JPH07187832A - セラミックス−カーボンウィスカー複合材及びその製造方法 - Google Patents
セラミックス−カーボンウィスカー複合材及びその製造方法Info
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- JPH07187832A JPH07187832A JP5348425A JP34842593A JPH07187832A JP H07187832 A JPH07187832 A JP H07187832A JP 5348425 A JP5348425 A JP 5348425A JP 34842593 A JP34842593 A JP 34842593A JP H07187832 A JPH07187832 A JP H07187832A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 セラミックス繊維又はセラミックス粉体をベ
ースとして、比表面積を増大させ且つ強度を向上させ
て、高機能のフィルター、触媒担体、他のマトリックス
の複合材の補強材等に用いることのできるセラミックス
−カーボンファイバー複合材及びその製造方法を提供し
ようとするものである。 【構成】 活性のあるセラミックス繊維又は活性のある
セラミック粉体の集合体であり、該活性のあるセラミッ
クス表面上にカーボンウィスカーが緻密に生成され、網
目状に細かく絡み合っているセラミックス−カーボンウ
ィスカー複合材。セラミックス素材の上に遷移金属を付
着させ、乾燥後管状電気炉内でＮ2 ガスとともにメタノ
ールとベンゼンスルホン酸を 850〜1000℃で反応させ、
カーボンウィスカーを気相成長させるセラミックス−カ
ーボンウィスカー複合材の製造方法。
ースとして、比表面積を増大させ且つ強度を向上させ
て、高機能のフィルター、触媒担体、他のマトリックス
の複合材の補強材等に用いることのできるセラミックス
−カーボンファイバー複合材及びその製造方法を提供し
ようとするものである。 【構成】 活性のあるセラミックス繊維又は活性のある
セラミック粉体の集合体であり、該活性のあるセラミッ
クス表面上にカーボンウィスカーが緻密に生成され、網
目状に細かく絡み合っているセラミックス−カーボンウ
ィスカー複合材。セラミックス素材の上に遷移金属を付
着させ、乾燥後管状電気炉内でＮ2 ガスとともにメタノ
ールとベンゼンスルホン酸を 850〜1000℃で反応させ、
カーボンウィスカーを気相成長させるセラミックス−カ
ーボンウィスカー複合材の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フィルター、触媒担
体、複合材の補強材等に用いるセラミックス複合材及び
その製造方法に関する。
体、複合材の補強材等に用いるセラミックス複合材及び
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックス繊維やセラミックス粉体
は、従来よりフィルター、触媒担体、複合材の補強材な
どに用いられている。ところで、近時、より高機能のフ
ィルター、触媒担体、複合材の補強材を得ることのでき
る材料が要望されるようになり、これまでのセラミック
ス繊維やセラミックス粉体では対応できなくなってき
た。
は、従来よりフィルター、触媒担体、複合材の補強材な
どに用いられている。ところで、近時、より高機能のフ
ィルター、触媒担体、複合材の補強材を得ることのでき
る材料が要望されるようになり、これまでのセラミック
ス繊維やセラミックス粉体では対応できなくなってき
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
要望を満たす為に、セラミックス繊維又はセラミックス
粉体をベースとして、比表面積を増大させ且つ厚さや体
積を増し、強度を向上させたセラミックス複合材及びそ
の製造方法を提供しようとするものである。
要望を満たす為に、セラミックス繊維又はセラミックス
粉体をベースとして、比表面積を増大させ且つ厚さや体
積を増し、強度を向上させたセラミックス複合材及びそ
の製造方法を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のセラミックス−カーボンウィスカー複合材
は、活性のあるセラミックス繊維又は活性のあるセラミ
ックス粉体の集合体であり、該活性のあるセラミックス
表面上にカーボンウィスカーが緻密に生成され、繊維間
又は粉体間の空間部で網目状に細かく絡み合い、繊維間
又は粉体間を結合していることを特徴とするものであ
る。また、このセラミックス−カーボンウィスカー複合
材を作る本発明の製造方法は、活性のあるセラミックス
繊維又は活性のあるセラミックス粉体の集合体を脱脂処
理、活性化処理を行なった後、Ｃｏ、Ｆｅ又はＮｉより
選ばれる一種の遷移金属を含む水溶液に浸漬してセラミ
ックス表面に遷移金属を付着させ、さらにそれを乾燥
後、管状電気炉に入れ、然る後メタノールとベンゼンス
ルホン酸の混合溶液を加熱気化させてＮ2 ガスとともに
該管状電気炉内に導入し、 850℃〜1000℃に加熱し、遷
移金属を触媒としてセラミックス繊維又はセラミックス
粉体上にカーボンウィスカーを気相成長させることを特
徴とするものである。なお、上記活性のあるセラミック
スとしては一般的に広く使われているシリカ系ガラス、
活性アルミナなどが用いられるものである。
の本発明のセラミックス−カーボンウィスカー複合材
は、活性のあるセラミックス繊維又は活性のあるセラミ
ックス粉体の集合体であり、該活性のあるセラミックス
表面上にカーボンウィスカーが緻密に生成され、繊維間
又は粉体間の空間部で網目状に細かく絡み合い、繊維間
又は粉体間を結合していることを特徴とするものであ
る。また、このセラミックス−カーボンウィスカー複合
材を作る本発明の製造方法は、活性のあるセラミックス
繊維又は活性のあるセラミックス粉体の集合体を脱脂処
理、活性化処理を行なった後、Ｃｏ、Ｆｅ又はＮｉより
選ばれる一種の遷移金属を含む水溶液に浸漬してセラミ
ックス表面に遷移金属を付着させ、さらにそれを乾燥
後、管状電気炉に入れ、然る後メタノールとベンゼンス
ルホン酸の混合溶液を加熱気化させてＮ2 ガスとともに
該管状電気炉内に導入し、 850℃〜1000℃に加熱し、遷
移金属を触媒としてセラミックス繊維又はセラミックス
粉体上にカーボンウィスカーを気相成長させることを特
徴とするものである。なお、上記活性のあるセラミック
スとしては一般的に広く使われているシリカ系ガラス、
活性アルミナなどが用いられるものである。
【０００５】
【作用】上記のように本発明のセラミックス−カーボン
ウィスカー複合材は、セラミックス繊維又はセラミック
ス粉体に生成されたカーボンウィスカーが、セラミック
ス繊維又はセラミックス粉体の空間部で網目状に細かく
絡み合っているので、比表面積が通常の繊維や粉体より
も著しく増大し且つ厚さや体積が増して強度、特に引張
り強度が著しく向上している。従って、このセラミック
ス−カーボンウィスカー複合材を用いれば、高機能のフ
ィルター、触媒担体、他のマトリックスとの複合材の補
強材等を得ることができる。また本発明のセラミックス
−カーボンウィスカー複合材の製造方法によれば、セラ
ミックス繊維又はセラミックス粉体に細長いカーボンウ
ィスカーを緻密に成長させ、セラミックス繊維又はセラ
ミックス粉体の空間部で網目状に細かく絡み合わせて、
表面積が大きく、強度の高いセラミックス−カーボンウ
ィスカー複合材を容易に得ることができる。
ウィスカー複合材は、セラミックス繊維又はセラミック
ス粉体に生成されたカーボンウィスカーが、セラミック
ス繊維又はセラミックス粉体の空間部で網目状に細かく
絡み合っているので、比表面積が通常の繊維や粉体より
も著しく増大し且つ厚さや体積が増して強度、特に引張
り強度が著しく向上している。従って、このセラミック
ス−カーボンウィスカー複合材を用いれば、高機能のフ
ィルター、触媒担体、他のマトリックスとの複合材の補
強材等を得ることができる。また本発明のセラミックス
−カーボンウィスカー複合材の製造方法によれば、セラ
ミックス繊維又はセラミックス粉体に細長いカーボンウ
ィスカーを緻密に成長させ、セラミックス繊維又はセラ
ミックス粉体の空間部で網目状に細かく絡み合わせて、
表面積が大きく、強度の高いセラミックス−カーボンウ
ィスカー複合材を容易に得ることができる。
【０００６】
【実施例１】高ケイ酸ガラス繊維（ＳｉＯ2 98％）複合
材及びその製造方法の一実施例を説明する。先ず、高ケ
イ酸ガラス繊維（ＳｉＯ2 98％）クロスの表面にコーテ
ィングされている表面処理剤であるシランを除く為に、
パイレックス容器中の６Ｎ−ＨＣｌ溶液に浸し、常温で
24時間放置した。次にシランを除去した高ケイ酸ガラス
繊維クロスを、濃度 0.5mol/l の硝酸コバルト溶液にｐ
Ｈ８となるようにＮＨ3 ＯＨを添加し、生成したゲルを
遠心分離機にて除去した溶液に浸し、ウォーターバスを
用いて80℃で６時間処理し、処理後純水で洗浄し、30℃
の乾燥機で24時間乾燥した。次いで硝酸コバルト溶液で
処理した高ケイ酸ガラス繊維を縦型管状電気炉中に吊重
し、Ｎ2 ガスを20ml/minで１時間通した。然る後メタノ
ール10mlに対してベンゼンスルホン酸２ｇを溶かした溶
液をＮ2 ガス中の縦型管状電気炉に管にて導入した。溶
液の導入量は、１時間に６mlの割合で行った。そして、
850℃、900℃、 950℃、1000℃で８時間焼成し、気相
成長させて、夫々高ケイ酸ガラス繊維にカーボンウィス
カーを緻密に成長させた。このようにして製造した実施
例１の高ケイ酸ガラス繊維−カーボンウィスカー複合材
は、夫々高ケイ酸ガラス繊維に生成されたカーボンウィ
スカーが、ガラス繊維クロスの空間部で細かく絡み合っ
ていて、比表面積が通常のガラス繊維クロスよりも著し
く増大し、且つ厚さが増して強度、特に引張り強度が著
しく向上していた。また、これら４種の高ケイ酸ガラス
繊維−カーボンウィスカー複合材は、焼成温度が高いも
の程、カーボンウィスカーが良く成長して絡み合い且つ
径が太くて厚さが増して強度が高かった。
材及びその製造方法の一実施例を説明する。先ず、高ケ
イ酸ガラス繊維（ＳｉＯ2 98％）クロスの表面にコーテ
ィングされている表面処理剤であるシランを除く為に、
パイレックス容器中の６Ｎ−ＨＣｌ溶液に浸し、常温で
24時間放置した。次にシランを除去した高ケイ酸ガラス
繊維クロスを、濃度 0.5mol/l の硝酸コバルト溶液にｐ
Ｈ８となるようにＮＨ3 ＯＨを添加し、生成したゲルを
遠心分離機にて除去した溶液に浸し、ウォーターバスを
用いて80℃で６時間処理し、処理後純水で洗浄し、30℃
の乾燥機で24時間乾燥した。次いで硝酸コバルト溶液で
処理した高ケイ酸ガラス繊維を縦型管状電気炉中に吊重
し、Ｎ2 ガスを20ml/minで１時間通した。然る後メタノ
ール10mlに対してベンゼンスルホン酸２ｇを溶かした溶
液をＮ2 ガス中の縦型管状電気炉に管にて導入した。溶
液の導入量は、１時間に６mlの割合で行った。そして、
850℃、900℃、 950℃、1000℃で８時間焼成し、気相
成長させて、夫々高ケイ酸ガラス繊維にカーボンウィス
カーを緻密に成長させた。このようにして製造した実施
例１の高ケイ酸ガラス繊維−カーボンウィスカー複合材
は、夫々高ケイ酸ガラス繊維に生成されたカーボンウィ
スカーが、ガラス繊維クロスの空間部で細かく絡み合っ
ていて、比表面積が通常のガラス繊維クロスよりも著し
く増大し、且つ厚さが増して強度、特に引張り強度が著
しく向上していた。また、これら４種の高ケイ酸ガラス
繊維−カーボンウィスカー複合材は、焼成温度が高いも
の程、カーボンウィスカーが良く成長して絡み合い且つ
径が太くて厚さが増して強度が高かった。
【０００７】
【実施例２】実施例１にて高ケイ酸ガラス繊維クロスの
替わりにフェルト状高ケイ酸ガラス繊維クロスを用いた
以外はすべて実施例１と同様に処理してフェルト状高ケ
イ酸ガラス繊維クロスとカーボンウィスカーの複合材を
得た。得られたフェルト状高ケイ酸ガラス繊維クロスと
カーボンウィスカーの複合材は、通常のフェルト状高ケ
イ酸ガラス繊維クロスに比べて引張り強度が著しく向上
していた。
替わりにフェルト状高ケイ酸ガラス繊維クロスを用いた
以外はすべて実施例１と同様に処理してフェルト状高ケ
イ酸ガラス繊維クロスとカーボンウィスカーの複合材を
得た。得られたフェルト状高ケイ酸ガラス繊維クロスと
カーボンウィスカーの複合材は、通常のフェルト状高ケ
イ酸ガラス繊維クロスに比べて引張り強度が著しく向上
していた。
【０００８】
【実施例３】高ケイ酸ガラス繊維粉を用いた複合材の例
を下記に示す。繊維径10μｍ繊維長30μｍの高ケイ酸ガ
ラス繊維粉 100ｇを粉体のまま実施例１と同様の方法で
硝酸コバルト溶液に浸漬、ゲル除去、80℃６時間処理、
洗浄後24時間乾燥を行なった。引続き該繊維粉体を 100
kgf/cm2 の圧力にて圧力成形して５cm×１cm× 0.3cmの
圧縮繊維粉体を得た。得られた圧縮繊維粉体をさらに縦
型管状電気炉に容器ごと吊重し、実施例１と同様の方法
にてＮ2 ガス中にてメタノール及びベンゼンスルホン酸
を反応させた。なお、反応条件は実施例１と同様とし
た。 このように製造した高ケイ酸ガラス繊維粉−カー
ボンウィスカー複合材は、高ケイ酸ガラス繊維に生成さ
