JP2547108B2

JP2547108B2 - 繊維強化炭素質複合材料

Info

Publication number: JP2547108B2
Application number: JP2018087A
Authority: JP
Inventors: 武民山村; 純一釘本; 敏弘石川; 泰広塩路; 昌樹渋谷
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1989-01-31
Filing date: 1990-01-30
Publication date: 1996-10-23
Anticipated expiration: 2011-10-23
Also published as: JPH02275757A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は無機繊維で強化された耐熱性、耐摩耗性炭素
質無機複合材料に関するものである。

（従来の技術及びその問題点）無機繊維で強化した炭素質無機複合材料のうち、強化
繊維として炭素繊維、無機質マトリックスとして炭素を
用いた、所謂C/Cコンポジットは比強度、比弾性、非酸
化性雰囲気中における耐熱性、靭性、摩擦特性に優れ、
耐熱構造材、ブレーキ材として有望なものである。特に
ブレーキ用途においては、航空機、レーシングカー用と
して実用化が進められている。

しかし、C/Cコンポジットはマトリックスが炭素のみ
からなるため、酸化性雰囲気中での長時間の使用は困難
であり、また、摩擦特性においても潤滑性には優れてい
るものの、耐摩耗性に必ずしも充分ではなかった。

これら炭素マトリックスの持つ本質的欠点を補う方法
として、Am.Ceram.Soc.Bull.62（1983）916において、
ウォーカー（B.E.Walker.Jr）らは、C/Cコンポジットに
有機珪素高分子を含浸後、熱分解し、マトリックスへの
炭化珪素成分の導入を図るという方法について記載して
いるが、得られた複合材の曲げ強度は158MPと低強度で
ある。

また、Proc.of Int.Symp.on Ceramic,Compon.for Eng
ine,1983,Japan,p505において、フィッツアー（E.Fitze
r）らは、C/Cコンポジットに珪素融液を含浸し、マトリ
ックスの炭化珪素化を図るという方法について記載して
いるが、得られた複合材は、そのマトリックス粒子間に
未反応のまま残存する金属珪素のため、1300℃以上の高
温ではクリープ変成を生じ、C/Cコンポジットの有する
高温特性を有していない。

上記のいずれのプロセスも、従来の複雑なC/Cコンポ
ジット製造過程に加え、さらに煩雑なプロセスが付加さ
れ、工業的利用の困難なものであった。

一方、アモルファスの無機繊維を用いた場合には、マ
トリックス炭素の結晶化温度が高温であるため強化繊維
の劣化が避けられないという欠点があった。

（問題を解決するための手段）本発明の目的は、上記問題点を解決した新規な無機繊
維強化炭素質複合材料の提供にある。

本発明の他の目的は、高温酸化雰囲気下で劣化の少な
い、耐酸化性炭素質複合材料の提供にある。

本発明の他の目的は、耐磨耗性に優れた炭素質複合材
料の提供にある。

本発明の他の目的は、低温下で製造可能な炭素質複合
材料の提供にある。

本発明の無機繊維強化炭素質複合材料は無機繊維を強
化材とし、無機物質をマトリックスとする繊維強化複合
材料であって、前記無機マトリックスは、珪素含有多環
状芳香族重合体から導かれる無機物質であって、その構
成成分が、ｉ）該重合体を構成するメソフェーズ状態にある多環
状芳香族化合物から導かれる結晶質炭素、又は結晶質炭
素と非晶質炭素、 ii）該重合体を構成する光学的等方性の多環状芳香族
化合物から導かれる、無配向状態の結晶質炭素及び／又
は非晶質炭素、及び iii） Si;30〜70重量％、C;20〜60重量％及びO;0.5〜1
0重量％から実質的になる非晶質相及び／又は粒径が500
Å以下の実質的にβ−SiCからなる結晶質超微粒子と非
晶質のSiO_x（ｘは２以下）からなる集合体よりなる炭素質無機物質である）。

また、本発明における無機繊維強化炭素質複合材料
は、１）結合単位（Si-CH₂）、又は結合単位（Si-CH₂）と
結合単位（Si-Si）から主としてなり、珪素原子に水素
原子、低温アルキル基、フェニル基及びシリル基からな
る群から選ばれる側鎖基を有し、結合単位（Si-CH₂）の
全数対結合単位（Si-Si）の全数の比が1:0〜20の範囲に
ある有機珪素重合体の珪素原子の少なくとも一部が、石
油系又は石炭系のピッチあるいはその熱処理物の芳香族
環と珪素−炭素結合基を介して結合したランダム共重合
体及び２）石油系又は石油系ピッチを熱処理して得られるメ
ンフェーズ状態又はメソフェーズと光学的等方相との両
相からなる多環状芳香族化合物（以下、両者を総称して
「メソフェーズ多環状芳香族化合物」と言うことがあ
る。）を、 200〜500℃の範囲の温度で加熱反応及び／又は加熱溶融
して、珪素含有多環状芳香族重合体を得る第１工程、上記珪素含有多環状芳香族重合体を溶融状態におい
て、無機繊維と混合又は含浸し、成形する第２工程、上記成形体を必要により不融化処理を行った後、真空
中あるいは不活性ガス中で800℃〜3000℃の温度で焼成
し、無機化する第３工程、上記工程により得られた無機繊維強化炭素質複合材料
の空孔に必要により珪素含有多環状芳香族重合体の融
液、又は溶液を含浸せしめ、焼成し、無機化させる処理
を繰り返し行うことにより高密度化する第４工程よりなる製造方法により提供される。

なお、高温ホットプレス等により上記第２〜第４工程
を一つの工程として製造することも可能である。

次に、上記各工程について具体的に説明する。以下の
説明において「部」は「重量部」であり、「％」は「重
量％」である。

第１工程：出発原料の一つである有機珪素重合体は、公知の方法
で合成することができ、例えば、ジメチルジクロロシラ
ンと金属ナトリウムの反応により得られるポリメチルシ
ランを不活性ガス中で400℃以上に加熱することにより
得られる。

上記有機珪素重合体は、結合単位（Si-CH₂）、又は結
合単位（Si-Si）と結合単位（Si-CH₂）より主としてな
り、結合単位（Si-CH₂）の全数対結合単位（Si-Si）の
全数の比率は1:0〜20の範囲内にある。

有機珪素重合体の重合平均分子量（Ｍ_w）は、一般的
には300〜1000で、Ｍ_wが400〜800のものが、優れた炭素
質マトリックスを得るための中間原料であるランダム共
重合体ｉ）を調製するために特に好ましい。

もう一つの出発原料である多環状芳香族化合物ii）は
石油類及び／又は石炭類から得られるピッチで、特に石
油類の流動接触分解により得られる重質油、その重質油
を蒸留して得た留出成分又は残渣油及びそれらを熱処理
して得られるピッチである。

上記ピッチ中にはベンゼン、トルエン、キシレン、テ
トラヒドロフランなどの有機溶媒に不溶の成分が５〜98
重量％含まれていることが好ましい。上記有機溶媒不溶
分が５％未満のピッチを原料として用いた場合、無機化
時の残存率が低くなり、空孔が残存しやすく、また結晶
化しにくいため複合材物性も低いものとなり、一方98％
より高い場合、不溶、不融のコーキング物が生じやすく
成形上不利が生ずる。

このピッチの重量平均分子量（Ｍ_w）は、300〜3000
で、融点は70〜200℃である。

重量平均分子量は以下のようにして求めた値である。
即ち、ピッチがベンゼン、トルエン、キシレン、テトラ
ヒドロフラン、クロロホルム及びジクロロベンゼン等の
ゲルパーミュエーションクロマトグラフ（GPC）測定用
有機溶媒不溶分を含有しない場合はそのままGPC測定
し、ピッチが上記有機溶媒不溶分を含有する場合は、温
和な条件で水添処理し、上記有機溶媒不溶分を上記有機
溶媒可溶な成分に変えて後GPC測定する。（上記有機溶
媒不溶分を含有する重合体の重量平均分子量は、上記と
同様の処理を施し求めた値である）。

ランダム共重合体ｉ）は、有機珪素重合体に、石油系
又は石炭系ピッチを添加し、不活性ガス中で好ましくは
250〜500℃の範囲の温度で加熱反応させることにより調
製される。

ピッチの使用割合は、有機珪素重合体100部当たり10
〜1900部であることが好ましい。ピッチの使用割合が過
度に小さい場合は、得られる無機物質中の炭化珪素成分
が多くなり、炭素の持つ潤滑性、非酸化性雰囲気中での
高温特性が失われ、また、その割合が過度に多い場合
は、炭化珪素成分が少なくなり、複合材の耐酸化性、耐
摩耗性が低下する。

上記反応の反応温度が過度に低いと、珪素原子と芳香
族炭素の結合が生成しにくくなり、反応温度が過度に高
いと、生成したランダム共重合体の分解及び高分子量化
が厳しく起こり好ましくない。

メンフェーズ多環状芳香族化合物ii）は、例えば、石
油系又は石炭系ピッチを不活性ガス中で300〜500℃に加
熱し、生成する軟質留分を除去しながら縮重合すること
によって調製することができる。

上記縮重合反応温度が過度に低いと縮合環の成長が充
分でなく、またその温度が過度に高いとコーキングによ
り不溶、不融の生成分が生ずる。

メンフェーズ多環状芳香族化合物ii）は、融点が200
〜400℃の範囲にあり、また、重合平均分子量が200〜10
000である。

メンフェーズ多環状芳香族化合物ii）の中でも、20〜
100％の光学的異方性度を有し、２〜60％のキノリン不
溶分並びに30〜100％のベンゼン、トルエン、キシレン
又はテトラヒドロフランに対する不溶分を含むものが、
複合材の機械的特性を向上させるために特に好ましい。

第１工程では、ランダム共重合体ｉ）とメソフェーズ
多環状芳香族化合物ii）を200〜500度の温度範囲で加熱
溶融及び／又は加熱反応し、珪素含有多環状芳香族重合
体を調製する。

メソフェーズ多環状芳香族化合物ii）の使用割合はラ
ンダム共重合体ｉ）100部当たり５〜1900部であること
が好ましく、５部未満では、生成物におけるメソフェー
ズ含有量が不足するため、高温特性が低下し、1900部よ
り多い場合は、炭化珪素成分が不足するため耐酸化性、
耐磨耗性が低下する。

上記珪素含有多環状芳香性重合体の重合平均分子量は
200〜11000で、融点が200〜400℃である。

第２工程：無機繊維と第１工程で得られた珪素含有多環状芳香族
重合体より通常のFRPの成形法と類似の方法により成形
体を得ることができる。

無機繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、ポロン繊
維、アルミナ繊維、窒化珪素繊維、炭化珪素繊維、カー
ボンを芯線とする炭化珪素繊維及びSi−Ｍ−Ｃ−Ｏ繊維
（宇部興産（株）製チラノ繊維：登録商標）が挙げら
れ、これらの繊維は単独又は組み合わせて用いることが
できる。

上記のSi−Ｍ−Ｃ−Ｏ繊維は、例えば特公昭60-1405
号公報、同58-5286号公報、同60-20485号公報、同59-44
403号公報に記載の方法によって調製することができ
る。式、ＭはTi又はZrである。

成形法の具体例としては、上記無機繊維の平織、朱子
織、模沙織、綾織、螺旋織、三次元織等の織物に珪酸含
有多環状芳香族重合体の粉末を加え加熱プレスし成形す
る方法；前記織物に珪素含有多環状芳香族重合体の溶液
又はスラリーを含浸後、溶媒を除去し、乾燥したプリプ
レグを加熱成形する方法；前記無機繊維の短繊維、又は
チョップドファイバーと珪素含有多環状芳香族重合体を
溶融混練し、プレス成形、又は射出成形により成形体を
得る方法が挙げられる。その際、成形体中の無機繊維の
割合は10〜70体積％であることが好ましい。

第３工程：上記成形体に必要により不融化処理を施す。

代表的な不融化方法は上記成形体を酸化性雰囲気中で
加熱する方法である。不融化の温度は好ましくは50〜40
0℃の範囲の温度である。不融化温度が度に低いとマト
リックスを構成するポリマーのはしかけが起こらず、ま
た、この温度が過度に高いとポリマーが燃焼する。

不融化の目的は、前記成形体のマトリックスを構成す
るポリマーを三次元構造の不融・不溶のはしかけ状態に
し、次工程の無機化の際に溶融せず、成形体形状を保持
させることにある。不融化の際の酸化性雰囲気を構成す
るガスとしては、空気、オゾン、酸素、塩素ガス、臭素
ガス、アンモニアガス、及びこれらの混合ガスが挙げら
れる。

上記とは別の不融化方法として、前記成形体を酸化性
雰囲気あるいは非酸化性雰囲気で、必要に応じて低温加
熱しながら、γ線照射、あるいは電子線照射して不融化
する方法も採用することができる。

このγ線あるいは電子線を照射する目的は、前記成形
体のマトリックスを形成するポリマーを、さらに重合さ
せることによって、マトリックスが融解し、成形体形状
を失うことを防ぐことにある。

γ線あるいは電子線の照射線量は10⁶〜10¹⁰ラッドが
適当である。

照射は真空、不活性ガス雰囲気下、あるいは空気、オ
ゾン、酸素、塩素ガス、臭素ガス、アンモニアガス及び
これらの混合ガスのような酸化性ガス雰囲気で行うこと
ができる。

照射による不融化は室温で行うこともでき、必要であ
れば50〜200℃の温度範囲で加熱しながら行うことによ
って不融化をより短時間で達成させることもできる。

不融化された成形体は、真空あるいは不活性ガス中
で、800〜3000℃の範囲の温度で焼成し、無機化され、
繊維強化された、炭素、珪素及び酸素からなるマトリッ
クスを有する複合材料が得られる。

加熱過程において、約700℃から無機化が激しくな
り、約800℃でほぼ無機化が完了するものと推定され
る。従って、焼成は、800℃以上の温度で行うことが好
ましい。また、3000℃より高い温度を得るには高価な装
置を必要とするため3000℃より高温での焼成は、コスト
面からみて実際的でない。

得られる複合材のマトリックス成分は前述した構成成
分ｉ）、ii）及びiii）からなっており、Si;0.5〜50
％、C;40〜97％及びO;0.1〜10％から実質的に構成され
ている。

このマトリックス成分の構成成分である結晶質炭素は
500Å以下の結晶子サイズを有し、1.5Åの分解能を有す
る高分解能電子顕微鏡において、繊維軸方向に配向した
3.2Åの（002）面に相当する微細なラティスイメージ像
が観察されうる超微粒子のグラファイト結晶である。

このマトリックスにおける構成成分ｉ）及びii）の総
和100部に対する構成成分iii）の割合は0.5〜500部であ
り、且つ構成成分ｉ）、ii）の比率は1:0.02〜４であ
る。

構成成分ｉ）及びii）の総和100部に対する構成成分i
ii）の割合が0.5未満の場合は、ほとんど炭素マトリッ
クスと変わらず、耐酸化性や耐磨耗性の向上は望めず、
上記割合が500部を越えた場合は炭化珪素マトリックス
と変わらず、高温特性、潤滑性が低下する。

本発明における複合材中のマトリックスは、層間隔が
小さな微結晶が効果的に生成しており、その微結晶を包
み込むように珪素原子が非常に均一に分布している。な
お、本工程における無機化の昇温速度を極めて遅くする
ことや、成形体保形用の治具、パウダーヘッド等の保形
手段を用いること等により不融化工程を省略することも
できるし、また第２工程の成形において、高温ホットプ
レス法を用いることにより第３工程自体を省略すること
もできる。

第４工程：第３工程で得られた繊維強化炭素質無機材料は必要に
より、前記珪素含有多環状芳香族重合体の融液、溶液又
はスラリーを含浸後必要により不融化、焼成し、無機化
することにより複合体を高密度化、高強度化することが
できる。含浸は、珪素含有多環状芳香族重合体の融液、
溶液又はスラリーのいずれを用いてもさしつかえない
が、微細な開気孔への浸透を図るため、この複合材に前
記重合体の溶液又はスラリーを含浸後減圧下で微細気孔
への浸透を促進後溶媒を留去しつつ昇温し、10〜500kg/
mm²に加圧することにより、前記重合体の融液を気孔に
充填させる。

得られた含浸体は、第３工程と同様にして、不融加
し、焼成し、無機化することができる。この操作を２〜
10回繰り返すことにより高密度、高強度な繊維強化複合
材を得ることができる。

（発明の効果）本発明の繊維強化炭素質複合材料は、マトリックスの
炭素中に非常に均一に分散、一体化した炭化珪素成分を
含む。この成分の存在が、低温における炭素の微結晶化
の促進、炭素の酸化による消耗の抑制、強化繊維との濡
れ性、接着性の制御、摩耗抵抗の向上をもたらす。

従って、得られた複合材料は機械的物性、耐酸化性、
耐磨耗性に優れ、各種のブレーキ類、耐熱構造材料とし
て優れたものである。

（実施例）以下実施例によって本発明を説明する。

参考例１（マトリックス用ポリマーＩの製法） 5lの三口フラスコに無水キシレン2.5l及びナトリウム
400gを入れ、窒素ガス気流下でキシレンの沸点まで加熱
し、ジメチルジクロロシラン１を１時間で滴下した。
滴下終了後、10時間加熱還流し沈澱物を生成させた。沈
澱を濾過し、メタノールついで水で洗浄して、白色粉末
のポリジメチルシラン420gを得た。

このポリジメチルシラン400gを、ガス導入管、攪拌
機、冷却器及び留出管を備えた3lの三口フラスコに仕込
み、攪拌しながら50ml/分の窒素気流下に420℃で加熱処
理して、留出受器に350gの無色透明な少し粘性のある液
体を得た。

この液体の数平均分子量は蒸気圧浸透法で測定したと
ころ470であった。

この物質の赤外線吸収スペクトルを測定したところ、
650〜900cm^-1と1250cm^-1にSi-CH₃の吸収、2100cm^-1にSi
−Ｈの吸収、1020cm^-1付近と1355cm^-1にSi-CH₂−Siの吸
収、2900cm^-1と2950cm^-1にＣ−Ｈの吸収が認められ、ま
たこの物質の遠赤外線吸収スペクトルを測定したとこ
ろ、380cm^-1にSi-Siの吸収が認められることから、得ら
れた液状物質は、主として（Si-CH₂）結合単位及び（Si
-Si）結合単位からなり、珪素の側鎖に水素原子及びメ
チル基を有する有機珪素重合体であることが判明した。

核磁気共鳴分析及び赤外線吸収分析の測定結果から、
この有機珪素重合体は（Si-CH₂）結合単位の全数対（Si
-Si）結合単位の全数の比率がほぼ1:3である重合体であ
ることが確認された。

上記有機珪素重合体300gをエタノールで処理して低分
子量物を除去して、数平均分子量が1200の重合体40gを
得た。

この物質の赤外線吸収スペクトルを測定したところ、
上記と同様の吸収ピークが認められ、この物質は主とし
て（Si-CH₂）結合単位及び（Si-Si）結合単位からな
り、珪素の側鎖に水素原子及びメチル基を有する有機珪
素重合体であることが判明した。

核磁気共鳴分析及び赤外線吸収分析の測定結果から、
この有機珪素重合体は（Si-CH₂）結合単位の全数対（Si
-Si）結合単位の全数の比率がほぼ7:1である重合体であ
ることが確認された。

一方、石油留分のうち、軽油以上の高沸点物をシリカ
・アルミナ系分解触媒の存在下、500℃の温度で流動接
触分解・精留を行い、その搭底より残渣を得た。以下、
この残渣をFCCスラリーオイルと呼ぶ。

このFCCスラリーオイルは、元素分析の結果、炭素原
子対水素原子の原子比（C/H）が0.75で、核磁気共鳴分
析による芳香炭素率が0.55であった。

上記FCCスラリーオイル100gを窒素ガス気流下420℃に
加熱し、同温度における留出分を留去後、残渣を150℃
にて熱時濾過を行い、同温度における不融部を除去し、
軽質分除去ピッチ57gを得た。

この軽質分除去ピッチは60％のキシレン不溶分を含ん
でいた。

この軽質分除去ピッチ57gに先に合成した有機珪素重
合体25g及びキシレン20mlを加え、攪拌しながら昇温
し、キシレンを留去後、400℃で６時間反応させ43gのラ
ンダム共重合体を得た。

この反応生成物は赤外線吸収スペクトル測定の結果、
有機珪素重合体中に存在するSi−Ｈ結合（IR:2100c
m^-1）の減少、及び新たなSi−Ｃ（ベンゼン環の炭素）
結合（IR:1135cm^-1）の生成が認められることより有機
珪素重合体の珪素原子の一部が多環状芳香族環と直接結
合した部分を有するランダム共重合体であることがわか
った。また、この共重合体は、キシレン不溶部を含まず
重量平均分子量は1400、融点は265℃であった。

これを、300℃で加熱溶融静置し、比重差により軽質
部分を除去した残部40gを得た。これをポリマー（ａ）
と呼ぶ。

これと並行して、FCCスラリーオイル400gを、窒素ガ
ス気流下450℃に加熱し、同温度における留出分を留去
後、残渣と200℃にて熱時濾過を行い、同温度における
不融部を除去し、軽質分除去ピッチ180gを得た。得られ
た軽質分除去ピッチ180gを窒素気流下、反応により生成
する軽質分を除去しながら400℃で８時間縮重合を行
い、熱処理ピッチ80.3gを得た。

この熱処理ピッチは融点310℃、キシレン不溶分97
％、キノリン不溶分20％を含有しており、研磨面の偏光
顕微鏡観察による光学的異方性が95％のメソフェーズピ
ッチであった。

これを再び、350℃に加熱溶融静置し、比重差により
軽質分を分離除去し、残部80gを得た。

これと、ポリマー（ａ）40gを混合し、窒素雰囲気
下、350℃で一時間溶融熱し、均一な状態にある珪素含
有多環状芳香族重合体を得た。この重合体は、融点が29
0℃で、70％のキシレン不溶分を含んでいた。

参考例２（マトリックス用ポリマーIIの製法）参考例１で得た有機珪素重合体50gに軽質分除去ピッ
チ50gを加え、420℃で４時間反応させ48gのランダム共
重合体を得た。

これと並行して、軽質分除去ピッチを430℃で４時間
反応させメソフェーズピッチを得た。

等重量の上記ランダム共重合体とメソフェーズピッチ
を混合、溶融し均一な状態にある珪素含有多環状芳香族
重合体を得た。

実施例１繊維径７μｍ、引張強度300kg/mm²、引張弾性率21t/m
m²の市販PAN系炭素繊維の２次元平織織布を直径7cmの円
板状に切り、マトリックス用ポリマーＩの30％キシレン
スラリーに含浸後乾燥し、プリプレグシートを作成し
た。金型内で、プリプレグシート間にマトリックス用ポ
リマーＩの微粉末を充填し、各プリプレグシートを、強
化繊維の繊維方向を45°ずつ順次ずらしながら30枚積層
し、50kg/mm²の加圧化、350℃にてホットプレスし円板
状成形体を得た。この成形体を炭素粉末のパウダーベッ
ド中に埋め保形し、窒素気流中で５℃/hの速度で800℃
まで昇温後、さらに1300℃へ昇温しマトリックスを無機
化した。得られた複合材料の嵩密度は1.35g/cm³であっ
た。

この複合体をポリマーＩの50％キシレンスラリーに浸
し、減圧下キシレンを留去しながら350℃に昇温、その
後100kg/mm²に加圧含浸した後、空気中で５℃/hの速度
で300℃まで昇温し、不融化した後1300℃で無機化し
た。この含浸操作を３回繰り返し嵩密度が1.76g/cm³の
材料を得た。得られた複合材料の曲げ強度は45kg/mm²で
あった。

比較例１マトリックス用ポリマーとして、軟化点が150℃で、
残炭率が60％の石油系熱処理ピッチを用い、実施例１と
同様にして炭素繊維強化炭素材料を得た。この材料は嵩
密度が1.67g/cm³と低く、曲げ強度も15kg/mm²であっ
た。

実施例２ Si−Ｍ−Ｃ−Ｏ繊維（宇部興産（株）製チラノ繊維：
登録商標）の三次元織物に参考例２で得られたマトリッ
クス用ポリマーIIの50％キシレン溶液をオートクレーブ
中で含浸後、キシレンを留去し、400℃にて、100kg/mm²
で加圧し、成形体を得た。この成形体を280℃で不融化
し、1300℃で無機化し、焼成した。上記操作を合計４回
繰り返し、嵩密度1.88g/cm³、曲げ強度38kg/mm²の複合
材料を得た。

実施例３繊維径10μｍ、引張強度300kg/mm²、引張弾性率50t/m
m²の市販ピッチ系炭素繊維を一方向に引き揃えたものと
マトリックス用ポリマーＩを800℃にて無機化した微粉
末を交互に積層し、500kg/mm²の圧力で、2000℃でホッ
トプレスした。得られた複合材の嵩密度は2.05g/cm
³で、曲げ強度は58kg/mm²であった。

実施例４実施例１〜３の複合材及び比較例１の複合材を600℃
の大気雰囲気のオーブン中で１時間加熱後、曲げ強度を
測定した。

比較例１の複合材は強度測定ができないほど酸化劣化
が進行していたが、実施例１の複合材の曲げ強度は10％
減少したに過ぎず、実施例２、３の複合材では強度低下
は認められなかった。

実施例５実施例１で用いたPAN系炭素繊維と実施例２で用いたS
i−Ｍ−Ｃ−Ｏ繊維との混織トウより製造した平織織物
を用いた以外は実施例１と同様にして複合材を製造し
た。

なお、上記混織トウは、PAN系炭素繊維とSi−Ｍ−Ｃ
−Ｏ繊維との体積割合が1:1であった。

得られた複合材の嵩密度は1.70g/cm³で、曲げ強度は3
6kg/mm²であったが、ダイナモメーターによる耐磨耗性
試験の結果、摩擦係数が0.5〜0.7、磨耗量が0.5〜0.7×
10^-4mm/stop/surfの耐磨耗性に優れた材料を得た。

なお、耐磨耗性試験条件は以下の通りであった。

慣性量 0.06〜0.08kgf・ｍ・sec² 回転数 3000〜5000rpm 摺動初速度 10〜20m/sec 押付圧力 5〜10kg/cm²

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渋谷昌樹山口県宇部市大字小串1978番地の５宇部興産株式会社宇部研究所内審査官柳和子

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】無機繊維を強化材とし、無機物質をマトリ
ックスとする繊維強化複合材料において、上記無機物質
が珪素含有多環状芳香族重合体から得られる無機物質で
あって、その構成成分が、ｉ）該重合体を構成するメソフェーズ状態にある多環
状芳香族化合物から導かれる結晶質炭素、又は結晶質炭
素と非晶質炭素、 ii）該重合体を構成する光学的等方性の多環状芳香族
化合物から導かれる、無配向状態の結晶質炭素及び／又
は非晶質炭素、及び iii） Si;30〜70重量％、C;20〜60重量％及びO;0.5〜1
0重量％から実質的になる非晶質相及び／又は粒径が500
Å以下の実質的にβ−SiCからなる結晶質超微粒子と非
晶質のSiO_x（ｘは２以下）からなる集合体よりなる炭素質無機物質であることを特徴とする繊維強
化炭素質複合材料。