JP2004009740A - Honeycomb laminated structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハニカム積層構造体に関する。 The present invention relates to a honeycomb laminated structure.
航空機、自動車、および列車などの乗り物ならびに住宅、倉庫、ビルディング、各種貯留設備等の建築物における火災から乗員の安全を確保することが重要である。乗り物の火災として例えば航空機の火災事故の主たる原因は、エンジンの発火、電気配線の漏電、着陸時の地面との接触による発火である。自動車の火災事故の主たる原因は、衝突の衝撃により電気系統のスパークによるガソリンの引火などである。列車の火災の原因は、架線のスパークによる可燃物への引火などである。建築物における火災としては、台所での出火、リビングルームにおけるストーブからの出火、石油タンクからの出火、可燃物貯蔵室における可燃物からの出火などである。 It is important to ensure the safety of occupants from fires in vehicles such as aircraft, automobiles, and trains, and in buildings such as houses, warehouses, buildings, and various storage facilities. As a vehicle fire, for example, main causes of an aircraft fire accident are ignition of an engine, leakage of electric wiring, and ignition due to contact with the ground at the time of landing. The main cause of a car fire accident is gasoline ignition caused by sparks in an electric system due to the impact of a collision. The cause of a train fire is the ignition of combustibles by the overhead wire spark. Fires in buildings include fires in kitchens, fires from stoves in living rooms, fires from oil tanks, fires from combustible materials in combustible material storage rooms, and the like.
これらの火災事故から人員を保護するために、乗り物あるいは建築物を構成する各種材料の難燃化あるいは不燃化が押し進められている。 各種 In order to protect personnel from these fire accidents, flame retardant or non-flammable materials for vehicles or buildings are being promoted.
とは言え、難燃化されたと称される材料あるいは不燃化されたと称される材料の多くは、プラスチックを素材にしているので、自己消火性はあっても高温度では燃焼し、また配合されている難燃材やハロゲンを含有する樹脂が種々の有毒ガスを発生させる。したがって、従来の難燃化合成樹脂組成物あるいは不燃化合成樹脂組成物は、難燃化ないし不燃化されたとは言え最終的には燃焼してしまい、火災を起こすことに変わりはない。 Nevertheless, many of the materials referred to as flame retarded or non-combustible are made of plastic, so they burn at high temperatures even if they have self-extinguishing properties, The flame retardant and the resin containing halogen generate various toxic gases. Therefore, the conventional flame-retardant synthetic resin composition or non-combustible synthetic resin composition eventually burns even though it has been made flame-retardant or non-flammable, and still causes a fire.
ここで問題になるのは、最終的に燃焼するのであれば如何にその素材の燃焼を遅延させ、しかも有毒ガスの発生のない燃焼を遅延させるかである。 The problem here is how to delay the burning of the material if it finally burns, and also delay the burning without generating toxic gas.
たとえば航空機が陸上あるいは海上で火災事故を起こしたときに、火災発生箇所から乗客のところにまで延焼するのに2分間の時間的余裕があれば、乗客は機外へ脱出することができ、また乗客への被害を最小にすることができるとされている。 For example, if an aircraft has a fire accident on land or at sea, if there is 2 minutes to allow the fire to spread from the place of the fire to the passenger, the passenger can escape outside the aircraft, It is said that damage to passengers can be minimized.
米国のFederal Aviation Administration, Department of Transport Reguration #25.803 には、客席数が44以上である航空機は、緊急の場合には90秒以内に脱出することができるようにされねばならないという安全基準が示されている。 The Federal Aviation Administration, Department of Transport Reguration # 25.803 in the U.S. states that aircraft with more than 44 seats must be able to escape within 90 seconds in an emergency. ing.
このように航空機には火災に対する人員たとえば乗員、乗客の安全基準が非常に厳しく設定されているので、航空機に使用される各種の素材には上記安全基準を満たすに十分な特性が要求されるのである。 In this way, aircraft have very strict safety standards for fire personnel, for example, crew and passengers.Therefore, various materials used in aircraft are required to have sufficient characteristics to satisfy the above safety standards. is there.
このような乗員、乗客に対する安全基準は、航空機ばかりではなく、車両、自動車、列車等の一般的な乗り物についても適用されねばならないという考えは、咋今の安全に対する認識の高まりから自然に導かれる。したがって、航空機を初めとする各種の乗り物は、有毒ガスの発生を極力抑制し、しかも燃焼開始を極力遅延させた素材で構成することが望まれる。 The idea that such safety standards for occupants and passengers must be applied not only to aircraft but also to general vehicles such as vehicles, automobiles, trains, etc. is naturally derived from the growing awareness of safety at present. . Therefore, it is desired that various vehicles such as aircraft be made of a material that suppresses generation of toxic gas as much as possible and that delays the start of combustion as much as possible.
航空機を初めとする各種の乗り物には種々の部位あるいは内壁にパネルが用いられている。このパネルの本来の機能は耐衝撃性および遮音性を有することである。航空機などにおけるパネルはさらに断熱材としての機能も要求される。従来のパネルはハニカム、FRP板またはその積層体を使用して構成されている。 パ ネ ル Panels are used on various parts or inner walls of various vehicles such as aircraft. The primary function of this panel is to have impact resistance and sound insulation. Panels in aircraft and the like are also required to function as heat insulating materials. A conventional panel is configured using a honeycomb, an FRP plate, or a laminate thereof.
航空機の客室(通常客室は航空機の胴体部分に存在する。)の壁はガラス繊維とフェノール樹脂とからなるハニカム、その室内側表面に設けられたエポキシ樹脂の板材、室内側の最外層として設けられた装飾用プラスチックフィルムなどから形成されている。 The cabin of an aircraft cabin (the cabin is usually located on the fuselage of the aircraft) has a honeycomb made of glass fiber and phenolic resin, an epoxy resin plate material provided on the cabin side surface, and an outermost layer on the cabin side. It is formed from decorative plastic films.
しかしながら、火災時には、フェノール樹脂は比較的に燃焼しにくいものの高温度でガスを発生し、エポキシ樹脂や内装フィルムは燃焼し易いので、耐火性という点では未だ完全ではなかった。 フ ェ ノ ー ル However, at the time of fire, phenolic resin is relatively hard to burn, but generates gas at high temperature, and epoxy resin and interior film are easy to burn. Therefore, fire resistance is not yet complete.
この発明者らはこのような状況下で、燃焼に際して有毒ガスの発生を極力抑制し、その素材の燃焼を極力抑制することができる材料で形成された乗り物、燃焼に際して有毒ガスの発生を極力抑制し、その素材の燃焼を極力抑制することができ、乗り物の構成材料として好適な積層構造体、燃焼に際して有毒ガスの発生を極力抑制し、その素材の燃焼を極力抑制することができる乗り物用あるいは建築物用の内装品、パネルおよび燃焼に際して有毒ガスの発生を極力抑制し、その素材の燃焼を極力抑制することができる建築物の開発を目指した。 Under such circumstances, the present inventors have minimized the generation of toxic gas during combustion and minimized the generation of toxic gas during combustion. However, the combustion of the material can be suppressed as much as possible, a laminated structure suitable as a constituent material of a vehicle, a vehicle capable of suppressing the generation of toxic gas during combustion as much as possible, and suppressing the combustion of the material as much as possible. The aim was to develop building interiors, panels, and buildings that minimize the generation of toxic gases during combustion and minimize the burning of their materials.
そこで、この発明者は、先ずセラミックスに着目した。 Therefore, the inventor first focused on ceramics.
というのは、セラミックスは金属に比べて軽量である。したがって、軽量化を達成しようとする乗り物に使用する素材としてセラミックスは金属よりも好適な材料である。金属は一般に熱伝導性が良好であり、セラミックスは熱伝導性が低くい。金属は高温では発熱しつつ酸化されるが、セラミックすではそのようなことがない。したがって、火災からの防護という観点からしてもセラミックスは金属よりも優れた素材である。 Because ceramics are lighter than metals. Therefore, ceramics is a more preferable material than metal as a material to be used for a vehicle for achieving weight reduction. Metals generally have good thermal conductivity, and ceramics have low thermal conductivity. Metals are oxidized while generating heat at high temperatures, but not in ceramics. Therefore, ceramics is a better material than metal from the viewpoint of protection from fire.
セラミックスは有機材料または金属材料に比べて耐熱性、高温強度、耐酸化性、耐摩耗性等が優れているという長所を有する反面、破壊靭性が低いという欠点を有する。セラミックスの長所を失うことなく、破壊靭性を改善する、つまり強靭化する方法として、粒子分散法、ウイスカーまたは短繊維強化法ならびに長繊維強化法などが検討されている。 Ceramics have the advantage of being superior in heat resistance, high-temperature strength, oxidation resistance, abrasion resistance, etc. as compared with organic materials or metal materials, but have the disadvantage of low fracture toughness. As a method for improving fracture toughness, that is, toughening without losing the advantages of ceramics, a particle dispersion method, a whisker or short fiber reinforcement method, a long fiber reinforcement method, and the like have been studied.
しかし、粒子分散法およびウイスカー強化法は、たとえば強靭化を図ることができても、ごく一部に破壊が起きると一気に全体に及ぶ破壊が進行するという欠点を有している。 However, the particle dispersion method and the whisker strengthening method have a drawback that, even if, for example, toughness can be achieved, if only a small part is broken, the entire part is broken at a stretch.
これに対して、長繊維による強化法は、他法に比べて破壊靭性の向上効果が大きく、しかも長繊維強化セラミックスは、荷重を加えても、繊維が荷重を負担するので、その破壊は一気に進行せず、完全に破壊する前に破壊を予知することができる。この破壊予知性は実用上での大きな利点になる。 On the other hand, the reinforcing method using long fibers has a greater effect of improving the fracture toughness than other methods.Furthermore, in long fiber reinforced ceramics, even if a load is applied, the fiber bears the load, so the destruction can be done at once. Does not progress and can predict destruction before it is completely destroyed. This predictability of failure is a great advantage in practical use.
しかしながら、長繊維による強化法を採用する場合、空気中で1,200℃以上、不活性雰囲気中で1,400℃以上の温度下においても十分な強度を保持する長繊維は未だ実用化されていず、したがって、1,200℃以下、好ましくは1,000℃以下で複合体を製造することのできる方法の開発が望まれている。 However, when a reinforcing method using long fibers is adopted, long fibers that maintain sufficient strength even at a temperature of 1,200 ° C. or more in air and 1,400 ° C. or more in an inert atmosphere are still in practical use. Therefore, development of a method capable of producing a composite at 1,200 ° C. or lower, preferably 1,000 ° C. or lower is desired.
このように複合体を低温で製造することは、当然、大きなコストの低減が期待できる。また、曲面形状または複雑形状の製品を製造するためには、炭素繊維/エポキシ複合体などの製造に用いられているように、良好なタック性およびドレープ性を有するプリプレグを積層し、成形する方法が望ましい。さらには、工業的生産のためには、焼成操作は、不活性雰囲気あるいは真空に置換することなく、空気中のままで実施することができ、しかも成形体をフリースタンディングの状態すなわち非拘束条件下で焼成することのできる方が、勿論、有利である。 製造 Manufacturing the composite at a low temperature in this way can be expected to significantly reduce the cost. Further, in order to manufacture a product having a curved shape or a complicated shape, a method of laminating and forming a prepreg having good tackiness and drapability as used in manufacturing a carbon fiber / epoxy composite or the like. Is desirable. Furthermore, for industrial production, the sintering operation can be performed in the air without replacing the atmosphere with an inert atmosphere or vacuum, and the molded body is free-standing, that is, under unconstrained conditions. Of course, it is advantageous to be able to sinter.
セラミック質マトリックスを直接に繊維間に形成させることにより繊維強化セラミックスを製造する方法として、化学蒸着法および直接金属酸化法が公知である。これらの方法は、長繊維束ならびにその製品のみならず、短繊維またはウイスカーの集合体に対しても、適用することができる。 化学 Chemical vapor deposition and direct metal oxidation are known as methods for producing fiber-reinforced ceramics by directly forming a ceramic matrix between fibers. These methods can be applied not only to long fiber bundles and products thereof, but also to aggregates of short fibers or whiskers.
化学蒸着法は、化学蒸着(CVI)により繊維の束やプリフォームの隙間にマトリックスとなるセラミックスを析出し、沈積する方法である(例えば、J. T. Hoyt et al., SAMPE J. 27 No.2, P11(1991)参照)。この方法は、比較的に低温例えば1,000〜1,200℃でセラミックマトリックスが形成される利点はあるものの、その形成に長時間例えば100時間を要し、しかもボイドの発生する割合(ボイド率)が高く、また複雑形状への対応が難しいという問題がある。 The chemical vapor deposition method is a method of depositing and depositing a ceramic as a matrix in a fiber bundle or a gap between preforms by chemical vapor deposition (CVI) (for example, JT Hoyt et al., SAMPE J. 27 No. 2, P11 (1991)). Although this method has an advantage that a ceramic matrix is formed at a relatively low temperature, for example, 1,000 to 1,200 ° C., the formation requires a long time, for example, 100 hours, and furthermore, a rate at which voids are generated (void rate) ), And it is difficult to deal with complicated shapes.
金属酸化(Directed Metal Oxidation)法は、強化繊維のプリフォームに溶融金属を接触させ、酸化、窒化により金属をセラミックスに転換する方法である。この方法は、例えばM. S. Newkirk et al., J. Mater. Sci., 1 81(1986)などに記載されている。この方法は、金属および加熱雰囲気を変えることにより、各種のセラミックマトリックスを形成することができるという利点を有するものの、製品には金属が残留し、そのために強度が高温で低下する傾向を有する。また、この方法においても、複雑な形状の製品を製造する上に大きな制約がある。 The metal oxide (Directed Metal Oxidation) method is a method in which a molten metal is brought into contact with a preform of a reinforcing fiber, and the metal is converted into ceramics by oxidation and nitridation. This method is described, for example, in MS S. Newkirk et al., J. Mater. Sci., 181 (1986). Although this method has the advantage that various ceramic matrices can be formed by changing the metal and the heating atmosphere, the metal tends to remain in the product and the strength tends to decrease at high temperatures. Also in this method, there is a great limitation in manufacturing a product having a complicated shape.
複合材料の業界で伝統的に採用されているプリプレグを用い、このプリプレグを積層し、所定形状に成形して製品形状にした後に、焼成してマトリックス成分をセラミック体に転換する長繊維強化セラミックスの製造方法として、スラリー含浸法、ゾル−ゲル法、高分子熱分解法が公知である。 Using prepreg traditionally adopted in the composite material industry, this prepreg is laminated, molded into a predetermined shape to form a product shape, and then fired to convert the matrix component into a ceramic body. As a production method, a slurry impregnation method, a sol-gel method, and a polymer pyrolysis method are known.
スラリー含浸法は、セラミック微粒子と有機高分子などのバインダーを含むスラリー液を繊維に含浸させてプリプレグを作成し、脱バインダーした後に不活性雰囲気中で熱圧プレスする方法である。この方法は例えばC. A. Doughan et al., Ceram. Eng. Sci. Proc., 10 912(1989)に記載されている。この方法によると、優れた機械的性質を有する繊維強化セラミックス製品を製造することができると言う利点はあるが、1,500〜1,800℃と言う高い温度と100〜350kg/cm2 という高い圧力とを必要とし、炭素繊維以外の強化繊維の劣化を避けることができない。また、脱バインダー時に有機物が炭化し、揮発および/または熱収縮するために、マトリックス性能を低下させ、また亀裂やボイドを発生すると言う欠点を有する。 The slurry impregnation method is a method in which a prepreg is prepared by impregnating fibers with a slurry liquid containing ceramic fine particles and a binder such as an organic polymer, debindered, and then hot-pressed in an inert atmosphere. This method is described, for example, in CA Doughan et al., Ceram. Eng. Sci. Proc., 10 912 (1989). According to this method, there is an advantage that a fiber-reinforced ceramic product having excellent mechanical properties can be produced, but a high temperature of 1,500 to 1,800 ° C. and a high temperature of 100 to 350 kg / cm 2. Pressure, and the deterioration of reinforcing fibers other than carbon fibers cannot be avoided. In addition, organic substances are carbonized during binder removal and volatilized and / or thermally shrunk, thereby deteriorating matrix performance and causing cracks and voids.
また、この方法では、安価であり、しかも低沸点のために除去し易い水が、多くの例で、媒体として用いられているが、水は金属酸化物のようなセラミック原料に強く吸着する傾向を有し、そのためにこの吸着水は加熱により容易には除去されないという問題が存在する。なお、このプリプレグはタック性を有しない。 In this method, water that is inexpensive and easy to remove because of its low boiling point is used as a medium in many cases, but water tends to strongly adsorb to ceramic raw materials such as metal oxides. Therefore, there is a problem that the adsorbed water is not easily removed by heating. This prepreg does not have tackiness.
ゾル−ゲル法は、一般には、液体原料である金属アルコキシドを、酸またはアルカリの存在下で、加水分解および縮合することにより、ゾル状態からゲル状態に変換し、さらに熱を加えてセラミックスを形成させる方法を言う。この方法では、1,000℃以下の低温でもセラミック化することが可能である。 In the sol-gel method, generally, a metal alkoxide, which is a liquid raw material, is converted from a sol state to a gel state by hydrolysis and condensation in the presence of an acid or an alkali, and further heat is applied to form a ceramic. Say how to let. In this method, it is possible to ceramicize even at a low temperature of 1,000 ° C. or less.
しかし、この方法の欠点は、湿潤ゲルを乾燥ゲルに転換する際の大きな体積収縮および焼成時の収縮に起因するボイド、亀裂、破壊の発生である。すなわち、その体積収縮は、場合によっては、数十%にも及ぶので、収縮のない繊維との間に亀裂が発生する(特開昭63−282131号公報参照)。 However, disadvantages of this method are the large volume shrinkage when converting a wet gel to a dry gel and the occurrence of voids, cracks and fractures due to shrinkage during firing. That is, the volume shrinkage may reach several tens% in some cases, and cracks are generated between the fibers and the fibers that do not shrink (see JP-A-63-282131).
高分子熱分解法は、ポリカルボシラン、ポリシラザンのような有機金属高分子をマトリックス前駆体として用い、これを繊維に含浸してプリプレグを作成し、積層し、硬化した後に焼成してセラミックマトリックスに転換する方法である。この方法は、例えば岡村清人、日本複合材料学会誌 11 99(1985)などに発表されている。この方法は、1,200℃以下の温度でもセラミックスに転換することができると言う利点を有するものの、熱分解により有機金属高分子をセラミック組成に変える際にやはりかなりの収縮が起こる。また、これらの有機金属高分子は必要なタック性を付与することができず、賦形性に問題がある。 The polymer pyrolysis method uses an organic metal polymer such as polycarbosilane or polysilazane as a matrix precursor, impregnates it into fibers, creates a prepreg, laminates, cures, and fires to form a ceramic matrix. It is a way to convert. This method is disclosed in, for example, Kiyoto Okamura, Journal of the Japan Society for Composite Materials, # 11 99 (1985). Although this method has the advantage that it can be converted to ceramics even at a temperature of 1200 ° C. or less, considerable shrinkage still occurs when the organometallic polymer is converted to a ceramic composition by thermal decomposition. In addition, these organometallic polymers cannot impart necessary tackiness, and have a problem in shapeability.
上記の3方法を応用した長繊維強化セラミックスの製造例としては、次のような報文および発明が公開されている。 The following reports and inventions are disclosed as examples of the production of long fiber reinforced ceramics using the above three methods.
M. Chen らは、主にベーマイト(Boemite )と0.5μm径のアルミナ粉末とからなるゾル液を、炭素繊維または炭化ケイ素繊維に含浸し、50℃で20時間かけて乾燥し、窒素雰囲気下で1,000℃に昇温加熱した後に、冷却し、さらに黒鉛ダイを用いて1,200℃ホットプレスすることにより、繊維強化セラミックスを作成した。このようにして得られた複合体は多孔質で、その原因は加熱時および焼結時の大きな収縮にあると結論されている(ECCM-3予稿集、p89 20-23 March(1989) 参照)。 M. Chen et al. Impregnated carbon fiber or silicon carbide fiber with a sol solution mainly composed of boemite and alumina powder having a diameter of 0.5 μm, dried at 50 ° C. for 20 hours, and then dried under a nitrogen atmosphere. After heating to 1,000 ° C. and heating, the mixture was cooled and hot-pressed at 1,200 ° C. using a graphite die to prepare a fiber-reinforced ceramic. It has been concluded that the composite obtained in this way is porous, due to the large shrinkage during heating and sintering (see ECCM-3 Preprints, pp. 89-20-23 March (1989)). .
F. I. Hurwitz らは、ポリシルセスキオキサンをマトリックス前駆体に用い、炭化ケイ素繊維を強化繊維として、フィラメントワインディング法でプリプレグを作成した。このプリプレグを金属ダイ中に積み重ね、得られた積層体を70℃、689Paで2時間、さらに昇温して180℃、1.5時間保持した。この積層体を、ダイから取り出して、アルゴン気流下で525℃、1,000℃または1,200℃まで加熱した。彼らは、この加熱中の熱収縮率は、ポリビニル(50)メチル(50)シルセスキオキサンで19%、ポリフェニル(50)メチル(50)シルセスキオキサンで13%であり、マトリックス表面および繊維間マトリックス領域に多数の亀裂の発生を認めている(Ceram. Eng. Sci. Proc., 10 750(1989)参照)。 F. I. Hurwitz et al. Prepared a prepreg by a filament winding method using polysilsesquioxane as a matrix precursor and silicon carbide fibers as reinforcing fibers. The prepreg was stacked in a metal die, and the obtained laminate was kept at 70 ° C. and 689 Pa for 2 hours, and further heated to 180 ° C. and kept at 1.5 ° C. for 1.5 hours. The laminate was taken out of the die and heated to 525 ° C., 1,000 ° C., or 1200 ° C. under a stream of argon. They found that the heat shrinkage during this heating was 19% for polyvinyl (50) methyl (50) silsesquioxane and 13% for polyphenyl (50) methyl (50) silsesquioxane, A large number of cracks are observed in the matrix region between fibers (see Ceram. Eng. Sci. Proc., 10 750 (1989)).
