JP2001080970A - 繊維強化複合不定形耐熱組成物並びに繊維強化複合耐熱成形体 - Google Patents
繊維強化複合不定形耐熱組成物並びに繊維強化複合耐熱成形体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 弾塑性破壊靭性値、破壊エネルギー、熱衝撃
抵抗性が著しく向上された繊維強化複合不定形耐熱組成
物及び、高強度で熱衝撃抵抗性に優れた繊維強化複合耐
熱成形体を提供する。 【解決手段】 骨材部と結合部とからでなり、骨材部に
少なくともＳｉＣを含むと共に、アスペクト比（長さ／
直径）が１０００乃至１００の範囲のＳｉＣ長繊維のチ
ョップで結合部が強化されている繊維強化複合不定形耐
熱組成物及び、前記組成物を成形、乾燥してなる繊維強
化複合不定形耐熱成形体とによって、前記課題を解決し
た。
抵抗性が著しく向上された繊維強化複合不定形耐熱組成
物及び、高強度で熱衝撃抵抗性に優れた繊維強化複合耐
熱成形体を提供する。 【解決手段】 骨材部と結合部とからでなり、骨材部に
少なくともＳｉＣを含むと共に、アスペクト比（長さ／
直径）が１０００乃至１００の範囲のＳｉＣ長繊維のチ
ョップで結合部が強化されている繊維強化複合不定形耐
熱組成物及び、前記組成物を成形、乾燥してなる繊維強
化複合不定形耐熱成形体とによって、前記課題を解決し
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱組成物に関
し、特に、成形、乾燥した際に、弾塑性破壊靭性、破壊
エネルギー、熱衝撃抵抗性が著しく向上された繊維強化
複合耐熱成形体となる繊維強化複合不定形耐熱組成物及
び当該組成物を成形、乾燥して得た繊維強化複合耐熱成
形体に関する。
し、特に、成形、乾燥した際に、弾塑性破壊靭性、破壊
エネルギー、熱衝撃抵抗性が著しく向上された繊維強化
複合耐熱成形体となる繊維強化複合不定形耐熱組成物及
び当該組成物を成形、乾燥して得た繊維強化複合耐熱成
形体に関する。
【０００２】
【従来の技術】オールドセラミックスの範疇に属する耐
火物は大分類として定形耐火物、不定形耐火物に分けら
れ、不定形耐火物はキャスタブル、プラスチック、ラミ
ング材、吹き付け材等に更に分類される。
火物は大分類として定形耐火物、不定形耐火物に分けら
れ、不定形耐火物はキャスタブル、プラスチック、ラミ
ング材、吹き付け材等に更に分類される。
【０００３】この中で、キャスタブルには通常のキャス
タブルの他、高強度キャスタブルとして低セメントキャ
スタブル、超低セメントキャスタブル、セルフフローキ
ャスタブル、セメントレスキャスタブル等、各種のキャ
スタブルが使用目的に応じ、使用されている。
タブルの他、高強度キャスタブルとして低セメントキャ
スタブル、超低セメントキャスタブル、セルフフローキ
ャスタブル、セメントレスキャスタブル等、各種のキャ
スタブルが使用目的に応じ、使用されている。
【０００４】高強度キャスタブルの結合部（マトリック
ス部）にはアルミナセメントの他、減水効果が高く、チ
クソトロピック性能を付与し、球形状によるベアリング
効果の高い微細な１ミクロン以下の超微粉末、例えば、
マイクロシリカ（ヒュームドシリカ）、クロミア、チタ
ン、ジルコニア、アルミナが使用される。アルミナセメ
ントと超微粉末の合量は１〜１５重量％程度である。耐
火物の結合部を構成するこれらの微粉は、相互に関係し
合い、充填度の高い（空隙の少ない）マトリックスを構
成する。この際調合物の流動性はチクソトロピック効果
を含め添加水分量は最小となる。
ス部）にはアルミナセメントの他、減水効果が高く、チ
クソトロピック性能を付与し、球形状によるベアリング
効果の高い微細な１ミクロン以下の超微粉末、例えば、
マイクロシリカ（ヒュームドシリカ）、クロミア、チタ
ン、ジルコニア、アルミナが使用される。アルミナセメ
ントと超微粉末の合量は１〜１５重量％程度である。耐
火物の結合部を構成するこれらの微粉は、相互に関係し
合い、充填度の高い（空隙の少ない）マトリックスを構
成する。この際調合物の流動性はチクソトロピック効果
を含め添加水分量は最小となる。
【０００５】最も一般的な、マイクロシリカを配合した
キャスタブルでは、水分量は少なくても、極めて充填度
が高いために、乾燥工程で添加水分が拡散できず昇温に
よる急激な内在圧力により爆裂（水蒸気爆発）すること
がある。
キャスタブルでは、水分量は少なくても、極めて充填度
が高いために、乾燥工程で添加水分が拡散できず昇温に
よる急激な内在圧力により爆裂（水蒸気爆発）すること
がある。
【０００６】爆裂防止のために、直径十数ミクロンの有
機繊維（ポリプロピレン、パルプ等）を配合し、低温下
では、繊維とマトリックスの間隙の毛管現象を利用して
水分を出易くする方策がとられている。昇温により有機
繊維が熱により収縮し、セラミックスマトリックスとの
間隙が広がり、更に水分子が蒸発し易くなるが、最終的
には有機繊維は焼失し、後に微細な空孔が存在するよう
になる。この微細な空孔の存在によって、内在する高圧
水蒸気は更に出易くなるが、連続した空孔の存在は、ス
ラグやメタル等の浸入を受け入れ易くするため、耐食性
の面からは好ましく無い。
機繊維（ポリプロピレン、パルプ等）を配合し、低温下
では、繊維とマトリックスの間隙の毛管現象を利用して
水分を出易くする方策がとられている。昇温により有機
繊維が熱により収縮し、セラミックスマトリックスとの
間隙が広がり、更に水分子が蒸発し易くなるが、最終的
には有機繊維は焼失し、後に微細な空孔が存在するよう
になる。この微細な空孔の存在によって、内在する高圧
水蒸気は更に出易くなるが、連続した空孔の存在は、ス
ラグやメタル等の浸入を受け入れ易くするため、耐食性
の面からは好ましく無い。
【０００７】また、別途、水分子を排出する策として、
活性金属微粉（アルミニウム、その合金等）をキャスタ
ブル調合に少量配合し、ｐＨ、温度をコントロールし、
発生した水素ガス等の流路を利用することも採用されて
いる。
活性金属微粉（アルミニウム、その合金等）をキャスタ
ブル調合に少量配合し、ｐＨ、温度をコントロールし、
発生した水素ガス等の流路を利用することも採用されて
いる。
【０００８】いずれの方式も、組織中に連続した微細な
開気孔を形成しており、応力緩和による熱衝撃抵抗に
は、多少のメリットが認められるものの、気相反応、高
温の溶湯による液相反応にはあきらかにデメリットとな
る。
開気孔を形成しており、応力緩和による熱衝撃抵抗に
は、多少のメリットが認められるものの、気相反応、高
温の溶湯による液相反応にはあきらかにデメリットとな
る。
【０００９】一方、ニューセラミックスにおいて高温の
エネルギー分野、すなわちガスタービン、航空機用部材
等への適用例として、セラミックス系長繊維の三次元繊
維強化材料がある。これは繊維を立体的に配し、三次元
的にいずれからの応力に対しても同一となるよう配慮さ
れている。
エネルギー分野、すなわちガスタービン、航空機用部材
等への適用例として、セラミックス系長繊維の三次元繊
維強化材料がある。これは繊維を立体的に配し、三次元
的にいずれからの応力に対しても同一となるよう配慮さ
れている。
【００１０】これらの三次元繊維プリフォームは成形さ
れた繊維束間に空隙部が存在し、当該空隙部がマトリッ
クスによって充填されねばならない。充填方法として
は、スラリー含浸法、気相含浸法（ＣＶＩ法）、ポリマ
ー含浸法（ＰＩＰ法）などがある。
れた繊維束間に空隙部が存在し、当該空隙部がマトリッ
クスによって充填されねばならない。充填方法として
は、スラリー含浸法、気相含浸法（ＣＶＩ法）、ポリマ
ー含浸法（ＰＩＰ法）などがある。
【００１１】セラミックス系長繊維強化セラミックス基
複合材料ＣＦＣＣ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｆｉｂｅｒ
Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）、また
は、ＣＭＣ（Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍ
ｐｏｓｉｔｅ）と称されるものである。
複合材料ＣＦＣＣ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｆｉｂｅｒ
Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）、また
は、ＣＭＣ（Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍ
ｐｏｓｉｔｅ）と称されるものである。
【００１２】ＣＦＣＣ、ＣＭＣ等における組織の破壊に
至る亀裂の出発点は、繊維自体からではなく、マトリッ
クスから生成するものと考えられている。
至る亀裂の出発点は、繊維自体からではなく、マトリッ
クスから生成するものと考えられている。
【００１３】ＣＦＣＣ部材が損傷許容性（曲げ強度〜歪
み曲線）を有するには、マトリックス中を亀裂が伝播し
ても繊維が同時には破壊することなく、繊維表面層が滑
り層として亀裂の伝播を抑制したり緩和したりして、ブ
リッジングする機構をともなうことで、ブリッジング過
程でマトリックスから繊維が引き抜けることが重要であ
る。このためには繊維とマトリックスが固着しないよう
な材料設計が必要となる。
み曲線）を有するには、マトリックス中を亀裂が伝播し
ても繊維が同時には破壊することなく、繊維表面層が滑
り層として亀裂の伝播を抑制したり緩和したりして、ブ
リッジングする機構をともなうことで、ブリッジング過
程でマトリックスから繊維が引き抜けることが重要であ
る。このためには繊維とマトリックスが固着しないよう
な材料設計が必要となる。
【００１４】キャスタブルのマトリックスを構成する結
合機構は、基本的にはアルミナセメントボンド（水和反
応）である。マトリックスにおけるアルミナセメントボ
ンドがセラミックスボンド（焼結反応）に発達する温度
域は、約１２００℃前後と推定されており、それ以下の
温度では、繊維と反応し固着焼結することはない。
合機構は、基本的にはアルミナセメントボンド（水和反
応）である。マトリックスにおけるアルミナセメントボ
ンドがセラミックスボンド（焼結反応）に発達する温度
域は、約１２００℃前後と推定されており、それ以下の
温度では、繊維と反応し固着焼結することはない。
【００１５】キャスタブルに無機質系長繊維を配合した
系、例えばキャスタブルにＳｉＣ長繊維を配合した系で
は、セラミックスボンド（焼結反応）に発達する温度域
までの間では、繊維は繊維のままで存在しており、高温
下において有効な繊維の特性を保持していると推測され
る。
系、例えばキャスタブルにＳｉＣ長繊維を配合した系で
は、セラミックスボンド（焼結反応）に発達する温度域
までの間では、繊維は繊維のままで存在しており、高温
下において有効な繊維の特性を保持していると推測され
る。
【００１６】従来より、耐熱衝撃性に優れた素材とし
て、一般的な低膨張性素材即ち、べタースポジュメンＬ
ＡＳ（Ｌｉ２０−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）、コージェラ
イトＭＡＳ（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）、チタン
酸アルミＡＴ（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２）、並びに溶融石
英ガラス（ＳｉＯ２）、カーボン材料、ＢＮ（窒化ホウ
素）などが目的に応じ、使用されてきた。
て、一般的な低膨張性素材即ち、べタースポジュメンＬ
ＡＳ（Ｌｉ２０−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）、コージェラ
イトＭＡＳ（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）、チタン
