JP6217040B2 - 炭化布製造方法 - Google Patents
炭化布製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6217040B2 JP6217040B2 JP2013184445A JP2013184445A JP6217040B2 JP 6217040 B2 JP6217040 B2 JP 6217040B2 JP 2013184445 A JP2013184445 A JP 2013184445A JP 2013184445 A JP2013184445 A JP 2013184445A JP 6217040 B2 JP6217040 B2 JP 6217040B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cloth
- furnace
- temperature
- carbonized
- manufacturing
- 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.)
- Active
Links
- 239000004744 fabric Substances 0.000 title claims description 106
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 38
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 9
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 5
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 5
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 11
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000082204 Phyllostachys viridis Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 1
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical class [H]S* 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
- D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
- D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
- D01F9/16—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from products of vegetable origin or derivatives thereof, e.g. from cellulose acetate
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Treatment Of Fiber Materials (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Description
本発明は、セルロースを含む布を炉内で加熱して炭化布を製造するための炭化布製造方法に関する。
有機物を炭化させた炭は、導電性を得ることで発熱体として利用されたり、また、表面積の大きさや空隙率の高さにより吸着材として利用されたりするなど、様々な分野で利用されている。とくに布を炭化させた炭化布は、床暖房装置や融雪装置などの面状発熱体として好適である。
一般的に炭化布は不活性雰囲気下で加熱することにより製造することができるが、炭化が十分ではない場合には導電性が得られないことがある。
そこで、本発明は、電力投入後瞬間的に発熱する高効率な発熱体となり得る炭化布の製造方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための手段として、以下の発明などを提供する。すなわち、セルロースを含む布を炉内で加熱して炭化布を製造するための炭化布製造方法であって、布を炉内に配置する布配置ステップと、炉内の少なくとも布配置領域を不活性雰囲気とし布が炭化する手前の温度まで昇温する第一昇温ステップと、第一昇温ステップの後、炉内の少なくとも布配置領域を少なくとも第一昇温ステップにおける不活性雰囲気よりも相対的に還元性雰囲気とし、１２００℃〜１４００℃まで昇温する第二昇温ステップと、前記第二昇温ステップにより１２００℃〜１４００℃に至った炉内温度を所定時間維持する維持ステップと、前記所定時間経過後、炉内温度を緩やかに降下させる降温ステップと、降温ステップにより炉内が略１００℃以下となった後に炉を開ける開炉ステップと、を含む炭化布製造方法を提供する。
また、上記炭化布製造方法において、前記布は、原料を綿とする炭化布製造方法を提供する。また、上記維持ステップにおいて、上記所定時間が略１〜２時間である炭化布製造方法を提供する。また、上記降温ステップに費やされる時間が２０時間以上である炭化布製造方法を提供する。また、上記開炉ステップが、炉内温度が急激に低下しないよう炉の開閉を断続的に行う炭化布製造方法を提供する。
本発明により、電力投入後瞬間的に発熱する高効率な発熱体となり得る炭化布の製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明は、これらの実施形態に何ら限定されるべきものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。
<実施形態 概要>
<実施形態 概要>
本実施形態の炭化布製造方法は、炭化する手前の温度まで不活性雰囲気にて昇温させてから、炉内を還元性雰囲気にしつつさらに１２００℃〜１４００℃まで昇温させ、所定時間維持させる。かかる製造方法により、電力投入後瞬間的に発熱する高効率な発熱体となり得る炭化布を製造することが可能となる。
<実施形態 構成>
<実施形態 構成>
図１は、本実施形態の炭化布製造方法を構成する各ステップの流れを示すフロー図である。本実施形態は、セルロースを含む布を炉内で加熱して炭化布を製造するための炭化布製造方法であって、図示するように、「布配置ステップ」（Ｓ０１０１）と、「第一昇温ステップ」（Ｓ０１０２）と、「第二昇温ステップ」（Ｓ０１０３）と、「維持ステップ」（Ｓ０１０４）と、「降温ステップ」（Ｓ０１０５）と、「開炉ステップ」（Ｓ０１０６）と、を含むものである。
本実施形態の布は、セルロースを含むものである。例えば、綿、麻、絹、竹、こうぞ、木材パルプなどの植物性のセルロース繊維を編んだり織ったりしてなるものである。また、天然の繊維あるいは高分子をいったん溶解してから紡糸して繊維とする再生繊維からなる布であってもよい。また、編んだり織ったりしたものだけでなく、不織布としてもよい。また、布は必ずしも面状に限られず紐状であってもよい。
「布配置ステップ」（Ｓ０１０１）は、布を炉内に配置するステップである。炉は炉内温度の制御が可能であって、外気を遮断することができるとともに、炉内雰囲気を不活性雰囲気や還元性雰囲気などとし得るように制御可能であればよい。
炉内に配置される布の態様は、配置領域の大きさに応じて裁断された布を積層して配置したり、裁断せずに幾重にも折りたたんで配置したり、あるいは、巻いた状態で配置したりしてもよい。
布を配置する炉内の領域は、とくに限定するものではないが、上記のような温度制御や炉内制御が良好に行き届く領域に配置することが好ましい。すなわち、不活性ガスを炉内に導入するときに、当該不活性ガスが行き届きにくい領域があり得る場合には、そのような領域に布を配置することは好ましくない。
また、炉内を還元性雰囲気にするためにバーナーの不完全燃焼により一酸化炭素を生成させる場合には、燃焼炎が直接布に当たらないように配置したり、あるいは、耐火性の金属等で燃焼炎と隔絶するように布を配置することが好ましい。
「第一昇温ステップ」（Ｓ０１０２）は、炉内の少なくとも布配置領域を不活性雰囲気とし布が炭化する手前の温度まで昇温するステップである。布が炭化する温度は、布の材料や組成などにより変動するが、概ね３００℃から５００℃程度である。配置された布が炭化する温度に応じて、かかる温度に至るまで布配置領域を不活性雰囲気とする。不活性雰囲気とするための不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオンガスなどが挙げられる。不活性雰囲気下で昇温することで、布を燃焼させずに炭化を促す。なお、第一昇温ステップに費やす時間は、布の材質や量、炉の容積などの諸条件に応じたものとなるが、例えば、０．５〜３時間程度である。あまりに短時間で昇温した場合には、急激な体積変化により布を構成する繊維の破断や分裂が生じるおそれがある。
「第二昇温ステップ」（Ｓ０１０３）は、第一昇温ステップの後、炉内の少なくとも布配置領域を少なくとも第一昇温ステップにおける不活性雰囲気よりも相対的に還元性雰囲気とし、１２００℃〜１４００℃まで昇温するステップである。
「第一昇温ステップにおける不活性雰囲気よりも相対的に還元性雰囲気とする」とは、炉内において還元性雰囲気の方が不活性雰囲気よりも多く含まれるようにすることである。炉内を相対的に還元性雰囲気とすることで、布に対する奪酸素作用による炭化を促すとともに、不純物を除去し炭素純度の高い炭化布とするものである。
還元性雰囲気とするための還元性ガスとしては、例えば、一酸化炭素ガス、硫化水素ガス、二酸化硫黄ガス、水素ガス、ホルムアルデヒドガスなどが挙げられる。還元性ガスの炉内への導入は、それらのガスを直接導入してもよいし、あるいは、プロパンやブタンなどの燃料ガスを用いるバーナーを炉内に設け、不完全燃焼させることで一酸化炭素ガスを生じさせるなどしてもよい。また、スパッタリングや蒸着などにより還元性の金属粒子を炉内に表出させ、これら金属粒子の反応により炉内を還元性雰囲気となるようにしてもよい。このような金属として、例えば、リチウム、セシウム、ルビジウム、カリウム、バリウム、ストロンチウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、トリウム、ベリリウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、マンガン、タンタル、亜鉛、クロム、鉄、カドミウム、コバルト、ニッケル、スズ、亜鉛などを利用することができる。なお、還元性雰囲気とするための上記各処理は併せて行ってもよいし、段階的にそれぞれの処理を行うようにしてもよい。また、バーナーの燃料ガスは、上記プロパンやメタンの純度が１００％のガスに限らず、チオールなどの付臭剤が添加されている都市ガスなどであってもよい。
布の炭化は、炭化温度が高温であるほど炭素の結晶化が進む。この結晶化は部分的なものであるが、これにより導電性が向上する。その一方で、高温で炭化させるほど脆化が進むため、布として形状が失われてしまうおそれがある。そこで、第二昇温ステップにおける到達温度を上記の通りとした。すなわち、到達温度が１２００℃を下回る場合には、所望の導電性を得ることが難しい場合が生じる。また、到達温度が１４００℃を上回る場合には、脆化が進み過ぎてしまう場合がある。
第二昇温ステップでの到達温度に至るまでに費やす時間は、炭化する布の材質や量、炉の容積などに応じて適宜定め得るが、例えば、１〜５時間程度とすることが好ましい。あまりに短時間で昇温した場合には、急激な体積変化により布を構成する繊維の破断や分裂が生じるおそれがある。一方、あまりにも長時間を費やして昇温させたとしても、それによる効果はさほどなく、時間とエネルギーの浪費となりかねない。
「維持ステップ」（Ｓ０１０４）は、上記第二昇温ステップにより１２００℃〜１４００℃に至った炉内温度を所定時間維持するステップである。維持ステップにて炭化を完了させる。本ステップに費やす時間は、布の材質や量、炉の容積などの諸条件に応じたものとなるが、例えば、１〜２時間程度が好ましい。１時間よりも短い場合には、炭化が十分になされず所望の導電性が得られなくなるおそれが生じ得る。また、２時間よりも長い場合には、脆化が進むおそれが生じ得る。
なお、維持ステップにおける炉内雰囲気は、不活性雰囲気ないし還元性雰囲気であればよい。例えば、第二昇温ステップにおいて炉内に導入された還元性ガスが存する限りにおいて、引き続き還元性雰囲気下で維持ステップが行われるものであってもよいし、あるいは、第二昇温ステップと同様に炉内を相対的な還元性雰囲気とするための処理を行いつつ維持ステップが行われるようにしてもよい。なお、上記の通り、炭素純度を高め不純物を除去する観点からは還元性雰囲気が維持されることが好ましい。
「降温ステップ」（Ｓ０１０５）は、上記所定時間経過後、炉内温度を緩やかに降下させるステップである。炉内温度の急激な降下は炭化布の内部応力を生じさせ、炭化布の構造や性状に不均一もたらしたり、布を構成する繊維の破断や分裂が生じたりするおそれがある。本ステップは、係る弊害を防止するためのステップである。なお、降温ステップは、上記維持ステップと同様に不活性雰囲気下ないし還元性雰囲気下にて行われ、好ましくは、上記の相対的な還元性雰囲気下で行われる。
降温ステップに費やす時間は、布の材質や量、炉の容積などの諸条件に応じたものとなるが、例えば、２０時間以上であることが好ましい。この程度の時間をかけて緩やかに降温させることで、上記のような急激な降温による弊害を防止することができる。
「開炉ステップ」（Ｓ０１０６）は、降温ステップにより炉内が略１００℃以下となった後に炉を開けるステップである。炉内の温度が高い状態で炉を開けた場合、炭化布が空気に触れて燃焼してしまう場合があり、かかる場合が生じないよう炉内が略１００℃以下となってから開炉する。
なお、上記開炉は、最初に炉を開けてからそのまま開炉状態を維持するのではなく、炉の開閉を断続的に行い、炉内の温度低下が緩やかになるよう行うことが好ましい。例えば、最初に炉を開けるときは開けてからただちにいったん炉を閉めて、その後再度炉を開ける。このような炉の開閉を断続的に行うことが好ましい。このように徐々に炉内温度が低下するように開炉を行うことで、内部応力による影響などを抑制することが好ましい。
図２は、本実施形態の炭化布製造方法により製造された炭化布をＦＥ−ＳＥＭ（電界放射型 走査型電子顕微鏡）により３０倍の倍率で撮影した写真である。材料となる布は天然綿を編んでなる布である。図３は、上記の炭化布を１００倍の倍率で撮影した写真である。図４は、上記の炭化布を１０００倍の倍率で撮影した写真である。図５から図７は、上記の炭化布を１００００倍の倍率で撮影した写真である。
図８は、上記の炭化布に対してラマン分光分析を行った結果を示す図である。分光光度計は「ＮＲＳ−３１００（株式会社日本分光）」を用い、レーザー波長532nm、レーザー光強度10mW、露光時間30sec、積算回数２回の条件にて、場所を変えて５回（N=1〜5）行い、「Ｇバンド強度（1590cm-1）」、「Ｄバンド強度（1350cm-1）」、「ラマン強度比（Ｄ／Ｇ）」測定した。測定結果によれば、Ｄバンド強度の方が強いもののグラファイト構造由来のＧバンド強度もそれなりに存在することから、部分的な黒鉛化が生じていると考えられる。
本実施形態の製造方法により製造される炭化布は、発熱体として様々な態様で応用することができる。図９は、面状発熱体として応用した炭化布を示す概念図である。図示するように本実施形態に係る炭化布（０９０１）の対向する縁に正負それぞれの長尺の電極を付ける（０９０２、０９０３）。そして、電源（０９０４）を正負の電極に接続し電圧を印加することにより炭化布はただちに発熱する。このような態様は、床暖房装置や融雪装置などとして具現する場合に好適である。
例えば、幅150mm×長さ1000mmの炭化布の長手方向の両側縁部に正負それぞれの長尺の電極を設け、これに変圧器で略30Vに調整して電圧付加すると電流が略3Aとなり、電圧印加後2〜3秒で炭化布の表面付近の温度は80度に至る。また、この発熱は、炭化布全体でむらなく生じる。このように、100Wに満たない電力にて、電力投入後瞬間的に高温に至るため、極めて高効率な発熱体であることが分かる。
図１０は、紐状の炭化布（１００１）を石英ガラス管（１００２）に真空状態にて封入した発熱体である。紐状の炭化布の両端に電極を設け、電源（１００３）と接続し、電圧を印加することで紐状の炭化布は発熱する。このような態様は、暖房装置や加熱調理装置あるいは照明装置などとして具現する場合に好適である。
<実施形態 効果>
<実施形態 効果>
本実施形態の炭化布製造方法により、電力投入後瞬間的に発熱する高効率な発熱体となり得る炭化布を製造することができる。
Ｓ０１０１ 布配置ステップ
Ｓ０１０２ 第一昇温ステップ
Ｓ０１０３ 第二昇温ステップ
Ｓ０１０４ 維持ステップ
Ｓ０１０５ 降温ステップ
Ｓ０１０６ 開炉ステップ
Ｓ０１０２ 第一昇温ステップ
Ｓ０１０３ 第二昇温ステップ
Ｓ０１０４ 維持ステップ
Ｓ０１０５ 降温ステップ
Ｓ０１０６ 開炉ステップ
Claims (5)
- セルロースを含む布を炉内で加熱して炭化布を製造するための炭化布製造方法であって、
布を炉内に配置する布配置ステップと、
炉内の少なくとも布配置領域を不活性雰囲気とし布が炭化する手前の温度まで昇温する第一昇温ステップと、
第一昇温ステップの後、炉内の少なくとも布配置領域を少なくとも第一昇温ステップにおける不活性雰囲気よりも相対的に還元性雰囲気とし、１２００℃〜１４００℃まで昇温する第二昇温ステップと、
前記第二昇温ステップにより１２００℃〜１４００℃に至った炉内温度を所定時間維持する維持ステップと、
前記所定時間経過後、炉内温度を緩やかに降下させる降温ステップと、
降温ステップにより炉内が略１００℃以下となった後に炉を開ける開炉ステップと、を含む炭化布製造方法。 - 前記布は、原料を綿とするものである請求項１に記載の炭化布製造方法。
- 前記所定時間は、略１〜２時間である請求項１又は２に記載の炭化布製造方法。
- 前記降温ステップに費やされる時間は、２０時間以上である請求項１から３のいずれか一に記載の炭化布製造方法。
- 前記開炉ステップは、炉内温度が急激に低下しないよう炉の開閉を断続的に行う請求項１から４のいずれか一に記載の炭化布製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013184445A JP6217040B2 (ja) | 2013-09-05 | 2013-09-05 | 炭化布製造方法 |
| EP13892959.1A EP3042988A4 (en) | 2013-09-05 | 2013-11-01 | Process for manufacturing carbonized cloth |
| US14/916,221 US20160222550A1 (en) | 2013-09-05 | 2013-11-01 | Method for producing carbonized fabric |
| PCT/JP2013/079795 WO2015033481A1 (ja) | 2013-09-05 | 2013-11-01 | 炭化布製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013184445A JP6217040B2 (ja) | 2013-09-05 | 2013-09-05 | 炭化布製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015052175A JP2015052175A (ja) | 2015-03-19 |
| JP6217040B2 true JP6217040B2 (ja) | 2017-10-25 |
Family
ID=52627986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013184445A Active JP6217040B2 (ja) | 2013-09-05 | 2013-09-05 | 炭化布製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20160222550A1 (ja) |
| EP (1) | EP3042988A4 (ja) |
| JP (1) | JP6217040B2 (ja) |
| WO (1) | WO2015033481A1 (ja) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1016351A (en) * | 1962-01-05 | 1966-01-12 | Lorraine Carbone | Improvements in or relating to the manufacture of carbonised products |
| US4738872A (en) * | 1985-07-02 | 1988-04-19 | International Fuel Cells | Carbon-graphite component for an electrochemical cell and method for making the component |
| CA2363056C (en) * | 1999-02-18 | 2006-04-11 | Showa Denko K.K. | Carbon fiber woven fabric and method for production thereof |
| JP2001234435A (ja) * | 2000-02-25 | 2001-08-31 | Tokai Senko Kk | 炭化セルロース系繊維及び活性炭化セルロース系繊維の連続製造方法及び装置 |
| JP4392432B2 (ja) * | 2007-01-09 | 2010-01-06 | 新日本テックス株式会社 | 炭素化布帛の製造方法 |
| JP4392434B2 (ja) * | 2007-01-09 | 2010-01-06 | 新日本テックス株式会社 | 炭素化布帛の製造方法 |
| JP2009129807A (ja) | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Tomoaki Ito | 発熱装置、発光装置、マイナスイオン発生装置、炭化繊維、および炭化繊維製造方法 |
| JP4936478B2 (ja) * | 2009-01-14 | 2012-05-23 | 前田 俊克 | 炭素化布帛の製造方法及び炭素化布帛 |
-
2013
- 2013-09-05 JP JP2013184445A patent/JP6217040B2/ja active Active
- 2013-11-01 EP EP13892959.1A patent/EP3042988A4/en not_active Withdrawn
- 2013-11-01 US US14/916,221 patent/US20160222550A1/en not_active Abandoned
- 2013-11-01 WO PCT/JP2013/079795 patent/WO2015033481A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3042988A4 (en) | 2017-01-11 |
| WO2015033481A1 (ja) | 2015-03-12 |
| JP2015052175A (ja) | 2015-03-19 |
| EP3042988A1 (en) | 2016-07-13 |
| US20160222550A1 (en) | 2016-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2006040872A1 (ja) | エネルギー変換装置 | |
| JP2020055733A (ja) | グラフェン及びグラフェンの製造装置 | |
| JP6217040B2 (ja) | 炭化布製造方法 | |
| JP2008169492A5 (ja) | ||
| CN103815547A (zh) | 一种发热体加热卷烟 | |
| Bai et al. | CH 3 NH 3 PbI 3 perovskite: Poly (N-vinylcarbazole) blends for broadband optical limiting | |
| JPWO2006073099A1 (ja) | 炭素系材料の製造方法 | |
| FR2556166A1 (fr) | Procede de fabrication continue de corps allonges en carbone | |
| JPH10312778A (ja) | 炭素材料からなる熱放射体、その製造方法およびその放射体を備えた熱放射光源 | |
| KR101376266B1 (ko) | 그라파이트 나노 카본 화이버 및 그 제조 방법 | |
| CN103545159A (zh) | 一种在灯管内固定汞齐的方法 | |
| KR101005115B1 (ko) | 표면에 그라파이트 나노 구조층을 갖는 셀룰로오스 탄화물 구조체의 합성방법 | |
| JP2008169493A5 (ja) | ||
| JP2018185971A (ja) | 直接炭素燃料電池 | |
| CN102103975A (zh) | 灯阴极结构以及采用该阴极结构的气体放电灯 | |
| JP2008169494A5 (ja) | ||
| JP2007122951A (ja) | 発熱体用炭素繊維フェルト及びその製造方法 | |
| JP2005350307A (ja) | 改質炭素素材およびその製造方法 | |
| KR102440190B1 (ko) | 연료전지 촉매 지지체 습식 질소 도핑 방법 | |
| KR102440776B1 (ko) | 질소 도핑 연료전지 촉매 지지체 제조 방법 | |
| KR102440786B1 (ko) | 아닐린 질소 도핑 후 세정된 연료전지 촉매 지지체 제조 방법 | |
| KR102440187B1 (ko) | 연료전지 촉매 지지체 멜라민 질소 도핑 방법 | |
| JPWO2005007287A1 (ja) | 有害物質分解材およびその製造方法 | |
| JP2009084072A5 (ja) | ||
| US324981A (en) | Incandesoents |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20160215 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160902 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20160902 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20160905 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170704 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170727 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170908 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6217040 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |