CN1199720A - 耐热材料 - Google Patents

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Abstract

本发明的耐热材料包括一个包含结晶氧化铝短纤维并形成连续的长形的纤维聚合体和一个维持纤维聚合体在压缩状态下的形状的可燃保护层。在烧掉保护层后,该纤维聚合体的膨胀百分比不小于压缩状态下纤维聚合体体积的10%。该耐热材料能够根据使用目的以各种耐热材料产品的形式工作,如绳状、矩形条状、板状等。此种耐热材料是一种连续的长产品,并具有高的耐热性和回复性,而且能够易于使用于纵向方向上连续排列的开口或间隙中,例如耐热材料块之间和接缝处的连接。

Description

耐热材料
本发明涉及一种耐热材料，特别涉及一种用作高温炉或高温管道的绝热材料或接缝填料的绝热材料，该种材料具有高耐热性和回复性，并且具有很好的工作性能。
耐热材料一般在炉壁上或高温炉、高温管道和类似装置的连接处用来作为绝热材料或接缝填料。现已提出了各种耐热材料，例如包括积聚铝基或铝-硅基陶瓷纤维的那些材料和将如蛭石的膨胀材料加入到陶瓷纤维中所形成的那些材料。
例如，日本专利公开(KOKOKU)第7-115962号披露了一种合成耐热材料(合成绝热材料)，它包括由海泡石、蛭石、陶瓷纤维和一种有机粘合剂组成的热膨胀材料芯以及由铝基或铝-硅基陶瓷纤维组成的绝热材料(保护层材料)，该芯部分地或整体地由绝热材料覆盖。这种合成耐热材料能够补偿由于热膨胀芯的膨胀而产生的陶瓷纤维的热收缩，因此，在高温炉或类似设备的接缝处使用此种材料时不会有产生空隙或裂缝的危险。
然而，日本专利公开(KOKOKU)第7-115962号公开的这种耐热材料存在这样的问题，即这里所用的膨胀材料由于放置在不低于600℃的条件下的陶瓷纤维的收缩而易于热老化，因此，在这种耐热材料被用于相同耐热材料块之间或设备的连接处时，有可能在这种部位形成开口或空隙，或者所应用的耐热材料本身会开裂，引起绝热效果和/或密封效果下降。此外，在将耐热材料应用于上述块之间或连接处预计在高温条件下使用的纤维的可能的收缩百分比时，需要在体积上大量压缩，这样在材料工作时产生了一些问题。
经过认真研究，已经发现可将作为芯材料的纤维聚合体与保护层结合就可解决上述问题上述芯料包括具有很好耐热性的特殊结晶铝短纤维，上述保护层用于维持纤维聚合体芯的原始形状。在此发现的基础上，本发明又进行了改进。
而且，这种合成绝热材料作为一个整体在膨胀百分比上是不能令人满意的。此外，由于这种合成绝热材料的质量主要取决于组成芯的热膨胀材料的耐热性能，因此，这种绝热材料不适于用在不低于800℃的高温下。
本发明的目的是提供一种具有高耐热性和回复性并且具有很好的工作性能的耐热材料，该种材料已经适当地被压缩，并以连续的长的产品形式提供，因此，它能够方便地应用在在纵向方向上限定的空间或开口中，例如应用在由相同的耐热材料组成的块之间或应用在高温设备的接缝处。
为了达到此目的，本发明的第一方面提供了一种耐热材料，该材料包括：
一个以连续的长的产品形式形成的纤维聚合体，它是由结晶铝基短纤维组成的，以及
一个可燃的用于维持纤维聚合体在压缩状态下的形状的保护层，以及
在保护层被消耗(烧掉)后，根据纤维聚合体在压缩状态下的体积，使体积膨胀百分比不小于10％。
本发明的第二方面提供了一种耐热材料，该材料包括：
一个以连续的长的产品形式形成的纤维聚合体，它是由结晶氧化铝基短纤维组成的，以及
一个可燃的用于维持纤维聚合体在压缩状态下的形状的保护层，
具有保护层的纤维聚合体被压缩到不小于在正常状态下的纤维聚合体体积的10％。
根据本发明的第二方面的耐热材料，纤维聚合体可以是一种结晶氧化铝基短纤维和陶瓷短纤维的层状分层材料。此外，在根据本发明第二方面的耐热材料中，纤维聚合体可以由结晶氧化铝基短纤维和一种热膨胀材料组成。
图1是本发明绳状耐热材料产品的部分剖开的透视图；
图2是矩形条状耐热材料产品的部分剖开的透视图；
图3是板状耐热材料产品的部分剖开的透视图；
图4-6是通过将板状耐热材料产品的适当切片分层而形成的耐热材料产品的部分剖开的透视图；
图7和8是通过将板状耐热材料产品卷起来而形成的产品的部分剖开的透视图；
图9是通过围绕一个铝短纤维聚合体来缠绕金属丝或陶瓷长纤维而形成的耐热材料产品的部分剖开的透视图；
图10是绳状耐热材料产品(通过将适当切割的板状耐热材料分层而形成)的部分剖开的透视图；
图11是矩形条状耐热材料产品(通过将切割的板状耐热材料分层而形成)的部分剖开的透视图；
图12是板状耐热材料产品(通过将切割板状耐热材料而形成)的部分剖开的透视图；
图13-17是通过将板状耐热材料卷起来而形成的耐热材料产品的部分剖开的透视图。
