CN105315005A - 绝热材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含MgAl2O4的多孔烧结体且1000℃以上的高温下的绝热性优异的绝热材料。本发明提供即使为1500℃以上的高温热传导率的增加也得到抑制、并保持优异的绝热性、且1700℃以上的耐热性也优异的绝热材料，即使为1000℃以上的高温热传导率的增加也得到抑制、并保持优异的绝热性、且强度也优异的绝热材料。本发明采取如下构成：其包含孔隙度为60%以上且不足73%的多孔烧结体，所述多孔烧结体由MgAl2O4构成，孔径为0.8μm以上且不足10μm的气孔占总气孔容积之中的30vol%以上且不足90vol%，并且，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔占总气孔容积之中的10vol%以上且不足60vol%，所述绝热材料的20℃以上且1500℃以下的热传导率为0.45W/（m·K）以下，压缩强度为2MPa以上。

Description

绝热材料
技术领域
本发明涉及包含MgAl2O4的多孔烧结体且1000℃以上的高温下的绝热性优异的绝热材料。
背景技术
对绝热材料要求热传导率小，通常使用玻璃纤维等纤维系绝热材料、陶瓷多孔体等松密度低的陶瓷等。对热传导率造成影响的导热因子可分为固体导热·气体导热·辐射导热来考虑。
作为纤维系绝热材料，例如在日本特开2009-299893号公报（专利文献1）中记载了包含填充有气凝胶的纤维体的纤维系绝热材料，其中将含有红外线反射剂的绝热层用多孔性被覆层被覆，从而抑制辐射导热。
然而，这种绝热材料的主成分为二氧化硅气凝胶，其耐热性低、在400℃以上的高温下的热传导率也不明确。
另一方面，在陶瓷多孔体中，通过制成高孔隙度从而抑制固体导热，使热传导率降低。
然而，在400℃以上的高温下，辐射导热导致的影响变大，因此对于用于在这种高温区域中使用的绝热材料而言，一直以来进行的是添加氧化锆、二氧化钛等金属氧化物、碳化硅等辐射率高的材料来抑制辐射导热。
进而，本发明人等提出：具有规定的气孔直径分布的尖晶石质陶瓷多孔体能够抑制固体导热和辐射导热，可以用作1000℃以上的高温下的耐热性也优异的绝热材料（例如参照日本特开2012-229139号公报（专利文献2）、日本特开2013-209278号公报（专利文献3））。
专利文献2或3中公开了：具有规定的气孔直径分布的尖晶石质陶瓷多孔体能够抑制传导导热和辐射导热，由此可以用作1000℃以上的高温下的耐热性也优异的绝热材料等。
然而，上述专利文献2、3中记载的尖晶石质陶瓷多孔体虽然可确认比以往温度更高的1000℃以上的耐热性，但在其公开的范围内，耐热温度最高为1600℃，另外，压缩强度为0.8MPa左右。
近年来，还存在高性能的绝热材料的需求，寻求即使在更高温度即1800℃左右也具有耐热性、强度高且热传导率小、绝热性得到保持的绝热材料。即，例如即使是具有优异耐热性、低热传导率的绝热材料，也设想要求更充分强度的情况。
发明内容
本发明是鉴于上述技术课题而完成的发明，其目的在于，作为进一步提高了现有绝热材料特性的材料，提供即使为1800℃也具有优异的耐热性且强度高、即使为1000℃以上的高温热传导率的增加也受到抑制、优异绝热性得到保持的绝热材料。即，本发明的目的在于，提供即使为1000℃以上的高温热传导率的增加也得到抑制、优异的绝热性得到保持且能够获得更高强度的绝热材料。
本发明的绝热材料的特征在于，其包含孔隙度为60%以上且不足73%的多孔烧结体，所述多孔烧结体由MgAl2O4形成，孔径为0.8μm以上且不足10μm的气孔占总气孔容积之中的30vol%以上且不足90vol%，并且，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔占总气孔容积之中的10vol%以上且不足60vol%，所述绝热材料的20℃以上且1500℃以下的热传导率为0.45W/（m·K）以下，压缩强度为2MPa以上。
