JP5690789B2 - 表面処理された成形断熱材及びその製造方法 - Google Patents
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- Ceramic Products (AREA)
Description
熱硬化性樹脂の硬化物、熱硬化性樹脂の炭素化物、等方性ピッチの炭素化物からなる群より選択された少なくとも1つの材料からなる骨材粒子と、熱硬化性樹脂からなる粘結剤と、前記骨材粒子及び前記粘結剤を溶解ないし分散させる溶剤と、からなる表面被覆剤を準備する表面被覆剤準備ステップと、炭素繊維を交絡させた繊維フェルトと前記繊維フェルトの炭素繊維表面を被覆する炭素質からなる保護炭素層とを有する成形断熱材の表面の少なくとも一部に、前記表面被覆剤を添加する添加ステップと、前記表面被覆剤が添加された成形断熱材を不活性雰囲気下1500〜2000℃で熱処理して、前記粘結剤を炭素化させるとともに、前記溶剤を揮発させる熱処理ステップと、前記熱処理ステップによって形成された表面炭素層の炭素を炭化ケイ素化する炭化ケイ素化ステップと、を有する表面処理された成形断熱材の製造方法。
収縮率(%)=(1−2000℃熱処理後寸法÷800℃熱処理後寸法)×100
炭素繊維を交絡させた繊維フェルトと、前記繊維フェルトの炭素繊維表面を被覆する炭素質からなる保護炭素層と、を有する成形断熱材において、前記成形断熱材の少なくとも一つの最表面には表面被覆層を有し、前記表面被覆層は、炭化ケイ素からなり、且つ、粒子状炭化ケイ素を含むことを特徴とする。
本発明を実施するための形態を、図面を参照して以下に説明する。図1は、本発明にかかる表面処理された成形断熱材の表面被覆層の断面の顕微鏡写真であり、図2は、本発明にかかる表面処理された成形断熱材の表面被覆層の顕微鏡写真であり、図3は、図2の拡大顕微鏡写真である。
(表面被覆剤の作製)
骨材粒子としてのアモルファスカーボン(熱硬化性樹脂の炭素化物)の球状粒子(熱処理温度:800℃、平均粒径:15μm、真密度1.6g/cm3)15質量部と、粘結剤としてのレゾール系フェノール樹脂22質量部と、工業用エタノール60質量部と、等方性ピッチ系炭素繊維のミルド(繊維径13μm、長さ0.4mm)3質量部と、を25℃雰囲気で混合して表面被覆剤を作製した。
表面被覆剤として、骨材粒子としての鱗状天然黒鉛粒子(平均粒径:40μm)20質量部と、粘結剤としてのレゾール系フェノール樹脂20質量部と、工業用エタノール60質量部と、を25℃雰囲気で混合したものを用いたこと以外は、上記実施例1と同様にして、比較例1に係る成形断熱材を作製した。
表面処理を行っていない成形断熱材(大阪ガスケミカル製DON−1000、嵩密度0.16g/cm3)を100mm(縦)×100mm(横)×40mm(厚み)に、切断したものを、比較例2に係る成形断熱材とした。
炭化ケイ素化を行う前(表面炭素層が形成された状態)の実施例1、比較例1、2に係る成形断熱材を10cm四方に裁断して、試験片を作製した。この試験片の表面にサンドペーパー#500を設置し、15gf/cm2の荷重がかかるように、金属性の重りをサンドペーパー上に載置した。こののち、サンドペーパーを1cm/secで10cm引っ張り、試験前後の重量変化(減少)を測定した。試験片の表面1cm2あたりの重量変化は、実施例1で0.03mg、比較例1で0.05mg、比較例2で0.1mgであった。
上記実施例1、比較例1に用いた表面被覆剤のみを、不活性雰囲気下2000℃で5時間熱処理して試験試料を作製した。この試験試料のラマンスペクトルを、顕微ラマン分光装置(日本電子株式会社製JRB−SY1000)を用いて測定した。励起光としては、514.5nmのArイオンレーザーを用いた。このスペクトルにおいて、黒鉛結晶の乱れを表す1360cm−1付近のピーク高さ(Dバンド)に対する、黒鉛結晶構造を表す1620cm−1付近のピーク高さ(Gバンド)の比であるR値(Dバンド/Gバンド)を算出した。この測定は、2回行った。この結果は、実施例1では0.72、0.74であり、比較例1では0.36、0.48であった。
3 炭化ケイ素粒子
3a 球状炭化ケイ素粒子
3b ミルド状炭化ケイ素粒子
4 炭化ケイ素層
Claims (7)
- 熱硬化性樹脂の硬化物、熱硬化性樹脂の炭素化物、等方性ピッチの炭素化物からなる群より選択された少なくとも1つの材料からなる骨材粒子と、熱硬化性樹脂からなる粘結剤と、前記骨材粒子及び前記粘結剤を溶解ないし分散させる溶剤と、からなる表面被覆剤を準備する表面被覆剤準備ステップと、
炭素繊維を交絡させた繊維フェルトと前記繊維フェルトの炭素繊維表面を被覆する炭素質からなる保護炭素層とを有する成形断熱材の表面の少なくとも一部に、前記表面被覆剤を添加する添加ステップと、
前記表面被覆剤が添加された成形断熱材を不活性雰囲気下1500〜2000℃で熱処理して、前記粘結剤を炭素化させるとともに、前記溶剤を揮発させる熱処理ステップと、
前記熱処理ステップによって形成された表面炭素層の炭素を炭化ケイ素化する炭化ケイ素化ステップと、
を有する表面処理された成形断熱材の製造方法。 - 前記炭化ケイ素化ステップは、非酸化性雰囲気で行われる、
ことを特徴とする請求項1に記載の成形断熱材の製造方法。 - 前記炭化ケイ素化ステップは、ケイ素源としてのシリコン及び/又は一酸化ケイ素を供給し、非酸化性雰囲気で1500〜2100℃に加熱することにより行われる、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の成形断熱材の製造方法。 - 前記粘結剤及び前記骨材粒子を、不活性雰囲気で800℃に加熱したときと、不活性雰囲気で2000℃に加熱した時と、の寸法収縮率の差が、10%以下である、
ことを特徴とする請求項1、2又は3に記載の成形断熱材の製造方法。 - 炭素繊維を交絡させた繊維フェルトと、前記繊維フェルトの炭素繊維表面を被覆する炭素質からなる保護炭素層と、を有する成形断熱材において、
前記成形断熱材の少なくとも一つの最表面には表面被覆層を有し、
前記表面被覆層は、炭化ケイ素からなり、且つ、粒子状炭化ケイ素を含む、
ことを特徴とする成形断熱材。 - 前記表面被覆層の厚みは、150〜500μmである、
ことを特徴とする請求項5に記載の成形断熱材。 - 前記表面被覆層の質量に占める前記粒状炭化ケイ素の質量割合が20〜80%である、
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の成形断熱材。
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