RU2065846C1 - Способ изготовления многослойного наполнителя из углеродных волокон - Google Patents
Способ изготовления многослойного наполнителя из углеродных волокон Download PDFInfo
- Publication number
- RU2065846C1 RU2065846C1 SU4516266A RU2065846C1 RU 2065846 C1 RU2065846 C1 RU 2065846C1 SU 4516266 A SU4516266 A SU 4516266A RU 2065846 C1 RU2065846 C1 RU 2065846C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bundles
- heat
- fibers
- density
- carbon
- Prior art date
Links
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 11
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims abstract description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 description 2
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Использование: область аэрокосмической и других видов высокотемпературной техники, изготовление армирующих наполнителей для углерод-углеродных композиционных материалов. Сущность изобретения: изготавливают многослойный наполнитель из углеродных волокон путем укладки чередующихся компонентов волокнистой структуры. Один из компонентов является нетканым, другой - трикотажным полотном. Компоненты взаимно скрепляют вертикально расположенными пучками волокон. Соотношение толщин нетканого компонента к трикотажному полотну 10: 1 - 1:10. Для получения теплоизоляционного материала вертикальные пучки волокон располагают с плотностью 60-690 пучков на см2, для получения теплопроводного материала - 300-600 пучков/см2. Нетканый компонент для теплоизоляционного материала изготавливают из непрерывных углеродных волокон. Нетканый компонент для теплопроводного материала изготавливают из дискретных углеродсодержащих волокон. 2 з.п.ф-лы, 1 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к изготовлению углеродсодержащего армирующего наполнителя для углерод-углеродных композиционных материалов.
Известен способ получения углеродсодержащего армирующего наполнителя из углеродных волокон, образующих слой волокнистой структуры, уложения друг на друга и взаимоскрепление иглопрокалыванием /1/.
Недостаток наполнителя, полученного по данному способу, заключается в том, что данный материал имеет малую прочность, малую объемную плотность. Данный наполнитель не может быть применен для получения углеродных конструкционных материалов.
Наиболее близким из известных к заявленному является способ изготовления многослойного наполнителя из углеродных волокон, включающий укладку чередующихся компонентов волокнистой структуры, одним из которых является нетканый, их взаимное скрепление вертикально расположенными пучками волокон /2/.
Недостатком способа является использование исходного "белого" полиакрилонитрильного ПАН сырья. При карбонизации, а затем графитации наполнителя из "белого" ПАН сырья происходят большие формоизменения геометрических размеров. Наполнитель, полученный по данному способу, имеет большой разброс показателя предела прочности по коэффициенту вариации, что вызывает нестабильность свойств композиционного материала на его основе.
Углерод-углеродный композиционный материал на его основе можно использовать только в качестве теплоизоляции, а для ответственных деталей таких, как для "лазерного зеркала", не представляется возможным.
Цель изобретения получение углеродного композиционного материала с заданными прочностью и теплопроводностью и увеличение стабильности его прочностных свойств.
Достигается цель тем, что в способе изготовления многослойного наполнителя из углеродных волокон, включающем укладку чередующихся компонентов волокнистой структуры, одним из которых является нетканый, и их взаимное скрепление вертикально расположенными пучками волокон, одним из компонентов волокнистой структуры используют трикотажное полотно при соотношении толщины нетканого компонента к трикотажному полотну 10:1-1:10, а плотность вертикально расположенных пучков волокон варьируют соответственно заданной теплопроводности: для получения теплоизоляционного материала вертикальные пучки волокон располагают с плотностью 60-290 пучков на см2, а для получения теплопроводного материала 300-600 пучков на см2. Кроме того, нетканый компонент для теплоизоляционного материала изготавливают из непрерывных углеродных волокон, а нетканый компонент для теплопроводного материала изготавливают из дисперсных углеродсодержащих волокон.
Способ осуществляют следующим образом.
Пример 1. Наполнитель получают из готовых термостабилизированных нитей "Оксилон-8" путем формования волокнистого холста с хаотическим расположением непрерывных волокон. Полученный холст подвергают иглопрокалыванию, образуя вертикально расположенные пучки волокон 30 пучков/см2. Затем полученный нетканый компонент толщиной 1 мм скрепляют иглопрокалыванием с сетчатым трикотажным полотном из нити "Олилон" толщиной 1 мм переплетения цепочка-трико при соотношении толщины компонентов 1:1. Плотность вертикально расположенных пучков волокон при этом составляет 30 пучков/см2. Таким образом, общая плотность вертикально расположенных пучков волокон составляет 60 см2. Из полученного материала способом раскроя получают крупногабаритный чехол, который надевают на изделие "насадок" из материала УПА-4 и подвергают высокотемпературной обработке в вакуумной печи при температуре 2373oК в течение двух часов со скоростью подъема 473 к/час. Затем температуру снижают до 1273oК и осаждают твердую фазу углерода из метана, т.е. подвергают пиролитическому уплотнению. Из образцов-свидетелей определяют теплопроводность при различных температурах.
