(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の不燃性テープ（２０）であって、
繊維補強材料（１４）と、
マトリックス材料と、
を含み、該マトリックス材料が、
前駆体粒子を含む粉体と、
１又はそれ以上のバインダーと、
トリエチレングリコールビス（２−エチルヘキサノアート）を含む１又はそれ以上の液体可塑剤と、
エタノール、イソプロパノール、ブタノール及びアセテートから選択される１又はそれ以上の溶媒と、
を含み、前記テープが、１０重量パーセント未満の前記１又はそれ以上の溶媒を含有し、更に前記１又はそれ以上の液体可塑剤の十分な量を含有する結果として前記テープが可撓性である、可撓性の不燃性テープ（２０）。
【請求項２】
前記マトリックス材料が、
６０〜７０重量パーセントの粉体と、
１０〜１８重量パーセントのバインダーと、
１０〜１４重量パーセントの液体可塑剤と
を含有する、請求項１に記載の可撓性の不燃性テープ（２０）。
【請求項３】
前記テープ（２０）が、
２５〜４０重量パーセントの粉体と、
４〜８重量パーセントのバインダーと、
４〜８重量パーセントの液体可塑剤と
を含し、残部が繊維補強材料（１４）である、請求項１又は請求項２に記載の可撓性の不燃性テープ（２０）。
【請求項４】
前記テープが、前記１又はそれ以上の溶媒の７重量パーセント未満を含有する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の可撓性の不燃性テープ（２０）。
【請求項５】
前記前駆体が炭化ケイ素、炭素又は１又はそれ以上の炭素含有粒子状材料を含み、前記繊維補強材料（１４）がトウの一方向アレイを含んでいて、各トウが連続セラミック繊維（１６）を含む、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の可撓性の不燃性テープ（２０）。
【請求項６】
前記バインダーが、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニル、ポリビニル・アルコール、ポリビニル・ブチラール（ＰＶＢ）及びアクリルから選択される、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の可撓性の不燃性テープ（２０）。
【請求項７】
スラリー組成物を用いて可撓性の不燃性テープ（２０）を製造する方法であって、
少なくとも１つの前駆体の粒子を含む粉体と、少なくとも１つのバインダーと、トリエチレングリコールビス（２−エチルヘキサノアート）を含む少なくとも１つの液体可塑剤と、前記バインダーが溶解される溶媒であって、エタノール、イソプロパノール、ブタノール及びアセテートから選択される溶媒と、を含有するように前記スラリー組成物を形成するステップと、
繊維補強材料（１４）を前記スラリー組成物で含浸して、スラリー含浸補強材料を生成するステップと、
前記スラリー含浸補強材料から前記溶媒の少なくとも一部を蒸発させ、前記バインダーにより形成されるマトリックス材料により前記前駆体の粒子が共に接着されたテープを形成するステップと、
を含み、前記溶媒の十分な量が蒸発して、前記テープが不燃性で且つ１０重量パーセント未満の溶媒を含有するようになり、更に前記液体可塑剤の十分な量を含有する結果として前記テープが可撓性であるようにする、方法。
【請求項８】
前記バインダーが、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニル、ポリビニル・アルコール、ポリビニル・ブチラール（ＰＶＢ）、及びアクリルからなるグループから選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記前駆体が炭化ケイ素、炭素又は１又はそれ以上の炭素含有粒子状材料を含み、前記繊維補強材料（１４）がトウの一方向アレイを含んでいて、各トウが連続セラミック繊維（１６）を含む、請求項７又は請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記マトリックス材料が、
