JPS63206351A - 炭素炭素複合材の製造方法 - Google Patents
炭素炭素複合材の製造方法Info
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- JPS63206351A JPS63206351A JP62035676A JP3567687A JPS63206351A JP S63206351 A JPS63206351 A JP S63206351A JP 62035676 A JP62035676 A JP 62035676A JP 3567687 A JP3567687 A JP 3567687A JP S63206351 A JPS63206351 A JP S63206351A
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- 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
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- 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
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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。
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、炭素繊維を強化材としピッチ等の油状炭化性
物質を含浸後、不活性雰囲気下で炭化、必要に応じて黒
鉛化することによって得られる炭素炭素複合材の製造方
法に関する。
物質を含浸後、不活性雰囲気下で炭化、必要に応じて黒
鉛化することによって得られる炭素炭素複合材の製造方
法に関する。
更に詳しくは、高強度、耐熱性、耐蝕性、耐薬品性、耐
摩耗性等を活かした、機械部品、電気電子機器部品等に
有用な高密度高強度炭素炭素複合材の製造方法に関する
。
摩耗性等を活かした、機械部品、電気電子機器部品等に
有用な高密度高強度炭素炭素複合材の製造方法に関する
。
（従来の技術）
高密度高強度炭素炭素複合材は、強化材として高強度高
弾性炭素繊維を所望する形状に巻とり、あるいは炭素繊
維を主要材として構成される構造物に、マトリックス炭
素前駆体としての樹脂やピッチ等の油状炭化性物質を含
浸させ、不活性雰囲気下で炭化、必要に応じて黒鉛化す
ることにより得られることが知られている。
弾性炭素繊維を所望する形状に巻とり、あるいは炭素繊
維を主要材として構成される構造物に、マトリックス炭
素前駆体としての樹脂やピッチ等の油状炭化性物質を含
浸させ、不活性雰囲気下で炭化、必要に応じて黒鉛化す
ることにより得られることが知られている。
しかし、強化材とマトリックス炭素との界面に致命的な
亀裂や剥離を生じ、得られる炭素ＩＪ２ｙＩ４複合材の
機械的強度は損われていた。
亀裂や剥離を生じ、得られる炭素ＩＪ２ｙＩ４複合材の
機械的強度は損われていた。
そのため、マトリックス炭素前駆体としての樹脂やピッ
チ等の油状炭化性物質を再度含浸させ、続いてこれを炭
化するという含浸・炭化工程を５〜６回以上も繰返し二
次的補強処理を行うことによりｌＸ８５度高強度炭素炭
素複合材を得ている。
チ等の油状炭化性物質を再度含浸させ、続いてこれを炭
化するという含浸・炭化工程を５〜６回以上も繰返し二
次的補強処理を行うことによりｌＸ８５度高強度炭素炭
素複合材を得ている。
この製造方法においては、含浸・炭化工程を繰返すため
製造工程が長くかかり煩雑となり、しかも炭化工程での
電気炉の稼働時間の延長に伴って製品がコスＩ−＾にな
るという問題点があった。
製造工程が長くかかり煩雑となり、しかも炭化工程での
電気炉の稼働時間の延長に伴って製品がコスＩ−＾にな
るという問題点があった。
また、従来の炭素炭素複合材は強化ｌとしての炭ｉ繊維
とマトリックス炭素との界面接着力が弱く、これを改善
向上する目的で炭素８１１表面を種々の処理剤で被覆す
る方法がとられるが、その処理剤の焼成物が、得られる
炭素炭素複合材中の不純物となり炭素材料としての純度
を低下さＵ耐薬品性や耐熱性の低下の原因となる問題点
があった。
とマトリックス炭素との界面接着力が弱く、これを改善
向上する目的で炭素８１１表面を種々の処理剤で被覆す
る方法がとられるが、その処理剤の焼成物が、得られる
炭素炭素複合材中の不純物となり炭素材料としての純度
を低下さＵ耐薬品性や耐熱性の低下の原因となる問題点
があった。
これらの問題を解決するために、マトリックス炭素前駆
体としての油状炭化性物質を、炭素域ｌＩＩ！ｉｌ造用
原料繊維と同様の有Ｉｌ高分子物質、即ちポリアクリル
・ニトリル（ＰＡＮ）系炭素！１１を強化材とする場合
はポリアクリル・ニトリル系樹脂、ピッチ系炭素ｔ１．
．Ｍを強化材とする場合はピッチとすることが有効とな
ることが特開昭５２−５２９１２に開示されている。
体としての油状炭化性物質を、炭素域ｌＩＩ！ｉｌ造用