酸アルミＡＴ（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２）、並びに溶融石
英ガラス（ＳｉＯ２）、カーボン材料、ＢＮ（窒化ホウ
素）などが目的に応じ、使用されてきた。
【００１７】しかし、べタースポジュメンＬＡＳ（Ｌｉ
２０−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）では耐熱性、耐食性が不
足し、コージェライトＭＡＳ（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−Ｓ
ｉＯ ２）では、熱膨張特性値が高く耐熱衝撃性に難があ
り、チタン酸アルミＡＴ（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２）では
衝撃に対して脆いなど物理的強度不足が問題とされてき
た。溶融石英ガラスは耐熱衝撃性には優れるが、化学反
応面で問題となることがあり、カーボン材料、ならびに
窒化ホウ素においては、大気雰囲気下で酸化による損
耗、ホウ素の酸化等による耐熱性の低下など、使い難い
面も指摘されている。いずれの材質もほぼ弾性体に近
く、カーボン材料を除き塑性変型をすることはない。
２０−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）では耐熱性、耐食性が不
足し、コージェライトＭＡＳ（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−Ｓ
ｉＯ ２）では、熱膨張特性値が高く耐熱衝撃性に難があ
り、チタン酸アルミＡＴ（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２）では
衝撃に対して脆いなど物理的強度不足が問題とされてき
た。溶融石英ガラスは耐熱衝撃性には優れるが、化学反
応面で問題となることがあり、カーボン材料、ならびに
窒化ホウ素においては、大気雰囲気下で酸化による損
耗、ホウ素の酸化等による耐熱性の低下など、使い難い
面も指摘されている。いずれの材質もほぼ弾性体に近
く、カーボン材料を除き塑性変型をすることはない。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】一般に高温耐熱部材
は、該部材の使用温度に達するまで、部材に破壊をもた
らす急激な熱歪みを与えないよう、常温から使用温度ま
で数時間、時には数十時間をかけ、徐々に予熱を行なう
ことが一般的である。かかる工程は、省エネルギーの面
からも、また高温下での現場作業量の削減の面からも、
更には高温下に曝される耐火部材そのものの寿命の面か
らも根本的な改良が望まれている。
は、該部材の使用温度に達するまで、部材に破壊をもた
らす急激な熱歪みを与えないよう、常温から使用温度ま
で数時間、時には数十時間をかけ、徐々に予熱を行なう
ことが一般的である。かかる工程は、省エネルギーの面
からも、また高温下での現場作業量の削減の面からも、
更には高温下に曝される耐火部材そのものの寿命の面か
らも根本的な改良が望まれている。
【００１９】また、耐火物は定形、不定形にかかわらず
一般には弾性体であり、熱膨張率が著しく異なる金属部
材との機械的接合は殆ど不可能であり、高温下での弾塑
性破壊靭性値の高い材質が望まれている。
一般には弾性体であり、熱膨張率が著しく異なる金属部
材との機械的接合は殆ど不可能であり、高温下での弾塑
性破壊靭性値の高い材質が望まれている。
【００２０】そこで、本発明は、繊維で強化されてお
り、成形、乾燥された際に、弾塑性破壊靭性が大幅に改
良され、耐熱衝撃性に優れた繊維強化複合耐熱成形体と
なる繊維強化複合不定形耐熱組成物及び当該組成物を成
形、乾燥してなる繊維強化複合耐熱成形体を提案するこ
とを目的としている。
り、成形、乾燥された際に、弾塑性破壊靭性が大幅に改
良され、耐熱衝撃性に優れた繊維強化複合耐熱成形体と
なる繊維強化複合不定形耐熱組成物及び当該組成物を成
形、乾燥してなる繊維強化複合耐熱成形体を提案するこ
とを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は、骨材部と結合
部とからでなり、骨材部に少なくともＳｉＣを含む不定
形耐火調合物の結合部（マトリックス部）に、無機質系
長繊維（アスペクト比の極めて高い無機質ファイバーと
してのＳｉＣ繊維）を配合強化すると共に、水和反応
（焼結ではない）によって結合部（マトリックス部）を
構成することにより、前記無機質系長繊維を長繊維のま
ま、結合部（マトリックス部）の構成要素とし、前記課
題を解決したものである。このように無機質系長繊維で
強化された素材は弾塑性破壊靭性が大幅に改良されてお
り、耐熱衝撃性に優れた繊維強化複合不定形耐熱組成物
となる。
部とからでなり、骨材部に少なくともＳｉＣを含む不定
形耐火調合物の結合部（マトリックス部）に、無機質系
長繊維（アスペクト比の極めて高い無機質ファイバーと
してのＳｉＣ繊維）を配合強化すると共に、水和反応
（焼結ではない）によって結合部（マトリックス部）を
構成することにより、前記無機質系長繊維を長繊維のま
ま、結合部（マトリックス部）の構成要素とし、前記課
題を解決したものである。このように無機質系長繊維で
強化された素材は弾塑性破壊靭性が大幅に改良されてお
り、耐熱衝撃性に優れた繊維強化複合不定形耐熱組成物
となる。
【００２２】セラミックス耐火物など、キャスタブル耐
火物の分野で従来公知の骨材部と結合部との配合に加え
て、当該結合部に有機系接合材で結束した無機質系長繊
維を配合し、このようにして得られる不定形耐火組成物
を乾燥し、昇温させる過程で、系に含まれている水分の
脱水を容易ならしめるとともに、有機系接合材が燃焼焼
失した後、前記無機質系長繊維をそのまま繊維状態で存
在させ、弾塑性破壊靭性に優れた結合部（マトリックス
部）を構成し、耐熱衝撃抵抗性に優れた繊維強化複合耐
熱成形体、すなわち、前記繊維強化複合不定形耐熱組成
物を乾燥して完全な脱水を行った成形体では、予熱を必
要とせずに、直接、高温の金属溶湯に浸漬することので
きる繊維強化複合耐熱成形体を提供することができる。
火物の分野で従来公知の骨材部と結合部との配合に加え
て、当該結合部に有機系接合材で結束した無機質系長繊
維を配合し、このようにして得られる不定形耐火組成物
を乾燥し、昇温させる過程で、系に含まれている水分の
脱水を容易ならしめるとともに、有機系接合材が燃焼焼
失した後、前記無機質系長繊維をそのまま繊維状態で存
在させ、弾塑性破壊靭性に優れた結合部（マトリックス
部）を構成し、耐熱衝撃抵抗性に優れた繊維強化複合耐
熱成形体、すなわち、前記繊維強化複合不定形耐熱組成
物を乾燥して完全な脱水を行った成形体では、予熱を必
要とせずに、直接、高温の金属溶湯に浸漬することので
きる繊維強化複合耐熱成形体を提供することができる。
【００２３】すなわち、本発明は、骨材部と結合部とか
らでなり、骨材部に少なくともＳｉＣを含むと共に、結
合部が無機質系長繊維のチョップで強化されていること
を特徴とする繊維強化複合不定形耐熱組成物である。
らでなり、骨材部に少なくともＳｉＣを含むと共に、結
合部が無機質系長繊維のチョップで強化されていること
を特徴とする繊維強化複合不定形耐熱組成物である。
【００２４】また、本発明が提案する他の繊維強化複合
不定形耐熱組成物は、骨材部と結合部とからでなり、骨
材部に少なくともＳｉＣを含むと共に、結合部がＳｉ
Ｃ、アルミナ、マイクロシリカ、アルミナセメントの中
の少なくとも一種以上から構成され、当該結合部が更に
無機質系長繊維のチョップで強化されていることを特徴
とする繊維強化複合不定形耐熱組成物である。
不定形耐熱組成物は、骨材部と結合部とからでなり、骨
材部に少なくともＳｉＣを含むと共に、結合部がＳｉ
Ｃ、アルミナ、マイクロシリカ、アルミナセメントの中
の少なくとも一種以上から構成され、当該結合部が更に
無機質系長繊維のチョップで強化されていることを特徴
とする繊維強化複合不定形耐熱組成物である。
【００２５】ここで、骨材部及び結合部としては、キャ
スタブル耐火物の分野に於いて、従来、公知のものを使
用することができる。例えば、骨材部としては、アルミ
ナ、ムライト、などを用いることができる。また、結合
部としては、ＳｉＣ、アルミナ、マイクロシリカ、アル
ミナセメントを用いることができるが、これらの中の少
なくとも一種以上を結合部に含んでいる構成とすること
が好ましい。
スタブル耐火物の分野に於いて、従来、公知のものを使
用することができる。例えば、骨材部としては、アルミ
ナ、ムライト、などを用いることができる。また、結合
部としては、ＳｉＣ、アルミナ、マイクロシリカ、アル
ミナセメントを用いることができるが、これらの中の少
なくとも一種以上を結合部に含んでいる構成とすること
が好ましい。
【００２６】前記において、少なくとも骨材部にＳｉＣ
を含むこととしたのは、熱伝導率が高く、耐熱性に優れ
ているという理由からであり、骨材部全体に対して、Ｓ
ｉＣが１５重量％〜８５重量％となるようにすることが
好ましい。
を含むこととしたのは、熱伝導率が高く、耐熱性に優れ
ているという理由からであり、骨材部全体に対して、Ｓ
ｉＣが１５重量％〜８５重量％となるようにすることが
好ましい。
【００２７】前記のように結合部（マトリックス部）を
無機質系長繊維のチョップで強化（ＣＦＲＭＣ）するこ
とにより、弾塑性破壊靭性値、破壊エネルギー、熱衝撃
抵抗性が著しく向上された繊維強化複合不定形耐熱組成
物を得ることができる。
無機質系長繊維のチョップで強化（ＣＦＲＭＣ）するこ
とにより、弾塑性破壊靭性値、破壊エネルギー、熱衝撃
抵抗性が著しく向上された繊維強化複合不定形耐熱組成
物を得ることができる。
【００２８】この本発明の繊維強化複合不定形耐熱組成
物を成形、乾燥させて得た本発明の繊維強化複合耐熱成
形体は、予熱過程を必要とせず、直接、高温雰囲気下に
置くことができ、高温の溶湯金属、例えば、亜鉛、アル
ミニウム、マグネシウム、銅等の溶湯に、予熱過程を要
せず、直接、浸漬使用できる熱衝撃抵抗性に優れた繊維
強化複合耐熱成形体となる。
物を成形、乾燥させて得た本発明の繊維強化複合耐熱成
形体は、予熱過程を必要とせず、直接、高温雰囲気下に
置くことができ、高温の溶湯金属、例えば、亜鉛、アル
ミニウム、マグネシウム、銅等の溶湯に、予熱過程を要
せず、直接、浸漬使用できる熱衝撃抵抗性に優れた繊維
強化複合耐熱成形体となる。
【００２９】前記いずれの繊維強化複合不定形耐熱組成
物においても、無機質系長繊維のチョップは、直径５μ
（マイクロメートル）〜２５μ（マイクロメートル）、
長さ０．５ｍｍ〜２５ｍｍ、アスペクト比（長さ／直
径）が１０００乃至１００の無機質系モノフィラメント
の複数本を１ヤーンとし、有機系結合材を用いて、当該
ヤーンを束ねて構成するようにすることができる。
物においても、無機質系長繊維のチョップは、直径５μ
（マイクロメートル）〜２５μ（マイクロメートル）、
長さ０．５ｍｍ〜２５ｍｍ、アスペクト比（長さ／直
径）が１０００乃至１００の無機質系モノフィラメント
の複数本を１ヤーンとし、有機系結合材を用いて、当該
ヤーンを束ねて構成するようにすることができる。
【００３０】あるいは、無機質系長繊維のチョップは、
直径５μ（マイクロメートル）〜２５μ（マイクロメー
トル）、長さが骨材部における最大骨材粒の粒径に対し
て１〜２０倍の範囲、アスペクト比（長さ／直径）が１
０００乃至１００の無機質系モノフィラメントの複数本
を１ヤーンとし、有機系結合材を用いて、当該ヤーンを
束ねて構成するようにすることができる。
直径５μ（マイクロメートル）〜２５μ（マイクロメー
トル）、長さが骨材部における最大骨材粒の粒径に対し
て１〜２０倍の範囲、アスペクト比（長さ／直径）が１
０００乃至１００の無機質系モノフィラメントの複数本
を１ヤーンとし、有機系結合材を用いて、当該ヤーンを
束ねて構成するようにすることができる。
【００３１】ここで、無機質系モノフィラメントの直径
として５μ（マイクロメートル）〜２５μ（マイクロメ
ートル）が好ましい理由は、高弾性、高耐酸化性能を保
ちつつ高度な紡織性を発揮させるためである。
として５μ（マイクロメートル）〜２５μ（マイクロメ
ートル）が好ましい理由は、高弾性、高耐酸化性能を保
ちつつ高度な紡織性を発揮させるためである。
【００３２】また、無機質系長繊維のチョップを構成す
る無機質系モノフィラメントの長さとして０．５ｍｍ〜
２５ｍｍが好ましい理由は、長繊維によるからみの効果
を高め、補強効果を得るるためであり、無機質系長繊維
のチョップを構成する無機質系モノフィラメントの長さ
が、骨材部における最大骨材粒の粒径に対して１〜２０
倍の範囲になるようにすることが好ましい理由も、長繊
維によるからみの効果を高め、補強効果を得るるためで
ある。
る無機質系モノフィラメントの長さとして０．５ｍｍ〜
２５ｍｍが好ましい理由は、長繊維によるからみの効果
を高め、補強効果を得るるためであり、無機質系長繊維
のチョップを構成する無機質系モノフィラメントの長さ
が、骨材部における最大骨材粒の粒径に対して１〜２０
倍の範囲になるようにすることが好ましい理由も、長繊
維によるからみの効果を高め、補強効果を得るるためで
ある。
【００３３】また、無機質系モノフィラメントのアスペ
クト比（長さ／直径）が１０００乃至１００であること
が好ましい理由は、結合部における補強効果を高めるた
めである。
クト比（長さ／直径）が１０００乃至１００であること
が好ましい理由は、結合部における補強効果を高めるた
めである。
【００３４】更に、１ヤーンとする無機質系モノフィラ
メントの本数は、３００本〜７００本が好ましいが、そ
の理由は、良好な紡織性を得るためである。
メントの本数は、３００本〜７００本が好ましいが、そ
の理由は、良好な紡織性を得るためである。
【００３５】前記における有機系結合材は、サイジング
材としての役割を果たすものであり、例えば、ＰＶＡ、
ＣＭＣなどを用いることができる。
材としての役割を果たすものであり、例えば、ＰＶＡ、
ＣＭＣなどを用いることができる。
【００３６】前記いずれの繊維強化複合不定形耐熱組成
物においても、結合部を強化する無機質系長繊維のチョ
ップは、結合部に無機質系長繊維のチョップが０．０５
〜１０重量％配合されているようにすることができる。
物においても、結合部を強化する無機質系長繊維のチョ
ップは、結合部に無機質系長繊維のチョップが０．０５
〜１０重量％配合されているようにすることができる。
【００３７】ここで、無機質系長繊維のチョップの結合
部に対する配合割合が、結合部に対して０．０５〜１０
重量％であることが好ましいとする理由は、０．０５重
量％より少なくては、補強効果が少なく、一方、１０重
量％より多くては、良好な結合部を構成する上で好まし
くないからである。
部に対する配合割合が、結合部に対して０．０５〜１０
重量％であることが好ましいとする理由は、０．０５重
量％より少なくては、補強効果が少なく、一方、１０重
量％より多くては、良好な結合部を構成する上で好まし
くないからである。
【００３８】以上説明した本発明においては、無機質系
長繊維としてＳｉＣ長繊維、無機質系モノフィラメント
としてＳｉＣ系モノフィラメントを用いることができ
る。ＳｉＣ長繊維は、高温まで室温での強度や弾性率を
保持でき、優れた高温強度を示すものである。ただし、
本発明において用いる無機質系長繊維は、ＳｉＣ長繊維
に限られるものではなく、ＳｉＣ長繊維と同じように、
高温まで室温での強度や弾性率を保持でき、優れた高温
強度を示す無機質系長繊維はいずれも採用可能である。
長繊維としてＳｉＣ長繊維、無機質系モノフィラメント
としてＳｉＣ系モノフィラメントを用いることができ
る。ＳｉＣ長繊維は、高温まで室温での強度や弾性率を
保持でき、優れた高温強度を示すものである。ただし、
