JPH06192917A - 炭化珪素繊維の製造法 - Google Patents
炭化珪素繊維の製造法Info
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- JPH06192917A JPH06192917A JP4347064A JP34706492A JPH06192917A JP H06192917 A JPH06192917 A JP H06192917A JP 4347064 A JP4347064 A JP 4347064A JP 34706492 A JP34706492 A JP 34706492A JP H06192917 A JPH06192917 A JP H06192917A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 酸化雰囲気中で高温処理しても、繊維内部が
酸化されて中空になることがなく、また重量が減少した
り強度が低下することのない、高温における強度および
耐熱性にすぐれ、内部まで緻密に炭化珪素化された炭化
珪素繊維を製造する方法を提供する。 【構成】 一酸化珪素微粉末を加熱して発生させた一酸
化珪素（ＳｉＯ）ガスと、活性炭繊維などの多孔質炭素
繊維とを、減圧下もしくは不活性ガス雰囲気中におい
て、８００〜２０００℃で反応させる炭化珪素繊維の製
造法。
酸化されて中空になることがなく、また重量が減少した
り強度が低下することのない、高温における強度および
耐熱性にすぐれ、内部まで緻密に炭化珪素化された炭化
珪素繊維を製造する方法を提供する。 【構成】 一酸化珪素微粉末を加熱して発生させた一酸
化珪素（ＳｉＯ）ガスと、活性炭繊維などの多孔質炭素
繊維とを、減圧下もしくは不活性ガス雰囲気中におい
て、８００〜２０００℃で反応させる炭化珪素繊維の製
造法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭化珪素繊維の製造法
に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、複合
材料の強化繊維あるいは断熱材などとして有用な炭化珪
素繊維の製造法に関するものである。
に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、複合
材料の強化繊維あるいは断熱材などとして有用な炭化珪
素繊維の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来からの炭化珪素繊維の製造法として
は、有機珪素化合物を前駆体とする方法、および直径数
μｍの炭素繊維やタングステン線にＣＶＤや蒸着などに
よって炭化珪素を被覆する方法がある。
は、有機珪素化合物を前駆体とする方法、および直径数
μｍの炭素繊維やタングステン線にＣＶＤや蒸着などに
よって炭化珪素を被覆する方法がある。
【０００３】前者の方法の例としては、特開昭５９−３
３６８１に記載されているように、ジメチルジクロルシ
ランから金属ナトリウムを用いて脱塩素反応によりポリ
ジメチルシランを合成し、さらに熱分解反応によりポリ
カルボシランを合成する。得られたポリマーを溶融紡糸
し、空気中１００〜１９０℃で加熱して熱酸化不融化処
理を行った後、不活性ガス気流中で１２００〜１５００
℃で焼成する方法が挙げられる。
３６８１に記載されているように、ジメチルジクロルシ
ランから金属ナトリウムを用いて脱塩素反応によりポリ
ジメチルシランを合成し、さらに熱分解反応によりポリ
カルボシランを合成する。得られたポリマーを溶融紡糸
し、空気中１００〜１９０℃で加熱して熱酸化不融化処
理を行った後、不活性ガス気流中で１２００〜１５００
℃で焼成する方法が挙げられる。
【０００４】また、後者の方法の例としては、特開昭６
０−２３１８２０に記載されるように、炭素繊維を一酸
化珪素（ＳｉＯ）ガスと加熱，反応させる方法が挙げら
れるが、しかしながら、この方法では炭素繊維のごく表
面にしか炭化珪素が被覆されず、内部まで完全に炭化珪
素化された炭化珪素繊維は得られないという問題があっ
た。
０−２３１８２０に記載されるように、炭素繊維を一酸
化珪素（ＳｉＯ）ガスと加熱，反応させる方法が挙げら
れるが、しかしながら、この方法では炭素繊維のごく表
面にしか炭化珪素が被覆されず、内部まで完全に炭化珪
素化された炭化珪素繊維は得られないという問題があっ
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】炭化珪素被覆処理した
炭素繊維は、繊維のごく表面にしか炭化珪素が存在しな
いため、酸化雰囲気中で高温処理すると、繊維内部の炭
素が酸化されて中空となり、重量が減少し強度が急激に
低下するという問題点があった。本発明は、上記の問題
点を解決し、酸化雰囲気中で高温処理しても酸化されて
繊維が中空になることなく、あるいは重量が減少したり
強度が低下することのない、高温における強度および耐
熱性にすぐれ、内部まで緻密に炭化珪素化された炭化珪
素繊維を製造する方法を提供しようとするものである。
