JPH08226054A - 炭素一次成形体および炭素／炭素複合材の製造法 - Google Patents
炭素一次成形体および炭素／炭素複合材の製造法Info
- Publication number
- JPH08226054A JPH08226054A JP7056760A JP5676095A JPH08226054A JP H08226054 A JPH08226054 A JP H08226054A JP 7056760 A JP7056760 A JP 7056760A JP 5676095 A JP5676095 A JP 5676095A JP H08226054 A JPH08226054 A JP H08226054A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- molded body
- container
- pitch
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
- D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
- D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
- D01F9/145—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from pitch or distillation residues
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/645—Pressure sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
- C04B35/83—Carbon fibres in a carbon matrix
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/604—Pressing at temperatures other than sintering temperatures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/616—Liquid infiltration of green bodies or pre-forms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/95—Products characterised by their size, e.g. microceramics
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 極めて高い歩留まりで、かつ成形性に優れた
炭素一次成形体および炭素／炭素複合材を簡便なプロセ
スで製造する方法を提供する。 【構成】 炭素質ピッチを溶融紡糸して得られるピッチ
繊維を、紡糸の際に容器内に振込み、次いで不融化処理
さらに一軸加圧下で焼成および成形することを特徴とす
る炭素一次成形体および炭素／炭素複合材の製造法。
炭素一次成形体および炭素／炭素複合材を簡便なプロセ
スで製造する方法を提供する。 【構成】 炭素質ピッチを溶融紡糸して得られるピッチ
繊維を、紡糸の際に容器内に振込み、次いで不融化処理
さらに一軸加圧下で焼成および成形することを特徴とす
る炭素一次成形体および炭素／炭素複合材の製造法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素一次成形体および
炭素／炭素複合材の製造法に関する。
炭素／炭素複合材の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素／炭素複合材は、軽量で耐熱性に優
れるだけでなく、摺動特性、強度特性、破壊靭性、熱伝
導率等にも優れており、耐熱材料、ブレーキ材等の摺動
材および炉材等の工業材料に使用されている。
れるだけでなく、摺動特性、強度特性、破壊靭性、熱伝
導率等にも優れており、耐熱材料、ブレーキ材等の摺動
材および炉材等の工業材料に使用されている。
【０００３】この炭素／炭素複合材の製造においては、
充分な強度あるいは摺動特性を発現させるために、一般
的には、炭素一次成形体を製造しこれを緻密化する方法
が採られている。
充分な強度あるいは摺動特性を発現させるために、一般
的には、炭素一次成形体を製造しこれを緻密化する方法
が採られている。
【０００４】炭素一次成形体の製造方法は、例えば特開
昭４９−６２７６８号公報に開示されている。この方法
においては、炭素繊維集合体を針パンチすることによっ
て得られた不織布シートを環状に切り抜き、それを所望
の厚さまで重ね合わせることにより炭素一次成形体が製
造される。
昭４９−６２７６８号公報に開示されている。この方法
においては、炭素繊維集合体を針パンチすることによっ
て得られた不織布シートを環状に切り抜き、それを所望
の厚さまで重ね合わせることにより炭素一次成形体が製
造される。
【０００５】しかしながら、上記方法によれば、切り抜
かれた後の不織布シートがかなり残ってしまい、また、
この残材は該公報においては開繊・配合により繊維化
し、再利用することが開示されてはいるが、該繊維は既
に品質が低下しているため上記成形体用には使うことが
できない。従って、歩留まりが非常に低くなるという問
題点を有する。
かれた後の不織布シートがかなり残ってしまい、また、
この残材は該公報においては開繊・配合により繊維化
し、再利用することが開示されてはいるが、該繊維は既
に品質が低下しているため上記成形体用には使うことが
できない。従って、歩留まりが非常に低くなるという問
題点を有する。
【０００６】このような歩留まりを向上させる炭素一次
成形体の製造法としては、例えば特開平５−２０１７６
３号公報に開示されている。この方法においては、炭素
質ピッチを紡糸し、さらに不融化処理して得られる不融
化繊維を、容器内に強制振込みあるいは自由落下させて
充填し、一軸加圧下で焼成および成形することにより炭
素一次成形体が製造される。
成形体の製造法としては、例えば特開平５−２０１７６
３号公報に開示されている。この方法においては、炭素
質ピッチを紡糸し、さらに不融化処理して得られる不融
化繊維を、容器内に強制振込みあるいは自由落下させて
充填し、一軸加圧下で焼成および成形することにより炭
素一次成形体が製造される。
【０００７】また、特公平５−５９８６３号公報におい
ては、ピッチ繊維を不融化処理して得られる不融化繊維
および／または不融化繊維をさらに前炭化処理して得ら
れる前炭化繊維であり、かつ酸素／炭素の元素比が０．
１０〜０．５２である繊維を加圧下あるいはプレス下で
炭化し、さらに必要に応じて常圧下で炭化あるいは黒鉛
化することにより炭素一次成形体を製造する方法が開示
されている。
ては、ピッチ繊維を不融化処理して得られる不融化繊維
および／または不融化繊維をさらに前炭化処理して得ら
れる前炭化繊維であり、かつ酸素／炭素の元素比が０．
１０〜０．５２である繊維を加圧下あるいはプレス下で
炭化し、さらに必要に応じて常圧下で炭化あるいは黒鉛
化することにより炭素一次成形体を製造する方法が開示
されている。
【０００８】また、特開平１−２０３２６７号公報にお
いては、ピッチ繊維の不融化処理により得られる不融化
繊維をさらに不活性雰囲気下、３５０〜８００℃で前炭
化処理して得られる前炭化繊維で、水素／炭素の元素比
が０．４１以下を有する繊維を、加圧下あるいはプレス
下で炭化することにより炭素一次成形体を製造する方法
が開示されている。
いては、ピッチ繊維の不融化処理により得られる不融化
繊維をさらに不活性雰囲気下、３５０〜８００℃で前炭
化処理して得られる前炭化繊維で、水素／炭素の元素比
が０．４１以下を有する繊維を、加圧下あるいはプレス
下で炭化することにより炭素一次成形体を製造する方法
が開示されている。
【０００９】さらに、特開平６−１７２０３０号公報に
おいては、不融化処理された炭素繊維の前駆繊維を該不
融化処理時の温度よりも低い処理温度において一軸加圧
成形し、次いで常圧において炭化処理することにより炭
素一次成形体を製造する方法が開示されている。
おいては、不融化処理された炭素繊維の前駆繊維を該不
融化処理時の温度よりも低い処理温度において一軸加圧
成形し、次いで常圧において炭化処理することにより炭
素一次成形体を製造する方法が開示されている。
【００１０】これらの方法により、原料糸となる各々の
繊維を、成形体の最終的な大きさ、厚み、あるいは繊維
体積含有率（Ｖｆ）に応じて、ある程度無駄にすること
無く必要量だけ用いて該炭素一次成形体を製造すること
ができる。また、前記の不融化繊維、前炭化繊維、ある
いは炭素繊維の前駆繊維を炭化処理する工程が、成形と
同一の工程で行われることにより、工程の簡略化がなさ
れている。
繊維を、成形体の最終的な大きさ、厚み、あるいは繊維
体積含有率（Ｖｆ）に応じて、ある程度無駄にすること
無く必要量だけ用いて該炭素一次成形体を製造すること
ができる。また、前記の不融化繊維、前炭化繊維、ある
いは炭素繊維の前駆繊維を炭化処理する工程が、成形と
同一の工程で行われることにより、工程の簡略化がなさ
れている。
【００１１】しかしながら、従来の製造法では成形体の
内部欠陥を完全には除去することができない場合があ
り、なお一層の改良が求められている。
内部欠陥を完全には除去することができない場合があ
り、なお一層の改良が求められている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、極めて高い
歩留まりで、かつ成形性に優れた炭素一次成形体および
炭素／炭素複合材を簡便なプロセスで製造する方法を提
供することを目的とする。
歩留まりで、かつ成形性に優れた炭素一次成形体および
炭素／炭素複合材を簡便なプロセスで製造する方法を提
供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は炭素
質ピッチを溶融紡糸して得られるピッチ繊維を、紡糸の
際に容器内に振込み、次いで不融化処理さらに一軸加圧
下で焼成および成形することを特徴とする炭素一次成形
体の製造法に関する。
質ピッチを溶融紡糸して得られるピッチ繊維を、紡糸の
際に容器内に振込み、次いで不融化処理さらに一軸加圧
下で焼成および成形することを特徴とする炭素一次成形
体の製造法に関する。
【００１４】また、本発明は、上記製造法により得られ
た炭素一次成形体を緻密化することを特徴とする炭素／
炭素複合材の製造法に関する。
た炭素一次成形体を緻密化することを特徴とする炭素／
炭素複合材の製造法に関する。
【００１５】本発明でいう炭素一次成形体とは不融化繊
維を加圧焼成して成形したものをいう。以下、本発明に
よる炭素一次成形体および炭素／炭素複合材の製造法に
ついて詳述する。
維を加圧焼成して成形したものをいう。以下、本発明に
よる炭素一次成形体および炭素／炭素複合材の製造法に
ついて詳述する。
【００１６】本発明でいうピッチ繊維とは、炭素質ピッ
チを公知の方法で溶融紡糸することにより得られる平均
直径の下限が５μｍ以上、好ましくは７μｍ以上の繊維
であり、上限が１００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以
下、より好ましくは１５μｍ以下、最も好ましくは１０
μｍ以下の繊維である。
チを公知の方法で溶融紡糸することにより得られる平均
直径の下限が５μｍ以上、好ましくは７μｍ以上の繊維
であり、上限が１００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以
下、より好ましくは１５μｍ以下、最も好ましくは１０
μｍ以下の繊維である。
【００１７】該炭素質ピッチは特に限定されず、公知の
ものを用いることができ、特に軟化点が１００〜４００
℃、好ましくは１５０〜３５０℃を有する石炭系あるい
は石油系のピッチを用いることが望ましい。また炭素質
ピッチは、光学的に等方性のピッチあるいは異方性のピ
ッチのいずれも使用できるが、光学的異方性相の含量が
６０〜１００％の光学的異方性ピッチが特に好ましく用
いられる。
ものを用いることができ、特に軟化点が１００〜４００
℃、好ましくは１５０〜３５０℃を有する石炭系あるい
は石油系のピッチを用いることが望ましい。また炭素質
ピッチは、光学的に等方性のピッチあるいは異方性のピ
ッチのいずれも使用できるが、光学的異方性相の含量が
６０〜１００％の光学的異方性ピッチが特に好ましく用
いられる。
【００１８】ピッチ繊維の紡糸速度は、通常５０〜２０
００ｍ／分、好ましくは１００〜１０００ｍ／分、より
好ましくは１５０〜５００ｍ／分であり、フィラメント
数は５００〜６００００本、好ましくは５００〜１２０
００本の範囲の任意の値を用いることができる。
００ｍ／分、好ましくは１００〜１０００ｍ／分、より
好ましくは１５０〜５００ｍ／分であり、フィラメント
数は５００〜６００００本、好ましくは５００〜１２０
００本の範囲の任意の値を用いることができる。
【００１９】該ピッチ繊維は紡糸の際に容器内に振込充
填される。振込充填される容器としては底面および／ま
たは側面が通気性を有するものが好ましい。また材質は
特に限定されないが、ステンレスが好ましく用いられ、
特にＪＩＳで定義されるＳＵＳ ３０４が好ましく用い
られる。
填される。振込充填される容器としては底面および／ま
たは側面が通気性を有するものが好ましい。また材質は
特に限定されないが、ステンレスが好ましく用いられ、
特にＪＩＳで定義されるＳＵＳ ３０４が好ましく用い
られる。
【００２０】通気性の目安となる容器側面および／また
は底面の開口率は１０〜８０％、好ましくは２０〜７０
％、さらに好ましくは３０〜６０％であることが望まし
い。この範囲より小さいと通気性が低下し、集束剤の乾
燥処理や不融化処理が効率よく行えず、この範囲より大
きいと充填以降の処理工程において繊維がばらけたりし
て成形体の形状を保持することが困難になりやすい。
は底面の開口率は１０〜８０％、好ましくは２０〜７０
％、さらに好ましくは３０〜６０％であることが望まし
い。この範囲より小さいと通気性が低下し、集束剤の乾
燥処理や不融化処理が効率よく行えず、この範囲より大
きいと充填以降の処理工程において繊維がばらけたりし
て成形体の形状を保持することが困難になりやすい。
【００２１】繊維の充填形状は、繊維が均一に充填でき
ればどの様なものでも適用できるが、最終成形体である
炭素／炭素複合材を所望の形状に加工する工程をできる
限り減らすように、該炭素／炭素複合材に近い形状が好
ましい。さらに、多角柱あるいは円柱等の柱状形状が好
ましく用いられ、より好ましくは円筒形が用いられる。
また、炭素／炭素複合材をブレーキ材等の用途に使用す
る場合は円筒の中心に、さらに同心円状に円筒状の筒を
配置したドーナツ状の円筒容器が好ましく採用され、こ
れを用いて中央に同心円状の穴のあいた円盤状ブレーキ
材が作られる。
ればどの様なものでも適用できるが、最終成形体である
炭素／炭素複合材を所望の形状に加工する工程をできる
限り減らすように、該炭素／炭素複合材に近い形状が好
ましい。さらに、多角柱あるいは円柱等の柱状形状が好
ましく用いられ、より好ましくは円筒形が用いられる。
また、炭素／炭素複合材をブレーキ材等の用途に使用す
る場合は円筒の中心に、さらに同心円状に円筒状の筒を
配置したドーナツ状の円筒容器が好ましく採用され、こ
れを用いて中央に同心円状の穴のあいた円盤状ブレーキ
材が作られる。
【００２２】容器の内径（但し、ドーナツ状円筒の場合
は外側円筒の内径）は炭素一次成形体の大きさによって
任意に決定することができるが、目的とする炭素一次成
形体の外径の１００〜１５０％、好ましくは１１０〜１
３０％の大きさとすることが望ましい。
は外側円筒の内径）は炭素一次成形体の大きさによって
任意に決定することができるが、目的とする炭素一次成
形体の外径の１００〜１５０％、好ましくは１１０〜１
３０％の大きさとすることが望ましい。
【００２３】本発明においてはピッチ繊維を容器に充填
させる方法としてはピッチ繊維が均一に充填できれば特
に制限はない。通常、容器を移動可能な台上に置き、該
容器を以下の（１）〜（３）の方法の１つあるいは２以
上を組み合わせて台上平面内で所定方向に回転および／
またはトラバースさせることができる。
させる方法としてはピッチ繊維が均一に充填できれば特
に制限はない。通常、容器を移動可能な台上に置き、該
容器を以下の（１）〜（３）の方法の１つあるいは２以
上を組み合わせて台上平面内で所定方向に回転および／
またはトラバースさせることができる。
【００２４】（１）ｘ軸方向にトラバースさせる。 （２）ｘおよびｙ軸方向にトラバースさせる。 （３）容器底面内外の任意の位置を中心として回転運動
させる。 ここでトラバースとは架台上の旋回運動や左右運動する
ことであり、いわゆるジグザグ運動も含まれる。
させる。 ここでトラバースとは架台上の旋回運動や左右運動する
ことであり、いわゆるジグザグ運動も含まれる。
【００２５】上記の（１）、（２）および（３）の具体
的な組み合わせ方法として、容器底面内の重心を中心と
して回転運動させながらｘ軸方向に往復運動させる方法
が好ましく用いられる。
的な組み合わせ方法として、容器底面内の重心を中心と
