TOP > 国内特許検索 > 炭素繊維炭素複合材料の製造方法

炭素繊維炭素複合材料の製造方法 コモンズ

国内特許コード P160013043
整理番号 DP1624
掲載日 2016年6月9日
出願番号 特願2014-051125
公開番号 特開2015-174784
出願日 平成26年3月14日(2014.3.14)
公開日 平成27年10月5日(2015.10.5)
発明者
  • 藤井 透
  • 大窪 和也
  • 木村 匡宏
  • 藤谷 亮平
  • 小武内 清貴
出願人
  • 学校法人同志社
発明の名称 炭素繊維炭素複合材料の製造方法 コモンズ
発明の概要 【課題】摩擦係数の温度依存性が低減できるC/C複合材料の製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】ガラス繊維3が分散混合された炭素前駆体樹脂であるフェノール樹脂液2が満たされた浸漬槽4中に、炭素繊維材1を通し、ガラス繊維分散フェノール樹脂液2を炭素繊維1に付着させたのち、ワインディング装置5のボビン51に巻き取って、積層体を形成した。そして、この積層体のフェノール樹脂を硬化させてCFRPを得た後、このCFRPを焼成してフェノール樹脂を炭化させてC/C複合材料の製造するようにした。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


炭素繊維炭素複合材料(以下、「C/C複合材料」と記す)は、強化繊維を炭素繊維,マトリクスを炭素とした複合材料である。
このC/C複合材料は比強度,比弾性率が高く、耐熱性に優れており、不活性雰囲気下では2000℃以上の高温状態でも高強度を有することからFRPの弱点を補う材料として期待されている(非特許文献1~4参照)。



一方、C/C複合材料の作製方法として樹脂含浸法が一般的な手法である。
樹脂含浸法とは,炭素繊維に炭素前駆体樹脂(焼成によって炭化してマトリクスを構成する炭素となる樹脂)となる熱硬化性樹脂液を含浸させたのち、炭素前駆体樹脂を熱硬化させて炭素繊維強化樹脂(以下、「CFRP」と記す)を得たのち、このCFRPを焼成することで炭素前駆体樹脂を炭素化する手法である。



また、C/C複合材料は金属よりも軽量で摩擦・制動特性が良いなどの利点が挙げられることから、これらの特性を活かして、航空機やフォーミュラカーのディスクブレーキなどの高速高負荷用摩擦材などに利用され、今後も様々な分野への応用が期待されている 。
しかし、C/C複合材料は、摩擦係数の温度依存性が大きく、特に低温における摩擦係数が低いなどの問題がある(非特許文献5)。よって、C/C複合材料を摩擦材として用いる場合には使用温度などに制限がある。



この問題点を解決するために様々な手法が考えられている。その一つとして本発明の発明者が、熱CVD法を用いてC/C複合材料の表面にカーボンナノチューブ(CNT)を生成する手法を先に研究した(非特許文献6)
この手法によれば、低温での摩擦係数が向上するのであるが、表面にCNTを生成した場合、摩耗に伴って表面のCNTが摩損し、それに伴い摩擦係数も低下し、摩擦係数の温度依存性を完全に解消するには至らないことがわかった。
したがって、これらの問題点を伴わない新たな摩擦係数の安定化手法が望まれている。



他方、炭化ケイ素(SiC)は一般に高強度,耐摩耗性などに優れた特性を有するため金属や高分子材料に代わる摺動材料として、特に極低温,超高温,超真空などの極限条件における適用が期待される素材である。また、SiCには耐酸化作用があり、C/C複合材料の酸化による機械的特性の劣化を補う材料として研究が進められている(非特許文献7~13)。
また、従来のC/C複合材料において、高温域で使用で摩擦係数が高く、低温域での使用で摩擦係数が低くなる原因は、低温域では摩擦によって削られた炭素の摩擦粉が大きい状態で摩擦面に残り、接触面積が少なくなるため、摩擦係数が低くなり、高温域では熱によって炭素の摩擦粉が酸化されて小さなものとなり、摩擦面が小さい摩擦粉で緻密な表面状態になるため摩擦係数が高いものとなるためであることが過去の研究(非特許文献14)によって明らかにされている。

産業上の利用分野


本発明は、炭素繊維炭素複合材料の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
炭素繊維材が炭素前駆体樹脂によって固められた炭素繊維強化樹脂を焼成して前記炭素前駆体樹脂を炭化する工程を備える炭素繊維炭素複合材料の製造方法であって、
前記炭素繊維強化樹脂中にガラス繊維を分散配合しておくことを特徴とする炭素繊維炭素複合材料の製造方法。

【請求項2】
炭素前駆体樹脂溶液中にガラス繊維を分散したガラス繊維分散液を炭素繊維材に付着させる工程と、
このガラス繊維分散液が付着した付着体を積層したのち、炭素前駆体樹脂を硬化させて炭素繊維強化樹脂を得る請求項1に記載の炭素繊維炭素複合材料の製造方法。

【請求項3】
炭素繊維材をガラス繊維分散液槽に浸漬してガラス繊維分散液を炭素繊維に付着させる請求項2に記載の炭素繊維炭素複合材料。

【請求項4】
炭素前駆体樹脂がフェノール樹脂である請求項1~請求項3のいずれかに記載の炭素繊維炭素複合材料。

【請求項5】
チョップドガラス繊維を炭素前駆体樹脂溶液中に分散させる請求項1~請求項4のいずれかに記載の炭素繊維炭素複合材料の製造方法。

【請求項6】
不活性ガス雰囲気中で焼成する請求項1~請求項5のいずれかに記載の炭素繊維炭素複合材料の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2014051125thum.jpg
出願権利状態 公開
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、下記問合せ先にご相談下さい。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close