論 文 低温 プラズマで表面 を改質 した炭素繊維 を 用いる炭素繊維/炭 素複合材の作製 小島 昭 ・大 手 丈 夫*・ 大 谷 杉 郎**・ 太 田道 也 ・栗原英也 ・大友 英 二 (昭和63年4月16日 受 理) Preparation of Carbon Fiber/Carbon Composites from Surface-modified-carbon Fiber by Cold Plasma Akira Kojima, Takeo Ote, Sugio Otani*, Michiya Ota, Hideya Kurihara and Eiji Otomo Gunma College of Technology, Toriba-cho, Maebashi-shi 371, Japan *Faculty of Engineering , Gunma University, Tenjin-cho, Kiryu-shi 376, Japan Surface modification of PAN based carbon fiber (CF) by cold plasma method was investigated to improve the high compatibility between CF and matrix in CF/carbon composites (C/C). The surface treatment of CF papers was carried out with O2-, Ar-, NH3- and CF4-cold plasma generated by radio wave (13.56 MHz). CFRP plate (2 mm in thickness) was prepared by laminating 40 sheets of the CF paper coated with phenolic resin, and carbonizing at 1000•Ž under nitrogen. These C/C plates showed the bulk density of 1.0 g/cm3 and the CF content of 40 vol%. The C/C plates from CF paper treated in O2-, Ar- and NH3- cold plasmas yielded. 1.4 1.9 times higher values in mechanical strengths than those without plasma treat- ment. The flexural strength (67 MPa), Young's modulus (31 GPa) and the compressive strength (49 MPa) of C/C plates prepared from O2-cold plasma-treated CF, were the largest of all. The cold plasma treatment for CF is recommended as an ingenious method for the surface modification of CF. KEYWORDS: Carbon fiber, Carbon fiber/carbon composites, Cold plasma, Surface modi- fication, Mechanical properties 1. 目 的 炭 素 繊 維/炭 素 複 合 材(C/Cと略 記 す る)の機 械 的 強 度 は,「(1)炭 素 繊 維(CFと略 記 する)の強度 」,「(2)マ トリッ クスの 強 度 」お よ び 「(3)CFと マ トリックスとの 界 面 にお ける 接 着 強 度 」によ って 影響 され る。前二者 に関 して は多 くの研 研 が 試 み られ,それ らとC/Cとの機 械 的特 性 との関 係 が明 らかにな ってきた1),2)。 また,(3)のCFと マ トリックス との 接 着 強度 を 高 めるためには,これ らの界 面 に 関しての 検 討 を行 う必要 が ある。 この点 に関 して,Fitzerら は,硝酸 で 酸化 し たCFを使用 してC/Cを作り,それの機 械的特性 と,破 壊 挙動 について検討 している3)。 また,安田,木村,田 辺 らは, 表面 処理 を全く行っていないCFを使用してC/Cを作成 した 群 馬 工 業 高等 専 門学 校 工 業 化 学 科:〒371前橋 市 鳥 羽 町580 *群 馬 工 業 高 等 専 門 学 校電 気 工学 科:〒371前橋 市 鳥 羽 町580 **群 馬 大 学 工 学 部 合 成 化 学 科:〒376桐生 市 天 神 町1 -5-1 ―2―