JPS61231222A - 炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法 - Google Patents
炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法Info
- Publication number
- JPS61231222A JPS61231222A JP7335585A JP7335585A JPS61231222A JP S61231222 A JPS61231222 A JP S61231222A JP 7335585 A JP7335585 A JP 7335585A JP 7335585 A JP7335585 A JP 7335585A JP S61231222 A JPS61231222 A JP S61231222A
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- Japan
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- carbon fiber
- carrier
- base material
- composite material
- fine powder
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- Pending
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- Chemical Treatment Of Fibers During Manufacturing Processes (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は高性能の炭素複合材料の簡便な製造方法に関す
る。
る。
従来の技術及び発明が解決しようとする問題点高性能の
炭素繊維強化炭素複合材料（以下ＣＦＲＣと略記）の簡
便な製造方法番こ関し発明者らは、特願昭５８−１８２
４３３および特願昭５９−１４３８４４、特願昭ｆｉｇ
−６３０５０にて新規な製造方法を開示した。これらの
発明は炭素質粉末を担体樹脂と混合し、これを電性法を
用いて炭素繊維基材上唇こ沈積させ、これを成形、焼成
してＣＦＲＣを得る方？去３こ関する。
炭素繊維強化炭素複合材料（以下ＣＦＲＣと略記）の簡
便な製造方法番こ関し発明者らは、特願昭５８−１８２
４３３および特願昭５９−１４３８４４、特願昭ｆｉｇ
−６３０５０にて新規な製造方法を開示した。これらの
発明は炭素質粉末を担体樹脂と混合し、これを電性法を
用いて炭素繊維基材上唇こ沈積させ、これを成形、焼成
してＣＦＲＣを得る方？去３こ関する。
上記の発明において用いられて（Ｘる電着て１１陽極陰
極でそれぞれ以下のような反応が起っている。
極でそれぞれ以下のような反応が起っている。
陽極
２Ｈ２０→４Ｈ＋０２↑＋４ｅ−
４０Ｈ−→０２↑＋２Ｈ２０＋ ４ｅ−陰極
４Ｈ２０＋ ４ｅ−→４０Ｈ−＋ ２Ｈ２↑４ Ｈ”＋
４ ｅ−→２ Ｈ２↑ そのため炭素繊維基材を陽極とするアニオン電着の場合
には、酸素が、基材を陰極とするカチオン電着の場合に
は、水素がそれぞれ基材表面に発生し、炭素質粉末の炭
素繊維束中への浸入を妨げる。このため基材と被覆物と
の密着性が不十分となる。また被覆物がポーラスなもの
となる。したがってその後の混合作業等において分離・
脱落等の問題が生じる。
４ ｅ−→２ Ｈ２↑ そのため炭素繊維基材を陽極とするアニオン電着の場合
には、酸素が、基材を陰極とするカチオン電着の場合に
は、水素がそれぞれ基材表面に発生し、炭素質粉末の炭
素繊維束中への浸入を妨げる。このため基材と被覆物と
の密着性が不十分となる。また被覆物がポーラスなもの
となる。したがってその後の混合作業等において分離・
脱落等の問題が生じる。
問題点を解決するための手段
本発明はＣＦＲＣの簡便なる製造方法に関するもので特
に上述の問題点を解決し炭素繊維基材と被覆物との密着
性を高めたものである。
に上述の問題点を解決し炭素繊維基材と被覆物との密着
性を高めたものである。
炭素繊維基材と被覆物との密着不良の原因は基材表面に
発生するガスおよび炭素繊維束中に炭素質粉末を入れる
