JP2002275747A - 多孔質断熱材及びその製造方法 - Google Patents
多孔質断熱材及びその製造方法Info
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Abstract
し、破断,剥離が生じない伸縮性の良好な多孔質断熱材
を得る。 【解決手段】 ファイバー径7μm程度,長さ1mm程
度,ファイバー熱伝導率10〜20W/m/K程度のカ
ーボンファイバー20〜80wt%と、ファイバー径3
μm程度,長さ30mm程度,ファイバー熱伝導率0.
5W/m/K程度のセラミックスファイバー25〜75
wt%と、バインダーとしてラテックス2〜4wt%及
び硫酸アルミニウム2〜4wt%とより成り、前記カー
ボンファイバー及び前記セラミックスファイバーの面内
/面外の配向比が0.9/0.1〜0.1/0.9であ
ることを特徴とする多孔質断熱材。
Description
し、石油・石炭掘削機器や原子炉,溶鉱炉など超高温に
晒される各種機器の熱制御材として利用する多孔質断熱
材及びその製造方法に関する。
シリカファイバーとアルミナファイバーとを主構成材と
した多孔質断熱材は、低比重で熱伝導率が低い優れた断
熱特性を有している。この多孔質断熱材の熱伝導率は、
嵩密度に依存し、嵩密度の増加に伴って熱伝導率が低下
し、断熱性が向上する。従って、嵩密度を調整すること
で、熱伝導率の粗い調整が可能であるが、微細な調整は
困難である。例えば、図5に示すように高温環境1に晒
され、内部に発熱機器2を有する容器3に対しては、内
部発熱の大きい機器の放熱と外部熱源の機内侵入を防ぐ
ため、下記の表1の中央欄に示す高い熱伝導率が要求さ
れるが、容器3に用いられる前記従来の多孔質断熱材4
(SiO235wt%,Al2O350wt%,ZrO21
5wt%)は、下記の表1の右欄に示す低い熱伝導率
で、上記要求に対応できない。
量の大きい容器の熱制御機能の基本構成となるフェルト
断熱材としては、熱伝導率要求値を満足させることがで
きないことから、この要求を満たすことができ、さらに
は伸縮性要求を満たすことのできる新規な多孔質断熱材
の出現が望まれている。
多孔質断熱材の主構成材であるシリカファイバーをカー
ボンファイバーに代えて、ファイバーの径,長さ,熱伝
導率,配分比,配向比,成形温度,成形法等について検
討し、試作実験を行ったところ、前記の要求を満たすこ
とのできる多孔質断熱材を得ることのできる方策を見い
出した。
で、フェルト断熱材として、高い熱伝導率を有し、破
断,剥離が生じない伸縮性の良好な多孔質断熱材及びそ
の製造方法を提供しようとするものである。
の本発明の多孔質断熱材は、ファイバー径7μm程度,
長さ1mm程度,ファイバー熱伝導率10〜20W/m
/K程度のカーボンファイバー20〜80wt%と、フ
ァイバー径3μm程度,長さ30mm程度,ファイバー
熱伝導率0.5W/m/K程度のセラミックスファイバ
ー25〜75wt%と、バインダーとしてラテックス2
〜4wt%及び硫酸アルミニウム2〜4wt%とより成
り、前記カーボンファイバー及び前記セラミックスファ
イバーの面内/面外の配向比が0.9/0.1〜0.1
/0.9であることを特徴とするものである。
は、ファイバー径7μm程度,長さ1mm程度,ファイ
バー熱伝導率10〜20W/m/K程度のカーボンファ
イバーと、ファイバー径3μm程度,長さ30mm程
度,ファイバー熱伝導率0.5W/m/K程度のセラミ
ックスファイバーを夫々所要量配合槽に入れ、次にカー
ボンファイバーとセラミックスファイバーの合計が全体
の1.5%となるように配合槽に水を入れ、次にラテッ
クス,硫酸アルミニウムを所要量配合槽に入れ、次にカ
ーボンファイバーとセラミックスファイバーの合計の
0.5wt%の無機バインダー,同じく0.5wt%の
有機バインダーを配合槽に入れてスラリー化し、次にカ
ーボンファイバーとセラミックスファイバーの合計が全