炭素繊維は、繊維のごく表面にしか炭化珪素が存在しな
いため、酸化雰囲気中で高温処理すると、繊維内部の炭
素が酸化されて中空となり、重量が減少し強度が急激に
低下するという問題点があった。本発明は、上記の問題
点を解決し、酸化雰囲気中で高温処理しても酸化されて
繊維が中空になることなく、あるいは重量が減少したり
強度が低下することのない、高温における強度および耐
熱性にすぐれ、内部まで緻密に炭化珪素化された炭化珪
素繊維を製造する方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の炭化珪素繊維の
製造法は、多孔質炭素繊維と一酸化珪素（ＳｉＯ）ガス
とを、８００〜２０００℃で反応させることを特徴とす
るものである。
製造法は、多孔質炭素繊維と一酸化珪素（ＳｉＯ）ガス
とを、８００〜２０００℃で反応させることを特徴とす
るものである。
【０００７】本発明に用いる多孔質炭素繊維の種類は、
特に限定されないが、細孔径が数オングストロームから
数百オングストロームの均一な細孔を繊維内部に多量に
含み、１００〜２５００ｍ2 ／ｇの比表面積値を有す
る、繊維径が５〜１００μｍである炭素繊維を有利に用
いることができる。炭素繊維の比表面積が１００ｍ2 ／
ｇ未満では、内部まで完全に炭化珪素化されずに、表面
が炭化珪素で被覆されるだけであり、一方、２５００ｍ
2 ／ｇを越えると、得られる炭化珪素繊維の強度が弱く
なり取扱いが難しくなる。さらに、強度の大きい炭化珪
素繊維を得るために、多孔質炭素繊維は直線状であり、
しかも繊維表面が滑らかで欠陥がないもの、できるなら
ば繊維内部にも欠陥のないものを用いるのが望ましい。
特に限定されないが、細孔径が数オングストロームから
数百オングストロームの均一な細孔を繊維内部に多量に
含み、１００〜２５００ｍ2 ／ｇの比表面積値を有す
る、繊維径が５〜１００μｍである炭素繊維を有利に用
いることができる。炭素繊維の比表面積が１００ｍ2 ／
ｇ未満では、内部まで完全に炭化珪素化されずに、表面
が炭化珪素で被覆されるだけであり、一方、２５００ｍ
2 ／ｇを越えると、得られる炭化珪素繊維の強度が弱く
なり取扱いが難しくなる。さらに、強度の大きい炭化珪
素繊維を得るために、多孔質炭素繊維は直線状であり、
しかも繊維表面が滑らかで欠陥がないもの、できるなら
ば繊維内部にも欠陥のないものを用いるのが望ましい。
【０００８】本発明に用いる多孔質炭素繊維のなかでも
とりわけ、炭素繊維を賦活することによって得られる活
性炭繊維が特に好適である。活性炭繊維としては、例え
ばセルロース系繊維，アクリロニトリル系繊維，石油ピ
ッチ系繊維，ポリイミド系繊維およびフェノール系繊維
を原料とし、不活性ガス雰囲気中で２００〜４００℃程
度に加熱して得られる炭素繊維を、水蒸気等を接触させ
ながら、脱水炭化処理温度より高い４５０〜１０００℃
程度まで加熱する賦活処理によって得られる繊維が挙げ
られ、なかでも、内部まで緻密な炭化珪素繊維を得るた
めには繊維径５〜２０μｍ、比表面積７００〜２０００
ｍ2 ／ｇの活性炭繊維を用いるのがさらに好適である。
活性炭繊維の比表面積が７００ｍ2 ／ｇ未満では、繊維
内部まで完全に炭化珪素化されずに、表面が炭化珪素で
被覆されるだけであり、一方、２０００ｍ2 ／ｇを越え
ると、得られる炭化珪素繊維の強度が弱くなり、取扱い
が難しくなる。
とりわけ、炭素繊維を賦活することによって得られる活
性炭繊維が特に好適である。活性炭繊維としては、例え
ばセルロース系繊維，アクリロニトリル系繊維，石油ピ
ッチ系繊維，ポリイミド系繊維およびフェノール系繊維
を原料とし、不活性ガス雰囲気中で２００〜４００℃程
度に加熱して得られる炭素繊維を、水蒸気等を接触させ
ながら、脱水炭化処理温度より高い４５０〜１０００℃
程度まで加熱する賦活処理によって得られる繊維が挙げ
られ、なかでも、内部まで緻密な炭化珪素繊維を得るた
めには繊維径５〜２０μｍ、比表面積７００〜２０００
ｍ2 ／ｇの活性炭繊維を用いるのがさらに好適である。
活性炭繊維の比表面積が７００ｍ2 ／ｇ未満では、繊維
内部まで完全に炭化珪素化されずに、表面が炭化珪素で
被覆されるだけであり、一方、２０００ｍ2 ／ｇを越え
ると、得られる炭化珪素繊維の強度が弱くなり、取扱い
が難しくなる。
【０００９】本発明に用いる一酸化珪素（ＳｉＯ）ガス
の供給源は特に限定されないが、一酸化珪素，二酸化珪
素の塊または粉末、あるいは珪素と一酸化珪素，珪素と
二酸化珪素の微粒子をよく混合したものを、１０-6〜１
０Ｐａの減圧下で５００℃以上に加熱して発生するＳｉ
Ｏガスを用いるのが特に好適である。
の供給源は特に限定されないが、一酸化珪素，二酸化珪
素の塊または粉末、あるいは珪素と一酸化珪素，珪素と
二酸化珪素の微粒子をよく混合したものを、１０-6〜１
０Ｐａの減圧下で５００℃以上に加熱して発生するＳｉ
Ｏガスを用いるのが特に好適である。
【００１０】加熱は内熱式，外熱式または誘導加熱式の
減圧下またはガス雰囲気あるいは気流中で試料の焼成が
可能な縦型あるいは横型の加熱炉を用いる。炉はアルミ
ナ，マグネシア，ジルコニア，ムライトまたは炭素など
