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▶ アクシアム マテリアルズ， インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-27
(45)【発行日】2025-01-14
(54)【発明の名称】セラミックコーティング／含浸された材料のための表面処理
(51)【国際特許分類】
C04B 35/80 20060101AFI20250106BHJP
D06M 15/327 20060101ALI20250106BHJP
D06M 15/643 20060101ALI20250106BHJP
D06M 15/507 20060101ALI20250106BHJP
D06M 11/79 20060101ALI20250106BHJP
D06M 11/45 20060101ALI20250106BHJP
B32B 5/26 20060101ALI20250106BHJP
B32B 5/02 20060101ALI20250106BHJP
【ＦＩ】
C04B35/80
D06M15/327
D06M15/643
D06M15/507
D06M11/79
D06M11/45
B32B5/26
B32B5/02 B
【請求項の数】
49
(21)【出願番号】P 2021560569
(86)(22)【出願日】2020-04-10
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-05-25
(86)【国際出願番号】 US2020027583
(87)【国際公開番号】W WO2020210569
(87)【国際公開日】2020-10-15
【審査請求日】2023-04-07
(31)【優先権主張番号】62/832,586
(32)【優先日】2019-04-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】521443265
【氏名又は名称】アクシアム マテリアルズ， インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】ダワン， ジェイ． ラジ ケー．
(72)【発明者】
【氏名】トンティサキス， アントニオス
(72)【発明者】
【氏名】シンプソン， ワイリー
(72)【発明者】
【氏名】リンカーン， ジョン
【審査官】浅野 昭
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第０２／０８５６１８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２００５－５３５４５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２５９５０６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０４Ｂ ３５／８０－３５／８４
Ｂ３２Ｂ ５／００－５／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面処理された布補強プリプレグ複合物を形成する方法であって、前記方法は、５ｍｍ～７５ｍｍの厚さを有する無機布を提供することと、
０．１ｍｍ～４．９９ｍｍの厚さを有する無機紙を提供することであって、前記無機紙は、ランダムに向けられた無機繊維から形成される、ことと、
前記無機布に第１のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された布を形成することであって、前記第１のスラリー混合物は、酸化物成分と液体媒体とを備えている、ことと、
前記無機紙に第２のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された紙を形成することであって、前記第２のスラリー混合物は、酸化物成分と液体媒体とを備えている、ことと、
前記溶浸された紙を前記溶浸された布の表面に適用し、表面処理された布補強プリプレグ複合物を形成することと
を含む、方法。
【請求項2】
前記溶浸された紙を前記溶浸された布の表面に適用することに先立って、前記溶浸された布を乾燥させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記溶浸された布と前記溶浸された紙とを同時に乾燥させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記無機布は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、またはそれらの任意の組み合わせを備えている複数の繊維を備えている、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項5】
前記無機布は、織成、不織、またはそれらの任意の組み合わせである、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項6】
前記無機紙は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項7】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記酸化物成分は、アルミニウム、シリコン、ホウ素、ジルコニウム、イットリウム、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上の酸化物を備えている、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項8】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記１つ以上の酸化物は、球体、中空球体、繊維、ウィスカ、またはそれらの任意の組み合わせを備えている粒子として提供される、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、１ナノメートル～１０ミクロンの平均粒子直径を有するコロイダルシリカをさらに備えている、請求項７または請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、１ナノメートル～１０ミクロンの平均粒子直径を有するコロイダルアルミナをさらに備えている、請求項７または請求項８に記載の方法。
【請求項11】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記液体媒体は、水、アルコール、またはそれらの任意の組み合わせである、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項12】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、水性スラリー混合物であり、前記水性スラリー混合物は、０．１重量％～４０重量％のコロイダルシリカと、
０．１重量％～１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、
４０重量％～８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
１０重量％～６０重量％の水と
を備えている、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項13】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、水性スラリー混合物であり、前記水性スラリー混合物は、１５重量％～３０重量％のコロイダルシリカと、
０．１重量％～４重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、
４５重量％～６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
２０重量％～４０重量％の水と
を備えている、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記液体媒体可溶性ポリマーは、ポリビニルアルコールである、請求項１２または請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、アルコール系スラリーであり、前記アルコール系スラリーは、０．１重量％～５０重量％の１つ以上の有機結合剤であって、前記有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、
４０重量％～８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
５重量％～６０重量％のアルコールであって、前記アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールと
を備えている、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項16】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、アルコール系スラリーであり、前記アルコール系スラリーは、５重量％～２５重量％の１つ以上の有機結合剤であって、前記有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、
４５重量％～６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
３０重量％～５０重量％のアルコールであって、前記アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールと
を備えている、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物のｐＨは、プロトン酸を使用して、３～５のｐＨに調節される、請求項１～１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項18】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、０．１重量％～２重量％のプロトン酸をさらに備えている、請求項１～１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項19】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、０．１重量％～１重量％のプロトン酸をさらに備えている、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、１つ以上の添加剤をさらに備え、前記１つ以上の添加剤は、無機ポリマー材料、有機ポリマー材料、１つ以上の界面活性剤、１つ以上の粘度調整剤、グリコール、ポリオール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、請求項１～１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項21】
１０ｐｓｉ（６．８９×１０
４
Ｐａ）～２００ｐｓｉ（１．３７８９×１０
４
Ｐａ）の圧力、かつ、７５℃～５００℃の温度において前記布補強プリプレグ複合物を硬化させることをさらに含む、請求項１～２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項22】
７００℃～１４００℃の焼結温度において前記布補強プリプレグ複合物を焼結させることをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項23】
前記焼結は、前記焼結温度が達成されるまで、１℃／分～１０℃／分の加熱率を使用して遂行される、請求項２２に記載の方法。
【請求項24】
高剪断ミキサ、ボールミル、アトライタ、プラネタリ、またはそれらの任意の組み合わせを使用して、前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物を配合することをさらに含む、請求項１～２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項25】
前記無機布は、２０℃～１５０℃の溶浸温度まで加熱された前記第１のスラリー混合物を溶浸され、および／または、前記無機紙は、２０℃～１５０℃の溶浸温度まで加熱された前記第２のスラリー混合物を溶浸される、請求項１～２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項26】
布補強セラミックマトリクス複合物品を形成する方法であって、前記方法は、溶浸された布の１つ以上の層を備えているプリプレグ複合物を提供することであって、前記溶浸された布は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第１のスラリー混合物を溶浸された無機布を備えている、ことと、
前記プリプレグ複合物をプリフォームの表面と接触させることと、
０．１ｍｍ～４．９９ｍｍの溶浸前厚さを有する溶浸された紙を提供することであって、前記溶浸された紙は、ランダムに向けられた無機繊維から形成され、前記溶浸された紙は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第２のスラリー混合物を溶浸された無機紙を備えている、ことと、
前記溶浸された紙を前記プリプレグ複合物の少なくとも１つの表面に適用し、表面処理されたプリプレグ複合物を形成することと、
７００℃～１４００℃の焼結温度において前記表面処理されたプリプレグ複合物を焼結させ、前記布補強セラミックマトリクス複合物品を形成することと
を含む、方法。
【請求項27】
布補強セラミックマトリクス複合物品を形成する方法であって、前記方法は、溶浸された布の１つ以上の層を備えているプリプレグ複合物を提供することであって、前記溶浸された布は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第１のスラリー混合物を溶浸された無機布を備えている、ことと、
前記プリプレグ複合物をプリフォームの表面と接触させることと、
０．１ｍｍ～４．９９ｍｍの溶浸前厚さを有する溶浸された紙を提供することであって、前記溶浸された紙は、ランダムに向けられた無機繊維から形成され、前記溶浸された紙は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第２のスラリー混合物を溶浸された無機紙を備えている、ことと、
前記溶浸された紙を前記プリプレグ複合物の少なくとも１つの表面に適用し、表面処理されたプリプレグ複合物を形成することと、
１０ｐｓｉ（６．８９×１０ ４ Ｐａ）～２００ｐｓｉ（１．３７８９×１０ ４ Ｐａ）の圧力、かつ、７５℃～５００℃の温度において前記表面処理されたプリプレグ複合物を硬化させることと、
７００℃～１４００℃の焼結温度において前記表面処理されたプリプレグ複合物を焼結させ、前記布補強セラミックマトリクス複合物品を形成することと
を含む、方法。
【請求項28】
布補強セラミックマトリクス複合物品を形成する方法であって、前記方法は、溶浸された布の１つ以上の層を備えているプリプレグ複合物を提供することであって、前記溶浸された布は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第１のスラリー混合物を溶浸された無機布を備えている、ことと、
１０ｐｓｉ（６．８９×１０ ４ Ｐａ）～２００ｐｓｉ（１．３７８９×１０ ４ Ｐａ）の圧力、かつ、７５℃～５００℃の温度において前記プリプレグ複合物を硬化させ、硬化させられたプリプレグ複合物を形成することと、
０．１ｍｍ～４．９９ｍｍの溶浸前厚さを有する溶浸された紙を提供することであって、前記溶浸された紙は、ランダムに向けられた無機繊維から形成され、前記溶浸された紙は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第２のスラリー混合物を溶浸された無機紙を備えている、ことと、
前記溶浸された紙を前記硬化させられたプリプレグ複合物の少なくとも１つの表面に適用し、表面処理されたプリプレグ複合物を形成することと、
７００℃～１４００℃の焼結温度において前記表面処理されたプリプレグ複合物を焼結させ、前記布補強セラミックマトリクス複合物品を形成することと
を含む、方法。
【請求項29】
前記無機布は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、またはそれらの任意の組み合わせを備えている複数の繊維を備えている、請求項２６～２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項30】
前記無機布は、前記第１のスラリー混合物を溶浸される前、５ｍｍ～７５ｍｍの厚さを有する、請求項２６～２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項31】
前記無機布は、織成、不織、またはそれらの任意の組み合わせである、請求項２６～３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項32】
前記無機紙は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、請求項２６～３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項33】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記酸化物成分は、アルミニウム、シリコン、ホウ素、ジルコニウム、イットリウム、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上の酸化物を備えている、請求項２６～３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項34】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記１つ以上の酸化物は、球体、中空球体、繊維、ウィスカ、またはそれらの任意の組み合わせを備えている粒子として提供される、請求項３３に記載の方法。
【請求項35】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、１ナノメートル～１０ミクロンの平均粒子直径を有するコロイダルシリカをさらに備えている、請求項３３または請求項３４に記載の方法。
【請求項36】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、１ナノメートル～１０ミクロンの平均粒子直径を有するコロイダルアルミナをさらに備えている、請求項３３または請求項３４に記載の方法。
【請求項37】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記液体媒体は、水、アルコール、またはそれらの任意の組み合わせである、請求項２６～３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項38】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、水性スラリー混合物であり、前記水性スラリー混合物は、０．１重量％～４０重量％のコロイダルシリカと、
０．１重量％～１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、
４０重量％～８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
１０重量％～６０重量％の水と
を備えている、請求項２６～３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項39】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、水性スラリー混合物であり、前記水性スラリー混合物は、１５重量％～３０重量％のコロイダルシリカと、
０．１重量％～４重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、
４５重量％～６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
２０重量％～４０重量％の水と
を備えている、請求項３８に記載の方法。
【請求項40】
前記液体媒体可溶性ポリマーは、ポリビニルアルコールである、請求項３８または請求項３９に記載の方法。
【請求項41】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、アルコール系スラリーであり、前記アルコール系スラリーは、０．１重量％～５０重量％の１つ以上の有機結合剤であって、前記有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、
４０重量％～８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
５重量％～６０重量％のアルコールであって、前記アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールと
を備えている、請求項２６～３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項42】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、アルコール系スラリーであり、前記アルコール系スラリーは、５重量％～２５重量％の１つ以上の有機結合剤であって、前記有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、
４５重量％～６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
３０重量％～５０重量％のアルコールであって、前記アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールと
を備えている、請求項２６～３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項43】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物のｐＨは、プロトン酸を使用して、３～５のｐＨに調節される、請求項２６～３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項44】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、０．１重量％～２重量％のプロトン酸をさらに備えている、請求項２６～３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項45】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、０．１重量％～１重量％のプロトン酸をさらに備えている、請求項４４に記載の方法。
【請求項46】
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、１つ以上の添加剤をさらに備え、前記１つ以上の添加剤は、無機ポリマー材料、有機ポリマー材料、１つ以上の界面活性剤、１つ以上の粘度調整剤、グリコール、ポリオール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、請求項２６～４５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項47】
前記焼結は、前記焼結温度が達成されるまで、１℃／分～１０℃／分の加熱率を使用して遂行される、請求項２６～４６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項48】
表面処理されたプリプレグ複合物であって、前記表面処理されたプリプレグ複合物は、上面層と底面層とを有する溶浸された布であって、前記溶浸された布は、５ｍｍ～７５ｍｍの溶浸前厚さを有し、前記溶浸された布は、アルミナ、シリカ、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えている繊維を備え、前記上面層および前記底面層は、前記溶浸された布上のコーティングを形成し、各表面層は、４０重量％～８５重量％（前記表面層の重量比）の酸化アルミニウムまたは０．１重量％～４０重量％のシリカ（前記表面層の重量比）を備えている、溶浸された布と、
０．１ｍｍ～４．９９ｍｍの溶浸前厚さを有する溶浸された紙であって、前記溶浸された紙は、ランダムに向けられた無機繊維から形成され、前記溶浸された紙は、前記溶浸された布の上面層および／または底面層を実質的に覆い、それと接触しており、前記溶浸された紙は、アルミナ、シリカ、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えている繊維を備え、前記溶浸された紙は、酸化物成分と液体媒体とを備えているスラリー混合物を溶浸されている、溶浸された紙と
を備えている、表面処理されたプリプレグ複合物。
【請求項49】
表面処理されたプリプレグ複合物であって、前記表面処理されたプリプレグ複合物は、複数の溶浸された布層であって、各溶浸された布層は、５ｍｍ～７５ｍｍの溶浸前厚さを有し、前記層は、互いに接触するようにスタックされ、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップを形成し、前記プリプレグ複合レイアップは、上面と底面とを有し、前記溶浸された布層の各々は、アルミナ、シリカ、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えている繊維を備え、前記繊維は、少なくとも部分的に、４０重量％～８５重量％（コーティングの重量比）の酸化アルミニウムまたは０．１重量％～４０重量％のシリカ（前記コーティングの重量比）を備えている前記コーティングを用いてコーティングされている、複数の溶浸された布層と、
０．１ｍｍ～４．９９ｍｍの溶浸前厚さを有する溶浸された紙であって、前記溶浸された紙は、ランダムに向けられた無機繊維から形成され、前記溶浸された紙は、前記プリプレグ複合レイアップの前記上面および／または前記底面の少なくとも一部を覆っており、前記溶浸された紙は、アルミナ、シリカ、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えている繊維を備え、前記溶浸された紙は、４０重量％～８５重量％（スラリーの重量比）の酸化アルミニウムまたは０．１重量％～４０重量％のシリカ（前記スラリーの重量比）を備えているスラリー混合物を溶浸されている、溶浸された紙と
を備えている、表面処理されたプリプレグ複合物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）
本ＰＣＴ出願は、２０１９年４月１１日に出願された米国仮出願第６２／８３２，５８６号の利益を主張する。本書は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる。
本ＰＣＴ出願は、２０１９年４月１１日に出願された米国仮出願第６２／８３２，５８６号の利益を主張する。本書は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる。
【0002】
（発明の分野）
本発明は、新規の表面処理された布補強プリプレグ複合物、セラミックマトリクス複合（「ＣＭＣ」）材料、およびそのような複合物および材料を作製する方法を提供する。
本発明は、新規の表面処理された布補強プリプレグ複合物、セラミックマトリクス複合（「ＣＭＣ」）材料、およびそのような複合物および材料を作製する方法を提供する。
【背景技術】
【0003】
布補強ＣＭＣ材料は、それらの機械的特性（例えば、構造的可撓性または構造的可撓性がないこと）、熱耐久性、および化学的安定性により、特に、航空宇宙産業における構造用途のために適している。布補強ＣＭＣを作製するために使用される典型的な技法は、繊維状材料を成形し、プリフォームを作成することを含む。プリフォームの多孔性は、次いで、セラミックスラリーを用いて充填され、それは、次いで、硬化および／または焼結され、ＣＭＣ材料を形成する。
【0004】
そのようなＣＭＣ材料に関連付けられた問題は、それらが、それらの最終使用の前、追加のコーティングがそれらのセラミックコーティングされた表面に適用される必要があることである。これらの追加のコーティングは、一般的に、時間、リソース、およびエネルギー集約的の両方である追加の乾燥、焼結、または他の処理（例えば、塗装）ステップを要求する。
【0005】
故に、追加のコーティング層をＣＭＣ材料に適用することの代替を提供する改良された技法および対応するセラミックスラリー組成物の両方の必要性が、存在する。より効率的な適用技法に加えて、改良された靱性、熱耐性、および高温強度を無機布材料に授け得る表面処理の開発は、高温におけるそれらの物理的特性に依存する用途のために使用される材料を管理することにおいてより多くの選択肢を提供するであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一側面は、表面処理された布補強プリプレグ複合物を形成する方法を提供し、方法は、無機布に第１のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された布を形成することであって、スラリー混合物は、酸化物成分と液体媒体とを備えている、ことと、無機紙に第２のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された紙を形成することであって、第２のスラリー混合物は、酸化物成分と液体媒体とを備えている、ことと、溶浸された紙を溶浸された布の表面に適用し、表面処理された布補強プリプレグ複合物を形成することとを含む。
【0007】
いくつかの実装は、溶浸された紙を溶浸された布の表面に適用することに先立って、溶浸された布を乾燥させることをさらに含む。
【0008】
いくつかの実装は、溶浸された布および溶浸された紙を同時に乾燥させることをさらに含む。
【0009】
いくつかの実装では、無機布は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、またはそれらの任意の組み合わせを備えている複数の繊維を備えている。例えば、繊維は、本質的に、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、またはそれらの任意の組み合わせから成る。
【0010】
いくつかの実装では、無機布は、第１のスラリー混合物を溶浸される前、約５ｍｍ～約７５ｍｍの厚さを有する。
【0011】
いくつかの実装では、無機布は、織成、不織、またはそれらの任意の組み合わせである。
【0012】
いくつかの実装では、無機紙は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、またはそれらの任意の組み合わせを備えている。例えば、無機紙は、本質的に、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、またはそれらの任意の組み合わせから成る。
【0013】
いくつかの実装では、無機紙は、第２のスラリー混合物を溶浸される前、約０．１ｍｍ～約４．９９ｍｍの厚さを有する。
【0014】
いくつかの実装では、第１のスラリー混合物および／または第２のスラリー混合物の酸化物成分は、アルミニウム、シリコン、ホウ素、ジルコニウム、イットリウム、またはそれらの任意の組み合わせの１つ以上の酸化物から成る。
【0015】
いくつかの実装では、第１のスラリー混合物および／または第２のスラリー混合物の１つ以上の酸化物は、球体、中空球体、繊維、ウィスカ、またはそれらの任意の組み合わせを備えている粒子として提供される。
【0016】
いくつかの実装では、第１のスラリー混合物および／または第２のスラリー混合物は、約１ナノメートル～約１０ミクロンの平均粒子直径を有するコロイダルシリカをさらに備えている。
【0017】
いくつかの実装では、第１のスラリー混合物および／または第２のスラリー混合物は、約１ナノメートル～約１０ミクロンの平均粒子直径を有するコロイダルアルミナをさらに備えている。
【0018】
いくつかの実装では、第１のスラリー混合物および／または第２のスラリー混合物の液体媒体は、水、アルコール、またはそれらの任意の組み合わせである。例えば、第１のスラリー混合物および／または第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約４０重量％のコロイダルシリカと、約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、約１０重量％～約６０重量％の水とを備えている水性スラリー混合物である。他の例では、第１のスラリー混合物および／または第２のスラリー混合物は、約１５～約３０重量％のコロイダルシリカと、約０．１～約４重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４５～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、約２０～約４０重量％の水とを備えている水性スラリー混合物である。いくつかの実装では、液体媒体可溶性ポリマーは、ポリビニルアルコールである。
【0019】
他の実装では、第１のスラリー混合物および／または第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約５０重量％の１つ以上の有機結合剤であって、有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、約５重量％～約６０重量％のアルコールであって、アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールとを備えているアルコール系スラリーである。例えば、第１のスラリー混合物および／または第２のスラリー混合物は、約５重量％～約２５重量％の１つ以上の有機結合剤であって、有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、約４５重量％～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、約３０重量％～約５０重量％のアルコールであって、アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールとを備えているアルコール系スラリーである。
【0020】
いくつかの実装では、第１のスラリー混合物および／または第２のスラリー混合物のｐＨは、プロトン酸を使用して、約３～約５のｐＨに調節される。
【0021】
いくつかの実装では、第１のスラリー混合物および／または第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約２重量％のプロトン酸をさらに備えている。例えば、第１のスラリー混合物および／または第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約１重量％のプロトン酸をさらに備えている。
【0022】
いくつかの実装では、第１のスラリー混合物および／または第２のスラリー混合物は、無機ポリマー材料、有機ポリマー材料、１つ以上の界面活性剤、１つ以上の粘度調整剤、グリコール、ポリオール、またはそれらの任意の組み合わせをさらに備えている、１つ以上の添加剤から成る。
【0023】
いくつかの実装は、約１０ｐｓｉ～約２００ｐｓｉの圧力、かつ約７５℃～約５００℃の温度において布補強プリプレグ複合物を硬化させることをさらに含む。
【0024】
いくつかの実装は、約７００℃～約１，４００℃の焼結温度において布補強プリプレグ複合物を焼結させることをさらに含む。
【0025】
いくつかの実装では、焼結は、焼結温度が達成されるまで、約１℃／分～約１０℃／分の加熱率を使用して遂行される。
【0026】
いくつかの実装はさらに、高剪断ミキサ、ボールミル、アトライタ、プラネタリ、またはそれらの任意の組み合わせを使用して、第１のスラリー混合物および／または第２のスラリー混合物を配合することを含む。
【0027】
いくつかの実装では、無機布は、約２０℃～約１５０℃の溶浸温度まで加熱された第１のスラリー混合物を溶浸され、および／または、無機紙は、約２０℃～約１５０℃の溶浸温度まで加熱された第２のスラリー混合物を溶浸される。
【0028】
本発明の別の側面は、布補強セラミックマトリクス複合物品を形成する方法を提供し、方法は、溶浸された布の１つ以上の層を備えているプリプレグ複合物を提供することであって、溶浸された布は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第１のスラリー混合物を溶浸された無機布を備えている、ことと、プリプレグ複合物をプリフォームの表面と接触させることと、溶浸された紙をプリプレグ複合物の少なくとも１つの表面に適用し、表面処理されたプリプレグ複合物を形成することであって、溶浸された紙は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第２のスラリー混合物を溶浸された無機紙を備えている、ことと、約７００℃～約１，４００℃の焼結温度において表面処理されたプリプレグ複合物を焼結させ、布補強セラミックマトリクス複合物品を形成することとを含む。
【0029】
本発明の別の側面は、布補強セラミックマトリクス複合物品を形成する方法を提供し、方法は、溶浸された布の１つ以上の層を備えているプリプレグ複合物を提供することであって、溶浸された布は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第１のスラリー混合物を溶浸された無機布を備えている、ことと、プリプレグ複合物をプリフォームの表面と接触させることと、溶浸された紙をプリプレグ複合物の少なくとも１つの表面に適用し、表面処理されたプリプレグ複合物を形成することであって、溶浸された紙は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第２のスラリー混合物を溶浸された無機紙を備えている、ことと、約１０ｐｓｉ～約２００ｐｓｉの圧力、かつ約７５℃～約５００℃の温度において表面処理されたプリプレグ複合物を硬化させることと、約７００℃～約１，４００℃の焼結温度において表面処理されたプリプレグ複合物を焼結させ、布補強セラミックマトリクス複合物品を形成することとを含む。
【0030】
本発明の別の側面は、布補強セラミックマトリクス複合物品を形成する方法を提供し、方法は、溶浸された布の１つ以上の層を備えているプリプレグ複合物を提供することであって、溶浸された布は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第１のスラリー混合物を溶浸された無機布を備えている、ことと、約１０ｐｓｉ～約２００ｐｓｉの圧力、かつ約７５℃～約５００℃の温度においてプリプレグ複合物を硬化させ、硬化させられたプリプレグ複合物を形成することと、溶浸された紙を硬化させられたプリプレグ複合物の少なくとも１つの表面に適用し、表面処理されたプリプレグ複合物を形成することであって、溶浸された紙は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第２のスラリー混合物を溶浸された無機紙を備えている、ことと、約７００℃～約１，４００℃の焼結温度において表面処理されたプリプレグ複合物を焼結させ、布補強セラミックマトリクス複合物品を形成することとを含む。
【0031】
本発明の別の側面は、上面層と底面層とを有する溶浸された布であって、溶浸された布は、アルミナ、シリカ、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えている繊維を備え（または本質的にそれから成り）、上面層および底面層は、繊維のうちの１つ以上のものをコーティングし、各表面層は、約４０重量％～約８５重量％（表面層の重量比）の酸化アルミニウムまたは約０．１重量％～約４０重量％のシリカ（表面層の重量比）を備えている、溶浸された布と、溶浸された布の上面層および／または底面層を実質的に覆い、それと接触している溶浸された紙であって、溶浸された紙は、アルミナ、シリカ、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えている繊維を備え（または本質的にそれから成り）、溶浸された紙は、酸化物成分と液体媒体とを備えている、スラリー混合物を溶浸されている、溶浸された紙とを備えている表面処理されたプリプレグ複合物を提供する。
【0032】
本発明の別の側面は、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップを形成するために互いに接触するようにスタックされた複数の溶浸された布層であって、プリプレグ複合レイアップは、上面と底面とを有し、溶浸された布層の各々は、アルミナ、シリカ、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えている（または本質的にそれから成る）繊維を備え、繊維は、約４０重量％～約８５重量％（コーティングの重量比）の酸化アルミニウムまたは約０．１重量％～約４０重量％のシリカ（コーティングの重量比）を備えているコーティングを用いてコーティングされている、複数の溶浸された布層と、プリプレグ複合レイアップの上面および／または底面の少なくとも一部を覆っている溶浸された紙であって、溶浸された紙は、約４０重量％～約８５重量％（スラリーの重量比）の酸化アルミニウムまたは約０．１重量％～約４０重量％のシリカ（スラリーの重量比）を備えているスラリー混合物を溶浸されている、溶浸された紙とを備えている表面処理されたプリプレグ複合物を提供する。
【0033】
本発明の別の側面は、無機布に第１のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された布を形成することと、溶浸された布を乾燥させ、布補強プリプレグ複合物を形成することとを含み、第１のスラリー混合物は、酸化物成分と、液体媒体と、随意に、プロトン酸とを備え得る、表面処理された布補強プリプレグ複合物を形成する方法を提供する。方法は、無機紙に第２のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された紙を形成することであって、第２のスラリー混合物は、酸化物成分と液体媒体とを備えている、ことと、溶浸された紙を布補強プリプレグ複合物の表面に適用することと、溶浸された紙を乾燥させ、紙プリプレグ複合物を形成することとをさらに含む。
【0034】
いくつかの実装では、方法は、布補強プリプレグ複合物の外面（例えば、上面および／または底面）上に紙プリプレグ複合物の１つ以上の層をスタックし、交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップを形成することをさらに含む。
【0035】
いくつかの実施形態では、方法は、布補強プリプレグ複合物の２つ以上の層をスタックし、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップを形成することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップの上面および／または底面上に紙プリプレグ複合物の１つ以上の層をスタックし、紙および多プライ布補強プリプレグ複合レイアップを形成することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、布補強プリプレグ複合物の上面および底面上に紙プリプレグ複合物の少なくとも１つの層を交互にスタックし、スタックされた交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップを形成することをさらに含み、スタックされた交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップは、少なくとも５つの交互する層を含む。
【0036】
いくつかの実施形態では、方法は、溶浸された紙、紙プリプレグ複合物、溶浸された布、布補強プリプレグ複合物、交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップ、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップ、紙および多プライ布補強プリプレグ複合レイアップ、スタックされた交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップ、またはそれらの任意の組み合わせをプリフォームにオートクレーブ処理、オーブン硬化、および／またはプレス硬化し、硬化させられたセラミックマトリクス複合物品を形成することをさらに含む。いくつかの実施形態では、オートクレーブ処理、オーブン硬化、および／またはプレス硬化することは、約１０ｐｓｉ～約２００ｐｓｉの硬化圧力において実施される。いくつかの実施形態では、方法は、硬化させられたマトリクス物品を焼結させ、布補強セラミックマトリクス複合物品を形成することをさらに含む。いくつかの実施形態では、焼結させることは、約７００℃～約１，４００℃の焼結温度において実施される。いくつかの実施形態では、焼結温度は、約１℃／分～約１０℃／分の加熱率で温度まで漸増される。
【0037】
いくつかの実施形態では、第１および／または第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約４０重量％のコロイダルシリカと、約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、随意に、スラリーのｐＨを約３～約５のｐＨに調節するために十分なプロトン酸（例えば、約０．１重量％～約２重量％）と、約１０重量％～約６０重量％の水とを備えている水性スラリーである。いくつかの実施形態では、第１および／または第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約４０重量％のコロイダルアルミナと、約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４０重量％～約８０重量％の酸化アルミニウム粉末と、随意に、約３～約５のｐＨを提供するための約０．１重量％～約２重量％のプロトン酸と、約１０重量％～約６０重量％の水とを備えている水性スラリーである。本明細書に提供される重量パーセント（重量％）は、別様に記載されない限り、スラリーの重量比である。
【0038】
いくつかの実施形態では、第１および／または第２のスラリー混合物は、約１５重量％～約３０重量％のコロイダルシリカと、約０．１重量％～約４重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４５重量％～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、約２０重量％～約４０重量％の水と、随意に、約３～約５のｐＨを提供するための約０．１重量％～約１重量％のプロトン酸とを備えている、水性スラリーである。いくつかの実施形態では、第１および／または第２のスラリー混合物は、約１５重量％～約３０重量％のコロイダルアルミナと、約０．１重量％～約４重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４５重量％～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、約２０重量％～約４０重量％の水と、随意に、約３～約５のｐＨを提供するための約０．１重量％～約１重量％のプロトン酸とを備えている、水性スラリーである。本明細書に提供される重量パーセント（重量％）は、別様に記載されない限り、スラリーの重量比である。
【0039】
いくつかの実施形態では、第１および／または第２のスラリー混合物は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを含む約０．１重量％～約５０重量％の１つ以上の有機結合剤と、約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、約５重量％～約６０重量％のアルコールであって、アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールとを備えているアルコール系スラリーである。いくつかの実施形態では、第１および／または第２のスラリー混合物は、約５重量％～約２５重量％の１つ以上の有機結合剤であって、有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、約４５重量％～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、約３０重量％～約５０重量％のアルコールであって、アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールとを備えているアルコール系スラリーである。本明細書に提供される重量パーセント（重量％）は、別様に記載されない限り、スラリーの重量比である。
【0040】
いくつかの実施形態では、方法は、高剪断ミキサ、ボールミル、アトライタ、プラネタリ、またはそれらの任意の組み合わせを使用して、スラリー混合物を配合することをさらに含む。
【0041】
いくつかの実施形態では、酸化物成分は、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化ホウ素、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えている。いくつかの実施形態では、酸化物成分は、球体、中空球体、繊維、ウィスカ、またはそれらの任意の組み合わせとして提供される。いくつかの実施形態では、酸化物成分は、約１ナノメートル～約１０ミクロンの平均粒子直径を有するコロイダルシリカである。いくつかの実施形態では、酸化物成分は、約１ナノメートル～約１０ミクロンの平均粒子直径を有するコロイダルアルミナを備えている。いくつかの実施形態では、液体媒体可溶性ポリマーは、ポリビニルアルコールである。いくつかの実施形態では、スラリー混合物は、無機ポリマー材料、有機ポリマー材料、１つ以上の界面活性剤、１つ以上の粘度調整剤、グリコール、ポリオール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている１つ以上の添加剤をさらに備えている。いくつかの実施形態では、溶浸ステップは、約２０℃～約１５０℃の溶浸温度において実施される。いくつかの実施形態では、不織無機布は、セラミック布またはセラミックマットのうちの少なくとも１つから成る。
【0042】
本発明の別の側面は、布補強セラミックマトリクス複合物品を形成する方法を提供し、方法は、無機布に第１のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された布を形成することであって、第１のスラリー混合物は、酸化物成分と、液体媒体と、随意に、プロトン酸とを備え得る、ことと、溶浸された布を乾燥させ、布補強プリプレグ複合物を形成することと、無機紙に第２のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された紙を形成することであって、第２のスラリー混合物は、酸化物成分と、液体媒体と、随意に、プロトン酸とを備え得る、ことと、溶浸された紙を布補強プリプレグ複合物の少なくとも１つの表面に適用し、表面処理された布補強プリプレグ複合物を形成することと、表面処理された布補強プリプレグ複合物をプリフォームの表面に接触させることと、表面処理された布補強プリプレグ複合物をプリフォームに硬化（例えば、オートクレーブ処理、オーブン硬化、および／またはプレス硬化）し、硬化させられたマトリクス物品を形成することと、硬化させられたマトリクス物品を焼結させ、布補強セラミックマトリクス複合物品を形成することとを含む。
【0043】
本発明の本側面の実施形態は、以下の随意の特徴のうちの１つ以上のものを含み得る。いくつかの実施形態では、スラリー混合物は、約０．１重量％～約４０重量％のコロイダルシリカと、約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、随意に、約３～約５のｐＨを提供するための約０．１重量％～約２重量％のプロトン酸と、約１０重量％～約６０重量％の水とを備えている水性スラリーである。いくつかの実施形態では、スラリー混合物は、約０．１重量％～約４０重量％のコロイダルアルミナと、約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、随意に、約３～約５のｐＨを提供するための約０．１重量％～約２重量％のプロトン酸と、約１０重量％～約６０重量％の水とを備えている水性スラリーである。本明細書に提供される重量パーセント（重量％）は、別様に記載されない限り、スラリーの重量比である。
【0044】
いくつかの実施形態では、スラリー混合物は、約１５重量％～約３０重量％のコロイダルシリカと、約０．１重量％～約４重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４５重量％～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、随意に、約３～約５のｐＨを提供するための約０．１重量％～約１重量％のプロトン酸と、約２０重量％～約４０重量％の水とを備えている水性スラリーである。いくつかの実施形態では、スラリー混合物は、約１５重量％～約３０重量％のコロイダルアルミナと、約０．１重量％～約４重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４５重量％～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、随意に、約３～約５のｐＨを提供するための約０．１重量％～約１重量％のプロトン酸と、約２０重量％～約４０重量％の水とを備えている水性スラリーである。本明細書に提供される重量パーセント（重量％）は、別様に記載されない限り、スラリーの重量比である。
【0045】
いくつかの実施形態では、スラリー混合物は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを含む約０．１重量％～約５０重量％の１つ以上の有機結合剤と、約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、約５重量％～約６０重量％のアルコールであって、アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、任意のＣ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールとを備えているアルコール系スラリーである。いくつかの実施形態では、スラリー混合物は、約５重量％～約２５重量％の１つ以上の有機結合剤であって、有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、約４５重量％～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、約３０重量％～約５０重量％のアルコールであって、アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、任意のＣ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールとを備えているアルコール系スラリーである。
【0046】
いくつかの実施形態では、方法は、高剪断ミキサ、ボールミル、アトライタ、プラネタリ、またはそれらの任意の組み合わせを使用して、スラリー混合物を配合することをさらに含む。
【0047】
いくつかの実施形態では、酸化物成分は、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化ホウ素、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えている。いくつかの実施形態では、酸化物成分は、上記の酸化物成分のうちのいずれかの球体、中空球体、繊維、またはウィスカ、またはそれらの任意の組み合わせから成る。いくつかの実施形態では、コロイダルシリカは、約１ナノメートル～約１０ミクロンの平均粒子直径を有する。いくつかの実施形態では、コロイダルアルミナは、約１ナノメートル～約１０ミクロンの平均粒子直径を有する。いくつかの実施形態では、液体媒体可溶性ポリマーは、ポリビニルアルコールである。いくつかの実施形態では、スラリー混合物はさらに、無機ポリマー材料、有機ポリマー材料、１つ以上の界面活性剤、１つ以上の粘度調整剤、またはそれらの任意の組み合わせを備えている１つ以上の添加剤を備えている。
【0048】
いくつかの実施形態では、溶浸ステップは、約２０℃～約１５０℃の溶浸温度において実施される。
【0049】
いくつかの実施形態では、オートクレーブ処理、オーブン硬化、および／またはプレス硬化ことは、約１０ｐｓｉ～約２００ｐｓｉの硬化圧力において実施される。
【0050】
いくつかの実施形態では、焼結させることは、約７００℃～約１，４００℃の焼結温度において実施される。いくつかの実施形態では、焼結温度は、約１℃／分～約１０℃／分の加熱率において漸増させることによって到達される。
【0051】
いくつかの実施形態では、不織無機布は、セラミック布またはセラミックマットのうちの少なくとも１つから成る。いくつかの実施形態では、無機布は、約５ｍｍ～約７５ｍｍの厚さを有する。いくつかの実施形態では、無機布は、溶浸に先立って、約１０グラム／平方メートル（ｇｓｍ）～約２００ｇｓｍの重量範囲を有する。いくつかの実施形態では、プリフォームは、ツール、パネル、支持部材、タンク、スクリーン、シールド、ケーブル、ワイヤ、繊維、無機物品、および有機物品、層状物品、配合物品、またはそれらの任意の組み合わせを備える。
【0052】
本発明の別の側面は、紙および多プライ布補強プリプレグ複合レイアップを提供し、紙および多プライ布補強プリプレグ複合レイアップは、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップを形成するために互いに接触するようにスタックされる複数の布補強プリプレグ複合層であって、複数の布補強プリプレグ複合層は、不織無機布、織成無機繊維、またはそれらの組み合わせと、約０．１重量％～約４０重量％のコロイダル酸化物成分と、約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約５０重量％～約９９重量％の酸化アルミニウム粉末とを備えている表面層とを含む、複数の布補強プリプレグ複合層と；紙および多プライ布補強プリプレグ複合レイアップを形成するために多プライ布補強プリプレグ複合レイアップの上面および底面に結合される１つ以上の紙プリプレグ複合層であって、１つ以上の紙プリプレグ複合層は、無機紙と、約０．１重量％～約４０重量％のコロイダル酸化物成分と、約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末とを備えている第２の表面層とを含む、１つ以上の紙プリプレグ複合層とを備えている。
【0053】
本発明の別の側面は、溶浸された紙、紙プリプレグ複合物、溶浸された布、布補強プリプレグ複合物、交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップ、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップ、紙および多プライ布補強プリプレグ複合レイアップ、スタックされた交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップ、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上のものにオートクレーブ処理またはプレス硬化および焼結された、プリフォームを備えた紙および布補強セラミックマトリクス複合物品を提供する。各プリプレグ複合物は、溶浸された布および／または溶浸された紙に結合される少なくとも１つの表面層を含み、表面層は、約０．１重量％～約４０重量％のコロイダル酸化物成分と、約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末とを備えている。
【0054】
本発明のまた別の側面は、表面処理されたプリプレグ複合レイアップを形成するために無機布および／または無機紙を表面処理する方法を提供し、方法は、無機布に第１のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された布を形成することであって、スラリー混合物は、約０．１重量％～約４０重量％のコロイダル酸化物成分と、約５重量％～約４０重量％の液体媒体と、約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、随意に、プロトン酸とを備え得る、ことと、溶浸された布を乾燥させ、布補強プリプレグ複合物を形成することと、無機紙に第２のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された紙を形成することであって、第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約４０重量％のコロイダル酸化物成分と、約５重量％～約４０重量％の液体媒体と、約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、随意に、プロトン酸とを備え得る、ことと、溶浸された紙を乾燥させ、紙プリプレグ複合物を形成することと、布補強プリプレグ複合物を紙プリプレグ複合物と層状にすることであって、布補強プリプレグ複合物の少なくとも１つの層は、紙プリプレグ複合物の少なくとも１つの層と交互にスタックされ、交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップを形成する、こととを含む。交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップは、レイアップの各端部上に少なくとも１つの紙プリプレグ層を含み、交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップは、少なくとも３つの交互する層を含む。
【0055】
本発明の別の側面は、プリプレグ複合物を形成するために無機布および／または無機紙を処理する方法を提供する。方法は、無機布に第１のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された布を形成することであって、スラリー混合物は、約０．１重量％～約４０重量％のコロイダル酸化物成分と、約５重量％～約４０重量％の液体媒体と、約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、随意に、プロトン酸とを備え得る、ことと、無機紙に第２のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された紙を形成することであって、第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約４０重量％のコロイダル酸化物成分と、約５重量％～約４０重量％の液体媒体と、約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、随意に、プロトン酸とを備え得る、ことと、溶浸された布を溶浸された紙と層状にすることであって、溶浸された布の少なくとも１つの層は、溶浸された紙の少なくとも１つの層と交互にスタックされ、交互する溶浸された布および紙スタックを形成する、ことと、交互する溶浸された布および紙スタックを乾燥させ、交互する紙／布／紙プリプレグ複合物を形成することとを含む。交互する紙／布／紙プリプレグ複合物は、レイアップの各端部上に少なくとも１つの紙プリプレグ層を含み、交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップは、少なくとも３つの交互する層を含む。
【0056】
別の側面は、無機布と、酸化物成分から成る溶浸材系であって、溶浸材系は、無機布全体を通して実質的に均質に分散される、溶浸材系とを備えているプリプレグ複合物を提供する。
【0057】
いくつかの実施形態では、酸化物成分は、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化ホウ素、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えている。
【0058】
いくつかの実施形態では、酸化物成分は、球体、中空球体、繊維、ウィスカ、またはそれらの任意の組み合わせを備えている。
【0059】
いくつかの実施形態では、溶浸材系は、コロイダルシリカまたはコロイダルアルミナをさらに備えている。
【0060】
いくつかの実施形態では、溶浸材系は、約０．１～約４０重量％のコロイダル酸化物成分と、約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約５０重量％～約９９重量％の酸化アルミニウム粉末とを備えている。いくつかの実施形態では、溶浸材系は、約１５重量％～約４０重量％のコロイダル酸化物成分と、約０．１重量％～約７重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約５０重量％～約８０重量％の酸化アルミニウム粉末とを備えている。
【0061】
いくつかの実施形態では、溶浸材系は、約０．１重量％～約５０重量％のコロイダルシリカまたはコロイダルアルミナと、約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４０重量％～約９９重量％の酸化アルミニウム粉末とを備えている。いくつかの実施形態では、溶浸材系は、約１５～約４０重量％のコロイダルシリカまたはコロイダルアルミナと、約０．１～約７重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約５０～約８０重量％の酸化アルミニウム粉末とを備えている。
【0062】
いくつかの実施形態では、溶浸材系は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせから選択される約０．１重量％～約６０重量％の１つ以上の有機結合剤と、約４０重量％～約９９重量％の酸化アルミニウム粉末とを備えている。いくつかの実施形態では、溶浸材系は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせから選択される、約１５～約４０重量％の１つ以上の有機結合剤と、約６０％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末とを備えている。
【0063】
いくつかの実施形態では、プリプレグ複合物は、プリプレグ複合物の表面と接触し、それによって、表面処理されたプリプレグ複合物を画定する、無機紙をさらに備え、溶浸材系は、無機紙全体を通して実質的に均質に分散される。
【0064】
別の側面は、互いに接触するようにスタックされる、２つ以上のプリプレグ複合物を備えているプリプレグ複合レイアップを提供する。
【0065】
いくつかの実施形態では、プリプレグ複合レイアップは、互いに接触するようにスタックされる無機布の１つ以上の層であって、溶浸材系は、無機布全体を通して実質的に均質に分散される、無機布の１つ以上の層と、第１の表面フィルムを画定する無機紙の１つ以上の層であって、溶浸材系は、第１の表面フィルム全体を通して実質的に均質に分散される、無機紙の１つ以上の層とを備え、第１の表面フィルムは、無機布の１つ以上の層の第１の側上にスタックされる。
【0066】
いくつかの実施形態では、プリプレグ複合レイアップは、第２の表面フィルムを画定する、無機紙の１つ以上の層をさらに備え、溶浸材系は、第２の表面フィルム全体を通して実質的に均質に分散され、第２の表面フィルムは、無機布の１つ以上の層の第２の側上にスタックされる。
【0067】
いくつかの実施形態では、第１の側は、前側であり、第２の側は、裏側である。
【0068】
別の側面は、プリフォームにオートクレーブ処理またはプレス硬化および焼結されるプリプレグ複合物またはプリプレグ複合レイアップを備えているセラミックマトリクス複合物品を提供する。
【0069】
本発明の他の特徴および利点が、以下の発明を実施するための形態、図、および請求項から明白となるであろう。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
表面処理された布補強プリプレグ複合物を形成する方法であって、前記方法は、
無機布に第１のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された布を形成することであって、前記第１のスラリー混合物は、酸化物成分と液体媒体とを備えている、ことと、
無機紙に第２のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された紙を形成することであって、前記第２のスラリー混合物は、酸化物成分と液体媒体とを備えている、ことと、
前記溶浸された紙を前記溶浸された布の表面に適用し、表面処理された布補強プリプレグ複合物を形成することと
を含む、方法。
（項目２）
前記溶浸された紙を前記溶浸された布の表面に適用することに先立って、前記溶浸された布を乾燥させることをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記溶浸された布と前記溶浸された紙とを同時に乾燥させることをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
前記無機布は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、またはそれらの任意の組み合わせを備えている複数の繊維を備えている、項目１－３のいずれか１項に記載の方法。
（項目５）
前記無機布は、前記第１のスラリー混合物を溶浸される前、約５ｍｍ～約７５ｍｍの厚さを有する、項目１－４のいずれか１項に記載の方法。
（項目６）
前記無機布は、織成、不織、またはそれらの任意の組み合わせである、項目１－５のいずれか１項に記載の方法。
（項目７）
前記無機紙は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、項目１－６のいずれか１項に記載の方法。
（項目８）
前記無機紙は、前記第２のスラリー混合物を溶浸される前、約０．１ｍｍ～約４．９９ｍｍの厚さを有する、項目１－７のいずれか１項に記載の方法。
（項目９）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記酸化物成分は、アルミニウム、シリコン、ホウ素、ジルコニウム、イットリウム、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上の酸化物を備えている、項目１－８のいずれか１項に記載の方法。
（項目１０）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記１つ以上の酸化物は、球体、中空球体、繊維、ウィスカ、またはそれらの任意の組み合わせを備えている粒子として提供される、項目９に記載の方法。
（項目１１）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、約１ナノメートル～約１０ミクロンの平均粒子直径を有するコロイダルシリカをさらに備えている、項目９または項目１０に記載の方法。
（項目１２）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、約１ナノメートル～約１０ミクロンの平均粒子直径を有するコロイダルアルミナをさらに備えている、項目９または項目１０に記載の方法。
（項目１３）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記液体媒体は、水、アルコール、またはそれらの任意の組み合わせである、項目１－１２のいずれか１項に記載の方法。
（項目１４）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、水性スラリー混合物であり、前記水性スラリー混合物は、
約０．１重量％～約４０重量％のコロイダルシリカと、
約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、
約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
約１０重量％～約６０重量％の水と
を備えている、項目１－９のいずれか１項に記載の方法。
（項目１５）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、水性スラリー混合物であり、前記水性スラリー混合物は、
約１５～約３０重量％のコロイダルシリカと、
約０．１～約４重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、
約４５～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
約２０～約４０重量％の水と
を備えている、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
前記液体媒体可溶性ポリマーは、ポリビニルアルコールである、項目９または項目１０に記載の方法。
（項目１７）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、アルコール系スラリーであり、前記アルコール系スラリーは、
約０．１重量％～約５０重量％の１つ以上の有機結合剤であって、前記有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、
約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
約５重量％～約６０重量％のアルコールであって、前記アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールと
を備えている、項目１－９のいずれか１項に記載の方法。
（項目１８）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、アルコール系スラリーであり、前記アルコール系スラリーは、
約５重量％～約２５重量％の１つ以上の有機結合剤であって、前記有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、
約４５重量％～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
約３０重量％～約５０重量％のアルコールであって、前記アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールと
を備えている、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物のｐＨは、プロトン酸を使用して、約３～約５のｐＨに調節される、項目１－１８のいずれか１項に記載の方法。
（項目２０）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約２重量％のプロトン酸をさらに備えている、項目１－１９のいずれか１項に記載の方法。
（項目２１）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約１重量％のプロトン酸をさらに備えている、項目２０に記載の方法。
（項目２２）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、１つ以上の添加剤をさらに備え、前記１つ以上の添加剤は、無機ポリマー材料、有機ポリマー材料、１つ以上の界面活性剤、１つ以上の粘度調整剤、グリコール、ポリオール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、項目１－２１のいずれか１項に記載の方法。
（項目２３）
約１０ｐｓｉ～約２００ｐｓｉの圧力、かつ約７５℃～約５００℃の温度において前記布補強プリプレグ複合物を硬化させることをさらに含む、項目１－２２のいずれか１項に記載の方法。
（項目２４）
約７００℃～約１，４００℃の焼結温度において前記布補強プリプレグ複合物を焼結させることをさらに含む、項目２３に記載の方法。
（項目２５）
前記焼結は、前記焼結温度が達成されるまで、約１℃／分～約１０℃／分の加熱率を使用して遂行される、項目２４に記載の方法。
（項目２６）
高剪断ミキサ、ボールミル、アトライタ、プラネタリ、またはそれらの任意の組み合わせを使用して、前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物を配合することをさらに含む、項目１－２４のいずれか１項に記載の方法。
（項目２７）
前記無機布は、約２０℃～約１５０℃の溶浸温度まで加熱された前記第１のスラリー混合物を溶浸され、および／または、前記無機紙は、約２０℃～約１５０℃の溶浸温度まで加熱された前記第２のスラリー混合物を溶浸される、項目１－２６のいずれか１項に記載の方法。
（項目２８）
布補強セラミックマトリクス複合物品を形成する方法であって、前記方法は、
溶浸された布の１つ以上の層を備えているプリプレグ複合物を提供することであって、前記溶浸された布は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第１のスラリー混合物を溶浸された無機布を備えている、ことと、
前記プリプレグ複合物をプリフォームの表面と接触させることと、
溶浸された紙を前記プリプレグ複合物の少なくとも１つの表面に適用し、表面処理されたプリプレグ複合物を形成することであって、前記溶浸された紙は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第２のスラリー混合物を溶浸された無機紙を備えている、ことと、
約７００℃～約１，４００℃の焼結温度において前記表面処理されたプリプレグ複合物を焼結させ、前記布補強セラミックマトリクス複合物品を形成することと
を含む、方法。
（項目２９）
布補強セラミックマトリクス複合物品を形成する方法であって、前記方法は、
溶浸された布の１つ以上の層を備えているプリプレグ複合物を提供することであって、前記溶浸された布は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第１のスラリー混合物を溶浸された無機布を備えている、ことと、
前記プリプレグ複合物をプリフォームの表面と接触させることと、
溶浸された紙を前記プリプレグ複合物の少なくとも１つの表面に適用し、表面処理されたプリプレグ複合物を形成することであって、前記溶浸された紙は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第２のスラリー混合物を溶浸された無機紙を備えている、ことと、
約１０ｐｓｉ～約２００ｐｓｉの圧力、かつ約７５℃～約５００℃の温度において前記表面処理されたプリプレグ複合物を硬化させることと、
約７００℃～約１，４００℃の焼結温度において前記表面処理されたプリプレグ複合物を焼結させ、前記布補強セラミックマトリクス複合物品を形成することと
を含む、方法。
（項目３０）
布補強セラミックマトリクス複合物品を形成する方法であって、前記方法は、
溶浸された布の１つ以上の層を備えているプリプレグ複合物を提供することであって、前記溶浸された布は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第１のスラリー混合物を溶浸された無機布を備えている、ことと、
約１０ｐｓｉ～約２００ｐｓｉの圧力、かつ約７５℃～約５００℃の温度において前記プリプレグ複合物を硬化させ、硬化させられたプリプレグ複合物を形成することと、
溶浸された紙を前記硬化させられたプリプレグ複合物の少なくとも１つの表面に適用し、表面処理されたプリプレグ複合物を形成することであって、前記溶浸された紙は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第２のスラリー混合物を溶浸された無機紙を備えている、ことと、
約７００℃～約１，４００℃の焼結温度において前記表面処理されたプリプレグ複合物を焼結させ、前記布補強セラミックマトリクス複合物品を形成することと
を含む、方法。
（項目３１）
前記無機布は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、またはそれらの任意の組み合わせを備えている複数の繊維を備えている、項目２８－３０のいずれか１項に記載の方法。
（項目３２）
前記無機布は、前記第１のスラリー混合物を溶浸される前、約５ｍｍ～約７５ｍｍの厚さを有する、項目２８－３１のいずれか１項に記載の方法。
（項目３３）
前記無機布は、織成、不織、またはそれらの任意の組み合わせである、項目２８－３２のいずれか１項に記載の方法。
（項目３４）
前記無機紙は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、項目２８－３３のいずれか１項に記載の方法。
（項目３５）
前記無機紙は、前記第２のスラリー混合物を溶浸される前、約０．１ｍｍ～約４．９９ｍｍの厚さを有する、項目２８－３４３のいずれか１項に記載の方法。
（項目３６）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記酸化物成分は、アルミニウム、シリコン、ホウ素、ジルコニウム、イットリウム、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上の酸化物を備えている、項目２８－３５のいずれか１項に記載の方法。
（項目３７）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記１つ以上の酸化物は、球体、中空球体、繊維、ウィスカ、またはそれらの任意の組み合わせを備えている粒子として提供される、項目３６に記載の方法。
（項目３８）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、約１ナノメートル～約１０ミクロンの平均粒子直径を有するコロイダルシリカをさらに備えている、項目３６または項目３７に記載の方法。
（項目３９）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、約１ナノメートル～約１０ミクロンの平均粒子直径を有するコロイダルアルミナをさらに備えている、項目３６または項目３７に記載の方法。
（項目４０）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記液体媒体は、水、アルコール、またはそれらの任意の組み合わせである、項目２８－３９のいずれか１項に記載の方法。
（項目４１）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、水性スラリー混合物であり、前記水性スラリー混合物は、
約０．１重量％～約４０重量％のコロイダルシリカと、
約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、
約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
約１０重量％～約６０重量％の水と
を備えている、項目２８－３６のいずれか１項に記載の方法。
（項目４２）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、水性スラリー混合物であり、前記水性スラリー混合物は、
約１５～約３０重量％のコロイダルシリカと、
約０．１～約４重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、
約４５～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
約２０～約４０重量％の水と
を備えている、項目４１に記載の方法。
（項目４３）
前記液体媒体可溶性ポリマーは、ポリビニルアルコールである、項目４１または項目４２に記載の方法。
（項目４４）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、アルコール系スラリーであり、前記アルコール系スラリーは、
約０．１重量％～約５０重量％の１つ以上の有機結合剤であって、前記有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、
約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
約５重量％～約６０重量％のアルコールであって、前記アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールと
を備えている、項目２８－３６のいずれか１項に記載の方法。
（項目４５）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、アルコール系スラリーであり、前記アルコール系スラリーは、
約５重量％～約２５重量％の１つ以上の有機結合剤であって、前記有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、
約４５重量％～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
約３０重量％～約５０重量％のアルコールであって、前記アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールと
を備えている、項目４４に記載の方法。
（項目４６）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物のｐＨは、プロトン酸を使用して、約３～約５のｐＨに調節される、項目２８－４５のいずれか１項に記載の方法。
（項目４７）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約２重量％のプロトン酸をさらに備えている、項目２８－４５のいずれか１項に記載の方法。
（項目４８）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約１重量％のプロトン酸をさらに備えている、項目４７に記載の方法。
（項目４９）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、１つ以上の添加剤をさらに備え、前記１つ以上の添加剤は、無機ポリマー材料、有機ポリマー材料、１つ以上の界面活性剤、１つ以上の粘度調整剤、グリコール、ポリオール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、項目２８－４８のいずれか１項に記載の方法。
（項目５０）
前記焼結は、前記焼結温度が達成されるまで、約１℃／分～約１０℃／分の加熱率を使用して遂行される、項目２８－４９のいずれか１項に記載の方法。
（項目５１）
表面処理されたプリプレグ複合物であって、前記表面処理されたプリプレグ複合物は、
上面層と底面層とを有する溶浸された布であって、前記溶浸された布は、アルミナ、シリカ、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えている繊維を備え、前記上面層および前記底面層は、前記溶浸された布上のコーティングを形成し、各表面層は、約４０重量％～約８５重量％（前記表面層の重量比）の酸化アルミニウムまたは約０．１重量％～約４０重量％のシリカ（前記表面層の重量比）を備えている、溶浸された布と、
前記溶浸された布の上面層および／または底面層を実質的に覆い、それと接触している溶浸された紙と
を備え、
前記溶浸された紙は、アルミナ、シリカ、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えている繊維を備え、前記溶浸された紙は、酸化物成分と液体媒体とを備えているスラリー混合物を溶浸されている、表面処理されたプリプレグ複合物。
（項目５２）
表面処理されたプリプレグ複合物であって、前記表面処理されたプリプレグ複合物は、
互いに接触するようにスタックされた複数の溶浸された布層であって、前記複数の溶浸された布層は、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップを形成し、前記プリプレグ複合レイアップは、上面と底面とを有し、前記溶浸された布層の各々は、アルミナ、シリカ、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えている繊維を備え、前記繊維は、少なくとも部分的に、約４０重量％～約８５重量％（コーティングの重量比）の酸化アルミニウムまたは約０．１重量％～約４０重量％のシリカ（前記コーティングの重量比）を備えている前記コーティングを用いてコーティングされている、複数の溶浸された布層と、
前記プリプレグ複合レイアップの前記上面および／または前記底面の少なくとも一部を覆っている溶浸された紙と
を備え、
前記溶浸された紙は、約４０重量％～約８５重量％（スラリーの重量比）の酸化アルミニウムまたは約０．１重量％～約４０重量％のシリカ（前記スラリーの重量比）を備えている前記スラリー混合物を溶浸されている、表面処理されたプリプレグ複合物。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
表面処理された布補強プリプレグ複合物を形成する方法であって、前記方法は、
無機布に第１のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された布を形成することであって、前記第１のスラリー混合物は、酸化物成分と液体媒体とを備えている、ことと、
無機紙に第２のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された紙を形成することであって、前記第２のスラリー混合物は、酸化物成分と液体媒体とを備えている、ことと、
前記溶浸された紙を前記溶浸された布の表面に適用し、表面処理された布補強プリプレグ複合物を形成することと
を含む、方法。
（項目２）
前記溶浸された紙を前記溶浸された布の表面に適用することに先立って、前記溶浸された布を乾燥させることをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記溶浸された布と前記溶浸された紙とを同時に乾燥させることをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
前記無機布は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、またはそれらの任意の組み合わせを備えている複数の繊維を備えている、項目１－３のいずれか１項に記載の方法。
（項目５）
前記無機布は、前記第１のスラリー混合物を溶浸される前、約５ｍｍ～約７５ｍｍの厚さを有する、項目１－４のいずれか１項に記載の方法。
（項目６）
前記無機布は、織成、不織、またはそれらの任意の組み合わせである、項目１－５のいずれか１項に記載の方法。
（項目７）
前記無機紙は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、項目１－６のいずれか１項に記載の方法。
（項目８）
前記無機紙は、前記第２のスラリー混合物を溶浸される前、約０．１ｍｍ～約４．９９ｍｍの厚さを有する、項目１－７のいずれか１項に記載の方法。
（項目９）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記酸化物成分は、アルミニウム、シリコン、ホウ素、ジルコニウム、イットリウム、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上の酸化物を備えている、項目１－８のいずれか１項に記載の方法。
（項目１０）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記１つ以上の酸化物は、球体、中空球体、繊維、ウィスカ、またはそれらの任意の組み合わせを備えている粒子として提供される、項目９に記載の方法。
（項目１１）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、約１ナノメートル～約１０ミクロンの平均粒子直径を有するコロイダルシリカをさらに備えている、項目９または項目１０に記載の方法。
（項目１２）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、約１ナノメートル～約１０ミクロンの平均粒子直径を有するコロイダルアルミナをさらに備えている、項目９または項目１０に記載の方法。
（項目１３）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記液体媒体は、水、アルコール、またはそれらの任意の組み合わせである、項目１－１２のいずれか１項に記載の方法。
（項目１４）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、水性スラリー混合物であり、前記水性スラリー混合物は、
約０．１重量％～約４０重量％のコロイダルシリカと、
約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、
約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
約１０重量％～約６０重量％の水と
を備えている、項目１－９のいずれか１項に記載の方法。
（項目１５）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、水性スラリー混合物であり、前記水性スラリー混合物は、
約１５～約３０重量％のコロイダルシリカと、
約０．１～約４重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、
約４５～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
約２０～約４０重量％の水と
を備えている、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
前記液体媒体可溶性ポリマーは、ポリビニルアルコールである、項目９または項目１０に記載の方法。
（項目１７）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、アルコール系スラリーであり、前記アルコール系スラリーは、
約０．１重量％～約５０重量％の１つ以上の有機結合剤であって、前記有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、
約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
約５重量％～約６０重量％のアルコールであって、前記アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールと
を備えている、項目１－９のいずれか１項に記載の方法。
（項目１８）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、アルコール系スラリーであり、前記アルコール系スラリーは、
約５重量％～約２５重量％の１つ以上の有機結合剤であって、前記有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、
約４５重量％～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
約３０重量％～約５０重量％のアルコールであって、前記アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールと
を備えている、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物のｐＨは、プロトン酸を使用して、約３～約５のｐＨに調節される、項目１－１８のいずれか１項に記載の方法。
（項目２０）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約２重量％のプロトン酸をさらに備えている、項目１－１９のいずれか１項に記載の方法。
（項目２１）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約１重量％のプロトン酸をさらに備えている、項目２０に記載の方法。
（項目２２）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、１つ以上の添加剤をさらに備え、前記１つ以上の添加剤は、無機ポリマー材料、有機ポリマー材料、１つ以上の界面活性剤、１つ以上の粘度調整剤、グリコール、ポリオール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、項目１－２１のいずれか１項に記載の方法。
（項目２３）
約１０ｐｓｉ～約２００ｐｓｉの圧力、かつ約７５℃～約５００℃の温度において前記布補強プリプレグ複合物を硬化させることをさらに含む、項目１－２２のいずれか１項に記載の方法。
（項目２４）
約７００℃～約１，４００℃の焼結温度において前記布補強プリプレグ複合物を焼結させることをさらに含む、項目２３に記載の方法。
（項目２５）
前記焼結は、前記焼結温度が達成されるまで、約１℃／分～約１０℃／分の加熱率を使用して遂行される、項目２４に記載の方法。
（項目２６）
高剪断ミキサ、ボールミル、アトライタ、プラネタリ、またはそれらの任意の組み合わせを使用して、前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物を配合することをさらに含む、項目１－２４のいずれか１項に記載の方法。
（項目２７）
前記無機布は、約２０℃～約１５０℃の溶浸温度まで加熱された前記第１のスラリー混合物を溶浸され、および／または、前記無機紙は、約２０℃～約１５０℃の溶浸温度まで加熱された前記第２のスラリー混合物を溶浸される、項目１－２６のいずれか１項に記載の方法。
（項目２８）
布補強セラミックマトリクス複合物品を形成する方法であって、前記方法は、
溶浸された布の１つ以上の層を備えているプリプレグ複合物を提供することであって、前記溶浸された布は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第１のスラリー混合物を溶浸された無機布を備えている、ことと、
前記プリプレグ複合物をプリフォームの表面と接触させることと、
溶浸された紙を前記プリプレグ複合物の少なくとも１つの表面に適用し、表面処理されたプリプレグ複合物を形成することであって、前記溶浸された紙は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第２のスラリー混合物を溶浸された無機紙を備えている、ことと、
約７００℃～約１，４００℃の焼結温度において前記表面処理されたプリプレグ複合物を焼結させ、前記布補強セラミックマトリクス複合物品を形成することと
を含む、方法。
（項目２９）
布補強セラミックマトリクス複合物品を形成する方法であって、前記方法は、
溶浸された布の１つ以上の層を備えているプリプレグ複合物を提供することであって、前記溶浸された布は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第１のスラリー混合物を溶浸された無機布を備えている、ことと、
前記プリプレグ複合物をプリフォームの表面と接触させることと、
溶浸された紙を前記プリプレグ複合物の少なくとも１つの表面に適用し、表面処理されたプリプレグ複合物を形成することであって、前記溶浸された紙は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第２のスラリー混合物を溶浸された無機紙を備えている、ことと、
約１０ｐｓｉ～約２００ｐｓｉの圧力、かつ約７５℃～約５００℃の温度において前記表面処理されたプリプレグ複合物を硬化させることと、
約７００℃～約１，４００℃の焼結温度において前記表面処理されたプリプレグ複合物を焼結させ、前記布補強セラミックマトリクス複合物品を形成することと
を含む、方法。
（項目３０）
布補強セラミックマトリクス複合物品を形成する方法であって、前記方法は、
溶浸された布の１つ以上の層を備えているプリプレグ複合物を提供することであって、前記溶浸された布は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第１のスラリー混合物を溶浸された無機布を備えている、ことと、
約１０ｐｓｉ～約２００ｐｓｉの圧力、かつ約７５℃～約５００℃の温度において前記プリプレグ複合物を硬化させ、硬化させられたプリプレグ複合物を形成することと、
溶浸された紙を前記硬化させられたプリプレグ複合物の少なくとも１つの表面に適用し、表面処理されたプリプレグ複合物を形成することであって、前記溶浸された紙は、酸化物成分と液体媒体とを備えている第２のスラリー混合物を溶浸された無機紙を備えている、ことと、
約７００℃～約１，４００℃の焼結温度において前記表面処理されたプリプレグ複合物を焼結させ、前記布補強セラミックマトリクス複合物品を形成することと
を含む、方法。
（項目３１）
前記無機布は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、またはそれらの任意の組み合わせを備えている複数の繊維を備えている、項目２８－３０のいずれか１項に記載の方法。
（項目３２）
前記無機布は、前記第１のスラリー混合物を溶浸される前、約５ｍｍ～約７５ｍｍの厚さを有する、項目２８－３１のいずれか１項に記載の方法。
（項目３３）
前記無機布は、織成、不織、またはそれらの任意の組み合わせである、項目２８－３２のいずれか１項に記載の方法。
（項目３４）
前記無機紙は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、項目２８－３３のいずれか１項に記載の方法。
（項目３５）
前記無機紙は、前記第２のスラリー混合物を溶浸される前、約０．１ｍｍ～約４．９９ｍｍの厚さを有する、項目２８－３４３のいずれか１項に記載の方法。
（項目３６）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記酸化物成分は、アルミニウム、シリコン、ホウ素、ジルコニウム、イットリウム、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上の酸化物を備えている、項目２８－３５のいずれか１項に記載の方法。
（項目３７）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記１つ以上の酸化物は、球体、中空球体、繊維、ウィスカ、またはそれらの任意の組み合わせを備えている粒子として提供される、項目３６に記載の方法。
（項目３８）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、約１ナノメートル～約１０ミクロンの平均粒子直径を有するコロイダルシリカをさらに備えている、項目３６または項目３７に記載の方法。
（項目３９）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、約１ナノメートル～約１０ミクロンの平均粒子直径を有するコロイダルアルミナをさらに備えている、項目３６または項目３７に記載の方法。
（項目４０）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物の前記液体媒体は、水、アルコール、またはそれらの任意の組み合わせである、項目２８－３９のいずれか１項に記載の方法。
（項目４１）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、水性スラリー混合物であり、前記水性スラリー混合物は、
約０．１重量％～約４０重量％のコロイダルシリカと、
約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、
約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
約１０重量％～約６０重量％の水と
を備えている、項目２８－３６のいずれか１項に記載の方法。
（項目４２）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、水性スラリー混合物であり、前記水性スラリー混合物は、
約１５～約３０重量％のコロイダルシリカと、
約０．１～約４重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、
約４５～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
約２０～約４０重量％の水と
を備えている、項目４１に記載の方法。
（項目４３）
前記液体媒体可溶性ポリマーは、ポリビニルアルコールである、項目４１または項目４２に記載の方法。
（項目４４）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、アルコール系スラリーであり、前記アルコール系スラリーは、
約０．１重量％～約５０重量％の１つ以上の有機結合剤であって、前記有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、
約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
約５重量％～約６０重量％のアルコールであって、前記アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールと
を備えている、項目２８－３６のいずれか１項に記載の方法。
（項目４５）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、アルコール系スラリーであり、前記アルコール系スラリーは、
約５重量％～約２５重量％の１つ以上の有機結合剤であって、前記有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、
約４５重量％～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、
約３０重量％～約５０重量％のアルコールであって、前記アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、アルコールと
を備えている、項目４４に記載の方法。
（項目４６）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物のｐＨは、プロトン酸を使用して、約３～約５のｐＨに調節される、項目２８－４５のいずれか１項に記載の方法。
（項目４７）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約２重量％のプロトン酸をさらに備えている、項目２８－４５のいずれか１項に記載の方法。
（項目４８）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約１重量％のプロトン酸をさらに備えている、項目４７に記載の方法。
（項目４９）
前記第１のスラリー混合物および／または前記第２のスラリー混合物は、１つ以上の添加剤をさらに備え、前記１つ以上の添加剤は、無機ポリマー材料、有機ポリマー材料、１つ以上の界面活性剤、１つ以上の粘度調整剤、グリコール、ポリオール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、項目２８－４８のいずれか１項に記載の方法。
（項目５０）
前記焼結は、前記焼結温度が達成されるまで、約１℃／分～約１０℃／分の加熱率を使用して遂行される、項目２８－４９のいずれか１項に記載の方法。
（項目５１）
表面処理されたプリプレグ複合物であって、前記表面処理されたプリプレグ複合物は、
上面層と底面層とを有する溶浸された布であって、前記溶浸された布は、アルミナ、シリカ、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えている繊維を備え、前記上面層および前記底面層は、前記溶浸された布上のコーティングを形成し、各表面層は、約４０重量％～約８５重量％（前記表面層の重量比）の酸化アルミニウムまたは約０．１重量％～約４０重量％のシリカ（前記表面層の重量比）を備えている、溶浸された布と、
前記溶浸された布の上面層および／または底面層を実質的に覆い、それと接触している溶浸された紙と
を備え、
前記溶浸された紙は、アルミナ、シリカ、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えている繊維を備え、前記溶浸された紙は、酸化物成分と液体媒体とを備えているスラリー混合物を溶浸されている、表面処理されたプリプレグ複合物。
（項目５２）
表面処理されたプリプレグ複合物であって、前記表面処理されたプリプレグ複合物は、
互いに接触するようにスタックされた複数の溶浸された布層であって、前記複数の溶浸された布層は、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップを形成し、前記プリプレグ複合レイアップは、上面と底面とを有し、前記溶浸された布層の各々は、アルミナ、シリカ、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えている繊維を備え、前記繊維は、少なくとも部分的に、約４０重量％～約８５重量％（コーティングの重量比）の酸化アルミニウムまたは約０．１重量％～約４０重量％のシリカ（前記コーティングの重量比）を備えている前記コーティングを用いてコーティングされている、複数の溶浸された布層と、
前記プリプレグ複合レイアップの前記上面および／または前記底面の少なくとも一部を覆っている溶浸された紙と
を備え、
前記溶浸された紙は、約４０重量％～約８５重量％（スラリーの重量比）の酸化アルミニウムまたは約０．１重量％～約４０重量％のシリカ（前記スラリーの重量比）を備えている前記スラリー混合物を溶浸されている、表面処理されたプリプレグ複合物。
【図面の簡単な説明】
【0070】
以下の図は、例として提供され、請求される発明の範囲を限定することを意図していない。
【0071】
【0072】
【0073】
【0074】
【0075】
【0076】
【0077】
【0078】
【0079】
【0080】
【0081】
【0082】
【0083】
【0084】
【発明を実施するための形態】
【0085】
本発明は、表面処理された布補強プリプレグ複合物と、無機紙を用いて無機布を表面処理し、補強プリプレグ複合物を形成する方法とを提供し、方法は、無機布に第１のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された布を形成することと、無機紙に第２のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された紙を形成することと、溶浸された紙を溶浸された布の少なくとも１つの表面に適用することとを含む。いくつかの実施形態は、溶浸された紙を適用することに先立って、溶浸された布を乾燥させ、布補強プリプレグ複合物を形成することを含む。いくつかの実施形態は、溶浸された紙を布補強プリプレグ複合物に適用することに先立って、溶浸された紙を乾燥させることも含む。
【0086】
（Ｉ．定義）
【0087】
本明細書に使用される場合、以下の定義が、別様に示されない限り、適用されるものとする。
【0088】
本明細書に使用される場合、用語「布」は、機械的に相互係止された繊維またはフィラメントから成るテキスタイル材料を指し、テキスタイル材料は、溶浸に先立って５ｍｍ以上の厚さを有する。テキスタイル材料は、ランダムに統合される（不織布）、または互いに直角に経糸および充填材ストランドによって密接に向けられ得る（織成布）。用語「布」は、通常、ウール、綿、または他の合成繊維を指すが、本明細書に使用される布は、限定ではないが、ガラス（絶縁またはＥガラスを含む）、アルミナ（酸化アルミニウム）、ムライト、シリカ（二酸化シリコン）、マイクロガラス、炭素（黒鉛を含む）、活性炭、アラミド、メアシャム（水和ケイ酸マグネシウム）、チタン酸カリウム、ウォラストナイト（ケイ酸カルシウム）、ポリ－ｐ－フェニレン－ベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、アルミナ－シリカ、ロックウール、ホウ素、石英、玄武岩、セラミック、およびそれらの組み合わせを含む無機材料から作製されることができる。
【0089】
本明細書に使用される場合、用語「紙」は、セラミック繊維等のランダムに向けられた無機繊維から形成される無機材料を指し、無機材料は、溶浸に先立って５ｍｍ未満の厚さを有するシートまたはマットを形成するために化学処理を受けている。限定ではないが、ガラス（絶縁またはＥガラスを含む）、マイクロガラス、アルミナ、シリカ、炭素（黒鉛を含む）、活性炭、アラミド、メアシャム（水和ケイ酸マグネシウム）、チタン酸カリウム、ウォラストナイト（ケイ酸カルシウム）、ポリ－ｐ－フェニレン－ベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、アルミナ－シリカ、ロックウール、ホウ素、石英、玄武岩、セラミック、およびそれらの組み合わせを含む多種多様な源が、そのような無機紙のために使用されている。紙は、種々の異なる方法を使用して生成され得るが、典型的に、以下のステップを含む：１）紙に関する所望の材料特性を伴う無機繊維を生成すること、２）無機繊維への充填材または他の添加剤の添加、３）無機紙を回転および乾燥させるために使用される機械上での紙シートの形成、４）紙の所望の厚さを取得するためのカレンダ処理、および、５）最終仕上げのために紙をコーティングすること。
【0090】
紙および布は、同じ繊維から形成されることができるが、紙は、紙が５ｍｍを下回る厚さを有する一方、布が５ｍｍ以上の厚さを有する点において、不織布から区別され、これらの材料のそれぞれの厚さは、周囲条件下で溶浸に先立って評価される。
【0091】
本明細書に使用される場合、用語「スラリー」は、液体媒体中に懸濁された固体粒子を備えている流体混合物（例えば、機械的混合物）を意味する。
【0092】
本明細書に使用される場合、用語「溶浸する」は、浸透すること、吸着すること、または湿潤することを意味する。いくつかの事例では、溶浸する行為は、液体またはスラリーの一部が無機紙または無機布の少なくとも一部の中に浸透、吸着、湿潤するように、または別様に引き込まれるように、無機紙または無機布（例えば、無機織成布または無機不織布）を液体またはスラリーと接触させる（例えば、滴下鋳造、塗装、浸漬、噴霧等）によって遂行されることができる。
【0093】
本明細書に使用される場合、用語「プリプレグ複合物」は、部分的に乾燥した、または乾燥した溶浸された布（すなわち、溶浸された無機布）を指し、溶浸された布は、酸化物成分（例えば、アルミニウム、ホウ素、ジルコニウム、またはシリコンの酸化物、またはムライト）と液体とを備えているスラリー混合物を無機布に溶浸することによって形成される。プリプレグ複合物は、熱（例えば、焼結）および他の処理条件を受け、硬化させられた（または実質的に堅い）ワークピースを備えているセラミックマトリクス複合材料を形成することができる。
【0094】
本明細書に使用される場合、用語「ムライト」は、ＳｉＯ２と、Ａｌ２Ｏ３とを備えている化合物であり、それらは、３Ａｌ２Ｏ３ ２ＳｉＯ２または２Ａｌ２Ｏ３ ＳｉＯの化学量論的な量において存在する。ムライトは、ジルコニウムコーティングされたムライトも含む。
【0095】
本明細書に使用される場合、用語「レイアップ」は、プリプレグ複合物の１つ以上の層（例えば、１層、２層、３層、４層、５層、６層、７層、８層、９層、１０層、１～３層、２～４層、１～５層、または２～５層）から形成された層状にされた材料またはスタックされた材料を指し、層状にされた材料またはスタックされた材料は、硬化させられた（例えば、実質的に堅い）ワークピースを形成するための最終熱処理（例えば、焼結）を受けていない。例えば、レイアップのプリプレグ複合物の各層は、乾燥（または部分的に乾燥）されているが、硬化させられたワークピースを形成するために熱的に処理されていない。レイアップの他の例は、プリプレグ複合物の１つ以上の層および溶浸された紙の１つ以上の層から形成された材料を含み、溶浸された紙は、レイアップの外面を構成する。他の例では、溶浸された紙は、プリプレグ複合物の層の間に差し挟まれ、交互する一続きの層を有するレイアップを形成する。
【0096】
本明細書に使用される場合、用語「プロトン酸」は、水性溶液中に水素カチオンを形成する酸を指す。プロトン酸の例は、ハロゲン化水素（例えば、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＦ、およびＨＩ）、酢酸、硫酸、リン酸等を含む。
【0097】
本明細書に使用される場合、語句「安定した、または化学的に実現可能な」は、本明細書に開示される目的のうちの１つ以上のもののためのそれらの生成、検出、および好ましくは、それらの回収、精製、および使用を可能にするための条件にさらされたとき、実質的に改変されない化合物および材料を指す。いくつかの実施形態では、安定した化合物または化学的に実現可能な化合物は、少なくとも１週間にわたって水分または他の化学的に反応性の条件の存在なしで４０℃以下の温度にさらされたとき、実質的に改変されないものである。
【0098】
本明細書に使用される場合、用語「および／または」は、２つ以上のアイテムのリストにおいて使用されるとき、列挙されるアイテムのうちのいずれか１つがそれだけで採用され得ること、または列挙されるアイテムのうちの２つ以上のものの任意の組み合わせが採用され得ることを意味する。例えば、ある組成物が、成分Ａ、Ｂ、および／またはＣを含むものとして説明される場合、組成物は、Ａを単独で、Ｂを単独で、Ｃを単独で、ＡおよびＢを組み合わせて、ＡおよびＣを組み合わせて、ＢおよびＣを組み合わせて、またはＡ、Ｂ、およびＣを組み合わせて含むことができる。
【0099】
記述語「第１」、「第２」、「第３」等の使用が、別個の要素（例えば、溶媒、反応ステップ、プロセス、試薬等）を区別するために使用され、説明される要素の相対的順序または相対的時系列を指すことも、そうでないこともあることに留意されたい。
【0100】
（ＩＩ．プリプレグ材料）
【0101】
本発明の一側面は、プリプレグ複合物またはプリプレグ複合物のスタックの少なくとも１つの外面に結合される溶浸された無機紙層を備えているレイアップを提供する。プリプレグ複合物は、第１のスラリー混合物を溶浸された無機布（織成または不織）から形成され、第１のスラリー混合物は、約０．１重量％～約４０重量％の酸化物成分（例えば、コロイダル酸化物成分）と、約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約５０重量％～約９９重量％の酸化アルミニウム粉末とを備え、無機紙は、第２のスラリー混合物を溶浸され、第２のスラリー混合物は、約０．１重量％～約４０重量％の酸化物成分（例えば、コロイダル酸化物成分）と、約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約５０重量％～約９９重量％の酸化アルミニウム粉末とを備えている。
