JPH02167859A - Production of carbon fiber-reinforced carbon composite material - Google Patents

Production of carbon fiber-reinforced carbon composite material

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JPH02167859A
JPH02167859A JP63317373A JP31737388A JPH02167859A JP H02167859 A JPH02167859 A JP H02167859A JP 63317373 A JP63317373 A JP 63317373A JP 31737388 A JP31737388 A JP 31737388A JP H02167859 A JPH02167859 A JP H02167859A
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JP
Japan
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carbon fiber
carbon
organic polymer
composite material
matrix
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Application number
JP63317373A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Ono
英雄 小野
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Akechi Ceramics Co Ltd
Original Assignee
Akechi Ceramics Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02167859A publication Critical patent/JPH02167859A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a carbon-fiber reinforced carbon composite material, excellent in flexural strength and interlayer shearing strength by coating the surface of carbon fiber with an organic polymer, impregnating the coated carbon fiber with a thermosetting resin, forming the impregnated carbon fiber and carbonizing the polymer and resin. CONSTITUTION:The surface of reinforcing carbon fiber is precoated with an organic polymer and then impregnated with a thermosetting resin which is a matrix precursor. The impregnated carbon fiber is subsequently formed and the polymer and resin are carbonized to afford a carbon-fiber reinforced composite material effectively used as high-temperature furnace materials, disk brakes, electrodes, etc. In this case, an organic polymer capable of forming a thin film and solidifying on the surface of the carbon fiber after the coating without dissolving in impregnating with the thermosetting resin which is the matrix precursor and rapidly destroyed by fire in carbonization without leaving carbonized components is used as the organic polymer and, e.g. polyvinyl alcohol, gelatin or starch, is preferred.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法に関す
るものであり、さらに詳しくは炭素[維表面を有機ポリ
マーでコーティングすることによって得られる優れた抗
折強度9層間剪断強度を有する炭素繊維強化炭素複合材
料の製造方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) This invention relates to a method for producing a carbon fiber-reinforced carbon composite material, and more specifically relates to a method for producing a carbon fiber-reinforced carbon composite material. The present invention relates to a method for producing a carbon fiber-reinforced carbon composite material having a transverse strength and an interlaminar shear strength of 9.

(従来の技術) 高温炉材料、ディスクブレーキ、電極材料などに有効に
使用されている炭素繊維強化炭素複合材(以下%コンポ
と呼称)は1本来脆性材料たる炭素のみで構成されてい
るが、繊維及びマトリックスの2種の形態からなる炭素
材料であるため極めて高い強度と破壊抵抗性を有し、従
来の炭素材料にない新たな用途を展開しつつある。
(Prior art) Carbon fiber-reinforced carbon composite materials (hereinafter referred to as %compo), which are effectively used for high-temperature furnace materials, disc brakes, electrode materials, etc., are composed only of carbon, which is an inherently brittle material. Since it is a carbon material consisting of two types of fibers and a matrix, it has extremely high strength and fracture resistance, and is developing new uses not found in conventional carbon materials.

%コンボの製造方法については従来より様々の方法が開
発されているが、大別するとマトリックスカーボンの種
類によってフェノール樹脂やフラン樹脂などの熱硬化性
樹脂を炭素繊維(以下C0F、と称呼)へ含浸し、成形
、炭素化し得る方法。
Various methods have been developed for manufacturing %Combo, but they can be roughly divided into two types: impregnating carbon fiber (hereinafter referred to as C0F) with thermosetting resin such as phenol resin or furan resin, depending on the type of matrix carbon. method that can be molded, molded, and carbonized.

ピッチなどの熱可塑性樹脂を同様にC,F、に含浸し、
成形、炭素化、またはホットプレス法にて成形と炭素化
を同時に行なう法。さらにベンゼンやプロパンといった
炭化水素ガスを高温下でC0F、に接触させ熱分解炭素
を沈積させる方法(CVD法)の3通りである。
Similarly, impregnate C and F with thermoplastic resin such as pitch,
Molding, carbonization, or hot press method to simultaneously perform molding and carbonization. Furthermore, there are three methods (CVD method) in which hydrocarbon gas such as benzene or propane is brought into contact with COF at high temperature to deposit pyrolytic carbon.

これらの中で現在においては生産性、コストの点からも
っばら熱硬化性樹脂をマトリックス前駆体に用いたもの
が主流となっている。
Among these, from the viewpoint of productivity and cost, those using thermosetting resins as matrix precursors are currently mainstream.

しかし、%コンボのマトリックス前駆体に熱硬化性樹脂
を用いた場合、通常、熱硬化性樹脂の炭素化収率は50
〜60%であるために、炭素化後の%コンポはマトリッ
クス部の大きな体積収縮のため多くの空隙が生じている
。この時点での%コンポは強度面でまだ不充分であり、
ピッチや熱硬化性樹脂の再含浸−炭素化を数度繰り返し
高強度。
However, when a thermosetting resin is used as the matrix precursor of the % combo, the carbonization yield of the thermosetting resin is usually 50%.
~60%, the composite after carbonization has many voids due to the large volumetric shrinkage of the matrix part. At this point, the % component is still insufficient in terms of strength,
High strength achieved by repeating pitch and thermosetting resin re-impregnation and carbonization several times.

高密度化を計っている。We are planning to increase the density.

(発明が解決しようとする問題点) ところで熱硬化性樹脂をマトリックス前駆体として使用
する場合、その製造工程中、炭素繊維強化プラスチック
(C,F、R,P)の状態があるが、この時、C,F、
とプラスチックとの接着力が高ければC,F、R,Pの
強度は高くなる。このことはC,F、R,Pを製造する
際の重要なポイントである。そして市販されるC、F、
の中にも樹脂との接着性を向上させるような表面処理が
施されているのが種々ある。
(Problems to be Solved by the Invention) By the way, when a thermosetting resin is used as a matrix precursor, there is a state of carbon fiber reinforced plastic (C, F, R, P) during the manufacturing process. ,C,F,
The higher the adhesive strength between C, F, R, and P, the higher the strength of C, F, R, and P. This is an important point when manufacturing C, F, R, and P. And commercially available C, F,
Among them, there are various types that have been subjected to surface treatments to improve adhesion with resin.

一方%コンボの場合でもマトリックス炭素とc。On the other hand, even in the case of % combo, matrix carbon and c.

F、どの接着力が高ければ高強度の%コンボが得られる
と予想されるが、熱硬化性樹脂をマトリックス前駆体と
して用いる場合、炭素化時にマトリックス部の大きな体
積収縮が生じる。この際に熱硬化した樹脂とC,F、が
強固に接着していると。
F, which is expected to yield a high strength %combo if the adhesive strength is high, but when a thermosetting resin is used as a matrix precursor, a large volumetric shrinkage of the matrix part occurs during carbonization. At this time, the thermoset resin and C and F are firmly adhered.

収縮しようとするマトリックス部と収縮しまいとするC
、F、との間に応力が発生する。
The matrix part that is about to shrink and the C that is about to stop shrinking
, F, and stress is generated between them.

このためマトリックスは、ところどころで寸断され1%
コンボ組織内にボイドを残し、またC6F、はマトリッ
クス部収縮に起因する応力によって劣化、切断されたり
脆化したりする。
For this reason, the matrix is fragmented in places and 1%
It leaves voids in the combo structure, and the C6F deteriorates, breaks, or becomes brittle due to stress caused by shrinkage of the matrix.

またさらに固体であるマトリックス前駆体の熱硬化した
樹脂部は収縮により発生するボイドを細かく分散するよ
りむしろ応力の集中している1点を起点として大きなボ
イドを形成しやすく、特にC,F、に対し平行方向では
脆弱なマトリックスのみであるため、マトリックス部の
収縮は炭素繊維界面に沿って大きく剥離するようなボイ
ドを形成しやすい。
Furthermore, the thermoset resin part of the solid matrix precursor tends to form large voids starting from one point where stress is concentrated, rather than finely dispersing the voids generated by shrinkage, especially in C and F. On the other hand, in the parallel direction, since there is only a weak matrix, shrinkage of the matrix portion tends to form voids that cause large separation along the carbon fiber interface.

このようにして得られる%コンボは、大きなボイドがC
,F、層間に走りC,F、はマトリックス部収縮応力の
ため初期の強度から低下し、さらにマトリックス炭素が
C,F、に固着しているため、C,F、は本来の柔軟さ
を失い脆化してしまう。この結果%コンボに外部応力が
加えられた場合1組織中の大きなボイドが欠陥となり、
破壊の開始点となりやすく、脆性化したC、F、は脆弱
なマトリックスと同化し、外部応力を広く分散させるこ
とができず、破壊が直線的に進行してしまい高い強度が
出現しにくい、またC、F、の層間に発生した大きなボ
イドは当然%コンポの剪断強度を低下させてしまう。
The % combo obtained in this way is that the large void is C
,F, running between the layers, C,F, decreases from its initial strength due to shrinkage stress in the matrix, and furthermore, because the matrix carbon is fixed to C,F, C,F, loses its original flexibility. It becomes brittle. As a result, when external stress is applied to the %combo, a large void in one tissue becomes a defect.
The brittle C and F, which easily become the starting point of fracture, are assimilated into the brittle matrix, unable to widely disperse external stress, and the fracture progresses linearly, making it difficult to develop high strength. The large voids generated between the C and F layers naturally reduce the shear strength of the composite.

要するに熱硬化性樹脂をマトリックス前駆体とした%コ
ンポは、マトリックス樹脂とC,F、どの接着性が良い
場合、かならずしも高強度の%コンポが得られるのでは
なく、むしろ炭素化時のマトリックス部の大きな体積収
縮に起因する応力によって破壊の開始点となるような大
きなボイドが生成したり、C,F、強度が劣化したり脆
化するために%コンボの強度は低下してしまう。
In short, in a composite using a thermosetting resin as a matrix precursor, if the adhesion between the matrix resin and C or F is good, a high-strength composite will not necessarily be obtained. The strength of the % combo decreases because the stress caused by the large volumetric shrinkage creates large voids that serve as starting points for fracture, and the C, F, strength deteriorates and becomes brittle.

(問題点を解決するための手段) %コンポのマトリックス前駆体に熱硬化性樹脂を用いて
も、炭素化時におけるマトリックス部の収縮によってC
,F、が劣化することなく、かつ脆化することなく、外
部応力を1点集中させず広域に分散し高い強度を得るこ
とと、C,F、層間に大きなボイドを生成させず、眉間
剪断強度を向上させる方法について検討した結果、この
発明者らはマトリックス前駆体熱硬化樹脂とC,F、が
強固に接着していない場合、炭素化時のマトリックス部
の収縮応力はC,F、に及はず、従ってC0F、を劣化
、脆化させることがないことに着目しこの発明に至った
(Means for solving the problem) Even if a thermosetting resin is used as the matrix precursor of the composite, C
, F, without deterioration or embrittlement, and to obtain high strength by dispersing external stress over a wide area without concentrating it on one point. As a result of studying methods to improve the strength, the inventors found that if the matrix precursor thermosetting resin and C and F are not firmly bonded, the shrinkage stress of the matrix part during carbonization will be reduced to C and F. Therefore, this invention was developed based on the fact that C0F does not deteriorate or become brittle.

すなわちこの発明においては、C,F、とマトリックス
前駆体樹脂との接着性を抑制させる手段として、あらか
じめC,F、表面を炭素化収率の少ない(好ましくはな
い)有機ポリマーでコーティングしておくことで解決し
ようとするものである。
That is, in this invention, as a means of suppressing the adhesion between C, F and the matrix precursor resin, the surfaces of C, F, and the like are coated in advance with an organic polymer having a low (unpreferable) carbonization yield. This is what we are trying to solve.

つまりこの発明は、強化用炭素繊維の表面をあらかじめ
炭素化収率のない有機ポリマーでコーティングしておき
、次いでマトリックス前駆体である熱硬化性樹脂を含浸
し、後に成形、炭素化することで得られる炭素繊維強化
炭素複合材料の製造方法である。
In other words, in this invention, the surface of reinforcing carbon fibers is coated in advance with an organic polymer with no carbonization yield, then impregnated with a thermosetting resin as a matrix precursor, and then molded and carbonized. This is a method for manufacturing a carbon fiber reinforced carbon composite material.

この発明で使用できるC、F、はPAN (ポリアクリ
ロニトリル)系、ピッチ系、レーヨン系などあらゆる炭
素若しくは黒鉛繊維であり、チョツプドファイバー、長
繊維また織布、不織布のいずれの状態であってもよい。
C and F that can be used in this invention are any carbon or graphite fibers such as PAN (polyacrylonitrile), pitch, and rayon, and may be in the form of chopped fibers, long fibers, woven fabrics, or nonwoven fabrics. Good too.

これらのC,F、にまず有機ポリマーの溶液を含浸する
。含浸方法は、C,F、を有機ポリマー溶液に浸漬する
が、或いは噴霧状の有機ポリマーをC,F、に吹き着け
てもよいが、C,F、−本一本に薄く均一に有機ポリマ
ーをコーティングできる方法ならばいずれの方法でもよ
い。なおここでいう有機ポリマーとは、C,F、表面全
体に薄く均一にコーティングされており、後工程の熱硬
化性樹脂ワニスを含浸時にC,F、と樹脂とが直接接触
しないようにする役目をなしている。即ちマトリックス
前註体熱硬化性樹脂含浸後のC,F、断面は図面第1図
に示す如く、炭素繊維(C,F、)1表面のまわりにま
ず薄い有機ポリマー層2があり、さらにそのまわりにマ
トリックス前駆体である熱硬化性樹脂3がとりかこむ形
になっている。
These C and F are first impregnated with an organic polymer solution. The impregnation method involves immersing C, F in an organic polymer solution, or spraying a spray of organic polymer onto C, F. Any method that can coat the surface may be used. The organic polymer referred to here refers to the C, F, which is coated thinly and uniformly over the entire surface, and serves to prevent direct contact between the C, F and the resin during impregnation with thermosetting resin varnish in the subsequent process. is doing. That is, the cross section of C, F after impregnating the matrix precursor with thermosetting resin is as shown in Figure 1 of the drawing, where there is first a thin organic polymer layer 2 around the surface of the carbon fiber (C, F) 1, and then It is surrounded by a thermosetting resin 3 which is a matrix precursor.

ただし、この処理において有機ポリマーは、C,F、及
びマトリックス前駆体熱硬化性樹脂に溶解することなく
明瞭なる三層構造をなしていることが望ましい。そのた
め有機ポリマーは、CoFo表面にコーティングする時
点では溶液状であるが、後に室温下もしくは50℃前後
に加温することで、C,F、表面では均一な同相の膜と
ならなければならず、さらにマトリックス前駆体熱硬化
性樹脂ワニスを含浸する工程で、この有機ポリマー膜は
破れることなく、溶解することなく、CoFl表面で固
相の保S膜となっていなければならない。この条件を満
す有機ポリマーとしては、マトリックス前駆体熱硬化性
樹脂ワニス溶剤に溶解しないものであり1通常ワニスの
溶剤としてアルコール系が多く用いられることから、ポ
リビニルアルコール(PVA)、ゼラチン、デンプンな
ど水溶性、非アルコール溶解性の有機ポリマーが好適で
ある。
However, in this treatment, it is desirable that the organic polymer forms a clear three-layer structure without being dissolved in C, F, and the matrix precursor thermosetting resin. Therefore, the organic polymer is in a solution state when it is coated on the CoFo surface, but by later heating it at room temperature or around 50°C, it must form a uniform in-phase film on the C, F and surface. Furthermore, in the step of impregnating the matrix precursor thermosetting resin varnish, this organic polymer film must not be torn or dissolved, and must form a solid S-retaining film on the CoFl surface. Examples of organic polymers that meet this condition include those that do not dissolve in the matrix precursor thermosetting resin varnish solvent; 1 Since alcohols are often used as solvents for varnishes, polyvinyl alcohol (PVA), gelatin, starch, etc. Water-soluble, non-alcohol-soluble organic polymers are preferred.

このようにして調整された熱硬化性樹脂含浸炭素繊維体
(プリプレーグ)は常法に従って加熱成形やフィラメン
トワインド成形によりC,F、R。
The thermosetting resin-impregnated carbon fiber body (prepreg) prepared in this way is molded into C, F, and R by heat molding or filament wind molding according to conventional methods.

Pとなり、次いで非酸化性雰囲気下でマトリックス部を
炭素化し、%コンポを得るが、C,F、表面に有機ポリ
マーがコーティングされているため。
P, and then the matrix part is carbonized in a non-oxidizing atmosphere to obtain a % composite, but C, F, because the surface is coated with an organic polymer.

マトリックス部の大きな収縮が始まる400〜600℃
付近では、有機ポリマーはすでに熱分解し焼失して炭素
繊維(C,F、)1周囲に図面第2図に示すようなドー
ナッツ状の空隙5となっている。このためいかにマトリ
ックスカーボン部4が収縮。
400 to 600℃, when large shrinkage of the matrix begins
In the vicinity, the organic polymer has already been thermally decomposed and burned away, forming donut-shaped voids 5 around the carbon fibers (C, F,) 1 as shown in FIG. As a result, the matrix carbon portion 4 shrinks.

変形しようとも、C,F、と密着していないので。Even if it deforms, it is not in close contact with C and F.

C,F、を劣化、脆化することにならない。C and F will not deteriorate or become brittle.

さらにマトリックス部がC,F、に拘束されていないた
め、マトリックス収縮によるボイ°ドは従来法によるも
ののようにマトリックス部の収縮とC,F、の間で生じ
る応力の集中のため、−ケ所に大きなボイドとなるよう
なことがなく、均一に%コンポ組織中に分散されるため
、外部からの応力に対しても破壊の開始点となるような
欠陥は生じにくく、C,F、が劣化、脆化していないの
で。
Furthermore, since the matrix part is not constrained by C and F, voids due to matrix shrinkage are caused by stress concentration between shrinkage of the matrix part and C and F, as in the conventional method, and voids are generated at - locations. Since there are no large voids and they are uniformly dispersed in the composite structure, defects that become starting points for destruction are less likely to occur even under external stress, and C and F deteriorate. Because it has not become brittle.

%コンボは高強度、高靭性化されるものである。% combo has high strength and high toughness.

加えてC,F、に平行方向についても上記理由よリ、収
縮時の応力が緩和されているため1層間剥離の開始点と
なるようなボイドは発生しにくく、従って層間剪断強度
は従来法に比べ向上するのである。しかしながら、マト
リックスカーボンとC0F、が厳密には接着していない
この%コンボでは。
In addition, in the direction parallel to C and F, for the above reason, the stress during shrinkage is relaxed, so voids that become the starting point for delamination are less likely to occur, and therefore the interlayer shear strength is lower than that of the conventional method. It improves by comparison. However, in this % combo, matrix carbon and C0F are not strictly adhered.

外部からの応力を効率よく伝達することが困難であるよ
うに考えられるが、C,F、とマトリックスカーボンと
の空隙がごくわずかであることと、マトリックスカーボ
ンの固着によるC、F、の物性低下や脆化が生じないこ
と′から、結果的にはこの発明の%コンボは高強度化が
実現できるものである。ただしC,F、1とマトリック
スカーボン4との空隙5が大き過ぎる場合では、あきら
かにC,F、とマトリックスカーボンが分離され十分な
複合化状態とは言えず、得られた%コンボの物理特性値
は従来法の%コンボを下まわることになってしまう、つ
まりC,F、にコーティングする有機ポリマーの厚さが
厚くなり過ぎた場合、この発明の効果は発揮されないの
である。この発明でいう有効な有機ポリマーのコーティ
ング厚さとしては、0.1〜3μmであることがわかっ
た。
It is thought that it is difficult to efficiently transmit stress from the outside, but the physical properties of C and F deteriorate due to the fact that there are very few voids between C and F and the matrix carbon, and due to the adhesion of matrix carbon. Since no embrittlement or embrittlement occurs, as a result, the % combo of the present invention can achieve high strength. However, if the void 5 between C, F, 1 and matrix carbon 4 is too large, C, F, and matrix carbon will clearly separate and cannot be said to be in a sufficient composite state, resulting in the physical properties of the resulting % combo. If the value is lower than the % combo of the conventional method, that is, if the thickness of the organic polymer coated on C and F becomes too thick, the effect of the present invention will not be exhibited. It has been found that the effective organic polymer coating thickness in this invention is 0.1 to 3 μm.

加えてこの発明で得られた%コンボをさらにピッチまた
は熱硬化性樹脂の含浸−炭素化の高密度化処理を繰り返
すことで%コンポの物性は一層向上する。これは最初の
炭素化時にできたマトリックスカーボンとC,F、どの
接着と、ボイドへのカーボンの充てんが、この高密度化
処理でなされるためである。高密度化処理によってC,
F、は直接ピッチや熱硬化性樹脂と接触するのであるが
、再炭素化時でのマトリックス部の収縮で生ずる応力は
きわめて小さなものであり、C,F、が劣化する率は従
来品に比べはるかに小さい、またこの時点でマトリック
スカーボンとC,F、との接着性が向上することは、C
,F、の有する高い強度がマトリックスカーボンにより
活かされることとなるため、高い強度の%コンボが得ら
れることになる。
In addition, by repeating the densification process of pitch or thermosetting resin impregnation-carbonization for the %compo obtained in the present invention, the physical properties of the %compo can be further improved. This is because the matrix carbon formed during the initial carbonization is bonded to C and F, and the voids are filled with carbon during this densification process. By densification processing, C,
Although F comes into direct contact with the pitch and thermosetting resin, the stress caused by shrinkage of the matrix during recarbonization is extremely small, and the rate of deterioration of C and F is lower than that of conventional products. It is much smaller, and the adhesion between matrix carbon and C and F is improved at this point.
, F, is utilized by the matrix carbon, so a high strength % combo can be obtained.

また、この%コンポは必要に応じて黒鉛化処理すること
が可能である。
Moreover, this %composite can be graphitized if necessary.

以下にこの発明を実施例をもとに説明する。This invention will be explained below based on examples.

(実施例1) PAN系C,F、(引張強度360kg / m rr
t 、引張弾性率24000kg/ m rd、単繊維
直径7 p m) 6000本フィラメントで平織にさ
れたクロスを3重量%PVA (ポリビニルアルコール
、重合度500)水溶液に1時間浸漬させてから、過剰
のPVAを取り除くためローラーを通した1次いで50
℃の恒温室内で1昼夜乾燥してPVAコーティング層を
完全に固化させた。このとき、C,F、表面には平均1
μ讃のPVAJ5が形成されていた。このPVA処理さ
れたC、F、クロスに、固形分60%のフェノール樹脂
ワニスを含有率が50重量%となるように含浸し、プリ
プレーグシートを得た。
(Example 1) PAN system C, F, (tensile strength 360 kg/m rr
t, tensile modulus of elasticity 24000 kg/m rd, single fiber diameter 7 pm) A plain weave cloth made of 6000 filaments was immersed in a 3 wt% PVA (polyvinyl alcohol, degree of polymerization 500) aqueous solution for 1 hour, and then the excess 1 then 50 minutes passed through a roller to remove the PVA
The PVA coating layer was completely solidified by drying for one day and night in a constant temperature room at .degree. At this time, C, F, the surface has an average of 1
PVAJ5 of μ-san was formed. The PVA-treated C, F, and cloth were impregnated with a phenolic resin varnish having a solid content of 60% to a content of 50% by weight to obtain a prepreg sheet.

プリプレーグシートを50■X100mに切断し。Cut the prepreg sheet into 50cm x 100m.

14枚を積層し、成形厚みが5mとなるように加熱。14 sheets were stacked and heated to a molding thickness of 5 m.

加圧成形をした。この時の処理温度は最高200℃、最
大加圧力は50kg/dであった。
Pressure molded. The maximum treatment temperature at this time was 200° C., and the maximum pressing force was 50 kg/d.

得られたC、F、R,P、板は、炭素粉中に埋没させて
1000℃で炭素化し、%コンボを得た。
The obtained C, F, R, P plates were embedded in carbon powder and carbonized at 1000°C to obtain a % combo.

この%コンポをさらにピッチによる含浸−炭素化処理を
5回繰り返した後、2300℃で黒鉛化して%コンポを
得た。この%コンポの密度は1.55 g/d、曲げ強
さ16.6kg/mrri’、剪断強度1.72kg 
/ m耐であった。
This %composite was further subjected to pitch impregnation-carbonization treatment five times, and then graphitized at 2300°C to obtain a %composite. The density of this % composite is 1.55 g/d, bending strength 16.6 kg/mrri', shear strength 1.72 kg
/ m durability.

(実施例2) 実施例1で使用したPVAがコーティングされたPAN
系C,F、クロスに硫酸0.2重量%を添加した固形分
60%のフラン樹脂を含浸しJ樹脂含有率55重量%の
プリプレーグシートを作製し、実施例1と同様の条件で
%コンボを得た。
(Example 2) PVA coated PAN used in Example 1
A prepreg sheet with a J resin content of 55% by weight was prepared by impregnating systems C, F, and cloth with a furan resin having a solid content of 60% with 0.2% by weight of sulfuric acid added, and a prepreg sheet with a J resin content of 55% by weight was prepared under the same conditions as Example 1. Got the combo.

得られた%コンボの密度は1 、49 g/cd、曲げ
強度上5 、9 kg / m rd 、剪断強度1.
63kg/mrrfであった。
The density of the obtained % combo is 1.49 g/cd, bending strength is 5.9 kg/m rd, shear strength is 1.
It was 63 kg/mrrf.

(比較例) 実施例と同り、PANMC,F、りCm スニP V 
Aのコーティングなしで実施例1と同様にフェノール樹
脂を含浸し、同条件でC,F、R,P、化し、さらに炭
素化、高密度化、黒鉛化を施し、%コンポを得た。得ら
れた%コンボの密度は1.52g/m。
(Comparative example) Same as the example, PANMC, F, Ri Cm Suni P V
A phenol resin was impregnated in the same manner as in Example 1 without coating A, and the material was converted into C, F, R, P under the same conditions, and further carbonized, densified, and graphitized to obtain a %composite. The density of the obtained %combo is 1.52 g/m.

曲げ強度11−3kg/ m rrt、剪断強度1.0
2kg/mrri’であった。
Bending strength 11-3kg/m rrt, shear strength 1.0
It was 2 kg/mrri'.

