用于交联碳化硅纤维前体聚合物的方法和设备的制造方法_2

文档序号:9756148阅读:来源:国知局
机构12(与设备10的其它构件组合)可构造成取决于陶瓷先驱体SiC纤维16的特定聚合物以大约0.2MGy到大约20MGy之间的累积剂量,且优选在大约5MGy到大约20MGy之间发射电子束辐射。就使用聚二甲硅基胺作为聚合物的陶瓷先驱体SiC纤维16实施例而言,电子束发射机构12(与设备10的其它构件组合)可构造成在大约
0.2MGy到大约2MGy的范围内的累积剂量下发射电子束辐射20。就将聚碳硅烷用作聚合物的陶瓷先驱体SiC纤维16实施例而言,电子束发射机构12(与设备10的其它构件组合)可构造成在大于5MGy的累积剂量下(如果至SiC纤维16的前体为聚碳硅烷),且优选在大约1MGy到大约20MGy的范围内发射电子束辐射20。
[0018]在一些实施例中,至SiC纤维16的前体定位在平台14上堆积的两层或更多层中。在一些此类实施例中,平台14上的陶瓷先驱体SiC纤维或SiC纤维聚合物前体16的厚度小于或等于大约一英寸。在一些此类实施例中,平台14上/中的陶瓷先驱体SiC纤维16的厚度小于或等于大约0.5英寸。在一些实施例中,设在平台14上/中的陶瓷先驱体SiC纤维16的厚度沿横穿陶瓷先驱体SiC纤维16的电子束辐射20的方向测量。在一些实施例中,设备可构造成使得电子束辐射20以基本正交或垂直的定向横穿陶瓷先驱体SiC纤维16。
[0019]如上文所述,陶瓷先驱体SiC纤维16与SiC纤维聚合物前体交联设备10的电子束辐射20之间的相对速度和定向可影响或至少关于交联过程期间从电子束发射机构12发射的电子束辐射20的最小、最大或最有效的剂量。如图1中所示,SiC纤维聚合物前体交联设备和方法10可包括平移机构18。平移机构18可构造成使平台14(具有包含在其中/其上的陶瓷先驱体SiC纤维16)和电子束辐射20中的至少一者相对于另一者平移,使得陶瓷先驱体SiC纤维16的不同部分接收一定剂量的电子束辐射20(例如,平台14上/中的陶瓷先驱体SiC纤维16的整体接收基本相同剂量的剂量或电子束辐射20)。在一些实施例中,平移机构18可构造成使电子束辐射20相对于平台14和承载在其上/其中的SiC纤维16平移。在一些此类实施例中,电子束发射机构12的部分或方面可由平移机构18平移。在一些实施例中,从电子束发射机构12发射的电子束辐射20可由平移机构18平移。例如,平移机构18可将电场/磁场施加到从电子束发射机构12发射的电子束福射20,以便使电子束福射20相对于陶瓷先驱体SiC纤维16平移。
[0020]在一些实施例中,如图2A和2B中所示,承载陶瓷先驱体SiC纤维16的平台14可由平移机构18相对于从电子束发射机构12发射的电子束福射20平移。具体而言,如图2A和2B中所示,交联设备10可构造成使得,首先,承载陶瓷先驱体SiC纤维16的平台14从未加工纤维16并未接收从电子束发射机构12发射的电子束辐射20的第一位置平移至陶瓷先驱体SiC纤维16的至少第一部分16A接收第一剂量的电子束辐射20A的第二位置。此平移可为线性、弧形、旋转或任何其它类型或方向的移动,其将陶瓷先驱体SiC纤维16有效定位在一个位置以接收从电子束发射机构12发射的电子束福射20。在一些实施例中,如图2A和2B中所不,发射的电子束辐射20A的大小、形状、定向、布局、图案等可小于接收辐射20的陶瓷先驱体SiC纤维16的大小、形状、定向、布局、图案等,S卩,仅在第一时间点的陶瓷先驱体SiC纤维16的第一部分16A可在交联过程期间暴露于电子束辐射20A。例如,电子束发射机构12可构造成以相比于辐射20横穿的平台14上的陶瓷先驱体SiC纤维16的面积限定更小的面积的图案发射电子束福射20。
[0021]在交联过程期间,承载未加工或陶瓷先驱体SiC纤维16的平台14可由平移机构18相对于从电子束发射机构12发射的电子束辐射20平移,以使陶瓷先驱体SiC纤维16的第二部分16B暴露于一定剂量的电子束辐射20B。以此方式,平移机构18可将陶瓷先驱体SiC纤维16的整体(或一部分)有效暴露于来自电子束发射机构12的电子束福射20的剂量。电子束福射20在陶瓷先驱体SiC纤维16上从电子束发射机构12的多次通过由此导致了多个剂量的辐射20。如下文进一步所述,交联特征和方法10的温度保持特征允许高剂量的辐射20的相对快速的输送。
[0022]使包含未加工纤维16的平台14和电子束辐射20中的至少一者相对于另一者平移,使得陶瓷先驱体SiC纤维16的多个部分接收至少一个剂量的辐射20(S卩,陶瓷先驱体SiC纤维16是交联的),可在等速或在变速下执行。例如,平台14上的陶瓷先驱体SiC纤维16的布置或定向(例如,恒定堆积厚度)可指示陶瓷先驱体SiC纤维16与电子束辐射20之间经由平移机构18的恒定平移速度将导致遍及陶瓷先驱体SiC纤维16的辐射的基本一致的剂量。然而,平台14上的陶瓷先驱体SiC纤维16的其它布置和定向可指示陶瓷先驱体SiC纤维16与电子束辐射20之间经由平移机构18的可变平移速度将导致遍及陶瓷先驱体SiC纤维16的辐射的基本一致的剂量。在其它变型中,对陶瓷先驱体SiC纤维16的辐射的非一致剂量可为期望的,且至少部分地由陶瓷先驱体SiC纤维16与电子束辐射20之间经由平移机构18的相对平移的速度或路径实现。在一些实施例中,平移机构18构造成使包含陶瓷先驱体SiC纤维16的平台14和电子束辐射20中的至少一者相对于另一者平移,使得陶瓷先驱体SiC纤维16与电子束辐射20之间的平移速度基本恒定且相对较大。在一些实施例中,陶瓷先驱体SiC纤维16与电子束辐射20之间的平移速度可为至少大约lOOcm/min。在一些实施例中,陶瓷先驱体SiC纤维16与电子束辐射20之间的平移速度可为至少大约500cm/min。
[0023]在交联过程期间陶瓷先驱体SiC纤维16(经由平台14)由平移机构18的平移可为线性、弧形、旋转或任何其它类型或方向的移动,其将陶瓷先驱体S i C纤维16 (经由平台14)有效定位在照射陶瓷先驱体SiC纤维16的第二部分16B的位置,这由围绕图2A和2B中所示的平台14的部分发出的示例性方向箭头指出。在图2A和2B中所示的实施例中,陶瓷先驱体SiC纤维16定位在平台14的基本平坦的表面上。在此实施例中,如图2A中所示,平移机构18可构造成使平台14且由此其上的陶瓷先驱体SiC纤维16沿基本线性平面或方向22平移。通过使平台14且由此其上的陶瓷先驱体SiC纤维16沿基本线性平面或方向22来回平移,平移机构18可以以电子束辐射20的若干剂量有效照射陶瓷先驱体SiC纤维16的整体。
[0024]图2B中示出了平台14上的潜在未加工或陶瓷先驱体SiC纤维16布局和从电子束发射机构12发射的电子束辐射20与平台14(且由此其上的陶瓷先驱体SiC纤维16)之间的相对平移的另一个实例。如图2B中所示,在一些实施例中,陶瓷先驱体SiC纤维16可围绕经过平台14的轴线X-X在一个或更多个层中以弧形、圆形或螺旋布置定位在平台14的表面上。类似地,在一些实施例中,平移机构18可构造成使平台14且由此其上的陶瓷先驱体SiC纤维16沿围绕X-X的旋转方向24平移。平台14且由此其上的陶瓷先驱体SiC纤维16经由平移机构18的旋转移动24可以以电子束辐射20(每次回转一个剂量)的若干剂量有效照射陶瓷先驱体SiC纤维16的整体。在一些这样的实施例中,围绕旋转轴线X-X的平台14的中心区域可不包括其上的陶瓷先驱体SiC纤维16,因为此陶瓷先驱体SiC纤维16将接收显著高于旋转轴线X-X远侧部分的辐射20剂量。在一些此类实施例中,交联设备和方法10可构造成使得平台14且由此陶瓷先驱体SiC纤维16上的旋转轴线X-X可与电子束辐射20的方向基本平行。
[0025]未加工或陶瓷先驱体SiC纤维平台14的示例性构造或布置在图1,3A和3B中示出。如图1中所示,平台14可形成或包括用于包含处理(S卩,照射且由此交联)的未加工SiC纤维16的室30 ο室30可基本可密封的或密封的,使得在处理期间基本防止了水分和氧进入室30且由此到包含在其中的陶瓷先驱体SiC纤维16上或周围的通过或转移。在一些实施例中,室30可构造成使得包含在其中的水分和氧在处理期间小于或等于大约50ppm,以避免与自由基的显著反应。在一些实施例中,室30可构造成使得包含在其中的氧在处理期间小于或等于大约lOppm。在一些实施例中,室30是基本气密性地可密封的或密封的。
[0026]如图1中所示,室30可至少部分地由凸缘32、窗口部件34、密封部件36和底座38形成。凸缘32可形成开口,电子束辐射20可投射穿过该开口且最终由陶瓷先驱体SiC纤维14吸收。凸缘32还可至少部分地用于将窗口部件30联接在开口上。窗口部件30可为可在有效交联包含在室30内的陶瓷先驱体SiC纤维14的水平下可由电子束辐射20穿透的任何材料或布置。窗口部件30也可为构造成在交联期间基本防止水分和氧穿过其且由此进入室中且到SiC纤维16上或周围的穿过或转移的任何材料或布置。在一些实施例中,窗口部件34为钛箔片。在一些此类实施例中,钛箔片为大约2mil厚。
[0027]在一些实施例中,如图1中所示,陶瓷先驱体SiC纤维平台14可包括至少一个密封部件36,以确保基本防止水分和氧在处理期间(S卩,交联)穿透或转移到室30中。例如,至少一个密封部件36可用于至少部分地将窗口部件30密封至凸缘32和/或底座38。如图1中所示,底座38可包括凹入的处理表面39(或其它特征),其构造成在凸缘32和窗口部件34联接到底座38上时提供底座38与窗口部件34之间的空间。以此方式,处理表面39可构造成将陶瓷先驱体SiC纤维16接收在其上。也如图1中所示,至少凸缘32和底座38可分别包括对应的孔口 40A和40B,其便于凸缘32、窗口部件34、密封部件36和底座38的联接,以经由紧固件(未
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