JPH0711573A - 複合材強化用無機繊維 - Google Patents
複合材強化用無機繊維Info
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- JPH0711573A JPH0711573A JP2418820A JP41882090A JPH0711573A JP H0711573 A JPH0711573 A JP H0711573A JP 2418820 A JP2418820 A JP 2418820A JP 41882090 A JP41882090 A JP 41882090A JP H0711573 A JPH0711573 A JP H0711573A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】強化用窒化珪素質無機繊維の複合材中の偏りを
低減し、体積率を制御する。強度の異方性を簡単な方法
でなくす。 【構成】珪素及び窒素を必須の成分とし、酸素、炭素及
び金属（元素周期律表第ＩＩａ族及び第ＩＩＩ族〜第Ｖ
族の金属元素群から選択される１種類又は２種類以上
で、かつ金属元素には硼素、リンも含むものとする）の
群から選択される少なくとも１種類を任意成分とし、各
元素の比率が原子比で表してＮ／Ｓｉ０．０４〜３、Ｏ
／Ｓｉ１５以下、Ｃ／Ｓｉ７以下、Ｍ／Ｓｉ９以下（Ｍ
は上記金属元素である）からなる連続無機セラミック繊
維に短繊維、ウィスカー又は粉末が付着している複合材
強化用無機繊維。
低減し、体積率を制御する。強度の異方性を簡単な方法
でなくす。 【構成】珪素及び窒素を必須の成分とし、酸素、炭素及
び金属（元素周期律表第ＩＩａ族及び第ＩＩＩ族〜第Ｖ
族の金属元素群から選択される１種類又は２種類以上
で、かつ金属元素には硼素、リンも含むものとする）の
群から選択される少なくとも１種類を任意成分とし、各
元素の比率が原子比で表してＮ／Ｓｉ０．０４〜３、Ｏ
／Ｓｉ１５以下、Ｃ／Ｓｉ７以下、Ｍ／Ｓｉ９以下（Ｍ
は上記金属元素である）からなる連続無機セラミック繊
維に短繊維、ウィスカー又は粉末が付着している複合材
強化用無機繊維。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属複合材（ＦＭＲ）、
セラミック複合材（ＦＲＣ）、プラスチック複合材（Ｆ
ＲＰ）などの複合材の強化用無機繊維に関する。
セラミック複合材（ＦＲＣ）、プラスチック複合材（Ｆ
ＲＰ）などの複合材の強化用無機繊維に関する。
【０００２】
【従来の技術】本出願人は、ＦＲＭ，ＦＲＣ，ＦＲＰの
強化材として好適な無機繊維を開発し、これを用いて強
化したＦＲＭ，ＦＲＣ，ＦＲＰの各種複合材を開示した
（特開平１−３１７１７７号、同１−１９５２５１号、
同１−４７９５０号公報、特願平２−４８４８９号、同
２−１２６７７６号明細書）。これらの複合材は、強化
用無機繊維の優れた耐熱性、機械的性質等ならびにマト
リックスとの親和性等より一定の成果を上げている。
強化材として好適な無機繊維を開発し、これを用いて強
化したＦＲＭ，ＦＲＣ，ＦＲＰの各種複合材を開示した
（特開平１−３１７１７７号、同１−１９５２５１号、
同１−４７９５０号公報、特願平２−４８４８９号、同
２−１２６７７６号明細書）。これらの複合材は、強化
用無機繊維の優れた耐熱性、機械的性質等ならびにマト
リックスとの親和性等より一定の成果を上げている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本出願
人が開発した強化用無機繊維は機械的強度に優れ、マト
リックスとの親和性も良好であるが、これらの強化繊維
を用いた複合材の製造では強化繊維がかたより、繊維の
分布に粗な部分と密な部分が生じ易いという問題があっ
た。この為繊維強化複合材中の体積率の制御が困難であ
り、特に繊維体積率の小さい場合に強化繊維が均一に分
散した複合材は得難く、複合材設計の自由度が制限され
ていた。また、無機繊維のみで一方向に強化した複合材
は強度の異方性が大きく、繊維の長さ方向の強度は大き
いが、それと直角方向の強度は極めて小さくなる欠点が
ある。短繊維のみを使用した複合材は等方性であるが、
その強度は一般的に低い。
人が開発した強化用無機繊維は機械的強度に優れ、マト
リックスとの親和性も良好であるが、これらの強化繊維
を用いた複合材の製造では強化繊維がかたより、繊維の
分布に粗な部分と密な部分が生じ易いという問題があっ
た。この為繊維強化複合材中の体積率の制御が困難であ
り、特に繊維体積率の小さい場合に強化繊維が均一に分
散した複合材は得難く、複合材設計の自由度が制限され
ていた。また、無機繊維のみで一方向に強化した複合材
は強度の異方性が大きく、繊維の長さ方向の強度は大き
いが、それと直角方向の強度は極めて小さくなる欠点が
ある。短繊維のみを使用した複合材は等方性であるが、
その強度は一般的に低い。
【０００４】そこで、本発明の目的はこれらの問題を解
決し、本出願人が開発した強化用繊維の複合効果をさら
に高めるために、マトリックス中に連続繊維を均一に分
散させることにより繊維体積率を制御でき、また短繊
維、ウィスカーまたは粉末とを組合わせることにより、
異方性や残留応力、耐摩耗性等の機械的特性を向上させ
ることのできる連続無機繊維及びその製造法を提供する
ことにある。
決し、本出願人が開発した強化用繊維の複合効果をさら
に高めるために、マトリックス中に連続繊維を均一に分
散させることにより繊維体積率を制御でき、また短繊
維、ウィスカーまたは粉末とを組合わせることにより、
異方性や残留応力、耐摩耗性等の機械的特性を向上させ
ることのできる連続無機繊維及びその製造法を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によって提供される複合材強化用無機繊維
は、珪素及び窒素を必須の成分とし、酸素、炭素及び金
属（元素周期律表第ＩＩａ族及び第ＩＩＩ族〜第Ｖ族の
金属元素群から選択される１種類又は２種類以上で、か
つ金属元素には硼素、リンも含むものとする）の群から
選択される少なくとも１種類を任意成分とし、各元素の
比率が原子比で表してＮ／Ｓｉ０．０４〜３、Ｏ／Ｓｉ
１５以下、Ｃ／Ｓｉ７以下、Ｍ／Ｓｉ９以下（Ｍは上記
金属元素である）からなる連続無機セラミック繊維に短
繊維、ウィスカー又は粉末が付着されていることを特徴
とする。
に、本発明によって提供される複合材強化用無機繊維
は、珪素及び窒素を必須の成分とし、酸素、炭素及び金
属（元素周期律表第ＩＩａ族及び第ＩＩＩ族〜第Ｖ族の
金属元素群から選択される１種類又は２種類以上で、か
つ金属元素には硼素、リンも含むものとする）の群から
選択される少なくとも１種類を任意成分とし、各元素の
比率が原子比で表してＮ／Ｓｉ０．０４〜３、Ｏ／Ｓｉ
１５以下、Ｃ／Ｓｉ７以下、Ｍ／Ｓｉ９以下（Ｍは上記
金属元素である）からなる連続無機セラミック繊維に短
繊維、ウィスカー又は粉末が付着されていることを特徴
とする。
【０００６】本発明の複合材強化用無機繊維の基本にな
る連続無機セラミック繊維はＳｉ，Ｎを必須成分とする
窒化珪素質無機繊維である。複合材強化用繊維として窒
化珪素質は耐熱性が高く、１２００℃以上の高温でも非
晶質状態を維持し、機械的強度も引張り強度２．５ＧＰ
ａ、弾性率２５０ＧＰａを示し、また電気絶縁性５．０
×１０１４Ωｃｍを示す極めて優れた繊維である。
る連続無機セラミック繊維はＳｉ，Ｎを必須成分とする
窒化珪素質無機繊維である。複合材強化用繊維として窒
化珪素質は耐熱性が高く、１２００℃以上の高温でも非
晶質状態を維持し、機械的強度も引張り強度２．５ＧＰ
ａ、弾性率２５０ＧＰａを示し、また電気絶縁性５．０
×１０１４Ωｃｍを示す極めて優れた繊維である。
【０００７】このような窒化珪素質無機繊維は、好まし
くは本出願人が先に開示した如く、骨格の主たる繰り返
し単位として−ＳｉＲ１Ｒ２・ＮＲ３−（式中Ｒ１，Ｒ
２，Ｒ３はそれぞれ独立して、水素原子、アルキル基、
アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基から選ば
れ、好適には水素原子である。）を有し、数平均分子量
１００〜５００，０００の範囲のポリシラザンを紡糸
し、紡糸繊維を焼成して得ることができる。
くは本出願人が先に開示した如く、骨格の主たる繰り返
し単位として−ＳｉＲ１Ｒ２・ＮＲ３−（式中Ｒ１，Ｒ
２，Ｒ３はそれぞれ独立して、水素原子、アルキル基、
アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基から選ば
れ、好適には水素原子である。）を有し、数平均分子量
１００〜５００，０００の範囲のポリシラザンを紡糸
し、紡糸繊維を焼成して得ることができる。
【０００８】このようなポリシラザンは、たとえばハロ
シラン、たとえばジクロロシランをピリジンの如き塩基
と反応させて得られるジクロロシランと塩基とのアダク
トを更にアンモニアと反応させることにより得ることが
できる（特開昭６０−１４５９０３号参照）。また、強
化用繊維として更に高性能を発揮させるためには、上記
ポリシラザンを加熱して高重合体化したもの（数平均分
子量２００〜５００，０００）（特願昭６２−２０２７
６５号及び同６３−７４９１８号参照）、あるいは上記
