JPS63125625A

JPS63125625A - 無機繊維強化セラミツク複合体

Info

Publication number: JPS63125625A
Application number: JP26956586A
Authority: JP
Inventors: Taketami Yamamura; 武民山村; Toshihiro Ishikawa; 敏弘石川; Masaki Shibuya; 昌樹渋谷
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1986-11-14
Filing date: 1986-11-14
Publication date: 1988-05-28

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、内部層と表面とからなり色調の豊かな無機繊
維で強化された金属複合体に関する。

（従来の技術及びその問題点）従来、金属複合体の強化用繊維として、炭素繊維及び炭
化珪素繊維が用いられてきた。

これらの繊維はいずれも色調が黒色であり、このためこ
れら繊維で強化された複合体も黒色ないし灰黒色を呈し
、複合体の表面を塗布するか、あるいはこの複合体に他
の樹脂を積層するかしない限り、種々の色調を有する美
麗な外観の複合体を得ることができなかった。

繊維で強化された金属は、強度と軽量性とを要求される
製品、例えば、テニスラケット、釣竿、スキーストック
、スキーエツジ、レーシングカー、パイプ等から航空機
、自動車に亘る広範囲の製品として使用される。これら
の用途には、機械的強度は勿論のこと外観の美しさ、フ
ァツション性も重要な因子として同時に要求される。従
来知られていた強化用無ｔＪ３！繊維では充分な機械的
強度及び美麗な外観の二つの要求を同時に満足させるこ
とができない。

（発明の目的）本発明の目的は、上記した二つの問題を一挙に解決した
無機繊維強化金属複合体を提供することにある。

（発明の要旨）本発明によれば、内部層と表面層とからなる無機繊維で
強化された金属複合体であって、前記無機繊維が、（ｉ）Ｓｉ、Ｃ及び０がら実質的になる非晶質物質、又
は（ｉｉ　）粒径が５００Å以下の実質的にβ−ＳｉＣか
らなる結晶質超微粒子と非晶質のＳ　ｉ　Ｏ２とからな
る集合体、又は、（ｉｉｉ　）上記（ｉ）の非晶質物質と上記（ｉｉ　）
の結晶質超微粒子集合体の混合系からなる珪素、炭素及び酸素を含有する無機質物質から
なる内部層と、（ｉｖ）Ｓｉ及びＯから実質的になる非晶質物質、（ｖ
）結晶質のＳｉＯ２からなる集合体、又は（ｖｉ）上記
（ｉｖ）の非晶質物質と上記（ｖ）の結晶質重合体の混
合系からなる珪素及び酸素、場合により５重量％以下の炭素
を含有する無機質物質からなる表面層とからなることを
特徴とする無機繊維強化金属複合体が提供される。

（発明の詳細な説明）本発明における無機繊維の大部分を占める内部層は、（ｉ）Ｓｉ、Ｃ及びＯから実質的になる非晶質物質、又
は（ｉｉ）粒径が５００Å以下の実質的にβ−ＳｉＣから
なる結晶質超微粒子と非晶質のＳｉＯ２とからなる集合
体、又は、（ｉｉｉ）Ｊ１記（ｉ）の非晶質物質と上記（ｉｉ）の
結晶質超微粒子集合体の混合系、からなる珪素、炭素及び酸素を含有する無機質物質から
なっている。

また、本発明における無機繊維の表面層は、（ｉｖ）Ｓ
ｉ及びＯから実質的になる非晶質物質、（■）結晶質の
ＳｉＯ２からなる集合体、又は（ｖｉ　）上記（ｉｖ　
）の非晶質物質と上記（ｖ）の結晶質重合体の混合系からなる珪素及び酸素、場合により５Ｍ量％以下の炭素
を含有する無機質物質からなっている。

上記の無機繊維は、例えば、まず内部層と同一の組成を
有する無機繊維を調製した後、この繊維を酸化性雰囲気
中で加熱して表面層を形成させることによって得ること
ができる。

内部層と同一の組成を有する無機繊維は、例えば、下記
方法に従ってｍ製することができる。

側鎖に少なくとも１個のアルキル基を有するポリシラン
を、触媒の存在下又は不存在下に加熱して、ポリカルボ
シランを生成させる第１工程と、上記ポリカルボシラン
の紡糸原液を造り紡糸する第２工程と、該紡糸繊維を張
力あるいは無張力下で不融化する第３工程と、不融化し
た前記紡糸繊維を真空中あるいは不活性ガス雰囲気中で
８００〜１８００℃の範囲の温度で焼成する第４工程か
ら、実質的にＳｉ、Ｃ及びＯからなる無機繊維を製造す
ることができる。

無機繊維中の各元素の割合は、通常Ｓｉ　：３０〜６＋Ｏｉ景％、Ｃ：２５〜４０重量％、 ○：０．０１〜３０重量％である。

こうして得られる無機繊維を通常５００〜１６００℃の
範囲の温度で酸化性雰囲気下に加熱することによって、
表面層が形成され、本発明における無機繊維が得られる
。酸化性雰囲気としては、空気、純酸素、オゾン、水蒸
気、炭酸ガス等の雰囲気が挙げられる。

この処理により、無機繊維に種々の色調、例えば、赤、
紫、青、緑、橙、茶、桃等の色調が付与される。無機繊
維の色調は、酸化性雰囲気での加熱条件を変化させて表
面層の厚さ及び構造を調整することによって任意に変え
ることができる。−例をあげると、酸化条件が穏やかで
あると赤色ないし紫色になり、順次酸化条件を厳しくす
るに従って、青色、緑色になる。色調の調整は上記教示
に従って当業者が容易に行うことができる。

こうして得られる無機繊維の内部層の各元素の割合は実
質的に上記と変わらず、表面層の各元素の割合は、通常Ｓｉ：４０〜６５重量％、０：３０〜５５重量％、Ｃｏ０〜５重量％である。

本発明における無機繊維の内部層の直径は通常２〜２０
μｍであり、表面層の厚さは通常０．０１〜５μｍであ
る。

この無機繊維は繊維そのものを単軸方向、多軸方向に配
向させる方法、あるいは平織、朱子織、模様織、綾織、
からみ織、らせん織物、三次元織物等の各模織物にして
使用する方法、又はチョップトストランドファイハーと
して使用する方法等がある。

本発明においてマトリックスを構成する金属の例として
は、アルミニウム、マグネシウム、チタン、又はこれら
の合金が挙げられる。

金属複合体は、金属複合材料の製法として公知の方法、
例えば、拡散結合法、液体浸透法、溶射法、電析法、押
出し及びホットロール法、化学気相析出法又は焼結法に
従って製造することができる。

本発明の金属複合体中の無機繊維の割合は、複合体に対
して１０〜７０体積％であることが好ましい。無機繊維
の割合を過度に高くしても、相対的にマトリックスの量
が少なくなり、無機繊維を間隙を充分にマトリックスで
充填することができなくなって、複合則に従った強度が
発揮されなくなる。また、無機繊維の割合が過度に低い
と、機械的特性の良好な複合体が得られにくくなる。

（実施例）以下に実施例及び比較例を示す。

実施例１ジメチルジクロロシランを金属ナトリウムで脱塩素縮合
して合成されるポリジメチルシラン１００重量部に対し
ポリボロシロキサン３重量部を添加し、窒素中、３５０
℃で熱縮合して得られる、式（Ｓ　ｉ　−ＣＨ２）のカ
ルボシラン単位から主としてなる主鎖骨格を有し、酸カ
ルボシラン単位の珪素原子に水素原子及びメチル基を有
しているポリカルボシランを得た。このポリマーを熔融
紡糸し、空気中１９０°Ｃで不融化処理し、さらに引き
続いて窒素中１２００　’Ｃで焼成して、繊維径１３μ
ｍ、引張強度２５０ｋｇ／曹璽２、引張弾性率１４ｔ　
／　璽＊　２の主として珪素、炭素及び酸素からなる無
機繊維を得た。この無機繊維はＳｉ、Ｃ及び０からなる
非晶質物質と、粒径が５０人のβ−ＳｉＣ及び非晶質の
ＳｉＯ２からなる集合体との混合系からなっていた。

上記無機繊維を９００°Ｃの空気中で１時間加熱処理す
ることにより、鮮やかな青色の反射光を発する無機紙１
Ｍ［＋］を得た。この無機繊維［１］は、繊維径１３．
０μｍ、引張強度２４５ｋｇ／ｍ＋＋２、引張弾性率１
４　ｔ　／、、２の機械的特性を有しており、繊維表面
に０．２μｍの非晶質のガラス層を有していた。

無機繊維［１］の繊維束（８００本糸）を畏さ１５０ｍ
ｍに切断して５０本束ね、鋼製パイプ中に挿入した。上
記パイプを窒素ガス雰囲気中で７６０℃に予熱し、つい
で鋳造型に配置して、７６０°Ｃに加熱した純アルミニ
ウムの’１４　？Ｊ％を注入し、パンチを用いて５００
　ｋｇ／ｃＪで６０秒加圧して、無機性含量３０体積％
の繊維強化複合体を得た。

得られた複合体の引張強度は３１ｋｇ／ｌ１２、弾性率
は５．Ｏｔ／ｍｍ２であった。　また、上記複合体の表
面ば、強化用繊維から発せられる鮮やかな青色の反射光
とマトリックスである金属の自然な光沢とが融和して、
美麗な色調を示した。

実施例２無機繊維を空気中で１１００°Ｃで３０分間加熱処理し
た以外は実施例１におけると同様にして、緑色の反射光
を発する無機繊維［ＴＩ］を（Ｍた。この無機繊維［ｎ
］は、繊維径１３．０　／７　ｍ、引張強度２４０　ｋ
ｇ／ｌ＊２、引張弾性率１３．６　ｔ　７ｗｍ２の機械
的特性を有しており、繊維表面に０．３μ龍の非晶質の
ガラス層を有していた。

無機繊維［１１］を使用した以外は実施例１におけると
同様にして、金属複合体を得た。

得られた複合体の引張強度は２９ｋｇ／ｉｎ２、弾性率
は４．８　ｔ　７ｗｍ２であった。　また、上記複合体
の表面は、強化用繊維から発せられる鮮やかな緑色の反
射光とマトリックスである金属の自然な光沢とが融和し
て、美麗な色調を示した。

実施例３厚さ０．５貫璽の純アルミニウム箔（１０７０）の上に
、無機繊維［Ｉ］を車軸方向に配列し、その上にアルミ
ニウム箔をかぶせ、６７０℃の温度の熱間ロールにより
、繊維とアルミニウムを複合させた複合箔を製造した。

この複合箔２７枚を重ねて真空下６７０°Ｃで１０分間
放置した後、さらに６００℃でホットプレスして、無機
繊維含量３０体積％の繊維強化金属複合体を製造した。

得られた複合体の引張強度は３　’ｌ　ｋｇ／Ｈ２、弾
性率は５．２ｔ／ｎ２であった。　また、上記複合体の
表面は、強化用繊維から発せられる鮮やかな青色の反射
光とマトリックスである金属の自然な光沢とが融和して
、美麗な色調を示した。

Claims

【特許請求の範囲】内部層と表面層とからなる無機繊維で強化された金属複
合体であって、前記無機繊維が、（ｉ）Ｓｉ、Ｃ及びＯから実質的になる非晶質物質、又
は（ｉｉ）粒径が５００Å以下の実質的にβ−ＳｉＣから
なる結晶質超微粒子と非晶質のＳｉＯ＿２とからなる集
合体、又は、（ｉｉｉ）上記（ｉ）の非晶質物質と上記（ｉｉ）の結
晶質超微粒子集合体の混合系からなる珪素、炭素及び酸素を含有する無機質物質から
なる内部層と、（ｉｖ）Ｓｉ及びＯから実質的になる非晶質物質、（ｖ
）結晶質のＳｉＯ＿２からなる集合体、又は（ｖｉ）上
記（ｉｖ）の非晶質物質と上記（ｖ）の結晶質重合体の
混合系からなる珪素及び酸素、場合により５重量％以下の炭素
を含有する無機質物質からなる表面層とからなることを
特徴とする無機繊維強化金属複合体。