JP3258842B2 - 複合材料用複合化強化材 - Google Patents
複合材料用複合化強化材Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複合材料用複合化強化
材に関し、更に詳しくは、高融点のチタン系合金又は各
種セラミックスと複合化して、金属マトリックス複合体
（ＭＭＣ）又はセラミックスマトリックス複合体（ＣＭ
Ｃ）を調製する際の強化材として有用な複合材料用複合
化強化材に関する。
材に関し、更に詳しくは、高融点のチタン系合金又は各
種セラミックスと複合化して、金属マトリックス複合体
（ＭＭＣ）又はセラミックスマトリックス複合体（ＣＭ
Ｃ）を調製する際の強化材として有用な複合材料用複合
化強化材に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、宇宙・航空分野等に用いる材料として、耐熱性、機
械的特性に優れた材料が種々開発されており、その代表
的なものとして、金属マトリックス複合体（ＭＭＣ）
や、セラミックスマトリックス複合体（ＣＭＣ）等が提
案されている。
り、宇宙・航空分野等に用いる材料として、耐熱性、機
械的特性に優れた材料が種々開発されており、その代表
的なものとして、金属マトリックス複合体（ＭＭＣ）
や、セラミックスマトリックス複合体（ＣＭＣ）等が提
案されている。
【０００３】上記ＭＭＣとしては、例えば、下記の複
合体等が提案されている。 マトリックスとして、鋼、超耐熱合金又は耐熱共晶合
金に比べ、比強度、比弾性が大きく且つ耐蝕性にも優れ
ており、またＡｌ合金に比べ、使用限界温度（例えば７
２３Ｋ）が高いことから、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ等のα＋
β型又はＴｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ等のβ
型等のチタン合金を用い、強化材として、繊芯が炭素繊
維で、その外側にＣＶＤ法によりＳｉＣを蒸着してなる
ＳｉＣ／Ｃ 複合繊維（例えば、Textron 社製のものが
最も広く使用されている）を用いて形成されてなる複合
体。
合体等が提案されている。 マトリックスとして、鋼、超耐熱合金又は耐熱共晶合
金に比べ、比強度、比弾性が大きく且つ耐蝕性にも優れ
ており、またＡｌ合金に比べ、使用限界温度（例えば７
２３Ｋ）が高いことから、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ等のα＋
β型又はＴｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ等のβ
型等のチタン合金を用い、強化材として、繊芯が炭素繊
維で、その外側にＣＶＤ法によりＳｉＣを蒸着してなる
ＳｉＣ／Ｃ 複合繊維（例えば、Textron 社製のものが
最も広く使用されている）を用いて形成されてなる複合
体。
【０００４】上記の複合体は、上記チタン合金に対
し、強化材として充分にその性能が発揮される上記Ｓｉ
Ｃ／Ｃ繊維を用いているため、高性能を示すことが報告
されている〔日本複合材料学会誌Vol.１７、No. １（１
９９１）、２４−３１の中の頁２５参照〕。例えば、上
記強化材として、炭素繊維（ＰＡＮ系、ピッチ系）、Ａ
ｌ2 Ｏ3 繊維（Du Pont 社製、３Ｍ社製、住友化学社
製、他）、ＳｉＣ繊維〔「ニカロン」商品名，日本カー
ボン（株））製〕、Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ繊維〔「チラノ
繊維」商品名、宇部興産（株）製〕、Ｓｉ−Ｃ−Ｎ系繊
維〔「ＨＰＺ繊維」商品名、ダウコーニング（株）
製〕、Ｓｉ3 Ｎ4 繊維〔東燃（株）製〕等、他の全ての
耐熱繊維を用いた場合は、上記チタン合金との複合化の
際に、Ｔｉ合金と著しく反応する（繊維によって程度は
異なる）ため、全く強化効果が得られないか、反応劣化
が小さくてもあまり補強効果が得られないので、上述の
如く、宇宙・航空分野に用いるには充分な性能を示すも
のではない。
し、強化材として充分にその性能が発揮される上記Ｓｉ
Ｃ／Ｃ繊維を用いているため、高性能を示すことが報告
されている〔日本複合材料学会誌Vol.１７、No. １（１
９９１）、２４−３１の中の頁２５参照〕。例えば、上
記強化材として、炭素繊維（ＰＡＮ系、ピッチ系）、Ａ
ｌ2 Ｏ3 繊維（Du Pont 社製、３Ｍ社製、住友化学社
製、他）、ＳｉＣ繊維〔「ニカロン」商品名，日本カー
ボン（株））製〕、Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ繊維〔「チラノ
繊維」商品名、宇部興産（株）製〕、Ｓｉ−Ｃ−Ｎ系繊
維〔「ＨＰＺ繊維」商品名、ダウコーニング（株）
製〕、Ｓｉ3 Ｎ4 繊維〔東燃（株）製〕等、他の全ての
耐熱繊維を用いた場合は、上記チタン合金との複合化の
際に、Ｔｉ合金と著しく反応する（繊維によって程度は
異なる）ため、全く強化効果が得られないか、反応劣化
が小さくてもあまり補強効果が得られないので、上述の
如く、宇宙・航空分野に用いるには充分な性能を示すも
のではない。
【０００５】しかしながら、上記の複合体では、下記
（イ）又は（ロ）の欠点がある。 （イ）上記強化材における繊芯の炭素繊維とその外側の
ＳｉＣとで熱膨張係数が極端に異なるため、熱サイクル
疲労（低温−高温繰り返し）特性に著しく劣り、高温構
造部材における強化材としては信頼性の面で使用が難し
い。 （ロ）上記強化材をＣＶＤ法で作製するため高価格（１
００万円／kg以上）であり、価格を全く気にしない特殊
な軍事用途位にしか用いることができない。また、航空
機産業でも最近は価格が問題になっており、実用部材価
格としては、２０〜３０万円／kgが限度であることに鑑
みても上記強化材は実用的ではない。
（イ）又は（ロ）の欠点がある。 （イ）上記強化材における繊芯の炭素繊維とその外側の
ＳｉＣとで熱膨張係数が極端に異なるため、熱サイクル
疲労（低温−高温繰り返し）特性に著しく劣り、高温構
造部材における強化材としては信頼性の面で使用が難し
い。 （ロ）上記強化材をＣＶＤ法で作製するため高価格（１
００万円／kg以上）であり、価格を全く気にしない特殊
な軍事用途位にしか用いることができない。また、航空
機産業でも最近は価格が問題になっており、実用部材価
格としては、２０〜３０万円／kgが限度であることに鑑
みても上記強化材は実用的ではない。
【０００６】また、上記ＭＭＣとしては、下記の複合
体も提案されている。 マトリックスとして、上記のチタン合金よりもさら
に高耐熱性であるＴｉ 3 Ａｌ、ＴｉＡｌ、Ｎｂ3 Ａｌ等
の金属間化合物を用い、強化材として上記と同様に複
合化の際における反応劣化を考慮してＳｉＣ／Ｃ繊維を
用いて形成されてなる複合体。
体も提案されている。 マトリックスとして、上記のチタン合金よりもさら
に高耐熱性であるＴｉ 3 Ａｌ、ＴｉＡｌ、Ｎｂ3 Ａｌ等
の金属間化合物を用い、強化材として上記と同様に複
合化の際における反応劣化を考慮してＳｉＣ／Ｃ繊維を
用いて形成されてなる複合体。
【０００７】しかしながら、上記の複合体において
も、上記ＳｉＣ／Ｃ繊維が複合体製造時に反応劣化する
問題があり、上記ほどの性能が発現されていないのが
現状である。
も、上記ＳｉＣ／Ｃ繊維が複合体製造時に反応劣化する
問題があり、上記ほどの性能が発現されていないのが
現状である。
【０００８】また、上記ＣＭＣとしては、下記〜等
が提案されている。尚、上記ＣＭＣにおいては、耐熱・
耐酸化性、性能安定性（量産、市販されていること）等
から、強化材として、Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ繊維〔「チラ
ノ繊維」商品名、宇部興産（株）製〕、ＳｉＣ繊維
〔「ニカロン」商品名、日本カーボン（株）製〕が最も
広範に使用されている。
が提案されている。尚、上記ＣＭＣにおいては、耐熱・
耐酸化性、性能安定性（量産、市販されていること）等
から、強化材として、Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ繊維〔「チラ
ノ繊維」商品名、宇部興産（株）製〕、ＳｉＣ繊維
〔「ニカロン」商品名、日本カーボン（株）製〕が最も
広範に使用されている。
【０００９】強化材としてニカロンを用い、マトリッ
クスとしてＬｉ2 Ｏ3 ・Ａｌ2 Ｏ3・ＳｉＯ2 （ＬＡＳ
−Ｉ、結晶化ガラス）を用いてなる複合体〔“J. Mate
r. Sci., 17 2371-2383" 〕。 強化材としてニカロン２Ｄ（平織）織物を用い、マト
リックスとしてＣＶＩ法により製造したＳｉＣを用いて
なる複合体〔“Am. Ceram. Soc. Bull. 65 (2)336-338
(1986)"〕。 強化材としてチラノ３Ｄ織物を用い、マトリックスと
してＣＶＩ法により製造したＳｉＣを用いてなる複合体
『日本機械学会、第70期通常総会講演会講演論文集
（Ｉ）1993-3.31 〜4.2, P.163〜P.166 " 』。 強化材としてチラノ繊維を用い、マトリックスとして
結晶化ガラス（上記ＬＡＳ、ＢａＯ・ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ
3 ・ＳｉＯ2 又はＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ 2 ）を用
いてなる複合体。
クスとしてＬｉ2 Ｏ3 ・Ａｌ2 Ｏ3・ＳｉＯ2 （ＬＡＳ
−Ｉ、結晶化ガラス）を用いてなる複合体〔“J. Mate
r. Sci., 17 2371-2383" 〕。 強化材としてニカロン２Ｄ（平織）織物を用い、マト
リックスとしてＣＶＩ法により製造したＳｉＣを用いて
なる複合体〔“Am. Ceram. Soc. Bull. 65 (2)336-338
(1986)"〕。 強化材としてチラノ３Ｄ織物を用い、マトリックスと
してＣＶＩ法により製造したＳｉＣを用いてなる複合体
『日本機械学会、第70期通常総会講演会講演論文集
（Ｉ）1993-3.31 〜4.2, P.163〜P.166 " 』。 強化材としてチラノ繊維を用い、マトリックスとして
結晶化ガラス（上記ＬＡＳ、ＢａＯ・ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ
3 ・ＳｉＯ2 又はＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ 2 ）を用
いてなる複合体。
【００１０】そして、上記〜の複合体は、下記の如
き特性を有している。上記の複合体では、一方向強化
材（０°）−曲げ強度がMax ９００ＭＰａであり、Ｋ1c
（破壊靱性地）が１７〜２５ＭＰａ√ｍ（通常のＳｉＣ
成形体では３〜５ＭＰａ√ｍ、Ｓｉ3 Ｎ4 成形体では７
〜９ＭＰａ√ｍ）と極めて高い。上記の複合体では、
Ｋ1cが約２７ＭＰａ√ｍと極めて高い。上記の複合体
では、Ｋ1cは、上記の複合体よりもさらに大きく、引
っ張り強度測定Ｓ−Ｓ曲線から、５０ＭＰａ√ｍ以上と
推定される。また、引っ張り強度は４００ＭＰａで、上
記の複合体の２００ＭＰａに比べ２倍の値を示してお
り、３Ｄ、Ｖｆ＝４０vol%であることを考慮すると、ほ
ぼ理論値に近い繊維強度３０００ＭＰａ／３×０．４＝
４００ＭＰａ）ものである。上記の複合体では、上記
の複合体に比べ強度は飛躍的に改善されている。
き特性を有している。上記の複合体では、一方向強化
材（０°）−曲げ強度がMax ９００ＭＰａであり、Ｋ1c
（破壊靱性地）が１７〜２５ＭＰａ√ｍ（通常のＳｉＣ
成形体では３〜５ＭＰａ√ｍ、Ｓｉ3 Ｎ4 成形体では７
〜９ＭＰａ√ｍ）と極めて高い。上記の複合体では、
Ｋ1cが約２７ＭＰａ√ｍと極めて高い。上記の複合体
では、Ｋ1cは、上記の複合体よりもさらに大きく、引
っ張り強度測定Ｓ−Ｓ曲線から、５０ＭＰａ√ｍ以上と
推定される。また、引っ張り強度は４００ＭＰａで、上
記の複合体の２００ＭＰａに比べ２倍の値を示してお
り、３Ｄ、Ｖｆ＝４０vol%であることを考慮すると、ほ
ぼ理論値に近い繊維強度３０００ＭＰａ／３×０．４＝
４００ＭＰａ）ものである。上記の複合体では、上記
の複合体に比べ強度は飛躍的に改善されている。
【００１１】しかしながら、上記〜の複合体では、
下記の如き欠点があった。上記の複合体では、ニカロ
ンとＬＡＳとがやや製造時に反応するため、繊維の力学
的特性とＣＭＣ中の繊維体積率（Ｖｆ）とから計算され
る理論値（上記の場合１４００〜１５００ＭＰａ）に比
べて低いものである。上記の複合体では、ニカロンと
ＳｉＣとの結合が強すぎるため、繊維が脆弱化し、曲げ
強度が３００〜４００ＭＰａ、引っ張り強度が２００Ｍ
Ｐａと、理論値（〜１２００ＭＰａ）に比べ、極めて低
いものである。また、上記及びの複合体の耐酸化性
温度は１０００〜１２００℃、上記及びの複合体の
耐酸化性温度は１２００〜１３００℃であり、上記〜
の複合体は、将来の宇宙・航空分野での極限状態に耐
え得る先進材料として用いるには耐熱性・耐酸化性の点
で不充分である。
下記の如き欠点があった。上記の複合体では、ニカロ
ンとＬＡＳとがやや製造時に反応するため、繊維の力学
的特性とＣＭＣ中の繊維体積率（Ｖｆ）とから計算され
る理論値（上記の場合１４００〜１５００ＭＰａ）に比
べて低いものである。上記の複合体では、ニカロンと
ＳｉＣとの結合が強すぎるため、繊維が脆弱化し、曲げ
強度が３００〜４００ＭＰａ、引っ張り強度が２００Ｍ
Ｐａと、理論値（〜１２００ＭＰａ）に比べ、極めて低
いものである。また、上記及びの複合体の耐酸化性
温度は１０００〜１２００℃、上記及びの複合体の
耐酸化性温度は１２００〜１３００℃であり、上記〜
の複合体は、将来の宇宙・航空分野での極限状態に耐
え得る先進材料として用いるには耐熱性・耐酸化性の点
で不充分である。
【００１２】また、前記の〜のＣＭＣ、即ち、結晶
化ガラスＣＭＣ若しくはＣＶＩ法による空隙率が高いＳ
ｉＣマトリックス以外の、耐蝕性に優れるＳｉ3 Ｎ4 又
は耐熱性の高い通常の焼結法によるＳｉＣをマトリック
スとするＣＭＣの開発が期待されているが、Ｓｉ3 Ｎ4
又はＳｉＣをマトリックスとするＣＭＣはその製造時の
焼結温度が高く（１６００〜２１００℃）、ＣＭＣ成形
時の無機繊維の反応劣化が著しい。そのため、上記マト
リックスＣＭＣ製造では、例えば、強化材としてニカロ
ンを用いた場合には、成形時に繊維の形状が完全に消失
するという問題があり、また、強化材としてＳｉＣ／Ｃ
複合繊維、Ａｌ2 Ｏ3 繊維、Ｓｉ3 Ｎ4繊維又はＳｉ−
Ｃ−Ｎ繊維等を用いた場合にも同様の問題があり、更
に、強化材としてチラノ繊維を用いた場合には、繊維形
状は保ち、やや補強効果はあるものの、複合則から計算
した理論値にはほど遠いという問題がある。
化ガラスＣＭＣ若しくはＣＶＩ法による空隙率が高いＳ
ｉＣマトリックス以外の、耐蝕性に優れるＳｉ3 Ｎ4 又
は耐熱性の高い通常の焼結法によるＳｉＣをマトリック
スとするＣＭＣの開発が期待されているが、Ｓｉ3 Ｎ4
又はＳｉＣをマトリックスとするＣＭＣはその製造時の
焼結温度が高く（１６００〜２１００℃）、ＣＭＣ成形
時の無機繊維の反応劣化が著しい。そのため、上記マト
リックスＣＭＣ製造では、例えば、強化材としてニカロ
ンを用いた場合には、成形時に繊維の形状が完全に消失
するという問題があり、また、強化材としてＳｉＣ／Ｃ
複合繊維、Ａｌ2 Ｏ3 繊維、Ｓｉ3 Ｎ4繊維又はＳｉ−
Ｃ−Ｎ繊維等を用いた場合にも同様の問題があり、更
に、強化材としてチラノ繊維を用いた場合には、繊維形
状は保ち、やや補強効果はあるものの、複合則から計算
した理論値にはほど遠いという問題がある。
【００１３】即ち、従来提案されているＭＭＣ及びＣＭ
Ｃは、複合体の製造時に強化材がマトリックスと反応す
る等の弊害があるため、宇宙・航空分野において要求さ
れている耐熱性、耐蝕性、機械的特性等を満足しうるも
のではなく、上述の弊害がなく且つ充分に耐熱性や機械
的特性等を発揮しうる強化材の開発が望まれている。ま
た、従来の強化材では、上記のＶｆが少ない場合には、
マトリックスに対して均一な分散が困難となり、分散ム
ラが生じやすく、得られる複合体に強度ムラが生じるた
め、このような場合には強化材をオーバースペックで用
いざるを得ず、コストが高くなるという問題がある。ま
た、上記のＶｆが多い場合には、強化材同志が接してし
まう場合があり、得られる複合体において所望の機械的
強度等が得られない場合があるという問題がある。
Ｃは、複合体の製造時に強化材がマトリックスと反応す
る等の弊害があるため、宇宙・航空分野において要求さ
れている耐熱性、耐蝕性、機械的特性等を満足しうるも
のではなく、上述の弊害がなく且つ充分に耐熱性や機械
的特性等を発揮しうる強化材の開発が望まれている。ま
た、従来の強化材では、上記のＶｆが少ない場合には、
マトリックスに対して均一な分散が困難となり、分散ム
ラが生じやすく、得られる複合体に強度ムラが生じるた
め、このような場合には強化材をオーバースペックで用
いざるを得ず、コストが高くなるという問題がある。ま
た、上記のＶｆが多い場合には、強化材同志が接してし
まう場合があり、得られる複合体において所望の機械的
強度等が得られない場合があるという問題がある。
【００１４】従って、本発明の目的は、チタン合金、金
属間化合物等をマトリックスとするＭＭＣ及び高温焼結
の高耐熱・高性能Ｓｉ3 Ｎ4 やＳｉＣ等をマトリックス
とするＣＭＣの強化材として適した新規な先進材料用複
合化強化材を提供することにある。
属間化合物等をマトリックスとするＭＭＣ及び高温焼結
の高耐熱・高性能Ｓｉ3 Ｎ4 やＳｉＣ等をマトリックス
とするＣＭＣの強化材として適した新規な先進材料用複
合化強化材を提供することにある。
【００１５】
【課題と解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題を解決するために種々研究した結果、無機長繊維とガ
ラス及び／又はガラスセラミックスとからなる複合化強
化材が上記目的を達成しうることを知見した。
題を解決するために種々研究した結果、無機長繊維とガ
ラス及び／又はガラスセラミックスとからなる複合化強
化材が上記目的を達成しうることを知見した。
【００１６】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
ので、無機長繊維のフィラメントの集合体と、各フィラ
メントの間隙に存在するガラス及び／又はガラスセラミ
ックスとからなり、ワイヤー形状又はテープ形状を有す
ることを特徴とする複合材料用複合化強化材を提供する
ものである。
ので、無機長繊維のフィラメントの集合体と、各フィラ
メントの間隙に存在するガラス及び／又はガラスセラミ
ックスとからなり、ワイヤー形状又はテープ形状を有す
ることを特徴とする複合材料用複合化強化材を提供する
ものである。
【００１７】以下、本発明の複合材料用複合化強化材に
ついて更に詳細に説明する。本発明の複合材料用複合化
強化材（以下、単に「強化材」という。）は、多数の無
機長繊維のフィラメントと、各フィラメントの間隙に存
在するガラス及び／又はガラスセラミックスとからな
り、特定の形状を有することを特徴とする。
ついて更に詳細に説明する。本発明の複合材料用複合化
強化材（以下、単に「強化材」という。）は、多数の無
機長繊維のフィラメントと、各フィラメントの間隙に存
在するガラス及び／又はガラスセラミックスとからな
り、特定の形状を有することを特徴とする。
【００１８】本発明において用いる上記無機長繊維とし
ては、ケイ素（Ｓｉ）とチタン（Ｔｉ）及び／又はジル
コニウム（Ｚｒ）と炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ）とからなる
無機長繊維等が挙げられ、具体的には、（ａ）実質的に
Ｓｉと、Ｔｉ及び／又はＺｒと、Ｃと、Ｏとからなる非
晶質、（ｂ）上記非晶質並びに１００００Å以下のβ−
ＳｉＣと、ＴｉＣ及び／又はＺｒＣとの結晶質の集合
体、若しくは（ｃ）上記結晶質並びにその近傍に存在す
るＳｉＯｘと、ＴｉＯｘ及び／又はＺｒＯｘ（０＜ｘ≦
２）とからなる非晶質の混合系である無機長繊維等が
好ましく挙げられる。ここで、上記（Ｃ）における「そ
の近傍」とは、好ましくは結晶質粒子からの距離が１０
００Å以下の領域である。また、上記の具体的に例示し
た無機長繊維における元素組成は、Ｓｉが３０〜８０
wt％、Ｔｉ及び／又はＺｒが０．０５〜８wt％、Ｃが１
５〜６９wt％、Ｏが０．１〜２０．０wt％であるのが好
ましい。
ては、ケイ素（Ｓｉ）とチタン（Ｔｉ）及び／又はジル
コニウム（Ｚｒ）と炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ）とからなる
無機長繊維等が挙げられ、具体的には、（ａ）実質的に
Ｓｉと、Ｔｉ及び／又はＺｒと、Ｃと、Ｏとからなる非
晶質、（ｂ）上記非晶質並びに１００００Å以下のβ−
ＳｉＣと、ＴｉＣ及び／又はＺｒＣとの結晶質の集合
体、若しくは（ｃ）上記結晶質並びにその近傍に存在す
るＳｉＯｘと、ＴｉＯｘ及び／又はＺｒＯｘ（０＜ｘ≦
２）とからなる非晶質の混合系である無機長繊維等が
好ましく挙げられる。ここで、上記（Ｃ）における「そ
の近傍」とは、好ましくは結晶質粒子からの距離が１０
００Å以下の領域である。また、上記の具体的に例示し
た無機長繊維における元素組成は、Ｓｉが３０〜８０
wt％、Ｔｉ及び／又はＺｒが０．０５〜８wt％、Ｃが１
５〜６９wt％、Ｏが０．１〜２０．０wt％であるのが好
ましい。
【００１９】また、本発明において用いる上記無機長繊
維としては、ケイ素（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）とからなる無
機長繊維等が挙げられ、具体的には、（ａ）実質的にＳ
ｉと、Ｃとからなる非晶質、（ｂ）１００００Å以下の
β−ＳｉＣの結晶質、（ｃ）上記非晶質及び上記結晶
質、若しくは（ｄ）上記非晶質及び／又は上記結晶質
と、炭素の凝集体との混合系である無機長繊維等も好
ましく挙げられる。上記の具体的に例示した無機長繊維
における元素組成は、Ｓｉが３０〜８０wt％、Ｃが２
０〜７０wt％、Ｈが２wt％以下であるのが好ましい。
維としては、ケイ素（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）とからなる無
機長繊維等が挙げられ、具体的には、（ａ）実質的にＳ
ｉと、Ｃとからなる非晶質、（ｂ）１００００Å以下の
β−ＳｉＣの結晶質、（ｃ）上記非晶質及び上記結晶
質、若しくは（ｄ）上記非晶質及び／又は上記結晶質
と、炭素の凝集体との混合系である無機長繊維等も好
ましく挙げられる。上記の具体的に例示した無機長繊維
における元素組成は、Ｓｉが３０〜８０wt％、Ｃが２
０〜７０wt％、Ｈが２wt％以下であるのが好ましい。
【００２０】また、本発明において用いる上記無機長繊
維としては、ケイ素（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ）
とからなる無機長繊維等も挙げられ、具体的には、
（ａ）実質的にＳｉと、Ｃと、Ｏとからなる非晶質、又
は（ｂ）１００００Å以下のβ−ＳｉＣの結晶質の集合
体と、非晶質のＳｉＯ2 とからなる集合体である無機長
繊維等が好ましく挙げられる。上記の具体的に例示し
た無機長繊維における元素組成は、Ｓｉが３０〜８０
wt％、Ｃが１０〜６５wt％、Ｏが０．０５〜２５wt％、
Ｈが２wt％以下であるのが好ましい。
維としては、ケイ素（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ）
とからなる無機長繊維等も挙げられ、具体的には、
（ａ）実質的にＳｉと、Ｃと、Ｏとからなる非晶質、又
は（ｂ）１００００Å以下のβ−ＳｉＣの結晶質の集合
体と、非晶質のＳｉＯ2 とからなる集合体である無機長
繊維等が好ましく挙げられる。上記の具体的に例示し
た無機長繊維における元素組成は、Ｓｉが３０〜８０
wt％、Ｃが１０〜６５wt％、Ｏが０．０５〜２５wt％、
Ｈが２wt％以下であるのが好ましい。
【００２１】また、本発明において用いる上記無機長繊
維としては、ケイ素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）と酸素（Ｏ）
と炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）と元素周期律表第II族〜第VI
II族の金属元素からなる群より選択される一種以上の金
属類（Ｍ）とからなる無機長繊維等も挙げられ、具体的
には、Ｓｉと、Ｎ、Ｏ、Ｃ、Ｈ及び元素周期律表第II族
〜第VIII族の金属元素からなる群より選択される一種以
上の金属類（Ｍ）とからなり、Ｘ線小角散乱強度比が１
°及び０．５°の何れにおいても１倍〜２０倍である物
質である無機長繊維等が好ましく挙げられる。上記の
具体的に例示した無機長繊維における各元素の比率は
原子比で、Ｎ／Ｓｉが０．３〜３、Ｏ／Ｓｉが１５以
下、Ｃ／Ｓｉが７以下、Ｈ／Ｓｉが１以下、Ｍ／Ｓｉが
５以下であるのが好ましい。
維としては、ケイ素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）と酸素（Ｏ）
と炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）と元素周期律表第II族〜第VI
II族の金属元素からなる群より選択される一種以上の金
属類（Ｍ）とからなる無機長繊維等も挙げられ、具体的
には、Ｓｉと、Ｎ、Ｏ、Ｃ、Ｈ及び元素周期律表第II族
〜第VIII族の金属元素からなる群より選択される一種以
上の金属類（Ｍ）とからなり、Ｘ線小角散乱強度比が１
°及び０．５°の何れにおいても１倍〜２０倍である物
質である無機長繊維等が好ましく挙げられる。上記の
具体的に例示した無機長繊維における各元素の比率は
原子比で、Ｎ／Ｓｉが０．３〜３、Ｏ／Ｓｉが１５以
下、Ｃ／Ｓｉが７以下、Ｈ／Ｓｉが１以下、Ｍ／Ｓｉが
５以下であるのが好ましい。
【００２２】また、本発明において用いる上記無機長繊
維としては、（ａ）実質的にＡｌと、Ｓｉと、Ｂと、Ｏ
とからなるムライト、及び／又は（ｂ）γ−及びη−ア
ルミナの微結晶と、非晶質のＳｉＯ2 との集合体である
無機長繊維等も好ましく挙げられる。
維としては、（ａ）実質的にＡｌと、Ｓｉと、Ｂと、Ｏ
とからなるムライト、及び／又は（ｂ）γ−及びη−ア
ルミナの微結晶と、非晶質のＳｉＯ2 との集合体である
無機長繊維等も好ましく挙げられる。
【００２３】また、上記無機長繊維は、繊維最表面層の
Ｃ組成が３５〜１００wt％、Ｓｉ組成が０〜６０wt％、
Ｔｉ組成が０〜４wt％、Ｏ組成が０〜１９wt％であり、
該表面層から繊維内部へ２０〜２００００Åまでの範囲
内で、Ｃ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｏ組成が連続的に変化する傾斜
組成構造を持つのが好ましい。該傾斜組成構造における
傾斜の割合は、組成が連続的に変化していれば直線的な
傾斜の割合の変化、曲線的な傾斜の割合の変化又はそれ
らが複合した傾斜の割合の変化でも良い。
Ｃ組成が３５〜１００wt％、Ｓｉ組成が０〜６０wt％、
Ｔｉ組成が０〜４wt％、Ｏ組成が０〜１９wt％であり、
該表面層から繊維内部へ２０〜２００００Åまでの範囲
内で、Ｃ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｏ組成が連続的に変化する傾斜
組成構造を持つのが好ましい。該傾斜組成構造における
傾斜の割合は、組成が連続的に変化していれば直線的な
傾斜の割合の変化、曲線的な傾斜の割合の変化又はそれ
らが複合した傾斜の割合の変化でも良い。
【００２４】また、上記無機長繊維の上記フィラメント
の平均直径は５〜２００μであるのが好ましく、本発明
の強化材における上記フィラメントの数は５〜６０００
の範囲であるのが好ましい。また、上記フィラメントの
形状は、円柱状、円筒状、角柱状、角筒状等が挙げられ
る。上記フィラメントは、上記無機長繊維を公知の方法
により成形する等して容易に得ることができる。また、
上記フィラメントの密度は、通常、１．９〜４．０ｇ／
ｃｍ3 である。
の平均直径は５〜２００μであるのが好ましく、本発明
の強化材における上記フィラメントの数は５〜６０００
の範囲であるのが好ましい。また、上記フィラメントの
形状は、円柱状、円筒状、角柱状、角筒状等が挙げられ
る。上記フィラメントは、上記無機長繊維を公知の方法
により成形する等して容易に得ることができる。また、
上記フィラメントの密度は、通常、１．９〜４．０ｇ／
ｃｍ3 である。
【００２５】上記ガラスとしては、Ｂ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2
系、ＭｇＯ・ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 系のガラス
等が好ましく挙げられる。上記ガラスセラミックスとし
ては、Ｌｉ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯ・ＳｉＯ2・Ｎｂ
2 Ｏ5 系、ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 系、ＢａＯ・
Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 系、ＢａＯ・ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3
・ＳｉＯ2 系、ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 系のガラ
スセラミックス等が好ましく挙げられる。また、上記ガ
ラス及びガラスセラミックスは、上記の系に、さらに第
II族金属酸化物、第III 族金属酸化物、第IV族金属酸化
物、及び／又は第Ｖ族金属酸化物を含有させることもで
きる。また、上記ガラス及びガラスセラミックスの密度
は、通常、２．０〜３．８ｇ／ｃｍ3 である。
系、ＭｇＯ・ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 系のガラス
等が好ましく挙げられる。上記ガラスセラミックスとし
ては、Ｌｉ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯ・ＳｉＯ2・Ｎｂ
2 Ｏ5 系、ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 系、ＢａＯ・
Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 系、ＢａＯ・ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3
・ＳｉＯ2 系、ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 系のガラ
スセラミックス等が好ましく挙げられる。また、上記ガ
ラス及びガラスセラミックスは、上記の系に、さらに第
II族金属酸化物、第III 族金属酸化物、第IV族金属酸化
物、及び／又は第Ｖ族金属酸化物を含有させることもで
きる。また、上記ガラス及びガラスセラミックスの密度
は、通常、２．０〜３．８ｇ／ｃｍ3 である。
【００２６】また、上記ガラスセラミックスは、上記各
組成の非晶質部及び／又は主要な結晶層が Anorthite,
β−Spodumene, Cordierite, BariumOsumilite, Mullit
e あるいはCelsian 等の結晶質部からなるのが好まし
い。
組成の非晶質部及び／又は主要な結晶層が Anorthite,
β−Spodumene, Cordierite, BariumOsumilite, Mullit
e あるいはCelsian 等の結晶質部からなるのが好まし
い。
【００２７】本発明の強化材における上記無機長繊維の
フィラメントの体積含有率とガラス及び／又はガラスセ
ラミックスの体積含有率とは、それぞれ２０〜９０vol
%、８０〜１０vol%であるのが好ましい。
フィラメントの体積含有率とガラス及び／又はガラスセ
ラミックスの体積含有率とは、それぞれ２０〜９０vol
%、８０〜１０vol%であるのが好ましい。
【００２８】また、本発明の強化材は、必要に応じて、
上記フィラメントと金属複合酸化物との界面に耐各種衝
撃緩和層を有しているのが好ましい。上記耐各種衝撃緩
和層は、炭素、炭化物、窒化物、ホウ化物セラミックス
の少なくとも１つ、具体的には、炭素、ＳｉＣ、Ｓｉ3
Ｎ4 、ＴｉＢ2 、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＢＮ、ＴｉＣ・Ｔｉ
Ｎ系等からなり、５〜２００００Åの厚さを有している
のが好ましい。
上記フィラメントと金属複合酸化物との界面に耐各種衝
撃緩和層を有しているのが好ましい。上記耐各種衝撃緩
和層は、炭素、炭化物、窒化物、ホウ化物セラミックス
の少なくとも１つ、具体的には、炭素、ＳｉＣ、Ｓｉ3
Ｎ4 、ＴｉＢ2 、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＢＮ、ＴｉＣ・Ｔｉ
Ｎ系等からなり、５〜２００００Åの厚さを有している
のが好ましい。
【００２９】上記耐各種衝撃緩和層の体積含有率は、１
０vol%以下であるのが好ましい。
０vol%以下であるのが好ましい。
【００３０】次いで、本発明の強化材を図１及び図２を
参照して説明する。ここで、図１は、本発明の複合材料
用複合化強化材の１例を示す一部透視斜視図であり、図
２は、本発明の複合材料用複合化強化材の他の例を示す
一部透視斜視図である。
参照して説明する。ここで、図１は、本発明の複合材料
用複合化強化材の１例を示す一部透視斜視図であり、図
２は、本発明の複合材料用複合化強化材の他の例を示す
一部透視斜視図である。
【００３１】図１に示す強化材１０は、多数の円柱状の
無機長繊維のフィラメント１と、各フィラメント１の間
隙に存在するガラス及び／又はガラスセラミックス２と
からなり、ワイヤー形状を有する。
無機長繊維のフィラメント１と、各フィラメント１の間
隙に存在するガラス及び／又はガラスセラミックス２と
からなり、ワイヤー形状を有する。
【００３２】更に詳述すると、上記フィラメント１は集
合体となされており、該集合体における各フィラメント
１の間隙にガラス及び／又はガラスセラミックス２が存
在している。そして、該ガラス及び／又はガラスセラミ
ックス２により、上記強化材１０自体の外形が形成され
て、上記のワイヤー形状になされている。
合体となされており、該集合体における各フィラメント
１の間隙にガラス及び／又はガラスセラミックス２が存
在している。そして、該ガラス及び／又はガラスセラミ
ックス２により、上記強化材１０自体の外形が形成され
て、上記のワイヤー形状になされている。
【００３３】また、図２に示す強化材１０Ａは、多数の
円柱状の無機長繊維のフィラメント１Ａと、各フィラメ
ント１Ａの間隙に存在するガラス及び／又はガラスセラ
ミックス２Ａとからなり、テープ形状を有する。
円柱状の無機長繊維のフィラメント１Ａと、各フィラメ
ント１Ａの間隙に存在するガラス及び／又はガラスセラ
ミックス２Ａとからなり、テープ形状を有する。
【００３４】更に詳述すると、上記フィラメント１Ａは
集合体となされており、該集合体における各フィラメン
ト１Ａの間隙にガラス及び／又はガラスセラミックス２
Ａが存在している。そして、該ガラス及び／又はガラス
セラミックス２Ａにより、上記強化材１０Ａ自体の外形
が形成されて、上記のテープ形状になされている。
集合体となされており、該集合体における各フィラメン
ト１Ａの間隙にガラス及び／又はガラスセラミックス２
Ａが存在している。そして、該ガラス及び／又はガラス
セラミックス２Ａにより、上記強化材１０Ａ自体の外形
が形成されて、上記のテープ形状になされている。
【００３５】図１及び図２に示されるように、本発明の
強化材は、それ自体が無機繊維とガラス及び／又はガラ
スセラミックスのマトリックスとからなる複合材料で構
成されており、その形状はワイヤー状又はテープ状であ
る。
強化材は、それ自体が無機繊維とガラス及び／又はガラ
スセラミックスのマトリックスとからなる複合材料で構
成されており、その形状はワイヤー状又はテープ状であ
る。
【００３６】上記のワイヤー形状におけるワイヤー径
は、２０μｍ〜５mmであるのが好ましく、また、上記の
テープ形状におけるテープ幅及びテープ高さは、それぞ
れ２０μｍ〜１０cm、１０μｍ〜１cmであるのが好まし
い。
は、２０μｍ〜５mmであるのが好ましく、また、上記の
テープ形状におけるテープ幅及びテープ高さは、それぞ
れ２０μｍ〜１０cm、１０μｍ〜１cmであるのが好まし
い。
【００３７】次いで、上記強化材の製造方法について説
明する。本発明の強化材を調製するには、例えば、下記
第１〜第６工程を順次行う等して得ることができる。
明する。本発明の強化材を調製するには、例えば、下記
第１〜第６工程を順次行う等して得ることができる。
【００３８】第１工程；無機長繊維の有機物サイジング
剤を除去する工程、 第２工程；第１工程で得られた有機物サイジング剤を除
去した無機長繊維を開繊する工程、 第３工程；第２工程で得られた開繊した無機長繊維を、
ガラス及び／又はガラスセラミックスを含有する水及び
／又は有機溶媒スラリー溶液内に通過させて、ガラスセ
ラミックスを無機長繊維に付着担持させる工程、 第４工程；第３工程で得られたガラスセラミックスを付
着担持させた無機長繊維を、スリット又はローラーを通
過させてワイヤー形状もしくはテープ形状に成形する工
程、 第５工程；第４工程で得られたワイヤー形状又はテープ
形状を有するガラス及び／又はガラスセラミックス付着
無機長繊維を連続焼成して、ガラス及び／又はガラスセ
ラミックスを溶融焼結する第５工程、 第６工程；第５工程で得られたガラス及び／又はガラス
セラミックスを溶融焼結した無機長繊維／ガラス及び／
又はガラスセラミックスを、更に焼成して、該溶融、焼
結した金属酸化物の一部又は全部を結晶化させて、連続
的に巻取る工程
剤を除去する工程、 第２工程；第１工程で得られた有機物サイジング剤を除
去した無機長繊維を開繊する工程、 第３工程；第２工程で得られた開繊した無機長繊維を、
ガラス及び／又はガラスセラミックスを含有する水及び
／又は有機溶媒スラリー溶液内に通過させて、ガラスセ
ラミックスを無機長繊維に付着担持させる工程、 第４工程；第３工程で得られたガラスセラミックスを付
着担持させた無機長繊維を、スリット又はローラーを通
過させてワイヤー形状もしくはテープ形状に成形する工
程、 第５工程；第４工程で得られたワイヤー形状又はテープ
形状を有するガラス及び／又はガラスセラミックス付着
無機長繊維を連続焼成して、ガラス及び／又はガラスセ
ラミックスを溶融焼結する第５工程、 第６工程；第５工程で得られたガラス及び／又はガラス
セラミックスを溶融焼結した無機長繊維／ガラス及び／
又はガラスセラミックスを、更に焼成して、該溶融、焼
結した金属酸化物の一部又は全部を結晶化させて、連続
的に巻取る工程
【００３９】ここで、上記第１工程で除去される上記記
有機物サイジング剤としては、ポリエチレンオキサイ
ド、酢酸ビニル等が挙げられる。また、上記第２工程に
おける開繊する方法としては、空気流を利用する方法等
が挙げられ、この際の空気流の速度は、１cm／秒〜１０
０cm／秒、圧力は、０．１〜５kg／cm2 とするのが好ま
しい。
有機物サイジング剤としては、ポリエチレンオキサイ
ド、酢酸ビニル等が挙げられる。また、上記第２工程に
おける開繊する方法としては、空気流を利用する方法等
が挙げられ、この際の空気流の速度は、１cm／秒〜１０
０cm／秒、圧力は、０．１〜５kg／cm2 とするのが好ま
しい。
【００４０】また、上記第３工程において、ガラス及び
／又はガラスセラミックスの繊維への付着力を高めるた
めにスラリー溶液に繊維サイジング用バインダーを含有
させることもできる。この時用いる上記繊維サイジング
用バインダーとしては、ポリエチレンオキサイド、酢酸
ビニル等が挙げられる。また、上記水及び／又は有機溶
媒スラリー溶液における、ガラス及び／又はガラスセラ
ミックスの濃度は、１〜８０wt％、また繊維サイジング
用バインダーの濃度は、０．１〜５０wt％であるのが好
ましい。
／又はガラスセラミックスの繊維への付着力を高めるた
めにスラリー溶液に繊維サイジング用バインダーを含有
させることもできる。この時用いる上記繊維サイジング
用バインダーとしては、ポリエチレンオキサイド、酢酸
ビニル等が挙げられる。また、上記水及び／又は有機溶
媒スラリー溶液における、ガラス及び／又はガラスセラ
ミックスの濃度は、１〜８０wt％、また繊維サイジング
用バインダーの濃度は、０．１〜５０wt％であるのが好
ましい。
【００４１】また、上記第４工程において用いるスリッ
トとしては、孔径２０μｍ〜５mm、スリット幅８μｍ〜
１cmであるスリットが好ましく、ローラーとしては、ガ
ラス及び／又はガラスセラミックスのスラリーが付着し
にくい金属、プラスチック、ゴム又はセラミックスから
なるローラーが好ましく用いられる。そして、上記スリ
ットを用いた場合にはワイヤー形状あるいはテープ形状
の強化材が得られ、また上記ローラーを用いた場合には
テープ形状の強化材が得られる。
トとしては、孔径２０μｍ〜５mm、スリット幅８μｍ〜
１cmであるスリットが好ましく、ローラーとしては、ガ
ラス及び／又はガラスセラミックスのスラリーが付着し
にくい金属、プラスチック、ゴム又はセラミックスから
なるローラーが好ましく用いられる。そして、上記スリ
ットを用いた場合にはワイヤー形状あるいはテープ形状
の強化材が得られ、また上記ローラーを用いた場合には
テープ形状の強化材が得られる。
【００４２】また、上記第５工程における焼成温度は、
５００〜１７００℃とするのが好ましく、焼成時間は、
３０秒〜３時間とするのが好ましい。また、上記第６工
程における焼成温度は、７００〜１９００℃とするのが
好ましく、焼成時間は、１０分〜５００時間とするのが
好ましい。
５００〜１７００℃とするのが好ましく、焼成時間は、
３０秒〜３時間とするのが好ましい。また、上記第６工
程における焼成温度は、７００〜１９００℃とするのが
好ましく、焼成時間は、１０分〜５００時間とするのが
好ましい。
【００４３】また、上記耐各種衝撃緩和層を有する強化
材を調製する場合には、上記第１工程で使用する無機長
繊維として、上述した耐各種衝撃緩和層で予め被覆され
た無機長繊維を用いることにより得ることができる。
材を調製する場合には、上記第１工程で使用する無機長
繊維として、上述した耐各種衝撃緩和層で予め被覆され
た無機長繊維を用いることにより得ることができる。
【００４４】本発明の強化材は、金属マトリックス複合
体（ＭＭＣ）又はセラミックスマトリックス複合体（Ｃ
ＭＣ）等の各種複合体の強化材として用いることがで
き、該強化材を用いて、各種複合材を調製するには、通
常公知の方法により得ることができる。また、上記ＭＭ
Ｃ及びＣＭＣに用いられる金属マトリックスやセラミッ
クスマトリックスとしては、通常用いられるものを特に
制限なく用いることができる。
体（ＭＭＣ）又はセラミックスマトリックス複合体（Ｃ
ＭＣ）等の各種複合体の強化材として用いることがで
き、該強化材を用いて、各種複合材を調製するには、通
常公知の方法により得ることができる。また、上記ＭＭ
Ｃ及びＣＭＣに用いられる金属マトリックスやセラミッ
クスマトリックスとしては、通常用いられるものを特に
制限なく用いることができる。
【００４５】
【実施例】以下、本発明の先進複合材料用複合化強化材
について、実施例により更に具体的に説明するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。
について、実施例により更に具体的に説明するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。
【００４６】〔実施例１〕下記の無機長繊維のフィラメ
ントを用い、下記第１〜第６工程を順次行って、ガラス
セラミックスであるバリウムオスミライト微結晶を一部
含む非晶質ＢａＯ・ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 が１
０vol%、無機長繊維が９０vol%のワイヤー形状を有する
先進複合材料用複合化強化材を得た。
ントを用い、下記第１〜第６工程を順次行って、ガラス
セラミックスであるバリウムオスミライト微結晶を一部
含む非晶質ＢａＯ・ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 が１
０vol%、無機長繊維が９０vol%のワイヤー形状を有する
先進複合材料用複合化強化材を得た。
【００４７】無機長繊維；Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃ、Ｏからな
り、内部の元素組成が、Ｓｉ：５０wt％、Ｔｉ：２wt
％、Ｃ：３０wt％、Ｏ：１８wt％、最表層の元素組成が
Ｓｉ：０wt％、Ｔｉ：０wt％、Ｃ：１００wt％、Ｏ：０
wt％であり、最表面層から内部へ７００Åの範囲までＳ
ｉ、Ｔｉ、Ｃ、Ｏ組成が最表面層組成から内部元素組成
へ連続的に変化する傾斜組成構造をもち、繊維径が１１
μｍ、０．５〜１wt％のポリエチレンオキサイドでサイ
ジングが施されている１６００フィラメント／ヤーンの
繊維束からなる非晶質の無機長繊維のフィラメントの集
合体
り、内部の元素組成が、Ｓｉ：５０wt％、Ｔｉ：２wt
％、Ｃ：３０wt％、Ｏ：１８wt％、最表層の元素組成が
Ｓｉ：０wt％、Ｔｉ：０wt％、Ｃ：１００wt％、Ｏ：０
wt％であり、最表面層から内部へ７００Åの範囲までＳ
ｉ、Ｔｉ、Ｃ、Ｏ組成が最表面層組成から内部元素組成
へ連続的に変化する傾斜組成構造をもち、繊維径が１１
μｍ、０．５〜１wt％のポリエチレンオキサイドでサイ
ジングが施されている１６００フィラメント／ヤーンの
繊維束からなる非晶質の無機長繊維のフィラメントの集
合体
【００４８】第１工程；空気中３５０℃で連続処理して
サイジング剤を除去し、 第２工程；空気流で開繊したのち、 第３工程；超音波分散したＢａＯ・ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3
・ＳｉＯ2 （ガラスセラミックス）微粉末スラリー溶液
（繊維サイキング剤としてポリエチレンオキサイドを１
０vol%含有）中を通過させて上記ガラスセラミックスを
繊維に付着させた。 第４工程；引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をスリットを通過させてワイヤー状に成形し、 第５工程；１０００℃窒素中で連続熱処理して、付着し
た前記ガラスセラミックスを溶融・焼結したのち、 第６工程；さらに１２００℃窒素中で連続熱処理して得
られたワイヤー形状の先進複合材料用複合化強化材の１
２００℃空気中での引っ張り試験結果では、引っ張り強
度２．５ＧＰａ、破断伸度０．２０％であった。
サイジング剤を除去し、 第２工程；空気流で開繊したのち、 第３工程；超音波分散したＢａＯ・ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3
・ＳｉＯ2 （ガラスセラミックス）微粉末スラリー溶液
（繊維サイキング剤としてポリエチレンオキサイドを１
０vol%含有）中を通過させて上記ガラスセラミックスを
繊維に付着させた。 第４工程；引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をスリットを通過させてワイヤー状に成形し、 第５工程；１０００℃窒素中で連続熱処理して、付着し
た前記ガラスセラミックスを溶融・焼結したのち、 第６工程；さらに１２００℃窒素中で連続熱処理して得
られたワイヤー形状の先進複合材料用複合化強化材の１
２００℃空気中での引っ張り試験結果では、引っ張り強
度２．５ＧＰａ、破断伸度０．２０％であった。
【００４９】〔実施例２〕下記の無機長繊維のフィラメ
ントを用い、下記第１〜第６工程を順次行って、β−Sp
odumene 微結晶を一部含む非晶質の下記のガラスセラミ
ックスが６０vol%、該繊維が４０vol%のテープ形状を有
する先進複合材料用複合化強化材を得た。
ントを用い、下記第１〜第６工程を順次行って、β−Sp
odumene 微結晶を一部含む非晶質の下記のガラスセラミ
ックスが６０vol%、該繊維が４０vol%のテープ形状を有
する先進複合材料用複合化強化材を得た。
【００５０】無機長繊維； Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃ、Ｏからな
る非晶質及び２０Åのβ−ＳｉＣ、ＴｉＣ超微粒子から
なり、内部の元素組成が、Ｓｉ：５４wt％、Ｔｉ：２wt
％、Ｃ：３２wt％、Ｏ：１２wt％、最表面層の元素組成
がＳｉ：４２wt％、Ｔｉ：３wt％、Ｃ：４７wt％、Ｏ：
８wt％であり、最表面層から内部へ８０Åの範囲までＳ
ｉ、Ｔｉ、Ｃ、Ｏ組成が最表面元素組成から内部元素組
成へ連続的に変化する傾斜組成をもち、さらに該最表面
層の上に、化学蒸着法（ＣＶＤ法）で付与された厚さ８
０００ÅのＢＮ耐各種衝撃緩和層を有する、繊維径が１
１μｍ、０．５〜１wt％のエポキシ樹脂でサイジングが
施されている３２００フィラメント／ヤーンの繊維束か
らなる無機長繊維のフィラメントの集合体。
る非晶質及び２０Åのβ−ＳｉＣ、ＴｉＣ超微粒子から
なり、内部の元素組成が、Ｓｉ：５４wt％、Ｔｉ：２wt
％、Ｃ：３２wt％、Ｏ：１２wt％、最表面層の元素組成
がＳｉ：４２wt％、Ｔｉ：３wt％、Ｃ：４７wt％、Ｏ：
８wt％であり、最表面層から内部へ８０Åの範囲までＳ
ｉ、Ｔｉ、Ｃ、Ｏ組成が最表面元素組成から内部元素組
成へ連続的に変化する傾斜組成をもち、さらに該最表面
層の上に、化学蒸着法（ＣＶＤ法）で付与された厚さ８
０００ÅのＢＮ耐各種衝撃緩和層を有する、繊維径が１
１μｍ、０．５〜１wt％のエポキシ樹脂でサイジングが
施されている３２００フィラメント／ヤーンの繊維束か
らなる無機長繊維のフィラメントの集合体。
【００５１】第１工程；空気中４００℃で連続処理して
サイジング剤を除去し、 第２工程；開繊（実施例１と同様に行った）した後、 第３工程；超音波分散したＺｒＯ2 を微量含有するＬｉ
2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ・Ｎｂ2 Ｏ5 （ガ
ラスセラミックス）微粉末スラリー溶液（繊維サイジン
グ剤としてポリエチレンオキサイドを１０％含有）中を
通過させて上記ガラスセラミックスを繊維に付着させ
た。 第４工程；引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をローラー上を通して１０mm幅のテープ状に成
形し、 第５工程；９５０℃で溶融・焼結した後、 第６工程；１１００℃で溶融焼結、連続熱処理をした。
サイジング剤を除去し、 第２工程；開繊（実施例１と同様に行った）した後、 第３工程；超音波分散したＺｒＯ2 を微量含有するＬｉ
2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯ・ＳｉＯ2 ・Ｎｂ2 Ｏ5 （ガ
ラスセラミックス）微粉末スラリー溶液（繊維サイジン
グ剤としてポリエチレンオキサイドを１０％含有）中を
通過させて上記ガラスセラミックスを繊維に付着させ
た。 第４工程；引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をローラー上を通して１０mm幅のテープ状に成
形し、 第５工程；９５０℃で溶融・焼結した後、 第６工程；１１００℃で溶融焼結、連続熱処理をした。
【００５２】得られたテープ形状の先進複合材料用複合
化強化材の室温での引張り試験結果は、引張り強度が、
１．４ＧＰａ、破断伸度が、０．３５％であった。
化強化材の室温での引張り試験結果は、引張り強度が、
１．４ＧＰａ、破断伸度が、０．３５％であった。
【００５３】〔実施例３〕下記の無機長繊維のフィラメ
ントを用い、下記１〜第５工程を順次行って、ガラスセ
ラミックであるAnorthite 微結晶を一部含む非晶質Ｃａ
Ｏ・ＭｇＯ・Ａｌ 2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 が１０vol%、無機長
繊維が９０vol%のワイヤー形状を有する複合化強化材を
得た。
ントを用い、下記１〜第５工程を順次行って、ガラスセ
ラミックであるAnorthite 微結晶を一部含む非晶質Ｃａ
Ｏ・ＭｇＯ・Ａｌ 2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 が１０vol%、無機長
繊維が９０vol%のワイヤー形状を有する複合化強化材を
得た。
【００５４】無機長繊維；Ｓｉ、Ｃ、Ｏ及びＨからな
り、内部の元素組成が、Ｓｉ；５８．３wt％、Ｃ；３
０．４wt％、Ｏ；１１．１wt％、Ｈ；０．２wt％であ
り、５００Å以下のβ−ＳｉＣの結晶質の集合体と非晶
質のＳｉＯ2 とからなる集合体からなる、繊維径が１４
μｍで、表面に１３０ｎｍの炭素コーティングがされ、
０．５〜１wt％のポリビニルアルコールでサイジングが
施されている５００フィラメント／ヤーンの繊維束から
なる無機長繊維のフィラメントの集合体。
り、内部の元素組成が、Ｓｉ；５８．３wt％、Ｃ；３
０．４wt％、Ｏ；１１．１wt％、Ｈ；０．２wt％であ
り、５００Å以下のβ−ＳｉＣの結晶質の集合体と非晶
質のＳｉＯ2 とからなる集合体からなる、繊維径が１４
μｍで、表面に１３０ｎｍの炭素コーティングがされ、
０．５〜１wt％のポリビニルアルコールでサイジングが
施されている５００フィラメント／ヤーンの繊維束から
なる無機長繊維のフィラメントの集合体。
【００５５】第１工程；空気中６００℃で連続処理して
サイジング剤を除去し、 第２工程；超音波分散したＣａＯ・ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3
・ＳｉＯ2 （ガラスセラミックス）微粉末スラリー溶液
（繊維サイジング剤としてポリエチレンオキサイドを１
０wt％含有）を通過させて上記ガラスセラミックスを繊
維に付着させた。 第３工程；引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をスリットを通過させてワイヤー状に成形し、 第４工程；１１００℃窒素中で連続処理して、付着した
前記ガラスセラミックスを溶融・焼結したのち、 第５工程；さらに１３００℃窒素中で連続熱処理した。
サイジング剤を除去し、 第２工程；超音波分散したＣａＯ・ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3
・ＳｉＯ2 （ガラスセラミックス）微粉末スラリー溶液
（繊維サイジング剤としてポリエチレンオキサイドを１
０wt％含有）を通過させて上記ガラスセラミックスを繊
維に付着させた。 第３工程；引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をスリットを通過させてワイヤー状に成形し、 第４工程；１１００℃窒素中で連続処理して、付着した
前記ガラスセラミックスを溶融・焼結したのち、 第５工程；さらに１３００℃窒素中で連続熱処理した。
【００５６】得られたワイヤー形状の複合化強化材の１
２００℃空気中での引っ張り試験結果では、引っ張り強
度２．２ＧＰａ、破断伸度が０．１７％であった。
２００℃空気中での引っ張り試験結果では、引っ張り強
度２．２ＧＰａ、破断伸度が０．１７％であった。
【００５７】〔実施例４〕下記の無機長繊維のフィラメ
ントを用い、下記１〜第５工程を順次行って、ガラスβ
−Spodumene 微結晶を一部含む非晶質の下記のガラスセ
ラミックスが６０vol%、該繊維が４０vol%のテープ形状
を有する複合化強化材を得た。
ントを用い、下記１〜第５工程を順次行って、ガラスβ
−Spodumene 微結晶を一部含む非晶質の下記のガラスセ
ラミックスが６０vol%、該繊維が４０vol%のテープ形状
を有する複合化強化材を得た。
【００５８】無機長繊維；Ｓｉ、Ｃ、Ｏ及びＨからな
り、内部の元素組成が、Ｓｉ；５８．３wt％、Ｃ；３
０．４wt％、Ｏ；１１．１wt％、Ｈ；０．２wt％であ
り、１０００Å以下のβ−ＳｉＣの結晶質の集合体と非
晶質のＳｉＯ2 とからなる集合体からなる、繊維径が１
２〜１４μｍで、表面に１３０ｎｍの炭素コーティング
がされ、０．５〜１wt％のポリビニルアルコールでサイ
ジングが施されている５００フィラメント／ヤーンの繊
維束からなる無機長繊維のフィラメントの集合体。
り、内部の元素組成が、Ｓｉ；５８．３wt％、Ｃ；３
０．４wt％、Ｏ；１１．１wt％、Ｈ；０．２wt％であ
り、１０００Å以下のβ−ＳｉＣの結晶質の集合体と非
晶質のＳｉＯ2 とからなる集合体からなる、繊維径が１
２〜１４μｍで、表面に１３０ｎｍの炭素コーティング
がされ、０．５〜１wt％のポリビニルアルコールでサイ
ジングが施されている５００フィラメント／ヤーンの繊
維束からなる無機長繊維のフィラメントの集合体。
【００５９】第１工程；空気中４００℃で連続処理して
サイジング剤を除去し、。 第２工程；超音波分散したＺｒＯ2 を微量含有するＬｉ
2 Ｏ・ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ・Ｎｂ2 Ｏ5 （ガ
ラスセラミックス）微粉末スラリー溶液（繊維サイジン
グ剤としてポリエチレンオキサイドを１０wt％含有）中
を通過させて上記ガラスセラミックスを繊維に付着させ
た。 第３工程；引き続き上記のガスセラミックスが付着され
た繊維をローラー上を通して１０mm幅のテープ状に成形
し、 第４工程；９５０℃で溶融・焼結した後、 第５工程；１１００℃で溶融焼結、連続熱処理した。 得られたテープ形状の複合化強化材の室温での引っ張り
試験結果は、引っ張り強度が１．２ＧＰａ、破断伸度が
０．３０％であった。
サイジング剤を除去し、。 第２工程；超音波分散したＺｒＯ2 を微量含有するＬｉ
2 Ｏ・ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ・Ｎｂ2 Ｏ5 （ガ
ラスセラミックス）微粉末スラリー溶液（繊維サイジン
グ剤としてポリエチレンオキサイドを１０wt％含有）中
を通過させて上記ガラスセラミックスを繊維に付着させ
た。 第３工程；引き続き上記のガスセラミックスが付着され
た繊維をローラー上を通して１０mm幅のテープ状に成形
し、 第４工程；９５０℃で溶融・焼結した後、 第５工程；１１００℃で溶融焼結、連続熱処理した。 得られたテープ形状の複合化強化材の室温での引っ張り
試験結果は、引っ張り強度が１．２ＧＰａ、破断伸度が
０．３０％であった。
【００６０】〔実施例５〕下記の無機長繊維のフィラメ
ントを用い、下記１〜第５工程を順次行って、ガラスセ
ラミックであるCordieriteを一部含む非晶質ＭｇＯ・Ａ
ｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ 2 が１０vol%、無機長繊維が９０vol%
のワイヤー形状を有する複合化強化材を得た。
ントを用い、下記１〜第５工程を順次行って、ガラスセ
ラミックであるCordieriteを一部含む非晶質ＭｇＯ・Ａ
ｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ 2 が１０vol%、無機長繊維が９０vol%
のワイヤー形状を有する複合化強化材を得た。
【００６１】無機長繊維；Ｓｉ、Ｎ、Ｃ、Ｏ、Ｈからな
り、内部の元素組成が、Ｓｉ；５９．２wt％、Ｎ；３
７．５wt％、Ｃ；１．５wt％、Ｏ；１．５wt％、Ｈ；
０．３wt％であり、主に２０００Å以下のＳｉ3 Ｎ4 の
微結晶質の集合体からなる、繊維径が１０〜２０μｍ
で、０．５〜１wt％のポリビニルアルコールでサイジン
グが施されている２００フィラメント／ヤーンの繊維束
からなる無機長繊維のフィラメントの集合体。
り、内部の元素組成が、Ｓｉ；５９．２wt％、Ｎ；３
７．５wt％、Ｃ；１．５wt％、Ｏ；１．５wt％、Ｈ；
０．３wt％であり、主に２０００Å以下のＳｉ3 Ｎ4 の
微結晶質の集合体からなる、繊維径が１０〜２０μｍ
で、０．５〜１wt％のポリビニルアルコールでサイジン
グが施されている２００フィラメント／ヤーンの繊維束
からなる無機長繊維のフィラメントの集合体。
【００６２】第１工程；空気中６００℃で連続処理して
サイジング剤を除去し、 第２工程；超音波分散したＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ
2 （ガラスセラミックス）微粉末スラリー溶液（繊維サ
イジング剤としてポリエチレンオキサイドを１０wt％含
有）を通過させて上記ガラスセラミックスを繊維に付着
させた。 第３工程；引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をスリットを通過させてワイアー状に成形し、 第４工程；１１００℃窒素中で連続熱処理して、付着し
た前記ガラスセラミックスを溶融・焼結したのち、 第５工程；さらに１３００℃窒素中で連続熱処理した。 得られたワイヤー形状の複合化強化材の１２００℃空気
中での引っ張り試験結果では、引っ張り強度１．７ＧＰ
ａ、破断伸度が０．１６％であった。
サイジング剤を除去し、 第２工程；超音波分散したＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ
2 （ガラスセラミックス）微粉末スラリー溶液（繊維サ
イジング剤としてポリエチレンオキサイドを１０wt％含
有）を通過させて上記ガラスセラミックスを繊維に付着
させた。 第３工程；引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をスリットを通過させてワイアー状に成形し、 第４工程；１１００℃窒素中で連続熱処理して、付着し
た前記ガラスセラミックスを溶融・焼結したのち、 第５工程；さらに１３００℃窒素中で連続熱処理した。 得られたワイヤー形状の複合化強化材の１２００℃空気
中での引っ張り試験結果では、引っ張り強度１．７ＧＰ
ａ、破断伸度が０．１６％であった。
【００６３】〔実施例６〕下記の無機長繊維のフィラメ
ントを用い、下記１〜第５工程を順次行って、ガラスβ
−Spodumene 微結晶を一部含む非晶質の下記のガラスセ
ラミックスが６０vol%、該繊維が４０vol%のテープ形状
を有する複合化強化材を得た。
ントを用い、下記１〜第５工程を順次行って、ガラスβ
−Spodumene 微結晶を一部含む非晶質の下記のガラスセ
ラミックスが６０vol%、該繊維が４０vol%のテープ形状
を有する複合化強化材を得た。
【００６４】無機長繊維；Ｓｉ、Ｎ、Ｃ、Ｏ、Ｈからな
り、内部の元素組成が、Ｓｉ；５９．２wt％、Ｎ；３
７．５wt％、Ｃ；１．５wt％、Ｏ；１．５wt％、Ｈ；
０．３wt％であり、主に２０００Å以下のＳｉ3 Ｎ4 の
微結晶質の集合体からなる、繊維径が１０〜２０μｍ
で、０．５〜１wt％のポリビニルアルコールでサイジン
グが施されている２００フィラメント／ヤーンの繊維束
からなる無機長繊維のフィラメントの集合体。
り、内部の元素組成が、Ｓｉ；５９．２wt％、Ｎ；３
７．５wt％、Ｃ；１．５wt％、Ｏ；１．５wt％、Ｈ；
０．３wt％であり、主に２０００Å以下のＳｉ3 Ｎ4 の
微結晶質の集合体からなる、繊維径が１０〜２０μｍ
で、０．５〜１wt％のポリビニルアルコールでサイジン
グが施されている２００フィラメント／ヤーンの繊維束
からなる無機長繊維のフィラメントの集合体。
【００６５】第１工程；空気中６００℃で連続処理して
サイジング剤を除去し、 第２工程；超音波分散したＺｒＯ2 を微量含有するＬｉ
2 Ｏ・ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ・Ｎｂ2 Ｏ5 （ガ
ラスセラミックス）微粉末スラリー溶液（繊維サイジン
グ剤としてポリエチレンオキサイドを１０wt％含有）中
を通過させて上記ガラスセラミックスを繊維に付着させ
た。 第３工程；引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をローラー上を通して１０mm幅のテープ状に成
形し、 第４工程；９５０℃で溶融・焼結した後、 第５工程；１１００℃で溶融焼結、連続熱処理した。 得られたテープ形状の複合化強化材の室温での引っ張り
試験結果は、引っ張り強度が１．０ＧＰａ、破断伸度が
０．２９％であった。
サイジング剤を除去し、 第２工程；超音波分散したＺｒＯ2 を微量含有するＬｉ
2 Ｏ・ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ・Ｎｂ2 Ｏ5 （ガ
ラスセラミックス）微粉末スラリー溶液（繊維サイジン
グ剤としてポリエチレンオキサイドを１０wt％含有）中
を通過させて上記ガラスセラミックスを繊維に付着させ
た。 第３工程；引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をローラー上を通して１０mm幅のテープ状に成
形し、 第４工程；９５０℃で溶融・焼結した後、 第５工程；１１００℃で溶融焼結、連続熱処理した。 得られたテープ形状の複合化強化材の室温での引っ張り
試験結果は、引っ張り強度が１．０ＧＰａ、破断伸度が
０．２９％であった。
【００６６】〔実施例７〕下記の無機長繊維のフィラメ
ントを用い、下記１〜第５工程を順次行って、ガラスセ
ラミックであるバリウムオスミライトを一部含む非晶質
ＢａＯ・ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 が１０vol%、無
機長繊維が９０vol%のワイヤー形状を有する複合化強化
材を得た。
ントを用い、下記１〜第５工程を順次行って、ガラスセ
ラミックであるバリウムオスミライトを一部含む非晶質
ＢａＯ・ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 が１０vol%、無
機長繊維が９０vol%のワイヤー形状を有する複合化強化
材を得た。
【００６７】無機長繊維；Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｏからな
り、内部の元素組成が、Ａｌ；３７．１wt％、Ｓｉ；１
８．１wt％、Ｂ；０．６wt％、Ｏ；４４．２wt％であ
り、ムライトの微結晶体の集合体と非晶質のＳｉＯ2 と
からなる集合体からなる、繊維径が１０〜２０μｍで、
表面に１００ｎｍのＢＮコーティングがされ、０．５〜
１wt％のポリビニルアルコールでサイジングが施されて
いる１８００フィラメント／ヤーンの繊維束からなる無
機長繊維のフィラメントの集合体。
り、内部の元素組成が、Ａｌ；３７．１wt％、Ｓｉ；１
８．１wt％、Ｂ；０．６wt％、Ｏ；４４．２wt％であ
り、ムライトの微結晶体の集合体と非晶質のＳｉＯ2 と
からなる集合体からなる、繊維径が１０〜２０μｍで、
