JPH11246248A - 炭素繊維束、炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物及びその製造方法 - Google Patents
炭素繊維束、炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物及びその製造方法Info
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- JPH11246248A JPH11246248A JP6958098A JP6958098A JPH11246248A JP H11246248 A JPH11246248 A JP H11246248A JP 6958098 A JP6958098 A JP 6958098A JP 6958098 A JP6958098 A JP 6958098A JP H11246248 A JPH11246248 A JP H11246248A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
- C04B14/386—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B28/18—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00939—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for the fabrication of moulds or cores
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ケイ酸カルシウムマトリックス中への分散性
に優れた炭素繊維束を提供し、且つ該分散性に優れた炭
素繊維束を用いて、強化繊維が均一に分散され、それゆ
え耐熱性、機械的強度の優れる炭素繊維強化ケイ酸カル
シウム成形物を提供し、且つその製造方法を提供する。 【解決手段】 ポリアクリロニトリル繊維を原料として
熱処理して得られた、炭素含有率９０％以上、ＥＳＣＡ
法により測定されるＯ１ｓ／Ｃ１ｓのピーク比が０．０
１以上０．１未満、繊維長が１ｍｍ以上３０ｍｍ以内の
炭素繊維束を、グリセリン集束剤にて集束したものは、
ケイ酸カルシウムマトリックス中への炭素繊維の分散性
に優れ、耐熱性、機械的強度の優れる炭素繊維強化ケイ
酸カルシウム成形物を可能とする。
に優れた炭素繊維束を提供し、且つ該分散性に優れた炭
素繊維束を用いて、強化繊維が均一に分散され、それゆ
え耐熱性、機械的強度の優れる炭素繊維強化ケイ酸カル
シウム成形物を提供し、且つその製造方法を提供する。 【解決手段】 ポリアクリロニトリル繊維を原料として
熱処理して得られた、炭素含有率９０％以上、ＥＳＣＡ
法により測定されるＯ１ｓ／Ｃ１ｓのピーク比が０．０
１以上０．１未満、繊維長が１ｍｍ以上３０ｍｍ以内の
炭素繊維束を、グリセリン集束剤にて集束したものは、
ケイ酸カルシウムマトリックス中への炭素繊維の分散性
に優れ、耐熱性、機械的強度の優れる炭素繊維強化ケイ
酸カルシウム成形物を可能とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、取り扱い性とケイ
酸カルシウムマトリックス中における分散性とに優れた
ケイ酸カルシウム成形物補強用の炭素繊維束、該炭素繊
維束を用いた耐熱性及び機械的特性に優れる炭素繊維強
化ケイ酸カルシウム成形物及びその製造方法に関する。
酸カルシウムマトリックス中における分散性とに優れた
ケイ酸カルシウム成形物補強用の炭素繊維束、該炭素繊
維束を用いた耐熱性及び機械的特性に優れる炭素繊維強
化ケイ酸カルシウム成形物及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ケイ酸カルシウムをマトリックスとする
成形物は、その優れた耐火性、不燃性、耐熱性、耐水
性、更には高温での寸法安定性等の特性を有することか
ら、耐火構造の建築用断熱材や自動車の耐熱シール材、
金属鋳造用の型枠等の材料に広く利用されている。
成形物は、その優れた耐火性、不燃性、耐熱性、耐水
性、更には高温での寸法安定性等の特性を有することか
ら、耐火構造の建築用断熱材や自動車の耐熱シール材、
金属鋳造用の型枠等の材料に広く利用されている。
【０００３】ケイ酸カルシウム成形物の製造方法として
は、石灰質原料とケイ酸質原料をマトリックス材料とし
て使用し、ＣａＯとＳｉＯ2 のモル比がほぼ等しくなる
ように調整したケイ酸カルシウム水系スラリーに高分子
凝集剤を添加することにより、スラリー中の微粒子を凝
集沈殿させ（ゲル化）、次いでこの凝集沈殿物を回収
し、加圧脱水成形して所定形状にした後、１６０℃以上
の温度にて加熱（高温熱処理）してケイ酸カルシウム成
形物を得る方法が一般的である。
は、石灰質原料とケイ酸質原料をマトリックス材料とし
て使用し、ＣａＯとＳｉＯ2 のモル比がほぼ等しくなる
ように調整したケイ酸カルシウム水系スラリーに高分子
凝集剤を添加することにより、スラリー中の微粒子を凝
集沈殿させ（ゲル化）、次いでこの凝集沈殿物を回収
し、加圧脱水成形して所定形状にした後、１６０℃以上
の温度にて加熱（高温熱処理）してケイ酸カルシウム成
形物を得る方法が一般的である。
【０００４】このようにして得られたケイ酸カルシウム
成形物においては、前記高温熱処理時に形状変化が大き
いことや、得られたケイ酸カルシウム成形物は機械的特
性が低いこと等の理由により、これを防止する目的でマ
トリックス中に炭素繊維あるいは無機質の強化繊維を含
有させ、高温熱処理時の形状変化を抑える方法が提案さ
れている（例えば、特開昭６１−２３２２５６号公報、
特開昭６２−１８７１５３号公報、特開昭６４−３８２
２７号公報参照、特公平８−１８３９７号公報参
照。）。
成形物においては、前記高温熱処理時に形状変化が大き
いことや、得られたケイ酸カルシウム成形物は機械的特
性が低いこと等の理由により、これを防止する目的でマ
トリックス中に炭素繊維あるいは無機質の強化繊維を含
有させ、高温熱処理時の形状変化を抑える方法が提案さ
れている（例えば、特開昭６１−２３２２５６号公報、
特開昭６２−１８７１５３号公報、特開昭６４−３８２
２７号公報参照、特公平８−１８３９７号公報参
照。）。
【０００５】ケイ酸カルシウム成形物を補強する強化繊
維としては、当初ガラス繊維等が用いられてきたが、成
形物の寸法安定性や耐熱性の観点から、近年、炭素繊維
が広く用いられるようになってきた。例えば、ケイ酸カ
ルシウム成形物の補強用に一般の炭素繊維が使用されて
おり、１０ｍｍ程度にカットされた短繊維をマトリック
スに対して０．５〜１０重量％の含有率にて用いること
が一般的である。
