[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JPS58130164A - Boron-containing metal-containing resin - Google Patents

Boron-containing metal-containing resin

Info

Publication number
JPS58130164A
JPS58130164A JP57009929A JP992982A JPS58130164A JP S58130164 A JPS58130164 A JP S58130164A JP 57009929 A JP57009929 A JP 57009929A JP 992982 A JP992982 A JP 992982A JP S58130164 A JPS58130164 A JP S58130164A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon
boron
resin
metal
thermosetting resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP57009929A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6135148B2 (en
Inventor
ロバ−ト・シ−・シヤツフア−
ウイリアム・エル・タラセン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BP Chemicals Hitco Inc
Original Assignee
BP Chemicals Hitco Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BP Chemicals Hitco Inc filed Critical BP Chemicals Hitco Inc
Priority to JP57009929A priority Critical patent/JPS58130164A/en
Publication of JPS58130164A publication Critical patent/JPS58130164A/en
Publication of JPS6135148B2 publication Critical patent/JPS6135148B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭素−炭素複合材料に係り、史に詳細には、炭
素繊維材料、熱硬化性**、ホウ素含有化合物およびホ
ウ素含有化合物と反応して金属ホウ化物を生成すること
が可能な耐熱金属から造られる複合材料に係る。本発明
はまた、上記炭素−炭素複合材料のa!遺に有用な熱硬
化性樹脂バインダーの含浸した炭素!l#l維材料およ
びかかる複合材料の製造方法にも保る〇 黒鉛末のような充填材とピッチまたは樹脂のような#1
1鉛化し得る材料とから黒鉛のような炭素材料を製造す
る際にホウ素を使用することは知られている0ホウ累の
使用により、材料の結合および材料から黒鉛への変侯が
尚められる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to carbon-carbon composite materials, and more specifically, carbon fiber materials, thermosets**, boron-containing compounds, and reacting with boron-containing compounds to produce metal borides. Relating to composite materials made from refractory metals that can be The present invention also provides a! of the carbon-carbon composite material. Carbon impregnated with a thermosetting resin binder useful for relics! l#l fiber materials and methods of manufacturing such composite materials also keep 〇 filler such as graphite powder and #1 such as pitch or resin.
It is known that boron is used in the production of carbon materials such as graphite from materials that can be converted into lead. .

炭素布ま九は黒鉛布のような炭素繊維材料と熱硬化性樹
脂とからなる炭素−炭素複合材料を製造する際にホウ素
を使用することも、機業において知られている。このタ
イプの複合材料の例は、L@o C,Ehr@nr*I
eh  の米国特許@ 、3,1,7コ、736号(/
デフ2年6月27日)明細書中に開示されている。この
特許では、8Mの炭化に先立って、樹膚含浸済みの炭素
繊維材料にホウ素含有化合物をamする場合、層間引張
り強さのみならず耐酸化性が幾分改良されることが1繊
されている。
It is also known in the industry to use boron in the manufacture of carbon-carbon composite materials consisting of carbon fiber materials, such as graphite cloth, and thermosetting resins. Examples of this type of composite material are L@o C, Ehr@nr*I
eh U.S. Patent @, 3, 1, 7, No. 736 (/
(June 27, 2013) disclosed in the specification. This patent discloses that when a boron-containing compound is applied to a skin-impregnated carbon fiber material prior to carbonization of 8M, there is some improvement in oxidation resistance as well as interlaminar tensile strength. There is.

Rob@rt C,8haff@rの米国特許第り、1
0八3jり号―細書には、ホウ素含有炭素−炭素複合材
料が炭化および黒鉛化の関少なくとも約コ/!rO”c
K加熱されるならば、該複合材料の層間引張り強さが大
いに改良されること、ならびKかかる温度では、炭素繊
維材料の嫌一方向の引張り強さが典型的に、実責的に減
少すること(これは、明らか処、為温におけるホウ素と
の反応によってもたらされる複合材料の@素−−材料の
劣化による)が開示されている。この特許によれば、#
R素繊維材料の繊維方向の引張り強さが有意に減少する
ことは繊維上への保−コーテング物の使用によって防止
される。
Rob@rt C, 8haff@r U.S. Patent No. 1
No. 083j - The specification states that boron-containing carbon-carbon composite materials have at least approximately 10% carbonization and graphitization properties. rO”c
The interlaminar tensile strength of the composite material is greatly improved if heated at K, and at such temperatures the unidirectional tensile strength of the carbon fiber material typically decreases substantially. It is disclosed that this is apparently due to the deterioration of the composite material brought about by the reaction with boron at high temperatures. According to this patent, #
A significant reduction in the tensile strength in the fiber direction of the R-fiber material is prevented by the use of a protective coating on the fibers.

