JPH05116115A - 補剛セラミツクマトリツクス複合物パネルの製造方法および複合物パネル - Google Patents
補剛セラミツクマトリツクス複合物パネルの製造方法および複合物パネルInfo
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- JPH05116115A JPH05116115A JP4068110A JP6811092A JPH05116115A JP H05116115 A JPH05116115 A JP H05116115A JP 4068110 A JP4068110 A JP 4068110A JP 6811092 A JP6811092 A JP 6811092A JP H05116115 A JPH05116115 A JP H05116115A
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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- C03B19/06—Other methods of shaping glass by sintering, e.g. by cold isostatic pressing of powders and subsequent sintering, by hot pressing of powders, by sintering slurries or dispersions not undergoing a liquid phase reaction
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 セラミックマトリックス複合物パネルの製造
方法において、大きい剛性および強度を有する複合物構
造を効率的かつ低コストで製造される。 【構成】 粉末化ガラスを予備含浸された無機繊維から
形成される生セラミックシートから成る複合材料および
耐火性フローティングツール16を与え、パネルプレフォ
ーム14、支持体プレフォーム18およびフローティングツ
ール16をアセンブリへと組み合わせ、十分な圧力を加え
ながら十分な温度まで前記アセンブリを加熱して、支持
体プレフォーム18を選択された支持体形状の一体的支持
体部材へと造形し、融着されたパネルプレフォーム14お
よび支持体プレフォーム18を、一体的支持体部材を備え
るパネルを含む稠密セラミック複合物構造へと固化し、
フローティングツール16を前記セラミック複合物構造か
ら除去する各工程を含む。
方法において、大きい剛性および強度を有する複合物構
造を効率的かつ低コストで製造される。 【構成】 粉末化ガラスを予備含浸された無機繊維から
形成される生セラミックシートから成る複合材料および
耐火性フローティングツール16を与え、パネルプレフォ
ーム14、支持体プレフォーム18およびフローティングツ
ール16をアセンブリへと組み合わせ、十分な圧力を加え
ながら十分な温度まで前記アセンブリを加熱して、支持
体プレフォーム18を選択された支持体形状の一体的支持
体部材へと造形し、融着されたパネルプレフォーム14お
よび支持体プレフォーム18を、一体的支持体部材を備え
るパネルを含む稠密セラミック複合物構造へと固化し、
フローティングツール16を前記セラミック複合物構造か
ら除去する各工程を含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックマトリック
ス複合物品の製造に関し、さらに詳細には、優れた強度
と高い剛性を示す、１以上の一体補剛材を含む繊維強化
セラミックマトリックス複合物パネルの製造方法に関す
る。
ス複合物品の製造に関し、さらに詳細には、優れた強度
と高い剛性を示す、１以上の一体補剛材を含む繊維強化
セラミックマトリックス複合物パネルの製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】複雑な形状のセラミックマトリックス複
合物構造を作るためのいくつかの方法が知られている。
例えば、米国特許第4,776,866 号は、ハニカムボディの
ような複雑な形状の製作を教示する。これらハニカムボ
ディでは、無機ホイスカーまたは細断繊維と組合わせた
粉末化セラミック材料を含むセラミックバッチが生のハ
ニカムボディとして押し出され、その後焼成されて稠密
な繊維補強セラミックスに固化される。
合物構造を作るためのいくつかの方法が知られている。
例えば、米国特許第4,776,866 号は、ハニカムボディの
ような複雑な形状の製作を教示する。これらハニカムボ
ディでは、無機ホイスカーまたは細断繊維と組合わせた
粉末化セラミック材料を含むセラミックバッチが生のハ
ニカムボディとして押し出され、その後焼成されて稠密
な繊維補強セラミックスに固化される。
【０００３】米国特許第4,921,528 号は、他の製作方法
を開示する。この方法では、繊維補強ガラスロッド或い
はプレプレグを細断することによって製造された繊維含
有供給材料がガラスの軟化点まで再加熱され、その後望
ましい製品形状へと高温で再造形される。造形温度にお
けるガラス粘度に応じて、モールディング、スタンピン
グまたは鍛造操作が、最終の製品形状を達成するために
使用できる。
を開示する。この方法では、繊維補強ガラスロッド或い
はプレプレグを細断することによって製造された繊維含
有供給材料がガラスの軟化点まで再加熱され、その後望
ましい製品形状へと高温で再造形される。造形温度にお
けるガラス粘度に応じて、モールディング、スタンピン
グまたは鍛造操作が、最終の製品形状を達成するために
使用できる。
【０００４】前述の方法のどちらも、複雑な形状の達成
を可能にする。しかし、双方共、セラミックマトリック
ス強化材としての最大繊維材料の使用に限定される。多
くの用途にとって材料における所定の軸に沿ったボディ
の強度を最大限にするため、繊維強化材が平行に整列さ
れた長い繊維または繊維群の形態で提供される複合材料
が好ましい。
を可能にする。しかし、双方共、セラミックマトリック
ス強化材としての最大繊維材料の使用に限定される。多
くの用途にとって材料における所定の軸に沿ったボディ
の強度を最大限にするため、繊維強化材が平行に整列さ
れた長い繊維または繊維群の形態で提供される複合材料
が好ましい。
【０００５】長い強化用繊維を組み込む軽量補強セラミ
ックパネルを作るための方法が、米国特許第4,822,660
号に開示されている。その方法は、繊維補強したパネル
とチャネルを有する繊維補強したセラミック支持体要素
とを組合わせることを含む。支持体要素は、耐火性マン
ドレル上で繊維プレプレグをラップし、その後ホットア
イソスタチックプレスによって前記ラップを固化して稠
密な繊維補強した中空支持体を与えることによって、個
々に形成される。
ックパネルを作るための方法が、米国特許第4,822,660
号に開示されている。その方法は、繊維補強したパネル
とチャネルを有する繊維補強したセラミック支持体要素
とを組合わせることを含む。支持体要素は、耐火性マン
ドレル上で繊維プレプレグをラップし、その後ホットア
イソスタチックプレスによって前記ラップを固化して稠
密な繊維補強した中空支持体を与えることによって、個
々に形成される。
【０００６】完成された構造を提供するために、中空支
持体は、シーリング工程によってパネルと結合される。
組成を結合する失透化ガラスが、支持体およびパネルの
隣接表面に施され、そしてこれらの要素は、アセンブリ
へと組み合わされ、次に焼成されて、要素は強い堅いセ
ラミック複合物構造へと接合される。
持体は、シーリング工程によってパネルと結合される。
組成を結合する失透化ガラスが、支持体およびパネルの
隣接表面に施され、そしてこれらの要素は、アセンブリ
へと組み合わされ、次に焼成されて、要素は強い堅いセ
ラミック複合物構造へと接合される。
【０００７】米国特許第4,822,660 号におけるシーリン
グのアプローチは比較的大きい強度および剛性の製品を
提供するが、構造物におけるシールされた継目は、パネ
ルおよび支持体部材自体と同じ構造上の強度および靭性
のレベルを与えない。さらに、必要となる多数の部品の
製造およびシーリングの工程、そして特に固化およびシ
ーリングに必要とされるいくらかの高温工程は、製造工
程のコストおよび複雑さを増大させる。
グのアプローチは比較的大きい強度および剛性の製品を
