JPH0648832A - Carbon-carbon composite molded body - Google Patents
Carbon-carbon composite molded bodyInfo
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- JPH0648832A JPH0648832A JP4204114A JP20411492A JPH0648832A JP H0648832 A JPH0648832 A JP H0648832A JP 4204114 A JP4204114 A JP 4204114A JP 20411492 A JP20411492 A JP 20411492A JP H0648832 A JPH0648832 A JP H0648832A
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- Pending
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、低粘度で且つ残炭率が
高く、炭素−炭素コンポジット成形用に適したフェノー
ル樹脂組成物と本発明で得られたフェノール樹脂を使用
した炭素−炭素コンポジット成形物に関するものであ
る。本発明の樹脂を使用することで、従来、多段含浸工
程を必要としたものが1段含浸で同等のものが得られる
ようになり、大きな省力化をはかることができる。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a phenol resin composition having a low viscosity and a high residual carbon ratio, which is suitable for carbon-carbon composite molding and a carbon-carbon composite using the phenol resin obtained in the present invention. It relates to a molded product. By using the resin of the present invention, it is possible to obtain an equivalent one that has conventionally required a multi-stage impregnation step by the single-stage impregnation, and it is possible to achieve great labor saving.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、フェノール樹脂は、炭素材の
原料として使用されており、炭素−炭素コンポジット製
造に用いられている。しかしながら、十分な強度を有す
る炭素−炭素コンポジットの製造には、含浸、乾燥、焼
成という工程を数回繰り返すという多段含浸が必要であ
り、非常に多くのコストと労力がかかるため、高価なも
のになっているのが現状である。2. Description of the Related Art Phenolic resins have hitherto been used as raw materials for carbonaceous materials and used for producing carbon-carbon composites. However, production of a carbon-carbon composite having sufficient strength requires multistage impregnation in which the steps of impregnation, drying, and firing are repeated several times, which requires a great deal of cost and labor, making it expensive. This is the current situation.
【0003】[0003]
【本発明が解決しようとする課題】本発明は、炭素−炭
素コンポジット製造に適する高い残炭率のフェノール樹
脂組成物とそれらを使用して得られる炭素−炭素コンポ
ジット成形物に関するものである。本発明は、今まで含
浸、乾燥、焼成という工程を数回必要としたため、非常
に高価であった炭素−炭素コンポジットの製造を簡素化
し、安価に成形物を製造できる高残炭率の樹脂を提供す
るにある。The present invention relates to a phenol resin composition having a high residual carbon rate suitable for producing a carbon-carbon composite and a carbon-carbon composite molded product obtained by using the phenol resin composition. Since the present invention has required several steps of impregnation, drying, and firing until now, the production of a carbon-carbon composite, which was very expensive, is simplified, and a resin with a high residual carbon rate that can produce a molded product at low cost is provided. To provide.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、炭素−炭素コ
ンポジット製造に適する高残炭率のフェノール樹脂組成
物とそれらを使用して得られる炭素−炭素コンポジット
成形物に関するものである。本発明に使用するフェノー
ル樹脂組成物は、フェノール類とアルデヒド類とを反応
して得られる特定のレゾール型フェノール樹脂に対し、
芳香族アルデヒド及び又は芳香族アルコールを含有して
なるものである。フェノール類としては、フェノール、
クレゾール、レゾルシノールやビスフェノールAなどを
使用することができるが、フェノール樹脂を合成する場
合に一般的に使用されているフェノール化合物であれば
特に限定することなく使用でき、数種を混合して使用し
てもよい。The present invention relates to a phenol resin composition having a high residual carbon rate suitable for producing a carbon-carbon composite, and a carbon-carbon composite molded product obtained by using the phenol resin composition. Phenolic resin composition used in the present invention, a specific resol type phenolic resin obtained by reacting phenols and aldehydes,
It comprises an aromatic aldehyde and / or an aromatic alcohol. As phenols, phenol,
Cresol, resorcinol, bisphenol A or the like can be used, but any phenol compound that is generally used when synthesizing a phenol resin can be used without particular limitation. May be.
【0005】アルデヒド類は、ホルムアルデヒド、アセ
トアルデヒドなどを使用できるが、特に限定されること
はなく、アルデヒド基を含有する化合物であれば使用す
ることができ、数種を混合して使用してもよい。アルデ
ヒド類のフェノール類に対する比率(モル比)は、1.
0−2.0が適当であるが、1.2−1.5程度が最も優
れている。反応時間は特に限定されず、使用用途及び要
求される樹脂の特性により適宜変更して行うことが可能
であるが、数平均分子量を150−300程度になるよ
うにすることで、作業性及び含浸性が大きく向上する。
フェノール樹脂を合成する際に使用する触媒は特に限定
されないが、塩基類を使用することができ、要求される
樹脂の特性により適宜選択して反応することができる。As the aldehydes, formaldehyde, acetaldehyde and the like can be used, but there is no particular limitation, and any compound containing an aldehyde group can be used, and a mixture of several kinds may be used. . The ratio (molar ratio) of aldehydes to phenols is 1.
0-2.0 is suitable, but 1.2-1.5 is the best. The reaction time is not particularly limited and may be appropriately changed depending on the intended use and the required resin characteristics. However, by adjusting the number average molecular weight to about 150-300, workability and impregnation are improved. The property is greatly improved.
The catalyst used in synthesizing the phenol resin is not particularly limited, but bases can be used and can be appropriately selected and reacted depending on the required characteristics of the resin.
【0006】芳香族アルデヒド及び芳香族アルコール
は、レゾール型フェノール樹脂中3重量%以上含有する
ことが必要であり、単独でも混合して使用してもよい。
3重量%よりも少ない添加量の場合粘度を充分に下げる
ことができず、粘度低下のために不揮発分を下げる必要
を生じ、そのため残炭率が低下し、1段含浸では炭素−
炭素コンポジット内部に空洞部分が多くなり、強度低下
を引き起こすため多段含浸が必要となる。芳香族アルデ
ヒド類としては、ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズ
アルデヒドなどを使用でき、特に限定されるものではな
い。また、芳香族アルコールとしては、ベンジルアルコ
ール、サリゲニン、フェネチルアルコールなどを使用で
きるが、特に限定されるものではなく、各々混合使用し
てもよい。本発明に用いるカーボンファイバーとしては
特に限定されないが、PAN系、ピッチ系が代表的なも
のとしてあげられる。また、繊維の形態としては、糸
(ロービング又はヤーン)状、平織り、朱子織り等のカ
ーボンクロスを用いる。The aromatic aldehyde and the aromatic alcohol must be contained in the resol-type phenol resin in an amount of 3% by weight or more, and they may be used alone or in a mixture.
When the addition amount is less than 3% by weight, the viscosity cannot be sufficiently lowered, and it is necessary to lower the non-volatile content in order to lower the viscosity, which lowers the residual coal rate, and in the first stage impregnation, carbon-
Since there are many cavities inside the carbon composite, which causes a decrease in strength, multi-stage impregnation is required. As the aromatic aldehydes, benzaldehyde, hydroxybenzaldehyde and the like can be used and are not particularly limited. As the aromatic alcohol, benzyl alcohol, saligenin, phenethyl alcohol and the like can be used, but the aromatic alcohol is not particularly limited and may be used in combination. The carbon fiber used in the present invention is not particularly limited, but PAN type and pitch type are representative. Further, as the form of the fiber, carbon cloth such as thread (roving or yarn), plain weave, satin weave, etc. is used.
【0007】成形方法は特に限定されないが、引き抜き
成形法、フィラメントワインディング法、圧縮成形法、
オートクレーブ成形法などが代表的なものとしてあげら
れる。良好な成形を行うためにはガス抜きを実施するこ
とが望ましい。焼成方法は、非酸化性雰囲気下であれば
焼成時間及び温度は特に限定されないが、良好な炭素材
料を得ようとするには最終的に2000℃で5時間以上の焼
成を行うことが望ましい。以上説明したことより、高残
炭率で作業性のよい樹脂は、高不揮発分で低粘度(高含
浸性)である必要があり、溶媒であると同時に炭素源と
なる芳香族アルデヒド及び芳香族アルコールの配合が高
不揮発分・低粘度を達成するのに非常に有効であり、さ
らに、成形後非酸化性雰囲気下で焼成して、強度が向上
した炭素−炭素コンポジットが得られる。Although the molding method is not particularly limited, a pultrusion molding method, a filament winding method, a compression molding method,
A typical example is an autoclave molding method. Degassing is desirable for good molding. The firing method is not particularly limited in firing time and temperature as long as it is in a non-oxidizing atmosphere, but it is desirable to finally perform firing at 2000 ° C. for 5 hours or more in order to obtain a good carbon material. As described above, a resin having a high residual carbon rate and good workability needs to have a high non-volatile content and a low viscosity (high impregnating property). Blending of alcohol is very effective in achieving high non-volatile content and low viscosity, and further, after molding, firing in a non-oxidizing atmosphere gives a carbon-carbon composite with improved strength.
【0008】[0008]
【実施例】以下に、本発明を実施例により説明する。以
下における「部」及び「%」は、すべて「重量部」及び
「重量%」を示すものである。また、本発明は実施例に
限定されるものではない。 《製造例1》フェノール1000g、37%ホルマリン
1000gを撹拌装置付き反応フラスコにとり、10%
水酸化ナトリウム水溶液35gと10%水酸化カリウム
水溶液35gを添加し、85℃で3時間反応の後真空下
で脱水し、ベンズアルデヒド100gを添加混合して目
的とするレゾール型フェノール樹脂溶液を得た。得られ
た樹脂の粘度は 1.0Pa・sで、不揮発分は75%であっ
た。樹脂の残炭率を表1に示した。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples. "Parts" and "%" in the following all mean "parts by weight" and "% by weight". Further, the present invention is not limited to the embodiments. << Production Example 1 >> 1000 g of phenol and 1000 g of 37% formalin were placed in a reaction flask equipped with a stirrer, and 10% was added.
35 g of an aqueous sodium hydroxide solution and 35 g of a 10% aqueous potassium hydroxide solution were added, the mixture was reacted at 85 ° C. for 3 hours, dehydrated under vacuum, and 100 g of benzaldehyde was added and mixed to obtain a desired resol-type phenol resin solution. The obtained resin had a viscosity of 1.0 Pa · s and a nonvolatile content of 75%. The residual carbon rate of the resin is shown in Table 1.
【0009】《製造例2》フェノール1000g、37
%ホルマリン1000gを撹拌装置付き反応フラスコに
とり、10%水酸化ナトリウム水溶液35gと10%水
酸化カリウム水溶液35gを添加し、85℃で3時間反
応の後真空下で脱水し、ヒドロキシベンズアルデヒド1
00gを添加混合して目的とするレゾール型フェノール
樹脂溶液を得た。得られた樹脂の粘度は 2.0Pa・sで、
不揮発分は76%であった。樹脂の残炭率を表1に示し
た。<Production Example 2> Phenol 1000 g, 37
% Formalin 1000 g was placed in a reaction flask equipped with a stirrer, and added with 10% sodium hydroxide aqueous solution 35 g and 10% potassium hydroxide aqueous solution 35 g, reacted at 85 ° C. for 3 hours and then dehydrated under vacuum to give hydroxybenzaldehyde 1
The target resol type phenolic resin solution was obtained by adding and mixing 00 g. The viscosity of the obtained resin is 2.0 Pa · s,
The nonvolatile content was 76%. The residual carbon rate of the resin is shown in Table 1.
【0010】《製造例3》フェノール1000g、37
%ホルマリン1200gを撹拌装置付き反応フラスコに
とり、10%水酸化ナトリウム水溶液35gと10%水
酸化カリウム水溶液35gを添加し、85℃で3時間反
応の後真空下で脱水し、ベンズアルデヒド200gを添
加混合して目的とするレゾール型フェノール樹脂溶液を
得た。得られた樹脂の粘度は 2.1Pa・sで、不揮発分は
75%であった。樹脂の残炭率を表1に示した。<Production Example 3> Phenol 1000 g, 37
% Formalin 1200 g was placed in a reaction flask equipped with a stirrer, 10% sodium hydroxide aqueous solution 35 g and 10% potassium hydroxide aqueous solution 35 g were added, reacted at 85 ° C. for 3 hours, dehydrated under vacuum, and added with benzaldehyde 200 g. The desired resol type phenol resin solution was obtained. The obtained resin had a viscosity of 2.1 Pa · s and a nonvolatile content of 75%. The residual carbon rate of the resin is shown in Table 1.
【0011】《比較例1》フェノール1000g、37
%ホルマリン1000gを撹拌装置付き反応フラスコに
とり、10%水酸化ナトリウム水溶液35gと10%水
酸化カリウム水溶液35gを添加し、85℃で3時間反
応の後真空下で脱水し、エタノール100gを添加混合
して目的とするレゾール型フェノール樹脂溶液を得た。
得られた樹脂の粘度は 0.5Pa・sで、不揮発分は74%
であった。樹脂の残炭率を表1に示した。Comparative Example 1 Phenol 1000 g, 37
% Formalin 1000 g is placed in a reaction flask equipped with a stirrer, 10% sodium hydroxide aqueous solution 35 g and 10% potassium hydroxide aqueous solution 35 g are added, reacted at 85 ° C. for 3 hours, dehydrated under vacuum, and ethanol 100 g is added and mixed. The desired resol type phenol resin solution was obtained.
The resin obtained has a viscosity of 0.5 Pa · s and a nonvolatile content of 74%.
Met. The residual carbon rate of the resin is shown in Table 1.
【0012】《実施例1》製造例1−3及び比較例1の
樹脂溶液を70℃に加温して、カーボンクロスに含浸し
た。その後、130℃で3分間乾燥してBステージ化
し、カーボンプリプレグを得た。得られたプリプレグを
8枚積層し、130℃、60kg/cm2で1時間プレス成
形した。成形した積層板を非酸化性雰囲気下で徐々に昇
温し、2000℃で20時間焼成して炭素−炭素コンポジッ
トを得た。焼成前後の重量変化を表2に示した。Example 1 The resin solutions of Production Example 1-3 and Comparative Example 1 were heated to 70 ° C. to impregnate carbon cloth. Then, it was dried at 130 ° C. for 3 minutes to be B-staged to obtain a carbon prepreg. Eight prepregs obtained were laminated and press-molded at 130 ° C. and 60 kg / cm 2 for 1 hour. The formed laminated plate was gradually heated in a non-oxidizing atmosphere and fired at 2000 ° C. for 20 hours to obtain a carbon-carbon composite. The change in weight before and after firing is shown in Table 2.
【0013】[0013]
【表1】 [Table 1]
【0014】[0014]
【表2】 [Table 2]
【0015】[0015]
【発明の効果】以上の表からもわかるように、芳香族ア
ルデヒドや芳香族アルコールを使用して、低粘度で且つ
残炭率の高い樹脂組成物を得ることができる。従来、含
浸、乾燥、焼成という工程を数回繰り返すという多段含
浸が必要であり、非常に多くのコストを必要とした炭素
−炭素コンポジットの製造を、本発明による残炭率の高
い樹脂組成物を使用することにより、これら工程を簡素
化して一段の含浸で行うことを可能にし、高強度の炭素
−炭素コンポジット成形物を安価に製造することができ
る。As is apparent from the above table, a resin composition having a low viscosity and a high residual carbon rate can be obtained by using an aromatic aldehyde or an aromatic alcohol. Conventionally, multistage impregnation, which involves repeating the steps of impregnation, drying, and firing several times, is required. By using these, it becomes possible to simplify these steps and carry out by one-step impregnation, and a high-strength carbon-carbon composite molded article can be manufactured at low cost.
Claims (1)
1.0−2.0であり、数平均分子量が150−300で
あるレゾール型フェノール樹脂に、芳香族アルデヒド及
び又は芳香族アルコールを少なくとも3重量%以上使用
してなる炭素−炭素コンポジット用レゾール型フェノー
ル樹脂組成物をカーボンファイバー又はカーボンクロス
に含浸して加熱成形後、非酸化性雰囲気下で焼成してな
ることを特徴とする炭素−炭素コンポジット成形物。1. A resol-type phenol resin having a molar ratio of phenols and aldehydes of 1.0 to 2.0 and a number average molecular weight of 150 to 300, and at least 3 aromatic aldehydes and / or aromatic alcohols. Carbon-carbon characterized by being obtained by impregnating carbon fiber or carbon cloth with a resole-type phenol resin composition for carbon-carbon composite used by weight% or more, heat-molding, and then firing in a non-oxidizing atmosphere. Composite molded product.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4204114A JPH0648832A (en) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | Carbon-carbon composite molded body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4204114A JPH0648832A (en) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | Carbon-carbon composite molded body |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0648832A true JPH0648832A (en) | 1994-02-22 |
Family
ID=16485047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4204114A Pending JPH0648832A (en) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | Carbon-carbon composite molded body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648832A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6868157B1 (en) | 1997-09-16 | 2005-03-15 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Echo canceling method, echo canceller and voice switch |
| CN108727053A (en) * | 2018-06-04 | 2018-11-02 | 中钢集团新型材料(浙江)有限公司 | A kind of preparation method of high performance carbon carbon complex carbon material |
-
1992
- 1992-07-30 JP JP4204114A patent/JPH0648832A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6868157B1 (en) | 1997-09-16 | 2005-03-15 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Echo canceling method, echo canceller and voice switch |
| CN108727053A (en) * | 2018-06-04 | 2018-11-02 | 中钢集团新型材料(浙江)有限公司 | A kind of preparation method of high performance carbon carbon complex carbon material |
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