JPS6054974A - 炭素複合材料の製造方法 - 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】 （技術分野） 本発明は高性能の炭素複合材料の製造方法に関するもの
である。

（従来技術とその問題点） 炭素繊維強化炭素複合材料（以下ＣＦＲＣと記載する）
は主として気相化学蒸着法（以下ＣＶＤ法と記載する）
、液相含浸法によシ製造されている。

ＣＶＤ法は高温に熱した炭素繊維基材上に、減圧下で炭
化水素ガスを接触させ、炭素原子を基材上に沈積させる
方法であり、液相含浸法は炭素繊維基材に液状レジンま
たは溶融ピッチ等のマトリックス材料を含浸させ炭化焼
成する。このときマトリＣＶＤ法、含浸法いずれにおい
ても複雑かつ長期の工程を要し、このことがＣＦＲＣの
高価格の原因の一つとなっている。このためＣＦＲＣは
高温強度、化学的安定等すぐれた材料特性があるにも拘
らず、現在実用化されているのけ経済的制約の少ない宇
宙航空産業の分野に限られている。

一方最近繊維強化を行なわない通常の炭素材料において
は液状マトリックヌ材料を用いずに、炭素微粉末を直接
、炭化焼成することにより簡便に炭素材料を製造するこ
とが行われるようになった。

この方法はすでに熱処理を行なったマトリックス材料を
用いるだめＶＣ１マトリックスの揮発分が少ないだめ短
時間の焼成にて高密度の炭素材料を得ることが出来ると
いう利点がある。この炭素微粉末を炭素繊、１ｉｆｔ基
月に混入し焼成をすれば直ちに簡便なるＣＦＲＣが製Ｊ
ｆＫ出来ることは誰しも期待する所であるが、実際には
炭紫繊維ノ１（：材に炭素粉末を均一に混合することが
非常に困勺１［であり、良好なＣＦＲＣを作ることが出
来ない。

例えば粉末を直接繊維基利中に入れる代りに、液体中に
分散させヌラリー状となし、炭素繊維２１（材中に浸入
させ、乾燥させる方法は混入量が安定せず、乾・操時に
脱落等を起こしやすいという欠点がある。また」二記ヌ
ラリー法は濃度が高いと浸入しに＜＜、濃度が低いと浸
入しやすいが充分な浸入量が得られないという欠点があ
る。また繊卸”〕１（利との密着性も充分ではない。

（発明の構成） 本発明は炭素繊廚１強化炭素複合月利の簡便なる、製造
方法に関するもので、特に」ユ述の問題点を解決した、
炭素繊維基（」と炭素微粉末の均一な混合方法に関する
ものである。

本発明では、 炭素繊維基材」−にマトリックス炭素微粉末を不可逆的
にイ」着させ、−塵付着した微粉末が脱落しにくくする
。

炭素粉末の付着量をコントロー／しする。

基材全体に均一に付着させる等を実現するため、炭素繊
維自体に導電性があることに着目し、電気的に炭素粉末
を基材上に析出させる方法を発明した。

即ちいわゆる電気泳動沈積法を用いることにより、効果
的に炭素微粉末を基材上に析出させることに成功した。

この方法について詳しく記述すると、炭素粉末を電気泳
動させるためには、液体中で荷電させることが必要であ
る。炭素粉末粒子はそのままでは荷電しないから、電荷
を運ぶ担体を炭素粒子に付着させこの担体によシミ気泳
動を起こさせる。この時に使用する担体は炭素粒子に付
着しかつ液体中で電離するものならば使用可能であるが
、基材上に析出後除去する必要があり、電着塗装用に用
いられるポリカルボン酸系樹脂（アニオン系）、ポリア
ミノ酸（カチオン系）等が１す４／Ｔｌできる。また炭
素粉末は十分に微細化する必要があり、実用的にば４０
μｎ１以下の粒径であることが望ましい。

炭素粉末と同時に炭素ＡＡ′Ａｉ’ｌの焼結を促進する
添加物及び耐熱性向」二のだめのセラミックヌ粉末を基
材上に析出させることも可能である。

また実際の作業に当っては液の隔拌、ｊｉ（ＩＲの回転
、揺動、超音波等による液及び乱（Ａの加振等により基
材全体に均一に炭素粉末をイス１着させる工夫が必要で
ある。

このようにして基利」−にマトリックス炭素粉末を沈積
させたのち、転位・により水等の液体を除去したあと、
３００〜５００°Ｃに加熱し担体を分解炭化させる。こ
の段階において担体の残香を少量含み、炭素繊維基村上
に所望量の炭素マトリック粉末が付着した。炭素縁１１
１゛−炭素粉末混合体が得られる。

このようにして得られた混合体は使用する７トリゾクヌ
炭素粉末の性質によシ常圧・焼成、加圧焼成５− あるいは両者の組合せにより焼成しＣＦＲＣとする。

焼成温度はＣＦＲＣの用途により異なるが通常１０００
〜３０００℃の範囲である。

次に本発明の実施例につき説明する。

（実施例） （１）自己焼結性のあるコークス粉末を更に微粉砕し平
均粒径２μｍの７トリツクヌ微粉末を作成した。

（１１）上記粉末をアクリｌレアマイト系樹脂とよく混
練したのち、水に分散させいわゆるカチオン系塗料の状
態としだ。

（−）次にＰＡＮ系の炭素繊維織布を用意しこれを陰極
とし、対向する陽極としては炭素板を用い上記水溶液中
に浸漬し約２００ｖの電圧を印加し、よく攪拌混合しな
がら１０分間通電した。

（１ｖ）得られた混合体を１００℃で１時間乾燥後、５
００℃にて３時間加熱し揮発分を除いた。

（ｖ）更に不活性雰囲気中で２０００℃−２時間加圧焼
結した。加圧力は２００　ｋｙ／ｌｙｊ　。

（ｖｉ）得られたＣＦＲ（Ｊｊ含浸法によるものと比較
してすぐれた強度を示した。

＝６− （発明の効果） 本発明によれば機械強度に秀れ、密度が高く、均質で、
耐熱性の良好な炭素複合材料が製造出来る。

手続補正書 昭和５８年１り月／乙日 １、事件の表示 昭和５８年　特許願第１６２４３３号 ２、発明の名称 炭素複合材料の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称（２＋３
）　住友電気工業株式会社社長　用上哲部 ４、代理人 住　所　大阪市此花区島屋１丁目１番３号住友電気工業
株式会社内 ７− ６、補正の対象 明細書中、特Ｈ’＋請求の１７！ｎｉｌの欄、及び発明
の詳細な説明の欄、７、補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙のとおり訂正する。

（２）第２頁下から６行１］のｒ分野Ｊをｒ分野等、１
に訂正する。

（３）第４頁７行１１のｒｌＪ着させる等」をｒｌＪ着
させる、等」に訂正する。

（４）第４真下から１行［１の「析１旧を「析出」と訂
正する。

（５）第５頁下から７行目の「水等の液体」を「液体成
分」に訂正する。

（６）第５頁下から３行目の「１１着した。」をｒ付着
した、」と訂正する。

（７）第６頁９行目の「水」を「浴液」に訂正する。

（８）第６頁１２行目及び１３行目の「水溶液」を「浴
液」に訂正する。

「（１）焼結可能な炭素の微粉末に、液体中にてイオン
化しうる担体を付着させたのち液体中に分散させ、その
後炭素ｗＲ維基材と対向電極を該分散液に浸漬し、炭素
繊維基材と対向電極との間に直流電圧を印加し、電気泳
動により炭素微粉末と担体を炭素繊維基材上に沈積させ
る。これによって得られた炭素繊維−炭素粉末混合体を
加熱により担体を分解もしくは揮散させたのち焼成する
ことを特徴とする炭素複合材料の製造方法。」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｆｉ１焼結可能な炭素の微粉末に、液体中にてイオン化
   しうる担体を付着させたのち液体中に分散さ圧を印加し
   、電気泳動じより炭素微粉末と担体を炭素繊維基材−に
   に沈積させる。これによって得られた炭素繊維−炭素粉
   末混合体を加熱により担体を分散もしくは揮散させたの
   ち焼成することを特徴とする炭素複合相料の製ｄ方法。