JP2001048672A - 低密度及び高強度を有する断熱材及びその製造方法 - Google Patents
低密度及び高強度を有する断熱材及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 有機／無機結合剤を選択的に調節して添加
し、更に、添加された有機／無機結合剤を繊維間の接触
点に集中させることにより、少量の結合剤を利用して優
れた物性を有する低密度及び高強度を有する断熱材及び
その製造方法を提供しようとする。 【解決手段】 シリカ、アルミナ及びジルコニアを使用
してセラミック繊維を製造し、該セラミック繊維に無機
結合剤及び有機結合剤を添加してスラリーを製造し、該
スラリーを真空成型及び乾燥させた後、熱処理を施して
低密度及び高強度を有する断熱材を製造する。
し、更に、添加された有機／無機結合剤を繊維間の接触
点に集中させることにより、少量の結合剤を利用して優
れた物性を有する低密度及び高強度を有する断熱材及び
その製造方法を提供しようとする。 【解決手段】 シリカ、アルミナ及びジルコニアを使用
してセラミック繊維を製造し、該セラミック繊維に無機
結合剤及び有機結合剤を添加してスラリーを製造し、該
スラリーを真空成型及び乾燥させた後、熱処理を施して
低密度及び高強度を有する断熱材を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック繊維を
利用して製造する断熱材に係るもので、詳しくは、高温
で耐熱性を有するセラミック繊維を利用して、高温で使
用し得る低密度及び高強度の断熱材とその製造方法に関
するものである。
利用して製造する断熱材に係るもので、詳しくは、高温
で耐熱性を有するセラミック繊維を利用して、高温で使
用し得る低密度及び高強度の断熱材とその製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のセラミック繊維を利用して製造さ
れた断熱材においては、多量の有機／無機結合剤または
フィラー（filler）などを添加して機械的強度及び物性
を増進させていた。然るに、このような従来のセラミッ
ク繊維を利用して製造された断熱材においては、多量の
結合剤を使用するため、断熱材自体の密度が高くなっ
て、低密度下で高い熱的及び機械的物性が要求される製
品には使用することができないという不都合な点があっ
た（ＵＳＰ３，８３５，０５４、ＵＳＰ４，１７４，３
３１、ＵＳＰ４，６５０，７７５及びＵＳＰ４，７３
７，３２６参照）。
れた断熱材においては、多量の有機／無機結合剤または
フィラー（filler）などを添加して機械的強度及び物性
を増進させていた。然るに、このような従来のセラミッ
ク繊維を利用して製造された断熱材においては、多量の
結合剤を使用するため、断熱材自体の密度が高くなっ
て、低密度下で高い熱的及び機械的物性が要求される製
品には使用することができないという不都合な点があっ
た（ＵＳＰ３，８３５，０５４、ＵＳＰ４，１７４，３
３１、ＵＳＰ４，６５０，７７５及びＵＳＰ４，７３
７，３２６参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の課題に鑑みてなされたもので、有機／無機結合剤
を選択的に調節して添加した後、該添加された有機／無
機結合剤を繊維間の接触点に集中させ、少量の結合剤を
利用して、即ち、低密度下で優れた物性を有する低密度
及び高強度を有する断熱材及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
従来の課題に鑑みてなされたもので、有機／無機結合剤
を選択的に調節して添加した後、該添加された有機／無
機結合剤を繊維間の接触点に集中させ、少量の結合剤を
利用して、即ち、低密度下で優れた物性を有する低密度
及び高強度を有する断熱材及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明に係る低密度及び高強度を有する断熱材
においては、ジルコニアが添加されたアルミナ―シリカ
系のセラミック繊維と、該セラミック繊維に選択的に濃
度調節されて添加され、それら繊維間の接触点に集中さ
れる無機結合剤及び有機結合剤とからなることを特徴と
する。
るため、本発明に係る低密度及び高強度を有する断熱材
においては、ジルコニアが添加されたアルミナ―シリカ
系のセラミック繊維と、該セラミック繊維に選択的に濃
度調節されて添加され、それら繊維間の接触点に集中さ
れる無機結合剤及び有機結合剤とからなることを特徴と
する。
【０００５】そして、本発明に係る低密度及び高強度を
有する断熱材の製造方法においては、シリカ、アルミナ
及びジルコニアを使用してセラミック繊維を製造し、該
セラミック繊維に無機結合剤及び有機結合剤を添加して
スラリーを製造し、該スラリーを真空成型及び乾燥させ
た後、熱処理を施すようになっている。且つ、本発明で
は、高温で強度を発現する無機結合剤として、繊維対比
３〜１０ｗｔ％のコロイダルシリカまたはコロイダルア
ルミナなどを使用し、また、常温で強度を発現する有機
結合剤として、繊維対比１．７〜３．３ｗｔ％のメチル
セルローズまたはポリアクリルアマイド系の共重合体エ
マルジョンを使用することを特徴とする。
有する断熱材の製造方法においては、シリカ、アルミナ
及びジルコニアを使用してセラミック繊維を製造し、該
セラミック繊維に無機結合剤及び有機結合剤を添加して
スラリーを製造し、該スラリーを真空成型及び乾燥させ
た後、熱処理を施すようになっている。且つ、本発明で
は、高温で強度を発現する無機結合剤として、繊維対比
３〜１０ｗｔ％のコロイダルシリカまたはコロイダルア
ルミナなどを使用し、また、常温で強度を発現する有機
結合剤として、繊維対比１．７〜３．３ｗｔ％のメチル
セルローズまたはポリアクリルアマイド系の共重合体エ
マルジョンを使用することを特徴とする。
【０００６】また、本発明に用いられるセラミック繊維
は、シリカ、アルミナ及びジルコニアの原料を電気炉に
装入した後、ブローイング（Blowing）工法を施してジ
ルコニアが添加されたアルミナ―シリカ系の繊維を製造
するが、それらの組成は、シリカ３５〜４７％、アルミ
ナ３０〜５０％及びジルコニア１５〜２３％で、安全使
用温度は１４３０℃、繊維の平均直径は３．０〜３．５
μｍである。次いで、前記セラミック繊維を真空下で成
型して断熱材を製造するために、粉砕器内のスクリーン
網の大きさを調節しながら粉砕を行ってセラミック繊維
の平均長さが１００〜９００μｍになるように長さを調
節して断熱材の密度を１２０〜３５０ｋｇ／ｍ3前後、
即ち、断熱材内の繊維充填率を約５〜１３％の範囲にさ
せ、更に、熱的及び機械的な物性を向上させるために適
切な有機／無機結合剤を添加して、断熱材のベースとな
るセラミック繊維の配向分布が３次元的にになるように
誘導して、繊維間の結合を効率的に極大化させる。
は、シリカ、アルミナ及びジルコニアの原料を電気炉に
装入した後、ブローイング（Blowing）工法を施してジ
ルコニアが添加されたアルミナ―シリカ系の繊維を製造
するが、それらの組成は、シリカ３５〜４７％、アルミ
ナ３０〜５０％及びジルコニア１５〜２３％で、安全使
用温度は１４３０℃、繊維の平均直径は３．０〜３．５
μｍである。次いで、前記セラミック繊維を真空下で成
型して断熱材を製造するために、粉砕器内のスクリーン
網の大きさを調節しながら粉砕を行ってセラミック繊維
の平均長さが１００〜９００μｍになるように長さを調
節して断熱材の密度を１２０〜３５０ｋｇ／ｍ3前後、
即ち、断熱材内の繊維充填率を約５〜１３％の範囲にさ
せ、更に、熱的及び機械的な物性を向上させるために適
切な有機／無機結合剤を添加して、断熱材のベースとな
るセラミック繊維の配向分布が３次元的にになるように
誘導して、繊維間の結合を効率的に極大化させる。
【０００７】一方、前記セラミック繊維の製造工程で発
生した未繊維化粒子（以下、ショット（shot）と称す）
をショット除去装置を使用して除去する前処理段階とし
て、繊維集合体内に含有された粒径５０μｍ以上のショ
ットの含有量を１ｗｔ％以下に維持する。このようにす
ると、このようにショットが除去された高純度の繊維状
のみを利用して断熱材を製造することができるため、熱
伝導率を低下させ、機械的な強度を向上させると共に、
より低密度を有する断熱材を製造することができる。こ
のとき、前記前処理されたセラミック繊維を利用して高
温及び常温での結合体を形成するためには結合剤が要求
されるが、該結合剤を人為的に繊維と繊維間の接触点に
選択的に位置させることによって、低密度を維持しなが
らも高強度が発現される断熱材を製造することができ
る。
生した未繊維化粒子（以下、ショット（shot）と称す）
をショット除去装置を使用して除去する前処理段階とし
て、繊維集合体内に含有された粒径５０μｍ以上のショ
ットの含有量を１ｗｔ％以下に維持する。このようにす
ると、このようにショットが除去された高純度の繊維状
のみを利用して断熱材を製造することができるため、熱
伝導率を低下させ、機械的な強度を向上させると共に、
より低密度を有する断熱材を製造することができる。こ
のとき、前記前処理されたセラミック繊維を利用して高
温及び常温での結合体を形成するためには結合剤が要求
されるが、該結合剤を人為的に繊維と繊維間の接触点に
選択的に位置させることによって、低密度を維持しなが
らも高強度が発現される断熱材を製造することができ
る。
【０００８】且つ、セラミック繊維の表面は一般に弱い
負電荷を有しているため、強い負電荷を有する無機結合
