JP2004513053A - 多孔性構造体の膜沸騰による高密度化の改良 - Google Patents

多孔性構造体の膜沸騰による高密度化の改良 Download PDF

Info

Publication number
JP2004513053A
JP2004513053A JP2002539284A JP2002539284A JP2004513053A JP 2004513053 A JP2004513053 A JP 2004513053A JP 2002539284 A JP2002539284 A JP 2002539284A JP 2002539284 A JP2002539284 A JP 2002539284A JP 2004513053 A JP2004513053 A JP 2004513053A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
porous structure
liquid precursor
filter
densification
precursor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002539284A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4069974B2 (ja
Inventor
ダヴィッド, パトリック
ロヴィラン, ドミニク
マロン, フレデリック
ダレ, ピエール
ダール, アラン
トランクコスト, ミシェル
Original Assignee
コミツサリア タ レネルジー アトミーク
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コミツサリア タ レネルジー アトミーク filed Critical コミツサリア タ レネルジー アトミーク
Publication of JP2004513053A publication Critical patent/JP2004513053A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4069974B2 publication Critical patent/JP4069974B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C04B35/83Carbon fibres in a carbon matrix
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5001Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with carbon or carbonisable materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81Coating or impregnation
    • C04B41/85Coating or impregnation with inorganic materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本発明は、多孔性構造体(5)の膜沸騰高密度化法(混合気液法)に関し、多孔性構造体を例えば炭化水素等の液状前駆体に浸すことと、システムを加熱して例えば炭素等の前記液状前駆体の分解性生成物を前記多孔性構造体の孔に堆積させることからなる。本発明は、多孔性構造体の周りにポリテトラフルオロエチレンからなるフィルタを用いて、多孔性構造体に入り込む液状前駆体流を減量し、高密度多孔性構造体の周囲の液状前駆体の気化現象を低減させることを特徴とする。
【選択図】図2

Description

【0001】
発明の技術分野
本発明の目的は、多孔性構造体を高密度化するための方法であり、さらに正確には、前記方法の改善に関し、消費電力を低減し密度化速度を増加させると同時に堆積生成物組織の均質性を向上させることができる。
【0002】
多孔性構造体における膜沸騰高密度化法(気液混合方法)は、液状前駆体の熱分解により多孔性構造体を構成する物質と同一の、または異なる物質を堆積することによって多孔性構造体の空間を充填することであることは既知である。
【0003】
本発明は、特にフェルト、繊維、ニードルパンチおよび三方向性予備成形物等の多孔性物質の高密度化に適合し、それらが高い機械抵抗力、優れた断熱性、ならびに衝撃および摩耗に対する適度な抵抗力を有するために、熱遮蔽体、ブレーキディスクおよびノズルスロートを製作するために有利に利用することができる。
【0004】
従来技術
膜沸騰高密度方法または高速高密度化の基本技術は、特に仏国特許出願公開第2516914号(参考文献[1])に記載されている。この技術は、高密度化する多孔性構造体を炭化水素からなる液状前駆体に浸すことと、炭化水素の分解により、前記構造体の孔の内部に堆積可能な炭素または熱分解グラファイトを形成するように誘導により加熱することである。
【0005】
また、仏国特許出願公開第2712884号(参考文献[2])に記載されているように、この技術は、前駆体としてトリクロロボラジン等のボラジンから選択された液状前駆体を使用することで、窒化ホウ素等のセラミック物質を用いた多孔性構造体の高密度化に使用されている。
【0006】
この技術を使用すると、欧州特許出願公開第0515186号(参考文献[3])に開示されているように、前記構造体の内部に2つの物質の組成こう配を生成することにより、多孔性構造体の孔に2つの異なる物質を堆積することができる。
【0007】
また、この膜沸騰高密度化技術に使用される装置の完成品が米国特許第5389152号(参考文献[4])および米国特許第5547717号(参考文献[5])に記載されている。
【0008】
仏国特許出願公開第2760741号(参考文献[6])および仏国特許出願公開第2760742号(参考文献[7])では、シクロヘキサン等の他の液状前駆体を用いることを提案している。こういった前駆体は、ベンゼンおよびナフタレンのハロゲンまたはアルキル誘導体からなる芳香族化合物である。これら2つの文献は、高密度化する構造体と接する厚みが3mm以上の別の多孔性構造体を維持し、その全体の厚みを上回る多孔性構造体の高密度化を保証することを提案したものである。
【0009】
上記引用文献に記載の方法では、物質の流れは膜沸騰現象により抑制され、自然発生的であって、その結果:
熱エネルギーの50から90%は気化に消費され、加熱分解の工程では使用されないのでエネルギー収率が悪い。
温度勾配が非常に高く、温度勾配が増大するほど密度化速度が減少するので、密度化速度は最適化されているとは言えない。
【0010】
本発明の概要
本発明の目的は、詳細には、多孔性構造体の膜沸騰高密度化法を改善し、消費電力を低減し、密度化速度を増加させると同時に、堆積生成物が炭素である場合にその組織の均質性を向上させることである。
【0011】
本発明によれば、多孔性構造体の膜沸騰高密度化の過程は、サセプタに結合したか否かを問わず、多孔性構造体を液状前駆体に浸すことと、システムを加熱して多孔性構造体の孔に前記液状前駆体の分解生成物を堆積することからなり、多孔性構造体に入り込む液状前駆体流を減少させ、よって高密度化する多孔性構造体の周囲の前記液状前駆体の気化現象を低減することを特徴とする。加熱は、(予備成形物に直接結合することによりサセプタの有無を問わず)抵抗型または誘導型とすることができる。
【0012】
このように、本発明は、高密度化する多孔性部分への液状前駆体の到達を制御することからなる。これは、多孔性構造体の周りの少なくとも一部に、高密度化する構造体の透過率より小さい透過度を有し、構造体を形成する物質とは異なる物質からなるフィルタを配置することにより達成できる。例えば、透過率0.05から20Dおよび厚み50μmから2mmのフィルタを使用することができる。
【0013】
多孔性構造体の周囲に前記フィルタがあるおかげで、当該部分が一様に最大温度となるために電気エネルギーが低下し密度化速度が増加する。
【0014】
電気エネルギーの低下は、主に、エネルギーを吸収し多孔性構造体の外部を冷却する強い吸熱現象である前記前駆体の気化の流れがかなり低減するという事実に起因する。
【0015】
前記現象の結果、密度化速度の増加が起こる。これは、排除された熱量がより小さいために該部分の温度勾配が小さく、沈着速度が熱と反比例して急速に伸びることにより、全体的に密度化速度が速くなる。
【0016】
最後に、炭素沈着により多孔性構造体を高密度化するために本発明を使用する場合、前記フィルタは、最低上昇温度範囲において堆積した炭素の均一性も改善する。多孔性構造体の繊維線または繊維網の内部にモザイク状またはエクスピッチ(ex−pitch)系炭素の形成を排除すると同時に、前駆体の沸騰による摂動、または液体の多孔性構造体への急激な透過を軽減することができる。
【0017】
よって、液体の波を生成することにより対照的に構造体への前駆体の流れを増大させることを目的とした参考文献[4]の目的とは逆に、本発明では多孔性構造体に入り込む液状前駆体の流れを低減することにより前述した結果を達成する。
【0018】
同様に、フィルタの存在により得られる効果は、参考文献[6]と[7]で使用されるフェルトを用いた効果とは全く異なる。
【0019】
参考文献[6]と[7]では、フェルトは多孔性構造体の延長として働き、当該過程の開始時に部分的に高密度化される。よって、厚み全体にわたって多孔性構造体の項密度化が提供される。
【0020】
本発明によれば、フィルタは多孔性構造体の延長でなく、多孔性構造体に入り込む液状前駆体の流入制限として機能する。
【0021】
本発明で用いられるフィルタには、使用する液状前駆体に対して不活性であり、液状前駆体の沸点に耐える物質を使用する限りにおいて、様々な物質を使用することができる。
【0022】
このフィルタは、(例えば、一または複数層構造状の)鉱物繊維、有機繊維またはガラス繊維製とすることができる。
【0023】
また、フィルタに使用される物質は、液状前駆体により適度な湿潤性を有するように、使用する液状前駆体の性質に合わせて選択されてもよい。
【0024】
本発明によれば、ポリテトラフルオロエチレン繊維からなるフィルタを有利に使用することができる。
【0025】
フィルタの厚みもまた、適当な前駆体流を低減させるために使用される前駆体の性質に合わせて選択される。さらに、厚みの選択により多孔性構造体への堆積力および堆積速度を調節することができる。しかし、フィルタが特定の厚みを超えると、結果的に高密度化は多孔性を増すことになり、一般的に現在の用途の大部分で高密度物質の品質を損なう。
【0026】
本発明によれば、連結金具(ガラスビーズ、ラッシングリング)からなる拡散隔膜を当該部分の周りに配することにより、当該部分に流れ込む液状前駆体流の影響は同様に低減することができる。
【0027】
本発明の方法を実行すると、炭素又はセラミック化合物或いはその化合物または混合体等の様々な生成物を堆積することができる。
【0028】
多孔性構造体を炭素の堆積物により高密度化する場合、液状前駆体は、アルカン、シクロアルカン、アルケン、芳香族炭化水素およびそれらの誘導体の中から選択される液状炭化水素とすることができる。
【0029】
シクロアルカンは、特に、シクロヘキサンとすることができる。
【0030】
芳香族炭化水素は、ベンゼン、ナフタレンおよびそれらハロゲン化またはアルキル化誘導体の中から選択することができる。
【0031】
セラミック化合物を沈殿させる場合、液状前駆体は、ボラジン、アルコラート、シランおよびそれらの誘導体の中から選択することができる。
【0032】
本発明によれば、厚みが3mmから10mmのフェルト等の厚みが3mm以上の別の多孔性構造体を、高密度化する多孔性構造体とフィルタ間に介在させることができる。
【0033】
本発明の方法を実施するために、当該システムは、誘導、ジュール効果または直結、或いはこれら手段の組み合わせによって加熱することができる。
【0034】
加熱が、サセプタにより実施される誘導過熱か、または抵抗を用いて実施する抵抗過熱である場合、望ましくは、高密度化する多孔性構造体と、サセプタまたは抵抗との間に伸縮継手を配する。
【0035】
一般的に、このような継ぎ手部の厚みは少なくとも1mm、有利には少なくとも3mmである。前記継ぎ手部は、紙またはグラファイト製とすることができる。
【0036】
本発明による方法で高密度化が可能な多孔性構造体は、特に、炭素またはグラファイトのフェルト或いは繊維とすることができる。
【0037】
一般的に、高密度化は、上記のような多孔性構造体上に、前記液状前駆体を元にする炭素を堆積することにより行われる。
【0038】
本発明の他の特徴及び長所は、添付図を参照して後述する非限定的な実施例により明らかにする。
【0039】
図1は、本発明の方法を実施可能なサセプタを用いた誘導過熱を使用する高密度化装置を図示している。
【0040】
本装置は、反応炉1、液滴粒子分離装置2またはエアゾールトラップおよび熱コンデンサまたは熱交換器3の、3つの部分からなるカラム(column)を具備する。反応炉部分には、閉込み用の囲いまたはグローブボックス4が装備されており、内部は中性ガス流で掃引されている。これにより反応炉が破裂した場合におけるオペレータの安全性が確保されており、反応ガスの燃焼または爆発、およびオペレータによる生成物の吸入を予防することができる。
【0041】
高密度化する多孔性構造体5およびサセプタ7を具備するシステムを、回転可能な、または不可能な支持部6上に配置する。前記支持部6は反応炉1の底部に搭載されており、スライド可能に閉蓋8を挿通している。
【0042】
反応炉内部に配置可能な誘導コイル10に、ジェネレータ11により高周波電力を供給する。多孔性構造体およびサセプタの温度は、ジェネレータ11の電力を調節して堆積温度を制御することが可能なプログラマ13に接続された熱電対または熱感知器12によって測定される。
【0043】
さらに、当該反応炉は、当該反応炉1内部に連続的に前駆体を導入可能な導管14と、導管15に発生したタールと懸濁液を取り除くために反応炉の含有物を連続的にフィルタ可能な導管15とを具備する。該2つの導管には、循環ポンプ16および17がそれぞれ装備される。また、反応炉には、窒素管18、または処理の始めに反応炉1に収容された空気を取り除くために使用される他の中性ガスと、最後に、反応炉の底部に配され、反応炉のエア抜きを可能にするバルブ19を装備した開口部とが装備されている。
【0044】
反応炉1の上部に配置された液滴粒子分離装置2は、反応炉1内に生成されたミストを除去するように機能する。液滴粒子分離装置2の上部に配置されたコンデンサまたは熱交換器3は、冷却液(通常は水)の循環用の蛇行部20を具備する。
【0045】
当該熱交換器で前駆体の蒸気を冷却して液化することにより、反応炉1に送り返すことができる。
【0046】
反応ガスは圧力調整バルブ21を用いて負圧下で抽出され、導管を介してガス処理装置22(ハロゲン化合物を利用する場合の中和)に達する。該ガス調整バルブ21は、アクチュエータポジショナ(pressostat)24に接続されたレギュレータ23により制御する。クラッキングからのガス流は、流量測定器25で測定する。
【0047】
また、当該ガス処理装置は、反応炉内部の圧力を確認するための第2アクチュエータポジショナ27と、コラム内の超過圧(0.2MPaに設定)を抑制するための安全解放バルブ28および29を装備する2つの導管とを具備する。また、当該ガス処理装置の近傍に爆発力計30を配置し、クラッキングによる該装置外部へのガス漏れを検知する。
【0048】
バルブ32、33、34および35によりポンプ16の使用が可能で、本発明の方法を実施中に前駆体Pを送り出すか、または実験の最後に導管14および36を通ずる閉路に溶媒Sを循環させて当該装置のクリーニングを行うことができる。
【0049】
図2は、ペイエックス(payex)(グラファイト紙)53で覆われた図1の多孔性構造体5とサセプタで形成されたシステムの水平断面図を示している。
【0050】
この図では、サセプタ7の周囲に多孔性構造体5が配置され、本発明によるフェルト51とフィルタ52によって覆われていることがわかる。
【0051】
この図では、フィルタの厚みは実質的により小さいものなので、フェルトの厚みと対比させると実際より大きく表現されている。
【0052】
以下にこの装置における本発明の実施形態を記述する。
【0053】
サセプタ7、多孔性構造体5、フェルト51およびフィルタ52からなるシステムを、反応炉1の外部において支持部6上に配置する。熱感知器12を配置し、次いで不活性ガスを使用して反応炉1と密封室4とから残留する酸素を駆逐するためにパージする。その後反応炉に前駆体(例えばシクロヘキサン)を充填する。
【0054】
冷却回路20とガス処理装置22を作動させ、濾過ポンプ17、ジェネレータ11、温度プログラマ13、圧力レギュレータ23の動力を上昇させた後、システムの温度を上昇させる。圧力は圧力レギュレータ23によって0.12MPaに設定する。
【0055】
前駆体が沸騰し始めると、反応炉の不活性ガスパージが抑制される。クラッキング温度(シクロヘキサンの場合は約800℃)に達すると、前駆体の気体は多孔性構造体内で分解し、基材の孔の内部で炭素沈着物となる。
【0056】
さらに詳細には、多孔性構造体壁が最高温度に達したときクラッキングが生じる。多孔性構造体がサセプタに載置されているとき、高密度化の前面は、サセプタと接触する多孔性構造体の表面から外壁の方向に広がる。サセプタが存在しないときには、高密度化の前面は、多孔性構造体の内部から液状前駆体に接触配置された外壁の方向に広がる。
【0057】
高密度化前面の前進速度は、多孔性構造体の最大温度とその特性(多孔性形式)に応じて、数十mm/hからcm/h(r)まで変化してよい。温度は、サセプタ7(サセプタが存在しない場合は多孔性構造体5の中央部)に配置された熱電対12に接続されたプログラマ13により制御する。反応ガス流を流量計測器25により計測し、反応ガス流の成分を識別することにより、高密度化前面の前進速度を計算することが可能となる。
【0058】
反応炉内の前駆体を一定に保つために、前駆体を連続的に加える。
【0059】
反応ガス混合体、非分解蒸気、および反応炉で生成されたエアゾールを反応炉の上方部から抜く。前記エアゾールおよび蒸気を液滴粒子分離装置2および交換器3で液化し、前記反応ガスを当該装置の上部において抽出し、最終的にガス処理装置22で中和する。高密度化の最後で、ガス流の計測値は著しく落ち込む。すると、温度は大気温度に達するまで徐々に低下する。
【0060】
このようにして得られるシステムを次いで換熱し、真空下の炉内で約500度で熱処理することにより、残った間隙率に滲み込んで残余している前駆体を除去する。前駆体とフィルタをシステムから分離し、高密度化されなかった構造体の外側部分(例えば追加フェルト)を機械処理する。
【0061】
炭素を堆積させた場合、得られた高密度化構造体は均質で、密度は1.7以上であり、偏光での光学顕微鏡による特徴付けにより明らかであるように、粗層構造を有する。この構造は、高温(2400度)での熱処理によりグラファイトに近似した結晶構造を得ることを可能にするため、特に興味深い。
【0062】
以下に、シクロヘキサンを液状前駆体として使用し、フィルタを使用したときと使用しないときの高密度化の結果を示すことにより、部分的な炭素高密度化の2つの実施例を説明する。
【0063】
実施例1
使用する反応炉は内径200mm、高さ300mmである。反応炉内部に配置される誘導器は高さ150mmで、内径および外径がそれぞれ175mmおよび195mmである6回転からなる。
【0064】
使用するサセプタは直径80mmおよび高さ100mmである。該サセプタは、以下3つの部分からなる、高密度化する炭素フェルト(密度0.40から0.45)を使用して完全に包まれている。
− 側表面を覆う、内径および外径がそれぞれ80mmおよび120mm、高さ100mmの中空のシリンダ
− 2つの平坦な上部および底部表面を覆う、直径120mmおよび厚さ20mmの2つのディスク
【0065】
システムは、以下の特徴を備えるポリテトラフルオロエチレンGORE−TEX(登録商標)の2層から形成されるフィルタにより覆われている。
− 1つの層の厚みが0.2mm
− 濾過特性:直径7.5μm未満の粒子のみを通過させる。
− 透過率:1ダルシー(または1μm
− 熱伝導率:摂氏50度において0.045W/m.K、摂氏100度において0.054W/m.K
【0066】
フィルタ全体の厚みは0.4mmである。
【0067】
圧力を0.1Mpaに設定する。温度を摂氏500度/hの速度で1,100度まで上昇させる。電力は、分解ガス流がほぼ一定に維持されるように実験時間にわたって調整される。高密度化を約7時間行った後、気温を摂氏800度/hの速度で低減する。
【0068】
結果は以下の通りである:
− 高密度化速度は3mm/hであった。
− エネルギー消費は堆積した炭素1kgにつき65kWhであった。
− 炭素が一様に堆積し、粗層型の構造となった。
【0069】
比較のため、同条件下でGORE−TEX(登録商標)を使用せずに高密度化を約10時間行うと:
− 高密度化速度は1.9mm/hであった。
− エネルギー消費は120kWh/kgであった。
− 繊維束や外部にモザイク状の炭素またはエクスピッチ型の炭素の堆積があったため、堆積は一様でなかった。
【0070】
実施例2
本実施例は炭素の小片の高密度化に関する。加熱は抵抗加熱である。
【0071】
加熱要素は直径3mmのグラファイトである。それを、炭素フェルト(密度0.1)からなる直系2cmおよび高さ3cmのチューブである、高密度化する試料で囲む。システムを、実施例1と同様のGORE−TEX(登録商標)の2層から形成されるフィルタに包む。
【0072】
圧力を0.1Mpaに設定する。温度を摂氏1,000度/hの速度で1,100度まで上昇させる。温度を30分間摂氏1,100度に維持し、その後摂氏1,000度/hの速度で低減する。
【0073】
結果は以下の通りである:
− 高密度化速度は4mm/hであった。
− エネルギー消費は堆積した炭素1kgにつき110kWhであった。
− 密度は1,8であった。
【0074】
比較のため、同条件下でGORE−TEX(登録商標)を使用しない場合は:
− 高密度化速度は0.6mm/hであった。
− エネルギー消費は堆積した炭素1kgにつき1,400kWhであった。
− 密度は1,8であった。
【0075】
図3および図4は、実施例1で高密度化した20mmの炭素ディスクにおける温度プロフィールを示す。
【0076】
図3の曲線Tsは、時間の経過(時間,分)に伴うサセプタの温度(摂氏)変化を示す。その下の複数の曲線は、表示された距離(mm)だけ離れたディスクの領域における時間の経過(時間,分)に伴う温度(摂氏)の変化を表す。それぞれの距離は、温度を測定した部分における位置とサセプタとの距離に一致する。
【0077】
図4の曲線は、同じ条件下でGORE−TEX(登録商標)フィルタを使用しない場合の厚さ20mmのディスク上の温度プロフィールを表す。
【0078】
これら2つの図を比較することにより、最も急激な上昇は図3に見られ、その温度勾配は小さいことがわかる。繊維上への堆積速度および生成される炭素の量は、温度と反比例するので、GORE−TEX(登録商標)を使用しない場合、勾配が小さい部分の最高温度の値は、高密度化の速度を速め、エネルギー消費を低減し、炭素の生成を増大させる結果となる。
【0079】
よって、本発明によるフィルタを使用することにより、液体/気体の界面制御が可能で、内部の蒸気流を簡単に変化させることができ、よって部品製造において重要な経済的要素となる高密度化速度、および高密度化に要する電力に関して多大な利益をもたらすことが可能である。
【0080】
参考文献
[1]仏国特許出願公開第2516914号
[2]仏国特許出願公開第2712884号
[3]欧州特許出願公開第0515186号
[4]米国特許第5389152号
[5]米国特許第5547717号
[6]仏国特許出願公開第2760741号
[7]仏国特許出願公開第2760742号
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に利用可能な高密度化装置を図示している。
【図2】図2は、高密度化される多孔性構造体の水平断面図を示している。
【図3】図3は、フィルタが存在する場合の高密度化されるディスク状多孔性構造体の温度プロフィールを示している。
【図4】図4は、フィルタを使用せずに高密度化した点以外は図3で使用したものと同一の多孔性構造体の温度プロフィールを示している。

Claims (12)

  1. 多孔性構造体の膜沸騰高密度化法であって、多孔性構造体を液状前駆体に浸すことと、システムを加熱して前記液状前駆体の分解生成物を多孔性構造体の孔に堆積させることからなり、多孔性構造体の少なくとも一部の周囲に、該構造体を構成する物質とは異なる物質からなり、高密度化する多孔性構造体の透過性より低い透過性を有するフィルタを装着することにより、多孔性構造体に入り込む液状前駆体流を減少させ、よって高密度化する多孔性構造体の周囲の液状前駆体の気化現象を低減することを特徴とする方法。
  2. 前記フィルタが0.05から20Dの透過度と50μmから2mmの厚みを有する請求項1に記載の方法。
  3. 前記フィルタがポリテトラフルオロエチレン繊維製である請求項1または請求項2に記載の方法。
  4. 前記フィルタが1ダルシーの透過度と0.2mmの厚みを有する請求項3に記載の方法。
  5. 厚み3mm以上の別の多孔性構造体が高密度化する多孔性構造体と前記フィルタ間に介在する請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 液状前駆体が、アルカン、シクロアルカン、アルケン、芳香族炭化水素およびそれらの誘導体から選択される液状炭化水素である請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記液状前駆体がシクロヘキサンである請求項6に記載の方法。
  8. 前記液状前駆体が、ベンゼン、ナフタレンおよびそれらのハロゲン化またはアルキル化誘導体から選択される芳香族炭化水素である請求項6に記載の方法。
  9. 液状前駆体が、ボラジン、アルコラート、シランおよびそれらの誘導体から選択されるセラミック化合物の前駆体である請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の方法。
  10. システムの加熱法は、サセプタを利用した誘導加熱法および/またはジュール効果による抵抗加熱法および/または直接結合による誘導加熱法である請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 加熱法は、サセプタを利用して実行する誘導加熱法、または抵抗を利用して実行する抵抗加熱法であり、前記高密度化する多孔性構造体と前記サセプタまたは前記抵抗との間に伸縮継手を配置する請求項10に記載の方法。
  12. 前記多孔性構造体が炭素からなり、前記液状前駆体がシクロヘキサンである請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の方法。
JP2002539284A 2000-10-30 2001-10-29 多孔性構造体の膜沸騰による高密度化の改良 Expired - Fee Related JP4069974B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0013921A FR2815890B1 (fr) 2000-10-30 2000-10-30 Perfectionnement aux procedes de densification par calefaction d'une structure poreuse
PCT/FR2001/003355 WO2002036520A1 (fr) 2000-10-30 2001-10-29 Perfectionnement aux procedes de densification par calefaction d'une structure poreuse

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004513053A true JP2004513053A (ja) 2004-04-30
JP4069974B2 JP4069974B2 (ja) 2008-04-02

Family

ID=8855900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002539284A Expired - Fee Related JP4069974B2 (ja) 2000-10-30 2001-10-29 多孔性構造体の膜沸騰による高密度化の改良

Country Status (10)

Country Link
US (1) US6994886B2 (ja)
EP (1) EP1332120B1 (ja)
JP (1) JP4069974B2 (ja)
KR (1) KR100822897B1 (ja)
CN (1) CN1251998C (ja)
AU (1) AU2002215082A1 (ja)
CA (1) CA2429393A1 (ja)
DE (1) DE60122198T2 (ja)
FR (1) FR2815890B1 (ja)
WO (1) WO2002036520A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013086999A (ja) * 2011-10-14 2013-05-13 Ihi Aerospace Co Ltd 多孔質構造体の高密度化方法及び高密度化装置
JP2018111640A (ja) * 2017-01-13 2018-07-19 第一高周波工業株式会社 炭素材の接合方法
WO2022118963A1 (ja) * 2020-12-04 2022-06-09 株式会社Ihiエアロスペース セラミックス基複合材料とその製造方法
WO2022118962A1 (ja) * 2020-12-04 2022-06-09 株式会社Ihiエアロスペース セラミックス基複合材料の開気孔充填方法およびセラミックス基複合材料

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7413793B2 (en) * 2004-10-21 2008-08-19 Graftech International Holdings Inc. Induction furnace with unique carbon foam insulation
US7527855B2 (en) 2004-10-21 2009-05-05 Graftech International Holdings Inc. High strength monolithic carbon foam
US20100104496A1 (en) * 2004-10-21 2010-04-29 Miller Douglas J High strength monolithic carbon foam
JP4482016B2 (ja) * 2007-06-29 2010-06-16 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 複合セラミックスの製造方法、複合セラミックス、およびセラミックフィルタアセンブリ
US20110020631A1 (en) * 2007-09-11 2011-01-27 Douglas J Miller Coated Carbon Foam Article
US8163339B2 (en) * 2007-09-17 2012-04-24 Messier-Bugatti-Dowty Edge densification for film boiling process
CA2699620A1 (en) * 2009-04-25 2010-10-25 Messier-Bugatti Apparatus and method of densifying porous articles
EP2636918A1 (en) 2012-03-05 2013-09-11 Messier-Bugatti-Dowty Edge densification for film boiling process
US10476583B2 (en) * 2015-08-13 2019-11-12 Viasat, Inc. Managed time division duplexed baseband signaling
FR3072674B1 (fr) * 2017-10-19 2019-11-08 Safran Landing Systems Procede de fabrication d'une piece de friction en materiau composite
CN114728856A (zh) * 2019-10-04 2022-07-08 宾州研究基金会 水化助熔剂辅助的致密化
FR3108629B1 (fr) * 2020-03-30 2022-04-01 Safran Ceram Procédé de densification de matériaux composites

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1260034A (en) * 1969-08-12 1972-01-12 Coal Industry Patents Ltd Method of manufacturing unitary porous carbon bodies
JPS5829129Y2 (ja) * 1977-12-14 1983-06-25 呉羽化学工業株式会社 真空炉用多層成形断熱材
FR2516914B1 (fr) 1981-11-26 1986-03-14 Commissariat Energie Atomique Procede de densification d'une structure poreuse
JP3182212B2 (ja) 1991-05-21 2001-07-03 アブコウ・コーポレイション 高密度化多孔質ビレットを製造する方法及び多孔質予備成形体の高密度化方法
US5389152A (en) 1992-10-09 1995-02-14 Avco Corporation Apparatus for densification of porous billets
US5348774A (en) * 1993-08-11 1994-09-20 Alliedsignal Inc. Method of rapidly densifying a porous structure
FR2712884B1 (fr) 1993-11-26 1995-12-29 Commissariat Energie Atomique Procédé de densification d'une structure poreuse par du nitrure de bore et structure poreuse densifiée par du nitrure de bore.
FR2760742B1 (fr) * 1997-03-13 1999-05-28 Europ Propulsion Procede de densification d'une structure poreuse avec circulation du precurseur et dispositif associe
FR2760741B1 (fr) * 1997-03-13 1999-05-28 Europ Propulsion Procede de densification d'une structure poreuse faisant intervenir un precurseur original et dispositif associe
US5981002A (en) * 1998-02-09 1999-11-09 Textron Systems Corporation Method for densifying the edges and surfaces of a preform using a liquid precursor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013086999A (ja) * 2011-10-14 2013-05-13 Ihi Aerospace Co Ltd 多孔質構造体の高密度化方法及び高密度化装置
JP2018111640A (ja) * 2017-01-13 2018-07-19 第一高周波工業株式会社 炭素材の接合方法
WO2022118963A1 (ja) * 2020-12-04 2022-06-09 株式会社Ihiエアロスペース セラミックス基複合材料とその製造方法
WO2022118962A1 (ja) * 2020-12-04 2022-06-09 株式会社Ihiエアロスペース セラミックス基複合材料の開気孔充填方法およびセラミックス基複合材料

Also Published As

Publication number Publication date
EP1332120A1 (fr) 2003-08-06
AU2002215082A1 (en) 2002-05-15
US6994886B2 (en) 2006-02-07
CA2429393A1 (fr) 2002-05-10
CN1251998C (zh) 2006-04-19
KR100822897B1 (ko) 2008-04-16
DE60122198T2 (de) 2007-07-05
DE60122198D1 (de) 2006-09-21
CN1471499A (zh) 2004-01-28
KR20030059218A (ko) 2003-07-07
FR2815890A1 (fr) 2002-05-03
EP1332120B1 (fr) 2006-08-09
WO2002036520A1 (fr) 2002-05-10
US20040022956A1 (en) 2004-02-05
FR2815890B1 (fr) 2003-09-05
JP4069974B2 (ja) 2008-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4069974B2 (ja) 多孔性構造体の膜沸騰による高密度化の改良
JP3490087B2 (ja) コントロールした表面温度における多孔質基材への物質の蒸気相化学浸透方法
JP3754450B2 (ja) 圧力勾配cvi/cvd法
CA2107830C (en) Method and apparatus for densification of porous billets
JP3364226B2 (ja) 多孔質基板の高密度化方法
US6858302B2 (en) Composite articles
CA2175041C (en) Chemical vapour infiltration process of a pyrocarbon matrix within a porous substrate with creation of a temperature gradient in the substrate
CN106007771B (zh) 快速制备粗糙层热解炭的方法
JP3574133B2 (ja) 温度勾配を形成した繊維質基材内における物質の化学的蒸気浸透法
US20090130307A1 (en) Method for the rapid densification of a porous substrate, comprising the formation of a solid deposit within the porosity of the substrate
CA2320258C (en) Partially densified carbon preform
US6416824B2 (en) Densification
Wang et al. A rapid fabrication of C/C composites by a thermal gradient chemical vapor infiltration method with vaporized kerosene as a precursor
Wu et al. Kinetics of thermal gradient chemical vapor infiltration of large-size carbon/carbon composites with vaporized kerosene
David et al. Rapid densification of carbon and ceramic matrix composites materials by film boiling process
Bend RECENT ADVANCES IN RAPID VAPOR-PHASE DENSIFICATION OF THICK REFRACTORY CARBON-CARBON COMPOSITES
AU1845199A (en) Method for densification of porous billets
AU2194000A (en) Composite foam, articles, and methods of formation

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040730

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20071218

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080108

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110125

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees