JPH06321635A - 炭素繊維強化炭素複合材料およびその製造方法 - Google Patents
炭素繊維強化炭素複合材料およびその製造方法Info
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- JPH06321635A JPH06321635A JP5117390A JP11739093A JPH06321635A JP H06321635 A JPH06321635 A JP H06321635A JP 5117390 A JP5117390 A JP 5117390A JP 11739093 A JP11739093 A JP 11739093A JP H06321635 A JPH06321635 A JP H06321635A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造時の低コストを図ると共に、異方性を極
力低減することのできるＣ／Ｃコンポジット、およびそ
の様なＣ／Ｃコンポジットを製造する為の方法を提供す
る。 【構成】 アクリル系耐炎繊維を主体とする不織布を複
数積層すると共に、ニードルパンチによる針打ちによっ
て、前記繊維を積層方向に配向させる様に形成したプリ
フォーム体に、炭素マトリックス成形材を含浸した後、
加熱・加圧成形および炭化焼成を施すことによって製造
される炭素繊維強化炭素複合材料であって、単位面積当
たりの積層方向に配向する繊維数と積層方向と直向する
方向に配向する繊維数との比（積層方向に配向する繊維
数／積層方向と直交する方向に配向する繊維数）が２／
３以上である。
力低減することのできるＣ／Ｃコンポジット、およびそ
の様なＣ／Ｃコンポジットを製造する為の方法を提供す
る。 【構成】 アクリル系耐炎繊維を主体とする不織布を複
数積層すると共に、ニードルパンチによる針打ちによっ
て、前記繊維を積層方向に配向させる様に形成したプリ
フォーム体に、炭素マトリックス成形材を含浸した後、
加熱・加圧成形および炭化焼成を施すことによって製造
される炭素繊維強化炭素複合材料であって、単位面積当
たりの積層方向に配向する繊維数と積層方向と直向する
方向に配向する繊維数との比（積層方向に配向する繊維
数／積層方向と直交する方向に配向する繊維数）が２／
３以上である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軽量且つ高強度でしか
も耐熱性や耐食性にも優れ、航空・宇宙、生体・医学、
電気・磁気、光学、化学等の広い分野での応用が期待さ
れる炭素繊維強化炭素材料（以下、「Ｃ／Ｃコンポジッ
ト」と呼ぶことがある）およびその製造方法に関するも
のであり、殊に異方性を少なくして特性改善を図ったＣ
／Ｃコンポジットおよび製造方法に関するものである。
も耐熱性や耐食性にも優れ、航空・宇宙、生体・医学、
電気・磁気、光学、化学等の広い分野での応用が期待さ
れる炭素繊維強化炭素材料（以下、「Ｃ／Ｃコンポジッ
ト」と呼ぶことがある）およびその製造方法に関するも
のであり、殊に異方性を少なくして特性改善を図ったＣ
／Ｃコンポジットおよび製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭素をマトリックス材とし炭素繊維を補
強材として使用したＣ／Ｃコンポジットは、軽量で機械
的強度、耐熱性、耐食性、耐摩耗性、耐熱衝撃性、熱・
電気伝導性に優れ、ロケットのノズルやノーズコーン、
航空機のブレーキディスク等の航空・宇宙機用材料を始
め、高温炉や原子炉用材料として使用されつつあり、ま
た生体・医学、電気・磁気、光学、化学等への広い分野
での応用が期待されている。
強材として使用したＣ／Ｃコンポジットは、軽量で機械
的強度、耐熱性、耐食性、耐摩耗性、耐熱衝撃性、熱・
電気伝導性に優れ、ロケットのノズルやノーズコーン、
航空機のブレーキディスク等の航空・宇宙機用材料を始
め、高温炉や原子炉用材料として使用されつつあり、ま
た生体・医学、電気・磁気、光学、化学等への広い分野
での応用が期待されている。
【０００３】上記の様なＣ／Ｃコンポジットを製造する
には、炭素繊維の織布や不織布を積層してプリフォーム
体とし、これにフラン樹脂やフェノール樹脂で代表され
る熱硬化性樹脂やピッチで代表される熱可塑性樹脂等を
マトリックス形成材として塗布若しくは含浸した後、加
熱・加圧成形と非酸化性雰囲気での炭化焼成を行ない、
必要に応じて樹脂やピッチの含浸焼成の繰返し、若しく
は化学蒸着法によって炭素繊維成形体中にマトリックス
炭素を析出させたりして緻密化を図り、更に場合によっ
てはその後高温によって熱処理するのが一般的である。
には、炭素繊維の織布や不織布を積層してプリフォーム
体とし、これにフラン樹脂やフェノール樹脂で代表され
る熱硬化性樹脂やピッチで代表される熱可塑性樹脂等を
マトリックス形成材として塗布若しくは含浸した後、加
熱・加圧成形と非酸化性雰囲気での炭化焼成を行ない、
必要に応じて樹脂やピッチの含浸焼成の繰返し、若しく
は化学蒸着法によって炭素繊維成形体中にマトリックス
炭素を析出させたりして緻密化を図り、更に場合によっ
てはその後高温によって熱処理するのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の様な方法によっ
て製造されたＣ／Ｃコンポジットでは、炭素繊維のほと
んどが積層方向と直交する方向に並んでいるので、強度
や熱的特性等の特性面において、積層方向と、該積層方
向と直交する方向において大きな差を有し、この差の原
因となる組織の異方性が用途によって大きな問題となっ
ている。この様な異方性を解消する為の手段として、三
次元立体織物（３−Ｄ織物）を使用した方法や、短繊維
を混ぜ込んだ方法等も提案されているが、前者の方法で
は高性能が発揮されるとはいうものの非常に高価である
という欠点を有し、一方後者の方法では異方性解消とい
う観点から十分な性能が発揮されているとは言えなかっ
た。本発明は上記の様な状況に鑑みてなされたものであ
って、その目的は、製造時の低コストを図ると共に、異
方性を極力低減することのできるＣ／Ｃコンポジットお
よびその様なＣ／Ｃコンポジットを製造する為の方法を
提供することにある。
て製造されたＣ／Ｃコンポジットでは、炭素繊維のほと
んどが積層方向と直交する方向に並んでいるので、強度
や熱的特性等の特性面において、積層方向と、該積層方
向と直交する方向において大きな差を有し、この差の原
因となる組織の異方性が用途によって大きな問題となっ
ている。この様な異方性を解消する為の手段として、三
次元立体織物（３−Ｄ織物）を使用した方法や、短繊維
を混ぜ込んだ方法等も提案されているが、前者の方法で
は高性能が発揮されるとはいうものの非常に高価である
という欠点を有し、一方後者の方法では異方性解消とい
う観点から十分な性能が発揮されているとは言えなかっ
た。本発明は上記の様な状況に鑑みてなされたものであ
って、その目的は、製造時の低コストを図ると共に、異
方性を極力低減することのできるＣ／Ｃコンポジットお
よびその様なＣ／Ｃコンポジットを製造する為の方法を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明とは、アクリル系耐炎繊維を主体とする不織布を複
数積層すると共に、ニードルパンチによる針打ちによっ
て、前記繊維の一部を積層方向に配向させる様に形成し
たプリフォーム体に、炭素マトリックス成形材を含浸し
た後、加熱・加圧成形および炭化焼成を施すことによっ
て製造される炭素繊維強化炭素複合材料であって、単位
面積当たりの積層方向に配向する繊維数と積層方向と直
交する方向に配向する繊維数との比（積層方向に配向す
る繊維数／積層方向と直交する方向に配向する繊維数）
を２／３以上としたものである点に要旨を有するＣ／Ｃ
コンポジットである。
発明とは、アクリル系耐炎繊維を主体とする不織布を複
数積層すると共に、ニードルパンチによる針打ちによっ
て、前記繊維の一部を積層方向に配向させる様に形成し
たプリフォーム体に、炭素マトリックス成形材を含浸し
た後、加熱・加圧成形および炭化焼成を施すことによっ
て製造される炭素繊維強化炭素複合材料であって、単位
面積当たりの積層方向に配向する繊維数と積層方向と直
交する方向に配向する繊維数との比（積層方向に配向す
る繊維数／積層方向と直交する方向に配向する繊維数）
を２／３以上としたものである点に要旨を有するＣ／Ｃ
コンポジットである。
【０００６】また上記の様なＣ／Ｃコンポジットを製造
するに当たっては、ニードルパンチによる針打ちによっ
て針密度を６００〜１５００本／cm2 とすると共に、密
度を０．２０ｇ／cm3 以上とした積層不織布をプリフォ
ーム体として用いれば良い。
するに当たっては、ニードルパンチによる針打ちによっ
て針密度を６００〜１５００本／cm2 とすると共に、密
度を０．２０ｇ／cm3 以上とした積層不織布をプリフォ
ーム体として用いれば良い。
【０００７】
【作用】本発明者らは、かねてよりＣ／Ｃコンポジット
の特性改善を図るという観点から研究を進めてきた。そ
して研究の一環として、炭素繊維からなる不織布を用い
たＣ／Ｃコンポジットの製造方法についても提案してい
る（特開昭６３−６０１５５号）。またこの技術におい
て、ニードルパンチによって、不織布の積層方向に配向
する繊維を形成し得ることを示唆している。
の特性改善を図るという観点から研究を進めてきた。そ
して研究の一環として、炭素繊維からなる不織布を用い
たＣ／Ｃコンポジットの製造方法についても提案してい
る（特開昭６３−６０１５５号）。またこの技術におい
て、ニードルパンチによって、不織布の積層方向に配向
する繊維を形成し得ることを示唆している。
【０００８】本発明者らは上記の技術を基本とし、Ｃ／
Ｃコンポジットの異方性を改善する為の手段について様
々な角度から検討を重ねた。その結果、炭素繊維の前駆
体となるアクリル系耐炎繊維を主体とする不織布を複数
積層すると共に、ニードルパンチの針打ちによって、前
記繊維の一部を積層方向に配向させる様に形成したフリ
フォーム体を用い、常法に従って製造されるＣ／Ｃコン
ポジットにおいて、単位面積当たりの積層方向に配向す
る繊維数と、積層方向に直交する方向に配向する繊維数
との比（積層方向に配向する繊維数／積層方向と直交す
る方向に配向する繊維数）を２／３以上となる様にすれ
ば、Ｃ／Ｃコンポジットの異方性の低減が図れ、特性が
著しく改善されることを見出し、本発明を完成した。
Ｃコンポジットの異方性を改善する為の手段について様
々な角度から検討を重ねた。その結果、炭素繊維の前駆
体となるアクリル系耐炎繊維を主体とする不織布を複数
積層すると共に、ニードルパンチの針打ちによって、前
記繊維の一部を積層方向に配向させる様に形成したフリ
フォーム体を用い、常法に従って製造されるＣ／Ｃコン
ポジットにおいて、単位面積当たりの積層方向に配向す
る繊維数と、積層方向に直交する方向に配向する繊維数
との比（積層方向に配向する繊維数／積層方向と直交す
る方向に配向する繊維数）を２／３以上となる様にすれ
ば、Ｃ／Ｃコンポジットの異方性の低減が図れ、特性が
著しく改善されることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】本発明は上述の如く構成されるが、要する
に、不織布を用いた従来のＣ／Ｃコンポジットにおける
炭素繊維のほとんどが積層方向と直交する方向に配向し
ていたのであるが、積層方向に配向する繊維数を増加さ
せて上記繊維比が一定の値以上となる様にすれば、これ
によって異方性が低減されたのである。尚本発明に前記
上記比を２／３以上とする為には、不織布のカードおよ
び針打ち工程を通じて上記の比が２／３となる様にすれ
ば良い。
に、不織布を用いた従来のＣ／Ｃコンポジットにおける
炭素繊維のほとんどが積層方向と直交する方向に配向し
ていたのであるが、積層方向に配向する繊維数を増加さ
せて上記繊維比が一定の値以上となる様にすれば、これ
によって異方性が低減されたのである。尚本発明に前記
上記比を２／３以上とする為には、不織布のカードおよ
び針打ち工程を通じて上記の比が２／３となる様にすれ
ば良い。
【００１０】上記比が２／３未満では、Ｃ／Ｃコンポジ
ットにおける強度および熱的特性の異方性が大きくな
る。一方、上記比の上限については特に限定されるもの
ではないが、あまり大きな値となると繊維切れが多くな
って不織布自体の強度が低くなり、Ｃ／Ｃコンポジット
を製造する際に支障を起たすばかりか、炭素繊維による
本来の補強効果が得られず、Ｃ／Ｃコンポジット自体の
強度も低下する。
ットにおける強度および熱的特性の異方性が大きくな
る。一方、上記比の上限については特に限定されるもの
ではないが、あまり大きな値となると繊維切れが多くな
って不織布自体の強度が低くなり、Ｃ／Ｃコンポジット
を製造する際に支障を起たすばかりか、炭素繊維による
本来の補強効果が得られず、Ｃ／Ｃコンポジット自体の
強度も低下する。
【００１１】本発明で用いる不織布は、ニードルパンチ
等の工程を考慮してアクリル系耐炎繊維を主体とするも
のであるが、このアクリル系耐炎繊維は、ポリアクリル
繊維を通常の方法で酸化した耐炎繊維（不融化ＰＡＮ繊
維とも呼ぶ）であり、ＰＡＮ系炭素繊維製造の中間工程
で抜き取るか、或は専用の工程によって製造されたもの
を使用する。尚本発明で用いる不織布における上記アク
リル系耐炎繊維以外の炭素繊維若しくは炭素繊維前駆体
の使用については、繊維の折れ易さによって差が見ら
れ、例えばＰＡＮ系炭素繊維では３０％以下、ピッチ系
炭素繊維及び不融化繊維では２０％以下の添加は可能で
あるものの、ニードルパンチ時に繊維が折れて不織布か
ら脱落し易く、添加の効果は期待できない。また脱落量
を計算に入れて多量に添加しても、脱落が激しくなるだ
けであり、不織布自体が得られないこともある。一方、
不織布自体の造り易さと強度向上を図るという観点か
ら、例えばポリアミド、ポリエステルおよび耐炎処理が
施されていないポリアクリル等の様に柔軟性と強度を兼
ね備えた合成繊維はＣ／Ｃコンポジットの性能を低下さ
せない程度であれば少量添加しても良い。
等の工程を考慮してアクリル系耐炎繊維を主体とするも
のであるが、このアクリル系耐炎繊維は、ポリアクリル
繊維を通常の方法で酸化した耐炎繊維（不融化ＰＡＮ繊
維とも呼ぶ）であり、ＰＡＮ系炭素繊維製造の中間工程
で抜き取るか、或は専用の工程によって製造されたもの
を使用する。尚本発明で用いる不織布における上記アク
リル系耐炎繊維以外の炭素繊維若しくは炭素繊維前駆体
の使用については、繊維の折れ易さによって差が見ら
れ、例えばＰＡＮ系炭素繊維では３０％以下、ピッチ系
炭素繊維及び不融化繊維では２０％以下の添加は可能で
あるものの、ニードルパンチ時に繊維が折れて不織布か
ら脱落し易く、添加の効果は期待できない。また脱落量
を計算に入れて多量に添加しても、脱落が激しくなるだ
けであり、不織布自体が得られないこともある。一方、
不織布自体の造り易さと強度向上を図るという観点か
ら、例えばポリアミド、ポリエステルおよび耐炎処理が
施されていないポリアクリル等の様に柔軟性と強度を兼
ね備えた合成繊維はＣ／Ｃコンポジットの性能を低下さ
せない程度であれば少量添加しても良い。
【００１２】本発明で用いる不織布において、ニードル
パンチの針密度は、積層方向に延びる繊維数および不織
布強度と相関関係があり、針密度を増やしていくとまず
強度の最大値が現われ、次に積層方向に配向する繊維数
の最大値が現われ、これを超えると繊維切れが多くなっ
て不織布としての機能を発揮しなくなる。一方、不織布
の密度は、一針当たりの積層方向への繊維の並びが多い
程高密度となり、より高密度の不織布を得るには、繊維
長さ、クリンプ形状、カードでの解離状態、針の太さ・
形状、針の打ち等を適切に制御する必要がある。
パンチの針密度は、積層方向に延びる繊維数および不織
布強度と相関関係があり、針密度を増やしていくとまず
強度の最大値が現われ、次に積層方向に配向する繊維数
の最大値が現われ、これを超えると繊維切れが多くなっ
て不織布としての機能を発揮しなくなる。一方、不織布
の密度は、一針当たりの積層方向への繊維の並びが多い
程高密度となり、より高密度の不織布を得るには、繊維
長さ、クリンプ形状、カードでの解離状態、針の太さ・
形状、針の打ち等を適切に制御する必要がある。
【００１３】本発明でプリフォーム体の素材として用い
る積層不織布は、ニードルパンチの針密度が６００〜１
