特許 6588691 Ｃ／Ｃコンポジット製成形体、その製造方法、及びＣ／Ｃコンポジット製成形体を用いた熱処理用冶具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6588691

(24)【登録日】2019年9月20日

(45)【発行日】2019年10月9日

(54)【発明の名称】Ｃ／Ｃコンポジット製成形体、その製造方法、及びＣ／Ｃコンポジット製成形体を用いた熱処理用冶具

(51)【国際特許分類】

   C08J 5/04 20060101AFI20191001BHJP

   C04B 35/80 20060101ALI20191001BHJP

   B29B 15/12 20060101ALI20191001BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20191001BHJP

【ＦＩ】

   C08J5/04

   C04B35/80

   B29B15/12

   B29K105:08

【請求項の数】11

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-147423(P2014-147423)

(22)【出願日】2014年7月18日

(65)【公開番号】特開2016-23214(P2016-23214A)

(43)【公開日】2016年2月8日

【審査請求日】2017年7月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000222842

【氏名又は名称】東洋炭素株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130580

【弁理士】

【氏名又は名称】小山 靖

(74)【代理人】

【識別番号】100126963

【弁理士】

【氏名又は名称】来代 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100131864

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 正憲

(72)【発明者】

【氏名】富田 裕二

(72)【発明者】

【氏名】町野 洋

(72)【発明者】

【氏名】平岡 利治

(72)【発明者】

【氏名】尾藤 信吾

(72)【発明者】

【氏名】冨田 修平

【審査官】 加賀 直人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２５２９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１８４６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０８７４４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０１９０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１２３２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０３６０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３６３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８０４３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０８Ｊ ５／０４

Ｂ２９Ｂ １５／１２

Ｃ０４Ｂ ３５／８０

Ｂ２９Ｋ １０５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

底壁部と、この底壁部の周縁に立設された側壁部とを備え、炭素繊維及びマトリックスを含んで構成されるＣ／Ｃコンポジット製成形体であって、
上記側壁部は、平面視において少なくとも１箇所の屈曲部及び／又は湾曲部を有し、且つ上記炭素繊維のうち少なくとも一部の炭素繊維は連続繊維であり、該連続繊維が上記底壁部から上記側壁部にかけて連続して設けられており、
折り曲げにより少なくとも１枚に立ち上がり部が形成された複数の成形体用シートよりなる積層構造を有し、
上記複数の成形体用シートの間に、上記立ち上がり部で複数枚が重なることによる密度の差異が実質的になく、
上記複数の成形体用シートが、輪郭および／または切り込みの入れ方の異なる成形体用シートを少なくとも１枚含むことを特徴とするＣ／Ｃコンポジット製成形体。

【請求項2】

上記側壁部は、上記底壁部の周縁に全周にわたって設けられている、請求項１記載のＣ／Ｃコンポジット製成形体。

【請求項3】

上記側壁部の少なくとも一部に切り欠きが形成されている、請求項１又は２に記載のＣ／Ｃコンポジット製成形体。

【請求項4】

上記側壁部は平板状であり、上記屈曲部が成す角度は１５０°以下である、請求項１〜３の何れか１項に記載のＣ／Ｃコンポジット製成形体。

【請求項5】

上記炭素繊維は、一方の側壁部から、底部を挟んで相対向する他方の側壁部まで連続して延設されている、請求項１〜４の何れか１項に記載のＣ／Ｃコンポジット製成形体。

【請求項6】

上記側壁部には、上記屈曲部を挟んで連続して設けられた炭素繊維を有する、請求項１〜５の何れか１項に記載のＣ／Ｃコンポジット製成形体。

【請求項7】

上記炭素繊維には、１Ｄクロス及び／又は２Ｄクロスが用いられている、請求項１〜６の何れか１項に記載のＣ／Ｃコンポジット製成形体。

【請求項8】

上記炭素繊維は、複数束ねられたストランド間に空隙部が設けられた網状体となっている、請求項１〜７の何れか１項に記載のＣ／Ｃコンポジット製成形体。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか１項に記載のＣ／Ｃコンポジット製成形体を用いたことを特徴とする熱処理用治具。

【請求項10】

底壁部と側壁部とを備え、炭素繊維及びマトリックスを含んで構成されるＣ／Ｃコンポジット製成形体の製造方法であって、
炭素繊維に樹脂を含浸させた後、加熱することにより、プリプレグシートを作製する工程と、
上記プリプレグシートを、炭素繊維が延設されている箇所の一部で折り曲げて立ち上がり部を形成する工程と、
上記立ち上がり部を接合して側壁部を形成する工程と、
上記立ち上がり部が形成されたプリプレグシートを少なくとも１枚含んで構成される複数の成形体用シートを重ね合わせる工程と、
を含み、
上記複数の成形体用シートを、輪郭および／または切り込みの入れ方の異なる成形体用シートを少なくとも１枚含むように用意することを特徴とするＣ／Ｃコンポジット製成形体の製造方法。

【請求項11】

上記樹脂を含浸させた後の成形は、真空バッグ成形又はオートクレーブ成形により行われる、請求項１０に記載のＣ／Ｃコンポジット製成形体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｃ／Ｃコンポジット製成形体、その製造方法、及びＣ／Ｃコンポジット製成形体を用いた熱処理用冶具に関するものである。

【背景技術】

【0002】

通常、箱型のＣ／Ｃコンポジットを得ようとした場合、組み立て構造となるが、厚肉となりやすく構造が複雑になるため、重量が大きくなるという問題点があった。このような問題点を解決するために、一体型のＣ／Ｃコンポジットを用いる方法、具体的には、短繊維プリプレグを用い金型成形により繊維を流動させて、一体型の成形体を得る方法等が提案されている（下記特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０１−１６０８６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に示した提案では、炭素繊維の流動が十分でないことがあることから、特に、底壁部と側壁部との境界部分や底壁部自体が低強度になったり、強度のばらつきが多いなどの問題が生ずることがあった。このため、熱処理用冶具等として用いた場合に、底壁部等が破損して、製品が落下する場合があるといった課題を有していた。

【0005】

そこで本発明は、高強度なＣ／Ｃコンポジット製成形体、その製造方法、及びＣ／Ｃコンポジット製成形体を用いた熱処理用冶具を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために本発明のＣ／Ｃコンポジット製成形体は、底壁部と、この底壁部の周縁に立設された側壁部とを備え、炭素繊維及びマトリックスを含んで構成されるＣ／Ｃコンポジット製成形体であって、上記側壁部は、平面視において少なくとも１箇所の屈曲部及び／又は湾曲部を有し、且つ上記炭素繊維のうち少なくとも一部の炭素繊維は連続繊維であり、該連続繊維が上記底壁部から上記側壁部にかけて連続して設けられており、折り曲げにより少なくとも１枚に立ち上がり部が形成された複数の成形体用シートよりなる積層構造を有し、上記複数の成形体用シートの間に、上記立ち上がり部で複数枚が重なることによる密度の差異が実質的になく、上記複数の成形体用シートが、輪郭および／または切り込みの入れ方の異なる成形体用シートを少なくとも１枚含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、高強度なＣ／Ｃコンポジット製成形体、その製造方法、及びＣ／Ｃコンポジット製成形体を用いた熱処理用冶具を提供できるといった優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は第１実施例の実施例１におけるプリプレグシートの切り込み、加工方法を示す平面図であり、同図（ａ）はプリプレグシート１０の平面図、同図（ｂ）はプリプレグシート１１の平面図である。

【図2】同図（ａ）はプリプレグシート１１の組み立て状態を示す斜視図、同図（ｂ）はプリプレグシート１０の組み立て状態を示す斜視図、同図（ｃ）は成形型の斜視図である。

【図3】第１実施例の実施例１の方法で作製したＣ／Ｃコンポジット製成形体を示す斜視図である。

【図4】第１実施例の実施例２におけるプリプレグシートの切り込み、加工方法を示す平面図であり、同図（ａ）はプリプレグシート１２の平面図、同図（ｂ）はプリプレグシート１３の平面図、同図（ｃ）はプリプレグシート１４の平面図である。

【図5】同図（ａ）はプリプレグシート１４の組み立て状態を示す斜視図、同図（ｂ）はプリプレグシート１３を示す斜視図、同図（ｃ）はプリプレグシート１２の組み立て状態を示す斜視図、同図（ｄ）は成形型の斜視図である。

【図6】第１実施例の実施例３におけるプリプレグシートの切り込み、加工方法を示す平面図であり、同図（ａ）はプリプレグシート１５の平面図、同図（ｂ）はプリプレグシート１６の平面図、同図（ｃ）はプリプレグシート１７の平面図である。

【図7】同図（ａ）はプリプレグシート１７の組み立て状態を示す斜視図、同図（ｂ）はプリプレグシート１６の組み立て状態を示す斜視図、同図（ｃ）はプリプレグシート１５の組み立て状態を示す斜視図、同図（ｄ）は成形型の斜視図である。

【図8】同図（ａ）は強度試験の方法を示す側面図、同図（ｂ）は試験試料の正面図である。

【図9】第２実施例の実施例１におけるプリプレグシートの切り込み、加工方法を示す平面図であり、同図（ａ）はプリプレグシート４０の平面図、同図（ｂ）はプリプレグシート４１の平面図である。

