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Die vorliegende Erfindung betrifft keramische Fasern der
Si-C-N-O-Reihe, die ihre Zugfestigkeit bei Raumtemperatur
behalten, nachdem sie erhöhten Temperaturen ausgesetzt worden sind.
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Die Regierung der Vereinigten Staaten hat Rechte an
dieser Erfindung aufgrund des Vertrages F 33 615-83-C-5006 mit
DARPA. Keramische Fasern, die aus verschiedenen
Organosiliziumpolymeren hergestellt wurden, sind im Stand der Technik
wohlbekannt. Diese Fasern haben eine große Anzahl von
Verwendungsmöglichkeiten, z.B. die Verstärkung von Kunststoff-, Keramik- und
Metallmatrices, um Hochleistungsverbundmaterialien herzustellen
oder die Bildung faseriger Produkte, wie
Hochtemperaturisolierungsmittel, Riemen, Dichtungen und Vorhänge.
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Unglücklicherweise nimmt bei diesen Fasern die
Zugfestigkeit bei Raumtemperatur schnell ab, nachdem sie Temperaturen von
1200ºC oder mehr für mehr als 30 Minuten ausgesetzt waren. Es ist
daher anzunehmen, daß Endprodukte, die aus diesen Fasern
hergestellt werden, nur eine geringe Lebensdauer in dieser Umgebung
haben.
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Frühere Erklärungen für die verringerte Zugfestigkeit
nach Altern bei hoher Temperatur kreisten hauptsächlich um die
Entwicklung gasförmiger Molekülarten. Z.B. beschrieben Mah et al.
in J. Mat. Sci. 19 (1984) 1191-1201 das Abbauverhalten von
Nicalon -(Si-C-O-Fasern, Nippon Carbon Co.)-Fasern nach
Wärmebehandlung. Sie fanden, daß die Faserfestigkeit bei Temperaturen von
mehr als 1200ºC abnahm, unabhängig von den
Wännebehandlungsbedingungen. Sie fanden auch, daß der Abbau oft mit dem Verdampfen von
CO ebenso wie mit dem Wachstum von β-SiC-Körnern verbunden war.
Lösungen für dieses Problem wurden nicht vorgeschlagen.
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Luthra untersuchte in J. Am. Ceram. Soc. 69 (10) C-231-
233 (1986) die inhärente Instabilität von keramischen Fasern der
Si-C-N-O-Reihe bei erhöhten Temperaturen (mehr als 1000ºC) und
schloß daraus, daß zu erwarten ist, daß sich die
Faserzusammensetzung verandert (durch Gasentwicklung), unabhängig von der für
die Pyrolyse verwendeten Umgebung. Die darin vorgeschlagenen
möglichen Lösungen zur Überwindung der obigen Probleme schlossen das
Ausschließen von Sauerstoff und Stickstoff aus dem Polymer oder
das Ersetzen von freiem Kohlenstoff in der Keramik durch freies
Silizium ein.
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Lipowitz et al. beschreiben in Advanced Ceramic
Materials, Band 2, Nr. 2, 121 (1987), das hierdurch vollständig
aufgenommen wird, die Zusammensetzung und Struktur von vier
schmelzgesponnenen Fasern der Si-C-N-O-Reihe einschließlich
Nicalon -Fasern in Standardqualität und Nicalon -Fasern mit
Keramikqualität, die sich von Methylpolydisilylazan ableiten und Fasern,
die sich von Hydridopolysilazan ableiten. Es wird offenbart, daß
Temperaturen von 1300ºC oder darüber eine Zersetzung dieser
Fasern verursachen durch den Verlust von Gasen wie CO, SiO und N&sub2;
und durch die Bildung grober β-SiC-Körner.
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Johnson et al. diskutieren in J. Am. Ceram. Soc., 71 (3)
C-132-C-135 (1988) den thermischen Abbaumechanismus von Nicalon
und einer Siliziumcarbidfaser, die durch chemische
Dampfphasenabscheidung (CVD) abgeschieden wurde. Sie schlagen darin vor, daß
der Festigkeitsverlust von CVD-Fasern hauptsächlich ein Ergebnis
des Verlustes von CO ist, wohingegen der Festigkeitsverlust bei
der Nicalon -Faser durch den Verlust von strukturell gebundenem
Si als SiO entsteht. Die Autoren offenbaren, daß die Anordnung
von Calcium auf der Oberfläche von CVD-Fasern möglicherweise
schädlich sein kann in Bezug auf den Faserabbau, daß es aber
nicht bekannt ist, ob der Transport von Calcium an die Oberfläche
von anderen Arten von SiC-Fasern deren Festigkeit wesentlich
beeinflußt. Diese Literaturstelle offenbart daher nicht die Wirkung
von Metallen oder Metallverunreinigungen auf von Polymeren
abgeleitete keramische Fasern.
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Die vorliegenden Anmelder haben gefunden, daß heterogen
verteilte Verunreinigungen, wie Metalle oder Metallverbindungen,
die Instabilität bei hoher Temperatur verursachen, die bei von
Polymeren abgeleiteten Keramikfasern der Si-C-N-O-Reihe
beobachtet wird. Außerdem hat die Entfernung dieser Verunreinigungen zu
Produkten geführt, mit einer einzigartigen Stabilität bei hohen
Temperaturen und damit zu einer längeren Lebensdauer der daraus
hergestellten Verbundmaterialien bei höherer Temperatur.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung von von Polyrneren abgeleiteten keramischen Fasern der
Si-C-N-O-Reihe mit einem Durchmesser von weniger als 20 um, die
eine erhöhte thermische Stabilität aufweisen, sodaß sie mehr als
etwa 60% ihrer Anfangszugfestigkeit bei Raumtemperatur behalten,
nachdem sie Temperaturen von 1300 bis 1400ºC mindestens 30
Minuten lang in einer Argon-, Stickstoff- oder ähnlichen
nichtoxidativen Atmosphäre unterzogen wurden, das die Schritte umfaßt, daß
man das Polymer synthetisiert und dann verspinnt, härtet und die
Faser pyrolysiert, wobei alle Quellen für Verunreinigungen
während der Synthese des Vorläuferpolymers und des
Faserherstellungsverfahrens ausgeschaltet werden durch die Verwendung reiner
gefilterter Reaktanden und Gase, durch Filtration des Produktes
in verschiedenen Stufen des Verfahrens und durch die Verwendung
einer nichtmetallischen Ausstattung und das Vermeiden einer
Kontamination aus der Umgebung.
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Verminderte Gehalte an Kontaminanden wurden erreicht
durch eine Reihe von stufenweisen Verfahrensänderungen mit dem
Ziel, metallische Verunreinigungen und
Metallverbindungsverunreinigungen zu entfernen (d.h. Filtration), einen weiteren Einbau
solcher Verunreinigung zu vermindern durch Entfernen von
metallischer Verfahrensausstattung und Vermeiden einer Kontamination aus
der Umgebung in allen Bereichen des Verfahrens.
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Die vorliegenden Erfinder haben gefunden, daß von
Polymeren abgeleitete keramische Fasern mit geringem Anteil an
Verunreinigungen ihre Zugfestigkeit bei Raumtemperatur behalten,
nachdem sie hohen Temperaturen ausgesetzt wurden. Genauer können
diese Fasern mehr als etwa 60% ihrer ursprünglichen Zugfestigkeit
bei Raumtemperatur aufrechterhalten, nachdem sie Temperaturen von
1300 bis 1400ºC mindestens 30 Minuten lang in Argon-,
Stickstoffoder einer ähnlichen nichtoxidativen Umgebung ausgesetzt worden
sind.
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Die Ausdrücke "Stabilität bei hoher Temperatur" und
"aufrechterhaltene Zugfestigkeit", wie sie hier verwendet werden,
sollen zeigen, daß die Fasern die gleiche oder eine ähnliche
Zugfestigkeit bei Raumtemperatur haben, vor und nach einem Altern
bei hoher Temperatur. "Altern bei hoher Temperatur" bedeutet das
Erhitzen auf Temperaturen von etwa 1300 bis 1400ºC mindestens 30
Minuten lang in Argon-, Stickstoff- oder einer ähnlichen
nichtoxidativen Umgebung.
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Die keramischen Fasern der Erfindung sind solche der
Reihe Si-C-N-O. Diese Reihenbezeichnung wird verwendet, um
Zusammensetzungen zu beschreiben, die eine teilweise amorphe chemische
Struktur haben, die aus verschiedenen Kombinationen von
Kohlenstoff, Stickstoff und/oder Sauerstoff besteht, die statistisch an
Siliziumatome gebunden sind. Diese Fasern werden hergestellt
durch Pyrolyse von schmelzversponnenen, gehärteten
Organosiliziumpolymeren. Beispiele für diese Fasern sind Si-C-O-Fasern, die
sich von Polycarbosilan oder Methylpolysilanpolymeren ableiten,
Si-C-N-O-Fasern, die sich von
Methylpolydisilylazan-(MPDZ)-Polymeren ableiten und Si-C-N-O-Fasern, die sich von
Hydridopolysilazan-(HPZ)-Polymeren ableiten. Außer diesen Beispielen liegt es im
Rahmen der vorliegenden Erfindung, irgendeine Faser der Si-C-N-O-
Reihe zu verwenden. Besonders vorteilhaft sind jedoch solche
Fasern, bei denen der Sauerstoffgehalt minimiert ist.
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Die obigen Fasern haben im allgemeinen Durchmesser im
Bereich von 5 bis 25 um. Sie haben eine Zugfestigkeit im Bereich
von etwa 2 bis 3 GPa und ein Modul von etwa 150 bis 250 GPa. Sie
weisen einen glasartigen spröden Zugbruch auf mit einem
Bruchspiegel, der von einem trüben Bereich und Hechellinien umgeben
ist.
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Wie im Stand der Technik offenbart, ist es bekannt, daß
diese Fasern eine geringe Stabilität bei hoher Temperatur haben.
In anderen Worten ist die Zugfestigkeit, gemessen bei
Raumtemperatur, wesentlich geringer nach einem Altern der Fasern bei hoher
Temperatur als die Zugfestigkeit der gleichen Fasern, gemessen
bei Raumtemperatur vor dem Altern bei hoher Temperatur. Im
allgemeinen behielten z.B. diese Fasern des Standes der Technik
weniger als etwa 50% ihrer Anfangszugfestigkeit. Dieser Stand der
Technik führt zahlreiche Theorien auf, warum Fasern der Si-C-N-O-
Reihe ihre Zugfestigkeit verlieren, wenn sie auf erhöhte
Temperatur erhitzt werden, und verschiedene Versuche, dieses Problem zu
lösen. Die vorliegenden Erfinder haben gefunden, daß beim
Erhitzen auf Temperaturen von 1300 bis 1400ºC in Argon-,
Stickstoff- oder einer ähnlichen nichtoxidativen Umgebung für mehr als
etwa 30 Minuten die Faserzugfestigkeit schnell abnimmt, bevor
sich Masseveränderungen bei der Kristallisation, Gasentwicklung
oder Massezersetzung zeigen. Die Erfinder nehmen an, daß der
Zugfestigkeitsverlust zu erklären ist durch ein neues Modell des
Fehlstellenwachsturns aufgrund von lokalen Zersetzungsreaktionen
an Fehlstellenoberflächen. Diese Zersetzungsreaktionen werden
katalysiert durch Spuren von heterogen verteilten Verunreinigungen,
wie Metallen oder metallischen Verbindungen und führen zu
unmeßbar kleinen Veränderungen der Massezusammensetzung oder Struktur.
