JPS6272565A - 炭素質耐熱応力部材 - Google Patents
炭素質耐熱応力部材Info
- Publication number
- JPS6272565A JPS6272565A JP60210281A JP21028185A JPS6272565A JP S6272565 A JPS6272565 A JP S6272565A JP 60210281 A JP60210281 A JP 60210281A JP 21028185 A JP21028185 A JP 21028185A JP S6272565 A JPS6272565 A JP S6272565A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- fibers
- composite material
- carbonaceous heat
- stress member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Ceramic Products (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】
（Ｉ！ｌ業上の利用分野）
本発明は、＃−熱応力に優れた炭素材料、より詳しくは
、炭士繊維／炭素複合材に関する。
、炭士繊維／炭素複合材に関する。
（従来の技術）
一般に、炭素材料は熱膨張が小さいが、特に炭素繊維の
熱膨張は小さい、その炭素繊維で強化した炭素繊ＭＡ／
炭素複合材（以下Ｃ／Ｃ複合材という）も熱膨張が小さ
い、炭素繊維は強度が強いので、Ｃ／Ｃ複合材は強度も
強い、熱膨張が小さいということは、急激な温度勾配に
さらされても発生する熱応力が小さいことを意味し、強
度が強いことは、発生した熱応力に耐えることを意味す
る。従って、Ｃ／Ｃ複合材は耐熱応力性に優れた材料で
ある。急激な温度勾配にさらされる場所は、温度も高い
が、Ｃ／Ｃ複合材は炭素のみから作られた複合材である
から、耐熱性から見ても。
熱膨張は小さい、その炭素繊維で強化した炭素繊ＭＡ／
炭素複合材（以下Ｃ／Ｃ複合材という）も熱膨張が小さ
い、炭素繊維は強度が強いので、Ｃ／Ｃ複合材は強度も
強い、熱膨張が小さいということは、急激な温度勾配に
さらされても発生する熱応力が小さいことを意味し、強
度が強いことは、発生した熱応力に耐えることを意味す
る。従って、Ｃ／Ｃ複合材は耐熱応力性に優れた材料で
ある。急激な温度勾配にさらされる場所は、温度も高い
が、Ｃ／Ｃ複合材は炭素のみから作られた複合材である
から、耐熱性から見ても。
非常に優れた材料である。このような特徴を生かして１
例えばロケットの先端部分・ノズル部分等に利用されて
いる。
例えばロケットの先端部分・ノズル部分等に利用されて
いる。
（発明が解決しようとする問題点）
ロケットの先端部分会ノズル部分等に使われるＣ／Ｃ複
合材は、３次元織物を原料としていた。
合材は、３次元織物を原料としていた。
３次元Ｃ／Ｃ複合材は、異方性が少い利点を有するが、
非常に高価なのが欠点であった。少しでも安価に製造し
ようとして、通常の２次元織物を積層する方法も提案さ
れている（特開昭５９−６９４０８等）、このように３
次元にしろ、２次元にしろ。
非常に高価なのが欠点であった。少しでも安価に製造し
ようとして、通常の２次元織物を積層する方法も提案さ
れている（特開昭５９−６９４０８等）、このように３
次元にしろ、２次元にしろ。
織物を使うのが汀通であった。これは、織物の方が強度
が強く、当然、耐熱応力性もあると考えられていたから
である。
が強く、当然、耐熱応力性もあると考えられていたから
である。
従来のＣ／Ｃ複合材は、その優れた耐熱応力性により玉
記用途等に使用されているが、さらに酎熱応力性の優れ
た材料、製造コストの安い材料の開発が望まれていた。
記用途等に使用されているが、さらに酎熱応力性の優れ
た材料、製造コストの安い材料の開発が望まれていた。
本発明は、上記の事情のもとになされたものであり、そ
の目的は、耐熱応力性に優れた、低コストのＣ／Ｃ複合
材を得ることにある。
の目的は、耐熱応力性に優れた、低コストのＣ／Ｃ複合
材を得ることにある。
（問題点を解決するための手段）
本願発明者等は、種々のＣ／Ｃ複合材を試作し、耐熱応
力性を調べたところ、従来の常識と異り、短繊維を原料
としたＣ／Ｃ複合材の方が耐熱応力性に債れることを見
出した。強度の面から見れば確かに織物を原料にしたも
のの方が強い。しかし、織物を原料にしたものの場合は
、長繊維がしっかりした骨格を作っているので１発生し
た熱応力が、ダイレクトに破壊につながってしまう。
力性を調べたところ、従来の常識と異り、短繊維を原料
としたＣ／Ｃ複合材の方が耐熱応力性に債れることを見
出した。強度の面から見れば確かに織物を原料にしたも
のの方が強い。しかし、織物を原料にしたものの場合は
、長繊維がしっかりした骨格を作っているので１発生し
た熱応力が、ダイレクトに破壊につながってしまう。
それに対して、短ｍ維を使うと、繊維が抜けやすく、強
度面ではマイナスであるが、それが熱応力を緩和するも
のと考えられる。従って、マトリックスも１強度に大き
な影響を与えない程度に滑り易い方が良く、易黒鉛化性
のマトリックスが望ましい、又、一般に繊維の種類を比
較すると、ピッチ系炭素Ｒ維よりも、ＰＡＮ系炭素炭素
繊維が耐熱応力性に優れている。特に織物にした場合は
ＰＡＮ系炭素ｍ維は強すぎて、大きな熱応力を発生して
しまい、不適当であるが、短繊維を使用すれば、繊維が
ずれて、応力を緩和し、好ましい結果を与えるものと考
えられる。
度面ではマイナスであるが、それが熱応力を緩和するも
のと考えられる。従って、マトリックスも１強度に大き
な影響を与えない程度に滑り易い方が良く、易黒鉛化性
のマトリックスが望ましい、又、一般に繊維の種類を比
較すると、ピッチ系炭素Ｒ維よりも、ＰＡＮ系炭素炭素
繊維が耐熱応力性に優れている。特に織物にした場合は
ＰＡＮ系炭素ｍ維は強すぎて、大きな熱応力を発生して
しまい、不適当であるが、短繊維を使用すれば、繊維が
ずれて、応力を緩和し、好ましい結果を与えるものと考
えられる。
本願発明者は、上記の点に着目し、種々検討を重ね本発
明を完成した。即ち、本発明の要旨は。
明を完成した。即ち、本発明の要旨は。
炭素結合材の炭化物のマトリックス中に、炭素繊維の短
繊維がランダムに分散して成ることを特徴とする炭素質
耐熱応力部材を提供することにある。「ランダムに分散
して」とは、炭素繊維の織物を原料として使用したＣ／
Ｃ複合材に見られるように、マトリックス中に炭素繊維
が規則的に分散しておらず、マットやフェルトなどの炭
素繊維の不繊布を原料として使用したＣ／Ｃ複合材や。
繊維がランダムに分散して成ることを特徴とする炭素質
耐熱応力部材を提供することにある。「ランダムに分散
して」とは、炭素繊維の織物を原料として使用したＣ／
Ｃ複合材に見られるように、マトリックス中に炭素繊維
が規則的に分散しておらず、マットやフェルトなどの炭
素繊維の不繊布を原料として使用したＣ／Ｃ複合材や。
炭素＃ａ雄の短ｔｌＩ雄をピッチ等と共に混練して製造
したＣ／Ｃ複合材に見られるようにマトリックス中に炭
素繊維が不規則に分散している状態をいう。
したＣ／Ｃ複合材に見られるようにマトリックス中に炭
素繊維が不規則に分散している状態をいう。
炭素結合材とは、炭素繊維を結合して、Ｃ／Ｃ複合材を
構成するためのもので１例えば、コールタールピンチや
フェノール樹脂、フラン樹脂などをあげることができる
。
構成するためのもので１例えば、コールタールピンチや
フェノール樹脂、フラン樹脂などをあげることができる
。
炭素ｍ維の長さは、用途・性能・製法等に応じて任意に
選択できるが、１０ｍ■〜１００ ｔｓｍの範囲が望ま
しく、また部材中に占める炭素ｍｉの量も、用途・性能
・製法等に応じて任意に選択できるが、好ましくは、容
積で１０〜５０％の範囲である。
選択できるが、１０ｍ■〜１００ ｔｓｍの範囲が望ま
しく、また部材中に占める炭素ｍｉの量も、用途・性能
・製法等に応じて任意に選択できるが、好ましくは、容
積で１０〜５０％の範囲である。
（実施例及び比較例）
実施例１
ＰＡＮ系炭素ＦＩ＆雄の短繊維をマット状にしたもの（
東し株式会社製ＢＯ−０３０）を積層し、コールタール
ピッチ（軟化点８５℃）をバインダーとして板状に成型
した。成型品を焼成し、さらに、コールタールピッチの
含浸・焼成を繰返し。
東し株式会社製ＢＯ−０３０）を積層し、コールタール
ピッチ（軟化点８５℃）をバインダーとして板状に成型
した。成型品を焼成し、さらに、コールタールピッチの
含浸・焼成を繰返し。
かさ密度を １．Ｅｔｇ／ｃｍ″以上とし、最後に黒鉛
化して、Ｃ／Ｃ複合材をえた。
化して、Ｃ／Ｃ複合材をえた。
比較例１
ピｙ ＋ 系炭票繊維の繊布（ＵＮＩＯＮ ＣＡＲＢＩ
ＤＥ製〒ＬｌｎＤＮｆｌ υｒＱ−ＪＩ）ｎ ）
４ 宝ｔｉｋａｌ ｌ Ｊ−１１ｆｆｌ＋”、Ｊ
す、 ’ＩＱ ｒｒｓ −ｖ −ルタールピッチ
をバインダーとして板状に成型した。成型品を焼成し、
さらにコールタールピッチの含浸・焼成を繰返し、かさ
密度を１．８ｇ／ｃｍ’以上とし、最後に黒鉛化した。
ＤＥ製〒ＬｌｎＤＮｆｌ υｒＱ−ＪＩ）ｎ ）
４ 宝ｔｉｋａｌ ｌ Ｊ−１１ｆｆｌ＋”、Ｊ
す、 ’ＩＱ ｒｒｓ −ｖ −ルタールピッチ
をバインダーとして板状に成型した。成型品を焼成し、
さらにコールタールピッチの含浸・焼成を繰返し、かさ
密度を１．８ｇ／ｃｍ’以上とし、最後に黒鉛化した。
実施例１および比較例１で試作したＣ／Ｃ複合材及び等
方性黒鉛（東洋炭素株式会社ＩＧ−１１）から引張試験
測定用テストピースを加工し、高温における引張試験を
行い、破壊靭性値（Ｋ、ｏ）を求めた。その結果を第１
図に示す、 １５００℃以下では比較例１の複合材Ｂの
方が破壊靭性値が大きいが、 １５００℃以上では実施
例１の複合材Ａの方が大きい０等方性黒鉛材Ｃは明らか
ににＫＩｃが小さい。
方性黒鉛（東洋炭素株式会社ＩＧ−１１）から引張試験
測定用テストピースを加工し、高温における引張試験を
行い、破壊靭性値（Ｋ、ｏ）を求めた。その結果を第１
図に示す、 １５００℃以下では比較例１の複合材Ｂの
方が破壊靭性値が大きいが、 １５００℃以上では実施
例１の複合材Ａの方が大きい０等方性黒鉛材Ｃは明らか
ににＫＩｃが小さい。
（発明の効果）
炭素ｍ維の短繊維を用いることにより、耐熱応力性にす
ぐれ、しかも安価なＣ／Ｃ複合材を得ることができる。
ぐれ、しかも安価なＣ／Ｃ複合材を得ることができる。
第１図は、炭素材Ａ、Ｂ、Ｃの破壊靭性値と温度との関
係を示す。 Ａ・・実施例１′ｔ・製造した複合材 Ｂ・・比較例１で製造した複合材 Ｃ・・等方性黒鉛材
係を示す。 Ａ・・実施例１′ｔ・製造した複合材 Ｂ・・比較例１で製造した複合材 Ｃ・・等方性黒鉛材
Claims (1)
- 炭素結合材の炭化物のマトリックス中に、炭素繊維の短
繊維がランダムに分散して成ることを特徴とする炭素質
耐熱応力部材
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60210281A JPS6272565A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 炭素質耐熱応力部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60210281A JPS6272565A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 炭素質耐熱応力部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6272565A true JPS6272565A (ja) | 1987-04-03 |
Family
ID=16586795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60210281A Pending JPS6272565A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 炭素質耐熱応力部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6272565A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0431363A (ja) * | 1990-05-28 | 1992-02-03 | Shinagawa Refract Co Ltd | 炭素含有耐火物 |
| JPH0431362A (ja) * | 1990-05-28 | 1992-02-03 | Shinagawa Refract Co Ltd | 黒鉛／カーボン繊維複合材料の製造方法 |
| JP2017106502A (ja) * | 2015-12-08 | 2017-06-15 | 株式会社Ｃｆｃデザイン | 炭素／炭素複合材製コイルスプリング |
-
1985
- 1985-09-25 JP JP60210281A patent/JPS6272565A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0431363A (ja) * | 1990-05-28 | 1992-02-03 | Shinagawa Refract Co Ltd | 炭素含有耐火物 |
| JPH0431362A (ja) * | 1990-05-28 | 1992-02-03 | Shinagawa Refract Co Ltd | 黒鉛／カーボン繊維複合材料の製造方法 |
| JP2017106502A (ja) * | 2015-12-08 | 2017-06-15 | 株式会社Ｃｆｃデザイン | 炭素／炭素複合材製コイルスプリング |
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