JPS596939B2 - A strong layered body made of silicon carbide fibers and its manufacturing method - Google Patents
A strong layered body made of silicon carbide fibers and its manufacturing methodInfo
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- JPS596939B2 JPS596939B2 JP50092309A JP9230975A JPS596939B2 JP S596939 B2 JPS596939 B2 JP S596939B2 JP 50092309 A JP50092309 A JP 50092309A JP 9230975 A JP9230975 A JP 9230975A JP S596939 B2 JPS596939 B2 JP S596939B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、シリコンカーバイド繊維層状体とその製造方
法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a silicon carbide fiber layered body and a method for manufacturing the same.
特に本発明は、異質接着剤を使用せずにシリコンカーバ
イド繊維のみからなる強固な層状体とその製造方法に関
する。In particular, the present invention relates to a strong layered body made only of silicon carbide fibers without using a foreign adhesive, and a method for manufacturing the same.
従来繊維から層状体を製造するためには、繊維を積層さ
せてできる繊維相互の接触点をお互の摩擦によるかある
いは接着剤で固定して所定の型とするか、または織布と
することにはり繊維から層状体を製造している。Conventionally, in order to manufacture a layered body from fibers, the fibers are laminated and the contact points between the fibers are fixed by mutual friction or adhesive to form a predetermined shape, or it is made into a woven fabric. Layered bodies are manufactured from Nari fibers.
この例としては紙類、カーボン繊維層状体(カーボン紙
)、あるいはガラス繊維織布等がある。しかしながら前
記層状体において接着剤を使用した繊維の層状体では、
層状体を構成している接着剤により性質が規制され、例
えばカーボン層状体では、カーボン自体は耐熱性にすぐ
れているが、接着剤に通常の糊を用いるため、150℃
以下の温度でしか使用することができず、カーボン繊維
の固有の性質が全く発揮できず、繊維相互の摩擦による
積層体は外力および熱により容易に形状が破壊され、繊
維を織布とした層状体は外力および熱が作用してもその
形状は保持されるが、繊維相互が強度を補い合うことは
ないため複合材料に使用しても有用性はあまりない。シ
リコンカーバイド繊維についても、カーボン繊維等の層
状体の製造方法から容易に類推されるように、接着剤を
使用することによりシリコンカーバイド繊維層状体を製
造することができる。しかしシリコンカーバイド繊維の
特性である耐熱性、電気伝導性強度等は接着剤の使用の
ため失なわれてしまい、織布としてもその強度特性は十
分に発揮されず、摩擦によつては層状体を製造すること
ができない。本発明の目的は、異質の接着剤を使用せず
に、シリコンカーバイド繊維よりなる強固な層状体とそ
の製造方法を提供することにあり、ケイ素と炭素とを主
な骨格成分とする有機ケイ素高分子化合物からなる糸を
相互に接触させて真空中で予備加熱すると、糸が前記相
互接触点で溶融接合することに着目し、さらに前記予備
加熱後1000〜2000℃の温度範囲で高温焼成して
、接着剤を全く使用しないシリコンカーバイド繊維積層
体を製造して本発明を完成した。Examples of this include paper, carbon fiber layered material (carbon paper), and glass fiber woven fabric. However, in the layered body of fibers using adhesive in the layered body,
Properties are regulated by the adhesive that makes up the layered body. For example, in the case of a carbon layered body, carbon itself has excellent heat resistance, but since ordinary glue is used as the adhesive,
Carbon fibers can only be used at temperatures below, and the unique properties of carbon fibers cannot be exhibited at all.The shape of the laminate due to friction between the fibers is easily destroyed by external force and heat, and the layered structure made of woven fibers is Although the body retains its shape even when subjected to external forces and heat, it is not very useful when used in composite materials because the fibers do not complement each other in strength. Regarding silicon carbide fibers, as can be easily inferred from the method for manufacturing layered bodies such as carbon fibers, silicon carbide fiber layered bodies can be manufactured by using adhesives. However, the characteristics of silicon carbide fibers, such as heat resistance and electrical conductivity, are lost due to the use of adhesives, and their strength characteristics cannot be fully demonstrated even as woven fabrics. cannot be manufactured. An object of the present invention is to provide a strong layered body made of silicon carbide fibers and a method for producing the same without using a foreign adhesive. We focused on the fact that when threads made of molecular compounds are brought into contact with each other and preheated in a vacuum, the threads melt and join at the points of mutual contact, and after the preheating, the threads are fired at a high temperature in the range of 1000 to 2000°C. The present invention was completed by manufacturing a silicon carbide fiber laminate that does not use any adhesive.
本発明者らは、先にケイ素と炭素とを主な骨格成分とす
る有機ケイ素高分子化合物を出発原料としたシリコンカ
ーバイド繊維とその製造方法を発明し、特開昭51−1
26300号、特開昭51−130324号、特開昭5
1−130325号、特開昭51−149925号、特
開昭51一149926号により出願した。The present inventors previously invented a silicon carbide fiber using an organosilicon polymer compound whose main skeleton components are silicon and carbon as a starting material, and a method for manufacturing the same, and published JP-A-51-1
No. 26300, JP-A-51-130324, JP-A-5
No. 1-130325, JP-A-51-149925, and JP-A-51-149926.
本発明は、上記発明のシリコンカーバイド繊維とその製
造方法とからの発展的な発明に関するものである。The present invention relates to an invention developed from the silicon carbide fiber of the above invention and a method for producing the same.
