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PRODUCTION METHOD OF SILICON CARBIDE-COATED CARBON FIBER, SILICON NITRIDE-COATED CARBON FIBER AND PRODUCTION METHOD THEREOF, PRODUCTION METHOD OF SILICON NITRIDE meetings

Patent code P190016162
Posted date Jun 27, 2019
Application number P2018-033781
Publication number P2019-148036A
Date of filing Feb 27, 2018
Date of publication of application Sep 5, 2019
Inventor
  • (In Japanese)杉本 慶喜
  • (In Japanese)堀田 裕司
  • (In Japanese)冨永 雄一
Applicant
  • National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Title PRODUCTION METHOD OF SILICON CARBIDE-COATED CARBON FIBER, SILICON NITRIDE-COATED CARBON FIBER AND PRODUCTION METHOD THEREOF, PRODUCTION METHOD OF SILICON NITRIDE meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon carbide-coated carbon fiber or a silicon nitride-coated carbon fiber of which the surface is coated with a silicon carbide coating film or a silicon nitride coating film having excellent adhesiveness with a comparatively simple process, and to provide a production method of silicon nitride using the carbon fiber as a carbon source.
SOLUTION: Silicon carbide is formed on a surface of a carbon fiber by bringing silicone into contact with the surface of the carbon fiber and calcining the carbon fiber of which the surface is in contact with silicone in vacuum atmosphere at 1,420 to 2,800°C. Silicon nitride is formed on a surface of a carbon fiber or the entire carbon fiber is converted into silicon nitride by bringing silicone into contact with the surface of the carbon fiber and calcining the carbon fiber of which the surface is in contact with silicone in nitrogen atmosphere at 1,300 to 1,550°C.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

炭素繊維は、高強度、高弾性率を有し、軽量であることから、繊維強化複合材料の強化材として、宇宙・航空分野、自動車分野、スポーツ分野などで使用されている。しかし、炭素繊維は、耐酸化性に劣るため、高温酸化雰囲気で使用し難いという問題がある。そのため、例えば、特許文献1には、化学気相蒸着法を用い、炭素繊維の表面を耐酸化性の被膜である炭化ケイ素被膜にて被覆し、炭素繊維の耐酸化性を向上させる技術が開示されている。また、特許文献2には、炭素繊維の表面にポリシラン類を被着させ、不活性雰囲気下で熱処理することにより、炭素繊維の表面を炭化ケイ素被膜で被覆する技術が開示されている。

上述のように炭素繊維の耐酸化性を向上させることが重要である一方、炭素繊維の需要の増大に伴い、炭素繊維強化複合材料から樹脂を分解することによって得られるリサイクル炭素繊維が市場に出回るようになってきている。炭素繊維をリサイクルする手法としては、炭素繊維の力学的特性を落とすことなく効率的に回収することを目的に燃焼法や溶液法など、様々な手法が提案されている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、炭化ケイ素被覆炭素繊維の製造方法、窒化ケイ素被覆炭素繊維およびその製造方法、窒化ケイ素の製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
炭素繊維の表面にシリコーンを接触させる接触工程と、
表面が上記シリコーンと接触した状態にある上記炭素繊維を真空雰囲気下1420℃以上2800℃以下の温度で焼成する焼成工程と、を有しており、
上記焼成工程において、上記シリコーンと上記炭素繊維の表面部分とを反応させ、反応に使用されずに残った上記炭素繊維の表面に炭化ケイ素被膜を形成する、炭化ケイ素被覆炭素繊維の製造方法。

【請求項2】
 
上記炭化ケイ素被膜は、粒子状の炭化ケイ素が一体化されてなる、請求項1に記載の炭化ケイ素被覆炭素繊維の製造方法。

【請求項3】
 
炭素繊維の表面にシリコーンを接触させる接触工程と、
表面が上記シリコーンと接触した状態にある上記炭素繊維を窒素雰囲気下1300℃以上1550℃以下の温度で焼成する焼成工程と、を有しており、
上記焼成工程において、上記シリコーンと上記炭素繊維の表面部分と雰囲気中の窒素とを反応させ、反応に使用されずに残った上記炭素繊維の表面に窒化ケイ素被膜を形成する、窒化ケイ素被覆炭素繊維の製造方法。

【請求項4】
 
上記窒化ケイ素被膜は、繊維状の窒化ケイ素を含む、請求項3に記載の窒化ケイ素被覆炭素繊維の製造方法。

【請求項5】
 
炭素繊維の表面にシリコーンを接触させる接触工程と、
表面が上記シリコーンと接触した状態にある上記炭素繊維を窒素雰囲気下1300℃以上1550℃以下の温度で焼成する焼成工程と、を有しており、
上記焼成工程において、上記シリコーンと上記炭素繊維と雰囲気中の窒素とを反応させ、繊維状の窒化ケイ素を形成する、窒化ケイ素の製造方法。

【請求項6】
 
上記炭素繊維の全てを反応させる、請求項5に記載の窒化ケイ素の製造方法。

【請求項7】
 
上記接触工程で用いられる上記炭素繊維は、炭素繊維強化複合材料のリサイクル過程で生じた臨界繊維長未満の炭素繊維である、請求項5または6に記載の窒化ケイ素の製造方法。

【請求項8】
 
炭素繊維と、
炭素繊維の表面を覆う窒化ケイ素被膜と、を有する、
窒化ケイ素被覆炭素繊維。

【請求項9】
 
上記窒化ケイ素被膜は、上記炭素繊維の表面からのびた繊維状の窒化ケイ素を含む、請求項8に記載の窒化ケイ素被覆炭素繊維。

【請求項10】
 
隣接する繊維状の上記窒化ケイ素同士が絡み合っている、請求項9に記載の窒化ケイ素被覆炭素繊維。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2018033781thum.jpg
State of application right Published
Reference ( R and D project ) Inorganic-based plastics Group,AIST
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