JPH0532457A - 炭素繊維強化炭素複合材料及びその製造方法 - Google Patents
炭素繊維強化炭素複合材料及びその製造方法Info
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- JPH0532457A JPH0532457A JP3209987A JP20998791A JPH0532457A JP H0532457 A JPH0532457 A JP H0532457A JP 3209987 A JP3209987 A JP 3209987A JP 20998791 A JP20998791 A JP 20998791A JP H0532457 A JPH0532457 A JP H0532457A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】球状乃至粒状のガラス状カーボン微粒子の炭化
物と難黒鉛化性の炭素質繊維とを焼成樹脂炭素質マトリ
ックスで固着してなる炭素繊維強化炭素複合材料、並び
に、ガラス状カーボン微粒子、炭化可能な樹脂及び炭素
質長繊維からなる集合体を作成し、次いで該プリプレグ
体を加圧成形したのち、非酸化性雰囲気下で焼成炭化
し、ガラス状カーボン微粒子の炭化物が２〜３５ｗｔ％
樹脂に由来する炭素質が５〜５０ｗｔ％、炭素質長繊維
が４０〜８５ｗｔ％にしたことを特徴とする前記複合材
料の製造方法。得られる炭素繊維強化炭素複合材料は、
補強繊維およびマトリックスのいずれも本質的に難黒鉛
化性のガラス状構造を有している。 【効果】本発明品は従来の摩擦特性と変わらず、強度が
大きいという点で特にブレーキ材として優れている。こ
れに限らず宇宙航空材料やその他一般的Ｃ／Ｃコンポジ
ット用途に広く利用できる。
物と難黒鉛化性の炭素質繊維とを焼成樹脂炭素質マトリ
ックスで固着してなる炭素繊維強化炭素複合材料、並び
に、ガラス状カーボン微粒子、炭化可能な樹脂及び炭素
質長繊維からなる集合体を作成し、次いで該プリプレグ
体を加圧成形したのち、非酸化性雰囲気下で焼成炭化
し、ガラス状カーボン微粒子の炭化物が２〜３５ｗｔ％
樹脂に由来する炭素質が５〜５０ｗｔ％、炭素質長繊維
が４０〜８５ｗｔ％にしたことを特徴とする前記複合材
料の製造方法。得られる炭素繊維強化炭素複合材料は、
補強繊維およびマトリックスのいずれも本質的に難黒鉛
化性のガラス状構造を有している。 【効果】本発明品は従来の摩擦特性と変わらず、強度が
大きいという点で特にブレーキ材として優れている。こ
れに限らず宇宙航空材料やその他一般的Ｃ／Ｃコンポジ
ット用途に広く利用できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロケットノズル、航空
機のブレーキ材料など宇宙航空材料あるいは高速レーシ
ングカーなど自動車のブレーキ材料に使われる炭素繊維
強化炭素複合材料及びその製造方法に関する。
機のブレーキ材料など宇宙航空材料あるいは高速レーシ
ングカーなど自動車のブレーキ材料に使われる炭素繊維
強化炭素複合材料及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素繊維強化炭素複合材料（以下Ｃ／Ｃ
コンポジットと記載する）は高温強度に優れ且つ、軽量
であるので、航空機や高速レーシングカーのブレーキ
材、ロケットノズルなどに使用される所謂光端複合材料
である。このＣ／Ｃコンポジットは、例えば以下のよう
にして製造される。先ず、炭素質長繊維やその織物にフ
ェノール、フラン及びエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂又
はピッチを含浸し、又は塗工してプリプレグ体を作成す
る。次いで、このプリプレグ体を積層して多層体をつく
る。あるいは，炭素質短繊維と熱硬化性樹脂又はピッチ
を水に分散させた後、抄紙法で集合体を作る。これらの
多層体あるいは集合体をプレス成形などにより一体化し
た後、マトリックス樹脂を炭化及び黒鉛化する。このよ
うな炭素質長繊維を用いた成形法によるＣ／Ｃコンポジ
ットは、炭化処理過程で樹脂の熱分解ガスの発生による
ガス膨れや樹脂の収縮による層間剥離，クラック等が起
こり易いという大きな問題があった。
コンポジットと記載する）は高温強度に優れ且つ、軽量
であるので、航空機や高速レーシングカーのブレーキ
材、ロケットノズルなどに使用される所謂光端複合材料
である。このＣ／Ｃコンポジットは、例えば以下のよう
にして製造される。先ず、炭素質長繊維やその織物にフ
ェノール、フラン及びエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂又
はピッチを含浸し、又は塗工してプリプレグ体を作成す
る。次いで、このプリプレグ体を積層して多層体をつく
る。あるいは，炭素質短繊維と熱硬化性樹脂又はピッチ
を水に分散させた後、抄紙法で集合体を作る。これらの
多層体あるいは集合体をプレス成形などにより一体化し
た後、マトリックス樹脂を炭化及び黒鉛化する。このよ
うな炭素質長繊維を用いた成形法によるＣ／Ｃコンポジ
ットは、炭化処理過程で樹脂の熱分解ガスの発生による
ガス膨れや樹脂の収縮による層間剥離，クラック等が起
こり易いという大きな問題があった。
【０００３】この問題の対策として、黒鉛粉末のフィラ
ーを使う方法も提案されている（特開昭５７−２０９８
８３）。しかし、前記黒鉛粉末のフィラーを使う方法に
は、改善はみられるが昇温速度を速くした場合、あるい
は５ｍｍ以上の板厚の厚いＣ／Ｃコンポジットを製造す
る場合は、脱ガス不十分になるため膨れが生じたり、樹
脂の収縮により層間に微小クラックが発生したりして強
度的に十分なものが得られなかった。又、得られた製品
は炭素質の中に黒鉛化部分とガラス状カーボン部分が混
在するため、例えば従来のガラス状カーボンが主体のブ
レーキ材料とは摩擦特性が異なり、扱いに慣れを要する
という問題もあった。
ーを使う方法も提案されている（特開昭５７−２０９８
８３）。しかし、前記黒鉛粉末のフィラーを使う方法に
は、改善はみられるが昇温速度を速くした場合、あるい
は５ｍｍ以上の板厚の厚いＣ／Ｃコンポジットを製造す
る場合は、脱ガス不十分になるため膨れが生じたり、樹
脂の収縮により層間に微小クラックが発生したりして強
度的に十分なものが得られなかった。又、得られた製品
は炭素質の中に黒鉛化部分とガラス状カーボン部分が混
在するため、例えば従来のガラス状カーボンが主体のブ
レーキ材料とは摩擦特性が異なり、扱いに慣れを要する
という問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上述の
問題点に鑑み鋭意研究を続けた結果、本発明を完成した
ものであってその目的とするところは高強度でかつ、黒
鉛化部分の少ない炭素繊維強化炭素複合材料及びその製
造方法を提供するにある。
問題点に鑑み鋭意研究を続けた結果、本発明を完成した
ものであってその目的とするところは高強度でかつ、黒
鉛化部分の少ない炭素繊維強化炭素複合材料及びその製
造方法を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的は、球状乃至
粒状のガラス状カーボン微粒子の炭化物と難黒鉛化性の
炭素質繊維とを焼成樹脂炭素質マトリックスにて固着し
てなる炭素繊維強化炭素複合材料並びに
粒状のガラス状カーボン微粒子の炭化物と難黒鉛化性の
炭素質繊維とを焼成樹脂炭素質マトリックスにて固着し
てなる炭素繊維強化炭素複合材料並びに
【０００６】ガラス状カーボン微粒子、炭化可能な樹脂
及び炭素質長繊維からなる集合体を作成し、次いで該集
合体を加圧成形した後、非酸化性雰囲気下で焼成炭化
し、ガラス状カーボン微粒子の炭化物が２〜３５ｗｔ％
樹脂に由来する炭素質が５〜５０ｗｔ％、炭素質長繊維
が４０〜８５ｗｔ％にしたことを特徴とする炭素繊維強
化炭素複合材料（以下Ｃ／Ｃコンポジットと略記する）
の製造方法により達成される。
及び炭素質長繊維からなる集合体を作成し、次いで該集
合体を加圧成形した後、非酸化性雰囲気下で焼成炭化
し、ガラス状カーボン微粒子の炭化物が２〜３５ｗｔ％
樹脂に由来する炭素質が５〜５０ｗｔ％、炭素質長繊維
が４０〜８５ｗｔ％にしたことを特徴とする炭素繊維強
化炭素複合材料（以下Ｃ／Ｃコンポジットと略記する）
の製造方法により達成される。
【０００７】本発明のＣ／Ｃコンポジットの製造方法と
しては、ガラス状カーボン微粒子と炭化可能な樹脂とを
まず溶剤に希釈して樹脂ワニスとし、これを炭素質長繊
維に含浸させプリプレグを得る。次にこのプリプレグ体
を積層して多層体を作成する。あるいは炭素質短繊維と
ガラス状カーボン微粒子と炭化可能な樹脂とを水に均一
に分散させた後、抄紙法で集合体を作成する。これらの
多層体あるいは集合体をプレス成形オートクレーブ成形
などにより樹脂を硬化させ前駆成形体を製造する。この
ようにして得られた前駆成形体を常圧焼成、加圧焼成あ
るいは両者の組合せにより焼成してＣ／Ｃコンポジット
とする。ガラス状カーボン微粒子の配合量は焼成・炭化
して得られるＣ／Ｃコンポジット中に占めるガラス状カ
ーボン微粒子の炭化物が２〜３５ｗｔ％、好ましくは４
〜２０ｗｔ％となるように調製するのが良い。配合量が
２ｗｔ％未満では焼成・炭化時に発生した樹脂の熱分解
ガスのガス抜けが悪く、また、樹脂の収縮が大きく影響
してガス膨れ、層間剥離，クラック等を引き起こす。一
方、３５ｗｔ％を上回ると、繊維間接着力が著しく低い
Ｃ／Ｃコンポジットとなってしまう。炭化可能な樹脂の
配合量は、焼性・炭化後Ｃ／Ｃコンポジット中に占める
炭素質が５〜５０ｗｔ％、好ましくは１０〜４０ｗｔ％
になるように調製する。配合量が５ｗｔ％未満の場合、
得られるＣ／Ｃコンポジットの繊維間接着力は著しく低
下する。一方、配合量が５０ｗｔ％を上廻ると焼成・炭
化時に熱分解ガスが多量に発生し、更に樹脂の収縮が大
きく影響してガス膨れ、クラックが発生する。
しては、ガラス状カーボン微粒子と炭化可能な樹脂とを
まず溶剤に希釈して樹脂ワニスとし、これを炭素質長繊
維に含浸させプリプレグを得る。次にこのプリプレグ体
を積層して多層体を作成する。あるいは炭素質短繊維と
ガラス状カーボン微粒子と炭化可能な樹脂とを水に均一
に分散させた後、抄紙法で集合体を作成する。これらの
多層体あるいは集合体をプレス成形オートクレーブ成形
などにより樹脂を硬化させ前駆成形体を製造する。この
ようにして得られた前駆成形体を常圧焼成、加圧焼成あ
るいは両者の組合せにより焼成してＣ／Ｃコンポジット
とする。ガラス状カーボン微粒子の配合量は焼成・炭化
して得られるＣ／Ｃコンポジット中に占めるガラス状カ
ーボン微粒子の炭化物が２〜３５ｗｔ％、好ましくは４
〜２０ｗｔ％となるように調製するのが良い。配合量が
２ｗｔ％未満では焼成・炭化時に発生した樹脂の熱分解
ガスのガス抜けが悪く、また、樹脂の収縮が大きく影響
してガス膨れ、層間剥離，クラック等を引き起こす。一
方、３５ｗｔ％を上回ると、繊維間接着力が著しく低い
Ｃ／Ｃコンポジットとなってしまう。炭化可能な樹脂の
配合量は、焼性・炭化後Ｃ／Ｃコンポジット中に占める
炭素質が５〜５０ｗｔ％、好ましくは１０〜４０ｗｔ％
になるように調製する。配合量が５ｗｔ％未満の場合、
得られるＣ／Ｃコンポジットの繊維間接着力は著しく低
下する。一方、配合量が５０ｗｔ％を上廻ると焼成・炭
化時に熱分解ガスが多量に発生し、更に樹脂の収縮が大
きく影響してガス膨れ、クラックが発生する。
【０００８】さらにまた、炭素質繊維の量は、焼成・炭
化後得られるＣ／Ｃコンポジット中に４０〜８５ｗｔ
％、好ましくは５０〜８０ｗｔ％に調製する。炭素質長
繊維の量が４０ｗｔ％未満では繊維による補強効果が不
十分であり、Ｃ／Ｃコンポジットの強度は低下する。一
方、８５ｗｔ％より多いと繊維間接着力が著しく低下す
る。
化後得られるＣ／Ｃコンポジット中に４０〜８５ｗｔ
％、好ましくは５０〜８０ｗｔ％に調製する。炭素質長
繊維の量が４０ｗｔ％未満では繊維による補強効果が不
十分であり、Ｃ／Ｃコンポジットの強度は低下する。一
方、８５ｗｔ％より多いと繊維間接着力が著しく低下す
る。
【０００９】つぎに出発原料について説明する。ガラス
状カーボン微粒子は、球状ないし粒状の高純度炭素で、
例えば炭素化可能な球状ないし粒状の樹脂を熱処理して
炭素化したものを用いることができる。このガラス状カ
ーボン微粒子の粒径は１００μｍ以下のもので細かいも
のほどよい。１００μｍを上廻るものではワニス中で均
質に分散し難く得られるＣ／Ｃコンポジットは緻密性に
乏しく、強度も低い。球状ないし粒状のガラス状カーボ
ンは、形状がほぼ完全な球体であり、かつ粒径が均一で
あるため、炭化処理過程で生じるガスが粒子間を通って
なめらかに外部へ抜ける利点がある。また、球状である
ため、繊維を傷つけず繊維の強度を低下させない。
状カーボン微粒子は、球状ないし粒状の高純度炭素で、
例えば炭素化可能な球状ないし粒状の樹脂を熱処理して
炭素化したものを用いることができる。このガラス状カ
ーボン微粒子の粒径は１００μｍ以下のもので細かいも
のほどよい。１００μｍを上廻るものではワニス中で均
質に分散し難く得られるＣ／Ｃコンポジットは緻密性に
乏しく、強度も低い。球状ないし粒状のガラス状カーボ
ンは、形状がほぼ完全な球体であり、かつ粒径が均一で
あるため、炭化処理過程で生じるガスが粒子間を通って
なめらかに外部へ抜ける利点がある。また、球状である
ため、繊維を傷つけず繊維の強度を低下させない。
【００１０】炭化可能な樹脂としては、フェノール樹
脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂およびポ
リイミド樹脂等が使用可能で、残炭率が４０％以上の高
いものであれば本発明には十分に使用し得る。中でも樹
脂の取扱いが容易で成形体の特性が良好かつ安価なフェ
ノール樹脂が特に好ましい。また残炭率が４０％より少
ない樹脂では焼成時に発生するガスの量が多いためにＣ
／Ｃコンポジットがガス膨れやクラックを起こし易い。
繊維としては、ＰＡＮ系、レーヨン系など難黒鉛化性の
構造をもつものが使用でき、ＰＡＮ系のものを用いれば
強度的に最も優れたものが得られる。難黒鉛化性のもの
としたのは、マトリックスとなる炭化可能な樹脂および
ガラス状カーボン微粒子と本質的に同じ構造とし、すべ
ての構造を難黒鉛化性とするためである。補強繊維の形
態としては、長繊維フィラメントを束ねたロービングを
一方向に引きそろえたもの、およびロービングの織物を
用いた場合優れた強度のものが得られるが、短繊維分散
強化の形態も有効的に作用する。
脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂およびポ
リイミド樹脂等が使用可能で、残炭率が４０％以上の高
いものであれば本発明には十分に使用し得る。中でも樹
脂の取扱いが容易で成形体の特性が良好かつ安価なフェ
ノール樹脂が特に好ましい。また残炭率が４０％より少
ない樹脂では焼成時に発生するガスの量が多いためにＣ
／Ｃコンポジットがガス膨れやクラックを起こし易い。
繊維としては、ＰＡＮ系、レーヨン系など難黒鉛化性の
構造をもつものが使用でき、ＰＡＮ系のものを用いれば
強度的に最も優れたものが得られる。難黒鉛化性のもの
としたのは、マトリックスとなる炭化可能な樹脂および
ガラス状カーボン微粒子と本質的に同じ構造とし、すべ
ての構造を難黒鉛化性とするためである。補強繊維の形
態としては、長繊維フィラメントを束ねたロービングを
一方向に引きそろえたもの、およびロービングの織物を
用いた場合優れた強度のものが得られるが、短繊維分散
強化の形態も有効的に作用する。
【００１１】ガラスカーボン微粒子、炭化可能な樹脂及
び炭素質長繊維の場合の配合方法としては、例えばガラ
ス状カーボン微粒子と炭化可能な樹脂をメチルエチルケ
トン、メタノール、アセトン、トルエン等低沸点の有機
溶媒やその混合溶媒に溶解し、補強繊維に含浸させた
後、オーブン、真空乾燥器等を用いて有機溶媒を除く方
法、あるいは補強繊維を挟んで少なくとも一方にガラス
状カーボン小球体と炭化可能な樹脂との混合物を塗布し
た離型紙を重ね合わせ、加熱ロールにて加熱・加圧処理
して樹脂を補強繊維に転位含浸させる方法などがある
が、補強繊維表面にガラス状カーボン微粒子、炭化可能
な樹脂を均一にむらなく含浸・塗工できるものであれば
いかなる方法でもよい。炭素質繊維が短繊維の場合、短
繊維のペーパー，プリフォームシート等に長繊維の場合
と同様に配合する方法もあるが、ガラス状カーボン微粒
子、炭化可能な樹脂及び炭素質短繊維を混式抄法又は単
純に分散混合し、その集合体を加圧成形させて配合させ
る方法もある。なお本発明はガラス状カーボン微粒子と
炭化可能な樹脂と炭素質繊維の配合方法に特に限定され
ない。
び炭素質長繊維の場合の配合方法としては、例えばガラ
ス状カーボン微粒子と炭化可能な樹脂をメチルエチルケ
トン、メタノール、アセトン、トルエン等低沸点の有機
溶媒やその混合溶媒に溶解し、補強繊維に含浸させた
後、オーブン、真空乾燥器等を用いて有機溶媒を除く方
法、あるいは補強繊維を挟んで少なくとも一方にガラス
状カーボン小球体と炭化可能な樹脂との混合物を塗布し
た離型紙を重ね合わせ、加熱ロールにて加熱・加圧処理
して樹脂を補強繊維に転位含浸させる方法などがある
が、補強繊維表面にガラス状カーボン微粒子、炭化可能
な樹脂を均一にむらなく含浸・塗工できるものであれば
いかなる方法でもよい。炭素質繊維が短繊維の場合、短
繊維のペーパー，プリフォームシート等に長繊維の場合
と同様に配合する方法もあるが、ガラス状カーボン微粒
子、炭化可能な樹脂及び炭素質短繊維を混式抄法又は単
純に分散混合し、その集合体を加圧成形させて配合させ
る方法もある。なお本発明はガラス状カーボン微粒子と
炭化可能な樹脂と炭素質繊維の配合方法に特に限定され
ない。
【００１２】本発明に示した割合で配合された集合体は
プレス成形、オートクレーブ成形等公知の適宜方法にて
加熱・成形し、前駆成形体を得る。このようにして得ら
れた前駆成形体を常圧焼成、加圧焼成あるいは両者の組
合せにより焼成するとＣ／Ｃコンポジットが得られる。
なお、必要に応じて含浸と焼成を繰り返すか、又は化学
気相、蒸着により密度の向上を図り、強度を高めること
もできる。
プレス成形、オートクレーブ成形等公知の適宜方法にて
加熱・成形し、前駆成形体を得る。このようにして得ら
れた前駆成形体を常圧焼成、加圧焼成あるいは両者の組
合せにより焼成するとＣ／Ｃコンポジットが得られる。
なお、必要に応じて含浸と焼成を繰り返すか、又は化学
気相、蒸着により密度の向上を図り、強度を高めること
もできる。
【００１３】
【発明の効果】本発明方法により得られる炭素繊維強化
炭素複合材料は、補強繊維およびマトリックスのいずれ
も本質的に難黒鉛化性のガラス状構造を有している。従
来よりブレーキ材としては難黒鉛化性の構造を持つＣ／
Ｃコンポジットが主流であり、本発明品は従来の摩擦特
性と変わらず、強度が大きいという点で特にブレーキ材
として優れている。しかしこれに限らず宇宙航空材料や
その他一般的Ｃ／Ｃコンポジット用途に広く利用でき
る。また、ガラス状カーボン微粒子を混合することによ
り、熱分解ガスのガス抜け性の向上および樹脂の収縮率
の低下が可能となりガス膨れやクラックのない高強度の
Ｃ／Ｃコンポジットを得ることができる。従って、緻密
化のための含浸−焼成の繰り返しを大幅に減少あるいは
不必要とするので従来法を上回るコストダウンが達成で
きる。さらには昇温速度を速くしたり、厚みを大きくし
た場合にもクラック等の発生は起らず、生産性の向上や
高品質化が可能となる。
炭素複合材料は、補強繊維およびマトリックスのいずれ
も本質的に難黒鉛化性のガラス状構造を有している。従
来よりブレーキ材としては難黒鉛化性の構造を持つＣ／
Ｃコンポジットが主流であり、本発明品は従来の摩擦特
性と変わらず、強度が大きいという点で特にブレーキ材
として優れている。しかしこれに限らず宇宙航空材料や
その他一般的Ｃ／Ｃコンポジット用途に広く利用でき
る。また、ガラス状カーボン微粒子を混合することによ
り、熱分解ガスのガス抜け性の向上および樹脂の収縮率
の低下が可能となりガス膨れやクラックのない高強度の
Ｃ／Ｃコンポジットを得ることができる。従って、緻密
化のための含浸−焼成の繰り返しを大幅に減少あるいは
不必要とするので従来法を上回るコストダウンが達成で
きる。さらには昇温速度を速くしたり、厚みを大きくし
た場合にもクラック等の発生は起らず、生産性の向上や
高品質化が可能となる。
【００１４】
【実施例】以下に実施例および比較例を挙げて本発明を
具体的に説明する。なお、実施例および比較例で得られ
たＣ／Ｃコンポジットの特性は以下のように測定・評価
した。 （１）層間剥離，クラック等の有無 目視および顕微鏡にて観察し、断面に数ｍｍの連続した
剥離又はクラックの有無で判断した。 （２）曲げ試験 ＪＩＳ Ｋ７２０３に準じた試験を行った。 （３）Ｃ／Ｃコンポジット中の樹脂に由来する炭素質の
割合 ガラスカーボン微粒子及び炭素質繊維の残炭率を１００
％と仮定して算出した。
具体的に説明する。なお、実施例および比較例で得られ
たＣ／Ｃコンポジットの特性は以下のように測定・評価
した。 （１）層間剥離，クラック等の有無 目視および顕微鏡にて観察し、断面に数ｍｍの連続した
剥離又はクラックの有無で判断した。 （２）曲げ試験 ＪＩＳ Ｋ７２０３に準じた試験を行った。 （３）Ｃ／Ｃコンポジット中の樹脂に由来する炭素質の
割合 ガラスカーボン微粒子及び炭素質繊維の残炭率を１００
％と仮定して算出した。
【００１５】
【実施例１】ガス状カーボン微粒子（鐘紡（株）製：ベ
ルパールＣ−８００）と粉末状フェノール樹脂（鐘紡
（株）製：ベルパールＳ−８９０）を１：４の割合で混
合し、メチルエチルケトンと２−メトキシエタノールの
混合溶媒（重量非１：１）に溶解して重量濃度４２％に
調製した樹脂ワニスを炭素繊維織物（鐘紡（株）製：Ｃ
３２０１）に含浸し、オーブンにて溶媒を除いた後、予
