JPH04506953A - 炭素―炭素複合体 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 炭素−炭素複合体 本発明は、たとえば炭素ブレーキ板のような物品の製造に用いることができるよ うな炭素繊維複合体および炭素繊維複合体の製造方法に関する。

化学蒸着（ＣＶＤ）法による炭素ブレーキ板の製造においては、ジグに取付けた 炭素繊維布の積層をＣＶＤ炉に詰める前に、適当なジグ中で該積層を圧縮するの が通例である。ジグは組立てるのに時間を要し、かつ炉内の有効空間を占有する ので、本発明の一つの目的は炉内にある間プレフォームの圧縮を維持させるのに ジグの使用を必要としないプレフォームおよび自立性炭素繊維プレフォームの製 造方法を提供することである。

本発明の一つのＢ様によれば、炭素−炭素複合体は、炭素繊維または炭素繊維前 駆物質のプレフォームから誘導される炭素繊維の補強材を有し、かつ該プレフォ ームは、炭素繊維または炭素繊維前駆物質の織り込み要素（ｉｎｔｅｒｗｏｖｅ ｎ　ｅｌｅｍｅｎｔ）が該プレフォームの実質的な厚さ全体に及ぶ複合布である 。

該プレフォームは、好ましくは少なくとも１０層、より好ましくは少なくとも２ ０層の炭素繊維または炭素繊維前駆物質を含む複合布である。各層は織り構造を 有することができるが、１層以上の編み構造のような別の種類の構造を備えるこ とも許される。

典型的に素地（ｂｏｄいの要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）は、織り込み要素を含めて、 糸の形をしている。糸は単糸、もろ撚り糸または撚金糸であることができる。糸 は、製造者が製織または他の加工作業中に糸のフィラメントを一体に保つために 何らかの必要な撚りを与えられる以外には撚りを与える場合もあり、また撚りを かけない場合もある。

糸は単糸であることもあり、またもろ撚りすることもある。糸は撚り数が１メー トル当り８０ないし３００巻き（ｔ、ｐ、ｍ、）の範囲内にあるのが好ましい。

プレフォームのすべての糸または同様の要素、たとえば素地中の織布の各構成層 のたて糸およびよこ系要素ならびに布層を結び付ける織り込み要素のテックスは ７５０を上回ることが好ましく、１．０００を上回ることがさらに好ましい。

それぞれの、または少なくとも若干の織布層においては、たて系要素のテックス はよこ系要素のテックスの３倍を上回ることが望ましい。

少なくとも若干、好ましくはすべての織り込み要素は、複合布層の「堆積Ｊの厚 さ全体に及ぶように配列される。

織り込み要素の位置決めは、構成織布層の形成と同時に起るソリッド（ｓｏｌｉ ｄ）製織作業中に達成することができるか、または次に織り込み要素の付与によ って固定される予備織布層の堆積を作ることによって達成することができる。

織布層の堆積の厚さ方向に及ぶ織り込み要素は、典型的には、堆積層の隣り合う 一対のたて系要素の間に並行して延びるように２つずつ一組に並べて付与するこ とができる。次に続く織り込み要素対は、織布層の少なくとも一つの要素、より 典型的には少なくとも二つの要素、典型的にはたて糸によってプレフォームを貫 いて離間させることができる。前記織り込み要素対の要素は、該層つの要素が堆 積の両表面層の間の位置においてのみ共に接触する、平行でない、不一致の関係 をなして、層の堆積の厚さを貫いて上下に及ぶように並べることができる。共に 接触するのが堆積の厚さ全体の中はどの位置で起り、表面積においては、要素が 一様な互い違いの配列をなしているように見える均等に配置された構造であるの が好ましい。

各純理論的な織布層のたて糸用要素および該層を織り込むための要素は、典型的 にはマルチストランド構造の糸であることができる。対照的に、織布層のよこ糸 に用いられる系要素は典型的に単一ストランド構造を有することができる。

炭素前駆物質の糸から織布を形成させる場合には、該炭素前駆物質は典型的に酸 化ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）を有することができる。他の適当な炭素前駆 物質はピッチおよびレーヨンを含む。

本発明は、さらに、本発明の炭素−炭素複合体を含む、ブレーキ板のような炭素 −炭素複合体物品を提供し、さらに前記補強材は物品の、実質的に厚さ全体、ま たは複合ブレーキ板の場合には、散板の実質的に軸方向の厚さ全体に及ぶ炭素繊 維の織り込み要素を含む。

複合体用プレフォームは、炭化前に少なくとも２５ｍｍの厚さを有することがで きる。炭化プレフォームは炭素蒸着法または樹脂／ピッチ法に続（チャリング（ ｃｈａｒｒｉｎｇ）によって濃度を高めることができる。

本発明は、さらに、重なり合って相互に結ばれる関係に配列された複数の前記プ レフォームを含むプレフォーム集成体から前記補強材が誘導される炭素−炭素複 合体を提供する。プレフォームは、たとえば、結合によって相互に結ばれるか、 または、たとえば機械的締結手段によって固定されることができる。

さらに他の！ｑＩ！＋においては、本発明は、プレフォームの実質的に厚さ全体 に及ぶ炭素繊維または炭素繊維前駆物質の要素から形成される複合布を含むプレ フォームを設け、次に該プレフォームを処理して、炭化して濃度の高められたプ レフォームとすることを含む炭素−炭素複合体の形成方法を提供する。

下記添付線図を参照しながら、実施例のみによって、本発明の一つの態様を説明 する。

図１は本発明による炭素−炭素複合体の補強材の炭素繊維プレフォームの厚さ方 向の断面で、該断面はたて糸がプレフォーム中に延びる方向に直角の横断方向を 採っており、 図２は図１の面に直角な面でプレフォームの厚さ方向の断面である。

炭素−炭素複合体は図１および２に示す複合の、一様に織られたプレフォームか ら誘導される補強材を有する。炭素ブレーキ板の形成に適当なプレフォームは典 型的に織布の少なくとも１０層の織り込み層、より典型的には少なくとも２０層 の織り込み層を存すると思われるけれども、説明の便宜上、このプレフォームは ６層の織り込み層しか有していない。図１および図２では、糸を正確な縮尺率で 示しておらず、後記のように糸はすべてかさ高卒であるので、実際には図で明る ６層の織り込み層を含む。

６層の織り込み層は個々のからみ合い要素（ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ　ｅｌｅｍｅｎ ｔ）　１３　ａ　＋　１３　ｂによって織り込まれる。からみ合い要素１３ａ、 １３ｂは、隣り合ったたで系要素の間に並行対関係で付与されＣ図１の隣り合う たて系要素１．４．１５の間に付与される２つのからみ合い要素１３ａ、１３ｂ 参照）、次に続くからみ合い要素対は、該からみ合い要素対１３ａ、１３ｂの間 にある、二つのたて系要素（要素１５．１６参照）によって離間される。

からみ合い要素１３ａ、１３ｂはそれぞれプレフォームの厚さ全体に及ぶ、たて 糸方向に対し一様に、ある角度をなしている。すなわち、図２でわかるように、 からみ合い要素の一つ、１３ａはプレフォームの上面で織布層のよこ系要素１２ ａの上に延び、もう一つの、第２のからみ合い要素１３ｂは次のよこ系要素１２ ｂの上に延びる。その結果、６対の二つのからみ合い要素１３ａ、１．３ｂは、 プレフォームの上面と下面の間の中はどにある位置１７で互いに接触する。

該６層は、からみ合い要素の織り込みと同時に織られて、一枚の複合布となる。

たて系要素１１はそれぞれマルチストランド構造の糸で、各ストランドは複数の 糸を含む。各たて糸は、はとんどまたは全くもろ撚りをかけずに集められた４本 のストランドより成り、ストランドの糸集成体のテックスは５３５２である。

従って、各ストランドのテックスは１３３８である。同時に、各ストランドは１ ５本の個々の糸より成り、個々の糸のテックスは８９゜２である。各個々の糸の フィラメントの撚り数は２７０　ｔ、ｐ、ｍ、で、各ストランドの個々の糸の撚 り数は８０ｔ、ｐ、糟、である。

よこ系要素１２は、たて糸の４本のストランドの中の１本に相当する単一ストラ ンド構造の糸によって構成され、同一テックスすなわち１３３８を有する。同様 に、ストランドは、テックスがそれぞれ８９．２である個々の糸１５本より成る 。

ストランドおよび個々の糸の撚り数も一致する。

からみ合い要素１３ａ、１３ｂは同様の構造を有し、１８２２のテックスを有す る糸の形をしている。各からみ合い糸はテックスがそれぞれ６０７の３本のスト ランドを含み、該ストランドのそれぞれは、テックスがおのおの８６．７である ７本の個々の糸から形成される。各個々の糸のフィラメントは撚り数が２７０ｔ 、ｐ、ｒａ、で各ストランド中の個々の糸の撚り数は８０　ｔ、Ｐ、ｍ、で、か らみ合い系中の各ストランドの撚り数は無視できる。

前記のような酸化ＰＡＮ糸から作った複合布は初めの厚さが２１ｍｍ（６層の場 合）で繊維容積が４７％である。この布を次に、０．５１　ｂ／５ｑｉｎ　（０ ，００３４ＭＰａ）の荷重をかけて、１０２０°Ｃの温度で４時間炭化した。炭 化後、布は厚さが１７．２５ｍｍ、繊維容積が２７％となった。得られた炭化プ レフォームを、次に、ＣＶＤまたは樹脂／ピンチ含浸に続くチャリング（ｃｈａ ｒｒｉｎｇ）により濃度を高めて、炭素−炭素複合体を生成させ、通常のジグ手 段の付与の必要性を全く無くした。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成　４年　１月ノ←日 １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＧＢ９０１０１１．５３ ２、発明の名称 炭素−炭素複合体 ３、特許出願人 住　所　イギリス国ロンドン　ニスダブリュー１ピー・２ピーエル。

ビンセント・スクウエアー、シルバータウン・／’ｔウス（番地なし） 名　称　ダンロップ・リミテッド ４、代理人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 電話　３２７０−６６４１〜６６４６ 糸は単糸であることもあり、またもろ撚りすることもある。糸は撚り数が１メー トル当り８０ないし３００巻き（ｔ、ｐ４．）の範囲内にあるのが好ましい。

プレフォームのすべての糸または同様の要素、たとえば素地中の織布の各構成層 のたて糸およびよこ系要素ならびに布層を結び付ける織り込み要素のテックスは ７５０ｆ−上回ることが好ましく、１．０００を上回ることがさらに好ましい。

それぞれの、または少なくとも若干の織布層においては、たて系要素のテックス はよこ系要素のテックスの３倍を上回ることが望ましい。

少なくとも若干、好ましくはすべての織り込み要素は、複合布層の厚さ全体に及 ぶように配列される。

複合布の厚さ方向に及ぶ織り込み要素は、典型的には、複合布の成る層の隣り合 う一対のたて系要素の間に並行して延びるように２つずつ一組に並べて付与する ことができる。次に続（織り込み要素対は、織布層の少なくとも一つの要素、よ り典型的には少なくとも二つの要素、典型的にはたて糸によってプレフォームを 貫いて離間させることができる。前記織り込み要素対の要素は、該層つの要素が 複合布の両表面層の間の位置においてのみ共に接触する、平行でない、不一致の 関係をなして、複合布の厚さを貫いて上下に及ぶように並べることができる。

共に接触するのが複合布の厚さ全体の中はどの位置で起り、表面においては、要 素が一様な互い違いの配列をなしているように見える均等に配置された構造であ るのが好ましい。

補正書の翻訳文提出帯 （特許法第１８４条の８） 平成　４年　１月歩日 １、特許８願の表示 ＰＣＴ／ＧＢ９０１０１１５３ ２、発明の名称 炭素−炭素複合体 ３、特許出願人 住　所　イギリス国ロンドン　ニスダブリュー１ピー・２ピーエル。

ビンセント・スクウエアー、シルバータウン・ハウス（番地なし） 名　称　ダンロップ・リミテッド ４、代理人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番」−号新大手町ビル　２０６区 電話　３２７０−６６４１〜６６４６ 炭素−炭素複合体 本発明は、たとえば炭素ブレーキ板のような物品の製造に用いることができるよ うな炭素繊維複合体および炭素繊維複合体の製造方法に関する。

化学蒸着（ＣＶＤ）法による炭素ブレーキ板の製造においては、ジグに取付けた 炭素繊維布の積層をＣＶＤ炉に詰める前に、適当なジグ中で該積層を圧縮するの が通例である。ジグは組立てるのに時間を要し、かつ炉内の有効空間を占有する ので、本発明の一つの目的は炉内にある間プレフォームの圧縮を維持させるのに ジグの使用を必要としないプレフォームおよび自立性炭素繊維プレフォームの製 造方法を提供することである。

本発明の一つの態様によれば、炭素−炭素複合体は、炭素繊維または炭素繊維前 駆物質のプレフォームから誘導される炭素繊維の補強材を有し、かっ該プレフォ ームは、炭素繊維または炭素繊維前駆物質の織り込み要素（ｉｎｔｅｒｗｏｖｅ ｎ　ｅｌｅ＋＊ｅｎｔ）が該プレフォームの実質的な厚さ全体に及ぶ複合布であ る。

本明ｗＢ書中で使用する［複合布Ｊという用語は、−製織作業で分離した層若し くはブライが同時に製造され一緒に合わされる層状の布（ｆａｂｒｉｃ）を意味 する。

該プレフォームは、好ましくは少なくとも１０層、より好ましくは少なくとも２ ０層の炭素繊維または炭素ｉ＆維前駆物質を含む複合布である。各層は織り構造 を有することができるが、１層以上の追加の層の編み構造のような別の種類の構 造を備えることも許される。

典型的に素地（ｂｏｄｙ）の要素（ｅｌｅ■ｅｎ　ｔ）は、織り込み要素を含め て、糸の形をしている。糸は単糸、もろ撚り糸または撚合糸であることができる 。糸は、製造者が製織または他の加工作業中に糸のフィラメントを一体に保つた めに何らかの必要な撚りを与えられる以外には撚りを与える場合もあり、また撚 りをかけない場合もある。

国際調査着生 国際調査報告

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．炭素繊維または炭素繊維前駆物質のプレフォームから誘導される炭素繊維の 補強材を有する炭素一炭素複合体で、前記プレフォームは、炭素繊維または炭素 繊維前駆物質の織り込み要素がプレフォームの実質的に厚さ全体に及ぶ複合布で ある炭素−炭素複合体。
2. ２．前記プレフォームがたて糸要素およびよこ糸要素の織り込み層を含む請求項 １の炭素−炭素複合体。
3. ３．織り込み要素が隣り合う一対のたて糸要素の間に並行して延びるように２つ ずつ一組に並べて付与される請求項２の炭素−炭素複合体。
4. ４．一対の織り込み要素の要素は、該２つの要素がプレフォームの両表面間の実 質的に中ほどの位置においてのみ互いに接触する平行でない不一致の関係にあっ て、該ブレフォームの厚さを貫通して上下に及ぶ請求項３の炭素−炭素複合体。
5. ５．少なくとも若干の織り込み要素が、前記プレフォームの厚さ全体に及ぶ前記 請求項中いずれか一つの項の炭素−炭素複合体。
6. ６．すべての織り込み要素が前記ブレフォームの厚さ全体に及ぶ請求項５の炭素 −炭素複合体。
7. ７．前記複合布が少なくとも１０層の布層を含む前記請求項中いずれか一つの炭 素−炭素複合体。
8. ８．織り込み布層および織り込み要素の要素がそれぞれ７５０よりも大きいテッ クスを有する前記請求項中いずれか一つの項の炭素−炭素複合体。
9. ９．織布層のたて糸要素およびよこ糸要素ならびに織り込み要素がそれぞれ１， ０００よりも大きいテックスを有する請求項８の炭素−炭素複合体。
10. １０．布層および織り込み要素の要素が糸によって構成される前記請求項中いず れか一つの項の炭素−炭素複合体。
11. １１．織布層のたて糸がそれぞれ複数の個々の糸によって構成される複数のスト ランドを含む請求項１０の炭素−炭素複合体。
12. １２．織布層のよこ糸が、複数の個々の糸の単一ストランドを含む請求項１０ま たは請求項１１の炭素−炭素複合体。
13. １３．からみ合い糸が、それぞれ複数の糸によって構成される複数のストランド を含む請求項１０ないし請求項１２のいずれか一つの項の炭素−炭素複合体。
14. １４．前記補強材が、重なり合って、相互に結ばれる関係に並べられた複数の前 記プレフォームを含むプレフォーム集成体から誘導される前記請求項中のいずれ か一つの項の炭素一炭素複合体。
15. １５．前記重なり合ったプレフォームが結合によって相互に結ばれる請求項１４ の炭素−炭素複合体。
16. １６．前記重なり合ったブレフォームが機械的締結手段によって相互に結ばれる 請求項１５の炭素−炭素複合体。
17. １７．実質的に前記のように添付図面と関連させて述べた炭素−炭素複合体。
18. １８．前記請求項中いずれか一つの項の炭素−炭素複合体を含む炭素−炭素複合 体物品で、前記補強材が物品の実質的に厚さ全体に及ぶ炭素繊維の織り込み要素 を含む炭素−炭素複合体物品。
19. １９．請求項１８の炭素−炭素複合体物品によって構成される炭素ブレーキ板で 、炭素繊維の織り込み要素が該板の軸方向の実質的に厚さ全体に及ぶ炭素ブレー キ板。