前述绝热材料优选的是，孔径为0.8μm以上且不足10μm的气孔占总气孔容积之中的70vol%以上且不足90vol%，并且，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔占总气孔容积之中的10vol%以上且不足20vol%，所述绝热材料的20℃以上且1500℃以下的热传导率为0.40W/（m·K）以下，1000℃以上且1500℃以下的热传导率不超过20℃以上且不足1000℃的热传导率的1.5倍。
具备这种气孔构成的多孔烧结体作为即使为1000℃以上且1500℃以下的高温热传导率的增加也得到抑制、即使为1800℃耐热性和压缩强度也得到保持的绝热材料是适合的。
前述绝热材料的压缩强度为2MPa以上。
具有该程度的压缩强度的绝热材料在要求高温下的高强度的用途中是适合的。
前述绝热材料的高温下的热传导率越小，则越会得到优异的绝热效果，因此1000℃以上且1500℃以下的热传导率为0.45W/（m·K）以下，优选为0.40W/（m·K）以下。
另外，高温下的热传导率的增加越得到抑制，则在高温区域中越能够得到优异的绝热效果，因此，1000℃以上且1500℃以下的热传导率优选不超过20℃以上且1000℃以下的热传导率的1.2倍。
优选的是，前述绝热材料的孔径为0.8μm以上且不足10μm的气孔占总气孔容积之中的30vol%以上且不足60vol%，并且，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔占总气孔容积之中的30vol%以上且不足60vol%，20℃以上且1500℃以下的热传导率为0.40W/（m·K）以下，1000℃以上且1500℃以下的热传导率不超过20℃以上且不足1000℃的热传导率的1.5倍。
具备这种气孔构成的多孔烧结体作为即使为1000℃以上且1500℃以下的高温热传导率的增加也得到抑制、且压缩强度得以提高的绝热材料是适合的。
前述绝热材料的压缩强度为2MPa以上。具有该程度的压缩强度的绝热材料在要求高温下的高强度的用途中是适合的。
前述绝热材料的高温下的热传导率越小，则越会得到优异的绝热效果，因此1000℃以上且1500℃以下的热传导率为0.45W/（m·K）以下，优选为0.40W/（m·K）以下。
另外，高温下的热传导率的增加越得到抑制，则在高温区域中越能够得到优异的绝热效果，因此，1000℃以上且1500℃以下的热传导率优选不超过20℃以上且1000℃以下的热传导率的1.2倍。
本发明所述的绝热材料与以往相比绝热材料特性得以提高，即使为1800℃也具有优异的耐热性、压缩强度得以提高、且即使为1000℃以上的高温热传导率的增加也得到抑制、优异的绝热性得到保持，因此作为用于在高温区域中使用的绝热材料是适合的。即，本发明所述的绝热材料与以往相比绝热材料特性得以提高，即使为1000℃以上的高温热传导率的增加也得到抑制、优异的绝热性得到保持且压缩强度得以提高，因此作为在高温区域中使用的绝热材料是适合的。
因此，本发明所述的绝热材料可适合地用于在1800℃左右的高温环境中要求高绝热性的各种结构材料、耐火材料，例如陶瓷、玻璃、钢铁或有色金属等炉材。
附图说明
图1是示出实施例和比较例的各多孔烧结体或绝热砖的利用水银测孔计得到的气孔直径分布的图。
图2是示出针对实施例和比较例的各多孔烧结体或绝热砖的温度与热传导率的关系的图。
图3是示出针对实施例的一部分和比较例的各多孔烧结体或绝热砖的利用水银测孔计得到的气孔直径分布的图。
图4是示出针对实施例和比较例的各多孔烧结体或绝热砖的温度与热传导率的关系的图。
具体实施方式
以下，更详细地说明本发明。
本发明所述的绝热材料是包含孔隙度为60%以上且不足73%的多孔烧结体的绝热材料，所述多孔烧结体由MgAl2O4形成。并且，其特征在于，孔径为0.8μm以上且不足10μm的气孔占总气孔容积之中的30vol%以上且不足90vol%，并且，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔占总气孔容积之中的10vol%以上且不足60vol%，所述绝热材料的20℃以上且1500℃以下的热传导率为0.45W/（m·K）以下，压缩强度为2MPa以上。
