JPH04149069A - 炭素繊維強化炭素複合材料およびその製造方法 - Google Patents

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、炭素織維強化炭素複合材料ならびにその製造
方法忙関し、さらに詳しくは、強化繊維原料として炭素
質繊維を使用［−、マ）　ＩＪワックス料としてピッチ
、熱硬化性樹脂４シるいはそれと必要に応じて加えられ
たその硬化剤および・または硬化促進剤からなる熱硬化
性樹脂系材料および芳香族ニトロ化合物の混合物を主成
分とするマド１７ツクス粟料を使用して製造された高強
度の炭素織維強化炭素複合材料およびその製造方法に関
する。

（従来の技術） 炭素織維強化炭素複合材料（以下ｒｃ／Ｃコンポジット
」と略称）は、機械的特性、耐熱性、耐酸化性以外の耐
蝕性、摺動特性等に優れた特性を有し、宇宙航空機、自
動車、各種産業機械等のブレーキ部材、摺動部材、構造
材等４種々の用途があり、有用なものである。そして、
利用分野の拡大あるいは利用分野の技術の高度仕等によ
り、−層優れた特性のＣ／Ｃコンポジットを一層経済的
に製造することが望まれて（・る。

従来から、強化繊維原料として炭素質繊維を使用し、マ
トリックス原料としてピッチ、あるいはフェノール樹脂
、エポキシ樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を使用１−てＣ／Ｃ
コンポジットを製造することは知らセて（・る（　ｆｌ
ｌえげ特開昭６２−２５’２３７１号、特開昭６３−１
１２４６３号、特開昭６２−７２５６６号、特開平１−
１６０８６６号等）。

しかしながら、マトリックス原料としてピッチを使用す
る従来法では、ピッチの炭化収率が熱硬化性樹脂に比べ
て良いとはいうものの、ピッチの焼成されたときの構造
に起因して得られるＣ／Ｃコンポジットの機械的強度が
劣るという問題があり、またそのピッチの炭化収率もま
だ十分ではなく、緻密なＣ、、／　Ｃコンポジットを得
る妊はマトリックス原料の含浸処理を何回も繰り返す必
要があってコストがかかり、経済的でないという問題も
ある。

一方、マ）　ＩＪブクス原料として熱硬化性樹脂を使用
する従来法では、熱硬化性樹脂の焼成されたときの構造
に起因して得られるＣ、／Ｃコンポジットの機械的強度
がマトリックス原料としてピッチを用いた場合に比べて
良いとはいうものの、熱硬化性樹脂の炭化収率が低く、
緻密なＣ／Ｃコンポジブトを得るにはマド１）ツクス原
料の含浸処理を一層多くの回数繰ね返す必要があって一
層コストがかかり、経済的でなし・と（・う問題があり
、またその得うれるＣ　／Ｃコンポジットの機械的強度
もまだ十分ではな（・という問題もある、また、従来か
ら、これらのマトリックス原料としてピッチあるいは熱
硬化性樹脂を用いる方法の改善法として、ピッチと熱硬
化性樹脂の混合物をマトリックス原料として使用するＣ
／Ｃコンポジットの製造法も知られている（例えば特開
昭６２−７２５６６号、特開平１−１８８４６８号等）
。しかしながら、このピッチと熱硬化性樹脂の混合物を
マトリックス原料として使用するＣ／Ｃコンポジットの
製造法でも、ピッチと熱硬化性樹脂のそれぞれの特性が
相互に補完し合ってマ）　ＩＪワックス料の炭化収率が
熱硬化性樹脂を単独で使用した場合よりは向上し、また
得られるＣ／Ｃコンポジブトの機械的強度がピッチを単
独で用いた場合よ炒は向上して相応の改善はなされると
はいうものの、そのマトリックス原料の炭化収率はピッ
チを単独で用いた場合を越えるものではなく、また得ら
れるＣ／Ｃコンボジクトの機械的強度も熱硬化性樹脂を
単独用いた場合を越えるものではなく、結局満足でるマ
ド１１ツクス原料の炭化収率で経済的に満足きる優れた
機械的強度等の特性を有するＣ　、／　Ｃンボジットは
優られないうさらには、上記のい−れの従来法でも、炭
素質繊維とマトリックス原１の配合物の成形性が悪く、
また該配合物を成形ｌた成形物の炭素化あるいは黒鉛化
のための焼成日に変形が起こり、好適に成形されたＣ／
Ｃニン７ジットが得難いという問題もある。

（解決しようとする課題） 本発明の目的は、上記のような従来法の問題人を解決し
、−層優れた機械的強度等の特性を有でるＣ／Ｃコンポ
ジットを一層高いマトリックスに料の炭化収率で経済的
に、さらには好適に成形でれた状態で提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記目的を達成すべく種々研賓した結果
、上記の：うな従来法の問題点の解決にマ）　ＩＪフッ
クス料の改質が極めて有効であることに想到し、さらに
研究を進めたところ、マトリックス原料をピッチ、熱硬
化性樹脂あるいはそれと必要に応じて加えられたその硬
化剤および／または硬化促進剤からなる熱硬化性樹脂系
材料および芳香族ニドｏ化合物の三成分系にオると、マ
トリックス原料の炭化収率が顕著に向上し、少ない含浸
処理回数で緻密なＣ／Ｃコンポジットが得られると共に
、該Ｃ／Ｃコンポジットの機械的強度が顕著に向上し、
従来法では達成できなかった優れた特性のＣ／Ｃコンポ
ジットが経済的釦得られること、さらにはかかる三成分
系のマトリックス原料を用いると、炭素質繊維とマｌ−
ＩＪフックス料の配合物の成形性が改善され、また該配
合物を成形した成形物の暁成時の変形が抑制されて好適
に成形されたＣ／Ｃコンポジットが得られることを見出
して本発明を完成した。

したがって、本発明の要旨は、第一に、強化繊維原料と
して炭素質繊維を使用し、マトリックス原料としてピッ
チ、熱硬化性樹脂またはそれとその硬化剤および／捷た
は硬化促進剤からなる熱硬化性樹脂系材料および芳香族
ニトロ化合物の混合物を主成分とするマ）　ＩＩラック
ス料を使用することを黒鉛化する炭素繊維強化炭素複合
材料に存し、第二Ｋ、炭素質繊維に、ピッチ、熱硬化性
樹脂またはそれとその硬化剤および／′または硬化促進
剤からなる熱硬化性樹脂系材料および芳香族ニトロ化合
物Ｊ）混合物を主成分とするマ）　ＩＪックス頁料を配
合してなる配合物を、常温〜６００ｒの温度、０、１〜
４００　ｋＰ／ｃｍ２の圧力で成形し、得られた成形物
を６００〜１．５００　Ｕの温度で炭素化Ｉ２、必要に
応じて得られた炭素化物を黒鉛化することを黒鉛化する
炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法に存する。

本発明で強化繊維原料として用いる炭素質繊維としては
、その製造来歴を問うことなく用い得て、炭素質繊維で
あれば例えばピッチ系、ＰＡＮ系あるし・はレーヨン系
等のいずれであっても良く、また炭化品であっても黒鉛
代品であっても良い。また、その形状も問うことなく用
い得て、例えば短峻維、長繊維、織布あるいは不織布等
の℃・ずれであっても良く、またそれが−次元、二次元
あるいは三次元構造のいずわであっても良−・。また、
これらの炭素質繊維は、その表面を空気、オゾン、過酸
化水素水、サイジング剤等の処理剤で表面処理したもの
でも、表面処理してないものでも差支えない。さらにま
た、上記炭素質繊維の形状の中でも、短噴維に本発明を
適用すれば、従来法の問題点が一層顕著に改善される。

すなわち、従来法では、短繊維を用いた場合、緻密で、
縁縁体積含有率が高く、機械的強度の高いＣ／Ｃコンポ
ジットが％に得難がったが、本発明に従えば、短繊維を
強化繊維として緻密で、繊維体積含有率が高く、機械的
強度の高いＣ／Ｃコンポジブトが容易に得られる。

本発明で用いるマ）　ＩＪフックス料の−っの主構成成
分であるピッチとしては、通常、軟化点がＺｏｏ　〜４
００ｃ、好ましくは２ｏｏ〜３５ｏｃで、１０００Ｃま
での揮発分が５０％以下、好ましくは３５％以下である
石炭系ピッチあるいは石油系ピッチが用いられる。また
、このピッチは、光学的等方性ピッチあるいは光学的異
方性ピッチのいずれであっても良い。

マ）　ＩＩフックス料の他の一つの主構成成分である熱
硬化性樹脂系材料としては、フェノール樹脂、エポキシ
樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂等の種々の熱硬化性樹脂を用いることができる。

これらの中でも、フェノール樹脂が、効果が良いこと、
取扱いが容易なこと、安価で多・ること等からして、好
ましく用いられる。

また、これらの熱硬化性樹脂には、必要に応じてその硬
化剤および／または硬化促進剤が併用される。すなわち
、この熱硬化性樹脂系材料としては、上記のような各種
の熱硬化性樹脂からなるもの、および必要に応じてこれ
ら各種の熱硬化性樹脂とその硬化剤および／または硬化
促進剤からなるものを用いることができる。上記フェノ
ール樹脂としては、平均分子量約２００〜４０００程度
のレゾール型あるいはノボラック型の初期縮合物が好ま
しく、フェノール樹脂には必要に応じてホルムアルデヒ
ド、バラホルムアルデヒド、ヘキサメチレンテトラミン
等の一般にフェノール樹脂の硬化剤として用いられてい
るものを併用することができるが、ノボラック型の場合
はかかる硬化剤を併用することが好ましい。エポキシ樹
脂としては、平均分子量的９００〜４（’１００程度の
初期縮合物が好ましく、エポキシ樹脂には必要に応じて
ジアミノジフェニルスルフォン、ｐ−フェニレンジアミ
ン、無水フタル酸等の一般にエポキシ樹脂の硬化剤とし
て用いられているものを併用することができる。

フラン樹脂としては、平均分子量約５００〜１０００程
度の初期縮合物が好ましく、フラン樹脂には必要に応じ
て一般にフラン樹脂の硬化促進剤として用いられている
酸触媒を併用することができる。

ポリイミド樹脂としては、平均分子量約２０００〜３０
００穆度の初期縮合物が好ましく、ポリイミド樹脂には
通常硬化剤等の併用は不要である。不飽和ポリエステル
樹脂としては、平均分子量約１０００〜３０００程度の
初期縮合物が好ましく、不飽和ポリエステル樹脂には必
要に応じてスチレンなどのビニル型単量体等の一般に不
飽和ポリエステル樹脂の硬化剤として用−・られている
ものを併用することができる。オだ、硬化剤および／ま
たは硬化促進剤を併用する場合、その使ｗ量は一般に上
記各種の熱硬化性樹脂の硬化に用いられる程度の量を目
安に必要に応じて任意に決定すれば良い。通常、熱硬化
性樹脂１００重量部に対して５〜３０重量部程度が適当
である。

マ）　ＩＪフックス料のさらに他の一つの主構成成分で
ある芳香族ニトロ化合物としては、ニトロベンゼン、ニ
トロアニリン、ジニトロベンゼン、ニトロナフタレン、
ジニトロナフタレン、ジニトロアントラセン、トリニト
ロベンゼン、トリニトロフェノール等の一つあるいは複
数のニトロ基を有する単環あるいは縮合環の芳香族ニト
ロ化合物が用℃・られる。これらの中でも、ジニトロベ
ンゼンあるいはジニトロナフタレンが、効果が良いコト
、取扱いが容易なこと、安価であること等からして、好
１しく用いられる。本発明では、マトリックス原料とし
て上記のようなピッチおよび熱硬化性樹脂系材料を併用
することと、それにさらにかかる芳香族ニトロ化合物を
加えることの相乗効果として、従来法によるより４優れ
た機械的強度のＣ／Ｃコンポジットが得らｔ、かつそれ
がマトリックス原料の炭化収率良く経済的に、また好適
に成形された状態で容易に得られる。

本発明で用〜・るマドｌ）ックス原料には、上記のよう
なピッチ、熱硬化性樹脂系材料および芳香族ニトロ化合
物が、通常次のような割合で用いられる。すなわち、ピ
ッチが１０〜９０重量部、好ましくは３０〜６５重景部
の置部、熱硬化性樹脂系材料が１０〜９０重量部、好ま
しくは１５〜４５重量部の範囲、芳香族ニトロ化合物が
１〜４５重量部、好ましくは１５〜３５重量部の範囲で
、その合計が１００重量部となる割合で用いられる。

ピッチの使用割合が１０重量部未満の場合あるいけ熱硬
化性樹脂系材料の使用割合が９０重量部を越える場合は
マトリックス相の緻密性が悪くなり、一方ピッチの使用
割合が９０重置部を越える場合あるいは熱硬化性樹脂系
材料の使用割合が１０重量部未満の場合はマ）　ＩＪッ
クス相の炭素繊維への接着力が低下し、いずれの場合も
Ｃ／Ｃコンポジブトの強度が低下する。また、芳香族ニ
トロ化合物の使用割合が１重量部未満の場合はその添加
効果が期待できず、一方それが４５重量部を越える場合
はマ）　ＩＪブクス相の緻密性が悪くなり、℃・ずれの
場合も高強度のＣ、、／　Ｃコンポジブトが得られない
。

また、本発明のＣ／Ｃコンポジットには、上記のような
炭素質繊維と上記のようなマトリックス原料とが、通常
炭素質繊維が５〜９０重量部、好ましくは２０〜６０］
ｉ量部の範囲、マトリックス原料が１０〜９５］ｉ量部
、好ましくは４０〜８０重量部の範囲で、その合計が１
００１！量部となる割合で用いらねる。炭素質繊維の使
用割合が５３１量部未満で、マトリックス原料の使用割
合が９５重量部を越える場合は、縦素繊維の補強効果が
不十分となり、Ｃ／Ｃコンポジットの強度が低下し、一
方炭素質繊維の使用割合が９０１−置部を越え、マ）　
ＩＪフックス料の使用割合が１０重量部未満の場合は、
マ）　ＩＪブクス相の量が少なすぎて、その十分な機能
が期待できず、やはりＣ／Ｃコンポジットの強度が低下
する。

また、本発明の実施に当たっては、必要に応じてカーボ
ンブラック、コークス粉、グラファイト粉等の炭素質粉
末をマトリックス原料に添加することもできる。この場
合、炭素質粉末の添加量は、マ）　＋７ツクス原料の主
構成成分であるピッチ、熱硬化性樹脂系材料および芳香
族ニトロ化合物の合計量の４０１量ｑｂまでとするのが
適当である。

以下本発明のＣ／Ｃコンポジットの製造方法について説
明する。本発明のＣ／Ｃコンポジットを製造するに轟た
っては、炭素質繊維と、ピッチ、熱硬化性樹脂系材料お
よび芳香族ニトロ化合物を主構成成分とするマトリック
ス原料とは、通常上記のような配合割合で、配合され、
配合物とされる。これらの配合方法は、任意であって、
湿式法あるいは乾式法弊従来から知られた配合方法を広
く採用し得るが、炭素質繊維が長繊維、織布あるいは不
織布等の構造物である場合は、マトリ、クス原料を加熱
溶融または溶媒で希釈して肢構造物に含浸させる湿式法
が好捷し℃・。この場合のマド１ツクス原料の希釈溶媒
としては、アルコールアセトンあるし・はテトラヒドロ
フラン等の揮発性溶媒が適当である。また、炭素質繊維
が長繊維のフィラメントである場合は、該フィラメント
を加熱溶融したマトリックス原料中を通過せしめてプリ
プレグヤーンとなしても良−・。また、炭素質繊維が短
繊維の場合は、マ）　ｌックス原料を加熱溶融または溶
媒で希釈して該短繊維と混練する湿式法と共に、マトリ
ックス原料をボールミル、ヘンシェルミキサー等の粉砕
混合機で微粉末として該短繊維と混合する、あるいはマ
トリックス原料を一旦溶融混合して一体物とし、それを
冷却後粉砕混合機で微粉末として該短繊維と混合する乾
式法も好ましく採用できる。

この炭素質繊維とマ）　りックス原料の配合物を、まず
成形する。この成形方法は任意であって、従来から知ら
れた成形方法等を広く採用し得る。例えば、モールド成
型法を採用する場合は、該配合物を金型に入れ、通常窒
素、アルゴン等の非酸化性ガス雰囲気下、常ａ〜６００
ｒｆ＞温度、０．１〜４００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で成形
する。低い威形潟度を採用する場合には、空気雰囲気下
で成形することも可能である。本発明では、当該配合物
の成形性が良く、損傷や凹凸のない円滑な表面の成形物
が得られる。

次いで、得られた成形物を炭素化する。この縦素化は、
通常、窒素、アルゴン等の非酸化性ガス雰囲気中で、常
圧あるいは加圧下に、５Ｃ／１ｎｉｎ以下、好ましくは
２Ｃ／ｒｎｉｎ以下の昇温速度で昇温し、６００〜１５
００Ｃ１好ましくは６００〜１０００Ｃの温度で行われ
る。この炭素化を加圧下に行えば、常圧下に行うより緻
密な炭素化物が得られる。本発明では、芳香族ニトロ化
合物の添加効果によって、従来法によるよりも、比較的
低温で炭素質繊維とマトリックス原料の配合物の成形を
行うことができ、また成形物の炭素化に際し昇温速度を
早くすることがで轡、したがってＣ／Ｃコンポジット製
造のエネノギーコストを低減することができ、またその
製造に要する時間を短縮することかできる。すなわち、
例えば短繊維を高（・繊維体積含有率で強化繊維として
含有するＣ／Ｃコンポジットを製造する場合、配合物の
成形に当たり、従来は３００〜５００Ｃ程度の成形温度
を要したが、本発明に従えば２００〜３００ｒ程度の成
形温度で成形することもできる。また、成形物の炭素化
に当たり、従来は昇温速度が早いと炭素化物が膨脹して
ポーラスなものとなるため昇温速度を１０　Ｃ／ｈｒ　
（０，１６７ｔＺ’／ｍｉｎ　）　椙度にする要があっ
たが、本発明に従えば１〜５ｔｌ：’／ｒｎｉｎの昇温
速度でも炭素化物の膨脹は抑制されて緻密な炭素化物を
得ることができる。また、本発明では、この成形物の炭
素化に当たり、炭素化物の変形が抑制される。

上記のように成形物を炭素化して得られる炭素化物は、
従来法により成形物を炭素化して得られる炭素化物に比
べて、かなり緻密で機械的強度のあるものであるが、そ
の緻密性を一層増して機械的強度を一層高めるために、
必要に応じて、該炭素化物にピッチ、あるいはピッチお
よび熱硬化性樹脂あるいはそれと必要に応じて加えられ
たその硬化剤および／または硬化促進剤からなる熱硬化
性樹脂系材料の混合物、あるいけピッチ、熱硬化性樹脂
あるいはそれと必要に応じて加えられたその硬化剤およ
び／′または硬化促進剤からなる熱硬化性樹脂系材料お
よび芳香族ニトロ化合物の混合物等の含浸材を含浸させ
、得られた含浸処理物を６００〜１．５００１：、好ま
しくは６００〜１０００ｒの温度で炭素化する。この含
浸ど炭素化の一連の操作は、必要に応じて、複数回繰り
返して行っても良い。また、」：記含浸材のピッチ、ピ
ッチおよび熱硬化性樹脂系材料の混合物、あるいはピッ
チ、熱硬化性樹脂系材料および芳香族二）ｏ化合物の混
合物の各構成成分としては、上記マトリ、クス原料の構
成成分と同様のものが好捷しく用℃・られ、また混合物
における各構成成分の割合も上記マトリックス原料にお
ける割合と同程度の割合が適当である。本発明では、一
般に炭素化物がポーラスとなり易い強化繊維として短繊
維を用いた場合であっても、この含浸と炭素化の一連の
操作を１〜２回行うだけで十分緻密な炭素化物が得られ
、同等の緻密度の炭素化物を得るに従来法によるよりと
の含浸と炭素化の一連の操作を行う回数を低減できる。

本発明の実施に当たって、上記の成形物を炭素化して得
られる炭素化物あるいはそれに含浸と炭素化の一連の操
作を少なくとも１回行って得られる炭素化物を目的のＣ
／Ｃコンポジットとすることもできるが、必要に応じて
これらの炭素化物をさらＫ　ｉ　８００〜３０００　ｔ
Ｚ’、好ましくは２ｏｏｏ〜２７００ｒで焼成して黒鉛
化し、−層高強度の黒鉛化Ｃ、／　Ｃコンポジットとす
る。

（発明の効果） 本発明によれば、従来のマトリックス原料としてピッチ
、熱硬化性樹脂あるいはこれらの混合物を用いるＣ／Ｃ
コンポジットの製造方法にょるよ抄も緻密で機械的強度
の優れたＣ／Ｃフンポジットが提供され、しかもそれが
従来法によるよりも成形物の炭素化に要する時間を短縮
し、がっ含浸処理回数を減少して、短時間で経済的Ｋ、
かつ好適に成形さＡＤで容易に提供される。さらに述べ
わげ、たとえ従来法により含浸処即を多数回行って緻密
度が本発明によるものと同程度のＣ／Ｃコンポジットを
得たとしても、この緻密度が同程度の従来法によるＣ／
Ｃコンポジットより本発明にょるＣ／Ｃコンポジットの
方が機械的強度が優れている。

（実施例） 以下に、本発明の詳細な説明する。

実施例１．２．３ ＰＡＮ系炭素績維繊維ＩＩ＆縦長６ｍ１ｌ＋、繊維径７
μ、引張強度３６０　ｋｙ　ｆ　／ｍ２、引張弾性率２
４ｔｏｏｆ／’１０１２）と石炭系等方性ピッチ粉末（
軟化点２６０Ｃ，１，０ＯＯｔ：’までの揮発分２８係
）とノボラック型フェノール樹脂（日本火薬社製、平均
分子量５３０）粉末とへキサメチレンテトラミン粉末（
関東化学社製）及び、ジニトロナフタレン（日本カーリ
ット社製）を第１表に示す割合でヘンシェルミキサーに
て混合しＣ／Ｃコンポジット成形原料とした。

上記成形原料を金型に入わホットプレス成形を行った。

ホットプレス成形条件は、窒素ガス流通雰囲気下、３　
Ｃ７ｍ　ｉ　ｎ　（７）昇温速度で昇温し、〕３０Ｃで
圧力３００　ｋＰｆ　／ｃｍ”をかけ、そｎｔｔの圧力
で５０ＣＩ’ｔで昇温し、３時間保持した。金型を放冷
後、金型から成形体を脱型し８０　Ｘ　１．　ＯＸ　４
雪の成形体を得た。得られた成形体表面は、樹脂の様相
を示し成形性はきわめて良好であった。この成形体を窒
素ガス流通雰囲気下、コークス粉中、ＩＣ／ｍｉｎの昇
温速度で１ｏｏｏｃまで昇温し炭素化してＣ／Ｃコンポ
ジット中間品を得た。この中間品には膨れ及び層間クラ
ツクのいずれも観察されなかった。得られたＣ／Ｃコン
ポジット中間品の物性値を第２表に示す。

次にＣ／Ｃコンポジット中間品に石炭系等方性ピッチ（
成形時に使用したものと同一物）を含浸し前記炭素化と
同条件で炭素化゛する工程を２回繰り返ｔ２行った後、
窒素ガス流通雰囲気下、１．０００Ｃ″！で４０Ｃ／ｍ
ｉｎ、　２０００ｔ？までＩＯｎ’％ｒｒ＋ｉｎ。

２４００′Ｃ４で５０’Ｃ／ｍｉｎの昇温速度で昇温し
、２４００Ｃで０５時間保持しＣ／Ｃコンポジ、トを黒
鉛化処理した。黒鉛化処理後のＣ／Ｃコンポジットに変
形は全く観察されなかった。得られたＣ／Ｃコンポジッ
ト完成品の物性値を第３！！に示す。

比較例１．２ マトリックス原料中にジニトロナフタレンを含まず、第
１表に示した配合割合でマ）　ＩＪフックス料を調製し
、実施例】と同方法でＣ／Ｃコンポジットを作製した。

中間品、完成品の物性値をそれぞれ第２．３表に示す。

尚、比較例１ではピッチ含浸による緻密化工程を３回、
比較例２では同処理を２回繰り返した。また、この場合
、成形後の脱型時に成形体表面の剥がれ、及び炭素化時
に体積膨張、黒鉛化処理後に変形が観察された。

比較例３．４ 成形時のマトリックス原料に、ノボラック型フェノール
樹脂と硬化剤のへキサメチレンテトラミンを用い、第１
表に示した配合割合で成形原料をｙ４表１．最終成形温
度を２００Ｃとした以外は実施例１と−」方法でＣ／Ｃ
コンポジ１トタ作成１−２だ。

中１％ｊ品、完成品の物性値を第２、第３表に示す。

尚、こグ）場合、炭素化時に成形体の体積膨張が壊察さ
ｔまた。比較例３で（４ビツナ含浸による緻密化工程を
４回、比較例４では同処理な２回繰り返した。

実施例４ ノボラック型フェノール樹脂の変わりにポリイミド樹脂
（ケルイミド（日本ポリイミド社製）：平均分子量２０
００）を第１表に示した割合で混合する事以外は実施例
１と同方法でＣ／Ｃコンポジブトを作製した。中間品、
完成品の物性値をそれぞれ第２．３表に示す。これらも
実施例１と同様に成形性がきわめて良く、焼成時の変形
及び膨れも全く観察されなかった。

比較９４１５ 実施例４において、マ）　ＩＪフックス料中にジニトロ
ナフタレンを含まず、第１表に示した配合割合で成形原
料を調製（７、実施例１と同方法でＣ／Ｃコンポジブト
を作製した。中間品、完成品の物性値を第２．３表に示
す。また、この場合、成形後の脱型時に成形体表面の剥
がれ、及び炭素化時と体積膨張、黒鉛化処理後に変形が
観察された。

実施例５ マトリンクス混合樹脂にエポキシ樹脂（エビコ・−ト：
平均分子量９００）を、その硬化剤にジアミノジフェニ
ルスルフォン（ＤＤＳ）　を、第１表に示した割合で混
合する事以外は実施例１と同方法でＣ／’　Ｃコンポジ
ットを作製した。中間品、完成品の物性値をそれぞれ第
２．３表に示す。これらも実施例１と同様に成形性がき
わめて良く、焼成時の変形及び膨れも全く観察されなが
った。

比較例６ 実施例５において、マトリックス原料中にジニトロナフ
タレンを含まず、第１表に示した配合割合で成形原料を
調製し、実施例１と同方法でＣ／Ｃコンポジフトの作製
を試みた。この場合、成形体の作製は不可能であった。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　強化繊維原料として炭素質繊維を使用し、マト
   リックス原料としてピッチ、熱硬化性樹脂またはそれと
   その硬化剤および／または硬化促進剤からなる熱硬化性
   樹脂系材料および芳香族ニトロ化合物の混合物を主成分
   とするマトリックス原料を使用することを特徴とする炭
   素繊維強化炭素複合材料。
2. （２）　マトリックス原料におけるピッチと熱硬化性樹
   脂系材料と芳香族ニトロ化合物の使用割合が、ピッチが
   １０〜９０重量部の範囲、熱硬化性樹脂系材料が１０〜
   ９０重量部の範囲、芳香族ニトロ化合物が１〜４５重量
   部の範囲で、その合計が１００重量部となる割合であり
   、強化繊維原料の炭素質繊維とマトリックス原料の使用
   割合が、炭素質繊維が５〜９０重量部の範囲、マトリッ
   クス原料が１０〜９５重量部の範囲で、その合計が１０
   ０重量部となる割合である請求項１記載の炭素繊維強化
   炭素複合材料。
3. （３）　炭素質繊維に、ピッチ、熱硬化性樹脂またはそ
   れとその硬化剤および／または硬化促進剤からなる熱硬
   化性樹脂系材料および芳香族ニトロ化合物の混合物を主
   成分とするマトリックス原料を配合してなる配合物を、
   常温〜６００℃の温度、０．１〜４００ｋｇ／ｃｍ＾２
   の圧力で成形し、得られた成形物を６００〜１５００℃
   の温度で炭素化し、必要に応じて得られた炭素化物を黒
   鉛化することを特徴とする炭素織維強化炭素複合材料の
   製造方法。
4. （４）　成形物を炭素化して得られた炭素化物に、ピッ
   チ、ピッチおよび熱硬化性樹脂またはそれとその硬化剤
   および／または硬化促進剤からなる熱硬化性樹脂系材料
   の混合物、およびピッチ、熱硬化性樹脂またはそれとそ
   の硬化剤および／または硬化促進剤からなる熱硬化性樹
   脂系材料および芳香族ニトロ化合物の混合物から選択さ
   れた含浸材を含浸させ、得られた含浸処理物を６００〜
   １５００℃の温度で炭素化する一連の操作を少なくとも
   １回行い、しかる後必要に応じて炭素化物を黒鉛化する
   請求項３記載の炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法。
5. （５）　炭素質繊維にマトリックス原料を配合してなる
   配合物において、マトリックス原料におけるピッチと熱
   硬化性樹脂系材料と芳香族ニトロ化合物の使用割合が、
   ピッチが１０〜９０重量部の範囲、熱硬化性樹脂系材料
   が１０〜９０重量部の範囲、芳香族ニトロ化合物が１〜
   ４５重量部の範囲で、その合計が１００重量部となる割
   合であり、炭素質繊維とマトリックス原料の使用割合が
   、炭素質繊維が５〜９０重量部の範囲、マトリックス原
   料が１０〜９５重量部の範囲で、その合計が１００重量
   部となる割合である請求項３または４記載の炭素繊維強
   化炭素複合材料の製造方法。