JPS6214647B2 - - Google Patents

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JPS6214647B2
JPS6214647B2 JP1491677A JP1491677A JPS6214647B2 JP S6214647 B2 JPS6214647 B2 JP S6214647B2 JP 1491677 A JP1491677 A JP 1491677A JP 1491677 A JP1491677 A JP 1491677A JP S6214647 B2 JPS6214647 B2 JP S6214647B2
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JP
Japan
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gas
organosilicon
compound
tension
bonds
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Expired
Application number
JP1491677A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS53103025A (en
Inventor
Seishi Yajima
Mamoru Oomori
Takesaburo Hayashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TOKUSHU MUKI ZAIRYO KENKYUSHO
Original Assignee
TOKUSHU MUKI ZAIRYO KENKYUSHO
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Publication date
Application filed by TOKUSHU MUKI ZAIRYO KENKYUSHO filed Critical TOKUSHU MUKI ZAIRYO KENKYUSHO
Priority to JP1491677A priority Critical patent/JPS53103025A/en
Publication of JPS53103025A publication Critical patent/JPS53103025A/en
Publication of JPS6214647B2 publication Critical patent/JPS6214647B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は主としてSiCよりなるシリコンカーバ
イド繊維の製造方法に関するものである。 本発明者等はさきに特許出願した特願昭50−
50223号、特願昭50−52471号、特願昭50−52472
号、特願昭50−58033号、特願昭50−58034号、特
願昭50−70302号、特願昭50−70303号、特願昭50
−77219号、特願昭50−79972号、特願昭50−
107371号、特願昭51−19378号に記載の如く、ケ
イ素と炭素とを主な骨格成分とする有機ケイ素高
分子化合物を紡糸して繊維とし、該紡出糸繊維を
酸化性雰囲気中で不融化の後、真空中あるいは不
活性ガス、COガス、水素ガス、炭化水素ガス、
有機ケイ素化合物ガス、アンモニアガスのうちか
ら選ばれる少くとも1種の雰囲気中で予備加熱の
後、真空中あるいは不活性ガス、COガス、水素
ガスのうちから選ばれる少くとも1種の雰囲気中
で1000〜2000℃の温度範囲で高温焼成してシリコ
ンカーバイド繊維を得ることができることを発明
した。 本発明は前記本発明者らの発明の改良に関する
もので、高強度、高弾性を有し、優れた高温にお
ける耐酸化性を有する主としてSiCよりなるシリ
コンカーバイド繊維を安価に且つ大量に製造する
ことを目的とするものであり、前記の不融化処理
を照射によつておこなうことを新に知見し本発明
を完成した。 従来有機ケイ素高分子化合物を紡糸し、該紡出
糸を不融化するため、酸化性雰囲気中で50〜400
℃の温度範囲で加熱し、酸化被膜を造ることによ
り不融化処理を行つてきた。しかしこの場合、軟
化温度が50℃以上の有機ケイ素高分子化合物しか
使用できず、軟化温度の低い有機ケイ素高分子化
合物を使用する場合には、溶媒抽出、熟成により
軟化温度を高くする必要があつた。 本発明においては、この欠点を改良するため不
融化を照射によつて行うことにより、今まで使用
することができなかつた低分子量化合物を含有す
る有機ケイ素高分子化合物をも原料として使用す
ることができるようになつた。すなわち低分子量
化合物を含有する有機ケイ素高分子化合物を原料
とし、これを紡糸して造られた紡出糸を酸化性雰
囲気、真空、不活性ガス、水素ガス、CO、
CO2、アンモニア、炭化水素ガス、有機ケイ素化
合物ガスのうちから選ばれる少くとも1種の雰囲
気下で必要により加熱し、必要により張力を作用
させながら照射すると、前記紡出糸は不融化さ
れ、後工程で焼成することによりシリコンカーバ
イド繊維とすることができる。 次に本発明を詳細に説明する。 本発明のシリコンカーバイド繊維の出発原料と
して使用することのできる有機ケイ素化合物(1)〜
(10)の型式に分類されるものから選ばれる何れか1
種または2種以上からなるものである。 (1) Si−C結合のみをふくむ有機ケイ素化合物、
シラ炭化水素(silahydrocarbon)とよばれる
R4Si、R3Si(R′SiR)oR′SiR2などとその炭素−
官能性誘導体がこれに属する。 例 (CH34Si、(CH2=CH)4Si、(CH33SiC
=CSi(CH33、(CH25Si(CH24
(C2H53SiCH2CH2Cl、(C6H53SiCO2H
The present invention mainly relates to a method for producing silicon carbide fibers made of SiC. The present inventors previously applied for a patent in the 1970s.
No. 50223, patent application No. 50-52471, patent application No. 50-52472
Japanese Patent Application No. 50-58033, Japanese Patent Application No. 58034, Japanese Patent Application No. 70302, Japanese Patent Application No. 70303, Japanese Patent Application No. 1987
−77219, Patent Application No. 1972-79972, Patent Application No. 1972-
As described in No. 107371 and Japanese Patent Application No. 51-19378, an organosilicon polymer compound whose main skeleton components are silicon and carbon is spun into fibers, and the spun fibers are treated in an oxidizing atmosphere. After melting, in vacuum or inert gas, CO gas, hydrogen gas, hydrocarbon gas,
After preheating in at least one atmosphere selected from organosilicon compound gas and ammonia gas, in vacuum or in at least one atmosphere selected from inert gas, CO gas, and hydrogen gas. We have invented that silicon carbide fibers can be obtained by high-temperature firing in the temperature range of 1000-2000°C. The present invention relates to an improvement on the above-mentioned invention by the present inventors, and is to produce silicon carbide fibers mainly made of SiC at low cost and in large quantities, which have high strength, high elasticity, and excellent oxidation resistance at high temperatures. The present invention was completed based on the new finding that the above-mentioned infusibility treatment can be carried out by irradiation. Conventionally, organosilicon polymer compounds are spun, and in order to make the spun yarn infusible, 50 to 400
Infusibility treatment has been carried out by heating in the temperature range of °C to create an oxide film. However, in this case, only organosilicon polymer compounds with a softening temperature of 50°C or higher can be used; if an organosilicon polymer compound with a low softening temperature is used, it is necessary to raise the softening temperature by solvent extraction and aging. Ta. In the present invention, in order to improve this drawback, by making it infusible by irradiation, it is possible to use organosilicon polymer compounds containing low molecular weight compounds, which could not be used until now, as raw materials. Now I can do it. In other words, an organosilicon polymer compound containing a low molecular weight compound is used as a raw material, and the spun yarn produced by spinning this is subjected to an oxidizing atmosphere, vacuum, inert gas, hydrogen gas, CO,
The spun yarn is made infusible by heating if necessary under at least one atmosphere selected from CO 2 , ammonia, hydrocarbon gas, and organosilicon compound gas, and irradiating it while applying tension if necessary, By firing in a post-process, silicon carbide fibers can be obtained. Next, the present invention will be explained in detail. Organosilicon compounds (1) that can be used as starting materials for the silicon carbide fibers of the present invention
Any one selected from those classified as type (10)
It consists of a species or two or more species. (1) Organosilicon compounds containing only Si-C bonds,
called silahydrocarbon
R 4 Si, R 3 Si (R′SiR) o R′SiR 2 , etc. and their carbon −
Functional derivatives belong to this category. Example (CH 3 ) 4 Si, (CH 2 = CH) 4 Si, (CH 3 ) 3 SiC
=CSi(CH 3 ) 3 , (CH 2 ) 5 Si(CH 2 ) 4 ,
(C 2 H 5 ) 3 SiCH 2 CH 2 Cl, (C 6 H 5 ) 3 SiCO 2 H

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】 (2) Si−C結合のほかにSi−H結合をふくむ有機
ケイ素化合物モノ−、ジ−およびトリオルガノ
シランなどがこれに属する。 例 (C2H52SiH2、(CH25SiH2
(CH33SiCH2Si(CH32H、ClCH2SiH3
[Formula] (2) Organosilicon compounds containing Si-H bonds in addition to Si-C bonds, such as mono-, di-, and triorganosilanes, belong to this category. Examples (C 2 H 5 ) 2 SiH 2 , (CH 2 ) 5 SiH 2 ,
( CH3 ) 3SiCH2Si ( CH3 ) 2H , ClCH2SiH3 ,

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】 (3) Si−Hal結合を有する有機ケイ素化合物 モ
ノシランを除くオルガノハロゲンシランであ
る。 例 CH2=CHSiF3、C2H5SiHCl2、(CH32
(ClCH2)SiSi(CH32Cl、(C6H53SiBr、
[Formula] (3) Organosilicon compound having a Si-Hal bond An organohalogen silane other than monosilane. Example CH 2 = CHSiF 3 , C 2 H 5 SiHCl 2 , (CH 3 ) 2
(ClCH 2 )SiSi(CH 3 ) 2 Cl, (C 6 H 5 ) 3 SiBr,

【式】【formula】

【式】 (4) Si−OR結合を有する有機ケイ素化合物オル
ガノアルコキシ(またはアロキシ)シランであ
る。 例 (CH32Si(OC2H52、C2H5SiCl2
(OC2H5)、P−ClC6H4OSi(CH33
[Formula] (4) An organosilicon compound organoalkoxy (or alloxy) silane having a Si-OR bond. Example (CH 3 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 2 , C 2 H 5 SiCl 2
( OC2H5 ), P - ClC6H4OSi ( CH3 ) 3 ,

【式】 (5) Si−OH結合を有する有機ケイ素化合物 オ
ルガノシラノール類 例 (C2H53SiOH、(CH32Si(OH)2
C6H5Si(OH)3、(HO)(CH32SiCH2Si
(CH32・(OH)
[Formula] (5) Organosilicon compound having a Si-OH bond Examples of organosilanols (C 2 H 5 ) 3 SiOH, (CH 3 ) 2 Si(OH) 2 ,
C6H5Si (OH) 3 , ( HO ) ( CH3 ) 2SiCH2Si
( CH3 ) 2・(OH)

【式】 (6) Si−Si結合をふくむ有機ケイ素化合物 例 (CH33SiSi(CH32Cl、(CH33SiSi
(CH33、(C6H53SiSi(C6H52Si(C6H52Cl、
[Formula] (6) Examples of organosilicon compounds containing Si-Si bonds (CH 3 ) 3 SiSi(CH 3 ) 2 Cl, (CH 3 ) 3 SiSi
( CH3 ) 3 , ( C6H5 ) 3SiSi ( C6H5 ) 2Si ( C6H5 ) 2Cl ,

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】 (7) Si−O−Si結合を含む有機ケイ素化合物 オ
ルガノシロキサンである。 例 (CH33SiOSi(CH33、HO(CH32SiOSi
(CH32OH、Cl2(CH3)SiOSi(CH3)ClOSi
(CH3)Cl2、〔(C6H52SiO〕4、CH2=C
(CH3)CO2CH2Si・(CH32CH2O2C(CH3)=
CH2
[Formula] (7) Organosilicon compound organosiloxane containing a Si-O-Si bond. Example (CH 3 ) 3 SiOSi(CH 3 ) 3 , HO(CH 3 ) 2 SiOSi
( CH3 ) 2OH , Cl2 ( CH3 )SiOSi( CH3 )ClOSi
(CH 3 )Cl 2 , [(C 6 H 5 ) 2 SiO] 4 , CH 2 =C
(CH 3 )CO 2 CH 2 Si・(CH 3 ) 2 CH 2 O 2 C (CH 3 )=
CH 2

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】 (8) 有機ケイ素化合物エステル;シラノールと酸
とから形成されると考えられるエステルで、
(CH32Si(OCOCH32などがこれに属する。 (9) 有機ケイ素化合物過酸化物;
(CH33SiOOC・(CH33・(CH33SiOOSi
(CH33など。 (10) Si−N結合を有する有機ケイ素化合物 例 (C2H53SiNH2、(CH33SiNHSi
(CH33、(CH33Si(CN)(CH33SiNCO、
(CH33SiNCS、 (11) 第族金属を含む有機金属化合物(含配位化
合物) 例 BCH5O2、BC3H9、AlC2H7、GaCH3O、
InC2H8N、InC3H9、TlC3H9、Sc
(CH3COCHCOCH33、La
(CH3COCHCOCH33、Ce
(CH3COCHCOCH34、Pr
(CH3COCHCOCH33、Nd
(CH3COCHCOCH33、Sm
(CH3COCHCOCH33、Eu
(CH3COCHCOCH33、Gd
(CH3COCHCOCH33、Tb
(CH3COCHCOCH33、Dy
(CH3COCHCOCH33、Ho
(CH3COCHCOCH33、Er
(CH3COCHCOCH33、Tm
(CH3COCHCOCH33、Yb
(CH3COCHCOCH33、Ln
(CH3COCHCOCH33 本発明において、前記原料より、ケイ素と炭素
とを主な骨格成分とする有機ケイ素高分子化合
物、例えば下記の如き分子構造を有する化合物を
生成させる。 (イ)
[Formula] (8) Organosilicon compound ester; an ester thought to be formed from silanol and acid,
(CH 3 ) 2 Si(OCOCH 3 ) 2 , etc. belong to this category. (9) Organosilicon compound peroxide;
(CH 3 ) 3 SiOOC・(CH 3 ) 3・(CH 3 ) 3 SiOOSi
( CH3 ) 3 etc. (10) Examples of organosilicon compounds with Si-N bonds (C 2 H 5 ) 3 SiNH 2 , (CH 3 ) 3 SiNHSi
( CH3 ) 3 , ( CH3 ) 3Si (CN)( CH3 ) 3SiNCO ,
(CH 3 ) 3 SiNCS, (11) Organometallic compounds containing group metals (coordination compounds) Examples BCH 5 O 2 , BC 3 H 9 , AlC 2 H 7 , GaCH 3 O,
InC 2 H 8 N, InC 3 H 9 , TlC 3 H 9 , Sc
(CH 3 COCHCOCH 3 ) 3 , La
( CH3COCHCOCH3 )3 , Ce
(CH 3 COCHCOCH 3 ) 4 , Pr
( CH3COCHCOCH3 ) 3 , Nd
(CH 3 COCHCOCH 3 ) 3 , Sm
(CH 3 COCHCOCH 3 ) 3 , Eu
( CH3COCHCOCH3 ) 3 , Gd
( CH3COCHCOCH3 ) 3 , Tb
(CH 3 COCHCOCH 3 ) 3 , Dy
(CH 3 COCHCOCH 3 ) 3 , Ho
(CH 3 COCHCOCH 3 ) 3 , Er
(CH 3 COCHCOCH 3 ) 3 , Tm
(CH 3 COCHCOCH 3 ) 3 , Yb
(CH 3 COCHCOCH 3 ) 3 , Ln
(CH 3 COCHCOCH 3 ) 3 In the present invention, an organosilicon polymer compound having silicon and carbon as main skeleton components, for example, a compound having the following molecular structure, is produced from the above-mentioned raw materials. (stomach)

【式】 (ロ)【formula】 (B)

【式】 (ハ)【formula】 (c)

【式】 n=3、ポリシルトリメチレン n=6、ポリシルフエニレン n=12、ポリシルジフエニレン (ニ) 前記(イ)〜(ハ)記載の骨格成分を鎖状、環状およ
び三次元構造のうち少くとも一つの部分構造と
して含むもの、または(イ)、(ロ)、(ハ)の混合物。 本発明方法において、出発原料である前記(1)〜
(10)の分類型式に属する有機ケイ素化合物からケイ
素と炭素とを主な骨格成分とする有機ケイ素高分
子化合物を生成させるには、前記(1)〜(10)の分類型
式に属する有機ケイ素化合物を照射、加熱、重縮
合用触媒添加の少くとも1つを用い重縮合反応さ
せる。 例えば前記(1)〜(10)の分類型式に属する有機ケイ
素化合物の中から10種の化合物を選んでケイ素と
炭素とを主な骨格成分とする有機ケイ素高分子化
合物を得る触媒、照射、加熱の少くとも1つによ
る公知の反応を反応式で示せば下記の如くであ
る。 さらに前記(1)〜(10)の分類型式に属する有機ケイ
素化合物のうちから選ばれる1種あるいは2種以
上の有機ケイ素化合物を200〜1500℃の温度範囲
で、真空中あるいは不活性ガス、水素ガス、CO
ガス、CO2ガス、炭化水素ガス、有機ケイ素化合
物ガスのうちから選ばれる何れかの雰囲気下で、
必要に応じて加圧下で、重合させてケイ素と炭素
とを主なる骨格成分とする有機ケイ素高分子化合
物を合成することができる。 前記合成反応において、200〜1500℃の温度範
囲とする理由は200℃より低い温度においては合
成反応が十分に進行せず、また1500℃より高い温
度ではSiC化合物となり、後の工程で繊維とする
ことができないから、200〜1500℃の温度範囲に
する必要があり、300〜1200℃の温度範囲で最も
良い結果が得られる。 前記合成反応においては、前記出発原料に必要
に応じてラジカル開始剤を10%以下添加混合して
もよい。前記ラジカル開始剤としては過酸化ベン
ゾイル、ジ・ターシヤリイ・ブチル・ペルオキシ
オキザレイト、ジ・タージヤリイ・ブチル・ペル
オキシド、アゾイソブチロニトリル等を使用する
ことができる。前記合成反応ではこれらのラジカ
ル開始剤は必ずしも必要としないが、これを使用
することにより爾後の加熱による反応開始温度を
低下させることができるか、または加熱生成物の
平均分子量を大きくすることができる。 前記合成反応において、加熱反応時に酸素が存
在すると、ラジカル重縮合反応が酸素のため生起
せず、あるいは生起しても途中で停止するから、
不活性ガス、水素ガス、COガス、CO2ガス、炭
化水素ガス、有機ケイ素化合物ガスのうちから選
ばれる少くとも1種の雰囲気下、あるいは真空下
で加熱することが必要である。 前記合成反応における熱分解重縮合反応の際、
圧力がかかるので加圧は必ずしも必要ではない
が、加圧する場合は、前記不活性ガス、水素ガ
ス、COガス、CO2ガス、炭化水素ガス、有機ケ
イ素化合物ガスのうちから選ばれる何れか1種ま
たは2種以上の雰囲気によつて加圧することがで
きる。 前記合成反応によつてケイ素と炭素とを主な骨
格成分とする有機ケイ素高分子化合物が生成され
る機構を例えばメチルクロロシランから合成する
場合について下記する。 すなわち、メチルクロロシランのメチル基は加
熱によりメチル遊離基とシリル遊離基に分解す
る。このうちメチル遊離基はケイ素に結合したメ
チル基より水素を引抜き、炭素遊離基となし、自
からはメタンガスとなる。一方、ケイ素に結合し
たメチル基から水素遊離基が生成し、同時に炭素
遊離基も生成する。以上のごとく生成したシリル
遊離基と炭素遊離基は結合してケイ素と炭素との
結合が生成しこれらの反応に基づき有機ケイ素高
分子化合物が生成し、なお前記水素遊離基は水素
ガスとなると考えられる。 前記合成反応をおこなう装置の一例としては静
置式のオートクレーブがある。この場合加熱温度
は300〜500℃の温度範囲が好適である。さらに前
記合成反応を行なう他の例としては、第1図のよ
うである。第1図においてバルブ1より原料を加
熱反応塔2に装入し、300〜1500℃の温度範囲、
好適には600〜1200℃の温度範囲で加熱し、反応
生成物中本発明のシリコンカーバイド繊維用有機
ケイ素高分子化合物の一部をバルブ3を経て系外
に取出し、また加熱反応塔2で生成する低分子量
化合物をバルブ4を経て分離塔5に送り、蒸留分
離し、ガスはバルブ6を経て系外に排出し、高分
子量重合体はバルブ7を経て系外に取出す。なお
分離塔5において分離された低分子量化合物はバ
ルブ8を経て再び加熱反応塔2に循環される。 本発明の製造方法において、ケイ素と炭素を主
な骨格成分とする有機ケイ素高分子化合物を紡糸
用原料とする理由は、側鎖としてケイ素あるいは
炭素が存在しても、加熱により容易に分離揮発す
るが、一方骨格成分を構成するケイ素と炭素は加
熱によつても容易には分解揮発せず、かつケイ素
と炭素とが高温度において結合してSiCを生成さ
せることができるからである。 また前記(1)〜(10)の分類型式に属する有機ケイ素
化合物のうちから選ばれる1種あるいは2種以上
の有機ケイ素化合物を真空中あるいは不活性ガ
ス、水素ガス、COガス、酸化性ガス、炭化水素
ガス、有機ケイ素化合物ガスのうちから選ばれる
何れかの雰囲気下で、必要に応じて加熱しなが
ら、γ線、X線、電子線、光のうちから選ばれる
いずれか少くとも1種を照射することにより、重
合反応を行なわせ、有機ケイ素高分子化合物を生
成させることができる。γ線を照射する場合に
は、γ線の線量が1×106〜1×1011レントゲン
の範囲内が好適である。1×106レントゲンより
少ない照射では重合反応が充分に進行せず、1×
1011レントゲンより多く照射することは経済的で
ない。X線を照射する場合には出力を1KV以上必
要とする。電子線を使用する場合には、電子線の
加速電圧は0.1〜1×103キロボルトの範囲内が好
適であり、0.1ミロボルトより低いと重合反応が
進行せず、1×103キロボルトより高いとエネル
ギーが強すぎて、重合反応が進行しすぎるため適
当でない。光で照射する場合には10〜1×107
ツトの範囲内を使用すると良い結果が得られる。
10ワツトより少いと重合反応は生起せず、1×
107ワツトより多いと重合反応が進行しすぎるた
め実用的でない。前記諸照射する時間は、γ線、
X線、光照射においては1〜100時間行うのが経
済的である。電子線照射の場合には10時間以内で
おこなうのが経済的である。また前記照射を行う
場合、300℃以下の温度に加熱すると、重合反応
が促進され有利な場合もある。 また本発明において使用することのできるケイ
素、炭素、水素、酸素以外の異種元素を含有する
有機ケイ素高分子化合物としては下記(ホ)〜(ト)を挙
げることができる。 (ホ)
[Formula] n=3, polysiltrimethylene n=6, polysilphenylene n=12, polysildiphenylene (d) The skeleton components described in (a) to (c) above are combined into a chain, cyclic and three-dimensional structure or a mixture of (a), (b), and (c). In the method of the present invention, the starting materials (1) to
In order to produce an organosilicon polymer compound whose main skeleton components are silicon and carbon from organosilicon compounds belonging to the classification type (10), organosilicon compounds belonging to the classification types (1) to (10) above must be used. is subjected to a polycondensation reaction using at least one of irradiation, heating, and addition of a polycondensation catalyst. For example, by selecting 10 compounds from among the organosilicon compounds belonging to the classification types (1) to (10) above, a catalyst, irradiation, and heating are used to obtain an organosilicon polymer compound whose main skeleton components are silicon and carbon. The reaction formula of a known reaction involving at least one of the following is as follows. Furthermore, one or more organosilicon compounds selected from the organosilicon compounds belonging to the classification types (1) to (10) above are heated in a temperature range of 200 to 1500°C in a vacuum or with an inert gas or hydrogen. gas, CO
Under any atmosphere selected from gas, CO 2 gas, hydrocarbon gas, and organosilicon compound gas,