次に本発明の詳細な説明する。Next, the present invention will be explained in detail.
前記有機ケイ素高分子化合物からなる糸相互を接触させ
たまま真空中で予備加熱すると、前記糸相互が溶融接合
する理由は次のようである。The reason why the threads made of the organosilicon polymer compound are melted and bonded to each other when the threads are preheated in vacuum while in contact with each other is as follows.
すなわち有機ケイ素高分子化合物からなる糸中には易揮
発性成分がかなり含有されており、前記易揮発性成分は
低分子量化合物からなり、比較的低温で溶融し、高分子
量重合体を溶解し溶融させる働を有し糸の形状を失なわ
せるが、前記糸を真空中で予備加熱すると前記易揮発性
成分は糸を溶解溶融させる前記揮散する。真空中での易
揮発性成分の揮散する状態は第1図に示される如く、易
揮発性成分の揮散は約100℃ぐらいから始まり、約5
00℃から急激になり、約700℃ぐらいでほぼ終了し
ている。しかしながら前記糸が相互に接触していると、
その接触点での易揮発性成分の揮散が妨げられるため、
糸は接触点で相互に溶融し接合するのである。前記紡糸
の接合においては、糸の一部分がお互に溶融し、接触点
でお互の糸繻成成分が完全に均一に混合するため、糸を
予備焼成の後高温焼成して得られるシリコンカーバイド
繊維層状体は、相互の接触点での強度、電気抵抗、耐熱
性その他の物性値は他の部分と比較して変化なく、化学
的成分においても変化が存在しない。In other words, the thread made of an organosilicon polymer compound contains a considerable amount of easily volatile components, and the easily volatile components are composed of low molecular weight compounds, which melt at a relatively low temperature and dissolve the high molecular weight polymer. However, when the yarn is preheated in a vacuum, the easily volatile components are volatilized, causing the yarn to melt and melt. The volatilization state of easily volatile components in a vacuum is shown in Figure 1, where the volatilization of easily volatile components starts at about 100°C and starts at about 5°C.
The temperature increases rapidly from 00°C and almost ends at about 700°C. However, if the threads are in contact with each other,
This prevents volatile components from evaporating at the point of contact.
The threads melt and bond together at the point of contact. In the spun joining process, parts of the threads melt together and the components of each thread are completely and uniformly mixed at the point of contact. The strength, electrical resistance, heat resistance, and other physical properties at mutual contact points of the fibrous layered body do not change compared to other parts, and there is no change in chemical components.
前記シリコンカーバイド繊維層状態は通常の方法で製造
される織布と異なり、シリコンカーバイド繊維の接触点
で接合しているため、前記層状体の強度特性はきわめて
良くなつており、その理由を次に簡単な模式図により説
明する。The state of the silicon carbide fiber layer is different from that of woven fabrics produced by normal methods, and because the silicon carbide fibers are joined at the contact points, the strength characteristics of the layered body are extremely good.The reason for this is as follows. This will be explained using a simple schematic diagram.
すなわち、第2図は繊維が接合していない6本の繊維か
らなる通常の織布の模式図を示す。同図において繊維2
に引張応力を作用させると、第3図において矢印で示さ
れる如く引張応力は繊維2にしか作用しない。一方第4
図に示されるシリコンカーバイド繊維層状体の模式図に
おいては、繊維12に引張応力を作用させると、第5図
において矢印で示される如く、繊維12に作用させた引
張応力は繊維の接合部分(黒円)を通してその一部分が
繊維11,13,14,15,16に分散されるため、
繊維12は繊維2より大きい応力に耐えることができる
。本発明のシリコンカーバイド繊維層状体は主としてプ
ラスチクス、ゴム、金属、セラミックスおよびその他と
の複合材料製造用に利用される。That is, FIG. 2 shows a schematic diagram of a normal woven fabric consisting of six fibers that are not joined together. In the same figure, fiber 2
When a tensile stress is applied to the fiber 2, the tensile stress acts only on the fiber 2, as shown by the arrow in FIG. On the other hand, the fourth
In the schematic diagram of the silicon carbide fiber layered body shown in the figure, when tensile stress is applied to the fibers 12, as shown by the arrows in FIG. part of it is dispersed into fibers 11, 13, 14, 15, 16 through the
Fiber 12 can withstand greater stress than fiber 2. The silicon carbide fiber layered body of the present invention is mainly used for producing composite materials with plastics, rubber, metals, ceramics, and others.
従来の繊維強化複合材料においては、その強度は製造過
程で生ずる要因、あるいは繊維とマトリックスとの物理
的性質または化学的性質の相異により生ずる要因によつ
て異なつてくる。その大きな要因の1つは繊維とマトリ
ックスとの濡れ性の良否である。濡れ性の悪い繊維強化
複合材料においては、繊維とマトリックスとが相互に補
つて複合材料としての大きい強度を示すにいたらない。
しかしながら前記シリコンカーバイド繊維層状態を使用
した複合材料においては、繊維とマトリックスとの濡れ
性が悪くとも複合材料は大きい強度特性を示す。この理
由を第6.の複合材料の模式図を使つて説明する。同図
において斜線部分はマトリックス、実線は繊維、黒円は
繊維の接合部分を示している。前記複合材料に引張応力
を作用させると、繊維は引張られるようになり、そのた
めにマトリックス部分には層状体のゆがみのため正方形
から菱形に変形させるような応力が働く。前記マトリッ
クスは変形応力に対しては大きな抵抗力を保持するため
、複合材料はこの変形に対する抵抗力の繊維の大きな抗
張力のために複合材料の強度をきわめて大きくすること
ができる。前記外力に対する抵抗力の作用は、複合材料
において、繊維とマトリックスとが繊維相互の接合点で
強く結合しているとも考えられるものである。それゆえ
マトリックス自体の強度がきわめて低下するような条件
、例えば高温においても強度を必要とするような複合材
料用に前記シリコンカーバイド繊維層状体は有利に使用
される。本発明において使用されるシリコンカーバイド
繊維は下記(1)〜Q1の型式に分類される有機ケイ素
化合物を出発原料として製造される。In conventional fiber-reinforced composite materials, the strength varies depending on factors that occur during the manufacturing process or due to differences in the physical or chemical properties of the fibers and the matrix. One of the major factors is the wettability between the fiber and matrix. In a fiber-reinforced composite material with poor wettability, the fibers and matrix cannot complement each other to exhibit high strength as a composite material.
However, in a composite material using the silicon carbide fiber layer state, the composite material exhibits high strength properties even if the wettability between the fibers and the matrix is poor. This reason is the 6th. This will be explained using a schematic diagram of the composite material. In the figure, the shaded area shows the matrix, the solid line shows the fiber, and the black circle shows the joining part of the fiber. When a tensile stress is applied to the composite material, the fibers are pulled, and therefore stress is applied to the matrix portion to cause the layered body to deform from a square to a diamond shape due to distortion. Since the matrix retains a high resistance to deformation stress, the strength of the composite material can be very high due to the high tensile strength of the fibers that resist this deformation. The effect of the resistance force against the external force is also considered to be due to the fact that in the composite material, the fibers and the matrix are strongly bonded at the joints between the fibers. The silicon carbide fiber layer is therefore advantageously used for composite materials that require strength even under conditions where the strength of the matrix itself is significantly reduced, for example at high temperatures. The silicon carbide fibers used in the present invention are produced using organosilicon compounds classified into the following types (1) to Q1 as starting materials.
(1)Si−C結合のみをふくむ化合物。(1) Compounds containing only Si-C bonds.
(2)Si−C結合のほかにSi−H結合をふくむ化合
物。(2) Compounds containing Si-H bonds in addition to Si-C bonds.
(3)Si−Hal結合を有する化合物。(3) A compound having a Si-Hal bond.
(4)Si−N結合を有する化合物。(4) Compounds having Si-N bonds.
(5)Si−0R(R−アルキル、アリール)結合を有
する化合物。(5) A compound having a Si-0R (R-alkyl, aryl) bond.
(6)Si−0H結合を有する化合物。(6) A compound having a Si-0H bond.
(7)Si−0H結合をふくむ化合物。(7) Compounds containing Si-0H bonds.
(8)S1−0−Si結合をふくむ化合物。(8) Compound containing S1-0-Si bond.
(9)有機ケイ素化合物エステル類。QO有機ケイ素化
合物過酸化物。(9) Organosilicon compound esters. QO organosilicon compound peroxide.
前記(ハ〜QOの型式に属する少なくとも1種以上の有
機ケイ素化合物から、照射、一加熱、重縮合用触媒添加
の少なくとも何れか1つを用いた重縮合反応により、ケ
イ素と炭素とを主な骨格成分とする有機ケイ素高分子化
合物を生成させる。From at least one or more organosilicon compounds belonging to the type (C~QO), silicon and carbon are mainly converted by a polycondensation reaction using at least one of irradiation, heating, and addition of a polycondensation catalyst. An organosilicon polymer compound is produced as a skeleton component.
前記有機ケイ素高分子化合物から紡糸原液を造り、之を
紡糸して有機ケイ素高分子化合物よりなる紡糸となす。A spinning stock solution is prepared from the organosilicon polymer compound, and this is spun to form a yarn made of the organosilicon polymer compound.
次に前記糸を積層する方法の数例を述べる。Next, several examples of methods for laminating the yarns will be described.
前記糸紡糸を第7図に示す如く所定の大きさの円筒に所
定の間隔で巻きつけた後、糸を第7図に示される如く切
断し、円筒を平面容器上をころがしながら、糸を平面容
器に配列させる。前記配列された糸の上に同様の方法で
同筒より糸を重ねる。前記積層において、下の糸層と上
の糸層との配向角度は必要に応じて任意とすることがで
き、積層させる糸の数も必要に応じて任意となす。また
円筒、角型およびその他の形状をもつたシリコンカーバ
イド繊維層状体を製造するためには、所定の型に有機ケ
イ素高分子化合物からなる糸を初め1重に巻き付け、さ
らに糸相互が所定の角度になるように重ねて巻き付け、
これを所定の回数行ない、所定の形状をもつた糸の層状
体となすことができる。After the spun yarn is wound around a cylinder of a predetermined size at a predetermined interval as shown in FIG. 7, the yarn is cut as shown in FIG. Arrange in containers. The threads are laid on top of the arranged threads in the same manner. In the lamination, the orientation angle of the lower thread layer and the upper thread layer can be set arbitrarily as necessary, and the number of threads to be laminated can also be set as desired as necessary. In addition, in order to manufacture silicon carbide fiber layered bodies with cylindrical, prismatic, and other shapes, threads made of an organosilicon polymer compound are first wound in a single layer around a predetermined mold, and the threads are set at a predetermined angle to each other. Wrap them together so that
By repeating this process a predetermined number of times, a layered body of threads having a predetermined shape can be obtained.
