JP3142167B2 - 炭素繊維強化炭素複合材用成形材料 - Google Patents
炭素繊維強化炭素複合材用成形材料Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強度及び耐熱性に優れ
た炭素繊維強化炭素複合材用成形材料に関する。
た炭素繊維強化炭素複合材用成形材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、炭素繊維強化炭素複合材料（Ｃ
ａｒｂｏｎ／Ｃａｒｂｏｎ複合材、以下Ｃ／Ｃ材とい
う。）は、ＰＡＮ系、ピッチ系、レーヨン系などの炭素
繊維織布、フェルト、トウにマトリックス樹脂としてフ
ェノール樹脂、フラン樹脂などの熱硬化性樹脂、又はタ
ールピッチなどの熱可塑性樹脂を含浸、加熱成形したも
のを不活性ガス雰囲気において、５００℃以上で炭化、
緻密化処理を施すことにより得られる。このようにして
得られたＣ／Ｃ材は、軽量であり、強度及び耐熱性など
に優れた素材として航空宇宙産業や、原子力産業などの
分野で注目されている。
ａｒｂｏｎ／Ｃａｒｂｏｎ複合材、以下Ｃ／Ｃ材とい
う。）は、ＰＡＮ系、ピッチ系、レーヨン系などの炭素
繊維織布、フェルト、トウにマトリックス樹脂としてフ
ェノール樹脂、フラン樹脂などの熱硬化性樹脂、又はタ
ールピッチなどの熱可塑性樹脂を含浸、加熱成形したも
のを不活性ガス雰囲気において、５００℃以上で炭化、
緻密化処理を施すことにより得られる。このようにして
得られたＣ／Ｃ材は、軽量であり、強度及び耐熱性など
に優れた素材として航空宇宙産業や、原子力産業などの
分野で注目されている。
【０００３】Ｃ／Ｃ材を製造する方法としては、例えば
特開平１−１２６２６８号公報、特開平１−１６７２８
０号公報に開示されているように、マトリックス樹脂に
無機フィラーを添加することにより、炭素化収率を向上
させたり、剪断強度を向上させる方法が知られている
が、マトリックス樹脂と炭素繊維との接着性については
特に言及されていない。また文献「“Ｐｒｏｃｅｅｄｉ
ｎｇｓ ｏｆ ４ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃ
ａｒｂｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ”６６５（１９８
６） 田辺靖博学位論文（東京工業大学）１３２（１９
８８）」により表面処理を行っていない炭素繊維を使用
したＣ／Ｃ材の機械的特性が高いと報告している。
特開平１−１２６２６８号公報、特開平１−１６７２８
０号公報に開示されているように、マトリックス樹脂に
無機フィラーを添加することにより、炭素化収率を向上
させたり、剪断強度を向上させる方法が知られている
が、マトリックス樹脂と炭素繊維との接着性については
特に言及されていない。また文献「“Ｐｒｏｃｅｅｄｉ
ｎｇｓ ｏｆ ４ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃ
ａｒｂｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ”６６５（１９８
６） 田辺靖博学位論文（東京工業大学）１３２（１９
８８）」により表面処理を行っていない炭素繊維を使用
したＣ／Ｃ材の機械的特性が高いと報告している。
【０００４】また、Ｃ／Ｃ材における炭素マトリックス
と炭素繊維との接着性に関しては、特開平１−１４５３
７５号公報に過酸化水素により表面酸化処理する方法が
知られているが、炭素繊維の表面形態や、表面の酸素量
については、全く言及されていない。したがって、これ
らの方法では十分に満足し得る強度のレベルに至ってお
らず、より高い強度レベルのＣ／Ｃ材の出現が強く要望
されていた。
と炭素繊維との接着性に関しては、特開平１−１４５３
７５号公報に過酸化水素により表面酸化処理する方法が
知られているが、炭素繊維の表面形態や、表面の酸素量
については、全く言及されていない。したがって、これ
らの方法では十分に満足し得る強度のレベルに至ってお
らず、より高い強度レベルのＣ／Ｃ材の出現が強く要望
されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】Ｃ／Ｃ材を構成するマ
トリックス樹脂と炭素繊維の接着が不十分であると、Ｃ
／Ｃ材のプリフォームである炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲ
Ｐ）の加熱加圧成形時に、クラックや剥離が発生し、Ｃ
／Ｃ化における緻密化工程でも、その空隙を埋める事が
できず、機械特性の大幅な低下をもたらす。
トリックス樹脂と炭素繊維の接着が不十分であると、Ｃ
／Ｃ材のプリフォームである炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲ
Ｐ）の加熱加圧成形時に、クラックや剥離が発生し、Ｃ
／Ｃ化における緻密化工程でも、その空隙を埋める事が
できず、機械特性の大幅な低下をもたらす。
【０００６】マトリックス樹脂と炭素繊維の接着性が不
十分である原因としては、炭素繊維の表面性状にあると
推定され、適度に炭素繊維とマトリックス樹脂と反応し
易い、あるいは濡れ易い表面性状に改善することで接着
力を十分にすることが出来ると考えた。本改善により、
炭素繊維表面に存在する官能基がマトリックス樹脂と反
応し、化学結合を形成することにより、ＣＦＲＰ成形時
にクラック、剥離の発生を抑止することができ、製造工
程において十分に緻密化されるため得られるＣ／Ｃ材の
機械的特性を向上することができる。
十分である原因としては、炭素繊維の表面性状にあると
推定され、適度に炭素繊維とマトリックス樹脂と反応し
易い、あるいは濡れ易い表面性状に改善することで接着
力を十分にすることが出来ると考えた。本改善により、
炭素繊維表面に存在する官能基がマトリックス樹脂と反
応し、化学結合を形成することにより、ＣＦＲＰ成形時
にクラック、剥離の発生を抑止することができ、製造工
程において十分に緻密化されるため得られるＣ／Ｃ材の
機械的特性を向上することができる。
【０００７】そこで、本発明者らは、マトリックス樹脂
と炭素繊維の接着性について、種々研究を重ねた結果、
特定の表面形態と表面処理がなされた炭素繊維を用いる
ことにより、Ｃ／Ｃ材の機械特性が向上することを見い
だし本発明に到達した。
と炭素繊維の接着性について、種々研究を重ねた結果、
特定の表面形態と表面処理がなされた炭素繊維を用いる
ことにより、Ｃ／Ｃ材の機械特性が向上することを見い
だし本発明に到達した。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、粗面化度２．０〜３．０の範囲で引張弾性率４０
ｔｏｎｆ／ｍｍ2 以上の炭素繊維を気相又は液相酸化し
てＸ線光電子分光法による表面酸素量をＯIs／ＣIS＝
０．２０〜０．４０とした炭素繊維集合体に、マトリッ
クス樹脂として炭素化収率が４０％以上であるところの
フェノール樹脂、フラン樹脂、コプナ樹脂、ピッチから
選ばれる少なくとも一種の樹脂を含浸、塗布した炭素繊
維強化炭素複合材用成形材料にある。
ろは、粗面化度２．０〜３．０の範囲で引張弾性率４０
ｔｏｎｆ／ｍｍ2 以上の炭素繊維を気相又は液相酸化し
てＸ線光電子分光法による表面酸素量をＯIs／ＣIS＝
０．２０〜０．４０とした炭素繊維集合体に、マトリッ
クス樹脂として炭素化収率が４０％以上であるところの
フェノール樹脂、フラン樹脂、コプナ樹脂、ピッチから
選ばれる少なくとも一種の樹脂を含浸、塗布した炭素繊
維強化炭素複合材用成形材料にある。
【０００９】本発明で言う引張弾性率４０ｔｏｎｆ／ｍ
ｍ2 以上の炭素繊維とは、炭素繊維焼成時の処理温度を
Ｃ／Ｃ材を製造する際の黒鉛化処理温度以上にすること
により得られる炭素繊維であり、Ｃ／Ｃ材を製造する際
の黒鉛化処理において性能は変わらず、発生ガス量が小
さいことを特徴とする。その製造法は粗面化度２．０〜
３．０のプレカーサーを酸化性雰囲気下で２００〜４０
０℃に処理し耐炎化糸とし、さらに不活性ガス雰囲気下
２０００℃以上で処理することにより得られる。
ｍ2 以上の炭素繊維とは、炭素繊維焼成時の処理温度を
Ｃ／Ｃ材を製造する際の黒鉛化処理温度以上にすること
により得られる炭素繊維であり、Ｃ／Ｃ材を製造する際
の黒鉛化処理において性能は変わらず、発生ガス量が小
さいことを特徴とする。その製造法は粗面化度２．０〜
３．０のプレカーサーを酸化性雰囲気下で２００〜４０
０℃に処理し耐炎化糸とし、さらに不活性ガス雰囲気下
２０００℃以上で処理することにより得られる。
【００１０】本発明でいう、粗面化度とは、特開昭５９
−１３０３２０号公報に記述されている方法により測定
された値であり、走査型電子顕微鏡による繊維の観察時
に同時に測定される二次電子曲線を解析する手法であ
る。粗面化度が２．０未満では炭素繊維とマトリックス
樹脂との相互作用が不足し、満足な接着が得られず、ま
た３．０以上では接着が強すぎ熱応力によるクラックが
発生し機械的特性低下の原因となる。
−１３０３２０号公報に記述されている方法により測定
された値であり、走査型電子顕微鏡による繊維の観察時
に同時に測定される二次電子曲線を解析する手法であ
る。粗面化度が２．０未満では炭素繊維とマトリックス
樹脂との相互作用が不足し、満足な接着が得られず、ま
た３．０以上では接着が強すぎ熱応力によるクラックが
発生し機械的特性低下の原因となる。
【００１１】次に炭素繊維の表面酸素量の測定はＸ線光
電子分光法（Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：以下、ＸＰＳと言う。）
により公知の手法で行う。本実験においてはドイツ国Ｖ
Ｇ社製ＥＳＣＡ装置、ＥＳＣＡＬＡＢＭＫIIを用いてＭ
ｇＫα線をＸ源としたときのＣIS、ＯISのシグナル強度
からそれぞれのＡＳＦ値（Ａｔｏｍｉｃ Ｓｅｎｓｉｔ
ｉｖｉｔｙ Ｆａｃｔｏｒ）を用いてＯIS／ＣISを原子
数として算出した。
電子分光法（Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：以下、ＸＰＳと言う。）
により公知の手法で行う。本実験においてはドイツ国Ｖ
Ｇ社製ＥＳＣＡ装置、ＥＳＣＡＬＡＢＭＫIIを用いてＭ
ｇＫα線をＸ源としたときのＣIS、ＯISのシグナル強度
からそれぞれのＡＳＦ値（Ａｔｏｍｉｃ Ｓｅｎｓｉｔ
ｉｖｉｔｙ Ｆａｃｔｏｒ）を用いてＯIS／ＣISを原子
数として算出した。
【００１２】本発明で言う水抽出物係数は、炭素繊維１
〜５ｇを内径８〜１６ｃｍのビーカーに入れ、蒸留水を
炭素繊維の１１倍（重量比）投入してこれを槽内容積、
幅２９８ｍｍ×奥行１５５ｍｍ×深さ１５２ｍｍ、槽内
温度５０±５℃の超音波洗浄機（発振周波数４３ＫＨ
ｚ、高周波出力９０Ｗ）に入れて１０分洗浄し、ついで
上澄み液を回収して１ｃｍのセル長の石英製ＵＶセルに
入れ対照液に蒸留水を入れてＵＶ分光光度計により、１
８７〜４００ｎｍを走査し、２００ｎｍの吸光度（アプ
ソーバンス）を求め、この吸光度をここでは水抽出物係
数と呼ぶ。水抽出係数が２以上であると炭素繊維焼成時
の不活性タール分が炭素繊維とマトリックス樹脂の接着
性を阻害し、目的とする強度を得ることができない。
〜５ｇを内径８〜１６ｃｍのビーカーに入れ、蒸留水を
炭素繊維の１１倍（重量比）投入してこれを槽内容積、
幅２９８ｍｍ×奥行１５５ｍｍ×深さ１５２ｍｍ、槽内
温度５０±５℃の超音波洗浄機（発振周波数４３ＫＨ
ｚ、高周波出力９０Ｗ）に入れて１０分洗浄し、ついで
上澄み液を回収して１ｃｍのセル長の石英製ＵＶセルに
入れ対照液に蒸留水を入れてＵＶ分光光度計により、１
８７〜４００ｎｍを走査し、２００ｎｍの吸光度（アプ
ソーバンス）を求め、この吸光度をここでは水抽出物係
数と呼ぶ。水抽出係数が２以上であると炭素繊維焼成時
の不活性タール分が炭素繊維とマトリックス樹脂の接着
性を阻害し、目的とする強度を得ることができない。
【００１３】本発明に用いる炭素繊維は、ＰＡＮ系、ピ
ッチ系、レーヨン系のいずれのものも使用できる。使用
する炭素繊維は、粗面化度２．０〜３．０、ＸＰＳによ
るＯIS／ＣISの比が０．２０〜０．４０であることが必
要である。０．２０以下であるとマトリックス樹脂との
接着性が低下し、Ｃ／Ｃ材としたときクラックや剥離の
原因となり、機械的特性が低下する。また、０．４０以
上であると、炭素繊維の機械的特性が低下し、やはり、
好ましい物性をうることができない。酸化処理方法とし
ては気相でも液相でも良く、例えば、炭素繊維トウを、
りん酸水溶液中で約０．１〜０．５Ａの電流を流す方法
が用いられる。
ッチ系、レーヨン系のいずれのものも使用できる。使用
する炭素繊維は、粗面化度２．０〜３．０、ＸＰＳによ
るＯIS／ＣISの比が０．２０〜０．４０であることが必
要である。０．２０以下であるとマトリックス樹脂との
接着性が低下し、Ｃ／Ｃ材としたときクラックや剥離の
原因となり、機械的特性が低下する。また、０．４０以
上であると、炭素繊維の機械的特性が低下し、やはり、
好ましい物性をうることができない。酸化処理方法とし
ては気相でも液相でも良く、例えば、炭素繊維トウを、
りん酸水溶液中で約０．１〜０．５Ａの電流を流す方法
が用いられる。
【００１４】使用する炭素繊維の断面は、円形に近いほ
ど、強度発現上好ましい。また用いられる炭素繊維集合
体は織布、フェルト、トウのいずれの形態でもよい。
ど、強度発現上好ましい。また用いられる炭素繊維集合
体は織布、フェルト、トウのいずれの形態でもよい。
【００１５】該炭素繊維集合体のサイジング剤は、当業
界ではよく知られている事であるが、付着量は少ないほ
ど好ましく、その付着量が０．１重量％以下であり、よ
り好ましくは０．０５重量％以下である。サイジング剤
付着量は、ＪＩＳ Ｒ７６０１ ６８．２ 硫酸洗浄法
を用いて測定する。このためには、一般に付着処理され
ているサイジング剤を、その可溶性溶剤で洗浄して用い
ればよいが、炭素繊維集合体製造上必要であれば上記レ
ベルのサイジング剤を付着せしめてもよい。炭素繊維集
合体からの水抽出物係数を減少するには、予め、炭素繊
維集合体製造後ｐＨ４〜１２の水、もしくは水溶液で洗
浄する方法が有効である。
界ではよく知られている事であるが、付着量は少ないほ
ど好ましく、その付着量が０．１重量％以下であり、よ
り好ましくは０．０５重量％以下である。サイジング剤
付着量は、ＪＩＳ Ｒ７６０１ ６８．２ 硫酸洗浄法
を用いて測定する。このためには、一般に付着処理され
ているサイジング剤を、その可溶性溶剤で洗浄して用い
ればよいが、炭素繊維集合体製造上必要であれば上記レ
ベルのサイジング剤を付着せしめてもよい。炭素繊維集
合体からの水抽出物係数を減少するには、予め、炭素繊
維集合体製造後ｐＨ４〜１２の水、もしくは水溶液で洗
浄する方法が有効である。
【００１６】使用するマトリックス樹脂としては、フェ
ノール樹脂、フラン樹脂、コプナ樹脂、ピッチである。
これらの樹脂は、二種以上を混合して用いても良い。特
に、レゾールタイプフェノール樹脂が作業性、価格の点
で好ましい。マトリックス樹脂の炭素繊維集合体への付
着量は３０％〜４０％が好ましく、炭素繊維集合体に樹
脂を含浸または、塗布するものであり、その方法として
は溶剤に溶かしたフェノール樹脂を含浸する方法やホッ
トメルトフィルムを上下より挟み熱ロールにより圧着含
浸することにより得られる。
ノール樹脂、フラン樹脂、コプナ樹脂、ピッチである。
これらの樹脂は、二種以上を混合して用いても良い。特
に、レゾールタイプフェノール樹脂が作業性、価格の点
で好ましい。マトリックス樹脂の炭素繊維集合体への付
着量は３０％〜４０％が好ましく、炭素繊維集合体に樹
脂を含浸または、塗布するものであり、その方法として
は溶剤に溶かしたフェノール樹脂を含浸する方法やホッ
トメルトフィルムを上下より挟み熱ロールにより圧着含
浸することにより得られる。
【００１７】次に、本発明の炭素繊維強化炭素複合材用
成形材料からＣ／Ｃ材とする方法について説明する。樹
脂を含浸した成形材料を０°／９０°方向、又は、疑似
等方に積層し、オートクレーブにて、圧力７ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 ・Ｇ、温度１７０℃、９０分の条件で硬化し、さら
に１６０℃×２４時間＋１７０℃×２４時間のアフター
キュアーを行い、Ｃ／Ｃ材のプリフォームとする。
成形材料からＣ／Ｃ材とする方法について説明する。樹
脂を含浸した成形材料を０°／９０°方向、又は、疑似
等方に積層し、オートクレーブにて、圧力７ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 ・Ｇ、温度１７０℃、９０分の条件で硬化し、さら
に１６０℃×２４時間＋１７０℃×２４時間のアフター
キュアーを行い、Ｃ／Ｃ材のプリフォームとする。
【００１８】ついで、前記の成形体を非酸化性雰囲気中
で、７００℃以上の温度で焼成して、マトリックス成分
を完全に炭化して炭素繊維強化炭素複合材料とする。非
酸化性雰囲気としては、窒素、ヘリウム、アルゴン等の
不活性ガスにて雰囲気を置換するか、あるいはコースク
粉、黒鉛粉等のカーボン粉中に包埋して、酸素を遮断し
た状態が例として上げられる。
で、７００℃以上の温度で焼成して、マトリックス成分
を完全に炭化して炭素繊維強化炭素複合材料とする。非
酸化性雰囲気としては、窒素、ヘリウム、アルゴン等の
不活性ガスにて雰囲気を置換するか、あるいはコースク
粉、黒鉛粉等のカーボン粉中に包埋して、酸素を遮断し
た状態が例として上げられる。
【００１９】上記の方法で得られた炭素複合材料は、通
常、密度及び強度が低いので炭化性バインダーを含浸、
炭化処理を複数回繰り返すか、ＣＶＤ法により素材組織
中にカーボンを沈着させること等によって、緻密化、高
強度化をはかる必要がある。また、必要に応じて２００
０℃以上で黒鉛化処理を行う。
常、密度及び強度が低いので炭化性バインダーを含浸、
炭化処理を複数回繰り返すか、ＣＶＤ法により素材組織
中にカーボンを沈着させること等によって、緻密化、高
強度化をはかる必要がある。また、必要に応じて２００
０℃以上で黒鉛化処理を行う。
【００２０】
【作用】上記の本発明の製造方法によれば、選定された
炭素繊維に特定された表面処理を行うことにより、繊維
とマトリックスとの親和性が完成され、両者の接着状態
が著しく向上する。この結果、接着状態の不完全に起因
するＣＦＲＰの加熱加圧成形時における繊維の剥離、マ
トリックス部のクラックの生成を効果的に防止すること
が可能となる。更に、繊維とマトリックスとの接着状態
の改善に伴い、繊維による複合強化作用が効果的に発揮
されるので、機械的強度が大幅に向上する。
炭素繊維に特定された表面処理を行うことにより、繊維
とマトリックスとの親和性が完成され、両者の接着状態
が著しく向上する。この結果、接着状態の不完全に起因
するＣＦＲＰの加熱加圧成形時における繊維の剥離、マ
トリックス部のクラックの生成を効果的に防止すること
が可能となる。更に、繊維とマトリックスとの接着状態
の改善に伴い、繊維による複合強化作用が効果的に発揮
されるので、機械的強度が大幅に向上する。
【００２１】次に実施例を掲げて本発明を具体的に説明
する。
する。
（実施例１）アクリロニトリル系重合体より公知の紡糸
方法に従って製造されたプレカーサーを、２０００〜３
０００℃で焼成し、円形の断面形状で引張強度５００ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 、弾性率４０ｔｏｎｆ／ｍｍ2 の炭素繊維
集合体を得た。次に５重量％りん酸水溶液中で０．８Ａ
の電流にて３分処理し、表面酸素量ＯIS／ＣIS＝０．２
５、粗面化度２．５、水抽出物係数０．５の炭素繊維集
合体を得た。ついで該炭素繊維集合体にレゾールタイプ
フェノール樹脂（プライオーフェン５９００、大日本
インキ（株）製）をホットメルト法により含浸させ、樹
脂含有率３６重量％のＣ／Ｃ材用成形材料を得た。上記
成形材料を疑似等方に１６枚積層し、加熱温度１６０
℃、圧力７ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇで加熱、加圧成形を行
い、プレート状ＣＦＲＰを得た。更に、成形体は、電気
オーブンに入れ、２００℃までの温度で硬化を完結させ
る。
方法に従って製造されたプレカーサーを、２０００〜３
０００℃で焼成し、円形の断面形状で引張強度５００ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 、弾性率４０ｔｏｎｆ／ｍｍ2 の炭素繊維
集合体を得た。次に５重量％りん酸水溶液中で０．８Ａ
の電流にて３分処理し、表面酸素量ＯIS／ＣIS＝０．２
５、粗面化度２．５、水抽出物係数０．５の炭素繊維集
合体を得た。ついで該炭素繊維集合体にレゾールタイプ
フェノール樹脂（プライオーフェン５９００、大日本
インキ（株）製）をホットメルト法により含浸させ、樹
脂含有率３６重量％のＣ／Ｃ材用成形材料を得た。上記
成形材料を疑似等方に１６枚積層し、加熱温度１６０
℃、圧力７ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇで加熱、加圧成形を行
い、プレート状ＣＦＲＰを得た。更に、成形体は、電気
オーブンに入れ、２００℃までの温度で硬化を完結させ
る。
【００２２】ついで、得られたＣＦＲＰを１０００℃ま
で不活性雰囲気中で加熱し焼成する。次に、焼成体をオ
ートクレーブに入れ、１０Ｔｏｒｒ以下まで真空処理
後、フラン樹脂を投入する。引き続き５ｋｇｆ／ｃｍ2
・Ｇの圧力を加え、焼成体に樹脂を含浸させる。更に上
記と同様の焼成処理する。この操作を３回反復し、更に
２０００℃以上の高温処理を行った。上記までの製造プ
ロセスによって、縦横１５０ｍｍ、厚さ２ｍｍ、炭素繊
維含有率６０体積％の炭素繊維強化炭素複合材を得た。
当該複合材の特性を表１に示す。
で不活性雰囲気中で加熱し焼成する。次に、焼成体をオ
ートクレーブに入れ、１０Ｔｏｒｒ以下まで真空処理
後、フラン樹脂を投入する。引き続き５ｋｇｆ／ｃｍ2
・Ｇの圧力を加え、焼成体に樹脂を含浸させる。更に上
記と同様の焼成処理する。この操作を３回反復し、更に
２０００℃以上の高温処理を行った。上記までの製造プ
ロセスによって、縦横１５０ｍｍ、厚さ２ｍｍ、炭素繊
維含有率６０体積％の炭素繊維強化炭素複合材を得た。
当該複合材の特性を表１に示す。
【００２３】（実施例２〜５）（比較例１〜５） 表１のごとく実施例の炭素繊維集合体の弾性率、粗面化
度、表面酸素量、水抽出物係数、サイジング剤量を変更
した以外は、実施例１と同様の工程にてＣ／Ｃ材を得
た。機械物性を合わせて表１に示す。
度、表面酸素量、水抽出物係数、サイジング剤量を変更
した以外は、実施例１と同様の工程にてＣ／Ｃ材を得
た。機械物性を合わせて表１に示す。
【００２４】（比較例６）引張強度５００ｋｇｆ／ｍｍ
2 、弾性率４０ｔｏｎｆ／ｍｍ2 、粗面化度２．５の炭
素繊維集合体を特開平１−１４５３７５公報記載の実施
例に従い、９０℃に加熱して、過酸化水素水溶液（３２
重量％）中に１時間浸漬し、表面処理を行った。この時
表面酸素量はＯIS／ＣIS＝０．１７であり、水抽出物係
数は０．４であった。この炭素繊維集合体を用い実施例
１と同様の工程に従い、Ｃ／Ｃ材を得た。機械特性を表
１に示す。
2 、弾性率４０ｔｏｎｆ／ｍｍ2 、粗面化度２．５の炭
素繊維集合体を特開平１−１４５３７５公報記載の実施
例に従い、９０℃に加熱して、過酸化水素水溶液（３２
重量％）中に１時間浸漬し、表面処理を行った。この時
表面酸素量はＯIS／ＣIS＝０．１７であり、水抽出物係
数は０．４であった。この炭素繊維集合体を用い実施例
１と同様の工程に従い、Ｃ／Ｃ材を得た。機械特性を表
１に示す。
【００２５】（実施例６）実施例１においてフラン樹脂
の代わりにフェノール樹脂を用いる他は同様に処理し、
Ｃ／Ｃ材を得た。結果を表１に示した。プリプレグの取
扱い性は、フェノール樹脂の方がライフが長く、取扱い
性に勝っていた。
の代わりにフェノール樹脂を用いる他は同様に処理し、
Ｃ／Ｃ材を得た。結果を表１に示した。プリプレグの取
扱い性は、フェノール樹脂の方がライフが長く、取扱い
性に勝っていた。
【００２６】（実施例７）特開昭６２−２３０８４３号
の実施例に従ってフェナントレン４４．６部、ｐ−キシ
レングリコール５１．８部、ｐ−トルエンスルホン酸６
部を予め混合し、次いでフェノール２３．５部を投入
し、縮合させた。次いで、この樹脂４５．０部にビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート８２８、油化シ
ェルエポキシ社製）１８．９部を混合して、コプナ樹脂
を得た。実施例１においてフェノール樹脂の代わりに上
記のコプナ樹脂を用いる他は同様に処理し、Ｃ／Ｃ材を
得た。結果を表１に示した。プリプレグの取扱い性は、
フェノール樹脂の方がタックがあり、取扱い性に勝って
いた。
の実施例に従ってフェナントレン４４．６部、ｐ−キシ
レングリコール５１．８部、ｐ−トルエンスルホン酸６
部を予め混合し、次いでフェノール２３．５部を投入
し、縮合させた。次いで、この樹脂４５．０部にビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート８２８、油化シ
ェルエポキシ社製）１８．９部を混合して、コプナ樹脂
を得た。実施例１においてフェノール樹脂の代わりに上
記のコプナ樹脂を用いる他は同様に処理し、Ｃ／Ｃ材を
得た。結果を表１に示した。プリプレグの取扱い性は、
フェノール樹脂の方がタックがあり、取扱い性に勝って
いた。
【００２７】
【表１】
フロントページの続き (72)発明者 多田 尚 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60 号 三菱レイヨン株式会社 商品開発研 究所内 (72)発明者 山本 元弘 静岡県駿東郡小山町須走394番１号 東 海カーボン株式会社 富士研究所内 (72)発明者 黒柳 聡浩 静岡県駿東郡小山町須走394番１号 東 海カーボン株式会社 富士研究所内 (72)発明者 森田 聡 静岡県駿東郡小山町須走394番１号 東 海カーボン株式会社 富士研究所内 (72)発明者 田口 元康 愛知県名古屋市港区大江町10番 三菱重 工業株式会社 名古屋航空宇宙システム 製作所内 (72)発明者 山本 政之 愛知県名古屋市港区大江町10番 三菱重 工業株式会社 名古屋航空宇宙システム 製作所内 (72)発明者 武田 文人 愛知県名古屋市港区大江町10番 三菱重 工業株式会社 名古屋航空宇宙システム 製作所内 (56)参考文献 特開 平４−175266（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−111963（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−111194（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/83 C04B 35/80
Claims (3)
- 【請求項１】 粗面化度２．０〜３．０の範囲で引張弾
性率４０ｔｏｎｆ／ｍｍ2 以上の炭素繊維を気相又は液
相酸化してＸ線光電子分光法による表面酸素量をＯIs／
ＣIS＝０．２０〜０．４０とした炭素繊維集合体に、マ
トリックス樹脂として炭素化収率が４０％以上であると
ころのフェノール樹脂、フラン樹脂、コプナ樹脂、ピッ
チから選ばれる少なくとも一種の樹脂を含浸、塗布した
炭素繊維強化炭素複合材用成形材料。 - 【請求項２】 炭素繊維集合体の水抽出係数が２以下で
あり、サイジング剤付着量が０．１重量％以下である請
求項１の炭素繊維強化炭素複合材用成形材料。 - 【請求項３】 マトリックス樹脂としてレゾールタイプ
フェノール樹脂を用いる請求項１の炭素繊維強化炭素複
合材用成形材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04089765A JP3142167B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 炭素繊維強化炭素複合材用成形材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04089765A JP3142167B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 炭素繊維強化炭素複合材用成形材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05254936A JPH05254936A (ja) | 1993-10-05 |
| JP3142167B2 true JP3142167B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=13979802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04089765A Expired - Lifetime JP3142167B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 炭素繊維強化炭素複合材用成形材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3142167B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9816794D0 (en) | 1998-07-31 | 1998-09-30 | Cytec Tech Corp | Resin transfer moulding |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP04089765A patent/JP3142167B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05254936A (ja) | 1993-10-05 |
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