JPS5879806A - 炭素複合製品の製造方法 - 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】 発ＶＳＯ＊量 発明の分野 本発明は一般Ｋｍ素複合材料製品を製造する方法に関す
るものでおる。さらに好しくは、本発明は多孔質の硬質
何形支持体又はルアオームが、熱処理され繊細上に極め
て少量の炭素パイン〆一を熱的に融着された編成された
繊維織物材料の層から構成される新規ｌロセスに関する
ものである。

その複合材料製品を仕上げるために、支持体を制御され
た温度及び圧力条件に付し、次いでその隙間における熱
分解材料の化学的ｌＩＡ看によりて制御可能に緻密化す
るＯ 先行技術の考察 構造的、仮作的、融蝕性で断熱の適用における炭素複合
材料の優れた高温性能％性はそのような材料に対して常
に拡張する需、１！を引き起してき友。

よりて最近核、宇宙、航空機などの産業分野における使
用のためのそのような材料の大規模生産のために新規技
術を開発するのにかなシの努力が広げられてきた。

炭素複合材料製品を製造するのに、炭素繊維材料からで
きた支持体又はルフォームが歳初構成される０代表的に
は２つの基本的な方法がその支持体を製造するのに使用
される。しばしば樹脂接着方法と呼ばれる一つの方法に
従って、繊維支持体材料をフェノール樹脂等のような実
質量のに化可能な・臂イン〆−を共に用いて接着する。

ＢＩ＠に＠ｒｄｉｋＩらによる特許第３，２３３，０１
４号に記載された方法は樹脂接着方法の典型的なもので
ある。しばしばＣ，Ｖ、Ｄ法という化学的蒸着と呼ばれ
る第二の方法に従りて、繊−支持体材料を既知の化学的
蒸着（Ｃ，Ｖ、Ｄ　）技術を用いて熱分ｍ＊素の細隙蒸
着によって共に接着する。Ｂａｕ＠ｒによる特許第３，
８９５，０８４号は明瞭ＫＣ，Ｖ、Ｄ、法を記載してい
る。またこの方法に関連したものはＷｉｌｌｌｍｍｓに
よる特許第１，４５５，８９１号でめる。

樹脂又は炭質バインダ一方法はあるーめられた利点を有
する。例えばこの方法を用いると耐久性のある高密度の
構造的に安定なブレフオームを通常の成形及びブレス接
着技術を用いて容易に製造することができる。この方法
によって成形されたブレフオームは都合のよｉように賦
形が可能で容易な取扱いが可能である。しかしながら樹
脂・々インダ一方法の欠点はその方法が支持体材料の予
備含浸、ＦＢ」段階及びバインダーの炭化を含むｉくつ
かの予備の加工ステ、ノを必要とし比較的費用がかかる
という事実を含む。さらに、困難なことは樹脂とパイン
グー間の加工収縮における満足的な相容性を達成するの
に、及び層剥離又はミクロクラッキングなしに種々の支
持体加工ステ、ｆＯ間満足な製品の結着性を保つブレフ
オームを日常的に製造するのに、この方法を用いてなさ
れてきたということでおる。同様に満足的な炭化ロエ雇
な支持体を製造するのに必要な比較的高い量の炭化可能
なバインダーはしばしばバインダーの炭化の関、減量、
ガス発生及び寸法安定性の問題を見せる。樹脂接着方法
の度々目的としていることは支持体中の望ましくないメ
イドを除去する区みて支持体の個々ｏｅａ維を全体的に
包封することで６る。

支持体接着が支持体の繊維上に解離性メタン又は他の突
嵩含有源ｆスから得られた炭素を蒸着させることによっ
て成し遂げられるＣ、Ｖ、Ｄ、法はまたいくつかの認め
られた利点を有する６例えばこの技術は一部又は全体の
支持体の緻密化を正確に制御、７″７＊るように行なう
ために鏝大の開放多孔性を／、′ 有する支持体を製造する。さらに、その方法におＩ いて固有なことはその支持体の各繊維がそれをして実質
的に不透過性で高温でも通常耐蝕性たらしめる蒸着材料
で均一にコートされるという事実で楯。

さらに、繊維自身及び繊維の交錯点におけるコーチング
の厚さは所望の支持体の剛性を成すために正確にｖ４贅
することができるＯ Ｃ，Ｖ、　Ｄ、法の主な欠点はある形の＾価で時には巨
大な造形品が、繊維構造を硬質化させるのに十分な熱分
解炭素が蒸着されるまで、支持体材料を所望の配置で保
持することを必要とされていると−うことである。その
ような硬質製品は、それかきびしく制限された炉の加工
容積の重要な部分を占有し、重要な堆積及び分解の問題
を与えるので、費用がかかシ実質的に炉による生鼻性を
減少させる。

次の考察から明らかなように１本発明の方法は実質的に
各方法の欠点を避けながら樹脂とＣ，Ｖ、Ｄ。

法の両方の利点の実現を可能にするものである。

支持体の樹脂との隙間をふさぐ間＃Ａを解決する試みの
ために発明された方法は本発明者が共同発明者としてめ
げられている同時系属の米国出願喬号第０４７，１５８
号に記載されている。前記出願において記載された方法
の欠点は一時接着剤として使用される樹脂の量を正確に
調整する場合に、及び樹脂が適用される織物を取シ扱う
場合に、出くわす困ｌＩＩ性に関するものである。前記
発明の方法においては樹脂含浸の織物は脆くて取扱い及
び切削が困峻である。さらに、取扱い中、その材料に適
用された樹脂は骨形支持体の中に含まれるａＪＩＩｔＯ
量の正確な調整を不可能にする粉末及び切片になる傾向
がある。本出願の方法は出発支持体材料の大量生産を可
能にする方法でこの問題を独特にかつ効果的に解決する
ものである。

