JPH11302008A - Graphite formed body - Google Patents

Graphite formed body

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Publication number
JPH11302008A
JPH11302008A JP10114536A JP11453698A JPH11302008A JP H11302008 A JPH11302008 A JP H11302008A JP 10114536 A JP10114536 A JP 10114536A JP 11453698 A JP11453698 A JP 11453698A JP H11302008 A JPH11302008 A JP H11302008A
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JP
Japan
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case body
expanded graphite
graphite
expanded
graphite material
Prior art date
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Pending
Application number
JP10114536A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsuyoshi Matsumoto
強資 松本
Kazuhiro Maekawa
和広 前川
Hidenori Imoto
秀紀 井元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Tanso Co Ltd
Original Assignee
Toyo Tanso Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toyo Tanso Co Ltd filed Critical Toyo Tanso Co Ltd
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Publication of JPH11302008A publication Critical patent/JPH11302008A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a graphite formed body having enough shape holding property which can be easily handled for carrying and assembling by filling a case body comprising a carbon fiber-reinforced carbon composite material with an expanded graphite material. SOLUTION: The graphite formed body consists of a boxlike case body 1 as the outer form, and the case body 1 consists of a housing member 2 having an opening 2a at the top and a lid member 3 to be joined on the faces of all side walls of the housing member 2 to seal the opening 2a. The housing member 2 and the lid member 3 consist of a carbon fiber-reinforced carbon composite material having a high mechanical strength even at a high temp. so that the case body 1 has enough shape holding property, and the carbon fiber is 2D(two- dimensionally) arranged to give 5 to 300 MPa bending strength. In the case body 1, expanded graphite sheets each press-formed into a sheet and having the expansion direction along the thickness direction are stacked in the thickness direction. The graphite sheets are expanded again by about >=1.2 times bulk density magnification to obtain the expanded graphite material 4 having excellent heat insulating property which fills the case body and is sufficiently in contact with the case body 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、断熱壁や吸音壁等
に使用される黒鉛成形体に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a graphite molding used for a heat insulating wall, a sound absorbing wall and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】膨張黒鉛を小さな圧力で加圧成形して得
られる黒鉛成形体は、低い機械的強度により取り扱いが
困難であるため、従来から各種の方法により機械的強度
を高める工夫がなされている。
2. Description of the Related Art Graphite compacts obtained by press-molding expanded graphite with a small pressure are difficult to handle due to low mechanical strength. Therefore, various measures have been taken to increase mechanical strength. I have.

【0003】即ち、例えば特開平2−88415号に
は、低密度の膨張黒鉛材に高密度の膨張黒鉛成形体を接
合することにより補強した黒鉛成形体が開示されてい
る。また、特開平3−65505号には、低密度の膨張
黒鉛に樹脂を含浸させることにより補強した黒鉛成形体
が開示されている。
That is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-88415 discloses a graphite molded body reinforced by joining a high-density expanded graphite material to a low-density expanded graphite material. Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-65550 discloses a graphite molded body reinforced by impregnating a resin with low-density expanded graphite.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のように低密度の膨張黒鉛材を高密度の膨張黒鉛成形
体や樹脂で補強しただけでは、保型性が不十分になり易
く、特に大型化したときに保型性が顕著に低下する。そ
して、保型性が不十分では、自重や僅かな荷重で変形ま
たは破損等が発生するため、運搬時や組み立て時等にお
ける取り扱いが困難であるという問題がある。また、十
分な保型性を持たせるように、高密度の膨張黒鉛成形体
を厚くしたり、膨張黒鉛への樹脂の含浸量を増やすと、
黒鉛成形体の重量が増加することになるため、結果とし
て運搬時や組み立て時等における取り扱いが困難になる
という問題がある。
However, simply reinforcing a low-density expanded graphite material with a high-density expanded graphite molded article or resin as in the above-mentioned conventional technique tends to result in insufficient mold retention, and particularly large-sized. When formed, the shape retention is significantly reduced. If the shape retention property is insufficient, deformation or breakage occurs due to its own weight or a slight load, so that there is a problem that it is difficult to handle during transportation or assembly. Also, in order to have sufficient shape retention, thickening the high-density expanded graphite molded body or increasing the amount of resin impregnated in the expanded graphite,
Since the weight of the graphite molded body increases, there is a problem that handling during transportation or assembly becomes difficult as a result.

【0005】そこで、本発明は、運搬時や組み立て時等
における取り扱いが容易になるように、軽量で十分な保
型性を有した黒鉛成形体を提供しようとするものであ
る。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a graphite molded article which is lightweight and has a sufficient shape-retaining property so that it can be easily handled during transportation and assembly.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、黒鉛成形体は、炭素繊維強化炭素複合材からなるケ
ース体に膨張黒鉛材を充填してなることを特徴としてい
る。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, a graphite molded body is characterized in that a case made of carbon fiber reinforced carbon composite material is filled with an expanded graphite material.

【0007】上記の構成によれば、ケース体に膨張黒鉛
材が充填されているため、ケース体の炭素繊維強化炭素
複合材が膨張黒鉛材を囲んで黒鉛成形体の表面層に位置
した状態になる。従って、ケース体に充填された膨張黒
鉛材の機械的強度が小さくても、黒鉛成形体は、炭素繊
維強化炭素複合材からなるケース体の大きな機械的強度
により十分な保型性を有することによって、運搬時や組
み立て時等における取り扱いが容易なものになる。
According to the above configuration, since the case body is filled with the expanded graphite material, the carbon fiber reinforced carbon composite material of the case body surrounds the expanded graphite material and is positioned on the surface layer of the graphite molded body. Become. Therefore, even if the mechanical strength of the expanded graphite material filled in the case body is small, the graphite molded body has sufficient shape retention due to the large mechanical strength of the case body made of carbon fiber reinforced carbon composite material. It is easy to handle during transportation and assembly.

【0008】さらに、黒鉛成形体が膨張黒鉛材のみで形
成されていると、黒鉛成形体の取り扱い中に膨張黒鉛材
が作業者に直接的に接触することによって、膨張黒鉛材
の短い繊維が作業者に付着し、皮膚を刺激することによ
り取り扱いを困難化させることになる。ところが、上記
の構成によれば、ケース体が膨張黒鉛材を囲むことによ
って、膨張黒鉛材と作業者との直接的な接触を防止して
いる。これにより、膨張黒鉛材の短い繊維が作業者に付
着して皮膚を刺激することがないため、この点において
も、取り扱いが容易なものになる。
Further, when the graphite molded body is formed only of the expanded graphite material, the expanded graphite material comes into direct contact with an operator during the handling of the graphite molded body, so that the short fibers of the expanded graphite material work. It adheres to the person and irritates the skin, making handling difficult. However, according to the above configuration, the case body surrounds the expanded graphite material, thereby preventing direct contact between the expanded graphite material and the worker. Thereby, the short fibers of the expanded graphite material do not adhere to the worker and irritate the skin, so that handling is also easy in this respect.

【0009】また、炭素繊維強化炭素複合材は、もとも
と通気性を有しているため、黒鉛成形体が低圧や高圧の
環境下で使用されたり、圧力の変動する環境下で使用さ
れた場合でも、ケース体の内部の圧力を外部の圧力に追
従して同等にすることができる。これにより、ケース体
の壁面に対して圧力差による応力が殆ど生じないため、
圧力を操作する装置においても十分に大きな保型性を得
ることができる。さらに、ケース体を構成する炭素繊維
強化炭素複合材が十分に大きな機械的強度を有している
ため、ケース体の厚みを薄くして軽量化を図っても、上
述の十分に大きな保型性を得ることができる。
[0009] Further, since the carbon fiber reinforced carbon composite material originally has air permeability, it can be used even when the graphite molded article is used in a low-pressure or high-pressure environment or in an environment where the pressure fluctuates. The pressure inside the case body can be made equal by following the external pressure. Thereby, since the stress due to the pressure difference hardly occurs on the wall surface of the case body,
A sufficiently large shape retention can be obtained even in a device for operating pressure. Further, since the carbon fiber reinforced carbon composite material constituting the case body has a sufficiently large mechanical strength, even if the thickness of the case body is reduced to reduce the weight, the above-described sufficiently large shape retention property is achieved. Can be obtained.

【0010】また、上記の構成によれば、膨張黒鉛材を
収容したケース体にのみ炭素繊維強化炭素複合材が使用
されている。そして、膨張黒鉛材と炭素繊維強化炭素複
合材とのコストを単純比較すると、膨張黒鉛材のコスト
は、炭素繊維強化炭素複合材の1/6〜1/3程度のコ
ストである。これにより、ケース体に膨張黒鉛材を収容
した黒鉛成形体の方がフェルト状の炭素繊維強化炭素複
合材を使用する場合よりも、十分に低コストとすること
ができる。
Further, according to the above configuration, the carbon fiber reinforced carbon composite material is used only for the case body containing the expanded graphite material. When the costs of the expanded graphite material and the carbon fiber reinforced carbon composite material are simply compared, the cost of the expanded graphite material is about 1/6 to 1/3 of the cost of the carbon fiber reinforced carbon composite material. Thereby, the cost of the graphite molded body containing the expanded graphite material in the case body can be made sufficiently lower than the case where the felt-like carbon fiber reinforced carbon composite material is used.

【0011】ここで、炭素繊維強化炭素複合材は、1D
や2D、3D以上で配列された炭素繊維により形成する
ことができるが、2Dで配列された炭素繊維により形成
することが望ましい。これは、炭素繊維強化炭素複合材
からなるケース体が黒鉛成形体の表面層を構成してお
り、この表面層の機械的強度を炭素繊維強化炭素複合材
の最も少ない使用量で高めようとすると、2Dの炭素繊
維強化炭素複合材が最適であると考えられるからであ
る。
Here, the carbon fiber reinforced carbon composite material is 1D
Although it can be formed by carbon fibers arranged in 2D, 3D or more, it is desirable to form by carbon fibers arranged in 2D. This is because the case body made of the carbon fiber reinforced carbon composite material constitutes the surface layer of the graphite molded body, and if the mechanical strength of this surface layer is to be increased by using the least amount of the carbon fiber reinforced carbon composite material, This is because a 2D carbon fiber reinforced carbon composite material is considered to be optimal.

【0012】また、炭素繊維強化炭素複合材は、曲げ強
度が5〜300MPaであることが望ましい。これは、
曲げ強度が5MPa未満では、十分な保型性が得られな
いからである。また、曲げ強度が300MPaを越える
と、必要以上の強度を持つため不経済になるからであ
る。
The carbon fiber reinforced carbon composite material preferably has a bending strength of 5 to 300 MPa. this is,
If the bending strength is less than 5 MPa, sufficient shape retention cannot be obtained. On the other hand, if the bending strength exceeds 300 MPa, it becomes uneconomical because it has an unnecessarily strong strength.

【0013】上記の炭素繊維強化炭素複合材からなるケ
ース体は、平板状や曲板状、円柱状、長方体状等の任意
の外形に形成されており、必要に応じて補強用の内周補
強穴が形成されている。そして、ケース体は、上面に開
口部が形成された収容部材と、収容部材に接合されるこ
とにより開口部を塞いだ蓋部材とからなっており、収容
部材と蓋部材との接合は、有機質接着剤(熱可塑性樹脂
および熱硬化性樹脂)や無機質接着剤により行われてい
る。また、用途によっては、ボルトやナット等の締結部
材を用いて収容部材と蓋部材とを機械的に接合すること
も可能である。
The case body made of the carbon fiber reinforced carbon composite material is formed in an arbitrary external shape such as a flat plate, a curved plate, a column, or a rectangular shape. A circumferential reinforcing hole is formed. The case body includes a housing member having an opening formed on an upper surface, and a lid member that is joined to the housing member to close the opening. The joining between the housing member and the lid member is made of an organic material. This is performed by using an adhesive (a thermoplastic resin and a thermosetting resin) or an inorganic adhesive. In some applications, the housing member and the lid member can be mechanically joined using a fastening member such as a bolt or a nut.

【0014】上記の熱可塑性樹脂の接着剤としては、ポ
リ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビ
ニルブチラール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニル
アセタール樹脂、アクリル樹脂等を例示することができ
る。また、接着剤には、天然ゴムや合成ゴム等を使用す
ることもできる。また、熱硬化性樹脂の接着剤として
は、フェノール樹脂、レゾルシン樹脂、フラン樹脂、エ
ポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂等を例示することができる。無機質接着剤とし
ては、水溶性珪酸ソーダ、リン酸アルミニウム、酢酸ア
ルミニウム、硼酸ソーダ等を例示することができる。
尚、接着剤は、上記例示したものに限定されるものでは
ない。
Examples of the thermoplastic resin adhesive include polyvinyl acetate resin, polyvinyl alcohol resin, polyvinyl butyral resin, polyvinyl chloride resin, polyvinyl acetal resin, and acrylic resin. Also, natural rubber, synthetic rubber, or the like can be used as the adhesive. Examples of the thermosetting resin adhesive include phenol resin, resorcin resin, furan resin, epoxy resin, urea resin, melamine resin, and unsaturated polyester resin. Examples of the inorganic adhesive include water-soluble sodium silicate, aluminum phosphate, aluminum acetate, and sodium borate.
Note that the adhesive is not limited to those exemplified above.

【0015】また、ケース体に充填された膨張黒鉛材
は、膨張黒鉛を加圧成形することにより作成されていた
り、作成後に適当な粉砕機により粉砕し、この粉砕物を
膨張させたものにより作成されている。上記の膨張黒鉛
は、公知の天然鱗片状黒鉛、キツシュ黒鉛、人造鱗片状
黒鉛、熱分解黒鉛等の黒鉛粒子を濃硫酸と濃硝酸との混
酸もしくは濃硫酸と過酸化水素水、過硫酸アンモニウム
等の酸化剤との強酸化性の溶液に浸漬した後に水洗し、
急速加熱する化学処理法、または同様の黒鉛粒子を硫酸
電解液中で陽極酸化する電解処理法等の方法により処理
した後、約800〜1000℃に急激に加熱することに
より製造されている。
[0015] The expanded graphite material filled in the case body is prepared by press-molding expanded graphite, or is prepared by pulverizing with a suitable pulverizer after preparation, and expanding the pulverized material. Have been. The expanded graphite is a known natural flaky graphite, kitchen graphite, artificial flaky graphite, graphite particles such as pyrolytic graphite, mixed acid of concentrated sulfuric acid and concentrated nitric acid or concentrated sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, ammonium persulfate and the like. After immersion in a strong oxidizing solution with an oxidizing agent, wash with water,
It is manufactured by a method such as a chemical treatment method in which rapid heating is performed, or an electrolytic treatment method in which similar graphite particles are anodized in a sulfuric acid electrolytic solution, and then rapidly heated to about 800 to 1000 ° C.

【0016】尚、膨張黒鉛材の嵩密度は、0.05〜
0.85g/cm3 の範囲であることが望ましい。この
範囲が望ましい理由は、嵩密度が0.05g/cm3
満になると、機械的強度が極めて小さくなることにより
膨張黒鉛材の充填作業時や保管時における取り扱いが困
難になるからであり、嵩密度が0.85g/cm3 を越
えると、空間により発揮されていた断熱性等の性能が著
しく低下するからである。
The bulk density of the expanded graphite material is 0.05 to
Desirably, the range is 0.85 g / cm 3 . The reason why this range is desirable is that when the bulk density is less than 0.05 g / cm 3 , the mechanical strength becomes extremely low, and it becomes difficult to handle the expanded graphite material at the time of filling work or storage. If the density exceeds 0.85 g / cm 3 , the performance of the space, such as heat insulation, will be significantly reduced.

【0017】上記の膨張黒鉛材は、シート状や柱状等の
各種の形状に形成されていたり、適当な粉砕手段により
粗粉砕されたり微粉砕されて粉状に形成されている。ケ
ース体への膨張黒鉛材の充填は、膨張黒鉛材が所定形状
に形成されている場合、各種形状の膨張黒鉛材の中から
異なる形状や同一形状のものを適宜選択し、膨張黒鉛材
の外面がケース体の内面全体に当接するように膨張黒鉛
材を積層したり、並列配置することにより行われる。一
方、膨張黒鉛材が粉状に形成されている場合には、膨張
黒鉛材をケース体に投入することにより充填が行われ
る。尚、膨張黒鉛材をケース体に充填する際には、膨張
黒鉛材の粉塵が飛散して作業環境を悪化させることがあ
るため、膨張黒鉛材に樹脂等の液体を含浸させて防塵処
理を施しておくことが望ましい。また、膨張黒鉛材に樹
脂等の液体を含浸させると、膨張黒鉛材とケース体との
密着性が優れたものになる。
The above-mentioned expanded graphite material is formed into various shapes such as a sheet shape and a column shape, or is coarsely or finely pulverized by a suitable pulverizing means to be formed into a powdery shape. When the case body is filled with the expanded graphite material, if the expanded graphite material is formed in a predetermined shape, a different shape or the same shape is appropriately selected from various shapes of the expanded graphite material, and the outer surface of the expanded graphite material is selected. This is performed by laminating or arranging expanded graphite materials in parallel so as to contact the entire inner surface of the case body. On the other hand, when the expanded graphite material is formed in a powder form, the filling is performed by charging the expanded graphite material into the case body. When filling the case body with the expanded graphite material, dust of the expanded graphite material may be scattered to deteriorate the working environment. Therefore, the expanded graphite material is impregnated with a liquid such as a resin to perform a dustproof treatment. It is desirable to keep. In addition, when the expanded graphite material is impregnated with a liquid such as a resin, the adhesion between the expanded graphite material and the case body is improved.

【0018】上記の膨張黒鉛材は、ケース体への充填後
に再膨張させることによって、ケース体に密着されてい
ることが望ましい。これは、ケース体内で膨張黒鉛材を
再膨張させてケース体に密着させると、黒鉛成形体の保
管時や組付け時において衝撃や振動等の外力が付与され
た場合でも、膨張黒鉛材がケース体内の特定部分に偏る
ことがないため、膨張黒鉛材による断熱性等の性能を常
に均一化した状態で得ることができるからである。尚、
『再膨張』とは、膨張黒鉛材をケース体に充填した後
に、このケース体内でさらに膨張させる処理のことを意
味している。
It is desirable that the above-mentioned expanded graphite material be closely adhered to the case body by being re-expanded after filling the case body. This is because, when the expanded graphite material is re-expanded in the case body and brought into close contact with the case body, the expanded graphite material is kept in the case even when external force such as impact or vibration is applied during storage or assembly of the graphite molded body. This is because the properties such as the heat insulating property of the expanded graphite material can always be obtained in a state in which the properties are not biased to a specific part in the body. still,
“Re-expand” means a process of filling the case body with the expanded graphite material and then expanding the case body further.

【0019】膨張黒鉛材のケース体内における再膨張
は、膨張黒鉛材に膨張用液体を含浸し加熱することによ
り行われる。尚、膨張用液体の含浸は、膨張黒鉛材の全
部において行われていても良いし、ケース体の形状や強
度分布等の観点から膨張黒鉛材の一部において行われて
いても良い。また、膨張黒鉛材に膨張用液体を含浸させ
る時期は、ケース体への充填前であっても良いし、ケー
ス体への充填後であっても良い。尚、ケース体への充填
前に膨張用液体を含浸しておけば、膨張黒鉛材に対する
防塵処理とすることができる。
Reexpansion of the expanded graphite material in the case body is performed by impregnating the expanded graphite material with an expansion liquid and heating. The impregnation of the liquid for expansion may be performed on the entire expanded graphite material, or may be performed on a part of the expanded graphite material from the viewpoint of the shape of the case body and the strength distribution. The timing of impregnating the expandable graphite material with the expansion liquid may be before filling the case body or after filling the case body. If the expansion liquid is impregnated before filling the case body, the expanded graphite material can be subjected to dustproof treatment.

【0020】上記の膨張用液体は、膨張黒鉛材の気孔中
に含浸するものであれば、広く各種のものを使用するこ
とができるが、加熱した状態で黒鉛に対して酸化等の作
用を及ぼす液体は望ましくない。即ち、膨張用液体の具
体例としては、水の他、メチルアルコールやエチルアル
コール、エチレングリコール、グリセロール、ベンゼ
ン、トルエン、アセトン等の有機溶剤、灯油や軽油、機
械油、流動パラフィン等の石油誘導品、大豆油やオリー
ブ油、鯨油等の油脂を挙げることができる。また、パラ
フィンや牛脂等の常温で固体であっても暖めることによ
り液体となる物質は溶融状態で含浸が行えるため、膨張
用液体として使用することができる。これらの膨張用液
体は、単独で用いることもできるが、必要に応じて混合
して用いることもできる。また、含浸むらの減少および
含浸時間の短縮を可能にするため、例えば水に界面活性
剤を添加したものを用いることが好ましい。
As the above-mentioned liquid for expansion, a wide variety of liquids can be used as long as they impregnate the pores of the expanded graphite material, but they exert an action such as oxidation on the graphite in a heated state. Liquids are undesirable. That is, specific examples of the expansion liquid include water, organic solvents such as methyl alcohol and ethyl alcohol, ethylene glycol, glycerol, benzene, toluene, and acetone, kerosene, light oil, machine oil, and oil-derived products such as liquid paraffin. And oils such as soybean oil, olive oil and whale oil. In addition, since a substance which becomes liquid by heating even if solid at normal temperature, such as paraffin or tallow, can be impregnated in a molten state, it can be used as a liquid for expansion. These inflation liquids can be used alone, or can be used as a mixture if necessary. In addition, in order to reduce impregnation unevenness and shorten the impregnation time, it is preferable to use, for example, water obtained by adding a surfactant to water.

