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JP3138937B2 - Manufacturing method of carbon / carbon composite material - Google Patents
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JP3138937B2 - Manufacturing method of carbon / carbon composite material - Google Patents

Manufacturing method of carbon / carbon composite material

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JP3138937B2
JP3138937B2 JP04050140A JP5014092A JP3138937B2 JP 3138937 B2 JP3138937 B2 JP 3138937B2 JP 04050140 A JP04050140 A JP 04050140A JP 5014092 A JP5014092 A JP 5014092A JP 3138937 B2 JP3138937 B2 JP 3138937B2
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carbon
pitch
composite material
fiber
molded body
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豊 佐野川
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、炭素/炭素複合材料の
製造法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a carbon / carbon composite material.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭素/炭素複合材料は、1000℃以上
の高温においても高強度、高弾性率を維持し、且つ熱膨
張率が小さい等の特異な性質を有する材料であり、航空
宇宙機器の部品、ブレーキ、炉材等への利用が期待され
ている。
2. Description of the Related Art Carbon / carbon composite materials are materials having unique properties such as maintaining high strength and high elasticity even at a high temperature of 1000 ° C. or more and having a small coefficient of thermal expansion. It is expected to be used for parts, brakes, furnace materials, etc.

【0003】これらの炭素/炭素複合材料に用いられる
炭素繊維の集合体の形状は、2次元織物が中心であり、
用途により3次元織物も使用されている。これらの織物
を用いると高強度の炭素/炭素複合材料が得られるもの
の、織物の構造及び製造法が複雑であり、また高価でも
ある。
[0003] The shape of the aggregate of carbon fibers used in these carbon / carbon composite materials is mainly a two-dimensional woven fabric,
Three-dimensional fabrics are also used depending on the application. Although the use of these woven fabrics provides a high-strength carbon / carbon composite material, the structure and manufacturing method of the woven fabric are complicated and expensive.

【0004】一方、いわゆるチョップド等の短繊維状の
炭素繊維を使用した場合には、通常充分な補強効果が得
られない。また、上記の織物や短繊維状の炭素繊維から
炭素/炭素複合材料を製造する緻密化工程を行う際は、
ピッチや熱硬化性樹脂(バインダー)で炭素繊維同志を
固定する工程を別に行う必要があり、この工程が炭素/
炭素複合材料製造プロセス中での生産性を低下させる原
因のひとつとなっている。
On the other hand, when short-fiber carbon fibers such as so-called chopped carbon fibers are used, a sufficient reinforcing effect cannot usually be obtained. Also, when performing the densification step of producing a carbon / carbon composite material from the above woven fabric or short fibrous carbon fiber,
It is necessary to separately perform a step of fixing carbon fibers together with a pitch or a thermosetting resin (binder).
This is one of the causes of the decrease in productivity during the carbon composite material manufacturing process.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高価
な炭素繊維織物を用いることなく、炭素/炭素複合材料
を製造する方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for producing a carbon / carbon composite material without using expensive carbon fiber fabrics.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、炭素質ピッチ
を紡糸し、さらに不融化処理して得られる不融化繊維
を、一軸加圧下で炭化及び成形を行い、空隙率5〜70
vol%、かさ密度0.1〜1.8g/cm 3 の一次成
形体とし、該一次成形体を炭素質マトリックスにより緻
密化することを特徴とする炭素/炭素複合材料の製造法
及び炭素質ピッチを紡糸し、さらに不融化処理して得ら
れる不融化繊維を容器内に強制振込もしくは自由落下さ
せて充填し、一軸加圧下で炭化及び成形を行い、空隙率
5〜70vol%、かさ密度0.1〜1.8g/cm 3
の一次成形体とし、該1次成形体を化学気相蒸着による
マトリックス及び/または炭素質ピッチを出発原料とす
るマトリックスにより、緻密化することを特徴とする炭
素/炭素複合材料の製造法に関する。
According to the present invention, an infusibilized fiber obtained by spinning a carbonaceous pitch and further performing an infusibilizing treatment is carbonized and molded under uniaxial pressure to form a porosity of 5 to 70%.
vol.%, bulk density of 0.1 to 1.8 g / cm 3 as a primary molded body, and densifying the primary molded body with a carbonaceous matrix, and a method of producing a carbon / carbon composite material and a carbonaceous pitch Is spun, and the infusibilized fiber obtained by the infusibilization treatment is filled into the container by forced transfer or free fall, and carbonized and molded under uniaxial pressure, with a porosity of 5 to 70 vol% and a bulk density of 0. 1 to 1.8 g / cm 3
The present invention relates to a method for producing a carbon / carbon composite material, comprising densifying a primary molded body with a matrix formed by chemical vapor deposition and / or a matrix using carbonaceous pitch as a starting material.

