JPH05247727A - 炭化ケイ素繊維の製造方法 - Google Patents
炭化ケイ素繊維の製造方法Info
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- JPH05247727A JPH05247727A JP4049181A JP4918192A JPH05247727A JP H05247727 A JPH05247727 A JP H05247727A JP 4049181 A JP4049181 A JP 4049181A JP 4918192 A JP4918192 A JP 4918192A JP H05247727 A JPH05247727 A JP H05247727A
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- Japan
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- fiber
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- silicon carbide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 炭化ケイ素繊維を、安価に大量生産が可能な
新規な製造方法を提供する。 【構成】 ５〜５０重量％のシリカを担持させたセルロ
ース繊維を、実質的に真空、もしくはアルゴンガス雰囲
気中で１１００〜２３００℃で焼成する。
新規な製造方法を提供する。 【構成】 ５〜５０重量％のシリカを担持させたセルロ
ース繊維を、実質的に真空、もしくはアルゴンガス雰囲
気中で１１００〜２３００℃で焼成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は炭化ケイ素繊維の新規な
製造法に関する。さらに詳しく述べれば、本発明は、耐
熱材料、強化繊維、導電性材料、耐放射線材料などとし
て有用な炭化ケイ素繊維の製造に関する。
製造法に関する。さらに詳しく述べれば、本発明は、耐
熱材料、強化繊維、導電性材料、耐放射線材料などとし
て有用な炭化ケイ素繊維の製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリカと炭素を、不活性ガス雰囲気中で
高温で反応させると、炭化ケイ素が生成する事は古くか
ら知られている。また、セルロースなどの有機物を不活
性雰囲気中で焼成すると、炭素が残る事もよく知られて
いる。
高温で反応させると、炭化ケイ素が生成する事は古くか
ら知られている。また、セルロースなどの有機物を不活
性雰囲気中で焼成すると、炭素が残る事もよく知られて
いる。
【０００３】特開昭５２−６３４２７号には、含ケイ素
有機高分子を紡糸し、これを不活性ガス雰囲気中で焼成
する事により炭化ケイ素繊維を得る方法が開示されてい
る。この方法は、すでに分子中にケイ素を含む高分子繊
維を原料としている点を特徴とするものである。
有機高分子を紡糸し、これを不活性ガス雰囲気中で焼成
する事により炭化ケイ素繊維を得る方法が開示されてい
る。この方法は、すでに分子中にケイ素を含む高分子繊
維を原料としている点を特徴とするものである。
【０００４】特公昭４４−１８５７４号には、炭素繊維
をケイ素などの蒸気もしくは、融液に接触させることに
より炭化ケイ素繊維を得る方法が開示されている。この
方法により得られる炭化ケイ素繊維は、粗大な結晶が凝
集したもので機械的強度に乏しいという欠点を有してい
る。
をケイ素などの蒸気もしくは、融液に接触させることに
より炭化ケイ素繊維を得る方法が開示されている。この
方法により得られる炭化ケイ素繊維は、粗大な結晶が凝
集したもので機械的強度に乏しいという欠点を有してい
る。
【０００５】仏国特許第１，５６０，６８８号には、Ｓ
ｉＯガスをＣＯガスと高温で反応させることにより微細
繊維状の炭化ケイ素を得る方法が開示されている。ま
た、特開昭４９−９５００号には、ニッケル触媒の存在
下で炭素と四塩化ケイ素とを反応させて微細繊維状の炭
化ケイ素を得る方法が開示されている。これらの方法で
得られるウィスカー状炭化ケイ素繊維は、一般に寸法が
非常に小さく（径が１ミクロン程度、長さは１ミリ以下
