JP2018024174A - Molding heat insulator and manufacturing method therefor - Google Patents

Molding heat insulator and manufacturing method therefor Download PDF

Info

Publication number
JP2018024174A
JP2018024174A JP2016157642A JP2016157642A JP2018024174A JP 2018024174 A JP2018024174 A JP 2018024174A JP 2016157642 A JP2016157642 A JP 2016157642A JP 2016157642 A JP2016157642 A JP 2016157642A JP 2018024174 A JP2018024174 A JP 2018024174A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon fiber
carbon
sheet
fiber sheet
laminate
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.)
Granted
Application number
JP2016157642A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6742855B2 (en
Inventor
正樹 中通
Masaki Nakamichi
正樹 中通
曽我部　敏明
Toshiaki Sogabe
敏明 曽我部
雅和 森本
Masakazu Morimoto
雅和 森本
敬一 竹内
Keiichi Takeuchi
敬一 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Gas Chemicals Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Chemicals Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka Gas Chemicals Co Ltd filed Critical Osaka Gas Chemicals Co Ltd
Priority to JP2016157642A priority Critical patent/JP6742855B2/en
Publication of JP2018024174A publication Critical patent/JP2018024174A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6742855B2 publication Critical patent/JP6742855B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molding heat insulator capable of suppressing reduction of heat insulation performance by gas and having long life at low cost.SOLUTION: There is provided a molding heat insulator having a carbon fiber sheet laminate 3 manufactured by laminating a plurality of carbon fiber sheets, and a carbon fiber sheet protective layer 1 arranged on an outermost surface layer of the molding heat insulator and having a fiber felt 2 by interlacing carbon fibers and a protective carbon layer consisting of carbonaceous coating a carbon fiber surface of the fiber felt 2, in which the bulk density of the carbon fiber sheet protective layer 1 is 0.3-1.5 g/cm, volume fraction of the carbon fibers of the carbon fiber sheet protective layer 1 is volume fraction of the carbon fibers of the carbon fiber sheet laminate 1 or more and 11-88%, thickness of the carbon fiber sheet protective layer 1 is 1-6 mm, bulk density of the carbon fiber sheet laminate 3 is 0.05-0.25 g/cmand volume fraction of the carbon fibers of the carbon fiber sheet laminate 3 is 3.0-15%.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は炭素繊維を用いた成形断熱材に関し、詳しくは耐久性を高めるための表面層を有する成形断熱材に関する。   The present invention relates to a molded heat insulating material using carbon fiber, and more particularly to a molded heat insulating material having a surface layer for enhancing durability.

炭素繊維系の断熱材は、熱的安定性や断熱性能に優れ且つ軽量であることから、種々の用途で使用されている。このような断熱材には、炭素繊維を交絡してなる炭素繊維フェルトや、炭素繊維フェルトに樹脂材料を含浸させ炭素化させた炭素繊維成形断熱材がある。炭素繊維フェルトは可とう性に優れるという長所を有し、炭素繊維成形断熱材は、形状安定性に優れ、微細な加工が可能であるという長所を有する。   Carbon fiber-based heat insulating materials are used in various applications because they are excellent in thermal stability and heat insulating performance and are lightweight. Examples of such a heat insulating material include a carbon fiber felt formed by entanglement of carbon fibers, and a carbon fiber formed heat insulating material obtained by impregnating a carbon fiber felt with a resin material and carbonizing the carbon fiber felt. Carbon fiber felt has the advantage of being excellent in flexibility, and the carbon fiber molded heat insulating material has the advantage of being excellent in shape stability and capable of being finely processed.

何れの断熱材を使用するかは、使用目的や用途に応じて適宜選択される。後者の炭素繊維成形断熱材は、熱的安定性、断熱性能に優れ且つ形状安定性に優れることから、単結晶シリコン引き上げ装置、多結晶シリコンキャスト炉、金属やセラミックスの焼結炉、真空蒸着炉等の高温炉の断熱材として使用されている。   Which heat insulating material is used is appropriately selected according to the purpose of use and application. The latter carbon fiber molded heat insulating material is excellent in thermal stability, heat insulating performance and shape stability, so it has a single crystal silicon pulling device, a polycrystalline silicon cast furnace, a metal and ceramic sintering furnace, and a vacuum evaporation furnace. It is used as a heat insulating material for high temperature furnaces.

ところが、単結晶や多結晶シリコンなどの製造装置においては、高温炉内でＳｉＯガスが発生したり、酸素ガスが不純物ガスとして製造雰囲気に混入したりする。ＳｉＯガスや酸素ガスは活性（反応性）が高く、炭素繊維成形断熱材とＳｉＯガスとが反応するとＳｉＣが生じ、炭素繊維成形断熱材と酸素ガスとが反応すると炭素酸化物（一酸化炭素、二酸化炭素等）が生じる。これにより特に炭素繊維が劣化し、炭素繊維により構成される骨格構造が崩れ、当該骨格構造が多数の空間を形成することにより得られる断熱作用が低下する。また、この劣化により特に炭素繊維が粉化して炉内雰囲気中に放出されて、製品品質を低下させるというおそれもある。   However, in a manufacturing apparatus such as single crystal or polycrystalline silicon, SiO gas is generated in a high temperature furnace, or oxygen gas is mixed as impurity gas into the manufacturing atmosphere. SiO gas and oxygen gas are highly active (reactive), and SiC is generated when the carbon fiber molded heat insulating material and the SiO gas react with each other. When the carbon fiber molded heat insulating material and the oxygen gas react with each other, carbon oxide (carbon monoxide, Carbon dioxide). Thereby, especially carbon fiber deteriorates, the skeletal structure comprised with carbon fiber collapses, and the heat insulation effect obtained when the said skeleton structure forms many spaces falls. In addition, carbon fiber may be pulverized and released into the furnace atmosphere due to this deterioration, which may reduce the product quality.

この問題に対して、特許文献１は、炭素繊維の粉化や劣化を防止する技術を提案している。   For this problem, Patent Document 1 proposes a technique for preventing carbon fiber from being powdered or deteriorated.

特許第４３６１６３６号Japanese Patent No. 4361636

特許文献１の技術は、嵩密度０．１〜０．４ｇ／ｃｍ3の炭素質断熱部材と、炭素繊維構造体に熱分解炭素を浸透せしめた嵩密度０．３〜２．０ｇ／ｃｍ3の炭素質保護層と、該炭素質保護層よりも嵩密度の大きい熱分解炭素被膜層とを有し、上記炭素質断熱部材の表面の一部に上記炭素質保護層を接合して接合体が形成され、該接合体の表面のうち少なくとも上記炭素質断熱部材の面に熱分解炭素被膜層が形成されている複合炭素質断熱材に関する。 The technique of Patent Document 1, a carbonaceous heat insulating member having a bulk density of 0.1 to 0.4 g / cm 3, a bulk density of 0.3 to 2.0 g / cm 3, which was allowed penetration pyrolytic carbon to carbon fibrous structures A carbonaceous protective layer and a pyrolytic carbon coating layer having a bulk density higher than that of the carbonaceous protective layer, and the carbonaceous protective layer is joined to a part of the surface of the carbonaceous heat insulating member. And a composite carbonaceous heat insulating material in which a pyrolytic carbon coating layer is formed on at least the surface of the carbonaceous heat insulating member of the surface of the joined body.

この技術によると、使用時の消耗、劣化、粉化が小さく、断熱特性に優れた炭素質断熱材が得られるとされる。   According to this technique, it is said that a carbonaceous heat insulating material that is small in consumption, deterioration, and powdering during use and excellent in heat insulating properties can be obtained.

しかしながら、特許文献１の技術は、炭素繊維の劣化及び粉化の抑制が十分ではない。また、この技術によると、製造工程が複雑となり、製造コストが増大するという問題がある。   However, the technique of Patent Document 1 does not sufficiently suppress the deterioration and pulverization of carbon fibers. Further, according to this technique, there is a problem that the manufacturing process becomes complicated and the manufacturing cost increases.

ところで、工業炉においては、炉内の気圧が大気圧よりも大きくなることがある。このような場合、圧力差によって炉内雰囲気ガス（窒素ガスやアルゴンガス）の気流が生じるが、成形断熱材の強度が不十分であると気流により成形断熱材の内部組織が変形してしまい、所望の断熱作用が失われてしまう。また、気流や熱対流によって高温となった雰囲気ガスが成形断熱材の内部空間に浸透すると、断熱作用が低下してしまう。上記特許文献１では、このような点について何ら考慮されていない。   By the way, in an industrial furnace, the pressure inside the furnace may be larger than the atmospheric pressure. In such a case, an air flow of the furnace atmosphere gas (nitrogen gas or argon gas) is generated due to the pressure difference, but if the strength of the molded heat insulating material is insufficient, the internal structure of the molded heat insulating material is deformed by the air flow, The desired thermal insulation action is lost. Moreover, when the atmospheric gas which became high temperature by the airflow or the heat convection permeates into the internal space of the molded heat insulating material, the heat insulating action is lowered. In the said patent document 1, such a point is not considered at all.

この問題を解決するため、炭素繊維強化炭素複合材料あるいはＣ／Ｃコンポジット等と呼ばれる、炭素繊維のファブリック（布地）に炭素マトリックスを含浸させた材料を、成形断熱材表面に接合することが行われている。炭素繊維強化炭素複合材料は強度や気密性に優れるので、成形断熱材の内部の変形や雰囲気ガスの浸透を低減・抑制することができる。   In order to solve this problem, a material in which a carbon fiber fabric (fabric) impregnated with a carbon matrix, called a carbon fiber reinforced carbon composite material or C / C composite, is bonded to the surface of the molded heat insulating material. ing. Since the carbon fiber reinforced carbon composite material is excellent in strength and air tightness, it is possible to reduce or suppress the deformation inside the molded heat insulating material and the penetration of the atmospheric gas.

ところが、炭素繊維強化炭素複合材料及び炭素繊維系の成形断熱材は、ともに炭素繊維を用いた材料であるものの、良好な接合が困難であるという問題がある。このため、両者の接合には、人造黒鉛や炭素繊維強化炭素複合材料を素材に用いたボルトやナットが使用されている。しかし、この方法では、ボルトやナットを用いた作業に手間がかかるとともに、これらの部材の分だけコスト高になる。また、これらの素材は成形断熱材よりも熱伝導性が高く、ボルトやナットを通じた熱移動により断熱作用が低減してしまうという問題がある。   However, both the carbon fiber reinforced carbon composite material and the carbon fiber-based molded heat insulating material are materials using carbon fibers, but there is a problem in that good bonding is difficult. For this reason, bolts and nuts using artificial graphite or a carbon fiber reinforced carbon composite material as materials are used for joining them. However, with this method, work using bolts and nuts takes time and costs are increased by the amount of these members. In addition, these materials have higher thermal conductivity than molded heat insulating materials, and there is a problem that the heat insulating action is reduced by heat transfer through bolts and nuts.

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、断熱作用の低下や無用なコスト高を招くことなく、成形断熱材の変形やガスの浸透を抑制することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress deformation of a molded heat insulating material and gas permeation without causing a decrease in heat insulating action and unnecessary cost increase.

上記課題を解決するための成形断熱材に係る本発明は、次のように構成されている。
炭素繊維と、炭素繊維の表面を保護する炭素層と、を有し、炭素質のみからなる繊維シートが積層されてなる成形断熱材において、前記繊維シートは、炭素繊維を交絡させた繊維フェルトと前記繊維フェルトの炭素繊維表面を被覆する炭素質からなる保護炭素層とを有する炭素繊維シートのみからなり、前記炭素繊維シートを複数積層してなる炭素繊維シート積層体と、前記成形断熱材の最表層に配された、炭素繊維を交絡させた繊維フェルトと前記繊維フェルトの炭素繊維表面を被覆する炭素質からなる保護炭素層とを有する炭素繊維シート保護層と、を有し、前記炭素繊維シート保護層のかさ密度が０．３〜１．５ｇ／ｃｍ3であり、前記炭素繊維シート保護層の炭素繊維の体積分率が、前記炭素繊維シート積層体の炭素繊維の体積分率以上で且つ１１〜８８％であり、前記炭素繊維シート保護層の厚みが１〜６ｍｍであり、前記炭素繊維シート積層体のかさ密度が０．０５〜０．２５ｇ／ｃｍ3であり、前記炭素繊維シート積層体の炭素繊維の体積分率が３．０〜１５％であることを特徴とする成形断熱材。 The present invention relating to a molded heat insulating material for solving the above problems is configured as follows.
In a molded heat insulating material having a carbon fiber and a carbon layer that protects the surface of the carbon fiber, wherein the fiber sheet made of only carbonaceous material is laminated, the fiber sheet includes a fiber felt entangled with the carbon fiber, and A carbon fiber sheet laminate comprising only a carbon fiber sheet having a carbonaceous protective carbon layer covering the carbon fiber surface of the fiber felt, wherein the carbon fiber sheet laminate is formed by laminating a plurality of the carbon fiber sheets; A carbon fiber sheet protective layer having a fiber felt entangled with carbon fibers and a protective carbon layer made of carbon that covers the carbon fiber surface of the fiber felt, disposed on the surface layer, and the carbon fiber sheet the bulk density of the protective layer is 0.3 to 1.5 g / cm 3, the volume fraction of the carbon fibers of the carbon fiber sheet protective layer, the volume fraction of the carbon fibers of the carbon fiber sheet laminate A and 11 to 88% above, the thickness of the carbon fiber sheet protective layer is 1 to 6 mm, the bulk density of the carbon fiber sheet laminated body is 0.05~0.25g / cm 3, the carbon A molded heat insulating material characterized in that the volume fraction of carbon fibers of the fiber sheet laminate is 3.0 to 15%.

