JPH0558730A - 高強度リブ付き炭素繊維強化炭素複合材料構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼成炭化においてへこみ、反りなどの変形や
き裂、割れのない良好な形状を有する高強度リブ付きＣ
／Ｃ構造体を提供する。 【構成】 リブを立てた炭素繊維強化炭素複合材料構造
体において、リブの付け根部分の充填材に、残炭率が２
５％以上の熱硬化性樹脂をバインダーとして付着させた
（付着量は１０〜５０重量％）炭素繊維織布を使用した
リブ付き炭素繊維強化炭素複合材料構造体であって、焼
成時の欠陥発生がなく安定して製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、宇宙往還機のノーズコ
ーンやリーディングエッジおよび機体表面の耐熱パネル
等、比較的板厚が薄く強度を必要とする耐熱性航空宇宙
用材料として使用される高強度リブ付き炭素繊維強化炭
素複合材料構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】航空機などに用いる繊維強化プラスチッ
ク（以下、ＦＲＰと略記する）では、全体として剛性が
高く、かつ軽量で強度のある構造とするために、図１に
示すようなリブ１を立てるが、その際、構造体中に欠陥
の原因となる空間を無くすことを目的としてこのリブ１
の付け根部分に充填材２を配置する。ＦＲＰの場合、リ
ブの付け根部分の充填材には、表面に熱硬化性樹脂を付
着させた炭素繊維を一方向に引き揃えたプリプレグ（以
下、ＵＤプリプレグと略記する）を使用することが一般
的に行なわれている。

【０００３】図１に示した例の場合は、３体の予備成形
体３〜５と充填材２を組み合わせて仕上げ成形を行う。
ＦＲＰに用いる充填材には、ＵＤプリプレグ以外に、短
繊維と樹脂類を混練したものなども使用可能であるが、
作業性、繊維充填率、成形性などの点から、ＵＤプリプ
レグが最も有利である。３、４はＬ字型、５は平板の各
成形体である。

【０００４】このＵＤプリレグを作るには、１０００〜
６０００本の炭素繊維を１束として巻き取ったボビンよ
り炭素繊維を引き出し樹脂液中を通すことによって繊維
束内部に樹脂を含浸したのち離型紙に巻き取る方法や、
離型紙上に繊維を引き揃えたシートに樹脂を塗布するな
どの方法を用いてプリプレグ化することができる。

【０００５】一方、炭素繊維強化炭素複合材料（以下、
Ｃ／Ｃと略記する）は、耐熱性や耐薬品性に優れ、かつ
高強度、軽量であり、例えば、フェノール樹脂、フラン
樹脂等の熱硬化性樹脂を炭素繊維に含浸したシートを作
り、所望の枚数を積層し、加圧・加熱下で樹脂を硬化さ
せ樹脂成形体を作製した後、この樹脂成形体を不活性雰
囲気下、８００℃以上の温度で焼成炭化したものが、一
般に知られている。

【０００６】しかし、リブ付きＣ／Ｃ構造体の場合に
は、製造方法として、前記したＣ／Ｃの製造方法に従
い、リブの付け根部分の充填材に，ＦＲＰの場合と同
様、ＵＤプリプレグを配置して製作すると、図１に示す
逆Ｔ型構造体では、リブの付け根部分が図２〜４のよう
に、著しく変形したり、リブを立てた面の層間または充
填材２にき裂６や割れ７が発生するという問題があっ
た。また、図５に示すＩ字型構造体では、リブの付け根
部分が図６、図７のように著しく変形したり、リブを立
てた面の層間または充填材２にき裂６や割れ（図示せ
ず）が発生するという問題があった。８はＵ字型成形体
である。

【０００７】これらの変形、き裂および割れの原因は、
充填材部における樹脂の炭化収縮が大きいためである。

【０００８】この現象は、ＵＤプリプレグの繊維軸直角
方向の収縮が大きいほど増大する。また、樹脂成形体を
焼成炭化する際の樹脂類の熱分解によるガスの発生抑制
とガス抜け性の向上、および収縮による板厚の減少など
を改善する目的で、マトリックス前駆体である樹脂類に
炭素質等の微粉末を添加混合する方法がある。この方法
によれば成形体焼成時の発泡および膨れ等による比較的
大きな寸法の欠陥を無くすことにより、品質を安定させ
ることができる。

【０００９】しかし、薄板のＣ／Ｃの場合には、構造体
全体に微粉末を添加すると炭素繊維の体積分率の低下、
微粉末による繊維の損傷などによる強度の低下が顕著に
現れるため、この方法は高強度のＣ／Ｃ薄板を製造する
には好ましくない。

【００１０】リブ付きＣ／Ｃ構造体の場合には、リブの
付け根部分の充填材に，ＦＲＰの場合と同様、ＵＤプリ
プレグを配置して作製した後、前記したＣ／Ｃの製造方
法に従い焼成炭化すると、リブの付け根部分が図２、図
６のように著しく変形したり、充填材２中に割れ７が発
生する（図４参照）という問題があった。

【００１１】また、ＵＤプリプレグを用いた充填材はリ
ブの軸方向に炭素繊維が並んでいるため、き裂がリブ軸
方向に連続して入りやすく、このためばらばらになりや
すいとう問題もあった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術における前記問題点を解決し、焼成炭化においてへ
こみ、反りなどの変形やき裂、割れのない良好な形状を
有する高強度リブ付きＣ／Ｃ構造体を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記問題
を解決するために、鋭意研究した結果、リブの付け根部
分に、炭素繊維織布または炭素繊維織布および微粉末を
主成分にした充填材を配置したリブ付きＣ／Ｃは、焼成
炭素化した際の変形、割れの発生がない良好な形状を有
する高強度リブ付きＣ／Ｃ構造体であることを見いだ
し、本発明に至った。変形および割れの原因は、充填材
部における樹脂の炭化収縮が大きいためである。

【００１４】すなわち、上記目的を達成するために本発
明の第１の態様によれば、少なくとも一つのリブを立て
た炭素繊維強化炭素複合材料構造体において、前記リブ
の付け根部分の充填材が樹脂に由来する炭素と炭素繊維
織布からなることを特徴とする高強度リブ付き炭素繊維
強化炭素複合材料構造体が提供される。

【００１５】ここで、前記充填材に占める炭素繊維織布
の割合が５０〜９０重量％であるのが好ましい。

【００１６】また、本発明の第２の態様によれば、少な
くとも一つのリブを立てた炭素繊維強化炭素複合材料構
造体において、前記リブの付け根部分の充填材が樹脂に
由来する炭素、炭素繊維織布および微粉末からなること
を特徴とする高強度リブ付き炭素繊維強化炭素複合材料
構造体が提供される。

【００１７】ここで、前記微粉末は、粒径１０ｎｍ〜１
０μｍの炭素質および／またはセラミックス微粉末であ
り、添加量が焼成炭化後の充填材に対して５〜５０重量
％であるのが好ましい。

【００１８】前記樹脂は、残炭率が２５％以上の熱硬化
性樹脂であるのが好ましい。

【００１９】以下に本発明をさらに詳細に説明する。

【００２０】まず、本発明の第１の態様においてリブが
１つの場合について図１〜７を参照して説明する。

【００２１】リブの付け根部分の充填材となる炭素繊維
織布としては、通常市販されているＰＡＮ系、ピッチ系
およびレーヨン系炭素繊維の、平織り、朱子織り、斜文
織り等の織布を挙げることができる。また、織布を織る
炭素繊維ロービングの太さは特に限定されないが、緻密
な充填材としてリブの付け根部分の変形を防ぐために
は、３Ｋ、１Ｋ、０．５Ｋ等できるだけ細いものが好適
である。

【００２２】リブの付け根部分以外に使用する炭素繊維
としては、前記したリブの付け根部分の充填材となる炭
素繊維織布および／または炭素繊維ロービングを一方向
に引き揃えたシート状のものを挙げることができる。ま
た、それぞれのロービングの太さは特に限定されない。

【００２３】本発明に用いられる樹脂としては、熱硬化
性樹脂が好ましい。特に好ましくはフェノール樹脂であ
るが、その他、フラン樹脂、エポキシ樹脂、ポリベンゾ
イミダゾール樹脂等も使用可能である。フェノール樹脂
が好ましいのは、安価でかつ取り扱い易いこと等によ
る。