本发明所述的绝热材料优选包含孔隙度为60%以上且不足73%的多孔烧结体，所述多孔烧结体由MgAl2O4形成，孔径为0.8μm以上且不足10μm的气孔占总气孔容积之中的70vol%以上且不足90vol%，并且，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔占总气孔容积之中的10vol%以上且不足20vol%，进而，1000℃以上且1500℃以下的热传导率不超过20℃以上且不足1000℃的热传导率的1.5倍。
本发明是着眼于多孔烧结体的气孔构成，基于特定的微细气孔对高温区域下的耐热性和绝热性造成影响这一见解的发明。即，本发明所述的绝热材料通过在由MgAl2O4构成的多孔烧结体中控制为特定的微细气孔量，即使为1800℃也保持耐热性、且压缩强度提高、而且即使为1000℃以上的高温也会抑制热传导率的增加，能够保持优异的绝热性。
因此，本发明所述的绝热材料与以往的绝热材料相比可实现耐热性和压缩强度的提高，另外，即使为相同的厚度也能够获得更高的绝热性，有助于节能化。
例如，将前述绝热材料应用于炉壁等大型设备时，即使薄也能够得到充分的强度和绝热性，能够实现设备的节省空间化。另外，通过降低炉体的表面积，还能够降低从炉体表面释放的热量。进而，前述绝热材料的热容量低，因此与以往的绝热砖相比能够获得更优异的节能效果。
本发明所述的绝热材料的材质为尖晶石质的MgAl2O4。
尖晶石质的多孔烧结体的耐热性高、高温下的强度优异，因此能够降低因高温下的晶粒生长、晶界的结合而产生的气孔形状或大小的变动，能够长时间维持抑制热传导率变动的效果。尤其是，MgAl2O4、即氧化镁尖晶石在1000℃以上的高温区域中的结构稳定性高、具有各向同性的晶体结构，因此即使暴露于高温时也不会显示特异性的晶粒生长、收缩。因此，能够维持本发明的特征即特定的气孔构成，是适合在高温下使用的绝热材料的材质。
需要说明的是，前述化学组成和尖晶石质的结构例如可以利用粉末X射线衍射法来测定和鉴定。
另外，构成本发明所述的绝热材料的由MgAl2O4形成的多孔烧结体的孔隙度设为60%以上且不足73%。
前述孔隙度不足60%时，MgAl2O4在前述多孔烧结体中所占的比率高、固体导热增加，有时难以减小热传导率。另一方面，前述孔隙度为73%以上时，MgAl2O4在前述多孔烧结体中所占的比率相对变低，因此有时变得脆弱，无法获得充分的耐热性。
需要说明的是，前述孔隙度是利用JISR2614“耐火绝热砖的比重和真孔隙度的测定方法”算出的。
前述多孔烧结体的气孔构成为：孔径为0.8μm以上且不足10μm的气孔占总气孔容积之中的30vol%以上且不足90vol%、优选占70vol%以上且不足90vol%，并且，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔占总气孔容积之中的10vol%以上且不足60vol%、优选占10vol%以上且不足20vol%。
像这样，前述多孔烧结体的气孔基本上均为孔径不足10μm的小气孔。孔径10μm以上的气孔大量存在时，红外线的散射效果降低、辐射导热的影响变大、无法获得高温下的充分绝热效果，另外，有可能招致绝热材料的强度降低。
优选的是，在孔径为0.8μm以上且不足10μm的范围内至少具有1个气孔直径分布峰。
关于前述绝热材料，尤其是在前述多孔烧结体的气孔之中，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔（微小气孔）占总气孔容积之中的10vol%以上且不足60vol%、优选占10vol%以上且不足20vol%。
通过以上述那样的比率存在这种微小气孔，能够增加单位体积的气孔数，能够提高红外线的散射效果。尤其是，对于抑制对高温区域中的热传导率造成较大影响的辐射导热有效，高温下的热传导率的增加也得到抑制，能够获得优异的绝热效果。
前述微小气孔在总气孔容积中所占的比率不足10vol%时，有时单位体积的气孔数少，无法充分地获得红外线散射效果。另一方面，前述微小气孔在总气孔容积中所占的比率为60vol%以上、具体而言为20vol%以上时，有可能招致绝热材料的强度降低。
需要说明的是，前述多孔烧结体中的气孔直径分布可以利用JISR1655“精细陶瓷的利用压汞法的成形体气孔直径分布试验方法”来测定。
关于前述绝热材料的热传导率，具体而言，1000℃以上且1500℃以下的热传导率不超过20℃以上且不足1000℃的热传导率的1.5倍，优选不超过1.2倍。
这样，高温区域的热传导率的增加受到抑制的绝热材料即使在1000℃以上的高温区域中也会保持与更低温时同等的绝热效果，即使在高温区域中也能够适合地使用。
进而，前述绝热材料的1000℃以上且1500℃以下的高温区域的热传导率为0.45W/（m·K）以下、优选为0.40W/（m·K）以下。
即使为1000℃以上的高温，热传导率也受到抑制而不会增加的绝热材料即使在高温下绝热效果的变动也少，可适合地使用。
需要说明的是，虽然在孔径10μm以上的范围内可以具有气孔直径分布峰，但由于粗大的气孔会因辐射导热而导致绝热性的降低，因此孔径超过1000μm的气孔的存在是不优选的。
只要是这种气孔直径分布，则能够制成维持强度且固体导热的贡献小的低热传导率的绝热材料。
另外，前述多孔烧结体优选在任意截面之中均观察不到粒径大于100μm的一次粒子。更优选不存在粒径大于50μm的一次粒子。
这样，通过抑制晶粒的生长，能够维持具有这种微小气孔的气孔结构，保持高温下的绝热性。
上述那样的本发明所述的绝热材料的制造方法没有特别限定，可适用公知的多孔烧结体的制造方法。气孔结构的形成·调整例如可以通过添加造孔材料、起泡剂等来进行。
本发明所述的绝热材料优选包含孔隙度为60%以上且不足73%的多孔烧结体，所述多孔烧结体由MgAl2O4形成，孔径为0.8μm以上且不足10μm的气孔占总气孔容积之中的30vol%以上且不足60vol%，并且，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔占总气孔容积之中的30vol%以上且不足60vol%，进而，所述绝热材料的1000℃以上且1500℃以下的热传导率不超过20℃以上且不足1000℃的热传导率的1.5倍。
本发明所述的多孔烧结体的材质为尖晶石质的MgAl2O4（氧化镁尖晶石）。尖晶石质的多孔烧结体的因高温下的晶粒生长、晶界的结合而产生的气孔形状或大小的变动较小，能够长时间维持抑制热传导率的变动的效果。尤其是，MgAl2O4在1000℃以上的高温区域中的结构稳定性高、具有各向同性的晶体结构，因此即使暴露于高温时也基本不会产生特异性的晶粒生长、收缩。
因此，MgAl2O4能够维持本发明的特征即特定的气孔构成，因此作为在高温下使用的绝热材料是适合的。需要说明的是，前述化学组成和尖晶石质的结构例如可以利用粉末X射线衍射法来测定和鉴定。
另外，本发明所述的多孔烧结体的孔隙度设为60%以上且不足73%。前述孔隙度不足60%时，包含MgAl2O4的基材部在前述多孔烧结体中所占比率高、传导导热增加，有时难以减小热传导率。另一方面，前述孔隙度为73%以上时，包含MgAl2O4的基材部在前述多孔烧结体中所占比率相对变低，因此有可能变得脆弱而得不到充分的强度。
需要说明的是，前述孔隙度是利用JISR2614“耐火绝热砖的比重和真孔隙度的测定方法”而算出的。
前述多孔烧结体的气孔构成为：孔径为0.8μm以上且不足10μm的气孔占总气孔容积之中的30vol%以上且不足90vol%、优选占30vol%以上且不足60vol%，并且，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔占总气孔容积之中的10vol%以上且不足60vol%、优选占30vol%以上且不足60vol%。
前述多孔烧结体的气孔基本上均为孔径不足10μm的小气孔。孔径10μm以上的气孔大量存在时，有时红外线的散射效果降低、辐射导热的影响变大、无法获得高温下的充分绝热效果。另外，通过使前述多孔烧结体的气孔基本上均由孔径不足10μm的小气孔构成，所得绝热材料能够获得0.45W/（m·K）以下的热传导率和1MPa以上的压缩强度这两者。
需要说明的是，孔径为0.8μm以上且不足10μm的范围内至少具有1个气孔直径分布峰时是更优选的。通过在0.8μm以上且不足10μm的范围内具有气孔直径分布峰，能够高效地发生红外线的散射，能够抑制高温下的辐射导热的影响，能够获得优异的绝热效果。
并且，在前述多孔烧结体的气孔之中，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔（以下也称为“微小气孔”。）占总气孔容积之中的10vol%以上且不足60vol%、优选占30vol%以上且不足60vol%。
通过以上述那样的比率存在这种微小气孔，能够以具有耐热性的结构来抑制传导导热和气体导热。
前述微小气孔在总气孔容积中所占的比率不足10vol%，具体而言，不足30vol%时，有时传导导热的影响变大、热传导率超过0.45W/（m·K）。另一方面，前述微小气孔在总气孔容积中所占的比率为60vol%以上时，有时0.8μm以上且不足10μm的气孔所占的比率变少、红外线的散射效果降低、辐射导热的影响变大、高温下的热传导率变高。
前述多孔烧结体也可以在孔径10μm以上的范围内具有气孔直径分布峰。然而，粗大的气孔会因辐射导热而招致绝热性的降低，故不优选。
需要说明的是，除了前述多孔结晶体之外，还可以包含陶瓷纤维和空心球、骨材、以及致密层。
前述多孔烧结体中的气孔直径分布可以利用JISR1655“精细陶瓷的利用压汞法的成形体气孔直径分布试验方法”来测定。
关于前述绝热材料的热传导率，具体而言，1000℃以上且1500℃以下的热传导率不超过20℃以上且不足1000℃的热传导率的1.5倍，优选不超过1.2倍。
像这样，高温区域的热传导率的增加受到抑制的绝热材料即使在1000℃以上的高温区域中也会保持与不足1000℃的低温区域时同等的绝热效果。
前述绝热材料的1000℃以上且1500℃以下的高温区域的热传导率为0.45W/（m·K）以下、优选为0.40W/（m·K）以下。即使在这种1000℃以上的高温区域中热传导率也受到抑制而不会增加的绝热材料即使在高温区域中使用，绝热效果的变动也少。
需要说明的是，上述那样的本发明所述的绝热材料的制造方法没有特别限定，可以适用公知的多孔烧结体的制造方法。例如，气孔结构的形成·调整可以通过添加造孔材料、起泡剂等来进行。
[实施例]
以下，基于实施例来更具体地说明本发明，但本发明不限定于下述实施例。
（实施例1）
相对于水硬性氧化铝粉末（BK-112；住友化学株式会社制）11mol，以9mol的比率混合氧化镁粉末（MGO11PB；株式会社高纯度化学研究所制），向其中添加相对于水硬性氧化铝与氧化镁的总重量为等倍重量的纯水，使其均匀地分散而制备浆料。
并且，作为造孔材料，将直径10μm的粒状丙烯酸类树脂相对于前述浆料添加50vol%并混合、成形，从而得到60mm×70mm×20mm的成形体。
将该成形体在大气中以1800℃烧成3小时，制作多孔烧结体。
针对上述得到的多孔烧结体，利用X射线衍射（X射线衍射装置：理学株式会社制RINT2500、X射线源：CuKα、电压：40kV、电流：0.3A、扫描速度：0.06°/s）鉴定晶相，结果观察到氧化镁尖晶石相。
另外，针对该多孔烧结体，使用水银测孔计（株式会社岛津制作所制AutoPoreⅣ9500）测定气孔容积。图1示出该多孔烧结体的气孔直径分布。
（实施例2和比较例1、2）
在实施例1中，不改变氧化镁配合比率和纯水添加率，适当变更造孔材料的直径和添加量、烧成温度和烧成时间，除此之外，利用与实施例1相同的方法，制作具有如下述表1的实施例2、比较例1、2各自所示气孔构成的多孔烧结体。
（比较例3）
将市售的氧化铝质耐火绝热砖（耐热温度1650℃）作为比较例3。