An organosilicon polymer compound having silicon and carbon as main skeleton components can be synthesized by polymerization under pressure if necessary. The reason for the temperature range of 200 to 1500°C in the above synthesis reaction is that at temperatures lower than 200°C, the synthesis reaction does not proceed sufficiently, and at temperatures higher than 1500°C, SiC compounds are formed, which can be made into fibers in a later process. Therefore, it is necessary to use a temperature range of 200-1500℃, and the best results are obtained in a temperature range of 300-1200℃. In the synthesis reaction, a radical initiator may be added and mixed in an amount of 10% or less to the starting materials, if necessary. As the radical initiator, benzoyl peroxide, di-tert-butyl peroxyoxalate, di-tert-butyl peroxide, azoisobutyronitrile, etc. can be used. Although these radical initiators are not necessarily required in the synthesis reaction, their use can lower the reaction initiation temperature by subsequent heating or increase the average molecular weight of the heated product. . In the synthesis reaction, if oxygen is present during the heating reaction, the radical polycondensation reaction will not occur due to oxygen, or even if it occurs, it will stop midway.
It is necessary to heat under at least one atmosphere selected from inert gas, hydrogen gas, CO gas, CO 2 gas, hydrocarbon gas, and organosilicon compound gas, or under vacuum. During the pyrolysis polycondensation reaction in the synthesis reaction,
Since pressure is applied, pressurization is not necessarily necessary, but if pressurized, any one selected from the above-mentioned inert gas, hydrogen gas, CO gas, CO 2 gas, hydrocarbon gas, and organosilicon compound gas is used. Alternatively, pressure can be applied using two or more atmospheres. The mechanism by which an organosilicon polymer compound having silicon and carbon as main skeleton components is produced by the synthesis reaction will be described below, for example, in the case of synthesis from methylchlorosilane. That is, the methyl group of methylchlorosilane decomposes into methyl radicals and silyl radicals by heating. Among these, the methyl free radical extracts hydrogen from the methyl group bonded to silicon and becomes a carbon free radical, which itself becomes methane gas. On the other hand, hydrogen radicals are generated from silicon-bonded methyl groups, and carbon radicals are also generated at the same time. It is believed that the silyl free radicals and carbon free radicals generated as described above combine to form a bond between silicon and carbon, and based on these reactions, an organosilicon polymer compound is generated, and the hydrogen free radicals become hydrogen gas. It will be done. An example of a device for carrying out the synthesis reaction is a stationary autoclave. In this case, the heating temperature is preferably in the range of 300 to 500°C. Further, another example of carrying out the above-mentioned synthesis reaction is shown in FIG. In Fig. 1, the raw material is charged into the heating reaction tower 2 through the valve 1, and the temperature range is 300 to 1500°C.
It is preferably heated in a temperature range of 600 to 1200°C, and a part of the organosilicon polymer compound for silicon carbide fibers of the present invention in the reaction product is taken out of the system through valve 3, and is also produced in heating reaction tower 2. The low molecular weight compounds are sent to the separation column 5 via valve 4 and separated by distillation, the gas is discharged to the outside of the system via valve 6, and the high molecular weight polymer is taken out of the system via valve 7. Note that the low molecular weight compounds separated in the separation column 5 are circulated again to the heating reaction column 2 via a valve 8. In the production method of the present invention, the reason why an organosilicon polymer compound whose main skeleton components are silicon and carbon is used as a raw material for spinning is that even if silicon or carbon is present as a side chain, it is easily separated and volatilized by heating. However, on the other hand, silicon and carbon that constitute the skeleton components do not easily decompose and volatilize even when heated, and silicon and carbon can combine at high temperatures to form SiC. In addition, one or more organosilicon compounds selected from the organosilicon compounds belonging to the classification types (1) to (10) above may be used in a vacuum or in an inert gas, hydrogen gas, CO gas, oxidizing gas, At least one selected from gamma rays, X-rays, electron beams, and light is applied in an atmosphere selected from hydrocarbon gas and organosilicon compound gas, while heating as necessary. By irradiating it, a polymerization reaction can be carried out and an organosilicon polymer compound can be produced. When irradiating with γ-rays, the dose of γ-rays is preferably within the range of 1×10 6 to 1×10 11 Roentgens. If the irradiation is less than 1× 106 Roentgen, the polymerization reaction will not proceed sufficiently;
It is not economical to irradiate more than 10 11 X-rays. When irradiating X-rays, an output of 1KV or more is required. When using an electron beam, the acceleration voltage of the electron beam is preferably within the range of 0.1 to 1 x 103 kilovolts; if it is lower than 0.1 millivolt, the polymerization reaction will not proceed, and if it is higher than 1 x 103 kilovolts, the polymerization reaction will not proceed. This is not suitable because the energy is too strong and the polymerization reaction progresses too much. When irradiating with light, good results can be obtained by using a power within the range of 10 to 1×10 7 watts.
If it is less than 10 watts, the polymerization reaction will not occur, and 1×
If the amount is more than 10 7 watts, the polymerization reaction will proceed too much, which is not practical. The various irradiation times include gamma rays,
It is economical to perform X-ray and light irradiation for 1 to 100 hours. In the case of electron beam irradiation, it is economical to perform it within 10 hours. Further, when performing the above-mentioned irradiation, heating to a temperature of 300° C. or lower may be advantageous because the polymerization reaction is accelerated. Furthermore, examples of organosilicon polymer compounds containing different elements other than silicon, carbon, hydrogen, and oxygen that can be used in the present invention include the following (v) to (g). (E)

【式】 ポリシラザン (ヘ)【formula】 polysilazane (F)

【式】 ポリシルチアン (ト) カルボラン核を有するポリマー 前記異種元素を含有する有機ケイ素高分子化合
物は公知の方法で合成することができる。前記公
知の方法で合成される異種元素を含有する有機ケ
イ素化合物以外に、前記(1)〜(10)のうちから選ばれ
る少くとも1種の有機ケイ素化合物と、前記(11)の
有機金属化合物との混合原料を加熱、照射の少く
とも1つにより重縮合反応をおこなわせ、ケイ
素、炭素、酸素、水素以外の異種元素を含有する
有機ケイ素高分子化合物を生成させることができ
る。加熱および照射による重縮合反応の条件は前
記と同様である。 前記有機ケイ素化合物に有機金属化合物を混合
する割合は、生成した高分子中に含まれる異種元
素が0.01〜20%の範囲が良く、異種元素の量が
0.01%以下では異種元素添加の効果が顕著でな
く、また異種元素の量が20%以上になると、異種
元素を含有する有機ケイ素高分子化合物が生成し
ないから、0.01〜20%の範囲が好適である。 前記シリコンカーバイド繊維の原料となる有機
ケイ素高分子化合物の軟化温度は一定していな
い。軟化温度が室温以下の有機ケイ素高分子化合
物でも冷却しながら紡糸し、次いで前記紡出糸を
冷却しながら不融化すれば良い。しかしこの冷却
しながらの紡糸及び不融化は実用的でない。それ
ゆえ前記有機ケイ素高分子化合物の軟化温度は室
温(20℃)以上が好ましい。軟化点20℃以下の有
機ケイ素高分子化合物を使用する場合、蒸留(常
圧蒸留、真空蒸留)により、低揮発分を除去し、
前記有機ケイ素高分子化合物の軟化温度を20℃以
上とした方が、紡糸と不融化にとつて有利であ
る。 前記有機ケイ素高分子化合物を例えばベンゼ
ン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、スチ
レン、クメン、ペンタン、ヘキサン、オクタン、
シクロペンタジエン、シクロヘキサン、シクロヘ
キセン、メチレンクロライド、クロロホルム、四
塩化炭素、1・1−ジクロロエタン、1・2−ジ
クロロエタン、メチルクロロホルム、1・1・2
−トリクロロエタン、ヘキサクロロエタン、クロ
ロベンゼン、ジクロロベンゼン、エチルエーテ
ル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチルア
セテート、エチルアセテート、アセトニトリル、
二硫化炭素、その他の有機ケイ素高分子化合物を
可溶する溶媒に溶解させ、紡糸原液を造り、これ
を過してマクロゲル、不純物等紡糸に際して有
害な物質を除去した後、前記紡糸原液を通常用い
られる合成繊維紡糸装置により乾式紡糸法により
紡糸し、ドラフトを大きくして目的とする細い繊
維を得ることができる。 この際紡糸装置の紡糸筒内の雰囲気を、前記溶
媒のうちの少くとも1種以上の溶媒の飽和蒸気雰
囲気と、空気、不活性ガスのうちから選ばれる少
くとも1つの気体との混合雰囲気とするか、ある
いは空気、不活性ガス、熱空気、熱不活性ガス、
スチームの雰囲気とすることは、紡糸筒中の紡糸
の固化を制御することができる点で有利である。 前記溶媒を用いて紡糸原液を造る方法のほか
に、前記有機ケイ素高分子化合物を加熱溶融させ
て紡糸原液を造り、これを過してマクロゲル、
不純物等の紡糸に際して有害となる物質を除去
し、これを前記紡糸装置により紡糸することもで
きる。紡糸する際の紡糸原液の温度は原料の有機
ケイ素高分子化合物の軟化温度によつて異なるが
20〜400℃の温度範囲が有利である。前記紡糸装
置において、必要に応じて紡糸筒を取りつけ、該
紡糸筒内の雰囲気を空気、不活性ガス、熱空気、
熱不活性ガス、スチームのうちから選ばれるいず
れか1種以上の雰囲気中で、ドラフトを大きくす
ることにより細い直径の繊維を得ることができ
る。前記溶融紡糸における紡糸速度は、原料たる
有機ケイ素高分子化合物の平均分子量、分子量分
布、高分子分子構造によつて異なるが、50〜5000
m/分の範囲で良い結果が得られる。 次に前記紡出糸を照射することにより不融化す
る。前記照射は、γ線、中性線、α線、β線、電
子線、X線、光のうちから選ばれる何れか少くと
も1種によつて行うことができる。実用的にはこ
のうちγ線、電子線、X線、光が使用される。γ
線照射する場合、γ線の量は1×103〜1×1011
レントゲンの範囲内が適当である。1×103レン
トゲンより線量が少い場合には、不融化が充分に
おこなわれず、後工程の焼成段階で糸は膠着して
しまう。1×1011レントゲンより線量が多い場合
には不融化処理をきわめて短い時間で行うことが
できるが、γ線が強すぎるため実用的でない。γ
線を照射する時間は1〜100時間の範囲内が良
く、1時間以下では不融化が充分おこなわれず、
100時間以上になると実用的でなくなる。電子線
を照射する場合、電子線の加速電圧は0.01〜1×
103キロボルトの範囲内が良い。加速電圧が0.01
キロボルトより低いと電子線のエネルギーが低く
て不融化が充分おこなわれず、1×103キロボル
トより高いと電子線のエネルギーが強すぎて実用
的でなくなる。電子線照射の時間は1時間以内が
実用的である。X線を照射する場合、X線の出力
は0.1〜1×103キロボルトの範囲内が良く、出力
が0.1キロボルトより低いと不融化はおこなわれ
ず、出力が1×103キロボルトより高いことは実
用的でない。X線照射の時間はγ線照射と同じ1
〜100時間の範囲内である。光(紫外線)を照射
する場合には、光のエネルギーは10〜1×107
ツトの範囲内が良く、1×10ワツトより少いと不
融化はおこなわれず、1×107ワツトより多いこ
とは実用的でない。光を照射する時間はγ線と同
一である。この照射は酸化性雰囲気、真空、不活
性ガス、水素、CO、CO2、アンモニア、炭化水
素ガス、有機ケイ素化合物ガスのうちから選ばれ
る少くとも1種の雰囲気下で行われる。 照射による不融化の反応機構は次のように考え
られる。すなわち真空、不活性ガス、水素、
CO、炭化水素ガス、有機ケイ素化合物ガス中で
は、照射により紡出糸を構成する有機ケイ素高分
子化合物の結合が切断され、フリーラジカルが生
成し、このラジカル相互の反応及びラジカルによ
る結合への攻撃により、新しい結合が形成され
る。この結合の形成により、有機ケイ素高分子化
合物は交差結合が発達し、加熱しても溶融しなく
なる。また酸化性雰囲気中(空気、オゾン、CO2
及びこれらのガスの混合ガス)又はアンモニア雰
囲気中では、照射により、前記交差結合が生成す
るが、さらに有機ケイ素高分子化合物の結合が切
断されて生成したフリーラジカルが酸素又は窒素
と反応して、前記酸素又は窒素による交差結合も
生成する。この二つの交差結合の生成により、紡
出糸は不融化される。前記照射により不融化する
場合、加熱は必ずしも必要でないが、加熱しなが
ら照射すると前記交差結合の生成が促進されるた
め有利である。加熱する温度は20〜250℃の範囲
内が特に好適である。また照射により部分的に不
融化し、次いで酸化性雰囲気中で加熱しても不融
化することができる。この場合、酸化性雰囲気中
での加熱時間を全く照射しないで不融化する場合
に比較して短くすることができるので、有利な場
合もある。 前記不融化において、張力を作用させると、不
融化において紡出糸が波状の形になることを防止
することができる。作用させる張力は前述の如
く、紡糸が収縮して波状の形となることがないよ
うにすればよいため、わずかの張力でよいが、実
用的に紡糸に張力を作用させて低温加熱するため
には、0.001〜5Kg/mm2の範囲の張力を作用させ
ると良い結果が得られ、0.001Kg/mm2以下の張力
を作用させても、紡糸をたるませないような緊張
を与ええることができず、5Kg/mm2以上の張力を
作用させると張力が大きすぎて紡出糸が切断する
ことがあるから、張力は0.001〜5Kg/mm2の範囲
が良い。 次に前記不融化した紡出糸を真空中、あるいは
不活性ガス、COガス、水素ガス、炭化水素ガ
ス、有機ケイ素化合物ガスのうちから選ばれるい
ずれか1種または2種以上のガス雰囲気中におい
て、350〜1000℃の温度範囲で、張力を作用させ
ながら予備加熱する。この予備加熱において、紡
出糸を形成する有機ケイ素高分子化合物は熱重縮
合反応と熱分解反応とにより易揮発性成分を放出
する。 高温焼成は予備焼成した紡出糸を真空中あるい
は不活性ガス、COガス、水素ガスのうちから選
ばれる少くとも1種の雰囲気中で1000〜2000℃の
温度範囲で行い、シリコンカーバイド繊維を高純
度で得ることができる。 第2図に示される如く、易揮発性成分の揮散は
500〜700℃の温度範囲で最も大きい。前記紡出糸
はこのために収縮し、屈曲するが、予備加熱中張
力を作用させて、この屈曲を防止することができ
る。この際張力の大きさは前記予備加熱時に紡出
糸が収縮しても波状の形となることを少くとも防
止することができる以上の大きさであればよい
が、実用的には0.001〜20Kg/mm2の範囲の張力を
作用させると良い結果が得られ、0.001Kg/mm2
下の張力を紡出糸に作用させても紡出糸をたるま
せないような緊張を与えることができず、20Kg/
mm2以上の張力を作用させると、張力が大きすぎて
紡出糸が切断することがあるため、予備加熱中に
紡出糸に作用させる張力は0.001〜20Kg/mm2の範
囲が良い。 このような張力の作用下で予備加熱した後に、
真空中、不活性ガス、COガス、水素ガスのうち
から選ばれるいずれか少くとも1種の雰囲気中で
高温焼成すると、SiCは超微粒子となり、強度の
大なるシリコンカーバイド繊維が得られる。この
超微粒シリコンカーバイド粒子の生成機構は明ら
かでないが、有機ケイ素高分子化合物が熱分解さ
れてSiCが生成されるためと考えられる。 前記高温焼成においては張力を作用させること
は必ずしも必要ではないが、0.001〜100Kg/mm2
範囲で張力を作用させながら高温焼成すると、屈
曲を少くした強度の高いシリコンカーバイド繊維
を得ることができることもあり、0.001Kg/mm2
下の張力を作用させても効果はなく、100Kg/mm2
以上張力を作用させても効果に変わりはないか
ら、作用させる張力は0.001〜100Kg/mm2の範囲が
良い。 前記予備加熱し、高温焼成したシリコンカーバ
イド繊維には遊離した炭素が含まれていることが
多く、この炭素を除去するためには、前記繊維を
好適には600〜1700℃の温度範囲で、酸化性雰囲
気中で焼成すれば、前記炭素を酸化除去すること
ができる。前記酸化性雰囲気中での焼成は600℃
以下の温度では遊離炭素が酸化されず1700℃以上
の温度では遊離炭素は容易に酸化されるが、一方
SiO2の生成反応の進行が大きくなるため好まし
くない。前記炭素が酸化する時間は酸化温度と、
繊維の処理温度とによつて変化し、例えば1200℃
で焼成した繊維を800℃の酸化性雰囲気中で処理
する場合には0.1〜3時間が適当であり、一般的
には低い温度で比較的長い時間かけた方がよい結
果が得られる。 本発明のシリコンカーバイド繊維を単繊維、ヤ
ーン、ロービング、ケーブル、ストランド、フイ
ラメントとすることができる。 1300℃の真空中で焼成製造した本発明のシリコ
ンカーバイド繊維の強度ならびに弾性率は次の表
のようであり、かかる引張強さの大なるシリコン
カーバイド繊維は従来知られていない。
[Formula] Polysilthian(t) Polymer having a carborane nucleus The organosilicon polymer compound containing the above-mentioned different element can be synthesized by a known method. In addition to the organosilicon compound containing a different element synthesized by the known method, at least one organosilicon compound selected from (1) to (10) above, and the organometallic compound of (11) above. A polycondensation reaction can be performed on a mixed raw material with at least one of heating and irradiation to produce an organosilicon polymer compound containing a different element other than silicon, carbon, oxygen, and hydrogen. The conditions for the polycondensation reaction by heating and irradiation are the same as described above. The ratio of mixing the organometallic compound to the organosilicon compound is preferably in the range of 0.01 to 20% of the different elements contained in the produced polymer, and the amount of the different elements is
If the amount of the different element is less than 0.01%, the effect of adding the different element will not be noticeable, and if the amount of the different element exceeds 20%, an organosilicon polymer compound containing the different element will not be produced, so a range of 0.01 to 20% is preferable. be. The softening temperature of the organosilicon polymer compound that is the raw material for the silicon carbide fiber is not constant. Even an organosilicon polymer compound having a softening temperature below room temperature may be spun while being cooled, and then the spun yarn may be made infusible while being cooled. However, spinning and infusibility while cooling are not practical. Therefore, the softening temperature of the organosilicon polymer compound is preferably room temperature (20° C.) or higher. When using an organosilicon polymer compound with a softening point of 20℃ or less, remove low volatile components by distillation (normal pressure distillation, vacuum distillation),
It is advantageous for spinning and infusibility to set the softening temperature of the organosilicon polymer compound to 20° C. or higher. The organosilicon polymer compound may be, for example, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, styrene, cumene, pentane, hexane, octane,
Cyclopentadiene, cyclohexane, cyclohexene, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, methylchloroform, 1,1,2
- trichloroethane, hexachloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, ethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, methyl acetate, ethyl acetate, acetonitrile,
A spinning stock solution is prepared by dissolving carbon disulfide and other organosilicon polymer compounds in a solvent, and after removing macrogels, impurities, and other harmful substances during spinning, the spinning stock solution is usually used. The fibers are spun using a dry spinning method using a synthetic fiber spinning device, and by increasing the draft, the desired thin fibers can be obtained. At this time, the atmosphere in the spinning tube of the spinning device is set to a mixed atmosphere of a saturated vapor atmosphere of at least one of the above solvents and at least one gas selected from air and an inert gas. or air, inert gas, hot air, hot inert gas,
The use of a steam atmosphere is advantageous in that the solidification of the spun fibers in the spinning tube can be controlled. In addition to the method of preparing a spinning stock solution using the above-mentioned solvent, a spinning stock solution is prepared by heating and melting the organosilicon polymer compound, and then macrogel,
It is also possible to remove substances such as impurities that are harmful during spinning, and then spin them using the spinning apparatus. The temperature of the spinning dope during spinning varies depending on the softening temperature of the organic silicon polymer compound used as the raw material.
A temperature range of 20-400°C is advantageous. In the spinning device, a spinning tube is attached as necessary, and the atmosphere inside the spinning tube is changed to air, inert gas, hot air,
Fibers with a narrow diameter can be obtained by increasing the draft in an atmosphere of one or more selected from thermal inert gas and steam. The spinning speed in the melt spinning varies depending on the average molecular weight, molecular weight distribution, and polymer molecular structure of the organosilicon polymer compound that is the raw material, but is 50 to 5000.
Good results are obtained in the m/min range. Next, the spun yarn is made infusible by irradiation. The irradiation can be performed with at least one selected from gamma rays, neutral rays, alpha rays, beta rays, electron beams, X-rays, and light. Of these, gamma rays, electron beams, X-rays, and light are practically used. γ
When irradiating with radiation, the amount of gamma rays is 1×10 3 to 1×10 11
It is appropriate to be within the range of X-rays. If the dose is less than 1×10 3 Roentgen, sufficient infusibility will not be achieved and the thread will stick in the subsequent firing stage. If the dose is higher than 1×10 11 Roentgen, the infusibility treatment can be carried out in a very short time, but this is not practical because the γ-rays are too strong. γ
It is best to irradiate the material for a period of 1 to 100 hours; if it is less than 1 hour, infusibility will not be achieved sufficiently.
If it exceeds 100 hours, it becomes impractical. When irradiating with an electron beam, the acceleration voltage of the electron beam is 0.01 to 1×
A range of 10 to 3 kilovolts is good. Acceleration voltage is 0.01
If it is lower than kilovolts, the energy of the electron beam is too low to achieve sufficient infusibility, and if it is higher than 1×10 3 kilovolts, the energy of the electron beam is too strong to be practical. The practical time for electron beam irradiation is one hour or less. When irradiating X-rays, the output of X-rays should be within the range of 0.1 to 1 x 10 3 kilovolts; if the output is lower than 0.1 kilovolts, infusibility will not occur, and if the output is higher than 1 x 10 3 kilovolts, it is not practical. Not on target. The time of X-ray irradiation is the same as that of γ-ray irradiation1
~100 hours. When irradiating light (ultraviolet light), the energy of the light should preferably be within the range of 10 to 1 x 10 7 watts; if it is less than 1 x 10 watts, infusibility will not be achieved, and if it is more than 1 x 10 7 watts, it will not be infusible. Not practical. The time for irradiating light is the same as for gamma rays. This irradiation is performed under at least one atmosphere selected from oxidizing atmosphere, vacuum, inert gas, hydrogen, CO, CO 2 , ammonia, hydrocarbon gas, and organosilicon compound gas. The reaction mechanism of infusibility due to irradiation is thought to be as follows. i.e. vacuum, inert gas, hydrogen,
In CO, hydrocarbon gas, and organosilicon compound gas, the bonds of the organosilicon polymer compounds that make up the spun yarn are broken by irradiation, and free radicals are generated, and these radicals react with each other and attack the bonds by the radicals. A new bond is formed. Due to the formation of this bond, the organosilicon polymer compound develops cross-bonds and does not melt even when heated. Also in oxidizing atmospheres (air, ozone, CO2
and a mixed gas of these gases) or in an ammonia atmosphere, the cross bonds are generated by irradiation, and the free radicals generated by cutting the bonds of the organosilicon polymer compound react with oxygen or nitrogen, Cross-links due to the oxygen or nitrogen also occur. The generation of these two crosslinks makes the spun yarn infusible. In the case of infusibility caused by the irradiation, heating is not necessarily necessary, but it is advantageous to irradiate while heating because the formation of the cross-links is promoted. The heating temperature is particularly preferably within the range of 20 to 250°C. Further, it can also be partially rendered infusible by irradiation and then heated in an oxidizing atmosphere. In this case, the heating time in an oxidizing atmosphere can be shortened compared to the case where infusibility is achieved without irradiation at all, which may be advantageous. When tension is applied during the infusibility, it is possible to prevent the spun yarn from becoming wavy during the infusibility. As mentioned above, the applied tension only needs to be small enough to prevent the spun yarn from shrinking and forming a wavy shape, but in order to practically apply tension to the spun yarn and heat it at a low temperature, Good results can be obtained by applying a tension in the range of 0.001 to 5 Kg/mm 2 , and even if a tension of 0.001 Kg/mm 2 or less is applied, it is possible to apply tension that does not cause the spinning yarn to slack. First, if a tension of 5 kg/mm 2 or more is applied, the tension is too large and the spun yarn may break, so the tension is preferably in the range of 0.001 to 5 kg/mm 2 . Next, the infusible spun yarn is placed in a vacuum or in an atmosphere of one or more gases selected from inert gas, CO gas, hydrogen gas, hydrocarbon gas, and organosilicon compound gas. , preheat in the temperature range of 350-1000℃ while applying tension. During this preheating, the organosilicon polymer compound forming the spun yarn releases easily volatile components through a thermal polycondensation reaction and a thermal decomposition reaction. High-temperature firing is performed on the pre-fired spun yarn in a temperature range of 1000 to 2000°C in a vacuum or at least one atmosphere selected from inert gas, CO gas, and hydrogen gas, and the silicon carbide fiber is heated to a high temperature. can be obtained with high purity. As shown in Figure 2, the volatilization of easily volatile components is
The largest in the temperature range of 500-700℃. The spun yarn therefore shrinks and bends, but tension can be applied during preheating to prevent this bending. At this time, the tension may be large enough to at least prevent the spun yarn from forming a wavy shape even if it shrinks during the preheating, but practically it is 0.001 to 20 kg. Good results can be obtained by applying a tension in the range of 0.001Kg/mm 2 to the spun yarn, and even if a tension of 0.001Kg/mm 2 or less is applied to the spun yarn, it is not possible to apply tension that will not cause the spun yarn to sag. ,20Kg/
If a tension of mm 2 or more is applied, the tension is too large and the spun yarn may break, so the tension applied to the spun yarn during preheating is preferably in the range of 0.001 to 20 Kg/mm 2 . After preheating under the action of such tension,
When fired at high temperature in a vacuum or in at least one atmosphere selected from inert gas, CO gas, and hydrogen gas, SiC becomes ultrafine particles and a silicon carbide fiber with high strength can be obtained. Although the mechanism by which these ultrafine silicon carbide particles are produced is not clear, it is thought that SiC is produced by thermal decomposition of an organosilicon polymer compound. Although it is not necessarily necessary to apply tension in the high temperature firing, high strength silicon carbide fibers with less bending can be obtained by performing high temperature firing while applying tension in the range of 0.001 to 100 Kg/ mm2 . There is no effect even if a tension of 0.001Kg/mm 2 or less is applied, and 100Kg/mm 2
Since there is no change in the effect even if the tension is applied above, the tension to be applied is preferably in the range of 0.001 to 100 Kg/mm 2 . The preheated and high-temperature fired silicon carbide fibers often contain free carbon, and in order to remove this carbon, the fibers are preferably oxidized at a temperature in the range of 600 to 1700°C. By firing in a neutral atmosphere, the carbon can be oxidized and removed. Firing in the oxidizing atmosphere is 600℃
At temperatures below, free carbon is not oxidized, and at temperatures above 1700°C, free carbon is easily oxidized;
This is not preferable because the progress of the SiO 2 production reaction increases. The time for the carbon to oxidize is determined by the oxidation temperature;
Varies depending on fiber processing temperature, e.g. 1200℃
When treating fibers fired at 800 DEG C. in an oxidizing atmosphere, 0.1 to 3 hours is appropriate, and generally better results are obtained by treating the fibers at a lower temperature for a relatively longer time. The silicon carbide fibers of the present invention can be made into monofilaments, yarns, rovings, cables, strands, and filaments. The strength and elastic modulus of the silicon carbide fiber of the present invention produced by firing in a vacuum at 1300°C are as shown in the table below, and silicon carbide fibers with such high tensile strength have not been known to date.

【表】 本発明のシリコンカーバイド繊維の弾性率は現
在知られている各種繊維の内で弾性率の最も大き
い炭素繊維のそれを凌ぎ、ガラス繊維の約6倍と
なつている。 1500℃の真空中で焼成製造した本発明のシリコ
ンカーバイド繊維につき、X線デイフラクト法に
より調査した回折図形は、第2図に示すように2
θ≒36゜、60゜、72゜の3本の回折ピークがあ
り、この繊維中のSiC結晶はβ−SiC結晶である
ことが判る。 さらに前記種々の温度で高温焼成したシリコン
カーバイド繊維をX線透過ラウエ法により測定し
たラウエ写真を参考図1〜3に示す。 参考図1は1200℃の真空中で焼成したシリコン
カーバイド繊維のラウエ写真、参考図2は1300℃
の真空中で焼成したシリコンカーバイド繊維のラ
ウエ写真、参考図3は1500℃の真空中で焼成した
シリコンカーバイド繊維のラウエ写真である。前
記ラウエ写真の回折環のうち一番内側のものはβ
−SiCの(111)面による回折環であり、焼成温
度の上昇に従つて回折環が明確になりβ−SiC結
晶が成長してゆく状態がわかる。また前記回折環
に回折班点が見られないことから前記β−SiC結
晶は極めて小さい粒子であることが明白である。 前記SiC結晶の平均粒径は下記の式によつて算
出することができる。 L=0.9×λ/β×cosθ L:平均粒径(Å) λ:X線波長(Å) β:回折ピークの半値幅(ラジアン) θ:ブラツクの反射角 前記式によつて高温焼成温度を種々変化させて
焼成したシリコンカーバイド繊維中のSiC結晶の
大きさを求めるとき例えば1100℃の真空中で焼成
したシリコンカーバイド繊維中のSiC結晶の平均
粒径は約20Åであり、1200℃の真空中で焼成した
シリコンカーバイド繊維中のSiC結晶の平均粒径
は約30Åであり、1500℃の真空中で焼成したシリ
コンカーバイド繊維中のSiC結晶の平均粒径は約
80Åであり、シリコンカーバイド繊維の焼成温度
とSiC結晶の平均粒径との関係は、焼成温度が高
くなるに従つてSiC結晶の平均粒径が大きくな
る。 1500℃の真空中で焼成して得られた本発明のシ
リコンカーバイド繊維中のSiC結晶を加速電圧
1000キロボルトの超高圧電子顕微鏡によつて観察
した第3〜6図に示す写真のうち第3図は5000倍
で撮影したシリコンカーバイド繊維の写真であ
り、該繊維の表面がきわめて平滑であることがわ
かる。 第4図は20000倍で撮影したシリコンカーバイ
ド繊維の写真であり、厚さの薄い周辺部だけを電
子線が透過するため、SiC結晶粒子の映像が見ら
れ、全面的に分布した平均粒径約50Åの粒子の間
に極く小数の100〜1000Åの粒子が点在してい
る。第5図はシリコンカーバイド繊維の切断端面
を20000倍で撮影した写真であり、全面的に分布
した約50Åの粒子の間に極く小数の100〜1000Å
の大きい粒子が点在している。第6図はシリコン
カーバイド繊維の切断端面を50000倍で撮影した
写真であり、約50Åの粒子が一様に分布し、極く
小数の大きい100〜1000Åの粒子が点在している
が、シリコンカーバイド繊維を主に構成している
のは約50Åの微細粒子であることがわかる。 次に本発明を実施例について説明する。 実施例 1 ドデカメチルシルクロヘキサシラン10Kgとヘキ
サメチルジシラザン0.5Kgの混合物を第1図の流
通式装置を使用して熱重縮合反応した。120℃に
予熱された前記混合物を流速2/時間で、バル
ブ1を通して加熱装置2(全長1.5mのパイプヒ
ーター)で650℃に加熱し、窒素を含有する有機
ケイ素高分子化合物を生成した。前記有機ケイ素
化合物は分離塔4に送入し、ガス、低分子量化合
物、高分子量重合体にそれぞれ分離され、ガスは
バルブ5を通して系外に排出され、高分子量重合
体はバルブ7を通して系外に取り出される。低分
子量化合物はバルブ6を通し、リサイクル原料と
して再び加熱装置2に送られる。得られた有機ケ
イ素高分子化合物は加熱過された後、真空中で
40℃に加熱濃縮されて、固体状高分子化合物とさ
れた。この高分子化合物の軟化温度は35℃であつ
た。この高分子化合物をベンゼンにとかして紡糸
原液を造り、室温で、口径300μmのノズルより
400m/分の速度で紡糸して15μmの繊維を得
た。なお紡糸筒にはベンゼン分圧0.01の空気を送
入した。前記紡出糸を150g/mm2の張力を作用さ
せながら、室温、真空中で、10キロワツトの紫外
線ランプにより紫外線を25時間照射し不融化し
た。 次いで前記紡糸に500g/mm2の張力を作用させ
ながら微量の酸素を含有する窒素ガス雰囲気中で
室温より1000℃まで3時間かけて昇温し、さらに
真空中で1300℃まで100℃/時間で昇温してSiC
繊維とした。このSiC繊維の引張強度平均300
Kg/mm2(平均繊維径10μm)であり、弾性率は
25ton/mm2であつた。 実施例 2 10の三ツ口フラスコに無水デカリン5とナ
トリウム800gとを入れ、N2ガス気流下加熱し、
ナトリウムを溶融する。そこへ2のジメチルジ
クロロシランを滴下した。滴下終了後3時間加熱
環流沈殿物を生成させた。この沈殿を過し、ま
ずメタノールで洗浄した後、水で充分洗浄して、
白色粉末のポリシラン830gを得た。このポリシ
ラン100gとBC3H9O2をアルゴンガス置換したガ
ラス管に封入し、室温でCo−60 45 KCiの線源を
使い、135レントゲンのγ線を照射して重合をお
こなつた。生成したホウ素を含有する有機ケイ素
高分子化合物83gを得た。この有機ケイ素高分子
化合物の数平均分子量は1400であつた。前記有機
ケイ素高分子化合物を250℃に加熱溶融して紡糸
原液とした。この紡糸原液を紡糸装置により直径
300μmの口金より250m/minの紡糸速度で溶融
紡糸して、直径10μmの繊維を得た。この繊維を
アルゴン雰囲気中でCo−60 45KCiの線源を利用
し、45レントゲン/時間のγ線を繊射しながら、
50℃に10時間加熱して不融化処理をおこなつた。
この不融化された繊維を100℃/時間の昇温速度
で、真空中(1×10-3mmHg)で1300℃まで昇温
し、1300℃に1時間保持してSiC繊維とした。こ
の繊維の引張強度は平均直径10μmの繊維で、平
均300Kg/mm2であり、弾性率は平均27ton/mm2であ
つた。 実施例 3 実施例2で製造したポリカルボシランのうち、
平均分子量400gのもの10gとAlC3H93gとをア
ルゴンガス置換してガラス管に封入した。この試
料をCo−60 45KCiの線源を利用し、180レントゲ
ンのγ線照射して、アルミニウムを含有する有機
ケイ素高分子化合物11.5gを得た。この有機ケイ
素高分子化合物の平均分子量は1500であつた。前
記有機ケイ素高分子化合物を280℃に加熱溶融し
て紡糸原液とした。前記紡糸原液を紡糸装置によ
り、直経300μmの口金より300m/minの紡糸速
度で溶融紡糸し、直径10μmの繊維を得た。この
繊維を室温、空気中でCo−60 45KCiの線源を利
用し、45レントゲン/時間の線量率のγ線を16時
間照射して不融化処理をおこなつた。この不融化
された繊維をアルゴン気流中で100℃/時間の昇
温速度で1250℃まで昇温し、1300℃に1時間保持
してSiC繊維とした。この繊維の引張強度は平均
直径10μmの繊維で、平均350Kg/mm2であり、弾
性率は平均20ton/mm2であつた。この繊維を空気
中で1300℃に50時間加熱し、酸化試験をおこなつ
たところ、酸化増量は、アルミニウムの入らない
SiC繊維に比較して50%以下に減少した。 実施例 4 ポリ(シルメチレンシロキサン) の平均分子量約10000のものを合成し原料として
使用した。前記高分子を溶融し過して紡糸原液
とし、紡糸口金300μm、紡糸温度150℃、紡糸速
度500m/分で溶融紡糸して直径15μmの繊維を
得た。前記紡出糸に100g/mm2の張力を作用させ
ながら室温、真空中で、加速電圧10キロボルトの
電子線を1分間照射して不融化し、次いで500
g/mm2の張力を作用させながら、真空中で室温よ
り800℃まで3時間かけて昇温して予備加熱し、
更にそのまま1400℃まで200℃/時間の昇温速度
で昇温して高温焼成しシリコンカーバイド繊維を
得た。この1400℃処理繊維の強度は390Kg/mm2
あり、この繊維には屈曲したところがないため、
その強度特性の均一性はきわめてよく、平均直径
15μmの繊維で、平均の引張強度は350Kg/mm2
あり、平均の弾性率は23ton/mm2であつた。 実施例 5 ポリ(シルアリ−レンシロキサン) の平均分子量7000のものを合成して原料とした。 前記高分子化合物を溶融し過して紡糸原液と
し、紡糸温度203℃、紡糸口金の口径250μm、紡
糸速度1000m/分の条件で溶融紡糸して直径10μ
mの繊維とした。前記紡出糸に200g/mm2の張力
を作用させ、空気中でCo−60 45KCiの線源を用
い70℃に加熱しながら1×108レントゲンになる
まで照射し不融化した。次いで窒素ガス中で400
g/mm2の張力を作用させながら室温より800℃ま
で3時間かけて昇温して予備加熱し、更にアルゴ
ンガス中で1700℃まで200℃/時間の昇温速度で
昇温して高温焼成しシリコンカーバイド繊維とし
た。前記シリコンカーバイド繊維において、1000
℃処理繊維の引張強度は280Kg/mm2、弾性率は
10ton/mm2であり、1300℃処理繊維の引張強度は
380Kg/mm2、弾性率は22ton/mm2であり、1700℃処
理繊維の引張強度は65Kg/mm2、弾性率は18ton/
mm2であつた。 実施例 6 ポリシルメチレン の平均分子量約4000のものを合成した。前記高分
子の軟化温度が40℃以下であり、窒素ガス中で
280℃に2時間熟成し、しかる後過して紡糸原
液として、紡糸温度180℃、紡糸口金の口径200μ
m、紡糸速度150m/分で紡糸して直径10μmの
繊維とした。前記紡出糸を250g/mm2の張力を作
用させながら、空気中で70℃に加熱しながら、10
キロボルトのX線を20時間照射して不融化し、次
いで窒素ガス中で500g/mm2の張力を作用させな
がら中心800℃の1mの炉を連続的に繊維をゆつ
くり通過させて予備加熱し、更に5Kg/mm2の張力
を作用させながら、アルゴンガス雰囲気中で中心
1300℃の2mの炉を連続的に繊維をゆつくり通過
させて高温焼成してシリコンカーバイド繊維とし
た。前記1300℃処理シリコンカーバイド繊維の引
張強度は340Kg/mm2であり、弾性率は28ton/mm2
あつた。 実施例 7 ポリシルトリメチレン の平均分子量約3000のものを合成し、充分に過
した後、紡糸温度140℃、紡糸速度800m/分、紡
糸口金の口径240μmで溶融紡糸して直径10μm
の繊維を得た。前記紡糸に150g/mm2の張力を作
用させながら、Co−60 45−KCiの線源を使用
し、3×107レントゲンになるまで照射し、次い
で空気中で100℃まで1時間かけて昇温して不融
化し、次いで300g/mm2の張力を作用させなが
ら、真空中で室温より800℃まで3時間かけて昇
温して予備加熱し、更にアルゴンガス中で1600℃
まで200℃/時間の昇温速度で昇温してシリコン
カーバイド繊維とした。前記繊維において、1000
℃処理繊維の引張強度は310Kg/mm2、弾性率は
13ton/mm2であり、1300℃処理繊維の引張強度は
380Kg/mm2、弾性率は25ton/mm2であつた。 以上本発明方法により得られたシリコンカーバ
イド繊維は、鉄鋼材料中最も引張強さの大なるピ
アノ線の300〜400Kg/mm2に匹敵する強さのものが
容易に得られ、かつ比重約3.0であり、耐酸性、
耐酸化性、耐熱性に優れ、金属ならびに合金との
漏れは炭素繊維に較べ良好であり、かつ金属なら
びに合金との反応性は悪いから、繊維強化型金
属、プラスチツクおよびゴムの繊維材料、電気発
熱繊維、防火織布、耐酸隔膜、原子炉材料、航空
機構造材、橋梁、構築物材料、核融合炉材料、ロ
ケツト材料、発光体、研摩布、ワイヤーロープ、
海洋開発材料、ゴルフシヤフト材料、スキースト
ツク材料、テニスラケツト材料、魚釣竿、靴底材
料等に用いて極めて有用である。
[Table] The elastic modulus of the silicon carbide fiber of the present invention exceeds that of carbon fiber, which has the highest elastic modulus among various currently known fibers, and is about 6 times that of glass fiber. The diffraction pattern of the silicon carbide fiber of the present invention, which was produced by firing in a vacuum at 1500°C, was investigated by the X-ray diffract method, as shown in Figure 2.
There are three diffraction peaks at θ≒36°, 60°, and 72°, indicating that the SiC crystal in this fiber is β-SiC crystal. Furthermore, Laue photographs of silicon carbide fibers calcined at various temperatures mentioned above, measured by the X-ray transmission Laue method, are shown in Reference Figures 1 to 3. Reference figure 1 is a Laue photograph of silicon carbide fiber fired in a vacuum at 1200℃, reference figure 2 is a Laue photograph of silicon carbide fiber fired at 1300℃.
Reference Figure 3 is a Laue photograph of silicon carbide fibers fired in a vacuum at 1500°C. The innermost diffraction ring in the above Laue photo is β
This is a diffraction ring due to the (111) plane of -SiC, and it can be seen that as the firing temperature increases, the diffraction ring becomes clearer and the β-SiC crystal grows. Furthermore, since no diffraction spots are observed in the diffraction rings, it is clear that the β-SiC crystals are extremely small particles. The average grain size of the SiC crystal can be calculated using the following formula. L=0.9×λ/β×cosθ L: Average particle size (Å) λ: X-ray wavelength (Å) β: Half width of diffraction peak (radian) θ: Black reflection angle High temperature firing according to the above formula When determining the size of SiC crystals in silicon carbide fibers fired at various temperatures, for example, the average grain size of SiC crystals in silicon carbide fibers fired in a vacuum at 1100°C is approximately 20 Å; The average grain size of SiC crystals in silicon carbide fibers fired in vacuum is approximately 30 Å, and the average grain size of SiC crystals in silicon carbide fibers fired in vacuum at 1500°C is approximately
80 Å, and the relationship between the firing temperature of silicon carbide fibers and the average grain size of SiC crystals is such that the higher the firing temperature, the larger the average grain size of SiC crystals. The SiC crystal in the silicon carbide fiber of the present invention obtained by firing in vacuum at 1500°C is
Among the photographs shown in Figures 3 to 6, which were observed using a 1000 kilovolt ultra-high voltage electron microscope, Figure 3 is a photograph of silicon carbide fiber taken at 5000x magnification, and it can be seen that the surface of the fiber is extremely smooth. Recognize. Figure 4 is a photograph of a silicon carbide fiber taken at 20,000 times magnification.As the electron beam passes through only the thin peripheral area, images of SiC crystal particles can be seen, and the average particle size distributed over the entire surface is approximately A very small number of particles of 100 to 1000 Å are scattered among the 50 Å particles. Figure 5 is a photograph taken at 20,000x magnification of the cut end surface of a silicon carbide fiber. It shows that between approximately 50 Å particles distributed over the entire surface, there are very small numbers of 100 to 1000 Å particles.
large particles are scattered. Figure 6 is a photograph taken at a magnification of 50,000 times the cut end surface of a silicon carbide fiber, and shows that particles of about 50 Å are uniformly distributed, and very few large particles of 100 to 1,000 Å are scattered. It can be seen that the carbide fibers are mainly composed of fine particles of about 50 Å. Next, the present invention will be explained with reference to examples. Example 1 A mixture of 10 kg of dodecamethylsilclohexasilane and 0.5 kg of hexamethyldisilazane was subjected to a thermal polycondensation reaction using the flow type apparatus shown in FIG. The mixture preheated to 120° C. was heated to 650° C. with a heating device 2 (pipe heater with a total length of 1.5 m) through valve 1 at a flow rate of 2/hour to produce a nitrogen-containing organosilicon polymer compound. The organosilicon compound is sent to a separation column 4, where it is separated into a gas, a low molecular weight compound, and a high molecular weight polymer. The gas is discharged outside the system through a valve 5, and the high molecular weight polymer is discharged outside the system through a valve 7. taken out. The low molecular weight compound passes through the valve 6 and is sent to the heating device 2 again as a recycled raw material. The obtained organosilicon polymer compound is heated and then heated in a vacuum.
