JPH10167849A - 炭素繊維強化炭素複合材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来よりも安価・簡便かつ短時間に、所望の
形状で厚くてＶｆの高い、品質ムラの少ない成形板を形
成する方法を提供する。 【解決手段】 短繊維状の炭素繊維またはその前駆体繊
維が２次元ランダムに配向し、かつ、樹脂が含まれるシ
ートを、積層し、積層方向と垂直な方向を拘束しない状
態で、積層方向のみから加圧・加熱することにより成形
体を形成する工程を有することを特徴とする炭素繊維強
化炭素複合材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形工程の生産性
向上により実現される、安価な炭素繊維強化炭素複合材
及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に炭素繊維強化炭素複合材（以下
「Ｃ／Ｃ複合材」と略す）は、ＰＡＮ系、ピッチ系、レ
ーヨン系の炭素繊維、またはその前駆体繊維に、フェノ
ール樹脂などの熱硬化性樹脂、またはピッチなどの熱可
塑性樹脂を、含浸あるいは混合した後、金型を用いて加
圧加熱成形し、その後、非酸化性雰囲気において６００
〜２５００℃で焼成することにより製造されている。ブ
レーキ材などに用いられる高品質のＣ／Ｃ複合材では、
一般的に厚さは５〜４０ｍｍ、繊維含有率（以下「Ｖ
ｆ」と略す）は２０〜６０ｖｏｌ％であり、厚さが１〜
２ｍｍ以下という薄い耐熱パネルや、Ｖｆが数％しかな
い断熱材などと比べて、ある程度以上の厚さとＶｆが要
求される。

【０００３】成形前のＣ／Ｃ複合材の繊維および樹脂の
形態には、様々なものが知られている。このうち、連続
繊維を用いる場合は、繊維を１方向に引きそろえた状態
で樹脂を添着させてシート化した一方向（ＵＤ）プリプ
レグ・シート、あるいは、繊維を２次元または３次元の
織物とした後に樹脂を添着させたシート状あるいはブロ
ック状のクロス、などが知られている。また、短繊維を
用いる場合は、繊維の束に樹脂を含浸させた後に一定の
長さに切断した棒状のトウ・プリプレグ、繊維と樹脂を
混練してペレット状としたコンパウンド、繊維を解繊し
て厚みのあるマットとしたもの（特開昭６２−１１９２
８８号公報）、繊維を溶媒中で叩解処理した後に溶媒を
除去して繊維をランダム方向に配向させた集合体（特開
昭６２−９６３６４号公報）、あるいは、繊維を乾式ま
たは湿式で解繊して繊維を２次元ランダムに配向させた
シート（特願平１−２７９５２７号公報）、などが知ら
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｃ／Ｃ複合材
の製造において、金型を使用して加圧・加熱成形するこ
とは、様々な弊害を生じ、コストの削減や生産性の向上
を阻害している。まず第一に、毎回金型を組み立て・分
解するのに、かなりの手間と時間がかかってしまう。第
二に、成形時に繊維・樹脂を加熱する際、金型を介して
加熱するため、金型を温めるための余分な加熱電力・時
間が必要になる。第三に、やはり金型を介して加熱する
ために、場所による金型の厚みの違いによって、金型内
部での温度ムラが生じてしまい、結果として、得られた
成形体に場所による品質のムラが生じてしまう。第四
に、金型で積層方向と垂直な方向を拘束するため、高い
圧力をかけた時に、余剰な樹脂・繊維が金型のわずかな
隙間に集中して流動・漏出し、繊維の配向を乱してしま
う。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、上記の課題を解
決するために、発明者等は、長繊維よりもコストの低い
短繊維を用いたＣ／Ｃ複合材に絞って検討に着手した。
さらに、Ｃ／Ｃ複合材が成形以降の長い工程の中で寸法
の変化があるため、中間あるいは最終段階で機械加工が
必要となることに着目した。つまり、この機械加工工程
があるために、通常のプラスチック材料のように、成形
したものが最終製品の形状・寸法を満足している必要は
なく、成形体の寸法精度は低くて良い、ということにな
る。そこで、発明者等は発想を逆転させ、金型を使わず
に成形する方法について鋭意検討を重ねた。その結果、
炭素繊維／樹脂の形態として２次元ランダムシートを使
用すれば、金型を使うことなく、従来よりも安価・簡便
かつ短時間に、所望の形状で厚くてＶｆの高い、品質ム
ラの少ない成形体を形成できることを見出し、本発明の
完成に至った。

