JPH0757748A - 高温用ガスケット材とその製造法 - Google Patents

高温用ガスケット材とその製造法

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JPH0757748A
JPH0757748A JP5182511A JP18251193A JPH0757748A JP H0757748 A JPH0757748 A JP H0757748A JP 5182511 A JP5182511 A JP 5182511A JP 18251193 A JP18251193 A JP 18251193A JP H0757748 A JPH0757748 A JP H0757748A
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JP
Japan
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gasket material
high temperature
ceramic fiber
sheet
melting point
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Withdrawn
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JP5182511A
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English (en)
Inventor
Seiji Takatsuki
誠治 高月
Osao Kudome
長生 久留
Tatsuo Kahata
達雄 加幡
Junichi Kanzaki
潤一 神前
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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    • Y02E60/50Fuel cells
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Fuel Cell (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温用ガスケット材及びその製造法に関す
る。 【構成】 セラミックス繊維100重量部に対して高融
点ガラス粉20〜50重量部の割合で混合したものを分
散媒中に攪拌、混合させた後、加圧ろ過してシート状成
形体を得、該シート状成形体を熱風乾燥した後、加熱下
でプレス成形して可撓性ガスケットシートを得るように
した高温用ガスケット材の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高温用ガスケット材及び
その製造法に関し、特に固体電解質燃料電池や高温水蒸
気電解装置において有利に適用しうる同材及びその製造
法に関する。
【0002】
【従来の技術】ガスケット材はその材質により金属製と
セラミックス製に大別される。金属製はNi−Cr系の
耐熱金属製やSUS表面に耐酸化コーティングしたもの
があるが、使用温度は700〜800℃が限界であり、
1000℃以上の高温度での使用が困難である。一方、
セラミックス製としてはアスベスト(石綿)、黒鉛材な
どが用いられるが、アスベストはその有害性から使用が
懸念され、黒鉛材はその使用雰囲気が限定される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】固体電解質燃料電池、
高温水蒸気電解装置などは、その作動温度域が1000
℃と非常に高く、しかも、酸化性ガスと還元性ガスを同
時に使用するため十分なガスシールが要求される。この
ため、このような高温作動型装置のスタック化では種々
のガスシールに関する方法が検討されてきた。しかしな
がら、今だに十分なシール方法は見い出されていない。
【0004】ガスシールの方法として一般的でよく利用
される方法にガスケットを用いたシール方法がある。し
かしながら、その使用温度はせいぜい800℃が限界で
あり、1000℃以上の高温度域で十分なシール性を有
するガスケット材はほとんどない。
【0005】そこで、本発明では従来のガスケット材で
は使用不可能な1000℃以上でも十分なシール性及び
耐久性を有し、しかもその使用雰囲気が限定されないガ
スケット材及びその製造法を提供しようとするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は (1)化学的に安定なセラミックス繊維と高融点ガラス
を混合してシート状に成形してなることを特徴とする高
温用ガスケット材。 (2)セラミックス繊維が酸化物系セラミックス繊維で
あることを特徴とする上記(1)記載の高温用ガスケッ
ト材。 (3)セラミックス繊維が非酸化物系セラミックス繊維
であることを特徴とする上記(1)記載の高温用ガスケ
ット材。 (4)セラミックス繊維100重量部に対して高融点ガ
ラス粉20〜50重量部の割合で混合したものを分散媒
中に攪拌、混合させた後、加圧ろ過してシート状成形体
を得、該シート状成形体を熱風乾燥した後、加熱下でプ
レス成形して可撓性ガスケットシートを得ることを特徴
とする上記(1)〜(3)いずれかに記載の高温用ガス
ケット材の製造法。 である。
【0007】すなわち、本発明は従来のガスケット材で
は使用不可能な1000℃以上の高温度域で十分なガス
シール性を維持するため、セラミックス繊維と高融点の
ガラス粉末を組合せ、シート状に成形し、ガスケット材
としたものである。
【0008】本発明の高温用ガスケット材において使用
するセラミックス繊維としては、アルミナ、ジルコニ
ア、アルミナ−シリカ系の酸化物系セラミックス繊維、
炭化けい素、窒化けい素系の非酸化物系セラミックス繊
維があげられ、高融点ガラスとしてはSiO2 、Ba
O、Al2 3 を主成分とし、その他にB2 3 、Mg
O、CaO、TiO2 、ZrO2 、Na2 O、K2 O、
PbO、ZnO、SrO、La2 3 などが必要に応じ
