JP2000264752A - 繊維質構造体の製造方法 - Google Patents
繊維質構造体の製造方法Info
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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- C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 繊維状材料やマトリックスとなる材料に損傷
を与えず、形状変形を起こさずに、気孔率等を所望に制
御することができ、複雑形状品を製造することが可能な
繊維質構造体の製造方法を提供する。 【解決手段】 繊維状材料をバインダーにより成形体に
成形した後、成形体を、不活性ガス雰囲気の減圧下、不
活性ガスを流しながら、１８０〜２２０℃で所定時間保
持し、次いでこの成形体を不活性ガス雰囲気の減圧下、
３００〜３５０℃で所定時間保持することにより、バイ
ンダーを除去して、繊維質構造体を製造する。
を与えず、形状変形を起こさずに、気孔率等を所望に制
御することができ、複雑形状品を製造することが可能な
繊維質構造体の製造方法を提供する。 【解決手段】 繊維状材料をバインダーにより成形体に
成形した後、成形体を、不活性ガス雰囲気の減圧下、不
活性ガスを流しながら、１８０〜２２０℃で所定時間保
持し、次いでこの成形体を不活性ガス雰囲気の減圧下、
３００〜３５０℃で所定時間保持することにより、バイ
ンダーを除去して、繊維質構造体を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、薄板、厚板等の
板状体、パイプなどの筒状体、さらには複雑形状の構造
体に容易に成形でき、かつ均質で高強度で高い信頼性及
び耐環境性に優れる繊維質構造体を製造する方法に関す
る。
板状体、パイプなどの筒状体、さらには複雑形状の構造
体に容易に成形でき、かつ均質で高強度で高い信頼性及
び耐環境性に優れる繊維質構造体を製造する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】 近年、技術革新が急速に進む中で、宇
宙往還機やスペースプレーン等の宇宙開発分野、核エネ
ルギー、太陽エネルギーさらには水素エネルギー等のエ
ネルギー分野に用いる構造部材としては、常温から中高
温（２００−２０００℃）における高強度と材料として
の高い信頼性（靱性、耐衝撃性）、耐環境性（耐食性、
耐酸化性、耐放射線性）が要求されることは言うまでも
ない。
宙往還機やスペースプレーン等の宇宙開発分野、核エネ
ルギー、太陽エネルギーさらには水素エネルギー等のエ
ネルギー分野に用いる構造部材としては、常温から中高
温（２００−２０００℃）における高強度と材料として
の高い信頼性（靱性、耐衝撃性）、耐環境性（耐食性、
耐酸化性、耐放射線性）が要求されることは言うまでも
ない。
【０００３】 このような状況下、従来のセラミックス
の欠点を克服するものとして、連続したセラミックス系
繊維を複合化させたセラミックス基複合材料（ＣＭＣ）
が開発された。この材料は、高温でも高強度、高靱性
で、優れた耐衝撃性、耐環境性を有しているため、超耐
熱構造材料として欧米を中心に研究開発が盛んに行われ
ている。このＣＭＣの具体例としては、二次元または三
次元方向に配列した炭素繊維の間隔に炭素からなるマト
リックスを形成してなるＣ／Ｃコンポジット、ＳｉＣ繊
維とＳｉＣ粒子を含む成形体にＳｉを含浸させて形成さ
れるＳｉＣ繊維強化Ｓｉ−ＳｉＣ複合体等が知られてい
る。
の欠点を克服するものとして、連続したセラミックス系
繊維を複合化させたセラミックス基複合材料（ＣＭＣ）
が開発された。この材料は、高温でも高強度、高靱性
で、優れた耐衝撃性、耐環境性を有しているため、超耐
熱構造材料として欧米を中心に研究開発が盛んに行われ
ている。このＣＭＣの具体例としては、二次元または三
次元方向に配列した炭素繊維の間隔に炭素からなるマト
リックスを形成してなるＣ／Ｃコンポジット、ＳｉＣ繊
維とＳｉＣ粒子を含む成形体にＳｉを含浸させて形成さ
れるＳｉＣ繊維強化Ｓｉ−ＳｉＣ複合体等が知られてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、Ｃ／
Ｃコンポジットは、靱性に富むため耐衝撃性に優れ、か
つ軽量、高強度であるため、広範な分野において使用さ
れているが、炭素から構成されているため、酸素存在下