の物が多い）、このため取扱いが難しく、十分な性能を
発揮しにくく、また、均質な製品を安価にかつ大量に得
る事が難しい。
ｉＯガスをＣＯガスと高温で反応させることにより微細
繊維状の炭化ケイ素を得る方法が開示されている。ま
た、特開昭４９−９５００号には、ニッケル触媒の存在
下で炭素と四塩化ケイ素とを反応させて微細繊維状の炭
化ケイ素を得る方法が開示されている。これらの方法で
得られるウィスカー状炭化ケイ素繊維は、一般に寸法が
非常に小さく（径が１ミクロン程度、長さは１ミリ以下
の物が多い）、このため取扱いが難しく、十分な性能を
発揮しにくく、また、均質な製品を安価にかつ大量に得
る事が難しい。
【０００６】米国特許出願第５４１，１８８号（１９８
４）には、コロイド状シリカとレーヨン繊維とを水中に
懸濁させ、これを乾燥した後アルゴン雰囲気中で焼成
し、炭化ケイ素繊維を得る方法が開示されている。しか
し、この方法を含めて、その他のいずれの方法において
も、炭化ケイ素繊維が安価には製造できないという欠点
があった。
４）には、コロイド状シリカとレーヨン繊維とを水中に
懸濁させ、これを乾燥した後アルゴン雰囲気中で焼成
し、炭化ケイ素繊維を得る方法が開示されている。しか
し、この方法を含めて、その他のいずれの方法において
も、炭化ケイ素繊維が安価には製造できないという欠点
があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、入手が容易
で安価な原料から簡単なプロセスで、強度や耐熱性に優
れた炭化ケイ素繊維を大量、且つ安価に製造する方法を
提供しようとするものである。
で安価な原料から簡単なプロセスで、強度や耐熱性に優
れた炭化ケイ素繊維を大量、且つ安価に製造する方法を
提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の炭化ケイ素繊維
の製造方法は、シリカを担持させたセルロース繊維を実
質的に真空、もしくはアルゴン雰囲気中で１１００〜２
３００℃で焼成する事を特徴とするものである。
の製造方法は、シリカを担持させたセルロース繊維を実
質的に真空、もしくはアルゴン雰囲気中で１１００〜２
３００℃で焼成する事を特徴とするものである。
【０００９】
【作用】本発明に用いられるセルロース繊維は、セルロ
ースを主成分とする物であればどのようなものでもよ
く、例えば天然リグノセルロース繊維や、再生セルロー
ス繊維から選ぶことができる。天然リグノセルロース繊
維としては、木材から製造される木材パルプ繊維、草本
類から製造される非木材パルプ繊維、綿繊維の類などが
ある。再生セルロース繊維としては、ビスコースレーヨ
ン、銅アンモニアレーヨン、硝化法人絹、ケン化アセテ
ートなどを用いる事が出来る。
ースを主成分とする物であればどのようなものでもよ
く、例えば天然リグノセルロース繊維や、再生セルロー
ス繊維から選ぶことができる。天然リグノセルロース繊
維としては、木材から製造される木材パルプ繊維、草本
類から製造される非木材パルプ繊維、綿繊維の類などが
ある。再生セルロース繊維としては、ビスコースレーヨ
ン、銅アンモニアレーヨン、硝化法人絹、ケン化アセテ
ートなどを用いる事が出来る。
【００１０】再生セルロース繊維は、長繊維の状態で
も、これを切断した短繊維の状態でも差し支えない。セ
ルロース繊維の径（繊度）には特に制限はない。再生セ
ルロース繊維は、セルロースのみからなる繊維以外に、
二酸化チタンの様な添加物を含んだ繊維であってもよ
い。
も、これを切断した短繊維の状態でも差し支えない。セ
ルロース繊維の径（繊度）には特に制限はない。再生セ
ルロース繊維は、セルロースのみからなる繊維以外に、
二酸化チタンの様な添加物を含んだ繊維であってもよ
い。
【００１１】本発明方法において、シリカをセルロース
繊維に担持させるためには、例えば、ケイ酸ナトリウム
などの水溶性ケイ酸化合物の水溶液にセルロース繊維を
浸漬し、脱液後に炭酸ガスや酸水溶液を用いてセルロー
ス繊維中に含浸された水溶性ケイ酸化合物を中和しこれ
を析出させて、シリカ（二酸化ケイ素）を繊維内部に担
持させる方法などを用いることができる。
繊維に担持させるためには、例えば、ケイ酸ナトリウム
などの水溶性ケイ酸化合物の水溶液にセルロース繊維を
浸漬し、脱液後に炭酸ガスや酸水溶液を用いてセルロー
ス繊維中に含浸された水溶性ケイ酸化合物を中和しこれ
を析出させて、シリカ（二酸化ケイ素）を繊維内部に担
持させる方法などを用いることができる。
【００１２】この方法で、シリカを担持させたセルロー
ス繊維のシリカ担持率（シリカ重量／シリカ担持繊維重
量）は、０から６０重量％程度まで任意に調整する事が
可能であるが、本発明の方法に好適なシリカ担持率は、
シリカ担持セルロース繊維の合計重量に対し５〜５０重
量％である。
ス繊維のシリカ担持率（シリカ重量／シリカ担持繊維重
量）は、０から６０重量％程度まで任意に調整する事が
可能であるが、本発明の方法に好適なシリカ担持率は、
シリカ担持セルロース繊維の合計重量に対し５〜５０重
量％である。
【００１３】シリカを担持させたセルロース繊維を焼成
する際の雰囲気は、実質的に真空、もしくはアルゴン雰
囲気である事が必要である。シリカを担持させたセルロ
ース繊維を焼成する場合、一回の焼成操作で最高温度ま
で昇温させ、これを焼くことも可能であるが、セルロー
スが熱分解して炭素質に変化して行く過程で揮発性物質
や、タールが発生するため、焼成を二回に分けて行うこ
とが望ましい。即ち、一回目の焼成（一次焼成）では１
０００℃以下の温度において不活性ガス（アルゴンガス
又は窒素ガスなど）の気流中で焼成して、揮発性成分や
タールを除去し、一旦冷却後、繊維を高温炉に移し、二
回目の焼成（二次焼成）で所定の最高温度まで焼成する
方法が実用上望ましい。
する際の雰囲気は、実質的に真空、もしくはアルゴン雰
囲気である事が必要である。シリカを担持させたセルロ
ース繊維を焼成する場合、一回の焼成操作で最高温度ま
で昇温させ、これを焼くことも可能であるが、セルロー
スが熱分解して炭素質に変化して行く過程で揮発性物質
や、タールが発生するため、焼成を二回に分けて行うこ
とが望ましい。即ち、一回目の焼成（一次焼成）では１
０００℃以下の温度において不活性ガス（アルゴンガス
又は窒素ガスなど）の気流中で焼成して、揮発性成分や
タールを除去し、一旦冷却後、繊維を高温炉に移し、二
回目の焼成（二次焼成）で所定の最高温度まで焼成する
方法が実用上望ましい。
【００１４】焼成炉は、不活性ガス（アルゴンガス）中
の雰囲気で、又は実質的に真空において所定温度におけ
る焼成ができるものであればどのようなものでも使用す
ることができる。１５００℃以上での焼成の場合、炭素
抵抗炉の使用が望ましい。一次焼成の際の昇温速度は、
室温から５００℃付近までは１０〜１００℃／hrの昇温
速度が望ましく、５００℃から１０００℃付近までは５
０〜２００℃／hrの昇温速度が望ましい。
の雰囲気で、又は実質的に真空において所定温度におけ
る焼成ができるものであればどのようなものでも使用す
ることができる。１５００℃以上での焼成の場合、炭素
抵抗炉の使用が望ましい。一次焼成の際の昇温速度は、
室温から５００℃付近までは１０〜１００℃／hrの昇温
速度が望ましく、５００℃から１０００℃付近までは５
０〜２００℃／hrの昇温速度が望ましい。
【００１５】二次焼成の際の昇温速度には特に制限はな
い。二次焼成の際の最高温度は、１１００〜２３００℃
であることが好適である。二次焼成温度が１１００℃未
満であると、炭化ケイ素の生成が不十分であり、また、
それが２３００℃より高くなると生成した炭化ケイ素の
分解が甚だしくなる。焼成工程において最高温度を保持
する時間には特に制限はなく、０時間（保持しないです
ぐに冷却する）から、２４時間程度まで適宜選択するこ
とができる。昇温の際に、最高温度に達するまでの適宜
温度において、所定保持時間を設けることも差し支えな
い。例えば、１５００℃で１時間保持し、その後に２０
００℃に昇温し、この２０００℃で１時間保持するなど
の焼成スケジュールをとることも差し支えない。冷却速
度には、特に制限はない。
い。二次焼成の際の最高温度は、１１００〜２３００℃
であることが好適である。二次焼成温度が１１００℃未
満であると、炭化ケイ素の生成が不十分であり、また、
それが２３００℃より高くなると生成した炭化ケイ素の
分解が甚だしくなる。焼成工程において最高温度を保持
する時間には特に制限はなく、０時間（保持しないです
ぐに冷却する）から、２４時間程度まで適宜選択するこ
とができる。昇温の際に、最高温度に達するまでの適宜
