JPH01108108A - 繊維状珪素・酸素・炭素系化合物の製造方法 - Google Patents

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、繊維状珪素・酸素・炭素系化合物（以下サイ
オツクと言う）の製造方法に関するものであり、更に詳
しくは極めて簡便に、しかも高収率で製造することを特
徴としている。

本発明で得られる新化合物のサイオツクは、耐熱性、耐
酸化性、耐腐食性等の面で優れた特性を有し、軽斌でア
スペクト比の大きな繊維であり、応用分野では耐食、高
温及び高強度の機能を有する構造材料として注目される
有用な物質である。

〔従来技術〕

従来の方法では、サイオツクは、珪素酸化物又は珪酸塩
鉱物と、還元剤である炭素を用いてアルゴンガス又は窒
素ガス等の不活性ガスの中性雰囲気中１３００℃以上、
好ましくは１５００℃以上の加熱で製造される（特公昭
６１−１５２８２５号公報）。この場合、アルゴンガス
又は窒素ガスを流通もしくは封じ込めた中で製造するこ
とを特徴としており、気相反応に寄与する各元素濃度の
調整が難しく、従って繊維の生成速度も遅いため収率が
非常に低いと言う難点があった。

〔目　　的〕

本発明は、サイオツクを簡単かつ高収率で製造し得る方
法を提供することを目的とする。

〔構　　成〕

本発明者らは、前記目的を達成すべく種々研究を重ねた
結果、使用原料の加熱によって生じる気相反芯の速度を
高めるため、反応性の高い各種ガスを用い、さらにこれ
らのガスを一定量連続的に流通する時に、反応に寄与す
る気相濃度の調整がはかられ、繊維状セラミックスの生
成速度を上げるのに効果的であることを知り、収率の低
かった従来技術の問題点を解決するに至った。

本発明で使用するガスは、水素、アンモニアガス、炭化
水素ガス、一酸化炭素、二酸化炭素、アルコール類のい
ずれでもよく、これらのガスを単独又は混合ガスとして
用いても良い。又、これらのガスを従来のアルゴンガス
や窒素ガスに混合して一定濃度に調整すれば、繊維状セ
ラミックスの生成速度の調整に効果を有する。

本発明では、繊維状の生成物が、連続的に析出するよう
にするため、出発原料が気相化して生成物に変化する間
一定濃度のガスを連続的に供給するものであり、例えば
試料址が１ｇに対しガスの供給線速度は０．０１〜４．
０ｃｍ／ｓｅｅが好ましく、更に好ましくは０．１〜２
．０ｃｍ／ｓｅｅである。特にガスの供給線速度の上限
を限定するわけではないが、サイオツク繊維の生成速度
が反応温度と反応時間に密接に関係しており、４．０ｃ
ｍ／ｓｃｃを超える線速度では各元素濃度のバランスを
くずし、収率の低下をもたらす恐れがある。また加熱温
度は１３００〜１５５０℃の範囲で数分から２時間必要
である。

さらに本発明では、これらのガスの供給条件が一定の状
態で、原料の供給と生成物の取り出しを連続的に行うこ
ともできる。

〔実施例〕

以下、これらの実施例について説明する。

実施例１ 原料としてモミガラ炭化物を用いた。このものは、生の
モミガラを窒素ガス雰囲気中で５００℃、１時間加熱処
理したものである。この物質の元素分析値は炭素４９．
６２％、水素２．１０％、酸素５．４３％および残りが
無機物質でアモルファスな二酸化珪素である。この炭化
物の約１ｇを磁性ボートに入れ、抵抗式電気炉の中心部
に挿入し、加熱した。この時のガス雰囲気は水素５０％
を含んだ窒素ガスで原料１ｇに対し、毎分２０ｍ１で流
した。反応温度は１５２０℃で２時間保持した後、室温
まで冷却した。ボート内に生成した化合物のほとんどは
炭化珪素（β−３ｉＣ）であった。

本発明の化合物サイオツクはボートの反応位置より離れ
た１１００〜１２００℃付近の反応管壁にリング状に生
成した。この繊維の生成量は、出発原料（ＳｉＯ□換算
）１．ｏｇに対し、０．３５ｇであった。

