JPS5938179B2 - 高強度繊維補強複合物品の製造方法 - Google Patents

高強度繊維補強複合物品の製造方法

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JPS5938179B2
JPS5938179B2 JP54065121A JP6512179A JPS5938179B2 JP S5938179 B2 JPS5938179 B2 JP S5938179B2 JP 54065121 A JP54065121 A JP 54065121A JP 6512179 A JP6512179 A JP 6512179A JP S5938179 B2 JPS5938179 B2 JP S5938179B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭素及び黒鉛複合物品、特に強度の高い繊維補
強炭素及び黒鉛複合物品の製造方法に関するものである
。
エアークラフト、原子核及びエアロスペイス（ａｅｒｏ
ｓｐａｃｅ ）及び高温技術の急速な進歩において、高
温及び高圧に耐えうろことのできる新規な形の高い強度
の複合材料の必要性が高まってきている。
更に、かかる材料を複雑でこみいった種々の形を有する
物品に迅速に製造する新規な方法が要望されている。
これらの物品の例としては薄いウオール リーチング
エツジ（ｗａｌｌ ｌｅａｄｉｎｇｅｄｇｅｓ ） 、
放射線遮蔽、エアークラフト ブレーキ、ノズル挿入物
（ｎｏｚｚｌｅ １ｕｓｅｒｔｓ ）及びノーステップ
（ｎｏｓｅ ｔｉｐｓ ）並びに薄いウオール ウェブ
（ｗａｌｌ ｗｅｂｓ ）を有する種々の形の構造体を
包含している。
多数の形の炭素及び黒鉛複合物品及びこれらの物品を製
造する方法は従来知られている。
これら多くの方法及び物品は技術の進歩に著しく貢献し
ているけれども、最終部分の密度及び物理的寸法を許容
される極めて厳格な数置に制御する必要のある場合及び
優れた摩擦及び摩耗特性を有する高い強度の物品を要求
する場合には全く適当でない。
形、断面構造、密度、繊維容積及び内部繊維配向を正確
に制御する多くの従来の文献のうち、特に適当な文献と
しては米国特許第３２３３０１４゜３２３８０５４及び
３３６９９２０号明細書及び英国特許第１１６３９７９
号明細書が存在している。
これらの文献に記載されている発明と本出願に係る発明
との間の唯一の類似点は炭素又は黒鉛繊維を熱分解材料
（ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ）で被覆
するのに類似する炉処理条件を使用することができるこ
とである。
しかしながら、これらの特許明細書には新規でかつ重要
な基体最適化技術について暗示されていないし、また形
成物品の形、断面形状、密度、繊維容積及び内部繊維配
向を正確に制御するための本発明の新規技術について暗
示されていない。
上記米国特許第３２３３０１４号及び第３２３８０５４
号明細書には、最初に樹脂で処理し、次いでカルボニル
化した有機質ウール又は毛織物の基体を形成することが
記載されている。
カルボニル化後、基体をベンゼン／窒素雰囲気中におい
て高温度で処理して、基体に熱分解炭素（ｐｙｒｏｌｙ
ｔｉｃ ｃａｒｂｏｎ）を浸透している。
本発明の方法は、浸透処理前にはウール又は布の状態の
有機繊維を使用しない点が上記米国特許の発明と相違し
ている。
むしろ、本発明においては布、糸、トウ又は三次元織パ
ネルの形態の高い強度、高いモジュラスの繊維を得るこ
とができる黒鉛又は炭素繊維を使用することにある。
特に、本発明はカルボニル化処理工程を包含しておらず
、これによりカルボニル化処理工程において生ずる自然
基体収縮及びゆがみの問題を回避することにある。
又、カルボニル化に基因する材料特性の変化、例えば前
駆物質における変化に基因する収縮の程度の大きいか又
は小さいかの如き特性の変化を避けることにある。
本発明の方法においてはカルボニル化処理工程を必要と
せず、基体を浸透処理以前に最終生成物に適用する基体
を最適ＩＣする新規でかつ独特な方法に基づき、本発明
は使用する目的生成物に対して特に組立てて複雑でこみ
いった高い強度の複合物品を製造することができる。
上記英国特許第１１６３９７９号明細書の発明は、繊維
材料の被覆及び熱分解材料の制御堆積による繊維基体の
補強（ｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ）についての種々
の炉処理方法が記載されている。
本発明の方法の最終工程においても基体の補強を包含し
ているが、本発明の重要なことは基体を補強するのに適
した新規方法に関することにある。
更に、上記英国特許は最終工程において密度を制御する
炉処理方法のみについて記載されているが、本発明にお
いては最終物品の密度に対して更に精密に制御するよう
に作用する炉処理方法により最終工程における密度を制
御する装置を提供することにある。
本発明の方法の新規な要点は、制御しつる繊維容積にお
いて種々の形状に熱分解炭素で直接に結合し、かように
形成した物品を熱分解炭素で十分に補強することにある
。
基体は樹脂又はピッチ結合剤を必要とせず、したがって
最終物品は炭素繊維及び熱分解炭素のみからなる。
次に、本明細書に記載されている用語について説明する
： ａ 炭素繊維とは、例えばウール、レーヨン、ポリアク
リロニトリル及びピッチの如き材料の天然又は合成繊維
を１０００℃程度の温度で加熱処理して作られた繊維で
ある。
ｂ 黒鉛繊維とは、炭素繊維を２０００℃又はこれ以上
の黒鉛化温度で加熱処理して作られた繊維である。
Ｃ熱分解炭素（ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ ｃａｒｂｏｎ ）
とは、炭素を含有する蒸気（ｃａｒｌｏｎ ｂｅａ
ｒｉｎｇ ｖａｐｏｒ ）を熱分解して基体上に堆積す
る炭素質材料を意味する。
ｄ 熱分解黒鉛（ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ ｇｒａｐｈｉｔ
ｅ ）は１７５０〜２２５０°Ｃの範囲の温度で炭化水
素カスから堆積した炭素について付けられた商標名であ
る。
熱分解炭素の特定の高温度における形態である。
ｅ 熱分解炭素の浸透（ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ ｃａｒｂ
ｏｎ １ｎｆｉ−１ｔｒａｔｉｏｎ ） とは、多孔
性繊維状及び粒状基体の炭素補強処理（ｃａｒｂｏｎ
ｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏ−ｃｅｓｓｉｎｇ
）に用いられる語である。
本発明の目的は、先づ炭素又は黒鉛布、テープ又は他の
織成又は不織成構造物の形態の材料を互いに組合せて形
、繊維密度、繊維容積及び内部繊維配向を注意深く制御