さらに糸を積層させるには、前記糸を0.1〜1000
0mmの長さ範囲に好適には1〜1000mmの長さに
切断し、前記短糸を水に分散させて、通常の紙をすくと
同一の方法で、前記短糸をすいて積層させ乾燥して短糸
の層状体を造ることができる。In order to further laminate the threads, the number of threads is 0.1 to 1000.
Cut into lengths in the range of 0 mm, preferably 1 to 1000 mm, disperse the short yarn in water, and stack and dry the short yarn in the same manner as ordinary paper. It is possible to make a layered body of short threads.
前記積層させた糸を真空加熱炉に入れて、真空中で40
0〜800℃の温度範囲で予備加熱して、糸の相互接触
点を溶融接合し、さらに真空中あるいは不活性ガス、C
Oガス、水素ガスのうちから選ばれるいずれか1種以上
の雰囲気下で1000〜2000℃の温度範囲で高温焼
成してシリコンカーバイド維繊層状体とすることができ
る。The laminated yarn was placed in a vacuum heating furnace and heated in vacuum for 40 minutes.
The mutual contact points of the threads are preheated in a temperature range of 0 to 800°C to melt and bond them, and then heated in a vacuum or with an inert gas, C
A silicon carbide fiber layered body can be obtained by firing at a high temperature in a temperature range of 1000 to 2000° C. in an atmosphere of one or more selected from O gas and hydrogen gas.
本発明の方法において、予備加熱温度が400℃より低
いと溶融接合は十分に行われず、一方800℃より高温
であると、溶融接合は十分に行われるが、800℃以上
では必ずしも真空中における加熱を必要としないから、
400〜800℃の温度範囲内で真空中の予備加熱をす
ることが必要である。高温焼成においては、1000℃
より温度が低いとSiCの生成が少なく、かつ層状体の
強度が弱い。In the method of the present invention, if the preheating temperature is lower than 400°C, fusion bonding will not be sufficiently performed, whereas if the preheating temperature is higher than 800°C, fusion bonding will be sufficiently performed, but if the preheating temperature is higher than 800°C, heating in a vacuum will not necessarily be performed. Because you don't need
It is necessary to preheat in vacuum in the temperature range of 400-800°C. For high temperature firing, 1000℃
When the temperature is lower, less SiC is produced and the strength of the layered body is weaker.
一方2000℃より高温になると、生成したSiCの分
解が著しいため繊維形状がそこなわれる。前記紡糸層状
体を真空中で予備加熱する際、前記層状体を通気性のあ
る錘をのせてわずか加圧することにより糸相互の接合を
よくすることができ、また糸を押しつぷしてテープ状と
して層状体となすことも可能である。On the other hand, if the temperature is higher than 2000° C., the decomposition of the generated SiC will be significant and the fiber shape will be damaged. When preheating the spun layered body in a vacuum, placing a breathable weight on the layered body and applying slight pressure can improve the bonding of the yarns, and also press the yarns to form a tape. It is also possible to form a layered body.
尚本発明のシリコンカーバイド繊維層状体にもシリコン
カーバイド繊維と同様に遊離炭素が含有されているが、
必要に応じて酸化性雰囲気中で600〜1500℃の温
度範囲で焼成することにより、前記遊離炭素を除去する
ことができる。Note that the silicon carbide fiber layered body of the present invention also contains free carbon like silicon carbide fibers, but
The free carbon can be removed by firing at a temperature range of 600 to 1500° C. in an oxidizing atmosphere, if necessary.
次に本発明を実施例について説明する。実施例1
直径15μmの有機ケイ素高分子化合物糸を直径16(
V7lで罠さ52(1771の円筒に糸相互の間隔1m
mで巻き、ナイフで円筒の長さ方向に直線的に切断して
60×60(V7lの石英ガラス板の上を前記円筒を糸
をはずしながらころがして板上に糸を配列させた。Next, the present invention will be explained with reference to examples. Example 1 Organosilicon polymer compound thread with a diameter of 15 μm was
Trap with V7l 52 (1771 cylinder with 1m spacing between threads)
The threads were arranged on the plate by rolling the cylinder over a 60×60 (V7l) quartz glass plate while removing the threads.
この配列させた糸の上に同じ方法で上下の糸のなす角度
が約90゜になるように円筒を用いて糸を積層させた。
この糸層状体の上に石英ガラス製網を糸が飛散しないよ
うにのせて、石英ガラス板ごと真空加熱炉に入れ、真空
にしながら室温より800℃まで6時間かけゆつくり昇
温して予備加熱して糸を接合した。さらに高温焼成する
ため前記予備加熱した糸を石英ガラス板からSiCレン
ガの上にのせて、アルゴン雰囲気下で室温より1300
℃まで2時間で昇温して高温焼成しシリコンカーバイド
維繊積層体とした。この積層体を50枚重ねてアルミニ
ウムを溶融して2×10×50CWLのアルミニウム複
合材料を造つた。このシリコンカーバイド繊維強化アル
ミニウム複合材料中には40体積%の維維が含まれその
引張強度は120k9/M4ときわめて大きいものとな
り、前記層状体は複合材料の補強材として極めて有用で
ある。実施例2
直径20μmの有機ケイ素高分子化合物糸を実施例1と
同一円筒を使用し、この円筒に糸の間隔を1mmにして
巻き付け、ナイフで円筒の長さ方向に直線的に切断して
、60×60(V7lの石英ガラス板の上を前記円筒を
糸をはずしながらころがして板上に糸を配列させた。On top of the arranged yarns, yarns were laminated using a cylinder using the same method so that the angle between the upper and lower yarns was about 90°.
A quartz glass net is placed on top of this thread layer to prevent the threads from scattering, and the quartz glass plate is placed in a vacuum heating furnace and preheated by slowly increasing the temperature from room temperature to 800°C over 6 hours while creating a vacuum. The threads were then joined. Furthermore, in order to perform high-temperature firing, the preheated thread was placed from a quartz glass plate onto a SiC brick, and heated to 1300 m from room temperature under an argon atmosphere.
The mixture was heated to ℃ for 2 hours and fired at a high temperature to obtain a silicon carbide fiber laminate. Fifty sheets of this laminate were stacked and the aluminum was melted to produce an aluminum composite material of 2 x 10 x 50 CWL. This silicon carbide fiber-reinforced aluminum composite material contains 40% by volume of fibers and has an extremely high tensile strength of 120k9/M4, making the layered material extremely useful as a reinforcing material for the composite material. Example 2 Using the same cylinder as in Example 1, an organosilicon polymer compound thread with a diameter of 20 μm was wound around the cylinder with an interval of 1 mm, and cut linearly in the length direction of the cylinder with a knife. The cylinder was rolled on a 60×60 (V7l) quartz glass plate while removing the threads to arrange the threads on the plate.
この配列させた糸の上に同じ方法で合計4回糸相互が第
8図で示されるような角度となるように積層させた。こ
の糸層状体の上に石英ガラス製網をのせ、石英ガラス板
ごと真空加熱炉に入れ、真空にしながら室温より800
℃まで4時間かけて昇温し、予備加熱して糸を接合させ
、さらに前記予備加熱した糸を石英ガラス板上からSi
Cレンガの上に移動し、アルゴンガス雰囲気中で室温よ
り1400℃まで2.5時間で昇温し、高温焼成してシ
リコンカーバイド繊維層体とした。この層状体をシリコ
ニツト発熱体使用の電気炉の入口に取り付け、熱のしや
へい効果について試験したところ、通常は90℃の温度
が35℃まで下り、かつ層状体を通して電気炉の中を見
ることが出来るため、電気炉を用いた作業の能率が2倍
向上した。実施例3
直径15μmの有機ケイ素高分子化合物糸を長さ2〜1
0訓の範囲で不均一の長さに切断し、水中に分散させて
30×50訓の石英ガラス容器を用い、和紙をすくのと
同一の方法で前記糸をすいて積層させた。The arrayed yarns were laminated four times in total using the same method so that the yarns formed an angle as shown in FIG. 8. A quartz glass net was placed on top of this thread layered body, and the quartz glass plate was placed in a vacuum heating furnace, heated to 800 m from room temperature while being evacuated.
℃ for 4 hours, preheated to bond the threads, and then transferred the preheated threads from a quartz glass plate to Si.
It was moved onto a C brick, heated from room temperature to 1400° C. over 2.5 hours in an argon gas atmosphere, and fired at a high temperature to obtain a silicon carbide fiber layer. When this layered material was attached to the inlet of an electric furnace using a siliconite heating element and tested for its heat-suppressing effect, the temperature, which normally falls from 90°C, dropped to 35°C, and it was not possible to see inside the electric furnace through the layered material. As a result, the efficiency of work using an electric furnace has been doubled. Example 3 Organosilicon polymer compound thread with a diameter of 15 μm and a length of 2 to 1
The threads were cut into non-uniform lengths within a range of 100 mm, dispersed in water, and then stacked using a 30 x 50 quartz glass container in the same manner as Japanese paper.
この短糸積層体の上に石英ガラス製網をかぷせて十分に
乾燥した。この短糸を積層させた物を容器と網のついた
まま真空加熱炉に入れ、真空にしながら室温から800
℃まで8時間かけて昇温し予備加熱して糸を接合させ、
さらに前記予備加熱した糸を石英ガラス容器からSiC
レンガ上に移動し、アルゴン雰囲気中で室温より150
0℃まで5時間かけて昇温し、高温焼成してシリコンカ
ーバイド繊維層状体とした。この層状体においてはシリ
コンカーバイド繊維が表面積で約21%を占めた。この
層状体にステンレス鋼をプラズマスプレー法にて塗布し
て造つた複合材料は、高温引張試験の結果1000℃ま
で使用に耐える強度をもつていた。実施例4
直径20μmの有機ケイ素高分子化合物糸を長さ7cm
に切断し、水中に分散させて30×50一の石英ガラス
容器を用い、和紙をすくと同一の方法で前記短紡糸をす
いて積層させた。A quartz glass net was placed on top of this short yarn laminate and thoroughly dried. This laminated short yarn was placed in a vacuum heating furnace with the container and screen still attached, and heated from room temperature to 800 m while creating a vacuum.
℃ for 8 hours to preheat and join the threads.
Furthermore, the preheated thread was transferred from the quartz glass container to SiC.
Move onto a brick and heat to 150℃ from room temperature in an argon atmosphere.
The temperature was raised to 0° C. over 5 hours and fired at a high temperature to obtain a silicon carbide fiber layered body. In this layered body, silicon carbide fibers accounted for approximately 21% of the surface area. A composite material made by coating this layered body with stainless steel using a plasma spray method had a strength that could withstand use up to 1000°C as a result of a high-temperature tensile test. Example 4 Organosilicon polymer compound thread with a diameter of 20 μm and a length of 7 cm
The short spun fibers were cut into pieces, dispersed in water, and stacked in a 30 x 50 quartz glass container using the same method as Japanese paper.
