KR20150136478A - 연속 탄소섬유 강화 도가니 예비 성형체 및 이의 제조방법 - Google Patents

연속 탄소섬유 강화 도가니 예비 성형체 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150136478A
KR20150136478A KR1020157024320A KR20157024320A KR20150136478A KR 20150136478 A KR20150136478 A KR 20150136478A KR 1020157024320 A KR1020157024320 A KR 1020157024320A KR 20157024320 A KR20157024320 A KR 20157024320A KR 20150136478 A KR20150136478 A KR 20150136478A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
crucible
carbon fiber
preform
cloth
continuous
Prior art date
Application number
KR1020157024320A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101877280B1 (ko
Inventor
윈량 먀오
Original Assignee
장쑤 톈냐오 하이 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 장쑤 톈냐오 하이 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 filed Critical 장쑤 톈냐오 하이 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
Publication of KR20150136478A publication Critical patent/KR20150136478A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101877280B1 publication Critical patent/KR101877280B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C04B35/83—Carbon fibres in a carbon matrix
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5252—Fibers having a specific pre-form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

연속 탄소섬유 강화 도가니 예비 성형체 및 이의 제조방법에 있어서，상기 도가니 예비 성형체는 기본유닛 적층 및 연속 섬유 강화층을 니들링하여 성형한 준 3 차원 입체 직물이다. 상기 도가니 예비 성형체는 연속 섬유 와인딩 기술에 의해 도가니 저부 및 도가니 측벽부-도가니 저부 연결 부위를 각각 강화시킬 수 있으며，전체 구조중의 연결된 연속 섬유의 함유량을 효율적으로 증가시켜，고부하 및 팽창응력이 작용할 경우 수요되는 강도를 확보할 수 있으며，도가니가 갈라지거나 도가니 측벽부-도가니 저부 연결 부위가 탈리되는 것을 방지할 수 있으며，또한 우수한 형태 안정성을 유지할 수 있다.

Description

연속 탄소섬유 강화 도가니 예비 성형체 및 이의 제조방법{CONTINUOUS CARBON FIBER REINFORCED CRUCIBLE PREFORM AND PREPARATION METHOD THEREFOR}
본 발명은 도가니 기술분야에 관한 것으로서， 보다 구체적으로는 연속 탄소섬유 강화 도가니 예비 성형체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
단결정 실리콘 인발과정 및 폴리 실리콘 제련과정에서는 석영 도가니를 이용하여 반응원료를 담으며, 고온하에서 순 석영으로 제조된 도가니는 연화되어 변형될 수 있으므로 지지부재를 사용하여 석영 도가니의 모양을 유지할 필요가 있다. 등방성(isotropy) 흑연재료는 비교적 높은 내열성 및 비교적 높은 열충격성을 구비하고 있으며， 특히 화학적 안정성이 우수하여 생성된 SiO등 반응성 기체와 반응하기 어렵게 된다. 또한， 상기 흑연재료는 석영 도가니 재료중의 Si02과의 반응속도도 비교적 느려 줄곧 석영 도가니의 재료로서 우선적으로 선택되어 왔다. 근년에는， 실리콘 웨이퍼의 대구경화에 따라 수요되는 흑연 도가니 크기가 커지고 있고 중량이 상당히 커지게 되어， 고순도 흑연 도가니 생산원가가 증가되고 장착이 어렵게 되었다. 또한， 제안된 분할식 조합형 흑연 도가니는 변형하기 쉽고 지지작용이 점점 하강되어 사용요구를 만족하기 어렵다.
탄소/탄소 복합재료 도가니는 일종 의장성이 높고 성능이 우수한 탄소 도가니로서， 현재 큰 사이즈의 흑연 도가니를 제조하는 핵심 기술 방향이다. 그중， 탄소 섬유 예비 성형체는 탄소/탄소 복합재료 도가니의 골조재료이다. 전통적인 필라멘트 와인딩 공법과 탄소 천 적층법에 의해 탄소 섬유 예비 성형체를 성형시켜 획득한 탄소/탄소 복합재료 도가니는 하기와 같은 결함이 존재한다. 층 사이에 섬유가 연결되어 있지 않아 층 분리가 쉽게 발생하며 원주방향 팽창응력이 하강되어(실리콘 응고 시 8 %-9. 6 %의 체적팽창이 발생한다）， 쉽게 갈라지거나 도가니 저부와 도가니 측벽부가 연결된 도가니의 연약한 부위의 강도가 하강되어 쉽게 파손될 수 있어 큰 사이즈의 도가니 사용요구를 만족시킬 수 없게 된다. 이에 대하여 탄소 천/메쉬 생지 니들링 성형기술을 제안한적이 있다.
중국 특허CN102093069A， ZL200610043186. 4 및 CN101319353A등 중의 상기 탄소 천/메쉬 생지 니들링기술에 의해 성형된 준 3 차원 예비 성형체는 니들링 기술을 이용하여 성형하였으며， 층간 결합 강도가 높고 층간 분리가 발생하기 어렵다. 하지만， 상기 방법에 있어서 탄소 천은 톱니형으로 절단되어 있어 예비 성형체 전체 구조중의 연결된 연속 섬유 함유량이 적으며, 도가니 저부 부위가 멀티 스플리트 타입(multi split type)으로 피복되어 있어 섬유 연속성이 차하며， 장기간 무거운 물체가 로딩되어 있을 경우 쉽게 갈라질 수 있다. 또한， 국부적인 보강시설을장착할지라도 도가니 측벽부와 도가니 저부의 연결된 연속 섬유가 여전히 부족하여 도가니 측벽부와 도가니 저부의 연결부위가 도가니의 지지응력(bearing stress) 집중점으로 되어 극히 쉽게 탈리될 수 있어 도가니의 사용수명에 영향을 주게 된다.
본 발명의 제 1 목적은， 상기 종래 기술의 결함을 극복하기 위한 연속 탄소섬유 강화 도가니 예비 성형체를 제공하는데 있다. 본 발명의 상기 예비 성형체는 역학 성능이 우수하며 구조가 안정하며， 탄소/탄소 복합 후 도가니의 고부하 작용하에서의 팽창응력이 우수하며 구조 안정성이 우수한 동시에 열전도 효율이 높으며 또한 사용수명이 길다.
본 발명의 제 2 목적은， 연속 탄소섬유 강화 도가니 예비 성형체 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 제 1 목적을 달성하기 위하여， 본 발명은 하기와 같은 기술방안을 제공한다. 연속 탄소섬유 강화 도가니 예비 성형체에 있어서, 도가니 예비 성형체는 기본유닛 적층 및 연속 섬유 강화층을 니들링하여 성형한 준 3 차원 입체 직물이며， 상기 기본유닛 적층은 탄소 섬유 천/메쉬 생지 복합재료 혹은 탄소 섬유 천과 메쉬 생지 조합층으로 구성되어 있다.
또한， 상기 도가니 예비 성형체에 있어서， 연속 섬유는 5%~30%이며， 탄소 섬유 천은 50%~85%이며， 메쉬 생지는 5%~20%이다.
또한， 상기 탄소 섬유 천/메쉬 생지 복합재료는 탄소 섬유 천과 메쉬 생지가 니들링하여 고정성형된 것이다.
또한， 상기 탄소 섬유 천의 면 밀도는 100g/m2 ~640g/m2이며， 섬유 규격은 ≥1K이다.
또한， 상기 메쉬 생지는 탄소 단섬유로 제조된 얇은 펠트(felt)이며， 면 밀도는 20g/m2~300g/m2이며， 섬유 규격은 ≥3K이다.
또한， 상기 연속 섬유는 복수단계 및 복수회에 걸쳐 회전되어 구성된것이며， 섬유 규격은 ≥1K이다.
또한，상기 기본유닛 적층은, 이음새를 복수단계 및 복수회에 걸쳐 회전하여 어긋나도록 배치한 것이다. 또한， 상기 도가니 예비 성형체의 전체 구조층의 층 밀도는 6층/cm~13층/cm이며， 벌크 밀도는 0.30g/cm3~0.55g/cm3이다.
상기 제 2 목적을 달성하기 위하여， 본 발명은 하기와 같은 기술방안을 제공한다：
(1) 탄소 섬유 천과 메쉬 생지를 예비 니들링하는 것을 통하여 탄소 섬유 천/메쉬 생지 복합재료로 고정하는 단계， 상기 단계에서 예비 니들링 밀도는 2스티치(stitches)/cm2~6스티치/cm2이며;
(2) 단계 (1)에 있어서의 탄소 섬유 천/메쉬 생지 복합재료 혹은 탄소 섬유 천과 메쉬 생지 조합층을 전체 구조층과 국부 보강층으로 분할하여 컷팅하며 코어모델(core model)에 접착하여 적층을 형성하는 단계;
(3) 연속 섬유를 사용하여 하기 방식에 따라 와인딩하여 연속 섬유 강화층을 형성하는 단계：
3. 1 도가니의 원주방향의 전체 등분방향에 있어서, 제 1 방향 섬유가， 도가니 측벽부 개방 단부 원주위의 평행 현(弦) 및 현 단면과 도가니 표면의 상교선이 에둘러 구성된 궤적선을 따라， 연속 와인딩되어 배치되며; 회전하어 다음 방향으로 변화하여 제 1 방향 섬유 와인딩 단계를 반복한다;
3. 2 도가니의 원주방향의 전체 등분점에 있어서, 제 1 점 섬유가 도가니 측벽부 개방 단부 원주위의 교차현 및 교차현 단면과 도가니 표면의 상교선이 에둘러 구성된 궤적선을 따라， 연속 와인딩되어 배치되며; 회전하어 다음등분점 위치로 변화하여 제 1 점 섬유 와인딩 단계를 반복한다;
(4) 니들을 이용하여 단계(2)와 단계(3)의 생성물을 고정연결시키며， 니들링 밀도는 15~35스티치/cm2이며; 이에 의해 도가니 예비 성형체를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도가니 예비 성형체의 제조방법.
또한， 단계 3. 1에 있어서， 예비 성형체의 중심축이 현과 도가니 측벽부 와인딩 궤적선이 형성된 평면에 있어서의 투영은 상기 평면의 중심선에 투사되어야 하며， 원주위의 전체 등분방향 수는 ≥2이며， 평행현 간격은 ≥3mm이며， 예비 성형체 중심축과 상기 평면의 중심선의 협각(夾角)은 0°~15°이다.
또한， 단계 3. 2에 있어서， 예비 성형체의 중심축이 교차현과 도가니 측벽부 와인딩 궤적선이 형성된 평면에 있어서의 투영은 상기 평면의 중심선에 투사되어야 하며， 원주위의 전체 등분점 수는 ≥6이며， 교차현이 대응하는 원심각은 10°~180°이며， 예비 성형체 중심축과 상기 평면의 협각은 0°~45°이다.
종래 기술에 비하여， 본 발명의 기술효과는 고부하 강도를 확보할 수 있는 것에 있으며， 그 이유는 상기 예비 성형체는 호면(弧面)에 따라 전체 구조중의 연속 섬유 함유량을 증가시킴으로써， 전체 구조의 안정성이 우수하다. 상기 연속 섬유는 도가니 저부에서 교련되며 고부하 하에서 우수한 지지작용을 발휘할 수 있다. 또한 구조 단위의 멀티 스플리트 타입 피복에 의한 섬유 연속성이 차하고 저부 강도가 약한 결함을 보완할 수 있으며， 도가니 저부가 갈라지는 것을 방지할 수 있다. 동시에， 도가니 측벽부-도가니 저부 연결 부위는 호면에 따라 연속 섬유에 의해 보강되어 있어 연약한 부위의 충분한 강도를 확보할 수 있으며， 이에 의해 형성된 경사-교차형 그물 구조는 고부하 및 팽창응력 작용하에서 쉽게 변형되어 적용되는 응력을 흡수할 수 있으므로 도가니 측벽부-도가니 저부 연결 부위의 탈리를 방지할 수 있다. 이외， 연속 섬유는 도가니 측벽부， 도가니 저부 및 그 연결 부위를 효율적으로 연결하여 고강도 및 팽창응력 작용하에서의 도가니 형태 안정성을 확보할 수 있다. 따라서， 본 발명이 제조한 도가니는 고강도를 확보할 수 있으며， 우수한 형태 안정성을 유지할 수 있어， 큰 사이즈의 결정 실리콘 난로 도가니의 사용요구를 만족할 수 있다.
이외， 상기 구성에 의해， 기본유닛의 구성을 변화시키는 것을 통해， 예비 성형체의 벌크밀도와 각 부위 강도를 변화시킬수 있으며; 선과 면이 이루는 각도(線面角)， 평행 현 간격， 교차현 원심각을 변화시키거나 궤적을 증가하는 것을 통하여， 각 부위 방사 방향의 역학 성능을 변화시킬수 있으며， 혹은， 공능용도에 따라 각 부위의 역학 성능을 변화시킬수 있다.
도 1은 본 발명의 구조 모식도이다.
도 2는 전체 구조층용 기본유닛 적층을 컷팅한후의 구조 모식도이다.
도 3은 국부 보강층용 기본유닛 적층을 컷팅한후의 구조 모식도이다.
도 4는 섬유 강화 제1방식의 강화방식 일부 모식도이다.
도 5는 섬유 강화 제1방식의 연속 섬유 강화구조의 평면구조 모식도이다.
도 6은 섬유 강화 제2방식의 강화방식 일부 모식도이다.
도 7은 섬유 강화 제2방식의 연속 섬유 강화구조의 평면구조 모식도이다.
이하， 실시예 및 도면을 결합하여 본 발명에 대해 상세히 기술하기로 한다. 하기 기술은 예시적으로 본 발명을 해석할 뿐， 본 발명의 보호범위는 이에 의해 제한되는 것이 아님은 자명한 것이다.
도 1 에 도시된 도가니에 있어서， 도가니 예비 성형체는 연속 탄소섬유가 강화된 것이며， 도가니 저부(1)， 도가니 측벽부-도가니 저부 연결 부위(2) 및 도가니 측벽부(3)에 있어서의 도가니 예비 성형체는 기본유닛 적층 및 연속 섬유 강화층을 니들링하여 성형한 준 3 차원 입체 직물이며， 상기 기본유닛 적층은 전체 구조층(5)과 국부 보강층(6)이 복합하여 구성된 것이다.
실시예 1:
기본유닛 구성은 한층의 3K 평직(plain, 平紋) 탄소 섬유 천(12)과 한층의 면 밀도 40g/m2 메쉬 생지(11) 이 예비 니들링하여 성형된 탄소 섬유 천/메쉬 생지 복합재료(10)이며， 면 밀도는 320g/m2이며， 예비 니들링 밀도는 2스티치/cm2이며;
전체 구조층(5)용 탄소 섬유 천/메쉬 생지 복합재료(10)의 절단 틈(13)의 수량은 6이며 ;
국부 보강층(6)용 탄소 섬유 천/메쉬 생지 복합재료(10)의 절단 틈(13) 의 수량은 6 이며;
섬유 강화 제1방식 (7):연속 섬유가 도가니 측벽부 개방 단부(4)의 원주위에서 두개의 등분방향(n=2)을 형성하며， 단일 방향으로 형성된 평행 현(14)의 수량은 23개이며， 간격은 10mm이며， 중심축(9)과 현(14) 및 도가니 측벽부 와인딩 궤적이 형성한 평면(16)사이의 선과 면이 이루는 각도(線面角)α(18)은 0°이며;
층수(層數) 설정：전체 구조층(5)은 40층이며; 국부 보강층(6)은 20층이며; 섬유 강화 제1방식 (7)은 30층이며;
기본유닛 이음새를 복수단계 및 복수회에 걸쳐 회전하여 어긋나도록 배치하며， 니들링 밀도는 25스티치/cm2이며;
성형된 예비 성형체 외경크기는 770.5mm이며， 연속 섬유 함유량은 6. 0%이며， 탄소 섬유 천 함유량은 83. 0%이며， 메쉬 생지 함유량은 11. 0%이며， 전체 구조층 층 밀도는 10.6층/cm이며， 벌크 밀도는 0.45g/cm3이며， 도가니 측벽부(3)의 원주방향 T형 박리강도는 424. lN/m이다.
실시예 2:
기본유닛 구성은 두층의 면 밀도가 400g/m2인 12K 사문(twill， 斜紋) 탄소 섬유 천(12)과 한층의 면 밀도가 60g/m2인 12K 메쉬 생지(11)이 예비 니들링하여 성형된 탄소 섬유 천/메쉬 생지 복합재료(10)이며， 면 밀도는 320g/m2이며， 예비 니들링 밀도는 3스티치/cm2이며;
도 2에 도시된 바와 같이， 전체 구조층(5)용 탄소 섬유 천(12)， 메쉬 생지(11)의 절단 틈(13) 수량은 4개이며;
도 3에 도시된 바와 같이， 국부 보강층(6)용 탄소 섬유 천(12)， 메쉬 생지(11)의 절단 틈(13) 수량은 4개이며;
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이， 섬유 강화 제1방식 (7)에 있어서의 연속 섬유가 도가니 측벽부 개방 단부(4) 원주위에서 세개의 등분방향(n=3)을 형성하며， 단일 방향으로 형성된 평행 현(14) 의 수량은 21개이며， 간격은 20mm이며， 중심축(9)과 현(14) 및 도가니 측벽부 와인딩 궤적이 형성한 평면(16) 사이의 선과 면이 이루는 각도 α(18)는 5°이며;
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이， 섬유 강화 제2방식 (8) 에 있어서의 연속 섬유가 도가니 측벽부 개방 단부(4) 원주위에서 형성된 교차현(19)의 원심각θ(20)은 100°이며， 중심축(9)과 현(19) 및 도가니 측벽부 와인딩 궤적이 형성한 평면(22) 사이의 선과 면이 이루는 각도 β(24)는 0°이며， 도가니 측벽부 개방 단부(4)가 원주위에서의 전체 등분점 수 m는 100이며;
층수(層數) 설정：전체 구조층(5)은 23층이며; 국부 보강층(6)은 9층이며; 섬유 강화 제1방식 (7)은 23층이며; 섬유 강화 제2방식 (8)은 16층이며;
기본유닛 이음새를 복수단계 및 복수회에 걸쳐 회전하여 어긋나도록 배치하며， 니들링 밀도는 30스티치/cm2이며;
성형된 예비 성형체 외경크기는 665. 0mm이며， 연속 섬유 함유량은 16. 0%이며， 탄소 섬유 천 함유량은 78. 5%이며， 메쉬 생지 함유량은 5. 5%이며， 전체 구조층 층 밀도는 12.8층/cm이며， 벌크 밀도는 0.53g/cm3이며， 도가니 측벽부(3) 원주방향 T형 박리강도는 305. 6N/m이다.
실시예 3:
기본유닛 구성은 한층의 면 밀도가 320g/m2인 6K 주자직(satin weave, 緞紋) 탄소 섬유 천(12)과 두층의 면 밀도가 50g/m2인 12K 메쉬 생지(11)이며;
전체 구조층(5)용 탄소 섬유 천(12)， 메쉬 생지(11) 의 절단 틈(10)의 수량은 6이며;
국부 보강층(6)용 탄소 섬유 천(12)， 메쉬 생지(11)의 절단 틈(10)의 수량은 6이며;
섬유 강화 제2방식 (8) 에 있어서의 연속 섬유가 도가니 측벽부 개방 단부(4) 원주위에서 형성한 교차현(19)의 원심각θ(20)은 90°이며， 중심축(9)과 현(19) 및 도가니 측벽부 와인딩 궤적이 형성한 평면(22)사이의 선과 면이 이루는 각도β(24)는 30°이며， 도가니 측벽부 개방 단부(4)원주위에서의 전체 등분점 수 m는 82이며;
층수(層數) 설정：전체 구조층(5)은 23층이며; 국부 보강층(6)은 9층이며; 섬유 강화 제2방식 (8)은 30층이며;
기본유닛 이음새를 복수단계 및 복수회에 걸쳐 회전하여 어긋나도록배치하며， 니들링 밀도는 30스티치/cm2이며;
성형된 예비 성형체 외경크기는 560.5mm이며， 연속 섬유 함유량은 27. 0%이며， 탄소 섬유 천 함유량은 53. 5%이며， 메쉬 생지 함유량은 19. 5%이며， 전체 구조층 층 밀도는 6. 5층/cm이며， 벌크 밀도는 0.32g/cm3이며， 도가니 측벽부(3)의 원주방향 T형 박리강도는 601. 6N/m이다.
도가니 저부--1; 도가니 측벽부-도가니 저부 연결 부위--2; 도가니 측벽부--3; 도가니 측벽부 개방 단부--4; 전체 구조층--5; 국부 보강층--6; 섬유 강화 제1방식 --7; 섬유 강화 제2방식 --8; 중심축--9; 탄소 섬유 천/메쉬 생지 복합재료--10; 메쉬 생지--11; 탄소 섬유 천--12; 절단 틈--13; 섬유 강화 제1방식에 있어서의 도가니 측벽부 개방 단부 원주위의 평행 현--14; 도가니 측벽부 개방 단부 원주위의 평행 현 단면 혹은 호면이 형성한 와인딩 궤적--15; 평행 현과 도가니 측벽부 와인딩 궤적이 형성한 평면--16; 평행 현과 도가니 측벽부 와인딩 궤적이 형성한 평면의 중심선--17; 중심축과 평면사이의 선과 면이 이루는 각도(線面角)--18; 섬유 강화 제2방식에 있어서의 도가니 측벽부 개방 단부 원주위의 교차현--19; 원주위의 교차현이 대응하는 원심각--20; 도가니 측벽부 개방 단부 원주위의 교차현 단면 혹은 호면이 형성한 와인딩 궤적--21; 교차현과 도가니 측벽부 와인딩 궤적이 형성한 평면--22; 교차현과 도가니 측벽부 와인딩 궤적이 형성한 평면의 중심선--23; 중심축과 평면사이의 선과 면이 이루는 각도―24.

Claims (11)

  1. 도가니 예비 성형체는 기본유닛 적층 및 연속 탄소섬유 강화층을 니들링하여 성형한 준 3 차원 입체 직물이며，상기 기본유닛 적층은 탄소 섬유 천/메쉬 생지 복합재료 혹은 탄소 섬유 천과 메쉬 생지 조합층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연속 탄소섬유 강화 도가니 예비 성형체.
  2. 제 1 항에 있어서，
    상기 도가니 예비 성형체에 있어서，연속 탄소섬유는 5%~30%이며，탄소 섬유 천은 50%~85%이며，메쉬 생지는 5%~20%인 것을 특징으로 하는 도가니 예비 성형체.
  3. 제 1 항에 있어서，
    상기 탄소 섬유 천/메쉬 생지 복합재료는 탄소 섬유 천과 메쉬 생지가 니들링하여 고정성형된 것을 특징으로 하는 도가니 예비 성형체.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서，
    상기 탄소 섬유 천의 면 밀도는 100g/m2~640g/m2이며，섬유 규격은 ≥1K인 것을 특징으로 하는 연속 탄소섬유 강화 도가니 예비 성형체.
  5. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서，
    상기 메쉬 생지는 탄소 단섬유로 제조된 얇은 펠트이며，면 밀도는 20g/m2~300g/m2이며，섬유 규격은 ≥3K인 것을 특징으로 하는 도가니 예비 성형체.
  6. 제 2 항에 있어서，
    상기 연속 탄소섬유는 복수단계 및 복수회에 걸쳐 회전되어 구성된 것이며， 섬유 규격은 ≥1K인 것을 특징으로 하는 도가니 예비 성형체.
  7. 제 1 항에 있어서，
    상기 기본유닛 적층은, 이음새를 복수단계 및 복수회에 걸쳐 회전하여 어긋나도록 배치한 것을 특징으로 하는 도가니 예비 성형체.
  8. 제 1 항에 있어서，
    상기 도가니 예비 성형체의 벌크 밀도는 0.30g/cm3~0.55g/cm3인 것을 특징으로 하는 도가니 예비 성형체.
  9. (1) 탄소 섬유 천과 메쉬 생지를 예비 니들링하는 것을 통하여 탄소 섬유 천/메쉬 생지 복합재료로 고정하는 단계，상기 단계에 있에서 예비 니들링 밀도는 2스티치/cm2~6스티치/cm2이며;
    (2) 단계 (1)에 있어서의 탄소 섬유 천/메쉬 생지 복합재료 혹은 탄소 섬유 천과 메쉬 생지 조합층을 전체 구조층과 국부 보강층으로 분할하여 컷팅하며, 코어모델에 접착하여 적층을 형성하는 단계;
    (3) 연속 섬유를 사용하여 하기 방식에 따라 와인딩하여 연속 섬유 강화층을 형성하는 단계：
    3. 1 도가니 원주방향의 전체 등분방향에 있어서, 제 1 방향의 탄소 섬유가，도가니 측벽부 개방 단부 원주위의 평행현 및 현 단면과 도가니 표면의 상교선이 에둘러 구성된 궤적선을 따라，연속 와인딩되어 배치되며; 회전하어 다음 방향으로 변화하여 제 1 방향의 탄소 섬유 와인딩 단계를 반복하며;
    3. 2 도가니 원주방향의 전체 등분점에 있어서, 제 1 점의 탄소 섬유가, 도가니 측벽부 개방 단부 원주위의 교차현 및 교차현 단면과 도가니 표면의 상교선이 에둘러 구성된 궤적선을 따라，연속 와인딩되어 배치되며; 회전하어 다음 등분점 위치로 변화하여 제 1 점의 탄소 섬유 와인딩 단계를 반복하며;
    (4) 니들을 이용하여 단계(2)와 단계(3)의 생성물을 고정연결시키며，니들링 밀도는 15~35스티치/cm2이며; 이에 의해 도가니 예비 성형체를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 항에 따른 도가니 예비 성형체의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서，
    단계 3. 1에 있어서，예비 성형체의 중심축이 현과 도가니 측벽부 와인딩 궤적선이 형성된 평면에 있어서의 투영은 상기 평면의 중심선에 투사되어야 하며， 원주위의 전체 등분방향 수는 ≥2이며，평행현 간격은 ≥3mm이며，예비 성형체 중심축과 상기 평면의 중심선의 협각은 0°~15°인 것을 특징으로 하는 도가니 예비 성형체의 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서，
    단계 3. 2에 있어서，예비 성형체의 중심축이 교차현과 도가니 측벽부 와인딩 궤적선이 형성된 평면에 있어서의 투영은 상기 평면의 중심선에 투사되어야 하며，원주위의 전체 등분점 수는 ≥6이며，교차현이 대응하는 원심각은 10°~180°이며，예비 성형체 중심축과 상기 평면의 협각은 0°~45°인 것을 특징으로 하는 도가니 예비 성형체의 제조방법.
KR1020157024320A 2013-08-06 2014-03-11 연속 탄소섬유 강화 도가니 예비 성형체 및 이의 제조방법 KR101877280B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310337762.6 2013-08-06
CN201310337762.6A CN103482995B (zh) 2013-08-06 2013-08-06 连续碳纤维增强的坩埚预制体及其制备方法
PCT/CN2014/000248 WO2015018175A1 (zh) 2013-08-06 2014-03-11 连续碳纤维增强的坩埚预制体及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150136478A true KR20150136478A (ko) 2015-12-07
KR101877280B1 KR101877280B1 (ko) 2018-08-09

Family

ID=49823658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157024320A KR101877280B1 (ko) 2013-08-06 2014-03-11 연속 탄소섬유 강화 도가니 예비 성형체 및 이의 제조방법

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6487856B2 (ko)
KR (1) KR101877280B1 (ko)
CN (1) CN103482995B (ko)
WO (1) WO2015018175A1 (ko)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103482995B (zh) * 2013-08-06 2015-01-07 江苏天鸟高新技术股份有限公司 连续碳纤维增强的坩埚预制体及其制备方法
CN106393727A (zh) * 2015-07-16 2017-02-15 江苏天鸟高新技术股份有限公司 一种三维预制体
CN106245117B (zh) * 2016-08-29 2019-02-01 湖南省鑫源新材料股份有限公司 整体式碳碳坩埚及其制造方法
CN108997019B (zh) * 2017-06-02 2021-04-20 上海新昇半导体科技有限公司 石墨坩埚及其制造方法
CN107336377B (zh) * 2017-06-09 2019-10-11 长沙晶优新材料科技有限公司 一种多曲面纤维布预制件的缝合方法
CN108411498B (zh) * 2018-05-17 2023-07-21 张晓红 一种埚帮自动成型机
CN109354507A (zh) * 2018-11-02 2019-02-19 西安超码科技有限公司 一种新型长寿命炭/炭复合材料坩埚预制体的制作方法
CN111002435A (zh) * 2019-12-19 2020-04-14 保定顺天新材料股份有限公司 一种单晶硅炉用碳碳坩埚预制体编织工艺
CN111703140A (zh) * 2020-05-22 2020-09-25 宜兴市华恒高性能纤维织造有限公司 一种双层连续缠绕针刺筒形件及其制备方法
CN112341232B (zh) * 2020-10-28 2022-04-08 西安超码科技有限公司 一种炭/炭坩埚及其制造方法
CN112553779A (zh) * 2020-12-20 2021-03-26 西安美兰德新材料有限责任公司 一种针刺碳碳埚托的生产工艺
CN114717508A (zh) * 2020-12-22 2022-07-08 武汉苏泊尔炊具有限公司 抗菌刀具及抗菌刀具的制造方法
CN113121254B (zh) * 2021-04-19 2022-09-16 福建康碳复合材料科技有限公司 一种大尺寸r角坩埚用预制体的制备方法
CN113151893A (zh) * 2021-04-29 2021-07-23 上海骐杰碳素材料有限公司 纤维碗形预制体、碳碳碗体及包括其的坩埚
CN113277867A (zh) * 2021-05-11 2021-08-20 广州三的投资管理企业（有限合伙） 一种碳/碳/碳化硅复合材料坩埚的制备方法
CN113427843B (zh) * 2021-08-16 2022-11-11 因达孚先进材料(苏州)有限公司 一种单晶硅炉坩埚碳纤维预制体的制备方法
CN113999034B (zh) * 2021-11-12 2023-03-10 青海中昱新材料科技有限公司 一种高寿命碳碳埚帮的制备方法
CN113858477B (zh) * 2021-11-23 2023-07-25 常州善巧复合材料科技有限公司 抗热振预制体及其制备工艺
CN114315399B (zh) * 2021-12-23 2023-06-27 湖南金博碳素股份有限公司 碳/碳复合模具及其制备方法和应用
CN114656271A (zh) * 2022-04-19 2022-06-24 浙江德鸿碳纤维复合材料有限公司 一种碳碳坩埚及其制备方法
WO2023217360A1 (de) * 2022-05-11 2023-11-16 Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh Verfahren zur herstellung eines vorformlings und vorformling sowie verfahren zur ausbildung eines faserverbundbauteils und faserverbundbauteil

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09263482A (ja) * 1996-03-28 1997-10-07 Nippon Carbon Co Ltd シリコン単結晶引上げ用炭素繊維強化炭素ルツボ
KR20090088391A (ko) * 2007-08-21 2009-08-19 후난 킹보 카본-카본 컴포지트 컴퍼니 리미티드 탄소/탄소 복합재료 도가니 및 그 생산공정
JP2009203093A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Ibiden Co Ltd ルツボ保持部材

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4029147B2 (ja) * 1996-06-27 2008-01-09 東洋炭素株式会社 単結晶引き上げ用ルツボ及びその製造方法
JPH11255586A (ja) * 1998-03-12 1999-09-21 Sumitomo Metal Ind Ltd 単結晶引き上げ用炭素繊維強化炭素材るつぼおよびその製造方法
KR100761580B1 (ko) * 1999-11-24 2007-10-04 에스엔이씨엠에이 열구조 복합재료로 된 보울의 제조방법과 이에 의해형성된 보울 및 이를 도가니 지지부로 사용하는 방법
CN100400471C (zh) * 2006-07-20 2008-07-09 西安超码科技有限公司 单晶硅拉制炉用热场炭/炭导流筒的制备方法
CN100432023C (zh) * 2006-07-20 2008-11-12 西安超码科技有限公司 单晶硅拉制炉用热场炭/炭坩埚的制备方法
CN100497753C (zh) * 2007-05-23 2009-06-10 西安超码科技有限公司 单晶硅拉制炉用炭/炭保温罩的制备方法
CN101319353B (zh) * 2008-05-20 2010-06-16 湖南金博复合材料科技有限公司 炭/炭复合材料坩埚及其生产工艺
CN102140676B (zh) * 2010-02-01 2015-05-27 科发伦材料株式会社 碳纤维补强碳复合材料坩埚以及该坩埚的制造方法
JP2011201750A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Toyo Tanso Kk Ｃ／ｃコンポジット材及びその製造方法
CN102060555A (zh) * 2010-11-24 2011-05-18 西安超码科技有限公司 一种高强度炭/炭热压模具的制造方法
CN102093069B (zh) * 2010-12-03 2013-02-13 西安超码科技有限公司 一种提高炭/炭坩埚强度的炭布铺层方法
CN102166840B (zh) * 2011-01-27 2014-01-15 江苏天鸟高新技术股份有限公司 Z向有连续炭纤维预制体
CN102992800B (zh) * 2012-08-17 2014-09-24 江苏天鸟高新技术股份有限公司 多晶硅铸锭炉热场s形加热器碳纤维预制体的制备方法
CN203411478U (zh) * 2013-08-06 2014-01-29 江苏天鸟高新技术股份有限公司 连续碳纤维增强的坩埚预制体
CN103482995B (zh) * 2013-08-06 2015-01-07 江苏天鸟高新技术股份有限公司 连续碳纤维增强的坩埚预制体及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09263482A (ja) * 1996-03-28 1997-10-07 Nippon Carbon Co Ltd シリコン単結晶引上げ用炭素繊維強化炭素ルツボ
KR20090088391A (ko) * 2007-08-21 2009-08-19 후난 킹보 카본-카본 컴포지트 컴퍼니 리미티드 탄소/탄소 복합재료 도가니 및 그 생산공정
JP2009203093A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Ibiden Co Ltd ルツボ保持部材

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015018175A1 (zh) 2015-02-12
KR101877280B1 (ko) 2018-08-09
CN103482995B (zh) 2015-01-07
JP6487856B2 (ja) 2019-03-20
JP2016513611A (ja) 2016-05-16
CN103482995A (zh) 2014-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101877280B1 (ko) 연속 탄소섬유 강화 도가니 예비 성형체 및 이의 제조방법
CN102140676B (zh) 碳纤维补强碳复合材料坩埚以及该坩埚的制造方法
CN101586913A (zh) 坩埚保持部件及其制造方法
CN109354507A (zh) 一种新型长寿命炭/炭复合材料坩埚预制体的制作方法
CN104499609A (zh) 一种外模板现浇混凝土复合外墙外保温系统
CN101618970B (zh) 坩埚保持部件及其制造方法
CN112341232B (zh) 一种炭/炭坩埚及其制造方法
CN113151893A (zh) 纤维碗形预制体、碳碳碗体及包括其的坩埚
CN101519795A (zh) 坩埚保持部件及其制造方法
CN107187335A (zh) 一种悬浮架托臂及磁悬浮车辆走行机构
CN202830218U (zh) 碳纤维强化碳复合材坩埚及碳纤维强化碳复合圆筒部件
CN203411478U (zh) 连续碳纤维增强的坩埚预制体
CN103203905A (zh) 纤维复合材料组件及制造纤维复合材料组件的方法
WO2023185540A1 (zh) 一种风电叶片用结构增强件及风电叶片
CN103496175A (zh) 一种玻璃钢烟囱烟道的整体缠绕成型加强筋的制备方法
CN204098522U (zh) 一种裂缝钢筋混凝土柱维修加固结构
CN102134786B (zh) 改变参与纱锭数量制备拐角预成型体的方法
JP5490554B2 (ja) 炭素繊維強化炭素複合材ルツボ及びこのルツボの製造方法
CN114243260B (zh) 一种航天器天线反射器及制备方法
CN105507436A (zh) 一种竖丝玻棉或岩棉保温板及粘贴工艺和浇灌工艺
CN102425035B (zh) 一种编织复合材料隔热层的制备方法
CN214193511U (zh) 有支撑结构的坩埚
CN114956843A (zh) 一种陶瓷基复合材料轻质点阵结构的制备方法
CN113215650A (zh) 基于缠绕工艺制备的r角碳/碳复合材料坩埚及成型方法
CN202216546U (zh) 一种烧制坩埚的窑车用双层组合窑具

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant