JPH035386A - 高密度繊維強化複合材料の製造方法 - Google Patents

高密度繊維強化複合材料の製造方法

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JPH035386A
JPH035386A JP1139846A JP13984689A JPH035386A JP H035386 A JPH035386 A JP H035386A JP 1139846 A JP1139846 A JP 1139846A JP 13984689 A JP13984689 A JP 13984689A JP H035386 A JPH035386 A JP H035386A
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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、高密度繊維強化複合材料の製造方法に関し、
詳しくは、多孔性の繊維強化複合材料に化学蒸着を施し
て低気孔率化を行ない高密度の繊維強化複合材料を製造
する方法に関する。
［従来の技術］ 従来において、高気孔率の繊維強化複合材料を低気孔率
化する技術としては、たとえば、炭素繊維強化炭素複合
材料の場合、「炭素繊維産業」（森田健−著、近代編集
社）ｐ１７６〜１７８に示されるように、樹脂（ピッチ
）含浸法ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　　Ｖａｐｏｒ　　
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、加圧含浸炭化法などがあっ
た。しかし、この樹脂（ピッチ）含浸法等の液相でのマ
トリックス形成は、液体の複合材料基材への浸透に限界
があり、複合材料基材の表面層近傍は含浸により低気孔
率化が図れるが、深奥部は、液体が浸透しに＜（、高気
孔率のままとなることがある。
また、深奥部まで浸透させるために低粘度な液体を用い
ることも考えられるが、低粘度なものは、炭化させたと
きの歩留りが悪く全体的に高気孔率のままとなる不都合
がある。
そこで、近年注目されているものとして、マトリックス
が炭素あるいはセラミックス（Ｓ　ｉ　Ｃ。
Ｓｉ、Ｎ４，５ｉ０２．Ｔｉｃ、Ａ止２０．、Ｂ４　Ｃ
，ＴｉＮ、ＢＮ等）である繊維強化複合材料においてＣ
ＶＩ　　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　　ＶａｐｏｒＩｎｆｉｌ
ｔｒａｔｉｏｎ）法が知られている（Ａｍ、Ｃｅｒａｍ
、Ｓｏｃ、Ｂｕｌｌ、、６５［２コ　３４７−５０　　
（１９８６））　　。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、この気相からマトリックスを生成する化学蒸着
法（ＣＶＤ／ＣＶＩ）においても、通常、最外表面層で
のマトリックス蒸着がガスの拡散速度より速いスピード
で起こり、蒸着対象物である多孔性の繊維強化複合材料
の開気孔の口を塞ぎ、内部への気相の侵入が妨げられる
不都合が生じる。
また、熱分解炭素等の気相中での熱分解生成物は基材（
繊維強化複合材料）表面のみで析出するだけでなく、気
相中でも煤として発生し、これが基材（繊維強化複合材
料）上に付着することにより、前記開気孔の閉塞を助長
する結果となる。
一方、開気孔の口径が変化すると、析出条件が変化する
のであり、処理時間を短くするためには、前記開気孔の
口径の変化に応じて許される範囲内で極力析出速度を大
きくするように調整しながら化学蒸着を行なう必要があ
る。しかし実際には、開気孔の口径の変化に応じて許さ
れる析出速度の上限は種々の要素が絡み割出すことがで
きないので、開気孔が非常に小さい場合に合わせて、前
記析出速度をガスの拡散速度に対し十分小さく調整して
化学蒸着を行なっていた。このような条件では析出速度
が遅いため、処理時間が長くなるという欠点が生ずる。
また、そのようにしても、基材（繊維強化複合材料）表
面への析出過多、特に煤の析出が避けられず、繊維強化
複合材料の深奥部に至るまでマトリックスに析出層を成
長させるには、間欠的に表面析出層の掻き落しが不可避
となるなど、余分な工程を必要とし、その工程を経ても
開気孔が優先的に細くなり内部まで緻密化することが困
難であった。
本発明は、かかる実情に鑑み、間欠的な表面析出層の掻