の材質からなる管状または箱型炉を用いるのが好適であ
る。
減圧下またはガス雰囲気あるいは気流中で試料の焼成が
可能な縦型あるいは横型の加熱炉を用いる。炉はアルミ
ナ，マグネシア，ジルコニア，ムライトまたは炭素など
の材質からなる管状または箱型炉を用いるのが好適であ
る。
【００１１】さらに炭化珪素は、ＳｉＯガスが多孔質炭
素繊維の細孔内に入り込み、細孔壁の炭素と反応して生
成するため、細孔内にガスが拡散しやすいように周囲の
ＳｉＯガス濃度は高いほうが望ましい。特に好適なガス
濃度は真空度にして１０-3〜１０2 Ｐａであり、この様
にＳｉＯガスをより多く発生させるためには、発生源と
なる物質として粒径が０．１〜５０００μｍの微粉末あ
るいは粒状のものを用いることが望ましく、中でも１〜
１００μｍの微粒子が好適であり、かつ加熱炉内を１０
Ｐａ以上のできるだけ高い真空度にし、５００〜１７０
０℃、中でも１０００〜１４００℃に加熱するのが特に
望ましい。
素繊維の細孔内に入り込み、細孔壁の炭素と反応して生
成するため、細孔内にガスが拡散しやすいように周囲の
ＳｉＯガス濃度は高いほうが望ましい。特に好適なガス
濃度は真空度にして１０-3〜１０2 Ｐａであり、この様
にＳｉＯガスをより多く発生させるためには、発生源と
なる物質として粒径が０．１〜５０００μｍの微粉末あ
るいは粒状のものを用いることが望ましく、中でも１〜
１００μｍの微粒子が好適であり、かつ加熱炉内を１０
Ｐａ以上のできるだけ高い真空度にし、５００〜１７０
０℃、中でも１０００〜１４００℃に加熱するのが特に
望ましい。
【００１２】細孔内に拡散したＳｉＯガスが細孔壁の炭
素と反応するためには、外からエネルギーを与える必要
があり、温度が低いと炭化珪素が生成しない。従って炭
化珪素生成のためには、ＳｉＯガスが細孔内に拡散した
後、多孔質炭素繊維および細孔内部のＳｉＯガスを加熱
する必要がある。
素と反応するためには、外からエネルギーを与える必要
があり、温度が低いと炭化珪素が生成しない。従って炭
化珪素生成のためには、ＳｉＯガスが細孔内に拡散した
後、多孔質炭素繊維および細孔内部のＳｉＯガスを加熱
する必要がある。
【００１３】加熱方法としては内熱式，外熱式または誘
導加熱式の減圧下またはガス雰囲気あるいは気流中で試
料の焼成が可能な、アルミナ，マグネシア，ジルコニ
ア，ムライトまたは炭素などの材質からなる管状または
箱型の縦型あるいは横型の加熱炉を用い、真空中あるい
はアルゴン，窒素などの不活性ガス雰囲気中で８００〜
２０００℃に加熱するのが望ましい。加熱温度が８００
℃未満では、反応が不十分で内部まで完全に炭化珪素化
されず、一方、２０００℃を越えると、生成した炭化珪
素の微粒子が成長し、折れやすく強度が低下する。特
に、内部まで完全に緻密な炭化珪素を生成するために
は、加熱温度は１０００〜１４００℃が好適であり、ウ
ィスカーの生成を押さえるためには、１０Ｐａ以下の真
空下で反応させることが望ましい。
導加熱式の減圧下またはガス雰囲気あるいは気流中で試
料の焼成が可能な、アルミナ，マグネシア，ジルコニ
ア，ムライトまたは炭素などの材質からなる管状または
箱型の縦型あるいは横型の加熱炉を用い、真空中あるい
はアルゴン，窒素などの不活性ガス雰囲気中で８００〜
２０００℃に加熱するのが望ましい。加熱温度が８００
℃未満では、反応が不十分で内部まで完全に炭化珪素化
されず、一方、２０００℃を越えると、生成した炭化珪
素の微粒子が成長し、折れやすく強度が低下する。特
に、内部まで完全に緻密な炭化珪素を生成するために
は、加熱温度は１０００〜１４００℃が好適であり、ウ
ィスカーの生成を押さえるためには、１０Ｐａ以下の真
空下で反応させることが望ましい。
【００１４】加熱処理時の昇温速度は、特に限定しない
が、５０〜１５００℃／ｈｒが望ましい。また、加熱処
理における保持時間は１分〜２時間が好ましく、特に３
０分〜１時間３０分が最適である。加熱処理が１分未満
では、反応が不十分で内部まで完全に炭化珪素化され
ず、一方、２時間を越えると、生成した炭化珪素の微粒
子が成長し、強度が低下し、折れやすくなる。
が、５０〜１５００℃／ｈｒが望ましい。また、加熱処
理における保持時間は１分〜２時間が好ましく、特に３
０分〜１時間３０分が最適である。加熱処理が１分未満
では、反応が不十分で内部まで完全に炭化珪素化され
ず、一方、２時間を越えると、生成した炭化珪素の微粒
子が成長し、強度が低下し、折れやすくなる。
【００１５】多孔質炭素繊維とＳｉＯガスを接触させる
方法としては、加熱炉中で上記の方法に従ってＳｉＯガ
ス発生物質を加熱することによりＳｉＯガスを発生さ
せ、反応炉中に導いて繊維と反応させてもよく、あるい
は、ＳｉＯガス発生物質と繊維を同じ炉内におき、双方
を同時に加熱することによってガス発生と炭化珪素生成
を同時に行ってもよい。
方法としては、加熱炉中で上記の方法に従ってＳｉＯガ
ス発生物質を加熱することによりＳｉＯガスを発生さ
せ、反応炉中に導いて繊維と反応させてもよく、あるい
は、ＳｉＯガス発生物質と繊維を同じ炉内におき、双方
を同時に加熱することによってガス発生と炭化珪素生成
を同時に行ってもよい。
