JPH04317470A - 炭素繊維強化炭素複合材料 - Google Patents
炭素繊維強化炭素複合材料Info
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- JPH04317470A JPH04317470A JP3079540A JP7954091A JPH04317470A JP H04317470 A JPH04317470 A JP H04317470A JP 3079540 A JP3079540 A JP 3079540A JP 7954091 A JP7954091 A JP 7954091A JP H04317470 A JPH04317470 A JP H04317470A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Woven Fabrics (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素繊維強化炭素複合
材料に関する。
材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素繊維強化炭素複合材料（以下Ｃ／Ｃ
複合材と呼称する）は軽量であり、優れた機械的特性、
耐熱性を有する。このため、ディスクブレーキ、ロケッ
トノズル等の航空・宇宙用材料をはじめ、高温下で使用
される各種の部材として極めて有用である。Ｃ／Ｃ複合
材の一般的な製法は、炭素繊維の糸、トウ、織物、不織
布等に、熱硬化性樹脂やタール、ピッチ等の結合材を含
浸、あるいは塗布し、これを積層して成形、焼成し、さ
らに結合材の含浸、焼成を繰り返すというものである。 この様にして製造されるＣ／Ｃ複合材を高強度にするた
めには、炭素繊維は長繊維であることが必要で、一般に
は織布を用いる方法がとられている。
複合材と呼称する）は軽量であり、優れた機械的特性、
耐熱性を有する。このため、ディスクブレーキ、ロケッ
トノズル等の航空・宇宙用材料をはじめ、高温下で使用
される各種の部材として極めて有用である。Ｃ／Ｃ複合
材の一般的な製法は、炭素繊維の糸、トウ、織物、不織
布等に、熱硬化性樹脂やタール、ピッチ等の結合材を含
浸、あるいは塗布し、これを積層して成形、焼成し、さ
らに結合材の含浸、焼成を繰り返すというものである。 この様にして製造されるＣ／Ｃ複合材を高強度にするた
めには、炭素繊維は長繊維であることが必要で、一般に
は織布を用いる方法がとられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】織布を使用する場合、
織布の縦糸と横糸が交点で互いに相手の糸を通り抜ける
ため、織布の厚さ方向について糸のうねりが生じている
。このため、Ｃ／Ｃ複合材に荷重が加わったとき、応力
は繊維の長さ方向だけでなく、これと垂直な方向にも発
生するため、繊維は破断しやすくなる。つまり、糸のう
ねりのために、繊維の長さ方向のみに応力がかかる場合
よりもＣ／Ｃ複合材の強度は低下することになる。
織布の縦糸と横糸が交点で互いに相手の糸を通り抜ける
ため、織布の厚さ方向について糸のうねりが生じている
。このため、Ｃ／Ｃ複合材に荷重が加わったとき、応力
は繊維の長さ方向だけでなく、これと垂直な方向にも発
生するため、繊維は破断しやすくなる。つまり、糸のう
ねりのために、繊維の長さ方向のみに応力がかかる場合
よりもＣ／Ｃ複合材の強度は低下することになる。
【０００４】本発明は、うねりによる強度低下の小さい
、高強度なＣ／Ｃ複合材を提供することを目的とする。
、高強度なＣ／Ｃ複合材を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述した
糸のうねりとＣ／Ｃ複合材の強度との関係について研究
を重ねた結果、炭素繊維織布における糸の断面積即ち単
繊維数と単繊維の平均断面積との積を小さくすることに
より、糸のうねりが小さくなり、高強度化が図れること
を見出した。
糸のうねりとＣ／Ｃ複合材の強度との関係について研究
を重ねた結果、炭素繊維織布における糸の断面積即ち単
繊維数と単繊維の平均断面積との積を小さくすることに
より、糸のうねりが小さくなり、高強度化が図れること
を見出した。
【０００６】本発明は、炭素繊維織布を構成する糸の単
繊維数と単繊維の平均断面積との積が０．０８ｍｍ２以
下である炭素繊維の織布を用いたＣ／Ｃ複合材に関する
。
繊維数と単繊維の平均断面積との積が０．０８ｍｍ２以
下である炭素繊維の織布を用いたＣ／Ｃ複合材に関する
。
【０００７】高強度化が必要とされる糸の単繊維数と単
繊維の平均断面積との積（以下、積の値と呼ぶ）は０．
０８ｍｍ２以下とされるが、更に糸のうねりを小さくし
て大幅に強度を向上させるためには０．０４ｍｍ２以下
にするのが好ましい。
繊維の平均断面積との積（以下、積の値と呼ぶ）は０．
０８ｍｍ２以下とされるが、更に糸のうねりを小さくし
て大幅に強度を向上させるためには０．０４ｍｍ２以下
にするのが好ましい。
【０００８】本発明において、炭素繊維の来歴は特に制
限が無く、ＰＡＮ系、ピッチ系、レーヨン系等の何れで
もよい。また、織布の織り方も平織、朱子織、綾織等の
何れでもよい。この織布に結合材を含浸又は塗布して成
形し、焼成した後更に結合材を含浸、焼成を繰り返す工
程を経てＣ／Ｃ複合材を作製する。
限が無く、ＰＡＮ系、ピッチ系、レーヨン系等の何れで
もよい。また、織布の織り方も平織、朱子織、綾織等の
何れでもよい。この織布に結合材を含浸又は塗布して成
形し、焼成した後更に結合材を含浸、焼成を繰り返す工
程を経てＣ／Ｃ複合材を作製する。
【０００９】結合材は熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、タ
ール、ピッチ等の一般に炭素材料の原料として用いられ
るいずれでも良い。これらの結合材を織布に塗布し、熱
圧成形する。あるいは織布を治具で固定したものに結合
材を含浸する等の公知の方法で成形する。この成形体を
非酸化性雰囲気中６００℃以上、好ましくは９００℃以
上の温度で炭化、焼成し、Ｃ／Ｃ複合材を得る。得られ
たＣ／Ｃ複合材を緻密化するために、結合材の含浸、焼
成を適宜行い、さらに必要に応じて２０００〜３０００
℃で黒鉛化処理を行う。また、上記方法とは別に、織布
を積層したものに、ＣＶＤにより熱分解炭素を充填して
Ｃ／Ｃ複合材を作製する方法、およびこの方法と、結合
材の含浸、焼成を繰り返す方法を組み合わせても良い。
ール、ピッチ等の一般に炭素材料の原料として用いられ
るいずれでも良い。これらの結合材を織布に塗布し、熱
圧成形する。あるいは織布を治具で固定したものに結合
材を含浸する等の公知の方法で成形する。この成形体を
非酸化性雰囲気中６００℃以上、好ましくは９００℃以
上の温度で炭化、焼成し、Ｃ／Ｃ複合材を得る。得られ
たＣ／Ｃ複合材を緻密化するために、結合材の含浸、焼
成を適宜行い、さらに必要に応じて２０００〜３０００
℃で黒鉛化処理を行う。また、上記方法とは別に、織布
を積層したものに、ＣＶＤにより熱分解炭素を充填して
Ｃ／Ｃ複合材を作製する方法、およびこの方法と、結合
材の含浸、焼成を繰り返す方法を組み合わせても良い。
【００１０】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。
実施例１
ＰＡＮ系炭素繊維（引張強度３．５ＧＰａ、引張弾性率
２３０ＧＰａ、引張破断伸び１．５％、単繊維の平均直
径７μｍ）２０００本からなる糸（積の値０．０８ｍｍ
２）を用いた平織の織布（目付１６０ｇ／ｍ２）に、レ
ゾール型フェノール樹脂（日立化成工業製、ＶＰ−１１
Ｎ）を塗工し、これを１９枚積層して熱圧成形して成形
体を得た。得られた成形体を窒素ガス雰囲気下で毎時１
０℃の昇温速度で１０００℃まで焼成し、Ｃ／Ｃ複合材
を得た。さらに、緻密化のために上記フェノール樹脂の
含浸、焼成を３回行った後、２８００℃で黒鉛化処理を
して厚さ３ｍｍ、かさ密度１．６８ｇ／ｃｍ３、繊維体
積率５５％のＣ／Ｃ複合材を得た。得られたＣ／Ｃ複合
材の強度を表１に示す。
２３０ＧＰａ、引張破断伸び１．５％、単繊維の平均直
径７μｍ）２０００本からなる糸（積の値０．０８ｍｍ
２）を用いた平織の織布（目付１６０ｇ／ｍ２）に、レ
ゾール型フェノール樹脂（日立化成工業製、ＶＰ−１１
Ｎ）を塗工し、これを１９枚積層して熱圧成形して成形
体を得た。得られた成形体を窒素ガス雰囲気下で毎時１
０℃の昇温速度で１０００℃まで焼成し、Ｃ／Ｃ複合材
を得た。さらに、緻密化のために上記フェノール樹脂の
含浸、焼成を３回行った後、２８００℃で黒鉛化処理を
して厚さ３ｍｍ、かさ密度１．６８ｇ／ｃｍ３、繊維体
積率５５％のＣ／Ｃ複合材を得た。得られたＣ／Ｃ複合
材の強度を表１に示す。
【００１１】実施例２
実施例１と同じ炭素繊維１０００本からなる糸（積の値
０．０４ｍｍ２）を用いた平織の織布（目付１２０ｇ／
ｍ２）に、実施例１と同じ樹脂を塗工し、これを２５枚
積層して熱圧成形し成形体を得た。得られた成形体を実
施例１と同様の条件で焼成し、さらに実施例１と同様に
して樹脂の含浸、焼成、黒鉛化処理を行い、厚さ３ｍｍ
、かさ密度１．６９ｇ／ｃｍ３、繊維体積率５６％のＣ
／Ｃ複合材を得た。得られたＣ／Ｃ複合材の強度を表１
に示す。
０．０４ｍｍ２）を用いた平織の織布（目付１２０ｇ／
ｍ２）に、実施例１と同じ樹脂を塗工し、これを２５枚
積層して熱圧成形し成形体を得た。得られた成形体を実
施例１と同様の条件で焼成し、さらに実施例１と同様に
して樹脂の含浸、焼成、黒鉛化処理を行い、厚さ３ｍｍ
、かさ密度１．６９ｇ／ｃｍ３、繊維体積率５６％のＣ
／Ｃ複合材を得た。得られたＣ／Ｃ複合材の強度を表１
に示す。
【００１２】比較例１
実施例１と同じ炭素繊維３０００本からなる糸（積の値
０．１１ｍｍ２）を用いた平織の織布（目付２００ｇ／
ｍ２）に、実施例１と同じ樹脂を塗工し、これを１５枚
積層して熱圧成形し、成形体を得た。得られた成形体を
、実施例１と同様に焼成し、樹脂の含浸、焼成、黒鉛化
処理を同様に行って、厚さ３ｍｍ、かさ密度１．６８ｇ
／ｃｍ３、繊維体積率５５％のＣ／Ｃ複合材を得た。 得られたＣ／Ｃ複合材の強度を表１に示す。
０．１１ｍｍ２）を用いた平織の織布（目付２００ｇ／
ｍ２）に、実施例１と同じ樹脂を塗工し、これを１５枚
積層して熱圧成形し、成形体を得た。得られた成形体を
、実施例１と同様に焼成し、樹脂の含浸、焼成、黒鉛化
処理を同様に行って、厚さ３ｍｍ、かさ密度１．６８ｇ
／ｃｍ３、繊維体積率５５％のＣ／Ｃ複合材を得た。 得られたＣ／Ｃ複合材の強度を表１に示す。
【００１３】比較例２
実施例１と同じ炭素繊維６０００本からなる糸（積の値
０．２３ｍｍ２）を用いた平織の織布（目付３２０ｇ／
ｍ２）に、実施例１と同じ樹脂を塗工し、これを９枚積
層して熱圧成形し、成形体を得た。得られた成形体を実
施例１と同様に焼成し、樹脂の含浸、焼成、黒鉛化処理
を同様に行って、厚さ３ｍｍ、かさ密度１．６９ｇ／ｃ
ｍ３、繊維体積率５６％のＣ／Ｃ複合材を得た。得られ
たＣ／Ｃ複合材の強度を表１に示す。
０．２３ｍｍ２）を用いた平織の織布（目付３２０ｇ／
ｍ２）に、実施例１と同じ樹脂を塗工し、これを９枚積
層して熱圧成形し、成形体を得た。得られた成形体を実
施例１と同様に焼成し、樹脂の含浸、焼成、黒鉛化処理
を同様に行って、厚さ３ｍｍ、かさ密度１．６９ｇ／ｃ
ｍ３、繊維体積率５６％のＣ／Ｃ複合材を得た。得られ
たＣ／Ｃ複合材の強度を表１に示す。
【００１４】実施例３
ピッチ系炭素繊維（引張強度２．７ＧＰａ、引張弾性率
４９０ＧＰａ、引張破断伸び０．６％、単繊維の平均直
径１０μｍ）の１０００本からなる糸（積の値０．０８
ｍｍ２）を用いた平織の織布（目付１７０ｇ／ｍ２）に
、レゾール型フェノール樹脂（日立化成工業製、ＶＰ８
０１）を塗工し、これを２５枚積層して熱圧成形を行い
成形体を得た。得られた成形体を窒素ガス雰囲気下で毎
時１０℃の昇温速度で１０００℃まで焼成し、Ｃ／Ｃ複
合材を得た。更に緻密化のために、軟化点９０℃、固定
炭素分５５重量％の石炭系ピッチを２００℃で真空含浸
し、上記の条件で焼成を行った。この後さらにピッチの
含浸、焼成を３回繰り返し、２８００℃で黒鉛化処理し
て、厚さ４ｍｍ、かさ密度１．８２ｇ／ｃｍ３、繊維体
積率５０％のＣ／Ｃ複合材を得た。このＣ／Ｃ複合材の
強度を表２に示す。
４９０ＧＰａ、引張破断伸び０．６％、単繊維の平均直
径１０μｍ）の１０００本からなる糸（積の値０．０８
ｍｍ２）を用いた平織の織布（目付１７０ｇ／ｍ２）に
、レゾール型フェノール樹脂（日立化成工業製、ＶＰ８
０１）を塗工し、これを２５枚積層して熱圧成形を行い
成形体を得た。得られた成形体を窒素ガス雰囲気下で毎
時１０℃の昇温速度で１０００℃まで焼成し、Ｃ／Ｃ複
合材を得た。更に緻密化のために、軟化点９０℃、固定
炭素分５５重量％の石炭系ピッチを２００℃で真空含浸
し、上記の条件で焼成を行った。この後さらにピッチの
含浸、焼成を３回繰り返し、２８００℃で黒鉛化処理し
て、厚さ４ｍｍ、かさ密度１．８２ｇ／ｃｍ３、繊維体
積率５０％のＣ／Ｃ複合材を得た。このＣ／Ｃ複合材の
強度を表２に示す。
【００１５】比較例３
実施例３と同じ炭素繊維２０００本からなる糸（積の値
０．１６ｍｍ２）を用いた平織の織布（目付２５０ｇ／
ｍ２）に、実施例３と同じ樹脂を塗工し、これを１７枚
積層し、熱圧成形して成形体を得た。得られた成形体を
実施例３と同様に焼成し、実施例３と同様にピッチ含浸
、焼成及び黒鉛化処理を行い、厚さ４ｍｍ、かさ密度１
．８３ｇ／ｃｍ３、繊維体積率５０％のＣ／Ｃ複合材を
得た。得られたＣ／Ｃ複合材の強度を表２に示す。
０．１６ｍｍ２）を用いた平織の織布（目付２５０ｇ／
ｍ２）に、実施例３と同じ樹脂を塗工し、これを１７枚
積層し、熱圧成形して成形体を得た。得られた成形体を
実施例３と同様に焼成し、実施例３と同様にピッチ含浸
、焼成及び黒鉛化処理を行い、厚さ４ｍｍ、かさ密度１
．８３ｇ／ｃｍ３、繊維体積率５０％のＣ／Ｃ複合材を
得た。得られたＣ／Ｃ複合材の強度を表２に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】表１及び表２から実施例のＣ／Ｃ複合材は
比較例のものより曲げ強度、引張強度共に優れることが
示される。
比較例のものより曲げ強度、引張強度共に優れることが
示される。
【００１９】
【発明の効果】本発明のＣ／Ｃ複合材は、炭素繊維の織
布を構成する糸の積の値を０．０８ｍｍ２以下にしたの
で、糸のうねりが低減された高強度のＣ／Ｃ複合材であ
る。
布を構成する糸の積の値を０．０８ｍｍ２以下にしたの
で、糸のうねりが低減された高強度のＣ／Ｃ複合材であ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 炭素繊維の織布を構成する糸の単繊維
数と単繊維の平均断面積との積が０．０８ｍｍ２以下で
ある炭素繊維の織布を用いた炭素繊維強化炭素複合材料
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3079540A JPH04317470A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 炭素繊維強化炭素複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3079540A JPH04317470A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 炭素繊維強化炭素複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04317470A true JPH04317470A (ja) | 1992-11-09 |
Family
ID=13692833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3079540A Pending JPH04317470A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 炭素繊維強化炭素複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04317470A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105813246A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-07-27 | 北京格宇布特科技有限公司 | 一种碳纤维加热材料及其制备方法 |
-
1991
- 1991-04-12 JP JP3079540A patent/JPH04317470A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105813246A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-07-27 | 北京格宇布特科技有限公司 | 一种碳纤维加热材料及其制备方法 |
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