き落しを必要とすることなく、速く多孔性の繊維強化複
合材料の低気孔率化を内部まで均一に行なうことができ
る高密度繊維強化複合材料の製造方法を提供する点にあ
る。
［課題を解決するための手段］ 請求項１に記載の発明は、多孔性の繊維強化複合材料に
対し、反応系分子の気体と不活性の担体粒子との混合気
体により生成物を蒸着させる化学蒸着を施して、前記繊
維強化複合材料の内部での生成物の析出付着による低気
孔率化を行なう高密度繊維強化複合材料の製造方法であ
って、前記担体が流動する流動層内に蒸着対象物である
前記繊維強化複合材料を位置させて前記化学蒸着を行な
うことを特徴とする 請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の発明にお
いて、繊維強化複合材料の強化繊維として、ウィスカ、
短繊維、ペーパ、フェルト、長繊維、不織布、２次元織
布、ｎＤ材（ｎ≧３）のうち１種類または２種類以上の
ものを含んでいることを特徴とする 請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明におい
て、繊維強化複合材料の強化繊維として、５ｉＣＳＳｉ
３Ｎ、、Ｂ等のセラミックス繊維あるいはウィスカのう
ち１種類または２種類以上のものおよび炭素を含んでい
ることを特徴とする請求項４に記載の発明は、請求項１
ないし請求項３の発明において、前記繊維強化複合材料
のマトリックスとして、ＳｉＣ，Ｓｉ、Ｎ４、ＳｉＯ２
、Ｔ　Ｉ　Ｃｓ　Ａ　ｆＬ２０ｓ　、Ｂ　４　ＣＳＴ　
Ｉ　Ｎ　１８　Ｎ等のセラミックスのうち１種類または
２種類以上のものおよび炭素を含んでいることを特徴と
する。
［作用］ 請求項１に記載の発明においては、化学蒸着に用いられ
る所定の担体が流動する流動層内において化学蒸着が行
なわれるため、その流動層の働きにより、気相中におけ
る熱分解生成物の発生が抑制され繊維強化複合材料の表
面層の析出速度が減少され、かつ、流動層の担体自体が
常に動いているため繊維強化複合材料の細孔は目詰まり
を起こさずその口径もほとんど変化しない。その結果、
析出速度を速めた条件で処理できるとともに、内部まで
高密度化できる。しかも、たとえ熱分解生成物の核が気
相中で発生したとしても、流動層の担体にすぐに付着す
るために、大きく成長して繊維強化複合材料の表面に到
達することが少ない。
さらに、繊維強化複合材料の表面に熱分解生成物が析出
付着した場合でも比較的密着強度が小さいため、流動層
の担体の衝突で掻き落される。また、流動層の担体の熱
を伝達する働きにより、繊維強化複合材料の温度が一様
で均一な状態となり温度勾配がなくなるため、繊維強化
複合材料の細孔構造の変化と反応速度の関係を把握して
おけば、連通孔に蓋をすることなく一様に連通孔を埋め
ることが可能となる。　請求項２に記載の発明において
は、請求項１に記載の発明の繊維強化複合材料の強化繊
維として、ウィスカ、短繊維、ペーパ、フェルト、長繊
維、不織布、２次元織布、ｎＤ材（ｎ≧３）のうち１種
類または２種類以上のものを含んでいるため、繊維強化
複合材料の強化繊維としての機能が良好に果たされる。
請求項３に記載の発明においては、請求項１に記載の発
明における繊維強化複合材料の強化繊維として、ＳｉＣ
，Ｓｔ、Ｎ４、Ｂ等のセラミックス繊維あるいはウィス
カのうち１種類または２種類以上のものおよび炭素を含
んでいるため、繊維強化複合材料の強化繊維としての機
能が良好に果される。
請求項４に記載の発明においては、前記請求項１ないし
請求項３に記載の発明における繊維強化複合材料のマト
リックスとして、５ｉＣＳＳｔ。
Ｎ４％　ＳｉＯ２、ＴｉＣ％　Ａｌ１　ｏ、Ｂ４　Ｃ％
ＴｉＮ、ＢＮ等のセラミックスのうち１種類または２種
類以上のものおよび炭素を含んでいるために、繊維強化
複合材料のマトリックスとしての機能が良好に果たされ
る。
［発明の実施例］ 次に、本発明の詳細な説明する。
（実施例１） （１）　反応管の中に担体としての流動用熱媒体（石英
砂）とＣ／Ｃコンポジット（ａｌ　０　Ｘ　１０ｍｍ、
気孔率４０％）を入れた。
（２）　この反応管の下部よりプロピレンと窒素の混合
ガスを導入し８０ｐ’Ｃで化学蒸着（ＣＶｌ）を１０時
間行なった。
（３）　サンプルを取出して気孔率を測定したところ１
５％であった。
（比較例１） 実施例１において流動用熱媒体を用いずに化学蒸着（Ｃ
ＶＩ）を１時間行なった。サンプルは、表面が熱分解生
成物（煤）で覆われており、はとんど内部にカーボンマ