【0007】以下、本発明による炭素/炭素複合材料の
製造法について詳述する。
Hereinafter, a method for producing a carbon / carbon composite material according to the present invention will be described in detail.

【0008】本発明でいう不融化繊維とは、ピッチ繊維
を不融化処理して得られる繊維である。ここでいうピッ
チ繊維とは、炭素質ピッチを公知の方法で溶融紡糸する
ことにより得られる平均直径が通常5〜100μm、好
ましくは7〜30μmの繊維である。
[0008] The infusibilized fibers referred to in the present invention are fibers obtained by infusibilizing pitch fibers. The pitch fiber as referred to herein is a fiber having an average diameter of usually 5 to 100 μm, preferably 7 to 30 μm, obtained by melt-spinning a carbonaceous pitch by a known method.

【0009】炭素質ピッチは特に限定されず、公知のも
のを用いることができ、特に軟化点が通常100〜40
0℃、好ましくは150〜350℃を有する石炭系、あ
るいは石油系のピッチを用いることが望ましい。また、
炭素質ピッチは、光学的に等方性のピッチあるいは異方
性のピッチのいずれも使用できるが、光学的異方性相の
含量が60〜100%の光学的異方性ピッチが、特に好
ましく用いられる。
The carbonaceous pitch is not particularly limited, and a known pitch can be used. In particular, the softening point is usually 100 to 40.
It is desirable to use coal-based or petroleum-based pitch having 0 ° C, preferably 150 to 350 ° C. Also,
As the carbonaceous pitch, any of an optically isotropic pitch and an anisotropic pitch can be used, and an optically anisotropic pitch having an optically anisotropic phase content of 60 to 100% is particularly preferable. Used.

【0010】不融化処理は、酸化性ガス雰囲気下、通常
50〜400℃、好ましくは100〜350℃で行うこ
とができる。酸化性ガスとしては、空気、酸素、窒素酸
化物、硫黄酸化物、ハロゲン、あるいはこれらの混合物
が適宜使用できる。処理時間は、繊維が熱溶着性を示さ
なくなる程度の時間であり、通常10分〜20時間、好
ましくは30分〜10時間である。
[0010] The infusibilization treatment can be performed in an oxidizing gas atmosphere at a temperature of usually 50 to 400 ° C, preferably 100 to 350 ° C. As the oxidizing gas, air, oxygen, nitrogen oxide, sulfur oxide, halogen, or a mixture thereof can be appropriately used. The treatment time is such a time that the fiber does not exhibit heat welding property, and is usually 10 minutes to 20 hours, preferably 30 minutes to 10 hours.

【0011】本発明においては、不融化繊維を一軸加圧
下で炭化及び成形を行い、空隙率5〜70vol%、か
さ密度0.1〜1.8g/cm 3 の一次成形体とする。
好ましくは、不融化繊維を容器内に強制落下あるいは自
由落下させ、容器内等に積層あるいは自然沈積して充填
する。この時、不融化繊維は連続繊維もしくは1〜10
0cmの短繊維状で積層あるいは沈積される。
In the present invention, the infusibilized fiber is carbonized and molded under uniaxial pressure to form a primary molded body having a porosity of 5 to 70 vol% and a bulk density of 0.1 to 1.8 g / cm 3 .
Preferably, the infusibilized fiber is forcibly dropped or freely dropped into a container, and is filled in the container or the like by lamination or natural deposition. At this time, the infusible fiber is a continuous fiber or 1 to 10
Laminated or deposited in a 0 cm short fiber form.

【0012】連続繊維を容器等に充填する方法として
は、例えばかご等の容器で不融化された繊維をそのまま
一軸加圧用の容器中に落下させる方法、不融化繊維を一
旦プーリーに送り、一軸加圧用の容器内に均等に充填す
る方法、不融化繊維を空気エジェクターを介して、容器
内に強制的に移送充填する方法等が挙げられる。
As a method of filling the continuous fiber into a container or the like, for example, a method in which the fiber infused in a container such as a basket is directly dropped into a uniaxial pressurizing container, the infusible fiber is once sent to a pulley, Examples of the method include a method of evenly filling the container for pressure and a method of forcibly transferring and filling the infusibilized fiber into the container via an air ejector.

【0013】また、短繊維を容器等に充填する方法とし
ては、例えば短繊維化された不融化繊維を一軸加圧用の
容器中に自由落下させて、沈積充填する方法、連続繊維
を容器上に供給し、カッター等で切断すると共に落下さ
せる方法等が挙げられる。
As a method for filling short fibers into a container or the like, for example, a method in which a short fiberized infusible fiber is freely dropped into a container for uniaxial pressurization to deposit and fill the continuous fiber, A method of feeding, cutting with a cutter or the like, and dropping is also included.

【0014】上記いずれの充填方法の場合においても、
均等に充填することが望ましく、そのために、例えば充
填時に落下位置もしくは充填位置が移動するように、充
填装置及び/または充填容器を移動させることも、好ま
しく行われる。また、一軸加圧用の容器としては、一軸
加圧のためのダイス等を用いると、工程が簡略化される
ために好ましい。一軸加圧下の炭化・成形の前、あるい
は後に、繊維の積層面方向に対して、垂直方向にニード
ルパンチ処理を行うこともできる。
In any of the above filling methods,
It is desirable to fill evenly, and for this purpose, it is also preferable to move the filling device and / or the filling container such that, for example, the drop position or the filling position moves during filling. It is preferable to use a die or the like for uniaxial pressurization as the container for uniaxial pressurization because the process is simplified. Before or after carbonization and molding under uniaxial pressure, needle punching can be performed in the direction perpendicular to the lamination plane direction of the fibers.

【0015】一軸加圧下で炭化及び成形を行う方法は、
ホットプレス装置により、通常1〜100kg/c
、好ましくは2〜50kg/cm、より好ましく
は2〜20kg/cmの圧力下、通常400〜200
0℃、好ましくは500〜1000℃において、通常1
0分〜10時間、好ましくは30分〜4時間処理するこ
とにより、実施される。この際の雰囲気は、例えば窒
素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、ラドン等
の非酸化性雰囲気下で行われるのが好ましい。また、比
較的低温、例えば400〜600℃程度の温度で、かつ
短時間の処理であれば、酸化雰囲気中であっても、行う
ことができる。
The method of carbonizing and forming under uniaxial pressure is as follows:
Usually 1-100kg / c by hot press
m 2 , preferably 2 to 50 kg / cm 2 , more preferably 2 to 20 kg / cm 2 , usually 400 to 200 kg / cm 2.
At 0 ° C, preferably 500-1000 ° C, usually 1
It is carried out by treating for 0 minutes to 10 hours, preferably for 30 minutes to 4 hours. The atmosphere at this time is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen, helium, neon, argon, xenon, and radon. Further, the treatment can be performed at a relatively low temperature, for example, at a temperature of about 400 to 600 ° C. for a short time, even in an oxidizing atmosphere.

【0016】得られる一次成形体の空隙率は、通常5〜
70vol%、好ましくは、10〜60%、さらに好ま
しくは15〜50%である。空隙率が上記範囲を超える
と、一次成形体の形状保持性が低下し、後段の緻密化工
程において、成形体の欠落あるいは変形等を生じるため
に好ましくない。また、空隙率が上記範囲に満たない場
合には、一次成形体が脆性的な破壊を起こすようにな
り、モノリシック材料のような挙動を示すため、緻密化
後に炭素/炭素複合材料が本来の特性を示さず、好まし
くない。
The porosity of the obtained primary molded product is usually 5 to 5.
70 vol%, preferably 10 to 60%, more preferably 15 to 50%. If the porosity exceeds the above range, the shape retention of the primary molded body is reduced, and the molded body is undesirably lost or deformed in the subsequent densification step. If the porosity is less than the above range, the primary molded body will be brittlely fractured and behave like a monolithic material. Is not preferred.