繊維フェルトと、繊維フェルトの炭素繊維表面を被覆する炭素質からなる保護炭素層と、を有する炭素繊維シートが積層されてなる炭素繊維シート積層体を含んでなる成形断熱材は、その周囲に不純物として混入或いは炉内で発生した活性ガス（酸素ガス、ＳｉＯガス等）が存在する場合、炭素繊維表面を被覆する保護炭素層が炭素繊維に先んじて活性ガスと反応する。これにより炭素繊維と活性ガスとが反応して劣化することが抑制される。   A molded heat insulating material comprising a carbon fiber sheet laminate in which a carbon fiber sheet having a fiber felt and a carbonaceous protective carbon layer covering the carbon fiber surface of the fiber felt is laminated, has impurities around it. When there is active gas (oxygen gas, SiO gas, etc.) mixed or generated in the furnace, the protective carbon layer covering the carbon fiber surface reacts with the active gas prior to the carbon fiber. Thereby, it is suppressed that carbon fiber and active gas react and deteriorate.

ここで、保護炭素層が酸素ガスと反応する場合、保護炭素層を構成する炭素が炭酸ガスとなって除去され、また、ＳｉＯガスと反応する場合にはＳｉＣとなって除去されることなく残存するが、いずれの場合も炭素繊維により構成される骨格構造が維持されるので、当該骨格構造が多数の空間を形成することにより得られる断熱作用が維持される。   Here, when the protective carbon layer reacts with oxygen gas, carbon constituting the protective carbon layer is removed as carbon dioxide gas, and when it reacts with SiO gas, it remains as SiC without being removed. However, since the skeletal structure composed of the carbon fibers is maintained in any case, the heat insulating action obtained by forming a large number of spaces by the skeleton structure is maintained.

そして、上記本発明では、成形断熱材の最表層（表面層）として、炭素繊維シート保護層が積層配置されている。この炭素繊維シート保護層は、かさ密度が０．３〜１．５ｇ／ｃｍ3、炭素繊維の体積分率が１１〜８８％と、炭素繊維シート積層体よりも高く設定され、最表層の気密性や強度は、炭素繊維シート積層体よりも高くなっている。このため、最表層である炭素繊維シート保護層が、気流や対流による雰囲気ガスの成形断熱材内部への浸透や、圧力による成形断熱材の変形を抑制するように作用する。さらに、この炭素繊維シート保護層は、活性ガスによる炭素繊維シート積層体の劣化や摩擦による粉化（発塵）を抑制するようにも作用する。 And in the said invention, the carbon fiber sheet protective layer is laminated | stacked and arrange | positioned as the outermost layer (surface layer) of a shaping | molding heat insulating material. This carbon fiber sheet protective layer has a bulk density of 0.3 to 1.5 g / cm 3 and a carbon fiber volume fraction of 11 to 88%, which is set higher than the carbon fiber sheet laminate, and is the airtightness of the outermost layer. Properties and strength are higher than those of the carbon fiber sheet laminate. For this reason, the carbon fiber sheet protective layer which is the outermost layer acts so as to suppress the penetration of the atmospheric gas into the molded heat insulating material due to airflow or convection and the deformation of the molded heat insulating material due to pressure. Furthermore, this carbon fiber sheet protective layer also acts to suppress degradation of the carbon fiber sheet laminate by active gas and powdering (dust generation) due to friction.

また、上記本発明の構成では、炭素繊維シート積層体及び炭素繊維シート保護層が、いずれも炭素繊維を交絡させた繊維フェルトと前記繊維フェルトの炭素繊維表面を被覆する炭素質からなる保護炭素層とを有する繊維シートからなり、両者の親和性が高く接合が容易である。このため、ボルトやナット等のその他の要素を含ませることなく、炭素質以外の成分を含まない（炭素質のみで構成された）繊維シートのみにより構成することができる。このため、その他の要素による不具合が生じることがない。   Further, in the configuration of the present invention, the carbon fiber sheet laminate and the carbon fiber sheet protective layer are both a fiber felt entangled with carbon fibers and a protective carbon layer made of carbonaceous material that covers the carbon fiber surface of the fiber felt. It has a high affinity between the two and is easy to join. For this reason, without including other elements, such as a volt | bolt and a nut, it can comprise only by the fiber sheet which does not contain components other than carbonaceous (it was comprised only with carbonaceous). For this reason, the malfunction by other elements does not arise.

また、薄い繊維シートの保護炭素層の質量含有比率や、炭素繊維シート積層体における炭素繊維シートの積層枚数を制御することにより、所望の質量含有比率を持った成形断熱材とすることができる。よって、低コストで長寿命な成形断熱材を実現することができる。   Moreover, it can be set as the shaping | molding heat insulating material with a desired mass content ratio by controlling the mass content ratio of the protective carbon layer of a thin fiber sheet, and the lamination | stacking number of carbon fiber sheets in a carbon fiber sheet laminated body. Therefore, it is possible to realize a molded heat insulating material having a low cost and a long life.

ここで、炭素繊維シート保護層のかさ密度や炭素繊維・保護炭素層の体積分率を大きくしすぎるとコスト高につながるため、炭素繊維シート保護層のかさ密度、保護炭素層の体積分率の上限は、上記のように規制することが好ましい。   Here, if the bulk density of the carbon fiber sheet protective layer and the volume fraction of the carbon fiber / protective carbon layer are excessively increased, the cost will increase. Therefore, the bulk density of the carbon fiber sheet protective layer and the volume fraction of the protective carbon layer The upper limit is preferably regulated as described above.

また、炭素繊維シート保護層のかさ密度は、０．３〜１．５ｇ／ｃｍ3であることがより好ましく、０．４〜１．２ｇ／ｃｍ3であることがさらに好ましい。また、炭素繊維シート保護層の炭素繊維の体積分率は、１１〜８８％であることがより好ましく、１４〜７２％であることがさらに好ましい。また、炭素繊維シート積層体のかさ密度は、０．０５〜０．２５ｇ／ｃｍ3であることがより好ましく、０．０７〜０．２３ｇ／ｃｍ3であることがさらに好ましい。また、炭素繊維シート積層体の炭素繊維の体積分率は、３．０〜１５％であることがより好ましく、４．０〜１３％であることがさらに好ましい。また、炭素繊維シート保護層の厚みは、１〜６ｍｍであることがより好ましく、１〜５ｍｍであることがさらに好ましい。 The bulk density of the carbon fiber sheet protective layer is more preferably from 0.3 to 1.5 g / cm 3, further preferably 0.4~1.2g / cm 3. Moreover, as for the volume fraction of the carbon fiber of a carbon fiber sheet protective layer, it is more preferable that it is 11-88%, and it is further more preferable that it is 14-72%. The bulk density of the carbon fiber sheet laminate, more preferably 0.05~0.25g / cm 3, further preferably 0.07~0.23g / cm 3. Further, the volume fraction of carbon fibers of the carbon fiber sheet laminate is more preferably 3.0 to 15%, and further preferably 4.0 to 13%. Moreover, as for the thickness of a carbon fiber sheet protective layer, it is more preferable that it is 1-6 mm, and it is further more preferable that it is 1-5 mm.

また、炭素繊維シート積層体は、かさ密度や体積分率が同じである炭素繊維シートが積層されたものであってもよく、これらが異なる炭素繊維シートが積層されたものであってもよい。   The carbon fiber sheet laminate may be a laminate of carbon fiber sheets having the same bulk density or the same volume fraction, or may be a laminate of carbon fiber sheets different from each other.

なお、本発明でいう炭素質とは広義のものを意味し、非晶質炭素のみの構造、黒鉛質炭素のみの構造、両者が混在した構造全てを含むものを意味する。   In addition, the carbonaceous material as used in the field of this invention means the thing of a broad sense, and means the thing containing all the structures where only the structure of only amorphous carbon, the structure of only graphitic carbon, and both were mixed.

上記構成において、前記繊維シートは、前記炭素繊維シート保護層と、前記炭素繊維シート積層体との間に配置された、炭素繊維不織布に炭素マトリックスが形成されてなる炭素複合不織布層をさらに有し、前記炭素複合不織布層のかさ密度が０．０３〜０．４ｇ／ｃｍ3であり、前記炭素複合不織布層の炭素繊維の体積分率が１．１〜９．０％である構成とすることができる。 The said structure WHEREIN: The said fiber sheet further has the carbon composite nonwoven fabric layer by which a carbon matrix is formed in the carbon fiber nonwoven fabric arrange | positioned between the said carbon fiber sheet protective layer and the said carbon fiber sheet laminated body. The bulk density of the carbon composite nonwoven fabric layer is 0.03 to 0.4 g / cm 3 , and the carbon fiber volume fraction of the carbon composite nonwoven fabric layer is 1.1 to 9.0%. Can do.

炭素繊維シート保護層は、炭素繊維の体積分率やかさ密度が大きく、これにより剛性が高くなっている。このため、炭素繊維シート保護層と炭素繊維シート積層体とを直接貼り合わせようとすると、多量の接着成分（例えば、熱硬化性樹脂）が必要となる場合がある。上記構成では、炭素繊維シート保護層と炭素繊維シート積層体との間に、炭素繊維不織布と炭素マトリックスとからなる炭素複合不織布層が配置されている。この層は、かさ密度が低く炭素繊維の体積分率が低いため、剛性の高さによる接着時の応力を緩和するように作用し、多量の接着成分を用いなくとも両者の接着性を高めることができる。   The carbon fiber sheet protective layer has a large volume fraction and bulk density of the carbon fiber, thereby increasing rigidity. For this reason, when it is going to bond a carbon fiber sheet protective layer and a carbon fiber sheet laminated body directly, a lot of adhesive components (for example, thermosetting resin) may be needed. In the said structure, the carbon composite nonwoven fabric layer which consists of a carbon fiber nonwoven fabric and a carbon matrix is arrange | positioned between the carbon fiber sheet protective layer and the carbon fiber sheet laminated body. This layer has low bulk density and low volume fraction of carbon fiber, so it works to relieve stress during bonding due to high rigidity, and improves the adhesion between them without using a large amount of adhesive components. Can do.

また、炭素複合不織布層のかさ密度は、０．０３〜０．４ｇ／ｃｍ3であることがより好ましく、０．０５〜０．３ｇ／ｃｍ3であることがさらに好ましい。また、炭素複合不織布層の炭素繊維の体積分率は、１．１〜９．０％であることがより好ましく、１．２〜６．６％であることがさらに好ましい。また、炭素複合不織布層の厚みは、０．１〜５．０ｍｍであることが好ましく、０．５〜４．５ｍｍであることがより好ましく、１．０〜４．０ｍｍであることがさらに好ましい。 The bulk density of the carbon composite nonwoven fabric layer is more preferably 0.03 to 0.4 g / cm 3 , and further preferably 0.05 to 0.3 g / cm 3 . Further, the volume fraction of carbon fibers in the carbon composite nonwoven fabric layer is more preferably 1.1 to 9.0%, and further preferably 1.2 to 6.6%. Moreover, it is preferable that the thickness of a carbon composite nonwoven fabric layer is 0.1-5.0 mm, It is more preferable that it is 0.5-4.5 mm, It is further more preferable that it is 1.0-4.0 mm. .

また、成形断熱材を構成する炭素繊維は、特に限定されることはなく、例えば石炭又は石油由来の異方性又は等方性ピッチ系、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、レーヨン系、フェノール系、セルロース系等の炭素繊維を、単一種又は複数種混合して用いることができる。また、炭素繊維の微視的な構造としては特に限定されず、形状（巻縮型、直線型、直径、長さ等）が同一のもののみを用いてもよく、また異なる構造のものが混合されていてもよい。ただし、炭素繊維の種類やその微視的構造は、製造される成形断熱材の物性に影響を与えるので、用途に応じて適宜選択するのがよい。   Further, the carbon fiber constituting the molded heat insulating material is not particularly limited, and for example, an anisotropic or isotropic pitch type derived from coal or petroleum, polyacrylonitrile (PAN) type, rayon type, phenol type, cellulose Carbon fiber such as a system can be used singly or in combination. Further, the microscopic structure of the carbon fiber is not particularly limited, and only carbon fibers having the same shape (contracted type, linear type, diameter, length, etc.) may be used, or those having different structures are mixed. May be. However, the type of carbon fiber and its microscopic structure affect the physical properties of the molded heat insulating material to be manufactured, so it is preferable to select it appropriately according to the application.

中でも、炭素繊維シート保護層を構成する炭素繊維及び炭素繊維シート積層体を構成する炭素繊維が、いずれも等方性ピッチ系炭素繊維である構成とすることが好ましい。また、成形断熱材を構成するすべての炭素繊維が、等方性ピッチ系炭素繊維である構成とすることがより好ましい。成形断熱材を構成する炭素繊維を同質の炭素繊維とすることにより、各層の親和性が高まって接着性を高めることができる。また、コスト面や断熱性能の観点から、成形断熱材を構成する炭素繊維が、等方性ピッチ系炭素繊維であることが好ましい。   Especially, it is preferable to set it as the structure whose carbon fiber which comprises a carbon fiber sheet protective layer, and the carbon fiber which comprises a carbon fiber sheet laminated body are both isotropic pitch-type carbon fiber. In addition, it is more preferable that all the carbon fibers constituting the molded heat insulating material are isotropic pitch-based carbon fibers. By making the carbon fiber which comprises a shaping | molding heat insulating material into the same quality carbon fiber, the affinity of each layer can increase and adhesiveness can be improved. Moreover, it is preferable that the carbon fiber which comprises a shaping | molding heat insulating material is an isotropic pitch-type carbon fiber from a viewpoint of a cost surface or heat insulation performance.