先の節において確認された先行技術に７Ｘｌえて、出願
人は従素繊維テープを用いて複合材料製品を製造する方
法を記載しているＵｎｌｔ・ｄＴ・・ｈｎｏｌｏｇｙＬ
ａｂｏｒａｔｏｒｌ＊ｓ発行のｒ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍ＠
ｎｔ　ｏｆＨｌｇｈ　　Ｍ＠ｄｕｌｕａ　　Ｃａｒｂｏ
ｎ　　Ｆｉｂ＠ｒ　　ＴａｐｓＣｏｍｐｏａｌｔ・−」
と題する印刷刊行物を知っている。

発明の要旨 本発明の目的は先駆物質の支持体がＩリイミＰ樹脂のよ
うな極めて少量のバインダーでコートされた、編成され
酸化され安定化されたＰＡＮ繊維から構成される輿素複
合材料製品を製造するｆ＃現な方法を提供することであ
る０次いで先駆物質の支持体を骨形支持体を成形するた
めに―斃された温度及び圧力条件下で圧縮し、その個々
の繊維を一時的に先に接着する。使用される少量の樹脂
により、骨形支持体の一間は、既知の’１ＰｊＦＪＬを
イする硬質製品を成形するために繊維を共に永久的に接
着させる熱分解材料の自由な細ｌｆＡ蒸虜を可能にする
ために開放のままになっている。

本発明のもう一つの目的は、骨形支持体の繊維がつかみ
共又は支持体の形状を強いる他の手段の必要なしに、ノ
ロセスの熱分解及び幀密化ステッグの間支持体をして自
由に・・χ扱うことを可能にするのに十分な接着が共に
なされる前記特徴を有する方法ｔ−提供することである
。

本発明のもう一つの目的はバインダー材料内における繊
維の実質的な包對を、ｍ々の繊維の部分が材料の収縮及
び他のノロセスに関連した原因により支持体内に発生し
た応力をｖＩ４和させ分配させるために動くことがない
ように、注意深く避ける前記節で記載されたような方法
を提供することである・ 本発明のもう一つの目的は種々Ｏ炭質の・ｑンメー材料
を多糖類及びフェノール、Ｉリイミド、ボリアイド、フ
ルフラール又はピッチ樹脂をさんで使用することができ
る前記ｆａ＠の骨形支持体の構成のための新規な方法を
提供することである。

本発明ｏｔたもう一つの目的は炭質／４インメー材料が
緻書化ステッ／の間安全ＫＮ化され、これによって特定
のパインメー〇炭化ステップの必要性を省くことになる
前記節に記載され九特ａｔ有する方法を提供することで
ある。

さらに本発明の目的は一部嵌化された。完全に嵌化され
た。又はグラファイト化された繊維支持体材料を、満足
的な先駆物質支持体を成し遂げるために繊維と炭質／母
イ／〆一の体積収縮を調和する必要なしに使用すること
ができる前記特徴を有する方法を提供することである。

本発明のもう一つの目的は出発材料の繊維をコートする
ために使用される／ｆインＩ−の量を注意深くｗ整する
ことにようで、七のノ櫂イングーを五緻密化！關セスに
農影譬を与えず、又それが鍾終製品における構造欠陥に
帰着しない炭素複合材料を製造する方法を提供すること
である・ さらに本発明の目的はバインダー材料を、液体又は粒子
形状で織物材料の繊維上に既知の量で正確に付着するこ
とができる炭素複合材料を製造する方法を提供すること
である。

本発明のまたもう一つの目的は樹脂が効果的なコストの
、連続的又は半連続的なプロセスで出発材料の繊ｍＫ熱
的に融着することができ、これによシ正確な形状、密度
及び繊維体積を有する炭素複合材料製品の大量生産を可
能にする炭素複合材料を製造する方法を提供することで
ある。

本発明のもう一つの目的は出発織物に適用された樹脂が
、その織物を硬質化させ、精密な重量及び寸法を有する
セグメントへの取扱い及び成形を容易にするために、そ
の繊維に熱的に融着される炭素複合材料を製造する方法
を提供することである。

厳後に十分なＣＶＤ　＃密化後の高い層間剪断強さ、高
い縁屈曲強さ及び高い平板屈曲強さを含むよシ優れた機
械的性質を有する繭重特徴を有する最終複合材料製品を
提供することが目的である。

概要的に、本発明のこれらの及び他の目的は。

安定化され九ＰＡＮ　繊維の２つの形態のアグロメレー
シ璽ンを熱処理するとと；その繊維を予定された量Ｏ炭
質バインダーでコートするとと；さらにその材料を熱処
理しかくて個々の繊維にバインダーを熱的に融着するこ
とを形成するとと；稙雉（ｌｋ布又は不織マットの）の
熱処理されたアグロメレーシ■ンを予定された大きさ及
び形状を有するセグメントに切断するとと；そのセグメ
ントを最終製品の体積よシも大きい体積を有する基礎支
持体へ配置するとと；その基礎支持体を、はぼ３００１
とはぼ４１０アの間の温度で既知の体積及び最終製品の
形状要求に実質的に相当する形状を有する骨形支持体へ
圧縮するとと；その付勢支持体を炭素繊維支持体を形成
するために熱分解すること；並びにその炭素繊維支持体
を、前記炭素繊維支持体において隙間に熱分解炭素を１
＆看させるためＫはぼ１９００７とほぼ２３００？の間
の温度で炭質ガスの存在で、保持すること；を有するス
テ、ｆを含んでなる新規な方法によりて成し遂げられる
。

好ましい実施態様の説明 本発明の好ましい実施態様の詳細な考察を始める前に、
ここに使用された技術用飴の次の定義を本発明の性質及
び範囲についての明らかな理解を容易にする丸めに与え
る； １、炭素複合材料製品−繊維が織物（布）及び゛不織（
マット）において撚シ合”せられ１Ｍ化、安定化、部分
炭化、完全炭化又はグラファイト化されているｐｍ材料
、炭質バインダー材料及び繊維材料の隙間に蒸着された
熱分解材料からなる製品。

２、基礎又は先駆物質支持体−ここに使用されているよ
うＫ、出発支持体又はその支持体を骨形支持体へ圧縮す
る前の仮の製品付形物。

３、骨形支持体又はブレフオーム−熱分解又は熱分解材
料での緻密化に適当なブレスされ又は成形され九基礎支
持体。

４、炭素繊維支持体−熱分解炭素又は類似の材料の細隙
蒸着に対して理想的に適当な熱分解後の骨形支持体。

５、炭素繊維−繊維形状の炭素材料。

６、炭質バインダー−繊維の実質的部分を包封せずに選
ばれた結合部位で不縁出発材料の繊維に熱的に融着され
るのく適当な材料。熱可塑性樹脂を含む種々の樹脂材料
がバインダー材料としての満足性を立証した。

７、熱分解材料−熱分解、すなわち熱による化学的な分
解、によって形成される材料。熱分解炭素、窒化硼素の
ような適当な窒化物、タンタル、タングステン、モリブ
デン及びニオブのような適当な超耐熱金属、ま九タンタ
ルカーパイｒ１ニオプカーノ”４’ｓ　ジルコニウムカ
ーパイＰ１ノーフニウムカーバイド及びシリコンカー・
臂イドを含む適当なカーＩ４イドのような種々の熱分解
材料を緻密化ステ、ｆにおいて使用してよい。

８、炭質ガス−炭素を含むガス。

９．４リアクリロニトリル（ＰＡＮ　）　ｌ＆維−合成
の重合体繊維。

１０酸化、さもなければ安定化されたポリアクリ四ニト
リル繊維−張力下でのポリアクリロニトリル繊維の適当
な酸化又は他の化学的変性によって形成された黒色繊維
。

１１　　繊維体積−与えられた支持体に存在する繊維の
体積。

１２、　　織物−たて糸とよこ糸を織機等において交錯
することによって形成された布。

１３、スワ、チー１単位として製造するのに使用される
織物又は不織材料品。

次の例によって明瞭に説明されているように、簡単な用
語で述べられた本発明の方法は次のステ、ゾを含んでな
る：Ｉ／Ｉｋ初ｆａシ合せたＰＡＮ、レーヨン又は羊毛
繊維の形状の出発材料を約１６００℃まで熱処理する０
次に、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂又は同様な材料
のような適当な炭質バインダーの少量を選ばれた炭素繊
維材料に適用する。

そのノ（インダーをローラーブラシの使用を通して。

表面スゾレー又は他の類似の手段によって、手動ふりか
けによりその材料に適用することができる。

次に、コートされた出発材料を、樹脂を個々の繊＃１０
部分に熱的に融着させるためにｍｕされた時間の間、鳥
温にさらす、これは繊維の全体の包封を避けるような方
法でなされる。かくて形成された、硬質化されかつ取扱
ｉ易い材料を次ｉで最終製品の体積よ如も大ｔｉ一体積
を有する基礎又は出発支持体へ堆積させる０次φでその
基礎支持体を。

高度の開放多孔性、既知の体積及び所望の最終製品の形
状に１！質的に相幽する形状を有する骨形支持体を形成
するために調整された温度及び圧力に付スる。この「ブ
レ不接着」ステ、ｆの間、鹸素繊維材料の個々の繊維を
多数の部位でバインダー材料によりて選択的に共に接着
する。これらの接着又は「粘着」は、続く加工ステ、ｆ
の量子れを自由な配置で害鳥に取扱うことができるよう
に支持体を硬質化する。鍾後に、七〇骨形支持体又はグ
レアオームを、支持体０１１間における選択された熱分
解材料の化学的蒸着によって自由な配置で部分的に又は
全体的に緻密化する。使用してもよい種々の熱分解材料
を次の例で述べる。

使用される特定の出発材料及びバインダーに依存して、
仮の炭化ステッｆｆ必要としてもよい。

この炭化ステップは緻密化ステップに先んじ、バインダ
ー及びある場合には、基礎支持体を組成する繊維を制御
可能に炭化する作用をする。さらにいくつかの適用のた
めに暫定的又は最終的な熱処理ステップを着手する。

図面、特に第１図について言及すると、本発明の方法は
予定された大きさと形状を有する品の中へ撚シ合せられ
た多数の繊維を有する炭素繊維織物材料を最初切断する
ステップを含んでなる。その材料は羊毛、レーヨン、ポ
リアクリロニトリル（ＰＡＮ　）又は同様な材料の繊維
から構成されてよく、第１図に示された特徴を有する環
状付形物１２、又はパイ（ｐｉｅ　）形状セグメント、
長方形もしくは他の適当な形のものへ切断されてよい・
線管「レイアップ」の形状はもちろん所望の形状に決定
され、最終製品の最終用途が作シ上けられる。

本発明の方法における次のステップはその繊維材料上に
極めて少量の貝質パイン〆一を選択的に付着させること
である。最終製品の最終用途及びノｆイングーの所望の
適用方法にまた依存して、使用される炭質０１４インダ
ー材料はフェノール樹脂、Ｎ＠Ｗ　Ｂ１ｍｍ５ｖｌ＠に
、Ｎ、Ｊ、のＲｈｏｄＩａ＊Ｉｎｏ、で供給のｒ　Ｋ＠
ｒ１ｍｌ１６０１　Ｊのような粒状ポリイミド１１脂、
Ｗｌ　ｍｅｇａ、Ｍｌ　ｍｍ＠５ｏｔａ　（Ｄ　Ｆｌｂ
＠ｒ　Ｉ　ｔｖ　ｅ　Ｉｎａ、で供給のｒＫａｒｂ＠ｍ
７００ＲＪのようなフルフラール樹脂、又は轟業看によ
く知られた種々の他のバインダー材料でありてよい。

七のＩ４インＩ−材料をイングロビルアルコールのよう
な溶剤で稀釈し、次いで繊維材料上にスグレーしてもよ
く、又は手動によシもしくは種々のｔｊｌの機械的な計
量分配装置の使用を通して、＃＆繊維材料上ふシかけて
もよい。

第２図に変りて、大きく拡大された斜視図において、８
ｔａｓｋｐｓｌｙ　Ｆ１ｂ＠ｒｓｓＩｎ＠、によって製
造されたＰＡＮ８ハーネスサテン（Ｈａｒｎｅｓｓ　８
ａｔｌｎ　）のような織物材料１４が、それが限定され
た量の粒状の／ｆインメー材料１６をその上に付着させ
た後見えるように、概要的に説明されている。織物材料
が織物を形成するために共に編成されるたて糸１Ｂ及び
よζ糸２ｏからできているということは一部されるべ色
である・はんの限定された量のバインダーをたて糸とよ
と糸に沿って一定間隔離れた接着部位における織物表面
上に付着される・続く加熱ステツノの間、個々の繊維の
実質的な包封が起らないであろうことを確かめるために
バインダー材料を付着するのく多大の注意が引かれる。

これは接着部位の中間にある繊維の一部がその後の加工
ステップの間発生するかも知れない応力を調和し効果的
に分配させるために動くことがないために必要である。

レイアッグ１２上ＫＮ質バインダーを付着して後、それ
らをメタルメ、シ、コンベアーベルト２２（第１図）上
に置き、一定速度で温度調節されたオープン２４を通過
させる。オーブン２４は標準構造のもので、電気的に又
は天然ガスによって加熱することができる。オーテンの
温度及びコンベアーベルトの移動速度はもちろん使用さ
れているパイン〆一の種類及び出発材料の特性に依存し
て変る・理想的にはその材料を、その・母イングーをレ
イア、ｆの繊細に熱的に融着させるのに必要な最小時間
の関可能な最低温度に暴露する。興産的な時間一温度範
囲を次の例で述べる。

ある大量加工の適用のために出発材料を長いシート又は
り−ンに切断し、その材料を先に一輪した方法でバイン
ダーでコートし１次いでその材料を調整された速度でオ
ーブンを連続的に通過させることが望着しいかも知れな
い、このようにして形成された材料を次いでその上の加
工のための所望の大きさ及び形状を有するセグメントに
自動的に切断することかで龜る。

す−ブン加工後の材料の外観は第３図に説明する。そこ
に示されているようＫＮ質バインダー１６は繊維の上部
表面にその長さを断続する位置で熱的に融着するように
なっている。融着後その・青インダーは第３図の番号１
６亀によって指示されたような平滑でガラス状Ｏ外観を
とる０重要なことに、繊維の一部がその後の加工の間材
科内に発生する応力を調和するために動くことのないよ
うに、繊維のいずれをも融着されたバインダーで全体的
には包封しない。このアグローチはもちろん、織物の糸
の完全な包封が複合材料製品の加工において大いに望ま
しいと思われる先行技術の教示と直接対比している。

オープン加エステ、ｆによって形成されたコートされた
織物はその上の加工用に理想的に適尚なものである。そ
れは全く硬質であシ、容易に切断され何形されかつ容易
に運搬できる。また着しく重要なことはコートされた織
物が取扱い中バインダー材料のスポーリング又はフレー
キングを示さないということである。よりて、最終製品
に存在するバインダーの量を正確に決定しかつ精密に調
節することができる。本発明の方法の重要な特徴は出願
人によりてより先に出願された出願において一輪された
先に発明された方法においては達し難い屯のであり象。

さて第４図を言及すると、本発明の方法における次のス
テップはバインダー材料が熱的に融着されたレイア、グ
１２から基礎支持体を構成することでおる。第１図に示
されている本発明の成形においてこれはレイアｖｆ１２
を失色な金属グレート２６の上に最初置くことによって
達成される。

レイプ、ｆ又はディスク１２は支持体のグレート２６か
らの分離を容易にするためにバインダー材料のなφもの
である。バインダーが熱的に融着した第４図に１２ルと
して指摘されたその後のディスクを、それから前記層か
らの回転オフセットで予定された配向でディスク１２の
上に置く・予冗され走数の層のコートされた織物材料を
堆積した後、別のバインダーのないディスク１２を上部
の大部分の材料片の上に置き、別の金属グレート２８を
その堆積物の頂部に置く。

金属グレート２６及び２８と共にこのようにして形成さ
れた基礎受持体を加熱されたプレス定盤を備えているプ
レスの中に置く。何形支持体の二次成形において使用さ
れるプレス及びプレス定盤は標準設計の４ので、その構
造及び操作はここでは詳細に説明を必要とされない・ 基礎支持体を、それが最終製品の所望の体積よりも大き
い体積を有し、・既知の繊維体積を有し、かつ予定され
た限定された量の／ｆイングー材料を含むように注意深
く構成する。本発明の実施におりて使用される実質上の
繊維体積及びバインダーの重量優の範囲は次の例で説明
する。

何形支持体を二次成形する場合に、基礎支持体は数１０
０？までの予定された温度範囲で、　ｓｏｏ。

ｐｓｉ　ｔでの制御可能な外圧に付される０本発明の方
法に従って成形された何形支持体は既知の体積、既知の
繊維体積を有し、かつ最終製品の所望の形状に実質的に
相当する形状を有する。賦形ステップにお−て実際使用
される種々の温度及び圧力範囲は次の例で説明され、基
礎支持体を予定された量に制御可能に圧縮し、かつその
個々の繊維をして多数の一定間隔に離れた接着部位にお
いて共に接着せしめるように選択される。

賦形ステップに続いて、何形支持体を金属グレートから
取り出し、熱分解嵌素のような選ばれた熱分解材料での
緻密化のために真空蒸着炉の中へ自由な配置で置く、緻
密化はよく知られた化学的蒸着（ＣＶＤ　）技術によっ
て達成される。ＣＶＤ畝密化ステ、！用に適当な種々の
温度及び圧力範囲は先に確認された英国特許第１，４５
５，８９１号に記載されている。

何形支持体の繊維は多数の一定間隔に離れた接着部位で
バインダー材料によって選択的に共に接着されるので、
その何形支持体はそれを所望の形状で強いるための巨大
なつかみ臭を用いる会費なしに緻密化ステ、グの間その
形状を保持するのに適当に硬いものである。これは高価
な炉の空間の最大の用途を可能にし、代表的な先行技術
の炉加工方法に対する著しいコストの節約を構成する。

さらに、かつ最も重要なことに、個々の繊維がＩ４イン
メー材料中に包封されないので、接着部位を仲立ちにＩ
、ｒｃ＆かれるその部分は外部応力を調和しかつ分配さ
せるために曲りたり動いたりすることがないのである。

よって、繊維の体積収縮に対するパイン〆−マトリ、ク
スのいかなる特殊な贅合も欠陥のない完全に又は部分的
に緻密化され九最終製品を製造するのに必費とされない
。そのような独特かつ重要な結果は今ここに述べるが、
先行技術には示唆されていない。

ＣＶＤ緻密化ステップの間、何形支持体の中のバインダ
ー材料は完全に炭化される。同時にこ、一時的なバイン
ダー材料の繊維結合は支持体の隙間に蒸着された熱分解
材料によって形成された永久的な繊維結合によりて増大
される。

側部１ ２２インチ長さで４４インチ幅の織布の試料を当業者に
よく知られた方法で約１６００℃で熱処理した。熱処理
後、２８重量饅の粉末ポリイミド樹脂を含む一様な厚さ
の乾式コーチングを・譬ネルの一面に適用した・使用さ
れた＠脂はＲｈｏｎ＠−Ｐｏｕｌ＠ｎｏ、Ｉｎｅ＠、Ｃ
ｈ＠ｍ１ａａｌ　　Ｄｌｖｌｍｌｏｎ、Ｍｏｎｍｏｕｔ
ｂハｎｃｔｌｏｎ＋Ｎ、Ｊ−０８８５２から入手可能な
に＠ｒｉｍｌｄ樹脂型６０１でありた＠その樹脂を一つ
のローラーが第二やローラーに４力５れる（直列に）よ
うに結合された２つの標準的なペイントローラーを用い
ることによって適用した。この棟のアグリケーターを適
用される樹脂の量を正確に調整するために使用した。適
用された樹脂の含有量は２５重量慢〜３０重量係までの
範囲にわたった。

次イテコートサれたＡネルをオープンユニットのコンベ
アーベルト上に置き、１秒当シはぼ１／２〜．５フイー
トの速度でオープンを通過させた・／１ネルのオープン
加工の間、オープンの温度を１００℃と１　’５０℃の
間で保つた。そのクロスの上部表面上に半連続的なガラ
ス状樹脂コーチングを形成するオープン加ニステップに
次いで、そのコートされたツヤネルを４１／４インチＸ
４１／４　インチのスワ、チに切断し九、その織物上へ
の樹脂の融着は材料の取扱−特性を大いに改良し、゛樹
脂のスポーリング又はフレーキングは何も見られなかっ
た。

これは吸入の危険を最小限にし、樹脂含有量の正確な調
整を可能にした０次いで切断され九スワツチを、コート
された及び未コートの表面を交互にＬ４がら、０＠〜９
０”のレイアップでお互いの上に置いた。というのはそ
の材料はただ一方の偵にのみ樹脂を有したためでめる・ レイアップに次いで、厚さ及び繊維体積を調整したスト
ラグまでそのブレフオームを２２５？で３０分間熱グレ
スした。この後、温度を３５０″Ｆまで増加し６０分間
保持した。３５０下サイクルの後、動力を切シ、定盤に
対する水冷を始め、その成形品を一晩冷却せしめた。そ
の４１／４Ｘ４１／４Ｘ０．５　ｓ　ｏの複合材料をプ
レスから取シ出した・このようにして成形された何形支
持体は十分に接着された・すなわちゆるやかなつまみ磨
耗によってその縁を分離することはで色なかった・何形
支持体の加工に次いで、７その支持体を化学的蒸着装置
の中へ置き、熱分解炭素で制御可能に浸透させた。最終
製品の繊維体積をブレフオームのそれの２０チ以内に保
った、すなわち有機ノ々インダーを無機の炭素接着を達
成するために熱加工の間保持した。最終のディスクにお
ける計算された樹脂炭化物含有量は２〜３重量％であっ
た。出発含有量２５〜３０％の含有量におけるこの大き
な減少は不十分な゛炭化物収率（故意による）及び主結
合が続いて付加される熱分解炭素であるという事実によ
るものである。

何階２ レーヨン先駆物質８　）ｔ／Ｓ織物を測高１で述べ九織
物と同じ方法で加工した。そのコートされたレー曹ン織
物は優れた取扱い特性を示し、全く容易に切断すること
ができた・樹脂のスポーリング又はフレーキングは切断
の間何も見られなかった。

例１１ａ３ 完全に炭化された８ノ・−ネスサテン（Ｈａｒｎ・１８
１４１ｍ）（８に／８　）のＰＡＮ織物のノ母ネルをい
くつかの１１．３０インチの円形ディスクに切断した。

Ｆｌｂ＠ｒｌｔ＠Ｉｎ・、供給のフラン樹脂の形態のパ
インメー材料を適用のためにイソグロビルアルコールで
５ｘＸＯ比で稀釈した０次いでその樹脂溶剤混合物を標
準型のスグレーガ／を用いて各ディスクの一方側にスグ
レーした。次−でそのディスク七周■温度で２４時間風
乾した０次に、そ（Ｚ）７’４スクを再重量測走し、樹
脂含浸率を測定した。重量による呼称樹脂含浸率は約３
．０−であることがわかった。これはその後のスグレー
コーチングによって１０チまで増加した。

次いで各コートされたディスクを１０．３０インチの外
径（ＯＤ）及び３．８４インチの内径（ｘｏ　）を有す
る４５°のセグメントに切断した。セグメントをグラフ
ァイト中心の［ス・譬〜、ド（暴ｐａｄ）Ｊ又は支柱を
有する大きなプレートの上に置いた。各人の層（８セグ
メント卿）を前記層から回転的にオ７セ、トシた。

その織物堆積物又は基礎支持体を加熱定盤を備えた３５
０トングレスを用いて圧縮した。グラフ定盤を２５０７
まで加熱し、材料を挿入し、グラフを閉鎖し九〇定盤の
温度を材料内に置かれた熱電対が２５０″Ｆの温度がそ
の支持体内に達したということを指摘するまで２５０”
Ｆに保持した０次いで定盤の温度及び材料の温度を３５
０７まで増加した。材料を３５０７で１０分間保持し、
次いで１時間にわたって冷却した。その成形品における
圧力をプレスサイクルを通じてほぼ３５０ｄｅンド／平
方インチ（ＰＳＩ　）に保持した。

硬質化されたグレアオーム、又は何形支持体が観察され
た。　ＰＡＮ　８　Ｖ８ｆレフオームで組合せられた繊
維体積は約２７．９−であった。グレアオームの密度レ
ベルは約０．５３１　ｆ／ｃｃでありた。何形支持体に
含まれた・苛イングー材料の量は約１０重量−〜約３５
重１優の範囲にわたった。視覚的にかつＸ線解析の両方
で測定された時のグレアオームの品質は優れたものであ
った０層剥離又はミクロクラッキングは何も見られなか
りた。

次いでそＯ何形支持体を樹脂の炭化、追加的な繊維結合
、及びグレアオームの緻密化が同時に達成されるＣｖＤ
加工サイクルに付した。ＯＤ及びＩＤの寸法変化は最小
限（０，０４〜２２ｓ）でめった拳しかしながら主に厚
さの膨張が起った。相当する繊維体積（減少）は約２０
．４１でｈりだ。

計算された重量による樹脂炭化物含有層は最終的なＣＶ
Ｄ０後約１〜２−でありた。緻密化され九グレフォーム
（複合材料）の品質は優れたものでＴｏ）た０層剥離又
はミクロクラッキングは見られなかった。このようにし
て、観察され九厚さ及び繊維体積における主な変化は横
置的な劣化なしにうまく調和された。高度の支持体の開
放多孔性が維持され均一に増加した◎ さらにＣＶＤ加工は約１．７　ｓ　ｔ／ｃｃの密度を有
する炭素／炭素複合材料である、最終製品に帰着し九〇
最終複合材料の品質は優れたもの（構造的に竪固な）で
、機械的性質のレベルは大いに満足なものであった。

例Ｎａ４ 完全にグラファイト化された（レーヨン先駆物質）グラ
フアイ）８Ｉｓ織物を例Ｎａｌで述べたＰＡＮ　Ｉｉｌ
維と同じ方法で加工した。しかしながら樹脂含有鍍は約
３５重１優であり、そのディスクを約４〜５秒の合計時
間の間、オーブン温度に暴露し友。

コーチングの後、そのレーヨンディスクは実質的により
硬質のもので、優れ九城扱い特性を示した。ジグを有す
る！レート上へのディスクの堆積は樹脂のスポーリング
又はフレーキングが何も観察されることなく達成された
。

最終製品の繊維体積を測定し、何形支持体のそれ０２０
Ｉｓ以内であることがわかった。

計算された樹脂炭化物含有量はＣＶＤによる浸透後の最
終ディスクにおいて約３．５重量−で６つ九０例ＩＩＩ
ａ５ 圧縮性の不織の炭化ビ、チフェルト（マｙ））繊維材料
を例Ｎ１１３で述べたＰＡＮ織物のように精密な方法で
加工した。

Ｆｌｂ＠ｒ口・、Ｉｍｏ、によシ供給の７ラン樹脂を使
用し１樹脂含有量を約１５重量−まで−眼し、かつその
ディスクを約２時間す一ゾ／温度に暴露した・計算され
た樹脂炭化物含有量はＣＶＤによる浸透＊０＊終ディス
クにおいて約２重量−でめった。

例Ｎ１６ Ｆｌｂ＠ｒｌｔ＠、Ｉｎａ、によシ供給のフラン樹脂を
使用し、樹脂含有量が約２０重量Ｓｔで制限されたのを
除いて、ＰＡＮ織布を側部４で述べたレーヨン織物のよ
うに精密な方法で加工した。最終ディスクにおける′計
算された樹脂炭化物含有量はまた約２嘔でＴｏりた・ 側部７ 炭化されたＰＡＮチｗ　ｙ　７”　Ｉ’線繊維Ｐｕｒ＠
ｘ　Ｃｏｒｐ＋ＣａｒｓｏｎｔＣａｌｌｆｏｒｎｉａに
よシ製造された液体スターチ（多糖＠）ノ臂イングーを
含む溶液からスクリーン上に吸引付着させた。初期溶液
からの十分な残留物は、それらが直径１２インチのディ
スクにおいて２〜５トンの圧力下のプレスで乾燥される
時、そのスターチバインダーがＣＶＤ接着を通して体積
減少された状態でディスクを固化し保持するように、繊
維上に残りた。最終製品の計算されたスターチ炭化物の
炭素含有量はほんの１〜２重量−であった。

例ＮＩＩＬ８ 圧縮性の不織の炭化ピッチフェルト（マット）繊維材料
を、例Ｎ１３で述べたＰＡＮ繊維の場合のように精密な
方法で加工した。

商業的に容易に入手可能な一般タイテのフェノール樹脂
を使用し、樹脂含有量を約１５重量Ｉｓマで制限し、そ
のディスクを約２時間オープン温度に暴露した。計算さ
れた樹脂炭化物含有量はＣＶＤによる浸透後の最終ディ
スクにおいて約２重量−であった・ 例ＮＩＬ９ 圧縮性の不織炭化ビ、チフェルト（マット）繊細材料を
例Ｎ１３で述べたＰＡＮ織物の場合のように精密な方法
で加工した・ 商業的に容易に入手可能な一般タイブのエポキシノ？２
．夕を使用し、樹脂含有量を約１５重量−に制限し、そ
のディスクは約２時間オープン温度に暴露した。計算さ
れた樹脂炭化物含有量はＣｖＤによる浸透後の最終ディ
スクにおいて約２重量慢であった・ 例Ｎｌｌ０ 圧縮性の不織炭化ビ、チフェルト（マット）繊維材料を
側部３で述べたＰＡＮ織物の場合のように精密な方法で
加工した。

工ＩキシノＩう、り／／リイミト°混合物を使用し、樹
脂含有量を約１５重量−に限定し、そのディスクを約２
時間オープン温度に暴露した。計算された樹脂炭化物含
有量はＣＶＤによる浸透後の最終ディスクにおいて約２
重量％でおった。

特許法の豊水条件に従って詳細に本発明をいま述べてき
たが、当業者は特定の要求又は条件を満たすために個々
の部分又はそれらの相対的な集合における変化及び変形
を行なうのに何の困難性も持たないであろう−そのよう
な変化及び変形は次のクレームにおいて述べるような本
発明の範囲及び精神から噛れることな〈実施することが
できる＠

【図面の簡単な説明】

第１図は炭質バインダー材料を基礎支持体を構成するた
めに使用される何形セグメントの繊維上に熱的に融着す
る方法を説明する斜視図である。 第２図は炭質バインダー材料の粒子が選択的に付着され
るたて糸及びよと糸でできた一部の不織布材料の大きく
拡大された部分図である。 第３図はバインダー材料が何形セグメントの個側の繊維
に熱的に融着される第１図に説明されたオーブン加ニス
テップを通して材料が加工された後の外観を説明す今第
２図において示された一部の材料の大きく拡大された部
分図である。′第４図は基礎支持体の構成に使用される
プレスグレート上へのコートされたスワ、チの堆積の方
法を説明する斜視分解図である。 １２・・・環状骨形品、１４・・・織物材料、１６・・
・バインダー材料、１８・・・たて糸、２０・・・よこ
糸、２２・・・メタルメ、ンユコンペアーベルト、２４
・・・オーブン、２６・・・金属プレート、２８・・・
金属グレート。 特許出願人 ザピー、・ニス　グツドリッチカン／臂ニー特許出願代
理人 弁理士　ｔ　木　　　朗 弁理士　西　舘　和　之 弁理士　　内　　１）　辛　　男 弁理士　山　口　昭　之 手続補正書（方式矛 昭和５７年１２月１７日 特許庁長官若　杉和夫　殿 １　、　’ｉ＞件の表示 昭和５７年　特許願　　第１３８０９４号２、発明の名
称 炭素捨金材料の加工方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　ザ　ビー、エフ、グツドリッチ　カンノヒー４
、代理人 （外　３　名） ５、補正命令の日付 昭和５７年１１月３０日（発送日） ６、補正の対象 （１）　　明細書 （２）図面 ７、補正の内容 （１）　　明細書の浄書（内容に羨吏なし）（２）　　
図面の浄書　（内容に変更なし）８、添附書ｌｌｌ０目
録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、従素複合材料製品を製造する方法で６って、（１）
   先に決定され、限定された量の貝質パインメー材料を圧
   縮性の繊維材料上に選択的に付層させること； 伽）　前記樹脂を繭重材料の繊維に対して、コートされ
   丸材料を形成させるように前記繊維の長さにクーで不連
   続的に熱的に融層させるために、前記材料及びバインダ
   ーを約１１０℃の＾温に約３秒間、付すること； （・）　前記コートされ丸材料を予定され九大きさ及び
   形状を有するス９ツテに切断すること；（ｄ）　　前記
   スワッチを最終製品の体積よりも大きい体積を有する基
   礎支持体へ構成させること；（・）　−紀基礎支持体を
   既知の体積及び鍾＃％脚品Ｏ所−〇形状に実質的に相歯
   する麺状を有する何形支持体に圧縮する九めに、前記基
   礎支持体を予定された高温で制御可能な外圧に付し、こ
   れによって前記繊維を、前記何形支持体に与えられる応
   力に応じて動くことがない多数の一定間隔に離れた接着
   部位において共に接着させ、このようにして形成された
   前記何形支持体が硬質で取扱い及び運搬が容易でアシ、
   つかみ具又は他の外部支持手段の必要なしにその上の加
   工が可能であること；（ｆ）　　前記何形支持体を、そ
   の隙間に熱分解材料を制御可能に蒸着させる間、自由な
   配置で高温に付し、これによりて前記炭質バインダー材
   料を災化し、かつ前記繊維を前記熱分解材料によって共
   に永久的に結合させるとと；並びに （ｇ）　　前記熱分解材料の細隙蒸着を所望の最終製品
   密度が達成されるまで続けることを有するステ、ｆを含
   んでなる方法。 ２、前記圧縮性繊維材料がピッチ、レーヨン及びＩリア
   クリロニトリル繊維からなる群から選ばれ、かつ前記最
   終製品に含まれる樹脂炭化物接着材料の量がほぼ１重量
   −とほぼ５重量−との間にある特許請求の範囲第１項記
   載の製品を製造する方法・ ３．前記何形支持体を、その隙間に熱分解材料を蒸着さ
   せる前に完全に炭化し精製しかつ一層の寸法安定性を前
   記何形支持体く与えるために、はぼ１６００℃の温度に
   熱処理する仮のステツブを含む特許請求の範囲第１項記
   載の製品を製造する方法。 ４、炭素複合材料製品を製造する方法でろって、葎）　
   ピッチ、レーヨン及びｄリアクリロニトリルからなる群
   から選ばれた繊維でできた圧縮性繊維材料を選択すると
   と； 伽）前記選択された材料を予定された大きさ及び形状を
   有するスワ、チに切断するとと；（、）　　精密に測定
   され限定された量の炭質バインダー材料を前記スワ、チ
   の各々の繊維上に選択的に付着させるとと： （ｄ）　　前記スワ、チ及びバインダーを、コートされ
   たスワ、チを形成させるように前記樹脂を前記スワ、チ
   の繊維に前記繊維の長さについて不連続的に熱的に融着
   させるために、２〜５秒の間の時間約１００℃と約１５
   ０℃の閣の高温に付すること； （・）　前記コートされた織物を予定された大きさ及び
   形状を有するセグメントに切断するとと；（ｆ）　　前
   記スワッチを最ｌｌｌｌ１１！品の体積よシも大きい体
   積を有する基礎支持体へ構成させるとと；−）前記基礎
   支持体を既知の体積及び最終製品の所望の形状に実質的
   に相当する形状を有する何形支持体に圧縮するために、
   前記基礎支持体を予定された高温で制御可能な外圧に付
   し、これＫよって前記繊維を多数の一定間隔に畦れた接
   着部位において共に接着させ、前記接着部位の中間に置
   かれた前記４１！維部分が１ｌｔｌ記付形支何形に与え
   られる応力に応じて動くことがなく、このようにして形
   成された前記何形支持体が硬質で取扱い及び運搬が容易
   であシ、つかみ具又は他の外部支持手段の必要なしにそ
   の上の加工が可能であること：（ｈ）　　前記何形支持
   体を、その隙間に熱分解材料を制御可能に蒸着させるｒ
   間、自由な配置で高温に付し、これによって前記炭質バ
   インダー材料を炭化しかつ前記繊維を前記熱分解材料に
   よって共に永久的に結合させるとと；並びに ０）　前記熱分解材料の細隙蒸着を所望の最終製品密度
   が達成されるまで続けること を有するステ、ノを含んでなる方法。 ５、各前記スワ、チ上に付着された・々イングーの量が
   約３４重量−と約３８重量−の間にあり、かつパイン〆
   −が、繊維の一部が未コートとしてＩｓヤその材料にお
   いて引合起される応力を調和させるために動くことがな
   いように、繊維上に不連続的に置かれる特許請求の範囲
   第４項記載の炭素複合材料製品を鞠造する方法。 ６、バインダー材料がフェノール樹脂である特許請求の
   範囲ＩＥＡ項記載６炭素複合材料製品倉製造する方法。 ７、　バインダー材料がフラン樹脂である時許饋求Ｏ範
   囲第４項紀絨の炭素複合材料製品を製造する方法。 ８、　バインダー材料がｌリイミド樹脂である特許請求
   の範囲第４項記載の炭素複合材料製品を製造する方法。 ９、　バインダー材料が多１Ｍ＠でおる特許請求の範囲
   第４項記載の炭素複合材料製品を製造する方法・ １０、バインダー材料がエポイシ佃脂でめる特許請求の
   範囲嬶４項記載の員素榎合拐料製品を製造する方法。