JPS6052103B2 - 炭素繊維強化炭素材の製造方法 - Google Patents
炭素繊維強化炭素材の製造方法Info
- Publication number
- JPS6052103B2 JPS6052103B2 JP56091589A JP9158981A JPS6052103B2 JP S6052103 B2 JPS6052103 B2 JP S6052103B2 JP 56091589 A JP56091589 A JP 56091589A JP 9158981 A JP9158981 A JP 9158981A JP S6052103 B2 JPS6052103 B2 JP S6052103B2
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- Japan
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- carbon fiber
- carbon
- matrix
- fiber reinforced
- matrix binder
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、炭素繊維強化炭素材（以下、「Ｃ−−Ｃ材
」という。
」という。
）の新規な製造方法に関する。 Ｃ−Ｃ材は、炭素材料
が備える個有の耐熱耐蝕性に加えて高度の機械的強度を
備えているため、機械、化学、電気などの分野において
特に高温および／または腐蝕性雰囲気で高強度が要求さ
れる−各種部材用途に有用されている。 通常、Ｃ−Ｃ
材は炭素繊維の織布、フェルト、トウなどに熱硬化性樹
脂に代表される低粘度のマトリックス結合材を含浸また
は塗布し、これを積層加圧成形したのち、硬化、焼成（
炭化）の工程を経て製造される。
が備える個有の耐熱耐蝕性に加えて高度の機械的強度を
備えているため、機械、化学、電気などの分野において
特に高温および／または腐蝕性雰囲気で高強度が要求さ
れる−各種部材用途に有用されている。 通常、Ｃ−Ｃ
材は炭素繊維の織布、フェルト、トウなどに熱硬化性樹
脂に代表される低粘度のマトリックス結合材を含浸また
は塗布し、これを積層加圧成形したのち、硬化、焼成（
炭化）の工程を経て製造される。
このようにして得られるＣ一Ｃ材の強度は、マトリック
ス部分の十分な介在、およびこれと炭素繊維層との強固
な結合性とに大きく依存するが、前記従来方法において
は高圧を適用する積層加圧成形時に相当量のマトリック
ス結合材が積層物の外部に圧出する現象を生じ、この結
果、マトリックス部分の減少に伴う強度上昇の抑制化を
招く欠点がある。このため、実用上充分な強度を得るた
めには、一旦製造したＣ−Ｃ材に樹脂を強制含浸して炭
化する手法を繰り返すか、Ｃ、Ｖ、Ｄ法により熱分解炭
素を蒸着する等の二次的な補強処理を施す必要があつた
。 これらの事項は、単位体積当りに占める炭素繊維使
用量の増大と煩雑な二次的処理の必要性から、製造原価
の著るしい高腰化をもたらす因ともなつていた。
ス部分の十分な介在、およびこれと炭素繊維層との強固
な結合性とに大きく依存するが、前記従来方法において
は高圧を適用する積層加圧成形時に相当量のマトリック
ス結合材が積層物の外部に圧出する現象を生じ、この結
果、マトリックス部分の減少に伴う強度上昇の抑制化を
招く欠点がある。このため、実用上充分な強度を得るた
めには、一旦製造したＣ−Ｃ材に樹脂を強制含浸して炭
化する手法を繰り返すか、Ｃ、Ｖ、Ｄ法により熱分解炭
素を蒸着する等の二次的な補強処理を施す必要があつた
。 これらの事項は、単位体積当りに占める炭素繊維使
用量の増大と煩雑な二次的処理の必要性から、製造原価
の著るしい高腰化をもたらす因ともなつていた。
本発明は、これら従来方法の欠点を解消するとともに
マトリックス結合材と炭素繊維の結合性を一層強固にし
て強度改善を図つたもので、その主要な構成は、炭素繊
維の表面に、予め炭素質もしくは炭化性物質の微粉末を
含む充分な量のマトリックス結合材を介在させて狭間隙
の対向ロール間を通し、得られた板状成形物を積層加圧
成形し、マトリックス結合材を硬化したのち、焼成ある
いは黒鉛化することを特徴とする。
マトリックス結合材と炭素繊維の結合性を一層強固にし
て強度改善を図つたもので、その主要な構成は、炭素繊
維の表面に、予め炭素質もしくは炭化性物質の微粉末を
含む充分な量のマトリックス結合材を介在させて狭間隙
の対向ロール間を通し、得られた板状成形物を積層加圧
成形し、マトリックス結合材を硬化したのち、焼成ある
いは黒鉛化することを特徴とする。
強化材となる炭素繊維には、平織、綾織などの織布の
ほかにフェルト、トウが用いられ、マトリックス結合材
としては、フェノール系、フラン系のような炭化性の高
い液状の熱硬化性樹脂初期縮合物が使用される。
ほかにフェルト、トウが用いられ、マトリックス結合材
としては、フェノール系、フラン系のような炭化性の高
い液状の熱硬化性樹脂初期縮合物が使用される。
マトリックス結合材には、炭素質もしくは炭化性物質の
微粉末が予め混合される。
微粉末が予め混合される。
炭素質物質としては、カーボンブラック、炭素、黒鉛（
人造あるいは天然）などが、また炭化性物質としては、
フェノール系、フラン系、ジビニルベンゼンなど、炭化
時に炭素残留率の高い硬化樹脂が選択使用されるが、こ
れらの中では揮発成分を含有せず炭化率向上に寄与する
炭素あるいは黒鉛微粉末が有効に用いられる。これら炭
素質もしくは炭化性物質は、８０μｍ以下の粒度範囲に
微粉砕し、攪拌混合機を用いて、マトリックス結合材に
均質分散するように混合する。
人造あるいは天然）などが、また炭化性物質としては、
フェノール系、フラン系、ジビニルベンゼンなど、炭化
時に炭素残留率の高い硬化樹脂が選択使用されるが、こ
れらの中では揮発成分を含有せず炭化率向上に寄与する
炭素あるいは黒鉛微粉末が有効に用いられる。これら炭
素質もしくは炭化性物質は、８０μｍ以下の粒度範囲に
微粉砕し、攪拌混合機を用いて、マトリックス結合材に
均質分散するように混合する。
マトリックス結合材に対する炭素質もしくは炭化性物質
の添加量は、１０〜６踵量％に設定することが適当で、
この範囲を外れると強度の増大傾向が鈍化する。
の添加量は、１０〜６踵量％に設定することが適当で、
この範囲を外れると強度の増大傾向が鈍化する。
炭素質もしくは炭化性物質の微粉末を含むマトリックス
結合材は、予め充分な量の介在下で炭素繊維と共に狭間
隙の対向ロール間を通過させる。
結合材は、予め充分な量の介在下で炭素繊維と共に狭間
隙の対向ロール間を通過させる。
この場合、対向ロールの間隙は、使用する炭素繊維厚さ
の０．７〜１．３倍に設定することが望ましい。予め炭
素繊維表面に充分な量のマトリックス結合材を介在させ
るには、マトリックス結合材中に炭素繊維を浸漬する方
法、炭素繊維にマトリックス結合材を塗布する方法、あ
るいはロール通過時に炭素繊維とマトリックス結合材を
同時に圧入する方法などの手段が適用される。上記ロー
ル処理により、マトリックス結合材は炭素繊維に強固に
密着するとともに繊維の織目はもとより微細な空隙に至
るまで十分かつ均等に圧入充填される。
の０．７〜１．３倍に設定することが望ましい。予め炭
素繊維表面に充分な量のマトリックス結合材を介在させ
るには、マトリックス結合材中に炭素繊維を浸漬する方
法、炭素繊維にマトリックス結合材を塗布する方法、あ
るいはロール通過時に炭素繊維とマトリックス結合材を
同時に圧入する方法などの手段が適用される。上記ロー
ル処理により、マトリックス結合材は炭素繊維に強固に
密着するとともに繊維の織目はもとより微細な空隙に至
るまで十分かつ均等に圧入充填される。
得られた可撓性の板状成形物は、常法に準じて積層し加
圧成形する。
圧成形する。
この過程で板状成形物中に充填された炭素質もしくは炭
化性物質の微粉末は圧搾に対して緩衝的な作用を営み、
マトリックス結合材の外部圧出を完全に防止する。した
がつて、成形体中にマトリックス結合材がそのまま保持
され、これが炭素繊維層を介して上下方向全面に接着し
た一体結合状態を形成する。成形体は、加熱してマトリ
ックス結合材を硬化したのち不活性雰囲気中で焼成炭化
し、更に必要に応じて黒鉛化処理する。
化性物質の微粉末は圧搾に対して緩衝的な作用を営み、
マトリックス結合材の外部圧出を完全に防止する。した
がつて、成形体中にマトリックス結合材がそのまま保持
され、これが炭素繊維層を介して上下方向全面に接着し
た一体結合状態を形成する。成形体は、加熱してマトリ
ックス結合材を硬化したのち不活性雰囲気中で焼成炭化
し、更に必要に応じて黒鉛化処理する。
かくして製造されたＣ−Ｃ材は、微粉末添加によるマト
リックス部分の増大とロール処理による密着強固化が相
乗的に作用して、とくに二次的な補強処理を施すことな
しに機械的強度の大巾な向上がもたらされる。
リックス部分の増大とロール処理による密着強固化が相
乗的に作用して、とくに二次的な補強処理を施すことな
しに機械的強度の大巾な向上がもたらされる。
そのうえ、単位体積当りの炭素繊維使用量が減少するか
ら、前記二次的補強処理の不要化と相俟つて製造原価が
著るしく低減する。以上のとおり、本発明によれば高強
度のＣ−Ｃ材が安価に製造することができるから、工業
的に貢献するところ大である。
ら、前記二次的補強処理の不要化と相俟つて製造原価が
著るしく低減する。以上のとおり、本発明によれば高強
度のＣ−Ｃ材が安価に製造することができるから、工業
的に貢献するところ大である。
実施例
１３ボアズ／２０℃の粘度を有するフリフリルアルコー
ル初期縮合物をマトリックス結合材とし、これに粒度１
５μｍ以下の黒鉛微粉を配合量を変えて添加し、小型二
ーダーにより十分均質となるまで攪拌混合した。
ル初期縮合物をマトリックス結合材とし、これに粒度１
５μｍ以下の黒鉛微粉を配合量を変えて添加し、小型二
ーダーにより十分均質となるまで攪拌混合した。
各黒鉛微粉含有マトリックス結合材を厚さ０．２４藺の
平織炭素繊維布と共に０．３『の間隙を有する対向ロー
ル間に圧入して通過させた。
平織炭素繊維布と共に０．３『の間隙を有する対向ロー
ル間に圧入して通過させた。
ついで、得られた板状成形物を４００ｋ９１ｃｒｉの圧
力で加圧成形し、２０×２０×１．５Ｃ７１の成形体を
得た。成形体を硬化炉を入れ、１５０℃に加熱してマト
リックス結合材を硬化したのち、焼成炉に詰め周囲をパ
ツキングコースで被包し、ついで２０℃ノＨｒの昇温速
度で１３００℃まで加熱し、この温度に２時間保持した
。このようにして製造された各Ｃ−Ｃ材の強度特性およ
び厚さ１０ＴＩｒＩｎ当りに占める炭素繊維布の積層枚
数を対比して表１に示した。
力で加圧成形し、２０×２０×１．５Ｃ７１の成形体を
得た。成形体を硬化炉を入れ、１５０℃に加熱してマト
リックス結合材を硬化したのち、焼成炉に詰め周囲をパ
ツキングコースで被包し、ついで２０℃ノＨｒの昇温速
度で１３００℃まで加熱し、この温度に２時間保持した
。このようにして製造された各Ｃ−Ｃ材の強度特性およ
び厚さ１０ＴＩｒＩｎ当りに占める炭素繊維布の積層枚
数を対比して表１に示した。
比較のために、同一の炭素繊維布およびマトリックス樹
脂を用い、炭素繊維布に樹脂液を含浸したのち、直接、
加圧成形したほかは上記と同一の条件を適用してＣ−Ｃ
材を製造し、更に同一樹脂による二次的補強処理（含浸
一炭化）を５回繰返して得られた従来製法によるＣ−Ｃ
材の測定結果を比較例として表１に併載した。
脂を用い、炭素繊維布に樹脂液を含浸したのち、直接、
加圧成形したほかは上記と同一の条件を適用してＣ−Ｃ
材を製造し、更に同一樹脂による二次的補強処理（含浸
一炭化）を５回繰返して得られた従来製法によるＣ−Ｃ
材の測定結果を比較例として表１に併載した。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素繊維の表面に、予め炭素質もしくは炭化性物質
の微粉末を含む充分な量のマトリックス結合材を介在さ
せて狭間隙の対向ロール間を通し、得られた板状成形物
を積層加圧成形し、マトリックス結合材を硬化したのち
、焼成あるいは黒鉛化することを特徴とする炭素繊維強
化炭素材の製造方法。 ２ 炭素質もしくは炭化性物質の微粉末が粒度８０μｍ
以下のカーボンブラック、炭素、黒鉛あるいはフェノー
ル系、フラン系、ジビニルベンゼンの硬化樹脂から選択
され、これをマトリックス結合材に対して１０〜６０重
量％の範囲で添加混合する特許請求の範囲第１項記載の
炭素繊維強化炭素材の製造方法。 ３ 対向ロールの間隙を炭素繊維厚さの０．７〜１．３
倍とする特許請求の範囲第１項記載の炭素繊維強化炭素
材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56091589A JPS6052103B2 (ja) | 1981-06-16 | 1981-06-16 | 炭素繊維強化炭素材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56091589A JPS6052103B2 (ja) | 1981-06-16 | 1981-06-16 | 炭素繊維強化炭素材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57209883A JPS57209883A (en) | 1982-12-23 |
| JPS6052103B2 true JPS6052103B2 (ja) | 1985-11-18 |
Family
ID=14030730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56091589A Expired JPS6052103B2 (ja) | 1981-06-16 | 1981-06-16 | 炭素繊維強化炭素材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6052103B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012218954A (ja) * | 2011-04-05 | 2012-11-12 | Osaka Gas Chem Kk | 表面処理された成形断熱材及びその製造方法並びにこれに用いる表面被覆剤 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61213486A (ja) * | 1985-03-20 | 1986-09-22 | 東邦レーヨン株式会社 | 高温処理炉 |
| JPH0737686B2 (ja) * | 1985-06-07 | 1995-04-26 | 三菱化学株式会社 | 炭素繊維の製造法 |
| JPH0737687B2 (ja) * | 1986-03-28 | 1995-04-26 | 日本石油株式会社 | ピツチ系炭素繊維の製造方法 |
| JPS63248770A (ja) * | 1987-04-03 | 1988-10-17 | 日石三菱株式会社 | 炭素／炭素複合材料の製造法 |
| JP2783807B2 (ja) * | 1987-08-05 | 1998-08-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 炭素繊維強化炭素複合材料及びその製造方法 |
| US4975261A (en) * | 1987-09-22 | 1990-12-04 | Petoca Ltd. | Process for producing high strength carbon-carbon composite |
| US4882103A (en) * | 1987-11-09 | 1989-11-21 | Mitsubishi Pencil Co., Ltd. | Process for producing carbon product having coarse and dense structure |
| JPH04154663A (ja) * | 1990-10-16 | 1992-05-27 | Tokai Carbon Co Ltd | 炭素繊維強化炭素複合材の製造方法 |
| US5726105A (en) * | 1995-04-20 | 1998-03-10 | International Fuel Cells | Composite article |
| JP2012254916A (ja) * | 2011-05-18 | 2012-12-27 | Covalent Materials Corp | 炭素繊維強化炭素複合円筒部材及び炭素繊維強化炭素複合円筒部材の製造方法、並びに炭素繊維強化炭素複合材ルツボ及びこのルツボの製造方法 |
-
1981
- 1981-06-16 JP JP56091589A patent/JPS6052103B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012218954A (ja) * | 2011-04-05 | 2012-11-12 | Osaka Gas Chem Kk | 表面処理された成形断熱材及びその製造方法並びにこれに用いる表面被覆剤 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57209883A (en) | 1982-12-23 |
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