JPS59169988A - 微細な気孔を有する炭素/炭化硅素複合体及びその製造法 - Google Patents
微細な気孔を有する炭素/炭化硅素複合体及びその製造法Info
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- JPS59169988A JPS59169988A JP4258983A JP4258983A JPS59169988A JP S59169988 A JPS59169988 A JP S59169988A JP 4258983 A JP4258983 A JP 4258983A JP 4258983 A JP4258983 A JP 4258983A JP S59169988 A JPS59169988 A JP S59169988A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は微細な気孔°を有する炭素/炭化硅素複合体及
びその製造法に関する。 近年炭素材料の発達は目ざましくまたその発達に応じた
用途開発も精力的に進められた眉果、様々な用途におい
て実用化に至っており、その形態は*細状、布帛状、あ
るいは成型体秀であるが特に内部に気孔を含む多孔質体
構造の成型体は新しい素材として特に江 目さ!しはじ
めて注1(を有すること、第2に多孔質1(・、造であ
るため、軽坑で辿気通液性にbi7′1.且つ有効表面
4Aが悦めて大きいという特性を餉えていることによる
ものである。そしてか\る多孔質体構造の成壓体はその
特長を十分に活かして、例えば特殊電池の電極板、船殊
戸材、保W;材、吸着材等梓々の用途に適用されてお9
更に床几な用途開発が期待されている。 しかしかかる優れた性質を有する炭素多孔質体Vこおい
ても次に述べる欠点があシ、その用途し「1発の一つの
障害となっ一〇いる事は否定出来ない。 即ち高温時における耐酸化性に劣り、1だ高温時に各椋
金属と反応を起す、址だ金ス」4との包合化を行なう場
合、両者のyo、1面における所+ij’l j:sれ
性か悪く、就中金属がアルミニウムの杓合その傾向が著
しい。高温時の耐酸化性について(d、酸素の存る:下
V′C丸・いて4’DO℃以上に加熱すると重量減が犬
きく、消耗が偏しい。これらの現象は炭素多孔質体の]
細部ね晶41ン造が不定形のものであってもグラファイ
ト化されプこものてあっても同体である0−力かかる欠
点は炭化硅素では極めて少い。 本発明者等は炭素多孔質体の有する:S’J述の欠点に
%み鋭、は研死を重ねた結果本発明を完成したもので必
ってその目的とするところd多一孔質体を副成する被雑
な網目上4逅の内部に至る炭素質組織の表層部を硅素化
し、炭化硅素の層で被覆しプこ畝細な気孔を有する炭素
/炭化硅素多孔質体及びその娯遺去を提供するにある0
上述の1]的は、炭素の表面を炭化硅ふにて祉覆しだ複
合体によシ構成され、微+L f:、気孔が形成されて
なる微細な気孔を有する戻素/炭化姓累(ソ合体により
史には、ポリビニルアルコール系樹脂と熱硬化性樹j信
よりなる微円な気孔をイラする)孔質体を、硅ノ、成分
を含イ1する気体のイr在下で加−1,)し、該多孔質
体を炭、(;化すると共にその表面を炭化硅素/V’j
にて払抜すらこと並びに微A”、+iな気孔を■する炭
、(二多孔ヶ4体を、硅素成分を含有する気体の存在下
で800℃〜1500℃にm品して炭素多孔質体の表面
を炭化硅素層にてイ、“21ゴすることを特徴とする依
m11な気孔をイ」する、災素/炭化姓ふ複合体の装造
、去により達成される。 本発明に係る炭素/炭化!1圭索複合体は炭六の少く面
が炭化硅素にて被りされており、微細な気孔を具えたも
のである。そして複合体の基本′41)造を形成する炭
素菅路は、公知の做糺な気孔を有する炭素多孔質体を使
用してもよいが、ポリビニルアルコール系樹脂と熱硬化
性イζ]脂よりなる微、1′Illな気孔を有する多孔
質体を出発原シートとして使用し、加占・塾により炭化
硅素R,fi、にて夕面忙級+11する除に炭素化し炭
素骨格をノ杉成するの力;女j−またはクール、ピッチ
類と混合し、成ノ杉、し“−或により得られた炭素多孔
質体(特しill”i、(4867188号公)−υ)
、炭≦・≦質微小中空イ木f8占合1+’iを用いて成
形後、暁成して1υられlこル之−9イし′[4体(q
4″公+1ij 49−19999号公報) 、As”
、雄状(11196号公幸艮)、網状ポリウレタン檜l
”k ユ’F勿(こC反状のフラン4’;rJ BMを
含浸させて炭化しit炭炭素多孔鉢体米国特11第3.
