(57)【要約】  発射物による攻撃に晒され得る基材を被覆し且つ防護するための、防御用のセラミックスベースの付加装甲を形成する装置および方法であって、該付加装甲は、セラミックス材料で形成され、且つ、第一の表面と第二の表面とを有する平坦または曲がった装甲板を有し、該セラミックス材料は、炭素繊維を伴う炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）で形成されており、且つ、該セラミックス材料は、前記表面の少なくとも１つの上に複数の孔を有し、該孔は、予期される弾丸または弾薬発射物よりも小さい直径を有し、且つ該孔は、少なくとも１つの表面に対して傾斜して設定されており、その際、該装置および方法は、プレス成型、ボーリング、ドリル加工、またはそれらの組み合わせによって形成される孔を提供する、前記付加装甲を形成する装置および方法。
2013519063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発射物による攻撃に晒され得る基材を被覆し且つ防護するための、防御用のセラミックスベースの付加装甲であって、
セラミックス材料で形成され、且つ第一の表面と第二の表面とを有する平坦または曲がった装甲板を含み、
前記セラミックス材料は、炭素繊維を伴う炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）で形成されており、
前記セラミックス材料は、前記表面の少なくとも１つの上に複数の孔を有し、
前記孔は、予期される弾丸または弾薬発射物よりも小さい直径を有し、
前記孔は、前記表面の少なくとも１つに対して傾斜して設定されており、
前記孔は、プレス成型、ボーリング、ドリル加工、またはそれらの組み合わせによって形成される、
前記付加装甲。
【請求項２】
薄いスキン層または多重層が、付加装甲の持続能力または防護能力を高める、請求項１に記載の防御用のセラミックスベースの付加装甲。
【請求項３】
基材を被覆し且つ弾薬および弾薬に基づく発射物の貫入を妨げるために構築され且つ構成される、請求項１に記載の防御用のセラミックスベースの付加装甲。
【請求項４】
前記薄いスキン層が、装甲の外に、内に、または内と外とに、配置されている、請求項２に記載の防御用のセラミックスベースの付加装甲。
【請求項５】
発射物に対する装甲防護を基材に提供するための装置であり、
防御用付加装甲または一体式装甲、
前記防御用付加装甲または一体式装甲を基材に取り付けるための手段、
を含み、
前記防御用付加装甲または一体式装甲は、Ｃ／ＳｉＣ板を形成する炭素繊維を伴う炭化ケイ素と、前記Ｃ／ＳｉＣ板の外、内、または内と外とに適用される１つまたはそれより多くの層とで構成される平坦または曲がった装甲板を含み、
前記Ｃ／ＳｉＣ板は、前記装甲の防護能力を高め、且つ、予め規定された厚さおよび複数の孔を有し、
前記孔は、発射物が貫通することを防ぐために充分に小さく、
前記孔は、傾斜して設定されて、摩擦および衝撃による運動エネルギーを吸収する、前記装置。
【請求項６】
さらに、前記装甲の持続能力または防護能力を高める薄層を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
さらに、裏面層、破壊層、および前記裏面層と前記破壊層との間に配置された接着層を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記装甲が、前記付加物と基材との間の隔離距離を定める、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
複数の中空チャネルを有する繊維強化セラミックス材料の製造方法であって、以下の段階：
中空チャネルの形状に相応する形状を有するコアを製造する段階、
コアをプレス成型鋳型内に導入して、該コアとプレス成型コンパウンドとを組み合わせることにより生素地を製造する段階、
該生素地を、圧力下で１２０℃〜２８０℃の温度に加熱することによって硬化させる段階、
硬化された生素地を、非酸化性雰囲気中で約７５０℃〜約１１００℃の温度に加熱することによって炭化し、その炭化によって炭素−炭素、Ｃ／Ｃ体が形成される段階
を含み、
該プレス成型コンパウンドが、１つまたはそれより多くの炭素繊維、炭素糸、ピッチ、樹脂、またはそれらの組み合わせを含有し、
該プレス成型コンパウンドが、コアの位置を中空チャネルの所望の位置に対応させるように構成して非酸化性雰囲気中で熱処理すると、炭素含有残留物を形成し、且つ
該コアが、炭化段階後にプレス成型コンパウンドをプレスすることによる成形の硬化温度より上の温度で分解することなく溶融する材料で形成されている、
前記製造方法。
【請求項１０】
さらに、炭化段階に引き続き、Ｃ／Ｃ体を液体金属で含浸させ、そこで形状の保持が生じ、Ｃ／Ｃ体のマトリックス中に存在する炭素が金属と少なくとも部分的に反応して炭化物を形成することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
さらに、融点より上の温度で実質的な残留物が存在せずに工程中で熱分解される、コア用の溶融可能な材料を使用することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
コア用の溶融可能な材料の熱分解の後に残っている残留物が、１０％ｗ／ｗ以下である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
プレス成型コンパウンドが、平均長さが少なくとも５ｍｍである炭素繊維を含有し、該繊維が強化材料として機能する、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
得られる成形部品における引っ張り応力が最も高い方向に対して平行に、炭素繊維が主に配向するように、プレス成型コンパウンドを鋳型内に導入する、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
プレス成型コンパウンドが、強化材料として、被覆された短い繊維束の形態での炭素繊維を含有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
プレス成型コンパウンドが、コールタールピッチ、石油ピッチ、硬化性樹脂、およびそれらの組み合わせの中から選択されるピッチを含み、且つ、該硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、フルフリルアルコールを有する充填剤含有混合物、フラン樹脂、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
コア材料が、その分解温度までは５×１０-6Ｋ-1以下の、線形の熱膨張係数を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
コア用の材料が、少なくとも８０℃の、ＩＳＯ  ７５Ａに準拠した加熱ひずみ温度および少なくとも３０ＭＰａのブリネル硬度を有する熱可塑性ポリマーである、請求項９に記載の方法。
【請求項１９】
コア用の材料が充填剤含有熱可塑性ポリマーであり、その充填剤の質量分率は少なくとも１５％である、請求項９に記載の方法。
【請求項２０】
さらに、充填剤を、チョーク、ガラス球、ガラス微小球、珪灰石、ガラス繊維、炭素繊維、セラミックス繊維、およびそれらの組み合わせから選択することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項２１】
コア用の材料が、熱分解促進剤として作用する酸化剤を含む充填剤を有する充填剤含有熱可塑性ポリマーである、請求項９に記載の方法。
【請求項２２】
コア用に使用される材料が、成形された熱可塑性物質である、請求項９に記載の方法。
【請求項２３】
コア用に使用される材料が、低融点金属である、請求項９に記載の方法。
【請求項２４】
低融点金属合金が、３００℃未満の融点を有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
低融点合金が、金属のＡｌ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅ、ＳｂおよびＳｉに基づく、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
低融点合金が、ビスマスおよびビスマス合金、スズ合金およびＺｎ／Ｍｇ／Ａｌ／Ｃｕ合金から選択される請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明の方法は、特に、炭素繊維で強化され且つ凹部および中空スペースを有し、且つ、ケイ素溶融物で含浸して炭素の少なくとも一部と反応させて炭化ケイ素（ＳｉＣ）を形成することにより、炭素繊維を伴い且つＳｉＣ含有または炭素およびＳｉＣ含有マトリックスを有する複合材料（Ｃ／ＳｉＣまたはＣ／ＣーＳｉＣ材料）に変換する、セラミックス複合材料の製造に関する。それらの複合材料は、特に、装甲板、ブレーキディスク、クラッチディスクおよび摩擦円板において、および、高温、衝撃および摩擦に耐性のある建設材料としても用いられる。ＵＳ２００３／０１１８７５７号に示される通りである。
【０００２】
Ｃ／ＳｉＣ部品の製造方法は、例えばドイツの公開出願ＤＥ１９７１０１０５号Ａから公知であり、かつ、とりわけ、以下の段階
コーティングで被覆されていることがある炭素含有繊維または繊維束、および充填剤および／または結合剤、例えば樹脂および／またはピッチの、プレス成型コンパウンドを調製する段階、
該混合物を圧力下且つ高められた温度で成形する段階、および
炭素含有充填剤および結合剤を炭化して成形体、特に炭素繊維で強化された炭素（Ｃ／Ｃ）を含む成形体を製造する段階、
および適宜、引き続き黒鉛化する段階
を含む。
【０００３】
特に、本発明は、凹部または中空スペースを有し且つ最終形状に近い多孔質繊維強化炭素含有成形体、特に、繊維強化Ｃ／Ｃ体（「ＣＦＣ」または「ＣＦＲＣ」＝炭素繊維強化炭素）であって、且つ結合剤含有繊維組成物からプレス法を用いてプレスコアを使用して成形し、且つ次の熱処理においてＣ／Ｃへと変換し、且つ、適宜、多孔質の繊維強化炭素含有成形体を緻密化して、特にＣ／Ｃ体を液体で含浸し、適宜、次に熱処理をすることによってセラミックスマトリックスを形成し、その際、該マトリックスは、金属、および、炭素と、場合により残留する未反応炭素と一緒に反応することよって形成されたその金属炭化物を含む、前記製造方法に関する。ブレーキディスク用途のための材料としての繊維強化セラミックスの使用は、これらの問題についての解であることが判明した。炭素繊維で強化された炭化ケイ素に基づく材料（Ｃ／ＳｉＣ）は特に、この用途のために有用であることが判明した。この材料の利点は、より低い密度（従って所定の体積に対して低減された重量）、高い硬度、および約１４００℃までの耐熱性、且つ、とりわけ、極めて高い摩耗耐性である。ＵＳ２００３／０１１８７５７号に示される通りである。
【０００４】
本発明は発射物による攻撃にさらされ得る基材を防護するための防御用装甲に関する。中でも、本発明の使用によって防護されるべき基材は、陸上輸送手段（即ち、戦車、トラック、人員輸送車両）、航空機（即ち、飛行機、ヘリコプター）、建築物、例えばビル、シェルター、設備の囲いおよび海上輸送手段である。ＵＳ５００７３２６号に示される通りである。
【０００５】
より特定には、本発明は、設置されるべき単板または多板の装甲板を、発射物の攻撃から防護されるべき基材上に設置することに関する。前記の板は、その中に傾斜して設定された孔を有する。さらに、全体的な用途に寄与する構造上の機械的特性を有することができる一体式設備を含む。これは、重量の低減、部品数の低減、およびシステムの費用の低減をもたらすことができる。米国特許第５００７３２６号によって示される通り、従来の多板法を使用して、材料形状、および装甲部品の間のスペースを調整して弾道発射物を破砕し且つ入ってくる速度ベクトル周りに回転させることができる。例えば、１つの概念は、装甲部品の構成内に多様な孔を設置することを含む。部品間で適当な間隔を与えると、入ってくる発射物が、一次または第一の部品の孔の端部に当たり、二次または後援の装甲部品に衝撃を与える前に該発射物に回転を引き起こす確率が高い。この方法は、発射物を二次衝撃前に充分に回転させることを可能にするために、回転を開始させるための強靱な一次部品、および一次部品と二次部品との間の適切な空隙を必要とする。システムとしては有効であるのだが、（性能を保持しながら）一次部品の重量を低減することが難しく、且つ、一次部品と二次部品との間に大きな空隙が必要である。米国特許出願公開ＵＳ２００６／０１６２５３７号Ａ１によって示される通り、より軽量のセラミックスおよび改善された基材性能により、面密度が低減された部品の製造が可能になり、従って、所定の脅威に対して防護するための、より軽量の装甲を製造できる。しかしながら、過去２０年にわたり、ＡＰの脅威を打破するために必要とされる面密度における低下は、せいぜい漸進である。新規の材料は、装甲の重量（即ち、面密度）においてわずかな改善をもたらした。人間に着用されるものを含む装甲の重量を実質的に低減するためには、面密度における著しい低減が、これまでに得られているものよりもはるかに多く必要である。米国特許出願公開ＵＳ２００６／０１６２５３７号Ａ１を参照。
【０００６】
当該技術分野でよく知られている装甲の特定の種類は、総称してＰ９００装甲として称されている。Ｐ９００装甲は、積層して配置され且つ互いから間隔をあけられている、予め規定された厚さの２つの金属板からなる付加装甲の類を示す。（先行技術のＰ９００を描いた図１を参照）。前記の２板の装甲は、さらに、防護されるべき基材から予め規定された距離の間隔をあけられている。前記金属板の両方は、様々なデザインの孔を有している。これらの孔は、装甲板を通して垂直に打ち抜かれるかまたはドリル加工されている。２つの装甲板における孔は、発射物がＰ９００板を貫通する際に、発射物上に与えられる非対称の負荷のために該発射物が破壊されるように配置される。基材と間隔をあけることが、さらに発射物の粉砕を増幅し、その結果、該発射物が、基材によってより容易に吸収され且つ阻止されることが可能になる。ＵＳ５００７３２６号に示される通りである。
【０００７】
よく知られた先行技術のＰ９００装甲は、以前はアニールされた練鋼板のみから製造されていた。前記の板を機械的に打ち抜くかまたはドリル加工して孔を形成し、そして次にまっすぐにして熱処理し、且つ、所望の形状および大きさへと切断する。Ｐ９００装甲のこの従来の製造方法は、それと共に多くの欠点を有している。例えば打ち抜きまたはドリル加工技術は、鋼板の厚さおよび打ち抜きまたはドリル加工されるべき孔のデザインによって制限される。さらには、打ち抜きまたはドリル加工技術は、過剰量の鋼板廃棄物（およそ６０％）を産み出す。打ち抜きまたはドリル加工技術はさらに、装甲板上に鋭利な端部を作り出し、そのことによってその取り扱いが困難になる。米国特許５００７３２６号に示されるとおりである。
【０００８】
付加装甲建設物における角度のついた複数のスロットまたはルーバーの使用が、米国特許３７６５２９９号および米国特許４０３６１０４号（両方ともＰａｇａｎｏらに特許発行）内で提案されている。これらの特許は、当該技術分野において「リブ付き付加（ｒｉｂｂｅｄ  ａｐｐｌｉｑｕｅ）」として一般に称されるデザインを教示している。しかしながら、それらの特許は、本発明の構造も、本発明の対象物の製造方法も示唆していない。
【０００９】
基材に装甲を適用し、その際、その２つの間に隔離距離が存在するという考えは、米国特許２３８０３９３号（Ｂｅｒｇに特許発行）内に教示されている。
【００１０】
通例の製造方法は、液相または気相を介して、炭素前駆体、即ち酸化媒体不在下で加熱することで炭素を形成する物質によって、または炭素を用いて、Ｃ／Ｃ体を緻密化すること、または主にＳｉＣ、ＳｉおよびＣを含むマトリックスを気相含浸（ＣＶＤ、化学気相堆積、またはＣＶＩ、化学気相含浸）によって、またはＳｉ含有プレセラミックスポリマーの熱分解によって製造することも含む。
【００１１】
現在の金属ブレーキディスクは、多くの場合、通気スリットまたはチャネルを有し、それを通じて空気がディスク内を流れて、ディスクの温度を下げ、且つ高い応力下での摩擦ライニングの摩耗を減少させる。かかる通気チャネルは、Ｃ／ＳｉＣベースのブレーキディスクにおいても用いられて、特に温度を下げてブレーキライニングおよびシステムのさらなる部品を省く。
【００１２】
最終形状に近い構造化された多孔質炭素体に、液体ケイ素を含浸させる、通気チャネル、中空スペースおよび凹部を有するＣ／Ｃ−ＳｉＣ材料の摩擦ユニットを製造する１つの方法は、ＥＰ−Ｂ０７８８４６８から公知である。この方法は、液体ケイ素の含浸およびＳｉおよびＳｉＣを多く含む複合材マトリックスの形成が、事実上、Ｃ／Ｃの中間体の形状を変えずに生じ、従って、中空スペースおよび凹部を、非常に硬質のＣ／Ｃ−ＳｉＣ複合セラミックス中だけではなく、比較的柔軟で且つすぐに機械加工できるＣ／Ｃ中間体内に製造できるという事実を利用している。とりわけ、中空スペースおよび凹部は、ポリスチレンフォーム、例えばＳｔｙｒｏｐｏｒ（登録商標）または他の硬質のフォームを含む可溶性のコアを用いて、ポリビニルアルコールを含む熱分解性コアを用いて、またはゴム、金属またはセラミックスを含む除去可能なコアを用いて、形成されることが想定される。
【００１３】
そこでコア材料として提案されるポリマーは、用いられるプレス成型コンパウンドの熱硬化を伴うプレス成形のためには柔らかすぎ且つ熱的に不安定であることが判明している。コアを除去するための溶剤を用いた処理は、一般に、一般に非常に柔らかいままである中間体を破壊するリスクを含んでいる。このリスクは提案されたポリマーのポリビニルアルコールの熱分解においても同様に存在し、それは加熱において気体状の分解生成物をプレフォーム内で形成し、それらの気体状の生成物がおびただしく放出され、且つ、成形体を破壊しかねない。通例の金属およびセラミックスも、一般にそれらの熱物理特性が合わないので、プレスされた生素地（ｇｒｅｅｎ  ｂｏｄｙ）を硬化するための熱工程、およびＣ／Ｃ中間体を形成するための炭化に適さない。
【００１４】
ドイツ特許ＤＥ１９８２４５７１号Ｃにおいて、Ｃ／ＳｉＣ複合セラミックスを含む物体中で中空スペースを製造するためのさらなる方法が提案されている。その中空スペースは、ケイ素、ケイ素合金またはＳｉ／ＢＮ混合物のコアを使用したプレスにより、プレフォームの製造の間に形成される。該コアは、液体ケイ素での含浸段階までプレフォームから除去されず、且つシリコナイジング段階のためのケイ素源としてはたらく。シリコナイジング前に、プレフォームを加熱し、且つＣ／Ｃ中間体に変換しなければならず、その際、有機成分、例えば結合剤が分解され、且つプレフォームの収縮が生じる。この収縮は、加熱により追加的に熱膨張を受けるケイ素含有コア上でのプレフォームの収縮をみちびく。一般に、望ましくない応力が生成され、且つ、結果としてプレフォーム内に破損すら生じ、それらの両方は避けられなければならない。
【００１５】
発明の開示
本発明は、繊維強化セラミックス複合材料を含む中空体の製造方法に関する。本発明の方法は特に、炭素繊維で強化され且つ凹部および中空スペースを有し、且つケイ素溶融物で含浸して少なくとも一部の炭素と反応させて炭化ケイ素を形成することによって変換される、セラミックス複合材料の製造に関する。本発明においては、この硬質で強い材料を使用して、伝統的な装甲材料としての鋼を置き換える。特に、我々は、「Ｐ９００」装甲を、セラミックス材料を用いて作製された装甲で置き換えている。この著しい材料の変化の結果、他のデザインの改良が可能である。Ｐ９００の詳細および特許請求の範囲は、Ｗｉｌｌｉａｍ  Ａ．Ｇｏｏｃｈによって、米国特許５００７３２６内に開示されている。
【００１６】
前記装甲は、孔を有さない同様の板と比較した場合に軽量化の恩恵を被る。
【００１７】
前記装甲は、板の中心部を横切る全ての点で均質な面密度を有する。
【００１８】
前記装甲は、付加物（ａｐｐｌｉｑｕｅ）の代わりに、肌または構造物に搭載できる。
【００１９】
さらに、全体的な用途に寄与する構造上の機械的特性を有することができる一体式設備を含む。これは、重量の低減、部品数の低減、およびシステムの費用の低減をもたらすことができる。
【００２０】
防御用のセラミックスベースの装甲板が製造され、ここで、セラミックス前駆体の「生素地」が機械加工によってさらなる小部品、例えばリブ、フランジ、ドーム、孔、スロット、ねじ、および他の複雑なデザインの小部品に成形された後、材料を最終的に加工して完全な強度および硬度へともたらされる。
【００２１】
本発明の方法は、特に、炭素繊維で強化され且つ凹部および中空スペースを有し、且つ、ケイ素溶融物を含浸して炭素の少なくとも一部と反応させて炭化ケイ素（ＳｉＣ）を形成することによって、炭素繊維を伴い且つＳｉＣ含有または炭素およびＳｉＣ含有マトリックスを有する複合材料（Ｃ／ＳｉＣまたはＣ／ＣーＳｉＣ材料）に変換する、セラミックス複合材料の製造に関する。それらの複合材料は、特に、装甲板、ブレーキディスク、クラッチディスクおよび摩擦円板において用いられ、且つ、高温および摩擦に耐性のある建設材料としても用いられる。任意のセラミックス材料の使用が、本発明の範疇である。中でも、好ましいセラミックスはＣ／ＳｉＣであるが、しかし、他のセラミックス材料および他の繊維を使用してもよい。米国特許出願第２００３／０１１８７５７号内に示される通りである。この発明は、装甲を破壊することなく発射物を突き抜けさせないために充分に小さな孔を有する防御用の装甲で構成される。さらには、防御用装甲の孔は、傾斜して成型されている。さらに、全体的な用途の性能に寄与する構造上の機械的特性を有することができる一体式設備を含む。これは、重量の低減、部品数の低減、およびシステムの費用の低減をもたらすことができる。
【００２２】
本発明の装甲は、随意に薄層を含有することがある。前記の随意の層を、基本的な装甲板の中または外のいずれかに配置してよい。随意の層の存在は、任意の発射物に対する強化防護効果および発射物の破壊における補助を提供する。さらに、随意の層は、装甲板の外に配置されている場合、該装甲板の外部表面上の洗浄および塗装を簡単にするために役立つ。前記の随意の薄層上に、随意の表面硬化材料を設置できる。前記表面硬化材料についての例示的な材料は、炭素布、炭化タングステン粒子、ＦｅＣｒコーティング、ＦｅＣｒ／Ｍｏ／Ｖ表面材、１６４２ＣｒＣ表面材、またはＣｅｒａｍｃｏ  Ｃｒ  ７  Ｃ  ３を含むことができる。米国特許５００７３２６号に示されるとおりである。単数または複数の前記材料層が、繊維ガラス、アラミド、超高分子量ポリエチレンまたは他のポリマー材料を含んでよい。
【００２３】
本発明の装甲は、さらに、凹型ポケットを含むことがあり、それを通じて、ボルトを使って前記装甲を防護されるべき基材に取り付けることができる。前記ボルトは、管状のスペーサーに取り付けられ、その際、該管状スペーサーの片方の端部は基材に直接的に取り付けられ、且つ、他の端部はボルト締め手段を通じて装甲に取り付けられている。それらの管状スペーサーは、装甲と基材との間に予め規定された隔離距離を提供する。凹型ポケットは、装甲の製造工程の間に成型される。前記の凹型ポケットは、元の先行技術のＰ９００装甲のデザインよりも容易に保管される装甲を提供する。米国特許５００７３２６号に示されるとおりである。
【００２４】
本発明のさらなる課題は、製造コストを低減させ、スクラップ廃材をなくし、取り付け機構を組み込み、装甲システムの重量を低減し、且つより滑らかな端部を有する装甲を製造する、前記単板装甲の製造方法を提供することである。
【００２５】
本発明のさらなる課題は、孔を有する付加装甲または一体式セラミックス装甲であって、前記の孔が打ち抜きまたはドリル加工技術によって製造されていないものを製造する方法に関する。
【００２６】
本発明のさらなる課題は、取り付け時間を短縮できる装甲を製造することである。
【００２７】
本発明のさらなる課題は、全体の防護システムおよび設備の重量を少なくできる装甲を製造することである。
【００２８】
さらに、本発明のさらなる課題は、発射物の攻撃に対して高い性能を有する防御用装甲を提供することである。
【００２９】
１つの実施態様において、本発明は、発射物による攻撃に晒されることがある基材を被覆し且つ防護するための、防御用のセラミックスに基づく付加装甲であり、該付加装甲は
セラミックス材料で形成され且つ第一の表面および第二の表面を有する、平坦または曲がった装甲板、および
付加装甲の持続能力または防護能力を高める薄いスキン層または多重層
を含み、
前記セラミックス材料は、炭素繊維を有する炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）で形成され、
前記セラミックス材料は、少なくとも１つの前記表面上に複数の孔を有し、
前記孔は、予想される弾丸または弾薬発射物よりも小さい直径を有し、
前記孔は前記少なくとも１つの表面に対して傾斜して設置されおり
前記孔はプレス成型、ボーリング、ドリル加工、またはそれらの組み合わせによって形成される。
【００３０】
１つの表面に対して傾斜した設定とは、各々の孔の内壁が実質的に直角柱体を規定し、その際、該壁が、装甲板の少なくとも１つの表面に対して角度がついていることを意味する。
【００３１】
防御用のセラミックスベースの装甲は、基材を被覆し且つ弾薬および弾薬に基づく発射物の貫入を妨げるために建設され且つ構成される。
【００３２】
１つの実施態様において、防御用のセラミックスは薄いスキン層を有し、それは装甲の外に、内に、または内と外とに配置される。
【００３３】
１つの実施態様において、本発明は、発射物に対する基材の装甲防護を提供するための装置であり、該装置は以下：
防御用付加装甲または一体式装甲、
前記防御用付加装甲または一体式装甲を基材に取り付けるための手段、
前記装甲の持続能力および防護能力を高める薄層
を含み、
前記防御用付加装甲または一体式装甲は、Ｃ／ＳｉＣ板を形成する炭素繊維を伴う炭化ケイ素で構成される平坦または曲がった装甲板、および前記Ｃ／ＳｉＣ板の外、内、または内と外とに適用される１つまたはそれより多くの層を含み、
前記Ｃ／ＳｉＣ板は、前記装甲の防護能力を高め、且つ、予め規定された厚さおよび複数の孔を有し、
前記孔は、発射物が貫通することを防ぐために充分に小さく、
前記孔は、傾斜して設定されて、摩擦および衝撃による運動エネルギーを吸収する。
【００３４】
該装置は、さらに、裏面層、破壊層、および前記裏面層と前記破壊層との間に配置された接着層を含む。
【００３５】
該装置装甲が、前記付加物と基材との間の隔離距離を定める。
【００３６】
本発明は、複数の中空チャネルを有する繊維強化セラミックス材料の製造方法でもあり、該方法は以下の段階：
中空チャネルの形状に相応する形状を有するコアを製造する段階、
コアをプレス成型鋳型に導入して、該コアとプレス成型コンパウンドとを組み合わせることにより生素地を製造する段階、
該生素地を、１２０℃〜２８０℃の温度に圧力下で加熱することによって硬化する段階、
硬化された生素地を、非酸化性雰囲気中で約７５０℃〜約１１００℃の温度に加熱することにより炭化し、その炭化によって炭素−炭素、Ｃ／Ｃ体が形成される段階
を含み、
該プレス成型コンパウンドは、１つまたはそれより多くの炭素繊維、炭素糸、ピッチ、樹脂、またはそれらの組み合わせを含み、
該プレス成型コンパウンドは、コアの位置を中空チャネルの所望の位置に対応させるように構成して非酸化性雰囲気中で熱処理すると、炭素含有残留物を形成し、且つ、
該コアは、炭化段階後にプレス成型コンパウンドをプレスすることによる成形の硬化温度より上の温度で分解することなく溶融する材料で形成されている。
【００３７】
該方法は、炭化段階に引き続き、Ｃ／Ｃ体を液体金属で含浸させ、形状の保持が生じ、Ｃ／Ｃ体のマトリックス中に存在する炭素が金属と少なくとも部分的に反応して炭化物を形成することも含む。
【００３８】
該方法は、コア用に、融点より上での温度では実質的な残留物が存在せずに工程中で熱分解される溶融可能な材料を使用する。
【００３９】
該方法は、コア用の溶融可能な材料の熱分解の後に残っている、１０％ｗ／ｗ以下である任意の残留物をもたらす。該方法のプレス成型コンパウンドは、平均長さが少なくとも５ｍｍである炭素繊維を含有し、該繊維は、強化材料として機能する。プレス成型コンパウンドは、炭素繊維が、得られる成形部品において最も高い引っ張り応力の方向に対して平行に大部分が配向するように、鋳型内に導入され、且つ、該プレス成型コンパウンドは、強化材料として被覆された短い繊維束の形態の炭素繊維を含有する。プレス成型コンパウンドは、コールタールピッチ、石油ピッチ、硬化性樹脂、およびそれらの組み合わせの中から選択されるピッチを含み、且つ、該硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、フルフリルアルコールを有する充填剤含有混合物、フラン樹脂、およびそれらの組み合わせから選択される。
【００４０】
該方法において、コア材料は、その分解温度までは約５×１０-6Ｋ-1以下の、線形の熱膨張係数を有する。
【００４１】
請求項７において特許請求される方法においては、コア用の材料は、ＩＳＯ  ７５Ａに準拠した加熱ひずみ温度が少なくとも８０℃であり、且つ、ブリネル硬度が少なくとも３０ＭＰａである、熱可塑性ポリマーである。
【００４２】
コア用の材料は、充填剤含有熱可塑性ポリマーであり、その充填剤の質量分率は少なくとも１５％である。
【００４３】
該充填剤は、チョーク、ガラス球、ガラス微小球、珪灰石、ガラス繊維、炭素繊維、セラミックス繊維、およびそれらの組み合わせを含む材料から選択される。
【００４４】
コア用の材料は、熱分解促進剤として作用する酸化剤を含む充填剤を有する、充填剤含有熱可塑性ポリマーである。１つの実施態様において、コア用に使用される材料は、成形された熱可塑性物質である。
【００４５】
１つの実施態様において、コア用に使用される材料は、低融点金属である。低融点金属が使用される場合、該低融点金属は、３００℃未満の融点を有する金属または金属合金である。
【００４６】
１つの実施態様において、低融点合金は、金属のＡｌ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅ、ＳｂおよびＳｉに基づく。
【００４７】
好ましい低融点合金は、ビスマスおよびビスマス合金、スズ合金およびＺｎ／Ｍｇ／Ａｌ／Ｃｕ合金から選択される。
【００４８】
本発明の他の対象および特徴は、以下の本発明の詳細な説明、図面および特許請求の範囲から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、本発明の１つの実施態様を示す平面図、およびＡ−Ａのラインに沿った断面図であり、ここでは、孔の配置が約２．５％の重量低減をもたらす。
【図２】図２は、本発明の１つの実施態様を示す平面図、およびＡ−Ａのラインに沿った断面図であり、ここでは、孔の配置が約５％の重量低減をもたらす。
【図３】図３は、本発明の１つの実施態様を示す平面図、およびＡ−Ａのラインに沿った断面図であり、ここでは、孔の配置が約１０％の重量低減をもたらす。
【図４】図４は、本発明の１つの実施態様を示す平面図、およびＡ−Ａのラインに沿った断面図であり、ここで２つの接続された板の配置が断面図で示されている。
【図５】図５は、本発明のベースの１つの実施態様を示す平面図、およびＡ−Ａのラインに沿った断面図であり、且つ、断面図は、ベース、成型ペグおよびプレス成型材料の配置を示している。
【図６】図６は、本発明のベースの１つの実施態様を示す平面図およびＡ−Ａのラインに沿った断面図であり、且つ、断面図は、ベース、成型ペグ、プレス成型材料、および上板の配置を示している。
【図７】図７は、本発明の１つの実施態様を示す平面図およびＡ−Ａのラインに沿った断面図であり、ここで、断面図中で示される孔の配置は、板の深さ方向に部分的にのみ通じている孔を示す。
【００５０】
本発明を実施するためのベストモード：
本発明は、第一の側１２および第二の側１６を有する板１０が、付加装甲の一部として形成されている、付加装甲である。板１０は、板１０の少なくとも片側上に形成されている複数の孔またはオリフィス１４を有する。孔１４は、プレス成型、ドリル加工、ボーリングの少なくとも１つ、またはそれらの組み合わせによって形成される。孔１４がプレス成型によって形成される場合、ベース板１８はフレーム２０内に設置される。フレーム２０は、ベース１８の外周のまわりにあり、且つ、プレス成型材料２４がフレーム２０内のベース１８の上部に設置される際、プレス成型工程のための上板２８を収容するボイドスペース２６が存在するような深さで形成される。成型ペグ２４は、本発明によるプレス成型物品が板１０内に形成されたオリフィス１４の複数の傾斜孔を有するように、ベース１８から外側に延びている。
【００５１】
図１に示されるとおり、板１０の第一の表面１２は、その中に形成された孔１４を有する。図１は、Ａ−Ａに沿った部分的な断面も図示しており、孔１４が第一の表面１２および第二の表面１６上の開口部を有するように、孔が貫通していることを示す。部分的な断面図は、本発明の１つの実施態様において、孔１４が第一の表面１２および第二の表面１６の各々の上で開口部を有することを示すために提供されているが、しかし、本当の断面は、図２〜６に示されるように第一の表面１２および第二の表面１６の各々が描かれ、且つ、その開口部がはっきりとわからないことがある。図１における孔１４の配置は、質量の除去および、約２．５％のおおよその重量低減をもたらす。
【００５２】
図２における配置は、約５％のおおよその重量低減を提供する。さらに、図２は、孔１４の傾斜したオフセットを示す。線「Ｍ」は、第一の表面１２の水平表面に対して垂直な線を表す。これは、単に例示的なものであり、例えば第一の表面１２が曲がっている場合、線「Ｍ」は、接点が孔１２の中心である接線に垂直であり得る。線「Ｎ」は、孔１４として見られる円筒状の空洞を形成する内壁の延長線を表す。角度「ｘ」は、線「Ｍ」に対するオフセット角または傾斜角である。１つの実施態様において、角度「ｘ」は、約１５〜５０度の間である。好ましい実施態様において、角度「ｘ」は、約２０〜３０度である。
【００５３】
図３における孔１４の配置は、質量の除去および、約２．５％のおおよその重量低減をもたらす。
【００５４】
図４は、固体のＣ／ＳｉＣ板３０が、孔１４が形成される板の第二の表面１６に直接的に取り付けられる実施態様である。
【００５５】
図５は、プレス成型において使用されるベース板１８を示す。ベース１８は、その外周のまわりにフレーム２０を有する。フレーム２０は、図５のラインＡ−Ａに沿った断面図からわかるように、ベース板１８を含有し、且つ、プレス成型材料２４の表面上の内部の空洞２６を定める。ベース板１８は、その上に配置されたプレス成型ペグ２２を有して、ネガ型を作り出し、そしてプレス成型に引き続き、板の所望の孔１４を形成する。
【００５６】
図６は、図５の配置を示し、且つさらに、フレーム２０内、且つプレス成型材料２４上の空洞２６内に設置された上部のプレス成型板２８を示す。矢印３４は、プレス成型工程において使用される動きおよび力の印加方向を示す。
【００５７】
図７は、孔１４が第一の表面１２を通り、厚さの約２０〜６５パーセントだけ、板の距離に入り込んで形成されている、１つの実施態様である。好ましい実施態様において、孔は板の厚さの約３５〜６０％に及ぶ。
【００５８】
各々の孔１４は、意図されている使用環境に依存して変化する直径を有する。
【００５９】
好ましい実施態様は、内径５〜７ｍｍを有する孔１４を有する。
【００６０】
成形体の少なくとも外側の層が、ケイ素溶融物で含浸され、且つ、該成形体中で少なくとも部分的に炭素と反応してＳｉＣが生成され、そのようにして、少なくとも外側の層内に、主にＳｉＣ、Ｓｉ、およびＣを含むマトリックス中に炭素含有繊維が埋め込まれたもの（ここでＣ／ＳｉＣとして示す）で構成される複合セラミックスを含む成形体が形成される。
【００６１】
以下で、用語Ｃ／ＳｉＣは、上記に記載されたとおり、炭素体の外側の層だけがケイ素で含浸され、且つそれと反応される、材料の変化形も包含する。
【００６２】
通例の製造方法は、液相または気相を介して、炭素前駆体、例えば酸化媒体不在下での加熱で炭素を形成する物質によって、または炭素を用いて、Ｃ／Ｃ体を緻密化すること、または主にＳｉＣ、ＳｉおよびＣを含むマトリックスを、気相含浸（ＣＶＤ、化学気相堆積、またはＣＶＩ、化学気相含浸）によって、またはＳｉ含有プレセラミックスポリマーの熱分解によって製造することも含む。
【００６３】
本発明の方法および材料は、爆破および弾道の脅威に対する防護を提供する破壊層および裏面層を含む複合装甲を形成するために使用される。弾道および過圧の脅威からの防護を提供するために使用できる、封入されたセラミックス材料は、本発明に含まれる。破壊層は、複合装甲に当たる発射物を、１つまたは複数の機構を通じて、「破壊」し、その運動エネルギーの分散をもたらすために提供される。
【００６４】
自動車用ブレーキディスク用に使用される材料は、現在、主に鋼またはねずみ鋳鉄であり、航空機用途においては、炭素繊維で強化された炭素材料（Ｃ／Ｃ）である。ディスク材料に求められる特性とは、高い機械的安定性、耐熱性、硬度、および、ブレーキの摩擦対における摩擦相手との組み合わせにおける摩耗耐性である。従来使用されてきたねずみ鋳鉄のブレーキディスクの使用温度は、材料の融点によって制限される。機械的破損が生じる温度は、応力によっては、融点を著しく下回る。さらには、加熱における金属の微細構造の変換により、ディスクのひび割れのリスクがある。ブレーキディスク用途のための材料としての繊維強化セラミックスの使用は、これらの問題についての解であることが判明した。炭素繊維で強化された炭化ケイ素に基づく材料（Ｃ／ＳｉＣ）は特に、この用途のために有用であることが判明した。この材料の利点は、より低い密度（従って所定の体積に対して減少された重量）、高い硬度、および約１４００℃までの耐熱性、且つ、とりわけ、極めて高い摩耗耐性である。それらのＣ／ＳｉＣ材料製の、著しく重量が低減されたブレーキディスクは、自動車両においては、ばね下質量の低減により、快適性且つ安全性の改善における肯定的な要因であり、且つ、航空機の分野においては、経済的な要因である。Ｃ／ＳｉＣ部品の高い硬度および摩耗耐性により、Ｃ／Ｃまたは金属に基づく従来慣例的であった材料と比較して、はるかに長い稼働寿命が可能になる。
【００６５】
Ｃ／ＳｉＣ部品の製造方法は、例えばＤＥ１９７１０１０５号Ａから公知であり、且つ、とりわけ、以下の段階を含む：
コーティングで被覆され得る炭素含有繊維または繊維束、および充填剤、および／または結合剤、例えば樹脂および／またはピッチの、プレス成型コンパウンドを調製する段階、
該混合物を、圧力下且つ高められた温度で成形し、且つ、炭素含有充填剤および結合剤を炭化して成形体、特に炭素繊維で強化された炭素（Ｃ／Ｃ）を含む成形体を製造し、適宜、次に黒鉛化する段階、
成形体の少なくとも外側の層に、ケイ素溶融物を含浸させ、且つ、該成形体内で少なくとも部分的に炭素と反応させてＳｉＣを生成し、そのようにして、少なくとも外側の層に、炭素含有繊維が、主にＳｉＣ、ＳｉおよびＣを含むマトリックス中に埋め込まれたもの（ここでＣ／ＳｉＣとして称する）から構成される複合セラミックスを含む成形体を形成する段階。
【００６６】
以下で、用語Ｃ／ＳｉＣは、上記に記載されたとおり、炭素体の外側の層だけにケイ素が含浸され、且つそれと反応する、材料の変化形も包含する。
【００６７】
本発明は、コア材料およびそれに合う方法であって、繊維強化炭素含有中間体を、それらが最終形状に近い形状を有するようにプレスすることによる成形に適しており、その際、該コアが静かに、簡単に且つ好ましくは残留物を残さず且つ硬化された中間体を損傷せずに除去可能である、コア材料およびそれに合う方法を提供する。
【００６８】
本発明によれば、これは、プレスによる成形の間に、硬化温度より上で分解することなく溶融し、且つ、適宜、さらなる熱工程において残留物を残すことなく熱分解される材料製のコアを使用することによって達成される。コアを外された中間体に、その後、適宜、溶融金属を含浸させ、特にシリコナイズして、最終的に複合セラミックスをもたらすことができる。
【００６９】
従って、本発明は、繊維強化セラミックス材料を含む中空体の製造方法であって、
第一の段階において、形状が中空スペースの形状に相応するコアを製造し、
第二の段階において、上述のコアとプレス成型コンパウンドとを鋳型に導入することによって、生素地を製造し、その際、該プレス成型コンパウンドは、好ましくは炭素または炭素含有化合物で被覆された炭素繊維および／または炭素繊維束および／または炭素糸、およびピッチおよび／または樹脂を含み、それが非酸化性雰囲気中での熱処理において、形成されるべき中空スペースの所望の位置にコアの位置が相応するように炭素含有残留物を形成し、
第三の段階において、該生素地を、圧力下で１２０℃から２８０℃の温度へ加熱することによって硬化させ、その際、雰囲気圧は約１．０×１０5ｋＰａであり、印加される圧力は雰囲気圧〜１．５×１０6ＭＰａであり、
第四の段階において、中間体としても称される硬化された生素地を、非酸化性雰囲気中で約７５０℃から約１１００℃の温度に加熱することによって炭化して、Ｃ／Ｃ体をもたらし、且つ、必要な場合は、
第五の段階において、該Ｃ／Ｃ体に、その形状を保持しながら液体金属を含浸させて、Ｃ／Ｃ体のマトリックス中に存在する炭素を、金属と少なくとも部分的に反応させて炭化物を形成し、その際、該コアは、第四の段階において、プレス成型コンパウンドをプレスすることによる成形の硬化温度より上の温度で分解することなく溶解する材料を主に含む、
前記製造方法を提供する。
【００７０】
ケイ素は、本発明の目的では、用語「金属」にも含まれる。
【００７１】
コア用に使用される材料の線形の熱膨張係数は、その分解温度までは、好ましくは５×１０-6Ｋ-1以下である。
【００７２】
この文脈において、「主に」とは、質量の少なくとも５０％を意味する。
【００７３】
好ましくは、融点が、生素地の硬化温度の上１００℃以下、特に好ましくは５０℃以下、および特に３０℃以下の材料を使用する。
【００７４】
さらに好ましい実施態様においては、コア用に使用される、分解することなく溶融できる材料は、その融点より上の温度、好ましくはその融点の上、少なくとも１０℃、特に少なくとも５０℃の温度で実質的な残留物を残すことなく熱分解される（即ち、元の質量の２０％以下、好ましくは１０％以下）。
【００７５】
コア材料としての熱可塑性ポリマーを使用する実施態様において、コアは好ましくは射出成型によって製造される。一般に、適した成形法は、公知の方法、例えば冷間プレスまたは熱間プレス、鋳造、圧力鋳造または切断機械加工であり、使用される材料に依存する。
【００７６】
本発明の方法は、炭素繊維、熱硬化性結合剤および特に炭素含有添加剤を含むプレス成型コンパウンドを準備し、第二の段階においてプレスして、中空スペースおよび／または凹部を有する生素地を形成する。
【００７７】
Ｃ／Ｃ中間体の炭素繊維層は、好ましくはコア近傍で、炭素強化繊維の予め規定された好ましい方向においてコアの上に作り上げられる。この目的のために、少なくとも５ｍｍの平均長さを有する炭素繊維を含むプレス成型コンパウンドを使用することが好ましい。第二の段階のプレス成型コンパウンドを、その後、好ましくは、得られる成形部品における引っ張り応力が最も高い方向に対して平行に炭素繊維が主に配向するように、鋳型に導入する。この文脈において、主にとは、少なくとも５０％を意味する。平行で且つ結合された炭素繊維製のテープ（「ＵＤＴ」＝単方向テープ）をコアの周りで曲げて、且つこのシースを、必要であれば熱硬化性結合剤を用いて固定することも可能である。さらに、短い繊維または繊維束を含有するプレス成型コンパウンドをその後、通常は、好ましい方向に配向された炭素繊維または糸のこの層の上に適用する。
【００７８】
他の好ましい実施態様において、炭素繊維は、被覆された短い繊維束の形態で使用される。黒鉛化炭素を用いて被覆され且つ５ｍｍ未満の平均長さを有する繊維または繊維束がここで特に好ましい。
【００７９】
熱硬化性結合剤として、ピッチ、例えばコールタールピッチまたは石油ピッチ、および／または好ましくは硬化性樹脂、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、フルフリルアルコールを有する充填剤含有混合物、またはフラン樹脂製のものが使用される。この目的のために、それらの組成物がプレス鋳型に導入され、それは「失われるコア」と共に提供される。該コアは、複合セラミックス中で後に形成される中空スペースまたは凹部のスペースを占有する。プレス鋳型を満たした後、組成物をプレスして、且つ熱の作用下で硬化させる。
【００８０】
本発明の１つの実施態様において、コアは、残留物を残すことなく熱分解され得る熱可塑性ポリマー（合成ポリマー）からなる群から選択される溶融可能な材料から製造され、以降で熱可塑性コアとしても称される。本発明によれば、コアのための熱可塑性材料は、その融点が、生素地についての成形工程における硬化温度より上、典型的には１２０〜３００℃の範囲であるが、しかしプレスされ且つ硬化される生素地の炭化温度を著しく下回るように選択される。融点は通常、少なくとも１５０℃、好ましくは少なくとも１８０℃、および特に好ましくは２２０℃〜２８０℃の範囲内である。フェノール樹脂がプレス成型コンパウンド用の結合剤として使用される場合、その熱可塑性物質の融点は、例えば好ましくは１５０℃より上である。プレスおよび結合剤の熱硬化による好ましい成形のために、熱可塑性のコアは加熱歪み耐性の点における厳しい要求を満たさなければならない。加熱歪み温度（ＩＳＯ  ７５  Ａにおいて定義される）は通常、８０℃より高く、好ましくは少なくとも１５０℃である。硬度（ブリネル硬度）は少なくとも３０ＭＰａであるべきである。
【００８１】
特に有用な熱可塑性物質は、ポリアミド（ＰＡ）、例えばＰＡ６６、ポリイミド（Ｐｉ）、例えばポリエーテルイミド（Ｕｌｔｅｍ  （登録商標）、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）、または変性ポリメタクリルアミド（ＰＭＩ、例えばＫａｍａｘ（登録商標）、Ｒｏｈｍ  ＆  Ｈａａｓ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）およびポリテレフタレート（ＰＥＴＰ）およびそれらのコポリマーである。プレスによって成形した後、生素地を熱可塑性のコアと一緒にＣ／Ｃ状態に変換する、即ち、炭化する。これは一般に、非酸化性雰囲気中、例えば保護ガス（窒素）下、または減圧下で、約７５０℃から１１００℃の範囲の温度に加熱することによって達成される。該体が約１８００℃より上の温度に加熱されると、炭素の黒鉛化が追加的に生じる。熱可塑性のコアが溶融し、且つ、少なくともいくらかの溶融物が、分解して気体状の生成物を形成することなく、生素地の中空スペース外に流れることが重要である。熱可塑性コアの融点への加熱の間に該生素地が応力を受けないことを確実にするために、コアの熱膨張係数は好ましくは５×１０-6Ｋ-1未満である。
【００８２】
熱可塑性ポリマーを、溶融後に収集し、且つ、適宜再利用できる。しかしながら、熱可塑性物質が炭化段階の間に熱分解することが特に好ましく、なぜなら、特に多孔質の生素地がその孔の中に溶融物の残留物を保持できるからである。熱分解は、より高い温度で、本質的に生素地の外側でのみ起きる。これは、生素地の破裂を回避する。熱分解、即ち、分解して気体状生成物を形成することは、通常、２５０℃より上、好ましくは熱可塑性材料の融点の上、少なくとも１０℃で生じる。事実上、完全に熱分解され得る熱可塑性物質を使用することが有利であるが、少量の残留炭素は邪魔にはならず、なぜなら、それらは後で形成されるべきセラミックスマトリックス中に組み込まれるからである。適したポリマーの９００℃での熱分解において残っている残留物は、１０％以下、特に好ましくは８％以下、且つ特に好ましくは１％未満である。この目的に良く適しているポリマーは、ＰＡ、ＰＭＩ、ＰＯＭおよびＰＥＴＰに基づくものである。ポリアミド６６、ポリオキシメチレン、ポリエチレンテレフタレート、およびポリメタクリルイミド、およびそれらの誘導体、コポリマーおよびブレンドが好ましい。ポリマーブレンドの成分として、特に、熱的にあまり安定ではないポリマーを使用することも可能である。
【００８３】
本発明のさらなる実施態様において、充填剤含有熱可塑性材料から製造された熱可塑性コアを使用して、それらの強度および形状安定性を改善する。充填剤は、粉末、繊維、微小球またはウィスカーの形態であってよく、且つ、ガラス、鉱物充填剤、例えばチョーク、珪灰石、セラミックス材料および金属からなる群から選択される。炭化温度まで、分解もしなければ溶融もしない充填剤を使用することが好ましい。該充填剤を、炭化後に熱分解残留物として回収でき、且つ、その後除去し、および場合により再利用できる。繊維状充填剤、例えばガラス、鉱物または炭素繊維の使用が好ましい。充填された熱可塑性物質中の充填剤の質量分率は、コアの製造方法に依存して、少なくとも１５％、好ましくは少なくとも３０％である。有機の、非熱分解製材料；  炭化可能な樹脂、例えば上記で特に有用であると記載された結合剤を充填剤として使用することも可能である。
【００８４】
同様に、１つの実施態様において、充填剤が、熱分解促進剤として作用する酸化用剤（酸化剤）を含む充填剤含有熱可塑性材料を使用することが考えられる。熱可塑性コアの任意の残留物を生素地から除去することを簡単にするために、酸化剤のこの混合が非常に有用であることが判明した。それらの酸化剤は、熱可塑性コアの狙い通りの酸化性分解に寄与する。硝酸アンモニウムを、例えば少なくとも１０％の質量分率で混合することが特に好ましい。
【００８５】
本発明のさらなる有利な実施態様において、発泡熱可塑性物質がコア材料として使用される場合に、コアの分解の間に解放される熱分解ガスの量を低減することができ、且つ、同時に、生素地についての炭化段階を技術的に簡略化することができる。この場合、例えば発泡ポリアミド、例えばポリメタクリルアミドを使用することが可能である。
【００８６】
本発明のさらなる実施態様において、低溶融金属のコアが使用される。方法、および該材料が満たさなければならない要求は、溶融段階までの熱可塑性コアの場合のものと事実上、同一である。熱可塑性物質を上回る金属の利点は、それらの著しく高い強度であるが、しかし、熱可塑性コアの場合のような熱分解の可能性がないことである。従って、それは溶融金属を収集して且つ再利用するために有利である。特に有用な金属は、３００℃未満の融点を有する、低融点金属合金である。
【００８７】
金属Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｆｅ、ＳｂおよびＳｉに基づく合金が通常使用される。金属合金の場合、ビスマスおよびビスマス合金が非常に有用であることが判明しており、なぜなら、それらは低温で溶融し且つ負の熱膨張係数を有するからである。これは、加熱における生素地の破裂を回避する。それらが溶融し且つ流出した後、その溶融金属を製造工程に戻すことができる。この経済的且つ環境的利点の他に、金属コアの使用の最も大きな利点は、それが鋳造鋳型内で非常に容易に製造され得るという事実である。ＢｉおよびＳｎ合金、およびＺｎ／Ｍｇ／Ａｌ／Ｃｕ合金が特に好ましい。
【００８８】
生素地の炭化後、形成される中空スペース中に存在する任意の熱分解残留物または炭素残留物が除去され、且つ中空スペースまたは凹部を有する多孔質のＣ／Ｃ体が得られ、且つさらに使用され得る。それをさらなる機械加工／成形に供するか、または組み立てるか、または接着により結合してさらに複雑な構造を製造することができる。
【００８９】
第五の段階において、多孔質のＣ／Ｃ体は、必要であれば、より有用なワークピースを得るために緻密化される。
【００９０】
本発明の方法の好ましい実施態様において、この緻密化は、Ｃ／Ｃ体の炭素を、少なくとも部分的に溶融金属で含浸して且つ適宜、次の熱処理をすることによって相応する炭化物へと変換することによって実施される。溶融ケイ素での含浸が好ましく、この場合、少なくとも一部の炭素（好ましくはマトリックス中の炭素）が反応して炭化ケイ素を形成し、その際、該マトリックスはＳｉＣ、未反応の炭素および未反応のケイ素を含む。この目的のために、Ｃ／Ｃ体は、ケイ素粉末で被覆され、その後、減圧下で約１５００〜約１８００℃の温度に加熱される。意図される用途によっては、Ｃ／Ｃ体の全てがＣ／ＳｉＣに変換される絶対的な必要性はないが、しかし、通常は少なくとも外側の層はＣ／ＳｉＣに変換されるべきである。ケイ素溶融物での含浸が好ましい方法であるのだが、他の慣例的な方法を用いてＣ／Ｃ体を緻密化して、複合材料技術において慣例的なマトリックスを形成することもできる。特に、液体ケイ素での含浸方法を、さらにとりわけ金属、例えばＣｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉおよび／またはＭｏを含むケイ素合金を使用して行うこともできる。
【００９１】
記載される方法は、好ましくはブレーキディスクまたはクラッチディスクを製造するために使用される。ここで、プレス成型コンパウンドおよびコアは、円筒状の鋳型内に導入し、プレス成型コンパウンドの連続層が好ましくは一番下および一番上の層として導入される。底部層およびカバー層の厚さは、プレス後、好ましくは少なくとも７ｍｍである。それらの層が、ブレーキまたはクラッチディスクの摩擦層を形成する。ブレーキディスクまたはクラッチディスクを形成する成形体は通常、環状の外形を有している、即ち、軸に近い領域はディスクの厚さ全体にわたって空いている。コアは好ましくは、円筒の軸周りで回転対称になるように配置されており、且つ、少なくとも２つ、且つ１６以下のコアを使用することが好ましい。コアの形状は、好ましくは、形成される中空スペースが、円筒状の成形体の周囲から成形体の内側の端に延び、従って環の内側の円筒の端と外側の円筒の端との間に開いた経路を形成するような形状である。
【００９２】
図１は、セラミックスベースの「Ｐ−９００」スタイルの装甲であり、例えば、以下の特徴を有する：  基材（例えば鉄、アルミニウム、合金、または炭素繊維を伴う炭化ケイ素  Ｃ／ＳｉＣ）；  スキン層１（例えば接着層）；  スキン層２（例えば硬質層、例えばＣ／ＳｉＣ）、および円筒形の孔構造（例えばＣ／ＳｉＣ）。
【００９３】
上記の特定の寸法およびパラメータは、単なる代表的な数字にしか過ぎない。本発明の好ましい装甲の寸法は、使用可能な製造設備のサイズによってのみ制限される。記載され且つ示される実施態様は、例としてのみ与えられ、本発明による装甲部品は多数の他の変形、即ち大きさ、形状等の対象であってよいことが理解されるべきである。
【００９４】
本発明は特定の実施態様および図面を参照して説明されているが、本発明はそれらの正確な実施態様に限定されるわけではなく、且つ当業者は、本発明の範囲および主旨を逸脱しない限り、様々な変形および修正を行うことができると理解されるべきである。
【図１】
2013519063.tif 000003
【図２】
2013519063.tif 000004
【図３】
2013519063.tif 000005
【図４】
2013519063.tif 000006
【図５】
2013519063.tif 000007
【図６】
2013519063.tif 000008
【図７】
2013519063.tif 000009
【国際調査報告】
2013519063.tif 000010
2013519063.tif 000011