TW200812934A

TW200812934A - Method for densification of porous articles

Info

Publication number: TW200812934A
Application number: TW096129087A
Authority: TW
Inventors: Kenny Chang; Bruce Zimmerman; Arnaud Fillion
Original assignee: Messier Bugatti
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2008-03-16
Also published as: TW200826745A; BRPI0716038A2; KR20090040458A; MX2009001415A; KR20090040371A; EP2051952B1; CN101528637B; US20100297360A1; US8568838B2; MX2009001416A; RU2009107003A; WO2008017678A3; RU2410851C2; US20100156005A1; RU2431629C2; EP2050311A2; WO2008017676A3; JP2010500707A; RU2431628C2; CN102815970A

Description

200812934 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係關於-㈣於以理想地高的生產速率來緻密化多錄物件之方法及裝置，尤其但未必僅關於諸如飛_ 動裔之摩擦制動物件的領域。【先前技術】 •在摩擦物質之領域中，通常已知的係將多孔性物質用於製造諸如摩擦制動盤之摩擦部件。此等摩擦部件之製造通常以多孔性預成型&之構造而開始舉例而5，在許多摩擦制動應用中，使用環形預成型土不〇環形預成型料使用若干不同的已知方法來構造。舉例而言，可將碳纖維織物層針紮在一起，且可自堆疊物質切割環形預成型坯。又，可（例如）藉由編織碳纖維或藉由將碳纖維編結為所要形狀來形成近淨形預成型链。已知某些碳纖維織物具有 "便利以螺旋形式來放置織物之編織品。在此情形中，，，近淨"指代形成具有接近於最終物件（諸如，環形制動盤）之= 要形狀之形式的結構。氧化聚丙烯氮化物（p〇1yacryl〇nitride，"ρΑΝ”）纖維或基於、歷青之纖維為用於此應用類型中之起始纖維的普通實例。隨後，可在高溫處理步驟中使此等纖維碳化。在另二習知方法中，使用樹脂或瀝青來形成起始纖維，且稍後以^如氮氣之反應性氣體來固化所得塊狀物。接著使因而固化: 123480.doc 200812934 塊狀物碳化以獲得半剛性預成型坯。在任何情況下’品要進一步緻雄、化所得之多孔性預成型坯（尤其但未必僅利用含碳物質），以便獲得所要摩擦及機械性質。化學氣相滲透（chemical vapor infiltration，，，cvi，，）為在此方面用於獲得碳/碳複合物質之廣泛使用的習知技術。CVI 使用含烴氣體來滲透多孔性預成型坯。接著在高溫下使 CVI氣體裂化，以便在預成型坯之纖維結構上留下碳塗層。習知CVI通常需要幾百小時之處理，以便獲得具有所要密度及機械性質之碳/碳（”c/c”）結構。例如，典型的習知 CVI製程包括被執行（例如）超過大約3〇〇至5〇〇小時或更多之第一滲透週期。然而，習知CVI在適當地緻密化預成型坯之内部之前頻繁地導致預成型坯之表面孔隙度的快速阻塞。為了，，重開，，表面孔隙度以允許進一步緻密化，中間加工步驟變為必要的般而言，此中間加工（使用諸如研磨之已知方法）移示一有妷阻塞孔之預成型坯的表面層以曝露預成型坯之開 :使侍烴氣可再次滲透預成型坯結構。考慮到在典型緻製私中緻岔化幾百個預成型坯，中間加工步驟可將多達48小時添加至整個習知CVI緻密化製程。一旦完成部分緻密化之物件之中間加工，便執行第二製程以利用預成型坯之重開表面孔隙度。A第二CVI 步驟可持續（例如）另—遍_5叫時或更多。此通常使 123480.doc 200812934 用C VI來完成習知的緻密化製程。用以緻欲化多孔性預成型述之另一方法使用液體而非氣悲烴前驅物。此緻密化方法在此項技術中有時被稱為，，薄膜沸騰”或’’快速緻密化”。薄膜沸騰緻密化通常包括將多孔性預成型坯浸沒於液態煙中’使得液體大體上完全滲透預成型坯之孔及間隙。此後’藉由諸如感應線圈之適當置放的電元件來將所浸沒之預成型坯感應性地加熱至高於液態烴之分解溫度的溫度 (通常為1000°c或更多）。更特定言之，鄰近於感應性加熱之預成型链結構之液態烴在預成型坯孔隙度内解離成各種氣相種類。氣相種類之進一步熱分解導致熱解碳形成於多孔性物質之開區域中的内表面上。在（例如）美國專利第 4 472 454 號、第 5 389 152 號、第 5 397 595 號、第 5 733 61 1 號、第 5 547 717 號、第 5 981 002 號及第 6 726 962號中論述了液體前驅物用於緻密化之使用。此等文件中之每一者以全文引用的方式併入本文中。通常已知此領域中之感應性加熱的概念，其包括如在上述參照案中所述的概念。然而，將預成型坯加熱至高溫 (至少lootrc且多達i4〇o°c )同時照字面意義將其浸沒於高度揮發性之烴液（諸如，環己烷）中會引發非常重要的安全問題。【發明内容】本發明係關於一種使用液體前驅物來緻密化多孔性基板之製程，其中所使用之”新，，或”新鮮，，液體前驅物的體積係 123480.doc 200812934 藉由將用於緻密化之液體前驅物維持於小於純淨但仍在化子上適合於緻密化製程之純度含量來有效地減小。實際上，本發明使用人工”老化的”（依據存在於其中之雜質）液體前驅物。【實施方式】本發明之方法及裝置之參看隨附圖式的特徵及細節係藉由說明來展示且並不作為對本發明之限制。僅藉由實例及/或說明，在下文中提及諸如用於製造摩擦制動盤之預成型坯的多孔性預成型坯。然而，應明確地注意，本發明通常更適用於以所述之方式來緻密化其他種類之多孔性基板。圖1中說明用於使用液體前驅物來執行緻密化之設施的高度示意性圖示。系統可包括用於管理新及所使用之前驅物液體之輸送的遠端液體前驅物儲存部位100(包括（例如）机體轉移系統）。根據本系統所使用之前驅物液體的一實例為諸如環己烧（C6HU)之液態烴。舉例而言，可提供用於液體前驅物之一或多個遠端儲存槽的槽”場，，（farm)(共同地以1〇〇表示）。槽場亦可包括用於至少最初儲存所使用之液 :前驅物的一或多個槽。為了安全起見，可能需要或甚至而要（視可適用之工業需求而定）至少保持槽場1〇〇與設施之其餘部分相距某-距離。舉例而t，_些地區及/或國家法令需要大約幾百尺之分離度。 ;、、要夺°又施可視需要包括用於保持相對少量之新前驅物液體接近於處理設備之相對較小的局部儲存槽1〇5。 