【００１６】同じ炉内に置く方法で行う場合には、繊維
周囲のＳｉＯガス濃度を高くするために、ＳｉＯ発生物
質は上記で述べたような微粉末あるいは粒状であること
が望ましく、その重量は多孔質炭素繊維の質量に対して
２〜３０倍量の過剰量で、双方の距離をなるべく小さく
するために粉末あるいは粒状のＳｉＯ発生物質の上に繊
維をのせる方法、あるいは粉末の中に繊維を埋め込み、
加熱炉内を１０Ｐａ以上のできるだけ高い真空度にし、
８００〜１７００℃、より好ましくは１０００〜１４０
０℃に加熱する方法が望ましい。この場合、ＳｉＯガス
を多孔質炭素繊維に高い濃度で長時間接触させるため
に、ＳｉＯガス発生温度における昇温速度はなるべく遅
い方が望ましいが、５０〜１５００℃／ｈｒ、より好ま
しくは２００〜１０００℃／ｈｒであり、加熱処理にお
ける保持時間も１分〜２時間、より好ましくは３０分〜
１時間３０分である。
周囲のＳｉＯガス濃度を高くするために、ＳｉＯ発生物
質は上記で述べたような微粉末あるいは粒状であること
が望ましく、その重量は多孔質炭素繊維の質量に対して
２〜３０倍量の過剰量で、双方の距離をなるべく小さく
するために粉末あるいは粒状のＳｉＯ発生物質の上に繊
維をのせる方法、あるいは粉末の中に繊維を埋め込み、
加熱炉内を１０Ｐａ以上のできるだけ高い真空度にし、
８００〜１７００℃、より好ましくは１０００〜１４０
０℃に加熱する方法が望ましい。この場合、ＳｉＯガス
を多孔質炭素繊維に高い濃度で長時間接触させるため
に、ＳｉＯガス発生温度における昇温速度はなるべく遅
い方が望ましいが、５０〜１５００℃／ｈｒ、より好ま
しくは２００〜１０００℃／ｈｒであり、加熱処理にお
ける保持時間も１分〜２時間、より好ましくは３０分〜
１時間３０分である。
【００１７】また、強度の大きい炭化珪素繊維を製造す
るためには、多孔質炭素繊維をＳｉＯガスと接触させて
炭化珪素を生成させる際に、繊維を緊張状態にしておく
ことが望ましい。例えば、長繊維を緊張させたままその
両端を接着剤やおもりで留めたり、あるいは長繊維の一
端を固定し、他端におもりをつけて鉛直方向に下げるな
どの方法をとることが望ましい。
るためには、多孔質炭素繊維をＳｉＯガスと接触させて
炭化珪素を生成させる際に、繊維を緊張状態にしておく
ことが望ましい。例えば、長繊維を緊張させたままその
両端を接着剤やおもりで留めたり、あるいは長繊維の一
端を固定し、他端におもりをつけて鉛直方向に下げるな
どの方法をとることが望ましい。
【００１８】このようにして得られた炭化珪素繊維は、
表面が滑らかで硬く、内部まで完全に緻密に炭化珪素化
されているため、酸化雰囲気中において８００〜１５０
０℃の高温で処理しても重量減少および強度の減少が見
られない。
表面が滑らかで硬く、内部まで完全に緻密に炭化珪素化
されているため、酸化雰囲気中において８００〜１５０
０℃の高温で処理しても重量減少および強度の減少が見
られない。
【００１９】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。
明する。
【００２０】実施例１ 一酸化珪素微粉末（粒径５〜５０μｍ）２ｇの上に、フ
ェノール系炭素繊維を賦活することによって得られた活
性炭繊維（繊維径１０μｍ，比表面積１５００ｍ2 ／
ｇ、繊維長１００ｍｍ）の長繊維束０．１ｇをのせ、繊
維の両端をおもりをのせることによって固定した。固定
した繊維と一酸化珪素粉末を、内熱式の管状炭素炉の中
に入れ、１Ｐａまで減圧し、３０００℃／ｈｒの昇温速
度で１０００℃まで昇温し、その後１２００℃まで２０
０℃／ｈｒの昇温速度で昇温した後、１時間保持して焼
成を行った後、再び２００℃／ｈｒの速度で１０００℃
まで降温した後、室温まで自然冷却した。
ェノール系炭素繊維を賦活することによって得られた活
性炭繊維（繊維径１０μｍ，比表面積１５００ｍ2 ／
ｇ、繊維長１００ｍｍ）の長繊維束０．１ｇをのせ、繊
維の両端をおもりをのせることによって固定した。固定
した繊維と一酸化珪素粉末を、内熱式の管状炭素炉の中
に入れ、１Ｐａまで減圧し、３０００℃／ｈｒの昇温速
度で１０００℃まで昇温し、その後１２００℃まで２０
０℃／ｈｒの昇温速度で昇温した後、１時間保持して焼
成を行った後、再び２００℃／ｈｒの速度で１０００℃
まで降温した後、室温まで自然冷却した。
【００２１】得られた繊維を、臭化カリウム錠剤法によ
って赤外吸収スペクトルを調べたところ、９００ｃｍ-1
付近に炭化珪素の吸収がみられ、またＸ線回折装置を用
いて結晶の回折角度を調べたところ、ＣｕＫα２θ＝３
５．７度付近に緩やかなピークが見られたことから、こ
の繊維は微結晶質の炭化珪素繊維であることがわかっ
た。さらに得られた繊維を、酸化雰囲気中で１０００
℃，１時間加熱したが、重量減少は全く見られなかった
ことから、繊維は炭素を含まず、内部まで完全に炭化珪
素化していることがわかった。この繊維の束約１００〜
３００本を、引張試験機を用いて２ｍｍ／ｍｉｎの引張
速度で引張試験を行い、１０回の平均を求めたところ、
引張強度は１１００ＭＰａ、また弾性率は１２０ＧＰａ
であった。