原料繊維と同様の有Ｉｌ高分子物質、即ちポリアクリル
・ニトリル（ＰＡＮ）系炭素！１１を強化材とする場合
はポリアクリル・ニトリル系樹脂、ピッチ系炭素ｔ１．
．Ｍを強化材とする場合はピッチとすることが有効とな
ることが特開昭５２−５２９１２に開示されている。
（本発明が解決しようとする問題点）
ｖ８同昭５２−５２９１・２の方法は、マトリックス炭
素前駆体としての油状炭化性物質を炭化して得られるマ
トリックス炭素が強化材としての炭素ｌ！緒とほぼ同一
の性質を示し、高温度領域での炭化黒鉛化を必要とする
場合、両者の熱膨張率の差が非常に小さくなるため、こ
の過程での強化材とマトリックス炭素との界面に生じる
亀裂や剥離を減少させることが可能であり、ある程度の
効果はある。
素前駆体としての油状炭化性物質を炭化して得られるマ
トリックス炭素が強化材としての炭素ｌ！緒とほぼ同一
の性質を示し、高温度領域での炭化黒鉛化を必要とする
場合、両者の熱膨張率の差が非常に小さくなるため、こ
の過程での強化材とマトリックス炭素との界面に生じる
亀裂や剥離を減少させることが可能であり、ある程度の
効果はある。
しかし、マトリックス炭素前駆体としての油状炭化性物
質は、炭化黒鉛化工程で体積収縮を生じる。このとき剛
直なる炭素ｍｍが内在すると、マトリックス炭素の体積
収縮が必ずしも均一な収縮を示しがたいために強化材と
の界面で亀裂や剥離を発生させる原因となっている。
質は、炭化黒鉛化工程で体積収縮を生じる。このとき剛
直なる炭素ｍｍが内在すると、マトリックス炭素の体積
収縮が必ずしも均一な収縮を示しがたいために強化材と
の界面で亀裂や剥離を発生させる原因となっている。
即ち、強化材としての炭素ｌｌ１ｌｌｉとマトリックス
炭＊ｉ１１駆体としての油状炭化性物質は、構造の差異
が大きいため、炭化初期過程においてはそれぞれの熱的
性質に差が生じ、界面に亀裂や剥離が発生することにな
り、やはり二次的補強処理を必要としていた。
炭＊ｉ１１駆体としての油状炭化性物質は、構造の差異
が大きいため、炭化初期過程においてはそれぞれの熱的
性質に差が生じ、界面に亀裂や剥離が発生することにな
り、やはり二次的補強処理を必要としていた。
本発明者は、このような問題点を解決しマトリックス炭
素と強化材としての炭素ＳＯｔとの界面に発生する致命
的な亀裂や剥離を大巾に減少させ、二次的補強処理する
ことなく実質的に高密度轟強度の炭素炭素複合材を製造
する方法を開発するべく鋭意研究を重ねた。
素と強化材としての炭素ＳＯｔとの界面に発生する致命
的な亀裂や剥離を大巾に減少させ、二次的補強処理する
ことなく実質的に高密度轟強度の炭素炭素複合材を製造
する方法を開発するべく鋭意研究を重ねた。
本発明は前記載の問題点、即ち炭素炭素複合材の製造工
程における炭化初ｍ過程で強化材とマトリックス炭素と
の界面に生じる致命的な亀裂や剥離を大巾に減少させ、
また強化材とマトリックス炭素との界面の接着力を改善
させることにより、機械的強度に優れ、耐熱性、耐薬品
性、耐摩耗性等に優れた炭素炭素複合材を提供すること
を目的としている。
程における炭化初ｍ過程で強化材とマトリックス炭素と
の界面に生じる致命的な亀裂や剥離を大巾に減少させ、
また強化材とマトリックス炭素との界面の接着力を改善
させることにより、機械的強度に優れ、耐熱性、耐薬品
性、耐摩耗性等に優れた炭素炭素複合材を提供すること
を目的としている。
他の目的は、かかる炭素炭素複合材を工業的に容易かつ
安価に製造する方法を提供することにある。
安価に製造する方法を提供することにある。
（問題を解決する手段）
本発明は、石油系ピッチや石炭系ピッチを原料としたピ
ッチ系炭素ｍｓｉ・を強化材とし、ピッチ等の油状炭化
性物質、即ち石油系ピッチ、石炭系ピッチ、熱硬化性樹
脂等をマトリックス炭素前駆体として含浸漬、不活性雰
囲気下で炭化、必要に応じ黒鉛化することにより得られ
る炭素炭素複合材の製造方法において、強化材としてピ
ッチ系の不融化ｍ維又は２２００℃以下、好ましくは４
５０〜１４００℃で炭化したピッチ系の炭素質ｍ１ｌｌ
、あるいはこれらを主要材として構成される構造材を用
いることを特徴とする高密度高強度炭素炭素複合材の製
造方法である。当該不融化！１ｌｆｆ又は炭素質繊維は
、その慢の炭化黒鉛化により５〜６０％、好ましくは１
０〜５０％の体積収縮を示すことが望ましい。更に、当
該不融化１Ｉｔ１１又は炭素質ｔＪＡＭは、引張り強度
が５０〜２ＳＯＯＨＰａ 、伸度がＯｌｓ 〜ｇ、ｏｘ
、引張り弾性率が４〜４００ａＰａｒ、その後、無緊張
下の炭化黒鉛化によって引張り強度、引張り弾性率とも
に前段階の１．１倍以上に上昇し、かつ引張り強度が１
．５ＧＰａ以上、引張り弾性率が４００ＧＰａ以上にな
る能力を有することが望ましい。
ッチ系炭素ｍｓｉ・を強化材とし、ピッチ等の油状炭化
性物質、即ち石油系ピッチ、石炭系ピッチ、熱硬化性樹
脂等をマトリックス炭素前駆体として含浸漬、不活性雰
囲気下で炭化、必要に応じ黒鉛化することにより得られ
る炭素炭素複合材の製造方法において、強化材としてピ
ッチ系の不融化ｍ維又は２２００℃以下、好ましくは４
５０〜１４００℃で炭化したピッチ系の炭素質ｍ１ｌｌ
、あるいはこれらを主要材として構成される構造材を用
いることを特徴とする高密度高強度炭素炭素複合材の製
造方法である。当該不融化！１ｌｆｆ又は炭素質繊維は
、その慢の炭化黒鉛化により５〜６０％、好ましくは１
０〜５０％の体積収縮を示すことが望ましい。更に、当
該不融化１Ｉｔ１１又は炭素質ｔＪＡＭは、引張り強度
が５０〜２ＳＯＯＨＰａ 、伸度がＯｌｓ 〜ｇ、ｏｘ
、引張り弾性率が４〜４００ａＰａｒ、その後、無緊張
下の炭化黒鉛化によって引張り強度、引張り弾性率とも
に前段階の１．１倍以上に上昇し、かつ引張り強度が１
．５ＧＰａ以上、引張り弾性率が４００ＧＰａ以上にな
る能力を有することが望ましい。
本発明は、高密度高強度炭素炭素複合材の製造方法に間
し、強化材としピッチ系の不融化Ｉ！維又は炭化温度の
低いピッチ系炭素質繊維あるいはこれらを主要材として
構成される構造物を用いることにより、マトリックス炭
素前駆体の炭化黒鉛化工程における体積収縮に伴う亀裂
や！１離の発生原因となる歪みを、当該不融化ｍ維又は
炭素′Ｍ織繊維炭化黒鉛化工程における体積数′縮をも
って緩和することを可能とさせ、実質上、強化材とマト
リックス炭素との界面に発生する致命的な亀裂や剥離を
有する炭素炭素複合材の製造方法である。
し、強化材としピッチ系の不融化Ｉ！維又は炭化温度の
低いピッチ系炭素質繊維あるいはこれらを主要材として
構成される構造物を用いることにより、マトリックス炭
素前駆体の炭化黒鉛化工程における体積収縮に伴う亀裂
や！１離の発生原因となる歪みを、当該不融化ｍ維又は
炭素′Ｍ織繊維炭化黒鉛化工程における体積数′縮をも
って緩和することを可能とさせ、実質上、強化材とマト
リックス炭素との界面に発生する致命的な亀裂や剥離を
有する炭素炭素複合材の製造方法である。
本発明で強化材として用いる不融化ｔｉＡＭ、又は炭素
質繊維は石油ピッチ系や石炭ピッチ系の高強度へ弾性炭
素ｌｌ耀になる前駆体繊維であり、当該不融先組り又は
炭素質ｅＪＡＭ、あるいはこれらを主要材として構成さ
れる構造物は、無緊張炭化黒鉛化により高強度高弾性を
示す炭素ｔ１１．Ｍ又は炭素繊維構造物の特性を発現す
ることができるものである。
質繊維は石油ピッチ系や石炭ピッチ系の高強度へ弾性炭
素ｌｌ耀になる前駆体繊維であり、当該不融先組り又は
炭素質ｅＪＡＭ、あるいはこれらを主要材として構成さ
れる構造物は、無緊張炭化黒鉛化により高強度高弾性を
示す炭素ｔ１１．Ｍ又は炭素繊維構造物の特性を発現す
ることができるものである。
セルロースやＰＡＮを前駆体とする炭素繊維は緊張によ
り結晶化および配向化を行って強度弾性率を向上させる
必要があり、セルロースやＰＡＮを前駆体とする高強度
高弾性の繊維構造物は、これらの前駆体を緊張炭化黒鉛
化した後でしか織物等の構造物とすることができないの
で、マトリックス炭素前駆体と強化材の特性に大きな差
が生じることが避けられないのに対して、本発明で強化
材として用いる不融化繊維、又は炭素質ｉＩＭからは、
先に構造物としてから緊張せずとも炭化黒鉛化により容
易に高強度高弾性繊維構造物を得ることができるのでマ
トリックス炭素前駆体と強化材の特性の差を小さくする
ことが可能である。
り結晶化および配向化を行って強度弾性率を向上させる
必要があり、セルロースやＰＡＮを前駆体とする高強度
高弾性の繊維構造物は、これらの前駆体を緊張炭化黒鉛
化した後でしか織物等の構造物とすることができないの
で、マトリックス炭素前駆体と強化材の特性に大きな差
が生じることが避けられないのに対して、本発明で強化
材として用いる不融化繊維、又は炭素質ｉＩＭからは、
先に構造物としてから緊張せずとも炭化黒鉛化により容
易に高強度高弾性繊維構造物を得ることができるのでマ
トリックス炭素前駆体と強化材の特性の差を小さくする
ことが可能である。
従って、本発明においてピッチ系の不融化繊維又は２２
００℃以下で炭化したピッチ系の炭素質ＩＩＭ、あるい
はこれらを主要材として構成される構造物を強化材とし
て用いることによって、マトリックス炭素前駆体の炭化
黒鉛化工程における体積収縮に伴う、強化材とマトリッ
クス炭素との界面に発生する亀裂や剥離の原因となる歪
みを、当該不融化ｍＭ又は炭素質ｍ帷の炭化黒鉛化工程
での体積収縮をもって緩和することが可能となり、実質
上、亀裂や剥離の発生を無くさせ、高密度で高強度性を
有する炭素炭素複合材を二次的補強処理することなく製
造することが可能となる。
００℃以下で炭化したピッチ系の炭素質ＩＩＭ、あるい
はこれらを主要材として構成される構造物を強化材とし
て用いることによって、マトリックス炭素前駆体の炭化
黒鉛化工程における体積収縮に伴う、強化材とマトリッ
クス炭素との界面に発生する亀裂や剥離の原因となる歪
みを、当該不融化ｍＭ又は炭素質ｍ帷の炭化黒鉛化工程
での体積収縮をもって緩和することが可能となり、実質
上、亀裂や剥離の発生を無くさせ、高密度で高強度性を
有する炭素炭素複合材を二次的補強処理することなく製
造することが可能となる。
また、本発明において当該不融化ｇＡＩＩ！又は炭素Ｔ
４ｔＩＩｆｆの炭化黒鉛化工程における体積収縮率（Ｓ
ｆ）と、マトリックス炭素前駆体としてのピッチ等の油
状炭化性物質の炭化黒鉛化工程における体積収縮率（Ｓ
ｍ）の関係を Ｓｍ−３ｆ＝Ｏ〜４５％、好ましくは０
〜２０％とすることによって強化材とマトリックス炭素
との界面接着力を甲にマトリックス炭素前駆体の炭化黒
鉛化工程における体積収縮力に依存させ、強化材として
の炭素ｉｌ！雑に、特別な表面処理剤を被覆することな
く界面接着力を改善・向上させることが可能となり、実
質上、炭素純度の高い、耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性等
に優れた炭素炭素複合材を製造することができる。
４ｔＩＩｆｆの炭化黒鉛化工程における体積収縮率（Ｓ
ｆ）と、マトリックス炭素前駆体としてのピッチ等の油
状炭化性物質の炭化黒鉛化工程における体積収縮率（Ｓ
ｍ）の関係を Ｓｍ−３ｆ＝Ｏ〜４５％、好ましくは０
〜２０％とすることによって強化材とマトリックス炭素
との界面接着力を甲にマトリックス炭素前駆体の炭化黒
鉛化工程における体積収縮力に依存させ、強化材として
の炭素ｉｌ！雑に、特別な表面処理剤を被覆することな
く界面接着力を改善・向上させることが可能となり、実
質上、炭素純度の高い、耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性等
に優れた炭素炭素複合材を製造することができる。
本発明の方法では、所望する形状に配列、あるいは巻と
った当該不融化ＩＭ又は炭素質ｌＩ粒、あるいはこれら
を主要材として構成される構゛造物にマトリックス炭素
前駆体としてピッチ等の油状炭化性物質を減圧、加圧、
又は減圧・加圧含浸させ、必要に応じてプレス成型する
。次に、不活性雰囲気中、常圧下あるいは加圧下で炭化
、必要に応じ黒鉛化する。
った当該不融化ＩＭ又は炭素質ｌＩ粒、あるいはこれら
を主要材として構成される構゛造物にマトリックス炭素
前駆体としてピッチ等の油状炭化性物質を減圧、加圧、
又は減圧・加圧含浸させ、必要に応じてプレス成型する
。次に、不活性雰囲気中、常圧下あるいは加圧下で炭化
、必要に応じ黒鉛化する。
耐熱性、耐薬品性等を向上させるためには１０００℃以
上で炭化黒鉛化することが好ましい。
上で炭化黒鉛化することが好ましい。
以下、実塵例により本発明をより詳細に説明する。
（実施例１）
５００℃で炭化された、石油ピッチ系炭素質繊維を一方
向に引き揃え、この炭素質ａＩＭ製造用原料の熱処理前
の石油ピッチ（軟化点 １５０℃。
向に引き揃え、この炭素質ａＩＭ製造用原料の熱処理前
の石油ピッチ（軟化点 １５０℃。
残留炭素分 ５３ｗｔ％、密度 １．２８ｏ／ｃｃ）を
溶融させ、２〜１０ａｍｌＩＯの減圧下で脱気含浸後、
アルゴンガス雰囲気に置換し、ひき続きＩＭＰａに昇圧
し加圧含浸処理をおこなった。この試料をアルゴンガス
雰囲気加圧下（１５ＨＰａｌにて、毎分２．５℃で６０
０℃まで炭化した。（保持時間・・・２時間）更にアル
ゴンガス雰囲気常圧下で２０００℃まで炭化した。
溶融させ、２〜１０ａｍｌＩＯの減圧下で脱気含浸後、
アルゴンガス雰囲気に置換し、ひき続きＩＭＰａに昇圧
し加圧含浸処理をおこなった。この試料をアルゴンガス
雰囲気加圧下（１５ＨＰａｌにて、毎分２．５℃で６０
０℃まで炭化した。（保持時間・・・２時間）更にアル
ゴンガス雰囲気常圧下で２０００℃まで炭化した。
こ３して得られた炭素炭素複合材の特性を次に示す。（
炭素＆ｌ維体積含有率 ５６％）嵩密度・・・・・・・
・・・・・２．０ｉ ｏ／ｃｃ曲げ強度・・・・・・
・・・・・・４７０ＨＰａ曲げ弾性・・・・Ｊ・・・・
・・・２００ ＧＰａＰａ本実施用いた５００℃で炭
化された石油ピッチ系炭素質ｍ帷は、無緊張下で２００
０℃まで炭化すると、８Ｍ軸方向及びｌＩ雑直径の寸法
変化から約４６％の体積収縮を示した。
炭素＆ｌ維体積含有率 ５６％）嵩密度・・・・・・・
・・・・・２．０ｉ ｏ／ｃｃ曲げ強度・・・・・・
・・・・・・４７０ＨＰａ曲げ弾性・・・・Ｊ・・・・
・・・２００ ＧＰａＰａ本実施用いた５００℃で炭
化された石油ピッチ系炭素質ｍ帷は、無緊張下で２００
０℃まで炭化すると、８Ｍ軸方向及びｌＩ雑直径の寸法
変化から約４６％の体積収縮を示した。
またマトリックス炭素前駆体として用いた石油系ピッチ
をアルゴンガス雰囲気加圧下（１５ＨＰａ）、毎分２．
５℃で６００℃まで炭化後、更にアルゴンガス雰囲気常
圧下で２０００℃まで炭化すると、最終的に炭化収率ａ
ｏｗｔ％ 、真密度２−１７ｏ／ｃｃのピッチ炭が得ら
れた。従って、この石油系ピッチは２０００℃まで炭化
される間に約５２．８％の体積収縮をしたこととなる。
をアルゴンガス雰囲気加圧下（１５ＨＰａ）、毎分２．
５℃で６００℃まで炭化後、更にアルゴンガス雰囲気常
圧下で２０００℃まで炭化すると、最終的に炭化収率ａ
ｏｗｔ％ 、真密度２−１７ｏ／ｃｃのピッチ炭が得ら
れた。従って、この石油系ピッチは２０００℃まで炭化
される間に約５２．８％の体積収縮をしたこととなる。
２０００℃までの炭化工程において、強化材としての炭
素質１１Ｍと、マトリックス炭素前駆体としての石油系
ピッチとの体積収縮率の差は、約６．８ｘ であった
。
素質１１Ｍと、マトリックス炭素前駆体としての石油系
ピッチとの体積収縮率の差は、約６．８ｘ であった
。
本実施例の試料の断面を顕微鏡で１２察すると、強化材
とマトリックス炭素との界面に亀裂や剥離は観察されな
かった。
とマトリックス炭素との界面に亀裂や剥離は観察されな
かった。
（実施例２）
１０００℃で炭化された石油ピッチ系炭素質ｌ！維を一
方向に引き揃え、実施例１と同様にして炭素炭素複合材
を製造した。
方向に引き揃え、実施例１と同様にして炭素炭素複合材
を製造した。
この試料の特性を次に示した。
嵩密度・・・・・・・・・・・・・−１，８３＜１／Ｃ
Ｃ曲げ強度・−−−・・−−−−４００ＨＰａ曲げ弾性
・・・・・・・・・・＝ ２００ ＧＰａＰａ本実施
用いたｉ ｏｏｏ℃で炭化された石油ピッチ系炭素１Ｉ
ＩＩ繊維は、無緊張下で２０００℃まで炭化すると、ｍ
１４軸方向及び繊維直径の寸法変化から約１０．５％の
体積収縮を示した。
Ｃ曲げ強度・−−−・・−−−−４００ＨＰａ曲げ弾性
・・・・・・・・・・＝ ２００ ＧＰａＰａ本実施
用いたｉ ｏｏｏ℃で炭化された石油ピッチ系炭素１Ｉ
ＩＩ繊維は、無緊張下で２０００℃まで炭化すると、ｍ
１４軸方向及び繊維直径の寸法変化から約１０．５％の
体積収縮を示した。
マトリックス炭素前駆体として用いた石油系ピッチは、
実施例１と同様に２０００℃まで炭化される間に約５２
．８％の体積収縮をしたこととなる従って、２０００℃
までの炭化工程において、強化材としての炭素質！Ｉ維
とマトリックス炭素前駆体としての石油系ピッチとの体
積収縮率の差は、約４２．３％であった。
実施例１と同様に２０００℃まで炭化される間に約５２
．８％の体積収縮をしたこととなる従って、２０００℃
までの炭化工程において、強化材としての炭素質！Ｉ維
とマトリックス炭素前駆体としての石油系ピッチとの体
積収縮率の差は、約４２．３％であった。
本実施例の試料の断面を顕微鏡で観察すると強化材とマ
トリックス炭素との界面に亀裂や剥離は観察されなかっ
た。
トリックス炭素との界面に亀裂や剥離は観察されなかっ
た。
（比較例）
２５００℃で黒鉛化された石油ピッチ系炭素繊維を一方
向に引き揃え、この炭素域Ｍ製造用原料の熱処理前の石
油ピッチ（軟化点 １５０℃、残留炭素分 ５３Ｗ【％
、密度 １．２ｇｏ／ｃｃ）を溶融させ、実施例と同様
にして炭素炭素複合材をＩＩ造した（試料ＮＯ，１）。
向に引き揃え、この炭素域Ｍ製造用原料の熱処理前の石
油ピッチ（軟化点 １５０℃、残留炭素分 ５３Ｗ【％
、密度 １．２ｇｏ／ｃｃ）を溶融させ、実施例と同様
にして炭素炭素複合材をＩＩ造した（試料ＮＯ，１）。
この試料の断面を顕微鏡にてＩｌｌ察すると、強化材と
マトリックス炭素との界面には亀裂や剥離が観察された
。この亀裂や剥離は６００℃の加圧上炭化後、すでにｌ
１２察された。
マトリックス炭素との界面には亀裂や剥離が観察された
。この亀裂や剥離は６００℃の加圧上炭化後、すでにｌ
１２察された。
試料Ｎ０１１と同様にして作製した炭素炭素複合材を、
更に、同一の石油系、ピッチを用いて再含浸、炭化する
二次的補強処理を１回行った試料（試料Ｎｏ、２） 、
及び２回行った試料（試料ＮＯ，３）を作製した。各試
料の特性を表１に示す。
更に、同一の石油系、ピッチを用いて再含浸、炭化する
二次的補強処理を１回行った試料（試料Ｎｏ、２） 、
及び２回行った試料（試料ＮＯ，３）を作製した。各試
料の特性を表１に示す。
比較例で用いた２５００℃で黒鉛化した石油ピッチ系炭
素ａＪＩｔＭは、無緊張下で２．０００℃まで再度炭化
したところ、・繊維軸方向及びｍａｌｌ直径の寸法変化
は認められず、体積変化を示さなかった。即ち、２００
０℃までの炭化工程で、これら炭素炭素複合材の強化材
としての炭素繊維とマトリックス炭素前駆体としての石
油系ピッチとの体積収縮率の差は約５２．８％ である
ことになる。
素ａＪＩｔＭは、無緊張下で２．０００℃まで再度炭化
したところ、・繊維軸方向及びｍａｌｌ直径の寸法変化
は認められず、体積変化を示さなかった。即ち、２００
０℃までの炭化工程で、これら炭素炭素複合材の強化材
としての炭素繊維とマトリックス炭素前駆体としての石
油系ピッチとの体積収縮率の差は約５２．８％ である
ことになる。
表１
（発明の効果）
本発明の方法によれば、高密度高強度の炭素炭素複合材
を再含浸等の二１次的補強処理することなく製造するこ
とができる。また、強化材として炭化温度の低い炭素質
繊維を用いるため、素材コストを低減させることが可能
となり、工業的に容易かつ安価に炭素炭素複合材を製造
することが可能となる。
を再含浸等の二１次的補強処理することなく製造するこ
とができる。また、強化材として炭化温度の低い炭素質
繊維を用いるため、素材コストを低減させることが可能
となり、工業的に容易かつ安価に炭素炭素複合材を製造
することが可能となる。
手 続 補 正 書
昭和６２年５月ｚＬ日
特許庁長官 黒 １）明 雄 殿
１、事件の麩 昭和６２年特許願第３５６７６号２、発
明の名称 炭素炭素複合材の製造方法３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区紀尾井町３番６号５、補正命
令の日付 自発補正 １、特許請求の範囲を次の如く補正する。
明の名称 炭素炭素複合材の製造方法３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区紀尾井町３番６号５、補正命
令の日付 自発補正 １、特許請求の範囲を次の如く補正する。
（１） ピッチ系の不融化繊維、又は２２００℃以下
で炭化したピッチ系炭素質繊維、あるいはこれらを主要
材として構成される構造物にピッチ等の油状炭化性物質
をマ） ＩＪソックス素前駆体として含浸後、不活性雰
囲気下で炭化、必要に応じ黒鉛化することによる高密度
高強度炭素繊維強化炭素複合材の製造方法。
で炭化したピッチ系炭素質繊維、あるいはこれらを主要
材として構成される構造物にピッチ等の油状炭化性物質
をマ） ＩＪソックス素前駆体として含浸後、不活性雰
囲気下で炭化、必要に応じ黒鉛化することによる高密度
高強度炭素繊維強化炭素複合材の製造方法。
（２）キツチ系の不融化繊維、又は２２００℃以下で炭
化したピッチ系の炭素質繊維が、その後の炭化黒鉛化に
よって５〜６０％の体積収縮を示す特許請求の範囲（１
）記載の方法。
化したピッチ系の炭素質繊維が、その後の炭化黒鉛化に
よって５〜６０％の体積収縮を示す特許請求の範囲（１
）記載の方法。
（３） ピッチ系の不融化繊維又は、２２００℃以下
で炭化したピッチ系の炭素質繊維が、引張り強度５０〜
２５００ＭＰ＆ 、伸度０．５〜８．０％、引張シ弾性
率４〜４００ ＧＰａであシ、その後の無緊張下の炭化
黒鉛化によって引張り強度、引張り弾性率ともに前段階
の１．１倍以上に上昇し、かつ引張シ強度が１．５ＧＰ
ａ以上、引張り弾性率が４００ ＧＰａ以上になる能力
を有する神許請求の範囲（１）又は（２）記載の方法。
で炭化したピッチ系の炭素質繊維が、引張り強度５０〜
２５００ＭＰ＆ 、伸度０．５〜８．０％、引張シ弾性
率４〜４００ ＧＰａであシ、その後の無緊張下の炭化
黒鉛化によって引張り強度、引張り弾性率ともに前段階
の１．１倍以上に上昇し、かつ引張シ強度が１．５ＧＰ
ａ以上、引張り弾性率が４００ ＧＰａ以上になる能力
を有する神許請求の範囲（１）又は（２）記載の方法。
（４） ピッチ系の不融化繊維又は、２２００’Ｃ以
下で炭化したピンチ系の炭素質繊維の、その後の炭化黒
鉛化工程における体積収縮（ｓｆ）と、マトリックス炭
素前駆体としてのピッチ等の油状炭化性物質の炭化黒鉛
化工程における体積収縮率（Ｓｍ ）との間にｓｍ −
５ｆ＝＝Ｏ〜４５ ％なる関係がある特許請求の範囲（
１）（２）又は（３）記載の方法。
下で炭化したピンチ系の炭素質繊維の、その後の炭化黒
鉛化工程における体積収縮（ｓｆ）と、マトリックス炭
素前駆体としてのピッチ等の油状炭化性物質の炭化黒鉛
化工程における体積収縮率（Ｓｍ ）との間にｓｍ −
５ｆ＝＝Ｏ〜４５ ％なる関係がある特許請求の範囲（
１）（２）又は（３）記載の方法。
（５） ピッチ等の油状炭化性物質を含浸、続いてこ
れを炭化黒鉛化するという含浸・炭化黒鉛化工程を繰返
す二次的補強処理を行うことなく、−回の含浸・炭化黒
鉛化工程で嵩密度１．４５〜２．０５ｇ／ｃｃ炭素炭素
複合材を製造する特許請求の範囲（１） （２） （３
）又は（４）記載の方法。
れを炭化黒鉛化するという含浸・炭化黒鉛化工程を繰返
す二次的補強処理を行うことなく、−回の含浸・炭化黒
鉛化工程で嵩密度１．４５〜２．０５ｇ／ｃｃ炭素炭素
複合材を製造する特許請求の範囲（１） （２） （３
）又は（４）記載の方法。
（６） ピッチ等の油状炭化性物質として、ピッチ系
の不融化繊維又は２２００℃以下で炭化したピッチ系の
炭素質繊維の製造用原料と同様の、あるいは、その熱処
理前のピッチを用いる特許請求の範囲（１） （２）
（３） （４１又は（５）記載の方法。
の不融化繊維又は２２００℃以下で炭化したピッチ系の
炭素質繊維の製造用原料と同様の、あるいは、その熱処
理前のピッチを用いる特許請求の範囲（１） （２）
（３） （４１又は（５）記載の方法。
２、発明の詳細な説明の項の補正
９頁２行目
（剥離を有する）を「剥離をなくした高密度高強度を有
する」に変更する。
する」に変更する。
手 続 補 正 書
昭和成年５月２７日
Claims (6)
- （１）ピッチ系の不融化繊維、又は２２００℃以下で炭
化したピッチ系炭素質繊維、あるいはこれらを主要材と
して構成される構造物にピッチ等の液状炭化性物質をマ
トリックス炭素前駆体として含浸後、不活性雰囲気下で
炭化、必要に応じ黒鉛化することによる高密度高強度炭
素繊維強化炭素複合材の製造方法。 - （２）ピッチ系の不融化繊維、又は２２００℃以下で炭
化したピッチ系の炭素質繊維が、その後の炭化黒鉛化に
よって５〜６０％の体積収縮を示す特許請求の範囲（１
）記載の方法。 - （３）ピッチ系の不融化繊維又は、２２００℃以下で炭
化したピッチ系の炭素質繊維が、引張り強度５０〜２５
００ＭＰａ、伸度０．５〜８、０％、引張り弾性率４〜
４００ＧＰａであり、その後の無緊張下の炭化黒鉛化に
よつて引張り強度、引張り弾性率ともに前段階の１．１
倍以上に上昇し、かつ引張り強度が１．５ＧＰａ以上、
引張り弾性率が４００ＧＰａ以上になる能力を有する特
許請求の範囲（１）又は（２）記載の方法。 - （４）ピッチ系の不融化繊維又は、２２００℃以下で炭
化したピッチ系の炭素質繊維の、その後の炭化黒鉛化工
程における体積収縮（Ｓｆ）と、マトリックス炭素前駆
体としてのピッチ等の油状炭化性物質の炭化黒鉛化工程
における体積収縮率（Ｓｍ）との間にＳｍ−Ｓｆ＝０〜
４５％なる関係がある特許請求の範囲（１）（２）又は
（３）記載の方法。 - （５）ピッチ等の液状炭化性物質を含浸、続いてこれを
炭化黒鉛化するという含浸・炭化黒鉛化工程を繰返す二
次的補強処理を行うことなく、一回の含浸・炭化黒鉛化
工程で嵩密度１．４５〜２．０５ｇ／ｃｃの炭素炭素複
合材を製造する特許請求の範囲（１）（２）（３）又は
（４）記載の方法。 - （６）ピッチ等の液状炭化性物質として、ピッチ系の不
融化繊維又は２２００℃以下で炭化したピッチ系の炭素
質繊維の製造用原料と同様の、あるいは、その熱処理前
のピッチを用いる特許請求の範囲（１）（２）（３）（
４）又は（５）記載の方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62035676A JP2519042B2 (ja) | 1987-02-20 | 1987-02-20 | 炭素炭素複合材の製造方法 |
| EP19880102568 EP0280233B1 (en) | 1987-02-20 | 1988-02-22 | Method for producing carbon-carbon composite materials |
| DE19883872407 DE3872407T2 (de) | 1987-02-20 | 1988-02-22 | Verfahren zur herstellung von kohlenstoff-kohlenstoff-verbundmaterialien. |
| US07/711,354 US5246639A (en) | 1987-02-20 | 1991-06-04 | Method for producing carbon-carbon composite materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62035676A JP2519042B2 (ja) | 1987-02-20 | 1987-02-20 | 炭素炭素複合材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63206351A true JPS63206351A (ja) | 1988-08-25 |
| JP2519042B2 JP2519042B2 (ja) | 1996-07-31 |
Family
ID=12448483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62035676A Expired - Lifetime JP2519042B2 (ja) | 1987-02-20 | 1987-02-20 | 炭素炭素複合材の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0280233B1 (ja) |
| JP (1) | JP2519042B2 (ja) |
| DE (1) | DE3872407T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0299615A (ja) * | 1988-10-03 | 1990-04-11 | Oji Paper Co Ltd | 高黒鉛化炭素繊維の製造方法 |
| JPH04136222A (ja) * | 1990-09-26 | 1992-05-11 | Agency Of Ind Science & Technol | 黒鉛繊維の製造方法 |
| US5169718A (en) * | 1989-06-22 | 1992-12-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Sliding member |
| US5202293A (en) * | 1989-01-17 | 1993-04-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Carbon fiber reinforced carbon |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6479079A (en) * | 1987-09-22 | 1989-03-24 | Petoca Ltd | Porous isotropic carbon-carbon composite material and its production |
| JPS6479073A (en) * | 1987-09-22 | 1989-03-24 | Petoca Ltd | Porous isotropic carbon-carbon composite material and its production |
| US4847063A (en) * | 1987-12-02 | 1989-07-11 | Fiber Materials, Inc. | Hollow composite body having an axis of symmetry |
| GB8827146D0 (en) * | 1988-11-21 | 1988-12-29 | Ici Plc | Preparation of refractory materials |
| DE69029209T2 (de) * | 1989-01-17 | 1997-04-24 | Osaka Gas Co Ltd | Kohlefaserarmierter Kohlenstoff |
| DE69311817D1 (de) * | 1992-01-24 | 1997-08-07 | Nippon Oil Co Ltd | Verfahren zur Herstellung von Kohle-Kohle-Verbund-Vorformen und Kohle-Kohle-Verbund |
| FR2687998A1 (fr) * | 1992-02-28 | 1993-09-03 | Aerospatiale | Procede de fabrication d'une piece en materieu composite carbone/carbone utilisant de la poudre de mesophase. |
| CN115286412B (zh) * | 2022-07-15 | 2023-07-18 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种大面积高导热陶瓷基复合材料及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4929432A (ja) * | 1972-07-19 | 1974-03-15 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4823793B1 (ja) * | 1968-06-17 | 1973-07-16 | ||
| DE3234777C2 (de) * | 1982-09-20 | 1984-07-19 | Schunk & Ebe Gmbh, 6301 Heuchelheim | Graphitform für das Drucksintern |
| US4554024A (en) * | 1984-02-13 | 1985-11-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method for preparing an improved pitch impregnant for a carbon-carbon composite |
-
1987
- 1987-02-20 JP JP62035676A patent/JP2519042B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-02-22 DE DE19883872407 patent/DE3872407T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-02-22 EP EP19880102568 patent/EP0280233B1/en not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4929432A (ja) * | 1972-07-19 | 1974-03-15 |
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| US5202293A (en) * | 1989-01-17 | 1993-04-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Carbon fiber reinforced carbon |
| US5169718A (en) * | 1989-06-22 | 1992-12-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Sliding member |
| JPH04136222A (ja) * | 1990-09-26 | 1992-05-11 | Agency Of Ind Science & Technol | 黒鉛繊維の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3872407T2 (de) | 1992-12-03 |
| DE3872407D1 (de) | 1992-08-06 |
| EP0280233B1 (en) | 1992-07-01 |
| EP0280233A1 (en) | 1988-08-31 |
| JP2519042B2 (ja) | 1996-07-31 |
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