(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、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、
前記炭素繊維束は、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、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たものであ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。
【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記載の炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物の製造方法。
【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記載の炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物の製造方法。
【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記載の炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物の製造方法。
【請求項５】
前記炭素繊維束は、直径３μｍ以上、１０００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記載の炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物の製造方法。
【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記載の炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物の製造方法。
【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３０ｍｍ以内の炭素繊維とした炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物であって、
（３）且つ該炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物中の炭素繊維はグリセリン収束剤にて収束されていた炭素繊維束が前記マトリックス材中に分散されたものであ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。
【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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６４−３８２２７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。
【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。
【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。
【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６１−３６１４７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２０ｔｏｎｆ／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。
【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。
【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ＥＳＣＡ（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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【００２２】
即ち、前記した目的を達成するための本発明の炭素繊維強化ケイ酸カルウシム成形物は、（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３０ｍｍ以内の炭素繊維とした炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物であって、（３）且つ該炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物中の炭素繊維はグリセリン収束剤にて収束されていた炭素繊維束が前記マトリックス材中に分散されたものであることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の炭素繊維強化ケイ酸カルシウム成形物の製造方法は、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、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、前記炭素繊維束は、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、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たものであることを特徴とする。
【００２４】
本発明で使用する炭素繊維束は、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。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明で使用する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３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。
【００２７】
本発明で使用する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。
【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２５０〜８００ｋｆｇ／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、０．０１以上０．１未満とするためには、該炭素繊維を１０００〜３０００℃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、Ｏ１ｓ／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。
【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。
【００３３】
何れの場合においても、炭素繊維のＥＳＣＡ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。
【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。
【００３６】
本発明で使用する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、本発明で使用する炭素繊維束は、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／ｍｍ2 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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１．７５、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３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３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／ｃｍ2 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。
【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。
【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２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２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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【００５５】
【表１】
0003674898.tif 000002
【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。
【００５７】
【発明の効果】
１．ケイ酸カルシウムスラリー中に本発明で使用する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、本発明で使用する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。
【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で使用する炭素繊維束を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。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明で使用する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。
【図２】  本発明で使用する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。
【図３】  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。
【図１】
0003674898.tif 000003
【図２】
0003674898.tif 000004
【図３】
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【図４】
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