【００２４】また、残炭率が２５％以上の熱硬化性樹脂
が好ましい。２５％未満の場合は、焼成炭化後、熱硬化
性樹脂が炭化して生成する炭素のバインダーとしての力
が弱くなり充填材部分にき裂が発生する。

【００２５】なお、本発明での残炭率とは、樹脂を不活
性雰囲気下１０００℃まで加熱した際に残る炭素重量の
加熱前の樹脂の重量に対する割合（重量％）を示す。

【００２６】樹脂を炭素繊維の織布に付着させてリブ付
け根部分の充填材用材料を得る方法としては、樹脂の溶
液に炭素繊維織布を含浸する方法、炭素繊維織布に樹脂
粉末を付着させた後、加熱して樹脂を炭素繊維織布中に
しみこませる方法などがあるが、樹脂を均一に炭素繊維
に付着させる方法であればいずれの方法であっても良
い。

【００２７】付着させる樹脂の量は、樹脂を付着させた
炭素繊維織布を不活性雰囲気下、１０００℃まで加熱し
た際の全体重量に対し炭素繊維の割合が５０〜９０重量
％にするのがよい。５０重量％未満の場合は、焼成炭化
後のリブ付け根部分の収縮が激しく、変形が生じる。ま
た、９０重量％超の場合は樹脂に由来する炭素のバイン
ダー力が不足して、き裂が発生する。

【００２８】リブ付け根部以外に用いる炭素繊維シート
を得る方法として、炭素繊維織布に樹脂を付着させたも
のを得る場合は、上記したリブ付け根部に用いる充填材
用炭素繊維シートを得る方法、炭素繊維を一方向に引き
揃えたシートを得る場合は、炭素繊維ロービングを一方
向に引き揃えた後、樹脂溶液を塗布、乾燥して溶媒を除
去しシートにする方法、または炭素繊維ロービングを一
方向に揃えた後、樹脂のフィルムではさみ、加熱および
加圧して樹脂を炭素繊維ロービング中にしみこませてシ
ートにする方法が挙げられる。その際、付着させる樹脂
の量は、３０〜５０重量％が好ましい。

【００２９】つぎに、上記した方法により、各部分に用
いる炭素繊維シートを得た後、リブ付きＣ／Ｃ構造体を
得る方法の一例について説明する。

【００３０】平板５、Ｌ字型１、Ｕ字型８に積層したパ
ーツを充填材２パーツと組み合わせ、成形用オートクレ
ーブ中で加圧および加熱して樹脂を硬化させ、前駆樹脂
成形体を得る。加熱温度、加圧圧力は使用する樹脂の種
類により異なるが、通常１００〜２００℃、１０kg/cm²
以下の条件で行う。

【００３１】次に、前記前駆樹脂成形体を不活性雰囲気
下で焼成炭化してリブ付きＣ／Ｃ構造体とすることがで
きる。前駆樹脂成形体を炭化する炭化炉は、窒素、アル
ゴン等の不活性ガス雰囲気炉か、または大気炉が用いら
れ、大気炉の場合は焼成する前駆樹脂成形体をコークス
粉末等の中に埋め込み、酸化を防止する必要がある。

【００３２】また昇温速度は、急激なガスの発生による
焼成物の膨れ、割れ等の発生を防ぎ樹脂の残炭率を向上
させるために、１〜１０℃／ｈ程度のゆっくりした昇温
速度がよい。

【００３３】またさらに、必要に応じて高密度、高強度
とするために、フラン樹脂、ピッチ等を含浸し焼成する
工程をくり返すことにより緻密化させることができる。

【００３４】つぎに、本発明の第２の態様について説明
する。この構造体は、リブの付け根部分の充填材が樹脂
に由来する炭素および炭素繊維織布のほかに微粉末を有
するほかは第１の態様と同じである。

【００３５】すなわち、焼成炭化時の充填材部の収縮を
抑制するたに、充填材用炭素繊維織布をプリプレグ化す
る際に微粉末をいれる。この場合、充填材部の収縮を抑
制するために添加するのであるから、微粉末は１０００
℃程度の熱処理で収縮しないこと、また周囲の炭素繊維
と反応することによってパネル自体の強度を低下させる
ことのない素材であることを考慮して選択しなけれなら
ない。具体的には、粒径１０ｎｍ〜１０μｍの炭素質微
粉末、例えば黒鉛粉末、その他の炭素質微粉末（例えば
カーボンブラック）、セラミックス微粉末（ＳｉＣ，Ｔ
ｉＣ，ＷＣ，ＺｒＣ，Ｈ_f Ｃ等の粉末）などで１０００
℃程度の熱処理によって収縮せず炭素繊維とも反応しな
い微粉末である。

【００３６】また、充填材部分自体は、強度には関係な
く単に空隙を埋めることによって欠陥の発生を防ぐため
であるから、微粉末の添加による充填材部分のみの強度
劣化も問題とはならない。

【００３７】添加量は、焼成炭化後の充填材部分におい
て５重量％未満では収縮を抑制する効果が少なく、５０
重量％超では樹脂量が不足しバインダーとしての能力が
無くなることと成形性が低下することから、好ましくは
５〜５０重量％、さらに好ましくは１０〜４０重量％と
なるように添加することが望ましい。

【００３８】微粉末を添加するためには、粒径が細かす
ぎると混合し難くなり、粒径が大きすぎると直径およそ
７μｍの炭素繊維束の内部に均一に分散しないため、１
０ｎｍ〜１０μｍ、好ましくは５０ｎｍ〜１μｍのもの
を使用することが望ましい。

【００３９】樹脂および微粉末を炭素繊維の織布に付着
させてリブ付け根部の充填材用プリプレグを得る方法と
しては、樹脂および微粉末の混合溶液に炭素繊維織布を
含浸する方法、炭素繊維織布に樹脂および微粉末を付着
させた後、加熱して樹脂を炭素繊維織布中にしみこませ
る方法などがあるが、樹脂および微粉末を均一に炭素繊
維織布に付着させる方法であればいずれの方法であって
も良い。

【００４０】使用する樹脂類が固体もしくは粘度が高く
必要量の微粉末を均一に分散できない場合、または微粉
末を添加することによって粘度が高くなり作業性が悪化
する場合は、加熱または溶媒を加えることにより粘度を
調整することができる。

【００４１】付着させる樹脂の量は、樹脂および微粉末
を付着させた炭素繊維織布を不活性雰囲気下、１０００
℃まで加熱した際の全体重量に対し樹脂の炭化したこと
による炭素重量の割合が２０〜４０重量％にするのがよ
い。２０重量％未満の場合は樹脂に由来する炭素のバイ
ンダー力が不足して、き裂が発生する。４０重量％超の
場合は、焼成炭化後のリブ付け根部分の収縮が激しく、
変形が生じる。

【００４２】リブ付け根部分以外に用いる炭素繊維織布
に樹脂を付着させたプリプレグを得る方法としては、樹
脂の溶液に炭素繊維織布を含浸する方法、炭素繊維織布
に樹脂粉末を付着させた後、加熱して樹脂を炭素繊維織
布中にしみこませる方法などがあるが、樹脂を均一に炭
素繊維織布に付着させる方法であればいずれの方法であ
っても良い。炭素繊維を一方向に引き揃えたシートを得
る場合は、１０００〜６０００本の炭素繊維を１束とし
て巻き取ったボビンより炭素繊維を引き出し樹脂液中を
通すことによって繊維束内部に樹脂を含浸したのち離型
紙に巻き取る方法や、離型紙上に繊維を引き揃えたシー
トに樹脂を塗布するなどの方法を用いてプリプレグ化す
ることができる。その他、炭素繊維ロービングを一方向
に引き揃えたのち、樹脂溶液を塗布、乾燥して溶媒を除
去しシートにする方法、または炭素繊維ロービングを一
方向に引き揃えた後、樹脂のフィルムではさみ、加熱お
よび加圧して樹脂を炭素繊維ロービング中にしみこませ
てシートにする方法等が挙げられる。その際、付着させ
る樹脂の量は、３０〜５０重量％が好ましい。

【００４３】つぎに、上記した方法により、各部分に用
いる炭素繊維シートを得た後、上記第１の態様と同様に
して、前駆樹脂成形体を得、さらに、焼成炭化してリブ
付きＣ／Ｃ構造体とする。

【００４４】以上の方法により、充填材部分の割れがな
くなり、かつ収縮による周囲の引き込みもなくなったこ
とで、へこみ、反りもない良好で高強度のＣ／Ｃ薄板パ
ネルを得ることができる。

【００４５】次に、リブが複数の場合について図８、９
を参照して簡単に説明する。

【００４６】図９は、従来の連続逆Ｔ型リブ付きＣ／Ｃ
構造体の一例を示す線図である。この場合は、リブの付
け根部分が著しく変形し、へこみを有する。

【００４７】図８は、本発明の連続逆Ｔ型リブ付きＣ／
Ｃ構造体の一例を示す線図である。この場合は、焼成炭
化においてへこみ、反りなどの変形やき裂、割れのない
良好な形状を得ることができる。

【００４８】

【実施例】以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明
する。

【００４９】（実施例１）炭素繊維ロービング（トレカ
Ｔ３００，３Ｋ）を８枚朱子織りに織った織布を、フェ
ノール樹脂（レジトップＰＬ２２１１、残炭率５０％：
群栄化学（株）製）の３０％アセトン溶液に含浸し、室
温で１日間放置しアセトンを揮発させて、樹脂を付着さ
せた炭素繊維シートを得た。樹脂の付着量は、樹脂の炭
化に由来する炭素と炭素繊維織布の合計重量に対し炭素
繊維の重量が６０％になるように調整した。

【００５０】このシートを５枚積層して平板のパーツ１
個と、Ｌ字型のパーツを２個とを作製した。また上記シ
ートを折り曲げて、断面が三角形で一辺の長さが約４ｍ
ｍの充填材用パーツを作成した。つぎに、それぞれのパ
ーツを組み合わせ、逆Ｔ型にして、オートクレーブ中、
２kg/cm²の圧力下で、１５０℃、１８０分間加熱して、
前駆樹脂成形体とした。この成形体を窒素雰囲気下１０
℃／ｈの昇温速度で１０００℃まで加熱し焼成炭化し
て、リブ付きＣ／Ｃを得た。この焼成炭化後の状態を表
１に示す。

【００５１】（実施例２）炭素繊維ロービング（トレカ
Ｍ−４０，３Ｋ）を平織りに織った織布を、フェノール
樹脂（ＲＭ３０００Ｋ、残炭率５５％：旭有機材工業
（株）製）の３０％メタノール溶液に含浸し、室温で１
日間放置しメタノールを揮発させて、樹脂を付着させた
炭素繊維シートを得た。樹脂の付着量は、樹脂の炭化に
由来する炭素と炭素繊維織布の合計重量に対し炭素繊維
の重量が７０％になるよう調整した。

【００５２】このシートを５枚積層して平板のパーツ２
個と、Ｕ字型のパーツ２個を作製した。また上記シート
を折り曲げて、断面が三角形で一辺の長さが約４ｍｍの
充填材用パーツを作製した。つぎに、それぞれのパーツ
を組み合わせ、Ｉ型にして、オートクレーブ中、１kg/c
m²の圧力下で、１８０℃１８０分間加熱して、前駆樹脂
成形体とした。この成形体を窒素雰囲気下５℃／ｈの昇
温速度で１０００℃まで加熱し焼成炭化して、リブ付き
Ｃ／Ｃを得た。この焼成炭化後の状態を表１に示す。

【００５３】（実施例３）炭素繊維ロービング（トレカ
Ｍ−４０，１Ｋ）を平織りに織った織布を、フェノール
樹脂（レジトップＰＬ２２１１、残炭率５０％：群栄化
学（株）製）の３０％アセトン溶液に含浸し、室温で１
日間放置しアセトンを揮発させて、樹脂を付着させた充
填材用の炭素繊維シートを得た。樹脂の付着量は、樹脂
の炭化に由来する炭素と炭素繊維織布の合計重量に対し
炭素繊維の重量が６５％になるよう調整した。

【００５４】一方、炭素繊維ロービング（トレカＭ−４
０，６Ｋ）を一方向に引き揃えた後、フェノール樹脂
（レジトップＰＬ２２１１）の３０％アセトン溶液をス
プレーで塗布、１日間室温で乾燥して充填材以外の部分
に用いる炭素繊維シートを得た。樹脂の付着量は４０重
量％であった。実施例１と同様の方法により、平板、Ｌ
字型、充填材のパーツをそれぞれ作製し、成形、焼成炭
化して、リブ付きＣ／Ｃを得た。なお、リブの付け根部
分以外に用いた一方向炭素繊維シートの積層構成は、０
度、９０度の対象積層で、全積層枚数は８枚で行った。
この焼成炭化後の状態を表１に示す。

