JPS6191063A

JPS6191063A - 炭化けい素短繊維を均一に分散させた粉末状耐火性材料の製造方法

Info

Publication number: JPS6191063A
Application number: JP59211686A
Authority: JP
Inventors: 紺野　輝昭
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1984-10-09
Filing date: 1984-10-09
Publication date: 1986-05-09
Also published as: JPH0215514B2

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】技術分野本発明は炭化けい素短繊維を均一に含有する粉末状の耐
火性材料とその製造方法ｉこ関する。

従来技術よく知られているように、炭化けい素繊維は耐熱性にす
ぐれ、熱膨張率が小さく、また耐熱衝撃性にすぐれてい
る。加えて、比重が小さく、強度弾性率が大きい。これ
らの理由から、炭化けい素繊維は各種の耐熱材料などの
繊維強化複合材料用素材として使用されている。

従来技術の問題点炭化けい索長繊維を得る方法は１例えば４？開昭５２−
７０１２２号公報に記載されているが、有機けい素重合
体例えばポリカルボシランを合成紡糸し、かつ焼成する
工程が複雑なため、コストが非常に高い。また、　８１
Ｃ２，などとメタンなどの混合ガスから炭化けい素ウィ
スカーを得ることも提案されているが、大量生産が困難
な上に。

コストが同様に非常に高い。また、このウィスカーは１
０〜１５μｒｎ程度と短く、複合用繊維としては不十分
である。さらに、複合化にさいして。

ウィスカーと粉末の均一混合、大量混合が困難である。

発明の目的本発明の目的は、従来法の有する価格面及び混合処理時
の欠点を解決し、低コストで大量生産可能であって、均
一混合に極めてすぐれた炭化けい素短繊維からなる繊維
強化複合材料用素材及びその製造方法を提供することに
ある。

発明の要約即ち１本発明によれば、けい素（Ｓｌ）成分（金属８ｉ
など）と繊維状炭素（Ｃ成分（炭素繊維など）とを有機
バインダーで結合して接触させ、非酸化性ふん囲気中で
焼成して炭化けい素または窒化けい素粉末マトリックス
中に炭素繊維が反応して生じる炭化けい素短繊維を均一
分散させた複合材料及びその製造方法が提供される。

好適な実施態様本発明で使用するけい素成分としては、金属けい素、シ
リカ粉末、コロイダルシリか、　８１０゜８１、Ｎ４な
どがある。また、有機けい素化合物例えばｓ　ｔ　ｏ４
．ポリカルボシラン、エチルシリケートも使用できる。

これらのけい素成分は単独でも。

あるいは複合して使用してもよい。

繊維状炭素成分としては、有機繊維ポリビニルアルコー
ル、ポリアクリロニトリル、レーヨン、ポリエステルや
その他の市販品が使用できる。特に、炭素繊維としては
、炭素繊維それ自体、黒鉛繊維、耐炎績ｍ、カイノール
繊維やその市販品が使用される。

けい素成分と繊維状炭素成分とを結合密接させるために
使用する有機質バインダーとしては。

ＰＶＡ　、ポリエチレンオキシド、　　ＣＭＣ、メトロ
ーズなどの有機重合体が使用できる。これらバインダー
は特にけい素成分として金属けい素やシリカ粉末を使用
する場合に有効である。後述するように、上記有機質バ
インダーは焼成工程で炭ＩＡ＃ζな−る。、゛上記けい素成分、炭素成分及び有機質バインダーを先
ず混合する。この場合、けい素成分と炭素成分の量は１
次の反応式Ｓｔ＋Ｏ→別０゜８４０１＋５０→ＳムＯ＋
　２００等を考慮して、化学社論的に８五と０との重量
比によって決定する。

有機質バインダーの量についていえば、固形分で８１成
分とＣ成分とを結合させて密接される量で十分である。

例えば、８五成分と０次分との配合量１００重量部に対
し１〜２０重量部が好適である。有機質バインダーは予
め溶媒に溶解してもよい。そのさいに使用する溶媒は水
、その他ベンゼン、トルエン、アセトン、ヘキサン、メ
チルアルコール、エチルアルコールなト有機溶剤であれ
ばよい。有機質バインダーはまた固形状のまま使用して
もよい。

