JPH0242790B2 - - Google Patents
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- JPH0242790B2 JPH0242790B2 JP59264347A JP26434784A JPH0242790B2 JP H0242790 B2 JPH0242790 B2 JP H0242790B2 JP 59264347 A JP59264347 A JP 59264347A JP 26434784 A JP26434784 A JP 26434784A JP H0242790 B2 JPH0242790 B2 JP H0242790B2
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- D01F11/10—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、複合材マトリツクス中に酸化防止剤
を拡散することにより形成された、高強度の、耐
酸化性カーボン/カーボン複合材に関する。酸化
防止剤は複合材マトリツクスの内部に置かれ、複
合材マトリツクス中に拡散される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to high strength, oxidation resistant carbon/carbon composites formed by diffusing antioxidants into a composite matrix. The antioxidant is placed inside the composite matrix and diffused into the composite matrix.
本発明の背景
グラフアイト粉末及びピツチ又は樹脂のような
グラフアイト化できる物質のような充填材から作
られたグラフアイトの如きカーボン物質の製造に
おいて硼素を用いることは知られている。硼素
は、材料の結合及びそれのグラフアイトへの転化
を昂進する。BACKGROUND OF THE INVENTION The use of boron in the manufacture of carbon materials such as graphite made from graphite powder and fillers such as graphitizable materials such as pitch or resins is known. Boron enhances the bonding of the material and its conversion into graphite.
カーボン又はグラフアイト布のような繊維状の
カーボン物質より成るカーボン/カーボン複合材
の製造において硼素を用いることも業界で知られ
ている。この硼素又は硼素含有物質は、繊維形状
の上に置かれ、次に繊維はフラン/フルフラール
樹脂で一回又は複数回含浸して高密度化される。
このタイプの複合材の例は、Leo C.Ehrenreich
の米国特許3672936号及び同4119189号明細書に開
示されている。これらの特許は、樹脂含浸及び続
く樹脂の炭化の前に硼素含有化合物を繊維状カー
ボン物質に加える場合、積層間強度ならびに耐酸
化性においてある改善があることを認識してい
る。 It is also known in the art to use boron in the manufacture of carbon/carbon composites made of fibrous carbon materials such as carbon or graphite fabrics. The boron or boron-containing material is placed onto the fiber form and the fiber is then densified by one or more impregnations with furan/furfural resin.
An example of this type of composite is Leo C. Ehrenreich
It is disclosed in US Pat. No. 3,672,936 and US Pat. No. 4,119,189. These patents recognize that there are certain improvements in interlaminar strength and oxidation resistance when boron-containing compounds are added to the fibrous carbon material prior to resin impregnation and subsequent carbonization of the resin.
Robert C.Shafferの米国特許4164601号及び
4101354号明細書は、硼素を含むカーボン/カー
ボン複合材の層間引張り強度は複合材が炭化及び
グラフアイト化の間に少なくとも2160℃に加熱さ
れると大きく改善されること、及びさらにそのよ
うな温度で繊維状カーボン物質の繊維の方向の引
張強度は、高温での硼素との反応によりひき起こ
された複合材の繊維状カーボン物質の劣化に明ら
かに起因して典型的にかなり減少することを開示
している。この特許の教示によれば、繊維状カー
ボン物質の繊維方向の引張強度の重大な減少が繊
維上の保護被覆の使用により防がれる。この保護
被覆は、硬化(キユアリング)温度にさらされた
後に柔軟なままである熱硬化性物質を含む。該被
覆は、樹脂及び硼素含有化合物の付与の前に繊維
に施与され、硬化される。次に樹脂及び硼素含有
化合物が付与され、樹脂は“B”段階プロセスの
間に少なくとも部分的に硬化される。積層物を形
成し、そして樹脂を炭化しかつ少なくとも部分的
にグラフアイト化するのに十分な温度に該積層物
を加熱した後に、積層物の繊維状カーボン物質の
繊維方向の複合材引張強度の重大な減少なしに層
間引張強度が大きく改善されることが見い出され
た。 Robert C. Shaffer U.S. Patent No. 4164601 and
No. 4,101,354 discloses that the interlaminar tensile strength of boron-containing carbon/carbon composites is greatly improved when the composite is heated to at least 2160° C. during carbonization and graphitization, and further discloses that at such temperatures disclose that the tensile strength in the fiber direction of fibrous carbon materials is typically significantly reduced, apparently due to degradation of the fibrous carbon material in the composite caused by reaction with boron at high temperatures. are doing. According to the teachings of this patent, significant reductions in the fiber direction tensile strength of fibrous carbon materials are prevented by the use of a protective coating on the fibers. The protective coating includes a thermosetting material that remains flexible after being exposed to curing temperatures. The coating is applied to the fiber and cured prior to application of the resin and boron-containing compound. The resin and boron-containing compound are then applied and the resin is at least partially cured during the "B" stage process. After forming the laminate and heating the laminate to a temperature sufficient to carbonize and at least partially graphitize the resin, the composite tensile strength in the fiber direction of the fibrous carbon material of the laminate is determined. It has been found that the interlaminar tensile strength is greatly improved without significant reduction.
Robert C.Shaffer及びWilliam L.Tarasenの
米国特許4321298号明細書は、より高度の耐酸化
性、改善された高温安定性、より高い密度及び改
善された積層材引張強度を持つカーボン/カーボ
ン複合材の形成を開示している。本特許の教示に
よれば、耐火性金属及び硬化温度にさらされた後
に柔軟なままである熱硬化性樹脂を含む混合物が
形成される。この金属は、粒子状金属又は原子状
に分散された金属又は両者の形であることができ
る。この金属は、カーボンの三成分系中で高温で
硼素と反応できる。繊維状カーボン物質はこの混
合物で被覆され、熱硬化性樹脂が硬化される。被
覆された繊維状カーボン物質は次に、硼素化合物
及び硼素と反応して安定な金属硼化物を形成でき
る任意的耐火性金属を含む第二の熱硬化性樹脂で
再含浸される。 U.S. Pat. No. 4,321,298 to Robert C. Shaffer and William L. Tarasen discloses carbon/carbon composites with higher oxidation resistance, improved high temperature stability, higher density and improved laminate tensile strength. Discloses the formation of. According to the teachings of this patent, a mixture is formed that includes a refractory metal and a thermoset resin that remains flexible after being exposed to curing temperatures. The metal can be in the form of particulate metal or atomically dispersed metal or both. This metal can react with boron at high temperatures in a ternary system of carbon. The fibrous carbon material is coated with this mixture and the thermosetting resin is cured. The coated fibrous carbon material is then re-impregnated with a second thermoset resin containing a boron compound and an optional refractory metal capable of reacting with boron to form a stable metal boride.