核保−コーテンダ物は熱硬化性材料を含んでおり、この
材料は硬化温度にさらした後でも可撓性を残しているよ
うなものである。倒膚およびホウ素含有化合物の添加前
に繊維にコーテングを運用し、硬化する。次いで、樹脂
およびホウ素含有化合物を桧加して、樹脂を少なくとも
部分的に硬化することができる。積層物を生成せしめ、
セして**を炭化しまた少なくとも部分的に黒鉛化する
のに光分な温度に積層物を力Ω熱すると、sNj物の炭
素繊維材料の繊維方向の引張り強さが有意(減少するこ
となく、層間引張り強さが大いに改良されることがわか
った0噴維上の保II樹脂コーテング物はバリヤーを生
じて、マトリックス内に存在するホウ素量が高くても、
異方性複合材料を生じる0しかしながら、このバリヤー
はホウ素の移行を制限するには不充分でありまたill
!+温の団結温度が一ダS−℃を越える場合に、l[金
材料の異方性を保持するには不充分である。この団結温
度より上では、高a度のホウ素により、等方性複合材料
が得られるかまたは複合材料が大きな破壊によって役に
立たなくなるような不安定性が示される〇本発明によれ
は、耐熱金属および熱硬化性樹脂を含む混合物が得られ
る。この樹脂は、硬化温度にさらされ死後でもOTN性
を残しているようなものである。金属は、粒状金属また
は微細な分数金属またはその両方の金属の形であること
ができる。
The core coater material includes a thermoset material that remains flexible after exposure to curing temperatures. A coating is applied to the fibers and cured prior to the addition of the skin and boron-containing compounds. The resin and boron-containing compound can then be added to at least partially cure the resin. producing a laminate;
When the laminate is heated by a force Ω to a temperature sufficient to carbonize and at least partially graphitize **, the tensile strength in the fiber direction of the sNj carbon fiber material significantly decreases. It was found that the interlaminar tensile strength was greatly improved without the need for a barrier.
However, this barrier is insufficient to limit boron migration and ill
! When the solidification temperature exceeds 1 da S-°C, it is insufficient to preserve the anisotropy of the gold material. Above this cohesion temperature, boron at high degrees A exhibits such instability that either an isotropic composite is obtained or the composite becomes useless due to large fractures. A mixture containing a curable resin is obtained. This resin is such that it remains OTN even after death when exposed to curing temperatures. The metal can be in the form of particulate metal or fine fractional metal or both metals.

金属は炭素の三元系において高温でホウ素と反応するこ
とが可能である。炭素繊維材料は、この混合物で被覆さ
れ、熱硬化性樹脂は硬化される。次いで、被覆済み炭素
繊維材料を、ホウ素化合物な含む第二の熱硬化性II盾
および随意にホウ素と反応して金属ホウ化物を生成する
ことのできる耐熱金属で再含浸する0集−コーテング物
内の耐熱金属については、存在するならば、尚該金属は
粒状金lI4または微細な分散金属または両方の金属の
形であることができる。第二の熱硬化性1M#は少なく
とも部分的に硬化され、次いで複数の繊維状材料鳩な組
立てて積層物を遺る0熱硬化性W脂を炭化しまた感鉛化
するのに充分な温度に該積層物をIA熱する。得られた
炭素−炭素複合材料は、熱硬化性41膚内に耐熱金属を
存在させずに遣った複合材料と比べて、耐酸化性が良好
であり、高温安定性が改良され、より高い密度を有し、
層間引張り強さが改良された。
The metal can react with boron in the carbon ternary system at high temperatures. The carbon fiber material is coated with this mixture and the thermosetting resin is cured. The coated carbon fiber material is then re-impregnated with a second thermosetting II shield comprising a boron compound and optionally a refractory metal capable of reacting with the boron to form a metal boride within the coating. For the refractory metal, if present, the metal can be in the form of particulate gold lI4 or finely dispersed metal or both metals. The second thermoset 1M# is at least partially cured and then brought to a temperature sufficient to carbonize and lead sensitize the 0 thermoset W resin, leaving a laminate of fibrous materials. IA heat the laminate. The resulting carbon-carbon composite has better oxidation resistance, improved high temperature stability, and higher density compared to composites made without the presence of refractory metals within the thermoset 41 skin. has
Interlaminar tensile strength was improved.

本発明によれは、硬化にあ九っても可撓性が残っている
可撓性熱硬化性樹脂で、まず炭素繊維材料な被覆する0
熱硬化性樹脂は、ホウ素と反応して金属ホウ化物を生成
することのできる耐熱金属を含んでいる。耐熱金属は樹
脂内に微細に分散することができる(すなわち、耐熱金
属は樹脂の分子構造の不可欠部分である)0または耐熱
金属は粒状金属であることができ、ま九は両方の形の金
属を使用することもできる。
According to the present invention, carbon fiber material is first coated with a flexible thermosetting resin that remains flexible even after hardening.
Thermosetting resins include refractory metals that can react with boron to form metal borides. The refractory metal can be finely dispersed within the resin (i.e., the refractory metal is an integral part of the resin's molecular structure) or the refractory metal can be a particulate metal; You can also use

タングステン カルがニルおよび/またはモリブテン 
カルlニルとピロリジンとの反応生成物の形で、耐熱金
属を樹脂内に入れることにより、微細に分散し九金属を
含有する熱硬化性樹脂を製造することがで龜る。かかる
熱硬化性樹脂の例は、フルフリル アルコールとポリエ
ステル プレ4リマーとのコポリマーを含んでおり、こ
のポリエステル プレ4リマーは、タングステン カル
lニルおよび/またはモリブデン カルlニルとピロリ
ジンとの反応生成物である錯体と反応せしめられていた
。かかる;−リマーは、Rob@rt  C。
Tungsten carbonyl and/or molybdenum
Incorporation of the refractory metal into the resin in the form of the reaction product of carnyl and pyrrolidine facilitates the production of thermosetting resins containing finely dispersed nine metals. Examples of such thermosetting resins include copolymers of furfuryl alcohol and polyester pre-4 remers, which are the reaction products of tungsten carnyl and/or molybdenum carnyl and pyrrolidine. It was reacted with a certain complex. Such;-rimer is Rob@rtC.

8haff@rの米国特許第ダ、Olり、り2号明細書
中に更に充分Kl!!示されており、本発明でこれらコ
ーリマーを使用することができる0化字的に結合した金
属を含んでいる他の熱硬化性−リマーであって、タング
ステン カルlニルおよび/またはモリブデン カルl
ニルとピロリジンとの反応生成物である錯体とモノ!−
およびグレfリマーとの反応によって造られ九−リマー
は、Rob@rt C,5hafferの米国咎許出I
II第gデ3,4二号(/デフを年ダ月3日出願)およ
び−纂ob7θtダ、3/θ号(lデクデ年IO月り−
日出願)の各明細書に開示されており、本発明でこれら
ポリマーを使用することができるOmats遣後、適当
な溶媒、例えばジメチルホルムアミドで樹脂を希釈して
、固形分を例えfi、7096にすることができる0 本発明を実施する際に使用することのできる炭素繊維材
料は繊維の形状またはフィラメントの形状または他の形
状である炭素材料を含むことができる。例えば、炭素布
ま九は愚鉛布のような織物が含まれる。本明細書で用い
る「炭素」という用語は、グー)ファイトを含め友その
全ての形11における炭素な意図するものとして使用さ
れるO本発明の好ましい実施の態様においては、可撓性
熱硬化性樹脂の第一のコーテンダ物は、微細に分散した
耐II&@磯の他に、!〜よOμの粒径を有する粒状耐
熱金属な含んでいる0かかる金属の例には、ニオブ、メ
ンタル、チタン(flえは、二酸化チタンとして)、モ
リブデンおよびタングステン等がある0耐熱金属はホウ
素との三元系(おいて安定なホウ化物に変換するものを
使用することができる0好ましくは、樹脂中の耐熱金属
全含量の約5θ〜90優が粒状金属であり、残部が微細
に分散した金属である。
8haff@r US Pat. ! Other thermosetting remers containing 0-bonded metals are shown and can be used in the present invention, such as tungsten carbonyl and/or molybdenum carbonyl.
Complex and mono which are reaction products of nil and pyrrolidine! −
The 9-rimer produced by reaction with the gleamer and the gleamer is described in Rob@rt C, 5haffer, U.S. Patent I.
II No. 3, 42 (filed on 3rd day of 2013)
After application, the resin is diluted with a suitable solvent, such as dimethylformamide, to reduce the solid content to, for example, fi, 7096. Carbon fiber materials that can be used in practicing the present invention can include carbon materials that are in the form of fibers or filaments or other shapes. For example, carbon cloth maku includes fabrics such as lead cloth. As used herein, the term "carbon" is intended to include carbon in all its forms, including goocarbons; The first coatender of resin is, in addition to finely dispersed resistance II & @ Iso! Particulate refractory metals having a particle size of ~0μ include niobium, mental, titanium (as titanium dioxide), molybdenum, and tungsten, etc.Refractory metals include boron and A ternary system (one that converts into a stable boride in the resin) can be used. Preferably, about 5θ to 90% of the total content of refractory metals in the resin is particulate metal, and the remainder is finely dispersed metal. It is metal.

適当な技術を使用して、第一のoJgIa性コーテング
物を炭素繊維材料に適用し、そして硬化する○使用し得
る方法のうちの7つは、コーテング材料の入つfc開放
容器内に炭素繊維材料を浸漬し、次いで圧力ロールを通
して炭素繊維材料を引数ることにより過剰型のコーテン
グ材料を除き、その後繊維状材料を周囲温度で空気中に
吊下げてコーテフグ材料中の溶剤の一部を蒸発せしめる
ことによりコーテング物を乾燥せしめるものである。次
いで、炭素繊維材料を空気循環炉内Km<ことにより、
コーテング物料を硬化せしめて、樹脂の重合を進めかつ
さらに溶剤を除去する。熱硬化性コーテング材料の固形
分を調整して、約5〜−〇〇重童饅の炭素−線材料を含
む硬化済みコーテング物を遣る。
Applying and curing the first oJgIa coating to the carbon fiber material using a suitable technique Seven of the methods that may be used include applying the first oJgIa coating to the carbon fiber material in an fc open container containing the coating material. Excess coating material is removed by soaking the material and then pulling the carbon fiber material through a pressure roll, after which the fibrous material is suspended in air at ambient temperature to allow some of the solvent in the coated puffer material to evaporate. This dries the coated material. The carbon fiber material is then heated in an air circulation furnace by Km<
The coating material is cured to advance polymerization of the resin and to remove the solvent. The solids content of the thermosetting coating material is adjusted to provide a cured coating containing about 5 to -00 tons of carbon-wire material.

町椰性コーテンダ物の適用後、炭素繊維材料な第二のS
硬化性樹脂で再含浸する。この樹脂は部分的に硬化され
ているものまたはBR#のものである。この樹脂は、t
qIlll性熱硬化性1M脂と崗じであることができ、
また前記したように1微細九分散し九耐熱金属または粒
状耐熱金属または両方の金属の適当な童を含んでいても
よくあるいは含んでいなくてもよい。このamはまた、
ホウ素化合*を含んでおり、ホウ素の量は、系全体く存
在している金属の量と分子基準で釣り合わせるのが好ま
しい。ホウ素含有化合物は好ましくは無定形ホウ素であ
る。皺覆済み炭素fI&碓材層材料ホウ素および所望に
より耐熱金属を含んでいる熱硬化性樹脂の入った開放容
器内に浸すような適当な方法によって、含浸および硬化
をなし得る。炭素繊維材料を圧力ロールの闇で引抜くこ
とによって過剰量の材料を除き、その後周囲温度で空気
中に吊下げて樹脂に含まれた溶剤の一部を蒸発せしめる
ことくより該材料を乾燥する。次いで、乾燥済みの炭素
繊維材料を空気循環炉内に置いて樹脂の重合を進めるよ
うな方法などくよって、該材料を処理して、熱硬化性樹
脂な少なくとも部分的に硬化する。
After applying the carbon fiber coated material, the second S
Re-impregnate with curable resin. This resin is partially cured or BR#. This resin is t
qIllll thermosetting 1M resin and glue;
Further, as described above, the material may or may not contain appropriate components of a finely dispersed heat-resistant metal, a particulate heat-resistant metal, or both metals. This am also
It contains a boron compound*, and the amount of boron is preferably balanced on a molecular basis with the amount of metal present throughout the system. The boron-containing compound is preferably amorphous boron. Impregnation and curing may be accomplished by any suitable method, such as by dipping into an open vessel containing a thermoset resin containing the crumpled carbon fI & sinter layer material boron and optionally a refractory metal. Excess material is removed by drawing the carbon fiber material under pressure rolls, and the material is then dried by hanging it in air at ambient temperature to evaporate some of the solvent contained in the resin. . The dried carbon fiber material is then treated to at least partially cure the thermosetting resin, such as by placing the dried carbon fiber material in a circulating air oven to promote polymerization of the resin.

ai脂に配合する無定形ホウ掌の童は、無定形ホウ素が
積層物の約λ〜デ容當慢からな−るようK1l5ぶ。
The amount of amorphous boron to be added to the AI fat is K115 so that the amorphous boron consists of about λ to 100% of the volume of the laminate.

ホウ素を含んでいる9侠性熱硬化性樹脂およびホウ素を
含んでいる熱硬化性lI脂中に含まれている金属の駿は
、存在するホウ素と結合するのに必要な化学會論的當よ
り過−に存在するのが好ましい。好ましくは、槓N#n
の全金属含量の約75〜100重當慢が第一のq便性熱
硬化性樹循コーテング物中に存在し、残部が第二の熱硬
化性樹脂コーテング物中に存在する。
The amount of metal contained in the boron-containing thermosetting resin and the boron-containing thermosetting resin is due to the chemical chemistry necessary to combine with the boron present. Preferably, it is present in excess. Preferably, N#n
about 75 to 100 of the total metal content is present in the first q-containing thermoset resin coating and the balance is present in the second thermoset resin coating.

次いで、得られた積層物を一体化し、#M脂マトリック
スで強化し、さらに硬化する。これをなすための方法の
1つによれば、検層物は、高圧かつi%ljiで、積層
物に繊維−樹脂iトリックスの比較的高い豪*度合を与
えるのく充分な時間であってかつ検層物を次の加工の間
中その形状および寸法を維持するのに適切な自己支持性
にするのく充分な時間の閣、電気加熱された段ブレスの
整合性金型内に置かれる。
The resulting laminate is then integrated, reinforced with a #M resin matrix, and further cured. According to one method of doing this, the logging is carried out at high pressure and i%lji for a sufficient time to impart a relatively high degree of fiber-resin i-trix to the laminate. and placed in an electrically heated corrugated brace mold for a sufficient period of time to render the log material adequately self-supporting to maintain its shape and dimensions throughout subsequent processing. .

次いで、積層物を炭化し、好ましくは少なくとも部分的
に黒鉛化する。これは、例えは、23コO〜−tqo℃
の温度および約35〜約λ//Kf/2”(soo〜3
000p*1)の圧力下で加熱することによって行なわ
れる。使用することのできる炭化法および黒鉛化法は、
真えばRlchard J、Lars@n尋の米国特許
出#lI票tt!、、 ttり号(7275年3月10
日出願)明細書く記載されている。Lars@n等の米
国脣許出願明細書く記載された方法では、炭素−有機1
M脂の複合材料は初めに成形によって何形され、少なく
とVS部分的予備硬化される。
The laminate is then carbonized and preferably at least partially graphitized. This is, for example, 23 ℃ to -tqo℃
temperature and about 35 to about λ//Kf/2” (soo to 3
This is done by heating under a pressure of 000p*1). Carbonization and graphitization methods that can be used are:
Truly Rlchard J, Lars@nhiro's US patent issue #lI vote tt! ,, ttri issue (March 10, 7275
(Application date) Written in the specification. The method described in the US patent application of Lars@n et al.
The M resin composite material is first shaped by molding and at least partially precured.

その後、複合材料を誘導電気炉内に置き、ここて、迅速
であるが離層することのないもしくは複合材料に他の損
害を与えることのない、a#Iを実質的に分解するよう
なS3ざt (1000”? )  のオーグーの温度
に第−速度で加熱する。次いで、複合材料が実質的に梁
状になりそして9曙性になるまで、典型的には約79コ
ア℃(3soo@F)  を越える温度で、第二速度で
加熱を継続する。その後、複合材料を高温に、典型的に
は約−りto ’b (zoooヤ)を越える温度に維
持し、同時に高圧の印加な1lliftして複合材料の
実質的な強化を与える。連続法によれは、比較的短詩閣
内で、また異なった場所でもしくは異なつ九装置品を用
いて打なわれる逐次加工処理工程を行なう必胃もなく、
実質的に全てのIR票組成物を有しかつ密度の非常に高
いlll5蜜品が製造される。
The composite material is then placed in an induction furnace where S3 is applied to substantially decompose the a#I, which is rapid but without delamination or other damage to the composite material. Heat at a temperature of about 1000° C. (1000”?) at a temperature of 30° C. until the composite material is substantially beam-like and 90° C. (300° C.). F) Continue heating at a second rate at a temperature above 500 ft. The composite material is then maintained at an elevated temperature, typically above about 1000 ft (zooo ya), while at the same time not applying high pressure. Continuous processing requires sequential processing steps performed in a relatively short space and at different locations or using different equipment. Without any
A very dense ll5 honey product is produced that has virtually all of the IR signature composition.

複合材料中の耐熱金属とホウ素との組合せにより、71
III熱加工処理の闇に金属ホウ化物が生成する。
71 due to the combination of refractory metal and boron in the composite material.
III Metal borides are generated behind the scenes of thermal processing.

金属ホウ化物は炭化ホウ素の場合と比べて高温でかなり
安定である。かくしてホウ素の移行が制限され、それ和
よってホ?gKよる繊維に対する攻撃が防止され、繊維
の劣化が防止される0′awI物中に存在するホウ累と
金属との両方により、MkIl!にの炭素−炭素複合材
料の層間引張り強さに対する相乗効果が連成される。
Metal borides are considerably more stable at high temperatures than boron carbide. Thus, boron migration is limited, and the sum of Both the borosilicate and the metal present in the 0'awI product prevent attack of the fibers by gK and prevent fiber deterioration. The synergistic effects on the interlaminar tensile strength of the carbon-carbon composite material are coupled.

以下の実施例は本発明を例示するものである。The following examples illustrate the invention.

実施例/ 30重量暢の樹脂(ahafforの米国特許第q、o
ty、atコ号明細書記載の実施例1の方法に従って製
造した樹脂)およびjQ重量鳴の粒状ニオブ(−3コj
メツシユの粒径な有する)を含んでいる粉砕物を造った
。黒鉛織物を、粉砕物で充たした開放容器内に浸した。
Examples/30 weight resin (Ahaffor U.S. Patent Nos. Q, O)
resin produced according to the method of Example 1 described in the specification) and granular niobium (-3
A pulverized product was prepared containing 100% of the particle size of mesh. The graphite fabric was immersed in an open container filled with grinding material.

織物の約/り5重量鳴からなるコーチング物を生成せし
めるように粉砕物の固形分を調節した。圧力ロールを通
して織物な引取って過剰量のコーチング物を除き、そし
て周囲温度で空気中に吊り下げて乾燥せしめた。次いで
、約/ A joc(、? 、2 !roF) f)温
tKMi持すtLft空気循環炉内に、約60分の間、
織物を置いた。
The solids content of the mill was adjusted to produce a coating consisting of approximately 5 parts by weight of fabric. The fabric was pulled through pressure rolls to remove excess coating and hung to dry in air at ambient temperature. It is then placed in a circulating air oven at a temperature of about /A joc(,?,2!roF) f) for about 60 minutes at a temperature of tKMi.
I put down the fabric.

この温度処理により、樹脂は、第二のコーチング物の樹
脂との混合を防止するのに充分硬化された。
This temperature treatment cured the resin sufficiently to prevent intermixing with the resin of the second coating.

次いで、ahafforの米国特許第グ、θざり、弘t
コ号明細書記載の実施例/に従って製造した樹脂t7重
量憾、黒鉛繊維粉砕物5重量鳴および無定形ホウ素を重
量憾からなる粉砕物を保持している開放容器に被覆済み
の織物を浸して、さらに含浸せしめた。
Next, ahaffor's U.S. Patent No. θZari, Hirot
The coated fabric is immersed in an open container holding a pulverized product consisting of a resin T7, a pulverized graphite fiber, and amorphous boron prepared in accordance with the example described in the specification. , further impregnated.

織物の初めの重量の約l−0重量憾を塗布するのに充分
な量の粉砕物を加えた。圧力ロールの間で織物を引取り
、過剰の樹脂を除き、そして周囲温度で空気中に吊り下
げて乾燥せしめた。その後、約/6j’C(jJj’F
)F)ffi&で、約30分子)間。
Sufficient amount of milling material was added to coat approximately 1-0 weight percent of the original weight of the fabric. The fabric was drawn between pressure rolls to remove excess resin and hung to dry in air at ambient temperature. After that, about /6j'C (jJj'F
)F) ffi&, approximately 30 molecules) between.

空気循環炉内(織物を置き1次いで約70分の間、温度
約−〇joc(ダoocv>に上昇せしめた。この温度
処理により樹脂はB段階へと進んだ0次いで、含浸済み
織物を、選定された寸法と形状を有する断片に切断し、
所望形状にレイアップ(lay−up) した。積層物
を一体化し、強化し、そして約70 ’fJ/3” (
1000psi ) k ZびJ t toc (06
0F)で約16時間の間、電気加熱された段デI/スの
整合性金型内で、マトリックス材料をさらに硬化せしめ
た。硬化に要した時間の長さは製品の壁厚および形状を
含めた種々のファクターに依存することが判った。プレ
スから除いたとき、製品は高い繊維−マトリックス接着
度を有していた。さらなる加工処理工程の間中、製品の
形状および寸法を維持するため製品を適切に自己支持性
にした。
The fabric was placed in an air circulation oven (1) and then the temperature was raised to about -〇joc (daoocv) for about 70 minutes. This temperature treatment allowed the resin to proceed to stage B. Then, the impregnated fabric was cut into pieces with selected dimensions and shape;
It was laid-up into the desired shape. The laminate is integrated, reinforced, and approximately 70'fJ/3'' (
1000psi) k Z and J t toc (06
The matrix material was further cured in an electrically heated step-dissipation mold for approximately 16 hours at 0F). It has been found that the length of time required for curing depends on various factors including the wall thickness and shape of the product. When removed from the press, the product had high fiber-matrix adhesion. The product was made properly self-supporting to maintain its shape and dimensions throughout further processing steps.

次いで、誘導加熱により約−t70oc(約3コ00a
F′)の温度く加部した装置内で、約7θ〜約/4!O
kl//cfIR”  (1000−2000psi 
)の圧力下で、積層物を充分炭化し、さらに圧縮しそし
てグラファイト状MKした。この工程により、樹脂マト
リックスの変換、進行したグラファイト結晶化度および
マトリックス内の金属ホウ化物の生成が完成された0本
実施例に従って造られた二種の異なった試料の層間引張
り強さおよび繊維の方向における引張り強さを測定した
ところ次のようであった。
Next, induction heating is applied to approximately -t70oc (approximately 300a).
F') in a device heated to a temperature of about 7θ to about /4! O
kl//cfIR” (1000-2000psi
), the laminate was fully carbonized, further compacted and graphitic MK. This process completed the transformation of the resin matrix, the advanced graphite crystallinity and the formation of metal borides within the matrix. When the tensile strength in the direction was measured, it was as follows.

試料/のX線回折により、高度に黒鉛性であるa、3z
 X の黒鉛ピークが示され、これはホウ素が黒鉛化を
促進したのだということを示している。
X-ray diffraction of sample / shows highly graphitic a,3z
A graphitic peak of X was shown, indicating that boron promoted graphitization.

またxll解析によりNbC,NbB2およびδ−WB
が示され念が、B4Cは見出されなかった。これらの結
果は、高温かつ高圧をかけた場合に、ホウ素と存在する
金属との反応が完全であることおよびホウ素が移動する
分子距離が大きいことを示している。
In addition, xll analysis revealed that NbC, NbB2 and δ-WB
However, B4C was not found. These results indicate that the reaction between boron and the metal present is complete and that the molecular distance traveled by boron is large when high temperatures and pressures are applied.

実施例コ 実施例/に記載したよう和して炭素−炭素複合材料を製
造した。ただし1粒状ニオブを使用せずtたコ3/4c
′cC4Lコoo’y>の高温の団結温度を使用しなか
った。この複合材料は微細(分散し九タングステンおよ
び分子基準で過剰量のホウ素のみを含んでおり、どんな
粒状金属も含んでいなかった。
EXAMPLE A carbon-carbon composite material was prepared by combining as described in Example. However, without using 1 grain of niobium, it is 3/4 c.
A high coalescence temperature of 'cC4L coo'y' was not used. This composite material contained only finely divided (dispersed) tungsten and excess boron on a molecular basis, and did not contain any particulate metals.

この複合材料は6 ? 3 kg/cII4” (9!
f7Jp s 1 ) f)噴維方向の引張り強さおよ
び/7/ゆ/cllIハコダ3コpal)の層間引張り
強さを有していることが判った。この眉間引張り強さは
、 5haff@rの米国特許第4I、/4ダ、60/
号明細書く記載された炭素−炭素複合材料、すなわち耐
熱金属を含んでいなかった複合材料の場合と比べてかな
り改良されていた。しかしながら、−ざ710c(jコ
oo ’r)の高温の団結温度で同じ方法で造られ死別
の炭素−炭素複合材料であって、微細に分散したタング
ステンのみを含んでいる複合材料は、たったlざ/J/
、m”(コ5t3p畠量)の繊維方向の引張り強さおよ
び/ 4.2 IKg/lnr”(コjO/psi)の
眉間引張り強さを示した。これらの結果は、繊維方向の
引張り強さの低下を示しており、等方性複合材料を生じ
る。
This composite material is 6? 3 kg/cII4” (9!
It was found that it had a tensile strength in the direction of f) and an interlaminar tensile strength of /7/yu/cllIHakoda3kopal). This glabellar tensile strength is 5haff@r U.S. Patent No. 4I, /4da, 60/
This was a significant improvement over the carbon-carbon composites described in that patent, ie, composites that did not contain refractory metals. However, a bereavement carbon-carbon composite material made in the same manner at a high coalescence temperature of 710C (JCooo'r) and containing only finely dispersed tungsten is only l za/J/
, m" (ko5t3p field weight) in the fiber direction and glabellar tensile strength of /4.2 IKg/lnr" (kojO/psi). These results indicate a decrease in tensile strength in the fiber direction, resulting in an isotropic composite.

実施例3 繊維の同一性および複合材料の異方性を一定に保つため
に、微細に分散したタングステンばかりでなく粒状耐熱
金属を含んでいた炭素−炭素複合材料を実施例/Kfi
載されたようにして製造した。
Example 3 A carbon-carbon composite material containing not only finely dispersed tungsten but also particulate refractory metal was prepared in order to keep the fiber identity and anisotropy of the composite constant.
Manufactured as described.

移行しているホウ素をさえぎるために、繊維上(置かれ
たバリヤーに上記粒状金属を加えた。この追加の金属が
繊維を保護したのであり、安定な複合材料が生じた。使
用した弘種の金属はタンタル。
The particulate metal was added to the barrier placed on the fibers to intercept the migrating boron. This additional metal protected the fibers, resulting in a stable composite. The metal is tantalum.

二酸化チタンとしてのチタン、モリブデンおよびタング
ステンであり、実施例/のニオブの代りに使用した。各
複合材料を製造するのに使用した高温の団結温度は約コ
1710C(kユooor)であった。
Titanium, molybdenum and tungsten as titanium dioxide were used in place of niobium in Example/. The high consolidating temperature used to make each composite material was approximately 1710C.

層間引張り強さおよび繊維方向の引張り強さを測定した
ところ次の通りであった。
The interlaminar tensile strength and fiber direction tensile strength were measured and found to be as follows.

粒状金属の添加により繊維が保護され、安定な複合材料
が得られたことが判る。上記試料の夫々についての繊維
方向の引張り強さは、約コ3/6°C(μmoocF>
  の高温の団結温度で製造された複合材料であって微
細に分散したタングステンのみを含んでいる複合材料よ
りは低いが、約−g’yioc(SコOO°F)  の
高い団結温度で製造された複合材料であって微細に分散
したタングステンのみを含んでいる複合材料よりはかな
り高かった。
It can be seen that the addition of particulate metal protected the fibers and resulted in a stable composite material. The tensile strength in the fiber direction for each of the above samples was approximately 3/6°C (μmoocF>
Composites manufactured at high consolidation temperatures of about -g'yioc (SOO°F), although lower than composites containing only finely dispersed tungsten. This was considerably higher than that of composite materials containing only finely dispersed tungsten.

実施例/、−およびJの複合材料から得られたデータの
解析により、これらの複合材料は繊維容積が変化したこ
とがわかる。得られた数値を、標準の複合材料が404
の標準の横線容積(おいて持つことが期待され得た数値
に標準化するため、次のチャートを与える。
Analysis of the data obtained from the composites of Examples /, - and J shows that these composites have changed fiber volume. The obtained value was compared to 404 for standard composite material.
To normalize to the standard horizontal line volume (which could be expected to have), we give the following chart.

高温団結温度   コ3/Aoc   コt71%  
コざクツ℃(lI200 oF)  C!r200 ’
F)  C!r200 ’F)添加金属  ※  ※ 
 Tie2 ※ 粒状金属を添加せず 2g710C,2g7/ oc    217/’t 
    217/ ’10(rxoo OI′)  (
zsoo a1′)  (sxoo ’?)  Czx
oo 0r)Nb        Mo       
 W        Tall93ke/lx”   
  7/3に/lx”    773kv’ca”  
  #27kt/lx?(りθ/jps i )  (
10/lI/psi)   (10デ?Jpsi)  
 (シ14)si)上記チャートハ、繊mが、約217
/ QC(r、100oF)における三種の場合例えば
二酸化チタン、モリブデンおよびタングステン系の場合
に、約コ3/l、°C(ダニ00 oF′)  におけ
る微細分散系の場合と比べて実際に良好に保護されたこ
とを示−している。
High temperature cohesion temperature Ko3/Aoc Kot71%
Kozakutsu ℃ (lI200 oF) C! r200'
F) C! r200'F) Additive metal * *
Tie2 * 2g710C, 2g7/oc 217/'t without adding particulate metal
217/'10(rxoo OI') (
zsoo a1') (sxoo'?) Czx
oo 0r) Nb Mo
W Tall93ke/lx”
On 7/3/lx"773kv'ca"
#27kt/lx? (riθ/jps i) (
10/lI/psi) (10 de? Jpsi)
(Si14) si) The fiber m of the above chart is approximately 217
/ QC (r, 100 oF) for example in the case of titanium dioxide, molybdenum and tungsten systems, is actually better compared to the case of finely dispersed systems at about 3/l, °C (00 oF'). It shows that it is protected.

かくして、温度がコダIコ旬を越えない限り、微細分散
金属単独(よりホウ素からの複合材料中の繊維が保護さ
れること、またこの保護が金属を含んでいない可撓性フ
ルフリル樹脂、すなわち5haff@rの米国特許第’
1./441−、l、0/号明細書に開示された樹脂の
場合よりも優れていることがわかる。
Thus, it is clear that the fibers in the composite from the finely dispersed metal alone (boron) will be protected as long as the temperature does not exceed the temperature of 100 ml, and that this protection will not be applied to the metal-free flexible furfuryl resin, i.e. 5haff. @r US Patent No.'
1. It can be seen that this is superior to the resin disclosed in No./441-, I, 0/.

金属粒状物を用いることなく造った複合材料は金属粒状
物を用いて造った複合材料よりも低い密度を示すので、
微細分散金属な使用して保護された繊14kKより、大
切な重量の節約が与えられる。しかるに、金属粒状物の
使用目的は、より高温の団結温度1例えば24!fJ’
cより高い温度を使用する場合に、繊−を保護すること
Kある。
Composites made without metal granules exhibit a lower density than composites made with metal granules;
The use of finely dispersed metallic 14kK fibers provides significant weight savings. However, the intended use of metal granules is at higher cohesive temperatures, such as 24! fJ'
It is necessary to protect the fibers when using temperatures higher than C.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ホウ素と反応して金属ホウ化量を生成することが
9舵な耐熱金属を含有している可撓性熱硬化性ll脂コ
ーテング物を包含した、炭素繊維を取り囲む第一部分と
、ホウ素化合物を含有している熱硬化性樹脂を包含した
、鍍第一部分の上に被覆された第二部分とを含んでいる
熱硬化性樹脂バインダーで含浸された炭素繊維材料。
(1) A first portion surrounding the carbon fibers, including a flexible thermosetting fat coating containing a refractory metal capable of reacting with boron to produce a metal boride amount; a carbon fiber material impregnated with a thermosetting resin binder comprising a second portion coated over the first portion of the sill, the second portion comprising a thermosetting resin containing a compound.
(2)金属ホウ化物を含んでいる炭素マトリックス内に
炭素繊維材料の複数の層を含んでいることからなる炭素
−炭素複合材料であって、M樹脂マトリックスが、ホウ
素と反応して金属ホウ化q1iを主成することが可能な
耐熱金属を含有している9椰性熱硬化性樹脂コーテング
物を包含した、該繊維を散り囲む熱硬化性樹脂の第一部
分と、ホウ素化合物、フルフリルアルコールトポリエス
テルグレ−リマーとのコポリマーを含有している熱硬化
性11J!1てあってかつ[[fポリエステルプレポリ
マーがタングステン ガルlニルおよび/またはモリブ
デン カル−ニルとピロリジンとの反応生成物である錯
体と反応せしめられていたものである熱硬化性樹脂を包
含した、該第一部分の上に被覆された第二部分とから生
成されるものである咳炭業−炭素複合材料。
(2) A carbon-carbon composite material comprising multiple layers of carbon fiber material within a carbon matrix containing a metal boride, wherein the M resin matrix reacts with boron to form a metal boride. A first portion of a thermosetting resin surrounding the fibers, including a 9-coat thermosetting resin coating containing a heat-resistant metal capable of forming q1i as a main component, and a boron compound, furfuryl alcohol, Thermosetting 11J containing copolymer with polyester graymer! 1 and in which a polyester prepolymer has been reacted with a complex which is the reaction product of tungsten galyl and/or molybdenum caryl and pyrrolidine, and a second portion coated on the first portion.
(3)硬化にあ九っても可撓性が残っている可撓性熱硬
化性樹脂であってかつホウ素と反応して金属ホウ化物を
生成することが可能な耐熱金属を含有しているBI!町
椰性熱硬化性樹脂のコーテング物をgl、素繊維材料に
適用し、 可撓性熱硬化性樹脂を硬化せしめ、 ホウ素化合物を含有している第二の熱硬化性樹脂で炭素
繊維材料を含浸せしめ、 第二のfI&硬化性慎Bvtを少なくとも部分的に硬化
せしめ、 区数の炭S稙細材料層を組立てて積層物を遺り、そして 熱硬化性樹脂を炭化するのに充分な温9f、に積メー物
を加熱する工程を含むことからなる炭素−炭素複合材料
の製造法0
(3) A flexible thermosetting resin that remains flexible even after hardening and contains a heat-resistant metal that can react with boron to produce a metal boride. BI! Applying a coating of a thermosetting resin to a plain fiber material, curing the flexible thermosetting resin, and coating the carbon fiber material with a second thermosetting resin containing a boron compound. impregnating and at least partially curing the second fI & curable resin Bvt, assembling several layers of charcoal material to leave a laminate, and applying a temperature sufficient to carbonize the thermoset resin. 9f, a method for producing a carbon-carbon composite material comprising the step of heating a product in step 0
JP57009929A 1982-01-25 1982-01-25 Boron-containing metal-containing resin Granted JPS58130164A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57009929A JPS58130164A (en) 1982-01-25 1982-01-25 Boron-containing metal-containing resin

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57009929A JPS58130164A (en) 1982-01-25 1982-01-25 Boron-containing metal-containing resin

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58130164A true JPS58130164A (en) 1983-08-03
JPS6135148B2 JPS6135148B2 (en) 1986-08-11

Family

ID=11733754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57009929A Granted JPS58130164A (en) 1982-01-25 1982-01-25 Boron-containing metal-containing resin

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58130164A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60200860A (en) * 1983-12-14 1985-10-11 ハイトコ Manufacture of high strength acid-resistance carbon/carbon composite material
JPH01142245A (en) * 1987-11-30 1989-06-05 Isuzu Motors Ltd Composite piston

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4925413A (en) * 1972-06-30 1974-03-06

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4925413A (en) * 1972-06-30 1974-03-06

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60200860A (en) * 1983-12-14 1985-10-11 ハイトコ Manufacture of high strength acid-resistance carbon/carbon composite material
JPH0242790B2 (en) * 1983-12-14 1990-09-26
JPH01142245A (en) * 1987-11-30 1989-06-05 Isuzu Motors Ltd Composite piston

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6135148B2 (en) 1986-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4321298A (en) Carbon fabrics sequentially resin coated with (1) a metal-containing composition and (2) a boron-containing composition are laminated and carbonized
TW318811B (en)
JP3096716B1 (en) Method for producing fiber-reinforced silicon carbide composite
DE68926260T2 (en) Moldings made of ceramic based on silicon nitride and process for their production
EP0029227B1 (en) Process for the manufacture of a shaped heat-insulating body
DE69211716T2 (en) SILICON OXYCARBONITRIDE, PRODUCED BY PYROLYSIS OF POLYCYCLOSILOXANS IN AMMONIA
US5294460A (en) Method for the preparation of silicon carbide-carbon fiber composite
DE2628342A1 (en) SILICON CARBIDE SHAPED BODY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
DE69609376T2 (en) Process for the production of composite bodies with a ceramic matrix using modified hydrogen-silesquioxane resin
DE2930557A1 (en) METHOD FOR PRODUCING CORROSION, HEAT AND OXIDATION RESISTANT MATERIALS
DE60130688T2 (en) METHOD FOR THE PRODUCTION OF SIC FIBER REINFORCED SIC COMPOUND MATERIAL USING A HOT PRESSURE
US5698143A (en) Method for the preparation of silicon carbide-based composite ceramic body with fiber reinforcement
JPH03150266A (en) Production of carbon/carbon composite material
JPS58130164A (en) Boron-containing metal-containing resin
JPH0242790B2 (en)
GB2112827A (en) Carbon fiber materials
JPH03183637A (en) Translucent silicon oxycarbonate glass and product using same
US3993738A (en) High strength graphite and method for preparing same
JPH06501232A (en) Carbon-carbon composite material
JPS61166839A (en) Carbon fiber material
US4164601A (en) Coating for fibrous carbon material in boron containing composites
CN106750820B (en) Low-density neutron shielding material and preparation method thereof
DE3726861A1 (en) HIGH CARBON COMPOSITE
JPH01145375A (en) Production of carbon fiber-reinforced carbonaceous composite
DE3201429C2 (en) Process for making a carbon-carbon composite material