JPWO2013015101A1 - 炭素繊維強化炭素複合体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

長手方向の長さと幅方向の長さの比が１を超える板状の炭素繊維強化炭素複合体であって、炭素質マトリックス内に炭素繊維が前記長手方向に配向している第１の炭素繊維強化炭素複合層と、第１の炭素繊維強化炭素複合層とは炭素繊維の配置が異なる第２の炭素繊維強化炭素複合層との少なくとも２層が積層され、第１の炭素繊維強化炭素複合層が少なくとも一方の板面の最表層を形成し、その厚みが、炭素繊維強化炭素複合体の厚みの７０％以上であり、長手方向の曲げ弾性率が１５０ＧＰａ以上である炭素繊維強化炭素複合体。一方又は双方の板面の最表層のみに炭素繊維を長手方向に引き揃えた第１の炭素繊維強化炭素複合層を設け、他の部位は、この第１の炭素繊維強化炭素複合層とは炭素繊維の配置が異なる炭素繊維強化炭素複合層とすることにより、長手方向の曲げ弾性率が大きく向上すると共に、使用時の反りや剥がれ、割れ、製造時のガス発生に起因する層間剥離も抑制される。

Description

本発明は炭素繊維強化炭素複合体およびその製造方法に係り、詳しくは長尺状の炭素繊維強化炭素複合体であって、その長手方向の曲げ弾性率が大きく、液晶基板、プリント基板やガラス基板等の薄板状ワークの搬送用部材として好適な炭素繊維強化炭素複合体と、この炭素繊維強化炭素複合体を製造する方法に関する。
本発明はまた、この炭素繊維強化炭素複合体よりなる搬送用部材に関する。

液晶基板、プリント基板やガラス基板等の薄板状ワークの搬送用部材としては、従来、金属（主としてＡｌ又はステンレス）、セラミック、炭素繊維強化樹脂複合材料（ＣＦＲＰ）よりなるものが用いられているが（特許文献１〜３）、金属又はセラミック製の搬送用部材では、部材重量が重く、取り扱い性、操作性が悪いという欠点があり、セラミック製搬送用部材では、脆く、耐衝撃性が劣る点も問題となる。

これに対して、ＣＦＲＰ製の搬送用部材であれば、軽量で高い曲げ剛性を有し、優れた振動減衰特性を有するが、樹脂材料であることから耐熱性に限界があり、３００℃以上というような高温の使用環境では適用し得ない。

一方、炭素繊維と炭素質マトリックスとからなる炭素繊維強化炭素複合材料（Ｃ／Ｃ複合材）は、耐熱性が高く、軽量で耐摩耗性等にも優れることから、従来より、ロケットノズルや航空機のブレーキ材など、主として宇宙、航空機用材料等として用いられている（特許文献４，５，６）。

特開２００３−６２７８６号公報 特開２０１０−１２７３４０号公報 特開２００９−１６０６８５号公報 特開昭６０−１９１０５７号公報 特開平３−２０５３５９号公報 特開２０１１−４６５４３号公報

Ｃ／Ｃ複合材は、軽量かつ高耐熱性で、耐摩耗性等の機械特性にも優れることから、高温環境下で使用される搬送用部材の構成材料として有望であるが、Ｃ／Ｃ複合材は、搬送用部材のような長尺部材とした場合、その長手方向の曲げ弾性率が十分でなく、ＣＦＲＰ製搬送用部材と同等の曲げ剛性で良好な振動減衰特性を発揮することはできなかった。

Ｃ／Ｃ複合材製長尺部材において、長手方向の曲げ弾性率を大きくしようとした場合、炭素繊維をその長手方向に引き揃えて配向させることが考えられるが、このように単に炭素繊維を長手方向に引き揃えて製造されたＣ／Ｃ複合材製長尺部材では、反りや剥がれ（割れ）の問題があり、実用に耐えない。

また、特許文献３では、ＣＦＲＰ製搬送用部材の強度を改善するために、炭素繊維織布（クロス）の層を層間に設けた積層構成としているが、このような積層構成をＣ／Ｃ複合材に適用した場合、焼成、炭化工程で発生したガスのガス抜き性が悪いことに起因して、割れ、層間剥離が起こるという問題があった。

また、Ｃ／Ｃ複合材に用いる炭素繊維として、それ自体高弾性のものを用い、これを長手方向に引き揃えて配向させることにより、長手方向の曲げ弾性率が大きい長尺部材を製造しようとすると、炭素繊維が高弾性であるために取り扱い性が悪く、特にプリプレグ化、裁断、積層等の各工程での作業が困難であり、工業レベルでの生産には不適当であった。

本発明は、上記従来の問題点を解決し、長手方向の曲げ弾性率が著しく高く、製造、加工が容易で、反り、剥がれ、割れの問題もない炭素繊維強化炭素複合体を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、単に長手方向に炭素繊維を引き揃えた炭素繊維強化炭素複合体ではなく、一方又は双方の板面の最表層に炭素繊維を長手方向に引き揃えた炭素繊維強化炭素複合層（第１の炭素繊維強化炭素複合層）を設け、他の部位は、この第１の炭素繊維強化炭素複合層とは炭素繊維の配置が異なる炭素繊維強化炭素複合層とすることにより、長手方向の曲げ弾性率が大きく向上すると共に、使用時の反りや剥がれ、割れの問題もなく、また、製造時のガス発生に起因する層間剥離も抑制されることを見出した。

本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。

第１態様の炭素繊維強化炭素複合体は、炭素繊維と炭素質マトリックスとで構成され、長手方向の長さと幅方向の長さの比が１を超える板状の炭素繊維強化炭素複合体であって、炭素質マトリックス内に炭素繊維が前記長手方向に配向している第１の炭素繊維強化炭素複合層と、該第１の炭素繊維強化炭素複合層とは炭素繊維の配置が異なる第２の炭素繊維強化炭素複合層との少なくとも２層の炭素繊維強化炭素複合層が積層された炭素繊維強化炭素複合体であり、該第１の炭素繊維強化炭素複合層が該炭素繊維強化炭素複合体の少なくとも一方の板面の最表層を形成し、前記第１の炭素繊維強化炭素複合層の厚みが、該炭素繊維強化炭素複合体の厚みの７０％以上であり、該長手方向の曲げ弾性率が１５０ＧＰａ以上であることを特徴とする。

第２態様の炭素繊維強化炭素複合体は、第１態様において、前記第２の炭素繊維強化炭素複合層内の炭素繊維が前記長手方向と交叉する方向に配向していることを特徴とする。

第３態様の炭素繊維強化炭素複合体は、第１又は第２態様において、前記第１の炭素繊維強化炭素複合層のＦＡＷが１，０００〜２０，０００ｇ／ｍ^２であり、前記第２の炭素繊維強化炭素複合層のＦＡＷが２００〜５，０００ｇ／ｍ^２であり、炭素繊維強化炭素複合体のＦＡＷが１，２００〜２５，０００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする。

第４態様の炭素繊維強化炭素複合体は、第１ないし第３のいずれか１態様において、炭素繊維がピッチ系炭素繊維であることを特徴とする。

第５態様の炭素繊維強化炭素複合体は、第１ないし第４のいずれか１態様において、炭素繊維の体積含有率が４０〜７０％であることを特徴とする。

第６態様の炭素繊維強化炭素複合体は、第１ないし第５のいずれか１態様において、嵩密度が１．６５ｇ／ｃｍ^３以上であることを特徴とする。

第７態様の炭素繊維強化炭素複合体は、第１ないし第６のいずれか１態様において、炭素繊維が繊維軸方向に引き揃えられた一方向プリプレグの複数枚を、該炭素繊維の引き揃え方向が交叉するように積層し、得られた積層体を加熱加圧成形して得られる炭素繊維強化樹脂成形体を焼成、炭化してなることを特徴とする。

第８態様の炭素繊維強化炭素複合体は、第７態様において、前記プリプレグの熱硬化性樹脂含有率が１５〜４５重量％であることを特徴とする。

第９態様の炭素繊維強化炭素複合体は、第７又は第８態様において、前記炭素繊維強化樹脂成形体を焼成、炭化して得られたプリフォームに対して、以下の（１）及び（２）の工程よりなる緻密化処理を少なくとも１回行うことにより得られたものであることを特徴とする。
（１）コールタール・ピッチ、石油タール・ピッチ、および樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の含浸材をプリフォームに含浸させる含浸工程
（２）含浸工程後、焼成して前記含浸材を炭化させる炭化工程

第１０態様の搬送用部材は、第１ないし第９のいずれか１態様の炭素繊維強化炭素複合体を備えることを特徴とする。

第１１態様の炭素繊維強化炭素複合体の製造方法は、第１ないし第９のいずれか１態様の炭素繊維強化炭素複合体を製造する方法であって、炭素繊維が繊維軸方向に引き揃えられた一方向プリプレグの複数枚を、該炭素繊維の引き揃え方向が交叉するように積層し、得られた積層体を加熱加圧して炭素繊維強化樹脂成形体を得、該炭素繊維強化樹脂成形体を焼成して炭化させた後、コールタール・ピッチ、石油タール・ピッチ、および樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の含浸材を含浸させ、再度焼成して該含浸材を炭化させることを特徴とする。

第１２態様の炭素繊維強化炭素複合体の製造方法は、第１１態様において、前記含浸とその後の焼成炭化を複数回繰り返し行うことを特徴とする。

本発明の炭素繊維強化炭素複合体は、長手方向の曲げ弾性率が著しく高く、製造、加工が容易で、反り、剥がれ、割れが問題となることもない。

即ち、本発明の炭素繊維強化炭素複合体は、炭素繊維強化炭素複合体の一方又は双方の板面の最表層に設けられた、炭素繊維が炭素繊維強化炭素複合体の長手方向に配向している第１の炭素繊維強化炭素複合層と、この第１の炭素繊維強化炭素複合層とは炭素繊維の配置が異なる第２の炭素繊維強化炭素複合層との少なくとも２層の炭素繊維強化炭素複合層が積層された構造を有し、最表層の第１の炭素繊維強化炭素複合層により、長手方向の曲げ弾性率を十分に確保することができる。また、この第１の炭素繊維強化炭素複合層に第２の炭素繊維強化炭素複合層を積層することにより、第１の炭素繊維強化炭素複合層のみの場合に問題となる反りや剥離（割れ）の問題を抑制することができる。また、少なくとも一方の板面の最表層の第１の炭素繊維強化炭素複合層が、炭素繊維の引き揃え層であることにより、焼成、炭化工程で発生するガスを、この第１の炭素繊維強化炭素複合層を介して円滑に排出することができ、発生ガスのガス抜き不良に起因する層間剥離などの欠陥の発生を防止することができる。

また、このように、炭素繊維強化炭素複合層の炭素繊維の引き揃え方向ないしは配置により曲げ弾性率を高めることから、炭素繊維として過度に高弾性のものを用いる必要がない。このため、裁断、加工、その他の取り扱い性に優れた炭素繊維を用いて、良好な作業性のもとに炭素繊維強化炭素複合体を製造することができる。

本発明の炭素繊維強化炭素複合体の炭素繊維強化炭素複合層の積層構成の実施の形態を示す模式的な分解斜視図である。 本発明の炭素繊維強化炭素複合体を用いた本発明の搬送用部材の実施の形態を示す斜視図である。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。

［炭素繊維強化炭素複合体］
本発明の炭素繊維強化炭素複合体（以下、「Ｃ／Ｃ複合体」と称す場合がある。）は、炭素繊維と炭素質マトリックスとで構成され、長手方向の長さと幅方向の長さの比が１を超える板状のＣ／Ｃ複合体であって、炭素質マトリックス内に炭素繊維が前記長手方向に配向している第１の炭素繊維強化炭素複合層（以下、「炭素繊維強化炭素複合層」を「Ｃ／Ｃ複合層」と称し、炭素繊維が長手方向に配向している層を「長手方向Ｃ／Ｃ複合層」と称す場合がある。）と、該第１のＣ／Ｃ複合層とは炭素繊維の配置が異なる第２のＣ／Ｃ複合層との少なくとも２層のＣ／Ｃ複合層が積層され、第１のＣ／Ｃ複合層がＣ／Ｃ複合体の少なくとも一方の板面の最表層を形成する、即ち、Ｃ／Ｃ複合体の一方又は双方の板面の最表層に第１のＣ／Ｃ複合層が設けられており、第１のＣ／Ｃ複合層の厚みがＣ／Ｃ複合体の厚みの７０％以上であり、長手方向の曲げ弾性率が１５０ＧＰａ以上であることを特徴とする。

本発明において、炭素繊維がＣ／Ｃ複合体の長手方向に配向するとは、炭素繊維がＣ／Ｃ複合体の長手方向に対して±１０°以内の角度で配向していること（即ち、炭素繊維の軸方向がＣ／Ｃ複合体の長手方向に対して±１０°以内の角度となるように存在すること）を意味する。
また、後述の、炭素繊維がＣ／Ｃ複合体の短手方向に配向していることについても同様に、炭素繊維がＣ／Ｃ複合体の長手方向と直交する短手方向に対して±１０°以内の角度で配向していることを意味する。

上記第２のＣ／Ｃ複合層の炭素繊維の配置には特に制限はなく、第２のＣ／Ｃ複合層としては、
（１） 上記長手方向と交叉する方向、好ましくは直交する短手方向に炭素繊維が配向している層（以下「短手方向Ｃ／Ｃ複合層」と称す場合がある。）
（２） 炭素繊維が２次元織物（織布）とされている層（以下「クロスＣ／Ｃ複合層」と称す場合がある。）
（３） 炭素繊維がランダム配向（不織布）とされている層（以下「ランダムＣ／Ｃ複合層」と称す場合がある。）
などが挙げられるが、好ましくは、生産効率、補強効果、および反り、剥離防止効果、そして大寸法製品においても優れた効果を奏するなどの面で短手方向Ｃ／Ｃ複合層である。

