JPH0818803B2 - 耐火断熱黒鉛シ−ト材料 - Google Patents
耐火断熱黒鉛シ−ト材料Info
- Publication number
- JPH0818803B2 JPH0818803B2 JP61186662A JP18666286A JPH0818803B2 JP H0818803 B2 JPH0818803 B2 JP H0818803B2 JP 61186662 A JP61186662 A JP 61186662A JP 18666286 A JP18666286 A JP 18666286A JP H0818803 B2 JPH0818803 B2 JP H0818803B2
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- Japan
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- graphite sheet
- sheet material
- graphite
- heat insulating
- sheets
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- Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、黒鉛シート材料に関し、更に詳しくは高温
炉用その他高温での耐火断熱性に優れた保護材料に好適
な黒鉛シート材料に関する。
炉用その他高温での耐火断熱性に優れた保護材料に好適
な黒鉛シート材料に関する。
黒鉛シート材料は従来ガスケット等に使用されて来た
が、その用途としては決して広いものではなかった。本
発明者はこの種黒鉛シート材料の用途拡大のために従来
から鋭意研究を続けて来た結果、黒鉛シート材料、特に
好ましくは膨張化黒鉛から製造した黒鉛シート材料が、
高温を用いる各種分野例えば高温炉用、金属又はガラス
の溶融炉、焼成又は焼却炉、高温配管保護被覆材料、セ
ラミックス結焼炉等の耐火断熱保護材料として極めて好
適なものであることを見出し、茲に本発明を完成するに
至った。即ち本発明は黒鉛シートから成ることを特徴と
する耐火断熱黒鉛シート材料に係るものである。
が、その用途としては決して広いものではなかった。本
発明者はこの種黒鉛シート材料の用途拡大のために従来
から鋭意研究を続けて来た結果、黒鉛シート材料、特に
好ましくは膨張化黒鉛から製造した黒鉛シート材料が、
高温を用いる各種分野例えば高温炉用、金属又はガラス
の溶融炉、焼成又は焼却炉、高温配管保護被覆材料、セ
ラミックス結焼炉等の耐火断熱保護材料として極めて好
適なものであることを見出し、茲に本発明を完成するに
至った。即ち本発明は黒鉛シートから成ることを特徴と
する耐火断熱黒鉛シート材料に係るものである。
本発明に於いて使用される黒鉛シート材料は黒鉛から
製造されたシート状の材料であり、その代表例について
説明すると以下の通りである。先ず天然または合成鱗片
状黒鉛やキッシュ黒鉛等を酸化剤で処理して、黒鉛粒子
に層間化合物を形成せしめ、ついでこれを高温に加熱好
ましくは急激に高温にさらして急膨張せしめる。この処
理により黒鉛粒子の層間化合物のガス圧により、層平面
直角方向に黒鉛粒子は拡大され通常100〜250倍程度に体
積が急膨張する。この際使用される酸化剤としては層間
化合物を形成せしめ得るものが使用され、例えば硫酸と
硝酸との混酸、硫酸に硝酸ナトリウムや過マンガン酸カ
リ等の酸化剤を混合したものを例示出来る。
製造されたシート状の材料であり、その代表例について
説明すると以下の通りである。先ず天然または合成鱗片
状黒鉛やキッシュ黒鉛等を酸化剤で処理して、黒鉛粒子
に層間化合物を形成せしめ、ついでこれを高温に加熱好
ましくは急激に高温にさらして急膨張せしめる。この処
理により黒鉛粒子の層間化合物のガス圧により、層平面
直角方向に黒鉛粒子は拡大され通常100〜250倍程度に体
積が急膨張する。この際使用される酸化剤としては層間
化合物を形成せしめ得るものが使用され、例えば硫酸と
硝酸との混酸、硫酸に硝酸ナトリウムや過マンガン酸カ
リ等の酸化剤を混合したものを例示出来る。
次いで不純物を好ましくは100ppm以下特に好ましくは
50ppm以下に除去した後、この膨張化黒鉛を適宜な手段
例えば圧縮又はロール形成によってシート状、必要によ
りこれに凹凸加工を施したものである。
50ppm以下に除去した後、この膨張化黒鉛を適宜な手段
例えば圧縮又はロール形成によってシート状、必要によ
りこれに凹凸加工を施したものである。
このような方法で得られた本発明の黒鉛シートート材
料は（ｉ）可撓性があり、圧縮率並びに復元率の高い材
料である。（ii）また平面方向の熱伝導性は電気用カー
ボンと同様極めて良好なものであるにもかかわらず、厚
さ方向の熱伝導性は前者の約1/30程度と低く、且つガス
透過性も非常に低い異方性の強い材料である。（iii）
自己潤滑性があり滑り性は物体の膨張収縮によるずれを
助ける作用をも有する。
料は（ｉ）可撓性があり、圧縮率並びに復元率の高い材
料である。（ii）また平面方向の熱伝導性は電気用カー
ボンと同様極めて良好なものであるにもかかわらず、厚
さ方向の熱伝導性は前者の約1/30程度と低く、且つガス
透過性も非常に低い異方性の強い材料である。（iii）
自己潤滑性があり滑り性は物体の膨張収縮によるずれを
助ける作用をも有する。
このように本発明の黒鉛シート材料は上記の様に種々
の特性を有するために、これを耐火断熱を目的とする保
護用の材料として使用すると次のような優れた作用を発
揮する。（iv）温度の均一化に有用なばかりでなく、熱
衝撃の緩和並びに各種材料間の熱膨張度の差による膨張
収縮応力の緩和にも役立つ。
の特性を有するために、これを耐火断熱を目的とする保
護用の材料として使用すると次のような優れた作用を発
揮する。（iv）温度の均一化に有用なばかりでなく、熱
衝撃の緩和並びに各種材料間の熱膨張度の差による膨張
収縮応力の緩和にも役立つ。
（ｖ）シート材を微視的に構成する粒子が、偏平に面
に沿って並ぶためシート材を貫通して流れるガスの透過
に対しても抵抗が大きく、使用する高温装置からの有害
なガス等による被加熱物の汚染防止に有効である。
に沿って並ぶためシート材を貫通して流れるガスの透過
に対しても抵抗が大きく、使用する高温装置からの有害
なガス等による被加熱物の汚染防止に有効である。
（vi）不純物質の混在量が極めて少ないので他の材料を
汚すことがない。
汚すことがない。
以上が本発明にかかる黒鉛シート材料の物性的特徴で
あるが、次に本黒鉛シート材料の形状的特徴について述
べる。
あるが、次に本黒鉛シート材料の形状的特徴について述
べる。
本発明の黒鉛シート材料は、両面がバイアス波形に加
工されている必要がある。例えばその一つは（Ａ）本発
明シート材料を第１図並びに第２図に示す通り波形形状
にすることである。その波形については波の稜線に垂直
な断面に於いて第２図の（イ）（ロ）（ハ）にそれぞれ
示すように鋸歯状の三角波形、正弦波形、所定ピッチを
おいた歪波形等、直線状の山の稜線が一定の間隔をおい
て並んだものであれば特に限定されないが、シート重ね
合わせた際の接触面積低減の観点からは、この波形形状
は特に第３図に示す通り傾斜三角波形状とするのが望ま
しい。この際の傾斜の角度（θ）、そのピッチ、波形の
高さ（ｈ）等は使用状況に応じて適宜に決定すればよ
い。特に波形の高さは黒鉛シートの厚みの1.5〜2.5倍と
することが好ましい。
工されている必要がある。例えばその一つは（Ａ）本発
明シート材料を第１図並びに第２図に示す通り波形形状
にすることである。その波形については波の稜線に垂直
な断面に於いて第２図の（イ）（ロ）（ハ）にそれぞれ
示すように鋸歯状の三角波形、正弦波形、所定ピッチを
おいた歪波形等、直線状の山の稜線が一定の間隔をおい
て並んだものであれば特に限定されないが、シート重ね
合わせた際の接触面積低減の観点からは、この波形形状
は特に第３図に示す通り傾斜三角波形状とするのが望ま
しい。この際の傾斜の角度（θ）、そのピッチ、波形の
高さ（ｈ）等は使用状況に応じて適宜に決定すればよ
い。特に波形の高さは黒鉛シートの厚みの1.5〜2.5倍と
することが好ましい。
このような形状にすることによりひだの伸縮により、
多少の寸法の違いは吸収されて使用すべき相手面に緊密
に接触し熱保温性が特に大きくなり、熱的、機械的衝撃
の緩和、また使用すべき相手材料と黒鉛の膨張度の差に
よる応力吸収効果が得られる。
多少の寸法の違いは吸収されて使用すべき相手面に緊密
に接触し熱保温性が特に大きくなり、熱的、機械的衝撃
の緩和、また使用すべき相手材料と黒鉛の膨張度の差に
よる応力吸収効果が得られる。
他の方法（Ｂ）は黒鉛シートの一部に切り目を入れて
円形等湾曲した形状に沿わせる方法である。この際の切
れ目の大きさ等は相手材料の形状特に湾曲部の曲率に合
せて適宜に決定すればよい。
円形等湾曲した形状に沿わせる方法である。この際の切