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Die Erfinder haben die folgenden Beobachtungen gemacht,
die mit dem obigen Modell übereinstimmen:
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1) Die Erfinder haben metallische Verunreinigungen in dem
Polymer, der gehärteten Faser und der pyrolysierten Faser
nachgewiesen. Zusätzlich sind metallische Verunreinigungen oft
nachweisbar an der Stelle von Faserbrüchen nach Altern bei hoher
Temperatur. Die Mikroanalyse hat schließlich gezeigt, daß sogar
dann, wenn der Gesamtgehalt an Verunreinigungen in der Faser
relativ gering ist, die Verunreinigungen im Bereich der Fehlstellen
konzentriert sein können.
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2) Bestimmte metallische Verbindungen erzeugen
kristallines SiC und Si&sub3;N&sub4;, wenn sie zu Keramiken der Si-C-N-O-Reihe
zugegeben werden und auf über 1000ºc erhitzt werden. Siehe Baney
"Ultrastructure Processing of Ceramics, Glasses and Composites",
Kapitel 20, Seiten 248-249, L. L. Hench und D. R. Ulrich Ed., J.
Wiley, New York (1984).
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3) Verschiedene Übergangsmetalle und Edelmetalle bilden
bei niedriger Temperatur schmelzende eutektische Mischungen mit
Si, die das Wachstum von SiC-Whiskern katalysieren. Siehe Bracke
et al., "Inorganic Fibers and Composite Materials", Pergamon
Press, Oxford, G.B. 69-71, (1984), Siddiqi et al., J. Mat. Sci.,
20, 3230-3238 (1985) und Messier et al., "Preparation and
Properties of Solid State Materials", 7, W. R. Wilcox Ed., Marcel
Decker, New York, 131-212 (1982).
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Die erfindungsgemäßen Fasern haben daher die gleiche
Makrostruktur wie die oben beschriebenen Fasern des Standes der
Technik. Im Mikromaßstab ist jedoch der Grad an Verunreinigungen
in diesen Fasern ausreichend gering, um eine Fehlstellenkatalyse
wesentlich zu vermindern oder auszuräumen und liefert daher eine
einzigartige Faser, die durch einen Stabilitätsgrad bei hoher
Temperatur gekennzeichnet ist, der bisher nicht erhältlich war.
Im allgemeinen ist der Verunreinigungsgrad geringer als 10 ppm
für jedes einzelne Metall, wobei Gehalte von weniger als 1 ppm
bevorzugter sind. Noch geringere Verunreinigungsgrade können
notwendig
sein, wenn die Verteilung der Verunreinigungen sehr
heterogen ist.
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Um Fasern der obigen Reinheit bereitzustellen, fordern
die Anmelder, daß alle Kontaminationsquellen während der Synthese
des Vorläuferpolymers und des Faserherstellungsverfahrens
ausgeschaltet werden. Im allgemeinen betrifft dies die Verwendung
reiner gefilterter Reaktanden und Gase, die Filtration des Produktes
in verschiedenen Stufen des Verfahrens, die Verwendung
nichtmetallischer Ausstattung und das Vermeiden einer Kontamination
durch die Umgebung. Die Erfinder glauben auch, daß andere
Maßnahmen, die das Einführen von Kontaminanden verhindern, nützlich
sind. Durch solche stufenweise Verfahrensänderungen entfernen die
Anmelder nach und nach viele Kontaminationsquellen. Das neue
Verfahren, das durch diese stufenweise Veränderungen entstand,
liefert Fasern mit einer verbesserten Aufrechterhaltung der
Hochtemperaturfestigkeit.
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Ein typisches Faserherstellungsverfahren schließt die
Schritte ein, daß man das Polymer synthetisiert und dann die
Faser verspinnt, härtet und pyrolysiert. Zahlreiche Methoden zur
Entfernung von Verunreinigungen bei dieser Art von Verfahren sind
möglich. Während der Polymerisation wird durch (1) Filtration der
Reaktanden, Lösungsmittel und Gase am Anfang die Einführung von
Verunreinigungen kontrolliert; (2) durch Arbeiten in einer
sauberen Umgebung, wobei offene Systeme vermieden werden und direkte
Überführungen verwendet werden, kann die Kontamination durch die
Umgebung minimiert werden; (3) durch die Verwendung einer
nichtmetallischen Ausstattung, z.B. Reaktionskammern und
Überführungsvorrichtungen, kann die Einführung metallischer Verunreinigungen
während verschiedener Stufen des Verfahrens vermieden werden und
(4) durch die Filtration des Polymers zwischen den verschiedenen
Stufen des Polymerisationsverfahrens werden auftretende
Kontaminanden entfernt und eine Gelbildung verhindert. Während des
Spinnverfahrens wird (1) durch direkte Überführung des Polymers
in die Spinneinheit eine Verunreinigung durch die Umgebung
vermieden; (2) durch Filtration des geschmolzenen Polymers vor dem
Verspinnen wird eine zufällige Kontamination entfernt und (3)
durch die Verwendung einer nichtmetallischen Spinn- und
Faseraufnahmeausstattung wird eine zusätzliche metallische Verunreinigung
verhindert. Während des Härtungsverfahrens wird die durch die
Verwendung reiner Härtungsmittel das direkte Einführen von
Verunreinigungen kontrolliert und (2) das Härten in einer reinen,
geschlossenen, nichtmetallischen Umgebung trägt dazu bei, zufällige
Kontaminationen zu verhindern. Während der Pyrolyse wird (1)
durch Filtration der Gase, die verwendet werden, um die
Pyrolyseumgebung zu erzeugen, eine direkte Kontamination der Faser
verhindert und (2) durch geschlossene direkte Überführung der
gehärteten Faser in den Pyrolysebereich ebenso wie durch die
Verwendung eines reinen, nichtmetallischen Ofens wird die
Umgebungskontamination minimiert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
werden Hydridopolysilazan-(HPZ)-Keramikfasern, wie in U.S. Patent
Nr. 4 540 803 oder Ceramic Bulletin, Band 66, Nr. 2, Seiten 363-
367 (1987) in hochgereinigter Form hergestellt, um Fasern mit
einer Stabilität bei hoher Temperatur herzustellen.
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Die Bildung des HPZ-Polymers umfaßt, daß man
Trichlorsilan&sub1; Hexamethyldisilazan und ein Lösungsmittel unter Rühren in
einer inerten, im wesentlichen wasserfreien Umgebung umsetzt.
Nach einer anfänglichen Exotherme wird die Mischung erhitzt, um
flüchtige Nebenprodukte, Oligomere und das Lösungsmittel zu
entfernen. Das Produkt wird auf Umgebungstemperatur gekühlt, was
einen klaren, farblosen Feststoffliefert.
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Das feste Polymer wird in eine Schmelzkammer gebracht, in
der das Polymer sich verflüssigt. Das damit hergestellte flüssige
Polymer wird durch eine Spinndüse extrudiert und mit einem Strom
von Stickstoffgas gekühlt, wenn die Faser ausgestoßen wird. Die
gekühlte Polymerfaser wird mit Härtungsgasen behandelt und in
einem Ofen unter inerter Atmosphäre in einer Rate von etwa
3ºC/min bis auf etwa 1200ºC pyrolysiert, was die HPZ-Keramikfaser
liefert.
