JPH04198065A - 不浸透性炭素繊維強化型複合材料の製造方法 - Google Patents
不浸透性炭素繊維強化型複合材料の製造方法Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
- C03C14/002—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of fibres, filaments, yarns, felts or woven material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
- C04B35/83—Carbon fibres in a carbon matrix
-
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- C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
- C03C2214/34—Nature of the non-vitreous component comprising an impregnation by molten glass step
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
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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ｊ
本発明は不浸透性炭素繊維強化型複合材料の製造方法に
関する。
関する。
（従来の技術）
従来の不浸透性黒鉛材料は、冷間加圧成型により、黒鉛
材料にピンチ、ガラス、合成樹脂を含浸した後黒鉛化処
理する工程を繰り返して不浸透化を図ることによって製
造されている。
材料にピンチ、ガラス、合成樹脂を含浸した後黒鉛化処
理する工程を繰り返して不浸透化を図ることによって製
造されている。
しかしながら、このような方法は、含浸処理に手間と時
間がかかり、しかも使用温度が８００℃以上では行えず
、炭素繊維などで構造強化されてないので高圧力下での
使用が行えない等、構造材およびその部材への適用に対
して多くの問題点がある。
間がかかり、しかも使用温度が８００℃以上では行えず
、炭素繊維などで構造強化されてないので高圧力下での
使用が行えない等、構造材およびその部材への適用に対
して多くの問題点がある。
しかも、出発材料の黒鉛は、別の製造方法で作られるた
め、別途素材の製作のため炭素化処理、黒鉛化処理を別
個に行うために最終製品までの手間および時間がかかり
、その結果、製品の値段が高くなる傾向がある。
め、別途素材の製作のため炭素化処理、黒鉛化処理を別
個に行うために最終製品までの手間および時間がかかり
、その結果、製品の値段が高くなる傾向がある。
（発明が解決しようとする課題）
本発明の目的は、このような問題点を解決した不浸透性
炭素繊維強化型複合材料の製造方法を提供することにあ
る。
炭素繊維強化型複合材料の製造方法を提供することにあ
る。
すなわち、本発明の方法は、従来技術の有する問題点に
対して、 （１１製品が、高温不浸透性材料として少なくとも８０
０℃以上、最高３０００℃の温度に耐え得ること、 （２）製品が、最高３０００℃の温度、最高４０気圧の
圧力に耐え得ること、 （３）不浸透化・炭素化・黒鉛化処理を一時に而も短時
間で行うことができ製造コストが比較的安価であること を目的とする不浸透性炭素繊維強化型複合材料の製造方
法である。
対して、 （１１製品が、高温不浸透性材料として少なくとも８０
０℃以上、最高３０００℃の温度に耐え得ること、 （２）製品が、最高３０００℃の温度、最高４０気圧の
圧力に耐え得ること、 （３）不浸透化・炭素化・黒鉛化処理を一時に而も短時
間で行うことができ製造コストが比較的安価であること を目的とする不浸透性炭素繊維強化型複合材料の製造方
法である。
（課題を解決するための手段）
本願発明者は、この目的達成のため鋭意研究の結果、プ
リフォーム材に対して、ピンチ、耐熱ガラスまたはこれ
らの混合物を含浸材料として、熱間等方加圧処理（ＩＳ
ＯＴＡＣＴＩＣＰＲＥＳＳＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ）を
施すことにより不浸透化・炭素化・黒鉛化処理を一貫し
て行うことに想到し、この知見に基いて本発明の炭素繊
維から成るプリフォーム材を、ピッチまたは耐熱ガラス
もしくはこれらの混合物から成る含浸材と共に、耐熱材
から成るキャプセルに真空密封し、或いは開放のまま装
入し、該キャプセルを加圧容器に収納し、不活性ガスの
加圧下において該含浸材の溶融温度まで加熱し、一定時
間保持した後、圧および温度を下げ、次に減圧を維持し
ながら徐々に昇温し最高温度まで加熱した後、減圧下に
おいて該最高温度に一定時間保持し、次に不活性ガスを
圧力して一定の圧にして、一定時間保持した後、温度を
低下するとともに不活性ガスを放出して圧を低下する工
程から成る不浸透性炭素繊維強化型複合材料の製造方法
を発明するに到った。
リフォーム材に対して、ピンチ、耐熱ガラスまたはこれ
らの混合物を含浸材料として、熱間等方加圧処理（ＩＳ
ＯＴＡＣＴＩＣＰＲＥＳＳＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ）を
施すことにより不浸透化・炭素化・黒鉛化処理を一貫し
て行うことに想到し、この知見に基いて本発明の炭素繊
維から成るプリフォーム材を、ピッチまたは耐熱ガラス
もしくはこれらの混合物から成る含浸材と共に、耐熱材
から成るキャプセルに真空密封し、或いは開放のまま装
入し、該キャプセルを加圧容器に収納し、不活性ガスの
加圧下において該含浸材の溶融温度まで加熱し、一定時
間保持した後、圧および温度を下げ、次に減圧を維持し
ながら徐々に昇温し最高温度まで加熱した後、減圧下に
おいて該最高温度に一定時間保持し、次に不活性ガスを
圧力して一定の圧にして、一定時間保持した後、温度を
低下するとともに不活性ガスを放出して圧を低下する工
程から成る不浸透性炭素繊維強化型複合材料の製造方法
を発明するに到った。
以下、本発明の不浸透性炭素繊維強化型複合材料の製造
方法を具体的に詳細に説明する。
方法を具体的に詳細に説明する。
第１図に示すごとく、炭素繊維から成るプリフォーム材
１を、ピッチまたは耐熱ガラスもしくはこれらの混合物
から成る含浸材４と共に、耐熱材から成るキャプセル３
に真空密封し、或いは開放のまま装入し、該キャプセル
を加圧容器２に収納する。キャプセル３の材質は、予定
する処理温度によって選択し、例えば最高２０００℃ま
での処理の場合は、バナジウム材を、最高３０００℃の
場合は、黒鉛化したポリマー系のき緻密フィルムシート
材乃至Ｃ／Ｃ緻密材、黒鉛材を選択する。
１を、ピッチまたは耐熱ガラスもしくはこれらの混合物
から成る含浸材４と共に、耐熱材から成るキャプセル３
に真空密封し、或いは開放のまま装入し、該キャプセル
を加圧容器２に収納する。キャプセル３の材質は、予定
する処理温度によって選択し、例えば最高２０００℃ま
での処理の場合は、バナジウム材を、最高３０００℃の
場合は、黒鉛化したポリマー系のき緻密フィルムシート
材乃至Ｃ／Ｃ緻密材、黒鉛材を選択する。
キャプセル内に収納したプリフォーム材並び乙こ含浸材
は、第２図に示すように、次の温度及び圧力条件に従っ
て、熱間等方加工処理を行う。
は、第２図に示すように、次の温度及び圧力条件に従っ
て、熱間等方加工処理を行う。
温度条件
処理条件は、最終の製品の目的に応して、設定する。こ
こでは、最高温度として３０００℃の場合について示す
。最初に、含浸材の融点まで加熱して含浸材を溶融する
（○−Ａ’−Ｂ”Ｊ。−旦圧力と共に、温度を下げる（
Ｂ” −〇）。ここでの保持時間は１時間以上とする。
こでは、最高温度として３０００℃の場合について示す
。最初に、含浸材の融点まで加熱して含浸材を溶融する
（○−Ａ’−Ｂ”Ｊ。−旦圧力と共に、温度を下げる（
Ｂ” −〇）。ここでの保持時間は１時間以上とする。
次に、昇温速度１０００℃／時間以下で、出来るだけゆ
っくりと昇温加熱しくＣ−Ｃ’ ） 、次に、目標温度
（この場合は３０００℃）に到達後、その温度に保持す
る（Ｃ’ −Ｆ’ ）。その後、１００℃／時間以下の
冷却速度で徐々に冷却する（Ｆ’−Ｇ’）。
っくりと昇温加熱しくＣ−Ｃ’ ） 、次に、目標温度
（この場合は３０００℃）に到達後、その温度に保持す
る（Ｃ’ −Ｆ’ ）。その後、１００℃／時間以下の
冷却速度で徐々に冷却する（Ｆ’−Ｇ’）。
圧力条件
処理炉内に注入したアルゴンガスの圧力を２０００気圧
にし、プリフォーム材の組織を機械的に緻密化する（０
−Ａ−Ｂ−Ｃ） Ｂ最高圧力に達してから最低１時間の
圧力保持を行う（Ａ−Ｂ）。次に、−旦減圧し、さらに
炉内を１０−３ト一ル程度のの真空にしくＣ−Ｄ）、処
理品から発生するガスや不純物の処理品からの放出を助
長する。その際の真空維持時間（Ｃ−Ｄ＞は、少なくと
も１時間以上とする。次に、再びアルゴンガスを炉内に
加圧注入し、所定の圧力に到達させる（１）−Ｅ）。こ
の場合、最高２０００気圧である。一定時間保持した（
Ｅ−Ｆ）後、温度低下に応じて、アルゴンガスを放出し
て圧力を低下する（Ｆ−Ｇ）。
にし、プリフォーム材の組織を機械的に緻密化する（０
−Ａ−Ｂ−Ｃ） Ｂ最高圧力に達してから最低１時間の
圧力保持を行う（Ａ−Ｂ）。次に、−旦減圧し、さらに
炉内を１０−３ト一ル程度のの真空にしくＣ−Ｄ）、処
理品から発生するガスや不純物の処理品からの放出を助
長する。その際の真空維持時間（Ｃ−Ｄ＞は、少なくと
も１時間以上とする。次に、再びアルゴンガスを炉内に
加圧注入し、所定の圧力に到達させる（１）−Ｅ）。こ
の場合、最高２０００気圧である。一定時間保持した（
Ｅ−Ｆ）後、温度低下に応じて、アルゴンガスを放出し
て圧力を低下する（Ｆ−Ｇ）。
以上の温度条件と圧力条件とを同時に行って、１サイク
ルとする。
ルとする。
必要に応じて、このサイクルを繰り返す。
（作用）
本発明によって、３０００℃、４０気圧以上の不活性環
境下で稼動する熱交換器並びに核融合炉第１壁、宇宙往
還機の構造物用の超耐熱材料の開発が可能となった。し
かも、その製作において、緻密化・炭素化・黒鉛化が一
時にできるため、短期間化並びに低コスト化か可能であ
る。
境下で稼動する熱交換器並びに核融合炉第１壁、宇宙往
還機の構造物用の超耐熱材料の開発が可能となった。し
かも、その製作において、緻密化・炭素化・黒鉛化が一
時にできるため、短期間化並びに低コスト化か可能であ
る。
（効果）
本発明は、３０００℃の超高温に耐えられる不浸透性超
耐熱構造材料の開発を可能にするものであり、これによ
り工２ルギー、宇宙、航空、γ毎年等の分野において、
構造材としての利用が可能である。また、炭素化、黒鉛
化、緻密化を同時に行えるので、従来より短時間、低コ
ストでその製作を行うことができる。
耐熱構造材料の開発を可能にするものであり、これによ
り工２ルギー、宇宙、航空、γ毎年等の分野において、
構造材としての利用が可能である。また、炭素化、黒鉛
化、緻密化を同時に行えるので、従来より短時間、低コ
ストでその製作を行うことができる。
第１図は、本発明における熱間等方加工処理の概要説明
図である。 図において、 ｌは プリフォーム材、 ２は 熱間等方加工処理容器、 ３は キャプセル、 ４は 含浸材、 矢印は ヘリウムの圧力 を示す。 第２図は、熱間等方加工処理のプロセスを示す図である
。 図において、 横軸は経過時間、 縦軸は圧力及び温度 で、点線は圧力の履歴を、破線は温度の履歴を示す。
図である。 図において、 ｌは プリフォーム材、 ２は 熱間等方加工処理容器、 ３は キャプセル、 ４は 含浸材、 矢印は ヘリウムの圧力 を示す。 第２図は、熱間等方加工処理のプロセスを示す図である
。 図において、 横軸は経過時間、 縦軸は圧力及び温度 で、点線は圧力の履歴を、破線は温度の履歴を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）炭素繊維から成るプリフォーム材を、ピッチまたは
耐熱ガラスもしくはこれらの混合物から成る含浸材と共
に、耐熱材から成るキャプセルに真空密封し、或いは開
放のまま装入し、該キャプセルを加圧容器に収納し、不
活性ガスの加圧下において該含浸材の溶融温度まで加熱
し、一定時間保持した後、圧および温度を下げ、次に減
圧を維持しながら徐々に昇温し最高温度まで加熱した後
、減圧下において該最高温度に一定時間保持し、次に不
活性ガスを圧入して一定の圧にして、一定時間保持した
後、温度を低下するとともに不活性ガスを放出して圧を
低下する工程から成る不浸透性炭素繊維強化型複合材料
の製造方法。 ２）該工程を１サイクルとして繰り返すことから成る第
１項の製造方法。 ３）該不活性ガスはヘリウムである第１項の製造方法。 ４）該不活性ガスはアルゴンである第１項の製造方法。 ５）第１項の方法において、最高温度が２０００℃まで
の場合は、キャプセルの材質はパナジウムである第１項
の製造方法。 ６）第１項の方法において、最高温度が３０００℃まで
の場合は、キャプセルは黒鉛化したポリマー系緻密フイ
ルムシート材、Ｃ／Ｃ（黒鉛−炭素）緻密材または黒鉛
で製作されたものである第１項の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2323335A JP3005814B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 不浸透性炭素繊維強化型複合材料の製造方法 |
| US07/799,199 US5244609A (en) | 1990-11-28 | 1991-11-27 | Process for preparing an impermeable carbon fiber reinforcing type of composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2323335A JP3005814B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 不浸透性炭素繊維強化型複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04198065A true JPH04198065A (ja) | 1992-07-17 |
| JP3005814B2 JP3005814B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=18153653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2323335A Expired - Fee Related JP3005814B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 不浸透性炭素繊維強化型複合材料の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5244609A (ja) |
| JP (1) | JP3005814B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5997832A (en) * | 1997-03-07 | 1999-12-07 | President And Fellows Of Harvard College | Preparation of carbide nanorods |
| RU2215648C2 (ru) * | 1997-07-18 | 2003-11-10 | Мейсонайт Интернэшнл Корпорейшн | Способ деформирования заготовки древесноволокнистого картона и устройство для его осуществления (варианты) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4668579A (en) * | 1984-02-01 | 1987-05-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Interstitially protected oxidation resistant carbon-carbon composite |
| JPS6246909A (ja) * | 1985-08-23 | 1987-02-28 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 炭素質薄板の製造法 |
| US5009823A (en) * | 1986-09-10 | 1991-04-23 | United Technologies Corporation | Method of molding a carbon-carbon composite |
| DE3855100T2 (de) * | 1987-12-28 | 1996-08-01 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffmaterial und Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen |
| JPH01252577A (ja) * | 1988-04-01 | 1989-10-09 | Nippon Oil Co Ltd | 炭素／炭素複合材料の製造法 |
| JP2575824B2 (ja) * | 1988-07-05 | 1997-01-29 | 株式会社神戸製鋼所 | 含浸炭化方法及び装置 |
-
1990
- 1990-11-28 JP JP2323335A patent/JP3005814B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-11-27 US US07/799,199 patent/US5244609A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3005814B2 (ja) | 2000-02-07 |
| US5244609A (en) | 1993-09-14 |
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