RU2634443C1 - Способ получения высокопористого материала из нитрида кремния с волокнистой структурой и установка для его осуществления - Google Patents

Способ получения высокопористого материала из нитрида кремния с волокнистой структурой и установка для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2634443C1
RU2634443C1 RU2016137699A RU2016137699A RU2634443C1 RU 2634443 C1 RU2634443 C1 RU 2634443C1 RU 2016137699 A RU2016137699 A RU 2016137699A RU 2016137699 A RU2016137699 A RU 2016137699A RU 2634443 C1 RU2634443 C1 RU 2634443C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fibers
slip
thermoplastic
thread
plates
Prior art date
Application number
RU2016137699A
Other languages
English (en)
Inventor
Виктор Григорьевич Гилёв
Иван Борисович Пуртов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority to RU2016137699A priority Critical patent/RU2634443C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2634443C1 publication Critical patent/RU2634443C1/ru

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
    • 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
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3873—Silicon nitrides, e.g. silicon carbonitride, silicon oxynitride
    • 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
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6021—Extrusion moulding
    • 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
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • 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
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
    • C04B35/587—Fine ceramics
    • 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
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
    • C04B35/591—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride obtained by reaction sintering
    • 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
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62227—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining fibres
    • C04B35/62272—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining fibres based on non-oxide ceramics
    • C04B35/62286—Fibres based on nitrides
    • C04B35/62295—Fibres based on nitrides based on silicon nitride
    • 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
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0022—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof obtained by a chemical conversion or reaction other than those relating to the setting or hardening of cement-like material or to the formation of a sol or a gel, e.g. by carbonising or pyrolysing preformed cellular materials based on polymers, organo-metallic or organo-silicon precursors
    • C04B38/0032—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof obtained by a chemical conversion or reaction other than those relating to the setting or hardening of cement-like material or to the formation of a sol or a gel, e.g. by carbonising or pyrolysing preformed cellular materials based on polymers, organo-metallic or organo-silicon precursors one of the precursor materials being a monolithic element having approximately the same dimensions as the final article, e.g. a paper sheet which after carbonisation will react with silicon to form a porous silicon carbide porous body
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/002—Inorganic yarns or filaments
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/02—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments
    • D04H3/04—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments in rectilinear paths, e.g. crossing at right angles
    • D04H3/045—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments in rectilinear paths, e.g. crossing at right angles for net manufacturing

Landscapes

  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

Изобретения относятся к высокопористым материалам, в частности к получению высокопористого материала из нитрида кремния с волокнистой структурой, предназначенного для эксплуатации при повышенных температурах в агрессивных средах, например в фильтрах для очистки расплавов металлов, в носителях катализаторов, огнепреградителях. Способ получения высокопористого материала из нитрида кремния с волокнистой структурой включает получение волокон из термопластичного шликера на основе кремния с термопластичной связкой, укладку волокон, формование каркасной структуры с последующей отгонкой связки при нагреве и реакционное спекание в азоте. Получение волокон осуществляют протяжкой непрерывной нити сквозь расплав термопластичного шликера, а укладку волокон производят намоткой волокон на подложки в виде пластин прямоугольного сечения послойно с поворотом направления намотки после каждого слоя на 90°. Установка для получения волокнистой структуры материала содержит термостатированный бак с термопластичным шликером, снабженный механизмом перемешивания шликера, узел протяжки нити через шликер для формирования волокон, состоящий из направляющих роликов, и устройство для вытягивания и намотки волокон. Указанное устройство расположено с возможностью перемещения относительно термостатированного бака и включает закрепленный на неподвижном валу корпус, к которому прижаты пластины, при этом корпус установлен с возможностью вращения вокруг оси вала, а пластины установлены с возможностью поворота на 90°. Технический результат - упрощение способа получения высокопористого однородного по структуре материала из нитридокремниевых равномерных по сечению волокон. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Изобретения относятся к высокопористым материалам, в частности к получению высокопористого материала из нитрида кремния с волокнистой структурой, предназначенного для эксплуатации при повышенных температурах в агрессивных средах, например в фильтрах для очистки расплавов металлов, в носителях катализаторов, огнепреградителях.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу по совокупности признаков является способ получения высокопористого нитридокремниевого материала с волокнистой структурой, (RU №1774611 от 20.03.1996 г.), включающий приготовление шликера на основе порошка кремния с термопластичной связкой из смеси парафина и пчелиного воска, получение волокон из расплавленного шликера разбрызгиванием с одновременной их укладкой в переменных направлениях на подложку для формирования каркасной структуры, последующую отгонку связки при нагреве и реакционное спекание в азоте или азотсодержащей среде (патент RU №1774611 от 20.03.1996 г.). Данный способ принят за прототип.
Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым способом, - получение волокон из термопластичного шликера на основе кремния с термопластичной связкой; укладка волокон и формование каркасной структуры с последующей отгонкой связки при нагреве; реакционное спекание в азоте.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству по совокупности признаков является устройство для изготовления волокнистых материалов из нитрида кремния, включающее распылительную форсунку в виде цилиндра с радиальными отверстиями, сообщающуюся с емкостью с шликером, и средство создания в ней давления. Устройство снабжено по крайней мере одной дополнительной форсункой, каждая из которых выполнена с дополнительным соосным цилиндром с радиальными отверстиями, выполненными на одном уровне с отверстиями основного цилиндра, дополнительный цилиндр смонтирован с возможностью вращения, отверстия основного цилиндра сгруппированы в секторах (RU №1774611 от 20.03.1996 г.). Данное устройство принято за прототип.
Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым устройством, - термостатированный бак с термопластичным шликером, снабженный механизмом перемешивания шликера.
Недостатком известных способа и устройства, принятых за прототип, является сложность осуществления процесса вследствие того, что необходимо применять высокие давления. Кроме того, при остановке процесса происходит затвердевание шликера и после этого трудно возобновить процесс, так как повторный нагрев шликера, находящегося в подводящих каналах и форсунке, не восстанавливает свойства шликера. Требуется механическое воздействие для разрушения «структуры охлаждения».
Другим недостатком является неоднородность структуры получаемого материала и неравномерность по сечению волокна вследствие того, что во время разбрызгивания шликера при отдалении волокна от форсунки меняется форма в поперечном сечении волокна.
Задача, на решение которой направлены заявляемые изобретения, - упрощение способа получения высокопористого однородного по структуре материала из нитридокремниевых равномерных по сечению волокон.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе получения высокопористого материала из нитрида кремния с волокнистой структурой, включающем получение волокон из термопластичного шликера на основе кремния с термопластичной связкой, укладку волокон, формование каркасной структуры с последующей отгонкой связки при нагреве и реакционное спекание в азоте, согласно изобретению получение волокон осуществляют протяжкой непрерывной нити сквозь расплав термопластичного шликера, а укладку волокон производят намоткой волокон на подложки в виде пластин прямоугольного сечения послойно с поворотом направления намотки после каждого слоя на 90°.
Целесообразнее при получении волокон на выходе нити из шликера пропускать ее через пластинчатый ограничитель диаметра волокна с отверстием диаметром 2-3 мм, расположенный на поверхности расплава шликера.
Отличительными признаками предлагаемого способа являются - получение волокон осуществляют протяжкой непрерывной нити сквозь расплав термопластичного шликера; укладку волокон производят намоткой волокон на подложки в виде пластин прямоугольного сечения послойно с поворотом направления намотки после каждого слоя на 90°; при получении волокон на выходе нити из шликера пропускают ее через пластинчатый ограничитель диаметра волокна с отверстием диаметром 2-3 мм, расположенный на поверхности расплава шликера.
Благодаря тому что получение волокон осуществляют протяжкой непрерывной нити сквозь расплав термопластичного шликера, достигается равномерное распределение шликера по всей длине нити, что позволяет уменьшить колебания диаметра волокон по их длине и получить волокно с одинаковой формой в продольном сечении по всей длине.
Благодаря тому что укладку волокон проводят намоткой волокон на подложки прямоугольного сечения послойно с поворотом подложек на 90°, из-за чего меняется направление намотки после каждого слоя на 90°, обеспечивается более равномерное точное распределение волокон на подложке, что позволяет получать однородный по структуре высокопористый материал, состоящий из слоев сеток прямоугольного сечения.
Благодаря тому что на выходе нити из шликера ее пропускают через пластинчатый ограничитель диаметра волокна с отверстием диаметром 2-3 мм, расположенный на поверхности расплава шликера, достигается постоянство сечения волокон по всей длине, что позволяет получать однородный по структуре материал из равномерных по сечению волокон.
Поставленная задача также решается за счет того, что известная установка для формирования волокнистой каркасной структуры высокопористого материала из нитрида кремния, содержащая термостатированный бак с термопластичным шликером, снабженный механизмом перемешивания шликера, согласно изобретению дополнительно содержит узел протяжки нити через шликер для формирования волокон, состоящий из направляющих роликов, и устройство для вытягивания и намотки волокон, расположенное за узлом протяжки нити по ходу движения нити с возможностью перемещения относительно термостатированного бака и включающее закрепленный на неподвижном валу корпус, к которому прижаты пластины прямоугольного сечения, при этом корпус установлен с возможностью вращения вокруг оси вала, а пластины установлены с возможностью поворота на 90°.
Отличительными признаками предлагаемого устройства являются - узел протяжки нити через шликер для формирования волокон, состоящий из направляющих роликов; устройство для вытягивания и намотки волокон, расположенное за узлом протяжки нити по ходу движения нити с возможностью перемещения относительно термостатированного бака; устройство для вытягивания и намотки волокон включает закрепленный на неподвижном вале корпус, к которому прижаты пластины прямоугольного сечения; корпус установлен с возможностью вращения вокруг оси вала; пластины установлены с возможностью поворота на 90°.
Наличие узла протяжки нити через шликер для формирования волокон и устройства для вытягивания и намотки волокон обеспечивают упорядоченную укладку образующихся в процессе волокон, что позволяет получать однородный по структуре высокопористый материал.
Благодаря указанным отличительным признакам предлагаемых способа для получения высокопористого материала из нитрида кремния с волокнистой структурой и устройства для его осуществления получают однородный по структуре высокопористый материал из нитридокремниевых равномерных по сечению волокон. Способ не требует применения высоких давлений, что упрощает технологичность процесса.
Предлагаемый способ и устройство поясняются чертежами, представленными на фиг. 1-8.
На фиг. 1 представлена схема установки для получения высокопористого материала из нитрида кремния с волокнистой структурой.
На фиг. 2 представлен общий вид устройства для вытягивания и намотки волокон.
На фиг. 3 представлено устройство для вытягивания и намотки волокон в разрезе в состоянии, когда пластины прижаты. Разрез вдоль вала.
На фиг. 4 представлено устройство для вытягивания и намотки волокон в разрезе в состоянии, когда пластины подняты. Разрез вдоль вала.
На фиг. 5 представлено устройство для вытягивания и намотки волокон в разрезе в состоянии, когда пластины прижаты. Разрез перпендикулярно валу.
На фиг. 6 представлено устройство для вытягивания и намотки волокон в разрезе в состоянии, когда пластины подняты. Разрез перпендикулярно валу.
На фиг. 7 показан вид структуры, полученной из волокон предложенным способом с использованием предлагаемой установки при пропускании волокна на выходе из шликера через отверстие.
На фиг. 8 показан вид структуры, полученной из волокон предложенным способом с использованием предлагаемой установки без пропускания волокна на выходе из шликера через отверстие.
Установка для формирования волокнистой каркасной структуры высокопористого материала из нитрида кремния, получаемого заявляемым способом, содержит (фиг. 1) термостатированный бак 1 с подогретым шликером 2, механизм перемешивания 3 шликера, бобину 4 с хлопковой (швейной) нитью 5, узел протяжки нити, состоящий из нескольких направляющих роликов 6, обеспечивающих погружение нити 5 в шликер 2, устройство для вытягивания и намотки волокон 7, расположенное за узлом протяжки нити по ходу движения нити 5 с возможностью перемещения относительно термостатированного бака 1. Бобина 4 снабжена тормозом (на чертеже не показан), обеспечивающим натяжение нити 5.
Устройство для вытягивания и намотки волокон 7 состоит (фиг. 2) из корпуса 8, к которому прижаты пластины 9, неподвижного вала 10, вокруг оси которого происходит вращение корпуса 8 с пластинами 9. Вращение осуществляется с помощью двигателя 11, который соединен ременной передачей 12 с корпусом 8. Во время работы двигателя 11 на пластины 9 попадает непрерывное волокно 13 разогретого термопластичного шликера.
