(57)【要約】【課題】高可撓性及び高電導性を有するＣ／Ｃコンポジットプレートを提供する。【解決手段】一方向に面状に引き揃えられたカーボンファイバーを骨材とし、黒鉛化する物質をマトリックスとするＵＤプリプレグを２枚重ね、２０００℃以上で熱処理し、厚みが０．２５ｍｍ以下、曲げ弾性係数が１００ＧＰａ以下、固有抵抗２０μΩ・ｍ以下となるＣ／Ｃコンポジットプレートを作製する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に面状に引き揃えられたカーボンファイバーを骨材とし、黒鉛化する物質をマトリックスとするＵＤプリプレグを２枚以上重ね、２０００℃以上で熱処理してなるＣ／Ｃコンポジットプレートであって、厚みが０．２５ｍｍ以下、曲げ弾性係数が１００ＧＰａ以下、固有抵抗２０μΩ・ｍ以下の高可撓性、高電導性のＣ／Ｃコンポジットプレート。
【請求項２】
前記ＵＤプリプレグの一枚の目付け重量が９０ｇ／ｍ2以上である請求項１に記載のＣ／Ｃコンポジットプレート。
【請求項３】
前記カーボンファイバーの引張弾性率が２００ＧＰａ以上である請求項１または請求項２に記載のＣ／Ｃコンポジットプレート。
【請求項４】
前記ＵＤプリプレグを２枚以上は、真空バッグ成形により重ねられる請求項１〜３のいずれかに記載のＣ／Ｃコンポジットプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高可撓性と高電導性を有するＣ／Ｃコンポジットプレートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維強化炭素複合材料いわゆるＣ／Ｃコンポジット（以下、Ｃ／Ｃと略記する）はカーボンファイバーを骨材とし、炭素をマトリクスとした複合材料であって、耐熱性、耐薬品性、摩擦特性に優れ、かつ高強度で軽量なためロケットノズルや航空機のブレーキディスク・パッドなどに使用されている。このＣ／Ｃには、可撓性を有するものや、電導性を有するものなどもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のＣ／Ｃは、可撓性の高いものは電導性が低く、電導性の高いものは可撓性が低くなってしまい、高可撓性または高電導性どちらか一方の特性を備えさせることしかできないものであった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、高可撓性及び高電導性の両方を有するＣ／Ｃプレートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明によれば、一方向に面状に引き揃えられたカーボンファイバーを骨材とし、黒鉛化する物質をマトリックスとするＵＤプリプレグを２枚以上重ね、２０００℃以上で熱処理してなるＣ／Ｃプレートであって、厚みが０．２５ｍｍ以下、曲げ弾性係数が１００ＧＰａ以下、固有抵抗１７μΩ・ｍ以下の高可撓性、高電導性のＣ／Ｃプレートが提供される。
【０００６】
ここで、前記ＵＤプリプレグの一枚の目付け重量は、９０ｇ／ｍ2以上であることが好ましい。
【０００７】
また、前記カーボンファイバーの引張弾性率は、２００ＧＰａ以上であることが好ましい。
【０００８】
さらに、前記ＵＤプリプレグを２枚以上は、真空パック成形により重ねられることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は以上のように構成されているので、高可撓性及び高電導性を有するＣ／Ｃプレートを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、実施形態について説明する。本発明のＣ／Ｃプレートを構成する基材は、カーボンファイバーが一方向に面状に引き揃えられた一方向配向材である。黒鉛化する物質としてはアミノ樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂、タール、ピッチのような熱可塑性物質を用いることができる。Ｃ／Ｃプレートの製造方法としては、例えば前記炭素繊維を前記黒鉛化する物質の含浸、塗布などの方法によりプリプレグ化し、積層加圧成形等によって成形体とする。この成形体は２０００℃以上の熱処理によって黒鉛化することによりＣ／Ｃプレートとする。
【００１１】
本発明に用いる黒鉛化する物質として、詳細には、ゼラチン、アルブミン、セルロースなどの天然物接着剤、酢酸ビニル系、アクリル系、タール、ピッチなどの熱可塑性樹脂、アミノ樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリクロロプレン系、ニトリルゴム系などのゴム系接着剤、シアノアクリレートなどの瞬間接着剤、ポリビニルアルコール、イソブテン−無水マレイン酸重合体などの合成水溶性樹脂、合成ゴムラテックス、ポリ酢酸ビニル系、ポリ塩化ビニル系などのエマルジョン系接着剤などを単独または併用して用いることができる。
【００１２】
本発明の実施形態に係るＣ／Ｃプレートは、一方向に面状に引き揃えられたカーボンファイバーを骨材とし、黒鉛化する物質をマトリックスとするＵＤプリプレグを２枚重ね、２０００℃以上、好ましくは２２００℃以上で熱処理してなるＣ／Ｃプレートであって、厚みが０．２５ｍｍ以下、好ましくは０．２０ｍｍ以下、曲げ弾性係数が１００ＧＰａ以下、好ましくは７０ＧＰａ以下、固有抵抗が２０μΩ・ｍ以下、好ましくは１８μΩ・ｍ以下のもので、高可撓性及び高電導性を有するものである。
【００１３】
前記ＵＤプリプレグの一枚の目付け重量は、９０ｇ／ｍ2以上であることが好ましい。９０ｇ／ｍ2未満では、一枚あたりの厚みが薄くなるため、製造が困難となるためである。
【００１４】
前記カーボンファイバーの引張弾性率は、２００ＧＰａ以上であることが好ましい。カーボンファイバーの電気抵抗は引張弾性率の上昇とともに低下することが知られており、本発明においては、高電導性であることが必要であるため、カーボンファイバーの電気抵抗が低い方がよいからである。カーボンファイバーの引張弾性率が２００ＧＰａ未満では、カーボンファイバーの電気抵抗が高いため、Ｃ／Ｃプレートの固有抵抗が高くなり好ましくない。
【００１５】
前記２枚のＵＤプリプレグは、真空バッグ成形により重ねられるものであることが好ましい。真空バッグ成形によれば、重ねられたＵＤプリプレグを均一に押圧することができ、どの部位においても略均一に変位させたＣ／Ｃプレートを成形できる。
なお、ＵＤプリプレグは、２枚に限られず、３枚以上重ねられて、Ｃ／Ｃプレートを形成するものであってもよい。
【００１６】
上記構成により、高可撓性及び高電導性のＣ／Ｃプレートを提供できる。
【００１７】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
エポキシ樹脂を添着させたＵＤプリプレグ（カーボンファイバーの引張弾性率２３０ＧＰａ、目付け重量１００ｇ／ｍ2）２枚を重ねて真空バッグ成形し、カーボンファイバーが一方向に面状に引き揃えられた一方向配向材の成形体を作製した。さらに、２２００℃で熱処理し、黒鉛化させ、Ｃ／Ｃプレートを得た。
熱処理後、幅５ｍｍ、長さ（繊維方向）６０ｍｍの試験片に加工し、これを実施例１の試料とした。以下の実施例及び比較例においても試験片の大きさは同様である。
【実施例２】
【００１９】
熱処理温度を２０００℃とした以外は、実施例１と同様の方法でＣ／Ｃプレートを作製した。これを実施例１と同様の試験片に加工し、実施例２の試料とした。
【比較例１】
【００２０】
熱処理温度を１０００℃とした以外は、実施例１と同様の方法でＣ／Ｃプレートを作製した。これを実施例１と同様の試験片に加工し、比較例１の試料とした。
【比較例２】
【００２１】
エポキシ樹脂を添着させたＵＤプリプレグ（カーボンファイバーの引張弾性率２３０ＧＰａ、目付け重量１５０ｇ／ｍ2）を用いた以外は、実施例２と同様の方法でＣ／Ｃプレートを作製した。これを実施例１と同様の試験片に加工し、比較例２の試料とした。
【比較例３】
【００２２】
エポキシ樹脂を添着させたＵＤプリプレグ（カーボンファイバーの引張弾性率３８０ＧＰａ、目付け重量９０ｇ／ｍ2）を用いた以外は、実施例１と同様の方法でＣ／Ｃプレートを作製した。これを実施例１と同様の試験片に加工し、比較例３の試料とした。
【比較例４】
【００２３】
エポキシ樹脂を添着させたＵＤプリプレグ（カーボンファイバーの引張弾性率５５ＧＰａ、目付け重量１００ｇ／ｍ2）を用いた以外は、実施例１と同様の方法でＣ／Ｃプレートを作製した。これを実施例１と同様の試験片に加工し、比較例４の試料とした。
【比較例５】
【００２４】
ＵＤプリプレグを一枚とした以外は、実施例１と同様の方法でＣ／Ｃプレートを作製した。これを実施例１と同様の試験片に加工し、比較例５の試料とした。
【００２５】
上記実施例１、２及び比較例１〜５について、厚み、曲げ弾性係数、固有抵抗の測定及びＣ／Ｃプレート表面外観の評価を行った。なお、曲げ弾性係数は、４５ｍｍ支点から突き出した試験片の先端に１０ｇのおもりを吊り下げ、そのときの撓み量より算出した。また、固有抵抗の測定は、電圧降下法によって行った。これらの測定結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１より、実施例１、２の試料は、可撓性及び高電導性の両方の機能を高い値で実現できることがわかる。これに対し、比較例１の試料は固有抵抗値が高く電導性に劣り、比較例２の試料は厚みが厚く可撓性に欠け、比較例３の試料は曲げ弾性係数が大きく可撓性に欠け、比較例４の試料は固有抵抗値が高く電導性に劣るものであることがわかる。比較例５の試料に至っては、熱処理時に繊維方向に沿って割れが発生し、曲げ弾性係数及び固有抵抗を測定することができなかった。
【００２８】
このように本実施例により、可撓性及び高電導性を有するＣ／Ｃプレートを提供できることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
このＣ／Ｃプレートは、線材、帯状製品の走行体の通電加熱装置に利用できる。この通電加熱装置は、走行体の上流と下流とに、この線材に接して回転する低温側電極輪と高温側電極輪とを配置し、低温側電極輪から走行体、走行体から高温側電極輪へと通電することにより、線材並びに帯状製品を通電過熱するものである。具体的な利用の仕方は、回転可能且つ集電可能なホイールの外周に、上記実施形態のＣ／Ｃプレートを間隔を隔てて植生したものを上記通電加熱装置の電極輪とするものである。これらのＣ／Ｃプレートが走行体に接触すると、Ｃ／Ｃプレートは高可撓性及び高電導性であることから、走行体の走行方向に屈曲自在となって、電流密度を増大させることができる。また、多数のＣ／Ｃプレートが走行体に接触しているため、走行体に接触しているＣ／Ｃプレートの数が確保され、スパークの発生も抑制される。