【００５５】（比較例１）実施例１において、充填材に
使用する炭素繊維シートが、炭素繊維ロービング（トレ
カＭ−４０，６Ｋ）を一方向に引き揃えた後、フェノー
ル樹脂（レジトップＰＬ２２１１）の３０％アセトン溶
液をスプレーで塗布、室温で１日間乾燥して得た炭素繊
維シート（ＵＤプリプレグ）を用いる以外は実施例１と
同様に処理して比較対照用のリブ付きＣ／Ｃを得た。な
お、上記炭素繊維シートの樹脂付着量は、樹脂の炭化に
由来する炭素と炭素繊維織布の合計量に対し炭素繊維の
重量が６５％になるように調整した。この焼成炭化後の
状態を表１に示す。

【００５６】（比較例２）実施例１において、充填材に
使用する炭素繊維シートが、炭素繊維ロービング（トレ
カＴ３００，３Ｋ）を８枚朱子織りに織った炭素繊維織
布にフェノール樹脂（レジトップＰＬ２２１１）を、樹
脂の炭化に由来する炭素と炭素繊維織布の合計重量に対
し炭素繊維の重量が５％になるよう付着させたものであ
る以外は実施例１と同様に処理して、比較対照用リブ付
きＣ／Ｃを得た。この焼成炭化後の状態を表１に示す。

【００５７】（比較例３）実施例３において、充填材に
使用する炭素繊維シートが、炭素繊維ロービング（トレ
カＴ３００，３Ｋ）を８枚朱子織りに織った炭素繊維織
布にフェノール樹脂（レジトップＰＬ２２１１）を、樹
脂の炭化に由来する炭素と炭素繊維織布の合計重量に対
し炭素繊維の重量が４０％になるよう付着させたもので
ある以外は実施例３と同様に処理して、比較対照用のリ
ブ付きＣ／Ｃを得た。この焼成炭化後の状態を表１に示
す。

【００５８】（比較例４）実施例２において、充填材に
使用する炭素繊維織布に付着させる熱硬化性樹脂が残炭
率１０％のエポキシ樹脂である以外は実施例２と同様の
条件で処理して、比較対照用のリブ付きＣ／Ｃを得た。
この焼成炭化後の状態を表１に示す。

【００５９】

【００６０】（実施例４）炭素繊維ロービング（トレカ
Ｔ３００，３Ｋ）を８枚朱子織りに織った織布を、フェ
ノール樹脂（レジトップＰＬ２２１１、残炭率５０％：
群栄化学（株）製）の３０％アセトン溶液に含浸し、室
温で１日間放置しアセトンを揮発させて、樹脂を付着さ
せた炭素繊維シートを得た。樹脂の付着量は、樹脂の炭
化に由来する炭素と炭素繊維織布の重量に対し炭素繊維
の重量が６０％になるように調整した。

【００６１】このシートを５枚積層して予備成形体を作
成した。前記希釈樹脂液中に黒鉛粉末を添加混合し充填
材用炭素繊維織布に含浸させ、樹脂と黒鉛粉末を付着さ
せた。樹脂、黒鉛粉末および炭素繊維の割合は、焼成炭
化後の重量比でそれぞれ２５％、３０％、４５％になる
ように調整した。このプリプレグを折り曲げて、断面が
三角形で一辺の長さが約４ｍｍの充填材用パーツを作成
した。つぎに、それぞれのパーツを組み合わせ、逆Ｔ型
にして、成形用オートクレーブ中、２kg/cm²の圧力下
で、１５０℃、１８０分間加熱して、前駆樹脂成形体と
した。この成形体を窒素雰囲気下１０℃／ｈの昇温速度
で１０００℃まで加熱し焼成炭化して、変形や充填部の
割れのない良好なリブ付きＣ／Ｃを得た。

【００６２】（比較例５）実施例４と同様の方法でリブ
付きＣ／Ｃを作成するに当たり、樹脂、黒鉛粉末および
炭素繊維の割合を、焼成炭化後の重量比でそれぞれ４３
％、２％、５５％になるように調整した。その他はすべ
て実施例４と同一方法で処理した結果、図２に示すよう
な、へこみが生じた。

【００６３】（比較例６）実施例４と同様の方法でリブ
付きＣ／Ｃを作成するに当たり、樹脂、黒鉛粉末および
炭素繊維の割合を、焼成炭化後の重量比でそれぞれ１０
％、５５％、３５％になるように調整した。その他はす
べて実施例４と同一方法で処理した結果、バインダーと
しての樹脂量が不足し、充填材部とその周囲が接着せ
ず、割れが生じた。

【００６４】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、本発明のリブ付きＣ／Ｃ構造体は、焼成炭化
時の変形、層間き裂等の欠陥を有しない構造体であっ
て、特に宇宙航空用材料等比較的板厚が薄く強度を必要
とする耐熱性軽量材料として広い用途が期待される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の逆Ｔ型リブ付きＣ／Ｃ構造体の一例
を示す線図である。

【図２】 従来のへこみを有する逆Ｔ型リブ付きＣ／Ｃ
構造体の一例を示す線図である。

【図３】 従来のき裂を有する逆Ｔ型リブ付きＣ／Ｃ構
造体の一例を示す線図である。

【図４】 従来の割れを有する逆Ｔ型リブ付きＣ／Ｃ構
造体の一例を示す説明図である。

【図５】 本発明のＩ型リブ付きＣ／Ｃ構造体の一例を
示す線図である。

【図６】 従来のへこみを有するＩ型リブ付きＣ／Ｃ構
造体の一例を示す線図である。

【図７】 従来のき裂を有するＩ型リブ付きＣ／Ｃ構造
体の一例を示す線図である。

【図８】 本発明の連続逆Ｔ型リブ付きＣ／Ｃ構造体の
一例を示す線図である。

【図９】 従来のへこみを有する連続逆Ｔ型リブ付きＣ
／Ｃ構造体の一例を示す線図である。

【符号の説明】

１ リブ ２ 充填材 ３，４ Ｌ字型成形体 ５ 平板成形体 ６ き裂 ７ 割れ ８ Ｕ字型成形体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松 下 正 茨城県つくば市千現２丁目１番１ 宇宙開 発事業団筑波宇宙センター内 (72)発明者 三津間 秀 彦 茨城県つくば市千現２丁目１番１ 宇宙開 発事業団筑波宇宙センター内 (72)発明者 小 林 智 之 茨城県つくば市千現２丁目１番１ 宇宙開 発事業団筑波宇宙センター内 (72)発明者 山 本 達 也 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 酒 井 昭 仁 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 前 川 昭 二 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 中 山 裕 敏 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 高 野 茂 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 宇留野 智 之 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 江波戸 修 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 嵯 峨 三 男 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 金 城 庸 夫 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つのリブを立てた炭素繊維
   強化炭素複合材料構造体において、前記リブの付け根部
   分の充填材が樹脂に由来する炭素と炭素繊維織布からな
   ることを特徴とする高強度リブ付き炭素繊維強化炭素複
   合材料構造体。
2. 【請求項２】 前記充填材に占める炭素繊維織布の割合
   が５０〜９０重量％である請求項１に記載の高強度リブ
   付き炭素繊維強化炭素複合材料構造体。
3. 【請求項３】 少なくとも一つのリブを立てた炭素繊維
   強化炭素複合材料構造体において、前記リブの付け根部
   分の充填材が樹脂に由来する炭素、炭素繊維織布および
   微粉末からなることを特徴とする高強度リブ付き炭素繊
   維強化炭素複合材料構造体。
4. 【請求項４】 前記微粉末は、粒径１０ｎｍ〜１０μｍ
   の炭素質および／またはセラミックス微粉末であり、添
   加量が焼成炭化後の充填材に対して５〜５０重量％であ
   る請求項３に記載の高強度リブ付き炭素繊維強化炭素複
   合材料構造体。
5. 【請求項５】 前記樹脂は、残炭率が２５％以上の熱硬
   化性樹脂である請求項１〜４のいずれかに記載の高強度
   リブ付き炭素繊維強化炭素複合材料構造体。