KR20060050133A - 고강도의 일체형 탄소 발포체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히, 혼합식 툴링 또는 기타 고온 도포에 유용한 탄소 발포 물품으로서, 밀도에 대한 압축강도의 비가 약 7000psi/g/cc 이상인 탄소 발포체를 포함하는 탄소 발포 물품에 관한 것이다.

Description

고강도의 일체형 탄소 발포체 {HIGH STRENGTH MONOLITHIC CARBON FOAM}

본 발명은 혼합식 재료 툴링을 포함하는 도포에 유용한 고강도의 일체형 탄소 발포체에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 개선된 강도, 중량 및 밀도 특성을 나타내는 탄소 발포체에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 이러한 탄소 발포체의 제조 방법을 포함한다.

탄소 발포체는 이들의 매우 높거나 낮은 열전도성과 함께 낮은 밀도로 인해 최근들어 상당히 주목을 받고 있다. 통상적으로, 탄소 발포체는 두개의 일반적 경로에 의해 제조된다. 고도의 흑연화성 발포체는 고압하에 중간상 피치의 열처리에 의해 생성되었다. 이들 발포체는 높은 온도 및 전기 전도성을 갖는다. 예를 들어, 클레트(Klett)의 미국특허 제 6,033,506호에는, 중간상 피치를 1000psi의 압력으로 처리하면서 가열시켜, 90 내지 200 마이크론의 크기를 갖는 상호연결 기공을 함유하는 개포형 발포체(open-cell foam)를 생성시켰다. 클레트에 따르면, 2800℃로 처리한 후, 발포체의 고체 부분은 0.366nm의 층간 간격을 갖는 고도의 결정성 흑연화성 구조로 전개된다. 발포체는 이전의 발포체 (0.53gm/cc의 밀도에 있어서 500psi 또는 3.4MP) 보다 더 높은 압축강도를 갖는 것으로 주장되었다.

하드캐슬(Hardcastle) 등에 따르면 (미국특허 제 6,776,936호), 0.678-1.5gm/cc의 밀도를 갖는 탄소 발포체는 800psi 이하의 압력하에 몰드중의 피치를 가열하므로써 생성된다. 이러한 발포체는 고도로 흑연화성을 띠며, 높은 열전도성(250W/m°K)을 제공하는 것으로 주장되었다.

H.J. 앤더슨(H.J.Anderson) 등의 문헌[Proceedings of the 43d International SAMPE Meeting, p756 (1998)]에 따르면, 탄소 발포체는 900℃로의 산화성 열경화 및 탄화에 의해 중간상 피치로부터 생성하였다. 발포체는 39 내지 480 마이크론 초과의 기공 직경 및 다양한 형태를 갖는 상호연결된 개포형 구조의 기공을 갖는다.

로저스(Rogers) 등의 문헌[Proceedings of the 45^th SAMPE Conference, pg 293 (2000)]에는 고압하에 열처리하여 석탄 기재 전구체로부터 탄소 발포체를 제조하여, 2000 내지 3000psi의 압축강도하에 0.35 내지 0.45g/cc의 밀도 (따라서, 강도/밀도 비가 약 6000psi/g/cc임)를 갖는 물질을 제공하는 방법이 기술되어 있다. 이들 발포체는 1000 마이크론 이하의 기공 크기를 갖는 상호연결된 개포형 구조의 기공을 갖는다. 상기 기술된 중간상 피치 발포체와 달리, 이들은 고도의 흑연화성을 띠지 않는다. 최근 문헌에는, 이들 유형의 발포체의 특성이 기술되어 있다 (High Performance Composites September 2004, pg.25). 이들 발포체는 0.27g/cc의 밀도에서 800psi의 압축강도 또는 3000psi/g/cc의 밀도에 대한 압축강도 비를 갖는다.

