JPH09316217A - アブレータ材料およびその製造方法 - Google Patents
アブレータ材料およびその製造方法Info
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Abstract
ッション量が少ないと共に、従来のC/C製アブレータ
材料に比べて断熱性の良いアブレータ材料を得る。 【解決手段】 繊維クロスに樹脂を含浸させたプリプレ
グを積層したのちキュア処理して得た繊維強化樹脂や、
3方向に編んだドライプリフォームに樹脂を含浸させた
のちキュア処理して得た繊維強化樹脂を炭化ないしは炭
化および黒鉛化処理して低密度に調整された炭素繊維/
炭素複合材とし、この炭素繊維/炭素複合材の中に樹脂
を含浸させたのちキュア処理することによって、炭素繊
維/炭素複合材中に樹脂を含浸させたアブレータ材料と
する。
Description
熱ガスから保護するのに利用されるアブレータ材料およ
びその製造方法に係わり、従来の繊維強化樹脂(FR
P)製アブレータ材料に比べてリセッション量が少ない
と共に、従来の炭素繊維/炭素複合材(C/C材)製ア
ブレータ材料に比べて断熱性の良いアブレータ材料およ
びその製造方法に関するものである。
時には、大気との摩擦によって高熱状態となるので、内
部機器などへの熱影響を回避するためには、飛翔体の表
面を高熱ガスから保護することが必要である。
のための方法としては、例えば、(i)比較的弱い加熱
を長時間受ける場合に適したものとして、耐熱性に優れ
た表面材料を高温に保持し、表面からの輻射放熱によっ
て熱保護を行うようにした輻射冷却法、具体的には、耐
熱タイルを用いる方法や、(ii)比較的強い加熱を短
時間受ける場合に適したものとして、熱容量の大きい機
体で熱を吸収して、機体表面の溶融・燃焼等による変形
を防ぐようにした加熱吸収法、具体的にはノーズキャッ
プを用いる方法や、(iii)強い加熱を長時間受ける
場合に適したものとして、樹脂を主材料とする表面材の
熱分解・燃焼・昇華に伴う低温気体の噴出によって加熱
を減じ、高温表面からの輻射冷却と併せて熱防護を行う
ようにしたFRP製アブレータを用いるアブレーション
法や、表面の酸化消耗によるリセッション量が少ないC
/C製アブレータを用いるアブレーション法などがあ
る。
ン法に採用されるアブレータ材料に関するものである
が、従来のFRP製アブレータとしては、例えば、図4
に示す工程で製造されるものがあった。
に樹脂を含浸させたプリプレグを適当な大きさに切断し
たのち積層し、次いでキュア処理してFRP化すること
により、密度(ρ)が1.3〜1.5g/cm3程度の
2D−CFRP製アブレータ材料を得る。
は、例えば、図5や図6に示す工程で製造されるものが
あった。
編みあげたドライプリフォームに樹脂を含浸させたのち
HIP処理(熱間等方圧加圧処理)して樹脂を高圧炭化
し、さらに温度を上げて黒鉛化し、この樹脂含浸と炭化
処理と黒鉛化処理を数サイクル繰り返して密度を高める
ことにより密度(ρ)が1.8〜2.0g/cm3程度
の炭素繊維/炭素複合材(3D−C/C材)製アブレー
タ材料を得る。
だプリプレグを積層してキュア処理することによってC
FRP素材としたのち炭化および黒鉛化処理し、さらに
樹脂含浸と炭化処理と黒鉛化処理とを数サイクル繰り返
して密度を高めることによって密度(ρ)が1.8〜
2.0g/cm3程度の炭素繊維/炭素複合材(2D−
C/C材)製アブレータ材料を得る。
レータ材料のうち、CFRP製アブレータ材料では、加
熱された際に樹脂の熱分解ガスを発生するためブロッキ
ング効果が大であり、熱分解ガスによる冷却作用を得る
ことができると共に断熱性が良好であるという利点を有
しているものの、樹脂が熱分解したあとには強度の低い
炭化層が形成されると共にこの炭化層の表面の酸化消耗
が多く、また、動圧を受けた際のメカニカルエローショ
ンが大きいためにリセッション量がかなり多くなるとい
う問題点があった。
C材製アブレータ材料では、加熱された際に熱分解ガス
の発生がないためブロッキング効果を得ることができず
熱がそのまま伝達されることになるものの、表面の酸化
消耗によるリセッション量が少なく、また、動圧に対し
ても当初から強固な炭化層を形成しているためメカニカ
ルエローションがほとんどなく、これによってもリセッ
ション量がかなり少ないという利点を有しているが、断
熱性があまりよくなく、また、上記したように加熱され
た際に熱分解ガスの発生がないためこの熱分解ガスによ
る冷却作用を得ることができず、熱の伝達が多くなるた
め、内部機器に対する熱保護が十分でない場合もあり得
るという問題点があった。
がみてなされたものであって、従来のFRP製アブレー
タ材料に比べてリセッション量が少なく、また、従来の
C/C製アブレータ材料に比べて断熱性が良好であるア
ブレータ材料を提供することを目的としている。
タ材料は、請求項1に記載しているように、炭素繊維/
炭素複合材中に樹脂を含浸させてなる構成としたことを
特徴としている。
造方法は、請求項2に記載しているように、繊維強化樹
脂(FRP)を炭化ないしは炭化および黒鉛化処理して
炭素繊維/炭素複合材とし、炭素繊維/炭素複合材中に
樹脂を含浸させたのちキュア処理する構成としたことを
特徴としている。
造方法の実施態様においては、請求項3に記載している
ように、繊維クロスに樹脂を含浸させたプリプレグを積
層したのちキュア処理して繊維強化樹脂を得るようにな
すことができ、あるいは、請求項4に記載しているよう
に、3方向に編んだドライプリフォームに樹脂を含浸さ
せたのちキュア処理して繊維強化樹脂を得るようになす
ことができる。
度に調整した炭素繊維/炭素複合材中に樹脂を含浸させ
てなるものとしているので、樹脂のもつ熱分解ガスの発
生によるブロッキング作用ならびに良好なる断熱性特性
と、炭素繊維/炭素複合材のもつ良好なる耐リセッショ
ン性とが活かされたものとなって、従来のFRP製アブ
レータ材料に比べてリセッション量が少なくかつまた従
来のC/C製アブレータ材料に比べて断熱性の良好なア
ブレータ材料となる。
方法では、繊維強化樹脂(FRP)を炭化ないしは炭化
および黒鉛化処理して従来のものよりも低密度に調整さ
れた炭素繊維/炭素複合材とし、この低密度に調整され
た炭素繊維/炭素複合材の内部に樹脂を含浸させたのち
キュア処理する構成としているので、樹脂のもつ熱分解
ガスの発生によるブロッキング作用ならびに良好なる断
熱性特性と、炭素繊維/炭素複合材のもつ良好なる耐リ
セッション性とが活かされて、従来のFRP製アブレー
タ材料に比べてリセッション量が少なくかつまた従来の
C/C製アブレータ材料に比べて断熱性の良好なアブレ
ータ材料が製造されることととなる。
料の製造方法の第一実施形態を示すものであって、繊維
クロスに樹脂を含浸させたプリプレグを適宜の大きさに
切断してこれらを積層して所要厚さにしたのち、キュア
処理してFRP化することにより繊維強化樹脂を得る。
によってはさらに黒鉛化したのちHIP処理によって樹
脂を含浸させる。
脂含浸の工程は、従来の炭素繊維/炭素複合材の製造方
法では必要サイクルを得り返すことによって、炭素繊維
/炭素複合材の密度を高めるようにしているのである
が、本発明では炭素繊維/炭素複合材の中に樹脂を含浸
させたままのものとするため、これらの炭化,(黒鉛
化),樹脂含浸の工程は1サイクルないしは数サイクル
にとどめ、低密度に調整された炭素繊維/炭素複合材と
することによって、この炭素繊維/炭素複合材中に樹脂
を含浸させ、この状態でキュア処理することによりFR
P化する。
樹脂が含浸された2D−C/CFRPよりなるアブレー
タ材料が製造される。
方法の他の実施形態を示すものであって、ドライプリフ
ォームを3次元に編むことによって3D−ドライプリフ
ォームを得たのち、樹脂含浸し、キュア処理を行ってF
RP化することにより繊維強化樹脂を得る。
示したと同様の処理を施すことによって、低密度に調整
された炭素繊維/炭素複合材中に樹脂が含浸された3D
−C/CFRPよりなるアブレータ材料が製造される。
繊維/炭素複合材中に樹脂を含浸させてなるものである
から、従来の繊維強化樹脂(FRP)製アブレータ材料
のように熱分解ガスの発生によるブロッキング効果を得
ることができると共に従来の繊維強化樹脂(FRP)製
アブレータ材料に比べてリセッション量を少ないものと
することが可能であり、かつまた、従来の炭素繊維/炭
素複合材(C/C材)製アブレータ材料のように強固な
炭化層を形成させてメカニカルエロージョンの少ないも
のにできると共に従来の炭素繊維/炭素複合材(C/C
材)製アブレータ材料に比べて断熱性の良いアブレータ
材料とすることが可能であるという著しく優れた効果が
もたらされ、この結果、大気圏再突入カプセル用アブレ
ーション材料として使用した場合に空力形状を安定なも
のにすることが可能であると共に薄肉化を実現すること
ができ、軽量で且つ高性能なアブレータ材料を提供する
ことが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
造方法では、繊維強化樹脂を炭化ないしは炭化および黒
鉛化処理して炭素繊維/炭素複合材とし、炭素繊維/炭
素複合材中に樹脂を含浸させたのちキュア処理するよう
にしたから、従来の繊維強化樹脂(FRP)製アブレー
タ材料のように熱分解ガスの発生によるブロッキング効
果を得ることができると共に従来の繊維強化樹脂(FR
P)製アブレータ材料に比べてリセッション量を少ない
ものとすることが可能であり、かつまた、従来の炭素繊
維/炭素複合材(C/C材)製アブレータ材料のように
強固な炭化層を形成させてメカニカルエロージョンの少
ないものにできると共に従来の炭素繊維/炭素複合材
(C/C材)製アブレータ材料に比べて断熱性の良いア
ブレータ材料を製造することが可能であるという著しく
優れた効果がもたらされる。
繊維クロスに樹脂を含浸させたプリプレグを積層したの
ちキュア処理して得た繊維強化樹脂を用いることによっ
て、繊維配向が2次元構造の2D−C/CFRPアブレ
ータ材料を製造することが可能であり、請求項4に記載
しているように、3次元方向に編んだドライプリフォー
ムに樹脂を含浸させたのちキュア処理して得た繊維強化
樹脂を用いることによって、繊維配向が3次元構造の3
D−C/CFRPアブレータ材料を製造することが可能
であるという著しく優れた効果がもたらされる。
有する密度1.52g/cm3の複合化アブレータ材料
(2D−C/CFRP)を図1に示す工程に従って製造
した。
理は、150℃×10kgf/cm2×5hrの条件で
行い、その後の炭化処理は、N2中で、750℃×1k
gf/cm2×2hrの条件で行い、その後の黒鉛化処
理は、Ar中で、2500℃×1kgf/cm2×1h
rの条件で行い、その後の樹脂含浸(HIP)は、真空
脱泡を室温で0.1kgf/cm2×1hrの条件で行
うと共に含浸を室温で5kgf/cm2×1hrの条件
で行い、その後のキュア(FRP化)処理は、150℃
×10kgf/cm2×5hrの条件で行った。
を有する密度1.38g/cm3の繊維強化樹脂製アブ
レータ材料(2D−CFRP)を図4に示す工程に従っ
て製造した。
を有する密度1.83g/cm3の炭素繊維/炭素製ア
ブレータ材料(3D−C/C)を図5に示す工程に従っ
て製造した。
料において、図3に示すように、供試体1の直径をD=
30mmとし、厚さをT=40mmとし、表面から深さ
がL=25mm入ったところに熱電対2の先端が位置す
るようにして、矢印A方向からのアーク加熱による風洞
試験を行った。
圏再突入をシミュレーションするものとして次のとおり
に設定した。
明例によるアブレータ材料は、従来例1の繊維強化樹脂
(FRP)製アブレータ材料に比べてリセッション量が
かなり少なく、また、従来例2の炭素繊維/炭素複合材
(C/C材)製アブレータ材料に比べて最大内部上昇温
度が低いと共に最大内部上昇温度時刻が長く断熱性の良
いものとなっていることが確かめられた。
造工程を例示する説明図である。
製造工程を例示する説明図である。
領を示す説明図である。
示する説明図である。
工程を例示する説明図である。
工程を例示する説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 炭素繊維/炭素複合材中に樹脂を含浸さ
せてなることを特徴とするアブレータ材料。 - 【請求項2】 繊維強化樹脂を炭化ないしは炭化および
黒鉛化処理して炭素繊維/炭素複合材とし、炭素繊維/
炭素複合材中に樹脂を含浸させたのちキュア処理するこ
とを特徴とするアブレータ材料の製造方法。 - 【請求項3】 繊維クロスに樹脂を含浸させたプリプレ
グを積層したのちキュア処理して繊維強化樹脂を得る請
求項2に記載のアブレータ材料の製造方法。 - 【請求項4】 3方向に編んだドライプリフォームに樹
脂を含浸させたのちキュア処理して繊維強化樹脂を得る
請求項2に記載のアブレータ材料の製造方法。
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JP13389696A JP3644612B2 (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | アブレータ材料およびその製造方法 |
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6280300B1 (en) | 1998-11-25 | 2001-08-28 | Ebara Corporation | Filter apparatus |
EP3130544A4 (en) * | 2014-04-10 | 2017-05-24 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Ablator, reentry vehicle, and methods respectively for manufacturing said ablator and said reentry vehicle |
CN108081692A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-05-29 | 山东大学 | 三维编织耐烧蚀复合材料板材及其制备方法 |
CN108248139A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-07-06 | 山东大学 | 三维编织碳碳复合材料板及其制备方法 |
CN113860900A (zh) * | 2021-10-29 | 2021-12-31 | 西安美兰德新材料有限责任公司 | 一种高性能碳纤维复合材料板的快速制备方法 |
CN115991608A (zh) * | 2022-12-26 | 2023-04-21 | 内蒙古航天红岗机械有限公司 | 一种内生纤维增强碳/陶喉衬材料的制备方法 |
WO2023193614A1 (zh) * | 2022-04-07 | 2023-10-12 | 江苏大学 | 一种芳纶纤维树脂基复合材料内部激光诱导碳化层制备方法 |
-
1996
- 1996-05-28 JP JP13389696A patent/JP3644612B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6280300B1 (en) | 1998-11-25 | 2001-08-28 | Ebara Corporation | Filter apparatus |
EP3130544A4 (en) * | 2014-04-10 | 2017-05-24 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Ablator, reentry vehicle, and methods respectively for manufacturing said ablator and said reentry vehicle |
US10647452B2 (en) | 2014-04-10 | 2020-05-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Ablator, re-entry vehicle and method of manufacturing them |
CN108081692A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-05-29 | 山东大学 | 三维编织耐烧蚀复合材料板材及其制备方法 |
CN108248139A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-07-06 | 山东大学 | 三维编织碳碳复合材料板及其制备方法 |
CN113860900A (zh) * | 2021-10-29 | 2021-12-31 | 西安美兰德新材料有限责任公司 | 一种高性能碳纤维复合材料板的快速制备方法 |
WO2023193614A1 (zh) * | 2022-04-07 | 2023-10-12 | 江苏大学 | 一种芳纶纤维树脂基复合材料内部激光诱导碳化层制备方法 |
GB2621029A (en) * | 2022-04-07 | 2024-01-31 | Univ Jiangsu | Preparation method for laser-induced carbonization layer in aramid fiber reinforced polymer |
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CN115991608B (zh) * | 2022-12-26 | 2024-05-10 | 内蒙古航天红岗机械有限公司 | 一种内生纤维增强碳/陶喉衬材料的制备方法 |
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