927.186号1シ」i前、−)、ポリビニルアルコ
−JL系合成樹脂と熱硬化(’l a111i+よりな
る成型体の炭酸炭素化物(侮1idl!自55−460
69号)等が4・けられるが、政細な連a気孔を有し炭
化硅素の被覆が容易であることから、ポリビニルアルコ
ール 1ヒ性(す1脂よりなる成凰体の焼成炭素化物75;最
も好適である。また後者、即らポリビニルア)しj−ル
系樹脂と熱硬化性切崩よりなる倣R州な夕(孔をイイす
る多孔質体は、ポリビニルアルコール樹j盾多孔′成イ
本に熱硬化性7yj+1行もしくはその子刀期縮合吻溶
液を含浸した後別熱硬化させる方法及びポリビニルアル
コールと熱硬化性樹脂初1)]縮合物との混合溶液に澱
粉等の気孔生成剤と酸触媒および架橋剤としてのアルデ
ヒド翻を添加混合し、加熱fJ化後後水洗て未反応原料
、気孔生成剤等を除去する方法により容易に製造できる
0そして、ポリビニルアルコール系多孔94体に含合物
等が挙げられるが、レゾール樹脂が最適でめシ、次いで
ノボランク樹脂が好ましいものである。熱硬化性樹脂/
ポリビニノドアルコール樹脂多孔質体の製造に適用する
熱硬化性位j脂としては、フェノール樹脂、就中水溶性
レゾールィJ j’、sが好コ、°1である。レソ゛−
ル樹月旨は、フェノール紮1全アル)ヒドク、jと塩リ
ム性触媒の存イl、下で反lい、けしめて<:上られる
初jυ1生成1けjであり、例え(憶ン、ノール1シル
に対し、1.5ん65モルのアルデヒド類不−・?や過
≦゛11の塩J、r性、唸1.11の存在下で反応ビぜ
たトυ期潜り合’::’r)を!a定定木水溶性′Uじ
”1−に維持することによりi−+ l;八る0医に上
記多孔質体毛:、硅;;慴戊分′[含有す7)気体2′
F曲気)’ テ80 [1〜i 5 D [1℃に加・
鳴すると畝11.111. 気’i’L+ ’k :’
Tする炭4この表(ftiか炭化硅−(7((で3i1
れIと1台体が侍ら几る。こq) j’!λ(上ヌ:
!&分全全含有る気体は気体化てきるイしべ分を含イJ
する化合物の気化・:勿のみでも、また該気Sと水メS
、アンモニア、チノ素、アルゴン等の不活性カスを混合
した7昆合物であってもよい。更に、’、Ji l、・
之、1索を(のま−ま、あるいは心安に応じて例えはC
uCμ2−9の触媒の存在下で塩素、塩化水系、エチレ
ンジクロライド等の低級有機塩素化合物と少くとも20
0℃の加熱条件下にて接触反応せしめて発生した硅素外
含有ガスを用いる害もできるQ シf−D−′:、iた、佳パ成分を含Tiする1L合′
(カでカス化出来るものとしては、ン31+’:Qa
、 StH,、5LO−2零の:[・(4炭化合′;勿
、ツノチル、′クロ・・し/フンで代、くさ〕L る
づ11表1止 ふ 化 合 1y’J Jw’ ≧
−(′プ つ Zし る /); 、 、ダ ン1ジ
I刃 (こよる力l云1′二b・いてIl、 :1i
CR4が最もガニjである。 <J)’f3 :bL分と含Tiする刀ス、よう、りえ
・よ:、i l CM 、;−・上2系で−ごLE/ノ
: 1 入圧り1・j、 :IC0,4cつ寸、1王
・′工 6〜407之、r12 のノ上圧2より7〜
60%でりる集注がl子−= L 〈、 、’
zl’ (−31・; Q =’ D −2J
、’= 、 、+ 2(・>L 、、::is
’a ・;、 )95〜8JX;の7)圧り′)
、7台か・Zも好、1なd呆η゛1才 “り れ る
0 ・K)らΔJ i−、i、−いC7ま糸成力・をよ勺゛
する気休ft却下ての多孔質体の刀0熱温度は重″D:
な戟汁であり800〜1500℃であるか灯ましく;4
ioo。 〜1350’C,符にス子ましぐは1150〜1500
℃である。このil、ljK範囲内であれ(・よ多孔質
体の構成成分を原ばとして該多孔゛貢体の表面を炭化硅
素化する事が出来、多(L貞体41′1i成成分の損失
がほとんどなく炭素多孔質体の衣層お↓びその内層部を
炭化硅素の微少結晶の緻密バごで被接出来る。特に温度
条件が1150〜1600℃の範囲内においては、炭化
硅素への転化速度、1セ1]ち複合体の骨格を形成する
多孔質体の単位時1IH5あたシの重量増加率が最も大
きくしかも最も緻密な炭化硅素結晶の構造層を形成せし
めることが可能である。 加熱温度が800℃未満では炭化硅素の生成速度がおそ
くなり、一方1500℃を超えると重j12−損失が大
きくなるtよかりでなく形成された炭化硅素の結晶が粗
大となシ、更に副反応によシ炭化硅素の刺状結晶が発生
するようI/cなる。 本発明において硅素成分を含有する気体と多孔A体の反
応時間は通常5分乃至120分程反である。反応時間が
短いほど形成される炭化硅糸層の厚味はうすく、また長
いほど厚くなるが、4.iに長時間接触反応を行なった
場合には、炭素多孔置体全体が炭化硅素化され、炭化硅
素多孔質体が1与られる。 また原料となる多孔質体の性質によつ−にの反応性は異
ってくる。前記多孔質体の組1戦は独立気孔、連続気孔
等d々のものがあるがその担改が比較的低温で焼成され
不定形bε系(CMいものである程上記反応時における
反応性に冨み、lたそのI旦、峨が比較的高温で焼成さ
7Lだグツファイト形炭素構遺I(近いものであるほど
及応任〃漬小さくなり、炭化硅素化による瓜・[′CC
増率率低くなるfり目「りを示す。 更に原、ト一↓となる多孔質体の裁忘がづ冶なイ¥、換