この短糸積層体の上に石英ガラス製網をかぷせて糸が飛
散しないようにして十分に乾燥した。この短糸積層体を
容器と網ごと真空加熱炉に入れ、真空にしながら室温か
ら800℃まで8時間かけて昇温し予備加熱して糸を接
合させ、さらに前記予備加熱した糸を石英ガラス容器よ
りSiCレンガ上に移動し、アルゴン雰囲気中で室温よ
り1400℃まで5時間かけて昇温し高温焼成してシリ
コンカーバイド繊維層状体とした。この層状体において
はシリコンカーバイド繊維が表面積で約41%を占めた
。この層状体をフッ酸を使用した化学研摩用試料ホルダ
ーとして使用したところ、強度と耐酸化性の点ですぐれ
、長時間使用することが出来た。実施例5直径20μm
の有機ケイ素高分子化合物からなる糸を直径5(V7l
で長さ20(7rLの組立式の石英ガラス製円筒に■I
の間隔で巻き付け、上下の糸の角度をほぼ90゜として
10回糸を重ね巻き付けた。A quartz glass net was placed over the short yarn laminate to prevent the yarns from scattering, and the short yarn laminate was thoroughly dried. This short yarn laminate, together with the container and screen, was placed in a vacuum heating furnace, and the temperature was raised from room temperature to 800°C over 8 hours under vacuum to preheat and bond the yarns.Furthermore, the preheated yarn was placed in a quartz glass container. The material was then transferred onto a SiC brick, heated from room temperature to 1400° C. over 5 hours in an argon atmosphere, and fired at a high temperature to obtain a silicon carbide fiber layered body. In this layered body, silicon carbide fibers accounted for approximately 41% of the surface area. When this layered material was used as a sample holder for chemical polishing using hydrofluoric acid, it had excellent strength and oxidation resistance, and could be used for a long time. Example 5 Diameter 20 μm
A thread made of an organosilicon polymer compound with a diameter of 5 (V7l)
■ I
The yarn was wound at intervals of 10 times, with the angle between the upper and lower yarns being approximately 90°.
これを型のまま真空加熱炉に入れ、室温より1000℃
まで8時間かけゆつくり昇温して予備加熱した後、組立
式円筒を取りはずして、さらに真空中で室温から150
0℃まで4時間で昇温し、高温焼成してシリコンカーバ
イド繊維層体とした。この層状体の引張強度は410k
9/MAでシリコンカーバイド繊維の引張強度340k
9/Mdの約1.3倍となつた。前記層状体にアルミナ
をプラズマスプレー法にて被覆したもの耐熱衝撃性は通
常のアルミナの約2倍となつた。Place this as a mold in a vacuum heating furnace and heat it to 1000℃ from room temperature.
After preheating by slowly increasing the temperature over 8 hours, the assembled cylinder was removed and heated further in vacuum from room temperature to 150
The temperature was raised to 0° C. over 4 hours and fired at a high temperature to obtain a silicon carbide fiber layer. The tensile strength of this layered body is 410k
9/MA tensile strength of silicon carbide fiber 340k
It was about 1.3 times that of 9/Md. The thermal shock resistance of the layered body coated with alumina by plasma spraying was approximately twice that of ordinary alumina.
実施例6
実施例4と同一方法でシリコンカーバイド繊維 .’層
状体を製造した。Example 6 Silicon carbide fibers were prepared in the same manner as in Example 4. 'A layered body was produced.
この層状体には表面積で約80%の繊維が含有されてお
り、前記層状体の表面にプラズマスプレー法にてマグネ
シアを被覆した。このマグネシア被覆層状体の密度は1
.61ときわめて小さく、耐熱性もすぐれているため、
11400℃以上の高温用の熱しやへい用隔膜として使
用できることがわかつた。以上本発明のシリコンカーバ
イド繊維層状体は耐熱性、耐酸化性および耐摩耗性はシ
リコンカーバイド繊維と同等であり、強度特性は作用応
力が2次元的に分散されるためシリコンカーバイド繊維
の強度特性よりきわめてよくなつているため、この積層
体の形のままとしては、面発熱体、発光体、防火用材料
、耐熱用カーテン、耐酸隔膜、化学工業用材料、窯業用
材料、原子炉用材料、核融 一合炉用材料、航空機用材
料、ロケット用材料、海洋開発用材料、構築用材料およ
びその他に使用され、さらにゴム、プラスチックス、金
属、セラミックス、セルローズおよびその他との複合材
料として用い種々の用途に利用することができその例を
下記に記述する。This layered body contained fibers with a surface area of about 80%, and the surface of the layered body was coated with magnesia by a plasma spray method. The density of this magnesia-coated layered body is 1
.. 61, which is extremely small and has excellent heat resistance,
It was found that it can be used as a heat-insulating diaphragm for high temperatures of 11,400°C or higher. As described above, the silicon carbide fiber layered body of the present invention has heat resistance, oxidation resistance, and abrasion resistance equivalent to that of silicon carbide fibers, and its strength properties are better than those of silicon carbide fibers because the applied stress is two-dimensionally distributed. Because of its excellent properties, this laminate can be used in its original form for surface heating elements, luminous bodies, fire prevention materials, heat-resistant curtains, acid-resistant diaphragms, chemical industry materials, ceramic materials, nuclear reactor materials, and nuclear materials. It is used for fusion reactor materials, aircraft materials, rocket materials, ocean development materials, construction materials, and others, and is also used as composite materials with rubber, plastics, metals, ceramics, cellulose, and others. It can be used for various purposes, examples of which are described below.
