(57)【要約】本発明はハニカム構造を有するカーボン体の製造方法に関する。適当なカーボン体をプロセス技術的に簡単に製造することができるように、紙又は不織布からなり、ハニカム構造を有する既製の基材を熱分解し、かつ安定化することを提案する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を含浸した紙又は不織布からなり、ハニカム構造を有する既製の基体の、カーボンハニカム体の製造のための使用において、基体をまず熱分解し、次に少なくとも安定化し及び／又は圧縮して行う使用。
【請求項２】
基体として樹脂を含浸したアラミド紙からなるハニカム体を使用することを特徴とする請求項１に記載のカーボンハニカム体の製造方法。
【請求項３】
熱分解した基体を気相からの材料析出によって安定化し又は圧縮することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
熱分解した基体を特にＣＶＩ（化学蒸浸）及び／又はＣＶＤ（化学蒸着）によりＣ、ＣｉＳ、Ｂ４Ｃ及び／又はＳｉで安定化し又は圧縮することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
熱分解した基体の上にＳｉＣ又はＰｙＣ（熱分解炭素）の層を形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
熱分解し、圧縮又は安定化した基体を、樹脂等の炭素含有溶液で被覆し、次に再び熱分解することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
熱分解し、安定化し又は圧縮した基体を、ＳｉＣ等のセラミックに変換されるセラミックスリップで被覆することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ハニカム構造を有する基体を８５０℃≦Ｔ１≦１１００℃、特に９００℃≦Ｔ１≦１０００℃の温度Ｔ１で炭化することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
基体を１７００℃≦Ｔ２≦３１００℃、特に１８００℃≦Ｔ２≦２４５０℃の温度Ｔ２で黒鉛化することを特徴とする請求項１又は８に記載の方法。
【請求項１０】
強化材として高温安定性繊維、例えばカーボン繊維又はＳｉＣ繊維又は十分な残留炭素を含む熱分解可能な繊維、例えばフェノール樹脂繊維、アラミド繊維、亜麻、大麻又はその他のセルロース繊維を有する基体を使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
熱分解し、安定化し又は圧縮した基体に、続いて別の固化又は調質処理を施すことを特徴とする上記請求項の少なくとも１つに記載の方法。
【請求項１２】
熱分解し、安定化し又は圧縮した基体をケイ素化することを特徴とする上記請求項の少なくとも１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハニカム構造を有するカーボン体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハニカム構造（英語＝honeycomb structure）を有する当該の物体は、小さな重量で高い剛性の利点を示す。米国特許第５，５６７，５００号明細書によればカーボン材料で適当なハニカム構造を作るために、相異なる繊維方向の複数の繊維材料層を使用し、ハニカムの幾何学的形状を定める中子を各層の間に配置し、次いで熱の作用により層を硬化すると同時に層の間の結合を行うことが提案される。そのために層を樹脂で含浸する。その場合層は特に織物又はプリプレグである。
【０００３】
僅かな重量で極めて安定な、特に飛行機で利用されるサンドイッチ形部材又はプレートを得るには、ハニカム構造の形成のための面倒な製造方法を行わざるを得ない。
【０００４】
アラミド紙（商標名：ＮＯＭＥＸ）又はアルミニウムからなるハニカム体もある。
【０００５】
活性炭で製造され、ハニカム構造を有する物体が米国特許第４，５１８，７０４号明細書に記載されている。ここにおいては、活性炭を含む混合物を押出加工し、次に成形体を乾燥し、最後に熱分解する方法が示されている。
【０００６】
ドイツ特許第４３０１３９６号に開示の多孔質繊維部材の製造方法では、エンドレスフィラメントでウエブを作り、少なくとも２つの層を重ね合わせ、その上で互いに結合する。
【０００７】
