JPS63215565A - 炭素／炭素複合材料の製造法 - Google Patents
炭素／炭素複合材料の製造法Info
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- JPS63215565A JPS63215565A JP62047744A JP4774487A JPS63215565A JP S63215565 A JPS63215565 A JP S63215565A JP 62047744 A JP62047744 A JP 62047744A JP 4774487 A JP4774487 A JP 4774487A JP S63215565 A JPS63215565 A JP S63215565A
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Landscapes
- 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】
１１北Δ■貝欠！
本発明は、炭素／炭素複合材料の製造法に関する。
従来の 術および発 が解決しようとする問題、。
炭素／炭素複合材料は、１０００℃以上の高温において
も高強度、高弾性率を維持し、かつ熱膨張率が小さい等
の特異な性質を有する材料であり、試空宇宙機器の部品
、ブレーキ、炉材等への利用が期待されている。しかし
ながら高い強度を発揮させろためには、補強のための炭
素繊維として３次元織物を用いる等、製造プロセスが複
雑であり、かつ長い日数を要するためコストがかかって
いる。
も高強度、高弾性率を維持し、かつ熱膨張率が小さい等
の特異な性質を有する材料であり、試空宇宙機器の部品
、ブレーキ、炉材等への利用が期待されている。しかし
ながら高い強度を発揮させろためには、補強のための炭
素繊維として３次元織物を用いる等、製造プロセスが複
雑であり、かつ長い日数を要するためコストがかかって
いる。
問題１．を解 するための手段
本発明者らは、前記問題点を解決し、簡便な製造プロセ
スにて高い強度を発揮させる方法を研究した結果、本発
明の完成に至った。
スにて高い強度を発揮させる方法を研究した結果、本発
明の完成に至った。
本発明は、長さ／直径の比が２〜３０００であるピッチ
系不融化繊維またはピッチ系炭素繊維５〜９０重量部と
炭素質ピッチ９５〜１０重量部とを混合し、この混合物
をピッチ系炭素繊維の連続トウに含浸した後、これを加
圧下あるいはプレス下で炭化し、さらに必要に応じて炭
化あるいは黒鉛化することを特徴とする炭素／炭素複合
材料の製造法に関する。
系不融化繊維またはピッチ系炭素繊維５〜９０重量部と
炭素質ピッチ９５〜１０重量部とを混合し、この混合物
をピッチ系炭素繊維の連続トウに含浸した後、これを加
圧下あるいはプレス下で炭化し、さらに必要に応じて炭
化あるいは黒鉛化することを特徴とする炭素／炭素複合
材料の製造法に関する。
以下、本発明による炭素／炭素複合材料の製造法につい
て詳述する。
て詳述する。
本発明でいう長さ／直径の比（１／ｄ、アスペクト比）
が２〜３０００であるピッチ系炭素ｔａ維は、直径５〜
１００μ（ミクロン）を有するピッチ系炭素繊維束をチ
ョップすることにより得られる。好ましい長さ／直径の
比は５〜２０００、より好ましくは１０〜１０００であ
る。
が２〜３０００であるピッチ系炭素ｔａ維は、直径５〜
１００μ（ミクロン）を有するピッチ系炭素繊維束をチ
ョップすることにより得られる。好ましい長さ／直径の
比は５〜２０００、より好ましくは１０〜１０００であ
る。
ここでいうピッチ系炭素繊維とは、炭素質ピッチを溶融
紡糸し、これを不融化、炭化および必要に応じて黒鉛化
することにより得られる繊維である。
紡糸し、これを不融化、炭化および必要に応じて黒鉛化
することにより得られる繊維である。
ピッチ系炭素繊維の原料となる炭素質ピッチとしては、
軟化点１００〜４００℃、好ましくは１５０〜３５０℃
を有する石炭系あるいは石油系のピッチが用いられる。
軟化点１００〜４００℃、好ましくは１５０〜３５０℃
を有する石炭系あるいは石油系のピッチが用いられる。
炭素質ピッチは、光学的に等方性のピッチあるいは異方
性のピッチのいずれも使用できるが、光学的異方性相の
含量が６０〜１００％の光学的異方性ピッチが特に好ま
しく用いられる。
性のピッチのいずれも使用できるが、光学的異方性相の
含量が６０〜１００％の光学的異方性ピッチが特に好ま
しく用いられる。
炭素質ピッチは、次いで公知の方法で溶融紡糸してピッ
チ繊維としたのち、酸化性ガス雰囲気下、５０〜４００
℃、好ましくは１００〜３５０℃で不融化処理を行う。
チ繊維としたのち、酸化性ガス雰囲気下、５０〜４００
℃、好ましくは１００〜３５０℃で不融化処理を行う。
酸化性ガスとしては、空気、酸素、酸化窒素、酸化硫黄
、ハロゲン、あるいはこれらの混合物が使用できろ。次
いで不活性ガス雰囲気下８００〜２０００℃で炭化処理
、あるいはさらに２０００〜３０００℃で黒鉛化処理を
行い炭素繊維とする。
、ハロゲン、あるいはこれらの混合物が使用できろ。次
いで不活性ガス雰囲気下８００〜２０００℃で炭化処理
、あるいはさらに２０００〜３０００℃で黒鉛化処理を
行い炭素繊維とする。
本発明でいう長さ／直径の比（１／ｄ、アスペクト比）
が２〜３０００である不融化繊維は、前記不融化！ａ維
で直径５〜１００μ（ミクロン）を有するものをチョッ
プすることにより得られろ。好ましい長さ／直径の比は
５〜２０００、より好ましくは１０〜１０００である。
が２〜３０００である不融化繊維は、前記不融化！ａ維
で直径５〜１００μ（ミクロン）を有するものをチョッ
プすることにより得られろ。好ましい長さ／直径の比は
５〜２０００、より好ましくは１０〜１０００である。
なお、このピッチ系炭素繊維のかわりに黒鉛粉末等を使
用した場合、長さ／直径の比が２未満と同様の結宋とな
り、補強効果が低下する。
用した場合、長さ／直径の比が２未満と同様の結宋とな
り、補強効果が低下する。
ピッチ系炭素繊維あるいは不融化繊維と混合する炭素質
ピッチとは、基本的には前記炭素質ピッチと同じである
。すなわち、石炭系あるいは石油系のピッチが用いられ
る。炭素質ピッチは、光学的に等方性のピッチあるいは
異方性のピッチのいずれも使用でき、光学的異方性相の
含量が６０〜１００％の光学的異方性ピッチが特に好ま
しく用いられる。
ピッチとは、基本的には前記炭素質ピッチと同じである
。すなわち、石炭系あるいは石油系のピッチが用いられ
る。炭素質ピッチは、光学的に等方性のピッチあるいは
異方性のピッチのいずれも使用でき、光学的異方性相の
含量が６０〜１００％の光学的異方性ピッチが特に好ま
しく用いられる。
長さ／直径の比が２〜３０００であるピッチ系炭素繊維
あるいは不融化繊維と炭素質ピッチとの混合割合は、前
者５〜９０重量部および後者９５〜１０重量部であり、
好ましくは、前者５〜５０重量部および後者９５〜５０
重量部である。長さ／直径の比が２〜３０００であるピ
ッチ系炭素繊維あるいは不融化繊維の混合割合が前記範
囲に満たない場合には、添加効果が十分でなく、例えば
複合材料の曲げ試験を行うと眉間剥離をおこす。
あるいは不融化繊維と炭素質ピッチとの混合割合は、前
者５〜９０重量部および後者９５〜１０重量部であり、
好ましくは、前者５〜５０重量部および後者９５〜５０
重量部である。長さ／直径の比が２〜３０００であるピ
ッチ系炭素繊維あるいは不融化繊維の混合割合が前記範
囲に満たない場合には、添加効果が十分でなく、例えば
複合材料の曲げ試験を行うと眉間剥離をおこす。
混合物はピッチ系炭素繊維の連続トウに含浸した後、加
圧下あるいはプレス下で炭化し、さらに必要に応じて炭
化あるいは黒鉛化することもできる。本発明でいうピッ
チ系炭素繊維の連続トウとは、連続したピッチ系炭素繊
維の５００−１００００本の繊維束を一方向積層物、２
次元織物あるいはそのＷｉｒＦＪ物、マット状成形物、
フェルト状成形物などとしたものである。
圧下あるいはプレス下で炭化し、さらに必要に応じて炭
化あるいは黒鉛化することもできる。本発明でいうピッ
チ系炭素繊維の連続トウとは、連続したピッチ系炭素繊
維の５００−１００００本の繊維束を一方向積層物、２
次元織物あるいはそのＷｉｒＦＪ物、マット状成形物、
フェルト状成形物などとしたものである。
含浸は、前記混合物を加熱、溶融することによ吟達成さ
れるが、含浸時の粘度を下げるために、溶剤でカット・
バックすることもできろ。溶剤としては、芳香族炭化水
素、ピリジン、キノリンなどが使用できる。
れるが、含浸時の粘度を下げるために、溶剤でカット・
バックすることもできろ。溶剤としては、芳香族炭化水
素、ピリジン、キノリンなどが使用できる。
加圧下の炭化は、不活性ガスによす５０〜１００００ｋ
ｇ／ｃ＋ｊに加圧し、４００〜２０００℃において実施
することが出来る。また、プレス下の炭化は、ホットプ
レスによりｌＯ〜５００ｋｇ／ｃ＋＋ｒの圧力下、４０
０〜２０００℃において実施することが出来る。
ｇ／ｃ＋ｊに加圧し、４００〜２０００℃において実施
することが出来る。また、プレス下の炭化は、ホットプ
レスによりｌＯ〜５００ｋｇ／ｃ＋＋ｒの圧力下、４０
０〜２０００℃において実施することが出来る。
常圧下の炭化あるいは黒鉛化は、不活性ガス雰囲気下４
００〜３０００℃において実施することが出来る。
００〜３０００℃において実施することが出来る。
複合材料におけろピッチ系炭素繊維の連続ヤーンあるい
はトウの体積含有率は、目的によって任意に決定される
が、通常は５〜７０％である。
はトウの体積含有率は、目的によって任意に決定される
が、通常は５〜７０％である。
Ｋ層重
以下に実施例をあげ、本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
直径１０ Ｅクロンのピッチ系炭素繊維を長さ／直径の
比が１０（平均）となるようにチョップし、これに軟化
点２８０℃の光学的異方性ピッチを混合比が１０重量部
／９０重量部となるように混合した。この混合物をベン
ゼンで希釈して直径１０ミクロンのピッチ系炭素繊維束
の２次元織物（平織）の積層物に含浸した。含浸物を１
００ｋｇ／ｃＩＩＦの圧力下、５００℃においてホット
プレスし、さらに常圧下、１０００℃で１時間炭化処理
して炭素／炭素複合材料を得た。得られた炭素／炭素複
合材料の曲げ試験を行ったところ、層間剥離は見られな
かった。
比が１０（平均）となるようにチョップし、これに軟化
点２８０℃の光学的異方性ピッチを混合比が１０重量部
／９０重量部となるように混合した。この混合物をベン
ゼンで希釈して直径１０ミクロンのピッチ系炭素繊維束
の２次元織物（平織）の積層物に含浸した。含浸物を１
００ｋｇ／ｃＩＩＦの圧力下、５００℃においてホット
プレスし、さらに常圧下、１０００℃で１時間炭化処理
して炭素／炭素複合材料を得た。得られた炭素／炭素複
合材料の曲げ試験を行ったところ、層間剥離は見られな
かった。
（比較例１）
軟化点２８０℃の光学的異方性ピッチをベンゼンで希釈
して直径１０ミクロンのピッチ系炭素繊維束の２次元織
物（平織）の積層物に含浸した。
して直径１０ミクロンのピッチ系炭素繊維束の２次元織
物（平織）の積層物に含浸した。
含浸物を１００ｋｇ／ｃｄの圧力下、５００℃において
ホットプレスし、さらに常圧下、１０００℃で１時間炭
化処理して炭素／炭素複合材料を得た。
ホットプレスし、さらに常圧下、１０００℃で１時間炭
化処理して炭素／炭素複合材料を得た。
得られた炭素／炭素複合材料の曲げ試験を行ったところ
、層間剥離を起こした。
、層間剥離を起こした。
（比較例２）
直径１０ミクロン黒鉛粒子に軟化点２８０℃の光学的異
方性ピッチを混合比が１０！！量部／９０重量部となる
ように混合した。この混合物をベンゼンで希釈して直径
１０ミクロンのピッチ系炭素繊維束の２次元織物（平織
）の積層物に含浸した。
方性ピッチを混合比が１０！！量部／９０重量部となる
ように混合した。この混合物をベンゼンで希釈して直径
１０ミクロンのピッチ系炭素繊維束の２次元織物（平織
）の積層物に含浸した。
含浸物を１００ｋｇ／ｃｄの圧力下、５００℃において
ホットプレスし、さらに常圧下、１０００℃で１時間炭
化処理して炭素／炭素複合材料を得た。
ホットプレスし、さらに常圧下、１０００℃で１時間炭
化処理して炭素／炭素複合材料を得た。
得られた炭素／炭素複合材料の曲げ試験を行ったところ
、層間剥離を起こした。
、層間剥離を起こした。
（実施例２）
直径１０ミクロンのピッチ系炭素繊維を長さ／直径の比
が５（平均）となるようにチョップし、これに軟化点２
８０℃の光学的異方性ピッチを混合比がｉｓｇ量部／８
５重量部となるように混合した。この混合物をベンゼン
で希釈して直径１０ミクロンのピッチ系炭素繊維束をマ
ット状に成型したものに含浸した。含浸物を２００ｋｇ
／ｃｄの圧力下、５００℃においてホットプレスし、さ
らに常圧下、２５００℃で１時間黒鉛化処理して炭素／
炭素複合材料を得た。得られた炭素／炭素複合材料の曲
げ試験を行ったところ、眉間剥離は見られなかった。
が５（平均）となるようにチョップし、これに軟化点２
８０℃の光学的異方性ピッチを混合比がｉｓｇ量部／８
５重量部となるように混合した。この混合物をベンゼン
で希釈して直径１０ミクロンのピッチ系炭素繊維束をマ
ット状に成型したものに含浸した。含浸物を２００ｋｇ
／ｃｄの圧力下、５００℃においてホットプレスし、さ
らに常圧下、２５００℃で１時間黒鉛化処理して炭素／
炭素複合材料を得た。得られた炭素／炭素複合材料の曲
げ試験を行ったところ、眉間剥離は見られなかった。
（実施例３）
ピッチ繊維を空気中、３００℃で不融化して直径１０ミ
クロンの不融化繊維を得た。この不融化繊維を長さ／直
径の比が５（平均）となるようにチョップし、これに軟
化点２８０℃の光学的異方性ピッチを混合比が１５重量
部／８５重量部となるように混合した。この混合物をベ
ンゼンで゛希釈して直径１０ミクロンのピッチ系炭素繊
維束をマット状に成型したものに含浸した。含浸物を２
００ｋｇ／ｃａｒの圧力下、５００℃においてホットプ
レスし、さらに常圧下、２５００℃で１時間黒鉛化処理
して炭素／炭素複合材料を得た。得られた炭素／炭素複
合材料の曲げ試験を行ったところ、眉間剥離は見られな
かった。
クロンの不融化繊維を得た。この不融化繊維を長さ／直
径の比が５（平均）となるようにチョップし、これに軟
化点２８０℃の光学的異方性ピッチを混合比が１５重量
部／８５重量部となるように混合した。この混合物をベ
ンゼンで゛希釈して直径１０ミクロンのピッチ系炭素繊
維束をマット状に成型したものに含浸した。含浸物を２
００ｋｇ／ｃａｒの圧力下、５００℃においてホットプ
レスし、さらに常圧下、２５００℃で１時間黒鉛化処理
して炭素／炭素複合材料を得た。得られた炭素／炭素複
合材料の曲げ試験を行ったところ、眉間剥離は見られな
かった。
Claims (1)
- 長さ／直径の比が２〜３０００であるピッチ系不融化繊
維またはピッチ系炭素繊維５〜９０重量部と炭素質ピッ
チ９５〜１０重量部とを混合し、この混合物をピッチ系
炭素繊維の連続トウに含浸した後、これを加圧下あるい
はプレス下で炭化し、さらに必要に応じて炭化あるいは
黒鉛化することを特徴とする炭素／炭素複合材料の製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62047744A JPS63215565A (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | 炭素／炭素複合材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62047744A JPS63215565A (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | 炭素／炭素複合材料の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63215565A true JPS63215565A (ja) | 1988-09-08 |
Family
ID=12783857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62047744A Pending JPS63215565A (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | 炭素／炭素複合材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63215565A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02184510A (ja) * | 1989-01-10 | 1990-07-19 | Showa Denko Kk | 炭素板の製造法 |
-
1987
- 1987-03-04 JP JP62047744A patent/JPS63215565A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02184510A (ja) * | 1989-01-10 | 1990-07-19 | Showa Denko Kk | 炭素板の製造法 |
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