It was heated and concentrated to 40°C to form a solid polymer compound. The softening temperature of this polymer compound was 35°C. This polymer compound is dissolved in benzene to make a spinning stock solution, and then it is passed through a nozzle with a diameter of 300 μm at room temperature.
Fibers of 15 μm were obtained by spinning at a speed of 400 m/min. Note that air with a benzene partial pressure of 0.01 was introduced into the spinning tube. The spun yarn was irradiated with ultraviolet rays for 25 hours using a 10 kilowatt ultraviolet lamp at room temperature in vacuum while applying a tension of 150 g/mm 2 to make it infusible. Next, while applying a tension of 500 g/mm 2 to the spinning yarn, the temperature was raised from room temperature to 1000°C over 3 hours in a nitrogen gas atmosphere containing a trace amount of oxygen, and then heated at 100°C/hour to 1300°C in vacuum. SiC by increasing temperature
It was made into fiber. The average tensile strength of this SiC fiber is 300
Kg/mm 2 (average fiber diameter 10μm), and the elastic modulus is
It was 25ton/ mm2 . Example 2 Anhydrous decalin 5 and sodium 800 g were placed in a 10-inch three-necked flask, heated under a stream of N 2 gas,
Melt the sodium. Dimethyldichlorosilane (2) was added dropwise thereto. After completion of the dropwise addition, the mixture was heated and refluxed for 3 hours to form a precipitate. This precipitate is filtered, first washed with methanol, and then thoroughly washed with water.
830 g of white powder polysilane was obtained. 100 g of this polysilane and BC 3 H 9 O 2 were sealed in a glass tube purged with argon gas and polymerized by irradiation with 135 Roentgen gamma rays using a Co-60 45 KCi radiation source at room temperature. 83 g of an organosilicon polymer compound containing boron was obtained. The number average molecular weight of this organosilicon polymer compound was 1,400. The organosilicon polymer compound was heated and melted at 250°C to obtain a spinning stock solution. This spinning dope is processed into a diameter by a spinning device.
Melt spinning was performed from a 300 μm spinneret at a spinning speed of 250 m/min to obtain fibers with a diameter of 10 μm. Using a Co-60 45KCi radiation source in an argon atmosphere, this fiber was irradiated with γ-rays at a rate of 45 Roentgens/hour.
The mixture was heated to 50°C for 10 hours for infusibility treatment.
This infusible fiber was heated to 1300°C in vacuum (1 x 10 -3 mmHg) at a heating rate of 100°C/hour and held at 1300°C for 1 hour to obtain SiC fibers. The tensile strength of this fiber was 300 Kg/mm 2 on average for fibers with an average diameter of 10 μm, and the elastic modulus was 27 ton/mm 2 on average. Example 3 Among the polycarbosilanes produced in Example 2,
10 g of a product having an average molecular weight of 400 g and 3 g of AlC 3 H 9 were sealed in a glass tube after replacing with argon gas. This sample was irradiated with 180 Roentgen gamma rays using a Co-60 45KCi radiation source to obtain 11.5 g of an organosilicon polymer compound containing aluminum. The average molecular weight of this organosilicon polymer compound was 1,500. The organosilicon polymer compound was heated and melted at 280°C to obtain a spinning stock solution. The above-mentioned spinning stock solution was melt-spun using a spinning device at a spinning speed of 300 m/min through a spinneret with a diameter of 300 μm to obtain fibers with a diameter of 10 μm. This fiber was infusible by being irradiated with gamma rays at a dose rate of 45 Roentgens/hour for 16 hours using a Co-60 45KCi radiation source in air at room temperature. The infusible fibers were heated to 1250°C at a rate of 100°C/hour in an argon stream and held at 1300°C for 1 hour to obtain SiC fibers. The tensile strength of this fiber was 350 Kg/mm 2 on average for fibers with an average diameter of 10 μm, and the elastic modulus was 20 ton/mm 2 on average. When this fiber was heated to 1300℃ in air for 50 hours and an oxidation test was performed, the weight increase due to oxidation was due to the absence of aluminum.
Reduced to less than 50% compared to SiC fiber. Example 4 Poly(silmethylene siloxane) A compound with an average molecular weight of about 10,000 was synthesized and used as a raw material. The polymer was melted and filtered to obtain a spinning stock solution, which was melt-spun using a spinneret of 300 μm, a spinning temperature of 150° C., and a spinning speed of 500 m/min to obtain fibers with a diameter of 15 μm. The spun yarn was irradiated with an electron beam at an acceleration voltage of 10 kilovolts for 1 minute at room temperature in a vacuum while applying a tension of 100 g/mm 2 to make it infusible.
While applying a tension of g/mm 2 , the temperature was raised from room temperature to 800°C over 3 hours in a vacuum to preheat.
Furthermore, the temperature was raised to 1400°C at a heating rate of 200°C/hour and fired at a high temperature to obtain silicon carbide fibers. The strength of this 1400℃ treated fiber is 390Kg/ mm2 , and since there is no bend in this fiber,
The uniformity of its strength properties is very good, with an average diameter of
With 15 μm fibers, the average tensile strength was 350 Kg/mm 2 and the average elastic modulus was 23 ton/mm 2 . Example 5 Poly(silarylene siloxane) A compound with an average molecular weight of 7000 was synthesized and used as a raw material. The above-mentioned polymer compound is melted and filtered to obtain a spinning stock solution, which is melt-spun to a diameter of 10 μm at a spinning temperature of 203° C., a spinneret diameter of 250 μm, and a spinning speed of 1000 m/min.
m fibers. A tension of 200 g/mm 2 was applied to the spun yarn, and it was irradiated in air using a Co-60 45KCi radiation source while heating to 70° C. until it became 1×10 8 roentgen. Then 400 min in nitrogen gas
Preheat by raising the temperature from room temperature to 800°C over 3 hours while applying a tension of g/mm 2 , and then raise the temperature to 1700°C at a rate of 200°C/hour in argon gas for high-temperature firing. and made into silicon carbide fiber. In the silicon carbide fiber, 1000
The tensile strength of the °C treated fiber is 280Kg/mm 2 and the elastic modulus is
10ton/ mm2 , and the tensile strength of the fiber treated at 1300℃ is
380Kg/mm 2 , the elastic modulus is 22ton/mm 2 , and the tensile strength of the fiber treated at 1700℃ is 65Kg/mm 2 , the elastic modulus is 18ton/mm 2
It was warm in mm2 . Example 6 Polysilmethylene A compound with an average molecular weight of about 4000 was synthesized. The softening temperature of the polymer is 40℃ or less, and it is
Aged at 280℃ for 2 hours, then filtered to obtain a spinning stock solution.The spinning temperature was 180℃ and the diameter of the spinneret was 200μ.
m, and was spun at a spinning speed of 150 m/min to obtain fibers with a diameter of 10 μm. The spun yarn was heated to 70°C in air while applying a tension of 250g/mm 2 for 10
The fibers were irradiated with kilovolt X-rays for 20 hours to make them infusible, and then the fibers were preheated by slowly passing through a 1 m long furnace at a temperature of 800°C in the center while applying a tension of 500 g/mm 2 in nitrogen gas. , while applying a tension of 5Kg/ mm2 , the center was placed in an argon gas atmosphere.
The fibers were passed slowly through a 2 m long furnace at 1300°C and fired at high temperatures to produce silicon carbide fibers. The tensile strength of the silicon carbide fiber treated at 1300° C. was 340 Kg/mm 2 and the elastic modulus was 28 ton/mm 2 . Example 7 Polysiltrimethylene The average molecular weight of approximately 3000 was synthesized, and after sufficient filtration, it was melt-spun at a spinning temperature of 140°C, a spinning speed of 800 m/min, and a spinneret diameter of 240 μm to a diameter of 10 μm.
fibers were obtained. While applying a tension of 150 g/mm 2 to the spinning yarn, it was irradiated using a Co-60 45-KCi radiation source until it reached 3 x 10 7 roentgens, and then heated in air to 100°C for 1 hour. Then, while applying a tension of 300 g/mm 2 , the temperature was raised from room temperature to 800°C over 3 hours in vacuum to preheat, and then heated to 1600°C in argon gas.
Silicon carbide fibers were obtained by increasing the temperature at a rate of 200°C/hour. In the fiber, 1000
The tensile strength of the °C treated fiber is 310Kg/mm 2 and the elastic modulus is
13ton/ mm2 , and the tensile strength of the fiber treated at 1300℃ is
The weight was 380Kg/mm 2 and the elastic modulus was 25ton/mm 2 . As described above, the silicon carbide fiber obtained by the method of the present invention can easily have a strength comparable to that of piano wire, which has the highest tensile strength among steel materials, at 300 to 400 kg/ mm2 , and has a specific gravity of about 3.0. Yes, acid resistant,
It has excellent oxidation resistance and heat resistance, has better leakage with metals and alloys than carbon fiber, and has poor reactivity with metals and alloys, so it is suitable for fiber-reinforced metals, plastic and rubber fiber materials, and electric heating. Fibers, fireproof fabrics, acid-resistant diaphragms, nuclear reactor materials, aircraft structural materials, bridges, building materials, fusion reactor materials, rocket materials, luminous materials, abrasive cloth, wire ropes,
It is extremely useful for marine development materials, golf shaft materials, ski stock materials, tennis racket materials, fishing rods, shoe sole materials, etc.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は流通式合成装置を示す図、第2図は
1500℃で高温焼成した繊維のデイフラクト法によ
るX線回折図、第3図は倍率5000倍の透過電子顕
微鏡写真、第4図は倍率20000倍の透過電子顕微
鏡写真、第5図は倍率20000倍の透過電子顕微鏡
写真、第6図は倍率50000倍の透過電子顕微鏡写
真である。 1,3,4,6,7,8……バルブ、2……反
応塔、5……分留塔。
Figure 1 shows a flow-through synthesis device, Figure 2 shows
X-ray diffraction diagram by the diffract method of fibers fired at a high temperature of 1500℃, Figure 3 is a transmission electron micrograph at 5000x magnification, Figure 4 is a transmission electron micrograph at 20000x magnification, and Figure 5 is a transmission electron micrograph at 20000x magnification. Transmission electron micrograph, Figure 6 is a transmission electron micrograph at a magnification of 50,000 times. 1, 3, 4, 6, 7, 8... Valve, 2... Reaction tower, 5... Fractionation tower.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (1) Si−C結合のみをふくむ有機ケイ素化合
物 (2) Si−C結合のほかにSi−H結合をふくむ有機
ケイ素化合物 (3) Si−Hal結合を有する有機ケイ素化合物 (4) Si−OR(R=アルキル、アリール)結合を
有する有機ケイ素化合物 (5) Si−OH結合を有する有機ケイ素化合物 (6) Si−Si結合をふくむ有機ケイ素化合物 (7) Si−O−Si結合をふくむ有機ケイ素化合物 (8) 有機ケイ素化合物エステル類 (9) 有機ケイ素化合物過酸化物 (10) Si−N結合を有する有機ケイ素化合物 上記(1)〜(10)の有機ケイ素化合物の何れか1種ま
たは2種以上よりなる有機ケイ素化合物を、重縮
合用触媒の添加、照射、加熱の何れか少なくとも
1つによる重縮合反応によりケイ素と炭素とを主
な骨格成分とする有機ケイ素高分子化合物を生成
させる第1工程と、該有機ケイ素高分子化合物か
ら紡糸原液を造り紡糸する第2工程と、前記第2
工程よりの紡出糸を酸化性雰囲気、真空、不活性
ガス、水素、CO、CO2、アンモニア、炭化水素
ガス、有機ケイ素化合物ガスのうちから選ばれる
少くとも1種の雰囲気下で、張力あるいは無張力
の作用のもとで光または放射線照射により不融化
する第3工程と、この不融化した前記紡出糸を真
空中、あるいは不活性ガス、COガス、水素ガ
ス、炭化水素ガス、有機ケイ素化合物ガスのうち
から選ばれる1種または2種以上のガス雰囲気中
で張力又は無張力の作用下で350℃〜1000℃で予
備加熱する第4工程と、予備加熱した前記紡出糸
を真空中または不活性ガス、COガス、水素ガス
のうちから選ばれる1種または2種以上の雰囲気
中で張力あるいは無張力下で1000℃〜2000℃で高
温焼成してSiC繊維を生成させる第5工程とより
なることを特徴とする主としてSiCよりなるシリ
コンカーバイド繊維の製造方法。 2 (1) Si−C結合のみをふくむ有機ケイ素化合
物 (2) Si−C結合のほかにSi−H結合を含む有機ケ
イ素化合物 (3) Si−Hal結合を有する有機ケイ素化合物 (4) Si−OR(R=アルキル、アリール)結合を
有する有機ケイ素化合物 (5) Si−OH結合を有する有機ケイ素化合物 (6) Si−Si結合をふくむ有機ケイ素化合物 (7) Si−O−Si結合をふくむ有機ケイ素化合物 (8) 有機ケイ素化合物エステル類 (9) 有機ケイ素化合物過酸化物 (10) Si−N結合を有する有機ケイ素化合物 上記(1)〜(10)の有機ケイ素化合物の何れか1種ま
たは2種以上よりなる有機ケイ素化合物と、第
族金属を含む有機金属化合物との混合物を出発原
料とし、重縮合用触媒の添加、照射、加熱の何れ
か少くとも1つによる重縮合反応により生成され
るケイ素、炭素、水素、酸素以外の異種元素のう
ちから選ばれる少くとも1つを構造中に含有する
ケイ素と炭素とを主な骨格成分とする有機ケイ素
高分子化合物を生成させる第1工程と、該有機ケ
イ素高分子化合物の紡糸原液を造り紡糸する第2
工程と、該紡出糸を酸化性雰囲気、真空、不活性
ガス、水素、CO、CO2、アンモニア、炭化水素
ガス、有機ケイ素化合物ガスのうちから選ばれる
少くとも1種以上の雰囲気下で、張力あるいは無
張力の作用のもとで光または放射線照射により不
融化する第3工程と、この不融化した前記紡出糸
を真空中、あるいは不活性ガス、COガス、水素
ガス、炭化水素ガス、有機ケイ素化合物ガスのう
ちから選ばれる1種または2種以上のガス雰囲気
中で張力または無張力の作用下で350℃〜1000℃
で予備加熱する第4工程と、予備加熱した前記紡
出糸を真空中または不活性ガス、COガス、水素
ガスのうちから選ばれる1種または2種以上の雰
囲気中で張力あるいは無張力下で1000℃〜2000℃
で高温焼成してSiC繊維を生成させる第5工程と
よりなることを特徴とする主としてSiCよりなる
シリコンカーバイド繊維の製造方法。 3 第4工程の予備加熱を少量の空気、酸素、オ
ゾン、スチームのうちから選ばれるいずれか1種
または2種以上と、真空中、不活性ガス、COガ
ス、水素ガス、炭化水素ガス、有機ケイ素化合物
ガス、アンモニアガスのうちから選ばれる1種ま
たは2種以上とからなる混合雰囲気中で張力ある
いは無張力下ですることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の主としてSiCからなるシリコン
カーバイド繊維の製造方法。 4 第5工程における焼成の一部を酸化性雰囲気
中でなし遊離炭素を少くすることを特徴とする特
許請求の範囲第1項あるいは第3項記載の主とし
てSiCからなるシリコンカーバイド繊維の製造方
法。 5 第4工程の予備加熱を少量の空気、酸素、オ
ゾン、スチームのうちから選ばれるいずれか1種
または2種以上と、真空中、不活性ガス、COガ
ス、水素ガス、炭化水素ガス、有機ケイ素化合物
ガス、アンモニアガスのうちから選ばれる1種ま
たは2種以上とからなる混合雰囲気中で張力ある
いは無張力下ですることを特徴とする特許請求の
範囲第2項記載の主としてSiCからなるシリコン
カーバイド繊維の製造方法。 6 第5工程における焼成の一部を酸化性雰囲気
中でなし遊離炭素を少くすることを特徴とする特
許請求の範囲第2項あるいは第4項記載の主とし
てSiCからなるシリコンカーバイド繊維の製造方
法。
[Claims] 1 (1) Organosilicon compound containing only Si-C bonds (2) Organosilicon compound containing Si-H bonds in addition to Si-C bonds (3) Organosilicon compound containing Si-Hal bonds Compound (4) Organosilicon compound with Si-OR (R=alkyl, aryl) bond (5) Organosilicon compound with Si-OH bond (6) Organosilicon compound containing Si-Si bond (7) Si-O -Organosilicon compounds containing Si bonds (8) Organosilicon compound esters (9) Organosilicon compound peroxides (10) Organosilicon compounds containing Si-N bonds Organosilicon compounds of the above (1) to (10) Organosilicon compounds consisting of one or more of these are subjected to a polycondensation reaction by at least one of the addition of a polycondensation catalyst, irradiation, and heating to form an organosilicon compound containing silicon and carbon as main skeleton components. a first step of producing a molecular compound, a second step of preparing a spinning dope from the organosilicon polymer compound and spinning it, and the second step of producing a spinning solution.
The spun yarn from the process is heated under tension or A third step of making the yarn infusible by irradiation with light or radiation under the action of no tension; a fourth step of preheating at 350°C to 1000°C under the action of tension or no tension in an atmosphere of one or more gases selected from compound gases; and a fourth step of preheating the preheated spun yarn in a vacuum. or a fifth step of producing SiC fibers by firing at a high temperature of 1000°C to 2000°C under tension or no tension in one or more atmospheres selected from inert gas, CO gas, and hydrogen gas; 1. A method for producing silicon carbide fiber mainly made of SiC, characterized by comprising: 2 (1) Organosilicon compounds containing only Si-C bonds (2) Organosilicon compounds containing Si-H bonds in addition to Si-C bonds (3) Organosilicon compounds containing Si-Hal bonds (4) Si- Organosilicon compounds with OR (R=alkyl, aryl) bonds (5) Organosilicon compounds with Si-OH bonds (6) Organosilicon compounds with Si-Si bonds (7) Organic compounds with Si-O-Si bonds Silicon compound (8) Organosilicon compound esters (9) Organosilicon compound peroxide (10) Organosilicon compound having a Si-N bond Any one or two of the above organosilicon compounds (1) to (10) Produced by a polycondensation reaction using at least one of the addition of a polycondensation catalyst, irradiation, and heating using a mixture of an organosilicon compound consisting of more than one species and an organometallic compound containing a group metal as a starting material. A first step of producing an organosilicon polymer compound whose main skeleton components are silicon and carbon, the structure of which contains at least one element selected from a heterogeneous element other than silicon, carbon, hydrogen, and oxygen; A second step for preparing and spinning a spinning dope of the organosilicon polymer compound.
step, and the spun yarn is placed in at least one atmosphere selected from an oxidizing atmosphere, vacuum, inert gas, hydrogen, CO, CO 2 , ammonia, hydrocarbon gas, and organosilicon compound gas, A third step of infusibilizing by irradiation with light or radiation under the action of tension or no tension, and infusible spun yarn in vacuum or with inert gas, CO gas, hydrogen gas, hydrocarbon gas, 350°C to 1000°C under tension or no tension in an atmosphere of one or more gases selected from organosilicon compound gases
a fourth step of preheating the preheated spun yarn in a vacuum or in an atmosphere of one or more selected from inert gas, CO gas, and hydrogen gas under tension or no tension; 1000℃~2000℃
A method for producing silicon carbide fibers mainly made of SiC, the method comprising: a fifth step of producing SiC fibers by firing at a high temperature. 3 Preheating in the fourth step is performed in vacuum with a small amount of one or more selected from air, oxygen, ozone, and steam, inert gas, CO gas, hydrogen gas, hydrocarbon gas, organic The silicon mainly composed of SiC according to claim 1, characterized in that the silicon compound is produced under tension or no tension in a mixed atmosphere consisting of one or more selected from silicon compound gas and ammonia gas. Method for producing carbide fibers. 4. A method for producing silicon carbide fibers mainly made of SiC as claimed in claim 1 or 3, characterized in that part of the firing in the fifth step is carried out in an oxidizing atmosphere to reduce the amount of free carbon. 5 Preheating in the fourth step is performed in a vacuum with a small amount of one or more selected from air, oxygen, ozone, and steam, inert gas, CO gas, hydrogen gas, hydrocarbon gas, organic The silicon mainly composed of SiC according to claim 2, characterized in that the silicon compound is produced under tension or no tension in a mixed atmosphere consisting of one or more selected from silicon compound gas and ammonia gas. Method for producing carbide fibers. 6. The method for producing silicon carbide fibers mainly composed of SiC as claimed in claim 2 or 4, characterized in that part of the firing in the fifth step is carried out in an oxidizing atmosphere to reduce the amount of free carbon.
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JP2608061B2 (en) * 1987-03-20 1997-05-07 日本原子力研究所 High-purity high-strength silicon nitride continuous inorganic fiber and method for producing the same
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