Показатели свойств полученного материала представлены в таблице 1 (вариант 2) и таблице 2 (вариант 1).
Пример 2. Наполнитель получают из двух слоев нетканого материала и среднего слоя трикотажного однонаправленного полотна. Изготовление волокнистого холста толщиной 5 мм осуществляют по примеру 1 из дискретных углеродных волокон на основе вискозного волокна с плотностью прокалывания 300 см2. Трикотажное полотно, как в примере 1, толщиной 1 мм укладывают между двумя слоями нетканого материала, соединяют на иглопробивной машине при плотности расположения вертикальных пучков волокон 300 пучков/см2.
При соотношении толщины нетканого материала и трикотажного полотна 10:1 общая плотность расположения вертикальных пучков волокон 600 пучков/см2. Свойства углеродных композиционных материалов на основе полученного наполнителя представлены в таблице 1 (вариант 5) и таблице 2 (вариант 2).
Пример 3 Изготовление нетканого компонента осуществляют по способу примера 1, причем плотность расположения вертикальных пучков волокон после иглопрокалывания в нетканом материале составляет 200 пучков/см2. Из однонаправленного полотна из высокомодульных нитей типа ВМН-4 получают многослойный пакет толщиной 10 мм с расположением слоев 0,45oC, 90oC, 45oC. А затем при соотношении толщин нетканого и трикотажного компонентов 1:10 соединяют их иглопрокалыванием с плотностью расположения вертикальных пучков волокон 1000 на 1 см2.
Общая плотность прокалывания для нетканого компонента составляет 300 вертикально расположенных пучков на 1 см2.
Как следует из таблицы 1, в случае изготовления теплоизоляционного материала, если плотность расположения вертикальных пучков волокон меньше 60 пучков/см2, то материал рассыпается, теряет целостность. Если больше - 290 пучков/cм2, то становится теплопроводным в случае изготовления теплопроводного материала, если плотность расположения вертикальных пучков меньше 300 пучков/см2, материал еще обладает свойствами теплоизоляционного, при плотности больше 600 пучков/см2, материал разрушается.
На фиг. 1 представлен график зависимости теплопроводности материалов от наполнителя, где:
I углеродный композиционный материал с плотностью вертикальных пучков 100 пучков/см2,
II углеродный композиционный материал с плотностью вертикальных пучков 400 пучков/см2,
III углеродный композиционный материал по прототипу,
IV углеродный композиционный материал на основе наполнителя из прессованных углеродных волокон.
I углеродный композиционный материал с плотностью вертикальных пучков 100 пучков/см2,
II углеродный композиционный материал с плотностью вертикальных пучков 400 пучков/см2,
III углеродный композиционный материал по прототипу,
IV углеродный композиционный материал на основе наполнителя из прессованных углеродных волокон.
Из графика видно, что материалы I, II являются заданным теплоизоляционным и теплопроводным материалом соответственно. Анализ данных, представленных в таблице 1 и в таблице 2, а также на фиг.1 показывает, что наполнитель, изготовленный по предлагаемому способу позволяет получить высококачественный углерод-углеродный композиционный материал, прочность которого превышает прочность по прототипу от 1,5 до 60 раз. Кроме того, изготавливаемый наполнитель отличается стабильностью по показателю предела прочности, о чем свидетельствуют низкие значения коэффициента вариации по пределу прочности в сравнении с прототипом. ТТТ1 ТТТ2
Claims (3)
1. Способ изготовления многослойного наполнителя из углеродных волокон, включающий укладку чередующихся компонентов волокнистой структуры, одним из которых является нетканый, и их взаимное скрепление вертикально расположенными пучками волокон, отличающийся тем, что, с целью получения углеродного композиционного материала с заданными прочностью и теплопроводностью и увеличения стабильности его прочностных свойств, одним из компонентов волокнистой структуры используют трикотажное полотно при соотношении толщин нетканого компонента к трикотажному полотну 10 1 1 10, а плотность вертикально расположенных пучков волокон варьируют соответственно заданной теплопроводности: для получения теплоизоляционного материала вертикальные пучки волокон располагают с плотностью 60 209 пучков на 1 см2, а для теплопроводного материала 300 600 пучков на 1 см2.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нетканый компонент для теплоизоляционного материала изготавливают из непрерывных углеродных волокон.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нетканый компонент для теплопроводного материала изготавливают из дискретных углеродсодержащих волокон.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4516266 RU2065846C1 (ru) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | Способ изготовления многослойного наполнителя из углеродных волокон |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4516266 RU2065846C1 (ru) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | Способ изготовления многослойного наполнителя из углеродных волокон |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2065846C1 true RU2065846C1 (ru) | 1996-08-27 |
Family
ID=21406806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4516266 RU2065846C1 (ru) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | Способ изготовления многослойного наполнителя из углеродных волокон |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2065846C1 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2211820C2 (ru) * | 1996-12-17 | 2003-09-10 | Мессье-Бугатти | Способ изготовления деталей из композиционного материала на основе углеродного волокна и карбонизированной матрицы, в частности тормозных дисков |
| RU2293718C2 (ru) * | 2001-01-10 | 2007-02-20 | Олбэни Интернэшнл Текниуив, Инк. | Теплозащитная система с переменной плотностью волокон |
| RU2319680C2 (ru) * | 2002-07-12 | 2008-03-20 | Мессье-Бугатти | Способ и установка для высокотемпературной тепловой обработки и уплотнения углеродных конструкций химической инфильтрацией из газовой фазы |
| RU2620810C1 (ru) * | 2016-05-06 | 2017-05-29 | Открытое акционерное общество "Композит" | Способ изготовления пористого каркаса-основы композиционного материала |
| RU2681861C2 (ru) * | 2014-01-10 | 2019-03-13 | Осв Интеллекчуал Капитал, Ллк | Безуточные однонаправленные ткани, армированные волокном |
| US12115737B2 (en) | 2020-03-03 | 2024-10-15 | 3M Innovative Properties Company | Thermally conductive articles including entangled or aligned fibers, methods of making same, and battery modules |
-
1989
- 1989-06-02 RU SU4516266 patent/RU2065846C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент Франции N 2587992, C 04B 35/52, 1985. 2. Патент ПНР 135400, D 01F 9/12, 1987 /прототип/. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2211820C2 (ru) * | 1996-12-17 | 2003-09-10 | Мессье-Бугатти | Способ изготовления деталей из композиционного материала на основе углеродного волокна и карбонизированной матрицы, в частности тормозных дисков |
| RU2293718C2 (ru) * | 2001-01-10 | 2007-02-20 | Олбэни Интернэшнл Текниуив, Инк. | Теплозащитная система с переменной плотностью волокон |
| RU2319680C2 (ru) * | 2002-07-12 | 2008-03-20 | Мессье-Бугатти | Способ и установка для высокотемпературной тепловой обработки и уплотнения углеродных конструкций химической инфильтрацией из газовой фазы |
| RU2681861C2 (ru) * | 2014-01-10 | 2019-03-13 | Осв Интеллекчуал Капитал, Ллк | Безуточные однонаправленные ткани, армированные волокном |
| RU2620810C1 (ru) * | 2016-05-06 | 2017-05-29 | Открытое акционерное общество "Композит" | Способ изготовления пористого каркаса-основы композиционного материала |
| US12115737B2 (en) | 2020-03-03 | 2024-10-15 | 3M Innovative Properties Company | Thermally conductive articles including entangled or aligned fibers, methods of making same, and battery modules |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1305268B1 (en) | Carbon-matrix composites compositions and methods related thereto | |
| US2893105A (en) | Formation of felt-like products from synthetic filaments | |
| US5609707A (en) | Carbon fiber reinforced carbon/carbon composite and method of its manufacture | |
| DE69508322T2 (de) | Faserarmierte Kohlenstoff- und Graphitgegenstände und Verfahren zur Herstellung davon | |
| DE60205733T2 (de) | Ringförmiger vorkörper für bremsen aus kohlenstofffasern und herstellungsverfahren | |
| CN107059242B (zh) | 一种高导热沥青基炭纤维复合材料预制体的制作方法 | |
| US2840881A (en) | Article of manufacture and process of making same | |
| KR830010233A (ko) | 인티메이트 혼합물 및 필터 펠트의 제조방법 | |
| JP2894828B2 (ja) | 炭素繊維予備成形物およびその製造方法 | |
| CN111636144A (zh) | 一种碳碳复合材料平板的制备工艺 | |
| NO180287B (no) | Fremgangsmåte for fremstilling av en komposittmaterialdel, særlig en sandwichplate, fra et antall sammenföyde emner | |
| RU2065846C1 (ru) | Способ изготовления многослойного наполнителя из углеродных волокон | |
| KR100503499B1 (ko) | 니들 펀칭을 이용한 고온 복합재용 프리폼 제조방법 | |
| JP2646140B2 (ja) | 炭素繊維複合体およびその製造方法 | |
| JP2607670B2 (ja) | 成形断熱材 | |
| DE68926177T2 (de) | Heissschrumpfbare Fasern und daraus hergestellte Produkte | |
| US4987664A (en) | Process for forming an interlocked batting of carbonaceous fibers | |
| CN213142376U (zh) | 一种碳碳复合材料平板 | |
| TW200536977A (en) | Method of producing a fabrous preform | |
| NZ228124A (en) | Interlocking fibrous structure comprising two types of similar non-flammable, irreversibly heat-set polymeric fibres and process for the preparation thereof | |
| JPH06116031A (ja) | 擬似一方向強化ｃ／ｃ複合材及びその製造法 | |
| RU230691U1 (ru) | Нетканый модульный утеплительный материал | |
| JPH0533249A (ja) | 炭素繊維製高密度フエルトとその製造方法 | |
| JPS5851056B2 (ja) | タンソセンイマツトノセイゾウホウホウ | |
| CN120192172A (zh) | 碳纤维预制体及使用其的碳/碳复合材料 |