JPH0415397A - 炭素繊維断熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は炭素繊維断熱材を簡易なりラッシャープレス等
により破砕して得られる破砕物と熱硬化性樹脂との混合
物を成形し、更に焼成することにより得られる炭素繊維
断熱材に関する。

（従来の技術） 炭素繊維断熱材は炭素繊維フェルトあるいはチョンブ等
の素材にフェノール樹脂等を含浸させ、平板、円筒等目
的形状に成形した後焼成することにより得られる。

（発明が解決しようとする課題） 焼成後の断熱材は所定の寸法、形状物とする為に更に加
工することが不可欠である。このため、この工程で相当
程度の切りしろ等の断片が生じる。

一方、焼成品は強度的に脆く、傷つき易く、焼成、加工
、運送等の諸工程において破損などの不良品を生じるこ
とも多い。この様な断片や不良品等は通常再使用される
ことなく廃棄され、結果的に製品コストにかなりの程度
影響を及ぼすことにつながる。

本発明は、上記のような種々の段階で生ずる炭素繊維断
熱材の切りしろ、不良品等を再利用して安価な断熱材を
新たに生産すること、更には目的とする断熱材そのもの
のコストダウンを計ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、かかる目的を達成すべく鋭意研究した結
果、以下のことを知見した。

即ち、炭素繊維断熱材は強度的にそれ程強くなく、広く
工業的に用いられている粉砕機、クラッシャー、プレス
等を用いることで、例えば粉砕機を用いた場合、歯の形
状、すき間を選択することにより、またプレスにおいて
は圧力を調節することにより種々な長さの破砕物とする
ことができることが判った。一方炭素繊維断熱材は既に
フェノール樹脂等を含浸させた炭素繊維を２０００°Ｃ
前後で焼成、黒鉛化させたものであり、炭素繊維ミルド
あるいはチョップ等を出発原料とすることよりも樹脂と
の含浸、分散等の工程でなじみが良く、且つ破砕物と熱
硬化性樹脂との混合物を成形して得られたものを再度焼
成する際は樹脂を炭化するに足る温度域で焼成するだけ
でも十分断熱特性等において満足できる炭素繊維断熱材
とすることも可能であった。そしてこのような知見に基
づき、遂に本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明は炭素繊維断熱材の破砕物と熱硬化性樹脂
との混合物を成形し、更に焼成することを特徴とする炭
素繊維断熱材にある。

本発明で用いる炭素繊維断熱材とは、ピッチ系、ＰＡＮ
系炭素繊維にかかわらず、それのフェルト、ミルド、チ
ョップ等にフェノール等の熱硬化性樹脂を含浸させ、所
定形状に成形させた後、焼成あるいは未焼成のものを含
めた広義の炭素繊維断熱材を意味する。それを破砕した
ものを本発明においては再利用する。又、上記したフェ
ルトとは炭素繊維そのものから得られたものに限らず、
パイロメノクスやカイノールの様な耐熱繊維との混繊フ
ェルトも含んでいる。

炭素繊維断熱材の破砕物を得る為の炭素繊維断熱材は前
述した通りであるが、焼成温度は必ずしも２０００°Ｃ
前後で黒鉛化されたものに限定されるものではなく、使
用したマトリックス樹脂が炭化されるに足る温度で焼成
されたものでも何ら本目的に不都合ではない。しかしな
がら好ましくは６００℃以上で炭化したものを用いるこ
とが望ましい。

炭素繊維断熱材の破砕方法としては、プレス、クランシ
ャー　ミル、ミキサー等の広＜−船釣に用いられる装置
を利用することで足る。即ち圧力により押しつぶす、あ
るいは切断により破砕する原理の装置であれば特に制限
なく用いることができる。また使用する装置は、目的と
する破砕物の粒度、糸長等に応じて選択すれば艮（、且
つ同一装置でも圧力や回転速度、歯の形状等を選ぶこと
により種々の大きさの破砕物とすることが可能である。

またプレスを利用する場合はアルミハニカム等の補助具
を使用し、大きさを調節することなども可能である。

そして、上記方法により得られた炭素繊維断熱材の破砕
物は通常、粉状、ミルドないしはチョンプ状になる。

これらの破砕物は熱硬化性樹脂と混合し、目的とする形
状金型に充てんし、加熱成形後目的とする温度で焼成す
ることにより本発明の成形断熱材となす。

ここで熱硬化性樹脂とはレゾール、ノボラックタイプの
フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、フラン樹脂、ビ
スマレイミド系樹脂など一般的に入手できるものを選べ
ば良くまた２種以上の樹脂混合物を用いることも何ら不
都合ではない。しかしながら安価で種々のグレードが揃
い且つ炭化率が高く種々の溶剤に可溶であるなどの点か
らフェノール樹脂が望ましい。

破砕物と熱硬化性樹脂との混合比率は混合方法、例えば
湿式か乾式か、破砕物の粒度、成形物の大きさ、成形物
の嵩密度等々により影響され一概に規定できないが、樹
脂比率として１０〜８０重量％、好ましくは１５〜４０
％の範囲が望ましい。

（実施例） 次いで、本発明を実施例によりさらに説明する。

尚、例中の部及び％は重量基準である。

実施例１ ■ドナツク製のピッチ系炭素繊維フェルトにフェノール
樹脂を含浸させ、所定量のプリプレグを積層し、１５０
°Ｃにて１時間圧縮成形することにより３０閣厚の焼成
曲平板を得た。得られた平板を真空下２０００°Ｃにて
焼成することで３０ＩＩＩ１１厚さ、嵩密度０．１６ｇ
／ｃ１ｉ１の炭素繊維断熱材を得た。

カッターにて四方パリ取りした。パリを更に３〜４ｃ１
１１長に折り袋に入れ、袋のままプレス盤面にｆｌ、３
０ｋｇ／ｃｔｌｌ加圧、圧縮することにより断熱材ミル
ド繊維を得た。得られた破砕物の嵩密度は０．３５〜０
．４０ｇ／ｃｄであった。

得られた破砕物とノボラックタイプの発泡性フェノール
（住人ディレズ■製）樹脂とを各々６０対４０の比で混
合した。十分均質に混合したものの嵩密度は約０．４３
ｇ／ｃｄであった。混合物を円筒金型に充てんし、１０
０〜１２０℃乾燥機内にて３０分間加熱することで発泡
成形体を得た。更にこのものを１５０℃、３０分間ポス
トキュアし、次いで脱型後真空雰囲気下１０００℃迄昇
温させ焼成した。昇温速度は１〜ｂ 且つ１０００℃迄昇温すれば完全に炭化が終了していた
。焼成後得られた円筒状断熱材の嵩密度は約０．１７ｇ
／ｃｊであった。

また上記方法と同様にして１０ｍ厚の平板を作成−・ｈ
ｒ・℃であった。

注１）試験片は１００ＬＸ２０”Ｘ　１０Ｔ（ｍｍ）。

Ｈ，Ｓ、＝１０寵／分、スパン７０鶴３点曲げ。

注２）窒素中において非定常法により測定。

実施例２ 予め２０００℃にて焼成された炭素繊維断熱材を鋸にて
粗切りし、このものを樹脂粉砕用ミルに投入、粉砕する
ことにより嵩密度０．２〜０．８ｇ／ｃｉのミルドを得
た。嵩密度はミルの歯の大きさを変えることで調節可能
であった。

嵩密度約０．６５ｇ／−の破砕物と大日本インキ化学工
業■製の水溶性レゾールタイプの発泡性フェノール樹脂
を各々６０対４０の比で混合し、均質なスラリーを得た
。スラリーを金型に充てんし、８０℃Ｘ３０分次いで１
５０℃×６０分加熱することで均質な発泡成形体を得た
。脱型後、真空下２０００℃迄焼成することにより炭素
繊維断熱材を得た。得られた断熱材の嵩密度、曲げ強度
、熱伝導率（１２００℃）は各々、０．２ｇ／ａ＋Ｉ、
７〜８　ｋｇ　／　ｃａｌ、１、２　ｋｃａｌ／ｗ−ｈ
ｒ　・’Ｃであった。

（測定方法は実施例１記載と同じ） 実施例３ ■ドナツク製の炭素繊維ドナカーボＳとパイロメノクス
を各々７０対３０の比率で混ぜて混繊フェルト（嵩密度
０．０８ｇ／ｃＪｌ、厚さＬｏｗ）を得、このものにフ
ェノール樹脂を含浸させ成形、真空下２０００℃迄焼成
することで炭素繊維断熱材を得た。

得られた断熱材のパリ部を実施例１と同様プレス圧縮す
ることで嵩密度０．３　ｇ／ｃ＋＋ｌのミルド状破砕物
とした。このものに不揮発分４０％のエタノール溶液の
フェノール樹脂をミルドに対し２５％分含浸させ、乾燥
しエタノールを除去した。このものを０．２ｇ／−とな
る様所定量をとり、所定金型に充てんし、加圧成形した
。脱型後１２００℃迄真空下焼成した。得られた断熱材
は嵩密度約０．１８ｇ／ｃ！ｌであった。更にこのもの
を真空下２２００℃迄昇温（２００℃／時で昇温）し、
真空度を計測することによりガス発生の有無を測ったら
昇温開始前真空度１．　ＯＸ　１０−”Ｔｏｒｒが２２
００℃到達時においては９　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒであ
り、且つ昇温途中もほとんど１１０　Ｘ　１０−”Ｔｏ
ｒｒでありガスの発生は認められなかった。

即ち破砕物が予め２０００℃焼成されている為、１２０
０℃程度に焼成すればその後に使用した樹脂は完全に炭
化されており、発生ガス、断熱特性等において問題はな
く焼成費用の削減になった。

（発明の効果） 本発明の炭素繊維断熱材は、炭素繊維断熱材の製造工程
上、運送途上等に発生する不良品あるいは切削加工後の
廃棄物を再利用することにより、本来製品に上乗せされ
ていたこれら不良重分の価格を下げることが可能となり
、且つ安価な高温用断熱材を提供しうる。また既に焼成
されたものを用いる為に未焼成の炭素繊維そのものを使
用するより樹脂とのなじみが良く且つ焼成温度も必ずし
も２０００℃前後にする必要がなく樹脂を炭化するに足
る温度域で十分な場合も多く、この点でも安価な断熱材
を作ることが可能である。

代理人　弁理士　高　橋　勝　利

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．炭素繊維断熱材の破砕物と熱硬化性樹脂との混合物
   を成形し、更に焼成することを特徴とする炭素繊維断熱
   材。