【図10】同図（ａ）はプリプレグシート４０の組み立て状態を示す斜視図、同図（ｂ）はプリプレグシート４１の組み立て状態を示す斜視図、同図（ｃ）は成形型の斜視図である。

【図11】第２実施例の実施例１の方法で作製したＣ／Ｃコンポジット製成形体を示す斜視図である。

【図12】第２実施例の実施例２におけるプリプレグシートの切り込み、加工方法を示す平面図であり、同図（ａ）はプリプレグシート５０の平面図、同図（ｂ）はプリプレグシート５１の平面図である。

【図13】同図（ａ）はプリプレグシート５０の組み立て状態を示す斜視図、同図（ｂ）はプリプレグシート５１の組み立て状態を示す斜視図、同図（ｃ）は成形型の斜視図である。

【図14】第２実施例の実施例２の方法で作製したＣ／Ｃコンポジット製成形体を示す斜視図である。

【図15】第２実施例の実施例３におけるプリプレグシートの切り込み、加工方法を示す平面図であり、同図（ａ）はプリプレグシート６０の平面図、同図（ｂ）はプリプレグシート６１の平面図である。

【図16】同図（ａ）はプリプレグシート６０の組み立て状態を示す斜視図、同図（ｂ）はプリプレグシート６１の組み立て状態を示す斜視図、同図（ｃ）は成形型の斜視図である。

【図17】第２実施例の実施例３の方法で作製したＣ／Ｃコンポジット製成形体を示す斜視図である。

【図18】第２実施例の実施例４におけるプリプレグシートの切り込み、加工方法を示す平面図であり、同図（ａ）はプリプレグシート７０の平面図、同図（ｂ）はプリプレグシート７１の平面図、同図（ｃ）はプリプレグシート７２の平面図である。

【図19】同図（ａ）はプリプレグシート７０の組み立て状態を示す斜視図、同図（ｂ）はプリプレグシート７１を示す斜視図、同図（ｃ）はプリプレグシート７２の組み立て状態を示す斜視図、同図（ｄ）は成形型の斜視図である。

【図20】第２実施例の実施例４の方法で作製したＣ／Ｃコンポジット製成形体を示す斜視図である。

【図21】曲板状の側壁部構成部材から成る側壁部の拡大平面図である。

【図22】炭素繊維の例を示す部分拡大図である。

【図23】炭素繊維の例を示す部分拡大図である。

【図24】炭素繊維の例を示す部分拡大図である。

【図25】炭素繊維の例を示す部分拡大図である。

【図26】炭素繊維の例を示す部分拡大図である。

【図27】炭素繊維の例を示す部分拡大図である。

【図28】炭素繊維の例を示す部分拡大図である。

【図29】炭素繊維の例を示す部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明は、底壁部と、この底壁部の周縁に立設された側壁部とを備え、炭素繊維及びマトリックスを含んで構成されるＣ／Ｃコンポジット製成形体であって、上記側壁部は、平面視において少なくとも１箇所の屈曲部及び／又は湾曲部を有し、且つ上記炭素繊維のうち少なくとも一部の炭素繊維は連続繊維であり、該連続繊維が上記底壁部から上記側壁部にかけて連続して設けられており、折り曲げにより少なくとも１枚に立ち上がり部が形成された複数の成形体用シートよりなる積層構造を有し、上記複数の成形体用シートの間に、上記立ち上がり部で複数枚が重なることによる密度の差異が実質的になく、上記複数の成形体用シートが、輪郭および／または切り込みの入れ方の異なる成形体用シートを少なくとも１枚含むことを特徴とする。

【0010】

少なくとも一部の炭素繊維は、上記底壁部から上記側壁部にかけて連続して設けられていれば、成形体としての強度が向上する。即ち、成形体の底壁部上に物を載置した場合、底壁部に加わる荷重が側壁部にも分散されるので、底壁部（底壁部と側壁部との境界部分を含む）が破損して物が落下するのを抑制できる。したがって、例えば、熱処理用冶具として用いた場合、熱処理用冶具の破損に起因する製品の落下を抑制できる。

【0011】

上記側壁部は、上記底壁部の周縁に全周にわたって設けられていてもよい。
底壁部の周縁に全周にわたって側壁部が設けられていれば、側壁部に分散される荷重が多くなるので、底壁部が破損して物が落下するのを一層抑制できる。

【0012】

上記側壁部の少なくとも一部に切り欠きが形成されていてもよい。
側壁部の少なくとも一部に切り欠きが形成されていれば、Ｃ／Ｃコンポジット製成形体の軽量化を図ることができる。尚、側壁部の少なくとも一部に切り欠きが形成されていても、残余の側壁部に荷重が分散されるので、底壁部が破損して物が落下するのを抑制できる。