【0102】
（Ａ．無機布基材）
【0103】
本発明の方法、表面処理されたプリプレグ複合物、および表面処理されたＣＭＣ材料において有用な布基材は、無機布（例えば、不織無機布、織成無機布、またはそれらの任意の組み合わせ）を含む。これらの種々の無機布は、製作された複合基材（例えば、プリプレグ複合物およびＣＭＣ材料）において構造的補強を提供する無機繊維を含み、これらの無機繊維は、チョップド繊維、連続繊維、フィラメント、トウ、バンドル、シート、プライ、またはそれらの任意の組み合わせの形態をとり得る。連続繊維はさらに、一方向性（一方向に整列させられる）、多方向性（異なる方向に整列させられる）、不織、織成、編成、縫合、巻取、穿刺、および編組構成、およびスワールマット、フェルトマット、およびチョップドマット構造のうちのいずれかを採用し得る。織成繊維構造は、複数の織成トウを備え、各トウは、複数のフィラメント、例えば、数十、数百、または数千本のフィラメントから成り得る。
【0104】
いくつかの側面では、無機布は、ガラス（絶縁またはＥガラスを含む）、マイクロガラス、炭素（黒鉛を含む）、活性炭、アラミド、メアシャム（水和ケイ酸マグネシウム）、チタン酸カリウム、ウォラストナイト（ケイ酸カルシウム）、ポリ－ｐ－フェニレン－ベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、アルミナ、シリカ、アルミナ－シリカ、ロックウール、ホウ素、石英、玄武岩、セラミック、ムライト、およびそれらの任意の組み合わせから成る１つ以上の無機繊維を備えている。
【0105】
いくつかの側面では、布は、マット、ブランケット、ボード、またはフェルトの形態における不織セラミック布を含み得、酸化アルミニウム、酸化シリコン、ムライト、および／または他の無機繊維の繊維を備えていることができる。そのような実施形態では、布の無機繊維は、約４０重量％～約１００重量％の酸化アルミニウム繊維、約０重量％～約６０重量％の酸化シリコン繊維、約１重量％～約１００重量％のムライト、および／または約０％～約５０％の他の無機繊維に及び得る。これらの重量パーセントは、布の重量によって与えられる。
【0106】
本発明において使用される無機布は、５ｍｍ以上の（例えば、５ｍｍ～約１００ｍｍ、５ｍｍ～約７５ｍｍ、５ｍｍ～約５０ｍｍ、約１０ｍｍ～約５０ｍｍ、約１０ｍｍ～約３０ｍｍ、約１０ｍｍ～約２５ｍｍ、または約６ｍｍ～約２５ｍｍ）の厚さを有する。無機布の厚さは、溶浸に先立って、周囲条件下で決定される。
【0107】
いくつかの側面では、無機布は、無機結合剤を含み得る。他の側面では、無機布は、いかなる無機または有機結合剤も実質的にない。
【0108】
いくつかの側面では、無機布は、布に増加された可撓性を授けるために穿刺され得る。
【0109】
いくつかの側面では、無機布は、アルミナ（例えば、多結晶アルミナ）繊維、シリカ繊維、ムライト繊維、または他のセラミック繊維を備えているか、それらから形成されるか、または本質的にそれらから成る。例えば、無機布は、アルミナ（例えば、多結晶アルミナ）繊維、シリカ繊維、ムライト繊維、またはそれらの任意の組み合わせを備えているか、それらから形成されるか、または本質的にそれらから成る。
【0110】
無機布の商業的に入手可能な例は、限定ではないが、ＤＥＮＫＡ（登録商標） ＡＬＣＥＮ（登録商標）ブランケット、ＤＥＮＫＡ（登録商標） ＡＬＣＥＮ（登録商標）フェルト、ＭＡＦＴＥＣ（登録商標） ＭＬＳブランケット、ＣＥＲＥＭＡＴＥＲＩＡＬＳ（登録商標）セラミックブランケット、ＵＮＩＦＲＡＸ（登録商標） ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ（登録商標）セラミックマット、およびＵＮＩＦＲＡＸ（登録商標） ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ（登録商標）セラミックブランケットを含む。
【0111】
いくつかの側面では、無機布は、ＤＥＮＫＡ（登録商標） ＡＬＣＥＮ（登録商標）ブランケット、ＤＥＮＫＡ（登録商標） ＡＬＣＥＮ（登録商標）フェルト、ＭＡＦＴＥＣ（登録商標） ＭＬＳブランケット、ＣＥＲＥＭＡＴＥＲＩＡＬＳ（登録商標）セラミックブランケット、ＵＮＩＦＲＡＸ（登録商標） ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ（登録商標）セラミックマット、ＵＮＩＦＲＡＸ（登録商標） ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ（登録商標）セラミックブランケット、または、それらの任意の組み合わせを備えている。
【0112】
いくつかの側面では、無機布は、熱的に安定し、約７００℃～約１，６００℃、約８００℃～約１，４００℃、または約７００℃～約１，２００℃の標準的動作温度においてその機械的特性を維持することができる。いくつかの側面では、織成および／または不織無機布は、その標準的動作温度において少なくとも５０ｐｓｉ、少なくとも７５ｐｓｉ、少なくとも１００ｐｓｉ、少なくとも１２５ｐｓｉ、少なくとも１５０ｐｓｉ、または少なくとも２００ｐｓｉの引張強度を有する。
【0113】
いくつかの側面では、無機布は、約２５％未満、約１５％未満、約１０％未満、または約５％未満の強熱減量を有する。例えば、無機布は、約０．００１％～約１０％（例えば、約０．０１％～約５％）の強熱減量を有する。いくつかの側面では、無機布は、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、約８％未満、約６％未満、約５％未満、または約４％未満の処理温度における熱収縮率を有する。例えば、無機布は、約０．００１％～約１０％（例えば、約０．０１％～約５％）の処理温度における熱収縮率を有する。
【0114】
（Ｂ．無機紙基材）
【0115】
本明細書に開示されるプリプレグ複合物、ＣＭＣ材料、および方法の表面処理のために有用な無機紙基材は、表面処理されたプリプレグ複合物およびそのレイアップにおける構造的補強を提供する不織ランダム配向無機繊維を含み、これらの無機繊維は、チョップド繊維、連続繊維、フィラメント、トウ、バンドル、シート、プライ、またはそれらの任意の組み合わせの形態をとり得る。
【0116】
いくつかの側面では、無機紙の繊維は、限定ではないが、ガラス（絶縁またはＥガラスを含む）、マイクロガラス、炭素（黒鉛を含む）、活性炭、アルミナ、シリカ、メアシャム（水和ケイ酸マグネシウム）、チタン酸カリウム、ウォラストナイト（ケイ酸カルシウム）、ポリ－ｐ－フェニレン－ベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、アルミナ－シリカ、ムライト、ロックウール、ホウ素、石英、玄武岩、セラミック、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【0117】
いくつかの側面では、無機紙は、アルミナ（例えば、多結晶アルミナ）繊維、シリカ繊維、ムライト繊維、または他のセラミック繊維を備えているか、それらから形成されるか、または本質的にそれらから成る。例えば、無機紙は、アルミナ（例えば、多結晶アルミナ）繊維、シリカ繊維、ムライト繊維、またはそれらの任意の組み合わせを備えているか、それらから形成されるか、または本質的にそれらから成る。
【0118】
いくつかの側面では、無機紙は、酸化アルミニウム、二酸化シリコン、および／または他の無機繊維を備えている繊維を備えていることができる。そのような実施形態では、紙の無機繊維は、約４０％～約１００％の酸化アルミニウム繊維、約０％～約６０％の酸化シリコン繊維、および／または約０％～約５０％の他の無機繊維に及び得る。
【0119】
本発明において有用な無機紙は、５ｍｍ未満の厚さを有する。例えば、無機紙は、０．０５ｍｍ～約４ｍｍ、約０．１０ｍｍ～約３．５ｍｍ、約０．５ｍｍ～約３．０ｍｍ、約０．１ｍｍ～約１ｍｍ、または約０．７５ｍｍ～約２．７５ｍｍの厚さを有する。無機紙の厚さは、溶浸に先立って、周囲条件下で決定される。
【0120】
いくつかの側面では、無機紙は、無機結合剤、無機充填材、またはそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの側面では、無機充填材は、例えば、限定ではないが、沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）、重質炭酸カルシウム（ＧＣＣ）、炭酸カルシウム、カオリン粘土、タルク、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、三水和アルミナ、アルミナ、沈殿シリカ、ケイ酸塩（ＰＳＳ）、およびそれらの組み合わせを含み得る。
【0121】
いくつかの側面では、無機紙は、例えば、限定ではないが、ＤＥＮＫＡ（登録商標） ＡＬＣＥＮ（登録商標）紙、ＳＡＦＦＩＬ（登録商標）紙、３Ｍ（登録商標） ＣＥＱＵＩＮ（登録商標）紙、ＣＥＲＥＭＡＴＥＲＩＡＬＳ（登録商標）セラミック紙、ＵＮＩＦＲＡＸ（登録商標） ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ（登録商標）紙、またはそれらの組み合わせを含み得る。
【0122】
いくつかの側面では、無機紙は、熱的に安定し、約７００℃～約１，６００℃、約８００℃～約１，４００℃、または約７００℃～約１，２００℃の標準的動作温度においてその機械的特性を維持することができる。いくつかの側面では、無機紙は、その標準的動作温度において少なくとも５０ｐｓｉ、少なくとも７５ｐｓｉ、少なくとも１００ｐｓｉ、少なくとも１２５ｐｓｉ、少なくとも１５０ｐｓｉ、または少なくとも２００ｐｓｉの引張強度を有する。いくつかの側面では、無機紙は、約２５％未満、約１５％未満、約１０％未満、または約５％未満の強熱減量を有する。例えば、無機紙は、約０．０１％～約５％の強熱減量を有する。いくつかの側面では、無機紙は、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、約８％未満、約６％未満、約５％未満、または約４％未満の処理温度における熱収縮率を有する。例えば、無機紙は、約０．０１％～約５％の処理温度における熱収縮率を有する。
【0123】
（Ｃ．スラリー混合物）
【0124】
本発明の方法および材料において有用なスラリーは、無機紙、無機布、またはそれらの任意の組み合わせに溶浸および／または浸透することができる。いくつかの側面では、スラリーは、無機布に溶浸するために使用される第１のスラリーと、無機紙に溶浸するために使用される第２のスラリーとを含み得る。使用されるスラリー混合物の数およびそれらのそれぞれの標識は、限定であることを意味せず、単に、１つ以上のスラリー混合物が、無機紙、無機布、またはそれらの任意の組み合わせに溶浸すること、それをコーティングすること、それに浸透すること、それに染み込むこと、それを被覆すること、それを充填すること、および／またはそれに進入することを行うために使用され得ることを指定する。いくつかの側面では、単一のスラリー混合物または組成物が、無機布および無機紙の両方に溶浸するために使用され得る。他の側面では、異なるスラリー混合物が、無機布および無機紙の各々のために使用され得る。なおも他の側面では、異なるスラリー混合物の組み合わせが、最終ＣＭＣ材料の所望の用途に応じて、無機布および無機紙の各々に溶浸するために使用され得る。
【0125】
いくつかの側面では、スラリー混合物は、酸化物成分を備えている。酸化物成分は、アルミニウム、シリコン、ホウ素、ナトリウム、カルシウム等の酸化物、またはそれらの任意の組み合わせを備えていることができる。いくつかの例では、スラリー混合物の酸化物成分は、（周囲条件下で）液体中に懸濁された粉末または粒子（例えば、中実球体、中空球体、繊維、ウィスカ、またはそれらの任意の組み合わせ）として提供される酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化ホウ素、ムライト等の組み合わせを備えている。スラリー混合物において使用される酸化物成分粒子は、形状が球状であり得、光散乱または光学顕微鏡によって測定されるような約０．１ナノメートル～約１０ミクロン、約１ナノメートル～約１０ミクロン、または約１０ナノメートル～約１０ミクロンに及ぶ平均粒子サイズを有し得る。いくつかの側面では、酸化物成分は、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化ホウ素、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、ムライト、またはそれらの任意の組み合わせを備えているか、または本質的にそれから成る。なおも他の側面では、酸化物成分は、スラリー混合物中に提供される粒子（例えば、中実球体、中空球体、繊維、ウィスカ、またはそれらの任意の組み合わせ）から成る。いくつかの側面では、スラリー中の酸化物成分の重量％濃度は、スラリー混合物の重量比で約４０重量％～約８５重量％、約４５重量％～約７５重量％、約４５重量％～約６５重量％、または約５０重量％～約８５重量％である。
【0126】
いくつかの側面では、スラリーの液体は、水、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、グリセロール、エチレングリコール、プロピレングリコール、Ｃ５－Ｃ８直鎖または分岐アルキルアルコール、ポリオール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている。いくつかの側面では、スラリー中の液体の重量％濃度は、約５重量％～約６０重量％、約１５重量％～約６０重量％、約２５重量％～約５０重量％、約５重量％～約２０重量％、約３５重量％～約４５重量％、約２０重量％～約４０重量％、約３０重量％～約５０重量％、または約４０重量％～約６０重量％である。
【0127】
いくつかの側面では、スラリーは、安定化剤、例えば、有機および／または無機ポリマー材料および／またはポリマーエマルションを備えている。いくつかの側面では、液体媒体可溶性ポリマーは、ポリビニルアルコールである。いくつかの側面では、スラリー混合物は、無機ポリマー材料、有機ポリマー材料、１つ以上の界面活性剤、１つ以上の粘度調整剤、またはそれらの任意の組み合わせを備えている１つ以上の添加剤をさらに備えている。
【0128】
いくつかの側面では、スラリーは、プロトン酸を備えている。例えば、プロトン酸が、スラリーに約３～約５のｐＨを与えるために十分な量においてスラリー混合物に添加される。いくつかの例では、プロトン酸は、塩酸、硝酸、リン酸、硫酸、フッ化水素、臭化水素、酢酸、硝酸、ギ酸、またはそれらの任意の組み合わせである。いくつかの側面では、スラリー混合物は、高剪断混合、または、例えば、ボールミル、アトライタ、またはプラネタリを含む、ミリングプロセスを適用することによって、実質的に均質に形成され得る。
【0129】
いくつかの側面では、スラリー混合物は、約０．１重量％～約４０重量％のコロイダルシリカと、約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４０～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、随意に、約０．１重量％～約２重量％のプロトン酸と、約１０重量％～約６０重量％の水とを備えている水性スラリーである。
【0130】
いくつかの実施形態では、スラリー混合物は、約１５重量％～約３０重量％のコロイダルシリカと、約０．１重量％～約４重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４５重量％～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、随意に、約０．１重量％～約１重量％のプロトン酸と、約２０重量％～約４０重量％の水とを備えている水性スラリーである。
【0131】
他の側面では、スラリー混合物は、約０．１重量％～約４０重量％のコロイダルアルミナと、約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４０重量％～約８０重量％の酸化アルミニウム粉末と、随意に、約０．１重量％～約２重量％のプロトン酸と、約１０重量％～約６０重量％の水とを備えている水性スラリーである。
【0132】
いくつかの実施形態では、スラリー混合物は、約１５重量％～約３０重量％のコロイダルアルミナと、約０．１重量％～約４重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、約４５重量％～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、随意に、約０．１重量％～約１重量％のプロトン酸と、約２０重量％～約４０重量％の水とを備えている水性スラリーである。
【0133】
なおも他の側面では、スラリー混合物は、アルコール系スラリーであり、アルコール系スラリーは、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを含む約０．１重量％～約５０重量％の１つ以上の有機結合剤と、約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、約５重量％～約６０重量％のアルコールと、随意に、約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、随意に、約０．１重量％～約２重量％のプロトン酸とを備え、アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、Ｃ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている。
【0134】
いくつかの実施形態では、スラリー混合物は、アルコール系スラリーであり、アルコール系スラリーは、約５重量％～約２５重量％の１つ以上の有機結合剤であって、有機結合剤は、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリ乳酸、またはそれらの任意の組み合わせを備えている、有機結合剤と、約４５重量％～約６５重量％の酸化アルミニウム粉末と、約３０重量％～約５０重量％のアルコールとを備え、アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔ－ブタノール、ｓｅｃ－ブタノール、任意のＣ５－Ｃ８アルコール、またはそれらの任意の組み合わせを備えている。
【0135】
なおも他の側面では、スラリー混合物は、約０．１重量％～約４０重量％のコロイダル酸化物成分（例えば、コロイドシリカまたはコロイダルアルミナ）と、約５重量％～約４０重量％の液体媒体と、約４０重量％～約８５重量％の酸化アルミニウム粉末と、随意に、約０．１重量％～約１０重量％の液体媒体可溶性ポリマーと、随意に、約３～約５のｐＨを提供するためのプロトン酸（例えば、約０．１重量％～約２重量％または約０．１重量％～約１重量％のプロトン酸）とを備えている。
【0136】
いくつかの実施形態では、スラリー混合物は、紙または布に完全に溶浸し、紙または布全体を通して実質的に均質または均質に分散する。乾燥すると、スラリー中の液体媒体は、紙または布から除去され、紙または布全体を通して実質的に均質または均質に分散された（実質的に液体媒体がない（例えば、実質的に水またはアルコールがない））乾燥したスラリーの溶浸材系を残す。
【0137】
（ＩＩＩ．プリプレグ複合物を形成する方法）
【0138】
本明細書に説明される方法は、紙および布補強セラミックマトリクス複合物品に加えて、溶浸された紙を用いて表面処理されたプリプレグ複合物、プリプレグ複合物の表面処理されたレイアップを形成する種々の方法を説明する。それぞれの方法は、無機布（本明細書に説明される任意の無機布等）に第１のスラリー混合物（本明細書に説明される任意のスラリー混合物等）を溶浸させ、溶浸された布を形成することを含むことができる。方法は、加えて、無機紙（本明細書に説明される任意の無機紙等）に第２のスラリー混合物（本明細書に説明される任意のスラリー混合物等）を溶浸させ、溶浸された紙を形成することを含む。方法は、加えて、最終プリプレグ複合物またはセラミックマトリクス複合物品を加工するために選定される方法論に応じて、溶浸された布および／または溶浸された紙を乾燥させ、表面処理されたプリプレグ複合物を形成することを含み得る。
【0139】
図１を参照すると、表面処理された布補強セラミックマトリクス複合物品を形成するために使用される、例示的方法１００を図示する、フロー図が、提供される。方法１００は、無機布（織成または不織）に第１のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された布を形成すること１０４から開始され得る。第１のスラリー混合物は、本明細書に説明されるスラリー混合物のうちのいずれか等、酸化物成分と、液体媒体と、随意に、液体媒体可溶性ポリマーと、随意に、プロトン酸とを備え得る。第１のスラリー混合物は、高剪断ミキサ、ボールミル、アトライタ、プラネタリ、またはそれらの任意の組み合わせを使用して混合または形成され得る。いくつかの側面では、ステップ１０４は、溶浸された布を乾燥させ、プリプレグ複合物を形成することを含む。
【0140】
次は、無機紙に第２のスラリー混合物を溶浸させ、溶浸された紙を形成すること１０８である。第２のスラリー混合物は、本明細書に説明される任意のスラリー混合物等、酸化物成分と、液体媒体と、随意に、液体媒体可溶性ポリマーと、随意に、プロトン酸とを備え得る。第２のスラリー混合物は、高剪断ミキサ、ボールミル、アトライタ、プラネタリ、またはそれらの任意の組み合わせを使用して混合または形成され得る。いくつかの側面では、第２のスラリー混合物は、第１のスラリー混合物と同じ組成物を有し得る。他の側面では、異なるスラリー混合物の組み合わせが、無機布および／または無機紙のいずれかに対して使用され得る。同じまたは異なるスラリー混合物の後続適用は、溶浸された布または溶浸された紙が、依然として湿潤しているときに適用され得るか、または、そうでければ、代替として、乾燥した溶浸された紙または布補強プリプレグ複合物に適用され得る。いくつかの側面では、ステップ１０８は、溶浸された紙を乾燥させ、乾燥または実質的に乾燥した溶浸された紙を形成することを含み得る。
【0141】
図１のいくつかの側面では、次は、布補強プリプレグ複合物の上面および／または底面上に溶浸された紙の１つ以上の層をスタックまたは適用し、紙／布複合物（図示せず）または交互する紙／布／紙複合物または交互する紙／布／紙複合レイアップを形成すること１１２である。いくつかの側面では、紙／布複合物または交互する紙／布／紙複合物は、各層が依然としてそれぞれの第１および第２のスラリー混合物の適用から湿潤している溶浸された布の表面上に溶浸された紙を層状にし、続けて、紙／布複合物または紙／布／紙スタックを乾燥させ、乾燥させられた紙／布複合物または交互する紙／布／紙複合物を形成することによって、スタックが形成されるときに製作される。代替として、他の側面では、紙／布複合物または交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップは、スタックが、布補強プリプレグ複合物および溶浸された紙を層状にすることによって形成されるときに製作され、両方のタイプの層は、ステップ１０４および１０８に参照される乾燥ステップからすでに乾燥させられている。いくつかの側面では、布補強プリプレグ複合物および溶浸された紙層は、粘着性があり得、紙／布複合物または交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップを形成するために層状にされることができる。ここで図２を参照すると、交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップ１０の断面概略図が、提供される。図２は、交互する紙／布／紙複合レイアップ１０を形成するための布補強プリプレグ複合物１８の上面および底面上の溶浸された紙１４の交互スタックを図示する。
【0142】
図１の他の側面では、ステップ１１６は、布プリプレグ複合物を紙プリプレグ複合物と層状にすること１１６であり、布補強プリプレグ複合物の少なくとも１つの層は、紙プリプレグ複合物の少なくとも１つの層と交互にスタックされ、スタックされた交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップを形成する。いくつかの側面では、ステップ１１６は、代替として、スタックが、スタックされた様式で溶浸された布の各側上に溶浸された紙を層状にすること（各層は、依然としてそれぞれの第１および第２のスラリー混合物の適用から湿潤し得る）によって形成されるときに製作され得るスタックされた交互する紙／布／紙プリプレグ複合物を含み得る。溶浸された紙／布／紙スタックの後続乾燥は、交互する紙／布／紙プリプレグ複合物を形成することができる。ここで図３を参照すると、スタックされた交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップ２０の断面概略図が、布補強プリプレグ複合レイアップ１８の上面および底面上にスタックされる紙プリプレグ複合物１４の１つの層を有し、スタックされた交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップ２０を形成するように図示される。
【0143】
図１のなおも他の側面では、次は、布補強プリプレグ複合物の２つ以上の層をスタックし、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップを形成すること１２０である。他の側面では、ステップ１２０は、代替として、溶浸された布の２つ以上の層をスタックし、続けて乾燥させ、多プライ布補強プリプレグ複合物を形成することを含み得る。ここで図４を参照すると、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップ３０の断面概略図が、提供される。図示されるように、スタックは、布補強プリプレグ複合物１８の２つ以上の層を含み、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップ３０を形成する。いくつかの側面では、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップ３０は、布補強プリプレグ複合物１８の４つの層を含むことができる。他の側面では、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップ３０は、布補強プリプレグ複合物１８の２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、または８つを上回る層を含み得る。
【0144】
図１の追加の側面では、次は、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップの上面および底面上に紙プリプレグ複合物の１つ以上の層をスタックし、紙および多プライ布補強プリプレグ複合レイアップを形成すること１２４である。他の側面では、ステップ１２４は、多プライ溶浸布または多プライ布補強プリプレグ複合レイアップの上面および底面上に溶浸された紙の１つ以上の層をスタックし、紙および多プライ布補強プリプレグ複合物を形成することを含み得る。ここで図５を参照すると、紙および多プライ布補強プリプレグ複合レイアップ４０の断面概略図が、提供される。図示されるように、紙プリプレグ複合物１４の１つ以上の層が、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップ３０の上面および底面上にスタックされ、紙および多プライ布補強プリプレグ複合レイアップ４０を形成する。
【0145】
図１のなおも他の側面では、次は、紙プリプレグ複合物の２つ以上の層をスタックし、多プライ紙プリプレグ複合レイアップを形成すること１２８である。他の側面では、ステップ１２８は、代替として、溶浸された紙の２つ以上の層をスタックし、続けて乾燥させ、多プライ紙プリプレグ複合物を形成することを含み得る。ここで図６を参照すると、多プライ紙プリプレグ複合レイアップ５０の断面概略図が、提供される。図示されるように、紙プリプレグ複合物１８の２つ以上の層が、スタックされ、多プライ紙プリプレグ複合レイアップ５０を形成する。いくつかの側面では、多プライ紙プリプレグ複合レイアップ５０は、紙プリプレグ複合物１４の４つの層を含み得る。他の側面では、多プライ紙プリプレグ複合レイアップ５０は、紙プリプレグ複合物１８の２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、または８つを上回る層を含み得る。
【0146】
依然として図１を参照すると、次は、プリプレグ複合レイアップ１０、２０、３０、４０、５０のうちの少なくとも１つをプリフォームの表面に接触させる、または結合すること１３２である。いくつかの側面では、プリフォームは、限定ではないが、例えば、ツール、パネル、支持部材、タンク、スクリーン、シールド、ケーブル、ワイヤ、繊維、無機物品、有機物品、層状物品、配合物品、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。いくつかの側面では、図２－６に図示されるレイアップは、それぞれのプリプレグ複合物またはプリプレグ複合レイアップとしてプリフォームに適用され得る。他の側面では、図２－６に提供される層状は、それぞれの溶浸された紙および布層を使用して、プリフォームの表面に直接湿潤したまま適用され得、それは、続けて乾燥させられることができる。いくつかの実施形態では、溶浸された紙、紙プリプレグ複合物、溶浸された布、布補強プリプレグ複合物、交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップ、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップ、紙および多プライ布補強プリプレグ複合レイアップ、スタックされた交互する紙／布／紙プリプレグ複合レイアップ、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つが、マトリクス物品を形成するために、プリフォームの表面に接触または結合され得る。
【0147】
次は、プリプレグをプリフォームにオートクレーブ処理、オーブン硬化、および／またはプレス硬化し、硬化させられたマトリクス物品を形成すること１３６である。いくつかの側面では、熱および／または圧力の任意の組み合わせが、プリプレグを硬化させ、硬化させられたマトリクス物品を形成するために使用され得、このステップは、概して、「硬化ステップ」と称され得る。この硬化ステップ、例えば、オートクレーブ処理、オーブン硬化、および／またはプレス硬化ステップは、マトリクス物品に対する布補強プリプレグ複合物、紙プリプレグ複合物、紙および布補強スタックプリプレグ複合レイアップ、多プライ布補強プリプレグ複合レイアップ、多プライ紙および／または布補強プリプレグ複合レイアップに熱および／または圧力を加え、硬化させられたマトリクス物品を形成することを含む。いくつかの側面では、オートクレーブ処理、オーブン硬化、および／またはプレス硬化ステップは、約１０ｐｓｉ～約２００ｐｓｉ、約７０ｐｓｉ～約２００ｐｓｉ、または約１０ｐｓｉ～約２０ｐｓｉの硬化圧力において実施される。
【0148】
次は、硬化させられたマトリクス物品を焼結させ、布補強セラミックマトリクス複合物品を形成すること１４０である。いくつかの側面では、焼結させることは、約７００℃～約１，４００℃、約７５０℃～約１，４００℃、約８５０℃～約１，３００℃、または約９００℃～約１，３００℃の焼結温度において実施される。他の側面では、焼結温度は、約１℃／分～約５０℃／分、約１℃／分～約２５℃／分、または約１℃／分～約１０℃／分の加熱率で温度まで漸増させられる。
【0149】
任意の組み合わせで使用され得る前で議論される布補強セラミックマトリクス複合物品を形成するために使用されるプリプレグ複合物を概説および教示する説明が、布補強セラミックマトリクス複合物品またはプリプレグ複合物を形成する方法１００に等しくうまく適用されることを理解されたい。
【0150】
本明細書に説明される補強プリプレグ複合物および対応する構造を作製する方法は、現在生産されている技法および構造に優る利点を提供することができる。例えば、無機材料の表面または外側部分のみをコーティングするために使用される一般的に実装される表面仕上げ技法ではなく、本明細書に開示される技法は、無機不織布層、無機織成布層、および／または無機紙層に完全に溶浸し、均質なセラミックプリプレグ複合物を提供する。布および紙層全体を通したスラリー混合物の均一な分布は、最終的に製造されるセラミック装置においてより均等な材料特性を提供する。スラリー混合物の完全かつ均一な分布は、温度および圧力を含む溶浸条件に加えて、適切な液体媒体を選択することを含むスラリーの組成の両方によって促進される。
【0151】
本明細書に開示される補強プリプレグ複合物は、加えて、それぞれの構成要素にわたる改良された空気流につながり得るより平滑な表面を提供する。これらのセラミック表面は、微小亀裂を最小化することによって表面熱循環を改良し、したがって、複合部品の表面への損傷を防止することができる。これらの補強プリプレグ複合物を形成するために使用される技法は、磨き／充填／磨きサイクルのために必要とされる時間を最小化することによって部品を生産するために要求される時間を短縮することによって生産時間を減少させることによって、製作における効率を改良することができる。
【0152】
本明細書に製作および開示される布補強プリプレグ複合物は、熱安定性および機械的完全性の両方がそれぞれの装置の最終的機能性に重要である複雑なツールおよび／または航空構成要素に対して使用されることができる。本明細書に開示される布補強プリプレグ複合物は、多数の材料特性を実証し、それらは、布補強プリプレグ複合物を高温において使用され得る強靭な材料を要求する用途に関する優れた候補にする。例えば、本明細書のＣＭＣを作製するために使用される布補強プリプレグ複合物およびそれぞれのレイアップは、最大１，６００℃の動作温度、少なくとも５０ｐｓｉの引張強度、２５ｍｍ未満の厚さ、１０％未満の強熱減量、および６％未満の処理温度における熱収縮率を有する。
【0153】
（ＩＶ．実施例）
【0154】
以下の例は、本開示の方法および組成物の例証であり、限定であることを意味していない。当分野において通常遭遇し、当業者に明らかである種々の条件およびパラメータの他の好適な修正および適合は、本開示の精神および範囲内である。
【0155】
（実施例１）
【0156】
３つの無機布、すなわち、ＤＦ１１－８ＨＳ１５００Ｄ、ＤＦ１１－５ＨＳ３０００Ｄ、およびＤＦ１１－ＴＷ４５００Ｄ（３ＭＴＭ ＮＥＸＴＥＬＴＭ）が、水性ケイ酸アルミニウムスラリーで溶浸され、乾燥させられ、プリプレグシートを形成した。ＤＦ１１－８ＨＳ１５００Ｄ布に関して、プリプレグは、６インチ×６インチの部分に切断され、［０°］１２プライレイアップが、発生された。２つの６インチ×６インチのＡＬＣＥＮ紙スウォッチ（０．３ｍｍ厚さ）が、ケイ酸アルミナスラリーを用いて手動でプリプレグされ、１２プライレイアップの上面および底面上に設置され、表面処理（または表面フィルム）を形成した。レイアップは、袋詰めされ、３５０°Ｆおよび１００ｐｓｉにおいてオートクレーブ硬化させられ、２，０００°Ｆにおいて焼結された。０．５インチ×０．２インチの試料が、積層体からダイヤモンド切断され、サイズに合わせて研磨された。この試料は、ＥＭＳ１５０Ｔスパッタコータを用いて、８ｎｍのイリジウムを用いてコーティングされた。下記の表１は、実施例１の紙および多プライ布補強プリプレグ複合レイアップに関して取得された材料特性を提供する。図７－９は、ＦＥＩ Ｍａｇｅｌｌａｎ ４００ ＳＥＭを使用した積層体－表面仕上げフィルム界面の断面ＳＥＭ画像である。図１０Ａおよび１０Ｂは、それぞれ、実施例１の１２プライプリプレグレイアップのツール側およびバッグ側写真画像である。同じ手順が、ＤＦ１１－５ＨＳ３０００ＤおよびＤＦ１１－ＴＷ４５００Ｄ布に関して使用された。
【0157】
【表1】
【0158】
実施例１の３つの異なるＮＥＸＴＥＬＴＭ布を使用した紙および多プライ布補強プリプレグ複合レイアップが、ＡＸ－７８１０ ＣＭＣに関する表面処理または表面フィルムとして使用されたときの表面および面粗度に対する効果に関して試験された。試験された実施例１の紙および多プライ布補強プリプレグ複合レイアップは、紙表面フィルム（または表面処理）層を含んでいた。紙表面フィルム層（または表面処理）を伴わない対応するサンプルが、比較（「対照」）のために試験された。表面分析が、ＫＲUＳＳ表面粗度分析器（ＳＲＡ）を用いて実施された。ＫＲUＳＳ ＳＲＡパラメータは、ｉｔｏｍ ３．１．０ソフトウェア、光強度１７．６～１９％、倍率１０倍、測定面積８．５×８ｍｍ、測定高さ３５０ミクロン、粗度カットオフなし、うねりカットオフ０．８ｍｍであった。表面粗度は、共焦点顕微鏡技法を使用して決定された。線および面粗度が、測定された。
【0159】
ＣＭＣ線粗度値は、表面２に示される。Ｒａ粗度値は、図１１に提供されるグラフにプロットされる。実施例１の紙表面フィルムを伴う複合レイアップの使用は、線粗度における有意な改良、すなわち、表面仕上げフィルムを伴う８ＨＳ１５００Ｄおよび５ＨＳ３０００Ｄ積層体に関して線粗度における約５８％の低減、表面仕上げフィルムを伴うＴＷ４５００Ｄ積層体に関して線粗度における約４１％の低減をもたらし、表面仕上げフィルム粗度値は、全ての布の織りを横断して一貫していた（約２．７μｍ）。
【0160】
【表2】
【0161】
ＣＭＣ面粗度値は、表３に示される。Ｓａ粗度値は、図１２に提供される棒グラフにプロットされる。実施例１の紙表面フィルムを伴う複合レイアップの使用は、面粗度における有意な改良、すなわち、８ＨＳ１５００Ｄ積層体に関して面粗度における約５２％の低減、５ＨＳ３０００Ｄ積層体に関して面粗度における約４４％の低減、ＴＷ４５００Ｄ積層体に関して面粗度における約２８％の減少をもたらした。面粗度は、デニールの増加に伴って標準的積層体において減少する。
表面仕上げフィルム粗度値は、全ての布の織りにわたって幾分一貫していた（約３．３μｍ）。
表面仕上げフィルム粗度値は、全ての布の織りにわたって幾分一貫していた（約３．３μｍ）。
【0162】
【表3】
【0163】
実施例１の３つの異なるＮＥＸＴＥＬＴＭ布を使用した紙および多プライ布補強プリプレグ複合レイアップが、ＡＸ－７８１０ ＣＭＣに関する表面フィルムとして使用されたときの誘電特性に対する効果に関して試験された。試験された実施例１の紙および多プライ布補強プリプレグ複合レイアップは、紙表面フィルム層を含んでいた。紙表面フィルム層を伴わない対応するサンプルが、比較（「対照」）のために試験された。誘電試験は、ＩＥＣ ６１１８９－２－７２１を使用して、スプリットポスト誘電体共振器（ＳＰＤＲ）に対して実施され、９．５ＧＨｚの周波数、＜０．１の典型的なＤＫ分解能、およびタンデルタ０．００００１において試験された。参照のために、アルミナ、ムライト、およびシリカは、それぞれ、１０、７、および４の誘電定数（εｒ）を有する。
【0164】
誘電特性は、表４に示される。誘電定数（ｅｐｓ’）値は、図１３に提供される棒グラフにプロットされる。実施例１の紙表面フィルムを伴う複合レイアップの使用は、誘電特性における大きな改良、すなわち、誘電定数における約１７％の低減、誘電定数における大きな低減をもたらした（クーポン厚さ、標準的プリプレグプライカウント、およびビームに垂直な異方性マトリクスが豊富な表面仕上げフィルムの誘電応答の要因であると考えられる）。
【0165】
【表4】
【0166】
本発明は、その発明を実施するための形態と併せて説明されたが、前述の説明は、添付される請求項の範囲によって定義される本発明の範囲を例証することを意図しており、限定することを意図していないことを理解されたい。他の側面、利点、および修正も、以下の請求項の範囲内である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図13】
