JP6875195B2 - Ceramic composite manufacturing method and combination - Google Patents
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Description
本発明は、セラミック複合材の製造方法および組合せ体に関する。 The present invention relates to a method for producing a ceramic composite material and a combination thereof.
炭素繊維/炭素複合材、SiC繊維/SiC複合材などのセラミック複合材は、高い耐熱性を有するとともに高強度であるので、様々な分野での利用が期待されている。炭素繊維/炭素複合材は、特に高い耐熱性を有し、純度が高いことから半導体の製造装置、高温炉などに用いられている。一方、SiC繊維/SiC複合材では、耐酸化性を有しているので、ガスタービンの高温部品、原子炉の部材などに利用が期待されている。 Ceramic composite materials such as carbon fiber / carbon composite material and SiC fiber / SiC composite material have high heat resistance and high strength, and are therefore expected to be used in various fields. Carbon fiber / carbon composite materials have particularly high heat resistance and high purity, and are therefore used in semiconductor manufacturing equipment, high temperature furnaces, and the like. On the other hand, since the SiC fiber / SiC composite material has oxidation resistance, it is expected to be used for high temperature parts of gas turbines, members of nuclear reactors, and the like.
特許文献1には、クロス積層時の作業性と、カーボン/カーボン複合材の成形過程での形状保持性とを改善して、コストダウンを図りつつ層間剥離等の構造的欠陥の発生を未然に防止するために、複数枚の炭素繊維クロスをそれらの層間に水溶性接着剤を介在させながらマンドレルに巻き付けて相互に積層、接着した上でこれを乾燥させてドライプリフォームとし、このドライプリフォームにピッチ含浸、炭化処理および黒鉛化処理の順でこれらの各処理を焼成処理として複数回繰り返し、焼成処理に先立って、マンドレルから脱型したドライプリフォームに炭素繊維クロス同士を縫い合わせるべく縫製処理を施し、この縫製処理後のドライプリフォームを別の型にセットした上で焼成処理を施すことカーボン/カーボン複合材の製造方法が記載されている。また、実施の形態には、円錐形状であるロケットノズルについて記載され、カーボン/カーボン複合材の元となるドライプリフォームを上型と下型とからなる黒鉛性の焼成型にセットしピッチ含浸、炭素化処理、黒鉛化処理を繰り返すことが記載されている。
特許文献1では、円錐形状であるロケットノズルを事例に説明している。円錐形状の場合、ドライプリフォームが収縮しても円錐の先端側に移動することにより全体形状を維持しつつ張力を緩和することができる。しかしながら、円筒、角パイプ形状をはじめ、複雑な立体形状の場合には、収縮に伴って型から力を受けるようになり、収縮を阻害し、セラミック複合材に亀裂を生じさせたり、変形の原因となる。
In
本発明では、前記課題を鑑み、変形や亀裂を生じさせることなく焼成するセラミック複合材の製造方法および焼成に適した成形体を含む組合せ体を提供することを目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a method for producing a ceramic composite material to be fired without causing deformation or cracking, and a combination including a molded body suitable for firing.
前記課題を解決するためのセラミック複合材の製造方法は、
(1)セラミック繊維からなる骨材とセラミック前駆体とからなる成形体を、樹脂の発泡体に埋設する埋設工程と、前記成形体を前記発泡体とともに焼成し前記セラミック前駆体をセラミック化する焼成工程と、前記発泡体を取り除く離型工程と、を含む。
A method for producing a ceramic composite material for solving the above problems is as follows.
(1) A burying step of burying a molded product made of an aggregate made of ceramic fibers and a ceramic precursor in a resin foam, and firing of the molded product together with the foam to make the ceramic precursor ceramic. The step includes a step of removing the foam and a step of removing the foam.
本発明のセラミック複合材の製造方法は、成形体を、樹脂の発泡体に埋設したのち発泡体とともに焼成しセラミック前駆体をセラミック化するので、樹脂の発泡体が成形体を軟らかく保持し成形体が焼成収縮しても発泡体から大きな力を受けることなく、セラミック複合材の変形を防止することができる。 In the method for producing a ceramic composite material of the present invention, a molded product is embedded in a resin foam and then fired together with the foam to make a ceramic precursor ceramic. Therefore, the resin foam softly holds the molded product and the molded product. However, even if the ceramic composite material is fired and shrunk, the ceramic composite material can be prevented from being deformed without receiving a large force from the foam.
