JPH06509525A - Polymer matrix composite and its manufacturing method - Google Patents

Polymer matrix composite and its manufacturing method

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JPH06509525A
JPH06509525A JP4510906A JP51090692A JPH06509525A JP H06509525 A JPH06509525 A JP H06509525A JP 4510906 A JP4510906 A JP 4510906A JP 51090692 A JP51090692 A JP 51090692A JP H06509525 A JPH06509525 A JP H06509525A
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ルービー,クリストファー マーク
ウェインステイン,ジェリー グレン
マクエルウィー,デビッド マーク
ゴードルバーグ,ペリー ブライアン
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ランキサイド テクノロジー カンパニー,リミティド パートナーシップ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ポリマーマトリックス複合体とその製造方法技術分野 本発明は一般に自己支持ポリマーマトリックス複合体の新規な製造方法、及びそ れによって得られる新規な生成物に関する。より詳しくは、適切なフィラー材料 を特定のポリマー材料の中に配置させ、それによりポリマー材料がマトリックス として機能し、フィラー材料はポリマーと相乗的に相互作用して新規な複合体を 形成する。特定のポリマーマトリックス材料を特定のフィラー材料又は強化材料 と混合することによって極めて望ましい耐磨耗部品を製造することができる。[Detailed description of the invention] Polymer matrix composite and its manufacturing methodTechnical field The present invention generally provides a novel method for making self-supporting polymer matrix composites, and This invention relates to novel products obtained by this method. More information: Suitable filler materials is placed within a specific polymeric material, thereby causing the polymeric material to form a matrix. The filler material interacts synergistically with the polymer to form novel composites. Form. specific polymer matrix materials with specific filler or reinforcing materials Highly desirable wear-resistant parts can be produced by mixing with

背景技術 種々の構造体に使用するための構成部品の表面の早期の磨耗は、多数の各種工業 分野における製造業に長い問直面している問題である0例えば、1つの構成部品 が他の構成部品と滑り、擦り、衝突の仕方で接触する場合、2つの構成部品の少 なくとも1つは必然的に磨耗又は損耗する傾向がある。このような接触は2つの 固体部品の間で生じることがあり、或いは液体中に懸濁した固体と接触して配置 された固体部品で生じることがある。構成部品のこのタイプの磨耗又は損耗は、 構成部品の少なくとも1つから物質が減少するため、構成部品の接触を容認する ことを継続できないことになる。物質の減少は、例えば構成部品の機械的損傷( 例、破壊)、シっかりと適合していた構成部品の容認不可能な許容差等に帰着す ることがある。Background technology Premature wear of the surfaces of components for use in various structures is a problem in many different industries. This is a problem that has long faced the manufacturing industry in the field of When two components come into contact with each other in a sliding, scraping, or colliding manner, At least one necessarily tends to wear or wear out. This kind of contact can be caused by two May occur between solid parts or placed in contact with solids suspended in a liquid This may occur on solid parts that have been exposed to heat. This type of wear or tear on the components Allowing contact of components to reduce material from at least one of the components It becomes impossible to continue. The reduction of substances can be caused by, for example, mechanical damage to components ( e.g., destruction), resulting in unacceptable tolerances of tightly matched components, etc. Sometimes.

従って、当該業界では従来よりも耐磨耗性や耐損耗性のある新しい改良された構 成部品を製造する試みを行っている。高温耐磨耗性、低温耐磨耗性、ドライ浸蝕 耐磨耗性、ウェット浸蝕耐磨耗性等を含む多くの各種用途に対する耐磨耗部品を 製造する試みがなされている。所望の磨耗特性を有する材料の製造における主な 志向因子は、他の考えもあるが、コスト、材料の加工性、最終形状又は最終形状 に近い形状や大きな形状への成形能力、材料の磨耗特性である。Therefore, the industry is seeking new and improved constructions that are more wear and tear resistant than before. Attempts are being made to manufacture component parts. High temperature abrasion resistance, low temperature abrasion resistance, dry erosion Wear resistant parts for many different applications including wear resistance, wet erosion wear resistance, etc. Attempts are being made to manufacture The main factors in the production of materials with the desired wear properties Intentional factors include cost, material workability, final shape or shape, although there are other considerations. The ability to form into shapes close to or large, and the wear characteristics of the material.

磨耗部品に利用されてきた材料の例には焼結炭化ケイ素、焼結アルミナのような 特定のセラミック材料、ステライト、ニッケル硬化(Ni−Hard) 、ニッ ケルレジスト等のような特定の金属材料、ポリブチレンテレフタレート(PBT ) 、ポリエーテルイミド、ポリウレタンのような特定のポリマー又は樹脂があ る。ここで、経済的に製造でき、耐磨耗性の高い部品への探究は依然として継続 している。Examples of materials that have been used for wear parts include sintered silicon carbide and sintered alumina. Certain ceramic materials, Stellite, Ni-Hard, Ni Certain metal materials such as Kelresist, polybutylene terephthalate (PBT) ), polyetherimide, polyurethane, etc. Ru. Here, the search for economically producible and highly wear-resistant parts continues. are doing.

また、従来技術において、種々の最終特性を得るためにポリマー中に特定のフィ ラー材料を混合するためのいろいろな試みを行っている。最初に、フィラー材料 をポリマーと混合する試みは米国特許第3585100号(1971年6月15 日発行、発明者11.0. Greenless)に開示されている。この特許 は、硬い耐表面損傷の表面は圧砕石英フィラー材料を樹脂と混合することによっ て製造することができると開示している。具体的には、好ましい態様において8 0重量%の圧砕石英を20重量%の樹脂材料と混合したときに硬い耐表面損傷の 表面を有するパネル構造体に帰着することができると開示している。パネル構造 物は石英と樹脂を一緒に混合することによって得る。得られた混合物をゴム型に 注ぎ入れ、その型を振動させて石英を型の底の部分に落ち着かせ、このようにし て石英リッチ層と樹脂リッチ層を形成する。ハニカム構造物をその後樹脂リッチ 層の中に押し込み、更に処理して軽量パネル構造物の上に硬い耐表面損傷の表面 を形成する。Also, in the prior art, specific fibres, such as Various attempts have been made to mix color materials. First, the filler material No. 3,585,100 (June 15, 1971) Published by: Inventor 11.0. Greenless). This patent A hard, damage-resistant surface is created by mixing crushed quartz filler material with resin. It is disclosed that it can be manufactured by Specifically, in a preferred embodiment, 8 When 0% by weight of crushed quartz is mixed with 20% by weight of resin material, hard surface damage resistance is achieved. It is disclosed that a panel structure having a surface can be obtained. panel structure The material is obtained by mixing quartz and resin together. Mold the resulting mixture into a rubber mold. Pour the quartz into the mold and vibrate it to settle the quartz in the bottom of the mold. to form a quartz-rich layer and a resin-rich layer. The honeycomb structure is then resin-rich Pressed into layers and further processed to create a hard, damage-resistant surface on top of lightweight panel construction form.

米国特許第2751775号(1956年6月26日発行、発明者J、A、 S ergovic)は、基材材料(例、組積造ビルディングブロック)上のコーテ ィングとして粒子(例、砂粒子)を含む注型樹脂表面を製造する方法を開示して いる。詳しくは、砂のフィラー材料を樹脂と混合し、得られたスラリーを振動型 に注ぎ入れると開示している。砂は典型的に少なくとも約50重量%の量で存在 する。振動型はスラリーを水平にし、閉じ込められた空気をスラリーから除去す る。スラリーが水平になり、閉じ込められた空気が除去された後、基材材料(例 、組積造ビルディングブロック)を型の中の下に沈め、樹脂を表面として基材上 で硬化させ、このようにして装飾性の保護コーティングを有する基材を提供する 。U.S. Patent No. 2,751,775 (issued June 26, 1956, inventors J, A, S ergovic) coated on the substrate material (e.g. masonry building blocks). Discloses a method for producing a casting resin surface containing particles (e.g., sand particles) as a casting material. There is. In detail, sand filler material is mixed with resin and the resulting slurry is placed in a vibrating mold. It is disclosed that it will be poured into. Sand is typically present in an amount of at least about 50% by weight do. The vibrating mold levels the slurry and removes trapped air from the slurry. Ru. After the slurry is leveled and any trapped air is removed, the substrate material (e.g. , masonry building blocks) are lowered into the mold and placed on top of the substrate with the resin as the surface. and thus provide a substrate with a decorative protective coating. .

耐磨耗材料を形成するための別な試みが米国特許第3888714号(1975 年6月lO日発行、発明者J、T、 Fiser)に開示されている。この特許 は管状(例、パイプや導管)の内側層の耐磨耗面を提供するだめの方法を開示し ている。開示の強化パイプや導管は、例えばドライ又はスラリー状の岩石や金属 鉱石の輸送に使用することができる。具体的には、繊維状の材料を最初にマンド レルの周囲に巻き、次いで繊維状の材料に未硬化樹脂を含浸させる9次いでマン ドレルを回転しながら繊維状材料/樹脂の組み合わせの上に耐磨耗粒子を振りか ける。耐磨耗粒子の均一でかなり厚い層が適用されるまでこの手順を繰り返す、 二番目の繊維状材料を耐磨耗層に巻き、樹脂を含浸してライナーを完成する。最 終的に熱硬化樹脂で含浸した繊維フィラメントをライナーの周りの適用して複合 体を硬化させ、このようにして耐磨耗耐浸蝕物品を形成する。この特許は更に、 繊維状材料としてチーズクロス、フィラー材料としてセラミック粒子(例、アル ミナ)、繊維状材料に耐磨耗セラミック材料を固定するための例えば2,000 〜20,000センチポイズの粘度を有するエポキシタイプ樹脂の選択を開示し ている。また更に、樹脂材料に密着するために改良された、金属の少なくとも部 分的な表面コーティングを有するセラミックフィラー材料を提供することが望ま しいと開示している。Another attempt to form a wear-resistant material was made in U.S. Pat. No. 3,888,714 (1975). Published June 10, 2013, inventors J. T. Fisher). This patent discloses a method for providing a wear-resistant surface for the inner layer of a tubular (e.g., pipe or conduit) ing. The disclosed reinforced pipes and conduits may be made of, for example, dry or slurry rock or metal. Can be used to transport ore. Specifically, the fibrous material is first 9. Then the fibrous material is impregnated with uncured resin. Sprinkle the anti-wear particles onto the fibrous material/resin combination while rotating the drill. Let's go. Repeat this step until a uniform and fairly thick layer of anti-wear particles is applied, A second fibrous material is wrapped around the abrasion layer and impregnated with resin to complete the liner. most Finally, composite fiber filaments impregnated with thermosetting resin are applied around the liner. The body is cured, thus forming an abrasion and erosion resistant article. This patent further states that Cheesecloth as fibrous material, ceramic particles as filler material (e.g. aluminum) 2,000 for fixing the wear-resistant ceramic material to the fibrous material Discloses a selection of epoxy-type resins with viscosities of ~20,000 centipoise ing. Furthermore, at least a portion of the metal is improved to adhere closely to the resin material. It is desirable to provide a ceramic filler material with a partial surface coating. It has been disclosed that it is true.

従来技術は耐磨耗物品を製造するための多数の種々の方法、及びそれによって得 られる多数の種々の物品を開示しているが、所望の物理的特性を有する耐磨耗物 品を製造するための、複雑でなく、経済的で、信鯨性のある方法の探究が依然と して続いている0本発明は、新規な仕方で材料を混合し、工程を進めることによ る最終形状又は最終形状に近い形状の部品を製造するための簡単なプロセスを提 供することにより、この長く感じられた要求を満足させる。The prior art describes a number of different methods for manufacturing wear-resistant articles, and the benefits obtained thereby. Abrasion resistant articles with desired physical properties are disclosed. The search for uncomplicated, economical, and reliable methods of manufacturing products continues. The invention continues by combining materials and processing in a novel manner. We present a simple process for manufacturing parts with final or near-final shapes. By providing this, we satisfy this long-felt need.

本出願人が存する米国特許及び特許出願の説明本出願は米国特許出願第07/6 90134号(1991年4月23日出願、発明者Chrtstopher M 、 Loobyら、発明の名称″Po1y+ser Matrix Compo sitebodies and Methods For Making Th e Same″)の一部継続出願である。Description of applicant's U.S. patents and patent applications This application is filed under U.S. Patent Application No. 07/6 No. 90134 (filed on April 23, 1991, inventor Chrtstopher M. , Looby et al., name of the invention "Poly+ser Matrix Compo sitebodies and Methods For Making Th This is a partial continuation application of e Same'').

発明の要旨 本発明に従うと、自己支持ポリマーマトリックス複合体を製造するために使用す る複数の材料と方法を開示する。特定の基準で選択したフィラー材料と特定の基 準で選択したポリマー材料を混合し、本発明の処理方法を組み合わせると、望ま しい磨耗特性を含む極めて望ましい特性を有する自己支持ポリマーマトリックス 複合体が製造できることが予期せずに発見された。Summary of the invention According to the invention, the Several materials and methods are disclosed. Filler materials selected with specific criteria and specific groups By combining the polymer materials selected in the standard and the treatment method of the present invention, the desired Self-supporting polymer matrix with highly desirable properties including new wear properties It was unexpectedly discovered that composites could be produced.

具体的には、選択するフィラーとポリマー材料の間の相乗作用に焦点を合わせる ことにより、自己支持ポリマーマトリックス複合体の望ましい加工、及び得られ る望ましい耐磨耗性自己支持ポリマーマトリックス複合体が達成される。Specifically, we focus on the synergy between the filler and polymer material we select. This allows for the desired processing of self-supporting polymer matrix composites and the resulting A desirable abrasion resistant self-supporting polymer matrix composite is achieved.

本発明に有用なフィラー材料は、耐磨耗性セラミックフィラー材料及び耐磨耗性 金属フィラー材料を含む。Filler materials useful in the present invention include abrasion resistant ceramic filler materials and abrasion resistant Contains metal filler materials.

本発明の重要な面は任意な形状に混合物を成形することを助長するグイラタント なポリマー/フィラー材料の混合物の創成である。An important aspect of the invention is a giratant that facilitates shaping the mixture into arbitrary shapes. The creation of a unique polymer/filler material mixture.

具体的には、フィラー材料とポリマーの特定の組み合わせを選択することにより 、比較的弱い振動で材料の混合物を複雑形状の型の中にも流動させることができ る。Specifically, by selecting specific combinations of filler materials and polymers, , it is possible to flow a material mixture into molds with complex shapes using relatively weak vibrations. Ru.

グイラタントな混合物が型の形状を確保した後、ポリマーマトリックスを硬化さ せ、このようにして比較的硬質の自己支持ポリマーマトリックス複合体が形成し 、これはその後型から取り出すことができる。After the glaitant mixture has secured the shape of the mold, the polymer matrix is cured. In this way, a relatively rigid self-supporting polymer matrix composite is formed. , which can then be removed from the mold.

本発明と好ましい態様の詳細な説明 本発明においては、自己支持ポリマーマトリックス複合体を製造するための多く の方法に使用するための多数の材料を開示する。具体的には、種々のポリマーと 組み合わせて種々のフィラー材料を使用した場合、望ましい耐磨耗性自己支持ポ リマーマトリックス複合体に帰着することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION AND PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, there are many methods for producing self-supporting polymer matrix composites. A number of materials are disclosed for use in the method. Specifically, various polymers and When used in combination with various filler materials, a desirable wear-resistant self-supporting porous material can be achieved. can result in a reamer matrix complex.

