JPH08188926A - 耐熱性と耐久性を有する複合繊維 - Google Patents
耐熱性と耐久性を有する複合繊維Info
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- JPH08188926A JPH08188926A JP6340398A JP34039894A JPH08188926A JP H08188926 A JPH08188926 A JP H08188926A JP 6340398 A JP6340398 A JP 6340398A JP 34039894 A JP34039894 A JP 34039894A JP H08188926 A JPH08188926 A JP H08188926A
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- composite fiber
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 セラミツク繊維などの表面に、熱膨張係数を
調整した耐酸化性の被膜を形成することにより、耐熱性
と耐久性を高めた複合繊維を得る。 【構成】 炭化ケイ素などのセラミツク繊維、ガラス繊
維または金属繊維を母材２とし、母材２の表面にＭｇ−
Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系の酸窒化ガラスなどの窒素を含む
化合物からなる耐酸化性の被膜３を形成する。母材２と
被膜３の熱膨張係数の差を８×１０-6／℃以下とする。
調整した耐酸化性の被膜を形成することにより、耐熱性
と耐久性を高めた複合繊維を得る。 【構成】 炭化ケイ素などのセラミツク繊維、ガラス繊
維または金属繊維を母材２とし、母材２の表面にＭｇ−
Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系の酸窒化ガラスなどの窒素を含む
化合物からなる耐酸化性の被膜３を形成する。母材２と
被膜３の熱膨張係数の差を８×１０-6／℃以下とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃焼室の内壁面に結合さ
れるライニング、デイーゼル機関の排気微粒子を取り除
くフイルタなどに好適な、耐熱性と耐久性に優れた複合
繊維に関するものである。
れるライニング、デイーゼル機関の排気微粒子を取り除
くフイルタなどに好適な、耐熱性と耐久性に優れた複合
繊維に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば実開昭61-90832号公報に開示され
るように、燃焼室の内壁面に結合されるライニングに
は、セラミツク繊維を芯材とし、表面にセラミツク材と
無機結合材との混合物をコーテイングしたものが知られ
ており、また特開平6-108820号公報に開示されるよう
に、排気微粒子フイルタにはセラミツク繊維をフエルト
状に絡み合せたものが知られている。
るように、燃焼室の内壁面に結合されるライニングに
は、セラミツク繊維を芯材とし、表面にセラミツク材と
無機結合材との混合物をコーテイングしたものが知られ
ており、また特開平6-108820号公報に開示されるよう
に、排気微粒子フイルタにはセラミツク繊維をフエルト
状に絡み合せたものが知られている。
【０００３】上述のようなライニングやフイルタに用い
るセラミツク繊維には、ＳｉＣ繊維、ＳｉＴｉＣＯ繊
維、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3 、ＳｉＮ、オキシナイ
トライド（酸窒化）ガラス繊維などが用いられている。
しかし、上述の各繊維は高温の燃焼ガスないし排ガスに
長時間曝されると、次のような問題が生じる。すなわ
ち、ＳｉＣ繊維やＳｉＴｉＣＯ繊維は高温の燃焼ガスに
より酸化されると強度が次第に低下し、ボロボロに崩壊
して飛散する。Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3 繊維は、高
温の燃焼ガスに曝される内に、セラミツクの結晶粒が粗
大化し、強度が次第に低下して崩壊する。オキシナイト
ライドガラス繊維は、燃焼ガス中の成分により腐食す
る。なかでも、Ｓｉ3Ｎ4（窒化ケイ素）繊維、ＳｉＣ
（炭化ケイ素）繊維、ＳｉＴｉＣＯ繊維はコストが極め
て高く、用途が限定され、排気微粒子フイルタとしては
コスト上に問題がある。
るセラミツク繊維には、ＳｉＣ繊維、ＳｉＴｉＣＯ繊
維、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3 、ＳｉＮ、オキシナイ
トライド（酸窒化）ガラス繊維などが用いられている。
しかし、上述の各繊維は高温の燃焼ガスないし排ガスに
長時間曝されると、次のような問題が生じる。すなわ
ち、ＳｉＣ繊維やＳｉＴｉＣＯ繊維は高温の燃焼ガスに
より酸化されると強度が次第に低下し、ボロボロに崩壊
して飛散する。Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3 繊維は、高
温の燃焼ガスに曝される内に、セラミツクの結晶粒が粗
大化し、強度が次第に低下して崩壊する。オキシナイト
ライドガラス繊維は、燃焼ガス中の成分により腐食す
る。なかでも、Ｓｉ3Ｎ4（窒化ケイ素）繊維、ＳｉＣ
（炭化ケイ素）繊維、ＳｉＴｉＣＯ繊維はコストが極め
て高く、用途が限定され、排気微粒子フイルタとしては
コスト上に問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述の
問題に鑑み、セラミツク繊維などの表面に、熱膨張係数
を調整した耐酸化性の被膜を形成することにより、耐熱
性と耐久性を高めた複合繊維を提供することにある。
問題に鑑み、セラミツク繊維などの表面に、熱膨張係数
を調整した耐酸化性の被膜を形成することにより、耐熱
性と耐久性を高めた複合繊維を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成はセラミツク繊維、ガラス繊維または
金属繊維を母材とし、該母材の表面に窒素を含む化合物
からなる被膜を形成したものである。
に、本発明の構成はセラミツク繊維、ガラス繊維または
金属繊維を母材とし、該母材の表面に窒素を含む化合物
からなる被膜を形成したものである。
【０００６】
【作用】本発明による複合繊維はオキシナイトライドガ
ラス繊維を用い、該ガラス繊維の表面に耐酸化性に優れ
たセラミツク被膜を形成したことを特徴とし、高温の排
ガスに対する耐酸化性に優れるので、本発明による複合
繊維は例えば排気微粒子フイルタに用いて、強度の低下
が抑えられ、耐久寿命が延長される。
ラス繊維を用い、該ガラス繊維の表面に耐酸化性に優れ
たセラミツク被膜を形成したことを特徴とし、高温の排
ガスに対する耐酸化性に優れるので、本発明による複合
繊維は例えば排気微粒子フイルタに用いて、強度の低下
が抑えられ、耐久寿命が延長される。
【０００７】
【実施例】図１に示すように、本発明による複合繊維
は、ＳｉＣ繊維などの母材２の表面に、酸窒化ガラスな
どの耐酸化性を有する被膜３を形成したものである。被
膜３の成分はＮ（窒素）の含有量を加減することによ
り、母材２と被膜３の熱膨張係数の差を小さくする。
は、ＳｉＣ繊維などの母材２の表面に、酸窒化ガラスな
どの耐酸化性を有する被膜３を形成したものである。被
膜３の成分はＮ（窒素）の含有量を加減することによ
り、母材２と被膜３の熱膨張係数の差を小さくする。
【０００８】実施例１（図５の試料No.1) 直径が約１０μｍのＳｉＣ繊維の表面に、Ａｌ(ＯＣ2Ｈ
5）3，Ｍｇ(ＯＣＨ3）2，Ｓｉ（ＯＣＨ3）の３成分から
なるアルコキシド混合溶液を表面に薄く塗布した後に、
温度約８００℃で加熱し、塗布した溶液をガラスに転化
させた。次いで、ＮＨ3 （アンモニア）の雰囲気中で加
熱処理して窒素を拡散させ、約３at％の窒素を含む厚さ
約３μｍのＭｇ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系の酸窒化ガラス
の被膜を形成した。被膜の酸窒化ガラスに含まれる窒素
を約３at％とすることにより、母材であるＳｉＣ繊維と
の熱膨張係数の差を極めて小さくできる。
5）3，Ｍｇ(ＯＣＨ3）2，Ｓｉ（ＯＣＨ3）の３成分から
なるアルコキシド混合溶液を表面に薄く塗布した後に、
温度約８００℃で加熱し、塗布した溶液をガラスに転化
させた。次いで、ＮＨ3 （アンモニア）の雰囲気中で加
熱処理して窒素を拡散させ、約３at％の窒素を含む厚さ
約３μｍのＭｇ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系の酸窒化ガラス
の被膜を形成した。被膜の酸窒化ガラスに含まれる窒素
を約３at％とすることにより、母材であるＳｉＣ繊維と
の熱膨張係数の差を極めて小さくできる。
【０００９】上述のようにして得られた複合繊維につい
て耐酸化試験を行つた。つまり、実施例１の複合繊維を
大気中で約８００℃に所要時間加熱して酸化させた後
に、複合繊維の引張強度を測定した結果は図２に示すと
おりであり、実施例１の複合繊維は耐酸化性被膜を施さ
ないＳｉＣ繊維に比べて、強度低下の度合が非常に少な
いことが分る。ここで、実施例１の複合繊維における被
膜の酸窒化ガラスは、酸素の一部が窒素に置換された構
造を有し、窒素によりＳｉＸ4 （Ｘ＝Ｏ，Ｎ）の酸窒化
ガラスの網目が強固になり、耐酸化特性が向上されるも
のである。
て耐酸化試験を行つた。つまり、実施例１の複合繊維を
大気中で約８００℃に所要時間加熱して酸化させた後
に、複合繊維の引張強度を測定した結果は図２に示すと
おりであり、実施例１の複合繊維は耐酸化性被膜を施さ
ないＳｉＣ繊維に比べて、強度低下の度合が非常に少な
いことが分る。ここで、実施例１の複合繊維における被
膜の酸窒化ガラスは、酸素の一部が窒素に置換された構
造を有し、窒素によりＳｉＸ4 （Ｘ＝Ｏ，Ｎ）の酸窒化
ガラスの網目が強固になり、耐酸化特性が向上されるも
のである。
【００１０】実施例２（図５の試料No.2) Ｙ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4を所定量配合してなる混合
粉末を溶融紡糸法により、直径が約１０μｍで約１．５
at％の窒素を含むＹ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系のガラス繊
維を製造した。該ガラス繊維の表面にケイ素を主鎖にも
つポリマーの溶液を塗布してＮＨ3 で熱分解し、厚さ約
３μｍのＳｉ3Ｎ4の被膜を形成した。
粉末を溶融紡糸法により、直径が約１０μｍで約１．５
at％の窒素を含むＹ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系のガラス繊
維を製造した。該ガラス繊維の表面にケイ素を主鎖にも
つポリマーの溶液を塗布してＮＨ3 で熱分解し、厚さ約
３μｍのＳｉ3Ｎ4の被膜を形成した。
【００１１】上述のようにして得られた複合繊維を、高
温の排ガスによる暴露試験を行つた後に、複合繊維の引
張強度を測定した結果は、図３に示すとおりである。
温の排ガスによる暴露試験を行つた後に、複合繊維の引
張強度を測定した結果は、図３に示すとおりである。
【００１２】排ガスに含まれるＣａＯは、ガラスを腐食
させる作用があるので、実施例２のガラス繊維にＳｉ3
Ｎ4の被膜を施してないものは、排ガス暴露試験で痩せ
細り、強度も次第に低下するのに対し、本発明の実施例
２による複合繊維では、Ｓｉ3Ｎ4の被膜を施してあるの
で、排ガス暴露試験による強度の低下の度合が少ないこ
とが分る。
させる作用があるので、実施例２のガラス繊維にＳｉ3
Ｎ4の被膜を施してないものは、排ガス暴露試験で痩せ
細り、強度も次第に低下するのに対し、本発明の実施例
２による複合繊維では、Ｓｉ3Ｎ4の被膜を施してあるの
で、排ガス暴露試験による強度の低下の度合が少ないこ
とが分る。
【００１３】実施例３（図５の試料No.3) 母材としてのＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3 繊維の表面
に、実施例２と同様の耐酸化性被膜を形成して複合繊維
を製造した。該複合繊維を大気中で温度約８００℃に加
熱して耐酸化試験を行つた後に、同複合繊維の引張強度
を測定した結果を図４に示す。耐酸化性被膜の組成は、
母材であるＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3 繊維との熱膨張
係数の差が小さくなるように調整した。
に、実施例２と同様の耐酸化性被膜を形成して複合繊維
を製造した。該複合繊維を大気中で温度約８００℃に加
熱して耐酸化試験を行つた後に、同複合繊維の引張強度
を測定した結果を図４に示す。耐酸化性被膜の組成は、
母材であるＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3 繊維との熱膨張
係数の差が小さくなるように調整した。
【００１４】実施例４（図５の試料No.4) 母材としてのＳＵＳ（ステンレス）繊維の表面に、実施
例２と同様の耐酸化性被膜を形成して複合繊維を製造し
た。該複合繊維を大気中で温度約８００℃に加熱して耐
酸化試験を行つた後に、同複合繊維の引張強度を測定し
たところ、実施例３とほぼ同様の結果が得られた。
例２と同様の耐酸化性被膜を形成して複合繊維を製造し
た。該複合繊維を大気中で温度約８００℃に加熱して耐
酸化試験を行つた後に、同複合繊維の引張強度を測定し
たところ、実施例３とほぼ同様の結果が得られた。
【００１５】実施例５ 図６に示すように、直径が約２μｍのＳｉ3Ｎ4繊維２を
複数本紡ぐか撚り合せて糸ないし撚り線４とし、該撚り
線４の表面に実施例１と同様の方法により耐酸化性被膜
３を形成して複合繊維を製造した。得られた複合繊維の
耐久強度を試験するために、大気中で温度約８００℃で
所定時間加熱した後に、複合繊維の引張強度を測定した
ところ約３ＧＰａであつた。
複数本紡ぐか撚り合せて糸ないし撚り線４とし、該撚り
線４の表面に実施例１と同様の方法により耐酸化性被膜
３を形成して複合繊維を製造した。得られた複合繊維の
耐久強度を試験するために、大気中で温度約８００℃で
所定時間加熱した後に、複合繊維の引張強度を測定した
ところ約３ＧＰａであつた。
【００１６】実施例６（図５の試料No.1A,5,6 ) 熱膨張係数が４．５×１０-6／℃のＳｉＣ繊維の表面
に、図５に示す各組成の耐酸化性被膜を形成して複合繊
維を製造した。複合繊維に加熱と冷却（常温）を１００
０回繰返し行なつた後に、複合繊維の表面の状態を観察
したところ、母材と耐酸化性被膜との熱膨張係数の差が
大きいと、耐酸化性被膜に亀裂が生じることが分つた。
母材と被膜の熱膨張係数の差が８×１０-6／℃以下であ
れば、耐酸化性被膜に亀裂が生じることはなく、耐久性
が損われることもない。
に、図５に示す各組成の耐酸化性被膜を形成して複合繊
維を製造した。複合繊維に加熱と冷却（常温）を１００
０回繰返し行なつた後に、複合繊維の表面の状態を観察
したところ、母材と耐酸化性被膜との熱膨張係数の差が
大きいと、耐酸化性被膜に亀裂が生じることが分つた。
母材と被膜の熱膨張係数の差が８×１０-6／℃以下であ
れば、耐酸化性被膜に亀裂が生じることはなく、耐久性
が損われることもない。
【００１７】
【発明の効果】本発明は上述のように、炭化ケイ素など
のセラミツク繊維、ガラス繊維または金属繊維を母材と
し、母材の表面にＭｇ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系の酸窒化
ガラスなどの窒素を含む化合物からなる耐酸化性の被膜
を形成し、母材と被膜の熱膨張係数の差を８×１０-6／
℃以下としたものであるから、例えば燃焼室内壁面のラ
イニングや排気微粒子フイルタに用いても、高温の燃焼
ガスや高温の排ガスに含まれる成分により酸化ないし腐
食が抑えられるので、強度の低下が抑えられ、長期使用
に耐える。
のセラミツク繊維、ガラス繊維または金属繊維を母材と
し、母材の表面にＭｇ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系の酸窒化
ガラスなどの窒素を含む化合物からなる耐酸化性の被膜
を形成し、母材と被膜の熱膨張係数の差を８×１０-6／
℃以下としたものであるから、例えば燃焼室内壁面のラ
イニングや排気微粒子フイルタに用いても、高温の燃焼
ガスや高温の排ガスに含まれる成分により酸化ないし腐
食が抑えられるので、強度の低下が抑えられ、長期使用
に耐える。
【図１】本発明に係る耐熱性と耐久性を有する複合繊維
の断面図である。
の断面図である。
【図２】同複合繊維の耐熱耐久試験の結果を表す線図で
ある。
ある。
【図３】同複合繊維の耐熱耐久試験の結果を表す線図で
ある。
ある。
【図４】同複合繊維の耐熱耐久試験の結果を表す線図で
ある。
ある。
【図５】同複合繊維の組成を示す表図である。
【図６】本発明の変更実施例に係る耐熱性と耐久性を有
する複合繊維の断面図である。
する複合繊維の断面図である。
２：母材 ３：耐酸化性被膜 ４：撚り線
Claims (11)
- 【請求項１】セラミツク繊維、ガラス繊維または金属繊
維を母材とし、該母材の表面に窒素を含む化合物からな
る被膜を形成したことを特徴とする耐熱性と耐久性を有
する複合繊維。 - 【請求項２】前記母材と前記被膜の熱膨張係数の差は８
×１０-6／℃以下である、請求項１に記載の耐熱性と耐
久性を有する複合繊維。 - 【請求項３】前記母材である繊維が炭化ケイ素である、
請求項１，２の何れかに記載の耐熱性と耐久性を有する
複合繊維。 - 【請求項４】前記母材である繊維が炭化ケイ素であり、
前記被膜がＭｇ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系の酸窒化ガラス
である、請求１〜３の何れかに記載の耐熱性と耐久性を
有する複合繊維。 - 【請求項５】前記母材である繊維がケイ素と窒素を主成
分とする、請求項１に記載の耐熱性と耐久性を有する複
合繊維。 - 【請求項６】前記母材である繊維がガラスであつて、前
記被膜が窒化ケイ素である、請求項１，２の何れかに記
載の耐熱性と耐久性を有する複合繊維。 - 【請求項７】前記ガラスがＹ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系の
ものである、請求項５に記載の耐熱性と耐久性を有する
複合繊維。 - 【請求項８】前記母材である繊維がステンレスである、
請求項１，２の何れかに記載の耐熱性と耐久性を有する
複合繊維。 - 【請求項９】前記母材である繊維がステンレスであり、
前記被膜がＳｉ−Ｎａ−Ｏ−Ｎ系のガラスである、請求
項１，２，７の何れかに記載の耐熱性と耐久性を有する
複合繊維。 - 【請求項１０】前記母材である繊維が複数本の繊維を撚
り合せて構成されている、請求項１に記載の耐熱性と耐
久性を有する複合繊維。 - 【請求項１１】前記複合繊維がデイーゼル機関の排気微
粒子フイルタである、請求項１〜１０の何れかに記載の
耐熱性と耐久性を有する複合繊維。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6340398A JPH08188926A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 耐熱性と耐久性を有する複合繊維 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6340398A JPH08188926A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 耐熱性と耐久性を有する複合繊維 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08188926A true JPH08188926A (ja) | 1996-07-23 |
Family
ID=18336577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6340398A Pending JPH08188926A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 耐熱性と耐久性を有する複合繊維 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08188926A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7041266B1 (en) | 2002-07-10 | 2006-05-09 | Advanced Composite Materials Corp. | Silicon carbide fibers essentially devoid of whiskers and products made therefrom |
| US7083771B2 (en) | 2002-07-10 | 2006-08-01 | Advanced Composite Materials Corporation | Process for producing silicon carbide fibers essentially devoid of whiskers |
| CN101959815A (zh) * | 2008-03-05 | 2011-01-26 | 波音公司 | 强度提高的玻璃纤维 |
| US7963126B2 (en) * | 2008-03-05 | 2011-06-21 | The Boeing Company | Glass fibers having improved durability |
| JPWO2010143608A1 (ja) * | 2009-06-08 | 2012-11-22 | 株式会社超高温材料研究センター | 複合化無機繊維及びその製造方法、並びに複合化無機繊維加工品及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP6340398A patent/JPH08188926A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7041266B1 (en) | 2002-07-10 | 2006-05-09 | Advanced Composite Materials Corp. | Silicon carbide fibers essentially devoid of whiskers and products made therefrom |
| US7083771B2 (en) | 2002-07-10 | 2006-08-01 | Advanced Composite Materials Corporation | Process for producing silicon carbide fibers essentially devoid of whiskers |
| CN101959815A (zh) * | 2008-03-05 | 2011-01-26 | 波音公司 | 强度提高的玻璃纤维 |
| US7963126B2 (en) * | 2008-03-05 | 2011-06-21 | The Boeing Company | Glass fibers having improved durability |
| US7963125B2 (en) * | 2008-03-05 | 2011-06-21 | The Boeing Company | Glass fibers having improved strength |
| US8132430B2 (en) | 2008-03-05 | 2012-03-13 | The Boeing Company | Glass fibers having improved strength |
| US8141393B2 (en) | 2008-03-05 | 2012-03-27 | The Boeing Company | Glass fibers having improved durability |
| JPWO2010143608A1 (ja) * | 2009-06-08 | 2012-11-22 | 株式会社超高温材料研究センター | 複合化無機繊維及びその製造方法、並びに複合化無機繊維加工品及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
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