JP6780972B2 - 炭素/炭素複合材製のつづら折り状に屈曲した板状スプリング - Google Patents
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Description
(1)原料であるプリフォームドヤーンをヤーン状またはテープ状またはシート状にし、
(2)型である芯棒に、当該プリフォームドヤーンを間隙保持用コイル材(型)とともに巻き付け、原料プリフォームドヤーンとコイル材(型)を交互に配置し、
(3)ホットプレスで約300〜2000℃,常圧もしくは加圧下で成形し、
(4)成形品からコイル材(型)を取外し、
(5)必要に応じて 700〜1200℃で炭化した後、1500〜3000℃で黒鉛化する
ことによって製造されている。
また、発明者らは、平板状の炭素/炭素複合材料において、強化材である炭素繊維を平板状の面内方向の一方向に引き揃えた一方向強化炭素/炭素複合材料に比べ、炭素繊維として短繊維を使用し、この炭素繊維が平面内にランダムに配向され、層状に積層された2次元ランダム配向炭素/炭素複合材料の面内におけるせん断弾性率が飛躍的に向上することを見出し、この繊維配向をつづら折り状に屈曲した板状スプリングの炭素/炭素複合材料に適用することを着想して本発明に至った。
更に、大荷重を支えることができる高せん断弾性率を有するスプリングを提供することが可能となった。
炭素/炭素複合材料(C/Cコンポジットとも呼ぶ)は、強化繊維である炭素繊維を黒鉛または炭素のマトリックスで固めた繊維強化複合材料であって、従来の炭素材料、あるいは黒鉛材料に比べ数倍の強度、弾性率を備えると共に、優れた耐熱性、耐摩耗性、靱性を有する材料である。 また、炭素/炭素複合材料は、比重が小さく、強度、剛性(弾性率)が高いことから、高比強度、高比合成な材料としても知られている。
本実施形態では、短繊維状炭素繊維と、バインダーピッチ粉末と、コークス粉末と、粘結剤とからなるシート状の中間材料を使用した炭素/炭素複合材料製のつづら折り状に屈曲した板状スプリング1の製造方法について説明する。
(1)バインダーピッチ粉末、コークス粉末、粘結剤、および分散液を所定配合比で混合することにより混合溶液を形成する工程。
(2)混合タンクの中に上記混合溶液と、所定量の短繊維状炭素繊維を入れ、撹拌することにより、短繊維状炭素繊維を混合溶液中に均一に分散させる
工程。
(3)短繊維状炭素繊維が分散混合された混合溶液を、混合タンクから公知の技術である抄紙装置に圧送して抄紙処理する工程。
まず、上述した方法により製造したシート状の中間材料を、所定の大きさに裁断し、複数枚層状に積み重ねる。 積み重ねるシート状の中間材料の枚数は、最終的に得られる炭素/炭素複合材料製の必要とする板厚によって決定される。
図2は、炭素/炭素複合材料製のつづら折り状に屈曲した板状スプリングを、炭素/炭素複合材料製の積層板10から切削加工により削り出される状態を示したものである。
一方、上述した製法で得られた炭素/炭素複合材料製の積層板10の引張弾性率が50GPaであり、せん断弾性率が17GPaであった。
2 本体部分
3 一端側
4 他端側
10 積層板
Claims (2)
- X−Y軸面内においてつづら折り状に屈曲し、Z軸方向に所定幅を有する板状スプリングであって、当該板状スプリングが炭素/炭素複合材料から構成されており、
X−Y軸面内において強化繊維である短繊維状炭素繊維が2次元ランダム配向され、Z軸方向において2次元ランダム配向された短繊維状炭素繊維が層状となる構造を有していることを特徴とする板状スプリング。 - 請求項1に記載された板状スプリングの製造方法であって、
前記板状スプリングは、強化繊維である短繊維状炭素繊維が2次元ランダム配向された炭素/炭素複合材料製の積層板から切削加工により形成されることを特徴とする
板状スプリングの製造方法。
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