碳纤维层压成形体及其制备方法技术

本发明专利技术提供能够降低可用作高温炉用隔热材料的碳纤维层压成形体的成本、提高加工性的碳纤维层压成形体及其制备方法。碳纤维层压成形体的特征在于包含：包含由碳纤维纱织成的至少1种碳纤维织物的织物层、碳纤维毡层压体和碳纤维纸。碳纤维层压成形体的制备方法包括以下工序：(a)将由混合碳纤维纱织成的至少1种碳纤维织物、浸渗有热固性树脂的碳纤维毡的层压物和碳纤维纸通过涂布粘接剂层压、压缩成形的工序，和(b)煅烧获得的压缩成形层压体的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。根据本专利技术的碳纤维层压成形体，能够降低可用作高温炉用隔热材料的碳纤维层压成形体的成本，提高加工性。另外，根据本专利技术的制备方法，可简化制备工序。
技术介绍
碳纤维层压成形体由于具有优异的隔热性能和低热容量的特性而被广泛用作单晶提拉炉、真空蒸镀炉或陶瓷烧结炉等高温炉用隔热材料。作为上述碳纤维层压成形体，例如已知有在碳纤维毡中浸渗碳化率高的树脂，将层压而成的产物压缩成形，制成碳纤维毡的层压体，将其煅烧获得的碳纤维层压成形体。这样的碳纤维层压成形体在惰性气氛下具有高耐热性，可经受达3000°C左右的使用。但是，在实际使用环境中，往往在高温炉内产生氧化性的气体或气化的金属，碳纤维层压成形体与它们反应引起消耗和劣化。为解决该问题，提出在碳纤维层压成形体的表面具有碳质保护层的复合碳质隔热材料(专利文献I)，或在碳纤维毡的层压体上粘接有由碳纤维纱织成的织物层的含碳纤维的层压成形体(专利文献2)。特别是后者的含碳纤维的层压成形体中的织物层，除具有使其免于氧化性气体或气化的金属的保护作用外，还具有相对于来自外部的冲击和应力的防破损用保护功能，通过粘接于碳纤维毡的层压体的两面，可获得同时具有足够的强度和耐剥离性的含碳纤维的层压成形体(专利文献2)。但是，对于碳纤维层压成形体，有削减制备成本以及提高用作隔热材料时的加工性等的要求，期待进一步的改良。现有技术文献 专利文献 专利文献I :日本特开2000-327441号公报 专利文献2 :国际公开第2008/023777号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题 本专利技术人为削减制备成本，尝试在碳纤维毡的层压体中，仅于接触氧化性气体或气化金属的面上粘接包含一种织物的织物层。但是，由于在煅烧时织物层及粘接它的粘接剂的收缩度高于碳纤维毡层压体的收缩度，可知织物层的粘接面一侧更大地收缩，碳纤维层压成形体翘曲。本专利技术人为解决该问题而深入研究，结果发现通过将碳纤维纸粘接于粘接织物层的面的相反侧的面上，可消除碳纤维层压成形体的翘曲。此外，本专利技术人在碳纤维层压成形体的制备方法中对制备工序的简化进行深入研究，结果发现可同时进行碳纤维毡层压物的压缩成形和碳纤维毡层压物、织物层及碳纤维 纸的粘接，由此可减少制备工序，削减制备成本。即，在专利文献2的实施例中，压缩成形和煅烧的工序分别进行2次进行作为基材的碳纤维毡层压物(基材)的压缩成形及随后的煅烧，通过粘接剂将织物层粘接于获得的基材的两面，进一步进行压缩成形和煅烧。在本专利技术的方法中，压缩成形和煅烧的工序为I次，制备得到简化，制备成本得到削减。需说明的是，本专利技术人尝试在本专利技术的制备方法中使用织物层代替碳纤维纸。即，尝试将织物层粘接于碳纤维毡层压物(基材)的两面，I次进行压缩成形和煅烧的工序。此时，由于未如以往那样预先进行碳纤维毡层压物的压缩成形及随后的煅烧，所以碳纤维毡层压物的上面处于柔软的状态。另外，可知由于织物层比较柔软，所以若将织物层与碳纤维毡层压物涂布粘接剂、一同压缩成形，则往往特别是在碳纤维毡层压物的上面层压的织物层中形成褶皱，商品价值降低，成品率变差。在本专利技术中，由于在碳纤维毡层压物的上面使用硬度较高的碳纤维纸，所以碳纤维纸上未形成褶皱，商品价值未降低，未见成品率降低。本专利技术基于这样的见解而完成。 解决课题的手段 因此，本专利技术涉及碳纤维层压成形体，其特征在于包含包含由碳纤维纱织成的至少I种碳纤维织物的织物层、碳纤维毡层压体和碳纤维纸。在本专利技术的碳纤维层压成形体的优选实施方式中，将上述包含由碳纤维纱织成的至少I种碳纤维织物的织物层、碳纤维毡层压体和碳纤维纸按照此顺序层压。在本专利技术的碳纤维层压成形体的优选实施方式中，上述碳纤维纱为含有平均纤维直径在12 μ m以下的芯材用碳纤维和平均纤维直径超过12 μ m的鞘材用碳纤维的混合碳纤维纱。另外，本专利技术涉及包含上述碳纤维层压成形体的高温炉用隔热材料。此外，本专利技术涉及碳纤维层压成形体的制备方法，所述制备方法包括(a)将由混合碳纤维纱织成的至少I种碳纤维织物、浸渗有热固性树脂的碳纤维毡的层压物和碳纤维纸通过涂布粘接剂层压、压缩成形的工序，和(b)煅烧获得的压缩成形层压体的工序。在本专利技术的碳纤维层压成形体的制备方法的优选实施方式中，在上述工序(a)中，将包含由碳纤维纱织成的至少I种碳纤维织物的织物层、碳纤维毡层压体和碳纤维纸按照此顺序层压。专利技术的效果 根据本专利技术的碳纤维层压成形体，与在碳纤维毡层压体的两面具有织物层的现有碳纤维层压成形体相比，通过使用碳纤维纸代替一面的织物层，可削减成本。另外，就本专利技术的碳纤维层压成形体的制备方法而言，压缩成形工序和煅烧工序仅需I次即可制备，与现有的一般碳纤维层压成形体的制备方法相比，可减少制备工序，削减制备成本。此外，在本专利技术的方法中，当使用织物层代替碳纤维纸时，S卩，不进行碳纤维毡层压体的压缩成形工序和煅烧工序，而将织物层粘接于碳纤维毡层压体的两面、进行压缩成形工序时，特别是在上面的织物层中，形成褶皱，成品率变差。在本专利技术的制备方法中，由于使用碳纤维纸，未见褶皱的产生，商品价值未降低，未见成品率降低。附图说明[图I]示出本专利技术的碳纤维层压成形体的I个实施方式的截面图。[图2]示出本专利技术的碳纤维层压成形体的制备方法中压缩成形工序的I个实施方式的截面图(示意图)。具体实施例方式I.碳纤维层压成形体 本专利技术的碳纤维层压成形体的特征在于包含包含由混合碳纤维纱织成的至少I种碳纤维织物的织物层、碳纤维毡层压体和碳纤维纸；优选将织物层、碳纤维毡层压体和碳纤维纸按照此顺序层压。 [织物层] 构成本专利技术中织物层的碳纤维织物只要是由碳纤维纱织成的碳纤维织物，则无特殊限定。例如，作为碳纤维纱，可列举出包含聚丙烯腈类(PAN类)碳纤维的纱、包含浙青类各向异性碳纤维的纱、包含人造丝类碳纤维的纱、包含浙青类各向同性碳纤维的纱或包含它们的组合的混合碳纤维纱，特别优选混合碳纤维纱。作为混合碳纤维纱，例如可列举出国际公开第2006/090643号公报中记载的混合碳纤维纱和国际公开第2008/023777号公报中记载的碳纤维纱。国际公开第2008/023777号公报中记载的碳纤维纱为含有平均纤维直径为12 μ m以下、优选5 12 μ m的芯材用碳纤维和平均纤维直径超过12 μ m、优选超过12 μ m但20 μ m以下的鞘材用碳纤维的混合碳纤维纱。若芯材用碳纤维的平均纤维直径不足5 μ m,则生产效率降低。另外，若鞘材用碳纤维的平均纤维直径超过20 μ m，则拉伸强度降低，或在捻线时易发生断线。在本专利技术中可使用的混合碳纤维纱优选为如下纱芯材用碳纤维为各向异性碳纤维，鞘材用碳纤维为各向同性碳纤维。通过芯材用碳纤维可实现高拉伸强度和高弹性模量，通过鞘材用碳纤维可由粘接剂实现与热处理物的良好粘接性。在本说明书中，“各向异性碳纤维”指碳纤维的拉伸强度为IOOOMPa以上或拉伸弹性模量为IOOGPa以上，具有碳层面在纤维轴方向上选择性定向的组织的纤维。具体而言，可列举出聚丙烯腈类(PAN类)碳纤维、浙青类各向异性碳纤维或人造丝类碳纤维，特别优选聚丙烯腈类(PAN类)碳纤维。在本说明书中，“各向同性碳纤维”指碳纤维的拉伸强度不足IOOOMPa或拉伸弹性模量不足lOOGPa，具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.22 JP 2010-0122951.碳纤维层压成形体，其特征在于包含包含由碳纤维纱织成的至少I种碳纤维织物的织物层、碳纤维毡层压体和碳纤维纸。2.权利要求I的碳纤维层压成形体，其中，上述包含由碳纤维纱织成的至少I种碳纤维织物的织物层、碳纤维毡层压体和碳纤维纸按照此顺序层压。3.权利要求I或2的碳纤维层压成形体，其中，上述碳纤维纱为混合碳纤维纱，所述混合碳纤维纱含有平均纤维直径在12 μ m以下的芯材用碳纤维和平均纤维直...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈田康，龟山贵，长山启二，有本嘉裕，遊佐胜弘，
申请(专利权)人：株式会社吴羽，
类型：发明
国别省市：