专利名称：高温炉用固化碳纤维保温材料及其生产工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种高温炉用保温材料，具体地说是一种高温炉用固 化碳纤维保温材料及其生产工艺。
背景技术：
单晶炉、多晶硅铸锭炉及粉末冶金烧结炉工作时，炉内温度最高
达160(TC以上，为减少热损失，降低能耗，保证炉内温度满足工艺 要求，离不开既能耐高温又具有良好保温性能的耐火保温材料作炉 衬。目前，如单晶炉其炉衬一般由石墨制品和软炭毡组成，将软炭毡 包裹在圆筒状的石墨筒上，再用钼丝系紧；炉底和炉顶则先垫几层软 炭毡，再盖石墨盖板。由于石墨制品强度不好，往往设计得较厚，重 量较大，吸收能量较多，且挤占空间；此外，石墨制品容易破损，使 用寿命较短，更换频繁；大尺寸的石墨制品成形加工也较困难，难以 满足生产的需求；在包裹软炭毡时，会产生大量碳尘，污染环境，剌 激人的皮肤和渗入到人的呼吸系统，影响工人健康；此外，软炭毡在 使用过程中容易损坏，包裹时操作麻烦，费时费力。专利申请号为 200710017915.3，
公开日为2007年10月31日的专利申请，公开了 一种单晶硅拉制炉用炭/炭保温罩的制备方法，该方法采用炭纤维无 纬布与薄炭纤维网胎交替环向缠绕，径向针剌制成低密度准三向保温 罩预制体；通过糠酮树脂真空浸渍、固化和炭化致密保温罩预制体， 反复致密2 4次，达到密度》1.2g/cm3时，致密工艺结束，在通入氯气或氟利昂的条件下，进行高温纯化处理，机加工后即制备单晶拉
制炉用炭/炭保温罩。其过程较为复杂，周期较长；要通入氯气和氟 利昂对制品进行纯化处理，对环保带来一定的压力，在人们环保意识 日益增强的今天，这也是人们所不希望的，产品保温性能欠佳，其导 热系数为6 W/mK -10W/mK(300K)(见实施例)。
专利申请号为200610136811. X，
公开日为2007年07月11日的 专利申请，公开了一种硅晶体生长炉用高纯固化炭毡制造方法，该方 法选择金属杂质含量低的软的毡体作坯体材料，高温预处理使之成为 石墨毡体；用石墨毡体制作坯体；对均匀渗入固化剂的坯体进行固化 定型；炭化处理坯体；再对坯体进行化学气相预沉积；对零件的部分 需切削加工的表面进行机械切削加工；再对坯体高温处理，去除金属 杂质和挥发分；对出炉后的零件已加工面进行表面深层处理及零件的 表面强化处理，提高坯体表面抗侵蚀能力。该方法在对坯体进行化学 气相预沉积前，要先进行坯体材料高温预处理；然后再将经高温预处 理的毡体制成坯体，继而还要对坯体进行固化定型及炭化处理，过程 较为复杂，周期较长，且在处理过程中也可能将杂质带入坯体中。 发明内容-
本发明的目的是提供一种工艺简单、导热系数小的高温炉用固化 碳纤维保温材料及其生产工艺。
本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的， 一种高温炉用固 化碳纤维保温材料的生产工艺，它包括以下步骤
(l)预制体制备
①开松成网选取6mm-70mm长的短碳纤维，经开松设备开松成蓬松的针状纤维，然后把开松好的碳纤维经气流成网和/或梳理成网，
再利用铺网机铺成纤维网，预刺成网胎； '
②叠层复合把所得的网胎根据所需要求，通过针刺使之复合， 制成板状或条状或圆筒状等预制体；
(2) 增密将步骤(l)所得的预制体经化学气相沉积增密，并经石墨 化处理，制成保温材料坯体；
(3) 热振纯化将步骤(2)所得保温材料坯体放入高温炉中，在真空
或保护气氛条件下进行热振纯化处理，制成固化碳纤维保温材料；
(4) 机加工将步骤(3)所得固化碳纤维保温材料机加工成所需形状
和尺寸的制品。
本发明为使步骤(4)所得固化碳纤维保温材料制品不掉灰，并增加 其抗腐蚀和抗冲刷的能力，进行步骤(5)表面处理，即将步骤(4)所得制 品进行化学气相沉积处理，使制品的表面形成一层10Ml—50iM厚的 沉积碳，温度1100°C —1300°C，时间5小时一30小时。
本发明为去除机加工过程中可能带进的杂质，进行步骤(6)净化， 即将步骤(5)所得制品在真空或保护气氛条件下进行净化处理，以去除
机加工过程中可能带进的杂质，温度为180(TC—230(TC，保温时间 为lh—3h。
本发明在步骤(l)开松成网中，所述网胎的面密度为30 g/m2-130g/m2。
本发明在步骤(l)叠层复合中，针刺深度为6mm—25mm;针刺密度 3次/cn^—10次/cm、层密度为3层/cm—20层/cm。
本发明在步骤(l)叠层复合中，所述预制体的表观密度《0. 3g/cm3。本发明在步骤(2)中，所述保温材料坯体的表观密度《0. 5g/cm3。 本发明在步骤(3)中，纯化温度为230(TC—280(TC，保温时间为
0.5h/次一2h/次，循环次数2次一3次。
一种由上述生产工艺生产的高温炉用固化碳纤维保温材料，它为
板状或条状或圆筒状，经预制体制备一增密一热振纯化一机加工步骤
制成或经预制体制备一增密一热振纯化一机加工一表面处理一净化
步骤制成。
由于采用上述技术方案，本发明较好的实现了发明目的，在预制 体制备中无须粘接、浸渍、固化和炭化等过程，其工艺简单且节能环 保，预制体内部碳纤维纵横交错，抱合力较强，不会脱层，结构稳定， 导热系数《0.8W/mK，保温性能优良；产品由高强度碳纤维和碳素基 质构成，具有高比强度、耐高温、耐腐蚀、保温性能好等优良性能， 兼具耐火、保温双重特性，且能承载一定的重荷，是替代高温炉用相 关石墨制品及软炭毡的理想的升级产品。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:
一种高温炉用固化碳纤维保温材料的生产工艺，它包括以下步 (l)预制体制备
①开松成网选取6 mm-70 mm长的短碳纤维(本实施例为15 mrn 一50mm)，经开松设备开松成蓬松的针状纤维，然后把开松好的碳纤 维经气流成网和/或梳理成网(本实施例为气流成网和梳理成网)，再利用铺网机铺成纤维网，预剌成网胎；所述网胎的面密度为30 g/nf 一130g/m2 (本实施例为90g/ltf)。
②叠层复合把所得的网胎根据所需要求，通过针剌使之复合， 制成板状或条状或圆筒状等预制体(本实施例为圆筒状)；针刺深度 为6 mm—25,(本实施例为15腿)；针刺密度3次/cm 2—10次/cm 2 (本实施例为6次/cm 2);层密度为3层/cm — 20层/cm (本实施例为 7层/cm);所述预制体的表观密度《0.3g/cm3 (本实施例为 0. 26g/cm3)。
(2) 增密将步骤(l)所得的预制体经化学气相沉积增密，并经石墨 化处理，制成保温材料坯体；所述保温材料坯体的表观密度《 0. 5g/cm3 (本实施例为0.48g/cm3)。
(3) 热振纯化将步骤(2)所得保温材料坯体放入高温炉中，在真空
或保护气氛条件下进行热振纯化处理，制成固化碳纤维保温材料；纯 化温度为230(TC—280(TC (本实施例为2300°C )，保温时间为0. 5h/ 次一2h/次(本实施例为lh)，循环次数2次一3次(本实施例为2 次)。即炉膛抽真空后加热，至200(TC后充入氩气，继续升温至2300 °C，保温lh后，停止加热，至炉温冷至1500'C，停止供氩气，然后 再抽真空15分钟后，恢复供电加热，同时充氩气，当炉温再次升至 2300°C，保温0.5h,即停止加热，炉内工件随炉冷却至35(TC以下出 炉，所得固化碳纤维保温材料灰分^30ppm。
(4) 机加工将步骤(3)所得固化碳纤维保温材料机加工成所需形状 和尺寸的制品。
一种由上述生产工艺生产的高温炉用固化碳纤维保温材料，它为板状或条状或圆筒状(本实施例为圆筒状)，经预制体制备一增密一
热振纯化一机加工步骤制成，其导热系数《0.8W/mK (本实施例为 0.7W/mK)，用作高温炉的耐火保温筒。
本发明使用时，为减少以辐射为传热方式的高温炉的热损失，可 在固化碳纤维保温材料的内壁或表面设有表面平整光滑，粗糙度好的 柔性石墨板。为提高固化碳纤维保温材料制品的抗侵蚀和抗冲刷能 力，也可在其内壁或表面设有碳纤维布。
实施例2:
本发明在步骤(l)叠层复合中，制成板状预制体，其表观密度为 0. 18g/cm3，增密后其表观密度为0. 39g/cm3,
本发明为使所得固化碳纤维保温材料板材不掉灰，并增加其抗腐 蚀和抗冲刷的能力，进行步骤(5)表面处理，即将步骤(4)所得制品进行 化学气相沉积处理，使制品的表面形成一层10咖一50 mm厚的沉积碳 (本实施例为)，温度1100。C一130(TC (本实施例为12(XTC)，时间 5小时一30小时(本实施例为25小时)。为去除机加工过程中可能带 进的杂质，进行步骤(6)净化，即将步骤(5)所得制品在真空或保护气氛 条件下进行净化处理，温度为1800°C —230(TC(本实施例为2000°C)， 保温时间为lh—3h (本实施例为lh)。
一种由上述生产工艺生产的高温炉用固化碳纤维保温材料，它为 板状或条状或圆筒状(本实施例为板状)，经预制体制备一增密一热 振纯化一机加工一表面处理一净化步骤制成，其导热系数为0. 3W/mK 用作高温炉的保温隔热板。余同实施例l。
权利要求
1、一种高温炉用固化碳纤维保温材料的生产工艺，其特征是包括以下步骤(1)预制体制备①开松成网选取6mm-70mm长的短碳纤维，经开松设备开松成蓬松的针状纤维，然后把开松好的碳纤维经气流成网和/或梳理成网，再利用铺网机铺成纤维网，预刺成网胎；②叠层复合把所得的网胎根据所需要求，通过针刺使之复合，制成板状或条状或圆筒状等预制体；(2)增密将步骤(1)所得的预制体经化学气相沉积增密，并经石墨化处理，制成保温材料坯体；(3)热振纯化将步骤(2)所得保温材料坯体放入高温炉中，在真空或保护气氛条件下进行热振纯化处理，制成固化碳纤维保温材料；(4)机加工将步骤(3)所得固化碳纤维保温材料机加工成所需形状和尺寸的制品。
2、 根据权利要求1所述的高温炉用固化碳纤维保温材料的生产 工艺，其特征是进行步骤(5)表面处理，即将步骤(4)所得制品进行化学 气相沉积处理，使制品的表面形成一层10咖一50mm厚的沉积碳，温 度1100°C_1300°C，时间5小时一30小时。
3、 根据权利要求2所述的高温炉用固化碳纤维保温材料的生产 工艺，其特征是进行步骤(6)净化，即将步骤(5)所得制品在真空或保护 气氛条件下进行净化处理，以去除机加工过程中可能带进的杂质，温度为1800°C —2300°C，保温时间为lh—3h。
4、 根据权利要求1或2所述的高温炉用固化碳纤维保温材料的 生产工艺，其特征是步骤(l)开松成网中，所述网胎的面密度为30 g/ m2 —130g/m2。
5、 根据权利要求1或2所述的高温炉用固化碳纤维保温材料的 生产工艺，其特征是步骤(l)叠层复合中，针刺深度为6 mm—25mm; 针刺密度3次/cm 2—10次/cm 2;层密度为3层/cm — 20层/cm。
6、 根据权利要求1或2所述的高温炉用固化碳纤维保温材料的 生产工艺，其特征是步骤(l)叠层复合中，所述预制体的表观密度《 0. 3g/cm3。
7、 根据权利要求1或2所述的高温炉用固化碳纤维保温材料的 生产工艺，其特征是步骤(2)中，所述保温材料坯体的表观密度《 0. 5g/cm3o
8、 根据权利要求1或2所述的高温炉用固化碳纤维保温材料的 生产工艺，其特征是步骤(3)中，纯化温度为230(TC—280(TC，保温 时间为0.5h/次一2h/次，循环次数2次一3次。
9、 一种如权利要求1所述生产工艺生产的高温炉用固化碳纤维 保温材料，其特征是它为板状或条状或圆筒状，经预制体制备一增密 一热振纯化一机加工制成。
10、 一种如权利要求2或3所述生产工艺生产的高温炉用固化 碳纤维保温材料，其特征是它为板状或条状或圆筒状，经预制体制备 一增密一热振纯化一机加工一表面处理一净化制成。
全文摘要
本发明公开了一种工艺简单、导热系数小的高温炉用固化碳纤维保温材料及其生产工艺，其特征是它由碳纤维经预制体制备—增密—热振纯化—机加工制成，本发明在预制体制备中无须粘接、浸渍、固化和炭化等过程，其工艺简单且节能环保，预制体内部碳纤维纵横交错，抱合力较强，不会脱层，结构稳定，导热系数≤0.8W/mK，保温性能优良；产品由高强度碳纤维和碳素基质构成，具有高比强度、耐高温、耐腐蚀、保温性能好等优良性能，兼具耐火、保温双重特性，且能承载一定的重荷，是替代高温炉用相关石墨制品及软炭毡的理想的升级产品。
文档编号C04B35/66GK101550017SQ200910043408
公开日2009年10月7日 申请日期2009年5月12日 优先权日2009年5月12日
发明者廖寄乔, 王跃军, 邰卫平, 龚玉良 申请人:湖南金博复合材料科技有限公司