この化合物は走査電子顕微鏡観察によると、直径が０．
０１〜０．１ミクロン程度であり、長さは１００ミクロ
ン以上の長繊維である。また、Ｘ線回折分析結果では微
量の炭化珪素が認められる他に、２θが約２２〜２３度
付近を頂点とする幅広いピークが認められた。しかし、
この物質には透過型電子顕微鏡による′重子線回折の結
果から結晶又は微結晶の他に非晶質の存在が認められた
。

また、オージェ電子分光法による分析結果、さらにＸ線
光電子分光法による分析結果からも１本発明で得られる
繊維状化合物は珪素・酸素・炭素で構成されていること
が確かめられた。

実施例２ 二酸化珪素と炭素を重量割合で１対１に混合したものを
出発原料とした。これを用いて、実施例１と同様の方法
によって繊維を合成した。この場合のガス雰囲気はアン
モニアガスで、流量は毎分２０ｍ１である。

反応管に固着した繊維状物質の生成メは出発原料（Ｓｕ
ｎ２換算）Ｉｇに対し０．３１ｇに相当した。

また、繊維のＸ線回折、走査型電子顕微鏡観察およびオ
ージェ電子分光法の分析結果はいずれも実施例１と全く
同様であった。

実施例３ 原料としてモミガラ炭化物を用い、実施例１の方法に基
づいて、繊維を合成した。まず、試料１ｇを磁性ボート
にいれ１反応管の中央に置き、次にアルゴンガスで系内
を十分置換した後、２２℃／ｍｉｎの割合で昇温し、約
１０００℃よりプロパンガスに切換え、１０ｍ１／ｌｌ
ｌ１ｎの流速で供給し、１５００℃で１時間保持したの
ち、再びアルゴンガスを流しながら徐々に冷却し、室温
になってから生成物を取り出した。繊維の生成量は０．
２ｇで、性状は実施例１と同様であった。

実施例４ 原料としてモミガラ炭化物を用い、実施例１と同様の方
法で、試料１ｇを磁性ボートに入れ反応管中央に置き、
次に水素ガスで系内を十分置換した後、２０ｍ１／ｍｉ
ｎの流速で供給し、２２℃／ｍｉｎの割合で昇温した。

さらに、この系内に１０００℃より炭酸ガス（又は一酸
化炭素）を３．５耐／ｍｉｎの流速で供給し。

１５２０℃で３０分間保持した。反応終了後、炭酸ガス
（又は一酸化炭素）の供給を止め、徐々に冷却し、室温
になってから生成物を取り出した。繊維の生成量は、０
．１７ｇで性状は実施例１と同様であった。

但し、反応ボート中の生成物のほとんどは、β−８ｉＣ
であるが、他に微量のα−クリストバライトも確認され
た。

実施例５ 原料としてモミガラ炭化物を用い、実施例１と同様の方
法で、試料１ｇを磁性ボートに入れ、反応管の中央に置
き、次に窒素ガスで系内を十分置換した後、１０ｍ１／
ｍｉｎの流速で供給し、２２℃／ｌｌｌ１ｎの割合で昇
温した。さらにこの系に、１２００℃よりメチルアルコ
ール（ＣＩ−１３０■）を０．５ｇ／ｈｒの流速で供給
し、１５２０℃で２時間保持した。反応後、メチルアル
コールの供給を止め、徐々に冷却し、室温になってから
生成物を取り出した。

繊維の生成量は０．１９ｇで、性状は実施例１と同様で
あった。

〔効　　果〕

以上のように、本発明によれば、サイオツクを簡単かつ
収率よく製造することができる。

特許出願人　工業技術院長　飯　塚　幸　三指定代理人
　工業技術院北海道工業開発試験所長後ｌｌＡ藤太部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）珪素酸化物又は珪酸塩鉱物と炭素を出発原料とし
   、これらの混合物を、雰囲気ガスとして水素、アンモニ
   アガス、炭化水素ガス、一酸化炭素、二酸化炭素及びア
   ルコール類を単独あるいはこれらを混合したガスを用い
   るか又は不活性ガスに上記ガス類の少なくとも１種を混
   合したガスを用い、加熱し反応させることを特徴とする
   繊維状珪素・酸素・炭素系化合物の製造方法。