针对上述实施例和比较例的各多孔烧结体或绝热砖，使用水银测孔计测定气孔容积。图1示出各自的气孔直径分布。
另外，针对上述实施例和比较例的各多孔烧结体或绝热砖，以JISR2616为参考进行热传导率的测定。另外，以JISR2615“耐火绝热砖的压缩强度试验方法”为参考，进行压缩强度的评价。
将各种评价结果总结示于下述表1。
由表1和图1、2所示的评价结果可以确认：1000℃以上且1500℃以下时为0.4W/（m·K）以下，即使在高温区域热传导率的增加也得到抑制。
与此相对，孔径0.01μm以上且不足0.8μm的范围内的微小气孔为总气孔容积的20vol%以上时（比较例1），热传导率小，但压缩强度低。另外，孔径0.01μm以上且不足0.8μm的范围内的微小气孔不足总气孔容积的10vol%时（比较例2），压缩强度高，但热传导率在20℃以上且不足1000℃的低温区域和1000℃以上且1500℃以下的高温区域的任意区域中均明显高于实施例1、2。
另外，市售的耐火绝热砖（比较例3）不具有实施例1、2那样的微小气孔，因此随着温度的上升而可观察到辐射导热的增加，热传导率大幅上升。
然而，相对于专利文献2中的“利用水硬来成形”（参照实施例的（实验1）），本发明的一个实施方式单纯进行“成形”（例如参照实施例1）。
详细而言，本发明的一个实施方式中的“成形”是在利用水硬使浆料发生固化的阶段中实施公知的脱泡处理，去除粗大的气孔后成形为规定形状而得到的。这样操作是因为：如上所述，本发明中，粗大的气孔会因辐射导热而招致绝热性的降低，因此不优选存在孔径超过1000μm的气孔。
此处，孔径超过1000μm的气孔、即粗大的气孔可容易地利用目视来确认。关于粗大的气孔，例如专利文献2[表4]试样No.3-D中可利用目视而确认到，本发明的一个实施方式中利用目视确认不到。
需要说明的是，本发明的一个实施方式是对浆料实施公知的脱泡处理而得到的，但本发明不限定于此，只要能够去除粗大的气孔，则可以应用其它广泛公知的方法，作为一例还可以应用加压成形。
作为参考而计算专利文献3[表2]中记载的实施例3、4的多孔陶瓷中的孔径为0.8μm以上且不足10μm的气孔、以及孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔的比率时，孔径为0.8μm以上且不足10μm的气孔占总气孔容积之中的65%（专利文献3[表2]实施例3）、62%（专利文献3[表2]实施例4），并且，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔占总气孔容积之中的32%（专利文献3[表2]实施例3）、27%（专利文献3[表2]实施例4），均在本发明的范围外。
另外，专利文献3的实施例3、4中，烧成温度为1300℃或1400℃，与此相对，本发明的一个实施方式中，烧成温度设为1800℃。通过进一步提高烧成温度，MgAl2O4粒子间的烧结进行，粒子彼此牢固地结合，因此可以说多孔烧结体整体的压缩强度提高。此处，专利文献3的实施例3、4的压缩强度均为0.9MPa。（针对实施例3、4的多孔陶瓷的各种评价结果，参照[表2]。）
需要说明的是，在本发明中，虽然烧成温度设为1800℃，但对于进一步提高压缩强度的目的来说，只要烧成温度为1500℃以上，则对具有本发明那样的气孔分布的多孔烧结体而言，与低于该温度的烧成温度相比，可以说能够实现充分的压缩强度的提高。
本发明中，通过同时且适当地实现粗大气孔的降低和烧成温度的提高，能够更适当地提高强度，但强度的提高和低热传导率的维持是彼此相反的特性，即使在本发明中，也是通过与气孔容积比的调整对应将这三个条件最优化，才能够获得具有期望特性的绝热材料。
（实施例3）
相对于水硬性氧化铝粉末（BK-112；住友化学株式会社制）11mol，以9mol的比率混合氧化镁粉末（MGO11PB；株式会社高纯度化学研究所制），向其中添加相对于水硬性氧化铝与氧化镁的总重量为等倍重量的纯水，使其均匀地分散而制备浆料。并且，作为造孔材料，将直径10μm的粒状丙烯酸类树脂相对于前述浆料添加50vol%并混合、成形，从而得到60mm×70mm×20mm的成形体。将该成形体在大气中以1600℃烧成3小时，制作多孔烧结体。
针对上述得到的多孔烧结体，利用粉末X射线衍射法（X射线衍射装置：理学株式会社制RINT2500、X射线源：CuKα、电压：40kV、电流：0.3A、扫描速度：0.06°/s）鉴定晶相，结果观察到氧化镁尖晶石相。
另外，针对该多孔烧结体，使用水银测孔计（株式会社岛津制作所制AutoPoreⅣ9500）测定气孔容积。图3示出其气孔直径分布。
（比较例4）
将市售的氧化铝质耐火绝热砖（耐热温度1650℃）作为比较例4。
（实施例4、5、6、比较例5）
在实施例3中，不改变氧化镁配合比率和纯水添加率，适当变更造孔材料的直径和添加量、烧成温度和烧成时间，除此之外，利用与实施例3相同的方法，制作具有如下述表2的实施例4~6、比较例5各自所示气孔构成的多孔烧结体。
针对实施例3和比较例4、5的多孔烧结体或绝热砖，使用水银测孔计测定气孔容积。图3示出各自的气孔直径分布。
针对上述实施例和比较例的各多孔烧结体或绝热砖，以JISR2614“耐火绝热砖的比重和真孔隙度的测定方法”作为参考而测定比重。另外，针对上述实施例和比较例的各多孔烧结体或绝热砖，以JISR2616作为参考而进行热传导率的测定。图4示出各自的热传导率的值。另外，以JISR2615“耐火绝热砖的压缩强度试验方法”作为参考来进行压缩强度的评价。将各种评价结果总结示于下述表2。
需要说明的是，表2中，“0.01~0.8μm”意指“0.01μm以上且不足0.8μm”，“0.8~10μm”意指“0.8μm以上且不足10μm”。
由表2所示的评价结果可以确认：实施例3~6中，即使温度上升，热传导率也几乎没有变化，即使在高温区域中热传导率的增加也得到抑制。
与此相对，市售的耐火绝热砖（比较例1）不具有实施例3~6那样的微小气孔，因此随着温度的上升可观察到辐射导热的增加，热传导率大幅上升。
另外，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的范围内的微小气孔不足总气孔容积的30vol%时（比较例2），热传导率小，但压缩强度低。
实施例5的热传导率在1000℃以上且1500℃以下超过0.4W/（m·K），但压缩强度为9.0MPa。即，与实施例3、4、6相比，可以说在强度方面是更优异的。
在本发明中，如实施例5那样，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔超过总气孔容积之中的50vol%时，代替热传导率上升，可以说压缩强度增加。
实施例6的热传导率在1000℃以上且1500℃以下显示0.31~0.32W/（m·K）这样的低值，但压缩强度为4.2MPa，与实施例3~5相比时，强度略差。
本发明中，如实施例6那样，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔接近总气孔容积之中的30vol%时，代替热传导率降低，可以说压缩强度降低。
由此，在本发明中，若控制孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔在总气孔容积中所占的比率，则热传导率与压缩强度呈现此消彼长的关系，但可以说显示出可根据使用目的来获得最佳的特性。
然而，专利文献1[表4]试样No.3-D的孔隙度和气孔容积比处于本发明的范围内，烧成温度也与本发明的一个实施方式相同。然而，压缩强度为1.9MPa，与本发明相比较差。这是因为作为成型时的方法在专利文献2中是“利用水硬来成形”（参照实施例的（实验1））、而在本发明中是单纯进行“成形”这一不同而产生的（例如参照实施例3）。
详细而言，本发明的一个实施方式中的“成形”是在利用水硬使浆料发生固化的阶段中实施公知的脱泡处理，去除粗大的气孔后成形为规定形状而得到的。这样操作是因为：如上所述，本发明中，粗大的气孔会因辐射导热而招致绝热性的降低，因此不优选存在孔径超过1000μm的气孔。
此处，孔径超过1000μm的气孔、即粗大的气孔可容易地利用目视来确认。并且，关于粗大的气孔，例如专利文献1[表4]试样No.3-D中可利用目视而确认到，本发明的一个实施方式中利用目视确认不到。
需要说明的是，本发明的一个实施方式是对浆料实施公知的脱泡处理而得到的，但本发明不限定于此，只要能够去除粗大的气孔，则可以应用其它广泛公知的方法，作为一例还可以应用加压成形。
作为参考而计算专利文献2[表2]中记载的实施例3、4的多孔陶瓷中的孔径为0.8μm以上且不足10μm的气孔、以及孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔的比率时，孔径为0.8μm以上且不足10μm的气孔占总气孔容积之中的65%（专利文献2[表2]实施例3）、62%（专利文献2[表2]实施例4），并且，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔占总气孔容积之中的32%（专利文献2[表2]实施例3）、27%（专利文献2[表2]实施例4），均在本发明的范围外。
另外，专利文献2的实施例3、4中，烧成温度为1300℃或1400℃，而本发明的一个实施方式中设为1600℃。通过进一步提高烧成温度，MgAl2O4粒子间的烧结进行，粒子彼此牢固地结合，因此可以说多孔烧结体整体的压缩强度提高。此处，专利文献2的实施例3、4的压缩强度均为0.9MPa（针对实施例3、4的多孔陶瓷的各种评价结果，参照[表2]。）。
需要说明的是，虽然在本发明中，烧成温度设为1600℃，但对于进一步提高压缩强度的目的来说，只要烧成温度为1600℃以上，则对具有本发明那样的气孔分布的多孔烧结体而言，与低于该温度的烧成温度相比，可以说能够实现充分的压缩强度的提高。
本发明中，通过同时且适当地实现粗大气孔的降低和烧成温度的提高，能够更适当地提高强度，但压缩强度的提高和低热传导率的维持是彼此相反的特性，即使在本发明中，也是通过与气孔容积比的调整对应将这三个条件最优化，才能够得到具有期望特性的绝热材料。

Claims (4)

1.绝热材料，其特征在于，其包含孔隙度为60%以上且不足73%的多孔烧结体，所述多孔烧结体由MgAl2O4形成，
孔径为0.8μm以上且不足10μm的气孔占总气孔容积之中的30vol%以上且不足90vol%，并且，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔占总气孔容积之中的10vol%以上且不足60vol%，
所述绝热材料的20℃以上且1500℃以下的热传导率为0.45W/（m·K）以下，
压缩强度为2MPa以上。
2.根据权利要求1所述的绝热材料，其特征在于，孔径为0.8μm以上且不足10μm的气孔占总气孔容积之中的70vol%以上且不足90vol%，并且，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔占总气孔容积之中的10vol%以上且不足20vol%，
所述绝热材料的20℃以上且1500℃以下的热传导率为0.40W/（m·K）以下，1000℃以上且1500℃以下的热传导率不超过20℃以上且不足1000℃的热传导率的1.5倍。
3.根据权利要求1所述的绝热材料，其特征在于，孔径为0.8μm以上且不足10μm的气孔占总气孔容积之中的30vol%以上且不足60vol%，并且，孔径为0.01μm以上且不足0.8μm的气孔占总气孔容积之中的30vol%以上且不足60vol%，
所述绝热材料的20℃以上且1500℃以下的热传导率为0.40W/（m·K）以下，1000℃以上且1500℃以下的热传导率不超过20℃以上且不足1000℃的热传导率的1.5倍。
4.根据权利要求2或3所述的绝热材料，其特征在于，1000℃以上且1500℃以下的热传导率不超过20℃以上且不足1000℃的热传导率的1.2倍。
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