(2)前記発泡体は、熱硬化性樹脂である。 (2) The foam is a thermosetting resin.
熱硬化性樹脂は、焼成の過程で軟化することなく、元の発泡した状態を保持したまま炭化していくので成形体を保持した状態を維持したまま焼成することができる。 Since the thermosetting resin is carbonized while maintaining the original foamed state without being softened in the firing process, it can be fired while maintaining the state of holding the molded product.
(3)前記埋設工程は、液状の樹脂を発泡させるとともにフィルムを介して前記成形体を発泡体に埋設する。 (3) In the burying step, a liquid resin is foamed and the molded product is embedded in the foam through a film.
液状の樹脂を発泡させるので、成形体と密着した発泡体を得ることできる。また、フィルムを介して成形体と発泡体が接しているので、成形体と発泡体とが接着せず焼成後に分離しやすくすることができる。 Since the liquid resin is foamed, a foam that is in close contact with the molded product can be obtained. Further, since the molded body and the foam are in contact with each other via the film, the molded body and the foam do not adhere to each other and can be easily separated after firing.
(4)前記セラミック前駆体は、セラミック粒子を含有することを特徴とする。 (4) The ceramic precursor is characterized by containing ceramic particles.
前記セラミック前駆体は、セラミック粒子を含有しているので、セラミック前駆体の含有率を減らし成形体の焼成時の収縮を抑制でき、発泡体から受ける力をより小さくすることができる。 Since the ceramic precursor contains ceramic particles, the content of the ceramic precursor can be reduced, shrinkage of the molded product during firing can be suppressed, and the force received from the foam can be further reduced.
(5)前記セラミック粒子は、炭素および/またはSiCであることを特徴とする。 (5) The ceramic particles are characterized by being carbon and / or SiC.
前記セラミック粒子が炭素および/またはSiCであると、高い耐熱性を有しているので、耐熱温度の高いセラミック複合材を得ることができる。 When the ceramic particles are carbon and / or SiC, they have high heat resistance, so that a ceramic composite material having a high heat resistant temperature can be obtained.
(6)前記セラミック繊維は、SiC繊維であることを特徴とする。 (6) The ceramic fiber is a SiC fiber.
前記セラミック繊維が、SiC繊維であると、高い耐熱性を有し高強度であるので、耐熱温度が高く、高強度のセラミック複合材を得ることができる。 When the ceramic fiber is a SiC fiber, it has high heat resistance and high strength, so that a ceramic composite material having a high heat resistant temperature and high strength can be obtained.
(7)前記セラミック前駆体は、ピッチ、フェノール樹脂、シラン系樹脂、フラン樹脂、コプナ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ユリア樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリロニトリルから選択される少なくとも一つの樹脂である。 (7) The ceramic precursor is at least one resin selected from pitch, phenol resin, silane resin, furan resin, copna resin, epoxy resin, urethane resin, urea resin, polycarbonate resin, and polyacrylonitrile.
セラミック前駆体が少なくとも上記樹脂のうちの一つの樹脂であると、得られるセラミックマトリックスは、炭素またはSiCとなるため、耐熱温度の高いセラミック複合材を得ることができる。 When the ceramic precursor is at least one of the above resins, the obtained ceramic matrix is carbon or SiC, so that a ceramic composite material having a high heat resistant temperature can be obtained.
前記課題を解決するための組合せ体は、
(8)セラミック繊維からなる骨材とセラミック前駆体とからなる成形体と、前記成形体を埋設する樹脂の発泡体とからなる。
The combination for solving the above problems is
(8) It is composed of a molded body made of an aggregate made of ceramic fibers and a ceramic precursor, and a resin foam in which the molded body is embedded.
組合せ体が、セラミック繊維からなる骨材とセラミック前駆体とからなる成形体と、前記成形体を埋設する樹脂の発泡体とからなると、組合せ体を焼成する際に、樹脂の発泡体が成形体を軟らかく保持しながら一緒にセラミック化するので、成形体が焼成収縮しても発泡体から大きな力を受けることなく、セラミック複合材の変形を防止することができる。 When the combination is composed of a molded body made of an aggregate made of ceramic fibers and a ceramic precursor and a resin foam in which the molded body is embedded, the resin foam is formed into the molded body when the combination is fired. Since the molded product is softly held and ceramicized together, it is possible to prevent the ceramic composite material from being deformed without receiving a large force from the foam even if the molded product is fired and shrunk.