提供するが、構造物におけるシールされた継目は、パネ
ルおよび支持体部材自体と同じ構造上の強度および靭性
のレベルを与えない。さらに、必要となる多数の部品の
製造およびシーリングの工程、そして特に固化およびシ
ーリングに必要とされるいくらかの高温工程は、製造工
程のコストおよび複雑さを増大させる。
【０００８】このように、複雑なセラミックマトリック
ス複合物構造を作る技術における大きな進歩にもかかわ
らず、軽量であるが強く、そして曲げに対して高度に抵
抗力がある複合物構造を製造する効率的なそして低コス
トの方法の必要性は残る。
ス複合物構造を作る技術における大きな進歩にもかかわ
らず、軽量であるが強く、そして曲げに対して高度に抵
抗力がある複合物構造を製造する効率的なそして低コス
トの方法の必要性は残る。
【０００９】
【発明の目的】従って、本発明の主要な目的は、大きい
剛性および強度のセラミックマトリックス複合物プレー
トまたはパネルを製造するための新しい方法を提供する
ことである。
剛性および強度のセラミックマトリックス複合物プレー
トまたはパネルを製造するための新しい方法を提供する
ことである。
【００１０】本発明のさらなる目的は、一体の補強手段
を含むセラミックマトリックス複合物品および小さいコ
ストで大きい強度および曲げ耐性を与える前記複合物品
を製造する方法を提供することである。
を含むセラミックマトリックス複合物品および小さいコ
ストで大きい強度および曲げ耐性を与える前記複合物品
を製造する方法を提供することである。
【００１１】
【発明の構成】本発明は、軽量だがそれにもかかわらず
強くそして堅いセラミックマトリックス複合物パネルを
製造するための改良された方法を提供する。この方法
は、一体の構造補剛材を組み込むパネルを提供するため
に、造形手段として耐火性フローティングツールと共に
圧力形成を利用する。液圧プレス、ホットアイソスタチ
ックプレスまたは他の熱圧縮形成工程が使用できる。補
剛材はパネルおよび補剛材の同時固化の間フローティン
グツールを越え、或いはフローティングツールに対して
配置され、そしてパネルの表面に隣接する生の複合物セ
ラミックシートの造形および固化によって形成される、
パネル固化中にパネルの表面に形成されたチャネルまた
は他の隆起された構造である。
強くそして堅いセラミックマトリックス複合物パネルを
製造するための改良された方法を提供する。この方法
は、一体の構造補剛材を組み込むパネルを提供するため
に、造形手段として耐火性フローティングツールと共に
圧力形成を利用する。液圧プレス、ホットアイソスタチ
ックプレスまたは他の熱圧縮形成工程が使用できる。補
剛材はパネルおよび補剛材の同時固化の間フローティン
グツールを越え、或いはフローティングツールに対して
配置され、そしてパネルの表面に隣接する生の複合物セ
ラミックシートの造形および固化によって形成される、
パネル固化中にパネルの表面に形成されたチャネルまた
は他の隆起された構造である。
【００１２】広い側面において、本発明は、まず一体の
支持体部材を組み込むセラミックマトリックス複合物パ
ネルを製造するための方法を含む。この支持体部材は、
同様にセラミック複合物材料から成る。本発明の方法に
よれば、パネルプレフォームおよび支持体プレフォーム
のための生の複合物セラミック材料がまず与えられる。
この材料は、粉末化ガラスを予備含浸された無機繊維か
ら形成された生のセラミックシートから成る。
支持体部材を組み込むセラミックマトリックス複合物パ
ネルを製造するための方法を含む。この支持体部材は、
同様にセラミック複合物材料から成る。本発明の方法に
よれば、パネルプレフォームおよび支持体プレフォーム
のための生の複合物セラミック材料がまず与えられる。
この材料は、粉末化ガラスを予備含浸された無機繊維か
ら形成された生のセラミックシートから成る。
【００１３】また、耐火性形成ツールも提供される。こ
のツールは、生のセラミックシートを、選択された支持
体形状を有する一体の支持体部材に造形するよう構成さ
れる造形表面を含む。本明細書において、このツール
は、通常、制御された機械的な力を加えたりあるいは移
動させたりするためのいかなる外部手段にも接続されて
いないという点で、フローティングツールと称される。
しばしばこのツールは、セラミック材料で大きく囲ま
れ、そして、その材料とツールが製造工程の後の段階に
おいて施される圧力によって互いに押圧される際にのみ
前記材料を造形するよう作用する。
のツールは、生のセラミックシートを、選択された支持
体形状を有する一体の支持体部材に造形するよう構成さ
れる造形表面を含む。本明細書において、このツール
は、通常、制御された機械的な力を加えたりあるいは移
動させたりするためのいかなる外部手段にも接続されて
いないという点で、フローティングツールと称される。
しばしばこのツールは、セラミック材料で大きく囲ま
れ、そして、その材料とツールが製造工程の後の段階に
おいて施される圧力によって互いに押圧される際にのみ
前記材料を造形するよう作用する。
【００１４】このようにして提供されるパネルプレフォ
ーム、支持体プレフォームおよびフローティングツール
は、次に、組み合わされてアセンブリにされる。このア
センブリでは、支持体プレフォームの少なくとも一部が
パネルプレフォームの表面と接触し、フローティングツ
ールの造形表面が支持体プレフォームの少なくとも１部
と接触している。通常ツールは、この段階では、支持体
プレフォームを提供されるべき、一体の支持体部材のた
めに選択されたおよびその形状および位置に固定する配
置にある。
ーム、支持体プレフォームおよびフローティングツール
は、次に、組み合わされてアセンブリにされる。このア
センブリでは、支持体プレフォームの少なくとも一部が
パネルプレフォームの表面と接触し、フローティングツ
ールの造形表面が支持体プレフォームの少なくとも１部
と接触している。通常ツールは、この段階では、支持体
プレフォームを提供されるべき、一体の支持体部材のた
めに選択されたおよびその形状および位置に固定する配
置にある。
【００１５】一体の支持体のための形状の選択は、もち
ろん複合物パネルのための意図した使用に依存する。１
つあるいは多数の支持体プレフォームおよびフローティ
ングツールを用いた、隆起されたリブ支持体、および角
度のある或いは円筒の内径横断面の閉じられたチャネル
支持体は、都合よく提供される支持体構造の例である。
ろん複合物パネルのための意図した使用に依存する。１
つあるいは多数の支持体プレフォームおよびフローティ
ングツールを用いた、隆起されたリブ支持体、および角
度のある或いは円筒の内径横断面の閉じられたチャネル
支持体は、都合よく提供される支持体構造の例である。
【００１６】支持体プレフォームおよびツールの位置決
め後、アセンブリ全体は、生セラミックシートの粉末化
ガラスを軟化させるのに少なくとも十分な温度まで加熱
され、そして、好ましくはアイソスタチック圧力または
液圧が施される。アセンブリに施される圧力は、支持体
プレフォームをパネルプレフォームに融着し、フローテ
ィングツールに対向する支持体プレフォームを、選択さ
れた支持体形状の一体支持体部材に造形し、そして融着
されたパネルプレフォームと支持体プレフォームを稠密
な複合セラミック材料へと固化するのに少なくとも十分
なものである。
め後、アセンブリ全体は、生セラミックシートの粉末化
ガラスを軟化させるのに少なくとも十分な温度まで加熱
され、そして、好ましくはアイソスタチック圧力または
液圧が施される。アセンブリに施される圧力は、支持体
プレフォームをパネルプレフォームに融着し、フローテ
ィングツールに対向する支持体プレフォームを、選択さ
れた支持体形状の一体支持体部材に造形し、そして融着
されたパネルプレフォームと支持体プレフォームを稠密
な複合セラミック材料へと固化するのに少なくとも十分
なものである。
【００１７】固化工程の完了時、フローティングツール
は、固化された構造から除去される。除去は、従来の化
学的或いは機械的手段によって行われる。得られた製品
は、軽量であるがパネル構造の一体部分として繊維補強
したセラミック複合物支持体部材を含む堅い繊維補強し
た複合物パネルである。有利なことに、１つの固化サイ
クルでよく、セラミックシールまたはシール処理は必要
ない。
は、固化された構造から除去される。除去は、従来の化