本发明的耐热材料包括(1)一个由结晶氧化铝基短纤维组成并以连续的长的产品形式形成的纤维聚合体(后面简称″纤维聚合体″)，以及(2)一个可燃的用于维持压缩状态下纤维聚合体的形状的保护层。该耐热材料例如作为高温炉和类似设备的绝热材料或接缝填料是很有利的。
本发明所用的纤维聚合体(1)是一种聚合体或基本上以均匀的容积密度分层的氧化铝基短纤维块，它包括一般被称为″支架(bracket)″或″块(block)″的纤维物。本发明的铝基纤维通常是直径为1-50μm，纤维长度为0.5-500mm的一种纤维，并且，根据回复力和形状保持力，最好使用直径为3-8μm，长度为0.5-300mm的氧化铝基纤维。
上述氧化铝基纤维最好是氧化铝-硅结晶短纤维，其中氧化铝/硅比(重量)为70/30到99/1(按三氧化二铝和二氧化硅计算)。由于很好的高温稳定性和弹性，具有氧化铝含量为72到85wt％的模来石纤维最好。
与相同氧化铝-硅型非结晶陶瓷纤维相比结晶氧化铝纤维具有高的耐热性，并且热老化非常小，例如减轻了非结晶陶瓷纤维所有的收缩，因此，这种结晶铝纤维的纤维聚合体具有很好的弹性。这样，包括结晶氧化铝短纤维的本发明纤维聚合体(1)在低的容积密度下显示出非常高的回复力，并且随温度的变化最小。
本发明的可燃保护层(2)由在低于材料的工作温度的温度下能够被烧掉的材料制成，它能够使纤维聚合体(1)的形状在该耐热材料作为一种绝热材料或接缝填料被实际应用之前保护确定的压缩状态。该保护层(2)通常由如棉、亚麻等天然纤维或如人造丝、尼龙、聚酯等化学纤维制成。当使用长纤维作为保护层(2)时，它能够在纤维聚合体(1)的表面上提供一种扁的且光滑的覆盖层，因此，在需要较高的密封性的地方使用长纤维是较好的。
就保护层(2)的结构来说，例如，它可以通过编结、桶形编织、交叉编织或类似方法固定在纤维聚合体(1)上，或者将其缠绕在纤维聚合体(1)的周围。保护层(2)也可以是由能够维持纤维聚合体(1)在压缩状态下的形状的例如纸或膜的可燃片形成的带子。
在本发明的耐热材料中，为了在回复后保证纤维聚合体(1)的工作能力和形状回复力，可以将加强覆盖层或遮蔽层(3)放入保护层(2)内侧。这种加强遮蔽层(3)是由在使用中不会被烧掉的，例如金属丝、长陶瓷纤维或类似材料制成的。这种加强覆盖层或遮蔽层(3)最好能够为将维持纤维聚合体(1)回复形状，即在其正常状态下的形状下。保持在的形状，并位于氧化铝基短纤维聚合体的周围。由此，覆盖层或遮蔽层(3)的结构应该是一种可以通过编结或编织金属丝、长陶瓷纤维或类似材料所提供的挠性物。
在包括一个含有以连续的长的产品形成的结晶氧化铝基短纤维的纤维聚合体(1)和一个可燃的用于维持纤维聚合体在压缩状态下的形状的保护层(2)的本发明的耐热材料中，在不高于1200℃的高温下材料的膨胀百分比是较大的，在这个条件下，当保护层被消耗后，仍然很好地保护了氧化铝基短纤维的耐热性，该膨胀百分比通常在压缩状态下不小于纤维聚合体体积的10％，优选为不小于30％，最好不小于50-300％，并且因为被压缩的纤维聚合体(1)的高回复性，所述接合处的空间等能够被较好地密封。
此外，在本发明的耐热材料中，最好使用已经被压缩并且其压缩量通常不小于带有保护层(2)的正常状态下纤维聚合体体积的10％，最好达20％-70％的纤维聚合体(1)，因为这种压缩程度能够使它在应用中得到一个满意的回复百分比。
纤维聚合体″正常状态下的体积″指的是作为一个通过使纤维基本上排成一直线而几乎被整齐地形成轮廓、并还没有保护层(2)从而没有施加外部压力的一种中间产品的体积。还可以采用已经被适当的方式例如注入粘结剂和用保护层(2)覆盖压缩到一定程度的纤维聚合体。
本发明的耐热材料是这样制得的，即通过将氧化铝基短纤维捆扎成预定形状和尺寸的纤维聚合体(1)，用保护层(2)保护纤维聚合体(1)，且纤维聚合体(1)的体积已经被压缩到通常不小于正常状态下纤维聚合体体积的10％的程度。例如，当使用编织的方法时，保护层(2)是通过捆扎氧化铝短纤维并在外周边施加压力的同时连续地编织该纤维捆而形成的。在形成加强覆盖层或遮蔽层(3)的情况下，纤维聚合体(1)由加强覆盖层或遮蔽层材料覆盖，然后在其最外层的周边表面上进行编织。当纤维聚合体(1)所需的压缩量比较小时，本发明的耐热材料具有很好的工作性能。
以上述方法获得的耐热材料中纤维聚合体(1)需要具有一个适当的容积密度，该容积密度是根据产品的回复力来选择的。具体地说，纤维聚合体(1)正常状态下的容积密度，即压缩前纤维聚合体(1)的容积密度通常在0.05-0.3g/cm3。当正常状态下纤维聚合体(1)的容积密度小于0.05g/cm3时，通过回复所产生的弹性可能不足以提供理想的密封效果。当正常状态下纤维聚合体(1)的容积密度超过0.3g/cm3时，进行理想的压缩过程可能很困难。在压缩状态下，纤维聚合体(1)的容积密度通常在0.1-0.6g/cm3。当纤维聚合体(1)压缩状态下的容积密度超过0.6g/cm3时，可能降低回复百分比。当压缩状态下的容积密度小于0.1g/cm3时，膨胀百分比可能较低。
使用中，本发明的耐热材料需要满足下列条件，即在不高于1200℃的高温下，当保护层(2)被烧掉后，纤维聚合体(1)的回复百分比一般不小于正常状态下纤维聚合体体积的10％，优选不小于体积的40％，最好不小于体积的60-120％。在满足这个条件时，当保护层(2)被烧掉后，在不高于1200℃的高温下，纤维聚合体(1)显示出很好的耐热性和较高的回复性。
本发明的耐热材料不老化，并能够产生很好的绝热效果和密封效果，因此，该材料的用途多种多样，并且发现将其用作高温炉的填缝料、这类高温炉壁的绝热材料、用作绝热块之间或炉壁之间的空间或空隙的接缝填料或填缝料以及高温设备的填缝料特别合适。
在本发明耐热材料的应用中，当暴露在高温氧化气氛中时，在可燃的保护层(2)被烧掉的同时，纤维聚合体(1)回复形成一个无空隙的绝热层或者在接合处或其他开口处将空隙填满。这样，由于本发明的耐热材料避免了构成纤维聚合体(1)的纤维的老化并具有高回复性，因此不会形成空隙或裂缝，并且当使用这种材料作为绝热材料或接缝填料时，可生产出具有很好的绝热效果和密封效果的产品。此外，在本发明的具有位于纤维聚合体(1)周围的加强覆盖层或遮蔽层(3)的耐热材料中，加强覆盖层或遮蔽层(3)用来避免在纤维聚合体(1)复原时纤维飞掉，因此，这种耐热材料适于使用在出现空气流的环境中。
下面参照附图详细描述应用本发明耐热材料的优选实施例。
图1-9是图示本发明耐热材料产品的部分剖开的透视图，其中图1示出了一种绳状耐热材料产品，图2示出了一种矩形条状耐热材料产品，图3示出了一种板状耐热材料产品，图4-6示出了由分层的板状耐热材料形成的耐热材料产品，图7和8示出了卷起一板状耐热材料所形成的耐热材料产品，图9示出了围绕氧化铝基短纤维聚合体缠绕一加强保护层而形成的耐热材料产品。根据材料的使用目的和使用条件，本发明的耐热材料应能够制成如图1-9所示的各种形式的耐热材料产品。
参照图1，它示出了本发明的一种在其纤维聚合体芯(1)上的保护层(2)被烧掉之前的绳状耐热材料产品。由于能够通过适当地改变其形状来安装耐热材料产品，因此，它适用于带有象一般的O形槽那样的内安装槽的密封部分，或者适用于具有较窄间隙的密封部分，例如高温除灰过滤器的密封部分或炉壁的缝。
图2示出了一种保护层烧掉之前的矩形条状或细长块状耐热材料产品。这种耐热材料产品能够容易地安装在深的线性间隙中，因此它适于用作相邻绝热块之间或炉壁缝的填充物，或者用作较宽间缝中的接缝填料，例如炉门或各壁之间的开口或缝隙。
图3示出了一种保护层烧掉之前的板状或带状耐热材料产品。该产品可以通过首先将一保护层(2)覆盖住一扁平的纤维聚合体(1)，然后使一纱线(tie-yarn)在厚度方向上穿过纤维聚合体(1)，即进行绗缝工作而形成。这种板状或带状耐热材料产品具有很好的保持形状的特性并且能够进行穿孔和切削，因此，它能够很好地用在任意成形的地方，例如将其置入间隙加工较小但面积较大的密封部分的情况下，象各绝热材料块或各高温管道之间的连接处。
图4-6示出了纤维聚合体(1)由氧化铝短纤维组成的分层切削板状材料(10)形成的耐热材料产品。这种耐热材料产品在板状材料(10)的分层方向上显示出很好的复原特性，并且在板状材料(10)的平板方向上具有较高的尺寸稳定性，因此，它们适于用作根据方向其收缩率不同的绝热材料块之间的接缝填料、炉壁的接缝填料和门的密封。更具体地说，对图4所示的耐热材料产品，当使用在其分层方向上相互之间成一直线布置的板状材料(10)来安装开口时，该耐热材料产品在开口有间隔的方向上显示出足够的回复力，并且在安装耐热材料产品的前后，开口深度方向上的变化最小。此外，由于纤维切割部分暴露在分层板状材料(10)的边缘，因此可获得较高的抵抗外力的强度。
图7和8示出了一种其纤维聚合体(1)是通过将由氧化铝短纤维(10)组成的板状材料卷起来而形成的耐热材料产品。这种耐热材料产品能够在直径方向上均匀地回复，并且显示出较高的弹性。此外，当板状材料(10)的卷曲端被设定在固定的位置并被恰当地调整时，耐热材料产品显示出一个较强的耐自然老化的性能。因此，这种耐热材料产品作为各种形式的填缝料具有特别高的实用性，往往要求这些填缝料具有均匀、较强的回复力以及高耐自然老化的性能。
在图4-8所示的耐热材料产品中，最好是对板状材料(10)进行钉缝(needle-punched)以便在工作和回复期间牢固地维持板状材料(10)的形状。如果对板状材料(10)进行钉缝(needle-punched)，能够在板状材料(10)的厚度方向上增强弹性和回复力，并且防止在保护层(2)被烧掉后纤维聚合体(1)的纤维飞掉。
