JPH02248363A - 炭素繊維炭素複合材及びその製造法 - Google Patents
炭素繊維炭素複合材及びその製造法Info
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- JPH02248363A JPH02248363A JP1066553A JP6655389A JPH02248363A JP H02248363 A JPH02248363 A JP H02248363A JP 1066553 A JP1066553 A JP 1066553A JP 6655389 A JP6655389 A JP 6655389A JP H02248363 A JPH02248363 A JP H02248363A
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Landscapes
- 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、可撓性に優れた炭素繊維炭素複合材（以下ｃ
／ｃ複合材と呼ぶ）及びその製造法に関する。
／ｃ複合材と呼ぶ）及びその製造法に関する。
従来のｃ／ｃ複合材には次のようなものがある。
（１）Ｃ／Ｑコンポの名称で広く知られている以下の製
法によって得られるものである。（Ａ）樹脂を含浸した
炭素繊維材を成形して炭素繊維のＦＲＰとし、これを熱
処理して樹脂を炭化させた後、タールピッチ、フェノー
ル樹脂のような炭化残量の大きい有機物を含浸し炭化す
る工程を複数回繰返す樹脂含浸炭化法、（Ｂ）炭素繊維
の基材に、化学気相蒸着により熱分解炭素を沈着させる
ＣＶＤ法、（Ｃ）（Ａ）法及び（Ｂ）法を併用する方法
。
法によって得られるものである。（Ａ）樹脂を含浸した
炭素繊維材を成形して炭素繊維のＦＲＰとし、これを熱
処理して樹脂を炭化させた後、タールピッチ、フェノー
ル樹脂のような炭化残量の大きい有機物を含浸し炭化す
る工程を複数回繰返す樹脂含浸炭化法、（Ｂ）炭素繊維
の基材に、化学気相蒸着により熱分解炭素を沈着させる
ＣＶＤ法、（Ｃ）（Ａ）法及び（Ｂ）法を併用する方法
。
（２）糸状又は布状の炭素繊維を膨張黒鉛成形体の層と
層との間に配し接着剤によって一体化したもの。
層との間に配し接着剤によって一体化したもの。
（３）布状又は網状の炭素繊維の両側に膨張黒鉛粉を配
し、成形−法化したもの。
し、成形−法化したもの。
上記したｃ ／ ｃ複合材は、他の材料に較べて軽量で
あってしかも機械的強度（特に引張強度）が大きく、耐
熱性及び耐熱衝撃性に優れている。
あってしかも機械的強度（特に引張強度）が大きく、耐
熱性及び耐熱衝撃性に優れている。
しかしながら（１）のｃ ／ ｃ複合材は硬質で脆く可
撓性がないので、曲面のある部材へ適用することは困難
である。（２）のｃ ／ ｃ複合材は炭素繊維と膨張黒
鉛成形体とが接着剤によって一体化するため、膨張黒鉛
成形体本来の可撓性よりも炭素繊維の剛性が勝つことに
なるので、その用途が制限される。また（３）のｃ ／
ｃ複合材は接着剤を用いることなく、炭素繊維の布目
又は網目に膨張黒鉛粉が入り込んで炭素繊維と膨張黒鉛
成形体とを結合させているので９曲面にした場合にはが
れ易く。
撓性がないので、曲面のある部材へ適用することは困難
である。（２）のｃ ／ ｃ複合材は炭素繊維と膨張黒
鉛成形体とが接着剤によって一体化するため、膨張黒鉛
成形体本来の可撓性よりも炭素繊維の剛性が勝つことに
なるので、その用途が制限される。また（３）のｃ ／
ｃ複合材は接着剤を用いることなく、炭素繊維の布目
又は網目に膨張黒鉛粉が入り込んで炭素繊維と膨張黒鉛
成形体とを結合させているので９曲面にした場合にはが
れ易く。
かつ布又は網の種類によっては変形を生ずる欠点があり
、可撓性も不十分である。
、可撓性も不十分である。
本発明は、上記した問題を解消し、特に可撓性に優れる
新規なｃ ／ ｃ複合材及びその製造法を提供すること
を目的とする。
新規なｃ ／ ｃ複合材及びその製造法を提供すること
を目的とする。
本発明は、内部の一方向に向いた束状又は糸状の炭素繊
維を、接着剤を用いずに膨張黒鉛成形体で包んでなるシ
ート状、テープ状又は紐状のＣ／Ｃ複合材及びその製造
法に関する。
維を、接着剤を用いずに膨張黒鉛成形体で包んでなるシ
ート状、テープ状又は紐状のＣ／Ｃ複合材及びその製造
法に関する。
本発明において、束状の炭素繊維とは長い炭素繊維の素
線を複数本束ね ７、 ゛ 唸勃÷唸りたちの、糸状の炭素繊維とは複数本の長い素
線に撚りを加えて糸又は紐の状態にしたものを云い、素
線数は使用目的に応じて適宜選定する。炭素繊維の材質
は適度の引張強度をもつものであればよい、また、紐状
のｃ ／ ｃ複合材とは可撓性のある細長いｃ ／ ｃ
複合材を云い、該複合材が撚られているか否かとは無関
係である。
線を複数本束ね ７、 ゛ 唸勃÷唸りたちの、糸状の炭素繊維とは複数本の長い素
線に撚りを加えて糸又は紐の状態にしたものを云い、素
線数は使用目的に応じて適宜選定する。炭素繊維の材質
は適度の引張強度をもつものであればよい、また、紐状
のｃ ／ ｃ複合材とは可撓性のある細長いｃ ／ ｃ
複合材を云い、該複合材が撚られているか否かとは無関
係である。
膨張黒鉛成形体とは公知の製法で得られる膨張黒鉛粉を
シート、テープ等の形状に成形したもの、又は本発明の
製造法において炭素繊維と共に膨張黒鉛粉を成形したも
のを云う。
シート、テープ等の形状に成形したもの、又は本発明の
製造法において炭素繊維と共に膨張黒鉛粉を成形したも
のを云う。
本発明におけるｃ ／ ｃ複合材の一般的形状は。
第１図のようなシート状のもの、第２図のようなテープ
状のもの、第３図及び第４図に示す紐状のものである。
状のもの、第３図及び第４図に示す紐状のものである。
図において、１は束状又は糸状の炭素繊維、２，３．４
及び５は膨張黒鉛成形体である。炭素繊維はこれを包む
膨張黒鉛成形体の内部で自由に滑り得ることが必要で、
好ましくは径方向にも多少の移動が可能にすることが好
ましい。
及び５は膨張黒鉛成形体である。炭素繊維はこれを包む
膨張黒鉛成形体の内部で自由に滑り得ることが必要で、
好ましくは径方向にも多少の移動が可能にすることが好
ましい。
このためには炭素繊維と膨張黒鉛成形体とを接着剤で密
着させないで、好ましくは膨張黒鉛成形体は炭素繊維の
周囲の部分だけ低密度になるようにする６炭素繊維と膨
張黒鉛成形体との間に空隙を設けてもよい。
着させないで、好ましくは膨張黒鉛成形体は炭素繊維の
周囲の部分だけ低密度になるようにする６炭素繊維と膨
張黒鉛成形体との間に空隙を設けてもよい。
次に上記形状のｃ ／ ｃ複合材の製造法を述べる。
長いシ、−ト状のものを製造する場合には、膨張黒鉛粉
をロールを通して成形する際に、ボビンがら所定の位置
に置かれたガイドを通して束状又は糸状の炭素繊維を膨
張黒鉛粉と同じ速度で繰り出し、上下から膨張黒鉛粉で
挟み乍ら成形する。
をロールを通して成形する際に、ボビンがら所定の位置
に置かれたガイドを通して束状又は糸状の炭素繊維を膨
張黒鉛粉と同じ速度で繰り出し、上下から膨張黒鉛粉で
挟み乍ら成形する。
成形は例えば第５図に示すように反対方向に回転する（
矢印）ロール６．６′の炭素繊維の通過する部分に、Ａ
部拡大図の第６図にも示すように所定の間隔を存して複
数組の凹部７，７′を対向して設け、炭素繊維周辺部の
膨張黒鉛成形体の密度を小さくする。また、成形は得ら
れた炭素繊維を挟んだ膨張黒鉛成形体について、ロール
間隙を小さくして圧力を大きくし、再度ロール掛けする
複数回のロール成形法を採用すれば炭素繊維の位置を安
定できて好ましい。凹部は対向するロールの片側だけで
もよい。
矢印）ロール６．６′の炭素繊維の通過する部分に、Ａ
部拡大図の第６図にも示すように所定の間隔を存して複
数組の凹部７，７′を対向して設け、炭素繊維周辺部の
膨張黒鉛成形体の密度を小さくする。また、成形は得ら
れた炭素繊維を挟んだ膨張黒鉛成形体について、ロール
間隙を小さくして圧力を大きくし、再度ロール掛けする
複数回のロール成形法を採用すれば炭素繊維の位置を安
定できて好ましい。凹部は対向するロールの片側だけで
もよい。
一方、束状又は糸状の炭素繊維を公知の方法で製造した
比較的密度の小さい膨張黒鉛シートで挟み、上記した凹
部を設けたロールを用いてシート状に形成してもよい。
比較的密度の小さい膨張黒鉛シートで挟み、上記した凹
部を設けたロールを用いてシート状に形成してもよい。
この場合、膨張黒鉛シート同士の密着性を良好にするた
めに、膨張黒鉛シートの炭素繊維を挾持する内面をあら
かじめ粗化しておくのが好ましい、粗化は刷毛で擦過す
る等、表面を軽く毛羽立たせる方法を用いる。ロール掛
けは上記した次第に圧力を大きくする複数回成形法によ
ってもよい。
めに、膨張黒鉛シートの炭素繊維を挾持する内面をあら
かじめ粗化しておくのが好ましい、粗化は刷毛で擦過す
る等、表面を軽く毛羽立たせる方法を用いる。ロール掛
けは上記した次第に圧力を大きくする複数回成形法によ
ってもよい。
短いシート状のものは、上記したロール成形法で得られ
た長いものを切断してもよく、圧縮プレスで成形しても
よい。後者は１例えばプレスの金型ダイス中に膨張黒鉛
粉末を敷き、その上に束状鉛粉の層を重ねて、炭素繊維
の長さ方向に第６図のような形状の凹部を有する上下パ
ンチで加圧成形する方法である。
た長いものを切断してもよく、圧縮プレスで成形しても
よい。後者は１例えばプレスの金型ダイス中に膨張黒鉛
粉末を敷き、その上に束状鉛粉の層を重ねて、炭素繊維
の長さ方向に第６図のような形状の凹部を有する上下パ
ンチで加圧成形する方法である。
テープ状及び紐状のものは前記したシート状のものを長
さ方向に沿って切断するか、シート状のものの成形法に
準じて製造すればよい。紐状のものは、束状又は糸状の
炭素繊維を芯にしてその周囲に膨張黒鉛のシート又はテ
ープを巻回し、外側の巻同部だけを接着剤等で固定した
ものでもよい。
さ方向に沿って切断するか、シート状のものの成形法に
準じて製造すればよい。紐状のものは、束状又は糸状の
炭素繊維を芯にしてその周囲に膨張黒鉛のシート又はテ
ープを巻回し、外側の巻同部だけを接着剤等で固定した
ものでもよい。
第４図はテープを巻回したものの外観を示す。
用途によっては、例えば紙製の円筒に炭素繊維を通して
前記の圧縮プレス法で成形後紙を炭化させる、炭素繊維
を熱収縮チューブに通してから前記のロール成形法によ
り成形後熱処理するなどの方法により、炭素繊維と膨張
黒鉛成形体との間に空隙を設けてもよい。
前記の圧縮プレス法で成形後紙を炭化させる、炭素繊維
を熱収縮チューブに通してから前記のロール成形法によ
り成形後熱処理するなどの方法により、炭素繊維と膨張
黒鉛成形体との間に空隙を設けてもよい。
次に本発明の詳細な説明する。
実施例１
束状の炭素繊維（東邦レーヨン製、ＨＴＡ−７、素線数
１００ｏ本）の５０本をボビンからガイドを介してロー
ラーの出口に、幅方向に５ｍ間隔に揃え、かつ一対のロ
ールの対向する位置に設けた第６図に示す凹部７ 、
（０、５ｍ Ｒ１深さ０ 、３ ｍ ）により形成さ
れる間隙の各中心部から出した後、かさ密度０．００５
ｇ／Ｊの膨張黒鉛粉（日立化成工業製、ＨＧＰ−５）
をホッパーに投入し、ローラーを開動して炭素繊維を挟
んだ厚さ１膿、幅３００ｍ、長さ３ｍの膨張黒鉛シート
を得た。次にこのシートを、ロール間隙を０．５＋ｎｎ
＋ に挾めて再度ロール掛けをして、第１図に示す形状
のＣ／Ｃ複合材のシートを得た。このシートを長さ５０
０ｍに切断し、円筒状に丸めてアルミニウム蒸着装置の
ペルジャーと加熱部との間の熱遮蔽板として使用したと
ころ、ペルジャーの温度は熱遮蔽板を設けない場合より
２０℃以上低い５０℃におさえることができ、これによ
りペルジャーの熱による損傷を防止できた。
１００ｏ本）の５０本をボビンからガイドを介してロー
ラーの出口に、幅方向に５ｍ間隔に揃え、かつ一対のロ
ールの対向する位置に設けた第６図に示す凹部７ 、
（０、５ｍ Ｒ１深さ０ 、３ ｍ ）により形成さ
れる間隙の各中心部から出した後、かさ密度０．００５
ｇ／Ｊの膨張黒鉛粉（日立化成工業製、ＨＧＰ−５）
をホッパーに投入し、ローラーを開動して炭素繊維を挟
んだ厚さ１膿、幅３００ｍ、長さ３ｍの膨張黒鉛シート
を得た。次にこのシートを、ロール間隙を０．５＋ｎｎ
＋ に挾めて再度ロール掛けをして、第１図に示す形状
のＣ／Ｃ複合材のシートを得た。このシートを長さ５０
０ｍに切断し、円筒状に丸めてアルミニウム蒸着装置の
ペルジャーと加熱部との間の熱遮蔽板として使用したと
ころ、ペルジャーの温度は熱遮蔽板を設けない場合より
２０℃以上低い５０℃におさえることができ、これによ
りペルジャーの熱による損傷を防止できた。
実施例２
厚さ０．５ｎｕ、幅２５ｕｍ、厚さ１ｍの膨張黒鉛テー
プ（日立化成工業製、商品名カーボフィット）の２本を
同じ幅のゴム板に鋲で固定し、ワイヤーブラシを用いて
一方の面を粗化した。次にゴム板からはずして粗化面を
内側にして向かい合わせ、両者の間に、実施例１で使用
したものと同じ炭素繊維をテープの幅方向の中央部に１
本、中央部から両側７ｍの位置に各１本の計３本を平行
にテープの長さに沿って挾み、これを７ｍ間隔で第６図
に示す凹部７ ／ （０、５ｔｍ Ｒ１深さ０．３ｏ
ｍ）を対向して有するロールの間（ロール間隙０．７ｍ
ｍ）を通して、炭素繊維を挾んだ膨張黒鉛テープを得た
。
プ（日立化成工業製、商品名カーボフィット）の２本を
同じ幅のゴム板に鋲で固定し、ワイヤーブラシを用いて
一方の面を粗化した。次にゴム板からはずして粗化面を
内側にして向かい合わせ、両者の間に、実施例１で使用
したものと同じ炭素繊維をテープの幅方向の中央部に１
本、中央部から両側７ｍの位置に各１本の計３本を平行
にテープの長さに沿って挾み、これを７ｍ間隔で第６図
に示す凹部７ ／ （０、５ｔｍ Ｒ１深さ０．３ｏ
ｍ）を対向して有するロールの間（ロール間隙０．７ｍ
ｍ）を通して、炭素繊維を挾んだ膨張黒鉛テープを得た
。
このテープを凹部を有しないロールの間（ロール間隙０
．５ｉｎ）を通して第２図に示す形状のｃ ／ ｃ複合
材のテープを得た。このテープを直径８ ＋ｍの金型の
中子に巻きつけ（テープの長さ１０１０５ｎ、内径１２
ＩＩＩ１１の金型ダイスに押し込み、面圧３００ＩＣｇ
／ａＪで加圧成形し、密度１．２ｇ／ａ７、外径１２ｍ
、内径８ｍｍ、長さ１５ｍの軸受を製作した。
．５ｉｎ）を通して第２図に示す形状のｃ ／ ｃ複合
材のテープを得た。このテープを直径８ ＋ｍの金型の
中子に巻きつけ（テープの長さ１０１０５ｎ、内径１２
ＩＩＩ１１の金型ダイスに押し込み、面圧３００ＩＣｇ
／ａＪで加圧成形し、密度１．２ｇ／ａ７、外径１２ｍ
、内径８ｍｍ、長さ１５ｍの軸受を製作した。
これをオートクレーブの攪拌羽根を回転する耗動軸の軸
受として使用したところ、２５０℃のハンダの攪拌にお
いて１０回使用しても異常は認められなかった。これに
対して従来の石綿材主体の軸受は５回の使用で異常振動
が発生して使用不能となった。
受として使用したところ、２５０℃のハンダの攪拌にお
いて１０回使用しても異常は認められなかった。これに
対して従来の石綿材主体の軸受は５回の使用で異常振動
が発生して使用不能となった。
実施例３
実施例１における炭素繊維を芯材とし、この周囲に密度
０．７ｇ／ｃｊ、厚さ０ 、４ ｍ 、幅３１１１ｎ、
長さ１０００ｕｓの膨張黒鉛テープ（日立化成工業製、
商品名カーボッイツト）をらせん状に巻きつけ、第４図
に示す紐状のｃ ／ ｃ複合材を得た。この複合材を三
つ編に編んでから、この編組線を金属の真空蒸着に用い
る黒鉛るつぼの外側に配するマット状保温材の巻回固定
用に使用した結果、炭素繊維が露出しないから表面が滑
らかなので、従来の炭素繊維単独の紐を用いたときのよ
うに繊維が肌を刺すことがなくなり１手早く縛ることが
できて作業性が改善された。
０．７ｇ／ｃｊ、厚さ０ 、４ ｍ 、幅３１１１ｎ、
長さ１０００ｕｓの膨張黒鉛テープ（日立化成工業製、
商品名カーボッイツト）をらせん状に巻きつけ、第４図
に示す紐状のｃ ／ ｃ複合材を得た。この複合材を三
つ編に編んでから、この編組線を金属の真空蒸着に用い
る黒鉛るつぼの外側に配するマット状保温材の巻回固定
用に使用した結果、炭素繊維が露出しないから表面が滑
らかなので、従来の炭素繊維単独の紐を用いたときのよ
うに繊維が肌を刺すことがなくなり１手早く縛ることが
できて作業性が改善された。
上記実施例においては、炭素繊維は束状のものだけを用
いたが、束状のものに代えて糸状のものを用いてもよい
ことはもちろんである。
いたが、束状のものに代えて糸状のものを用いてもよい
ことはもちろんである。
本発明になるシート状、テープ状及び紐状のＣ／Ｃ複合
材は一方向の束状又は糸状の炭素繊維を、接着剤を用い
ずに膨張黒鉛成形体で包んだので。
材は一方向の束状又は糸状の炭素繊維を、接着剤を用い
ずに膨張黒鉛成形体で包んだので。
可撓性が良くて柔軟であり、かつ炭素繊維が膨張黒鉛成
形体の内部で動くことができるために、曲面形状の形成
が円滑で変形を生じないから、炭素繊維の機械的強度及
び膨張黒鉛成形体の圧縮復元性、シール性、潤滑性、断
熱性等の長所が生かされた広範囲な用途を有する。また
接着剤を使用しないので、製造工程を簡素化できる。
形体の内部で動くことができるために、曲面形状の形成
が円滑で変形を生じないから、炭素繊維の機械的強度及
び膨張黒鉛成形体の圧縮復元性、シール性、潤滑性、断
熱性等の長所が生かされた広範囲な用途を有する。また
接着剤を使用しないので、製造工程を簡素化できる。
第１図、第２図、第３図及び第４図は本発明のシート状
、テープ状、紐状のｃ ／ ｃ複合材の例を示す図、第
５図は第１図のｃ ／ ｃ複合材を形成するロールを説
明する図、第６図は第５図のＡ部の拡大正面図である。
、テープ状、紐状のｃ ／ ｃ複合材の例を示す図、第
５図は第１図のｃ ／ ｃ複合材を形成するロールを説
明する図、第６図は第５図のＡ部の拡大正面図である。
Claims (4)
- １．内部の一方向に向いた束状又は糸状の炭素繊維を、
接着剤を用いずに膨張黒鉛成形体で包んでなる紐状の炭
素繊維炭素複合材。 - ２．内部に間隔を存して並べた請求項１記載の炭素繊維
の複数本を、接着剤を用いずに膨張黒鉛成形体で包んで
なるシート状又はテープ状の炭素繊維炭素複合材。 - ３．一方向の束状又は糸状の炭素繊維の周囲に膨張黒鉛
粉を配して、接着剤を用いずに加圧成形することを特徴
とする請求項１又は２記載の炭素繊維炭素複合材の製造
法。 - ４．一方向の束状又は糸状の炭素繊維の上下にシート状
又はテープ状の膨張黒鉛成形体を配して、接着剤を用い
ずに加圧成形することを特徴とする請求項１又は２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 |
|---|---|---|---|
| JP1066553A JPH02248363A (ja) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | 炭素繊維炭素複合材及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1066553A JPH02248363A (ja) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | 炭素繊維炭素複合材及びその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02248363A true JPH02248363A (ja) | 1990-10-04 |
Family
ID=13319221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1066553A Pending JPH02248363A (ja) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | 炭素繊維炭素複合材及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02248363A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112563844A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-26 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种柔性石墨/连续碳纤维复合导电接地材料及其制备方法 |
-
1989
- 1989-03-17 JP JP1066553A patent/JPH02248363A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112563844A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-26 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种柔性石墨/连续碳纤维复合导电接地材料及其制备方法 |
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