第一の被覆中の耐火性金属に関しては、もしこ
れが存在するなら、粒子状金属又は原子状に分散
された金属又は両者の形であることができる。第
二の熱硬化性樹脂は少なくとも部分的に硬化さ
れ、次に繊維物質の複数の層が集合されて複合材
を形成する。この複合材は次に、熱硬化性樹脂を
炭化しグラフアイト化するのに十分な温度に加熱
される。米国特許4164601号及び4321298号明細書
に記載される方法により作られたカーボン/カー
ボン複合材は、特有の空隙をほとんど持たない。 Regarding the refractory metal in the first coating, if present, it can be in the form of particulate metal or atomically dispersed metal or both. The second thermoset resin is at least partially cured and the multiple layers of fibrous material are then assembled to form a composite. The composite is then heated to a temperature sufficient to carbonize and graphitize the thermoset resin. Carbon/carbon composites made by the methods described in US Pat. No. 4,164,601 and US Pat. No. 4,321,298 have virtually no inherent voids.
この方法で形成された複合材は酸素の攻撃にさ
らされる表面として望ましく、複合材の酸化速度
はかなり低減された。 Composites formed in this manner are desirable for surfaces exposed to oxygen attack, and the oxidation rate of the composite was significantly reduced.
本発明の構成及び効果
米国特許4164601号及び4321298号明細書に記載
される方法により形成されたカーボン/カーボン
複合材の機械的特性は、下記の方法により改善さ
れる。Structure and Effects of the Present Invention The mechanical properties of carbon/carbon composites formed by the methods described in US Pat. Nos. 4,164,601 and 4,321,298 are improved by the following method.
本発明は、次の段階を包含する、カーボン/カ
ーボン複合材の製造法である。 The present invention is a method of manufacturing a carbon/carbon composite including the following steps.
(a) 硬化した後に柔軟なまま留まる柔軟な熱硬化
性樹脂の被覆を繊維状カーボン物質に施与する
こと、
(b) この柔軟な熱硬化性樹脂を硬化すること、
(c) 上記繊維状カーボン物質に、硼素化合物を含
む第二の熱硬化性樹脂を含浸すること、
(d) 第二の熱硬化性樹脂を少なくとも部分的に硬
化すること、
(e) 複数の上記繊維状カーボン物質の層を集合し
て積層体を形成すること、
(f) 熱硬化性樹脂を炭化するのに十分な温度に上
記積層体を加熱してカーボン/カーボン複合材
を形成すること、
(g) 工程(f)で得られたカーボン/カーボン複合材
中の特有の空〓をカーボン含有物質で充填する
ようカーボン/カーボン複合材を処理するこ
と、及び
(h) 工程(g)で得られたカーボン/カーボン複合材
を加熱して、これに含まれる硼素を、沈着され
たカーボン含有物質中に拡散せしめること。(a) applying a coating of a flexible thermosetting resin to a fibrous carbon material that remains flexible after hardening; (b) curing the flexible thermosetting resin; (c) impregnating the carbon material with a second thermosetting resin containing a boron compound; (d) at least partially curing the second thermosetting resin; (e) impregnating a plurality of the fibrous carbon materials. assembling the layers to form a laminate; (f) heating said laminate to a temperature sufficient to carbonize the thermosetting resin to form a carbon/carbon composite; (g) step ( f) treating the carbon/carbon composite to fill the characteristic voids in the carbon/carbon composite obtained in step (g) with a carbon-containing material; and (h) the carbon/carbon obtained in step (g). Heating the composite material to cause the boron contained therein to diffuse into the deposited carbon-containing material.
以下本発明を更に詳細に説明する。 The present invention will be explained in more detail below.
(a) 繊維状カーボン物質は最初に、硬化(キユ
ア)後に柔軟(フレキシブル)なままである柔
軟な熱硬化性樹脂で被覆される。熱硬化性樹脂
は所望により、硼素と反応して金属硼化物を形
成できる耐火性金属を含むことができる。(a) The fibrous carbon material is first coated with a flexible thermosetting resin that remains flexible after curing. The thermoset resin can optionally include a refractory metal that can react with boron to form a metal boride.
ここで“柔軟“とは、繊維状カーボン物質の
剛さより小さな剛さを有することを意味する。
熱硬化性樹脂は、繊維状カーボン物質の周囲に
付着して、拡散プロセスの際に起こる硼素の移
動から繊維状カーボン物質を保護する。 Here, "flexible" means having a stiffness smaller than that of the fibrous carbon material.
The thermosetting resin is deposited around the fibrous carbon material to protect it from boron migration that occurs during the diffusion process.
(b) 熱硬化性樹脂は次に硬化される。これによつ
て、第二の熱硬化性樹脂の被覆の際に工程(a)で
被覆された第一の樹脂の溶解が防止される。第
一の樹脂が溶解すると、樹脂被覆の有効性が損
われる。(b) The thermosetting resin is then cured. This prevents the first resin coated in step (a) from dissolving during coating with the second thermosetting resin. When the first resin dissolves, the effectiveness of the resin coating is compromised.
(c) そしてこの第一の樹脂で被覆された繊維状カ
ーボン物質は、硼素化合物及び硼素と反応して
金属硼化物を形成できる任意的な耐火性金属を
含む第二の熱硬化性樹脂で再被覆される。第一
の被覆中の任意的な耐火性金属に関しては、こ
の金属は、もし存在するなら、粒子状金属又は
原子状に分散された金属又は両者の形であるこ
とができる。この第二の熱硬化性樹脂は、その
中に含まれる硼素化合物を繊維状カーボン物質
から隔置する。すなわち、第一の樹脂が先に硬
化されているため、後続の積層工程において、
硼素は、硬化中、繊維状カーボン物質から隔置
されることになる。(c) this first resin-coated fibrous carbon material is then recycled with a second thermoset resin containing a boron compound and an optional refractory metal capable of reacting with boron to form a metal boride; coated. Regarding the optional refractory metal in the first coating, this metal, if present, can be in the form of particulate metal or atomically dispersed metal or both. This second thermosetting resin spaces the boron compound contained therein from the fibrous carbon material. In other words, since the first resin is cured first, in the subsequent lamination process,
The boron will be spaced from the fibrous carbon material during curing.
(d) 第二の熱硬化性樹脂は少なくとも部分的に硬
化される。すなわち、それは第二の熱硬化性樹
脂被覆を“B”段階に付す温度及び時間で加熱
される。一般に、この樹脂系は大きな流動的を
有するため、この段階を経ることなく樹脂を積
層して複合材にすることは困難である。(d) the second thermoset resin is at least partially cured; That is, it is heated at a temperature and for a time that subjects the second thermoset resin coating to a "B" stage. Generally, this resin system has high fluidity, so it is difficult to layer the resins to form a composite material without going through this step.