(9)前記発泡体は、熱硬化性樹脂である。 (9) The foam is a thermosetting resin.
前記発泡体が熱硬化性樹脂であると、組合せ体を焼成する際に、軟化することがなく、元の発泡した状態を保持したまま炭化し、成形体を保持した状態を維持したまま焼成することができる。 When the foam is a thermosetting resin, when the combination is fired, it does not soften, is carbonized while maintaining the original foamed state, and is fired while maintaining the molded body. be able to.
(10)前記組合せ体は、前記成形体と前記発泡体との間にフィルムを有する。 (10) The combination has a film between the molded product and the foam.
液状の樹脂を発泡させて成形体と密着した発泡体を得た際に、フィルムを介して成形体と発泡体が接しているので、成形体と発泡体とが接着せず焼成後に分離しやすくすることができる。 When a liquid resin is foamed to obtain a foam that is in close contact with the molded body, the molded body and the foam are in contact with each other via a film, so that the molded body and the foam do not adhere to each other and are easily separated after firing. can do.
(11)前記セラミック前駆体は、セラミック粒子を含有する。 (11) The ceramic precursor contains ceramic particles.
前記セラミック前駆体は、セラミック粒子を含有していると、成形体の焼成時の収縮を抑制でき、発泡体から受ける力をより小さくすることができる。 When the ceramic precursor contains ceramic particles, the shrinkage of the molded product during firing can be suppressed, and the force received from the foam can be further reduced.
(12)前記セラミック粒子は、炭素および/またはSiCである。 (12) The ceramic particles are carbon and / or SiC.
前記セラミック粒子が炭素および/またはSiCであると、高い耐熱性を有しているので、耐熱温度の高いセラミック複合材を得ることができる。 When the ceramic particles are carbon and / or SiC, they have high heat resistance, so that a ceramic composite material having a high heat resistant temperature can be obtained.
(13)前記セラミック繊維は、SiC繊維である。 (13) The ceramic fiber is a SiC fiber.
前記セラミック繊維が、SiC繊維であると、高い耐熱性を有し高強度であるので、耐熱温度が高く、高強度のセラミック複合材を得ることができる。 When the ceramic fiber is a SiC fiber, it has high heat resistance and high strength, so that a ceramic composite material having a high heat resistant temperature and high strength can be obtained.
(14)前記セラミック前駆体は、ピッチ、フェノール樹脂、シラン系樹脂、フラン樹脂、コプナ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ユリア樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリロニトリルから選択される少なくとも一つの樹脂である。 (14) The ceramic precursor is at least one resin selected from pitch, phenol resin, silane resin, furan resin, copna resin, epoxy resin, urethane resin, urea resin, polycarbonate resin, and polyacrylonitrile.
セラミック前駆体が少なくとも上記樹脂のうちの一つの樹脂であると、得られるセラミックマトリックスは、炭素またはSiCとなるため、耐熱温度の高いセラミック複合材を得ることができる。 When the ceramic precursor is at least one of the above resins, the obtained ceramic matrix is carbon or SiC, so that a ceramic composite material having a high heat resistant temperature can be obtained.
本発明のセラミック複合材の製造方法によれば、成形体を、樹脂の発泡体に埋設したのち発泡体とともに焼成しセラミック前駆体をセラミック化するので、樹脂の発泡体が成形体を軟らかく保持し成形体が焼成収縮しても発泡体から大きな力を受けることなく、セラミック複合材の変形を防止することができる。また、本発明の組合せ体によれば、セラミック繊維からなる骨材とセラミック前駆体とからなる成形体と、前記成形体を埋設する樹脂の発泡体とからなるので、組合せ体を焼成する際に、樹脂の発泡体が成形体を軟らかく保持しながら一緒にセラミック化し、成形体が焼成収縮しても発泡体から大きな力を受けることなく、セラミック複合材の変形を防止することができる。 According to the method for producing a ceramic composite material of the present invention, the molded product is embedded in a foam of resin and then fired together with the foam to make a ceramic precursor ceramic, so that the foam of resin holds the molded product softly. Even if the molded product is fired and shrunk, the ceramic composite material can be prevented from being deformed without receiving a large force from the foam. Further, according to the combination of the present invention, since it is composed of a molded body made of an aggregate made of ceramic fibers and a ceramic precursor and a foam of a resin in which the molded body is embedded, when the combination is fired. , The foam of the resin is ceramicized together while holding the molded body softly, and even if the molded body is fired and shrunk, deformation of the ceramic composite material can be prevented without receiving a large force from the foam.
(発明の詳細な説明)
本発明のセラミック複合材の製造方法は、セラミック繊維からなる骨材とセラミック前駆体とからなる成形体を、樹脂の発泡体に埋設する埋設工程と、前記成形体を前記発泡体とともに焼成し前記セラミック前駆体をセラミック化する焼成工程と、前記発泡体を取り除く離型工程と、を含む。
(Detailed description of the invention)
The method for producing a ceramic composite material of the present invention includes a burying step of burying a molded product made of an aggregate made of ceramic fibers and a ceramic precursor in a resin foam, and firing the molded product together with the foam. It includes a firing step of ceramicizing the ceramic precursor and a molding step of removing the foam.
本発明のセラミック複合材の製造方法は、成形体を、樹脂の発泡体に埋設したのち発泡体とともに焼成しセラミック前駆体をセラミック化するので、樹脂の発泡体が成形体を軟らかく保持し成形体が焼成収縮しても発泡体から大きな力を受けることなく、セラミック複合材の変形を防止することができる。 In the method for producing a ceramic composite material of the present invention, a molded product is embedded in a resin foam and then fired together with the foam to make a ceramic precursor ceramic. Therefore, the resin foam softly holds the molded product and the molded product. However, even if the ceramic composite material is fired and shrunk, the ceramic composite material can be prevented from being deformed without receiving a large force from the foam.
前記発泡体は、熱硬化性樹脂である。 The foam is a thermosetting resin.
熱硬化性樹脂は、焼成の過程で軟化することなく、元の発泡した状態を保持したまま炭化していくので成形体を保持した状態を維持したまま焼成することができる。 Since the thermosetting resin is carbonized while maintaining the original foamed state without being softened in the firing process, it can be fired while maintaining the state of holding the molded product.
前記埋設工程は、液状の樹脂を発泡させるとともにフィルムを介して前記成形体を発泡体に埋設する。 In the burying step, a liquid resin is foamed and the molded product is embedded in the foam through a film.
液状の樹脂を発泡させるので、成形体と密着した発泡体を得ることできる。また、フィルムを介して成形体と発泡体が接しているので、成形体と発泡体とが接着せず焼成後に分離しやすくすることができる。 Since the liquid resin is foamed, a foam that is in close contact with the molded product can be obtained. Further, since the molded body and the foam are in contact with each other via the film, the molded body and the foam do not adhere to each other and can be easily separated after firing.
前記セラミック前駆体は、セラミック粒子を含有することを特徴とする。 The ceramic precursor is characterized by containing ceramic particles.
前記セラミック前駆体は、セラミック粒子を含有しているので、成形体の焼成時の収縮を抑制でき、発泡体から受ける力をより小さくすることができる。 Since the ceramic precursor contains ceramic particles, shrinkage of the molded product during firing can be suppressed, and the force received from the foam can be further reduced.
前記セラミック粒子は、炭素および/またはSiCであることを特徴とする。 The ceramic particles are characterized by being carbon and / or SiC.
前記セラミック粒子が炭素および/またはSiCであると、高い耐熱性を有しているので、耐熱温度の高いセラミック複合材を得ることができる。ここで、セラミック粒子は、炭素およびSiCの混合物あるいはその一方のいずれであってもよい。 When the ceramic particles are carbon and / or SiC, they have high heat resistance, so that a ceramic composite material having a high heat resistant temperature can be obtained. Here, the ceramic particles may be either a mixture of carbon and SiC, or one of them.
前記セラミック繊維は、SiC繊維であることを特徴とする。 The ceramic fiber is characterized by being a SiC fiber.
前記セラミック繊維が、SiC繊維であると、高い耐熱性を有し高強度であるので、耐熱温度が高く、高強度のセラミック複合材を得ることができる。 When the ceramic fiber is a SiC fiber, it has high heat resistance and high strength, so that a ceramic composite material having a high heat resistant temperature and high strength can be obtained.
前記セラミック前駆体は、ピッチ、フェノール樹脂、シラン系樹脂、フラン樹脂、コプナ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ユリア樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリロニトリルから選択される少なくとも一つの樹脂である。 The ceramic precursor is at least one resin selected from pitch, phenol resin, silane resin, furan resin, copna resin, epoxy resin, urethane resin, urea resin, polycarbonate resin, and polyacrylonitrile.
セラミック前駆体が少なくとも上記樹脂のうちの一つの樹脂であると、得られるセラミックマトリックスは、炭素またはSiCとなるため、耐熱温度の高いセラミック複合材を得ることができる。 When the ceramic precursor is at least one of the above resins, the obtained ceramic matrix is carbon or SiC, so that a ceramic composite material having a high heat resistant temperature can be obtained.
本発明の組合せ体は、セラミック繊維からなる骨材とセラミック前駆体とからなる成形体と、前記成形体を埋設する樹脂の発泡体とからなる。 The combination of the present invention comprises a molded product made of an aggregate made of ceramic fibers and a ceramic precursor, and a resin foam in which the molded product is embedded.
組合せ体が、セラミック繊維からなる骨材とセラミック前駆体とからなる成形体と、前記成形体を埋設する樹脂の発泡体とからなると、組合せ体を焼成する際に、樹脂の発泡体が成形体を軟らかく保持しながら一緒にセラミック化するので、成形体が焼成収縮しても発泡体から大きな力を受けることなく、セラミック複合材の変形を防止することができる。 When the combination is composed of a molded body made of an aggregate made of ceramic fibers and a ceramic precursor and a resin foam in which the molded body is embedded, the resin foam is formed into the molded body when the combination is fired. Since the molded product is softly held and ceramicized together, it is possible to prevent the ceramic composite material from being deformed without receiving a large force from the foam even if the molded product is fired and shrunk.
前記発泡体は、熱硬化性樹脂である。 The foam is a thermosetting resin.
前記発泡体が熱硬化性樹脂であると、組合せ体を焼成する際に、軟化することがなく、元の発泡した状態を保持したまま炭化し、成形体を保持した状態を維持したまま焼成することができる。 When the foam is a thermosetting resin, when the combination is fired, it does not soften, is carbonized while maintaining the original foamed state, and is fired while maintaining the molded body. be able to.
前記組合せ体は、前記成形体と前記発泡体との間にフィルムを有する。 The combination has a film between the molded product and the foam.
液状の樹脂を発泡させて成形体と密着した発泡体を得た際に、フィルムを介して成形体と発泡体が接しているので、成形体と発泡体とが接着せず焼成後に分離しやすくすることができる。 When a liquid resin is foamed to obtain a foam that is in close contact with the molded body, the molded body and the foam are in contact with each other via a film, so that the molded body and the foam do not adhere to each other and are easily separated after firing. can do.
前記セラミック前駆体は、セラミック粒子を含有する。 The ceramic precursor contains ceramic particles.
前記セラミック前駆体は、セラミック粒子を含有していると、成形体の焼成時の収縮を抑制でき、発泡体から受ける力をより小さくすることができる。 When the ceramic precursor contains ceramic particles, the shrinkage of the molded product during firing can be suppressed, and the force received from the foam can be further reduced.
前記セラミック粒子は、炭素および/またはSiCである。 The ceramic particles are carbon and / or SiC.
前記セラミック粒子が炭素および/またはSiCであると、高い耐熱性を有しているので、耐熱温度の高いセラミック複合材を得ることができる。ここで、セラミック粒子は、炭素およびSiCの混合物あるいはその一方のいずれであってもよい。 When the ceramic particles are carbon and / or SiC, they have high heat resistance, so that a ceramic composite material having a high heat resistant temperature can be obtained. Here, the ceramic particles may be either a mixture of carbon and SiC, or one of them.
前記セラミック繊維は、SiC繊維である。 The ceramic fiber is a SiC fiber.
前記セラミック繊維が、SiC繊維であると、高い耐熱性を有し高強度であるので、耐熱温度が高く、高強度のセラミック複合材を得ることができる。 When the ceramic fiber is a SiC fiber, it has high heat resistance and high strength, so that a ceramic composite material having a high heat resistant temperature and high strength can be obtained.
前記セラミック前駆体は、ピッチ、フェノール樹脂、シラン系樹脂、フラン樹脂、コプナ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ユリア樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリロニトリルから選択される少なくとも一つの樹脂である。 The ceramic precursor is at least one resin selected from pitch, phenol resin, silane resin, furan resin, copna resin, epoxy resin, urethane resin, urea resin, polycarbonate resin, and polyacrylonitrile.
セラミック前駆体が少なくとも上記樹脂のうちの一つの樹脂であると、得られるセラミックマトリックスは、炭素またはSiCとなるため、耐熱温度の高いセラミック複合材を得ることができる。 When the ceramic precursor is at least one of the above resins, the obtained ceramic matrix is carbon or SiC, so that a ceramic composite material having a high heat resistant temperature can be obtained.
埋設工程で用いる樹脂の発泡体は、特に限定されないが、ポリウレタン、フェノール樹脂、スチレン、ポリプロピレン、メラミン、EVA(エチレン酢酸ビニル共重合体)、ポリアクリロニトリル、EPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)などが利用できる。これらの樹脂は容易に発泡体が得られるので、本発明のセラミック複合材の製造に用いる発泡体として使用することができる。 The foam of the resin used in the burying step is not particularly limited, but polyurethane, phenol resin, styrene, polypropylene, melamine, EVA (ethylene vinyl acetate copolymer), polyacrylonitrile, EPDM (ethylene propylene diene rubber) and the like can be used. .. Since these resins can easily obtain foams, they can be used as foams used in the production of the ceramic composite material of the present invention.
中でも、熱硬化性樹脂の発泡体を用いることが好ましい。熱可塑性樹脂は、直鎖状の高分子であり、熱硬化性樹脂は網目状の分子構造をしている。熱硬化性樹脂は、3官能以上のモノマーを用いて網目状に合成される熱を加えても溶融しない樹脂である。本発明においては、架橋した熱可塑性樹脂も利用することができる。直鎖状の高分子を架橋した樹脂は熱を加えても溶融しないため、同様に本発明のセラミック複合材の製造に用いる発泡体として使用することができる。熱可塑性樹脂の発泡体を架橋して用いる場合には、発泡体に電子線、放射線などを照射して架橋する方法、架橋剤を添加する方法など利用することができる。 Above all, it is preferable to use a foam of a thermosetting resin. The thermoplastic resin is a linear polymer, and the thermosetting resin has a network-like molecular structure. A thermosetting resin is a resin that is synthesized in a network shape using a trifunctional or higher functional monomer and does not melt even when heat is applied. In the present invention, a crosslinked thermoplastic resin can also be used. Since the resin obtained by cross-linking the linear polymer does not melt even when heat is applied, it can also be used as a foam used in the production of the ceramic composite material of the present invention. When the foam of the thermoplastic resin is crosslinked and used, a method of irradiating the foam with an electron beam, radiation or the like to crosslink, a method of adding a crosslinking agent, or the like can be used.
また、埋設工程では、どのような方法で埋設してもよい。例えば、あらかじめ型を用いて成型し硬化させた1組の発泡体を用いて成形体を挟んで埋設してもよい。
また、ガスで膨張させた液状の樹脂の泡の中に、成形体を沈めそのまま硬化させることにより、発泡体の中に埋設してもよい。この場合、成形体は、発泡体の樹脂との接着を防止するため、成形体をフィルムで包んでから液状の樹脂の泡の中に沈めることが好ましい。
Further, in the burying step, any method may be used for burying. For example, a molded body may be sandwiched and embedded using a set of foams that have been molded and cured using a mold in advance.
Alternatively, the molded product may be embedded in the foam by submerging the molded product in the foam of a liquid resin expanded with gas and curing it as it is. In this case, in order to prevent the molded product from adhering to the resin of the foam, it is preferable to wrap the molded product with a film and then submerge it in the foam of the liquid resin.
ガスで膨張させた液状の樹脂の泡の表面にフィルムを被せ、その上から成形体を押さえつけ、液状の樹脂の泡を成形体の形状となるように硬化させてもよい。液状の樹脂の泡が硬化した後、さらに成形体の上からフィルムを被せ、さらに上から樹脂の泡で覆うことにより完全に成形体を埋設することができる。 A film may be placed on the surface of the liquid resin foam expanded with gas, and the molded product may be pressed from above to cure the liquid resin foam so as to have the shape of the molded product. After the liquid resin foam is cured, the molded product can be completely embedded by further covering the molded product with a film and then covering the molded product with the resin foam.
埋設工程で使用するフィルムは、特に限定されないが、埋設工程で成形体と、発泡体が接着することのないように発泡体の原料となる液状の樹脂に対して不浸透、不溶性であることが好ましい。 The film used in the burying process is not particularly limited, but may be impermeable or insoluble in the liquid resin that is the raw material of the foam so that the molded product and the foam do not adhere to each other in the burying process. preferable.
また、焼成工程で使用するフィルムは有害な残渣が残らないことが望ましい。有害な残渣としては、溶融した後表面に付着したもの、塩素を含む樹脂が熱分解しダイオキシンを含む残渣などがある。このような残渣を残すことなく液状の樹脂に対して不浸透、不溶性であるフィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファンなどが挙げられる。セロファンは、セルロースでできたフィルムであり、溶媒に溶けにくいこと、熱を加えても軟化しないことより好適に利用することができる。ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂は、熱を加えると主鎖分解する樹脂であるので、残渣がほとんど残らず、構造中に塩素を持たないので好適に利用することができる。 Further, it is desirable that the film used in the firing step does not leave any harmful residue. Harmful residues include those that adhere to the surface after melting, and residues that are thermally decomposed by a resin containing chlorine and contain dioxin. Examples of the film that is impermeable to and insoluble in a liquid resin without leaving such a residue include polyethylene, polypropylene, and cellophane. Cellophane is a film made of cellulose and can be preferably used because it is difficult to dissolve in a solvent and does not soften even when heat is applied. Olefin-based resins such as polyethylene and polypropylene are resins that decompose in the main chain when heat is applied, so that almost no residue remains and chlorine is not contained in the structure, so that they can be preferably used.
(発明を実施するための形態)
各実施例に基づいて、セラミック繊維からなる骨材とセラミック前駆体とからなる成形体1を、樹脂の発泡体2に埋設する埋設工程S1と、成形体1を発泡体2とともに焼成しセラミック前駆体をセラミック化する焼成工程S2と、発泡体2を取り除いてセラミック複合材5を得る離型工程S3を説明する。成形体1の外観は、図1に示している。また、各工程のフロー図は、図2に示している。
(Form for carrying out the invention)
Based on each example, a burying step S1 in which a molded
(実施例1)
図3、4に基づいて実施例1を説明する。図3は、図2のフロー図に対応した工程フローの概念図であり、(a)は成形体1を示し、(b)は図2の埋設工程S1に対応する概念図を示し、(c)は図2の焼成工程S2に対応する概念図を示し、(d)は図2の離型工程S3に対応する概念図を示す。図4は、埋設工程の詳細を示す概念図である。
(Example 1)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. 3A and 3B are conceptual diagrams of a process flow corresponding to the flow diagram of FIG. 2, where FIG. 3A shows a molded
まず、炭素繊維からなるストランドを用いて織った平織りクロスをコーン形状になるように立体的に積層し、骨材を得る。次にコーン形状の骨材にセラミック前駆体として炭素からなるセラミック粒子を含有するフェノール樹脂を含浸し、図1、図3(a)に示す成形体1を得る。
First, a plain weave cloth woven using strands made of carbon fibers is three-dimensionally laminated so as to have a cone shape to obtain an aggregate. Next, the cone-shaped aggregate is impregnated with a phenol resin containing ceramic particles made of carbon as a ceramic precursor to obtain the molded
<埋設工程:S1>
次に箱の中に未硬化の発泡体2であるウレタンフォームを充填し、上にポリエチレンからなる第1樹脂フィルム3で覆う(図4(a)参照)。得られた成形体1を第1樹脂フィルム3の上に載せ、コーン内部の空洞にウレタンフォームが行き渡るよう少し沈める。このままウレタンフォームが硬化するまで放置する(図4(b)参照)。ウレタンフォームが硬化したら、さらに第2樹脂フィルム4を被せ(図4(c)参照)、隙間ができないように未硬化のウレタンフォーム(発泡体2)を吹き付ける。さらにウレタンフォームが硬化するまで待ち、成形体1が発泡体2であるウレタンフォームの中で固定される(図4(d)参照)。
<Buried process: S1>
Next, the box is filled with urethane foam, which is an
<焼成工程:S2>
次に、発泡体2ごと焼成することにより、セラミック前駆体を炭化させ、カーボンのマトリックスを形成する。
<Baking process: S2>
Next, the ceramic precursor is carbonized by firing together with the
<離型工程:S3>
セラミック複合材(炭素繊維/炭素複合材)5は、炭化した発泡体2から分離することにより得ることができる。
<Release process: S3>
The ceramic composite material (carbon fiber / carbon composite material) 5 can be obtained by separating from the carbonized
(実施例2)
図5に基づいて実施例2を説明する。
(Example 2)
The second embodiment will be described with reference to FIG.
SiC繊維のストランドを巻回し、コーン形状の骨材を得る。得られた骨材にポリカルボシランを含浸し、成形体1を得る。SiC繊維にはあらかじめ表面に熱分解炭素の被覆が施されている。熱分解炭素の被覆は、マトリックスのSiCと、SiC繊維との一体化を防止し、複合材としての性質を発揮する上で重要な機能を有している。発泡体2は、骨材のコーン形状と同じキャビティを有する上型2aと下型2bとの組み合わせで構成されている(図5(a)参照)。発泡体2は、フェノールフォームからなり、焼成すると形状を維持したまま炭化するので、焼成後も成形体を保持することができる。
A strand of SiC fiber is wound to obtain a cone-shaped aggregate. The obtained aggregate is impregnated with polycarbosilane to obtain a molded
<埋設工程:S1>
得られた成形体1を、キャビティにセットし、上型2aと下型2bを組み合わせ発泡体2の中に成形体1を埋設する(図5(b)参照)。
<Buried process: S1>
The obtained molded
<焼成工程:S2>
次に、成形体1を発泡体2ごと焼成し、セラミック前駆体をセラミック化し、SiCマトリックスを形成する。
<Baking process: S2>
Next, the molded
<離型工程:S3>
セラミック複合材(SiC繊維/SiC複合材)5は、炭化した発泡体から分離することにより得ることができる。
<Release process: S3>
The ceramic composite (SiC fiber / SiC composite) 5 can be obtained by separating from the carbonized foam.
(実施例3)
図6に基づいて、実施例3を説明する。
(Example 3)
The third embodiment will be described with reference to FIG.
<埋設工程:S1>
実施例1と同様に得られた円筒形の成形体の表面を、ポリエチレンフィルムで覆った後、未硬化の発泡体2であるウレタンフォームの泡の中に沈め、(図6(a)参照)、ウレタンフォームが硬化するまで放置する(図6(b)参照)。
<Buried process: S1>
The surface of the cylindrical molded product obtained in the same manner as in Example 1 was covered with a polyethylene film and then submerged in the foam of urethane foam, which is an
次に実施例1と同様に焼成工程S2で焼成したのち、離型工程S3で発泡体2を分離して、セラミック複合材5を得ることができる。
Next, after firing in the firing step S2 in the same manner as in Example 1, the
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified, improved, and the like. In addition, the material, shape, size, numerical value, form, number, arrangement location, etc. of each component in the above-described embodiment are arbitrary and are not limited as long as the present invention can be achieved.
本発明のセラミック複合材の製造方法および組合せ体は、変形や亀裂を生じさせることないセラミック複合材を用いて、耐熱性の高いことを要求する温炉用部材、半導体製造装置、ジェットエンジン用部品などの分野に適合可能である。 The ceramic composite manufacturing method and combination of the present invention use a ceramic composite that does not cause deformation or cracking, and are required to have high heat resistance, such as a heating furnace member, a semiconductor manufacturing apparatus, and a jet engine component. It can be adapted to such fields.
1 成形体
2 発泡体
3 第1樹脂フィルム
4 第2樹脂フィルム
5 セラミック複合材
1 Molded
Claims (12)
前記成形体を前記発泡体とともに焼成し前記セラミック前駆体をセラミック化する焼成工程と、
前記発泡体を取り除く離型工程と、
を含むセラミック複合材の製造方法。 An embedding process in which a molded body composed of an aggregate made of ceramic fibers and a ceramic precursor is embedded in a foam of a thermosetting resin, and
A firing step of firing the molded product together with the foam to ceramicize the ceramic precursor.
A mold release step for removing the foam and
A method for producing a ceramic composite including.
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