FR2488244A1 - Procede pour produire une matiere composite a base de carbone renforcee de fibres de carbone et matiere composite obtenue par ce procede - Google Patents

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Hiroyuki Kosuda
Kenji Niijima
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Abstract

L'INVENTION A POUR OBJET UN PROCEDE POUR PRODUIRE UNE MATIERE COMPOSITE A BASE DE CARBONE RENFORCEE DE FIBRES DE CARBONE ET MATIERE COMPOSITE OBTENUE PAR CE PROCEDE, UTILISABLE EN PARTICULIER COMME MATERIAU POUR LES FREINS D'AVION ET DANS L'INGENIERIE SPATIALE. CE PROCEDE CONSISTE 1 A PREPARER UN STRATIFIE ENROULE COMPOSE DE FIBRES DE CARBONE IMPREGNEES AVEC UNE RESINE THERMODURCISSABLE SUR UN MANDRIN QUI EST FAIT D'UNE MATIERE QUI NE REAGIT PRATIQUEMENT PAS AVEC LE CARBONE DANS DES CONDITIONS DE CARBONISATION CHOISIES ET QUI A UN COEFFICIENT DE DILATATION THERMIQUE LINEAIRE DE 1.10C OU MOINS ET UN POINT DE FUSION SUPERIEUR A LA TEMPERATURE DE CARBONISATION DES CONDITIONS DE CARBONISATION CHOISIES, 2 A DURCIR OU A POLYMERISER CETTE RESINE THERMODURCISSABLE ET 3 A EFFECTUER UNE CARBONISATION DANS LES CONDITIONS DE CARBONISATION CHOISIES, TOUT EN MAINTENANT LE STRATIFIE ENROULE SUR LE MANDRIN.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé pour produire des matières composites à base de carbone renforcées de fibres de carbone.
Les matières composites à base de carbone renforcées de fibres de carbone ont une température de sublimation élevée, des caractéristiques mécaniques qui augmentent avec la température, une grande résistance aux chocs thermiques et une excellente résistance à l'abrasion, a quoi s'ajoute qu'elles sont chimiquement inertes puisque leur matrice se compose de carbone ou de graphite. De plus, étant donné que ces matières sont renforcées avec des fibres de carbone, il est clair que leurs caractéristiques mécaniques sont excellentes comparativement à celles des matières analogues non renforcées. En conséquence, elles ont été largement utilisées comme matières isolantes à haute température, comme matières pour les freins des avions, comme matériaux de construction dans. l'ingénierie spatiale, etc.
Dans un procédé classique pour produire des matières composites à base de carbone renforcées de fibres de carbone ayant la forme d'un cylindre creux, on enroule des faisceaux de filaments ou des rubans de fibres de carbone imprégnées avec une résine thermo-durcissable sur un mandrin d'acier, et on les enlève de celui-ci après le durcissement de la résine puis on procède à une carbonisation, ou bien en variante, on les superpose sur la surface interieure d'un moule cylindrique dont on les enlève après le durcissement de la résine thermo-durcissable par application d'une pression, puis on effectue la carbonisation.
Or, au cours de la carbonisation, on constate souvent des dommages structuraux, tels que des déformations, des decollements et des fissures et il était jusqu a présent très difficile de produire notamment, des matières composites à base de carbone renforcées de fibres de carbone ayant une grande épaisseur ou étant, au contraire, très minces, par ce procédé classique.
On présume que ces dommages sont dus aux causes suivantes
Pendant la carbonisation de la résine thermo-durcissable, la matrice est sowrnise à une dilatation thermique au cours de la partie initiale de l'étape de chauffage, puis à une- diminution de volume due à une décomposition -thermique. Cette déformation de la matrice développe d'importantes contraintes internes entre elle et les fibres de renfort, puisque la longueur de ces fibres ne change pas autant.De plus, pendant le stade intermédiaire, jusqu a ce que la matrice soit carbonisée, il y a une période pendant laquelle la résistance mecanique de la matrice est très médiocre et pendant laquelle, par conséquent, les contraintes internes peuvent devenir beaucoup plus grandes que la résistance de cette matrice, provoquant ainsi les dommages structuraux décrits ci-dessus.
En conséquence, l'un des buts de la présente invention est de fournir un procédé pour produire une matière composite à base de carbone renforcée de fibres de carbone qui ne présente pas de dor.aases structuraux tels que des déformations, des décollements et des fissures.
Un autre but de l'invention est de fournir un procédé pour produire des matières composites à base de carbone renforcées de fibres de carbone qui sont adaptées à être utilisées pour la production de divers produits tels que des cylindres creux ou pleins, des prismes, des cônes, des troncs de cônes et des produits en forme de bouteilles ou d'Erlenmeyer.
En conséquence, la présente invention apporte un procédé pour produire une matière composite à base de carbone renforcée de fibres de carbone qui consiste (1) à préparer un stratifié enroulé composé de fibres de carbone imprégnées avec une résine thermo-durcissable sur un mandrin qui est fait d'une matière qui ne réagit pratiquement pas avec le carbone dans des conditions de carbonisation choisies et qui a un coefficient de dilatation thermique linéaire de 1.10 5/tC ou moins et un point de fusion supérieur à la température de carbonisation des conditions de carbonisation choisies, (2) à durcir ou à polymériser cette résine thermo-durcissable, et (3) à effectuer une carbonisation dans les conditions de carbonisation choisies, tout en maintenant le stratifié enroulé sur le mandrin.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre en référence aux diverses figures du dessin annexé sur lequel
- la Fig. 1 est une vue en perspective d'un tuyau fait d'une matière composite à base de carbone renforcée de fibres de carbone conforme à l'invention
- la Fig. 2 est une vue en perspective, partiellement en coupe et en écorché, d'un cylindre composé d'une matière composite à base de carbone à deux couches conformes à l'invention ; et,
- la Fig. 3 est une vue en perspective, partiellement en coupe et en écorché, d'un moule cubique fait d'une matière composite à base de carbone à deux couches conforme à l'invention.
Les fibres de carbone utilisées sont des fibres carbonacées préparées en carbonisant un précurseur composé principalement de rayonne, de poly acrylonitrile, de poix ou autres, dans une atmosphère inerte à une température comprise entre environ 1000DC et 20000C, ou des fibres graphitiques préparées en graphitisant le précurseur à une température égale ou supérieure à 20000C. On trouvera des procédés pour produire des fibres, par exemple, dans la publication de brevets japonaise 4405/62 et dans le brevet américain 3,412,062 qui correspond au brevet anglais nb 1,110,791.
En conséquence, l'expression "fibre de carbone" telle qu'elle est utilisée ici peut comprendre aussi bien les fibres carbonées que des fibres graphitiques.
Une matière stratifiée enroulée composée de fibres de carbone imprégnées avec une résine thermodurcissable peut être produite sur un mandrin par un procédé consistant à enrouler des fibres ou des rubans de fibres de carbone sur un mandrin, ou bien à disposer sur un mandrin des feuilles, des tissus, des mats ou d'autres produits de fibres de carbone orientés uniaxialement et à les imprégner ensuite avec la résine thermodurcissable, ou bien en utilisant un procédé dans lequel des faisceaux de filaments, des tissus tissés ou non tissés, des tresses ou des rubans tricotés de fibres de carbone imprégnés avec la résine thermodurcissable sont enroulés et superposés sur le mandrin.
Le cas échéant, soit après avoir produit le stratifié enroulé par le procédé précédent, ou bien avant ou après avoir produit le stratifié par le dernier procédé, on peut faire subir à la résine thermodurcissable un prédurcissement afin de faciliter l'opération de moulage.
Parmi les résines thermodurcissables qui peuvent être utilisées dans l'invention, on peut citer des résines furaniques, des résines phénoliques, des résines polyimides et des résines époxydes. Quand ces résines thermodurcissables sont trop visqueuses ou sont solides, on les dissout dans un solvant approprié ou bien on les fait fondre en les chauffant.
La quantité de fibres de carbone contenue dans la partie renforcée de fibres de carbone du produit est, de préférence, régulée de façon à être comprise entre 20 et 80 % en volume et, mieux encore entre 30 et 60 % en volume, en se basant sur le volume de la matière composite renforcée de fibres de carbone, bien que ce pourcentage puisse varier selon les applications envisagées pour le produit; ce réglage peut avantageusement être réalisé par un choix judicieux des matières de départ et des conditions de traitement.
L'épaisseur de la matière stratifiée enroulée peut etre déterminée en fonction des utilisations du produit. On constate que quand l'épaisseur est égale ou supérieure à 5 mm, la prévention de l'apparition de fissures est particulièrement remarquable et que quand l'épaisseur est inférieure à 5 mm, la prévention des déformations est remarquable. L'épaisseur du produit final est généralement comprise entre 1 mm et 200 mm, mais elle pourrait etre inférieure à 1 mm ou bien supérieure à 200 mm, c'est- -dire qu'elle pourrait même atteindre 1 m.
Au besoin, on fait subir un post-durcissement a la résine thermo-durcissable entrant dans la composition du stratifié enroulé. On effectue généralement la carbonisation dans une atmosphère inerte d'azote, d'argon ou autre à une température comprise entre 5000C et 15000C ou plus, le cas échéant.
ta matrice de carbone de la matière composite renforcée de fibres de carbone obtenue par carbonisation de la résine thermodurcissable peut être densifiée, au besoin. Pour cette densification, des résines thermodurcissables comme celles décrites ci-dessus, du goudron de charbon, de la poix ou autres peuvent être utilisés. Plus précisément, on imprègne la matière composite renforcée de fibres de carbone avec de tels composés qui sont ensuite carbonisés de la même manière que celle décrite plus haut. Ces imprégnation et carbonisation sont répétées jusqu'à ce que la densité désirée de la matière composite soit obtenue. Les conditions de carbonisation dans ce cas (c'est-à-dire de densification) sont incluses dans les "conditions de carbonisation" auxquelles il est fait référence ci-contre.
Après la carbonisation, on procède, au besoin, à un traitement thermique à une température égale ou supérieure à 20000C pour graphitiser le carbone renforcé de fibres de carbone. Quand le produit carbonisé ainsi obtenu a une grande épaisseur et doit être soumis à un traitement thermique à une température supérieure à 2600qu, il est préférable d'utiliser des fibres de graphite comme matières de renfort et il est préférable de répéter le traitement thermique après chaque étape de carbonisation des traitements de densification. L'expression "condition de carbonisation" telle qu'elle est utilisée ici, inclut aussi toutes les conditions pour la carbonisation et la graphitisation dans le cas ou la résine thermo-durcissable doit être graphitisée.
Parmi les substances qui peuvent être utilisées pour produire le mandrin utilise dans l'invention, on peut citer les matières carbonées et les céramiques qui ne réagissent pas avec le carbone dans une atmosphère inerte, telle qu'une atmosphère d'argon ou autre, à la température de carbonisation choisie, ou bien quand un traitement thermique est appliqué après la carbonisation, qui ne réagisse pas à la température choisie-pour le traitement thermique et qui ont un coefficient de dilatation thermique linéaire de 1.10 5/oC ou moins et, de préférence de 5.10 /OC ou moins et un point de fusion supérieur à la température de carbonisation choisie ou bien quand un traitement thermique est appliqué, supérieur à la température choisie pour ce traitement thermique.
Les matières carbonées préférées sont celles qui sont pratiquement composées seulement de carbone ou de graphite.
Les matières céramiques préférées sont celles qui se composent principalement d'oxyde de béryllium, d'oxyde de zirconium, de carbure de bore, de carbure de silicium, de carbure de tantale, de carbure de titane, de carbure de tungstène, de carbure de zirconium et de nitrure de silicium.
Les -substances pouvant constituer le mandrin destiné à être utilisé dans l'invention sont limitées pour les raisons suivantes
Quand on carbonise le stratifié enroulé sur le mandrin à une température comprise entre 500 et 15000C afin de produire une matière composite à base de carbone renforcée de fibres de carbone, ou bien lorsque pour augmenter la densité de cette matière composite, on l'imprègne avec une résine thermo-durcissable, avec du goudron de charbon, de la poix ou autre, avant de la carboniser, ou bien quand on procède à un traitement thermique à une température égale ou supérieure à 20000C, si la substance constituant le mandrin réagit avec le carbone ou le graphite qui est le composant principal de la matière composite, on ne peut pas obtenir une matière composite renforcée de fibres de carbone ayant les caractéristiques mécaniques satisfaisantes.
Le mandrin doit avoir un point de fusion supérieur à la température de carbonisation ou bien lorsqu'on procède à un traitement thermique, ce point de fusion doit être supérieur à la température de ce traitement. De plus, il doit avoir une résistance mécanique suffisante pour éviter une déformation de la surface intérieure du moule à ces températures élevées.
De plus, le mandrin doit avoir un coefficient de dilatation thermique linéaire de 1.10 5/oC ou moins de façon que quand il est chauffé à la température de carbonisation, ou à la température du traitement thermique quand le traitement de graphitisation est appliqué, il n'endommage pas la matière composite à base de carbone. Quand son coefficient de dilatation thermique linéaire est supérieur à 1,10-5pOC, la difference des dilatations thermiques du mandrin et de la matière composite à base de carbone provoque la désintégration de cette dernière.
La forme du mandrin est fonction de la forme désirée du produit, le mandrin pouvant, par exemple, avoir une forme cylindrique, prismatique, conique, tronconique, en forme de bouteille ou d'Erlenmeyer.
Le mandrin peut être maintenu dans l'état dans lequel il a été introduit dans le produit désiré jusqu'à ce que l'étape finale ait été achevée ou bien, en variante, il peut être enlevé après que la matière composite à base de carbone a acquis une résistance suffisante par les traitements de densification, après quoi le traitement thermique peut être effectué.
Dans certains cas, en utilisant un mandrin creux et en prévoyant un certain nombre de petits trous dans les parois latérales de celui-ci, l'impre- gnation de la matière composite au cours de l'étape de densification peut être facilitée.
Le procédé de l'invention permet d'obtenir des matières composites à base de carbone renforcées de fibres de carbone, qui ne présentent pas de défauts de structure tels que des déformations, des décollements ou des fissures.
Après avoir produit la matière composite renforcée de fibres de carbone conformément au procédé de l'invention, on peut retirer le mandrin ou bien en variante, selon l'application pour laquelle cette matière composite est destinée, tout le mandrin ou une partie de celui-ci peut être laissé dans le produit, de sorte qu'on obtient une matière composite à base de carbone renforcée de fibres de carbone ayant une structure à deux couches incluant le mandrin en tant que couche intérieure. Dans ce dernier cas, lorsqu'on utilise un mandrin fait de carbone ou de graphite, on peut obtenir une matière composite creuse ou pleine à base de carbone ayant une structure à deux couches, dont la couche intérieure ou le noyau est fait d'une matière carbonée et dont la couche extérieure est faite d'une matière à base de carbone renforcée de fibres de carbone.
Des matières à base de carbone renforcées de fibres de carbone ayant une telle structure à deux couches constituent d'excellentes matières legères ayant une grande uniformité, qui peuvent être usinées avec précison et dont la couche intérieure ou le noyau est tenace, tandis que la couche extérieure a une grande résistance et durabilité. En conséquence, ces matières composites à base de carbone peuvent être utilisées avantageusement pour la production de moules pour le moulage à chaud à la presse, ou pour les buses de combustion des fusées qui exigent une usure ou une déperdition uniforme.
Comme matières à base de carbone pour produire un mandrin destiné à être utilisé pour la production de ces matières composites à base de carbone renforcées de fibres de carbone, on peut, évidemment, utiliser des matières à base de carbone ou de graphite du commerce. Quand la matière composite est appelée à subir des traitements de surface de haute précision, comme dans le cas de la préparation d'un moule, on utilise des matières carbonées à haute densité (ayant un rapport élevé entre la densité apparente et la densité réelle) et on peut, de plus, utiliser des matières carbones imperméables et des matières carbonées spéciales.
Pour produire des matières composites à base de carbone ayant la structure à deux couches décrite plus haut, on utilise une matière pleine ou creuse pour constituer la couche intérieure ou le noyau, puis l'on traite celle-ci selon la forme désirée. Des matières composites ayant une structure à deux couches peuvent être produites par un procédé dans lequel on prépare séparément les deux couches et on les lie ensuite l'une à l'autre. Un tel procédé a, toutefois, les inconvénients suivants
1) Au cours du moulage de la matière composite à base de carbone devant constituer la couche extérieure, des dommages structuraux, tels que des dislocations des fibres de renfort, des -deformations, des décollements d'une surface stratifiée et des fissures sont susceptibles de se produire.
2) Des décollements entre la couche de materiau à base de carbone et la couche de matériau composite à base de carbone apparaissent.