(e) 繊維状カーボン物質の複数の層を集合して積
層体を形成する。(e) Assembling multiple layers of fibrous carbon material to form a laminate.
(f) この積層体を加熱して、熱硬化性樹脂を炭化
する。こうして、ポリマーマトリクス複合材か
ら、カーボン/カーボン複合材、すなわち、硼
素を含む炭素質マトリクスを有する複合材が得
られる。このマトリクスは、マトリクスポリマ
ーの熱分解により形成された多数の空〓を有す
る。この空〓を有する複合材は、さらに後述の
方法により高密度化され、種々の用途に適する
高密度化カーボン/カーボン複合材を作製する
ためのベースとなる。(f) The laminate is heated to carbonize the thermosetting resin. A carbon/carbon composite is thus obtained from the polymer matrix composite, ie a composite with a carbonaceous matrix containing boron. This matrix has a large number of voids formed by thermal decomposition of the matrix polymer. This voided composite material is further densified by the method described below, and serves as a base for producing densified carbon/carbon composite materials suitable for various uses.
(g) こうして得られた空〓を有するカーボン/カ
ーボン複合材の空〓を、カーボン含有物質で充
填処理する。“カーボン含有物質”とは、『カー
ボン/カーボン複合体中の特徴的な空〓を充填
することができ、後の熱処理において炭素質又
はグラフアイト質の物質を形成することのでき
る材料』を意味する。この空〓の充填は例えば
以下の2種の方法で行うことができる。(g) Filling the voids of the carbon/carbon composite material with the voids thus obtained with a carbon-containing substance. “Carbon-containing material” means “a material capable of filling the characteristic voids in a carbon/carbon composite and capable of forming a carbonaceous or graphitic material upon subsequent heat treatment.” do. This void can be filled, for example, by the following two methods.
(イ) 含浸法
(イ‐) 硼素とカーボンを含有するポリマーを
含浸する。 (a) Impregnation method (a-) Impregnate with a polymer containing boron and carbon.
(イ‐) カーボン含有ポリマーを含浸する。 (a-) Impregnating with carbon-containing polymer.
(イ‐) カーボン含有コールタールピツチを含
浸する。 (B-) Impregnate carbon-containing coal tar pitch.
(ロ) カーボン含有ガス分子をCVD(化学的蒸
着)法により充填する。 (b) Filling with carbon-containing gas molecules by CVD (chemical vapor deposition).
本発明においては、空〓の充填を行い、高密
度化を行うことが必要であり、これは上記(イ
−)、(イ−)、(イ−)及び(ロ)のプロセス
のいずれか、もしくは2以上を組み合わせた方
法により行うことができる。硼素の量を増加し
たい場合には、(イ−)に示すように硼素と
カーボンを含有するポリマーを含浸することが
望ましい。これにより、繊維状カーボン物質か
ら硼素を選択的に隔置することができる。空〓
を充填する方法としては、(イ−)、(イ−)
及び(ロ)が好ましいが、用途に適合するように、
樹脂、コールタールピツチ、あるいはCVDが
選択される。 In the present invention, it is necessary to fill the voids and increase the density, which can be done by any of the processes (a), (i), (a) and (b) above. Alternatively, it can be carried out by a method combining two or more methods. When it is desired to increase the amount of boron, it is desirable to impregnate a polymer containing boron and carbon as shown in (a). This allows boron to be selectively spaced from the fibrous carbon material. Sky =
As a method of filling, (I-), (I-)
and (b) are preferred, but as appropriate for the purpose,
Resin, coal tar pitch, or CVD are selected.
上述のとおり、複合材を高密度化するのに、
上記方法の2以上を組み合わせて、例えば(イ
−)の硼素−カーボン含有ポリマーを含浸し
た後、(ロ)のCVD法を行つてもよい。 As mentioned above, to densify composite materials,
Two or more of the above methods may be combined, for example, after (i) the boron-carbon containing polymer is impregnated, the CVD method (b) may be performed.
(h) こうして空〓をカーボン含有物質で充填した
カーボン/カーボン複合材を加熱し、充填物質
を炭化する加熱サイクルに付し、得られた複合
材を更に熱処理して、工程(g)により形成された
カーボン含有物質中に、硼素を拡散させる。(h) The carbon/carbon composite material filled with carbon-containing material in this way is heated, subjected to a heating cycle to carbonize the filling material, and the resulting composite material is further heat-treated to form the carbon/carbon composite material in step (g). boron is diffused into the carbon-containing material.
工程(f)で得られた複合材は次に原子状に分散さ
れた硼素を含む樹脂及び所望により硼素と反応し
て金属硼化物を形成できる原子状分散耐火性金属
を含む樹脂での再含浸により高密度化することが
できる。この工程は任意工程である。その後、複
合材は、工程(g)により、空〓充填処理が行われ
る。具体的には、たとえば炭素化学的蒸着の利用
により、あるいは更に再含浸樹脂での処理により
高密度化される。これは次に、再含浸物質を炭化
する加熱サイクルに付され、得られたカーボン/
カーボン複合材は、最後に充填されたカーボン含
有物質、たとえば炭素化学的蒸着により又は最後
に施与された再含浸樹脂により形成された複合材
マトリクス中に硼素を拡散するために熱処理され
る。 The composite obtained in step (f) is then re-impregnated with a resin containing atomically dispersed boron and optionally an atomically dispersed refractory metal capable of reacting with the boron to form a metal boride. It is possible to achieve higher density. This step is an optional step. Thereafter, the composite material is subjected to a void filling process in step (g). Specifically, it is densified, for example, by the use of carbon chemical vapor deposition, or by further treatment with a reimpregnating resin. This is then subjected to a heating cycle to carbonize the re-impregnated material and the resulting carbon/
The carbon composite is heat treated to diffuse boron into the composite matrix formed by the last filled carbon-containing material, such as carbon chemical vapor deposition or the last applied reimpregnated resin.
原子状に分散した硼素を含む樹脂による再含浸
は、任意な好ましい段階である。複合材の全硼素
含量は、プレプレツク化操作の間に加えられる第
二の熱硬化性樹脂に含まれることができるが、硼
素の一部を繊維から離れて、かつ硼素不含の最後
の高密度化媒体すなわち化学的蒸着からのカーボ
ンは最後の再含浸からのカーボンに近く置くこと
が好ましい。このことは、最後の高密度化カーボ
ン中への硼素の最良の拡散を与え、繊維の囲りの
鞘状被覆を参らせる可能性を低減する。 Reimpregnation with a resin containing atomically dispersed boron is an optional preferred step. The total boron content of the composite can be contained in the second thermosetting resin added during the pre-prescribing operation, but some of the boron can be removed from the fibers and the boron-free final density Preferably, the carbon from the chemical vapor deposition is placed close to the carbon from the final reimpregnation. This provides the best diffusion of boron into the final densified carbon and reduces the possibility of sheathing around the fibers.