て添加して融点を高めに制御したものが使用されるが、
高温用ガスケット材の用途如何によってはできるだけア
ルカリを含まないものが使用される。
【0009】本発明の高温用ガスケット材の製造に当っ
て使用される分散媒としては、セラミックス繊維及び高
融点ガラス粉を分散させるものならば任意のものが使用
されるが、一般的には水が使用され、これにセラミック
ス繊維と高融点ガラスの接合剤として作用する接着剤を
添加したものが使用される。その一例をあげると濃度
0.1〜0.5%のPVA水溶液(PVAの重合度50
0以下、ケン化度:20〜100モル%)があげられ
る。分散媒に十分分散されたセラミックス繊維、高融点
ガラス粉は加圧ろ過して適当な厚さ、例えば0.5〜1
mm、のシート状とされ、その後、適当な温度、例えば
100〜120℃、の熱風で乾燥後、適当な温度、例え
ば約250℃、下で適当な圧力、例えば100〜100
0kgf/cm2 で成形され、適当な厚さ、例えば0.
2〜0.4mmの可撓性のシートを得る。
【0010】
【作用】セラミックス繊維はフェルト又はシート状への
成形が容易でしかも適度な可撓性を有するため、ガスケ
ット用素材として適している。しかし繊維のみの成形体
では気孔が存在するため十分なガスシール性は得られな
い。一方、高融点ガラスはその特性状、高温度で軟化・
溶融するため基本的には液体であり、シール性は良好で
あるが、耐ガス差圧性に劣る。
【0011】そこで、これら二つの素材を組合せて複合
化することによって、それぞれの特徴を生かし、さらに
それぞれの欠点をおぎなうことができる。具体的にはそ
れぞれの素材を組合せ成形したガスケット材は使用する
場合通常のガスケット材と同様に取り扱うことができ、
その使用温度域ではガラスは液体化し、良好なシール性
を発揮するとともにセラミックス繊維の骨格内に保持さ
れるため、耐ガス差圧性の向上が期待される。
【0012】
【実施例】本発明の高温用ガスケット材の製造法の一実
施例を以下に説明する。セラミックス繊維としてはアル
ミナ、ジルコニア、アルミナ−シリカ系などの酸化物系
であり、また、還元雰囲気で使用する場合、炭化ケイ
素、窒化ケイ素などの非酸化物系セラミックスを用い
る。セラミックス繊維の寸法は直径5〜30μm、長さ
1〜20mmのものを使用する。高融点ガラス粉末とし
ては重量%で、SiO2 :50%、BaO:10%、A
2 3 :5%、CaO:10%、ZrO2 :5%、S
rO:20%の950〜980℃の高融点のものを使用
する。但し、これは使用温度が1000℃の場合であ
り、使用温度が異なる場合、融点が使用温度より20〜
50℃低いものを用いる。
【0013】(実施例1)使用原料及び組成を下記に示
す。 〇アルミナ繊維(径:5〜10μm、長さ:10〜20mm)・・・100g 〇前記高融点ガラス粉末(平均粒径:2〜3μm、軟化点:990℃) ・・・ 50g 〇分散媒:水 ・・・15kg 〇結合剤:PVA(重合度:500、ケン化度:60モル%)・・・ 15g 〇分散剤:アクリル酸オリゴマーアンモニウム塩(重合度:80) ・・・1.5g 上記組成のものを攪拌機を用いて混合し、得られた分散
液を200メッシュのナイロンを使用した加圧ろ過装置
を用いて面圧:1kgf/cm2 を負荷してサイザ:2
00mm平方、厚さ:1〜2mmのシートに成形し、こ
の成形体を熱風乾燥器内で120℃で6時間乾燥し、該
乾燥シートをホットプレスにより温度:250℃、面
圧:500kgf/cm2 、保持時間:1分間でプレス
成形し、厚さ:0.1〜1mmの高温用ガスケット材と
なるシートを得る。
【0014】(実施例2)使用する原料及び組成を下記
に示す。 〇炭化ケイ素繊維(径:10〜30μm、長さ:1〜5mm)・・・100g 〇前記高融点ガラス粉末(平均粒径:2〜3μm、軟化点:990℃) ・・・ 50g 〇分散媒:水 ・・・15kg 〇結合剤:PVA(重合度:500、ケン化度:60モル%)・・・ 15g 〇分散剤:ジエチルアミン ・・・1.5g 上記組成のものを実施例1と同様に処理して厚さ:0.
1〜1mmの高温用ガスケット材となるシートを得る。
【0015】
【発明の効果】本発明で製造したガスケット材は高温度
域でセラミックス繊維骨格内に溶融状態のガラスが保持
された状態であり、優れたガスシール性と耐久性が期待
される。また、融点の異なるガラスを使い分けることに
よって低温から1000℃以上の高温度域までのガスケ
ット材とすることが可能である。さらに、製造方法に関
しても加圧ろ過及びプレス成形のみで特別な表面処理や
高温での熱処理を必要としないため、コスト、生産性に
おいても優れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神前 潤一 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化学的に安定なセラミックス繊維と高融
    点ガラスを混合してシート状に成形してなることを特徴
    とする高温用ガスケット材。
  2. 【請求項2】 セラミックス繊維が酸化物系セラミック
    ス繊維であることを特徴とする請求項1記載の高温用ガ
    スケット材。
  3. 【請求項3】 セラミックス繊維が非酸化物系セラミッ
    クス繊維であることを特徴とする請求項1記載の高温用
    ガスケット材。
  4. 【請求項4】 セラミックス繊維100重量部に対して
    高融点ガラス粉20〜50重量部の割合で混合したもの
    を分散媒中に攪拌、混合させた後、加圧ろ過してシート
    状成形体を得、該シート状成形体を熱風乾燥した後、加
    熱下でプレス成形して可撓性ガスケットシートを得るこ
    とを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の高温用ガ
    スケット材の製造法。
JP5182511A 1993-07-23 1993-07-23 高温用ガスケット材とその製造法 Withdrawn JPH0757748A (ja)

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