トリックスは形成されていなかった。
（実施例２） （１）　反応管の中に担体としての流動用熱媒体（石英
砂）と３次元織カーボンファイバ（’１０Ｘ１０ｍｍ、
気孔率６０％）を入れた。
（２）　この反応管の下部より四塩化硅素、メタン、窒
素の混合ガスを導入し５００”Ｃで化学蒸着（ＣＶＩ）
を２０時間行なった。
（３）　サンプルは、気孔率２０％の炭素繊維強化炭化
硅素となっていた。
（比較例２） 実施例２において、流動用熱媒体を用いずに化学蒸Ｗ（
ＣＶＩ）を２時間行なったが、サンプル表面が煤で覆わ
れほとんど内部に炭化硅素は形成されなかった。
なお、前記実施例では、多孔性の繊維強化複合材料の具
体例として、Ｃ／Ｃコンポジットと３次元織カーボンフ
ァイバとを示したが、本発明はこの実施例に限定される
ものではない。また、多孔性の繊維強化複合材料の強化
繊維としては、ウィスカ、　短ｆａ維、ペーパ、フェル
ト、長繊維、不織布、２次元織布、ｎＤ材（ｎ＞≧３）
のうち１種類または２種類以上が含まれたものを用いる
。さらにこの強化繊維の他の例としては、ＳｉＣ，Ｓｉ
、Ｎ４．Ｂ等のセラミックス繊維あるいはウィスカのう
ち１種類または２種類以上のものおよび炭素を含んでい
るものを用いてもよい。さらに、前記繊維強化複合材料
のマトリックスとしては、ＳｉＣ，Ｓｉ、Ｎ、、５ｉ０
２．ＴｉＣ，Ａ史２０３、Ｂ４　Ｃ，ＴｉＮ、ＢＮ等の
セラミックスのうち１種類または２種類以上のものおよ
び炭素を含んでいるものを用いる。
［発明の効果コ 請求項１に記載の発明は、化学蒸着を流動層内で行なう
ことにより、気相中での熱分解生成物の発生を抑制し、
繊維強化複合材料表面への析出速度を低下させるので、
繊維強化複合材料の表面析出層の掻き落し等の余分な工
程を省き得ながらも速く内部まで高密度な高密度繊維強
化複合材料が得られる。
請求項２および請求項３に記載の発明は、請求項１に記
載の発明の効果にさらに加えて、繊維強化複合材料の強
化繊維としての機能が良好に果たされる効果が奏される
。
請求項４に記載の発明は、前記請求項１ないし請求項３
に記載の発明の効果にさらに加えて、繊維強化複合材料
のマトリックスとしての機能が良好に果たされる効果を
奏する。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　多孔性の繊維強化複合材料に対し、反応系分子
    の気体と不活性の担体粒子との混合気体により生成物を
    蒸着させる化学蒸着を施して、前記繊維強化複合材料の
    内部での生成物の析出付着による低気孔率化を行なう高
    密度繊維強化複合材料の製造方法であって、 前記担体が流動する流動層内に蒸着対象物である前記繊
    維強化複合材料を位置させて前記化学蒸着を行なうこと
    を特徴とする、高密度繊維強化複合材料の製造方法。
  2. （２）　前記繊維強化複合材料の強化繊維として、ウィ
    スカ、短繊維、ペーパ、フェルト、長繊維、不織布、２
    次元織布、ｎＤ材（ｎ≧３）のうち１種類または２種類
    以上のものを含んでいることを特徴とする、請求項１記
    載の高密度繊維強化複合材料の製造方法。
  3. （３）　前記繊維強化複合材料の強化繊維として、Ｓｉ
    Ｃ、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、Ｂ等のセラミックス繊維あるいは
    ウィスカのうち１種類または２種類以上のものおよび炭
    素を含んでいることを特徴とする、請求項１記載の高密
    度繊維強化複合材料の製造方法。
  4. （４）　前記繊維強化複合材料のマトリックスとして、
    ＳｉＣ、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、ＳｉＯ＿２、ＴｉＣ、Ａｌ＿
    ２Ｏ＿３、Ｂ＿４Ｃ、ＴｉＮ、ＢＮ等のセラミックスの
    うち１種類または２種類以上のものおよび炭素を含んで
    いることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに
    記載の高密度繊維強化複合材料の製造方法。
JP1139846A 1989-05-31 1989-05-31 高密度繊維強化複合材料の製造方法 Granted JPH035386A (ja)

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