ムずれ(1気孔径が小さく気孔箪が低い程、硅メー分を
含む気体の内部への浸透ilが乏しくなり成形体の外形
((!と内部との灰化M:系への転化のiJ合が相通し
、不均質なものとなる。反応系を肌圧伏態にして行うと
これらの欠点は戊分改巷されるが、辰層の、fig造は
大か〃・ジなものとならざるを得ない。以上、多孔質体
の訃1穢構造、炭化硅素との反応性等を総合的にち應す
ると、ポリビニルアルコール系樹脂と熱硬化性樹脂より
なる微細な気孔を有する多孔質体、9、fにポリこニル
アルコールと熱硬化性制力旨初期鰯合物との混合浴液に
殿粉等の気孔生成剤と酸触媒、および架橋剤としてのア
ルデヒド類を添加混合し、加熱峡化後水況して未反応原
料、気孔生成Aす等を除去してイJられるポリビニルア
ルコール系合成4N脂多孔質体は好適なものである。 炭化硅素化を実施する手段としては、外部よリノガ定温
度に加熱された縦型あるいは構成の反応管中に上記原料
多孔質体を光調して反1心カスを導入させる事により該
炭素多孔り1体を炭化硅素化せしめる方法、ノミ宜な反
応管中で多孔fi体にIf」−接電圧を負荷し所定温1
北に壕で自己発熱せしめた状態で反応性カスを4を人し
仙ぷ化せしめる方法とがめる。 本5A明方法の実施にあだっ−C1史用てきるノ又応肯
の44′イは、i+!J者の外部加熱方式の、1合i/
Q Lいてはアルミナ−7リカ糸又はアルミナ糸の気密
型磁製チーーブ2−好霊しく、父に名の、1市′屯によ
る内部発熱方式では石英管、バイレックスカラス等の硬
質透明カラスチューブが好適でめる。チーーブの形状は
通常断面円形で内径10〜200賜/長さ300〜20
00 rnのものが使用され、ノ糸料尋人部及び装品取
出郡はす:」えはN2カスの如き不活性ガスによって外
部からの朶気の反人、内部からの反応カスの排出がない
ようもζノールされる。通′市による内部発熱方式の揚
台(こ:、cチー−ブ同に設(直したカーホン冠位又(
−白金直やスを介して電流を導く方法が好ましい。 尚、反応管内への硅素成分を含有する気体の導入九1ば
通常10〜500?屈/分、好1しくは50〜200
rnl/分である。 以上本発すリによれ(げ炭素多孔質体の榎雑な網目構造
の内部に至る炭木質組紙の八j4・5あるいは内層の全
111≦少くともその一部を炭化!+E M化し、外気
に接するRu分は元金に炭化他系の層で仮すされた炭化
硅素系多孔夕1体をイGる争が出来る。この炭化硅系系
多孔員体は、炭素(オタ′(か本来沫イfしているすぐ
れ/こ性質に力0えて炭化イ山素のすぐれた性負が伺与
さzしたものとなる。鼓1jち、商温時のij沃化性が
良好となり高巳使用時における損耗、重量損失がほとん
どなくなシ、また金属との複合索材を製造する場合の加
工性が向上する。 更に波及効果として、低温焼JJy、さノした脈系多孔
質体の場合、その脆弱きが問題と7.−7)jり1合力
・多いが、表層を炭化硅素化する事に19す15度を向
上せしめ得るものである。 炭化硅系は不定形炭素あるいはグラファイトと熱膨張係
数が近似している為1品温下でも熱的歪による破損や剥
離を起す事yJiないといつ点も一つの重要な特長であ
る。 以−ト実施例を姑けて本発明を具体的にd明するO 来施例1 止金Hyl 1 ン00、けん化反99%のポリビニル
アルコールを水に分散させ+ (Kいで加A/)浴解し
、60℃になったところでHI矩の籾温の小友紛澱粉の
水分散液をノノロえて撹拌しながら8U’Cに加熱した
。この混合液を40℃に冷却法、37%のホルマリン及
びに+敵を加えて均一に混合し、ポリビニルアルコール
8%、数例4%、・5シマリン10%、f−C畝10%
からなる溶液をh“」整した。該浴液を200X200
+ノbのシ〜にbib L/込ミ、61j ℃テ18
Ri!ij加1.−シた礫水抗してfz粉及び未反応物
を浴出せしめ、厚さ25 hrIj、の連続気孔を有す
るポリビニル“アルコール系伺脂多孔質体を得た。 上記のポリビニルアルコール系4.J j遺り孔質体を
固形分、?、1度20%のメラミンイリj脂水溶、皮(
スミテックスレジン1ご3、狂友化♀工*E (’、:
> 込!fr+ )にυ4後乾燥し、更に14 D ℃
て5時開硬化した0 1よ多孔T1体を災に固形分脹度65・%の水iΔ性レ
し−ル恒」脂(スミライトレジンP R−96A、住友
デュレス[株]製品)に授項し、多孔:16体中り)レ
ゾール(l’j II’;j ;J’sが66重鼠%と
なる44付着した後乾燥し、引枕いて14Q℃で21寺
向イじ1化した。 こうして得られた連ちC気孔を有う゛るポリビニルアル
コール系樹脂多孔質体(試料yfoS−1)を′電気炉
に入れ、擢累雰囲気中で150℃/’hrの昇温速鹿で
900℃まで昇温して炭化した。 得られた炭素多孔質体(試料ハ; Sc −’ 1 )
は平均孔径10μ、遵わ℃気孔率92%の不定形沃素よ
りなる網目り伍造を有するもので2・、っ/こ。 水平に保持した内径50誌/長さ5 [J 11 mb
の5i02 Ag20B系気密型磁製管に上記試小、
6C−1全冗−y+シ’@ビ」金人気圧に保っ1こ状態
でての−91ムj り S10M410 ’X I(2
80% ”2 ’ O’ ”Ar 〕W成L7)C昆合
ガス金流正が5 Q m121分になるように調整しつ