【0013】

上記側壁部は平板状であり、上記屈曲部が成す角度は１５０°以下であることが望ましい。

【0014】

上記炭素繊維は、一方の側壁部から、底部を挟んで相対向する他方の側壁部まで連続して延設されていることが望ましい。
炭素繊維が相対向する側壁部間に連続して延設されていれば、底部に荷重がかかった場合であっても、下方への荷重が炭素繊維の引っ張り荷重として作用する。この場合、炭素繊維は引っ張り強さが極めて高いので、荷重によって成形体が変形したり破損（特に、底壁部が破損）したりするのを一層抑制できる。

【0015】

上記側壁部には、上記屈曲部を挟んで連続して設けられた炭素繊維を有することが望ましい。
上記構成であれば、側壁部の強度がより向上する。したがって、荷重によって成形体が変形したり破損したりするのを一層抑制できる。

【0016】

上記炭素繊維には、１Ｄクロス及び／又は２Ｄクロスが用いられていることが望ましい。
炭素繊維に１Ｄクロスや２Ｄクロスを用いることで、緻密に炭素繊維を配置したＣ／Ｃコンポジット製成形体を簡便に得ることが出来る。

【0017】

上記炭素繊維は、複数束ねられたストランド間に空隙部が設けられた網状体となっていることが望ましい。
ストランド間に空隙部が設けられ網状体であれば、空隙部をガスや液体が通過することができる。したがって、ガスや液体に接触させる熱処理用途に、より好適に用いることが可能となる。

【0018】

上述のＣ／Ｃコンポジット製成形体を用いた熱処理用治具であることを特徴とする。
底壁部への耐荷重に優れた上述の成形体を用いることで、安全且つ確実に対象物の熱処理を行うことが出来る。またＣ／Ｃコンポジットは耐熱性が高く、且つ３０００℃以下では、高温になる程、機械的強度が高くなる特性を有する。したがって、通常の熱処理時であれば変形が生じる恐れが小さく、安定した熱処理を図ることが出来ると共に、多数回の繰り返し使用が可能となる。

【0019】

底壁部と側壁部とを備え、炭素繊維及びマトリックスを含んで構成されるＣ／Ｃコンポジット製成形体の製造方法であって、炭素繊維に樹脂を含浸させた後、加熱することにより、プリプレグシートを作製する工程と、上記プリプレグシートを、炭素繊維が延設されている箇所の一部で折り曲げて立ち上がり部を形成する工程と、上記立ち上がり部を接合して側壁部を形成する工程と、上記立ち上がり部が形成されたプリプレグシートを少なくとも１枚含んで構成される複数の成形体用シートを重ね合わせる工程と、を含み、上記複数の成形体用シートを、輪郭および／または切り込みの入れ方の異なる成形体用シートを少なくとも１枚含むように用意することを特徴とする。
このような製造方法により、上述のＣ／Ｃコンポジット製成形体を製造できる。

【0020】

上記樹脂を含浸させた後の成形は、真空バッグ成形又はオートクレーブ成形により行われることが望ましい。

【実施例】

【0021】

〔第１実施例〕
（実施例１）
ＰＡＮ系炭素繊維（トレカＴ−３００、６Ｋ 東レ（株）製）の２Ｄ平織クロスを用い、この炭素繊維織布を液状フェノール樹脂に浸漬して、当該樹脂を含浸させた。次に、絞りローラーを用いて、炭素繊維織布に含浸された樹脂量を調整した後、１００℃に加熱したオーブン中で乾燥させ、これにより、プリプレグシートを得た。

【0022】

次いで、得られたプリプレグシートを方形状に裁断し、図１（ａ）（ｂ）に示す切り込み１を入れることにより、成形体用シート１０、１１を作製した。尚、当該成形体用シート１０、１１における炭素繊維の延設方向は、共に、Ａ方向とＢ方向である。その後、上記成形体用シート１０、１１を、図１（ａ）（ｂ）の曲げ部２で折り曲げ、図２（ａ）（ｂ）に示すような形状として、立ち上がり部１０ａ、１１ａを形成した〔尚、図２（ａ）（ｂ）では、立ち上がり部１０ａ、１１ａが下向きに折れ曲がっているため、称呼と一致しないのではとも考えられる。しかし、同図では製造工程をわかり易く説明するために、便宜上下向きに描いたものであり、完成後は図３に示すような状態で用いられる。よって、１０ａ、１１ａの称呼を立ち上がり部とした。このことは、以下の実施例でも同様である。〕。
しかる後、図２（ｃ）に示す成形型２０に２つの成形体用シート１０、１１を重ね合わせた状態で、約２００℃で真空バッグ成形して、２Ｄ炭素繊維クロスを使った箱状の成形体を作製した。得られた成形体は内寸１５０ｍｍ×１００ｍｍ×３０ｍｍ、辺部付近の肉厚は２ｍｍであった。

【0023】

次に、上記成形体をＮ_２雰囲気下、約１０００℃で焼成した後ピッチ含浸し、更に、約１０００℃で焼成した。最後に、Ｎ_２雰囲気下約２０００℃で処理を行うことによって、２Ｄ炭素繊維クロスを用いた一体型のＣ／Ｃコンポジット製成形体を得た。図３に示すように、当該Ｃ／Ｃコンポジット製成形体３０は、底壁部３２と、この底壁部３２の周縁に立設され且つ４つの側壁部構成部材３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ（上記立ち上がり部１０ａ、１１ａに対応）から成る側壁部３１とを備えている。また、屈曲部３３における角度は平面視で９０°となっている。
このようにして作製したＣ／Ｃコンポジット製成形体を、以下、成形体Ａ１と称する。

【0024】

（実施例２）
上記実施例1と同様にプリプレグシートを得た後、このプリプレグシートを図４（ａ）〜（ｃ）に示すような形状に裁断して、成形体用シート１２〜１４を作製した。尚、当該成形体用シート１２〜１４における炭素繊維の延設方向は、共に、Ａ方向とＢ方向である。次に、上記成形体用シート１２、１４を、図４（ａ）（ｃ）の曲げ部２で折り曲げ、図５（ａ）（ｃ）に示すような形状とした。この際、成形体用シート１２には、立ち上がり部１２ａが形成された。次いで、図５（ｄ）に示す成形型２０に３つの成形体用シート１２〜１４を重ね合わせた状態で、約２００℃で真空バッグ成形して、２Ｄ炭素繊維クロスを使った箱状の成形体を作製した。しかる後、上記実施例１と同様な処理を行い、一体型のＣ／Ｃコンポジット製成形体を得た。尚、Ｃ／Ｃコンポジット製成形体は、上記図３で示した形状と同様の形状である。
このようにして作製したＣ／Ｃコンポジット製成形体を、以下、成形体Ａ２と称する。

【0025】

（実施例３）
縦糸に上記実施例１と同一の炭素繊維を用いる一方、横糸にはガラス繊維を使用したＵＤクロスを用いた他は、上記実施例１と同様にしてプリプレグシートを作製し、このプリプレグシートを図６（ａ）〜（ｃ）に示すような形状に裁断して、成形体用シート１５〜１７を作製した。その際、成形体用シート１５の炭素繊維の延設方向はＡ方向、成形体用シート１６の炭素繊維の延設方向はＢ方向とすることにより、成形体用シート１５の炭素繊維の延設方向と成形体用シート１６の炭素繊維の延設方向とが直角となるようにした。尚、成形体用シート１７の炭素繊維の延設方向はＢ方向である。

【0026】

次に、上記成形体用シート１５〜１７を、図６（ａ）〜（ｃ）の曲げ部２で折り曲げ、図７（ａ）〜（ｃ）に示すような形状とした。この際、成形体用シート１５、１６には、立ち上がり部１５ａ、１６ａが形成された。次いで、図７（ｄ）に示す成形型２０に３つの成形体用シート１５〜１７を重ね合わせた状態で、約２００℃で真空バッグ成形して、ＵＤ炭素繊維クロスを使った箱状の成形体を作製した。しかる後、上記実施例１と同様な処理を行い、一体型のＣ／Ｃコンポジット製成形体を得た。尚、Ｃ／Ｃコンポジット製成形体は、上記図３で示した形状と同様の形状である。
このようにして作製したＣ／Ｃコンポジット製成形体を、以下、成形体Ａ３と称する。

【0027】

（実施例４）
先ず、２Ｄ平織クロスに代えて３軸炭素繊維織物の網を用いて、実施例１同様にしてプリプレグシートを得た。次いで、得られたプリプレグシートを方形状に裁断し、図１（ａ）（ｂ）に示す切り込み１を入れることにより、成形体用シート１０、１１を作製した。次に、上記成形体用シート１０、１１を、図１（ａ）（ｂ）の曲げ部２で折り曲げ、図２（ａ）（ｂ）に示すような形状として、立ち上がり部１０ａ、１１ａを形成した。その後、図２（ｃ）に示す成形型２０に２つの成形体用シート１０、１１を重ね合わせた状態で、約２００℃で真空バッグ成形して、３軸炭素繊維織物の網を使った箱状の成形体を作製した。

【0028】

最後に、実施例１同様の処理を行って、３軸炭素繊維織物の網を使った一体型のＣ／Ｃコンポジット製成形体を得た。尚、Ｃ／Ｃコンポジット製成形体は、上記図３で示した形状と同様の形状である。
このようにして作製したＣ／Ｃコンポジット製成形体を、以下、成形体Ａ４と称する。

【0029】

（比較例）
先ず、Ｔ３００炭素繊維を長さ約１２ｍｍにカットし、金属バット内に敷き詰め、上記実施例１に用いたフェノール樹脂と同じフェノール樹脂を金属バット内に注ぎ、炭素繊維に含浸させた後、１００℃に加熱したオーブン中で乾燥させて、シートモールディングコンパウンドプリプレグを得た。次に、得られたプリプレグを外型と内型からなる金型にセットし、面圧約３０Ｋｇ／ｃｍ^２、温度２００℃で金型成形を行い、内寸１５０ｍｍ×１００ｍｍ×３０ｍｍ、肉厚が２ｍｍの箱型成形体を得た。その後、実施例1同様の処理を行い、チョップドタイプの一体型のＣ／Ｃコンポジット製成形体を得た。
このようにして作製したＣ／Ｃコンポジット製成形体を、以下、成形体Ｚと称する。

【0030】

（実験１）
上記成形体Ａ１〜Ａ４、Ｚの表面状態を目視により観察したので、その結果を表１に示す。

【0031】

【表1】

【0032】

表１から明らかなように、成形体Ａ１〜Ａ４では平滑であるのに、成形体Ｚでは凹凸が確認された。

【0033】

（実験２）
上記成形体Ａ１、Ｚの辺部（底壁部と側壁部との境界部分や、その近傍）を切断し、L型の強度試験用サンプルを得た。そして、図８に示すように、当該強度試験用サンプル２２の垂直部中央付近にΦ５の貫通穴を設け固定台２３にボルトにより固定し、一端２５から荷重を加える点２４までの距離Ｌ１を２０ｍｍとして破壊荷重を測定した。尚、荷重はＤ方向に加えた。その後、曲げモーメントから辺部曲げ強さを計算した。尚、強度試験用サンプルの厚みＬ２は２ｍｍ、強度試験用サンプルの幅Ｌ３は２０ｍｍとした。

【0034】

【表2】

【0035】

表２から明らかなように、成形体Ａ１は成形体Ｚに比べて、曲げ強さが高くなっていることが確認された。

【0036】

（実験３）
上記成形体Ａ４、Ｚを用い、クロムモリブテン鋼（ＳＣＭ４３５）からなる直径２０ｍｍ、高さ８０ｍｍの円柱状金属部品を約１１００℃に加熱した後、２０ｂａｒの加圧Ｎ_２ガスを吹き付けて急冷を行った。そして、得られた金属部品の焼き入れ特性として部品中央部のビッカース硬さを調べたので、その結果を表３に示す。

【0037】

【表3】

【0038】

表３から明らかなように、成形体Ａ４では金属部品の焼入れ作業が可能な程度の強度を有し、且つ焼き入れによる硬度向上が円滑に行われ、特性が良好であったのに対して、成形体Ｚでは金属部品の焼入れ特性が不良であることが認められた。これは、成形体ＺではＮ_２ガスの通り抜けが阻害されるため、十分な冷却がなされないのに対して、成形体Ａ４ではＮ_２ガスの通り抜けが阻害されないため、十分な冷却がなされることに起因するものと考えられる。

【0039】

〔第２実施例〕
（実施例１）
第１実施例の実施例１と同様に、方形状に裁断したプリプレグシートを、図９（ａ）（ｂ）に示す切り込み１を入れることにより、成形体用シート４０、４１を作製した。尚、当該成形体用シート４０、４１における炭素繊維の延設方向は、共に、Ａ方向とＢ方向である。その後、上記成形体用シート４０、４１を、図９（ａ）（ｂ）の曲げ部２で折り曲げ、図１０（ａ）（ｂ）に示すような形状として、立ち上がり部４０ａ、４１ａを形成した。しかる後、図１０（ｃ）に示す成形型２０に２つの成形体用シート４０、４１を重ね合わせた状態で、約２００℃で真空バッグ成形して、２Ｄ炭素繊維クロスを使った箱状の成形体を作製した。

【0040】

その後は、上記第１実施例の実施例１と同様の工程を経て、一体型のＣ／Ｃコンポジット製成形体を得た。図１１に示すように、当該Ｃ／Ｃコンポジット製成形体４５は、底壁部４３と、この底壁部４３の周縁に立設され且つ２つの側壁部構成部材４４ａ、４４ｂ（上記立ち上がり部４０ａ、４１ａに対応）から成る側壁部４４とを備えている。

【0041】

（実施例２）
第１実施例の実施例１と同様に、方形状に裁断したプリプレグシートを、図１２（ａ）（ｂ）に示す切り込み１を入れることにより、成形体用シート５０、５１を作製した。尚、当該成形体用シート５０、５１における炭素繊維の延設方向は、共に、Ａ方向とＢ方向である。その後、上記成形体用シート５０、５１を、図１２（ａ）（ｂ）の曲げ部２で折り曲げ、図１３（ａ）（ｂ）に示すような形状として、立ち上がり部５０ａ、５１ａを形成した。しかる後、図１３（ｃ）に示す成形型２０に２つの成形体用シート５０、５１を重ね合わせた状態で、約２００℃で真空バッグ成形して、２Ｄ炭素繊維クロスを使った箱状の成形体を作製した。

【0042】

その後は、上記第１実施例の実施例１と同様の工程を経て、一体型のＣ／Ｃコンポジット製成形体を得た。図１４に示すように、当該Ｃ／Ｃコンポジット製成形体５５は、底壁部５３と、この底壁部５３の周縁に立設され且つ３つの側壁部構成部材５４ａ、５４ｂ、５４ｃ（上記立ち上がり部５０ａ、５１ａに対応）から成る側壁部５４とを備えている。

【0043】

（実施例３）
第１実施例の実施例１と同様に、方形状に裁断したプリプレグシートを、図１５（ａ）（ｂ）に示す切り込み１を入れた。この際、後に側壁部となる部位に切り欠き６７を形成した。これにより、成形体用シート６０、６１を作製した。尚、当該成形体用シート６０、６１における炭素繊維の延設方向は、共に、Ａ方向とＢ方向である。その後、上記成形体用シート６０、６１を、図１５（ａ）（ｂ）の曲げ部２で折り曲げ、図１６（ａ）（ｂ）に示すような形状として、立ち上がり部６０ａ、６１ａを形成した。しかる後、図１６（ｃ）に示す成形型２０に２つの成形体用シート６０、６１を重ね合わせた状態で、約２００℃で真空バッグ成形して、２Ｄ炭素繊維クロスを使った箱状の成形体を作製した。

【0044】

その後は、上記第１実施例の実施例１と同様の工程を経て、一体型のＣ／Ｃコンポジット製成形体を得た。図１７に示すように、当該Ｃ／Ｃコンポジット製成形体６５は、底壁部６３と、側壁部構成部材６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ（上記立ち上がり部６０ａ、６１ａに対応）から成る側壁部６４とを備えており、当該側壁部６４には切り欠き６７が形成されている。尚、切り欠き６７は各側壁部構成部材６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄに形成する必要はなく、任意の側壁部構成部材だけに形成しても良い。

【0045】

（実施例４）
第１実施例の実施例１と同様にしてプリプレグシートを作製し、このプリプレグシートを図１８（ａ）〜（ｃ）に示すような形状に裁断して、成形体用シート７０〜７２を作製した。その際、成形体用シート７０の炭素繊維の延設方向はＡ方向、成形体用シート７１の炭素繊維の延設方向はＢ方向とすることにより、成形体用シート７０の炭素繊維の延設方向と成形体用シート７１の炭素繊維の延設方向とが直角となるようにした。尚、成形体用シート７２の炭素繊維の延設方向はＢ方向である。また、成形体用シート７０は、後に側壁部構成部材となる凸片７０ａ、７０ｂ、７０ｃを有している。上記凸片７０ａは、図２０の平板状の側壁部構成部材７４ａとなり、上記凸片７０ｂは、図２０の平板状の側壁部構成部材７４ｂとなり、上記凸片７０ｃは、図２０の曲板状の側壁部構成部材７４ｃとなる。

【0046】

その後、上記成形体用シート７０を、図１８（ａ）の曲げ部２で折り曲げ、図１９（ａ）（ｂ）に示すような形状として、立ち上がり部７０ｄ、７０ｅ、７０ｆ（上記凸片７０ａ、７０ｂ、７０ｃに対応）を形成した。しかる後、図１９（ｄ）に示す成形型２０に３つの成形体用シート７０〜７２を重ね合わせた状態で、約２００℃で真空バッグ成形して、２Ｄ炭素繊維クロスを使った箱状の成形体を作製した。しかる後、上記第１実施例の実施例１と同様な処理を行い、一体型のＣ／Ｃコンポジット製成形体を得た。

