WO2006115102A1 - 断熱材用コーティング層、断熱材用積層体、断熱材用コーティング剤、並びに、断熱材用コーティング剤の製造方法 - Google Patents

断熱材用コーティング層、断熱材用積層体、断熱材用コーティング剤、並びに、断熱材用コーティング剤の製造方法 Download PDF

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heat insulating
insulating material
coating layer
carbonized
graphite powder
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PCT/JP2006/308066
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Katsuhiro Yusa
Yukihiro Shibuya
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Kureha Corporation
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/18—Fireproof paints including high temperature resistant paints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/02—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials
    • F16L59/029—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials layered
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    • Y10T428/30—Self-sustaining carbon mass or layer with impregnant or other layer

Definitions

  • Insulation coating layer insulation laminate, insulation coating, and method for producing insulation coating
  • the present invention relates to a coating layer for a heat insulating material, a laminate for a heat insulating material, a coating agent for a heat insulating material, and a method for producing a coating agent for a heat insulating material.
  • Carbon fiber-based molded heat insulating material (laminated body for heat insulating material) formed from carbon fiber is a vacuum furnace used for heat treatment of metals, sintering of fine ceramics, pulling of various crystals, etc. Widely used as furnace insulation.
  • a method for producing such a laminate for a heat insulating material carbon fiber felt or the like has been conventionally used to improve heat insulating properties, prevent scattering of carbon fiber powder, prevent permeation of gas generated from sintered metal, and the like.
  • a method of attaching a graphite sheet, a surface coating material such as carbon fiber cloth, etc. was employed.
  • JP-A-3-163174 Document 2
  • a heat insulating coating agent containing at least a binder, a scaly graphite powder having a particle size of 0.1 to 500; ⁇ ⁇ , and a solvent Is disclosed.
  • JP-A-3-228886 Document 3
  • a coating agent is disclosed in which a fibrous material is added in an amount of 20 parts by mass or less per 100 parts by mass of black lead powder.
  • the coating agents described in Reference 2 and Reference 3 are not sufficient in workability, and are sufficient in surface smoothness and surface gloss on the coating surface of the coating layer for heat insulating material obtained after firing. Then I helped.
  • the coating layer for the heat insulating material obtained after firing using such a coating agent there is a problem that the coating layer for the heat insulating material is peeled off, and the dust prevention property of the coating layer for the heat insulating material, There was also a problem of low oxidation resistance and mechanical strength.
  • the coating agents described in Document 2 and Document 3 have problems in terms of safety and hygiene in the work environment because the solvent of the coating agent is an organic liquid.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and has a smooth and dense surface, excellent surface smoothness and surface glossiness, and sufficiently low gas permeability, Thermal insulation coating layer capable of imparting excellent dust prevention, oxidation resistance, mechanical strength and heat insulation effect to the laminate for thermal insulation, and the thermal insulation stack provided therewith It is an object of the present invention to provide a layered body, a coating agent for a heat insulating material for obtaining the layered body, and a method for producing the coating agent for the heat insulating material.
  • the inventors of the present invention obtained a specific carbonized material, scaly graphite, a sticking agent, and an aqueous liquid agent in a coating agent for a heat insulating material. Workability of the resulting insulation coating agent is improved, and the coating layer for insulation obtained by applying the coating agent for insulation and carbonizing it has excellent surface smoothness and surface gloss. It is possible to provide a sufficiently low gas permeability, and the strength is excellent in the anti-dusting, oxidation resistance, mechanical strength and thermal insulation effect of the thermal insulation laminate in which the insulation coating layer is laminated. The present invention has been completed.
  • the coating layer for a heat insulating material according to the present invention includes the carbonized molded body, and the heat insulating material in the laminated body for a heat insulating material provided with a coating layer for a heat insulating material laminated on at least one surface of the carbonized molded body.
  • the carbonized molded body has a bulk density of 0.08 to 0.8 gZcm 3 .
  • the gas permeability of the insulating material coating layer is 8.0 NL / hr-cm 2 -mmH 2 O or less.
  • the thickness of the coating layer for a heat insulating material is 50 ⁇ m to 3 mm.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a gas permeability measuring apparatus used for measuring such a gas permeability.
  • the gas permeability measuring device shown in FIG. 1 has an upper cup 1 having a cylindrical recess with an inner diameter of 19 mm and a height of 50 mm at the center of the lower surface, and an inner diameter of 19 mm and a height at the center of the upper surface.
  • a lower cup 2 provided with a cylindrical recess of 50 mm.
  • the upper cup 1 and the lower cup 2 are disposed so that the lower surface of the upper cup 1 and the upper surface of the lower cup 2 face each other so that the central axes of the surfaces are on the same line.
  • the lower force tip 2 is fixed in such a gas permeability measuring apparatus.
  • the upper cylinder 1 is provided with an air cylinder 3. Powerful air cylinder 3 allows upper cup It is possible to move 1 up and down and to adjust the surface pressure between the cups.
  • an air introduction pipe 4 is connected to the lower cup 2, and a flow meter 5 is installed in such an air introduction pipe 4.
  • a differential pressure measuring device 6 is connected to the lower cup 2.
  • a chloroprene rubber 7 having a hardness of 30 to 40 is attached to the lower surface of the upper cup 1 and the upper surface of the lower cup 2.
  • a purge hole 8 is provided in the upper part of the upper cup 1. Further, in the gas permeability measuring apparatus shown in FIG.
  • Sample 9 is a heat insulating material in which a coating layer 9a for heat insulating material is laminated on the surface of a carbonized molded body 9b (length 100 mm, width 100 mm, thickness 6 mm) having a bulk density of 0.08-0.8 gZcm 3 .
  • a flow meter 5 a flow type flow meter capable of adjusting 100 to 1000 NLZhr is used.
  • the differential pressure measuring instrument 6 the product name "Digital" manufactured by YOKOGAWA HOKUSHIN, which can measure in the measuring range 0 to 200mMHO.
  • the upper cup 1 and the lower cup 2 are closed, and air is vented from the air introduction pipe 4.
  • the flow rate of air is adjusted to 600 NLZhr by the flow meter 5.
  • zero correction of the differential pressure measuring device 6 is performed.
  • the average value ⁇ of the obtained differential pressure is introduced to obtain the gas permeability.
  • the carbonized molded body 9b of the sample 9 is a porous body and hardly affects the pressure when the air flow rate is 600 NLZhr. Therefore, the gas permeability measured using the sample 9 is The gas permeability of the insulation layer for the heat insulating material is used.
  • the coating layer force for the heat insulating material is applied to the entire surface of the carbonized molded body having a width of 40 mm, a length of 40 mm, and a thickness of 40 mm. Reduce the amount of particles with a particle size of 0.3 m or more generated when an inert gas is blown onto the laminate for a heat insulating material having a coating layer at a flow rate of 500 mLZ for 340 seconds to 300 or less. It is preferred to be a thing.
  • a sample preparation method will be described.
  • a carbonized molded body having a bulk density of 0.08 to 0.8 gZcm 3 was measured using a diamond cutter in a size of 40 mm in width, 40 mm in length, and 40 mm in thickness. cut.
  • this on the entire surface of the carbonized-molded body for a thermal insulator coating agent was applied at a rate of LkgZm 2 with a brush, no pressure to cure the ⁇ while dried 3 hours at a temperature of 0.99 ° C
  • a vacuum furnace it was graphite-treated for 1 hour at a temperature of 2 000 ° C and used as a sample.
  • the center of the opening surface and the center of the coating layer for the heat insulating material are made parallel to the opening surface at the tip of the gas distribution pipe having an inner diameter of 3.5 mm for introducing argon gas and the coating layer surface for the heat insulating material of the sample. And the center of the coating layer surface for the insulation of the sample and the center of the opening surface are 10 mm apart, so that Place the sample.
  • argon gas of ultra high purity purity 99. 99%
  • the amount of argon gas introduced is reduced to 5 LZ, and the gas suction pump built in the particle counter is activated. Then, the argon gas introduced into the three-necked buffer tank is sucked into the particle counter.
  • the number of particles with a particle size of 0.3 m or more sucked by such suction is measured with a particle counter.
  • the number of particles having a particle size of 0.3 m or more measured in this way is defined as the dust generation amount.
  • the coating layer for a heat insulating material of the present invention is coated on the entire surface of the carbonized molded body having a width of 100 mm, a length of 100 mm, and a thickness of 40 mm. It is preferable that the mass reduction rate in an acid resistance test in which the laminate for a heat insulating material provided with a layer is maintained in air at a temperature of 600 ° C. for 5 hours is 10.0% or less. Better!/,.
  • the heat insulating material coating layer has a layer strength of 100 mm in width, 100 mm in length, and 40 mm in thickness on the entire surface of the carbonized molded body.
  • the mass reduction rate shall be not more than 10.0% in an acid resistance test in which the thermal insulation laminate including a coating layer is maintained in air at 600 ° C for 10 hours. Is more preferred.
  • a sample preparation method will be described.
  • a carbonized molded body having a bulk density of 0.08 to 0.8 gZcm 3 is cut into a size of 100 mm in width, 100 mm in length, and 4 Omm in thickness using a diamond cutter.
  • this on the entire surface of the carbonized-molded body for a thermal insulator coating agent was applied at a rate of LkgZm 2 with a brush, no pressure to cure the ⁇ while dried 3 hours at a temperature of 0.99 ° C
  • a vacuum furnace it was graphite-treated for 1 hour at a temperature of 2 000 ° C and used as a sample.
  • the quartz case containing the sample is placed in a pine furnace (Denken Co., Ltd., KDF P-90G), and the quartz case is purged with nitrogen, and then heated to 600 ° C. After stabilizing the temperature force at 600 ° C, inject 2LZ of air and hold for 5 hours. After that, the atmosphere inside the quartz case is again replaced with nitrogen, and then naturally cooled to 150 ° C. After cooling to 150 ° C. in this way, the quartz case is taken out of the electric furnace and further placed in a desiccator to cool to room temperature.
  • the mass of the sample is measured to the order of 0.1 mg with an electronic balance, and the mass reduction rate due to oxidation at 600 ° C for 5 hours is based on the mass before the acid resistance test. Ask for.
  • the value of the mass reduction rate obtained in this way is defined as 5 hours of acid resistance.
  • the coating layer for a heat insulating material is 20 mm in width, 100 mm in length, 10 mm in thickness of the carbonized molded body having a width of 20 mm and a length of 100 mm.
  • the maximum breaking load force in the bending strength test in which a central concentrated load was applied under the conditions of a fulcrum span of 80 mm and a crosshead speed of 1. OmmZ was obtained using the insulation laminate having the insulation coating layer on both surfaces. It is preferable that the bending strength is 1. OMPa or more.
  • a sample preparation method will be described.
  • a carbon steel mold with a bulk density of SO. 08 to 0.8 g / cm 3 is made into a diamond having a width of 120 mm, a length of 120 mm, and a thickness of 1 Omm. Cut out with a cutter.
  • 120mm wide and 120mm long Apply a coating agent for thermal insulation on both the upper and lower surfaces with a brush at a rate of lkgZcm 2 , then cure the resin while drying for 3 hours under a temperature of 150 ° C with no pressure applied in a vacuum furnace.
  • the graphite was treated for 1 hour at 2000 ° C.
  • the sample was cut with a diamond cutter into a size of 20 mm wide and 100 mm long while maintaining the thickness after graphitization.
  • the maximum breaking load force bending strength is obtained by performing a bending test with a central concentrated load under the conditions of a plastic fulcrum and a punch with a radius of 5mm for OmmZ.
  • the coating layer for a heat insulating material of the present invention the coating layer force for a heat insulating material is used.
  • a content of the scaly graphite powder is 10 to 200 parts by mass and a content of the adhesive is 2 with respect to 100 parts by mass of the carbonized material. It is preferable that the content of -50 parts by mass and the aqueous liquid agent is 50-600 parts by mass
  • the adhesive is methylcellulose, ethinoresenorelose, methinorethynoresenorelose, hydroxyethinoremethinoresenore mouth, hydroxy Methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, and starch strength are particularly preferred to be at least one selected from methyl cellulose! /.
  • the carbonized material is preferably furan resin.
  • an average particle diameter of the scaly graphite powder is in a range of 50 to 500 m.
  • the scaly graphite powder has a first scaly graphite powder having an average particle diameter in the range of 50 to 500 ⁇ m and an average particle diameter of 1 ⁇ m. m or more 5
  • a second scaly graphite powder in a range of less than 0 m, and a mixing ratio in terms of mass of the first scaly graphite powder and the second scaly graphite powder is preferably in the range of 4: 6 to 8: 2.
  • the laminate for a heat insulating material of the present invention includes a carbonized molded body having a bulk density of 0.08 to 0.8 gZcm 3 and the carbonized molded body of the present invention laminated on at least one surface of the carbonized molded body. And a coating layer for a heat insulating material.
  • the coating agent for a heat insulating material of the present invention comprises:
  • the content of the scaly graphite powder is 10 to 200 parts by mass and the content of the adhesive is 2 to 5 with respect to 100 parts by mass of the carbonized material.
  • the content of 0 part by mass and the aqueous liquid agent is preferably 50 to 600 parts by mass.
  • the adhesive may be methylcellulose, ethinoresenorelose, methinorethynorenorose, hydroxyethinoremethinoresenore mouth, hydroxy Methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, and starch strength are particularly preferred to be at least one selected from methyl cellulose! /.
  • the carbonized material is preferably furan resin.
  • an average particle diameter of the scaly graphite powder is in a range of 50 to 500 m.
  • the scaly graphite powder has a first scaly graphite powder having an average particle size in the range of 50 to 500 ⁇ m and an average particle size of 1 ⁇ m.
  • first scaly graphite powder Second scaly graphite powder
  • Second scaly graphite powder a mixing ratio in terms of mass of the first scaly graphite powder and the second scaly graphite powder
  • the method for producing a coating agent for a heat insulating material includes a step of dispersing a scaly graphite powder in water to obtain a first dispersion, and a method in which an adhesive is dispersed in an organic solvent compatible with water.
  • a step of dispersing a carbonized material that can be 40% or more to obtain a coating agent for a heat insulating material.
  • the coating agent for heat insulating material of the present invention has a smooth and dense surface, excellent surface smoothness and surface glossiness, and sufficiently low gas permeability.
  • a coating layer for heat insulating material capable of imparting excellent dusting prevention property, oxidation resistance, mechanical strength and heat insulating effect to the laminate is not necessarily known, but the present inventors are as follows. I guess as follows. That is, in the present invention, it is possible to sufficiently suppress the fluidity of the aqueous liquid agent by the action of the specific adhesive agent contained in the insulating agent coating agent.
  • the adhesive agent fills the gaps between the particles of the scaly graphite powder together with other components, and the carbonized molded article It adheres to the surface composition.
  • the adhesive between the particles of the scaly graphite powder is fixed while filling with the adhesive, cracks are sufficiently prevented from occurring in the coating layer for the heat insulating material after carbonization, and the surface smoothness is improved. Surface glossiness is imparted, and almost no peeling of the coated surface is observed.
  • the coating layer for heat insulating material after carbonization has excellent surface smoothness and surface glossiness, it becomes possible to exert a sufficient heat insulating effect due to its high heat reflection efficiency.
  • a smooth and dense coating layer for heat insulating material on the carbonized molded body it is possible to obtain a heat insulating material laminated body having excellent dust generation prevention, oxidation resistance, mechanical strength and heat insulating effect. I guess it will be possible.
  • the working environment during the coating operation using an aqueous liquid agent is used. It is assumed that it will be possible to improve safety and hygiene.
  • the surface is smooth and dense, excellent in surface smoothness and surface glossiness, and sufficiently low in gas permeability.
  • Coating layer for heat insulating material capable of imparting dust prevention, oxidation resistance, mechanical strength and heat insulating effect, laminate for heat insulating material having the same, coating agent for heat insulating material for obtaining the same,
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a gas permeability measuring device used for measuring gas permeability.
  • the coating layer for a heat insulating material of the present invention is for the heat insulating material in the heat insulating material laminate including a carbonized molded body and a coating layer for the heat insulating material laminated on at least one surface of the carbonized molded body.
  • the carbonized molded body has a bulk density of 0.08 to 0.8 gZcm 3 .
  • the gas permeability of the insulating material coating layer is 8.0 NL / hr-cm 2 -mmH 2 O or less.
  • the gas permeability of the coating layer for a heat insulating material of the present invention is 8.0 NL / hr-cm 2 -mmH 2 O.
  • the coating layer for heat insulating material of the present invention When the transmittance exceeds 8.0 NL / hr-cm 2 -mmH 2 O, the coating layer for heat insulating material of the present invention
  • the thickness of the coating layer for a heat insulating material of the present invention is preferably 50 ⁇ m to 3 mm, preferably 100 m to: Lmm, more preferably 150 / ⁇ ⁇ to 500 / Force to be ⁇ m Is preferred.
  • the thickness of the coating layer for heat insulating material is less than 50 m, sufficient acid resistance and mechanical strength are provided for the laminated body for heat insulating material on which the coating layer for heat insulating material of the present invention is laminated. It tends to be difficult to give.
  • the thickness of the coating layer for the heat insulating material exceeds 3 mm, the rate of increase in the acid resistance effect is not so large that it becomes uneconomical and cracks are caused by expansion and contraction due to heat. Or surface smoothness and surface gloss tend to be reduced.
