JPH03174359A - 炭素繊維強化炭素の製造方法 - Google Patents
炭素繊維強化炭素の製造方法Info
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- JPH03174359A JPH03174359A JP1309061A JP30906189A JPH03174359A JP H03174359 A JPH03174359 A JP H03174359A JP 1309061 A JP1309061 A JP 1309061A JP 30906189 A JP30906189 A JP 30906189A JP H03174359 A JPH03174359 A JP H03174359A
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- Japan
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- carbon
- binder particles
- carbon fiber
- sheetlike
- fiber reinforced
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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］
本発明はブレーキ用材、ロケットノズル、電極材、断熱
材等として有用な炭素繊維強化炭素の製造方法に関する
ものである。
材等として有用な炭素繊維強化炭素の製造方法に関する
ものである。
炭素繊維強化炭素は最近ブレーキ用材料として注目され
ている。この炭素繊維強化炭素は従来はバインダーとし
て溶融にしたピッチとかポリマーを用い、原料を混練し
て底型した後焼成し、その後含浸、焼成を繰返すことに
より製造していた。
ている。この炭素繊維強化炭素は従来はバインダーとし
て溶融にしたピッチとかポリマーを用い、原料を混練し
て底型した後焼成し、その後含浸、焼成を繰返すことに
より製造していた。
この炭素繊維強化炭素の製造法の改良として自己接着可
能でかつ炭素化しうる短繊維を分散媒とともに炭素繊維
に加えて抄造して炭素繊維間を前記短繊維で結着し、こ
れを加熱して短繊維を炭素化する技術は知られている（
特開昭６３−２２２０８０号公報）。
能でかつ炭素化しうる短繊維を分散媒とともに炭素繊維
に加えて抄造して炭素繊維間を前記短繊維で結着し、こ
れを加熱して短繊維を炭素化する技術は知られている（
特開昭６３−２２２０８０号公報）。
前記の含浸と焼成を繰返す方法は、手間がかかるばかり
でなく、繊維を均一に分散させることが難しくかつ繊維
が作業中に折れることもあって均一な素材の作製は困難
であった。また、バインダーとして溶融にしたピッチと
かポリマーを用いると焼成時の歩留が悪くそれが含浸、
焼成の繰返しにつながっていた。炭素化しうる短繊維を
用いる方法は電極とかフィルター用の炭素繊維多孔体の
製造を意図しており気孔の均−品は得られるが高強度品
を得るものではない。
でなく、繊維を均一に分散させることが難しくかつ繊維
が作業中に折れることもあって均一な素材の作製は困難
であった。また、バインダーとして溶融にしたピッチと
かポリマーを用いると焼成時の歩留が悪くそれが含浸、
焼成の繰返しにつながっていた。炭素化しうる短繊維を
用いる方法は電極とかフィルター用の炭素繊維多孔体の
製造を意図しており気孔の均−品は得られるが高強度品
を得るものではない。
本発明はこのような問題点を解決して高強度かつ均質の
炭素繊維強化炭素を容易にかつ簡単に製造する手段を提
供するものであり、炭素繊維及びバインダー粒子を湿式
法で抄紙して得られたシート状物を加圧成型後、炭化あ
るいは黒鉛化することを特徴として構成されている。
炭素繊維強化炭素を容易にかつ簡単に製造する手段を提
供するものであり、炭素繊維及びバインダー粒子を湿式
法で抄紙して得られたシート状物を加圧成型後、炭化あ
るいは黒鉛化することを特徴として構成されている。
炭素繊維はレーヨン、アクリル、ピッチ、リグニン、ポ
バール等を炭化して製造されており、その焼成条件等も
含めて種々のものが製造されている。本発明においては
その種類を問わず利用することができ、得られる炭素繊
維強化炭素の用途等に応じて適宜選択される。最近、気
相法によるカーボンウィスカーが開発されたが（特開平
ｌ−９２４２４号公報等〉、このカーボンウィスカーを
炭素繊維として用いることにより特に劣化、酸化に耐性
が大きくしかも強度にすぐれた炭素繊維強化炭素を得る
ことができる。
バール等を炭化して製造されており、その焼成条件等も
含めて種々のものが製造されている。本発明においては
その種類を問わず利用することができ、得られる炭素繊
維強化炭素の用途等に応じて適宜選択される。最近、気
相法によるカーボンウィスカーが開発されたが（特開平
ｌ−９２４２４号公報等〉、このカーボンウィスカーを
炭素繊維として用いることにより特に劣化、酸化に耐性
が大きくしかも強度にすぐれた炭素繊維強化炭素を得る
ことができる。
バインダー粒子は焼成によって炭化して炭素繊維間を結
合するものであり、ピッチ、リグニンあるいは炭化性ポ
リマー等を利用できる。炭化性ポリマーは焼成によって
炭化するポリマーであり、例えばフェノール樹脂、ポバ
ール樹脂、スチレン樹脂等である。炭化性ポリマーを用
いることによって高強度品を得ることができる。一方、
炭素質微小球体（特開昭６３−１３５４８７号公報）や
等方性メソ相系のピッチ粒子（ＲＯＭＳ、特開昭６３−
０１９６号公報）は炭化歩留が大きく含浸回数を大巾に
減少しうる点で好ましい。バインダー粒子の粒径は１〜
５０ｚｓ程度のものが適当である。粒径が１ ａｍ未満
では抄紙の際の離脱量が多くなり、一方、５０μ市を越
えると結合強度の向上が不充分になる。
合するものであり、ピッチ、リグニンあるいは炭化性ポ
リマー等を利用できる。炭化性ポリマーは焼成によって
炭化するポリマーであり、例えばフェノール樹脂、ポバ
ール樹脂、スチレン樹脂等である。炭化性ポリマーを用
いることによって高強度品を得ることができる。一方、
炭素質微小球体（特開昭６３−１３５４８７号公報）や
等方性メソ相系のピッチ粒子（ＲＯＭＳ、特開昭６３−
０１９６号公報）は炭化歩留が大きく含浸回数を大巾に
減少しうる点で好ましい。バインダー粒子の粒径は１〜
５０ｚｓ程度のものが適当である。粒径が１ ａｍ未満
では抄紙の際の離脱量が多くなり、一方、５０μ市を越
えると結合強度の向上が不充分になる。
炭素繊維とバインダー粒子の混合比は炭素繊維１重量部
に対してバインダー粒子５０〜１０００重量部程度が適
当である。
に対してバインダー粒子５０〜１０００重量部程度が適
当である。
炭素繊維とバインダー粒子に水を加えてスラリーとし、
抄紙してシート状にする。均一なスラリーを容易に得る
ために分散剤を加えることが好ましい。分散剤には界面
活性剤を使用することができる。均一化をはやめるため
に適宜撹拌する。シート状物の厚さは炭素繊維強化炭素
の使用目的等によって異なるが、通常０．１〜５ＩＩＩ
１１程度である。
抄紙してシート状にする。均一なスラリーを容易に得る
ために分散剤を加えることが好ましい。分散剤には界面
活性剤を使用することができる。均一化をはやめるため
に適宜撹拌する。シート状物の厚さは炭素繊維強化炭素
の使用目的等によって異なるが、通常０．１〜５ＩＩＩ
１１程度である。
厚さの大きな均質のシート状物を一枚で作製することは
容易ではないので、厚さが大きいものの場合には複数枚
を積層することが好ましい。
容易ではないので、厚さが大きいものの場合には複数枚
を積層することが好ましい。
次に、シート状物又はその積層物を加圧成型する。加圧
成型方法は通常のプレス底型のほか冷間等方圧プレス（
ＣＩＰ）等を利用することもできる。加圧は炭素繊維強
化炭素の用途等によっても異なるが２０〜５００ｋｇ／
ｃ４Ｑ程度で０．２〜３．０時間程度行なうのが適当で
ある。
成型方法は通常のプレス底型のほか冷間等方圧プレス（
ＣＩＰ）等を利用することもできる。加圧は炭素繊維強
化炭素の用途等によっても異なるが２０〜５００ｋｇ／
ｃ４Ｑ程度で０．２〜３．０時間程度行なうのが適当で
ある。
加圧成型品は焼成して炭化あるいは黒鉛化する。
焼成は窒素ガス、ヘリウムガス等の不活性ガス雰囲気で
行ない、炭化の場合には６００〜１３００°Ｃ程度でＯ
８１〜１．０時間程度加熱すればよい。黒鉛化する場合
には炭化物をさらに１５００〜３０００°Ｃで０．１〜
１．０時間程度焼戒すればよい。
行ない、炭化の場合には６００〜１３００°Ｃ程度でＯ
８１〜１．０時間程度加熱すればよい。黒鉛化する場合
には炭化物をさらに１５００〜３０００°Ｃで０．１〜
１．０時間程度焼戒すればよい。
本発明の製造方法では湿式抄紙法を用いることにより炭
素繊維とバインダー粒子が均一に分散したシート状物を
作威し、加圧成型によって炭素繊維やバインダー粒子の
密着性を高め、これを焼成することによってバインダー
粒子を炭化させて炭素繊維間を結合して強固な炭素繊維
強化炭素を形成させている。
素繊維とバインダー粒子が均一に分散したシート状物を
作威し、加圧成型によって炭素繊維やバインダー粒子の
密着性を高め、これを焼成することによってバインダー
粒子を炭化させて炭素繊維間を結合して強固な炭素繊維
強化炭素を形成させている。
実施例１
特開平１−９２４２２号公報に記載された実施例１の方
法に従って作製したカーボンウィスカーを炭素繊維とし
て用いた。このカーボンウィスカーは糸径が１．５ ｎ
でアスペクト比が約２０００であった。
法に従って作製したカーボンウィスカーを炭素繊維とし
て用いた。このカーボンウィスカーは糸径が１．５ ｎ
でアスペクト比が約２０００であった。
バインダー粒子には特開昭６３−１３５４８７号公報に
記載された実施例１の方法に従って作製した粒径が５〜
６ｎの炭素質微小球体を用いた。
記載された実施例１の方法に従って作製した粒径が５〜
６ｎの炭素質微小球体を用いた。
カーボンウィスカー２０ｇと炭素質微小球体３０ｇと分
散剤としてトリトンＸ −１０００，０１ｇを水１００
〇−に投入して撹拌し、均一なスラリーを得た。このス
ラリーを湿式抄紙法により抄紙して厚さ３ｍｍのシート
状物を得た。こうして得られた１０枚のシート状物を積
層して８００°Ｃで１２０分間、熱間成型し、加圧成型
品を得た。この加圧成型品を１２００°Ｃで１時間それ
からさらに２８００°Ｃで１時間焼成して黒鉛化し、炭
素繊維強化炭素を得た。このものの曲げ強度は６．３
ｋｇ／ｍｍ”であった。
散剤としてトリトンＸ −１０００，０１ｇを水１００
〇−に投入して撹拌し、均一なスラリーを得た。このス
ラリーを湿式抄紙法により抄紙して厚さ３ｍｍのシート
状物を得た。こうして得られた１０枚のシート状物を積
層して８００°Ｃで１２０分間、熱間成型し、加圧成型
品を得た。この加圧成型品を１２００°Ｃで１時間それ