学的或いは機械的手段によって行われる。得られた製品
は、軽量であるがパネル構造の一体部分として繊維補強
したセラミック複合物支持体部材を含む堅い繊維補強し
た複合物パネルである。有利なことに、１つの固化サイ
クルでよく、セラミックシールまたはシール処理は必要
ない。
【００１８】本発明による複合物パネルのための好まし
い形状は、一体の支持体部材が、パネル表面に一体化さ
れた端部の開いたチャンネル構造のものである。チャネ
ル壁は、繊維補強したセラミック材料から成り、そして
支持複合物パネルの構造を作り上げている繊維補強した
セラミック材料に一体に組み込まれる。
い形状は、一体の支持体部材が、パネル表面に一体化さ
れた端部の開いたチャンネル構造のものである。チャネ
ル壁は、繊維補強したセラミック材料から成り、そして
支持複合物パネルの構造を作り上げている繊維補強した
セラミック材料に一体に組み込まれる。
【００１９】図１は、パネル表面上の一体的なチャネル
を有する支持体を備えたセラミックマトリックス複合物
パネルの製造に適当なプレフォームシートおよびツール
のアセンブリを示す。図１において示されるように、モ
ールドインサート10からなるフォーマーは、周囲を囲む
モールドサイドウォール12中に配置され、そして、粉末
化ガラスを浸透させられた無機繊維から形成された生セ
ラミックシートから成るパネルプレフォーム14がインサ
ート10上に配置される。
を有する支持体を備えたセラミックマトリックス複合物
パネルの製造に適当なプレフォームシートおよびツール
のアセンブリを示す。図１において示されるように、モ
ールドインサート10からなるフォーマーは、周囲を囲む
モールドサイドウォール12中に配置され、そして、粉末
化ガラスを浸透させられた無機繊維から形成された生セ
ラミックシートから成るパネルプレフォーム14がインサ
ート10上に配置される。
【００２０】耐火性フローティングツール16が、パネル
プレフォーム14上に置かれ、その後、粉末化ガラスを浸
透させられた無機繊維から形成される生セラミックシー
トから成る支持体プレフォームシートから成る支持体プ
レフォーム18が、パネルプレフォームおよび前記ツール
の上に配置される。これらのシートの固化の間、支持体
プレフォーム18とパネルプレフォーム14のパネル支持の
ための位置に隣接する少なくとも部分との接触が、最終
製品における上記２つのプレフォームの望ましい一体化
を保証するために、必要である。従って、支持体プレフ
ォームとパネルプレフォームの実質的な（この場合は完
全な）オーバーラップが示された実施例において提供さ
れる。フローティングツール16の断面形状は、完全に形
成されたパネル支持体部材において台形横断面のチャネ
ル内径形状が形成されるように、台形として示されてい
る。
プレフォーム14上に置かれ、その後、粉末化ガラスを浸
透させられた無機繊維から形成される生セラミックシー
トから成る支持体プレフォームシートから成る支持体プ
レフォーム18が、パネルプレフォームおよび前記ツール
の上に配置される。これらのシートの固化の間、支持体
プレフォーム18とパネルプレフォーム14のパネル支持の
ための位置に隣接する少なくとも部分との接触が、最終
製品における上記２つのプレフォームの望ましい一体化
を保証するために、必要である。従って、支持体プレフ
ォームとパネルプレフォームの実質的な（この場合は完
全な）オーバーラップが示された実施例において提供さ
れる。フローティングツール16の断面形状は、完全に形
成されたパネル支持体部材において台形横断面のチャネ
ル内径形状が形成されるように、台形として示されてい
る。
【００２１】パネルプレフォーム、フローティングツー
ルおよび支持体プレフォームから成るアセンブリは、プ
レフォームの望ましい溶融および稠密化並びに支持体プ
レフォームのフローティングツールへの適合を達成する
ために、次に、好ましくはアイソスタチック圧力下で、
ホットプレスによって固化される。固化のための特に好
ましい工程は、モールドキャビティにおいて前記アセン
ブリをおおうように接触する液圧媒体のブロック20を置
くことである。この媒体は、通常、室温で固体であり、
複合物プレフォーム材料を固化するために選択された温
度でアセンブリに液圧を送るように軟化しそして流れ得
る一般的に熱軟化性材料である。この材料の高温流れ特
性は、アイソスタチック圧力に近似した条件を達成する
のに十分なものである。
ルおよび支持体プレフォームから成るアセンブリは、プ
レフォームの望ましい溶融および稠密化並びに支持体プ
レフォームのフローティングツールへの適合を達成する
ために、次に、好ましくはアイソスタチック圧力下で、
ホットプレスによって固化される。固化のための特に好
ましい工程は、モールドキャビティにおいて前記アセン
ブリをおおうように接触する液圧媒体のブロック20を置
くことである。この媒体は、通常、室温で固体であり、
複合物プレフォーム材料を固化するために選択された温
度でアセンブリに液圧を送るように軟化しそして流れ得
る一般的に熱軟化性材料である。この材料の高温流れ特
性は、アイソスタチック圧力に近似した条件を達成する
のに十分なものである。
【００２２】全ての構成部分がモールディングキャビテ
ィに配置された後、モールドプランジャ22から成る上部
プレスブロックがモールドキャビティに置かれる。プラ
ンジャ22はアセンブリを固化するためにモールドおよび
その内容物が加熱される（例えばホットプレスにおい
て）際に、圧力を液圧媒体に送る機械的手段を提供す
る。液圧媒体20はモールドプランジャ22に加わる一軸圧
力を、プレフォーム14，18およびフローティングツール
16上の実質的にアイソスタティック圧力に効果的に変換
するので、プレスはシンプルな一軸ホットプレスでもよ
い。
ィに配置された後、モールドプランジャ22から成る上部
プレスブロックがモールドキャビティに置かれる。プラ
ンジャ22はアセンブリを固化するためにモールドおよび
その内容物が加熱される（例えばホットプレスにおい
て）際に、圧力を液圧媒体に送る機械的手段を提供す
る。液圧媒体20はモールドプランジャ22に加わる一軸圧
力を、プレフォーム14，18およびフローティングツール
16上の実質的にアイソスタティック圧力に効果的に変換
するので、プレスはシンプルな一軸ホットプレスでもよ
い。
【００２３】図１に示すようなアセンブリへのホットプ
レスの効果は、図２において、正確な割合あるいはスケ
ールではないが概略的に示される。図２において示され
るように、プランジャ22への一軸圧力は、プレフォーム
14および18の良好な溶融および固化をもたらすと共に、
圧力媒体20によって加えられた液圧から、支持体プレフ
ォーム18のフローティングツール16の形状への良好な適
合が得られる。
レスの効果は、図２において、正確な割合あるいはスケ
ールではないが概略的に示される。図２において示され
るように、プランジャ22への一軸圧力は、プレフォーム
14および18の良好な溶融および固化をもたらすと共に、
圧力媒体20によって加えられた液圧から、支持体プレフ
ォーム18のフローティングツール16の形状への良好な適
合が得られる。
【００２４】図２のようなアセンブリの固化に続いて、
そのようにして提供された繊維補強した複合物がモール
ドキャビティから取り出され、そしてフローティングツ
ール16が複合物から除去される。除去は、通常、ドリリ
ングなどの機械的手段によるものであるが、ツール形状
および／または組成によって、プレスなどの他の機械的
手段或いは溶液抽出のような化学的手段も使用できる。
この方法に従って製造された一体の支持体を有する完成
したパネルが、図３において概略的に示されている。
そのようにして提供された繊維補強した複合物がモール
ドキャビティから取り出され、そしてフローティングツ
ール16が複合物から除去される。除去は、通常、ドリリ
ングなどの機械的手段によるものであるが、ツール形状
および／または組成によって、プレスなどの他の機械的
手段或いは溶液抽出のような化学的手段も使用できる。
この方法に従って製造された一体の支持体を有する完成
したパネルが、図３において概略的に示されている。
【００２５】フローティングツール、そして関連したモ
ールドインサート、プランジャ、キャビティ部材および
他の成形部品を与えるために使われるツールの組成は、
重要ではない。記載された方法に使われるツールの製作
のための現在は好ましい材料はグラファイトであるが、
溶融されたガラスおよびセラミック材料に対する良好な
離型特性を有する実質的にあらゆる耐火性材料またはそ
れら材料の組合せが使用できる。
ールドインサート、プランジャ、キャビティ部材および
他の成形部品を与えるために使われるツールの組成は、
重要ではない。記載された方法に使われるツールの製作
のための現在は好ましい材料はグラファイトであるが、
溶融されたガラスおよびセラミック材料に対する良好な
離型特性を有する実質的にあらゆる耐火性材料またはそ
れら材料の組合せが使用できる。
【００２６】適当な耐火性および離型品質に加えて、グ
ラファイトは、様々な異なる製品形状の製作に適応され
る表面形状を有するツールを与えるように造形できる。
図１，２において示される実施例において、パネル支持
および造形のための平らなモールドインサートが示され
ているが、インサートおよびフローティングツールの適
切なリフィギュリング(refiguring)は所望の所望のシン
プルな或いは複雑な湾曲形状のパネルを与えるというこ
とが容易に理解されるであろう。
ラファイトは、様々な異なる製品形状の製作に適応され
る表面形状を有するツールを与えるように造形できる。
図１，２において示される実施例において、パネル支持
および造形のための平らなモールドインサートが示され
ているが、インサートおよびフローティングツールの適
切なリフィギュリング(refiguring)は所望の所望のシン
プルな或いは複雑な湾曲形状のパネルを与えるというこ
とが容易に理解されるであろう。
【００２７】本発明による複合物パネルに補強構造とし
て一体化された支持体部材もまた、特定のパネル用途の
必要性を満たすように形状を変えることができる。一体
支持体構造のタイプの例示が、図３〜５において断面立
面図で概略的に示されている。図３の台形の形状に加え
て、図４のリブ構造および図５の三角チャネルが示され
ている。
て一体化された支持体部材もまた、特定のパネル用途の
必要性を満たすように形状を変えることができる。一体
支持体構造のタイプの例示が、図３〜５において断面立
面図で概略的に示されている。図３の台形の形状に加え
て、図４のリブ構造および図５の三角チャネルが示され
ている。
【００２８】図３〜５に示される組み込みパネルの製造
に適合したフローティングツールデザインが、図６〜８
に示されている。平らなモールドインサート10と台形の
横断面を有するフローティングツール16を含む図６の台
形ツールセットに加えて、図４および図５のリブおよび
三角支持体を造形するためのフローティングツールが示
されている。図７は、垂直のリブ支持体を造形するため
のフローティングツールセット26a 〜26b を示す。図８
は、三角チャネル支持体を形成するための三角ツール36
を示す。
に適合したフローティングツールデザインが、図６〜８
に示されている。平らなモールドインサート10と台形の
横断面を有するフローティングツール16を含む図６の台
形ツールセットに加えて、図４および図５のリブおよび
三角支持体を造形するためのフローティングツールが示
されている。図７は、垂直のリブ支持体を造形するため
のフローティングツールセット26a 〜26b を示す。図８
は、三角チャネル支持体を形成するための三角ツール36
を示す。
【００２９】本発明による補剛されたパネル要素の固化
は、前述したように、アイソスタチックのあるいは実質
的にアイソスタチックの圧力をプレフォームアセンブリ
へ加えることを必要とする。従来のアイソスタチックプ
レスまたはいわゆるＨＩＰピング（ＨＩＰping）工程は
有益であり、そして非常に大きいパーツの製作にとって
好ましい。しかしながら、小さいパーツ形状のための好
ましいプラクティスは、図１に示すような液圧フォーミ
ング媒体を伴なったホットプレスである。この方法のた
めに特に好ましい液圧フォーミング媒体は、ガラスおよ
び粒状グラファイトの混合物から少なくとも主として成
る場合である。その混合物は、室温において固体である
が、複合物形成のために通常使用される固化温度で流動
性を有するものである。
は、前述したように、アイソスタチックのあるいは実質
的にアイソスタチックの圧力をプレフォームアセンブリ
へ加えることを必要とする。従来のアイソスタチックプ
レスまたはいわゆるＨＩＰピング（ＨＩＰping）工程は
有益であり、そして非常に大きいパーツの製作にとって
好ましい。しかしながら、小さいパーツ形状のための好
ましいプラクティスは、図１に示すような液圧フォーミ
ング媒体を伴なったホットプレスである。この方法のた
めに特に好ましい液圧フォーミング媒体は、ガラスおよ
び粒状グラファイトの混合物から少なくとも主として成
る場合である。その混合物は、室温において固体である
が、複合物形成のために通常使用される固化温度で流動
性を有するものである。
【００３０】上述の処理のためのパネルおよび支持体プ
レフォームを与えるために使用される生セラミックシー
トのためのガラスおよび繊維の選択は、パネルの意図し
た用途によってのみ、決定される。多種多様なガラスお
よびガラスセラミックス（ガラスの制御された結晶化に
よって作られたセラミックス）がセラミックマトリック
ス複合物製造のために使用できることは、周知のことで
ある。使用されている種々のガラスには、ホウケイ酸
塩、アルミノケイ酸塩およびホウアルミノケイ酸塩ガラ
スがある。それらは、通常、アルカリ土類金属および
（随意に）アルカリ金属酸化物の添加を含む。ガラスマ
トリックス繊維複合物のために特に好ましいガラスは、
より耐火性のアルカリ土類金属アルミノケイ酸塩ガラス
である。
レフォームを与えるために使用される生セラミックシー
トのためのガラスおよび繊維の選択は、パネルの意図し
た用途によってのみ、決定される。多種多様なガラスお
よびガラスセラミックス（ガラスの制御された結晶化に
よって作られたセラミックス）がセラミックマトリック
ス複合物製造のために使用できることは、周知のことで
ある。使用されている種々のガラスには、ホウケイ酸
塩、アルミノケイ酸塩およびホウアルミノケイ酸塩ガラ
スがある。それらは、通常、アルカリ土類金属および
（随意に）アルカリ金属酸化物の添加を含む。ガラスマ
トリックス繊維複合物のために特に好ましいガラスは、
より耐火性のアルカリ土類金属アルミノケイ酸塩ガラス
である。
【００３１】ガラスセラミックスマトリックス複合物の
製造にとって既知の有用性を有するガラスセラミックス
は、また、大変種々の組成系において見い出される。こ
こでも、大きい耐火性を達成するのに概して好ましい系
は、アルカリ土類金属アルミノケイ酸塩ガラスセラミッ
クスである。それらは、通常、きん青石、スタッフトき
ん青石、バリウムオスミライト、灰長石および灰長石／
アルミナ混合物から成る群の中から選択された種が、主
要結晶相を構成するガラスセラミックスから成る。主要
結晶相として石英またはβ−ゆう輝石を含むアルミノケ
イ酸塩またはアルカリ（リチウム）アルミノケイ酸塩ガ
ラスセラミックスなどのケイ酸塩ガラスセラミックマト
リックス組成もまたそれら複合物のための有用性を有す
る。
製造にとって既知の有用性を有するガラスセラミックス
は、また、大変種々の組成系において見い出される。こ
こでも、大きい耐火性を達成するのに概して好ましい系
は、アルカリ土類金属アルミノケイ酸塩ガラスセラミッ
クスである。それらは、通常、きん青石、スタッフトき
ん青石、バリウムオスミライト、灰長石および灰長石／
アルミナ混合物から成る群の中から選択された種が、主
要結晶相を構成するガラスセラミックスから成る。主要
結晶相として石英またはβ−ゆう輝石を含むアルミノケ
イ酸塩またはアルカリ（リチウム）アルミノケイ酸塩ガ
ラスセラミックスなどのケイ酸塩ガラスセラミックマト
リックス組成もまたそれら複合物のための有用性を有す
る。
【００３２】よく知られているように、ガラスセラミッ
クスがマトリックス材料を構成するセラミックマトリッ
クス複合物の固化は、ガラスセラミックスの熱結晶化に
伴って通常達成される。この工程の間、生セラミックプ
レフォームシート材料に存在する先駆体ガラス粉末は溶
融され、そして材料の圧力固化の際に高度に結晶質のガ
ラスセラミックスに変換される。ここでも、それらの結
果が得られる固化／結晶工程は良く知られており、そし
て当業者に理解されている。
クスがマトリックス材料を構成するセラミックマトリッ
クス複合物の固化は、ガラスセラミックスの熱結晶化に
伴って通常達成される。この工程の間、生セラミックプ
レフォームシート材料に存在する先駆体ガラス粉末は溶
融され、そして材料の圧力固化の際に高度に結晶質のガ
ラスセラミックスに変換される。ここでも、それらの結
果が得られる固化／結晶工程は良く知られており、そし
て当業者に理解されている。
【００３３】本発明のパネルへ取込むための繊維材料の
選択は、重要ではない。それでも、長い繊維、または合
理的に良好な織物品質の繊維トウ長さで入手できる繊維
タイプが好ましい。本発明による処理を施しやすい繊維
の例は、炭素、アルミナ、Ｂ４Ｃ、ＢＮ、ジルコン、ム
ライト、スピネルまたは窒化ケイ素の繊維である。しか
しながら、処理性および製品性能の観点から好ましい繊
維タイプは、炭化ケイ素またはシリコンオキシカーバイ
ド繊維である。市販の炭化ケイ素またはオキシカーバイ
ド繊維（例えば日本カーボン社によって製造されたNica
lon シリコンオキシカーバイド繊維）は、特に好ましい
繊維の例である。
選択は、重要ではない。それでも、長い繊維、または合
理的に良好な織物品質の繊維トウ長さで入手できる繊維
タイプが好ましい。本発明による処理を施しやすい繊維
の例は、炭素、アルミナ、Ｂ４Ｃ、ＢＮ、ジルコン、ム
ライト、スピネルまたは窒化ケイ素の繊維である。しか
しながら、処理性および製品性能の観点から好ましい繊
維タイプは、炭化ケイ素またはシリコンオキシカーバイ
ド繊維である。市販の炭化ケイ素またはオキシカーバイ
ド繊維（例えば日本カーボン社によって製造されたNica
lon シリコンオキシカーバイド繊維）は、特に好ましい
繊維の例である。
【００３４】延長されたチャネルの形態の一体パネル補
剛材を組み込む補強されたセラミックマトリックス複合
物パネルの製造への本発明の適用については、以下の詳
細な実施例でさらに説明する。
剛材を組み込む補強されたセラミックマトリックス複合
物パネルの製造への本発明の適用については、以下の詳
細な実施例でさらに説明する。
【００３５】
【実施例】本発明を、図面を参照しながら以下の実施例
に基づいてさらに詳細に説明する。
に基づいてさらに詳細に説明する。
【００３６】実施例１ 粉末化アルミノケイ酸塩ガラスを予備含浸させた織られ
た繊維シートの形態の生セラミック材料が、まず、従来
の処理によって繊維トウから調製された。シートを作る
ために使われた繊維は、Dow Corning 社のNicalon （登
録商標）ＮＬＭ−202 シリコンオキシカーバイド繊維ト
ウである。このトウを、ガラス粉末をトウに浸透させそ
してガラス粉末でトウをコートするために、熱可塑性の
バインダー中でガラス粉末の懸濁液に通した。
た繊維シートの形態の生セラミック材料が、まず、従来
の処理によって繊維トウから調製された。シートを作る
ために使われた繊維は、Dow Corning 社のNicalon （登
録商標）ＮＬＭ−202 シリコンオキシカーバイド繊維ト
ウである。このトウを、ガラス粉末をトウに浸透させそ
してガラス粉末でトウをコートするために、熱可塑性の
バインダー中でガラス粉末の懸濁液に通した。
【００３７】使用されたガラス粉末は、約39.5％のＳｉ
Ｏ2 、38.5％のＡｌ2 Ｏ3 、18.4％のＣａＯ、3.0 ％の
ＺｒＯ2 および0.485 ％のＡｓ2Ｏ3 の組成（重量％）
を有し、そして約10ミクロンの平均粒度までミル粉砕さ
れた。繊維トウへの浸透のために、ガラスは、熱軟化性
懸濁液をつくるため、およそ等しい重量の熱可塑性バイ
ンダーに分散された。この懸濁液は、粉末化ガラス約50
重量部、脂肪アルコールワックス（ AlfolTM 1418 DDB
ワックスブレンド、Vista chemical社）30重量部、スチ
レンエチレン／ブチレンブロック共重合体Shell Chemic
al CompanyのKraton Ｇ1650熱可塑性エラストマー）10
重量部、ポリブチレン樹脂可塑剤（Parapol 950 オイル
添加剤、エクソンChemicals 10重量部、そして0.2 分散
剤（ＩＣＩアメリカのＨｒｐｅｒｍｅｒ ＫＤ ３分散
剤）0.2 重量部からおよそ成る組成を有していた。
Ｏ2 、38.5％のＡｌ2 Ｏ3 、18.4％のＣａＯ、3.0 ％の
ＺｒＯ2 および0.485 ％のＡｓ2Ｏ3 の組成（重量％）
を有し、そして約10ミクロンの平均粒度までミル粉砕さ
れた。繊維トウへの浸透のために、ガラスは、熱軟化性
懸濁液をつくるため、およそ等しい重量の熱可塑性バイ
ンダーに分散された。この懸濁液は、粉末化ガラス約50
重量部、脂肪アルコールワックス（ AlfolTM 1418 DDB
ワックスブレンド、Vista chemical社）30重量部、スチ
レンエチレン／ブチレンブロック共重合体Shell Chemic
al CompanyのKraton Ｇ1650熱可塑性エラストマー）10
重量部、ポリブチレン樹脂可塑剤（Parapol 950 オイル
添加剤、エクソンChemicals 10重量部、そして0.2 分散
剤（ＩＣＩアメリカのＨｒｐｅｒｍｅｒ ＫＤ ３分散
剤）0.2 重量部からおよそ成る組成を有していた。
【００３８】懸濁液が約140 ℃で流動性のある状態に維
持される間、繊維トウは懸濁液を通され、回転するドラ
ム上に集められて、冷却された。得られたガラス浸透ト
ウは、その次に軟質布プレプレグ材料（８ハーネスサテ
ン織り、他の織り方が使用できるが）に織られる。この
材料は約15cmの幅を有する。
持される間、繊維トウは懸濁液を通され、回転するドラ
ム上に集められて、冷却された。得られたガラス浸透ト
ウは、その次に軟質布プレプレグ材料（８ハーネスサテ
ン織り、他の織り方が使用できるが）に織られる。この
材料は約15cmの幅を有する。
【００３９】この材料から補強された複合物パネルを製
造するために、サイズが約7.5cm ×7.5cm プレプレグ布
の８つのセクションを、パネルプレフォームのためにカ
ットし、そしてグラファイトモールディングキャビティ
内に着座する平らなグラファイトモールドインサートか
ら成る静止ツール表面に積み重ねられた。コロイド状グ
ラファイトコーティングが、離型助剤としてモールドイ
ンサートの表面に与えられた。その後、台形の横断面
（底面3.2cm 、サイドウォールの長さ1.6cm 、高さ1.3c
m ）を有する長さにおいて延長されたグラファイトブロ
ック7.5cm から成るフローティングツールが、底面をプ
レプレグスタックに着座させながらモールディングキャ
ビティに配された。
造するために、サイズが約7.5cm ×7.5cm プレプレグ布
の８つのセクションを、パネルプレフォームのためにカ
ットし、そしてグラファイトモールディングキャビティ
内に着座する平らなグラファイトモールドインサートか
ら成る静止ツール表面に積み重ねられた。コロイド状グ
ラファイトコーティングが、離型助剤としてモールドイ
ンサートの表面に与えられた。その後、台形の横断面
（底面3.2cm 、サイドウォールの長さ1.6cm 、高さ1.3c
m ）を有する長さにおいて延長されたグラファイトブロ
ック7.5cm から成るフローティングツールが、底面をプ
レプレグスタックに着座させながらモールディングキャ
ビティに配された。
【００４０】ツールおよびパネルシートスタックを次
に、パネル支持体構造（台形チャネル）のためプレプレ
グ材料で被覆した。その材料は、プレプレグ布の４枚の
付加的シートのスタックからなる。これらの被覆シート
は7.5cm ×10cmの大きさを有し、フローティングツール
を完全に被覆し、そしてパネルスタックと完全にオーバ
ーラップした。
に、パネル支持体構造（台形チャネル）のためプレプレ
グ材料で被覆した。その材料は、プレプレグ布の４枚の
付加的シートのスタックからなる。これらの被覆シート
は7.5cm ×10cmの大きさを有し、フローティングツール
を完全に被覆し、そしてパネルスタックと完全にオーバ
ーラップした。
【００４１】前述したようにモールドツールとパネルと
支持体プレプレグをアセンブルした後、そのアセンブリ
をモリブデンフォイルの離型層で被覆し、次に、液圧フ
ォーミング（ＨＰＦ）媒体をモール内に配置して前記ア
センブリをカバーした。この媒体は、アルカリホウケイ
酸塩ガラスバインダー（コーニングコード7740ガラス）
中の粉末化グラファイト(Dixon＃２グラファイト粉末）
から成る溶融ガラス／グラファイトブロック（80％wt.