温度において、所定保持時間を設けることも差し支えな
い。例えば、１５００℃で１時間保持し、その後に２０
００℃に昇温し、この２０００℃で１時間保持するなど
の焼成スケジュールをとることも差し支えない。冷却速
度には、特に制限はない。
【００１６】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく解
説する。
説する。
【００１７】実施例１ （１）シリカ担持セルロース繊維の調製 ビスコースレーヨンステープル（１．５デニール、３mm
長）絶乾１００ｇを、４規定の水酸化ナトリウム溶液に
室温で１２時間浸漬し、１５００Ｇ（重力加速度）で３
分間遠心脱液し、これを３号ケイ酸ナトリウム水溶液に
室温で３時間浸漬した。このケイ酸ナトリウム含浸繊維
を１５００Ｇで３分間遠心脱液した後、これを加圧容器
中で１kg／cm2 の圧力の炭酸ガスと接触させシリカを繊
維中に沈着させた。このシリカ担持繊維を水中で解繊
し、洗浄後乾燥させた。このシリカ担持繊維の灰分含有
率を測定するため、これを空気中で９００℃で焼成し、
灰分を求めたところ、乾燥繊維のシリカ含有率は３０％
であった。
長）絶乾１００ｇを、４規定の水酸化ナトリウム溶液に
室温で１２時間浸漬し、１５００Ｇ（重力加速度）で３
分間遠心脱液し、これを３号ケイ酸ナトリウム水溶液に
室温で３時間浸漬した。このケイ酸ナトリウム含浸繊維
を１５００Ｇで３分間遠心脱液した後、これを加圧容器
中で１kg／cm2 の圧力の炭酸ガスと接触させシリカを繊
維中に沈着させた。このシリカ担持繊維を水中で解繊
し、洗浄後乾燥させた。このシリカ担持繊維の灰分含有
率を測定するため、これを空気中で９００℃で焼成し、
灰分を求めたところ、乾燥繊維のシリカ含有率は３０％
であった。
【００１８】（２）焼成 上記のシリカ担持セルロース繊維を、窒素雰囲気中で、
室温から４００℃までは１０℃／hrの昇温速度で、また
４００℃から９００℃までは１００℃／hrの昇温速度で
焼成した（一次焼成）。この一次焼成の焼成収率は５０
％であった。一次焼成を行った繊維を、アルゴン雰囲気
中で、室温から１０００℃までは３０００℃／hrの昇温
速度で、また１０００℃から１５００℃までは１０００
℃／hrの昇温速度で昇温し、１５００℃に３時間保持し
（二次焼成）、その後に冷却した。この二次焼成の焼成
収率は、６３％であった。
室温から４００℃までは１０℃／hrの昇温速度で、また
４００℃から９００℃までは１００℃／hrの昇温速度で
焼成した（一次焼成）。この一次焼成の焼成収率は５０
％であった。一次焼成を行った繊維を、アルゴン雰囲気
中で、室温から１０００℃までは３０００℃／hrの昇温
速度で、また１０００℃から１５００℃までは１０００
℃／hrの昇温速度で昇温し、１５００℃に３時間保持し
（二次焼成）、その後に冷却した。この二次焼成の焼成
収率は、６３％であった。
【００１９】焼成された繊維を、Ｘ線回折法で分析した
結果、ベーター型炭化ケイ素を９０％以上含む炭化ケイ
素繊維であることが確認された。焼成された繊維は、１
０ミクロンの直径および、１．５mmの長さを有するもの
であった。この繊維を空気中で９００℃まで加熱したと
ころ、重量減少は見られなかった。
結果、ベーター型炭化ケイ素を９０％以上含む炭化ケイ
素繊維であることが確認された。焼成された繊維は、１
０ミクロンの直径および、１．５mmの長さを有するもの
であった。この繊維を空気中で９００℃まで加熱したと
ころ、重量減少は見られなかった。
【００２０】実施例２ 実施例１で調製したシリカ担持セルロース繊維を室温か
ら４００℃までは１０℃／hrの昇温速度で、また４００
℃から９００℃までは１００℃／hrの昇温速度で焼成し
た（一次焼成）。この一次焼成の焼成収率は５０％であ
った。次に一次焼成された繊維を、アルゴン雰囲気中
で、室温から１０００℃までは３０００℃／hrの昇温速
度で、また１０００℃から１９５０℃までは１０００℃
／hrの昇温速度で昇温し、１９５０℃に１時間保持し
（二次焼成）、その後冷却した。この二次焼成の焼成収
率は、５１％であった。
ら４００℃までは１０℃／hrの昇温速度で、また４００
℃から９００℃までは１００℃／hrの昇温速度で焼成し
た（一次焼成）。この一次焼成の焼成収率は５０％であ
った。次に一次焼成された繊維を、アルゴン雰囲気中
で、室温から１０００℃までは３０００℃／hrの昇温速
度で、また１０００℃から１９５０℃までは１０００℃
／hrの昇温速度で昇温し、１９５０℃に１時間保持し
（二次焼成）、その後冷却した。この二次焼成の焼成収
率は、５１％であった。
【００２１】焼成された繊維を、Ｘ線回折法で分析した
ところ、アルファ型炭化ケイ素を９０％以上含む炭化ケ
イ素繊維であることが確認された。この繊維を空気中で
９００℃まで加熱したところ、重量減少は見られなかっ
た。焼成された繊維は、１０ミクロンの直径と、１．５
mmの長さを有するものであった。
ところ、アルファ型炭化ケイ素を９０％以上含む炭化ケ
イ素繊維であることが確認された。この繊維を空気中で
９００℃まで加熱したところ、重量減少は見られなかっ
た。焼成された繊維は、１０ミクロンの直径と、１．５
mmの長さを有するものであった。
【００２２】
【発明の効果】本発明方法により、耐熱性、および機械
的強度にすぐれた炭化ケイ素繊維を簡単なプロセスで、
かつ安価に、大量生産する事が可能である。
的強度にすぐれた炭化ケイ素繊維を簡単なプロセスで、
かつ安価に、大量生産する事が可能である。
Claims (1)
- 【請求項１】 シリカを担持させたセルロース繊維を、
実質的に真空、もしくはアルゴンガス雰囲気中で１１０
０〜２３００℃で焼成する事を特徴とする、炭化ケイ素
繊維の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4049181A JPH05247727A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 炭化ケイ素繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4049181A JPH05247727A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 炭化ケイ素繊維の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05247727A true JPH05247727A (ja) | 1993-09-24 |
Family
ID=12823876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4049181A Pending JPH05247727A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 炭化ケイ素繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05247727A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100400393B1 (ko) * | 2001-07-25 | 2003-10-01 | 이재춘 | 전기적으로 자기발열기능을 갖는 실리콘 금속 담지 다공성탄화규소섬유 소재 및 그 제조방법 |
| US7837916B2 (en) | 2004-06-02 | 2010-11-23 | Sateri International Co. Ltd. | Method for manufacturing silicate-containing fiber |
-
1992
- 1992-03-06 JP JP4049181A patent/JPH05247727A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100400393B1 (ko) * | 2001-07-25 | 2003-10-01 | 이재춘 | 전기적으로 자기발열기능을 갖는 실리콘 금속 담지 다공성탄화규소섬유 소재 및 그 제조방법 |
| US7837916B2 (en) | 2004-06-02 | 2010-11-23 | Sateri International Co. Ltd. | Method for manufacturing silicate-containing fiber |
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