５００本／ｃｍ2 で、且つ密度が０．２０ｇ／ｃｍ3 以
上となる様にすれば、前記比を２／３以上とすることが
できる。上記針密度が１５００本／ｃｍ2 を超えると、
不織布の繊維切れが多くなり、Ｃ／Ｃコンポジットの強
度の低下を招くので、繊維による補強効果が得られな
い。また針密度が６００本／ｃｍ2 未満では、不織布自
体の強度は高くなるものの、積層方向に延びる繊維数が
少なく、Ｃ／Ｃコンポジットの異方性改善が図れなくな
る。一方、積層不織布の密度が０．２ｇ／ｃｍ2 未満で
は、不織布は作成し易いものの、後工程の加熱・加圧成
形において、繊維比率を上げるので、加圧効率が悪くな
り、高圧での加圧を行なったとしても、加圧成形時の繊
維切れが激しくなって繊維による補強効果が得られず、
Ｃ／Ｃコンポジットの強度低下を招く。
る積層不織布は、ニードルパンチの針密度が６００〜１
５００本／ｃｍ2 で、且つ密度が０．２０ｇ／ｃｍ3 以
上となる様にすれば、前記比を２／３以上とすることが
できる。上記針密度が１５００本／ｃｍ2 を超えると、
不織布の繊維切れが多くなり、Ｃ／Ｃコンポジットの強
度の低下を招くので、繊維による補強効果が得られな
い。また針密度が６００本／ｃｍ2 未満では、不織布自
体の強度は高くなるものの、積層方向に延びる繊維数が
少なく、Ｃ／Ｃコンポジットの異方性改善が図れなくな
る。一方、積層不織布の密度が０．２ｇ／ｃｍ2 未満で
は、不織布は作成し易いものの、後工程の加熱・加圧成
形において、繊維比率を上げるので、加圧効率が悪くな
り、高圧での加圧を行なったとしても、加圧成形時の繊
維切れが激しくなって繊維による補強効果が得られず、
Ｃ／Ｃコンポジットの強度低下を招く。
【００１４】上記アクリル系耐炎繊維によって、高強度
で密度が０．２ｇ／ｃｍ2 の不織布を得るには、クリン
プ加工していない糸と、クリンプ加工している糸を混合
するのが適切である。このときの混合率は、クリンプ加
工をしていない糸が６０％以上となる様にするのが良
い。またカード工程において、解繊率をできるだけ低く
押さえることによって不織布密度を高めることができ
る。更に、針打ち工程では、１回当たりの針密度を上
げ、針打ち回数が３〜５回程度で前記の様な針密度の範
囲内とするのが良い。
で密度が０．２ｇ／ｃｍ2 の不織布を得るには、クリン
プ加工していない糸と、クリンプ加工している糸を混合
するのが適切である。このときの混合率は、クリンプ加
工をしていない糸が６０％以上となる様にするのが良
い。またカード工程において、解繊率をできるだけ低く
押さえることによって不織布密度を高めることができ
る。更に、針打ち工程では、１回当たりの針密度を上
げ、針打ち回数が３〜５回程度で前記の様な針密度の範
囲内とするのが良い。
【００１５】本発明のＣ／Ｃコンポジットにおいて、マ
トリックス炭素を形成する為の炭素マトリックス形成材
は、フラン樹脂，フェノール樹脂，エポキシ樹脂，ポリ
イミド樹脂等の熱硬化樹脂の液体、若しくは固体を適当
な溶媒に解かしたもの、或は樹脂液に硬化剤を適量添加
したもの等を用いることができる。
トリックス炭素を形成する為の炭素マトリックス形成材
は、フラン樹脂，フェノール樹脂，エポキシ樹脂，ポリ
イミド樹脂等の熱硬化樹脂の液体、若しくは固体を適当
な溶媒に解かしたもの、或は樹脂液に硬化剤を適量添加
したもの等を用いることができる。
【００１６】プリフォーム体への炭素マトリックス形成
材の含浸に当たっては、樹脂の種類によって温度等の条
件は異なってくるが、ある程度の粘性のある樹脂液を使
用するのが一般的であるので、プリフォーム体を減圧
後、樹脂液を注入し、必要に応じて加圧等の処理を行な
う。
材の含浸に当たっては、樹脂の種類によって温度等の条
件は異なってくるが、ある程度の粘性のある樹脂液を使
用するのが一般的であるので、プリフォーム体を減圧
後、樹脂液を注入し、必要に応じて加圧等の処理を行な
う。
【００１７】成形は通常の加圧成形法に従って行なえば
良く、適当な温度に加熱してマトリックス形成材を硬化
させる。加圧成形の際の圧力は、１０ｋｇ／ｃｍ2 〜１
ｔｏｎ／ｃｍ2 程度にして所定の形状に仕上げれば良
い。尚加圧時においては、積層方向と、該積層方向と直
交する方向の繊維比が大きく変化しないように注意する
必要があり、こうした観点からして加圧手段は等方的に
加圧できるＷＩＰ法（温間等方加圧法）やＣＩＰ法によ
るのが適切である。
良く、適当な温度に加熱してマトリックス形成材を硬化
させる。加圧成形の際の圧力は、１０ｋｇ／ｃｍ2 〜１
ｔｏｎ／ｃｍ2 程度にして所定の形状に仕上げれば良
い。尚加圧時においては、積層方向と、該積層方向と直
交する方向の繊維比が大きく変化しないように注意する
必要があり、こうした観点からして加圧手段は等方的に
加圧できるＷＩＰ法（温間等方加圧法）やＣＩＰ法によ
るのが適切である。
【００１８】上記の様にして成形された成形体は、不活
性ガス若しくは無酸素雰囲気で炭化焼成され、また必要
に応じて黒鉛化処理されてＣ／Ｃコンポジットとされ
る。但し、この様にして得られたＣ／Ｃコンポジット
は、気孔率が依然として高い場合もあるので、更にＣＶ
Ｄ法による高密度処理を施したり、炭化可能な樹脂やピ
ッチを再度含浸してのち炭化処理することによる高密度
処理を行なうこともある。
性ガス若しくは無酸素雰囲気で炭化焼成され、また必要
に応じて黒鉛化処理されてＣ／Ｃコンポジットとされ
る。但し、この様にして得られたＣ／Ｃコンポジット
は、気孔率が依然として高い場合もあるので、更にＣＶ
Ｄ法による高密度処理を施したり、炭化可能な樹脂やピ
ッチを再度含浸してのち炭化処理することによる高密度
処理を行なうこともある。
【００１９】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００２０】
実施例１ アクリル系耐炎繊維のノークリンプ５０mmカット系（グ
ラフィル０１；コートルズ社製）：９０％と、クリンプ
７５mmカット系（パイロメックス；東邦レーヨン社
製）：１０％とを混綿し、トウを残しながらカード機に
かけ、目付量：１０００ｇ／ｍ2 のウェブを得た。この
ウェブを重ねて３６番手のパンチ針にて５回の針打ちを
行ない、針密度：１２００本／ｃｍ2 、密度：０．２２
ｇ／ｃｍ3(目付量：８ｋｇ／ｍ2 ）のプリフォーム体を
作製した。
ラフィル０１；コートルズ社製）：９０％と、クリンプ
７５mmカット系（パイロメックス；東邦レーヨン社
製）：１０％とを混綿し、トウを残しながらカード機に
かけ、目付量：１０００ｇ／ｍ2 のウェブを得た。この
ウェブを重ねて３６番手のパンチ針にて５回の針打ちを
行ない、針密度：１２００本／ｃｍ2 、密度：０．２２
ｇ／ｃｍ3(目付量：８ｋｇ／ｍ2 ）のプリフォーム体を
作製した。
【００２１】得られたプリフォーム体を容器に入れて減
圧した後、液状のフェノール樹脂（ＢＲＬ−１１２Ａ；
昭和高分子社製）を含浸し、次いで、ＷＩＰ装置を使用
し、１６０℃，５００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で等方加圧成
形を行なった後、炭化炉にて５００℃まで５℃／ｈｒお
よび５００〜１０００℃を３０℃／ｈｒの条件で炭化
し、密度：１．４３ｇ／ｃｍ3 のＣ／Ｃコンポジットを
得た。
圧した後、液状のフェノール樹脂（ＢＲＬ−１１２Ａ；
昭和高分子社製）を含浸し、次いで、ＷＩＰ装置を使用
し、１６０℃，５００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で等方加圧成
形を行なった後、炭化炉にて５００℃まで５℃／ｈｒお
よび５００〜１０００℃を３０℃／ｈｒの条件で炭化
し、密度：１．４３ｇ／ｃｍ3 のＣ／Ｃコンポジットを
得た。
【００２２】上記Ｃ／Ｃコンポジットを、積層方向およ
び該積層方向と直交する方向に夫々沿った面を研磨した
後、偏光顕微鏡によって繊維数を数えたところ、積層方
向に配向する繊維数は６５００本／ｍｍ2 であり、積層
方向と直交する方向に配向する繊維数は８６００本／ｍ
ｍ2 であり、両者の比は７６／１００であった。
び該積層方向と直交する方向に夫々沿った面を研磨した
後、偏光顕微鏡によって繊維数を数えたところ、積層方
向に配向する繊維数は６５００本／ｍｍ2 であり、積層
方向と直交する方向に配向する繊維数は８６００本／ｍ
ｍ2 であり、両者の比は７６／１００であった。
【００２３】実施例２ 実施例１と同様にして得られたウェブを重ねて３２番手
のパンチ針にて４回の針打ちを行ない、針密度：７２０
本、密度：０．２３ｇ／ｃｍ2 （目付量：６ｋｇ／ｍ
2 ）のプリフォーム体を作製した。得られたプリフォー
ム体を用いて、実施例１と同様にして含浸、成形および
炭化処理を行なった後、ピッチを再度含浸して炭化し、
密度：１．５８ｇ／ｃｍ2のＣ／Ｃコンポジットを得
た。上記Ｃ／Ｃコンポジットにおける繊維比を、実施例
１と同様にして数えたところ、６９／１００（６２００
本／９０００本）であった。
のパンチ針にて４回の針打ちを行ない、針密度：７２０
本、密度：０．２３ｇ／ｃｍ2 （目付量：６ｋｇ／ｍ
2 ）のプリフォーム体を作製した。得られたプリフォー
ム体を用いて、実施例１と同様にして含浸、成形および
炭化処理を行なった後、ピッチを再度含浸して炭化し、
密度：１．５８ｇ／ｃｍ2のＣ／Ｃコンポジットを得
た。上記Ｃ／Ｃコンポジットにおける繊維比を、実施例
１と同様にして数えたところ、６９／１００（６２００
本／９０００本）であった。
【００２４】比較例１ 実施例１と同様にして得られたウェブを重ねて３６番手
のパンチ針にて３回の針打ちを行ない、針密度：５００
本／ｃｍ2 、密度：０．２０ｇ／ｃｍ2 （目付量：６ｋ
ｇ／ｍ2 ）のプリフォーム体を作製した。得られたプリ
フォーム体を用いて、実施例１と同様にして含浸、成形
および炭化処理を行ない、密度：１．４０ｇ／ｃｍ3 の
Ｃ／Ｃコンポジットを得た。上記Ｃ／Ｃコンポジットに
おける繊維比を実施例１と同様にして数えたところ、５
４／１００（５０００本／９２００本）であり、本発明
で規定する値（２／３）未満であった。
のパンチ針にて３回の針打ちを行ない、針密度：５００
本／ｃｍ2 、密度：０．２０ｇ／ｃｍ2 （目付量：６ｋ
ｇ／ｍ2 ）のプリフォーム体を作製した。得られたプリ
フォーム体を用いて、実施例１と同様にして含浸、成形
および炭化処理を行ない、密度：１．４０ｇ／ｃｍ3 の
Ｃ／Ｃコンポジットを得た。上記Ｃ／Ｃコンポジットに
おける繊維比を実施例１と同様にして数えたところ、５
４／１００（５０００本／９２００本）であり、本発明
で規定する値（２／３）未満であった。
【００２５】比較例２ アクリル系耐炎繊維のクリンプ５０ｍｍカット系（グラ
フィル０１；コートルズ社製）を用い、目付量：８００
ｇ／ｍ2 のウェブを得た。このウェブを重ねて３２番手
のパンチ針にて５回の針打ちを行ない、針密度：１２０
０本／ｃｍ2 、密度：０．１７ｇ／ｃｍ3 （目付量：６
ｋｇ／ｍ2 ）のプリフォーム体を作製した。
フィル０１；コートルズ社製）を用い、目付量：８００
ｇ／ｍ2 のウェブを得た。このウェブを重ねて３２番手
のパンチ針にて５回の針打ちを行ない、針密度：１２０
０本／ｃｍ2 、密度：０．１７ｇ／ｃｍ3 （目付量：６
ｋｇ／ｍ2 ）のプリフォーム体を作製した。
【００２６】得られたプリフォーム体を用いて、実施例
２と同様の工程によって、密度：１．５６ｇ／ｃｍ3 の
Ｃ／Ｃコンポジットを得た。上記Ｃ／Ｃコンポジットに
おける繊維比を、実施例１と同様にして数えたところ、
６５／１００（４０００本／６２００本）であり、本発
明で規定する値（２／３）未満であった。
２と同様の工程によって、密度：１．５６ｇ／ｃｍ3 の
Ｃ／Ｃコンポジットを得た。上記Ｃ／Ｃコンポジットに
おける繊維比を、実施例１と同様にして数えたところ、
６５／１００（４０００本／６２００本）であり、本発
明で規定する値（２／３）未満であった。
【００２７】比較例３ 実施例１と同様にして得られたウェブを重ねて３２番手
のパンチ針にて８回の針打ちを行ない、針密度：２００
０本／ｃｍ2 のプリフォーム体を作製したが、該プリフ
ォーム体は繊維切れが激しく、密度も不均一となって、
含浸、成形が行なえなかった。
のパンチ針にて８回の針打ちを行ない、針密度：２００
０本／ｃｍ2 のプリフォーム体を作製したが、該プリフ
ォーム体は繊維切れが激しく、密度も不均一となって、
含浸、成形が行なえなかった。
【００２８】実施例１，２および比較例１，２によって
得られたＣ／Ｃコンポジットの性能を表１に一括して示
す。この結果から明らかな様に、本発明で規定する要件
を満足する実施例１，２のＣ／Ｃコンポジットは、異方
性も少なく且つ強度も優れていることがわかる。これに
対し、Ｃ／Ｃコンポジットは、異方性が大きくなったり
（比較例１）、強度的に低くて複合材としての特性が得
られていなかったりしている（比較例２）。
得られたＣ／Ｃコンポジットの性能を表１に一括して示
す。この結果から明らかな様に、本発明で規定する要件
を満足する実施例１，２のＣ／Ｃコンポジットは、異方
性も少なく且つ強度も優れていることがわかる。これに
対し、Ｃ／Ｃコンポジットは、異方性が大きくなったり
（比較例１）、強度的に低くて複合材としての特性が得
られていなかったりしている（比較例２）。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、積
層方向に配向する繊維数と、積層方向と直交する方向に
配向する繊維数との比を適切な値に規定することによっ
て、Ｃ／Ｃコンポジットの製造時の低コスト化を図ると
共に、異方性を極力低減することができた。
層方向に配向する繊維数と、積層方向と直交する方向に
配向する繊維数との比を適切な値に規定することによっ
て、Ｃ／Ｃコンポジットの製造時の低コスト化を図ると
共に、異方性を極力低減することができた。
Claims (2)
- 【請求項１】 アクリル系耐炎繊維を主体とする不織布
を複数積層すると共に、ニードルパンチによる針打ちに
よって、前記繊維の一部を積層方向に配向させる様に形
成したプリフォーム体に、炭素マトリックス成形材を含
浸した後、加熱・加圧成形および炭化焼成を施すことに
よって製造される炭素繊維強化炭素複合材料であって、
単位面積当たりの積層方向に配向する繊維数と積層方向
と直交する方向に配向する繊維数との比（積層方向に配
向する繊維数／積層方向と直交する方向に配向する繊維
数）を２／３以上としたものであることを特徴とする炭
素繊維強化炭素複合材料。 - 【請求項２】 請求項１に記載の炭素繊維強化炭素複合
材料を製造するに当たり、ニードルパンチによる針打ち
によって針密度を６００〜１５００本／cm2とすると共
に、密度を０．２０ｇ／cm3 以上とした積層不織布をプ
リフォーム体として用いる炭素繊維強化炭素複合材料の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5117390A JPH06321635A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | 炭素繊維強化炭素複合材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5117390A JPH06321635A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | 炭素繊維強化炭素複合材料およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06321635A true JPH06321635A (ja) | 1994-11-22 |
Family
ID=14710472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5117390A Withdrawn JPH06321635A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | 炭素繊維強化炭素複合材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06321635A (ja) |
-
1993
- 1993-05-19 JP JP5117390A patent/JPH06321635A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000801 |