JP2017105662A

JP2017105662A - セラミック複合材

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Publication number: JP2017105662A
Application number: JP2015239503A
Authority: JP
Inventors: 高木　俊; Takashi Takagi; 俊高木
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2017-06-15

Abstract

【課題】高い初期強度を有するとともに、酸化しても構造物自体が崩壊し難くすることのできるセラミック複合材の提供。
【解決手段】セラミック繊維からなる基材１０と、基材１０に浸透する炭素マトリックスとを含むセラミック複合材１であって、基材１０が、一例として、経糸側では、１本の経糸側耐酸化性繊維糸１２と２本の経糸側炭素繊維糸１３の合計３本の糸が繰り返し単位を構成し、緯糸側では、１本の緯糸側耐酸化性繊維糸１２と２本の緯糸側炭素繊維糸１３の合計３本の糸が繰り返し単位を構成して、それらで平織りすることにより耐酸化性繊維糸１２と炭素繊維糸１３とが互いに交差した混織体１１の織布を構成する。セラミック複合材。
【選択図】図３

Description

本発明は、セラミック複合材に関する。

炭素繊維と炭素マトリックスとからなるＣ／Ｃ複合材は、高い耐熱性を有し化学的に安定であるので、半導体製造装置、ホットプレス、原子炉、熱処理炉の構造材料などさまざまな用途で使用されている。しかしながら、従来のＣ／Ｃ複合材では２０００℃以上の高温且つ高速ガス気流下で使用すると損傷が生じていた。

このような課題を解決するために、特許文献１には、樹脂を含浸して熱処理した炭素繊維のトウの表面に熱分解性黒鉛を被覆したＣ／Ｃ複合材が提案されている。このようにして製造されたＣ／Ｃ複合材を約２７００℃の弱酸化雰囲気の超高速ガス流路中で３秒間暴露してもまったく損傷しなかったことが確認されている。

特開２００１−１６３６６９号公報

しかしながら、前記記載された発明は、極めて特殊なごく短時間の条件における酸化の評価であり、半導体製造装置、ホットプレス、原子炉、熱処理炉の構造材料などにおいて有用なＣ／Ｃ複合材を提供するものであるとはいえない。

半導体製造装置、ホットプレス、原子炉、熱処理炉などの構造材料では、長期間の使用、炉体の損傷などにより、少しずつ酸化し強度が低下し、構造物そのものの破壊に至ることがある。本発明では、高い初期強度を有するとともに、酸化しても構造物自体が崩壊しにくくすることのできるセラミック複合材を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための本発明のセラミック複合材は、
（１）セラミック繊維からなる基材と、前記基材に浸透する炭素マトリックスとを含むセラミック複合材であって、前記基材は、耐酸化性繊維糸と炭素繊維糸との混織体から構成される。

基材が耐酸化性繊維糸と炭素繊維糸との混織体から構成されると耐酸化性繊維糸は、たとえ炭素繊維糸、炭素マトリックスが劣化しても、酸化するおそれが低いので、構造物を構成するセラミック複合材が酸化を受けても、構造物自体が崩壊しにくくすることができる。

本発明のセラミック複合材は、炭素繊維糸を骨材として有しているので、高い耐熱性を有している。また、炭素繊維は、単一の元素からなるので表面の傷が形成されにくいので高い初期強度を有している。このため、構造物を構成するセラミック複合材が高い初期強度と耐熱性を有し、かつ酸化しても構造物自体が崩壊しにくいセラミック複合材を提供することができる。

本発明のセラミック複合材の炭素繊維糸を構成する炭素繊維は、どのようなものでも利用することができる。例えばピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維のいずれでもよく、特に限定されない。また、ピッチ系炭素繊維とＰＡＮ系炭素繊維の両方を用いてもよい。

本発明のセラミック複合材の炭素繊維糸を構成する炭素繊維の直径は、３〜２０μｍであることが好ましい。炭素繊維の直径が３μｍ以上であると、特定の炭素繊維に応力が集中しにくく破断を起こりにくくすることができる。炭素繊維の直径が２０μｍ以下であると、曲げられた炭素繊維の表面に張力が発生しにくいので、破断しにくくすることができる。
１本の炭素繊維糸を構成する炭素繊維の本数は、１００本〜５０００本であることが好ましい。１本の炭素繊維糸を構成する炭素繊維の本数が１００本以上であると、炭素繊維間に十分に炭素マトリックスを浸透させることができ、炭素繊維の強化作用を十分に発揮することができる。１本の炭素繊維糸を構成する炭素繊維の本数が５０００本以下であると、炭素繊維糸が太くなり過ぎないようにすることができるので、織布を形成したとき起伏を小さくでき、炭素繊維にかかる張力を小さくすることができる。

（２）前記混織体は、前記耐酸化性繊維糸の織布に前記炭素繊維糸が織り込まれて構成されている。

耐酸化性繊維糸だけで織布を構成すると、耐酸化性繊維糸は、それ自体のみで織布を構成していることになる。このようなセラミック複合材は、炭素繊維糸が酸化しても耐酸化性繊維糸は劣化しにくく、セラミック複合材の全体の形状を維持することができ、セラミック複合材の破損を防止することができる。

（３）前記耐酸化性繊維糸は、炭化物系セラミック繊維または酸化物系セラミック繊維からなる。

前記耐酸化性繊維糸は、炭化物系セラミック繊維または酸化物系セラミック繊維を複数本束ねて用いられる。これらの繊維は、高い耐熱性を有しているとともに強度を有しているので、炭素繊維糸および炭素マトリックスの少なくともいずれかが酸化しても、強度の低下を抑え構造材料の形状を維持することができる。
炭化物系セラミック繊維としてはＳｉＣ繊維、酸化物系セラミック繊維としてはジルコニア、アルミナ、シリカ、ムライト、バサルトなどの繊維が挙げられる。

耐酸化性繊維糸を構成する耐酸化性繊維の直径は、３μｍ〜２０μｍであることが好ましい。３μｍ以上であると、特定の耐酸化性繊維に応力が集中しにくく破断を起こりにくくすることができる。耐酸化性繊維の直径が２０μｍ以下であると、曲げられた耐酸化性繊維の表面に張力が発生しにくいので、破断しにくくすることができる。
１本の耐酸化性繊維糸を構成する耐酸化性繊維の本数は１００〜５０００本であることが好ましい。１本の耐酸化性繊維糸を構成する耐酸化性繊維の本数が１００本以上であると、耐酸化性繊維間に十分に炭素マトリックスを浸透させることができ、耐酸化性繊維の強化作用を十分に発揮することができる。１本の耐酸化性繊維糸を構成する耐酸化性繊維の本数が５０００本以下であると、耐酸化性繊維糸が太くなり過ぎないようにすることができるので、織布を形成したとき起伏を小さくでき、耐酸化性繊維にかかる張力を小さくすることができる。

（４）前記耐酸化性繊維糸は、ＳｉＣ繊維からなる。

ＳｉＣ繊維は、高い耐熱性、強度を有している上に、炭素繊維糸と反応しにくいので耐酸化性繊維糸として好適に利用することができる。

（５）前記炭素繊維糸は、経糸側および緯糸側に備えられ、経糸側炭素繊維糸および緯糸側炭素繊維糸が互いに交差する。

炭素繊維糸は、炭素のみからなるので繊維表面の傷が少なく、高い破壊強度を有している。炭素繊維糸が、経糸側および緯糸側に備えられ、経糸側炭素繊維糸および緯糸側炭素繊維糸が互いに交差するように設けられることによって、炭素繊維糸自体でセラミック複合材の初期強度を確保することができる。

（６）前記耐酸化性繊維糸は、炭素繊維糸を挟んで互いに間隔をあけて設けられている。

耐酸化性繊維糸が、隣接しないよう炭素繊維糸を挟んで互いに間隔をあけて備えられているので、強度の高い炭素繊維糸を偏ることなく配置することができる。このため、セラミック複合材に強度の弱い部分ができにくくセラミック複合材の初期強度を確保することができる。

（７）前記基材は、複数の前記混織体が積層されて構成される。

複数の前記混織体が積層されることにより、混織体の厚さを十分に確保することができ、基材の強度が増加する。

（８）前記炭素マトリックスは、熱分解炭素またはガラス状炭素の少なくともいずれかより構成される。

熱分解炭素は気体、ガラス状炭素は液体を経て形成される素材であるので、基材の内部まで浸透しやすく、高い接合力を得ることができる。

ガラス状炭素は、炭素前駆体を基材に含浸したのち加熱し熱分解することによって得ることができる。

炭素前駆体としては、フェノール樹脂、フラン樹脂、コプナ樹脂、ピッチなどが挙げられる。これらの樹脂を塗布、浸漬などの方法で基材の隙間に充填させ、熱分解させる。これらの樹脂は粘度を下げるため、溶媒に溶かし、溶液として使用してもよい。またピッチなど常温で固体の炭素前駆体は、加熱して溶融させて用いる。

本発明のセラミック複合材によれば、耐酸化性繊維糸は、炭素繊維糸、炭素マトリックスが酸化しても、劣化するおそれが低いので、構造物を構成するセラミック複合材が酸化を受けても、構造物自体が崩壊しにくくすることができる。

また、本発明のセラミック複合材は、炭素繊維糸を骨材として有しているので、高い耐熱性を有している。また、炭素繊維は、単一の元素からなるので表面の傷が形成されにくいので高い初期強度を有している。このため、本発明のセラミック複合材は、高い初期強度と耐熱性を有し、かつ酸化しても構造物自体が崩壊しにくいセラミック複合材を提供することができる。

本発明の実施例１のセラミック複合材であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。本発明の実施例１のセラミック複合材の基材を示す斜視図。本発明の実施例１のセラミック複合材の混織体の平面図。図３の混織体から、炭素繊維糸を除いた耐酸化性繊維糸のみによる織布の平面図。参考例のセラミック複合材の混織体の平面図。図５の混織体から、炭素繊維糸を除いた耐酸化性繊維糸の配置を示す平面図。

［発明の詳細な説明］
本発明のセラミック複合材は、セラミック繊維からなる基材と、前記基材に浸透する炭素マトリックスとを含む。基材は、耐酸化性繊維糸と炭素繊維糸との混織体から構成される。

本発明のセラミック複合材の耐酸化性繊維糸は、たとえ炭素繊維糸、炭素マトリックスが酸化しても、酸化するおそれが低いので、構造物を構成するセラミック複合材が酸化を受けても、構造物自体が崩壊しにくくすることができる。

また、本発明のセラミック複合材は、炭素繊維糸を骨材として有しているので、高い耐熱性を有している。また、炭素繊維は、単一の元素からなるので表面の傷が形成されにくいので高い初期強度を有している。このため、高い初期強度と耐熱性を有するセラミック複合材を提供することができる。

本発明のセラミック複合材の混織体は、耐酸化性繊維糸の織布に炭素繊維糸が織り込まれて混織体が構成されている。このような構成にすることにより耐酸化性繊維糸は、それ自体のみで織布を構成することができる。耐酸化性繊維糸だけで織布を構成しているので、炭素繊維糸が酸化しても、セラミック複合材の全体の形状を維持することができ、セラミック複合材の破損を防止することができる。

本発明のセラミック複合材の耐酸化性繊維糸は、炭化物系セラミック繊維または酸化物系セラミック繊維からなる。これらの繊維は、高い耐熱性を有しているとともに強度を有しているので、炭素繊維糸および炭素マトリックスが酸化しても、強度の低下を抑え構造材料の形状を維持することができる。

本発明のセラミック複合材の耐酸化性繊維糸は、炭化物系セラミック繊維または酸化物系セラミック繊維を複数本束ねて用いられる。これらの繊維は、高い耐熱性を有しているとともに強度を有しているので、炭素繊維糸および炭素マトリックスの少なくともいずれかが酸化しても、強度の低下を抑え構造材料の形状を維持することができる。
炭化物系セラミック繊維としては例えばＳｉＣ繊維、酸化物系セラミック繊維としては例えばジルコニア、アルミナ、シリカ、ムライト、バサルトなどの繊維が挙げられる。

本発明のセラミック複合材の耐酸化性繊維糸を構成する耐酸化性繊維の直径は、例えば３μｍ〜２０μｍであることが好ましい。３μｍ以上であると、特定の耐酸化性繊維に応力が集中しにくく破断を起こりにくくすることができる。耐酸化性繊維の直径が２０μｍ以下であると、曲げられた耐酸化性繊維の表面に張力が発生しにくいので、破断しにくくすることができる。
１本の耐酸化性繊維糸を構成する耐酸化性繊維の本数は例えば１００〜５０００本であることが好ましい。１本の耐酸化性繊維糸を構成する耐酸化性繊維の本数が１００本以上であると、耐酸化性繊維間に十分に炭素マトリックスを浸透させることができ、耐酸化性繊維の強化作用を十分に発揮することができる。１本の耐酸化性繊維糸を構成する耐酸化性繊維の本数が５０００本以下であると、耐酸化性繊維糸が太くなり過ぎないようにすることができるので、織布を形成したとき起伏を小さくでき、耐酸化性繊維にかかる張力を小さくすることができる。

本発明のセラミック複合材の耐酸化性繊維糸は、ＳｉＣ繊維からなることが好ましい。

本発明のセラミック複合材の炭素繊維糸は、例えば、経糸側および緯糸側に備えられ、経糸側炭素繊維糸および緯糸側炭素繊維糸が互いに交差する。炭素繊維糸は、炭素のみからなるので繊維表面の傷が少なく、高い破壊強度を有している。炭素繊維糸が、経糸側および緯糸側に備えられ、互いに交差するように設けられることによって、炭素繊維糸自体でセラミック複合材の初期強度を確保することができる。

本発明のセラミック複合材の耐酸化性繊維糸は、例えば、炭素繊維糸を挟んで互いに間隔をあけて設けられている。耐酸化性繊維糸が、隣接しないよう炭素繊維糸を挟んで互いに間隔をあけて備えられているので、強度の高い炭素繊維糸を偏ることなく配置することができる。このため、セラミック複合材に強度の弱い部分ができにくくセラミック複合材の初期強度を確保することができる。

本発明のセラミック複合材の耐酸化性繊維糸は、例えば、経糸側および緯糸側に備えられ、経糸側耐酸化性繊維糸および緯糸側耐酸化性繊維糸が互いに交差する。

本発明のセラミック複合材の耐酸化性繊維糸が経糸側および緯糸側に備えられ、経糸側耐酸化性繊維糸および緯糸側耐酸化性繊維糸が互いに交差するとは、例えば以下のような構成がある。経糸側では、１本の経糸側耐酸化性繊維糸と２本の経糸側炭素繊維糸の合計３本の糸が繰り返し単位を構成してもよい。緯糸側では、１本の緯糸側耐酸化性繊維糸と２本の緯糸側炭素繊維糸の合計３本の糸が繰り返し単位を構成してもよい。

本発明のセラミック複合材の基材は、例えば、複数の混織体が積層されて構成される。このような構成により、基材の厚さを十分に確保することができ、十分な強度が得られる。混織体は、例えば平織りのものが用いられる。複数の混織体は、同じ織布から切り出されたものであってよい。

本発明のセラミック複合材の炭素マトリックスは、例えば、熱分解炭素またはガラス状炭素の少なくともいずれかより構成される。

本発明のセラミック複合材の炭素繊維糸を構成する炭素繊維の直径は、特に限定されない。例えば炭素繊維の直径は、３〜２０μｍであることが好ましい。炭素繊維の直径が３μｍ以上であると、特定の炭素繊維に応力が集中しにくく破断を起こりにくくすることができる。炭素繊維の直径が２０μｍ以下であると、曲げられた炭素繊維の表面に張力が発生しにくいので、破断しにくくすることができる。
炭素繊維は、複数本束ねられて炭素繊維糸として用いられる。１本のストランドを構成する炭素繊維の本数は、１００〜５０００本であることが好ましい。１本の炭素繊維糸を構成する炭素繊維の本数が１００本以上であると、炭素繊維間に十分に炭素マトリックスを浸透させることができ、炭素繊維の強化作用を十分に発揮することができる。１本の炭素繊維糸を構成する炭素繊維の本数が５０００本以下であると、炭素繊維糸が太くなり過ぎないようにすることができるので、織布を形成したとき起伏を小さくでき、炭素繊維にかかる張力を小さくすることができる。

本発明のセラミック複合材の耐酸化性繊維糸を構成する耐酸化性繊維の直径は、特に限定されない。例えば耐酸化性繊維の直径は、３〜２０μｍであることが好ましい。３μｍ以上であると、特定の耐酸化性繊維に応力が集中しにくく破断を起こりにくくすることができる。耐酸化性繊維の直径が２０μｍ以下であると、曲げられた耐酸化性繊維の表面に張力が発生しにくいので、破断しにくくすることができる。
耐酸化性繊維は、複数本束ねられて耐酸化性繊維糸として用いられる。１本の耐酸化性繊維糸を構成する耐酸化性繊維の本数は、１００〜５０００本であることが好ましい。
１本の耐酸化性繊維糸を構成する耐酸化性繊維の本数が１００本以上であると、耐酸化性繊維間に十分に炭素マトリックスを浸透させることができ、耐酸化性繊維の強化作用を十分に発揮することができる。１本の耐酸化性繊維糸を構成する耐酸化性繊維の本数が５０００本以下であると、耐酸化性繊維糸が太くなり過ぎないようにすることができるので、織布を形成したとき起伏を小さくでき、耐酸化性繊維にかかる張力を小さくすることができる。

本発明のセラミック複合材を構成する炭素マトリックスは、炭素であればどのようなものでもよく特に限定されない。例えば熱分解炭素、ガラス状炭素などが利用できる。

熱分解炭素は、ＣＶＤ炉内に基材を入れ、加熱した後、原料ガスを導入し熱分解させることによって得ることができる。

ＣＶＤ炉の温度は、例えば１２００℃以上であることが好ましい。また、ＣＶＤ炉の温度は、２０００℃以下であることが好ましい。また原料ガスは、メタン、エタン、プロパン、エチレンなどの炭化水素ガスが利用できる。

本発明のセラミック複合材のガラス状炭素は、炭素前駆体を基材に含浸したのち加熱し熱分解することによって得ることができる。

本発明のセラミック複合材の炭素マトリックスを形成する炭素前駆体としては、フェノール樹脂、フラン樹脂、コプナ樹脂、ピッチなどが挙げられる。これらの樹脂を塗布、浸漬などの方法で基材の隙間に充填させ、熱分解させる。これらの樹脂は粘度を下げるため、溶媒に溶かし、溶液として使用してもよい。またピッチなど常温で固体の炭素前駆体は、加熱して溶融させて用いる。

炭素前駆体の熱分解の方法は、特に限定されない。例えば乾燥、熱硬化、焼成の順に行うことができる。

溶媒を用いて含浸した場合、乾燥の温度は、例えば６０℃以上であることが好ましい。また、乾燥の温度は、例えば１２０℃以下であることが好ましい。このような温度下で、効率よく溶媒を揮散させることができる。

溶媒を除去したあと、あるいは溶媒を用いなかった場合には、次に炭素前駆体を熱硬化、焼成させる。熱硬化は１４０℃〜３００℃で行うことが好ましい。熱硬化の温度が１４０℃以上であると、充分に熱硬化することができ、焼成工程に移行した際の変形を抑えることができる。熱硬化の温度が３００℃以下であると、熱硬化の初期段階に表面部分のみが先行して熱硬化することを防止できるので、変形を起こりにくくすることができる。

焼成は６００〜２０００℃で行うことが好ましい。焼成の温度が６００℃以上であると、充分に炭素化を行うことができ、高い耐熱性を得ることができる。焼成の温度が２０００℃以下であると、耐酸化性繊維と炭素繊維との反応を抑止できるので、耐酸化性繊維の劣化を防止することができる。

「経糸」と「緯糸」は、製造段階で区別されるものであり、経糸は織機での巻取り方向、緯糸はそれに直交する方向であり、原反において、緯糸は巾方向の両側で切断されることなく反転している。しかしながら原反の両側を切断すると、経糸と緯糸との区別はなくなる。本発明では、便宜的に経糸と緯糸との双方を表現しているが、経糸と緯糸とは特に区別がなく等価のものとして扱い、一方を経糸としたとき、他方は緯糸となる。

混織体とは、異なる種類の糸を用いて形成された織布であって、本発明においては、炭素繊維糸と耐酸化性繊維糸を用いて混織体を形成している。

以下、本発明のセラミック複合材について、実施例および参考例を用いて説明する。

＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１のセラミック複合材１であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図２は本発明の実施例１のセラミック複合材１の基材１０を示し、基材１０は５枚の混織体１１が積層されて構成されている。図３は、本発明の実施例１のセラミック複合材１の混織体１１を示し、矢印で示す糸は耐酸化性繊維糸１２、それ以外の糸は炭素繊維糸１３である。図４は、図３の混織体１１から、炭素繊維糸１３を除いた耐酸化性繊維糸１２のみによる織布を示す。

図１に示すように、実施例１のセラミック複合材１は、平織りの混織体１１の積層体が基材１０を構成する。基材１０は図２に示すように５枚の混織体１１が積層されて構成されている。５枚の混織体１１は、もともと同じ織布から切り出されたものであって、同一の構成である。複数の混織体１１が積層されることにより、基材１０の強度が増加する。積層される混織体１１の数は特に限定されない。

混織体１１は、経糸側、緯糸側ともに同様な糸の配置になっており、３本単位で１つの組み合わせを構成している。１本の耐酸化性繊維糸１２と、２本の炭素繊維糸１３とが繰り返し並んでいる。

図３は、１層の混織体１１を示し、矢印で示す繊維が耐酸化性繊維糸１２である。図３に示すように、経糸側では、１本の経糸側耐酸化性繊維糸１２ａと２本の経糸側炭素繊維糸１３ａ、１３ｂの合計３本の糸が、繰り返す一つの組み合わせの単位を構成している。緯糸側では、１本の緯糸側耐酸化性繊維糸１２ｘと２本の緯糸側炭素繊維糸１３ｘ、１３ｙの合計３本の糸が、繰り返す一つの組み合わせの単位を構成している。図４は、図３の混織体１１から、耐酸化性繊維糸１２のみを表示したものであって、耐酸化性繊維糸１２だけでも織布を構成している。

図３からわかるように、炭素繊維糸１３は、経糸側および緯糸側に備えられ、経糸側炭素繊維糸および緯糸側炭素繊維糸が互いに交差している。よって、炭素繊維糸自体でセラミック複合材１の初期強度を確保することができる。

また、図３および図４からわかるように、耐酸化性繊維糸１２も、経糸側および緯糸側に備えられ、経糸側耐酸化性繊維糸および緯糸側耐酸化性繊維糸が互いに交差している。さらに耐酸化性繊維糸１２は、炭素繊維糸１３を挟んで互いに間隔をあけて設けられている。耐酸化性繊維糸１２が、隣接しないよう炭素繊維糸１３を挟んで互いに間隔をあけて備えられているので、強度の高い炭素繊維糸１３を偏ることなく配置することができる。このため、セラミック複合材１に強度の弱い部分ができにくくセラミック複合材１の初期強度を確保することができる。

次に実施例１のセラミック複合材１の製造方法について説明する。

混織体１１をまず準備する。上述した様に、混織体１１は、経糸側、緯糸側ともに同様な糸の配置になっており、３本単位で１つの組み合わせを構成している。１本の耐酸化性繊維糸１２と、２本の炭素繊維糸１３とが繰り返し並んでいる。自動織機を用いてこのような経糸、緯糸の配列になるように製織する。

得られた混織体１１を切断し、フェノール樹脂を含浸したのち、５枚重ね、加熱プレスを用いて硬化させる。硬化は１５０℃、１０分で行う。次に、不活性雰囲気の炉に入れ、焼成する。焼成温度は１０００℃である。フェノール樹脂が焼成され、基材１０の内部にガラス状炭素からなる炭素マトリックスが形成される。

次に、ＣＶＤ炉内にいれ、さらに熱分解炭素で覆う。ＣＶＤ炉では、１５００℃の温度で原料ガスにメタンを用いて基材１０の内部および表面に熱分解炭素を沈積させる。

こうしてガラス状炭素と熱分解炭素とがそれぞれ炭素マトリックスを構成し、セラミック複合材１が成形される。

本例のセラミック複合材１では、図３、図４に示すように、その混織体１１が、少なくとも耐酸化性繊維糸１２の織布を含み、炭素繊維糸１３が当該織布に織り込まれている構成になっている。たとえ酸化により炭素繊維糸１３の強度が低下しても、耐酸化性繊維糸１２が織布を構成しているので、セラミック複合材１自体は所定の強度を確保することができる。

＜参考例＞
参考例のセラミック複合材２は、実施例１のセラミック複合材１と異なる織り方である混織体１１を基材とする。

図１と同様に、参考例のセラミック複合材２は、平織りの混織体１１の積層体が基材１０である。基材１０は図２と同様に５枚の混織体１１が積層されて構成されている。５枚の混織体１１は、もともと同じ織布から切り出されたものであって、同一の構成である。

混織体１１は、経糸側、緯糸側ともに同様な糸の配置になっており、２本単位で１つの組み合わせを構成している。１本の耐酸化性繊維糸１２と、１本の炭素繊維糸１３とが交互に並んでいる。

図５は、参考例のセラミック複合材２の混織体１１であり、矢印で示す繊維が耐酸化性繊維糸１２、それ以外の繊維が炭素繊維糸１３である。図５に示すように、経糸側では、１本の経糸側耐酸化性繊維糸１２ａと１本の経糸側炭素繊維糸１３ａの合計２本の繊維が、一つの組み合わせ単位を構成している。緯糸側では、１本の緯糸側耐酸化性繊維糸１２ｘと１本の緯糸側炭素繊維糸１３ｘの合計２本の繊維が、一つの組み合わせ単位を構成している。図６は、図５の混織体１１から、炭素繊維糸１３を除いた耐酸化性繊維糸１２のみの配置を示している。炭素繊維糸１３を取り除くと、耐酸化性繊維糸１２は、経糸と緯糸との交わりがなくなり、織布とはなっておらず、緯糸側耐酸化性繊維糸１２ｘの上に、経糸側耐酸化性繊維糸１２ａが配置されている。

参考例のセラミック複合材２の製造においては、経糸側、緯糸側とも、１本の耐酸化性繊維糸１２と、１本の耐酸化性繊維糸とが交互に並ぶ混織体を用いたほかは、実施例１と同様に製造する。

本例のセラミック複合材２では、実施例１とは異なり、耐酸化性繊維糸１２のみで織布を構成していないが、基材１０が耐酸化性繊維糸１２と炭素繊維糸１３との混織体１１から構成されており、所定の強度が確保される。

尚、図示の例では、経糸側および緯糸側の繰り返しの単位における糸の数は、同じ数に設定されている（図３および図４の例では３本、図５および図６の例では２本）。しかしながら、このように同じ数に設定する必要は必ずしもなく、例えば、経糸側の繰り返しの単位における糸の数を３本、緯糸側の繰り返しの単位における糸の数を２本に設定してもよく、本数の組み合わせは任意である。

本発明によれば、高い強度を備えたセラミック複合材が実現され、当該セラミック複合材により、信頼性の高い種々の構造物を製造することが可能となる。

１、２セラミック複合材
１０基材
１１混織体
１２耐酸化性繊維糸
１３炭素繊維糸

Claims

セラミック繊維からなる基材と、前記基材に浸透する炭素マトリックスとを含むセラミック複合材であって、
前記基材は、耐酸化性繊維糸と炭素繊維糸との混織体から構成されるセラミック複合材。
前記混織体は、前記耐酸化性繊維糸の織布に前記炭素繊維糸が織り込まれて構成されている請求項１に記載のセラミック複合材。
前記耐酸化性繊維糸は、炭化物系セラミック繊維または酸化物系セラミック繊維からなる請求項１または２に記載のセラミック複合材。
前記耐酸化性繊維糸は、ＳｉＣ繊維からなる請求項１または２に記載のセラミック複合材。
前記炭素繊維糸は、経糸側および緯糸側に備えられ、経糸側炭素繊維糸および緯糸側炭素繊維糸が互いに交差する請求項１から４のいずれか１項に記載のセラミック複合材。
前記耐酸化性繊維糸は、前記炭素繊維糸を挟んで互いに間隔をあけて設けられている請求項１から５のいずれか１項に記載のセラミック複合材。
前記基材は、複数の前記混織体が積層されて構成される請求項１から６のいずれか１項に記載のセラミック複合材。
前記炭素マトリックスは、熱分解炭素またはガラス状炭素の少なくともいずれかより構成される請求項１から７のいずれか１項に記載のセラミック複合材。