专利名称：碳纤维层压成形体及其制备方法
技术领域：
本发明涉及碳纤维层压成形体及其制备方法。根据本发明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，根据本发明的制备方法，可简化制备工序。
背景技术：
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。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明人为削减制备成本，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。本发明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，本发明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。在本发明的方法中，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，本发明人尝试在本发明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。在本发明中，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。本发明基于这样的见解而完成。
解决课题的手段
因此，本发明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。在本发明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。在本发明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，本发明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，本发明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。在本发明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。发明的效果
根据本发明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，就本发明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，在本发明的方法中，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。在本发明的制备方法中，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。
[图I]示出本发明的碳纤维层压成形体的I个实施方式的截面图。
[图2]示出本发明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
本发明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]
构成本发明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。在本发明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，具有碳层面不定向的组织的纤维，特别优选浙青类各向同性碳纤维。上述芯材用碳纤维在成形体中通常具有20m以下的最长纤维长度。作为构成芯材用碳纤维的原材料纤维，通常优选为500mm以上的平均纤维长度，更优选为IOOOmm以上，进一步优选为3m以上。构成芯材用碳纤维的原材料纤维的平均纤维长度并无特别上限，可从能够获取的纤维长度中根据用途适宜选择，但通常在工业上可获取5000m以下的连续长纤维。在纱中，由于所使用的纤维长度越长，纤维彼此的接合点减少，所以可提高纱的强度。另夕卜，就构成鞘材用碳纤维的原材料纤维的平均纤维长度而言，通常在工业上可获取的长度不足500mm，优选为300mm以下，更优选为200mm以下。此外，特别优选含有3 30%质量、优选5 20%质量的平均纤维长度为150mm以上且不足500mm的碳纤维，并含有97 70%质量、优选9510%质量的不足150mm的碳纤维。若平均纤维长度为150mm以上的碳纤维过少，则碳纤维纱的拉伸强度降低，若过多，则在纺纱工序中易引起断线，出现纤度的偏差，易产生被称为粗节、飞花的块状部分，品质降低。芯材用碳纤维的密度优选为I. 65^2. 30g/cm3的范围，更优选为I. 70^2. 00g/cm3的范围，特别优选为I. 7(Tl. 90g/cm3的范围。若芯材用碳纤维的密度过小，则碳化不充分，若过大，则过度结晶化，任一情况下强度均降低，难以达成作为加强织物强度的芯材用碳纤维的功能。另外，鞘材用碳纤维的密度优选为I. 5(Tl. 80g/cm3的范围，更优选为I. 5(Tl. 70g/cm3的范围，特别优选为I. 55^1. 70g/cm3的范围。若鞘材用碳纤维的密度过小，则碳化不充分，碳纤维的强度降低，若过大，则与树脂(粘接剂)的润湿性变差，难以达成作为使织物粘接于碳纤维毡层压体上的鞘材用碳纤维的功能。就芯材用碳纤维与鞘材用碳纤维的比例而言，芯材用碳纤维的掺混量优选为5%质量 50%质量，更优选为10%质量 30%质量，进一步优选为15%质量 25%质量。若芯材用碳纤维的掺混量不足5%质量，则存在纱的强度不足的情况，若超过50%质量，则存在纱与碳纤维毡层压体的粘接性降低，导致无法确保成形体的(弯曲)强度的情况。
由芯材用碳纤维和鞘材用碳纤维构成的碳纤维纱的每IOOOm的质量(纤度)优选为3(Tl000tex，更优选为3(T750tex。若少于上述范围，则耗费纱的制备成本，若多于上述范围，则存在织制变得困难的情况。碳纤维纱的制备方法无特殊限定，可采用制备混合碳纤维纱的常规方法，例如可采用国际公开第2006/090643号公报中记载的方法和国际公开第2008/023777号公报中记载的方法。可使用上述碳纤维纱，织成在本发明中使用的碳纤维织物。例如可使用梭织机或剑杆织机，制成平纹织物、斜纹织物、缎纹织物或方平织物等织物。碳纤维织物的单位面积重量(FAW)优选设为30(Tl200g/m2，进一步优选设为40(Tl000g/m2，最优选设为60(T800g/m2。从保护碳纤维毡层压体的观点出发优选单位面积重量高，但由于碳纤维织物变厚，加工性降低，所以优选设为上述范围内。在碳纤维织物中，纱支密度(打6込々密度)在经向和纬向上均优选为15 20根/英寸，更优选为16 19根/英寸。经向和纬向的纱支密度也可不同，但优选具有相同的纱支密度。从保护碳纤维毡层压体的观点出发，与单位面积重量一样，也优选纱支密度高，但由于碳纤维织物变厚，加工性降低，所以优选设为上述范围内。碳纤维织物的厚度优选为O. 3^2. Omm,更优选为O. 6 1. 5mm,最优选为O. 8 1. 3_。
碳纤维织物的厚度由碳纤维纱的纤度(tex)和碳纤维织物的纱支密度等决定。因此，从保护碳纤维毡层压体的观点出发，与单位面积重量一样，也优选厚度厚，但若过厚，则加工性降低，所以优选设为上述范围内。本发明的碳纤维层压成形体中的织物层至少包含I种碳纤维织物。碳纤维层压成形体虽然可含有2种以上的碳纤维织物，但从削减成本的观点出发优选包含I种碳纤维织物的织物层。织物层的厚度优选为O. 3^2. Omm,更优选为O. 6" . 5mm,最优选为O. 8" . 3mm。[碳纤维毡层压体]
本发明的碳纤维层压成形体中，碳纤维毡层压体为将I种以上的碳纤维毡层压而成。具体而言，将浸渗有树脂的碳纤维毡层压、在压缩成形后煅烧而成。碳纤维毡的层数无特殊限定，可根据其用途适宜确定，例如当用作高温炉用隔热材料时，优选为广30层，更优选为2 20层，进一步优选为4 10层。
另外，碳纤维毡层压体的厚度也根据用途而不同，无特殊限定，但当使用本发明的成形体作为高温炉用隔热材料时，通常优选5 300mm的范围，进一步优选l(Tl50mm的范围。其原因在于若碳纤维毡层压体的厚度过厚，则生产能力降低，若过薄，则隔热性降低。碳纤维毡层压体的松密度优选O. 05 0. 40g/cm3的范围，进一步优选O. 10 0. 30g/cm3的范围。若不足0.05g/cm3，则隔热性降低，若超过0.40g/cm3，则成形压力增大，所以生产能力降低。构成碳纤维毡的碳纤维优选具有5 20 μ m的平均纤维直径，可更优选使用具有8^18 μ m的碳纤维。若不足5 μ m,则存在生产效率降低的情况，若超过20 μ m,则存在隔热性降低的情况。另外，构成碳纤维毡的碳纤维的纤维长度优选3(T500mm的范围，进一步优选5(T250mm的范围。若不足30mm，则存在碳纤维毡层压体的弯曲强度弱的情况，若超过500mm,则存在纤维难以均勻分散,难以制备均勻的租的情况。作为构成碳纤维租的碳纤维，可列举出浙青类各向同性碳纤维、聚丙烯腈类(PAN类)碳纤维、人造丝类碳纤维或基诺尔(Kynol,力4 7 —> )碳纤维等，但优选浙青类各向同性碳纤维。
碳纤维毡可通过将上述碳纤维针刺来获得。碳纤维毡的厚度优选为5 30mm，更优选为l(T30mm。碳纤维毡的含碳率优选为80%以上，更优选为90%以上，最优选为95%以上。[碳纤维纸]
可使用在碳短纤维中加入粘合剂进行抄纸而成的碳纤维纸，或在获得的碳纤维纸中进一步浸渗树脂，通过煅烧使粘合剂碳化而成的碳纤维纸。作为碳纤维纸中使用的碳短纤维，可无特殊限制地使用聚丙烯腈类碳纤维、浙青类碳纤维或人造丝类碳纤维，但优选浙青类碳纤维。碳短纤维的平均纤维长度优选为f 10mm。若碳短纤维的平均纤维长度短于1mm，则往往抄纸工序中的凸出的纤维增多，产品收率降低。若碳短纤维的平均纤维长度长于10mm，则往往由于在分散工序中分散变差，产生块状部分，所以品质降低。碳短纤维的平均纤维直径优选为5 20 μ m。若碳短纤维的平均纤维直径小于5 μ m，则往往制备成本升高。若碳短纤维的平均纤维直径大于20 μ m，则往往由于纸强度降低，所以品质降低。作为粘合剂，例如可列举出聚乙烯醇、聚丙烯腈、纤维素或聚醋酸乙烯酯，但聚乙烯醇(PVA)因在抄纸工序中的粘结力优异、碳短纤维的脱落少而优选。粘合剂，相对于100质量份的碳纤维，优选使用5 50质量份。碳纤维纸的抄纸方法可列举出使碳短纤维分散于液体介质中进行抄制的湿法，和使碳短纤维分散于空气中使之沉积的干法；但为了均匀混合粘合剂，优选湿法。作为碳纤维纸中使用的树脂，可单独列举出酚醛树脂、呋喃树脂、环氧树脂、密胺树脂、酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、芳族聚酰胺树脂、浙青等，或列举出它们的混合物。就相对于碳纤维纸的树脂的量而言，相对于100质量份的碳短纤维，优选浸渗Γ120的树脂进行煅烧。碳纤维纸的单位面积重量优选为2(T60g/m2，优选为3(T50g/m2。其原因在于若不足20g/m2，则存在湿纸状态(干燥 粘合剂固化前的状态)下的强度降低的情况，若超过60g/m2，则存在湿纸状态下重量加重，最终因自重而破损的情况。2.碳纤维层压成形体的制备方法
本发明的碳纤维层压成形体的制备方法包括(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；优选将碳纤维织物、碳纤维毡层压物和碳纤维纸按照此顺序层压。在本发明的碳纤维层压成形体的制备方法中，所使用的碳纤维织物为由上述混合碳纤维纱织成的碳纤维织物，可使用I种或2种以上的碳纤维织物。当使用2种以上的碳纤维织物时，用粘接剂粘接各碳纤维织物。碳纤维毡可通过将碳纤维针刺来获得，使热固性树脂浸渗于I种以上的碳纤维毡中，进行层压，制成层压物使用。另外，碳纤维纸可使用如上所述在碳短纤维中加入粘合剂进行抄纸而成的有机粘合剂碳纤维纸，或进一步浸渗树脂，通过煅烧获得的碳粘合剂碳纤维纸。本发明的制备方法中使用的粘接剂通过进行煅烧而碳化，因此优选含有大量碳成分，但并未根据碳含量做出特别限制。 具体而言，可使用将如下成分均匀地混合分散而成的粘接剂组合物6(Γ100质量份的热固性预聚物、2(Γ60质量份的热固性树脂；5 20质量份的短纤维长度碳纤维、碳黑、碳粉或石墨粉；5 20质量份的溶剂；和5 20质量份的水。作为热固性预聚物，可优选列举出尿素树脂预聚物；密胺树脂预聚物、尿素改性密胺树脂预聚物；胍胺树脂预聚物；胍胺改性密胺树脂预聚物；呋喃树脂预聚物；醇酸树脂预聚物；酚醛树脂预聚物，例如酚醛清漆型酚醛树脂预聚物、可溶酚醛型酚醛树脂预聚物、酚醛清漆型烷基酚醛树脂预聚物、可溶酚醛型烷基酚醛树脂预聚物及它们的二甲苯/甲醛缩合物、甲苯/甲醛缩合物，或利用密胺树脂、胍胺树脂或尿素树脂的改性树脂预聚物；环氧树脂预聚物，例如双酚A 二缩水甘油醚、脂环式二醇的二缩水甘油醚、双酚A双(α -甲基缩水甘油醚)、脂环式二醇的双(α-甲基缩水甘油醚)等。也可根据需要混合固化剂、固化催化剂等。其中，优选碳化成品率高的树脂预聚物，可特别优选使用酚醛清漆型酚醛树脂预聚物、可溶酚醛型酚醛树脂预聚物、酚醛清漆型烷基酚醛树脂预聚物、可溶酚醛型烷基酚醛树脂预聚物。作为热固性树脂，可优选列举出尿素树脂；密胺树脂；尿素改性密胺树脂；胍胺树脂；胍胺改性密胺树脂；醇酸树脂；呋喃树脂；不饱和聚酯树脂；酚醛树脂，例如酚醛清漆型酚醛树脂、可溶酚醛型酚醛树脂、酚醛清漆型烷基酚醛树脂、可溶酚醛型烷基酚醛树脂；环氧树脂，例如双酚A 二缩水甘油醚、脂环式二醇的二缩水甘油醚、双酚A双(α -甲基缩水甘油醚)、脂环式二醇的双(α-甲基缩水甘油醚)等。其中，优选碳化成品率高的树脂，可特别优选使用酚醛清漆型酚醛树脂、可溶酚醛型酚醛树脂、酚醛清漆型烷基酚醛树脂、可溶酚醛型烷基酚醛树脂。作为溶剂，可优选使用丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、甲醇、乙醇、2-呋喃甲醇、甲
苯、二甲苯或二甲亚砜等。粘接剂粘接碳纤维织物和碳纤维毡层压物，以及粘接碳纤维毡层压物和碳纤维纸。各自之间的粘接剂的使用量，相对于碳纤维织物或碳纤维毡层压物，优选为50(T3000g/m2，进一步优选为100(T2500g/m2，最优选为120(T2200g/m2。其原因在于若不足500g/m2，则粘接力变弱，若超过3000g/m2，则在煅烧后粘接剂固化，碳纤维层压成形体的加工性变差。粘接剂的涂布方法可采用通常的方法，例如可用刮刀、刷子或辊等涂布。
作为上述碳纤维毡中浸渗的热固性树脂，可列举出尿素树脂、密胺树脂、酚醛树月旨、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、呋喃树脂等，但优选碳化成品率高的酚醛树脂。使上述树脂浸渗于碳纤维毡中，将得到目的用途所需厚度的片数层压，调制碳纤维毡层压物。相对于100质量份的碳纤维毡，树脂的浸渗量优选为1(Γ100质量份，更优选为15 50质量份。[压缩成形工序]
依据图2对本发明的制备方法中的压缩成形工序进行说明。在压缩成形工序中，将碳纤维织物(12)安放于压缩成形装置(2)下面的不锈钢板
(23)上，在碳纤维织物上涂布规定量的粘接剂(25)。当使用2种以上的碳纤维织物时，将第2碳纤维织物层压，在其上面也涂布规定量的粘接剂。在上述碳纤维织物上层压浸渗有 热固性树脂的I种以上的碳纤维毡(14)，形成碳纤维毡层压物(13)。在该碳纤维毡层压物的最上面涂布规定量的粘接剂(25)，将碳纤维纸(10)层压。获得的包含碳纤维织物、碳纤维毡层压物和碳纤维纸的层压物，可在碳纤维毡层压物中浸渗的热固性树脂固化的压力和温度下压缩成形，使热固性树脂和粘接剂固化，获得压缩成形体。为将包含碳纤维织物、碳纤维毡层压物和碳纤维纸的层压物制成目标厚度的压缩成形体，通过在上述层压物的周围配置目标厚度的隔板(22)、然后压缩成形的方法，可调整压缩成形体的厚度。另外，通过调整压缩成形体的厚度，可调整碳纤维毡层压体的松密度。压缩成形工序中的压力只要是使用上述隔板，则无特殊限定，例如可在O. f IMPa下进行。另外，上述热压板的温度只要是碳纤维毡中浸渗的热固性树脂固化的温度，则无限定，例如可于15(T200°C进行。此外，压缩成形的时间也可适宜规定，例如可在10分钟飞小时下进行。需说明的是，在本说明书中，碳纤维毡层压物指浸渗有树脂并层压而成的层压物，意味着压缩成形前的层压物和压缩成形后的层压物两者。[煅烧工序]
本发明的制备方法中的煅烧工序可在非氧化气氛中于3000°C以下进行。作为非氧化气氛，例如可列举出真空状态、氮气氛下或氩气氛下。温度只要是发生碳化的温度，则无特殊限定。
实施例以下根据实施例对本发明进行具体说明，但它们并不限定本发明的范围。在实施例中，纱织物的各种物性通过以下方法测定。[纱织物的拉伸强度]
将使用 Tensilon ( f π > )万能试验机[Orientec Co. , Ltd.((株)才丨J 工 >r > )制，“RTC-1310型”]在测力传感器额定10kN、样品长150mm、样品宽50mm、拉伸速度200mm/分的条件下拉伸纱织物时的断裂强度换算成每Icm样品宽的值，将其作为该纱织物的拉伸强度。[纱织物的厚度]
将样品在距纱织物边缘30mm以上的内侧切割出IOOmmX IOOmm见方，将其中央部用测微计[(株)$ 7卜3制，U字型测微计“PMU 150-2”]测定得到的值作为纱织物的厚度。《实施例I》
[碳纤维织物的制备]
将由20%质量的包含PAN类碳纤维的芯部与80%质量的包含浙青类碳纤维的鞘部构成的碳纤维纱作为经纱和纬纱进行斜织，获得纱织物(斜织，FAW为700g/m2，纱支密度为经向17. O根/英寸和纬向17. O根/英寸，拉伸强度为O. 32kN,厚度为I. Omm)。[粘接剂的调制]、 作为粘接纱织物和碳纤维毡层压物并粘接碳纤维毡层压物和碳纤维纸的粘接剂，将如下物质均匀地混合分散而调制粘接剂15质量份的酚醛树脂类浸渗液[昭和高分子(株)制，“Shonol ( V a ^ 7 ) BRS-3897”]、25 质量份的粉末酚醛树脂[Cashew Co. , Ltd.(力'> λ々一(株))制,“Cashew (力Λ 一)树脂No. 05，，]、10质量份的碳短纤维[KurehaCorporation ((株)” >,、)制，Curecachop (7>力子3'77。)M-107T，平均纤维长度0. 7mm，LZD = S 9 ]、10质量份的2-呋喃甲醇[纯正化学(株)制，纯正I级]、40质量份的乙醇混合溶液[Japan Alcohol Trading Co. , Ltd.(日本7 > 2 — >販売(株))制，“Solmix ( 乂卟务 7 夕 7 ) H-23”]。《压缩成形工序》
使44质量份的酚醛树脂类浸渗液[昭和高分子(株)制，“Shonol ( V a ^BRS-3896”]浸渗于100质量份的浙青类碳纤维租[Kureha Corporation ((株)夕h、)制，“Curecafelt ( ^ >力7 二 >卜)F-110”]中，层压6层为平板状，制备碳纤维毡层压物。在压缩成形装置上安放上述碳纤维织物，以1200g/m2比例的基重用刷子涂布上述粘接剂。在该碳纤维织物上不加压地层压碳纤维毡层压物。进而，在碳纤维毡层压物的最上面以1200g/m2比例的基重用刷子涂布上述粘接剂。将浸在15质量份的酚醛树脂类浸渗液[昭和高分子(株)制，“Shonol ( V a ^ 7 ) BRS-3896”]中的碳纤维纸[KurehaCorporation ((株)” >,、)制，“ Curecapaper ( ” > 力 一”一)E-204，，]层压。在所形成的包含碳纤维织物、碳纤维毡层压物和碳纤维纸的层压物周围，配置用以将目标压缩成形体的厚度调整为40mm的隔板，然后进行压缩和加热，使树脂固化，获得压缩成形体。《煅烧工序》
将获得的压缩成形体在真空氮气氛中于2000°C进行I小时的石墨化处理，获得在碳纤维毡层压体的一面层压有织物层、另一面层压有碳纤维纸的平板状碳纤维层压成形体。《实施例2》
除使用纱织物(斜织，FAW为785g/m2，纱支密度为经向18. O根/英寸和纬向18. O根/英寸，拉伸强度为0. 34kN，厚度为I. Imm)外，与实施例I同样操作，获得含碳纤维的层压成形体。《实施例3》
除使用纱线织物(斜织，FAff为700g/m2，纱支密度为经向16. O根/英寸和纬向18. O根/英寸，拉伸强度为0. 32kN，厚度为1.0mm)外，与实施例I同样操作，获得含碳纤维的层压成形体。
实施例广3中的任一含碳纤维的层压成形体的纱织物层均平坦，未见褶皱的产生。另外，也未发现翘曲等异常。产业上的可利用性
本发明的含碳纤维的层压成形体可用作晶体提拉炉、真空蒸镀炉或陶瓷烧结炉等高温炉用隔热材料。以上依据特定的实施方式对本发明进行说明，但本领域技术人员显而易见的变体或改良也包含在本发明的范围内。符号说明 I· · ·碳纤维层压成形体；
10· · 碳纤维纸；
11· · 碳纤维毡层压体；
12· · ·碳纤维织物；
13· · 碳纤维毡层压物；
14· · ·碳纤维租；
2· · 压缩成形装置；
21· · ·热压板(上面)；
22· · ·隔板；
23· · ·不锈钢板；
24· · ·热压板板(下面)；
25· · 粘结剂。
权利要求
1.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径超过12 μ m的鞘材用碳纤维。
4.高温炉用隔热材料，所述材料包含权利要求广3中任ー项的碳纤维层压成形体。
5.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、压缩成形的エ序，和 (b)煅烧获得的压缩成形层压体的エ序。
6.权利要求5的碳纤维层压成形体的制备方法，其中，在上述エ序(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。
全文摘要
本发明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。
文档编号B32B5/02GK102712168SQ201180006
公开日2012年10月3日 申请日期2011年1月21日 优先权日2010年1月22日
发明者冈田康, 有本嘉裕, 遊佐胜弘, 长山启二, 龟山贵 申请人:株式会社吴羽