って赤外吸収スペクトルを調べたところ、９００ｃｍ-1
付近に炭化珪素の吸収がみられ、またＸ線回折装置を用
いて結晶の回折角度を調べたところ、ＣｕＫα２θ＝３
５．７度付近に緩やかなピークが見られたことから、こ
の繊維は微結晶質の炭化珪素繊維であることがわかっ
た。さらに得られた繊維を、酸化雰囲気中で１０００
℃，１時間加熱したが、重量減少は全く見られなかった
ことから、繊維は炭素を含まず、内部まで完全に炭化珪
素化していることがわかった。この繊維の束約１００〜
３００本を、引張試験機を用いて２ｍｍ／ｍｉｎの引張
速度で引張試験を行い、１０回の平均を求めたところ、
引張強度は１１００ＭＰａ、また弾性率は１２０ＧＰａ
であった。
【００２２】実施例２ 外熱型加熱炉内において一酸化珪素微粉末（粒径５〜５
０μｍ）５ｇを、真空度１０-1Ｐａの高真空下で、１０
００℃まで昇温速度３０００℃／ｈｒで加熱し、さらに
１５００℃まで１０００℃／ｈｒの昇温速度で加熱し、
ＳｉＯガスを発生させた。これとは別に、フェノール系
炭素繊維を賦活することによって得られた活性炭繊維
（繊維径１０μｍ、比表面積１５００ｍ2 ／ｇ、長さ５
００ｍｍ）の束０．５ｇの一端を固定し、他端におもり
をつけて鉛直方向に緊張させたものを外熱式の管状炉内
に置き、１０-2Ｐａまで減圧し、１０００℃まで加熱
し、この中に上記で発生させたＳｉＯガスを導き、２０
０℃／ｈｒの昇温速度で１２００℃まで昇温し、１時間
保持して焼成を行った後、２００℃／ｈｒの速度で１０
００℃まで降温し、その後、室温まで自然冷却した。な
お、加熱炉内において炭化珪素生成反応が終了するま
で、一酸化珪素の加熱を続けて加熱炉内にガスを供給
し、反応終了後、一酸化珪素は自然冷却した。
０μｍ）５ｇを、真空度１０-1Ｐａの高真空下で、１０
００℃まで昇温速度３０００℃／ｈｒで加熱し、さらに
１５００℃まで１０００℃／ｈｒの昇温速度で加熱し、
ＳｉＯガスを発生させた。これとは別に、フェノール系
炭素繊維を賦活することによって得られた活性炭繊維
（繊維径１０μｍ、比表面積１５００ｍ2 ／ｇ、長さ５
００ｍｍ）の束０．５ｇの一端を固定し、他端におもり
をつけて鉛直方向に緊張させたものを外熱式の管状炉内
に置き、１０-2Ｐａまで減圧し、１０００℃まで加熱
し、この中に上記で発生させたＳｉＯガスを導き、２０
０℃／ｈｒの昇温速度で１２００℃まで昇温し、１時間
保持して焼成を行った後、２００℃／ｈｒの速度で１０
００℃まで降温し、その後、室温まで自然冷却した。な
お、加熱炉内において炭化珪素生成反応が終了するま
で、一酸化珪素の加熱を続けて加熱炉内にガスを供給
し、反応終了後、一酸化珪素は自然冷却した。
【００２３】得られた繊維を、臭化カリウム錠剤法によ
って赤外吸収スペクトルを調べたところ、９００ｃｍ-1
付近に炭化珪素の吸収がみられ、またＸ線回折装置を用
いて結晶の回折角度を調べたところ、ＣｕＫα２θ＝３
５．７度付近に緩やかなピークが見られたことから、こ
の繊維は微結晶質の炭化珪素繊維であることがわかっ
た。さらに得られた繊維を、酸化雰囲気中で１０００
℃，１時間加熱したが、重量減少が１０％程度見られ
た。この繊維の束約１００〜３００本を、引張試験機を
用いて２ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で引張試験を行い、１
０回の平均を求めたところ、引張強度は１４００ＭＰ
ａ、また弾性率は１５０ＧＰａであった。
って赤外吸収スペクトルを調べたところ、９００ｃｍ-1
付近に炭化珪素の吸収がみられ、またＸ線回折装置を用
いて結晶の回折角度を調べたところ、ＣｕＫα２θ＝３
５．７度付近に緩やかなピークが見られたことから、こ
の繊維は微結晶質の炭化珪素繊維であることがわかっ
た。さらに得られた繊維を、酸化雰囲気中で１０００
℃，１時間加熱したが、重量減少が１０％程度見られ
た。この繊維の束約１００〜３００本を、引張試験機を
用いて２ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で引張試験を行い、１
０回の平均を求めたところ、引張強度は１４００ＭＰ
ａ、また弾性率は１５０ＧＰａであった。
【００２４】比較例１ フェノール系炭素繊維の活性炭繊維の代わりに、賦活を
行っていないフェノール系炭素繊維を用いた以外は、実
施例１と同様にして焼成を行った。
行っていないフェノール系炭素繊維を用いた以外は、実
施例１と同様にして焼成を行った。
【００２５】得られた繊維を、臭化カリウム錠剤法によ
って赤外吸収スペクトルを調べたところ、９００ｃｍ-1
付近に吸収がみられ炭化珪素の存在が確認されたが、酸
化雰囲気中で１０００℃，１時間加熱したところ、９５
％の重量減少が見られ、さらに断面のＳＥＭ観察を行っ
たところ、繊維のごく表面にのみ炭化珪素が被覆してお
り、内部は全く炭化珪素化されず炭素のままであること
がわかった。
って赤外吸収スペクトルを調べたところ、９００ｃｍ-1
付近に吸収がみられ炭化珪素の存在が確認されたが、酸
化雰囲気中で１０００℃，１時間加熱したところ、９５
％の重量減少が見られ、さらに断面のＳＥＭ観察を行っ
たところ、繊維のごく表面にのみ炭化珪素が被覆してお
り、内部は全く炭化珪素化されず炭素のままであること
がわかった。
【００２６】この比較例１と実施例１および２の結果か
ら明らかなように、ＳｉＯガスと炭素繊維を反応させる
場合、多孔質炭素繊維を用いることにより、繊維の内部
まで緻密で完全に炭化珪素化された繊維を得ることがで
きる。
ら明らかなように、ＳｉＯガスと炭素繊維を反応させる
場合、多孔質炭素繊維を用いることにより、繊維の内部
まで緻密で完全に炭化珪素化された繊維を得ることがで
きる。
【００２７】比較例２ 実施例１と全く同じ方法で、ただし、焼成温度を６００
℃および２１００℃として焼成を行った。
℃および２１００℃として焼成を行った。
【００２８】得られた繊維を、臭化カリウム錠剤法によ
って赤外吸収スペクトルを調べたところ、焼成温度６０
０℃のものは、９００ｃｍ-1付近に吸収がみられず、炭
化珪素の存在が確認されなかった。一方、焼成温度２１
００℃のものは、９００ｃｍ-1付近に吸収がみられ、炭
化珪素の存在が確認されたが、Ｘ線回折装置を用いて結
晶の回折角度を調べたところ、ＣｕＫα２θ＝３５．７
度付近に鋭いピークが見られたことから、この繊維はか
なり結晶の成長した結晶質の炭化珪素繊維であることが
わかった。また、得られた繊維を、酸化雰囲気中で１０
００℃で１時間加熱したところ、焼成温度６００℃のも
のは何も残らなかったが、焼成温度２１００℃のもの
は、重量減少は全く見られなかったことから、繊維は内
部まで完全に炭化珪素化していることがわかった。さら
に、焼成温度２１００℃で得られた繊維の束約１００〜
３００本を、引張試験機を用いて２ｍｍ／ｍｉｎの引張
速度で引張試験を行ったところ、強度が弱く測定不能で
あった。
って赤外吸収スペクトルを調べたところ、焼成温度６０
０℃のものは、９００ｃｍ-1付近に吸収がみられず、炭
化珪素の存在が確認されなかった。一方、焼成温度２１
００℃のものは、９００ｃｍ-1付近に吸収がみられ、炭
化珪素の存在が確認されたが、Ｘ線回折装置を用いて結
晶の回折角度を調べたところ、ＣｕＫα２θ＝３５．７
度付近に鋭いピークが見られたことから、この繊維はか
なり結晶の成長した結晶質の炭化珪素繊維であることが
わかった。また、得られた繊維を、酸化雰囲気中で１０
００℃で１時間加熱したところ、焼成温度６００℃のも
のは何も残らなかったが、焼成温度２１００℃のもの
は、重量減少は全く見られなかったことから、繊維は内
部まで完全に炭化珪素化していることがわかった。さら
に、焼成温度２１００℃で得られた繊維の束約１００〜
３００本を、引張試験機を用いて２ｍｍ／ｍｉｎの引張
速度で引張試験を行ったところ、強度が弱く測定不能で
あった。
【００２９】
【発明の効果】本発明によって、繊維の中心部まで緻密
で、完全に炭化珪素化された、耐熱性に優れ、強度の大
きい炭化珪素繊維を得ることができる。
で、完全に炭化珪素化された、耐熱性に優れ、強度の大
きい炭化珪素繊維を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｄ０１Ｆ 9/12 ５０１ 7199−3Ｂ 11/12 Ｄ０６Ｍ 11/77
Claims (1)
- 【請求項１】 多孔質炭素繊維と一酸化珪素（ＳｉＯ）
ガスとを、８００〜２０００℃で反応させることを特徴
とする炭化珪素繊維の製造法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4347064A JP2663819B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 炭化珪素繊維の製造法 |
| DE1993625350 DE69325350T2 (de) | 1992-12-25 | 1993-12-23 | Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbidfasern |
| EP19930120803 EP0603888B1 (en) | 1992-12-25 | 1993-12-23 | Method of producing silicon carbide fibers |
| US08/745,206 US5676918A (en) | 1992-12-25 | 1996-11-08 | Method of producing silicon carbide fibers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4347064A JP2663819B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 炭化珪素繊維の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06192917A true JPH06192917A (ja) | 1994-07-12 |
| JP2663819B2 JP2663819B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=18387676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4347064A Expired - Fee Related JP2663819B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 炭化珪素繊維の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2663819B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5618510A (en) * | 1994-04-12 | 1997-04-08 | New Oji Paper Co., Ltd. | Process for producing silicon carbide material |
| US5922300A (en) * | 1997-01-23 | 1999-07-13 | Oji Paper Co., Ltd. | Process for producing silicon carbide fibers |
| US6316051B2 (en) | 1997-12-26 | 2001-11-13 | Oji Paper Co., Ltd. | Process for producing silicon carbide fiber |
| JP2004307299A (ja) * | 2003-04-10 | 2004-11-04 | Japan Atom Energy Res Inst | ナノサイズ炭化ケイ素チューブとその製造方法 |
| JP2012179530A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Silicon Plus Corp | 光触媒坦持炭素繊維及び光触媒坦持炭素繊維フィルタ |
| US8940391B2 (en) * | 2010-10-08 | 2015-01-27 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Silicon carbide fibers and articles including same |
| US9010841B1 (en) | 2013-12-03 | 2015-04-21 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Vehicle door trim panel assembly |
| US9199227B2 (en) | 2011-08-23 | 2015-12-01 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Methods of producing continuous boron carbide fibers |
| US9275762B2 (en) | 2010-10-08 | 2016-03-01 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Cladding material, tube including such cladding material and methods of forming the same |
| US9803296B2 (en) | 2014-02-18 | 2017-10-31 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Metal carbide fibers and methods for their manufacture |
| US10208238B2 (en) | 2010-10-08 | 2019-02-19 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Boron carbide fiber reinforced articles |
| US10793478B2 (en) | 2017-09-11 | 2020-10-06 | Advanced Ceramic Fibers, Llc. | Single phase fiber reinforced ceramic matrix composites |
| US10954167B1 (en) | 2010-10-08 | 2021-03-23 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Methods for producing metal carbide materials |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP4347064A patent/JP2663819B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5618510A (en) * | 1994-04-12 | 1997-04-08 | New Oji Paper Co., Ltd. | Process for producing silicon carbide material |
| US5922300A (en) * | 1997-01-23 | 1999-07-13 | Oji Paper Co., Ltd. | Process for producing silicon carbide fibers |
| US6316051B2 (en) | 1997-12-26 | 2001-11-13 | Oji Paper Co., Ltd. | Process for producing silicon carbide fiber |
| JP2004307299A (ja) * | 2003-04-10 | 2004-11-04 | Japan Atom Energy Res Inst | ナノサイズ炭化ケイ素チューブとその製造方法 |
| US10208238B2 (en) | 2010-10-08 | 2019-02-19 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Boron carbide fiber reinforced articles |
| US8940391B2 (en) * | 2010-10-08 | 2015-01-27 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Silicon carbide fibers and articles including same |
| US12134582B2 (en) | 2010-10-08 | 2024-11-05 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Methods for producing metal carbide materials |
| US10954167B1 (en) | 2010-10-08 | 2021-03-23 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Methods for producing metal carbide materials |
| US9275762B2 (en) | 2010-10-08 | 2016-03-01 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Cladding material, tube including such cladding material and methods of forming the same |
| US9272913B2 (en) | 2010-10-08 | 2016-03-01 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Methods for producing silicon carbide fibers |
| JP2012179530A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Silicon Plus Corp | 光触媒坦持炭素繊維及び光触媒坦持炭素繊維フィルタ |
| US9199227B2 (en) | 2011-08-23 | 2015-12-01 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Methods of producing continuous boron carbide fibers |
| US9010841B1 (en) | 2013-12-03 | 2015-04-21 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Vehicle door trim panel assembly |
| US9803296B2 (en) | 2014-02-18 | 2017-10-31 | Advanced Ceramic Fibers, Llc | Metal carbide fibers and methods for their manufacture |
| US10435820B2 (en) | 2014-02-18 | 2019-10-08 | Advanced Ceramic Fibers | Composite articles comprising metal carbide fibers |
| US10793478B2 (en) | 2017-09-11 | 2020-10-06 | Advanced Ceramic Fibers, Llc. | Single phase fiber reinforced ceramic matrix composites |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2663819B2 (ja) | 1997-10-15 |
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