JPH0225686A - 加熱炉用断熱材 - Google Patents
加熱炉用断熱材Info
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Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (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〕
本発明は加熱炉用断熱材に関するものである。
よシ詳しくは、セラミックの焼結、炭素材料の炭化およ
び黒鉛化するのに用いられる非酸化雰囲気で使用される
加熱炉に用いられる断熱材に関するものである。
び黒鉛化するのに用いられる非酸化雰囲気で使用される
加熱炉に用いられる断熱材に関するものである。
従来よシ非酸化雰囲気でのセラミックの焼結や炭素材料
の炭化および黒鉛化に使用される焼成炉の断熱材として
は、カーボンブラック、黒鉛粉、コークスプリーズ、炭
素繊維のフェルト、炭素繊維のウェッブやフェルトを炭
Ｘ質Ｏバインダーで固めた所謂炭素繊維成形体、セラミ
ックファイバーやアルミナファイバーあるいはこれらを
組合せたものが使用されていた。
の炭化および黒鉛化に使用される焼成炉の断熱材として
は、カーボンブラック、黒鉛粉、コークスプリーズ、炭
素繊維のフェルト、炭素繊維のウェッブやフェルトを炭
Ｘ質Ｏバインダーで固めた所謂炭素繊維成形体、セラミ
ックファイバーやアルミナファイバーあるいはこれらを
組合せたものが使用されていた。
しかしながら、従来の技術においては、次のような問題
点があった。すなわち ■ カーボンブラック、黒鉛粉およびコークスプリーズ
等の粉体を使用した場合は取扱いが不便であり、またこ
れら粉体が通電部に侵入し、電気的絶縁を阻害し、装置
停止の原因となる。
点があった。すなわち ■ カーボンブラック、黒鉛粉およびコークスプリーズ
等の粉体を使用した場合は取扱いが不便であり、またこ
れら粉体が通電部に侵入し、電気的絶縁を阻害し、装置
停止の原因となる。
■ セラミックファイバーの場合は使用出来る温度範囲
が７２Ｏ３／ＳｉＯ０℃以下と低く、高温で使用出来な
い。
が７２Ｏ３／ＳｉＯ０℃以下と低く、高温で使用出来な
い。
■ アルミナファイバー（ムライトファイバーも含む）
の場合も使用出来る温度範囲が７６００℃以下と低く、
それ以上の高温で使用出来ない。
の場合も使用出来る温度範囲が７６００℃以下と低く、
それ以上の高温で使用出来ない。
■ 炭素繊維のフェルトを使用した場合はフェルト自体
に自立性がないため、断熱材として保持することが困難
である。
に自立性がないため、断熱材として保持することが困難
である。
またフェルトから飛散した短繊維が通電部に付着し短絡
等の原因となる３ｊ ■ 炭素繊維成形体を使用した場合は上記のような問題
点は少ないが、低温部では嵩比重の差によりセラミック
ファイバーやアルミナノアイバーを用いた場合に比較し
断熱性の点で劣る。
等の原因となる３ｊ ■ 炭素繊維成形体を使用した場合は上記のような問題
点は少ないが、低温部では嵩比重の差によりセラミック
ファイバーやアルミナノアイバーを用いた場合に比較し
断熱性の点で劣る。
■ 炭素繊維フェルトおよび炭素繊維成形体を最内層と
し、アルミナファイバーフェルトおよびアルミナファイ
バーのボードを第２層として使用した場合アルミナファ
イバー中のα−アルミナやバインダーとしての５ｉ０２
が炭素質断熱材のカーボンと反応して炭素質断熱材およ
びアルミナファイバー系断熱材が劣化する。このため断
熱材の耐久性が著しく劣る。
し、アルミナファイバーフェルトおよびアルミナファイ
バーのボードを第２層として使用した場合アルミナファ
イバー中のα−アルミナやバインダーとしての５ｉ０２
が炭素質断熱材のカーボンと反応して炭素質断熱材およ
びアルミナファイバー系断熱材が劣化する。このため断
熱材の耐久性が著しく劣る。
そこで本発明者等はこれら従来の問題点を解決するべく
鋭意検討した結果、特定材料からなる断熱材を組み合わ
せて積層して構成することによりこれらの問題点が一挙
に解決できることを見い出し本発明に到達した。
鋭意検討した結果、特定材料からなる断熱材を組み合わ
せて積層して構成することによりこれらの問題点が一挙
に解決できることを見い出し本発明に到達した。
すなわち、本発明の目的は高温下での使用において極め
て耐久性の優れた加熱炉用断熱材を提供すること（（あ
る。
て耐久性の優れた加熱炉用断熱材を提供すること（（あ
る。
そして、その目的は
炭素質系断熱材層とアルミナ質系断熱材層からなる二層
によって積層構成された加熱炉用断熱材であって、該炭
素質系断熱材が嵩密度θ、夕？ ／ ｃｒＡ以下の多孔
性炭素材であり、またアルミナ質系断熱材が実質的にα
−アルミナを含有し、ないムライト質ファイバーからな
ることを特徴とする加熱炉用断熱材、 により容易に達成される。
によって積層構成された加熱炉用断熱材であって、該炭
素質系断熱材が嵩密度θ、夕？ ／ ｃｒＡ以下の多孔
性炭素材であり、またアルミナ質系断熱材が実質的にα
−アルミナを含有し、ないムライト質ファイバーからな
ることを特徴とする加熱炉用断熱材、 により容易に達成される。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明で用いる炭素質断熱材層は嵩密度０．５？ 、、
、／ ｃｄ以下の多孔性炭素材からなるものであれば特
に限定されるものではなく、カーボンのバルーン全バイ
ンダー成分等でかためた後焼成をイーｆ、った成形体や
あるいは炭素繊維を短繊維化■７た集合体からなる炭素
繊維〕、ルトあるいは炭素繊維成形体等が挙げられる。
、／ ｃｄ以下の多孔性炭素材からなるものであれば特
に限定されるものではなく、カーボンのバルーン全バイ
ンダー成分等でかためた後焼成をイーｆ、った成形体や
あるいは炭素繊維を短繊維化■７た集合体からなる炭素
繊維〕、ルトあるいは炭素繊維成形体等が挙げられる。
好ましくは炭素繊維フェルトあるいは炭素繊維成形体を
用いるのがよく、かかる炭素繊維フェルトは長さ／〜／
θ１程度の炭素繊維を常法により集合化したウェッブを
ニードリングしてフェルトとしたものであり、嵩密度と
しては０、夕ｆｌｃ肩以下、好ましくは０．０６〜θ、
／３１／ｃｎｉのものが用いられる。
用いるのがよく、かかる炭素繊維フェルトは長さ／〜／
θ１程度の炭素繊維を常法により集合化したウェッブを
ニードリングしてフェルトとしたものであり、嵩密度と
しては０、夕ｆｌｃ肩以下、好ましくは０．０６〜θ、
／３１／ｃｎｉのものが用いられる。
また炭素繊維成形体としては、上記の炭素繊維ウェッブ
やフェルトを炭素質バインダー 具体的にはフェノール
樹脂、フラン樹脂あるいはピッチ等の炭化収率の高い樹
脂 等により各短繊維を結着させて嵩密度ｏ、ｒｙ７、ｄ以
下、好ましくは０．、＃ 〜０，３θ？／ｃｒｄのもの
が用いられる。
やフェルトを炭素質バインダー 具体的にはフェノール
樹脂、フラン樹脂あるいはピッチ等の炭化収率の高い樹
脂 等により各短繊維を結着させて嵩密度ｏ、ｒｙ７、ｄ以
下、好ましくは０．、＃ 〜０，３θ？／ｃｒｄのもの
が用いられる。
そしてかかる炭素繊維成形体の製造法としては、炭素繊
維のウェッブあるいはフェルトに炭化する樹脂を含浸、
成形、硬化、その後焼成、黒鉛化することにより製造す
ることが出来る。
維のウェッブあるいはフェルトに炭化する樹脂を含浸、
成形、硬化、その後焼成、黒鉛化することにより製造す
ることが出来る。
樹脂の含浸を均一に行わせるには含浸溶液の粘度（２Ｏ
３／ＳｉＯ℃）を／ ＯＣ１）Ｓ以下、好ましくはグｃ
ｐｓ以下にすることが望ましい。このために、沸点１０
０℃以下のアルコール又は水／θθ重景部に対してｊ−
２夕重量部の炭化する樹脂する樹脂を溶解させた希薄溶
液を使用する。
３／ＳｉＯ℃）を／ ＯＣ１）Ｓ以下、好ましくはグｃ
ｐｓ以下にすることが望ましい。このために、沸点１０
０℃以下のアルコール又は水／θθ重景部に対してｊ−
２夕重量部の炭化する樹脂する樹脂を溶解させた希薄溶
液を使用する。
成形体における炭素繊維と炭化及び黒鉛化した樹脂の割
合は乙ニゲ〜９：／（重量比）が望ましく、７：Ｊ’〜
？：２が特に望ましい。
合は乙ニゲ〜９：／（重量比）が望ましく、７：Ｊ’〜
？：２が特に望ましい。
樹脂の割合いが上記割合いよシ多い場合は、樹脂が炭化
黒鉛する時に大きな収縮を生じるために成形体が大きな
変形収縮をおこすことがちるので好ましくない。
黒鉛する時に大きな収縮を生じるために成形体が大きな
変形収縮をおこすことがちるので好ましくない。
このような観点から、上記希薄溶液の含浸（付着）は、
上記ウェッブ７００重量部に対して２ ！ ０− ｇ夕
０重量部から選ぶのが好適である。
上記ウェッブ７００重量部に対して２ ！ ０− ｇ夕
０重量部から選ぶのが好適である。
また、樹脂を炭素繊維中に均一に保持するために、１０
０℃以下で溶媒のアルコールや水を徐々に除去しておい
た含浸ウェッブを積層、圧縮し、所望の厚さや形状を有
する成形体となし、次いで硬化させるとよシ良好な成形
体が得られる。
０℃以下で溶媒のアルコールや水を徐々に除去しておい
た含浸ウェッブを積層、圧縮し、所望の厚さや形状を有
する成形体となし、次いで硬化させるとよシ良好な成形
体が得られる。
硬化後、常法に従い、焼成、黒鉛化処理することによシ
成形体が得られる。
成形体が得られる。
炭素繊維成形体の形状としては、円筒状、平板状など一
般に使用される断熱材の形状が可能である。
般に使用される断熱材の形状が可能である。
又、炉内の被焼成物に炭素繊維等の粉塵が混入する恐れ
がある場合には、成形体の表面にグラファイトセメント
等のコーティング剤の塗布１や、膨張黒鉛のシート、炭
素繊維のペーパー等を貼ることが出来る。
がある場合には、成形体の表面にグラファイトセメント
等のコーティング剤の塗布１や、膨張黒鉛のシート、炭
素繊維のペーパー等を貼ることが出来る。
尚、炭素繊維としては特に限定されるものではなく、ピ
ッチ系炭素繊維、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、レ
ーヨン系炭素繊維あるいはフェノール繊維を原料とした
炭素繊維等が挙げられる。
ッチ系炭素繊維、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、レ
ーヨン系炭素繊維あるいはフェノール繊維を原料とした
炭素繊維等が挙げられる。
次に、アルミナ質系断熱材層としてはα−アルミナを実
質的に含有していないムライト質ファイバーからなるも
のでチゃ、通常、長さ３゜間取上のムライト質ファイバ
ーを多数集合させたものである。
質的に含有していないムライト質ファイバーからなるも
のでチゃ、通常、長さ３゜間取上のムライト質ファイバ
ーを多数集合させたものである。
その製造法としては常法によシ行なわれるが、例えば特
開昭６０−／７３／、９１号公報、乙０−２！２７／７
号公報に示されているように前駆体繊維化法で得られる
ファイバーをニードリングした後焼成する方法の様にし
て製造することができる。
開昭６０−／７３／、９１号公報、乙０−２！２７／７
号公報に示されているように前駆体繊維化法で得られる
ファイバーをニードリングした後焼成する方法の様にし
て製造することができる。
その際、アルミナゾル、シリカゾル等の無機質バインダ
ーやスチレン−ブタジェン系ラテックス、アクリロニト
リル−ブタジェン系ラテックスあるいはアクリレートラ
テックス等の一般的なラテックスの有機質バインダー成
分によシ各繊維同士を結着させてもよいが、好ましくは
この様なバインダー成分を全く使用せずブランケット状
としたものを使用するのがよい。
ーやスチレン−ブタジェン系ラテックス、アクリロニト
リル−ブタジェン系ラテックスあるいはアクリレートラ
テックス等の一般的なラテックスの有機質バインダー成
分によシ各繊維同士を結着させてもよいが、好ましくは
この様なバインダー成分を全く使用せずブランケット状
としたものを使用するのがよい。
尚、本発明ではアルミナ質系断熱材層の材質としてα−
アルミナを実質的に含有しないムライト質ファイバーを
用いるが、ここで実質的に含有しないとはＸ線回折によ
シα−アルミナのピークを示さないものである。
アルミナを実質的に含有しないムライト質ファイバーを
用いるが、ここで実質的に含有しないとはＸ線回折によ
シα−アルミナのピークを示さないものである。
最も好ましくは（Ａ１２ｏ３／５ｉ０２）ノ組成比カフ
２７２Ｆのムライト質ファイバーを用いるのがよい。
２７２Ｆのムライト質ファイバーを用いるのがよい。
また、かかるアルミナ質系断熱材層の嵩密度としては通
常ｏ、ｏｒ 〜ｏ、２ｏ ｙ７ｃ＝、好ましくはｏ、ｏ
ｅｒ〜０．／夕ｆｌ／ｃｒＩｉのものを用いるのがよい
。
常ｏ、ｏｒ 〜ｏ、２ｏ ｙ７ｃ＝、好ましくはｏ、ｏ
ｅｒ〜０．／夕ｆｌ／ｃｒＩｉのものを用いるのがよい
。
本発明では、以上の様にして得られた炭素質系断熱材及
びアルミナ質系断熱材の２種類の断熱材を組み合わせて
配置した加熱炉用断熱材であって、かかる炭素質系断熱
材層を高温側とし、かつアルミナ質系断熱材層を低温側
とした二層に積層構成してなることが重要である。
びアルミナ質系断熱材の２種類の断熱材を組み合わせて
配置した加熱炉用断熱材であって、かかる炭素質系断熱
材層を高温側とし、かつアルミナ質系断熱材層を低温側
とした二層に積層構成してなることが重要である。
そして、各断熱材の層厚としてはその使用形態よシ種々
異なるものの、ムライト質ファイバーからなるアルミナ
質系断熱材はその使用し得る耐熱温度が最大限度／６０
θ℃であることから、界面温度が１６００℃以下となる
ように炭素質系断熱材の層厚を設計するのが好ましい。
異なるものの、ムライト質ファイバーからなるアルミナ
質系断熱材はその使用し得る耐熱温度が最大限度／６０
θ℃であることから、界面温度が１６００℃以下となる
ように炭素質系断熱材の層厚を設計するのが好ましい。
また、これら二層の界面に空隙層を設けることも可能で
あるが、窒素やアルゴン等の不活性雰囲気下での本発明
の焼成炉での使用ではこの空隙層で熱の対流が生じ、断
熱対果が半減することがあるので、好ましくはかかる界
面を密着して構成するのがよい。
あるが、窒素やアルゴン等の不活性雰囲気下での本発明
の焼成炉での使用ではこの空隙層で熱の対流が生じ、断
熱対果が半減することがあるので、好ましくはかかる界
面を密着して構成するのがよい。
本発明における焼成炉の加熱機構としては、抵抗加熱方
式、誘導加熱方式等の一般的な機構を採用することがで
き、７乙θθ℃以上の高温下でも安定して表期に使用可
能である。
式、誘導加熱方式等の一般的な機構を採用することがで
き、７乙θθ℃以上の高温下でも安定して表期に使用可
能である。
次に実施例、比較例を示して本発明を説明する。
実施例−７
黒鉛をヒーターとする抵抗加熱式の炉において、断熱材
として嵩密度がｏ、ｙ＆？／ｃｒＡ の炭素繊維成形
体７タｒｒａｎｔを最内層とし、その外側に嵩密度が０
． ／ ０１ｉ’ ／ａｄのムライト質ファイバーのフ
ランケラトを厚み夕ｏｒｒｒｍに施工した。
として嵩密度がｏ、ｙ＆？／ｃｒＡ の炭素繊維成形
体７タｒｒａｎｔを最内層とし、その外側に嵩密度が０
． ／ ０１ｉ’ ／ａｄのムライト質ファイバーのフ
ランケラトを厚み夕ｏｒｒｒｍに施工した。
炉内を排気した後Ａｒ雰囲気中で２！θｏ℃に昇温しグ
時間保持した。このときの炭素質断熱材とムライト質断
熱材の境界温度は７９００℃であった。
時間保持した。このときの炭素質断熱材とムライト質断
熱材の境界温度は７９００℃であった。
冷却後、断熱材の変化をみたところ何ら変化はなかった
。
。
実施例−コ
実施例／と同様な炉において、Ａｒ中にて、内温を２？
θθ℃に昇温しＺ時間保持した。この時の境界温度は７
６００℃であった。冷却後、断熱材の変化をみたところ
何ら変化はなかった。
θθ℃に昇温しＺ時間保持した。この時の境界温度は７
６００℃であった。冷却後、断熱材の変化をみたところ
何ら変化はなかった。
比較例−／
実施例−／と同様な炉において、断熱材として、嵩密度
がθ、／１ｆｌｃｒ＆の炭素繊維成形体７！−を最内層
とし、その外側に嵩密度０．２Ｏ３／ＳｉＯｆ／ｃｒｔ
ｉムライトとα−アルミナを含むＡｌｚＯ３／５ｉＯ２
＝： Ｊ’ ０ ／ ２Ｏ３／ＳｉＯのアルミナファイ
バーに骨材としてα−アルミナやバインダーとしてシリ
カゾルを含有するアルミナファイバーの成形体を厚み≦
！咽に施工した。
がθ、／１ｆｌｃｒ＆の炭素繊維成形体７！−を最内層
とし、その外側に嵩密度０．２Ｏ３／ＳｉＯｆ／ｃｒｔ
ｉムライトとα−アルミナを含むＡｌｚＯ３／５ｉＯ２
＝： Ｊ’ ０ ／ ２Ｏ３／ＳｉＯのアルミナファイ
バーに骨材としてα−アルミナやバインダーとしてシリ
カゾルを含有するアルミナファイバーの成形体を厚み≦
！咽に施工した。
実施例−／と同様にＡｒ中にて２！０θ℃に昇温しグ時
間保持した。このときの境界温度は／ダ００℃であった
。
間保持した。このときの境界温度は／ダ００℃であった
。
冷却後、断熱材の変化をみたところ、炭素質断熱材の重
量が一２ｗｔ％増加しており、アルミナファイバー成形
体の重量が／２ｑ６減少しておシ、この成形体はもろく
なっていた。
量が一２ｗｔ％増加しており、アルミナファイバー成形
体の重量が／２ｑ６減少しておシ、この成形体はもろく
なっていた。
比較例−コ
比較例−／の炉を比較例−／と同様に２と００℃に昇温
しグ時間保持した。このときの境界温度は１６００℃で
あった。同様に冷却後、断熱材を観察すると、炭素質断
熱材が！チ重１が増加し、アルミナファイバー成形体は
／ワチ重量減少をおこしており、もろくなっていた。
しグ時間保持した。このときの境界温度は１６００℃で
あった。同様に冷却後、断熱材を観察すると、炭素質断
熱材が！チ重１が増加し、アルミナファイバー成形体は
／ワチ重量減少をおこしており、もろくなっていた。
本発明によって得られた真空炉は、断熱材の損傷もない
。このため断熱材の交換を殆ど必要とせず、永続的に使
用出来る。
。このため断熱材の交換を殆ど必要とせず、永続的に使
用出来る。
Claims (3)
- （１）炭素質系断熱材層とアルミナ質系断熱材層からな
る二層によって積層構成された加熱炉用断熱材であって
、該炭素質系断熱材層が嵩密度０．５ｇ／ｃｍ＾３以下
の多孔性炭素材であり、またアルミナ質系断熱材層が実
質的にα−アルミナを含有しないムライト質ファイバー
からなることを特徴とする加熱炉用断熱材。 - （２）炭素質系断熱材層が炭素短繊維集合体からなる炭
素繊維フェルトあるいは炭素繊維成形体である請求項１
記載の加熱炉用断熱材。 - （３）アルミナ質系断熱材層がＡｌ＿２Ｏ＿３／ＳｉＯ
＿３の組成比が７２／２８であるムライト質短繊維集合
体からなるアルミナファイバーブランケットである請求
項１記載の加熱炉用断熱材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63173525A JP2687458B2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 加熱炉用断熱材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63173525A JP2687458B2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 加熱炉用断熱材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0225686A true JPH0225686A (ja) | 1990-01-29 |
| JP2687458B2 JP2687458B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=15962139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63173525A Expired - Lifetime JP2687458B2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 加熱炉用断熱材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2687458B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002357389A (ja) * | 2001-06-04 | 2002-12-13 | Dowa Mining Co Ltd | 真空熱処理炉 |
| WO2009118863A1 (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | イビデン株式会社 | 断熱層用止め具、焼成炉及び該焼成炉を用いたハニカム構造体の製造方法 |
| CN108517619A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-09-11 | 吉林市圣赢碳纤维制品科技有限公司 | 一种混杂纤维毡体 |
| CN114959885A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-30 | 眉山博雅新材料股份有限公司 | 一种保温装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101639322B (zh) * | 2009-05-15 | 2011-08-17 | 西安超码科技有限公司 | 高温冶金炉及高温处理炉用复合保温结构的制作方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5035930A (ja) * | 1973-07-12 | 1975-04-04 | ||
| JPS634941U (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-13 |
-
1988
- 1988-07-12 JP JP63173525A patent/JP2687458B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5035930A (ja) * | 1973-07-12 | 1975-04-04 | ||
| JPS634941U (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-13 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP4493881B2 (ja) * | 2001-06-04 | 2010-06-30 | Ｄｏｗａホールディングス株式会社 | 真空熱処理炉 |
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| CN114959885A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-30 | 眉山博雅新材料股份有限公司 | 一种保温装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2687458B2 (ja) | 1997-12-08 |
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