して最終物品に適した基体を形成する高強度、高温度繊
維補強複合物品を作る方法を提供することにある。
形成すべき形状に正確に配置した基体に熱分解材料を浸
透して基体を構成する繊維材料を互いに固着結合させる
。
次に、生成した結合基体の繊維相互間のすき間に熱分解
材料を堆積してかかるすき間を制御することにより所望
程度に補強する。
本発明の他の目的は高い強度、高いモジュラスの黒鉛又
は炭素織成又は不織材料を用いて高温、高圧において適
用される複雑な形態の予じめ定められた繊維容積及び形
状並びに優れた摩擦及び摩耗特性を有する物品を製造す
る方法を提供することにある。
本発明の他の目的は炭素又は黒鉛織成及び不織成材料の
多数の層を組合せ、形成し、次いで連続繊維を熱分解材
料で被覆して互いに結合させて種種の形及び大きさの繊
維補強物品を構成する方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は基体の繊維構造及び繊維容積を
調整し、又熱分解材料を堆積して繊維相互間のすき間を
制御して予じめ定められた形の基体に構成することによ
り最終物品の密度に正確に制御して繊維補強複合物品を
製造する方法を提供することにある。
本発明の方法の好適例により複合物品を製造する場合に
は、予定形、断面形状及び繊維容積を有する最適な基材
を、布、高モジユラステープ又は他の形状の繊維の形態
の与えられた繊維密度を有する高い強度の炭素又は黒鉛
繊維材料から形成し、しかる後に基体を予備結合工程及
び次の最終複合物品を作るための補強工程を包含する各
種処理工程で処理する。
炭素及び黒鉛繊維材料は本発明の方法の実施において使
用され、かつ黒鉛繊維材料は黒鉛化温度で熱処理した炭
素材料に属することから、「炭素」の語は繊維状基体材
料を表わすのに以後使用され、従って、繊維状基体材料
は当然に炭素及び黒鉛繊維材料を包含するものとする。
基体の形成 本発明において使用する基体を、種々の形の断面形状及
び内部繊維配向を有する複雑な形に形成する。
この形状は最終物品の用途により影響される。
例えば、一般に円筒状円盤の基体は炭素繊維布片を円形
に切り、これらの切断片を堆積して作ることができる。
同様の外観形状の円盤は布の多数の層を重ね合せて形成
することができる。
或いは又、布の層の縦糸方向（ｍｒｐ ｄｉｒｅｃｔｉ
ｏｎ ） を布の隣接層の縦糸方向に対して予じめ定
められた角になるように互いに積み重ねる。
異なる外観形状の他の形の円盤は炭素繊維布の各層間に
切断した炭素繊維又は炭素フェルトを介挿して形成する
ことができる。
同様に、基体は不織炭素繊維のみを用いて形成すること
ができる。
炭素布を偏平積層形状で用いて基体を形成する本発明の
１例を第１〜３図に示す。
この形状においては、出発繊維材料を支持し、形成する
１２で示す圧搾装置を用いる。
金属、セラミック又は黒鉛の如き耐火材料から構成され
ている圧搾装置は多数の貫通孔１６及び対向面に形成し
た多数の放射方向に延長する溝１８を有する１対の互い
に離間して配置した背面板１４からなる。
基体の黒鉛布を支持する支持装置は多数の貫通孔２２を
有する一対の面板２０から構成する。
圧搾装置の各部分に設けられた溝及び孔は結合工程中に
おいて基体を通してガスが循環できるようにする。
圧搾装置の使用においては、先ず下側の面板を下側の背
面板に同心的に位置させ、次いで完成した部分の所望断
面形状にほぼ等しい形に切り取った炭素又は黒鉛布２４
０片を面板上に積み重ねる。
布の層を十分に重ね合せて所望の繊維容積を得る所望重
量に達成し、かつ最終部分の所望高さより高い構成体に
形成したときに、上側の面板が一番上側の布層上に位置
し、上側背面板を面板上に位置するようにする。
面板相互間の距離を正確に制御する調節装置を上側及び
下側背面板に調節できるように接続する。
本例において示す調節装置は面板及び背面板に設けた孔
を通して突出する多数のねじ棒２５からなる。
ナツト２６をねじ棒２５の対向端に設け、背面板の外面
を締め付けて面板間の距離を縮め、これによって布層を
所望の高さに圧搾する。
スペイサ２８を面板２０の間に挿入して基体の厚さ、繊
維容積及び高さを正確に制御する。
この方法は基体に所望の繊維容積を達成する基本的な装
置である。
本発明のこの形状の基体を構成する場合には、異なる個
々の繊維強度及び密度を有するタイト織り（ｔｉｇｈｔ
ｗｅａｖｅ ）及びオープン織り（ｏｐｅｎｗｅａｖ
ｅ ） 布の種々の形を包含する多数の形の炭素布又は
織成材料を用いることができる。
炭素布又は織成材料に用いる炭素源材料としては、例え
ば粍、ナイロン、ポリアクリロニトリル及びピッチの如
き合成及び天然材料を包含する。
与えられた用途に対する所望の初期基体密度は基体にお
ける所望の繊維容積を達成するように予じめ計算する。
次いで、所望数の布層を積み重ね、圧搾装置の調節装置
により調節して予じめ計算した初期基体密度に圧搾する
。
本発明において、ある用途の場合には布の特定処理を基
体の形成前に行なうことが望ましいことを確めた。
例えば、熱分解材料を堆積するために布の表面に多数の
結合位置を形成し、これによって布層間に良好な結合を
達成させ、この結果基体の内部層間のせん断強度を増加
し、ベース布地を損傷させずにできるだけ多くのナツプ
を形成するように布の側端を摩擦することができる。
かかる表面処理は布をサンドペーパー又はスチールウー
ルで擦過するか又は表面をグリットグラステングにより
摩擦することによって達成することができる。
第３図に示すように、表面処理した炭素布セグメントを
合体中、更に層から層に布の方向を変えル間に、布セグ
メントを圧搾装置で合体し、このために各布層のナツプ
を有する側端を同じ方向に対向させる。
布をこのように積み重ねる場合には、布層間の繊維はイ
ンターメツシュ（ｉｎｔｅｒｍｅｓｈ ）し、結合及び
補強工程中に堆積する熱分解材料に対する多数の核形成
位置を形成する。
基体に構成する布を製造する場合には、折り目、ひだ、
穴、裂は目又はほころびの生じないように注意する必要
がある。
布を表面処理し、所望の形及び大きさの片に切断した後
に、上述したように圧搾装置内に重ね合せて、形成する
基体の予じめ定められた最適繊維容積を達成しつる程度
に圧搾して基体を形成する。
本発明の他の要旨は布層を圧搾装置の調節装置によって
圧搾するときに、基体の上層から布を面板の孔に圧入す
るようにして熱分解炭素を浸透することにより基体のせ
ん断強度を高める役目をするくぼみパターンを布に形成
することにある。
異なる大きさの圧搾装置を用いることによって、種々の
高さ及び直径の偏平な基体を構成することができる。
例えば、８．６６１ ｃｍ（２２インチ）程度の直径を
有する基体は本発明の方法によって構成することができ
る。
かかる基体は高エネルギー吸収エアークラフト ブレー
キング システムにおける高い強度で熱安定性のブレー
キ円盤を製造するのに特に有利である。
同様に、２．６３２ｃｍ（６インチ）程度の直径及び３
．１５０〜０．１９８Ｃｒ１１（８〜１／どンテ）の長
さを有する偏平な基体はロケットモーターのプラストチ
ューブを製造するのに用いることができる。
類似用途に用いる基体の構造において、中心に配置する
心棒又は接続棒を用いて管状基体を形成することができ
る。
かかる基体のために、布又は織成材料セグメントを切断
して心棒上に設ける中心開口を形成しうろこと勿論であ
る。
又、本発明においては、第４図に示すように炭素布をフ
ェルト又は切断繊維形状の無作為に配置した炭素繊維と
使用することができる。
本発明のこの例においては、上述した形の圧搾装置１２
を用いて無作為に配置した炭素繊維３０と未処理状態の
炭素布２４ａの偏平片又は上述するように表面処理した
布片とを交互に積み重ねて所望の長さの基体に形成し、
しかる後圧搾装置の調節装置を調節して所望程度に圧搾
することができる。
第５〜６図は本発明の方法により形成する他の形状の基
体を示す説明用線図である。
本発明のこの形においては炭素テープ３２の多数の薄い
層を用いて基体に形成する。
かかる基体の形成においては、先ずテープの薄いストリ
ップを圧搾装置の下側面板上に積み重ねて最終物品に要
求される断面形状にほぼ等しい形状を有するパネルを形
成する。
次に、同様にして形成した付加層を、上記層に対して９
０°向きを変えてテープのストリップの各層に、最終物
品の所望長さより幾分長い基体が形成するまで重ね合せ
るようにする。
勿論、隣接層におけるストリップの他の配向はある用途
において用いることができる。
次に、所望の長さの基体を圧搾装置の接続棒上のナツト
を調節することによって圧搾する。
高い強度で、かつ高いモジュラスの種々の炭素及び黒鉛
テープは市販から入手することができる。
これらのテープは可撓性でかつ成形が容易であるために
、複雑な幾何学的形状を有する基体を本発明の方法によ
り迅速に形成することができる。
第１〜６図においては、本発明の詳細な説明しやすくす
るために比較的に簡単な圧搾装置について説明した。
しかしながら、本発明の重要な要点は高い強度の複合物
品を種々の複雑でこみいった形に構成する装置を設ける
ことにある。
例えば、第７〜８図はリーディングエツジ（ｌｅａｄｉ
ｎｇ ｅｄｇｅ）及びエアークラフトスポイラ（ａｉｒ
ｃｒａｆｔ ５ｐｏｉｌｅｒ）形を形成するのに用いる
圧搾具を示している。
第７図において、エアークラストスポイラ形状を形成す
る圧搾具を３６で示し、この圧搾具は上部および下部整
合部３８および４０からなり、これらの整合部には圧搾
具にカスを自由に循環させるように配置した多数の孔４
２を設ける。
本発明におけるこの形の最適な基体を構成する場合ニハ
、表面を処理するかまたは処理しない布、テープまたは
他の適当な織成または不織繊維構造の繊維材料を整合部
４００下面４０ａ上に規則的に配置する。
材料の十分な層を所望のベース基体の厚さに形成するよ
うに整合部４０上に配置した後、上部整合部３８をかか
る織物材料堆積体上に位置させる。
次いで、上部および下部整合部を任意適当な手段によっ
て締付けてかかる基材を最適繊維容積および密度の有す
る成形基体を形成する。
゛第８図においては、４６で示すリーエントリビヒクル
先端縁（ｒｅ −ｅｎｔｒｙ ｖｅｈｉｃｌｅ ｌｅａ
ｄｉｎｇ ｅｄ−ｇｅｓ）を形成する圧搾具を示し、こ
の圧搾具は第１および第２整合部４８および５０からな
り、これら各整合部には圧搾具にカスを自由に循環させ
る多数の孔５２を設ける。
最適な基体は上述するように圧搾具４６を用いて形成す
る。
種々のタイプの繊維材料を用い、基体重置、容積、繊維
配置およびベース基体の規則的な組合せ体における繊維
配向を制御し、次いで圧搾具の整合部の適当な調節によ
って最終形成物を容易に形成することができる。
本発明における他の重要で極めて有用な形を第９および
１０図に示す。
本発明におけるこの形においては、基体に形成するのに
炭素布または織成材料を用いる。
しかしながら、この構造において、個々の布セグメント
５６を虹彩型ペタル状片（１ｒｉｓｐｅｔａｌ −５ｈ
ａｐｅｄ ｐｉｅｃｅｓ ）にカットしておき、この輪
郭は基体の各布セグメントに対する最大級粒子露出（ｍ
ａｘｉｍｕｍ ｅｄｇｅ ｇｒａｉｎ ｅｘｐｏｓｕｒ
ｅ ）を容易に達成する。
ベース基体を形成する場合、布の表面な上述するように
処理するのが好ましく、次いで個々のセグメントをハサ
ミまたはダイで第９図に示す虹彩リーフ型（１ｒｉｓ
１ｅａｆ −５ｈａｐｅ ）にカットする。
各布セグメントは円のインボリュート曲線の形の先端お
よび末端縁５８および６０を有する。
先端および末端縁インボリュート曲線を生成するのに用
る円の直径は形成すべき基体の直径によって与えられる
。
特に第９図に示すように、基体を組合せる場合には個々
の布セグメントを第１および２図に示す装置に類似する
圧搾装置の下部多孔面板２０ａ上に屋根板状に互いに配
置する。
セグメントの先端縁間の間隔を変えることによって、組
立てセグメントの傾斜６３の異なる角度を達成すること
ができる。
このことは予じめ定められた量の布セグメント縁粒子露
出を有する基体構造を形成する。
基体組立て中、セグメントの位置の移動を抑制するため
に、６４および６６で示す多数のピンを基体の内径およ
び外径のまわりに離間して設ける。
全３６０度層列体を作る場合には、セグメントを出発点
に達するまで、面板のまわりに互いに重ね合うように配
置する。
円に配置した場合に、最初のセグメントを引き上げ、端
セグメントをその下に押し込み、十分なセグメントを挿
し込んで等間隔セグメントの全３６０度層を形成する。
次ぎにセグメントの３６０度層を基体上に堆積し、また
は必要に応じて単一層を子側面板および背面板（図に示
していない）を使用し、ねじ棒の調節を作動的に接続し
、かつナツトおよびスペーサ（図に示していない）を共
働させることによって上述するように適度な度合に圧縮
することができる。
この形の基体から形成した形成物は優れた摩擦および摩
耗特性を有し、特に高エネルギー吸収エアークラフトブ
レーキングシステムに有用である。
セグメントの傾斜が約２０度の本発明におけるこの形の
基体の断面配置を第１０図に示す。
本発明においては最大実際縁粒子繊維効果（ｍａｘｉｍ
ｕｍｐｒａｃｔｉａｌ ｅｄｇｅ ｇｒａｉｎ ｆｉｂ
ｅｒ ｅｆｆｅｃｔ ）を得るために、セグメントを互
いに頂部で重ね合せる必要があり、このためにセグメン
トの縁を中間直径６２において測定して約１．５８８ｍ
ｍ（約１７１６インチ）に離間させる。
セグメントの先端縁を中間直径６２において更に離間さ
せることによってセグメントの傾斜角度を減少できるこ
と勿論である。
虹彩ペダルの形以外の他の種々の形を有する布セグメン
トを本発明のこの形に用いることができる。
例えば、基体の組立てにおいて一般に矩形、円形、楕円