Движение нити обеспечивается двигателем 11, приводящим в движение (вращение) корпус 8 в устройстве для вытягивания и намотки 7. Внутри корпуса 8 имеется механизм перемещения пластин.
Механизм перемещения пластин имеет (фиг. 3, 4) в своем составе втулку 14 с кулачками 15, взаимодействующими со шпильками 16. Шпильки 16 соединены с пластинами 9 и имеют бурты 17. Шпильки 16 вместе с пружинами 18 помещены в цилиндрические пазы в корпусе 8. Пазы закрыты крышками 19. Пружины 18 одним концом опираются на крышки 19, а другим концом на бурты 17 шпилек 16. Тем самым пружины 18 обеспечивают прижатие пластин 9 к корпусу 8, в том случае когда кулачки 15 втулки 14 не взаимодействуют со шпильками 16.
При повороте втулки 14 на 45° относительно своей оси кулачки 15 втулки 14 начинают взаимодействовать со шпильками 16 и, преодолевая сопротивление пружин 18, отодвигают шпильки 16 в направлении от вала 10. При этом выступы 20 пластин 9 выходят из пазов 21 корпуса 8 (фиг. 4, 6). Тем самым пластины 9 приобретают возможность поворота вокруг оси шпилек 16.
Расстояние между волокнами 13 на пластинах 9 регулируется соотношением скорости вращения корпуса 8 и скорости перемещения устройства для вытягивания и намотки 7 относительно термостатированного бака 1.
Возможность осуществления способа с использованием предлагаемой установки подтверждается следующим примером.
Приготавливают шихту из порошка кремния с удельной поверхностью не менее 4 м2/г с добавкой 5-15 вес. % порошка нитрида кремния плазмохимического синтеза. В качестве термопластичной связки используют сплав парафина с 15% пчелиного воска. Для приготовления шликера 2 шихту смешивают с расплавом термопластичной связки в количестве 20 вес. %.
Подготовленный шликер 2 заливают в термостатированный бак 1, где он постоянно перемешивается с помощью механизма 3. Нить 5 сматывается с бобины 4 и направляется через шликер 2 с помощью направляющих роликов 6. При этом нить приводится в движение с помощью устройства вытягивания и намотки 7 при его вращении. При этом вращение бобины 4 тормозится, что обеспечивает натяжение нити 5 и волокон 13 (нити с нанесенным на нее шликером). Вследствие перемещения устройства вытягивания и намотки 7 относительно бака 1 со шликером 2 и направляющих роликов 6, образующиеся при протягивании нити 5 через шликер волокна 13 укладываются на пластины 9 со смещением относительно друг друга. Величина смещения определяется соотношением скорости вращения устройства вытягивания и намотки 7 со скоростью перемещения устройства вытягивания и намотки 7 относительно бака 1 со шликером 2 и роликов 6.
При вращении корпуса 8 нить 5, прикрепленная одним концом к корпусу 8 (или одной из пластин 9), приводится в движение (тянется за корпусом 8). А с помощью узла протяжки обеспечивается траектория, то есть погружение в шликер 2.
Нить 5 с нанесенным на нее термопластичным шликером 2 направляется на устройство для вытягивания и намотки волокон 7 (фиг. 2). Можно на выходе нити из шликера пропускать ее через пластинчатый ограничитель диаметра волокна с отверстием диаметром 2-3 мм, расположенный на поверхности расплава шликера.
Чтобы изменить направление намотки (фиг. 3), необходимо остановить работу двигателя 11 и перерезать волокна 13 между пластинами 9, далее повернуть втулку 14 с кулачками 15 относительно корпуса на 45°, пластины 9 при этом поднимутся (фиг. 5 и 6). Далее поднятые пластины 9 необходимо повернуть на 90°. Далее повернуть обратно втулку 14 с кулачками 15 относительно корпуса 8 на 45°. Благодаря этому пластины 9 прижмутся пружинами 18 к корпусу 8. Далее можно продолжать работу устройства.
В состоянии, когда пластины 9 прижаты (фиг. 3 и 5), осуществляется намотка. В состоянии, когда пластины 9 подняты (фиг. 4 и 6), осуществляется разрезка волокон 13 и поворот пластин 9. Эти два действия необходимы для того, чтобы осуществить поворот пластин 9 с нанесенными ранее слоями волокон на 90°.
Структура полученного материала представлена на фиг. 7 и 8.
Образец, представленный на фиг. 7, получен при пропускании волокна на выходе из шликера через отверстие диаметром 3 мм в пластинчатом ограничителе диаметра волокна. Среднее значение диаметра волокон на образце (фиг. 7) по 30 замерам равно 2,7 мм; среднее отклонение 0,31 мм. Минимальное значение диаметра 2 мм. Максимальное значение диаметра 2,85 мм.
Образец, представленный на фиг. 8, получен без пропускания волокна на выходе из шликера через отверстие в пластинчатом ограничителе диаметра волокна.
Среднее значение диаметра волокон на образце (фиг. 8) по 30 замерам равно 3,1 мм; среднее отклонение 0,48 мм. Минимальное значение диаметра 2 мм. Максимальное значение диаметра 4,5 мм.
Таким образом, пропускание волокна на выходе из шликера через отверстие диаметром 3 мм в пластинчатом ограничителе диаметра волокна привело к снижению максимальных значений диаметра волокон с 4,5 м до 2,85 мм. При этом среднее значение изменилось от 3,1 до 2,7 мм, а среднее отклонение уменьшилось от 0,48 мм до 0,31 мм. В процентном отношении при пропускании волокна через отверстие на выходе из шликера среднее отклонение от среднего значения диаметра волокон уменьшилось от 15% до 11%.
Для получения сравнительных данных исследовали высокопористый нитридокремниевый материал, полученный известным способом, взятым за прототип. Расположение волокон в материале беспорядочное. Среднее значение диаметра волокон равно примерно 3,0 мм; среднее отклонение 20%.
Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемое изобретение обеспечивает большую стабильность диаметра получаемых волокон, а также формирование упорядоченной структуры материала в виде чередующихся слоев параллельно расположенных волокон с поворотом направления волокон в соседних слоях на 90°.

Claims (3)

1. Способ получения высокопористого материала из нитрида кремния с волокнистой структурой, включающий получение волокон из термопластичного шликера на основе кремния с термопластичной связкой, укладку волокон, формование каркасной структуры с последующей отгонкой связки при нагреве и реакционное спекание в азоте, отличающийся тем, что получение волокон осуществляют протяжкой непрерывной нити сквозь расплав термопластичного шликера, а укладку волокон производят намоткой волокон на подложки в виде пластин прямоугольного сечения послойно с поворотом направления намотки после каждого слоя на 90°.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при получении волокон на выходе нити из шликера ее пропускают через пластинчатый ограничитель диаметра волокна с отверстием диаметром 2-3 мм, расположенный на поверхности расплава шликера.
3. Установка для формирования волокнистой каркасной структуры высокопористого материала из нитрида кремния, получаемого способом по п. 1, содержащая термостатированный бак с термопластичным шликером, снабженный механизмом перемешивания шликера, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит узел протяжки нити через шликер для формирования волокон, состоящий из направляющих роликов, и устройство для вытягивания и намотки волокон, расположенное за узлом протяжки нити по ходу движения нити с возможностью перемещения относительно термостатированного бака и включающее закрепленный на неподвижном валу корпус, к которому прижаты пластины прямоугольного сечения, при этом корпус установлен с возможностью вращения вокруг оси вала, а пластины установлены с возможностью поворота на 90°.
RU2016137699A 2016-09-21 2016-09-21 Способ получения высокопористого материала из нитрида кремния с волокнистой структурой и установка для его осуществления RU2634443C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016137699A RU2634443C1 (ru) 2016-09-21 2016-09-21 Способ получения высокопористого материала из нитрида кремния с волокнистой структурой и установка для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016137699A RU2634443C1 (ru) 2016-09-21 2016-09-21 Способ получения высокопористого материала из нитрида кремния с волокнистой структурой и установка для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2634443C1 true RU2634443C1 (ru) 2017-10-30

Family

ID=60263577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016137699A RU2634443C1 (ru) 2016-09-21 2016-09-21 Способ получения высокопористого материала из нитрида кремния с волокнистой структурой и установка для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2634443C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6392725A (ja) * 1986-09-30 1988-04-23 Daido Steel Co Ltd セラミクス繊維の製造方法
SU1774611A1 (ru) * 1990-03-20 1996-03-20 Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии Устройство для изготовления волокнистых материалов из нитрида кремния
KR100239892B1 (ko) * 1997-11-04 2000-02-01 최동환 상온 압출 성형 공정에 의한 섬유상 세라믹스의 제조방법 및 이를 이용한 섬유상 단체 세라믹스의 제조방법
EA011516B1 (ru) * 2005-01-13 2009-04-28 Синвеншен Аг Композиционный материал и способ его изготовления
EP1298110B1 (en) * 2001-03-26 2010-01-06 Ngk Insulators, Ltd. Method for production of a porous silicon nitride article
CN104446501A (zh) * 2013-09-16 2015-03-25 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种氮化硅陶瓷纤维的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6392725A (ja) * 1986-09-30 1988-04-23 Daido Steel Co Ltd セラミクス繊維の製造方法
SU1774611A1 (ru) * 1990-03-20 1996-03-20 Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии Устройство для изготовления волокнистых материалов из нитрида кремния
KR100239892B1 (ko) * 1997-11-04 2000-02-01 최동환 상온 압출 성형 공정에 의한 섬유상 세라믹스의 제조방법 및 이를 이용한 섬유상 단체 세라믹스의 제조방법
EP1298110B1 (en) * 2001-03-26 2010-01-06 Ngk Insulators, Ltd. Method for production of a porous silicon nitride article
EA011516B1 (ru) * 2005-01-13 2009-04-28 Синвеншен Аг Композиционный материал и способ его изготовления
CN104446501A (zh) * 2013-09-16 2015-03-25 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种氮化硅陶瓷纤维的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1207967A (fr) Procede de fabrication de profiles en resine thermoplastique chargee de fibres, installation pour la mise en oeuvre et profiles obtenus
US3371877A (en) Method for packaging multistrand roving
EA001952B1 (ru) Безводная аппретирующая система для стекловолокон и получаемых при помощи литьевого формования полимеров
KR101731686B1 (ko) 경화 섬유 다발
RU2702548C2 (ru) Способ изготовления композитного материала
US2391870A (en) Traversing mechanism
EP2561124A1 (en) Method and equipment for reinforcing a substance or an object with continuous filaments
KR20010039562A (ko) 강화 섬유와 열가소성 유기 재료의 섬유로부터 형성되는복합 테이프를 제조하는 공정
RU2634443C1 (ru) Способ получения высокопористого материала из нитрида кремния с волокнистой структурой и установка для его осуществления
US6530246B1 (en) Method and device for fiber impregnation
US3977069A (en) Process and apparatus for production of precision cut lengths of metal wires and fibers
EP3368247B1 (de) Verfahren zur herstellung von schleifvlies
CN109312505A (zh) 部分分纤纤维束的制造方法和部分分纤纤维束、以及使用了部分分纤纤维束的纤维增强树脂成型材料及其制造方法
DE102006057603A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von harzbeschichteten und/oder harzgetränkten Fasergebilden, Fasergebilde und Sammlung von Fasergebilden und Verwendung von Fasergebilden
EP1833661A1 (fr) Procede de fabrication d'un element allonge composite rugueux, element allonge composite rugueux
KR20150119555A (ko) 열경화성 및 열가소성 프리프레그 선택적 제조시스템
DE69411429T2 (de) Verfahren zum Herstellen von konischen Wickeln fadenförmigen Gutes sowie damit erhältliche Wickel
DE60021430T2 (de) Vorrichtung und verfahren zur herstellung eines verbundvliesmaterials
AU2019352538B2 (en) Apparatus and method for controlling a quantity of binder resin that follows a thread
CN207904418U (zh) 一种纤维纺丝牵引装置
US2753677A (en) Method and apparatus for making cordage and twine
IL43994A (en) Manufacture of a fiberglass reinforced polyester laminate
JP2023131359A (ja) ガラスチョップドストランドマットの製造装置、ガラスチョップドストランドマットの製造方法、付着物除去装置、及び付着物除去方法
AT66096B (de) Verfahren zum Isolieren elektrischer Leitungen.
RU130543U1 (ru) Композитная арматура и поточная линия для ее производства