剤のコロイダルシリカと結合させると、電気的な反発力
が発生して容易に結合されない。そこで、同様の表面電
荷を有する両物質を結合させるために、反対の電荷を有
する凝集剤を使用するか、または、スラリーのｐＨを調
節してそれらを結合させる。ところが、凝集剤及びｐＨ
の調節により両物質を結合させると、無機バインダーで
あるコロイダルシリカの結合度、即ち、凝集度が増加す
るため、繊維間の接触点よりも繊維の表面に凝集された
塊として多量分布し、よって、実質的に投入された結合
剤の量に対比して繊維間の結合力は大きく増進されな
い。従って、繊維間の接触点に結合剤を集中させるため
には結合剤の凝集度を適切に調節する必要がある。そこ
で、本発明においては、表面の正電荷量を調節して製造
された水溶性ポリアクリルアマイド共重合体エマルジョ
ンを使用して、凝集される無機結合剤であるコロイダル
シリカの粒子サイズを調節し、このとき、結合された共
重合体及びコロイダルシリカは、乾燥させると繊維間の
接触点に存在するため、少量の無機結合剤を使用しても
高い機械的強度を発揮することができる。なお、乾燥の
際、繊維間の接触点に結合剤を一層容易に集中させるた
めに、メチルセルローズ系の増粘剤を使用してスラリー
の粘度を調節する。
負電荷を有しているため、強い負電荷を有する無機結合
剤のコロイダルシリカと結合させると、電気的な反発力
が発生して容易に結合されない。そこで、同様の表面電
荷を有する両物質を結合させるために、反対の電荷を有
する凝集剤を使用するか、または、スラリーのｐＨを調
節してそれらを結合させる。ところが、凝集剤及びｐＨ
の調節により両物質を結合させると、無機バインダーで
あるコロイダルシリカの結合度、即ち、凝集度が増加す
るため、繊維間の接触点よりも繊維の表面に凝集された
塊として多量分布し、よって、実質的に投入された結合
剤の量に対比して繊維間の結合力は大きく増進されな
い。従って、繊維間の接触点に結合剤を集中させるため
には結合剤の凝集度を適切に調節する必要がある。そこ
で、本発明においては、表面の正電荷量を調節して製造
された水溶性ポリアクリルアマイド共重合体エマルジョ
ンを使用して、凝集される無機結合剤であるコロイダル
シリカの粒子サイズを調節し、このとき、結合された共
重合体及びコロイダルシリカは、乾燥させると繊維間の
接触点に存在するため、少量の無機結合剤を使用しても
高い機械的強度を発揮することができる。なお、乾燥の
際、繊維間の接触点に結合剤を一層容易に集中させるた
めに、メチルセルローズ系の増粘剤を使用してスラリー
の粘度を調節する。
【０００９】一方、無機結合剤としてコロイダルシリカ
のみを単独で使用する場合には、真空成形を施した後に
乾燥を行うと、結合剤が繊維の表面に多量移動するた
め、断熱材の内外部における結合剤の分布が不均一にな
って、体積分率の偏差が増加し、よって、熱的及び機械
的な物性が低下する。特に、無機結合剤が内部へ移動す
る現象が著しく現れるため、繊維間の結合力が弱化して
相対的に強度が低下されるため、本発明に係る実施例で
は、結合剤として表面が負イオンを有する無機結合剤の
コロイダルシリカ及び有機結合剤、または、表面が正イ
オンを有する無機結合剤のコロイダルアルミナなどを使
用し、更に、乾燥時の結合力を極大化するために、無機
結合剤の大きさを適切に調節して成形体の表面への結合
体の移動を低下させ、且つ、断熱材内部のベースとなる
繊維間の接触点における結合剤の分布を増加させて物性
を増進させている。
のみを単独で使用する場合には、真空成形を施した後に
乾燥を行うと、結合剤が繊維の表面に多量移動するた
め、断熱材の内外部における結合剤の分布が不均一にな
って、体積分率の偏差が増加し、よって、熱的及び機械
的な物性が低下する。特に、無機結合剤が内部へ移動す
る現象が著しく現れるため、繊維間の結合力が弱化して
相対的に強度が低下されるため、本発明に係る実施例で
は、結合剤として表面が負イオンを有する無機結合剤の
コロイダルシリカ及び有機結合剤、または、表面が正イ
オンを有する無機結合剤のコロイダルアルミナなどを使
用し、更に、乾燥時の結合力を極大化するために、無機
結合剤の大きさを適切に調節して成形体の表面への結合
体の移動を低下させ、且つ、断熱材内部のベースとなる
繊維間の接触点における結合剤の分布を増加させて物性
を増進させている。
【００１０】以下、本発明に係る低密度及び高強度を有
する断熱材の製造方法に対して説明する。先ず、セラミ
ック繊維に無機結合剤及び有機結合剤を添加してスラリ
ーを製造し、該スラリーをモールドを利用して真空下の
成型を行った後、成形された結合体内への結合剤の移動
を低下させるために電子波加熱装置を使用して乾燥させ
る。次いで、このように製造された断熱材を高温で使用
すると、非晶質であるセラミック繊維が結晶質に相が変
更して、収縮が発生するため、相の変更による収縮を事
前に防止して高温で強度を発現させるために、１０００
〜１４００℃で１〜３時間ほど熱処理を施して、ムライ
ト（mullite）及びジルコニア結晶を析出させて、成形
体を製造する。
する断熱材の製造方法に対して説明する。先ず、セラミ
ック繊維に無機結合剤及び有機結合剤を添加してスラリ
ーを製造し、該スラリーをモールドを利用して真空下の
成型を行った後、成形された結合体内への結合剤の移動
を低下させるために電子波加熱装置を使用して乾燥させ
る。次いで、このように製造された断熱材を高温で使用
すると、非晶質であるセラミック繊維が結晶質に相が変
更して、収縮が発生するため、相の変更による収縮を事
前に防止して高温で強度を発現させるために、１０００
〜１４００℃で１〜３時間ほど熱処理を施して、ムライ
ト（mullite）及びジルコニア結晶を析出させて、成形
体を製造する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に対して説
明する。実施例 先ず、粉砕器内のスクリーン網の大きさを５ｍｍに調節
してジルコニアの添加されたアルミナシリカ繊維を粉砕
し、繊維の平均長さを２５０〜３００μｍ範囲内に調節
した後、ショット除去装置を使用して粒径５０μｍ以上
のショットを除去して、繊維集合体内に含有される粒径
５０μｍ以上のショット含有量を１ｗｔ％以下に抑制し
た。次いで、撹拌器内にセラミック繊維を１５ｗｔ％添
加してスラリー溶液７５０ｗｔ％に対比して２％になる
ように調整した後、前記スラリー溶液７５０ｗｔ％中の
コロイダルシリカの固形分が５％になるように無機結合
剤のコロイダルシリカ（固形分：４０ｗｔ％）を９４ｗ
ｔ％添加して３分間撹拌した後、繊維を１５ｗｔ％投入
して１０分間２０００ｒｐｍで撹拌した。次いで、有機
結合剤のメチルセルローズ（固形分：０．５ｗｔ％）を
５０ｗｔ％添加して６００ｒｐｍで３分間撹拌し、更
に、ポリアクリルアマイド系の共重合体エマルジョン
（固形分：０．５ｗｔ％）を３０ｗｔ％添加して６００
ｒｐｍで３分間撹拌した後、真空圧を０．４７〜０．６
１ａｔｍに３分間維持しながら真空下で成形を施した。
次いで、製造された成形体を電子波加熱装置で３０分間
乾燥した後、強度を増進させるために１３００℃で２時
間の間電気炉で熱処理を施してムライト及びジルコニア
結晶を析出させて成形体の断熱材を製造した。
明する。実施例 先ず、粉砕器内のスクリーン網の大きさを５ｍｍに調節
してジルコニアの添加されたアルミナシリカ繊維を粉砕
し、繊維の平均長さを２５０〜３００μｍ範囲内に調節
した後、ショット除去装置を使用して粒径５０μｍ以上
のショットを除去して、繊維集合体内に含有される粒径
５０μｍ以上のショット含有量を１ｗｔ％以下に抑制し
た。次いで、撹拌器内にセラミック繊維を１５ｗｔ％添
加してスラリー溶液７５０ｗｔ％に対比して２％になる
ように調整した後、前記スラリー溶液７５０ｗｔ％中の
コロイダルシリカの固形分が５％になるように無機結合
剤のコロイダルシリカ（固形分：４０ｗｔ％）を９４ｗ
ｔ％添加して３分間撹拌した後、繊維を１５ｗｔ％投入
して１０分間２０００ｒｐｍで撹拌した。次いで、有機
結合剤のメチルセルローズ（固形分：０．５ｗｔ％）を
５０ｗｔ％添加して６００ｒｐｍで３分間撹拌し、更
に、ポリアクリルアマイド系の共重合体エマルジョン
（固形分：０．５ｗｔ％）を３０ｗｔ％添加して６００
ｒｐｍで３分間撹拌した後、真空圧を０．４７〜０．６
１ａｔｍに３分間維持しながら真空下で成形を施した。
次いで、製造された成形体を電子波加熱装置で３０分間
乾燥した後、強度を増進させるために１３００℃で２時
間の間電気炉で熱処理を施してムライト及びジルコニア
結晶を析出させて成形体の断熱材を製造した。
【００１２】図１及び図２は、このように製造された断
熱材の内部を示した走査顕微鏡写真である。写真から確
認できるように、セラミック繊維が３次元的に均一に分
布し、倍率を拡大した図２の円で表示された部分から、
無機結合剤であるコロイダルシリカが繊維の表面ではな
く繊維間の接触点に効率的に結合されていることが確認
される。なお、機械的物性を測定するために、上述した
のと同様な条件で曲げ強度測定用の試片を製造し、７個
ずつ測定した結果、平均密度２００ｋｇ／ｍ3において
１．９８０±０．１２１ＭＰａの強度値を示し、１１０
０℃で約０．１９Ｗ／ｍＫの熱伝導度を示している。
熱材の内部を示した走査顕微鏡写真である。写真から確
認できるように、セラミック繊維が３次元的に均一に分
布し、倍率を拡大した図２の円で表示された部分から、
無機結合剤であるコロイダルシリカが繊維の表面ではな
く繊維間の接触点に効率的に結合されていることが確認
される。なお、機械的物性を測定するために、上述した
のと同様な条件で曲げ強度測定用の試片を製造し、７個
ずつ測定した結果、平均密度２００ｋｇ／ｍ3において
１．９８０±０．１２１ＭＰａの強度値を示し、１１０
０℃で約０．１９Ｗ／ｍＫの熱伝導度を示している。
【００１３】比較例１ 前記実施例と同じ条件の繊維１５ｗｔ％を添加してスラ
リー溶液７５０ｗｔ％に対比して２％となるように調整
した。スラリー溶液７５０ｗｔ％の中のコロイダルシリ
カの固形分が５％になるように無機結合剤であるコロイ
ダルシリカ（固形分：４０ｗｔ％）を９４ｗｔ％添加し
て３分間撹拌した後、繊維を１５ｗｔ％投入して２００
０ｒｐｍで１０分間撹拌した後、有機結合剤を添加せず
に０．４７〜０．６１ａｔｍの真空圧で３分間維持しな
がら真空成形を行った。その後、前記実施例と同様の条
件で乾燥、熱処理を施して成形体を製造した。その結
果、実施例に比べてセラミック繊維の配向性が２次元的
に分布され、成形体の乾燥段階で無機結合剤であるコロ
イダルシリカが成形体の表面に多量移動するため、繊維
間接触点に結合された頻度が低下している。且つ、機械
的物性を測定するために、曲げ強度測定用の試片を製造
して７個ずつ測定した結果、平均密度２００ｋｇ／ｍ3
において１．２４６±０．２２４ＭＰａの強度値を示し
ている。
リー溶液７５０ｗｔ％に対比して２％となるように調整
した。スラリー溶液７５０ｗｔ％の中のコロイダルシリ
カの固形分が５％になるように無機結合剤であるコロイ
ダルシリカ（固形分：４０ｗｔ％）を９４ｗｔ％添加し
て３分間撹拌した後、繊維を１５ｗｔ％投入して２００
０ｒｐｍで１０分間撹拌した後、有機結合剤を添加せず
に０．４７〜０．６１ａｔｍの真空圧で３分間維持しな
がら真空成形を行った。その後、前記実施例と同様の条
件で乾燥、熱処理を施して成形体を製造した。その結
果、実施例に比べてセラミック繊維の配向性が２次元的
に分布され、成形体の乾燥段階で無機結合剤であるコロ
イダルシリカが成形体の表面に多量移動するため、繊維
間接触点に結合された頻度が低下している。且つ、機械
的物性を測定するために、曲げ強度測定用の試片を製造
して７個ずつ測定した結果、平均密度２００ｋｇ／ｍ3
において１．２４６±０．２２４ＭＰａの強度値を示し
ている。
【００１４】比較例２ 前記実施例と同じ条件の繊維１５ｗｔ％を添加してスラ
リー溶液７５０ｗｔ％に対比して２％となるように調整
した。繊維１５ｗｔ％に対しスラリー溶液７５０ｗｔ％
中に、コロイダルシリカ（固形分：４％）と無機結合剤
のコロイダルアルミナ（固形分：４ｗｔ％）とを混合し
て２０ｗｔ％添加して１０分間撹拌した後、０．４７〜
０．６１ａｔｍの真空圧で３分間維持しながら真空成形
を行った。その後、前記実施例と同様の条件で乾燥、熱
処理を施して成形体を製造した。その結果、セラミック
繊維の配向性は３次元的に分布されているが、前記実施
例に比べて無機結合剤が繊維間の接触点よりは繊維の表
面に凝集して多量分布した。且つ、機械的物性を測定す
るために曲げ強度測定用の試片を製造して７個ずつ測定
した結果、平均密度２００ｋｇ／ｍ3において０．９７
４±０．０８７ＭＰａの強度値を示している。
リー溶液７５０ｗｔ％に対比して２％となるように調整
した。繊維１５ｗｔ％に対しスラリー溶液７５０ｗｔ％
中に、コロイダルシリカ（固形分：４％）と無機結合剤
のコロイダルアルミナ（固形分：４ｗｔ％）とを混合し
て２０ｗｔ％添加して１０分間撹拌した後、０．４７〜
０．６１ａｔｍの真空圧で３分間維持しながら真空成形
を行った。その後、前記実施例と同様の条件で乾燥、熱
処理を施して成形体を製造した。その結果、セラミック
繊維の配向性は３次元的に分布されているが、前記実施
例に比べて無機結合剤が繊維間の接触点よりは繊維の表
面に凝集して多量分布した。且つ、機械的物性を測定す
るために曲げ強度測定用の試片を製造して７個ずつ測定
した結果、平均密度２００ｋｇ／ｍ3において０．９７
４±０．０８７ＭＰａの強度値を示している。
【００１５】比較例３ 前記実施例と比較するために、既存の汎用セラミック繊
維を利用して製造された高温断熱材の走査顕微鏡写真を
図３に示した。図３から分かるように、セラミック繊維
間に有機／無機結合剤を凝集させるために結合剤が多量
使用され、よって、断熱材自体の密度が高くなっている
ため、低密度下で高い熱的及び機械的物性が要求される
製品には使用することができない。前記汎用セラミック
断熱材は、密度２６０ｋｇ／ｍ3において０．３２０Ｍ
Ｐａの強度値を示し、１１００℃で約０．２２Ｗ／ｍＫ
の熱伝導率を示している。
維を利用して製造された高温断熱材の走査顕微鏡写真を
図３に示した。図３から分かるように、セラミック繊維
間に有機／無機結合剤を凝集させるために結合剤が多量
使用され、よって、断熱材自体の密度が高くなっている
ため、低密度下で高い熱的及び機械的物性が要求される
製品には使用することができない。前記汎用セラミック
断熱材は、密度２６０ｋｇ／ｍ3において０．３２０Ｍ
Ｐａの強度値を示し、１１００℃で約０．２２Ｗ／ｍＫ
の熱伝導率を示している。
【００１６】以上のように実施例及び比較例からも分か
るように、セラミック繊維を結合させるための結合剤と
して無機結合剤のコロイダルシリカのみを使用した場
合、及び、該セラミック繊維を結合させるための結合剤
として無機結合剤のコロイダルシリカと無機結合剤のコ
ロイダルアルミナとを混合して使用した場合よりは、無
機結合剤のコロイダルシリカに有機結合剤のメチルセル
ローズ及びポリアクリルアマイド系の共重合体エマルジ
ョンなどを繊維対比１．７〜３．３ｗｔ％添加して製造
した場合に、結合体内部の繊維間の配向性を３次元的に
向上させ、亀裂または積層のない均一な分布をさせ、更
に、結合剤を繊維間の接触点に効率的に集中させるた
め、低密度で熱的及び機械的特性に優れた高温断熱材を
製造することができる。
るように、セラミック繊維を結合させるための結合剤と
して無機結合剤のコロイダルシリカのみを使用した場
合、及び、該セラミック繊維を結合させるための結合剤
として無機結合剤のコロイダルシリカと無機結合剤のコ
ロイダルアルミナとを混合して使用した場合よりは、無
機結合剤のコロイダルシリカに有機結合剤のメチルセル
ローズ及びポリアクリルアマイド系の共重合体エマルジ
ョンなどを繊維対比１．７〜３．３ｗｔ％添加して製造
した場合に、結合体内部の繊維間の配向性を３次元的に
向上させ、亀裂または積層のない均一な分布をさせ、更
に、結合剤を繊維間の接触点に効率的に集中させるた
め、低密度で熱的及び機械的特性に優れた高温断熱材を
製造することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る低密
度及び高強度を有する断熱材の製造方法においては、低
密度及び高強度を有する断熱材を製造して設置作業が容
易になり、且つ、低荷重の断熱材が要求される分野で効
率的に活用し得るという効果がある。
度及び高強度を有する断熱材の製造方法においては、低
密度及び高強度を有する断熱材を製造して設置作業が容
易になり、且つ、低荷重の断熱材が要求される分野で効
率的に活用し得るという効果がある。
【図１】本発明に係る低密度及び高強度を有する断熱材
を示した走査顕微鏡写真である。
を示した走査顕微鏡写真である。
【図２】図１の高倍率写真である。
【図３】従来の汎用断熱材を示した走査顕微鏡写真であ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朴 學 成 大韓民国京畿道水源市八達区印契洞949− 22 未來ソビラＡ−201 (72)発明者 尹 鐘 旭 大韓民国京畿道水源市勸善区高騰洞 金剛 アパート ガ−204
Claims (14)
- 【請求項１】 ジルコニアが添加されたアルミナ―シリ
カ系のセラミック繊維と、該セラミック繊維に選択的に
濃度調節されて添加され、それら繊維間の接触点に集中
される無機結合剤及び有機結合剤とからなる低密度及び
高強度を有する断熱材。 - 【請求項２】 前記セラミック繊維は、シリカ３５〜４
７％、アルミナ３０〜５０％及びジルコニア１５〜２３
％からなることを特徴とする、請求項１記載の低密度及
び高強度を有する断熱材。 - 【請求項３】 前記セラミック繊維の平均長さは、１０
０〜９００μｍであることを特徴とする、請求項１記載
の低密度及び高強度を有する断熱材。 - 【請求項４】 前記セラミック繊維の密度は、１２０〜
３５０ｋｇ／ｍ3であることを特徴とする、請求項１記
載の低密度及び高強度を有する断熱材。 - 【請求項５】 前記セラミック繊維は、粒径５０μｍ以
上の未繊維化された粒子を１ｗｔ％以下含有することを
特徴とする、請求項１記載の低密度及び高強度を有する
断熱材。 - 【請求項６】 前記無機結合剤としては、コロイダルシ
リカまたはコロイダルアルミナが使用されることを特徴
とする、請求項１記載の低密度及び高強度を有する断熱
材。 - 【請求項７】 前記無機結合剤の添加比率は、繊維対比
３〜１０ｗｔ％であることを特徴とする、請求項６記載
の低密度及び高強度を有する断熱材。 - 【請求項８】 前記有機結合剤としては、メチルセルロ
ーズまたはポリアクリルアマイド系の共重合体エマルジ
ョンが使用されることを特徴とする、請求項１記載の低
密度及び高強度を有する断熱材。 - 【請求項９】 前記有機結合剤の添加比率は、繊維対比
１．７〜３．３ｗｔ％あることを特徴とする、請求項８
記載の低密度及び高強度を有する断熱材。 - 【請求項１０】 シリカ、アルミナ及びジルコニアを使
用してセラミック繊維を製造する工程と、 該セラミック繊維に無機結合剤及び有機結合剤を添加し
てスラリーを製造する工程と、 該スラリーを真空成型する工程と、 該成型されたセラミック繊維を乾燥させる工程と、 該乾燥されたセラミック繊維に熱処理を施す工程と、を
順次行うことを特徴とする、低密度及び高強度を有する
断熱材の製造方法。 - 【請求項１１】 前記セラミック繊維を製造するとき、
未繊維化された粒子を除去して粒径５０μｍ以上の未繊
維化された粒子の含有量を１ｗｔ％以下に維持させるこ
とを特徴とする、請求項１０記載の低密度及び高強度を
有する断熱材の製造方法。 - 【請求項１２】 前記無機結合剤の凝集サイズを調節し
て繊維間の接触点に前記無機結合剤を結合させることを
特徴とする、請求項１０記載の低密度及び高強度を有す
る断熱材の製造方法。 - 【請求項１３】 前記有機結合剤としてメチルセルロー
ズ系の増粘剤を使用して前記スラリーの粘度を調節する
ことを特徴とする、請求項１０記載の低密度及び高強度
を有する断熱材の製造方法。 - 【請求項１４】 前記熱処理は、１０００〜１４００℃
の温度下で施すことを特徴とする、請求項１０記載の低
密度及び高強度を有する断熱材の製造方法。
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|---|---|---|---|
| KR1019990028003A KR20010009582A (ko) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | 저밀도 고강도의 단열재 및 그 제조방법 |
| KR28003/1999 | 1999-07-12 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3532508B2 JP3532508B2 (ja) | 2004-05-31 |
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ID=19601042
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000206081A Expired - Lifetime JP3532508B2 (ja) | 1999-07-12 | 2000-07-07 | 低密度及び高強度を有する断熱材及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| KR (1) | KR20010009582A (ja) |
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| WO2003004438A3 (en) * | 2001-07-06 | 2004-04-08 | 3M Innovative Properties Co | Inorganic fiber substrates for exhaust systems and methods of making same |
| JP2010159190A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Nichias Corp | 無機質成形体 |
| JP2018108917A (ja) * | 2016-10-24 | 2018-07-12 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 低密度、高気孔率のセラミック部分品の付加製造のための前駆体材料、及びそれを生産する方法 |
| CN110467442A (zh) * | 2019-09-11 | 2019-11-19 | 江西萍瓷实业有限公司 | 一种高强度瓷绝缘子及其制备方法 |
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| US7201572B2 (en) * | 2003-01-08 | 2007-04-10 | 3M Innovative Properties Company | Ceramic fiber composite and method for making the same |
| KR101148724B1 (ko) * | 2003-01-22 | 2012-05-29 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 성형 3차원 절연체 |
| JP2004330280A (ja) * | 2003-05-12 | 2004-11-25 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ３次元形状を有する耐熱セラミックコアとその鋳造品の製造方法 |
| EP1931862B2 (en) * | 2005-09-08 | 2013-12-04 | 3M Innovative Properties Company | Holding material for pollution control element and pollution control apparatus |
| KR100894672B1 (ko) * | 2006-05-22 | 2009-04-24 | 최봉환 | 고단열재용 세라믹 파이버 성형체 및 이의 제조방법 |
| EP2231390A4 (en) * | 2007-12-14 | 2012-12-05 | 3M Innovative Properties Co | FIBER UNIT |
| WO2009079233A2 (en) * | 2007-12-14 | 2009-06-25 | 3M Innovative Properties Company | Proppants and uses thereof |
| US20100263870A1 (en) * | 2007-12-14 | 2010-10-21 | Dean Michael Willberg | Methods of contacting and/or treating a subterranean formation |
| CA2708220C (en) * | 2007-12-14 | 2016-04-12 | 3M Innovative Properties Company | Methods of treating subterranean wells using changeable additives |
| JPWO2010113708A1 (ja) * | 2009-03-30 | 2012-10-11 | 三菱マテリアル株式会社 | 太陽電池モジュールの製造方法 |
| KR101123906B1 (ko) * | 2010-09-03 | 2012-03-23 | 주식회사 포스코 | 단열 세라믹스 및 그의 제조방법 |
| WO2013035645A1 (ja) * | 2011-09-07 | 2013-03-14 | 三菱樹脂株式会社 | 無機繊維成形体及びその製造方法 |
| CN105408017B (zh) * | 2013-08-01 | 2018-10-26 | 英派尔科技开发有限公司 | 用于反应器的耐腐蚀表面 |
| CN112521126B (zh) * | 2020-12-02 | 2022-05-24 | 江苏南瓷绝缘子股份有限公司 | 一种特高压输电线用高强度悬式绝缘子及其制备方法 |
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| US4174331A (en) | 1972-06-23 | 1979-11-13 | The Carborundum Company | Refractory moldable composition containing ceramic fiber and colloidal silica |
| US3835054A (en) | 1972-07-10 | 1974-09-10 | Nalco Chemical Co | Method for preparation of thermal insulation board |
| JPS604151B2 (ja) * | 1975-09-29 | 1985-02-01 | トヨタ自動車株式会社 | マニホールド・リアクター用セラミツク繊維成形体 |
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1999
- 1999-07-12 KR KR1019990028003A patent/KR20010009582A/ko not_active Application Discontinuation
-
2000
- 2000-07-07 JP JP2000206081A patent/JP3532508B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2000-07-10 US US09/613,156 patent/US6444600B1/en not_active Expired - Lifetime
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| JP3532508B2 (ja) | 2004-05-31 |
| KR20010009582A (ko) | 2001-02-05 |
| US6444600B1 (en) | 2002-09-03 |
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