JPH068167B2 - 炭化ケイ素ウィスカーの製造方法 - Google Patents
炭化ケイ素ウィスカーの製造方法Info
- Publication number
- JPH068167B2 JPH068167B2 JP62296850A JP29685087A JPH068167B2 JP H068167 B2 JPH068167 B2 JP H068167B2 JP 62296850 A JP62296850 A JP 62296850A JP 29685087 A JP29685087 A JP 29685087A JP H068167 B2 JPH068167 B2 JP H068167B2
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- JP
- Japan
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- silicon carbide
- silicon
- glass fiber
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- producing
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、セラミック、金属、ガラス、プラスチックな
どの複合強化材として有用な、炭化ケイ素ウィスカーの
製造方法、さらに詳しくは新規なケイ素源あるいはケイ
素及び炭素源となる原料を用い、品質の良好なウィスカ
ーを効率良く製造する方法に関するものである。
どの複合強化材として有用な、炭化ケイ素ウィスカーの
製造方法、さらに詳しくは新規なケイ素源あるいはケイ
素及び炭素源となる原料を用い、品質の良好なウィスカ
ーを効率良く製造する方法に関するものである。
［従来の技術］ ケイ素源と炭素源を含む混合物を、不活性雰囲気中にお
いて加熱して炭化ケイ素ウィスカーを製造する方法は知
られている。また、ケイ素源としてシラス及びキラ等を
用いることも提案されている（例えば、特開昭58-20799
号公報、特開昭61-227995号公報）。しかしながら、ケ
イ素源としてシラスやキラを用いる場合は、その組成変
動が大きい点で好ましくない。また、ケイ素及び炭素を
含む原料として、もみ殻を用いることも提案されている
（例えば特公昭59-9516号公報）。しかし、もみ殻を用
いる場合、ウィスカー合成に先立って、もみ殻を炭化す
る必要があり、操作が煩雑となる。
いて加熱して炭化ケイ素ウィスカーを製造する方法は知
られている。また、ケイ素源としてシラス及びキラ等を
用いることも提案されている（例えば、特開昭58-20799
号公報、特開昭61-227995号公報）。しかしながら、ケ
イ素源としてシラスやキラを用いる場合は、その組成変
動が大きい点で好ましくない。また、ケイ素及び炭素を
含む原料として、もみ殻を用いることも提案されている
（例えば特公昭59-9516号公報）。しかし、もみ殻を用
いる場合、ウィスカー合成に先立って、もみ殻を炭化す
る必要があり、操作が煩雑となる。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、従来方法の、組成変動の大きい原料を用いた
り、炭化などの煩雑な操作を要するという欠点を克服
し、安価で、組成が比較的安定しており、かつ反応性の
良いケイ素源あるいはケイ素及び素源となる原料を用い
る、安価で工業的に実施するのに有利な炭化ケイ素ウィ
スカーの製造方法を提供するためになされたものであ
る。
り、炭化などの煩雑な操作を要するという欠点を克服
し、安価で、組成が比較的安定しており、かつ反応性の
良いケイ素源あるいはケイ素及び素源となる原料を用い
る、安価で工業的に実施するのに有利な炭化ケイ素ウィ
スカーの製造方法を提供するためになされたものであ
る。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、ガラス繊維強化プラスチック廃材の燃焼灰と
炭素源と氷晶石ないしは弗化ナトリウム、あるいは該プ
ラスチック廃材の乾留残留物と氷晶石ないしは弗化ナト
リウムを含む混合物を不活性ガス雰囲気中で加熱処理し
て炭化ケイ素ウィスカーを製造する方法である。
炭素源と氷晶石ないしは弗化ナトリウム、あるいは該プ
ラスチック廃材の乾留残留物と氷晶石ないしは弗化ナト
リウムを含む混合物を不活性ガス雰囲気中で加熱処理し
て炭化ケイ素ウィスカーを製造する方法である。
ここでガラス繊維強化プラスチック廃材とは、ＦＲＰ船
廃船などの大型のガラス繊維強化プラスチック構造体を
解体した廃材であり、したがってゴミなどの不純物の混
入は少なく、ガラス繊維３５〜４５重量％、プラスチッ
ク５５〜６５重量％の組成比を持つ。ＦＲＰに用いられ
るガラス繊維は通常Ｅ−ガラス繊維であり、その組成は
第１表に示す通りである。
廃船などの大型のガラス繊維強化プラスチック構造体を
解体した廃材であり、したがってゴミなどの不純物の混
入は少なく、ガラス繊維３５〜４５重量％、プラスチッ
ク５５〜６５重量％の組成比を持つ。ＦＲＰに用いられ
るガラス繊維は通常Ｅ−ガラス繊維であり、その組成は
第１表に示す通りである。
ＦＲＰ廃材の乾留は資源としての有効利用の観点からそ
の実用化が進められている。
の実用化が進められている。
この廃材を乾留した残留物は、ガラス繊維分４５〜６５
重量％、炭素分３５〜５５重量％であり、この他に微量
の重金属を含んでいる。また、この廃材の燃焼灰は９８
％以上がガラス繊維であり、微量の重金属を含んでい
る。
重量％、炭素分３５〜５５重量％であり、この他に微量
の重金属を含んでいる。また、この廃材の燃焼灰は９８
％以上がガラス繊維であり、微量の重金属を含んでい
る。
前記乾留残留物は、炭素分とケイ素分を主成分として含
んでいるばかりではなく、ケイ素分はガラス繊維の形状
を持ち、その微細な間げきに炭素分を含んでいる。さら
に、乾留残留物中のケイ素分と炭素分の比率は、炭化ケ
イ素中の重量比に比べ、かなり炭素過剰となっているた
め、反応後ケイ素の未反応分が残留することがない。ま
た過剰に存在する未反応の炭素分は生成したウィスカー
を空気中700〜900℃で焼成することにより容易に取り除
くことができるため、該乾留残留部は炭化ケイ素ウィス
カーの合成原料として好適である。
んでいるばかりではなく、ケイ素分はガラス繊維の形状
を持ち、その微細な間げきに炭素分を含んでいる。さら
に、乾留残留物中のケイ素分と炭素分の比率は、炭化ケ
イ素中の重量比に比べ、かなり炭素過剰となっているた
め、反応後ケイ素の未反応分が残留することがない。ま
た過剰に存在する未反応の炭素分は生成したウィスカー
を空気中700〜900℃で焼成することにより容易に取り除
くことができるため、該乾留残留部は炭化ケイ素ウィス
カーの合成原料として好適である。
また、前記燃焼灰中のガラス繊維は１０〜２０μｍの直
径を有するため、通常のガラスに比べて活性が高く、高
温で炭化ケイ素ウィスカーを生成する反応を効率良く進
行させるのに適している。これは、ウィスカーの合成の
際、燃焼灰中のAl2O3，CaO，B2O3，Na2OなどがSiO2と反
応してケイ酸塩融体を形成して、ウィスカー合成反応を
促進させるために生じるものと思われる。さらに、燃焼
灰は通常組成の安定した、かつ強度が劣化した繊維の形
で得られるため、粉砕とともに原料混合等の操作が容易
になり、かつ燃焼灰はマクロな多孔構造を形成している
ため、得られる炭化ケイ素ウィスカーの収率の向上に有
効に作用する。燃焼灰を原料に用いる場合、炭素源とし
ては従来技術と同様のものが用いられるが、特に活性炭
を用いるのが好ましい。
径を有するため、通常のガラスに比べて活性が高く、高
温で炭化ケイ素ウィスカーを生成する反応を効率良く進
行させるのに適している。これは、ウィスカーの合成の
際、燃焼灰中のAl2O3，CaO，B2O3，Na2OなどがSiO2と反
応してケイ酸塩融体を形成して、ウィスカー合成反応を
促進させるために生じるものと思われる。さらに、燃焼
灰は通常組成の安定した、かつ強度が劣化した繊維の形
で得られるため、粉砕とともに原料混合等の操作が容易
になり、かつ燃焼灰はマクロな多孔構造を形成している
ため、得られる炭化ケイ素ウィスカーの収率の向上に有
効に作用する。燃焼灰を原料に用いる場合、炭素源とし
ては従来技術と同様のものが用いられるが、特に活性炭
を用いるのが好ましい。
［発明の効果］ 本発明は、安価で、組成が比較的安定しており、かつ反
応性の良いケイ素源あるいはケイ素及び炭素源となる原
料を用いることにより、安価で工業的に実施するのに有
利な炭化ケイ素ウィスカーを製造するこができる。さら
に、使用原料はガラス繊維に由来する酸化鉄成分の他
に、プラスチックの製造工程及び成形工程に由来する微
量のコバルト化合物を均一に含んでいる。このコバルト
化合物は、ウィスカー合成の高温不活性ガス雰囲気にお
いて、金属や低級酸化物に還元されることにより、ウィ
スカー生成反応の触媒として作用し、反応を促進させる
ものと思われる。したがって、通常のシリカ源と異な
り、微量の氷晶石ないしは弗化ナトリウムをさらに添加
するだけで収率良く、アスペクト比の大きい十分に長繊
維の炭化ケイ素ウィスカーを製造できる。
応性の良いケイ素源あるいはケイ素及び炭素源となる原
料を用いることにより、安価で工業的に実施するのに有
利な炭化ケイ素ウィスカーを製造するこができる。さら
に、使用原料はガラス繊維に由来する酸化鉄成分の他
に、プラスチックの製造工程及び成形工程に由来する微
量のコバルト化合物を均一に含んでいる。このコバルト
化合物は、ウィスカー合成の高温不活性ガス雰囲気にお
いて、金属や低級酸化物に還元されることにより、ウィ
スカー生成反応の触媒として作用し、反応を促進させる
ものと思われる。したがって、通常のシリカ源と異な
り、微量の氷晶石ないしは弗化ナトリウムをさらに添加
するだけで収率良く、アスペクト比の大きい十分に長繊
維の炭化ケイ素ウィスカーを製造できる。
［実施例］ 次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
実施例１ ガラス繊維含量４２重量％の熱硬化性硬化プラスチック
を500℃までの温度において乾留する。乾留残留物は、
ガラス繊維等からなる無機成分を約５５重量％、炭素を
主成分とする有機成分を約４５重量％含有する。この乾
留残留物１０gに、NaAlF4を０．８g加えて粉砕、混合す
る。混合粉体５gをとり、内径３０mm，長さ200mmの高純
度黒鉛製円筒の中央部に充てんし、シリコニット電気炉
に挿入し、アルゴンガスを0.21／分で流しながら昇温さ
せ、1350℃に達した時点でアルゴンガス流量を１１／分
に増加して、1450℃に４時間３０分保持した後降温し
た。黒鉛製円筒内部にほぼ白色のウィスカーが生成し
た。生成物をかき集め電気炉中約800℃で焼成した。そ
の結果、流さが５０μｍ前後、直径0.2μｍ前後の炭化
ケイ素ウィスカー0.35gを得た。この方法で得られたウ
ィスカーの繊維の構造を示す電子顕微鏡写真を第１図に
示す。このウィスカーはＸ線回折の結果から、α-SiC結
晶構造をもつことがわかった。
を500℃までの温度において乾留する。乾留残留物は、
ガラス繊維等からなる無機成分を約５５重量％、炭素を
主成分とする有機成分を約４５重量％含有する。この乾
留残留物１０gに、NaAlF4を０．８g加えて粉砕、混合す
る。混合粉体５gをとり、内径３０mm，長さ200mmの高純
度黒鉛製円筒の中央部に充てんし、シリコニット電気炉
に挿入し、アルゴンガスを0.21／分で流しながら昇温さ
せ、1350℃に達した時点でアルゴンガス流量を１１／分
に増加して、1450℃に４時間３０分保持した後降温し
た。黒鉛製円筒内部にほぼ白色のウィスカーが生成し
た。生成物をかき集め電気炉中約800℃で焼成した。そ
の結果、流さが５０μｍ前後、直径0.2μｍ前後の炭化
ケイ素ウィスカー0.35gを得た。この方法で得られたウ
ィスカーの繊維の構造を示す電子顕微鏡写真を第１図に
示す。このウィスカーはＸ線回折の結果から、α-SiC結
晶構造をもつことがわかった。
実施例２ ガラス繊維強化熱硬化性プラスチックを燃焼して得られ
る燃焼灰５．０gに、活性炭（武田薬品（株）製、白さ
ぎＡ）3.0gを加え、さらに弗化ナトリウム(NaF)０．４g
を加えて混合する。混合粉体を実施例１と同じ条件で処
理することにより、長さ１００μｍ前後、直径０．３μ
ｍ前後の炭化ケイ素ウィスカー１．１gを得た。
る燃焼灰５．０gに、活性炭（武田薬品（株）製、白さ
ぎＡ）3.0gを加え、さらに弗化ナトリウム(NaF)０．４g
を加えて混合する。混合粉体を実施例１と同じ条件で処
理することにより、長さ１００μｍ前後、直径０．３μ
ｍ前後の炭化ケイ素ウィスカー１．１gを得た。
「発明の効果」 以上の説明で明らかなように、本発明の方法は、(1)わ
ずかの氷晶石ないし弗化ナトリウムを用いるだけで、十
分に長い炭化ケイ素ウィスカーを製造することができ、
(2)ケイ素及び炭素源がガラス繊維強化プラスチック廃
材の乾留残留物、あるいはケイ素源が該廃材の燃焼灰で
あるため原料が安価で、組成が比較的安定しており、か
つ反応性に優れていると共に、資源の有効利用にも資す
るなどの効果を奏し、各種複合材料の効果素材である、
炭化ケイ素ウィスカーを安価に提供するものであるか
ら、工業的価値は多大である。
ずかの氷晶石ないし弗化ナトリウムを用いるだけで、十
分に長い炭化ケイ素ウィスカーを製造することができ、
(2)ケイ素及び炭素源がガラス繊維強化プラスチック廃
材の乾留残留物、あるいはケイ素源が該廃材の燃焼灰で
あるため原料が安価で、組成が比較的安定しており、か
つ反応性に優れていると共に、資源の有効利用にも資す
るなどの効果を奏し、各種複合材料の効果素材である、
炭化ケイ素ウィスカーを安価に提供するものであるか
ら、工業的価値は多大である。
第１図は、実施例１で得られた炭化ケイ素ウィスカーの
繊維の構造を示す電子顕微鏡写真である。
繊維の構造を示す電子顕微鏡写真である。
Claims (2)
- 【請求項１】ケイ素源と炭素源と氷晶石ないしは弗化ナ
トリウムを含む混合物を、不活性ガス雰囲気中で加熱処
理して炭化ケイ素ウィスカーを製造するに当り、該ケイ
素源としてガラス繊維強化プラスチック廃材の燃焼灰を
用いることを特徴とする炭化ケイ素ウィスカーの製造方
法。 - 【請求項２】ケイ素源と炭素源と氷晶石ないしは弗化ナ
トリウムを含む混合物を、不活性ガス雰囲気中で加熱処
理して炭化ケイ素ウィスカーを製造するに当り、該ケイ
素及び炭素源としてガラス繊維強化プラスチック廃材の
乾留残留物を用いることを特徴とする炭化ケイ素ウィス
カーの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62296850A JPH068167B2 (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 炭化ケイ素ウィスカーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62296850A JPH068167B2 (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 炭化ケイ素ウィスカーの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01138113A JPH01138113A (ja) | 1989-05-31 |
| JPH068167B2 true JPH068167B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=17838969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62296850A Expired - Lifetime JPH068167B2 (ja) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | 炭化ケイ素ウィスカーの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH068167B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040034968A (ko) * | 2002-10-17 | 2004-04-29 | 장영철 | 실리콘 폐슬러지로부터의 탄화규소 휘스커의 제조방법 |
| CN108439408A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-08-24 | 中山大学 | 一种利用废弃线路基板制备碳化硅粉体材料的方法 |
| CN115976435A (zh) * | 2022-12-21 | 2023-04-18 | 惠州深科达智能装备有限公司 | 镀层、滑块和导轨及镀层材料的制备方法 |
-
1987
- 1987-11-24 JP JP62296850A patent/JPH068167B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01138113A (ja) | 1989-05-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |