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_3

文档序号:9756148阅读:来源:国知局
示出)形成室30。此外,底座38可包括构造成用于一旦室30密封就除去室30的水分和氧的一个或更多个端口 42。例如,至少一个端口 42可用于在密封之后从室30排出任何水分和氧,且/或将环境引入室30中,这便于或至少不干扰陶瓷先驱体SiC纤维16的交联。例如,至少一个端口42可用于从室30排出水分和氧,使得室30在处理期间(例如,照射)包含小于或等于大约50ppm的水分和氧,且优选小于或等于大约1ppm的氧。一旦水分和氧基本从室30除去(且/或环境投入室30中),则至少一个端口42可基本密封(例如,气密性密封),以由此密封基本没有氧和水分的室30。
[0028]如图3A中所示,底座38可包括冷却剂入口44、冷却剂出口46,以及在其间延伸的冷却剂通道48。冷却剂入口 44、冷却剂出口 46和冷却剂通道48可允许热传递材料或冷却剂(未示出)流过底座38。在图1-3B中所示的示例性实施例中,底座38为包括第一底部部分52和第二顶部部分54的两部分构造。如图3A中所示,示例性第二底部部分54包括或形成一侧上的处理表面39,且包括或形成另一侧上的冷却剂入口 44、冷却剂出口 46和冷却剂通道48的一部分。在此布置中,流过冷却剂通道48的热传递材料或冷却剂可吸收穿过第二顶部部分54(且可能地第一底部部分52)从处理表面39且最终从照射的陶瓷先驱体SiC纤维16传导的热,以在交联期间保持其温度。当组装好时,如图3B中所示,第一底部部分52和第二顶部部分54可形成其间的密封件56,使得密封的冷却剂通道穿过底座39形成(除入口 44和出口 46外)。在一些实施例中,热传递材料或冷却剂可为冷却剂流体。一个或更多个栗或类似的机构(未示出)可与平台14相关联,以迫使热传递材料或冷却剂穿过平台14的冷却剂通道48从冷却剂入口 44流至冷却剂出口 46。以此方式,平台14(或设备或方法10)包括整体结合的换热器,其在交联过程期间与电子束辐射20的剂量同时地保持或调节平台上的陶瓷先驱体SiC纤维16的温度(S卩,在辐射的剂量期间和各个辐射的剂量之后)。
[0029]冷却剂通道48和交联期间在其中流动的冷却剂允许了应用电子束辐射20的相对高的剂量率,而不熔化陶瓷先驱体SiC纤维16。在一些实施例中,冷却剂通道和其中流动的冷却剂可构造成在电子束辐射20的相对高的剂量率(例如,大于或等于大约12kGy/秒)期间通过保持或冷却平台14的一部分的温度(例如,经由传导、对流或它们的组合)来将陶瓷先驱体SiC纤维16的温度保持或调节成低于陶瓷先驱体SiC纤维16的软化点。因此,在一些实施例中,流过冷却剂通道48的热传递材料或冷却剂的温度可低于设在平台14上的陶瓷先驱体SiC纤维16的软化点。在一些实施例中,冷却剂通道48和其中流动的冷却剂可构造成在电子束辐射20的相对高的剂量率(例如,大于或等于大约12kGy/秒)期间通过保持或冷却平台14的一部分的温度(例如,经由传导、对流或它们的组合)来将陶瓷先驱体SiC纤维16的温度保持或调节成低于陶瓷先驱体聚合物的熔点。在一些实施例中,流过冷却剂通道48的冷却剂的温度比平台14的室30内的陶瓷先驱体SiC纤维16的软化点低至少大约50°C。在一些实施例中,平台14包括聚硅氮烷SiC纤维16,且流过冷却剂通道48的冷却剂构造(例如,温度、流速等)成保持或防止聚硅氮烷SiC纤维16的温度超过大约100°C。在一些实施例中,平台14包括聚碳硅烷SiC纤维16,且流过冷却剂通道48的冷却剂构造(例如,温度、流速等)成保持或防止聚碳硅烷SiC纤维16的温度超过大约200°C。
[0030]用于交联陶瓷先驱体SiC纤维的另一示例性设备、系统、方法等在图4-5B中示出,且大体上由参考标号110标记。如图4-5B中所示,陶瓷先驱体SiC纤维交联设备和方法110可包括作用类似于上文参照图1-3B所述的示例性陶瓷先驱体SiC纤维交联设备、系统、方法等10的若干构件、特征等,且因此,前面加数"Γ的类似的参考标号用于指出相似的元件、构造、特征、功能等。上文参照其它陶瓷先驱体SiC纤维交联设备、系统、方法、特征、功能等和它们的子组件的描述(包括关于备选实施例(即,修改、变型等)的描述)同样适用于陶瓷先驱体SiC纤维交联设备、系统、方法等110(和其任何备选实施例)。尤其如图4-5B中所示,图4-5B的示例性陶瓷先驱体SiC纤维交联设备、系统、方法等110与图1-3B的实施例10关于陶瓷先驱体SiC纤维平台114的构造或布置、设在平台114上的陶瓷先驱体SiC纤维116,以及交联过程期间陶瓷先驱体SiC纤维平台114(且由此设在其上的陶瓷先驱体SiC纤维116)和/或电子束福射120的平移而不同。
[0031]如图4中所示,陶瓷先驱体SiC纤维交联设备和方法110构造成经由平台114通过旋转机构118围绕旋转轴线X-X的旋转124来交联(即,照射)设在平台114上的陶瓷先驱体SiC纤维116。在其上承载陶瓷先驱体SiC纤维116的平台114的底座138的处理表面139围绕旋转轴线X-X形成且可能限定旋转轴线X-X。例如,如图4和5A中所示,底座138可形成或包括鼓、线轴、圆柱或类似形状,使得处理表面139为弧形,且至少部分地围绕旋转轴线X-X延伸。在一些实施例中,底座138(和/或其处理表面139)形成轴线,且此轴线可与处理表面139的旋转轴线X-X基本对准。在一些实施例中,平台的底座138的处理表面139形成圆柱形,其具有大约3英寸到大约10英尺的范围内,且优选在大约6英寸到大约3英尺的范围内的直径。如图4和5B中所示,在一些实施例中,凸缘132和窗口部件134可形成鼓、线轴、圆柱或类似的形状,使得凸缘132围绕底座138的弧形处理表面139至少部分地联接窗口部件134。以此方式,凸缘138和窗口部件134可将陶瓷先驱体SiC纤维116至少部分地密封至底座138。
[0032]如图5A中所示,平台114可包括内部区域,其包括用于热传递材料或冷却剂流过其间的冷却通道148。在一些实施例中,冷却通道148可由有效用作冷却剂经由其间从入口流至出口的通路的导管或其它部件或构造限定。冷却通道148可构造成保持、调节或冷却平台114的底座138的处理表面139且由此设在处理表面139上的陶瓷先驱体SiC纤维116。在一些实施例中,平台114的底座138的处理表面139可形成在底座138的壁的外表面上,且冷却通道148可设在与外表面相反的底座138的壁的内表面上。以此方式,热可经由传导(和/或另一热传递机制)从处理表面139且穿过底座138的壁行进至内表面且最终至流过冷却通道148的冷却剂。
[0033]在一些实施例中,如图4-5B中所示,盖部件152可联接到底座138上。盖部件152可包围底座138的内部部分,诸如包括冷却通道148的内部部分。盖部件152可提供陶瓷先驱体SiC纤维116上的凸缘138和窗口部件134的密封,以产生用于陶瓷先驱体SiC纤维116的密封的室或腔。如上文所述,用于包含陶瓷先驱体SiC纤维116的平台114的陶瓷先驱体SiC纤维室、封壳或腔可以是基本气密性的,且可包括一个或更多个端口以有助于从室除去水分和氧(和/或将环境引入室中)。还如图4-5B中所示,平移部件150可与盖部件152和底座138相关联。至少一个平移部件150可构造成由平移机构118使用,以使平台114(且由此其上的陶瓷先驱体SiC纤维116)围绕旋转轴线X-X平移(例如,旋转)。
[0034]如图5A中所示,平台114的鼓形底座138的处理表面139将用陶瓷先驱体SiC纤维116卷绕。在一些实施例中,平台114上的陶瓷先驱体SiC纤维116可直接从纤维纺纱线的喷丝头卷绕。陶瓷先驱体SiC纤维116可卷绕来形成堆积的多层陶瓷先驱体SiC纤维116。在一些此类实施例中,平台114的陶瓷先驱体SiC纤维116的厚度可小于或等于大约一英寸。在一些实施例中,平台114的陶瓷先驱体SiC纤维116的厚度可为大约0.8英寸。
[0035]如图5A中所示,一旦平台114用陶瓷先驱体SiC纤维116卷绕,则盖部件152和/或平移部件150可联接到平台114的底座138上。一旦盖部件152联接到用SiC纤维116卷绕的平台114上,则凸缘132和窗口 134可联接到平台114上,以形成围绕陶瓷先驱体SiC纤维116的基本密封的区域、腔、封壳或室。如上文所述,围绕SiC纤维116的密封的区域、腔、封壳或室可以是基本排出氧和/或水分的。此外,一个或更多个端口可用于将环境引入围绕陶瓷先驱体SiC纤维116的密封的区域、腔、封壳或室,这有助于陶瓷先驱体SiC纤维116经由电子束辐射120的交联。如图4中所示,密封的平台114可沿方向122平移,使得从电子束辐射机构112发射的电子束辐射120经过窗口部件134,且横穿陶瓷先驱体SiC纤维116。在一些实施例中,平台114的此平移可由平移机构118提供。还如图4中所示,在一些实施例中,电子束辐射机构112和平台114可布置或定向成使得电子束辐射120在沿平台114的旋转轴线X-X延伸的方向上在陶瓷先驱体SiC纤维116的长度的整体或至少较大部分上延伸。在一些实施例中,从电子束辐射机构112发射的电子束辐射120可沿基本垂直地延伸穿过平台114的旋转轴线X-X的方向行进。以此方式,从电子束辐射机构112发射的电子束辐射120可基本垂直于或正交于平台114上的陶瓷先驱体SiC纤维116延伸。
[0036]在陶瓷先驱体SiC纤维交联设备和方法110的此鼓状旋转布置中,电子束辐射机构112可发射电子束辐射120,且平台114可围绕平移轴线X-X旋转地平移124,以照射陶瓷先驱体SiC纤维116,且由此交联(至少部分地)陶瓷先驱体SiC纤维116。在一些实施例中,此旋转平移124可由平移机构118提供。平台114(且由此其上的陶瓷先驱体SiC纤维116)旋转的速度和电子束
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