本発明に従い、繊維状カーボン物質は最初に、
硬化後に柔軟なまま留まる柔軟な熱硬化性物質で
被覆される。熱硬化性樹脂は所望により、硼素と
反応して金属硼化物を形成できる耐火性金属を含
む。耐火性金属は樹脂中に原子状に分散されるこ
とができる、すなわち耐火性金属は樹脂の分子構
造の一部であることができる;又はそれは粒子状
金属であることができる;又は両者を用いること
ができる。 According to the invention, the fibrous carbon material initially comprises:
Coated with a flexible thermoset that remains flexible after curing. The thermoset resin optionally includes a refractory metal that can react with boron to form a metal boride. The refractory metal can be atomically dispersed in the resin, i.e. the refractory metal can be part of the molecular structure of the resin; or it can be a particulate metal; or both can be used. be able to.
Robert C.Shafferの米国特許3544530号明細書
に開示されたような熱硬化性樹脂を本発明におい
て用いることができ、ここでこれらを引用してお
く。この特許はフルフリルアルコールコポリマー
を記載し、これはマレイン酸又は無水マレイン酸
をエチレングリコールのようなポリヒドロキシ化
合物と反応させることにより作られる。それは、
エチレン性不飽和のポリカルボン酸エステルプレ
ポリマーを形成する。エステルプレポリマーは次
にフルフリルアルコールと共重合されて、フルフ
リルアルコールコポリマーを形成する。 Thermosetting resins such as those disclosed in Robert C. Shaffer, US Pat. No. 3,544,530, can be used in the present invention and are incorporated herein by reference. This patent describes furfuryl alcohol copolymers, which are made by reacting maleic acid or maleic anhydride with polyhydroxy compounds such as ethylene glycol. it is,
Forming an ethylenically unsaturated polycarboxylic ester prepolymer. The ester prepolymer is then copolymerized with furfuryl alcohol to form a furfuryl alcohol copolymer.
原子状に分散された金属を含む熱硬化性樹脂は
タングステンカルボニル及び/又はモリブデンカ
ルボニルとピロリジンの反応生成物の形で耐火性
金属を樹脂中に組込むことによつて作ることがで
きる。そのような熱硬化性樹脂の一例としては、
フルフリルアルコールとポリエステルプレポリマ
ーのコポリマーが挙げられ、このポリエステルプ
レポリマーはタングステンカルボニル及び/又は
モリブデンカルボニルとピロリジンの反応生成物
である錯体と反応されたものである。そのような
コポリマーは、Robert C.Shafferの米国特許
4087482号の明細書により詳しく開示されている。
タングステンカルボニル及び/又はモリブデンカ
ルボニルとピロリジンの反応生成物である錯合体
をモノマー及びプレポリマーに反応させることに
より作られた、化学的に結合された金属原子を含
む他の熱硬化性ポリマーはRobert C.Shafferの
米国特許4185043号、4302392号明細書に開示され
ている。樹脂を調製した後、それをジメチルホル
ムアミドのような適当な溶媒で希釈して、たとえ
ば70%の固形分含量にすることができる。 Thermosetting resins containing atomically dispersed metals can be made by incorporating refractory metals into the resin in the form of reaction products of tungsten carbonyl and/or molybdenum carbonyl and pyrrolidine. An example of such a thermosetting resin is
Mention may be made of copolymers of furfuryl alcohol and polyester prepolymers which have been reacted with complexes that are the reaction products of tungsten carbonyl and/or molybdenum carbonyl and pyrrolidine. Such copolymers are described in Robert C. Shaffer's U.S. patent
It is disclosed in more detail in the specification of No. 4087482.
Other thermoset polymers containing chemically bonded metal atoms made by reacting monomers and prepolymers with complexes that are the reaction products of tungsten carbonyl and/or molybdenum carbonyl and pyrrolidine are Robert C. Shaffer US Pat. Nos. 4,185,043 and 4,302,392. After the resin is prepared, it can be diluted with a suitable solvent such as dimethylformamide to a solids content of, for example, 70%.
本発明で用いうる繊維状カーボン物質は、繊維
フイラメント又は他の形態の任意のカーボン物質
を包含する。例としてはカーボン布又はグラフア
イト布のような布が挙げられる。ここでカーボン
という言葉は、グラフアイトを包含する総べての
形態の炭素を云うものとする。 Fibrous carbon materials that can be used in the present invention include any carbon material in the form of fibrous filaments or other forms. Examples include fabrics such as carbon fabrics or graphite fabrics. The term carbon herein refers to all forms of carbon including graphite.
柔軟な第一の被覆は、適当なやり方で繊維状カ
ーボン物質に施与され、そして硬化される。用い
うる一つの方法は、被覆物質の解放容器中に繊維
状カーボン物質を浸漬し、次に繊維状カーボン物
質を加圧ローラーに通すことにより過剰の被覆物
質を除き、そして次に繊維状物質を環境温度で空
気中につるして被覆物質中の溶媒の一部を気化さ
せることによつて被覆を乾燥させることである。
次に被覆物質の硬化は、たとえば繊維状カーボン
物質を空気循環炉中に置いて樹脂の重合を進め残
る溶媒を更に除去することによつて達成される。
熱硬化性被覆物質の固形分含量は、繊維状カーボ
ン物質の約5〜200重量%を成す硬化被覆を与え
るように調整される。 The flexible first coating is applied to the fibrous carbon material in a suitable manner and cured. One method that may be used is to dip the fibrous carbon material into an open container of coating material, then remove excess coating material by passing the fibrous carbon material through a pressure roller, and then remove the fibrous carbon material by passing it through a pressure roller. The coating is dried by hanging it in air at ambient temperature to evaporate some of the solvent in the coating material.
Curing of the coating material is then accomplished, for example, by placing the fibrous carbon material in a circulating air oven to allow polymerization of the resin and further removal of remaining solvent.
The solids content of the thermosetting coating material is adjusted to provide a cured coating comprising about 5 to 200% by weight of the fibrous carbon material.
柔軟な被覆の施与に続いて、繊維状カーボン物
質は次に、第二の熱硬化性樹脂で再含浸され、こ
れは部分的に硬化されるすなわち“B段階に付さ
れる”(“B”−staged)。この樹脂は、柔軟な熱硬
化性樹脂と同じであつてもよい。この樹脂は、先
述したような原子状に分散した又は粒子状の耐火
性金属又は両者の適当量を含むこと又は含まない
ことができる。この樹脂はまた硼素化合物を含
み、硼素の量は好ましくは全系に存在する金属分
と分子基準でバランスされなければならない。硼
素含有化合物は、好ましくは無定形硼素である。
熱硬化性樹脂の第二の被覆の含浸及び硬化は、硼
素及びもし所望なら耐火性金属を含む熱硬化性樹
脂の解放容器中に被覆された繊維状カーボン物質
を浸けるような適当な方法により達成できる。過
剰の物質は、繊維状カーボン物質を加圧ローラー
の間に通すことにより除去され、その後、該物質
は環境温度で空気中につるして樹脂中に含まれた
溶媒の一部を気化させることにより乾燥させる。
好ましくは、樹脂と配合される無定形硼素の量は
無定型硼素が積層体の約2〜9体積%を成すよう
に選ばれる。乾いた繊維状カーボン物質は次に、
たとえば空気循環炉中に置いて樹脂の重合を進め
ることによつて、熱硬化性樹脂を少なくとも部分
的に硬化するべく処理される。 Following application of the flexible coating, the fibrous carbon material is then re-impregnated with a second thermoset resin, which is partially cured or "B-staged"("B-staged"). ”-staged). This resin may be the same as a flexible thermoset resin. The resin may or may not contain suitable amounts of atomically dispersed or particulate refractory metals, or both, as described above. The resin also contains boron compounds, the amount of boron preferably being balanced on a molecular basis with the metal content present in the overall system. The boron-containing compound is preferably amorphous boron.
Impregnation and curing of the second coating of thermoset resin is accomplished by any suitable method such as dipping the coated fibrous carbon material into an open container of thermoset resin containing boron and, if desired, a refractory metal. can. Excess material is removed by passing the fibrous carbon material between pressure rollers, after which the material is suspended in air at ambient temperature to vaporize some of the solvent contained in the resin. dry.
Preferably, the amount of amorphous boron blended with the resin is selected such that the amorphous boron comprises about 2-9% by volume of the laminate. The dry fibrous carbon material is then
The thermosetting resin is treated to at least partially cure, for example by placing it in a circulating air oven to drive polymerization of the resin.
得た積層体は次に好ましくは合体され、更に硬
化される樹脂マトリツクスで高密度化される。こ
れを行う一つのプロセスにおいて、積層体は電気
的に加熱されたプラテン(platen)プレス中の型
中に高められた圧力及び温度で、積層体に比較的
硬度の繊維・樹脂マトリツクス接着を与えてそれ
を後の加工の間その形及び大きさを維持するため
にそれを十分に自己支持性とするのに十分な時間
置かれる。 The resulting laminate is then preferably combined and densified with a resin matrix that is further cured. In one process to do this, the laminate is placed in a mold in an electrically heated platen press at elevated pressure and temperature to give the laminate a relatively hard fiber-resin matrix bond. It is left in place for a sufficient time to make it sufficiently self-supporting to maintain its shape and size during subsequent processing.
積層体は次に、たとえば1400〜2200℃の温度で
加熱することにより炭化しそして好ましくは少な
くとも部分的にグラフアイト化する。たとえばカ
ーボン−有機樹脂複合材は初めに成形により形作
られ、そして少なくとも部分的に予備硬化され
る。その後に複合材は、所定の速度で1000〓
(538℃)程度の温度に加熱される炉中に置き、複
合材の層剥離又は他の損傷なしに樹脂を本質的に
分解する。この炭化を行うために、炭化時間は14
日間まで永くすることができる。積層体は次に、
樹脂を更に炭化及び/又はグラフアイト化するた
めにより高い温度に炉中で更に加熱する。この高
い温度は1400℃〜2200℃の間にあることができ
る。得られたカーボン/カーボン複合材中の特徴
的な空〓は、カーボン含有物質で少なくとも部分
的に充填される。この空〓の充填は、前述のとお
り例えば、(イ−)硼素とカーボンを含有する
ポリマー、(イ−)カーボン含有ポリマー、又
は(イ−)カーボン含有コールタールピツチを
含浸するか、(ロ)カーボン含有ガス分子をCVD法
により、あるいはこれらの方法を組み合せること
により行われる。(イ−)のポリマーの例は、
米国特許第4412064号明細書に記載されている。
化学的蒸着は、熱分解タイプのカーボン含有物質
を空〓の内部及び表面に付着させる。表面はこの
方法により封口被覆されることができ、この封口
被覆により、かなり表面積の小さい複合材が得ら
れる。中間相コールタールピツチは、カーボン含
有物質マトリツクスを沈着し、複合材を高密度化
するために用いることができる。 The laminate is then carbonized and preferably at least partially graphitized by heating, for example at a temperature of 1400-2200°C. For example, carbon-organic resin composites are first shaped by molding and at least partially precured. After that, the composite material is 1000〓
(538°C) to essentially decompose the resin without delamination or other damage to the composite. To perform this carbonization, the carbonization time is 14
It can last up to days. The laminate is then
The resin is further heated in a furnace to a higher temperature to further carbonize and/or graphitize. This high temperature can be between 1400°C and 2200°C. The characteristic voids in the resulting carbon/carbon composite are at least partially filled with carbon-containing material. This void can be filled, for example, by impregnating with (a) a polymer containing boron and carbon, (i) a carbon-containing polymer, or (i) carbon-containing coal tar pitch, as described above, or (b) This is done by CVD of carbon-containing gas molecules or by a combination of these methods. An example of the polymer (A-) is
It is described in US Pat. No. 4,412,064.
Chemical vapor deposition deposits pyrolytic type carbon-containing materials inside and on the surface of the cavity. Surfaces can be sealed in this way, which results in composites with considerably lower surface areas. Mesophase coal tar pitch can be used to deposit a carbon-containing material matrix and densify the composite.
しかしこの方法は、高密度化後の複合材がなお
比較的多量の多孔性を保持しているので、好まし
い実施態様ではない。このカーボン含有物質は、
化学的蒸着により沈着されたものであれ又はコー
ルタールピツチ再含浸により沈着されたものであ
れ、酸素の攻撃に敏感である。しかし複合材は今
や3500〜4500℃のような温度で処理されて、化学
的蒸着又はコールタールピツチ処理等により空〓
に充填されたカーボン中に、硼素含有再含浸樹脂
に含まれた硼素を拡散する。 However, this method is not a preferred embodiment since the composite still retains a relatively large amount of porosity after densification. This carbon-containing material is
Whether deposited by chemical vapor deposition or coal tar pitch reimpregnation, they are sensitive to oxygen attack. However, composite materials can now be processed at temperatures such as 3500-4500°C and evaporated by chemical vapor deposition or coal tar pitch treatments.
The boron contained in the boron-containing re-impregnated resin is diffused into the carbon filled in the carbon.
この拡散された硼素は、化学的蒸着されたカー
ボン又はコールタールピツチカーボンの性質を変
え、従つて続く炭化ケイ素の被覆又は他の表面被
覆は1200〓〜1400〓の範囲でもはや被攻撃性を有
しない。すなわち本発明の実施は、硼素攻撃から
の繊維の保護を与えるのみでなく、複合材全体の
均一な耐酸化性を与え、そして化学的蒸着カーボ
ン又はコールタールピツチカーボンを変化させ
て、他の被覆のための改善された酸化抵抗を促進
する相乗的表面を与える。 This diffused boron changes the properties of the chemically vapor deposited carbon or coal tar pitch carbon so that subsequent silicon carbide coatings or other surface coatings are no longer susceptible to attack in the range of 1200 to 1400. do not. That is, the practice of the present invention not only provides fiber protection from boron attack, but also provides uniform oxidation resistance throughout the composite, and allows the chemical vapor deposited carbon or coal tar pitch carbon to be modified to provide protection against other coatings. Provides a synergistic surface that promotes improved oxidation resistance for.
実施例 1
Shafferの米国特許4087482号の実施例1に従つ
て作られた樹脂を開放容器に入れ、この樹脂中に
炭素織物を浸漬した。樹脂の固形分含量は、織物
の重量の約28%を成す被覆を作るように調節され
た。この織物を加圧ローラに通して過剰の被覆材
を除去し、空気中に吊して環境温度で乾燥した。
織物を次に、約325〓に保つた空気循環炉中に約
30分間置いた。この温度処理は、第二の被覆中の
樹脂との混合を避けるために十分なほど樹脂を硬
化した。Example 1 A resin made according to Example 1 of Shaffer US Pat. No. 4,087,482 was placed in an open container and a carbon fabric was immersed in the resin. The solids content of the resin was adjusted to produce a coating that comprised approximately 28% of the weight of the fabric. The fabric was passed through a pressure roller to remove excess coating material and hung in air to dry at ambient temperature.
The fabric is then placed in a circulating air oven maintained at approximately 325㎓.
Leave it for 30 minutes. This temperature treatment cured the resin sufficiently to avoid intermixing with the resin in the second coating.
被覆された織物を次に、82.2重量%のフエノー
ル樹脂と17.8重量%の無定形硼素から成る粉砕物
(a grind)を入れた開放容器に浸けることによ
り更に含浸した。織物の元の重量の約55重量%を
与えるために十分な粉砕物が加えられた。織物を
加圧ローラーに通して過剰の樹脂を除き、プレプ
レツグを環境温度で空気中に吊して乾燥した。そ
の後、織物を約180〓の温度の空気循環炉中に約
60分間置き、次に温度を200〓に約30分間上げ、
次に温度を225〓に約10分間上げる。この温度処
理は、樹脂を“B”段階に進める。含浸された織
物を次に、選んだ大きさ及び形の断片に切断し、
この断片を次に望む形状に構成した。積層体を一
体にし、高密度化し、マトリツクス物質を電気加
熱されたプラテン(Platen)プレスで型
(conforming mold)中で約21.1Kg/cm2
(300psi)、約177℃(350〓)で約90分間更に硬化
した。 The coated fabric was then further impregnated by dipping into an open container containing a grind consisting of 82.2% by weight phenolic resin and 17.8% by weight amorphous boron. Enough milling material was added to give approximately 55% by weight of the original weight of the fabric. The fabric was passed through a pressure roller to remove excess resin and the prepreg was hung in air at ambient temperature to dry. The fabric is then placed in a circulating air oven at a temperature of approximately 180°C.
Leave it for 60 minutes, then increase the temperature to 200〓 for about 30 minutes,
Next, raise the temperature to 225〓 for about 10 minutes. This temperature treatment advances the resin to the "B" stage. The impregnated fabric is then cut into pieces of selected size and shape,
This piece was then constructed into the desired shape. The laminate is integrated, densified, and the matrix material is heated to approximately 21.1 kg/cm 2 in a conforming mold using an electrically heated platen press.
(300 psi) and about 177° C. (350°) for about 90 minutes.
硬化のために必要な時間は、壁厚さ及び該部品
の形を含む種々の因子に依存することが判つた。
プレスから取出したとき、部品は高度の織物−マ
トリツクス接着を有した。部品は、後の加工段階
でこの形及び寸法を維持するに十分な自己支持性
を有する。積層体を次に炉に入れ、そして約260
時間かけて約538℃(1000〓)に温度をゆつくり
上げることにより、これを十分に炭化した。この
部品を次に約36時間かけて環境温度に冷却した。
炭化した積層体を減圧炉中の容器に入れ、29イン
チの真空に約1時間引いた。この部品を次に約
185℃(365〓)に約1時間加熱し、そして再含浸
樹脂が溶融して部品上を流れるようにした。再含
浸樹脂は、米国特許4412064号の実施例7に従い
作られた樹脂であり、次の工程によるものであ
る:
3モルのホウ酸を1モルのグリセロールと反応
させ、5時間にわたつて、160℃に加熱した。透
明なプレポリマーが生成した。これは、室温で固
形の熱可塑性物質であつた。このホウ素プレポリ
マー、508.6gを、約800mlのDMF中に溶媒和さ
せた。該溶液を30分間にわたつて65℃に加熱し、
この時、同様に調製した40℃のDMF500ml中に
640.84gのDowDEN−438エポキシ樹脂を溶媒和
させた溶液を添加した。2時間にわたつて約80℃
の温度で共重合させた。この間、500mlのDMFを
添加して適正な粘度を保持した。生成した樹脂
は、硬化温度約200℃の熱硬化性エポキシドであ
つた。 It has been found that the time required for curing depends on various factors including wall thickness and the shape of the part.
When removed from the press, the parts had a high degree of fabric-matrix adhesion. The part has sufficient self-supporting properties to maintain this shape and dimensions during subsequent processing steps. The laminate is then placed in a furnace and heated to approximately 260
By slowly raising the temperature to approximately 538°C (1000°C) over time, this was fully carbonized. The part was then cooled to ambient temperature over approximately 36 hours.
The carbonized laminate was placed in a container in a vacuum oven and evacuated to 29 inches for approximately 1 hour. This part then approx.
Heat to 185°C (365°C) for approximately 1 hour and allow the reimpregnated resin to melt and flow over the part. The reimpregnated resin is a resin made according to Example 7 of U.S. Pat. heated to ℃. A transparent prepolymer was produced. This was a thermoplastic that was solid at room temperature. 508.6 g of this boron prepolymer was solvated in approximately 800 ml of DMF. heating the solution to 65°C for 30 minutes;
At this time, in 500 ml of DMF at 40℃ prepared in the same way.
A solvated solution of 640.84 g of DowDEN-438 epoxy resin was added. Approximately 80℃ for 2 hours
Copolymerization was carried out at a temperature of . During this time, 500ml of DMF was added to maintain proper viscosity. The resin produced was a thermosetting epoxide with a curing temperature of about 200°C.
このようにして樹脂を製造した。次に減圧を開
放し、再含浸した複合体を次に約224℃(435〓)
に約14時間更に加熱した。この更なる加熱処理
は、再含浸樹脂が次の炭化工程で流れることを防
ぐのに十分なほど再含浸樹脂を硬化した。 A resin was produced in this way. The vacuum is then released and the re-impregnated composite is then heated to approximately 224°C (435〓).
The mixture was further heated for about 14 hours. This further heat treatment cured the reimpregnated resin enough to prevent it from flowing in the next carbonization step.
積層体を次に炉に入れ、約538℃(1000〓)に
約48時間かけて加熱することにより炭化した。積
層体は、複合材マトリツクスを更に炭化及びグラ
フアイト化するために約3800〓に約2時間かけて
加熱された。積層体を次に炉に入れ、マトリツク
スにおけるカーボンの化学的蒸着により約125時
間かけて高密度化した。積層体を次に望む大きさ
及び形に機械で仕上げ、次に更に化学的蒸着によ
り約125時間、二度目の高密度化を行つた。高密
度化した部品を次に約4250〓に約3時間かけて加
熱し、この温度に約1時間維持する。この更なる
加熱処理は、化学的蒸着されたカーボン中に硼素
を拡散したことが判つた。積層体を次にテストし
て、下記の機械的特性を持つことが判つた。 The laminate was then placed in a furnace and carbonized by heating to about 538°C (1000°C) for about 48 hours. The laminate was heated to about 3800°C for about 2 hours to further carbonize and graphitize the composite matrix. The laminate was then placed in a furnace and densified by chemical vapor deposition of carbon in the matrix for approximately 125 hours. The laminate was then machined to the desired size and shape and then densified a second time by chemical vapor deposition for approximately 125 hours. The densified part is then heated to about 4250°C for about 3 hours and maintained at this temperature for about 1 hour. This additional heat treatment was found to diffuse boron into the chemical vapor deposited carbon. The laminate was then tested and found to have the following mechanical properties.
引張強度 1442Kg/cm2(20510psi)
たわみ強度 2025Kg/cm2(28800psi)
圧縮強度 1469Kg/cm2(20890psi)
シヨートビーム剪断(4−1)
171Kg/cm2(2431psi)
アイゾツトインパクト強度
14.4フイート・ポンド/インチ
引張強度/織物体積 2787Kg/cm2(39648psi)
実施例 2
実施例1のようにしてカーボン/カーボン複合
材を作つた。但し、第1の炭化は約48時間で終了
し、第一の熱分解は3500〓に制限し、硼素を拡散
するための最後の熱処理は3500〓に制限した。積
層体を次にテストして、下記の機械的特性を持つ
ことが判つた。Tensile strength 1442Kg/cm 2 (20510psi) Flexural strength 2025Kg/cm 2 (28800psi) Compressive strength 1469Kg/cm 2 (20890psi) Short beam shear (4-1)
171Kg/cm 2 (2431psi) Izotsu impact strength
14.4 ft-lb/in Tensile Strength/Fabric Volume 2787 Kg/cm 2 (39648 psi) Example 2 A carbon/carbon composite was made as in Example 1. However, the first carbonization was completed in about 48 hours, the first pyrolysis was limited to 3500°, and the final heat treatment to diffuse boron was limited to 3500°. The laminate was then tested and found to have the following mechanical properties.
引張強度 1565Kg/cm2(22260psi)
たわみ強度 1946Kg/cm2(27680psi)
圧縮強度 1312Kg/cm2(18660psi)
シヨートビーム剪断(4−1)
118Kg/cm2(1684psi)
アイゾツトインパクト強度
8.7フイート・ポンド/インチ
引張強度/織物体積 3433Kg/cm2(48830psi)
実施例 3
実施例1と同様にカーボン/カーボン複合材を
作つたが、但し、第一の炭化は約48時間で終了し
た。積層体を次にテストして、下記の機械的特性
を持つことが判つた。Tensile strength 1565Kg/cm 2 (22260psi) Flexural strength 1946Kg/cm 2 (27680psi) Compressive strength 1312Kg/cm 2 (18660psi) Short beam shear (4-1)
118Kg/cm 2 (1684psi) Izotsu impact strength
8.7 ft-lb/in tensile strength/fabric volume 3433 Kg/cm 2 (48830 psi) Example 3 A carbon/carbon composite was made as in Example 1, except that the first carbonization was completed in approximately 48 hours. . The laminate was then tested and found to have the following mechanical properties.
引張強度 1157Kg/cm2(16460psi)
たわみ強度 1802Kg/cm2(25630psi)
圧縮強度 1402Kg/cm2(19940psi)
シヨートビーム剪断(4−1)
133Kg/cm2(1889psi)
アイゾツトインパクト強度
7.9フイート・ポンド/インチ
引張強度/織物体積 2513Kg/cm2(35750psi)
実施例 4
実施例3と同様にカーボン/カーボン複合材を
作つた。但し、第二の被覆粉砕物中の硼素の量は
8.9重量%に制限した。積層体をテストして、下
記の機械的特性を持つことが判つた。Tensile strength 1157Kg/cm 2 (16460psi) Flexural strength 1802Kg/cm 2 (25630psi) Compressive strength 1402Kg/cm 2 (19940psi) Short beam shear (4-1)
133Kg/cm 2 (1889psi) Izotsu impact strength
7.9 ft-lb/in Tensile Strength/Fabric Volume 2513 Kg/cm 2 (35750 psi) Example 4 A carbon/carbon composite was made as in Example 3. However, the amount of boron in the second coated crushed material is
It was limited to 8.9% by weight. The laminate was tested and found to have the following mechanical properties.
引張強度 1230Kg/cm2(17490psi)
たわみ強度 2832Kg/cm2(40280psi)
圧縮強度 1263Kg/cm2(27960psi)
シヨートビーム剪断(4−1)
170Kg/cm2(2418psi)
アイゾツトインパクト強度
13.0フイート・ポンド/インチ
引張強度/織物体積 2358Kg/cm2(33540psi)
実施例 5
実施例3と同様にカーボン/カーボン複合材を
作つた。但し、第一の複合材は樹脂を含む硼素で
3度再含浸され、各再含浸の間に約3000〓での48
時間炭化サイクルを伴う。積層体をテストして、
下記の機械的特性を持つことが判つた。Tensile strength 1230Kg/cm 2 (17490psi) Flexural strength 2832Kg/cm 2 (40280psi) Compressive strength 1263Kg/cm 2 (27960psi) Short beam shear (4-1)
170Kg/cm 2 (2418psi) Izotsu impact strength
13.0 ft-lbs/in tensile strength/fabric volume 2358 Kg/cm 2 (33540 psi) Example 5 A carbon/carbon composite was made as in Example 3. However, the first composite was re-impregnated three times with resin-containing boron, and between each re-impregnation the 48
With time carbonization cycle. Test the laminate and
It was found to have the following mechanical properties.
引張強度 1365Kg/cm2(19420psi)
たわみ強度 1805Kg/cm2(25670psi)
圧縮強度 1863Kg/cm2(26500psi)
シヨートビーム剪断(4−1)
164Kg/cm2(2336psi)
アイゾツトインパクト強度
9.6フイート・ポンド/インチ
引張強度/織物体積 2679Kg/cm2(38110psi)
実施例 6(比較例)
先の実施例で用いたのと同じ高強度炭素織物を
用いて、米国特許4321298号明細書に従つてカー
ボン/カーボン複合材を作つた。積層体を次にテ
ストして、下記の機械的特性を持つことが判つ
た。Tensile strength 1365Kg/cm 2 (19420psi) Flexural strength 1805Kg/cm 2 (25670psi) Compressive strength 1863Kg/cm 2 (26500psi) Short beam shear (4-1)
164Kg/cm 2 (2336psi) Izotsu impact strength
9.6 ft-lb/inch tensile strength/fabric volume 2679 Kg/cm 2 (38110 psi) Example 6 (Comparative) Using the same high strength carbon fabric used in the previous example, the method described in U.S. Pat. Therefore, a carbon/carbon composite was made. The laminate was then tested and found to have the following mechanical properties.
引張強度 680Kg/cm2(9666psi)
たわみ強度 1450Kg/cm2(21331psi)
圧縮強度 1202Kg/cm2(17098psi)
シヨートビーム剪断(4−1)
127Kg/cm2(1811psi)
引張強度/織物体積 1095Kg/cm2(15575psi)
従つて、本発明に従つて作られた5つの試料に
おいて硼素を含むこれら複合材の引張、たわみ、
圧縮及び正規化した引張強度の点での機械的特性
は、公知の方法で得られたものよりも良いことが
示された。Tensile strength 680Kg/cm 2 (9666psi) Flexural strength 1450Kg/cm 2 (21331psi) Compressive strength 1202Kg/cm 2 (17098psi) Short beam shear (4-1)
127 Kg/cm 2 (1811 psi) Tensile strength/fabric volume 1095 Kg/cm 2 (15575 psi) Therefore, the tensile, deflection,
The mechanical properties in terms of compressive and normalized tensile strength were shown to be better than those obtained with known methods.
これら複合材は、かなり改善された耐酸化性を
示すことも判つた。約1800〓の酸化性雰囲気中で
のテストにおいて、3時間で実施例2の物は45.4
重量%を失ない、実施例3の物は32.03重量%を
失なつた。一方、化学的蒸着法で作られた通常の
カーボン/カーボン複合材は84.92重量%の損失
である。 These composites were also found to exhibit significantly improved oxidation resistance. In a test in an oxidizing atmosphere of about 1,800㎓, the product of Example 2 had a temperature of 45.4 after 3 hours.
Example 3 lost 32.03% by weight. On the other hand, a conventional carbon/carbon composite made by chemical vapor deposition has a loss of 84.92% by weight.
これら複合材は、炭化ケイ素又は他の被覆材で
被覆されると、これら被覆材が酸化されやすいよ
り低い温度において被覆を修復することによつて
被覆材と相乗的に働く能力を示す。 When coated with silicon carbide or other coatings, these composites exhibit the ability to work synergistically with the coatings by repairing the coatings at lower temperatures where these coatings are susceptible to oxidation.
Claims (1)
硬化性樹脂の被覆を繊維状カーボン物質に施与
すること、 (b) この柔軟な熱硬化性樹脂を硬化すること、 (c) 上記繊維状カーボン物質に、硼素化合物を含
む第二の熱硬化性樹脂を含浸すること、 (d) 第二の熱硬化性樹脂を少なくとも部分的に硬
化すること、 (e) 複数の上記繊維状カーボン物質の層を集合し
て積層体を形成すること、 (f) 熱硬化性樹脂を炭化するのに十分な温度に上
記積層体を加熱してカーボン/カーボン複合材
を形成すること、 (g) 工程(f)で得られたカーボン/カーボン複合材
中の特有の空〓をカーボン含有物質で充填する
ようカーボン/カーボン複合材を処理するこ
と、及び (h) 工程(g)で得られたカーボン/カーボン複合材
を加熱して、これに含まれる硼素を、沈着され
たカーボン含有物質中に拡散せしめること の各段階を包含する、カーボン/カーボン複合材
の製造法。 2 工程(f)で得られたカーボン/カーボン複合材
を、原子状に分散された硼素を含む樹脂で処理す
る特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 工程(f)で得られたカーボン/カーボン複合材
を化学的蒸着又はコールタールピツチ再含浸によ
り更に高密度化する特許請求の範囲第2項記載の
方法。 4 カーボン/カーボン複合材を、硼素をカーボ
ン中に拡散させる加熱処理の前に再含浸物質を炭
化するため更に加熱処理する特許請求の範囲第3
項記載の方法。 5 上記樹脂の少なくとも一つが、硼素と反応し
て金属硼化物を形成できる耐火性金属を含む特許
請求の範囲第1項〜第4項のいずれか一つに記載
の方法。Claims: 1. (a) applying a coating of a flexible thermoset resin to a fibrous carbon material that remains flexible after being cured; (b) curing the flexible thermoset resin; (c) impregnating the fibrous carbon material with a second thermosetting resin containing a boron compound; (d) at least partially curing the second thermosetting resin; (e) a plurality of assembling the layers of said fibrous carbon material to form a laminate; (f) heating said laminate to a temperature sufficient to carbonize the thermosetting resin to form a carbon/carbon composite; (g) treating the carbon/carbon composite to fill the characteristic voids in the carbon/carbon composite obtained in step (f) with a carbon-containing material; and (h) step (g). 1. A method for producing a carbon/carbon composite comprising the steps of heating the carbon/carbon composite obtained above to diffuse the boron contained therein into a deposited carbon-containing material. 2. The method according to claim 1, wherein the carbon/carbon composite material obtained in step (f) is treated with a resin containing atomically dispersed boron. 3. The method of claim 2, wherein the carbon/carbon composite obtained in step (f) is further densified by chemical vapor deposition or coal tar pitch re-impregnation. 4. The carbon/carbon composite is further heat treated to carbonize the re-impregnated material prior to the heat treatment to diffuse the boron into the carbon.
The method described in section. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one of the resins includes a refractory metal capable of reacting with boron to form a metal boride.
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