스틸러(Stiller) 등(미국특허 제 5,888,469호)은 수소처리된 석탄 추출물을 가압 열처리하여 탄소 발포체를 생성시키는 방법을 기술하고 있다. 이들 물질은 0.2-0.4 gm/cc의 밀도에 대해 600psi의 높은 압축강도 (1500-3000psi/g/cc의 강도/밀도)을 갖는 것으로 주장되었다. 이들 발포체는 흑연화되지 않은 유리질 탄소 또는 유리 특성을 갖는 발포체 보다 더 강하다.

탄소 발포체는 중합체 또는 중합체 전구체 블렌드의 직접적인 탄화에 의해서 생성될 수 있다. 미셀(Mitchell) 등의 미국특허 제 3,302,999호에는 폴리우레탄 중합체 발포체를 200-255℃하에 공기중에서 가열시킨 후, 불활성 대기하에 900℃에서 탄화시키므로써 탄소 발포체를 제조하는 방법이 기술되어 있다. 이들 탄소 발포체는 0.085-0.387 g/cc의 밀도 및 130 내지 2040 psi의 압축강도 (1529-5271 psi/g/cc의 강도/밀도 비)을 갖는다.

미국특허 제 5,945,084호에서 드로제(Droege)는 히드록실화된 벤젠 및 알데히드 (페놀성 수지 전구체)로부터 유래된 유기 겔을 가열 처리하므로써 개포형 탄소 발포체를 제조하는 방법을 기술하고 있다. 이들 탄소 발포체는 0.3-0.9g/cc의 밀도를 가지며, 크기가 2 내지 50nm인 작은 중간기공으로 이루어진다.

머큐리(Mercuri) 등 (Proceedings of the 9^th Carbon Conference, pg.206 (1969))은 페놀 수지의 열분해에 의해 탄소 발포체를 제조하였다. 0.1-0.4gm/cc의 밀도를 갖는 탄소 발포체에 있어서, 밀도에 대한 압축강도의 비는 2380-6611psi/g/cc이다. 기공은 0.25gm/cc의 밀도를 갖는 탄소 발포체에 있어서 직경이 25-75 마이크론인 타원형이다.

스탄키에비즈(Stankiewicz; 미국특허 제 6,103,149호)는 0.6-1.2의 제어된 종횡비를 갖는 탄소 발포체를 제조하였다. 특허권자는 사용자에게 종종 이상적 종횡비 1.0을 갖는 뛰어난 특성을 위해 완전하게 등방성인 발포체가 요구된다고 지적하였다. 개포형 탄소 발포체는 폴리우레탄 발포체를 탄화 수지로 함침시킨 후, 열 경화 및 탄화시키므로써 생성시켰다. 원래의 폴리우레탄 발포체의 기공 종횡비는 1.3-1.4에서 0.6-1.2로 변화되었다.

불행하게도, 종래 기술에 의해 생성된 탄소 발포체는 혼합식 툴링과 같은 많은 고온 도포에 효과적이지 않다. 일반적으로 입수가능한 발포체는 일체형이 아니며, 이러한 도포에 요구되는 강도 및 밀도에 대한 강도를 갖지 않는다. 또한, 고도로 상호연결된 기공을 갖는 개포형 발포체는 이러한 도포에 이들 발포체가 부적당하게 위치하게 하게 기공성을 띤다.

따라서, 단일성이며, 제어가능한 포 구조(cell structure)를 갖는 탄소 발포체가 요구되며, 상기 포 구조, 강도 및 밀도에 대한 강도 비로 인해 상기 탄소 발포체는 혼합식 툴링 및 기타 도포에 적합하게 된다. 실제로, 종래에 고려된 것 보다 더 높은 밀도에 대한 강도 비를 포함하는 특성의 조합은 혼합식 툴링 도포에 탄소 발포체를 사용하는데 필요한 것으로 밝혀졌다. 또한, 이러한 탄소 발포체를 제조하는 방법이 요구된다.

본 발명은 혼합식 툴링과 같은 도포에 유일하게 사용될 수 있는 탄소 발포체 를 제공한다. 본 발명의 발포체는 이전에 관찰되지 않았던 강도와 비교적 경량의 조합된 특성을 제공하기 위한 밀도, 압축강도 및 밀도에 대한 압축강도 비를 나타낸다. 또한, 비교적 구형인 대기공 및 소기공이 조합된 발포체의 일체형 및 2원성 포 구조(bimodal cell structure)는 목적하는 크기 및 형태로 생성될 수 있으며, 용이하게 기계화되는 탄소 발포체를 제공한다.