して回転運動させながらｘ軸方向に往復運動させる方法
が好ましく用いられる。
【００２６】その際の振込充填地点における容器回転速
度は、ピッチ繊維の紡糸速度よりも遅いことが望まし
い。具体的には紡糸速度／回転速度比が１〜２００、好
ましくは１０〜１００、さらに好ましくは２０〜６０で
ある。該速度比を決める場合に容器の回転速度だけでな
く往復運動の移動速度も厳密には考慮にいれる必要があ
るが、回転速度に比べ往復運動の移動速度は遅いため実
質上無視することができる。
度は、ピッチ繊維の紡糸速度よりも遅いことが望まし
い。具体的には紡糸速度／回転速度比が１〜２００、好
ましくは１０〜１００、さらに好ましくは２０〜６０で
ある。該速度比を決める場合に容器の回転速度だけでな
く往復運動の移動速度も厳密には考慮にいれる必要があ
るが、回転速度に比べ往復運動の移動速度は遅いため実
質上無視することができる。
【００２７】上記容器回転と同時に、ピッチ繊維を容器
内により均等に充填し、炭素／炭素複合材の繊維体積含
有率（Ｖｆ）が、どの部位においても均一とするため
に、往復運動に対する容器の移動距離、移動速度、移動
時間等の条件は、容器の大きさあるいは形状によって任
意に制御することができるが、好ましくは往復方向に対
する振込充填位置を２〜１０部に分割して、それぞれの
振込充填時間を分割部分の面積比に比例するように変更
しながら充填位置を移動させて１〜１０分サイクルで繰
り返し充填することもできる。例えば［（外周付近）：
（中間周周辺）：（内周付近）］と往復方向に３部に分
割し、充填時間をそれぞれ［（１）：（１．２〜４）：
（１．８〜６）］のような比で変化させることができ
る。
内により均等に充填し、炭素／炭素複合材の繊維体積含
有率（Ｖｆ）が、どの部位においても均一とするため
に、往復運動に対する容器の移動距離、移動速度、移動
時間等の条件は、容器の大きさあるいは形状によって任
意に制御することができるが、好ましくは往復方向に対
する振込充填位置を２〜１０部に分割して、それぞれの
振込充填時間を分割部分の面積比に比例するように変更
しながら充填位置を移動させて１〜１０分サイクルで繰
り返し充填することもできる。例えば［（外周付近）：
（中間周周辺）：（内周付近）］と往復方向に３部に分
割し、充填時間をそれぞれ［（１）：（１．２〜４）：
（１．８〜６）］のような比で変化させることができ
る。
【００２８】ここで、該速度比が上記範囲に満たない場
合には、ピッチ繊維が遠心力で吹き飛ばされピッチ繊維
を容器内に均一に充填することができなくなったり、糸
切れが発生したりして好ましくない。また、上記範囲を
超える場合には、炭素一次成形体にクラックあるいは変
形が生じるか、あるいはピッチ繊維を容器内に均一に充
填することができなくなるため好ましくない。
合には、ピッチ繊維が遠心力で吹き飛ばされピッチ繊維
を容器内に均一に充填することができなくなったり、糸
切れが発生したりして好ましくない。また、上記範囲を
超える場合には、炭素一次成形体にクラックあるいは変
形が生じるか、あるいはピッチ繊維を容器内に均一に充
填することができなくなるため好ましくない。
【００２９】このようにして充填して製造した炭素一次
成形体は繊維が往復方向に配向し易いため、該炭素一次
成形体を緻密化した炭素／炭素複合材をブレーキディス
クのような高速回転体として利用した際に遠心力で生じ
る剪断応力に対し耐久性があり好ましく、さらに、クラ
ック等の内部欠陥の発生を防止し、加圧焼成後も実質上
の成形物に近い形状を保持することができる。
成形体は繊維が往復方向に配向し易いため、該炭素一次
成形体を緻密化した炭素／炭素複合材をブレーキディス
クのような高速回転体として利用した際に遠心力で生じ
る剪断応力に対し耐久性があり好ましく、さらに、クラ
ック等の内部欠陥の発生を防止し、加圧焼成後も実質上
の成形物に近い形状を保持することができる。
【００３０】本発明においては、容器内におけるピッチ
繊維が目付け４〜１００ｋｇ／ｍ2、好ましくは８〜４
０ｋｇ／ｍ2であり、繊維体積含有率（Ｖｆ）は０．５
〜３０ｖｏｌ％、好ましくは１〜１０ｖｏｌ％、さらに
好ましくは３〜６ｖｏｌ％であり、嵩密度は１０〜５０
０ｋｇ／ｍ3、好ましくは２０〜３００ｋｇ／ｍ3、さら
に好ましくは３０〜１００ｋｇ／ｍ3であることが望ま
しい。
繊維が目付け４〜１００ｋｇ／ｍ2、好ましくは８〜４
０ｋｇ／ｍ2であり、繊維体積含有率（Ｖｆ）は０．５
〜３０ｖｏｌ％、好ましくは１〜１０ｖｏｌ％、さらに
好ましくは３〜６ｖｏｌ％であり、嵩密度は１０〜５０
０ｋｇ／ｍ3、好ましくは２０〜３００ｋｇ／ｍ3、さら
に好ましくは３０〜１００ｋｇ／ｍ3であることが望ま
しい。
【００３１】ここで、目付け、繊維体積含有率（Ｖ
ｆ）、あるいは嵩密度が上記範囲に満たない場合には、
炭素一次成形体の形状保持性が低下し好ましくない。ま
た、上記範囲を超えた場合には、炭素一次成形体にクラ
ックあるいは変形が生じ脆性破壊を起こし易くなるため
好ましくない。
ｆ）、あるいは嵩密度が上記範囲に満たない場合には、
炭素一次成形体の形状保持性が低下し好ましくない。ま
た、上記範囲を超えた場合には、炭素一次成形体にクラ
ックあるいは変形が生じ脆性破壊を起こし易くなるため
好ましくない。
【００３２】紡糸、振込充填時に、集束剤を用いても用
いなくてもどちらでも構わない。集束剤を使用する場合
は水、シリコン系等の公知のものを用いることができ
る。集束剤の乾燥時に前記通気性を有する容器を用いれ
ば、常圧、１００℃以下、好ましくは８０℃以下の温度
で１５時間以下、好ましくは７時間以下で効率的に乾燥
することができる。
いなくてもどちらでも構わない。集束剤を使用する場合
は水、シリコン系等の公知のものを用いることができ
る。集束剤の乾燥時に前記通気性を有する容器を用いれ
ば、常圧、１００℃以下、好ましくは８０℃以下の温度
で１５時間以下、好ましくは７時間以下で効率的に乾燥
することができる。
【００３３】また、充填時のピッチ繊維は、主として連
続繊維が好ましく使用されるが、短繊維であっても使用
することができる。短繊維の場合、繊維の長さは下限が
１ｃｍ以上、好ましくは５ｃｍ以上、さらに好ましくは
１０ｃｍ以上、さらにより好ましくは５０ｃｍ以上、最
も好ましくは１ｍ以上であれば特に限定されず、任意の
長さの短繊維を用いることができる。また、容器内に充
填する途中で、該ピッチ繊維の一部あるいは全部を上記
下限を満たす長さまで切断し、混合することで充填密度
を均一にすることもできる。この場合、連続繊維と切断
した繊維の混合割合は任意に定めることができる。ま
た、上記短繊維が下限に満たない場合、該炭素一次成形
体を用いた炭素／炭素複合材は曲げ強さおよび引張強さ
が低下し好ましくない。
続繊維が好ましく使用されるが、短繊維であっても使用
することができる。短繊維の場合、繊維の長さは下限が
１ｃｍ以上、好ましくは５ｃｍ以上、さらに好ましくは
１０ｃｍ以上、さらにより好ましくは５０ｃｍ以上、最
も好ましくは１ｍ以上であれば特に限定されず、任意の
長さの短繊維を用いることができる。また、容器内に充
填する途中で、該ピッチ繊維の一部あるいは全部を上記
下限を満たす長さまで切断し、混合することで充填密度
を均一にすることもできる。この場合、連続繊維と切断
した繊維の混合割合は任意に定めることができる。ま
た、上記短繊維が下限に満たない場合、該炭素一次成形
体を用いた炭素／炭素複合材は曲げ強さおよび引張強さ
が低下し好ましくない。
【００３４】容器内に振込充填されたピッチ繊維は容器
から取り出すことなくそのまま不融化処理に付されるこ
とが、クラック等の内部欠陥の発生を防止するため好ま
しい。
から取り出すことなくそのまま不融化処理に付されるこ
とが、クラック等の内部欠陥の発生を防止するため好ま
しい。
【００３５】不融化処理は、酸化性ガス雰囲気下、５０
〜４００℃、好ましくは１００〜３５０℃で行うことが
出来る。酸化性ガスとしては、空気、酸素、窒素酸化
物、硫黄酸化物、ハロゲン、あるいはこれらの混合物が
適宜使用できる。
〜４００℃、好ましくは１００〜３５０℃で行うことが
出来る。酸化性ガスとしては、空気、酸素、窒素酸化
物、硫黄酸化物、ハロゲン、あるいはこれらの混合物が
適宜使用できる。
【００３６】これら酸化性ガスが前記通気性を有する容
器内充填ピッチ繊維の中を通過する際の風速は、０．２
〜４ｍ／秒、好ましくは０．５〜２ｍ／秒である。な
お、充填容器が前記のような通気性を有していれば、通
気性を有しない場合に比べ該不融化が均一に効率良く行
うことができ、かつガス圧が低くできるため繊維の充填
形状を保持しやすい。
器内充填ピッチ繊維の中を通過する際の風速は、０．２
〜４ｍ／秒、好ましくは０．５〜２ｍ／秒である。な
お、充填容器が前記のような通気性を有していれば、通
気性を有しない場合に比べ該不融化が均一に効率良く行
うことができ、かつガス圧が低くできるため繊維の充填
形状を保持しやすい。
【００３７】ここで、風速が上記範囲よりも大きい場合
には、風圧の影響で容器内に充填したピッチ繊維が動い
てしまい、充填時の該繊維の目付け、繊維体積含有率
（Ｖｆ、）あるいは嵩密度の均一性が保持できにくく好
ましくない。また、上記範囲よりも小さい場合には、容
器内においてピッチ繊維の不融化処理に不均一な部分が
生じることがあり、クラック発生の原因になるため好ま
しくない。
には、風圧の影響で容器内に充填したピッチ繊維が動い
てしまい、充填時の該繊維の目付け、繊維体積含有率
（Ｖｆ、）あるいは嵩密度の均一性が保持できにくく好
ましくない。また、上記範囲よりも小さい場合には、容
器内においてピッチ繊維の不融化処理に不均一な部分が
生じることがあり、クラック発生の原因になるため好ま
しくない。
【００３８】上記不融化処理時間は繊維が熱溶融性を示
さなくなる程度の時間であり、下限が１０分以上、好ま
しくは３０分以上であり、上限が２０時間以下、好まし
くは１０時間以下である。
さなくなる程度の時間であり、下限が１０分以上、好ま
しくは３０分以上であり、上限が２０時間以下、好まし
くは１０時間以下である。
【００３９】不融化が上記時間に満たない場合は不融化
繊維同士が融着しクラックが発生し易くなり、上記時間
以上では繊維の柔軟性が失われ、繊維形態が保持できな
くなり易く好ましくない。
繊維同士が融着しクラックが発生し易くなり、上記時間
以上では繊維の柔軟性が失われ、繊維形態が保持できな
くなり易く好ましくない。
【００４０】焼成および成形の前に、前記不融化処理に
よって得られた容器内の不融化繊維を、その形状を保持
したまま一軸加圧用ダイスに移し替えることもできる
が、ピッチ繊維を充填、不融化した所定形状の容器のま
ま一軸加圧して焼成することも好ましく用いられる。ま
た、この際の該ダイスの材質は、ステンレス、好ましく
はＳＵＳ ３０４、あるいは黒鉛、炭素／炭素複合材等
の炭素材料であることが望ましい。
よって得られた容器内の不融化繊維を、その形状を保持
したまま一軸加圧用ダイスに移し替えることもできる
が、ピッチ繊維を充填、不融化した所定形状の容器のま
ま一軸加圧して焼成することも好ましく用いられる。ま
た、この際の該ダイスの材質は、ステンレス、好ましく
はＳＵＳ ３０４、あるいは黒鉛、炭素／炭素複合材等
の炭素材料であることが望ましい。
【００４１】一軸加圧下で焼成および成形を行う方法
は、圧縮比が５〜２０、好ましくは６〜１５、さらに好
ましくは７〜１０、前記不融化温度〜２０００℃、好ま
しくは３００〜１５００℃、さらに好ましくは４００〜
１０００℃において、通常１０分〜１０時間、好ましく
は３０分〜４時間処理することにより実施することがで
きる。この際の圧縮は、炭素一次成形体の所望の厚みに
応じて、上記ダイスのストローク制御により行うことも
できる。ここで、ストロークの圧縮比が、上記範囲に満
たない場合には、炭素一次成形体の形状保持性が低いた
め好ましくない。また、上記範囲を超えた場合には、炭
素一次成形体にクラックあるいは変形が生じ脆性破壊を
起こし易くなるため好ましくない。
は、圧縮比が５〜２０、好ましくは６〜１５、さらに好
ましくは７〜１０、前記不融化温度〜２０００℃、好ま
しくは３００〜１５００℃、さらに好ましくは４００〜
１０００℃において、通常１０分〜１０時間、好ましく
は３０分〜４時間処理することにより実施することがで
きる。この際の圧縮は、炭素一次成形体の所望の厚みに
応じて、上記ダイスのストローク制御により行うことも
できる。ここで、ストロークの圧縮比が、上記範囲に満
たない場合には、炭素一次成形体の形状保持性が低いた
め好ましくない。また、上記範囲を超えた場合には、炭
素一次成形体にクラックあるいは変形が生じ脆性破壊を
起こし易くなるため好ましくない。
【００４２】この時の雰囲気は、例えば真空、減圧状態
であるか、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウム
ガス等の非酸化性雰囲気下で減圧、加圧あるいは常圧状
態で行われるのが好ましい。また比較的低温、例えば４
００〜６００℃程度の温度で、かつ短時間の処理であれ
ば空気等の酸化雰囲気中であっても行うことができる。
であるか、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウム
ガス等の非酸化性雰囲気下で減圧、加圧あるいは常圧状
態で行われるのが好ましい。また比較的低温、例えば４
００〜６００℃程度の温度で、かつ短時間の処理であれ
ば空気等の酸化雰囲気中であっても行うことができる。
【００４３】上記一軸加圧の方法としては例えば、ダイ
スを加熱しながら一軸加圧する方法、もしくは一軸冷間
加圧後に圧縮したまま加熱する方法等が挙げられ、これ
らの方法を用いることにより、炭素一次成形体の厚みを
任意に制御することができる。上記焼成は実質上目的の
形状に保持できるように成形体全体を均一な温度で焼成
することが好ましい。
スを加熱しながら一軸加圧する方法、もしくは一軸冷間
加圧後に圧縮したまま加熱する方法等が挙げられ、これ
らの方法を用いることにより、炭素一次成形体の厚みを
任意に制御することができる。上記焼成は実質上目的の
形状に保持できるように成形体全体を均一な温度で焼成
することが好ましい。
【００４４】かくして炭素一次成形体が得られる。この
成形体の繊維体積含有率（Ｖｆ）は２０〜８０ｖｏｌ
％、好ましくは２５〜７０ｖｏｌ％、嵩密度は下限が１
００ｋｇ／ｍ3を超え、好ましくは５００ｋｇ／ｍ3を超
え、より好ましくは５５０ｋｇ／ｍ3を超え、最も好ま
しくは６００ｋｇ／ｍ3を超えており、上限は２０００
ｋｇ／ｍ3以下、より好ましくは１９００ｋｇ／ｍ3以
下、最も好ましくは１８５０ｋｇ／ｍ3以下である。
成形体の繊維体積含有率（Ｖｆ）は２０〜８０ｖｏｌ
％、好ましくは２５〜７０ｖｏｌ％、嵩密度は下限が１
００ｋｇ／ｍ3を超え、好ましくは５００ｋｇ／ｍ3を超
え、より好ましくは５５０ｋｇ／ｍ3を超え、最も好ま
しくは６００ｋｇ／ｍ3を超えており、上限は２０００
ｋｇ／ｍ3以下、より好ましくは１９００ｋｇ／ｍ3以
下、最も好ましくは１８５０ｋｇ／ｍ3以下である。
【００４５】ここで繊維体積含有率（Ｖｆ）あるいは嵩
密度が上記範囲に満たない場合、該成形体および最終成
形体である炭素／炭素複合材の厚み方向の熱伝導率、曲
げ強さ、引張強さ等の機械物性が低いため好ましくな
い。また、形状保持性も低下するため好ましくない。上
記範囲を超えた場合には炭素一次成形体にクラックある
いは変形が生じ脆性破壊を起こし易く好ましくない。
密度が上記範囲に満たない場合、該成形体および最終成
形体である炭素／炭素複合材の厚み方向の熱伝導率、曲
げ強さ、引張強さ等の機械物性が低いため好ましくな
い。また、形状保持性も低下するため好ましくない。上
記範囲を超えた場合には炭素一次成形体にクラックある
いは変形が生じ脆性破壊を起こし易く好ましくない。
【００４６】一軸加圧下の焼成および成形の前、あるい
は後に繊維の積層面方向に対して垂直方向に、好ましく
は炭素一次成形体全厚み方向にわたってニ−ドルパンチ
処理を行うこともできる。該ニードルパンチ処理を行え
ば炭素一次成形体の形状を保持し易いだけでなく、炭素
一次成形体および炭素一次成形体を緻密化した炭素／炭
素複合材の厚み方向の熱伝導率も向上させ、耐熱材やブ
レーキ材としての性能を向上させることができる。
は後に繊維の積層面方向に対して垂直方向に、好ましく
は炭素一次成形体全厚み方向にわたってニ−ドルパンチ
処理を行うこともできる。該ニードルパンチ処理を行え
ば炭素一次成形体の形状を保持し易いだけでなく、炭素
一次成形体および炭素一次成形体を緻密化した炭素／炭
素複合材の厚み方向の熱伝導率も向上させ、耐熱材やブ
レーキ材としての性能を向上させることができる。
【００４７】炭素一次成形体の厚み方向の熱伝導率は２
５℃において下限が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上、好ましくは
０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上、より好ましくは０．３Ｗ／ｍ・
Ｋ以上であり、上限が２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下、好ましく
は１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下、より好ましくは０．８Ｗ／ｍ
・Ｋ以下である。該炭素一次成形体の熱伝導率が上記範
囲に満たない場合には、最終成形体である炭素／炭素複
合材の熱伝導率も低下し易く、耐熱材あるいは摺動材の
原料として好ましくない。
５℃において下限が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上、好ましくは
０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上、より好ましくは０．３Ｗ／ｍ・
Ｋ以上であり、上限が２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下、好ましく
は１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下、より好ましくは０．８Ｗ／ｍ
・Ｋ以下である。該炭素一次成形体の熱伝導率が上記範
囲に満たない場合には、最終成形体である炭素／炭素複
合材の熱伝導率も低下し易く、耐熱材あるいは摺動材の
原料として好ましくない。
【００４８】緻密化に先立って、該炭素一次成形体に対
し焼成処理を行うこともでき、この場合、非酸化性雰囲
気下、４００〜３０００℃、好ましくは５００〜２５０
０℃において実施する。
し焼成処理を行うこともでき、この場合、非酸化性雰囲
気下、４００〜３０００℃、好ましくは５００〜２５０
０℃において実施する。
【００４９】このようにして得られる炭素一次成形体を
緻密化処理することによって炭素／炭素複合材が得られ
る。緻密化の方法は、炭素質マトリックスを生成する方
法であれば特に限定されず、公知の方法を用いることが
でき、目的とする嵩密度まで繰り返し緻密化を行うこと
ができる。特に化学気相蒸着による炭素質マトリックス
を沈積し緻密化する方法およびピッチを出発原料とする
炭素質マトリックスおよび／またはフェノール樹脂、フ
ラン樹脂等による炭素質マトリックスを含浸、焼成し緻
密化する方法あるいはこれらの組み合わせた方法が好ま
しく用いられる。
緻密化処理することによって炭素／炭素複合材が得られ
る。緻密化の方法は、炭素質マトリックスを生成する方
法であれば特に限定されず、公知の方法を用いることが
でき、目的とする嵩密度まで繰り返し緻密化を行うこと
ができる。特に化学気相蒸着による炭素質マトリックス
を沈積し緻密化する方法およびピッチを出発原料とする
炭素質マトリックスおよび／またはフェノール樹脂、フ
ラン樹脂等による炭素質マトリックスを含浸、焼成し緻
密化する方法あるいはこれらの組み合わせた方法が好ま
しく用いられる。
【００５０】
【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明
する。
する。
【００５１】実施例１ 軟化点２８０℃を有する光学的異方性の石油系ピッチを
３００ｍ／分の速度で溶融紡糸して得られた平均直径１
３μｍのピッチ繊維を、外部円筒容器の内部にさらに同
じ高さを有する内部円筒を外部円筒に対して同心円状に
配置し、該内部円筒の頂部に円錐状の蓋をしたドーナツ
状円筒容器の内部円筒の外径１００ｍｍ、外部円筒の内
径４００ｍｍ、高さ３００ｍｍ、開口率５０％のＳＵＳ
３０４製円筒容器に、紡糸速度／容器回転速度比３
０、目付け１４ｋｇ／ｍ2となるように、円筒容器内を
往復方向に［外周付近：中間周周辺：内周付近］と５０
ｍｍづつ３分割し、それぞれの充填時間を［１：１．
７：２．３］の比に分けて充填位置を２分おきに繰り返
し移動させながら２３０ｍｍの高さまで均一に充填し
た。このときの充填ピッチ繊維の容器内での繊維体積含
有率（Ｖｆ）は５ｖｏｌ％、嵩密度は６０ｋｇ／ｍ3で
あった。
３００ｍ／分の速度で溶融紡糸して得られた平均直径１
３μｍのピッチ繊維を、外部円筒容器の内部にさらに同
じ高さを有する内部円筒を外部円筒に対して同心円状に
配置し、該内部円筒の頂部に円錐状の蓋をしたドーナツ
状円筒容器の内部円筒の外径１００ｍｍ、外部円筒の内
径４００ｍｍ、高さ３００ｍｍ、開口率５０％のＳＵＳ
３０４製円筒容器に、紡糸速度／容器回転速度比３
０、目付け１４ｋｇ／ｍ2となるように、円筒容器内を
往復方向に［外周付近：中間周周辺：内周付近］と５０
ｍｍづつ３分割し、それぞれの充填時間を［１：１．
７：２．３］の比に分けて充填位置を２分おきに繰り返
し移動させながら２３０ｍｍの高さまで均一に充填し
た。このときの充填ピッチ繊維の容器内での繊維体積含
有率（Ｖｆ）は５ｖｏｌ％、嵩密度は６０ｋｇ／ｍ3で
あった。
【００５２】次に、この形状を保持したまま、円筒容器
ごと空気中で不融化処理、次いでその形状を保持したま
ま円筒容器から一軸加圧用黒鉛製円筒ダイスへの移し替
えを行い、ホットプレスによりストローク圧縮比１０の
一軸加圧下、１０００℃において１時間の焼成および成
形を行い、繊維体積含有率（Ｖｆ）３７ｖｏｌ％および
嵩密度６３０ｋｇ／ｍ3の炭素一次成形体を得た。
ごと空気中で不融化処理、次いでその形状を保持したま
ま円筒容器から一軸加圧用黒鉛製円筒ダイスへの移し替
えを行い、ホットプレスによりストローク圧縮比１０の
一軸加圧下、１０００℃において１時間の焼成および成
形を行い、繊維体積含有率（Ｖｆ）３７ｖｏｌ％および
嵩密度６３０ｋｇ／ｍ3の炭素一次成形体を得た。
【００５３】該炭素一次成形体をダイスから取り出して
もその形状を完全に保持し、また、Ｘ線ＣＴスキャナに
よる非破壊検査およびその後の切断検査を行ったがクラ
ック等の内部欠陥はみられず良好な成形体が得られた。
また、上記成形体の２５℃における厚み方向の熱伝導率
を測定した結果、０．６Ｗ／ｍ・Ｋであった。
もその形状を完全に保持し、また、Ｘ線ＣＴスキャナに
よる非破壊検査およびその後の切断検査を行ったがクラ
ック等の内部欠陥はみられず良好な成形体が得られた。
また、上記成形体の２５℃における厚み方向の熱伝導率
を測定した結果、０．６Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００５４】なお、熱伝導率はＪＩＳ Ａ １４１２ー
１９７７（平板比較法）により求めた。試料の寸法は縦
２００ｍｍ±３％、横２００ｍｍ±３％、厚さ１０〜２
５ｍｍとした。標準板はグラスウールをポリカーボネー
ト樹脂でコートしたものを用いた。試料と標準板を重ね
てさらに高温熱源と低温熱源に挟み、式（１）から求め
る。
１９７７（平板比較法）により求めた。試料の寸法は縦
２００ｍｍ±３％、横２００ｍｍ±３％、厚さ１０〜２
５ｍｍとした。標準板はグラスウールをポリカーボネー
ト樹脂でコートしたものを用いた。試料と標準板を重ね
てさらに高温熱源と低温熱源に挟み、式（１）から求め
る。
【００５５】
【式１】
【００５６】ここでθ1は標準板低温側表面温度
（℃）、θ2は標準板高温側表面温度かつ試料低温側表
面温度（℃）、θ3は試料高温側表面温度（℃）であ
り、λは試料の平均温度（（θ3＋θ2）／２）における
熱伝導効率（Ｗ／ｍ・Ｋ）、λ0は標準板の平均温度
（（θ2＋θ1）／２）における熱伝導効率（Ｗ／ｍ・
Ｋ）、ｌおよびｌ0はそれぞれ試料および標準板の厚さ
（ｍ）である。
（℃）、θ2は標準板高温側表面温度かつ試料低温側表
面温度（℃）、θ3は試料高温側表面温度（℃）であ
り、λは試料の平均温度（（θ3＋θ2）／２）における
熱伝導効率（Ｗ／ｍ・Ｋ）、λ0は標準板の平均温度
（（θ2＋θ1）／２）における熱伝導効率（Ｗ／ｍ・
Ｋ）、ｌおよびｌ0はそれぞれ試料および標準板の厚さ
（ｍ）である。
【００５７】このようにして得られた炭素一次成形体に
軟化点２８０℃のメソピッチを含浸し、９８０ｋＰａの
一軸加圧下、１５００℃に加熱炭化させた。この含浸、
加圧炭化を２回繰り返して得られた炭素／炭素複合材は
内部欠陥がなく、ブレーキ材として良好であった。
軟化点２８０℃のメソピッチを含浸し、９８０ｋＰａの
一軸加圧下、１５００℃に加熱炭化させた。この含浸、
加圧炭化を２回繰り返して得られた炭素／炭素複合材は
内部欠陥がなく、ブレーキ材として良好であった。
【００５８】実施例２ 紡糸速度／容器回転速度比６０以外は実施例１と同じ条
件で円筒容器に実施例１と同様のピッチ繊維を充填し
た。このときの充填ピッチ繊維の容器内での繊維体積含
有率（Ｖｆ）は８ｖｏｌ％、嵩密度は１１０ｋｇ／ｍ3
であった。
件で円筒容器に実施例１と同様のピッチ繊維を充填し
た。このときの充填ピッチ繊維の容器内での繊維体積含
有率（Ｖｆ）は８ｖｏｌ％、嵩密度は１１０ｋｇ／ｍ3
であった。
【００５９】次に、この形状を保持したまま、円筒容器
ごと空気中で不融化処理、次いでその形状を保持したま
ま円筒容器から一軸加圧用黒鉛製円筒ダイスへの移し替
えを行い、ホットプレスによりストローク圧縮比１０の
一軸加圧下、１０００℃において１時間の焼成および成
形を行い、繊維体積含有率（Ｖｆ）６０ｖｏｌ％および
嵩密度１１１０ｋｇ／ｍ3の炭素一次成形体を得た。
ごと空気中で不融化処理、次いでその形状を保持したま
ま円筒容器から一軸加圧用黒鉛製円筒ダイスへの移し替
えを行い、ホットプレスによりストローク圧縮比１０の
一軸加圧下、１０００℃において１時間の焼成および成
形を行い、繊維体積含有率（Ｖｆ）６０ｖｏｌ％および
嵩密度１１１０ｋｇ／ｍ3の炭素一次成形体を得た。
【００６０】該一次成形体をダイスから取り出してもそ
の形状を完全に保持し、また、Ｘ線ＣＴスキャナによる
非破壊検査およびその後の切断検査を行ったがクラック
等の内部欠陥はみられず良好な成形体が得られた。ま
た、上記成形体の２５℃における厚み方向の熱伝導率を
測定した結果、０．６Ｗ／ｍ・Ｋであった。
の形状を完全に保持し、また、Ｘ線ＣＴスキャナによる
非破壊検査およびその後の切断検査を行ったがクラック
等の内部欠陥はみられず良好な成形体が得られた。ま
た、上記成形体の２５℃における厚み方向の熱伝導率を
測定した結果、０．６Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００６１】実施例３ 実施例１と全て同じ条件で円筒容器に実施例１と同様の
ピッチ繊維を充填した。このときの充填ピッチ繊維の容
器内での繊維体積含有率（Ｖｆ）は５ｖｏｌ％、嵩密度
は６０ｋｇ／ｍ3であった。
ピッチ繊維を充填した。このときの充填ピッチ繊維の容
器内での繊維体積含有率（Ｖｆ）は５ｖｏｌ％、嵩密度
は６０ｋｇ／ｍ3であった。
【００６２】次に、この形状を保持したまま、円筒容器
ごと空気中で不融化処理、次いでその形状を保持したま
ま円筒容器から一軸加圧用黒鉛製円筒ダイスへの移し替
えを行い、ホットプレスによりストローク圧縮比６の一
軸加圧下、１０００℃において１時間の焼成および成形
を行い、繊維体積含有率（Ｖｆ）２６ｖｏｌ％および嵩
密度５１０ｋｇ／ｍ3の炭素一次成形体を得た。
ごと空気中で不融化処理、次いでその形状を保持したま
ま円筒容器から一軸加圧用黒鉛製円筒ダイスへの移し替
えを行い、ホットプレスによりストローク圧縮比６の一
軸加圧下、１０００℃において１時間の焼成および成形
を行い、繊維体積含有率（Ｖｆ）２６ｖｏｌ％および嵩
密度５１０ｋｇ／ｍ3の炭素一次成形体を得た。
【００６３】該炭素一次成形体をダイスから取り出して
もその形状を完全に保持し、また、Ｘ線ＣＴスキャナに
よる非破壊検査およびその後の切断検査を行ったがクラ
ック等の内部欠陥はみられず良好な成形体が得られた。
また、上記成形体の２５℃における厚み方向の熱伝導率
を測定した結果、０．６Ｗ／ｍ・Ｋであった。
もその形状を完全に保持し、また、Ｘ線ＣＴスキャナに
よる非破壊検査およびその後の切断検査を行ったがクラ
ック等の内部欠陥はみられず良好な成形体が得られた。
また、上記成形体の２５℃における厚み方向の熱伝導率
を測定した結果、０．６Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００６４】実施例４ 開口率２５％のＳＵＳ ３０４製円筒容器を用いた以外
は実施例１と全て同じ条件で円筒容器に実施例１と同様
のピッチ繊維を充填した。このときの充填ピッチ繊維の
容器内での繊維体積含有率（Ｖｆ）は５ｖｏｌ％、嵩密
度は６０ｋｇ／ｍ3であった。
は実施例１と全て同じ条件で円筒容器に実施例１と同様
のピッチ繊維を充填した。このときの充填ピッチ繊維の
容器内での繊維体積含有率（Ｖｆ）は５ｖｏｌ％、嵩密
度は６０ｋｇ／ｍ3であった。
【００６５】次に、この形状を保持したまま、円筒容器
ごと空気中で不融化処理、次いでその形状を保持したま
ま円筒容器から一軸加圧用黒鉛製円筒ダイスへの移し替
えを行い、ホットプレスによりストローク圧縮比１０の
一軸加圧下、１０００℃において１時間の焼成および成
形を行い、繊維体積含有率（Ｖｆ）３９ｖｏｌ％および
嵩密度６６０ｋｇ／ｍ3の炭素一次成形体を得た。
ごと空気中で不融化処理、次いでその形状を保持したま
ま円筒容器から一軸加圧用黒鉛製円筒ダイスへの移し替
えを行い、ホットプレスによりストローク圧縮比１０の
一軸加圧下、１０００℃において１時間の焼成および成
形を行い、繊維体積含有率（Ｖｆ）３９ｖｏｌ％および
嵩密度６６０ｋｇ／ｍ3の炭素一次成形体を得た。
【００６６】該炭素一次成形体をダイスから取り出して
もその形状を完全に保持し、また、Ｘ線ＣＴスキャナに
よる非破壊検査およびその後の切断検査を行ったがクラ
ック等の内部欠陥はみられず良好な成形体が得られた。
また、上記成形体の２５℃における厚み方向の熱伝導率
を測定した結果、０．５Ｗ／ｍ・Ｋであった。
もその形状を完全に保持し、また、Ｘ線ＣＴスキャナに
よる非破壊検査およびその後の切断検査を行ったがクラ
ック等の内部欠陥はみられず良好な成形体が得られた。
また、上記成形体の２５℃における厚み方向の熱伝導率
を測定した結果、０．５Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００６７】実施例５ 軟化点２８０℃を有する光学的異方性の石油系ピッチを
３００ｍ／分の速度で溶融紡糸して得られた平均直径１
３μｍのピッチ繊維を、外径４００ｍｍ、高さ３００ｍ
ｍ、開口率５０％のＳＵＳ ３０４製円筒容器に、紡糸
速度／容器回転速度比３０、目付け１４ｋｇ／ｍ2とな
るように、円筒容器内を往復方向に［外周付近：中間周
：中間周：内周付近］と５０ｍｍづつ４分割し、そ
れぞれの充填時間を［１：３：５：７］の比に分けて充
填位置を２．５分おきに繰り返し移動させながら２３０
ｍｍの高さまで均一に充填した。このときの充填ピッチ
繊維の容器内での繊維体積含有率（Ｖｆ）は５ｖｏｌ
％、嵩密度は６０ｋｇ／ｍ3であった。
３００ｍ／分の速度で溶融紡糸して得られた平均直径１
３μｍのピッチ繊維を、外径４００ｍｍ、高さ３００ｍ
ｍ、開口率５０％のＳＵＳ ３０４製円筒容器に、紡糸
速度／容器回転速度比３０、目付け１４ｋｇ／ｍ2とな
るように、円筒容器内を往復方向に［外周付近：中間周
：中間周：内周付近］と５０ｍｍづつ４分割し、そ
れぞれの充填時間を［１：３：５：７］の比に分けて充
填位置を２．５分おきに繰り返し移動させながら２３０
ｍｍの高さまで均一に充填した。このときの充填ピッチ
繊維の容器内での繊維体積含有率（Ｖｆ）は５ｖｏｌ
％、嵩密度は６０ｋｇ／ｍ3であった。
【００６８】次に、この形状を保持したまま、円柱容器
ごと空気中で不融化処理、次いでその形状を保持したま
ま円柱容器から一軸加圧用黒鉛製円柱ダイスへの移し替
えを行い、ホットプレスによりストローク圧縮比１０の
一軸加圧下、１０００℃において１時間の焼成および成
形を行い、繊維体積含有率（Ｖｆ）３９ｖｏｌ％および
嵩密度６６０ｋｇ／ｍ3の炭素一次成形体を得た。
ごと空気中で不融化処理、次いでその形状を保持したま
ま円柱容器から一軸加圧用黒鉛製円柱ダイスへの移し替
えを行い、ホットプレスによりストローク圧縮比１０の
一軸加圧下、１０００℃において１時間の焼成および成
形を行い、繊維体積含有率（Ｖｆ）３９ｖｏｌ％および
嵩密度６６０ｋｇ／ｍ3の炭素一次成形体を得た。
【００６９】該炭素一次成形体をダイスから取り出して
もその形状を完全に保持し、また、Ｘ線ＣＴスキャナに
よる非破壊検査およびその後の切断検査を行ったがクラ
ック等の内部欠陥はみられず良好な成形体が得られた。
また、上記成形体の２５℃における厚み方向の熱伝導率
を測定した結果、０．７Ｗ／ｍ・Ｋであった。
もその形状を完全に保持し、また、Ｘ線ＣＴスキャナに
よる非破壊検査およびその後の切断検査を行ったがクラ
ック等の内部欠陥はみられず良好な成形体が得られた。
また、上記成形体の２５℃における厚み方向の熱伝導率
を測定した結果、０．７Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００７０】比較例１ 軟化点２８０℃を有する光学的異方性の石油系ピッチを
溶融紡糸して得られた平均直径１３μｍのピッチ繊維を
空気中で不融化処理して不融化繊維を得た。次いで、こ
の不融化繊維を、外径４００ｍｍ、内径１００ｍｍの一
軸加圧用黒鉛製円筒ダイスへ実施例１と同じ充填時間に
分割して高さが２３０ｍｍになるまで上部より連続的に
落下沈積して充填を行い、次いでホットプレスによりス
トローク圧縮比１０の一軸加圧下、１０００℃において
１時間の焼成および成形を行って、繊維体積含有率（Ｖ
ｆ）４２ｖｏｌ％および嵩密度７００ｋｇ／ｍ3.の炭素
一次成形体を得た。
溶融紡糸して得られた平均直径１３μｍのピッチ繊維を
空気中で不融化処理して不融化繊維を得た。次いで、こ
の不融化繊維を、外径４００ｍｍ、内径１００ｍｍの一
軸加圧用黒鉛製円筒ダイスへ実施例１と同じ充填時間に