Toutefois, ces difficultés peuvent être surmontées en utilisant une matière à base de carbone comme noyau et en formant une couche de matière composite à base de carbone directement sur le noyau conformément au procédé de l'invention.
La Fig. 1 illustre une matière composite à base de carbone produite par le procédé de l'invention ; et les Fig. 2 et 3 illustrent chacune une matière composite à base de carbone ayant une structure à deux couches. Sur les Fig. 1, 2 et 3, les références 1 et 2 désignent respectivement la matière composite à base de carbone renforcée de fibres de carbone et une matière carbonée.
EXEMPLE 1
On utilise comme mandrin un élément de graphite cylindrique (coefficient de dilatation thermique linéaire 3.10 6/oC) ayant un diamètre extérieur de 30 mm.
On imprègne des fibres de carbone (Besfight,
HTA 6 000 comprenant des faisceaux ayant chacun 6 000 filaments d'un diamètre d'environ 7 microns, produits par la Société japonaise Toho Beslon Co. Ltd) avec une résine phénolique.qui se présente sous la forme d'une solution à 70 % dans le méthanol, (produite par la
Société japonaise Sumitomo Bakelite Co. Ltd) sous la désignation Sumilite Resin PR-50273, puis on les enroule autour du mandrin avec un angle d'enroulement de 450 et on les superpose jusqu'à obtention d'un diamètre de 70 mm.
Cet enroulement de fibres (ou de rubans) imprégnées de résine sur un mandrin est généralement qualifié de "procédé d'enroulement ou de bobinage de filaments (ou de rubans)".
On polymérise le stratifié ainsi enroulé sur le mandrin à 1700C pendant une heure, puis on lui fait subir une post-cuisson à 2500C pendant huit heures, avant de le chauffer à 1 0000C à raison de 500C par heure dans une atmosphère d'azote et de le maintenir à cette température pendant une heure pour effectuer la carbonisation.
On coupe ensuite le mandrin utilisé comme noyau et on l'enlève, et on obtient ainsi une matière composite à base de carbone renforcé de fibres de carbone semblable à un tuyau qui contient 50 % en volume de fibres, a un diamètre intérieur de 30 mm et un diamètre extérieur de 70 mm, et qui est uniforme et ne présente aucune fissure.
EXEMPLE 2
On utilise comme mandrin un élément de carbone en forme de tuyau (ayant un coefficient de dilatation thermique linéaire de 3.10 6/0C) et qui présente un diamètre intérieur de 35 mm et un diamètre
extérieur de 60 mm et dans lequel des trous de 2 mm de diamètre ont été percés à des intervalles de 15 mm.
On revêt des tissus de fibres de carbone (Besfight, produites par la Société Toho Beslon Co.,
Ltd sous la désignation HTA 3 000 ; comprenant 3 000 filaments ; pesant 200 g/m2, et qui est un satin à quatre harnais) avec une résine de furane (Hitafuran
VF302 produite par la Société Hitachi Chemical Co., Ltd contenant 0,3 % en poids de catalyseur) dans une 2 proportion de 300 g/m2, on les enroule sur le mandrin après un durcissement préliminaire à 700C pendant 30 min, puis on les durcit à 1700C pendant deux heures.
On obtient ainsi un produit moulé ayant un diamètre extérieur de 110 mm. En chauffant ce produit à 1 0000C à la vitesse de 300C par heure dans une atmosphère d'azote et en le maintenant à cette température pendant une heure, sa matrice est carbonisée.
Pour augmenter la densité de la matière composite, on place le moule dans un récipient contenant
de la résine de furane, la même que celle utilisée ci-dessus, et on l'imprègne avec cette résine en créant un vide de 600 mmHg pendant une heure, puis en
2 élevant la pression à 10 kg/cm2, après quoi on effectue la carbonisation dans les mêmes conditions que celles décrites plus haut. On répète cette opération de densification cinq fois.
On coupe ensuite le mandrin et on l'enlève, et on obtient ainsi une matière composite à base de carbone renforcée de fibres de carbone en forme de tuyau, contenant en volume 55 % de fibres et ayant 3 une densité apparente de 1,50 g/cm3 et qui est uniforme et ne présente aucune fissure.
EXEMPLE 3
On utilise comme mandrin un élément de graphite en forme de tuyau (ayant un coefficient de dilatation thermique 2.10 6/oC) qui présente un diamètre intérieur de 40 mm et un diamètre extérieur de 50 mm.
On revêt des tissus de fibres de carbone (produits par la Société Toho Beslpn Co., Ltd sous la désignation HTA 1000 ; comprenant 1000 filaments;
2 et pesant 120 g/m2 qui se présentent sous la forme de satin tissé à quatre harnais) avec une solution à 50 % dans le méthanol d'une résine phénolique (Sumilite Resin PR-50273) dans une proportion de 300 g/m2 puis on les chauffe à 700C pendant une heure pour éliminer le solvant, on les enroule sur le mandrin de façon à produire un moule comprenant 65 % en volume de fibres (dans le produit final) et ayant un diamètre extérieur de 60 mm, puis on procède à une cuisson à 1600C pendant trois heures.On chauffe ensuite ce moule à 8500C en élevant la température de 3"C/mn, dans une atmosphère d'azote et on le maintient à cette température pendant une heure pour carboniser sa matrice.
Pour rendre plus dense la matière composite à base de carbone, on place le moule dans un récipient contenant du goudron de charbon et on l'imprègne avec ce goudron en faisant un vide de 700 mmHg pendant une
2 heure, puis en élevant la pression à 5 kg/cm , avant de procéder à la carbonisation. On répète cette pro cédure de densification quatre fois dans les mêmes conditions que ci-dessus. De plus, pour augmenter des caractéristiques de résistance à la chaleur de la matière composite, on chauffe le moule à la vitesse de 50"C par minute dans une atmosphère d'argon et on procede à une graphitisation à 30000C pendant 30 min.
Ainsi, on obtient un moule en forme de tuyau comprenant une couche intérieure de graphite et une couche exté- rieure faite d'une matière composite à base de carbone renforcée de fibres de carbone graphité et qui est uniforme et ne présente pas de fissures.
EXEMPLE 4
On coupe en rubans de 75 mm de large un tissu de fibres de carbone (produit par la Société Toho
Beslon Co., Ltd; sous la désignation Besfight HTA 3 000 2 comprenant 3000 filaments et pesant 200 g/m2). On revêt ce ruban avec une solution à 70 g en poids dans le méthanol d'une résine phénolique (Sumilite PR-50273) dans 2 la proportion de 250 g/m2. On élimine le solvant par un chauffage à 600C pendant deux heures. Ensuite, on enroule le ruban sur un élément de graphite de 150 mm
X 75 mm X 75 mm (ayant un coefficient de dilatation thermique linéaire de 4.10 6/oC) en laissant une surface de 150 mm X 75 mm découverte afin de produire un stratifié enroulé qu'on fait ensuite cuire à 1700C pendant une heure pour obtenir un moule de 170 mm X 95 mm X 75 mm.On chauffe ce moule à 1000"C à la vitesse de 400C par heure dans une atmosphère d'azote et on le maintient à cette température pendant 30 min.
pour carboniser la matrice organique.
Pour augmenter la densité du moule, on l'imprègne avec une résine furanique (Hitafuran VF-302) de la même manière que dans l'Exemple 2 et on le carbonise dans les mêmes conditions que ci-dessus.
On répète cette procédure de densification six fois.
Ensuite, on enlève l'élément de graphite. On obtient ainsi une matière composite à base de carbone renforcée de fibres de carbone sans fissures et uniforme ayant une épaisseur de 10 mm et une dimension extérieure de 170 mm X 95 mm X 75 mm.
EXEMPLE 5
On utilise comme mandrin un élément cylindrique en carbure de silicium ayant un coefficient de dilatation thermique linéaire de 4,7.10 6/oC et un diamètre extérieur de 10 mm.
On imprègne des fibres de carbone (produites par la Société Toho Beslon Co., Ltd sous la désignation
Besfight HTA 6000) avec une solution à 70 % en poids dans le méthanol d'une résine phénolique (Sumilite Resin
PR-50273) et on les enroule sur-le mandrin avec un angle de bobinage de 600 jusqu'à obtention d'un diamètre extérieur de 35 mm. On fait subir au moule ainsi obtenu une cuisson ou polymérisation à 1700C pendant une heure, une post-cuisson à 2500C pendant six heures et un chauffage à 1000 0C à la vitesse de 500C par heure dans une atmosphère d'azote, puis on le maintient à cette température pendant 30 minutes aux fins de carbonisation.
Pour augmenter la densité de la matière composite, on trempe le moule dans du goudron de charbon, comme décrit dans l'Exemple 3, puis on procède à une carbonisation dans les mêmes conditions que ci-dessus. On répète cette procédure de densification six fois. Ensuite, on enlève le mandrin en carbure de silicium et on chauffe le moule à la vitesse de 500C par heure dans une atmosphère d'azote et l'on procède à une graphitisation à 28000C.On obtient ainsi une matière composite à base de carbone renforcée de fibres de carbone ayant une forme cylindrique qui est uniforme et sans fissures et qui contient, en volume, 50 % de fibres et présente une densité appa
3 rente de 1,55 g par cm
EXEMPLE DE COMPARAISON 1
On utilise comme mandrin un élément d'acier cylindrique usuel (coefficient de dilatation thermique linéaire 2.10 5/oC) ayant un diamètre extérieur de 30 mm.
On imprègne des fibres de carbone (produites par la Société Toho Beslon Co., Ltd sous la désignation
Besfight HTA-6000) avec une solution à 70 % en poids dans le méthanol d'une résine phénolique (Sumilite
Resin PR-50273) et on les enroule sur le mandrin avec un angle de bobinage de 450 afin d'obtenir un moule ayant un diamètre extérieur de 75 mm. On fait cuire ce moule à 1700C pendant une heure, puis on enlève le mandrin avant de procéder à une post-cuisson de 8 heures à 2500C.
On chauffe ce moule à 1000 0C à la vitesse de 500C par heure dans une atmosphère d'azote et on le maintient à cette température pendant 30 minutes aux fins de carbonisation. On constate la formation d'un certain nombre de fissures et on n'obtient pas une matière composite a base de carbone renforcées de fibres de carbone utilisable.
EXEMPLE DE COMPARAISON 2
On prépare un moule ayant un diamètre extérieur de 75 mm par le même procédé que dans l'exemple de comparaison 1.
On fait subir à ce moule une cuisson à 1700C pendant une heure, puis sans enlever le mandrin d'acier, on procède à une post-cuisson de huit heures à 250 C.
On chauffe ensuite le moule à 10000C à la vitesse de 400C par heure dans une atmosphère d'azote et on le maintient à cette température pendant une heure pour carboniser la matrice organique. On constate la formation d'un certain nombre de fissures dans la matière composite et on n'obtient pas un produit utilisable.
EXEMPLE 6
On utilise comme mandrin un élément de graphite conique (ayant un coefficient de dilatation thermique linéaire de 2.10 6/oC) dont la base présente un rayon de 45 mm et qui a une hauteur de 180 mm.
On revêt un ruban de 10 mm de large de tissu de fibres de carbone tissé en armure toile (pesant 125 g/m21 préparé en utilisant des brins
HTA-1000 produits par la Société Toho Beslon Co. Ltd, le nombre de filaments étant 1000 par brin) avec une solution à 50 % en poids dans le méthanol d'une résine phénolique (Sumilite Resin PR-50273) dans une proportion de 300 g/m2-puis après avoir éliminé le solvant par un chauffage à 700 pendant une heure, on superpose le ruban sur le mandrin par un procédé d'enroulement jusqu'à obtention d'une épaisseur de 10 mm. Ensuite, on cuit le moule à 1700C pendant 30 min, puis on procède à une post-cuisson de 8 heures à 2500C. On chauffe ensuite le moule à 9000C à la vitesse de 180C par minute dans une atmosphère d'azote et on le maintient à cette température pendant 30 minutes pour effectuer la carbonisation.
Pour densifier la matière composite, on trempe le moule dans la même résine de furane que précédemment de la même manière que dans l'Exemple 2 et on procède a une carbonisation dans les mêmes conditins que ci-dessus. Après avoir répété huit fois l'opération de densification, on enlève 1élément de graphite.
On obtient ainsi une matière composite qui se présente sous la forme d'un cône uniforme sans
3 fissures ayant une densité de 1,60 g/cm3.
EXEMPLE 7
On utilise comme noyau (mandrin) un prisme de graphite de 110 mm X 60 mm X 75 mm ayant une
3 densité de 1,75 g/cm3.
On coupe en un ruban de 75 mm de large un
2 tissu de satin à quatre harnais (pesant 200 g/m preparé en utilsant des faisceaux de fibres de carbone (3000 filaments). On revêt ce ruban avec une solution à 70 % en poids dans le méthanol d'une résine phénolique (Sumilite PR-50273) dans la proportion de 250 2, puis après avoir éliminé le solvant par un chauffage à 600C pendant deux heures, on enroule sur le noyau en laissant les surfaces supé- rieures et inférieures découvertes (110 mm X 60 mm) et on chauffe à 1700C pendant une heure pour poly mériser la résine phenolique. On obtient ainsi un moule prismatique de 130 mm X 80 mm X 75 mm.
On chauffe le moule ainsi obtenu à 10000C à la vitesse de 400C par heure dans une atmosphère d'azote et on le maintient à cette température pendant une heure pour carboniser sa matrice. On obtient ainsi une matière composite ayant une structure à deux couches. On usine le noyau de cette matière composite de façon à laisser une épaisseur de -5 mm de couche non renforcée afin de produire le moule cubique représenté sur la Fig. 3.
Aux fins de comparaison, on utilise sépa rément un élément en carbone renforcé de fibres de
carbone, un élément en acier inoxydable (SUS 304) et un élément de graphite ayant une densité de 1,75 g/cm3 pour produire un moule ayant la même forme que le moule cubique obtenu ci-dessus.
On utilise chacun des moules ainsi obtenus comme moule femelle et on le place entre deux moules males en acier inoxydable (SUS 304) 100 de 0,02 mm d'épaisseur, puis on superpose des feuilles de fibres de carbone revêtues d'une pellicule d'aluminium par une opération de placage ionique, et on les place horizontalement dans le moule femelle, on les chauffe
à5700C pendant une période d'une heure, et on les
presse à chaud sous vide en les maintenant pendant
30 min. sous l'action d'un vide de 1Q 4 torr et avec 2 une force de pression de 350 kg/cm2 afin de produire une plaque d'aluminium renforcée de fibres de carbone.
Avec le moule produit par le procédé de
l'invention, on n'a observé aucun dommage même après
avoir répété la procédure de moulage vingt fois.
En revanche, avec le moule produit en -utilisant la matière composite à base de carbone renforcée de fibres de carbone, l'aluminium est entre
dans les vides du moule et le produit moulé n'a pas pu être enlevé de celui-ci. De même, le moule produit en utilisant le graphite s'est brisé lors de l'application de la pression, tandis que le moule obtenu en utilisant l'acier inoxydable s'est brisé après quatre opérations de moulage seulement.
EXEMPLE 8
On utilise comme noyau (mandrin) un élément 3 de graphite cylindrique (densité 1,75 g/cm3) ayant un diamètre extérieur de 40 mm.
On imprègne des faisceaux de fibres de
carbone comprenant 6000 filaments avec une solution
à 80 % en poids dans le méthanol d'une resine pheno-
lique (Sumilite Resin PR 50273) et on les enroule
autour du noyau par un procédé de bobinage approprié
afin de produire un moule ayant un diamètre extérieur
de 70 mm.
On fait cuire le moule ainsi obtenu à 1700C pendant 1 heure, puis on lui fait subir une post-cuisson de 8 heures à 2500C, on le chauffe à 10000C à la vitesse de 500C par heure dans une atmosphère d'azote et on le maintient à cette température pendant une heure pour
carboniser la matrice de résine. La teneur en fibres (en volume) de la couche extérieure est de 55 %.
On perce un trou dans le noyau de graphite, au centre de celui-ci afin de produire une matière composite ayant une structure à deux couches comprenant une couche intérieure de graphite et une couche extérieure de matière à base de carbone renforcée de fibres de carbone et ayant un diamètre intérieur de 30 mm et un diamètre extérieur de 50 mm
I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux divers exemples de réali- sation décrits ci-dessus sans sortir pour autant du cadre de l'invention.

Claims (15)

REVENDICATIONS
1. Procédé pour produire une matière composite à base de carbone renforcée de fibres de carbone caractérisé en ce qu'il consiste (1) à préparer un stratifié enroulé composé de fibres de carbone impré- gnées avec une résine thermo-durcissable sur un mandrin qui est fait d'une matière qui ne réagit pratiquement pas avec le carbone dans des conditions de carbonisation choisies et qui a un coefficient de dilatation thermique linéaire de 1.10 5/oC ou moins et un point de fusion supérieur à la température de carbonisation des conditions de carbonisation choisies, (2) à durcir ou à polymériser cette résine thermo-durcissable et (3) à effectuer une carbonisation dans les conditions de carbonisation choisies, tout en maintenant le stratifié enroulé sur le mandrin.
2. Procédé selon la revendication 1, carac térisé en ce que le stratifié enroulé est produit en enroulant sur le mandrin des fibres de carbone qui ont été préalablement imprégnées avec la résine thermo-durcissable.
3. Procédé selon la revendication 1, carac térisé en ce que le stratifié enroulé est produit en enroulant les fibres de carbone sur le mandrin et en imprégnant ensuite les fibres de résine thermodurcissable.
4. Procédé selon la revendication 1, carac térisé en ce que la résine thermo-durcissable est choisie dans le groupe comprenant les résines furaniques, les résines phénoliques, les polyimides et les résines époxydes.
5. Procéde selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on règle la teneur en fibres de carbone de la matière composite de façon à ce qu'elle soit comprise entre 20 et 80 % en volume.
6. Procédé selon la revendication 1, carac térisé en ce qu'on procède à la carbonisation a une température comprise entre 5000C et 15000C dans une atmosphère d'azote ou d'argon.
7. Procédé selon la revendication 1, carac térisé en ce qu'on procède à la carbonisation par un traitement thermique à une température comprise entre 500 C et 15000C dans une atmosphère d'azote ou d'argon, suivie d'un traitement thermique à une tempé- rature de 20000C ou plus, en utilisant un mandrin ayant un point de fusion plus élevé que la tempé- rature du traitement thermique à 20000C ou plus.
8. Procédé selon la revendication 1, carac térisé en ce que le mandrin est fait de carbone ou d'une céramique.
9. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la céramique se compose principalement d'oxyde de béryllium, d'oxyde de zirconium, de carbure de bore, de carbure de silicium, de carbure de tantale, de carbure de titane, de carbure de tungstène, de carbure de zirconium ou de nitrure de silicium.
10. Procédé selon la revendication 1, carac térisé en ce qu'on enlève le mandrin après la carbonisation.
11. Procédé selon la revendication 1, carac térisé en ce que le mandrin est fait d'une matière carbonée et en ce que, apres la carbonisation on élimine le mandrin en laissant une partie de celui-ci, afin de produire une matière composite à base de carbone ayant une structure à deux couches.
12. Matière composite à base de carbone renforcée de fibres de carbone préparée par un procédé consistant ) à produire un stratifié enroulé composé de fibres de carbone imprégnées avec une résine thermo-durcissable sur un mandrin qui est fait d'une substance qui ne réagit pas avec le carbone dans les conditions de carbonisation choisies et qui a un coefficient de dilatation thermique linéaire de 1.10 5/oC ou moins et un point de fusion plus élevé que la température de carbonisation des conditions de carbonisation choisies, (2) à cuire la résine thermo-durcissable, et (3) à effectuer la carbonisation dans les conditions choisies, tout en maintenant le stratifié enroulé sur le mandrin.
13. Matière composite a base de carbone renforcée de fibres de carbone selon la revendication 12, caractérisée en ce que le mandrin est fait d'une matière carbonée.
14. Matière composite à base de carbone renforcée de fibres de carbone selon la revendication 12, caractérisée en ce que le mandrin est fait d'une matière carbonée et en ce que, après la carbonisation on élimine le mandrin en laissant une partie de celuici afin de produire une matière composite à base de carbone ayant une structure à deux couches.
15. Matière composite à base de carbone renforcée de fibres de carbone selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'on enlève le mandrin après la carbonisation.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2590287A1 (fr) * 1985-11-15 1987-05-22 Applic Realisa Tissus Indl Utilisations du retrait tridimensionnel d'un tissu preoxyde ou autre lors de sa transformation en carbone. produits en resultant
EP0237031A2 (fr) * 1986-03-11 1987-09-16 C. CONRADTY NÜRNBERG GmbH & Co. KG Corps en carbone à porosité élevée et son procédé de fabrication
FR2624111A1 (fr) * 1987-12-02 1989-06-09 Fiber Materials Procede pour fabriquer un objet composite creux comportant un axe de symetrie, et objet fabrique selon ce procede
US5045299A (en) * 1988-06-29 1991-09-03 Kanto Yakin Kogyo K.K. Manufacturing method of carbon fiber reinforced compound materials
EP0464250A1 (fr) * 1988-06-28 1992-01-08 KAISER AEROSPACE & ELECTRONICS CORPORATION Procédé pour la fabrication de tuyau composé réfractaire
EP0495735A1 (fr) * 1991-01-18 1992-07-22 Le Carbone Lorraine Procédé de fabrication de tubes poreux, de perméabilité élevée, en matériau composite carbone-carbone et leurs applications
EP0812673A2 (fr) * 1996-06-13 1997-12-17 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Objet cylindrique en matériau composite renforcé de fibres et son procédé de fabrication

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4581263A (en) * 1984-08-27 1986-04-08 Fiber Materials, Inc. Graphite fiber mold
JPS61171914A (ja) * 1985-01-25 1986-08-02 Mitsubishi Rayon Co Ltd 炭素繊維／炭素複合材料系ロールの製法
JPS61213486A (ja) * 1985-03-20 1986-09-22 東邦レーヨン株式会社 高温処理炉
JPS62297105A (ja) * 1986-06-17 1987-12-24 株式会社　興人 デイスクロ−ルの製造法
JPH01138180U (fr) * 1988-03-17 1989-09-21
JPH0288463A (ja) * 1988-09-22 1990-03-28 Nippon Steel Chem Co Ltd 炭素複合材の製造方法
JPH02116672A (ja) * 1988-10-25 1990-05-01 Hanawa Netsuden Kinzoku Kk 炭素繊維／炭素コンポジット製筒体の製造方法
EP1493566B1 (fr) * 2003-07-03 2006-05-17 Fischer & Krecke Gmbh & Co. Machine à imprimer
DE102007019052A1 (de) 2007-03-19 2008-09-25 Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh Flugzeugfahrwerk
JP5999990B2 (ja) * 2012-06-12 2016-09-28 三菱重工業株式会社 セラミックス複合材料部品の製造方法
JP7377039B2 (ja) * 2019-09-19 2023-11-09 イビデン株式会社 炭素複合材

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1356266A (fr) * 1962-12-13 1964-03-27 Lorraine Carbone Enrobage étanche pour pièces composées de graphite pyrolytique et de graphite polycristallin ou d'un matériau réfractaire
GB1157874A (en) * 1965-08-05 1969-07-09 Carborundum Co Reinforced Carbon and Graphite Bodies
US3550213A (en) * 1968-12-31 1970-12-29 Us Army High strength hot-press die
US3700535A (en) * 1971-03-12 1972-10-24 Atomic Energy Commission Carbon fiber structure and method of forming same
FR2270203A1 (en) * 1974-05-08 1975-12-05 Dunlop Ltd High strength carbon sealing rings - made from coil of carbon fibres on which carbon is deposited from a gas phase

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2141981C3 (de) * 1971-08-21 1980-04-24 Fa. Johannes Bockemuehl, 5270 Gummersbach Kupplungsstück zur Verbindung eines Wasserzuführungsschlauches mit einem Behandlungstank für fotografisches Material
JPS4927513A (fr) * 1972-07-08 1974-03-12
JPS49109468A (fr) * 1973-02-21 1974-10-17
US3917884A (en) * 1973-04-23 1975-11-04 Fiber Materials Method of making wound graphite carbon body
JPS5935841B2 (ja) * 1975-10-25 1984-08-31 日本カ−ボン株式会社 タンソザイリヨウノセイゾウホウ
JPS54129267A (en) * 1978-03-29 1979-10-06 Nippon Carbon Co Ltd Sliding member

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1356266A (fr) * 1962-12-13 1964-03-27 Lorraine Carbone Enrobage étanche pour pièces composées de graphite pyrolytique et de graphite polycristallin ou d'un matériau réfractaire
GB1157874A (en) * 1965-08-05 1969-07-09 Carborundum Co Reinforced Carbon and Graphite Bodies
US3550213A (en) * 1968-12-31 1970-12-29 Us Army High strength hot-press die
US3700535A (en) * 1971-03-12 1972-10-24 Atomic Energy Commission Carbon fiber structure and method of forming same
FR2270203A1 (en) * 1974-05-08 1975-12-05 Dunlop Ltd High strength carbon sealing rings - made from coil of carbon fibres on which carbon is deposited from a gas phase

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2590287A1 (fr) * 1985-11-15 1987-05-22 Applic Realisa Tissus Indl Utilisations du retrait tridimensionnel d'un tissu preoxyde ou autre lors de sa transformation en carbone. produits en resultant
EP0230161A1 (fr) * 1985-11-15 1987-07-29 Societe D'applications Et Realisations De Tissus Industriels S.A.R.T.I. Procédé de fabrication par retrait thermique de pièces tubulaires tissées, Formées au moins en partie de fibres de carbone
EP0237031A2 (fr) * 1986-03-11 1987-09-16 C. CONRADTY NÜRNBERG GmbH & Co. KG Corps en carbone à porosité élevée et son procédé de fabrication
EP0237031A3 (fr) * 1986-03-11 1988-10-26 C. CONRADTY NÜRNBERG GmbH & Co. KG Corps en carbone à porosité élevée et son procédé de fabrication
FR2624111A1 (fr) * 1987-12-02 1989-06-09 Fiber Materials Procede pour fabriquer un objet composite creux comportant un axe de symetrie, et objet fabrique selon ce procede
EP0464250A1 (fr) * 1988-06-28 1992-01-08 KAISER AEROSPACE & ELECTRONICS CORPORATION Procédé pour la fabrication de tuyau composé réfractaire
US5045299A (en) * 1988-06-29 1991-09-03 Kanto Yakin Kogyo K.K. Manufacturing method of carbon fiber reinforced compound materials
EP0495735A1 (fr) * 1991-01-18 1992-07-22 Le Carbone Lorraine Procédé de fabrication de tubes poreux, de perméabilité élevée, en matériau composite carbone-carbone et leurs applications
FR2671735A1 (fr) * 1991-01-18 1992-07-24 Pechiney Recherche Procede de fabrication de tubes poreux, de permeabilite elevee, en materiau composite carbone-carbone et leurs applications.
US5264162A (en) * 1991-01-18 1993-11-23 Pechiney Recherche Process for manufacturing porous tubes of high permeability made from carbon-carbon composite material, and their application
EP0812673A2 (fr) * 1996-06-13 1997-12-17 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Objet cylindrique en matériau composite renforcé de fibres et son procédé de fabrication
EP0812673A3 (fr) * 1996-06-13 1999-05-12 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Objet cylindrique en matériau composite renforcé de fibres et son procédé de fabrication

Also Published As

Publication number Publication date
JPS631265B2 (fr) 1988-01-12
JPS5734085A (en) 1982-02-24
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