JPH04245924A - 炭化珪素繊維及びその製造方法 - Google Patents
炭化珪素繊維及びその製造方法Info
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Landscapes
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
- Chemical Treatment Of Fibers During Manufacturing Processes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は炭化珪素繊維及びその製
造方法に関し、特に炭化珪素／金属複合材料、炭化珪素
／炭化珪素複合材料等の強化繊維を製作するに有利に使
用される炭化珪素繊維及びその製造方法に適用される。
造方法に関し、特に炭化珪素／金属複合材料、炭化珪素
／炭化珪素複合材料等の強化繊維を製作するに有利に使
用される炭化珪素繊維及びその製造方法に適用される。
【０００２】
【従来の技術】炭化珪素繊維は、高弾性で耐熱性の優れ
たセラミック繊維で種々の複合材料の強化繊維に用いら
れている。特に、炭化珪素繊維は炭素繊維とくらべて金
属の溶湯と反応しにくいため、金属基複合材料の強化繊
維への適用が期待されている。従来の炭化珪素繊維の製
造法には、タングステン繊維や炭素繊維の表面に化学蒸
着法により炭化珪素を析出させて繊維形状を形成する手
法と珪素と炭素を含んだ有機化合物を重合したポリマー
を紡糸・焼成する手法とがある。前者によって作られた
炭化珪素繊維は太径で剛性に富んでいる反面しなやかさ
に乏しく、織物やフィラメントワインデングに適してい
ない。後者によって作られた炭化珪素繊維は細径でしな
やかさに富み、織物やフィラメントワインデングに適し
ている。炭化珪素／金属複合材料や炭化珪素／炭化珪素
複合材料は、材料を製造する過程にその材料により構成
される製品の形状を付与する手法が加えられることが多
い。この点で後者により作られた細径の繊維は前者によ
り作られた大径の繊維より優れている。
たセラミック繊維で種々の複合材料の強化繊維に用いら
れている。特に、炭化珪素繊維は炭素繊維とくらべて金
属の溶湯と反応しにくいため、金属基複合材料の強化繊
維への適用が期待されている。従来の炭化珪素繊維の製
造法には、タングステン繊維や炭素繊維の表面に化学蒸
着法により炭化珪素を析出させて繊維形状を形成する手
法と珪素と炭素を含んだ有機化合物を重合したポリマー
を紡糸・焼成する手法とがある。前者によって作られた
炭化珪素繊維は太径で剛性に富んでいる反面しなやかさ
に乏しく、織物やフィラメントワインデングに適してい
ない。後者によって作られた炭化珪素繊維は細径でしな
やかさに富み、織物やフィラメントワインデングに適し
ている。炭化珪素／金属複合材料や炭化珪素／炭化珪素
複合材料は、材料を製造する過程にその材料により構成
される製品の形状を付与する手法が加えられることが多
い。この点で後者により作られた細径の繊維は前者によ
り作られた大径の繊維より優れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これまで、織物等に適
した細径（約１０μｍ程度）の炭化珪素繊維は、珪素と
炭素を含んだ有機化合物を原料として原料として作られ
ており、作られた炭化珪素繊維には不純物として酸素が
含まれている。この酸素は炭化珪素繊維の１３００℃以
上の組織安定性や機械的特性に悪影響を及ぼしており、
また金属溶湯との反応を促進して繊維強度を低下させて
いる。有機化合物から炭化珪素繊維を工業的に製造する
工程に、有機化合物のポリマーを紡糸したものを、次工
程である焼成の際に繊維が溶けるのを防止するため、低
温で酸素を含んだ雰囲気中にさらす工程がある。炭化珪
素に含まれる酸素の多くが、この工程の際に取りこまれ
ている。そのため、酸素がほとんど含まれない炭化珪素
繊維、または酸素が取りこまない新しい製造法の出現が
要望されている。
した細径（約１０μｍ程度）の炭化珪素繊維は、珪素と
炭素を含んだ有機化合物を原料として原料として作られ
ており、作られた炭化珪素繊維には不純物として酸素が
含まれている。この酸素は炭化珪素繊維の１３００℃以
上の組織安定性や機械的特性に悪影響を及ぼしており、
また金属溶湯との反応を促進して繊維強度を低下させて
いる。有機化合物から炭化珪素繊維を工業的に製造する
工程に、有機化合物のポリマーを紡糸したものを、次工
程である焼成の際に繊維が溶けるのを防止するため、低
温で酸素を含んだ雰囲気中にさらす工程がある。炭化珪
素に含まれる酸素の多くが、この工程の際に取りこまれ
ている。そのため、酸素がほとんど含まれない炭化珪素
繊維、または酸素が取りこまない新しい製造法の出現が
要望されている。
【０００４】本発明は上記技術水準に鑑み、上記要望に
応じうる炭化珪素繊維及びその製造方法を提供しようと
するものである。
応じうる炭化珪素繊維及びその製造方法を提供しようと
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は（１）断面形状
が非円形であることを特徴とする炭化珪素繊維。 （２）珪素原子を含むガス中で炭素繊維を加熱すること
を特徴とする炭化珪素繊維の製造方法。である。
が非円形であることを特徴とする炭化珪素繊維。 （２）珪素原子を含むガス中で炭素繊維を加熱すること
を特徴とする炭化珪素繊維の製造方法。である。
【０００６】本発明でいう珪素原子を含むガスとは成分
中に一酸化珪素、珪素または一酸化珪素と珪素を含んだ
ガスなどであり、そのガス中に不活性ガス（例えばアル
ゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン）や一
酸化炭素を含ませることができる。
中に一酸化珪素、珪素または一酸化珪素と珪素を含んだ
ガスなどであり、そのガス中に不活性ガス（例えばアル
ゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン）や一
酸化炭素を含ませることができる。
【０００７】加熱条件として好ましい範囲は１５００〜
２２００℃の範囲である。
２２００℃の範囲である。
【０００８】
【作用】炭素繊維の炭素と一酸化珪素ガスの反応では炭
化珪素と一酸化炭素ガスが生成し、またこれら炭化繊維
の炭素と珪素ガスの反応では炭化珪素が生成する。これ
ら炭化珪素を生成する際、二酸化珪素が生成することは
なく、また炭化珪素中に一酸化珪素ガスや一酸化炭素ガ
スが化学的にとりこまれることはない。よって本発明に
より製造される炭化珪素中には、酸化物または酸素はほ
とんど含まれず、熱安定性に富む。
化珪素と一酸化炭素ガスが生成し、またこれら炭化繊維
の炭素と珪素ガスの反応では炭化珪素が生成する。これ
ら炭化珪素を生成する際、二酸化珪素が生成することは
なく、また炭化珪素中に一酸化珪素ガスや一酸化炭素ガ
スが化学的にとりこまれることはない。よって本発明に
より製造される炭化珪素中には、酸化物または酸素はほ
とんど含まれず、熱安定性に富む。
【０００９】また、原料に炭素繊維を用いることにより
、得られる炭化珪素に繊維形状を保有させたまゝでいる
ことができ、原料炭素繊維の直径で得られる炭化珪素繊
維の直径を制御でき、また原料の炭素繊維表面のひだ形
状によって得られる炭化珪素繊維表面のひだ形状を制御
できる。
、得られる炭化珪素に繊維形状を保有させたまゝでいる
ことができ、原料炭素繊維の直径で得られる炭化珪素繊
維の直径を制御でき、また原料の炭素繊維表面のひだ形
状によって得られる炭化珪素繊維表面のひだ形状を制御
できる。
【００１０】
【実施例】原料の炭素繊維にはＰＡＮ系炭素繊維（直径
約５μｍ ）とピッチ系炭素繊維（直径約１０μｍ ）
の２種類を用いた。一酸化珪素ガスと珪素ガスの混合ガ
スは、炭化珪素粉、珪素粉アルミナ粉又は炭化珪素粉，
珪素粉シリカ粉を混合した原料粉末を黒鉛るつぼに装填
し、１６００〜１９００℃に加熱して得た。
約５μｍ ）とピッチ系炭素繊維（直径約１０μｍ ）
の２種類を用いた。一酸化珪素ガスと珪素ガスの混合ガ
スは、炭化珪素粉、珪素粉アルミナ粉又は炭化珪素粉，
珪素粉シリカ粉を混合した原料粉末を黒鉛るつぼに装填
し、１６００〜１９００℃に加熱して得た。
【００１１】実際には、図１に示すように炭素繊維１と
原料粉末２を同一の黒鉛るつぼ３装填して、Ａｒ１ａｔ
ｍ の雰囲気中で加熱処理をほどこした。処理をほどこ
した繊維はＸ栓回折法により炭化珪素であることがわか
った。得られた炭化珪素繊維の直径は、原料の炭素繊維
がＰＡＮ系のものは約５μｍ でピッチ系のものは約１
０μｍ であった。得られた炭化珪素繊維の表面には図
２に示す炭素繊維表面のひだに由来するひだが観察され
た。なお、図２に示すものは、表−１のＮｏ． ９で作
製したものゝ走査電子顕微鏡像（７５００倍）の写真で
ある。
原料粉末２を同一の黒鉛るつぼ３装填して、Ａｒ１ａｔ
ｍ の雰囲気中で加熱処理をほどこした。処理をほどこ
した繊維はＸ栓回折法により炭化珪素であることがわか
った。得られた炭化珪素繊維の直径は、原料の炭素繊維
がＰＡＮ系のものは約５μｍ でピッチ系のものは約１
０μｍ であった。得られた炭化珪素繊維の表面には図
２に示す炭素繊維表面のひだに由来するひだが観察され
た。なお、図２に示すものは、表−１のＮｏ． ９で作
製したものゝ走査電子顕微鏡像（７５００倍）の写真で
ある。
【００１２】なお、表１に作製条件を、表２に使用した
原料粉末の混合比を示す。
原料粉末の混合比を示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】
【発明の効果】本発明により製造された炭化珪素繊維は
、原料の炭素繊維の形状を引きつぎ、適切な繊維直径の
炭素繊維を用いることで、任意の直径の炭化珪素繊維を
得ることができる。
、原料の炭素繊維の形状を引きつぎ、適切な繊維直径の
炭素繊維を用いることで、任意の直径の炭化珪素繊維を
得ることができる。
【００１６】得られた炭化珪素繊維には酸素がほとんど
含まれず、表面には原料である炭素繊維表面のひだに由
来するひだが存在し非円形のものである。従って、適切
にひだをコントロールしてこれを繊維強化複合材の繊維
として用いると、従来の単純な円断面の繊維と比べて母
材との接合面積が大きくなるので母材との密着性がよく
なり、また、酸素がほとんど含有されていないので熱安
定性にすぐれ、高温での特性にすぐれた繊維強化複合材
を得ることができる。
含まれず、表面には原料である炭素繊維表面のひだに由
来するひだが存在し非円形のものである。従って、適切
にひだをコントロールしてこれを繊維強化複合材の繊維
として用いると、従来の単純な円断面の繊維と比べて母
材との接合面積が大きくなるので母材との密着性がよく
なり、また、酸素がほとんど含有されていないので熱安
定性にすぐれ、高温での特性にすぐれた繊維強化複合材
を得ることができる。
【図１】本発明の炭化珪素繊維の製造方法の一実施例説
明図。
明図。
【図２】本発明の一実施例で得られた炭化珪素繊維の組
織の走査電子顕微鏡像を示す写真である。
織の走査電子顕微鏡像を示す写真である。
Claims (2)
- 【請求項１】 断面形状が非円形であることを特徴と
する炭化珪素繊維。 - 【請求項２】 珪素原子を含むガス中で炭素繊維を加
熱することを特徴とする炭化珪素繊維の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2765591A JPH04245924A (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 炭化珪素繊維及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2765591A JPH04245924A (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 炭化珪素繊維及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04245924A true JPH04245924A (ja) | 1992-09-02 |
Family
ID=12226944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2765591A Withdrawn JPH04245924A (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 炭化珪素繊維及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04245924A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004036073A (ja) * | 2002-07-10 | 2004-02-05 | Advanced Composite Materials Corp | 実質的にウイスカのない炭化ケイ素繊維およびその製造方法 |
| CN102021817A (zh) * | 2010-11-11 | 2011-04-20 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 原位生长有碳纳米管的碳化硅纤维立体织物及其复合材料及制备方法 |
| CN105350294A (zh) * | 2015-10-29 | 2016-02-24 | 燕山大学 | 一种镀碳化硅层的短切碳纤维及其制备方法 |
| JP2016509078A (ja) * | 2012-12-14 | 2016-03-24 | ベーヨットエス・セラミクス・ゲーエムベーハー | セラミック成型体製造のためのセラミック前駆体無塩素ポリマーの合成方法 |
| US9688583B2 (en) | 2006-03-30 | 2017-06-27 | Advanced Composite Materials, Llc | Composite materials and devices comprising single crystal silicon carbide heated by electromagnetic radiation |
-
1991
- 1991-01-30 JP JP2765591A patent/JPH04245924A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004036073A (ja) * | 2002-07-10 | 2004-02-05 | Advanced Composite Materials Corp | 実質的にウイスカのない炭化ケイ素繊維およびその製造方法 |
| JP4612287B2 (ja) * | 2002-07-10 | 2011-01-12 | アドヴァンスド・コンポジット・マテリアルズ・コーポレーション | 実質的にウイスカのない炭化ケイ素繊維およびその製造方法 |
| US9688583B2 (en) | 2006-03-30 | 2017-06-27 | Advanced Composite Materials, Llc | Composite materials and devices comprising single crystal silicon carbide heated by electromagnetic radiation |
| CN102021817A (zh) * | 2010-11-11 | 2011-04-20 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 原位生长有碳纳米管的碳化硅纤维立体织物及其复合材料及制备方法 |
| JP2016509078A (ja) * | 2012-12-14 | 2016-03-24 | ベーヨットエス・セラミクス・ゲーエムベーハー | セラミック成型体製造のためのセラミック前駆体無塩素ポリマーの合成方法 |
| CN105350294A (zh) * | 2015-10-29 | 2016-02-24 | 燕山大学 | 一种镀碳化硅层的短切碳纤维及其制备方法 |
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