JPH01193495A - 高温断熱構造体とその製造方法 - Google Patents
高温断熱構造体とその製造方法Info
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Landscapes
- Thermal Insulation (AREA)
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電気炉、ホットプレス、Ｈ（Ｐなどの高温設
備にセソ゛トして使用される成形状の高温断熱構造体と
その製造方法に関する。
備にセソ゛トして使用される成形状の高温断熱構造体と
その製造方法に関する。
従来、高温設備のマツフル、炉ケース等に対する断熱に
は、多孔ブロック状に形成された炭素繊維の成形体が有
用されている。この断熱材は、炭素繊維のチョップを樹
脂系のバインダーで嵩高い形態に成型したのち焼成して
得られるフェルト状の成形体で、切断、変形などの加工
が容易なうえに形体保持性に優れている点で好適とされ
ている。
は、多孔ブロック状に形成された炭素繊維の成形体が有
用されている。この断熱材は、炭素繊維のチョップを樹
脂系のバインダーで嵩高い形態に成型したのち焼成して
得られるフェルト状の成形体で、切断、変形などの加工
が容易なうえに形体保持性に優れている点で好適とされ
ている。
ところが、炭素繊維製の成形断熱材は均質な嵩高（多孔
質）繊維に形成することが難しいほか、とくに１５００
℃を越える高温域では放射伝熱への耐性が後退して断熱
効率が低下する問題点があった。また、全体を高価な炭
素繊維で構成するため、製品コストが著しく上昇すると
いう欠点もあった。
質）繊維に形成することが難しいほか、とくに１５００
℃を越える高温域では放射伝熱への耐性が後退して断熱
効率が低下する問題点があった。また、全体を高価な炭
素繊維で構成するため、製品コストが著しく上昇すると
いう欠点もあった。
本発明は、従来の炭素繊維成形断熱材に代わる高断熱性
能を備えた高温断熱構造体を低コストで提供することを
目的とするものである。
能を備えた高温断熱構造体を低コストで提供することを
目的とするものである。
本発明により提供される高温断熱構造体は、薄肉状の炭
素繊維強化炭素複合材（以下ｒＣ／Ｃ材」という。）に
より形成された所定形体の包袋内にカーボン質粒状断熱
材を充填することにより構成される。
素繊維強化炭素複合材（以下ｒＣ／Ｃ材」という。）に
より形成された所定形体の包袋内にカーボン質粒状断熱
材を充填することにより構成される。
図は、ルツボ形状の場合を例示した本発明の高温断熱構
造体で、１は薄板状のＣ／Ｃ材で形成された包袋、２は
前記包袋１内に充填されたカーボン質粒状断熱材である
。
造体で、１は薄板状のＣ／Ｃ材で形成された包袋、２は
前記包袋１内に充填されたカーボン質粒状断熱材である
。
Ｃ／Ｃ材は通常、炭素繊維のクロス、フェルトなどに熱
硬化性樹脂に代表される低粘度のマトリックス結合材を
含浸または塗布したのち成形、硬化、焼成炭化の工程を
経て製造される耐熱耐食性に優れた高強度材料であるが
、本発明の包袋１は特に薄肉状のＣ／Ｃ材により形成さ
れる。他方、充填されるカーボン質粒状断熱材は、コー
クス粒、カーボンブラック成形粒、クリブトールなど常
用のものを供用することもできるが、カーボンブラ・７
クベレツトの表層部にガラス状炭素を形成被着して構成
した粒状体は高度の断熱性能と取扱いに有利な良流動性
を有しているため本発明の目的に最適である。
硬化性樹脂に代表される低粘度のマトリックス結合材を
含浸または塗布したのち成形、硬化、焼成炭化の工程を
経て製造される耐熱耐食性に優れた高強度材料であるが
、本発明の包袋１は特に薄肉状のＣ／Ｃ材により形成さ
れる。他方、充填されるカーボン質粒状断熱材は、コー
クス粒、カーボンブラック成形粒、クリブトールなど常
用のものを供用することもできるが、カーボンブラ・７
クベレツトの表層部にガラス状炭素を形成被着して構成
した粒状体は高度の断熱性能と取扱いに有利な良流動性