このようにして混合した成分は１反応物を粉砕しやすく
するため、予め適当な大きさの粒状に成形しておくが１
粒径は５〜２０謔が好ましい。

この造粒工程は適当な公知手段で行えばよい。

次に、けい素成分と炭素成分とを有機質バインダーで結
合し、密接させるため、適当な手段によって乾燥する。

その乾燥温度・時間は使用する有機質バインダーによっ
て異なるが、５０＠〜１００°Ｃで１時間程度である。

このようにして得た乾燥生成物をＮ１アルゴン、ＮＨ，
ガスなどの非酸化性ふん囲気中５００゜〜２１００℃の
温度範囲で焼成する。

この焼成過程では各温度段階で次のような反応が生じる
。

（１）　　１００〜８００″′Ｃ程度　：有機繊維が炭
化する。

（ＩＩ）　　８００〜１４００＠Ｏ程度：＃を雄状炭素
の表面で次の反応が生じる。

Ｓ轟　＋Ｏ−＋８ｉ０（冊　１４００〜２１００’Ｏ程度：　ｆ９ｉ　＋Ｏ−
＋ＳｉＯ（７）反応が繊維状カーボンの内部まで生じる
。

一方、マトリックスでは以下の反応によって８４０、８
１．Ｎ番の粉末が生じる。

５８１　＋　２Ｎ、→８１．Ｎ４（約１４００’０）８
ｉ　＋０　→Ｂ１０　　（１４００’○以上）８１０、
＋５０−＋８１０＋２００　（２０００’○）５８１０
、＋２Ｎ、＋６０→Ｓ轟、Ｎ４＋６００　（１５０Ｇ＠
Ｏ勾天−Ｅ）焼成工程において、加熱によって固化した
粒状反応生成物を次に粉砕するが、これは乳鉢等によっ
て簡単に実施できる。前述したように。

反応生成物はＳｌ０や８１　、Ｎ、粉末のマトリックス
中に炭化けい素糸短繊維が均一に分散した状態で得られ
る。マトリックスを形成する粉末はＳｔ酸成分原料及び
焼成条件によってｓｉｏかＳｌ、Ｎ４あるいはこれらの
混合物からなる。

粉砕して得られた反応生成物を水中に分散させ、炭化け
い素糸短繊維とマトリックスとの粉末粒子をフィルター
によって簡単に分離できる。

以上の如く１本発明は８ｉ０や別畠Ｎ番粉末マトリック
ス中ζζ炭化けい素繊維を均一に分散させた。

繊維強化複合材料用原料を提供するものである。

さらに、これから分離される炭化けい素糸短繊維は強化
繊維として有望である。

以下に、この発明の実施例を示す。

実施例（１）金属珪素粉末（平均粒径５μ）１００重量部と。

黒鉛繊維（クラレカーボンファイバーチョツズ平均繊維
長６　ｍ　、平均直径１０μ）５０重量部と。

ポリビニルアルコール６チ水溶液（信越化学０−１７）
４５０００とを配合し、ミキサーで混練し。

混線後、直径１０■の球状に造粒し、温度９０＠０の乾
燥機で約１時間乾燥して試料を固化させ。

次で、この試料を、電気炉で、窒素雰囲気中で１４５０
’０．　５時間焼成して反応させ、焼成後固化した試料
を乳鉢中で粉砕した。粉砕して得られた反応生成物は微
細な粉末のマトリックス中に、８１０の短繊維が均一に
分散されていた。

次で、前記反応生成物を水中に分散させ、フィルターを
通して、粉末粒子と繊維状物質とこと分離した。

Ｘ線回折によれば、その粒末は、α−及びＩ−８１８Ｎ
４　Ｓ　＃！維はｐ−５ｔｏであった。得られた繊維の
平均繊維長さは２００μであった。

実施例（２）シリカ粉末（日本シリカニ業株式会社、ニブシル■、、
平均粒径１４ｍＡ、　　８１０１９４１Ｇ）１００重量
部と、耐炎化繊維（東邦レーヨン、チョップ。

平均繊維長５■、平均直径１５〜１５μ）６Ｏ重量部と
、メトロース１ｓ水溶液（信越化学９０８Ｈ３ｏｏｏｏ
）　４５０００とを配合し、′！、キサーで混練し。

実施例（１）と同様に、゛１気炉でアルゴン雰囲気中１
７００６０で２時間焼成して、粉末マトリックス中に繊
維が均一に分散した反応生成物を得た。

Ｘ線回折によれば、この反応生成物は、粉末及び繊維と
もβ−別０であった。得られた繊維の平均繊維長さは２
５０μであった。

実施例（３）シリカ粉末８０重通部、エチルシリケート（コルコート
株式会社、シリカ分４０１Ｇ）　５０重量部、カイノー
ル繊維（日本カイノール株式会社、平均繊維長３■、平
均直径９〜１１μ）６０重量部とメトロース１−水溶液
４５０００とを配合し。

ミキサーで混練し、実施例（りと同様に、゛４気炉でア
ルゴン雰囲気中１６５０″′０で５時間焼成して、粉末
マｌ−ＩＪラックス中繊維が均一に分散した反応生成物
を得た。

Ｘ線回折によれば、この反応生成物は粉末及び繊維とも
／−８１０であった。繊維の平均繊維長さは２５０μで
あった。

発明の効果この発明によれば、炭化けい累短繊維を極めて均一に分
散した炭化けい素あるいは窒化けい素粉来状物質の製造
を可能とすることができ。

それは繊維強化複合セラミックス製造の原料として有望
である。

また、前記炭化けい素短繊維は簡単に分離可能であり、
各種の複合材料用原料（例えば繊維強化金属）として有
望である。

加えて、この発明によれば、炭化けい素短繊維の安価な
製法を提供することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）けい素成分を含有する有機物質及び／又は無機物
質と、有機繊維または炭素繊維とを有機質バインダーで
結合して接触させ、これを非酸化性ふん囲気中で焼成し
て炭化けい素又は窒化けい素粉末マトリックス中に炭素
繊維が反応して生じる炭化けい素短繊維を均一に分散さ
せた粉末状耐火性材料。
（２）有機物質がエチルシリケート、ポリカルボシラン
である特許請求の範囲第１項記載の材料。
（３）無機物質が金属けい素粉末、シリカ粉末、コロイ
ダルシリカ、ＳｉＣ、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、ＳｉＣｌ＿４で
ある特許請求の範囲第１項記載の材料。
（４）有機繊維がポリビニルアルコール、ポリアクリロ
ニトリル、ナイロン、テトロン、ビスコースレーヨンで
ある特許請求の範囲第１項記載の材料。
（５）炭素繊維が炭素繊維それ自体、黒鉛繊維、耐炎化
繊維、不融化繊維、カイノール繊維である特許請求の範
囲第１項記載の材料。
（６）有機質バインダーがポリビニルアルコール、ポリ
エチレンオキシド、ＣＭＣ、メトローズである特許請求
の範囲第１項記載の材料。
（７）炭化けい素又は窒化けい素粉末粒子のマトリック
スから分離した炭化けい素短繊維。
（８）けい素成分を含有する有機物質及び／又は無機物
質と、有機繊維または炭素繊維及び有機質バインダーと
を混合造粒、乾燥、焼成及び粉砕することからなる、炭
化けい素あるいは窒化けい素粉末粒子マトリックス中に
炭素繊維が反応して生じる炭化けい素短繊維を均一に分
散させた粉末状耐火性材料の製造方法。
（９）有機物質がエチルシリケート、ポリカルボシラン
である特許請求の範囲第８項記載の方法。
（１０）無機物質が金属けい素粉末、シリカ粉末、コロ
イダルシリカ、ＳｉＣ、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、ＳｉＣｌ＿４
である特許請求の範囲第８項記載の方法。
（１１）有機繊維がポリビニルアルコール、ポリアクリ
ロニトリル、ナイロン、テトロン、ビスコースレーヨン
である特許請求の範囲第８項記載の方法。
（１２）炭素繊維が炭素繊維それ自体、黒鉛繊維、耐炎
化繊維、不融化繊維、カイノール繊維である特許請求の
範囲第８項記載の方法。
（１３）有機質バインダーがポリビニルアルコール、ポ
リエチレンオキシド、ＣＭＣ、メトローズである特許請
求の範囲第８項記載の方法。