(a)ゴムとの複合材料・・・・・・タイヤ、ゴム容器
その他(b)合成樹脂との複合材料
(1)ハンドレイアツプ法・・・・・・槽、プール、ダ
クト、ハウジング類、トラックやバスの一部の成形、(
2)スプレーアップ法・・・・・・ポート、タンクライ
ニング、バスタブ、槽、ハウジング等の成形、(3)S
MC成形法・・・・・・槽、箱の成形、(4)プリミッ
クス成形法・・・・・・管、箱、板、槽の成形(トラン
スファ成形、圧縮成形ができる)(5)フィラメントワ
インディング法・・・・・・バイブ、タンク胴体、バイ
ブの補強、ダクト類の成形、(6)連続パネル法・・・
・・・平板、波板、・・ニカムサンドイツチ板等の成形
、(7)プルトルージヨン法(引抜成形法) ・・・・
・・・・イプ、ロッド、チャンネル、角バイブ、Iビー
ム等の成形、橋梁架用FRP管、架台、支柱、支柱枠、
サッシ、サンドイッチ板、(8)コールドブレス成形法
・・・・・・タンク、クーリングタワー、ポート、建築
用コンテナ、自動車外装部品、工作機械カバー等の成形
、一)金属、セルロース、セラミックスおよびその他と
の複合材料(ハ 建築用材料・・・・・・パネル、ドー
ム、トレーラー ・・ウス、壁、天井材、床材、クーリ
ングタワー、浄化槽、汚水タンク、給水タンク、給湯用
配管、排水管等、(2)航空機、宇宙開発用機器材・・
・・・・胴体、翼、ヘリコプターのドライブシャフト、
ジェットエンジンのコンプレッサー、ロータ、ステータ
、ブレード、コンプレッサーケーシング、ハウジング、
ノーズコーン、ロケットノズル、ブレーキ材、タイヤコ
ード等、(3)船舶用材料・・・・・・ボード、ヨツト
、漁船、作業用船等、(4)陸上輸送機器材料・・・・
・・車輛の前頭部、側板、屋根、水タンク、便所ユニッ
ト、座席、自動車のボディ、コンテナ、道路標識、ガー
ドレール、パレット、タンクローリー用タンク、自転車
、オートバイ等、(5)耐食機器材料・・・・・・タン
ク類、塔類ダクト、スタツフ類、バイブ類等、(6)電
気材料・・・・・・面発熱体、バリスター、点火器、熱
電対等、(7)スポーツ用品・・・・・・ポート、洋弓
、スキー、スノーモビル、水上スキー、グライダー機体
、テニスラケツト、ゴルフシャフト、ヘルメット、パッ
ト、レーシングジャケット等、(8)機械用材料・・・
・・・ガスケット、パッキン、ギヤ、ブレーキ材、摩擦
材、研摩研削材、ブレード等、(9)医療用機器材料・
・・・・・義歯、義肢等、a… 音響用機器材料・・・
・・・カンチレバー、トーンアーム、スピーカーコーン
、ボイスコイル等、(11)耐熱用材料・・・・・・熱
しやへい板、耐熱用管、耐熱用板、高温用容器等、(1
zその他・・・・・・化学工業用材料、窯業用材料、原
子炉用材料、核融合炉用材料、海洋開発用材料等。(a) Composite materials with rubber: tires, rubber containers, etc. (b) Composite materials with synthetic resins (1) Hand lay-up method: tanks, pools, ducts, housings, etc. Molding parts of trucks and buses, (
2) Spray-up method: Molding of ports, tank linings, bathtubs, tanks, housings, etc. (3) S
MC molding method: Forming tanks and boxes, (4) Premix molding method: Forming tubes, boxes, plates, and tanks (transfer molding and compression molding are possible) (5) Filament Winding method: Vibrator, tank body, reinforcement of vibrator, molding of ducts, (6) Continuous panel method...
・・・Formation of flat plates, corrugated plates, nicham sandwich plates, etc., (7) Pultrusion method (pultrusion molding method) ・・・・
・・・・Forming pipes, rods, channels, square vibes, I-beams, etc., FRP pipes for bridges, frames, supports, support frames,
Sashes, sandwich boards, (8) Cold breath molding method: Forming of tanks, cooling towers, ports, construction containers, automobile exterior parts, machine tool covers, etc., 1) Molding of metals, cellulose, ceramics, and others Composite materials (c) Building materials: panels, domes, trailers, walls, ceiling materials, flooring materials, cooling towers, septic tanks, sewage tanks, water supply tanks, hot water piping, drainage pipes, etc. (2 ) Aircraft, space development equipment materials...
...fuselage, wings, helicopter drive shaft,
Jet engine compressors, rotors, stators, blades, compressor casings, housings,
Nose cones, rocket nozzles, brake materials, tire cords, etc. (3) Marine materials...boards, yachts, fishing boats, work boats, etc. (4) Land transportation equipment materials...
・・Vehicle front head, side panels, roofs, water tanks, toilet units, seats, car bodies, containers, road signs, guardrails, pallets, tank truck tanks, bicycles, motorcycles, etc. (5) Corrosion-resistant equipment materials・・...tanks, tower ducts, staff, vibrators, etc., (6) electrical materials... surface heating elements, varistors, igniters, thermocouples, etc., (7) sporting goods... ...Ports, bows, skis, snowmobiles, water skis, glider bodies, tennis rackets, golf shafts, helmets, putts, racing jackets, etc. (8) Machinery materials...
...Gaskets, packing, gears, brake materials, friction materials, abrasive materials, blades, etc. (9) Medical equipment materials
... Dentures, prosthetic limbs, etc., a... Audio equipment materials...
... Cantilevers, tone arms, speaker cones, voice coils, etc. (11) Heat-resistant materials ... Heat-resistant plates, heat-resistant tubes, heat-resistant plates, high-temperature containers, etc. (1
zOthers: Chemical industry materials, ceramic materials, nuclear reactor materials, nuclear fusion reactor materials, ocean development materials, etc.
第1図は有機ケイ素高分子化合物からなる糸の真空中に
おける加熱温度と残留重量との関係を示す図、第2図は
織布の模式図、第3図は第2図の模式図の繊維2に引張
応力を作用させた場合の応力作用の模式図、第4図はシ
リコンカーバイド繊維層状体の模式図、第5図は第4図
の模式図の繊維12に引張応力を作用させた場合の応力
作用の模式図、第6図はシリコンカーバイド繊維層状体
を用いた複合材料の模式図、第T図はシリコンカーバイ
ド繊維層状体を円筒を用いて製造する場合の方法の一例
を示す説明図、第8図はシリコンカーバイド繊維の配列
のさせかたの1つの例を示す図である。Figure 1 is a diagram showing the relationship between the heating temperature and residual weight of threads made of organosilicon polymer compounds in vacuum, Figure 2 is a schematic diagram of woven fabric, and Figure 3 is a diagram of the fibers in the schematic diagram of Figure 2. Fig. 4 is a schematic diagram of a silicon carbide fiber layered body, and Fig. 5 is a schematic diagram of the stress effect when tensile stress is applied to fiber 12 in the schematic diagram of Fig. 4. Figure 6 is a schematic diagram of a composite material using a silicon carbide fiber layered body, and Figure T is an explanatory diagram showing an example of a method for manufacturing a silicon carbide fiber layered body using a cylinder. , FIG. 8 is a diagram showing one example of how silicon carbide fibers are arranged.
Claims (1)
分子化合物を紡糸した糸状体を積層し、ついで真空中で
予備加熱して前記層状体を構成する糸状体同士の接触部
を溶融接合させ、さらに高温焼成して前記有機ケイ素高
分子化合物の骨格成分中の主なケイ素と炭素とを化合さ
せてSiCとしたシリコンカーバイド繊維よりなる強固
な層状体。 2 ケイ素と炭素とを主な骨格成分とする有機ケイ素高
分子化合物を紡糸した糸状体を層状に積層し、ついで真
空中で徐々に昇温して400〜800℃の温度範囲内で
予備加熱して前記層状体を構成する紡糸同士の接触部を
溶融接合させ、さらに1000〜2000℃の温度範囲
内で高温焼成して前記有機ケイ素高分子化合物の骨格成
分中の主なケイ素と炭素とを化合させてSiCとしたこ
とを特徴とするシリコンカーバイド繊維よりなる強固な
層状体の製造方法。[Scope of Claims] 1 Thread-like bodies made by spinning organosilicon polymer compounds whose main skeleton components are silicon and carbon are laminated, and then preheated in vacuum to bond the filament-like bodies constituting the layered body to each other. A strong layered body made of silicon carbide fibers whose contact portions are fused and bonded and then fired at a high temperature to combine the main silicon and carbon in the skeleton components of the organosilicon polymer compound to form SiC. 2 Thread-like bodies made by spinning organosilicon polymer compounds whose main skeleton components are silicon and carbon are laminated in layers, and then the temperature is gradually raised in a vacuum to preheat within a temperature range of 400 to 800°C. The contact portions of the spun yarns constituting the layered body are melted and bonded, and then fired at a high temperature within a temperature range of 1000 to 2000°C to combine the main silicon and carbon in the skeleton components of the organosilicon polymer compound. A method for producing a strong layered body made of silicon carbide fibers, characterized in that the fibers are made of SiC.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50092309A JPS596939B2 (en) | 1975-07-29 | 1975-07-29 | A strong layered body made of silicon carbide fibers and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50092309A JPS596939B2 (en) | 1975-07-29 | 1975-07-29 | A strong layered body made of silicon carbide fibers and its manufacturing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5218972A JPS5218972A (en) | 1977-02-12 |
JPS596939B2 true JPS596939B2 (en) | 1984-02-15 |
Family
ID=14050790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP50092309A Expired JPS596939B2 (en) | 1975-07-29 | 1975-07-29 | A strong layered body made of silicon carbide fibers and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS596939B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07866B2 (en) * | 1985-11-27 | 1995-01-11 | 日本バイリ−ン株式会社 | Silicone fiber nonwoven fabric and method for producing the same |
JP2522934B2 (en) * | 1987-03-10 | 1996-08-07 | 日本バイリ−ン株式会社 | Silicon fiber composite and method for producing the same |
CN108221181B (en) * | 2018-01-03 | 2019-10-01 | 江西嘉捷信达新材料科技有限公司 | The preparation method of special-shaped silicon carbide fibre felt |
-
1975
- 1975-07-29 JP JP50092309A patent/JPS596939B2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS5218972A (en) | 1977-02-12 |
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