分割して高さが２３０ｍｍになるまで上部より連続的に
落下沈積して充填を行い、次いでホットプレスによりス
トローク圧縮比１０の一軸加圧下、１０００℃において
１時間の焼成および成形を行って、繊維体積含有率（Ｖ
ｆ）４２ｖｏｌ％および嵩密度７００ｋｇ／ｍ3.の炭素
一次成形体を得た。
【００７１】該炭素一次成形体をダイスから取り出した
ところ、形状は保持されクラックの発生も見られなかっ
たが、中央部に膨れが観察された。そこで、Ｘ線ＣＴス
キャナにより厚み方向の非破壊検査を行ったところ、膨
れに相当する部分の内部に長さ約１３０ｍｍ、幅約４〜
５ｍｍのクラックが生じており、その後の切断検査にお
いても確認され、炭素一次成形体として用いることがで
きなかった。
ところ、形状は保持されクラックの発生も見られなかっ
たが、中央部に膨れが観察された。そこで、Ｘ線ＣＴス
キャナにより厚み方向の非破壊検査を行ったところ、膨
れに相当する部分の内部に長さ約１３０ｍｍ、幅約４〜
５ｍｍのクラックが生じており、その後の切断検査にお
いても確認され、炭素一次成形体として用いることがで
きなかった。
【００７２】比較例２ 軟化点２８０℃を有する光学的異方性の石油系ピッチを
溶融紡糸して得られた平均直径１３μｍのピッチ繊維を
空気中で不融化処理して不融化繊維を得た。次いで、こ
の不融化繊維を、直径４００ｍｍの一軸加圧用黒鉛製円
柱ダイスへ実施例５と同じ充填時間に分割して高さが２
３０ｍｍになるまで上部より連続的に落下沈積して充填
を行い、次いでホットプレスによりストローク圧縮比８
の一軸加圧下、１０００℃において１時間の焼成および
成形を行って、繊維体積含有率（Ｖｆ）４０ｖｏｌ％お
よび嵩密度６８０ｋｇ／ｍ3の炭素一次成形体を得た。
溶融紡糸して得られた平均直径１３μｍのピッチ繊維を
空気中で不融化処理して不融化繊維を得た。次いで、こ
の不融化繊維を、直径４００ｍｍの一軸加圧用黒鉛製円
柱ダイスへ実施例５と同じ充填時間に分割して高さが２
３０ｍｍになるまで上部より連続的に落下沈積して充填
を行い、次いでホットプレスによりストローク圧縮比８
の一軸加圧下、１０００℃において１時間の焼成および
成形を行って、繊維体積含有率（Ｖｆ）４０ｖｏｌ％お
よび嵩密度６８０ｋｇ／ｍ3の炭素一次成形体を得た。
【００７３】該炭素一次成形体をダイスから取り出した
ところ、形状は保持されクラックの発生もなく、かつ膨
れによる厚みの変化もみられず外観上は成形性が良好で
あった。しかしながら、Ｘ線ＣＴスキャナによる非破壊
検査を行ったところ、成形体内部に長さ約２２０ｍｍ、
幅１〜２ｍｍのクラックが生じており、その後の切断検
査においても確認され、炭素一次成形体として用いるこ
とができなかった。
ところ、形状は保持されクラックの発生もなく、かつ膨
れによる厚みの変化もみられず外観上は成形性が良好で
あった。しかしながら、Ｘ線ＣＴスキャナによる非破壊
検査を行ったところ、成形体内部に長さ約２２０ｍｍ、
幅１〜２ｍｍのクラックが生じており、その後の切断検
査においても確認され、炭素一次成形体として用いるこ
とができなかった。
【００７４】
【発明の効果】本発明の製造法により、極めて高い歩留
まりで、かつ成形性に優れた炭素一次成形体および炭素
／炭素複合材を簡便なプロセスで製造することが可能と
なる。
まりで、かつ成形性に優れた炭素一次成形体および炭素
／炭素複合材を簡便なプロセスで製造することが可能と
なる。
Claims (2)
- 【請求項１】 炭素質ピッチを溶融紡糸して得られるピ
ッチ繊維を、紡糸の際に容器内に振込み、次いで不融化
処理さらに一軸加圧下で焼成および成形することを特徴
とする炭素一次成形体の製造法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の炭素一次成形体を緻密
化することを特徴とする炭素／炭素複合材の製造法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7056760A JPH08226054A (ja) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | 炭素一次成形体および炭素／炭素複合材の製造法 |
| EP96102582A EP0728717A3 (en) | 1995-02-22 | 1996-02-21 | Process for the production of carbon preforms and carbon-carbon composites |
| US08/604,618 US5733484A (en) | 1995-02-22 | 1996-02-21 | Method for manufacturing carbon preform and carbon/carbon composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7056760A JPH08226054A (ja) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | 炭素一次成形体および炭素／炭素複合材の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08226054A true JPH08226054A (ja) | 1996-09-03 |
Family
ID=13036462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7056760A Pending JPH08226054A (ja) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | 炭素一次成形体および炭素／炭素複合材の製造法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5733484A (ja) |
| EP (1) | EP0728717A3 (ja) |
| JP (1) | JPH08226054A (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09290474A (ja) * | 1996-04-26 | 1997-11-11 | Nippon Oil Co Ltd | 炭素質成形体の製造方法 |
| US6780505B1 (en) * | 1997-09-02 | 2004-08-24 | Ut-Battelle, Llc | Pitch-based carbon foam heat sink with phase change material |
| US6673328B1 (en) | 2000-03-06 | 2004-01-06 | Ut-Battelle, Llc | Pitch-based carbon foam and composites and uses thereof |
| US6033506A (en) | 1997-09-02 | 2000-03-07 | Lockheed Martin Engery Research Corporation | Process for making carbon foam |
| US6037032A (en) | 1997-09-02 | 2000-03-14 | Lockheed Martin Energy Research Corp. | Pitch-based carbon foam heat sink with phase change material |
| US6475579B1 (en) | 1999-08-06 | 2002-11-05 | Plastipak Packaging, Inc. | Multi-layer plastic container having a carbon-treated internal surface and method for making the same |
| US7147214B2 (en) * | 2000-01-24 | 2006-12-12 | Ut-Battelle, Llc | Humidifier for fuel cell using high conductivity carbon foam |
| US7223376B2 (en) * | 2000-02-10 | 2007-05-29 | Industrial Technology And Equipment Company | Apparatus and method for making carbon fibers |
| US7481267B2 (en) * | 2003-06-26 | 2009-01-27 | The Regents Of The University Of California | Anisotropic thermal and electrical applications of composites of ceramics and carbon nanotubes |
| US20050093188A1 (en) * | 2003-10-29 | 2005-05-05 | Forest Mark L.L. | Binderless preform manufacture |
| US8673188B2 (en) * | 2006-02-14 | 2014-03-18 | Goodrich Corporation | Carbon-carbon parts and methods for making same |
| CN110128142B (zh) * | 2019-05-25 | 2021-09-21 | 河北顺天电极有限公司 | 一种石墨发热体及其制造方法 |
| US11655871B2 (en) * | 2020-03-13 | 2023-05-23 | Goodrich Corporation | Composites and methods of forming composites via pitch infiltration |
| CN111648128B (zh) * | 2020-06-30 | 2022-09-13 | 湖南东映碳材料科技有限公司 | 一种准各向同性高导热c/c复合材料及其制备方法 |
| RU2744923C1 (ru) * | 2020-08-07 | 2021-03-17 | Публичное акционерное общество "Авиационная корпорация "Рубин" | Способ получения углерод-углеродного композиционного материала на пековых матрицах |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1447029A (en) * | 1972-07-21 | 1976-08-25 | Hyfil Ltd | Carbon fibre composite |
| US3994762A (en) * | 1972-07-21 | 1976-11-30 | Hyfil Limited | Carbon fiber composites |
| JPS62191520A (ja) * | 1986-02-17 | 1987-08-21 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法 |
| DE3882452T2 (de) * | 1987-04-03 | 1993-11-18 | Nippon Oil Co Ltd | Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Kohlenstoff/Kohlenstoffasern. |
| JPH0643645B2 (ja) * | 1987-09-28 | 1994-06-08 | 日東紡績株式会社 | ピッチ繊維の不融化方法 |
| JPH07100629B2 (ja) * | 1988-02-09 | 1995-11-01 | 日本石油株式会社 | 炭素／炭素複合材料の製造法 |
| JP2626343B2 (ja) * | 1991-08-29 | 1997-07-02 | 豊田合成株式会社 | 係止装置 |
| JP3138937B2 (ja) * | 1992-01-24 | 2001-02-26 | 日石三菱株式会社 | 炭素／炭素複合材料の製造法 |
| DE69311817D1 (de) * | 1992-01-24 | 1997-08-07 | Nippon Oil Co Ltd | Verfahren zur Herstellung von Kohle-Kohle-Verbund-Vorformen und Kohle-Kohle-Verbund |
| JP3151580B2 (ja) * | 1992-12-04 | 2001-04-03 | 日石三菱株式会社 | 炭素材料の製造法 |
-
1995
- 1995-02-22 JP JP7056760A patent/JPH08226054A/ja active Pending
-
1996
- 1996-02-21 US US08/604,618 patent/US5733484A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-02-21 EP EP96102582A patent/EP0728717A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5733484A (en) | 1998-03-31 |
| EP0728717A3 (en) | 1997-06-18 |
| EP0728717A2 (en) | 1996-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4396663A (en) | Carbon composite article and method of making same | |
| US4178413A (en) | Fiber reinforced carbon and graphite articles and a method of producing said articles | |
| EP0629593B1 (en) | High modulus carbon and graphite articles and method for their preparation | |
| JPH08226054A (ja) | 炭素一次成形体および炭素／炭素複合材の製造法 | |
| US20060177663A1 (en) | Carbon-carbon composite article manufactured with needled fibers | |
| US8454867B2 (en) | CVI followed by coal tar pitch densification by VPI | |
| EP0335736B1 (en) | Process for producing carbon/carbon composites | |
| JP3151580B2 (ja) | 炭素材料の製造法 | |
| US5114635A (en) | Process for producing carbon material and carbon/carbon composites | |
| EP2568013B1 (en) | Forming carbon-carbon composite preforms using molten pitch and carbon fiber filaments | |
| RU2415109C1 (ru) | Наноструктурированный керамоматричный композиционный материал и способ его получения | |
| EP0029851B1 (en) | Method of making carbon composite article | |
| JPH01188468A (ja) | 摩擦材用炭素繊維強化炭素複合材料 | |
| JP3433473B2 (ja) | 炭素繊維強化炭素複合材とその製造方法及びそれを用いた摺動材 | |
| JPS6385116A (ja) | 炭素繊維断熱材 | |
| JP2000288916A (ja) | 研磨処理用治具 | |
| JP2014189440A (ja) | 無機繊維結合型セラミックス及びその製造方法 | |
| JP3138939B2 (ja) | 炭素／炭素複合材料の製造方法 | |
| JPH11199354A (ja) | 耐酸化性ｃ／ｃ複合材及びその製造方法 | |
| JP2541852B2 (ja) | 繊維強化セラミックス複合材料の製造法 | |
| JP2593108B2 (ja) | ガラス成形用カーボン治具 | |
| JP3138938B2 (ja) | 炭素／炭素複合材料の製造法 | |
| JP3138937B2 (ja) | 炭素／炭素複合材料の製造法 | |
| JPH07291750A (ja) | 炭素／炭素複合材料用成形体の製造法 | |
| JP3244281B2 (ja) | ガラス容器製造用治具材の製造方法 |