JPH0465357A - 繊維強化複合材料の低気孔率化方法 - 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］ この発明は、繊維強化複合材料の製造方法に関するもの
であり、特に、繊維強化複合材料の気孔率を低下させる
方法に関するものである。

［従来の技術］ 高気孔率の繊維強化複合材料の気孔に、マトリックスを
充填することにより、低気孔率化している。気孔内への
マトリックスの充填は、液相て行なう場合と、気相で行
なう場合とがある。液相でマトリックスを充填する方法
としては、樹脂含浸法、加圧含浸炭化法（たとえば、「
炭素繊維産業」著者　森田健−近代編集社のｐ１７６〜
１７８に開示されている）等がある。

気相でマトリックスを充填する方法としては、ＣＶＤ法
（たとえば、「炭素繊維産業」　著者森田健−近代編集
社のｐ１７６〜１７８に開示されている）、ＣＶＩ法（
たとえば、Ａｍ、Ｃｅｒａｍ、　　Ｓｏｃ、　　Ｂｕ　
　ｌ　　１．、　６５　　［２コ　３４７−５０　（１
９８６）に開示されている）がある。

液相でマトリックスを気孔に充填する場合、繊維強化複
合材料の表面から内部に向かうにしたがって液体が浸透
しにくくなるので、繊維強化複合材料の内部では低気孔
率化を達成することができない。繊維強化複合材料の内
部にまで、液体を浸透させるために低粘度の液体を用い
ることも考えられる。例えば、液体としてピッチを用い
た場合、低粘度のピッチは炭化収率か悪く、−度の浸透
では、低気孔率を達成することかできない。

気相で気孔にマトリックスを充填する方法では、通常、
反応ガス同士か反応することにより生成される反応生成
ガスは、反応ガスよりも体積か大きくなる。このため、
繊維強化複合材料の内部に浸入する反応ガスよりも、内
部から外に向かって噴８してくる反応生成ガスの量の方
か多い。したがって、反応ガスは繊維強化複合材料の内
部まで浸入することか困難となり、繊維強化複合材料の
内部では、低気孔率化を達成することかできない。

また、気孔の幅より気孔の深さのほうか大きいので、気
孔の内部かマトリックスで充填される前に、気孔の入り
口かマトリックスで塞がれてしまう。

１発明か解決しようとする課題］ 気相状態で気孔をマトリックスで充填する場合、繊維強
化複合材料の内部にまで反応ガスを浸入させることかで
きる方法として、圧力勾配法（たとえば、Ｗ、Ｖ、Ｋｏ
ｔ　１ｅｎｓｋｙ、　　“Ｃｈ　ｅｍｉｓｔｒｙ　　ａ
ｎｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　ｏｆ　　Ｃａｒｂｏｎ　　
Ｖｏｌ、９”ｅｄｔ、　　　ｂｙ　　Ｐ。

Ｌ、Ｗａｌｋｅｒ、Ｊｒ、　　　ｅｔ　　ａｌ、、ｐｐ
１７４−２６２　（＋９７３）　、　に開示されている
。）がある。圧力勾配法は、繊維強化複合材料の一方の
表面と他方の表面とに圧力差を設けることにより、繊維
強化複合材料内部に反応ガスが浸入しやすいようにする
。

気孔の内部かマトリックスで充填される前に、気孔の入
り口がマトリックスで埋まるという問題を解決する技術
として、本願出願人と同−出願人がした特願平１−１３
９８４６号がある。

しかしながら、圧力勾配法、特願平１−１３９８４６号
に開示された技術だけでは、繊維強化複合材料の十分な
低気孔率化を図ることかできなかった。

この発明はこのような従来の問題点を解決するためにな
されたものである。この発明の目的は、繊維強化複合材
料の十分な低気孔率化を図ることかできる方法を提供す
ることである。

［課題を解決するための手段］ 繊維強化複合材料の低気孔率化方法は、第１および第２
の表面を備え、かつ、気孔を有する繊維強化複合材料の
気孔内に、反応ガスを導入し、反応ガスから生成された
反応生成物を化学蒸着させるものである。

この発明にしたがった繊維強化複合材料の低気孔率化方
法は、微粒子か連続的に流れることにより形成される流
動層を、第１の表面と接するように設け、第１の表面側
の圧力を、第２の表面側の圧力より高くし、反応ガスを
流動層を通して、第１の表面に導いたことを特徴とする
。

繊維強化複合材料の繊維としては、ウィスカー短繊維、
ペーパー、フェルト、長繊維、不織布、２次元織布およ
びｎＤ材（ｎ≧３）を含む群から選ばれた少なくとも１
種以上かある。

繊維強化複合材料の繊維の材料としては、Ｃ１Ｓ　ＩＣ
−、Ｓ　ｉ３　Ｎ４、ＢＪ　ＣおよびＢＮを含む群から
選ばれた少なくとも１種以上がある。

繊維強化複合材料のマトリックスの材料としては、Ｃ，
ＳｉＣ，５ｊ３Ｎ、、、Ｂ、ＣおよびＢＮを含む群から
選ばれた少なくとも１種以上かある。

［作用・効果］ この発明にしたかった繊維強化複合材料の低気孔率化方
法は、圧力勾配法と特願平１−１３９８４６号に開示さ
れた技術とを組み合わせたものである。

特願平１−１３９８４６号に開示された技術の作用を、
簡単に説明する。この技術は、繊維強化複合材料の一方
の表面を流動層と接するようにしている。流動層は、微
粒子を連続的に流すことにより形成される。そして、反
応ガスを流動層を通して繊維強化複合材料の一方の表面
に導く。気孔の入り口は絶えず粒子と衝突しているので
、気孔の入り口にマトリックスが形成されてもマトリッ
クスは剥がされることになる。したかつて、気孔の内部
にまでマトリックスを充填することが可能となる。

この発明にしたかった繊維強化複合材料の低気孔率化方
法は、上記２つの技術を組み合わせたので、繊維強化複
合材料を十分に低気孔率化することか可能となる。

［実施例］ この発明の一実施例を用いて炭素繊維強化炭素複合材料
の低気孔率化を行なった。

まず、フィラメント・ワインディング法で炭素繊維強化
炭素複合材料の円筒を制作した。円筒の高さは、１０ｃ
ｍ、外径は５ｃｍ、内径は３．５ｃｍであった。気孔率
は３０％であった。反応ガスに用いるプロピレンと窒素
との混合ガスは、大気圧下で、基材円筒の外周面から内
周面まで通じた。

ガスで８１０２粉末（直径約３００ａｍ）を動かし、円
筒の内周面で囲まれた領域を流動層とした。基材を高周
波加熱により９００℃に加熱した。

円筒の外周面側を、０．４気圧に減圧した。円筒の内周
面側は、大気圧の状態にある。

プロピレンと窒素とからなる混合ガス（プロピレン：窒
素−１：４（体積比））を用い、ＣＶＩ法によって、基
材の気孔にマトリックスを充填した。反応時間は５０時
間であった。得られた炭素繊維強化炭素複合材料の気孔
率は、９％であった。

比較例１として、円筒の外周面側を大気圧にした以外は
、すへてこの発明の一実施例と同し条件にして、炭素繊
維強化炭素複合材料の低気孔率化を図った。得られた炭
素繊維強化炭素複合材料の気孔率は、１５％であった。

比較例２として、流動層を形成しない以外は、すべてこ
の発明の一実施例と同じ条件にして炭素繊維強化炭素複
合材料の低気孔率化を図った。円筒の内周面には、多量
の反応生成物が付着し、気孔の入り口が目詰まりをして
いた。得られた炭素繊維強化炭素複合材料の気孔率は、
１７％であった。

したがって、この発明にしたがった繊維強化複合材料の
低気孔率化方法によれば、気孔率をさらに低下させるこ
とができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１および第２の表面を備え、かつ、気孔を有す
   る繊維強化複合材料の前記気孔内に、反応ガスを導入し
   、前記反応ガスから生成された反応生成物を化学蒸着さ
   せ、前記繊維強化複合材料を低気孔率化する方法におい
   て、 微粒子が連続的に流れることにより形成される流動層を
   、前記第１の表面と接するように設け、前記第１の表面
   側の圧力を、前記第２の表面側の圧力より高くし、前記
   反応ガスを前記流動層を通して、前記第１の表面に導い
   たことを特徴とする、繊維強化複合材料の低気孔率化方
   法。
2. （２）前記繊維強化複合材料の繊維は、ウィスカー、短
   繊維、ペーパー、フェルト、長繊維、不織布、２次元織
   布およびｎＤ材（ｎ≧３）を含む群から選ばれた少なく
   とも１種以上である、請求項１に記載の繊維強化複合材
   料の低気孔率化方法。
3. （３）前記繊維強化複合材料の繊維の材料は、Ｃ、Ｓｉ
   Ｃ、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、Ｂ＿４ＣおよびＢＮを含む群から
   選ばれた少なくとも１種以上である、請求項１に記載の
   繊維強化複合材料の低気孔率化方法。
4. （４）前記繊維強化複合材料のマトリックスの材料は、
   Ｃ、ＳｉＣ、Ｓｉ＿３、Ｎ＿４、Ｂ＿、ＣおよびＢＮを
   含む群から選ばれた少なくとも１種以上である、請求項
   １に記載の繊維強化複合材料の低気孔率化方法。