JPH08259812A - アブレーション材料組成物 - Google Patents
アブレーション材料組成物Info
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- JPH08259812A JPH08259812A JP7063208A JP6320895A JPH08259812A JP H08259812 A JPH08259812 A JP H08259812A JP 7063208 A JP7063208 A JP 7063208A JP 6320895 A JP6320895 A JP 6320895A JP H08259812 A JPH08259812 A JP H08259812A
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
- C08K7/06—Elements
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
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- B64G1/52—Protection, safety or emergency devices; Survival aids
- B64G1/58—Thermal protection, e.g. heat shields
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
- C08K3/36—Silica
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃焼時のクラックが少なく、断熱性能に優
れ、アブレーション速度が小さく、飛翔体を高熱ガスか
ら長時間にわたって保護することができるアブレーショ
ン材料組成物を提供する。 【構成】A) 付加硬化型シリコーンエラストマー組成
物:100 重量部 B) 平均粒径が0.1〜100 μmである無定形シ
リカ:50〜200重量部 C) 平均長さが0.5〜6 mmであり、平均直径が
1〜20 μmであるカーボンおよび/または合成石英
繊維:1〜15 重量部 から本質的になり、その他、燃焼後の形状保持作用を有
する反応性化合物、アブレーション特性を向上させる炭
化珪素粉末やカーボンブラック粉末,補強剤である煙霧
質シリカ,反応制御剤,着色剤等を適宜含み、硬化して
断熱性およびエロージョン特性に優れたアブレーション
レートの小さいアブレーション材料組成物。
れ、アブレーション速度が小さく、飛翔体を高熱ガスか
ら長時間にわたって保護することができるアブレーショ
ン材料組成物を提供する。 【構成】A) 付加硬化型シリコーンエラストマー組成
物:100 重量部 B) 平均粒径が0.1〜100 μmである無定形シ
リカ:50〜200重量部 C) 平均長さが0.5〜6 mmであり、平均直径が
1〜20 μmであるカーボンおよび/または合成石英
繊維:1〜15 重量部 から本質的になり、その他、燃焼後の形状保持作用を有
する反応性化合物、アブレーション特性を向上させる炭
化珪素粉末やカーボンブラック粉末,補強剤である煙霧
質シリカ,反応制御剤,着色剤等を適宜含み、硬化して
断熱性およびエロージョン特性に優れたアブレーション
レートの小さいアブレーション材料組成物。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、飛翔体が大気圏再突入
時に大気と接触しあるいは推進薬の燃焼に伴うガス等と
接触して高温となるような条件下においても、正常に動
作させるために、飛翔体の表面を高熱ガスから保護する
のに利用されるアブレーション材料組成物に関するもの
である。
時に大気と接触しあるいは推進薬の燃焼に伴うガス等と
接触して高温となるような条件下においても、正常に動
作させるために、飛翔体の表面を高熱ガスから保護する
のに利用されるアブレーション材料組成物に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、飛翔体を高熱ガスから保護する目
的で、英国特許第1255132号には、 A) シリコーンエラストマー組成物:100 重量部 B) シリコーンカーバイド:1〜100 重量部 C) シリカ:1〜250 重量部 D) 1650℃以上の高温で分解するファイバー:
0.1〜15 重量部 からなるアブレーション材料組成物が示されている。
的で、英国特許第1255132号には、 A) シリコーンエラストマー組成物:100 重量部 B) シリコーンカーバイド:1〜100 重量部 C) シリカ:1〜250 重量部 D) 1650℃以上の高温で分解するファイバー:
0.1〜15 重量部 からなるアブレーション材料組成物が示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、昨今で
は、アブレーション材料に対してさらに高度の要求があ
り、断熱性およびエロージョン特性(eroding
effect)のより一層の向上が求められているとい
う課題があった。
は、アブレーション材料に対してさらに高度の要求があ
り、断熱性およびエロージョン特性(eroding
effect)のより一層の向上が求められているとい
う課題があった。
【0004】
【発明の目的】本発明は、これらの事情に鑑み鋭意検討
した結果なされたもので、燃焼時のクラックが少なく、
そしてまた、断熱性においても特段に優れた効果の得ら
れるアブレーション速度の小さいアブレーション材料組
成物を提供することを目的とするものである。
した結果なされたもので、燃焼時のクラックが少なく、
そしてまた、断熱性においても特段に優れた効果の得ら
れるアブレーション速度の小さいアブレーション材料組
成物を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるアブレー
ション材料組成物は、請求項1に記載しているように、 A) 付加硬化型シリコーンエラストマー組成物:10
0 重量部 B) 平均粒径が0.1〜100 μmである無定形シ
リカ:50〜200重量部 C) 平均長さが0.5〜6 mmであり、平均直径が
