(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱金属製メッシュコンベアベルトにおいて、該メッシュコンベアベルトが、耐熱性鋼製コイル又は耐熱鋼製リンクと、幅方向連結手段を備え、該幅方向の連結手段が炭素繊維強化炭素複合材料を基材とし、その上にセラミックスからなる中間層を介して耐熱性金属層を積層した耐熱性部材からなり、該中間層の厚さが２〜３００μｍで該耐熱性金属層の厚さが０．３〜２ｍｍであり、該耐熱性金属層が炭素鋼、ステンレス鋼、モリブデン鋼、ニッケル鋼のいずれかからなることを特徴とするメッシュコンベアベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はメッシュコンベアベルトに関し、特に熱処理炉内を循環する耐熱鋼製メッシュコンベアベルトの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から熱処理炉中に被処理材を積載搬送するために、種々の耐熱鋼製のエンドレスメッシュコンベアベルトが用いられている。ただ、通常の耐熱鋼製コンベアベルトは、１,０００℃程度の温度では長期使用が不可能で、２ヵ月程度の使用で激しく変形し、搬送トラブルを引き起こす。
【０００３】
そこで、この点を改善するために、炭素繊維又は無機繊維の成形体からなる円筒状の搬送手段用の構成部品（特公平３−５５５８１号公報）や、炭素繊維又はセラミックス繊維の成形体の扁平筒体と連結棒とからなるコンベアベルト（実開平１−１２１０１０号、実開平１−１７２５１０号各公報）等が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、炭素繊維の成形体は３,０００℃程度の高温にまで耐えられるものの、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の雰囲気下では６００℃程度で、またＯ2雰囲気下では３００℃程度で燃焼するので、特定のガス雰囲気下でしか使用できないという欠点がある。また、セラミックス繊維は成形が困難である上にコストが高いという問題があって、未だ実用化されていない。
【０００５】
従って、本発明は上記従来技術の実状に鑑みてなされてものであって、１,０００℃という高温下で、しかも酸化性雰囲気下でも長期間使用可能なメッシュコンベアベルトを提供することをその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、耐熱金属製メッシュコンベアベルトにおいて、該メッシュコンベアベルトが、耐熱性鋼製コイル又は耐熱鋼製リンクと、幅方向連結手段を備え、該幅方向の連結手段が炭素繊維強化炭素複合材料を基材とし、その上にセラミックスからなる中間層を介して耐熱性金属層を積層した耐熱性部材からなり、該中間層の厚さが２〜３００μｍで該耐熱性金属層の厚さが０．３〜２ｍｍであり、該耐熱性金属層が炭素鋼、ステンレス鋼、モリブデン鋼、ニッケル鋼のいずれかからなることを特徴とするメッシュコンベアベルト。
【０００７】
即ち、本発明の耐熱金属製メッシュコンベアベルトは、幅方向に配置された連結手段（連結棒）として、炭素繊維強化炭素複合材料（以下、Ｃ−Ｃコンポジットと略記することがある）を基材とし、その上にセラミックスからなる中間層及び耐熱性金属層をその順に積層した構成の耐熱性部材を使用したものとしたことから、１，０００℃程度の高温下で且つ酸化雰囲気であっても、長期間使用可能なものとなる。
【０００８】
以下、本発明を詳しく説明する。本発明のメッシュコンベアベルトは、幅方向配置された連結棒として、Ｃ−Ｃコンポジットを芯材とし、その上にセラミックスからなる中間層を介して耐熱金属層を積層してなる耐熱性部材を使用したことを特徴とする。メッシュコンベアベルトは、例えば図１に模式的に、部分的に示されるような耐熱性鋼製コイルと幅方向配置された連結棒からなるものが代表的である。即ち、耐熱性コイル１を幅方向配置された耐熱性連結棒２（図示してないが、その両端はコイルの外れ防止治具で固定されている）で連結した構成となっている。また図１の構成の場合、Ａ−Ａ′断面は図２で示される。本発明においては、上記構成において、耐熱性連結棒２として、Ｃ−Ｃコンポジットを芯材とし、その上にセラミックスからなる中間層を介して耐熱性金属層を積層してなる構成の耐熱性部材を使用したものである。