従って、例えば、本発明のＣ／Ｃ複合体は、図１（ａ）に示すように、長手方向Ｃ／Ｃ複合層１，１間に短手方向Ｃ／Ｃ複合層２を有するＣ／Ｃ複合体１０Ａ、図１（ｂ）に示すように、長手方向Ｃ／Ｃ複合層１，１間にクロスＣ／Ｃ複合層３を有するＣ／Ｃ複合体１０Ｂ、図１（ｃ）に示すように、長手方向Ｃ／Ｃ複合層１，１間にランダムＣ／Ｃ複合層４を有するＣ／Ｃ複合体１０Ｃなどが挙げられる。

ただし、本発明のＣ／Ｃ複合体は、Ｃ／Ｃ複合体の板面の少なくとも一方の最表層に第１のＣ／Ｃ複合層である長手方向Ｃ／Ｃ複合層が存在し、それ以外の部位には、長手方向Ｃ／Ｃ複合層とは異なるＣ／Ｃ複合層が積層されていればよく、長手方向Ｃ／Ｃ複合層と短手方向Ｃ／Ｃ複合層との積層体、長手方向Ｃ／Ｃ複合層とクロスＣ／Ｃ複合層との積層体、長手方向Ｃ／Ｃ複合層とランダムＣ／Ｃ複合層との積層体などの２層積層体であってもよく、更に４層以上の積層体であってもよい
４層以上のＣ／Ｃ複合層を有する場合において、最表層以外にも長手方向Ｃ／Ｃ複合層が存在してもよい。

なお、本発明において、「最表層」とは、炭素繊維と炭素質マトリックスとで構成されるＣ／Ｃ複合体の表面側の層であり、この上に、メッキ、蒸着、塗装等の表面層を形成した場合の表面層を意味するものではない。即ち、後述の如く、本発明のＣ／Ｃ複合体には、最表層である長手方向Ｃ／Ｃ複合層上に更にメッキ等の表面処理を行うことができるが、このような表面処理層は、本発明に係る最表層には該当しない。

本発明のＣ／Ｃ複合体において、最表層を構成する第１のＣ／Ｃ複合層である長手方向Ｃ／Ｃ複合層の厚みは、Ｃ／Ｃ複合体の長手方向の曲げ弾性率を十分に高くする上で重要であり、この長手方向Ｃ／Ｃ複合層の厚みが薄過ぎると十分な曲げ弾性率を達成し得ない。最表層の長手方向Ｃ／Ｃ複合層の厚み（Ｃ／Ｃ複合体に長手方向Ｃ／Ｃ複合層が２層以上ある場合はその合計の厚み）は、当該長手方向Ｃ／Ｃ複合層の構成（炭素繊維含有割合や嵩密度等）や、第２のＣ／Ｃ複合層として用いるＣ／Ｃ複合層の種類やＣ／Ｃ複合体の総厚みによっても異なるが、Ｃ／Ｃ複合体の全体の厚みの７０％以上である。ただし、この長手方向Ｃ／Ｃ複合層の厚み割合が大きすぎると、第２のＣ／Ｃ複合層を設けることによる本発明の効果を十分に得ることができないため、長手方向Ｃ／Ｃ複合層の厚み（Ｃ／Ｃ複合体に長手方向Ｃ／Ｃ複合層が２層以上ある場合はその合計の厚み）は、Ｃ／Ｃ複合体の総厚みの７０〜９０％、特に７５〜８５％であることが好ましい。

また、本発明のＣ／Ｃ複合体の第１のＣ／Ｃ複合層である長手方向Ｃ／Ｃ複合層のＦＡＷ（単位面積当たりの炭素繊維重量）が過度に低いと、長手方向の曲げ弾性率を十分に大きくすることができない。ただし、このＦＡＷが大き過ぎると炭素質マトリックスが少なく繊維がむき出しとなり外観不良、塵の原因となったり、また層間剥離が生ずる場合があり、不利である。従って、第１のＣ／Ｃ複合層の長手方向Ｃ／Ｃ複合層のＦＡＷ（Ｃ／Ｃ複合体に長手方向Ｃ／Ｃ複合層が２層以上ある場合はその合計のＦＡＷ）は１，０００〜２０，０００ｇ／ｍ^２、特に５，０００〜１５，０００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。また、第２のＣ／Ｃ複合層についても、ＦＡＷが過度に小さいと、第２のＣ／Ｃ複合層を設けたことによる反りや剥離の防止効果を十分に得ることができない。ただし、このＦＡＷが大き過ぎると炭素質マトリックスが少なく層間接着力が低下したり、長手方向の曲げ弾性率が低下する場合があり、不利である。従って、第２のＣ／Ｃ複合層のＦＡＷは２００〜５，０００ｇ／ｍ^２、特に４００〜４，０００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。
また、本発明のＣ／Ｃ複合体自体のＦＡＷは、上記第１のＣ／Ｃ複合層及び第２のＣ／Ｃ複合層のＦＡＷを満たすために、１，２００〜２５，０００ｇ／ｍ^２、特に５，４００〜１９，０００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。

本発明のＣ／Ｃ複合体の炭素繊維としては、高弾性率で、炭素含有率が高く、複合材料の化学的安定性が保たれることから、コールタール・ピッチ、石油タール・ピッチ等のピッチ系炭素繊維を用いることが好ましいが、これらピッチ系炭素繊維と同程度の弾性率を有するＰＡＮ系炭素繊維でもよい。炭素繊維の引張弾性率は、５００ＧＰａ以上、中でも６００ＧＰａ以上であることが好ましい。尚、第２のＣ／Ｃ複合層を形成するための後述のクロスＣ／Ｃ複合層用プリプレグの炭素繊維織布の炭素繊維についてもピッチ系炭素繊維が好ましいが、ＰＡＮ系炭素繊維が好ましい場合もある。

［Ｃ／Ｃ複合体の製造方法］
本発明のＣ／Ｃ複合体を製造する方法としては特に制限はないが、第１のＣ／Ｃ複合層を形成するための炭素繊維強化樹脂複合シート（以下「第１のプリプレグ」と称す場合がある。）と、第２のＣ／Ｃ複合層を形成するための炭素繊維強化樹脂複合シート（以下「第２のプリプレグ」と称す場合がある。）を準備し、各プリプレグの必要枚数を積層し、得られたプリプレグ積層体を加熱加圧成形して炭素繊維強化樹脂成形体（以下「Ｃ／Ｐ成形体」と称す場合がある。）とし、このＣ／Ｐ成形体を焼成することにより炭化させ、更に、緻密化処理を行う方法が挙げられる。

｛プリプレグの製造｝
第１のプリプレグ、第２のプリプレグのいずれにおいても、樹脂含有率は１５〜４５重量％、特に２５〜３５重量％であることが好ましい。
プリプレグの樹脂含有率が多過ぎると相対的に炭素繊維の含有割合が少なくなることにより、炭素繊維による補強効果を十分に得ることができず、プリプレグの樹脂含有率が少な過ぎると得られるＣ／Ｃ複合体の炭素質マトリックスが少なくなることにより、得られるＣ／Ｃ複合体が脆くなる場合がある。

炭素繊維に含浸させる樹脂としては、フェノール樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性樹脂の１種又は２種以上を用いることができる。
これらの樹脂は、アルコール、アセトン、アントラセン油等の溶媒に溶解ないし分散させて適度な粘度に調製された含浸液として用いられる。