フランク・カング・チらは、有機溶剤中に溶解した熱硬化性オルガノシリコーン樹脂を高モジュラス繊維に含浸させることによりプリプレグを作成し、このプリプレグを300℃より高くない温度で部分硬化(B-Staging )、硬化、後硬化し、次いで不活性雰囲気下または真空下で少なくとも1,000℃の温度で焼成することを特徴とする繊維強化セラミックスの製造方法を開示している(特公昭63−16350号公報参照)。 Frank Kang Chi et al. Made a prepreg by impregnating a high modulus fiber with a thermosetting organosilicone resin dissolved in an organic solvent, and partially cured the prepreg at a temperature not higher than 300 ° C (B-Staging). ), Hardening, post-hardening, and then firing at a temperature of at least 1,000 ° C under an inert atmosphere or vacuum (Japanese Patent Publication No. 63-16350). Gazette).
彼らは、また、有機シルセスキオキサンのゾルとコロイド状の金属酸化物あるいはその混合物との混合物または有機シルセスキオキサンのゾルと金属アルコキシドあるいはその混合物を高モジュラス繊維に含浸させることによりプリプレグを作成し、上記と同様な硬化および焼成操作ならびに加熱雰囲気を用いてこのプリプレグから繊維強化セラミックスを製造している(特公平3−77138号公報参照)。 They also formed prepregs by impregnating high modulus fibers with a mixture of an organic silsesquioxane sol and a colloidal metal oxide or a mixture thereof, or an organic silsesquioxane sol and a metal alkoxide or a mixture thereof. A fiber-reinforced ceramic is manufactured from this prepreg using the same hardening and firing operations and heating atmosphere as described above (see Japanese Patent Publication No. 3-77138).
彼らの方法は、一見、炭素繊維/エポキシ・プリプレグと類似の方法のように見えるが、そのプリプレグは、有効なタック性がないので、曲面形状または複雑形状の製品を製造する際のハンドリングが困難であり、また層と層との剥離が起きやすい。また、フローが大きいので部分硬化しないと取り扱うことができず、そのために完全硬化に至るまでには後硬化を含めた三段階の硬化操作を必要とするので、製造に手間と時間とがかかるのが欠点である。その上、焼成雰囲気が不活性雰囲気あるいは真空に限定されることは明らかに製造上の制約とコストアップとをもたらす。 At first glance, their method appears to be a method similar to carbon fiber / epoxy prepreg, but the prepreg has no effective tackiness and is difficult to handle when producing curved or complex shaped products. And peeling between the layers is likely to occur. In addition, since the flow is large, it can not be handled unless it is partially cured, and it requires three steps of curing operations including post-curing until complete curing, so it takes time and effort to manufacture Is a disadvantage. In addition, limiting the firing atmosphere to an inert atmosphere or vacuum obviously results in manufacturing restrictions and cost increases.
HAN, Jong, Hoon は、タック性およびドレープ性を有するセラミックバインダー組成物を開示している。この組成物は、ポリメチルメタクリレートのような高分子、トリメチロールプロパントリメタクリレートのような単量体、ジクミルパーオキシドのような過酸化物およびアセトンのような溶剤よりなる。彼らは、このバインダー組成物とアルミナのようなセラミック成分とを混合したスラリー液にアルミナ繊維のような無機繊維を複合した後に、さらに149〜170℃で硬化し、これを480℃以下の温度で焼成することにより脱バインダーし、さらに500〜2,500℃でセラミック成分を焼結する繊維強化セラミックの製造方法を開示している(WO92/22509公報参照)。 HAN, Jong, Hoon discloses a tacky and drapable ceramic binder composition. The composition comprises a polymer such as polymethyl methacrylate, a monomer such as trimethylolpropane trimethacrylate, a peroxide such as dicumyl peroxide and a solvent such as acetone. They composited inorganic fibers such as alumina fibers with a slurry liquid obtained by mixing the binder composition and a ceramic component such as alumina, and then further cured at 149 to 170 ° C, and then cured at a temperature of 480 ° C or less. It discloses a method for producing a fiber-reinforced ceramic in which the binder is removed by firing and the ceramic component is further sintered at 500 to 2,500 ° C. (see WO92 / 22509).
この方法は、ゴムの加硫または有機高分子の架橋に業界で慣用的に用いられている架橋剤/共架橋剤系(松本琢磨、「ゴムと有機過酸化物加硫と共架橋剤」昭和52年10月10日発行、(株)大成社参照)を、そのまま、セラミック粒子のバインダーとして用いたものである。この方法は、セラミック前駆体系バインダーと異なり、タック性およびドレープ性を有するので賦形性は良好であると期待されている。しかし、このバインダーはその全てが有機物で構成されている点では、従来のスラリー含浸法の高分子バインダーと変わりがない。したがって、熱分解により脱バインダーした後は、セラミック粒子間の接合力は急激に低下し、従来のスラリー含浸法に用いられている高温高圧焼結法を用いない限り、良好な機械的強度を有する繊維強化セラミックスを得ることは困難である。 This method uses a cross-linking agent / co-cross-linking agent system commonly used in the industry for vulcanization of rubber or cross-linking of organic polymers (Takuma Matsumoto, "Rubber and organic peroxide vulcanization and co-cross-linking agent" Showa (Taiseisha Co., Ltd., issued October 10, 1 52) was used as it was as a binder for ceramic particles. Unlike the ceramic precursor binder, this method has tackiness and drapability and is expected to have good shapeability. However, this binder is not different from the polymer binder of the conventional slurry impregnation method in that all of the binder is composed of an organic substance. Therefore, after the binder is removed by thermal decomposition, the bonding strength between the ceramic particles rapidly decreases, and has good mechanical strength unless the high-temperature and high-pressure sintering method used in the conventional slurry impregnation method is used. It is difficult to obtain fiber reinforced ceramics.
以上に説明したように、従来の強化セラミック成形体の製造法には、次のような問題点がある。 As described above, the conventional method for manufacturing a reinforced ceramic molded body has the following problems.
すなわち、(1)焼結するのに高温を要する、(2)製造するのに長時間を要する、(3)常圧かつフリースタンディングでの焼成が困難である、(4)複雑な形状の製品を製造するのが困難である、(5)高価な不活性ガスの使用を必須条件とする、(6)セラミック化するための加熱中にマトリックス物質の収縮が大きく、また強化繊維とマトリックス物質の加熱時の寸法変化の差が大きいために、焼成体に多数の亀裂が発生する。 That is, (1) a high temperature is required for sintering, (2) a long time is required for production, (3) it is difficult to fire under normal pressure and free standing, and (4) a product having a complicated shape. (5) The use of expensive inert gas is a prerequisite, (6) The matrix material shrinks greatly during heating for ceramification, and the reinforcing fibers and the matrix material are difficult to produce. Since the difference in dimensional change during heating is large, many cracks are generated in the fired body.
このような問題点は、いずれも工業生産時ならびに製品の実用化に対して不利な点ばかりであり、これらがセラミック複合材料の普及を妨げてきた主な原因となっている。 These problems are all disadvantages for industrial production and practical application of products, and these are the main causes that have hindered the spread of ceramic composite materials.
この発明の目的は、上記問題点を解消したセラミック複合材料を使用し、しかも燃焼に際して有毒ガスの発生を極力抑制し、その素材の燃焼を極力抑制することができる材料で形成された乗り物を提供することにある。この発明の目的は、上記問題点を解消したセラミック複合材料を使用し、しかも燃焼に際して有毒ガスの発生を極力抑制し、その素材の燃焼を極力抑制することができ、乗り物および建築物の構成材料として好適な積層構造体を提供することにある。この発明の目的は、上記問題点を解消したセラミック複合材料を使用し、しかも燃焼に際して有毒ガスの発生を極力抑制し、その素材の燃焼を極力抑制することができる内装品およびパネルを提供することにある。この発明の目的は、燃焼に際して有毒ガスの発生を極力抑制し、その素材の燃焼を極力抑制することができる材料を使用して建築可能な建築物を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vehicle which is formed of a material which uses a ceramic composite material which has solved the above-mentioned problems, suppresses generation of toxic gas during combustion as much as possible, and can suppress combustion of the material as much as possible. Is to do. An object of the present invention is to use a ceramic composite material which has solved the above-mentioned problems, furthermore, suppress generation of toxic gas during combustion as much as possible, and suppress combustion of the material as much as possible. It is another object of the present invention to provide a laminated structure suitable as the above. An object of the present invention is to provide an interior component and a panel which use a ceramic composite material which has solved the above-mentioned problems, suppress generation of toxic gas during combustion as much as possible, and can suppress combustion of the material as much as possible. It is in. An object of the present invention is to provide a building that can be constructed using a material that can suppress generation of toxic gas during combustion as much as possible and that can suppress combustion of the material as much as possible.
前記課題を解決するために、この発明者らが鋭意検討し、乗り物の内壁および床材の少なくともいずれかに無機長繊維補強セラミック材料を使用することに着目した。前記無機長繊維補強セラミック材料の一例として、後述するBLACKGLAS (商品名)およびこの発明者らが開発したセラミック材料を挙げることができる。 解決 In order to solve the above problems, the present inventors have conducted intensive studies and focused on using an inorganic long fiber reinforced ceramic material for at least one of an inner wall and a floor material of a vehicle. Examples of the inorganic long fiber reinforced ceramic material include BLACKGLAS (trade name) described later and a ceramic material developed by the present inventors.
この発明者らの開発に係る前記セラミック材料は、特定のマトリックス組成物を無機繊維のトウまたは無機繊維の製品に含浸あるいは加熱浸透させることにより得られるプリプレグを使用して製造される。このプリプレグは、エポキシ樹脂複合体用のプリプレグと同等のタック性、ドレープ性および長時間のアウトタイムという利点を有する。ここで、マトリックス組成物として、この発明における(A)〜(E)成分および必要に応じて含められる溶剤や添加剤を含有する組成物を挙げることができる。 The ceramic material according to the development of the present inventors is manufactured using a prepreg obtained by impregnating or heating-infiltrating a specific matrix composition into a tow of inorganic fibers or a product of inorganic fibers. This prepreg has the same advantages of tackiness, drapeability and long out-time as prepregs for epoxy resin composites. Here, examples of the matrix composition include a composition containing the components (A) to (E) in the present invention and a solvent and an additive included as needed.
前記プリプレグは、これを用いて複雑な形状の積層体を製造することができ、さらにエポキシ樹脂複合体用のプリプレグとほぼ同じ条件で加熱加圧成形することにより、マトリックス組成物に強固な架橋構造を付与し、しかも繊維とマトリックスとの間の接合性が良好な繊維強化硬化体に転換することができる。この硬化体は、現在広く用いられている繊維強化エポキシ樹脂複合材料よりも耐熱性が高く、それ自体、実用性を有している。この硬化体から、工業的実施が非常に容易な空気中での非拘束条件下での常圧焼成によっても繊維強化セラミック焼成体を製造することが可能であり、この際、焼成時の収縮は殆どなく、形状の変化が起こらない。ここで言う、非拘束条件下での加熱とは、硬化体を、金型で固定するとか、プレスで押圧するとかなどの変形防止の対策を講ずることなしに、フリースタンディングの状態で加熱焼成することを意味する。 The prepreg can be used to produce a laminate having a complicated shape using the prepreg, and is further subjected to heat and pressure molding under substantially the same conditions as the prepreg for the epoxy resin composite, so that the matrix composition has a strong crosslinked structure. , And can be converted into a fiber-reinforced cured product having good bonding properties between the fiber and the matrix. This cured product has higher heat resistance than fiber-reinforced epoxy resin composite materials that are widely used at present, and has its own practicality. From this cured product, it is possible to produce a fiber-reinforced ceramic fired body even under normal pressure firing under unconstrained conditions in air, which is very easy to perform industrially. Almost no change in shape. Here, the heating under the unconstrained condition means that the cured body is heated and fired in a free standing state without taking any measures to prevent deformation such as fixing with a mold or pressing with a press. Means that.
この焼成体は、さらに前記マトリックス組成物を構成する成分の少なくとも一種を含有する液を含浸し、再焼成することにより、焼成時に発生したボイドを埋めて強度をさらに向上させることができる。このようにして各種の形状を有する繊維強化セラミック焼成体製品を容易に製造することができ、本製品は、航空機および宇宙往還機の耐熱構造部材および遮熱部材、ジェットエンジン、ロケットエンジン、ガスタービンエンジンなどの耐熱部材および遮熱部材、タービン翼、宇宙機器、ヒーターまたはバーナー用部材、成形用治具、工具類、あるいは、炉壁、炉芯管保護管、炉内容器などの高温炉部材などに使用することができる。 焼 成 The fired body is further impregnated with a liquid containing at least one of the components constituting the matrix composition, and is fired again, thereby filling voids generated during firing and further improving the strength. In this way, fired fiber reinforced ceramic products having various shapes can be easily manufactured. This product can be used for heat-resistant structural members and heat shield members of aircraft and spacecraft, jet engines, rocket engines, gas turbines, and the like. Heat-resistant and heat-shielding members such as engines, turbine blades, space equipment, heater or burner members, molding jigs, tools, or high-temperature furnace members such as furnace walls, furnace core protection tubes, furnace inner vessels, etc. Can be used for
この発明の目的は上述した知見に基づいて完成された。 目的 The object of the present invention has been completed based on the above findings.
すなわち、請求項1に記載の発明は、ハニカムの両面または片面に、無機長繊維補強セラミック材料が積層されてなるハニカム積層構造体であり、
請求項2に記載の発明は、前記無機長繊維補強セラミック材料が、セラミック長繊維と、金属酸化物と、有機重合体および/または有機重合体となるモノマーおよびその硬化剤とからなるプリプレグを成形し、硬化した後に焼成してなる前記請求項1に記載のハニカム積層構造体であり、
請求項3に記載の発明は、前記無機長繊維補強セラミック材料が、以下の(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分および(E)成分を含有するマトリックス組成物の液またはシート状物を無機繊維のトウまたは無機繊維の製品に含浸あるいは加熱浸透してなるプリプレグを成形し、硬化した後に焼成してなる前記請求項1または2に記載のハニカム積層構造体であり、
(A)成分;平均粒径1μm以下の金属酸化物の微粉末、
(B)成分;二重鎖構造を有する可溶性シロキサン重合体、
(C)成分;エチレン性不飽和二重結合を少なくとも1個分子中に有する3官能性シラン化合物、
(D)成分;有機過酸化物、
(E)成分;エチレン性不飽和二重結合を少なくとも2個分子中に有するラジカル重合可能な単量体
請求項4に記載の発明は、マトリックス組成物中の前記(A)成分の配合量が350〜750重量部、
(B)成分の配合量が80〜170重量部、
(C)成分の配合量が25〜125重量部、
(D)成分の配合量が1〜4重量部
および(E)成分の配合量が25〜125重量部である前記請求項3に記載のハニカム積層構造体であり、
請求項5に記載の発明は、前記無機長繊維補強セラミック材料が、前記請求項3に記載の(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分および(E)成分を、
前記請求項4に記載の含有割合で含有してなるマトリックス組成物の液またはシート状物を無機繊維のトウまたは無機繊維の製品に含浸あるいは加熱浸透してなるプリプレグを成形し、硬化してなる前記請求項3または4に記載のハニカム積層構造体であり、
請求項6に記載の発明は、前記(A)成分がシリカ、アルミナ、または酸化チタンより選択される少なくとも一種を含む酸化物または複合酸化物であり、
前記(B)成分がポリシルセスキオキサン類であり、
前記(C)成分が、γ−(メタ)アクリロキシアルキルトリアルコキシシランであり、 前記(D)成分が、10時間の半減期を得るための温度が110℃以上である過酸化物であり、
前記(E)成分が多価アルコールのジ(メタ)アクリレートおよび/または多価アルコールのトリ(メタ)アクリレートであり、
前記無機繊維が、ガラス繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、チラノ繊維、ならびにアルミナおよび/またはシリカを主成分とする各種繊維よりなる酸化物系無機繊維よりなる群から選択される少なくとも一種である前記請求項3〜5のいずれか1項に記載のハニカム積層構造体であり、
請求項7に記載の発明は、前記無機長繊維補強セラミック材料が、その表面が釉薬焼成物が被覆されてなる前記請求項1〜6のいずれか1項に記載のハニカム積層構造体である。
That is, the invention according to claim 1 is a honeycomb laminated structure in which an inorganic long fiber reinforced ceramic material is laminated on both surfaces or one surface of the honeycomb,
According to a second aspect of the present invention, the inorganic long fiber reinforced ceramic material forms a prepreg composed of a ceramic long fiber, a metal oxide, an organic polymer and / or a monomer to be an organic polymer and a curing agent thereof. The honeycomb laminated structure according to claim 1, wherein the honeycomb laminated structure is fired after curing.
The invention according to claim 3 is a matrix composition in which the inorganic long fiber-reinforced ceramic material contains the following components (A), (B), (C), (D) and (E). The honeycomb laminated structure according to
(A) component: fine powder of metal oxide having an average particle size of 1 μm or less,
(B) component; a soluble siloxane polymer having a double-chain structure,
(C) component; trifunctional silane compound having at least one ethylenically unsaturated double bond in a molecule;
(D) component; organic peroxide,
Component (E); a radically polymerizable monomer having at least two ethylenically unsaturated double bonds in the molecule. The invention according to
(B) the compounding amount of the component is 80 to 170 parts by weight,
(C) a compounding amount of the component is 25 to 125 parts by weight,
The honeycomb laminated structure according to claim 3, wherein the compounding amount of the component (D) is 1 to 4 parts by weight and the compounding amount of the component (E) is 25 to 125 parts by weight,
According to a fifth aspect of the present invention, the inorganic long fiber reinforced ceramic material comprises the component (A), the component (B), the component (C), the component (D) and the component (E) according to the third aspect. ,
A prepreg obtained by impregnating or heating-penetrating a liquid or sheet-like material of the matrix composition containing the content according to
The invention according to
The component (B) is a polysilsesquioxane,
The component (C) is γ- (meth) acryloxyalkyl trialkoxysilane, and the component (D) is a peroxide having a temperature of 110 ° C. or higher for obtaining a half-life of 10 hours,
The component (E) is a polyhydric alcohol di (meth) acrylate and / or a polyhydric alcohol tri (meth) acrylate,
The above-mentioned claim, wherein the inorganic fibers are at least one selected from the group consisting of glass fibers, alumina fibers, silica fibers, Tyranno fibers, and oxide-based inorganic fibers composed of various fibers containing alumina and / or silica as a main component.
The invention according to claim 7 is the honeycomb laminated structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the surface of the inorganic long fiber reinforced ceramic material is coated with a fired glaze.
この発明によると、セラミック長繊維補強セラミック材料を使用した内壁材、床材を使用するので、火災事故から乗員を保護する乗り物および建築物を提供することができる。 According to the present invention, since the inner wall material and the floor material using the ceramic long fiber reinforced ceramic material are used, it is possible to provide a vehicle and a building that protect occupants from a fire accident.
この発明によると、セラミック長繊維補強セラミック材料を使用することにより、火災事故から人員を保護することのできる乗り物および建築物とするのに好適なハニカム積層構造物、あるいは内装品を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a honeycomb laminated structure or interior component suitable for a vehicle and a building capable of protecting personnel from a fire accident by using a ceramic long fiber reinforced ceramic material. it can.
以下、この発明について詳細に説明する。
−乗り物−
乗り物は、無機長繊維補強セラミック材料たとえばセラミック長繊維補強セラミック材料を使用してなる内壁材を少なくとも有する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
-Vehicle-
The vehicle has at least an inner wall made of an inorganic long fiber reinforced ceramic material, for example, a long ceramic fiber reinforced ceramic material.
この乗り物としては、乗員が乗り組み、その乗員を火災から保護する必要のある乗り物一般を指称するのであり、具体例として、旅客機、貨物飛行機、輸送機、小型飛行機、ヘリオプター、水陸両用艇、および戦闘機等の航空機、スペースシャトル、有人ロケットおよび宇宙船などの宇宙空間飛行機、電車、および汽車などの鉄道車両、バス、トラック、乗用車、および特殊車両などの自動車、客船、貨物船、タンカー、遊覧船、水中翼船、潜水艦、潜水艇等の船舶艦艇等を挙げることができる。 The term vehicle refers to any vehicle in which an occupant must ride and protect the occupant from fire, such as passenger aircraft, cargo aircraft, transport aircraft, small aircraft, helicopters, amphibious boats, and combat vehicles. Aircraft such as aircraft, space shuttles, space planes such as manned rockets and spacecraft, railway vehicles such as trains and trains, automobiles such as buses, trucks, passenger cars, and special vehicles, passenger ships, cargo ships, tankers, pleasure boats And marine vessels such as hydrofoils, submarines, and submarines.
乗り物における内壁材は、乗員を火災から防護する必要のある壁材であれば特に制限がなく、たとえば、乗員を取り囲む空間を形成する構造材、火災の発生する可能性のある空間と乗員の存在する空間とを隔絶する構造材、および火災から乗員を防護するために火災発生の可能性がある空間を取り囲む構造材等を挙げることができる。 The inner wall material of the vehicle is not particularly limited as long as it is a wall material that needs to protect the occupant from fire.For example, a structural material forming a space surrounding the occupant, a space where a fire may occur, and the presence of the occupant And a structural material surrounding a space where a fire may occur in order to protect an occupant from a fire.
乗員を取り囲む空間としては、たとえば、旅客機の客室、乗務員デッキ、トイレ、コックピット、調理室(ギャレー)等が挙げられ、火災の発生する可能性のある空間として貨物室等を挙げることができる。 空間 The space surrounding the occupant includes, for example, a passenger cabin, a crew deck, a toilet, a cockpit, a cooking room (galley), and the like, and a cargo room and the like may be a space where a fire may occur.
この内壁材としては、たとえば乗員の存在する空間、あるいは火災の発生する可能性のある空間の壁体、天井、収納用開閉扉、出入り扉、床材等を構成する構造材を挙げることができる。なお、床材や扉は一般的には壁体とは称されないかも知れないが、この明細書においては、この発明における内壁材は床材や扉を構成する構造材を含む広い概念で把握される。 Examples of the inner wall material include structural materials constituting a wall body, a ceiling, a storage opening / closing door, a doorway, a floor material, and the like in a space where an occupant is present or a space where a fire may occur. . In addition, floor materials and doors may not be generally referred to as walls, but in this specification, the inner wall material in the present invention is understood as a broad concept including structural materials constituting floor materials and doors. You.
図1にこの内壁材が使用される態様が示される。この内壁材は、たとえば旅客機1における客室2の内壁3、客室2と貨物室4とを隔絶する床材5、客室2の天井材6等に使用される。
態 様 FIG. 1 shows an embodiment in which this inner wall material is used. This inner wall material is used, for example, as the inner wall 3 of the
この内壁材は、板状、湾曲板状、筒状などの所定の形状に成型された無機長繊維補強セラミック材料を有する構造材であって、壁本体、床本体、天井本体などの表面に、接着剤、ネジ留め、釘留めなどの適宜の固定手段で、固定されることのできる部材を包含する。 This inner wall material is a structural material having an inorganic long fiber reinforced ceramic material molded into a predetermined shape such as a plate shape, a curved plate shape, and a tubular shape. A member that can be fixed by an appropriate fixing means such as an adhesive, screwing, or nailing is included.
−建築物−
この発明の建築物は、無機長繊維補強セラミック材料特にセラミック長繊維補強セラミック材料を使用した内壁材(この用語は床材を含む意味で使用される。)を備える。
−Architecture−
The building of the present invention is provided with an inner wall material made of an inorganic long fiber reinforced ceramic material, in particular, a ceramic long fiber reinforced ceramic material (this term is used in a meaning including a floor material).
図7に示されるように、建築物28は、垂直に立設する壁体29、壁体29間に架け渡されてなる床材30、壁体29の上端部で架け渡された梁材31の下面に装着された天井材32、前記壁体29の上端およびその他で支持される斜向材33に装着された屋根材34を有する。前記壁体29、床材30、天井材32、屋根材34を無機長繊維補強セラミック材料特にセラミック長繊維補強セラミック材料で形成することができ、また上述したハニカム積層構造体で形成することができる。
As shown in FIG. 7, the
−内装品−
内装品は、無機長繊維補強セラミック材料を使用してなる。
−Interior goods−
The interior part is made of an inorganic long fiber reinforced ceramic material.
この内装品としては、乗員等の人員の存在する空間を形成する壁材および天井材の外に、乗員等の人員の存在する空間内に存在する各種の内装品たとえば壁の内張り材、床の上張り材、天井の内張り材、手荷物収納棚、各種計器盤面、椅子、机、窓枠体、扉枠体、壁面表面材、天井表面材、床表面材、柱、リブ、ダッシュボード、ケーブル収納管、各種部材の固定基板などを挙げることができる。要するに、この発明の内装品は、人員が存在し、あるいは居住し、あるいは活動する空間に存在する素材、および人員の存在する空間に火災が延焼するのを有効に防止するために人員の存在の有無にかかわらず火災を防止する必要のある空間に存在する素材を包含する。 As the interior parts, various interior parts existing in the space where the occupants and the like exist, such as wall lining materials and floor linings, in addition to the wall and ceiling materials forming the space where the occupants and the like exist. Upholstery materials, ceiling lining materials, baggage storage shelves, various instrument panel surfaces, chairs, desks, window frames, door frames, wall surface materials, ceiling surface materials, floor surface materials, columns, ribs, dashboards, cable storage Examples include a tube and a fixed substrate for various members. In short, the interior components of the present invention are based on materials that exist in spaces where people are present, live or work, and the presence of personnel in order to effectively prevent the spread of fires in the spaces where people are present. Includes materials that exist in spaces where fire must be prevented with or without fire.
前記内装品は、その表面が無機長繊維補強セラミック材料で形成されてなる構造を有していても良い。好ましい構造としては、その両面が無機長繊維補強セラミック材料で形成され、内部が難燃化樹脂もしくは難燃化樹脂組成物および/または不燃化樹脂もしくは不燃化樹脂組成物のシート、フィルム、板、発泡体で形成されてなる。 内装 The interior product may have a structure in which the surface is formed of an inorganic long fiber reinforced ceramic material. As a preferred structure, both surfaces are formed of an inorganic long fiber reinforced ceramic material, and the inside is a sheet, film, plate of a flame retardant resin or a flame retardant resin composition and / or a flame retardant resin or a flame retardant resin composition. It is formed of a foam.
内装品の形態について特に制限がなく。その内装品が本来有する形状に応じた形態を有するように無機長繊維補強セラミック材料の形態が決定されることができる。 There are no particular restrictions on the form of interior accessories. The shape of the inorganic long fiber reinforced ceramic material can be determined so as to have a shape corresponding to the shape originally possessed by the interior component.
内装品に好適な構造体の例を図面に示す。 例 An example of a structure suitable for interior products is shown in the drawing.
図2に示すように、この積層構造体7は、耐熱性樹脂組成物で形成されたシート8の両面に難燃性樹脂シート9が積層され、その難燃性樹脂シート9に接着剤10を介して無機長繊維補強セラミック材料層11が形成されてなる。 As shown in FIG. 2, in the laminated structure 7, a flame-retardant resin sheet 9 is laminated on both sides of a sheet 8 formed of a heat-resistant resin composition, and an adhesive 10 is applied to the flame-retardant resin sheet 9. An inorganic long fiber reinforced ceramic material layer 11 is formed therebetween.
この難燃性樹脂組成物は、たとえば無機繊維と耐熱性樹脂とを配合してなる。前記無機繊維としては、ガラス繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、チラノ繊維あるいはアルミナおよび/またはシリカを主成分とする各種繊維よりなる酸化物系無機繊維などを、また場合により炭素繊維も使用することができる。 The flame-retardant resin composition comprises, for example, an inorganic fiber and a heat-resistant resin. As the inorganic fibers, glass fibers, alumina fibers, silica fibers, Tyranno fibers or oxide-based inorganic fibers composed of various fibers containing alumina and / or silica as a main component, and, in some cases, carbon fibers may be used. it can.
この難燃性樹脂組成物に使用される耐熱性樹脂としては、フェノール樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、全芳香族ポリエステル、非晶性ポリアリーレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、エポキシ樹脂などを挙げることができる。好ましい耐熱性樹脂としては、フェノール樹脂およびポリフェニレンスルフィドなどのスーパーエンジニアリングプラスチックなどである。 Examples of the heat-resistant resin used in the flame-retardant resin composition include phenol resin, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether sulfone, wholly aromatic polyester, amorphous polyarylate, polyetheretherketone, polyimide, and epoxy resin. And the like. Preferred heat resistant resins include phenolic resins and super engineering plastics such as polyphenylene sulfide.
この難燃性樹脂組成物に使用される難燃性樹脂としてはハロゲン原子を含有する熱可塑性樹脂を挙げることができ、好適な具体例としては、ポリビニルフルオライド、ポリフッ化エチレンプロピレンコポリマー、ポリフッ化ビニリデン等を挙げることができる。 Examples of the flame-retardant resin used in the flame-retardant resin composition include a thermoplastic resin containing a halogen atom. Preferred examples thereof include polyvinyl fluoride, polyfluorinated ethylene-propylene copolymer, and polyfluorinated copolymer. And vinylidene.
無機長繊維補強セラミック材料については後述する。 The inorganic long fiber reinforced ceramic material will be described later.
接着剤としては構造接着剤と称される通常の接着剤たとえばエポキシ系接着剤、シアノアクリレート系接着剤等を使用することができる。この積層構造体を形成するのに好適な接着剤としてはエポキシ接着剤等を挙げることができる。 As the adhesive, a normal adhesive called a structural adhesive, for example, an epoxy-based adhesive, a cyanoacrylate-based adhesive, or the like can be used. An epoxy adhesive or the like can be used as an adhesive suitable for forming the laminated structure.
耐熱性樹脂組成物で形成されたシート、難燃性樹脂シート、およびして無機長繊維補強セラミック材料の厚みは、この積層構造体をどのような内壁材、内装品に使用するかに応じて適宜に決定することができる。 The thickness of the sheet formed of the heat-resistant resin composition, the flame-retardant resin sheet, and the inorganic long-fiber reinforced ceramic material depends on what kind of inner wall material or interior product uses this laminated structure. It can be determined appropriately.
この積層構造体においては、その無機長繊維補強セラミック材料の表面に釉薬の焼結物が被覆形成されているのが好ましい。釉薬の焼結物が無機長繊維補強セラミック材料の表面に被覆形成されていると、この積層構造体をガス不透過性にすることができる。したがって、釉薬の焼結物を表面に有するこの積層構造体で内壁材または内装品が形成されていると、火災発生の際の有毒ガスがこの積層構造体を透過せず、乗員の安全を図ることができる。特に、この釉薬の焼結物で被覆されたこの積層構造体で、乗員の存在する空間を囲繞しておくと、火災発生の際の有毒ガスが前記空間内に侵入するのを防止し、あるいは有毒ガスの侵入を遅延させることができる。 In this laminated structure, it is preferable that the surface of the inorganic long fiber reinforced ceramic material is coated with a sintered product of glaze. When the sintered product of the glaze is coated on the surface of the inorganic long fiber reinforced ceramic material, the laminated structure can be made gas-impermeable. Therefore, when an inner wall material or an interior part is formed of this laminated structure having a glaze sintered material on its surface, toxic gas in the event of a fire does not pass through the laminated structure, thereby ensuring the safety of occupants. be able to. In particular, by surrounding the space where the occupant is present with this laminated structure covered with the sintered product of the glaze, it is possible to prevent toxic gas in the event of a fire from entering the space, or The entry of toxic gas can be delayed.
釉薬としては、たとえば「ポリシラザン」(商品名)として商業的に容易に入手することのできるペルヒドロポリシラザン、「コスモコート」(商品名)等を挙げることができる。 Examples of the glaze include perhydropolysilazane, “Cosmocoat” (trade name), which can be easily obtained commercially as “polysilazane” (trade name).
−ハニカム積層構造体−
この発明のハニカム積層構造体は、この発明の内装品およびパネルに使用されることができる。
-Honeycomb laminated structure-
The honeycomb laminated structure of the present invention can be used for interior parts and panels of the present invention.
前記ハニカム積層構造体としては、ハニカム積層構造体の両面または片面に無機長繊維補強セラミック材料が積層された構造を有する限り、種々の構造を取り得る。 Various structures can be adopted as the honeycomb laminated structure as long as the honeycomb laminated structure has a structure in which the inorganic long fiber reinforced ceramic material is laminated on both surfaces or one surface.
このハニカム積層構造体の好ましい一態様を図3に示す。図3に示すようにこのハニカム積層構造体12は、ハニカム13の両面に、難燃性樹脂組成物で形成されたシート14が積層され、そのシートの表面に難燃性樹脂シート15が積層され、その難燃性樹脂シート15の表面に接着剤16を介して無機長繊維補強セラミック材料17が積層されてなる。
FIG. 3 shows a preferred embodiment of the honeycomb laminated structure. As shown in FIG. 3, in the honeycomb laminated
ハニカムは、ハニカムコアを有する限りその材質に特に制限がない。ハニカムとして、たとえばアルミニウム、アルミニウム合金、およびステンレスなどの金属で形成された金属ハニカムを使用した構造体、難燃性樹脂あるいはエンジニアリングプラスチックなどの樹脂で形成された非金属ハニカムを使用した構造体を挙げることができる。 材質 The material of the honeycomb is not particularly limited as long as it has a honeycomb core. Examples of the honeycomb include a structure using a metal honeycomb formed of a metal such as aluminum, an aluminum alloy, and stainless steel, and a structure using a non-metal honeycomb formed of a resin such as a flame-retardant resin or an engineering plastic. be able to.
ハニカム積層構造体の難燃性を一層向上させるのであれば、ハニカムを金属ハニカムで形成するが好ましく、軽量化および高剛性化を図るのであれば、ハニカムをアルミニウムハニカムで形成するのが好ましい。場合によってはセラミックス、無機長繊維補強セラミック材料でハニカム積層構造体を形成しても良い。 (4) In order to further improve the flame retardancy of the honeycomb laminated structure, the honeycomb is preferably formed of a metal honeycomb, and in order to reduce the weight and increase the rigidity, the honeycomb is preferably formed of an aluminum honeycomb. In some cases, the honeycomb laminated structure may be formed of ceramics or an inorganic long fiber reinforced ceramic material.
このハニカム積層構造体は、ハニカムと無機長繊維補強セラミック材料とを組み合わせると、軽量性、強度および衝撃吸収性を保持することのできる外に、火災発生箇所からの延焼を防止し、このハニカム積層構造体自体の燃焼を遅延させることができる。 When this honeycomb laminated structure is used in combination with a honeycomb and an inorganic long fiber reinforced ceramic material, in addition to being able to maintain lightness, strength and shock absorption, it is possible to prevent fire from spreading from a place where a fire has occurred, The combustion of the structure itself can be delayed.
この難燃性樹脂組成物は、たとえば無機繊維と耐熱性樹脂とを配合して調製することができる。前記無機繊維としては、ガラス繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、チラノ繊維あるいはアルミナおよび/またはシリカを主成分とする各種繊維よりなる酸化物系無機繊維などを、また場合により炭素繊維をも使用することができる。 This flame-retardant resin composition can be prepared by, for example, mixing inorganic fibers and a heat-resistant resin. As the inorganic fibers, glass fibers, alumina fibers, silica fibers, Tyranno fibers or oxide-based inorganic fibers composed of various fibers containing alumina and / or silica as a main component, and in some cases, carbon fibers may be used. Can be.
この難燃性樹脂組成物に使用される耐熱性樹脂としては、フェノール樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、全芳香族ポリエステル、非晶性ポリアリーレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、エポキシ樹脂などを挙げることができる。好ましい耐熱性樹脂としては、フェノール樹脂およびポリフェニレンスルフィドなどのスーパーエンジニアリングプラスチックなどである。 Examples of the heat-resistant resin used in the flame-retardant resin composition include phenol resin, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether sulfone, wholly aromatic polyester, amorphous polyarylate, polyetheretherketone, polyimide, and epoxy resin. And the like. Preferred heat resistant resins include phenolic resins and super engineering plastics such as polyphenylene sulfide.
この難燃性樹脂組成物に使用される難燃性樹脂あるいは難燃性樹脂シートに使用される難燃性樹脂としてはハロゲン原子を含有する熱可塑性樹脂を挙げることができ、好適な具体例としては、ポリビニルフルオライド、ポリフッ化エチレンプロピレンコポリマー、ポリフッ化ビニリデン等を挙げることができる。 Examples of the flame-retardant resin used in the flame-retardant resin composition or the flame-retardant resin used in the flame-retardant resin sheet include a thermoplastic resin containing a halogen atom. Examples thereof include polyvinyl fluoride, polyfluoroethylene propylene copolymer, polyvinylidene fluoride and the like.
無機長繊維補強セラミック材料については後述する。 The inorganic long fiber reinforced ceramic material will be described later.
接着剤としては構造接着剤と称される通常の接着剤たとえばエポキシ系接着剤およびシアノアクリレート系接着剤等を使用することができる。 Usable adhesives include ordinary adhesives called structural adhesives, such as epoxy adhesives and cyanoacrylate adhesives.
ハニカム、耐熱性樹脂組成物で形成されたシート、難燃性樹脂シート、およびして無機長繊維補強セラミック材料の厚みは、このハニカム積層構造体をどのような内壁材、内装品に使用するかに応じて適宜に決定することができる。 The thickness of the honeycomb, the sheet formed of the heat-resistant resin composition, the flame-retardant resin sheet, and the inorganic long-fiber reinforced ceramic material is determined by what kind of inner wall material or interior part of the honeycomb laminated structure is used. Can be determined as appropriate.
このハニカム積層構造体においては、その無機長繊維補強セラミック材料の表面に釉薬の焼結物が被覆形成されているのが好ましい。釉薬の焼結物が無機長繊維補強セラミック材料の表面に被覆形成されていると、このハニカム積層構造体をガス不透過性にすることができる。したがって、釉薬の焼結物を表面に有するこのハニカム積層構造体で内壁材または内装品が形成されていると、火災発生の際の有毒ガスがこのハニカム積層構造体を透過せず、乗員の安全を図ることができる。特に、この釉薬の焼結物で被覆されたこのハニカム積層構造体で、乗員の存在する空間を囲繞しておくと、火災発生の際の有毒ガスが前記空間内に侵入するのを防止し、あるいは有毒ガスの侵入を遅延させることができる。 に お い て In the honeycomb laminated structure, it is preferable that the surface of the inorganic long fiber reinforced ceramic material is coated with a sintered product of glaze. When the sintered product of the glaze is coated on the surface of the inorganic long fiber reinforced ceramic material, the honeycomb laminated structure can be made gas-impermeable. Therefore, if an inner wall material or an interior part is formed of the honeycomb laminated structure having a glaze sintered material on its surface, toxic gas in the event of a fire does not pass through the honeycomb laminated structure, and the occupant's safety is reduced. Can be achieved. In particular, by surrounding the space where the occupant is present with this honeycomb laminated structure covered with the sintered product of the glaze, it is possible to prevent toxic gas in the event of a fire from entering the space, Alternatively, the entry of toxic gas can be delayed.
ハニカム積層構造体の他の態様を図面に示す。図4に示されるハニカム積層構造体18は、ハニカム19の両面に、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂をガラス繊維製シートたとえばガラス繊維の織物、編物、不織布等のシートに含浸してなるシート20が積層され、その一方のそのシート20の表面に無機長繊維補強セラミック材料21が積層され、その無機長繊維補強セラミック材料21の表面に、外観の向上を目的として種々の模様を印刷し、あるいは着色してなる化粧シート22が積層され、その化粧シート22の表面に透明保護シート23が積層されてなる。なお、透明保護シート23が室内側に向くようにこのハニカム積層構造体が使用されることができる。
の 他 Another embodiment of the honeycomb laminated structure is shown in the drawings. The honeycomb laminated
この図4に示されるハニカム積層構造体は、たとえば図5に示されるような航空機の扉の内壁材として使用されることができる。なお、この図5に示される扉24は航空機内への出入り口に装着される扉である。
ハ The honeycomb laminated structure shown in FIG. 4 can be used, for example, as an inner wall material of an aircraft door as shown in FIG. Note that the
この図4に示されるハニカム積層構造体は、たとえば図6に示されるように、航空機内に装備される手荷物収納棚の開閉蓋に使用されることができる。図6に示されるように、航空機内の手荷物収容棚25は、棚本体26を覆蓋し、開閉可能に形成されてなる開閉蓋27を有する。
ハ The honeycomb laminated structure shown in FIG. 4 can be used, for example, as shown in FIG. 6, for an opening / closing lid of a baggage storage shelf installed in an aircraft. As shown in FIG. 6, the
これらのハニカム積層構造体は、上述した外にこの発明の内壁材あるいは内装品に使用されることができる。ハニカム積層構造体は、その強度の故に床材に好適である。また、ハニカム積層構造体、内壁材あるいは内装品においては、無機長繊維補強セラミック材料は、火災等の熱源の存在する空間側の表面に積層されてなる。 In addition to the above, these honeycomb laminated structures can be used for the inner wall material or interior parts of the present invention. The honeycomb laminated structure is suitable for flooring materials because of its strength. In a honeycomb laminated structure, an inner wall material, or an interior product, an inorganic long fiber reinforced ceramic material is laminated on a surface on a space side where a heat source such as a fire exists.
−パネル−
この発明のパネルは、無機長繊維補強セラミック材料を用いて形成される。この発明のパネルは、乗り物および建築物を構成する構造材、内装品に使用されることができる。この発明のパネルは前記ハニカム積層構造体を所定の構造に適合するように湾曲面に形成し、あるいは板状に形成して使用される。特に航空機の胴体外表面あるいは室内側内壁体としてこのパネルを好適に使用することができる。航空機の胴体形成にこのパネルを使用する場合、胴体を形成するために組み上げられた断面H型のフレームに、フレームの溝内にこのパネルの端部を挿入するようにして、このパネルを装着し、あるいは取り付けられる。航空機は客室内を気密に保持しなければならないから、パネルと外装材例えばアルミニウム板あるいはアルミナ板との間で気密化処理が施される。
-Panel-
The panel of the present invention is formed using an inorganic long fiber reinforced ceramic material. INDUSTRIAL APPLICABILITY The panel of the present invention can be used for structural materials and interior parts constituting vehicles and buildings. The panel of the present invention is used by forming the honeycomb laminated structure on a curved surface or in a plate shape so as to conform to a predetermined structure. In particular, this panel can be suitably used as the outer surface of the fuselage of an aircraft or the inner wall of the cabin. When the panel is used to form an aircraft fuselage, the panel is mounted on an H-shaped frame assembled to form the fuselage, with the end of the panel inserted into a groove in the frame. , Or attached. Since the aircraft must keep the interior of the passenger compartment airtight, an airtight treatment is performed between the panel and an exterior material such as an aluminum plate or an alumina plate.
このパネルが航空機の客室側に装着されていると、しかも無機繊維補強セラミック材料特にセラミック長繊維補強セラミック材料が客室側に向いていると、このパネルに有機質材料が使用されていることにより、火災時にこの有機質材料から煙、ガスなどが発生しても、この無機長繊維補強セラミック材料特にセラミック長繊維補強セラミック材料が、客室内に前記煙、ガス等が漏出するのを有効に防止することができる。 If this panel is mounted on the cabin side of the aircraft, and if inorganic fiber reinforced ceramic material, especially ceramic long fiber reinforced ceramic material, is facing the cabin side, the use of organic material for this panel will cause a fire. Even if smoke or gas is generated from the organic material sometimes, the inorganic long fiber reinforced ceramic material, particularly the ceramic long fiber reinforced ceramic material, can effectively prevent the smoke, gas, etc. from leaking into the passenger compartment. it can.
建築物のパネルとしては図8に示されるように、天井パネル35、壁面パネル36、床面パネル37、基礎床面パネル38、ドアパネル39等を挙げることができる。この他建築物に使用されるパネルとして、台所における耐火壁面パネル、防火壁パネル等を挙げることができる。
天井 As a building panel, as shown in FIG. 8, a
これらパネルは、前記無機長繊維補強セラミック材料特にセラミック長繊維補強セラミック材料で形成することができ、また上述したハニカム積層構造体で形成することができる。 These panels can be formed from the inorganic long fiber reinforced ceramic material, particularly the ceramic long fiber reinforced ceramic material, and can be formed from the above-described honeycomb laminated structure.
−無機長繊維補強セラミック材料−
この発明における無機長繊維補強セラミック材料としては、(1) 無機長繊維と金属酸化物と有機重合体および/または有機重合体となるモノマーおよびその硬化剤と溶剤とからなるプリプレグを成形硬化した後に焼成してなるセラミック材料(無機繊維としてセラミック繊維を用いたときには、これをセラミック長繊維補強セラミック材料と称することがある。)、および(2) 高屈折率のシリコン系ガラスであるシリコンカルボキシド(SiCx Oy )と熱硬化性重合体のプレカーサ(モノマーまたは低重合体)を含み、成形(コーティング、紡糸、プリプレグのレイアップ等)し、焼成することによりシリコンカーバイドと原子分散された炭素とからなるセラミック複合材料を挙げることができる。
-Inorganic long fiber reinforced ceramic material-
As the inorganic long fiber reinforced ceramic material in the present invention, (1) after molding and curing a prepreg comprising an inorganic long fiber, a metal oxide, an organic polymer and / or a monomer to be an organic polymer and a curing agent and a solvent thereof A fired ceramic material (when ceramic fiber is used as the inorganic fiber, this may be referred to as a ceramic long fiber reinforced ceramic material), and (2) silicon carboxide, a silicon-based glass having a high refractive index ( SiCx Oy) and a precursor (monomer or low polymer) of a thermosetting polymer, formed of silicon carbide and carbon atom-dispersed by molding (coating, spinning, lay-up of prepreg, etc.) and firing. Ceramic composite materials can be mentioned.
前記セラミック複合材料としては、「BLACKGLAS 」(商品名、Allied-Signal Inc 製)を挙げることができる。 と し て As the ceramic composite material, "BLACKGLAS" (trade name, manufactured by Allied-Signal Inc) can be mentioned.
セラミック長繊維補強セラミック材料である前記セラミック材料は、以下に説明するように、プリプレグを成形し、硬化した後に焼成することにより、製造することができる。 The ceramic material, which is a ceramic long fiber reinforced ceramic material, can be manufactured by molding a prepreg, curing it, and firing it, as described below.
前記プリプレグの製造に使用されるマトリックス組成物は、以下の(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分および(E)成分を含有する。 マ ト リ ッ ク ス The matrix composition used for producing the prepreg contains the following components (A), (B), (C), (D) and (E).
(A)成分;平均粒径1μm以下の金属酸化物の微粉末、
(B)成分;二重鎖構造を有する可溶性シロキサン重合体、
(C)成分;エチレン性不飽和二重結合を少なくとも1個分子中に有する3官能性シラン化合物、
(D)成分;有機過酸化物、
(E)成分;エチレン性不飽和二重結合を少なくとも2個分子中に有するラジカル重合可能な単量体。
(A) component: fine powder of metal oxide having an average particle size of 1 μm or less,
(B) component; a soluble siloxane polymer having a double-chain structure,
(C) component; trifunctional silane compound having at least one ethylenically unsaturated double bond in a molecule;
(D) component; organic peroxide,
Component (E): a radically polymerizable monomer having at least two ethylenically unsaturated double bonds in the molecule.
前記(A)成分である金属酸化物として、たとえばシリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化リチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、三酸化ホウ素、ジルコニア、部分安定化ジルコニア、五酸化バナジウム、酸化バリウム、イットリアおよびフェライトなどの単一酸化物、ならびに、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、コージュエライト、チタン酸アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カリウムおよびチタン酸ジルコン酸鉛などの複合酸化物を挙げることができる。これらは、その一種を単独で使用することもできるし、またその二種以上を併用することもできる。 As the metal oxide as the component (A), for example, silica, alumina, titanium oxide, lithium oxide, zinc oxide, tin oxide, calcium oxide, magnesium oxide, boron trioxide, zirconia, partially stabilized zirconia, vanadium pentoxide, Single oxides such as barium oxide, yttria and ferrite, as well as mullite, steatite, forsterite, cordierite, aluminum titanate, barium titanate, strontium titanate, potassium titanate and lead zirconate titanate A composite oxide can be used. One of these can be used alone, or two or more of them can be used in combination.
これら金属酸化物の中でも好ましいのは、アルミナ、シリカまたは酸化チタンより選択される少なくとも一種を含む酸化物またはこれらから構成される複合酸化物である。 の Among these metal oxides, oxides containing at least one selected from alumina, silica and titanium oxide or composite oxides composed of these are preferred.
好適な金属酸化物は、その平均粒径が1μm以下、特に0.5μm以下である。このような微細な粒径を有する金属酸化物の微粉末は、主に(C)成分、(D)成分および(E)成分により形成される三次元網目構造中に、(B)成分によって稠密に接合された状態で包含され、それ故に焼結が容易になる。なお、平均粒径が1μmを超える金属酸化物粒子を用いた場合に、良好な強度を有するセラミック長繊維補強セラミック材料を得ることができないことがある。 Suitable metal oxides have an average particle size of 1 μm or less, especially 0.5 μm or less. The metal oxide fine powder having such a fine particle size is densely packed by the component (B) in a three-dimensional network formed mainly by the components (C), (D) and (E). , Which facilitates sintering. When metal oxide particles having an average particle size exceeding 1 μm are used, a ceramic long fiber reinforced ceramic material having good strength may not be obtained.
大気中に保存されていた金属酸化物の微粉末は、少なくともその表面の一部に水酸基が存在するので、後述する接合効果に有効に機能する。これに対し、金属の窒化物、金属の炭化物などの微粉末は、その表面の一部に水酸基を十分に有していないので、この発明の目的を必ずしも十分には達成することができない。また、前記金属酸化物の微粉末のみでセラミック体を製造しようとすると、高温および高圧の焼結操作が必要になり、この発明の効果を奏することができず、したがってこの発明の目的を達成することができない。 金属 Since the metal oxide fine powder stored in the atmosphere has a hydroxyl group on at least a part of its surface, it effectively functions for the bonding effect described later. On the other hand, fine powders such as metal nitrides and metal carbides do not have sufficient hydroxyl groups on a part of their surfaces, and therefore the object of the present invention cannot always be sufficiently achieved. In addition, if it is attempted to produce a ceramic body using only the fine powder of the metal oxide, a high-temperature and high-pressure sintering operation is required, so that the effects of the present invention cannot be achieved, and therefore, the object of the present invention is achieved. I can't.
(B)成分である二重鎖構造を有する可溶性シロキサン重合体は、ホモポリマーであってもコポリマーであっても良い。この(B)成分は、前記金属酸化物のバインダーとして作用する。 The soluble siloxane polymer having a double-chain structure as the component (B) may be a homopolymer or a copolymer. This component (B) functions as a binder for the metal oxide.
一般に二重鎖構造を有する所謂ラダー型の有機高分子は、線状の有機高分子に比べて耐熱性に優れ、剛直で熱収縮が小さいとされている。しかしながら、有機高分子は、たとえラダー型であっても、500℃以上の加熱時には熱分解し、あるいは収縮し、しかも大量のガスを発生するから、このようなラダー型の有機高分子をバインダーとして使用してプリプレグ焼成体を製造しても、そのプリプレグ焼成体には多くの亀裂と気泡が発生する。 Generally, a so-called ladder-type organic polymer having a double-chain structure is considered to be excellent in heat resistance, rigid and small in heat shrinkage as compared with a linear organic polymer. However, even when the organic polymer is a ladder type, it thermally decomposes or shrinks when heated at 500 ° C. or more and generates a large amount of gas. Therefore, such a ladder type organic polymer is used as a binder. Even if it is used to produce a prepreg fired body, many cracks and bubbles are generated in the prepreg fired body.
この発明者らは、金属酸化物の微粉末のバインダーについて種々検討した結果、二重鎖構造を有するシロキサンホモポリマーあるいはシロキサンコポリマーは、二次転移点(ガラス転移点)が高く、金属酸化物に対する良好な接合効果を有し、しかも熱分解後にはその大部分がセラミック組成に転換するので、この発明における金属酸化物微粒子のバインダーとして最適であることを認めた。なお、この発明における二重鎖構造を有する可溶性シロキサン重合体はオリゴマーと称されるものを含む。 As a result of various studies on a binder of a fine powder of a metal oxide, the inventors have found that a siloxane homopolymer or a siloxane copolymer having a double-chain structure has a high second order transition point (glass transition point), Since it has a good joining effect, and most of it is converted to a ceramic composition after thermal decomposition, it has been recognized that it is most suitable as a binder for metal oxide fine particles in the present invention. The soluble siloxane polymer having a double-chain structure in the present invention includes what is called an oligomer.
二重鎖構造を有するシロキサン重合体を調製するための原料としては、化学式R’Si(OR)3 (式中、Rはメチル基、エチル基などのアルキル基、R’はアルキル基、フェニル基、ビニル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メタクリロイル基などの脂肪族、脂環族または芳香族の置換基を表す。)で示されるトリアルコキシシランが挙げられる。 As a raw material for preparing a siloxane polymer having a double-chain structure, a chemical formula R′Si (OR) 3 (where R is an alkyl group such as a methyl group and an ethyl group, R ′ is an alkyl group and a phenyl group And an aliphatic, alicyclic or aromatic substituent such as a vinyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a methacryloyl group.).
このトリアルコキシシランとして、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどを挙げることができる。 Examples of the trialkoxysilane include methyltriethoxysilane, methyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, methyltributoxysilane, octyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, and γ-methacrylate. Roxypropyltrimethoxysilane and the like can be mentioned.
(B)成分である二重鎖構造を有する可溶性シロキサン重合体は、たとえばJ.F.Brown et at., J. Polymer Sci., Part C No.1 p.83 (1963)に記載されている公知の方法により、一種または二種以上のトリアルコキシシランを酸触媒を用いて加水分解し、縮合することにより調製することができる。これらはポリシルセスキオサンとも呼ばれ、一般的には以下の化学式で示される。 The soluble siloxane polymer having a double-chain structure as the component (B) can be obtained by a known method described, for example, in JFB Rown et at., J. Polymer Sci., Part C No. 1 p. 83 (1963). Can be prepared by hydrolyzing and condensing one or more trialkoxysilanes using an acid catalyst. These are also called polysilsesquiosans and are generally represented by the following chemical formula.
ただし、R1 は水素原子または前記化学式R’Si(OR)3 中のRを表し、R2 およびR3 は前記化学式R’Si(OR)3 中のR’を表す。 Here, R 1 represents a hydrogen atom or R in the chemical formula R′Si (OR) 3 , and R 2 and R 3 represent R ′ in the chemical formula R′Si (OR) 3 .
ポリシルセスキオキサンとしては、たとえば、ポリメチルシルセスキオキサン、ポリフェニルシルセスキオキサン、ポリビニルメチルシルセスキオキサン、ポリフェニルメチルシルセスキオキサン、ポリフェニルプロピルシルセスキオキサン、ポリメチル−n−ヘキシルシルセスキオキサン、ポリフェニルメタクリロキシプロピルシルセスキオキサンなどを挙げることができる。 Examples of the polysilsesquioxane include polymethylsilsesquioxane, polyphenylsilsesquioxane, polyvinylmethylsilsesquioxane, polyphenylmethylsilsesquioxane, polyphenylpropylsilsesquioxane, and polymethyl-n- Hexylsilsesquioxane, polyphenylmethacryloxypropylsilsesquioxane and the like can be mentioned.
これらの中でも好ましいのは、ポリフェニルシルセスキオキサン、ポリフェニルメチルシルセスキオキサン、ポリフェニルエチルシルセスキオキサンである。共重合体である場合、フェニル基とメチル基またはエチル基とのモル比(フェニル基/メチル基またはエチル基)が2/1〜1/2であるのが好ましい。これらは、加熱時の熱収縮率が小さく、しかも製造が容易であるからである。 中 で も Among them, preferred are polyphenylsilsesquioxane, polyphenylmethylsilsesquioxane, and polyphenylethylsilsesquioxane. In the case of a copolymer, the molar ratio of phenyl group to methyl group or ethyl group (phenyl group / methyl group or ethyl group) is preferably 2/1 to 1/2. These are because the heat shrinkage rate during heating is small and the production is easy.
バインダーとして好ましい前記シロキサン重合体の分子量は特に限定されるものではないが、通常1,000以上であるのが好ましく、特に1,500以上であるのが好ましい。 分子 The molecular weight of the siloxane polymer that is preferable as the binder is not particularly limited, but is generally preferably 1,000 or more, and particularly preferably 1,500 or more.
たとえばポリフェニルシルセスキオキサンは、溶媒に可溶性であり、その溶液から強靭なフィルムを形成することができ、またガラス転移点Tgが300〜400℃と高く、そのために硬化時および焼成時の熱変形を最小限に抑制することができる。さらにこのポリマーは、900℃に加熱しても主鎖の切断が起こらず、高収率でたとえば非晶質のシリコーンオキシカーバイド(Si−C−O)のようなセラミック構造に転換する。 For example, polyphenylsilsesquioxane is soluble in a solvent, can form a tough film from the solution, and has a high glass transition point Tg of 300 to 400 ° C., so that heat during curing and firing is low. Deformation can be minimized. Further, even when the polymer is heated to 900 ° C., the main chain is not broken, and the polymer is converted into a ceramic structure such as amorphous silicon oxycarbide (Si—C—O) in high yield.
これに対し、有機高分子をバインダーに用いる場合、常圧での焼成過程で有機高分子が熱分解し、金属酸化物同士の接合力が失われ、亀裂を発生させる。 On the other hand, when an organic polymer is used as the binder, the organic polymer is thermally decomposed in the process of baking at normal pressure, the bonding strength between metal oxides is lost, and cracks are generated.
上記の説明から明らかなように、この発明における二重鎖構造を有する可溶性シロキサン重合体は、バインダーとして使用すると、高温まで加熱しても収縮が小さく、またそれ自体がセラミック化するので、成形体の収縮は小さくなる。したがって、この二重鎖構造を有する可溶性シロキサン重合体は、特に常圧下かつ非拘束条件下での焼成操作に有利である。ここで、常圧とは、特に意図的に加圧または減圧の操作を加えない場合を含む。 As is clear from the above description, when the soluble siloxane polymer having a double-chain structure in the present invention is used as a binder, the shrinkage is small even when heated to a high temperature, and the resin itself becomes a ceramic. Shrinkage becomes smaller. Therefore, the soluble siloxane polymer having a double-chain structure is particularly advantageous for a calcination operation under normal pressure and under unrestricted conditions. Here, the normal pressure includes a case where the operation of increasing or decreasing the pressure is not intentionally performed.
この発明において、前記二重鎖構造を有する可溶性シロキサン重合体のなかで特に有利であるのは、分子末端にシラノール基またはアルコキシ基を有するものである。分子末端にシラノール基またはアルコキシ基を有する可溶性シロキサン重合体は、表面の少なくとも一部に水酸基を有する(A)成分すなわち金属酸化物の微粒子と可溶性シロキサン重合体と、相互に親和性を有し、容易に相互分散する。また、加熱時に反応して相互に結合し、焼成時には一体となってセラミック化する。 In the present invention, among the soluble siloxane polymers having a double-chain structure, those having a silanol group or an alkoxy group at the molecular terminal are particularly advantageous. The soluble siloxane polymer having a silanol group or an alkoxy group at the molecular terminal has an affinity for the component (A) having a hydroxyl group on at least a part of its surface, that is, the metal oxide fine particles and the soluble siloxane polymer, Easily inter-dispersed. In addition, they react with each other at the time of heating and combine with each other, and at the time of firing, they are integrally ceramicized.
もっとも、熱安定性の高い二重鎖構造を有する可溶性シロキサン重合体であっても、1,000℃付近の高温度に加熱すると、約10%に近い収縮を示し、焼成体に寸法変化を起こすと共に亀裂やボイドの発生する恐れがあり、したがって(B)成分を用いるだけではこの発明の目的を達成することができない。 However, even a soluble siloxane polymer having a double-chain structure with high thermal stability shows a shrinkage of about 10% when heated to a high temperature of about 1,000 ° C., causing a dimensional change in the fired body. At the same time, cracks and voids may be generated. Therefore, the object of the present invention cannot be achieved only by using the component (B).
この発明者らは、1,200℃までの焼成時に、常圧下かつ非拘束条件下であっても、成形体に変形を起こさせないようにするためには、プリプレグ硬化体に予め強固な三次元網目構造を形成させておくことが有効であることを認めた。 In order to prevent the molded body from being deformed even at normal pressure and under unconstrained conditions during firing up to 1200 ° C., the present inventors have proposed that a prepreg cured body should have a strong three-dimensional It was recognized that it was effective to form a network structure.
三次元網目構造を形成させるために必要なのが、(C)成分であるところの、エチレン性不飽和二重結合を少なくとも1個分子中に有する3官能性シラン化合物、(D)成分である有機過酸化物および(E)成分であるところの、エチレン性不飽和二重結合を少なくとも2個分子中に有するラジカル重合可能な単量体である。 In order to form a three-dimensional network structure, the component (C) is a trifunctional silane compound having at least one ethylenically unsaturated double bond in a molecule, and the component (D) is an organic compound. A radically polymerizable monomer having at least two ethylenically unsaturated double bonds in the molecule, which is a peroxide and a component (E).
従来技術において既に説明したように、ゴムまたは高分子と架橋剤(過酸化物)および共架橋剤(反応性単量体)との組み合わせによる架橋系は既に公知であるが、この発明で用いるような(C)成分であるところの、エチレン性不飽和二重結合を少なくとも1個分子中に有する3官能性シラン化合物、(D)成分である有機過酸化物および(E)成分であるところの、エチレン性不飽和二重結合を少なくとも2個分子中に有するラジカル重合可能な単量体との組み合わせによる架橋系は知られていない。 As already described in the prior art, a cross-linking system using a combination of a rubber or polymer with a cross-linking agent (peroxide) and a co-cross-linking agent (reactive monomer) is already known. Component (C), a trifunctional silane compound having at least one ethylenically unsaturated double bond in the molecule, component (D), an organic peroxide, and component (E). A cross-linking system based on a combination with a radically polymerizable monomer having at least two ethylenically unsaturated double bonds in a molecule is not known.
シランカップリング剤は、分子中に無機物質と化学結合する反応基たとえばメトキシ基などおよび樹脂などの有機物質と化学結合する反応基たとえばビニル基、アミノ基などを有する化合物であり、無機物質と樹脂などの有機物質との接着性を向上させ、複合体の強度を増加させるために広く使用されている。シランカップリング剤は、通常、予め無機物質の表面に処理する方法と樹脂に混合する方法とのいずれかあるいはその両者に、用いられている。 The silane coupling agent is a compound having a reactive group chemically bonding to an inorganic substance such as a methoxy group and a reactive group chemically bonding to an organic substance such as a resin such as a vinyl group and an amino group in a molecule. It is widely used to improve the adhesion to organic substances such as, for example, and to increase the strength of the composite. The silane coupling agent is usually used in either or both of a method of treating the surface of the inorganic substance in advance and a method of mixing the resin with the resin.
この発明では、セラミックスまたはセラミック前駆体成分である(A)成分および(B)成分ならびに有機物である(E)成分との相互の親和性を高め、マトリックス中に強固な網目構造の生成を容易ならしめると共にマトリックス物質と無機繊維との間の接合性を高める作用ならびに効果を必要とする。 According to the present invention, if the affinity between the components (A) and (B), which are ceramic or ceramic precursor components, and the component (E), which is an organic substance, is increased, it is easy to form a strong network structure in the matrix. It requires an action and an effect of tightening and enhancing the bondability between the matrix material and the inorganic fibers.
かかる作用ないし効果を達成するためには、公知のシランカップリング剤の全ては使用することができない。この発明におけるセラミック長繊維補強セラミック材料としてのセラミック材料では、(C)成分としてエチレン性不飽和二重結合を少なくとも1個分子中に有する3官能性シラン化合物が使用される。この(C)成分は(B)成分である二重鎖構造を有する可溶性シロキサン重合体の分子末端および金属酸化物の微粒子と容易に結合する。これらの結合は、加熱時に水酸基の脱水縮合により生成する。また、この(C)成分である3官能性シラン化合物は、無機繊維の表面水酸基とも容易に反応するので、マトリックス組成物と無機繊維との接合性を高めることができる。したがって、この点では、窒化物系の無機繊維や炭化物系の無機繊維よりも、酸化物系の無機繊維が好ましい。さらにこの(C)成分に含まれるエチレン性不飽和二重結合は(D)成分であるラジカル触媒と反応して網目構造に組み込まれる。 全 て To achieve such an effect or effect, all known silane coupling agents cannot be used. In the ceramic material as the ceramic long fiber reinforced ceramic material in the present invention, a trifunctional silane compound having at least one ethylenically unsaturated double bond in a molecule is used as the component (C). The component (C) easily bonds to the molecular terminals of the soluble siloxane polymer having a double-chain structure, which is the component (B), and the metal oxide fine particles. These bonds are formed by dehydration condensation of a hydroxyl group upon heating. Further, since the trifunctional silane compound as the component (C) easily reacts with the surface hydroxyl group of the inorganic fiber, the bonding property between the matrix composition and the inorganic fiber can be improved. Therefore, in this regard, oxide-based inorganic fibers are preferable to nitride-based inorganic fibers and carbide-based inorganic fibers. Further, the ethylenically unsaturated double bond contained in the component (C) reacts with the radical catalyst as the component (D) to be incorporated into a network structure.
このエチレン性不飽和二重結合を少なくとも1個分子中に有する3官能性シラン化合物として、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどを挙げることができる。これらの中でも、γ−メタクリロキシアルキルトリアルコキシシランが好ましく、特にγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランが好ましい。 Examples of the trifunctional silane compound having at least one ethylenically unsaturated double bond in a molecule include vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane. And γ-methacryloxypropyltriethoxysilane. Among them, γ-methacryloxyalkyl trialkoxysilane is preferable, and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane and γ-methacryloxypropyltriethoxysilane are particularly preferable.
セラミック長繊維補強セラミック材料の前駆体である硬化体に網目構造を形成するには、架橋剤が必要である。この発明においては(D)成分である有機過酸化物が架橋剤として有効である。 架橋 A crosslinker is required to form a network structure in the cured product that is a precursor of the ceramic long fiber reinforced ceramic material. In the present invention, the organic peroxide as the component (D) is effective as a crosslinking agent.
セラミック長繊維補強セラミック材料を得るために、有機過酸化物を有効に作用させるには、硬化前の作業中に分解してラジカルを発生させるものは好ましくなく、したがって、10時間の半減期を得るための温度が110℃以上である有機過酸化物が好ましい。 In order for organic peroxides to work effectively in order to obtain ceramic long fiber reinforced ceramic materials, those which decompose and generate radicals during the operation before curing are not preferred, and thus have a half-life of 10 hours. Is preferably an organic peroxide having a temperature of 110 ° C. or higher.
このような有機過酸化物としては、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、α,α−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、ジ−t−ブチルパーオキシジイソプロピルベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)オクタンなどを挙げることができる。 Examples of such organic peroxides include dicumyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, α, α-bis (t-butylperoxyisopropyl) benzene, di-t-butyl. Peroxydiisopropylbenzene, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexyne-3, 1,1-bis (t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, , 2-bis (t-butylperoxy) butane, 2,2-bis (t-butylperoxy) octane and the like.
セラミック長繊維補強セラミック材料を得るためのマトリックス組成物は、(D)成分として架橋剤である前記有機過酸化物に加えて、(E)成分としてエチレン性不飽和二重結合を少なくとも2個、好ましくは3個有するラジカル重合可能な単量体を含有する。この(E)成分は、共架橋剤として、硬化により、更に強固な三次元網目構造の形成に寄与する。この(E)成分を含有するマトリックス組成物は、金属酸化物の微粒子を包含し、しかも加熱により変形しない有効かつ十分な鎖長を有する網目構造に変化する。 A matrix composition for obtaining a ceramic long fiber reinforced ceramic material comprises, as a component (D), at least two ethylenically unsaturated double bonds as a component (E), in addition to the organic peroxide serving as a crosslinking agent, It preferably contains three radically polymerizable monomers. This component (E), as a co-crosslinking agent, contributes to the formation of a stronger three-dimensional network structure by curing. The matrix composition containing the component (E) contains fine particles of metal oxide and changes to a network structure having an effective and sufficient chain length that does not deform when heated.
前記(E)成分としては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジイタコネート、テトラメチレングリコールジイタコネート、エチレングリコールジクロトネート、エチレングリコールジマレエート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。なお、上記例示において、(メタ)アクリレートなる表現は、アクリレートとメタクリレートとの両者を示すものである。 The component (E) includes ethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, ethylene glycol diitaconate, tetramethylene glycol diitaconate, ethylene glycol dicrotonate, ethylene glycol dimaleate, Examples thereof include trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolethane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, and pentaerythritol tetra (meth) acrylate. In the above example, the expression (meth) acrylate indicates both acrylate and methacrylate.
これらの中でも、ラジカル重合性に優れ、有効な鎖長を与え、しかも後述するようなプリプレグに優れたタック性を与えるという点で、多価アルコールのジ(メタ)アクリレートおよび/または多価アルコールのトリ(メタ)アクリレートたとえばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートが好ましい。 Among these, di (meth) acrylates of polyhydric alcohols and / or polyhydric alcohols are preferable in that they are excellent in radical polymerizability, give an effective chain length, and give prepregs excellent tackiness as described later. Tri (meth) acrylates such as trimethylolpropane tri (meth) acrylate are preferred.
上述したところのマトリックス組成物を構成する各成分は、有機溶媒中に溶解または分散される。 各 Each component constituting the matrix composition described above is dissolved or dispersed in an organic solvent.
溶剤は、各構成成分の種類とそれらの混合割合によって適宜にその種類を選択してよい。この発明に好適に使用される溶媒は、アルコール、芳香族炭化水素、アルカン、ケトン、ニトリル、エステルおよびグリコールエステルなどから選択される。溶剤は、硬化前に完全に除去されるのが好ましく、したがって、低沸点のアセトンのような溶剤が好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。なお、溶媒はこれらの一種を単独で使用することもできるし、またその二種以上を併用することもできる。 The solvent may be appropriately selected according to the type of each component and the mixing ratio thereof. Solvents suitably used in the present invention are selected from alcohols, aromatic hydrocarbons, alkanes, ketones, nitriles, esters, glycol esters and the like. Preferably, the solvent is completely removed prior to curing, and thus a solvent such as acetone with a low boiling point is preferred, but not necessarily limited thereto. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
セラミック長繊維補強セラミック材料を得るためには、前記(A)成分〜(E)成分が、焼成後のセラミックスマトリックス体に緻密な組織を与えるように、できるだけ均一に、前記溶剤中に溶解または分散していることが望ましい。そのためには、(B)成分、(C)成分、(D)成分および(E)成分それぞれを撹拌しながら溶剤中に溶解し、得られた溶液に(A)成分を添加し、各成分が均一に分散するまで撹拌を継続する手法を採用しても良いが、また、(A)成分〜(E)成分の全てを同時に溶剤に添加し、十分に撹拌をする手法を採用してもこの良好なセラミック長繊維セラミック材料を得ることができる。また、公知の界面活性剤のような分散安定化剤を微量添加しても良い。さらに、このマトリックス組成物の性状を損なわない限り、公知の添加剤を付加することを妨げない。 In order to obtain a ceramic long fiber reinforced ceramic material, the components (A) to (E) are dissolved or dispersed in the solvent as uniformly as possible so as to give a dense structure to the fired ceramic matrix body. It is desirable to have. For this purpose, each of the components (B), (C), (D) and (E) is dissolved in a solvent while stirring, and the component (A) is added to the obtained solution. A method of continuing stirring until the particles are uniformly dispersed may be employed. Alternatively, a method of simultaneously adding all of the components (A) to (E) to the solvent and stirring sufficiently may be employed. Good ceramic long fiber ceramic material can be obtained. Further, a minute amount of a dispersion stabilizer such as a known surfactant may be added. Furthermore, as long as the properties of the matrix composition are not impaired, addition of known additives is not prevented.
マトリックス組成物中の各成分の割合は、各成分の種類とこれと複合してなるプリプレグ硬化体あるいはプリプレグ焼成体の性能に依存して適宜に選択される。多くの場合、マトリックス組成物は、以下のような成分割合を有する。 (4) The proportion of each component in the matrix composition is appropriately selected depending on the type of each component and the performance of a prepreg cured product or a prepreg fired product formed by combining the components. In many cases, the matrix composition has the following component proportions.
すなわち、(A)成分の配合量が350〜750重量部、好ましくは450〜650重量部、(B)成分の配合量が80〜170重量部、好ましくは100〜150重量部、(C)成分の配合量が25〜125重量部、好ましくは50〜100重量部、(D)成分の配合量が1〜4重量部、好ましくは1.5〜3重量部および(E)成分の配合量が25〜125重量部、好ましくは50〜100重量部である。 That is, the compounding amount of the component (A) is 350 to 750 parts by weight, preferably 450 to 650 parts by weight, the compounding amount of the component (B) is 80 to 170 parts by weight, preferably 100 to 150 parts by weight, and the component (C). Is 25 to 125 parts by weight, preferably 50 to 100 parts by weight, component (D) is 1 to 4 parts by weight, preferably 1.5 to 3 parts by weight, and component (E) is It is 25 to 125 parts by weight, preferably 50 to 100 parts by weight.
プリプレグのタック性は、他の成分と相俟って(E)成分の量により調整される。したがって、前記(E)成分の役割は網目構造の形成に止まらず、この発明の重要な効果であるタック性の形成に重要な役割を果たす。 タ The tackiness of the prepreg is adjusted by the amount of the component (E) in combination with other components. Therefore, the role of the component (E) is not limited to the formation of a network structure, but also plays an important role in forming tackiness, which is an important effect of the present invention.
セラミック長繊維補強セラミック材料を得るためのマトリックス組成物は、後述するように、溶剤を有するまま使用されるし、また、溶剤を除去してシート状物にして使用される。 マ ト リ ッ ク ス The matrix composition for obtaining the ceramic long fiber reinforced ceramic material is used with a solvent as described later, or is used as a sheet after removing the solvent.
セラミック長繊維補強セラミック材料を得るためのプリプレグは前記マトリックス組成物の液またはシート状物を、無機繊維のトウまたはその製品に含浸あるいは加熱浸透することにより製造することができる。また、セラミック長繊維補強セラミック材料を得るためのプリプレグは、前記マトリックス組成物と1cm以上のカット繊維とを混合して得ることもできる。なお、所定形状のセラミック長繊維補強セラミック材料は、プリプレグのシートを成形し、あるいは前記マトリックス組成物と1cm以上のカット繊維との混合物から直接に成形しても得ることができる。 プ リ A prepreg for obtaining a ceramic long fiber reinforced ceramic material can be produced by impregnating or heating and impregnating a liquid or sheet of the matrix composition into a tow of inorganic fibers or a product thereof. A prepreg for obtaining a ceramic long fiber reinforced ceramic material can also be obtained by mixing the matrix composition with cut fibers of 1 cm or more. The ceramic long fiber reinforced ceramic material having a predetermined shape can be obtained by molding a prepreg sheet or directly molding a mixture of the matrix composition and cut fibers of 1 cm or more.
前記無機繊維としては、不活性雰囲気あるいは空気などの酸化性雰囲気のいずれかにおいて、少なくとも500℃以下、好ましくは1,000℃以下、さらに好ましくは1,200℃以下に加熱しても、実用に耐える強度を保持するものが好ましい。このような条件を満たすものとして、窒化物系の無機繊維、炭化物系の無機繊維、酸化物系の無機繊維および炭素繊維を挙げることができる。これらの無機繊維は、この発明で要求される十分の耐熱性と強化効果とを有する。 As the inorganic fiber, even in an inert atmosphere or an oxidizing atmosphere such as air, even if heated to at least 500 ° C. or less, preferably 1,000 ° C. or less, more preferably 1,200 ° C. or less, Those that maintain the strength to withstand are preferable. Examples of materials satisfying such conditions include nitride-based inorganic fibers, carbide-based inorganic fibers, oxide-based inorganic fibers, and carbon fibers. These inorganic fibers have sufficient heat resistance and reinforcing effect required in the present invention.
好ましい無機繊維としては、ガラス繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、チラノ繊維(Si−Ti−C−O)、ならびにアルミナおよび/またはシリカを主成分とする各種繊維よりなる酸化物系無機繊維を挙げることができる。ガラス繊維は、高温で強度低下が起きるが、室温強度が他の酸化物系無機繊維より高いので、600℃付近の温度でも、この発明の目的を達成するのに十分な強度を有するセラミック長繊維補強セラミック材料を得ることができる。無機繊維として炭素繊維も使用することができるのであるが、炭素繊維は空気の存在下での耐熱性が900℃以上、繊維によっては800℃以上では余り優れていないので、炭素繊維の外周面を空気の拡散が起こりにくい材料たとえばガラスなどで被覆しておくのが好ましい。また、焼成をしないで使用するか、あるいは焼成温度を低めにするのが好ましい。さもなければ、炭素繊維よりもセラミック長繊維の方が優れている。 Preferred inorganic fibers include glass fibers, alumina fibers, silica fibers, Tyranno fibers (Si-Ti-CO), and oxide-based inorganic fibers composed of various fibers containing alumina and / or silica as a main component. Can be. Although the glass fiber is reduced in strength at high temperatures, its strength at room temperature is higher than that of other oxide-based inorganic fibers, so that even at a temperature near 600 ° C., the ceramic long fiber has sufficient strength to achieve the object of the present invention. A reinforced ceramic material can be obtained. Although carbon fibers can be used as the inorganic fibers, the heat resistance of carbon fibers in the presence of air is 900 ° C or higher, and some fibers are not so excellent at 800 ° C or higher. It is preferable to coat with a material that does not easily diffuse air, such as glass. In addition, it is preferable to use without firing or to lower the firing temperature. Otherwise, long ceramic fibers are superior to carbon fibers.
無機繊維は、市販品を使用する場合には、付着しているサイジング剤を除去してから使用することが好ましい。 When a commercially available inorganic fiber is used, it is preferable to use the inorganic fiber after removing the adhering sizing agent.
無機繊維は、通常はフィラメントが使用されるのであるが、1cm以上の長いものであればステープルでも良い。 A filament is usually used as the inorganic fiber, but staples may be used as long as the length is 1 cm or more.
繊維強化セラミックスの特徴は、破壊過程が繊維とマトリックスの界面との摩擦力により制御されながら、しかも繊維が荷重を負担することにある。したがって、繊維強化セラミックスの場合、繊維強化プラスチックスや繊維強化金属と異なり、繊維とマトリックスとの界面との結合力が強過ぎず、繊維の引き抜き(Pull−out)を保証し得る程度に制御されていることが特に重要とされている(新原浩一、NIKKEI MECHANICAL 1989 12.11 p114 参照)。このことは、プリプレグおよびプリプレグ硬化体では繊維とマトリックス組成物とが十分に接合していることが望まれるとしても、プリプレグ焼成体では繊維とマトリックスとがむしろ弱く結合していることが好ましいことを示している。 The characteristic of fiber-reinforced ceramics is that the fiber bears a load while the breaking process is controlled by the frictional force between the fiber and the matrix interface. Therefore, in the case of fiber reinforced ceramics, unlike fiber reinforced plastics and fiber reinforced metal, the bonding force at the interface between the fiber and the matrix is not too strong, and the fiber is controlled to such an extent that the pull-out of the fiber can be guaranteed. Is particularly important (see Koichi Niihara, NIKKEI / MECHANICAL / 1989/12/11 p114). This means that even if it is desired that the fiber and the matrix composition are sufficiently bonded in the prepreg and the cured prepreg, it is preferable that the fiber and the matrix are rather weakly bonded in the fired prepreg. Is shown.
このような界面を作ることができる繊維表面コーティング剤として、炭素と窒化ホウ素とが知られている。空気中では、炭素は約450℃以上、また窒化ホウ素は約900℃以上で酸化され、そのために繊維とマトリックスとの間に弱い界面を与えるとされている。この発明で使用される無機繊維に対しても、予めかかる公知の繊維表面コーティングを施すことは、プリプレグ焼成体のさらなる機械的性質の向上のために有効である。 炭素 Carbon and boron nitride are known as fiber surface coating agents capable of forming such an interface. In air, carbon is oxidized above about 450 ° C. and boron nitride above about 900 ° C., thereby providing a weak interface between the fibers and the matrix. It is effective to apply such a known fiber surface coating to the inorganic fiber used in the present invention in advance to further improve the mechanical properties of the fired prepreg.
無機繊維は、トウ引き揃え物として、あるいは編物、織物の形態として使用される。 Inorganic fibers are used as a towed product, or as a knit or woven fabric.
無機長繊維補強セラミック材料たとえばセラミック長繊維補強セラミック材料を得るためのプリプレグは、従来のエポキシ樹脂プリプレグの製造に採用されている溶剤法(別に湿式法とも称されている。)、ホットメルト法(別に乾式法と称されている。)と類似の手法を用いて、製造することができる。 A prepreg for obtaining an inorganic long fiber reinforced ceramic material, for example, a ceramic long fiber reinforced ceramic material, includes a solvent method (also separately referred to as a wet method) and a hot melt method (which are conventionally employed in the production of an epoxy resin prepreg). It is manufactured by using a method similar to that described above.
溶剤法に準じた方法では、マトリックス組成物の液に、無機繊維のトウまたはその製品を浸漬し、余分の液を絞り出した後に、熱風を吹き付けるか、あるいは乾燥機中を通過させて溶剤を除去することにより、プリプレグが得られる。 In the method according to the solvent method, the inorganic fiber tow or its product is immersed in the liquid of the matrix composition, and after squeezing out the excess liquid, hot air is blown or passed through a drier to remove the solvent. By doing so, a prepreg is obtained.
また、ホットメルト法では、マトリックス組成物の液から所定の坪量を有するシート状物(この用語は、概念としてフィルム状物を含む。)を形成し、無機繊維のトウまたは無機繊維の製品の片面または両面に前記シート状物を重ね合わせ、あるいは前記シート状物と無機繊維のトウまたは無機繊維の製品とを交互に重ね合わせ、これを通常120℃以下の温度に加熱することによりシート状物の粘度を低下させながら、無機繊維間にマトリックス組成物を浸透させることにより、プリプレグが得られる。 Further, in the hot melt method, a sheet-like material having a predetermined basis weight (this term includes a film-like material as a concept) is formed from a liquid of the matrix composition, and tow of inorganic fiber or product of inorganic fiber is formed. By laminating the sheet-like material on one or both sides, or alternately laminating the sheet-like material and the inorganic fiber tow or inorganic fiber product, and heating this to a temperature of usually 120 ° C or less, the sheet-like material The prepreg is obtained by infiltrating the matrix composition between the inorganic fibers while decreasing the viscosity of the prepreg.
このようにして得られたプリプレグは、積層形成に十分なタック性とドレープ性と作業上十分なアウトタイム性とを有してる。 プ リ The prepreg thus obtained has sufficient tackiness and drapability for lamination formation and sufficient outtime for work.
このプリプレグは、柔軟であり、かつ接着性を有する。したがって、各種の複雑な形状ないし構造の型にも十分に追従することができる。さらに、他の材料と一体化される場合においても、相手材料に耐熱性があれば、プリプレグの段階で一体化し、その後に焼成することにより、高温時にガスや煙の発生原因となる接着剤を使用することなくパネル等の内装品もしくはその表面材に成形することができる。 This prepreg is flexible and has adhesiveness. Therefore, it is possible to sufficiently follow various complicated shapes and structures. Furthermore, even when integrated with other materials, if the mating material has heat resistance, it is integrated at the prepreg stage and then fired to reduce the adhesive that causes gas and smoke at high temperatures. It can be molded into interior parts such as panels or surface materials without using them.
したがって、この無機長繊維補強セラミック材料特にセラミック長繊維補強セラミック材料とハニカムとを積層してなるパネルが良好な内壁材、ハニカム構造体および内装品として好適である。 Therefore, the panel formed by laminating the inorganic long fiber reinforced ceramic material, particularly the ceramic long fiber reinforced ceramic material, and the honeycomb is suitable as a favorable inner wall material, honeycomb structure, and interior product.
このようにして製造されたプリプレグは、公知の積層法あるいはフィラメントワインディング法などの方法を用いて、乗り物の内壁材、内装材に必要な所定の形状に賦形された後に、加熱加圧処理すなわち硬化処理が加えられる。この発明で特筆するべきことは、一段硬化で硬化反応が十分に完結するので、二段硬化(予備硬化を含む。)や三段硬化(予備硬化と後硬化とを含む。)を必要としないことである。もっとも、場合によってはこれら予備硬化および後硬化を行っても差し支えはない。 The prepreg manufactured in this manner is formed into a predetermined shape necessary for the inner wall material of the vehicle by using a known laminating method or a filament winding method or the like, and then heated and pressurized, that is, A curing process is applied. It should be particularly noted in the present invention that the curing reaction is sufficiently completed by one-stage curing, so that two-stage curing (including preliminary curing) and three-stage curing (including preliminary curing and post-curing) are not required. That is. However, in some cases, these pre-curing and post-curing may be performed.
好ましい硬化処理条件としては、加熱温度として120〜250℃、圧力として2〜10kg/cm2 、処理時間として10〜60分を指摘することができる。 Preferred curing treatment conditions include a heating temperature of 120 to 250 ° C., a pressure of 2 to 10 kg / cm 2 , and a treatment time of 10 to 60 minutes.
硬化操作は、真空バッグ後にオートクレーブ中であるいはホットプレスを用いて行われる。 The curing operation is performed in an autoclave after a vacuum bag or by using a hot press.
前者は、複雑かつ大型の製品を製造することができるので、工業的生産に有利である。 The former is advantageous for industrial production because it can produce complex and large products.
得られるプリプレグ硬化体は、収縮および表面亀裂が観察されず、また重量減少もほとんどないものである。具体的には、この硬化体は、たとえば25〜50kg/mm2 程度の曲げ強さを有すると共に、空気中かつ常圧下で1,000℃まで加熱してもほとんど収縮しない。 The obtained cured prepreg has no shrinkage and no surface cracks, and hardly loses weight. Specifically, the cured product has a flexural strength of, for example, about 25 to 50 kg / mm 2 , and hardly shrinks even when heated to 1,000 ° C. in air under normal pressure.
このようにこのプリプレグ硬化体がほとんど熱収縮を起こさない理由は、硬化によって生成した強固な三次元網目構造の中に金属酸化物の微粒子が高密度かつ十分な接触状態を保持して充填され、しかも無機繊維とマトリックスとが良好な接合状態を保ち、剥離や分離を生じないからであると考えられる。 The reason why the prepreg hardened body hardly causes thermal shrinkage is that the solid three-dimensional network structure formed by hardening is filled with fine particles of metal oxide while maintaining a high density and sufficient contact state, In addition, it is considered that the inorganic fiber and the matrix maintain a good bonding state and do not cause separation or separation.
得られたプリプレグ硬化体は、必要により、500〜1,200℃、好ましくは600〜1,000℃の間の温度にまで加熱することにより、無機繊維で強化された焼成体に転換される。加熱温度としては、1,200℃を越える温度であっても良いのであるが、あまり高い温度に加熱すると無機繊維の強度が低下することがあるので好ましくないことがある。また、昇温初期の500℃まで、特に100〜450℃の温度範囲では昇温速度を5℃/分以下、好ましくは2℃/分以下にして加熱することにより、変形や亀裂の発生を有効に防止することができる。このような加熱条件下では、このプリプレグ硬化体は常圧下かつ非拘束条件下で加熱することが可能である。このようにして、所定の温度にまで加熱されたプリプレグ硬化体は、その温度で好ましくは10分以上保持された後に、常法に従って冷却される。 プ リ The obtained cured prepreg is converted to a fired body reinforced with inorganic fibers by heating to a temperature of 500 to 1,200 ° C, preferably 600 to 1,000 ° C, if necessary. The heating temperature may be a temperature exceeding 1,200 ° C., but heating to an excessively high temperature may not be preferable because the strength of the inorganic fiber may decrease. Further, deformation and cracks are effectively generated by heating at a temperature rising rate of 5 ° C./min or less, preferably 2 ° C./min or less in the temperature range up to 500 ° C. in the initial stage of the temperature rise, particularly in the temperature range of 100 to 450 ° C. Can be prevented. Under such heating conditions, the cured prepreg can be heated under normal pressure and under unrestricted conditions. The prepreg cured body heated to a predetermined temperature in this manner is cooled at a predetermined temperature for preferably 10 minutes or more, and then cooled according to a conventional method.