(発明の効果) 以上要するにこの発明は、マトリックス前踵体熱硬化樹
脂とC,F、が強固に接着していない場合、炭素化時の
マトリックス部の収縮応力はC0F、に及ばず、従って
C,F、を劣化、脆化させることがないことを巧みに利
用して従来得られなかった優れた抗折強度、眉間剪断強
度を有する炭素繊維強化炭素複合材料を容易に得ること
ができるきわめて有益な発明である。
(Effects of the Invention) In short, this invention provides that if the matrix front heel body thermosetting resin and C and F are not firmly adhered, the shrinkage stress of the matrix portion during carbonization does not reach C0F, and therefore C , F, which does not deteriorate or become brittle, can be skillfully used to easily obtain a carbon fiber-reinforced carbon composite material that has excellent bending strength and glabella shear strength that have not been previously available. This is a great invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明におけるマトリックス前踵体熱硬化性
樹脂金没後の炭素繊維の断面図、第2図は表面にコーテ
ィングされた有機ポリマーが熱分解消失して周囲にドー
ナッツ状の空隙を形成している炭素繊維の断面図である
。 1・・・炭素繊維、2・・・有機ポリマー層、3・・・
マトリックス前駆体熱硬化性樹脂、4・・・マトリック
スカーボン、5・・・空隙、 jI 1 偶 第2図 10.炭素繊維 コ。、有体ポリマー層
Figure 1 is a cross-sectional view of the carbon fiber after the matrix front heel body thermosetting resin has been immersed in the present invention, and Figure 2 shows the organic polymer coated on the surface thermally decomposed and disappeared, forming donut-shaped voids around it. FIG. 1... Carbon fiber, 2... Organic polymer layer, 3...
Matrix precursor thermosetting resin, 4...Matrix carbon, 5...Void, jI 1 Even Figure 2 10. Carbon fiber co. , tangible polymer layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 強化用炭素繊維の表面をあらかじめ炭素化収率のな
い有機ポリマーでコーティングしておき、次いで、マト
リックス前駆体である熱硬化性樹脂を含浸し、後に成形
,炭素化することで得られる炭素繊維強化炭素複合材料
の製造方法。 2 有機ポリマーが、溶液状態で炭素繊維表面にコーテ
ィングすることができて後に常温或いは加温して炭素繊
維表面で薄い被膜となって固化するものであり、加えて
マトリックス前駆体熱硬化性樹脂の含浸時に有機ポリマ
ー層は溶解,破損しないで炭素化時においてすみやかに
焼失して炭素化成分が無いものである請求項1記載の炭
素繊維強化炭素複合材料の製造方法。 3 有機ポリマーが、ポリビニルアルコール,ゼラチン
,デンプンなどである請求項1記載の炭素繊維強化炭素
複合材料の製造方法。 4 炭素繊維にコーティングされる有機ポリマーの層厚
が0.1〜3μmである請求項1記載の炭素繊維強化炭
素複合材料の製造方法。
[Claims] 1. The surface of reinforcing carbon fibers is coated in advance with an organic polymer with no carbonization yield, then impregnated with a thermosetting resin as a matrix precursor, and then molded and carbonized. A method for manufacturing a carbon fiber reinforced carbon composite material obtained by this method. 2 The organic polymer can be coated on the carbon fiber surface in a solution state, and then solidified as a thin film on the carbon fiber surface at room temperature or by heating. 2. The method for producing a carbon fiber-reinforced carbon composite material according to claim 1, wherein the organic polymer layer does not dissolve or break during impregnation, but quickly burns out during carbonization, leaving no carbonized component. 3. The method for producing a carbon fiber reinforced carbon composite material according to claim 1, wherein the organic polymer is polyvinyl alcohol, gelatin, starch or the like. 4. The method for producing a carbon fiber-reinforced carbon composite material according to claim 1, wherein the layer thickness of the organic polymer coated on the carbon fibers is 0.1 to 3 μm.
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CN106830969A (en) * 2017-04-07 2017-06-13 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 A kind of preparation method of rigid chopped carbon fiber precast body

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