JPH11130553A - 炭素／炭素複合材料 - Google Patents
炭素／炭素複合材料Info
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- JPH11130553A JPH11130553A JP9291916A JP29191697A JPH11130553A JP H11130553 A JPH11130553 A JP H11130553A JP 9291916 A JP9291916 A JP 9291916A JP 29191697 A JP29191697 A JP 29191697A JP H11130553 A JPH11130553 A JP H11130553A
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- Japan
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- composite material
- carbon fiber
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面に金属やセラミック層を配する際の特性
に優れた軽量な炭素／炭素複合材料を提供する。 【解決手段】 アモルファス構造を有する炭素繊維を表
層に用いた炭素／炭素複合材料を製造する。
に優れた軽量な炭素／炭素複合材料を提供する。 【解決手段】 アモルファス構造を有する炭素繊維を表
層に用いた炭素／炭素複合材料を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は炭素／炭素複合材料
に関し、さらに詳細には２５℃において高い熱膨張係
数、低い熱伝導率、低い密度からなる炭素繊維を構成要
素とした炭素／炭素複合材料に関するものである。これ
ら複合材料の用途としては航空宇宙用の構造部材、ロケ
ットノズル、核融合炉の隔壁などが挙げられる。
に関し、さらに詳細には２５℃において高い熱膨張係
数、低い熱伝導率、低い密度からなる炭素繊維を構成要
素とした炭素／炭素複合材料に関するものである。これ
ら複合材料の用途としては航空宇宙用の構造部材、ロケ
ットノズル、核融合炉の隔壁などが挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】炭素／炭素複合材料は軽量で高温におけ
る優れた機械的特性および熱的特性から、航空宇宙機器
部品、ブレーキ、炉材等への利用が期待されている。し
かしながら、炭素／炭素複合材料のみを単体で使用する
ことは少なく、耐酸化性を付与するための表面へのセラ
ミックスあるいは金属膜のコーティング処理、あるいは
部材の取り付けのために炭素／炭素複合材料以外の金属
あるいはセラミックスとの接合処理が行われている。従
来の炭素／炭素複合材料は金属やセラミックスに比べて
熱膨張係数が小さく、これら金属やセラミックスで被覆
した炭素／炭素複合材料あるいは金属やセラミックスと
接合した炭素／炭素複合材料は熱履歴を受けることによ
り材質の異なる界面から剥離を生じるという問題点があ
った。この問題を解決するために、炭素／炭素複合材料
の表面を化学反応によって改質させるコンバージョン処
理法が行われている。しかしながら、この方法は反応の
制御が困難であり、しかも製造工程が複雑となり製造コ
ストが高いという問題があった。
る優れた機械的特性および熱的特性から、航空宇宙機器
部品、ブレーキ、炉材等への利用が期待されている。し
かしながら、炭素／炭素複合材料のみを単体で使用する
ことは少なく、耐酸化性を付与するための表面へのセラ
ミックスあるいは金属膜のコーティング処理、あるいは
部材の取り付けのために炭素／炭素複合材料以外の金属
あるいはセラミックスとの接合処理が行われている。従
来の炭素／炭素複合材料は金属やセラミックスに比べて
熱膨張係数が小さく、これら金属やセラミックスで被覆
した炭素／炭素複合材料あるいは金属やセラミックスと
接合した炭素／炭素複合材料は熱履歴を受けることによ
り材質の異なる界面から剥離を生じるという問題点があ
った。この問題を解決するために、炭素／炭素複合材料
の表面を化学反応によって改質させるコンバージョン処
理法が行われている。しかしながら、この方法は反応の
制御が困難であり、しかも製造工程が複雑となり製造コ
ストが高いという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記し
た従来技術の問題点を解決することにあり、特に軽量
で、金属やセラミックスのコーティングないし接合を容
易にする炭素／炭素複合材料を提供することにある。
た従来技術の問題点を解決することにあり、特に軽量
で、金属やセラミックスのコーティングないし接合を容
易にする炭素／炭素複合材料を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は２５℃における
熱伝導率が１〜２５Ｗ／ｍ・Ｋおよび／または２５℃に
おける熱膨張係数が−０．８×１０-6〜５×１０-6／Ｋ
である炭素繊維と炭素質マトリックスからなる炭素／炭
素複合材料に関する。さらに本発明は２５℃における熱
膨張係数が−０．２×１０-6〜５×１０-6／Ｋの炭素繊
維と炭素質マトリックスからなる炭素／炭素複合材料に
関する。さらに本発明は熱膨張係数が−０．２×１０-6
／Ｋより小さい炭素繊維と複合化されていることを特徴
とする上記炭素／炭素複合材料に関する。
熱伝導率が１〜２５Ｗ／ｍ・Ｋおよび／または２５℃に
おける熱膨張係数が−０．８×１０-6〜５×１０-6／Ｋ
である炭素繊維と炭素質マトリックスからなる炭素／炭
素複合材料に関する。さらに本発明は２５℃における熱
膨張係数が−０．２×１０-6〜５×１０-6／Ｋの炭素繊
維と炭素質マトリックスからなる炭素／炭素複合材料に
関する。さらに本発明は熱膨張係数が−０．２×１０-6
／Ｋより小さい炭素繊維と複合化されていることを特徴
とする上記炭素／炭素複合材料に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下本発明を詳述する。本発明で
用いる炭素繊維はアモルファス構造を有する炭素繊維で
あり、２５℃における熱伝導率が１〜２５Ｗ／ｍ・Ｋで
あるか、２５℃における熱膨張係数が−０．８×１０-6
〜５×１０-6／Ｋであるかのいずれかまたは両者を満足
する炭素繊維として定義され、通常等方性ピッチから製
造される。本発明で用いる炭素繊維の２５℃における熱
膨張係数は−０．８×１０-6／Ｋ以上、好ましくは−５
×１０-6／Ｋ以上、より好ましくは−０．２×１０-6／
Ｋ以上、さらにより好ましくは０／Ｋ以上、最も好まし
くは０．５×１０-6／Ｋ以上であり、かつ５×１０-6Ｗ
／ｍ・Ｋ以下の値を有している。該炭素繊維の熱伝導率
は通常１〜２５Ｗ／ｍ・Ｋであり、好ましくは１〜２０
Ｗ／ｍ・Ｋ、より好ましくは１〜１０Ｗ／ｍ・Ｋであ
る。該炭素繊維の密度は通常１．４×１０3 〜２．１×
１０3 ｋｇ／ｍ3 であり、好ましくは１．４×１０3 〜
２．０５×１０3 ｋｇ／ｍ3 であり、より好ましくは
１．４×１０3 〜１．９×１０3 ｋｇ／ｍ3 、最も好ま
しくは１．４×１０3〜１．７×１０3 ｋｇ／ｍ3 であ
る。該炭素繊維の引張弾性率は通常１０〜２００ＧＰ
ａ、好ましくは３〜１６０ＧＰａの低弾性率である。
用いる炭素繊維はアモルファス構造を有する炭素繊維で
あり、２５℃における熱伝導率が１〜２５Ｗ／ｍ・Ｋで
あるか、２５℃における熱膨張係数が−０．８×１０-6
〜５×１０-6／Ｋであるかのいずれかまたは両者を満足
する炭素繊維として定義され、通常等方性ピッチから製
造される。本発明で用いる炭素繊維の２５℃における熱
膨張係数は−０．８×１０-6／Ｋ以上、好ましくは−５
×１０-6／Ｋ以上、より好ましくは−０．２×１０-6／
Ｋ以上、さらにより好ましくは０／Ｋ以上、最も好まし
くは０．５×１０-6／Ｋ以上であり、かつ５×１０-6Ｗ
／ｍ・Ｋ以下の値を有している。該炭素繊維の熱伝導率
は通常１〜２５Ｗ／ｍ・Ｋであり、好ましくは１〜２０
Ｗ／ｍ・Ｋ、より好ましくは１〜１０Ｗ／ｍ・Ｋであ
る。該炭素繊維の密度は通常１．４×１０3 〜２．１×
１０3 ｋｇ／ｍ3 であり、好ましくは１．４×１０3 〜
２．０５×１０3 ｋｇ／ｍ3 であり、より好ましくは
１．４×１０3 〜１．９×１０3 ｋｇ／ｍ3 、最も好ま
しくは１．４×１０3〜１．７×１０3 ｋｇ／ｍ3 であ
る。該炭素繊維の引張弾性率は通常１０〜２００ＧＰ
ａ、好ましくは３〜１６０ＧＰａの低弾性率である。
【０００６】本発明の炭素繊維は複合化後の熱処理工程
において、その熱的特性が著しく変化しないことを特徴
とする。すなわち、炭素繊維の内部構造がアモルファス
構造を有しており、その後の炭素／炭素複合材料製造工
程における炭化処理等の熱処理において、結晶化が著し
く促進しないような温度で熱処理することが好ましい。
において、その熱的特性が著しく変化しないことを特徴
とする。すなわち、炭素繊維の内部構造がアモルファス
構造を有しており、その後の炭素／炭素複合材料製造工
程における炭化処理等の熱処理において、結晶化が著し
く促進しないような温度で熱処理することが好ましい。
【０００７】具体的な熱処理温度としては通常５００〜
２５００℃、好ましくは９００〜２２００℃の範囲で焼
成することができる。本発明の炭素繊維は一方向材、二
次元織物、三次元織物、フェルト、マット、網目状不織
布として使用することができ、炭素質マトリックスを含
浸あるいは沈積させて焼成し、炭素一次成形体とするこ
とができる。なお本発明の炭素繊維を一方向材、二次元
織物として利用する場合は炭素質マトリックスを含浸し
てプリプレグとすることができ、これを２枚以上積層し
て焼成し、炭素一次成形体とすることもできる。
２５００℃、好ましくは９００〜２２００℃の範囲で焼
成することができる。本発明の炭素繊維は一方向材、二
次元織物、三次元織物、フェルト、マット、網目状不織
布として使用することができ、炭素質マトリックスを含
浸あるいは沈積させて焼成し、炭素一次成形体とするこ
とができる。なお本発明の炭素繊維を一方向材、二次元
織物として利用する場合は炭素質マトリックスを含浸し
てプリプレグとすることができ、これを２枚以上積層し
て焼成し、炭素一次成形体とすることもできる。
【０００８】該炭素繊維は複合材の要求される機械的特
性によっては本発明の規定に包含される他の炭素繊維ま
たは他のピッチ系もしくはＰＡＮ系炭素繊維との複合化
を行うこともできる。この場合、上記した炭素繊維とピ
ッチ系炭素繊維あるいは／およびポリアクリロニトリル
系（以下ＰＡＮ系という）炭素繊維を使用した一方向材
あるいは二次元織物によるプリプレグを組み合わせて複
合化することができる。さらには三次元織物、フェル
ト、マット、網目状不織布の一部に当該炭素繊維を使用
して複合化を行うこともできる。
性によっては本発明の規定に包含される他の炭素繊維ま
たは他のピッチ系もしくはＰＡＮ系炭素繊維との複合化
を行うこともできる。この場合、上記した炭素繊維とピ
ッチ系炭素繊維あるいは／およびポリアクリロニトリル
系（以下ＰＡＮ系という）炭素繊維を使用した一方向材
あるいは二次元織物によるプリプレグを組み合わせて複
合化することができる。さらには三次元織物、フェル
ト、マット、網目状不織布の一部に当該炭素繊維を使用
して複合化を行うこともできる。
【０００９】本発明と組み合わせる炭素繊維として熱膨
張率が−０．２×１０6 ／Ｋ未満のピッチ系炭素繊維あ
るいは／および熱膨張率が−０．２×１０6 ／Ｋ未満の
ＰＡＮ系炭素繊維、好ましくは−０．１×１０6 ／Ｋ以
上−０．２×１０6 ／Ｋ未満のＰＡＮ系炭素繊維あるい
は／および−２×１０6 ／Ｋ以上−０．８×１０6 ／Ｋ
未満のピッチ系炭素繊維を使用することができる。組み
合わせ方法はそれぞれの炭素繊維を混繊、混紡してもよ
くそれぞれの繊維束を組み合わせて混繊してもよく、そ
れぞれの炭素繊維からなる織物あるいは一方向材を交互
に積層してもよい。
張率が−０．２×１０6 ／Ｋ未満のピッチ系炭素繊維あ
るいは／および熱膨張率が−０．２×１０6 ／Ｋ未満の
ＰＡＮ系炭素繊維、好ましくは−０．１×１０6 ／Ｋ以
上−０．２×１０6 ／Ｋ未満のＰＡＮ系炭素繊維あるい
は／および−２×１０6 ／Ｋ以上−０．８×１０6 ／Ｋ
未満のピッチ系炭素繊維を使用することができる。組み
合わせ方法はそれぞれの炭素繊維を混繊、混紡してもよ
くそれぞれの繊維束を組み合わせて混繊してもよく、そ
れぞれの炭素繊維からなる織物あるいは一方向材を交互
に積層してもよい。
【００１０】炭素質マトリックスとしては熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂が使用でき、エポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ピッチ
などを原料として使用することができ、これらを通常加
圧下あるいは常圧下で５００〜２５００℃、好ましくは
９００〜２２００℃で熱処理して得ることができる。ま
た本発明の炭素質マトックスにはＣＶＩ（ケミカル・ヴ
ェイパー・インフィルトレイション）法、ＣＶＤ（ケミ
カル・ヴェイパー・デポジション）法などによる熱分解
炭素も含まれる。この場合の熱分解ガスとしてはＣ1 〜
Ｃ6 の炭化水素、具体的にはメタン、プロパン、ベンゼ
ン、天然瓦斯などが用いられる。ＣＶＩ法の場合の条件
は温度９００〜１５００℃、圧力０．１〜５０Ｔｏｒｒ
であり、ＣＶＤ法の場合の条件は温度１２００〜２００
０℃、圧力５〜７６０Ｔｏｒｒである。
脂、熱硬化性樹脂が使用でき、エポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ピッチ
などを原料として使用することができ、これらを通常加
圧下あるいは常圧下で５００〜２５００℃、好ましくは
９００〜２２００℃で熱処理して得ることができる。ま
た本発明の炭素質マトックスにはＣＶＩ（ケミカル・ヴ
ェイパー・インフィルトレイション）法、ＣＶＤ（ケミ
カル・ヴェイパー・デポジション）法などによる熱分解
炭素も含まれる。この場合の熱分解ガスとしてはＣ1 〜
Ｃ6 の炭化水素、具体的にはメタン、プロパン、ベンゼ
ン、天然瓦斯などが用いられる。ＣＶＩ法の場合の条件
は温度９００〜１５００℃、圧力０．１〜５０Ｔｏｒｒ
であり、ＣＶＤ法の場合の条件は温度１２００〜２００
０℃、圧力５〜７６０Ｔｏｒｒである。
【００１１】焼成に際しては常圧だけでなく必要に応じ
て熱間静水圧などの等方圧加圧、一軸加圧などを行うこ
とができる。該加圧範囲はゲージ圧で通常１０〜１０
０，０００ｋＰａ、好ましくは５００５０，０００ｋＰ
ａの範囲で行うことができる。炭素１次成形体の繊維体
積含有率Ｖｆは２０〜８０ｖｏｌ％、好ましくは２５〜
７０ｖｏｌ％、嵩密度は下限が８００ｋｇ／ｍ3 を越
え、好ましくは１０００ｋｇ／ｍ3 を越え、最も好まし
くは１４００ｋｇ／ｍ3 を越えており、上限は２０００
ｋｇ／ｍ3 以下である。ここでＶｆあるいは嵩密度が上
記範囲に満たない場合、炭素１次成形体および最終成形
体である炭素／炭素複合材の厚み方向の熱伝導率、曲げ
強度、引張強度等の機械物性が低いため好ましくない。
また、形状保持性も低下するため好ましくない。上記範
囲を越えた場合には炭素／炭素複合材にクラックあるい
は変形が生じ脆性破壊を起こしやすく好ましくない。
て熱間静水圧などの等方圧加圧、一軸加圧などを行うこ
とができる。該加圧範囲はゲージ圧で通常１０〜１０
０，０００ｋＰａ、好ましくは５００５０，０００ｋＰ
ａの範囲で行うことができる。炭素１次成形体の繊維体
積含有率Ｖｆは２０〜８０ｖｏｌ％、好ましくは２５〜
７０ｖｏｌ％、嵩密度は下限が８００ｋｇ／ｍ3 を越
え、好ましくは１０００ｋｇ／ｍ3 を越え、最も好まし
くは１４００ｋｇ／ｍ3 を越えており、上限は２０００
ｋｇ／ｍ3 以下である。ここでＶｆあるいは嵩密度が上
記範囲に満たない場合、炭素１次成形体および最終成形
体である炭素／炭素複合材の厚み方向の熱伝導率、曲げ
強度、引張強度等の機械物性が低いため好ましくない。
また、形状保持性も低下するため好ましくない。上記範
囲を越えた場合には炭素／炭素複合材にクラックあるい
は変形が生じ脆性破壊を起こしやすく好ましくない。
【００１２】このようにして得られる炭素一次成形体は
必要に応じて目的の嵩密度になるまで緻密化処理を繰り
返すことができる。緻密化の方法は、炭素質マトリック
スを生成する方法であれば特に限定されず、公知の方法
を用いることができ、緻密化の回数は通常１〜１０回程
度である。特に化学気相蒸着による炭素質マトリックス
を沈積し緻密化する方法およびピッチおよび／またはフ
ェノール樹脂、フラン樹脂等を含浸・焼成し緻密化する
方法あるいはこれらの組み合わせた方法が好ましく用い
られる。
必要に応じて目的の嵩密度になるまで緻密化処理を繰り
返すことができる。緻密化の方法は、炭素質マトリック
スを生成する方法であれば特に限定されず、公知の方法
を用いることができ、緻密化の回数は通常１〜１０回程
度である。特に化学気相蒸着による炭素質マトリックス
を沈積し緻密化する方法およびピッチおよび／またはフ
ェノール樹脂、フラン樹脂等を含浸・焼成し緻密化する
方法あるいはこれらの組み合わせた方法が好ましく用い
られる。
【００１３】本発明では、上記の方法によって製造され
た炭素／炭素複合材に金属あるいは／およびセラミック
スからなる耐火部材あるいはこれらの前駆体を被覆、沈
積、反応、接合、固着、融着、接着、注入、浸透するこ
とあるいはこれらを炭素質マトリックス原料にあらかじ
め混合、分散、反応するにより、航空宇宙分野あるいは
他の産業用途に適用可能な部材を得ることができる。こ
れら耐火部材あるいは前駆体の形態は固体、気体、液
体、粉体などいかなる形態でもよい。
た炭素／炭素複合材に金属あるいは／およびセラミック
スからなる耐火部材あるいはこれらの前駆体を被覆、沈
積、反応、接合、固着、融着、接着、注入、浸透するこ
とあるいはこれらを炭素質マトリックス原料にあらかじ
め混合、分散、反応するにより、航空宇宙分野あるいは
他の産業用途に適用可能な部材を得ることができる。こ
れら耐火部材あるいは前駆体の形態は固体、気体、液
体、粉体などいかなる形態でもよい。
【００１４】該金属としては金属単体、合金などが挙げ
られ、銅、アルミニウム、イリジウム、ニオブ、チタ
ン、タングステン、モリブデン、レニウム、ハフニウ
ム、タンタルまたはジルコニウムなどが用いられる。該
セラミックスとしては酸化物、炭化物、窒化物、ほう化
物およびこれらの混合物などが挙げられ、二酸化珪素、
アルミナ、ムライト、炭化珪素、炭化ホウ素、窒化珪
素、窒化ホウ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化
ハフニウム、炭化ニオブ、炭化タングステン、ほう化チ
タン、ストロンチウムジルコネイトなどが用いられる。
られ、銅、アルミニウム、イリジウム、ニオブ、チタ
ン、タングステン、モリブデン、レニウム、ハフニウ
ム、タンタルまたはジルコニウムなどが用いられる。該
セラミックスとしては酸化物、炭化物、窒化物、ほう化
物およびこれらの混合物などが挙げられ、二酸化珪素、
アルミナ、ムライト、炭化珪素、炭化ホウ素、窒化珪
素、窒化ホウ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化
ハフニウム、炭化ニオブ、炭化タングステン、ほう化チ
タン、ストロンチウムジルコネイトなどが用いられる。
【００１５】炭素／炭素複合材と耐火部材との被覆ある
い接合方法はどの様な方法でも採用することができ、セ
ラミックスの場合には通常ＣＶＲ（ケミカル・ベイパー
・リアクション）法、ＣＶＩ法、ＣＶＤ法、プラズマ溶
射法、ゾル−ゲル法、反応焼結法などによる方法が一般
的に用いられている。ＣＶＲ法、ＣＶＤ法およびＣＶＩ
法の原料ガスとしてはハロゲン化物、水素化物、有機金
属化合物やこれらと炭化水素ガス、水素、不活性ガスと
の混合物が使用される。具体的には炭化珪素の皮膜を形
成する場合は四塩化珪素、ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 が用いられ
る。ＣＶＲ法の場合の条件は温度１０００〜１５００
℃、圧力０．１〜７６０Ｔｏｒｒであり、ＣＶＩ法の場
合の条件は温度９００〜１５００℃、圧力０．１〜５０
Ｔｏｒｒであり、ＣＶＤ法の場合の条件は温度１２００
〜２０００℃、圧力５〜７６０Ｔｏｒｒである。
い接合方法はどの様な方法でも採用することができ、セ
ラミックスの場合には通常ＣＶＲ（ケミカル・ベイパー
・リアクション）法、ＣＶＩ法、ＣＶＤ法、プラズマ溶
射法、ゾル−ゲル法、反応焼結法などによる方法が一般
的に用いられている。ＣＶＲ法、ＣＶＤ法およびＣＶＩ
法の原料ガスとしてはハロゲン化物、水素化物、有機金
属化合物やこれらと炭化水素ガス、水素、不活性ガスと
の混合物が使用される。具体的には炭化珪素の皮膜を形
成する場合は四塩化珪素、ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 が用いられ
る。ＣＶＲ法の場合の条件は温度１０００〜１５００
℃、圧力０．１〜７６０Ｔｏｒｒであり、ＣＶＩ法の場
合の条件は温度９００〜１５００℃、圧力０．１〜５０
Ｔｏｒｒであり、ＣＶＤ法の場合の条件は温度１２００
〜２０００℃、圧力５〜７６０Ｔｏｒｒである。
【００１６】炭素／炭素複合材料においては、金属やセ
ラミックスのコーティングないし接合面即ち通常少なく
とも表層面に本発明の規定を満足する炭素繊維であるア
モルファス構造を有する炭素繊維を用いるべきである。
本発明の炭素繊維を用いた炭素／炭素複合材を用いるこ
とにより、軽量で複合材と耐火部材あるい接合部材との
界面で熱履歴による剥離が少なくなり炭素／炭素複合材
料の耐熱性、耐久性を向上することができる。
ラミックスのコーティングないし接合面即ち通常少なく
とも表層面に本発明の規定を満足する炭素繊維であるア
モルファス構造を有する炭素繊維を用いるべきである。
本発明の炭素繊維を用いた炭素／炭素複合材を用いるこ
とにより、軽量で複合材と耐火部材あるい接合部材との
界面で熱履歴による剥離が少なくなり炭素／炭素複合材
料の耐熱性、耐久性を向上することができる。
【００１７】
【実施例】以下に本発明について実施例で具体的に説明
するが本発明はこれによって制限されるものではない。実施例１ 熱伝導率４．７Ｗ／ｍ・Ｋ、引張弾性率５０ＧＰａ、熱
膨張係数３．７×１０ -6／Ｋ、密度１．６５×１０3 ｋ
ｇ／ｍ3 のアモルファス構造を有する低弾性率炭素繊維
にレゾールタイプのフェノール樹脂を含浸して、一方向
のプリプレグとした。該プリプレグを０°／９０°に１
６枚積層し、成形型に設置し、１６０℃で熱硬化し、さ
らに常圧１０００℃にて炭化焼成することにより、炭素
一次成形体を得た。該炭素一次成形体にピッチを含浸
し、熱間静水圧１００ＭＰａ、１０００℃にて炭化焼成
緻密化を行った。このピッチ含浸および熱間静水圧によ
る炭化緻密化工程を所定の嵩密度に達するまで数回繰り
返し、さらに２０００℃にて焼成することにより、炭素
／炭素複合材料を得た。得られた炭素／炭素複合材料の
Ｖｆは５５ｖｏｌ％、嵩密度は１．６０×１０3 ｋｇ／
ｍ3 、さらに熱膨張係数は３．８×１０-6／Ｋであっ
た。得られた炭素／炭素複合材料の表面に圧力５Ｔｏｒ
ｒ、原料ガスとしてＣＨ3ＳｉＣｌ3 とＨ2 ガスの混合
ガス（Ｈ2 ／ ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ＝１０）、温度１３５
０℃の条件で熱ＣＶＤにより、５時間ＳｉＣを沈積し、
被覆した。ＳｉＣと炭素／炭素複合材料の剥離はなく密
着性も良好であり、ＳｉＣ膜中にはクラックは発生しな
かった。得られた供試体の耐酸化性および熱衝撃特性を
調べるために、１５００℃にて保持した大気炉中へ投入
し１０分間保持後、エアガンにて急冷した。この試験を
２０回繰り返し行った後も供試体のＳｉＣ膜の剥離は発
生せず、その時の重量損失は０．１ｗｔ％であった。
するが本発明はこれによって制限されるものではない。実施例１ 熱伝導率４．７Ｗ／ｍ・Ｋ、引張弾性率５０ＧＰａ、熱
膨張係数３．７×１０ -6／Ｋ、密度１．６５×１０3 ｋ
ｇ／ｍ3 のアモルファス構造を有する低弾性率炭素繊維
にレゾールタイプのフェノール樹脂を含浸して、一方向
のプリプレグとした。該プリプレグを０°／９０°に１
６枚積層し、成形型に設置し、１６０℃で熱硬化し、さ
らに常圧１０００℃にて炭化焼成することにより、炭素
一次成形体を得た。該炭素一次成形体にピッチを含浸
し、熱間静水圧１００ＭＰａ、１０００℃にて炭化焼成
緻密化を行った。このピッチ含浸および熱間静水圧によ
る炭化緻密化工程を所定の嵩密度に達するまで数回繰り
返し、さらに２０００℃にて焼成することにより、炭素
／炭素複合材料を得た。得られた炭素／炭素複合材料の
Ｖｆは５５ｖｏｌ％、嵩密度は１．６０×１０3 ｋｇ／
ｍ3 、さらに熱膨張係数は３．８×１０-6／Ｋであっ
た。得られた炭素／炭素複合材料の表面に圧力５Ｔｏｒ
ｒ、原料ガスとしてＣＨ3ＳｉＣｌ3 とＨ2 ガスの混合
ガス（Ｈ2 ／ ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ＝１０）、温度１３５
０℃の条件で熱ＣＶＤにより、５時間ＳｉＣを沈積し、
被覆した。ＳｉＣと炭素／炭素複合材料の剥離はなく密
着性も良好であり、ＳｉＣ膜中にはクラックは発生しな
かった。得られた供試体の耐酸化性および熱衝撃特性を
調べるために、１５００℃にて保持した大気炉中へ投入
し１０分間保持後、エアガンにて急冷した。この試験を
２０回繰り返し行った後も供試体のＳｉＣ膜の剥離は発
生せず、その時の重量損失は０．１ｗｔ％であった。
【００１８】実施例２ 熱伝導率４．７Ｗ／ｍ・Ｋ、引張弾性率５０ＧＰａ、熱
膨張係数３．７×１０ -6／Ｋ、密度１．６５×１０3 ｋ
ｇ／ｍ3 のアモルファス構造を有する低弾性率炭素繊維
にレゾールタイプのフェノール樹脂を含浸して、一方向
のプリプレグとした。同様に熱伝導率２０Ｗ／ｍ・Ｋ、
引張弾性率１５０ＧＰａ、熱膨張係数−０．８×１０-6
／Ｋ、密度１．８５×１０3 ｋｇ／ｍ3 のピッチ系の低
弾性率炭素繊維にレゾールタイプのフェノール樹脂を含
浸して、一方向のプリプレグとした。該ピッチ系炭素繊
維を用いたプリプレグを０°／９０°に１２枚積層し、
さらに表層部に上下２枚ずつアモルファス炭素繊維を用
いたプリプレグを０°／９０°積層し、複合材を得た。
この複合材を１６０℃で熱硬化し、さらに常圧１０００
℃にて炭化焼成することにより、炭素一次成形体を得
た。該炭素一次成形体にピッチを含浸し、熱間静水圧１
００ＭＰａ、１０００℃にて炭化焼成緻密化を行った。
このピッチ含浸および熱間静水圧による炭化緻密化工程
を所定の嵩密度に達するまで数回繰り返し、さらに２０
００℃にて焼成することにより、炭素／炭素複合材料を
得た。得られた炭素／炭素複合材料のＶｆは５５ｖｏｌ
％、嵩密度は１．９０×１０3 ｋｇ／ｍ3 であった。得
られた炭素／炭素複合材料の表面に圧力５Ｔｏｒｒ、原
料ガスとしてＣＨ3ＳｉＣｌ3 とＨ2 ガスの混合ガス
（Ｈ2 ／ ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ＝１０）、温度１３５０℃
の条件で熱ＣＶＤにより、５時間ＳｉＣを沈積し、被覆
した。ＳｉＣと炭素／炭素複合材料の剥離は発生しなか
ったが、ＳｉＣ膜中には幅３μｍほどのクラックが発生
していた。得られた供試体の耐酸化性および熱衝撃特性
を調べるために、１５００℃にて保持した大気炉中へ投
入し１０分間保持後、エアガンにて急冷した。試験１０
回目にて、ＳｉＣの剥離が発生し、その時の重量損失は
２．４ｗｔ％であった。
膨張係数３．７×１０ -6／Ｋ、密度１．６５×１０3 ｋ
ｇ／ｍ3 のアモルファス構造を有する低弾性率炭素繊維
にレゾールタイプのフェノール樹脂を含浸して、一方向
のプリプレグとした。同様に熱伝導率２０Ｗ／ｍ・Ｋ、
引張弾性率１５０ＧＰａ、熱膨張係数−０．８×１０-6
／Ｋ、密度１．８５×１０3 ｋｇ／ｍ3 のピッチ系の低
弾性率炭素繊維にレゾールタイプのフェノール樹脂を含
浸して、一方向のプリプレグとした。該ピッチ系炭素繊
維を用いたプリプレグを０°／９０°に１２枚積層し、
さらに表層部に上下２枚ずつアモルファス炭素繊維を用
いたプリプレグを０°／９０°積層し、複合材を得た。
この複合材を１６０℃で熱硬化し、さらに常圧１０００
℃にて炭化焼成することにより、炭素一次成形体を得
た。該炭素一次成形体にピッチを含浸し、熱間静水圧１
００ＭＰａ、１０００℃にて炭化焼成緻密化を行った。
このピッチ含浸および熱間静水圧による炭化緻密化工程
を所定の嵩密度に達するまで数回繰り返し、さらに２０
００℃にて焼成することにより、炭素／炭素複合材料を
得た。得られた炭素／炭素複合材料のＶｆは５５ｖｏｌ
％、嵩密度は１．９０×１０3 ｋｇ／ｍ3 であった。得
られた炭素／炭素複合材料の表面に圧力５Ｔｏｒｒ、原
料ガスとしてＣＨ3ＳｉＣｌ3 とＨ2 ガスの混合ガス
（Ｈ2 ／ ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ＝１０）、温度１３５０℃
の条件で熱ＣＶＤにより、５時間ＳｉＣを沈積し、被覆
した。ＳｉＣと炭素／炭素複合材料の剥離は発生しなか
ったが、ＳｉＣ膜中には幅３μｍほどのクラックが発生
していた。得られた供試体の耐酸化性および熱衝撃特性
を調べるために、１５００℃にて保持した大気炉中へ投
入し１０分間保持後、エアガンにて急冷した。試験１０
回目にて、ＳｉＣの剥離が発生し、その時の重量損失は
２．４ｗｔ％であった。
【００１９】実施例３ 熱伝導率４．７Ｗ／ｍ・Ｋ、引張弾性率５０ＧＰａ、熱
膨張係数３．７×１０ -6／Ｋ、密度１．６５×１０3 ｋ
ｇ／ｍ3 のアモルファス構造を有する低弾性率炭素繊維
にレゾールタイプのフェノール樹脂を含浸して、一方向
のプリプレグとした。同様に熱伝導率２０Ｗ／ｍ・Ｋ、
引張弾性率１５０ＧＰａ、熱膨張係数−０．８×１０-6
／Ｋ、密度１．８５×１０3 ｋｇ／ｍ3 のピッチ系の低
弾性率炭素繊維にレゾールタイプのフェノール樹脂を含
浸して、一方向のプリプレグとした。該ピッチ系炭素繊
維を用いたプリプレグを０°／９０°に１２枚積層し、
さらに表層部に上下２枚ずつアモルファス炭素繊維を用
いたプリプレグを０°／９０°積層し、複合材を得た。
この複合材を１６０℃で熱硬化し、さらに常圧１０００
℃にて炭化焼成することにより、炭素一次成形体を得
た。該炭素一次成形体にピッチを含浸し、熱間静水圧１
００ＭＰａ、１０００℃にて炭化焼成緻密化を行った。
このピッチ含浸および熱間静水圧による炭化緻密化工程
を所定の嵩密度に達するまで数回繰り返し、さらに２０
００℃にて焼成することにより、炭素／炭素複合材料を
得た。得られた炭素／炭素複合材料のＶｆは５５ｖｏｌ
％、嵩密度は１．９０×１０3 ｋｇ／ｍ3 であった。得
られた炭素／炭素複合材料を反応容器中で１４００℃に
加熱し、ＳｉＣｌ4とＨ2 の混合ガス（Ｈ2 ／ ＳｉＣ
ｌ4 ＝０．２５）を導入しながら、常圧において６０分
間保持した。さらに、この表面に圧力５Ｔｏｒｒ、原料
ガスとしてＣＨ3 ＳｉＣｌ3 とＨ2 ガスの混合ガス（Ｈ
2 ／ ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ＝１０）、温度１３５０℃の条
件で熱ＣＶＤにより、５時間ＳｉＣを沈積し、被覆し
た。ＳｉＣと炭素／炭素複合材料の剥離はなく密着性も
良好であり、ＳｉＣ膜中にはクラックは発生しなかっ
た。得られた供試体の耐酸化性および熱衝撃特性を調べ
るために、１５００℃にて保持した大気炉中へ投入し１
０分間保持後、エアガンにて急冷した。この試験を２０
回繰り返し行った後も供試体のＳｉＣ膜の剥離は発生せ
ず、その時の重量損失は０．５ｗｔ％であった。
膨張係数３．７×１０ -6／Ｋ、密度１．６５×１０3 ｋ
ｇ／ｍ3 のアモルファス構造を有する低弾性率炭素繊維
にレゾールタイプのフェノール樹脂を含浸して、一方向
のプリプレグとした。同様に熱伝導率２０Ｗ／ｍ・Ｋ、
引張弾性率１５０ＧＰａ、熱膨張係数−０．８×１０-6
／Ｋ、密度１．８５×１０3 ｋｇ／ｍ3 のピッチ系の低
弾性率炭素繊維にレゾールタイプのフェノール樹脂を含
浸して、一方向のプリプレグとした。該ピッチ系炭素繊
維を用いたプリプレグを０°／９０°に１２枚積層し、
さらに表層部に上下２枚ずつアモルファス炭素繊維を用
いたプリプレグを０°／９０°積層し、複合材を得た。
この複合材を１６０℃で熱硬化し、さらに常圧１０００
℃にて炭化焼成することにより、炭素一次成形体を得
た。該炭素一次成形体にピッチを含浸し、熱間静水圧１
００ＭＰａ、１０００℃にて炭化焼成緻密化を行った。
このピッチ含浸および熱間静水圧による炭化緻密化工程
を所定の嵩密度に達するまで数回繰り返し、さらに２０
００℃にて焼成することにより、炭素／炭素複合材料を
得た。得られた炭素／炭素複合材料のＶｆは５５ｖｏｌ
％、嵩密度は１．９０×１０3 ｋｇ／ｍ3 であった。得
られた炭素／炭素複合材料を反応容器中で１４００℃に
加熱し、ＳｉＣｌ4とＨ2 の混合ガス（Ｈ2 ／ ＳｉＣ
ｌ4 ＝０．２５）を導入しながら、常圧において６０分
間保持した。さらに、この表面に圧力５Ｔｏｒｒ、原料
ガスとしてＣＨ3 ＳｉＣｌ3 とＨ2 ガスの混合ガス（Ｈ
2 ／ ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ＝１０）、温度１３５０℃の条
件で熱ＣＶＤにより、５時間ＳｉＣを沈積し、被覆し
た。ＳｉＣと炭素／炭素複合材料の剥離はなく密着性も
良好であり、ＳｉＣ膜中にはクラックは発生しなかっ
た。得られた供試体の耐酸化性および熱衝撃特性を調べ
るために、１５００℃にて保持した大気炉中へ投入し１
０分間保持後、エアガンにて急冷した。この試験を２０
回繰り返し行った後も供試体のＳｉＣ膜の剥離は発生せ
ず、その時の重量損失は０．５ｗｔ％であった。
【００２０】実施例４ 熱伝導率４．７Ｗ／ｍ・Ｋ、引張弾性率５０ＧＰａ、熱
膨張係数３．７×１０ -6／Ｋ、密度１．６５×１０3 ｋ
ｇ／ｍ3 のアモルファス構造を有する低弾性率炭素繊維
織物にレゾールタイプのフェノール樹脂を含浸して、プ
リプレグとした。同様に熱伝導率５０Ｗ／ｍ・Ｋ、引張
弾性率３５０ＧＰａ、熱膨張係数−１．２×１０-6／
Ｋ、密度２．１×１０3 ｋｇ／ｍ3 のピッチ系の炭素繊
維織物に、レゾールタイプのフェノール樹脂を含浸し
て、プリプレグとした。該ピッチ系炭素繊維織物を用い
たプリプレグを０°／９０°に１２枚積層し、さらに表
層部に上下２枚ずつアモルファス炭素繊維織物を用いた
プリプレグを０°／９０°積層し、複合材を得た。この
複合材を１６０℃で熱硬化し、さらに常圧１０００℃に
て炭化焼成することにより、炭素一次成形体を得た。該
炭素一次成形体にピッチを含浸し、熱間静水圧１００Ｍ
Ｐａ、１０００℃にて炭化焼成緻密化を行った。このピ
ッチ含浸および熱間静水圧による炭化緻密化工程を所定
の嵩密度に達するまで数回繰り返し、さらに２０００℃
にて焼成することにより、炭素／炭素複合材料を得た。
得られた炭素／炭素複合材料のＶｆは５５ｖｏｌ％、嵩
密度は１．９８×１０3 ｋｇ／ｍ3 であった。得られた
炭素／炭素複合材料を反応容器中で１４００℃に加熱
し、ＳｉＣｌ4とＨ2 の混合ガス（Ｈ2 ／ ＳｉＣｌ4
＝０．２５）を導入しながら、常圧において６０分間保
持した。さらに、この表面に圧力５Ｔｏｒｒ、原料ガス
としてＣＨ3 ＳｉＣｌ3 とＨ2 ガスの混合ガス（Ｈ2 ／
ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ＝１０）、温度１３５０℃の条件で
熱ＣＶＤにより、５時間ＳｉＣを沈積し、被覆した。Ｓ
ｉＣと炭素／炭素複合材料の剥離はなく密着性も良好で
あり、ＳｉＣ膜中にはクラックは発生しなかった。得ら
れた供試体の耐酸化性および熱衝撃特性を調べるため
に、１５００℃にて保持した大気炉中へ投入し１０分間
保持後、エアガンにて急冷した。この試験を２０回繰り
返し行った後も供試体のＳｉＣ膜の剥離は発生せず、そ
の時の重量損失は０．８ｗｔ％であった。
膨張係数３．７×１０ -6／Ｋ、密度１．６５×１０3 ｋ
ｇ／ｍ3 のアモルファス構造を有する低弾性率炭素繊維
織物にレゾールタイプのフェノール樹脂を含浸して、プ
リプレグとした。同様に熱伝導率５０Ｗ／ｍ・Ｋ、引張
弾性率３５０ＧＰａ、熱膨張係数−１．２×１０-6／
Ｋ、密度２．１×１０3 ｋｇ／ｍ3 のピッチ系の炭素繊
維織物に、レゾールタイプのフェノール樹脂を含浸し
て、プリプレグとした。該ピッチ系炭素繊維織物を用い
たプリプレグを０°／９０°に１２枚積層し、さらに表
層部に上下２枚ずつアモルファス炭素繊維織物を用いた
プリプレグを０°／９０°積層し、複合材を得た。この
複合材を１６０℃で熱硬化し、さらに常圧１０００℃に
て炭化焼成することにより、炭素一次成形体を得た。該
炭素一次成形体にピッチを含浸し、熱間静水圧１００Ｍ
Ｐａ、１０００℃にて炭化焼成緻密化を行った。このピ
ッチ含浸および熱間静水圧による炭化緻密化工程を所定
の嵩密度に達するまで数回繰り返し、さらに２０００℃
にて焼成することにより、炭素／炭素複合材料を得た。
得られた炭素／炭素複合材料のＶｆは５５ｖｏｌ％、嵩
密度は１．９８×１０3 ｋｇ／ｍ3 であった。得られた
炭素／炭素複合材料を反応容器中で１４００℃に加熱
し、ＳｉＣｌ4とＨ2 の混合ガス（Ｈ2 ／ ＳｉＣｌ4
＝０．２５）を導入しながら、常圧において６０分間保
持した。さらに、この表面に圧力５Ｔｏｒｒ、原料ガス
としてＣＨ3 ＳｉＣｌ3 とＨ2 ガスの混合ガス（Ｈ2 ／
ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ＝１０）、温度１３５０℃の条件で
熱ＣＶＤにより、５時間ＳｉＣを沈積し、被覆した。Ｓ
ｉＣと炭素／炭素複合材料の剥離はなく密着性も良好で
あり、ＳｉＣ膜中にはクラックは発生しなかった。得ら
れた供試体の耐酸化性および熱衝撃特性を調べるため
に、１５００℃にて保持した大気炉中へ投入し１０分間
保持後、エアガンにて急冷した。この試験を２０回繰り
返し行った後も供試体のＳｉＣ膜の剥離は発生せず、そ
の時の重量損失は０．８ｗｔ％であった。
【００２１】実施例５ 熱伝導率４．７Ｗ／ｍ・Ｋ、引張弾性率５０ＧＰａ、熱
膨張係数３．７×１０ -6／Ｋ、密度１．６５×１０3 ｋ
ｇ／ｍ3 のアモルファス構造を有する低弾性率炭素繊維
織物にレゾールタイプのフェノール樹脂を含浸して、プ
リプレグとした。同様に熱伝導率５０Ｗ／ｍ・Ｋ、引張
弾性率３５０ＧＰａ、熱膨張係数−１．２×１０-6／
Ｋ、密度２．１０×１０3 ｋｇ／ｍ3 のピッチ系の低弾
性炭素繊維織物に、レゾールタイプのフェノール樹脂を
含浸して、プリプレグとした。さらに同様に熱伝導率１
８０Ｗ／ｍ・Ｋ、引張弾性率６９０ＧＰａ、熱膨張係数
−１．４×１０-6／Ｋ、密度２．１２×１０3 ｋｇ／ｍ
3 のピッチ系の高弾性率炭素繊維織物に、レゾールタイ
プのフェノール樹脂を含浸して、プリプレグとした。該
ピッチ系高弾性炭素繊維織物を用いたプリプレグを０°
／９０°に８枚積層し、その上下にピッチ系の低弾性炭
素繊維織物を用いたプリプレグを０°／９０°に２枚積
層、さらに表層部に上下２枚ずつアモルファス炭素繊維
織物を用いたプリプレグを０°／９０°に２枚ずつ積層
し、複合材を得た。この複合材を１６０℃で熱硬化し、
さらに常圧１０００℃にて炭化焼成することにより、炭
素一次成形体を得た。該炭素一次成形体にピッチを含浸
し、熱間静水圧１００ＭＰａ、１０００℃にて炭化焼成
緻密化を行った。このピッチ含浸および熱間静水圧によ
る炭化緻密化工程を所定の嵩密度に達するまで数回繰り
返し、さらに２０００℃にて焼成することにより、炭素
／炭素複合材料を得た。得られた炭素／炭素複合材料の
Ｖｆは５５ｖｏｌ％、嵩密度は２．００×１０3 ｋｇ／
ｍ3 であった。得られた炭素／炭素複合材料を反応容器
中で１４００℃に加熱し、ＳｉＣｌ4とＨ2 の混合ガス
（Ｈ2 ／ ＳｉＣｌ4 ＝０．２５）を導入しながら、常
圧において６０分間保持した。さらに、この表面に圧力
５Ｔｏｒｒ、原料ガスとしてＣＨ3 ＳｉＣｌ3 とＨ2 ガ
スの混合ガス（Ｈ2 ／ ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ＝１０）、温
度１３５０℃の条件で熱ＣＶＤにより、５時間ＳｉＣを
沈積し、被覆した。ＳｉＣと炭素／炭素複合材料の剥離
はなく密着性も良好であり、ＳｉＣ膜中にはクラックは
発生しなかった。得られた供試体の耐酸化性および熱衝
撃特性を調べるために、１５００℃にて保持した大気炉
中へ投入し１０分間保持後、エアガンにて急冷した。こ
の試験を２０回繰り返し行った後も供試体のＳｉＣ膜の
剥離は発生せず、その時の重量損失は０．９ｗｔ％であ
った。
膨張係数３．７×１０ -6／Ｋ、密度１．６５×１０3 ｋ
ｇ／ｍ3 のアモルファス構造を有する低弾性率炭素繊維
織物にレゾールタイプのフェノール樹脂を含浸して、プ
リプレグとした。同様に熱伝導率５０Ｗ／ｍ・Ｋ、引張
弾性率３５０ＧＰａ、熱膨張係数−１．２×１０-6／
Ｋ、密度２．１０×１０3 ｋｇ／ｍ3 のピッチ系の低弾
性炭素繊維織物に、レゾールタイプのフェノール樹脂を
含浸して、プリプレグとした。さらに同様に熱伝導率１
８０Ｗ／ｍ・Ｋ、引張弾性率６９０ＧＰａ、熱膨張係数
−１．４×１０-6／Ｋ、密度２．１２×１０3 ｋｇ／ｍ
3 のピッチ系の高弾性率炭素繊維織物に、レゾールタイ
プのフェノール樹脂を含浸して、プリプレグとした。該
ピッチ系高弾性炭素繊維織物を用いたプリプレグを０°
／９０°に８枚積層し、その上下にピッチ系の低弾性炭
素繊維織物を用いたプリプレグを０°／９０°に２枚積
層、さらに表層部に上下２枚ずつアモルファス炭素繊維
織物を用いたプリプレグを０°／９０°に２枚ずつ積層
し、複合材を得た。この複合材を１６０℃で熱硬化し、
さらに常圧１０００℃にて炭化焼成することにより、炭
素一次成形体を得た。該炭素一次成形体にピッチを含浸
し、熱間静水圧１００ＭＰａ、１０００℃にて炭化焼成
緻密化を行った。このピッチ含浸および熱間静水圧によ
る炭化緻密化工程を所定の嵩密度に達するまで数回繰り
返し、さらに２０００℃にて焼成することにより、炭素
／炭素複合材料を得た。得られた炭素／炭素複合材料の
Ｖｆは５５ｖｏｌ％、嵩密度は２．００×１０3 ｋｇ／
ｍ3 であった。得られた炭素／炭素複合材料を反応容器
中で１４００℃に加熱し、ＳｉＣｌ4とＨ2 の混合ガス
（Ｈ2 ／ ＳｉＣｌ4 ＝０．２５）を導入しながら、常
圧において６０分間保持した。さらに、この表面に圧力
５Ｔｏｒｒ、原料ガスとしてＣＨ3 ＳｉＣｌ3 とＨ2 ガ
スの混合ガス（Ｈ2 ／ ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ＝１０）、温
度１３５０℃の条件で熱ＣＶＤにより、５時間ＳｉＣを
沈積し、被覆した。ＳｉＣと炭素／炭素複合材料の剥離
はなく密着性も良好であり、ＳｉＣ膜中にはクラックは
発生しなかった。得られた供試体の耐酸化性および熱衝
撃特性を調べるために、１５００℃にて保持した大気炉
中へ投入し１０分間保持後、エアガンにて急冷した。こ
の試験を２０回繰り返し行った後も供試体のＳｉＣ膜の
剥離は発生せず、その時の重量損失は０．９ｗｔ％であ
った。
【００２２】比較例１ 熱伝導率２０Ｗ／ｍ・Ｋ、引張弾性率１５０ＧＰａ、熱
膨張係数−１．０×１０-6／Ｋ、密度１．８５×１０3
ｋｇ／ｍ3 のピッチ系の低弾性率炭素繊維にレゾールタ
イプのフェノール樹脂を含浸して、一方向のプリプレグ
とした。該プリプレグを０°／９０°に１６枚積層し、
成形型に設置し、１６０℃で熱硬化し、さらに常圧１０
００℃にて炭化焼成することにより、炭素一次成形体を
得た。該炭素一次成形体にピッチを含浸し、熱間静水圧
１００ＭＰａ、１０００℃にて炭化焼成緻密化を行っ
た。このピッチ含浸および熱間静水圧による炭化緻密化
工程を所定の嵩密度に達するまで数回繰り返し、さらに
２０００℃にて焼成することにより、炭素／炭素複合材
料を得た。得られた炭素／炭素複合材料のＶｆは５５ｖ
ｏｌ％、嵩密度は１．９５×１０3 ｋｇ／ｍ3 、さらに
熱膨張係数−０．７×１０-6／Ｋであった。得られた炭
素／炭素複合材料の表面に圧力５Ｔｏｒｒ、原料ガスと
してＣＨ3ＳｉＣｌ3 とＨ2 ガスの混合ガス（Ｈ2 ／
ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ＝１０）、温度１３５０℃の条件で熱
ＣＶＤにより、５時間ＳｉＣを沈積し、被覆した。Ｓｉ
Ｃと炭素／炭素複合材料の剥離は発生しなかったが、Ｓ
ｉＣ膜中には幅１０μｍほどのクラックが多数発生して
いた。得られた供試体の耐酸化性および熱衝撃特性を調
べるために、１５００℃にて保持した大気炉中へ投入し
１０分間保持後、エアガンにて急冷した。試験２回目に
て、ＳｉＣの剥離が発生し、その時の重量損失は５．１
ｗｔ％であった。
膨張係数−１．０×１０-6／Ｋ、密度１．８５×１０3
ｋｇ／ｍ3 のピッチ系の低弾性率炭素繊維にレゾールタ
イプのフェノール樹脂を含浸して、一方向のプリプレグ
とした。該プリプレグを０°／９０°に１６枚積層し、
成形型に設置し、１６０℃で熱硬化し、さらに常圧１０
００℃にて炭化焼成することにより、炭素一次成形体を
得た。該炭素一次成形体にピッチを含浸し、熱間静水圧
１００ＭＰａ、１０００℃にて炭化焼成緻密化を行っ
た。このピッチ含浸および熱間静水圧による炭化緻密化
工程を所定の嵩密度に達するまで数回繰り返し、さらに
２０００℃にて焼成することにより、炭素／炭素複合材
料を得た。得られた炭素／炭素複合材料のＶｆは５５ｖ
ｏｌ％、嵩密度は１．９５×１０3 ｋｇ／ｍ3 、さらに
熱膨張係数−０．７×１０-6／Ｋであった。得られた炭
素／炭素複合材料の表面に圧力５Ｔｏｒｒ、原料ガスと
してＣＨ3ＳｉＣｌ3 とＨ2 ガスの混合ガス（Ｈ2 ／
ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ＝１０）、温度１３５０℃の条件で熱
ＣＶＤにより、５時間ＳｉＣを沈積し、被覆した。Ｓｉ
Ｃと炭素／炭素複合材料の剥離は発生しなかったが、Ｓ
ｉＣ膜中には幅１０μｍほどのクラックが多数発生して
いた。得られた供試体の耐酸化性および熱衝撃特性を調
べるために、１５００℃にて保持した大気炉中へ投入し
１０分間保持後、エアガンにて急冷した。試験２回目に
て、ＳｉＣの剥離が発生し、その時の重量損失は５．１
ｗｔ％であった。
【００２３】比較例２ 熱伝導率２０Ｗ／ｍ・Ｋ、引張弾性率１５０ＧＰａ、熱
膨張係数−１．０×１０-6／Ｋ、密度１．８５×１０3
ｋｇ／ｍ3 のピッチ系の低弾性率炭素繊維にレゾールタ
イプのフェノール樹脂を含浸して、一方向のプリプレグ
とした。該プリプレグを０°／９０°に１６枚積層し、
成形型に設置し、１６０℃で熱硬化し、さらに常圧１０
００℃にて炭化焼成することにより、炭素一次成形体を
得た。該炭素一次成形体にピッチを含浸し、熱間静水圧
１００ＭＰａ、１０００℃にて炭化焼成緻密化を行っ
た。このピッチ含浸および熱間静水圧による炭化緻密化
工程を所定の嵩密度に達するまで数回繰り返し、さらに
２０００℃にて焼成することにより、炭素／炭素複合材
料を得た。得られた炭素／炭素複合材料のＶｆは５５ｖ
ｏｌ％、嵩密度は１．９０×１０3 ｋｇ／ｍ3 であっ
た。得られた炭素／炭素複合材料を反応容器中で１４０
０℃に加熱し、ＳｉＣｌ4とＨ2 の混合ガス（Ｈ2 ／
ＳｉＣｌ4 ＝０．２５）を導入しながら、常圧において
６０分間保持した。さらに、この表面に圧力５Ｔｏｒ
ｒ、原料ガスとしてＣＨ3 ＳｉＣｌ3 とＨ2 ガスの混合
ガス（Ｈ2 ／ ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ＝１０）、温度１３５
０℃の条件で熱ＣＶＤにより、５時間ＳｉＣを沈積し、
被覆した。ＳｉＣと炭素／炭素複合材料の剥離は発生し
なかったが、ＳｉＣ膜中には幅５μｍほどのクラックが
多数発生していた。得られた供試体の耐酸化性および熱
衝撃特性を調べるために、１５００℃にて保持した大気
炉中へ投入し１０分間保持後、エアガンにて急冷した。
試験５回目にて、ＳｉＣの剥離が発生し、その時の重量
損失は３．１ｗｔ％であった。
膨張係数−１．０×１０-6／Ｋ、密度１．８５×１０3
ｋｇ／ｍ3 のピッチ系の低弾性率炭素繊維にレゾールタ
イプのフェノール樹脂を含浸して、一方向のプリプレグ
とした。該プリプレグを０°／９０°に１６枚積層し、
成形型に設置し、１６０℃で熱硬化し、さらに常圧１０
００℃にて炭化焼成することにより、炭素一次成形体を
得た。該炭素一次成形体にピッチを含浸し、熱間静水圧
１００ＭＰａ、１０００℃にて炭化焼成緻密化を行っ
た。このピッチ含浸および熱間静水圧による炭化緻密化
工程を所定の嵩密度に達するまで数回繰り返し、さらに
２０００℃にて焼成することにより、炭素／炭素複合材
料を得た。得られた炭素／炭素複合材料のＶｆは５５ｖ
ｏｌ％、嵩密度は１．９０×１０3 ｋｇ／ｍ3 であっ
た。得られた炭素／炭素複合材料を反応容器中で１４０
０℃に加熱し、ＳｉＣｌ4とＨ2 の混合ガス（Ｈ2 ／
ＳｉＣｌ4 ＝０．２５）を導入しながら、常圧において
６０分間保持した。さらに、この表面に圧力５Ｔｏｒ
ｒ、原料ガスとしてＣＨ3 ＳｉＣｌ3 とＨ2 ガスの混合
ガス（Ｈ2 ／ ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ＝１０）、温度１３５
０℃の条件で熱ＣＶＤにより、５時間ＳｉＣを沈積し、
被覆した。ＳｉＣと炭素／炭素複合材料の剥離は発生し
なかったが、ＳｉＣ膜中には幅５μｍほどのクラックが
多数発生していた。得られた供試体の耐酸化性および熱
衝撃特性を調べるために、１５００℃にて保持した大気
炉中へ投入し１０分間保持後、エアガンにて急冷した。
試験５回目にて、ＳｉＣの剥離が発生し、その時の重量
損失は３．１ｗｔ％であった。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により２５
℃において高い熱膨張率係数、低い熱伝導率、低い密度
からなる炭素繊維を構成要素とした炭素／炭素複合材料
を得ることができた。本発明の規定を満足するアモルフ
ァス炭素繊維を用いた炭素／炭素複合材、または表層部
分にこの炭素繊維、コア部に他の通常の炭素繊維を組み
合わせられた炭素／炭素複合材においては、アモルファ
ス炭素繊維が通常の低弾性炭素繊維と異なり、炭素／炭
素複合材の製造時の熱処理工程においても、繊維の構造
が保たれる。すなわち、アモルファス炭素繊維の持つＳ
ｉＣ膜に類似した熱膨張係数が高温焼成時においても変
化なく保たれることにより、炭素／炭素複合材上へのＳ
ｉＣ膜等のコーティングを容易に、かつ優れた耐久性を
有するものとする。特に、表層部をアモルファス炭素繊
維およびコア部を焼成後に高い剛性を発現する炭素繊維
とを組み合わせたハイブリッド材は複合材自体の高い強
度特性と表層でのＳｉＣ等の熱膨張係数に近い特性を有
する特徴を併せ持つ。さらに、このハイブリッド材にた
とえばＳｉＣｌ4 とＨ2 の混合ガスを用いて、表層部を
ＳｉＣ化させる処理を組み合わせることによって、航空
宇宙用の部材等へも対応可能な耐熱高強度部材を製造す
ることができる。
℃において高い熱膨張率係数、低い熱伝導率、低い密度
からなる炭素繊維を構成要素とした炭素／炭素複合材料
を得ることができた。本発明の規定を満足するアモルフ
ァス炭素繊維を用いた炭素／炭素複合材、または表層部
分にこの炭素繊維、コア部に他の通常の炭素繊維を組み
合わせられた炭素／炭素複合材においては、アモルファ
ス炭素繊維が通常の低弾性炭素繊維と異なり、炭素／炭
素複合材の製造時の熱処理工程においても、繊維の構造
が保たれる。すなわち、アモルファス炭素繊維の持つＳ
ｉＣ膜に類似した熱膨張係数が高温焼成時においても変
化なく保たれることにより、炭素／炭素複合材上へのＳ
ｉＣ膜等のコーティングを容易に、かつ優れた耐久性を
有するものとする。特に、表層部をアモルファス炭素繊
維およびコア部を焼成後に高い剛性を発現する炭素繊維
とを組み合わせたハイブリッド材は複合材自体の高い強
度特性と表層でのＳｉＣ等の熱膨張係数に近い特性を有
する特徴を併せ持つ。さらに、このハイブリッド材にた
とえばＳｉＣｌ4 とＨ2 の混合ガスを用いて、表層部を
ＳｉＣ化させる処理を組み合わせることによって、航空
宇宙用の部材等へも対応可能な耐熱高強度部材を製造す
ることができる。
Claims (4)
- 【請求項１】 １〜２５Ｗ／ｍ・Ｋの２５℃における熱
伝導率および／または−０．８×１０-6〜５×１０-6／
Ｋの２５℃における熱膨張係数を有する炭素繊維および
炭素質マトリックスからなることを特徴とする炭素／炭
素複合材料。 - 【請求項２】 炭素繊維の２５℃における熱膨張係数が
−０．２×１０-6〜５×１０-6／Ｋである請求項１記載
の炭素／炭素複合材料。 - 【請求項３】 ２５℃における熱膨張係数が−０．２×
１０-6より小さい炭素繊維とが複合化されたことを特徴
とする請求項２記載の炭素／炭素複合材料。 - 【請求項４】 １．４×１０3 〜１．９×１０3 ｋｇ／
ｍ3 の密度を有する炭素繊維および炭素質マトリックス
からなることを特徴とする炭素／炭素複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9291916A JPH11130553A (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | 炭素／炭素複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9291916A JPH11130553A (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | 炭素／炭素複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11130553A true JPH11130553A (ja) | 1999-05-18 |
Family
ID=17775126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9291916A Pending JPH11130553A (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | 炭素／炭素複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11130553A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011168415A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Mitsubishi Plastics Inc | 炭素繊維強化炭化ケイ素複合材及びその製造方法 |
| US8308089B2 (en) | 2010-02-19 | 2012-11-13 | Agency For Defense Development | Method for preparing impregnating pitch for carbon-carbon composite |
| CN106316437A (zh) * | 2015-06-26 | 2017-01-11 | 上海航天设备制造总厂 | 一种卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制备方法 |
| CN116334508A (zh) * | 2023-05-31 | 2023-06-27 | 中南大学 | 一种金属高熵陶瓷改性c/c复合材料及其制备方法 |
-
1997
- 1997-10-24 JP JP9291916A patent/JPH11130553A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011168415A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Mitsubishi Plastics Inc | 炭素繊維強化炭化ケイ素複合材及びその製造方法 |
| US8308089B2 (en) | 2010-02-19 | 2012-11-13 | Agency For Defense Development | Method for preparing impregnating pitch for carbon-carbon composite |
| CN106316437A (zh) * | 2015-06-26 | 2017-01-11 | 上海航天设备制造总厂 | 一种卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制备方法 |
| CN116334508A (zh) * | 2023-05-31 | 2023-06-27 | 中南大学 | 一种金属高熵陶瓷改性c/c复合材料及其制备方法 |
| CN116334508B (zh) * | 2023-05-31 | 2023-08-11 | 中南大学 | 一种金属高熵陶瓷改性c/c复合材料及其制备方法 |
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