加熱雰囲気は、酸化性雰囲気たとえば空気および不活性ガス雰囲気のいずれでも良い。しかしながら、不活性雰囲気中で得られたプリプレグ焼成体は、熱分解により放出されることなくマトリックス中に残留した炭素分が存在し、黒色を呈する。このプリプレグ焼成体は、空気中で再焼成することにより、炭素分が放出され、白色になる。したがって、この不活性雰囲気中でプリプレグ焼成体をそのまま高温の大気中で使用すると残留炭素分が酸化されてガス体として放出されることになる。また、不活性雰囲気中でのプリプレグ焼成体は、空気中でのプリプレグ焼成体より強度が低い傾向がある。これらの点から見て、不活性雰囲気下焼成は、実施することは可能であるが、空気中焼成に比べて、工程数および性能の点から必ずしも有利であるとは言えない。 The heating atmosphere may be an oxidizing atmosphere, for example, any of an air and an inert gas atmosphere. However, the prepreg fired body obtained in an inert atmosphere has a carbon content remaining in the matrix without being released by thermal decomposition and exhibits a black color. When this prepreg fired body is fired again in the air, the carbon content is released and the fired prepreg becomes white. Therefore, if the prepreg fired body is used as it is in the high-temperature atmosphere in the inert atmosphere, the residual carbon content is oxidized and released as a gaseous body. In addition, a prepreg fired body in an inert atmosphere tends to have lower strength than a prepreg fired body in air. In view of these points, firing in an inert atmosphere can be performed, but is not necessarily advantageous in terms of the number of steps and performance as compared with firing in air.
この発明の重要な効果の一つは、空気中で、常圧下で、しかも非拘束条件下で変形なしに焼成操作を実施することのできることである。これによって、複雑な形状を有する大型セラミック部品を容易に製造することができるようになる。 One of the important effects of the present invention is that the sintering operation can be performed in air, under normal pressure, and under non-binding conditions without deformation. This makes it possible to easily manufacture a large ceramic component having a complicated shape.
この効果を達成するためには、マトリックス組成物の成分として、(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分および(E)成分の5成分の全てが必須であり、一成分でも欠けてはこの発明の目的を達成することができないのである。この発明におけるセラミック長繊維補強セラミックであるプリプレグ焼成体は、そのままで十分に実用に供することができるが、次に示す緻密化処理によりさらに性能を向上させることができる。 In order to achieve this effect, all of the five components (A), (B), (C), (D) and (E) are essential as components of the matrix composition, If one component is missing, the object of the present invention cannot be achieved. The prepreg fired body which is the ceramic long fiber reinforced ceramic according to the present invention can be sufficiently put to practical use as it is, but its performance can be further improved by the following densification treatment.
プリプレグ硬化体には、その構成成分の混合割合にもよるが、有機分が10〜15%の割合で含まれている。この一部はセラミック組成物中に取り込まれるものの、残りは焼成中にガス体として放出され、そのため焼成体に微細なボイドが生成する。この微細なボイドは、マトリックス組成物を構成する(A)成分〜(E)成分を含有する液あるいは少なくとも(B)成分を含有する液にプリプレグ焼成体を浸漬し、500〜1,200℃、好ましくは600〜1,200℃の間の温度で再焼成することにより、充填されることができる。この緻密化処理は繰り返し実施しても良い。この発明においては、このような緻密化処理をしたプリプレグ焼成体も無機長繊維補強セラミック材料たとえばセラミック長繊維補強セラミック材料として好適に使用することができる。 硬化 The prepreg cured product contains an organic component in a ratio of 10 to 15%, depending on the mixing ratio of the constituent components. Some of this is taken into the ceramic composition, while the rest is released as a gas during firing, so that fine voids are formed in the fired body. This fine void is immersed in a liquid containing the components (A) to (E) constituting the matrix composition or a liquid containing at least the component (B). It can be filled, preferably by refiring at a temperature between 600 and 1200C. This densification process may be repeatedly performed. In the present invention, the prepreg fired body subjected to such densification treatment can also be suitably used as an inorganic long fiber reinforced ceramic material, for example, a ceramic long fiber reinforced ceramic material.
このようにして得られた無機長繊維補強セラミック材料たとえばセラミック長繊維補強セラミック材料を他の材料に積層する場合には、その積層に耐熱性無機接着剤を使用するのが好ましい。この耐熱性無機接着剤を使用することは、前記ハニカム積層構造体、内装品、内壁材の形成においても当てはまる。なお、無機長繊維補強セラミック材料たとえばセラミック長繊維補強セラミック材料を他の材料に積層する場合に、その積層に有機系接着剤を使用するとき、エポキシ系接着剤を使用するよりも、フェノール樹脂などのフェノール系接着剤、特にビニル変性フェノール樹脂を含有するフェノール系接着剤を使用するのが好ましい。このようなフェノール系接着剤は、燃焼時の発熱性、発煙性などが小さくて好ましい。 す る When the inorganic long fiber reinforced ceramic material thus obtained, for example, a ceramic long fiber reinforced ceramic material is laminated on another material, it is preferable to use a heat-resistant inorganic adhesive for the lamination. The use of this heat-resistant inorganic adhesive is also applicable to the formation of the honeycomb laminated structure, the interior product, and the inner wall material. When an inorganic long fiber reinforced ceramic material such as a ceramic long fiber reinforced ceramic material is laminated on another material, when an organic adhesive is used for the lamination, a phenol resin or the like is used rather than using an epoxy adhesive. It is preferable to use a phenol-based adhesive, particularly a phenol-based adhesive containing a vinyl-modified phenol resin. Such a phenol-based adhesive is preferable because it has low heat build-up and smoke emission during combustion.
−火災に対する評価方法−
乗り物の中でも航空機に使用される内壁材および内装品に無機長繊維補強セラミック材料特にセラミック長繊維補強セラミック材料を適用すると、航空機用素材に要求される火災防護のための要求値を満たすことができる。
-Fire evaluation method-
When inorganic long fiber reinforced ceramic materials, especially ceramic long fiber reinforced ceramic materials, are applied to the interior wall materials and interior parts used for aircraft in vehicles, the requirements for fire protection required for aircraft materials can be satisfied. .
この要求値は、FAA Regulation 14 CFR Ch.1(1-1-93 版) Section 25.853,Part 1に記載された試験法により評価される基準である。
要求 This required value is a criterion that is evaluated by the test method described in
前記試験法における要求値とは、(1) 垂直火炎テストにおいて自己消火性を有すること、(2) 平均燃焼長さ(Average Burn Length) は6インチを越えないこと、(3) 火炎源を除去した後の平均燃焼時間が15秒を越えないこと、(4) 試料からの滴り(Dripping)が落下した後において平均3秒以上炎を出さないこと、である。 The required values in the above test method are (1) self-extinguishing property in vertical flame test, (2) average burn length (Average Burn Length) does not exceed 6 inches, (3) remove flame source (4) The average burning time after dropping should not exceed 15 seconds on average after dripping from the sample.
この試験法の内容は以下の通りである。
(a) 試験雰囲気
温度;70±5〓F
湿度;50±5%RH
The contents of this test method are as follows.
(a) Test atmosphere temperature; 70 ± 5 ° F
Humidity: 50 ± 5% RH
(b) 試験実行条件
前記温度および湿度になって平衡状態なった後、あるいはそれから24時間が経過した後に燃焼試験を行う。試料は前記平衡状態下に放置しておく。
(b) Test execution conditions After the temperature and humidity reach the equilibrium state, or after 24 hours have elapsed, a combustion test is performed. The sample is left in the equilibrium state.
(c) 試料形状
製品から平板部分を切り出す。同形状のサンプルを作成する。サンドイッチパネルのときには、その構造のままで試験する。試料の厚みは製品の最小厚みを超えないこととする。
(c) Sample shape Cut out a flat plate from the product. Create a sample of the same shape. In the case of a sandwich panel, the test is performed with its structure. The sample thickness shall not exceed the minimum product thickness.
(d) 試料の固定
金属フレームで試料の四隅を固定する。炎に晒される試料面は、少なくとも2インチ(幅)×12インチ(長さ)とする。後述の45度燃焼テストのときの、炎に晒される試料面は、8インチ(幅)×8(長さ)とする。
(d) Fixing the sample Fix the four corners of the sample with a metal frame. The sample surface exposed to the flame should be at least 2 inches (width) x 12 inches (length). The sample surface exposed to the flame at the time of the 45-degree combustion test described later is 8 inches (width) × 8 (length).
(e) 試料数
3個以上の試料数とする。3個以上の試料についての試験結果の平均値をもって試験結果とする。
(e) Number of samples The number of samples shall be three or more. The test result is the average of the test results for three or more samples.
(f) 火炎源
ブンゼンバーナーまたはTirrill バーナーを使用する。バーナーの内径は3/8インチとする。炎の高さは1.5インチとする。炎温度として、炎の中心温度を1550〓Fとする。温度は熱伝対あるいは高温計により測定すること。
(f) Flame source Use a Bunsen burner or a Tirrill burner. The inner diameter of the burner is 3/8 inch. The height of the flame shall be 1.5 inches. As the flame temperature, the center temperature of the flame is 1550 ° F. Temperature shall be measured with a thermocouple or pyrometer.
(g) 試験内容
(g-1) 垂直試験
垂直に立設した試料のその垂直面に、水平にしたバーナーの炎を吹きつける。バーナーの先端部と試料の垂直面との距離を3/4インチとする。試験時間を60秒とする。
(g) Test content
(g-1) Vertical test A flame of a burner that is leveled is sprayed on the vertical surface of a vertically erected sample. The distance between the tip of the burner and the vertical plane of the sample is 3/4 inch. The test time is 60 seconds.
(g-2) 水平試験
水平に保持された試料の水平下面に、バーナーの炎を吹きつける。バーナーの先端と試料の水平下面との距離を3/4インチとする。試験時間を15秒とする。
(g-2) Horizontal test A burner flame is sprayed on the horizontal lower surface of the sample held horizontally. The distance between the tip of the burner and the horizontal lower surface of the sample is 3/4 inch. The test time is 15 seconds.
(g-3) 45度試験
45度に傾斜した試料の傾斜下面に、バーナーの炎を吹きつける。炎の1/3が試料に当たっていること。試験時間を30秒とする。
(g-3) 45-degree test A burner flame is sprayed on the lower surface of the sample inclined at 45 degrees. One third of the flame hits the sample. The test time is 30 seconds.
(例1−−マトリックス組成物Iの調製)
セラミックボールを入れたボールミルに、アルミナ粉末(平均粒径;0.4μm)400重量部、酸化チタン粉末(平均粒径0.4μm)200重量部、ポリフェニルメチルシルセスキオキサン(分子量2,300、フェニル/メチル比=6/4)125重量部、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン40重量部、トリメチロールプロパントリメタクリレート25量部、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3 2重量部およびアセトン250重量部を入れ、ボールミルを1時間回転させることにより混合し、均一に溶解、分散した液状のマトリックス組成物Iを得た。
Example 1-Preparation of Matrix Composition I
400 parts by weight of alumina powder (average particle diameter: 0.4 μm), 200 parts by weight of titanium oxide powder (average particle diameter 0.4 μm), polyphenylmethylsilsesquioxane (molecular weight 2,300) Phenyl / methyl ratio = 6/4) 125 parts by weight, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane 40 parts by weight,
(例2−−マトリックス組成物IIの調製)
撹拌機を備えたガラス製円筒容器内に、ポリフェニルエチルシルセスキオキサン(分子量1,700、フェニル/エチル比=5/5)125重量部、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン100重量部、トリメチロールプロパントリアクリレート30重量部、ジクミルパーオキサイド1.3重量部およびアセトン250重量部を入れ、均一溶液が形成されるまで撹拌した。この溶液にアルミナ粉末(平均粒径0.4μm)300重量部、シリカ粉末(平均粒径0.02μm)200重量部を撹拌しながら加え、超音波振動を与えることにより良く分散させてマトリックス組成物IIを調製した。
Example 2-Preparation of Matrix Composition II
125 parts by weight of polyphenylethylsilsesquioxane (molecular weight 1,700, phenyl / ethyl ratio = 5/5) in a glass cylindrical container equipped with a stirrer, 100 parts by weight of γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, 30 parts by weight of trimethylolpropane triacrylate, 1.3 parts by weight of dicumyl peroxide and 250 parts by weight of acetone were added and stirred until a homogeneous solution was formed. To this solution, 300 parts by weight of alumina powder (average particle size: 0.4 μm) and 200 parts by weight of silica powder (average particle size: 0.02 μm) were added with stirring, and the mixture was dispersed well by applying ultrasonic vibration to obtain a matrix composition. II was prepared.
(例3−−マトリックス組成物III の調製)
前記例Iの方法で調製したマトリックス組成物をゆっくり撹拌することにより、マトリックス組成物中のアセトンを、溶液粘度が300ポイズになるまで、蒸発させた。その結果、良好なフィルム形成能を有する濃厚なマトリックス組成物III が得られた。
Example 3-Preparation of Matrix Composition III
The acetone in the matrix composition was evaporated until the solution viscosity was 300 poise by slowly stirring the matrix composition prepared by the method of Example I above. As a result, a dense matrix composition III having good film-forming ability was obtained.
(例4−−プリプレグの製造I)
例1で調製したマトリックス組成物Iに、アルミナ繊維(アルミナ85重量%、シリカ15重量%)の織物(アルテックスクロス、SV−600−8H、住友化学工業株式会社製)を浸漬した後に、スクイズロールを用いて余分のマトリックスを取り除き、80℃の温風循環乾燥機に5分間入れてアセトンを蒸発させ、マトリックス組成物含有率60重量%の無機繊維強化プリプレグを製造した。
Example 4 Production of Prepreg I
A textile (Altex cloth, SV-600-8H, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) of alumina fibers (85% by weight of alumina, 15% by weight of silica) is immersed in the matrix composition I prepared in Example 1, and then squeezed. Excess matrix was removed using a roll, and the mixture was placed in a hot air circulating drier at 80 ° C. for 5 minutes to evaporate acetone, thereby producing an inorganic fiber reinforced prepreg having a matrix composition content of 60% by weight.
このプリプレグのタック性、ドレープ性およびアウトタイムを従来のエポキシプリプレグと類似の方法により評価し、その結果を表1に示した。表1に示すように、良好な結果が得られた。 (4) The tackiness, drapability and out time of this prepreg were evaluated by a method similar to that of the conventional epoxy prepreg, and the results are shown in Table 1. As shown in Table 1, good results were obtained.
(例5−−プリプレグの製造II)
前記例3で調製したマトリックス組成物III からフィルムコータにより厚さ0.15mmのフィルムを作成した。このフィルムを例4で用いたのと同じアルミナ繊維の織物の両面に貼附し、温度120℃のホットロールを通して含浸させ、マトリックス組成物含有率50%のプリプレグを作成した。このプリプレグを前記例4に示した評価方法で合格するタック性、ドレープ性およびアウトタイムを有することが確認された。
(Example 5-Preparation of prepreg II)
A film having a thickness of 0.15 mm was prepared from the matrix composition III prepared in Example 3 using a film coater. This film was affixed to both sides of the same alumina fiber woven fabric used in Example 4, and impregnated with a hot roll at a temperature of 120 ° C to prepare a prepreg having a matrix composition content of 50%. It was confirmed that this prepreg had tackiness, drapability and out time which passed the evaluation method shown in Example 4 above.
(例6−−プリプレグの製造III )
予め脱脂されたアルミナ繊維(アルミナ85重量%、シリカ15重量%)のトウ(アルテックスSV−10−1K、住友化学工業株式会社製)を例1で調製した液状のマトリックス組成物Iに浸漬することによりトウに前記組成物Iを含浸させ、ノズルで絞り、フィラメントワインダーで離型紙を巻き付けた直径30cmのドラム上に1.5mmのピッチでトウを巻き付けた後、切断してドラムから取り外した。これを80℃の温風循環式乾燥機に5分間入れてアセトンを蒸発させ、マトリックス組成物含有率50%の1方向プリプレグを製造した。このプリプレグも例4に示した評価方法で合格するタック性、ドレープ性およびアウトタイムを有することが確認された。
Example 6 Preparation of Prepreg III
A pre-degreased tow (Altex SV-10-1K, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) of alumina fibers (85% by weight of alumina, 15% by weight of silica) is immersed in the liquid matrix composition I prepared in Example 1. Thus, the composition I was impregnated in the tow, squeezed with a nozzle, wound around a 30 cm diameter drum around which release paper was wound with a filament winder at a pitch of 1.5 mm, cut and removed from the drum. This was put into a hot air circulating dryer at 80 ° C. for 5 minutes to evaporate acetone, thereby producing a unidirectional prepreg having a matrix composition content of 50%. It was confirmed that this prepreg also had tackiness, drapability, and out time that were acceptable by the evaluation method shown in Example 4.
(例7−−プリプレグ硬化体の製造I)
例6で製造したプリプレグを0°方向に9層積層したものを常法により真空バッグし、オートクレーブに入れ、圧力7kg/cm2 、昇温速度2.5℃/分で220℃まで昇温し、30分間保持した後に、4.5℃/分で降温して厚さ3mmのプリプレグ硬化体の板を製造した。このプリプレグ硬化体から幅4mm、長さ36mmの試験片を切り出し、JIS R 1601に準じて、以下の例においても同様の曲げ試験を行ったところ、57.7kg/mm2 の曲げ強さであった。なお、この例以下に示される測定値は5個のサンプルの平均値である。
(Example 7--Production of cured prepreg I)
Nine layers of the prepregs produced in Example 6 were laminated in the 0 ° direction in a vacuum bag by a conventional method, placed in an autoclave, and heated to 220 ° C. at a pressure of 7 kg / cm 2 and a heating rate of 2.5 ° C./min. After holding for 30 minutes, the temperature was lowered at 4.5 ° C./min to produce a 3 mm-thick prepreg cured product plate. A test piece having a width of 4 mm and a length of 36 mm was cut out from the cured prepreg and subjected to the same bending test in the following examples in accordance with JIS R 1601, and found to have a bending strength of 57.7 kg / mm 2. Was. In addition, the measurement values shown below this example are average values of five samples.
(例8−−プリプレグ硬化体の製造II)
例4で製造したプリプレグを0°、90°の方向に4層積層し、ホットプレスで200℃、15分間、3.5kg/cm2 の条件下で、厚さ2mmのプリプレグ硬化体を製造した。得られたプリプレグ硬化体は、良好な機械的強度を有し、収縮および表面亀裂の発生が観察されず、また重量減少は0.7%であった。このプリプレグ硬化体の曲げ強さを前記例7と同様にして測定したところ、28.0kg/mm2 であった。
(Example 8--Production of cured prepreg II)
Four layers of the prepregs produced in Example 4 were laminated in the directions of 0 ° and 90 °, and a cured prepreg having a thickness of 2 mm was produced by hot pressing at 200 ° C. for 15 minutes at 3.5 kg / cm 2 . . The obtained cured prepreg had good mechanical strength, no shrinkage and no surface cracks were observed, and the weight loss was 0.7%. The flexural strength of this cured prepreg was measured in the same manner as in Example 7, and was found to be 28.0 kg / mm 2 .
(例9−−プリプレグ硬化体の製造III )
例5で製造したプリプレグを0°、90°の方向に4層積層し、ホットプレスで150℃、15分間、3.5kg/cm2 の条件下で、厚さ2mmのプリプレグ硬化体を製造した。得られたプリプレグ硬化体は、良好な機械的強度を有し、収縮および表面亀裂の発生が観察されず、また重量減少は0.6%であった。このプリプレグ硬化体の曲げ強さを前記例7と同様にして測定したところ、32.3kg/mm2 であった。
(Example 9--Production of cured prepreg III)
Four layers of the prepregs manufactured in Example 5 were laminated in directions of 0 ° and 90 °, and a cured prepreg having a thickness of 2 mm was manufactured by hot pressing at 150 ° C. for 15 minutes at 3.5 kg / cm 2 . . The obtained cured prepreg had good mechanical strength, no shrinkage and no surface cracks were observed, and the weight loss was 0.6%. The flexural strength of this cured prepreg was measured in the same manner as in Example 7 and was 32.3 kg / mm 2 .
(例10−−プリプレグ硬化体の焼成I)
前記例7で製造したプリプレグ硬化体を常圧下で空気中にて昇温速度1℃/分で500℃まで加熱し、その後に1,000℃まで2℃/分で加熱し、その温度で1時間保持することにより焼成してアルミナ繊維強化セラミック積層板(プリプレグ焼成体)を製造した。
(Example 10-Firing I of Precured Prepreg)
The cured prepreg prepared in Example 7 was heated in air under normal pressure at a rate of 1 ° C./min to 500 ° C., and then heated to 1,000 ° C. at 2 ° C./min. The alumina fiber reinforced ceramic laminate (prepreg fired body) was manufactured by firing by holding for a time.
プリプレグ硬化体と得られたプリプレグ焼成体との間の寸法変化がほとんど認められなかった。重量は焼成前と比較して7.3%減少した。 寸 法 Almost no dimensional change was observed between the cured prepreg and the fired prepreg. The weight was reduced by 7.3% compared to before the firing.
−−高温強度試験−−
この積層板について、800℃および1,000℃で高温曲げ試験を行った結果を表2に示した。曲げ試験はJIS R 1604に準じて行った。表2に示すように、温度が高くなる程強度が上昇する傾向が認められた。これは、温度上昇によって繊維とマトリックスとの間の接合性が低下し、繊維のプルアウト効果が増加することおよび/またはマトリックスの伸度が上昇することに起因するものと推定される。
−−High temperature strength test−−
Table 2 shows the results of the high-temperature bending test performed on the laminate at 800 ° C. and 1,000 ° C. The bending test was performed according to JIS R1604. As shown in Table 2, there was a tendency for the strength to increase as the temperature increased. This is presumed to be due to the fact that the bonding property between the fiber and the matrix decreases due to the increase in temperature, the pull-out effect of the fiber increases, and / or the elongation of the matrix increases.
−−熱サイクル試験−−
この積層板について、室温と1,000℃との間で熱サイクルを5、10、15、20回と変えたときの各サイクルでの室温曲げ強さを測定し、表3に示す結果を得た。表3に示すように、室温−1000℃間の熱サイクルでは強度の低下が認められなかった。
−−Heat cycle test−−
With respect to this laminate, the room temperature flexural strength was measured in each cycle when the thermal cycle was changed between room temperature and 1,000 ° C. to 5, 10, 15, and 20 times, and the results shown in Table 3 were obtained. Was. As shown in Table 3, no decrease in strength was observed in the heat cycle between room temperature and 1000 ° C.
(例11−−プリプレグ硬化体の焼成II)
例9で製造したプリプレグ硬化体を空気中にて常圧下で昇温速度1.5℃/分で800℃まで昇温し、その温度で1時間保持して焼成することにより、アルミナ繊維強化セラミック積層板(プリプレグ焼成体)を製造した。プリプレグ硬化体とプリプレグ焼成体との間の寸法収縮率は長さ方向で0.03%、厚み方向で0.8%であった。
(Example 11-Firing of prepreg cured product II)
The cured prepreg prepared in Example 9 was heated to 800 ° C. at a heating rate of 1.5 ° C./min. In the air at normal pressure and kept at that temperature for 1 hour for firing to obtain an alumina fiber reinforced ceramic. A laminate (prepreg fired body) was manufactured. The dimensional shrinkage between the cured prepreg and the fired prepreg was 0.03% in the length direction and 0.8% in the thickness direction.
この積層板につき例10に示した方法で高温強度試験および熱サイクル試験を行ったところ、表4および表5に示されるように、表2および表3に示されたのと同様の傾向が認められた。 When this laminate was subjected to a high-temperature strength test and a heat cycle test by the method shown in Example 10, as shown in Tables 4 and 5, the same tendency as shown in Tables 2 and 3 was recognized. Was done.
(例12−−緻密化処理I)
撹拌機を備えたガラス製円筒容器中に、ポリフェニルメチルシルセスキオキサン(分子量1,700、フェニル/メチル比=5/5)125重量部、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン100重量部、ジクミルパーオキサイド1.3重量部およびN−ビニルピロリドン300重量部を入れ、均一な溶液が形成されるまで撹拌した。
(Example 12-Densification treatment I)
In a glass cylindrical container equipped with a stirrer, 125 parts by weight of polyphenylmethylsilsesquioxane (molecular weight 1,700, phenyl / methyl ratio = 5/5), 100 parts by weight of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 1.3 parts by weight of dicumyl peroxide and 300 parts by weight of N-vinylpyrrolidone were added and stirred until a uniform solution was formed.
ガラス製円筒容器に入れた前記溶液中に例11のアルミナ繊維強化セラミック積層板を浸漬した後、気泡が発生しなくなるまで減圧下に保持した。次いで、減圧を解放して積層板を取り出し、表面に付着した溶液を除去し、80℃の乾燥機中でアセトンを完全に蒸発させた。この含浸積層板を電気炉に入れ、空気中で昇温速度1℃/分で800℃まで昇温し、1時間保持して、緻密化セラミック積層板を製造した。この試料を第1回含浸試料とし、同様の含浸、乾燥、焼成操作を2回、3回と繰り返した。これらを第2回含浸試料、第3回含浸試料とした。各含浸試料の曲げ試験結果を表6に示した。含浸回数と共に積層板の曲げ強さが向上したことが分かる。 (4) The alumina fiber-reinforced ceramic laminate of Example 11 was immersed in the above-mentioned solution contained in a glass cylindrical container, and was kept under reduced pressure until no bubbles were generated. Next, the vacuum was released, the laminate was taken out, the solution adhering to the surface was removed, and the acetone was completely evaporated in a dryer at 80 ° C. The impregnated laminate was placed in an electric furnace, heated to 800 ° C. in air at a rate of 1 ° C./min, and held for 1 hour to produce a densified ceramic laminate. This sample was used as a first impregnation sample, and the same impregnation, drying, and firing operations were repeated twice and three times. These were designated as a second impregnated sample and a third impregnated sample. Table 6 shows the bending test results of each impregnated sample. It can be seen that the bending strength of the laminate improved with the number of times of impregnation.
(例13−−緻密化処理II)
真空槽内に例11のアルミナ繊維強化セラミック積層板を入れ、内部を真空にした後に、80℃に予熱したメチルフェニルビニルハイドロジェンポリシロキサン(H62C、Wacker-Chemie GmbH製)を注入し、1晩放置した。次いで、真空槽内を大気圧に開放してから積層板を取り出し、表面に付着した溶液を除去した。次いで、この含浸された積層板を電気炉に入れ、空気中で昇温速度1.5℃/分で800℃まで昇温し、その温度で1時間保持した。緻密化前後の積層板の機械的性質は例17、表11に記載される。
Example 13 Densification Treatment II
The alumina fiber reinforced ceramic laminate of Example 11 was placed in a vacuum chamber, and after evacuating the inside, methylphenylvinylhydrogenpolysiloxane (H62C, manufactured by Wacker-Chemie GmbH) preheated to 80 ° C. was injected overnight. I left it. Next, after releasing the inside of the vacuum chamber to atmospheric pressure, the laminate was taken out, and the solution attached to the surface was removed. Next, the impregnated laminate was placed in an electric furnace, heated to 800 ° C. in air at a rate of 1.5 ° C./min, and kept at that temperature for 1 hour. The mechanical properties of the laminate before and after densification are described in Example 17, Table 11.
(例14−−緻密化処理III )
真空槽内に例10のアルミナ繊維強化セラミック積層板を入れ、例13と同様の方法で緻密化セラミック積層板を製造した。
(Example 14-Densification treatment III)
The alumina fiber-reinforced ceramic laminate of Example 10 was placed in a vacuum chamber, and a densified ceramic laminate was manufactured in the same manner as in Example 13.
この試料を第1回含浸試料とし、同様の操作を2回繰り返したものを第2回含浸試料とした。各含浸試料の曲げ試験結果を表7に示した。 This sample was used as a first impregnated sample, and the same operation was repeated twice to obtain a second impregnated sample. Table 7 shows the bending test results of each impregnated sample.
(例15−−無機繊維がガラス繊維の例)
セラミックボールを入れたボールミルにアルミナ粉末(平均粒径;0.4μm)400重量部、酸化チタン粉末(平均粒径;0.4μm)200重量部、ポリフェニルシルセスキオキサン(分子量;1,700)125重量部、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン50重量部、トリメチロールプロパントリアクリレート50重量部、ジクミルパーオキサイド2重量部およびメタノール250重量部を入れ、ボールミルを1時間回転して混合し、均一に溶解、分散したマトリックス溶液を得た。
(Example 15--Example in which inorganic fiber is glass fiber)
400 parts by weight of alumina powder (average particle size: 0.4 μm), 200 parts by weight of titanium oxide powder (average particle size: 0.4 μm), polyphenylsilsesquioxane (molecular weight: 1,700) were placed in a ball mill containing ceramic balls. ) 125 parts by weight, 50 parts by weight of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 50 parts by weight of trimethylolpropane triacrylate, 2 parts by weight of dicumyl peroxide and 250 parts by weight of methanol are mixed by rotating a ball mill for 1 hour. Thus, a uniformly dissolved and dispersed matrix solution was obtained.
このマトリックス溶液に、ガラス繊維の織物(6781HT−38、ヘクセル社製)を浸した後、スクイズロールを用いて余分のマトリックス溶液を取り除き、80℃の温風循環式乾燥機に入れて乾燥し、マトリックス組成物の含有率が65重量%のプリプレグを作成した。 After immersing a glass fiber fabric (6781HT-38, manufactured by Hexel Co.) in this matrix solution, excess matrix solution was removed using a squeeze roll, and dried in a hot air circulating dryer at 80 ° C. A prepreg containing 65% by weight of the matrix composition was prepared.
このプリプレグも例4に示した評価方法で合格するタック性、ドレープ性、およびアウトタイム性を有することが確認された。 It was confirmed that this prepreg also had tackiness, drapeability, and outtime properties that passed the evaluation method shown in Example 4.
このプリプレグを0°、90°の方向に8層積層したものを常法により真空バッグし、オートクレーブに入れ、圧力5kg/cm2 、昇温速度2.5℃/分で150℃まで昇温し、15分保持した後に、4.5℃/分で降温して厚さ3mmのプリプレグ硬化体の板を作成した。 Eight layers of this prepreg were laminated in the directions of 0 ° and 90 °, vacuum-bagged in a usual manner, placed in an autoclave, and heated to 150 ° C. at a pressure of 5 kg / cm 2 and a heating rate of 2.5 ° C./min. After holding for 15 minutes, the temperature was lowered at 4.5 ° C./minute to prepare a 3 mm-thick prepreg cured product plate.
得られたプリプレグ硬化体は収縮および表面亀裂の発生が観察されず、また重量減は1.1%であった。 硬化 In the obtained cured prepreg, no shrinkage and no surface cracking were observed, and the weight loss was 1.1%.
このプリプレグ硬化体を空気中にて常圧下で昇温速度1.5℃/分で400、500、600、700℃の各温度まで昇温し、その温度で1時間保持した。 (4) The prepreg cured product was heated in air at normal pressure at a heating rate of 1.5 ° C./min to each of 400, 500, 600, and 700 ° C., and kept at that temperature for 1 hour.
重量減少率は、熱分析装置TG/DTA30(セイコー電子工業株式会社製)を用いて空気気流下、昇温速度1.5℃/分で測定した。この場合、400、500、600、800℃の各温度までの昇温試験を行なった。重量減少率と焼成積層板(プリプレグ焼成体)の曲げ強さの値は表8に示した。なお、重量減少率は硬化積層板からの値で示した。 (4) The weight loss rate was measured using a thermal analyzer TG / DTA30 (manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd.) under a stream of air at a heating rate of 1.5 ° C./min. In this case, a temperature rise test up to each temperature of 400, 500, 600, and 800 ° C. was performed. Table 8 shows the values of the weight loss rate and the bending strength of the fired laminate (fired prepreg). In addition, the weight reduction rate was shown by the value from the cured laminate.
重量減少率は温度が高いほど大きくなるが、600℃で一定値に達した。また、焼成後の試験片の色は500℃での1時間処理ではまだ着色していたが、600℃以上では白色になった。 (4) The weight loss rate increases as the temperature increases, but reaches a constant value at 600 ° C. Further, the color of the test piece after firing was still colored by the treatment at 500 ° C. for 1 hour, but turned white at 600 ° C. or more.
これらの結果は、500℃以下ではマトリックス中の有機分またはその分解物が残存しているが、600℃以上ではこれらが完全に放出され、セラミック組成に転換していることを、示している。600℃以上の焼成品の曲げ強さは500℃以下の焼成品のそれより小さいが、これは、有機分の放出により欠陥が発生したためと考えられる。なお、有機分の放出およびプレセラミック成分のセラミック組成への転換には、600℃では10分以上の熱処理時間で十分である。また、本結果は、より低い温度で長時間熱処理したとしても、少なくとも500℃の焼成温度を必要とすることを示唆している。 These results show that below 500 ° C., organic components or their decomposed products remain in the matrix, but above 600 ° C., they are completely released and converted to a ceramic composition. The bending strength of the fired product at 600 ° C. or higher is lower than that of the fired product at 500 ° C. or lower, which is considered to be due to the occurrence of defects due to the release of organic components. Note that a heat treatment time of 10 minutes or more at 600 ° C. is sufficient for releasing organic components and converting the preceramic component to a ceramic composition. This result also suggests that a firing temperature of at least 500 ° C. is required even if the heat treatment is performed at a lower temperature for a long time.
ガラス繊維は、アルミナ繊維のようなセラミック繊維と比べて、温度上昇に伴う強度低下は大きいが、その室温強度がセラミック繊維のそれより大幅に高いので、600℃でも実用に耐える強度(例えば、引張強さ:約200kg/mm2 )を保持している[S−ガラス繊維(オーエンスコーニングファイバーグラス社製)またはT−ガラス繊維(日東紡績株式会社製)の場合]。したがって、本発明におけるプレセラミック成分すなわち(B)成分および(C)成分が600℃、短時間の熱処理でもセラミックス化できることは、耐熱性はセラミック繊維よりも低いが安価であるガラス繊維の使用が可能であることを示してる。 Glass fibers have a large decrease in strength with increasing temperature as compared with ceramic fibers such as alumina fibers, but since their room temperature strength is much higher than that of ceramic fibers, they have strength enough to withstand practical use even at 600 ° C (for example, tensile strength). strength: for S- glass fibers (manufactured by Owens Corning fiberglass Corp.) or T- glass fibers (Nitto Boseki Co., Ltd.)] to about 200 kg / mm 2) holds. Therefore, the fact that the preceramic component, that is, the component (B) and the component (C) in the present invention can be made into a ceramic even by heat treatment at 600 ° C. for a short time means that glass fiber which has lower heat resistance than ceramic fiber but is inexpensive can be used. It shows that it is.
(例16−−焼成雰囲気の影響)
例4で製造したプリプレグを4層積層し、例9の条件でホットプレスし、タテ160mm、ヨコ160mm、厚さ2mmの硬化積層板を製造した後、この板を二つに分離した。一つは空気中にて昇温速度1℃/分で800℃まで昇温し、その温度で1時間保持した。また、他の一つは窒素中にて同じ条件で焼成した。いずれも常圧下での緻密化処理は例13と同じ方法で1回実施した。
(Example 16--Effect of firing atmosphere)
Four layers of the prepregs produced in Example 4 were laminated and hot-pressed under the conditions of Example 9 to produce a cured laminate having a length of 160 mm, a width of 160 mm and a thickness of 2 mm, and this plate was separated into two pieces. One was heated to 800 ° C. at a rate of 1 ° C./min in air and kept at that temperature for 1 hour. The other was fired in nitrogen under the same conditions. In each case, the densification treatment under normal pressure was performed once by the same method as in Example 13.
焼成および緻密化処理による重量変化(硬化体の重量を100とする)、緻密化処理体の曲げ試験結果(例7記載の方法による)を表9に示した。 Table 9 shows the change in weight due to baking and densification treatment (the weight of the cured product is taken as 100), and the bending test results of the densified treatment (by the method described in Example 7).
重量変化が窒素中での焼成の方が空気中での焼成より小さいのは、マトリックス成分に含まれる有機分が炭素化したためである。これは、黒色を呈する窒素中での焼成品をさらに空気中で800℃で1時間かけて焼成すると、空気中での焼成品と同じ白色に変化することから確かめられた。 (4) The reason why the weight change in firing in nitrogen is smaller than that in firing in air is that organic components contained in the matrix components are carbonized. This was confirmed from the fact that when the fired product in black nitrogen was further fired in air at 800 ° C. for 1 hour, the color changed to the same white color as the fired product in air.
また、窒素中での焼成品は、空気中での焼成と比べて、強度が低く、弾性率が高いという結果が得られた。これは空気中での焼成の方が窒素中での焼成より伸度が大きいことを意味し、したがって前者の方が後者より粘り強いことを示している。 (4) The product fired in nitrogen had lower strength and higher elastic modulus than fired in air. This means that firing in air is greater in elongation than firing in nitrogen, thus indicating that the former is more tenacious than the latter.
(例17、比較例1〜3−−マトリックス成分の影響I)
マトリックス組成物の調整は、表10に示したマトリックス成分と混合割合を用いて、例1に記載の方法で行った。また、プリプレグおよび硬化積層体(プリプレグ硬化体)の製造は、それぞれ、例4および例8に記載の方法で行った。表10に示した例17と比較例1については、各硬化積層板を空気中にて昇温速度1.5℃/分で800℃まで昇温し、その温度で1時間保持し、焼成積層板を作成した。緻密化処理は例13の方法で実施した。
(Example 17, Comparative Examples 1-3-Influence of matrix component I)
The adjustment of the matrix composition was performed by the method described in Example 1 using the matrix components and the mixing ratios shown in Table 10. The production of the prepreg and the cured laminate (cured prepreg) were performed by the methods described in Examples 4 and 8, respectively. For Example 17 and Comparative Example 1 shown in Table 10, each cured laminate was heated to 800 ° C. at a rate of 1.5 ° C./min in air, held at that temperature for 1 hour, and fired and laminated. A board was created. The densification treatment was performed by the method of Example 13.
同一方法、同一条件での比較では、次の結果が得られた。 比較 The following results were obtained by comparison under the same method and under the same conditions.
比較例3:(B)成分のみを含浸したプリプレグは、タック性がほとんどなく、しかも他の例と比べて繊維がよじれてカットが困難であった。また、プリプレグを積層してホットプレスを用いて硬化する際に、温度を上げると、マトリックス(および繊維)のフローが大きすぎ、型からはみ出し、良好な積層板の製造が不可能であった。したがって、次工程の焼成操作は実施できなかった。 Comparative Example 3: The prepreg impregnated with only the component (B) had almost no tackiness, and the fibers were twisted and difficult to cut as compared with the other examples. In addition, when the temperature is increased when the prepregs are laminated and cured using a hot press, the flow of the matrix (and the fibers) is too large, the matrix (and the fibers) protrude from the mold, and it has been impossible to produce a good laminate. Therefore, the firing operation in the next step could not be performed.
比較例2:(A)成分および(B)成分を含浸したプリプレグは、やはりタック性が不良であったが、カットは容易に行なうことができた。しかし、積層、ホットプレス後の硬化体は層と層とがはがれ、一体化した積層板を得ることができなかった。したがって、次工程の焼成操作は実施できなかった。 Comparative Example 2: The prepreg impregnated with the component (A) and the component (B) also had poor tackiness, but could be cut easily. However, the layers of the cured product after lamination and hot pressing were separated from each other, and an integrated laminate could not be obtained. Therefore, the firing operation in the next step could not be performed.
比較例1および例17:比較例1では、プリプレグは、そのタック性が不良で、取り扱いが困難であったが、容易にカットでき、しかも硬化操作は良好に実施でき、一体化した硬化積層板を得ることができた。また、例17では、タック性、カット性、硬化操作のいずれもが優れており、良好な硬化積層板を得ることができた。 Comparative Example 1 and Example 17: In Comparative Example 1, although the prepreg had poor tackiness and was difficult to handle, it could be easily cut, and the curing operation could be performed well, and the integrated cured laminated plate Could be obtained. Further, in Example 17, all of tackiness, cutability, and curing operation were excellent, and a favorable cured laminate could be obtained.
これらの2種の硬化積層板について、例11および例13に記載の方法で、焼成および緻密化処理を行なった。測定は、焼成時収縮率および硬化品、焼成品および緻密化品の曲げ強さ、曲げ弾性率および硬さに関して実施した。硬さはビッカース硬度計AVK−CT((株)明石製作所製)を使用して測定した。結果は表11に示される。 焼 成 These two types of cured laminates were fired and densified by the methods described in Examples 11 and 13. The measurement was carried out with respect to the shrinkage during firing and the bending strength, flexural modulus and hardness of the cured product, the fired product and the densified product. The hardness was measured using a Vickers hardness meter AVK-CT (manufactured by Akashi Seisakusho). The results are shown in Table 11.
焼成時収縮率は例17の方が比較例1より若干大きい。これは前者に含まれている有機物である(E)成分が焼成時に放出される影響によるものと思われる。しかし、両例とも収縮率は極めて小さい値であり、したがって焼成による寸法変化はほとんどないと結論できる。 収縮 The shrinkage ratio during firing is slightly higher in Example 17 than in Comparative Example 1. This is considered to be due to the effect that the component (E), which is an organic substance contained in the former, is released during firing. However, in both cases, the shrinkage ratio is extremely small, and it can be concluded that there is almost no dimensional change due to firing.
両例で明瞭な差が現れるのは積層板の機械的性質である。硬化、焼成および緻密化のいずれの段階においても、各積層板の曲げ強さ、曲げ弾性率およびビッカース硬さは例17の方が比較例1より明らかに大きい値を示し、これは例17で作った硬化体の優れた機械的性質が焼成後および緻密化後にも維持されることを意味する。特に、例17の方が比較例1より緻密化処理の方が強度上昇効果が高いことが認められた。すなわち、曲げ強さは、前者では50%程度向上するのに対し、後者では20%程度に留まっている。この理由は、明確ではないが、前者で得られた焼成品は閉孔率より開孔率が高いのに対し、後者のそれは開孔率より閉孔率の方が高いことによるものと推定される。 明瞭 A clear difference appears in the mechanical properties of the laminate in both cases. In any of the steps of curing, firing and densification, the bending strength, flexural modulus and Vickers hardness of each laminate were clearly higher in Example 17 than in Comparative Example 1, which was It means that the excellent mechanical properties of the produced cured product are maintained after firing and after densification. In particular, it was recognized that the densification treatment of Example 17 was higher than that of Comparative Example 1 in increasing the strength. That is, the flexural strength is improved by about 50% in the former, but remains at about 20% in the latter. The reason for this is not clear, but it is presumed that the fired product obtained in the former has a higher porosity than the porosity, whereas the latter has a higher porosity than the porosity. You.
以上の結果は、例17の方法を用いて複雑な形状の硬化体を作った場合、プリプレグは良好なタック性を有するので取り扱いが容易であり、また、強くして硬いので、非拘束下で焼成操作を加えても、形くずれが起きず、すなわち自己形状保持性を有効に保持していて、しかも寸法変化がほとんどなく、つまり型崩れもなく、そのためしばしばセラミック焼成中にマトリックスの収縮により生起する亀裂(クラック)の発生を最小限に押えることができ、その結果良好な機械的性質をもつ長繊維強化セラミック製品を製造できることを示している。すなわち、(E)成分の添加は、各段階の積層体に優れた機械的性質を与え、しかも緻密化処理による強度向上を容易にするのみならず、プリプレグに良好なタック性とドレープ性とを与え、それにより賦形性を向上させるため、結果として製品に良好な機械的性質を与える役割も果たす。 The above results show that when a cured product having a complicated shape is made using the method of Example 17, the prepreg has good tackiness and is easy to handle, and because it is strong and hard, it is unconstrained. Even after the firing operation, shape deformation does not occur, that is, the self-shape retention property is effectively maintained, and there is almost no dimensional change, that is, there is no shape collapse, so that it often occurs due to shrinkage of the matrix during ceramic firing. This indicates that the generation of cracks can be minimized, and as a result, a long fiber reinforced ceramic product having good mechanical properties can be produced. That is, the addition of the component (E) not only imparts excellent mechanical properties to the laminate at each stage and facilitates the improvement of the strength by the densification treatment, but also imparts good tackiness and drapability to the prepreg. And thereby enhance the shapeability, and thus also serve to impart good mechanical properties to the product.