  • the heat insulating material coating layer is provided on the entire surface of the carbonized molded body having a width of 40 mm, a length of 40 mm, and a thickness of 40 mm. Less than 300 particles (more preferably less than 250 particles) of particles with a particle size of 0.3 m or more that are generated when an inert gas is blown on the heat insulation laminate for 340 seconds at a flow rate of 500 mLZ. A coating layer for a heat insulating material is preferred.
  • the object to be treated containing a metal or an inorganic compound in the heating furnace covered with the heat insulating material laminate in which the heat insulating material coating layer of the present invention is laminated.
  • the material to be treated tends to be contaminated by particles (dust) having a particle size of 0.3 ⁇ m or more released into the heating furnace.
  • the method for measuring such a dust generation amount is as described above.
  • the coating layer for a heat insulating material is formed on the entire surface of the carbonized molded body having a width of 100 mm, a length of 100 mm, and a thickness of 40 mm.
  • the mass reduction rate in an acid resistance test in which the laminate for heat insulating material provided is maintained in air at 600 ° C for 5 hours is 10.0% or less (more preferably 7.0% or less).
  • a thermal insulation coating layer is preferred.
  • the coating layer for a heat insulating material according to the present invention has a coating layer strength of 100 mm, a length of 100 mm, and a thickness of 40 mm. Acid heat resistance test in which the laminate for a heat insulating material provided with the coating layer for a heat insulating material on the entire surface of the carbonized molded body is kept in air at a temperature of 600 ° C for 10 hours. It is further preferable that the mass reduction rate at 1 is 10% or less (particularly preferably 7.0% or less).
  • both the upper and lower surfaces of the carbonized molded body having a width of 20 mm, a length of 100 mm, and a thickness of 10 mm are 20 mm wide and 100 mm long.
  • Bending strength with central concentrated load under the condition of OmmZ Maximum breaking load in the test It is preferable to use a coating layer for a heat insulating material having a bending strength determined from 1. OMPa or more (more preferably 1.5 MPa or more). If the bending strength obtained from such maximum breaking load is less than 1. OMPa, handling properties during transportation and installation in a heating furnace tend to be reduced from the viewpoint of shape retention. The method for measuring the bending strength is as described above.
  • An aqueous liquid agent that dissolves the adhesive agent and disperses or dissolves the carbonized material, and a powerful heat insulating material coating agent are applied to at least one surface of the carbonized molded article and then carbonized.
  • a coating layer for a heat insulating material is preferable. Such a coating material for a heat insulating material will be described later.
  • the laminate for a heat insulating material of the present invention in which the coating layer for a heat insulating material of the present invention as described above is laminated will be described. That is, the laminate for a heat insulating material of the present invention comprises a carbonized molded body having a bulk density of 0.08 to 0.8 gZcm 3 and the coating for a heat insulating material of the present invention laminated on at least one surface of the carbonized molded body. And a layer.
  • the coating layer for a heat insulating material of the present invention described above is laminated, excellent dust generation prevention property, oxidation resistance, mechanical strength and heat insulation effect are obtained. Has been granted fruit.
  • the coating agent for a heat insulating material of the present invention that can form the above-described coating layer for a heat insulating material of the present invention will be described.
  • the coating agent for a heat insulating material of the present invention is
  • carbon ⁇ is a commonly used carbonization firing treatment under a temperature condition of about 800 ° C to less than 20000 ° C, and 2000 ° C to 3000 ° C. It means any one of the heat treatment including the graphitization treatment under the temperature condition, and the one subjected to the heat treatment and the one subjected to the heat treatment.
  • the carbonized material contained in such a coating material for a heat insulating material is a carbonized material having a carbonization rate of 40% or more.
  • a carbonized material is preferably one that can have a carbonization rate of 50% or more. If the carbonization rate is less than 40%, heat shrinkage is large during the carbonization process, causing cracks, or the amount of noinda component after carbonization is insufficient, and the coating layer for heat insulating material is peeled off. There is a tendency.
  • Such carbonized materials include those that can be carbonized such as thermosetting rosin pitch, which can have a carbonization rate of 40% or more, those that have already been carbonized, or any of these forces.
  • thermosetting resin include phenol resin and furan resin.
  • carbonized material other than the thermosetting resin include earth graphite powder, artificial graphite powder, glassy carbon powder, carbon please, carbon black, and the like. Further, among such carbonized materials, it is preferable to use furan resin from the viewpoint of higher adhesion to the carbonized molded body and appropriate fluidity.
  • Such a carbonized material has a viscosity that is difficult to flow at a temperature up to the carbonization of the coating agent for a heat insulating material, together with the adhesive used together, and the gap between the scaly graphite powders. It has fluidity to the extent that it can be filled.
  • the fluidity of such carbonized materials depends on the type of carbonized material and the resulting coating agent for thermal insulation. Therefore, it is necessary to select as appropriate depending on the situation, because it is also affected by the composition of the adhesive, the type and properties of the adhesive used, the size of the scaly graphite powder, the bulk density of the surface to be coated, and the like.
  • a coating agent for a heat insulating material is applied to a carbonized molded body, heated to a carbonization temperature and carbonized, and then the coating component is coated. Judgment is made by observing the situation that flows from the coating surface to the inside, and the method of selecting conditions accordingly is adopted.
  • the scaly graphite powder contained in the coating material for a heat insulating material acts so that each component hardly flows during the process of carbonizing the coating agent for a heat insulating material. Therefore, such a scaly graphite powder is required to have a certain size (average particle diameter) in order to achieve the above-described action.
  • the average particle size of such scaly graphite powder depends on the bulk density of the carbonized molded article and the adhesive used in the coating agent for heat insulating materials, so it should be specified unconditionally. I can't. For example, if the bulk density of the coated surface is small!
  • the average particle size of the scaly graphite powder is too fine, the coating agent tends to flow from the surface to be coated to the inside. Compared to the case where the bulk density of the surface is large, the scaly graphite powder tends to have a low adhesive strength unless it has a large average particle size. On the other hand, if the average particle size of the scaly graphite powder is too large, the coating property and dispersion stability of the resulting coating agent for heat insulating material tend to be lowered and the handling tends to be difficult. Therefore, the average particle size of the scaly graphite powder must be selected as appropriate.
  • the average particle diameter of such scaly graphite powder is 50 111 to 500 111 when the bulk density of the material to be coated is 0.08 to 0.8 g / cm 3 . More preferably, it is more preferably 60 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the average particle size of such scaly graphite powder is less than 50 m, the heat reflectivity and the heat insulation effect tend to be lowered, and the adhesive strength of the coating layer for the heat insulating material in the laminate for the heat insulating material becomes small, and the heat insulating material. The coating layer tends to be easily peeled off.
  • first scaly graphite powder scaly graphite powder having such an average particle diameter
  • second scaly graphite powder scaly graphite powder having a smaller average particle diameter
  • the second scaly graphite powder By including such second scaly graphite powder in the coating agent for a heat insulating material, the second scaly graphite powder enters a gap formed between particles of the first scaly graphite powder during coating, It is possible to reduce the gaps between the scaly graphite powder particles. Therefore, the inclusion of such second scaly graphite powder tends to provide a higher heat insulating effect, oxidation resistance and mechanical strength.
  • the average particle size of the second scaly graphite powder is preferably 1 ⁇ m or more and less than 50 m, more preferably 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the scaly graphite powder includes a first scaly graphite powder having an average particle diameter in the range of 50 to 500 m, and an average particle diameter of 1 ⁇ m or more and less than 50 ⁇ m ( More preferably, it contains a second scaly graphite powder in the range of 5 ⁇ m to 30 ⁇ m. If the average particle size of the second scaly graphite powder is less than m, the particle size becomes too small, causing dust to scatter when mixed, or desorbing from the insulation coating layer.
  • the gap between the scaly graphite powder particles There is a tendency to fail to achieve the effect of reducing.
  • the blend ratio of the first and second scaly graphite powders in terms of mass is such that the first scaly graphite powder: second scaly graphite powder is about 4: 6 to 8: 2. It is more preferable that the ratio is about 4: 6 to 7: 3.
  • the blending ratio of the first scaly graphite powder is less than the lower limit, the amount of dust generation tends to increase, the surface gloss tends to decrease, or the heat insulation effect tends to decrease.
  • the acid resistance tends to decrease and the surface smoothness tends to decrease.
  • first and second scaly graphite powders are not particularly limited, but include natural graphite (including massive natural graphite having crystal orientation) or Kist graphite generated at the bottom of the blast furnace. Can be used.
  • the adhesive contained in the coating agent for heat insulating material can adhere a carbide or a component in the process of carbonization after an aqueous liquid agent described later evaporates in the process of carbonization. Is something.
  • a sticking agent a force generally used as a sticking agent or a paste can be used.
  • methylcellulose which is more preferably methylcellulose, ethinoresenorelose, hydroxyethinoremethenoresenorelose, or hydroxypropinoremethinoresenorose.
  • methylcellulose which is more preferably methylcellulose, ethinoresenorelose, hydroxyethinoremethenoresenorelose, or hydroxypropinoremethinoresenorose.
  • the type and content of such a sticking agent may be appropriately selected and used so that the viscosity of the resulting heat insulating material coating agent at 20 ° C is in the range of 50 to 15000 mPa ⁇ s. It is more preferable to select and use appropriately so as to be in the range of 1000 to 10,000 mPa's.
  • the adhesive so that the viscosity of the coating agent for heat insulating material is within the above range, the flow of other components is sufficiently suppressed during the carbonization process. Since each component including the adhesive and the carbonized component on the contact surface of the carbonized molded article are sufficiently fixed, it is more difficult for the insulation material coating agent and the coated surface to be closer to each other.
  • the adhesive layer sufficiently suppresses the flow of other components during the carbonization process, the resulting insulating coating layer becomes smooth and dense.
  • the transmittance can be made sufficiently low, and further, dust prevention, oxidation resistance and mechanical strength can be improved.
  • the kind and content of such a sticking agent is for a heat insulating material obtained by carbonization.
  • the thickness of the coating layer is 50 m to 3 mm, dust prevention, oxidation resistance and mechanical strength are further improved and its gas permeability is more reliably 8.0 NL / hr-cm 2- m From the viewpoint of making it less than mH O, the prepared coating material for heat insulating material at 20 ° C.
  • the viscosity is appropriately selected and used so that the viscosity is in the range of 2000-10000 mPa's. It is particularly preferable that the viscosity is appropriately selected so that the viscosity is in the range of 2000-8000 mPa ⁇ s.
  • the aqueous liquid agent contained in the heat insulating material coating agent dissolves the adhesive and disperses or dissolves the carbonized material.
  • an aqueous liquid agent include water and organic solvents having compatibility with water.
  • organic solvents include alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, n -butyl alcohol, isobutyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, ethyl acetate sorb, and furfuryl alcohol.
  • Ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; aldehydes such as 2-furylaldehyde; ethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, butyl diglycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol 1, 7-heptanediol and the like.
  • an aqueous liquid agent water and one or more organic solvents other than water can be mixed and used. Further, as such an aqueous liquid agent, it is preferable to use a mixture of water and the following organic solvent having compatibility with water.
  • an organic solvent such as butyl diglycol or ethyl acetate solvent from the viewpoint of high compatibility with water and high compatibility with a sticking agent. Is more preferable.
  • the adhesive agent is contained in the heat insulating material coating agent V, the heat insulating material coating agent does not agglomerate and form a lump in the heat insulating material coating agent. Can be kept dispersed.
  • the content of each component with respect to 100 parts by mass of the carbonized material is 10 to 200 parts by mass of the scaly graphite powder, 2 to 50 parts by mass of the adhesive agent, and
  • the aqueous liquid agent is preferably 50 to 600 parts by mass.
  • the content of such scaly graphite powder is less than 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the carbonized material. If it is full, it is difficult to reduce the thermal conductivity, so the heat insulation effect tends to decrease.
  • the amount exceeds 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the carbonized material
  • the surface smoothness and surface of the coating layer for heat insulating material obtained by reducing the coating property and dispersion stability on the carbonized molded body Glossiness tends to decrease.
  • the content of such scaly graphite powder improves dust generation prevention, oxidation resistance and mechanical strength of the resulting heat insulating material coating layer, and more reliably provides gas permeability of 8.0 NL. / hr-cm 2 -mmH O or less
  • it is more preferably 20 to 150 parts by mass, and further preferably 30 to 130 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the carbonized material.
  • the content of the adhesive is less than 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the carbonized material, the viscosity of the resulting heat insulating material coating agent at 20 ° C becomes low, and the carbonization process In other words, it is difficult to sufficiently control the flow of other components in the heat-insulating material coating layer obtained by carbonization, which reduces dust generation prevention, acid resistance and mechanical strength, and lowers gas permeability. It tends to be difficult to suppress.
  • the content of such a sticking agent exceeds 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the carbonized material, the resulting coating agent for heat insulating material becomes too high at 20 ° C.
  • the surface smoothness and surface gloss of the resulting insulating coating layer tend to be reduced.
  • the content of such a sticking agent is to improve the dust prevention, oxidation resistance and mechanical strength of the resulting heat insulating material coating layer, and to ensure its gas permeability more reliably 8.0 NL / From the point of view of hr-cm 2 -mmH O or less, 2
  • the content of the aqueous liquid agent is less than 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the carbonized material, the viscosity of the coating agent tends to be too high and workability such as coating properties tends to be lowered.
  • the concentration of other components in the coating agent becomes low, and a large number of times of application is required in order to obtain a coating layer for a predetermined thickness Tend to be necessary.
  • the content of such an aqueous liquid agent is to improve the dust prevention, oxidation resistance and mechanical strength of the resulting insulation coating layer, and to ensure its gas permeability more reliably. / hr-cm 2 -mmH O or less
  • the amount is 100 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the carbonized material. Good.
  • carbon fibers can be contained in addition to the respective components. Such carbon fibers contribute to reinforcing the coating layer. Therefore, the intensity
  • Such carbon fiber may be any of PAN, pitch, and rayon carbon fibers. It is preferable to use carbon fibers having an average fiber length of 0.02 to 2 mm, and more preferably 0.05 to 1.5 mm. If the average fiber length is less than 0.02 mm, the effect of reinforcing the resulting insulating coating layer tends to be reduced.
  • the average fiber length of such carbon fibers exceeds 2 mm, it is uniformly dispersed in the insulating coating agent. Tend to be difficult. That is, by setting the average fiber length of such carbon fibers in the above range, the effect of reinforcing the obtained coating layer for a heat insulating material and the uniform dispersion of the carbon fibers are balanced. It tends to be kept.
  • the measuring method of such an average fiber length of carbon fiber is shown in the below-mentioned Example.
  • the content of such carbon fibers is preferably 200 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the carbonized material.
  • the content of such carbon fibers exceeds 200 parts by mass, it tends to be difficult to uniformly disperse the carbon fibers.
  • the coating agent for a heat insulating material preferably has a viscosity in the range of 50 to 15000 mPa ⁇ s at a temperature of 20 ° C, and more preferably 1000 to lOOOOmPa ⁇ s.
  • a coating material for a heat insulating material when the thickness of the obtained coating layer for a heat insulating material is 50 m to 3 mm, the oxidation resistance, the dust prevention property and the mechanical strength are improved.
  • the viscosity under a temperature condition of 20 ° C. is 2000 to 1000 from the viewpoint that the gas permeability is more reliably 8.0 NL / hr-cm 2 -m mH 2 O or less.
  • the coating agent for heat insulating material is less than the lower limit, when the coating agent is coated on the surface of the carbonized molded body, the coating agent penetrates too much into the carbonized molded body, and the insulating agent has a uniform thickness. It becomes difficult to form a coating layer for materials, The resulting heat-insulating coating layer has a high gas permeability, and tends to decrease acid resistance, dust prevention and mechanical strength.
  • the viscosity of the coating agent for heat insulating material exceeds the above upper limit, the workability at the time of coating deteriorates, and surface smoothness and surface gloss cannot be obtained.
  • the oxidation resistance, dust generation prevention and mechanical strength of the resulting coating layer for heat insulating material tend to decrease.
  • the method for producing such a heat insulating material coating agent is not particularly limited, and a method capable of uniformly dispersing the scaly graphite powder, the adhesive and the carbonized material in the aqueous liquid agent may be appropriately employed. Although it is possible, as a method for producing such a coating material for a heat insulating material, it is preferable to employ the method for producing a coating material for a heat insulating material of the present invention described below.
  • each component used in the method for producing a coating agent for a heat insulating material according to the present invention and the amount of each component added (content in the coating agent for a heat insulating material) are as described above.
  • the method for producing a coating agent for a heat insulating material of the present invention includes a step of dispersing a scaly graphite powder in water to obtain a first dispersion, and a method of dispersing a sticking agent in an organic solvent compatible with water. A step of obtaining a second dispersion, a step of mixing the first dispersion and the second dispersion to obtain a third dispersion, and a carbonization rate of 40% in the third dispersion. And a step of dispersing a carbonization material that can be obtained to obtain a coating agent for a heat insulating material.
  • a method for producing a coating agent for a heat insulating material of the present invention first, while stirring water with a stirrer, scaly graphite powder is charged therein and uniformly dispersed therein. Obtain a dispersion.
  • the water used as the dispersion medium is selected from the aforementioned aqueous liquid agents.