維としては、当初ガラス繊維等が用いられてきたが、成
形物の寸法安定性や耐熱性の観点から、近年、炭素繊維
が広く用いられるようになってきた。例えば、ケイ酸カ
ルシウム成形物の補強用に一般の炭素繊維が使用されて
おり、１０ｍｍ程度にカットされた短繊維をマトリック
スに対して０．５〜１０重量％の含有率にて用いること
が一般的である。
【０００６】炭素繊維をケイ酸カルシウム成形物の補強
繊維として用いた場合、炭素構造の持つ高い耐熱性や高
強度・高弾性率のような優れた機械的性質により、ま
た、炭素繊維はケイ酸カルシウムとの接着性にも優れる
などの理由により、ケイ酸カルシウムを主成分とするマ
トリックス体には優れた補強効果及び耐熱性を発揮す
る。したがって、炭素繊維で補強されたケイ酸カルシウ
ムマトリックス成形物は、特に、耐火性の建築材料、あ
るいはアルミニウム、亜鉛、スズ、鉛等の金属の鋳造の
成型用型枠として用いられている。
繊維として用いた場合、炭素構造の持つ高い耐熱性や高
強度・高弾性率のような優れた機械的性質により、ま
た、炭素繊維はケイ酸カルシウムとの接着性にも優れる
などの理由により、ケイ酸カルシウムを主成分とするマ
トリックス体には優れた補強効果及び耐熱性を発揮す
る。したがって、炭素繊維で補強されたケイ酸カルシウ
ムマトリックス成形物は、特に、耐火性の建築材料、あ
るいはアルミニウム、亜鉛、スズ、鉛等の金属の鋳造の
成型用型枠として用いられている。
【０００７】強化繊維として炭素繊維を用いてケイ酸カ
ルシウムマトリックス成形物を補強する場合に望まれる
ことは、耐熱効果、補強効果を有効にするために、短繊
維状の炭素繊維束の単繊維１本１本が、絡まることな
く、ケイ酸カルシウムマトリックス中に効果的に分散し
ていることである。すなわち、炭素繊維のケイ酸カルシ
ウムマトリックス中での均一分散により、局所的加熱が
原因の熱衝撃（サーマルショック）によるクラック発生
等の劣化現象を防止し、且つ均一な補強構造体とするこ
とである。
ルシウムマトリックス成形物を補強する場合に望まれる
ことは、耐熱効果、補強効果を有効にするために、短繊
維状の炭素繊維束の単繊維１本１本が、絡まることな
く、ケイ酸カルシウムマトリックス中に効果的に分散し
ていることである。すなわち、炭素繊維のケイ酸カルシ
ウムマトリックス中での均一分散により、局所的加熱が
原因の熱衝撃（サーマルショック）によるクラック発生
等の劣化現象を防止し、且つ均一な補強構造体とするこ
とである。
【０００８】この点において炭素繊維のケイ酸カルシウ
ムマトリックス成形物中への含有量、分散方法、炭素繊
維の種類や集束剤などを適正化し、ケイ酸カルシウム成
形物を補強する試みが数多くなされてきた（例えば、特
開昭５５−１２６５６５号公報、特開昭６１−３６１４
７号公報）。
ムマトリックス成形物中への含有量、分散方法、炭素繊
維の種類や集束剤などを適正化し、ケイ酸カルシウム成
形物を補強する試みが数多くなされてきた（例えば、特
開昭５５−１２６５６５号公報、特開昭６１−３６１４
７号公報）。
【０００９】ところで、炭素繊維は、樹脂成形品の強化
繊維として一般的によく知られている材料である。一般
的に、炭素繊維は、その原料としてアクリロニトリル系
繊維、ピッチ繊維等の有機質繊維を焼成し得られた繊維
であり、殆どが炭素からなる。この炭素繊維は、非酸化
性雰囲気にて、１０００℃以上の高温域においても熱分
解などの性状変化を起こさない他、ストランドの引っ張
り強度が２００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上、引っ張り弾性率２
０ｔｏｎｆ／ｍｍ2 以上の優れた機械的性質を示すの
で、強化繊維として広く利用されている。
繊維として一般的によく知られている材料である。一般
的に、炭素繊維は、その原料としてアクリロニトリル系
繊維、ピッチ繊維等の有機質繊維を焼成し得られた繊維
であり、殆どが炭素からなる。この炭素繊維は、非酸化
性雰囲気にて、１０００℃以上の高温域においても熱分
解などの性状変化を起こさない他、ストランドの引っ張
り強度が２００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上、引っ張り弾性率２
０ｔｏｎｆ／ｍｍ2 以上の優れた機械的性質を示すの
で、強化繊維として広く利用されている。
【００１０】該性質を有する炭素繊維は、長繊維状又は
長繊維をカットしてなる短繊維状で高分子系の有機マト
リックス成形物の補強材として使用されることが多い。
長繊維状で使用される場合は、一方向に配列したシート
状、織物、不織布等の形態で使用される。また短繊維状
で使用される場合は、取り扱い性を高めるために樹脂等
で束状に集束された繊維束の形態で使用される。
長繊維をカットしてなる短繊維状で高分子系の有機マト
リックス成形物の補強材として使用されることが多い。
長繊維状で使用される場合は、一方向に配列したシート
状、織物、不織布等の形態で使用される。また短繊維状
で使用される場合は、取り扱い性を高めるために樹脂等
で束状に集束された繊維束の形態で使用される。
【００１１】樹脂成形品の補強材として使用される炭素
繊維は、マトリックス樹脂との親和性を良好なものとす
るためにマトリックス樹脂との濡れ性を改善する処理が
なされている。この処理は、いわゆる、表面処理と呼ば
れ、炭素繊維表面にカルボン酸基や水酸基などの官能基
を付与するために、通常は炭素化した炭素繊維の表面を
酸化している。
繊維は、マトリックス樹脂との親和性を良好なものとす
るためにマトリックス樹脂との濡れ性を改善する処理が
なされている。この処理は、いわゆる、表面処理と呼ば
れ、炭素繊維表面にカルボン酸基や水酸基などの官能基
を付与するために、通常は炭素化した炭素繊維の表面を
酸化している。
【００１２】この表面処理によって繊維の表面に付与さ
れた官能基の数量の程度は、表面分析機器であるＥＳＣ
Ａ（Ｘ線光電子分光法）と呼ばれる装置を用いて、表面
付近に存在する酸素含有量と炭素含有量の比（Ｏ１ｓ／
Ｃ１ｓ値）を測定することにより、推定され評価されて
いる。
れた官能基の数量の程度は、表面分析機器であるＥＳＣ
Ａ（Ｘ線光電子分光法）と呼ばれる装置を用いて、表面
付近に存在する酸素含有量と炭素含有量の比（Ｏ１ｓ／
Ｃ１ｓ値）を測定することにより、推定され評価されて
いる。
【００１３】このような、通常の工程条件で、表面処理
された炭素繊維のＯ１ｓ／Ｃ１ｓ値は、０．１以上〜
０．３以内の範囲内にあり、この値はカルボン酸基や水
酸基などの官能基の数が増加するに伴って増える値であ
る。
された炭素繊維のＯ１ｓ／Ｃ１ｓ値は、０．１以上〜
０．３以内の範囲内にあり、この値はカルボン酸基や水
酸基などの官能基の数が増加するに伴って増える値であ
る。
【００１４】通常、乾燥したフィラメント数が１０００
本以上の炭素繊維束は、ストランドのまとまりが悪く、
風等により容易に広がり、取り扱い性が難しい性質のた
め、水、あるいは高級アルコールのような油類、あるい
はエポキシ樹脂のような高粘性の物質を集束剤として炭
素繊維に対して、１〜１０重量％付着させることにより
ストランドをまとめ、取り扱い性を改善している。
本以上の炭素繊維束は、ストランドのまとまりが悪く、
風等により容易に広がり、取り扱い性が難しい性質のた
め、水、あるいは高級アルコールのような油類、あるい
はエポキシ樹脂のような高粘性の物質を集束剤として炭
素繊維に対して、１〜１０重量％付着させることにより
ストランドをまとめ、取り扱い性を改善している。
【００１５】また、炭素繊維の用途によっては親水性の
集束剤として、ＰＶＡ、ＰＥＧ、等の水溶性高分子物質
で炭素繊維を処理することも知られている。これらの水
溶性物質での処理の目的は、例えば炭素繊維の短繊維を
用いて抄紙する際の水分散性の改良を目的としたもので
ある。
集束剤として、ＰＶＡ、ＰＥＧ、等の水溶性高分子物質
で炭素繊維を処理することも知られている。これらの水
溶性物質での処理の目的は、例えば炭素繊維の短繊維を
用いて抄紙する際の水分散性の改良を目的としたもので
ある。
【００１６】しかしながら、これら従来の水溶性高分子
物質の集束剤で集束された炭素繊維束は、ケイ酸カルシ
ウムマトリックス中に混合した際に、炭素繊維の分散性
が悪く均一に広がらないため、混入された炭素繊維はケ
イ酸カルシウム成形物中に束になったままの不均一な分
布となり、このため機械的性質や耐熱性に劣るものとな
った。
物質の集束剤で集束された炭素繊維束は、ケイ酸カルシ
ウムマトリックス中に混合した際に、炭素繊維の分散性
が悪く均一に広がらないため、混入された炭素繊維はケ
イ酸カルシウム成形物中に束になったままの不均一な分
布となり、このため機械的性質や耐熱性に劣るものとな
った。
【００１７】また、ケイ酸カルシウムマトリックスに対
する炭素繊維混合率は、使用目的や条件によっても変る
が、ケイ酸カルシウムマトリックス中では含有率が１重
量％を越えると繊維相互の絡みにより、成形物中に均一
に繊維が分散することが難しくなり、炭素繊維が塊とな
って成形物中に存在するため、含有率を上げても繊維含
有率に伴う補強効果が充分に発揮できない。
する炭素繊維混合率は、使用目的や条件によっても変る
が、ケイ酸カルシウムマトリックス中では含有率が１重
量％を越えると繊維相互の絡みにより、成形物中に均一
に繊維が分散することが難しくなり、炭素繊維が塊とな
って成形物中に存在するため、含有率を上げても繊維含
有率に伴う補強効果が充分に発揮できない。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ケイ
酸カルシウムマトリックス中への分散性に優れた炭素繊
維束を提供することにある。
酸カルシウムマトリックス中への分散性に優れた炭素繊
維束を提供することにある。
【００１９】本発明の他の目的は、このように分散性に
優れた炭素繊維束を用いて、強化繊維が均一に分散さ
れ、それゆえ耐熱性、機械的強度の優れる炭素繊維強化
ケイ酸カルシウム成形物を提供し、且つその製造方法を
提供することにある。
優れた炭素繊維束を用いて、強化繊維が均一に分散さ
れ、それゆえ耐熱性、機械的強度の優れる炭素繊維強化
ケイ酸カルシウム成形物を提供し、且つその製造方法を
提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、炭素繊維の表
面処理の程度を穏やかなものとし、炭素繊維表面の官能
基数量を低く抑えた範囲の炭素繊維であって、且つ該炭
素繊維に対して、グリセリン集束剤を付着させてストラ
ンドを集束させた繊維長が１ｍｍ以上３０ｍｍ以内の炭
素繊維束を用いることで、ケイ酸カルシウムスラリー中
での混合状態において炭素繊維相互の絡みが少なく、結
果的にケイ酸カルシウムマトリックス中に炭素繊維が均
一に分散した成形物を提供するものである。
面処理の程度を穏やかなものとし、炭素繊維表面の官能
基数量を低く抑えた範囲の炭素繊維であって、且つ該炭
素繊維に対して、グリセリン集束剤を付着させてストラ
ンドを集束させた繊維長が１ｍｍ以上３０ｍｍ以内の炭
素繊維束を用いることで、ケイ酸カルシウムスラリー中
での混合状態において炭素繊維相互の絡みが少なく、結
果的にケイ酸カルシウムマトリックス中に炭素繊維が均
一に分散した成形物を提供するものである。
【００２１】即ち、前記した目的を達成するための本発
明の炭素繊維束は、ポリアクリロニトリル繊維を原料と
して熱処理して得られた、炭素含有率９０％以上、ＥＳ
ＣＡ法により測定されるＯ１ｓ／Ｃ１ｓのピーク比が
０．０１以上０．１未満、繊維長が１ｍｍ以上３０ｍｍ
以内の炭素繊維束であり、且つ該炭素繊維束はグリセリ
ン集束剤にて集束されていることを特徴とする。
明の炭素繊維束は、ポリアクリロニトリル繊維を原料と
して熱処理して得られた、炭素含有率９０％以上、ＥＳ
ＣＡ法により測定されるＯ１ｓ／Ｃ１ｓのピーク比が
０．０１以上０．１未満、繊維長が１ｍｍ以上３０ｍｍ
以内の炭素繊維束であり、且つ該炭素繊維束はグリセリ
ン集束剤にて集束されていることを特徴とする。
【００２２】また、本発明は前記の炭素繊維束を強化繊
維として用いた炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物で
あって、（１）マトリックス材をケイ酸カルシウムと
し、（２）強化繊維を、ポリアクリロニトリル繊維を原
料として熱処理して得られた、炭素含有率９０％以上、
ＥＳＣＡ法により測定されるＯ１ｓ／Ｃ１ｓのピーク比
が０．０１以上０．１未満、繊維長が１ｍｍ以上３０ｍ
ｍ以内の炭素繊維とすることを特徴とする炭素繊維強化
ケイ酸カルシウム成形物である。
維として用いた炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物で
あって、（１）マトリックス材をケイ酸カルシウムと
し、（２）強化繊維を、ポリアクリロニトリル繊維を原
料として熱処理して得られた、炭素含有率９０％以上、
ＥＳＣＡ法により測定されるＯ１ｓ／Ｃ１ｓのピーク比
が０．０１以上０．１未満、繊維長が１ｍｍ以上３０ｍ
ｍ以内の炭素繊維とすることを特徴とする炭素繊維強化
ケイ酸カルシウム成形物である。
【００２３】また、本発明は、前記の炭素繊維強化ケイ
酸カルシウム成形物の製造方法であって、石灰質原料と
ケイ酸質原料を主原料とする固形分濃度１重量％以上２
０重量％以内の水性スラリー中に、前記炭素繊維束を混
合した後、高分子凝集剤にて水性スラリーを凝集沈殿さ
せ、沈殿物を脱水・賦形・熱処理することを特徴とす
る、耐熱性及び機械的特性に優れた炭素繊維強化ケイ酸
カルシウム成形物の製造方法である。
酸カルシウム成形物の製造方法であって、石灰質原料と
ケイ酸質原料を主原料とする固形分濃度１重量％以上２
０重量％以内の水性スラリー中に、前記炭素繊維束を混
合した後、高分子凝集剤にて水性スラリーを凝集沈殿さ
せ、沈殿物を脱水・賦形・熱処理することを特徴とす
る、耐熱性及び機械的特性に優れた炭素繊維強化ケイ酸
カルシウム成形物の製造方法である。
【００２４】本発明の炭素繊維束は、ケイ酸カルシウム
を主成分とする無機質マトリックスの水系スラリーに添
加し攪拌することで、容易に該スラリー中で均一に分散
し、最終的に得られる成形物の補強効果及び耐熱効果が
高まる効果を有する。すなわち、本発明によれば、ケイ
酸カルシウムマトリックス中に、前記処理された炭素繊
維が均一分散しているために、得られた成形物の熱伝導
性が均一化され、局所加熱に伴う熱衝撃（サーマルショ
ック）が原因のクラック発生等の劣化現象も比較的少な
いものとなり、耐熱性、及び機械的強度が優れた、炭素
繊維強化ケイ酸カルシウム成形物となる。
を主成分とする無機質マトリックスの水系スラリーに添
加し攪拌することで、容易に該スラリー中で均一に分散
し、最終的に得られる成形物の補強効果及び耐熱効果が
高まる効果を有する。すなわち、本発明によれば、ケイ
酸カルシウムマトリックス中に、前記処理された炭素繊
維が均一分散しているために、得られた成形物の熱伝導
性が均一化され、局所加熱に伴う熱衝撃（サーマルショ
ック）が原因のクラック発生等の劣化現象も比較的少な
いものとなり、耐熱性、及び機械的強度が優れた、炭素
繊維強化ケイ酸カルシウム成形物となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】図１及び図３は、本発明の炭素繊
維束を用いて強化したケイ酸カルシウム成形物の一例に
おける炭素繊維の分散状態を示す写真である。比較のた
めに本発明によらない成形物、即ち、Ｏ１ｓ／Ｃｌｓ比
が本発明の範囲外の成形物における炭素繊維の分散状態
を示す写真を図２に、また、集束剤が本発明以外のもの
を使用してなる成形物における炭素繊維の分散状態を示
す写真を図４に対比して示す。
維束を用いて強化したケイ酸カルシウム成形物の一例に
おける炭素繊維の分散状態を示す写真である。比較のた
めに本発明によらない成形物、即ち、Ｏ１ｓ／Ｃｌｓ比
が本発明の範囲外の成形物における炭素繊維の分散状態
を示す写真を図２に、また、集束剤が本発明以外のもの
を使用してなる成形物における炭素繊維の分散状態を示
す写真を図４に対比して示す。
【００２６】図１乃至図４において、線状に見えるのは
炭素繊維であり、黒く固まって見えるのは炭素繊維が凝
集した部分である。図１乃至図４から分かるように、本
発明の炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物は、炭素繊
維の分散性が極めて良好であるのに対して、比較の炭素
繊維強化ケイ酸カルシウム成形物は炭素繊維の分散性が
悪い。
炭素繊維であり、黒く固まって見えるのは炭素繊維が凝
集した部分である。図１乃至図４から分かるように、本
発明の炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物は、炭素繊
維の分散性が極めて良好であるのに対して、比較の炭素
繊維強化ケイ酸カルシウム成形物は炭素繊維の分散性が
悪い。
【００２７】本発明の炭素繊維束の原料として用いられ
る炭素繊維は、特に制限されないが、ポリアクリロニト
リル繊維を不活性ガス雰囲気の下、１０００〜３０００
℃にて焼成して作られた、いわゆるアクリル系炭素繊維
が好適である。なお、このアクリル系炭素繊維の製造方
法は周知の方法が適用できる。
る炭素繊維は、特に制限されないが、ポリアクリロニト
リル繊維を不活性ガス雰囲気の下、１０００〜３０００
℃にて焼成して作られた、いわゆるアクリル系炭素繊維
が好適である。なお、このアクリル系炭素繊維の製造方
法は周知の方法が適用できる。
【００２８】前記周知の方法によって得られる通常のア
クリル系炭素繊維は、フィラメントの単繊維直径が３〜
１０μｍ、繊維比重１．６〜２．０、フィラメントが集
束して形成されたストランドの引っ張り強さ２５０〜８
００ｋｆｇ／ｍｍ2 、ストランドの引っ張り弾性率２０
〜８０ｔｏｎｆ／ｍｍ2 、ＥＳＣＡ法により測定される
Ｏ１ｓ／Ｃ１ｓのピーク比が０．１以上０．３以内であ
る。
クリル系炭素繊維は、フィラメントの単繊維直径が３〜
１０μｍ、繊維比重１．６〜２．０、フィラメントが集
束して形成されたストランドの引っ張り強さ２５０〜８
００ｋｆｇ／ｍｍ2 、ストランドの引っ張り弾性率２０
〜８０ｔｏｎｆ／ｍｍ2 、ＥＳＣＡ法により測定される
Ｏ１ｓ／Ｃ１ｓのピーク比が０．１以上０．３以内であ
る。
【００２９】この通常の炭素繊維に対して、ＥＳＣＡ法
により測定されるＯ１ｓ／Ｃ１ｓのピーク比を、０．０
１以上０．１未満とするためには、該炭素繊維を１００
０〜３０００℃にて焼成し、次いで不活性ガス雰囲気下
で４００℃以下の温度まで冷却の後、軽い表面処理を施
すことにより達成できる。あるいは該表面処理工程以外
の方法によっても、ＥＳＣＡ法により測定されるＯ１ｓ
／Ｃ１ｓのピーク比を、０．０１以上０．１未満とする
ことができる。
により測定されるＯ１ｓ／Ｃ１ｓのピーク比を、０．０
１以上０．１未満とするためには、該炭素繊維を１００
０〜３０００℃にて焼成し、次いで不活性ガス雰囲気下
で４００℃以下の温度まで冷却の後、軽い表面処理を施
すことにより達成できる。あるいは該表面処理工程以外
の方法によっても、ＥＳＣＡ法により測定されるＯ１ｓ
／Ｃ１ｓのピーク比を、０．０１以上０．１未満とする
ことができる。
【００３０】例えば、前記表面処理工程を省略した炭素
繊維においても、４００℃を越える温度の空気雰囲気中
に暴露した場合、空気中の酸素と化学反応を起こし、Ｏ
１ｓ／Ｃｌｓのピーク比が０．０１以上０．１未満の範
囲を超える場合があるので、４００℃を越える空気雰囲
気中に炭素繊維を暴露することは避けなければならな
い。
繊維においても、４００℃を越える温度の空気雰囲気中
に暴露した場合、空気中の酸素と化学反応を起こし、Ｏ
１ｓ／Ｃｌｓのピーク比が０．０１以上０．１未満の範
囲を超える場合があるので、４００℃を越える空気雰囲
気中に炭素繊維を暴露することは避けなければならな
い。
【００３１】Ｏ１ｓ／Ｃｌｓのピーク比を０．０１以上
０．１未満とするための、炭素繊維の表面処理方法とし
ては、硫酸、硝酸のような強酸あるいは強酸の塩、酢
酸、次亜塩素酸のような弱酸あるいは弱酸の塩、または
水酸化ナトリウム、水酸化カリウムのようなアルカリあ
るいはアルカリの塩等の溶液に炭素繊維束を浸し処理す
る方法が適用できる。
０．１未満とするための、炭素繊維の表面処理方法とし
ては、硫酸、硝酸のような強酸あるいは強酸の塩、酢
酸、次亜塩素酸のような弱酸あるいは弱酸の塩、または
水酸化ナトリウム、水酸化カリウムのようなアルカリあ
るいはアルカリの塩等の溶液に炭素繊維束を浸し処理す
る方法が適用できる。
【００３２】また、この表面処理の際に炭素繊維束に電
気を流し、電解酸化を行わせてもよい。あるいは、オゾ
ンやハロゲン等の気体に炭素繊維束を接触させて酸化処
理を行わせる方法も適用できる。酸化処理が進んだ炭素
繊維については、電解還元処理をすることもできる。
気を流し、電解酸化を行わせてもよい。あるいは、オゾ
ンやハロゲン等の気体に炭素繊維束を接触させて酸化処
理を行わせる方法も適用できる。酸化処理が進んだ炭素
繊維については、電解還元処理をすることもできる。
【００３３】何れの場合においても、炭素繊維のＥＳＣ
Ａ法により測定されるＯ１ｓ／Ｃｌｓのピーク比が０．
０１以上０．１未満の範囲内になるように、処理溶液の
濃度、温度、電気量、または気体の濃度、処理時間等を
設定する必要がある。
Ａ法により測定されるＯ１ｓ／Ｃｌｓのピーク比が０．
０１以上０．１未満の範囲内になるように、処理溶液の
濃度、温度、電気量、または気体の濃度、処理時間等を
設定する必要がある。
【００３４】本発明においてグリセリン集束剤とは、グ
リセリン単独及びグリセリンを主成分とし、集束剤中に
グリセリンを５０重量％以上含む、水との混合溶液を云
う。特に、グリセリンの含有率が５０〜８０重量％の水
溶液を使用することは、ケイ酸カルシウムのスラリー中
での炭素繊維束の分散性を良好ならしめる上で好まし
い。
リセリン単独及びグリセリンを主成分とし、集束剤中に
グリセリンを５０重量％以上含む、水との混合溶液を云
う。特に、グリセリンの含有率が５０〜８０重量％の水
溶液を使用することは、ケイ酸カルシウムのスラリー中
での炭素繊維束の分散性を良好ならしめる上で好まし
い。
【００３５】炭素繊維に対するグリセリン集束剤の付与
は、炭素繊維に通常施されるサイズ剤の一般的な付与が
採用できる。即ち、グリセリン集束剤に連続炭素繊維を
浸漬し、次いで乾燥することによって行われる。或いは
スプレー法、ローラー転写法、リップ法等特に制限され
ない。グリセリン集束剤の付与後、所望の繊維長にカッ
トし、１ｍｍ〜３０ｍｍの炭素繊維束とする。
は、炭素繊維に通常施されるサイズ剤の一般的な付与が
採用できる。即ち、グリセリン集束剤に連続炭素繊維を
浸漬し、次いで乾燥することによって行われる。或いは
スプレー法、ローラー転写法、リップ法等特に制限され
ない。グリセリン集束剤の付与後、所望の繊維長にカッ
トし、１ｍｍ〜３０ｍｍの炭素繊維束とする。
【００３６】本発明の炭素繊維束を使用してケイ酸カル
シウムマトリックスを補強するには、例えば、次のよう
な従来行われている方法をそのまま採用することができ
る。すなわち、本発明の炭素繊維束は、ケイ酸カルシウ
ムスラリーに対する分散性もさることながら、ケイ酸カ
ルシウムマトリックスとの親和性を満足するため、炭素
繊維が比較的高い含有率の系においても、機械的性質及
び耐熱性に優れるケイ酸カルシウム成形物を得ることが
できる。
シウムマトリックスを補強するには、例えば、次のよう
な従来行われている方法をそのまま採用することができ
る。すなわち、本発明の炭素繊維束は、ケイ酸カルシウ
ムスラリーに対する分散性もさることながら、ケイ酸カ
ルシウムマトリックスとの親和性を満足するため、炭素
繊維が比較的高い含有率の系においても、機械的性質及
び耐熱性に優れるケイ酸カルシウム成形物を得ることが
できる。
【００３７】
【実施例】〔実施例１〕アクリロニトリル系繊維を通常
の方法で耐炎化処理及び最高温度１３００℃で炭素化処
理を施した炭素繊維ストランドを、後工程である炭素繊
維の表面処理工程において、硫酸アンモニウム溶液に浸
し、電解表面処理を行い、ＥＳＣＡ法により測定した炭
素繊維表面のＯ１ｓ／Ｃｌｓのピーク比が０．０８の炭
素繊維を得た。このストランド１本のフィラメント数は
１２，０００本、単繊維直径は７μｍ、繊維の比重は
１．７５、ストランド引っ張り強度は３５０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2であった。
の方法で耐炎化処理及び最高温度１３００℃で炭素化処
理を施した炭素繊維ストランドを、後工程である炭素繊
維の表面処理工程において、硫酸アンモニウム溶液に浸
し、電解表面処理を行い、ＥＳＣＡ法により測定した炭
素繊維表面のＯ１ｓ／Ｃｌｓのピーク比が０．０８の炭
素繊維を得た。このストランド１本のフィラメント数は
１２，０００本、単繊維直径は７μｍ、繊維の比重は
１．７５、ストランド引っ張り強度は３５０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2であった。
【００３８】グリセリン／水の重量比が１０／９０の溶
液を循環させたバスに、この炭素繊維束を導き浸漬し溶
液を付着させた後、１５０℃で５分間乾燥した。得られ
た炭素繊維束を切断し、繊維長６ｍｍの短繊維状の炭素
繊維チョップドストランドを得た。このチョップドスト
ランドに付着したグリセリン集束剤の重量％は５．０
％、水分率は２．５％であった。
液を循環させたバスに、この炭素繊維束を導き浸漬し溶
液を付着させた後、１５０℃で５分間乾燥した。得られ
た炭素繊維束を切断し、繊維長６ｍｍの短繊維状の炭素
繊維チョップドストランドを得た。このチョップドスト
ランドに付着したグリセリン集束剤の重量％は５．０
％、水分率は２．５％であった。
【００３９】ケイ酸カルシウム／水の重量比が１／８の
スラリー状溶液に、少量のケイ酸系添加物を加えた後、
上記工程で得られた炭素繊維チョップドストランドをケ
イ酸カルシウム固形分に対して２％添加して１時間攪拌
の後、アクリルアミド系高分子凝集剤をケイ酸カルシウ
ム固形分に対して３％添加して混合した。
スラリー状溶液に、少量のケイ酸系添加物を加えた後、
上記工程で得られた炭素繊維チョップドストランドをケ
イ酸カルシウム固形分に対して２％添加して１時間攪拌
の後、アクリルアミド系高分子凝集剤をケイ酸カルシウ
ム固形分に対して３％添加して混合した。
【００４０】このスラリー状溶液をメス型に注入し静置
しておくと、凝集剤によって溶液はゲル化し、ケイ酸カ
ルシウムが凝集固化し沈殿した。型の上部よりオス型を
入れ、約３ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で加圧脱水させ、水分を
除去し、続いて１５０℃で乾燥させ、型より取り出し、
ケイ酸カルシウムの予備成形物を得た。得られた予備成
形物を３００〜５００℃の温度にて１〜５時間熱処理
し、ケイ酸カルシウム成形物とした。
しておくと、凝集剤によって溶液はゲル化し、ケイ酸カ
ルシウムが凝集固化し沈殿した。型の上部よりオス型を
入れ、約３ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で加圧脱水させ、水分を
除去し、続いて１５０℃で乾燥させ、型より取り出し、
ケイ酸カルシウムの予備成形物を得た。得られた予備成
形物を３００〜５００℃の温度にて１〜５時間熱処理
し、ケイ酸カルシウム成形物とした。
【００４１】得られた成形物の表面を、１０００番のサ
ンドぺーパーで研磨した。該成形物の表面に浮きでてい
る繊維の分散形状を示す写真を図１として示す。該成形
物に含まれる炭素繊維束の分散状態を目視で観察したと
ころ、成形物の表面は、図１に示すように炭素繊維の分
散性が良く、炭素繊維が凝集し黒く固まった状態の欠点
の少ない物であった。
ンドぺーパーで研磨した。該成形物の表面に浮きでてい
る繊維の分散形状を示す写真を図１として示す。該成形
物に含まれる炭素繊維束の分散状態を目視で観察したと
ころ、成形物の表面は、図１に示すように炭素繊維の分
散性が良く、炭素繊維が凝集し黒く固まった状態の欠点
の少ない物であった。
【００４２】成形物の曲げ強度は１３０ｋｇｆ／ｃｍ2
と良好であった。また、成形物にカッターで約１ｃｍの
切れ目を入れた後、空気中にて８００℃で３時間熱処理
したが、熱処理によりカッター切れ目部から発生するク
ラックの成長が少なく、耐熱性にも優れることが確認で
きた。
と良好であった。また、成形物にカッターで約１ｃｍの
切れ目を入れた後、空気中にて８００℃で３時間熱処理
したが、熱処理によりカッター切れ目部から発生するク
ラックの成長が少なく、耐熱性にも優れることが確認で
きた。
【００４３】〔比較例１〕炭素繊維の表面処理工程にお
いて、１０％の硫酸アンモニウム溶液に浸し、炭素繊維
に対して１５Ｃ／ｇの電気量にて電解表面処理を行った
以外は、前記実施例１と同じ条件で処理して炭素繊維を
得た。得られた炭素繊維の、ＥＳＣＡ測定による炭素繊
維表面のＯ１ｓ／Ｃｌｓのピーク比は０．２０であっ
た。
いて、１０％の硫酸アンモニウム溶液に浸し、炭素繊維
に対して１５Ｃ／ｇの電気量にて電解表面処理を行った
以外は、前記実施例１と同じ条件で処理して炭素繊維を
得た。得られた炭素繊維の、ＥＳＣＡ測定による炭素繊
維表面のＯ１ｓ／Ｃｌｓのピーク比は０．２０であっ
た。
【００４４】ストランド１本のフィラメント数は１２，
０００本、単繊維直径は７μｍ、繊維の比重は１．７
５、ストランド引っ張り強度は３７０ｋｇｆ／ｍｍ2 で
あり前記実施例１と差はなかった。
０００本、単繊維直径は７μｍ、繊維の比重は１．７
５、ストランド引っ張り強度は３７０ｋｇｆ／ｍｍ2 で
あり前記実施例１と差はなかった。
【００４５】前記実施例１と同様にグリセリンを付着さ
せ、繊維長６ｍｍの短繊維状のチョップドストランドを
得た。前記実施例１と同様にケイ酸カルシウム成形物を
作製した。該成形物の表面に浮きでている繊維の分散形
状を示す写真を図２として示す。成形物に含まれる炭素
繊維束の分散状態を目視で観察した。
せ、繊維長６ｍｍの短繊維状のチョップドストランドを
得た。前記実施例１と同様にケイ酸カルシウム成形物を
作製した。該成形物の表面に浮きでている繊維の分散形
状を示す写真を図２として示す。成形物に含まれる炭素
繊維束の分散状態を目視で観察した。
【００４６】成形物の表面は、図２に示すように炭素繊
維の分散性が悪く、炭素繊維が凝集し黒く固まった部分
が見られ、成形物の曲げ強度も１１０ｋｇｆ／ｃｍ
2 で、機械的強度は前記実施例１に比べてやや低下し
た。
維の分散性が悪く、炭素繊維が凝集し黒く固まった部分
が見られ、成形物の曲げ強度も１１０ｋｇｆ／ｃｍ
2 で、機械的強度は前記実施例１に比べてやや低下し
た。
【００４７】また、成形物にカッターで約１ｃｍの切れ
目を入れた後、空気中にて８００℃で３時間熱処理した
ところ、熱処理によりカッター切れ目部から大きなクラ
ック成長が認められた。これらの結果を下記の表１に示
す。
目を入れた後、空気中にて８００℃で３時間熱処理した
ところ、熱処理によりカッター切れ目部から大きなクラ
ック成長が認められた。これらの結果を下記の表１に示
す。
【００４８】〔実施例２〕炭素繊維の表面処理工程にお
いて、電解表面処理を行わずにサンプルを採取した以外
は前記実施例１と同じ条件で処理をして炭素繊維を得
た。該炭素繊維のＥＳＣＡ法により測定した炭素繊維表
面のＯ１ｓ／Ｃｌｓのピーク比は、０．０５であった。
ストランド１本のフィラメント数は１２，０００本、単
繊維直径は７μｍ、繊維の比重は１．７５、ストランド
引っ張り強度は３４０ｋｇｆ／ｍｍ2で前記実施例１と
差はなかった。
いて、電解表面処理を行わずにサンプルを採取した以外
は前記実施例１と同じ条件で処理をして炭素繊維を得
た。該炭素繊維のＥＳＣＡ法により測定した炭素繊維表
面のＯ１ｓ／Ｃｌｓのピーク比は、０．０５であった。
ストランド１本のフィラメント数は１２，０００本、単
繊維直径は７μｍ、繊維の比重は１．７５、ストランド
引っ張り強度は３４０ｋｇｆ／ｍｍ2で前記実施例１と
差はなかった。
【００４９】前記実施例１と同様にグリセリンを付着さ
せ、繊維長６mmの短繊維状のチョップドストランドを得
た。該成形物の表面に浮きでている繊維の分散形状を示
す写真を図３として示す。前記実施例１と同様にケイ酸
カルシウム成形物を作製し、成形物に含まれる炭素繊維
束の分散状態を目視で観察した。成形物の表面は、図３
に示すように炭素繊維の分散性が良好で、炭素繊維がフ
ィラメント状に均一に成形物中に分散していた。
せ、繊維長６mmの短繊維状のチョップドストランドを得
た。該成形物の表面に浮きでている繊維の分散形状を示
す写真を図３として示す。前記実施例１と同様にケイ酸
カルシウム成形物を作製し、成形物に含まれる炭素繊維
束の分散状態を目視で観察した。成形物の表面は、図３
に示すように炭素繊維の分散性が良好で、炭素繊維がフ
ィラメント状に均一に成形物中に分散していた。
【００５０】成形物の曲げ強度は１２５ｋｇｆ／ｃｍ2
で、機械的強度は前記実施例１とほぼ同等の値であっ
た。また、成形物にカッターで約１ｃｍの切れ目を入れ
た後、空気中にて８００℃で３時間熱処理したところ、
熱処理によりカッター切れ目部からのクラック発生量は
少なかった。これらの結果を下記の表１に示す。
で、機械的強度は前記実施例１とほぼ同等の値であっ
た。また、成形物にカッターで約１ｃｍの切れ目を入れ
た後、空気中にて８００℃で３時間熱処理したところ、
熱処理によりカッター切れ目部からのクラック発生量は
少なかった。これらの結果を下記の表１に示す。
【００５１】〔比較例２〕前記実施例１と同じ条件で製
造した炭素繊維のサンプルを採取し、集束剤としてポリ
ビニルアルコールの２重量％水溶液を循環させたバス
に、この炭素繊維束を導入し、１２０℃で乾燥した。得
られた炭素繊維束を切断し、繊維長６ｍｍの短繊維状の
チョップドストランドを得た。このチョップドストラン
ドに付着したポリビニルアルコール量は１．０％であっ
た。
造した炭素繊維のサンプルを採取し、集束剤としてポリ
ビニルアルコールの２重量％水溶液を循環させたバス
に、この炭素繊維束を導入し、１２０℃で乾燥した。得
られた炭素繊維束を切断し、繊維長６ｍｍの短繊維状の
チョップドストランドを得た。このチョップドストラン
ドに付着したポリビニルアルコール量は１．０％であっ
た。
【００５２】前記実施例１と同じ方法にてケイ酸カルシ
ウム成形物を作製した。該成形物の表面に浮きでている
繊維の分散形状を示す写真を図４として示す。成形物に
含まれる炭素繊維束の分散状態を目視で観察した。成形
物の表面は、図４に示すように炭素繊維の分散性不良が
見られ、不均一な成形物となった。成形物の曲げ強度は
１０５ｋｇｆ／ｃｍ2 で、熱衝撃テストにて大きなクラ
ック発生現象が認められた。これらの結果を下記の表１
に示す。
ウム成形物を作製した。該成形物の表面に浮きでている
繊維の分散形状を示す写真を図４として示す。成形物に
含まれる炭素繊維束の分散状態を目視で観察した。成形
物の表面は、図４に示すように炭素繊維の分散性不良が
見られ、不均一な成形物となった。成形物の曲げ強度は
１０５ｋｇｆ／ｃｍ2 で、熱衝撃テストにて大きなクラ
ック発生現象が認められた。これらの結果を下記の表１
に示す。
【００５３】〔実施例３〜６〕下記の表１に示す炭素繊
維の製造条件及び電解表面処理条件の異なる炭素繊維ス
トランドであって、本発明の範囲内のＥＳＣＡ法により
測定されるＯ１ｓ／Ｃ１ｓのピーク比の各値の炭素繊維
ストランドを用いて、前記実施例１と同じ条件でケイ酸
カルシウム成形物を作製し、炭素繊維束の分散状態、成
形物の曲げ強度及び熱処理によるクラック発生状況を調
査した。それらの結果を下記の表１に示す。
維の製造条件及び電解表面処理条件の異なる炭素繊維ス
トランドであって、本発明の範囲内のＥＳＣＡ法により
測定されるＯ１ｓ／Ｃ１ｓのピーク比の各値の炭素繊維
ストランドを用いて、前記実施例１と同じ条件でケイ酸
カルシウム成形物を作製し、炭素繊維束の分散状態、成
形物の曲げ強度及び熱処理によるクラック発生状況を調
査した。それらの結果を下記の表１に示す。
【００５４】〔比較例３〜５〕炭素繊維の製造条件、電
解表面処理条件及び炭素繊維を集束させる集束剤の異な
る炭素繊維チョップドストランドより、前記実施例１と
同じ条件でケイ酸カルシウム成形物を作製し、炭素繊維
束の分散状態、成形物の曲げ強度及び熱処理によるクラ
ック発生状況を調査した。それらの結果を下記の表１に
示す。
解表面処理条件及び炭素繊維を集束させる集束剤の異な
る炭素繊維チョップドストランドより、前記実施例１と
同じ条件でケイ酸カルシウム成形物を作製し、炭素繊維
束の分散状態、成形物の曲げ強度及び熱処理によるクラ
ック発生状況を調査した。それらの結果を下記の表１に
示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】表１に示すように、実施例１〜６の炭素繊
維強化ケイ酸カルシウム成形物は、成形物中の分散性及
び曲げ強度に優れ、クラック発生は少なかった。これに
対して比較例１〜４の炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成
形物は、ＥＳＣＡ法により測定されるＯ１ｓ／Ｃ１ｓの
ピーク比が本発明の範囲外であったり、或いは集束剤が
本発明のものとは異なったり、或いは繊維長が本発明の
範囲外であったり、或いは強化繊維を使用しなかったり
しているので、得られた成形物における炭素繊維の分散
性及び曲げ強度にやや劣り、クラック発生頻度は高かっ
た。
維強化ケイ酸カルシウム成形物は、成形物中の分散性及
び曲げ強度に優れ、クラック発生は少なかった。これに
対して比較例１〜４の炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成
形物は、ＥＳＣＡ法により測定されるＯ１ｓ／Ｃ１ｓの
ピーク比が本発明の範囲外であったり、或いは集束剤が
本発明のものとは異なったり、或いは繊維長が本発明の
範囲外であったり、或いは強化繊維を使用しなかったり
しているので、得られた成形物における炭素繊維の分散
性及び曲げ強度にやや劣り、クラック発生頻度は高かっ
た。
【００５７】
【発明の効果】１．ケイ酸カルシウムスラリー中に本発
明の炭素繊維束を分散させる場合、攪拌により容易に該
炭素繊維束が分散し、個々のフィラメントがスラリー中
に均一に広がったスラリー状物が得られる。
明の炭素繊維束を分散させる場合、攪拌により容易に該
炭素繊維束が分散し、個々のフィラメントがスラリー中
に均一に広がったスラリー状物が得られる。
【００５８】２．ケイ酸カルシウムスラリー状物を高分
子凝集剤でゲル化させた後、加圧脱水成形及び加熱によ
り得られた成形物において、本発明の炭素繊維束を用い
ることでケイ酸カルシウムマトリックス中に均一に分散
した成形物が得られる。
子凝集剤でゲル化させた後、加圧脱水成形及び加熱によ
り得られた成形物において、本発明の炭素繊維束を用い
ることでケイ酸カルシウムマトリックス中に均一に分散
した成形物が得られる。
【００５９】３．熱処理して得られた本発明のケイ酸カ
ルシウム成形物は、曲げ強度等の機械的性質に優れ、熱
衝撃特性にも優れる性質を持つ。
ルシウム成形物は、曲げ強度等の機械的性質に優れ、熱
衝撃特性にも優れる性質を持つ。
【００６０】４．本発明のケイ酸カルシウム成形物は、
ケイ酸カルシウム固形分に対して本発明の炭素繊維束を
１重量％以上含ませてもケイ酸カルシウムマトリックス
中に炭素繊維を均一に分散させることができる。
ケイ酸カルシウム固形分に対して本発明の炭素繊維束を
１重量％以上含ませてもケイ酸カルシウムマトリックス
中に炭素繊維を均一に分散させることができる。
【図１】本発明の炭素繊維束を用いて強化したケイ酸カ
ルシウム成形物の一例における炭素繊維の分散した形状
を示す写真である。
ルシウム成形物の一例における炭素繊維の分散した形状
を示す写真である。
【図２】本発明によらない成形物、即ち、Ｏ１ｓ／Ｃｌ
ｓ比が本発明の範囲外の成形物における炭素繊維の分散
した形状を示す写真である。
ｓ比が本発明の範囲外の成形物における炭素繊維の分散
した形状を示す写真である。
【図３】本発明の炭素繊維束を用いて強化したケイ酸カ
ルシウム成形物の一例における炭素繊維の分散した形状
を示す写真である。
ルシウム成形物の一例における炭素繊維の分散した形状
を示す写真である。
【図４】集束剤が本発明以外のものを使用してなる成形
物における炭素繊維の分散した形状を示す写真である。
物における炭素繊維の分散した形状を示す写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 孝浩 東京都中央区日本橋３−３−９ 東邦レー ヨン株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 ポリアクリロニトリル繊維を原料として
熱処理して得られた、炭素含有率９０％以上、ＥＳＣＡ
法により測定されるＯ１ｓ／Ｃ１ｓのピーク比が０．０
１以上０．１未満、繊維長が１ｍｍ以上３０ｍｍ以内の
炭素繊維束であり、且つ該炭素繊維束はグリセリン集束
剤にて集束されていることを特徴とする炭素繊維束。 - 【請求項２】 前記グリセリン集束剤が、グリセリン水
溶液である請求項１記載の炭素繊維束。 - 【請求項３】 前記グリセリン水溶液の濃度が５０重量
％以上である請求項２記載の炭素繊維束。 - 【請求項４】 前記炭素繊維束に付着されているグリセ
リン集束剤の重量％は、炭素繊維重量に対して１重量％
以上である請求項１記載の炭素繊維束。 - 【請求項５】 前記炭素繊維束は、直径３μｍ以上、１
０００本以上の炭素繊維の単繊維が集束して構成されて
いる請求項１記載の炭素繊維束。 - 【請求項６】 前記炭素繊維束は、直径３μｍ以上、引
っ張り強さ２５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上、引っ張り弾性率
２０ｔｏｎｆ／ｍｍ2 以上の炭素繊維の単繊維が集束し
て構成されている請求項１記載の炭素繊維束。 - 【請求項７】 （１）ケイ酸カルシウムを主成分として
含むものをマトリックス材をとし、 （２）強化繊維を、ポリアクリロニトリル繊維を原料と
して熱処理して得られた、炭素含有率９０％以上、ＥＳ
ＣＡ法により測定されるＯ１ｓ／Ｃ１ｓのピーク比が
０．０１以上０．１未満、繊維長が１ｍｍ以上３０ｍｍ
以内の炭素繊維とすることを特徴とする炭素繊維強化ケ
イ酸カルシウム成形物。 - 【請求項８】 石灰質原料とケイ酸質原料を主原料とす
る固形分濃度１重量％以上２０重量％以内の水性スラリ
ー中に、請求項１記載の炭素繊維束を混合した後、高分
子凝集剤にて水性スラリーを凝集沈殿させ、沈殿物を脱
水・賦形・熱処理することを特徴とする炭素繊維強化ケ
イ酸カルシウム成形物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06958098A JP3674898B2 (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | 炭素繊維束、炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06958098A JP3674898B2 (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | 炭素繊維束、炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11246248A true JPH11246248A (ja) | 1999-09-14 |
| JP3674898B2 JP3674898B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=13406899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06958098A Expired - Fee Related JP3674898B2 (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | 炭素繊維束、炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3674898B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002069754A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-03-08 | Toho Tenax Co Ltd | 高強度・高伸度炭素繊維及びその成形材料 |
| JP2009234813A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | A & A Material Corp | 炭素繊維補強けい酸カルシウム材の製造方法 |
| JP2009234812A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | A & A Material Corp | 炭素繊維補強けい酸カルシウム材の製造方法 |
| JP2013204168A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Nichias Corp | 炭素繊維用集束剤 |
| JP2017132670A (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 株式会社エーアンドエーマテリアル | Ｃｆｒｐ成形用の成形型基材及びその製造方法 |
-
1998
- 1998-03-04 JP JP06958098A patent/JP3674898B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002069754A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-03-08 | Toho Tenax Co Ltd | 高強度・高伸度炭素繊維及びその成形材料 |
| JP2009234813A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | A & A Material Corp | 炭素繊維補強けい酸カルシウム材の製造方法 |
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| JP2013204168A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Nichias Corp | 炭素繊維用集束剤 |
| JP2017132670A (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 株式会社エーアンドエーマテリアル | Ｃｆｒｐ成形用の成形型基材及びその製造方法 |
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| JP3674898B2 (ja) | 2005-07-27 |
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