なお、熱硬化性樹脂の代りに石油系、石炭系等のピッチを用いることもできる。

また、第１のプリプレグ、第２のプリプレグのいずれにおいても、前述の如く、炭素繊維としては、コールタール・ピッチ、石油タール・ピッチ等のピッチ系炭素繊維を用いることが好ましいが、前述の如く、炭素繊維織布の炭素繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維が好ましい場合もある。

各プリプレグのＦＡＷは、前述の第１のＣ／Ｃ複合層及び第２のＣ／Ｃ複合層の好適なＦＡＷを得ると共に、後述の本発明のＣ／Ｃ複合体の好適な炭素繊維体積含有率が得られる範囲において任意であるが、第１のプリプレグについてはＦＡＷは２００〜５００ｇ／ｍ^２、特に２５０〜４５０ｇ／ｍ^２であることが好ましく、第２のプリプレグについてはＦＡＷは１００〜５００ｇ／ｍ^２、特に１５０〜４５０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。

第１のプリプレグのＦＡＷが少な過ぎると、本発明のＣ／Ｃ複合体の長手方向の曲げ弾性率を十分に大きくすることができず、多過ぎるとＣ／Ｃ複合体表面の平滑性を維持することが困難である。
第２のプリプレグについては、本発明のＣ／Ｃ複合体の長手方向の曲げ弾性率の向上よりもむしろ反りや剥離防止のために用いられ、ＦＡＷが高すぎると、本発明のＣ／Ｃ複合体が有する長手方向の高い曲げ弾性率性能の発現が不十分となるので、第１のプリプレグのＦＡＷよりも若干低いことが好ましい。ただし、この第２のプリプレグについても過度にＦＡＷが少な過ぎると第２のプリプレグを設けることによる上記効果を十分に得ることができない。

＜第１のプリプレグ＞
第１のＣ／Ｃ複合層は、炭素繊維がその軸方向がＣ／Ｃ複合体の長手方向に配向された長手方向Ｃ／Ｃ複合層であり、従って、第１のプリプレグは、複数本の炭素繊維フィラメントを一方向に引き揃え、この引き揃えた炭素繊維に熱硬化性樹脂を含浸させてなるＵＤプリプレグ（一方向プリプレグ）である。

この一方向プリプレグに用いる炭素繊維の繊維径、フィラメント数については、前述の第１のプリプレグのＦＡＷ、及び第１のＣ／Ｃ複合層のＦＡＷを満足し得るものであればよく、特に制限はないが、繊維径は５〜１５μｍ、フィラメント数は６，０００〜１５，０００本であることが好ましい。

なお、この第１のＣ／Ｃ複合層に用いるＵＤプリプレグの炭素繊維については、得られるＣ／Ｃ複合体の長手方向の曲げ弾性率を十分に高いものとするために、炭素繊維自体も弾性率の大きいものが好ましく、ＪＩＳ Ｒ ７６０６に準拠し、万能試験機で測定された引張弾性率が４００ＧＰａ以上、特に６００ＧＰａ以上であることが好ましい。この炭素繊維の引張弾性率は、過度に大きいと取り扱い性、加工性が悪くなることから８００ＧＰａ以下であることが好ましい。

＜第２のプリプレグ＞
（短手方向Ｃ／Ｃ複合層用プリプレグ）
第２のＣ／Ｃ複合層としての短手方向Ｃ／Ｃ複合層は、第１のＣ／Ｃ複合層の長手方向Ｃ／Ｃ複合層の炭素繊維の配向方向とは直交する方向に炭素繊維が配向したＣ／Ｃ複合層である。従って、この短手方向Ｃ／Ｃ複合層用プリプレグとしては、前述の第１のプリプレグと同様にして製造されたものを用い、プリプレグを積層してプリプレグ積層体を製造する際に、第１のプリプレグとは炭素繊維の配向方向が直交するように用いればよい。

このため、第２のＣ／Ｃ複合層として短手方向Ｃ／Ｃ複合層を設ける場合、この短手方向Ｃ／Ｃ複合層用プリプレグを別途製造することなく、長手方向Ｃ／Ｃ複合層用プリプレグを積層時の炭素繊維の向きを変えて用いればよく、第２のＣ／Ｃ複合層用プリプレグの製造の手間を省くことができる点において好ましい。

（クロスＣ／Ｃ複合層用プリプレグ）
第２のＣ／Ｃ複合層としてのクロスＣ／Ｃ複合層を形成するためのクロスＣ／Ｃ複合層用プリプレグは、炭素繊維の織布に熱硬化性樹脂を含浸させることにより製造することができる。

この炭素繊維の織布としては、前述の第２のプリプレグのＦＡＷ、及び第２のＣ／Ｃ複合層のＦＡＷを満足し得るものであればよく、その織方や炭素繊維径については特に制限はない。好ましくは例えば、炭素繊維として前述の第１のプリプレグで用いた、繊維径が５〜１５μｍのものを用いることが好ましい。炭素繊維の織布としては、例えば、平織、朱子織などの織布を用いることができる。

（ランダムＣ／Ｃ複合層用プリプレグ）
第２のＣ／Ｃ複合層としてのランダムＣ／Ｃ複合層は、例えば、繊維径５〜１５μｍ程度の炭素繊維の束を１０〜５０ｍｍ程度に切断したものを開繊して、前述の第２のプリプレグのＦＡＷ、及び第２のＣ／Ｃ複合層のＦＡＷを満足し得る二次元ランダムシート（不織布）としたものに、熱硬化性樹脂を含浸させることにより製造することができる。

｛プリプレグの積層｝
第１のプリプレグと第２のプリプレグとを用い、それぞれその必要枚数を積層してプリプレグ積層体を得る。
各プリプレグの積層枚数は、製造するＣ／Ｃ複合体の各層の厚みとＦＡＷを満たすことができるように適宜調整される。

｛プリプレグ積層体の成形｝
プリプレグ積層体は次いで加熱加圧することにより成形してＣ／Ｐ成形体とする。この加熱加圧条件は、用いた熱硬化性樹脂によっても異なるが、通常の場合、温度は１００〜５００℃、好ましくは１００〜２００℃で、圧力は１〜２０ｋｇ／ｃｍ^２、好ましくは５〜１０ｋｇ／ｃｍ^２程度である。また、この加熱加圧の保持時間は６０〜１８０分程度である。

｛Ｃ／Ｐ成形体の焼成・炭化｝
Ｃ／Ｐ成形体は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中、７００〜２，５００℃、好ましくは７００〜１，６００℃程度の温度で焼成することにより、樹脂を炭化（本発明において、この焼成、炭化により得られるものを「プリフォーム」と称す。）させる。

｛プリフォームの緻密化｝
本発明においては、得られるＣ／Ｃ複合体の嵩密度を高め、長手方向の曲げ弾性率、その他の機械的特性を十分に高いものとするために、好ましくは、焼成、炭化により得られたプリフォームを緻密化する。

緻密化の方法としては、プリフォームにフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、及び／又は、タール、ピッチ等の熱可塑性物質などの含浸材を含浸させた後、焼成して含浸材を炭化させる含浸・炭化プロセスを少なくとも１回行う方法；或いはメタン、プロパンなどの炭化水素ガスを熱分解して炭素を得るＣＶＤ法等が挙げられる。特に高熱容量且つ高熱伝導性のＣ／Ｃ複合材が得られることから、含浸材としてピッチを含浸させて炭化させる含浸・炭化プロセスを少なくとも１回行う方法が好ましい。

炭化プロセスでの焼成温度は７００〜２，５００℃、特に７００〜１，６００℃程度であることが好ましい。炭化プロセスでの雰囲気は、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気が好ましい。

本発明では、この含浸・炭化プロセスの回数を調整することにより、後述の本発明に好適な嵩密度、及び気孔率を有するＣ／Ｃ複合体を得ることができる。具体的には、含浸・炭化プロセスの回数が多いほど嵩密度は高く、気孔率は小さくなる傾向にある。

このようにして、緻密化処理した後は、更に必要に応じて黒鉛化処理を行うことにより本発明のＣ／Ｃ複合体が得られる。このＣ／Ｃ複合体は、炭素質マトリックスとして、熱硬化性樹脂、ピッチ等に由来する炭素を含有する。

黒鉛化処理は、例えば、緻密化処理後のＣ／Ｃ複合体を不活性ガス雰囲気中で１，６００〜２，８００℃で焼成することにより行うことができる。

［Ｃ／Ｃ複合体の大きさ、形状］
本発明のＣ／Ｃ複合体は、長手方向の長さと幅方向（短手方向）の長さの比（長手方向／幅方向）が１を超えるものであり、好ましくは、この比が５以上、より好ましくは２０以上の長尺状の板状部材である。長手方向／幅方向の長さ比が大きい程、長手方向の曲げ弾性率を大きくするという本発明の効果を顕著に得ることができるが、工業的な生産性やＣ／Ｃ複合体の用途から、通常、この比は１００以下、好ましくは９０以下、より好ましくは８０以下である。

本発明のＣ／Ｃ複合体の長手方向及び幅方向（短手方向）の長さ及び厚みについては特に制限はなく、用途と生産設備の規模に応じて適宜決定される。
一般的には、本発明のＣ／Ｃ複合体の長手方向の長さは通常２００〜５，０００ｍｍ、好ましくは５００〜２，０００ｍｍ、より好ましくは８００〜１，８００ｍｍ、特に好ましくは１，０００〜１，５００ｍｍであり、幅方向（短手方向）の長さは、通常１０〜１００ｍｍ、好ましくは２０〜８０ｍｍ、より好ましくは２５〜７０ｍｍ、特に好ましくは３０〜６０ｍｍであり、厚みは、通常１〜４０ｍｍ、好ましくは１〜３０ｍｍ、中でも好ましくは１〜２５ｍｍ、より好ましくは５〜２５ｍｍ、特に好ましくは８〜２０ｍｍである。Ｃ／Ｃ複合体の厚みが薄過ぎると剛性が不足し、厚過ぎると重量過多となり、用途が制限されることとなる。

なお、本発明のＣ／Ｃ複合体の長手方向とは、その最も長さの長い部分であり、前述の第１のＣ／Ｃ複合層内の炭素繊維の軸方向が配向している方向であり、厚み方向とは、前述の第１のＣ／Ｃ複合層と第２のＣ／Ｃ複合層との積層方向であり、幅方向（短手方向）とは、この長手方向及び厚み方向と直交する方向をさす。

［Ｃ／Ｃ複合体の物性］
＜曲げ弾性率＞
本発明のＣ／Ｃ複合体は、長手方向の曲げ弾性率が１５０ＧＰａ以上であることを特徴とする。長手方向の曲げ弾性率が１５０ＧＰａ未満であると、曲げ剛性、振動減衰特性が不足し、例えば、搬送用部材としての用途において搬送物を積載した際の荷重撓みや振動が大きくなり、安定した使用が困難となる。

本発明のＣ／Ｃ複合体の長手方向の曲げ弾性率は、高い程使用時の安定性等の面では好ましいが、過度に高いと、切削加工等の加工が困難であるなどの不具合が生じることから、通常３５０ＧＰａ以下である。本発明のＣ／Ｃ複合体の長手方向の曲げ弾性率は、好ましくは１６０〜３００ＧＰａ、より好ましくは１８０〜２８０ＧＰａ、特に好ましくは１８０〜２５０ＧＰａである。
なお、Ｃ／Ｃ複合体の長手方向の曲げ弾性率は、後述の実施例の項に記載される方法で測定される。

＜曲げ強度＞
上記の曲げ弾性率と同様に、本発明のＣ／Ｃ複合体は、長手方向の曲げ強度が高いことが耐衝撃性の点で好ましい。ただし、長手方向の曲げ強度が過度に高いと、剛性が低下する場合があるので不利である。

本発明のＣ／Ｃ複合体の長手方向の曲げ強度は、好ましくは１００〜７００ＭＰａ、より好ましくは２００〜６００ＭＰａ、特に好ましくは３００〜５００ＭＰａである。
なお、Ｃ／Ｃ複合体の長手方向の曲げ強度は、後述の実施例の項に記載される方法で測定される。

＜嵩密度＞
本発明のＣ／Ｃ複合体の嵩密度は、１．６５ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましい。Ｃ／Ｃ複合体の嵩密度が上記下限未満であると、長手方向の曲げ弾性率やその他の機械的強度が十分に高いＣ／Ｃ複合体を得ることができない。Ｃ／Ｃ複合体の嵩密度は高い程機械的強度の向上の面で好ましいが、このように嵩密度の高いＣ／Ｃ複合体を製造するためには、前述の焼成、炭化及び緻密化の工程を多数回行う必要があり、製造コストが嵩む原因となる。製造コストを過度に高くすることなく、十分な機械的強度を得ることができる嵩密度として、好ましくは１．６５〜１．８０ｇ／ｃｍ^３、より好ましくは１．６８〜１．７５ｇ／ｃｍ^３である。

なお、Ｃ／Ｃ複合体の嵩密度は、後述の実施例の項に記載される方法で算出される。

＜気孔率＞
上記嵩密度と同様な理由から、本発明のＣ／Ｃ複合体の気孔率（ボイドの体積割合）にも好適範囲が存在し、Ｃ／Ｃ複合体の気孔率が高過ぎると長手方向の曲げ弾性率やその他の機械的強度が十分に高いＣ／Ｃ複合体を得ることができない。Ｃ／Ｃ複合体の気孔率は低い程機械的強度の向上の面で好ましいが、このように気孔率の低いＣ／Ｃ複合体を製造するためには、前述の緻密化処理を複数回行う必要があり、製造コストが嵩む原因となる。製造コストを過度に高くすることなく、十分な機械的強度を得ることができる気孔率として、通常１０〜２５％、好ましくは１５〜２０％である。

なお、Ｃ／Ｃ複合体の気孔率は、後述の実施例の項に記載される方法で測定される。

＜炭素繊維の体積含有率＞
本発明のＣ／Ｃ複合体中の炭素繊維の体積含有率（Ｃ／Ｃ複合体の体積に占める炭素繊維の体積割合）は、高い程曲げ弾性率を高くすることができ好ましいが、過度に高いと相対的に炭素質マトリックス量が減ることで層間剥離などの発生が懸念され、不利である。従って、本発明のＣ／Ｃ複合体の炭素繊維の体積含有率は４０％以上７０％未満であることが好ましく、特に４５〜６５％、とりわけ４８〜６０％であることが好ましい。

