JPS6356471B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6356471B2 JPS6356471B2 JP60054148A JP5414885A JPS6356471B2 JP S6356471 B2 JPS6356471 B2 JP S6356471B2 JP 60054148 A JP60054148 A JP 60054148A JP 5414885 A JP5414885 A JP 5414885A JP S6356471 B2 JPS6356471 B2 JP S6356471B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composite material
- treatment furnace
- temperature treatment
- furnace according
- fibers
- 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
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- Ceramic Products (AREA)
- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高温処理炉に関するものである。更に
詳しくは、炭素繊維で強化した実質的に炭素質か
ら成る複合材料（以下Ｃ／Ｃと略記する）が内部
構造部材として使用されているところの有機物を
炭素化あるいは黒鉛化する際、あるいはセラミツ
クの製造の際に好適に使用される高温処理炉に関
するものである。
詳しくは、炭素繊維で強化した実質的に炭素質か
ら成る複合材料（以下Ｃ／Ｃと略記する）が内部
構造部材として使用されているところの有機物を
炭素化あるいは黒鉛化する際、あるいはセラミツ
クの製造の際に好適に使用される高温処理炉に関
するものである。
〔従来技術〕
従来、アクリロニトリル系繊維、レーヨン繊
維、ピツチ繊維などの有機繊維を加熱処理炉で炭
素化あるいは黒鉛化することにより炭素繊維ある
いは黒鉛繊維を得ることは知られている。
維、ピツチ繊維などの有機繊維を加熱処理炉で炭
素化あるいは黒鉛化することにより炭素繊維ある
いは黒鉛繊維を得ることは知られている。
このような加熱処理炉は主として被処理繊維の
処理室となる中央空洞を有する炉芯筒部と断熱材
等を介して配設された外壁部とより構成されてい
る。
処理室となる中央空洞を有する炉芯筒部と断熱材
等を介して配設された外壁部とより構成されてい
る。
このような加熱処理炉において断熱材は断熱金
属、セラミツクあるいは通常の炭素材で支持され
ている。
属、セラミツクあるいは通常の炭素材で支持され
ている。
耐熱金属は、その使用温度範囲が狭く、またセ
ラミツク及び通常の炭素材はその機械的特性、特
に衝撃強さ、曲げ強さ等が小さく取扱いに困難を
きたした。
ラミツク及び通常の炭素材はその機械的特性、特
に衝撃強さ、曲げ強さ等が小さく取扱いに困難を
きたした。
本発明者は、このような問題について鋭意検討
の結果、構造部材としてＣ／Ｃを使用することに
よりこれらの問題を解決し得ることを見出し本発
明に至つた。
の結果、構造部材としてＣ／Ｃを使用することに
よりこれらの問題を解決し得ることを見出し本発
明に至つた。
すなわち本発明は、炭素繊維で強化した実質的
に炭素質から成る複合材料を内部構造部材とした
高温処理炉である。
に炭素質から成る複合材料を内部構造部材とした
高温処理炉である。
具体的には、断熱支持材、炉芯筒支持材、ワー
ク支持材などの内部構造部材が炭素質あるいは黒
鉛質繊維で強化した実質的に炭素質あるいは黒鉛
質から成る複合材料で構成されている高温加熱処
理炉である。
ク支持材などの内部構造部材が炭素質あるいは黒
鉛質繊維で強化した実質的に炭素質あるいは黒鉛
質から成る複合材料で構成されている高温加熱処
理炉である。
このような内部構造部材を使用した高温加熱処
理炉は長期間安定的に運転でき、該炉によると、
品質の安定した製品構造が可能となる。
理炉は長期間安定的に運転でき、該炉によると、
品質の安定した製品構造が可能となる。
従来の炉、例えば、耐熱金属材インコネルを支
持体とした炉では、アルミナ断熱層の収縮により
支持体が高温にさらされ、支持体が変形し曲がつ
て断熱層のズレが生じ、外壁の温度が異常に上昇
し運転を中止しなければならなかつた。このため
従来の炉では、通常２ケ月後に運転を中止し修理
を必要とするが、本発明の炉では後述するよう
に、６ケ月運転しても支障はなかつた。
持体とした炉では、アルミナ断熱層の収縮により
支持体が高温にさらされ、支持体が変形し曲がつ
て断熱層のズレが生じ、外壁の温度が異常に上昇
し運転を中止しなければならなかつた。このため
従来の炉では、通常２ケ月後に運転を中止し修理
を必要とするが、本発明の炉では後述するよう
に、６ケ月運転しても支障はなかつた。
本発明において、Ｃ／Ｃの強化材とした炭素繊
維は、アクリロニトリル系炭素繊維、ピツチ系炭
素繊維、レーヨン系炭素繊維、及びこれらを黒鉛
化した黒鉛繊維等である。Ｃ／Ｃにおける強化材
の形態は織物、ランダムマツト、紙およびこれら
の積層物であり、繊維自体は連続繊維、非連続繊
維を使用できるが、熱伝導性を低下させる意味か
ら非連続繊維を使用することが好ましい。特にス
パンヤーンクロス積層物はＣ／Ｃの低熱伝導性、
切削加工性の面で好ましい。
維は、アクリロニトリル系炭素繊維、ピツチ系炭
素繊維、レーヨン系炭素繊維、及びこれらを黒鉛
化した黒鉛繊維等である。Ｃ／Ｃにおける強化材
の形態は織物、ランダムマツト、紙およびこれら
の積層物であり、繊維自体は連続繊維、非連続繊
維を使用できるが、熱伝導性を低下させる意味か
ら非連続繊維を使用することが好ましい。特にス
パンヤーンクロス積層物はＣ／Ｃの低熱伝導性、
切削加工性の面で好ましい。
Ｃ／Ｃにおける強化材繊維の繊維体積含有率
（容量）は10〜65％が好ましい。含有率が10％よ
り低いと曲げ強さ等の機械的特性が低下し、逆に
65％より高くなるとＣ／Ｃの製造工程において層
間での剥離等破損する頻度が高くなる。特に好ま
しくは20〜55％である。
（容量）は10〜65％が好ましい。含有率が10％よ
り低いと曲げ強さ等の機械的特性が低下し、逆に
65％より高くなるとＣ／Ｃの製造工程において層
間での剥離等破損する頻度が高くなる。特に好ま
しくは20〜55％である。
本発明におけるＣ／Ｃの製造は、炭素繊維ある
いは黒鉛繊維にフエノール、フランあるいはエポ
キシ等の熱硬化性樹脂を含浸し所望の形状に成形
硬化後、不活性雰囲気中で炭素化あるいは黒鉛化
し複合材料とする。次に必要とされる機械的特性
を得られるまで、熱硬化性樹脂あるいはピツチ等
を該複合材料に含浸、更に炭素化あるいは黒鉛化
を行ない緻密化する。この緻密化工程は高温に保
持した該複合材料あるいは所望の形状に保持した
炭素繊維または黒鉛繊維に炭化水素ガスを加熱分
解して炭素を蒸着する、いわゆるケミカル・ペー
パー・デイポジシヨン（CVD）法によつて行な
つてもよい。
いは黒鉛繊維にフエノール、フランあるいはエポ
キシ等の熱硬化性樹脂を含浸し所望の形状に成形
硬化後、不活性雰囲気中で炭素化あるいは黒鉛化
し複合材料とする。次に必要とされる機械的特性
を得られるまで、熱硬化性樹脂あるいはピツチ等
を該複合材料に含浸、更に炭素化あるいは黒鉛化
を行ない緻密化する。この緻密化工程は高温に保
持した該複合材料あるいは所望の形状に保持した
炭素繊維または黒鉛繊維に炭化水素ガスを加熱分
解して炭素を蒸着する、いわゆるケミカル・ペー
パー・デイポジシヨン（CVD）法によつて行な
つてもよい。
緻密化はＣ／Ｃの嵩密度が0.8〜1.7ｇ／cm3とな
るまで行なうのが好ましい。1.7ｇ／cm3より高く
なるとＣ／Ｃの熱伝導が過大になり、得られた
Ｃ／Ｃは高温処理炉の内部構造部材としては不適
当となる。逆に嵩密度が0.8ｇ／cm3より低いと機
械的特性が不十分となる。
るまで行なうのが好ましい。1.7ｇ／cm3より高く
なるとＣ／Ｃの熱伝導が過大になり、得られた
Ｃ／Ｃは高温処理炉の内部構造部材としては不適
当となる。逆に嵩密度が0.8ｇ／cm3より低いと機
械的特性が不十分となる。
また、本発明において使用されるＣ／Ｃは製造
工程において、800〜2400℃の熱処理を受けてい
るものがよい。熱処理温度が低いと、Ｃ／Ｃに揮
発分が残存し高温処理炉の雰囲気純度を低下させ
る。一方2400℃超の熱処理を受けると、Ｃ／Ｃの
黒鉛化が進み、強度劣化あるいは熱伝導の上昇等
を生じ内部構造部材として不適となる。
工程において、800〜2400℃の熱処理を受けてい
るものがよい。熱処理温度が低いと、Ｃ／Ｃに揮
発分が残存し高温処理炉の雰囲気純度を低下させ
る。一方2400℃超の熱処理を受けると、Ｃ／Ｃの
黒鉛化が進み、強度劣化あるいは熱伝導の上昇等
を生じ内部構造部材として不適となる。
高温処理炉における内部構造部材の内、本発明
のＣ／Ｃを特に好適に利用できる部材としては、
誘導加熱炉のサセプターあるいは通常の炉芯管、
抵抗加熱用のヒーターエレメント、ワークサポー
トあるいはルツボ、断熱材支持材等がある。
のＣ／Ｃを特に好適に利用できる部材としては、
誘導加熱炉のサセプターあるいは通常の炉芯管、
抵抗加熱用のヒーターエレメント、ワークサポー
トあるいはルツボ、断熱材支持材等がある。
これらの部材は通常高温雰囲気で使用されるた
め、不活性ガス等の非酸化性雰囲気でシールされ
ている。
め、不活性ガス等の非酸化性雰囲気でシールされ
ている。
断熱材支持材は、通常その一端のみを外壁で支
持固定するため、いわゆる片持ばりとなる。この
片持ばりは断熱材を支持することにより通常等分
布荷重を受け、従つて、先端（自由端）より固定
端に移るに従つてより大きな応力を受けるため、
形状を変化させて先端部に比し固定部をより厚く
あるいは広くすること、または下側に補強材を断
面Ｔ字形の棚板上に配置することが行なわれてい
る。支持材の先端部の断面積を小さくすることは
断熱効率の点からは好ましいが、断熱材の支持の
点からは不安定になる傾向がある。これらの点を
考慮して断熱材支持構造部材の先端の密度を小さ
くし固定端部にかけ密度勾配を付けることにより
断熱効果と断熱材の安定な支持と両立させること
が可能となる。
持固定するため、いわゆる片持ばりとなる。この
片持ばりは断熱材を支持することにより通常等分
布荷重を受け、従つて、先端（自由端）より固定
端に移るに従つてより大きな応力を受けるため、
形状を変化させて先端部に比し固定部をより厚く
あるいは広くすること、または下側に補強材を断
面Ｔ字形の棚板上に配置することが行なわれてい
る。支持材の先端部の断面積を小さくすることは
断熱効率の点からは好ましいが、断熱材の支持の
点からは不安定になる傾向がある。これらの点を
考慮して断熱材支持構造部材の先端の密度を小さ
くし固定端部にかけ密度勾配を付けることにより
断熱効果と断熱材の安定な支持と両立させること
が可能となる。
実施例 １
直径7μの炭素繊維ストランド〔東邦ベスロン
(株)製ベスフアイトHTA−12K〕にフラン樹脂を
含浸して繊維体積含有率55％になるように内径の
12mmのセラミツクパイプ中に挿入し、加熱硬化
後、窒素雰囲気中1000℃にて炭素化して一方向炭
素繊維強化炭素複合材を得た。該複合材の周囲
に、3000フイラメントの炭素繊維平織クロス〔東
邦ベスロン(株)製ベスフアイトクロスＷ−3101〕に
フエノール樹脂をレジンコンテント36％含浸した
プリプレグを外径20mmになるまで巻き付けた後、
170℃で加熱硬化後窒素雰囲気中1000℃で炭素化
して、更にコルタールピツチを含浸及び炭素化を
３回行なつて、中央部一方向強化、外層部二方向
強化で嵩密度1.6ｇ／cm3、繊維体積含有53％の丸
棒状複合材を得た。
(株)製ベスフアイトHTA−12K〕にフラン樹脂を
含浸して繊維体積含有率55％になるように内径の
12mmのセラミツクパイプ中に挿入し、加熱硬化
後、窒素雰囲気中1000℃にて炭素化して一方向炭
素繊維強化炭素複合材を得た。該複合材の周囲
に、3000フイラメントの炭素繊維平織クロス〔東
邦ベスロン(株)製ベスフアイトクロスＷ−3101〕に
フエノール樹脂をレジンコンテント36％含浸した
プリプレグを外径20mmになるまで巻き付けた後、
170℃で加熱硬化後窒素雰囲気中1000℃で炭素化
して、更にコルタールピツチを含浸及び炭素化を
３回行なつて、中央部一方向強化、外層部二方向
強化で嵩密度1.6ｇ／cm3、繊維体積含有53％の丸
棒状複合材を得た。
炭素繊維マツト（目付250ｇ／m2）にフエノー
ル樹脂をレジンコンテント38％含浸したプリプレ
グを積層後、170℃で加熱硬化して繊維体積含有
率45％、密度1.2ｇ／cm3の複合材を得た。この複
合材を窒素雰囲気中1000℃で炭素化後、ピツチの
含浸及び炭素化を３回行なつて厚さ10mmの平板状
複合材料を得た。
ル樹脂をレジンコンテント38％含浸したプリプレ
グを積層後、170℃で加熱硬化して繊維体積含有
率45％、密度1.2ｇ／cm3の複合材を得た。この複
合材を窒素雰囲気中1000℃で炭素化後、ピツチの
含浸及び炭素化を３回行なつて厚さ10mmの平板状
複合材料を得た。
3000フイラメントの炭素繊維平織クロス（目付
200ｇ／m2）にフエノール樹脂をレジンコンテン
ト35％含浸したプリプレグを積層後加熱硬化して
厚さ20mm、繊維体積含有率50％、密度1.3ｇ／cm3
の硬化物を得た。この硬化物を窒素雰囲気中で炭
素化後、ピツチの含浸及び炭素化を５回繰返して
厚さ20mm、嵩密度1.6ｇ／cm3の複合材料を得た。
200ｇ／m2）にフエノール樹脂をレジンコンテン
ト35％含浸したプリプレグを積層後加熱硬化して
厚さ20mm、繊維体積含有率50％、密度1.3ｇ／cm3
の硬化物を得た。この硬化物を窒素雰囲気中で炭
素化後、ピツチの含浸及び炭素化を５回繰返して
厚さ20mm、嵩密度1.6ｇ／cm3の複合材料を得た。
厚さ10mmの該平板状複合材の一端を高温熱処理
炉の外壁に固定し、この平板に直径22mmの穴をあ
けて、該丸棒状複合材を貫通せしめ、この丸棒状
複合材の両端部に雄ネジを切り、前記の厚さ20mm
の複合材に、これに合うように雌ネジを切つて、
ナツト形状とし、前記の丸棒を固定した。この丸
棒にて平板状フエルト断熱材を貫通して固定し、
高温処理炉の断熱材の固定支持材とした。
炉の外壁に固定し、この平板に直径22mmの穴をあ
けて、該丸棒状複合材を貫通せしめ、この丸棒状
複合材の両端部に雄ネジを切り、前記の厚さ20mm
の複合材に、これに合うように雌ネジを切つて、
ナツト形状とし、前記の丸棒を固定した。この丸
棒にて平板状フエルト断熱材を貫通して固定し、
高温処理炉の断熱材の固定支持材とした。
この高温熱処理炉において断熱材に囲まれた炉
芯部を熱処理室とし、窒素雰囲気にて1600℃にて
６か月間保持したが断熱材のずれ等、高温熱処理
炉の安定な運転に支障をきたす様な現象は認めら
れなかつた。
芯部を熱処理室とし、窒素雰囲気にて1600℃にて
６か月間保持したが断熱材のずれ等、高温熱処理
炉の安定な運転に支障をきたす様な現象は認めら
れなかつた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素繊維で強化した実質的に炭素質から成る
複合材料を内部構造部材とした高温処理炉。 ２ 複合材料を断熱材支持材とした特許請求の範
囲１の高温処理炉。 ３ 複合材料を片持ばり状の断熱材支持材とした
特許請求の範囲１の高温処理炉。 ４ 密度が0.8〜1.7ｇ／cm3である複合材料を内部
構造部材とした特許請求の範囲１の高温処理炉。 ５ 繊維体積含有率が20〜55％である複合材料を
内部構造部材とした特許請求の範囲１の高温処理
炉。 ６ 炭素繊維が非連続繊維である複合材料を内部
構造部材とした特許請求の範囲１の高温処理炉。 ７ 炭素繊維織物の積層物である複合材料を内部
構造部材とした特許請求の範囲１の高温処理炉。 ８ 炭素繊維織物がスパンヤーンクロスである特
許請求の範囲７の高温処理炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60054148A JPS61213486A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 高温処理炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60054148A JPS61213486A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 高温処理炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61213486A JPS61213486A (ja) | 1986-09-22 |
| JPS6356471B2 true JPS6356471B2 (ja) | 1988-11-08 |
Family
ID=12962464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60054148A Granted JPS61213486A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 高温処理炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61213486A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01167584A (ja) * | 1987-12-21 | 1989-07-03 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 炭素繊維系断熱材 |
| JPH0250079A (ja) * | 1988-08-09 | 1990-02-20 | Kanto Yakin Kogyo Kk | 高温加熱炉 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3295559A (en) * | 1962-09-17 | 1967-01-03 | Union Carbide Corp | Induction heating susceptor and method for producing same |
| JPS5241970B2 (ja) * | 1973-07-12 | 1977-10-21 | ||
| JPS5186709U (ja) * | 1974-12-29 | 1976-07-12 | ||
| JPS5616575A (en) * | 1979-07-18 | 1981-02-17 | Toho Rayon Co Ltd | Friction material and its preparation |
| JPS5734085A (en) * | 1980-08-06 | 1982-02-24 | Toho Beslon Co | Manufacture of carbon fiber reinforced carbon composite material |
| JPS6052103B2 (ja) * | 1981-06-16 | 1985-11-18 | 東海カ−ボン株式会社 | 炭素繊維強化炭素材の製造方法 |
| JPS59102880A (ja) * | 1982-12-02 | 1984-06-14 | 東レ株式会社 | 高温耐熱性材料 |
| US4581263A (en) * | 1984-08-27 | 1986-04-08 | Fiber Materials, Inc. | Graphite fiber mold |
-
1985
- 1985-03-20 JP JP60054148A patent/JPS61213486A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61213486A (ja) | 1986-09-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |