JPS62230670A - 炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法に関す
るものであり、特に炭素繊維基材の被覆工程が改善され
た製造方法に関するものである。

［従来の技術および発明が解決しようとする問題点］ 従来、炭素繊維強化炭素複合材料は次のようにして製造
されている。すなわち、炭素質粉末に液体中でイオン化
した担体を吸着させた後、この炭素質粉末を液体中に分
散させ分散液とし、この分散液に炭素繊維基材を浸漬し
、該炭素繊維基材と対向電極との間に直流電圧を印加し
、炭素質粉末および担体を炭素繊維基材の表面に付着し
被覆物を得、この被覆物を乾燥、加熱、成形、熱処理お
よび炭化焼成して、炭素繊維強化炭素複合材料を製造し
ている。また、炭素繊維基材に炭素質粉末および担体を
付着して被覆する被覆工程は、従来より１回の工程で行
なわれている。

しかしながら、このような従来の被覆工程では、炭素繊
維基材に炭素質粉末および担体を多量かつ均一に被覆し
ようとすると、長時間を要し、またその場合でも、付着
量および均一性の双方において充分に満足いくものでは
なかった。この原因としては以下のことが考えられる。

すなわち、多量に析出させるためには炭素質粉末に対す
る担体の量を少なくしなければならず、均一に析出ｊせ
るためには反対に炭素質粉末に対する担体の量を多くし
なければならないからである。

それゆえに、この発明の目的は、炭素質粉末および担体
を多量かつ均一に炭素繊維基材表面上に付着し被覆する
被覆工程を備えた炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法
を提供することにある。

ｃ間届点を解決するための手段］ この発明の製造方法では、被覆工程を複数回に分けて行
なっている。最初の被覆工程では、炭素質粉末に対する
担体の重量比の小さな分散液を用い、２回目以降の被覆
工程では、最初の被覆工程よりも炭素質粉末に対する担
体の重量比が大きな分散液を用いている。

［作用］ この発明の製造方法では、最初の被覆工程に炭素質粉末
に対する担体の重量比の小さな分散液を用いている。し
たがって、最初の被覆工程では、炭素質粉末および担体
を炭素繊維基材に多量に付着させることができる。また
、２回目以降の被覆工程では、炭素質粉末に対する担体
の重量比が最初の被覆工程よりも小さな分散液を用いて
いる。

したがって、２回目以降の被覆工程では、炭素質粉末お
よび担体を炭素繊維基材に均一に付着させることができ
る。

［実施例〕 実施例１ 自己焼結性炭素質粉末と仮焼コークス粉末を重量比で、
２：１の割合で混合し、原料の炭素質粉末とした。この
原料の炭素質粉末の平均粒径は５μｍであった。この炭
素質粉末を、担体としてのポリアクリロニトリル−アク
リル酸系電着用樹脂および溶剤と混練し、その後水に分
散して、分散液とした。分散液としては、炭素質粉末と
担体との重量比が、５：１，１：１．１：５の３種類の
ものを調製した。

次に、炭素繊維基材としてＰＡＮ系炭素炭素繊維織布ま
ず炭素質粉末：担体−５：１の分散液に浸漬し、該炭素
繊維織布を陽極とし、ステンレス鋼板を対向する陰極と
して、炭素繊維織布と炭素質粉末および担体との重量比
が１＝２となるように、撹拌混合下、約５０Ｖの電圧を
印加して被覆た。

その後、炭素質粉末：担体−１，１の分散液および炭素
質粉末：担体−１＝５の分散液で、順次それぞれ炭素繊
維基材と炭素質粉末および担体との重量比が１：２．８
および１：３となるように電圧を印加して被覆した。被
覆工程の時間は合計で１０分間であった。

得られた被覆物を１００枚積層し、温度２００℃とし、
面圧力２０ｋｇ／ｃｍ２で１０分間加圧成形した。その
後、成形体の厚みを保持しながら、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、５００ｋｇ／ｃｍ２の
面圧下、３０°Ｃ／ｈｒの昇温速度で１００℃まで昇温
した。その後、さらに１００℃／ｈｒの昇温速度で２０
００℃まで昇温し、炭素繊維強化炭素複合材料を得た。

比較例１ 実施例１で用いた炭素質粉末：担体−１：１の分散液に
、同じ〈実施例１で用いたＰＡＮ系炭素炭素繊維織布漬
し、実施例１と同様にして直流電圧を印加して被覆した
。しかしながら、３０分間以上印加しても、炭素繊維基
材であるＰＡＮ系炭素炭素繊維織布素質粉末および担体
との重量比は１：２．５であり、さらに長時間しても、
その重量比は増加しなかった。このようにして得られた
被覆物を積層し、実施例１と同様にして炭素繊維強化炭
素複合材料を得た。実施例１と同寸法および同性能の炭
素繊維強化炭素複合材料を得るためには、実施例１では
被覆物を１００枚積層したのに対し、この比較例１では
１１５枚積層する必要があった。

実施例２ 炭素繊維基材としてＰＡＮ系炭素炭素繊維フィラメント
糸い、実施例１で用いた炭素質粉末と担体との重量比が
５；１および１：５の分散液中に、該炭素繊維フィラメ
ント糸を連続的に供給し浸漬して、該炭素繊維フィラメ
ント糸を陽極、ステンレス板を陰極として、撹拌下１５
０ｖの電圧を印加して炭素繊維フィラメント糸に炭素質
粉末および担体を被覆した。被覆後のフィラメント糸は
乾燥機に通し、８０℃の雰囲気で乾燥させた。炭素繊維
基材と炭素質粉末および担体との重量比は、１：４であ
った。

得られた被覆後のフィラメント糸を１０〜５０ｍｍに切
断し、金型内に充填して温度２００℃、面圧力２０ｋｇ
／ｃｍ２で１０分間加圧成形した。

その後、実施例１と同様にして不融化、加圧焼成を行な
い、炭素繊維強化炭素複合材料を得た。

比較例２ 炭素質粉末と担体との重量比が１＝１である分散液に、
実施例２で用いたＰＡＮ系炭素炭素繊維フィラメント糸
漬し、実施例２と同様にして炭素質粉末および担体を被
覆した。実施例２と同じ通電時間では、フィラメント糸
と炭素質粉末および担体との重量比が１：２．６めもの
しか得られなかった。実施例２と同じ重量比に被覆され
たフィラメント糸を得るためには、実施例２の１．４倍
の時間を必要とした。

得られた被覆後のフィラメント糸を１０〜５０ｍｍに切
断し、金型内に充填して実施例２と同様にして加圧成形
した。その後、実施例２と同様に不融化、加圧焼成し、
実施例２と同寸法および同性能の炭素繊維強化炭素複合
材料を得た。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の製造方法では、被覆工
程を複数回に分けて行ない、かつ最初の被覆工程では炭
素質粉末に対する担体の重量比が小さな分散液を用いて
いる。したがって、最初の被覆工程では炭素繊維基材に
多くの炭素質粉末および担体が付着する。また、２回目
以降の被覆工程では、炭素質粉末に対する担体の重量比
が最初の被覆工程よりも大きな分散液を用いている。し
たがって、２回目以降の被覆工程では、炭素繊維基材に
均一に炭素質粉末および担体が被覆される。

よって、この発明の製造方法によると、多量かつ均一に
炭素質粉末および担体を被覆することができ、しかも従
来よりも短時間で被覆することが可能になる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）担体を吸着させた炭素質粉末を液体中に分散させ
   て分散液とし、該分散液中に炭素繊維基材を浸漬し、分
   散液中に設けられた対向電極と炭素繊維基材との間に直
   流電圧を印加して、炭素繊維基材の表面上に前記炭素質
   粉末および担体を付着させる被覆工程により、炭素繊維
   基材の被覆物を得、該被覆物を乾燥、加熱、成形、熱処
   理および炭化焼成して炭素繊維強化炭素複合材料を製造
   する製造方法において、 前記被覆工程を複数回に分けて行ない、最初の被覆工程
   で用いる分散液の炭素質粉末に対する担体の重量比を２
   回目以降の被覆工程で用いるものよりも小さくすること
   を特徴とする、炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法。
2. （２）前記炭素繊維基材として、単繊維を束ねた紐状物
   、織布、ペーパおよび不織布のいずれかの形態のものを
   用いることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の
   炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法。
3. （３）前記担体が、ポリアクリロニトリル樹脂誘導体を
   電着可能に改質した樹脂であることを特徴とする、特許
   請求の範囲第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. （４）前記担体が、熱硬化性樹脂誘導体を電着可能に改
   質した樹脂であることを特徴とする、特許請求の範囲第
   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。