上している事が判る。
（発明の効果） 本発明によれば、諸物性のバランスに優れるのみなら
ず、優れた物性値を持つ炭素繊維強化炭素複合材を容易
に得ることができる。
ず、優れた物性値を持つ炭素繊維強化炭素複合材を容易
に得ることができる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C01B 31/00 - 31/36 C04B 35/52
Claims (5)
- 【請求項１】ピッチ系炭素繊維強化炭素複合材におい
て、マトリックス炭素が、経験した最高熱処理温度を異
にする２種以上の炭素を含んでおり、かつこれらの炭素
のうち経験した最高熱処理温度が最も高いものと最も低
いものとの最高熱処理温度の差が100℃以上であること
を特徴とするピッチ系炭素繊維強化炭素複合材。 - 【請求項２】ピッチ系炭素繊維を熱硬化性樹脂で賦形し
てなる賦形体を不活性雰囲気中で焼成して成形体とし、
これに緻密化処理を施してピッチ系炭素繊維強化炭素複
合材を製造する方法において、賦形体の焼成を緻密化処
理の最高温度よりも少くとも100℃高い温度で行うこと
を特徴とするピッチ系炭素繊維強化炭素複合材の製造方
法。 - 【請求項３】ピッチ系炭素繊維を熱硬化性樹脂で賦形し
てなる賦形体を不活性雰囲気中で焼成して成形体とし、
これに複数回の緻密化処理を施してピッチ系炭素繊維強
化炭素複合材を製造する方法において、最後の緻密化処
理をそれ以前の緻密化処理の最高温度よりも100℃以上
低い温度で行うことを特徴とするピッチ系炭素繊維強化
炭素複合材の製造方法。 - 【請求項４】賦形体が、ピッチ系炭素繊維集合体を熱硬
化性樹脂で賦形してなるものであることを特徴とする特
許請求の範囲第２項又は第３項記載の製造方法。 - 【請求項５】緻密化処理が、成形体に炭素前駆体を含浸
して熱処理することから成ることを特徴とする特許請求
の範囲第２項ないし第４項のいずれかに記載の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2153058A JP2889878B2 (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | ピッチ系炭素繊維強化炭素複合材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2153058A JP2889878B2 (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | ピッチ系炭素繊維強化炭素複合材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0446010A JPH0446010A (ja) | 1992-02-17 |
| JP2889878B2 true JP2889878B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=15554063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2153058A Expired - Lifetime JP2889878B2 (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | ピッチ系炭素繊維強化炭素複合材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2889878B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2529148B2 (ja) * | 1991-12-05 | 1996-08-28 | 日本石油株式会社 | 炭素／炭素複合材料の製造法 |
| DE69515792D1 (de) * | 1994-10-25 | 2000-04-27 | Mitsubishi Chem Corp | Gleiteinheit für Bremse |
-
1990
- 1990-06-12 JP JP2153058A patent/JP2889878B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0446010A (ja) | 1992-02-17 |
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