備硬化し、プリプレグ体を得た。このプリプレグ体１２
枚を積層し、ホットプレスで３０ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力
下で１５０℃６０分間加熱・成形した後、非酸化雰囲気
中で１０００℃まで加熱・炭化して厚さ８ｍｍの炭素繊
維強化炭素複合材料を得た。このＣ／Ｃコンポジットの
曲げ強度は１２．５ｋｇ／ｃｍ2 ，Ｃ／Ｃコンポジット
巾に占めるガラス状カーボン微粒子、ベルパールＳ−８
９０の炭化物、炭素繊維の重量割合は１０：２５：６５
であった。なお、このＣ／Ｃコンポジットに層間剥離は
発生していなかった。ベルパールＳ−８９０は他の液状
フェノール樹脂と比べ残炭率が６５％と高く、緻密なＣ
／Ｃコンポジットが得られるため、より有効的であると
考えられる。
ルパールＣ−８００）と粉末状フェノール樹脂（鐘紡
（株）製：ベルパールＳ−８９０）を１：４の割合で混
合し、メチルエチルケトンと２−メトキシエタノールの
混合溶媒（重量非１：１）に溶解して重量濃度４２％に
調製した樹脂ワニスを炭素繊維織物（鐘紡（株）製：Ｃ
３２０１）に含浸し、オーブンにて溶媒を除いた後、予
備硬化し、プリプレグ体を得た。このプリプレグ体１２
枚を積層し、ホットプレスで３０ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力
下で１５０℃６０分間加熱・成形した後、非酸化雰囲気
中で１０００℃まで加熱・炭化して厚さ８ｍｍの炭素繊
維強化炭素複合材料を得た。このＣ／Ｃコンポジットの
曲げ強度は１２．５ｋｇ／ｃｍ2 ，Ｃ／Ｃコンポジット
巾に占めるガラス状カーボン微粒子、ベルパールＳ−８
９０の炭化物、炭素繊維の重量割合は１０：２５：６５
であった。なお、このＣ／Ｃコンポジットに層間剥離は
発生していなかった。ベルパールＳ−８９０は他の液状
フェノール樹脂と比べ残炭率が６５％と高く、緻密なＣ
／Ｃコンポジットが得られるため、より有効的であると
考えられる。
【００１６】
【実施例２】実施例１の粉末状フェノール樹脂ベルパー
ルＳ８９０に変えて液状フェノール樹脂（昭和高分子
（株）製：ＢＲＬ−２７４）を使用した以外は実施例１
と全く同様に配合処理してＣ／Ｃコンポジットを得た。
このＣ／Ｃコンポジットの曲げ強度は１１．０ｋｇ／ｃ
ｍ2 ガラス状カーボン微粒子液状フェノール樹脂の炭化
物、炭素繊維の重量割合は１１：２１：６８であった。
なお、このＣ／Ｃコンポジットに層間剥離は発生してい
なかった。
ルＳ８９０に変えて液状フェノール樹脂（昭和高分子
（株）製：ＢＲＬ−２７４）を使用した以外は実施例１
と全く同様に配合処理してＣ／Ｃコンポジットを得た。
このＣ／Ｃコンポジットの曲げ強度は１１．０ｋｇ／ｃ
ｍ2 ガラス状カーボン微粒子液状フェノール樹脂の炭化
物、炭素繊維の重量割合は１１：２１：６８であった。
なお、このＣ／Ｃコンポジットに層間剥離は発生してい
なかった。
【００１７】
【実施例３】ガラス状カーボン微粒子をベルパールＣ−
６００（鐘紡（株）製）とし、粉末状フェノール（ベル
パールＳ−８７０）との配合比を１：１０に変えたほか
は実施例１と全く同様にして炭素繊維強化炭素複合材料
を得た。このＣ／Ｃコンポジットの曲げ強度は１０．７
ｋｇ／ｃｍ2 Ｃ／Ｃコンポジット中に占める。ガラス状
カーボン微粒子、ベルパールＣ−８９０の炭化物、炭素
繊維の重量割合は５：３１：６４であった。なお、この
Ｃ／Ｃコンポジットに層間剥離は発生していなかった。
６００（鐘紡（株）製）とし、粉末状フェノール（ベル
パールＳ−８７０）との配合比を１：１０に変えたほか
は実施例１と全く同様にして炭素繊維強化炭素複合材料
を得た。このＣ／Ｃコンポジットの曲げ強度は１０．７
ｋｇ／ｃｍ2 Ｃ／Ｃコンポジット中に占める。ガラス状
カーボン微粒子、ベルパールＣ−８９０の炭化物、炭素
繊維の重量割合は５：３１：６４であった。なお、この
Ｃ／Ｃコンポジットに層間剥離は発生していなかった。
【００１８】
【比較例】ガラス状カーボン微粒子を使用せず、粉末状
フェノール樹脂（ベルパールＳ−８９０）と炭素繊維織
物（Ｃ３２０１）のみから実施例１と同様の方法にて炭
素繊維強化炭素複合材料を得た。このＣ／Ｃコンポジッ
トの曲げ強度は７．２ｋｇ／ｃｍ2 ，このＣ／Ｃコンポ
ジット中に占めるベルパールＳ−８９０の炭化物と炭素
繊維の割合は２５：７５であった。なお、このＣ／Ｃコ
ンポジットにはガスぶくれ、層間剥離が発生していた。
フェノール樹脂（ベルパールＳ−８９０）と炭素繊維織
物（Ｃ３２０１）のみから実施例１と同様の方法にて炭
素繊維強化炭素複合材料を得た。このＣ／Ｃコンポジッ
トの曲げ強度は７．２ｋｇ／ｃｍ2 ，このＣ／Ｃコンポ
ジット中に占めるベルパールＳ−８９０の炭化物と炭素
繊維の割合は２５：７５であった。なお、このＣ／Ｃコ
ンポジットにはガスぶくれ、層間剥離が発生していた。
【００１９】
【比較例２】ガラス状カーボン微粒子（ベルパールＣ−
８００）と粉末状フェノール樹脂（（ベルパールＳ−８
９０）とを７：４の割合で混合し、メチルエチルケトン
と２−メトキシエタノールの重量比１：１の混合溶媒に
溶解し、重量濃度５４％の樹脂ワニスを調製し、以下実
施例１と同様の条件にて炭素繊維強化炭素複合材料を得
た。Ｃ／Ｃコンポジット中に占めるガラス状カーボン微
粒子、ベルパールＳ−８９０の炭化物、炭素繊維織物の
重量割合は４５：１７：３８であった。得られたＣ／Ｃ
コンポジットに層間剥離は発生していなかったが、曲げ
強度は５．２ｋｇ／ｃｍ2 と低いものであった。
８００）と粉末状フェノール樹脂（（ベルパールＳ−８
９０）とを７：４の割合で混合し、メチルエチルケトン
と２−メトキシエタノールの重量比１：１の混合溶媒に
溶解し、重量濃度５４％の樹脂ワニスを調製し、以下実
施例１と同様の条件にて炭素繊維強化炭素複合材料を得
た。Ｃ／Ｃコンポジット中に占めるガラス状カーボン微
粒子、ベルパールＳ−８９０の炭化物、炭素繊維織物の
重量割合は４５：１７：３８であった。得られたＣ／Ｃ
コンポジットに層間剥離は発生していなかったが、曲げ
強度は５．２ｋｇ／ｃｍ2 と低いものであった。
【００２０】
【比較例３】ガラス状カーボン微粒子（ベルパールＣ−
８００）と粉末状フェノール樹脂（ベルパールＳ−８９
０）とを７：１の割合で混合し、メチルエチルケトンと
２−メトキシエタノールの重量比１：１の混合溶媒に溶
解し、重量濃度３９％のワニスを調製し、以下、実施例
１と同様の条件にて炭素繊維強化炭素複合材料を得た。
得られたＣ／Ｃコンポジット中に占めるガラス状カーボ
ン微粒子、ベルパールＳ−８９０の炭化物、炭素繊維織
物の重量割合は３２：３：６５であった。得られたＣ／
Ｃコンポジットは層間接着力が著しく低い、非常に脆い
ものであった。
８００）と粉末状フェノール樹脂（ベルパールＳ−８９
０）とを７：１の割合で混合し、メチルエチルケトンと
２−メトキシエタノールの重量比１：１の混合溶媒に溶
解し、重量濃度３９％のワニスを調製し、以下、実施例
１と同様の条件にて炭素繊維強化炭素複合材料を得た。
得られたＣ／Ｃコンポジット中に占めるガラス状カーボ
ン微粒子、ベルパールＳ−８９０の炭化物、炭素繊維織
物の重量割合は３２：３：６５であった。得られたＣ／
Ｃコンポジットは層間接着力が著しく低い、非常に脆い
ものであった。
【００２１】
【実施例４】
繊維長５ｍｍのＰＡＮ系炭素繊維 ６０部，
ベルパール Ｓ８９０ ３７部及び
ガラス状カーボン微粒子（Ｃ−８００） １６部
を水に分散させ抄紙法でシート状集合体を作製した。こ
れを１０枚積層し以下実施例１の条件で炭素繊維強化炭
素複合材料を得た。このＣ／Ｃコンポジットの曲げ強度
は１２．０ｋｇ／ｃｍ2 でクラックの発生はみられなか
った。Ｃ／Ｃコンポジット中に占める炭素繊維、ベルパ
ールＳ８９０の炭化物、ガラス状カーボン微粒子の重量
割合は６０：２４：１６であった。
れを１０枚積層し以下実施例１の条件で炭素繊維強化炭
素複合材料を得た。このＣ／Ｃコンポジットの曲げ強度
は１２．０ｋｇ／ｃｍ2 でクラックの発生はみられなか
った。Ｃ／Ｃコンポジット中に占める炭素繊維、ベルパ
ールＳ８９０の炭化物、ガラス状カーボン微粒子の重量
割合は６０：２４：１６であった。
Claims (2)
- 【請求項１】球条乃至粒状のガラス状カーボン微粒子の
炭化物と難黒鉛化性の炭素質繊維とを焼成樹脂炭素質マ
トリックスで固着してなる炭素繊維強化炭素複合材料。 - 【請求項２】ガラス状カーボン微粒子、炭化可能な樹脂
及び炭素質繊維からなる集合体を作成し、次いで該集合
体を加圧成形したのち、非酸化性雰囲気下で焼成炭化
し、ガラス状カーボン微粒子の炭化物が２〜３５ｗｔ％
樹脂に由来する炭素質が５〜５０ｗｔ％、炭素質長繊維
が４０〜８５ｗｔ％にした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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3209987A JPH0532457A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 炭素繊維強化炭素複合材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3209987A JPH0532457A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 炭素繊維強化炭素複合材料及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0532457A true JPH0532457A (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=16581988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3209987A Pending JPH0532457A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 炭素繊維強化炭素複合材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0532457A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002519277A (ja) * | 1998-06-26 | 2002-07-02 | アメリカ合衆国 | フタロニトリル樹脂から誘導される炭素基質複合材 |
| JP2008001077A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | カーボン金型、およびその製造方法 |
| EP1993954A4 (en) * | 2006-01-27 | 2010-02-24 | Carbon Ceramics Company Llc | NANOPOROUS AND SINTERED TWO-PHASE CARBON MATERIAL AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF |
| US7946114B2 (en) | 2004-12-21 | 2011-05-24 | Bosch Rexroth Ag | Hydraulic control system |
| CN115716748A (zh) * | 2022-10-18 | 2023-02-28 | 南通星球石墨股份有限公司 | 树脂玻璃碳改性的石墨管 |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP3209987A patent/JPH0532457A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002519277A (ja) * | 1998-06-26 | 2002-07-02 | アメリカ合衆国 | フタロニトリル樹脂から誘導される炭素基質複合材 |
| US7946114B2 (en) | 2004-12-21 | 2011-05-24 | Bosch Rexroth Ag | Hydraulic control system |
| EP1993954A4 (en) * | 2006-01-27 | 2010-02-24 | Carbon Ceramics Company Llc | NANOPOROUS AND SINTERED TWO-PHASE CARBON MATERIAL AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF |
| JP2008001077A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | カーボン金型、およびその製造方法 |
| CN115716748A (zh) * | 2022-10-18 | 2023-02-28 | 南通星球石墨股份有限公司 | 树脂玻璃碳改性的石墨管 |
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