【０００６】即ち、本発明は、Ｃ／Ｃ複合材の成形まで
の工程をできるだけ安価・簡便かつ短時間に行えるよう
にすることを目的としており、短繊維状の炭素繊維また
はその前駆体繊維が２次元ランダムに配向し、かつ、樹
脂が含まれるシートを、積層し、積層方向と垂直な方向
を拘束しない状態で、積層方向のみから加圧・加熱する
ことにより、炭素繊維の２次元ランダム配向を乱さずに
余剰な樹脂のみを除外して、成形前のシートと同形状
で、厚くてＶｆの高い、品質ムラの少ない板状の成形体
を形成し、その後、炭化、必要に応じて黒鉛化、緻密
化、加工することを特徴としている。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を説明する。
炭素繊維は、その原料によってピッチ系、ＰＡＮ（ポリ
アクリロニトリル）系、レーヨン系などに分類される
が、焼成することにより炭素繊維となる前駆体繊維も含
めて、どの種類の繊維を使用しても良いし、複数の種類
を混合して使用しても良い。なお、前駆体繊維をより詳
細に説明すると、炭素繊維原料であるピッチ、ＰＡＮ、
レーヨンなどを紡糸した後に、空気雰囲気で温度を制御
しながら熱処理することにより、酸化による分子架橋、
高分子の硬化などをおこし、溶融しない状態に変化させ
たもので、通称では、ピッチ系の場合は不融化繊維、Ｐ
ＡＮ系の場合は耐炎化繊維と呼ばれているものである。

【０００８】炭素繊維の形態としては、予めカッティン
グされた短繊維状の炭素繊維が２次元ランダムに配向し
たシート（以下「２次元ランダムシート」と称す）状の
ものを使用する。２次元ランダムシートは、短繊維が互
いに絡まり合い、さらに場合によってはバインダーなど
が付加されており、面内で繊維が動かないように固定さ
れている。したがって、積層したシートを、金型を使わ
ず、積層方向と垂直な方向を拘束しない状態で加圧して
も、繊維が面方向に流動して広がることがなく、積層シ
ートの形状を保持して厚さのみが圧縮された成形体を得
ることが出来る。

【０００９】なお、他の繊維形態について述べると、ま
ず、連続繊維は短繊維と比べて高価な上、シート化・織
物化のコストがさらにかかるため、原料コストが高くな
ってしまう。したがって、安価な製造方法を提供するに
は、連続繊維は好ましくない。また、２次元ランダムシ
ート以外の短繊維の形状としては、束状の短繊維に樹脂
が含浸されたトウ・プリプレグ、短繊維と樹脂を混練・
ペレット化したコンパウンド、あるいは短繊維が３次元
的にランダムに配向した厚みのあるマットなどがある。
しかし、これらは、繊維同士の絡み合いがない、または
非常に弱いため、金型がなければ特定の形状に成形でき
ず、また、加圧時に面方向へ広がってしまう。したがっ
て、厚い成形体、あるいは、高いＶｆの成形体を得るこ
とは困難である。

【００１０】炭素繊維の長さとしては、１〜１００ｍ
ｍ、好ましくは３〜５０ｍｍのものを使用する。繊維長
が長すぎる場合は、繊維同士が過度に絡み合ってフロッ
クを形成するなどして分散しにくくなり、均質なシート
が得られなくなる。逆に、繊維長が短すぎる場合は、繊
維同士の絡み合いが弱くなり、シートそのものを形成で
きなくなる。また、シートが形成できたとしても、非常
に取扱性の悪く、さらに加圧時に面方向に広がって所望
の形状を保持しにくくなる。