(比較例4−−マトリックス成分の影響II)
プリプレグ、プリプレグ硬化体およびプリプレグ焼成体の製造は例17記載の方法で行った。ただし、例17のマトリックス成分のうち、(A)成分であるアルミナおよび酸化チタンの代わりにムライトを使用した。ムライト(3Al2 O3 ・2SiO2 )の混合割合はアルミナおよび酸化チタンの総量と同じにした。ムライトとしては、平均粒径1.2μm(本願発明で規定する範囲外である。)の粉末を用いた。その他の成分と混合割合は例17と同じである。
(Comparative Example 4--Effect of matrix component II)
The production of the prepreg, the cured prepreg and the fired prepreg was carried out by the method described in Example 17. However, of the matrix components of Example 17, mullite was used in place of the alumina and titanium oxide as the component (A). The mixing ratio of mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) was the same as the total amount of alumina and titanium oxide. As mullite, a powder having an average particle size of 1.2 μm (out of the range specified in the present invention) was used. The other components and the mixing ratio are the same as in Example 17.
例17に記載のマトリックス組成物を用いた場合、積層プリプレグをホットプレスした際、厚さ1.8mmになったのに対し、(A)成分をムライト粉末に変えると、同一条件のホットプレスでも、マトリックスのフローが認められず、厚さは3.1mmに止まった。また。焼成積層板から試験片を切り出す際、ほとんど破損してしまい、切り出しに成功した試験片でも、曲げ強さは1.1kg/mm2 、曲げ弾性率は1370kg/mm2 と低い値を示した。この理由は酸化物組成よりはむしろ粒径が大きいことに帰せられる。本結果は、粒径が1μm以下、好ましくは0.5μm以下の金属酸化物微粒子が使用されるべきであることを示す。 When the matrix composition described in Example 17 was used, when the laminated prepreg was hot-pressed, the thickness became 1.8 mm. On the other hand, when the component (A) was changed to mullite powder, the hot-pressing under the same conditions was performed. No flow of the matrix was observed, and the thickness was limited to 3.1 mm. Also. When cutting a test piece from the fired laminated plate, it will almost broken, even test pieces were successfully cut, bending strength 1.1 kg / mm 2, the flexural modulus exhibited low as 1370kg / mm 2. This is attributable to the large particle size rather than the oxide composition. This result indicates that metal oxide fine particles having a particle size of 1 μm or less, preferably 0.5 μm or less should be used.
(例18−−マトリックス成分の影響III )
プリプレグ、プリプレグ硬化体、プリプレグ焼成体、および緻密化処理体の製造は例17に記載の方法で行った。ただし、例17のマトリックス成分のうち、(E)成分であるトリメチロールプロパントリメタクリレートの代わりにエチレングリコールジメタクリレートを同量使用した。緻密化処理後の積層板の曲げ強さは20.2kg/mm2 、曲げ弾性率は5980kg/mm2 であった。これらの値は、例17で得られた値と同水準であり、後者の化合物も十分使用可能であることを示す。ただし、前者の化合物と比べて後者のそれは、実用上問題はないものの、タック性が多少小さいことが認められた。
Example 18 Influence of Matrix Component III
Production of a prepreg, a prepreg cured product, a prepreg fired product, and a densified product was performed by the method described in Example 17. However, in the matrix component of Example 17, the same amount of ethylene glycol dimethacrylate was used instead of the trimethylolpropane trimethacrylate as the component (E). After the densification treatment, the laminate had a bending strength of 20.2 kg / mm 2 and a flexural modulus of 5980 kg / mm 2 . These values are at the same level as those obtained in Example 17, indicating that the latter compound can be used sufficiently. However, although the latter compound had no practical problem, it was recognized that the tackiness was somewhat lower than that of the former compound.
(比較例5,6−−高分子バインダーとの比較)
従来のスラリー法では、高分子系のバインダーがよく使用されている。そこで、高分子としてポリウレタンを用い、これに(D)成分および(E)成分を組み合わせて、この効果を調べた(比較例5)。なお、高分子の代わりに(C)成分を用い、これに(D)成分および(E)成分を組み合わせた系についても試験をした(比較例6)。
(Comparative Example 5, 6- Comparison with polymer binder)
In a conventional slurry method, a polymer binder is often used. Then, this effect was examined by using polyurethane as a polymer and combining it with the component (D) and the component (E) (Comparative Example 5). A test was also conducted on a system in which the component (C) was used in place of the polymer, and the component (D) and the component (E) were combined with the component (Comparative Example 6).
マトリックス組成物の調製は、例1に記載の方法で行った。表12にマトリックス成分の混合割合を示した。 Preparation of the matrix composition was performed by the method described in Example 1. Table 12 shows the mixing ratio of the matrix components.
上記マトリックス液と例4に記載のアルミナ繊維の織物とを用いて例4に記載の方法にしたがって、プリプレグを製造した。マトリックス(固形分)の含有率は60重量%であった。このプリプレグを0度、90度の方向にそれぞれ4枚積層し、ホットプレスで150℃、15分間、3.5kg/cm2 の条件下で、成形、硬化した。その後に、空気中にて常圧下で昇温速度1.5℃/分で800℃まで加熱し、その温度で1時間保持した。 A prepreg was produced according to the method described in Example 4 using the above matrix liquid and the woven fabric of alumina fibers described in Example 4. The content of the matrix (solid content) was 60% by weight. Four prepregs were laminated in directions of 0 ° and 90 °, respectively, and molded and cured by hot pressing at 150 ° C. for 15 minutes under a condition of 3.5 kg / cm 2 . Thereafter, it was heated to 800 ° C. at a heating rate of 1.5 ° C./min under normal pressure in air, and kept at that temperature for 1 hour.
比較例5のマトリックス組成物を用いた場合には、マトリックスのフローはまったくなかったが、ある程度のタック性を示し、成形は可能であった。しかし、これを焼成すると、得られた焼成物では、層の剥離は起きないが、固さがなく、屈曲性に富むソフトなものしか得られず、またマトリックスがわずかの力で崩れ落ち、脱落した。これは、有機系バインダーを用いると、常圧、低温焼成では、これらの熱分解放出後は、セラミック粒子を結合する力がなくなることによるものと思われる。このような有機系バインダーを用いた場合、この発明で用いる常圧低温焼成は不適当であり、従来のスラリー法で用いられているように、高圧高温焼結操作が必要であることを示している。 (4) When the matrix composition of Comparative Example 5 was used, there was no flow of the matrix at all, but a certain degree of tackiness was exhibited, and molding was possible. However, when this was fired, in the obtained fired product, although the layer did not peel, only a soft material having no rigidity and flexibility was obtained, and the matrix collapsed and fell off with a slight force. . This is considered to be due to the fact that when an organic binder is used, in the case of baking at normal pressure and low temperature, after these pyrolysis release, there is no longer any force for bonding the ceramic particles. When such an organic binder is used, the normal-pressure low-temperature sintering used in the present invention is unsuitable, and shows that a high-pressure high-temperature sintering operation is necessary as used in the conventional slurry method. I have.
比較例6でも、やはりマトリックスのフローはまったくなかったが、成形、硬化は可能であった。しかし、これを焼成すると4層が剥離してしまった。これは接合力(バインディング力)の不足を示すものであり、したがって、この結果は、この発明の目的と効果とを達成するためには、(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分および(E)成分の5成分が必須成分であることを示している。 で も Also in Comparative Example 6, there was no flow of the matrix at all, but molding and curing were possible. However, when this was fired, the four layers were peeled off. This indicates a lack of bonding force (binding force). Therefore, this result indicates that the components (A), (B), and (C) must be used in order to achieve the objects and effects of the present invention. , (D) and (E) are essential components.
(実施例1)
図2に示す構造において、ガラス繊維にフェノール樹脂を含浸してなるシートの両面にポリビニルフルオライド製シートを積層し、更にエポキシ接着剤を介して、前記例12の緻密化セラミック積層体からなるセラミック長繊維補強セラミック材料層を積層してなる積層構造体を採用した。
(Example 1)
In the structure shown in FIG. 2, a sheet made of polyvinyl fluoride is laminated on both sides of a sheet obtained by impregnating glass fiber with a phenol resin, and a ceramic comprising the densified ceramic laminate of Example 12 is further interposed via an epoxy adhesive. A laminated structure formed by laminating long fiber reinforced ceramic material layers was employed.
この積層構造体につき、FAA Regulation 14 CFR Ch.1(1-1-93 版) Section 25.853,Part 1の燃焼試験を行った。垂直試験、水平試験、45度試験のいずれにおいても、試料の燃焼、発煙等が一切認められなかった。
燃 焼 The laminated structure was subjected to the combustion test of
(比較例1)
図2に示される積層構造体において、セラミック長繊維補強セラミック材料およびエポキシ接着剤を設けていないことの外は同様の構造を有する積層構造体につき、前記実施例1におけるのと同様の燃焼試験を行った。
(Comparative Example 1)
In the laminated structure shown in FIG. 2, a combustion test similar to that in Example 1 was performed on a laminated structure having the same structure except that the ceramic long fiber reinforced ceramic material and the epoxy adhesive were not provided. went.
燃焼試験の結果として、ポリビニルフルオライド製シートが燃焼して発煙し、ガラス繊維にフェノール樹脂を含浸してなるシートがその裏側まで炭化した。 (4) As a result of the combustion test, the sheet made of polyvinyl fluoride burned and smoked, and the sheet obtained by impregnating the glass fiber with the phenol resin was carbonized to the back side.
(実施例2)
図3に示す構造において、アルミハニカムの両面に、ガラス繊維にフェノール樹脂を含浸してなるシートを張り合わせ、そのシートの両面にポリビニルフルオライド製シートを積層し、更にエポキシ接着剤を介して前記例12の緻密化セラミック積層体からなるセラミック長繊維補強セラミック材料層を積層してなる積層構造体を採用した。
(Example 2)
In the structure shown in FIG. 3, a sheet made of glass fiber impregnated with phenol resin is adhered to both sides of an aluminum honeycomb, and a sheet made of polyvinyl fluoride is laminated on both sides of the sheet, and the above-mentioned example is further interposed via an epoxy adhesive. A laminated structure obtained by laminating ceramic long fiber reinforced ceramic material layers composed of 12 densified ceramic laminates was employed.
この積層構造体につき、FAA Regulation 14 CFR Ch.1(1-1-93 版) Section 25.853,Part 1の燃焼試験を行った。垂直試験、水平試験、45度試験のいずれにおいても、試料の燃焼、発煙等が一切認められなかった。
燃 焼 The laminated structure was subjected to the combustion test of
(比較例2)
図3に示される積層構造体において、セラミック長繊維補強セラミック材料およびエポキシ接着剤を設けていないことの外は同様の構造を有する積層構造体につき、前記実施例1におけるのと同様の燃焼試験を行った。
(Comparative Example 2)
In the laminated structure shown in FIG. 3, a combustion test similar to that in Example 1 was performed on a laminated structure having the same structure except that the ceramic long fiber reinforced ceramic material and the epoxy adhesive were not provided. went.
燃焼試験の結果として、ポリビニルフルオライド製シートが燃焼して発煙し、ガラス繊維にフェノール樹脂を含浸してなるシートがその裏側まで炭化した。 (4) As a result of the combustion test, the sheet made of polyvinyl fluoride burned and smoked, and the sheet obtained by impregnating the glass fiber with the phenol resin was carbonized to the back side.
(煙、ガスの分析)
ガラス繊維(181スタイル)にフェノール樹脂を含浸してなるプリプレグ(三菱化学株式会社MXB6820/7781)をJIS K7217にしたがって発煙した煙を分析したところ、煙中に二酸化炭素が1075mg/g、一酸化炭素が25.5mg/g、エチレンが41.4mg/g、その他が3.4mg/gが含まれていた。またこのプリプレグをASTM F814−846にしたがって煙の密度を測定したところ、124.00であった。
(Analysis of smoke and gas)
A prepreg (MXB6820 / 7781) made of glass fiber (181 style) impregnated with a phenol resin was analyzed for smoke generated according to JIS K7217. The smoke contained 1075 mg / g carbon dioxide and carbon monoxide. 25.5 mg / g, ethylene 41.4 mg / g, and others 3.4 mg / g. The smoke density of the prepreg measured according to ASTM F814-846 was 124.00.
ガラス繊維(181スタイル)に前記例2のセラミックマトリクスを含浸してなるプリプレグを硬化してなるプリプレグ硬化体(硬化条件;150℃、3kg/cm2 、15分の硬化時間)をJIS K7217にしたがって発煙した煙を分析したところ、煙中に二酸化炭素が251.5mg/g、一酸化炭素が4.8mg/g、エチレンが4.3mg/g、その他が1.7mg/gが含まれていた。またこのプリプレグ硬化体をASTM F814−846にしたがって煙の密度を測定したところ、17.3であった。 A cured prepreg obtained by curing a prepreg obtained by impregnating the ceramic matrix of Example 2 into glass fiber (181 style) (curing conditions: 150 ° C., 3 kg / cm 2 , curing time of 15 minutes) according to JIS K7217. Analysis of the smoke produced revealed that the smoke contained 251.5 mg / g of carbon dioxide, 4.8 mg / g of carbon monoxide, 4.3 mg / g of ethylene, and 1.7 mg / g of others. . The smoke density of the cured prepreg was measured according to ASTM F814-846 and found to be 17.3.
ガラス繊維(181スタイル)に前記例2のセラミックマトリクスを含浸してなるプリプレグを硬化してなるプリプレグ硬化体(硬化条件;150℃、3kg/cm2 、15分の硬化時間)を更に空気中で600℃で2時間焼成してなる物をJIS K7217にしたがって発煙した煙を分析したところ、煙中に二酸化炭素が0.1mg/g以下、一酸化炭素が1mg/g以下、エチレンが1mg/g以下、その他が0.7mg/g以下が含まれていた。またこのプリプレグ硬化体の焼成物をASTM F814−846にしたがって煙の密度を測定したところ、0.17であった。 A prepreg cured product obtained by curing a prepreg obtained by impregnating the ceramic matrix of Example 2 into glass fiber (181 style) (curing conditions: 150 ° C., 3 kg / cm 2 , curing time of 15 minutes) is further aired. When the smoke produced at 600 ° C. for 2 hours was analyzed for smoke produced according to JIS K7217, the smoke contained 0.1 mg / g or less of carbon dioxide, 1 mg / g or less of carbon monoxide, and 1 mg / g of ethylene. Below, 0.7 mg / g or less was contained in others. The smoke density of the fired product of this cured prepreg was measured according to ASTM F814-846, and was found to be 0.17.
以上のようにして得られたプリグレグ焼成体を初めとする無機長繊維補強セラミック材料を使用した積層構造体およびハニカム積層構造体、内装品、およびパナルは良好な耐熱性を有すると共に難燃性を有し、火災事故から人身を保護する素材として好適である。 The laminated structure and the honeycomb laminated structure using the inorganic long fiber reinforced ceramic material including the pregreg fired body obtained as described above, the interior product, and the panal have good heat resistance and flame retardancy. It is suitable as a material for protecting human bodies from fire accidents.
1・・・旅客機、2・・・客室2、3・・・内壁、4・・・貨物室、5・・・床材、6・・・天井材、7・・・積層構造体、8・・・耐熱性樹脂組成物で形成されたシート8、9・・・難燃性樹脂シート、10・・・接着剤、11・・・セラミック長繊維補強セラミック材料層、12・・・ハニカム積層構造体、13・・・ハニカム、14・・・難燃性樹脂組成物で形成されたシート、15・・・難燃性樹脂シート、16・・・接着剤、17・・・セラミック長繊維補強セラミック材料、18・・・ハニカム積層構造体、19・・・ハニカム、20・・・シート、21・・・セラミック長繊維補強セラミック材料、22・・・化粧シート、23・・・透明保護シート、24・・・航空機、25・・・手荷物収容棚、26・・・棚本体、27・・・開閉蓋、28・・・建築物、29・・・壁体、30・・・床材、31・・・梁材、32・・・天井材、33・・・斜向材、34・・・屋根材、35・・・天井パネル、36・・・壁面パネル、37・・・床面パネル、38・・・基礎床面パネル、39・・・ドアパネル。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Passenger aircraft, 2 ...
Claims (7)
(A)成分;平均粒径1μm以下の金属酸化物の微粉末、
(B)成分;二重鎖構造を有する可溶性シロキサン重合体、
(C)成分;エチレン性不飽和二重結合を少なくとも1個分子中に有する3官能性シラン化合物、
(D)成分;有機過酸化物、
(E)成分;エチレン性不飽和二重結合を少なくとも2個分子中に有するラジカル重合可能な単量体 The inorganic long fiber reinforced ceramic material is prepared by mixing a liquid or sheet of a matrix composition containing the following components (A), (B), (C), (D) and (E) with inorganic fibers. 3. The honeycomb laminated structure according to claim 1, wherein a prepreg obtained by impregnating or heat-penetrating a product of tow or inorganic fiber is molded, cured, and fired.
(A) component: fine powder of metal oxide having an average particle size of 1 μm or less,
(B) component; a soluble siloxane polymer having a double-chain structure,
(C) component; trifunctional silane compound having at least one ethylenically unsaturated double bond in a molecule;
(D) component; organic peroxide,
(E) component: radically polymerizable monomer having at least two ethylenically unsaturated double bonds in the molecule
(B)成分の配合量が80〜170重量部、
(C)成分の配合量が25〜125重量部、
(D)成分の配合量が1〜4重量部
および(E)成分の配合量が25〜125重量部である前記請求項3に記載のハニカム積層構造体。 350-750 parts by weight of the component (A) in the matrix composition,
(B) the compounding amount of the component is 80 to 170 parts by weight,
(C) a compounding amount of the component is 25 to 125 parts by weight,
The honeycomb laminated structure according to claim 3, wherein the amount of the component (D) is 1 to 4 parts by weight and the amount of the component (E) is 25 to 125 parts by weight.
前記請求項4に記載の含有割合で含有してなるマトリックス組成物の液またはシート状物を無機繊維のトウまたは無機繊維の製品に含浸あるいは加熱浸透してなるプリプレグを成形し、硬化してなる前記請求項3または4に記載のハニカム積層構造体。 The inorganic long-fiber-reinforced ceramic material comprises the component (A), the component (B), the component (C), the component (D), and the component (E) according to claim 3,
A prepreg formed by impregnating or heat-penetrating a liquid or sheet-like material of the matrix composition containing the content ratio according to claim 4 into a tow of inorganic fiber or a product of inorganic fiber, and curing the prepreg. The honeycomb laminated structure according to claim 3 or 4.
前記(B)成分がポリシルセスキオキサン類であり、
前記(C)成分が、γ−(メタ)アクリロキシアルキルトリアルコキシシランであり、 前記(D)成分が、10時間の半減期を得るための温度が110℃以上である過酸化物であり、
前記(E)成分が多価アルコールのジ(メタ)アクリレートおよび/または多価アルコールのトリ(メタ)アクリレートであり、
前記無機繊維が、ガラス繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、チラノ繊維、ならびにアルミナおよび/またはシリカを主成分とする各種繊維よりなる酸化物系無機繊維よりなる群から選択される少なくとも一種である前記請求項3〜5のいずれか1項に記載のハニカム積層構造体。 The component (A) is an oxide or a composite oxide containing at least one selected from silica, alumina, and titanium oxide;
The component (B) is a polysilsesquioxane,
The component (C) is γ- (meth) acryloxyalkyl trialkoxysilane, and the component (D) is a peroxide having a temperature of 110 ° C. or higher for obtaining a half-life of 10 hours,
The component (E) is a polyhydric alcohol di (meth) acrylate and / or a polyhydric alcohol tri (meth) acrylate,
The above-mentioned claim, wherein the inorganic fiber is at least one selected from the group consisting of glass fibers, alumina fibers, silica fibers, Tyranno fibers, and oxide-based inorganic fibers composed of various fibers containing alumina and / or silica as a main component. Item 6. The honeycomb laminated structure according to any one of Items 3 to 5.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014069574A (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | General Electric Co <Ge> | Laminar alignment, high temperature gas passage component part, and processing to form laminar alignment |
KR101425977B1 (en) | 2013-12-30 | 2014-08-06 | 연세대학교 산학협력단 | Mobile Phone Case Comprising Composite Material and Manufacturing Method Thereof |
JP2014218004A (en) * | 2013-05-08 | 2014-11-20 | 須知 晃一 | Production method of carbon fiber, metal fiber, machine, resin cured, and compound integral construction and construction materials |
JP2015044317A (en) * | 2013-08-27 | 2015-03-12 | 王子ホールディングス株式会社 | Honeycomb sandwich structure and method for producing honeycomb sandwich structure |
JP2015044316A (en) * | 2013-08-27 | 2015-03-12 | 王子ホールディングス株式会社 | Honeycomb sandwich structure and method for producing honeycomb sandwich structure |
JP2018109341A (en) * | 2016-12-28 | 2018-07-12 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Ceiling panel |
CN113955077A (en) * | 2021-11-04 | 2022-01-21 | 江苏大学 | Super high sound speed aircraft head surface heat insulation structure |
-
2003
- 2003-07-22 JP JP2003277845A patent/JP2004009740A/en not_active Withdrawn
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014069574A (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | General Electric Co <Ge> | Laminar alignment, high temperature gas passage component part, and processing to form laminar alignment |
JP2014218004A (en) * | 2013-05-08 | 2014-11-20 | 須知 晃一 | Production method of carbon fiber, metal fiber, machine, resin cured, and compound integral construction and construction materials |
JP2015044317A (en) * | 2013-08-27 | 2015-03-12 | 王子ホールディングス株式会社 | Honeycomb sandwich structure and method for producing honeycomb sandwich structure |
JP2015044316A (en) * | 2013-08-27 | 2015-03-12 | 王子ホールディングス株式会社 | Honeycomb sandwich structure and method for producing honeycomb sandwich structure |
KR101425977B1 (en) | 2013-12-30 | 2014-08-06 | 연세대학교 산학협력단 | Mobile Phone Case Comprising Composite Material and Manufacturing Method Thereof |
JP2018109341A (en) * | 2016-12-28 | 2018-07-12 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Ceiling panel |
CN113955077A (en) * | 2021-11-04 | 2022-01-21 | 江苏大学 | Super high sound speed aircraft head surface heat insulation structure |
CN113955077B (en) * | 2021-11-04 | 2024-03-19 | 江苏大学 | Head surface heat insulation structure of hypersonic aircraft |
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