では高温での使用が出来ず、また、肉薄のものや筒状
体、あるいは複雑形状品を形成することが困難であると
いう問題があった。一方、ＳｉＣ繊維強化Ｓｉ−ＳｉＣ
複合体は、耐酸化性、耐クリープ性、耐スポーリング性
等には優れるものの、耐衝撃性が低く、また複雑な形状
や薄肉部分を有する構造体には向かないという問題があ
った。
Ｃコンポジットは、靱性に富むため耐衝撃性に優れ、か
つ軽量、高強度であるため、広範な分野において使用さ
れているが、炭素から構成されているため、酸素存在下
では高温での使用が出来ず、また、肉薄のものや筒状
体、あるいは複雑形状品を形成することが困難であると
いう問題があった。一方、ＳｉＣ繊維強化Ｓｉ−ＳｉＣ
複合体は、耐酸化性、耐クリープ性、耐スポーリング性
等には優れるものの、耐衝撃性が低く、また複雑な形状
や薄肉部分を有する構造体には向かないという問題があ
った。
【０００５】 本発明は上記した従来の課題に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、繊維状材
料やマトリックスとなる材料に損傷を与えず、形状変形
を起こさずに、気孔率等を所望に制御することができ、
しかも複雑形状品を製造することが可能な繊維質構造体
の製造方法を提供することにある。
されたものであり、その目的とするところは、繊維状材
料やマトリックスとなる材料に損傷を与えず、形状変形
を起こさずに、気孔率等を所望に制御することができ、
しかも複雑形状品を製造することが可能な繊維質構造体
の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】 本発明によれば、繊維
状材料をバインダーにより成形体に成形した後、該成形
体を不活性ガス雰囲気の減圧下、不活性ガスを流しなが
ら、該成形体から前記バインダーをその分解を防止しつ
つ除去することを特徴とする繊維質構造体の製造方法が
提供される。又、本発明によれば、繊維状材料をバイン
ダーにより成形体に成形した後、該成形体を、不活性ガ
ス雰囲気の減圧下、不活性ガスを流しながら、１８０〜
２２０℃で所定時間保持し、次いでこの成形体を不活性
ガス雰囲気の減圧下、３００〜３５０℃で所定時間保持
することにより、前記バインダーを除去することを特徴
とする繊維質構造体の製造方法が提供される。
状材料をバインダーにより成形体に成形した後、該成形
体を不活性ガス雰囲気の減圧下、不活性ガスを流しなが
ら、該成形体から前記バインダーをその分解を防止しつ
つ除去することを特徴とする繊維質構造体の製造方法が
提供される。又、本発明によれば、繊維状材料をバイン
ダーにより成形体に成形した後、該成形体を、不活性ガ
ス雰囲気の減圧下、不活性ガスを流しながら、１８０〜
２２０℃で所定時間保持し、次いでこの成形体を不活性
ガス雰囲気の減圧下、３００〜３５０℃で所定時間保持
することにより、前記バインダーを除去することを特徴
とする繊維質構造体の製造方法が提供される。
【０００７】 本発明の製造方法においては、不活性ガ
スを、成形体重量１ｋｇ当たり、０．０１〜１０ＮＬ
（ノルマルリットル）／分の範囲で流すことが好まし
く、また、不活性ガスの圧力が、５〜８５０ｈＰａの範
囲であることが好ましい。不活性ガスの圧力は、１５〜
２００ｈＰａの範囲であることがさらに好ましく、２０
〜５０ｈＰａの範囲であることが特に好ましい。又、本
発明の製造方法においては、成形体に、さらに、繊維質
構造体のマトリックスを構成するマトリックス前駆体で
あるカーボン（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、及びホウ素（Ｂ）
の少なくとも１種を混合することが好ましく、更には、
バインダー中に、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリ
エステル樹脂、及びポリイミド樹脂からなる群から選ば
れる少なくとも１種の樹脂が混合されていることが好ま
しい。本発明で用いる不活性ガスとしては、Ａｒ、
Ｎ2、及びＨｅのいずれか１種のガスであることが好ま
しい。また、本発明においては、成形体からのバインダ
ー除去率が２５〜９０％の範囲であることが好ましい。
スを、成形体重量１ｋｇ当たり、０．０１〜１０ＮＬ
（ノルマルリットル）／分の範囲で流すことが好まし
く、また、不活性ガスの圧力が、５〜８５０ｈＰａの範
囲であることが好ましい。不活性ガスの圧力は、１５〜
２００ｈＰａの範囲であることがさらに好ましく、２０
〜５０ｈＰａの範囲であることが特に好ましい。又、本
発明の製造方法においては、成形体に、さらに、繊維質
構造体のマトリックスを構成するマトリックス前駆体で
あるカーボン（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、及びホウ素（Ｂ）
の少なくとも１種を混合することが好ましく、更には、
バインダー中に、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリ
エステル樹脂、及びポリイミド樹脂からなる群から選ば
れる少なくとも１種の樹脂が混合されていることが好ま
しい。本発明で用いる不活性ガスとしては、Ａｒ、
Ｎ2、及びＨｅのいずれか１種のガスであることが好ま
しい。また、本発明においては、成形体からのバインダ
ー除去率が２５〜９０％の範囲であることが好ましい。
【０００８】 本発明の製造方法において用いる繊維状
材料としては、炭素繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊
維、ムライト繊維、チラノ繊維、及びガラス繊維からな
る群から選ばれる少なくとも１種の繊維が好ましい。こ
のうち、繊維状材料が、炭素繊維の束に遊離炭素を包含
させたプリフォームドヤーンを積層、成形してなる成形
体、またはこの成形体を焼成してなる焼成体であるＣ／
Ｃコンポジットや、(a)Ｃ／Ｃコンポジットを基本骨格
とし、その基本骨格を取り巻く状態でＳｉ−ＳｉＣ系材
料からなるマトリックスが形成されているＳｉ−ＳｉＣ
系複合材料、(b)Ｃ／Ｃコンポジットを基本骨格とし、
その基本骨格を取り巻く状態でＳｉＣ系材料からなるマ
トリックスが形成されているＳｉＣ系複合材料、また
は、(c)Ｃ／Ｃコンポジットを基本骨格とし、その基本
骨格を取り巻く状態でＣｕ−Ｃからなるマトリックスが
形成されているＣｕ系複合材料のいずれかであってもよ
い。
材料としては、炭素繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊
維、ムライト繊維、チラノ繊維、及びガラス繊維からな
る群から選ばれる少なくとも１種の繊維が好ましい。こ
のうち、繊維状材料が、炭素繊維の束に遊離炭素を包含
させたプリフォームドヤーンを積層、成形してなる成形
体、またはこの成形体を焼成してなる焼成体であるＣ／
Ｃコンポジットや、(a)Ｃ／Ｃコンポジットを基本骨格
とし、その基本骨格を取り巻く状態でＳｉ−ＳｉＣ系材
料からなるマトリックスが形成されているＳｉ−ＳｉＣ
系複合材料、(b)Ｃ／Ｃコンポジットを基本骨格とし、
その基本骨格を取り巻く状態でＳｉＣ系材料からなるマ
トリックスが形成されているＳｉＣ系複合材料、また
は、(c)Ｃ／Ｃコンポジットを基本骨格とし、その基本
骨格を取り巻く状態でＣｕ−Ｃからなるマトリックスが
形成されているＣｕ系複合材料のいずれかであってもよ
い。
【０００９】 さらに、繊維状材料としては、Ｃ／Ｃコ
ンポジットを基本骨格とし、炭素繊維の束の代わりに、
炭化珪素繊維、アルミナ繊維、ムライト繊維、チラノ繊
維、及びガラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも
１種の繊維の束を用いたものであってもよい。
ンポジットを基本骨格とし、炭素繊維の束の代わりに、
炭化珪素繊維、アルミナ繊維、ムライト繊維、チラノ繊
維、及びガラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも
１種の繊維の束を用いたものであってもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】 本発明は、繊維状材料をバイン
ダーにより成形体に成形し、この成形体を不活性ガス雰
囲気の減圧下、不活性ガスを流しながら、成形体から前
記バインダーをその分解を実質的に防止しつつ除去する
ことにより、繊維質構造体（又は成形体）を製造する方
法である。より具体的には、成形体を、減圧下、不活性
ガスを流しながら、１８０〜２２０℃で所定時間保持
し、次いでこの成形体を不活性ガス雰囲気の減圧下、３
００〜３５０℃で所定時間保持することにより、成形体
中のバインダーを、その分解を実質的に防止しながら成
形体から除去し、得られる繊維質構造体（成形体）の収
縮を防止した製造方法である。
ダーにより成形体に成形し、この成形体を不活性ガス雰
囲気の減圧下、不活性ガスを流しながら、成形体から前
記バインダーをその分解を実質的に防止しつつ除去する
ことにより、繊維質構造体（又は成形体）を製造する方
法である。より具体的には、成形体を、減圧下、不活性
ガスを流しながら、１８０〜２２０℃で所定時間保持
し、次いでこの成形体を不活性ガス雰囲気の減圧下、３
００〜３５０℃で所定時間保持することにより、成形体
中のバインダーを、その分解を実質的に防止しながら成
形体から除去し、得られる繊維質構造体（成形体）の収
縮を防止した製造方法である。
【００１１】 このように、成形体からバインダーを除
去するに際して、バインダーの分解を実質的に防止しつ
つ、有機物の状態のまま成形体からバインダーを除去し
たので、得られる成形体はバインダーの分解に伴う収縮
が生じないため、形状変形が起こらず、均質な繊維質構
造体を製造することができる。また、種々の繊維状材料
を所望の割合でバインダーにて混合することが出来るた
め、各種の用途に必要な特性を備えた構造体として利用
することができる。さらに、薄板から厚板の各種厚さの
板状体やパイプ、更に複雑な形状を有する構造体を得る
ことができる。
去するに際して、バインダーの分解を実質的に防止しつ
つ、有機物の状態のまま成形体からバインダーを除去し
たので、得られる成形体はバインダーの分解に伴う収縮
が生じないため、形状変形が起こらず、均質な繊維質構
造体を製造することができる。また、種々の繊維状材料
を所望の割合でバインダーにて混合することが出来るた
め、各種の用途に必要な特性を備えた構造体として利用
することができる。さらに、薄板から厚板の各種厚さの
板状体やパイプ、更に複雑な形状を有する構造体を得る
ことができる。
【００１２】 以下、本発明を詳しく説明する。本発明
の出発原料として用いる繊維状材料は、繊維状で耐熱性
を有するものであれば特に限定されず、種々のものを用
いることができる。具体的には、炭素繊維、炭化珪素繊
維、アルミナ繊維、ムライト繊維、チラノ繊維、ガラス
繊維等を好ましいものとして挙げることができる。上記
繊維は、短繊維であっても長繊維であってもよい。又、
これら単繊維の繊維径としては通常数μｍ〜数十μｍで
あり、繊維長さとしては通常数ｍｍ以上のものが使用さ
れるが、これに限定されるものではない。
の出発原料として用いる繊維状材料は、繊維状で耐熱性
を有するものであれば特に限定されず、種々のものを用
いることができる。具体的には、炭素繊維、炭化珪素繊
維、アルミナ繊維、ムライト繊維、チラノ繊維、ガラス
繊維等を好ましいものとして挙げることができる。上記
繊維は、短繊維であっても長繊維であってもよい。又、
これら単繊維の繊維径としては通常数μｍ〜数十μｍで
あり、繊維長さとしては通常数ｍｍ以上のものが使用さ
れるが、これに限定されるものではない。
【００１３】 また、繊維状材料として、次に示すＣ／
Ｃコンポジット、Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料、ＳｉＣ系複
合材料、Ｃｕ系複合材料等を用いることもできる。具体
的には、炭素繊維の束に遊離炭素を包含させたプリフォ
ームドヤーンを積層、成形してなる成形体、またはこの
成形体を焼成してなる焼成体であるＣ／Ｃコンポジット
や、(a)Ｃ／Ｃコンポジットを基本骨格とし、その基本
骨格を取り巻く状態でＳｉ−ＳｉＣ系材料からなるマト
リックスが形成されているＳｉ−ＳｉＣ系複合材料、
(b)Ｃ／Ｃコンポジットを基本骨格とし、その基本骨格
を取り巻く状態でＳｉＣ系材料からなるマトリックスが
形成されているＳｉＣ系複合材料、または、(c)Ｃ／Ｃ
コンポジットを基本骨格とし、その基本骨格を取り巻く
状態でＣｕ−Ｃからなるマトリックスが形成されている
Ｃｕ系複合材料のいずれかを用いることができる。
Ｃコンポジット、Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料、ＳｉＣ系複
合材料、Ｃｕ系複合材料等を用いることもできる。具体
的には、炭素繊維の束に遊離炭素を包含させたプリフォ
ームドヤーンを積層、成形してなる成形体、またはこの
成形体を焼成してなる焼成体であるＣ／Ｃコンポジット
や、(a)Ｃ／Ｃコンポジットを基本骨格とし、その基本
骨格を取り巻く状態でＳｉ−ＳｉＣ系材料からなるマト
リックスが形成されているＳｉ−ＳｉＣ系複合材料、
(b)Ｃ／Ｃコンポジットを基本骨格とし、その基本骨格
を取り巻く状態でＳｉＣ系材料からなるマトリックスが
形成されているＳｉＣ系複合材料、または、(c)Ｃ／Ｃ