1〜20 μmであるカーボンおよび/または合成石英
繊維:1〜15 重量部 から本質的になり、硬化して断熱性およびエロージョン
特性に優れたものである構成としたことを特徴としてい
る。
ション材料組成物は、請求項1に記載しているように、 A) 付加硬化型シリコーンエラストマー組成物:10
0 重量部 B) 平均粒径が0.1〜100 μmである無定形シ
リカ:50〜200重量部 C) 平均長さが0.5〜6 mmであり、平均直径が
1〜20 μmであるカーボンおよび/または合成石英
繊維:1〜15 重量部 から本質的になり、硬化して断熱性およびエロージョン
特性に優れたものである構成としたことを特徴としてい
る。
【0006】そして、本発明に係わるアブレーション材
料組成物の実施態様においては、請求項2に記載してい
るように、付加硬化型シリコーンエラストマー組成物が
多官能化合物および/または接着成分を含む組成からな
るものとすることができ、また、請求項3に記載してい
るように、アブレーション特性を向上させる炭化珪素粉
末,カーボンブラック粉末および/または補強剤である
煙霧質シリカを含むものとすることができる。
料組成物の実施態様においては、請求項2に記載してい
るように、付加硬化型シリコーンエラストマー組成物が
多官能化合物および/または接着成分を含む組成からな
るものとすることができ、また、請求項3に記載してい
るように、アブレーション特性を向上させる炭化珪素粉
末,カーボンブラック粉末および/または補強剤である
煙霧質シリカを含むものとすることができる。
【0007】
【発明の作用】以下、本発明に係わるアブレーション材
料組成物の構成成分A),B),C),その他について
さらに詳細に各構成成分の作用と共に説明する。
料組成物の構成成分A),B),C),その他について
さらに詳細に各構成成分の作用と共に説明する。
【0008】構成成分A) 構成成分A) のシリコーンエラストマー組成物は付加
硬化型の材料であって、この付加硬化型シリコーンエラ
ストマー組成物は、 a) 低級脂肪族不飽和基を一分子中に少なくとも二個
含有するジオルガノポリシロキサン b) 架橋剤成分として一分子中に珪素原子に直結した
水素原子を少なくとも2個、好ましくは3個以上含有す
るオルガノハイドロジェンポリシロキサン c) 硬化触媒として白金および白金族化合物 からなる本質的になる組成物である。
硬化型の材料であって、この付加硬化型シリコーンエラ
ストマー組成物は、 a) 低級脂肪族不飽和基を一分子中に少なくとも二個
含有するジオルガノポリシロキサン b) 架橋剤成分として一分子中に珪素原子に直結した
水素原子を少なくとも2個、好ましくは3個以上含有す
るオルガノハイドロジェンポリシロキサン c) 硬化触媒として白金および白金族化合物 からなる本質的になる組成物である。
【0009】このうち、a)の低級脂肪族不飽和基を一
分子中に少なくとも二個含有するジオルガノポリシロキ
サンにおいて、アルケニル基含有オルガノポリシロキサ
ンは、常温(例えば、25℃)で100 cpから10
0,000 cpの粘度を有するものであり、一般式、
RaR1 bR2 cSiO(4−a−b−c)/2で示さ
れ、R,R1,R2は、それぞれ、メチル,エチル,プ
ロピル等の飽和炭化水素基、ビニル,プロペニル,ブテ
ニル等の不飽和炭化水素基、フェニル,キシリル等のア
リール基、3,3,3トリフルオロプロピル等のハロゲ
ン置換炭化水素基のうちから選ばれ、R,R1,R
2は、異なっていても同一であってもよいが、一分子中
に不飽和炭化水素基を平均して二個以上少なくとも含ん
でいることが必要である。
分子中に少なくとも二個含有するジオルガノポリシロキ
サンにおいて、アルケニル基含有オルガノポリシロキサ
ンは、常温(例えば、25℃)で100 cpから10
0,000 cpの粘度を有するものであり、一般式、
RaR1 bR2 cSiO(4−a−b−c)/2で示さ
れ、R,R1,R2は、それぞれ、メチル,エチル,プ
ロピル等の飽和炭化水素基、ビニル,プロペニル,ブテ
ニル等の不飽和炭化水素基、フェニル,キシリル等のア
リール基、3,3,3トリフルオロプロピル等のハロゲ
ン置換炭化水素基のうちから選ばれ、R,R1,R
2は、異なっていても同一であってもよいが、一分子中
に不飽和炭化水素基を平均して二個以上少なくとも含ん
でいることが必要である。
【0010】そして、好適には、一般組成式RaSiO
(4−a)/2で示されるものであり、ここでRaは同
一または異種の炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜
8の非置換または置換の1価炭化水素基であり、例え
ば、メチル基,エチル基,プロピル基,イソプロピル
基,ブチル基,イソブチル基,ter−ブチル基,ペン
チル基,ネオペンチル基,ヘキシル基,シクロヘキシル
基,オクチル基,ノニル基,デシル基等のアルキル基、
ビニル基,アリル基,プロペニル基,イソプロペニル
基,ブテニル基,イソブテニル基,ヘキセニル基,シク
ロヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基,トリル
基,キシリル基,ナフチル基等のアリール基、ベンジル
基,フェニルエチル基,フェニルプロピル基等のアラル
キル基、ならびにこれらの基の水素原子の一部または全
部が、フッ素,塩素,臭素等のハロゲン原子やシアノ基
等で置換されたクロロメチル基,クロロプロピル基,ブ
ロモエチル基,3,3,3−トリフルオロプロピル基,
クロロフェニル基,ジクロロフェニル基などを挙げるこ
とができ、分子中のそれぞれのRは異なっていても同一
であってもよいが、このa)成分は一分子中にアルケニ
ル基等の低級脂肪族不飽和基を平均して二個以上少なく
とも含んでいることが必要であり、この低級脂肪族不飽
和基は分子鎖末端あるいは分子鎖途中のいずれのケイ素
原子に結合したものであってもよいが、硬化性あるいは
得られる硬化物の物性などの点から少なくとも分子鎖両
末端のケイ素原子に結合した低級脂肪族不飽和基を有す
るものであることが好ましい。
(4−a)/2で示されるものであり、ここでRaは同
一または異種の炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜
8の非置換または置換の1価炭化水素基であり、例え
ば、メチル基,エチル基,プロピル基,イソプロピル
基,ブチル基,イソブチル基,ter−ブチル基,ペン
チル基,ネオペンチル基,ヘキシル基,シクロヘキシル
基,オクチル基,ノニル基,デシル基等のアルキル基、
ビニル基,アリル基,プロペニル基,イソプロペニル
基,ブテニル基,イソブテニル基,ヘキセニル基,シク
ロヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基,トリル
基,キシリル基,ナフチル基等のアリール基、ベンジル
基,フェニルエチル基,フェニルプロピル基等のアラル
キル基、ならびにこれらの基の水素原子の一部または全
部が、フッ素,塩素,臭素等のハロゲン原子やシアノ基
等で置換されたクロロメチル基,クロロプロピル基,ブ
ロモエチル基,3,3,3−トリフルオロプロピル基,
クロロフェニル基,ジクロロフェニル基などを挙げるこ
とができ、分子中のそれぞれのRは異なっていても同一
であってもよいが、このa)成分は一分子中にアルケニ
ル基等の低級脂肪族不飽和基を平均して二個以上少なく
とも含んでいることが必要であり、この低級脂肪族不飽
和基は分子鎖末端あるいは分子鎖途中のいずれのケイ素
原子に結合したものであってもよいが、硬化性あるいは
得られる硬化物の物性などの点から少なくとも分子鎖両
末端のケイ素原子に結合した低級脂肪族不飽和基を有す
るものであることが好ましい。
【0011】また、a+b+cは1.9〜2.4の範囲
であることが望ましく、このオルガノポリシロキサンは
直鎖状であっても、RSiO3/2単位あるいはSiO
4/ 2単位を含んだ分岐状であっても良く、これらの混
合物であっても良い。
であることが望ましく、このオルガノポリシロキサンは
直鎖状であっても、RSiO3/2単位あるいはSiO
4/ 2単位を含んだ分岐状であっても良く、これらの混
合物であっても良い。
【0012】また、aは1.0〜2.4、特に1.8〜
2.25の範囲の数であることが望ましく、このオルガ
ノポリシロキサンは直鎖状であっても、また構造の一部
にRSiO3/2単位あるいはSiO4/2単位を含ん
だ分岐状、あるいは三次元網状(樹脂状)であっても良
く、これらの混合物であってもよいが、通常は、主鎖部
分が基本的にR2SiO2/2単位の繰返しから成り、
分子鎖末端がR3SiO1/2単位で封鎖された直鎖状
のジオルガノポリシロキサンであるのが一般的である。
2.25の範囲の数であることが望ましく、このオルガ
ノポリシロキサンは直鎖状であっても、また構造の一部
にRSiO3/2単位あるいはSiO4/2単位を含ん
だ分岐状、あるいは三次元網状(樹脂状)であっても良
く、これらの混合物であってもよいが、通常は、主鎖部
分が基本的にR2SiO2/2単位の繰返しから成り、
分子鎖末端がR3SiO1/2単位で封鎖された直鎖状
のジオルガノポリシロキサンであるのが一般的である。
【0013】珪素原子の置換基は、基本的には上記のい
ずれであっても良いが、不飽和基としては好ましくはビ
ニル基、その他の置換基としてはメチル基,フェニル基
の導入が望ましい。
ずれであっても良いが、不飽和基としては好ましくはビ
ニル基、その他の置換基としてはメチル基,フェニル基
の導入が望ましい。
【0014】そして、上記したケイ素原子に結合した置
換基Rは、基本的には上記のいずれであってもよいが、
アルケニル基等の低級脂肪族不飽和基としては好ましく
はビニル基、その他の置換基としてはメチル基、フェニ
ル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基などの導入
が望ましい。
換基Rは、基本的には上記のいずれであってもよいが、
アルケニル基等の低級脂肪族不飽和基としては好ましく
はビニル基、その他の置換基としてはメチル基、フェニ
ル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基などの導入
が望ましい。
【0015】このオルガノポリシロキサンは、当業者に
とって既知の方法によって製造される。これらの製造方
法は、オルガノシクロポリシロキサンとR3SiOSi
R3および/またはR3SiNHSiR3で示されるヘ
キサオルガノジシロキサンやジシラザンとをアルカリま
たは酸触媒の存在下に平衡化反応を行うことによって得
ることが出来る。
とって既知の方法によって製造される。これらの製造方
法は、オルガノシクロポリシロキサンとR3SiOSi
R3および/またはR3SiNHSiR3で示されるヘ
キサオルガノジシロキサンやジシラザンとをアルカリま
たは酸触媒の存在下に平衡化反応を行うことによって得
ることが出来る。
【0016】この成分の例示としては、 ここで、1.500≧n+l、n+m、n+o≧50
l≧0、m≧1、o≧2以上の整数を示す。
l≧0、m≧1、o≧2以上の整数を示す。
【0017】ここで、R´は前記したRのうち脂肪族不
飽和結合を除く非置換または置換の一価炭化水素基であ
り、具体的には、メチル、エチル、プロピル等の飽和炭
化水素基(アルキル基)、フェニル基、キシリル基等の
アリール基、3,3,3−トリフルオロプロピル等のハ
ロゲン置換炭化水素基などから選ばれるもので、それぞ
れ異なっていても同一であっても良い。
飽和結合を除く非置換または置換の一価炭化水素基であ
り、具体的には、メチル、エチル、プロピル等の飽和炭
化水素基(アルキル基)、フェニル基、キシリル基等の
アリール基、3,3,3−トリフルオロプロピル等のハ
ロゲン置換炭化水素基などから選ばれるもので、それぞ
れ異なっていても同一であっても良い。
【0018】次に、b)のオルガノハイドロジェンポリ
シロキサンは、a)と反応し、架橋剤として作用するも
のであり、その分子構造に特に制限はなく、従来製造さ
れている、例えば、線状,環状,分岐状あるいは三次元
網状(樹脂状)構造等各種のものが使用可能であるが、
一分子中に少なくとも2個、好ましくは3個以上の珪素
原子に直接結合した水素原子を含むものとする必要があ
るが、このケイ素原子に結合した水素原子(すなわち、
SiH基)は分子鎖末端あるいは分子鎖途中のいずれに
位置するものであってもよい。
シロキサンは、a)と反応し、架橋剤として作用するも
のであり、その分子構造に特に制限はなく、従来製造さ
れている、例えば、線状,環状,分岐状あるいは三次元
網状(樹脂状)構造等各種のものが使用可能であるが、
一分子中に少なくとも2個、好ましくは3個以上の珪素
原子に直接結合した水素原子を含むものとする必要があ
るが、このケイ素原子に結合した水素原子(すなわち、
SiH基)は分子鎖末端あるいは分子鎖途中のいずれに
位置するものであってもよい。
【0019】このb)成分のオルガノハイドロジェンポ
リシロキサンとしては、例えば、下記の一般単位式 R2 bHcSiO(4−b−c)/2 (ただし、bは0.1または2、cは1または2、b+
cは1,2または3から選ばれる数である。)で表わさ
れる単位を有し、珪素原子に結合した水素原子(すなわ
ち、SiH基)を分子中に少なくとも2個、特に3個以
上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンであ
り、分子中のケイ素原子数が通常3〜500、特に4〜
200程度のものが好適に用いられる。
リシロキサンとしては、例えば、下記の一般単位式 R2 bHcSiO(4−b−c)/2 (ただし、bは0.1または2、cは1または2、b+
cは1,2または3から選ばれる数である。)で表わさ
れる単位を有し、珪素原子に結合した水素原子(すなわ
ち、SiH基)を分子中に少なくとも2個、特に3個以
上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンであ
り、分子中のケイ素原子数が通常3〜500、特に4〜
200程度のものが好適に用いられる。
【0020】ここでR2は同一または異種の炭素数1〜
10、好ましくは炭素数1〜8の非置換または置換の1
価炭化水素基であり、具体的には、上記a)成分の一般
組成式におけるRとして例示したものと同様のもの、更
にこれらのうちで脂肪族不飽和基を除いたものを挙げる
ことができるが、a)成分との相溶性,硬化物の物性等
の点から、メチル基,フェニル基または3,3,3−ト
リフルオロプロピル基であることが好適である。
10、好ましくは炭素数1〜8の非置換または置換の1
価炭化水素基であり、具体的には、上記a)成分の一般
組成式におけるRとして例示したものと同様のもの、更
にこれらのうちで脂肪族不飽和基を除いたものを挙げる
ことができるが、a)成分との相溶性,硬化物の物性等
の点から、メチル基,フェニル基または3,3,3−ト
リフルオロプロピル基であることが好適である。
【0021】この化合物の水素以外の珪素原子に結合す
る置換基は、a)のジオルガノポリシロキサンにおける
置換基、特にこれらのうちで脂肪族不飽和基を除いたも
のと同様である。
る置換基は、a)のジオルガノポリシロキサンにおける
置換基、特にこれらのうちで脂肪族不飽和基を除いたも
のと同様である。
【0022】このb)の添加量は、a)に含まれるアル
ケニル基1個に対して、b)成分中のケイ素原子に結合
した水素原子(すなわち、SiH基)が0.5〜5.0
等量となる量であるのが良く、さらに好ましくは、0.
8〜2.0の範囲とされる。ここで、0.5 等量より
も少ない場合は、架橋密度が低くなりすぎて、硬化した
シリコーンゴムの耐熱性に悪影響を与える。
ケニル基1個に対して、b)成分中のケイ素原子に結合
した水素原子(すなわち、SiH基)が0.5〜5.0
等量となる量であるのが良く、さらに好ましくは、0.
8〜2.0の範囲とされる。ここで、0.5 等量より
も少ない場合は、架橋密度が低くなりすぎて、硬化した
シリコーンゴムの耐熱性に悪影響を与える。
【0023】また、5.0 等量よりも多い場合には、
脱水素反応による発泡の問題が生じたり、耐熱性に悪影
響を与えたりする恐れが生じる。
脱水素反応による発泡の問題が生じたり、耐熱性に悪影
響を与えたりする恐れが生じる。
【0024】さらに、c)の硬化触媒としての白金若し
くは白金族化合物は、前記したa)とb)との付加反応
(ハイドロサイレーション)を促進させるための触媒と
して使用されるものであるが、これは当業者において既
知とされるものでよい。
くは白金族化合物は、前記したa)とb)との付加反応
(ハイドロサイレーション)を促進させるための触媒と
して使用されるものであるが、これは当業者において既
知とされるものでよい。
【0025】従って、これには、白金ブラック,塩化白
金酸,塩化白金酸のアルコール変性物,塩化白金酸とオ
レフィン,アルデヒド,ビニルシロキサンまたはアセチ
レンアルコール類等との錯体が例示される。
金酸,塩化白金酸のアルコール変性物,塩化白金酸とオ
レフィン,アルデヒド,ビニルシロキサンまたはアセチ
レンアルコール類等との錯体が例示される。
【0026】なお、この添加量は希望する硬化速度に応
じて適宜増減すれば良いが、通常は、a)に対して白金
量で0.1〜2000 ppm、好ましくは、1〜10
00ppmの範囲とすれば良い。
じて適宜増減すれば良いが、通常は、a)に対して白金
量で0.1〜2000 ppm、好ましくは、1〜10
00ppmの範囲とすれば良い。
【0027】構成成分A)である硬化してエラストマー
となるシリコーン組成物は、一般に、上記のような付加
反応型のもののほかに、縮合反応、および有機過酸化物
を用いて硬化させるものが代表的であるが、付加反応型
のものが縮合副生物を生じないこと、表面硬化阻害を受
けないこと、寸法安定性の良いこと等から、また、この
付加反応型組成物は白金系触媒を含んでおり、容易に難
燃化を達成することが可能であること等から、本発明の
組成物として適している。
となるシリコーン組成物は、一般に、上記のような付加
反応型のもののほかに、縮合反応、および有機過酸化物
を用いて硬化させるものが代表的であるが、付加反応型
のものが縮合副生物を生じないこと、表面硬化阻害を受
けないこと、寸法安定性の良いこと等から、また、この
付加反応型組成物は白金系触媒を含んでおり、容易に難
燃化を達成することが可能であること等から、本発明の
組成物として適している。
【0028】構成成分B) 構成成分B)の無定形シリカは、本発明の重要特性の一
つであるアブレーション速度(ablation ra
te:高温ガスによるアブレーション材料の減少速度)
を低減するための重要な構成成分であり、本発明の特徴
をなすものである。
つであるアブレーション速度(ablation ra
te:高温ガスによるアブレーション材料の減少速度)
を低減するための重要な構成成分であり、本発明の特徴
をなすものである。
【0029】先に挙げた英国特許第1255132号に
おいては、シリカがその構成成分として挙げられている
が、無定形シリカについては何等言及されていない。本
発明においては、通常の結晶性シリカを用いた場合には
特段の効果が得られず、無定形シリカを用いた場合のみ
アブレーション速度を従来の約70%に低減することが
可能となったものである。
おいては、シリカがその構成成分として挙げられている
が、無定形シリカについては何等言及されていない。本
発明においては、通常の結晶性シリカを用いた場合には
特段の効果が得られず、無定形シリカを用いた場合のみ
アブレーション速度を従来の約70%に低減することが
可能となったものである。
【0030】このような構成成分B)の材料としては、
一般に、溶融シリカと呼ばれるグレードのもの、あるい
は金属珪素を溶融酸化させたものなどの非結晶性のシリ
カ等が挙げられる。そして、その粒子径は、平均的に
0.1〜100 μmのものが良好であり、平均粒子径
が0.1 μm未満であると組成物自体の粘性が高くな
り、塗布作業に支障をきたすほか、断熱性能に劣る。ま
た、平均粒子径が100μmを超えると、硬化したアブ
レーション材料が脆くなり、高温ガスに曝された場合に
アブレーション材料自体が吹き飛ばされてしまうという
不利が生じる。
一般に、溶融シリカと呼ばれるグレードのもの、あるい
は金属珪素を溶融酸化させたものなどの非結晶性のシリ
カ等が挙げられる。そして、その粒子径は、平均的に
0.1〜100 μmのものが良好であり、平均粒子径
が0.1 μm未満であると組成物自体の粘性が高くな
り、塗布作業に支障をきたすほか、断熱性能に劣る。ま
た、平均粒子径が100μmを超えると、硬化したアブ
レーション材料が脆くなり、高温ガスに曝された場合に
アブレーション材料自体が吹き飛ばされてしまうという
不利が生じる。
【0031】添加量としては、A)成分のシリコーンエ
ラストマー組成物100 重量部に対し50〜200
重量部の範囲とされるが、50 重量部未満では高温ガ
スに曝された場合に元の形状を保持することができず、
200 重量部超過ではアブレーション速度が大きくな
り、断熱材としての作用が劣ってくる。そして、さらに
好ましい添加量は、60〜120 重量部の間とされ
る。このような無定形シリカとしては、例えば、アドマ
テックス社(株)製SO−25H、電気化学工業(株)
製FS−20、FS−30、FS−40、FS−74、
(株)龍森製RD−8等が挙げられる。
ラストマー組成物100 重量部に対し50〜200
重量部の範囲とされるが、50 重量部未満では高温ガ
スに曝された場合に元の形状を保持することができず、
200 重量部超過ではアブレーション速度が大きくな
り、断熱材としての作用が劣ってくる。そして、さらに
好ましい添加量は、60〜120 重量部の間とされ
る。このような無定形シリカとしては、例えば、アドマ
テックス社(株)製SO−25H、電気化学工業(株)
製FS−20、FS−30、FS−40、FS−74、
(株)龍森製RD−8等が挙げられる。
【0032】構成成分C) 構成成分C)のカーボンおよび/または合成石英繊維
は、高温ガスに曝された場合にアブレーション材料の炭
化された表層部および表層部と炭化されていない内層部
とを結束保持するのに有用である。
は、高温ガスに曝された場合にアブレーション材料の炭
化された表層部および表層部と炭化されていない内層部
とを結束保持するのに有用である。
【0033】この繊維の繊維長さは、平均長さが0.5
〜6 mmである範囲で有効となる。そして、0.5
mm未満であると、結束効果は著しく低下し、炭化層が
高温ガスによって吹き飛ばされてしまう。一方、6 m
m超過であると、アブレーション材料組成物の作業性が
著しく損なわれるのみならず、繊維が一方向にならんで
しまい、やはり結束効果が損なわれる。さらに好ましく
は、1〜4 mmの範囲とされる。
〜6 mmである範囲で有効となる。そして、0.5
mm未満であると、結束効果は著しく低下し、炭化層が
高温ガスによって吹き飛ばされてしまう。一方、6 m
m超過であると、アブレーション材料組成物の作業性が
著しく損なわれるのみならず、繊維が一方向にならんで
しまい、やはり結束効果が損なわれる。さらに好ましく
は、1〜4 mmの範囲とされる。
【0034】また、繊維径は平均直径で1〜20 μm
とするのが良く、1 μm未満であると混合時に折れや
すくその繊維長さを維持できなくなる。また、20 μ
m超過になった場合には、混合時の配合が困難になると
共に、硬化した後のアブレーター材料がフレキシブルで
なくなる。さらに、熱の伝搬道になり断熱性に劣ってく
る。
とするのが良く、1 μm未満であると混合時に折れや
すくその繊維長さを維持できなくなる。また、20 μ
m超過になった場合には、混合時の配合が困難になると
共に、硬化した後のアブレーター材料がフレキシブルで
なくなる。さらに、熱の伝搬道になり断熱性に劣ってく
る。
【0035】構成成分C)の添加量は、1〜15 重量
部の範囲とするのが良く、1 重量部未満では結束効果
に乏しく、15 重量部超過では作業性に劣ってくると
ともに、断熱効果に悪影響を及ぼす。
部の範囲とするのが良く、1 重量部未満では結束効果
に乏しく、15 重量部超過では作業性に劣ってくると
ともに、断熱効果に悪影響を及ぼす。
【0036】その他の成分 これらの構成成分A),B),C)のほか、アブレーシ
ョン材料としての燃焼後の形状保持を考慮した場合、反
応性化合物の添加が有用とされる。
ョン材料としての燃焼後の形状保持を考慮した場合、反
応性化合物の添加が有用とされる。
【0037】このような反応性化合物は、成型されたア
ブレーター内部においてシリコーン樹脂と充填材との密
着を促進するため、燃焼後の形状保持に効果が有る。
ブレーター内部においてシリコーン樹脂と充填材との密
着を促進するため、燃焼後の形状保持に効果が有る。
【0038】このような反応性化合物としては、トリア
リルイソシアヌレート,ピロメリット酸トリアリル,ジ
アリルフタレート等多官能化合物あるいは通常シリコー
ン組成物に接着性付与剤として用いられているビニルト
リアルコキシシラン,グリシジルオキシプロピルトルア
ルコキシシラン、一分子中に珪素原子に結合した水素原
子とトリアルコキシシリル基若しくはエポキシ基を少な
くもと一個併せ持つような化合物であっても良い。
リルイソシアヌレート,ピロメリット酸トリアリル,ジ
アリルフタレート等多官能化合物あるいは通常シリコー
ン組成物に接着性付与剤として用いられているビニルト
リアルコキシシラン,グリシジルオキシプロピルトルア
ルコキシシラン、一分子中に珪素原子に結合した水素原
子とトリアルコキシシリル基若しくはエポキシ基を少な
くもと一個併せ持つような化合物であっても良い。
【0039】さらに、アブレーション特性を向上させる
目的で、英国特許1255132号に開示されている炭
化珪素粉末、カーボンブラック粉末等を添加しても差し
支えない。また、一般に、シリコーンゴム組成物に用い
られている補強剤である煙霧質シリカ、その他、反応制
御剤,着色剤などを本発明の目的が損なわれない範囲で
用いても差し支えない。
目的で、英国特許1255132号に開示されている炭
化珪素粉末、カーボンブラック粉末等を添加しても差し
支えない。また、一般に、シリコーンゴム組成物に用い
られている補強剤である煙霧質シリカ、その他、反応制
御剤,着色剤などを本発明の目的が損なわれない範囲で
用いても差し支えない。
【0040】
【実施例】以下に実施例を挙げるが、本発明はこれによ
って限定されるものではない。
って限定されるものではない。
【0041】アブレーション材料組成物の製造 (α) 分子鎖両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖
された25℃での粘度が5,000 cpであるジメチ
ルポリシロキサン (β) 分子鎖両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖
された25℃での粘度が4,500 cpである が70 mol%、 が30 mol%であるメチルフェニルポリシロキサン (γ)(CH3)3SiO1/2単位、(CH2=C
H)(CH3)2SiO1/2単位およびSiO2単位
からなり、(CH3)3SiO1/2単位と(CH2=
CH)(CH3)2SiO1/2単位の合計とSiO2
単位との比が0.9であり、ビニル基の含有量が0.0
8 mol/100gである可溶性シリコーンレジン (δ)平均構造式が であるメチルハイドロジェンポリシロキサン
された25℃での粘度が5,000 cpであるジメチ
ルポリシロキサン (β) 分子鎖両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖
された25℃での粘度が4,500 cpである が70 mol%、 が30 mol%であるメチルフェニルポリシロキサン (γ)(CH3)3SiO1/2単位、(CH2=C
H)(CH3)2SiO1/2単位およびSiO2単位
からなり、(CH3)3SiO1/2単位と(CH2=
CH)(CH3)2SiO1/2単位の合計とSiO2
単位との比が0.9であり、ビニル基の含有量が0.0
8 mol/100gである可溶性シリコーンレジン (δ)平均構造式が であるメチルハイドロジェンポリシロキサン
【0042】実施例1 (α)で表わされるジメチルポリシロキサン95 重量
部、(γ)で表わされるシリコーンレジン5 重量部に
疎水化処理された煙霧質シリカ5 重量部を予め加熱処
理した組成物105 重量部に対して、平均粒子径が1
μmの非結晶性シリカ100 重量部、ビニルシロキサ
ンで配位された白金触媒を白金元素としてシロキサン成
分(α)および(γ)の合計重量に対して200 pp
m添加した。
部、(γ)で表わされるシリコーンレジン5 重量部に
疎水化処理された煙霧質シリカ5 重量部を予め加熱処
理した組成物105 重量部に対して、平均粒子径が1
μmの非結晶性シリカ100 重量部、ビニルシロキサ
ンで配位された白金触媒を白金元素としてシロキサン成
分(α)および(γ)の合計重量に対して200 pp
m添加した。
【0043】次いで、この組成物に対して5 重量部の
各種の長さ3mmの繊維状物質を添加し、更に(δ)で
示されるハイドロジェンポリシロキサン2 重量部添加
したのち脱泡し、120℃/1時間でシート状に硬化さ
せた。
各種の長さ3mmの繊維状物質を添加し、更に(δ)で
示されるハイドロジェンポリシロキサン2 重量部添加
したのち脱泡し、120℃/1時間でシート状に硬化さ
せた。
【0044】次いで、このシートを打ち抜いて5cm×
10cm×厚み2mmの形状とし酸素炎バーナーにて約
1300℃の温度に加熱し、バーナーとの距離を3 c
mとして1 分間焼結し焼結後の性状を観察した。その
結果、繊維状物質としてカーボンおよび石英繊維が燃焼
後の形状保持性が良好であった。
10cm×厚み2mmの形状とし酸素炎バーナーにて約
1300℃の温度に加熱し、バーナーとの距離を3 c
mとして1 分間焼結し焼結後の性状を観察した。その
結果、繊維状物質としてカーボンおよび石英繊維が燃焼
後の形状保持性が良好であった。
【0045】さらに、カーボン繊維を用いて繊維性状の
検討を行ったが、長さ0.5mm以下のものは燃焼部と
未燃焼部との結束性に劣り、燃焼物がバラバラになると
いう結果であった。また、6 mm以上のものは繊維が
横に配向してしまい、これもまた結束性に劣る結果とな
った。
検討を行ったが、長さ0.5mm以下のものは燃焼部と
未燃焼部との結束性に劣り、燃焼物がバラバラになると
いう結果であった。また、6 mm以上のものは繊維が
横に配向してしまい、これもまた結束性に劣る結果とな
った。
【0046】さらに、シリコーン樹脂と充填材の結束性
を高める目的で、上記組成に、形状保持剤として、0.
5 重量部のトリアリルイソシアヌレート,ビニルトリ
アルコキシシランおよびグリシジルオキシプロピルトリ
アルコキシシランを添加したものは、添加しないものに
比べてさらに良好な形状保持性を示した。
を高める目的で、上記組成に、形状保持剤として、0.
5 重量部のトリアリルイソシアヌレート,ビニルトリ
アルコキシシランおよびグリシジルオキシプロピルトリ
アルコキシシランを添加したものは、添加しないものに
比べてさらに良好な形状保持性を示した。
【0047】比較例1 (α)で表わされるジメチルポリシロキサン95 重量
部、(γ)で表わされるシリコーンレジン5 重量部に
対して、平均粒子径が10μmの結晶性シリカ100
重量部、ビニルシロキサンで配位された白金触媒を白金
元素としてシロキサン成分(α)および(γ)の合計重
量に対して200 ppm添加した。
部、(γ)で表わされるシリコーンレジン5 重量部に
対して、平均粒子径が10μmの結晶性シリカ100
重量部、ビニルシロキサンで配位された白金触媒を白金
元素としてシロキサン成分(α)および(γ)の合計重
量に対して200 ppm添加した。
【0048】次いで、この組成物に対して長さ3mm,
平均直径8μmのカーボン繊維を5重量部添加し、さら
に、(δ)で示されるハイドロジェンポリシロキサンを
2重量部添加し、形状保持剤としてトリアリルイソシア
ヌレート0.5 重量部、反応制御剤としてテトラビニ
ルテトラメチルシクロテトラシロキサンを1 重量部添
加して、アブレーション材料組成物(I)を得た。
平均直径8μmのカーボン繊維を5重量部添加し、さら
に、(δ)で示されるハイドロジェンポリシロキサンを
2重量部添加し、形状保持剤としてトリアリルイソシア
ヌレート0.5 重量部、反応制御剤としてテトラビニ
ルテトラメチルシクロテトラシロキサンを1 重量部添
加して、アブレーション材料組成物(I)を得た。
【0049】以下、同様にして表1に示すような各種の
アブレーション材料組成物を調製した。
アブレーション材料組成物を調製した。
【0050】
【表1】
【0051】アブレーション性能評価試験 次に、図1に示すアブレーション性能評価試験装置1を
用い、イグナイタ2およびガス発生剤3をそなえた1次
燃焼器4と、空気導入口5およびノズル6をそなえた2
次燃焼器7とを有するアブレーション性能評価試験装置
1において、2次燃焼器7の内面に上記アブレーション
材料組成物を塗布して硬化させた後、空気流量:2.5
6 kg/s,燃料流量:0.16 kg/s,燃焼室
圧力:6.5kgf/cm2,燃焼時間:5.5 sの
条件にて燃焼させ、アブレーター硬化物の表面後退速度
(アブレーション速度)を図2に示す測定位置で測定し
たところ、図3に示す結果が得られた。
用い、イグナイタ2およびガス発生剤3をそなえた1次
燃焼器4と、空気導入口5およびノズル6をそなえた2
次燃焼器7とを有するアブレーション性能評価試験装置
1において、2次燃焼器7の内面に上記アブレーション
材料組成物を塗布して硬化させた後、空気流量:2.5
6 kg/s,燃料流量:0.16 kg/s,燃焼室
圧力:6.5kgf/cm2,燃焼時間:5.5 sの
条件にて燃焼させ、アブレーター硬化物の表面後退速度
(アブレーション速度)を図2に示す測定位置で測定し
たところ、図3に示す結果が得られた。
【0052】また、燃焼後の性状保持状況を観察したと
ころ、表2に示す結果が得られた。
ころ、表2に示す結果が得られた。
【0053】
【表2】
【0054】図3に示す結果より明らかなように、結晶
性シリカやシリカマイクロバルーンを用いず、非結晶性
シリカを用いたアブレーション材料組成物Vにおいて、
アブレーション速度が最も低減したものとなっており、
表2に示すように、アブレーション材料組成物Vでは燃
焼後の性状保持も良好なものとなっていて、アブレーシ
ョン材料組成物Vは、燃焼後のクラックが少なく、断熱
性においても優れ、アブレーション速度が小さいものと
なっていた。
性シリカやシリカマイクロバルーンを用いず、非結晶性
シリカを用いたアブレーション材料組成物Vにおいて、
アブレーション速度が最も低減したものとなっており、
表2に示すように、アブレーション材料組成物Vでは燃
焼後の性状保持も良好なものとなっていて、アブレーシ
ョン材料組成物Vは、燃焼後のクラックが少なく、断熱
性においても優れ、アブレーション速度が小さいものと
なっていた。
【0055】
【発明の効果】本発明に係わるアブレーション材料組成
物は、請求項1に記載しているように、 A) 付加硬化型シリコーンエラストマー組成物:10
0 重量部 B) 平均粒径が0.1〜100 μmである無定形シ
リカ:50〜200重量部 C) 平均長さが0.5〜6 mmであり、平均直径が
1〜20 μmであるカーボンおよび/または合成石英
繊維:1〜15 重量部 から本質的になり、硬化して断熱性およびエロージョン
特性に優れたものである構成としたから、飛翔体用のア
ブレーション材料として好適なものであり、飛翔体を大
気圏再突入時や推進薬燃焼ガスとの接触による高熱ガス
から保護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。
物は、請求項1に記載しているように、 A) 付加硬化型シリコーンエラストマー組成物:10
0 重量部 B) 平均粒径が0.1〜100 μmである無定形シ
リカ:50〜200重量部 C) 平均長さが0.5〜6 mmであり、平均直径が
1〜20 μmであるカーボンおよび/または合成石英
繊維:1〜15 重量部 から本質的になり、硬化して断熱性およびエロージョン
特性に優れたものである構成としたから、飛翔体用のア
ブレーション材料として好適なものであり、飛翔体を大
気圏再突入時や推進薬燃焼ガスとの接触による高熱ガス
から保護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。
【0056】そして、本発明に係わるアブレーション材
料組成物の実施態様においては、請求項2に記載してい
るように、付加硬化型シリコーンエラストマー組成物が
多官能化合物および/または接着成分を含む組成からな
るものとすることによって、燃焼後の形状保持がより一
層良好になされるようにすることが可能であり、請求項
3に記載しているように、アブレーション特性を向上さ
せる炭化珪素粉末,カーボンブラック粉末および/また
は補強剤である煙霧質シリカを含むものとすることによ
って、アブレーション特性をさらに向上させたり、より
一層補強させたり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。
料組成物の実施態様においては、請求項2に記載してい
るように、付加硬化型シリコーンエラストマー組成物が
多官能化合物および/または接着成分を含む組成からな
るものとすることによって、燃焼後の形状保持がより一
層良好になされるようにすることが可能であり、請求項
3に記載しているように、アブレーション特性を向上さ
せる炭化珪素粉末,カーボンブラック粉末および/また
は補強剤である煙霧質シリカを含むものとすることによ
って、アブレーション特性をさらに向上させたり、より
一層補強させたり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。
【図1】各アブレーション材料組成物のアブレーション
性能を評価するのに用いたアブレーション材料評価試験
装置の概略説明図である。
性能を評価するのに用いたアブレーション材料評価試験
装置の概略説明図である。
【図2】図1の装置によりアブレーション性能の評価試
験を行った場合の測定位置を示す説明図である。
験を行った場合の測定位置を示す説明図である。
【図3】図1の装置によりアブレーション性能の評価試
験を行った結果を示す説明図である。
験を行った結果を示す説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08K 7/04 C08K 7/04 (72)発明者 大 橋 守 男 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内 (72)発明者 岡 本 久 夫 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】A) 付加硬化型シリコーンエラストマー
組成物:100 重量部 B) 平均粒径が0.1〜100 μmである無定形シ
リカ:50〜200重量部 C) 平均長さが0.5〜6 mmであり、平均直径が
1〜20 μmであるカーボンおよび/または合成石英
繊維:1〜15 重量部 から本質的になり、硬化して断熱性およびエロージョン
特性に優れたアブレーション材料組成物。 - 【請求項2】付加硬化型シリコーンエラストマー組成物
が多官能化合物および/または接着成分を含む組成から
なる請求項1に記載のアブレーション材料組成物。 - 【請求項3】アブレーション特性を向上させる炭化珪素
粉末,カーボンブラック粉末および/または補強剤であ
る煙霧質シリカを含む請求項1または2に記載のアブレ
ーション材料組成物。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7063208A JPH08259812A (ja) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | アブレーション材料組成物 |
| US08/616,518 US5905101A (en) | 1995-03-22 | 1996-03-19 | Ablator compositions |
| DE69621968T DE69621968T2 (de) | 1995-03-22 | 1996-03-20 | Ablatorzusammensetzungen |
| EP96104417A EP0733547B1 (en) | 1995-03-22 | 1996-03-20 | Ablator compositions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7063208A JPH08259812A (ja) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | アブレーション材料組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08259812A true JPH08259812A (ja) | 1996-10-08 |
Family
ID=13222560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7063208A Pending JPH08259812A (ja) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | アブレーション材料組成物 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5905101A (ja) |
| EP (1) | EP0733547B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08259812A (ja) |
| DE (1) | DE69621968T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015093444A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 川崎重工業株式会社 | 表面が強化された熱防御複合材およびその製造方法 |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0878520B1 (de) * | 1997-05-12 | 2003-03-05 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. | Zusammensetzung für hochtemperaturfeste, pyrolitisch keramisierende Beschichtungen |
| US7666410B2 (en) * | 2002-12-20 | 2010-02-23 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Delivery system for functional compounds |
| US7582308B2 (en) | 2002-12-23 | 2009-09-01 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Odor control composition |
| US7413550B2 (en) * | 2003-10-16 | 2008-08-19 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Visual indicating device for bad breath |
| US7794737B2 (en) | 2003-10-16 | 2010-09-14 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Odor absorbing extrudates |
| US7754197B2 (en) * | 2003-10-16 | 2010-07-13 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Method for reducing odor using coordinated polydentate compounds |
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