を有しているため本発明の目的に最適である。
本発明の高温断熱構造体を製造するには、まず炭素繊維
の薄層に熱硬化性樹脂を含浸もしくは塗布してプリプレ
グを形成する。炭素繊維は薄手のクロス、フェルトある
いはトウの引揃えシートを用い、熱硬化性樹脂としては
フェノール系、フラン系など炭化率の高い樹脂の初期縮
合物が効果的に使用される。
の薄層に熱硬化性樹脂を含浸もしくは塗布してプリプレ
グを形成する。炭素繊維は薄手のクロス、フェルトある
いはトウの引揃えシートを用い、熱硬化性樹脂としては
フェノール系、フラン系など炭化率の高い樹脂の初期縮
合物が効果的に使用される。
マトリックス樹脂が半硬化の状態にあるプリプレグは可
撓性があるので、適宜に裁断、変形、貼り合せあるいは
モールド成型等の手段を施してセント形体に沿う容器状
に加工する。この段階で、その表面を例えばエポキシ系
樹脂のような熱硬化性樹脂により再度塗布処理すると加
工に都合のよい粘着性が付与され、また炭化後の形状保
持に対しても効果がある。
撓性があるので、適宜に裁断、変形、貼り合せあるいは
モールド成型等の手段を施してセント形体に沿う容器状
に加工する。この段階で、その表面を例えばエポキシ系
樹脂のような熱硬化性樹脂により再度塗布処理すると加
工に都合のよい粘着性が付与され、また炭化後の形状保
持に対しても効果がある。
ついで、所定形状のプリプレグを完全硬化したのち非酸
化性気流中、１５００〜２０００℃で焼成炭化して薄板
状のＣ／Ｃ材で構成した包袋を得る。
化性気流中、１５００〜２０００℃で焼成炭化して薄板
状のＣ／Ｃ材で構成した包袋を得る。
上記Ｃ／Ｃ材包袋包袋填に好適なガラス状炭素複合系の
カーボンブラック粒状断熱材は、予め常法に従って造粒
されたカーボンブラックベレ・７トにフェノール系、フ
ラン系などの熱硬化性樹脂を溶解した有機溶媒の溶液を
含浸し、転動させながら加熱硬化したのち１５００〜２
０００℃の温度域で焼成炭化することによって製造され
る。この粒性状は、カーボンブランクの内層組織をガラ
ス状炭素の緻密層で被覆した球形で強固な形態を備え、
断熱性能は炭素繊維に比べ良好である。
カーボンブラック粒状断熱材は、予め常法に従って造粒
されたカーボンブラックベレ・７トにフェノール系、フ
ラン系などの熱硬化性樹脂を溶解した有機溶媒の溶液を
含浸し、転動させながら加熱硬化したのち１５００〜２
０００℃の温度域で焼成炭化することによって製造され
る。この粒性状は、カーボンブランクの内層組織をガラ
ス状炭素の緻密層で被覆した球形で強固な形態を備え、
断熱性能は炭素繊維に比べ良好である。
このカーボン質粒状断熱材をＣ／Ｃ材の包袋に充填し、
開放部分をＣ／Ｃ材でシールすることにより目的の高温
断熱構造体が製造される。
開放部分をＣ／Ｃ材でシールすることにより目的の高温
断熱構造体が製造される。
これとは別にＣ／Ｃ材包袋包袋造過程で得られるプリプ
レグの容器状硬化物に上記粒状断熱材の製造過程におけ
る樹脂硬化段階の粒状体を充填し、これらを一体的に焼
成炭化処理することも可能である。すなわち、この方法
により高温断熱構造体を得るには、炭素繊維の薄層に熱
硬化性樹脂を含浸もしくは塗布して形成したプリプレグ
を所定形体の容器状に加工したのち硬化し、これにカー
ボンブラックペレットの表層部に熱硬化性樹脂を含浸し
硬化して得られた粒状体を充填して、一体的に焼成炭化
処理する工程が採られる。
レグの容器状硬化物に上記粒状断熱材の製造過程におけ
る樹脂硬化段階の粒状体を充填し、これらを一体的に焼
成炭化処理することも可能である。すなわち、この方法
により高温断熱構造体を得るには、炭素繊維の薄層に熱
硬化性樹脂を含浸もしくは塗布して形成したプリプレグ
を所定形体の容器状に加工したのち硬化し、これにカー
ボンブラックペレットの表層部に熱硬化性樹脂を含浸し
硬化して得られた粒状体を充填して、一体的に焼成炭化
処理する工程が採られる。
本発明は上記のよう・に構成されるから、複雑な製造技
術を要することなく常に均質な空隙を有する充填組織の
所望形状構造体を得ることができ、その断熱作用は１５
００℃以上の高温域においても充填層を形成する粒状断
熱材と同等の高機能をはたす。
術を要することなく常に均質な空隙を有する充填組織の
所望形状構造体を得ることができ、その断熱作用は１５
００℃以上の高温域においても充填層を形成する粒状断
熱材と同等の高機能をはたす。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
厚さ０．２ｍｍの炭素繊維クロスにフェノール樹脂初期
締金物を塗布し半硬化の薄肉状プリプレグを作成した。
締金物を塗布し半硬化の薄肉状プリプレグを作成した。
このプリプレグをモールド成型機でルツボ形状の内外層
部材として熱圧成型し、同一プリプレグで作成した上端
環状板（一部切欠）をエポキシ樹脂で貼着して図のよう
なルツボ容器に形成した。ついで、容器を窒素ガス気流
中で２０００゜Ｃの温度により焼成してＣ／Ｃ材の包袋
を得た。
部材として熱圧成型し、同一プリプレグで作成した上端
環状板（一部切欠）をエポキシ樹脂で貼着して図のよう
なルツボ容器に形成した。ついで、容器を窒素ガス気流
中で２０００゜Ｃの温度により焼成してＣ／Ｃ材の包袋
を得た。
一方、カーボンブランクペレットを転動させながらフラ
ン樹脂のアセトン溶液（濃度２，５ ｗｔ％）を散布し
て表層部に含浸させ、ついで窒素気流中１５００℃で３
０分間焼成炭化してカーボンブランクペレットの表層部
にガラス状炭素を形成被着した形態のカーボン質粒状断
熱材を作成した。
ン樹脂のアセトン溶液（濃度２，５ ｗｔ％）を散布し
て表層部に含浸させ、ついで窒素気流中１５００℃で３
０分間焼成炭化してカーボンブランクペレットの表層部
にガラス状炭素を形成被着した形態のカーボン質粒状断
熱材を作成した。
このカーボン質粒状断熱材を上記のＣ／Ｃ材包袋包袋填
し、上端環状板の切欠部分と炭素繊維フェルトでシール
してルツボ形状の高温断熱構造体を製造した。
し、上端環状板の切欠部分と炭素繊維フェルトでシール
してルツボ形状の高温断熱構造体を製造した。
製造された高温断熱構造体の熱伝導率は１５００゜Ｃで
０．７ Ｋｃａｌ ／ｍ、−ｈｒ・” Ｃ，２０００
° Ｃで２．０Ｋｃａｌ／ｍ−ｈｒ・℃であり高温域で
も優れた断熱性能を示した。
０．７ Ｋｃａｌ ／ｍ、−ｈｒ・” Ｃ，２０００
° Ｃで２．０Ｋｃａｌ／ｍ−ｈｒ・℃であり高温域で
も優れた断熱性能を示した。
本発明によれば使用個所に応じた形状保持性のよい断熱
構造体を円滑に製造することができ、その断熱性能は１
５００℃を越える高温域でも十分効果的に発揮されるか
らあらゆる形態の高温設備に適用することが可能である
。また、炭素繊維の使用量が少ないため製品が安価に製
造できる経済的な利点もある。
構造体を円滑に製造することができ、その断熱性能は１
５００℃を越える高温域でも十分効果的に発揮されるか
らあらゆる形態の高温設備に適用することが可能である
。また、炭素繊維の使用量が少ないため製品が安価に製
造できる経済的な利点もある。
図は本発明の高温断熱構造体を例示した一部切欠縦断面
図である。 １・・・Ｃ／Ｃ材の包袋 ２・・・カーボン質粒状断熱材 特許出願人 東海カーボン株式会社
図である。 １・・・Ｃ／Ｃ材の包袋 ２・・・カーボン質粒状断熱材 特許出願人 東海カーボン株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、薄肉状の炭素繊維強化炭素複合材により形成された
所定形体の包袋（１）内にカーボン質粒状断熱材（２）
を充填してなる高温断熱構造体。 ２、カーボン質粒状断熱材（２）が、カーボンブラック
ペレットの表層部にガラス状炭素を形成被着して構成し
たものである請求項１記載の高温断熱構造体。 ３、炭素繊維の薄層に熱硬化性樹脂を含浸もしくは塗布
して形成したプリプレグを所定形体の容器状に加工した
のち硬化および焼成炭化処理して炭素繊維強化炭素複合
材の包袋を作成し、この包袋にカーボン質粒状断熱材を
充填することを特徴とする高温断熱構造体の製造方法。 ４、プリプレグを所定形体の容器状に加工したのち、硬
化前に再びその表面を熱硬化性樹脂で塗布する請求項３
記載の高温断熱構造体の製造方法。 ５、炭素繊維の薄層に熱硬化性樹脂を含浸もしくは塗布
して形成したプリプレグを所定形体の容器状に加工した
のち硬化し、これにカーボンブラックペレットの表層部
に熱硬化性樹脂を含浸し硬化して得られた粒状体を充填
して一体的に焼成炭化処理することを特徴とする高温断
熱構造体の製造方法。 ６、炭素繊維のクロス、フェルトもしくは引揃えシート
を用いる請求項３又は５記載の高温断熱構造体の製造方
法。 ７、焼成炭化処理を１５００〜２０００℃の温度域でお
こなう請求項３又は５記載の高温断熱構造体の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1647988A JPH01193495A (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 高温断熱構造体とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1647988A JPH01193495A (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 高温断熱構造体とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01193495A true JPH01193495A (ja) | 1989-08-03 |
Family
ID=11917419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1647988A Pending JPH01193495A (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 高温断熱構造体とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01193495A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01169698U (ja) * | 1988-05-23 | 1989-11-30 | ||
| FR2875287A1 (fr) * | 2004-09-13 | 2006-03-17 | Electricite De France | Calorifugeage a efficacite amelioree |
| US8137798B2 (en) * | 2006-08-07 | 2012-03-20 | Toray Industries, Inc. | Prepreg and carbon fiber reinforced composite materials |
-
1988
- 1988-01-27 JP JP1647988A patent/JPH01193495A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01169698U (ja) * | 1988-05-23 | 1989-11-30 | ||
| JPH0547920Y2 (ja) * | 1988-05-23 | 1993-12-17 | ||
| FR2875287A1 (fr) * | 2004-09-13 | 2006-03-17 | Electricite De France | Calorifugeage a efficacite amelioree |
| US8137798B2 (en) * | 2006-08-07 | 2012-03-20 | Toray Industries, Inc. | Prepreg and carbon fiber reinforced composite materials |
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