う他芹11方回へ流通し管間空気が元金にわト除さtシ
、>〆常状態になってから外−1〜から、シ(気抵抗)
仁 熱 体 しこ よ 9 ツノu 7I しyt。 反応時間ii 6 L1分とし、同部碍j及を7uO1
bo01u+J0. 11 5 (J 1 12L
]0 、 1500. 1j+50 、1500及び
1!+51J℃として反応を行なった。反応元結吹七ノ
気中亦ブ渚処珪した。1請呆を第1タシ(・C)」<了
〇第1表 実施例2 実施例1でruられた連続気孔を不するポリビニルアル
コール系樹脂条孔質体1試料s−iを71゜気〃−に入
れ、’x’i=’4囲気中でl 50 ℃/ l+r
vl。 昇温速度て2000℃まで昇温しで炭化し、一部クラフ
ァイト化した炭素よシなる連51光気孔を有する炭素多
孔質体(試料i1i :→c−2)を得た。 内径40TII+7長さ500aiの透り11石英管内
洗実施例1に記載の方法により得られた:;・、、−1
及びS C−2(ii人し、両端を白金製電極板て支持
した。 −力別の1−製管に金属硅素17gと二塩化5.〕6y
をkL tilノによく混合しiC状7%i−L、:I
l;X;+ h:: L、こ1Lを400′Cに力0熱
し−DツCQ260%、+<240%ノha合ンノスk
;4+人し、その先生7jスを1)・J記反応υに9
、(Jn)i/分のθijJMで縞・、いた。反応1〕
し」の4二気がダックによシ逸宜変圧しうるよう(こし
−多sL貿体表向温度が1500℃(′こじξだれるよ
うにし、こ。 120分Ilj医待し、放はは瓜−Lλ測測定行なった
。 試料扁5c−1の炭素多孔質体は205%試料扁、3C
−2の一部クラファイト化したし2樅多孔ヱ′よシ・(
1180%の正瓜増がイ・1(−Jざノした。 XI−回折によってri’ilべだ和呆、11f−名と
もしjd会・。 這のpよy最同ノ菖・にjユる止で炭化硅素化ざnてい
ることかわ1ハった。 実施例3 内u b U81 A長さ500 瀾の$102− 、
g ’7: G 4系気山・型破シ4を水平に保持し、
失泥島1て得たM fA 気孔をイ1するVζリビニル
アルコール系ZM+ Jiijし孔2J 1,4は34
=: −1挿入し、・山ピッを大気圧に保った状、野
でヤの一油より◇xcQ、440%i:、、so%n2
10%の組成r鳴する硫合〃スを流量か5uノnQ/分
になるように;J、、 4滅しつつ他’1.Llカ向へ
Jij Lゴ内生気が排斥され定′ン)、私法ンご沫1
こnてから外部よ、1) ta気込抗加熱し卜Vこ藩り
別澱と1コっだ 力1熱は1bO℃/ r:1.r
の昇tq、、連肪でソUOC2で昇温し、同温度で2時
間保付し反応を元請させたところ、面j酸化性が良好で
強1..を的:ご)◇テノシた微細な迎伐気孔を有する
炭系/炭化硅礒多JL質体が得られた。 実施例4 混合1i1500.りん化gj−99%のホリヒニルア
ノ1コール7し蔦t工部を水に分散ざぜ、力Dメ、5溶
解後、60℃(Clっ/こところて)51定の粒径の小
麦bJ紐粉の水分酸液を加えて均一(ぐ混合した。 更に水浴1/Lレゾーノ1初sra (スミシイトレジ
ンI゛R−961〕髪、住友テユレスG“1214品)
う5u正量t11(lJ!iI型分)力。え、(へ千1
−シな〃・ら70〜80℃に力l熱し/c0このン昆合
、袋を4[i℃に?δ人:jイ髭、37糸の、1、ルン
リン及びji++8 r−2tカjえてナーノー(・′
こイIへ合し、〕λノー/I−とホリビ:二J1.−)
+1I−−ル合也て8徂息ん、戯扮4ル量2、ホルマリ
ン10八1□ % 、 l、Ist 以 IJm
鳥人 〉Cが ら な I)6; び2 乞 1
びその製造法に関する。 近年炭素材料の発達は目ざましくまたその発達に応じた
用途開発も精力的に進められた眉果、様々な用途におい
て実用化に至っており、その形態は*細状、布帛状、あ
るいは成型体秀であるが特に内部に気孔を含む多孔質体
構造の成型体は新しい素材として特に江 目さ!しはじ
めて注1(を有すること、第2に多孔質1(・、造であ
るため、軽坑で辿気通液性にbi7′1.且つ有効表面
4Aが悦めて大きいという特性を餉えていることによる
ものである。そしてか\る多孔質体構造の成壓体はその
特長を十分に活かして、例えば特殊電池の電極板、船殊
戸材、保W;材、吸着材等梓々の用途に適用されてお9
更に床几な用途開発が期待されている。 しかしかかる優れた性質を有する炭素多孔質体Vこおい
ても次に述べる欠点があシ、その用途し「1発の一つの
障害となっ一〇いる事は否定出来ない。 即ち高温時における耐酸化性に劣り、1だ高温時に各椋
金属と反応を起す、址だ金ス」4との包合化を行なう場
合、両者のyo、1面における所+ij’l j:sれ
性か悪く、就中金属がアルミニウムの杓合その傾向が著
しい。高温時の耐酸化性について(d、酸素の存る:下
V′C丸・いて4’DO℃以上に加熱すると重量減が犬
きく、消耗が偏しい。これらの現象は炭素多孔質体の]
細部ね晶41ン造が不定形のものであってもグラファイ
ト化されプこものてあっても同体である0−力かかる欠
点は炭化硅素では極めて少い。 本発明者等は炭素多孔質体の有する:S’J述の欠点に
%み鋭、は研死を重ねた結果本発明を完成したもので必
ってその目的とするところd多一孔質体を副成する被雑
な網目上4逅の内部に至る炭素質組織の表層部を硅素化
し、炭化硅素の層で被覆しプこ畝細な気孔を有する炭素
/炭化硅素多孔質体及びその娯遺去を提供するにある0
上述の1]的は、炭素の表面を炭化硅ふにて祉覆しだ複
合体によシ構成され、微+L f:、気孔が形成されて
なる微細な気孔を有する戻素/炭化姓累(ソ合体により
史には、ポリビニルアルコール系樹脂と熱硬化性樹j信
よりなる微円な気孔をイラする)孔質体を、硅ノ、成分
を含イ1する気体のイr在下で加−1,)し、該多孔質
体を炭、(;化すると共にその表面を炭化硅素/V’j
にて払抜すらこと並びに微A”、+iな気孔を■する炭
、(二多孔ヶ4体を、硅素成分を含有する気体の存在下
で800℃〜1500℃にm品して炭素多孔質体の表面
を炭化硅素層にてイ、“21ゴすることを特徴とする依
m11な気孔をイ」する、災素/炭化姓ふ複合体の装造
、去により達成される。 本発明に係る炭素/炭化!1圭索複合体は炭六の少く面
が炭化硅素にて被りされており、微細な気孔を具えたも
のである。そして複合体の基本′41)造を形成する炭
素菅路は、公知の做糺な気孔を有する炭素多孔質体を使
用してもよいが、ポリビニルアルコール系樹脂と熱硬化
性イζ]脂よりなる微、1′Illな気孔を有する多孔
質体を出発原シートとして使用し、加占・塾により炭化
硅素R,fi、にて夕面忙級+11する除に炭素化し炭
素骨格をノ杉成するの力;女j−またはクール、ピッチ
類と混合し、成ノ杉、し“−或により得られた炭素多孔
質体(特しill”i、(4867188号公)−υ)
、炭≦・≦質微小中空イ木f8占合1+’iを用いて成
形後、暁成して1υられlこル之−9イし′[4体(q
4″公+1ij 49−19999号公報) 、As”
、雄状(11196号公幸艮)、網状ポリウレタン檜l
”k ユ’F勿(こC反状のフラン4’;rJ BMを
含浸させて炭化しit炭炭素多孔鉢体米国特11第3.
927.186号1シ」i前、−)、ポリビニルアルコ
−JL系合成樹脂と熱硬化(’l a111i+よりな
る成型体の炭酸炭素化物(侮1idl!自55−460
69号)等が4・けられるが、政細な連a気孔を有し炭
化硅素の被覆が容易であることから、ポリビニルアルコ
ール 1ヒ性(す1脂よりなる成凰体の焼成炭素化物75;最
も好適である。また後者、即らポリビニルア)しj−ル
系樹脂と熱硬化性切崩よりなる倣R州な夕(孔をイイす
る多孔質体は、ポリビニルアルコール樹j盾多孔′成イ
本に熱硬化性7yj+1行もしくはその子刀期縮合吻溶
液を含浸した後別熱硬化させる方法及びポリビニルアル
コールと熱硬化性樹脂初1)]縮合物との混合溶液に澱
粉等の気孔生成剤と酸触媒および架橋剤としてのアルデ
ヒド翻を添加混合し、加熱fJ化後後水洗て未反応原料
、気孔生成剤等を除去する方法により容易に製造できる
0そして、ポリビニルアルコール系多孔94体に含合物
等が挙げられるが、レゾール樹脂が最適でめシ、次いで
ノボランク樹脂が好ましいものである。熱硬化性樹脂/
ポリビニノドアルコール樹脂多孔質体の製造に適用する
熱硬化性位j脂としては、フェノール樹脂、就中水溶性
レゾールィJ j’、sが好コ、°1である。レソ゛−
ル樹月旨は、フェノール紮1全アル)ヒドク、jと塩リ
ム性触媒の存イl、下で反lい、けしめて<:上られる
初jυ1生成1けjであり、例え(憶ン、ノール1シル
に対し、1.5ん65モルのアルデヒド類不−・?や過
≦゛11の塩J、r性、唸1.11の存在下で反応ビぜ
たトυ期潜り合’::’r)を!a定定木水溶性′Uじ
”1−に維持することによりi−+ l;八る0医に上
記多孔質体毛:、硅;;慴戊分′[含有す7)気体2′
F曲気)’ テ80 [1〜i 5 D [1℃に加・
鳴すると畝11.111. 気’i’L+ ’k :’
Tする炭4この表(ftiか炭化硅−(7((で3i1
れIと1台体が侍ら几る。こq) j’!λ(上ヌ:
!&分全全含有る気体は気体化てきるイしべ分を含イJ
する化合物の気化・:勿のみでも、また該気Sと水メS
、アンモニア、チノ素、アルゴン等の不活性カスを混合
した7昆合物であってもよい。更に、’、Ji l、・
之、1索を(のま−ま、あるいは心安に応じて例えはC
uCμ2−9の触媒の存在下で塩素、塩化水系、エチレ
ンジクロライド等の低級有機塩素化合物と少くとも20
0℃の加熱条件下にて接触反応せしめて発生した硅素外
含有ガスを用いる害もできるQ シf−D−′:、iた、佳パ成分を含Tiする1L合′
(カでカス化出来るものとしては、ン31+’:Qa
、 StH,、5LO−2零の:[・(4炭化合′;勿
、ツノチル、′クロ・・し/フンで代、くさ〕L る
づ11表1止 ふ 化 合 1y’J Jw’ ≧
−(′プ つ Zし る /); 、 、ダ ン1ジ
I刃 (こよる力l云1′二b・いてIl、 :1i
CR4が最もガニjである。 <J)’f3 :bL分と含Tiする刀ス、よう、りえ
・よ:、i l CM 、;−・上2系で−ごLE/ノ
: 1 入圧り1・j、 :IC0,4cつ寸、1王
・′工 6〜407之、r12 のノ上圧2より7〜
60%でりる集注がl子−= L 〈、 、’
zl’ (−31・; Q =’ D −2J
、’= 、 、+ 2(・>L 、、::is
’a ・;、 )95〜8JX;の7)圧り′)