  • such a first dispersion may contain the above-mentioned carbon fiber together with the scaly graphite powder as necessary.
  • the adhesive is dispersed in an organic solvent compatible with water while stirring until the mass disappears to obtain a second dispersion.
  • the second dispersion is added to the first dispersion thus obtained, and mixed uniformly with good stirring to obtain a third dispersion.
  • a carbonized material having a carbonization rate of 40% or more can be added and dispersed uniformly to obtain a coating agent for heat insulating material.
  • the scaly graphite powder, the adhesive agent, and the carbonized material can be uniformly dispersed. That is, when a scaly graphite powder, a sticking agent, and a carbonized material are contained in an aqueous liquid regardless of the order, the components of the sticking agent and the carbonized material are likely to agglomerate because they have a high viscosity. It becomes difficult to uniformly disperse each component in the aqueous solution.
  • a first dispersion in which scaly graphite powder is dispersed in water in advance, and an organic solvent and a sticking agent in advance are dispersed.
  • the third dispersion liquid using the second dispersion liquid in the stage of preparing the third dispersion liquid!
  • the scaly graphite powder and the adhesive can be uniformly dispersed in the aqueous liquid agent.
  • the compatibility between the carbonized material and the third dispersion is improved, so that the carbonized material can be uniformly dispersed.
  • each component can be uniformly dispersed.
  • Such a method for producing a coating layer for a heat insulating material is basically a method including a coating step of a coating agent for a heat insulating material and a carbonization step of the coating agent for the heat insulating material.
  • the step of applying the heat insulating material coating agent will be described.
  • carbonization molding with a bulk density of 0.08 to 0.8 gZcm 3 is performed.
  • a laminate before carbonization coated with a coating agent for heat insulating material is obtained.
  • the material to be coated used for producing such a coating layer for a heat insulating material is a carbonized molded body having a bulk density of 0.0 to 0.8 gZcm 3 and a bulk density of 0.09 to 0.75 g / more preferred tool bulk density carbonized-molded body cm 3 0. 1 to 0. carbonized-molded body 7GZcm 3 is more preferable.
  • the bulk density of such a carbonized molded product is less than 0.08 gZcm 3 , each component of the insulation coating agent flows into the carbonized molded product when a coating agent for a thermal insulation material is applied.
  • the layer exceeds 0.8 gZcm 3 , the heat insulating effect is lowered.
  • the coating layer for a heat insulating material is prevented from peeling off from the surface of the carbonized molded article and generation of dust and the like is provided, and surface smoothness and surface glossiness are imparted to the surface.
  • Carbonized compacts that should increase the mechanical strength of laminates for thermal insulation obtained by carbonization are targeted. Examples of such a carbonized molded body include single-layer or multi-layer carbonized molded bodies such as carbon fiber felt, graphite sheet, carbon fiber cloth, and carbon fiber-containing paper.
  • a method for applying a coating agent for a heat insulating material to such a carbonized molded body is not particularly limited, and a known method can be appropriately applied.
  • a method using a device such as a printing machine or a bar coater.
  • a method using a roller, a brush, or the like, a method of applying by spraying with a sprayer, or the like can be used.
  • the coating amount of the coating agent for a thermal insulator that the force 500 ⁇ 2000GZm 2 and is preferred instrument 700 ⁇ 1500gZm 2 to there are different from depending on the type of carbonized-molded body to be applied Is more preferable.
  • the coating amount is less than 500 gZm 2 , the thickness of the resulting insulation coating layer tends to be less than 50 m.
  • the resulting coating layer for insulation is obtained. It tends to be uneconomical when the thickness exceeds 3 mm.
  • the carbonization step of the coating agent for heat insulating material will be described.
  • the coating material for a heat insulating material obtained as described above is used. Carbonization of the laminate before carbonization coated with the coating agent is performed.
  • the coating layer for heat insulating material of the present invention can be produced on the surface of the carbonized molded body.
  • the coating layer for heat insulating material of the present invention is laminated on the surface of the carbonized molded body.
  • the laminate for a heat insulating material of the invention can be obtained.
  • “carbonization” as used herein refers to a commonly used carbonization firing process at a temperature of 800 ° C to less than 2000 ° C and a graphite alloy at a temperature of 2000 ° C to 3000 ° C. It means heat treatment including treatment.
  • the carbonized molded body to which the coating agent for a heat insulating material is usually applied is also carbonized at the same time.
  • it may be further baked.
  • the carbonization conditions cannot be unconditionally specified because the V deviation is appropriately set according to the type of the carbonized molded body and the use of the obtained laminate for a heat insulating material.
  • the carbonized molded body used is a carbon fiber felt
  • a high-temperature heating furnace is used and a condition of holding for 1 hour in a non-acidic gas atmosphere or in a vacuum at 2000 ° C is adopted. It is preferable to do.
  • the temperature is slowly increased to about 700 ° C at a rate of temperature increase of, for example, 150 ⁇ 50 ° C Zhr, for example, when gasifying aqueous liquids and the like.
  • the laminate for a heat insulating material (for example, carbon fiber felt) obtained in this way is used as a heat insulating material.
  • a heat insulating material for example, carbon fiber felt
  • the bulk density is preferably changed as appropriate.
  • a coating for a heat insulating material may be formed on a surface obtained by laminating a surface covering material such as a carbon fiber cloth, a carbon fiber-containing spacer, or a cZc composite on a carbonized molded body.
  • a coating agent for a heat insulating material of the present invention can also be produced by applying a polishing agent.
  • a surface coating material such as pyrolytic carbon may be further laminated on the surface of the insulating material coating layer in the insulating material laminate.
  • the present invention is not limited to the following examples.
  • the gas permeability, dust generation, oxidation resistance and bending strength of the coating layer for heat insulating material are measured according to the above-mentioned measuring methods, and the average fiber length, compressive strength, surface smoothness and surface glossiness are measured. It was performed as follows.
  • the average particle diameters of the scaly graphite powder and carbon please used in each example and comparative example were measured by the measurement methods described below.
  • the sample obtained in this way was attached to an image analyzer (trade name “Luzettas IIIU” manufactured by Yureco Co., Ltd.), and the fiber length of a single fiber was measured with 1000 to 1300 measurement pieces, and the average fiber length ( Volume average).
  • a sample used for the measurement of the compressive strength a sample having the same dimensions as the sample used for measuring the dust generation amount and the same coating treatment as the sample used for measuring the dust generation amount is used. Using. Then, using the autograph (trade name “Shimadzu Autograph AGS—H 5kN” manufactured by Shimadzu Corporation) used for the measurement of the bending strength described above, the bending test fulcrum and punch were replaced with the compression test platen, and the load A uniaxial compression test was conducted with the direction parallel to the fiber orientation surface of the sample, and the maximum breaking load force compression strength obtained was determined.
  • A The surface is smooth and has no irregularities
  • a powder sample of scaly graphite powder or carbon please used in each example and each comparative example is prepared. Then, about 0.5 g of such a powder sample is placed in a beaker, and a few drops of a dispersant (trade name “SN Dispersant 7343-C”, manufactured by San Nopco Co., Ltd.) is added to the beaker and shaken while the powder is mixed. The sample is acclimated to the dispersant. Next, after adding 30 mL of pure water to the beaker and applying ultrasonic waves to disperse for about 2 minutes, use a particle size distribution analyzer (trade name “Microtrac FRA-9220” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). To measure the particle size distribution. The average particle size of the powder sample was obtained by rounding the cumulative 50% particle size (that is, the particle size at which the accumulated volume is 50% in the particle size distribution) to the first decimal place.
  • a dispersant trade name “SN Dispersant 7343-C”,
  • Pitch-based carbon fiber felt with an average fiber length of 50 mm (Kureha Chemical Industry Co., Ltd., “Tare Force Felt F-110”)
  • phenol resin-impregnated liquid Showa Polymer Co., Ltd., product
  • the name “Shonol BRS-3896” was impregnated with 44 parts by mass to obtain a laminate in which 6 layers were laminated in a flat plate shape.
  • the laminate thus obtained was press-molded at a temperature of 150 ° C. and a pressure of 0.015 MPa to cure the resin.
  • the laminated body in which the resin is cured in this manner is further graphitized in a vacuum at a temperature of 2000 ° C. for 1 hour, and a flat carbon having a felt part bulk density of 0.16 gZcm 3 is obtained.
  • a fiber felt laminate carbonized molded article: thickness 48 mm
  • the thermal insulation coating agent was applied at a rate of lkgZm 2 with a brush to one side of the carbon fiber felt laminate cut into a size of 100 mm in length, 100 mm in width, and 6 mm in thickness.
  • the resin was cured while drying for 3 hours under the temperature condition of ° C.
  • the temperature was raised to a holding temperature of 2000 ° C at a heating rate of 250 ° CZ.
  • a timed graphitization treatment carbonization
  • Example 2 Instead of the carbon fiber felt laminate having a bulk density of 0.16 g / cm 3 prepared in Example 1, it was treated with graphite at 2000 ° C. in the same manner as in the preparation of the carbonized molded body in Example 1. except for using the bulk density 0. 12 g / cm 3 and becomes thus prepared to obtained bulk density 0. 12 g / cm 3 of carbon fiber felt laminated body (carbonized-molded body), the same procedure as in example 1 A laminate for thermal insulation and samples used for each test were manufactured. The surface of the coating layer for thermal insulation laminated on the thermal insulation laminate thus obtained was smooth and glossy.
  • Example 2 Instead of the carbon fiber felt laminate having a bulk density of 0.16 g / cm 3 prepared in Example 1, it was treated with graphite at 2000 ° C. in the same manner as in the preparation of the carbonized molded body in Example 1. except for using the carbon fiber felt having a bulk density of 0. 4g / cm 3 obtained by prepared so that the bulk density 0. 4g / cm 3, the laminated body for a thermal insulator in the same manner as in example 1 and the Samples used for testing were manufactured. The surface of the insulating coating layer laminated on the insulating laminate thus obtained was smooth and glossy.
  • the content of the scaly graphite powder (A) in Example 1 (made by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., trade name “F # 2—F”) was changed to 48 parts by mass and 28 parts by mass, and the scaly graphite powder (B) (Japan Except that the content of “ACP-3000” manufactured by Graphite Industries Co., Ltd. was changed to 41 parts by mass for 21 parts by mass, the laminate for insulation and the samples used for each test were prepared in the same manner as in Example 1. Manufactured. The surface of the insulating material coating layer laminated on the insulating material laminate thus obtained was smooth and glossy.
  • Example 2 instead of the carbon fiber felt laminate having a bulk density of 0.16 gZcm 3 in Example 1, a carbonized molded body having a bulk density of 0.7 gZcm 3 (trade name “Tare Force NFR” manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd.) was used. Except for this, a laminate for a heat insulating material and a sample used for each test were manufactured in the same manner as in Example 1. The surface of the coating layer for heat insulation laminated on the laminate for heat insulation thus obtained was smooth and glossy.
  • Example 6 instead of the coating agent prepared in Example 1, 100 parts by weight of furan rosin (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name “Hitafuran VF-302”), scaly graphite powder (A) (manufactured by Nippon Graphite Industries Co., Ltd., Product name “F # 2— F”) 50 parts by weight, scaly graphite powder (B) (manufactured by Nippon Graphite Industries Co., Ltd., trade name “Yuji?
  • Example 6 For the heat insulating material prepared by changing the carbon fiber content of the heat insulating material coating agent prepared in Example 6 from 50 parts by mass to 100 parts by mass instead of the heat insulating material coating agent prepared in Example 1.
  • a laminate for a heat insulating material and a sample used for each test were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the coating agent was used.
  • the surface of the coating layer for thermal insulation laminated on the thermal insulation laminate thus obtained was smooth and glossy.
  • Example 1 the thermal insulation coating agent methylcellulose prepared in Example 1 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name “Metroze SM-4000”) ))
  • a heat insulating coating agent prepared from 4.5 parts by mass to 2.3 parts by mass was used. Samples to be used were produced. The surface of the heat insulating material coating layer laminated on the heat insulating material laminate thus obtained was smooth and glossy.
  • the thermal insulation coating agent methylcellulose prepared in Example 1 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name “Metroze SM-4000”) ))
  • Other methylcellulose made by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name “Met” Rose SM-1500 ”
  • a heat insulating material in the same manner as in Example 1 except that the coating agent for heat insulating material prepared with a methyl cellulose content of 4.5 to 9.0 parts by weight was used.
  • the laminated body for a test and the sample used for each test were manufactured.
  • the surface of the coating layer for thermal insulation laminated on the thermal insulation laminate thus obtained is smooth and glossy.
  • the thermal insulation coating agent methyl cellulose prepared in Example 1 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name “Metroze SM-4000”) ”) As another methylcellulose (trade name“ Metrorose SM-400 ”manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and the methylcellulose content was adjusted from 4.5 to 22.5 parts by mass.
  • a laminated body for heat insulating material and a sample used for each test were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the coating agent for heat insulating material was used.
  • the surface of the insulation coating layer laminated on the insulation laminate thus obtained is smooth and glossy.
  • the thermal insulation coating agent butyl diglycol (trade name “Butyl Diglycol” manufactured by Nippon Milk Chemical Co., Ltd.) ) Content of 45 to 18 parts by mass, except that a heat insulating coating material was used, and the same procedure as in Example 1 was used for the heat insulating laminate and each test.
  • a coating agent for heat insulating material prepared in the same manner as in Example 1 was prepared except that methylcellulose was not used.
  • furan resin made by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name “Hitafuran VF-302”
  • scaly graphite powder A
  • F # 2-F scaly graphite powder
  • B scaly graphite powder
  • the carbon fiber content of the thermal insulation coating agent prepared in Example 6 is changed from 50 parts by mass to 100 parts by mass, and the methyl ethyl ketone content 20 to 200 parts by mass, and further mixed and dispersed without mixing scaly graphite powder (B) (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., trade name “ACP-3000”), methyl ethyl cellulose and water
  • B scaly graphite powder
  • ACP-3000 trade name “ACP-3000”
  • a laminate for a heat insulating material and a sample used for each test were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the coating agent for a heat insulating material prepared as described above was used.
  • the surface of the heat insulating material coating layer laminated on the heat insulating material laminate thus obtained was uneven and glossy.
  • the methyl ether ketone content of the heat insulating material coating agent prepared in Example 6 was changed from 20 parts by mass to 200 parts by mass.
  • a laminate for thermal insulation and samples used for each test were produced in the same manner as in Example 1 except that a coating agent for thermal insulation prepared by mixing and dispersing without mixing chill cellulose and water was used. .
  • the surface of the coating layer for a heat insulating material of the laminate for a heat insulating material thus obtained had irregularities and was not glossy.
  • the carbon fiber content of the thermal insulation coating agent prepared in Example 6 is changed from 50 parts by mass to 100 parts by mass, and the methyl ethyl ketone content
  • the heat insulating material laminate and the heat insulating material laminate were prepared in the same manner as in Example 1 except that the heat insulating material coating agent prepared by mixing and dispersing without mixing methyl cellulose and water was used. Samples used for each test were prepared. The surface of the coating layer for heat insulating material laminated on the heat insulating material laminate thus obtained was uneven and glossy.
  • the scaly graphite powder (A) of the thermal insulation coating agent prepared in Example 6 (trade name “F” # 2-F ”) content from 50 parts by mass to 100 parts by mass, methyl ethyl ketone content from 20 parts by mass to 200 parts by mass, and scaly graphite powder (B) (Nippon Graphite Industry Co., Ltd.) Product name “ACP-3000”) Carbon Breeze (made by Sun Chemical Co., Ltd., product name “MC Coats Grade C”) instead of 50 parts by mass (average particle size 11.0 m) ) Insulation laminate and each test in the same manner as in Example 1 except that 100 parts by mass was used and the coating agent for insulation was prepared by mixing and dispersing carbon fiber, methylcellulose and water without mixing. The sample used for was manufactured. The surface of the insulation coating layer laminated on the laminate for insulation obtained in this way was uneven and glossy.
  • the coating layer for a heat insulating material of the present invention obtained by using the coating agent for a heat insulating material prepared in Examples 1 to 11 is a gas. All the transmittance is 7.2 NL / hr-cm 2 -mmH 2 O or less and has a sufficiently low gas permeability.
  • the heat insulating material laminate in which the heat insulating material coating layer of the present invention is laminated has a dust generation amount of 300 or less, the heat insulating material coating layer of the present invention has It was also confirmed that it has excellent dust prevention properties. Furthermore, the laminate for a heat insulating material of the present invention in which the coating layer for a heat insulating material of the present invention is laminated has been confirmed to have excellent oxidation resistance, has high bending strength and compressive strength, and is mechanical. It was confirmed that the strength was also high.
  • the thermal insulation coating layer obtained using the thermal insulation coating agent prepared in Comparative Examples 2 to 5 has a gas permeability of 8.5 NL / hr-cm 2 -mmH 2 O or more.
  • the gas permeability was high. Furthermore, it was confirmed that the laminate for a heat insulating material in which such a coating layer for a heat insulating material is laminated does not have sufficient properties such as dust prevention, oxidation resistance, and mechanical strength. Further, it was confirmed that the coating agent for a heat insulating material prepared in Comparative Example 1 could not be applied to a carbonized molded article having low workability.
  • the surface is smooth and dense, excellent in surface smoothness and surface gloss, and sufficiently low in gas permeability.
  • Thermal insulation coating layer capable of imparting excellent dust generation prevention, oxidation resistance, mechanical strength and thermal insulation effect to the laminate, thermal insulation laminate having the same, and thermal insulation for obtaining the same It is possible to provide a coating agent for heat treatment and a method for producing the coating agent for heat insulation.
  • the coating layer for a heat insulating material of the present invention is excellent in that it provides the above-described properties necessary for a heat insulating material, and therefore, a laminate for a heat insulating material of the present invention using a carbonized molded body is obtained. It is very useful as a coating layer for thermal insulation.

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Abstract

　炭素化成形体と、該炭素化成形体の少なくとも一方の表面に積層された断熱材用コーティング層とを備える断熱材用積層体における前記断熱材用コーティング層であって、 　前記炭素化成形体の嵩密度が０．０８～０．８ｇ／ｃｍ３であり、及び、 　前記断熱材用コーティング層のガス透過率が８．０ＮＬ／ｈｒ・ｃｍ２・ｍｍＨ２Ｏ以下である、断熱材用コーティング層。

Description

明 細 書
断熱材用コーティング層、断熱材用積層体、断熱材用コーティング剤、並 びに、断熱材用コーティング剤の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、断熱材用コーティング層、断熱材用積層体、断熱材用コーティング剤、 並びに、断熱材用コーティング剤の製造方法に関する。
背景技術
[0002] 炭素繊維を成形した炭素繊維系成形断熱材 (断熱材用積層体)は、金属の熱処理 、ファインセラミックスの焼結、各種結晶の引き上げ等に使用される真空炉ゃ雰囲気 炉等の高温炉の断熱材として広く用いられている。そして、このような断熱材用積層 体を製造する方法としては、断熱特性向上、炭素繊維粉の飛散防止、焼結金属から 発生するガスの浸透防止等のために、従来から、炭素繊維フェルト等の高温に曝さ れる炭素化成形体の表面に黒鉛シートや、炭素繊維クロス等の表面被覆材等を貼り 付ける方法等が採用されていた。しかしながら、このような方法においては、炭素化 成形体の表面が曲面や複雑な形をしている場合に、表面被覆材等を炭素化成形体 の表面に密着して貼り付けることが困難であるという問題があった。そのため、このよ うな断熱材用積層体を製造する方法としては、炭素化成形体の表面に黒鉛粉と炭素 化可能な高分子力もなるコーティング剤を塗布し、炭化、黒鉛ィ匕して黒鉛質の膜に変 える方法が採用されてきている。そして、このような断熱材用積層体の製造方法や前 記製造方法に用いる種々のコーティング剤が研究、開示されてきている。
[0003] 例えば、特開昭 50— 104197号公報 (文献 1)においては、鱗状黒鉛の 100質量 部に固体粉末ピッチの 10〜30質量部と前記固形粉末ピッチと相溶性を有する液体 結合剤の 15〜25質量部とを加えて混練、成形したのち還元性雰囲気下で焼成する 黒鉛質成形体の製造方法が開示されている。また、このような文献 1においては、更 に、鱗状黒鉛を用いる場合の問題点が記載されている。そして、このような問題点とし ては、天然産鱗状黒鉛は黒鉛化度及び純度は高いが、その粒形が偏平であるため に加圧によって極端な配向を示し、そのため成形にあたって層状のラミネーシヨン亀 裂を発生し、成形が非常に困難であって良好な成形体が得にくいという問題点が記 載されている。また、文献 1に記載の黒鉛質成形体の製造方法においては、鱗状黒 鉛を用いる場合の層状のラミネーシヨン亀裂の発生を防ぐために、固形粉末ピッチと 相溶性を有する液体結合剤を用いて固形粉末ピッチを溶出し、鱗状黒鉛粒子の配 向を妨げ、ラミネーシヨン亀裂の発生を防止することが記載されている。しかしながら
、文献 1に記載の黒鉛質成形体の製造方法においては、得られる断熱材用コーティ ング層の塗布表面の表面平滑性及び表面光沢性が十分なものではな力つた。また、 得られる断熱材用コーティング層の機械的強度も十分なものではなぐまた前記断熱 材用コーティング層が剥離する問題や発塵防止性が低いといった問題もあった。
[0004] また、特開平 3— 163174号公報 (文献 2)においては、少なくとも、結合剤と、粒径 0. 1〜500 ;ζ ΐηの鱗状黒鉛粉末と、溶媒とを含有する断熱性コーティング剤が開示 されている。また、特開平 3— 228886号公報 (文献 3)においては、炭化可能高分子 化合物、炭化可能高分子化合物の溶剤、黒鉛粉力 なる炭素質成型断熱材用コー ティング剤に、炭化、黒鉛ィ匕時のクラック発生、進展防止剤として、繊維状物質を黒 鉛粉 100質量部に対して 20質量部以下添加するコーティング剤が開示されている。 しかしながら、文献 2や文献 3に記載のコーティング剤においては、作業性が十分な ものではなぐまた、焼成後に得られる断熱材用コーティング層の塗布表面の表面平 滑性及び表面光沢性が十分なものではな力つた。また、このようなコーティング剤を 用 、て焼成後に得られる断熱材用コ一ティング層においては、前記断熱材用コーテ イング層が剥離する問題や、前記断熱材用コーティング層の発塵防止性、耐酸化性 及び機械的強度が低いという問題もあった。更に、文献 2や文献 3に記載のコーティ ング剤においては、コーティング剤の溶媒が有機系液剤であったため、作業環境の 安全面や衛生面でも問題があった。
発明の開示
[0005] 本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、表面が平滑 且つ緻密で表面平滑性及び表面光沢性に優れるとともに十分に低いガス透過性を 有し、しかも、断熱材用積層体に優れた発塵防止性、耐酸化性、機械的強度及び断 熱効果を付与することが可能な断熱材用コーティング層、それを備えた断熱材用積 層体、それを得るための断熱材用コーティング剤、並びに、その断熱材用コーティン グ剤の製造方法を提供することを目的とする。
[0006] 本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、断熱材用コーティ ング剤に特定の炭素化材、鱗状黒鉛、粘貼剤及び水系液剤を含有させることにより、 得られる断熱材用コーティング剤の作業性が向上し、更に、その断熱材用コーティン グ剤を塗布し、炭素化させて得られる断熱材用コーティング層に、優れた表面平滑 性と、表面光沢性と、十分に低いガス透過性とを付与でき、し力も、その断熱材用コ 一ティング層が積層された断熱材用積層体に優れた発塵防止性、耐酸化性、機械 的強度及び断熱効果を付与することが可能となることを見出し、本発明を完成するに 至った。
[0007] すなわち、本発明の断熱材用コーティング層は、炭素化成形体と、該炭素化成形 体の少なくとも一方の表面に積層された断熱材用コーティング層とを備える断熱材用 積層体における前記断熱材用コーティング層であって、
前記炭素化成形体の嵩密度が 0. 08〜0. 8gZcm3であり、及び、
前記断熱材用コーティング層のガス透過率が 8. 0NL/hr-cm2-mmH O以下で
2 ある、ものである。
[0008] また、上記本発明の断熱材用コーティング層としては、前記断熱材用コーティング 層の厚さが 50 μ m〜3mmであることが好ましい。
[0009] ここで、本発明におけるガス透過率の測定方法を説明する。
[0010] 先ず、このようなガス透過率の測定に用いるガス透過率測定装置について説明す る。図 1は、このようなガス透過率の測定に用いるガス透過率測定装置の概略縦断面 図である。図 1に示すガス透過率測定装置は、下面の中心に内径が 19mmで且つ 高さが 50mmの円筒状の凹部が設けられている上部カップ 1と、上面の中心に内径 が 19mmで且つ高さが 50mmの円筒状の凹部が設けられている下部カップ 2とを備 える。このような上部カップ 1と下部カップ 2とは、上部カップ 1の下面と下部カップ 2の 上面とが、面の中心軸を同一線上となるように対向して配置されている。また、下部力 ップ 2は、このようなガス透過率測定装置内において固定されている。そして、上部力 ップ 1には、エアシリンダ 3が設置されている。力かるエアシリンダ 3により、上部カップ 1を上下に移動させることと、カップ同士の面圧を調整することとを可能としている。ま た、下部カップ 2にはエア導入用配管 4が接続されており、このようなエア導入用配管 4には流量計 5が設置されている。更に、下部カップ 2には微差圧力測定器 6が接続 されている。また、上部カップ 1の下面及び下部カップ 2の上面には、それぞれ硬度 3 0〜40のクロロプレンゴム 7が貼り付けられている。また、上部カップ 1の上部にはパ ージ用の孔 8が設けられている。更に、図 1に示すガス透過率測定装置においては、 試料 9の断熱材用コーティング層 9a側の面を下部カップ 2の上面と対向させてセット されており、試料 9は上部カップ 1と下部カップ 2との間に挟まれている。なお、試料 9 としては、嵩密度が 0. 08-0. 8gZcm3の炭素化成形体 9b (縦 100mm、横 100m m、厚さ 6mm)の表面に断熱材用コーティング層 9aが積層された断熱材用積層体を 用いる。また、このような流量計 5としては、 100〜1000NLZhrの調整が可能なフロ 一タイプの流量計を用いる。また、微差圧力測定器 6としては、測定レンジ 0〜200m mH Oでの測定が可能な YOKOGAWA HOKUSHIN社製の商品名「デジタル
2
マノメーター形式 2654」を用いる。
[0011] 次に、このようなガス透過率測定装置を用いたガス透過率の測定工程について説 明する。
[0012] 先ず、試料 9をセットする前に、上部カップ 1と下部カップ 2とを閉じた状態にし、ェ ァ導入用配管 4から空気を通気する。このような通気に際しては、前記流量計 5によ つて空気の流量を 600NLZhrに調節する。このときに、ガス透過率測定装置そのも のによつて力かる圧力の影響を補正するため、微差圧力測定器 6のゼロ補正を行う。
[0013] 次に、試料 9の断熱材用コーティング層 9a側の面が下部カップ 2側になるように、試 料 9を下部カップ 2の上面にセットする。そして、エアシリンダ 3により上部カップ 1を下 方に押し込み、試料 9を上部カップ 1と下部カップ 2との間に挟み込む。なお、このとき の押し込み圧力（エアシリンダの面圧）は 0. 025MPaとなるように調整する。そして、 空気の流量を 600NLZhrに保ったまま、微差圧力測定器 6に表示される圧力の値 が一定になった時点の圧力の数値 (差圧)を測定する。このような操作は、試料の測 定位置を変えながら 10回繰り返して行い、前記のようにして測定される差圧の平均 値 Δ ρを求める。そして、下記式： (ガス透過率） =Q/ (S X Δρ)
(式中、 Qは時間あたりの空気の流量〔600NLZhr〕を示し、 Sは測定面積〔1. 9/2 ) 2 X 7u cm2〕を示し、 Δρは差圧の平均値〔単位: mmH 0〕を示す。 )
2
に、得られた差圧の平均値 Δρの値を導入してガス透過率を求める。なお、本発明に おいては、試料 9の炭素化成形体 9bは多孔体であり、空気の流量 600NLZhrの通 気時にはほとんど圧力に影響しな 、ので、試料 9を用いて測定したガス透過率を断 熱材用コ一ティング層のガス透過率とする。
[0014] また、上記本発明の断熱材用コーティング層としては、前記断熱材用コーティング 層力 幅 40mm、長さ 40mm、厚さ 40mmの大きさの前記炭素化成形体の全表面に 該断熱材用コーティング層を備える前記断熱材用積層体に、不活性ガスを流量 500 mLZ分で 340秒間吹きつけた際に発生する粒径 0. 3 m以上の粒子の発塵量を 3 00個以下とするものであることが好まし 、。
[0015] ここで、本発明における発塵量の測定方法を説明する。
[0016] 先ず、試料の調製方法につ!、て説明する。このような試料の調製にぉ 、ては、先ず 、嵩密度が 0. 08〜0. 8gZcm3の炭素化成形体を幅 40mm、長さ 40mm、厚さ 40 mmの大きさにダイヤモンドカッターを用いて切り出す。次に、この炭素化成形体の 全表面に断熱材用コーティング剤を刷毛で lkgZm2の割合で塗布し、無加圧、 150 °Cの温度条件下で 3時間乾燥させつつ榭脂を硬化させた後、真空炉中において、 2 000°Cの温度条件下で 1時間黒鉛ィ匕処理し、これを試料とする。
[0017] 次に、このような発塵量の測定工程について説明する。このような発塵量の測定に は、清浄度 100000のクリーンブースの中に、三口バッファータンクと、発塵量測定試 料設置用二口密閉容器と、パーティクルカウンター (リオン株式会社製、商品名「パ 一ティクルカウンター KC— 01A型」）とを、それぞれ上記記載の順にガス流通用パイ プで接続した測定装置を用いる。また、このような発塵量の測定に際しては、先ず、 パーティクルカウンターの条件を超高純度（純度 99. 99%)のアルゴンガス流量 500 mLZ分、レンジ 0. 1ft3で 340秒間の自動測定とする。そして、アルゴンガス導入用 の内径 3. 5mmのガス流通用パイプの先端の開口面と、試料の断熱材用コーティン グ層面とを平行としつつ前記開口面の中心と前記断熱材用コーティング層面の中心 が同一線上となるようにし、更に、試料の断熱材用コーティング層面の中心と前記開 口面の中心との距離が 10mm離れるようにして発塵量測定試料設置用二口密閉容 器の中央に試料を設置する。次に、超高純度（純度 99. 99%)のアルゴンガスを三 口バッファータンクに導入し、そのアルゴンガス導入量を 5LZ分にするとともに、パー ティクルカウンターに内蔵されたガス吸引用ポンプを作動させ、三口バッファータンク に導入されたアルゴンガスをパーティクルカウンターに吸引する。そして、このような 吸引にともなって吸引された粒径 0. 3 m以上の粒子の数をパーティクルカウンター で測定する。本発明においては、このようにして測定された粒径 0. 3 m以上の粒子 の数を発塵量とする。
[0018] 上記本発明の断熱材用コーティング層としては、前記断熱材用コーティング層が、 幅 100mm、長さ 100mm、厚さ 40mmの大きさの前記炭素化成形体の全表面に該 断熱材用コーティング層を備える前記断熱材用積層体を空気中、 600°Cの温度条 件下において 5時間保持する耐酸ィ匕性試験における質量減少率を 10. 0%以下とす るものであることが好まし!/、。
[0019] また、上記本発明の断熱材用コーティング層としては、前記断熱材用コーティング 層力 幅 100mm、長さ 100mm、厚さ 40mmの大きさの前記炭素化成形体の全表 面に該断熱材用コーティング層を備える前記断熱材用積層体を空気中、 600°Cの温 度条件下において 10時間保持する耐酸ィ匕性試験における質量減少率を 10. 0%以 下とするものであることがより好まし 、。
[0020] ここで、本発明における耐酸ィ匕性の測定方法を説明する。
[0021] 先ず、試料の調製方法について説明する。このような試料の調製においては、先ず 、嵩密度が 0. 08〜0. 8gZcm3の炭素化成形体を幅 100mm、長さ 100mm、厚さ 4 Ommの大きさにダイヤモンドカッターを用いて切り出す。次に、この炭素化成形体の 全表面に断熱材用コーティング剤を刷毛で lkgZm2の割合で塗布し、無加圧、 150 °Cの温度条件下で 3時間乾燥させつつ榭脂を硬化させた後、真空炉中において、 2 000°Cの温度条件下で 1時間黒鉛ィ匕処理し、これを試料とする。
[0022] 次に、このような耐酸ィ匕性の測定工程について説明する。先ず、 600°Cで 5時間の 酸化を行った場合の耐酸化性 (5時間の耐酸化性)の測定工程につ 、て説明する。 このような 5時間の耐酸ィ匕性の測定においては、先ず、前記試料の質量を電子天秤 で 0. lmgの桁まで測定する。次に、試料をガス導入用の孔が開けてある蓋付きの石 英ケースの中に入れる。この時、白金坩堝（内径 25mm、底径 15mm、高さ 30mm) 4個を試料の下の四隅に設置し、試料を浮かせて万遍なく酸ィ匕するようにする。その 後、試料を入れた石英ケースをマツフル炉 (株式会社デンケン製、 KDF P- 90G) 内に設置し、石英ケース内を窒素で置換した後、 600°Cまで昇温させる。そして温度 力 600°Cに安定した後、 2LZ分の空気を入れて 5時間保持する。その後、再度石英 ケース内の雰囲気を窒素置換した後、 150°Cまで自然冷却する。このようにして 150 °Cまで冷却した後、前記石英ケースを電気炉から取りだし、更にデシケータにいれて 室温まで冷却させる。このような冷却が完了した時点で、電子天秤で試料の質量を 0 . lmgの桁まで測定し、耐酸ィ匕性試験前の質量を基準として、 600°C、 5時間の酸化 による質量減少率を求める。本発明においては、このようにして得られる質量減少率 の値を 5時間の耐酸ィ匕性とする。
[0023] 次に、 600°Cで 10時間の酸ィ匕を行った場合の耐酸ィ匕性（10時間の耐酸ィ匕性)の 測定工程について説明する。このような 10時間の耐酸ィ匕性の測定工程は、 600°Cで 保持する時間を 5時間から 10時間に変更する以外は、前述の 5時間の耐酸化性の 測定工程と同様の工程である。そして、本発明においては、このような 10時間の耐酸 化性の測定工程により得られる質量減少率の値を 10時間の耐酸ィ匕性とする。
[0024] 上記本発明の断熱材用コーティング層としては、前記断熱材用コーティング層が、 幅 20mm、長さ 100mm、厚さ 10mmの大きさの前記炭素化成形体の幅 20mm、長 さ 100mmの上下両表面に該断熱材用コーティング層を備える前記断熱材用積層体 を用い、支点スパン 80mm、クロスヘッドスピード 1. OmmZ分の条件で中央集中荷 重を加える曲げ強度試験における最大破壊荷重力 求めた曲げ強度を 1. OMPa以 上とするものであることが好まし 、。
[0025] ここで、本発明における曲げ強度の測定方法を説明する。
[0026] 先ず、試料の調製方法につ!、て説明する。このような試料の調製にぉ 、ては、先ず 、嵩密度力 SO. 08〜0. 8g/cm3の炭素ィ匕成形体を幅 120mm、長さ 120mm、厚さ 1 Ommの大きさにダイヤモンドカッターで切り出す。次に、幅 120mm、長さ 120mmの 上下両表面に断熱材用コーティング剤を刷毛で lkgZcm2の割合で塗布し、次、で 、無加圧、 150°Cの温度条件下 3時間乾燥させつつ榭脂を硬化させた後、真空炉中 において、 2000°Cの温度条件下で 1時間黒鉛ィ匕処理した。その後、厚さを黒鉛化処 理後の厚さのままとしつつ、幅 20mm、長さ 100mmの大きさにダイヤモンドカッター で切り出したものを試料とする。
[0027] 次に、このような曲げ強度の測定工程について説明する。このような曲げ強度の測 定においては、オートグラフ（島津製作所製、商品名「島津オートグラフ AGS— H 5 kN」）を用いて、コーティング面が引張側と圧縮側になるようにし、支点スパン 80mm 、クロスヘッドスピード 1. OmmZ分、プラスチック用支点と半径が 5mmのポンチの条 件で中央集中荷重による曲げ試験を行って最大破壊荷重力 曲げ強度を求める。
[0028] また、上記本発明の断熱材用コーティング層としては、断熱材用コーティング層力
(A)炭化率が 40%以上と成り得る炭素化材、
(B)鱗状黒鉛粉末、
(C)粘貼剤、及び
(D)前記粘貼剤を溶解させ、且つ前記炭素化材を分散又は溶解させる水系液剤、 力 なる断熱材用コーティング剤を、前記炭素化成形体の少なくとも一方の表面に塗 布した後に炭素化せしめてなるものであることが好ま 、。
[0029] さらに、上記本発明の断熱材用コーティング層としては、前記炭素化材 100質量部 に対して、前記鱗状黒鉛粉末の含有量が 10〜200質量部、前記粘貼剤の含有量が 2〜50質量部及び前記水系液剤の含有量が 50〜600質量部であることが好ましい
[0030] また、上記本発明の断熱材用コーティング層としては、前記粘貼剤が、メチルセル ロース、ェチノレセノレロース、メチノレエチノレセノレロース、ヒドロキシェチノレメチノレセノレ口 ース、ヒドロキシメチルェチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリア クリルアミド、ポリビニルアルコール及び澱粉力 なる群力 選択される少なくとも 1種 であることが好ましぐメチルセルロースであることが特に好まし!/、。
[0031] また、上記本発明の断熱材用コーティング層としては、前記炭素化材がフラン榭脂 であることが好ましい。 [0032] さらに、上記本発明の断熱材用コーティング層としては、前記鱗状黒鉛粉末の平均 粒径が 50〜500 mの範囲にあることが好ましい。
[0033] また、上記本発明の断熱材用コーティング層としては、前記鱗状黒鉛粉末が、平均 粒径が 50〜500 μ mの範囲にある第一の鱗状黒鉛粉末と、平均粒径が 1 μ m以上 5
0 m未満の範囲にある第二の鱗状黒鉛粉末とを含有し、且つ第一の鱗状黒鉛粉 末と第二の鱗状黒鉛粉末との質量換算による配合比 (第一の鱗状黒鉛粉末:第二の 鱗状黒鉛粉末）が 4： 6〜8： 2の範囲にあることが好ま 、。
[0034] また、本発明の断熱材用積層体は、嵩密度が 0. 08〜0. 8gZcm3の炭素化成形 体と、該炭素化成形体の少なくとも一方の表面に積層された前記本発明の断熱材用 コーティング層とを備える、ものである。
[0035] 本発明の断熱材用コーティング剤は、
(A)炭化率が 40%以上と成り得る炭素化材、
(B)鱗状黒鉛粉末、
(C)粘貼剤、及び
(D)前記粘貼剤を溶解させ、且つ前記炭素化材を分散又は溶解させる水系液剤、 力もなるものである。
[0036] 上記本発明の断熱材用コーティング剤としては、前記炭素化材 100質量部に対し て、前記鱗状黒鉛粉末の含有量が 10〜200質量部、前記粘貼剤の含有量が 2〜5 0質量部及び前記水系液剤の含有量が 50〜600質量部であることが好ましい。
[0037] また、上記本発明の断熱材用コーティング剤としては、前記粘貼剤が、メチルセル ロース、ェチノレセノレロース、メチノレエチノレセノレロース、ヒドロキシェチノレメチノレセノレ口 ース、ヒドロキシメチルェチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリア クリルアミド、ポリビニルアルコール及び澱粉力 なる群力 選択される少なくとも 1種 であることが好ましぐメチルセルロースであることが特に好まし!/、。
[0038] また、上記本発明の断熱材用コーティング剤としては、前記炭素化材がフラン榭脂 であることが好ましい。
[0039] さらに、上記本発明の断熱材用コーティング剤としては、前記鱗状黒鉛粉末の平均 粒径が 50〜500 mの範囲にあることが好ましい。 [0040] また、上記本発明の断熱材用コーティング剤としては、前記鱗状黒鉛粉末が、平均 粒径が 50〜500 μ mの範囲にある第一の鱗状黒鉛粉末と、平均粒径が 1 μ m以上 5 0 m未満の範囲にある第二の鱗状黒鉛粉末とを含有し、且つ第一の鱗状黒鉛粉 末と第二の鱗状黒鉛粉末との質量換算による配合比 (第一の鱗状黒鉛粉末:第二の 鱗状黒鉛粉末）が 4： 6〜8： 2の範囲にあることが好ま 、。
[0041] また、本発明の断熱材用コーティング剤の製造方法は、水に鱗状黒鉛粉末を分散 させて第一の分散液を得る工程と、水と相溶性を有する有機溶剤に粘貼剤を分散さ せて第二の分散液を得る工程と、前記第一の分散液と前記第二の分散液とを混合し て第三の分散液を得る工程と、前記第三の分散液に炭化率が 40%以上と成り得る 炭素化材を分散させて断熱材用コーティング剤を得る工程とを含む、方法である。
[0042] なお、本発明の断熱材用コーティング剤によって、表面が平滑且つ緻密で表面平 滑性及び表面光沢性に優れるとともに十分に低いガス透過性を有し、しカゝも、断熱材 用積層体に優れた発塵防止性、耐酸化性、機械的強度及び断熱効果を付与するこ とが可能な断熱材用コーティング層が得られる理由は必ずしも定かではないが、本 発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明においては、断熱材用コーティ ング剤に含有させている特定の粘貼剤の作用により、水系液剤の流動性を十分に抑 制することが可能となる。そして、断熱材用コーティング剤を炭素化する過程におい ては、前記水系液剤が蒸発する間に、鱗状黒鉛粉末の粒子間の隙間を前記粘貼剤 が他の成分と共に充填するとともに、炭素化成形体の表面組成へと固着する。このよ うにして、鱗状黒鉛粉末の粒子間の隙間を粘貼剤が充填しつつ固着するため、炭素 化後の断熱材用コーティング層においては、ひび割れの発生が十分に防止されて 表面平滑性と表面光沢性が付与され、し力も、塗布面の剥離がほとんど認められな い。そして、炭素化後の断熱材用コーティング層が優れた表面平滑性と表面光沢性 とを有するため、その熱反射効率が高くなつて十分な断熱効果を発揮することが可能 となり、更に、このように平滑且つ緻密な断熱材用コーティング層を炭素化成形体に 積層させることで、優れた発塵防止性、耐酸化性、機械的強度及び断熱効果が付与 された断熱材用積層体を得ることが可能となるものと推察する。また、本発明の断熱 材用コーティング層にお 、ては、水系液剤を用いてコーティング操作時の作業環境 を安全面、衛生面から改善することも可能となると推察する。
[0043] 本発明によれば、表面が平滑且つ緻密で表面平滑性及び表面光沢性に優れると ともに十分に低いガス透過性を有し、しカゝも、断熱材用積層体に優れた発塵防止性 、耐酸化性、機械的強度及び断熱効果を付与することが可能な断熱材用コーティン グ層、それを備えた断熱材用積層体、それを得るための断熱材用コーティング剤、並 びに、その断熱材用コーティング剤の製造方法を提供することが可能となる。
図面の簡単な説明
[0044] [図 1]図 1は、ガス透過率の測定に用いるガス透過率測定装置の概略縦断面図であ る。
発明を実施するための最良の形態
[0045] 以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
[0046] 先ず、本発明の断熱材用コーティング層について説明する。すなわち、本発明の 断熱材用コーティング層は、炭素化成形体と、該炭素化成形体の少なくとも一方の 表面に積層された断熱材用コ一ティング層とを備える断熱材用積層体における前記 断熱材用コーティング層であって、
前記炭素化成形体の嵩密度が 0. 08〜0. 8gZcm3であり、及び、
前記断熱材用コーティング層のガス透過率が 8. 0NL/hr-cm2-mmH O以下で
2 ある、ものである。
[0047] 本発明の断熱材用コーティング層のガス透過率は、 8. 0NL/hr-cm2-mmH O
2 以下であり、 7. 5NL/hr-cm2-mmH O以下であることが好ましい。このようなガス
2
透過率が 8. 0NL/hr-cm2-mmH Oを超えると、本発明の断熱材用コーティング層
2
が積層した断熱材用積層体に覆われた加熱炉内で金属又は無機化合物が含有さ れて 、る被処理物を処理する場合に、前記被処理物から発生する金属及び無機化 合物の蒸気や、加熱炉外から浸入した微量の空気が断熱材用積層体の中に浸入し てしまい、断熱材用積層体が損耗し易くなるとともに機械的強度が低下する。なお、 このようなガス透過率の測定方法については前述の通りである。
[0048] また、本発明の断熱材用コーティング層の厚さは、 50 μ m〜3mmであることが好ま しぐ 100 m〜： Lmmであることがより好ましぐ 150 /ζ πι〜500 /ζ mであること力更 に好ましい。このような断熱材用コーティング層の厚さが 50 m未満である場合には 、本発明の断熱材用コーティング層が積層された断熱材用積層体に十分な耐酸ィ匕 性及び機械的強度を付与することが困難となる傾向にある。他方、前記断熱材用コ 一ティング層の厚さが 3mmを超える場合には、耐酸ィ匕性の効果の増加の割合があ まり大きくなくなるため不経済となるととともに、熱による膨張、収縮によってクラックが 発生したり、表面平滑性及び表面光沢性が低下する傾向にある。
[0049] また、このような本発明の断熱材用コーティング層としては、幅 40mm、長さ 40mm 、厚さ 40mmの大きさの前記炭素化成形体の全表面に前記断熱材用コーティング層 を備える前記断熱材用積層体に、不活性ガスを流量 500mLZ分で 340秒間吹きつ けた際に発生する粒径 0. 3 m以上の粒子の発塵量を 300個以下 (より好ましくは 2 50個以下）とする断熱材用コーティング層が好ましい。このような発塵量が 300個を 超えると、本発明の断熱材用コーティング層が積層した断熱材用積層体に覆われた 加熱炉内において、金属又は無機化合物が含有されている被処理物を処理する場 合に、加熱炉内に放出された粒径 0. 3 μ m以上の粒子 (粉塵）によって前記被処理 物が汚染される傾向にある。なお、このような発塵量の測定方法については前述の 通りである。
[0050] さらに、このような本発明の断熱材用コーティング層としては、幅 100mm、長さ 100 mm、厚さ 40mmの大きさの前記炭素化成形体の全表面に前記断熱材用コーティン グ層を備える前記断熱材用積層体を空気中、 600°Cの温度条件下において 5時間 保持する耐酸ィ匕性試験における質量減少率を 10. 0%以下 (より好ましくは 7. 0%以 下）とする断熱材用コーティング層が好ましい。また、このような本発明の断熱材用コ 一ティング層としては、上記本発明の断熱材用コーティング層としては、前記断熱材 用コーティング層力 幅 100mm、長さ 100mm、厚さ 40mmの大きさの前記炭素化 成形体の全表面に該断熱材用コーティング層を備える前記断熱材用積層体を空気 中、 600°Cの温度条件下にお!/、て 10時間保持する耐酸ィ匕性試験における質量減 少率を 10. 0%以下 (特に好ましくは 7. 0%以下）とするものであることが更に好まし い。このような質量減少率が 10. 0%を超えると、本発明の断熱材用コーティング層を 積層させた断熱材用積層体を加熱炉に用いた場合に、加熱炉内に浸入した空気に よる損耗が大きくなつて、断熱材用コーティング層が積層した断熱材用積層体に十 分な断熱効果を付与することができなくなるとともに、断熱材用積層体の耐久性が低 下する傾向にある。なお、このような耐酸ィ匕性の測定方法については前述の通りであ る。
[0051] また、このような本発明の断熱材用コーティング層としては、幅 20mm、長さ 100m m、厚さ 10mmの大きさの前記炭素化成形体の幅 20mm、長さ 100mmの上下両表 面に前記断熱材用コ一ティング層を備える前記断熱材用積層体を用 Vヽ、支点スパン 80mm,クロスヘッドスピード 1. OmmZ分の条件で中央集中荷重をカ卩える曲げ強度 試験における最大破壊荷重から求めた曲げ強度を 1. OMPa以上 (より好ましくは 1. 5MPa以上）とする断熱材用コーティング層が好ましい。このような最大破壊荷重から 求めた曲げ強度が 1. OMPa未満であると、保形性の観点から搬送時や加熱炉への 設置時のハンドリング性が低下する傾向にある。なお、このような曲げ強度の測定方 法は前述の通りである。
[0052] このような本発明の断熱材用コーティング層としては、
(A)炭化率が 40%以上と成り得る炭素化材、
(B)鱗状黒鉛粉末、
(C)粘貼剤、及び
(D)前記粘貼剤を溶解させ、且つ前記炭素化材を分散又は溶解させる水系液剤、 力 なる断熱材用コーティング剤を、前記炭素化成形体の少なくとも一方の表面に塗 布した後に炭素化せしめてなる断熱材用コーティング層が好ましい。このような断熱 材用コーティング剤については後述する。
[0053] 次に、前述のような本発明の断熱材用コーティング層が積層された本発明の断熱 材用積層体について説明する。すなわち、本発明の断熱材用積層体は、嵩密度が 0 . 08〜0. 8gZcm3の炭素化成形体と、該炭素化成形体の少なくとも一方の表面に 積層された前記本発明の断熱材用コーティング層とを備える、ものである。このように 、本発明の断熱材用積層体においては、前述の本発明の断熱材用コーティング層 が積層されていることから、優れた発塵防止性、耐酸化性、機械的強度及び断熱効 果を付与されている。 [0054] 次に、前述の本発明の断熱材用コーティング層を形成させることが可能な本発明の 断熱材用コーティング剤について説明する。本発明の断熱材用コーティング剤は、
(A)炭化率が 40%以上と成り得る炭素化材、
(B)鱗状黒鉛粉末、
(C)粘貼剤、及び
(D)前記粘貼剤を溶解させ、且つ前記炭素化材を分散又は溶解させる水系液剤 力もなるものである。
[0055] 本発明において、「炭素ィ匕」という文言は、一般的に用いられている 800°C以上 20 00°C未満程度の温度条件下における炭化焼成処理と、 2000°C〜3000°Cの温度 条件下における黒鉛化処理とを含めた熱処理、更には、前記熱処理を受けたもの及 び前記熱処理を受けるもののいずれかを意味するものとする。
[0056] このような断熱材用コーティング剤に含有される炭素化材は、炭化率が 40%以上と 成り得る炭素化材である。このような炭素化材としては、炭化率が 50%以上と成り得 るものが好ましい。このような炭化率が 40%未満では、炭素化の過程で熱収縮が大 きいためクラックが発生したり、炭素化後のノインダ一成分量が不十分で、断熱材用 コ一ティング層がはがれる傾向にある。
[0057] このような炭素化材としては、炭化率が 40%以上と成り得る熱硬化性榭脂ゃピッチ 等の炭素化可能なもの、既に炭素化されたもの又はこれらのいずれ力を包含するも のをいう。このような熱硬化性榭脂としては、例えば、フエノール榭脂、フラン榭脂等 が挙げられる。また、前記熱硬化性榭脂以外の他の炭素化材としては、例えば、土 状黒鉛粉末、人造黒鉛粉末、グラッシ一カーボン粉末、カーボンプリーズ、カーボン ブラック等が挙げられる。また、このような炭素化材の中でも、炭素化成形体への接 着性がより高ぐしかも適度な流動性を有しているという観点から、フラン榭脂を用い ることが好ましい。
[0058] このような炭素化材は、併用される粘貼剤とともに、前記断熱材用コーティング剤の 炭素化に至るまでの温度において流動し難い粘度を有するものであって、且つ鱗状 黒鉛粉末の隙間を埋めることができる程度の流動性を有するものである。そして、こ のような炭素化材の流動性は、炭素化材の種類、得られる断熱材用コーティング剤 の組成、用いられる粘貼剤の種類やその性状、鱗状黒鉛粉末の大きさ、被コーティ ング面の嵩密度等によっても影響されるものであるため、状況に応じて適宜選択する 必要がある。このような流動性を選択する方法としては、実際には、断熱材用コーティ ング剤を炭素化成形体に塗布し、炭素化温度まで昇温させて炭素化させた後に、コ 一ティング成分が被コーティング面から内部に流れ込んだ状況を見ることで判断し、 これによつて適宜条件を選択する方法を採用する。
[0059] また、前記断熱材用コーティング剤に含有される鱗状黒鉛粉末は、断熱材用コー ティング剤が炭素化される過程で、各成分が流動し難 、ように作用するものである。 そのため、このような鱗状黒鉛粉末としては、前記作用を達成するために、ある程度 の大きさ（平均粒径)を有することが求められる。し力しながら、このような鱗状黒鉛粉 末の平均粒径は、炭素化成形体の嵩密度や断熱材用コーティング剤に含有される 粘貼剤にも依存するものであるため、一概に規定することはできない。例えば、被コ 一ティング面の嵩密度が小さ!/、ものである場合に、鱗状黒鉛粉末の平均粒径が細か すぎると、コーティングされる面から内部にコーティング剤が流れやすくなるので、被 コーティング面の嵩密度が大きい場合に比べれば、鱗状黒鉛粉末としてはその平均 粒径が大きいものを用いないと接着強度が出ない傾向にある。他方、鱗状黒鉛粉末 の平均粒径が大き過ぎると、得られる断熱材用コーティング剤の塗布性や分散安定 性が低下し易ぐ取り扱いが困難となる傾向にある。そのため、鱗状黒鉛粉末の平均 粒径は適宜選択する必要がある。
[0060] さらに、このような鱗状黒鉛粉末の平均粒径としては、被コーティング材の嵩密度が 0. 08〜0. 8g/cm3のものである場合に、 50 111〜500 111でぁることカ 子ましく、 60 μ m〜300 μ mであることがより好ましい。このような鱗状黒鉛粉末の平均粒径が 50 m未満では、熱の反射率や断熱効果が低下し易くなるとともに、断熱材用積層 体における断熱材用コーティング層の接着強度が小さくなつて断熱材用コーティング 層が剥離し易くなる傾向にある。他方、このような鱗状黒鉛粉末の平均粒径が 500 mを超えると、断熱材への塗布性等が低下して作業性が低下するとともに、分散安定 性が低下して得られる断熱材用コ一ティング層の表面平滑性及び表面光沢性が低 下する傾向にある。 [0061] また、このような平均粒径を有する鱗状黒鉛粉末 (以下、「第一の鱗状黒鉛粉末」と いう）と併用して、より小さな平均粒径を有する他の鱗状黒鉛粉末 (以下、「第二の鱗 状黒鉛粉末」と 、う）を用いることが好まし 、。このような第二の鱗状黒鉛粉末を前記 断熱材用コーティング剤に含有させることで、コーティングの際に第一の鱗状黒鉛粉 末の粒子間に生じた隙間に第二の鱗状黒鉛粉末が入り込み、鱗状黒鉛粉末の粒子 間の隙間を減少させることが可能となる。そのため、このような第二の鱗状黒鉛粉末 を含有させることで、より高い断熱効果、耐酸化性及び機械的強度が得られる傾向に ある。また、このような第二の鱗状黒鉛粉末の平均粒径としては、 1 μ m以上 50 m 未満であることが好ましぐ 5 μ m以上 30 μ m以下であることがより好ましい。すなわ ち、本発明においては、前記鱗状黒鉛粉末としては、平均粒径が 50〜500 mの範 囲にある第一の鱗状黒鉛粉末と、平均粒径が 1 μ m以上 50 μ m未満 (より好ましくは 5 μ m以上 30 μ m以下）の範囲にある第二の鱗状黒鉛粉末とを含有するものが好ま しい。このような第二の鱗状黒鉛粉末の平均粒径力 ： m未満では、粒径が小さく なりすぎて混入時に粉塵の飛散の原因となったり、断熱材用コーティング層から脱離 しゃすぐ発塵量が増加する傾向にあり、他方、 以上では、第二の鱗状黒鉛 粉末の平均粒径が第一の鱗状黒鉛粉末の平均粒径と同一かそれ以上となるため、 鱗状黒鉛粉末の粒子間の隙間を減少させる効果が得られな ヽ傾向にある。
[0062] また、このような第一及び第二の鱗状黒鉛粉末の質量換算による配合比は、第一 の鱗状黒鉛粉末：第二の鱗状黒鉛粉末が 4： 6〜8： 2程度であることが好ましく、4 : 6 〜7 : 3程度であることがより好ましい。第一の鱗状黒鉛粉末の配合比が前記下限未 満では、発塵量が増加したり、表面光沢性が低下したり、断熱効果が低下したりする 傾向にあり、他方、前記上限を超えると耐酸ィヒ性が低下したり、表面平滑性が低下し たりする傾向にある。
[0063] さらに、このような第一及び第二の鱗状黒鉛粉末としては特に制限されないが、天 然産 (結晶配向性を有する塊状天然黒鉛も含む)若しくは高炉々底で発生するキッ シュ黒鉛等を用いることができる。
[0064] 前記断熱材用コーティング剤に含有される粘貼剤は、後述する水系液剤が炭素化 の過程で蒸発した後、炭化物又は炭素化の過程にある成分を粘着させることが可能 なものである。このような粘貼剤としては、一般に粘貼剤や糊剤として用いられるもの を用いることが可能である力 メチルセルロース、ェチルセルロース、メチルェチルセ ノレロース、ヒドロキシェチノレメチノレセノレロース、ヒドロキシメチノレエチノレセノレロース、ヒド ロキシプロピルメチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビュルアルコール及び澱粉 等を用いることが好ましい。また、このような粘貼剤の中でも、メチルセルロース、ェチ ノレセノレロース、ヒドロキシェチノレメチノレセノレロース、ヒドロキシプロピノレメチノレセノレロー スを用いることがより好ましぐメチルセルロースを用いること特に好ましい。このような 粘貼剤を用いることで、水系液剤の流動性をより確実に抑制することが可能となり、更 には、断熱材用コーティング剤を炭素化する過程において、前記粘貼剤が他の成分 と共に鱗状黒鉛粉末の粒子間の隙間を充填し、コーティングされた炭素化成形体の 表面組成へ前記粘貼剤が固着する効果がより確実に得られる傾向にある。すなわち 、このような粘貼剤を用いることで、鱗状黒鉛粉末の粒子間の隙間を粘貼剤で充填し つつ固着させることが可能となることから、炭素化後の断熱材用コーティング層にお いて、ひび割れの発生が十分に防止されて、より優れた表面平滑性と表面光沢性と が得られるとともに、塗布面の剥離をより確実に防止することができる傾向にある。
[0065] また、このような粘貼剤の種類及び含有量は、得られる断熱材用コーティング剤の 2 0°Cにおける粘度が 50〜 15000mPa · sの範囲となるように適宜選択して用いること が好ましぐ 1000〜10000mPa' sの範囲となるように適宜選択して用いることがより 好ましい。このように、断熱材用コーティング剤の 20°Cにおける粘度を前記範囲とな るようにして前記粘貼剤を用いることによって、炭素化の過程にぉ 、て他の成分の流 動を十分に抑制することが可能となり、粘貼剤を含む各成分と炭素化成形体の被接 触面の炭素化成分との固着が十分に行われるため、断熱材用コーティング剤と被コ 一ティング面との間により強固な結合が得られる傾向にある。また、このようにして、前 記粘貼剤によって炭素化の過程における他の成分の流動を十分に抑制することで、 得られる断熱材用コーティング層は平滑で且つ緻密なものとなることから、ガス透過 率を十分に低くすることが可能となり、更には、発塵防止性、耐酸化性及び機械的強 度を向上させることも可能となる。
[0066] また、このような粘貼剤の種類及び含有量としては、炭素化して得られる断熱材用 コーティング層の厚さが 50 m〜3mmである場合に、発塵防止性、耐酸化性及び 機械的強度をより向上させ、且つそのガス透過率をより確実に 8. 0NL/hr-cm2-m mH O以下とするという観点からは、調製した断熱材用コーティング剤の 20°Cにおけ
2
る粘度が 2000〜10000mPa' sの範囲となるように適宜選択して用いることが更に好 ましぐ 2000〜8000mPa · sの範囲となるように適宜選択して用いることが特に好ま しい。
[0067] 前記断熱材用コーティング剤に含有される水系液剤は、前記粘貼剤を溶解させ、 且つ前記炭素化材を分散又は溶解させるものである。このような水系液剤としては水 と、水と相溶性を有する有機溶剤とを挙げることができる。このような有機溶剤として は、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピル アルコール、 n—ブチルアルコール、イソブチルアルコール、 sec—ブチルアルコール 、 tert—ブチルアルコール、ェチルセ口ソルブ、フルフリルアルコール等のアルコー ル類；アセトン、メチルェチルケトン等のケトン類； 2—フリルアルデヒド等のアルデヒド 類；エチレングリコール、プロピレングリコール,トリメチレングリコール、ブチルジグリコ ール、 1, 5—ペンタンジオール、 1, 6—へキサンジオール、 1, 7—ヘプタンジォー ル等のグリコール類等を挙げることができる。また、このような水系液剤としては、水と 水以外の 1種又は 2種以上の前記有機溶剤を混合して用いることができる。また、こ のような水系液剤としては、水と、水と相溶性を有する下記有機溶剤とを組み合わせ た混合剤を用いることが好ましい。このような有機溶剤としては、水との相溶性が高く 且つ粘貼剤との相溶性が高いという観点から、ブチルジグリコール、ェチルセ口ソル ブ等の有機溶剤を用いることが好ましぐプチルジグリコールを用いることがより好まし い。なお、本発明においては、断熱材用コーティング剤に前記粘貼剤が含有されて V、るため、断熱材用コーティング剤中にお!、て各成分が凝集して塊となることがなく、 均一に分散された状態を保つことができる。
[0068] さらに、前記断熱材用コーティング剤としては、前記炭素化材 100質量部に対する 前記各成分の含有量が、前記鱗状黒鉛粉末 10〜200質量部、前記粘貼剤 2〜50 質量部及び前記水系液剤 50〜600質量部であることが好ましい。
[0069] このような鱗状黒鉛粉末の含有量が、炭素化材 100質量部に対して 10質量部未 満では、熱伝導率を小さくすることが困難となるため断熱効果が低下する傾向にあり
、他方、炭素化材 100質量部に対して 200質量部を超えると、炭素化成形体への塗 布性や分散安定性が低下して得られる断熱材用コ一ティング層の表面平滑性及び 表面光沢性が低下する傾向にある。また、このような鱗状黒鉛粉末の含有量としては 、得られる断熱材用コーティング層の発塵防止性、耐酸化性及び機械的強度を向上 させ、且つそのガス透過率をより確実に 8. 0NL/hr-cm2-mmH O以下とするとい
2
う観点から、炭素化材 100質量部に対して、 20〜150質量部とすることがより好ましく 、 30〜130質量部とすることが更に好ましい。
[0070] また、前記粘貼剤の含有量が、炭素化材 100質量部に対して 2質量部未満では、 得られる断熱材用コーティング剤の 20°Cにおける粘度が低くなつて、炭素化の過程 において他の成分の流動を十分に抑制することが困難となり、炭素化して得られる断 熱材用コーティング層の発塵防止性、耐酸ィヒ性及び機械的強度が低下するとともに ガス透過率を低く抑えることが困難となる傾向にある。他方、このような粘貼剤の含有 量が、炭素化材 100質量部に対して 50質量部を超えると、得られる断熱材用コーテ イング剤の 20°Cにおける粘度が高くなりすぎて塗布性等の作業性が低下し、更には 得られる断熱材用コ一ティング層の表面平滑性及び表面光沢性が低下する傾向に ある。また、このような粘貼剤の含有量としては、得られる断熱材用コーティング層の 発塵防止性、耐酸化性及び機械的強度を向上させ、且つそのガス透過率をより確実 に 8. 0NL/hr-cm2-mmH O以下とするという観点から、 2
2 〜40質量部とすることが より好ましぐ 3〜30質量部とすることが更に好ましい。
[0071] さらに、前記水系液剤の含有量が、炭素化材 100質量部に対して 50質量部未満 であると、コーティング剤の粘度が高くなりすぎて塗布性等の作業性が低下する傾向 にあり、他方、炭素化材 100質量部に対して 600質量部を超えると、コーティング剤 中の他の成分濃度が低くなつて所定の厚さの断熱材用コーティング層を得るために 多くの塗布回数が必要になる傾向にある。また、このような水系液剤の含有量として は、得られる断熱材用コーティング層の発塵防止性、耐酸化性及び機械的強度を向 上させ、且つそのガス透過率をより確実に 8. 0NL/hr-cm2-mmH O以下とすると
2
いう観点から、炭素化材 100質量部に対して、 100〜500質量部であることがより好 ましい。
[0072] また、前記断熱材用コーティング剤においては、前記各成分以外に、炭素繊維を 含有させることができる。このような炭素繊維は、コーティング層を補強するのに寄与 する。そのため、前記断熱材用コーティング剤に炭素繊維を含有させることによって、 得られる断熱材用積層体の強度をより高めることができる。このような炭素繊維として は、 PAN系、ピッチ系、レーヨン系のいずれの炭素繊維であってもよい。このような炭 素繊維としては、平均繊維長が 0. 02〜2mmのものを用いることが好ましぐ 0. 05〜 1. 5mmのものを用いることがより好ましい。このような平均繊維長が 0. 02mm未満 では、得られる断熱材用コーティング層を補強する効果が低下する傾向にあり、他方 、 2mmを超えると、断熱材用コーティング剤中において、均一に分散させることが困 難となる傾向にある。すなわち、このような炭素繊維の平均繊維長を前記範囲とする こと〖こよって、得られる断熱材用コーティング層を補強する効果と、炭素繊維を均一 に分散させることとのバランスがとれた状態に保たれる傾向にある。なお、このような 炭素繊維の平均繊維長の測定方法は、後述の実施例に示す。
[0073] また、このような炭素繊維の含有量は、炭素化材 100質量部に対して 200質量部 以下であることが好ましぐ 100質量部以下であることがより好ましい。このような炭素 繊維の含有量が 200質量部を超えると、炭素繊維を均一に分散させることが困難と なる傾向がある。
[0074] 更に、前記断熱材用コーティング剤としては、 20°Cの温度条件下における粘度が 5 0〜 15000mPa · sの範囲であることが好ましく、 1000〜 lOOOOmPa · sであることが より好ましい。また、このような断熱材用コーティング剤としては、得られる前記断熱材 用コーティング層の厚さが 50 m〜3mmである場合に、耐酸化性、発塵防止性及 び機械的強度を向上させ、且つそのガス透過率をより確実に 8. 0NL/hr-cm2-m mH O以下とするという観点から、 20°Cの温度条件下における粘度が 2000〜1000
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OmPa · sであることが更に好ましく、 2000〜8000mPa · sであることが特に好まし!/、。 このような断熱材用コーティング剤の粘度が前記下限未満では、コーティング剤を炭 素化成形体の表面にコーティングする場合、コーティング剤が炭素化成形体の内部 に浸透しすぎて、均一な厚さの断熱材用コーティング層を形成することが困難となり、 得られる断熱材用コーティング層のガス透過率が高くなつてしまうとともに、耐酸ィ匕性 、発塵防止性及び機械的強度が低下する傾向にある。他方、このような断熱材用コ 一ティング剤の粘度が前記上限を超えると、コーティング時の作業性が低下し、表面 平滑性及び表面光沢性が得られな ヽとともに、断熱材用コーティング剤中にお ヽて 各成分を均一に分散させることが困難となるため、得られる断熱材用コーティング層 の耐酸化性、発塵防止性及び機械的強度が低下する傾向にある。
[0075] 次に、このような断熱材用コーティング剤を製造する方法を説明する。このような断 熱材用コーティング剤を製造する方法は特に制限されず、水系液剤中に鱗状黒鉛 粉末、粘貼剤及び炭素化材を均一に分散させることが可能な方法を適宜採用するこ とが可能であるが、このような断熱材用コーティング剤を製造する方法としては、以下 に説明する本発明の断熱材用コーティング剤の製造方法を採用することが好ましい
[0076] ここで、上記本発明の断熱材用コーティング剤を製造するのに好適な本発明の断 熱材用コーティング剤の製造方法について説明する。なお、本発明の断熱材用コー ティング剤の製造方法に用いられる各成分及び各成分の添加量（断熱材用コーティ ング剤中の含有量)等については、前述の通りである。
[0077] 本発明の断熱材用コーティング剤の製造方法は、水に鱗状黒鉛粉末を分散させて 第一の分散液を得る工程と、水と相溶性を有する有機溶剤に粘貼剤を分散させて第 二の分散液を得る工程と、前記第一の分散液と前記第二の分散液とを混合して第三 の分散液を得る工程と、前記第三の分散液に炭化率が 40%以上と成り得る炭素化 材を分散させて断熱材用コーティング剤を得る工程とを含む、方法である。
[0078] このような本発明の断熱材用コーティング剤の製造方法においては、先ず、水を攪 拌機で撹拌しながら、その中に鱗状黒鉛粉末を投入し、均一に分散させて第一の分 散液を得る。このような第一の分散液において、分散媒として用いられている水は、 前述の水系液剤の中から選択されたものである。さらに、このような第一の分散液に は、必要に応じて鱗状黒鉛粉末とともに前述の炭素繊維を含有させることができる。
[0079] 次に、水と相溶性を有する有機溶剤中に粘貼剤をその塊がなくなるまで撹拌しなが ら分散させて第二の分散液を得る。 [0080] 次 、で、このようにして得られた第一の分散液に第二の分散液を加え、良く撹拌し ながら均一に混合して第三の分散液を得る。その後、得られた第三の分散液を良く 撹拌しながら、その中に炭化率が 40%以上と成り得る炭素化材を加え、均一に分散 させて断熱材用コーティング剤を得ることができる。
[0081] このような製造方法により得られる断熱材用コーティング剤においては、鱗状黒鉛 粉末、粘貼剤及び炭素化材を均一に分散させることが可能となる。すなわち、水系液 剤中に順序を関係なく鱗状黒鉛粉末、粘貼剤及び炭素化材を含有させた場合には 、粘貼剤及び炭素化材の粘度が高いことから各成分が凝集して塊となり易ぐ水系液 剤中に各成分を均一に分散させることが困難となる。これに対して、本発明の断熱材 用コーティング剤の製造方法においては、先ず、予め水に鱗状黒鉛粉末を分散させ た第一の分散液と、予め有機溶剤と粘貼剤とを分散させた第二の分散液とを用いて 第三の分散液を調製するため、第三の分散液を調製する段階にお！、て鱗状黒鉛粉 末及び粘貼剤を水系液剤中に均一に分散させることが可能となる。そして、そのよう な第三の分散液に炭素化材を加えて混合させることで、炭素化材と、第三の分散液 との相溶性がよくなるため、炭素化材を均一に分散させることが可能となるため、各成 分を均一に分散させることが可能となる。
[0082] なお、このような本発明の断熱材用コーティング剤の製造方法にぉ 、て、水系液剤 として含有される水と、前記有機溶剤との質量比は、水:有機溶剤 = 20 : 1〜5 : 1程 度であることが好ましぐ 15 : 1〜5 : 1程度であることがより好ましい。このような質量比 とすることで、粘貼剤を凝集することなく分散又は溶解することが可能となる。また、こ のような本発明の断熱材用コーティング剤の製造方法の各工程は、室温〜 50°C程 度で行うことが好ましい。
[0083] 次に、本発明の断熱材用コーティング層を製造するのに好適な前記断熱材用コー ティング剤を用いた断熱材用コーティング層の製造方法について説明する。
[0084] このような断熱材用コーティング層の製造方法は、基本的には、断熱材用コーティ ング剤の塗布工程と、断熱材用コーティング剤の炭素化工程とを含む方法である。
[0085] ここで、先ず、断熱材用コーティング剤の塗布工程を説明する。このような断熱材用 コーティング剤の塗布工程においては、嵩密度 0. 08〜0. 8gZcm3の炭素化成形 体の片面、両面又は全面に、前述の前記断熱材用コーティング剤を塗布し、 150°C の温度条件下において 3時間程度、加圧或いは加圧せずに乾燥させて榭脂を硬化 させ、断熱材用コーティング剤に被覆された炭素化前の積層体を得る。
[0086] このような断熱材用コーティング層を製造するために用いられる被コーティング材は 、嵩密度 0. 08〜0. 8gZcm3の炭素化成形体であり、嵩密度 0. 09-0. 75g/cm3 の炭素化成形体がより好ましぐ嵩密度 0. 1〜0. 7gZcm3の炭素化成形体が更に 好ましい。このような炭素化成形体の嵩密度が 0. 08gZcm3未満では、断熱材用コ 一ティング剤を塗布した際に、断熱材用コーティング剤の各成分が炭素化成形体の 内部に流れ込み、十分なコーティング層が形成されず、他方、 0. 8gZcm3を超える と、断熱効果が低下する。
[0087] このような炭素化成形体としては、炭素化成形体の表面から断熱材用コーティング 層が剥がれることや粉塵等の発生を防止し、その表面に表面平滑性及び表面光沢 性を付与し、しかも炭素化して得られる断熱材用積層体の機械的強度を高めるべき 炭素化成形体が対象となる。このような炭素化成形体としては、例えば、炭素繊維フ エルト、黒鉛シート、炭素繊維クロス、炭素繊維含有ペーパー等の単層或いは複層 の炭素化成形体を挙げることができる。
[0088] また、このような炭素化成形体に断熱材用コーティング剤を塗布する方法は特に制 限されず、適宜公知の方法が適用でき、例えば、印刷機やバーコ一ターなどの機器 を用いる方法、或いは、ローラ、刷毛などを用いる方法、噴霧器等によりスプレーによ つて塗布する方法等を挙げることができる。
[0089] また、前記断熱材用コーティング剤の塗布量としては、塗布する炭素化成形体の種 類によっても異なるものではある力 500〜2000gZm2とすることが好ましぐ 700〜 1500gZm2とすることがより好ましい。このような塗布量が 500gZm2未満では、得ら れる断熱材用コーティング層の厚さが 50 m未満となる傾向にあり、他方、 2000gZ m2を超えると、得られる断熱材用コ一ティング層の厚さが 3mmを超えて不経済となる 傾向にある。
[0090] 次に、断熱材用コーティング剤の炭素化工程を説明する。このような断熱材用コー ティング剤の炭素化工程においては、前述のようにして得られた断熱材用コーティン グ剤が被覆された炭素化前の積層体の炭素化を行う。このような炭素化を行うことで 断熱材用コーティング剤自体が炭素化された層を形成するため、前記炭素化成形体 の表面に本発明の断熱材用コーティング層を製造することが可能となる。また、このよ うにして前記炭素化成形体の表面に本発明の断熱材用コ一ティング層を形成させる ことで、前記炭素化成形体の表面に本発明の断熱材用コーティング層が積層された 本発明の断熱材用積層体を得ることができる。なお、ここに言う「炭素化」とは前述の 通り、一般的に用いられている 800°C以上 2000°C未満程度の炭化焼成処理と、 20 00°C以上 3000°C以下の黒鉛ィ匕処理とを含めた熱処理を意味する。
[0091] このような断熱材用コーティング剤の炭素化工程においては、通常断熱材用コーテ イング剤が塗布された炭素化成形体も同時に炭素化処理される。また、炭素化されて 得られた断熱材用積層体自体の高純度化や超高純度化のために、更に焼成を行う ことちでさる。
[0092] また、炭素化の条件は、 Vヽずれも炭素化成形体の種類や得られる断熱材用積層体 の用途に合わせて適宜設定されるものであるため、一概には規定できない。例えば、 用いられる炭素化成形体が炭素繊維フェルトの場合には、高温加熱炉を用いて、非 酸ィ匕性ガス雰囲気中又は真空中で 2000°Cの温度条件下、 1時間保持という条件を 採用することが好ましい。このような炭素化の際には、低温の熱分解過程においては 、約 700°Cまではゆっくりと例えば 150± 50°CZhrの昇温速度で昇温させて、水系 液剤等のガス化時の急激な収縮による応力の発生を防止することが好まし 、。このよ うな低温の熱分解過程において、前記温度範囲以上の急激な昇温を行うと得られた 断熱材用積層体力ゝら断熱材用コーティング層が剥離し易ぐ更には、断熱材用コー ティング層にクラックが生じる傾向にあり、これによつて得られる断熱材用積層体ガス 透過率や耐酸化性等の特性が低下する傾向にある。
[0093] また、このようにして得られる断熱材用積層体 (例えば、炭素繊維フェルト）は断熱 材として用いられるが、このような断熱材を使用する炉ゃ断熱材自体の厚さによって
、その嵩密度を適宜変更させて用いることが好ましい。
[0094] なお、必要な場合には、炭素化成形体の上に、炭素繊維クロス、炭素繊維含有べ 一パー、 cZcコンポジット等の表面被覆材を積層させた面の上に、断熱材用コーティ ング剤を塗布して、本発明の断熱材用コーティング層を製造することもできる。さら〖こ 、必要な場合には、断熱材用積層体中の断熱材用コーティング層の面の上に、更に 熱分解炭素等の表面被膜材を積層させてもょ ヽ。
実施例
[0095] 以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明する力 本発明は 以下の実施例に限定されるものではない。なお、断熱材用コーティング層のガス透過 率、発塵量、耐酸化性及び曲げ強度の測定は、前述の測定方法に従って行い、平 均繊維長、圧縮強度表面平滑性及び表面光沢性の測定は以下のようにして行った 。また、各実施例及び比較例で用いた鱗状黒鉛粉末及びカーボンプリーズの平均粒 径は、以下に記載の測定方法により測定したものである。
[0096] <平均繊維長 >
10mLのスポイトで 5mLの流動パラフィンを量り取り、 30mLの三角フラスコに入れ た。次に、使用する炭素繊維力もランダムにミクロスパチュラでサンプリングしたものを 前記三角フラスコ中に加えた後、混合して流動パラフィン中に炭素繊維を分散させて 分散液を得た。その後、分注器で 300 Lの前記分散液を取り、これを 1枚目のスラ イドガラスに付け、その上に 2枚目のスライドガラスを重ねて圧着させて測定用の試料 とした。このようにして得られた試料を画像解析装置 (ユレコ株式会社製、商品名「ル ーゼッタス IIIU」）に取り付け、 1000〜 1300本の測定本数で単繊維の繊維長を測定 して平均繊維長 (体積平均)を求めた。
[0097] <圧縮強度 >
このような圧縮強度の測定に用いる試料としては、発塵量の測定に用いた試料と同 じ寸法であって、且つ発塵量の測定に用いた試料と同じコーティング処理を施した試 料を用いた。そして、前述の曲げ強度の測定に使用したオートグラフ（島津製作所製 、商品名「島津オートグラフ AGS— H 5kN」）を用い、曲げ試験用支点及びポンチ を圧縮試験用圧盤に代えて、その荷重方向を前記試料の繊維の配向面と平行にな るようにして 1軸圧縮試験を行 、、得られた最大破壊荷重力 圧縮強度を求めた。
[0098] <表面平滑性及び表面光沢性 >
各実施例及び比較例で得られた断熱材用積層体について、 目視により表面平滑 性及び表面光沢性を評価した。評価基準は以下の通りである。
表面平滑件
A:表面が平滑で凹凸がない
C :表面に凹凸がある
A:表面に光沢がある
C :表面の光沢がない。
[0099] <鱗状黒鉛粉末及びカーボンブリーズの平均粒径 >
各実施例及び各比較例で用いる鱗状黒鉛粉末又はカーボンプリーズの粉末試料 を準備する。そして、このような粉末試料約 0. 5gをビーカーに入れ、そのビーカーに 分散剤（サンノプコ社製、商品名「SNデイスパーサント 7343— C」）を数滴加えて振 り混ぜながら、前記粉末試料を前記分散剤になじませる。次に、前記ビーカーに純 水 30mLを加え、超音波を当てて約 2分間分散させた後、粒径分布測定装置（日機 装株式会社製、商品名「マイクロトラック FRA— 9220」）を用いて粒径分布を測定す る。粉末試料の平均粒径は、累積 50%粒径 (すなわち、前記粒径分布において累 積容積が 50%となる粒径)を小数点以下 2桁目で四捨五入し、小数点以下 1桁まで 求めた。
[0100] 実施例 1
〔炭素化成形体の調製〕
平均繊維長 50mmのピッチ系炭素繊維フェルト (呉羽化学工業株式会社製、「タレ 力フェルト F— 110」） 100質量部に対して、フエノール榭脂系含浸液（昭和高分子株 式会社製、商品名「ショウノール BRS— 3896」）44質量部を含浸し、平板状に 6層積 層せしめた積層体を得た。次いで、このようにして得られた積層体を、温度 150°C、 圧力 0. 015MPaの圧力でプレス成形し、榭脂を硬化させた。その後、このようにして 榭脂を硬化させた積層体を、更に真空中、温度 2000°Cの条件下で 1時間黒鉛化処 理し、フェルト部の嵩密度が 0. 16gZcm3の平板状炭素繊維フェルト積層体 (炭素 化成形体：厚さ 48mm)を得た。
[0101] 〔断熱材用コーティング剤の調製〕 フラン榭脂（日立化成工業株式会社製、商品名：ヒタフラン VF— 302) 100質量部 、鱗状黒鉛粉末 (A) (日本黒鉛工業株式会社製、商品名「F # 2— F」、平均粒径 17 6 m) 48質量部、鱗状黒鉛粉末 (B) (日本黒鉛工業株式会社製、商品名「ACP— 3000」、平均粒径 11. 8 m) 21質量部、ブチルジグリコール（日本乳化学剤株式 会社製、商品名「プチルジグリコール」） 45質量部、メチルセルロース (信越ィ匕学工業 株式会社製、商品名「メトローズ SM— 4000」）4. 5質量部、及び水 220質量部を用 いて前記断熱材用コーティング剤を調整した。すなわち、このような断熱材用コーティ ング剤の調製に際しては、先ず、水を攪拌機で撹拌しながら、その中に前記鱗状黒 鉛粉末 (A)及び (B)を投入し、均一に分散させて分散液 (a)を得た。次に、前記プチ ルジグリコール中に前記メチルセルロースをその塊がなくなるまで撹拌しながら分散 させて分散液 (b)を得た。次いで、このようにして得られた分散液 (a)に前記分散液（ b)を加え、良く撹拌しながら均一に混合、分散させて分散液 (c)を得た。その後、得 られた分散液 (c)を良く撹拌しながら、その中に前記フラン榭脂を加え、均一に混合 、分散させて前記断熱材用コーティング剤を得た。
[0102] 〔断熱材用コーティング層及び断熱材用積層体の製造〕
先ず、縦 100mm、横 100mm、厚さ 6mmの大きさに切り出した前記炭素繊維フエ ルト積層体の片面に、前記断熱材用コーティング剤を刷毛で lkgZm2の割合で塗布 し、無加圧、 150°Cの温度条件下で 3時間乾燥させつつ榭脂を硬化させた。次に、 真空中、 150°CZ時の昇温速度で 700°Cまで昇温させた後、 250°CZ時の昇温速 度で保持温度 2000°Cまで昇温し、前記保持温度で 1時間黒鉛化処理 (炭素化)し、 片面に断熱材用コーティング層が積層した断熱材用積層体を得た。このようにして得 られた断熱材用積層体に積層された断熱材用コーティング層の表面は平滑であり、 光沢があった。
[0103] このようにして得られた断熱材用積層体をガス透過率試験用の試料とした。他方、 発塵量、耐酸化性、曲げ強度及び圧縮強度の測定に用いる試料については、前述 のようにして調製された炭素化成形体を、それぞれの試験に用いる大きさに切り出し た後、塗布工程及び炭素化工程を前述の断熱材用積層体と同様の方法を用いて、 各試験用の試料を調製した。 [0104] 実施例 2
実施例 1で調製した嵩密度 0. 16g/cm3の炭素繊維フェルト積層体に代えて、実 施例 1の炭素化成形体の調製の手順と同様にして 2000°Cで黒鉛ィ匕処理し、嵩密度 0. 12g/cm3となるように調製して得られた嵩密度 0. 12g/cm3の炭素繊維フェルト 積層体 (炭素化成形体)を用いた以外は、実施例 1と同様にして断熱材用積層体及 び各試験に用いる試料を製造した。このようにして得られた断熱材用積層体に積層 された断熱材用コーティング層の表面は平滑であり、光沢があった。
[0105] 実施例 3
実施例 1で調製した嵩密度 0. 16g/cm3の炭素繊維フェルト積層体に代えて、実 施例 1の炭素化成形体の調製の手順と同様にして 2000°Cで黒鉛ィ匕処理し、嵩密度 0. 4g/cm3となるように調製して得られた嵩密度 0. 4g/cm3の炭素繊維フェルトを 用いた以外は、実施例 1と同様にして断熱材用積層体及び各試験に用いる試料を 製造した。このようにして得られた断熱材用積層体に積層された断熱材用コーティン グ層の表面は平滑であり、光沢があった。
[0106] 実飾 14
実施例 1の鱗状黒鉛粉末 (A) (日本黒鉛工業株式会社製、商品名「F # 2— F」）の 含有量を 48質量部力も 28質量部に代え、鱗状黒鉛粉末 (B) (日本黒鉛工業株式会 社製、商品名「ACP— 3000」）の含有量を 21質量部力も 41質量部に代えた以外は 実施例 1と同様にして断熱材用積層体及び各試験に用いる試料を製造した。このよう にして得られた断熱材用積層体に積層された断熱材用コーティング層の表面は平滑 であり、光沢があった。
[0107] 実施例 5
実施例 1の嵩密度 0. 16gZcm3の炭素繊維フェルト積層体に代えて、嵩密度 0. 7 gZcm3の炭素化成形体 (呉羽化学工業株式会社製、商品名「タレ力 NFR」）を用い た以外は実施例 1と同様にして断熱材用積層体及び各試験に用いる試料を製造し た。このようにして得られた断熱材用積層体に積層された断熱材用コーティング層の 表面は平滑であり、光沢があった。
[0108] 実施例 6 実施例 1で調製したコーティング剤に代えて、フラン榭脂（日立化成工業株式会社 製、商品名「ヒタフラン VF— 302」） 100質量部、鱗状黒鉛粉末 (A) (日本黒鉛工業 株式会社製、商品名「F # 2— F」）50質量部、鱗状黒鉛粉末 (B) (日本黒鉛工業株 式会社製、商品名「八じ？— 3000」）50質量部、炭素繊維 (呉羽化学工業株式会社 製、商品名「タレ力チョップ M— 107T」、平均繊維長 0. 4mm、 1^ 0=約22) 50質 量部、メチルェチルケトン（関東ィ匕学製、鹿 1級） 20質量部、メチルセルロース (信越 化学工業株式会社製、商品名「メトローズ SM— 4000」）5質量部及び水 175質量部 を均一に混合分散させて調製した断熱材用コーティング剤を用いた以外は実施例 1 と同様にして断熱材用積層体及び各試験に用いる試料を製造した。このようにして得 られた断熱材用積層体に積層された断熱材用コーティング層の表面は平滑であり、 光沢があった。
[0109] 実飾 17
実施例 1で調製された断熱材用コーティング剤に代えて、実施例 6で調製された断 熱材用コーティング剤の炭素繊維の含有量を 50質量部から 100質量部として調製し た断熱材用コーティング剤を用いた以外は実施例 1と同様にして断熱材用積層体及 び各試験に用いる試料を製造した。このようにして得られた断熱材用積層体に積層 された断熱材用コーティング層の表面は平滑であり、光沢があった。
[oi io] ms
実施例 1で調製された断熱材用コーティング剤に代えて、実施例 1で調製された断 熱材用コーティング剤のメチルセルロース (信越ィ匕学工業株式会社製、商品名「メトロ ーズ SM— 4000」）の含有量を 4. 5質量部から 2. 3質量部として調製された断熱材 用コ一ティング剤を用 ヽた以外は実施例 1と同様にして断熱材用積層体及び各試験 に用いる試料を製造した。このようにして得られた断熱材用積層体に積層された断熱 材用コーティング層の表面は平滑であり、光沢があった。
[0111] 実施例 9
実施例 1で調製された断熱材用コーティング剤に代えて、実施例 1で調製された断 熱材用コーティング剤のメチルセルロース (信越ィ匕学工業株式会社製、商品名「メトロ ーズ SM— 4000」）を他のメチルセルロース (信越ィ匕学工業株式会社製、商品名「メト ローズ SM— 1500」）とし、更に前記メチルセルロースの含有量を 4. 5質量部から 9. 0質量部として調製された断熱材用コーティング剤を用いた以外は実施例 1と同様に して断熱材用積層体及び各試験に用いる試料を製造した。このようにして得られた 断熱材用積層体に積層された断熱材用コーティング層の表面は平滑であり、光沢が めつに。
[0112] 実施例 10
実施例 1で調製された断熱材用コーティング剤に代えて、実施例 1で調製された断 熱材用コーティング剤のメチルセルロース (信越ィ匕学工業株式会社製、商品名「メトロ ーズ SM— 4000」）を他のメチルセルロース (信越ィ匕学工業株式会社製、商品名「メト ローズ SM— 400」）とし、更に前記メチルセルロースの含有量を 4. 5質量部から 22. 5質量部として調製された断熱材用コーティング剤を用いた以外は実施例 1と同様に して断熱材用積層体及び各試験に用いる試料を製造した。このようにして得られた 断熱材用積層体に積層された断熱材用コーティング層の表面は平滑であり、光沢が めつに。
[0113] ¾細 1
実施例 1で調製された断熱材用コーティング剤に代えて、実施例 1で調製された断 熱材用コーティング剤のプチルジグリコール（日本乳化学剤株式会社製、商品名「ブ チルジグリコール」）の含有量を 45質量部から 18質量部として調製された断熱材用コ 一ティング剤を用いた以外は実施例 1と同様にして断熱材用積層体及び各試験に用
Vヽる試料を製造した。このようにして得られた断熱材用積層体に積層された断熱材用 コーティング層の表面は平滑であり、光沢があった。
[0114] 比較例 1
実施例 1で調製された断熱材用コ一ティング剤に代えて、メチルセルロースを使用 しない以外は実施例 1と同様にして調整した断熱材用コーティング剤を調製した。し 力しながら、このような断熱材用コーティング剤においては、フラン榭脂（日立化成ェ 業株式会社製、商品名「ヒタフラン VF— 302」 )、鱗状黒鉛粉末 (A) (日本黒鉛工業 株式会社製、商品名「F # 2— F」）及び鱗状黒鉛粉末 (B) (日本黒鉛工業株式会社 製、商品名「ACP— 3000」）が団子状になって分離してしまい、各成分を均一に分 散、混合させることができな力つた。
[0115] 比較例 2
実施例 1で調製された断熱材用コーティング剤に代えて、実施例 6で調製された断 熱材用コーティング剤の炭素繊維の含有量を 50質量部から 100質量部とし、メチル ェチルケトンの含有量を 20質量部から 200質量部とし、更に、鱗状黒鉛粉末 (B) (日 本黒鉛工業株式会社製、商品名「ACP— 3000」）、メチルェチルセルロース及び水 を混入せずに混合、分散させて調製した断熱材用コーティング剤を用いた以外は実 施例 1と同様にして断熱材用積層体及び各試験に用いる試料を製造した。このように して得られた断熱材用積層体に積層された断熱材用コーティング層の表面は凹凸が あり、光沢がな力つた。
[0116] 列 3
実施例 1で調製された断熱材用コーティング剤に代えて、実施例 6で調製された断 熱材用コーティング剤のメチルェチルケトンの含有量を 20質量部から 200質量部と し、メチルェチルセルロース及び水は混入せずに混合、分散させて調製した断熱材 用コ一ティング剤を用 ヽた以外は実施例 1と同様にして断熱材用積層体及び各試験 に用いる試料を製造した。このようにして得られた断熱材用積層体の断熱材用コーテ イング層の表面は凹凸があり、光沢がなかった。
[0117] 比 列 4
実施例 1で調製された断熱材用コーティング剤に代えて、実施例 6で調製された断 熱材用コーティング剤の炭素繊維の含有量を 50質量部から 100質量部とし、メチル ェチルケトンの含有量を 20質量部から 200質量部とし、更に、メチルセルロース及び 水は混入せずに混合、分散させて調製した断熱材用コーティング剤を用いた以外は 実施例 1と同様にして断熱材用積層体及び各試験に用いる試料を製造した。このよう にして得られた断熱材用積層体に積層された断熱材用コ一ティング層の表面は凹凸 があり、光沢がな力つた。
[0118] 比較例 5
実施例 1で調製された断熱材用コーティング剤に代えて、実施例 6で調製された断 熱材用コーティング剤の鱗状黒鉛粉末 (A) (日本黒鉛工業株式会社製、商品名「F # 2— F」）の含有量を 50質量部から 100質量部とし、メチルェチルケトンの含有量を 20質量部から 200質量部とし、更に、鱗状黒鉛粉末 (B) (日本黒鉛工業株式会社製 、商品名「ACP— 3000」） 50質量部の代わりにカーボンブリーズ (サンケミカル社製 、商品名「MCコータス グレード C」を粉砕して得られた粉砕品〔平均粒径 11. 0 m 〕） 100質量部を用い、炭素繊維、メチルセルロース及び水は混入せずに混合、分散 させて調製した断熱材用コーティング剤を用いた以外は実施例 1と同様にして断熱 材用積層体及び各試験に用いる試料を製造した。このようにして得られた断熱材用 積層体に積層された断熱材用コーティング層の表面は凹凸があり、光沢がな力つた
[0119] 実施例 1〜 11及び比較例 1〜5で得られた断熱材用コーティング剤における各成 分の含有量、並びに、ガス透過率、発塵量、耐酸化性、曲げ強度、圧縮強度、表面 平滑性及び表面光沢性の測定結果を表 1に示す。
[0120] [表 1]
Figure imgf000034_0001
[0121] 表 1に示した結果から明らかなように、実施例 1〜11で調製された断熱材用コーテ イング剤を用 V、て得られる本発明の断熱材用コ一ティング層は、ガス透過率がすべて 7. 2NL/hr-cm2-mmH O以下と低ぐ十分に低いガス透過率を有するものである
2
ことが確認された。また、このような本発明の断熱材用コーティング層が積層された本 発明の断熱材用積層体は、発塵量がすべて 300個以下であることから、本発明の断 熱材用コーティング層が優れた発塵防止性を有することも確認された。更に、本発明 の断熱材用コーティング層が積層された本発明の断熱材用積層体は、優れた耐酸 化性を有することが確認され、また、高い曲げ強度及び圧縮強度を有し、機械的強 度も高いことが確認された。
[0122] 一方、比較例 2〜5で調製された断熱材用コーティング剤を用いて得られる断熱材 用コーティング層は、いずれも、ガス透過率が 8. 5NL/hr-cm2-mmH O以上であ
2 り、ガス透過率が高いことが確認された。更に、このような断熱材用コーティング層が 積層された断熱材用積層体は、発塵防止性、耐酸化性、機械的強度等の特性も十 分なものではないことが確認された。また、比較例 1で調製された断熱材用コーティン グ剤は、作業性が低ぐ炭素化成形体に塗布することができないものであることが確 f*i¾ れ 。
産業上の利用可能性
[0123] 以上説明したように、本発明によれば、表面が平滑且つ緻密で表面平滑性及び表 面光沢性に優れるとともに十分に低いガス透過性を有し、しカゝも、断熱材用積層体に 優れた発塵防止性、耐酸化性、機械的強度及び断熱効果を付与することが可能な 断熱材用コーティング層、それを備えた断熱材用積層体、それを得るための断熱材 用コーティング剤、並びに、その断熱材用コーティング剤の製造方法を提供すること が可能となる。
[0124] したがって、本発明の断熱材用コーティング層は、断熱材に必要な前記諸特性を 付与するという点で優れるため、炭素化成形体を用いた本発明の断熱材用積層体を 得るための断熱材用コ一ティング層として非常に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 炭素化成形体と、該炭素化成形体の少なくとも一方の表面に積層された断熱材用コ 一ティング層とを備える断熱材用積層体における前記断熱材用コーティング層であ つて、
前記炭素化成形体の嵩密度が 0. 08〜0. 8gZcm3であり、及び、
前記断熱材用コーティング層のガス透過率が 8. 0NL/hr-cm2-mmH O以下で
2 ある、断熱材用コーティング層。
[2] 前記断熱材用コーティング層の厚さが 50 m〜3mmである、請求項 1に記載の断 熱材用コーティング層。
[3] 前記断熱材用コーティング層力 幅 40mm、長さ 40mm、厚さ 40mmの大きさの前 記炭素化成形体の全表面に該断熱材用コーティング層を備える前記断熱材用積層 体に、不活性ガスを流量 500mLZ分で 340秒間吹きつけた際に発生する粒径 0. 3 μ m以上の粒子の発塵量を 300個以下とするものである、請求項 1に記載の断熱材 用コーティング層。
[4] 前記断熱材用コーティング層力 幅 100mm、長さ 100mm、厚さ 40mmの大きさの 前記炭素化成形体の全表面に該断熱材用コーティング層を備える前記断熱材用積 層体を空気中、 600°Cの温度条件下にお 、て 5時間保持する耐酸ィ匕性試験におけ る質量減少率を 10. 0%以下とするものである、請求項 1に記載の断熱材用コーティ ング層。
[5] 前記断熱材用コーティング層力 幅 100mm、長さ 100mm、厚さ 40mmの大きさの 前記炭素化成形体の全表面に該断熱材用コーティング層を備える前記断熱材用積 層体を空気中、 600°Cの温度条件下において 10時間保持する耐酸ィ匕性試験にお ける質量減少率を 10. 0%以下とするものである、請求項 4に記載の断熱材用コーテ イング層。
[6] 前記断熱材用コーティング層力 幅 20mm、長さ 100mm、厚さ 10mmの大きさの前 記炭素化成形体の上下両表面に該断熱材用コーティング層を備える前記断熱材用 積層体を用い、支点スパン 80mm及びクロスヘッドスピード 1. OmmZ分の条件で中 央集中荷重を加える曲げ強度試験における最大破壊荷重力 求めた曲げ強度を 1. OMPa以上とするものである、請求項 1に記載の断熱材用コーティング層。
[7] 断熱材用コーティング層が、
(A)炭化率が 40%以上と成り得る炭素化材、
(B)鱗状黒鉛粉末、
(C)粘貼剤、及び
(D)前記粘貼剤を溶解させ、且つ前記炭素化材を分散又は溶解させる水系液剤、 力 なる断熱材用コーティング剤を、前記炭素化成形体の少なくとも一方の表面に塗 布した後に炭素化せしめてなるものである、請求項 1に記載の断熱材用コ一ティング 層。
[8] 前記炭素化材 100質量部に対して、前記鱗状黒鉛粉末の含有量が 10〜200質量 部、前記粘貼剤の含有量が 2〜50質量部及び前記水系液剤の含有量が 50〜600 質量部である、請求項 7に記載の断熱材用コ一ティング層。
[9] 前記粘貼剤が、メチルセルロース、ェチルセルロース、メチルェチルセルロース、ヒド 口キシェチノレメチノレセノレロース、ヒドロキシメチノレエチノレセノレロース、ヒドロキシプロピ ルメチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビュルアルコール及び澱粉力 なる群か ら選択される少なくとも 1種である、請求項 7に記載の断熱材用コ一ティング層。
[10] 前記粘貼剤がメチルセルロースである、請求項 7に記載の断熱材用コーティング層。
[11] 前記炭素化材がフラン榭脂である、請求項 7に記載の断熱材用コーティング層。
[12] 前記鱗状黒鉛粉末の平均粒径が 50〜500 μ mの範囲にある、請求項 7に記載の断 熱材用コーティング層。
[13] 前記鱗状黒鉛粉末が、平均粒径が 50〜500 μ mの範囲にある第一の鱗状黒鉛粉 末と、平均粒径が 1 μ m以上 50 m未満の範囲にある第二の鱗状黒鉛粉末とを含 有し、且つ第一の鱗状黒鉛粉末と第二の鱗状黒鉛粉末との質量換算による配合比（ 第一の鱗状黒鉛粉末：第二の鱗状黒鉛粉末)が 4： 6〜8： 2の範囲にある、請求項 7 に記載の断熱材用コーティング層。
[14] 嵩密度が 0. 08〜0. 8gZcm3の炭素化成形体と、該炭素化成形体の少なくとも一 方の表面に積層された前記請求項 1〜13のうちのいずれか一項に記載の断熱材用 コーティング層とを備える、断熱材用積層体。
[15] (A)炭化率が 40%以上と成り得る炭素化材、
(B)鱗状黒鉛粉末、
(C)粘貼剤、及び
(D)前記粘貼剤を溶解させ、且つ前記炭素化材を分散又は溶解させる水系液剤、 力もなる、断熱材用コーティング剤。
[16] 前記炭素化材 100質量部に対して、前記鱗状黒鉛粉末の含有量が 10〜200質量 部、前記粘貼剤の含有量が 2〜50質量部及び前記水系液剤の含有量が 50〜600 質量部である、請求項 15に記載の断熱材用コーティング剤。
[17] 前記粘貼剤が、メチルセルロース、ェチルセルロース、メチルェチルセルロース、ヒド 口キシェチノレメチノレセノレロース、ヒドロキシメチノレエチノレセノレロース、ヒドロキシプロピ ルメチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビュルアルコール及び澱粉力 なる群か ら選択される少なくとも 1種である、請求項 15に記載の断熱材用コ一ティング剤。
[18] 前記粘貼剤がメチルセルロースである、請求項 15に記載の断熱材用コーティング剤
[19] 前記炭素化材がフラン榭脂である、請求項 15に記載の断熱材用コーティング剤。
[20] 前記鱗状黒鉛粉末の平均粒径が 50〜500 μ mの範囲にある、請求項 15に記載の 断熱材用コーティング剤。
[21] 前記鱗状黒鉛粉末が、平均粒径が 50〜500 μ mの範囲にある第一の鱗状黒鉛粉 末と、平均粒径が 1 μ m以上 50 m未満の範囲にある第二の鱗状黒鉛粉末とを含 有し、且つ第一の鱗状黒鉛粉末と第二の鱗状黒鉛粉末との質量換算による配合比（ 第一の鱗状黒鉛粉末:第二の鱗状黒鉛粉末)が 4 : 6〜8 : 2の範囲にある、請求項 15 に記載の断熱材用コ一ティング剤。
[22] 水に鱗状黒鉛粉末を分散させて第一の分散液を得る工程と、水と相溶性を有する有 機溶剤に粘貼剤を分散させて第二の分散液を得る工程と、前記第一の分散液と前 記第二の分散液とを混合して第三の分散液を得る工程と、前記第三の分散液に炭 化率が 40%以上と成り得る炭素化材を分散させて断熱材用コーティング剤を得るェ 程とを含む、断熱材用コーティング剤の製造方法。
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