れ目の大きさ等は相手材料の形状特に湾曲部の曲率に合
せて適宜に決定すればよい。
またこのような黒鉛シートの裁断合せ目をずらして２
枚以上を重ねて使用することによって高温により溶融し
て生ずる恐れのある溶融物の浸蝕やこれに基づく望まし
くない反応をより有効に防止する効果が特に大きくな
る。
枚以上を重ねて使用することによって高温により溶融し
て生ずる恐れのある溶融物の浸蝕やこれに基づく望まし
くない反応をより有効に防止する効果が特に大きくな
る。
このような物性的、形状的特長を持つシート材料の他
の態様として本発明では更に波板状黒鉛シートの複数枚
を、相隣れるシートの波形が互いに交叉するように積層
して形成された積層体を含み、その効果を最大のものに
することが出来る。
の態様として本発明では更に波板状黒鉛シートの複数枚
を、相隣れるシートの波形が互いに交叉するように積層
して形成された積層体を含み、その効果を最大のものに
することが出来る。
以下、本発明にかかるシートを用いる具体的適用の一
例を添付図面に基づいて説明する。
例を添付図面に基づいて説明する。
第１図は波板状可撓性黒鉛シートの平面図である。
同図に於いて、長尺ロール状の可撓性黒鉛シート
（１）は長手方向の軸に対して傾斜角（α）を有するバ
イアス波板状に加工されている。シート厚さ（ｔ）は断
熱層薄肉化及び取扱い性を勘案し、0.1〜1.0mmとするこ
とが好適である。
（１）は長手方向の軸に対して傾斜角（α）を有するバ
イアス波板状に加工されている。シート厚さ（ｔ）は断
熱層薄肉化及び取扱い性を勘案し、0.1〜1.0mmとするこ
とが好適である。
このようなバイアス波板状の可撓性黒鉛シートを第５
図に示す如く、両側平面を有するシートと交互に重ね合
せても断熱効果があるが、特にバイアス波形状シートの
複数枚をバイアス波形の傾斜方向を交互に逆転させて、
即ち第４図に示すように一枚おきに裏返して積層して積
層体を形成させても良い。従って積層体を構成する複数
枚の積層シートは、相隣れるシートの波形（２）、
（２′）が互いに交叉しており、波の稜線の交点
（３）、（３′）……で相互に接触する。
図に示す如く、両側平面を有するシートと交互に重ね合
せても断熱効果があるが、特にバイアス波形状シートの
複数枚をバイアス波形の傾斜方向を交互に逆転させて、
即ち第４図に示すように一枚おきに裏返して積層して積
層体を形成させても良い。従って積層体を構成する複数
枚の積層シートは、相隣れるシートの波形（２）、
（２′）が互いに交叉しており、波の稜線の交点
（３）、（３′）……で相互に接触する。
かくして、積層体全体に亘り著しく小さい面積の接点
（３）、（３′）……が多数均一に分布して形成され
る。
（３）、（３′）……が多数均一に分布して形成され
る。
相隣れる波形の交叉角度は、構造強度並びに形態安定
性の上からは、鋭角側で測定して10〜90度の範囲が好ま
しく、90度に近い程よい。また、バイアス波形のシート
の長手方向の軸に対する傾斜角度は鋭角側で測定して30
〜85度が、同様の理由で好適であり、45度の場合が最も
好ましい。
性の上からは、鋭角側で測定して10〜90度の範囲が好ま
しく、90度に近い程よい。また、バイアス波形のシート
の長手方向の軸に対する傾斜角度は鋭角側で測定して30
〜85度が、同様の理由で好適であり、45度の場合が最も
好ましい。
積層されるシートの相隣れる波形はその傾斜方向が反
対となっていればよく、両者の傾斜角度が相異しても特
に支障はないが、製作上の便宜面並びに積層体の構造上
のバランスを考慮すれば、同一傾斜角度の波形を有する
複数枚のシートを用い、波形の傾斜方向を交互に逆転さ
せて積層することが推奨される。
対となっていればよく、両者の傾斜角度が相異しても特
に支障はないが、製作上の便宜面並びに積層体の構造上
のバランスを考慮すれば、同一傾斜角度の波形を有する
複数枚のシートを用い、波形の傾斜方向を交互に逆転さ
せて積層することが推奨される。
本発明黒鉛シート材料は耐火又は（及び）断熱材とし
て広く各種の用途に使用出来、特に高温炉用の耐火・断
熱保護材料として極めて好適なものである。
て広く各種の用途に使用出来、特に高温炉用の耐火・断
熱保護材料として極めて好適なものである。
上記で説明した通り黒鉛シート材料就中好ましくは上
記特定の材質並びに形状、組み合せを有する黒鉛シート
材料は、熱保温性が優れ、また熱衝撃、並びに熱膨張に
よって先ず応力を大きく緩和し、使用する相手材の耐破
損性を顕著に向上せしめうる。また高温により発生する
恐れのある溶融物或いはこの溶融物に基づく望ましくな
い反応惹いては各種炉材等の破損も有効に防止出来る作
用を発揮する。
記特定の材質並びに形状、組み合せを有する黒鉛シート
材料は、熱保温性が優れ、また熱衝撃、並びに熱膨張に
よって先ず応力を大きく緩和し、使用する相手材の耐破
損性を顕著に向上せしめうる。また高温により発生する
恐れのある溶融物或いはこの溶融物に基づく望ましくな
い反応惹いては各種炉材等の破損も有効に防止出来る作
用を発揮する。
以下に実施例を示して本発明の特徴とする所をより明
瞭としたい。
瞭としたい。
実施例１ 天然鱗片状黒鉛を濃硫酸と硝酸との100:6（重量比）の
混酸を用いて処理し、水洗、乾燥し次いで850℃の電気
炉で30秒間加熱して嵩密度約0.003g/cm3の膨張化黒鉛と
なした。
混酸を用いて処理し、水洗、乾燥し次いで850℃の電気
炉で30秒間加熱して嵩密度約0.003g/cm3の膨張化黒鉛と
なした。
次いでこれを第２図（ロ）及び第１図に示す長尺ロー
ルにプレス加工した。但しこの実験の場合、ｔ＝0.35m/
m、ｈ＝0.70m/m、θ＝45度、α＝45度、三角波形とし
た。このシートの灰分の分析値は15ppmであった。
ルにプレス加工した。但しこの実験の場合、ｔ＝0.35m/
m、ｈ＝0.70m/m、θ＝45度、α＝45度、三角波形とし
た。このシートの灰分の分析値は15ppmであった。
これを光学ガラス溶融用ルツボの外周壁に沿わせて、更
に外壁を構成する耐火レンガ層保温部との中間に挿入し
て使用した所、極めて優れた耐火断熱保温性を示した。
に外壁を構成する耐火レンガ層保温部との中間に挿入し
て使用した所、極めて優れた耐火断熱保温性を示した。
実施例２ 上記実施例１の黒鉛シートを第２図（イ）の様に波形
を45度として、シートの長さ方向に45度の角度で斜めに
波形を形成しこれを２枚表と裏に合せ目をずらして重ね
その他は実施例１と同様に処理した。このものも極めて
優れた耐火断熱性を示した。
を45度として、シートの長さ方向に45度の角度で斜めに
波形を形成しこれを２枚表と裏に合せ目をずらして重ね
その他は実施例１と同様に処理した。このものも極めて
優れた耐火断熱性を示した。
第１図及び第２図は本発明の黒鉛シート材料の一例を示
す図面であり、第２図は表面の波形を拡大して示したも
のであり、第３図は第２図（イ）の一例をより具体的に
示したものである。第４図は本発明の黒鉛シートの一使
用例を示す・・・図面である。また第５図はバイアス波
板状の可撓性黒鉛シートを両側平面を有するシートと交
互に重ね合せた状態を示す図面である。 １……黒鉛シート ２……黒鉛シートの波形 ３……接点
す図面であり、第２図は表面の波形を拡大して示したも
のであり、第３図は第２図（イ）の一例をより具体的に
示したものである。第４図は本発明の黒鉛シートの一使
用例を示す・・・図面である。また第５図はバイアス波
板状の可撓性黒鉛シートを両側平面を有するシートと交
互に重ね合せた状態を示す図面である。 １……黒鉛シート ２……黒鉛シートの波形 ３……接点
Claims (3)
- 【請求項１】両面がバイアス波形に加工されていること
を特徴とする耐火断熱黒鉛シート材料。 - 【請求項２】両面がバイアス波形に加工された黒鉛シー
トを表裏交互に逆転させて波形が交叉するように少なく
とも２枚を積層して得たものである特許請求の範囲第１
項に記載の耐火断熱黒鉛シート材料。 - 【請求項３】両面がバイアス波形に加工された黒鉛シー
トを、両面平板なる黒鉛シートと交互に積層して成るこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の耐火断熱
黒鉛シート材料。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61186662A JPH0818803B2 (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | 耐火断熱黒鉛シ−ト材料 |
| US07/053,645 US4888242A (en) | 1986-05-27 | 1987-05-26 | Graphite sheet material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61186662A JPH0818803B2 (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | 耐火断熱黒鉛シ−ト材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63139010A JPS63139010A (ja) | 1988-06-10 |
| JPH0818803B2 true JPH0818803B2 (ja) | 1996-02-28 |
Family
ID=16192477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61186662A Expired - Lifetime JPH0818803B2 (ja) | 1986-05-27 | 1986-08-08 | 耐火断熱黒鉛シ−ト材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818803B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100415762B1 (ko) * | 1998-07-16 | 2004-03-30 | 주식회사 포스코 | 유동성을 향상시킨 폐내화 캐스타블의 제조방법 |
| JP3934405B2 (ja) * | 2001-01-18 | 2007-06-20 | 大成ラミネーター株式会社 | グラファイトシートおよびグラファイトシートを用いた放熱装置 |
| FR2849651B1 (fr) * | 2003-01-08 | 2008-02-15 | Carbone Lorraine Composants | Structures isolante comprenant des couches en particules de graphite expanse comprimees a des densites differentes, elements isolants thermiques realises a partir de ces structures |
| CN103173851A (zh) * | 2006-07-14 | 2013-06-26 | 东洋炭素株式会社 | 坩埚用保护垫片及使用该坩埚用保护垫片的坩埚装置 |
| JP4388041B2 (ja) | 2006-07-31 | 2009-12-24 | 東洋炭素株式会社 | 離型用シートおよび離型用シートの使用方法 |
| JP5386066B2 (ja) * | 2007-04-06 | 2014-01-15 | 東洋炭素株式会社 | 炭素質ルツボの保護方法、単結晶引き上げ装置、及び炭素質ルツボの保護用シート |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5284208A (en) * | 1975-12-17 | 1977-07-13 | Hitachi Chemical Co Ltd | Manufacture of graphite compounded materials |
| JPS55144111A (en) * | 1979-04-27 | 1980-11-10 | Nitto Boseki Co Ltd | Preparation of heattproof graphite sheet |
-
1986
- 1986-08-08 JP JP61186662A patent/JPH0818803B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5284208A (en) * | 1975-12-17 | 1977-07-13 | Hitachi Chemical Co Ltd | Manufacture of graphite compounded materials |
| JPS55144111A (en) * | 1979-04-27 | 1980-11-10 | Nitto Boseki Co Ltd | Preparation of heattproof graphite sheet |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63139010A (ja) | 1988-06-10 |
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Legal Events
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