더욱 특히, 본 발명의 탄소 발포체는 입방 센치미터당 약 0.05 내지 약 0.4g의 밀도, 및 평방 인치 당 약 2000 파운드 이상의 압축강도(psi) (예를 들어, ASTM C695에 의해 측정됨)을 갖는다. 고온 도포에 사용할 경우 탄소 발포체에 대한 중요한 특성은 밀도에 대한 강도 비이다. 이러한 도포를 위해서, 밀도에 대한 강도 비는 약 7000psi/g/cc 이상, 더욱 바람직하게는 약 8000 psi/g/cc 이상이어야 한다.

본 발명의 탄소 발포체는 요구되는 높은 압축강도를 제공하기위해 비교적 균일한 분포의 기공을 가져야 한다. 또한, 기공은 비교적 등방성을 띠어야 하며, 따라서 기공은 비교적 구형이며, 이는 기공이 평균 약 1.0 (이는 완벽한 구형을 나타냄) 내지 약 1.5의 종횡비를 갖는다는 것을 의미한다. 종횡비는 기공의 긴 치수를 이의 작은 치수로 나누므로써 결정된다.

발포체는 약 65% 내지 약 95%, 더욱 바람직하게는 약 70% 내지 약 95%의 총 기공율을 가져야 한다. 또한, 2원성 기공 분포, 즉 큰 크기의 기공인 주분획과 작은 크기의 기공인 부분획을 갖는 두개의 평균 기공 크기가 조합되는 것이 매우 유리한 것으로 밝혀졌다. 바람직하게는, 기공중 약 90% 이상의 기공 용적, 더욱 바 람직하게는 약 95% 이상의 기공 용적은 큰 크기의 분획이어야 하며, 약 1% 이상의 기공 용적, 더욱 바람직하게는 약 2% 내지 약 10%의 기공 용적은 작은 크기의 분획이어야 한다.

본 발명의 2원성 기공 분포중 큰 크기의 기공 분획의 직경은 약 10 내지 약 150 마이크론, 더욱 바람직하게는 약 15 내지 약 95 마이크론, 가장 바람직하게는 약 25 내지 약 95 마이크론이다. 작은 크기의 기공 분획은 직경이 약 0.8 내지 약 3.5 마이크론, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 약 2 마이크론인 기공을 포함해야 한다. 본 발명의 발포체의 2원성은 개포형 발포체와 폐포형 발포체간의 중간 구조를 제공하여, 발포체의 액체 투과성을 제한하면서 발포체 구조를 유지시킨다. 실제로, 유리하게는 본 발명의 탄소 발포체는 약 3.0 다시(darcy) 이하, 더욱 바람직하게는 약 2.0 다시 이하의 투과율 (예를 들어, ASTM C577에 의해 측정)을 나타내어야 한다.

유리하게는, 본 발명의 탄소 발포체를 생성시키기 위해, 중합성 발포체 블록 특히, 페놀 발포체 블록은 불활성 또는 공기 배제된 대기하에서 약 500℃, 더욱 바람직하게는 800℃ 이상에서 약 3200℃ 이하의 온도에서 탄화되어 고온 도포에 유용한 탄소 발포체를 제조한다.

따라서, 본 발명의 목적은 혼합식 툴링 도포와 같은 고온 도포에 사용될 수 있는 특성을 갖는 일체형 탄소 발포체이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고온 도포에 충분한 밀도, 압축강도, 및 밀도에 대한 압축강도의 비를 갖는 탄소 발포체이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고도로 연결된 기공이 바람직하지 않은 도포에 유용한 기공성, 포 구조 및 분포를 갖는 탄소 발포체이다.

본 발명의 또 다른 목적은 목적하는 크기 및 형태로 생성될 수 있으며, 용이하게 기계처리되거나 결합되어 더 큰 탄소 발포체 구조를 제공할 수 있는 탄소 발포체이다.

본 발명의 목적은 본 발명의 탄소 발포체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

하기 설명을 숙지한 당업자에게는 자명하게 될 이러한 양태 및 기타 양태는 약 7000psi/g/cc 이상의 밀도에 대한 압축강도 비, 특히 약 8000psi/g/cc 이상의 밀도에 대한 압축강도 비를 갖는 탄소 발포체로 형성된 탄소 발포 물품을 제공하므로써 달성될 수 있다. 본 발명의 탄소 발포체는 유리하게는 약 0.05 내지 약 0.4의 밀도, 약 2000psi 이상의 압축강도, 및 약 65% 내지 약 95%의 기공율을 갖는다. 탄소 발포체의 기공은 평균 약 1.0 내지 약 1.5의 종횡비를 갖는다.

바람직하게는, 약 90% 이상의 기공 용적의 기공은 직경이 약 10 내지 약 150 마이크론이며; 실제로 가장 바람직하게는, 약 95% 이상의 기공 용적의 기공은 직경이 약 25 내지 약 95 마이크론이다. 유리하게는, 약 1% 이상 기공 용적의 기공은 직경이 약 0.8 내지 약 3.5 마이크론이며, 더욱 바람직하게는 약 2% 내지 약 10%의 기공 용적의 기공은 직경이 약 1 내지 약 2 마이크론이다.

본 발명은 중합체 발포 물품 특히, 페놀 발포체를 불활성 또는 공기 배제된 대기하에서 탄화시키므로써 생성될 수 있다. 페놀 발포체는 바람직하게는, 약 100psi의 압축강도를 갖는다.

상기 일반 설명 및 하기 상세한 설명은 본 발명의 구체예를 제공하며, 청구하는 본 발명의 특성 및 특징에 대한 개략적 또는 개괄적 이해를 돕고자 하는 것으로 이해될 것이다.

본 발명에 따른 탄소 발포체는 중합체 발포체 예컨대, 폴리우레탄 발포체 또는 페놀 발포체로부터 제조되며, 바람직하게는 페놀 발포체로부터 제조된다. 페놀 수지는 페놀과 포름알데히드와의 반응 생성물에 기초한 다양한 형태의 구조로 이루어진 큰 부류의 중합체 및 올리고머이다. 페놀 수지는 산성 또는 염기성 촉매의 존재하에 페놀 또는 치환된 페놀과 알데히드 특히, 포름알데히드를 반응시키므로써 제조된다. 페놀 발포체 수지는 개포 및 폐포로 이루어진 경화된 시스템이다. 수지는 일반적으로 변할 수 있는, 그러나 바람직하게는 약 2:1의 포름알데히드:페놀 비에서 수산화나트륨에 의해 촉매된 수성 레졸이다. 우레아가 포름알데히드 스캐빈저로서 사용될 수 있지만, 유리 페놀 및 포름알데히드 함량은 낮아야 한다.

발포체는 수지의 물 함량의 조절하고, 계면활성제 (예를 들어, 에톡실화된 비이온성), 팽창제 (예를 들어, 펜탄, 메틸렌 클로라이드, 또는 클로로플루오로카본), 및 촉매 (예를 들어, 톨루엔설폰산 또는 페놀설폰산)을 첨가하므로써 제조된다. 설폰산은 반응을 촉매하며, 발열은 수지중에 어멜션화된 팽창제가 발포체를 증발시키고 팽창하게 한다. 계면활성제는 개포 대 폐포 유닛의 비 뿐만 아니라 포 크기를 조절한다. 배치 및 연속 공정 둘 모두가 사용된다. 연속 공정에서, 기구 는 연속성 폴리우레탄 발포체에 대해 사용된 것과 유사한다. 발포체의 특성은 주로 밀도 및 포 구조에 의해 좌우된다.

바람직한 페놀은 레조르시놀이나, 알데히드와 축합 생성물을 형성할 수 있는 종류의 기타 페놀 또한 사용될 수 있다. 이러한 페놀로는 일가 및 다가 페놀, 피로카테콜, 히드로퀴논, 알킬 치환된 페놀 예컨대, 크레졸 또는 자일레놀; 다핵성 일가 또는 다가 페놀 예컨대, 나프톨, p.p'-디히드렉시디페닐 디메틸 메탄 또는 히드록시안트라센을 포함한다.

출발 물질 발포체를 제조하는데 사용된 페놀은 또한 페놀과 동일한 방식으로 알데히드와 반응할 수 있는 비페놀성 화합물과 혼합되어 사용될 수 있다.

용액중에 사용하기에 바람직한 알데히드는 포름알데히드이다. 기타 적합한 알데히드로는 동일한 방식으로 페놀과 반응할 알데히드이다. 이들로는 예를 들어, 아세트알데히드 및 벤즈알데히드를 포함한다.

일반적으로, 본 발명의 공정에 사용될 수 있는 페놀 및 알데히드는 본원에 참고문헌으로 인용된 미국특허 제 3,960,761호 및 제 5,047,225호에 기술되어 있다.

본 발명의 탄소 발포체의 제조에 출발 물질로서 사용된 중합체 발포체는 형성될 탄소 발포체에 대한 원하는 최종 밀도를 반영하는 초기 밀도를 가져야 한다. 즉, 중합체 발포체의 밀도는 약 0.1 내지 약 0.6g/cc, 더욱 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.4g/cc이어야 한다. 중합체 발포체의 포 구조는 약 65% 내지 약 95%의 기공율로 폐쇄되어야 하며, 비교적 높은 압축강도 즉, 유사하게는 약 100psi 이상 내지 약 300pis 이상 만큼 높은 압축강도를 가져야 한다.

중합체 발포체를 탄소 발포체로 전환시키기 위해, 중합체 발포체를 약 500℃, 더욱 바람직하게는 약 800℃ 이상 내지 약 3200℃ 이하의 온도에서 불활성 또는 공기 배제된 대기 예컨대, 질소의 존재하에 가열하므로써 탄화시킨다. 가열 속도는 중합체 발포체가 여러날의 기간에 걸쳐 목적하는 온도에 도달하는 방식으로 조절되어야 하는데, 그 이유는 중합체 발포체가 탄화 동안 약 50% 이상 만큼 많이 수축될 수 있기 때문이다. 효과적인 탄화를 위해서는 중합체 발포체 조각을 균일하게 가열하도록 주의해야 한다.

불황성 또는 공기 배제된 환경하에 가열된 중합체 발포체를 사용하므로써, 비흑연화된 유리질 탄소 발포체가 수득되며, 이는 출발 중합체 발포체와 유사한 밀도를 가지나, 약 2000psi 이상의 압축강도, 및 중요하게는 약 7000psi/g/cc 이상, 더욱 바람직하게는 약 8000psi/g/cc 이상의 밀도에 대한 압축강도 비를 갖는다. 탄소 발포체는 평균 약 1.0 내지 약 1.5의 종횡비를 갖는 등방성 기포가 비교적 균일하게 분포된 형태를 띤다.

생성된 탄소 발포체는 약 65% 내지 약 95%, 더욱 바람직하게는 약 70% 내지 약 95%의 총 기공율 및 2원성 기공 분포를 가지며; 약 90% 이상, 더욱 바람직하게는 약 95% 이상의 기공 용적의 기공은 직경이 약 10 내지 약 150 마이크론, 더욱 바람직하게는 약 15 내지 약 95 마이크론, 가장 바람직하게는 약 25 내지 약 95 마이크론인 반면, 약 1% 이상, 더욱 바람직하게는 약 2% 내지 약 10%의 기공 용적의 기공은 직경이 약 0.8 내지 약 3.5 마이크론, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 약 2 마이크론이다. 본 발명의 발포체의 2원성은 개포형 발포체와 폐포형 발포체간의 중간 구조를 제공하여, 발포체의 액체 투과성을 제한하면서 발포체 구조를 유지시킨다. 3.0 다시 미만, 심지어 2.0 다시 미만의 투과율이 바람직하다.

전형적으로, 기공율, 개별적 기공 크기 및 형태와 같은 특성은 예컨대, 명시야 조명을 사용한 에폭시 현미경 마운트를 사용하므로써 광학적으로 관찰될 수 있으며, 통상적으로 입수가능한 소프트웨어 예컨대, 메디아사이버네틱(MediaCybernetic of Silver Springs, Maryland)의 이지미-프로 소프트웨어(Image-Pro Software)를 사용하여 측정된다.

본 발명의 원리 및 작동을 추가로 설명하기 위해, 하기 실시예를 제공한다. 그러나, 이들 실시예로 어떤 방식으로든 제한되는 것은 아니다.

실시예

길이 7.8인치, 폭 3.9인치 및 두께 2.9인치의 직사각형 페놀 발포체 블록을 하기 방식으로 탄소 발포체로 전환시켰다. 출발 페놀 발포체는 0.32g/cc의 밀도 및 약 300psi의 압축강도를 갖는다. 발포체를 스틸 캔에 패킹시켜 공기로부터 보호한 후, 시간당 2℃로 550℃까지 이어서, 시간당 10℃로 900℃ 까지 가열시키고, 약 20시간 동안 이 온도에서 유지시켰다. 수득된 탄소 발포체의 밀도는 0.336g/cc의 밀도, 4206psi의 압축강도, 및 12,517psi/gm/cc의 밀도에 대한 압축강도 비를 갖는다. 발포체의 열전도율은 25℃에서 0.3W/m°K로서 측정되었으며, 투과율은 0.17 다시로 측정되었다.

발포체를 광학 현미경으로 시험하였으며, 발포체의 기공율은 79.5%로서 측정 되었다. 2개 세트의 기공이 관찰되었으며, 기공은 상당히 균일한 직경을 갖는 둥근 형태이다. 이미지 검정 공정을 사용하여 두개의 상이한 세트의 기공의 종횡비 및 평균 직경을 측정하였다. 직경이 25마이크론을 초과하는 큰 크기의 기공에 있어서, 계산된 평균 직경은 35마이크론이며, 표준 편차는 24마이크론이다. 기공의 종횡비는 1.16으로서 계산되었으며, 이는 이들 기공이 사실상 구형이라는 것을 보여준다. 이들 큰 크기의 기공은 총 기공의 기공 용적의 96%를 차진한다. 총 기공의 기공 용적중 4%를 차지하는 작은 크기의 기공은 평균 직경이 1.75 마이크론이며, 표준 편차는 0.35이다. 이들 기공의 종횡비는 1.10이다.

발포체의 기공 구조는 개포 및 폐포 형태를 중개한다는 점에서 기타 발포체와 비교하여 독특하다. 큰 기공은 작은 기공에 의해 서로 약하게 연결되어 있어 발포체는 물의 존재하에 투과성을 나타내지만, 더 큰 점성의 액체를 용이하게 흡수하지 않는다.

일련의 탄소 발포체는 상이한 밀도의 전구체 물질을 사용하여 생성된다. 이러한 생성물의 특성은 하기에 기술되어 있다;

	발포체 1	발포체 1	발포체 3
밀도 g/cc	0.266	0.366	0.566
압축강도 (psi)	2263	4206	8992
압축강도/밀도	8,507	12,517	16,713

따라서, 본 발명의 실시에 의해, 지금까지 확인되지 않은 특성을 갖는 탄소 발포체를 제조하였다. 이들 발포체는 밀도에 대한 압축강도 비가 예외적으로 높았으며, 2원성 포 구조를 가져, 이로 인해 도포 예컨대, 혼합식 툴링 도포에 유일하게 효과적이다.

본원에 기술된 모든 특허 및 논문은 본원에 참고문헌으로 인용되었다.

상기 설명은 당업자가 본 발명을 실시할 수 있게 해주기 위함이다. 본 설명을 숙지한 당업자에게 자명할 가능한 모든 변형 및 변경 사항을 상술하고자 하는 것은 아니다. 그러나, 이러한 모든 변형 및 변경이 하기 청구범위에 의해 규정된 본 발명의 범위내에 포함된다. 청구범위는 특별히 반대로 기술되어 있지 않는 한, 본 발명이 의도하고자 하는 목적을 충족시키는 배열 또는 순서로 지시된 요소 및 단계를 포함하고자 하는 것이다.

본 발명은 지금까지 확인되지 않은 특성을 갖는 탄소 발포체를 제조하였다. 이들 발포체는 밀도에 대한 압축강도 비가 예외적으로 높았으며, 2원성 포 구조를 가져, 이로 인해 도포 예컨대, 혼합식 툴링 도포에 유일하게 효과적이다.

Claims (22)

1. 밀도에 대한 압축강도 비가 약 7000psi/g/cc 이상인 탄소 발포체를 포함하는 탄소 발포 물품.
2. 제 1항에 있어서, 탄소 발포체의 밀도에 대한 압축강도 비가 약 8000psi/g/cc 이상임을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
3. 제 2항에 있어서, 탄소 발포체의 밀도가 약 0.05 내지 약 0.4이며, 압축강도는 약 2000psi 이상임을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
4. 제 3항에 있어서, 탄소 발포체의 기공율이 약 65% 내지 약 95%임을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
5. 제 4항에 있어서, 탄소 발포체의 기공의 평균 종횡비가 약 1.0 내지 약 1.5임을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
6. 제 1항에 있어서, 약 90% 이상의 기공 용적의 기공이 약 10 내지 약 150 마이크론의 직경을 가짐을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
7. 제 6항에 있어서, 약 95% 이상의 기공 용적의 기공이 약 25 내지 약 95 마이크론의 직경을 가짐을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
8. 제 6항에 있어서, 약 1% 이상의 기공 용적의 기공이 약 0.8 내지 약 3.5 마이크론의 직경을 가짐을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
9. 제 8항에 있어서, 약 2% 내지 약 10%의 기공 용적의 기공이 약 1 내지 약 2 마이크론의 직경을 가짐을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
10. 제 1항에 있어서, 투과율이 약 3.0 다시(darcy) 이하임을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
11. 약 90% 이상의 기공 용적의 기공이 약 10 내지 약 150 마이크론의 직경을 가지며, 약 1% 이상의 기공 용적의 기공이 약 0.8 내지 약 3.5 마이크론의 직경을 갖는 기공 분포의 탄소 발포체를 포함하는 탄소 발포 물품.
12. 제 11항에 있어서, 약 95% 이상의 기공 용적의 기공이 약 25 내지 약 95 마이크론의 직경을 가짐을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
13. 제 12항 에 있어서, 약 2% 내지 약 10%의 기공 용적의 기공이 약 1 내지 약 2 마이크론의 직경을 가짐을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
14. 제 11항에 있어서, 탄소 발포체의 밀도에 대한 압축강도 비가 약 7000psi/g/cc 이상임을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
15. 제 14항에 있어서, 탄소 발포체의 밀도에 대한 압축강도 비가 약 8000psi/g/cc 이상임을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
16. 제 15항에 있어서, 탄소 발포체의 밀도는 약 0.05 내지 약 0.4이며, 압축강도는 약 2000psi 이상임을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
17. 제 16항에 있어서, 탄소 발포체의 기공율이 약 65% 내지 약 95%임을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
18. 제 17항에 있어서, 탄소 발포체의 기공의 평균 종횡비가 약 1.0 내지 약 1.5임을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
19. 제 11항에 있어서, 투과율이 약 3.0 다시 이하임을 특징으로 하는 탄소 발포 물품.
20. 불활성 또는 공기 배제된 대기하에서 중합체 발포 물품을 탄화시키는 것을 포함하여, 탄소 발포 물품을 제조하는 방법.
21. 제 20항에 있어서, 중합체 발포 물품이 페놀 발포체를 포함함을 특징으로 하는 방법.
22. 제 21항에 있어서, 페놀 발포체의 압축강도가 약 100psi 이상임을 특징으로 하는 방법.