無機ポリシラザンのアンモニア又はヒドラジンによる脱
水素縮合反応により改質したポリシラザンを用いること
ができる（特願昭６２−２０２７６７号及び同６３−７
４９１９号参照）。さらに、本出願人が特願昭６１−２
２３７９０号明細書等に開示したポリメタロシラザン、
あるいは特開昭６２−１９５０２４号公報に開示したポ
リシロキサザンなども使用することができる。
シラン、たとえばジクロロシランをピリジンの如き塩基
と反応させて得られるジクロロシランと塩基とのアダク
トを更にアンモニアと反応させることにより得ることが
できる（特開昭６０−１４５９０３号参照）。また、強
化用繊維として更に高性能を発揮させるためには、上記
ポリシラザンを加熱して高重合体化したもの（数平均分
子量２００〜５００，０００）（特願昭６２−２０２７
６５号及び同６３−７４９１８号参照）、あるいは上記
無機ポリシラザンのアンモニア又はヒドラジンによる脱
水素縮合反応により改質したポリシラザンを用いること
ができる（特願昭６２−２０２７６７号及び同６３−７
４９１９号参照）。さらに、本出願人が特願昭６１−２
２３７９０号明細書等に開示したポリメタロシラザン、
あるいは特開昭６２−１９５０２４号公報に開示したポ
リシロキサザンなども使用することができる。
【０００９】特に、Ｓｉ，Ｎのほかに上記金属成分とし
てＢを含む無機繊維は、引張強度、弾性率が高く、耐熱
性、耐摩耗性にも優れ、かつ製造コストも安価であり、
複合材強化用として特に好適である。また、この連続無
機繊維は非晶質又は結晶子の大きさが２０００Å以下の
微結晶相を含有する非晶質からなることが好ましく、さ
らにＸ線小角散乱強度が１°及び０．５°において空気
のそれに対して各々１倍〜２０倍であることが好まし
い。
てＢを含む無機繊維は、引張強度、弾性率が高く、耐熱
性、耐摩耗性にも優れ、かつ製造コストも安価であり、
複合材強化用として特に好適である。また、この連続無
機繊維は非晶質又は結晶子の大きさが２０００Å以下の
微結晶相を含有する非晶質からなることが好ましく、さ
らにＸ線小角散乱強度が１°及び０．５°において空気
のそれに対して各々１倍〜２０倍であることが好まし
い。
【００１０】上記連続無機繊維に付着させて連続繊維間
隙に介在させる短繊維、ウィスカー、粉末としては、炭
化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、アルミナ、シリカ、シ
リカ−アルミナ、ジルコニア、ベリリア、炭化硼素、炭
化チタニウムのようなセラミック、金属、金属間化合物
が挙げられる。付着させる短繊維、ウィスカー又は粉末
の割合は、連続無機繊維に対して０．５〜５００容積％
であることが望ましい。
隙に介在させる短繊維、ウィスカー、粉末としては、炭
化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、アルミナ、シリカ、シ
リカ−アルミナ、ジルコニア、ベリリア、炭化硼素、炭
化チタニウムのようなセラミック、金属、金属間化合物
が挙げられる。付着させる短繊維、ウィスカー又は粉末
の割合は、連続無機繊維に対して０．５〜５００容積％
であることが望ましい。
【００１１】連続無機繊維に短繊維、ウィスカー又は粉
末あるいはこれらの混合物を付着させる方法としては、
電着法、流動床法、吹付け法、懸濁浸漬法、
気相析出法などを採用することができる。具体的には、
ボビンに巻き付けた連続繊維、適当数の連続無機繊維を
束ねた連続無機繊維を巻き戻して、あるいは連続無機繊
維の織物を上記の〜の方法により処理し繊維の表面
に短繊維、ウィスカー、粉末を付着させる。
末あるいはこれらの混合物を付着させる方法としては、
電着法、流動床法、吹付け法、懸濁浸漬法、
気相析出法などを採用することができる。具体的には、
ボビンに巻き付けた連続繊維、適当数の連続無機繊維を
束ねた連続無機繊維を巻き戻して、あるいは連続無機繊
維の織物を上記の〜の方法により処理し繊維の表面
に短繊維、ウィスカー、粉末を付着させる。
【００１２】たとえば、ボビンに巻き付けた連続無機繊
維又は適当数の連続無機繊維を巻き戻し、あるいは連続
無機繊維の織物を、短繊維、ウィスカー、粉末の少なく
とも１種類を懸濁した液体に浸漬し、連続無機繊維又は
織物の表面に短繊維、ウィスカー又は粉末を付着させ
る。また、ボビンに巻き付けた連続無機繊維又は適当数
の連続無機繊維を巻き戻し、連続無機繊維の織物、焼成
前の前駆体繊維、あるいは熱処理後の前駆体繊維を焼成
する際に焼成条件を制御することによりウィスカーを生
成、付着させる。
維又は適当数の連続無機繊維を巻き戻し、あるいは連続