图9示出了一种纤维聚合体(1)由一加强覆盖材料，(如金属丝或长陶瓷纤维)，缠绕并且保护层(2)设置在聚合体周围的耐热材料产品。由于加强覆盖层或包裹物(3)能进一步防止纤维飞掉，这种耐热材料产品能够适用于高温气流促使纤维聚合体(1)的纤维脱掉或飞掉的地方，例如用于内燃机排气系统或高温管道的密封。加强覆盖层或包裹物，例如设置在图9中所示耐热材料产品的加强覆盖层或包裹物，也可以用于图2-8所示的耐热材料产品上。
在上述本发明的耐热材料产品中，能够将氧化铝短纤维和陶瓷短纤维一起使用来制造纤维聚合体(1)，以便保证高的耐热性能并提高工作性能。在这种情况下，纤维聚合体(1)中的氧化铝短纤维与陶瓷短纤维的混合比(重量比)最好为30∶70到70∶30。这种纤维聚合体可耐800℃-1000℃的温度，并且还由于该聚合体的一部分是由陶瓷短纤维构成的，能够大大地降低产品的成本。即使耐热材料产品暴露在可以引起陶瓷短纤维热老化的高温条件下，聚合体(1)中结晶的氧化铝短纤维仍是安全的而没有热老化，因此，借助于这些铝短纤维可维持曾复原的纤维聚合体(1)的形状。
在纤维聚合体(1)中包含陶瓷短纤维时，能够应用普通的陶瓷纤维代替结晶铝纤维，例如用氧化铝基或氧化铝/硅型陶瓷纤维代替。应用在本发明中的这些陶瓷纤维其直径一般为1-2um，长度为40-250mm。此外，该陶瓷短纤维具有这样的成份，其中铝与硅的重量比为20∶80到69∶31(按三氧化二铝和二氧化硅计算)。这种成份的陶瓷纤维的耐热温度可高达约1000℃。虽然这样的陶瓷纤维在弹性和耐热程度上不如氧化铝短纤维，但陶瓷纤维在普通温度下具有较好的机械强度。而且，即使耐热材料产品在高于耐热温度的条件下使用，该纤维聚合体能够在陶瓷纤维热老化之前作为一个整体维持其初始的容积密度，因此，陶瓷纤维的使用对维持工作所必须的形状和刚性是有效的。
在本发明的耐热材料的耐热材料产品中使用这种陶瓷纤维的情况下，使用由氧化铝短纤维的板状材料(10)和陶瓷短纤维的板状材料(12)以分层的形式形成的纤维聚合体。板状材料(10)和板状材料(12)可以是毯状、纸状和块状。
本发明使用陶瓷短纤维的耐热材料图示在下面的附图中。图10-16示出耐热材料的耐热材料产品的部分剖开的透视图。其中图10示出了耐热材料的绳状产品，图11示出了耐热材料的矩形条状产品，图12示出了耐热材料的板状产品。图10-12中所示的耐热材料产品全部是由适当分层的耐热材料的板状材料形成的，并且分别对应于前述图4-6中的耐热材料产品，其中纤维聚合体(1)是由氧化铝短纤维组成的。图13-17中的耐热材料产品全部是将耐热材料的板状材料卷起来而形成的，图13和14中的耐热材料产品对应于图7中使用由氧化铝短纤维组成的纤维聚合体的耐热材料产品，图15和16中的耐热材料产品对应于图8中的耐热材料产品。
上面示出了耐热材料的板状材料以比较均匀的厚度被分层的这种结构的纤维聚合体，但是本发明并不限于此结构。例如图17所示的结构是提高压缩性的优选形式。在图17中的耐热材料产品中，当卷起板状材料后压缩纤维聚合体的周边表面时，卷起的板状材料至少部分产生弯曲。
在上述本发明的耐热材料中，在纤维聚合体(1)中可以与氧化铝短纤维一起使用热膨胀材料。可以使用例如无机膨胀材料、沸石矿和如乙烯基多组分聚合物那样的有机粘合剂作为这种热膨胀材料。在本发明中可使用的无机膨胀材料包括中空的玻璃microsheres、膨润土、膨胀蛭石、金云母、珍珠岩、膨胀石墨和膨胀氟化云母。在这种热膨胀材料包括在纤维聚合体(1)中的情况下，当保护层(2)被消耗后，回复性能由这种膨胀材料来补充。此外，当被加热时，这种膨胀材料暂时表现出高膨胀性能，因此在本发明的热膨胀材料被用作填补间隙的填缝料时，它能够提高填缝料与所应用部分在形状上的一致性。
在将热膨胀材料使用于本发明的耐热材料中的情况下，例如，纤维聚合体(1)是通过干燥(dry)分层方法将氧化铝短纤维或陶瓷短纤维的板状材料上的热膨胀材料分层，并将层制品粘接成预定的形状和尺寸而制得，然后在纤维聚合体(1)的体积被压缩到不小于其正常体积的10％的状态下将保护层(2)覆盖在纤维聚合体(1)上。在干燥分层方法中，热膨胀材料均匀地在氧化铝短纤维等板的表面上伸展或铺开。用于铝短纤维的热膨胀材料的重量通常不大于氧化铝短纤维重量的50％，优选为10-50％，最好是20-40％。
当本发明的耐热材料使纤维聚合体包含具有较小压缩量的氧化铝短纤维时，此耐热材料具有很好的工作性能。并且，在该纤维聚合体中，构成纤维聚合体的结晶氧化铝短纤维不发生热老化，且纤维聚合体具有高的回复性能，因此，当用来作为绝热材料或接缝填料时，本发明的耐热材料不出现间隙或裂缝的危险并显示出很好的绝热和密封效果。此外，对本发明的耐热材料来说，通过在纤维聚合体中用陶瓷短纤维来替代部分氧化铝短纤维，能够显著地降低生产成本。
本发明将通过一些实例进行详细的描述，然而应该懂得，这些实施例并不限制本发明的范围。
例1
捆扎氧化铝短纤维形成一个纤维聚合体(1)，并连续编结该纤维聚合体(1)且覆盖棉线形成保护层(2)，然后压缩大约10％的体积或更多体积形成一种具有如图1所示的大体上为圆形截面形状的绳状耐热材料产品。用铝与硅的重量比为72∶28(按三氧化二铝和二氧化硅来计算)的模来石纤维作纤维聚合体(1)的氧化铝短纤维。纤维的直径为4.1μm，纤维的长度在20-200mm之间，并且压缩前纤维聚合体(1)的容积密度为0.10g/cm3。保护层(2)是由外观尺寸为0.3mm的棉线制成的。所得到的耐热材料的平均截面直径为15mm。
从如此得到的耐热材料产品中准备两个长都为1米的试件，并将试件放进一个保持600℃的恒温的试验设备中进行约1小时的热处理。其中一个试件被作为接缝填料插入为试件平均直径1.0-1.4倍大并由恒温试验设备中的两块钢板形成的开口内，而另一个试件简单地放在恒温试验设备中。结果将保护层(2)烧掉，并且两试件中的一个试件的纤维聚合体(1)回复到与两钢板之间开口形状一致的基本上呈矩形截面形状的聚合体并最好将开口密封住的状态。另一个试件的纤维聚合体回复到几乎与压缩前相同的尺寸。纤维聚合体(1)的压缩百分比、膨胀百分比和回复百分比在表1中示出。
例2-6
进行与例1相同的过程，只是耐热材料试件的截面尺寸不一样并且改变纤维聚合体(1)的压缩百分比，并且这些试件经受与例1相同的热处理过程。结果，在纤维聚合体(1)中的氧化铝短纤维不发生老化且纤维聚合体基本上回复到与压缩前相同的尺寸。纤维聚合体(1)的压缩百分比、膨胀百分比和回复百分比在表1中示出。表1
         加热前的纤维聚合体(1)
  直径(mm) 压缩状态下的容积密度(g/cm3) 质量(g/1m) 装保护层之前的体积δ0(cm3/1m)
  实施例1     15.0     0.249     44     440
  实施例2     8.5     0.141     8     80
  实施例3     10.0     0.217     17     170
  实施例4     15.5     0.175     33     330
  实施例5     10.9     0.482     45     450
  实施例6     9.5     0.353     25     250
           表1(续)
加热前的纤维聚合体(1) 加热后的纤维聚合体(1)
  加保护层后的体积δ1(cm3/1m)  压缩百分比Δ(％)   直径(mm)    容积密度(g/cm3)
  实施例1     176.6     59.8     22.4     0.112
  实施例2     56.7     29.1     10.0     0.101
  实施例3     78.5     53.9     14.2     0.107
  实施例4     188.6     42.9     20.1     0.104
  实施例5     73.3     79.3     19.6     0.149
  实施例6     70.8     71.6     16.2     0.122
                                     表1(续)
            加热后的纤维聚合体(1)
回复百分比η(％) δ2(cm3/1m) 膨胀百分比E(％)
    实施例1     83.0     395     124
    实施例2     93.2     78     38
    实施例3     86.7     158     101
    实施例4     90.5     317     68
    实施例5     58.3     293     300
    实施例6     74.9     205     190
(注意)
膨胀百分比E：根据纤维聚合体(1)压缩状态的回复百分比。
      E＝{(δ2-δ1)/δ1}×100
压缩百分比Δ：相对纤维聚合体(1)正常状态体积的压缩百分比。
      Δ＝((δ0-δ1)/δ0}×100
回复百分比η：与纤维聚合体(1)的压缩百分相对照的回复百分比。
  η＝{(δ2-δ1)/(δ0-δ1)}×100
      δ1：加保护层后每1米纤维聚合体(1)的体积。
      δ0：加保护层前每1米纤维聚合体(1)的体积。
      δ2：从压缩状态回复的体积。
实施例7
一层结晶铝短纤维(10)和一层陶瓷短纤维(12)被一起卷起来，形成一个如图14所示的螺旋卷。每层(10)和(14)的厚度为6mm，容积密度为0.10g/cm3。纤维聚合体(1)被连续地编结并用棉线覆盖形成一层保护层(2)，然后压缩大约10％或更多的体积形成一种具有基本上如图14所示的圆形截面的绳状耐热材料产品。
纤维聚合体(1)中的氧化铝短纤维与陶瓷短纤维的重量比为50∶50。具有铝与硅的比率(重量比)为72∶28(按三氧化二铝和二氧化硅计算)的模来石纤维被用作纤维聚合体(1)中所含的氧化铝短纤维。此纤维的直径为4.1μm，纤维的长度在20-200mm的范围内。所用的陶瓷短纤维是铝与硅的比(重量比)为45∶55(按三氧化二铝和二氧化硅计算)的那些纤维。此纤维的直径为2.3μm，纤维的长度在40-80mm的范围内。压缩前纤维聚合体(1)的容积密度为0.1g/cm3。保护层(2)是由外形尺寸为0.3mm的棉线制成的。这样所得到的耐热材料产品的平均截面直径为15mm。
将这种耐热材料产品的两个试件放入保持600℃的恒温试验设备进行约一个小时的热处理。其中一个试件作为接缝填料插入为试件平均直径1.1-1.4倍大并由恒温试验设备中的两个钢板形成的开口中，同时另一个试件简单地放入恒温试验设备中。结果保护层(2)被烧掉，并且其中一个试件的纤维聚合体(1)回复到该聚合体呈现与两钢板之间的开口形状—致的基本为矩形截面的形状，并且最好密封该开口。另一个试件的纤维聚合体(1)回复到与压缩前基本相同的尺寸。纤维聚合体(1)的压缩百分比、膨胀百分比和回复百分比在表2中示出。
例8-11
进行如例7的相同过程，只是试件是由改变纤维聚合体(1)的截面尺寸和压缩百分比而形成的一种耐热材料试件，并且它们经受与例1相同的热处理过程。结果在纤维聚合体(1)中氧化铝短纤维不发生老化并且纤维聚合体回复到基本上与压缩前相同的尺寸。纤维聚合体(1)的压缩百分比、膨胀百分比和回复百分比在表2中示出。
                            表2
                加热前的纤维聚合体(1)
  直径(mm) 压缩状态下的容积密度(g/cm3) 质量(g/1m) 加保护层前的体积δ0(cm3/1m)
  实施例7     15.0     0.278     49     491
  实施例8     24.5     0.150     71     707
  实施例9     12.0     0.435     49     491
  实施例10     16.0     0.352     71     707
                          表2(续)
  加热前的纤维聚合体(1)   加热后的纤维聚合体(1)
 加保护层后的体积δ1(cm3/1m) 压缩百分比Δ(％)  直径(mm)    容积密度(g/cm3)
    实施例7     177     64.0     22.3     0.126
    实施例8     471     33.4     29.0     0.107
    实施例9     113     77.0     19.3     0.168
    实施例10     201     71.6     25.5     0.139
                          表2(续)
               加热后的纤维聚合体(1)
回复百分比η(％) δ2(cm/1m) 膨胀百分比E(％)
    实施例7     68.0     391     121
    实施例8     79.4     658     40
    实施例9     47.8     294     161
    实施例10     61.4     512     155
(注意)
膨胀百分比E：根据纤维聚合体(1)压缩状态的回复百分比。
          E＝{(δ2-δ1)/δ1}×100
压缩百分比Δ：相对纤维聚合体(1)正常状态下体积的压缩百分比分。
          Δ＝{(δ0-δ1)/δ0}×100
回复百分比∩：与纤维聚合体(1)的压缩百分比相对照的回复百分比。
          η＝{(δ2-δ1)/(δ0-δ1)}×100
    δ1：加保护层后每1米纤维聚合体(1)的体积。
    δ0：加保护层前每1米纤维聚合体(1)的体积。
    δ2：从压缩状态的回复体积。
例12
一层氧化铝短纤维(10)与在其内均匀伸展的热膨胀材料(13)一起卷起形成纤维聚合体(1)。上述层的厚度为3mm，容积密度为0.1g/cm3。蛭石絮片作为热膨胀材料(13)使用。热膨胀材料(13)与氧化铝短纤维(10)的裹复比(sheathing ratio)为氧化铝短纤维(10)重量的20％。
连续地编结纤维聚合体(1)并裹以棉线形成保护层(2)，然后压缩大约体积的10％或更多以便产生一种具有如图7所示的基本为圆形截面的绳状耐热材料产品。具有铝与硅的比(重量)为72∶28(按三氧化二铝和二氧化硅计算)的模来石纤维被用作氧化铝短纤维。该纤维的直径为4.1μm，纤维的长度在20-200mm之间。压缩前纤维聚合体(1)的容积密度大约为0.12g/cm3。保护层(2)是由外形尺寸为0.3mm的棉线制成的。该耐热材料产品的平均截面直径为15mm。
从该耐热材料产品中准备每个为1米长的两个试件，并使该两个试件放在大约保持600℃的恒温试验设备中加热一小时。其中一个试件作为接缝填料被插入为试件平均直径的0.1-1.4倍并由恒温试验设备中的两个钢板形成的开口中，而另一个试件简单地放在恒温试验设备中。结果保护层(2)被烧掉，一个试件的纤维聚合体(1)回复到该聚合体呈现与两板之间的开口形状一致的基本上为矩形的截面形状，并且最好密封该开口。另一个试件的纤维聚合体(1)回复到与压缩前基本相同的尺寸。纤维聚合体(1)的压缩百分比、膨胀百分比和回复百分比在表3中示出。
例13-15
进行与例12相同的过程，只是试件为改变纤维聚合体(1)的截面尺寸和压缩百分比所产生的耐热材料试样，并且它们经受与例12一样的热处理过程。结果在纤维聚合体(1)中氧化铝短纤维(10)不发生老化，并且聚合体回复到与压缩前基本相同的尺寸。纤维聚合体(1)的压缩百分比、膨胀百分比和回复百分比在表3中示出。
                                   表3
              加热前的纤维聚合体(1)
    直径(mm)   压缩状态下的容积密度(g/cm3)    质量(g/1m) 加保护层前的体积δ0(cm3/1m)
  实施例11     15.0     0.333     59     491
  实施例12     24.5     0.180     85     707
  实施例13     12.0     0.522     59     491
  实施例14     16.0     0.422     85     707
                      表3(续)
  加热前的纤维聚合体(1) 加热后的纤维聚合体(1)
加保护层后的体积δ1(cm3/1m) 压缩百分比Δ(％)   直径(mm)   容积密度(g/cm3)
  实施例11     177     64.0     25.0     0.120
  实施例12     471     34.4     30.6     0.116
  实施例13     113     77.0     22.3     0.151
  实施例14     201     71.6     29.2     0.127
                    表3(续)
          加热后的纤维聚合体(1)
回复百分比η(％) δ2(cm3/1m) 膨胀百分比E(％)
    实施例11     99.8     490     154
    实施例12     111.8     735     56
    实施例13     73.4     390     245
    实施例14     92.5     669     233
(注意)膨胀百分比E：根据纤维聚合体(1)的压缩状态的回复百分比。
         E＝{(δ2-δ1)/δ1}×100压缩百分比Δ：相对纤维聚合体(1)的正常状态体积的压缩百分比。
         Δ＝{(δ0-δ1)/δ0}×100回复百分比η：与纤维聚合体(1)的压缩百分比相对照的回复百分比。
         η＝{(δ2-δ1)/(δ0-δ1)}×100
δ1：加保护层后每1米纤维聚合体(1)的体积。
δ0：加保护层前每1米纤维聚合体(1)的体积。
δ2：从压缩状态的回复体积。

Claims (44)

1.一种耐热材料，它包括：
一个形成连续的长的产品并包含结晶氧化铝基短纤维的纤维聚合体，以及
一个维持纤维聚合体在压缩状态下的形状的可燃保护层，以及
在烧掉保护层后具有不小于压缩状态下纤维聚合体体积10％的膨胀百分比。
2.根据权利要求1所述的耐热材料，其中烧掉保护层后的纤维聚合体的膨胀百分比不小于压缩状态下纤维聚合体体积的30％。
3.根据权利要求1所述的耐热材料，其中纤维聚合体被压缩到不小于正常状态下的纤维聚合体体积的10％。
4.根据权利要求3所述的耐热材料，其中纤维聚合体被压缩到正常状态下纤维聚合体体积的20％-70％。
5.根据权利要求1所述的耐热材料，其中烧掉保护层后的纤维聚合体的回复百分比不小于正常状态下纤维聚合体体积的10％。
6.根据权利要求5所述的耐热材料，其中烧掉保护层后的纤维聚合体的回复百分比不小于正常状态下纤维聚合体体积的40％。
7.一种耐热材料，它包括：
一个形成连续的长的产品并包含结晶氧化铝基短纤维的纤维聚合体，以及
一个维持纤维聚合体在压缩状态下的形状的可燃保护层，
通过保护层压缩纤维聚合体的量不小于正常状态下纤维聚合体体积的10％。
8.根据权利要求7所述的耐热材料，其中纤维聚合体被压缩到正常状态下纤维聚合体体积的20％-70％。
9.根据权利要求7所述的耐热材料，其中烧掉保护层后的纤维聚合体的回复百分比不小于正常状态下纤维聚合体体积的10％。
10.根据权利要求9所述的耐热材料，其中烧掉保护层后的纤维聚合体的回复百分比不小于正常状态下纤维聚合体体积的40％。
11.根据权利要求7所述的耐热材料，其中烧掉保护层后的纤维聚合体的膨胀百分比不小于压缩状态下纤维聚合体体积的30％。
12.根据权利要求7所述的耐热材料，其中按三氧化二铝和二氧化硅计算氧化铝短纤维中的铝与硅的重量比为70∶30到99∶1。。
13.根据权利要求7所述的耐热材料，在保护层烧掉前为绳状。
14.根据权利要求7所述的耐热材料，在保护层烧掉前为矩形条状。
15.根据权利要求7所述的耐热材料，在保护层烧掉前为板状或带状。
16.根据权利要求7所述的耐热材料，其中纤维聚合体是由所述耐热材料的分层板状材料形成的。
17.根据权利要求16所述的耐热材料，其中所述耐热材料的板状材料被钉缝。
18.根据权利要求7所述的耐热材料，其中纤维聚合体是通过将所述耐热材料的板状材料卷起来而形成的。
19.根据权利要求18所述的耐热材料，其中板状材料被钉缝。
20.根据权利要求7所述的耐热材料，其中纤维聚合体是通过在其周围缠绕金属丝或陶瓷长纤维，并将保护层设置在其外表面而形成的。
21.根据权利要求7所述的耐热材料，其中保护层是由长纤维制成的。
22.根据权利要求7所述的耐热材料，该材料被用作高温炉的填缝料。
23.根据权利要求7所述的耐热材料，该耐热材料被用作高温炉壁的绝热材料。
24.根据权利要求7所述的耐热材料，其中纤维聚合体是包括结晶氧化铝短纤维和陶瓷短纤维的层状分层材料。
25.根据权利要求24所述的耐热材料，其中在保护层烧掉后纤维聚合体的膨胀百分比不小于压缩状态下纤维聚合体体积的10％。
26.根据权利要求25所述的耐热材料，其中在保护层烧掉后纤维聚合体的膨胀百分比不小于压缩状态下纤维聚合体体积的30％。
27.根据权利要求24所述的耐热材料，其中在烧掉保护层后纤维聚合体的回复百分比不小于正常状态下纤维聚合体体积的10％。
28.根据权利要求27所述的耐热材料，其中在烧掉保护层后纤维聚合体的回复百分比不小于正常状态下纤维聚合体体积的40％。
29.根据权利要求24所述的耐热材料，其中在纤维聚合体中的氧化铝短纤维与陶瓷短纤维的重量比为30∶70到70∶30。
30.根据权利要求24所述的耐热材料，其中按三氧化二铝和二氧化硅计算在氧化铝短纤维中的铝与硅的重量比为70∶30到99∶1。
31.根据权利要求24所述的耐热材料，其中按三氧化二铝和二氧化硅计算在陶瓷短纤维中的铝与硅的重量比为20∶80到69∶31。
32.根据权利要求24所述的耐热材料，其中陶瓷短纤维包含热膨胀材料。
33.根据权利要求32所述的耐热材料，其中热膨胀材料的含量是纤维聚合体重量的10％到50％。
34.根据权利要求24所述的耐热材料，其中压缩前的纤维聚合体的容积密度为0.05到0.3g/cm3。
35.根据权利要求24所述的耐热材料，其中在压缩状态下的纤维聚合体的容积密度为0.1到0.6g/cm3。
36.根据权利要求7所述的耐热材料，其中纤维聚合体包括结晶氧化铝短纤维和热膨胀材料。
37.根据权利要求36所述的耐热材料，其中烧掉保护层后的纤维聚合体的膨胀百分比不小于压缩状态下纤维聚合体体积的10％。
38.根据权利要求37所述的耐热材料，其中烧掉保护层后的纤维聚合体的膨胀百分比不小于压缩状态下纤维聚合体体积的30％。
39.根据权利要求36所述的耐热材料，其中烧掉保护层后的纤维聚合体的回复百分比不小于正常状态下纤维聚合体体积的10％。
40.根据权利要求39所述的耐热材料，其中烧掉保护层后的纤维聚合体的回复百分比不小于正常状态下纤维聚合体体积的40％。
41.根据权利要求36所述的耐热材料，其中按三氧化二铝和二氧化硅计算在氧化铝短纤维中的铝与硅的重量比为70∶30到99∶1。
42.根据权利要求36所述的耐热材料，其中热膨胀材料的含量是纤维聚合体重量的10％到50％。
43.根据权利要求36所述的耐热材料，其中压缩前纤维聚合体的容积密度为0.05到0.3g/cm3。
44.根据权利要求36所述的耐热材料，其中在压缩状态下纤维聚合体的容积密度为0.1到0.6g/cm3。
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