JP2000247723A - セラミック断熱材の製造方法 - Google Patents
セラミック断熱材の製造方法Info
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- JP2000247723A JP2000247723A JP11057568A JP5756899A JP2000247723A JP 2000247723 A JP2000247723 A JP 2000247723A JP 11057568 A JP11057568 A JP 11057568A JP 5756899 A JP5756899 A JP 5756899A JP 2000247723 A JP2000247723 A JP 2000247723A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 均質で低密度、高断熱性を有する断熱材を得
る。 【解決手段】 基材１と融着補強材２と溶媒３を混合し
た溶液４を作り、この溶液４を撹拌して成形型１５に流
し込み、溶液４を成形型１５内で冷凍させ、冷凍させた
溶液４を真空中で乾燥させて成形体１６を作り、この成
形体１６を焼成して完成品１８を作る。必要に応じ、こ
の完成品１８に精密加工を施し、精密完成品１９を作る
こともできる。
る。 【解決手段】 基材１と融着補強材２と溶媒３を混合し
た溶液４を作り、この溶液４を撹拌して成形型１５に流
し込み、溶液４を成形型１５内で冷凍させ、冷凍させた
溶液４を真空中で乾燥させて成形体１６を作り、この成
形体１６を焼成して完成品１８を作る。必要に応じ、こ
の完成品１８に精密加工を施し、精密完成品１９を作る
こともできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、均質低密度で高断
熱性の断熱材を容易に得ることができるセラミック断熱
材の製造方法に関する。
熱性の断熱材を容易に得ることができるセラミック断熱
材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、断熱材は、溶融炉や焼却炉等の
壁材として用いられているが、最近では、ロケットや宇
宙往還機あるいは超音速機等の航空宇宙機の熱防護材料
としても使用されている。航空宇宙機の熱防護材料は、
断熱性とともに軽量であることが強く求められており、
航空宇宙機の熱防護材料として、セラミック繊維を用い
た断熱材が開発されている。
壁材として用いられているが、最近では、ロケットや宇
宙往還機あるいは超音速機等の航空宇宙機の熱防護材料
としても使用されている。航空宇宙機の熱防護材料は、
断熱性とともに軽量であることが強く求められており、
航空宇宙機の熱防護材料として、セラミック繊維を用い
た断熱材が開発されている。
【０００３】セラミック繊維を用いた断熱材の製造方法
については、例えば特公平４−２８６６６号公報、特開
平４−１１９９５８号公報、特開平４−１１９９５９号
公報、あるいは特開昭５５−３７５００号公報等に記載
されている。
については、例えば特公平４−２８６６６号公報、特開
平４−１１９９５８号公報、特開平４−１１９９５９号
公報、あるいは特開昭５５−３７５００号公報等に記載
されている。
【０００４】従来のセラミック断熱材の製造方法は、セ
ラミック断熱材の製造に際して、図２（ａ）に示すよう
に、セラミック繊維や粉体からなる基材１と融着補強材
２を溶媒３に混合して溶液４を作り、この溶液４をセラ
ミック繊維が均一に分散するように撹拌し、繊維が均一
に分散した溶液４を、図２（ｂ）に示すように、直方体
形等の単純な形状をなす脱水成形型５に流し込み、図２
（ｃ）に示すように、押圧手段６により溶液４を圧縮し
て溶媒３を脱水成形型５の水抜き孔５ａから排出し、脱
水体を脱水成形型５から取出して乾燥させ、図２（ｄ）
に示す直方体成形体７を成形し、この成形体７を、図２
（ｅ）に示すように、使用した材料やその要求強度等に
応じて焼成品７ａを焼成し、この焼成品７ａを機械加工
して、図２（ｆ）に示す完成品８を得るものであり、完
成品８に精密な形状が要求される場合には、完成品８を
精密加工し、図２（ｇ）に示す精密完成品９を得る。
ラミック断熱材の製造に際して、図２（ａ）に示すよう
に、セラミック繊維や粉体からなる基材１と融着補強材
２を溶媒３に混合して溶液４を作り、この溶液４をセラ
ミック繊維が均一に分散するように撹拌し、繊維が均一
に分散した溶液４を、図２（ｂ）に示すように、直方体
形等の単純な形状をなす脱水成形型５に流し込み、図２
（ｃ）に示すように、押圧手段６により溶液４を圧縮し
て溶媒３を脱水成形型５の水抜き孔５ａから排出し、脱
水体を脱水成形型５から取出して乾燥させ、図２（ｄ）
に示す直方体成形体７を成形し、この成形体７を、図２
（ｅ）に示すように、使用した材料やその要求強度等に
応じて焼成品７ａを焼成し、この焼成品７ａを機械加工
して、図２（ｆ）に示す完成品８を得るものであり、完
成品８に精密な形状が要求される場合には、完成品８を
精密加工し、図２（ｇ）に示す精密完成品９を得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のセラミック断熱
材の製造方法においては、脱水成形機を用いた脱水成形
により断熱材成形体を得るため、溶媒中に分散して生成
した三次元的に絡まった繊維が、脱水時の圧縮／吸引作
用により二次元的な絡まりに崩壊し、材料の繊維密度の
斑や繊維の向きに偏りが発生し、高断熱性に必要な平均
して緻密な空隙が得られず、均質で低密度、高断熱性の
断熱材を得ることができない。
材の製造方法においては、脱水成形機を用いた脱水成形
により断熱材成形体を得るため、溶媒中に分散して生成
した三次元的に絡まった繊維が、脱水時の圧縮／吸引作
用により二次元的な絡まりに崩壊し、材料の繊維密度の
斑や繊維の向きに偏りが発生し、高断熱性に必要な平均
して緻密な空隙が得られず、均質で低密度、高断熱性の
断熱材を得ることができない。
【０００６】また、従来のセラミック断熱材の製造方法
においては、直方体や円柱体のような単純な形状の成形
品しか成形することができない。
においては、直方体や円柱体のような単純な形状の成形
品しか成形することができない。
【０００７】本発明は上記した点に鑑みてなされたもの
で、均質で低密度、高断熱性で強度に優れ、材料段階か
ら複雑な形状に対応し、加工の手間を大幅に削減できる
セラミック断熱材の製造方法を提供することを目的とす
る。
で、均質で低密度、高断熱性で強度に優れ、材料段階か
ら複雑な形状に対応し、加工の手間を大幅に削減できる
セラミック断熱材の製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミック断熱
材の製造方法は、セラミック繊維や粉体を含む基材を溶
媒に混合した溶液を形成する工程と、セラミック繊維や
粉体を含む基材を溶液を撹拌する工程と、撹拌した溶液
を所定形状をなす成形型に流し込む工程と、流し込んだ
溶液を成形型内で冷凍させる工程と、冷凍させた溶液を
真空中で乾燥させる工程と、乾燥したセラミック繊維や
粉体を含む基材を要求される強度等の条件に応じ焼成し
て断熱材を得る工程とから構成され、従来の方法のよう
に脱水成形を必要としないので、自由な形状の成形型を
選択でき、均質で低密度、高断熱性で強度に優れたセラ
ミック断熱材を成形することができる。
材の製造方法は、セラミック繊維や粉体を含む基材を溶
媒に混合した溶液を形成する工程と、セラミック繊維や
粉体を含む基材を溶液を撹拌する工程と、撹拌した溶液
を所定形状をなす成形型に流し込む工程と、流し込んだ
溶液を成形型内で冷凍させる工程と、冷凍させた溶液を
真空中で乾燥させる工程と、乾燥したセラミック繊維や
粉体を含む基材を要求される強度等の条件に応じ焼成し
て断熱材を得る工程とから構成され、従来の方法のよう
に脱水成形を必要としないので、自由な形状の成形型を
選択でき、均質で低密度、高断熱性で強度に優れたセラ
ミック断熱材を成形することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図１を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００１０】本発明のセラミック断熱材の製造方法に用
いられる基材１は、シリカ、アルミナ、アルミノボロシ
リケート、アルミノシリケート、ムライト、ジルコニア
またはガラス等のセラミック繊維や粉体であり、セラミ
ック繊維は、直径が０．５〜１０．０μｍで、長さが１
〜２０ｍｍのものが好ましい。媒体３は、水、揮発油等
の各種液体であるが、無機溶媒で凝固温度も比較的高い
水が適している。
いられる基材１は、シリカ、アルミナ、アルミノボロシ
リケート、アルミノシリケート、ムライト、ジルコニア
またはガラス等のセラミック繊維や粉体であり、セラミ
ック繊維は、直径が０．５〜１０．０μｍで、長さが１
〜２０ｍｍのものが好ましい。媒体３は、水、揮発油等
の各種液体であるが、無機溶媒で凝固温度も比較的高い
水が適している。
【００１１】本発明のセラミック断熱材の製造方法は、
図１（ａ）に示すように、基材１と融着補強材２と溶媒
３とを用意し、基材１および融着補強材２を溶媒３に混
合して溶液４を作る。
図１（ａ）に示すように、基材１と融着補強材２と溶媒
３とを用意し、基材１および融着補強材２を溶媒３に混
合して溶液４を作る。
【００１２】上記溶液４の基材１と溶媒３の重量混合比
は、基材１を１重量部とし、溶媒３を１００〜２０００
重量部とすることが好ましい。この場合、溶媒３を多く
するほど繊維の三次元的な絡みができ易く最終的な断熱
材の密度も低くできるか、溶媒３が多くなるほど後の乾
燥工程が長くかかってしまう。そのため、１重量部の基
材１と２０００重量部を超える重量部の溶媒３を混合し
た溶液を作り、この溶液を撹拌途中で溶媒３を抜きと
り、繊維の混合比率を次第に上げながら最終的に前記混
合比率の溶液４を得るようにすることが好ましい。
は、基材１を１重量部とし、溶媒３を１００〜２０００
重量部とすることが好ましい。この場合、溶媒３を多く
するほど繊維の三次元的な絡みができ易く最終的な断熱
材の密度も低くできるか、溶媒３が多くなるほど後の乾
燥工程が長くかかってしまう。そのため、１重量部の基
材１と２０００重量部を超える重量部の溶媒３を混合し
た溶液を作り、この溶液を撹拌途中で溶媒３を抜きと
り、繊維の混合比率を次第に上げながら最終的に前記混
合比率の溶液４を得るようにすることが好ましい。
【００１３】次いで、溶液４を繊維が均一に分散するよ
うに撹拌する。溶液４の撹拌は、市販の撹拌機により行
なわれるが、撹拌時間は、２４時間を限度とすることが
好ましい。撹拌時間をそれより長くすると、繊維を均一
に分散できても、繊維にダメージを与えることになるか
らである。
うに撹拌する。溶液４の撹拌は、市販の撹拌機により行
なわれるが、撹拌時間は、２４時間を限度とすることが
好ましい。撹拌時間をそれより長くすると、繊維を均一
に分散できても、繊維にダメージを与えることになるか
らである。
【００１４】次いで、繊維を均一に分散した溶液４を、
図１（ｂ）に示すように、成形型１５に静かに流し込
む。必要があるならば、溶液４を成形型１５に流し込ん
だ後に溶液４を撹拌する。
図１（ｂ）に示すように、成形型１５に静かに流し込
む。必要があるならば、溶液４を成形型１５に流し込ん
だ後に溶液４を撹拌する。
【００１５】次いで、溶液４を流し込んだ成形型１５を
図示しない冷凍装置により一気に瞬間冷凍する。溶媒３
が水である場合には、０℃以下の雰囲気中で静止状態の
まま一気に瞬間冷凍する。瞬間的に冷凍するほど三次元
的な繊維の絡みが得られるため、冷凍雰囲気温度は−７
７℃以下が好ましい。
図示しない冷凍装置により一気に瞬間冷凍する。溶媒３
が水である場合には、０℃以下の雰囲気中で静止状態の
まま一気に瞬間冷凍する。瞬間的に冷凍するほど三次元
的な繊維の絡みが得られるため、冷凍雰囲気温度は−７
７℃以下が好ましい。
【００１６】次いで、冷凍状態の溶液４を、真空状態に
保持したまま乾燥させるか、冷却しながら同時に真空引
きし、溶媒３を液相状態から固相状態にし、固相から直
接気相状態に相変化させて脱水を行なう。この条件下に
おいて、氷の表面は、溶媒３が瞬間的に固体から気体に
変化して蒸発するので、図１（ｃ）に示すように、三次
元的に絡み合った繊維の塊だけの成形型１５の形状に倣
った成形体１６が得られる。溶媒３を氷から瞬間的に蒸
気に気化したことで、溶媒３の吸引作用がなく、繊維の
凝集や繊維の方向が偏らず均一の空隙が得られる。
保持したまま乾燥させるか、冷却しながら同時に真空引
きし、溶媒３を液相状態から固相状態にし、固相から直
接気相状態に相変化させて脱水を行なう。この条件下に
おいて、氷の表面は、溶媒３が瞬間的に固体から気体に
変化して蒸発するので、図１（ｃ）に示すように、三次
元的に絡み合った繊維の塊だけの成形型１５の形状に倣
った成形体１６が得られる。溶媒３を氷から瞬間的に蒸
気に気化したことで、溶媒３の吸引作用がなく、繊維の
凝集や繊維の方向が偏らず均一の空隙が得られる。
【００１７】本発明においては、溶媒３を加圧して流出
させる従来の方法と異なり繊維を３次元的に偏りのない
均質で等方的な成形体が得られる。このことは同じ密度
であればより強度に優れた断熱材がまた同じ強度であれ
ばより低密度の断熱材が得られたことになる。また、溶
液を凍結させるため、最終的に乾燥成形した成形体１６
は、撹拌状態の溶液４に対して繊維の体積密度が変わら
ない。
させる従来の方法と異なり繊維を３次元的に偏りのない
均質で等方的な成形体が得られる。このことは同じ密度
であればより強度に優れた断熱材がまた同じ強度であれ
ばより低密度の断熱材が得られたことになる。また、溶
液を凍結させるため、最終的に乾燥成形した成形体１６
は、撹拌状態の溶液４に対して繊維の体積密度が変わら
ない。
【００１８】このようにして得られた成形体１６は、炉
に入れられ、所定の温度、条件で加熱焼成される。この
ときの温度や条件は、狙いの強度やその強度を得るため
に用いられる基材１や融着補強材２を考慮して決められ
る。例えば、基材１としてシリカおよびムライトを、融
着補強材２として窒化硼素を用いた場合には、約１２０
０℃で１時間程度の加熱焼成を行う。これにより、繊維
同士が融着し十分な強度が得られる。この温度は、使用
する環境の温度と融着補強材２が繊維に融着できる温度
とから決められ、さらに高い温度で加熱焼成することも
ある。加熱焼成することにより、図１（ｄ）に示す完成
品１８が得られる。
に入れられ、所定の温度、条件で加熱焼成される。この
ときの温度や条件は、狙いの強度やその強度を得るため
に用いられる基材１や融着補強材２を考慮して決められ
る。例えば、基材１としてシリカおよびムライトを、融
着補強材２として窒化硼素を用いた場合には、約１２０
０℃で１時間程度の加熱焼成を行う。これにより、繊維
同士が融着し十分な強度が得られる。この温度は、使用
する環境の温度と融着補強材２が繊維に融着できる温度
とから決められ、さらに高い温度で加熱焼成することも
ある。加熱焼成することにより、図１（ｄ）に示す完成
品１８が得られる。
【００１９】さらに、完成品１８に精密な形状が要求さ
れる場合には、完成品１８に精密な寸法調整のための切
削加工、研磨加工あるいは分割加工等が施され、図１
（ｅ）に示す精密完成品１９が得られる。
れる場合には、完成品１８に精密な寸法調整のための切
削加工、研磨加工あるいは分割加工等が施され、図１
（ｅ）に示す精密完成品１９が得られる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、流
し込んだ溶液を成形型内で冷凍させ、冷凍させた溶液を
真空中で乾燥させるので、溶液の状態で自由な形状を与
えることができることに加えてその後も形状が崩れるこ
とがないので、形によっては材料段階でセラミック断熱
材の製品形状を与えることができる。
し込んだ溶液を成形型内で冷凍させ、冷凍させた溶液を
真空中で乾燥させるので、溶液の状態で自由な形状を与
えることができることに加えてその後も形状が崩れるこ
とがないので、形によっては材料段階でセラミック断熱
材の製品形状を与えることができる。
【００２１】本発明は、溶液を基材１重量部に対し溶媒
を１００〜２０００重量部の割合で混合することで、繊
維の三次元的な絡みを容易に得ることができるととも
に、最終的な断熱材の密度を低く抑えることができ、ま
た同一密度なら強度を高くすることができる。
を１００〜２０００重量部の割合で混合することで、繊
維の三次元的な絡みを容易に得ることができるととも
に、最終的な断熱材の密度を低く抑えることができ、ま
た同一密度なら強度を高くすることができる。
【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施の一形態に係る
セラミック断熱材の製造方法を工程順に示す図。
セラミック断熱材の製造方法を工程順に示す図。
【図２】（ａ）〜（ｇ）は従来のセラミック断熱材の製
造方法を工程順に示す図。
造方法を工程順に示す図。
１ 素材 ２ 融着補強材 ３ 溶媒 ４ 溶液 １５ 成形型 １６ 成形体 １８ 完成品 １９ 精密完成品
Claims (2)
- 【請求項１】セラミック繊維や粉体を含む基材を溶媒に
混合した溶液を作る工程と、セラミック繊維や粉体を含
む基材を含む溶液を撹拌する工程と、撹拌した溶液を所
定形状をなす成形型に流し込む工程と、流し込んだ溶液
を成形型内で冷凍させる工程と、冷凍させた溶液を真空
中で乾燥させる工程と、乾燥したセラミック繊維や粉体
を含む基材を要求される強度等の条件に応じ焼成して断
熱材を得る工程と、を有するセラミック断熱材の製造方
法。 - 【請求項２】焼成した断熱材を機械加工して所望の形状
に仕上げる工程を有することを特徴とする請求項１記載
のセラミック断熱材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11057568A JP2000247723A (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | セラミック断熱材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11057568A JP2000247723A (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | セラミック断熱材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000247723A true JP2000247723A (ja) | 2000-09-12 |
Family
ID=13059454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11057568A Pending JP2000247723A (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | セラミック断熱材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000247723A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008001573A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Isolite Insulating Products Co Ltd | 無機質繊維成形体の製造方法 |
-
1999
- 1999-03-04 JP JP11057568A patent/JP2000247723A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008001573A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Isolite Insulating Products Co Ltd | 無機質繊維成形体の製造方法 |
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