また、成形断熱材を構成する保護炭素層は、熱硬化性樹脂の炭素化物であることが好ましい。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。また、１種の熱硬化性樹脂の炭素化物でもよく、２種以上の熱硬化性樹脂の炭素化物であってもよい。   Moreover, it is preferable that the protective carbon layer which comprises a shaping | molding heat insulating material is the carbonized material of a thermosetting resin. As the thermosetting resin, phenol resin, furan resin, polyimide resin, epoxy resin and the like are preferable. Moreover, the carbonized material of 1 type of thermosetting resins may be sufficient, and the carbonized material of 2 or more types of thermosetting resins may be sufficient.

なお、炭素繊維シート保護層に、熱分解炭素が浸透されていてもよい。このような構成とすることにより、成形断熱材の損耗やガスの浸透の抑制効果を更に高めることができる。   In addition, pyrolytic carbon may be infiltrated into the carbon fiber sheet protective layer. By adopting such a configuration, it is possible to further enhance the effect of suppressing the wear of the molded heat insulating material and the gas permeation.

上記の成形断熱材は、次に示すような３つの製造方法のいずれかにより製造することができる。   The molded heat insulating material can be manufactured by any one of the following three manufacturing methods.

（第１の製造方法）
炭素繊維を交絡させた繊維フェルトと前記繊維フェルトの炭素繊維表面を被覆する炭素質からなる保護炭素層とを有する炭素繊維シートのみからなり、前記炭素繊維シートを複数積層してなる炭素繊維シート積層体を準備する準備ステップと、炭素繊維を交絡させた厚み５〜２０ｍｍの炭素繊維フェルトに、熱硬化前の熱硬化性樹脂を含浸させ、その後厚みが１〜６ｍｍとなるように加圧しつつ加熱して前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、樹脂成形体シートを作製する樹脂成形体シート作製ステップと、前記炭素繊維シート積層体の表面に、その界面には熱硬化性樹脂を含む接着樹脂溶液を含浸させた状態で前記樹脂成形体シートを積層して、複合シート積層体となす積層ステップと、前記複合シート積層体を加圧しつつ加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、前記樹脂成形体シートと前記成形断熱材とを結着させる結着ステップと、前記結着ステップの後、前記積層体を不活性ガス雰囲気で熱処理して、前記熱硬化性樹脂を炭素化させる炭素化ステップと、を有する成形断熱材の製造方法。 (First manufacturing method)
Carbon fiber sheet laminate comprising only a carbon fiber sheet having a fiber felt entangled with carbon fibers and a carbonaceous protective carbon layer covering the carbon fiber surface of the fiber felt, and a plurality of the carbon fiber sheets laminated. A preparation step for preparing a body, and a carbon fiber felt having a thickness of 5 to 20 mm entangled with carbon fibers are impregnated with a thermosetting resin before thermosetting, and then heated while being pressurized to a thickness of 1 to 6 mm. Then, a resin molded body sheet preparation step for thermosetting the thermosetting resin to prepare a resin molded body sheet, and an adhesive resin including a thermosetting resin at the interface on the surface of the carbon fiber sheet laminate The resin molded body sheet is laminated in a state impregnated with a solution to form a composite sheet laminated body, and the composite sheet laminated body is heated while being pressurized, and the thermosetting A heat-curing resin to bind the resin molded body sheet and the molded heat insulating material, and after the binding step, heat-treating the laminate in an inert gas atmosphere, A carbonization step for carbonizing a curable resin.

（第２の製造方法）
炭素繊維を交絡させた厚み５〜２０ｍｍの炭素繊維フェルトに、熱硬化前の熱硬化性樹脂を含浸させ、その後厚みが１〜６ｍｍとなるように加圧しつつ加熱して前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、樹脂成形体シートを作製する樹脂成形体シート作製ステップと、炭素繊維を交絡させた厚み５〜２０ｍｍの炭素繊維フェルトに、熱硬化前の熱硬化性樹脂を含浸させてプリプレグを作製するプリプレグ作製ステップと、前記プリプレグを複数積層し、かつこの積層物の表面に、その界面には熱硬化性樹脂を含む接着樹脂溶液を含浸させた状態で前記樹脂成形体シートを積層して、複合シート積層体となす積層ステップと、前記複合シート積層体を加圧しつつ加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、前記樹脂成形体シートと前記成形断熱材とを結着させる結着ステップと、前記結着ステップの後、前記積層体を不活性ガス雰囲気で熱処理して、前記熱硬化性樹脂を炭素化させる炭素化ステップと、を有する成形断熱材の製造方法。 (Second manufacturing method)
A carbon fiber felt entangled with carbon fibers is impregnated with a thermosetting resin before thermosetting, and then heated to pressurize the thermosetting resin so that the thickness becomes 1 to 6 mm. A resin molded body sheet production step for producing a resin molded body sheet by thermosetting, and impregnating a carbon fiber felt having a thickness of 5 to 20 mm entangled with a carbon fiber with a thermosetting resin before thermosetting to impregnate the prepreg. A plurality of the prepreg production steps to be produced, and a plurality of the prepregs are laminated, and the resin molded body sheet is laminated on the surface of the laminate with the interface impregnated with an adhesive resin solution containing a thermosetting resin. A step of laminating a composite sheet laminate, heating the composite sheet laminate while pressurizing, thermosetting the thermosetting resin, and forming the resin molded body sheet and the molded heat insulating material, A method for producing a molded heat insulating material, comprising: a binding step for binding; and a carbonization step for carbonizing the thermosetting resin by heat-treating the laminate in an inert gas atmosphere after the binding step. .

（第３の製造方法）
炭素繊維を交絡させた厚み５〜２０ｍｍの炭素繊維フェルトに、熱硬化前の熱硬化性樹脂を含浸させ、その後厚みが１〜６ｍｍとなるように加圧しつつ加熱して前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、樹脂成形体シートを作製する樹脂成形体シート作製ステップと、炭素繊維不織布と、熱硬化前の熱硬化性樹脂と、を含み、その後の熱処理により炭素化する、あるいは分解除去される材料以外の材料を含まない炭素複合不織布層前駆体を作製する炭素複合不織布層前駆体作製ステップと、炭素繊維を交絡させた厚み５〜２０ｍｍの炭素繊維フェルトに、熱硬化前の熱硬化性樹脂を含浸させてプリプレグを作製するプリプレグ作製ステップと、前記プリプレグを複数積層し、その最表面に前記炭素複合不織布層前駆体を積層し、さらにその上に前記樹脂成形体シートを積層してプリプレグ積層体となす積層ステップと、前記プリプレグ積層体を加圧しつつ加熱して、熱硬化前の前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、前記プリプレグ、前記炭素複合不織布層前駆体及び前記樹脂成形体シートを結着させる結着ステップと、前記結着ステップの後、前記プリプレグ積層体を不活性ガス雰囲気で熱処理して前記熱硬化性樹脂を炭素化させる炭素化ステップと、を有する成形断熱材の製造方法。 (Third production method)
A carbon fiber felt entangled with carbon fibers is impregnated with a thermosetting resin before thermosetting, and then heated to pressurize the thermosetting resin so that the thickness becomes 1 to 6 mm. It includes a resin molded body sheet production step for producing a resin molded body sheet by thermosetting, a carbon fiber non-woven fabric, and a thermosetting resin before thermosetting, and is carbonized by subsequent heat treatment or decomposed and removed. A carbon composite nonwoven fabric layer precursor production step for producing a carbon composite nonwoven fabric layer precursor containing no material other than the material to be used, and a carbon fiber felt having a thickness of 5 to 20 mm entangled with carbon fibers, before thermosetting A prepreg production step of impregnating a resin to produce a prepreg, laminating a plurality of the prepregs, laminating the carbon composite nonwoven fabric layer precursor on the outermost surface, and further on the prepreg A lamination step of laminating a resin molded body sheet to form a prepreg laminate, and heating the prepreg laminate while applying pressure to thermally cure the thermosetting resin before thermosetting, and thereby the prepreg and the carbon composite A binding step for binding the nonwoven fabric layer precursor and the resin molded body sheet, and a carbonization for carbonizing the thermosetting resin by heat-treating the prepreg laminate in an inert gas atmosphere after the binding step. And a method of manufacturing a molded heat insulating material.

上記３つの製造方法のいずれかを採用することにより、ボルトやナットを用いることなく、炭素繊維シート積層体又はプリプレグと、樹脂成形体シートと、必要に応じて炭素複合不織布層前駆体と、を積層し、加熱・加圧・炭素化するという簡便で手法で、炭素質のみからなる繊維シートが積層されてなる本発明に係る成形断熱材を製造することができる。   By adopting any one of the above three production methods, without using bolts or nuts, a carbon fiber sheet laminate or prepreg, a resin molded body sheet, and a carbon composite nonwoven fabric layer precursor as required, The molded heat insulating material according to the present invention in which fiber sheets made of only carbonaceous matter are laminated by a simple method of stacking, heating, pressurizing, and carbonizing can be produced.

ここで、炭素繊維シート保護層と炭素繊維シート積層体とを直接貼り合わせる場合、炭素繊維シート保護層の材料には炭素化前である樹脂成形体シートを用いるが、炭素繊維シート積層体の材料は、炭素化前（第２の製造方法）でも炭素化後（第１の製造方法）でもよい。また、炭素複合不織布層を含む成形断熱材を作製する場合には、応力緩和の観点から、炭素複合不織布層、炭素繊維シート保護層、炭素繊維シート積層体の材料として、いずれも炭素化前のものを用い、この後炭素化する（第３の製造方法）。   Here, when directly bonding the carbon fiber sheet protective layer and the carbon fiber sheet laminate, a resin molded body sheet before carbonization is used as the material of the carbon fiber sheet protective layer, but the material of the carbon fiber sheet laminate is used. May be before carbonization (second production method) or after carbonization (first production method). Moreover, in the case of producing a molded heat insulating material including a carbon composite nonwoven fabric layer, from the viewpoint of stress relaxation, as a material for the carbon composite nonwoven fabric layer, the carbon fiber sheet protective layer, and the carbon fiber sheet laminate, all of which are before carbonization. After that, carbonization is performed (third manufacturing method).

また、第１又は第２の製造方法で用いる接着樹脂溶液は、熱硬化性樹脂を必須成分として含むが、その他に熱硬化性樹脂を溶解する溶媒や炭素質（非晶質又は黒鉛質）の粒子が含まれていてもよい。なお、接着樹脂溶液には、炭素化工程後において、炭素質として残存する成分や、分解や揮発により除去される成分は含まれていてもよいが、炭素質以外の状態で残存する成分は一切含まれないものとする。   In addition, the adhesive resin solution used in the first or second production method contains a thermosetting resin as an essential component, but in addition, a solvent or carbonaceous (amorphous or graphitic) solvent for dissolving the thermosetting resin. Particles may be included. The adhesive resin solution may contain a component remaining as carbonaceous material after the carbonization step or a component removed by decomposition or volatilization, but any component remaining in a state other than the carbonaceous material is completely absent. It shall not be included.

ここで、接着樹脂溶液や炭素複合不織布層前駆体に含まれる熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。   Here, as the thermosetting resin contained in the adhesive resin solution or the carbon composite nonwoven fabric layer precursor, a phenol resin, a furan resin, a polyimide resin, an epoxy resin, or the like is preferable.

また、炭素複合不織布層前駆体には、その後の熱処理によって炭素繊維となる熱硬化性樹脂繊維や、熱処理によって分解される熱融着繊維が含まれていてもよい。このような繊維は、炭素複合不織布層前駆体の骨格を維持しつつ、炭素化工程では体積減少する。これにより、剛性の高い樹脂成形体シートの炭素化時の応力を大きく緩和し、炭素繊維シート保護層と炭素繊維シート積層体とがはがれることを防止できる。なお、これらの繊維を含ませる場合、炭素繊維不織布に占める熱硬化性樹脂繊維及び熱融着繊維の合計質量の割合は、５〜９５％であることが好ましく、１０〜９０％であることがより好ましく、１５〜８５％であることがさらに好ましい。   In addition, the carbon composite nonwoven fabric layer precursor may include thermosetting resin fibers that become carbon fibers by subsequent heat treatment, and heat fusion fibers that are decomposed by heat treatment. Such fibers are reduced in volume in the carbonization step while maintaining the skeleton of the carbon composite nonwoven fabric layer precursor. Thereby, the stress at the time of carbonization of the resin molded body sheet having high rigidity can be greatly relieved, and the carbon fiber sheet protective layer and the carbon fiber sheet laminate can be prevented from being peeled off. In addition, when these fibers are included, the ratio of the total mass of the thermosetting resin fiber and the heat-sealing fiber in the carbon fiber nonwoven fabric is preferably 5 to 95%, and preferably 10 to 90%. More preferably, it is 15 to 85%.

熱融着繊維としては、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ウレタン繊維、ポリエステル繊維などが挙げられる。これらの繊維を単一種又は複数種混合して用いても良い。また、不織布の目付は、２０〜１５０ｇ／ｍ2程度であることが好ましい。 Examples of the heat-fusible fiber include polyethylene fiber, polypropylene fiber, polyethylene terephthalate fiber, urethane fiber, and polyester fiber. These fibers may be used alone or in combination. Moreover, it is preferable that the fabric weight of a nonwoven fabric is about 20-150 g / m < 2 >.

また、熱硬化性樹脂繊維としては、フェノール樹脂繊維、フラン樹脂繊維、ポリイミド樹脂繊維、エポキシ樹脂繊維等が好ましい。   Moreover, as a thermosetting resin fiber, a phenol resin fiber, a furan resin fiber, a polyimide resin fiber, an epoxy resin fiber, etc. are preferable.

以上に説明したように、本発明によると、低コストでもってガスの浸透やガスによる変形を抑制し得た表面層を有する炭素繊維成形断熱材を実現することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to realize a carbon fiber molded heat insulating material having a surface layer that can suppress gas permeation and gas deformation at low cost.

図１は、本発明に係る成形断熱材の炭素繊維強化炭素複合材料シート近傍の断面顕微鏡写真である。FIG. 1 is a cross-sectional photomicrograph in the vicinity of a carbon fiber reinforced carbon composite material sheet of a molded heat insulating material according to the present invention. 図２は、ガス透過試験装置を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a gas permeation test apparatus.

（実施の形態）
本発明に係る成形断熱材は、炭素繊維と、炭素繊維の表面を保護する炭素質と、のみからなる繊維シートが積層されてなる成形断熱材である。そして、繊維シートは、炭素繊維を交絡させた繊維フェルトと繊維フェルトの炭素繊維表面を被覆する炭素質からなる保護炭素層とを有する炭素繊維シートのみからなり、炭素繊維シートを複数積層してなる炭素繊維シート積層体と、成形断熱材の最表層に配された、炭素繊維を交絡させた繊維フェルトと繊維フェルトの炭素繊維表面を被覆する炭素質からなる保護炭素層とを有する炭素繊維シート保護層と、を有している。さらに、炭素繊維シート保護層のかさ密度が０．３〜１．５ｇ／ｃｍ3であり、炭素繊維シート保護層の炭素繊維の体積分率が１１〜８８％であり、炭素繊維シート保護層の厚みが１〜６ｍｍであり、炭素繊維シート積層体のかさ密度が０．０５〜０．２５ｇ／ｃｍ3であり、炭素繊維シート積層体の炭素繊維の体積分率が３〜１５％に規制されている。 (Embodiment)
The molded heat insulating material according to the present invention is a molded heat insulating material obtained by laminating a fiber sheet made of only carbon fiber and carbonaceous material that protects the surface of the carbon fiber. The fiber sheet is composed of only a carbon fiber sheet having a fiber felt entangled with carbon fibers and a carbonaceous protective carbon layer covering the carbon fiber surface of the fiber felt, and is formed by laminating a plurality of carbon fiber sheets. Carbon fiber sheet laminate having a carbon fiber sheet laminate, a fiber felt entangled with carbon fibers, and a protective carbon layer made of carbonaceous material covering the carbon fiber surface of the fiber felt, disposed on the outermost layer of the molded heat insulating material And a layer. Furthermore, the bulk density of the carbon fiber sheet protective layer is 0.3 to 1.5 g / cm 3 , the carbon fiber volume fraction of the carbon fiber sheet protective layer is 11 to 88%, The thickness is 1 to 6 mm, the bulk density of the carbon fiber sheet laminate is 0.05 to 0.25 g / cm 3 , and the carbon fiber volume fraction of the carbon fiber sheet laminate is regulated to 3 to 15%. ing.

ここで、炭素繊維シート保護層と、炭素繊維シート積層体との間に、炭素繊維不織布に炭素マトリックスが形成されてなる炭素複合不織布層が配置されている構成とすることができる。このとき、炭素複合不織布層のかさ密度が０．０３〜０．４ｇ／ｃｍ3であり、炭素繊維シート積層体の炭素繊維の体積分率が１．１〜９．０％であることが好ましい。 Here, it can be set as the structure by which the carbon composite nonwoven fabric layer by which a carbon matrix is formed in the carbon fiber nonwoven fabric is arrange | positioned between the carbon fiber sheet protective layer and the carbon fiber sheet laminated body. At this time, the bulk density of the carbon composite nonwoven fabric layer is 0.03 to 0.4 g / cm 3 , and the volume fraction of carbon fibers of the carbon fiber sheet laminate is preferably 1.1 to 9.0%. .

この炭素複合不織布層は、炭素繊維シート保護層と、炭素繊維シート積層体との接着性を高めるための層であるが、この層を設けなくとも良好に接着可能な場合は、この層を省略してもよい。   This carbon composite non-woven fabric layer is a layer for enhancing the adhesion between the carbon fiber sheet protective layer and the carbon fiber sheet laminate, but this layer is omitted if it can be bonded well without providing this layer. May be.

また、炭素複合不織布層を設けない場合、炭素繊維シート保護層と、炭素繊維シート積層体との境界面近傍に、接着性向上のための炭素質粒子（炭素粒子又は黒鉛粒子）が含まれていてもよい。   Further, when the carbon composite nonwoven fabric layer is not provided, carbonaceous particles (carbon particles or graphite particles) for improving adhesion are included in the vicinity of the boundary surface between the carbon fiber sheet protective layer and the carbon fiber sheet laminate. May be.

ここで、保護炭素層及び炭素マトリックスは、炭素繊維に先んじて活性ガス（酸素ガス、ＳｉＯガス等）と反応し、当該シート内、あるいはより内側に配置されたシート内の炭素繊維の劣化を抑制するように作用する。   Here, the protective carbon layer and the carbon matrix react with the active gas (oxygen gas, SiO gas, etc.) prior to the carbon fiber to suppress the deterioration of the carbon fiber in the sheet or in the sheet disposed inside. Acts like

成形断熱材を構成する炭素繊維としては、特に限定されることはなく、例えば石炭又は石油由来の異方性又は等方性ピッチ系、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、レーヨン系、フェノール系、セルロース系等の炭素繊維を、単一種又は複数種混合して用いることができる。   The carbon fibers constituting the molded heat insulating material are not particularly limited. For example, anisotropic or isotropic pitch systems derived from coal or petroleum, polyacrylonitrile (PAN) systems, rayon systems, phenol systems, and cellulose systems. Such carbon fibers can be used singly or in combination.

中でも、炭素繊維シート保護層を構成する炭素繊維及び炭素繊維シート積層体を構成する炭素繊維が、等方性ピッチ系炭素繊維からなるである構成とすることが好ましく、炭素繊維シート保護層を構成する炭素繊維、炭素繊維シート積層体を構成する炭素繊維及び炭素複合不織布層を構成する炭素繊維が、いずれも等方性ピッチ系炭素繊維からなるである構成とすることがより好ましい。成形断熱材を構成する炭素繊維を同じ炭素繊維とすることにより、各層の親和性が高まって接着性を高めることができる。また、コスト面や断熱性能の観点から、等方性ピッチ系炭素繊維を用いることが好ましい。   Among these, the carbon fiber constituting the carbon fiber sheet protective layer and the carbon fiber constituting the carbon fiber sheet laminate are preferably composed of isotropic pitch-based carbon fibers, and the carbon fiber sheet protective layer is constituted. More preferably, the carbon fibers constituting the carbon fiber, the carbon fibers constituting the carbon fiber sheet laminate, and the carbon fibers constituting the carbon composite nonwoven fabric layer are made of isotropic pitch-based carbon fibers. By making the carbon fiber which comprises a shaping | molding heat insulating material into the same carbon fiber, the affinity of each layer can increase and adhesiveness can be improved. Moreover, it is preferable to use an isotropic pitch-based carbon fiber from a viewpoint of cost and heat insulation performance.

いずれの炭素繊維も、その微視的な構造としては特に限定されず、形状（巻縮型、直線型、直径、長さ等）が同一のもののみを用いてもよく、また異なる構造のものが混合されていてもよい。ただし、炭素繊維の種類やその微視的構造は、製造される成形断熱材の物性に影響を与えるので、用途に応じて適宜選択するのがよい。   Any of the carbon fibers is not particularly limited as a microscopic structure, and only carbon fibers having the same shape (constriction type, linear type, diameter, length, etc.) may be used, or those having different structures. May be mixed. However, the type of carbon fiber and its microscopic structure affect the physical properties of the molded heat insulating material to be manufactured, so it is preferable to select it appropriately according to the application.

また、炭素繊維シートや炭素繊維シート保護層を構成する炭素繊維フェルトの形状としては、特に限定されることはない。炭素繊維シートを構成する炭素繊維フェルトとしては、例えば厚みが３〜１５ｍｍ程度のものを用いることができ、炭素繊維シート保護層を構成する炭素繊維フェルトとしては、例えば厚みが１〜６ｍｍ程度のものを用いることができる。また、長さや幅は特に限定されることはない。また、炭素繊維フェルトの微視的構造としては、ランダムな方向に配向した炭素繊維が複雑に交わっているものを用いることが好ましい。   Moreover, it does not specifically limit as a shape of the carbon fiber felt which comprises a carbon fiber sheet or a carbon fiber sheet protective layer. As the carbon fiber felt constituting the carbon fiber sheet, for example, one having a thickness of about 3 to 15 mm can be used, and as the carbon fiber felt constituting the carbon fiber sheet protective layer, for example, having a thickness of about 1 to 6 mm Can be used. Further, the length and width are not particularly limited. Further, as the microscopic structure of the carbon fiber felt, it is preferable to use a structure in which carbon fibers oriented in a random direction intersect in a complicated manner.

また、保護炭素層及び炭素マトリックスは、炭素繊維の表面全部、あるいは、炭素繊維の表面の一部を被覆し、あるいは炭素繊維相互間を埋めるように存在しているものである。また、保護炭素層や炭素マトリックスは炭素質であればよく、その由来となる化合物は特に限定されることはない。なかでも、炭素繊維フェルトや炭素繊維系不織布に含浸可能な樹脂材料の炭素化物を用いることが好ましく、両者が同一の樹脂材料の炭素化物であることがより好ましい。このような樹脂材料としては、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂を用いると、積層した炭素繊維シート、炭素繊維シート保護層、炭素複合不織布層を熱硬化及び炭素化により簡便かつ強固に結着させることができる。   Further, the protective carbon layer and the carbon matrix are present so as to cover the entire surface of the carbon fiber, or a part of the surface of the carbon fiber, or fill the space between the carbon fibers. In addition, the protective carbon layer and the carbon matrix may be carbonaceous, and the compound from which the protective carbon layer or carbon matrix is derived is not particularly limited. Especially, it is preferable to use the carbonized material of the resin material which can be impregnated in carbon fiber felt or a carbon fiber type nonwoven fabric, and it is more preferable that both are the carbonized materials of the same resin material. Such a resin material is preferably a thermosetting resin such as a phenol resin, a furan resin, a polyimide resin, or an epoxy resin. When a thermosetting resin is used, the laminated carbon fiber sheet, carbon fiber sheet protective layer, and carbon composite nonwoven fabric layer can be easily and firmly bound by thermosetting and carbonization.

ここで、熱硬化性樹脂は１種のみを用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、熱硬化性樹脂は、そのまま繊維フェルトや炭素繊維系不織布に含ませてもよく、溶剤で希釈して繊維フェルトに含ませてもよい。溶剤としては、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコールを用いることができる。   Here, only 1 type may be used for a thermosetting resin, and 2 or more types may be mixed and used for it. In addition, the thermosetting resin may be included in the fiber felt or the carbon fiber nonwoven fabric as it is, or may be diluted with a solvent and included in the fiber felt. As the solvent, alcohols such as methyl alcohol and ethyl alcohol can be used.

また、繊維フェルトや炭素繊維不織布は、長尺や長幅なものを用いて成形断熱材を作製後に切断等してもよく、成形断熱材のサイズにあらかじめ切断してもよい。   Further, the fiber felt and the carbon fiber nonwoven fabric may be cut or the like after producing the molded heat insulating material using a long or long one, or may be cut in advance to the size of the molded heat insulating material.

本実施の形態の構成では、成形断熱材の少なくとも１つの最表面には、炭素繊維の体積分率及びかさ密度が高い炭素繊維シート保護層が表面層として設けられており、活性ガス源（熱源）側の表面に炭素繊維シート保護層を配置することにより、気流による変形や断熱性能の低下が抑制される。さらにこの層は炭素繊維の劣化や粉化をも抑制する。したがって、断熱作用が長期間にわたって得られ、成形断熱材の長寿命化が図られる。   In the configuration of the present embodiment, a carbon fiber sheet protective layer having a high volume fraction and bulk density of carbon fibers is provided as a surface layer on at least one outermost surface of the molded heat insulating material, and an active gas source (heat source) By disposing the carbon fiber sheet protective layer on the surface of the) side, deformation due to airflow and deterioration of heat insulation performance are suppressed. Furthermore, this layer also suppresses deterioration and pulverization of the carbon fiber. Therefore, a heat insulating effect can be obtained over a long period of time, and the life of the molded heat insulating material can be extended.

また、炭素繊維シート、炭素繊維シート保護層、炭素複合不織布層を積層させる方法では、シートごとの保護炭素層の質量含有比率や炭素繊維の体積分率を制御し易いとともに、工程増を招くことなく成形断熱材を作製することができるので、製造コストを低減することができる。   Moreover, in the method of laminating the carbon fiber sheet, the carbon fiber sheet protective layer, and the carbon composite nonwoven fabric layer, it is easy to control the mass content ratio of the protective carbon layer and the volume fraction of the carbon fiber for each sheet, and increase the number of processes Since a molded heat insulating material can be produced without any problems, the manufacturing cost can be reduced.

次に、成形断熱材の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of a shaping | molding heat insulating material is demonstrated.

（第１の製造方法）
第１の製造方法は、炭素繊維シートが積層された炭素繊維シート積層体に直接炭素繊維シート保護層を貼り付ける方法に関する。 (First manufacturing method)
A 1st manufacturing method is related with the method of affixing a carbon fiber sheet protective layer directly on the carbon fiber sheet laminated body on which the carbon fiber sheet was laminated | stacked.

