JPH03228886A - 炭素質成型断熱材用コーティング剤 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は非酸化性雰囲気下高温炉用として使用される炭
素質成型断熱材用のコーティング剤に関わる。

１− ［従来の技術１ 炭素材料は非酸化性雰囲気下においては２５００°Ｃ以
上の高温であっても損耗せず、また高い強度を保つので
、例えば炭素繊維をフェノール樹脂の様な炭化可能高分
子化合物をバインダーとして、任意の形に成型し、これ
をさらに炭化、黒鉛化して得られる炭素質成型体は、非
酸化性雰囲気で使用する高温炉用の断熱性、耐久性、保
形性に優れた断熱材料として好適に使用することが出来
る。

しかし、実際の炉の運転においては、炉の用途によって
は金属や無機化合物の蒸気の発生や、微量の空気が炉外
から侵入するため、さらには炉の運転の都合上高温で炉
を大気に開放しなければならないため、炭素質成型断熱
材の損耗を完全に防止することは出きす、損耗が進行し
て断熱性が低下してきた時、あるいは炭素質の粉、粒、
片等が剥落、崩落する様になって、被処理物を汚染する
恐れが生じた時に、その炭素質成型断熱材を交換してい
た。

損耗及びそれに伴なう現象を防止、軽減するた２− めの従来の技術として例えば、炭素繊維の繊物や、可ど
う性の黒鉛シートを断熱材の表面に貼り付ける方法や、
主として黒鉛粉と炭化可能な高分子化合物からなるコー
ティング剤を断熱材の表面に塗布し、炭化、黒鉛化して
この塗布膜を緻密な黒鉛質の膜に転換させる方法がとら
れてきた。特に後者の方法は施工が容易であるとともに
、断熱材の形状を問わないので一般的にはこの方法が多
用されてきた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、コーティング剤中に含有される黒鉛粉を、炭素
質成型断熱材の表面に膜状に形成さぜ、固着さぜるため
のバインダーとして、炭化時及び黒鉛化時の体積収縮が
比較的大きな、炭化可能高分子化合物を使用しなければ
ならないため、断熱材の表面にコーティング剤を塗布し
、その後炭化、黒鉛化処理を行なう時に、コーテイング
膜に収縮に原因するクラックが発生、進展することが多
く、はなはだしい場合はコーテイング膜のはがれを生じ
ていた。

従来は、クラックやはがれの生じた部分を除去し、再度
コーティング剤を塗布して、再炭化していたが、工程が
長くなることを避けるため、例えばバーナーの炎で焙る
だけといった簡易炭化法が行なわれてきた。しかし、充
分な時間と温度をかけた炭化処理を受けたコーテイング
膜に比べて簡易炭化法によるコーテイング膜は、膜の本
来のｌ］的である耐損耗性が劣るため、再塗布を行なう
場所が多い場合には、断熱材表面のコーテイング膜全体
としての耐損耗性も著しく損なわれてしまうという課題
があった。

［課題を解決するだめの手段］ 本発明者等はかかる課題を根本的に解決するコーティン
グ剤を開発すべく鋭意検討を重ねた結果、炭化可能高分
子化合物、炭化可能高分子化合物の溶剤、黒鉛粉からな
るコーティング剤にクラック発生、進展防止剤としての
繊維状物質を添加すれば目的を達成出来ることを見出し
、本発明を完成させるに至った。

すなわち本発明の目的は、クラックの発生や４ コーテイング膜のはがれの生しにくい炭素質成型断熱材
用コーティング剤を得ることにあり、かかる目的は炭化
可能高分子化合物、炭化可能高分子化合物の溶剤、黒鉛
粉からなる炭素質成型断熱材用コーティング剤に、コー
ティング剤の炭化、黒鉛化時のクラック発生、進展防止
剤として繊維状物質を、黒鉛粉１００重量部に対して２
０重量部以下添加することを特徴とするコーティング剤
により容易に達成される。以下本発明の詳細な説明する
。

本発明に関わる炭素質成型断熱材用コーティング剤は ■　炭化可能高分子化合物、■炭化可能高分子化合物の
溶剤、■黒鉛粉および■クラック発生、進展防止剤とし
て用いられる繊維状物質から成る。

以下に各成分について具体的に説明する。

本発明で使用する■炭化可能高分子化合物とは、常温で
は液状あるいは溶剤に可溶な物質であって、非酸化性雰
囲下で加熱処理した場合高収率で炭素化物に軽換しうる
物質を指す。この様な物質として具体的にはフェノール
樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは石炭系１
石油系のタール、ピッチ等が挙げられるが、取扱いの容
易さ、品質の安定性有害性等を考慮すると熱硬化性樹脂
の使用が好ましく、その中でも特に好ましいのは、フェ
ノール樹脂である。

■　炭化可能高分子化合物の溶剤とは、上述した炭化可
能高分子化合物を充分に溶解し、かつ■黒鉛粉、■クラ
ック発生、進展防止剤として用いられる繊維状物質をそ
の液中に分散させるのに妨げにならない程度の粘度を常
温で示す物質である。

さらにコーティング剤を塗布している時には急激に揮散
ぜず、塗布終了後には軽度の加熱等により容易に揮散さ
せることのできる様な適度な沸点を持つ物質が好ましい
。具体的な物質としては例えばメタ２ノール、エタノー
ル、プロパツール、ブタノール等のアルコール類、ベン
ゼン、トルエン、キノリン、キシレン、ヘキサン等の炭
化水素類、その他エーテル類、エステル類、ハロゲン化
炭化水素類、水等の化合物を挙げることが出来る。これ
らの中から使用する■炭化可能高分子化合物と上記の条
件において適合するものを用いる。具体的には例えば■
炭化可能高分子化合物としてフェノール樹脂を使用する
場合はアルコール類の使用が好ましい。

■　黒鉛粉とは、ベンゼン環網面の積尺構造である、い
わゆる黒鉛構造をもつ物質の粉状物であり例えばリン片
状や土状の天然黒鉛や、コークスさらに、２０００°Ｃ
以上の高温熱処理して得られる人造黒鉛等が挙げられる
。

本発明で使用する黒鉛粉の粒度は、コーティング剤調合
時の分散のさぜやずさ、塗布のしやすさ、塗布膜面の荒
土等により変動するため特に規定はされないが、−船釣
には実質的２００ｐｍ以下の粒径の黒鉛粉の使用が好ま
しい。

また、本発明で使用する黒鉛粉では、無機化合物等の、
灰分として表わされる成分が少ないことが望ましく、好
ましくは２％以下、特に好ましくは１％以下の灰分量で
ある黒鉛粉を使用する。

■　クラック発生、進展防止剤として用いられる− 繊維状物質とは、径が２５ｐｍ以下、好ましくは１５ｐ
ｍ以下の繊維状物であって、２０００°Ｃ以上の温度に
おいても炭素と反応しない物質であり、例えば炭素繊維
、炭素ウィスカー、ＳｉＣ繊維、ＺｒＣ繊維等の無機繊
維などが挙げられる。

本発明においては、炭素繊維又は、炭素ウィスカーが好
ましく、特に好ましくは炭素繊維が使用出来、ピッチ系
、ＰＡＮ系等の原料種を問わないが、添加の目的を達成
するためには、少なくとも１０００°Ｃ以上、好ましく
は２０００°Ｃ以上の熱処理を受けたものを使用する。

また繊維長が５ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下の粉状
物であることが望ましい。

本発明においては■黒鉛粉１００重量部に対して■クラ
ック発生、進展防止剤としての繊維状物質を２０重量部
以下、好ましくは５〜１５重量部加え、炭化可能高分子
化合物を５０〜３００重量部、好ましくは１００〜２０
０重量部配合する。■炭化可能高分子化合物の溶剤の配
合量は、黒鉛粉、炭素繊維粉等の分散のさせやすさ、塗
布のしやすさ等で決定される８− ものであり、特に規定されるものではないが通常■炭化
可能高分子化合物１００重量部に対して１００〜４００
重量部の範囲である。

各成分は充分に混合を行い、■黒鉛粉、■クラック発生
、進展防止剤としての繊維状物質を均一に分散させ、ま
た、調合後放置した後で使用する場合にも撹拌混合を行
い均一分散を行なう。調合したコーティング剤は気密の
容器に保管し、■炭化可能高分子化合物の溶剤が揮散し
ない様にすることが望ましい。

本発明に従って得られるコーティング剤は何の特別な装
置、方法によらず例えばハケ塗り、カンによる吹付けと
いった方法で炭素質成型断熱材の表面に塗布することが
でき、１回の塗布で充分な耐損耗性を有する厚さの膜を
得るのに必要な量を塗ることが出来る。勿論、より以上
の耐損耗性を得るために重ね塗りを行なうことは何ちさ
しつかえないが、この場合、１回目の塗布が終了したの
ち■炭化可能高分子化合物の溶剤が揮散するのに充分な
温度で好ましくは１０分以上加熱して１回目の塗布９− 膜をある程度固化させてから行なうことが、コーティン
グ剤のタレ、ナガレを防止し、均一な塗布膜を得るうえ
で望ましい。

コーティング剤を塗布した断熱材は次いでコーイング剤
の塗布膜を緻密な黒鉛質の膜に転換させるため次いで炭
化、黒鉛化を行なうが、■炭化可能高分子化合物として
熱硬化性樹脂を使用した場合は炭化に先立ち樹脂の熱硬
化を実施しておくことが好ましい。

炭化黒鉛化は、５００°Ｃ／Ｈｒ以下、好ましくは３０
０°Ｃ／Ｈｒ以下の加熱昇温速度で行なう他には、何ら
特別な考慮を払う必要はなく、非酸化性雰囲気中で常法
に従い実施される。

［実施例Ｊ 以下実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本
発明はその要旨を越えない限り実施例に限定されるもの
ではない。

実施例−１ １０〜６０１ｍの粒径の粉の割合が７５〜９０％、６０
〜１００１ｍの粒径の粉の割合が５〜２０％、１００μ
ｍ以上の粒径１０ の粉の割合が５％以下の天然黒鉛粉（灰分１ｗｔ％以下
）１００重量部、２４００°Ｃで処理した１０ｐｍの繊
維径のピンチ系炭素繊維を１ｍｍの長さにカソトシて得
た炭素繊維粉１２．５重量部にレゾール型フェノール樹
脂１１５部おＪ：びエタノール３５０重量部を加え、充
分に撹拌混合してコーティング剤を得た。

このコーティング剤を、大き？　５０ｃｍＸ７０ｃｍ厚
さ４ｃｍの炭素繊維断熱材（密度０．２ｇ／ｃｎ功のボ
ードの片面ニ３５０ｇ、均一にハケ塗りした。

次いでこのものを２２０°ＣでＩＨｒ熱処理して溶剤除
去、フェノール樹脂の硬化を行った後、窒素雰囲気中で
１００°Ｃ／Ｈｒの割合で１０００°Ｃまで昇温しで炭
化し、さらにアルゴン雰囲気中で、１０００°Ｃまでは
２５０°Ｃ／Ｈｒ、２００°Ｃまでは１００°Ｃ／ｌ−
Ｉｒの割合で昇温しで黒鉛化した。

得られた断熱拐のコーテイング膜には微細なりラックが
数ケ所認められるだけであった。

比較例−１ 実施例で使用した天然黒鉛粉１１２．５重量部にレゾー
ル型フェノール樹脂１１５部およびエタノール３５０重
量部を加え、充分撹拌混合してコーティング剤を得た。

このコーティング剤を太き８５０　Ｘ　７０ｃｍ　、厚
さ４ｃｍの炭素繊維断熱材（密度０．２ｇ／ｃｍ”）の
ボードの片面に３５０ｇ均一にハケ塗りした。

以後実施例と同じ条件で、硬化、炭化、黒鉛化を行なっ
た。

得られた断熱材のコーテイング膜は７０ｃｍの方向の両
端部で反りが生じ、８ｃｍ程の長さで断熱材表面からは
がれていた。また、中央部イ」近にｒｌＪ約１ｍｍ長さ
約１５ｃｍのクラックが１本発生していた。

［発明の効果］ 本発明のコーティング剤を塗布して得られる塗布膜は、
炭化、黒鉛化によってクランクを生じたり、断熱材表面
からはがれたりすることがないので、再塗布といったこ
とを行なわずに済む。その結果均質で、黒鉛質の膜を得
ることができ、炭素質成型断熱材の損耗を減少させる。

手続補正書（自発） 事件の表示 平成２年特許願第２４２２１、 発明の名称 炭素質成型断熱＋１用コーテイング剤 補正をする者

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭化可能高分子化合物、炭化可能高分子化合物の
   溶剤、黒鉛粉からなる炭素質成型断熱材用コーティング
   剤に、コーティング剤の炭化、黒鉛化時のクラック発生
   、進展防止剤として、繊維状物質を、黒鉛粉１００重量
   部に対して２０重量部以下添加することを特徴とするコ
   ーティング剤。
2. （２）クラック発生、進展防止剤が炭素繊維又は、炭素
   ウィスカーである請求項１記載のコーティング剤。
3. （３）炭化可能高分子化合物がレゾール型フェノール樹
   脂である請求項１記載のコーティング剤。