JPS6311570A - 炭素繊維強化炭素材の製造方法 - 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】 く産業上の利用分野〉 この発明は、ロケットノズル、航空機用ディスクブレー
キ、或いは炭素発熱体等に使用して優れた性能を発揮す
る炭素繊維強化炭素材の製造方法に関するものである。

〈従来技術とその問題点〉 軽量で高強度を示し、しかも耐熱性にも優れた炭素繊維
強化炭素材（以下ｒＣ／Ｃ複合材」と略称する）は、今
や宇宙航空機部材や発熱体、更には医療用材料等として
欠かせない存在となっているが、その製造には“炭素繊
維と熱硬化性樹脂或いはピッチとを混合し炭化する手段
”が一般的に採用されている。しかし、Ｃ／　Ｃ７１合
材の製造にこの方法を採用すると炭化後の成形体中に多
量の気孔が生成し易く、従って「ピッチ含浸−炭化処理
」を繰り返したり［炭素のＣＶＤ　（化学蒸着）処理」
を施す等の高密度化処理が必要であるなど、工程が極め
て複雑となるので工業的に決して好ましい手段とは言え
なかった。

一方、「炭素繊維と炭素質骨材並びに高軟化点のピンチ
からなる混合物とを交互に積層し、これを加圧・加熱成
形してから炭化すると、ピッチ含浸やＣＶＤ等の高密度
化処理を施さなくとも高密度で強度の高いＣ／　Ｃ１１
合材が得られる」との報告もなされている（「炭素材料
学会筒１１回年会要旨集Ｊ第９８〜９９頁）。

しかしながら、炭素繊維と炭素質骨材・ピンチの混合物
とを均一な厚みで交互積層することは技術的に極めて困
難なことであり、従って、この方法にてＣ／Ｃ複合材の
工業的規模での生産を試みたとしても、得られる製品の
炭素繊維含有率は高々４０％以下程度のものにしかなら
ず、所望の良好な物性（曲げ強度、引張り強度、圧縮強
度、剪断強度並びに耐摩耗性等）を有するＣ／Ｃ複合材
の安定な量産は望むべくもなかった。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明者等は、上述のような観点から、曲げ、引張り、
圧縮及び剪断等の強度や、耐摩耗性を始めとするその他
の物性に優れた高炭素繊維含有率・高密度Ｃ／Ｃ複合材
を工業的規模で安定生産し得る方法を提供すべく、試行
錯誤を繰り返しながら研究を重ねたところ、以下に示さ
れる如き知見が得られたのである。即ち、 （ａ）　　何れも微粉状態の炭素質骨材とバインダーピ
ッチとを、これら微粉並びに炭素繊維との濡れ性が良好
な溶液に分散させると共にこの分散液と炭素繊維とを接
触させると、該炭素繊維に前記混合微粉が均一・緻密に
付着した繊維体が極めて容易に、しかも確実に得られる
こと。

（ｂｌ　　その上、この炭素質骨材とピッチとを均一付
着させた繊維体は炭素繊維の繊維面が前記混合微粉で殆
んど隙間なく被覆された状態となっているので、この繊
維体の複数をそのまま積層して所定温度域で加圧・加熱
成形し炭化乃至は黒鉛化処理すると、ピッチ含浸又はＣ
ＶＤ等の高密度化処理や“へら”等を使用して行われて
きた面倒な炭素繊維と炭素質骨材・バインダーピッチ混
合粉との交互積層処理を要することなく、炭素繊維含有
率も密度も高い優れた物性のＣ／Ｃ複合材が極めて簡単
にかつ安定して得られること。

（Ｃ）　　更に、積層した繊維体の前記加圧・加熱成形
に際し、これに所定温度域で減圧する前処理を施すと、
繊維束内に残存する気体が除去されて繊維束内へのマト
リックス成分（炭素質骨材）の含浸が促進され、より緻
密で一段と優れた物性を有するＣ／Ｃ複合材が極めて安
定に得られるようになること。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 微粉状炭素質骨材とバインダーピッチとを分散させた溶
液中に浸漬してこれらを付着させた炭素繊維織物の複数
を積層し、そのまま或いは必要により更に〔前記バイン
ダーピッチの軟化点＋５０℃〕〜４５０℃の温度域にて
１００＋ｕＨｇ以下の減圧処理を施した後、加圧・加熱
成形して炭化乃至黒鉛化することにより、面倒な処理・
操作を要することなく、各種強度や体摩耗性等の物性に
優れた炭素繊維強化炭素材を安定して１ｔＪＩし得るよ
うにした点、 に特徴を有するものである。

ここで、炭素質骨材としてはＣ／Ｃ複合材の製造に従来
から使用されている炭素粉、カーボンブラック、黒鉛等
の何れをも採用することができ、またその粒径は格別に
限定されるものではないが、粒径が２０μを越えると複
合体の炭化処理後に骨材とピッチのマトリックス中にク
ラックが発生し易くなることから、好ましくは２０μ以
下の炭素質骨材（例えば５〜１５μの粒径のものが主体
をなすもの）を使用するのが良い。

また、この発明の方法ではバインダーとしてピッチを採
用している。なぜなら、熱硬化性樹脂よりもピッチの方
が炭化収率が高くて有利だからである。そして、バイン
ダーピッチとしては高軟化点のものほど炭化収率が高く
て緻密なＣ／Ｃ複合材が得られるので、このような観点
からすれば軟化点（ここで言う“軟化点”とは、高化式
フローテスター内の試料が軟化変形し試料粒子自体の空
隙を充填し終わる温度を指す）が２００°Ｃ以上のもの
が好ましく、出来れば２５０℃以上のものが推奨される
。しかも、バインダーピッチは炭素繊維フィラメント内
に含浸させなければならないものであって、成形時の加
熱過程で容易に溶融・流動することが必要である。従っ
て、適用するバインダーピッチは流動点（“流動点”と
は前記試料が流動化し始める温度であり、通常は「軟化
点＋２０〜４０℃」である）を有するものが望ましい。

これらの点からは揮発分が１５％以上のバインダーピッ
チが良いが、炭化収率の観点からは揮発分が３０％以下
のものが好ましい。

上述のような軟化点が２００℃以上でしかも流動点を存
するバインダーピッチは、例えばコールタールピッチや
石油系ピンチを減圧下で３５０℃以上の温度で熱処理す
る方法で得ることができるが、使用に当っては２００μ
程度以下に粉砕するのが好ましい。

この発明で使用される炭素繊維は高強度品或いは低強度
品の何れでも良く、炭化温度は一般的な１０００℃以上
である必要はなく５００〜１ｏｏｏ℃程度のものでも十
分であり（むしろ、これら比較的低温で焼成したものの
方が成形体の炭化時に収縮傾向を示すので、マトリック
スとの収縮差が無くなって高い強度を実現することが多
い）、Ｃ／Ｃ複合材の目標性能に応じて使い分けられる
。炭素繊維の形態としては、チョップ状のもの等何れを
採用してもよいが、高い性能が得られると言う観点から
織物状や長繊維状のものが好適であり、中でも“織物状
のもの”は繊維の配向方向に高い物性が得られるので特
に推奨されるものである。

また、繊維径は特に制限されるものではないが、５〜２
０μ程度のものが適当である。そして、これらの炭素繊
維はエポキシ樹脂等でサイジングされているのが普通で
あるが、サイジングされたまま用いると加熱時にサイジ
ング剤が硬化してピッチが炭素繊維束内へ含浸し難（な
る上、ピッチと炭素繊維との界面に異物が存在すること
になるため、使用に当っては事前に溶剤でサイジング剤
を除去しておくことが望ましい。

ところで、この発明の方法では、前記炭素質骨材粉とバ
インダーピッチとを炭素繊維に付着させるため、骨材粉
とバインダーピッチを分散させた溶液中に炭素繊維を浸
漬する手段が採用される。

このような手段を採用することにより、固体成分が炭素
繊維に良くなじんで均一な厚みで付着し、高炭素繊維含
有率の成形体を製造することが可能となるが、骨材粉と
バインダーピッチとを分散させる液体としては、これら
固体粉及び炭素繊維の何れとも濡れ性の良い、例えばア
セトン、エタノール、メタノール、〔水子界面活性剤〕
の溶液、或いはこれらと樹脂の混合液等が使用出来る。

なお、分散液に分散させたり浸漬したりする炭素質骨材
、バインダーピ・ノチ及び分散液の重量比率は１　：　
（０，２〜４）　：　（１〜６）程度が適当である。そ
して、このようにすればマトリックス成分（骨材＋バイ
ンダーピッチ）と繊維との比率が１＝（２〜２゜３）の
成形物の製造も可能である。

さて、炭素質骨材とバインダーピッチとを付着させた炭
素繊維が複数準備されると、これらは積層され、そのま
ま或いは予備成形の後加圧・加熱成形されるが、成形温
度は、ピッチが重合反応して固化することが必要である
ことから少なくとも４３０℃以上、好ましくは４５０℃
以上とするのが良い。また、該温度が高すぎるとピンチ
の収縮に起因した成形体の収縮が起こり、加圧力でプレ
ス面に拘束された状態では成形体に割れが発生するので
、成形温度の上限を５５０℃、好ましくは５４０　゛ｃ
程度に抑えるのが良い。成形圧は３０ｋｇ／ｃｍ２未満
では成形体の緻密化が十分に行われないおそれがあるの
で３０　ｋｇ／ａｌｌ”以上１．好適には４０ｋｇ／ｃ
ｍ”以上とするのが良い。

更に、この場合、室温から成形の最終温度（最高到達温
度）まで高圧で加圧し続けると、成形体内に熱分解ガス
が内包されて多孔質となり易く、また例えピッチが高粘
度化する温度（５５０℃程度）から加圧を開始し６５０
℃程度まで加圧を続けて上記不都合の回避を図る方法を
採用すると、今度は加圧開始時にピッチが過度に重合し
て粘度が高くなり過ぎ、炭素質骨材と炭素繊維とを接着
する能力が低下しがちとなり易く、何れにしても得られ
るＣ／Ｃ複合材の強度に悪影響を及ぼす一抹の懸念を拭
い得ないものである。そこで、このような懸念を完全に
除いてしまうためには次のような手段が強く推奨される
。

即ち、加圧・加熱成形工程を、３６０〜４８０°Ｃの温
度範囲まで２０ｋｇ／ａｍｚ以下の圧力下（加圧しない
場合も含む）で昇温する第１工程と、これに引き続く、
第１工程での到達温度よりも高い最高到達温度域が４３
０〜５５０℃（出来れば４３０〜５４０℃）の加熱下で
３０ｋｇ／ｃｍ”以上（好ましくは４０　ｋｇ／ｃａｂ
２以上）の加圧を行う第２工程とで構成する手段である
。なぜなら、３６０℃を下回る程度の温度はピッチは軟
化するがピンチの熱分解反応は未だ起こらない領域であ
り、また３６０〜４８０℃の温度域はある程度熱分解も
進む領域であるが、この時点で２０ｋｇ／ｃｍ”を越え
る高圧で加圧すると、被成形体は炭素繊維と骨材とが密
接すると共にその間隙をピッチが埋め尽くすまで圧密さ
れ、余剰のピッチが被成形体から流出するようになる。

ところが、加圧・加熱成形型のＲ終温度としては更なる
高温が必要であるので成形型を更に昇温すると、ピ・ノ
チは熱分解反応を起こすか或いは熱分解反応の程度を増
し、発生する熱分解生成ガス圧によりピンチは一層成形
型から流出してピッチ不足の状態を来たすため、得られ
る成形体は多孔質のものとなり強度が低下しがちとなる
懸念がある。また、いきなり４８０℃を越える温度域に
加熱すると、ピッチの熱分解反応が進み過ぎて高粘度化
するために加圧成形を行っても熱分解ガスが内包されて
しまう上、ピンチと炭素繊維との濡れや接着が十分に起
こらずに成形体の強度に悪影響がでる懸念がある。しか
し、加圧・加熱成形の初期工程を無加圧又は精々２０　
ｋｇ／ｃｍ２以下の加圧下で３６０〜４８０℃の温度範
囲にまで加熱するように調整すると、成形に必要な高圧
加圧を実施する前にある程度熱分解が進んでそれ以降の
熱分解生成ガス量が減るので分解ガスによるピンチの流
出現象は低減され、更にこの範囲であればピッチの粘度
も未だ低いことから気泡の内包や骨材及び炭素繊維とピ
ッチの接着不良等の問題は完全に解消される。そして、
これに続いて被成形体を３０　ｋｇ／ｃｍ”以上、好ま
しくは４０ｋｇ／ｃｍ”以上の加圧下で更に昇温しで成
形を完了し、炭化乃至は黒鉛化すると、目的強度を十分
に満足するＣ／Ｃ複合材がより一層安定確実に得られる
。この場合、第１工程での到達温度よりも高い第２工程
での最高到達温度が４３０℃以上であるとピッチの分解
・固化反応が遅くて成形に長時間を要するような不都合
は完全に拭われ、一方、５５０℃以下であると、ピンチ
が固化を完了して収縮することに起因した“熱膨張する
金型面と収縮する成形体間の膨張・収縮差”で成形体に
割れが発生するとの懸念は皆無となり、その上、この時
の成形圧を３０ｋｇ／ｃｍ”以上とすることで十分に緻
密化した成形体が確実に得られる。

また、このような加圧・加熱成形の前に〔バインダーピ
ッチの軟化点＋５０℃〕〜４５０℃の温度域にて１００
ｍＨｇ以下の減圧処理を施すのが良いことは前述した通
りであるが、この際の加熱温度が〔バインダーピッチの
軟化点＋５０°Ｃ〕の値よりも低いとピッチの溶融が不
十分で炭素繊維束内へ含浸しにくくなり、一方、４５０
℃を越える温度に加熱すると ピンチの熱分解−ガス発生−発泡一浸み出しを生じるこ
とから、この時の加熱温度は〔パインダーピンチの軟化
点＋５０℃〕〜４５０℃の温度域とした。更に、この時
の雰囲気圧がｌＱＯｍｎＨｇよりも高いとマトリックス
成分の含浸効果が十分に発揮されないことから、加圧・
加熱成形の前に減圧処理を施す場合にはその減圧度を１
００　ｍ−ｍＨｇ以下と定めた。

つまり、炭素質骨材とバインダーピッチとを液中分散し
て炭素繊維を浸漬し、その複数を積層して加圧・加熱す
ると、均一に付着してはいるが浸漬時に繊維束内部にま
で侵入していなかったマトリックス成分（骨材とピッチ
）も溶融によって繊維束内へ侵入することとなるが、時
たまそれだけでは十分に含浸しない場合もある。なぜな
ら、繊維束が加圧によって密着するのでフィラメント間
の隙間が少なくなって融液の浸入が困難となったり、繊
維束内に残存していた空気等の気体が抜は難くて融液の
含浸を阻害したり、或いは溶融したピッチは成形金型の
隙間等から流出するので圧力の伝達が悪くなって含浸力
を低下させたりするからである。ところが、加圧・加熱
成形の前に前記条件の減圧処理を行うと上記不都合は完
全に取り除かれ、高密度の成形体を安定して製造出来る
ようになるのである。

何れにしろ、減圧処理を行う場合はもとより、このよう
な前処理を行わなくても、この発明の方法に従って加圧
・加熱成形された成形体は、従来のものに比して極めて
緻密で、繊維フィラメント同士の間が強固に結合された
構造を有している。

そこで、この成形体を常法の炭化処理或いは黒鉛化処理
に付すと、非常に良好な強度や耐摩耗性等を備えたＣ／
Ｃ複合材が得られる。

以下、実施例によりこの発明を具体的に説明する。

〈実施例〉 実施例　１ コークスを微粉砕して粒径５〜１０μに調整した炭素粉
、コールタールを４３０”Ｃで熱処理して得たバインダ
ーピッチ（軟化点＝２９５℃１粒度ニーｙｔｏｏμ）並
びにエタノールを混合重量比５：５：２０で混合・分散
させた後、この分散液に炭素繊維織物（糸強度：　３５
０　ｋｇ／ｍｍ”、弾性率：２３　ｔｏｎ／ｍｍ”の平
織１０００フイラメント）を直径が５０ｍ１の円形にカ
ットしたものを複数枚浸漬し、引き上げて乾燥した。

次に、得られた微粉付着炭素繊維を３０枚積層し、内径
５０ｍφの金型に入れ、８０ｋｇ／ｃｍ２の加圧下で加
熱速度：２℃／Ｉ！ｌｉｎにて室温から５２０℃まで昇
温し、１０分間保持した後冷却した。

得られた成形体は重量比で６８％の炭素繊維を含有して
おり、曲げ強度は１２００　ｋｇ／ｃｍ”で、顕微鏡観
察により亀裂のない緻密な断面を有していることが確認
された。

続いて、この成形体を、Ｎ２ガス中で加熱速度：２０℃
／ｈｒにて１０００℃まで昇温し、１０時間保持してか
ら冷却した。

このようにして得られたＣ／Ｃ複合体は、曲げ強度１６
００ｋｇ／ｃｍ”と言う高い値を示した。

実施例　２ 天然黒鉛（粒径：５〜１５μ）と、デカントオイルを４
５０℃で真空度：２０ｍｍＨｇにて６０分処理して得た
ピッチ（軟化点：３１０度）と、エタノールニア０％及
びフェノール樹脂＝３０％の混合液とを混合重量比３：
’７：４０で混合・分散させた後、この分散液に炭素繊
維（糸強度：３５０ｋｇ／ｎｍ”、弾性率：　２３　ｔ
ｏｎ／ｍｍ”　、フィラメント数：　６０００本の長繊
維）を連続的に通過させ、その後回転しつつ軸方向に微
動する直径３０ｃｍのドラムに間隙無く巻き付けた。巻
き付けた糸の密度は、軸方向の長さ１■当り５本であっ
た。

このドラムに巻いた炭素繊維を９０°Ｃで４０分乾燥し
てエタノールを除去したところ、一方向性のシート状物
が得られた。

このシート状物を５ＣＩ！１角にカットし、繊維方向を
直角に交互に１０枚積層した後、内寸が５　ｃｍ角の金
型に入れて５０　ｋｇ／ｃｍ”の加圧下で５００℃にて
３０分保持してから冷却した。

次いで、得られた成形体を計雰囲気中で加熱速度：５℃
／ｈｒにて１０００　’ｃまで昇温し、２時間保持後冷
却してＣ／Ｃ複合材を製造した。

製造されたＣ／Ｃ複合材は、曲げ強度が１９００ｋｇ／
ｃｍ”であり、炭素繊維含有率は重量比で５８％であっ
た。

実施例　３ 炭素繊維長繊維（糸強度：　８０ｋｇ／ｍｍ”、フィラ
メント数：６ｏｏｏ本）を〔フェノール樹脂：３０％十
エタノールニア０％〕の溶液中に浸漬してこれを含浸さ
せた後、実施例２におけると同様の回転ドラムに間隙無
く巻き付けた。続いて、このドラムを１３０℃で１時間
乾燥してから炭素繊維を剥がし取り、５　ｃｒａ角にカ
ットして一方向性シートを得た。

一方、コールタールに濃硝酸を６％添加し真空度：２０
ｕＨｇで４００℃まてま加熱したところ、軟化点が３１
５℃のピッチが得られたので、これを−２００メソシ、
１に粉砕してバインダービ・ノチ扮を得た。

また、オイルコークスを１０００℃で乾留した後倣粉砕
し、平均粒径：１０μの炭素質骨材粉を得た。

次に、上記バインダーピッチ粉、炭素質骨材粉並びにア
セトンを混合重量比　３：１：５で混合・分散させた後
、この分散液に上述の１方向性シートを繊維方向が直角
となるように交互に４０枚積層した後、内寸が５Ｃ１１
角の金型に入れて９０ｋｇ／ｃｍ”の加圧下で５４０℃
まで加熱し、１０分保持してから冷却した。

得られた成形体をＡｒ雰囲気中で加熱速度：３０’Ｃ／
ｈｒにて１２００℃まで昇温し、１時間保持後冷却して
Ｃ／Ｃ複合材を製造した。

製造されたＣ　／　Ｃ？！［合材は、曲げ強度が１０５
０ｋｇ／ｃｍ２であり、炭素繊維含有率は重量比で６５
％であった。

比較例　１ 実施例１で用いた炭素粉とバインダーピッチとを５＝５
の重量比で乾式混合し、この混合粉と実施例１に示した
炭素繊維織物（５０＋＋ｎφにカット）とを、炭素繊維
の含有率が重量比で６８％となるような割合で内径：５
０ｆｌφの金型中に交互に積層した。なお、炭素繊維の
積層枚数は３０枚であり、混合粉を積層する時は“へら
”で面をならして出来る限り層厚が一定となるようにし
た。

次いで、この積層物を８０ｋｇ／ｃｍｚの加圧下で加熱
速度：２℃／ｗｉｎにて室温から５２０℃まで昇温し、
１０分間保持した後冷却した。

得られた成形体は重量比で６７％の炭素繊維を含有して
いたが、曲げ強度は１４０ｋｇ／ｃａｒ２でしかなく、
この成形体を顕微鏡観察したところプレス面と平行な方
向に多数の亀裂が見られた。

続いて、この成形体を実施例１の場合と同様にＮ２ガス
中で加熱して炭化したが、得られたＣ／Ｃ複合材の曲げ
強度は２４０　ｋｇ／ｃｍ”を示すに止まった。

実施例　４ 石油コークスを１０００℃で炭化した後ロータリーミル
で粉砕して得られた粒径：１５μ以下の炭素質骨材粉を
３０部と、コールタールを真空度：５ｍｍＨｇで４４０
″Ｃまで加熱して３０分保持して得たところの粒径：１
２５μ以下のバインダーピッチ（軟化点：３００°Ｃ２
流動点：３４０℃）を７０部用意し、これを２００部の
エタノール中に均一分散してから、この分散液中にアセ
トンでサイジング剤を除去した９、５ｃｍ角の炭素繊維
織物（糸強度：　３９０ｋｇ／ｃｍ２．　フィラメント
数：　１０００本、平織）を浸漬し、引き上げた後、目
開き１ｃＩ１１の金網上で乾燥した。このように処理さ
れた炭素繊維織物は、炭素繊維１００部に対する骨材粉
とバインダーピッチの総付着量が９５部となっていた。

次に、この炭素繊維織物を４０枚積層してから内寸が１
０ｃｎ角の金型に装入し、この金型を更に減圧可能な容
器中にセットした。続いて、これを５　ｍｕ　Ｈｇの減
圧下で４００℃まで昇温して１０分間保持した後、Ｎ２
ガスを導入して大気圧にまで戻した。

次いで、この金型をプレス成形機にセントして８０ｋｇ
／ｃｍ２の加圧下で加熱速度：３℃／ｍｉｎにて３００
℃より５２０℃にまで昇温し、１０分間保持した後冷却
した。

得られた成形体は、重量比で５９％の炭素繊維を含有し
ており、曲げ強度は１３００　ｋｇ／ｃｍ２で、顕微鏡
観察したところ緻密でかつ繊維フィラメント間が強固に
結合された断面を有しているのが確認された。

更に、この成形体を粉コークス中に入れ、Ｎ２雰囲気下
で加熱速度：１２℃／ｈｒにて１１００℃まで昇温しで
１０分間保持後冷却したところ、密度が１．５０で、曲
げ強度が２１００ｋｇ／ｃｍ”　（厚さ：４ｍｍ）のＣ
／Ｃ複合材が得られた。

また、このＣ／Ｃ複合材を溶解したピッチ中に浸漬し、
２３０℃まで昇温後５　ｍ　Ｈｇに減圧して３０分間保
持してから大気圧に戻し、更に１０分間保持した後ピッ
チ中から引き上げると言うピッチ含浸処理を施した。そ
して、このピッチを含浸させたＣ／Ｃ複合材を前記と同
じ条件で再炭化処理したところ、密度が１．６０、曲げ
強度が３２００ｋｇ／ｃｍ”のＣ／Ｃ複合材が得られた
。

実施例　５ 石油コークスを１０００℃で炭化した後ユーマイザーで
粉砕して得た平均粒径１２μの炭素質骨材粉を３０部と
、コールタールを真空度：５ｍｍＨｇで４３０℃まで加
熱して９０分保持して得たところの粒径：１２５μ以下
のバインダーピッチ（軟化点＝３００℃、流動点：３４
０℃）を７０部用意し、これを１６０部のエタノール中
に均一分散してから、この分散液中にアセトンでサイジ
ング剤を除去した９、５ｃｍ角の炭素繊維織物（糸強度
：３９０　ｋｇ／ｃｍ”、　フィラメント数：　１００
０本、平織）を浸漬し、引き上げた後、目開き１ｃｏ＋
の金網上で乾燥した。このように処理された炭素繊維織
物は、炭素繊維１００部に対する骨材粉とバインダーピ
ッチの絵付着量が９５部となっていた。

次に、この炭素繊維織物を４０枚積層してから内寸がＬ
ｏａｎ角の金型に装入し、プレス成形機を使用し常温に
て２０ｋｇ／ｃｎ＋”で加圧して予備成形した後、第１
表で示す条件通りに加圧・加熱成形した。なお、加圧・
加熱成形は、予備成形が終了してから温度ｔｓ（加圧開
始温度）まではダイスの自重（０，１ｋｇ／ｃｍ”）の
みで加圧しつつ加熱速度：１０’Ｃ／ｗｉｎにて昇温し
、１ｓで１０分間保持した後、１、からｔｌ、（最高到
達温度）までは第１表に示した成形圧を加えつつ加熱速
度：ｌＯ°Ｃ／ｍｉｎにて昇温しｔ□、で３０分間保持
する手段によった。

続いて、このようにして得られた成形体を粉コークス中
に埋没し、Ｎ２雰囲気下で加熱速度：２０”Ｃ／ｈｒに
て１０００℃まで昇温して２時間保持することにより炭
化した。

得られたＣ／Ｃ複合材の曲げ強度を第１表に併せて示し
たが、この第１表からも、本発明の方法によって優れた
強度のＣ／Ｃ複合材が安定して得られることが明らかで
ある。

実施例　６ 実施例５におけると同様の材料を使用した実施例５と同
様の処理で、炭素繊維１００部に対する骨材粉とバイン
ダーピッチの絵付着量が９５部のマトリックス付着炭素
繊維織物を得、次にこの炭素繊維織物を４０枚積層して
から内寸がｉｏａｍ角の金型に装入し、プレス成形機を
使用し常温にて８０　ｋｇ／ｃｍ！で加圧して予備成形
した後、第２表で示す条件通りに加圧・加熱成形した。

なお、加圧・加熱成形は、予備成形が終了してから温度
１１（加圧開始温度）までは第２表に示すような低圧加
圧を加えつつ加熱速度：　１０　’Ｃ／ｍｉｎにて昇温
し、１．で直ちに２５０　ｋｇ／ｃｍ２の加圧力を加え
てそのままｊｍａｘ（最高到達温度）まで加熱速度：１
０℃／ｗｉｎにて昇温しｔ□８で１時間保持する手段に
よった。

続いて、このようにして得られた成形体を実施例５の場
合と同様条件で炭化し、その曲げ強度を測定して第２表
に併せて示したが、第２表からも明らかなように、本発
明の方法によって安定製造されるＣ　／　Ｃ７１合材は
何れも優れた強度を有していることが分かる。

〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、炭素繊維含有
率が高くしかも高密度を有し、強度その他の緒特性に一
段と優れた炭素繊維強化炭素材を工業的規模で安定して
生産することが可能となり、炭素繊維強化炭素材の適用
分野の更なる拡大が期待できるなど、産業上極めて有用
な効果がもたらされるのである。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）微粉状炭素質骨材とバインダーピッチとを分散さ
   せた溶液中に浸漬してこれらを付着させた炭素繊維の複
   数を積層し、次いで加圧・加熱成形して炭化乃至黒鉛化
   することを特徴とする、炭素繊維強化炭素材の製造方法
   。
2. （２）炭素繊維が織物状をなしている、特許請求の範囲
   第１項に記載の炭素繊維強化炭素材の製造方法。
3. （３）加圧・加熱成形工程が、３６０〜４８０℃の温度
   範囲まで２０ｋｇ／ｃｍ＾２以下の圧力下で昇温する第
   １工程と、引き続いて第１工程での到達温度よりも高い
   最高到達温度域が４３０〜５５０℃の加熱下で３０ｋｇ
   ／ｃｍ＾２以上の加圧を行う第２工程とで構成される、
   特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の炭素繊維強化
   炭素材の製造方法。
4. （４）微粉状炭素質骨材とバインダーピッチとを分散さ
   せた溶液中に浸漬してこれらを付着させた炭素繊維織物
   の複数を積層し、次いで〔前記バインダーピッチの軟化
   点＋５０℃〕〜４５０℃の温度域にて１００ｍｍＨｇ以
   下の減圧処理を施した後、加圧・加熱成形して炭化乃至
   黒鉛化することを特徴とする、炭素繊維強化炭素材の製
   造方法。
5. （５）炭素繊維が織物状をなしている、特許請求の範囲
   第４項に記載の炭素繊維強化炭素材の製造方法。
6. （６）加圧・加熱成形工程が、３６０〜４８０℃の温度
   範囲まで２０ｋｇ／ｃｍ＾２以下の圧力下で昇温する第
   １工程と、引き続いて第１工程での到達温度よりも高い
   最高到達温度域が４３０〜５５０℃の加熱下で３０ｋｇ
   ／ｃｍ＾２以上の加圧を行う第２工程とで構成される、
   特許請求の範囲第４項又は第５項に記載の炭素繊維強化
   炭素材の製造方法。