無機繊維の織物を、短繊維、ウィスカー、粉末の少なく
とも１種類を懸濁した液体に浸漬し、連続無機繊維又は
織物の表面に短繊維、ウィスカー又は粉末を付着させ
る。また、ボビンに巻き付けた連続無機繊維又は適当数
の連続無機繊維を巻き戻し、連続無機繊維の織物、焼成
前の前駆体繊維、あるいは熱処理後の前駆体繊維を焼成
する際に焼成条件を制御することによりウィスカーを生
成、付着させる。
【００１３】本発明では、必要に応じてサイジング剤を
用いることができ、無機繊維のサイジング剤として公知
のものは全て含まれ、例えば、ポリエチレンオキサイ
ド、ポリスチレン、ポリメチレン、ポリビニルアルコー
ル、エポキシ樹脂等を例示することができる。連続無機
繊維と短繊維、ウィスカー、粉末の合計に対するサイジ
ング剤の体積率は一般に０．５〜５０％である。
用いることができ、無機繊維のサイジング剤として公知
のものは全て含まれ、例えば、ポリエチレンオキサイ
ド、ポリスチレン、ポリメチレン、ポリビニルアルコー
ル、エポキシ樹脂等を例示することができる。連続無機
繊維と短繊維、ウィスカー、粉末の合計に対するサイジ
ング剤の体積率は一般に０．５〜５０％である。
【００１４】こうして得られる本発明の強化用無機繊維
で強化されるマトリックスとしては、金属、セラミック
ス、プラスチックのいずれでもよく、またこれらのマト
リックスの具体例についても特に制約はない。
で強化されるマトリックスとしては、金属、セラミック
ス、プラスチックのいずれでもよく、またこれらのマト
リックスの具体例についても特に制約はない。
【００１５】
【作用】連続繊維に短繊維等が付着したことにより複合
材中に強化繊維を均一に分散することができ、体積率の
制御が容易になる。また、強度の異方性が改善され複合
材としたときの繊維と直角方向の強度が向上する。ま
た、短繊維、ウィスカー、粉末を付着させた繊維は公知
の方法により容易に複合化に用いることができ、繁雑な
操作を必要としない。
材中に強化繊維を均一に分散することができ、体積率の
制御が容易になる。また、強度の異方性が改善され複合
材としたときの繊維と直角方向の強度が向上する。ま
た、短繊維、ウィスカー、粉末を付着させた繊維は公知
の方法により容易に複合化に用いることができ、繁雑な
操作を必要としない。
【００１６】
参考例１ 内容積１０Ｌの四つ口フラスコに、ガス吹き込み管、メ
カニカルスターラー、ジュワーコンデンサーを装着し
た。反応器内部を脱酸素した乾燥空気で置換した後、四
つ口フラスコに脱気した乾燥ピリジン４９００ＭＬを入
れ、これを氷冷した。次にジクロロシラン５８６ｇを加
えると白色固体状のアダクト（ＳｉＨ２Ｃｌ２・２Ｃ５
Ｈ５Ｎ）が生成した。反応混合物を氷冷し、撹拌しなが
ら、水酸化ナトリウム管、及び活性炭管を通して精製し
たアンモニア７３５ｇを吹き込んだ後、１００℃に加熱
した。反応終了後、反応混合物を遠心分離し乾燥ピリジ
ンを用いて洗浄した後、更に窒素雰囲気下で濾過して濾
液５１００ＭＬを得た。濾液５ＭＬから溶媒を減圧留去
すると液状ペルヒドロポリシラザン０．２ｇが得られ
た。得られたポリマーの数平均分子量はＧＰＣにより測
定したところ、７３０であった。
カニカルスターラー、ジュワーコンデンサーを装着し
た。反応器内部を脱酸素した乾燥空気で置換した後、四
つ口フラスコに脱気した乾燥ピリジン４９００ＭＬを入
れ、これを氷冷した。次にジクロロシラン５８６ｇを加
えると白色固体状のアダクト（ＳｉＨ２Ｃｌ２・２Ｃ５
Ｈ５Ｎ）が生成した。反応混合物を氷冷し、撹拌しなが
ら、水酸化ナトリウム管、及び活性炭管を通して精製し
たアンモニア７３５ｇを吹き込んだ後、１００℃に加熱
した。反応終了後、反応混合物を遠心分離し乾燥ピリジ
ンを用いて洗浄した後、更に窒素雰囲気下で濾過して濾
液５１００ＭＬを得た。濾液５ＭＬから溶媒を減圧留去
すると液状ペルヒドロポリシラザン０．２ｇが得られ
た。得られたポリマーの数平均分子量はＧＰＣにより測
定したところ、７３０であった。
【００１７】次に、得られた４％ペルヒドロポリシラザ
ン−ピリジン溶液５０００ＭＬを１０Ｌステンレス製オ
ートクレーブに取り、１００ｇのアンモニアを加えた
後、８０℃で３時間攪拌して重縮合反応させた。室温ま
で静置放冷後、窒素で気体を放出置換した。この改質さ
れたペルヒドロポリシラザンは数平均分子量：２６０
０、重量平均分子量：１３０００（ゲル透過クロマトグ
ラフィ法、ポリスチレン標準）になった。この溶液に５
０００ＭＬのキシレンを加えてロータリーエバポレータ
ーで６０℃で溶液の体積が１０００ＭＬになるまで減圧
留去した。この操作をさらに２回繰り返すと、溶液に含
まれるピリジン量は０．０３重量％（ガスクロマトグラ
フィ法）となった。
ン−ピリジン溶液５０００ＭＬを１０Ｌステンレス製オ
ートクレーブに取り、１００ｇのアンモニアを加えた
後、８０℃で３時間攪拌して重縮合反応させた。室温ま
で静置放冷後、窒素で気体を放出置換した。この改質さ
れたペルヒドロポリシラザンは数平均分子量：２６０
０、重量平均分子量：１３０００（ゲル透過クロマトグ
ラフィ法、ポリスチレン標準）になった。この溶液に５
０００ＭＬのキシレンを加えてロータリーエバポレータ
ーで６０℃で溶液の体積が１０００ＭＬになるまで減圧
留去した。この操作をさらに２回繰り返すと、溶液に含
まれるピリジン量は０．０３重量％（ガスクロマトグラ
フィ法）となった。
【００１８】さらにロータリーエバポレーターで溶媒を
除去した。溶液が十分に曳糸性を示すようになったとき
減圧除去を中止した。この溶液を乾式紡糸装置の脱泡容
器に移送して紡糸溶液とした。約２時間、６０℃で静置
脱泡後、３０℃で口径０．１ｍｍのノズルより、１３０
℃の空気雰囲気下の紡糸筒内に突出し、３００ｍ／分の
速度で巻き取り、平均繊維径１５μｍの生繊維を得た。
得られた紡糸生繊維に５００ｇ／ｍｍ２の張力を作用さ
せながら、アンモニア雰囲気下で室温から６００℃まで
１８０℃／時間で昇温し、仮焼繊維を得た。仮焼繊維を
窒素雰囲気下で１２００度まで１８０℃／時間で昇温し
そのまま１２００℃で一時間保持した。
除去した。溶液が十分に曳糸性を示すようになったとき
減圧除去を中止した。この溶液を乾式紡糸装置の脱泡容
器に移送して紡糸溶液とした。約２時間、６０℃で静置
脱泡後、３０℃で口径０．１ｍｍのノズルより、１３０
℃の空気雰囲気下の紡糸筒内に突出し、３００ｍ／分の
速度で巻き取り、平均繊維径１５μｍの生繊維を得た。
得られた紡糸生繊維に５００ｇ／ｍｍ２の張力を作用さ
せながら、アンモニア雰囲気下で室温から６００℃まで
１８０℃／時間で昇温し、仮焼繊維を得た。仮焼繊維を
窒素雰囲気下で１２００度まで１８０℃／時間で昇温し
そのまま１２００℃で一時間保持した。
【００１９】この連続無機繊維の直径は約１０μｍで引
張り強度は２３０ｋｇ／ｍｍ２、弾性率は２３ｔｏｎ／
ｍｍ２であった。得られた白色繊維はＸ線回折測定によ
り非晶質であることが確認された。得られた繊維の元素
分析結果は重量基準でＳｉ：４５．７％、Ｎ：４０．１
％、Ｏ：２．２％、Ｃ：１．７％、Ｂ：８．１％であっ
た。
張り強度は２３０ｋｇ／ｍｍ２、弾性率は２３ｔｏｎ／
ｍｍ２であった。得られた白色繊維はＸ線回折測定によ
り非晶質であることが確認された。得られた繊維の元素
分析結果は重量基準でＳｉ：４５．７％、Ｎ：４０．１
％、Ｏ：２．２％、Ｃ：１．７％、Ｂ：８．１％であっ
た。
【００２０】実施例１ 炭化珪素ウィスカー（平均直径０．２μ、平均長さ１０
０μ）７ｇをエタノール１Ｌの入った処理槽に投入した
後、超音波震動を与えて懸濁させ懸濁液を調整した。参
考例１で合成した無機繊維の繊維束（２５０本糸）をボ
ビンから巻き戻し、浸漬時間２０秒程度で可動ロールに
より押出した後、ボビンに巻き取り、室温、大気中で乾
燥した。無機繊維１０ｍに対して５０ｍｇのウィスカー
が付着していた。この処理した繊維束を長さ２０ｃｍに
切断して、鋼性の容器に入れ予熱しながら７５０℃に加
熱した溶融純アルミニウムを注入し、６００ｋｇ／ｃｍ
２で１分間加圧した。室温に戻した後試料を繊維軸方向
に直角に切断し、その断面を走査型電子顕微鏡で観察し
たところ、炭化珪素ウィスカーが連続無機繊維間隙に観
察され、又無機繊維は互いに接することなく複合体中に
分散していることが認められた。
０μ）７ｇをエタノール１Ｌの入った処理槽に投入した
後、超音波震動を与えて懸濁させ懸濁液を調整した。参
考例１で合成した無機繊維の繊維束（２５０本糸）をボ
ビンから巻き戻し、浸漬時間２０秒程度で可動ロールに
より押出した後、ボビンに巻き取り、室温、大気中で乾
燥した。無機繊維１０ｍに対して５０ｍｇのウィスカー
が付着していた。この処理した繊維束を長さ２０ｃｍに
切断して、鋼性の容器に入れ予熱しながら７５０℃に加
熱した溶融純アルミニウムを注入し、６００ｋｇ／ｃｍ
２で１分間加圧した。室温に戻した後試料を繊維軸方向
に直角に切断し、その断面を走査型電子顕微鏡で観察し
たところ、炭化珪素ウィスカーが連続無機繊維間隙に観
察され、又無機繊維は互いに接することなく複合体中に
分散していることが認められた。
【００２１】実施例２ 実施例１と同じ条件で懸濁液を調整した。参考例１で合
成した無機繊維の繊維束（２５０本糸）をボビンから巻
き戻し、浸漬時間４０秒程度で可動ロールにより押出し
た後、ボビンに巻き取り、室温、大気中で乾燥した。無
機繊維１０ｍに対して５０ｍｇのウィスカーが付着して
いた。この処理した繊維束を長さ２０ｃｍに切断して、
鋼製の容器に入れ予熱しながら７３０℃に加熱した溶融
純アルミニウムを注入し、５００ｋｇ／ｃｍ２で１分間
加圧した。室温に戻した後試料を繊維軸方向に直角に切
断し、その断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、
炭化珪素ウィスカーが連続無機繊維間隙に観察され、又
無機繊維は互いに接することなく複合体中に分散してい
ることが認められた。
成した無機繊維の繊維束（２５０本糸）をボビンから巻
き戻し、浸漬時間４０秒程度で可動ロールにより押出し
た後、ボビンに巻き取り、室温、大気中で乾燥した。無
機繊維１０ｍに対して５０ｍｇのウィスカーが付着して
いた。この処理した繊維束を長さ２０ｃｍに切断して、
鋼製の容器に入れ予熱しながら７３０℃に加熱した溶融
純アルミニウムを注入し、５００ｋｇ／ｃｍ２で１分間
加圧した。室温に戻した後試料を繊維軸方向に直角に切
断し、その断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、
炭化珪素ウィスカーが連続無機繊維間隙に観察され、又
無機繊維は互いに接することなく複合体中に分散してい
ることが認められた。
【００２２】実施例３ 内容積１０Ｌの四つ口フラスコに、ガス吹き込み管、メ
カニカルスターラー、ジュワーコンデンサーを装着し
た。反応器内部を脱酸素した乾燥空気で置換した後、四
つ口フラスコに脱気した乾燥テトラヒドロフラン４５０
０ＭＬを入れ、これを氷冷した。次にジクロロシラン４
６０ｇを加えた。この溶液を氷冷し、撹拌しながら無水
メチルアミン４５０ｇを窒素との混合ガスとして吹き込
んだ。反応終了後、反応混合物を遠心分離し、乾燥テト
ラヒドロフランを用いて洗浄した後、更に窒素雰囲気下
で濾過して濾液７０００ＭＬを得た。溶媒を減圧留去す
ると粘性油状のＮ−メチルシラザンが７９ｇ得られた。
得られたポリマーの数平均分子量は、ＧＰＣにより測定
したところ１１００であった。（ゲル透過クロマトグラ
フィ法：ポリスチレン換算）
カニカルスターラー、ジュワーコンデンサーを装着し
た。反応器内部を脱酸素した乾燥空気で置換した後、四
つ口フラスコに脱気した乾燥テトラヒドロフラン４５０
０ＭＬを入れ、これを氷冷した。次にジクロロシラン４
６０ｇを加えた。この溶液を氷冷し、撹拌しながら無水
メチルアミン４５０ｇを窒素との混合ガスとして吹き込
んだ。反応終了後、反応混合物を遠心分離し、乾燥テト
ラヒドロフランを用いて洗浄した後、更に窒素雰囲気下
で濾過して濾液７０００ＭＬを得た。溶媒を減圧留去す
ると粘性油状のＮ−メチルシラザンが７９ｇ得られた。
得られたポリマーの数平均分子量は、ＧＰＣにより測定
したところ１１００であった。（ゲル透過クロマトグラ
フィ法：ポリスチレン換算）
【００２３】次に、得られたポリマーをピリジンで希釈
して４％ポリシラザン−ピリジン溶液とし、５０００Ｍ
Ｌを１０Ｌステンレス製オートクレーブに取り、１００
ｇのアンモニアを加えた後、８０℃で３時間撹拌して重
縮合反応させた。室温まで静置放冷後、窒素で気体を放
出置換した。この改質されたポリシラザンは数平均分子
量：１８００、重量平均分子量：８９００（ゲル透過ク
ロマトグラフィ法、ポリスチレン標準）になった。この
溶液に５０００ＭＬのキシレンを加えてロータリーエバ
ポレーターで６０℃で溶液の体積が１０００ＭＬになる
まで減圧留去した。この操作をさらに２回繰り返すと、
溶液に含まれるピリジン量は０．０２重量％（ガスクロ
マトグラフィ法）となった。さらにロータリーエバポレ
ーターで溶媒を除去した。溶液が十分に曳糸性を示すよ
うになったとき減圧除去を中止した。
して４％ポリシラザン−ピリジン溶液とし、５０００Ｍ
Ｌを１０Ｌステンレス製オートクレーブに取り、１００
ｇのアンモニアを加えた後、８０℃で３時間撹拌して重
縮合反応させた。室温まで静置放冷後、窒素で気体を放
出置換した。この改質されたポリシラザンは数平均分子
量：１８００、重量平均分子量：８９００（ゲル透過ク
ロマトグラフィ法、ポリスチレン標準）になった。この
溶液に５０００ＭＬのキシレンを加えてロータリーエバ
ポレーターで６０℃で溶液の体積が１０００ＭＬになる
まで減圧留去した。この操作をさらに２回繰り返すと、
溶液に含まれるピリジン量は０．０２重量％（ガスクロ
マトグラフィ法）となった。さらにロータリーエバポレ
ーターで溶媒を除去した。溶液が十分に曳糸性を示すよ
うになったとき減圧除去を中止した。
【００２４】この溶液を乾式紡糸装置の脱泡容器に移送
して紡糸溶液とした。約４時間、６０℃で静置脱泡後、
３０℃で口径０．１ｍｍのノズルより、１２０℃の空気
雰囲気下の紡糸筒内に突出し、３００ｍ／分の速度で巻
き取り、平均繊維径１３μｍの繊維を得た。得られた紡
糸生繊維を引き続き繊維に５００ｇ／ｍｍ２の張力を作
用させながら、アンモニア雰囲気下で室温から６００℃
まで１８０℃／時間で昇温し、仮焼繊維を得た。仮焼繊
維を炉内部に二酸化珪素粉末を設置し加熱時に雰囲気中
の酸化珪素濃度が高くなるようにし、窒素気流下で１２
００度まで１８０℃／時間で昇温しそのまま１２００℃
で一時間保持した。
して紡糸溶液とした。約４時間、６０℃で静置脱泡後、
３０℃で口径０．１ｍｍのノズルより、１２０℃の空気
雰囲気下の紡糸筒内に突出し、３００ｍ／分の速度で巻
き取り、平均繊維径１３μｍの繊維を得た。得られた紡
糸生繊維を引き続き繊維に５００ｇ／ｍｍ２の張力を作
用させながら、アンモニア雰囲気下で室温から６００℃
まで１８０℃／時間で昇温し、仮焼繊維を得た。仮焼繊
維を炉内部に二酸化珪素粉末を設置し加熱時に雰囲気中
の酸化珪素濃度が高くなるようにし、窒素気流下で１２
００度まで１８０℃／時間で昇温しそのまま１２００℃
で一時間保持した。
【００２５】この繊維の直径は約１０μｍで引張り強度
は１９０ｋｇ／ｍｍ２、弾性率は２３ｔｏｎ／ｍｍ２で
あった。得られた繊維の走査型電子顕微鏡写真を撮影し
たところ図１に示されるように無機繊維にウィスカーが
付着して成長していることが確認された。このようにし
て製造された無機繊維の繊維束を長さ２０ｃｍ切断し
て、鋼性の容器に入れ予熱しながら７２０℃に加熱した
溶融純アルミニウムを注入し、５００ｋｇ／ｃｍ２で１
分間加圧した。室温に戻した後、試料を繊維軸方向に直
角に切断し、その断面を走査型電子顕微鏡で観察したと
ころ無機繊維は互いに接することなく複合体マトリック
ス中に分散していることが確認された。
は１９０ｋｇ／ｍｍ２、弾性率は２３ｔｏｎ／ｍｍ２で
あった。得られた繊維の走査型電子顕微鏡写真を撮影し
たところ図１に示されるように無機繊維にウィスカーが
付着して成長していることが確認された。このようにし
て製造された無機繊維の繊維束を長さ２０ｃｍ切断し
て、鋼性の容器に入れ予熱しながら７２０℃に加熱した
溶融純アルミニウムを注入し、５００ｋｇ／ｃｍ２で１
分間加圧した。室温に戻した後、試料を繊維軸方向に直
角に切断し、その断面を走査型電子顕微鏡で観察したと
ころ無機繊維は互いに接することなく複合体マトリック
ス中に分散していることが確認された。
【００２６】
【発明の効果】本発明の複合材強化用無機繊維によれ
ば、強化無機繊維として好適な窒化珪素質無機繊維にお
いて、複合材中の強化繊維の体積率の制御が容易になり
又均質なものとなり、複合材の機械的特性、均質性が向
上し、かつ特性の制御が可能となる。さらに、複合材と
しての異方性が改善され、機械的な強度が増加するため
繊維強化複合材の用途が大巾に広がる。
ば、強化無機繊維として好適な窒化珪素質無機繊維にお
いて、複合材中の強化繊維の体積率の制御が容易になり
又均質なものとなり、複合材の機械的特性、均質性が向
上し、かつ特性の制御が可能となる。さらに、複合材と
しての異方性が改善され、機械的な強度が増加するため
繊維強化複合材の用途が大巾に広がる。
【図１】実施例で作成したウィスカーが付着した無機繊
維の形状を示す図面に代る電子顕微鏡写真である。
維の形状を示す図面に代る電子顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｄ０１Ｆ 9/08 Ｚ 7199−3Ｂ Ｄ０６Ｍ 23/08 7199−3Ｂ // Ｃ０４Ｂ 35/589 (72)発明者 高津 利佳 埼玉県入間郡大井町西鶴ヶ岡１丁目３番１ 号 東燃株式会社総合研究所内 (72)発明者 礒田 武志 埼玉県入間郡大井町西鶴ヶ岡１丁目３番１ 号 東燃株式会社総合研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 珪素及び窒素を必須の成分とし、酸素、
炭素及び金属（元素周期律表第ＩＩａ族及び第ＩＩＩ族
〜第Ｖ族の金属元素群から選択される１種類又は２種類
以上で、かつ金属元素には硼素、リンも含むものとす
る）の群から選択される少なくとも１種類を任意成分と
し、各元素の比率が原子比で表してＮ／Ｓｉ０．０４〜
３、Ｏ／Ｓｉ１５以下、Ｃ／Ｓｉ７以下、Ｍ／Ｓｉ９以
下（Ｍは上記金属元素である）からなる連続無機セラミ
ック繊維に短繊維、ウィスカー又は粉末が付着している
複合材強化用無機繊維。 - 【請求項２】 請求項１記載の複合材強化用無機繊維の
製造方法において、前記連続無機セラミック繊維に短繊
維、ウィスカー又は粉末を電着法、流動法、吹き付け
法、懸濁浸漬法又は気相析出法により付着せしめる方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2418820A JPH0711573A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 複合材強化用無機繊維 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2418820A JPH0711573A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 複合材強化用無機繊維 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0711573A true JPH0711573A (ja) | 1995-01-13 |
Family
ID=18526591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2418820A Pending JPH0711573A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 複合材強化用無機繊維 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0711573A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10158937A (ja) * | 1996-08-27 | 1998-06-16 | Ube Ind Ltd | 炭化ケイ素系無機繊維及びその製造方法 |
| JP2004107159A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Japan Fine Ceramics Center | セラミック複合材料、及びその製造方法 |
| JP2005112702A (ja) * | 2003-10-10 | 2005-04-28 | National Institute For Materials Science | ＳｉＣナノワイヤーにより強化されたＳｉＣ複合材料 |
| WO2015029096A1 (ja) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 株式会社日立製作所 | 繊維強化複合材料およびそれを用いた構造体 |
| JP2017128818A (ja) * | 2016-01-18 | 2017-07-27 | 大明化学工業株式会社 | 金属粒子担持繊維および金属粒子担持繊維の製造方法 |
-
1990
- 1990-12-28 JP JP2418820A patent/JPH0711573A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10158937A (ja) * | 1996-08-27 | 1998-06-16 | Ube Ind Ltd | 炭化ケイ素系無機繊維及びその製造方法 |
| JP2004107159A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Japan Fine Ceramics Center | セラミック複合材料、及びその製造方法 |
| JP2005112702A (ja) * | 2003-10-10 | 2005-04-28 | National Institute For Materials Science | ＳｉＣナノワイヤーにより強化されたＳｉＣ複合材料 |
| WO2015029096A1 (ja) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 株式会社日立製作所 | 繊維強化複合材料およびそれを用いた構造体 |
| JPWO2015029096A1 (ja) * | 2013-08-26 | 2017-03-02 | 株式会社日立製作所 | 繊維強化複合材料およびそれを用いた構造体 |
| JP2017128818A (ja) * | 2016-01-18 | 2017-07-27 | 大明化学工業株式会社 | 金属粒子担持繊維および金属粒子担持繊維の製造方法 |
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