JP2000178076A - 炭素繊維強化炭素補強材を設けた成形断熱材 - Google Patents
炭素繊維強化炭素補強材を設けた成形断熱材Info
- Publication number
- JP2000178076A JP2000178076A JP10354324A JP35432498A JP2000178076A JP 2000178076 A JP2000178076 A JP 2000178076A JP 10354324 A JP10354324 A JP 10354324A JP 35432498 A JP35432498 A JP 35432498A JP 2000178076 A JP2000178076 A JP 2000178076A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon fiber
- insulating material
- heat insulating
- carbon
- reinforcement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温炉用断熱材につき、良好な断熱性
能を維持しつつ、コスト面や工数面での負担が少なく、
強度、弾性率を向上させ、高温炉における熱履歴による
変形を有効に防止できる断熱材を提供する。 【解決手段】 炭素繊維の断熱積層体の内部に炭素繊
維強化炭素の補強材を埋設してなる高温炉用断熱材。
能を維持しつつ、コスト面や工数面での負担が少なく、
強度、弾性率を向上させ、高温炉における熱履歴による
変形を有効に防止できる断熱材を提供する。 【解決手段】 炭素繊維の断熱積層体の内部に炭素繊
維強化炭素の補強材を埋設してなる高温炉用断熱材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温炉用の炭素繊維成
形断熱材に関し、より詳しくは、炭素繊維強化炭素（以
下Ｃ／Ｃという）の補強材を使用することにより、断熱
性能を劣化させることなく断熱材の弾性率および強度を
向上させた炭素繊維成形断熱材に関する。
形断熱材に関し、より詳しくは、炭素繊維強化炭素（以
下Ｃ／Ｃという）の補強材を使用することにより、断熱
性能を劣化させることなく断熱材の弾性率および強度を
向上させた炭素繊維成形断熱材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、真空蒸着炉、半導体単結晶成
長炉等の各種の高温炉に炭素繊維成形断熱材が使用され
ている。
長炉等の各種の高温炉に炭素繊維成形断熱材が使用され
ている。
【０００３】かかる断熱材は、すぐれた断熱性能を有す
るとともに、高温使用で変形の少ない形状安定性を有す
ることが要求される。
るとともに、高温使用で変形の少ない形状安定性を有す
ることが要求される。
【０００４】例えば、特開平２−２２７２４４号には、
複数層の炭素繊維製フェルトを炭化物又は黒鉛化物で接
合し一体化して、かつ嵩密度を一端から他端に向かって
減少させた成形断熱材が記載されている。
複数層の炭素繊維製フェルトを炭化物又は黒鉛化物で接
合し一体化して、かつ嵩密度を一端から他端に向かって
減少させた成形断熱材が記載されている。
【０００５】また、特開平３−２５４９３３号には、炭
素繊維を含む断熱層の少なくとも一方の面に、鱗状黒鉛
粉末及び炭素質充填剤を含む炭素質結合剤により、炭素
繊維フェルト層又は炭素繊維シート層が積層されている
断熱材が記載されている。
素繊維を含む断熱層の少なくとも一方の面に、鱗状黒鉛
粉末及び炭素質充填剤を含む炭素質結合剤により、炭素
繊維フェルト層又は炭素繊維シート層が積層されている
断熱材が記載されている。
【０００６】しかし、従来より炭素繊維断熱材は、断熱
性能を向上させるために、かさ比重を低く、０．１〜
１．０ｇ／ｃｃ程度として、ポーラスな材質のものが好
ましいとされてきた。
性能を向上させるために、かさ比重を低く、０．１〜
１．０ｇ／ｃｃ程度として、ポーラスな材質のものが好
ましいとされてきた。
【０００７】このようなポーラス質の断熱材は断熱性は
良好だが、弾性率、強度の面では、不十分なものとな
る。
良好だが、弾性率、強度の面では、不十分なものとな
る。
【０００８】一般に炭素繊維成形断熱材の製造方法は以
下の通りである。1.低密度の炭素繊維よりフエルトを作
製する。2.フェルトにフェノール樹脂等の樹脂を含浸す
る。3.フエルト積層面に樹脂を塗布してホットプレス、
型込め成形、オートクレーブ法などで成形する。4.８０
０〜１３００℃で焼成して樹脂分を炭化する。5.さらに
高温の２０００〜３０００℃で熱処理し黒鉛化する。
下の通りである。1.低密度の炭素繊維よりフエルトを作