、7台か・Zも好、1なd呆η゛1才 “り れ る
0 ・K)らΔJ i−、i、−いC7ま糸成力・をよ勺゛
する気休ft却下ての多孔質体の刀0熱温度は重″D:
な戟汁であり800〜1500℃であるか灯ましく;4
ioo。 〜1350’C,符にス子ましぐは1150〜1500
℃である。このil、ljK範囲内であれ(・よ多孔質
体の構成成分を原ばとして該多孔゛貢体の表面を炭化硅
素化する事が出来、多(L貞体41′1i成成分の損失
がほとんどなく炭素多孔質体の衣層お↓びその内層部を
炭化硅素の微少結晶の緻密バごで被接出来る。特に温度
条件が1150〜1600℃の範囲内においては、炭化
硅素への転化速度、1セ1]ち複合体の骨格を形成する
多孔質体の単位時1IH5あたシの重量増加率が最も大
きくしかも最も緻密な炭化硅素結晶の構造層を形成せし
めることが可能である。 加熱温度が800℃未満では炭化硅素の生成速度がおそ
くなり、一方1500℃を超えると重j12−損失が大
きくなるtよかりでなく形成された炭化硅素の結晶が粗
大となシ、更に副反応によシ炭化硅素の刺状結晶が発生
するようI/cなる。 本発明において硅素成分を含有する気体と多孔A体の反
応時間は通常5分乃至120分程反である。反応時間が
短いほど形成される炭化硅糸層の厚味はうすく、また長
いほど厚くなるが、4.iに長時間接触反応を行なった
場合には、炭素多孔置体全体が炭化硅素化され、炭化硅
素多孔質体が1与られる。 また原料となる多孔質体の性質によつ−にの反応性は異
ってくる。前記多孔質体の組1戦は独立気孔、連続気孔
等d々のものがあるがその担改が比較的低温で焼成され
不定形bε系(CMいものである程上記反応時における
反応性に冨み、lたそのI旦、峨が比較的高温で焼成さ
7Lだグツファイト形炭素構遺I(近いものであるほど
及応任〃漬小さくなり、炭化硅素化による瓜・[′CC
増率率低くなるfり目「りを示す。 更に原、ト一↓となる多孔質体の裁忘がづ冶なイ¥、換
ムずれ(1気孔径が小さく気孔箪が低い程、硅メー分を
含む気体の内部への浸透ilが乏しくなり成形体の外形
((!と内部との灰化M:系への転化のiJ合が相通し
、不均質なものとなる。反応系を肌圧伏態にして行うと
これらの欠点は戊分改巷されるが、辰層の、fig造は
大か〃・ジなものとならざるを得ない。以上、多孔質体
の訃1穢構造、炭化硅素との反応性等を総合的にち應す
ると、ポリビニルアルコール系樹脂と熱硬化性樹脂より
なる微細な気孔を有する多孔質体、9、fにポリこニル
アルコールと熱硬化性制力旨初期鰯合物との混合浴液に
殿粉等の気孔生成剤と酸触媒、および架橋剤としてのア
ルデヒド類を添加混合し、加熱峡化後水況して未反応原
料、気孔生成Aす等を除去してイJられるポリビニルア
ルコール系合成4N脂多孔質体は好適なものである。 炭化硅素化を実施する手段としては、外部よリノガ定温
度に加熱された縦型あるいは構成の反応管中に上記原料
多孔質体を光調して反1心カスを導入させる事により該
炭素多孔り1体を炭化硅素化せしめる方法、ノミ宜な反
応管中で多孔fi体にIf」−接電圧を負荷し所定温1
北に壕で自己発熱せしめた状態で反応性カスを4を人し
仙ぷ化せしめる方法とがめる。 本5A明方法の実施にあだっ−C1史用てきるノ又応肯
の44′イは、i+!J者の外部加熱方式の、1合i/
Q Lいてはアルミナ−7リカ糸又はアルミナ糸の気密
型磁製チーーブ2−好霊しく、父に名の、1市′屯によ
る内部発熱方式では石英管、バイレックスカラス等の硬
質透明カラスチューブが好適でめる。チーーブの形状は
通常断面円形で内径10〜200賜/長さ300〜20
00 rnのものが使用され、ノ糸料尋人部及び装品取
出郡はす:」えはN2カスの如き不活性ガスによって外
部からの朶気の反人、内部からの反応カスの排出がない
ようもζノールされる。通′市による内部発熱方式の揚
台(こ:、cチー−ブ同に設(直したカーホン冠位又(
−白金直やスを介して電流を導く方法が好ましい。 尚、反応管内への硅素成分を含有する気体の導入九1ば
通常10〜500?屈/分、好1しくは50〜200
rnl/分である。 以上本発すリによれ(げ炭素多孔質体の榎雑な網目構造
の内部に至る炭木質組紙の八j4・5あるいは内層の全
111≦少くともその一部を炭化!+E M化し、外気
に接するRu分は元金に炭化他系の層で仮すされた炭化
硅素系多孔夕1体をイGる争が出来る。この炭化硅系系
多孔員体は、炭素(オタ′(か本来沫イfしているすぐ
れ/こ性質に力0えて炭化イ山素のすぐれた性負が伺与
さzしたものとなる。鼓1jち、商温時のij沃化性が
良好となり高巳使用時における損耗、重量損失がほとん
どなくなシ、また金属との複合索材を製造する場合の加
工性が向上する。 更に波及効果として、低温焼JJy、さノした脈系多孔
質体の場合、その脆弱きが問題と7.−7)jり1合力
・多いが、表層を炭化硅素化する事に19す15度を向
上せしめ得るものである。 炭化硅系は不定形炭素あるいはグラファイトと熱膨張係
数が近似している為1品温下でも熱的歪による破損や剥
離を起す事yJiないといつ点も一つの重要な特長であ
る。 以−ト実施例を姑けて本発明を具体的にd明するO 来施例1 止金Hyl 1 ン00、けん化反99%のポリビニル
アルコールを水に分散させ+ (Kいで加A/)浴解し
、60℃になったところでHI矩の籾温の小友紛澱粉の
水分散液をノノロえて撹拌しながら8U’Cに加熱した
。この混合液を40℃に冷却法、37%のホルマリン及
びに+敵を加えて均一に混合し、ポリビニルアルコール
8%、数例4%、・5シマリン10%、f−C畝10%
からなる溶液をh“」整した。該浴液を200X200
+ノbのシ〜にbib L/込ミ、61j ℃テ18
Ri!ij加1.−シた礫水抗してfz粉及び未反応物
を浴出せしめ、厚さ25 hrIj、の連続気孔を有す
るポリビニル“アルコール系伺脂多孔質体を得た。 上記のポリビニルアルコール系4.J j遺り孔質体を
固形分、?、1度20%のメラミンイリj脂水溶、皮(
スミテックスレジン1ご3、狂友化♀工*E (’、:
> 込!fr+ )にυ4後乾燥し、更に14 D ℃
て5時開硬化した0 1よ多孔T1体を災に固形分脹度65・%の水iΔ性レ
し−ル恒」脂(スミライトレジンP R−96A、住友
デュレス[株]製品)に授項し、多孔:16体中り)レ
ゾール(l’j II’;j ;J’sが66重鼠%と
なる44付着した後乾燥し、引枕いて14Q℃で21寺
向イじ1化した。 こうして得られた連ちC気孔を有う゛るポリビニルアル
コール系樹脂多孔質体(試料yfoS−1)を′電気炉
に入れ、擢累雰囲気中で150℃/’hrの昇温速鹿で
900℃まで昇温して炭化した。 得られた炭素多孔質体(試料ハ; Sc −’ 1 )
は平均孔径10μ、遵わ℃気孔率92%の不定形沃素よ
りなる網目り伍造を有するもので2・、っ/こ。 水平に保持した内径50誌/長さ5 [J 11 mb
の5i02 Ag20B系気密型磁製管に上記試小、
6C−1全冗−y+シ’@ビ」金人気圧に保っ1こ状態
でての−91ムj り S10M410 ’X I(2
80% ”2 ’ O’ ”Ar 〕W成L7)C昆合
ガス金流正が5 Q m121分になるように調整しつ
う他芹11方回へ流通し管間空気が元金にわト除さtシ
、>〆常状態になってから外−1〜から、シ(気抵抗)
仁 熱 体 しこ よ 9 ツノu 7I しyt。 反応時間ii 6 L1分とし、同部碍j及を7uO1
bo01u+J0. 11 5 (J 1 12L
]0 、 1500. 1j+50 、1500及び
1!+51J℃として反応を行なった。反応元結吹七ノ
気中亦ブ渚処珪した。1請呆を第1タシ(・C)」<了
〇第1表 実施例2 実施例1でruられた連続気孔を不するポリビニルアル
コール系樹脂条孔質体1試料s−iを71゜気〃−に入
れ、’x’i=’4囲気中でl 50 ℃/ l+r
vl。 昇温速度て2000℃まで昇温しで炭化し、一部クラフ
ァイト化した炭素よシなる連51光気孔を有する炭素多
孔質体(試料i1i :→c−2)を得た。 内径40TII+7長さ500aiの透り11石英管内
洗実施例1に記載の方法により得られた:;・、、−1
及びS C−2(ii人し、両端を白金製電極板て支持
した。 −力別の1−製管に金属硅素17gと二塩化5.〕6y
をkL tilノによく混合しiC状7%i−L、:I
l;X;+ h:: L、こ1Lを400′Cに力0熱
し−DツCQ260%、+<240%ノha合ンノスk
;4+人し、その先生7jスを1)・J記反応υに9
、(Jn)i/分のθijJMで縞・、いた。反応1〕
し」の4二気がダックによシ逸宜変圧しうるよう(こし
−多sL貿体表向温度が1500℃(′こじξだれるよ
うにし、こ。 120分Ilj医待し、放はは瓜−Lλ測測定行なった
。 試料扁5c−1の炭素多孔質体は205%試料扁、3C
−2の一部クラファイト化したし2樅多孔ヱ′よシ・(
1180%の正瓜増がイ・1(−Jざノした。 XI−回折によってri’ilべだ和呆、11f−名と
もしjd会・。 這のpよy最同ノ菖・にjユる止で炭化硅素化ざnてい
ることかわ1ハった。 実施例3 内u b U81 A長さ500 瀾の$102− 、
g ’7: G 4系気山・型破シ4を水平に保持し、
失泥島1て得たM fA 気孔をイ1するVζリビニル
アルコール系ZM+ Jiijし孔2J 1,4は34
=: −1挿入し、・山ピッを大気圧に保った状、野
でヤの一油より◇xcQ、440%i:、、so%n2
10%の組成r鳴する硫合〃スを流量か5uノnQ/分
になるように;J、、 4滅しつつ他’1.Llカ向へ
Jij Lゴ内生気が排斥され定′ン)、私法ンご沫1
こnてから外部よ、1) ta気込抗加熱し卜Vこ藩り
別澱と1コっだ 力1熱は1bO℃/ r:1.r
の昇tq、、連肪でソUOC2で昇温し、同温度で2時
間保付し反応を元請させたところ、面j酸化性が良好で
強1..を的:ご)◇テノシた微細な迎伐気孔を有する
炭系/炭化硅礒多JL質体が得られた。 実施例4 混合1i1500.りん化gj−99%のホリヒニルア
ノ1コール7し蔦t工部を水に分散ざぜ、力Dメ、5溶
解後、60℃(Clっ/こところて)51定の粒径の小
麦bJ紐粉の水分酸液を加えて均一(ぐ混合した。 更に水浴1/Lレゾーノ1初sra (スミシイトレジ
ンI゛R−961〕髪、住友テユレスG“1214品)
う5u正量t11(lJ!iI型分)力。え、(へ千1
−シな〃・ら70〜80℃に力l熱し/c0このン昆合
、袋を4[i℃に?δ人:jイ髭、37糸の、1、ルン
リン及びji++8 r−2tカjえてナーノー(・′