６０〜７０重量パーセントの粉体と、
１０〜１８重量パーセントのバインダーと、
１０〜１４重量パーセントの液体可塑剤と
を含有する、請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記テープ（２０）が、
２５〜４０重量パーセントの粉体と、
４〜８重量パーセントのバインダーと、
４〜８重量パーセントの液体可塑剤と
を含し、残部が繊維補強材料（１４）である、請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記溶媒が、前記テープの７重量パーセント未満を構成する、請求項７乃至請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記テープ（２０）を用いてプリフォームを形成するステップと、
前記プリフォームを加熱して前記バインダー及び前記液体可塑剤を分解するステップと、
次に、前記プリフォームを更に加熱して、前記前駆体をセラミック材料に変えるステップと、を更に含み、前記セラミック材料が、前記繊維補強材料（１４）のためのセラミックマトリックスを形成する、請求項７乃至請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記方法がセラミックマトリックス複合材構成部品を製造する、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に、複合材物品及びその製造プロセスに関する。より具体的には、本発明は、セラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）物品の製造で用いるのに好適であり、製造、使用及び輸送に安全なスラリー及びテープ組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの効率を高めるために、その作動温度を高くすることが常に求められている。鉄、ニッケル及びコバルト基超合金の配合によって高温性能の著しい進歩を達成してきたが、代替の材料が研究されている。ＣＭＣ材料は、その高温性能が冷却空気要件を有意に低減できる理由から注目すべき実施例である。ＣＭＣ材料は一般的に、セラミックマトリックス材料中に埋め込まれたセラミック繊維補強材料を含む。補強材料は、マトリックス材料中に分散した不連続短繊維又は連続繊維、或いは、マトリックス材料内に配向された繊維束とすることができ、マトリックスに亀裂が生じた場合にＣＭＣの耐荷重構成成分として機能する。一方、セラミックマトリックスは、補強材料を保護し、その繊維配向を維持して、荷重を補強材料に散逸させる役割を果たす。マトリックス及び／又は補強材料としての炭化ケイ素（ＳｉＣ）などのケイ素系複合材は、例えば、航空機ガスタービンエンジン及び発電産業で使用される陸上用ガスタービンエンジンを含む、ガスタービンの高温構成部品のような高温用途にとって特に重要である。
【０００３】
ＣＭＣ材料、特にＳｉＣ／Ｓｉ−ＳｉＣ（繊維／マトリックス）連続繊維強化セラミック複合材（ＣＦＣＣ）材料及びプロセスの実施例は、米国特許第５，０１５，５４０号、第５，３３０，８５４号、第５，３３６，３５０号、第５，６２８，９３８号、第６，０２４，８９８号、第６，２５８，７３７号、第６，４０３，１５８号及び第６，５０３，４４１号、並びに米国特許出願公開第２００４／００６７３１６号において開示されている。このようなプロセスは一般に、各々が所望のセラミック繊維補強材、ＣＭＣマトリックス材料の１又はそれ以上の前駆体、及び有機樹脂バインダーを含む「テープ」の形態である複数のプリプレグ層を用いたＣＭＣの製造を伴う。従来の実施構成によれば、プリプレグテープは、補強材料を１又は複数のセラミック前駆体及びバインダーを含有するスラリーに含浸させることにより形成することができる。前駆体の選択は、ＣＭＣ構成部品のセラミックマトリックスにとって望ましい特定の組成に依存することになる。例えば、ＳｉＣ粉体及び／又は所望のマトリックス材料がＳｉＣである場合の１又はそれ以上の炭素含有材料である。炭素含有材料には、黒鉛、フェノール樹脂、及びフルフリルアルコール（Ｃ４Ｈ３ＯＣＨ２ＯＨ）を含むフラン樹脂が含まれる点に留意されたい。他の典型的なスラリー成分には、プリプレグテープの可撓性を促進する有機バインダー（例えば、ポリビニル・ブチラール（ＰＶＢ））、及びスラリーの流動性を促進して繊維補強材料の含浸を可能にするバインダー（例えば、トルエン及び／又はメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ））のための溶媒が含まれる。スラリーは更に、ＣＭＣ構成部品のセラミックマトリックス中に含まれることを意図した１又はそれ以上の粒子状フィラー（充填剤）、例えば、Ｓｉ−ＳｉＣマトリックスの場合ではケイ素及び／又はＳｉＣ粉体を含有することができる。
【０００４】
スラリーを部分的に乾燥可能にし、適切な場合にはバインダーを部分的に硬化（Ｂステージング（Ｂ−ｓｔａｇｉｎｇ））した後、結果として得られるプリプレグテープを他のテープとレイアップし、次いでデバルク処理して、適切な場合には、高温高圧に曝しながら硬化してプリフォームを製造する。次いで、プリフォームを真空又は不活性雰囲気中で加熱（焼成）してバインダーを分解し、溶媒を除去して、前駆体を所望のセラミックマトリックス材料に変える。バインダーの分解に起因して、その結果として多孔質ＣＭＣ体となり、これが溶融浸透（ＭＩ）を受けて気孔を充填しＣＭＣ構成部品を得ることができる。上記プロセスの具体的な加工技術及びパラメータは、材料の特定の組成によって決まることになる。
【０００５】
ＣＦＣＣ材料の実施例は、セラミックマトリックス前駆体で含浸された一方向整列の補強材料１４を含む個々のプリプレグテープから各々が得られる複数の積層体１２を含むものとして、図１に概略的に示されている。結果として、各積層体１２は、焼成及び溶融浸透中にセラミックマトリックス前駆体の変換によって全体的又は一部が形成されたセラミックマトリックス１８に包まれる補強材料１４を含有する。
【０００６】
上述のテープのプロセス及び材料は、ガスタービン及び他の用途のＣＭＣ構成部品を製造するのに成功裏に使用されてきたが、これらのプロセスで使用されるスラリー及びプリプレグテープは、環境、健康、及び安全上問題のある溶媒を相当量含んでいる。詳細には、従来のスラリーは、十分な量の溶媒（例えば、約１０〜約２０重量パーセントの溶媒）を含有するように実施可能なテープをを得るために、約５０重量パーセント又はそれ以上の量の溶媒を必要とすることが多い。トルエン及びＭＩＢＫを含む典型的な溶媒は、有毒で、制御された換気区域においてスラリー及びテープの加工及び取り扱いを必要とする。これらの溶媒はまた可燃性であり、その結果、テープは、出荷時に危険貨物として扱わなければならない。加えて、プリフォームの焼成中の溶媒の燃焼は、一貫した寸法のＣＭＣ構成部品の製造能力を妨げる寸法上の変化をもたらす。これらの欠点は、使用される溶媒の量を低減することにより対処することができるが、その結果、複合材構成部品の製造に使用不能となる可能性がある過度に剛体のテープとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９２６６０８０号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、複合材物品を製造する組成物及びプロセスを提供し、詳細には、製造、使用及び輸送に安全で、また、複合材物品を製造する加工中により優れた寸法一貫性を達成できるスラリー及びプリプレグテープを提供する。
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、少なくとも１つの前駆体の粒子を含む粉体と、前駆体の粒子を共に接着してテープを形成できる少なくとも１つのバインダーと、少なくとも１つの液体可塑剤と、バインダーが溶解される溶媒と、を含有するスラリー組成物が提供される。溶媒は、テープの形成中にスラリー組成物から蒸発するのに十分に揮発性があり、その結果、テープが約１０重量パーセント未満の溶媒を含有するようになり、更にスラリー組成物が液体可塑剤の十分な量を含有する結果として、テープは可撓性である。
【００１０】
本発明の第２の態様は、繊維補強材料と、マトリックス材料と、を含む不燃性テープであり、該マトリックス材料が、前駆体粒子の粉体と、１又はそれ以上のバインダーと、１又はそれ以上の液体可塑剤と、１０重量パーセント未満の１又はそれ以上の溶媒とを含む。テープは、１又はそれ以上の液体可塑剤の十分な量を含有する結果として可撓性である。
【００１１】
本発明の別の態様は、スラリー組成物を用いて不燃性テープを製造する方法である。本方法は、少なくとも１つの前駆体の粒子を含む粉体と、少なくとも１つのバインダーと、少なくとも１つの液体可塑剤と、バインダーが溶解される溶媒と、を含有するようにスラリー組成物を形成するステップを含む。繊維補強材料をスラリー組成物で含浸して、スラリー含浸補強材料を生成し、次いで、スラリー含浸補強材料から溶媒の一部が蒸発されて、バインダーにより形成されるマトリックス材料により前駆体の粒子が共に接着されたテープを形成する。テープの形成中に溶媒の十分な量が蒸発して、テープが、不燃性で且つ１０重量パーセント未満の溶媒を含有するようになり、更に液体可塑剤の十分な量を含有する結果としてテープが可撓性になる。
【００１２】
次に、テープは更に、プリフォームを形成するのに用いることができ、該プリフォームを加熱してバインダー及び液体可塑剤を分解し、前駆体をセラミック材料に変えて、これによりセラミック繊維補強材料用のセラミックマトリックスを形成する。
【００１３】
本発明の技術的効果は、スラリー組成物及びそれから生成されるプリプレグテープが、限定的な量の溶媒を含有し、更にテープは、複合材料を製造するのに使用されるレイアッププロセスで使用するのに十分に可撓性であることである。好適な溶媒はまた、ＣＭＣ物品用のプリプレグテープの製造で通常使用される溶媒よりも毒性が少なく、これにより、換気を行う必要もなくスラリー及びテープを加工及び取り扱うことが可能となり、また、テープを規制外貨物として輸送することができる。別の技術的効果は、テープ中の溶媒が限定された量であることに起因して、このテープを用いて形成されるプリフォームから製造された複合材構成部品は、収縮が有意に少なくなり、他の場合では一貫した寸法の複合材構成部品を製造する能力を妨げることになる寸法変化が低減されることである。スラリー組成物及びそれから生成される可撓性のプリプレグテープを用いて、限定ではないが、ガスタービンの高温ガス経路の構成部品を含む、幅広い種類の複合材構成部品を製造することができる。
【００１４】
本発明の他の態様及び利点は、以下の詳細な説明からより理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＣＭＣ物品の部分概略断面図。
【図２】図１のＣＭＣ物品を形成するのに用いることができるタイプのプリプレグテープの部分概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、ＣＦＣＣ物品を含むＣＭＣ物品の製造プロセスに関して説明する。本発明に特に重要なＣＭＣ材料は、補強及び／又はマトリックス材料として炭化ケイ素を含有するＣＭＣのような、ケイ素含有のものであり、その特定の実施例は、炭化ケイ素のマトリックスにおける連続炭化ケイ素繊維である。しかしながら、窒化ケイ素などのセラミックス並びにケイ化ニオブ及びケイ化モリブデンなどのシリサイド（金属間化合物）を含む、他の複合材料もまた、本発明の範囲内にある。様々な用途が予期できるが、本発明により製造できるタイプのＣＭＣ物品の特定の用途には、燃焼器ライナ、ブレード、ベーン、シュラウド並びにガスタービンの高温ガス経路内に配置される他の構成要素などのガスタービンエンジンの構成要素が含まれる。
【００１７】
以下の考察では、図１及び２を参照する。図１は、ＣＦＣＣ構成部品１０の代表的なものとして上述したが、他のタイプのＣＭＣ材料も本発明の範囲内にある。構成部品１０は、ＣＦＣＣ材料として、様々な高温耐荷重用途において軽量、高強度、及び高剛性をもたらすことができる。ＣＦＣＣ構成部品１０は、各々が個々のプリプレグテープから得られる複数の積層体１２を含むものとして表される。各積層体１２は、セラミックマトリックス前駆体の変換によって全体的又は一部が形成されたセラミックマトリックス１８に包まれるセラミック繊維補強材料１４を含有する。
【００１８】
図１及び２に描かれているように、補強材料１４は、各々が連続繊維（フィラメント）１６を含有するトウの一方向アレイの形態とすることができる。トウの一方向アレイの代替として、補強材料１４は、繊維の一方向アレイを形成するよう配列された繊維１６を含むことができる。加えて、補強材料１４は、例えば、２次元織物又は編組によって形成される織成りの３次元織物を形成するように織られたトウを含むことができる。
【００１９】
好適な繊維材料は、特定の用途に依存することができる。限定ではないが、ＣＦＣＣ材料の実施例は、ＨｉＰｅｒＣｏｍｐ（登録商標）の名称でＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙにより開発されており、炭化ケイ素のマトリックス中の連続炭化ケイ素繊維、及びケイ素元素又はケイ素合金を含有する点に留意されたい。好適な繊維直径、トウ直径及び中心間のトウ間隔は、特定の用途、形成された特定の積層体１２及びテープ２０の厚さ、並びに他の要因に依存することになり、従って、図１又は２における縮尺通りには示されない。
【００２０】
図２は、図１の各積層体１２を形成できるタイプのプリプレグテープ２０を概略的に示している。従って、テープ２０は、セラミック繊維１６のトウの形態で補強材料１４を含有するように表され、構成部品１０の補強相として機能することになる。補強材料１４は、図２では、とりわけ、１又はそれ以上の有機バインダーと、構成部品１０のセラミックマトリックス１８を形成することになる１又はそれ以上のセラミック前駆体とによって形成される固体マトリックス材料内に包まれるものとして表されている。マトリックス材料２２は、スラリー組成物を補強材料１４に塗布し、次いで、テープ２０の取り扱いを可能にするためにスラリー組成物を部分的に乾燥させることにより形成される。スラリー組成物を補強材料１４に塗布するためには、例えば、トウがドラム上に巻かれるときにトウの連続ストランドにスラリー組成物を直接塗布することによるなど、様々な技法を用いることができる。
【００２１】
巻き工程に続いて、スラリー組成物は、部分的に乾燥できるようにされ、その後、結果として得られるプリプレグテープ２０をドラムから取り外し、他のテープとレイアップして、次いで、高温高圧でデバルク処理しプリフォームを形成することができる。次に、プリフォームは、真空又は不活性雰囲気中で加熱してバインダーを分解し、前駆体をＣＭＣ構成部品１０のマトリックスのセラミック材料に変えることができる。構成部品１０は更に、焼成中のバインダーの分解の結果として、溶融浸透を受けて、マトリックス１８内に生成された気孔を充填することができる。特定の実施例として、ＳｉＣ／Ｓｉ−ＳｉＣ  ＣＭＣ材料の製造において、バインダーは、焼成プロセスの結果として炭素チャーを形成するように選ぶことができ、その結果、溶融浸透中に溶融ケイ素又は溶融ケイ素合金と反応し、追加のＳｉＣマトリックス材料を形成することができる。上記のプロセスの特定の加工技術及びパラメータは、材料の特定の組成に依存することになり、他の場合には当業者の技量の範囲内にあり、従って、本明細書ではこれ以上詳細には考察しない。
【００２２】
スラリー組成物のための好適なセラミック前駆体は、構成部品１０のセラミックマトリックス１８に望ましい組成に依存することになる。ガスタービン用途で使用される上述のＳｉ−ＳｉＣマトリックス材料では、好適な前駆体は、ＳｉＣ、炭素、及び／又は１又はそれ以上の他の炭素含有粒子状材料を含む。
【００２３】
種々の他の成分は、本発明によるスラリー組成物に含めることができる。例えば、スラリー組成物は更に、炭化ケイ素粒子又は焼成プロセス中に転換又は反応することのない他のセラミック粒子状材料のようなフィラー材料を含有することができる。セラミック前駆体及び何らかの追加の粒子状材料は、スラリー組成物の固体成分を構成し、スラリー組成物の約３０〜約６０重量パーセント、又はスラリー組成物の約３５〜約５０重量パーセントを占めることができる。
【００２４】
スラリー組成物の残部は、少なくとも１つの有機バインダー、バインダーが溶解される少なくとも１つの溶媒、及び少なくとも１つの可塑剤などの液体成分を含むことができる。
【００２５】
本発明のスラリー組成物で使用するのに好適なバインダーは、限定ではないが、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニル、ポリビニル・アルコール、ポリビニル・ブチラール（ＰＶＢ）、及びアクリルなどのポリマー材料を含むことができる。好適なバインダーの選択は、一つには、残りのスラリー成分との適合性に依存することができる。
【００２６】
本発明によれば、バインダーは、スラリー組成物の約５〜約１０重量パーセント、又はスラリー組成物の約６〜約７重量パーセントの量で存在することができる。バインダーは、その分子量によっては、プリプレグテープ２０を調製及びデバルク処理するのに必要な温度よりも高い温度で、及びプリフォームを焼成してセラミック前駆体をマトリックス１８の所望のセラミック材料に変えるのに利用される温度よりも低い温度で分解することができる。
【００２７】
本発明のスラリー組成物で使用するのに好適な溶媒は、限定ではないが、アルコール、アセテート、トルエン、アセトン、ケトン、グリコール、及びキリレンを含むことができる。例えば、溶媒は、限定ではないが、エタノール、イソプロパノール、及びブタノールを含むアルコールを含むことができる。トルエン及びＭＩＢＫのようなケトンなどの溶媒は、有毒である結果として環境、安全及び健康上の問題を抱えている可能性があり、これらから形成されるようなスラリー組成物及びプリプレグテープ２０は、制御された環境で扱わなければならない。アルコールは、種々の好適なバインダーに対して効果的な溶媒であり、トルエン及びＭＩＢＫよりも有毒性が遙かに少ない。加えて、アルコールは、プリプレグテープ２０を調製及びデバルク処理するのに用いられる温度で容易に蒸発し、その結果、約４５重量パーセント又はそれ上の溶媒を含有するスラリー組成物は、約７重量パーセント未満の溶媒含有量を有するプリプレグテープ２０を生成することができる。更に、テープ２０からのアルコールの蒸発中の溶媒放出は、換気を必要とするレベル未満であり、アルコールは、規制外貨物として輸送することができる。
【００２８】
プリプレグテープが１０重量パーセント又はそれ以上の溶媒含有量を有することが多い従来の実施構成とは対称的に、本発明のテープ２０は、約１０重量パーセント未満又は約７重量パーセント未満の溶媒含有量を有することができる。通常は可撓性のプリプレグテープを製造するのに必要とされるテープ２０中の制限された溶媒量を補償するために、スラリー組成物は、これから製造されるテープ２０がテープ２０の所要の可撓性を提供できる可塑剤の十分に多くの量を含有するように配合することができる。
【００２９】
本発明のスラリー組成物で使用するのに好適な可塑剤は、限定ではないが、フタル酸ジブチルもしくはフタル酸ブチルベンジル、トリエチレングリコールビス（２−エチルヘキサノアート）、アジピン酸塩、グリコール、アマニ油、及びヒマシ油などのフタル酸エステルを含むことができる。本発明による好適な可塑剤は、バインダーと適合し、室温で液体形態となることができ、その結果、この可塑剤は、室温条件下でスラリー組成物を調製する際に液体として加えることができる。更に、好適な可塑剤は、毒性がなく、プリプレグテープ２０を調製しデバルク処理するのに必要な温度よりも高く且つプリフォームを焼成してセラミック前駆体をマトリックス１８の所望のセラミック材料に変えるのに利用される温度よりも低い温度である３５０℃を上回る温度で分解することができる。
【００３０】
上述のように、十分な量の可塑剤をスラリー組成物に含めて、プリプレグテープ２０の比較的低い溶媒含有量を補償してテープ２０の可撓性を向上させることができる。本発明によれば、可塑剤は、組成物の約５〜約１０重量パーセントの量、又は組成物の約６〜約７重量パーセントの量でスラリー組成物中に存在することができる。
【００３１】
スラリー組成物が上述の成分及び量を有するように調製された後、組成物は、あらゆる好適なプロセスにより補強材料１４に加えることができる。次いで、スラリー組成物は、溶媒の部分的蒸発により部分的に乾燥させて、マトリックス材料２２に埋め込まれた補強材料１４を含む可撓性のプリプレグテープ２０が得られ、該補強材料１４は、基本的に、セラミック前駆体、バインダー、可塑剤、及び何らかの粒子状フィラー材料、並びにテープ２０の形成中に蒸発しなかった溶媒の残りの部分により形成される。溶媒損失の結果として、テープ２０内のマトリックス材料２２は、重量で、約６０〜約７０％の固体粉体成分（セラミック前駆体及び何らかの追加の粒子状材料）、約１０〜約１８％のバインダー、約１０〜約１４％の可塑剤、及び約１０％未満の溶媒を含有することができる。本発明の実施形態によれば、テープ中のマトリックス材料の溶媒含有量は、約７重量％未満とすることができる。
【００３２】
次いで、テープ２０は、他のテープとレイアップすることができ、プリプレグテープのスタックは、高温高圧でデバルク処理してプリフォームを形成することができる。デバルク処理温度は、バインダー及び可塑剤の分解温度未満とすることができる。デバルク処理に続いて、この間に追加の溶媒が蒸発されて、各テープ２０は、溶媒の約１重量パーセント未満、又は約０．１重量パーセント未満を含有することができる。溶媒の追加の損失の結果として、テープ２０は、セラミック前駆体及び何らかの追加の粒子状材料により形成された固体粉体成分が約２５〜約４０重量パーセントと、バインダーが約４〜約８重量パーセントと、可塑剤が約４〜約８重量パーセントとを含有することができ、残部は補強材料１４である。
【００３３】
次に、プリフォームは、真空又は不活性雰囲気中でバインダー及び可塑剤を分解するのに十分な温度まで加熱し、次いで、マトリックス材料２２内のセラミック前駆体をＣＭＣ構成部品１０のマトリックス１８のマトリックス材料に変えるのに十分な焼成温度まで加熱することができる。上述のように、構成部品１０は更に、溶融浸透を受けて、焼成中のバインダーの分解の結果としてマトリックス１８内に生成された何れかの気孔を充填することができる。
【００３４】
上記では一方向整列の補強材料を含むテープのプリプレグ加工に関して考察したが、本発明はまた、代替の繊維構成に好適な技術を含む、他のプロセスを用いて作られる繊維強化複合材料にも適用することができる。例えば、代替の繊維構成は、限定ではないが、２次元又は３次元の織り繊維構成を含むことができる。
【００３５】
本発明によれば、繊維コーティングが施工された後、織り繊維の層を含むプリフォームは、公知のスラリー含浸技法に従って本発明のスラリー組成物で含浸することができる。例えば、スラリーは、スラリーキャスト技法を用いて含浸した後、溶媒の部分的蒸発及び溶融浸透を行うことができる。代替の技法は、スラリーを導入した後に加熱してセラミックを形成するのに外圧又は真空支援を必要とすることができる。
【００３６】
特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、当業者によれば他の形態を取ることができることは理解される。従って、本発明の範囲は、添付の請求項によってのみ限定されるものとする。
【符号の説明】
【００３７】
１０  構成部品
１２  積層体
１４  補強材料
１６  繊維
１８  セラミックマトリックス
２０  プリプレグテープ
【図１】
0006276837.tif 000002
【図２】
0006276837.tif 000003