からさらに２８００°Ｃで１時間焼成して黒鉛化し、炭
素繊維強化炭素を得た。このものの曲げ強度は６．３
ｋｇ／ｍｍ”であった。
実施例２
バインダー粒子として粒径２０μ−のフェノール樹脂を
用いて実施例１と同様にして炭素繊維強化炭素を得た。
用いて実施例１と同様にして炭素繊維強化炭素を得た。
このものの曲げ強度は７．８ ｋｇ／＋ｎｍ２であった
。
。
実施例３
バインダー粒子として粒径１０ｎの炭素質微小球体を用
いて実施例１と同様にして炭素繊維強化炭素を得た。こ
のものの曲げ強度は５．１ ｋｇ／ｍｌ１１”であった
。
いて実施例１と同様にして炭素繊維強化炭素を得た。こ
のものの曲げ強度は５．１ ｋｇ／ｍｌ１１”であった
。
本発明の方法においては湿式抄紙法を利用しているとこ
ろからシート状物を形成する際の炭素繊維の破損が大巾
に減少し、しかも均一に分散したシート状物を容易に得
ている。バインダーに固体粒子を用いることによってバ
インダーの高含有率化を可能にし焼成時の高歩留化と相
俟って含浸、焼成の繰返しを不要にしあるいは回数を大
巾に減少させている。これらの結果、炭素繊維強化炭素
は強度が大きくしかも簡単な工程で作製することが可能
になった。
ろからシート状物を形成する際の炭素繊維の破損が大巾
に減少し、しかも均一に分散したシート状物を容易に得
ている。バインダーに固体粒子を用いることによってバ
インダーの高含有率化を可能にし焼成時の高歩留化と相
俟って含浸、焼成の繰返しを不要にしあるいは回数を大
巾に減少させている。これらの結果、炭素繊維強化炭素
は強度が大きくしかも簡単な工程で作製することが可能
になった。
Claims (3)
- （１）炭素繊維及びバインダー粒子を湿式法で抄紙して
得られたシート状物を加圧成型後、炭化あるいは黒鉛化
することを特徴とする炭素繊維強化炭素の製造方法 - （２）炭素繊維が気相法で得られたカーボンウィスカー
である請求項（１）に記載の製造方法 - （３）バインダー粒子が等方性、メソ相系で粒子径が１
〜５０μｍのものである請求項（１）に記載の製造方法
（４）バインダー粒子が粒子径１〜５０μｍの炭化性ポ
リマーである請求項（１）に記載の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1309061A JPH03174359A (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 炭素繊維強化炭素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1309061A JPH03174359A (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 炭素繊維強化炭素の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03174359A true JPH03174359A (ja) | 1991-07-29 |
Family
ID=17988409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1309061A Pending JPH03174359A (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 炭素繊維強化炭素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03174359A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05330915A (ja) * | 1992-05-26 | 1993-12-14 | Yazaki Corp | 炭素／炭素複合材の製造方法 |
| US6703117B2 (en) | 2000-09-26 | 2004-03-09 | Sgl Carbon Ag | Friction body or sliding body formed from composite materials reinforced with fiber bundles and containing a ceramics matrix and process for the production of a friction or sliding body |
-
1989
- 1989-11-30 JP JP1309061A patent/JPH03174359A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05330915A (ja) * | 1992-05-26 | 1993-12-14 | Yazaki Corp | 炭素／炭素複合材の製造方法 |
| US6703117B2 (en) | 2000-09-26 | 2004-03-09 | Sgl Carbon Ag | Friction body or sliding body formed from composite materials reinforced with fiber bundles and containing a ceramics matrix and process for the production of a friction or sliding body |
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