だけのスローイングパワーが不足していることにある。
発生するガスおよび炭素繊維束中に炭素質粉末を入れる
だけのスローイングパワーが不足していることにある。
本発明で基材表面に発生したガスを素早く取除き、炭素
質粉末を機械的に炭素繊維束中に入れ、基材と被覆物と
の密着性を高めることに成功した。以下に本発明につい
て述べる。
質粉末を機械的に炭素繊維束中に入れ、基材と被覆物と
の密着性を高めることに成功した。以下に本発明につい
て述べる。
微細化した炭素質粉末に電荷のキャリヤーとして担体樹
脂を付若させ液体中に分散させ、分散液をつくる。この
場合炭素質粉末には、焼結助剤、セラミックス等の無機
粉末、等の添加剤を加えると良い。担体樹脂としては、
液体中でイオン化可能な熱可塑性および熱硬化性樹脂が
使用可能である。また粉末と樹脂の混合および分散に際
しては、分散剤、界面活性剤を用いることも出来る。分
散媒として、水を用いるのが取扱いが容易であるが目的
により非水溶媒を用いることもできる。
脂を付若させ液体中に分散させ、分散液をつくる。この
場合炭素質粉末には、焼結助剤、セラミックス等の無機
粉末、等の添加剤を加えると良い。担体樹脂としては、
液体中でイオン化可能な熱可塑性および熱硬化性樹脂が
使用可能である。また粉末と樹脂の混合および分散に際
しては、分散剤、界面活性剤を用いることも出来る。分
散媒として、水を用いるのが取扱いが容易であるが目的
により非水溶媒を用いることもできる。
次に上記分散液に炭素繊維基材を浸漬し、直流電圧を印
加して炭素質粉末と担体とを基材上に沈積させる。直流
電圧を印加している量分散液を機械的に加振する。分散
液を振動することによって炭素質粉末および担体樹脂の
拡散を助け、また同時に炭素繊維基材も振動し基材表面
の気泡を取り除くことが出来るので、繊維の集合体の中
に炭素質粉末および担体樹脂を安易に浸入させることが
出来る。
加して炭素質粉末と担体とを基材上に沈積させる。直流
電圧を印加している量分散液を機械的に加振する。分散
液を振動することによって炭素質粉末および担体樹脂の
拡散を助け、また同時に炭素繊維基材も振動し基材表面
の気泡を取り除くことが出来るので、繊維の集合体の中
に炭素質粉末および担体樹脂を安易に浸入させることが
出来る。
なお実施例では超音波振動装置を用いているが、他の加
振方法例えば音波なども宵効である。これらの操作は、
連続的に基材を供給していくか、または、バッチ処理に
て行うことができる。続いて基材を液より引上げ必要に
よって洗浄等の処理を行ない乾燥することにより被覆さ
れた基材を得る。
振方法例えば音波なども宵効である。これらの操作は、
連続的に基材を供給していくか、または、バッチ処理に
て行うことができる。続いて基材を液より引上げ必要に
よって洗浄等の処理を行ない乾燥することにより被覆さ
れた基材を得る。
乾燥は、担体として熱硬化性樹脂を使用する場合は硬化
反応が進行しすぎない程度の温度および時間範囲で行う
必要がある。そのあと被覆された基材をそのままあるい
は、適当な大きさに切断し所定量を型に入れ、成形する
。成形の際の温度・圧力等の条件は、樹脂および粉末・
基材の性質によって適切な条件に調節する。成形体は、
必要により不融化・硬化・アニール・脱バインダー等の
処理を行ったあと炭化焼成しＣＦＲＣとする。焼成温度
は材料の使用目的に応じて７００〜３００ Ｇ ”Ｃで
行う。
反応が進行しすぎない程度の温度および時間範囲で行う
必要がある。そのあと被覆された基材をそのままあるい
は、適当な大きさに切断し所定量を型に入れ、成形する
。成形の際の温度・圧力等の条件は、樹脂および粉末・
基材の性質によって適切な条件に調節する。成形体は、
必要により不融化・硬化・アニール・脱バインダー等の
処理を行ったあと炭化焼成しＣＦＲＣとする。焼成温度
は材料の使用目的に応じて７００〜３００ Ｇ ”Ｃで
行う。
加圧方法は一軸方向圧縮加圧、等方静水圧加圧、雰囲気
加圧等の方法を目的により選択する。
加圧等の方法を目的により選択する。
豫下実施例につき説明する。
（比較例１）
（１）自己焼結性のある炭素質粉末と仮焼コークスの粉
末を重量比で１＝１の割合で混合し、平均粒径５μｍと
した。
末を重量比で１＝１の割合で混合し、平均粒径５μｍと
した。
（■）上記粉末をポリアクリロニトリル−アクリル酸系
電管用樹脂および溶剤とよく混練したのち、水に分散さ
せ、いわゆるアニオン系塗料分散液状態とした。この状
態で炭素粉末と樹脂の比率は重金比で１：ｌとした。
電管用樹脂および溶剤とよく混練したのち、水に分散さ
せ、いわゆるアニオン系塗料分散液状態とした。この状
態で炭素粉末と樹脂の比率は重金比で１：ｌとした。
（ｍ）次にＰＡＮ系の炭素繊維織布を用意し、これを陽
極とし、対向する陰極としてステンレス鋼板を用い、上
記分散液中に浸漬し、約ＳＯＶの電圧を印加しよく撹拌
混合しながら約８分間通電した。
極とし、対向する陰極としてステンレス鋼板を用い、上
記分散液中に浸漬し、約ＳＯＶの電圧を印加しよく撹拌
混合しながら約８分間通電した。
（ｒｖ）電若後を電若体をｌ Ｉ Ｏ’Ｃで２０分間乾
燥した。乾繰後の基材と被覆物の重金比は１：２であっ
た。
燥した。乾繰後の基材と被覆物の重金比は１：２であっ
た。
（Ｖ）上記の電着体を７０枚積層し温度２００℃面圧力
２０ｋ（／ｃ＋＋’で１０分間加圧成形した。
２０ｋ（／ｃ＋＋’で１０分間加圧成形した。
（Ｖｌ） このあと面圧力２５ ｋｇ／ｃ♂の圧力下で
クランプしながら大気中で２５０℃、２８０℃の各温度
でそれぞれ３時間加熱し不融化した。
クランプしながら大気中で２５０℃、２８０℃の各温度
でそれぞれ３時間加熱し不融化した。
（■）この不融化体を不活性雰囲気中で５００にに／Ｃ
■１の面圧下で３０℃／ｈｒの昇温速度で１０００℃ま
で昇温し、その後１００℃／ｈｒの昇温速度で２０００
℃まで昇温しＣＦＲＣを得た。
■１の面圧下で３０℃／ｈｒの昇温速度で１０００℃ま
で昇温し、その後１００℃／ｈｒの昇温速度で２０００
℃まで昇温しＣＦＲＣを得た。
（実施例１）
比較例１で用いた電着用分散液に比較例工で用いたもの
と同様のＰＡＮ系炭素炭素繊維織布意し分散液中に浸漬
した。炭素繊維基材を陽極とし、対向する陰極としてス
テンレス鋼板を用い、超音波振動装置で加振しながら約
５０Ｖの電圧を印加し約８分間通電した。その後比較例
１と同じ条件で乾燥・成形・不融化・加圧焼成を行いＣ
ＦＲＣを得た。
と同様のＰＡＮ系炭素炭素繊維織布意し分散液中に浸漬
した。炭素繊維基材を陽極とし、対向する陰極としてス
テンレス鋼板を用い、超音波振動装置で加振しながら約
５０Ｖの電圧を印加し約８分間通電した。その後比較例
１と同じ条件で乾燥・成形・不融化・加圧焼成を行いＣ
ＦＲＣを得た。
（比較例２）
（１） ＰＡＮ系の炭素繊維フィラメント糸を用意し、
比較例１で用いた電着用分散液中に連続的に供給浸漬し
これを陽極、ステンレス板を陰極として＋５０Ｖの電圧
を印加しよく撹拌しながら通電し型打した。電む後の糸
は乾燥機を通過し８０℃の雰囲気で乾燥した。乾燥後基
材と被覆物との重ｎ比は１：２であった。
比較例１で用いた電着用分散液中に連続的に供給浸漬し
これを陽極、ステンレス板を陰極として＋５０Ｖの電圧
を印加しよく撹拌しながら通電し型打した。電む後の糸
は乾燥機を通過し８０℃の雰囲気で乾燥した。乾燥後基
材と被覆物との重ｎ比は１：２であった。
（■）型打された基材系を金型内に充填し、温度２００
°Ｃ面圧力２０ ｋｇ／ｃ■１で１ｏ分間加圧成形した
。
°Ｃ面圧力２０ ｋｇ／ｃ■１で１ｏ分間加圧成形した
。
（ｍ）この後の不融化・加圧焼成は、比較例１と同じ条
件で行いＣＦＲＣを得た。
件で行いＣＦＲＣを得た。
（実施例２）
比較例２で用いた、電着用分散液および炭素繊維フィラ
メント糸を用意し、超音波振動装置で加振しながら比較
例２と同じ条件で電着を行った。
メント糸を用意し、超音波振動装置で加振しながら比較
例２と同じ条件で電着を行った。
その後糸の乾燥・成形・不融化・加圧焼成は、比較げ強
度を測定した。結果を第１表に示す。
度を測定した。結果を第１表に示す。
第 １ 表
発明の効果
Claims (4)
- （１）炭素質の微粉末に液体中でイオン化した担体を吸
着させた後、液体中に分散させ、炭素繊維基材をこの分
散液に浸漬し、基材と対向電極との間に直流電圧を印加
し炭素質微粉末および担体を炭素繊維基材に析出させ被
覆物を得、該被覆物を乾燥・加熱成形・熱処理および炭
化焼成を行って炭素繊維強化炭素複合材料を得る製造方
法において、分散液を機械的に加振しながら炭素繊維基
材に炭素質微粉末および担体を析出することを特徴とす
る炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法。 - （２）炭素繊維基材が単繊維を束ねたひもまたは糸状の
ものあるいは、織布・ペーパー不織布のいずれかである
ことを特徴とする特許請求範囲第１項記載の炭素繊維強
化炭素複合材料の製造方法。 - （３）使用する担体がポリアクリロニトリル樹脂誘導体
もしくは、熱硬化性樹脂誘導体を改質し電着可能な樹脂
としたものであることを特徴とする特許請求範囲第１項
または第２項記載の炭素繊維強化炭素複合材料の製造方
法。 - （４）分散液を加振する方法として超音波振動装置を用
いることを特徴とする特許請求範囲第１項第２項または
第３項記載の炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7335585A JPS61231222A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7335585A JPS61231222A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61231222A true JPS61231222A (ja) | 1986-10-15 |
Family
ID=13515773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7335585A Pending JPS61231222A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61231222A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4975261A (en) * | 1987-09-22 | 1990-12-04 | Petoca Ltd. | Process for producing high strength carbon-carbon composite |
| CN102888673A (zh) * | 2011-07-19 | 2013-01-23 | 中国科学院金属研究所 | 一种纳米碳纤维的制备方法 |
| CN109287010A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-01-29 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 碳纤维复合材料支撑结构的加热方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6054974A (ja) * | 1983-09-03 | 1985-03-29 | 住友電気工業株式会社 | 炭素複合材料の製造方法 |
-
1985
- 1985-04-05 JP JP7335585A patent/JPS61231222A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6054974A (ja) * | 1983-09-03 | 1985-03-29 | 住友電気工業株式会社 | 炭素複合材料の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4975261A (en) * | 1987-09-22 | 1990-12-04 | Petoca Ltd. | Process for producing high strength carbon-carbon composite |
| CN102888673A (zh) * | 2011-07-19 | 2013-01-23 | 中国科学院金属研究所 | 一种纳米碳纤维的制备方法 |
| CN109287010A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-01-29 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 碳纤维复合材料支撑结构的加热方法 |
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