（繊維フェルトの準備）
繊維フェルトは、公知の方法で作製したものを用いることができ、好ましくは炭素繊維が三次元的に配向しやすい方法を採用する。繊維フェルトの形成方法としては、例えば開繊機により開繊、空気圧で上昇させ降り積もらせた後、ニードルパンチを用いる方法、溶液中で撹拌・混合し、抄紙網上に堆積させる方法、カード機などのカーディング手段により繊維フェルトを紡出した後、ニードルパンチを用いる方法等が例示できる。この繊維フェルトは、厚みが３〜２５ｍｍであることが好ましく、５〜２０ｍｍであることがより好ましい。 (Preparation of fiber felt)
As the fiber felt, those produced by a known method can be used, and a method in which carbon fibers are easily oriented three-dimensionally is preferably employed. Examples of the fiber felt forming method include, for example, a method using a fiber opening machine, a method using a needle punch after raising and lowering by air pressure, a method of stirring and mixing in a solution, and depositing on a papermaking net, a card machine, etc. Examples thereof include a method using a needle punch after spinning a fiber felt by the carding means. The fiber felt preferably has a thickness of 3 to 25 mm, and more preferably 5 to 20 mm.

（樹脂成形体シートの作製）
こののち、繊維フェルトに熱硬化性樹脂溶液を噴霧し、熱硬化性樹脂溶液に浸漬し、あるいは熱硬化性樹脂溶液を塗布する。その後、厚みが１〜６ｍｍとなるように加圧しつつ加熱して熱硬化性樹脂を熱硬化させて、樹脂成形体シートを作製する。このとき、樹脂含浸された繊維フェルトを積層した後に、加圧、加熱して樹脂成形体シートを作製してもよい。 (Preparation of molded resin sheet)
After that, the thermosetting resin solution is sprayed on the fiber felt and immersed in the thermosetting resin solution, or the thermosetting resin solution is applied. Thereafter, the thermosetting resin is thermally cured by applying pressure so that the thickness becomes 1 to 6 mm, and a resin molded body sheet is produced. At this time, after the resin felt impregnated fiber felt is laminated, the resin molded body sheet may be produced by pressurization and heating.

（炭素繊維シート積層体の準備）
炭素繊維シート積層体は、公知の方法で作製したものを用いることができ、例えば市販の成形断熱材（表面層が形成されていないもの）を用いることもできる。また、次のような方法により作成することもできる。 (Preparation of carbon fiber sheet laminate)
What was produced by the well-known method can be used for a carbon fiber sheet laminated body, for example, a commercially available shaping | molding heat insulating material (one in which the surface layer is not formed) can also be used. It can also be created by the following method.

（炭素繊維シート積層体の作製法）
上記と同様にして得た繊維フェルトに熱硬化性樹脂溶液を噴霧し、熱硬化性樹脂溶液に浸漬し、あるいは熱硬化性樹脂溶液を塗布してプリプレグとなす。このプリプレグを複数積層し、加圧しつつ加熱して熱硬化性樹脂を熱硬化させる。この後、不活性ガス雰囲気で１５００〜２５００℃で所定の時間（例えば、１〜２０時間）加熱し、熱硬化性樹脂を炭素化させて、炭素繊維シート積層体を得る。 (Production method of carbon fiber sheet laminate)
The fiber felt obtained in the same manner as described above is sprayed with a thermosetting resin solution, immersed in the thermosetting resin solution, or coated with a thermosetting resin solution to form a prepreg. A plurality of the prepregs are stacked and heated while being pressurized to thermoset the thermosetting resin. Then, it heats by 1500-2500 degreeC in inert gas atmosphere for a predetermined time (for example, 1 to 20 hours), carbonizes a thermosetting resin, and obtains a carbon fiber sheet laminated body.

また、炭素繊維の集合体を開繊、堆積しつつ熱硬化性樹脂溶液をスプレーして、繊維フェルトの作製と同時に熱硬化性樹脂を含浸させてプリプレグを作製してもよい。熱硬化性樹脂は、溶媒に溶解した状態で繊維フェルトに含浸させることが好ましい。   Alternatively, a prepreg may be produced by spraying a thermosetting resin solution while opening and depositing an aggregate of carbon fibers and impregnating the thermosetting resin simultaneously with the production of the fiber felt. The thermosetting resin is preferably impregnated into the fiber felt in a state dissolved in a solvent.

（積層ステップ）
炭素繊維シート積層体の表面に、界面には熱硬化性樹脂を含浸させた状態で樹脂成形体シートを積層して、複合シート積層体となす。 (Lamination step)
A resin molded body sheet is laminated on the surface of the carbon fiber sheet laminate in a state in which the interface is impregnated with a thermosetting resin to form a composite sheet laminate.

また、円柱ないし円筒状のマンドレルにらせん状に巻いて積層させる構成としてもよい。   Moreover, it is good also as a structure which winds around a cylindrical or cylindrical mandrel, and is laminated | stacked.

（結着ステップ）
複合シート積層体を目的の厚みとなるようにプレス機を用いて加圧しつつ、熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度に加熱し、所定の時間（例えば、１〜１０時間）保持して、複合シート積層体を結着する。 (Binding step)
While pressurizing the composite sheet laminate using a press so as to have a desired thickness, the composite sheet laminate is heated to a temperature equal to or higher than the curing temperature of the thermosetting resin, and held for a predetermined time (for example, 1 to 10 hours). The composite sheet laminate is bound.

（炭素化ステップ）
結着された複合シート積層体を、不活性ガス雰囲気で１５００〜２５００℃で所定の時間（例えば、１〜２０時間）加熱し、熱硬化性樹脂を炭素化させて、成形断熱材を得る。 (Carbonization step)
The combined composite sheet laminate is heated in an inert gas atmosphere at 1500 to 2500 ° C. for a predetermined time (for example, 1 to 20 hours) to carbonize the thermosetting resin to obtain a molded heat insulating material.

ここで、特に２０００℃以上の温度で熱処理する場合、保護炭素層や炭素マトリックスの黒鉛構造が発展する場合もあるが、本発明の保護炭素層や炭素マトリックスは、非晶質炭素からなる構造、黒鉛質炭素からなる構造、両者が混在した構造全てを含むものを意味する。   Here, particularly when the heat treatment is performed at a temperature of 2000 ° C. or higher, the graphite structure of the protective carbon layer or carbon matrix may develop, but the protective carbon layer or carbon matrix of the present invention has a structure composed of amorphous carbon, It means a structure composed of graphitic carbon or a structure in which both are mixed.

（第２の製造方法）
第１の製造方法は、すでに炭素化された炭素繊維シート積層体ではなく、炭素繊維シート積層体の炭素化前のものに直接炭素繊維シート保護層を直接貼り付ける方法に関する。ここで、繊維フェルトの準備、樹脂成形体シートの作製、炭素化ステップは、上記第１の製造方法と同様であるので、その説明を省略する。 (Second manufacturing method)
The first production method relates to a method of directly attaching a carbon fiber sheet protective layer directly to a carbon fiber sheet laminate before carbonization, not to a carbon fiber sheet laminate already carbonized. Here, the preparation of the fiber felt, the production of the resin molded body sheet, and the carbonization step are the same as those in the first manufacturing method, and the description thereof will be omitted.

（積層ステップ、結着ステップ）
上記と同様にして得た繊維フェルトに熱硬化性樹脂溶液を噴霧し、熱硬化性樹脂溶液に浸漬し、あるいは熱硬化性樹脂溶液を塗布してプリプレグとなす。このプリプレグを複数積層し、この上に樹脂成形体シートをさらに積層し、目的の厚みとなるようにプレス機を用いて加圧しつつ、熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度に加熱し、所定の時間（例えば、１〜１０時間）保持して、複合シート積層体を結着する。 (Lamination step, binding step)
The fiber felt obtained in the same manner as described above is sprayed with a thermosetting resin solution, immersed in the thermosetting resin solution, or coated with a thermosetting resin solution to form a prepreg. A plurality of the prepregs are laminated, a resin molded body sheet is further laminated thereon, and heated to a temperature equal to or higher than the curing temperature of the thermosetting resin while being pressed using a press so as to obtain a desired thickness. (For example, 1 to 10 hours), the composite sheet laminate is bound.

（第３の製造方法）
第３の製造方法は、炭素繊維シート積層体と炭素繊維シート保護層との間に、炭素複合不織布層が介在している構成に関するものである。ここで、繊維フェルトの準備、樹脂成形体シートの作製、炭素化ステップは、上記第１の製造方法と同様であるので、その説明を省略する。 (Third production method)
The third production method relates to a configuration in which a carbon composite nonwoven fabric layer is interposed between the carbon fiber sheet laminate and the carbon fiber sheet protective layer. Here, the preparation of the fiber felt, the production of the resin molded body sheet, and the carbonization step are the same as those in the first manufacturing method, and the description thereof will be omitted.

（プリプレグの作製）
上記第１の製造方法と同様にして得た繊維フェルトに熱硬化性樹脂溶液を噴霧し、熱硬化性樹脂溶液に浸漬し、あるいは熱硬化性樹脂溶液を塗布してプリプレグとなす。また、炭素繊維の集合体を開繊、堆積しつつ熱硬化性樹脂溶液をスプレーして、繊維フェルトの作製と同時に熱硬化性樹脂を含浸させてプリプレグを作製してもよい。熱硬化性樹脂は、溶媒に溶解した状態で繊維フェルトに含浸させることが好ましい。 (Preparation of prepreg)
The fiber felt obtained in the same manner as in the first production method is sprayed with a thermosetting resin solution, immersed in the thermosetting resin solution, or coated with a thermosetting resin solution to form a prepreg. Alternatively, a prepreg may be produced by spraying a thermosetting resin solution while opening and depositing an aggregate of carbon fibers and impregnating the thermosetting resin simultaneously with the production of the fiber felt. The thermosetting resin is preferably impregnated into the fiber felt in a state dissolved in a solvent.

（炭素複合不織布層前駆体の作製）
湿式または乾式で作製された炭素繊維系の不織布に、熱硬化性樹脂溶液を噴霧し、熱硬化性樹脂溶液に浸漬し、あるいは熱硬化性樹脂溶液を塗布して炭素複合不織布層前駆体となす。 (Preparation of carbon composite nonwoven fabric layer precursor)
A carbon fiber nonwoven fabric produced by wet or dry method is sprayed with a thermosetting resin solution, immersed in the thermosetting resin solution, or coated with a thermosetting resin solution to form a carbon composite nonwoven fabric layer precursor. .

この不織布は、例えば、炭素繊維チョップと熱硬化性樹脂繊維とを湿式混合して得られる、０．５〜５ｍｍのペーパー或いはシート形状の不織布や、炭素繊維チョップと熱融着繊維を乾式混合して得られる、０．５〜５ｍｍのペーパー或いはシート形状の不織布を用いることができる。熱融着繊維としては、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ウレタン繊維、ポリエステル繊維などが挙げられるが、この熱融着繊維は必須の要素ではない。これらの繊維を単一種又は複数種混合して用いても良い。これら不織布の目付は、２０〜１５０ｇ／ｍ2程度であることが好ましい。なお、熱融着繊維は、その後の炭素化ステップにおいて分解されて焼失する。 This non-woven fabric is obtained by, for example, dry mixing a 0.5 to 5 mm paper or sheet-shaped non-woven fabric obtained by wet-mixing carbon fiber chops and thermosetting resin fibers, or carbon fiber chops and heat-sealing fibers. A 0.5 to 5 mm paper or sheet-shaped non-woven fabric can be used. Examples of the heat-sealing fiber include polyethylene fiber, polypropylene fiber, polyethylene terephthalate fiber, urethane fiber, and polyester fiber, but this heat-sealing fiber is not an essential element. These fibers may be used alone or in combination. The basis weight of these nonwoven fabrics is preferably about 20 to 150 g / m 2 . In addition, a heat-fusion fiber is decomposed | disassembled and burnt down in a subsequent carbonization step.

炭素繊維チョップの長さは、例えば、３〜３０ｍｍである。炭素繊維としては、石炭又は石油由来の異方性又は等方性ピッチ系の炭素繊維が好ましいが、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、レーヨン系、フェノール系、セルロース系等の炭素繊維を、単一種又は複数種混合して用いても良い。   The length of the carbon fiber chop is, for example, 3 to 30 mm. As the carbon fiber, an anisotropic or isotropic pitch-based carbon fiber derived from coal or petroleum is preferable, but polyacrylonitrile (PAN) -based, rayon-based, phenol-based, cellulose-based carbon fiber, etc. may be a single type or You may mix and use multiple types.

（積層ステップ）
プリプレグを複数積層し、この上に炭素複合不織布層前駆体を積層し、さらにこの上に樹脂成形体シートを積層して、プリプレグ積層体となす。また、円柱ないし円筒状のマンドレルにらせん状に巻いて積層させる構成としてもよい。 (Lamination step)
A plurality of prepregs are laminated, a carbon composite nonwoven fabric layer precursor is laminated thereon, and a resin molded body sheet is further laminated thereon to form a prepreg laminate. Moreover, it is good also as a structure which winds around a cylindrical or cylindrical mandrel, and is laminated | stacked.

（結着ステップ）
プリプレグ積層体を目的の厚みとなるようにプレス機を用いて加圧しつつ、熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度に加熱し、所定の時間（例えば、１〜１０時間）保持して、複合シート積層体を結着する。 (Binding step)
While pressurizing the prepreg laminate to a desired thickness using a press, the prepreg laminate is heated to a temperature equal to or higher than the curing temperature of the thermosetting resin and held for a predetermined time (for example, 1 to 10 hours). The sheet laminate is bound.

実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。   The invention is explained in more detail on the basis of examples.

