特許ウォッチ

公開番号2024048873
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-09
出願番号2022155007
出願日2022-09-28
発明の名称断熱材
出願人イビデン株式会社
代理人弁理士法人WisePlus
主分類F16L 59/14 20060101AFI20240402BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】耐久性に優れた断熱材を提供する。
【解決手段】炭素繊維を含む基材と、上記基材の表面に形成される、熱分解炭素を含む熱分解炭素層と、を備える断熱部材を有する断熱材であって、上記断熱部材は、発熱体を収容する内部空間を有する筒形状を有し、上記断熱部材は、発熱体側の外周面である第1主面と、発熱体と反対側の外周面である第2主面と、上記第1主面と上記第2主面とを接続する端面と、を有し、上記断熱部材の端面、上記断熱部材の上記第1主面のうち上記端面からの長さが上記断熱部材の20%までの領域、及び、上記断熱部材の上記第2主面、からなる群から選択される少なくとも1箇所に、上記基材の表面に上記熱分解炭素層が形成されていない露出部が存在している、ことを特徴とする断熱材。
【選択図】図5

特許請求の範囲【請求項１】
炭素繊維を含む基材と、前記基材の表面に形成される、熱分解炭素を含む熱分解炭素層と、を備える断熱部材を有する断熱材であって、
前記断熱部材は、発熱体を収容する内部空間を有する筒形状を有し、
前記断熱部材は、発熱体側の外周面である第１主面と、発熱体と反対側の外周面である第２主面と、前記第１主面と前記第２主面とを接続する端面と、を有し、
前記断熱部材の前記端面、前記断熱部材の前記第１主面のうち前記端面からの長さが前記断熱部材の２０％までの領域、及び、前記断熱部材の前記第２主面、からなる群から選択される少なくとも１箇所に、前記基材の表面に前記熱分解炭素層が形成されていない露出部が存在していることを特徴とする断熱材。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記露出部は、前記断熱部材の前記端面、及び／又は、前記第２主面に存在している、請求項１に記載の断熱材。
【請求項３】
前記露出部は、前記第２主面のうち前記端面からの長さが前記断熱部材の長さの２０％までの領域に存在している、請求項１又は２に記載の断熱材。
【請求項４】
前記断熱部材の全表面積に対する前記露出部の面積の割合が、１％～４．９％である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の断熱材。
【請求項５】
前記熱分解炭素層は、厚さが２μｍ～６０μｍである、請求項１又は２に記載の断熱材。
【請求項６】
前記基材が、前記炭素繊維のニードルマット又は前記炭素繊維の抄造体である、請求項１又は２に記載の断熱材。
【請求項７】
前記炭素繊維の平均繊維長が、２ｍｍ～８ｍｍである、請求項１又は２に記載の断熱材。
【請求項８】
前記基材と前記熱分解炭素層との間に、さらに、炭素繊維間に炭素系粒子を含有する下地層を有する、請求項１又は２に記載の断熱材。
【請求項９】
前記下地層の表面には前記炭素繊維が露出している、請求項８に記載の断熱材。
【請求項１０】
前記下地層の前記炭素系粒子及び前記炭素繊維は、互いに炭素系接着材で接合されている、請求項８に記載の断熱材。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱材に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
炭素繊維を用いた断熱材は、耐熱温度が高く断熱性能も優れることから、単結晶引き上げ装置、セラミック焼結炉など、高温炉用断熱材として広く利用されている。
【０００３】
炭素繊維を用いた断熱材は、炭素繊維による伝熱を抑制するため、気孔率の高いフェルト、抄造体などの形態で広く利用されている。一般に、フェルトは変形性があるため、空いた空間に充填して当該空間を埋める部材や、他の部品を囲む断熱材として利用される。一方、抄造体は高い形状保持性を有するため、所定の形状に加工し、断熱部品として利用される。なお、フェルトは、圧縮した後、バインダによって固定することにより、形状保持性の良い断熱部品として使用することもできる。
【０００４】
炭素繊維を用いた断熱材は、炉内での酸化、機械的な摩擦などにより、繊維の脱落を起こし、パーティクルを発生させることがある。また、このような不具合が、放射に対する断熱性の低下を引き起こすことがある。
【０００５】
このような課題を解決するため、特許文献１には、嵩密度０．１～０．４ｇ／ｃｍ
３
の炭素質断熱部材と、嵩密度０．３～２．０ｇ／ｃｍ
３
の炭素質保護層と、炭素質保護層よりも嵩密度の大きい熱分解炭素皮膜と、を有する複合炭素質断熱材において、炭素質断熱部材の表面の少なくとも一部に炭素質保護層を接合して接合体を形成し、接合体の表面のうち少なくとも炭素質断熱部材の面に熱分解炭素皮膜層を形成することで、使用時の炭素繊維の消耗、劣化、粉化を抑制し、断熱特性に優れた複合炭素質断熱材を得ることが開示されている。
【０００６】
特許文献１に記載された熱分解炭素皮膜はガス遮断性に優れる。しかし、断熱材を構成する炭素繊維間に気体が含まれていることがあり、この気体が加熱等により膨張すると、熱分解炭素皮膜で表面が覆われた断熱材においては、膨張した気体の逃げ場がなくなり、熱分解炭素皮膜を破壊してしまうことがあった。
【０００７】
特許文献２には、単結晶引き上げ装置用の断熱材において、炭素質繊維成形体に含まれる気体の脱気を促し、内部の気体の排出を短時間で行うために、熱分解炭素からなる被膜を、炭素質繊維成形体の全表面積の５～９５％の範囲に形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０００－３２７４４１号公報
特開平１１－２２８２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２は、熱分解炭素からなる皮膜を、全面積の５～９５％の面積に形成することしか開示していない。換言すると、特許文献２は、熱分解炭素からなる皮膜を形成しない領域をどこに設けるか、という点については何ら開示しておらず、熱分解炭素からなる皮膜を設けない領域の位置によっては、加熱炉内で発生するガスと炭素質繊維成形体との反応を防ぐことができない、という問題があった。そのため、断熱材の劣化・消耗の進行を防ぐことが難しかった。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされた発明であり、本発明の目的は、耐久性に優れた断熱材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許