JPH0633187B2 - 無機繊維強化セラミツク複合体及びその製法 - Google Patents
無機繊維強化セラミツク複合体及びその製法Info
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- JPH0633187B2 JPH0633187B2 JP61139295A JP13929586A JPH0633187B2 JP H0633187 B2 JPH0633187 B2 JP H0633187B2 JP 61139295 A JP61139295 A JP 61139295A JP 13929586 A JP13929586 A JP 13929586A JP H0633187 B2 JPH0633187 B2 JP H0633187B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、無機繊維強化セラミック複合体（ＦＲＣ）及
びその製法に関する。
びその製法に関する。
（従来の技術及びその問題点） 耐熱性セラミックは、超高温下、超高圧下あるいは腐食
性環境下などの苛酷な条件下で使用されている。一般
に、耐熱性セラミックは通常機械的衝撃に弱く、高温に
なると機械的強度や耐食性が低下する欠点を有してい
る。これらの欠点を補うため、アルミナ、炭素などから
なる連続繊維もしくは炭化珪素などから短繊維やウイス
カとセラミックとを複合させた複合体が開発されてい
る。例えば、特開昭５２−８１３０９号公報には、有機
珪素高分子化合物から得られる炭化珪素繊維で補強され
た耐熱性セラミック複合体の製法が記載されている。し
かし、この方法では、強化用繊維がマトリックスである
セラミック中に均一に分散しがたいため、得られる複合
体は強度及び耐熱性が必ずしも充分ではない。
性環境下などの苛酷な条件下で使用されている。一般
に、耐熱性セラミックは通常機械的衝撃に弱く、高温に
なると機械的強度や耐食性が低下する欠点を有してい
る。これらの欠点を補うため、アルミナ、炭素などから
なる連続繊維もしくは炭化珪素などから短繊維やウイス
カとセラミックとを複合させた複合体が開発されてい
る。例えば、特開昭５２−８１３０９号公報には、有機
珪素高分子化合物から得られる炭化珪素繊維で補強され
た耐熱性セラミック複合体の製法が記載されている。し
かし、この方法では、強化用繊維がマトリックスである
セラミック中に均一に分散しがたいため、得られる複合
体は強度及び耐熱性が必ずしも充分ではない。
（問題点を解決するための技術的手段） 本発明はの目的は、マトリックスとなるセラミック中に
連続繊維が均一に分散されたセラミック複合体、及びそ
の製法を提供することにある。
連続繊維が均一に分散されたセラミック複合体、及びそ
の製法を提供することにある。
本発明の無機繊維強化セラミック複合体は、 （ｉ）Ｓｉ、Ｍ、Ｃ及びＯから実質的になる非晶質物
質、又は （ii）実質的にβ−ＳｉＣ、ＭＣ、β−ＳｉＣとＭＣの
固溶体及び／又はＭＣ1-Xの粒径が５００Å以下の各結
晶質超微粒子、及び非晶質のＳｉＯ２とＭＯ２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、 （但し、上式中のＭはＴｉ又はＺｒを示し、ｘは０より
大きく１未満の数である。）からなる珪素、チタン又は
ジルコニウム、炭素及び酸素からなる連続無機繊維、及
び該連続無機繊維の間に介在する耐熱性物質の短繊維、
ウイスカ又は粉末からなる強化用繊維でセラミックが強
化されていることを特徴とする。
質、又は （ii）実質的にβ−ＳｉＣ、ＭＣ、β−ＳｉＣとＭＣの
固溶体及び／又はＭＣ1-Xの粒径が５００Å以下の各結
晶質超微粒子、及び非晶質のＳｉＯ２とＭＯ２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、 （但し、上式中のＭはＴｉ又はＺｒを示し、ｘは０より
大きく１未満の数である。）からなる珪素、チタン又は
ジルコニウム、炭素及び酸素からなる連続無機繊維、及
び該連続無機繊維の間に介在する耐熱性物質の短繊維、
ウイスカ又は粉末からなる強化用繊維でセラミックが強
化されていることを特徴とする。
本発明における連続無機繊維は、例えば、ヨーロッパ特
許第３０１４５号明細書及び同第３７２０９号明細書に
記載の下記方法に従って調製することができる。
許第３０１４５号明細書及び同第３７２０９号明細書に
記載の下記方法に従って調製することができる。
（１）数平均分子量が約５００〜１００００の主として
式 の構造単位からなる主鎖骨格を有し、式中の珪素原子は
実質的に水素原子、低級アルキル基及びフェニル基から
なる群から選ばれた側鎖基を２固有するポリカルボシラ
ン、及び （２）数平均分子量が約５００〜１００００の、メタロ
キサン結合単位 （Ｍ：Ｔｉ又はＺｒ）及びシロキサン結合単位 からなる主鎖骨格を有し、かつメタロキサン結合単位の
全数体シロキサン結合単位の全数の比率が３０：１〜
１：３０の範囲内にあり、該シロキサン結合単位の珪素
原子の大部分が低級アルキル基及びフェニル基からなる
群から選ばれた側鎖基を１個又は２個有し、そして該メ
タロキサン結合単位の金属原子の大部分が側鎖基として
低級アルキル基を１個又は２個有するポリメタロシロキ
サンを、該ポリカルボシランの の構造単位の全数体該ポリメタロシロキサンの 結合単位の全数の比率が１００：１〜１：１００の範囲
内となる量比で混合し、得られた混合物を有機溶媒中
で、かつ反応に対して不活性な雰囲気下において加熱し
て、該ポリカルボシランの珪素原子の少なくとも一部
を、該ポリメタロシロキサンの珪素原子及び／又は金属
原子の少なくとも一部と酸素原子を介して結合させるこ
とによって、架橋したポリカルボシラン部分とポリメタ
ロシロキサン部分とからなる数平均分子量が約１０００
〜５００００の有機金属重合体を生成させる第１工程
と、上記重合体の紡糸原液を造り紡糸する第２工程と、
該紡糸原繊維を張力あるいは向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、Ｔｉ又はＺｒ、Ｃ
及びＯからなる無機繊維を製造することができる。
式 の構造単位からなる主鎖骨格を有し、式中の珪素原子は
実質的に水素原子、低級アルキル基及びフェニル基から
なる群から選ばれた側鎖基を２固有するポリカルボシラ
ン、及び （２）数平均分子量が約５００〜１００００の、メタロ
キサン結合単位 （Ｍ：Ｔｉ又はＺｒ）及びシロキサン結合単位 からなる主鎖骨格を有し、かつメタロキサン結合単位の
全数体シロキサン結合単位の全数の比率が３０：１〜
１：３０の範囲内にあり、該シロキサン結合単位の珪素
原子の大部分が低級アルキル基及びフェニル基からなる
群から選ばれた側鎖基を１個又は２個有し、そして該メ
タロキサン結合単位の金属原子の大部分が側鎖基として
低級アルキル基を１個又は２個有するポリメタロシロキ
サンを、該ポリカルボシランの の構造単位の全数体該ポリメタロシロキサンの 結合単位の全数の比率が１００：１〜１：１００の範囲
内となる量比で混合し、得られた混合物を有機溶媒中
で、かつ反応に対して不活性な雰囲気下において加熱し
て、該ポリカルボシランの珪素原子の少なくとも一部
を、該ポリメタロシロキサンの珪素原子及び／又は金属
原子の少なくとも一部と酸素原子を介して結合させるこ
とによって、架橋したポリカルボシラン部分とポリメタ
ロシロキサン部分とからなる数平均分子量が約１０００
〜５００００の有機金属重合体を生成させる第１工程
と、上記重合体の紡糸原液を造り紡糸する第２工程と、
該紡糸原繊維を張力あるいは向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、Ｔｉ又はＺｒ、Ｃ
及びＯからなる無機繊維を製造することができる。
また、別法として、 主として式 （但し、式中のＲは水素原子、低級アルキル基又はフェ
ニル基を示す。） で表される主鎖骨格を有する数平均分子量が２００〜１
００００のポリカルボシラン、及び 式 ＭＸ４ （但し、式中のＭはＴｉ又はＺｒを示し、Ｘは炭素数１
〜２０個を有するアルコキシ基、フェノキシ基又はアセ
チルアセトキシ基を示す。） で表される有機金属化合物を、前記ポリカルボシランの の構造単位の全数体前記有機金属化合藻の の構造単位の全数の比率が２：１〜２００：１の範囲内
となる量比に加え、反応に対して不活性な雰囲気中にお
いて加熱反応して、前記ポリカルボシランの珪素原子の
少なくとも一部を、前記有機金属化合物の金属原子と酸
素原子を介して結合させて、数平均分子量が約７００〜
１０００００の有機金属重合体を生成させる第１工程
と、上記有機金属重合体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、Ｔｉ又はＺ
ｒ、Ｃ及びからなる無機繊維を製造することができる。
ニル基を示す。） で表される主鎖骨格を有する数平均分子量が２００〜１
００００のポリカルボシラン、及び 式 ＭＸ４ （但し、式中のＭはＴｉ又はＺｒを示し、Ｘは炭素数１
〜２０個を有するアルコキシ基、フェノキシ基又はアセ
チルアセトキシ基を示す。） で表される有機金属化合物を、前記ポリカルボシランの の構造単位の全数体前記有機金属化合藻の の構造単位の全数の比率が２：１〜２００：１の範囲内
となる量比に加え、反応に対して不活性な雰囲気中にお
いて加熱反応して、前記ポリカルボシランの珪素原子の
少なくとも一部を、前記有機金属化合物の金属原子と酸
素原子を介して結合させて、数平均分子量が約７００〜
１０００００の有機金属重合体を生成させる第１工程
と、上記有機金属重合体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、Ｔｉ又はＺ
ｒ、Ｃ及びからなる無機繊維を製造することができる。
連続無機繊維中の各元素の割合は Ｓｉ：３０〜６０重量％、Ｔｉ又はＺｒ：０．５〜３５
重量％、特に好ましくは１〜１０重量％、Ｃ：２５〜４
０重量％、Ｏ：０．０１〜３０重量％である。
重量％、特に好ましくは１〜１０重量％、Ｃ：２５〜４
０重量％、Ｏ：０．０１〜３０重量％である。
本発明のセラミック複合体内において、連続無機繊維は
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、模紗織、綾織、からみ織、らせ
ん織物、三次元織物等の各種織物にして使用する方法、
あるいはチョップドファイバーとして使用する方法等が
ある。
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、模紗織、綾織、からみ織、らせ
ん織物、三次元織物等の各種織物にして使用する方法、
あるいはチョップドファイバーとして使用する方法等が
ある。
連続無機繊維の繊維間隙に介在させる短繊維、ウイスカ
又は粉末を構成する耐熱性物質としては、炭化珪素、窒
化珪素、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、ジルコ
ニア、ベリリア、炭化硼素、炭化チタンのようなセラミ
ック、金属、金属間化合物が挙げられる。耐熱性物質の
短繊維、ウイスカ又は粉末の割合は、連続無機繊維に対
して０．５〜５００容量％であることが好ましい。
又は粉末を構成する耐熱性物質としては、炭化珪素、窒
化珪素、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、ジルコ
ニア、ベリリア、炭化硼素、炭化チタンのようなセラミ
ック、金属、金属間化合物が挙げられる。耐熱性物質の
短繊維、ウイスカ又は粉末の割合は、連続無機繊維に対
して０．５〜５００容量％であることが好ましい。
本発明におけるセラミックとしては、炭化物セラミッ
ク、窒化物セラミック、酸化セラミック、ガラスセラミ
ック等が使用される。
ク、窒化物セラミック、酸化セラミック、ガラスセラミ
ック等が使用される。
炭化物セラミックの例としては、炭化珪素、炭化チタニ
ウム、炭化ジルコニウム、炭化バナジウム、炭化ニオ
ブ、炭化タンタル、炭化ホウ素、炭化クロム、炭化タン
グステン、炭化モリブデン、グラファイト等が挙げられ
る。
ウム、炭化ジルコニウム、炭化バナジウム、炭化ニオ
ブ、炭化タンタル、炭化ホウ素、炭化クロム、炭化タン
グステン、炭化モリブデン、グラファイト等が挙げられ
る。
窒化物セラミックとしては、窒化珪素、窒化チタン、窒
化ジルコニウム、窒化バナジウム、窒化ニオブ、窒化タ
ンタル、窒化ほう素、窒化アルミニウム、窒化ハフニウ
ム等が挙げられる。
化ジルコニウム、窒化バナジウム、窒化ニオブ、窒化タ
ンタル、窒化ほう素、窒化アルミニウム、窒化ハフニウ
ム等が挙げられる。
酸化物セラミックの例としては、アルミナ、シリカ、マ
グネシア、ムライト、コージライト等が挙げられる。
グネシア、ムライト、コージライト等が挙げられる。
ガラスセラミックの例としては、ホウケイ酸塩ガラス、
高シリカ含有ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス又は織物
の繊維の各々の表面に短繊維、ウイスカ又は粉末を付着
させる方法が挙げられる。
高シリカ含有ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス又は織物
の繊維の各々の表面に短繊維、ウイスカ又は粉末を付着
させる方法が挙げられる。
上記の他に、本発明における連続無機繊維と同一の組成
を有するセラミックも使用することができる。
を有するセラミックも使用することができる。
本発明における連続無機繊維と、その間に介在する耐熱
性物質の短繊維、ウイスカ又は粉末とからなる強化用繊
維は、懸濁浸漬法により好適に製造することができる。
性物質の短繊維、ウイスカ又は粉末とからなる強化用繊
維は、懸濁浸漬法により好適に製造することができる。
懸濁浸漬法の一例としては、ボビン等に巻付けた連続無
機繊維又は適当数の連続無機繊維を束ねた繊維束を巻戻
して、あるいは連続無機繊維の織物を、短繊維、ウイス
カ又は粉末を懸濁した液体中に浸漬し、連続無機繊維又
は織物の繊維の各々の表面に短繊維、ウイスカ又は粉末
を付着させる方法が挙げられる。
機繊維又は適当数の連続無機繊維を束ねた繊維束を巻戻
して、あるいは連続無機繊維の織物を、短繊維、ウイス
カ又は粉末を懸濁した液体中に浸漬し、連続無機繊維又
は織物の繊維の各々の表面に短繊維、ウイスカ又は粉末
を付着させる方法が挙げられる。
繊維数の多い連続無機繊維束又は織物を浸漬する場合に
は、超音波により振動を与えて、短繊維、ウイスカ又は
粉末を各繊維に均一に付着させることが好ましい。超音
波の振動数は１００〜２０００ＫＨｚ程度が便利であ
る。
は、超音波により振動を与えて、短繊維、ウイスカ又は
粉末を各繊維に均一に付着させることが好ましい。超音
波の振動数は１００〜２０００ＫＨｚ程度が便利であ
る。
懸濁液は水でもよいが、有機溶剤、例えばエタノール、
メタノール、アセトンが好ましく使用される。懸濁液と
して上記有機溶媒を使用すると、無機繊維がサイジング
されている場合には、サイジング剤の溶解により短繊維
等の付着が容易となり、また揮発性が水に比較して高い
ので乾燥が早く、生産性が向上する利点がある。
メタノール、アセトンが好ましく使用される。懸濁液と
して上記有機溶媒を使用すると、無機繊維がサイジング
されている場合には、サイジング剤の溶解により短繊維
等の付着が容易となり、また揮発性が水に比較して高い
ので乾燥が早く、生産性が向上する利点がある。
懸濁液中の短繊維、ウイスカ又は粉末の濃度は特に制限
されないが、過度に小さいと連続無機繊維に均一に付着
せず、過度多いと付着量が多くなりすぎるため、０．５
〜３０ｇ／であることが好ましい。
されないが、過度に小さいと連続無機繊維に均一に付着
せず、過度多いと付着量が多くなりすぎるため、０．５
〜３０ｇ／であることが好ましい。
本発明において、複合体製造の際に必要により添加され
る結合剤としては、セラミック母材を高密度に焼結する
ための結合剤と、セラミック粉状母材と無機繊維の密着
性を高めるための結合剤とがある。前者としては、それ
ぞれ炭化物、窒化物、酸化物ガラスセラミックを焼結す
る際に使用される結合剤が挙げられる。例えば、炭化珪
素の結合剤としてはホウ素、炭素、炭化ホウ素があり、
窒化珪素の結合剤としてはアルミナ、マグネシア、イッ
トリア、窒化アルミニウムがある。後者としては、ジフ
ェニルジロキサン、ジメチルシロキサン、ポリボロジフ
ェニルシロキサン、ポリボロジメチルシロキサン、ポリ
カルボシラン、ポリジメチルシラザン、ポリチタノカル
ボシラン、ポリジルコノカルボシラン等の有機珪素重合
体、及びジフェニルシランジール、ヘキサチルジリシラ
ザン等の有機珪素化合物が挙げられる。
る結合剤としては、セラミック母材を高密度に焼結する
ための結合剤と、セラミック粉状母材と無機繊維の密着
性を高めるための結合剤とがある。前者としては、それ
ぞれ炭化物、窒化物、酸化物ガラスセラミックを焼結す
る際に使用される結合剤が挙げられる。例えば、炭化珪
素の結合剤としてはホウ素、炭素、炭化ホウ素があり、
窒化珪素の結合剤としてはアルミナ、マグネシア、イッ
トリア、窒化アルミニウムがある。後者としては、ジフ
ェニルジロキサン、ジメチルシロキサン、ポリボロジフ
ェニルシロキサン、ポリボロジメチルシロキサン、ポリ
カルボシラン、ポリジメチルシラザン、ポリチタノカル
ボシラン、ポリジルコノカルボシラン等の有機珪素重合
体、及びジフェニルシランジール、ヘキサチルジリシラ
ザン等の有機珪素化合物が挙げられる。
これらの結合剤の使用量は通常０．５〜２０重量％であ
る。
る。
本発明の無機繊維強化セラミック複合体は、以下に示す
ようなそれ自体公知の方法に従って製造することができ
る。
ようなそれ自体公知の方法に従って製造することができ
る。
セラミック粉状母材と強化溶繊維との集合体を得る方法
は種々あり、特にセラミック粉状母材又はセラミックと
結合剤よりなる混和体に繊維を埋没させる方法や、強化
用繊維と上記セラミック粉状母材又は雑木混和体を交互
に配設する方法や、予め強化用繊維を設置しておき、そ
の間隙に上記セラミック粉状母材又は上記混和体を充填
する方法等によれば比較的容易に集合体を得ることがで
きる。次に、これらの集合体を焼結する方法としては、
ラバープレス、金型プレス等を用いて前記集合体を５０
〜５００００kg／cm2の圧力で加圧成形した後、加熱炉
で８００〜２４００℃の温度範囲で焼結する方法や、５
０〜５０００kg／cm2の圧力で加圧したままで８００〜
２４００℃の温度範囲でホットプレス焼結する方法等が
ある。
は種々あり、特にセラミック粉状母材又はセラミックと
結合剤よりなる混和体に繊維を埋没させる方法や、強化
用繊維と上記セラミック粉状母材又は雑木混和体を交互
に配設する方法や、予め強化用繊維を設置しておき、そ
の間隙に上記セラミック粉状母材又は上記混和体を充填
する方法等によれば比較的容易に集合体を得ることがで
きる。次に、これらの集合体を焼結する方法としては、
ラバープレス、金型プレス等を用いて前記集合体を５０
〜５００００kg／cm2の圧力で加圧成形した後、加熱炉
で８００〜２４００℃の温度範囲で焼結する方法や、５
０〜５０００kg／cm2の圧力で加圧したままで８００〜
２４００℃の温度範囲でホットプレス焼結する方法等が
ある。
上記焼結は、真空中、あるいは窒素、アルゴン、一酸化
炭素、水素等から選ばれる不活性ガスからなる雰囲気下
に行うことができる。
炭素、水素等から選ばれる不活性ガスからなる雰囲気下
に行うことができる。
このようにして得られた無機繊維強化セラミック複合体
は、以下に述べる一連の処理を少なくとも１回以上施す
ことにより、さらにより高密度な焼結体とすることがで
きる。即ち、焼結体を減圧下で有機珪素化合物又は有機
珪素重合体の溶融液、又は必要により該化合物又は該重
合体を有機溶媒に溶解させた溶液に浸漬して、該溶融液
又は該溶液を焼結体の粒界及び気孔に含浸させ、前記含
浸後の焼結体を加熱する一連の処理により、より高密度
の焼結体を得ることができる。加熱処理は８００〜２５
００℃の温度範囲で、真空中あるいは窒素、アルゴン、
一酸化炭素、水素等から選ばれる不活性ガスからなる雰
囲気下に行われる。
は、以下に述べる一連の処理を少なくとも１回以上施す
ことにより、さらにより高密度な焼結体とすることがで
きる。即ち、焼結体を減圧下で有機珪素化合物又は有機
珪素重合体の溶融液、又は必要により該化合物又は該重
合体を有機溶媒に溶解させた溶液に浸漬して、該溶融液
又は該溶液を焼結体の粒界及び気孔に含浸させ、前記含
浸後の焼結体を加熱する一連の処理により、より高密度
の焼結体を得ることができる。加熱処理は８００〜２５
００℃の温度範囲で、真空中あるいは窒素、アルゴン、
一酸化炭素、水素等から選ばれる不活性ガスからなる雰
囲気下に行われる。
（実施例） 以下に実施例によって本発明を説明する。
連続無機繊維［Ｉ］の製法 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 のカルボシラン単位から主としてなる主鎖骨各を有し、
該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に、チタンアルコキシド
を加えて、窒素中、３４０℃で架橋重合することによ
り、カルボシラン単位１００部と式 のチタノキサン１０部とからなるポリチタノカルボシラ
ンを得た。このポリマーを溶融紡糸し、空気中１９０℃
で不融化処理し、さらに引き続いて窒素中１３００℃で
焼成して、繊維径１３μｍ、引張強度３１０kg／mm２、
引張弾性率１６ｔ／mm２の主として珪素、チタン、炭素
及び酸素からなるチタン元素含融量３重量％の連続無機
繊維［Ｉ］を得た。この繊維はＳｉ、Ｔｉ、Ｃ及びＯか
らなる非晶質物質と、β−ＳｉＣとＴｉＣの固溶体及び ＴｉＣ1-X（０＜ｘ＜１）の粒径が５０Åの各結晶質超
微粒子及び非晶質のＳｉＯ２とＴｉＯ２からなる集合体
との混合系からなっていた。
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 のカルボシラン単位から主としてなる主鎖骨各を有し、
該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に、チタンアルコキシド
を加えて、窒素中、３４０℃で架橋重合することによ
り、カルボシラン単位１００部と式 のチタノキサン１０部とからなるポリチタノカルボシラ
ンを得た。このポリマーを溶融紡糸し、空気中１９０℃
で不融化処理し、さらに引き続いて窒素中１３００℃で
焼成して、繊維径１３μｍ、引張強度３１０kg／mm２、
引張弾性率１６ｔ／mm２の主として珪素、チタン、炭素
及び酸素からなるチタン元素含融量３重量％の連続無機
繊維［Ｉ］を得た。この繊維はＳｉ、Ｔｉ、Ｃ及びＯか
らなる非晶質物質と、β−ＳｉＣとＴｉＣの固溶体及び ＴｉＣ1-X（０＜ｘ＜１）の粒径が５０Åの各結晶質超
微粒子及び非晶質のＳｉＯ２とＴｉＯ２からなる集合体
との混合系からなっていた。
連続無機繊維［II］の製法 上記と同様にして得られたポリカルボシラン８０ｇにジ
ルコニウムエトキシド１０ｇを添加した以外は全く同様
の方法により、ポリコジルコノカルボシランを調製し
た。このポリマーをベンゼンに溶解して乾式紡糸し、空
気中で１７０℃で不融化処理し、引き続いて窒素中１２
００℃で焼成して、繊維径１０μ、引張強度３５０kg／
mm２、弾性率１８ｔ／mm２の主として珪素ジルコニウ
ム、炭素及び酸素からなるジルコニウム元素含量４．５
重量％の非晶質連続無機繊維［II］を得た。
ルコニウムエトキシド１０ｇを添加した以外は全く同様
の方法により、ポリコジルコノカルボシランを調製し
た。このポリマーをベンゼンに溶解して乾式紡糸し、空
気中で１７０℃で不融化処理し、引き続いて窒素中１２
００℃で焼成して、繊維径１０μ、引張強度３５０kg／
mm２、弾性率１８ｔ／mm２の主として珪素ジルコニウ
ム、炭素及び酸素からなるジルコニウム元素含量４．５
重量％の非晶質連続無機繊維［II］を得た。
実施例１ 炭化珪素ウイスカ（平均直径０．２μ、平均長さ１００
μ）５ｇをエタノール１の入った処理槽に投入した、
超音波振動を与えて懸濁させ、懸濁液を調製した。
μ）５ｇをエタノール１の入った処理槽に投入した、
超音波振動を与えて懸濁させ、懸濁液を調製した。
無機繊維［Ｉ］の繊維束（８００本糸）をボビンから巻
戻し、浸漬時間が約１５秒となるように可動ロールによ
って調節し、上記懸濁液中に浸漬し、ついで加圧ロール
により押圧した後、ボビンに巻取り、室温、大気中で乾
燥した。無機繊維束１０ｍ当たりウイスカが０．０２ｇ
付着していた。
戻し、浸漬時間が約１５秒となるように可動ロールによ
って調節し、上記懸濁液中に浸漬し、ついで加圧ロール
により押圧した後、ボビンに巻取り、室温、大気中で乾
燥した。無機繊維束１０ｍ当たりウイスカが０．０２ｇ
付着していた。
この処理した繊維束を一軸方向に揃えたシート状物と、
炭化ホウ素３重量％及びポリチタノカルボシラン１０重
量％とが混合されたβ−炭化珪素粉末（平均粒径；０．
２μ）とを交互に積層させ、金型プレスを用い、５００
kg／mm2でプレス成形した。この成形体をアルゴン雰囲
気下で２００℃／分の昇温速度で１５５０℃にまで加熱
して、強化された炭化珪素複合焼結体を得た。
炭化ホウ素３重量％及びポリチタノカルボシラン１０重
量％とが混合されたβ−炭化珪素粉末（平均粒径；０．
２μ）とを交互に積層させ、金型プレスを用い、５００
kg／mm2でプレス成形した。この成形体をアルゴン雰囲
気下で２００℃／分の昇温速度で１５５０℃にまで加熱
して、強化された炭化珪素複合焼結体を得た。
この複合焼結体の繊維含量は４０重量％であった。複合
体の断面を走査型電子顕微鏡で調べたところ、マトリッ
クスである炭化珪素中に強化用繊維が互いに接すること
なく分散していることが認められた。複合体の室温抗折
強度は８６kg／mm２であり、１４００℃における抗折強
度は６０kg／mm２であった。
体の断面を走査型電子顕微鏡で調べたところ、マトリッ
クスである炭化珪素中に強化用繊維が互いに接すること
なく分散していることが認められた。複合体の室温抗折
強度は８６kg／mm２であり、１４００℃における抗折強
度は６０kg／mm２であった。
なお、炭化珪素ウイスカを付着させなかった以外は上記
と同様にして得られた複合体の室温抗折強度は６１kg／
mm２であった。
と同様にして得られた複合体の室温抗折強度は６１kg／
mm２であった。
実施例２ 連続無機繊維［II］の繊維束を使用した以外は実施例１
におけると同様にして、炭化珪素ウイスカを付着させ
た。
におけると同様にして、炭化珪素ウイスカを付着させ
た。
この処理した繊維束を一軸方向に揃えたシート状物と、
アルミナ２重量％、イットリア３重量％及び窒化化アル
ミニウム３重量％とが混合されたα−窒化珪素粉末（平
均粒径；０．５μ）とを、上記繊維束の繊維が異なる層
間で互いに直交するように、交互に積層させた。積層体
を、ホットプレス装置により１７５０℃、３００kg／mm
2で３０分間保持して、無機繊維強化窒化珪素複合焼結
体を得た。
アルミナ２重量％、イットリア３重量％及び窒化化アル
ミニウム３重量％とが混合されたα−窒化珪素粉末（平
均粒径；０．５μ）とを、上記繊維束の繊維が異なる層
間で互いに直交するように、交互に積層させた。積層体
を、ホットプレス装置により１７５０℃、３００kg／mm
2で３０分間保持して、無機繊維強化窒化珪素複合焼結
体を得た。
この場合焼結体の繊維含量は１０重量％であった。複合
体の断面を走査型電子顕微鏡で調べたところ、マトリッ
クスである窒化珪素中に強化用繊維が互いに接すること
なく分散していることが認められた。複合体の室温にお
ける抗折強度は１４３kg／mm2であり、１３００℃にお
ける抗折強度は７３kg／mm２であった。
体の断面を走査型電子顕微鏡で調べたところ、マトリッ
クスである窒化珪素中に強化用繊維が互いに接すること
なく分散していることが認められた。複合体の室温にお
ける抗折強度は１４３kg／mm2であり、１３００℃にお
ける抗折強度は７３kg／mm２であった。
なお、炭化珪素ウイスカを付着させなかった以外は上記
と同様にして得られた複合体の室温抗折強度は１１０kg
／mm２であった。
と同様にして得られた複合体の室温抗折強度は１１０kg
／mm２であった。
（発明の効果） 本発明の複合体は、連続無機繊維、耐熱性物質の短繊維
ウイスカ又は粉末、及びマトリックスとなるセラミック
の種々の組合せが可能であり、広い範囲にわたる要求特
性を満たすことができる。また、複合体中に繊維が均一
に分散し、かつ複合体中での連続繊維同志の接触が極め
て少ないので、連続繊維の繊維軸に直角方向の強度が著
しく改善される。
ウイスカ又は粉末、及びマトリックスとなるセラミック
の種々の組合せが可能であり、広い範囲にわたる要求特
性を満たすことができる。また、複合体中に繊維が均一
に分散し、かつ複合体中での連続繊維同志の接触が極め
て少ないので、連続繊維の繊維軸に直角方向の強度が著
しく改善される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 敏弘 山口県宇部市大字小串1978番地の５ 宇部 興産株式会社宇部研究所内 (72)発明者 渋谷 昌樹 山口県宇部市大字小串1978番地の５ 宇部 興産株式会社宇部研究所内 審査官 中川 俊一 (56)参考文献 特開 昭55−85644（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】（ｉ）Ｓｉ、Ｍ、Ｃ及びＯから実質的にな
る非晶質物質、又は （ii）実質的にβ−ＳｉＣ、ＭＣ、β−ＳｉＣとＭＣの
固溶体及び／又はＭＣ1-Xの粒径が５００Å以下の各結
晶質超微粒子、及び非晶質のＳｉＯ２とＭＯ２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、 （但し、上式中のＭはＴｉ又はＺｒを示し、ｘは０より
大きく１未満の数である。）からなる珪素、チタン又は
ジルコニウム、炭素及び酸素からなる連続無機繊維、及
び該連続無機繊維の間に介在する耐熱性物質の短繊維、
ウイスカ又は粉末からなる強化用繊維で強化された無機
繊維強化セラミック複合体。 - 【請求項２】連続無機繊維に対する耐熱性物質の短繊
維、ウイスカ又は粉末の体積率が０．５〜５００％であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の無機
繊維強化セラミック複合体。 - 【請求項３】連続無機繊維の配合割合が、複合体に対し
て１０〜７０容量％であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の無機繊維強化セラミック複合体。 - 【請求項４】（ｉ）Ｓｉ、Ｍ、Ｃ及びＯから実質的にな
る非晶質物質、又は （ii）実質的にβ−ＳｉＣ、ＭＣ、β−ＳｉＣとＭＣの
固溶体及び／又はＭＣ1-Xの粒径が５００Å以下の各結
晶質超微粒子、及び非晶質のＳｉＯ２とＭＯ２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、 （但し、上式中のＭはＴｉ又はＺｒを示し、ｘは０より
大きく１未満の数である。）からなる珪素、チタン又は
ジルコニウム、炭素及び酸素からなる連続無機繊維と、
該連続無機繊維の繊維間隙に介在する耐熱性物質の短繊
維、ウイスカ又は粉末とからなる強化用繊維、又は該繊
維の織物を、セラミック粉末に埋設して、焼成すること
を特徴とする無機繊維強化セラミック複合体の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61139295A JPH0633187B2 (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 無機繊維強化セラミツク複合体及びその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61139295A JPH0633187B2 (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 無機繊維強化セラミツク複合体及びその製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62297278A JPS62297278A (ja) | 1987-12-24 |
| JPH0633187B2 true JPH0633187B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=15241951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61139295A Expired - Lifetime JPH0633187B2 (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 無機繊維強化セラミツク複合体及びその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633187B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6014820B2 (ja) * | 1978-12-23 | 1985-04-16 | 財団法人特殊無機材料研究所 | 強化複合材料の製造法 |
-
1986
- 1986-06-17 JP JP61139295A patent/JPH0633187B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62297278A (ja) | 1987-12-24 |
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