日本特許公開、特開昭５７−２７１３０号又は特開平１１−２１７２７８号の各公報によれば、活性炭で多孔質体又はハニカム体を製造する。その場合これらの物体は成形の後に乾燥され、熱分解される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、簡単に製造され、高い機械的強度を有し、所期の材料特性を調整することができるハニカム構造のカーボン体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００９】
上記課題の解決のために、本発明では樹脂を含浸した紙又は不織布からなり、ハニカム構造を有する既製の基体を使用することを提案する。その場合基体はまず熱分解され、次いで安定化及び／又は圧縮される。
【００１０】
公知の先行技術と異なり、カーボン体の製造のためにハニカム構造を有する既製の基体が初めから使用される。基体は炭素に転化可能な材料を十分に含有するから、先行技術で必要な炭素織物又はプリプレグの積層配列は不要である。
【００１１】
換言すれば、例えば板を張ってサンドイッチ形部材として航空又は宇宙飛行で利用されるカーボンハニカム体を熱分解と安定化により製造するために、営利的に提供される市販のハニカム体が利用される。特に適当に製造され、ハニカム構造を有するカーボン体を化学工業で、例えば触媒又はフィルタとして使用することができる。
【００１２】
特に、樹脂を含浸したアラミド紙からなるハニカム体を基体として使用する。このことは別として、熱分解した基体を気相からの材料析出によって安定化し又は圧縮する。そのために熱分解した基体を特にＣＶＩ（化学蒸浸）及び／又はＣＶＤ(化学蒸着)析出によりＣ、ＳｉＣ、Ｂ４Ｃ及び／又はＳｉで安定化し又は圧縮することが好ましい。
【００１３】
また既製の基体を８５０℃≦Ｔ１≦１１００℃、特に９００℃≦Ｔ１≦１０００℃の温度Ｔ１で炭化することを提案する。基体を１７００℃≦Ｔ２≦３１００℃、特に１８００℃≦Ｔ２≦２４５０℃の温度Ｔ２で黒鉛化することも可能である。
【００１４】
既製の基体は少なくとも樹脂と、ハニカム構造を規定する強化材からなる。樹脂は高い炭素歩留のエポキシド、熱塑性プラスチック例えばＰＥＥＫ、ＰＩ、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ化ノバラク樹脂又は熱分解の時及び後に凝集力又は形状安定性を有しかつ保証するその他の結合剤系である。
【００１５】
紙又は不織布からなり、ハニカム構造を有する既製の基体は、高温安定性繊維例えばＣ繊維、ＳｉＣ繊維もしくは十分に又はかなり高い残留炭素分を有する熱分解可能な繊維を含有しなければならない。例えばフェノール樹脂繊維、アラミド繊維、亜麻、大麻又はその他の天然繊維がこれに属する。
【００１６】
しかし前述のように例えばフェノール樹脂のような樹脂で含浸したアラミド紙からなる既製のハニカム体を使用することが好ましい。当該のハニカムデュポン社（Dupont de Nemours）から取り寄せることができる。これはＮＯＭＥＸの商標名で提供される。
【００１７】
さらに本発明は、熱分解され、ハニカム構造を有し、安定化されたカーボン体を後処理又は調質処理するものとする。これもまた表面処理技術、例えばＣＶＩ（化学蒸浸）、ＣＶＤ（化学蒸着）、ピッチコーティング又は炭素含有溶液、例えば樹脂即ちエポキシ樹脂、フェノール樹脂による処理と、その後の炭素への転化によって可能である。ＳｉＣのようなセラミックに変換されるセラミックスリップによる後処理も可能である。
【００１８】
特にケイ素化によってＳｉＣ表層を形成する。このためにカーボン体をＣＶＤ又はＣＶＩ法で処理し、ＳｉＣ又はＰｙＣ（熱分解炭素）の層を形成することができる。液状のピッチ又はポリマーによるコーティングも可能である。こうして被覆したカーボン体を、続いて炭化又は黒鉛化する。 
【００１９】
特にハニカム構造を有する適当なカーボン体は、例えば航空又は宇宙飛行で使用されるサンドイッチ形部材又はパネル用に予定される。また高温領域で触媒及びフィルタのための支持構造、原子炉及び化学設備建造のための充填物、腐食性媒質中で使用される高い透過性の高温用支持構造、化学設備のための物質移動用充填物、排気ガス浄化用吸収塔の充填物、液体及び気体分配装置、高温用絶縁材又は例えばプロセスガス暖房の抵抗発熱素子でも使用が可能である。
【００２０】
ハニカム構造自体は通常、六角形である。しかし他の幾何学的形状、例えば円形又は四角形も可能である。
【００２１】
本発明に基づいて製造され、ハニカム構造を有するカーボン体の代表的な寸法は次のとおりである。即ちハニカムの高さ４０ｍｍで板材の大きさは９００ｍｍ×６００ｍｍである。ハニカムは代表的なセル幅７ｍｍ×４ｍｍ、代表的な肉厚０．２ｍｍの六角形構造を有する。
【００２２】
次に実施例に基づいて本発明を詳述する。発明のその他の細部、利点及び特徴は、実施例及び請求項−単独で及び／又は組合わせとして−で明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
炭素からなる六角形構造のハニカム体を負荷支持サンドイッチプレートの用途で使用するために、まずＥＣＡ４，８−４８型ＮＯＭＥＸ（商標名）ハニカムを保護ガス下で熱分解した。熱分解は８００℃ないし１０５０℃の範囲の温度で行った。その結果生じた極めてもろいカーボンハニカム構造を次にＣＶＩ法でＰｙＣ（熱分解炭素）析出により安定化する。処理は約１２５０℃の温度で行い、約６０時間かかる。
【００２４】
こうして製造されたカーボンハニカムプレートは良好な圧縮強さ値を示した。機械的性質をさらに高めるために、カーボンハニカムプレートをフェノール樹脂で含浸し、続いて９５０℃ないし１０５０℃の範囲の温度で再炭化した。機械的性質を一層高めるために、含浸及び再炭化をさらに２回繰返した。続いて適当に製造されたカーボンハニカムプレートの上にフェノール樹脂接着フィルムを介して既製のＣＦＣプレート（炭素繊維強化カーボン板）（厚さ約２ｍｍ）を圧力（約２バール）及び温度（約１４０℃）の加熱プレスにより、それぞれ表面、即ちハニカムの端面にかぶせた。接着部をなすフェノール樹脂フィルムを炭素に変換するために、こうして生じたＣＦＣサンドイッチプレートを続いて約１０００℃で炭化した。
【００２５】
高温炉建造で支持構造として使用することができる高い剛性のＣＦＣサンドイッチプレートがこうして製造された。
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月17日(2004.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙又は不織布からなり、ハニカム構造を有する、樹脂を含浸した基体を使用して、まず熱分解し、次に圧縮又は安定化するカーボンハニカム体の製造方法において、安定化したハニカム体を炭素含有溶液で被覆し、次に再び熱分解することを特徴とする方法。
【請求項２】
基体として樹脂を含浸したアラミド紙からなるハニカム体を使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
熱分解した基体を気相からの材料析出によって安定化し又は圧縮することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
熱分解した基体を特にＣＶＩ（化学蒸浸）及び／又はＣＶＤ（化学蒸着）によりＣ、ＣｉＳ、Ｂ４Ｃ及び／又はＳｉで安定化し又は圧縮することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
熱分解した基体の上にＳｉＣ又はＰｙＣ（熱分解炭素）の層を形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
熱分解し、安定化し又は圧縮した基体を、ＳｉＣ等のセラミックに変換されるセラミックスリップで被覆することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ハニカム構造を有する基体を８５０℃≦Ｔ１≦１１００℃、特に９００℃≦Ｔ１≦１０００℃の温度Ｔ１で炭化することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
基体を１７００℃≦Ｔ２≦３１００℃、特に１８００℃≦Ｔ２≦２４５０℃の温度Ｔ２で黒鉛化することを特徴とする請求項１又は７に記載の方法。
【請求項９】
強化材として高温安定性繊維、例えばカーボン繊維又はＳｉＣ繊維又は十分な残留炭素を含む熱分解可能な繊維、例えばフェノール樹脂繊維、アラミド繊維、亜麻、大麻又はその他のセルロース繊維を有する基体を使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
熱分解し、安定化し又は圧縮した基体に、続いて別の固化又は調質処理を施すことを特徴とする上記請求項の少なくとも１つに記載の方法。
【請求項１１】
熱分解し、安定化し又は圧縮した基体をケイ素化することを特徴とする上記請求項の少なくとも１つに記載の方法。
【請求項１２】
アラミド紙からなり、樹脂で含浸され、熱分解され、次に安定化及び／又は圧縮される市販のハニカム体のフィルタ、触媒又は航空及び宇宙飛行用板張り部材としての使用。
【国際調査報告】
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