形または自由形状を有する予じめ定められた数の布セグ
メントを下側面２０ａ上に屋根板状に互いに重ね合せ、
次いで上述するように圧縮してベース基体を形成する。
第１１図においては、６６で示す基体を６８で示す基体
と接合させて用いる本発明の基体６４の他の形を示して
おり、後者の基体６８は虹彩ペタル型セグメントから組
立てた基体であり、前者の基体６６は平坦堆積配置の織
成材料から組立てた基体である。
基体のこのタイプは第１および２図に示すタイプの装置
を用いて上述するようにして構成することかできる。
第１２および１３図においては炭素布、テープまたは他
の織成または不織成材料を特別設計のマンドレルのまわ
りに巻いて予じめ定められた繊維重量および容積を有す
る円筒状繊維補強複合物品を形成する本発明の他の変形
方法を示している。
本発明におけるこの形においては、第１２図に示す圧搾
具を用いる。
この圧搾具は中空で、一般に円筒状の内部マンドレル７
０；該内部マンドレル７０の外径より大きい内径を有す
る中空円筒体の細長いセグメントの形に構成された多数
の面板部材７２；かかる内部マンドレルの端部および面
板を収容しかつ支持するのに適合した沈み孔７６および
７８を設けた１対の端板７４；および該端板７４に設げ
た中心的に位置させたねじ孔に螺着させる細長いねじ棒
８０からなる。
内部マンドレル７ｏ、面板７２および端板７４にはすべ
て無作為に位置させた孔８４を設け、これらの孔はカス
を圧搾具に循環するように設計する。
内部マンドレル７０の周囲には、１２０度間隔で等しく
離間した布保持ピン８８を緊密に収容する長さ方向に延
長する溝８６を設げる。
ピン８８と共動する溝８６は炭素布またはテープをマン
ドレル上に巻くための出発点を設ける。
代表的なベース基体を組立てる場合には、最終形成物の
所望全繊維重量を定めた後に、炭素織成材料の３つのス
トリップを組立てるためＩｃ作る。
各ストリップを、最終形成物の所望とする全高さに一般
的に等しい幅、およびこれら３つのストリップの全型酸
が最終形成物の所望とする繊維容積を達成するのに要す
る全所望繊維重量に等しくなるような長さを有するよう
にカットする。
材料は上述するように処理するのが好ましく、次いで各
ストリップの１端を溝８６上に位置させ、位置する布を
布保持ピン８８で押圧することによって溝内に締付けて
布９０を溝の底と保持ピンとの間に保持することにより
これらのストリップをマンドレル７０の内側に固定する
。
マンドレル７０を旋盤にまたは任意他の適当な手段によ
り回転することによって、これらの布ストリップをマン
ドレル上にオーバーラツプ構造に均一に巻くことができ
る。
ベース基体を上述するように組立てた後、面板７２を周
囲的に巻いた布のまわりに配置する。
形成基体を形成するために、放射状に内方に向ける圧力
を面板に作用させて布を内部マンドレルに対して内方に
押圧させ、次いで端板７４を組立て体の端上に位置させ
、調節装置またはねじ棒８０によって固定する。
第１３図に示すように、端板を棒８０に螺着することに
よって布を軸方向に押圧することができ、この手段にお
いて一定の繊維容積を有する中空円筒状の形成基体に形
成したベース基体は内部マンドレル、面板および端板の
間に画成された空所により限定される。
本発明の他の方法においては、第１４および１５図に示
すタイプの圧搾具を用い、基体から形成する複合物品を
互いに嵌め合せる複数の円錐状炭素布部材９２から形成
することができる。
本発明のこの形の基体を組立てるには円錐状−雄型面板
９６、該雄型面板９６を整合的に収容しつる一般に円錐
状のくぼみ９９を有する雌型面板９８および面板を軸線
方向に貫通するねじ棒組立体１００の形状の調節装置か
らなる圧搾具９４を用いる。
棒１００の各端に設けたナツト１０２は棒に螺合して面
板の外面を掛合することができ、これによってその整合
面間の空間を正確に制御する装置が構成される。
両面板には圧搾具にカスを循環させる多数の無作為に配
置した孔１０６を設ける。
本発明におけるこの形のベース基体を構成する場合には
、好ましくは上述するように処理した表面を有する炭素
布または織成材料を、先づ中心に位置する孔を有する円
形セグメントにカットする。
次いで、各セグメント９２を一般に円推状構造に形成し
、種々のセグメントを雌型面板９８のくぼみ９９内に同
軸的に共に嵌め合せる。
棒１００は調節装置として用いられ、また種々の基本セ
グメントを軸線上に配列させる役目をする。
かようにして、適当な数の布セグメントを組合せて所望
繊維重量を有するベース基体を形成する場合には、雄型
面板９６を棒上に位置させ、ベース基体の最上部の布セ
グメント上に降下させる。
ナツト１０２を棒１００に螺合させることによって、形
成基体をベース基体を所望程度に圧縮することにより形
成できる。
第１５図は圧搾具９４内に位置させた本発明における基
体の断面を示し、基体の縦軸に対する布の層の角配向を
示している。
形成基体をすでに記載するように結合した後、必要に応
じて第１６図に１０７で示す円盤状部材にカットして基
体の中心部を形成することができる。
この構造の基体は縁粒子露出を必要とする多くの用途に
有利に用いることができる。
形成した基体の結合 形成基体を形成した後に、圧搾装置のある成形構造に保
持しながら基体の繊維を既知の蒸着技術によって熱分解
材料を被覆する。
結合工程中、基体の各個々の繊維を均一に被覆すること
が重要である。
この処理においては、基体をその成形構造に確実に保持
して基体を形成するのに用いた材料の隣接繊維を互いに
十分に結合させる。
熱分解炭素、熱分解黒鉛、窒化硼素の如きある窒化物、
タンタル、タングステン、モリブデン及びコランビウム
の如きある種の耐火金属並びに炭化タンタル、炭化ニオ
ブ、炭化ジルコニウム、炭化・・フニウム及び炭化珪素
の如きある種の炭化物を包含する種々の熱分解材料を結
合工程に用いることができる。
結合工程は約７９８．９〜１８４３．３°Ｃ，（１４７
０〜３３５００Ｆ）の温度範囲を有する任意適当な真空
蒸着炉内で達成することができる。
例えば、基体を形成する繊維状材料を炭素（熱分解炭素
）の蒸着によって結合させる。
例えば、熱の影響により解離するメタン（ＣＨ，）の如
き炭質ガスから熱分解炭素を堆積することにより達成す
ることができる。
この処理は炉内において１〜７６０ ｍｍＨｇ。特に約
１〜５０ｉｉｉＨｇ の範囲の圧力で行なうのが好まし
い。
メタンガスの流速は炉の大きさにより影響を受けるけれ
ども０．１４５６〜１０．１９３４７？Ｚ３／ｈ （５
〜３６０ ｆｔ／ｈ ）の範囲である。
炉の温度は７９８．９〜１２４６．１℃（１４７０〜２
２７５°Ｆ″）、特に約９９８．９℃（１８３００Ｆ′
）が好ましい。
結合工程における浸透時間は炉の大きさにより影響を受
は約１０〜２００時間の範囲で変えることができる。
これらの条件下において、活性種（ａｃｔｉｖｅ ５ｐ
ｅｃｉｅｓ−ｍ’メタンから形成し、繊維基体のすき間
に浸透し、又は繊維表面近くに形成し、繊維に被着する
炭素が堆積して緊密な機械的結合を形成する。
堆積割合は炉内の圧力、温度及びガス流の速度、ガス組
成及びガス残留時間により影響を受ける。
成形された基体の繊維状材料を効果的に合体結合するの
に要する時間は基体繊維容積、骨格複合構造、組成、孔
の大きさ、繊維配向・止びにガスの流速、堆積温度及び
炉圧に影響を受ける。
結合基体の補強 成形基体を作る材料を合体結合して最終物品の形にほぼ
近い形を有する結合基体を形成する結合工程の次に、結
合基体に更に熱分解材料を浸透して強化する。
結合工程の場合におけるように、種種の熱分解材料を補
強工程（ｄｅｎｓ ｉｆ １ｃａｔｉｏｎ ５ｔｅｐ）
に使用する。
必要ではないｌすれども、圧搾装置から成形基体を除去
し、フリースタンデング条件（ｆｒｅｅｓｔａｎｄ−ｉ
ｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ）で形成基体に補強工程を
達成するのが好ましい。
一般に、補強工程を達成するのに使用するプロセスパラ
メーターの範囲及び炉は結合工程に使用されるものと同
様のものを用いる。
所望の補強を達成するのに必要な時間は基体の構造特性
に影響を受け、１０時間又はこれ以上の範囲にする。
比較的に高い密度の最終物品を必要とする場合には、外
面上に外皮の形成した材料を除去するために、基体の外
面を周期的に軽く機械処理するのが望ましい、更に、１
．５ ｇ ／ ｃｃ 及びこれ以上の最終物品密度を望
む場合には、堆積温度、カス流速及び炉圧を周期的に調
節して最終物品の特性を保持するのに重要な基体の均一
補強を施す必要がある。
次に本発明を実施例について説明する。
実施例 １ 黒鉛布を使用して偏平に堆積した基体 本例においてはＧ−１５５０，８ハーネスサチン（８Ｈ
／ Ｓ ） （ｈａｒｎｅｓｓ ５ａｔｉｎ ）で示さ
れたＨｉｔｃｏ社製のレーヨンプレカーサー黒鉛布（ｒ
ａｙｏｎｐｒｅｃｕｒｓｏｒ ｇｒａｐｈｉｔｅ ｃｌ
ｏｔｈ ） を使用した。
複合物品の種々の浸透特性及び機械的強度について試験
した。
本例においては、５個の基体を熱分解炭素を用いて構成
し、浸透した。
基体の内部構造及び孔の大きさの変化は繊維配向及び繊
維容積を変えることにより達成した。
繊維容積は３３．６〜６９．３容積係（Ｖｌｏ）にした
。
所望の布（繊維）重量を、各基体試料に対して要求され
る繊維容積を達成するために予じめ計算した（表１）。
次に、黒鉛布の両表面をスチールウールを用いて手で摩
擦して布に損傷を与えずにできるだけ多くのナツプを形
成した。
摩擦処理後残留するスチールウールを強い磁石を用いて
注意深く除去した。
カッティングダイを用いて布を所望の形に切断する。
この場合に布に折り目、しわ、穴、裂は目は又はほころ
びを与えないように注意する。
所望数の黒鉛布片を与えられた基体試料から切断した後
に、基体の構造を形成する。
３本の棒の代りに単一の中心に配設したねじ棒を有する
以外は第１図に示す装置と同様の圧搾装置を用いて、布
セグメントを下側面板上に注意しながら互いに積み重ね
た。
切断及び堆積中は布の縦糸方向を基準として参照した。
縦糸方向は交互にして基体の００／９０°配向におけろ
布特性を釣合した０９／９０゜堆積パターンを得た。
各布層に対する最大のチップを有する側を同じ方向にな
るようにした。
布をこのように堆積した場合、布層相互間の繊維に熱分
解炭素に対する付加核形成位置を形成し、これにより繊
維−繊維間及び層一層間な互いに結合する基体を形成し
た。
げばだたせた布層を下側面板上に注意しながら堆積した
後に、上側面板及び背面板を合体させて布層を中心ボル
ト及び２個のナツトを用いて所望程度に加圧した。
両面板はカス通路としての０．５８Ｃｒｒ１（１／４イ
ンチ）直径の孔を設けた。
すべてのダイの断面は黒鉛から機械加工した。
試料基体を任意の形の反応性材料又は含浸・物質を添加
しないようにして構成した後に、上述した型の炭素蒸気
堆積炉を用いて浸透結合工程を開始した。
炉処理条件を次に示す。堆積温度 １０３７．８°Ｇ
（１９００°Ｆ′）圧力 ７０ｍｍ ＣＨ４流速 ０．２３２ｍ３／ｈｒ （８，６ＣＦＨ
）時間 １０時間 結合工程後、圧搾装置を開放し、ばらばらに離れている
すべての繊維を基体から目のあらいやすりを用いて除去
した。
最後に、補強工程において、各基体を炭素蒸気堆積炉内
で浸透処理して強化した。
浸透時間に対する密度の変化を観察した（表２参照）。
炉処理条件を次に示す。
堆積温度 １０３７．８℃（１９０００Ｆ″）圧 力
３０ｍｒＩＬ±３ｍｍ （試料／Ｉ６３について１２０時間にわたり浸透処理し
た場合、４０ｍｍの炉圧を用いた。
）ＣＨ，流速 ６０７５ｍ”／ｈｒ （２２５ＣＦＨ）
時 間 表２参照 浸透処理中、基体を機械加工し、内径及び外径表面から
１側当り約０．１６５１（７）（０，０６５インチ）及
び平坦な表面から１側当り０．０８１３ｃｒｒｌ（０，
０３２インチ）除去した。
各機械操作後、すべての基体をアセトン中で超音波的に
清浄にした。
補強処理後、得られた最終物品の積層面に平行な曲げ強
度、積層面に垂直な方向の曲げ強度、層状間強度及び耐
衝撃強度を測定した。
これらの試験結果を表３に示す。
父、１．７１ ｇ／ｃｃ密度に浸透した３ ３．５ Ｖ
／ 。
材料について試験した。
この材料は３６１．３９ＫＳ〆ｃａｌ（５１４０ｐｓｉ
）の層状間せん断強度、０．００５９ｍｖｔＫｑ／ｃｒ
；ｉ （３，３１ｍｉ ｌ−ｐ ｓ ｉ ）の曲げモジ
ュラス及び１．１３％の拒否に対するパーセントひずみ
（積層面に平行な配向）を有していた。
この１４７１ｇ／ｃｃの材料を２９８０℃で２時間にわ
たり加熱して黒鉛化し、積層面に平行な方向の配向にお
ける曲げ強度は１１８１．２１Ｋｙ／ｃ４（１６８００
ｐｓ ｉ）であり、積層面に垂直な方向の配向における
曲げ強度は９６３．２５Ｋｑ／ｃｒＡ（１３７００ｐｓ
ｉ ） であった。
積層面に平行な方向の配向及び積層面に垂直な方向の配
向のそれぞれは０．００３６３及び０．００３２９ｍｍ
Ｋｇ１ｃｒ！ （２，０３及び１．８４ｍｉ １−ｐｓ
ｉ）であった。
拒否に対するパーセントひずみは積層面に平行な方向の
配向において０．９５％及び積層面に垂直な方向の配向
において０．８４％であった。
黒鉛化した材料に対する層状間せん断強度は１５４．６
８Ｋｔ！／ｃ４（２２００ｐｓｉ ） で耐衝撃強度
は０．０２７７？ＺＫ９／？７Ｚ２（１，３ｆ ｔ−／
ｂ／ｉｎ）であった。
表１ 基体特性 試料 寸 法 ＣＭ （インチ）
圧搾した 繊維容積 圧搾した密度 パー
セン 布の重量 層の数 番号 外径×内径×厚さ （、！ｉｉ
’／ｃｃ） ） （ｇ）４ ９．２７１（３，
６５０）Ｘｌ、９０５（，７５０）Ｘｌ、６５１（，６
５０） ０，５０４ ３３，３ ５３，８
３２６ ９．２７１（３，６５０）Ｘｌ、９０５（，７
５０’）Ｘｌ、６５１（，６５０） ０．６７８
４５．２ ７２．４ ４４５ ９．２７１（３，
６５０）Ｘｌ、９０５（，７５０）Ｘｌ、６５１（・３
５０） ０．７１７ ４７．８ ４１．２
２５９ ９．２７１（３，６５０）×２．２２３（，８
７５）Ｘｏ、８８９（，３５０） ０，８１３
５４．２ ４６．０ ２７８ ９．２７１（３，６
５０）×２．２２３（，８７５）Ｘｌ、５８８（，６２
５） ０．８４２ ５６．１ ８５．０ ５
５１ ８．９９２（３，５４０）Ｘｌ、９０５（，７５
０）Ｘｏ、７１１（，２８０） １．０４ ６
９．３ ４５．１ 一実施例 ２ 高エネルギー吸収エアークラフトブレーキングシステム
用黒鉛布を使用する直径の大きい偏平積層基体 炭素／炭素組成物は高温度において高い機械的強度及び
熱安定性を有し、かつ良好な摩擦係数及び耐摩耗性を有
するためにブレーキ材料として興味がある。
本例においては、上記実施例に示すＧ−１５５０，８ハ
ーネス サチン（８Ｈ／Ｓ）のＨｉｔｃｏ社製の黒鉛布
を使用した。
本例における処理は試料を太き（する以外は実施例１と
同様に行ない、又実施例」におけると同じ圧搾装置を使
用した。
次の構造複合ブレーキ円盤は寸法を拡大する条件下で作
った。
円盤０ 浸透前のブランク寸法及び
最終加工部分の大きさ種類 ＦＳ／Ｒ最初の大きさ ４２．４１８ＣｒＩｌ（１６，
７０〃）外径Ｘ １９．３０４Ｃ１ｒｌ（７，６０〃）
内径Ｘ２．５４０ＣＷ１（１，００〃）厚さ最終の大き
さ ３９．８７８ｍ（１５，７０〃）外径Ｘ２１．９２
０ｏｎ（８，６３〃）内径Ｘ１．９０シｍｌ−７５０〃
）厚さＦＲ−５最初の大きさ ４４．９５８ＣＷｌ（１
７，７０〃）外径Ｘ２２．３５２ｃｒｒ１（８，８０〃
）内径Ｘ２．５４０ｃｍ（１，００〃）厚さ最終の大き
さ ４２．４１８Ｃｒｒｌ（１６，７０” ）外径Ｘ２
４．８９２Ｃｒｎ（９，８０” ）内径：Ｘｌ、９０５
ｍ（−７５０〃）厚さ円盤ＦＳ／ＨについてのＧ−１５
５０黒鉛布は１４２３．３ｇ及び円盤ＦＲ−５について
は１５２０．０ｇの重量であった。
圧搾した場合の各円盤の最初の密度は、それぞれの繊維
容積３３．３Ｖ１０及び３３．４Ｖ１０において、それ
ぞれ０．５ｇ／ｃｃ 及び０．５０１ｇ／ｃｃ であっ
た。
レーヨンプレカーサー黒鉛布を取扱い易い断片に切断し
、布の両表面を縦糸に対して細かい品度スチールウール
で摩擦しくけばだたせ）、均一 にナツプを起毛させた
。
次いで、すべての残留するスチールウールを強力な磁石
で除去した。
円盤型の布層を単一打抜ダイ（５ｔｅｅｌ ｒｕｌｅ
ｄｉｅ ） で切断した。
８Ｈ／Ｓ布の縦糸方向を切断及び堆積中の基準として参
照した。
縦糸方向は基体の０９／９０゜配向におけろ布特性に釣
合うＯＯ／９０°堆積層パターンを得るように交互に向
けた。
布層を第１図に示すと同様の調節できる黒鉛圧搾装置の
面板上に注意して積み重ねた。
布層は外径及び内径に位置する１、 ７４ Ｃｒ／ｌ（
３／４／／）直径のねじ棒により圧搾中位置の移動を抑
制した。
黒鉛ボルト及びナツトからなる調節装置を使用すること
によって、表面を２．５４０ｃｍ（１” ）高さのスペ
イサ上に圧搾して所望のパーセント繊維容積（通常３３
ｖ１０）に達成させた。
表面の厚さは正確な０機械加工スペイサ（ｍａｃｈｉｎ
ｅｄ ５ｐａｃｅｒｓ ）に対して緊密に圧搾した型板
（ｄｉｅ ｐｌａｔｅｎｓ ）を保持することによって
結合工程中一定に維持する。
両表面を上述する処理条件を用いて熱分解炭素で結合し
た。
圧搾装置から取去る際、ＦＳ／Ｒの密度は０．９８５
ｇ／ ｃｃ であり、Ｆ”Ｒ−５の密度は１．２３０
ｇ／ ｃｃ であった。
結合処理後、すべての遊離している繊維を目のあらいや
すりで除去した。
後浸透処理中、円盤を加工処理して内径及び外径表面か
ら１側当り約０．１６５１ ｃｍ（０，０６５〃”）及
び平坦表面から１側当り約０．０８１３ｃｍ（０，０３
２〃）除去した。
実施例 ５ 種々の形の炭素布を使用した偏平積層基体本例において
は４個の異なる炭素布を使用して浸透特性におけろ布及
び織物の効果及び機械的特性について評価した。
布としてはカルボランダムコーポレーション（Ｃａｒｂ
ｏｒｕｎｄｕｍ Ｃｏｒｐ−）製レーヨンプレカーサー
Ｇ５ＣＣ−８，８ハーネスサテン織り（８Ｈ／Ｓ）炭素
布及び１×１スクエアー織り（５ｑｕａｒｅ ｗｅａｖ
ｅ ） 、２ Ｘ ２スクエアー織りのフレハコ−ポレ
ーション製３ピッチ プレカーサー炭素布及び８Ｈ／Ｓ
炭素布を用いた。
各種の布の両表面をスチール ウールで摩擦し、ベース
布織物に損傷を与えることなく出来るだけ多くのナツプ
を起毛させた。
スチール ウールの残留物を強力の磁石を用いて注意し
ながら除去した。
２又は３本合せて撚合せたもろより糸の織物からむしっ
たナツプ繊維を、基体圧搾した後に、隣接布層の繊維と
からみ合せた。
８Ｈ／Ｓ布を使用する基体については、縦糸方向を基体
の切断操作中及び積層中の基準として参照した。
縦糸方向は基体の００／９０°配向における布特性に釣
合うＯＯ／９０°堆積層を得るために交互に向けた。
スクエアー織り炭素布を矩形基体のカットエツジに平行
に移動する織機パターン（ｗｅａｖｉｎｇ ｐａｔ−ｔ
ｅｒｎ ） を用いて堆積した。
同様に、円盤型層を前の層に平行に移動する各次の層に
対して織機パターンを用いて堆積した。
各布層における多くのナツプを同じ方向に面するように
した。
第１図に示すように圧搾装置を用い、けばだたせた布層
を面板上に注意して積み重ね、圧搾し、調節装置を所望
の厚になるように調節し、浸透した。
カルボランダム社製布を使用する場合Ｇ５ＣＣ−８，８
Ｈ／Ｓで示される布層な作り、θ°／９０゜配向するよ
うに堆積して１５．５８ｃｒｒｌ（６，１２５／’ ）
外径Ｘ １．９０５ｃｒｒ１（０，７５０／’ ）内径
Ｘ１．５８８Ｃｒｒ１（０，６２５〃）厚さの円盤を作
った。
圧搾する際、浸透前の密度は３３．７％の繊維容積にお
いて０．５０５ｇ／ｃｃ であった。
次いで実施例１と同様に浸透処理して基体を１．３７８
ｇ／ｃｃ の密度に結合した。
結合工程後及び圧搾装置から除去した後、遊離する繊維
を目のあらいやすりで除去した。
次いで基体を上述と同様に浸透した。
基体のバルク密度は１．４９ｇ／ｃｃ であった。
高い密度は付加浸透処理によって得られる。
１．５５ｇ／ｃｃ の密度を有する試料についての機械
的特性の実験結果を次に示す： クレハ コーポレーション製の布を使用し、重量４９．
５ｇの表面のあらい１×１スクエアー織り炭素布の２３
の層を上述するように作り、堆積して９．２０８Ｃｒｎ
（３，６２５／’ ）外径Ｘ２．２２３ｃｍ（０，８７
５／／ ）内径Ｘ １．５８８ｃｍ（０，６２５〃）厚
さの円盤を作った。
布を２つの面板の間に１個の中心ボルト及び２個のナツ
トを用いて圧搾した。
両面板にはカス通路のための０．５８ ｏｎ （１／４
” ）直径の孔パターンを設けた。
圧搾したときに、基体の密度は３１係繊維容積において
０．５０ ｇ／ｃｃであった。
結合処理後、圧搾装置を開放し、遊離する繊維を目のあ
らいやすりでこすって基体から除去した。
後浸透処理中、円盤を加工処理して内径及び外径表面か
ら１側当り約０．１６５１ｃｒ／ｌ（０，０６５”
）及び平坦表面から１側当り約０．０８１３Ｃｒｎ（０
，０３２／ｌ ”ｌ除去した。
浸透処理についての基体の密度変化を次に示す：１．６
５ｇ／ｃｃ の密度を有する試料に対する機械的特性の
実験結果を次に示す： ３０４ｇの重量のクレハ８Ｈ／Ｓ炭素布の３３枚の層を
、０°／９０°配向に堆積し、上述するように圧搾して
１７．７８０ｃｍｒｒｌ（７〃） Ｘ ２．９０ｃｍ（
５−１／４”）Ｘ２．５４０ＣＭ（１〃 ）厚さの板を
作った。
浸透処理前の基体密度は３１．５ｖ１０繊。維容積にお
いて０．５０５ 、！ｌｉ’／ ｃｃ であった。
浸透処理に対する基体密度の変化を次に示す：最初の結
合処理前 ０．９２．″ｇ／ｃｃ第１浸透処理後 １
．５４９／ｃｃ 第２浸透処理後 １．６５９／ｃｃ 第３浸透処理後 １．６９ ｇ／ｃｃ１−６７９／
ｃｃの密度に対する試料の機械的特性のの実験結果を
次に示す： 実施例 ４ 黒鉛布を使用する成形構造物の製造 本例においては、不規則な基体を組合せて、複雑な形を
有する物品の製造について説明する。
（ａ） スキン厚さ０．３８１Ｃｒｎ（０，１５０〃
）、前縁ダイ半径２．５４０Ｃｒｒｌ（１” ）、長さ
１２７００ ｃｍ（５〃）及び開放端におけるスキン間
の距離６．３５０ＣＴ１（２，５” ）の雄−離削縁
ダイをＨＬＭ黒鉛から加工した。
８Ｇ−１５５０黒鉛布１２．９０ ｏｎ （５−１／４
／’）Ｘ３８１００ｃｒｒｌ（１５” ）をＯ０／９
０ｃｉ己向に積み重ねた。
使用した布の重量は０．１６５９／ｉｎ２であった。
繊維容積３６ｖ１０において０．５４ｇ／ｃｃ の最初
の密度を得るようなスペイサに対し前縁ダイ型に１．３
８１ｃｍ（０，１５０〃）の厚さに基体を圧搾した。
次いで、基体を上述するようにして結合した。
結合処理後、ダイを分離し、表面部分に過剰に付着して
いる熱分解炭素を研摩除去した。
次いで、かように処理した基体を１．５７９／ｃｃ の
密度になるように結合処理し、同じ炉条件を用いて浸透
処理した。
（ｂ） ダイを上記（ａ）に記載するようにして作っ
た。
各寸法は厚さ１．３８１Ｃｒｎ（−０，１５０〃）、幅
１５、２４０Ｃｒｎ（，６〃）及び厚さ２７．９４０（
？７７１（１１／／）で側面配向において「スポイラ（
５ｐｏｉｌｅｒ ） Ｊ織り構造を有するようにした。
側面においてみられるように互いに平行する２つの５．
０８０ｃｒｒ１（２” ）長さの厚さ３８１ｃｒｒ１
（１５０〃）の断面が２．５４０ｃｒｎ（１〃）離間し
て中心に連結し、９．３９８ＣＷ１（３，７” ）のゆ
るやかに曲った半径を有する織り構造にした。
予じめ処理した大きさ８．８９（？７７２Ｘ ６．９６
ＣＷＩ７−１／２／／ Ｘ１２−１／４／／ ）、重
さ０．１６５ｇ／ｌｎのＧ−１５５０布の８層をＯＯ／
９０゜パターンに重ね合した基体を繊維容積３６ｖ／。
において密度０．５４ｇ／ｃｃ になるように圧搾した
。
更に基体を上述と同じ炉条件を用いて密度１．５７ ｇ
／ ｃｃ になるように結合及び浸透処理した。
実施例 ５ 薄いプライ炭素又は黒鉛テープから構成した高モジュラ
ス、高強度繊維状基体 （ａ）モードモア タイプ■トウ（Ｍｏｄｍｏｒ Ｔｙ
ｐｅＩＩ ｔｏｗ ）として示されたウィテカーモルカ
ンインコーポレーション（Ｗｈｉｔｔａｋｅｒ Ｍｏｒ
ｇａｎＩｎｃ−）製の薄いプライ未処理テープの１２層
を１０．３７８錆Ｘ １０．３７８ ａｎ （４，１２
５”Ｘ４．１２５／’）に各層を平らに広げたパネルに
重ねた。
各層を前の層に対して９０°に曲げた。
０°７９０°に重ねた基体は２８．５９の重量であった
。
圧搾装置の面板に０．３１７ｃｒｒ１（１／ ８〃）直
径の孔パターンを無作為に設けてカスの拡散を達成する
ようにした。
堆積層をスペイサを介して圧搾して繊維容積４８．２Ｖ
１０において基体密度０．８２ｇ／ｃｃ を得た。
モードモーラ■未処理テープを１００００フイラメント
トウから作った。
フイラメン）％性は引張り強度（７０，３１Ｋｇ／ｃｎ
ｉ （１０３ｐｓｉ））−３５０、弾性率（７０３１０
ｋＣ４／ｃｒｔｔ （Ｉ Ｃｐｐｓｉ）−４０）及び比
重−１，７９／ｃｃ であった。
かように処理したパネルを実施例１と同様にして浸透処
理した。
達成した密度は１．２８４ｇ−／ｃｃ であった。
更にパネルを浸透して１．７５ｇ／ｃｃ の密度にした
。
浸透処理の間に外側面を砂でみがいた。積層面に垂直な
方向における０、１２７Ｘ０．４７５Ｘ２．５４０Ｃｍ
（０，０５Ｘ Ｏ，１８７Ｘ １” ）の試料に対す
る曲げ強度は４２１８．６０Ｋｙ／ｃ４（６００００ｐ
ｓｉ）であった。
（ｂ）ＨＧ１９００で示されるＨｉｔｃｏ社製の薄いプ
ライテープの１１枚の層を一方向性のように（ｕｎｉｄ
ｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｍａｎｎｅｒ ）面板上に堆積
した。
ＨＧ１９００は縦糸方向にポリアクリロニトリル（ＰＡ
Ｎ）高モジュラス繊維を織り込んだ８Ｈ／Ｓ織りテープ
である。
Ｐ ＡＮｌｉｉ維の特性はモジュラｘ ３５２００に７
／ｃＪ（３５Ｘ１０’ ｐｓｉ）、引張り強度１４０６
２Ｋｑ／ｃａ （２００Ｘ１０”ｐｓｉ）であった。
繊維密度は１．７８ ｇ／ ｃｃであった。１１枚テー
プ層の重量は３０．１ ｇであり、テープ表面の処理は
堆積前に行なわれなかった。
パネルの大きさは１０．７９５ＣＷＩＸ １０．７９５
ｃｒｒｌＸ０．３９４ｃｍ（４，２５０／’ Ｘ ４．
２５０／’ Ｘｏ、１５５”）厚さで、重量は２９．（
Ｂｉ’であった。
圧搾処理後の最初の密度は繊維容積３５．５ｖ１０にお
いて０．６３９ ／ ｃｃ であった。
１．６９９／ ｃｃ の密度において、積層面に平行
な方向における曲げ強度は３５９９．７２Ｋｙ／ｃ４（
５１２００ｐｓｉ ）であった。
（ｃ）ＨＧ１９００で示されたＨｉｔｃｏ社製テープの
１２層を００／９０°配向で積ね合せた。
各テープ層の両表面上の糸をスチールウールで摩擦して
ナツプを形成した。
すべてのスチールウール残留物を強力な磁石−１ｃｔ去
した。
パネルは１０．７９５ｎ〆１．０．７９５ａ〆０．−３
９４Ｃｎｌ（４，２５０１／ Ｘ４．２５０１／ Ｘｏ
、１５５／／ ）厚さの大きさを有し、重量は２９．（
ｌであった。
浸透処理後の最初の密度は３５．５ｖ１０の繊維容積に
おいて０．６３ ｇ／ ｃｃであった。
１．６９ ｇ／ ｃｃの密度において積層面に対して平
行な配向における曲げ強度は３５９９．７２ｋｇ／ｉ（
５１，２００ｐｓｉ ）であった。
（ｄ） 重量４０．０ｇのＨＧ１９００テープの１６
層を一方向性のように堆積した。
テープの表面は堆積する前には処理しなかった。
パネルの太キさけ１０．７９５ｏ〆１０．７９５ａ〆０
．４６２ｃｍ（４，２５０／／Ｘ４．２５０／／ ＸＯ
，Ｉ８２” ）の厚さであった。
圧搾した基体は繊維容積４１．７ｖ１０において０．７
４２ｇ／ｃｃ の最初の密度を有していた。
１．６８ｇ／ｃｃの密度における積層面に平行な方向に
おける曲げ強度は５３２２．４５Ｋｙ／ｃｒｊ、（７５
７００ｐｓｉ）であった。
上記（ｂ） 、 （ｃ）及び（ｄ）処理において形成し
た基体の割合前及び結合後におけるパネル密度を次表に
示す。
繊維容積 結合前の 結合後の 浸透処理処理 Ｖｌ
ｏ 密度 密度 後の普通ｖ１０ ９／
ｃｃ ｊ；ｉ／ ｃｃ の密度（ｂ） ３８
．２ ０．６８ １．２７ １．６８（ｃ）
３６．５ ０．６５ １．３２ １．７２（ｄ
） ５０．６ ０．９０ １．０７ １．７
０実施例 ６ パン、ピッチ又はレーヨンの如き不織プレカーサ炭素繊
維から形成した基体 全軍ｉ１１．８ｇのニードルモーラ１１フエルトの４層
を１０．１８５層ｍＸ ８．６３６ｃｍ（４，０１０〃
Ｘ３．４０／／ ）に切り、上記実施例におけると同じ
圧搾装置を用いて０．７６７Ｏｎ（０，３０２〃）の厚
さに圧搾した。
かように圧搾したフェルトの密度は１０係繊維容積にお
いて約０．２９／ｃｃ であった。
基体の層を実施例１と同様の浸透条件で結合させ、結合
後の密度は１．１３ｇ／ｃｃ であった。
更に浸透処理して１．８４９／ｃｃ の最終密度を有す
る最終物品を得た。
積層面に平行な方向の曲げ強度は１２９３．７０に７．
／ｃｒＡ（１８４００ｐｓｉ ）（最大１５１８．６８
Ｋｇ／ｃｒｔｌ（２１６００ｐｓｉ ））、積層面に
垂直な方向の曲げ強度は１０７４．７４萌４（１５３０
０ｐｓｉ）であり、更に層状間せん断強度は３５８．５
８Ｋｙ／ｃ４（５１００ｐｓｉ ）であった。
１０、１６ｃｍ（４〃）長さのピッチプレカーサステー
ブルファイバーから作ったクレハ炭素「ウール」を中空
円筒マンドレルに圧搾し、１．２６７ＣＷｌ（４−１／
８／／）外（ＪＸ ２．５４０Ｃｍ（１〃）内径Ｘ１．
２７０ｃｍ（２−１／４” ）高さの寸法の基体を作
った。
使用したマンドレルは実施例に記載されたものと同様の
ものを使用したが、しかしピン８８は使用せず、外側、
抑制部７２は１つの片として作った。
浸透処理前の基体の密度は１．８８ ｖ／。の繊維容積
において〜０．３ ｇ／ ｃｃ であった。
結合処理後、基体を圧搾装置から除去し、更に最終密度
１７６９／ｃｃ に達するように浸透処理した。
浸透処理に対する基体密度の変化を次に示す。
最初の結合処理後 ０．４７９９／ｃｃ第１浸透処理
後 １．６５７ ｇ／ｃｃ第２浸透処理後 １
．７３ ９／ｃｃ第３浸透処理後 １．７６ ｇ
／ｃｃ基体の機械的特性を次に示す：
【図面の簡単な説明】
第１図はベース基体のある形状から成形基体を作るのに
用いる圧搾装置の各構成部分を分解した説明用線図、第
２図は圧搾装置内に平坦形状のベース基体を配置した説
明用線図、第３図は基体材料の各種層の外面に突出する
繊維を結合させて熱分解材料を堆積するための核形成位
置を形成する第２図の３−３線上の拡大説明用線図、第
４図は無作為に配向した繊維の層を織成繊維材料層の間
に散布した変形基体を示す第３図と同じ説明用線図、第
５図は高モジユラス繊維状炭素テープ材料のストリップ
を第１図に示す圧搾装置内に各層に対して９０°に向き
を変えたテープストリップを有する各層と層状に重ね合
せた変形基体を示す説明用正面図、第６図は基体の層を
形成するテープのストリップの配向状態を示オ徳５図に
示す基体の部分断面図、第７図はエアークラフトスポイ
ラ形状を形成する圧搾具の一部の正面図、第８図はリー
エントリビヒクル先端縁を形成する圧搾具の一部の正面
図、第９図は織成繊維状材料の特殊形状セグメントを基
体の形成に用いた部分構成ベース基体の正面図、第１０
図は基体を形成する材料の種々の層の角配向を説明する
ための第９図の１０−１０線上の基体の部分断面図、第
１１図は他の変形基体の断面図、第１２図は円周的に巻
いた管状形基体を形成する本発明方法を実施するのに用
いる圧搾具の各構成部分を分解した説明用線図、第１３
図は基体を形成する状態を説明する第１２図に示す圧搾
具の断面図、第１４図は他の変形基体を形成するのに用
いる他の変形構造の圧搾具の斜視図、第１５図は成形基
体を内部に位置させた状態の第１４図に示す圧搾具の断
面図、及び第１６図は第１５図に示す圧搾具により形成
された基体の中心部分から形成した基体の断面図を示す
。 １２・・・圧搾装置、１４・・・背面板、１６．２２・
・・貫通孔、１８・・・溝、２０・・・面板、２４・・
・炭素及び黒鉛布、２４ａ・・・未処理状態の炭素布、
２５・・・ねじ棒、２６・・・ナツト、２８・・・スペ
イサ、３０・・・炭素布、３２・・・炭素テープ、３６
・・・エアークラフトスポイラ形状を形成する圧搾具、
３８・・・圧搾具３６の上部整合部、４０・・・圧搾具
３６の下部整合部、４２．５２，８４．１０６・・・孔
、４６・・・リーエントリビヒクル先端縁を形成する圧
搾具、４８・・・第１整合部、５０・・・第２整合部、
５６・・・布セグメント、５８・・・インボリュート曲
線の形の先端縁、６０・・・インボリュート曲線の形の
末端縁、６２・・・中間直径、６３・・・組立てセグメ
ントの傾斜、６４．６６・・・ピン、７０・・・内部マ
ンドレル、７２・・・面板部材、７４・・・端板、７６
．７８・・・沈み孔、８０・・・ねじ棒、８．６・・・
溝、８８・・・布保持ピン、９０・・・布、９２・・・
円錐状炭素布部材、９４・・・圧搾具、９６・・・円・
錐状雄型面板、９８・・・雌型面板、９９・・べぼみ、
１００・・・ねじ棒組立体、１０２・・・ナツト、１０
７・・・円盤状部材。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １（ａ）ベース基体を熱分解ウール、レーヨン、ポリア
    クリロニトルおよびピッチファイバーからなる群から選
    択する圧搾性炭素繊維から構成し、かかる繊維材料の繊
    維容積を確め、かかるベース基体の容積を最終形成物の
    容積以上にし、（ｂ） かかるベース基体を加圧圧搾
    装置により圧縮してかかるベース基体の容積を形成基体
    に減少させてかかる形成基体は最終形成体の形にほぼ相
    当する形を有し、８〜６９係の繊維容積を有しかつカス
    を通すのに十分な内部多孔度を有するようにし、 （ｃ） かかる形成基体をかかる加圧圧搾装置内でそ
    の形状及び繊維容積をほぼ維持させると共に熱分解材料
    をすき間に堆積させて、かかる圧搾性繊維炭素材料をも
    つ分解材料と構造的に結合させることによりかかる形成
    基体を結合基体に形成する各工程からなり、かかる熱分
    解材料を熱分解炭素または熱分解黒鉛とすることを特徴
    とする高強度繊維補強複合物品の製造方法。
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