123480.doc 200812934 用於互連設施之各種部分之管道系統(包括泵及其類似物）為白知的’且可具有適合於所使用之液體前驅物（尤其但未必僅為液悲烴)之輸送的任何構造及配置。流體轉移系統較佳但未必為電腦控制的。市售的電腦控制系統(例如且不限於可購自公司OPT0 22之系統)可用於監控且控制此類型之流體轉㈣統’其包括新液體前驅物自外部供應器之負載。 " 將液體前驅物自局部前驅物儲存槽1G5供應至—或多個反應室(共同地被指示於110)β較佳地，提供足夠液體前驅物以大體上浸沒在其中被緻密化之—或多個預成型链，以及與其相關聯之感應加熱線圈。如前文所提及，薄膜沸騰製程產生部分地導致熱解碳形成於預成型4孔隙度之内表面上的氣態種類。•物蒸氣在可能之程度上被俘獲且為了製程中之可能再循環而在習知冷凝器單元115處被冷凝。商用冷卻塔14〇可用於維持適當水溫以用於冷卻冷凝器單元丨丨5。仍剩餘之廢氣較佳被傳送至已知組態之熱氧化器以燃盡廢氣中之殘餘烴。來自電源125之功率係藉由根據設施中之給定之元件配置且根據適當之所要尺寸考慮而構造之金屬匯流條％轉移至感應線圈25。匯流條可由（例如）銅製成且較佳但未必藉由水冷卻網路50進行水冷卻。（見圖2。）曰每一電源125可具有遠端PID迴路控制能力且可自電腦控制終端來監控且控制。藉由已知方法對緻密化製程 123480.doc -10- 200812934 始、度控制、電壓控制、電流控制、頻率控制及/或溫度控制亦在預期配置之範疇内。圖2說明反應室11〇，該反應室11〇經構造且配置以處理其中之兩個（例如）多孔性預成型坯。反應室11〇具有對應於待處理之母預成型坯35的兩個感應加熱線圈組25。感應線圈組25較佳地使用由（例如）可耐受（例如）液態烴環境之非導電玻璃複合物質45(諸如，在此項技術中被稱為，，G_ 10之物貝）製成的非反應性熱穩定支撐物而安裝於適當位置。感應加熱線圈25較佳地為水冷卻盤餅形螺旋線圈且可由銅金屬製成。為此，需要將專用於水冷卻系統之熱交換器135(見圖1)提供給感應線圈乃。在使用中，被緻密化之預成型坯（或磨損制動器）35藉由自感應線圈乃之直接耦合來加熱。在負載及卸載線圈/反應室11〇之實例中，頂蓋面板15具有用於密封室110之習知鎖定機構。每一反應室11〇(多至所提供的）具有可操作地連接至冷凝器115及熱氧化器之共同排出線10及共同液體前驅物供應線連接2〇。每一反應室11〇可自電腦控制系統被理想地填充、排放且^控。纟自緻密化製程之排出液體前驅物蒸氣經冷凝且反饋至反應室U0’而殘餘廢氣接著被帶至熱氧化器12〇且被燃燒。一因為揮發性液態烴為用於本發明中之液體前驅物的特定 Θ例’所以需要（但非強制性地）提供氮（n2)氣體供應系統 (未圖示）’以（例如）沖洗管道系、统且通常以惰性氣體（而非 123480.doc 200812934 3氧工氣）來填充系統中之空隙，以便減小燃燒風險。在特疋貝例中，遠端液體前驅物儲存槽與局部液體前驅物儲存槽=者中之空白空間以輕微的連續供應之超壓氮（或其紙k ί已知之惰性）氣體來維持，以便防止揮發性蒸氣之在危險的積聚。將與排出氮氣混合之烴種類發送至埶氧化器120,使得烴可在氣體排出i外部之前被燃盡。…、 ’因_使用”濕式”製程，所以有用的係將乾燥烘統中’以在緻密化之後使緻密化預成型坦 =°、自此乾燥烘箱⑽之排出亦較佳連接至熱氧化器 ,e ^ ^ I孔中所夾页之重及輕的芳族物。關於女全考慮，假定在社乾^期間在烘箱中存在揮發性氣體，則有料係使用在結構上抿4m ^ ^ ^ ^ ^ 彝上抵抗在其中發生爆炸之情況

下之故卩手的烘箱結構。乾焊I 以# 1 ^ ^ ” I耘可為（例如）電腦控制的，以便間化製程控制。

123480.doc 12- 200812934 表1 時效環己烷-八個連續 m 化學名稱 #1Α #1B #2A #2B #3A #3B #4A #4B #5A #5B #6A #6B #7A #7B #8A #8B 〈百分比範圍〉 Qty% Qty% Qty% Qty% Qty% Qty% Qty% Qty% Qty% Qty% Qty% Qty% Qty% Qty% Qty% Qty% 未知氣體 0.02 0.07 0.12 0.08 0.12 0.10 0.14 0.09 0,19 0.10 0.10 0.10 0.15 0.10 0.07 0.02 環戊二烯 0.02 0.08 0.07 0.10 0.10 0.13 0.13 0.13 0.18 0.16 0.14 0.14 0.15 0.14 0.12 0.18 己烷 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 甲基環戊烷 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01 0.02 苯 0.20 0.73 0.61 1.15 0.97 1.55 1.41 1.89 1.89 2.19 2.00 2.33 2.24 2.55 226 2.75 環己烷 99.57 98.34 98.60 S7.44 97.82 96.58 96.89 95.81 95.90 95.26 95.68 94.98 95.22 9459 95.23 9427 環己烯 0.03 0.07 0.06 0.11 0.09 0.14 0.13 0.17 0.16 0.19 0.17 0.20 0.19 0.22 0.20 0.23 庚烷 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0,00 0.00 甲基環己烷 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0,00 0.00 0.00 甲苯 0.03 0.12 0.09 0.18 0.15 0.24 0.21 0.31 0,29 0.35 0.31 0.38 0.35 0.42 0.37 0.44 乙苯 0.00 0.01 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 苯乙炔 0.01 0.03 0.02 0.04 0.03 0.05 0.05 0.07 0.06 0.08 0.07 0.08 0,07 0.08 0.07 0.09 苯乙烯 0.03 0.11 0.08 0.17 0.13 0.22 0.19 0.29 0.26 0.32 0.28 0.35 0.32 0.38 0.33 0.39 壬院 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 茚 0.01 0.05 0.04 0.08 0.06 0.11 0.09 0.14 0.12 0.15 0.13 0.16 0.14 0.17 0.15 0.16 萘 0.04 0.17 0.13 0,27 0.21 0.36 0.31 0.47 0.42 0.53 0.45 0.57 0.51 0.62 0.54 0.62 甲基萘 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.02 0.02 0,02 0.02 0.02 0.03 0.02 0.02 危 0,00 0.03 0.02 0.04 0.03 0.05 0.04 0.06 0.05 0.06 0.05 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 η 0.00 0.01 0.00 0,01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 總數 99.99 99.86 99.88 99.72 99J7 99.61 99.65 99.51 99.59 99.48 99.46 99.45 99.49 99.44 99.49 99.31

表1提供老化C6H12及自緻密化製程所產生之主要雜質的分析。在此研究中，使用專用功率曲線而以碳化預成型场來執行三個反應器中之八個緻密化週期。詳言之，目標為減少新或，，新鮮，，液體前驅物（其可為相對較貴的）之使用’ 以補充在生產期間所使用之前驅物。收集且發送來自八個連續運轉之十六個老化CsHu樣本以供分析。目的為使個別污染物峰值與老化C6H12相關。在每一緻密化週期之前及之後收集樣本且將其識別為A及 B 〇在第八週期結束時之C6H12 %濃度仍高於94%。主要的所得雜質峰值為苯、萘、甲苯、苯乙烯、環己烯、環戊二烯 -13- 123480.doc 200812934 及印。七個所量測雜質中之六個在整個八個週期中遵循穩疋的通f漸增之趨向。由老化研究構成之氣相層析法（gc) 刀析扣不所有主要污染物及環己烷濃度完全可預測。所有雜質峰值自一週期至下一週期被一致地重複。亦預期藉由以各種雜質來摻雜液體前驅物而對老化液體則驅物之模#疑。以此方 <，有可能有利地延長液體前驅物之可用令命及/或減少對高度純淨（且因此，相對昂貴）液體 $驅物之而要。換έ之’ 一方面，可識別前驅物純度之” 最】έ1，使得可使用以高於彼最小值之純度含量的前驅物（在以高度純淨前驅物進行替換之前）。另一方面，可識別前驅物純度之較低可接受含量，使得所預期之緻密化製程將在正進行中之基礎上使用彼較低純度之前驅物。總之’理想地減少了局純度前驅物液體之使用。藉由以上文所提及之各種雜質來摻雜液體前驅物以便近似兩度純淨液體前驅物在若干製程週期之後的逐漸”惡化” 來杈擬老化液體前驅物。開發一模型以預測在各種週期時之％己烷濃度。基於來自先前所述之八個連續運轉的實驗二貝料來執行外插法。圖4說明所預測之環己烷濃度對比連續製程運轉之數目。應注意，主要因為在緻密化週期之前將新環己烧添加至製程槽，所以所計算之環己烷濃度在約 40個運轉之後大體上達到穩態。 123480.doc -14- 200812934 500加侖分批計算;

化學品質量百分比密度質量百分比X密度 kg/500加侖丨/500加侖加侖環己烷 90.00 0.779 0.701 1291.500 1657.895 438.02 苯 5.46 0.874 0.048 78.351 89.646 23.68 萘 1.25 0.963 0.012 17.938 N/A N/A 苯乙烯 0J8 0.909 0.007 11.193 12.314 3.25 環己烯 0.51 0.810 0.004 7.319 9.035 2.39 環戊二烯 0.44 0.986 0.004 6.314 6.404 1.69 甲苯 0.86 0.867 0.007 12.341 14.234 3.76 茚 0.36 0.997 0.004 5.166 5.183 1.37 苯乙炔 0.17 0.930 0.002 2.440 N/A N/A 苊 0.15 0.899 0.001 2.153 N/A N/A mgr 99.98 0.790 474,16 注意：混合物之所計算的密度爲：0,790 g/cc。可允許的槽容量爲480加侖 480加侖批重：0.790x480x3.785=1435 (kg) 表2 九種化學品係購自Alfa Aesar以摻雜環己烧前驅物。表2 提供關於用於摻雜之化學品的資訊。所購買之化學品之純度係在99.6%至80%之範圍内。表2提供用於個別化學品之量以獲得90%之環己烷濃度。儘管因為此凝膠狀物質在空氣中極其易燃，所以為了安全起見而未在混合中使用環戊二烯，但將90%之環己烷濃度用於最初混合，以便模擬模型。然而，咸信對測試之效應為最小的。使用最初90%之混合來執行六個連續緻密化週期。在每一週期之前及之後收集液體前驅物之樣本且發送以用於GC分析。 500加侖分批計算VS GC量測；化學品混合中所使用之質量百分比 GC百分比範圍密度質量百分比X密度 kg/500加侖丨/500加侖加命環己橾 90.000 90.318 0.779 0.701 1291.500 1657.895 438.02 苯 5.460 5.255 0.874 0.048 78.351 89.646 23.68 萘 1.250 1.422 0.963 0.012 17.938 N/A N/A 苯乙烯 0.780 0.870 0.909 0.007 11.193 12.314 3.25 環己烯 0.510 0.536 0.810 0,004 7.319 9.035 2.39 環戊二烯 0.440 0.010 0.986 0.004 6.314 6.404 1.69 甲苯 0.860 0.939 0.867 0.007 12.341 14.234 3.76 茚 0.360 0.390 0.997 0.004 5.166 5.183 1.37 苯乙炔 0.170 0.204 0.930 0.002 2.440 N/A N/A 危 0.035 0.010 0.899 0.000 0.502 N/A N/A 1¾¾ 99.87 99.95 0.789 474.16 表3 15- 123480.doc 200812934 將來自六個連續週期之總共十二種老化前驅物發送至用於氣相層析法分析之實驗室。在緻密化週期之前及之後自 5 00加侖之槽收集老化前驅物樣本。表3提供對所模擬之 90%之混合前驅物的GC分析。在表3中觀察到，除了環戊二烯以外，來自所有化學品之所報告的濃度精密地遵循用於90%之混合物中的質量百分比，環戊二烯歸因於其在空氣中之高易燃性而實際上未被使用。然而，咸信環戊二烯自實際樣本之省略對測試具有最小的整體效應。摻雜硏究-六個連續運轉化學名稱 #1Α #1Β H2A USB #3A #3B MA me #5A #5B #6A #6B <百分比範圍〉 Qty% Qty% Qty% Qty% Qty% Qty% Oy% Qty% Qty% Qty% Oy% Qly% 未知物 0.040 0.410 0.42D 0.540 0.580 0.77Ό 0.710 0.830 0.750 Q840 0.860 Q97D 環戊二烯 0.010 Ο.ΟΘΟ 0.004 0.154 0.131 0.172 0.164 0.2D4 0232 0.^6 0.203 0.237 苯 5.255 5719 5.533 5.824 5.617 6.133 5.783 6.270 5.885 6.371 6.026 6.473 環己烷 90.318 89.569 89.856 89.396 89.758 88.871 89.583 88.728 89.444 88.472 8Θ.1Θ6 88.429 環己烯 0.536 0.551 0.629 0.S2B 0.507 0.5S 0.497 0.515 0.481 0.505 0.474 0.480 甲苯 0.939 0.9Q2 0.962 1.0Q1 0.963 1.050 0-978 1.067 0.985 1101 1017 1078 乙苯 0.0Q2 0.010 0.010 0.018 0.018 O.Q27 0.025 0.G33 0.000 0.0ΘΘ 0.036 0.041 苯乙炔 0.204 0.184 0.180 0.167 0.161 0.155 0.145 0.143 0.132 0.140 0.128 0.127 苯乙烯 0.870 0.842 0.83D 0.815 0.782 0.809 0.750 0.787 0.722 Q8CB 0.739 0.7ΘΟ 茚 0.380 0,311 0.306 0.276 0.2S4 0.247 0.228 0.223 0.205 Q229 0.2D8 0.200 萘 1422 1.284 1.243 1.214 1.156 1.163 1.0ΘΘ 1.109 1.018 1162 1.0Θ9 1.0Θ5 甲基萘 0.000 0.010 0.010 0.016 0.015 0.Q2D 0.018 0.023 0.021 0.Q27 O.Q25 O.Q27 苊 0.010 0.080 0.000 O.CX38 0.037 0.043 0.039 0.050 0.046 0.055 0.0^ 0.055 η 0.000 0.005 0.005 0.010 0.010 0.014 0.012 0.015 0.014 0.019 0.017 0.018 總數 ιω.ω 100.00 100、00 ιω.ω 100.00 100.00 moo 100.00 100.00 100.00 moo ιω.ω

表4 表4說明來自六個連續週期或十二種前驅物樣本之主要污染物的進程。純度通常以90.3%而開始且在六個緻密化週期之後以88.4%而結束。在大多數狀況下，除了苯以外，污染物達到穩態或緩慢地下降。（見（例如）表4中之環戊二烯、環己烯、甲苯、乙苯、苯乙炔、苯乙烯、茚、萘、曱基萘、苊及苐。）此指示自環己烷（C6H12)至苯（C6H6) 之化學分解的繼續更可能以較低之c6h12濃度含量而繼 -16- 123480.doc 200812934 (見（例如）圖5中之苯濃度實務上，可使用若干方法來管理下文中加以描述。 4物。其中之一些名 T干連續週期可以相同液體前，驅物浴來運新％己烷來週期性地替換整個儲存槽。以院濃度將視連續·運轉之數目而 ’環己、曲A m鮮Ϊ衣己统濃度盥板浪：之間變化。圖6展示每隔8週期排放儲存槽之狀況:、- =以:理前，驅物之另—方式為僅週期性地替換儲存槽中之液體前驅物的一部分。此方、本 th此方法減小了濃度之變化，且因，允許對自此前驅物所沈積之高構、熱-機械或摩捧性質）。在此方$ 結 …生貝）在此方面’圖7說明環己烷濃度 _ #何糟由在每隔4個運轉以新鮮環己烷半儲存槽來實現。、二據此等兩種方法，從不完全排放儲存槽。根據分別對 =圖6及圖7之方法來執行多個運轉，且藉由氣相層析法 /刀析所使用之環己烷樣本。表5aA5b分別提供此等分析之結果。 m πππ$ ¥ 烷， |苯雰|

表5A 123480.doc -17- 200812934 運轉 14 15 17 19 20 22 25 33 36 樣本 3-6 3-7 4-2 44 5.1 5.2 6.2 7.5 8.2 m 甲基萘 0.011 0.01 0.008 0.013 0.007 0.01 0.01 0.014 0.006 苊 0.022 0.015 0.021 0.03 0.013 0.024 0.02 0.016 0.007 乙苯 0.017 0.018 0.012 0.017 0.011 0.013 0.014 0.021 0.012 苐 0.007 0.005 0.005 0.009 0.004 0.007 0.006 0.008 0.012 菲 0.032 0.025 0.025 0.041 0.021 0 0.027 0.043 0.017 苯乙炔 0.046 0.046 0.035 0.048 0.028 0.036 0.033 0.042 0.022 茚 0.083 0.078 0.057 0.084 0.049 0.067 0.063 0.082 0.045 環戊二烯 0.147 0.141 0.119 0.156 0.083 0.118 0.142 0.199 0.085 環己烯 0.17 0.172 0.119 0.16 0.095 0.122 0.136 0.206 0.114 苯乙烯 0.248 0.247 0.181 0.248 0.147 0.191 0.185 0.246 0.134 萘 0.321 0.296 0.216 0.329 0.198 0.266 0.264 0.359 0.194 甲苯 0.548 0.547 0.347 0.422 0.247 0.3 0.287 0.394 0.21 苯 2.233 2.242 1.631 2.253 1.362 1.737 1.763 2.576 1.363 環己烷 95.636 95.767 96.804 95.597 97.458 96.642 96.541 95.094 97.491 未知物 0.479 0.391 0.42 0.593 0.277 0.467 0.509 0.7 0.288

表5B 實驗資料確認計算為用以預報環己烷濃度對比運轉數目之準確方法（見圖8)。應注意，圖7及圖8亦說明進一步確認環己烷依據其一般曲率之預期降級速率的8週期實驗資料。此外，分析展示每一化學組份之濃度在若干運轉之後大體上保持穩定。儘管以上已為了說明且解釋本發明起見而參考某些特定實例來描述本發明，但應理解，本發明並非僅由對彼等實例之特定細節的參考來限制。更具體言之，熟習此項技術者將易於瞭解，在不脫離如隨附申請專利範圍中所界定之本發明之範疇的情況下，可在較佳實施例中進行修改及開發。【圖式簡單說明】圖1為根據本發明之用於使用液體前驅物來執行緻密化之設施的示意性圖示； -18- 123480.doc 200812934 圖2及圖3為根據本發明之用於緻选化多孔性物件之反應室的部分剖視側視圖及俯視圖；圖4說明緻密化運轉週期與被量化為主要前驅物組份之濃度之液體前驅物純度之間的實驗導出關係；圖5說明在若干週期内在液體前驅物中之雜質含量的實驗獲得進程；圖6說明在週期性地恢復前驅物純度之若干週期内的計算對比實驗資料；及圖7及圖8說明在週期性部分地恢復前驅物純度之若干週期内的計算對比實驗資料。 ° 【主要元件符號說明】 10 15 20 25 30 35 45 50 100 105 110 115 120 共同排出線頂蓋面板共同液體前驅物供應線連接感應線圈金屬匯流條預成型坯非導電玻璃複合物質水冷卻網路遠端液體前驅物儲存部位/_ 儲存槽反應室冷凝器單元熱氧化器 123480.doc 200812934 125 電源 130 乾燥烘箱 135 熱交換器 140 冷卻塔 123480.doc -20-

Claims

200812934 十、申請專利範圍： 1· 一種緻密化一多孔性基板之方法，其包含：在反應室中’將該多孔性基板浸沒於一液體前驅物中’使得該液體前驅物滲透該多孔性基板中之孔；及將為所次沒之多孔性基板感應性地加熱至一足以導致液體前驅物在該基板之該等孔内熱解且沈積一分解產物以便緻密化該多孔性基板之溫度，其中該液體前驅物之一化學純度含量經控制成小於在化學上純淨且足夠地在化學上純淨以獲得一具有所要物理特性之分解產物。 2·如請求項丨之方法，其中該液體前驅物包含一烴。 3·如請求項！之方法，其中該分解產物包含碳。 4·如請求項2之方法，其中該烴係選自由環戊烷、環己烯、1·己烯、汽油、甲苯、甲基環己烷、正己烷、煤油、加氫脫硫煤油、苯及其組合所組成之群。月求員1之方法，其中該液體前驅物之該化學純度含置經控制成在約80%與約99.9%之間。 6. 8. 如：求項5之方法’其中雜質存在於該液體前驅物中， 6玄等雜質包含環戊二稀、己院、甲基環戊烧、苯、環己烯、庚燒、甲基環己烧、甲苯、乙苯、苯乙炔、苯乙烯：壬烷、節、萘、甲基萘、危及敦中之一或多者。如清求項1至6中壬一：ti夕古、、土〇+ 1 3 任項之方法，其中該液體前驅物之該化學純度係使用一線内蒸餾製程來控制。月长員7之方法’其中該液體前驅物之該化學純度經 123480.doc 200812934 控制成在約95%±5%之一範圍内。 9·如請求項7之方法，其中該液體前驅物之該化學純度係藉由使一些化學純淨液體前驅物與含有反映在_或多個先如緻密化週期中之使用之一或多種雜質的一些老化液體前驅物混合而經控制成在約9〇。/。±5%之一範圍内。 10·如請求項1之方法，其中該液體前驅物含有_有機矽烷。 11·如請求項10之方法，其中該有機矽烷係選自由甲基三氯矽烷、二甲基二氯矽烷、甲基二氣矽烷及三_正甲胺基矽烷所組成之群。 12.如凊求項10之方法，其中該分解產物包含碳化矽及氮化石夕。 13·如請求項丨之方法，其中該液體前驅物為一有機矽烷與一烴之一混合物。 14·如凊求項12之方法，其中該分解產物為碳/矽碳化物或碳，石夕氮化物中之一者。 15·如凊求項丨之方法，其中感應性地加熱該所浸沒之多孔性基板包含：設定一用於感應性加熱之最初頻率及功率位準，該最初頻率及功率位準有效於將足夠熱積聚於該多孔性：板之-幾何中心區域處，以導致液體前驅物蒸氣之熱解，且優先在位於該多孔性基板之該幾何中心區域的該中；心區域而同時在足以緻密化該多孔性基板之該幾何中 123480.doc 200812934 不緻密化該多孔性基板之其他部分的該最初頻率下供應一用於感應性加熱之最初功率位準；在緻密化該多孔性基板之該幾何中心區域之後，進一步調整該所供應之功率位準及頻率，以便在自該多孔性基板之該幾何中心區域向外的一徑向方向上逐漸地緻密化該多孔性基板之内部區域；及在该緻欲化製程結束時使該功率位準降至愛 Γ' 16 ·如請求項1之方法，其進一步行之熱處理，該熱處理包含：包含一在緻密化之後所執自该反應室完全排放該液體前驅物；以一惰性氣體來淨化該反應室； i在約難1至約鳩。c之間的—溫度下感應性地加熱該惰性氣體氣氛中之該緻密化多孔性基板，同時維持約 760托至約780托之一壓力；及使該感應性加熱降至零以結束熱處理。

1 7. —種用於使用一液體基質前驅物來緻密化多孔性預成型坯之反應器，其包含·· 一反應室；至少一感應線圈加熱總成，其安置於該反應室中；一流體含量指示器，其用於監控液體前驅物消耗；用於在緻迸化製程期間添加液體前驅物之構件· 用於以惰性氣體來淨化該反應室之構件；構造及配置别驅物返回一蒸氣回收系統，其連接至該反應室且經以冷凝該反應室中之前驅物蒸氣且使該冷凝 123480.doc 200812934 至該反應器容器；一排出系統，其將該蒸氣回收系統及用於淨化之該構件連接至一熱氧化器；及加壓構件，其用於在緻密化期間將一反應器壓力維持於約760托與約780托之間。

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