コンポジットを基本骨格とし、その基本骨格を取り巻く
状態でＣｕ−Ｃからなるマトリックスが形成されている
Ｃｕ系複合材料のいずれかを用いることができる。
【００１４】 さらに、繊維状材料として、Ｃ／Ｃコン
ポジットを基本骨格とし、炭素繊維の束の代わりに、炭
化珪素繊維、アルミナ繊維、ムライト繊維、チラノ繊
維、及びガラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも
１種の繊維の束を用いたものを使用することができる。
ポジットを基本骨格とし、炭素繊維の束の代わりに、炭
化珪素繊維、アルミナ繊維、ムライト繊維、チラノ繊
維、及びガラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも
１種の繊維の束を用いたものを使用することができる。
【００１５】 次に、繊維状材料を混合、成形するため
のバインダーとしては、粘着性を有するものであれば特
に制限はない。なお、バインダーが有機物からなるもの
であれば好ましく、例えば、メチルセルロースやフェノ
ール樹脂を挙げることができる。また、バインダー中
に、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹
脂、ポリイミド樹脂等の樹脂が混合されていると、成形
体保持性が良好となることから、好ましい。また、成形
体には、バインダーとともに、繊維質構造体のマトリッ
クスを構成するマトリックス前駆体であるカーボン
（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）等を混合すること
が好ましい。
のバインダーとしては、粘着性を有するものであれば特
に制限はない。なお、バインダーが有機物からなるもの
であれば好ましく、例えば、メチルセルロースやフェノ
ール樹脂を挙げることができる。また、バインダー中
に、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹
脂、ポリイミド樹脂等の樹脂が混合されていると、成形
体保持性が良好となることから、好ましい。また、成形
体には、バインダーとともに、繊維質構造体のマトリッ
クスを構成するマトリックス前駆体であるカーボン
（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）等を混合すること
が好ましい。
【００１６】 繊維状材料とバインダーを混合して成形
体を成形する方法としては特に制限はなく、射出成形、
プレス成形など各種の成形方法を採用することができ
る。なお、パイプなどの筒状体を成形する場合には、複
数本の繊維にバインダーたる樹脂を含浸させながら、マ
ンドレル（金型）に巻き付け、任意の厚さに積層し、硬
化させる方法（巻付成形）などを採用することができ
る。また、成形体中のバインダーの含有比率については
成形方法などにより相違し、特に限定されないが、通
常、１５〜６０％程度である。
体を成形する方法としては特に制限はなく、射出成形、
プレス成形など各種の成形方法を採用することができ
る。なお、パイプなどの筒状体を成形する場合には、複
数本の繊維にバインダーたる樹脂を含浸させながら、マ
ンドレル（金型）に巻き付け、任意の厚さに積層し、硬
化させる方法（巻付成形）などを採用することができ
る。また、成形体中のバインダーの含有比率については
成形方法などにより相違し、特に限定されないが、通
常、１５〜６０％程度である。
【００１７】 次に、本発明では、得られた成形体を、
不活性ガス雰囲気の減圧下、不活性ガスを流しながら、
成形体から前記バインダーをその分解を実質的に防止し
つつ除去する。すなわち、本発明では、好ましくは、成
形体を、不活性ガス雰囲気の減圧下、不活性ガスを流し
ながら、１８０〜２２０℃で所定時間保持し、次いでこ
の成形体を不活性ガス雰囲気の減圧下、３００〜３５０
℃で所定時間保持することにより、前記バインダーを除
去するものである。このように、不活性ガス雰囲気の減
圧下、不活性ガスを流しながら、２段階での所定温度に
おける成形体保持を施すことにより、成形体からバイン
ダーを、当該バインダーの分解を実質的に抑えながら有
機物状態のまま除去することができたのである。したが
って、バインダーの分解に伴う成形体の収縮、形状変形
が生じず、気孔率などの物性、特性が均質な繊維質構造
体（成形体）を得ることができる。なお、１８０〜２２
０℃及び３００〜３５０℃における成形体の保持時間
は、成形体中のバインダー含有比率やバインダーの種
類、さらに成形体の肉厚、大きさ等によって相違する
が、通常それぞれ１ｈｒ以上の保持時間を必要とする。
不活性ガス雰囲気の減圧下、不活性ガスを流しながら、
成形体から前記バインダーをその分解を実質的に防止し
つつ除去する。すなわち、本発明では、好ましくは、成
形体を、不活性ガス雰囲気の減圧下、不活性ガスを流し
ながら、１８０〜２２０℃で所定時間保持し、次いでこ
の成形体を不活性ガス雰囲気の減圧下、３００〜３５０
℃で所定時間保持することにより、前記バインダーを除
去するものである。このように、不活性ガス雰囲気の減
圧下、不活性ガスを流しながら、２段階での所定温度に
おける成形体保持を施すことにより、成形体からバイン
ダーを、当該バインダーの分解を実質的に抑えながら有
機物状態のまま除去することができたのである。したが
って、バインダーの分解に伴う成形体の収縮、形状変形
が生じず、気孔率などの物性、特性が均質な繊維質構造
体（成形体）を得ることができる。なお、１８０〜２２
０℃及び３００〜３５０℃における成形体の保持時間
は、成形体中のバインダー含有比率やバインダーの種
類、さらに成形体の肉厚、大きさ等によって相違する
が、通常それぞれ１ｈｒ以上の保持時間を必要とする。
【００１８】 また、不活性ガスは、成形体重量１ｋｇ
当たり、０．０１〜１０ＮＬ（ノルマルリットル）／分
の範囲で流すことが好ましく、０．３〜５ＮＬ／分の範
囲がさらに好ましい。流す不活性ガス流量が上記範囲外
の場合には、バインダーの分解が生じたり、バインダー
の除去が適切に行われないという問題が生じる。
当たり、０．０１〜１０ＮＬ（ノルマルリットル）／分
の範囲で流すことが好ましく、０．３〜５ＮＬ／分の範
囲がさらに好ましい。流す不活性ガス流量が上記範囲外
の場合には、バインダーの分解が生じたり、バインダー
の除去が適切に行われないという問題が生じる。
【００１９】 不活性ガス雰囲気の圧力としては、５〜
８５０ｈＰａの範囲であることが好ましく、１５〜２０
０ｈＰａの範囲であることがさらに好ましく、２０〜５
０ｈＰａの範囲であることが特に好ましい。不活性ガス
雰囲気の圧力が上記範囲外の場合には、バインダーの除
去を適切に行うことができない。なお、用いる不活性ガ
スとしては特にその種類を限定しないが、Ａｒ、Ｎ2、
Ｈｅ等のガスを好ましいものとして挙げることができ
る。
８５０ｈＰａの範囲であることが好ましく、１５〜２０
０ｈＰａの範囲であることがさらに好ましく、２０〜５
０ｈＰａの範囲であることが特に好ましい。不活性ガス
雰囲気の圧力が上記範囲外の場合には、バインダーの除
去を適切に行うことができない。なお、用いる不活性ガ
スとしては特にその種類を限定しないが、Ａｒ、Ｎ2、
Ｈｅ等のガスを好ましいものとして挙げることができ
る。
【００２０】 上記のようにして、成形体からバインダ
ーを除去するのであるが、本発明において、成形体から
のバインダー除去率は、２５〜９０％の範囲とすること
が好ましい。バインダー除去率が２５％未満の場合に
は、得られる繊維質構造体が高温において軟化し、一
方、バインダー除去率が９０％を超えると、保形性（高
温強度）が低下する。
ーを除去するのであるが、本発明において、成形体から
のバインダー除去率は、２５〜９０％の範囲とすること
が好ましい。バインダー除去率が２５％未満の場合に
は、得られる繊維質構造体が高温において軟化し、一
方、バインダー除去率が９０％を超えると、保形性（高
温強度）が低下する。
【００２１】
【実施例】 以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳
細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるも
のではない。 （実施例１〜７、比較例１〜２）表１に示す種類の繊
維、バインダー（有機物）、成形体中のバインダー比
率、および成形方法などの成形条件を変えて、種々の最
大肉厚を有する成形体を成形した。
細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるも
のではない。 （実施例１〜７、比較例１〜２）表１に示す種類の繊
維、バインダー（有機物）、成形体中のバインダー比
率、および成形方法などの成形条件を変えて、種々の最
大肉厚を有する成形体を成形した。
【００２２】 次いで、得られた成形体について、表２
に示す熱処理条件、すなわち、不活性ガス雰囲気の圧
力、不活性ガスの流量、種類、１８０〜２２０℃及び３
００〜３５０℃の通過時間（保持時間）を変えて熱処理
を施した。得られた繊維質構造体について、そのバイン
ダー除去率および保形性を測定した。結果を表２に示
す。
に示す熱処理条件、すなわち、不活性ガス雰囲気の圧
力、不活性ガスの流量、種類、１８０〜２２０℃及び３
００〜３５０℃の通過時間（保持時間）を変えて熱処理
を施した。得られた繊維質構造体について、そのバイン
ダー除去率および保形性を測定した。結果を表２に示
す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】 以上の結果から、不活性ガスの流量が成
形体重量１ｋｇ当たり、０．００１ＮＬと少なく、１８
０〜２２０℃及び３００〜３５０℃の通過時間（保持時
間）が１ｈｒ未満の比較例１の場合には、得られた繊維
質構造体における成形体からのバインダー除去率が１５
％と低く、成形体からバインダーが適切に除去されてい
ないことがわかる。そして、その結果、高温（５００
℃）において軟化するという問題がある。また、成形体
からのバインダー除去率が１００％となった比較例２の
場合には、保形性（５００℃強度）が低い。一方、本発
明の条件を満足し、成形体からのバインダー除去率を所
定範囲とした実施例１〜７においては、得られた繊維質
構造体は、保形性（５００℃強度）が５０ＭＰａ以上と
高く、構造材としての十分な高温強度を有するものであ
る。
形体重量１ｋｇ当たり、０．００１ＮＬと少なく、１８
０〜２２０℃及び３００〜３５０℃の通過時間（保持時
間）が１ｈｒ未満の比較例１の場合には、得られた繊維
質構造体における成形体からのバインダー除去率が１５
％と低く、成形体からバインダーが適切に除去されてい
ないことがわかる。そして、その結果、高温（５００
℃）において軟化するという問題がある。また、成形体
からのバインダー除去率が１００％となった比較例２の
場合には、保形性（５００℃強度）が低い。一方、本発
明の条件を満足し、成形体からのバインダー除去率を所
定範囲とした実施例１〜７においては、得られた繊維質
構造体は、保形性（５００℃強度）が５０ＭＰａ以上と
高く、構造材としての十分な高温強度を有するものであ
る。
【００２６】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、成形体からバインダーを除去するに際して、バイン
ダーの分解を実質的に防止しつつ除去したので、得られ
る成形体はバインダーの分解に伴う収縮が生じず、形状
変形が起こらず、均質な繊維質構造体を得ることができ
る。また、本発明の製造方法によれば、種々の繊維状材
料を所望の割合で混合することが出来るため、各種の用
途に必要な特性を備えた構造体を得ることができ、さら
に、薄板から厚板の各種厚さの板状体やパイプ、更に複
雑な形状を有する構造体を得ることができる。
ば、成形体からバインダーを除去するに際して、バイン
ダーの分解を実質的に防止しつつ除去したので、得られ
る成形体はバインダーの分解に伴う収縮が生じず、形状
変形が起こらず、均質な繊維質構造体を得ることができ
る。また、本発明の製造方法によれば、種々の繊維状材
料を所望の割合で混合することが出来るため、各種の用
途に必要な特性を備えた構造体を得ることができ、さら
に、薄板から厚板の各種厚さの板状体やパイプ、更に複
雑な形状を有する構造体を得ることができる。
Claims (12)
- 【請求項１】 繊維状材料をバインダーにより成形体に
成形した後、該成形体を不活性ガス雰囲気の減圧下、不
活性ガスを流しながら、該成形体から前記バインダーを
その分解を防止しつつ除去することを特徴とする繊維質
構造体の製造方法。 - 【請求項２】 繊維状材料をバインダーにより成形体に
成形した後、該成形体を、不活性ガス雰囲気の減圧下、
不活性ガスを流しながら、１８０〜２２０℃で所定時間
保持し、次いでこの成形体を不活性ガス雰囲気の減圧
下、３００〜３５０℃で所定時間保持することにより、
前記バインダーを除去することを特徴とする繊維質構造
体の製造方法。 - 【請求項３】 不活性ガスを、成形体重量１ｋｇ当た
り、０．０１〜１０ＮＬ（ノルマルリットル）／分の範
囲で流すことを特徴とする請求項１又は２記載の繊維質
構造体の製造方法。 - 【請求項４】 不活性ガスの圧力が、５〜８５０ｈＰａ
の範囲である請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維
質構造体の製造方法。 - 【請求項５】 成形体からのバインダー除去率が２５〜
９０％の範囲である請求項１〜４のいずれか１項に記載
の繊維質構造体の製造方法。 - 【請求項６】 成形体に、さらに、該繊維質構造体のマ
トリックスを構成するマトリックス前駆体であるカーボ
ン（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、及びホウ素（Ｂ）の少なくと
も１種を混合する請求項１〜５のいずれか１項に記載の
繊維質構造体の製造方法。 - 【請求項７】 バインダー中に、フェノール樹脂、エポ
キシ樹脂、ポリエステル樹脂、及びポリイミド樹脂から
なる群から選ばれる少なくとも１種の樹脂が混合されて
いる請求項１〜６のいずれか１項に記載の繊維質構造体
の製造方法。 - 【請求項８】 不活性ガスが、Ａｒ、Ｎ2、及びＨｅの
いずれか１種のガスである請求項１〜７のいずれか１項
に記載の繊維質構造体の製造方法。 - 【請求項９】 繊維状材料が、炭素繊維、炭化珪素繊
維、アルミナ繊維、ムライト繊維、チラノ繊維、及びガ
ラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種である
請求項１〜８のいずれか１項に記載の繊維質構造体の製
造方法。 - 【請求項１０】 繊維状材料が、炭素繊維の束に遊離炭
素を包含させたプリフォームドヤーンを積層、成形して
なる成形体、またはこの成形体を焼成してなる焼成体で
あるＣ／Ｃコンポジットである請求項１〜８のいずれか
１項に記載の繊維質構造体の製造方法。 - 【請求項１１】 繊維状材料が、(a)Ｃ／Ｃコンポジッ
トを基本骨格とし、その基本骨格を取り巻く状態でＳｉ
−ＳｉＣ系材料からなるマトリックスが形成されている
Ｓｉ−ＳｉＣ系複合材料、(b)Ｃ／Ｃコンポジットを基
本骨格とし、その基本骨格を取り巻く状態でＳｉＣ系材
料からなるマトリックスが形成されているＳｉＣ系複合
材料、または、(c)Ｃ／Ｃコンポジットを基本骨格と
し、その基本骨格を取り巻く状態でＣｕ−Ｃからなるマ
トリックスが形成されているＣｕ系複合材料のいずれか
である請求項１〜８のいずれか１項に記載の繊維質構造
体の製造方法。 - 【請求項１２】 繊維状材料が、Ｃ／Ｃコンポジットを
基本骨格とし、炭素繊維の束の代わりに、炭化珪素繊
維、アルミナ繊維、ムライト繊維、チラノ繊維、及びガ
ラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種の繊維
の束を用いた請求項１０記載の繊維質構造体の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06566399A JP4298041B2 (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 繊維質構造体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06566399A JP4298041B2 (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 繊維質構造体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000264752A true JP2000264752A (ja) | 2000-09-26 |
| JP4298041B2 JP4298041B2 (ja) | 2009-07-15 |
Family
ID=13293470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06566399A Expired - Lifetime JP4298041B2 (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 繊維質構造体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4298041B2 (ja) |
-
1999
- 1999-03-11 JP JP06566399A patent/JP4298041B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4298041B2 (ja) | 2009-07-15 |
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