％グラファイトおよび20wt. ％ガラスの割合）から構成
された。
支持体プレプレグをアセンブルした後、そのアセンブリ
をモリブデンフォイルの離型層で被覆し、次に、液圧フ
ォーミング（ＨＰＦ）媒体をモール内に配置して前記ア
センブリをカバーした。この媒体は、アルカリホウケイ
酸塩ガラスバインダー（コーニングコード7740ガラス）
中の粉末化グラファイト(Dixon＃２グラファイト粉末）
から成る溶融ガラス／グラファイトブロック（80％wt.
％グラファイトおよび20wt. ％ガラスの割合）から構成
された。
【００４２】得られたアセンブリは、次に、グラファイ
トモールドプランジャから成る上部プレスツールでおお
われ、そして一軸ホットプレスに配された。次に、アセ
ンブリ全体を25psi の圧力下で約750 ℃の温度まで加熱
し、さらに2000psi まで圧力を増加させながら950 ℃ま
で加熱し、さらに1340℃まで加熱し、そして同じ圧力で
10分間その温度に維持し、その後、25psi まで圧力を下
げながら850 ℃まで冷却し、そして最終的に室温まで冷
却して、圧力を完全に解放した。冷却に続いて、モール
ドアセンブリを開き、そして、固化された複合物構造を
取り出した。その後、フローティングツールをその長い
軸に沿ってツールを貫通するようマルチプルドリリング
し、次に残留グラファイト材料をブレークオウトするこ
とによって固化された複合斑構造から除去した。
トモールドプランジャから成る上部プレスツールでおお
われ、そして一軸ホットプレスに配された。次に、アセ
ンブリ全体を25psi の圧力下で約750 ℃の温度まで加熱
し、さらに2000psi まで圧力を増加させながら950 ℃ま
で加熱し、さらに1340℃まで加熱し、そして同じ圧力で
10分間その温度に維持し、その後、25psi まで圧力を下
げながら850 ℃まで冷却し、そして最終的に室温まで冷
却して、圧力を完全に解放した。冷却に続いて、モール
ドアセンブリを開き、そして、固化された複合物構造を
取り出した。その後、フローティングツールをその長い
軸に沿ってツールを貫通するようマルチプルドリリング
し、次に残留グラファイト材料をブレークオウトするこ
とによって固化された複合斑構造から除去した。
【００４３】このようにして提供された複合物構造の検
査によって、パネルおよび支持体構造におけるガラスセ
ラミックスマトリックスの完全な結晶化および複合物材
料の十分な固化が達成されたことが示された。支持体チ
ャネル構造の複合物パネルへの優れた一体化も観察され
た。いくらかの構造上のクラッキングが、チャネルベー
スに沿ってチャネルの上部コーナーで見られた。しかし
ながら、これは、固化の間に起こる実質的な繊維再編成
および使用されたガラスマトリックス材料の比較的高い
粘度に起因するものである。これらの効果は、フローテ
ィングツールをプレプレグ材料に組み込むために使われ
る積み重ね構成の変更および／または使用される繊維ま
たはマトリックス組成の固化特性の変更によって最小限
にされ得るかあるいは除去され得る。
査によって、パネルおよび支持体構造におけるガラスセ
ラミックスマトリックスの完全な結晶化および複合物材
料の十分な固化が達成されたことが示された。支持体チ
ャネル構造の複合物パネルへの優れた一体化も観察され
た。いくらかの構造上のクラッキングが、チャネルベー
スに沿ってチャネルの上部コーナーで見られた。しかし
ながら、これは、固化の間に起こる実質的な繊維再編成
および使用されたガラスマトリックス材料の比較的高い
粘度に起因するものである。これらの効果は、フローテ
ィングツールをプレプレグ材料に組み込むために使われ
る積み重ね構成の変更および／または使用される繊維ま
たはマトリックス組成の固化特性の変更によって最小限
にされ得るかあるいは除去され得る。
【００４４】次の実施例は、比較的大きい台形の支持体
チャネルにおいてさえもクラッキング欠陥を除去するの
に有益な１つの方法を示すものである。
チャネルにおいてさえもクラッキング欠陥を除去するの
に有益な１つの方法を示すものである。
【００４５】実施例２ 複合物布の製造のためのプレプレグ繊維トウを、粉末化
ガラスの浸透前に、使用されるNicalon （登録商標）シ
リコンオキシカーバイド繊維トウが熱分解炭素離型コー
ティングを有することを除いて、実施例１とほぼ同じよ
うにして調製した。このコーティングは、同時系属米国
特許出願第07/314,451号において記載されるように、繊
維の上に有機溶液を塗布し、そして後に熱分解させるこ
とによって施された。この特許出願は、本明細書に引用
してある繊維を炭素コーティングする他の方法も使用で
きる。
ガラスの浸透前に、使用されるNicalon （登録商標）シ
リコンオキシカーバイド繊維トウが熱分解炭素離型コー
ティングを有することを除いて、実施例１とほぼ同じよ
うにして調製した。このコーティングは、同時系属米国
特許出願第07/314,451号において記載されるように、繊
維の上に有機溶液を塗布し、そして後に熱分解させるこ
とによって施された。この特許出願は、本明細書に引用
してある繊維を炭素コーティングする他の方法も使用で
きる。
【００４６】上述したガラス浸透繊維トウから作られた
布を組み込むパネルプレフォームアセンブリを、その
後、実施例１に記載されるように、シートをフローティ
ングツールのまわりに積み重ねることによって調製し
た。しかしながら、プレフォームアセンブリの固化の
間、プレプレグ布および繊維のインターラミナースリッ
ピングを減少させるため、パネルおよびかぶさる支持体
部材のための生プレプレグシートが、フローティングツ
ールのベースの両端に沿って共に縫われた。これによっ
て、固化の開始前に、生プレプレグシートがフローティ
ングツールにさらに密接に適合され、それによって複合
物材料をツール形状に完全に一致させるために後に必要
である滑りの量が減る。
布を組み込むパネルプレフォームアセンブリを、その
後、実施例１に記載されるように、シートをフローティ
ングツールのまわりに積み重ねることによって調製し
た。しかしながら、プレフォームアセンブリの固化の
間、プレプレグ布および繊維のインターラミナースリッ
ピングを減少させるため、パネルおよびかぶさる支持体
部材のための生プレプレグシートが、フローティングツ
ールのベースの両端に沿って共に縫われた。これによっ
て、固化の開始前に、生プレプレグシートがフローティ
ングツールにさらに密接に適合され、それによって複合
物材料をツール形状に完全に一致させるために後に必要
である滑りの量が減る。
【００４７】次に、炭素コートした強化用繊維を含む縫
われたプレフォームの固化が実施例１に記載されるよう
にして、実行され、そして再び、複合物プレフォーム材
料の十分な固化および結晶化が達成された。しかしなが
らこの場合、チャネル支持体のパネル構造への完全な一
体化は、チャネルのコーナーにおける亀裂欠陥を全く伴
わずに達成された。大きい強さおよび密度を示し、なお
かつ外部からのシーリング材料および結合された継目を
要さない一体チャネルド支持体部材を備える補剛された
パネルが、１つのホットプレス工程において提供され
る。
われたプレフォームの固化が実施例１に記載されるよう
にして、実行され、そして再び、複合物プレフォーム材
料の十分な固化および結晶化が達成された。しかしなが
らこの場合、チャネル支持体のパネル構造への完全な一
体化は、チャネルのコーナーにおける亀裂欠陥を全く伴
わずに達成された。大きい強さおよび密度を示し、なお
かつ外部からのシーリング材料および結合された継目を
要さない一体チャネルド支持体部材を備える補剛された
パネルが、１つのホットプレス工程において提供され
る。
【００４８】上述したように欠陥のない固化を与えるた
めに使用できるプレフォームアセンブリの説明図が、図
９に示される。図９は、パネルのための生プレプレグシ
ート14にスティッチング40で固定された支持体部材のた
めにかぶさっている生プレプレグシート18を示す略断面
説明図である。ただし、割合およびスケールは実物とは
異なる。このスティッチングは、プレプレグシート14お
よび18とそれらの間に位置するフローティングツール16
との間の優れた適合を与える。
めに使用できるプレフォームアセンブリの説明図が、図
９に示される。図９は、パネルのための生プレプレグシ
ート14にスティッチング40で固定された支持体部材のた
めにかぶさっている生プレプレグシート18を示す略断面
説明図である。ただし、割合およびスケールは実物とは
異なる。このスティッチングは、プレプレグシート14お
よび18とそれらの間に位置するフローティングツール16
との間の優れた適合を与える。
【００４９】図９のアセンブリはまた、一体に補剛され
たパネルの固化が、液圧フォーミングではなく、ホット
アイソスタチックプレスによって達成される場合に特に
有用な特徴を示している。図９において示されるよう
に、グラファイトモールドベース10に着座し、そして例
えばモリブデンフォイルから成る離型材料42の薄いシー
トによっておおわれたプレプレグシート14および18は、
ガラス容器またはカバー44によってカバーされる。この
カバーは、ガラスカバー44と協働してプレプレグアセン
ブリおよび関連したグラファイトツールのまわりにガラ
ス容器またはガラン缶を形成するガラスベースプレート
46に着座している。
たパネルの固化が、液圧フォーミングではなく、ホット
アイソスタチックプレスによって達成される場合に特に
有用な特徴を示している。図９において示されるよう
に、グラファイトモールドベース10に着座し、そして例
えばモリブデンフォイルから成る離型材料42の薄いシー
トによっておおわれたプレプレグシート14および18は、
ガラス容器またはカバー44によってカバーされる。この
カバーは、ガラスカバー44と協働してプレプレグアセン
ブリおよび関連したグラファイトツールのまわりにガラ
ス容器またはガラン缶を形成するガラスベースプレート
46に着座している。
【００５０】このアセンブリの後のホットアイソスタチ
ック圧力処理の間、真空下でのその最初の加熱は、ガラ
スカバー44をガラスベース46へシールさせ、それによっ
てプレプレグシートとツールがガスタイトなチャンバへ
とシールされる。さらに、高いガス圧力下の高温でつぶ
された缶とアセンブリをさらに加熱することによって缶
要素がへこみ、シートおよびツールのまわりにガスタイ
トな膜が形成され、つづいて、フローティングツールの
まわりにプレプレグパネルおよび支持体シートが完全に
固化して、高い密度および剛性の一体に補剛されたパネ
ルアセンブリが提供される。
ック圧力処理の間、真空下でのその最初の加熱は、ガラ
スカバー44をガラスベース46へシールさせ、それによっ
てプレプレグシートとツールがガスタイトなチャンバへ
とシールされる。さらに、高いガス圧力下の高温でつぶ
された缶とアセンブリをさらに加熱することによって缶
要素がへこみ、シートおよびツールのまわりにガスタイ
トな膜が形成され、つづいて、フローティングツールの
まわりにプレプレグパネルおよび支持体シートが完全に
固化して、高い密度および剛性の一体に補剛されたパネ
ルアセンブリが提供される。
【００５１】本発明を特定の材料および特定の工程にお
いて記載してきたが、それらの材料および工程は例示の
ために呈示されていることは認識されよう。つまり、本
発明に制限を加えるものではないことを理解されたい。
明確にここに記載された組成および工程に関する多数の
変更および変形は本発明の範囲内において可能であるこ
とに留意されたい。
いて記載してきたが、それらの材料および工程は例示の
ために呈示されていることは認識されよう。つまり、本
発明に制限を加えるものではないことを理解されたい。
明確にここに記載された組成および工程に関する多数の
変更および変形は本発明の範囲内において可能であるこ
とに留意されたい。
【図１】本発明による一体に補剛された複合物パネルを
提供するためのツールおよびプレフォームシートアセン
ブリを示す概略図
提供するためのツールおよびプレフォームシートアセン
ブリを示す概略図
【図２】図１のアセンブリを用いた複合物パネルの固化
を示す概略図
を示す概略図
【図３〜図５】本発明による一体補剛材を有する複合物
パネルを示す概略図
パネルを示す概略図
【図６〜図８】複合物パネル製造のためのツールを示す
概略図
概略図
【図９】本発明による一体補剛された複合物パネルのホ
ットアイソスタチックプレスのためのアセンブリを示す
概略図
ットアイソスタチックプレスのためのアセンブリを示す
概略図
10 パネルフォーマー 14 パネルプレフォーム 16 フローティングツール 18 支持体プレフォーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｅ０４Ｃ 2/04 Ｆ 8504−2Ｅ (72)発明者 トーマス ポール グランデイ アメリカ合衆国 ニユーヨーク州 14904 エルミラ ホーム ストリート 303 (72)発明者 ヴイクター フエリクス ジヤナス アメリカ合衆国 ニユーヨーク州 14845 ホースヘツズ ブルーグラス ドライヴ 431
Claims (16)
- 【請求項１】 一体的複合物支持体部材を組込んだセラ
ミックマトリックス複合物パネルの製造方法であって、 粉末化ガラスを予備含浸された無機繊維から形成される
生セラミックシートから成る、パネルプレフォームおよ
び支持体プレフォームのための複合材料を与え、 生セラミックシートを選択された支持体形状の一体的支
持体部材へと造形するよう構成された造形表面を有する
耐火性フローティングツールを与え、 パネルプレフォーム、支持体プレフォームおよびフロー
ティングツールを、支持体プレフォームの少なくとも一
部がパネルプレフォームの表面と接触しそしてフローテ
ィングツールの造形表面が支持体プレフォームと接触し
て該支持体プレフォームを略前記選択された支持体形状
に支持するようなアセンブリを形成するよう組み合わ
せ、 前記粉末化ガラスを軟化するのに少なくとも十分な温度
まで、支持体プレフォームをパネルプレフォームに融着
させるのに少なくとも十分な圧力を前記アセンブリに加
えながら前記アセンブリを加熱して、フローティングツ
ールに対向する支持体プレフォームを前記選択された支
持体形状の一体的支持体部材へと造形し、そして融着さ
れたパネルプレフォームおよび支持体プレフォームを、
一体的支持体部材を備えるパネルを含む稠密セラミック
複合物構造へと固化し、 フローティングツールを前記セラミック複合物構造から
除去する、 各工程を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 アセンブリに圧力を加えながらアセンブ
リを加熱する前記工程の前に、パネルプレフォームを硬
質耐火性パネルフォーマー上に配置することを特徴とす
る請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 フローティングツールの造形表面が、支
持体プレフォームを、パネルに融着されかつパネルから
突出する隆起したリブへと造形するような形状とされる
ことを特徴とする請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 フローティングツールの造形表面が、支
持体プレフォームを、パネル表面に融着されかつパネル
表面と平行に延在する閉じたチャネル壁へと造形するよ
うな形状とされることを特徴とする請求項２記載の方
法。 - 【請求項５】 アセンブリに加えられる前記圧力が液圧
であることを特徴とする請求項２記載の方法。 - 【請求項６】 アセンブリに加えられる前記圧力がアイ
ソスタチックガス圧であることを特徴とする請求項２記
載の方法。 - 【請求項７】 アイソスタチックガス圧を加える前に、
アセンブリを変形可能圧力エンベロップ内にシールする
ことを特徴とする請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 前記圧力エンベロップがシールドガラス
エンベロップであることを特徴とする請求項７記載の方
法。 - 【請求項９】 パネル表面上に一体的チャネルド支持体
を組込んだセラミックマトリックス複合物パネルの製造
方法であって、 粉末化ガラスを予備含浸された無機繊維から形成される
生セラミックシートから成る、パネルプレフォームおよ
び支持体プレフォームのための材料を与え、 前記一体的チャネルド支持体のための中腔形状に対応す
る選択された断面形状を有する耐火性フローティングツ
ールを与え、 パネルプレフォームを硬質耐火性パネルプレフォーマー
上に配置し、 耐火性フローティングツールをパネルプレフォーム上に
おいて、さらなるパネル支持を与えるよう選択された位
置に配置し、 フローティングツール並びにパネルプレフォームの少な
くとも隣接する部分と支持体プレフォームとを重ねて、
パネルプレフォーム、フローティングツールおよび支持
体プレフォームのアセンブリを与え、 前記粉末化ガラスを軟化するのに少なくとも十分な温度
まで、支持体プレフォームをパネルプレフォームに融着
させるのに少なくとも十分なアイソスタチック圧力を前
記アセンブリに加えながら前記アセンブリを加熱して、
フローティングツールのまわりに支持体プレフォームを
造形し、そして融着されたパネルおよびチャネルド支持
体を稠密セラミック複合物パネルへと固化し、 フローティングツールをチャネルド支持体構造から除去
する、 各工程を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１０】 硬質耐火性パネルフォーマーが平らか
またはわずかに湾曲した表面を有することを特徴とする
請求項５記載の方法。 - 【請求項１１】 硬質耐火性パネルフォーマーがモール
ディングキャビティ内に配置されることを特徴とする請
求項６記載の方法。 - 【請求項１２】 前記パネルフォーマーの少なくとも表
面がグラファイトから成ることを特徴とする請求項７記
載の方法。 - 【請求項１３】 アイソスタチック圧力が、パネルフォ
ーマーおよびアセンブリと共にモールディングキャビテ
ィ内に配される液圧媒体を通して施されることを特徴と
する請求項７記載の方法。 - 【請求項１４】 液圧媒体が、室温において固体である
粒状グラファイトとガラスの混合物から少なくとも主に
成ることを特徴とする請求項９記載の方法。 - 【請求項１５】 耐火性フローティングツールがグラフ
ァイトから成ることを特徴とする請求項１４記載の方
法。 - 【請求項１６】 請求項１に記載の方法によって製造さ
れるセラミックマトリックス複合物パネル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US684862 | 1991-04-15 | ||
| US07/684,862 US5225015A (en) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | Method for making stiffened ceramic matrix composite panel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05116115A true JPH05116115A (ja) | 1993-05-14 |
Family
ID=24749884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4068110A Withdrawn JPH05116115A (ja) | 1991-04-15 | 1992-03-26 | 補剛セラミツクマトリツクス複合物パネルの製造方法および複合物パネル |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5225015A (ja) |
| EP (1) | EP0509178A3 (ja) |
| JP (1) | JPH05116115A (ja) |
| CA (1) | CA2057330A1 (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE9201080D0 (sv) * | 1992-04-03 | 1992-04-03 | Asea Cerama Ab | Saett att framstaella fiberkompositer |
| FR2719577B1 (fr) * | 1994-05-06 | 1996-07-19 | Aerospatiale | Procédé de réalisation de pièces de tôlerie complexes en matériau composite par pressage multiaxial isostatique, outillage pour sa mise en Óoeuvre et structures ainsi obtenues. |
| JPH10146898A (ja) * | 1996-11-15 | 1998-06-02 | Honda Motor Co Ltd | 繊維強化複合材の成形方法 |
| US6077066A (en) | 1996-11-22 | 2000-06-20 | Atlantic Research Corporation | Tooling apparatus for composite fabrication |
| US6410459B2 (en) * | 1999-09-02 | 2002-06-25 | Micron Technology, Inc. | Wafer planarization using a uniform layer of material and method and apparatus for forming uniform layer of material used in semiconductor processing |
| US6617013B2 (en) | 2001-05-10 | 2003-09-09 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Ceramic matrix composite having improved interlaminar strength |
| SE0301319L (sv) * | 2003-05-07 | 2004-11-08 | Hssa Sweden Ab | Metod för tillverkning av kompositstrukturer |
| US7153464B2 (en) * | 2003-12-01 | 2006-12-26 | General Electric Company | Method of making porous ceramic matrix composites |
| US20090078357A1 (en) * | 2006-03-16 | 2009-03-26 | Structural Monitoring Systems Ltd | Method for monitoring for cracking in a componant |
| US20090004425A1 (en) * | 2007-06-28 | 2009-01-01 | The Boeing Company | Ceramic Matrix Composite Structure having Fluted Core and Method for Making the Same |
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| US8431214B2 (en) | 2007-07-31 | 2013-04-30 | The Boeing Company | Composite structure having reinforced core and method of making same |
| US8372327B2 (en) | 2007-09-13 | 2013-02-12 | The Boeing Company | Method for resin transfer molding composite parts |
| US8017059B2 (en) | 2007-09-13 | 2011-09-13 | The Boeing Company | Composite fabrication apparatus and method |
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| US8794925B2 (en) | 2010-08-24 | 2014-08-05 | United Technologies Corporation | Root region of a blade for a gas turbine engine |
| US9677858B1 (en) | 2015-05-18 | 2017-06-13 | Verco Materials, Llc | Method for wrapping of ceramic tiles for armor applications, a wrapped ceramic tile for armor applications and an armor system constructed with a wrapped ceramic tile for armor applications |
| CN111051691A (zh) * | 2017-07-27 | 2020-04-21 | 维斯塔斯风力系统有限公司 | 抗剪腹板的腹板脚 |
| WO2019060440A2 (en) * | 2017-09-19 | 2019-03-28 | Riley Reese | FIBER REINFORCED METALLIC, CERAMIC AND METALLIC / FIBER COMPOSITE COMPOSITE MATERIALS AND METHODS RELATING THERETO |
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| US11384028B2 (en) * | 2019-05-03 | 2022-07-12 | Raytheon Technologies Corporation | Internal cooling circuits for CMC and method of manufacture |
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| DE1949209A1 (de) * | 1969-09-30 | 1971-04-01 | Fritz Reinke | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Bauelementen |
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-
1991
- 1991-04-15 US US07/684,862 patent/US5225015A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-10 CA CA002057330A patent/CA2057330A1/en not_active Abandoned
- 1991-12-17 EP EP19910311682 patent/EP0509178A3/en not_active Withdrawn
-
1992
- 1992-03-26 JP JP4068110A patent/JPH05116115A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0509178A3 (en) | 1993-08-04 |
| US5225015A (en) | 1993-07-06 |
| EP0509178A2 (en) | 1992-10-21 |
| CA2057330A1 (en) | 1992-10-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990608 |