表面に１００ｎｍのＢＮコーティングがされ、０．５〜
１wt％のポリビニルアルコールでサイジングが施されて
いる１８００フィラメント／ヤーンの繊維束からなる無
機長繊維のフィラメントの集合体。
【００６８】第１工程；空気中６００℃で連続処理して
サイジング剤を除去し、 第２工程；超音波分散したＢａＯ・ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3
・ＳｉＯ2 （ガラスセラミックス）微粉末スラリー溶液
（繊維サイジング剤としてポリエチレンオキサイドを１
０wt％含有）を通過させて上記ガラスセラミックスを繊
維に付着させた。 第３工程；引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をスリットを通過させてワイヤー状に成形し、 第４工程；１１００℃窒素中で連続熱処理して、付着し
た前記ガラスセラミックスを溶融・焼結したのち、 第５工程；さらに１３００℃窒素中で連続熱処理した。 得られたワイヤー形状の複合化強化材の１２００℃空気
中での引っ張り試験結果では、引っ張り強度１．３ＧＰ
ａ、破断伸度が０．１０％であった。
サイジング剤を除去し、 第２工程；超音波分散したＢａＯ・ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3
・ＳｉＯ2 （ガラスセラミックス）微粉末スラリー溶液
（繊維サイジング剤としてポリエチレンオキサイドを１
０wt％含有）を通過させて上記ガラスセラミックスを繊
維に付着させた。 第３工程；引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をスリットを通過させてワイヤー状に成形し、 第４工程；１１００℃窒素中で連続熱処理して、付着し
た前記ガラスセラミックスを溶融・焼結したのち、 第５工程；さらに１３００℃窒素中で連続熱処理した。 得られたワイヤー形状の複合化強化材の１２００℃空気
中での引っ張り試験結果では、引っ張り強度１．３ＧＰ
ａ、破断伸度が０．１０％であった。
【００６９】〔実施例８〕下記の無機長繊維のフィラメ
ントを用い、下記１〜第５工程を順次行って、ガラスβ
−Spodumene 微結晶を一部含む非晶質の下記のガラスセ
ラミックスが６０vol%、該繊維が４０vol%のテープ形状
を有する複合化強化材を得た。
ントを用い、下記１〜第５工程を順次行って、ガラスβ
−Spodumene 微結晶を一部含む非晶質の下記のガラスセ
ラミックスが６０vol%、該繊維が４０vol%のテープ形状
を有する複合化強化材を得た。
【００７０】無機長繊維；Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｏからな
り、内部の元素組成が、Ａｌ：３７．１wt％、Ｓｉ；１
８．１wt％、Ｂ；０．６wt％、Ｏ；４４．２wt％であ
り、γ−あるいはη−アルミナの微結晶質の集合体と非
晶質のＳｉＯ2 とからなる集合体からなる、繊維径が１
０〜２０μｍで、表面に１００ｎｍのＢＮコーティング
がされ、０．５〜１wt％のポリビニルアルコールでサイ
ジングが施されている１８００フィラメント／ヤーンの
繊維束からなる無機長繊維のフィラメントの集合体。
り、内部の元素組成が、Ａｌ：３７．１wt％、Ｓｉ；１
８．１wt％、Ｂ；０．６wt％、Ｏ；４４．２wt％であ
り、γ−あるいはη−アルミナの微結晶質の集合体と非
晶質のＳｉＯ2 とからなる集合体からなる、繊維径が１
０〜２０μｍで、表面に１００ｎｍのＢＮコーティング
がされ、０．５〜１wt％のポリビニルアルコールでサイ
ジングが施されている１８００フィラメント／ヤーンの
繊維束からなる無機長繊維のフィラメントの集合体。
【００７１】第１工程；空気中６００℃で連続処理して
サイジング剤を除去し、 第２工程；超音波分散したＺｒＯ2 を微量含有するＬｉ
2 Ｏ・ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ・Ｎｂ2 Ｏ5 （ガ
ラスセラミックス）微粉末スラリー溶液（繊維サイジン
グ剤としてポリエチレンオキサイドを１０wt％含有）中
を通過させて上記ガラスセラミックスを繊維に付着させ
た。 第３工程；引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をローラー上を通して１０mm幅のテープ状に成
形し、 第４工程；９５０℃で溶融・焼結した後、 第５工程；１１００℃で溶融焼結、連続熱処理した。 得られたテープ形状の複合化強化材の室温での引っ張り
試験結果は、引っ張り強度が０．７ＧＰａ、破断伸度が
０．１８％であった。
サイジング剤を除去し、 第２工程；超音波分散したＺｒＯ2 を微量含有するＬｉ
2 Ｏ・ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ・Ｎｂ2 Ｏ5 （ガ
ラスセラミックス）微粉末スラリー溶液（繊維サイジン
グ剤としてポリエチレンオキサイドを１０wt％含有）中
を通過させて上記ガラスセラミックスを繊維に付着させ
た。 第３工程；引き続き上記のガラスセラミックスが付着さ
れた繊維をローラー上を通して１０mm幅のテープ状に成
形し、 第４工程；９５０℃で溶融・焼結した後、 第５工程；１１００℃で溶融焼結、連続熱処理した。 得られたテープ形状の複合化強化材の室温での引っ張り
試験結果は、引っ張り強度が０．７ＧＰａ、破断伸度が
０．１８％であった。
【００７２】〔参考例１〕実施例１で製造したワイヤー
形状を有する先進複合材料用複合化強化材を、９０mmの
長さに切断し、アルミ箔を貼り付けたカーボン板の上
に、一方向に引き揃えて幅５０mmになるように装着し
た。この一方向に引き揃えたワイヤー形状の強化材上及
び間隙に、粒径９０〜１５０μｍのＴｉＡｌ（金属間化
合物）アトマイズ粉を、２０Torr、アルゴン雰囲気下で
真空プラズマスプレー法により蒸着させて、ワイヤー形
状の複合化強化材６５vol%、ＴｉＡｌ３５vol%の複合化
強化材を用いた先進複合材料用複合化強化材のプリプレ
グシートを得た。得られたプリプレグシートを積層した
ものを、９５０℃、１０ＭＰａの条件下で１分間ホット
プレスすることにより、幅５０mm、長さ９０mm、厚み６
mmのワイヤー形状先進複合材料用複合化強化材を用いた
金属間化合物（ＴｉＡｌ）複合材料を製造した。得られ
た金属間化合物複合材料の室温〜９００℃での曲げ強度
試験結果では、室温〜９００℃まで強度変化はほとんど
なく、その三点曲げ強度の平均値は１．６ＧＰａであっ
た。
形状を有する先進複合材料用複合化強化材を、９０mmの
長さに切断し、アルミ箔を貼り付けたカーボン板の上
に、一方向に引き揃えて幅５０mmになるように装着し
た。この一方向に引き揃えたワイヤー形状の強化材上及
び間隙に、粒径９０〜１５０μｍのＴｉＡｌ（金属間化
合物）アトマイズ粉を、２０Torr、アルゴン雰囲気下で
真空プラズマスプレー法により蒸着させて、ワイヤー形
状の複合化強化材６５vol%、ＴｉＡｌ３５vol%の複合化
強化材を用いた先進複合材料用複合化強化材のプリプレ
グシートを得た。得られたプリプレグシートを積層した
ものを、９５０℃、１０ＭＰａの条件下で１分間ホット
プレスすることにより、幅５０mm、長さ９０mm、厚み６
mmのワイヤー形状先進複合材料用複合化強化材を用いた
金属間化合物（ＴｉＡｌ）複合材料を製造した。得られ
た金属間化合物複合材料の室温〜９００℃での曲げ強度
試験結果では、室温〜９００℃まで強度変化はほとんど
なく、その三点曲げ強度の平均値は１．６ＧＰａであっ
た。
【００７３】比較のために、上記の先進複合材料用複合
化強化材を用いるかわりに、実施例１で使用した無機長
繊維のフィラメントのみを用いて上記と全く同様にプリ
プレグ、複合材料を製造した。この複合材料の曲げ強度
を測定したところ、真空プラズマスプレーでのプリプレ
グ製造中での繊維とＴｉＡｌとの反応や繊維切断、また
ホットプレス中での繊維とＴｉＡｌとの反応により、高
強度発現が困難となり、室温での３点曲げ強度は０．１
〜０．２ＧＰａの程度に止まった。
化強化材を用いるかわりに、実施例１で使用した無機長
繊維のフィラメントのみを用いて上記と全く同様にプリ
プレグ、複合材料を製造した。この複合材料の曲げ強度
を測定したところ、真空プラズマスプレーでのプリプレ
グ製造中での繊維とＴｉＡｌとの反応や繊維切断、また
ホットプレス中での繊維とＴｉＡｌとの反応により、高
強度発現が困難となり、室温での３点曲げ強度は０．１
〜０．２ＧＰａの程度に止まった。
【００７４】〔参考例２〕実施例１で製造したワイヤー
形状を有する複合化強化材を、６ｃｍの長さに切断し、
ポリエチンオキサイドをバインダーとして一方向に引き
揃えてプリプレグシートを作製した（ポリエチレンオキ
サイド／複合化強化材（容積比）＝１／１０）。このプ
リプレグシートとＹ2 Ｏ3 ４重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ４重量
％を含む平均粒径が０．５μのＳｉ3 Ｎ4 粉末をカーボ
ンダイス中に交互積層し、１７５０℃、５００ｋｇｆ／
ｃｍ2 で３０分間ホットプレス成形することにより、幅
３０ｍｍ、長さ６０ｍｍ、厚み５ｍｍの、上記複合化強
化材６０ｖｏｌ％、Ｓｉ3 Ｎ 4 ／Ｙ2 Ｏ3 ・Ａｌ2 Ｏ3
４０ｖｏｌ％のセラミック複合材料を得た。
形状を有する複合化強化材を、６ｃｍの長さに切断し、
ポリエチンオキサイドをバインダーとして一方向に引き
揃えてプリプレグシートを作製した（ポリエチレンオキ
サイド／複合化強化材（容積比）＝１／１０）。このプ
リプレグシートとＹ2 Ｏ3 ４重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ４重量
％を含む平均粒径が０．５μのＳｉ3 Ｎ4 粉末をカーボ
ンダイス中に交互積層し、１７５０℃、５００ｋｇｆ／
ｃｍ2 で３０分間ホットプレス成形することにより、幅
３０ｍｍ、長さ６０ｍｍ、厚み５ｍｍの、上記複合化強
化材６０ｖｏｌ％、Ｓｉ3 Ｎ 4 ／Ｙ2 Ｏ3 ・Ａｌ2 Ｏ3
４０ｖｏｌ％のセラミック複合材料を得た。
【００７５】得られたセラミック複合材料の空気中、室
温〜１２００℃での引張り強度試験結果では、１２００
℃まで強度変化はほとんどなく、その引張り強度の平均
値は、１．５ＧＰａ、平均破断伸度０．１５％であっ
た。
温〜１２００℃での引張り強度試験結果では、１２００
℃まで強度変化はほとんどなく、その引張り強度の平均
値は、１．５ＧＰａ、平均破断伸度０．１５％であっ
た。
【００７６】比較のために、上記の複合化強化材を用い
るかわりに、実施例１で使用した無機長繊維のフィラメ
ントのみを用いて上記と全く同様にプリプレグ、複合材
料を製造した（繊維の体積含有率を同等とした）。この
複合材料の引張強度を室温で測定したところ、ホットプ
レス成形中の繊維のＳｉ3 Ｎ4 との反応による強度劣化
のため０．３ＧＰａ程度に止まり、破断伸度も０．０７
％であった。
るかわりに、実施例１で使用した無機長繊維のフィラメ
ントのみを用いて上記と全く同様にプリプレグ、複合材
料を製造した（繊維の体積含有率を同等とした）。この
複合材料の引張強度を室温で測定したところ、ホットプ
レス成形中の繊維のＳｉ3 Ｎ4 との反応による強度劣化
のため０．３ＧＰａ程度に止まり、破断伸度も０．０７
％であった。
【００７７】
【発明の効果】本発明の複合材料用複合化強化材は、チ
タン合金、金属間化合物等をマトリックスとするＭＭＣ
及び高温焼結の高耐熱・高性能Ｓｉ3 Ｎ4 やＳｉＣ等を
マトリックスとするＣＭＣの強化材として適したもので
ある。
タン合金、金属間化合物等をマトリックスとするＭＭＣ
及び高温焼結の高耐熱・高性能Ｓｉ3 Ｎ4 やＳｉＣ等を
マトリックスとするＣＭＣの強化材として適したもので
ある。
【００７８】即ち、本発明の複合材料用複合化強化材
は、無機繊維が強化材におけるマトリックスであるガラ
ス及び／又はガラスセラミックスで保護されているた
め、高融点のチタン系合金又は各種セラミックスと複合
化して金属マトリックス複合体（ＭＭＣ）又はセラミッ
クスマトリックス複合体（ＣＭＣ）を調製する際の強化
材として優れている。
は、無機繊維が強化材におけるマトリックスであるガラ
ス及び／又はガラスセラミックスで保護されているた
め、高融点のチタン系合金又は各種セラミックスと複合
化して金属マトリックス複合体（ＭＭＣ）又はセラミッ
クスマトリックス複合体（ＣＭＣ）を調製する際の強化
材として優れている。
【００７９】更に詳しくは、本発明の複合材料用複合化
強化材を高融点金属マトリックスと複合化させる際に、
金属との反応性の低いガラスセラミックス等によって無
機繊維が保護されているため、無機繊維と金属との反応
による無機繊維の劣化が防止される結果、所望の機械的
特性を有するＭＭＣが得られる。また、窒化ケイ素又は
炭化ケイ素で代表されるセラミックスを無機繊維で強化
した複合体を調製する際には、１５００℃以上の温度に
加熱してこれらセラミックスを焼結する必要があるが、
本発明の複合材料用複合化強化材は、無機繊維がガラス
セラミックス等に予め埋設されているので、無機繊維が
上記の高温において劣化することがなく、結果として優
れた機械的特性を有するＣＭＣを得ることができる。
強化材を高融点金属マトリックスと複合化させる際に、
金属との反応性の低いガラスセラミックス等によって無
機繊維が保護されているため、無機繊維と金属との反応
による無機繊維の劣化が防止される結果、所望の機械的
特性を有するＭＭＣが得られる。また、窒化ケイ素又は
炭化ケイ素で代表されるセラミックスを無機繊維で強化
した複合体を調製する際には、１５００℃以上の温度に
加熱してこれらセラミックスを焼結する必要があるが、
本発明の複合材料用複合化強化材は、無機繊維がガラス
セラミックス等に予め埋設されているので、無機繊維が
上記の高温において劣化することがなく、結果として優
れた機械的特性を有するＣＭＣを得ることができる。
【００８０】更には、本発明の複合材料用複合化強化材
を用いた複合体においては、その成形時の反応劣化がほ
ぼ完全に抑えられるので、理論値に近い力学的特性を得
ることができ、また、本発明の複合材料用複合化強化材
は、ＳｉＣ／Ｃ複合繊維に比べ、構成成分の熱膨張係数
の差がほとんどないものに仕上げられるため、熱サイク
ルにも問題がなく、また著しく低コストで製造できるも
のである。
を用いた複合体においては、その成形時の反応劣化がほ
ぼ完全に抑えられるので、理論値に近い力学的特性を得
ることができ、また、本発明の複合材料用複合化強化材
は、ＳｉＣ／Ｃ複合繊維に比べ、構成成分の熱膨張係数
の差がほとんどないものに仕上げられるため、熱サイク
ルにも問題がなく、また著しく低コストで製造できるも
のである。
【００８１】また、本発明の複合材料用複合化強化材
は、フィラメントを種々のＶｆで用いてもＲＯＭ値に近
い強度を得ることができ、また複合材料用複合化強化材
中のフィラメントの含有率を自在にコントロールできる
ため、従来の強化材では問題が生じていた低Ｖｆ及び高
Ｖｆの複合体においても、所望の特性を付与することが
できる。
は、フィラメントを種々のＶｆで用いてもＲＯＭ値に近
い強度を得ることができ、また複合材料用複合化強化材
中のフィラメントの含有率を自在にコントロールできる
ため、従来の強化材では問題が生じていた低Ｖｆ及び高
Ｖｆの複合体においても、所望の特性を付与することが
できる。
【図１】図１は、本発明の先進材料用複合化強化材の１
例を示す１部透視斜視図である。
例を示す１部透視斜視図である。
【図２】図２は、本発明の先進材料用複合化強化材の他
の例を示す１部透視斜視図である。
の例を示す１部透視斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 誠 山口県宇部市大字小串1978番地の５ 宇 部興産株式会社 無機材料研究所内 株 式会社 先進材料利用ガスジェネレータ 研究所 宇部分室内 (72)発明者 梶井 紳二 山口県宇部市大字小串1978番地の５ 宇 部興産株式会社 無機材料研究所内 株 式会社 先進材料利用ガスジェネレータ 研究所 宇部分室内 (72)発明者 松森 保男 山口県宇部市大字小串1978番地の５ 宇 部興産株式会社 無機材料研究所内 株 式会社 先進材料利用ガスジェネレータ 研究所 宇部分室内 (72)発明者 原田 義勝 山口県宇部市大字小串1978番地の５ 宇 部興産株式会社 無機材料研究所内 株 式会社 先進材料利用ガスジェネレータ 研究所 宇部分室内 (56)参考文献 特開 昭49−35627（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−226462（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−111974（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−3079（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−275780（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−310579（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−315946（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/80 C22C 47/00 - 49/14
Claims (6)
- 【請求項１】 多数の無機長繊維のフィラメントと、各
フィラメントの間隙に存在するガラス及び／又はガラス
セラミックスとからなり、ワイヤー形状又はテープ形状
を有することを特徴とする複合材料用複合化強化材。 - 【請求項２】 上記無機長繊維は、（ａ）実質的にＳｉ
と、Ｔｉ及び／又はＺｒと、Ｃと、Ｏとからなる非晶
質、（ｂ）上記非晶質並びに１００００Å以下のβ−Ｓ
ｉＣと、ＴｉＣ及び／又はＺｒＣとの結晶質の集合体、
若しくは（ｃ）上記結晶質並びにその近傍に存在するＳ
ｉＯｘと、ＴｉＯｘ及び／又はＺｒＯｘ（０＜ｘ≦２）
とからなる非晶質の混合系であり、且つその元素組成
は、Ｓｉが３０〜８０wt％、Ｔｉ及び／又はＺｒが０．
０５〜８wt％、Ｃが１５〜６９wt％、Ｏが０．１〜２
０．０wt％であることを特徴とする請求項１記載の複合
材料用複合化強化材。 - 【請求項３】 上記無機長繊維は、（ａ）実質的にＳｉ
と、Ｃとからなる非晶質、（ｂ）１００００Å以下のβ
−ＳｉＣの結晶質、（ｃ）上記非晶質及び上記結晶質、
若しくは（ｄ）上記非晶質及び／又は上記結晶質と、炭
素の凝集体との混合系であり、且つその元素組成は、Ｓ
ｉが３０〜８０wt％、Ｃが２０〜７０wt％、Ｈが２wt％
以下であることを特徴とする請求項１記載の複合材料用
複合化強化材。 - 【請求項４】 上記無機長繊維は、（ａ）実質的にＳｉ
と、Ｃと、Ｏとからなる非晶質、又は（ｂ）１００００
Å以下のβ−ＳｉＣの結晶質の集合体と、非晶質のＳｉ
Ｏ2 とからなる集合体であり、且つその元素組成は、Ｓ
ｉが３０〜８０wt％、Ｃが１０〜６５wt％、Ｏが０．０
５〜２５wt％、Ｈが２wt％以下であることを特徴とする
請求項１記載の複合材料用複合化強化材。 - 【請求項５】 上記無機長繊維は、Ｓｉと、Ｎ、Ｏ、
Ｃ、Ｈ及び元素周期律表第II族〜第VIII族の金属元素か
らなる群より選択される一種以上の金属類（Ｍ）とから
なり、Ｘ線小角散乱強度比が１°及び０．５°の何れに
おいても１倍〜２０倍である物質であり、且つ上記各元
素の比率が原子比で、Ｎ／Ｓｉが０．３〜３、Ｏ／Ｓｉ
が１５以下、Ｃ／Ｓｉが７以下、Ｈ／Ｓｉが１以下、Ｍ
／Ｓｉが５以下であることを特徴とする請求項１記載の
複合材料用複合化強化材。 - 【請求項６】 上記無機長繊維は、（ａ）実質的にＡｌ
と、Ｓｉと、Ｂと、Ｏとからなるムライト、及び／又は
（ｂ）γ−及びη−アルミナの微結晶と、非晶質のＳｉ
Ｏ2 との集合体である請求項１記載の複合材料用複合化
強化材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00767595A JP3258842B2 (ja) | 1994-01-20 | 1995-01-20 | 複合材料用複合化強化材 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP467394 | 1994-01-20 | ||
| JP6-4673 | 1994-01-20 | ||
| JP00767595A JP3258842B2 (ja) | 1994-01-20 | 1995-01-20 | 複合材料用複合化強化材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07247175A JPH07247175A (ja) | 1995-09-26 |
| JP3258842B2 true JP3258842B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=26338482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00767595A Expired - Fee Related JP3258842B2 (ja) | 1994-01-20 | 1995-01-20 | 複合材料用複合化強化材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3258842B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3824836B2 (ja) * | 2000-03-14 | 2006-09-20 | 独立行政法人科学技術振興機構 | アクチュエータ |
-
1995
- 1995-01-20 JP JP00767595A patent/JP3258842B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07247175A (ja) | 1995-09-26 |
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|---|---|---|---|
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