JPH02120379A - 炭素繊維／炭素コンポジット部材の接合方法 - Google Patents

炭素繊維／炭素コンポジット部材の接合方法

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JPH02120379A JP63270972A JP27097288A JPH02120379A JP H02120379 A JPH02120379 A JP H02120379A JP 63270972 A JP63270972 A JP 63270972A JP 27097288 A JP27097288 A JP 27097288A JP H02120379 A JPH02120379 A JP H02120379A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、炭素繊維／炭素コンポジット（以下、Ｃ／Ｃ
コンボシフ）という）の部材間を強固に接合する方法に
関する。
（従来の技術） 炭素（または黒鉛）をマトリクスとし、炭素繊維（また
は黒鉛繊維）を強化材とするＣ／Ｃコンポジントは、そ
の機械的強度が著しく高いので、各種の構造部材として
利用されているとともに、導電性を有することから抵抗
発熱体の材料としてもｔｔ目を集めている。
Ｃ／Ｃコンポジットをこれら用途に使う場合、Ｃ／Ｃコ
ンポジット製の個々の部材を互いに接合して、目的形状
に組立てるということが行なわれている。
組立体が常温下で使用される場合には、Ｃ／Ｃコンポジ
ット部材間を接着強度の大きい各種合成樹脂の接着剤を
用いて接合するだけでも充分である。
しかし、組立体が、使用時に高温になる、たとえば発熱
装置の場合には、各部材間の接合部は高温に曝されしか
も導電性でなければならないということから、上記した
ような合成樹脂系の接着剤による接合では不都合である
。
このような場合の接合においては、接着剤として、炭素
（または黒鉛）粉末とエポキシ樹脂のような合成樹脂を
所定の割合で混合して成る液状またはペースト状の接着
剤を選定し、この接着剤をＣ／Ｃコンポジット部材の接
合部に塗布して両部材を圧着し、その状態を保ちつつ焼
成して前記合成樹脂を炭化するという方法が採られてい
る。
（発明が解決しようとする課題） 上記従来方法によれば、接合部は、全体が炭化している
ので耐熱性、導電性を具備している。しかも耐食性も良
好である。しかし最大の欠点は接合部の機械的強度が著
しく小さく、この箇所からの折損事故が多発するという
ことである。
このため、たとえば、さらにＣ／Ｃコンポジット部材間
をボルトとナツトで緊締して接合部の機械的強度を保持
する処置が施されている。しかしながら、このような処
置を施さな（でも、充分な機械的強度が保持される接合
状態にあることが好ましいことはいうまでもない。
本発明は、機械的強度が著しく高いばかりか、耐熱性、
導電性、耐食性をも有する接合部を形成することができ
る、Ｃ／Ｃコンポジット部材の接合方法の提供を目的と
する。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明においては、炭素繊
維／炭素コンポジット部材、または、焼成すると炭素繊
維／炭素コンボジントになる一対の部材間の接合面に、
炭素繊維と炭化可能物質とから成るプリプレグを介在さ
せ、前記一対の部材で前記プリプレグを加圧しながら加
熱してそれら一対の部材を接合した後、非酸化性雰囲気
中にて焼成することを特徴とする炭素繊維／炭素コンポ
ジット部材の接合方法が提供される。
（作用） 前記プリプレグは、その両面に位置するＣ／Ｃコンポジ
ット部材に対する接着剤として作用すると同時に、焼成
されて自らもＣ／Ｃコンポジットとなり、Ｃ／Ｃコンポ
ジット部材間を強固に接合するようになる。
（実施態様） 本発明方法においては、まず一対のＣ／Ｃコンポジット
部材間の接合すべき個所に　前記プリプレグが介在せし
められる。
プリプレグは、炭素繊維と炭化可能物質とから形成され
る。
このときに用いる炭素繊維の形態に関しては次のような
ものがあげられる。
第１にｗｉ物である。織物は平織物、綾礒物、朱子織物
のいずれであってもよい。
また、特開昭５１−５８５６８号公報、特開昭５９−３
２２９１号公報にそれぞれ開示されている円形織物ない
し螺旋状円形織物を使用することができる。
第２に解繊マットである。これは、１本１本の炭素短繊
維がランダム配向しているものである。
第３はチョンブドストランドマットである。これは、炭
素繊維の東を所定の長さに裁断し、各裁断束をランダム
配向セしめて成るマットである。
第４は、スワールマントである。これは、短繊維ではな
く、解繊され、または解繊されていない連続繊維（若し
くは連続繊維束）がランダム配向されているものである
。
第５図は筒状編組である。これはその径方向および長手
方向への伸縮性に冨む。これは平らに押しつふして使用
することができる。
第６は、一方向に互いに並行に、かつテープ状またはソ
ート状に引き揃えた、連続繊維の一方向引揃え体である
。これには、通常、引揃え状態を維持するために、Ｂス
テージの、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ピッチ
などが含浸されている。一方向性プリプレグと呼ばれる
ものである。
第７の形態は、アスペクト比の小さい短繊維である。
また、炭化可能物質としては、Ｂステージのフェノール
樹脂、フラン樹脂のような熱硬化性樹脂であることが好
ましいが、石油重質油や、ピンチ、アントラセン等を使
用することもできる。
このプリプレグは、所定枚数を一対のＣ／Ｃコンポジッ
ト部材の間に介在せしめればよい。
ついで、一対の部（オでプリプレグを加圧しながら加熱
する。すると、プリプレグの炭化可能物質が固化し、部
材同士が接合される。炭化可能物質が熱硬化性樹脂であ
る場合には、その樹脂が硬化するわけである、プリプレ
グの成型である。このときの加圧力は５〜３０ｋｇ／ｄ
程度、温度は１００〜２００°Ｃ程度である。
なお、プリプレグの成型体における、炭素繊維の体積含
有率＜ｖｒ：％）を、炭素繊維と炭化可能物質との成型
体を焼成して接合すべきＣ／Ｃコンポジット部材を得る
ときのその焼成前におけるＶｆと同じにし、また後述の
焼成温度を前記Ｃ／Ｃコンポジット部材の焼成温度と同
一にすると、形成された接合部の抵抗率を前記Ｃ／Ｃコ
ンポジット部材の抵抗率と同じ値にすることができる。
これは、Ｃ／Ｃコンポジット部材を発熱体とする発熱装
置を組み立てるような場合には大変好都合である。
ついで、成型体で接合された一対のＣ／Ｃコンポジット
部材を非酸化性雰囲気中で焼成する。すると、成型体が
Ｃ／Ｃコンポジットとなり、一対のＣ／Ｃコンポジット
部材がＣ／Ｃコンポジットで接合される。
非酸化性雰囲気としては窒素雰囲気が好適である。さら
に、焼成温度は、通常、６００〜３０００′Ｃの範囲に
あればよい。なお、このとき、接合すべきＣ／Ｃコンポ
ジット部材を製造する際に採用した焼成温度と同じ焼成
温度で焼成すると、Ｃ／Ｃコンポジット部材と接合部と
の熱膨張係数が略同−となるため、両者間の接合界面に
おける剥離現象を防止することができて好適である。ま
た、焼成時に一対のＣ／Ｃコンポジット部材で成型体に
圧力をかけておくと、接合強度が一層向上する。
なお、焼成後、焼成体に炭化可能物質を含浸し、再び焼
成するという操作を繰り返すと、高密度化が図れるので
好ましい。
以上においては、接合される一対の部材がＣ／Ｃコンポ
ジットからなるものである場合について説明したが、部
材は、上述した焼成時にＣ／Ｃコンポジットになる、た
とえば炭素繊維強化プラスチックスのようなものであっ
てもよい。そのような部材を使用した場合でも、結果的
にＣ／Ｃコンポジット部材同士を接合することになる。
すなわち、部材は、焼成するとＣ／Ｃコンポジットにな
るものであってもよい。
（実施例） 東しく株）製炭素繊維“トレカ”の平ｖａ物Ｃ０６３４
３（厚み：　０．２７闘、目付：２００ｇ／ｎ（）に、
メタノールで希釈したフェノール樹脂を含浸せしめ、プ
リプレグを得た。
このプリプレグを、２０枚、積層したのち、１５０°Ｃ
の温度下に３０ｋｇ／ｃｄの圧力を加えてフェノール樹
脂を硬化し、成型した後、窒素ガス雰囲気中において、
昇温速度１００°Ｃ／ｈｒで２０００°Ｃにまで昇温し
、その温度で１時間保持して、長さｌｏｏｍ、幅Ｌｏｏ
ｍ、厚み３ｍのＣ／Ｃコンポジット板を得た。
このＣ／Ｃコンポジット板から、長さ１００−１幅２５
ｍ’：厚み３閤の仮を２枚用意し、その１枚の端部から
！２．５ｓ＋ｍにかけて、上記したプリプレグを３枚重
ね、その上に他のＣ／Ｃコンポジ、ト根の端部を重ね合
せた。
この重ね合せ体を、上記のＣ／Ｃコンポジット板の成型
条件と同一条件で加熱・力■圧して仮同士を接合した後
、窒素ガス雰囲気炉中で２０００″Ｃで焼成した。
２枚のＣ／Ｃコンボ２７１反が接合された。このときの
接合部の引張剪断強度（ｋｇ／ｃｄ）をＪＩＳＫ−６８
５０で規定する方法によって測定した。
その結果を表に示した。
比較のために、２枚のＣ／Ｃコンポジット板を、大日本
インキ（株）製の接着剤゛Ｇ　Ｃ−ＨＰ”ユニオン・カ
ーバイド・コーポレーション社製のカーボンセメント“
Ｃ−３４°°で接着（接着剤層の厚み：０．５ｍｍ）し
たことを除いては、実施例と同様にして２枚の仮を接合
した。それぞれの場合の引張剪断強度を比較例１．比較
例２として表に示した。
表 ついで、これら３枚の接合体を接合部で板面垂直方向に
切断し、それぞれの切断面を目視観察した。
実施例方法で得られたものの場合は、各接合界面は−様
に密着していてボイド等は認められなかった。しかし、
比較例方法によるものの場合は、互いの接合界面に多数
のボイドが認められ−様な接合状態ではなかった。
（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明方法によれば、Ｃ
／Ｃコンポジット部材の相互間を極めて強固に接合する
ことができ、しかも、その接合部は耐熱性、耐食性、４
電性を有するので、この方法は、Ｃ／Ｃコンボジントを
発熱体とした複雑形状の発熱装置、腐食雰囲気中で使用
する発熱装置の組立て時に適用して極めて有用である。
出願人　　ハナワ熱電金属株式会社 出願人　　東　し　株　式　会　社 代理人　　弁理士　　長　門　侃　ニ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 炭素繊維／炭素コンポジット部材、または、焼成すると
    炭素繊維／炭素コンポジットになる一対の部材間の接合
    面に、炭素繊維と炭化可能物質とから成るプリプレグを
    介在させ、前記一対の部材で前記プリプレグを加圧しな
    がら加熱してそれら一対の部材を接合した後、非酸化性
    雰囲気中にて焼成することを特徴とする炭素繊維／炭素
    コンポジット部材の接合方法。
JP63270972A 1988-10-28 1988-10-28 炭素繊維／炭素コンポジット部材の接合方法 Expired - Fee Related JP2648349B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08508235A (ja) * 1993-04-30 1996-09-03 フォスター ミラー インコーポレーテッド 複合構造体用補強継手及び複合部品の接合法
US10130338B2 (en) 2012-07-10 2018-11-20 Fujifilm Sonosite, Inc. Ultrasound probe and aligned needle guide system

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JPH08508235A (ja) * 1993-04-30 1996-09-03 フォスター ミラー インコーポレーテッド 複合構造体用補強継手及び複合部品の接合法
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