JPS63139010A - 耐火断熱黒鉛シ−ト材料 - Google Patents

耐火断熱黒鉛シ−ト材料

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JPS63139010A
JPS63139010A JP61186662A JP18666286A JPS63139010A JP S63139010 A JPS63139010 A JP S63139010A JP 61186662 A JP61186662 A JP 61186662A JP 18666286 A JP18666286 A JP 18666286A JP S63139010 A JPS63139010 A JP S63139010A
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松尾 孝一郎
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和広 前川
Teruhisa Kondo
照久 近藤
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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、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。
〔従来の技術並びに本発明が解決しようとする問題点〕
黒鉛シート材料は従来ガスゲ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、蓬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。
〔発明の構成並びに作用〕
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、着手面直
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1100pp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成形によってシート状、
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材料は(
+)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)温度の均一化に有効なばかりでなく
、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雷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。
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。
本発明の黒鉛シート材料の形状としては、原則的にはシ
ート状であれば良いが、その他下記に示す如き各種の形
状にすることが好ましい。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、シートを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、波形の高さく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。
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。
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熔融して
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
ない反応をより存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。
以下、本発明にかかるシートを用いる具体的通用の一例
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。シート厚さく1)は断熱層薄
肉化及び取扱い性を勘案し、0.1〜1.0 mm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茅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、部
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。
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。
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。
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。
〔発明の効果〕
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、組み合わ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
ti性を顕著に向上せしめうる。また高温により発生す
る恐れのある熔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を効に防止出来る
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。
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的0. OO3g 
/c+w2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=0.35
%、h=0.70%、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1sppmであ
った。
これを光学ガラス熔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。
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。
【図面の簡単な説明】
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−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。 ■・・・・・・黒鉛シート 2・・・・・・黒鉛シートの波形 3・・・・・・接点 (以上)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)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。
  2. (2)高温炉用耐火断熱シートである特許請求の範囲第
    1項に記載の黒鉛シート材料。
  3. (3)黒鉛シートの厚さが0.20〜1.00mmであ
    る特許請求の範囲第1項記載の黒鉛シート材料。
  4. (4)黒鉛シート材料が長尺方向に対してバイアス波形
    に加工されたものである特許請求の範囲第1項に記載の
    黒鉛シート材料。
  5. (5)黒鉛シート材料の両面がバイアス波形に加工され
    たものである特許請求の範囲第1項に記載の黒鉛シート
    材料。
  6. (6)黒鉛シート材料が鱗片状黒鉛に酸化剤処理を施し
    て黒鉛粒子に層間化合物を形成せしめた後、高温に加熱
    して膨張せしめ、ここに得た膨張化黒鉛をシート状に加
    工したものである特許請求の範囲第1項に記載の黒鉛シ
    ート材料。
  7. (7)特許請求の範囲第5項に記載の黒鉛の黒鉛シート
    材料を、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項に記載の黒鉛シート材料。
  8. (8)特許請求の範囲第5項記載の黒鉛シート材料を、
    両面平板なるシートと交互に積層して成る特許請求の範
    囲第1項記載の黒鉛シート材料。
JP61186662A 1986-05-27 1986-08-08 耐火断熱黒鉛シ−ト材料 Expired - Lifetime JPH0818803B2 (ja)

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