【００１１】短繊維状の炭素繊維から２次元ランダムシ
ートを作るには様々な方法があり、その方法は特に限定
されるものではない。例えば、乾式解繊によるシートの
作製方法としては、機械的に炭素繊維を叩解してシート
化する、ランダムウェッバー等の装置を使用する方法、
あるいは、繊維を気流中で浮遊・解繊した後にスクリー
ン上に吸引する方法などがある。また、湿式解繊による
作製方法としては、繊維を溶媒中に分散させ、製紙工業
で使われるビーター、パルパーなどの装置を使用して解
繊させた後に抄紙し、付着した溶媒を乾燥除去してシー
ト化する方法などがある。

【００１２】この際、炭素繊維の解繊の度合いは、必要
とする特性に応じて、繊維が単繊維１本ずつにまでバラ
バラに解繊された高解繊状態のものから、繊維束が残っ
た低解繊状態のものまで、どの状態のものを用いても良
い。ただし、低解繊となるほど繊維同士の絡み合いが弱
くなり、加圧成形時に面方向に広がりやすくなるため、
この場合には、後述するバインダーによる繊維同士の接
着保持を確実に行う必要がある。

【００１３】シートの目付、すなわち、１ｍ² あたりの
炭素繊維の重量は、１０〜５０００ｇ／ｍ² 、好ましく
は、１０〜１０００ｇ／ｍ² 、特に好ましくは１００〜
５００ｇ／ｍ² とする。目付がこの範囲以下となると、
繊維同士が交接せず、シートを形成できなくなる。ま
た、この範囲以上の目付では、シート厚みが厚くなり、
3 次元性が生じるため、２次元ランダムシートから逸脱
してしまい、加圧時に面方向に広がって所望の形状を保
持しにくくなる。

【００１４】炭素繊維シートに添着する樹脂としては、
フェノール樹脂、フラン樹脂などの熱硬化性樹脂を用い
ても良いし、石油系、石炭系ピッチなどの熱可塑性樹脂
を用いても良い。樹脂を炭素繊維シートに添着する方法
も様々である。一般的には、あらかじめ炭素繊維のシー
トを作った後、そのシートを溶媒で希釈された液状樹脂
に含浸し、その後、溶媒を乾燥除去することによって行
われる。樹脂は成形時のマトリックス原料であることに
加えて、繊維同士を接着するバインダーとしても働き、
シートの取扱性を向上させるとともに、加圧成形時の面
方向への広がりを抑え、形状を保つ効果を持つ。

【００１５】炭素繊維シートの形成を湿式で行う場合
は、樹脂との添着を同時に行うことによって工程を簡略
化することもできる。即ち、粒状あるいは粉末状の固形
樹脂を、炭素繊維と一緒に、溶媒中で分散・混合し、抄
紙した後に、シートに付着した溶媒を乾燥除去する方法
である。この場合、溶媒としては、固形樹脂を溶解する
ものは好ましくなく、また、炭素繊維・固形樹脂に比べ
て多量に消費するため、安全かつ安価である必要があ
り、実質的には水が最も好ましい。なお、溶媒中には、
炭素繊維と固形樹脂の分散性向上ならびに溶液全体の取
扱性向上のため、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリ
ルアミドなどの増粘剤を添加しても良い。また、乾燥後
のシートの取扱性を向上させ、かつ繊維同士を接着して
加圧成形時の面方向への広がりを抑えるために、ポリビ
ニルアルコール、メチルセルロースなどのバインダーを
添加しても良い。なお、この方法には、樹脂粒子が繊維
間に分散することで、繊維同士の過度の絡まりによるフ
ロックの形成を抑え、シートの均一性・平面性を高め
る、といった利点もある。また、抄紙に際して、スクリ
ーンの開口部を所望の形状・寸法となるようマスキング
すれば、直接、必要な寸法・形状のシートを得ることが
出来、積層前に切断する必要がなくなる。

【００１６】樹脂の添着量は、成形後の炭素繊維のＶｆ
が通常２０〜６０％、好ましくは３０〜５０％となるよ
うに調整する。これ以下のＶｆでは、最終的なＣ／Ｃ複
合材の強度・摩擦特性などの品質は優れたものとならな
い。また、短繊維による複合材料ではこれ以上のＶｆは
実現できない。このようにして得られたシートを、必要
に応じて所望の寸法・形状に切断し、形状のそろったシ
ートを積層し、積層したシート間に横ズレがないよう整
列し、熱盤プレスにセットする。この際、好ましくは、
熱盤への樹脂の付着を避けるために、積層したシートを
上下とも同じ材質・厚さの離形紙または金属板で挟み込
んだ状態で、熱盤プレスにセットする。

【００１７】熱盤プレスでの加圧は、基本的に、二段階
に分けて行う。まず、積層シートを２次加圧の１／１０
〜１／２の低い圧力で１次加圧をおこない、成形体目標
厚さの２〜３倍の厚みまで圧縮し、２次加圧を始める温
度まで積層シートを予備加熱する。これより高い圧力で
樹脂が軟化する前に加圧すると、繊維が折れる、積層シ
ート同士のズレが大きくなる、などの弊害が起きるた
め、好ましくない。本発明では金型という大きな熱容量
をもった介在物を使用しないために熱のロスが少なく、
低電力かつ短時間に積層シート３を所望の温度に加熱す
ることができる。また、熱は上下の熱盤１から積層方向
のみを通じて積層シートに伝達されるため、シート面内
でのムラはなく、均一に加熱できる。積層方向では、熱
盤に近い表面層は温度が高く、中央が最も温度が低い、
という温度差がつく。しかし、予熱時の積層厚さを小さ
くすることで、この温度差は小さくできる。また、予熱
を厚さ一定で行うよりは、一定の圧力で加圧を続けるこ
との方が、樹脂の軟化に応じて連続的に積層厚さを減少
させ、さらに熱伝達効率を高めて温度差を小さくし、予
熱時間を短縮でき、成形可能な厚さを大きくできるた
め、より好ましい。こうして積層シート全体の温度ムラ
を小さくすることにより、得られる成形体の品質ムラを
小さく抑えることが出来る。なお、このムラは、成形体
表面の硬度を測定することで、容易に確認できる。

【００１８】２次加圧を開始する温度は６０〜５００℃
で、樹脂の粘度が最低となる温度より５〜３０℃低い温
度であることが好ましい。この範囲より高い温度では、
熱硬化性樹脂を使用する場合に加圧より前に硬化反応が
進行して成形不良となること、及び、過剰な熱量を消費
することから好ましくない。また、この範囲より低い温
度では、樹脂の粘度が高くて流動性が不足しているため
に目標厚さまで加圧するのに過剰な圧力を必要とするこ
とから好ましくない。なお、樹脂の粘度が最低になる温
度は、熱硬化性樹脂ではゲル化温度に相当し、コーンプ
レート型回転粘度計などにより測定・決定することがで
きる。成形時には、積層シートのうちで最も温度が高く
なる、熱盤に接する面がこの温度となることを監視する
ことが望ましいが、積層シートそのものに熱電対４を挿
入することは実際的ではないため、積層シート３と熱盤
１の間にある金属板２を測温することで、加圧タイミン
グを判断すればよい。２次加圧により、積層シート厚さ
を板状成形体の目標厚さにまで小さくする。加圧の圧力
は成形体の単位面積当たりの圧力で１０〜３００ｋｇ／
ｃｍ² であり、使用する樹脂の種類、所望のＶｆによっ
て異なる。

【００１９】なお、上記の工程の内、予熱を熱盤プレス
で行わないことで、より生産効率を上げることもでき
る。この場合は、積層シートをオーヴン等に投入して予
め、前記の２次加圧開始温度に相当する、樹脂の粘度が
最低となる温度より５〜３０℃低い温度に加温した後
に、その温度と同等以上に加熱された熱盤プレスにセッ
トし、直ちに加圧して、積層シート厚さを成形体の目標
厚さにまで小さくする。こうすることで、熱盤プレスを
室温から加圧開始温度の間で加熱・冷却する時間を省略
できるため、プレス占有時間が短縮でき、生産性の上か
ら好ましい。ただし、熱硬化性樹脂を使用する場合は、
積層シートのプレス外での予熱時間が長すぎると、硬化
反応が進行してしまい、加圧時に成形不良が生じてしま
うため、予熱はできるだけ低い温度で短い時間にとどめ
る必要がある。

【００２０】加圧によって板状成形体が目標厚さに達し
た時点で、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を使用し
ている場合は、さらに１２０〜３００℃の高温にまで加
熱し、樹脂を十分に硬化させた後、冷却し、圧力を減じ
て、成形を終了し、板状成形体をプレスから取り出す。
この際、加熱時と同様に、本発明では金型という大きな
熱容量をもった介在物を使用しないために、短時間に冷
却を完了できる。また、ピッチなどの熱可塑性樹脂を使
用している場合は、硬化反応は起きないため、加圧によ
って板状成形体が目標厚さに達した時点で、冷却を行
う。この際、冷却は加熱時と別のプレスで行うようにす
れば、熱盤プレスを占有する時間を短くでき、生産性を
高めることができる。こうして、Ｖｆが２０〜６０ｖｏ
ｌ％、厚さが５〜４０ｍｍの成形体を得られる。成形体
の形状は、積層シートの形状をほぼ保持しているが、シ
ート積層時の横ズレや樹脂の漏れ出しによる若干のズレ
・バラツキが生じるので、後工程で加工し、所望の寸法
・形状にする。

【００２１】成形体は、次に、窒素ガスなどの不活性ガ
ス雰囲気中で、１〜２００℃／ｈの昇温速度で８００〜
２８００℃の温度で焼成（炭化、黒鉛化）し、Ｃ／Ｃ複
合材とする。この時点で、Ｃ／Ｃ複合材には多数の気孔
があり、強度が低い、などの欠点があるため、緻密化処
理を行う。なお、先に述べた寸法・形状の加工をこの緻
密化処理前の段階で行えば、非常に容易に加工できて好
ましい。緻密化処理としては、例えばピッチ含浸、樹脂
含浸、ＣＶＤ等の方法を単独あるいは組み合わせ、必要
に応じては複数回繰り返して行う。また、最後に、必要
に応じて、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中で、１〜
２００℃／ｈの昇温速度で８００〜２８００℃の温度で
焼成することで、黒鉛化処理を行う。こうして、強度・
摩擦特性に優れたＣ／Ｃ複合材を得ることが出来る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限り、下記実施例に
よって限定されるものではない。 実施例１ 繊維長３０ｍｍのピッチ系炭素繊維束をランダムウェッ
バーを使用して解繊し、炭素繊維が２次元ランダムに配
向した、目付１８０ｇ／ｍ² のシートを作製し、これを
エタノールで希釈したフェノール樹脂に含浸させ、エタ
ノールを乾燥除去して、樹脂添着率が４０ｗｔ％のプリ
プレグ・シートを作製した。この樹脂の粘度が最低にな
る温度を、コーンプレート型回転粘度計で測定すると、
１０５℃であった。よって、２次加圧開始温度は、それ
より２５℃低い８０℃とした。

【００２３】シートを外径３５０ｍｍφ、内径８０ｍｍ
φのドーナツ状に裁断し、１８１５ｇを積層し、厚さ２
５ｍｍｔの表面が平滑な鉄板で上下を挟んで図１に示す
ように熱盤プレスにセットし、面圧２６ｋｇ／ｃｍ² の
一定圧力で１次加圧を行いながら熱盤１を９０℃まで昇
温して予備加熱を開始した。加圧加熱開始時の積層シー
ト３厚さは２６ｍｍで、成形体目標厚さ２倍強であっ
た。そして、３５分後に積層シートを挟み込んだ金属板
（鉄板）２が８０℃となった時点で、面圧を１５０ｋｇ
／ｃｍ² まで上げて２次加圧を行い、積層シート厚さを
１３ｍｍまで減少させた。さらに、２次加圧開始から１
０分経過した後、１５０ｋｇ／ｃｍ² の圧力を維持した
まま、熱盤を３０分で２５０℃まで昇温し、そこで３０
分保持し、鉄板の温度を最高２４０℃まで加熱して樹脂
を十分に硬化させた後、冷却し、圧力を減じて、鉄板ご
と成形体を取り出した。熱盤プレス運転の所要時間は１
５０分と短時間であった。また、成形体は鉄板から容易
に取り外すことが出来、取り外し後の鉄板への樹脂の付
着も少なく、１分以内に簡単に整備できた。成形体の内
外周には漏れ出た樹脂が付着していたが、これも容易に
除去できた。得られた成形体は外径３５０〜３５５ｍｍ
φ、内径７４〜８０ｍｍφ、厚さ１２ｍｍ、Ｖｆ５３％
であった。またロックウェル硬度計を用いて板面の硬度
を測定したところ、上面、下面でそれぞれ１００ＲＨ
Ｐ、９９ＲＨＰであり、上下面の差がない成形体であっ
た。この成形体を不活性雰囲気で２０００℃まで焼成
し、さらに、これにピッチを含浸して気孔を充填し、不
活性雰囲気で１０００℃で焼成して炭化する緻密化工程
を複数回繰り返し、最後に不活性雰囲気で２０００℃で
焼成して、気孔率１０％のＣ／Ｃ複合材を得た。

【００２４】比較例 実施例１と同じ原料・製法で作製したプリプレグ・シー
トを、外径３５０ｍｍφ、内径８０ｍｍφのドーナツ状
に裁断し、１８００ｇを金型内に積層し、金型を熱盤プ
レスにセットした。そして、積層シート厚さが２５ｍｍ
程度となるまで１次加圧をした後、その厚さを保ったま
まで、熱盤を１５０℃まで昇温して予備加熱を開始し
た。そして、６０〜７５分後に金型側面が７７℃となっ
た時点で、面圧を１５０ｋｇ／ｃｍ² まで上げて２次加
圧を行い、積層シート厚さを１２ｍｍまで減少させた。
さらに、１５０ｋｇ／ｃｍ² の圧力を維持したまま、熱
盤を８０分で２５０℃まで昇温し、そこで６０分保持
し、金型を最高温度で２４０℃まで加熱して樹脂を十分
に硬化させた後、冷却し、圧力を減じて、金型を取り出
した。熱盤プレス運転の所要時間は３００分となり、実
施例１の２倍近い長時間を要した。また、漏れ出した樹
脂が金型の隙間に入り込んだ状態で硬化していたため、
金型を分解して成形体を取り出すこと、および、分解し
た金型に付着した樹脂を除去することに手間がかかり、
６０分ほどの時間を要した。得られた成形体は外径３５
０ｍｍφ、内径８０ｍｍφ、厚さ１１ｍｍ、Ｖｆ５２％
であり、板面の硬度は、上面、下面でそれぞれ６０ＲＨ
Ｐ、８０ＲＨＰであり、上下面で差のある成形体であっ
た。この成形体を実施例１と同様な製法で焼成、緻密
化、熱処理を行い、気孔率１０％のＣ／Ｃ複合材を得
た。

【００２５】実施例２ 繊維長３０ｍｍのピッチ系炭素繊維束、粒状のレゾール
型フェノール樹脂を重量割合が６１：３９となる配合
で、濃度０．４ｗｔ％のポリエチレンオキサイド水溶液
を充たしたパルパーに投入し、撹拌操作により解繊・分
散・混合した後、さらに、濃度０．４ｗｔ％のポリエチ
レンオキサイド水溶液を追加して、炭素繊維および粒状
樹脂を重量割合で０．５％含む、均質なスラリーを調製
した。このスラリーを５．６５リットルずつ秤量し、３
５０ｍｍφの筒内に入れ、外径３５０ｍｍφ・内径８０
ｍｍφの抄紙スクリーン付きノズルで上部より吸引し
た。そして、スクリーン上に得られたシートを４０℃で
２４時間乾燥して水分を除去し、外径３５０ｍｍφ・内
径８０ｍｍφのドーナツ形状をもち、繊維が目付１７０
ｇ／ｍ² で２次元ランダムに配向し、添着率３９ｗｔ％
の粒状樹脂が均一に分散したシートを作製した。

【００２６】このシートを１７５２ｇ積層し、実施例１
と同様な方法で、鉄板で上下を挟んで熱盤プレスにセッ
トし、加圧加熱成形を行った。ただし、実施例１とは使
用した樹脂が異なり、樹脂の粘度が最低となる温度は１
２５℃であったため、予備加熱の熱盤温度、および２次
加圧開始温度は、それぞれ１１０℃、１０１℃とした。
熱盤プレス運転の所要時間は１５０分で、実施例と同じ
短時間であった。また、成形体の取り外しも、実施例１
と同様、容易であった。得られた成形体は、外径３５０
〜３６０ｍｍφ、内径６０〜８０ｍｍ、φ厚さ１２ｍ
ｍ、Ｖｆ４４％であった。また板面の硬度は、上面、下
面でそれぞれ１１３ＲＨＰ、１０９ＲＨＰであり、上下
面の差がない成形体であった。この成形体を実施例１と
同様な製法で焼成、緻密化、熱処理を行い、気孔率１１
％のＣ／Ｃ複合材を得た。

【００２７】

【発明の効果】本発明により、炭素繊維強化炭素複合材
の成形までの工程が、安価・簡便かつ短時間に行えるこ
とで、生産性の向上が実現でき、それによって炭素繊維
強化炭素複合材をより安価に供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加圧加熱時の状態の説明図。

【符号の説明】

１ 熱盤 ２ 金属板 ３ 積層シート ４ 金属板測温用熱電対

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 短繊維状の炭素繊維またはその前駆体繊
   維が２次元ランダムに配向し、かつ樹脂が含まれるシー
   トを、積層し、積層方向と垂直な方向を拘束しない状態
   で、積層方向のみから加圧・加熱することにより成形体
   を形成する工程を有することを特徴とする炭素繊維強化
   炭素複合材の製造方法。
2. 【請求項２】 加圧加熱して得られた成形体の厚さが５
   〜４０ｍｍ、繊維含有率が２０〜６０ｖｏｌ％である、
   請求項１に記載の炭素繊維強化炭素複合材の製造方法。
3. 【請求項３】 短繊維状の炭素繊維またはその前駆体繊
   維の長さが１〜１００ｍｍである、請求項１または２に
   記載の炭素繊維強化炭素複合材の製造方法。
4. 【請求項４】 シート１ｍ² 中の炭素繊維またはその前
   駆体繊維の重量が１０〜５０００ｇである、請求項１〜
   ３のいずれかに記載の炭素繊維強化炭素複合材の製造方
   法。
5. 【請求項５】 積層シートを、まず成形体の目標厚さの
   ２〜３倍の厚さに圧縮し、その圧力を保持しながら加熱
   してシート厚さを徐々に減少させ、積層シートが、樹脂
   の粘度が最低となる温度より５〜３０℃低い温度に達し
   た時点で、より高い圧力で加圧し、積層シート厚さを成
   形体の目標厚さまで減ずることを特徴とする、請求項１
   〜４のいずれかに記載の炭素繊維強化炭素複合材の製造
   方法。
6. 【請求項６】 積層シートを、樹脂の粘度が最低となる
   温度より５〜３０℃低い温度に予め加熱した後、積層シ
   ートの温度以上に加熱されたプレスに投入して加圧し、
   積層シート厚さを成形体の目標厚さにまで減ずることを
   特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の炭素繊維
   強化炭素複合材の製造方法。
7. 【請求項７】 あらかじめ短繊維状の炭素繊維またはそ
   の前駆体繊維が２次元ランダムに配向したシートを作
   り、そのシートを溶媒で希釈された液状樹脂に含浸した
   後、溶媒を乾燥除去することにより、炭素繊維に樹脂が
   添着したシートとし、これを積層、加圧・加熱成形す
   る、請求項１〜６のいずれかに記載の炭素繊維強化炭素
   複合材の製造方法。
8. 【請求項８】 粒状あるいは粉末状の固形樹脂を、短繊
   維状の炭素繊維またはその前駆体繊維と一緒に溶媒中で
   分散・混合した後、抄紙・乾燥することにより、炭素繊
   維に樹脂が添着したシートとし、これを積層、加圧・加
   熱成形する、請求項１〜６のいずれかに記載の炭素繊維
   強化炭素複合材の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれかに記載された製
   造方法から得られる炭素繊維強化炭素複合材。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の炭素繊維強化炭素複
    合材より成るブレーキ摺動部。