（実施例１）
（樹脂成形体シートの作製）
厚み１０ｍｍ、大きさ１５０×１５０（ｍｍ）、目付５００ｇ／ｍ2のニードルパンチ法で作製したピッチ系炭素繊維フェルトに、液状レゾール型フェノール樹脂を含浸させた。これを２枚重ねた後（厚み２０ｍｍ）、厚みが２ｍｍ程度になるように圧縮して２００℃で３０分成形し、樹脂成形体シートを得た。 Example 1
(Preparation of molded resin sheet)
A pitch-based carbon fiber felt produced by a needle punch method having a thickness of 10 mm, a size of 150 × 150 (mm), and a basis weight of 500 g / m 2 was impregnated with a liquid resol type phenol resin. After the two sheets were stacked (thickness 20 mm), they were compressed to a thickness of about 2 mm and molded at 200 ° C. for 30 minutes to obtain a resin molded sheet.

（炭素複合不織布層前駆体の作製）
厚み約３ｍｍ、大きさ１５０×１５０（ｍｍ）、であり目付７５ｇ／ｍ2の等方性ピッチ系炭素繊維と、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）を主成分とする湿式成形された不織布に、液状レゾール型フェノール樹脂を浸漬させて、炭素複合不織布層前駆体を作製した。 (Preparation of carbon composite nonwoven fabric layer precursor)
About 3 mm thick, 150 x 150 (mm) in size, and 75 g / m 2 isotropic pitch-based carbon fiber and a wet-molded nonwoven fabric mainly composed of thermosetting resin (epoxy resin) A liquid resol type phenolic resin was immersed to prepare a carbon composite nonwoven fabric layer precursor.

（プリプレグの作製）
厚み１０ｍｍ、大きさ１５０×１５０（ｍｍ）、目付５００ｇ／ｍ2のニードルパンチ法で作製したピッチ系炭素繊維フェルトに、液状レゾール型フェノール樹脂を含浸させて、プリプレグを得た。 (Preparation of prepreg)
A pitch-based carbon fiber felt produced by a needle punch method having a thickness of 10 mm, a size of 150 × 150 (mm), and a basis weight of 500 g / m 2 was impregnated with a liquid resol type phenol resin to obtain a prepreg.

（積層と結着）
樹脂成形体シート、炭素複合不織布層前駆体、プリプレグ８枚をこの順番に重ね、厚みが４０ｍｍ程度になるようにスペーサーを置いて圧縮して２００℃で９０分加圧した。 (Lamination and binding)
The resin molded body sheet, the carbon composite nonwoven fabric layer precursor, and 8 prepregs were stacked in this order, and a spacer was placed and compressed so that the thickness was about 40 mm, and pressurized at 200 ° C. for 90 minutes.

（炭素化）
得られた積層体を不活性ガス雰囲気下２０００℃で焼成して、表面に炭素繊維シート保護層を有する成形断熱材を得た。この成形断熱材について、全体および各層のかさ密度及び熱硬化性樹脂由来の炭素質の体積分率を調べた。 (Carbonization)
The obtained laminate was fired at 2000 ° C. in an inert gas atmosphere to obtain a molded heat insulating material having a carbon fiber sheet protective layer on the surface. About this shaping | molding heat insulating material, the bulk density of the whole and each layer, and the volume fraction of the carbonaceous material derived from a thermosetting resin were investigated.

なお、炭素繊維及び熱硬化性樹脂由来の炭素質の体積分率は、以下のように求めた。まず、炭素繊維および炭素質の見掛け密度をｎ−ブタノール浸漬法で求めた。ここでいう見掛け密度とは、ｎ−ブタノールが炭素繊維又は炭素質に浸透する開気孔を除いた密度をいう。炭素質の質量は、熱硬化性樹脂の質量に熱処理温度における炭素化収率を掛けて求めた。また、炭素質の質量に見掛け密度を掛けて当該炭素質の体積を求めた。同様に、炭素繊維の質量に見掛け密度を掛けて炭素繊維の体積を求めた。各々の体積分率は、それぞれの値をそれらが存在する部分の体積で除して求めた。   In addition, the volume fraction of carbonaceous material derived from carbon fiber and thermosetting resin was determined as follows. First, the apparent density of carbon fiber and carbon was determined by the n-butanol immersion method. The apparent density here refers to the density excluding open pores where n-butanol penetrates into carbon fibers or carbonaceous matter. The carbonaceous mass was determined by multiplying the mass of the thermosetting resin by the carbonization yield at the heat treatment temperature. Further, the carbonaceous mass was multiplied by the apparent density to determine the volume of the carbonaceous matter. Similarly, the volume of carbon fiber was determined by multiplying the mass of carbon fiber by the apparent density. Each volume fraction was determined by dividing each value by the volume of the part in which they exist.

この実施例１に係る成形断熱材は、全体として、そのかさ密度が０．１７ｇ／ｃｍ3、炭素繊維の体積分率が７．０％、熱硬化性樹脂由来の炭素化物の体積分率が３．７％であった。また、炭素繊維シート保護層部分は、そのかさ密度が０．７ｇ／ｃｍ3、炭素繊維の体積分率が２７．５％、保護炭素層（熱硬化性樹脂由来の炭素質）の体積分率が１４．０％であった。また、炭素繊維シート積層体部分は、そのかさ密度が０．１３ｇ／ｃｍ3、炭素繊維の体積分率が５．５％、保護炭素層（熱硬化性樹脂由来の炭素質）の体積分率が２．８％であった。また、炭素複合不織布層部分は、そのかさ密度が０．０７ｇ／ｃｍ3、炭素繊維の体積分率が１．７％、炭素マトリックス（熱硬化性樹脂由来の炭素質）の体積分率が３．３％であった。なお、本実施例は、第３の製造方法にかかわるものである。 As a whole, the molded heat insulating material according to Example 1 has a bulk density of 0.17 g / cm 3 , a volume fraction of carbon fiber of 7.0%, and a volume fraction of carbonized material derived from a thermosetting resin. 3.7%. The carbon fiber sheet protective layer portion has a bulk density of 0.7 g / cm 3 , a carbon fiber volume fraction of 27.5%, and a volume fraction of a protective carbon layer (carbonaceous material derived from a thermosetting resin). Was 14.0%. The carbon fiber sheet laminate portion has a bulk density of 0.13 g / cm 3 , a carbon fiber volume fraction of 5.5%, and a volume fraction of a protective carbon layer (carbonaceous material derived from a thermosetting resin). Was 2.8%. The carbon composite non-woven fabric layer portion has a bulk density of 0.07 g / cm 3 , a carbon fiber volume fraction of 1.7%, and a carbon matrix (carbonaceous material derived from a thermosetting resin) of 3 volume fraction. 3%. In addition, a present Example is related with the 3rd manufacturing method.

（比較例１）
プリプレグを８層積層したものを結着、炭素化したこと以外は、上記実施例１と同様にして、比較例１に係る成形断熱材を作製した。なお、比較例１に係る成形断熱材は、かさ密度が０．１３ｇ／ｃｍ3、炭素繊維の体積分率が５．５％、保護炭素層（熱硬化性樹脂由来の炭素質）の体積分率が３．７％であった。 (Comparative Example 1)
A molded heat insulating material according to Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that eight layers of prepreg laminated were bonded and carbonized. The molded heat insulating material according to Comparative Example 1 has a bulk density of 0.13 g / cm 3 , a carbon fiber volume fraction of 5.5%, and a volume fraction of a protective carbon layer (carbonaceous material derived from a thermosetting resin). The rate was 3.7%.

上記実施例１に係る成形断熱材及び比較例１に係る成形断熱材について、以下の条件でガス透過率及び空気酸化試験を測定した。   About the molded heat insulating material which concerns on the said Example 1, and the molded heat insulating material which concerns on the comparative example 1, the gas permeability and the air oxidation test were measured on condition of the following.

（ガス透過試験）
ガス透過試験装置１００は、図２に示すように、平板状の台４２上にキャップ状の容器４１が載置されており、これにより一次側空間２０が形成されている。一次側空間２０には透過セル２１が備えられている。また、台４２の中央部には貫通孔が設けられ、ここに配管３５が接続されている。この台４２よりも下方の空間が、二次側空間３０である。また、ガス透過試験装置１００は、一次側空間２０及び二次側空間３０の圧力を測定する圧力計３１を備えている。 (Gas permeation test)
As shown in FIG. 2, the gas permeation test apparatus 100 has a cap-like container 41 placed on a flat plate 42, thereby forming a primary space 20. The primary side space 20 is provided with a transmission cell 21. Further, a through hole is provided in the central portion of the base 42, and a pipe 35 is connected thereto. The space below the table 42 is the secondary side space 30. The gas permeation test apparatus 100 includes a pressure gauge 31 that measures the pressure in the primary side space 20 and the secondary side space 30.

また、一次側空間２０内部にガスを供給する吸気管２３が設けられるとともに、ロータリー式真空ポンプ３４にそれぞれ接続され、一次側空間２０又は二次側空間内部のガスを排気する排気管２５，３３が設けられている。これらの管にはそれぞれバルブ２２，２４，３２が設けられている。   In addition, an intake pipe 23 for supplying gas into the primary side space 20 is provided, and exhaust pipes 25 and 33 are connected to a rotary vacuum pump 34 to exhaust gas in the primary side space 20 or the secondary side space. Is provided. These pipes are provided with valves 22, 24 and 32, respectively.

上記の成形断熱材を長さ６ｃｍ、幅６ｃｍ、厚さ約２ｃｍの大きさに切断して試験片１０とし、ガス透過試験装置１００の透過セル２１内に設置した。この試験片１０は、ガス漏れが発生しないよう周囲がシリコーンゴム１１で目止めされており、且つ上下面にはシリコーンゴム製のＯリング１２が設置されている。これにより、一次側空間２０内部のガスは、透過セル２１内部の試験片１０を経由しない限り、二次側空間３０に移動することはできないようになっている。   The molded heat insulating material was cut into a size of 6 cm in length, 6 cm in width, and about 2 cm in thickness to obtain a test piece 10, which was installed in the permeation cell 21 of the gas permeation test apparatus 100. The periphery of the test piece 10 is sealed with silicone rubber 11 so that gas leakage does not occur, and O-rings 12 made of silicone rubber are installed on the upper and lower surfaces. As a result, the gas inside the primary side space 20 cannot move to the secondary side space 30 unless it passes through the test piece 10 inside the permeation cell 21.

測定は次のようにして行った。まず、バルブ２４，３２を開け、真空ポンプ３４により、一次側空間２０及び二次側空間３０が一定の真空値になるまで減圧する。次いで、バルブ２４，３２を閉じ、真空ポンプ３４の作動を停止する。そして、バルブ２２を開けて一次側空間２０に窒素ガスを一定のガス圧で供給する。窒素ガスは、一次側空間２０から試験片１０を透過して二次側空間３０へと移動し、これにより、二次側空間３０の圧力が上昇し始める。その圧力上昇率を圧力計３１を用いて測定した。この圧力上昇率から次の式（３）、（４）を用いてガス透過率（Ｋ）を算出した。   The measurement was performed as follows. First, the valves 24 and 32 are opened, and the pressure is reduced by the vacuum pump 34 until the primary side space 20 and the secondary side space 30 reach a certain vacuum value. Next, the valves 24 and 32 are closed, and the operation of the vacuum pump 34 is stopped. Then, the valve 22 is opened and nitrogen gas is supplied to the primary side space 20 at a constant gas pressure. Nitrogen gas passes through the test piece 10 from the primary side space 20 and moves to the secondary side space 30, whereby the pressure in the secondary side space 30 starts to rise. The pressure increase rate was measured using a pressure gauge 31. The gas permeability (K) was calculated from the pressure increase rate using the following equations (3) and (4).

Ｋ＝（Ｑｈ）／（ΔＰＡ）・・・（３）
Ｑ＝｛（ｐ2-ｐ1）Ｖ0｝／ｔ・・・（４）
ここで、Ｋは窒素ガス透過率、Ｑは通気量、ΔＰは一次側と二次側の圧力差、Ａは透過面積、ｈは試験片の厚さ、ｐ1は二次側の初期圧力、ｐ2は二次側の最終圧力、Ｖ0は二次側の容積、ｔは測定時間である。 K = (Qh) / (ΔPA) (3)
Q = {(p 2 -p 1 ) V 0 } / t (4)
Where K is the nitrogen gas permeability, Q is the air flow rate, ΔP is the pressure difference between the primary side and the secondary side, A is the permeation area, h is the thickness of the test piece, p 1 is the initial pressure on the secondary side, p 2 is the final pressure on the secondary side, V 0 is the volume on the secondary side, and t is the measurement time.

このとき、次の式（５）式が成り立つような平均圧力Ｐm（一次側空間と二次側空間の圧力の平均値）の範囲で測定するため、平均圧力Ｐmが約５０〜１１０ｋＰａとなる範囲で測定を行った。下記のガス透過率は平均圧力Ｐmに対してガス透過率Ｋを３点以上プロットした際の最小二乗法による近似直線において、Ｐm＝１００ｋＰａのときの値を示している。 At this time, since the measurement is performed within the range of the average pressure P m (average value of the pressure in the primary side space and the secondary side space) such that the following formula (5) is satisfied, the average pressure P m is about 50 to 110 kPa. Measurements were made in a range. The following gas permeability shows a value when P m = 100 kPa in an approximate straight line by the least square method when the gas permeability K is plotted at three or more points with respect to the average pressure P m .

Ｋ＝ａＰm＋ｂ ・・・（５）
ここで、ａ、ｂは定数である。 K = aP m + b (5)
Here, a and b are constants.

ガス透過試験結果は、実施例１では１．１×１０3ｃｍ2／ｓ、比較例１では１．６×１０4ｃｍ2／ｓであった。 The gas permeation test results were 1.1 × 10 3 cm 2 / s in Example 1 and 1.6 × 10 4 cm 2 / s in Comparative Example 1.

（空気酸化試験）
実施例１、比較例１に係る成形断熱材をそれぞれ切断して試験片とし、電気炉に入れ、空気雰囲気中、５０℃で８時間、７００℃で２時間保持した。その結果、炭素繊維シート保護層に剥がれなど外観上の損傷は認められなかった。 (Air oxidation test)
The molded heat insulating materials according to Example 1 and Comparative Example 1 were cut into test pieces, placed in an electric furnace, and held in an air atmosphere at 50 ° C. for 8 hours and at 700 ° C. for 2 hours. As a result, no appearance damage such as peeling was observed on the carbon fiber sheet protective layer.

この結果から、実施例１、比較例１を比較すると、本発明の炭素繊維シート保護層を設けることにより、ガス透過率を約７倍透過し難くできることが分かる。   From this result, when Example 1 and Comparative Example 1 are compared, it can be seen that providing the carbon fiber sheet protective layer of the present invention makes it difficult to permeate the gas permeability about 7 times.

以上のことから、本発明の製造方法によると、ガス透過率を低め、酸化消耗に強い成形断熱材を実現できることが分かる。   From the above, it can be seen that according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to realize a molded heat insulating material that has a low gas permeability and is resistant to oxidation consumption.

図１に、実施例１に係る成形断熱材の表面層近傍の断面顕微鏡写真を示す。この写真からわかるように、繊維間の空隙が最も少ないシート１と、繊維間の空隙が相対的に多いシート２と、繊維間の空隙が中間程度なシート３と、が剥離することなく接合されていることが分かる。この繊維間の空隙が少ないシート１が炭素繊維シート保護層であり、繊維間の空隙が相対的に多いシート２が炭素複合不織布層を構成する炭素繊維シートであり、繊維間の空隙が中間程度なシート３が炭素繊維シート積層体である。   In FIG. 1, the cross-sectional microscope picture of the surface layer vicinity of the shaping | molding heat insulating material which concerns on Example 1 is shown. As can be seen from this photograph, the sheet 1 having the smallest gap between the fibers, the sheet 2 having a relatively large gap between the fibers, and the sheet 3 having a middle gap between the fibers are joined without peeling. I understand that The sheet 1 with few voids between the fibers is a carbon fiber sheet protective layer, the sheet 2 with relatively many voids between the fibers is a carbon fiber sheet constituting the carbon composite nonwoven fabric layer, and the gaps between the fibers are about intermediate. The sheet 3 is a carbon fiber sheet laminate.

（実施例２）
（接着樹脂溶液の作製）
液状レゾール型フェノール樹脂と、黒鉛粒子（平均粒径３０μｍ）と、質量比７０：３０で配合して、接着樹脂溶液を作製した。 (Example 2)
(Preparation of adhesive resin solution)
A liquid resol type phenolic resin, graphite particles (average particle size 30 μm), and a mass ratio of 70:30 were blended to prepare an adhesive resin solution.

（積層と結着）
実施例１と同様に作製した樹脂成形体シートの表面に、接着樹脂溶液を塗布したのち、これを実施例１と同様に作製したプリプレグの８枚の積層物の上にさらに積層し、厚みが４０ｍｍ程度になるようにスペーサーを置いて圧縮し、２００℃で９０分加圧した。 (Lamination and binding)
After the adhesive resin solution was applied to the surface of the resin molded body sheet produced in the same manner as in Example 1, this was further laminated on 8 laminates of prepreg produced in the same manner as in Example 1, and the thickness was increased. The spacer was placed so as to be about 40 mm, compressed, and pressurized at 200 ° C. for 90 minutes.

（炭素化）
得られた積層体を不活性ガス雰囲気下２０００℃で焼成して、表面に炭素繊維シート保護層を有する成形断熱材を得た。この成形断熱材は、炭素繊維シート積層体と炭素繊維シート保護層との接着性が実施例１と同様であり、実際の使用に問題が生じるものではなかった。なお、本実施例は、第２の製造方法にかかわるものである。 (Carbonization)
The obtained laminate was fired at 2000 ° C. in an inert gas atmosphere to obtain a molded heat insulating material having a carbon fiber sheet protective layer on the surface. In this molded heat insulating material, the adhesion between the carbon fiber sheet laminate and the carbon fiber sheet protective layer was the same as in Example 1, and no problem was caused in actual use. In addition, a present Example is concerned with the 2nd manufacturing method.

この成形断熱材は、全体としてのかさ密度が０．１７ｇ／ｃｍ3、炭素繊維の体積分率が７．５％、熱硬化性樹脂の炭素化物の体積分率は３．８％であった。また、炭素繊維シート保護層部分は、そのかさ密度が０．５ｇ／ｃｍ3、炭素繊維の体積分率が２８．９％、熱硬化性樹脂の炭素化物の体積分率は１４．７％であった。また、炭素繊維シート積層体部分は、そのかさ密度が０．１３ｇ／ｃｍ3、炭素繊維の体積分率が６．０％、熱硬化性樹脂の炭素化物の体積分率は３．０％であった。 This molded heat insulating material had an overall bulk density of 0.17 g / cm 3 , a carbon fiber volume fraction of 7.5%, and a thermosetting resin carbonized volume fraction of 3.8%. . The carbon fiber sheet protective layer portion has a bulk density of 0.5 g / cm 3 , a carbon fiber volume fraction of 28.9%, and a thermosetting resin carbonized volume fraction of 14.7%. there were. Further, the carbon fiber sheet laminate portion has a bulk density of 0.13 g / cm 3 , a carbon fiber volume fraction of 6.0%, and a thermosetting resin carbonized volume fraction of 3.0%. there were.

（実施例３）
（積層と結着）
実施例１と同様に作製した樹脂成形体シートと、比較例１と同様に作製したプリプレグ８枚を積層して炭素化した炭素繊維シート積層体と、を、実施例２と同様に作製した接着樹脂溶液とを用いて張り合わせた。 (Example 3)
(Lamination and binding)
Adhesive produced in the same manner as in Example 2, a resin molded body sheet produced in the same manner as in Example 1 and a carbon fiber sheet laminate obtained by laminating and carbonizing 8 prepregs produced in the same manner as in Comparative Example The resin solution was used for pasting.

（炭素化）
得られた積層体を不活性ガス雰囲気下２０００℃で焼成して、表面に炭素繊維シート保護層を有する成形断熱材を得た。この成形断熱材は、炭素繊維シート積層体と炭素繊維シート保護層との接着性が実施例１と同様であり、実際の使用に問題が生じるものではなかった。なお、本実施例は、第１の製造方法にかかわるものである。 (Carbonization)
The obtained laminate was fired at 2000 ° C. in an inert gas atmosphere to obtain a molded heat insulating material having a carbon fiber sheet protective layer on the surface. In this molded heat insulating material, the adhesion between the carbon fiber sheet laminate and the carbon fiber sheet protective layer was the same as in Example 1, and no problem was caused in actual use. In addition, a present Example is concerned with the 1st manufacturing method.

この成形断熱材は、全体としてのかさ密度が０．１７ｇ／ｃｍ3、炭素繊維の体積分率が７．１％、熱硬化性樹脂の炭素化物の体積分率は３．６％であった。また、炭素繊維シート保護層部分は、そのかさ密度が０．４ｇ／ｃｍ3、炭素繊維の体積分率が２８．０％、熱硬化性樹脂の炭素化物の体積分率は１４．３％であった。また、炭素繊維シート積層体部分は、そのかさ密度が０．１３ｇ／ｃｍ3、炭素繊維の体積分率が５．６％、熱硬化性樹脂の炭素化物の体積分率は２．９％であった。 This molded heat insulating material had an overall bulk density of 0.17 g / cm 3 , a volume fraction of carbon fiber of 7.1%, and a volume fraction of carbonized product of thermosetting resin of 3.6%. . The carbon fiber sheet protective layer portion has a bulk density of 0.4 g / cm 3 , a carbon fiber volume fraction of 28.0%, and a thermosetting resin carbonized volume fraction of 14.3%. there were. The carbon fiber sheet laminate portion has a bulk density of 0.13 g / cm 3 , a carbon fiber volume fraction of 5.6%, and a thermosetting resin carbonized volume fraction of 2.9%. there were.

これらの結果から、炭素複合不織布層を形成しなくとも、接着樹脂溶液を用いて炭素繊維シート積層体に炭素繊維シート保護層を良好に貼り付けることができることが分かる。したがって、いずれの製造方法を用いるかは、使用環境における対流や気流の影響や製造コスト等を考慮して決定すればよい。   From these results, it can be seen that the carbon fiber sheet protective layer can be satisfactorily adhered to the carbon fiber sheet laminate using the adhesive resin solution without forming the carbon composite nonwoven fabric layer. Therefore, which manufacturing method is used may be determined in consideration of the influence of convection and airflow in the use environment, the manufacturing cost, and the like.

なお、上記実施例では炭素繊維シートに用いる炭素繊維は平均直径１３μｍとしたが、この太さに限定されることはない。ただし、繊維の直径は、製造される成形断熱材の断熱性能やかさ密度等に影響を及ぼすので、目的とする断熱性能・かさ密度に応じて直径等を選択すればよい。   In the above embodiment, the carbon fiber used for the carbon fiber sheet has an average diameter of 13 μm, but is not limited to this thickness. However, since the diameter of the fiber affects the heat insulating performance and bulk density of the molded heat insulating material to be manufactured, the diameter and the like may be selected according to the intended heat insulating performance and bulk density.

また、上記実施例では同じ厚みの炭素繊維シートを１０層積層したが、この積層枚数や厚みに限定されることはなく、目的とする断熱性能・かさ密度・厚み等に応じて、異なる厚みの炭素繊維シートを積層したり、積層枚数を変更したりすることができる。   In the above embodiment, 10 layers of carbon fiber sheets having the same thickness were laminated. However, the number and thickness of the laminated carbon fiber sheets are not limited, and depending on the desired heat insulation performance, bulk density, thickness, etc. Carbon fiber sheets can be laminated or the number of laminated sheets can be changed.

上記で説明したように、本発明によると、コスト上昇を伴うことなく、ガスによる変形や断熱性能の低下を抑制し得た表面層を有する成形断熱材を実現できるので、その産業上の利用可能性は大きい。   As explained above, according to the present invention, since it is possible to realize a molded heat insulating material having a surface layer that can suppress deformation due to gas and a decrease in heat insulating performance without increasing costs, it can be used industrially. Sex is great.

１ 炭素繊維シート保護層（表面層）
２ 炭素複合不織布層
３ 炭素繊維シート積層体
１０ 試験片
１１ 目止め
１２ Ｏリング
２０ 一次側空間
２１ 透過セル
２２ バルブ
２３ 吸気管
２４ バルブ
２５ 排気管
３０ 二次側空間
３１ 圧力計
３２ バルブ
３３ 排気管
３４ ロータリー式真空ポンプ
３５ 配管
４１ 容器
４２ 台
１００ ガス透過試験装置


1 Carbon fiber sheet protective layer (surface layer)
2 Carbon composite nonwoven fabric layer 3 Carbon fiber sheet laminate 10 Test piece 11 Seal 12 O-ring 20 Primary side space 21 Permeation cell 22 Valve 23 Intake pipe 24 Valve 25 Exhaust pipe 30 Secondary side space 31 Pressure gauge 32 Valve 33 Exhaust pipe 34 Rotary vacuum pump 35 Piping 41 Container 42 Unit 100 Gas permeation test equipment


Claims (6)