れたカーボンウィスカーが、ガラス繊維粉の空間部で細
かく絡み合っていて、圧縮繊維粉体が高い強度を持つよ
うになった。なお、ここでも高ケイ酸ガラス繊維複合材
は、焼成温度が高いもの程、カーボンウィスカーが良く
成長して絡み合い、強度が高くなっていた。
を下記に示す。繊維径10μｍ繊維長30μｍの高ケイ酸ガ
ラス繊維粉 100ｇを粉体のまま実施例１と同様の方法で
硝酸コバルト溶液に浸漬、ゲル除去、80℃６時間処理、
洗浄後24時間乾燥を行なった。引続き該繊維粉体を 100
kgf/cm2 の圧力にて圧力成形して５cm×１cm× 0.3cmの
圧縮繊維粉体を得た。得られた圧縮繊維粉体をさらに縦
型管状電気炉に容器ごと吊重し、実施例１と同様の方法
にてＮ2 ガス中にてメタノール及びベンゼンスルホン酸
を反応させた。なお、反応条件は実施例１と同様とし
た。 このように製造した高ケイ酸ガラス繊維粉−カー
ボンウィスカー複合材は、高ケイ酸ガラス繊維に生成さ
れたカーボンウィスカーが、ガラス繊維粉の空間部で細
かく絡み合っていて、圧縮繊維粉体が高い強度を持つよ
うになった。なお、ここでも高ケイ酸ガラス繊維複合材
は、焼成温度が高いもの程、カーボンウィスカーが良く
成長して絡み合い、強度が高くなっていた。
【０００９】
【実施例４】実施例３において、高ケイ酸ガラス繊維粉
の替わりに粒子径５μｍの活性アルミナ粉を用いた他は
実施例３と同様に処理し、活性アルミナ粉−カーボンウ
ィスカー複合材を得た。このようにして製造した実施例
４の活性アルミナ粉−カーボンウィスカー複合材は、活
性アルミナ粉に生成されたカーボンウィスカーが活性ア
ルミナ粉の空間部で細かく絡み合っていて高い強度を持
つようになった。特に焼成温度が高いもの程カーボンウ
ィスカーの成長が良く、強度が高かった。
の替わりに粒子径５μｍの活性アルミナ粉を用いた他は
実施例３と同様に処理し、活性アルミナ粉−カーボンウ
ィスカー複合材を得た。このようにして製造した実施例
４の活性アルミナ粉−カーボンウィスカー複合材は、活
性アルミナ粉に生成されたカーボンウィスカーが活性ア
ルミナ粉の空間部で細かく絡み合っていて高い強度を持
つようになった。特に焼成温度が高いもの程カーボンウ
ィスカーの成長が良く、強度が高かった。
【００１０】
【実施例５】実施例１において、濃度 0.5mol/l の硝酸
コバルト溶液の替わりに濃度 0.5mol/l の硝酸第一鉄溶
液を用いた他は実施例１と同様に処理し、高ケイ酸ガラ
ス繊維−カーボンウィスカー複合材を得た。このように
して製造した実施例５の高ケイ酸ガラス繊維−カーボン
ウィスカー複合材は、実施例１で得られた高ケイ酸ガラ
ス繊維−カーボンウィスカー複合材と同様高い引張り強
度を有していた。尚、本発明の製造方法において、遷移
金属を含む水溶液にて処理する際、遷移金属水溶液の濃
度を高くすると、後のカーボンの焼成時間が８時間以内
で、焼成温度 800℃〜1000℃の範囲内では、カーボンウ
ィスカーをより緻密に生成することができる。
コバルト溶液の替わりに濃度 0.5mol/l の硝酸第一鉄溶
液を用いた他は実施例１と同様に処理し、高ケイ酸ガラ
ス繊維−カーボンウィスカー複合材を得た。このように
して製造した実施例５の高ケイ酸ガラス繊維−カーボン
ウィスカー複合材は、実施例１で得られた高ケイ酸ガラ
ス繊維−カーボンウィスカー複合材と同様高い引張り強
度を有していた。尚、本発明の製造方法において、遷移
金属を含む水溶液にて処理する際、遷移金属水溶液の濃
度を高くすると、後のカーボンの焼成時間が８時間以内
で、焼成温度 800℃〜1000℃の範囲内では、カーボンウ
ィスカーをより緻密に生成することができる。
【０００７】
【発明の効果】以上の通り本発明のセラミックス−カー
ボンウィスカー複合材は、セラミックス表面に緻密に生
成されたカーボンウィスカーが、空間部で網目状に細か
く絡み合っているので、表面積が増大し、且つ強度が著
しく向上している。従って、このセラミックス−カーボ
ンウィスカー複合材を用いれば、高機能のフィルター、
触媒担体、他のマトリックスとの複合材の補強材等を得
ることができる。また、本発明のセラミックス−カーボ
ンウィスカー複合材の製造方法によれば、上記の優れた
セラミックス−カーボンウィスカー複合材を容易に得る
ことができる。
ボンウィスカー複合材は、セラミックス表面に緻密に生
成されたカーボンウィスカーが、空間部で網目状に細か
く絡み合っているので、表面積が増大し、且つ強度が著
しく向上している。従って、このセラミックス−カーボ
