JPH01168952A - 炭素質断熱材 - Google Patents
炭素質断熱材Info
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- JPH01168952A JPH01168952A JP62328072A JP32807287A JPH01168952A JP H01168952 A JPH01168952 A JP H01168952A JP 62328072 A JP62328072 A JP 62328072A JP 32807287 A JP32807287 A JP 32807287A JP H01168952 A JPH01168952 A JP H01168952A
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Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、炭素繊維を有機結合剤の炭化物によって、高
密の低い状態に結着賦形した、非酸化性雰囲気、かつ高
温下に４３ける断熱性の優れた炭素質断熱材に関する。
密の低い状態に結着賦形した、非酸化性雰囲気、かつ高
温下に４３ける断熱性の優れた炭素質断熱材に関する。
従来非酸化性の雰囲気、高温下で使用される断熱材とし
ては、耐火性、耐薬品性が優れているため、炭素質のも
のが用いられている。特に炭素繊維は、それ自体、熱伝
導性であるが、これを有機性結着剤で結着し、密度の低
い成形体として焼成することにより、非酸化性、高温下
の断熱性（以下断熱性という）が大幅に増大するため、
炭素城Ｍ（以下繊維という）を用いた断熱材が市販され
ている。上記繊維としては安価なことから通常ピッチ系
の繊維が用いられている。
ては、耐火性、耐薬品性が優れているため、炭素質のも
のが用いられている。特に炭素繊維は、それ自体、熱伝
導性であるが、これを有機性結着剤で結着し、密度の低
い成形体として焼成することにより、非酸化性、高温下
の断熱性（以下断熱性という）が大幅に増大するため、
炭素城Ｍ（以下繊維という）を用いた断熱材が市販され
ている。上記繊維としては安価なことから通常ピッチ系
の繊維が用いられている。
しかし、上記ピッチ系繊維を用いた市販の断熱材は、例
えば嵩密度が０．１３〜０．１６ ｇ／ｃｄ、真空中、
１０００℃における熱伝導率が０．２〜０．２６Ｋｃａ
ｌ／ ｍ −ｈｒ・℃程度で、さらに断熱性の優れたも
のが要望されている。
えば嵩密度が０．１３〜０．１６ ｇ／ｃｄ、真空中、
１０００℃における熱伝導率が０．２〜０．２６Ｋｃａ
ｌ／ ｍ −ｈｒ・℃程度で、さらに断熱性の優れたも
のが要望されている。
本発明者等は、上記の要望を満すべく鋭意研究した結果
、断熱性を高めるには、輻射伝熱の影響を低減するため
、存在する気孔を狭くするか、気孔を細く寸断すること
が有効であるが、断熱材の密度を上げると固体部分の熱
伝導が大きくなるので密度を上げ過ぎると、逆に断熱性
が低下することを知見した。
、断熱性を高めるには、輻射伝熱の影響を低減するため
、存在する気孔を狭くするか、気孔を細く寸断すること
が有効であるが、断熱材の密度を上げると固体部分の熱
伝導が大きくなるので密度を上げ過ぎると、逆に断熱性
が低下することを知見した。
本発明は、上記の知見に基づいてなされたもので、炭′
＃ｉ繊維を用い、充分な気孔を有しながら、気孔が寸断
されており、固体伝熱が小さく、輻射伝熱の影響も少な
い、炭素質断熱材を提供することを目的とする。
＃ｉ繊維を用い、充分な気孔を有しながら、気孔が寸断
されており、固体伝熱が小さく、輻射伝熱の影響も少な
い、炭素質断熱材を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明は上記の目的を達成ずべくなされたもので、その
要旨は、気相成長炭素ｉｌｌが、有機結合剤の炭化物で
結着されてなり、気孔率が１５〜９０％である炭素質断
熱材にある。
要旨は、気相成長炭素ｉｌｌが、有機結合剤の炭化物で
結着されてなり、気孔率が１５〜９０％である炭素質断
熱材にある。
本発明に用いる気相成長炭ＮＩｌ維は、従来のＰＡＮ系
、ピッチ系の炭素ｌ１ｍに比べ、径が１／１０Ｇ、長さ
が数百分の１という小さく、細い繊維で、特に径０．１
〜０．５μ７ＦＬ、長さが１０〜１０００ｊ、（Ｈのも
のが好ましく、さらに、分岐し、捲縮しているものが望
ましい。
、ピッチ系の炭素ｌ１ｍに比べ、径が１／１０Ｇ、長さ
が数百分の１という小さく、細い繊維で、特に径０．１
〜０．５μ７ＦＬ、長さが１０〜１０００ｊ、（Ｈのも
のが好ましく、さらに、分岐し、捲縮しているものが望
ましい。
炭素ＩＩＭの径が０．１μｍ１或は長さが１０μｍ未満
では、気孔が形成されにくく、径が０．５μｍ、或は長
さが１０００μｍを越えると形成される気孔が大きくな
り過ぎて好ましくない。
では、気孔が形成されにくく、径が０．５μｍ、或は長
さが１０００μｍを越えると形成される気孔が大きくな
り過ぎて好ましくない。
上記炭素ｍ維を混練し、押圧成形後、非酸化性雰囲気下