炭素繊維と、炭素繊維の表面を保護する炭素層と、を有し、炭素質のみからなる繊維シートが積層されてなる成形断熱材において、
前記繊維シートは、炭素繊維を交絡させた繊維フェルトと前記繊維フェルトの炭素繊維表面を被覆する炭素質からなる保護炭素層とを有する炭素繊維シートのみからなり、前記炭素繊維シートを複数積層してなる炭素繊維シート積層体と、前記成形断熱材の最表層に配された、炭素繊維を交絡させた繊維フェルトと前記繊維フェルトの炭素繊維表面を被覆する炭素質からなる保護炭素層とを有する炭素繊維シート保護層と、を有し、
前記炭素繊維シート保護層のかさ密度が０．３〜１．５ｇ／ｃｍ3であり、
前記炭素繊維シート保護層の炭素繊維の体積分率が、前記炭素繊維シート積層体の炭素繊維の体積分率以上で且つ１１〜８８％であり、
前記炭素繊維シート保護層の厚みが１〜６ｍｍであり、
前記炭素繊維シート積層体のかさ密度が０．０５〜０．２５ｇ／ｃｍ3であり、
前記炭素繊維シート積層体の炭素繊維の体積分率が３．０〜１５％である、
ことを特徴とする成形断熱材。 In a molded heat insulating material having a carbon fiber and a carbon layer that protects the surface of the carbon fiber, and a laminated fiber sheet made of only carbonaceous matter,
The fiber sheet comprises only a carbon fiber sheet having a fiber felt entangled with carbon fibers and a carbonaceous protective carbon layer covering the carbon fiber surface of the fiber felt, and a plurality of the carbon fiber sheets are laminated. Carbon having a carbon fiber sheet laminate, a fiber felt entangled with carbon fibers, and a protective carbon layer made of carbonaceous material covering the carbon fiber surface of the fiber felt. A fiber sheet protective layer,
The bulk density of the carbon fiber sheet protective layer is 0.3 to 1.5 g / cm 3 ,
A volume fraction of carbon fibers of the carbon fiber sheet protective layer is not less than a volume fraction of carbon fibers of the carbon fiber sheet laminate and 11 to 88%;
The carbon fiber sheet protective layer has a thickness of 1 to 6 mm,
The bulk density of the carbon fiber sheet laminate is 0.05 to 0.25 g / cm 3 ,
The carbon fiber volume fraction of the carbon fiber sheet laminate is 3.0 to 15%.
A molded insulation characterized by that. 前記繊維シートは、前記炭素繊維シート保護層と、前記炭素繊維シート積層体との間に配置された、炭素繊維不織布に炭素マトリックスが形成されてなる炭素複合不織布層をさらに有し、
前記炭素複合不織布層のかさ密度が０．０３〜０．４ｇ／ｃｍ3であり、
前記炭素複合不織布層の炭素繊維の体積分率が１．１〜９．０％である、
ことを特徴とする請求項１に記載の成形断熱材。 The fiber sheet further includes a carbon composite nonwoven fabric layer formed by forming a carbon matrix on a carbon fiber nonwoven fabric, disposed between the carbon fiber sheet protective layer and the carbon fiber sheet laminate,
The bulk density of the carbon composite nonwoven fabric layer is 0.03 to 0.4 g / cm 3 ,
The volume fraction of carbon fibers of the carbon composite nonwoven fabric layer is 1.1 to 9.0%.
The molded heat insulating material according to claim 1. 前記炭素繊維シート保護層を構成する炭素繊維及び前記炭素繊維シート積層体を構成する炭素繊維が、いずれも等方性ピッチ系炭素繊維である、
ことを特徴とする請求項１及び２に記載の成形断熱材。 The carbon fibers constituting the carbon fiber sheet protective layer and the carbon fibers constituting the carbon fiber sheet laminate are both isotropic pitch-based carbon fibers.
The molded heat insulating material according to claim 1 or 2, characterized by the above. 炭素繊維を交絡させた繊維フェルトと前記繊維フェルトの炭素繊維表面を被覆する炭素質からなる保護炭素層とを有する炭素繊維シートのみからなり、前記炭素繊維シートを複数積層してなる炭素繊維シート積層体を準備する準備ステップと、
炭素繊維を交絡させた厚み５〜２０ｍｍの炭素繊維フェルトに、熱硬化前の熱硬化性樹脂を含浸させ、その後厚みが１〜６ｍｍとなるように加圧しつつ加熱して前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、樹脂成形体シートを作製する樹脂成形体シート作製ステップと、
前記炭素繊維シート積層体の表面に、その界面には熱硬化性樹脂を含む接着樹脂溶液を含浸させた状態で前記樹脂成形体シートを積層して、複合シート積層体となす積層ステップと、
前記複合シート積層体を加圧しつつ加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、前記樹脂成形体シートと前記成形断熱材とを結着させる結着ステップと、
前記結着ステップの後、前記積層体を不活性ガス雰囲気で熱処理して、前記熱硬化性樹脂を炭素化させる炭素化ステップと、
を有する成形断熱材の製造方法。 Carbon fiber sheet laminate comprising only a carbon fiber sheet having a fiber felt entangled with carbon fibers and a carbonaceous protective carbon layer covering the carbon fiber surface of the fiber felt, and a plurality of the carbon fiber sheets laminated. Preparation steps to prepare the body,
A carbon fiber felt entangled with carbon fibers is impregnated with a thermosetting resin before thermosetting, and then heated to pressurize the thermosetting resin so that the thickness becomes 1 to 6 mm. A resin molded body sheet production step for producing a resin molded body sheet by thermosetting;
A lamination step of laminating the resin molded body sheet on the surface of the carbon fiber sheet laminate, impregnated with an adhesive resin solution containing a thermosetting resin at an interface thereof, and forming a composite sheet laminate;
The composite sheet laminate is heated while being pressurized, and the thermosetting resin is thermoset to bind the resin molded body sheet and the molded heat insulating material, and
After the binding step, the carbonization step of carbonizing the thermosetting resin by heat-treating the laminate in an inert gas atmosphere;
The manufacturing method of the shaping | molding heat insulating material which has. 炭素繊維を交絡させた厚み５〜２０ｍｍの炭素繊維フェルトに、熱硬化前の熱硬化性樹脂を含浸させ、その後厚みが１〜６ｍｍとなるように加圧しつつ加熱して前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、樹脂成形体シートを作製する樹脂成形体シート作製ステップと、
炭素繊維を交絡させた厚み５〜２０ｍｍの炭素繊維フェルトに、熱硬化前の熱硬化性樹脂を含浸させてプリプレグを作製するプリプレグ作製ステップと、
前記プリプレグを複数積層し、かつこの積層物の表面に、その界面には熱硬化性樹脂を含む接着樹脂溶液を含浸させた状態で前記樹脂成形体シートを積層して、複合シート積層体となす積層ステップと、
前記複合シート積層体を加圧しつつ加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、前記樹脂成形体シートと前記成形断熱材とを結着させる結着ステップと、
前記結着ステップの後、前記積層体を不活性ガス雰囲気で熱処理して、前記熱硬化性樹脂を炭素化させる炭素化ステップと、
を有する成形断熱材の製造方法。 A carbon fiber felt entangled with carbon fibers is impregnated with a thermosetting resin before thermosetting, and then heated to pressurize the thermosetting resin so that the thickness becomes 1 to 6 mm. A resin molded body sheet production step for producing a resin molded body sheet by thermosetting;
A prepreg production step of producing a prepreg by impregnating a carbon fiber felt having a thickness of 5 to 20 mm entangled with carbon fiber with a thermosetting resin before thermosetting;
A plurality of the prepregs are laminated, and the resin molded body sheet is laminated on the surface of the laminate, with the interface impregnated with an adhesive resin solution containing a thermosetting resin, thereby forming a composite sheet laminate. A lamination step;
The composite sheet laminate is heated while being pressurized, and the thermosetting resin is thermoset to bind the resin molded body sheet and the molded heat insulating material, and
After the binding step, the carbonization step of carbonizing the thermosetting resin by heat-treating the laminate in an inert gas atmosphere;
The manufacturing method of the shaping | molding heat insulating material which has. 炭素繊維を交絡させた厚み５〜２０ｍｍの炭素繊維フェルトに、熱硬化前の熱硬化性樹脂を含浸させ、その後厚みが１〜６ｍｍとなるように加圧しつつ加熱して前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、樹脂成形体シートを作製する樹脂成形体シート作製ステップと、
炭素繊維不織布と、熱硬化前の熱硬化性樹脂と、を含み、その後の熱処理により炭素化する、あるいは分解除去される材料以外の材料を含まない炭素複合不織布層前駆体を作製する炭素複合不織布層前駆体作製ステップと、
炭素繊維を交絡させた厚み５〜２０ｍｍの炭素繊維フェルトに、熱硬化前の熱硬化性樹脂を含浸させてプリプレグを作製するプリプレグ作製ステップと、
前記プリプレグを複数積層し、その最表面に前記炭素複合不織布層前駆体を積層し、さらにその上に前記樹脂成形体シートを積層してプリプレグ積層体となす積層ステップと、
前記プリプレグ積層体を加圧しつつ加熱して、熱硬化前の前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、前記プリプレグ、前記炭素複合不織布層前駆体及び前記樹脂成形体シートを結着させる結着ステップと、
前記結着ステップの後、前記プリプレグ積層体を不活性ガス雰囲気で熱処理して前記熱硬化性樹脂を炭素化させる炭素化ステップと、
を有する成形断熱材の製造方法。 A carbon fiber felt entangled with carbon fibers is impregnated with a thermosetting resin before thermosetting, and then heated to pressurize the thermosetting resin so that the thickness becomes 1 to 6 mm. A resin molded body sheet production step for producing a resin molded body sheet by thermosetting;
A carbon composite nonwoven fabric comprising a carbon fiber nonwoven fabric and a thermosetting resin before thermosetting, and producing a carbon composite nonwoven fabric layer precursor containing no material other than a material that is carbonized or decomposed and removed by a subsequent heat treatment. A layer precursor preparation step;
A prepreg production step of producing a prepreg by impregnating a carbon fiber felt having a thickness of 5 to 20 mm entangled with carbon fiber with a thermosetting resin before thermosetting;
Lamination step of laminating a plurality of the prepregs, laminating the carbon composite nonwoven fabric layer precursor on the outermost surface, and further laminating the resin molded body sheet thereon to form a prepreg laminate,
A binding step in which the prepreg laminate is heated while being pressed to thermally cure the thermosetting resin before thermosetting, thereby binding the prepreg, the carbon composite nonwoven fabric layer precursor, and the resin molded body sheet. When,
After the binding step, a carbonization step of carbonizing the thermosetting resin by heat-treating the prepreg laminate in an inert gas atmosphere;
The manufacturing method of the shaping | molding heat insulating material which has.
JP2016157642A 2016-08-10 2016-08-10 Molded heat insulating material and manufacturing method thereof Active JP6742855B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016157642A JP6742855B2 (en) 2016-08-10 2016-08-10 Molded heat insulating material and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016157642A JP6742855B2 (en) 2016-08-10 2016-08-10 Molded heat insulating material and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018024174A true JP2018024174A (en) 2018-02-15
JP6742855B2 JP6742855B2 (en) 2020-08-19

Family

ID=61194695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016157642A Active JP6742855B2 (en) 2016-08-10 2016-08-10 Molded heat insulating material and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6742855B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017172790A (en) * 2016-03-18 2017-09-28 大阪ガスケミカル株式会社 Molding heat insulation material with surface layer and its process of manufacture
CN110053275A (en) * 2019-04-26 2019-07-26 广东航科新材料有限公司 A kind of preparation method and process equipment of carbon fibre composite
WO2020059819A1 (en) * 2018-09-21 2020-03-26 大阪ガスケミカル株式会社 Carbon-fiber-molded heat insulator and manufacturing method thereof
CN111925227A (en) * 2020-01-19 2020-11-13 湖南碳康生物科技有限公司 Carbon fiber composite material artificial trachea stent and preparation method thereof
CN113405369A (en) * 2021-06-29 2021-09-17 东莞市正文机械有限公司 Carbon fiber cold and hot integrated forming control method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000327441A (en) * 1999-05-26 2000-11-28 Kureha Chem Ind Co Ltd Composite carbonaceous thermal insulant and its production
JP2012184135A (en) * 2011-03-04 2012-09-27 Osaka Gas Chem Kk Molded heat-insulating material, and method for producing the same
JP2015174807A (en) * 2014-03-17 2015-10-05 大阪ガスケミカル株式会社 Carbon fiber-based heat insulation material, and manufacturing method of the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000327441A (en) * 1999-05-26 2000-11-28 Kureha Chem Ind Co Ltd Composite carbonaceous thermal insulant and its production
JP2012184135A (en) * 2011-03-04 2012-09-27 Osaka Gas Chem Kk Molded heat-insulating material, and method for producing the same
JP2015174807A (en) * 2014-03-17 2015-10-05 大阪ガスケミカル株式会社 Carbon fiber-based heat insulation material, and manufacturing method of the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017172790A (en) * 2016-03-18 2017-09-28 大阪ガスケミカル株式会社 Molding heat insulation material with surface layer and its process of manufacture
WO2020059819A1 (en) * 2018-09-21 2020-03-26 大阪ガスケミカル株式会社 Carbon-fiber-molded heat insulator and manufacturing method thereof
CN112424523A (en) * 2018-09-21 2021-02-26 大阪燃气化学株式会社 Carbon fiber forming heat insulation material and manufacturing method thereof
JP7373498B2 (en) 2018-09-21 2023-11-02 大阪ガスケミカル株式会社 Carbon fiber molded insulation material and its manufacturing method
CN110053275A (en) * 2019-04-26 2019-07-26 广东航科新材料有限公司 A kind of preparation method and process equipment of carbon fibre composite
CN111925227A (en) * 2020-01-19 2020-11-13 湖南碳康生物科技有限公司 Carbon fiber composite material artificial trachea stent and preparation method thereof
CN113405369A (en) * 2021-06-29 2021-09-17 东莞市正文机械有限公司 Carbon fiber cold and hot integrated forming control method

Also Published As

Publication number Publication date
JP6742855B2 (en) 2020-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018024174A (en) Molding heat insulator and manufacturing method therefor
JP2017172790A (en) Molding heat insulation material with surface layer and its process of manufacture
US20120219778A1 (en) Composite material containing soft carbon fiber felt and hard carbon fiber felt
WO2011118757A1 (en) Carbon/carbon composite material and method of manufacture for same
JP7198215B2 (en) Molded heat insulating material with surface layer and method for manufacturing the same
JP2015174807A (en) Carbon fiber-based heat insulation material, and manufacturing method of the same
US20070259185A1 (en) High-temperature-resistant composite and method of producing the composite
KR20030089880A (en) Manufacturing method for carbon-carbon composites
CN104230368A (en) Pitch-based carbon fiber nonwoven felt insulation board and manufacturing method thereof
JP5662078B2 (en) C / C composite material molded body and method for producing the same
JP2012036018A (en) Carbon fiber-reinforced carbon composite material and method for manufacturing the same
JP6134606B2 (en) Method for producing molded heat insulating material and molded heat insulating material
JP6172732B2 (en) Graphite sheet composite material and manufacturing method thereof
JP2018158874A (en) Molded heat insulating material and method for producing the same
JP2005536420A (en) Carbon honeycomb body
JPH02227244A (en) Molding insulated material
JP5671375B2 (en) Molded heat insulating material and manufacturing method thereof
CN116693311A (en) Preparation and application of high-heat-conductivity matrix and coating integrated design and ablation-resistant composite material
JP6864588B2 (en) Carbon fiber sheet laminate and its manufacturing method
CN207916217U (en) A kind of fiber reinforcement type high performance composite film
JP2007012440A (en) Porous carbon material for fuel cell, thermal conductive member made of carbon fiber reinforced plastic, and manufacturing method of these
CN104339730A (en) Sandwich cured carbon felt
JP2015093444A (en) Heat-protection composite material having strengthened surface and production method thereof
KR101222467B1 (en) Method for the fabrication of needle-punched carbon composite
JP2009280437A (en) Method for producing porous carbon sheet

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190531

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200407

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200409

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200526

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200526

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200630

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200729

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6742855

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250