JPH01239062A - 炭素複合材料の製造方法 - Google Patents
炭素複合材料の製造方法Info
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- JPH01239062A JPH01239062A JP63066554A JP6655488A JPH01239062A JP H01239062 A JPH01239062 A JP H01239062A JP 63066554 A JP63066554 A JP 63066554A JP 6655488 A JP6655488 A JP 6655488A JP H01239062 A JPH01239062 A JP H01239062A
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-
- 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
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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〕
この発明は、炭素複合１１４の製造方法に係わり、特に
、自動車、航空□、各種産業０械等のブレーキ材料とし
て適当な炭素複合材料の！！１造方法に関する。
、自動車、航空□、各種産業０械等のブレーキ材料とし
て適当な炭素複合材料の！！１造方法に関する。
（従来の技術〕
代表的な炭素複合材料としては、骨材として炭素繊維を
用い、マトリックス原料として樹脂もしくはピッチを用
いた炭素ｉ維強化炭素複合材料がある。炭木繊維強化炭
素複合材斜は、従来、自動車、航空機、各種産業機械等
のブレーキ材料として使用されてＪ５す、その優れた特
性から各種分野への応用が期待されている。その炭素Ｓ
維強化炭素複合材料の製造方法としては、第２図に示す
ように、炭素４１１Ｉｉにマトリックス原料、主として
フェノール樹脂を含浸させたのち、成型、硬化および炭
化焼成を行ない、次にビッヂを含浸させて炭化させる工
程を複数回繰り返し、最後に粗加工および仕上げ加工を
施して最終製品とする方法が代表的なものである。
用い、マトリックス原料として樹脂もしくはピッチを用
いた炭素ｉ維強化炭素複合材料がある。炭木繊維強化炭
素複合材斜は、従来、自動車、航空機、各種産業機械等
のブレーキ材料として使用されてＪ５す、その優れた特
性から各種分野への応用が期待されている。その炭素Ｓ
維強化炭素複合材料の製造方法としては、第２図に示す
ように、炭素４１１Ｉｉにマトリックス原料、主として
フェノール樹脂を含浸させたのち、成型、硬化および炭
化焼成を行ない、次にビッヂを含浸させて炭化させる工
程を複数回繰り返し、最後に粗加工および仕上げ加工を
施して最終製品とする方法が代表的なものである。
また、特開昭６０−５４９７４号公報および特開昭６１
−２１９７３号公報では、自己焼結性コークスをマトリ
ックス原料とすることにより、上記ピッチ含浸および炭
化焼成工程を省略することができるとしている。
−２１９７３号公報では、自己焼結性コークスをマトリ
ックス原料とすることにより、上記ピッチ含浸および炭
化焼成工程を省略することができるとしている。
（発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、第２図に関して説明した製造方法では製
造工程が多く、特に製品の密度を高めるために一次焼成
後に繰り返し行なうビッヂ含浸工程およびその後の炭化
焼成工程が大きな負担となってコストが高くなる。さら
に、−回焼成したのち再びピッチを含浸させて炭化する
工程を繰り返すノこめに、焼成前に最終製品の形状に成
型することができず、焼成後に切削加工を施す必要があ
る。
造工程が多く、特に製品の密度を高めるために一次焼成
後に繰り返し行なうビッヂ含浸工程およびその後の炭化
焼成工程が大きな負担となってコストが高くなる。さら
に、−回焼成したのち再びピッチを含浸させて炭化する
工程を繰り返すノこめに、焼成前に最終製品の形状に成
型することができず、焼成後に切削加工を施す必要があ
る。
また、一般の自動車用ディスクブレーキなどのブレーキ
材料として用いる場合には、通常、価格の点からディス
クは鋳鉄製なので炭素繊維強化複合材料と鋳鉄との摩擦
特性が問題となるが、前記製造方法による炭素４１Ｈ強
化炭素複合材料は、低温でのＩ！ｊａ係数が比較的低く
、さらに摩擦係数が不安定な場合があるという欠点があ
る。炭素、１維強化炭素複合材料に鉄粉および銅粉を添
加づることによって摩擦係数が改善されることは知られ
ているが、この場合には、銅粉をマトリックス中に均一
に分散させることが難しい。
材料として用いる場合には、通常、価格の点からディス
クは鋳鉄製なので炭素繊維強化複合材料と鋳鉄との摩擦
特性が問題となるが、前記製造方法による炭素４１Ｈ強
化炭素複合材料は、低温でのＩ！ｊａ係数が比較的低く
、さらに摩擦係数が不安定な場合があるという欠点があ
る。炭素、１維強化炭素複合材料に鉄粉および銅粉を添
加づることによって摩擦係数が改善されることは知られ
ているが、この場合には、銅粉をマトリックス中に均一
に分散させることが難しい。
特開昭６０−５４９７４号公報および特開昭６１−２１
９７３号公報に記載された方法は、自己焼結性コークス
を原料とすることにより前記製造方法におけるピッチ含
浸および炭化焼成工程を省略することができるとしてい
るが、高温での成型工程Ｊ′３よび複雑な形状、例えば
プレーキディスクパッ１〜、への加工工程に問題が残る
。
９７３号公報に記載された方法は、自己焼結性コークス
を原料とすることにより前記製造方法におけるピッチ含
浸および炭化焼成工程を省略することができるとしてい
るが、高温での成型工程Ｊ′３よび複雑な形状、例えば
プレーキディスクパッ１〜、への加工工程に問題が残る
。
この発明は、上記事情に鑑み、−次焼成後のピッチ含浸
および炭化焼成を行なうことなく高密度の炭素複合材料
を製造することが可能であり、かつ骨材、特に粉枕骨材
を均一に分散させることが可能な炭素複合材料の製造方
法を提供することを目的とげる。
および炭化焼成を行なうことなく高密度の炭素複合材料
を製造することが可能であり、かつ骨材、特に粉枕骨材
を均一に分散させることが可能な炭素複合材料の製造方
法を提供することを目的とげる。
〔課題を解決するための手段）
この発明による炭素複合材料の製造方法は、石炭系すし
くは石油系タールから分留した沸点２００〜５５０℃の
留分（以下留分Ａと記述）および沸点５００℃以上の留
分（以下留分Ｂと記述）の混合液に母相を添加し、熱処
理して骨材表面にピッチ状物質を付着させ、その後混合
液とピッチ状物質が付着した骨材とを分離し、このピッ
チ状物質が付着した骨材をシート状に成型し、青られ７
ｊシートを熱処理することによって軽質分を除去して不
融化し、このシートをｇｉ層した後所定形状に成型し、
この成型体をピッチ状物質の炭化処理に供するものであ
る。
くは石油系タールから分留した沸点２００〜５５０℃の
留分（以下留分Ａと記述）および沸点５００℃以上の留
分（以下留分Ｂと記述）の混合液に母相を添加し、熱処
理して骨材表面にピッチ状物質を付着させ、その後混合
液とピッチ状物質が付着した骨材とを分離し、このピッ
チ状物質が付着した骨材をシート状に成型し、青られ７
ｊシートを熱処理することによって軽質分を除去して不
融化し、このシートをｇｉ層した後所定形状に成型し、
この成型体をピッチ状物質の炭化処理に供するものであ
る。
以下、この発明による炭素複合材料の製造方法を詳細に
説明する。
説明する。
まず、石炭系もしくは石油系タールから分留した沸点２
００〜５５０℃の留分（留分Ａ）および沸点５００℃以
上の留分（留分Ｂ）の混合液を調製する。
００〜５５０℃の留分（留分Ａ）および沸点５００℃以
上の留分（留分Ｂ）の混合液を調製する。
ここで留分Ａと留分Ｂの混合割合は１０：１〜１：１０
であり、好ましくは１０：３である。また、この混合液
に、さらにフェノール樹脂を添加することもでき、この
場合のフェノール樹脂の市は混合液全体に対して５〜２
５重量％である。
であり、好ましくは１０：３である。また、この混合液
に、さらにフェノール樹脂を添加することもでき、この
場合のフェノール樹脂の市は混合液全体に対して５〜２
５重量％である。
この混合液に骨材を添加し、骨材が均一に分散するよう
に攪拌しながら熱処理をする。ここで使用する骨材は、
繊維状骨材もしくは繊維状骨材と粉状骨材との混合物で
ある。繊維状骨材としては、例えば、炭素繊維、金ｆ１
繊維、無機化合物繊維、固相炭化する有機高分子ａ雑、
炭素ウィスカーおよびそれらの混合物があり、炭素繊維
が特に好ましい。粉状骨材としては、例えば、金属粉、
無償化合物粉、炭素粉およびそれらの晶合吻があり、鉄
粉および銅粉が特に好ましい。また、熱処理はピッチ状
物質が骨相の表面を濡らして骨材の気孔に浸入するよう
な条件の下で行ない、通常、２００〜５００″Ｃで、０
．５〜５時間行なう。
に攪拌しながら熱処理をする。ここで使用する骨材は、
繊維状骨材もしくは繊維状骨材と粉状骨材との混合物で
ある。繊維状骨材としては、例えば、炭素繊維、金ｆ１
繊維、無機化合物繊維、固相炭化する有機高分子ａ雑、
炭素ウィスカーおよびそれらの混合物があり、炭素繊維
が特に好ましい。粉状骨材としては、例えば、金属粉、
無償化合物粉、炭素粉およびそれらの晶合吻があり、鉄
粉および銅粉が特に好ましい。また、熱処理はピッチ状
物質が骨相の表面を濡らして骨材の気孔に浸入するよう
な条件の下で行ない、通常、２００〜５００″Ｃで、０
．５〜５時間行なう。
熱処理を終えた混合物は、ピッチ状物質が骨材に必要の
伺肴づる温度まで冷Ｗし、その温度を保ったままでろ過
して骨ｌをタールの照温成分の混合液から分離する。こ
の温度は通常１０〜２００℃である。
伺肴づる温度まで冷Ｗし、その温度を保ったままでろ過
して骨ｌをタールの照温成分の混合液から分離する。こ
の温度は通常１０〜２００℃である。
ろ過してタールの照温成分から分離した骨材は、圧延等
の手段によりシート状にし、その後不融化層る。不融化
は、この分野で通常行なわれる方法、例えば、不活性雰
囲気中で熱処理して軽質分を留去Ｊることによりなされ
る。必要であれば、こののち空気中で加熱する等の方法
で酸化してざらに不融化し、シートの融着性を調整する
ことができる。
の手段によりシート状にし、その後不融化層る。不融化
は、この分野で通常行なわれる方法、例えば、不活性雰
囲気中で熱処理して軽質分を留去Ｊることによりなされ
る。必要であれば、こののち空気中で加熱する等の方法
で酸化してざらに不融化し、シートの融着性を調整する
ことができる。
最後に、この不敵化したシートを最終製品の形状に成型
し、炭化焼成して焼成体とする。シートの成型は、シー
トをそのままもしく（よ積層し、打抜き成型をづるかも
しくはシートを過当な大きさに裁断して型に入れて成型
づることで容易に行なうことができる。成型体の炭化焼
成は、この分野にｄ３いて通常なされている方法で行な
うことができ、一般に、１０〜５００ Ｋｇｆ ／ ｃ
ｍ ２の加圧下において、５００〜１０００℃で、０．
５〜２時間焼成することにより行なう。必要であれば、
この−次焼成体をひらに高温で焼成することも可能であ
る。
し、炭化焼成して焼成体とする。シートの成型は、シー
トをそのままもしく（よ積層し、打抜き成型をづるかも
しくはシートを過当な大きさに裁断して型に入れて成型
づることで容易に行なうことができる。成型体の炭化焼
成は、この分野にｄ３いて通常なされている方法で行な
うことができ、一般に、１０〜５００ Ｋｇｆ ／ ｃ
ｍ ２の加圧下において、５００〜１０００℃で、０．
５〜２時間焼成することにより行なう。必要であれば、
この−次焼成体をひらに高温で焼成することも可能であ
る。
この発明の製造方法においては、炭素マトリックス原料
としてタールの蒸留成分を使用する。このタールの蒸留
成分は炭化収率が高い。また、マトリックス原料を液体
の形態で骨材と混合するためマトリックス原料が骨ｌの
気孔中にまで入り込み、ントリックス原料と骨材の接着
性が良くなる。
としてタールの蒸留成分を使用する。このタールの蒸留
成分は炭化収率が高い。また、マトリックス原料を液体
の形態で骨材と混合するためマトリックス原料が骨ｌの
気孔中にまで入り込み、ントリックス原料と骨材の接着
性が良くなる。
さらに、マトリックス原料を不融化したのちに成型１．
焼成を行なうためにマトリックス原料の流失かない。し
たがって、焼成体の密度を高めることができる。
焼成を行なうためにマトリックス原料の流失かない。し
たがって、焼成体の密度を高めることができる。
また、母材として４Ｉ維状骨材と粉状骨材との混合物を
使用した場合には、これらを液層中で混合させるため均
一に分散させることがでさ、ざらに７トリツクス原料に
３＝１する骨Ｈの充填率が高まって焼成体の密度が高め
ることができる。
使用した場合には、これらを液層中で混合させるため均
一に分散させることがでさ、ざらに７トリツクス原料に
３＝１する骨Ｈの充填率が高まって焼成体の密度が高め
ることができる。
また、この発明の製造方法においては、骨材とマトリッ
クス材の混合物をシート状にしたのち成型ｄ３よび焼成
を行なうために作業性が良い。
クス材の混合物をシート状にしたのち成型ｄ３よび焼成
を行なうために作業性が良い。
きうに、この発明の製造方法にＪ３いては、炭化焼成の
市に成型体を！終製品の形状に成型することができるの
で、焼成後に切削笠の大幅な加工をづる必要がない。
市に成型体を！終製品の形状に成型することができるの
で、焼成後に切削笠の大幅な加工をづる必要がない。
（実施例〕
実施例１
Ｆ、Ｆ、油１００小吊部と硬ピッチ２０１伍部の混合液
にクレカチ」ツブＣ−１２５Ｔ （ｆ２＝２５ＦＭ）
３！Ｔ！帛部、コークス粉２中示部および銅粉６小吊
部を添加し、攪拌しながら４５０℃で２時間熱処理した
。熱処理終了後、１５０℃まで冷却し、この温度を保ち
ながらろ過して混合液と骨材を分離し、得られノｃ骨材
を直ちに鉄板の間に挟んで加圧しながら冷却してシート
状にした。これを不活性雰囲気下において２００℃で減
圧乾燥したのち、空気中において昇温速度１℃／分で２
５０℃まで昇温し、この温度で２時間保持して不融化し
た。この不融化したシートから１００Ｘ １００ ｒｔ
ｒｔｒの試料片を裁断し、荷重下において５００℃で焼
成して炭化したのち、加圧せずに昇温速度６℃／時で１
０００″Ｃまで昇温した。これによって得られた炭素複
合材料の性状を試験し、結果を第１表に記載した。なお
、表中の摩擦係数は！鉄に対する値である。
にクレカチ」ツブＣ−１２５Ｔ （ｆ２＝２５ＦＭ）
３！Ｔ！帛部、コークス粉２中示部および銅粉６小吊
部を添加し、攪拌しながら４５０℃で２時間熱処理した
。熱処理終了後、１５０℃まで冷却し、この温度を保ち
ながらろ過して混合液と骨材を分離し、得られノｃ骨材
を直ちに鉄板の間に挟んで加圧しながら冷却してシート
状にした。これを不活性雰囲気下において２００℃で減
圧乾燥したのち、空気中において昇温速度１℃／分で２
５０℃まで昇温し、この温度で２時間保持して不融化し
た。この不融化したシートから１００Ｘ １００ ｒｔ
ｒｔｒの試料片を裁断し、荷重下において５００℃で焼
成して炭化したのち、加圧せずに昇温速度６℃／時で１
０００″Ｃまで昇温した。これによって得られた炭素複
合材料の性状を試験し、結果を第１表に記載した。なお
、表中の摩擦係数は！鉄に対する値である。
比較例１
クレカチョップＣ−１２５Ｔ ３蛋Ｅ部、」−クス粉２
重聞部、銅粉６重０部および硬ピッチ６車良部をオムニ
ミキサーで混合し、高温成形はを用いて８００℃で成型
したのち、１（１００”ｃで炭化焼成を行なった。得ら
れた焼成体の性状の試験を行ない、結果を第１表に併記
した。
重聞部、銅粉６重０部および硬ピッチ６車良部をオムニ
ミキサーで混合し、高温成形はを用いて８００℃で成型
したのち、１（１００”ｃで炭化焼成を行なった。得ら
れた焼成体の性状の試験を行ない、結果を第１表に併記
した。
第 １ 表
第１表から明らかなように、比較例１で得られた炭素複
合材料はピッチ含浸および炭化焼成工程を省略したため
に密度が不十分であるのに対して、この発明の方法によ
る炭素複合材料はピッチ含浸および炭化焼成を繰り返さ
なくとも充分な密度を得ることができる。
合材料はピッチ含浸および炭化焼成工程を省略したため
に密度が不十分であるのに対して、この発明の方法によ
る炭素複合材料はピッチ含浸および炭化焼成を繰り返さ
なくとも充分な密度を得ることができる。
（効果〕
以上のように、この発明の製造方法によると、成型体の
炭化焼成後にさらにピッチ含浸および炭化焼成を行なう
ことなく高密度の炭素複合材料を装造Ｊることが可能で
あり、また骨材、特に粉状母材をマトリックス原料中に
均一に分散させることができ、さらに作業性も良いうえ
に炭化焼成後の加工もほとんど不要になる。
炭化焼成後にさらにピッチ含浸および炭化焼成を行なう
ことなく高密度の炭素複合材料を装造Ｊることが可能で
あり、また骨材、特に粉状母材をマトリックス原料中に
均一に分散させることができ、さらに作業性も良いうえ
に炭化焼成後の加工もほとんど不要になる。
第１図はこの発明の炭素複合材料の製造方法に係る一具
体例を示す工程図であり、第２図は従来の炭素１繊維強
化炭素複合材料の製造方法に係る一具体例を示す工程図
である。
体例を示す工程図であり、第２図は従来の炭素１繊維強
化炭素複合材料の製造方法に係る一具体例を示す工程図
である。
Claims (5)
- （１）石炭系もしくは石油系タールから分留した沸点２
００〜５５０℃の留分と沸点５００℃以上の留分との混
合液中で骨材を熱処理して骨材表面にピッチ状物質を付
着させた後これを分離し、このピッチ状物質を付着させ
た骨材をシート状に成型し、得られたシートを熱処理す
ることによって軽質分を除去してピッチ状物質を不融化
し、このシートを積層した後所定形状に成型し、この成
型体をピッチ状物質の炭化処理に供することを特徴とす
る炭素複合材料の製造方法。 - （２）骨材が、炭素繊維、金属繊維、無機化合物、繊維
、固相炭化する有機高分子繊維および炭素ウィスカーか
らなる群から選ばれる繊維状骨材の１種または２種以上
、または該繊維状骨材と金属粉、無機化合物粉および炭
素粉からなる群から選ばれる粉枕骨材の１種または２種
以上の混合物であることを特徴とする請求項１に記載の
製造方法。 - （３）シートの成型を型込め成型で行ない、成型後の炭
化を、型に入れたままもしくは型から取り出して加圧下
で行なうことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。 - （４）石炭系もしくは石油系タールから分留した沸点２
００〜５５０℃の留分と沸点５００℃以上の留分との混
合液に、さらにフェノール樹脂を添加することを特徴と
する請求項１に記載の製造方法。 - （５）シートを、さらに酸化して融着性を調整すること
を特徴とする請求項１に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63066554A JPH01239062A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 炭素複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63066554A JPH01239062A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 炭素複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01239062A true JPH01239062A (ja) | 1989-09-25 |
Family
ID=13319250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63066554A Pending JPH01239062A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 炭素複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01239062A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02107564A (ja) * | 1988-10-17 | 1990-04-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 炭素・金属複合材の製造方法 |
-
1988
- 1988-03-18 JP JP63066554A patent/JPH01239062A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02107564A (ja) * | 1988-10-17 | 1990-04-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 炭素・金属複合材の製造方法 |
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