こイIへ合し、〕λノー/I−とホリビ:二J1.−)
+1I−−ル合也て8徂息ん、戯扮4ル量2、ホルマリ
ン10八1□ % 、 l、Ist 以 IJm
鳥人 〉Cが ら な I)6; び2 乞 1
【
弓 さ之 し プこ Om IW r’a (l:外エ
ンU Ah JF、内径4 U btL 、l/I、:
i’uさ650−の114ヱ円局状(0塁に01.シ込
み、60 ’Cで1811子IL+」力0娼しt反応き
ぞた& (’Jこr;’e Lでしji >D)及び未
反応・1男t(δ出さしめ、述・・:ルメL (’Lを
・1jする・+3リビニルノ′〕ij−ルA 4μfi
l賀/ンエノール系・μi l!M多孔員体′11′表
造しだ0(ご・(ネ1〕・ユ、ニー−】9aり孔体の平
均孔径は50μであった。
弓 さ之 し プこ Om IW r’a (l:外エ
ンU Ah JF、内径4 U btL 、l/I、:
i’uさ650−の114ヱ円局状(0塁に01.シ込
み、60 ’Cで1811子IL+」力0娼しt反応き
ぞた& (’Jこr;’e Lでしji >D)及び未
反応・1男t(δ出さしめ、述・・:ルメL (’Lを
・1jする・+3リビニルノ′〕ij−ルA 4μfi
l賀/ンエノール系・μi l!M多孔員体′11′表
造しだ0(ご・(ネ1〕・ユ、ニー−】9aり孔体の平
均孔径は50μであった。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) 炭素の表面を炭化硅素にて被覆した複合体に
よ多構成され、微細な気孔が形成されてなる微細な気孔
を有する炭素/炭化硅素複合体。 (2) ポリビニルアルコール系樹脂と熱硬化性樹脂
よシなる連続気孔を有する多孔質体を、硅素成分を含有
する気体の存在下で高々1500℃に加熱し、該多孔質
体を炭素化すると共に、その表面を炭化硅素ノ※にて被
覆することを特徴とする微細な気孔を有する炭素/炭化
硅素腹合体の製造法。 (5) 微細な気孔を有する炭素多孔質体を、硅素成
分を含癩する気体の存在下でboo℃〜1500℃に加
熱して炭素多孔質体の表面を炭化硅累層にて被覆すると
とを%徴とする微細な気孔を有する炭素/炭化硅素複合
体の製造法0
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4258983A JPS59169988A (ja) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | 微細な気孔を有する炭素/炭化硅素複合体及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4258983A JPS59169988A (ja) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | 微細な気孔を有する炭素/炭化硅素複合体及びその製造法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59169988A true JPS59169988A (ja) | 1984-09-26 |
Family
ID=12640245
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4258983A Pending JPS59169988A (ja) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | 微細な気孔を有する炭素/炭化硅素複合体及びその製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59169988A (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5490096A (en) * | 1977-12-09 | 1979-07-17 | Toshiba Ceramics Co | Carbon material for sic formation and silicified carbon material |
JPS5684381A (en) * | 1979-12-04 | 1981-07-09 | Toshiba Ceramics Co | Carbon silicate material |
-
1983
- 1983-03-14 JP JP4258983A patent/JPS59169988A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5490096A (en) * | 1977-12-09 | 1979-07-17 | Toshiba Ceramics Co | Carbon material for sic formation and silicified carbon material |
JPS5684381A (en) * | 1979-12-04 | 1981-07-09 | Toshiba Ceramics Co | Carbon silicate material |
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