本発明の最初の好ましい態様において、適切なフィラー材料を選択する。フィラ ー材料は、組成、フィラーの耐磨耗性、ポリマー中でのフィラーの充填を生じさ せる粒子径分布を得ることができること、個々のフィラー粒子の形状、フィラー がポリマーマトリックスに結合できること、加工の際及び得られる生成物におけ るフィラーとポリマー材料の相乗作用を含むいくつか異なる基準に基づいて選択 される。更に、ポリマーマトリックス複合体のマトリックスとして機能する適切 なポリマー材料の選択はまたいくつかの異なる基準に依存する0例えば、ポリマ ーはフィラー材料に潤滑性を提供することができるべきであり、それによってフ ィラー材料粒子がポリマーで濡れること及び振動下のポリマーとフィラーの混合 物の成形の際に比較的容易に互いに流動することを可能にする。ポリマーはポリ マーとフィラーを一緒に混合することを可能にするに充分な低い粘度を有するべ きであり、またその粘度とレオロジー挙動が本発明のプロセス条件下でポリマー とフィラー材料の混合物の流動を許容する。フィラー材料の少なくとも部分的な 充填が生じることを可能にし、加工の際にポリマーマトリックスの中の全ての閉 じ込められたガスの脱気や放出を可能にするように、ポリマーは早過ぎて固化又 は硬化すべきでない(例、充分に長いポットライフを有する)。In a first preferred embodiment of the invention, a suitable filler material is selected. Phila – Materials are characterized by their composition, abrasion resistance of the filler, and loading of the filler in the polymer. be able to obtain a particle size distribution that is consistent with the shape of the individual filler particles, be able to bind to the polymer matrix, during processing and in the resulting product. selection based on several different criteria, including synergy between the filler and the polymeric material. be done. Furthermore, suitable The selection of a suitable polymeric material also depends on several different criteria, e.g. The filler material should be able to provide lubricity to the filler material, thereby Wetting of filler material particles with polymer and mixing of polymer and filler under vibration Allows them to flow together relatively easily during molding of objects. Polymer is poly The viscosity should be low enough to allow the mer and filler to be mixed together. the viscosity and rheological behavior of the polymer under the process conditions of the present invention. and filler material mixture to allow flow. at least partially of the filler material Allows filling to occur and removes all closures within the polymer matrix during processing. The polymer may not solidify or solidify prematurely to allow trapped gases to degas or release. should not cure (eg, have a sufficiently long pot life).

また、ポリマーは硬化の際に関係する比較的少ない収縮を有するべきであり、ポ リマーは室温又は比較的低い加温で作業でき、硬化できるべきであり、ポリマー がそれ自身で耐磨耗性で耐引裂き性であることが好ましい。Also, the polymer should have relatively little shrinkage involved during curing and The remer should be able to work and cure at room temperature or relatively low heating, and the polymer is itself abrasion and tear resistant.

本発明に有用なフィラー材料はセラミックフィラー材料、例えば炭化物(例、炭 化ケイ素粒子、炭化タングステン粒子)、酸化物(例、アルミナ粒子)、窒化物 (例、窒化アルミニウム粒子)、ホウ化物(例、2ホウ化チタン)等があり、特 には炭化物が好ましい。Filler materials useful in the present invention include ceramic filler materials, such as carbides (e.g., carbon silicon oxide particles, tungsten carbide particles), oxides (e.g. alumina particles), nitrides (e.g., aluminum nitride particles), borides (e.g., titanium diboride), etc. Carbide is preferred.

なお、本発明の加工条件下では、所望の特性を有する自己支持ポリマーマトリッ クス複合体を得るためにセラミックフィラー材料を前処理又は前コートする必要 はない。また、耐磨耗性金属粒子も本発明に使用できる。Note that under the processing conditions of the present invention, a self-supporting polymer matrix with desired properties can be produced. No need to pre-treat or pre-coat ceramic filler material to obtain a composite There isn't. Abrasion resistant metal particles can also be used in the present invention.

荒い粒度の炭化ケイ素粒子が特に望ましいフィラー材料であるこが見出されてい る。殆どの炭化ケイ素粒子は比較的安価であり、容易に入手可能であり、耐磨耗 性であり、何らかの特定の仕方で炭化ケイ素に前処理又はコーティングの必要な しで本発明に使用する多くの所望のポリマーに結合することが知られている。特 に好適なフィラーは炭化ケイ素粒子の粗い混合物である。粗粒炭化ケイ素の大き なギザギザのついた表面が炭化ケイ素とポリマーの間の良好な結合を提供するた めに役立つと考えられる。極めて望ましい耐磨耗特性が、適切なポリマーマトリ ックスの適当な量の中の14グリツドの約10重量部と54グリツドの4重量部 の混合物の形成によって得られることが知られている。上記の重量比は効率のよ い充填を提供し、更に炭化ケイ素とポリマー間の結合が生じることを可能にする 。また、約50〜100重量%の量で存在する平均粒子径約700〜8000ミ クロンの粒子を約0〜50重量%の量で存在する平均粒子径約150〜700ミ クロンの粒子と混合した凝集体のブレンドの場合も望ましい充填と望ましい耐磨 耗結果を提供する。Coarse-sized silicon carbide particles have been found to be a particularly desirable filler material. Ru. Most silicon carbide particles are relatively inexpensive, readily available, and wear resistant. silicon carbide in some specific way, requiring pretreatment or coating. It is known to bind to many of the desired polymers used in the present invention. Special A suitable filler is a coarse mixture of silicon carbide particles. Coarse silicon carbide size The jagged surface provides a good bond between the silicon carbide and the polymer. It is thought that it will be useful for Highly desirable anti-abrasion properties can be achieved with suitable polymer matrices. Approximately 10 parts by weight of 14-grid and 4 parts by weight of 54-grid in an appropriate amount of is known to be obtained by forming a mixture of The above weight ratio is for efficiency. provides a good filling and also allows bonding between the silicon carbide and the polymer to occur. . It also has an average particle size of about 700-8000 mm present in an amount of about 50-100% by weight. Chron particles are present in an amount of about 0 to 50% by weight and have an average particle size of about 150 to 700 mm. Desirable filling and desirable abrasion resistance also for blends of aggregates mixed with Kron particles Provide wearout results.

本発明の技術を利用して得ることができる相乗効果を提供するように、フィラー 材料混合物とポリマーの適切な組み合わせを選択すること重要である0例えば、 特定のフィラー材料を特定のポリマーの強化材として含めることが望ましいので あれば、フィラー材料とポリマーの混合物は上記の全ての利点に帰着するはずで ある。また、フィラー材料とポリマーマトリックスの特定の組み合わせはその成 形の際にグイラタントな混合物に帰着するはずである。ここで、ダイラタントは 、ポリマーとフィラーの混合物が硬化する前は混合の際に剪断増粘を示すが、適 当な弱い(mild)振動下では良好な流動性を有することを意味する。従って 、ポリマーとフィラーの混合物が何らかの適切な技術で特定の型に装入された後 、型の弱い振動が型の最も複雑な細部にも混合物を流入させる。また、典型的に 、フィラーはポリマーマトリックスの全体に実質的に均一に分配されたままでポ リマーマトリックスの中にち密に充填される。fillers so as to provide synergistic effects that can be obtained using the technology of the present invention. It is important to choose the appropriate combination of material mixtures and polymers, e.g. Because it is desirable to include certain filler materials as reinforcement for certain polymers, If so, the mixture of filler material and polymer should result in all the above advantages. be. Also, the specific combination of filler material and polymer matrix Upon shaping, you should end up with a giratant mixture. Here, dilatant is , the polymer-filler mixture exhibits shear thickening during mixing before curing, but This means that it has good fluidity under mild vibrations. Therefore , after the mixture of polymer and filler is charged into a specific mold by some suitable technique. , the mild vibrations of the mold cause the mixture to flow into even the most intricate details of the mold. Also, typically , the filler remains substantially uniformly distributed throughout the polymer matrix densely packed into the reamer matrix.

特に有用なポリマーマトリックス材料は約100〜400センチボイズ、より好 ましくは約150〜250センチボイズの粘度を有する耐磨耗性ポリマーである ことが見出された。炭化ケイ素粒子と混合した場合、このようなポリマーはポリ マーと炭化ケイ素の混合物に減摩性を提供することができ、従って炭化ケイ素粒 子をポリマーで完全に濡れさせ、比較的容易にそれぞれを流動させる。また、約 200センチボイズの粘度を有する特定のポリマー材料はポリマーとフィラー材 料の混合を抑制せず、完全に混合するとどろどろの(thick)コンクリート に匹敵するコンシスチンソーを備えたなることが見出されている。しかしながら 、この混合物を振動型に装入すると、ポリマーとフィラー材料は流動して型の内 側寸法に一致しようとし、ポリマーの中でフィラー材料の効率的で実質的に均一 な充填が生じることを可能にしようとする。また、低粘度ポリマーはポリマーマ トリックスから閉し込められた空気を脱気又は開放することを容易にすることが 見出されている。上記の特性、更に約室温で加工できる特性の多数のポリマー材 料が入手可能である。Particularly useful polymeric matrix materials have a diameter of about 100 to 400 centivoids, more preferably Preferably, it is an abrasion resistant polymer having a viscosity of about 150 to 250 centivoise. It was discovered that When mixed with silicon carbide particles, such polymers can provide anti-friction properties to mixtures of mer and silicon carbide, thus making silicon carbide particles Wet the particles completely with the polymer and allow each to flow relatively easily. Also, about Certain polymeric materials with a viscosity of 200 centivoise are polymers and filler materials. Thick concrete when completely mixed without inhibiting mixing of ingredients It has been found that it has a consistency comparable to that of however When this mixture is charged into a vibrating mold, the polymer and filler material flow and move inside the mold. Efficient and virtually uniform filler material within the polymer that attempts to match the side dimensions The aim is to allow a filling to occur. In addition, low viscosity polymers are Facilitates evacuating or releasing trapped air from Trix. It has been discovered. Numerous polymer materials with the properties listed above, plus those that can be processed at about room temperature. fees are available.

フィラー材料とポリマーの適切な比が本発明の重要な面であることが見出されて いる。炭化ケイ素フィラー材料の約70〜80重量%に対するポリマーの20〜 30重量%の特に好ましい比が極めて望ましい特性を示す、また、フィラー材料 とポリマーの相対密度によって重量比が異なることがある。ここで、上記のよう に、フィラー材料とポリマーの混合物がグイラタントであることが重要であり、 このため例えば、ポリマーマトリックス複合体中のフィラーの適切な体積%は約 70〜80重量%で変化する。好ましい態様において、上記の比の炭化ケイ素粒 子(即ち、約10重量部の14グリツドに対して約4重量部の54グリッ日の約 80重量%がポリマー材料の約20重量部と混合された場合、上記のように結果 はグイラタントな混合物である。It has been found that the appropriate ratio of filler material to polymer is an important aspect of the invention. There is. 20-80% by weight of polymer to about 70-80% by weight of silicon carbide filler material A particularly preferred ratio of 30% by weight shows very desirable properties and also filler materials. The weight ratio may vary depending on the relative density of the polymer and the polymer. Here, as above It is important that the mixture of filler material and polymer is giratant; Thus, for example, a suitable volume percent of filler in a polymer matrix composite is approximately It varies from 70 to 80% by weight. In a preferred embodiment, silicon carbide particles in the above ratio (i.e., about 10 parts by weight of 14 grits to about 4 parts by weight of 54 grid days) When 80% by weight is mixed with about 20 parts by weight of polymeric material, the result is as above. is a giratant mixture.

炭化ケイ素粒子とポリマー材料を任意の適切な手段で完全に混合した後、得られ たグイラタントな混合物を型に入れる。After thoroughly mixing the silicon carbide particles and the polymeric material by any suitable means, the obtained Pour the mixture into molds.

型は加工や得られるポリマーマI・リノクス複合材料の特性に悪影響を及ぼさな い任意の材料で任意の形状に作製できる。特に適切な型材料はシリコーンゴムで ある。具体的には、シリコーンゴムはポリマーマトリックス複合材料の全ての物 質と不利に相互作用せず、事実上任意の形状に成形することができる。また、シ リコーンゴム型はポリマーが硬化し、形成したポリマーマトリックス複合材料を 形成した後に容易に取り出すための柔軟性を提供する。The mold should not adversely affect the processing or the properties of the resulting Polymer/Linox composite. It can be made from any material and in any shape. A particularly suitable mold material is silicone rubber. be. Specifically, silicone rubber is used in all polymer matrix composite materials. It does not interact adversely with quality and can be molded into virtually any shape. Also, The silicone rubber mold cures the polymer and forms a polymer matrix composite. Provides flexibility for easy removal after formation.

また殆どの場合、マトリックスに提供するポリマーの量は出来るだけ少なくすべ きであることが見出されている(例、マトリックスとフィラー材料の間に充分な 結合を提供するに足りるだけの置)。Also, in most cases the amount of polymer provided to the matrix should be as low as possible. (e.g., sufficient space between matrix and filler material) (just enough to provide a bond).

フィラーに比較して少量のポリマーを提供すると、複合材料の磨耗性を向上する ことができるフィラー材料の存在量は最大になり、従って複合材料の磨耗特性を 潜在的に向上する。また、ポリマーは本発明で使用する殆どのフィラー材料より もコストが高い傾向があり、従って、フィラーを全く含まないポリマーに比較し て、フィラーの体積率を増すことにより複合体のコストが下がる可能性がある。Providing a small amount of polymer compared to filler improves the abrasion properties of composites The amount of filler material present can be maximized and thus improve the wear properties of the composite material. Potentially improve. Additionally, polymers are more effective than most filler materials used in this invention. They also tend to be more costly and are therefore less expensive than polymers that do not contain any fillers. Therefore, increasing the filler volume fraction may reduce the cost of the composite.

型・の中の混合物に与える振動の周波数と振幅は本発明の重要な面であることが 見出されている。振動か弱過ぎると混合物は流動して型の内部寸法に合致しよう とせず、振動が強過ぎるとフィラー材料を適切に充填することができず、気泡が 混合物から除去できない。The frequency and amplitude of the vibrations applied to the mixture in the mold are important aspects of the invention. It has been discovered. If the vibration is too weak, the mixture will flow and conform to the internal dimensions of the mold. If the vibration is too strong and the filler material is not properly filled, air bubbles may form. Cannot be removed from the mixture.

フィラー材料とポリマーの間の結合はポリマー自身よりも強いことが好ましく、 それによって磨耗用途の際のフィラー材料の損失を最小限にする。この結合は化 学的及び機械的因子の両方の組み合わせであることができる。具体的には、フィ ラー材料の表面化学はフィラーとマトリックス材料の間の化学的結合を向上させ ることがある。また、フィラーの表面の形態がフィラーとポリマーの間の物理的 結合を向上させることがある0例えば、物理的結合に関して、フィラー粒子が不 規則な形状であるほどマトリックスとフィラーの間の物理的結合が良好であるこ とが見出されている。また、フィラー粒子の形状は、本発明の加工条件下でのポ リマーとの組み合わせにおいて、マI・リックスに対して少量のみのフィラーの 沈降が生じるであろうように選択すべきである。この少量の沈降は本発明の振動 過程の間に典型的に生じ、実質的に不均一な自己支持ポリマーマトリックス複合 体に帰着することがある。Preferably, the bond between the filler material and the polymer is stronger than the polymer itself; Thereby minimizing loss of filler material during wear applications. This bond is It can be a combination of both chemical and mechanical factors. Specifically, fi The surface chemistry of the filler material improves the chemical bond between the filler and the matrix material. Sometimes. In addition, the surface morphology of the filler is due to the physical relationship between the filler and the polymer. For example, filler particles may improve bonding with respect to physical bonding. The more regular the shape, the better the physical bond between the matrix and filler. It has been found that Furthermore, the shape of the filler particles is determined by the shape of the filler particles under the processing conditions of the present invention. In combination with Rimmer, only a small amount of filler is required for MARIX. It should be chosen such that sedimentation will occur. This small amount of sedimentation is caused by the vibration of the present invention. A substantially heterogeneous self-supporting polymer matrix composite that typically results during the process It may end up in the body.

上記のように、ポリマーとフィラーの混合物を含む型の振動の周波数と振幅は、 ポリマーとフィラーの混合物が流動して型の形状に一敗させるように選択すべき である0本発明の好ましい態様において、ポリマーマトリックスに対するフィラ ー材料の沈降量は、フィラー材料の表面を濡らし、硬化したときにポリマーマト リックス中のフィラー材料を結合するに必要なだけのポリマー量を提供するこに より最小限にする。?j[金材料の混合物が型の形状を呈したら、直ちにポリマ ーの硬化により混合物を硬化させることが好ましい、ここで上記のように、ポリ マーの硬化は混合物が成形型の流入するに充分な時間を与えられないうちに生じ させるべきでない。As mentioned above, the frequency and amplitude of vibration of a mold containing a mixture of polymer and filler are The mixture of polymer and filler should be selected so that it flows and conforms to the shape of the mold. In a preferred embodiment of the invention, the filler to the polymer matrix is - The amount of sedimentation of the material wets the surface of the filler material and when cured the polymer matrix To provide just the amount of polymer necessary to bind the filler material in the mix. Make it more minimal. ? j [Once the mixture of gold materials assumes the shape of the mold, immediately Preferably, the mixture is cured by curing of the polyester, as described above. Curing of the mer occurs before the mixture has had enough time to flow into the mold. It shouldn't be allowed.

ポリマーが硬化した後、ポリマーは型から取り出すことができ、自己支持ポリマ ーマトリックス複合体はそこで型の形状に一致すべきである。After the polymer has cured, it can be removed from the mold and becomes a self-supporting polymer. - The matrix composite should then match the shape of the mold.

上記の加工過程に従うことにより、約2.28g/ccの密度を有する炭化ケイ 素強化自己支持マトリックス複合材料を形成できることが見出されており、この 複合材料は約56体積%のフィラー又は約79重量%のフィラーである。炭化ケ イ素粒子はポリマーマトリックスの全体に完全に均一な状態で充填される。By following the above processing process, silicon carbide having a density of about 2.28 g/cc is obtained. It has been found that self-reinforced, self-supporting matrix composites can be formed; The composite material is about 56% filler by volume or about 79% filler by weight. Carbonization The ion particles are completely uniformly filled throughout the polymer matrix.

また、上記のフィラー材料とポリマーとの比、及び比較的低粘度のポリマーを使 用することにより、振動を型に適用したときにフィラー材料の凝M(segre gating)が驚くほど少ないことが見出されている0本発明のこのユニーク な特徴により、本発明によって形成される自己支持ポリマーマトリックス複合体 には形状又は大きさの制限が殆どない、具体的には、本発明は、例えばポリマー マトリックス中のフィラー材料の沈降により板の1つの側だけが高いフィラー濃 度を有する板の製造に限定されない、このような沈降が生じたならば、板の1つ の側は板の他の側と大きく異なる磨耗特性を有する。In addition, the ratio of filler material to polymer described above and the use of relatively low viscosity polymers are also important. By using this method, the M of the filler material increases when vibration is applied to the mold. This unique method of the present invention has been found to have surprisingly low The self-supporting polymer matrix composite formed by the present invention There are few restrictions on the shape or size of the polymer. Only one side of the plate has a high filler concentration due to settling of the filler material in the matrix. If such settling occurs, one of the plates side has significantly different wear characteristics than the other side of the plate.

従って、本発明においてフィラーの凝離が不足することにより、いかなる数の複 雑形状の部材も製造することができ、この形状は複雑な型の形状を製造する能力 のみに制限される。フィラーは部材の全体に実質的に分散するため、部材の磨耗 特性は全体が実質的に一定である。当業者は本発明の方法を使用して製造するこ とができる多数の磨耗部材を直ぐに高く評価することができる。Therefore, in the present invention, due to lack of filler separation, any number of We can also manufacture parts with irregular shapes, and this shape has the ability to manufacture complex mold shapes. limited to only. Since the filler is distributed substantially throughout the part, wear of the part is reduced. The properties are substantially constant throughout. A person skilled in the art will know how to produce using the method of the present invention. A large number of wear parts can be quickly appreciated.

なお、フィラーの少なくとも若干の脱離が生じるようにポリマーとフィラーの比 を変えることが可能である。特定の場合には、不均一な自己支持ポリマーマトリ ックス複合体の製造が望まれることがある。Note that the ratio of polymer and filler is adjusted so that at least some desorption of the filler occurs. It is possible to change. In certain cases, non-uniform self-supporting polymer matrices It may be desirable to produce a complex.

本発明のいろいろな例示を次の例に示す、ここで、これらの例示は例証として考 えるべきであり、請求の範囲に限定した本発明の肺を制限すると解釈すべきでは ない。Various illustrations of the invention are set forth in the following examples, which are considered by way of illustration only. and should not be construed as limiting the scope of the invention to the scope of the claims. do not have.

舅↓ この例は炭化ケイ素強化自己支持ポリマーマトリックス複合材料の製造法を示す 、具体的には、約3500グラムの14グリツド39CRYSTOLON @グ リーン炭化ケイ素粒子(Norton社、Worces ter、マサチューセ yツ州)と約1500グー7ム(7)54グ’) ッ)39 CRYSTOLO N@グリーン炭化ケイ素粒子を2クオートのプラスチック貯蔵容器(Fisch erScientific、 Pittsburg。 ペンシルバニア州)に注 ぎ入れた。プラスチックの撹拌棒を用いて炭化ケイ素粒子混合物を完全に混合し た。Father-in-law↓ This example demonstrates the production of silicon carbide reinforced self-supporting polymer matrix composites , specifically, about 3500 grams of 14 grid 39 CRYSTOLON@g Lean silicon carbide particles (Norton, Worcester, Massachusetts) ytsu state) and approximately 1,500 Gu7m (7) 54 Gu') 39 CRYSTOLO N@Green silicon carbide particles in a 2 quart plastic storage container (Fisch erScientific, Pittsburgh. (Pennsylvania) I put it in. Thoroughly mix the silicon carbide particle mixture using a plastic stirring rod. Ta.

約200°Fの温度をISOTEMP @ 500シリーズ乾燥器(Fiseh erSeienttfic、 Pittsburg、ペンシルバニア州)の中に 形成し、プラスチック容器とその内容物を乾燥器の中に配置した。ISOTEMP @ 500 series dryer (Fisheh erSeienttfic, Pittsburgh, Pennsylvania) The plastic container and its contents were placed in a dryer.

約1400グラムのυn1royal B2O2VIBRATHANE@プレポ リマー(utiiroyalChemical Company社、Middl ebury、コネクティカット州)を1ガロンのプラスチック貯蔵容器(Fis cher 5cientific、 Pittsburg、ペンシルバニア州) に注ぎ入れ、プラスチック容器とその内容物をISOTEMP @ 500シリ ーズ乾燥器の中に配置した。Approximately 1400 grams of υn1royal B2O2VIBRATHANE@prepo Rimmer (utiliroyal Chemical Company, Middle ebury, CT) in a 1-gallon plastic storage container (Fis. cher 5 scientific, Pittsburgh, Pennsylvania) Pour the plastic container and its contents into ISOTEMP@500 shillings. placed in a dryer.

約271.5 クラムの4,4゛−メチレン−ビス−(オルトクロロアニリン) (一般に?1OCAと称す)の硬化剤ベレットを400m1 の三角プラスチッ クビーカー(Fischer 5cientifjc、 Pittsburg、 ペンシルバニア州)に注ぎ入れた。 Model 850 C100乾燥器(G ruenberg 0ven Cos+pany社、11i11iamspor t、ペンシルバニア州)の内部温度を約212°Fとし、三角ビーカーとその内 容物を乾燥器に入れた。Approximately 271.5 crumbs of 4,4゛-methylene-bis-(orthochloroaniline) (generally referred to as ?1OCA) hardening agent pellet to 400m1 of triangular plastic. Kubiker (Fischer 5cientifjc, Pittsburgh, (Pennsylvania). Model 850 C100 dryer (G ruenberg 0ven Cos+pany, 11i11iamspor The internal temperature of the beaker (T, Pennsylvania) was approximately 212°F, and the triangular beaker and The container was placed in a dryer.

約1/2時間後、プレポリマーを含む1ガロンのプラスチック貯蔵容器をrsO TFMP @ 500シリーズ乾燥器がら取り出し、5uper Vac−Ma c真空ペルジャー(Rey Industries社)に入れた。真空ペルジャ ーを水銀柱的28mmまで排気した。約5分後、真空ペルジャーの内部を周囲圧 力とし、プラスチック容器とプレポリマーを真空ペルジャーから取り出し、更に 172時間ISOTEMP @ 500シリーズ乾燥器に戻した。After approximately 1/2 hour, the 1 gallon plastic storage container containing the prepolymer was placed in rsO TFMP @ 500 series Remove from dryer, 5uper Vac-Ma c) into a vacuum pelger (Rey Industries). vacuum perger - was evacuated to 28 mm of mercury. After approximately 5 minutes, the inside of the vacuum pelger is brought to ambient pressure. Remove the plastic container and prepolymer from the vacuum pelger and Returned to ISOTEMP@500 series dryer for 172 hours.

Model 850 C100乾燥器に約1時間保持した後、MOCA硬化剤ペ レットを入れたプラスチック三角ビーカーを乾燥器から取り出し、実質的に全て のベレットが溶けたことが認められた。プラスチック三角ビーカーとMOCA硬 化剤ベレットを直ちに排気フードの下に置いた。After keeping it in the Model 850 C100 dryer for about 1 hour, remove the MOCA hardener paste. Remove the plastic triangular beaker containing the pellets from the dryer and remove virtually all of the The beret was found to have melted. Plastic triangular beaker and MOCA hard The curing agent pellet was immediately placed under the exhaust hood.

次いで1ガロンのプラスチック貯蔵容器とプレポリマーをl5OT[!MP@5 00シリーズ乾燥器から取り出し、そこで液体MOCA硬化剤べL・ットをプレ ポリマーを入れた1ガロンのプラスチック貯蔵容器に注ぎ入れた。プレポリマー とMOCAをプラスチックスプーンで完全に混合した。 MOCAとプレポリマ ーを混合した後、1ガロンのプラスチック貯蔵容器とその内容物を素早く真空ペ ルジャーに入れた。真空ペルジャーを水銀柱的28a+s+まで排気した。この レベルの真空を約30秒間保ち、次いで真空ペルジャーの内部を周囲圧力に戻し た。1ガロンのプラスチック貯蔵容器とその内容物を素早く真空ペルジャーから 取り出した。炭化ケイ素粒子の混合物を入れた2クオートのプラスチック容器を ISOTEMP @ 500シリーズ乾燥器から取り出し、プレポリマー/MO CA混合物を入れた1ガロンのプラスチック貯蔵容器に注ぎ入れた。プレポリマ ー/MOCA混合物/炭化ケイ素粒子を各々の炭化ケイ素粒子がプレポリマー/ MOCA混合物で濡れるようにプラスチックスプーンで混合した。混合物はどろ どろした(thick)コンクリートと同じようなコンシスチンシーを有するこ とが認められた。Then add a 1 gallon plastic storage container and the prepolymer to 15OT[! MP@5 Remove from the 00 series dryer and pre-load the liquid MOCA hardener tablet there. Pour into 1 gallon plastic storage container containing polymer. prepolymer and MOCA were thoroughly mixed with a plastic spoon. MOCA and prepolymer After mixing, quickly vacuum the 1 gallon plastic storage container and its contents. I put it in Luger. The vacuum Pelger was evacuated to 28a+s+ of mercury. this Hold the level vacuum for approximately 30 seconds, then return the inside of the vacuum pelger to ambient pressure. Ta. Quickly remove a 1 gallon plastic storage container and its contents from a vacuum pelger I took it out. A two-quart plastic container containing a mixture of silicon carbide particles. ISOTEMP @500 series Remove from the dryer and prepolymer/MO Pour into a 1 gallon plastic storage container containing the CA mixture. prepolymer -/MOCA mixture/silicon carbide particles, each silicon carbide particle is a prepolymer/ Mix with a plastic spoon so that it is wet with the MOCA mixture. The mixture is muddy It has a consistency similar to that of thick concrete. It was recognized that

約12インチ×12インチ×深さ1.5インチの内側寸法を有するグレードGT −1000シリコーンゴム型(Plastic Tooling 5upply 社、Exton。Grade GT with internal dimensions of approximately 12 inches x 12 inches x 1.5 inches deep -1000 silicone rubber mold (Plastic Tooling 5upply Company, Exton.

ペンシルバニア州)を−odel VP−51−DI振動テーブル(FMC,W estReading、ペンシルバニア州)の上に置いた0図1に示すように、 プレポリマー/)IOc^混合物/炭化ケイ素粒子の混合物を1ガロンのプラス チック貯蔵容器からすくってゴム型2の中央に置いた。振動テーブルを作動させ 、低い振動速度にセットした。ゴム型を穏やかな振動(振動テーブルの調節ノブ で約4目盛り)に供し、図2と図3に示すように、プレポリマー/MOCA混合 物/炭化ケイ素粒子の混合物を型の内側寸法に一敗させ、閉じ込められた空気を 混合物から除去した。更にプレポリマー/MOCA混合物/炭化ケイ素粒子の混 合物を型にす(って入れ、混合物が続いて型の内側寸法に一致するように振動を 強くした。約5分間の振動の後、振動テーブルを停止し、ゴム型とその内容物を 振動テーブルから取り出してMoclel 850 C100乾燥器に入れた。Pennsylvania) -odel VP-51-DI vibration table (FMC, W estReading, Pennsylvania) as shown in Figure 1. Add 1 gallon of prepolymer/)IOc^mixture/silicon carbide particle mixture It was scooped from the tick storage container and placed in the center of rubber mold 2. Activate the vibration table , set to a low vibration speed. Gentle vibration of the rubber mold (adjustment knob on the vibration table) (approximately 4 scales), as shown in Figures 2 and 3. A mixture of particles/silicon carbide particles is poured into the inner dimensions of the mold to release any trapped air. removed from the mixture. Furthermore, the mixture of prepolymer/MOCA mixture/silicon carbide particles Place the mixture into a mold and then vibrate so that the mixture conforms to the inside dimensions of the mold. Made it stronger. After about 5 minutes of vibration, stop the vibration table and remove the rubber mold and its contents. It was removed from the vibrating table and placed in a Moclel 850 C100 dryer.

乾燥器は約212°Fの温度に6時間保持した。約6時間後、型とその内容物を 乾燥器から取り出し、室温まで冷却した。冷却した後、型を逆にして得られた1 2インチ×12インチ×1インチの自己支持ポリマーマトリックス複合体を型か ら取り出した。The dryer was held at a temperature of approximately 212°F for 6 hours. After about 6 hours, remove the mold and its contents. It was taken out from the dryer and cooled to room temperature. After cooling, invert the mold to obtain 1 A 2 inch x 12 inch x 1 inch self-supporting polymer matrix composite was molded. I took it out.

この例は、炭化ケイ素強化自己支持ポリマーマトリックス複合体の製造方法を更 に示す、具体的には、約850グラムの14グリツド39CRYSTOLON  @グリーン炭化ケイ素粒子(Norton社、Worcester、マサチュー セッツ州)と約350グラムの54グリフト39 CRYSTOLON @グリ ーン炭化ケイ素粒子を2クオートのプラスチック貯蔵容器(FischerSc ientific、 Pittsburg、ペンシルバニア州)に注ぎ入れた。This example updates the method for manufacturing a silicon carbide reinforced self-supporting polymer matrix composite. Specifically, approximately 850 grams of 14-grid 39 CRYSTOLON @Green silicon carbide particles (Norton, Worcester, Massachusetts) 54 Grift 39 CRYSTOLON @ Guri of about 350 grams silicon carbide particles in a 2 quart plastic storage container (FischerSc ientific, Pittsburgh, Pennsylvania).

プラスチングの撹拌棒を用いて炭化ゲイ素粒子混合物を完全に混合した。The silicon carbide particle mixture was thoroughly mixed using a plastin stir bar.

約250グラムのRP6413プレポリマー(Ciba−Gaigy+ W+] *fngton、プラウエア州)を1ガロンのプラスチック貯蔵容器(Fisc her 5cientific。Approximately 250 grams of RP6413 prepolymer (Ciba-Gaigy+ W+) *Fngton, Praue State) in 1-gallon plastic storage containers (Fisc. her 5 scientific.

Pittsburg、ペンシルバニア州)に注ぎ入れた。約250グラムのRP 6413硬化剤(Ciba−Gaigy+ Wi1mir+gton、プラウエ ア州)を400m1の三角プラスチックビーカー(Fiseher 5cien tific、 Pittsburg、ペンシルバニア州)に注ぎ入れた。Pittsburgh, Pennsylvania). Approximately 250 grams of RP 6413 hardening agent (Ciba-Gaigy+ Wi1mir+gton, Plaue ) in a 400m1 triangular plastic beaker (Fiseher 5cien). tific, Pittsburgh, Pennsylvania).

1ガロンのプラスチック貯蔵容器とプレポリマーを5uper Vac−Mac 真空ペルジャー(Rey Industries社)に入れた。真空ペルジャー を水銀柱的28−鴫まで排気した。約5分後、真空ペルジャーの内部を周囲圧力 とし、プラスチック容器とプレポリマーを真空ペルジャーから取り出した。三角 ビーカーからRP6413硬化剤をプレポリマーを入れた1ガロンのプラスチッ ク貯蔵容器に注ぎ入れ、プラスチックスプーンを用いてプレポリマーと硬化剤を 混合した。1ガロンのプラスチック貯蔵容器とその内容物を素早く真空ペルジャ ーに入れ、真空ベルジャ−を水銀柱的28+wmまで排気した。約30秒後、真 空ペルジャーの内部を周囲圧力に戻し、1ガロンのプラスチック貯蔵容器とその 内容物を取り出し、排気フードの下に置いた。1 gallon plastic storage container and prepolymer 5uper Vac-Mac It was placed in a vacuum Pelger (Rey Industries). vacuum perger was evacuated to 28-meters of mercury. After approximately 5 minutes, the inside of the vacuum pelger is brought to ambient pressure. The plastic container and prepolymer were then removed from the vacuum pelger. triangle Add RP6413 hardener from a beaker to 1 gallon of plastic with prepolymer. Pour the prepolymer and hardener into a storage container and use a plastic spoon to mix the prepolymer and hardener. Mixed. Quickly vacuum pelger a 1-gallon plastic storage container and its contents. The vacuum bell jar was evacuated to 28+wm of mercury. After about 30 seconds, true Return the interior of the empty Pell jar to ambient pressure and remove the 1 gallon plastic storage container and its The contents were removed and placed under the exhaust hood.

炭化ケイ素粒子の混合物を、プレポリマー/硬化剤の混合物を入れた1ガロンの プラスチック貯蔵容器に素早く注ぎ入れた。プレポリマー/硬化剤/炭化ケイ素 粒子を各々の炭化ケイ素粒子がプレポリマー/硬化剤の混合物で濡れるようにプ ラスチックスプーンで混合した。混合物はどろどろしたコンクリートと同じよう なコンシスチンシーを有することが認められた。The mixture of silicon carbide particles was added to one gallon of the prepolymer/curing agent mixture. Pour quickly into a plastic storage container. Prepolymer/hardener/silicon carbide The particles are wetted with the prepolymer/curing agent mixture so that each silicon carbide particle is wetted with the prepolymer/curing agent mixture. Mixed with a plastic spoon. The mixture resembles mushy concrete. It was observed that the composition had a good consistency.

約フインチ×5インチ×深さ1.5インチの内側寸法を有するグレード1,1− 1000シリコーンゴム型(Plastic Tooting 5upply社 、Hxton+ペンシルバニア州)をModel VP−51−DI振動テーブ ル(FMC,WestReading、ペンシルバニア州)の上に置いた。プレ ポリマー/硬化剤/炭化ケイ素粒子の混合物を1ガロンのプラスチック貯蔵容器 からすくってゴム型の中央に置いた。振動テーブルを作動させ、低い振動速度に セットした。ゴム型を弱い振動(振動テーブルの調節ノブで約4目盛り)に供し 、プレポリマー/[他剤/炭化ケイ素粒子の混合物を型の内側寸法に一致させ、 閉じ込められた空気を混合物から除去した。更にプレポリマー/硬化剤/炭化ケ イ素粒子の混合物を型にすくって入れ、混合物が続いて型の内側寸法に一致する ように振動を強くした。約5分間の振動の後、振動テーブルを停止し、ゴム型と その内容物を振動テーブルから取り出してModel 850 C100乾燥器 (Gruenberg 0ven Co+epany社、Williamspo rt、ペンシルバニア州)に入れた。乾燥器は約180°Fの内部温度に保持し た。約16時間後、型とその内容物を乾燥器から取り出し、室温まで冷却した。Grade 1,1- with inside dimensions of approximately 5 inches x 5 inches x 1.5 inches deep 1000 silicone rubber mold (Plastic Tooting 5upply Co., Ltd. , Hxton + Pennsylvania) Model VP-51-DI Vibration Table (FMC, West Reading, PA). pre Place the polymer/curing agent/silicon carbide particle mixture in a 1-gallon plastic storage container. Scoop it out and place it in the center of a rubber mold. Activate the vibration table to lower the vibration speed I set it. Subject the rubber mold to mild vibration (approximately 4 scales with the adjustment knob on the vibration table). , matching the prepolymer/other agent/silicon carbide particle mixture to the internal dimensions of the mold; Trapped air was removed from the mixture. In addition, prepolymer/curing agent/carbonization Scoop the mixture of ion particles into the mold and the mixture will subsequently match the inside dimensions of the mold The vibrations were made stronger. After about 5 minutes of vibration, stop the vibration table and remove the rubber mold. Remove the contents from the vibrating table and use a Model 850 C100 dryer. (Gruenberg 0ven Co+epany, Williamspo rt, Pennsylvania). The dryer is maintained at an internal temperature of approximately 180°F. Ta. After approximately 16 hours, the mold and its contents were removed from the dryer and cooled to room temperature.

冷却した後、型を逆にして得られたフインチ×5インチ×1インチの自己支持ポ リマーマトリックス複合体を型から取り出した。After cooling, invert the mold to form the resulting finch x 5 inch x 1 inch self-supporting pot. The reamer matrix composite was removed from the mold.

国除v4査報告 フロントページの続き (72)発明者 マクエルウィー、デビット マークアメリカ合衆国、プラウエ ア 19711.ニューアーク、ウェストフィールド ドライブ8 (72)発明者 ゴ一ドルバーグ、ベリー プライアンアメリカ合衆国、メリー ランド 21901゜ノース イースト、マホガニー ドライブNational exclusion v4 inspection report Continuation of front page (72) Inventor: McElwee, David Mark, United States of America, Plaue A 19711. Newark, Westfield Drive 8 (72) Inventor Godlberg, Berry Pryon, USA, Mary Land 21901゜North East, Mahogany Drive

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.次の工程を含んでなる自己支持ポリマーマトリックス複合体の製造方法: フィラー材料を選択し、 ポリマー材料を選択し、 該ポリマー材料とフィラー材料を混合物がダイラタントになる量で混合し、 ダイラタントな混合物を型に入れ、 ダイラタントな混合物を流動させて型の形状にさせる周波数と振幅で型を振動し 、 ポリマーを硬化させて自己支持ポリマーマトリックス複合体を形成する。1. A method for producing a self-supporting polymer matrix composite comprising the steps of: Select filler material, Select a polymer material, mixing the polymer material and filler material in an amount such that the mixture is dilatant; Pour the dilatant mixture into the mold; The mold is vibrated at a frequency and amplitude that causes the dilatant mixture to flow and take the shape of the mold. , The polymer is cured to form a self-supporting polymer matrix composite. 2.該フィラー材料がセラミックフィラー材料と金属フィラー材料の少なくとも 1種を含んでなる請求の範囲第1項に記載の方法。2. The filler material is at least one of a ceramic filler material and a metal filler material. 2. A method according to claim 1, comprising one. 3.該セラミックフィラー材料が炭化物、酸化物、窒化物、ホウ化物からなる群 より選択された少なくとも1種の材料を含んでなる請求の範囲第2項に記載の方 法。3. The ceramic filler material is a group consisting of carbides, oxides, nitrides, and borides. The method according to claim 2, comprising at least one material selected from Law. 4.該フィラー材料が炭化ケイ素又は炭化タングステンのフィラー材料を含んで なる請求の範囲第3項に記載の方法。4. The filler material includes silicon carbide or tungsten carbide filler material. The method according to claim 3. 5.炭化ケイ素を含む該フィラー材料を約70〜80重量%の量で提供し、該ポ リマー材料を約20〜30重量%の量で提供する請求の範囲第4項に記載の方法 。5. The filler material comprising silicon carbide is provided in an amount of about 70-80% by weight; The method of claim 4, wherein the rimmer material is provided in an amount of about 20-30% by weight. . 6.該セラミックフィラー材料が、平均粒子径が約700〜8000ミクロンの 約50〜100重量%と平均粒子径が約150〜700ミクロンの約0〜50重 量%との混合物を含んでなる請求の範囲第4項に記載の方法。6. The ceramic filler material has an average particle size of about 700 to 8000 microns. Approximately 50 to 100% by weight and approximately 0 to 50% by weight with an average particle size of approximately 150 to 700 microns 5. A method according to claim 4, comprising a mixture with %. 7.該フィラー材料が、14グリットの炭化ケイ素粒子の約10重量部と54グ リットの炭化ケイ素粒子の約4重量部との混合物を含んでなる請求の範囲第5項 に記載の方法。7. The filler material comprises about 10 parts by weight of 14-grit silicon carbide particles and 54-grit silicon carbide particles. Claim 5 comprising about 4 parts by weight of silicon carbide particles of Lit. The method described in. 8.該ポリマーが耐磨耗性ポリマーを含んでなる請求の範囲第1項に記載の方法 。8. The method of claim 1, wherein the polymer comprises an abrasion resistant polymer. . 9.該ポリマーは、該ポリマー材料と該フィラー材料の混合の際に約100〜4 00センチポイズの粘度を有する請求の範囲第1項に記載の方法。9. The polymer has a molecular weight of about 100 to 4 when mixed with the polymeric material and the filler material. 2. The method of claim 1, having a viscosity of 0.00 centipoise. 10.該耐磨耗性ポリマーが、ポリエステルとポリエーテルウレタンからなる群 より選択された少なくとも1種のポリマーを含む請求の範囲第8項に記載の方法 。10. The wear-resistant polymer is a group consisting of polyester and polyether urethane. The method according to claim 8, comprising at least one polymer selected from . 11.該フィラー材料を、形成した自己支持ポリマーマトリックス複合体の約5 0〜70体積%の量で提供する請求の範囲第1項に記載の方法。11. The filler material was added to about 50% of the formed self-supporting polymer matrix composite. A method according to claim 1, provided in an amount of 0 to 70% by volume. 12.約70〜80重量%のフィラー及び約20〜30重量%の耐磨耗性ポリマ ーを含んでなる耐磨耗性自己支持ポリマーマトリックス複合体であって、該ポリ マーは該フィラーを埋封するマトリックスを構成し、該フィラーは該ポリマーの 全体に実質的に均一に分散した複合体。12. About 70-80% by weight filler and about 20-30% by weight abrasion resistant polymer an abrasion resistant self-supporting polymer matrix composite comprising: The polymer constitutes a matrix that embeds the filler, and the filler A complex substantially uniformly distributed throughout. 13.該フィラーが、耐磨耗性セラミック粒子と耐磨耗性金属粒子からなる群よ り選択された少なくとも1種の材料を含んでなる請求の範囲第12項に記載の自 己支持ポリマーマトリックス複合体。13. The filler is a group consisting of wear-resistant ceramic particles and wear-resistant metal particles. The self-containing material according to claim 12, comprising at least one material selected from Self-supporting polymer matrix composite. 14.該粒子が、炭化ケイ素と炭化タングステンの少なくとも1種を含む請求の 範囲第13項に記載の自己支持ポリマーマトリックス複合体。14. The particles include at least one of silicon carbide and tungsten carbide. A self-supporting polymer matrix composite according to Scope 13. 15.該炭化ケイ素フィラーが、平均粒子径が約700〜8000ミクロンの約 50〜100重量%と平均粒子径が約150〜700ミクロンの約0〜50重量 %を含む混合物として存在する請求の範囲第14項に記載の自己支持ポリマーマ トリックス複合体。15. The silicon carbide filler has an average particle size of about 700 to 8000 microns. 50-100% by weight and about 0-50% by weight with an average particle size of about 150-700 microns 15. The self-supporting polymeric mass of claim 14 present as a mixture comprising % Trix complex. 16.約50〜70体積%のフィラー及び約30〜50体積%のポリマーを含ん でなる自己支持ポリマーマトリックス複合体であって、該ポリマーは該フィラー を埋封ずるマトリックスを構成し、該フィラーは該ポリマーの全体に実質的に均 一に分散した複合体。16. Contains about 50-70% filler and about 30-50% polymer by volume. a self-supporting polymer matrix composite comprising: the polymer comprising the filler; forming a matrix in which the filler is substantially uniformly distributed throughout the polymer. A uniformly distributed complex.
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