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Zahlreiche Stufen wurden dazu verwendet, Verunreinigungen
bei dem obigen Verfahren zu entfernen. Bei dem
Polymerisationsverfahren sind es die folgenden:
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(1) Hexamethyldisilazan, das redestilliert wurde,
Trichlorsilan mit Halbleiterqualität und hochreine Lösungsmittel
werden verwendet;
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(2) die anfänglich gebildete Vormischung, wird, wenn die
obigen Reaktanden zusammengebracht worden sind, durch ein 0,2 um
Filter filtriert, bevor sie in den Polymerisationsreaktor
eingeleitet wird;
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(3) die zur Erzeugung der inerten Umgebung für die
Polymerisation, das Härten und die Pyrolyseverwendeten Gase werden
durch ein 0,2 um Filter filtriert vor der Einleitung in das
System;
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(4) die Verwendung einer Filterhilfe zur Entfernung von
im polymerisationsreaktor gebildeten Gelen wird vermieden durch
Verwendung gereinigter Reaktanden. So wird die Einleitung von
Kontaminanden über die Filterhilfe ausgeräumt;
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(5) die bei den verschiedenen Reaktionen verwendeten
Balkenrührer werden so eingestellt, daß ein Kontakt von Metall zu
Metall verhindert wird;
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(6) Diaphragmapumpen ersetzen Zahnradpumpen, die eine
zusätzliche metallische Kontamination beitragen;
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(7) die offene Überführung von Reagenzien und Produkten
wird ausgeschlossen, um eine Kontamination durch die Umgebung zu
verhindern;
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(8) das endgültige Polymerprodukt wird durch ein 0,02 um
Filter filtriert vor dem Verspinnen und
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(9) das Endprodukt wird direkt in den Spinnbehälter
verdampft ohne Abziehen.
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Bei dem Spinn/Härtungsverfahren:
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(1) das Polymer wird durch ein 0,5 um Filter vor dem
Verspinnen filtriert;
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(2) destilliertes Wasser ersetzt Leitungswasser als
Härtungsmittel und
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(3) nicht rostfreier Stahl in der Spinndüse wird durch
rostfreien Stahl ersetzt.
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Bei dem Pyrolyseverfahren:
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(1) der Pyrolyseofen ist sauber und nichtmetallisch.
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Obwohl die obigen Stufen spezifisch sind im Hinblick auf
die zu bildende Faser, können viele dieser Techniken verwendet
werden für andere
Faserpolymerisations-/Härtungs-/Pyrolyseverfahren. Das Schlüsselelement bei der Herstellung scheint es zu sein,
die Einführung von Kontaminanden zu beschränken auf einen solchen
Grad, daß sogar eine Ansammlung der Kontaminanden in einem Teil
der Faser die Stabilität der Faser bei hohen Temperaturen nicht
dramatisch beeinflußt.
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Die folgenden nicht beschränkenden Beispiele werden
angegeben, damit der Fachmann die Erfindung besser versteht.
Beispiel 1
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Um die Kontaminationsquellen zu bestimmen, wurde eine
sorgfältige Analyse der Herstellungsverfahren für
Hydridopolysilazan-(HPZ)-Keramikfasern unternommen. Die Röntgenfluoreszenz
wurde verwendet, um den Spurenelementgehalt von ungehärteter
Faser, on-line gehärteter Faser, die im Vakuum nachgehärtet wurde,
und pyrolysierter Faser zu analysieren. Eine Probe von SiC-Pulver
von Cerac mit einem geringen Eisengehalt wurde auch, so wie sie
erhalten wurde, nach Unterziehen der obigen
Härtungs-/Nachhärtungsbedingungen und nach Kontakt mit den Brennbedingungen
analysiert. Die folgende Tabelle zeigt die Ergebnisse:
Material
Verunreinigung (ppm)
gesponnene HPZ-Faser
gesponnene HPZ-Faser, gehärtet und
nachgehärtet
gesponnene HPZ-Faser, gehärtet,
nachgehärtet und pyrolysiert
SiC-Pulver, wie erhalten
SiC-Pulver, gemahlen
SiC-Pulver, gehärtet und
nachgehärtet
SiC-Pulver, pyrolysiert
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Wie sich aus der obigen Tabelle ergibt, zeigt der starke
Anstieg des Eisen- und Chlorgehaltes nach dem Härten ohne
weiteren Anstieg bei der Pyrolyse, daß ein Großteil der Verunreinigung
während des Härtens/Nachhärtens eingeführt wurde. Die
Untersuchung des Härtungsverfahrens zeigte eine Korrosion von
Stahlteilen
in dem Härtungsofen und eine Konzentration von 19 ug Fe/l HCl
Härtungsgas.
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Um diese Verunreinigung zu entfernen, wurden verschiedene
Veränderungen bei dem Verfahren gemacht; der Stahlvakuumofen, der
für das Nachhärten der Fasern verwendet wurde, wurde ersetzt
durch ein Quarzrohr mit Teflon -Auskleidung, ein
Glasströmungsmesser ersetzte einen mit Metallteilen und das HCl-Härtungsgas
wurde ersetzt durch eine reinere Qualität mit nur 0,29 ug Fe/l.
Die unter diesen Bedingungen erzeugten Keramikfasern wurden 2
Stunden bei 1400ºC in Argon gealtert. Sie zeigten eine
außergewöhnliche Aufrechterhaltung der Zugfestigkeit - 58% (anfangs 2450
± 540 MPA; gealtert 1420 ± 980 MPA) verglichen mit wesentlich
weniger als 50%, wenn sie unter den alten Bedingungen hergestellt
wurden.
Beispiel 2
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Dieser Versuch wurde durchgeführt, um zu bestimmen, ob
eine gehärtete Faser, die absichtlich verunreinigt war, Probleme
bei der thermischen Stabilität zeigen wurde. Ein Ende eines
gehärteten Faserbündels wurde leicht mit einer Fingerspitze, die
mit dem Rost aus einer Gasflaschenkette verunreinigt war,
berührt. Das andere Ende wurde sauber gelassen. Das Bündel wurde
mit 3ºC/min in Stickstoff bis 1200ºC pyrolysiert. Die Probe
alterte 2 Stunden bei 1400ºC in Argon.
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Eine Untersuchung mit Rasterelektronenmikroskop zeigte,
daß die reinen Filamente ihr ursprüngliches Aussehen behalten
hatten, während Filamente von dem verunreinigten Ende mit
Rostgrübchen, Kristallwachstum und abgebauten Oberflächenschichten
bedeckt waren.
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Dieses übertriebene Beispiel zeigt, daß Kontaminanden aus
der Umgebung die Faserstabilität angreifen.
Beispiel 3
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Eine chronologische Reihenfolge der Ergebnisse für die
Aufrechterhaltung der Festigkeit nach 2 Stunden Altern bei 1400ºC
in einer Argonumgebung ist in der folgenden Tabelle gezeigt. Der
erste Datensatz zeigt das typische Verhalten von Nicalon -Faser
mit keramischer Qualität als Bezug. Der zweite Datensatz zeigt
HPZ-Faserchargen, vor der Einführung des neuen "sauberen"
Verfahrens. Die meisten Verfahrensänderungen, die dazu bestimmt waren,
metallische Kontaminationen zu entfernen, wurden direkt vor der
Herstellung der Polymercharge 15 gemacht und bis Charge 28
aufrechterhalten.
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Die in den Chargen 15, 19, 24, 27 und 28 hergestellten
Fasern sind beispielhaft für die einzigartigen neuen Fasern der
Erfindung. Die in den Chargen 23 und 25 hergestellten Fasern
zeigten nicht die Stabilität bei einem Hochtemperatur-Altern, die
die erfindungsgemäßen Fasern kennzeichnet. Es wird angenommen,
daß eine unabsichtliche Kontamination während der Herstellung
dieser Fasern aufgetreten sein könnte.
Material
Anfangsfestigkeit
gealterte Festigkeit
Prozent Aufrechterhaltung
NICALON
Früh HPZ
HPZ Charge
* Diese Probe wurde im Labor hergestellt, wo sie eine spezielle
Bearbeitung, z.B. zusätzliche Filtration, erfuhr.