【0021】また、黒鉛成形体を半導体用途に使用する
場合には、再膨張させた膨張黒鉛材にフルフリールアル
コールやフェノールレジン(希釈溶液)を含浸させた
後、この膨張黒鉛材をケース体と共に800℃〜100
0℃で再熱処理し、2000℃等で高純度化処理し、高
純度ガラス状炭素が含浸された状態にすることが好まし
い。そして、この場合には、炭素繊維強化炭素複合材で
形成されたケース体の隙間(連通孔)から膨張黒鉛材の
粉末が漏洩し、外部に飛散するのを防止することができ
るため、例えばCZ装置においてシリコン単結晶の引き
上げ中に膨張黒鉛材の粉末が汚染物質として混入するこ
とを防止することができる。尚、上記の膨張黒鉛材は、
ガラス状の含浸に代わり、熱分解炭素を含浸させるパイ
ロ処理されていても良く、この場合においても、ケース
体の隙間(連通孔)から膨張黒鉛材の粉末が漏洩するこ
とを防止することができる。
When the graphite molded article is used for semiconductor applications, the reexpanded expanded graphite material is impregnated with full free alcohol or phenolic resin (dilute solution), and then the expanded graphite material is placed in a case body. 800 ℃ ~ 100
It is preferable to perform a heat treatment again at 0 ° C., perform a high-purity treatment at 2000 ° C. or the like, and impregnate high-purity glassy carbon. In this case, since the powder of the expanded graphite material can be prevented from leaking from the gap (communication hole) of the case body formed of the carbon fiber reinforced carbon composite material and scattered outside, for example, CZ In the apparatus, it is possible to prevent the powder of the expanded graphite material from being mixed as a contaminant during the pulling of the silicon single crystal. In addition, the above expanded graphite material,
Instead of the glassy impregnation, a pyro treatment for impregnating with pyrolytic carbon may be performed. In this case as well, it is possible to prevent the powder of the expanded graphite material from leaking from the gap (communication hole) of the case body. .

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1ないし
図7に基づいて以下に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0023】本実施の形態に係る黒鉛成形体は、図1に
示すように、外形が箱形状(長方体形状)のケース体1
を有している。ケース体1は、図3にも示すように、上
面に開口部2aが形成された収容部材2と、収容部材2
の全側面壁に面状に接合されることにより開口部2aを
塞いだ蓋部材3とからなっている。これらの収容部材2
および蓋部材3は、ケース体1が十分な保型性を有する
ように、高温下においても機械的強度が大きな炭素繊維
強化炭素複合材により形成されている。尚、炭素繊維強
化炭素複合材は、最も安価で所望の強度を得ることがで
きるように、繊維部分が2Dで配列されている。そし
て、このような収容部材2および蓋部材3で形成された
ケース体1は、図2に示すように、複数個を組み合わせ
て例えば高温炉の断熱壁を構成したときに、それぞれが
カートリッジ化して取り替え可能にされている。
As shown in FIG. 1, the graphite molded body according to the present embodiment has a case 1 having a box shape (rectangular shape).
have. As shown in FIG. 3, the case body 1 includes a housing member 2 having an opening 2 a formed on an upper surface thereof, and a housing member 2.
And a lid member 3 which is planarly joined to all the side walls to cover the opening 2a. These housing members 2
The lid member 3 is made of a carbon fiber reinforced carbon composite material having high mechanical strength even at high temperatures so that the case body 1 has a sufficient shape retaining property. In the carbon fiber reinforced carbon composite material, the fiber portions are arranged in 2D so that the desired strength can be obtained at the lowest cost. Then, as shown in FIG. 2, when the case body 1 formed of the housing member 2 and the lid member 3 is combined with each other to form, for example, a heat insulating wall of a high-temperature furnace, each case is formed into a cartridge. It is made replaceable.

【0024】上記のケース体1内には、図1に示すよう
に、断熱性に優れた膨張黒鉛材4が充填されている。膨
張黒鉛材4は、図3に示すように、膨張黒鉛をシート状
に加圧成形することによって、膨張方向が厚み方向に設
定された膨張黒鉛シート5を厚み方向に積層し、膨張黒
鉛シート5の嵩密度比率で1.2倍以上に再膨張させる
ことにより形成されている。尚、膨張黒鉛シート5を嵩
密度比率で1.2倍以上に設定する理由は、1.2倍未
満ではケース体1との十分な密着性を得ることができな
いからである。
As shown in FIG. 1, the case body 1 is filled with an expanded graphite material 4 having excellent heat insulating properties. As shown in FIG. 3, the expanded graphite material 4 is formed by laminating an expanded graphite sheet 5 in which the expansion direction is set in the thickness direction by pressing the expanded graphite into a sheet shape. Is formed by re-expanding at a bulk density ratio of 1.2 times or more. The reason why the bulk density ratio of the expanded graphite sheet 5 is set to 1.2 times or more is that if it is less than 1.2 times, sufficient adhesion to the case body 1 cannot be obtained.

【0025】上記の構成において、黒鉛成形体を製造す
る場合には、先ず、所定形状のケース体1となるよう
に、炭素繊維強化炭素複合材により収容部材2および蓋
部材3を形成する。そして、収容部材2内に複数の膨張
黒鉛シート5(膨張黒鉛材)を載置しながら積層する。
尚、積層数は、膨張黒鉛シート5を再膨張させたときに
所望の嵩密度となるように、ケース体1の容積を基にし
て決定する。この後、収容部材2に蓋部材3を被せて接
着剤で接合することによって、膨張黒鉛シート5の充填
されたケース体1を作成する。
In the above structure, when manufacturing a graphite molded body, first, the housing member 2 and the lid member 3 are formed of a carbon fiber reinforced carbon composite material so as to form the case body 1 having a predetermined shape. Then, the plurality of expanded graphite sheets 5 (expanded graphite material) are stacked while being placed in the housing member 2.
The number of layers is determined based on the volume of the case body 1 so that a desired bulk density is obtained when the expanded graphite sheet 5 is expanded again. Thereafter, the case member 1 filled with the expanded graphite sheet 5 is created by covering the housing member 2 with the cover member 3 and joining the cover member 3 with an adhesive.

【0026】次に、図4に示すように、膨張用液体7を
収容した水槽6にケース体1を浸漬する。この際、炭素
繊維強化炭素複合材で形成されたケース体1は、多数の
連通孔を全面に有している。従って、膨張用液体7が連
通孔を介してケース体1内に進入することによって、膨
張黒鉛シート5の気孔中に膨張用液体7が含浸すること
になる。
Next, as shown in FIG. 4, the case body 1 is immersed in a water tank 6 containing an inflation liquid 7. At this time, the case body 1 formed of the carbon fiber reinforced carbon composite material has a large number of communication holes on the entire surface. Therefore, when the expansion liquid 7 enters the case body 1 through the communication hole, the expansion liquid 7 impregnates the pores of the expanded graphite sheet 5.

【0027】膨張用液体7の含浸が完了すると、ケース
体1を水槽6から取り出し、加熱炉に搬送する。そし
て、膨張用液体7の含浸された膨張黒鉛シート5をケー
ス体1と共に膨張用液体7の沸点以上に加熱し、膨張黒
鉛シート5の気孔中に含浸した膨張用液体7を蒸発させ
ることによって、膨張黒鉛シート5をケース体1内で再
膨張させる。これにより、膨張黒鉛シート5が主に積層
方向に膨張し、ケース体1の上面および下面に隙間なく
密着することによって、膨張黒鉛材4がケース体1の全
体に略均一に充填されることになる。
When the impregnation of the expansion liquid 7 is completed, the case body 1 is taken out of the water tank 6 and transported to a heating furnace. Then, the expanded graphite sheet 5 impregnated with the expansion liquid 7 is heated together with the case body 1 to a temperature equal to or higher than the boiling point of the expansion liquid 7 to evaporate the expansion liquid 7 impregnated in the pores of the expansion graphite sheet 5. The expanded graphite sheet 5 is re-expanded in the case body 1. As a result, the expanded graphite sheet 5 expands mainly in the laminating direction and adheres to the upper surface and the lower surface of the case body 1 without any gap, so that the expanded graphite material 4 is substantially uniformly filled in the entire case body 1. Become.

【0028】以上のようにして黒鉛成形体を作成する
と、図2に示すように、ケース体1の各面同士を接合す
ることによって、例えば高温炉の断熱壁を組み立てる。
そして、更新時期となったときに、ケース体1単位で交
換することにより黒鉛成形体の更新を行う。この際、ケ
ース体1が炭素繊維強化炭素複合材で形成されているた
め、内部に存在する膨張黒鉛材4の機械的強度が小さい
場合でも、ケース体1自体は極めて大きな強度を有して
いる。これにより、断熱壁の組み立てや更新を黒鉛成形
体単位で行っても、黒鉛成形体の表面層に位置するケー
ス体1が破損することはない。従って、断熱壁の組み立
てや更新を容易に行うことができると共に、断熱壁の部
位により消耗の程度が異なっていた場合には、黒鉛成形
体単位で更新時期を最適化することができるため、断熱
壁の維持コストを低減することができる。
When the graphite molded body is prepared as described above, as shown in FIG. 2, the surfaces of the case body 1 are joined to each other to assemble a heat insulating wall of a high-temperature furnace, for example.
Then, when the renewal time comes, the graphite molded body is renewed by replacing the case body by unit. At this time, since the case body 1 is formed of the carbon fiber reinforced carbon composite material, the case body 1 itself has extremely large strength even when the mechanical strength of the expanded graphite material 4 existing inside is small. . Accordingly, even when assembling or updating the heat insulating wall is performed in units of the graphite molded body, the case body 1 located on the surface layer of the graphite molded body is not damaged. Therefore, it is possible to easily assemble and renew the heat insulating wall, and when the degree of wear differs depending on the portion of the heat insulating wall, the time of renewal can be optimized for each graphite molded body. Wall maintenance costs can be reduced.

【0029】以上、本発明を好適な実施の形態に基づい
て説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲にお
いて変更が可能である。例えば本実施形態においては、
黒鉛成形体が箱型となるように、長方体形状のケース体
1を用いて説明しているが、これに限定されることはな
く、例えば図5に示すように上下方向に内周補強穴11
aを有した円柱状のケース体11であっても良いし、上
下を長方体形状と同様に蓋しても良い。
Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, the present invention can be modified without departing from the spirit thereof. For example, in this embodiment,
Although the rectangular case body 1 has been described so that the graphite molded body has a box shape, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. Hole 11
It may be a cylindrical case body 11 having a, or the upper and lower sides may be covered in the same manner as a rectangular body.

【0030】即ち、円柱状のケース体11は、図6およ
び図7に示すように、炭素繊維強化炭素複合材で形成さ
れた収容部材12および蓋部材13からなるケース体1
1を有している。収容部材12は、円筒形状の外周壁1
2aおよび内周壁12bと、両壁12a・12bの下縁
部に接続された底面壁12cとを有している。また、蓋
部材13は、収容部材12の外周壁12aに嵌合可能に
形成された側面壁13aと、側面壁13aの上面中央部
に形成された貫通口13bとを有している。そして、こ
れらの収容部材12および蓋部材13で形成されたケー
ス体11内には、膨張黒鉛材14が収容されている。
尚、膨張黒鉛材14は、ケース体11の半径方向に膨張
するように膨張黒鉛シート15を巻回した後、収容部材
12の外周壁12aと内周壁12bとの間に収容し、蓋
部材13を収容部材12に被せて膨張させることにより
形成されている。
That is, as shown in FIGS. 6 and 7, the cylindrical case body 11 is composed of a housing member 12 and a lid member 13 formed of a carbon fiber reinforced carbon composite material.
One. The accommodating member 12 has a cylindrical outer peripheral wall 1.
2a, an inner peripheral wall 12b, and a bottom wall 12c connected to lower edges of both walls 12a and 12b. Further, the lid member 13 has a side wall 13a formed so as to be fitted to the outer peripheral wall 12a of the housing member 12, and a through hole 13b formed at the center of the upper surface of the side wall 13a. In the case body 11 formed by the housing member 12 and the lid member 13, an expanded graphite material 14 is housed.
The expanded graphite material 14 is wound around an expanded graphite sheet 15 so as to expand in the radial direction of the case body 11, and then housed between the outer peripheral wall 12a and the inner peripheral wall 12b of the housing member 12, and Is formed by covering the housing member 12 and expanding it.

【0031】また、本実施形態においては、膨張黒鉛シ
ート5を膨張させることにより膨張黒鉛材4を形成して
いるが、これに限定されることもなく、膨張黒鉛成形体
を粉砕したものをケース体に充填した後に再膨張させる
ことにより膨張黒鉛材4を形成しても良い。この場合に
は、粉砕された膨張黒鉛成形体がケース体1内で不特定
の方向に膨張するため、ケース体1が複雑な形状をして
いた場合でも、ケース体1の全体に膨張黒鉛材4を充填
することができる。
In the present embodiment, the expanded graphite sheet 4 is formed by expanding the expanded graphite sheet 5. However, the present invention is not limited to this. The expanded graphite material 4 may be formed by re-expanding after filling the body. In this case, since the pulverized expanded graphite molded body expands in an unspecified direction in the case body 1, even if the case body 1 has a complicated shape, the expanded graphite material is applied to the entire case body 1. 4 can be filled.

【0032】また、本実施形態において説明した高温炉
は、焼結炉、結晶成長炉、単結晶引き上げ炉、真空蒸着
炉、HIP炉、ろう付け炉等の各種の工業炉を含む。さ
らに、黒鉛成形体は、高温炉の断熱壁の他、防音壁や電
磁波遮蔽壁等に適用することができる。
The high-temperature furnace described in this embodiment includes various industrial furnaces such as a sintering furnace, a crystal growth furnace, a single crystal pulling furnace, a vacuum deposition furnace, a HIP furnace, and a brazing furnace. Further, the graphite molded body can be applied to a soundproof wall, an electromagnetic wave shielding wall, and the like, in addition to a heat insulating wall of a high-temperature furnace.

【0033】[0033]

【実施例】以下に実施例および比較例を示して本発明を
より詳細に説明する。 実施例1 長さ1000mm、幅1000mm、厚さ150mmの
ケース体を2Dの炭素繊維強化炭素複合材により作成し
た。そして、厚さが0.5mmおよび嵩密度が1.0g
/cm3 の膨張黒鉛シート(東洋炭素株式会社製PF−
50)をケース体に対応したサイズに切り出した後、ケ
ース体に150枚を積層しながら収容した。この後、ケ
ース体を膨張用液体(ライオン(株)製ママレモン液
0.1%水溶液)に常温で1昼夜浸漬した。
The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples and Comparative Examples. Example 1 A case body having a length of 1000 mm, a width of 1,000 mm, and a thickness of 150 mm was made of a 2D carbon fiber reinforced carbon composite material. And the thickness is 0.5 mm and the bulk density is 1.0 g
/ Cm 3 expanded graphite sheet (PF-
50) was cut out into a size corresponding to the case body, and 150 pieces were stacked and accommodated in the case body. Thereafter, the case body was immersed in an inflation liquid (a 0.1% aqueous solution of mama lemon solution manufactured by Lion Corporation) at room temperature for 24 hours.

【0034】次に、ケース体を電気炉に搬入し、800
℃の加熱温度で1分間保持することによって、ケース体
内で膨張黒鉛シートを再膨張させて膨張黒鉛材を形成
し、ケース体に密着させることにより黒鉛成形体を作成
した。そして、図8に示すように、このようにして作成
した黒鉛成形体20の両端部を高さ30mmの支持部材
21で支持した。この後、黒鉛成形体20の上面中心部
に10kgの錘23を載置することによって、黒鉛成形
体20が撓んで床面に接触するか否かを確認したとこ
ろ、黒鉛成形体20が床面24に接触しない十分な保型
性を有しているという結果が得られた。
Next, the case body is carried into an electric furnace, and 800
By holding at a heating temperature of 1 ° C. for 1 minute, the expanded graphite sheet was re-expanded in the case body to form an expanded graphite material, and was brought into close contact with the case body to prepare a graphite molded body. Then, as shown in FIG. 8, both ends of the graphite molded body 20 thus produced were supported by the support members 21 having a height of 30 mm. Thereafter, by placing a 10 kg weight 23 at the center of the upper surface of the graphite molded body 20, it was checked whether the graphite molded body 20 flexed and contacted the floor surface. As a result, it was found that the resin had sufficient shape retention properties without contact with 24.

【0035】比較例1 図9に示すように、膨張黒鉛粒子を加圧成形することに
よって、嵩密度0.5g/cm3 、厚さ149mmの膨
張黒鉛材30を作成した。そして、膨張黒鉛材30の上
面および下面に、嵩密度1.0g/cm3 、厚さ0.5
mmの膨張黒鉛シート31・31を接着することによっ
て、実施例1と同一サイズの黒鉛成形体32を作成し
た。この後、実施例1と同様の方法で保型性を調べたと
ころ、黒鉛成形体32が床面24に接触する不十分な保
型性であるという結果が得られた。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 As shown in FIG. 9, an expanded graphite material 30 having a bulk density of 0.5 g / cm 3 and a thickness of 149 mm was prepared by press-molding expanded graphite particles. Then, a bulk density of 1.0 g / cm 3 and a thickness of 0.5 g on the upper and lower surfaces of the expanded graphite material 30.
A graphite molded body 32 having the same size as that of Example 1 was produced by bonding the expanded graphite sheets 31 having a thickness of 1 mm. Thereafter, when the mold retention was examined in the same manner as in Example 1, a result was obtained that the graphite molded body 32 was inadequate in keeping the floor surface 24 in contact.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明は、以上のように、炭素繊維強化
炭素複合材からなるケース体に膨張黒鉛材を充填してな
るため、ケース体に充填された膨張黒鉛材の機械的強度
が小さくても、ケース体の大きな機械的強度を有した黒
鉛成形体とすることができる。これにより、十分な保型
性を有するため、運搬時や組み立て時等における取り扱
いが容易であるという効果を奏する。さらに、ケース体
が膨張黒鉛材と作業者との直接的な接触を防止し、膨張
黒鉛材の短い繊維が作業者に付着して皮膚を刺激するこ
とがないため、この点においても、取り扱いが容易であ
るという効果を奏する。また、安価な膨張黒鉛材を炭素
繊維強化炭素複合材のケース体に収容した構成であるた
め、黒鉛成形体を十分に低コストにすることができると
いう効果を奏する。
As described above, according to the present invention, since the case body made of carbon fiber reinforced carbon composite material is filled with the expanded graphite material, the mechanical strength of the expanded graphite material filled in the case body is small. Even so, it is possible to obtain a graphite molded body having a large mechanical strength of the case body. Thereby, since it has a sufficient shape-retaining property, there is an effect that handling at the time of transportation or assembly is easy. In addition, the case body prevents direct contact between the expanded graphite material and the worker, and short fibers of the expanded graphite material do not adhere to the worker and irritate the skin. This has the effect of being easy. Further, since the inexpensive expanded graphite material is housed in the case body of the carbon fiber reinforced carbon composite material, there is an effect that the cost of the graphite molded body can be sufficiently reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】黒鉛成形体の一部を破断して示す斜視図であ
る。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a graphite molded body.

【図2】黒鉛成形体を組み立てた状態を示す説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory view showing a state where a graphite molded body is assembled.

【図3】黒鉛成形体の分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of a graphite molded body.

【図4】ケース体を膨張用液体に含浸する状態を示す説
明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a state in which a case body is impregnated with an inflation liquid.

【図5】黒鉛成形体の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a graphite molded body.

【図6】黒鉛成形体の一部を破断して示す斜視図であ
る。
FIG. 6 is a partially cutaway perspective view showing a graphite molded body.

【図7】黒鉛成形体の分解斜視図である。FIG. 7 is an exploded perspective view of a graphite molded body.

【図8】保型性の測定方法を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a method for measuring the shape retention.

【図9】黒鉛成形体の一部を省略して示す斜視図であ
る。
FIG. 9 is a perspective view showing a part of a graphite molded body with the part omitted.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ケース体 2 収容部材 3 蓋部材 4 膨張黒鉛材 5 膨張黒鉛シート 6 水槽 7 膨張用液体 11 ケース体 11a 内周補強穴 12 収容部材 12a 外周壁 12b 内周壁 12c 底面壁 13 蓋部材 13a 側面壁 13b 貫通口 14 膨張黒鉛材 15 膨張黒鉛シート REFERENCE SIGNS LIST 1 case body 2 housing member 3 lid member 4 expanded graphite material 5 expanded graphite sheet 6 water tank 7 expansion liquid 11 case body 11a inner peripheral reinforcing hole 12 receiving member 12a outer peripheral wall 12b inner peripheral wall 12c bottom wall 13 lid member 13a side wall 13b Through-hole 14 Expanded graphite material 15 Expanded graphite sheet

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭素繊維強化炭素複合材からなるケース
体に膨張黒鉛材を充填してなることを特徴とする黒鉛成
形体。
1. A graphite molded body characterized in that a case body made of carbon fiber reinforced carbon composite material is filled with an expanded graphite material.
【請求項2】 前記炭素繊維強化炭素複合材は、炭素繊
維が2Dで配列されており、曲げ強度が5〜300MP
aであることを特徴とする請求項1記載の黒鉛成形体。
2. The carbon fiber-reinforced carbon composite material has carbon fibers arranged in a 2D pattern and has a bending strength of 5 to 300 MPa.
2. The graphite molded body according to claim 1, wherein a.
【請求項3】 前記膨張黒鉛材が前記ケース体への充填
後に再膨張されることによって、前記ケース体に密着し
ていることを特徴とする請求項1または2記載の黒鉛成
形体。
3. The graphite molded body according to claim 1, wherein the expanded graphite material is re-expanded after filling the case body, so that the expanded graphite material is in close contact with the case body.
【請求項4】 前記膨張黒鉛材は、嵩密度が0.05〜
0.85g/cm3の範囲であることを特徴とする請求
項1ないし3のいずれか1項に記載の黒鉛成形体。
4. The expanded graphite material has a bulk density of 0.05 to 0.05.
Graphite molded article according to any one of claims 1, characterized in that in the range of 0.85g / cm 3 3.
JP10114536A 1998-04-24 1998-04-24 Graphite formed body Pending JPH11302008A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006152170A (en) * 2004-11-30 2006-06-15 Nichias Corp Conductive epoxy resin composition and preparation process of the same

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