1150℃において、グラファイトフェルトの熱伝導率は0.14W/mKで、グラファイトボードの0.25W/mKより大幅に低い。これは、熱伝導を44％減少させることになり、グラファイトフェルトを高温用途の優れた断熱材にしています。グラファイトフェルトの繊維状で多孔質の性質は、熱の流れを妨げるエアポケットを閉じ込め、グラファイトボードの緻密で強固な構造は伝導を促進します。熱性能だけでなく、グラファイトフェルトは、軽量構造、耐腐食性、極端な温度下での機械的安定性などの利点もあり、熱保持と材料の耐久性が重要な真空炉やその他の精密加熱環境において特に価値があります。
キーポイントの説明
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1150℃における熱伝導率の比較
- 黒鉛フェルト：0.14W/mK
- グラファイトボード0.25 W/mK
- 0.11W/mKの差は 44%の減少 の熱伝導率低減を実現した。そのため、管状炉やロータリーキルンのような高温システムでの熱損失を最小限に抑えるのにはるかに効果的である。
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性能差の構造的理由
- グラファイトフェルトの 繊維状の多孔質構造 グラファイトボードの緻密で連続的な炭素マトリックスが熱を伝えやすくする一方で、多孔質構造が熱障壁となるエアポケットを作り出す。
- グラファイトフェルトの設計が、閉じ込められた空気がエネルギーの流れを減少させる二重窓ガラスの断熱材をいかに模倣しているかを考えてみてください。
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グラファイトフェルトの運用上の利点
- 保温性:安定した温度を維持することが重要な真空炉に最適。
- 材質安定性:劣化する金属とは異なり、グラファイトは高温（不活性雰囲気では3000℃まで）で強度を増し、膨張係数が低いため熱サイクルによる損傷に耐える。
- 耐食性:コーティングや精製などの工業プロセスで一般的な酸/アルカリへの暴露に耐える。
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装置選択の実際的な意味合い
- 正確な熱絶縁を必要とするプロセス（例えば、半導体のアニール）では、グラファイトフェルトの低い導電率がエネルギーコストを削減し、温度の均一性を向上させます。
- 発熱体基板など、構造的剛性や横方向への熱拡散が必要な場合は、グラファイトボードを使用することもできます。
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相補的な高温特性
- どちらの素材も、グラファイトが生来持っている 耐熱性 しかし、フェルトは軽量であるため（ボードより30～50％軽いことが多い）、複雑な炉の設計でも取り扱いが簡単です。
- ご存知でしたか？この重量差は、縦型管状炉のような垂直指向システムにおける負荷ストレスを軽減することができます。
これらの違いは、極端な断熱が要求される用途ではグラファイトフェルトが優勢である一方、熱分散を優先する用途ではグラファイトボードが適している理由を明確に示しています。最終的には、エネルギー損失を最小限に抑えることを優先するか、表面全体の均等な熱伝導を確保することを優先するかによって選択が決まります。
総括表
| 特性 | グラファイトフェルト (1150°C) | グラファイトボード (1150°C) |
|---|---|---|
| 熱伝導率 | 0.14 W/mK | 0.25 W/mK |
| 熱伝達低減 | 44% | - |
| 主な構造上の特徴 | 繊維状、多孔質 | 高密度、固体 |
| 用途 | 断熱 | 熱分布 |
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