ンウィスカー複合材を用いれば、高機能のフィルター、
触媒担体、他のマトリックスとの複合材の補強材等を得
ることができる。また、本発明のセラミックス−カーボ
ンウィスカー複合材の製造方法によれば、上記の優れた
セラミックス−カーボンウィスカー複合材を容易に得る
ことができる。
Claims (4)
- 【請求項１】 活性のあるセラミックス繊維又は活性の
あるセラミックス粉体の集合体であり、該活性のあるセ
ラミックス表面上にカーボンウィスカーが緻密に生成さ
れ、繊維間又は粉体間の空間部で網目状に細かく絡み合
い、繊維間又は粉体間を結合していることを特徴とする
セラミックス−カーボンウィスカー複合材。 - 【請求項２】 上記活性のあるセラミックスがシリカ系
ガラス又は活性アルミナである請求項１記載のセラミッ
クス−カーボンウィスカー複合材。 - 【請求項３】 活性のあるセラミックス繊維又は活性の
あるセラミックス粉体の集合体を脱脂処理、活性化処理
を行なった後、Ｃｏ、Ｆｅ又はＮｉより選ばれる一種の
遷移金属を含む水溶液に浸漬してセラミックス表面に遷
移金属を付着させ、さらにそれを乾燥後、管状電気炉に
入れ、然る後メタノールとベンゼンスルホン酸の混合溶
液を加熱気化させてＮ2 ガスとともに該管状電気炉内に
導入し、 850℃〜1000℃に加熱し、遷移金属を触媒とし
てセラミックス繊維又はセラミックス粉体上にカーボン
ウィスカーを気相成長させることを特徴とするセラミッ
クス−カーボンウィスカー複合材の製造方法。 - 【請求項４】 上記活性のあるセラミックスがシリカ系
ガラス又は活性アルミナである請求項３記載のセラミッ
クス−カーボンウィスカー複合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5348425A JPH07187832A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | セラミックス−カーボンウィスカー複合材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5348425A JPH07187832A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | セラミックス−カーボンウィスカー複合材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07187832A true JPH07187832A (ja) | 1995-07-25 |
Family
ID=18396926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5348425A Pending JPH07187832A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | セラミックス−カーボンウィスカー複合材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07187832A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002370035A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-24 | Suzuki Motor Corp | 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP5348425A patent/JPH07187832A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002370035A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-24 | Suzuki Motor Corp | 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法 |
| JP4639536B2 (ja) * | 2001-06-15 | 2011-02-23 | スズキ株式会社 | 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法 |
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