JPH047078B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH047078B2 JPH047078B2 JP58010368A JP1036883A JPH047078B2 JP H047078 B2 JPH047078 B2 JP H047078B2 JP 58010368 A JP58010368 A JP 58010368A JP 1036883 A JP1036883 A JP 1036883A JP H047078 B2 JPH047078 B2 JP H047078B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fibers
- graphite
- carbon
- carbonaceous
- heater
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Resistance Heating (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は炭素質繊維で補強した黒鉛質抵抗発熱
体に関するものである。
体に関するものである。
従来、炭素材料、セラミツクス系材料など各種
工業用材料の高温焼成に使用する装置としては、
抵抗炉、誘導炉、アアーク炉、およびプラズマ炉
など数多くの高温加熱装置が知られているが、中
でも抵抗炉が、その加熱手段が比較的単純である
ため広く用いられている。
工業用材料の高温焼成に使用する装置としては、
抵抗炉、誘導炉、アアーク炉、およびプラズマ炉
など数多くの高温加熱装置が知られているが、中
でも抵抗炉が、その加熱手段が比較的単純である
ため広く用いられている。
ところで、この抵抗炉は、通常管状の抵抗発熱
体に電流を通じ、その際生じるジユール熱により
被処理物を加熱焼成するものであつて、2000℃以
上の高温加熱には窒素やアルゴン等の不活性ガス
雰囲気中、黒鉛質抵抗発熱体（以下単に黒鉛質ヒ
ータという）が用いられている。この黒鉛質ヒー
タは金属材料やセラミツクス系材料からつくられ
たヒータでは使用中、溶融・分解を起すような
2000℃以上の高温領域でも、溶融・分解を起しに
くく、しかも比較的安価であるという利点を有す
る。
体に電流を通じ、その際生じるジユール熱により
被処理物を加熱焼成するものであつて、2000℃以
上の高温加熱には窒素やアルゴン等の不活性ガス
雰囲気中、黒鉛質抵抗発熱体（以下単に黒鉛質ヒ
ータという）が用いられている。この黒鉛質ヒー
タは金属材料やセラミツクス系材料からつくられ
たヒータでは使用中、溶融・分解を起すような
2000℃以上の高温領域でも、溶融・分解を起しに
くく、しかも比較的安価であるという利点を有す
る。
しかしながら、かかる黒鉛質ヒータにも2000℃
以上の高温領域では次のような問題がある。
以上の高温領域では次のような問題がある。
すなわち、黒鉛質ヒータはその主体が炭素成分
であるため、一般によく知られているとおり、炭
素そのものはたとえば2000〓（1727℃）で3.3×
11-11気圧、25000〓（2227℃）で1.8×10-7気圧、
3000〓（2727℃）で5.4×10-5気圧の蒸気圧を有
し、また2500K（2227℃）では1.16×10-2ｇ／cm2・
hrの炭素が蒸発するとも言われている。
であるため、一般によく知られているとおり、炭
素そのものはたとえば2000〓（1727℃）で3.3×
11-11気圧、25000〓（2227℃）で1.8×10-7気圧、
3000〓（2727℃）で5.4×10-5気圧の蒸気圧を有
し、また2500K（2227℃）では1.16×10-2ｇ／cm2・
hrの炭素が蒸発するとも言われている。
これがため、黒鉛質ヒータは特に長時間の連続
使用に当つて、炭素の蒸発にもとづく耐久性に問
題があるばかりか、該ヒータが蒸発減耗すると、
当然その電気抵抗値が減耗部分に相対的にシフト
し、炭素分の蒸発を益々助長させることになる。
また、該ヒータの減耗は加熱焼成時の設定温度の
維持を困難ならしめ、更に該ヒータの局部的な減
耗は所定の温度プロフイルを変化せしめるという
問題である。
使用に当つて、炭素の蒸発にもとづく耐久性に問
題があるばかりか、該ヒータが蒸発減耗すると、
当然その電気抵抗値が減耗部分に相対的にシフト
し、炭素分の蒸発を益々助長させることになる。
また、該ヒータの減耗は加熱焼成時の設定温度の
維持を困難ならしめ、更に該ヒータの局部的な減
耗は所定の温度プロフイルを変化せしめるという
問題である。
したがつて、少なくとも2000℃の高温領域で使
用する黒鉛質ヒータは如何にして炭素分の蒸発に
もとづく減耗を減少せしめ、これにより連続的な
加熱焼成時の温度および温度プロフイルを所定ど
おり維持せしめるかが、今日の解決すべき重要な
技術的課題であつた。
用する黒鉛質ヒータは如何にして炭素分の蒸発に
もとづく減耗を減少せしめ、これにより連続的な
加熱焼成時の温度および温度プロフイルを所定ど
おり維持せしめるかが、今日の解決すべき重要な
技術的課題であつた。
本発明は黒鉛質ヒータにおける上記技術的課題
の解決を図つてなされたものであり、その構成は
次のとおりである。
の解決を図つてなされたものであり、その構成は
次のとおりである。
すなわち、短繊維状に切断された繊維長0.05〜
１mmの炭素繊維および／または繊維長0.05〜１mm
の黒鉛繊維と、粒状の炭素質材と、粘結材とを配
合し、成型後焼成してなり、該炭素繊維および／
または黒鉛繊維を１〜５重量％含有することを特
徴とする炭素質繊維で補強した黒鉛質抵抗発熱体
である。
１mmの炭素繊維および／または繊維長0.05〜１mm
の黒鉛繊維と、粒状の炭素質材と、粘結材とを配
合し、成型後焼成してなり、該炭素繊維および／
または黒鉛繊維を１〜５重量％含有することを特
徴とする炭素質繊維で補強した黒鉛質抵抗発熱体
である。
以下、本発明の構成について詳述すると、従来
の黒鉛質ヒータが粒状の炭素質材と、適当量の粘
結材とを配合・混練し、所望の形状（たとえば、
棒状、管状）に成型した後、700〜1300℃で焼成
し約3000℃で黒鉛化していたのに対して、本発明
は前記粒状炭素質材と粘結材に加えて、短繊維状
に切断した炭素質繊維を配合・混練させ、しかる
後成型・焼成するところに特徴を有しており、か
かる黒鉛質ヒータを長時間、連続的に使用する場
合に、該ヒータ中、炭素質繊維は粒状炭素質材に
対する一種のバインダーないし遮蔽網として働
き、炭素分の蒸発ないし飛散にもとづく減耗を抑
制し、かかる作用は、特に2000℃以上の高温領域
における程顕著である。
の黒鉛質ヒータが粒状の炭素質材と、適当量の粘
結材とを配合・混練し、所望の形状（たとえば、
棒状、管状）に成型した後、700〜1300℃で焼成
し約3000℃で黒鉛化していたのに対して、本発明
は前記粒状炭素質材と粘結材に加えて、短繊維状
に切断した炭素質繊維を配合・混練させ、しかる
後成型・焼成するところに特徴を有しており、か
かる黒鉛質ヒータを長時間、連続的に使用する場
合に、該ヒータ中、炭素質繊維は粒状炭素質材に
対する一種のバインダーないし遮蔽網として働
き、炭素分の蒸発ないし飛散にもとづく減耗を抑
制し、かかる作用は、特に2000℃以上の高温領域
における程顕著である。
この場合の炭素質繊維とは、通常の炭素繊維ま
たは黒鉛繊維、すなわち、ポリアクリロニトリル
繊維・セルロース繊維・ピツチ繊維などの有機重
合体繊維を空気のような酸化性雰囲気中、熱処理
して酸化し、次に高温加熱炉にて窒素ガスのよう
な不活性雰囲気中、炭化ないし黒鉛化することに
よつて得られるものであり、この炭素質繊維が前
記粒状炭素質材に対するバインダーないし遮蔽効
果を十分発揮するためには、通常６〜7μの繊維
径を有する炭素質繊維について、その繊維長を
0.05〜１mm、好ましくは0.1〜0.5mmの範囲で適宜
選択すべきである。その主たる理由として、繊維
長が1mより長くなると、後述する粒状炭素質材
および粘結材との混練が不均一となり易く、0.05
mmより短かすぎると、炭素質繊維によるバインダ
ーないし遮蔽効果が十分発揮できない点を挙げる
ことができる。
たは黒鉛繊維、すなわち、ポリアクリロニトリル
繊維・セルロース繊維・ピツチ繊維などの有機重
合体繊維を空気のような酸化性雰囲気中、熱処理
して酸化し、次に高温加熱炉にて窒素ガスのよう
な不活性雰囲気中、炭化ないし黒鉛化することに
よつて得られるものであり、この炭素質繊維が前
記粒状炭素質材に対するバインダーないし遮蔽効
果を十分発揮するためには、通常６〜7μの繊維
径を有する炭素質繊維について、その繊維長を
0.05〜１mm、好ましくは0.1〜0.5mmの範囲で適宜
選択すべきである。その主たる理由として、繊維
長が1mより長くなると、後述する粒状炭素質材
および粘結材との混練が不均一となり易く、0.05
mmより短かすぎると、炭素質繊維によるバインダ
ーないし遮蔽効果が十分発揮できない点を挙げる
ことができる。
また、炭素質繊維の配合割合は上記と同様の理
由から全体量（即ち、炭素質繊維、粒状繊維質
材、および粘結材との合計量）の１〜５重量％と
するものであるが、このとき、特に黒鉛質ヒータ
の外層部を炭素質繊維量リツチ（たとえば３〜５
重量％）とするのが望ましい。
由から全体量（即ち、炭素質繊維、粒状繊維質
材、および粘結材との合計量）の１〜５重量％と
するものであるが、このとき、特に黒鉛質ヒータ
の外層部を炭素質繊維量リツチ（たとえば３〜５
重量％）とするのが望ましい。
次に、本発明における粒状の炭素質材には、通
常0.1mm以下の粒径のコークスが、粘結材には通
常、コールタールピツチ等が、上記全体量の20〜
35重量％範囲で用いられる。
常0.1mm以下の粒径のコークスが、粘結材には通
常、コールタールピツチ等が、上記全体量の20〜
35重量％範囲で用いられる。
なお、本発明の黒鉛質ヒータは上記炭素質繊
維、粒状炭素質材および粘結材から通常の手段に
より製造され、その製造手段は一般の文献により
よく知られているので、ここでの説明は省略する
が、成型方法は押出しよりも型込めの方が容易に
均一な配合が期待できるし、また焼成後黒鉛化前
に粘結材を再含浸するのが炭素質繊維の補強効果
を高める点で好ましい。
維、粒状炭素質材および粘結材から通常の手段に
より製造され、その製造手段は一般の文献により
よく知られているので、ここでの説明は省略する
が、成型方法は押出しよりも型込めの方が容易に
均一な配合が期待できるし、また焼成後黒鉛化前
に粘結材を再含浸するのが炭素質繊維の補強効果
を高める点で好ましい。
上述のとおり、本発明の黒鉛質ヒータは短繊維
状に切断された炭素質繊維を介在させたもので、
これにより従来の黒鉛質ヒータで問題となつてい
た特に2000℃以上の高温領域での炭素分の蒸発に
もとづく減耗が著しく抑制され、この結果黒鉛質
ヒータの耐用期間が従来品の約1.2倍に延長でき
加えて温度ないし温度プロフイルの変化が小さ
く、所定どおりに長期間に渡つて維持できるとい
う優れた効果を奏する。また本発明にかかる黒鉛
質ヒータは炭素分の蒸発が活発になる2000℃以上
において特に効果を発揮し得るものであるから、
上述したタンマン炉以外の型式、例えば間接加熱
炉、高周波誘導加熱炉等のような抵抗加熱炉にも
適用できるのは勿論である。
状に切断された炭素質繊維を介在させたもので、
これにより従来の黒鉛質ヒータで問題となつてい
た特に2000℃以上の高温領域での炭素分の蒸発に
もとづく減耗が著しく抑制され、この結果黒鉛質
ヒータの耐用期間が従来品の約1.2倍に延長でき
加えて温度ないし温度プロフイルの変化が小さ
く、所定どおりに長期間に渡つて維持できるとい
う優れた効果を奏する。また本発明にかかる黒鉛
質ヒータは炭素分の蒸発が活発になる2000℃以上
において特に効果を発揮し得るものであるから、
上述したタンマン炉以外の型式、例えば間接加熱
炉、高周波誘導加熱炉等のような抵抗加熱炉にも
適用できるのは勿論である。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
る。なお実施例中、繊維径、繊維長、カーボン粒
径は何れも平均値でもつて示した。
る。なお実施例中、繊維径、繊維長、カーボン粒
径は何れも平均値でもつて示した。
実施例 １
(1) 繊維径7μ、繊維長0.3mmの炭素繊維３重量％、
粒径0.1mm以下のコークス70重量％、および粘
結材としてコールタールピツチ27重量％を配
合・混練し、加圧型込め成型し焼成後、コール
タールピツチを再含浸し黒鉛化して得た黒鉛質
ヒータをタンマン炉型式抵抗炉により2500℃で
実用試験を行なつた。この結果、黒鉛質ヒータ
の寿命が従来の炭素繊維を配合させない場合と
比較して約1.2倍延長できた。
粒径0.1mm以下のコークス70重量％、および粘
結材としてコールタールピツチ27重量％を配
合・混練し、加圧型込め成型し焼成後、コール
タールピツチを再含浸し黒鉛化して得た黒鉛質
ヒータをタンマン炉型式抵抗炉により2500℃で
実用試験を行なつた。この結果、黒鉛質ヒータ
の寿命が従来の炭素繊維を配合させない場合と
比較して約1.2倍延長できた。
(2) 上記により得られた黒鉛質ヒータについて
1300℃の実用試験では、その寿命が従来品と比
較して約1.03倍延長できたにとどまつた。
1300℃の実用試験では、その寿命が従来品と比
較して約1.03倍延長できたにとどまつた。
実施例 ２
繊維径6μ、繊維長0.3mmの黒鉛繊維３重量％、
粒径0.1mm以下のコークス70重量％、および粘結
材としてコールタールピツチ27重量％を配合・混
練し、加圧型込め成型し焼成後（粘結材を再含浸
せずに）黒鉛化して得た黒鉛質ヒータをタンマン
炉型抵抗炉により2800℃で実用試験を行なつた。
この結果、黒鉛質ヒータの寿命が従来の炭素繊維
を配合させない場合と比較して約1.15倍延長でき
た。
粒径0.1mm以下のコークス70重量％、および粘結
材としてコールタールピツチ27重量％を配合・混
練し、加圧型込め成型し焼成後（粘結材を再含浸
せずに）黒鉛化して得た黒鉛質ヒータをタンマン
炉型抵抗炉により2800℃で実用試験を行なつた。
この結果、黒鉛質ヒータの寿命が従来の炭素繊維
を配合させない場合と比較して約1.15倍延長でき
た。
Claims (1)
- １ 短繊維状に切断された繊維長0.05〜１mmの炭
素繊維および／または繊維長0.05〜１mmの黒鉛繊
維と、粒状の炭素質材と、粘結材とを配合し、成
型後焼成してなり、該炭素繊維および／または黒
鉛繊維を１〜５重量％含有することを特徴とする
炭素質繊維で補強した黒鉛質抵抗発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036883A JPS59138094A (ja) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | 炭素質繊維で補強した黒鉛質抵抗発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036883A JPS59138094A (ja) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | 炭素質繊維で補強した黒鉛質抵抗発熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59138094A JPS59138094A (ja) | 1984-08-08 |
| JPH047078B2 true JPH047078B2 (ja) | 1992-02-07 |
Family
ID=11748213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1036883A Granted JPS59138094A (ja) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | 炭素質繊維で補強した黒鉛質抵抗発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59138094A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0250079A (ja) * | 1988-08-09 | 1990-02-20 | Kanto Yakin Kogyo Kk | 高温加熱炉 |
| JPH0362490A (ja) * | 1989-07-31 | 1991-03-18 | Hanawa Netsuden Kinzoku Kk | 発熱装置 |
| JPH0362491A (ja) * | 1989-07-31 | 1991-03-18 | Hanawa Netsuden Kinzoku Kk | 発熱装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58128686A (ja) * | 1982-01-26 | 1983-08-01 | 三菱鉛筆株式会社 | 炭素系コイル状抵抗発熱体の製造方法 |
-
1983
- 1983-01-25 JP JP1036883A patent/JPS59138094A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59138094A (ja) | 1984-08-08 |
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