JPH0517225A - 炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法 - Google Patents

炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法

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JPH0517225A
JPH0517225A JP3217331A JP21733191A JPH0517225A JP H0517225 A JPH0517225 A JP H0517225A JP 3217331 A JP3217331 A JP 3217331A JP 21733191 A JP21733191 A JP 21733191A JP H0517225 A JPH0517225 A JP H0517225A
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carbon
carbon fiber
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composite material
matrix
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Masatake Sakagami
正剛 阪上
Yosuke Takemura
洋輔 竹村
Tomoyuki Wakamatsu
智之 若松
Takatoshi Takemoto
隆俊 竹本
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64Burning or sintering processes
    • C04B35/645Pressure sintering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C04B35/83Carbon fibres in a carbon matrix

Abstract

(57)【要約】 【構成】 この発明は、マトリックス原料の炭化率と最
終的製品の繊維含有率とからそれぞれマトリックス原料
と炭素繊維との組成を決定して機械的に混合する。そし
て、その混合物を加圧しながら成形した後、硬化し、さ
らに加圧しながら炭素化を行なう。 【効果】 上記のような構成により、成形,硬化時など
にマトリックス原料の気化により気孔となった部分に他
のマトリックス原料が充填され高密度化が図れる。その
ため工程の繰返しを必要とすることなく良好な炭素繊維
強化炭素複合材料が得られる。したがって、製造期間を
短期化することができ、ある程度の強度を維持しながら
経済性をより一層向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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し、特に、炭素繊維とマトリック
ス原料を混合した後、成形,硬化,炭素化する炭素繊維
強化炭素複合材料の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、炭素繊維強化炭素複合材料の製造
方法として、含浸法、加圧含浸炭化法、CVD法などが
知られている。これらは、たとえば、「炭素繊維産業」
近代編集社(森田健一著)に開示されている。この内、
含浸法は、まず、繊維基材上に樹脂材料を含浸させてプ
リプレグを作製する。そして、このプリプレグを積層成
形した後硬化する。その後、炭素化し、最終的に高温度
まで昇温し炭素繊維強化炭素複合材料を得るものであ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法としては、含浸
法、加圧含浸炭化法、CVD法などが用いられていた。
【0004】しかしながら、これらの製造方法は、いず
れも製造期間が長くなるという問題点があった。すなわ
ち、たとえば含浸法では、繊維基材上に含浸された樹脂
材料が硬化や炭素化の工程で気化しその気化した部分が
気孔となる。このような気孔が形成されると密度が低く
なるため、最終的に高い密度の炭素繊維強化炭素複合材
料を得るためには、樹脂材料を再度含浸して硬化、炭素
化の工程を複数回繰返す必要があった。この結果、製造
工程が複雑となり、製造期間も長くなっていた。製造期
間が長くなると最終的に得られる製品も高価なものとな
ってしまうという問題点があった。
【0005】そこで、従来、短期間に炭素繊維強化炭素
複合材料を製造することができる製造方法が提案されて
いる。これらは、たとえば、特公昭63−5349号公
報や特願昭61−197467号公報などに開示されて
いる。これらの方法では、炭素粉末と樹脂材料が混練さ
れた溶媒中に長繊維を供給する。そして、その溶媒中に
電圧を掛けることにより長繊維とその付着物からなる電
着体を得る。この電着体を所定の長さに切断して成形し
た後高温度まで昇温し炭素繊維強化炭素複合材料を得る
ものである。この提案された方法では、高性能な炭素繊
維強化炭素複合材料が短期間に得られるため、性能の割
には安価である。
【0006】しかしながら、用途によっては、このよう
な高性能な炭素繊維強化炭素複合材料を必要としない分
野も存在する。このような用途分野では、従来の提案さ
れた方法によって得られた炭素繊維強化炭素複合材料で
は高価すぎるという問題点があった。
【0007】つまり、従来の炭素繊維強化炭素複合材料
の製造方法では、ある程度の強度(性能)を有しなが
ら、しかも経済性に優れた炭素繊維強化炭素複合材料を
製造することは困難であった。
【0008】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、ある程度の強度を維持しながら
経済性をより一層向上させることが可能な炭素繊維強化
炭素複合材料の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明における炭素繊
維強化炭素複合材料の製造方法は、マトリックス原料の
炭化率と最終的製品の繊維含有率とからそれぞれマトリ
ックス原料と炭素繊維との組成を決定して機械的に混合
する。そしてその混合物を加圧しながら成形した後、硬
化し、さらに加圧しながら炭素化を行なう。
【0010】
【作用】この発明に係る炭素繊維強化炭素複合材料の製
造方法では、マトリックス原料の炭化率と最終的製品の
繊維含有率とからそれぞれマトリックス原料と炭素繊維
との組成が決定されて機械的に混合され、その混合物が
加圧されながら成形された後、硬化され、さらに加圧さ
れながら炭素化が行なわれる。これにより、成形,硬
化,炭素化を行なうときにマトリックス原料が気化して
気孔となった部分に他のマトリックス原料が充填され高
密度化が図れる。そのため工程を繰返す必要がなく良好
な炭素繊維強化炭素複合材料が得られる。
【0011】
【実施例】本願発明者などは、本願発明の効果を確認す
るため以下のような比較実験(実施例1,実施例2,実
施例3,比較例1,比較例2)を行なった。
【0012】(実施例1)まず、本願発明の炭素繊維強
化炭素複合材料の製造方法に従った一実施例について説
明する。
【0013】(1) 粉末状フェノール樹脂と炭素繊維
(長さ13mm)をV型ミキサーを用いて混合した。こ
のときの重量比は3:1であった。
【0014】(2) この混合体を150℃で熱成形し
た。このときの最大面圧は50kg/cm2 であった。
【0015】(3) 板厚が膨れないようにクランプし
ながら、300℃で硬化した。 (4) 加圧焼結炉で2000℃まで昇温し炭素繊維強
化炭素複合材料を得た。このときの最大面圧は100k
g/cm2 であった。
【0016】(実施例2)次に本発明の炭素繊維強化炭
素複合材料の製造方法に従った第2の実施例について説
明する。
【0017】(1) フラン樹脂、天然黒鉛粉末、炭素
繊維(長さ50〜1000mm)をV型ミキサーを用い
て混合した。このときの重量比は3:1:1であった。
【0018】(2) この混合体を130℃で熱成形し
た。このときの最大面圧は80kg/cm2 であった。
【0019】(3) 板厚が膨れないようにクランプし
ながら200℃で硬化した。 (4) 加圧焼結炉で3000℃まで昇温し炭素繊維強
化炭素複合材料を得た。このときの最大面圧は80kg
/cm2 であった。
【0020】(実施例3)次に、本発明の炭素繊維強化
炭素複合材料の製造方法に従った第3の実施例について
説明する。
【0021】(1) フェノール樹脂、自己焼結性炭素
粉末、炭素繊維(長さ50〜1000mm)をV型ミキ
サーを用いて混合した。このときの重量比は、2:1:
1であった。
【0022】(2) この混合体を130℃で熱成形し
た。このときの最大面圧は、80kg/cm2 であっ
た。
【0023】(3) 板圧が膨れないようにクランプし
ながら、200℃で硬化した。 (4) 加圧焼結炉で2500℃まで昇温し炭素繊維強
化炭素複合材料を得た。このときの最大面圧は、80k
g/cm2 であった。
【0024】(比較例1)次に、比較例1について説明
するが、この比較例1は従来の含浸法に相当するもので
ある。
【0025】(1) まずフェノール樹脂と炭素繊維不
織布からなるプリプレグを作製した。このときの重量比
は45:55であった。
【0026】(2) このプリプレグを150℃で積層
成形した。このときの面圧は20kg/cm2 であっ
た。
【0027】(3) この積層成形された成形体を30
0℃で硬化した。 (4) その後、1000℃で炭素化した。
【0028】(5) このような成形体にフェノール樹
脂を再度含浸し、上記の硬化および炭素化の工程ととも
にこのフェノール樹脂の再含浸の工程を3回繰返した。
【0029】(6) 2500℃まで昇温し炭素繊維強
化炭素複合材料を得た。 (比較例2)次に、比較例2について説明するが、これ
は、従来提案された特公昭63−5349号公報や特願
昭61−197467号公報に開示されている技術に相
当するものである。
【0030】(1) 自己焼結性炭素粉末をアクリルア
マイド系樹脂とよく混練し溶媒中に分散した。このとき
の重量比は1:1であった。
【0031】(2) 炭素繊維を連続的に上記溶液中に
供給し、対向電極との間に100Vの電圧をかけ、電着
体を得た。ここで、炭素繊維と付着物との混合比は、
2:3であった。
【0032】(3) この混合体を13mmの長さに切
断して、130℃で熱成形した。このときの最大面圧は