体の3wt%となるようにスラリーを半脱水し、次にカ
ーボンファイバー及びセラミックスファイバーの面内/
面外の配向比が0.9/0.1〜0.1/0.9となる
ようにスラリーを攪拌し、次に所要の嵩密度,厚さとな
るようにプレス高さを調整した状態でスラリーを完全脱
水して、多孔質断熱材を作ることを特徴とするものであ
る。
造方法の実施形態を説明する。先ず、多孔質断熱材につ
いて説明すると、この多孔質断熱材はカーボンファイバ
ーとアルミナファイバーを主構成材とし、下記表2に示
すパラメータとその範囲内の組成となっているものであ
る。尚、本例ではセラミックスファイバーがアルミナフ
ァイバーとなっているが、シリカファイバー,ジルコニ
アファイバーの場合もある。
例を作る本発明の製造方法について説明すると、下記の
表3に示す実施例1〜5のファイバー特性(熱伝導率,
比重,径,長さ)のカーボンファイバーと、セラミック
スファイバー本例の場合アルミナファイバーを、表3の
中央欄に示す配分比となるように夫々図1に示す配合槽
10に入れ、次にカーボンファイバーとアルミナファイ
バーの合計が全体の1.5%つまりファイバー濃度が
1.5%となるように配合槽10内に水11を入れた
上、ラテックスと硫酸アルミニウムをバインダーとして
表3に示す量を配合槽10内に入れ、さらにカーボンフ
ァイバーとアルミナファイバーの合計の0.5wt%の
無機バインダー(シリカゾル),同じく0.5wt%の
有機バインダー(でんぷん)を配合槽10内に入れてス
ラリー化した。次にこのスラリー12を図2に示す成形
槽13に入れた上、カーボンファイバーとアルミナファ
イバーの合計が全体の3%つまりファイバー濃度が3%
となるようにスラリー12を真空ポンプで機械的に吸引
して半脱水した。次に図3に示すように成形槽13内の
スラリー12を攪拌機14にて攪拌してファイバーを立
て、表3に示すカーボンファイバーとアルミナファイバ
ーの面内/面外の配向比となした。然る後図4に示すよ
うに所要の嵩密度,厚さとなるようにプレス15により
プレス高さを調整した状態でスラリー12を真空ポンプ
で機械的に吸引して完全脱水し、実施例1〜5の多孔質
断熱材を作った。
断熱材は、室温、大気圧での熱伝導率が表3の最右欄に
示す値であった。そして実施例5の多孔質断熱材を下記
の表4に示す圧力、温度での熱伝導率を測定したとこ
ろ、要求される高い熱伝導率を満たすことのできる値で
あった。
熱伝導率を有するのは、主構成材に長く太く熱伝導率の
高いカーボンファイバーを表3に示す面内/面外の配向
比で配したからにほかならない。尚、前記実施例1〜5
の多孔質断熱材は、前記表2のパラメータとその範囲内
にあって、その数値を変化させることにより、熱伝導率
を調整することができる。
ファイバーとアルミナファイバーを混ぜ合わせる有機系
バインダーの量を全体の3wt%程度にしているので、
アウトガスの発生(実測値:TMI0.042%,CV
CM0.003%)が少なく、また焼成せず、プレスに
より成形しているので、脆くなく、伸縮性に優れる。
断熱材は、高い熱導率を有するので、発熱量の大きい容
器の熱制御機能の基本構成となるフェルト断熱材として
有効である上、石油・石炭掘削機器や原子炉や溶鉱炉な
ど超高温に晒される機器の熱制御材としても活用でき
る。しかも破断,剥離が生ぜず伸縮性にも優れる。
よれば、上記の優れた多孔質断熱材を、効率よく所要の
熱伝導率、伸縮性を備えたものに容易に製造できる。
示す概略図である。
示す概略図である。
示す概略図である。
示す概略図である。
の基本構成を示す断面図である。
4)
1)
シリカファイバーとアルミナファイバーとを主構成材と
した多孔質断熱材は、低比重で熱伝導率が低い優れた断
熱特性を有している。この多孔質断熱材の熱伝導率は、
嵩密度に依存し、嵩密度の低下に伴って熱伝導率が低下
し、断熱性が向上する。従って、嵩密度を調整すること
で、熱伝導率の粗い調整が可能であるが、微細な調整は
困難である。例えば、図5に示すように高温環境1に晒
され、内部に発熱機器2を有する容器3に対しては、内
部発熱の大きい機器の放熱と外部熱源の機内侵入を防ぐ
ため、下記の表1の中央欄に示す高い熱伝導率が要求さ
れるが、容器3に用いられる前記従来の多孔質断熱材4
(SiO235wt%,Al2O350wt%,ZrO21
5wt%)は、下記の表1の右欄に示す低い熱伝導率
で、上記要求に対応できない。
Claims (2)
- 【請求項1】 ファイバー径7μm程度,長さ1mm程
度,ファイバー熱伝導率10〜20W/m/K程度のカ
ーボンファイバー20〜80wt%と、ファイバー径3
μm,長さ30mm程度,ファイバー熱伝導率0.5W
/m/K程度のセラミックスファイバー25〜75wt
%と、バインダーとしてラテックス2〜4wt%及び硫
酸アルミニウム2〜4wt%とより成り、前記カーボン
ファイバー及び前記セラミックスファイバーの面内/面
外の配向比が0.9/0.1〜0.1/0.9であるこ
とを特徴とする多孔質断熱材。 - 【請求項2】 ファイバー径7μm程度,長さ1mm程
度,ファイバー熱伝導率10〜20W/m/K程度のカ
ーボンファイバーと、ファイバー径3μm程度,長さ3
0mm程度,ファイバー熱伝導率0.5W/m/K程度
のセラミックスファイバーを夫々所要量配合槽に入れ、
次にカーボンファイバーとセラミックスファイバーの合
計が全体の1.5%となるように配合槽に水を入れた
上、ラテックス,硫酸アルミニウムを所要量配合槽に入
れ、さらにカーボンファイバーとセラミックスファイバ
ーの合計の0.5wt%の無機バインダー,同じく0.
5wt%の有機バインダーを配合槽に入れてスラリー化
し、次にカーボンファイバーとセラミックスファイバー
の合計が全体の3wt%となるようにスラリーを半脱水
し、次にカーボンファイバー及びセラミックスファイバ
ーの面内/面外の配向比が0.9/0.1〜0.1/
0.9となるようにスラリーを攪拌し、次に所要の嵩密
度,厚さとなるようにプレス高さを調整した状態でスラ
リーを完全脱水して、多孔質断熱材を作ることを特徴と
する多孔質断熱材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001076720A JP3498181B2 (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | 多孔質断熱材及びその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2002275747A true JP2002275747A (ja) | 2002-09-25 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013512396A (ja) * | 2010-03-09 | 2013-04-11 | エルジー・ハウシス・リミテッド | 真空断熱パネル用芯材及びこれを製造する方法 |
-
2001
- 2001-03-16 JP JP2001076720A patent/JP3498181B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2013512396A (ja) * | 2010-03-09 | 2013-04-11 | エルジー・ハウシス・リミテッド | 真空断熱パネル用芯材及びこれを製造する方法 |
US8961843B2 (en) | 2010-03-09 | 2015-02-24 | Lg Hausys, Ltd. | Core material for vacuum insulation panel and method of manufacturing the same |
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