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

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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
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JP
Japan
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carbon
fibers
powder
carbon fiber
average particle
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Pending
Application number
JP62282627A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Kikuchi
菊池 好洋
Kojiro Ota
太田 幸次郎
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Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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。

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。
(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。
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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 ′

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 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. 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。
JP62282627A 1987-11-09 1987-11-09 炭素繊維/炭素複合材の製造法 Pending JPH01126268A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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