JPH04317465A - 炭素繊維強化炭素複合材料 - Google Patents

炭素繊維強化炭素複合材料

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Publication number
JPH04317465A
JPH04317465A JP3079539A JP7953991A JPH04317465A JP H04317465 A JPH04317465 A JP H04317465A JP 3079539 A JP3079539 A JP 3079539A JP 7953991 A JP7953991 A JP 7953991A JP H04317465 A JPH04317465 A JP H04317465A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composite material
thickness
fabrics
carbon fiber
woven fabric
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
Application number
JP3079539A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayuki Suzuki
孝幸 鈴木
Yasuhiro Aiba
康博 愛場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP3079539A priority Critical patent/JPH04317465A/ja
Publication of JPH04317465A publication Critical patent/JPH04317465A/ja
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  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素繊維強化炭素複合
材料に関する。
【0002】
【従来の技術】炭素繊維強化炭素複合材料(以下C/C
複合材と呼称する)は軽量であり、優れた機械的特性、
耐熱性を有する。このため、ディスクブレーキ、ロケッ
トノズル等の航空・宇宙用材料をはじめ、高温下で使用
される各種の部材として極めて有用である。C/C複合
材の一般的な製法は、炭素繊維の糸、トウ、織物、不織
布等に、熱硬化性樹脂やタール、ピッチ等の結合材を含
浸、あるいは塗布し、これを積層して成形、焼成し、さ
らに結合材の含浸、焼成を繰り返すというものである。 この様にして製造されるC/C複合材を高強度にするた
めには、炭素繊維は長繊維であることが必要で、一般に
は織布を用いる方法がとられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】織布を使用する場合、
織布の縦糸と横糸が交点で互いに相手の糸を通り抜ける
ため、織布の厚さ方向について糸のうねりが生じている
。このため、C/C複合材に荷重が加わったとき、応力
は繊維の長さ方向だけでなく、これと垂直な方向にも発
生するため、繊維は破断しやすくなる。つまり、糸のう
ねりのために、繊維の長さ方向のみに応力がかかる場合
よりもC/C複合材の強度は低下することになる。
【0004】本発明は、うねりによる強度低下の小さい
、高強度なC/C複合材を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述した
糸のうねりとC/C複合材の強度との関係について研究
を重ねた結果、C/C複合材中の炭素繊維織布1枚当り
の厚さ、即ち該織布の積層方向の厚さを該織布の積層枚
数で割った値を小さくすることにより糸のうねりが小さ
くなり、高強度化が図れることを見出した。
【0006】本発明は、炭素繊維織布の積層方向の厚さ
を該織布の積層枚数で割った値が0.14mm以下であ
るC/C複合材に関する。
【0007】炭素繊維織布1枚当りの厚さを小さくする
には、使用する炭素繊維織布の計算上の厚さ、即ち単位
面積当りの重量である目付を繊維のかさ密度で割った値
を小さくして、積層枚数を多くすることが必要である。 高強度化に好ましい織布の計算上の厚さは0.10mm
以下である。また、C/C複合材の繊維体積率を上げる
ことは、織布を圧縮して厚さを減少させることが出来る
と共に、繊維補強効果をも増加出来るため高強度化には
有効である。しかし、繊維体積率が大きくなりすぎると
、後で述べる結合材の含浸が困難になるため、高強度化
に好ましい繊維体積率は40〜70%である。上記した
計算上の厚さが小さい織布を使用しかつ繊維体積率を上
げるという2つの手法を組み合わせることにより、C/
C複合材中の織布1枚当りの厚さを低減でき、その結果
糸のうねりが小さくなって高強度化が達成できる。高強
度化に必要なC/C複合材中の織布一枚当りの厚さ、す
なわち織布積層方向の厚さを、織布の積層枚数で割った
値は0.14mm以下である。さらに糸のうねりを小さ
くして大巾に強度を向上させるためには、織布1枚当り
の厚さを0.10mm以下にするのが好ましい。
【0008】本発明において、炭素繊維の来歴はPAN
系、ピッチ系、レーヨン系等の何れでも良い。また織布
の織り方も平織、朱子織、綾織等の何れでも良い。この
織布に結合材を含浸、あるいは塗布して成形し、焼成し
た後さらに結合材を含浸、焼成を繰り返すという方法で
C/C複合材を作製する。
【0009】結合材は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、
タール、ピッチ等の一般に炭素材料の原料として用いら
れるいずれでも良い。これらの結合材を織布に塗布し熱
圧成形する。あるいは織布を治具で固定したものに結合
材を含浸する等の公知の方法で成形する。この成形体を
非酸化性雰囲気中600℃以上、好ましくは900℃以
上の温度で炭化、焼成し、C/C複合材を得る。得られ
たC/C複合材を緻密化するために、結合材の含浸、焼
成を適宜行い、さらに必要に応じて2000〜3000
℃で黒鉛化処理を行う。また、上記方法とは別に、織布
を積層したものに、CVDにより熱分解炭素を充填して
C/C複合材を作製する方法、およびこの方法と、結合
材の含浸、焼成を繰り返す方法を組み合わせても良い。
【0010】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。
【0011】実施例1 PAN系炭素繊維(引張強度3.5GPa、引張弾性率
230GPa、引張破断伸び1.5%、単繊維直径7μ
m、かさ密度1.75g/cm3)の2000本からな
る糸を用いた目付150g/m2の平織の織布(計算上
の厚さ0.09mm)に、レゾール型フェノール樹脂(
日立化成工業製、VP−11N)を塗工し、これを22
枚積層し熱圧成形して成形体を得た。この成形体を窒素
ガス雰囲気下で毎時10℃の昇温速度で1000℃まで
焼成してC/C複合材を得た。更に、緻密化のために上
記フェノール樹脂の含浸、焼成を3回繰返した後、28
00℃で黒鉛化処理して、厚さ3mm、織布1枚当りの
厚さ0.13mm、かさ密度1.69g/cm3、繊維
体積率63%のC/C複合材を得た。得られたC/C複
合材の強度を表1に示す。
【0012】実施例2 実施例1と同じ炭素繊維の1000本からなる糸を用い
た目付120g/m2の平織の織布(計算上の厚さ0.
07mm)に、実施例1と同じフェノール樹脂を塗工し
、これを28枚積層して熱圧成形し成形体を得た。得ら
れた成形体を実施例1と同様に焼成、緻密化、黒鉛化処
理して、厚さ3mm、織布1枚当りの厚さ0.11mm
、かさ密度1.68g/cm3、繊維体積率64%のC
/C複合材を得た。得られたC/C複合材の強度を表1
に示す。
【0013】比較例1 実施例1と同じ炭素繊維の3000本からなる糸を用い
た目付200g/m2の平織の織布(計算上の厚さ0.
11mm)に、実施例1と同じ樹脂を塗工し、これを1
7枚積層して熱圧成形し成形体を得た。得られた成形体
を実施例1と同様に焼成、緻密化、黒鉛化処理して、厚
さ3mm、織布1枚当りの厚さ0.17mm、かさ密度
1.70g/cm3、繊維体積率64%のC/C複合材
を得た。得られたC/C複合材の強度を表1に示す。
【0014】比較例2 実施例1と同じ炭素繊維の6000本からなる糸を用い
た目付310g/m2の平織の織布(計算上の厚さ0.
18mm)に、実施例1と同じ樹脂を塗工し、これを1
1枚積層して熱圧成形し成形体を得た。得られた成形体
を実施例1と同様に焼成、緻密化、黒鉛化処理して、厚
さ3mm、織布1枚当りの厚さ0.27mm、かさ密度
1.69g/cm3、繊維体積率64%のC/C複合材
を得た。得られたC/C複合材の強度を表1に示す。
【0015】実施例3 ピッチ系炭素繊維(引張強度2.7GPa、引張弾性率
490GPa、引張破断伸び0.6%、単繊維直径10
μm、かさ密度2.16g/cm3、)の1000本か
らなる糸を用いた目付170g/m2の平織の織布(計
算上の厚さ0.08mm)に、レゾール型フェノール樹
脂(日立化成工業製、VP801)を塗工し、これを3
0枚積層して熱圧成形を行い成形体を得た。得られた成
形体を窒素ガス雰囲気下で毎時10℃の昇温速度で10
00℃まで焼成し、C/C複合材を得た。更に、緻密化
のために軟化点90℃、固定炭素分55重量%の石炭系
ピッチを200℃で真空含浸し、上記の焼成条件で焼成
を行った。この後更にピッチの含浸、焼成を3回繰り返
し、2800℃で黒鉛化処理して、厚さ4mm、織布1
枚当りの厚さ0.13mm、かさ密度1.85g/cm
3、繊維体積率60%のC/C複合材を得た。得られた
C/C複合材の強度を表2に示す。
【0016】比較例3 実施例3と同じ炭素繊維2000本からなる糸を用いた
目付250g/m2の平織の織布(計算上の厚さ0.1
2mm)に、実施例3と同じ樹脂を塗工し、これを21
枚積層して熱圧成形を行い成形体を得た。この成形体を
実施例3と同様に焼成、緻密化、黒鉛化処理をして、厚
さ4mm、織布1枚当りの厚さ0.19mm、かさ密度
1.86g/cm3、繊維体積率60%のC/C複合材
を得た。得られたC/C複合材の強度を表2に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】表1及び表2から実施例のC/C複合材は
、比較例のものより曲げ強度、引張強度共に優れること
が示される。
【0020】
【発明の効果】本発明のC/C複合材は、織布1枚当り
の厚さを0.14mm以下として糸のうねりを低減した
ので、高強度のものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  炭素繊維織布の積層方向の厚さを該織
    布の積層枚数で割った値が0.14mm以下である炭素
    繊維強化炭素複合材料。
JP3079539A 1991-04-12 1991-04-12 炭素繊維強化炭素複合材料 Pending JPH04317465A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3079539A JPH04317465A (ja) 1991-04-12 1991-04-12 炭素繊維強化炭素複合材料

Applications Claiming Priority (1)

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JP3079539A JPH04317465A (ja) 1991-04-12 1991-04-12 炭素繊維強化炭素複合材料

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JPH04317465A true JPH04317465A (ja) 1992-11-09

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ID=13692804

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JP3079539A Pending JPH04317465A (ja) 1991-04-12 1991-04-12 炭素繊維強化炭素複合材料

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JP (1) JPH04317465A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0892099A1 (en) * 1997-07-15 1999-01-20 Mitsubishi Chemical Corporation Carbon fiber woven fabric
CN110216930A (zh) * 2019-04-22 2019-09-10 湖南远辉新材料研究院有限公司 一种高强度可陶瓷化树脂复合材料及其制备方法

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0892099A1 (en) * 1997-07-15 1999-01-20 Mitsubishi Chemical Corporation Carbon fiber woven fabric
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