JPH01198343A - 筒状炭素・炭素複合材料の製造方法 - Google Patents
筒状炭素・炭素複合材料の製造方法Info
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- JPH01198343A JPH01198343A JP63023576A JP2357688A JPH01198343A JP H01198343 A JPH01198343 A JP H01198343A JP 63023576 A JP63023576 A JP 63023576A JP 2357688 A JP2357688 A JP 2357688A JP H01198343 A JPH01198343 A JP H01198343A
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Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、筒状の、一般にカーホン・カーボンコンポ
ジッｌへあるいはＣ／Ｃコンポジットと呼ばれる炭素・
炭素複合材料を製造する方法に関する。
ジッｌへあるいはＣ／Ｃコンポジットと呼ばれる炭素・
炭素複合材料を製造する方法に関する。
（従来の技術）
筒状の炭素・炭素複合ｉｔ、ｆｌ料を製造する方法とし
ては、たとえば特開昭５７−３４０８５号公報に記載さ
れているように、マンドレルの周りに炭素繊維と炭素化
可能物質との複合層を直接形成した後、マンドレルを抜
き取って複合層のみ焼成する方法や、焼成した後にマン
ドレルを抜き取り、あるいは切削して除去する方法等が
知られている。
ては、たとえば特開昭５７−３４０８５号公報に記載さ
れているように、マンドレルの周りに炭素繊維と炭素化
可能物質との複合層を直接形成した後、マンドレルを抜
き取って複合層のみ焼成する方法や、焼成した後にマン
ドレルを抜き取り、あるいは切削して除去する方法等が
知られている。
しかしながら、前者の方法は、焼成時に複合層が収縮す
ることによる内部応力の発生に伴う変形が大きいという
問題かある。また、後者の方法は、マンドレルのまま焼
成するので変形は抑制し得るものの、マンドレルと複合
層との熱膨張差によって、特にマンドレルと接する部分
で炭素繊維が切れたり、抜き取りによる場合、その操作
が困難であったり、切削により除去する場合はマンドレ
ルの再使用ができないといった問題がある。マンドレル
を再使用できないということは、製造コストが高くなる
ということでもある。
ることによる内部応力の発生に伴う変形が大きいという
問題かある。また、後者の方法は、マンドレルのまま焼
成するので変形は抑制し得るものの、マンドレルと複合
層との熱膨張差によって、特にマンドレルと接する部分
で炭素繊維が切れたり、抜き取りによる場合、その操作
が困難であったり、切削により除去する場合はマンドレ
ルの再使用ができないといった問題がある。マンドレル
を再使用できないということは、製造コストが高くなる
ということでもある。
（発明が解決しようとする課題）
この発明の目的は、従来の方法の上述した問題を解決し
、炭素繊維が切れるのを防止することができるばかりか
、マンドレルの抜き取りが容易で、もらろん再使用でき
る炭素・炭素複合材料の製造方法を提供するにおる。
、炭素繊維が切れるのを防止することができるばかりか
、マンドレルの抜き取りが容易で、もらろん再使用でき
る炭素・炭素複合材料の製造方法を提供するにおる。
（課題を解決づ−るための手段）
上述した目的を達成するために、この発明においては、
マンドレルの周りに、不活性雰囲気中にて６００〜３０
００℃で焼成したときの残炭率が５０％でおる物質から
なる下地層を形成する工程と、その下地層の上に、炭素
繊維と炭素化可能物質との複合層を形成する工程と、上
記下地層および上記複合層を、上記マンドレルごと不活
性雰囲気中にて６００〜３０００ ℃で焼成する工程と
、焼成体からマンドレルを抜き取る工程と、を含む筒状
炭素・炭素複合材料の製造方法が提供される。
マンドレルの周りに、不活性雰囲気中にて６００〜３０
００℃で焼成したときの残炭率が５０％でおる物質から
なる下地層を形成する工程と、その下地層の上に、炭素
繊維と炭素化可能物質との複合層を形成する工程と、上
記下地層および上記複合層を、上記マンドレルごと不活
性雰囲気中にて６００〜３０００ ℃で焼成する工程と
、焼成体からマンドレルを抜き取る工程と、を含む筒状
炭素・炭素複合材料の製造方法が提供される。
この発明の詳細な説明するに、この発明においては、マ
ンドレルの周りに炭素・炭素複合材料を形成する。マン
ドレルは、金属、黒鉛、セラミックス等からなり、横断
面形状は、通常、円形であるが、楕円状や多角形状等で
必ってもよい。
ンドレルの周りに炭素・炭素複合材料を形成する。マン
ドレルは、金属、黒鉛、セラミックス等からなり、横断
面形状は、通常、円形であるが、楕円状や多角形状等で
必ってもよい。
さて、この発明においては、まず、上）ボしたマンドレ
ルの周りに、不活性雰囲気中にて６００〜３０００°Ｃ
で焼成したときの残炭率が５０％以下、好ましくは３０
％以下である物質からなる下地層を形成する。この下地
層は、後述する焼成時に炭化されて残炭率が５０％以下
の範囲で残存するか、その全部が熱分解して飛散する。
ルの周りに、不活性雰囲気中にて６００〜３０００°Ｃ
で焼成したときの残炭率が５０％以下、好ましくは３０
％以下である物質からなる下地層を形成する。この下地
層は、後述する焼成時に炭化されて残炭率が５０％以下
の範囲で残存するか、その全部が熱分解して飛散する。
しかして、下地層は、マンドレルと複合層との熱膨張差
によって、特にマンドレルと接する部分で炭素繊維が切
れるのを抑制する作用をもつ。また、焼成後にあけるマ
ンドレルの抜き取りを容易にするとともに、マンドレル
の再使用を可能にするように作用する。
によって、特にマンドレルと接する部分で炭素繊維が切
れるのを抑制する作用をもつ。また、焼成後にあけるマ
ンドレルの抜き取りを容易にするとともに、マンドレル
の再使用を可能にするように作用する。
ここで、残炭率は、焼成後の下地層の重量を焼成前の下
地層の重量で除した値の百分率として定義されるもので
ある。
地層の重量で除した値の百分率として定義されるもので
ある。
下地層を形成する、残炭率が５０％以下、好ましくは３
０％以下で必る物質は、具体的には、パルプや、塩化ビ
ニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の
合成樹脂であり、そのような物質をマンドレルに塗イ「
シたり、紙やフィルム等の形態のものをマンドレルに巻
き付けることによって下地層を形成する。
０％以下で必る物質は、具体的には、パルプや、塩化ビ
ニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の
合成樹脂であり、そのような物質をマンドレルに塗イ「
シたり、紙やフィルム等の形態のものをマンドレルに巻
き付けることによって下地層を形成する。
下地層の厚みは、必まり薄いと上述した作用を得られな
い場合があり、一方、極端に厚いと、焼成後におけるマ
ンドレルと炭素・炭素複合材料との空隙が大きくなりず
ぎて炭素・炭素複合材料の変形が起こるようになるので
、０．２〜５ｔｕ＋程度であるのが好ましい。より好ま
しい下地層の厚みは、０．３〜１ｍｍである。一般に、
得ようとする炭素・炭素複合材料の長さが長くなるほど
厚くする。
い場合があり、一方、極端に厚いと、焼成後におけるマ
ンドレルと炭素・炭素複合材料との空隙が大きくなりず
ぎて炭素・炭素複合材料の変形が起こるようになるので
、０．２〜５ｔｕ＋程度であるのが好ましい。より好ま
しい下地層の厚みは、０．３〜１ｍｍである。一般に、
得ようとする炭素・炭素複合材料の長さが長くなるほど
厚くする。
この発明においては、次に、上述した下地層の上に、炭
素繊維と炭素化可能物質との複合層を形成する。この複
合層は、焼成によって炭素・炭素複合材料になる層であ
る。
素繊維と炭素化可能物質との複合層を形成する。この複
合層は、焼成によって炭素・炭素複合材料になる層であ
る。
炭素繊維は、連続繊維の形態であっても、織物やマット
、′フェル１〜等の布帛形態であってもよい。
、′フェル１〜等の布帛形態であってもよい。
炭素化可能物質は、フェノール樹脂やフラン樹脂等の熱
硬化性樹脂であるのが好ましいか、石油重質油や、ピッ
チ、アントラセン等を使用することもできる。
硬化性樹脂であるのが好ましいか、石油重質油や、ピッ
チ、アントラセン等を使用することもできる。
複合層の形成は、一般に、炭素繊維に上述した炭素化可
能物質を含浸した、いわゆるプリプレグを、マンドレル
に巻き付けることによって形成する。このとき、複合材
料において通常採られているように、要求特性に応じて
炭素繊維の方向を決める。なお、炭素化可能物質は、巻
回後、通常ｔま硬化ないし固化しておく。
能物質を含浸した、いわゆるプリプレグを、マンドレル
に巻き付けることによって形成する。このとき、複合材
料において通常採られているように、要求特性に応じて
炭素繊維の方向を決める。なお、炭素化可能物質は、巻
回後、通常ｔま硬化ないし固化しておく。
この発明においては、次に、上記下地層と複合層とを、
マンドレルごと、不活性雰囲気中にて６００〜３０００
℃で焼成する。これにより、下地層が炭化され、ある
いは熱分解して飛散する。同時に、炭素化可能物質が炭
素化され、複合層が炭素・炭素複合材料となる。複合層
が炭素・炭素複合材料となった後、マンドレルを恢き取
ると、筒状の炭素・炭素複合材料が得られる。
マンドレルごと、不活性雰囲気中にて６００〜３０００
℃で焼成する。これにより、下地層が炭化され、ある
いは熱分解して飛散する。同時に、炭素化可能物質が炭
素化され、複合層が炭素・炭素複合材料となる。複合層
が炭素・炭素複合材料となった後、マンドレルを恢き取
ると、筒状の炭素・炭素複合材料が得られる。
（実施例）
実施例１
外径４Ｑｍｍ、長さ３００ｍｍの棒状黒鉛からなるマン
ドレルの周りに、０．０８５ｍｍ厚の紙（残炭率：２８
％）を厚みが０．３５ｍｍになるように巻き付け、下地
層を形成した。
ドレルの周りに、０．０８５ｍｍ厚の紙（残炭率：２８
％）を厚みが０．３５ｍｍになるように巻き付け、下地
層を形成した。
次に、上記下地層の上に、東し株式会社製炭素繊維″１
ヘレカ″の平織物Ｃ０６３４，３（厚み：０゜２７ｍｍ
、目イ」：２００Ω／ｍ２）にメタノールで希釈したフ
ェノール樹脂を含浸してなるプリプレグを、経糸がマン
ドレルの長さ方向になるように、かつ厚みが２０ｍｍに
なるように巻き付け、ざらに２００°Ｃで１２０分間加
熱してフェノール樹脂を硬化させ、複合層を形成した。
ヘレカ″の平織物Ｃ０６３４，３（厚み：０゜２７ｍｍ
、目イ」：２００Ω／ｍ２）にメタノールで希釈したフ
ェノール樹脂を含浸してなるプリプレグを、経糸がマン
ドレルの長さ方向になるように、かつ厚みが２０ｍｍに
なるように巻き付け、ざらに２００°Ｃで１２０分間加
熱してフェノール樹脂を硬化させ、複合層を形成した。
次に、下地層と複合層とをマンドレルごと雰囲気炉に入
れ、窒素雰囲気中にて１００℃／時の速度で１０００℃
まで昇温し、その温度に６０分間保持して焼成した。
れ、窒素雰囲気中にて１００℃／時の速度で１０００℃
まで昇温し、その温度に６０分間保持して焼成した。
次に、焼成体から、マンドレルを手で押して恢き取り、
筒状の炭素・炭素複合材料を得た。抜き取りは極めて容
易でめった。また、炭素繊維の切断や、変形は認められ
なかった。
筒状の炭素・炭素複合材料を得た。抜き取りは極めて容
易でめった。また、炭素繊維の切断や、変形は認められ
なかった。
実施例２
外径１５ｍｍ、長さ１５００ｍｍの鉄製マンドレルの周
りに、実施例１で使用した紙を厚みが０．３ｍｍになる
まで巻き付け、下地層を形成した。
りに、実施例１で使用した紙を厚みが０．３ｍｍになる
まで巻き付け、下地層を形成した。
次に、上記下地層の上に、東し株式会社製炭素繊維゛ト
レカ”Ｔ３００（単繊維径ニアμｍ、単繊維数： ３０
００本）にメタノールで希釈したフェノール樹脂を含浸
しながら、炭素繊維の方向が±３０’になるように、か
つ厚みが２３ｍｍになるようにヘリカル巻し、ざらに２
００ ℃で１２０分間加熱してフェノール樹脂を硬化さ
せ、複合層を形成した。
レカ”Ｔ３００（単繊維径ニアμｍ、単繊維数： ３０
００本）にメタノールで希釈したフェノール樹脂を含浸
しながら、炭素繊維の方向が±３０’になるように、か
つ厚みが２３ｍｍになるようにヘリカル巻し、ざらに２
００ ℃で１２０分間加熱してフェノール樹脂を硬化さ
せ、複合層を形成した。
次に、下地層と複合層とをマンドレルごと雰囲気炉に入
れ、窒素ガス中にて１００℃／時の速度で７００℃まで
昇温し、その温度に３０分間保持して焼成した。
れ、窒素ガス中にて１００℃／時の速度で７００℃まで
昇温し、その温度に３０分間保持して焼成した。
次に、焼成体から、マンドレルを手で押して汰き取り、
筒状の炭素・炭素複合材料を得た。抜き取りは極めて容
易であった。また、炭素繊維の切断や、変形は認められ
なかった。
筒状の炭素・炭素複合材料を得た。抜き取りは極めて容
易であった。また、炭素繊維の切断や、変形は認められ
なかった。
（比較例）
比較例１
外径４Ｑｍｍ、長さ３００ｍｍの鉄製マンドレルに、直
接、実施例１で使用したプリプレグを、経糸かマンドレ
ルの長さ方向になるように、かつ厚みが１Ｑｍｍになる
ように巻き付け、ざらに２００°Ｃで１２０分間７ＪＤ
然してフェノール樹脂を硬化させ、複合層を形成した。
接、実施例１で使用したプリプレグを、経糸かマンドレ
ルの長さ方向になるように、かつ厚みが１Ｑｍｍになる
ように巻き付け、ざらに２００°Ｃで１２０分間７ＪＤ
然してフェノール樹脂を硬化させ、複合層を形成した。
次に、複合層からマンドレルを抜き取り、複合層のみを
実施例１と同様に焼成し、筒状炭素・炭素複合材料を得
た。得られた炭素・炭素複合材料は、真円度かくすれて
あり、変形していた。
実施例１と同様に焼成し、筒状炭素・炭素複合材料を得
た。得られた炭素・炭素複合材料は、真円度かくすれて
あり、変形していた。
比較例２
外径４Ｑｍｍ、長さ３０Ｑｍｍの黒鉛製マンドレルに、
直接、実施例１て使用したプリプレグを、経糸かマンド
レルの長さ方向になるように、かつ厚みか２０ｍｍにな
るように巻き付（プ、さらに２００°Ｃで１２０分間加
熱してフェノール樹脂を硬化させ、複合層を形成した。
直接、実施例１て使用したプリプレグを、経糸かマンド
レルの長さ方向になるように、かつ厚みか２０ｍｍにな
るように巻き付（プ、さらに２００°Ｃで１２０分間加
熱してフェノール樹脂を硬化させ、複合層を形成した。
以下、実施例１と同様にして筒状炭素・炭素複合材料を
得た。得られた炭素・炭素複合材料には、マンドレルと
接していた部分で炭素繊維の切断か認められた。
得た。得られた炭素・炭素複合材料には、マンドレルと
接していた部分で炭素繊維の切断か認められた。
（発明の効果〉
この発明の方法は、あらかじめ、マンドレルの周りに、
不活性雰囲気中にて６００〜３０００ ℃て焼成したと
きの残炭率が５０％以下、好ましくは３０％以下でおる
物質からなる下地層を形成しておくので、実施例にも示
したように、マンドレルの抜き取りが極めて容易になる
ばかりか、マンドレルと複合層との熱膨脹差によって、
特にマンドレルと接する部分で炭素繊維が切れるのを防
止することかできるようになる。また、マンドレルを再
使用できるので製造］ストが安くなる。さらに、マンド
レルごと焼成するので、焼成時に複合層が収縮すること
による内部応力の発生に伴う変形も防止できるようにな
る。
不活性雰囲気中にて６００〜３０００ ℃て焼成したと
きの残炭率が５０％以下、好ましくは３０％以下でおる
物質からなる下地層を形成しておくので、実施例にも示
したように、マンドレルの抜き取りが極めて容易になる
ばかりか、マンドレルと複合層との熱膨脹差によって、
特にマンドレルと接する部分で炭素繊維が切れるのを防
止することかできるようになる。また、マンドレルを再
使用できるので製造］ストが安くなる。さらに、マンド
レルごと焼成するので、焼成時に複合層が収縮すること
による内部応力の発生に伴う変形も防止できるようにな
る。
この発明の方法は、上述した特長から、炭素・炭素複合
材料からなる、筒状の、航空・宇宙用部品や、各種のロ
ール、ダイス、じ−夕や、熱交換器用伝熱管、各種配管
用耐熱・耐蝕管、気液接触装置用充填材等を製造するよ
うな場合に大変好適である。
材料からなる、筒状の、航空・宇宙用部品や、各種のロ
ール、ダイス、じ−夕や、熱交換器用伝熱管、各種配管
用耐熱・耐蝕管、気液接触装置用充填材等を製造するよ
うな場合に大変好適である。
Claims (1)
- マンドレルの周りに、不活性雰囲気中にて６００〜３０
００℃で焼成したときの残炭率が５０％以下である物質
からなる下地層を形成する工程と、その下地層の上に、
炭素繊維と炭素化可能物質との複合層を形成する工程と
、前記下地層および前記複合層を、前記マンドレルごと
不活性雰囲気中にて６００〜３０００℃で焼成する工程
と、焼成体からマンドレルを抜き取る工程と、を含む筒
状炭素・炭素複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63023576A JPH01198343A (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | 筒状炭素・炭素複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63023576A JPH01198343A (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | 筒状炭素・炭素複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01198343A true JPH01198343A (ja) | 1989-08-09 |
Family
ID=12114376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63023576A Pending JPH01198343A (ja) | 1988-02-02 | 1988-02-02 | 筒状炭素・炭素複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01198343A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0288463A (ja) * | 1988-09-22 | 1990-03-28 | Nippon Steel Chem Co Ltd | 炭素複合材の製造方法 |
| US8597451B2 (en) | 2006-09-05 | 2013-12-03 | Wellstream International Limited | Method and assembly for the production of a homogenous composite pipe of unspecified length |
| JP2013256436A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-12-26 | General Electric Co <Ge> | セラミックマトリックス複合材料内の内部キャビティおよびそのためのマンドレルを作成する方法 |
| US10011043B2 (en) | 2012-04-27 | 2018-07-03 | General Electric Company | Method of producing an internal cavity in a ceramic matrix composite |
Citations (1)
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| JPS5035930A (ja) * | 1973-07-12 | 1975-04-04 |
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1988
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