【０００９】
Ｃ−Ｃコンポジットは、前述したように、３,０００℃程度の高温まで耐えられるものであるが、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2、Ｏ2等の雰囲気においては、３００〜６００℃程度の温度でも損傷が激しい。しかし、本発明で連結棒として使用する耐熱性部材は、Ｃ−Ｃコンポジット上にセラミックス中間層と耐熱性金属層をその順に積層してなるものであるため、耐熱性金属層によって耐雰囲気性が確保され、且つＣ−Ｃコンポジットによって耐熱性が保たれる。もちろん、８００〜１,３００℃の温度において、セラミックス中間層により、耐熱性金属とＣ−Ｃコンポジットとが反応するのは防止され、また例えセラミックスとＣ−Ｃコンポジットとの熱膨張率の差により、セラミックス中間層にピンホール等が生じても、耐熱性金属層によって、耐雰囲気性が低下することもない。
【００１０】
この連結棒が高温下且つ酸化性雰囲気下において完全に形状保持されるため、本発明のメッシュコンベアベルトは、８００〜１,２００℃の温度下且つ酸化性雰囲気下において、コイルが耐熱鋼製であるため多少軟化したとしても、長時間の使用に耐え得るものとなる。
【００１１】
なお、本発明のメッシュコンベアベルトは、前記のような耐熱鋼製コイルと前記特定構成の耐熱性部材製連結棒とからなるものが代表的であるが、耐熱鋼製コイルの代わりに、耐熱鋼製の丸棒を細長環状に曲折して、両端を溶接してなるリンクを連結棒で多数連結したものであってもよい。また、耐熱鋼性パイプを長円形に圧縮変形後、切断して得られるリンクやこのリンクを片側あるいは両側から圧縮して得られる変形リンク、若しくは耐熱鋼の帯をらせん状に巻き付けることにより得られるコイルを連結棒で多数連結したものであってもよい。
【００１２】
次に、本発明で連結棒として使用される前記耐熱性部材について、詳しく説明する。
連結棒の芯材として使用されるＣ−Ｃコンポジットとしては、従来知られている方法で製造されたものが、いずれも使用できる。即ち、従来、Ｃ−Ｃコンポジットは、炭素繊維を予め簡単に成形し、炉に入れて高温下で加熱し、次いで炭化水素系ガスを炉内に通して分解炭化させ、炭素を表面に沈着固化させる方法（所謂ＣＶＤ法）、あるいは炭素繊維の束、織布、不織布などをフェノール樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂により所望の形状に成形した後、不活性ガス雰囲気で熱処理を行なって樹脂を炭化させる方法等で製造されてきたが、これらのいずれも使用することができる。ただ、製造上のコストの点から、軟化性を有する石油及び／または石油系バインダーピッチ粉末と軟化性を有していない石油及び／または石炭系コークス粉末を包含された複数の強化用繊維を芯材とし、その周囲に熱可塑性樹脂からなる柔軟なスリーブを設けた柔軟性中間材（特公平４−７２７９１号公報に記載されている）を焼成処理して得たものの使用が好ましい。
【００１３】
この耐熱性部材は、前記芯材上にまずセラミックスからなる中間層が積層されるが、セラミックスとしては、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＷＣ、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＳｉＯ2等が用いられる。
また、この中間層を設ける方法としてはＣＶＤ法、ＰＶＤ法、イオンプレーディング、スパッタリング、溶射、水性ガラスコーティング、レーザー蒸着法、プラズマ溶射、メッキライニング、塗装等の従来の方法を用いることができる。
なお、この中間層は、芯材上に設けてもよいし、あるいは最表層である耐熱性金属層の内側に設けてもよいし、また芯材及び耐熱性金属層の両方に設けてもよい。
【００１４】
前記中間層上には、更に耐熱性金属層が設けられる。耐熱性金属層を設ける方法としては、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、イオンプレティング、スパッタリング、レーザー蒸着法やメッキライニイング、あるいは耐熱性金属のパイプ等の形状物で覆うことも可能である。この場合の耐熱性金属としては、炭素鋼、ステンレス鋼、モリブデン鋼、ニッケル鋼がある。金属層が設けられた後に、その両端を圧着若しくは溶接等の手段により芯体を封入することによって、連結棒が得られる。
【００１５】
本発明で使用される連結棒は、芯体としては直径３〜１０ｍｍのものが好ましい。３ｍｍ未満では芯体としての強度不足となり、１０ｍｍ超過ではベルトの走行性やコストの面で問題となる。また、セラミックス中間層は、厚さ２〜３００μｍの範囲のものである。２μｍ未満ではＦｅとＣとの反応を完全には抑制することがむずかしくなるし、逆に３００μｍを超えると剥離し易くなる。また、最表層の耐熱性金属層の厚さは０．３〜２ｍｍの範囲である。０．３ｍｍ未満の場合には、機械的強度が不足して割れ易くなるし、逆に２ｍｍ超過の場合には、使用中の熱変形により芯体が曲り易くなる。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲がこれらにより限定されるものではない。
【００１７】
実施例１
径５ｍｍ、長さ５０ｃｍの炭素繊維強化炭素複合材料を基材とし、その上に膜厚５０μｍのアルミナを溶射し、その周囲に０．４ｍｍのステンレス（ＳＵＳ ３０４）を被覆して連結棒を作製した。この時の炭素繊維強化炭素複合材料の曲げ強度は４０ｋｇｆ／ｍｍ2、密度は１．７０ｇ／ｃｍ3であった。この連結棒に線径４ｍｍのＳＵＳ ３０４のコイルを取り付け、長さ４０ｍのベルトを作製した。この連結棒の両端には連結棒からコイルが外れないような止め具が取り付けられており、連結棒間の距離は４０ｍｍである。
【００１８】
このベルトを１１５０℃のろう付炉に装着した。送りスピードは毎時１ｍで、処理能力は毎時４０ｋｇである。この炉の雰囲気ガスの組成はＣＯ １．５％、ＣＯ2 １３％、Ｈ2 １％、Ｎ2 ８４．５％である。この条件下でこのベルトは１年経過してもベルトの状況は良好であった。
【００１９】
実施例２
実施例１のベルトを８００℃の乾燥炉に装着し、実験を行なった。この炉のガス組成はＮ2 ８０％、Ｏ2 ２０％であり、処理能力は毎時６０ｋｇである。ベルトの寿命は１年経過しても良好であった。
【００２０】
比較例１
実施例１の条件でベルトの連結棒を６ｍｍ径のＳＵＳ ３０４と交換して、同様な実験を行なった。ベルトの状況は連結棒の中央部が大巾に変形してしまい、ベルトの寿命は３ヵ月であった。
【００２１】
比較例２
実施例１の条件でベルトの連結棒をセラミックス中間層のないものと交換して、同様な実験を行なった。ベルトの寿命は約５ヵ月であった。ベルトの状況、特に連結棒においてカーボン基材と金属が反応してしまい、表面層の金属が外され、内部のカーボンが雰囲気ガスの酸化を受けて連結棒の強度低下を招いた。
【００２２】
比較例３
実施例２の条件でベルトの連結棒を連結棒の両端の封印が不完全なものと交換して、同様な実験を行なった。ベルトの寿命は約１ヵ月であった。連結棒の両端からカーボンの酸化が進行し、連結棒が破損した。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のメッシュコンベアベルトは、耐熱金属製メッシュコンベアベルトにおいて、該メッシュコンベアベルトが、耐熱性鋼製コイル又は耐熱鋼製リンクと、幅方向連結手段を備え、該幅方向配置された連結手段が、炭素繊維強化炭素複合材料を基材とし、その上にセラミックスからなる厚さ２〜３００μｍの中間層を介して厚さ０．３〜２ｍｍの耐熱性金属層を積層した耐熱性部材からなるものとしたことから、該連結手段が耐熱性及び耐雰囲気性を有するので、８００〜１，２００℃という高温下、且つ酸化性雰囲気下において、長時間使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のメッシュコンベアベルトの一実施例を説明するための模式部分平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ′線断面図である。
【符号の説明】
１  耐熱性コイル
２  耐熱性連結棒
【図１】
0003872110.tif 000002
【図２】
0003872110.tif 000003