、１０００℃以上の温度で焼成すると、繊維が三次元的
にからまって賦形された断熱材が得られるが、脆く、取
扱いが困難で、実用的でない。
、１０００℃以上の温度で焼成すると、繊維が三次元的
にからまって賦形された断熱材が得られるが、脆く、取
扱いが困難で、実用的でない。
そのため、例えばフェノール樹脂、゛ノラン樹脂等のｈ
機接着剤を添加混線、成形したものを非酸化性雰囲気下
で焼成炭化する。この際、固体熱伝導が大きくなりすぎ
ない程度に高密度を高めるため、単位体積当りの炭ｒｇ
ｍ雑数を増大し、気孔分割数を増加する必要がある。
機接着剤を添加混線、成形したものを非酸化性雰囲気下
で焼成炭化する。この際、固体熱伝導が大きくなりすぎ
ない程度に高密度を高めるため、単位体積当りの炭ｒｇ
ｍ雑数を増大し、気孔分割数を増加する必要がある。
このようにして得られた断熱材は、炭素繊維が気孔を微
少に寸断した構造となる。特に、気相成長炭素繊維は、
ＰＡＮ、ピッチ等の繊維に比して著しく細い繊維のため
、同じ気孔率のものを比較しても、気孔分割数は、はる
かに多く、輻射伝熱の影響が大幅に低減される。
少に寸断した構造となる。特に、気相成長炭素繊維は、
ＰＡＮ、ピッチ等の繊維に比して著しく細い繊維のため
、同じ気孔率のものを比較しても、気孔分割数は、はる
かに多く、輻射伝熱の影響が大幅に低減される。
上記本発明の断熱材は、１０００℃以上での断熱性を向
上させるためには、嵩密度が０．１５〜０．４５ｇ／ｃ
ｄのものが適している。嵩密度が０．１５９／ｄ未満で
は、強度的に弱く、実用性を失い、０．４５ ｇ／ｃｍ
を越えると、むしろ断熱性が低下する。
上させるためには、嵩密度が０．１５〜０．４５ｇ／ｃ
ｄのものが適している。嵩密度が０．１５９／ｄ未満で
は、強度的に弱く、実用性を失い、０．４５ ｇ／ｃｍ
を越えると、むしろ断熱性が低下する。
上記嵩密度は、繊維の比重１．９９ ／ａｉから換粋す
ると、気孔率７５〜９０％に相当する。
ると、気孔率７５〜９０％に相当する。
（実施例）
以下実施例、比較例を示して本発明を説明する。
実施例１
径０．１〜０．５μｍ、長さ１０００μｍ以下の分岐、
捲縮を有する気相成長炭素繊維３０９に、フェノール樹
脂（昭和高分子株式会社製ＢＲＬ １２０８）５ｇを
エタノールで１０倍に希釈したバインダー液を噴霧分散
させ、ヘンシェルミキサーによって数分間混練した。こ
の混線物を型に入れ、押圧力を調整して押圧成形し、種
々な嵩密度の成形体をつくり、１５０℃、１ｈ「、乾燥
、硬化した後、非酸化性雰囲気下、１００℃／ｈｒの昇
温速麿で１０００℃まで昇温、焼成した。得られた焼成
賦形体のうち、嵩密度が、０．１５９／ｃｄ、 ０．
２９／ｃｄ、 ０．３９／ａｄのものについて、定常
法によって各温度における熱伝導率を測定した。測定結
果を第１図に示す。
捲縮を有する気相成長炭素繊維３０９に、フェノール樹
脂（昭和高分子株式会社製ＢＲＬ １２０８）５ｇを
エタノールで１０倍に希釈したバインダー液を噴霧分散
させ、ヘンシェルミキサーによって数分間混練した。こ
の混線物を型に入れ、押圧力を調整して押圧成形し、種
々な嵩密度の成形体をつくり、１５０℃、１ｈ「、乾燥
、硬化した後、非酸化性雰囲気下、１００℃／ｈｒの昇
温速麿で１０００℃まで昇温、焼成した。得られた焼成
賦形体のうち、嵩密度が、０．１５９／ｃｄ、 ０．
２９／ｃｄ、 ０．３９／ａｄのものについて、定常
法によって各温度における熱伝導率を測定した。測定結
果を第１図に示す。
第１図より明らかなように、いずれも、１０００℃で０
．１５〜０．２にｃａｌ／ｍ −ｈｒ−’Ｃの熱伝導率
で、断熱材として優れた値を示した。しかし、Ｓ！渇〜
数自℃の範囲では、固体熱伝導の影響が強く、嵩密度の
低い焼成賦形体の方が断熱性に優れているが、１０００
℃以上の高温となると、輻射熱伝導の影響が大きくなり
、気孔が狭く細い嵩密度の凸い賦形体の方が断熱性がよ
くなる傾向を示す。
．１５〜０．２にｃａｌ／ｍ −ｈｒ−’Ｃの熱伝導率
で、断熱材として優れた値を示した。しかし、Ｓ！渇〜
数自℃の範囲では、固体熱伝導の影響が強く、嵩密度の
低い焼成賦形体の方が断熱性に優れているが、１０００
℃以上の高温となると、輻射熱伝導の影響が大きくなり
、気孔が狭く細い嵩密度の凸い賦形体の方が断熱性がよ
くなる傾向を示す。
比較例１
実施例１と同じにして、賦形の際の押圧力を変え嵩密度
０．５！？ ／ｃｄ、 ０．７９ ／ｃｄの焼成賦形
体をつくり、定常法によって熱伝導率を測定した。結果
を第２図に示す。
０．５！？ ／ｃｄ、 ０．７９ ／ｃｄの焼成賦形
体をつくり、定常法によって熱伝導率を測定した。結果
を第２図に示す。
第２図より明らかなように、断熱性が悪くなっているが
、これは嵩密度がｎ″Ａぎ、気孔が少ないため、固体部
分の熱伝導が大きくなったことによる。
、これは嵩密度がｎ″Ａぎ、気孔が少ないため、固体部
分の熱伝導が大きくなったことによる。
上記実施例１、比較例１の結果より、高温断熱材として
７５〜９０％の気孔率を有するものが、優れていること
がわかる。
７５〜９０％の気孔率を有するものが、優れていること
がわかる。
比較例２
市販のピッチ炭素繊維を用い、フェノール樹脂をエタノ
ールで１０倍に希釈したバインダーを用い、型に入れて
押圧賦形したが、添加するバインダーの量を数倍に増加
しないと充分な賦形が得られなかった。
ールで１０倍に希釈したバインダーを用い、型に入れて
押圧賦形したが、添加するバインダーの量を数倍に増加
しないと充分な賦形が得られなかった。
また、押圧力を調成して賦形し、嵩密度０．２ｇ／ａｔ
、 ０．３ｇ／ａＪの焼成賦形体をつくり、１０００
℃における熱伝導率を測定したところ、それぞれ０．２
８． ０．２２にｃａｌ／？７Ｌ −ｈｒ−’Ｃで、実
施例１に比較して、劣っていることがわかった。
、 ０．３ｇ／ａＪの焼成賦形体をつくり、１０００
℃における熱伝導率を測定したところ、それぞれ０．２
８． ０．２２にｃａｌ／？７Ｌ −ｈｒ−’Ｃで、実
施例１に比較して、劣っていることがわかった。
これは、実施例１の焼成賦形体に較べて、使用している
炭素繊維の真比重が小さく、径、長さが大きく、また、
構造も単純なため、気孔率が小さく、さらに気孔を分割
する数が少ない等の原因による。
炭素繊維の真比重が小さく、径、長さが大きく、また、
構造も単純なため、気孔率が小さく、さらに気孔を分割
する数が少ない等の原因による。
以上述べたように、本発明に係る炭素質断熱材は、安価
な気相成長炭素繊維によってつくられ、従来の炭素質断
熱材に比べ、バインダー聞が少なく、かつ嵩比重が小さ
くとも、繊維相互のからまりにより強度が高く、気孔が
分割され、高温、非酸化性雰囲気下で優れた断熱性を有
する。
な気相成長炭素繊維によってつくられ、従来の炭素質断
熱材に比べ、バインダー聞が少なく、かつ嵩比重が小さ
くとも、繊維相互のからまりにより強度が高く、気孔が
分割され、高温、非酸化性雰囲気下で優れた断熱性を有
する。
第１図は、実施例１において作成゛した断熱材の各温度
における熱伝導率を示す図、第２図は比較例１において
作成した断熱材の各温度における熱伝導率を示す図であ
る。
における熱伝導率を示す図、第２図は比較例１において
作成した断熱材の各温度における熱伝導率を示す図であ
る。
Claims (1)
- 気相成長炭素繊維が、有機結合剤の炭化物で結着され
てなり、気孔率が７５〜９０％であることを特徴とした
炭素質断熱材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62328072A JPH01168952A (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 炭素質断熱材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62328072A JPH01168952A (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 炭素質断熱材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01168952A true JPH01168952A (ja) | 1989-07-04 |
Family
ID=18206198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62328072A Pending JPH01168952A (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 炭素質断熱材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01168952A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100418922C (zh) * | 2003-01-29 | 2008-09-17 | 摩根坩埚有限公司 | 制备感应可加热制品、感应电炉和组件以及材料的方法 |
| CN101968428A (zh) * | 2010-09-16 | 2011-02-09 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种测试碳纤维原丝中孔隙率的方法 |
-
1987
- 1987-12-24 JP JP62328072A patent/JPH01168952A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100418922C (zh) * | 2003-01-29 | 2008-09-17 | 摩根坩埚有限公司 | 制备感应可加热制品、感应电炉和组件以及材料的方法 |
| CN101968428A (zh) * | 2010-09-16 | 2011-02-09 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种测试碳纤维原丝中孔隙率的方法 |
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