製する。2.フェルトにフェノール樹脂等の樹脂を含浸す
る。3.フエルト積層面に樹脂を塗布してホットプレス、
型込め成形、オートクレーブ法などで成形する。4.８０
０〜１３００℃で焼成して樹脂分を炭化する。5.さらに
高温の２０００〜３０００℃で熱処理し黒鉛化する。
【０００９】このようにして製造された断熱材は、炭素
繊維同士の結合が弱く、又繊維の含有量も少ないので弾
性率、強度は比較的低いものになる。
繊維同士の結合が弱く、又繊維の含有量も少ないので弾
性率、強度は比較的低いものになる。
【００１０】かかる断熱材を高温炉で使用した場合、熱
履歴によるクリープ変形により問題が生じることが多
い。
履歴によるクリープ変形により問題が生じることが多
い。
【００１１】すなわち、高温炉内の天井に貼り付けられ
た断熱材は、自重により下方に垂れるように変形し、い
わゆる「垂れ」の問題を生じやすい。
た断熱材は、自重により下方に垂れるように変形し、い
わゆる「垂れ」の問題を生じやすい。
【００１２】また、炉内の側面に貼り付けられた断熱材
は、表裏の温度差が原因で、弓なりに変形することが多
く、いわゆる「反り」の問題を生じやすい。
は、表裏の温度差が原因で、弓なりに変形することが多
く、いわゆる「反り」の問題を生じやすい。
【００１３】近年、高温炉の大型化に伴い、断熱材も必
然的に大型化しているため、上記のような断熱材の変形
も生じやすくなっている。そこでかかる変形を抑えるた
めに種々の対策がとられている。
然的に大型化しているため、上記のような断熱材の変形
も生じやすくなっている。そこでかかる変形を抑えるた
めに種々の対策がとられている。
【００１４】例えば、炉体への取付けに関し、取付けボ
ルト等の本数を増やし、取付け個所を多くしたり、断熱
材の表面に炭素繊維のクロスを貼り付けることにより強
度の向上を図ったり、断熱材の表面にＣ／Ｃ材の薄板で
断熱材を被覆することが行なわれている。
ルト等の本数を増やし、取付け個所を多くしたり、断熱
材の表面に炭素繊維のクロスを貼り付けることにより強
度の向上を図ったり、断熱材の表面にＣ／Ｃ材の薄板で
断熱材を被覆することが行なわれている。
【００１５】しかし、いずれの方法も工数面やコスト面
で負担が多く、強度、弾性率の向上の面でも充分ではな
く、さらに断熱性能の面でも好ましくない影響を与える
場合がある。例えば、取り付けボルトの数を多くする
と、ボルトを伝わり熱が外に逃げやすくなるため熱ロス
が増加する。また炭素繊維のクロスを貼り付ける方法
は、一旦出来上がった断熱材に、接着剤を用いてクロス
を貼り付けるために工数が増加する。また高強度の炭素
繊維を使うほど、接着性が悪くなる。Ｃ／Ｃの薄板で断
熱材を被覆する方法は、Ｃ／Ｃの加工工数が余分にかか
り、また構造が複雑になり、組立て数が増大する。また
補強効果も十分なものではない。このような状況によ
り、良好な断熱性能を維持しつつ、工数面、コスト面の
負担も少なく、形状変形が少ない断熱材が望まれてい
た。
で負担が多く、強度、弾性率の向上の面でも充分ではな
く、さらに断熱性能の面でも好ましくない影響を与える
場合がある。例えば、取り付けボルトの数を多くする
と、ボルトを伝わり熱が外に逃げやすくなるため熱ロス
が増加する。また炭素繊維のクロスを貼り付ける方法
は、一旦出来上がった断熱材に、接着剤を用いてクロス
を貼り付けるために工数が増加する。また高強度の炭素
繊維を使うほど、接着性が悪くなる。Ｃ／Ｃの薄板で断
熱材を被覆する方法は、Ｃ／Ｃの加工工数が余分にかか
り、また構造が複雑になり、組立て数が増大する。また
補強効果も十分なものではない。このような状況によ
り、良好な断熱性能を維持しつつ、工数面、コスト面の
負担も少なく、形状変形が少ない断熱材が望まれてい
た。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上記のような問題点に
鑑み、本発明者は良好な断熱性能を維持しつつ、コスト
面や工数面での負担が少なく、強度、弾性率を向上さ
せ、高温炉における熱履歴による変形を有効に防止でき
る断熱材を提供する。また、強度、弾性率を向上させる
ことにより、構造材としての利用分野を広げるものであ
る。
鑑み、本発明者は良好な断熱性能を維持しつつ、コスト
面や工数面での負担が少なく、強度、弾性率を向上さ
せ、高温炉における熱履歴による変形を有効に防止でき
る断熱材を提供する。また、強度、弾性率を向上させる
ことにより、構造材としての利用分野を広げるものであ
る。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため本発明者が提案するのは、炭素繊維の断熱積層
体内部に炭素繊維強化炭素の補強材を埋設してなる高温
炉用成形断熱材である。
するため本発明者が提案するのは、炭素繊維の断熱積層
体内部に炭素繊維強化炭素の補強材を埋設してなる高温
炉用成形断熱材である。
【００１８】以下に本発明を詳細に説明する。本発明に
おける炭素繊維成形断熱材は、炭素繊維のフェルト、ク
ロス、チョップファイバー、トウ等の積層体である。
おける炭素繊維成形断熱材は、炭素繊維のフェルト、ク
ロス、チョップファイバー、トウ等の積層体である。
【００１９】炭素繊維フェルト、クロス積層体の場合
は、樹脂を含浸しない軟質の材料や樹脂を含浸してプリ
プリグ処理をした硬質の材料である。
は、樹脂を含浸しない軟質の材料や樹脂を含浸してプリ
プリグ処理をした硬質の材料である。
【００２０】こうした炭素繊維積層体は、高温炉で使用
した場合、前記のように「反り」や「垂れ」の問題が多
発し変形を生じることが多い。
した場合、前記のように「反り」や「垂れ」の問題が多
発し変形を生じることが多い。
【００２１】そこで本発明では、高強度、高弾性の材料
である炭素繊維強化炭素（以下Ｃ／Ｃという）からなる
補強材を断熱材の中に埋設することにより、断熱材の強
度、弾性率を向上させ、コスト、工数の負担を最少にと
どめて、「反り」や「垂れ」の変形の問題を解消し、ま
た構造材としての利用分野を広げるものである。
である炭素繊維強化炭素（以下Ｃ／Ｃという）からなる
補強材を断熱材の中に埋設することにより、断熱材の強
度、弾性率を向上させ、コスト、工数の負担を最少にと
どめて、「反り」や「垂れ」の変形の問題を解消し、ま
た構造材としての利用分野を広げるものである。
【００２２】本発明で用いるＣ／Ｃ補強材は、引張り強
度２５００Ｍｐａ以上の高強度でまた引張り弾性率２０
０ＧＰａ以上の高弾性の炭素繊維を用いることが好まし
い。
度２５００Ｍｐａ以上の高強度でまた引張り弾性率２０
０ＧＰａ以上の高弾性の炭素繊維を用いることが好まし
い。
【００２３】かかる高強度、高弾性の炭素繊維を一方向
あるいは０／９０度に繊維が配向されるＣ／Ｃ材から棒
状又は格子状、薄板等に作製する。
あるいは０／９０度に繊維が配向されるＣ／Ｃ材から棒
状又は格子状、薄板等に作製する。
【００２４】上記のＣ／Ｃ補強材は、断熱材フェルトの
積層時に積層面の間に挟み込むように棒状、針状、格子
状、板状等の形状で単独又はこれらの組合わせで埋設す
る。断熱材の強度は、このＣ／Ｃ補強材の本数や厚みを
変えることにより容易に調整でき る。
積層時に積層面の間に挟み込むように棒状、針状、格子
状、板状等の形状で単独又はこれらの組合わせで埋設す
る。断熱材の強度は、このＣ／Ｃ補強材の本数や厚みを
変えることにより容易に調整でき る。
【００２５】Ｃ／Ｃ補強材の配置について、一般にハニ
カム構造体では、中立軸より遠い場所に配置したほうが
補強効果はすぐれるのだが、炭素繊維成形断熱材の場
合、ポーラスなため圧縮強度が弱いので、かかる配置は
適当ではなく、積層面内に配置するのがよい。
カム構造体では、中立軸より遠い場所に配置したほうが
補強効果はすぐれるのだが、炭素繊維成形断熱材の場
合、ポーラスなため圧縮強度が弱いので、かかる配置は
適当ではなく、積層面内に配置するのがよい。
【００２６】Ｃ／Ｃ補強材は、断熱材の内部に配置する
ことが必要で、外部に配置したり、補強材が断熱材の端
面より外に露出したりすると、伝導伝熱により熱を伝え
やすくなり、断熱効果が低下するので好ましくない。
ことが必要で、外部に配置したり、補強材が断熱材の端
面より外に露出したりすると、伝導伝熱により熱を伝え
やすくなり、断熱効果が低下するので好ましくない。
【００２７】上記のようなＣ／Ｃ補強材を内部に埋設さ
せた炭素繊維成形断熱材は、高剛性となり、その結果、
1.熱履歴による変形の防止が可能になり、従来より問題
となっていた高温炉における炭素繊維断熱材の「反れ」
や「垂れ」の問題が解消できる。2.構造材としての利用
可能分野が広がる。3.取付けボルトの本数を減らすこと
ができる。
せた炭素繊維成形断熱材は、高剛性となり、その結果、
1.熱履歴による変形の防止が可能になり、従来より問題
となっていた高温炉における炭素繊維断熱材の「反れ」
や「垂れ」の問題が解消できる。2.構造材としての利用
可能分野が広がる。3.取付けボルトの本数を減らすこと
ができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明によると、炭素繊維成形断熱材の
断熱性を損なうことなく、剛性を高くし、寸法安定性を
向上させることができる。すなわち、Ｃ／Ｃの補強材を
炭素繊維成形断熱材の内部に埋め込むことにより、コス
ト面、工程面での負担を最少限に抑え、断熱性能を低下
させることなく、剛性を高め寸法安定な炭素繊維成形断
熱材が得られる。
断熱性を損なうことなく、剛性を高くし、寸法安定性を
向上させることができる。すなわち、Ｃ／Ｃの補強材を
炭素繊維成形断熱材の内部に埋め込むことにより、コス
ト面、工程面での負担を最少限に抑え、断熱性能を低下
させることなく、剛性を高め寸法安定な炭素繊維成形断
熱材が得られる。
【００２９】近年、高温炉の大型化に伴い、断熱材も大
型化する傾向にあり、熱履歴による断熱材のクレープ変
形である「反り」や「垂れ」の問題が増加しているが、
本発明の断熱材はかかる変形の問題を有効に解決でき、
断熱材の寿命延長に効果が大きく、工業上有用である。
型化する傾向にあり、熱履歴による断熱材のクレープ変
形である「反り」や「垂れ」の問題が増加しているが、
本発明の断熱材はかかる変形の問題を有効に解決でき、
断熱材の寿命延長に効果が大きく、工業上有用である。
【００３０】
【実施例１】断熱材としてフェルトに樹脂を含浸し、積
層、硬化、焼成して得られた断熱材を用い た。Ｃ／Ｃ
製補強材として一方向に引き揃えた炭素繊維を用いて、
硬化、焼成、含浸を繰り返し得られたものを用意した。
上記のＣ／Ｃ製補強材を断熱材の積層体の内部の積層面
に埋設した。この補強材入りの断熱材を１１００℃位で
運転するろう付炉において、操業したところ、１８０日
経過したが、熱履歴によるクリープ変形は生じなかっ
た。
層、硬化、焼成して得られた断熱材を用い た。Ｃ／Ｃ
製補強材として一方向に引き揃えた炭素繊維を用いて、
硬化、焼成、含浸を繰り返し得られたものを用意した。
上記のＣ／Ｃ製補強材を断熱材の積層体の内部の積層面
に埋設した。この補強材入りの断熱材を１１００℃位で
運転するろう付炉において、操業したところ、１８０日
経過したが、熱履歴によるクリープ変形は生じなかっ
た。
【００３１】
【実施例２】高温焼成炉（操炉温度２０００℃）の炉の
天井に、１０００ｍｍ×１０００ｍｍのボード状のＣ／
Ｃ補強材入りの格子状断熱材を使用したところ、１年を
経過したが、熱履歴によるクリープ変形は生じなかっ
た。また、通常は９ケ所をボルトで固定しているが、高
弾性のため４本の取付けボルトで固定できた。
天井に、１０００ｍｍ×１０００ｍｍのボード状のＣ／
Ｃ補強材入りの格子状断熱材を使用したところ、１年を
経過したが、熱履歴によるクリープ変形は生じなかっ
た。また、通常は９ケ所をボルトで固定しているが、高
弾性のため４本の取付けボルトで固定できた。
【００３２】
【実施例３】高温炉において、被焼成物は通常ソリッド
状グラファイト材の構造体の上に載せるが、高強度、高
弾性の断熱材を用いて、かかる構造体を使用せず、断熱
材の上に直接被焼成物を載せることが可能となったため
断熱性が向上した。
状グラファイト材の構造体の上に載せるが、高強度、高
弾性の断熱材を用いて、かかる構造体を使用せず、断熱
材の上に直接被焼成物を載せることが可能となったため
断熱性が向上した。
【００３３】
【実施例４】補強材として直径８ｍｍの棒状Ｃ／Ｃを埋
設したボード状断熱材において、曲げ強度を測定したと
ころ、補強前は０．７ＭＰａであったのに対し補強後は
３００ＭＰａ以上の強度を有した。
設したボード状断熱材において、曲げ強度を測定したと
ころ、補強前は０．７ＭＰａであったのに対し補強後は
３００ＭＰａ以上の強度を有した。
Claims (2)
- 【請求項１】炭素繊維の断熱積層体の内部に炭素繊維強
化炭素の補強材を埋設してなることを特徴とする高温炉
用成形断熱材。 - 【請求項２】補強材の形状が棒状、格子状又は板状であ
ることを特徴とする請求項１記載の高温炉用成形断熱
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10354324A JP2000178076A (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 炭素繊維強化炭素補強材を設けた成形断熱材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10354324A JP2000178076A (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 炭素繊維強化炭素補強材を設けた成形断熱材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000178076A true JP2000178076A (ja) | 2000-06-27 |
Family
ID=18436792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10354324A Pending JP2000178076A (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 炭素繊維強化炭素補強材を設けた成形断熱材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000178076A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102543324A (zh) * | 2010-12-21 | 2012-07-04 | 哈米尔顿森德斯特兰德公司 | 空气循环机复合绝缘板 |
-
1998
- 1998-12-14 JP JP10354324A patent/JP2000178076A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102543324A (zh) * | 2010-12-21 | 2012-07-04 | 哈米尔顿森德斯特兰德公司 | 空气循环机复合绝缘板 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5327412B2 (ja) | 炭素繊維強化炭素複合体およびその製造方法 | |
| KR101472850B1 (ko) | 고온-내성 복합재 | |
| US7407901B2 (en) | Impact resistant, thin ply composite structures and method of manufacturing same | |
| US7001544B2 (en) | Method for manufacturing carbon-carbon composites | |
| EP1908740B1 (en) | CARBON-FIBER-REINFORCED SiC COMPOSITE MATERIAL AND SLIDE MEMBER | |
| JP6764317B2 (ja) | 表面層付き成形断熱材及びその製造方法 | |
| WO2011090151A1 (ja) | 炭素繊維積層成形体及びその製造方法 | |
| JPH03121398A (ja) | 断熱材 | |
| JP2000178076A (ja) | 炭素繊維強化炭素補強材を設けた成形断熱材 | |
| WO2001006169A1 (fr) | Materiau thermo-isolant mis en forme et ecran de chaleur | |
| JP5979862B2 (ja) | Ｃ／ｃ複合材積層体 | |
| JP3983459B2 (ja) | 炭素繊維強化炭素複合材料製ネジ | |
| JP3029534B2 (ja) | 高温炉用断熱材 | |
| JP2007012440A (ja) | 燃料電池用多孔質炭素材、炭素繊維強化ブラスチック製熱伝導性部材及びこれらの製造方法 | |
| JP3433467B2 (ja) | 炭素繊維強化炭素複合材の製造方法 | |
| CN212920676U (zh) | 一种高强度复合阻热板 | |
| JPH09290474A (ja) | 炭素質成形体の製造方法 | |
| JP7320578B2 (ja) | 異方性不織布を積層した２次元炭素／炭素複合材料製ネジ部品 | |
| CN115503299B (zh) | 一种金属/碳/碳复合材料板及其制备方法 | |
| JP2889878B2 (ja) | ピッチ系炭素繊維強化炭素複合材およびその製造方法 | |
| JPH04317465A (ja) | 炭素繊維強化炭素複合材料 | |
| JPS63302292A (ja) | 高温炉用断熱材 | |
| JP2607737B2 (ja) | 耐熱ボルト | |
| JPH04238865A (ja) | 管状複合構造材 | |
| JPH06263537A (ja) | 擬似一方向強化ｃ／ｃ複合材料及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050303 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070919 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071225 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20080219 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20080326 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080317 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080729 |