80kg/cm2 であった。
【0033】(4) 加圧焼結炉で2500℃まで昇温
し炭素繊維強化炭素複合材料を得た。このときの最大面
圧は120kg/cm2 であった。
【0034】以上の実施例1,実施例2,実施例3,比
較例1,比較例2による実験結果から得られた炭素繊維
強化炭素複合材料の特性を次の表1に示す。
【0035】
【表1】 この表1を参照して、本発明の実施例1,実施例2お
よび実施例3では、比較例1および比較例2に比べて経
済性に優れていることが分かる。また、強度面でも比較
例2には劣るがある一定の強度を維持していることが分
かる。このように、実施例1および実施例2では、ある
程度の強度を維持しながら経済性をより一層向上させる
ことが可能な炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法を提
供することができた。
【0036】ここで、本発明の概略的な製造プロセスを
説明すると以下のようになる。図1は、本発明の製造プ
ロセスを説明するための製造フロー図である。図1を参
照して、まず、マトリックス原料の炭化率と最終的製品
における繊維含有率とからそれぞれマトリックス原料と
炭素繊維の組成重量比を決定して機械的に混合する。そ
して、湿式混合の場合には、炭素繊維とマトリックス原
料の混合物を乾燥させる。次に、混合物を金型に充填し
て加圧成形する。その後、硬化を行なう。ここで、硬化
するときにクランプを行ない、膨れを防止するのが好ま
しいが、明らかに膨れが発生しない成形体では、クラン
プする必要はない。HIPあるいは加圧焼結炉を用いて
硬化体を炭素化する。その後、必要に応じて高温焼結炉
にて黒鉛化する。または、HIPや加圧焼結炉を用いて
そのまま黒鉛化する。上記のような工程を繰返しなしに
行なう。
【0037】なお、本実施例の混合工程では、炭素繊維
を傷付けないような自然落下を利用した混合方法が好ま
しい。また、成形,硬化,炭素化および/あるいは黒鉛
化工程では、マトリックス原料の挙動に合わせた加圧が
必要である。すなわち過剰の加圧は、炭素繊維あるいは
マトリックスを傷付けてしまい、製品強度を低下させる
ので、これらの問題を考慮して各工程の条件を設定する
必要がある。
【0038】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、マト
リックス原料の炭化率と最終的製品の繊維含有率とから
それぞれ、マトリックス原料と炭素繊維との組成を決定
して機械的に混合する。そして、その混合物を加圧しな
がら成形した後、硬化し、さらに加圧しながら炭素化を
行なう。これにより、成形,硬化,炭素化を行なうとき
にマトリックス原料が気化することにより気孔となった
部分に他のマトリックス原料が充填され高密度化が図れ
る。このため、工程を繰返す必要がなくしかも良好な炭
素繊維強化炭素複合材料が得られる。この結果、製造期
間を短期化することができ、ある程度の強度を維持しな
がら経済性をより一層向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造プロセスを説明するための製造フ
ロー図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹本 隆俊 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素繊維とマトリックス原料を混合した
    後、成形,硬化,炭素化する炭素繊維強化炭素複合材料
    の製造方法であって、 前記マトリックス原料の炭化率と最終的製品の繊維含有
    率とから、それぞれ前記マトリックス原料と前記炭素繊
    維との組成を決定して機械的に混合する工程と、 前記混合物を加圧しながら前記成形をした後、硬化し、
    さらに加圧しながら炭素化を行なう工程とを備える、炭
    素繊維強化炭素複合材料の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記炭素繊維は、短繊維,ウィスカー,
    長繊維の内の少なくともいずれか1つを含む、請求項1
    に記載の炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記マトリックス原料には、樹脂,ピッ
    チ,カーボンブラック,グラッシーカーボン粉末,炭素
    粉末,黒鉛粉末,自己焼結性炭素粉末のうちの少なくと
    も1つが含まれている、請求項1に記載の炭素繊維強化
    炭素複合材料の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記マトリックス原料と前記炭素繊維と
    の組成を決定して機械的に混合する工程は、炭素繊維の
    組成重量比が10〜70%で、マトリックス原料を構成
    する樹脂・ピッチの組成重量比が0〜80%、自己焼結
    性炭素粉末の組成重量比が0〜70%、カーボンブラッ
    ク・グラッシーカーボン粉末・炭素粉末・黒鉛粉末の組
    成重量比が0〜50%の範囲で組成を決定して機械的に
    混合する工程を含む、請求項2および3に記載の炭素繊
    維強化炭素複合材料の製造方法。
JP3217331A 1990-12-28 1991-08-28 炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法 Pending JPH0517225A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160016403A (ko) * 2014-08-05 2016-02-15 엘지전자 주식회사 그래핀 시트의 제조 방법 및 그 그래핀 시트

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9217914D0 (en) * 1992-08-22 1992-10-07 British Petroleum Co Phenolic resin & carbon products
US5726105A (en) * 1995-04-20 1998-03-10 International Fuel Cells Composite article
US5744075A (en) * 1995-05-19 1998-04-28 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Method for rapid fabrication of fiber preforms and structural composite materials
DE19710105A1 (de) * 1997-03-12 1998-09-17 Sgl Technik Gmbh Mit Graphitkurzfasern verstärkter Siliciumcarbidkörper
US6521152B1 (en) * 2000-03-16 2003-02-18 Honeywell International Inc. Method for forming fiber reinforced composite parts
US20060247121A1 (en) * 2003-02-17 2006-11-02 Jong-Seob Shim Manufacturing method of activated carbon structure having a frame
TW201235329A (en) * 2011-02-18 2012-09-01 Shuoen Tech Co Ltd Heat sink and manufacturing method of porous graphite
CN109809829A (zh) * 2019-04-11 2019-05-28 航天睿特碳材料有限公司 利用碳纤维编织物废料制备碳/碳保温材料的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59141170A (ja) * 1983-01-31 1984-08-13 Kureha Chem Ind Co Ltd 燃料電池用電極基板及びその製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3718720A (en) * 1971-01-12 1973-02-27 Atomic Energy Commission Method for manufacturing fibrous, carbonaceous composites having near isotropic properties
US3917884A (en) * 1973-04-23 1975-11-04 Fiber Materials Method of making wound graphite carbon body
NO143977C (no) * 1975-04-14 1981-05-20 Goodyear Aerospace Corp Bremseskive med lagstruktur.
DE2714364C3 (de) * 1977-03-31 1979-10-31 Schunk & Ebe Gmbh, 6301 Lahn Verfahren zur Herstellung von kohlenstoffaserverstärkten Kohlenstoffkörpern
JPS61197467A (ja) * 1985-02-22 1986-09-01 住友電気工業株式会社 炭素繊維強化複合材料の製造方法
JPS635349A (ja) * 1986-06-25 1988-01-11 Konica Corp 感光体
JPH01252577A (ja) * 1988-04-01 1989-10-09 Nippon Oil Co Ltd 炭素/炭素複合材料の製造法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59141170A (ja) * 1983-01-31 1984-08-13 Kureha Chem Ind Co Ltd 燃料電池用電極基板及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160016403A (ko) * 2014-08-05 2016-02-15 엘지전자 주식회사 그래핀 시트의 제조 방법 및 그 그래핀 시트

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