JPH01126268A - 炭素繊維／炭素複合材の製造法 - Google Patents
炭素繊維／炭素複合材の製造法Info
- Publication number
- JPH01126268A JPH01126268A JP62282627A JP28262787A JPH01126268A JP H01126268 A JPH01126268 A JP H01126268A JP 62282627 A JP62282627 A JP 62282627A JP 28262787 A JP28262787 A JP 28262787A JP H01126268 A JPH01126268 A JP H01126268A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- fibers
- powder
- carbon fiber
- average particle
- 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
Links
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 35
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 title abstract 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 claims description 9
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 4
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 13
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 4
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 3
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 abstract description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 abstract description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 10
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 4
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N furfuryl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CO1 XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000011271 tar pitch Substances 0.000 description 3
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 2
- 239000002783 friction material Substances 0.000 description 2
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007849 furan resin Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
- C04B35/83—Carbon fibres in a carbon matrix
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は強度及び耐熱性に優れた炭素繊維／炭素複合材
の製造法に関する。
の製造法に関する。
（従来の技術）
炭素繊維／炭素複合材は、炭素繊維に樹脂を含浸し友も
の又は炭素繊維と樹脂との混合物を熱処理し、樹脂を炭
化することによって製造され、不活性雰囲気下では高温
でも機械的強度が低下しない長所を有するので、化学構
造材、摩擦材等に使用されている。
の又は炭素繊維と樹脂との混合物を熱処理し、樹脂を炭
化することによって製造され、不活性雰囲気下では高温
でも機械的強度が低下しない長所を有するので、化学構
造材、摩擦材等に使用されている。
使用される炭素繊維は織られた布、長繊維、短繊維等で
ある。炭素繊維の中で布や長繊維は複合化するのに樹脂
を含浸する方法をとるのに対し。
ある。炭素繊維の中で布や長繊維は複合化するのに樹脂
を含浸する方法をとるのに対し。
短繊維は樹脂と混合した後に成形ができるという長所が
ある。
ある。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、炭素繊維の短繊維を用いた複合材は、ど
うしても布や長繊維を用いた複合材のような高い強度が
得られない欠点がある。また他の問題は短繊維が束とし
て集合する傾向がちυ１例えば樹脂の溶液中に均一に分
散せず、均一な複合材が得られないことがあるというこ
とである。
うしても布や長繊維を用いた複合材のような高い強度が
得られない欠点がある。また他の問題は短繊維が束とし
て集合する傾向がちυ１例えば樹脂の溶液中に均一に分
散せず、均一な複合材が得られないことがあるというこ
とである。
本発明は上記した問題を改善し、均質で機械的強度の向
上した炭素繊維／炭素複合材の製造法を提供することを
目的とする。
上した炭素繊維／炭素複合材の製造法を提供することを
目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明者らは、従来の炭素繊維短繊維と樹脂との組合せ
に更に炭素微粉末を添加することにより炭素繊維／炭素
複合材の強度を向上し得ることを見出し９本発明を完成
するに至った。
に更に炭素微粉末を添加することにより炭素繊維／炭素
複合材の強度を向上し得ることを見出し９本発明を完成
するに至った。
本発明は、炭素繊維の短繊維１００重量部に対し、平均
粒径３０μｍ以下の炭素粉末１０〜３０重量部及び液状
の結合材を加えて混練後，成形及び焼成する炭素繊維／
炭素複合材の製造法に関する。
粒径３０μｍ以下の炭素粉末１０〜３０重量部及び液状
の結合材を加えて混練後，成形及び焼成する炭素繊維／
炭素複合材の製造法に関する。
本発明において炭素繊維は黒鉛線維を含む。短繊維は長
さが通常０．１〜３０ａｍのものを用い、好ましくは２
〜６ｍ１ｌｌである。長ずざると複合材の強度は大きく
できるが、炭素粉及び結合材との均一混合が難しくなる
。短かすぎると反対に均一混合は容易になるが複合材の
強度が低下する。
さが通常０．１〜３０ａｍのものを用い、好ましくは２
〜６ｍ１ｌｌである。長ずざると複合材の強度は大きく
できるが、炭素粉及び結合材との均一混合が難しくなる
。短かすぎると反対に均一混合は容易になるが複合材の
強度が低下する。
炭素粉末は平均粒径３０μｍ以下の黒鉛粉、コークス粉
又はカーボンブラックである。３０μｍより大きいと複
合材の強度向上の効果がない。好ましくは平均粒径１０
μｍ以下の人造黒鉛である。
又はカーボンブラックである。３０μｍより大きいと複
合材の強度向上の効果がない。好ましくは平均粒径１０
μｍ以下の人造黒鉛である。
炭素粉末は炭素繊維の短繊維１００重量部に対し１０〜
３０ｉ量部を加える。この範囲外であると複合材の強度
向上の効果が低下する。
３０ｉ量部を加える。この範囲外であると複合材の強度
向上の効果が低下する。
結合材は、炭素繊維、炭素粉を結びつけるほかに、熱処
理によシ炭化し炭素マトリックスとして残留するもので
あるから炭化率の高いものを用いる。フェノール樹脂、
フラン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂又はタール
ピッチが好ましい。
理によシ炭化し炭素マトリックスとして残留するもので
あるから炭化率の高いものを用いる。フェノール樹脂、
フラン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂又はタール
ピッチが好ましい。
結合材は常温で液状のもの又は炭素繊維及び炭素粉との
混線時に液状となるものを用いる。
混線時に液状となるものを用いる。
製造法を略記すると、炭素繊維の短繊維、炭素粉及び結
合材をニーダ−等に入れて混練する。混線は常温、加熱
等混練し易い条件で行う。混線物は必要に応じ乾燥処理
をし１次い、で粉砕し成形する。成形体は公知の方法に
より不活性雰囲気下。
合材をニーダ−等に入れて混練する。混線は常温、加熱
等混練し易い条件で行う。混線物は必要に応じ乾燥処理
をし１次い、で粉砕し成形する。成形体は公知の方法に
より不活性雰囲気下。
結合材が充分炭化する温度で一次焼成（炭素化）する。
炭素化後樹脂又はタールピッチを含浸し再度炭素化して
もよい。更に必要に応じ２５００℃以上の温度で二次焼
成（黒鉛化）を行う。
もよい。更に必要に応じ２５００℃以上の温度で二次焼
成（黒鉛化）を行う。
（実施例）
次に本発明の詳細な説明する。
実施例１
フルフリルアルコール初期縮脅物（日立化成工業製、ヒ
タフランＶＦ３０２）１００重量部及び繊維長さ６１ｍ
１１の炭素繊維（東し製、Ｔ−３００）１００重量部に
、平均粒径１０μｎｌの人造黒鉛をそれぞれ０． ５．
１０． ２０． ３０． ４０． ５０重量部添加し
て、ニーダ−で１５分間混練したものを７０℃で１０時
間乾燥し９次いでヘンシェルミキサーで解砕後混合して
成形粉とした。成形粉を金型に入れ、温度１５０℃、圧
力２００ｋｇｆ／ｃ♂で成形後、成形体を窒素ガスの流
通雰囲気下、室温から毎時１０℃で１０００℃まで昇温
して樹脂を炭素化した。この炭素化物に軟化点９０℃の
タールピッチを含浸し、前記炭素化と同一条件て１００
０℃まで昇温し炭素化する工程を３回繰返した後、電気
炉に入れ２５００℃で黒鉛化して炭素繊維／炭素複合材
を得た。得られた複合材の人造黒鉛添加量と曲げ強さと
の関係を第１図に示す。
タフランＶＦ３０２）１００重量部及び繊維長さ６１ｍ
１１の炭素繊維（東し製、Ｔ−３００）１００重量部に
、平均粒径１０μｎｌの人造黒鉛をそれぞれ０． ５．
１０． ２０． ３０． ４０． ５０重量部添加し
て、ニーダ−で１５分間混練したものを７０℃で１０時
間乾燥し９次いでヘンシェルミキサーで解砕後混合して
成形粉とした。成形粉を金型に入れ、温度１５０℃、圧
力２００ｋｇｆ／ｃ♂で成形後、成形体を窒素ガスの流
通雰囲気下、室温から毎時１０℃で１０００℃まで昇温
して樹脂を炭素化した。この炭素化物に軟化点９０℃の
タールピッチを含浸し、前記炭素化と同一条件て１００
０℃まで昇温し炭素化する工程を３回繰返した後、電気
炉に入れ２５００℃で黒鉛化して炭素繊維／炭素複合材
を得た。得られた複合材の人造黒鉛添加量と曲げ強さと
の関係を第１図に示す。
第１図から明らかなように人造黒鉛添加量が本発明の範
囲にあるものが最も高い曲げ強度を示した。
囲にあるものが最も高い曲げ強度を示した。
上記実施例において人造黒鉛添加ｔを２０重量部とし２
人造黒鉛の平均粒径を１０μｍのほか３０．５０，１０
０μｍの４種類に変えて、上記と同一条件で製造したと
きの曲げ強さを第２図に示す。第２図から炭素粉の平均
粒子径が３０μｍを越えると曲げ強さが急激に低下する
。
人造黒鉛の平均粒径を１０μｍのほか３０．５０，１０
０μｍの４種類に変えて、上記と同一条件で製造したと
きの曲げ強さを第２図に示す。第２図から炭素粉の平均
粒子径が３０μｍを越えると曲げ強さが急激に低下する
。
実施例２
フェノール樹脂（日立化成工業ｎ、ＶＰ２３１）１００
重量部及び繊維長さ６−の炭素繊維（クレハ化学製、Ｃ
Ｔ−１０６Ｔ）１００重量部に、平均粒径０．１５μｍ
のカーボンブラック（旭カーボン製、旭サーマル）をそ
れぞれ０． ５． １０゜２０．３０，４０．５０重量
部添加し、以下実施例１と同じ方法によシ炭素繊維／炭
素複合材を得九。得られた複合材のカーボンブラック添
加量と曲げ強さとの関係を第１図に示す。第１図から曲
げ強さは実施例１と同じような傾向を示した。
重量部及び繊維長さ６−の炭素繊維（クレハ化学製、Ｃ
Ｔ−１０６Ｔ）１００重量部に、平均粒径０．１５μｍ
のカーボンブラック（旭カーボン製、旭サーマル）をそ
れぞれ０． ５． １０゜２０．３０，４０．５０重量
部添加し、以下実施例１と同じ方法によシ炭素繊維／炭
素複合材を得九。得られた複合材のカーボンブラック添
加量と曲げ強さとの関係を第１図に示す。第１図から曲
げ強さは実施例１と同じような傾向を示した。
比較例１
フェノール樹脂（日立化成工業製、ＶＰ２３１）１００
重量部に繊維長さ６８の炭素繊維（東し製。
重量部に繊維長さ６８の炭素繊維（東し製。
Ｔ−３００）１００重量部を加え、ニーダ−で１５分間
混練し、以下実施例１と同じ方法で乾燥。
混練し、以下実施例１と同じ方法で乾燥。
解砕、成形し、１ｏｏｏ℃で焼成し樹脂を炭素化した。
次いでこの基材にＶＰ２３１を含浸し、室温から毎時ｌ
Ｏ℃で１０００℃まで昇温し炭素化する工程を５回繰返
した後、以下実施例と同様にして黒鉛化して炭素繊維／
炭素複合材を得た。
Ｏ℃で１０００℃まで昇温し炭素化する工程を５回繰返
した後、以下実施例と同様にして黒鉛化して炭素繊維／
炭素複合材を得た。
第１表は、上記実施例において曲げ強さが最も高い値を
示したものについて、他の特性も併せて比較例と共に一
覧にしたものである。
示したものについて、他の特性も併せて比較例と共に一
覧にしたものである。
第１表
注※１・・・人造黒鉛粉を２０重量部添加のもの※２・
・・カーボンブラックを２０重量部添加のもの第１表か
ら明らかなように、実施例においてはカサ密度、電気比
抵抗は比較例１のものと同じであっても１曲げ強さは比
較例１の１．８〜１．９倍。
・・カーボンブラックを２０重量部添加のもの第１表か
ら明らかなように、実施例においてはカサ密度、電気比
抵抗は比較例１のものと同じであっても１曲げ強さは比
較例１の１．８〜１．９倍。
引張シ強さは１．４〜１．７に達するものがある。
（発明の効果）
本発明によれば、従来欠点とされていた短繊維を用いた
場合の炭素繊維／炭素複合材の機械的強度を改善するこ
とができ、得られる複合材は構造材をはじめ摩擦材料等
に広く応用可能であシ、その工業的な効果は大きい。
場合の炭素繊維／炭素複合材の機械的強度を改善するこ
とができ、得られる複合材は構造材をはじめ摩擦材料等
に広く応用可能であシ、その工業的な効果は大きい。
第１図は１本発明の実施例になる炭素繊維／炭素複合材
の炭素粉添加量と曲げ強さとの関係を示すグラフ、第２
図は、炭素粉粒子径と曲げ強さの関係を示すグラフであ
る。 代理人 弁理士 若 林 邦 彦 ′
の炭素粉添加量と曲げ強さとの関係を示すグラフ、第２
図は、炭素粉粒子径と曲げ強さの関係を示すグラフであ
る。 代理人 弁理士 若 林 邦 彦 ′
Claims (2)
- １．炭素繊維の短繊維１００重量部に対し，平均粒径３
０μｍ以下の炭素粉末１０〜３０重量部及び液状の結合
材を加えて混練後，成形及び焼成することを特徴とする
炭素繊維／炭素複合材の製造法。 - ２．炭素繊維の短繊維の長さが３〜６ｍｍである特許請
求の範囲第１項記載の炭素繊維／炭素複合材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62282627A JPH01126268A (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 炭素繊維／炭素複合材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62282627A JPH01126268A (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 炭素繊維／炭素複合材の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01126268A true JPH01126268A (ja) | 1989-05-18 |
Family
ID=17654983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62282627A Pending JPH01126268A (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 炭素繊維／炭素複合材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01126268A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120463499A (zh) * | 2025-05-20 | 2025-08-12 | 宁波众力新材料有限公司 | 一种石墨匣钵及其制备方法和应用 |
-
1987
- 1987-11-09 JP JP62282627A patent/JPH01126268A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120463499A (zh) * | 2025-05-20 | 2025-08-12 | 宁波众力新材料有限公司 | 一种石墨匣钵及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| USRE42775E1 (en) | Isotropic pitch-based materials for thermal insulation | |
| US3993738A (en) | High strength graphite and method for preparing same | |
| JPH05251088A (ja) | 燃料電池用多孔質炭素電極板の製造方法 | |
| JP2700798B2 (ja) | 炭素・黒鉛材料の製造方法 | |
| JPH04321559A (ja) | 炭素材料用組成物および炭素複合材料とその製法 | |
| JP3314383B2 (ja) | 炭素繊維／炭素複合材料の製造方法 | |
| JP3138718B2 (ja) | 炭素繊維強化炭素材料の製造方法 | |
| JPH0551257A (ja) | 炭素繊維強化炭素材料の製造法 | |
| JP3616829B2 (ja) | 炭素−炭化硼素焼結体、その製造方法およびこの焼結体を用いた材料 | |
| JP2003128475A (ja) | 炭素質多孔体およびその製造方法 | |
| JPS6323124B2 (ja) | ||
| JPH0717449B2 (ja) | 不浸透性炭素材料の製造方法 | |
| JPS63265863A (ja) | 炭素繊維強化炭素複合材料およびその製造方法 | |
| JPS59232906A (ja) | 気体不透過性炭素質材の製造方法 | |
| JPS61122162A (ja) | 炭素繊維強化炭素材料の製造法 | |
| JPH04228412A (ja) | 特殊炭素材用組成物 | |
| JP2003055057A (ja) | 炭素繊維強化炭素材料の製造方法 | |
| JPH0388706A (ja) | 炭素材の製造法 | |
| JPH07300362A (ja) | 気体不透過性炭素質材の製造方法 | |
| JPH02199061A (ja) | 含浸炭素材の製造方法 | |
| JP2697482B2 (ja) | ピッチ系素材の製造方法及びそれを原料とした炭素材の製造方法 | |
| JPS63222072A (ja) | 不浸透性炭素材 | |
| JPS5957975A (ja) | 不浸透性炭素材料の製造法 | |
| JPS6153104A (ja) | 高強度炭素材料の製造方法 | |
| JPH0442857A (ja) | 炭素繊維強化炭素複合材料の製造法 |