【0017】また、得られる一次成形体のかさ密度は、
通常0.1〜1.8g/cm 3 、好ましくは0.2〜
1.7g/cm 3 、さらに好ましくは、0.5〜1.6
g/c 3 である。かさ密度が上記範囲に満たない場合
には、一次成形体の形状保持性が低下し、後段の緻密化
工程において、成形体の欠落あるいは変形等を生じるた
めに、好ましくない。また、かさ密度が上記範囲を超え
る場合には、緻密化後の炭素/炭素複合材料が脆性的な
破壊を起こすようになり、モノリシック材料のような挙
動を示し、炭素/炭素複合材料本来の特徴が生かせない
ために、好ましくない。
The bulk density of the obtained primary molded body is
Usually 0.1 to 1.8 g / cm 3 , preferably 0.2 to 1.8 g / cm 3
1.7 g / cm 3 , more preferably 0.5 to 1.6
g / cm 3 . If the bulk density is less than the above range, the shape retention of the primary compact is reduced, and the compact is undesirably lost or deformed in the subsequent densification step. On the other hand, if the bulk density exceeds the above range, the densified carbon / carbon composite material will cause brittle fracture, behaving like a monolithic material, and exhibit the inherent characteristics of the carbon / carbon composite material. Is not preferable because it cannot be used.

【0018】一軸加圧下での炭化成形に続いて、常圧下
の炭化あるいは黒鉛化を行うこともでき、この場合、非
酸化性雰囲気下、通常400〜3000℃、好ましくは
500〜2500℃の条件下において実施できる。
Following carbonization under uniaxial pressure, carbonization or graphitization under normal pressure can be carried out. In this case, a condition of 400 to 3000 ° C., preferably 500 to 2500 ° C. in a non-oxidizing atmosphere is used. Can be implemented below.

【0019】本発明においては、一次成形体を緻密化す
ることにより、炭素/炭素複合材料を製造する。緻密化
の方法は、炭素質マトリックスを生成する方法であれば
特に限定されず、公知の方法を用いることができ、特に
化学気相蒸着によるマトリックス及び/またはピッチを
出発原料とするマトリックスにより、緻密化する方法が
好ましく挙げられる。
In the present invention, a carbon / carbon composite material is produced by densifying a primary compact. The method for densification is not particularly limited as long as it is a method for producing a carbonaceous matrix, and a known method can be used. In particular, a matrix formed by chemical vapor deposition and / or a matrix using pitch as a starting material can be used. Preferably, a method for converting the compound is used.

【0020】化学気相蒸着により、緻密化する場合に
は、例えばメタン、エタン、アセチレン、プロパン、ベ
ンゼンあるいは天然ガス等の炭化水素、あるいはこれら
の少なくとも一種以上を不活性ガスあるいは水素等で希
釈したものを原料とし、熱分解することにより、一次成
形体内に熱分解炭素を沈着させる。不活性ガスとして
は、例えばヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、ラ
ドン等を用いることができる。
In the case of densification by chemical vapor deposition, for example, hydrocarbons such as methane, ethane, acetylene, propane, benzene and natural gas, or at least one or more of these are diluted with an inert gas or hydrogen. The material is used as a raw material and pyrolyzed to deposit pyrolytic carbon in the primary molded body. As the inert gas, for example, helium, neon, argon, xenon, radon, or the like can be used.

【0021】熱分解温度は、通常700〜3000℃、
好ましくは800〜2500℃である。熱分解圧力は、
常圧でも行うことができるが、減圧が好ましく、具体的
には、通常0.5〜100Torr、好ましくは0.5
〜50Torrである。
The thermal decomposition temperature is usually from 700 to 3000 ° C.
Preferably it is 800-2500 degreeC. Pyrolysis pressure is
Although it can be carried out at normal pressure, reduced pressure is preferable, and specifically, usually 0.5 to 100 Torr, preferably 0.5 to 100 Torr.
~ 50 Torr.

【0022】不活性ガスあるいは、水素等の希釈ガス
を、反応速度を制御する目的で用いることができ、その
場合、これらの希釈ガスは上記炭化水素ガスに対して、
通常0.1〜1000倍体積、好ましくは1〜100倍
体積用いるのが望ましい。希釈ガスの割合が上記範囲よ
りも少ない場合には、充分な希釈効果が得られず、ま
た、希釈ガスの割合が上記範囲よりも多い場合には、反
応速度が必要以上に低下するために、好ましくない。
An inert gas or a diluent gas such as hydrogen can be used for the purpose of controlling the reaction rate. In this case, these diluent gases are used with respect to the hydrocarbon gas.
Usually, it is desirable to use 0.1 to 1000 times volume, preferably 1 to 100 times volume. When the ratio of the diluent gas is less than the above range, a sufficient dilution effect cannot be obtained, and when the ratio of the diluent gas is more than the above range, the reaction rate is unnecessarily reduced. Not preferred.

【0023】ピッチを出発原料とするマトリックスによ
り、緻密化する場合には、通常炭素質ピッチを一次成形
体に含浸させた後に、炭化する方法が用いられる。炭素
質ピッチは特に限定されず、公知のものを用いることが
でき、特に軟化点が通常100〜400℃、好ましくは
150〜350℃を有する石炭系あるいは石油系のピッ
チを用いることが望ましい。また、炭素質ピッチは、光
学的に等方性のピッチあるいは異方性のピッチのいずれ
も使用できるが、光学的異方性相の含量が60〜100
%の光学的異方性ピッチが特に好ましく用いられる。含
浸の方法は特に限定されず、公知の方法で行うことがで
き、例えば一次成形体と炭素質ピッチを真空容器内に密
封し、減圧下で加熱溶融することにより行うことができ
る。この場合の減圧としては、例えば1×10−2〜3
00Torr程度で行うことができる。加熱温度は、通
常炭素質ピッチの軟化点温度以上、且つ分解開始温度未
満、好ましくは軟化点温度より30℃以上高く分解開始
温度未満、さらに好ましくは180〜450℃である。
In the case of densification by a matrix using pitch as a starting material, a method of impregnating a primary compact with carbonaceous pitch and then carbonizing is used. The carbonaceous pitch is not particularly limited, and a known pitch can be used. In particular, it is desirable to use a coal-based or petroleum-based pitch having a softening point of usually 100 to 400 ° C, preferably 150 to 350 ° C. As the carbonaceous pitch, any of an optically isotropic pitch and an anisotropic pitch can be used, but the content of the optically anisotropic phase is 60 to 100.
% Optically anisotropic pitch is particularly preferably used. The method of impregnation is not particularly limited, and can be performed by a known method. For example, the impregnation can be performed by sealing the primary molded body and the carbonaceous pitch in a vacuum vessel and heating and melting under reduced pressure. As the reduced pressure in this case, for example, 1 × 10 −2 to 3
It can be performed at about 00 Torr. The heating temperature is usually equal to or higher than the softening point temperature of the carbonaceous pitch and lower than the decomposition start temperature, preferably higher than the softening point temperature by 30 ° C or higher and lower than the decomposition start temperature, more preferably 180 to 450 ° C.

【0024】炭化は、好ましくは加圧下あるいはプレス
化で行う。加圧下の炭化は、例えば含浸された一次成形
体を入れた容器を真空にし、ついで例えばアルゴン、ヘ
リウム、ラドン、ネオン、場合によりN、好ましくは
アルゴン等の非酸化性ガスにより、通常50〜1000
0kg/cm、好ましくは100〜2000kg/c
に加圧し、400〜2000℃、好ましくは500
〜1500℃に加熱することにより行われる。
The carbonization is preferably performed under pressure or by pressing. Carbonization under pressure is carried out, for example, by evacuating the vessel containing the impregnated primary compacts and then, for example, by means of a non-oxidizing gas such as argon, helium, radon, neon and optionally N 2 , preferably argon. 1000
0 kg / cm 2 , preferably 100 to 2000 kg / c
pressurized to m 2, 400~2000 ℃, preferably 500
It is performed by heating to ~ 1500C.

【0025】また、プレス下の炭化は、ホットプレスに
より通常10〜500kg/cm、好ましくは20〜
200kg/cmに一軸加圧し、通常400〜200
0℃、好ましくは500〜1500℃に加熱することに
より行われる。
The carbonization under the press is usually performed by hot press at 10 to 500 kg / cm 2 , preferably 20 to 500 kg / cm 2 .
Uniaxially pressurized to 200 kg / cm 2 , usually 400-200
It is carried out by heating to 0 ° C, preferably 500 to 1500 ° C.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明により、簡単な工程で一次成形体
が製造可能となり、簡便な方法で炭素/炭素複合材料を
製造することが可能となる。
According to the present invention, it is possible to manufacture a primary molded body by a simple process, and it is possible to manufacture a carbon / carbon composite material by a simple method.

【0027】[0027]

【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the invention is limited thereto.

【0028】(実施例1) 軟化点280℃を有する光学的異方性の石油系ピッチを
溶融紡糸し、平均直径13μmのピッチ繊維を得た。こ
のピッチ繊維2000本のトウを空気中で不融化処理し
て、不融化繊維トウを得た。この不融化繊維トウを連続
繊維のままプーリーに通し、ホットプレス用ダイス上部
より連続的に該ダイス内に送り込んだ。ダイス内部で不
融化繊維が均等に堆積するように、ダイスを移動させ
た。(図1)不融化繊維をダイス内に充填したのち、ホ
ットプレスにより5kg/cm2 の圧力下、700℃に
おいて、1時間プレス炭化して空隙率25%及びかさ密
度1.1g/cm 3 の一次成形体とした。該一次成形体
をダイスから取り出しても形状は変化しなかった。
Example 1 An optically anisotropic petroleum pitch having a softening point of 280 ° C. was melt-spun to obtain a pitch fiber having an average diameter of 13 μm. An infusibilization treatment was performed on the 2,000 pitch fiber tows in the air to obtain an infusible fiber tow. The infusible fiber tow was passed through a pulley as continuous fiber, and was continuously fed into the hot press die from above. The dies were moved so that the infusibilized fibers were evenly deposited inside the dies. (FIG. 1) After infusing the infusible fiber into a die, it is hot-pressed at 700 ° C. under a pressure of 5 kg / cm 2 for 1 hour, and carbonized by pressing for 1 hour to obtain a porosity of 25% and a bulk density of 1.1 g / cm 3 It was a primary molded body. The shape did not change even when the primary molded body was taken out of the die.

【0029】該一次成形体に対し、メタンを原料ガスと
する化学気相蒸着により、1200℃、1.5Torr
において120時間緻密化処理を行い、炭素/炭素複合
材料を製造した。得られた炭素/炭素複合材料の空隙率
は約4%であり、クラックは見られなかった。また、得
られた炭素/炭素複合材料は、一次成形体の形状を保持
していた。
The primary molded body was subjected to chemical vapor deposition using methane as a raw material gas at 1200 ° C. and 1.5 Torr.
At 120 ° C. for 120 hours to produce a carbon / carbon composite material. The porosity of the obtained carbon / carbon composite material was about 4%, and no crack was observed. The obtained carbon / carbon composite material retained the shape of the primary molded body.

【0030】(実施例2) 軟化点280℃を有する光学的異方性の石油ピッチを溶
融紡糸し、平均直径13μmのピッチの繊維を得た。こ
のピッチ繊維2000本のトウを空気中300℃で1時
間不融化処理した。得られた不融化繊維トウを連続繊維
のままプーリーに通し、ホットプレス用ダイス上部より
連続的に該ダイス内に送り込んだ。ダイス内部で不融化
繊維が均等に堆積するように、ダイスを移動させた。不
融化繊維をダイス内に充填したのち、ホットプレスによ
り10kg/cm2 の圧力下、600℃において1時間
プレス炭化して、空隙率30%、かさ密度1.1g/c
3 の一次成形体とした。該一次成形体を窒素中、大気
圧下において1000℃で焼成し、空隙率30%、密度
1.2g/cm 3 の成形体とした。該成形体は、一次成
形体の形状を保持していた。
Example 2 An optically anisotropic petroleum pitch having a softening point of 280 ° C. was melt-spun to obtain a fiber having an average diameter of 13 μm. 2,000 pitch fibers of the tow were infusibilized in air at 300 ° C. for 1 hour. The obtained infusible fiber tow was passed through a pulley as a continuous fiber, and was continuously fed into the hot press die from above. The dies were moved so that the infusibilized fibers were evenly deposited inside the dies. After the infusibilized fiber was filled in the die, it was press-carbonized at 600 ° C. for 1 hour under a pressure of 10 kg / cm 2 by hot pressing to obtain a porosity of 30% and a bulk density of 1.1 g / c.
m 3 was a primary molded body. The primary molded body was fired in nitrogen at atmospheric pressure at 1000 ° C. to obtain a molded body having a porosity of 30% and a density of 1.2 g / cm 3 . The compact maintained the shape of the primary compact.

【0031】成形体に対し、メタンを原料ガスとする化
学気相蒸着により、1100℃、1Torrにおいて1
20時間緻密化処理を行い、炭素/炭素複合材料を製造
した。得られた炭素/炭素複合材料の空隙率は約4%で
あり、クラックはみられなかった。また、得られた炭素
/炭素複合材料は、一次成形体の形状を保持していた。
The compact was subjected to chemical vapor deposition using methane as a source gas at 1100 ° C. and 1 Torr.
A densification treatment was performed for 20 hours to produce a carbon / carbon composite material. The porosity of the obtained carbon / carbon composite material was about 4%, and no crack was observed. The obtained carbon / carbon composite material retained the shape of the primary molded body.

【0032】(比較例1)炭素繊維トウを連続繊維のま
まプーリーに通し、ホットプレス用ダイス上部より連続
的に該ダイス内に送り込んだ。ダイス内部で炭素繊維が
均等に堆積するように、ダイスを移動させた。炭素繊維
をダイス内に充填したのち、ホットプレスにより10k
g/cmの圧力下、600℃において1時間プレス
し、さらに窒素中、大気圧下において1000℃で焼成
した。得られた焼成体は繊維同志が固定されず、空隙率
の大きいものであった。これにメタンを原料ガスとする
化学気相蒸着により、1100℃、1Torrにおいて
120時間緻密化を行ったところ、成形体は膨れて変形
し、繊維の分散が不均一になった。
(Comparative Example 1) A carbon fiber tow was passed through a pulley as a continuous fiber and continuously fed into the hot press die from above. The dies were moved so that the carbon fibers were evenly deposited inside the dies. After filling carbon fiber in the die, 10k by hot pressing
It was pressed at 600 ° C. for 1 hour under a pressure of g / cm 2 , and was further fired at 1000 ° C. under nitrogen and atmospheric pressure. In the obtained fired body, the fibers were not fixed, and had a high porosity. When densification was performed at 1100 ° C. and 1 Torr for 120 hours by chemical vapor deposition using methane as a raw material gas, the molded body was swollen and deformed, and the dispersion of fibers became uneven.

【0033】[0033]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例で用いた装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus used in an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.不融化繊維 2.ホットプレス用ダイス 3.プーリー 1. 1. Infusible fiber 2. Dies for hot press pulley

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−203267(JP,A) 特開 昭60−260469(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/83 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-203267 (JP, A) JP-A-60-260469 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C04B 35/83

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 炭素質ピッチを紡糸し、さらに不融化処
理して得られる不融化繊維を、一軸加圧下で炭化及び成
形を行い、空隙率5〜70vol%、かさ密度0.1〜
1.8g/cm 3 の一次成形体とし、該一次成形体を炭
素質マトリックスにより緻密化することを特徴とする炭
素/炭素複合材料の製造法。
An infusibilized fiber obtained by spinning a carbonaceous pitch and further performing an infusibilization treatment is carbonized and formed under uniaxial pressure, and has a porosity of 5 to 70 vol% and a bulk density of 0.1 to 0.1%.
A method for producing a carbon / carbon composite material, comprising: forming a 1.8 g / cm 3 primary molded body, and densifying the primary molded body with a carbonaceous matrix.
【請求項2】 炭素質ピッチを紡糸し、さらに不融化処
理して得られる不融化繊維を容器内に強制振込もしくは
自由落下させて充填し、一軸加圧下で炭化及び成形を行
い、空隙率5〜70vol%、かさ密度0.1〜1.8
g/cm 3 の一次成形体とし、該1次成形体を化学気相
蒸着によるマトリックス及び/または炭素質ピッチを出
発原料とするマトリックスにより緻密化することを特徴
とする炭素/炭素複合材料の製造法。
2. An infusibilized fiber obtained by spinning a carbonaceous pitch and further subjecting to infusibilization treatment is filled into the container by forced transfer or free fall, and carbonized and molded under uniaxial pressure to obtain a porosity of 5%. ~ 70vol%, bulk density 0.1 ~ 1.8
g / cm 3 , wherein the primary compact is densified with a matrix formed by chemical vapor deposition and / or a matrix using carbonaceous pitch as a starting material. Law.
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