なお、Ｃ／Ｃ複合体の炭素繊維の体積含有率は、後述の実施例の項に記載される方法で算出される。

［搬送用部材］
本発明の搬送用部材は、上述のような本発明のＣ／Ｃ複合体を備えるものである。
用途によっても異なるが、本発明の搬送用部材の長手方向の長さは通常３００〜５，０００ｍｍ、好ましくは５００〜４，５００ｍｍ、より好ましくは１，０００〜４，０００ｍｍ、特に好ましくは１，５００〜３，７００ｍｍであり、幅方向（短手方向）の長さは、通常１０〜１００ｍｍ、好ましくは２０〜８０ｍｍ、より好ましくは２５〜７０ｍｍ、特に好ましくは３０〜６０ｍｍであり、厚みは、通常５〜１００ｍｍ、好ましくは１０〜８０ｍｍ、より好ましくは１５〜６０ｍｍ、特に好ましくは２０〜５０ｍｍである。

従って、前述のような寸法の本発明のＣ／Ｃ複合体を一つのみ用いて本発明の搬送用部材としてもよく、寸法を調整するために本発明のＣ／Ｃ複合体の複数本を適当な配置で接着剤等により接合し、継ぎ合わせて用いてもよい。この場合、同一寸法で同一の層構成のＣ／Ｃ複合体を複数本用いてもよく、寸法や層構成の異なるものを組み合わせて用いてもよい。

図２は、本発明の炭素繊維強化炭素複合体を用いた本発明の搬送用部材の実施の形態を示すものであり、図２（ａ）は、１本の本発明のＣ／Ｃ複合体１０よりなるものを示し、この搬送用部材１１の寸法は、例えば長さ＝１，５００ｍｍ、幅＝５０ｍｍ、厚みｄ＝１５ｍｍである。
図２（ｂ）は、本発明のＣ／Ｃ複合体１０を６本用い、板面を接着剤で接合したものを示し、この搬送用部材１２の寸法は、例えば、長さ＝４，０００ｍｍ、幅＝３０ｍｍ、厚みｄ＝５０ｍｍである。
図２（ｃ）は、本発明のＣ／Ｃ複合体１０を４本用い、板面を接着剤で接合したものを示し、この搬送用部材１３の寸法は、例えば、長さ＝２，５００ｍｍ、幅＝４５ｍｍ、厚みｄ＝２０ｍｍである。

このような本発明の搬送用部材は、必要に応じて電解メッキ、無電解メッキ等のメッキ処理、その他の表面処理が施されていてもよく、メッキ処理を施す場合、メッキ層の厚みは通常１〜１００μｍ、好ましくは３〜５０μｍ、より好ましくは５〜２０μｍ、特に好ましくは５〜１０μｍである。

［用途］
本発明のＣ／Ｃ複合体は、特に液晶基板、プリント基板やガラス基板等の薄板状ワークの搬送用部材として好適に用いられるが、何ら搬送用部材に限定されるものではなく、長手方向／幅方向の長さ比が大きく、機械的強度、特に長手方向の曲げ弾性率が大きいことが要求され、更に軽量で耐熱性、耐食性に優れることが要求される各種部材に好適に使用される。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例により何ら限定されるものではない。

［プリプレグの製造］
実施例及び比較例におけるＣ／Ｃ複合体の製造に用いたプリプレグは以下のようにして製造した。

＜ＵＤプリプレグの製造＞
フィラメント数１２，０００本のピッチ系炭素繊維（三菱樹脂（株）製「ダイアリード」、繊維径：１０μｍ、引張弾性率：６４０ＧＰａ）を一方向に並べ、メタノールで希釈したフェノール樹脂を含浸させた後、乾燥してＦＡＷ４００ｇ／ｍ^２、フェノール樹脂含有率３０重量％、厚さ０．２ｍｍのＵＤプリプレグを得た。

＜クロスプリプレグの製造＞
ＰＡＮ系炭素繊維織布（繊維径：７μｍ、引張弾性率：２３０ＧＰａ、製品名：三菱レイヨン（株）製「パイロフィル織物（クロス）ＴＲ３１１０Ｍ、平織り、ＦＡＷ２００ｇ／ｍ^２）に、メタノールで希釈したフェノール樹脂を含浸させた後、乾燥してＦＡＷ２００ｇ／ｍ^２、フェノール樹脂含有率３０重量％、厚さ０．１ｍｍのクロスプリプレグを得た。

＜ランダムプリプレグの製造＞
フィラメント数１２，０００本のピッチ系炭素繊維（繊維径：１０μｍ、引張弾性率：１９６ＧＰａ）を３０ｍｍの長さに切断したものをランダムウェバーにて開繊し、ピッチ系炭素短繊維が二次元ランダムに配向したシートを得た。このシートに、エタノールで希釈したフェノール樹脂を含浸させた後、乾燥してＦＡＷ２００ｇ／ｍ^２、フェノール樹脂含有率３０重量％、厚さ０．１ｍｍのランダムプリプレグを製造した。

［炭素繊維強化炭素複合体の評価］
実施例及び比較例で製造した炭素繊維強化炭素複合体の評価は以下の方法で行った。また各評価に用いた試験片は、以下の実施例、比較例にて製造したＣ／Ｃ複合体（元板）の長手方向における中央部から、湿式精密切断機（丸東精機株式会社製 ウォーターカッター。型式ＡＣ５００ＣＦＳ）を用いて切削して得たものであり、その長手方向及び短手方向の寸法は各々表１に示す通りである。試験片の厚みについては、表１に示すＣ／Ｃ複合体（元板）の厚みと同一である。
また、この試験片寸法は、試験片長手方向の長さ（Ｌ）と厚み（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）を一定とした。具体的には、Ｌ／Ｄ≒３０である。様々な長さ（Ｌ）の試験片を用いて測定を行い、本発明の効果を確認した。尚、以下の評価は全て、上述の各試験片を３本切削して各々の試験片における測定結果の平均値とした。

＜嵩密度＞
曲げ試験片寸法（長さ・幅・厚み）をノギスによって測定し、それらを掛け合わせて体積を算出した。また、天秤により重量を測定した。重量の測定値を体積の計算値で割ることにより、嵩密度を算出した。

＜曲げ弾性率＞
試験片寸法を上記の通りとしたこと以外は、ＪＩＳ Ｋ ７０７４に準拠して測定した。

＜曲げ強度＞
試験片寸法を上記の通りとしたこと以外は、ＪＩＳ Ｋ ７０７４に準拠して測定した。

＜炭素繊維体積含有率（Ｖｆ）＞
Ｃ／Ｐ成形体を焼成炭化することによって発生する重量減少分を焼成炭化前重量から差し引いて求めた炭素繊維重量を、全体体積、炭素繊維の比重の数値で割り、その百分率を求めることにより算出した。

＜気孔率＞
水銀ポロシメーターで測定した。

＜層厚み＞
ランダムに選んだ３点につき、顕微鏡観察にて厚みを実測し、その平均値を求めた。

［Ｃ／Ｃ複合体の製造および評価］
＜実施例１＞
ＵＤプリプレグ２枚を炭素繊維の引き揃え方向が長手方向となるように積層した積層プリプレグを２つ用意し、これらの積層プリプレグの間に、炭素繊維の引き揃え方向が、長手方向と直交方向（略９０°）となるようにＵＤプリプレグ１枚を介して積層することによりプリプレグ積層体とした。このプリプレグ積層体をオートクレーブ装置にて、１７７℃の温度、６ｋｇ／ｃｍ^２の圧力をかけて１２０分間保持し、フェノール樹脂を硬化させて、表１に示すＶｆのＣ／Ｐ成形体を得た。
このＣ／Ｐ成形体を、窒素ガス雰囲気中、７５０℃で５時間焼成して炭化させた後、ピッチを含浸させて再度同一の条件で焼成した。このピッチ含浸、焼成の工程を複数回行って、表１に示す層構成、寸法及びＦＡＷのＣ／Ｃ複合体を得た。
得られたＣ／Ｃ複合体の評価結果を表１に示す。

＜実施例２＞
ＵＤプリプレグ２枚を炭素繊維の引き揃え方向が長手方向となるように積層した積層プリプレグを２つ用意し、これらの積層プリプレグの間に、クロスプリプレグ１枚を介して積層することによりプリプレグ積層体とした。
このプリプレグ積層体をプレス装置にて、２００℃の温度、１５ｋｇ／ｃｍ^２の圧力をかけて３０分間保持し、フェノール樹脂を硬化させて、表１に示すＶｆのＣ／Ｐ成形体を得た。
このＣ／Ｐ成形体を用いて、実施例１と同様にして、焼成、ピッチ含浸、焼成を行って、表１に示す層構成、寸法及びＦＡＷのＣ／Ｃ複合体を得た。
得られたＣ／Ｃ複合体の評価結果を表２に示す。

＜実施例３，４＞
ＵＤプリプレグの積層枚数を変えたこと以外は実施例１と同様にして、表１に示すＶｆのＣ／Ｐ成形体、表１に示す層構成、寸法及びＦＡＷのＣ／Ｃ複合体を得た。
得られたＣ／Ｃ複合体の評価結果を表２に示す。

＜実施例５＞
ＵＤプリプレグ１枚を炭素繊維の引き揃え方向が長手方向となるように用い、このＵＤプリプレグと、ランダムプリプレグ１枚を積層してプリプレグ積層体としたこと以外は、実施例２と同様にしてフェノール樹脂の硬化、成形、焼成、ピッチ含浸、焼成を行って、表１に示すＶｆのＣ／Ｐ成形体、表１に示す層構成、寸法及びＦＡＷのＣ／Ｃ複合体を得た。
得られたＣ／Ｃ複合体の評価結果を表２に示す。

＜実施例６＞
ＵＤプリプレグ２枚を炭素繊維の引き揃え方向が長手方向となるように積層した積層プリプレグを２つ用意し、これらの積層プリプレグの間に、ランダムプリプレグ１枚を介して積層したプリプレグ積層体を用い、実施例２と同様にしてフェノール樹脂の硬化、成形、焼成、ピッチ含浸、焼成を行って、表１に示すＶｆのＣ／Ｐ成形体、表１に示す層構成、寸法及びＦＡＷのＣ／Ｃ複合体を得た。
得られたＣ／Ｃ複合体の評価結果を表２に示す。

＜実施例７＞
ＵＤプリプレグの積層枚数を変えたこと以外は実施例２と同様にして、表１に示すＶｆのＣ／Ｐ成形体を得、同様に焼成、ピッチ含浸、焼成を行って、表１に示す層構成、寸法及びＦＡＷのＣ／Ｃ複合体を得た。尚、このＣ／Ｃ複合体内部には、微少なクラックが見られた。
得られたＣ／Ｃ複合体の評価結果を表２に示す。

＜比較例１，２＞
実施例６において、ＵＤプリプレグとランダムプリプレグの積層枚数を変えたこと以外は同様にして、表１に示すＶｆのＣ／Ｐ成形体、表１に示す層構成、寸法及びＦＡＷのＣ／Ｃ複合体を得た。
得られたＣ／Ｃ複合体の評価結果を表２に示す。

＜比較例３＞
２枚のランダムプリプレグの間に、ＵＤプリプレグ２枚を炭素繊維の引き揃え方向が長手方向となるように積層した積層プリプレグを介して積層したプリプレグ積層体を用い、実施例２と同様にしてフェノール樹脂の硬化、成形、焼成、ピッチ含浸、焼成を行って、表１に示すＶｆのＣ／Ｐ成形体、表１に示す層構成、寸法及びＦＡＷのＣ／Ｃ複合体を得た。
得られたＣ／Ｃ複合体の評価結果を表２に示す。

なお、表１中、ＵＤプリプレグを用いて形成された、炭素繊維が長手方向に配向しているＣ／Ｃ複合層を「ＵＤ（長手）」、炭素繊維が長手方向と直交する短手方向に配向しているＣ／Ｃ複合層を「ＵＤ（短手）」と記載し、クロスプリプレグを用いて形成されたＣ／Ｃ複合層を「クロス」と記載し、ランダムプリプレグを用いて形成されたＣ／Ｃ複合層を「ランダム」と記載する。

表１，２より、以下のことが分かる。
ＵＤ（長手）／ランダム／ＵＤ（長手）の積層構成であっても、ＵＤ（長手）Ｃ／Ｃ複合層の厚みが薄い比較例１，２では、高い長手方向曲げ弾性率を達成し得ない。ランダム／ＵＤ（長手）／ランダムとして、ＵＤ（長手）を中間層とした比較例３も長手方向曲げ弾性率が低い。
これに対して、一方又は双方の板面の最表層にＵＤ（長手）Ｃ／Ｃ複合層を配置した実施例１〜６のＣ／Ｃ複合体では、長手方向曲げ弾性率１５０ＧＰａ以上の高い曲げ弾性率を達成することができる。
特に、Ｃ／Ｃ複合体の双方の板面にＵＤ（長手）Ｃ／Ｃ複合層を設け、その厚みを厚くした場合には、高い曲げ弾性率を達成することができる。
また、実施例１と実施例７より、大型のＣ／Ｃ複合体においても、本発明の効果を奏することが明白である。そして更にこの両者を比較すると、ＵＤ（短手）を中間層とした実施例１の方が、曲げ弾性率等の物性に優れることが明白である。

本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
なお、本出願は、２０１１年７月２８日付で出願された日本特許出願（特願２０１１−１６５５４２）に基づいており、その全体が引用により援用される。

１ 長手方向 Ｃ／Ｃ複合層
２ 短手方向 Ｃ／Ｃ複合層
３ クロス Ｃ／Ｃ複合層
４ ランダム Ｃ／Ｃ複合層
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ Ｃ／Ｃ複合体
１１，１２，１３ 搬送用部材

第１態様の炭素繊維強化炭素複合体は、炭素繊維と炭素質マトリックスとで構成され、長手方向の長さと幅方向の長さの比が１を超える板状の炭素繊維強化炭素複合体であって、炭素質マトリックス内に炭素繊維が前記長手方向に配向している第１の炭素繊維強化炭素複合層と、該第１の炭素繊維強化炭素複合層とは炭素繊維の配置が異なる第２の炭素繊維強化炭素複合層との少なくとも２層の炭素繊維強化炭素複合層が積層された炭素繊維強化炭素複合体であり、該第１の炭素繊維強化炭素複合層が該炭素繊維強化炭素複合体の少なくとも一方の板面の最表層を形成し、前記第１の炭素繊維強化炭素複合層の厚みが、該炭素繊維強化炭素複合体の厚みの７０％以上であり、該長手方向の曲げ弾性率が１５０ＧＰａ以上であり、前記第２の炭素繊維強化炭素複合層内の炭素繊維が前記長手方向と交叉する方向に配向していることを特徴とする。

第２態様の炭素繊維強化炭素複合体は、第１態様において、前記第１の炭素繊維強化炭素複合層のＦＡＷが１，０００〜２０，０００ｇ／ｍ^２であり、前記第２の炭素繊維強化炭素複合層のＦＡＷが２００〜５，０００ｇ／ｍ^２であり、炭素繊維強化炭素複合体のＦＡＷが１，２００〜２５，０００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする。

第３態様の炭素繊維強化炭素複合体は、第１又は第２態様において、炭素繊維がピッチ系炭素繊維であることを特徴とする。

第４態様の炭素繊維強化炭素複合体は、第１ないし第３のいずれか１態様において、炭素繊維の体積含有率が４０〜７０％であることを特徴とする。

第５態様の炭素繊維強化炭素複合体は、第１ないし第４のいずれか１態様において、嵩密度が１．６５ｇ／ｃｍ^３以上であることを特徴とする。

第６態様の炭素繊維強化炭素複合体は、第１ないし第５のいずれか１態様において、炭素繊維が繊維軸方向に引き揃えられた一方向プリプレグの複数枚を、該炭素繊維の引き揃え方向が交叉するように積層し、得られた積層体を加熱加圧成形して得られる炭素繊維強化樹脂成形体を焼成、炭化してなることを特徴とする。

第７態様の炭素繊維強化炭素複合体は、第６態様において、前記プリプレグの熱硬化性樹脂含有率が１５〜４５重量％であることを特徴とする。

第８態様の炭素繊維強化炭素複合体は、第６又は第７態様において、前記炭素繊維強化樹脂成形体を焼成、炭化して得られたプリフォームに対して、以下の（１）及び（２）の工程よりなる緻密化処理を少なくとも１回行うことにより得られたものであることを特徴とする。
（１）コールタール・ピッチ、石油タール・ピッチ、および樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の含浸材をプリフォームに含浸させる含浸工程
（２）含浸工程後、焼成して前記含浸材を炭化させる炭化工程

第９態様の搬送用部材は、第１ないし第８のいずれか１態様の炭素繊維強化炭素複合体を備えることを特徴とする。

第１０態様の炭素繊維強化炭素複合体の製造方法は、第１ないし第８のいずれか１態様の炭素繊維強化炭素複合体を製造する方法であって、炭素繊維が繊維軸方向に引き揃えられた一方向プリプレグの複数枚を、該炭素繊維の引き揃え方向が交叉するように積層し、得られた積層体を加熱加圧して炭素繊維強化樹脂成形体を得、該炭素繊維強化樹脂成形体を焼成して炭化させた後、コールタール・ピッチ、石油タール・ピッチ、および樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の含浸材を含浸させ、再度焼成して該含浸材を炭化させることを特徴とする。

第１１態様の炭素繊維強化炭素複合体の製造方法は、第１０態様において、前記含浸とその後の焼成炭化を複数回繰り返し行うことを特徴とする。

Claims (12)

1. 炭素繊維と炭素質マトリックスとで構成され、長手方向の長さと幅方向の長さの比が１を超える板状の炭素繊維強化炭素複合体であって、
   炭素質マトリックス内に炭素繊維が前記長手方向に配向している第１の炭素繊維強化炭素複合層と、該第１の炭素繊維強化炭素複合層とは炭素繊維の配置が異なる第２の炭素繊維強化炭素複合層との少なくとも２層の炭素繊維強化炭素複合層が積層された炭素繊維強化炭素複合体であり、
   該第１の炭素繊維強化炭素複合層が該炭素繊維強化炭素複合体の少なくとも一方の板面の最表層を形成し、
   前記第１の炭素繊維強化炭素複合層の厚みが、該炭素繊維強化炭素複合体の厚みの７０％以上であり、
   該長手方向の曲げ弾性率が１５０ＧＰａ以上であることを特徴とする炭素繊維強化炭素複合体。
2. 前記第２の炭素繊維強化炭素複合層内の炭素繊維が前記長手方向と交叉する方向に配向していることを特徴とする請求項１に記載の炭素繊維強化炭素複合体。
3. 前記第１の炭素繊維強化炭素複合層のＦＡＷが１，０００〜２０，０００ｇ／ｍ^２であり、前記第２の炭素繊維強化炭素複合層のＦＡＷが２００〜５，０００ｇ／ｍ^２であり、炭素繊維強化炭素複合体のＦＡＷが１，２００〜２５，０００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の炭素繊維強化炭素複合体。
4. 炭素繊維がピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の炭素繊維強化炭素複合体。
5. 炭素繊維の体積含有率が４０〜７０％であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の炭素繊維強化炭素複合体。
6. 嵩密度が１．６５ｇ／ｃｍ^３以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の炭素繊維強化炭素複合体。
7. 炭素繊維が繊維軸方向に引き揃えられた一方向プリプレグの複数枚を、該炭素繊維の引き揃え方向が交叉するように積層し、得られた積層体を加熱加圧成形して得られる炭素繊維強化樹脂成形体を焼成、炭化してなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の炭素繊維強化炭素複合体。
8. 前記プリプレグの熱硬化性樹脂含有率が１５〜４５重量％であることを特徴とする請求項７に記載の炭素繊維強化炭素複合体。
9. 前記炭素繊維強化樹脂成形体を焼成、炭化して得られたプリフォームに対して、以下の（１）及び（２）の工程よりなる緻密化処理を少なくとも１回行うことにより得られたものであることを特徴とする請求項７又は８に記載の炭素繊維強化炭素複合体。
   （１）コールタール・ピッチ、石油タール・ピッチ、および樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の含浸材をプリフォームに含浸させる含浸工程
   （２）含浸工程後、焼成して前記含浸材を炭化させる炭化工程
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の炭素繊維強化炭素複合体を備えることを特徴とする搬送用部材。
11. 炭素繊維が繊維軸方向に引き揃えられた一方向プリプレグの複数枚を、該炭素繊維の引き揃え方向が交叉するように積層し、得られた積層体を加熱加圧して炭素繊維強化樹脂成形体を得、該炭素繊維強化樹脂成形体を焼成して炭化させた後、コールタール・ピッチ、石油タール・ピッチ、および樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の含浸材を含浸させ、再度焼成して該含浸材を炭化させることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の炭素繊維強化炭素複合体の製造方法。
12. 前記含浸とその後の焼成炭化を複数回繰り返し行うことを特徴とする請求項１１に記載の炭素繊維強化炭素複合体の製造方法。

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