【0047】

尚、Ｃ／Ｃコンポジット製成形体は、図２０に示すように、底壁部７３と、この底壁部７３の周縁に立設され且つ平板状の側壁部構成部材７４ａ、７４ｂ（上記立ち上がり部７０ｄ、７０ｅに対応）及び曲板状の側壁部構成部材７４ｃ（上記立ち上がり部７０ｆに対応）から成る側壁部７４とを備え、この側壁部が平面視で円弧状となり湾曲部を形成している。また、図２１に示すように、曲板状の側壁部構成部材７４ｃ（凸片７０ｃに対応）の中央点７４０ａ、７４０ｂにおける接線７４０ｃ、７４０ｄ同士が成す角度θは１８０°未満となっている。

【0048】

（その他の事項）
（１）底壁部の形状としては、上記四角形状や一部円弧状に限定するものではなく、三角形状、六角形状等であっても良い。

【0049】

（２）炭素繊維としては、図２２〜図２９に示すものであっても良い。各図について、簡単に説明する。
図２２に示すように、複数のストランド１４１、１４２、１４３を３方向から織り合わせた三軸織物から成る炭素繊維１４０であり、六角形の網目が形成されている。各ストランド１４１、１４２、１４３では、複数の炭素繊維が撚らずに並べられている。

【0050】

図２３に示すように、炭素繊維１５０は二軸織物であり、複数の炭素繊維が束ねられている。横軸のストランド１５１では、炭素繊維が撚らずに並べられている一方、縦軸のストランド（撚りストランド）１５２では、２つのストランド１５２ａ、１５２ｂが格子間で１回転（３６０°捩り）するように緩やかに撚り合わされている。横軸のストランド１５１は、縦軸の２つのストランド１５２ａ、１５２ｂの間を通っている。

【0051】

図２４に示すように、炭素繊維１５３は、図２３に示した炭素繊維１５０と比べて、横軸に撚りストランド１５４を用いている点で異なる。即ち、横軸の撚りストランド１５４では炭素繊維を束ねたストランド１５４ａ、１５４ｂが緩やかに撚り合わされている。

【0052】

図２５に示すように、炭素繊維１６０は二軸織物であり、各ストランド１６１、１６２では。複数の炭素繊維が束ねられている。横軸のストランド１６１では、複数の炭素繊維を撚らずに並べられている一方、縦軸の撚りストランド１６２は、２つのストランド１６２ａ、１６２ｂが撚り合わされている。尚、撚りストランド１６２の撚り数は、図２３に示した撚りストランド１５２の撚り数より多いため、撚りストランド１６２の強度は、撚りストランド１５２の強度より高くなっている。

【0053】

図２６に示すように、炭素繊維１６３は、図２５に示した炭素繊維１６０と比べて、横軸に撚りストランド１６４を用いている点で異なる。即ち、横軸の撚りストランド１６４では炭素繊維を束ねたストランド１６４ａ、１６４ｂが撚り合わされている。

【0054】

図２７に示すように、炭素繊維１７０は二軸織物であり、横軸及び縦軸に撚りストランド１７１、１７２を用いている。横軸の撚りストランド１７１では、２つのストランド１７１ａ、１７１ｂが緩やかに撚り合わされている、縦軸の撚りストランド１７２では、２つのストランド１７２ａ、１７２ｂが緩やかに撚り合わされている。そして、横軸のストランド１７１ａとストランド１７１ｂとは、共に、縦軸のストランド１７２ａとストランド１７２ｂとの間を通っている。また、縦軸のストランド１７２ａとストランド１７２ｂとは、共に、横軸のストランド１７１ａとストランド１７１ｂとの間を通っている。

【0055】

図２８に示す炭素繊維１７４は、図２７に示した炭素繊維１７０と比べて、横軸及び縦軸に撚りストランド１７５、１７６の撚り数が多くなっている点で異なっている。
図２９に示す炭素繊維１８０は、ストランド１８１、１８２の交差部分（網の節部分）に結び目が形成された有結節網となっている。
（３）上記実施例では、２以上のプリプレグシートを用いてＣ／Ｃコンポジット製成形体を作製したが、１つのプリプレグシートを用いてＣ／Ｃコンポジット製成形体を作製しても良い。但し、この場合は、ＵＤクロス以外のもの、例えば、２Ｄ平織クロス、３軸炭素繊維織物等を用いる必要がある。

【産業上の利用可能性】

【0056】

本発明は、熱処理炉で使用される製品ケースまたはバスケット、高温で使用される構造材またはパネル状補強材等として用いることができる。

【符号の説明】

【0057】

１：切り込み
２：曲げ部
１０：成形体用シート
１１：成形体用シート
２０：成形型
３０：Ｃ／Ｃコンポジット製成形体
３１：側壁部
３２：底壁部
３３：屈曲部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】