本発明において用いる無機質系長繊維は、ＳｉＣ長繊維
に限られるものではなく、ＳｉＣ長繊維と同じように、
高温まで室温での強度や弾性率を保持でき、優れた高温
強度を示す無機質系長繊維はいずれも採用可能である。
【００３９】次に、本発明が提案する繊維強化複合耐熱
成形体は、前記の繊維強化複合不定形耐熱組成物を成
形、乾燥してなるものである。この、乾燥は、水和反応
（焼結ではない）によって結合部（マトリックス部）を
構成することにより、無機質系長繊維を長繊維のまま、
結合部（マトリックス部）の構成要素として存在させる
ものであるので、無機質系長繊維のチョップを構成する
無機質系モノフィラメントが、セラミックスボンド（焼
結反応）に発達する温度域以下の温度域、例えば、無機
質系長繊維のチョップとしてＳｉＣ長繊維のチョップを
採用する場合には、１２００℃に到達しない温度域にて
乾燥することが好ましい。
成形体は、前記の繊維強化複合不定形耐熱組成物を成
形、乾燥してなるものである。この、乾燥は、水和反応
（焼結ではない）によって結合部（マトリックス部）を
構成することにより、無機質系長繊維を長繊維のまま、
結合部（マトリックス部）の構成要素として存在させる
ものであるので、無機質系長繊維のチョップを構成する
無機質系モノフィラメントが、セラミックスボンド（焼
結反応）に発達する温度域以下の温度域、例えば、無機
質系長繊維のチョップとしてＳｉＣ長繊維のチョップを
採用する場合には、１２００℃に到達しない温度域にて
乾燥することが好ましい。
【００４０】前記の本発明の繊維強化複合不定形耐熱組
成物によれば、無機質系長繊維のチョップが、系に配合
された水分（自由水）を、無機質系長繊維のチョップを
構成するヤーンとマトリックスとの僅かな間隙に生じる
毛管現象を利用し、系外に抽出、蒸発させる。また、繊
維強化複合耐熱成形体を得るための昇温・乾燥工程にお
いて、有機系結合材が熱により収縮、焼失し、系内に生
じた結晶水の脱水を容易に可能ならしめ、爆裂防止に寄
与することができる。
成物によれば、無機質系長繊維のチョップが、系に配合
された水分（自由水）を、無機質系長繊維のチョップを
構成するヤーンとマトリックスとの僅かな間隙に生じる
毛管現象を利用し、系外に抽出、蒸発させる。また、繊
維強化複合耐熱成形体を得るための昇温・乾燥工程にお
いて、有機系結合材が熱により収縮、焼失し、系内に生
じた結晶水の脱水を容易に可能ならしめ、爆裂防止に寄
与することができる。
【００４１】更に、無機質系モノフィラメントの複数本
を１ヤーンとし、サイジング材としての有機系結合材を
用いて、当該ヤーンを束ねて構成された無機質系長繊維
のチョップ、例えば、無機質系モノフィラメントの複数
本を１ヤーンとし、サイジング材として有機系結合材を
用いて、当該ヤーンを被覆して構成された無機質系長繊
維のチョップは、乾燥工程を経て繊維強化複合耐熱成形
体とされた後、大部分が繊維強化材として結合部（マト
リックス）に留まり、急激な熱衝撃に対し熱的緩衝体を
形成し得る。
を１ヤーンとし、サイジング材としての有機系結合材を
用いて、当該ヤーンを束ねて構成された無機質系長繊維
のチョップ、例えば、無機質系モノフィラメントの複数
本を１ヤーンとし、サイジング材として有機系結合材を
用いて、当該ヤーンを被覆して構成された無機質系長繊
維のチョップは、乾燥工程を経て繊維強化複合耐熱成形
体とされた後、大部分が繊維強化材として結合部（マト
リックス）に留まり、急激な熱衝撃に対し熱的緩衝体を
形成し得る。
【００４２】弾塑性破壊靭性特性が高度に改良された本
発明の繊維強化複合不定形耐熱組成物及び、繊維強化複
合耐熱成形体のメカニズムの詳細は、今後解明されるこ
とであろうが、密充填組織を構成する粗粒、中粒、微
粒、の粒度分布において、焼結にまで至らない、マトリ
ックスの主要構成要素である微粒子の滑り現象が重要な
役割を担っていると考えられる。
発明の繊維強化複合不定形耐熱組成物及び、繊維強化複
合耐熱成形体のメカニズムの詳細は、今後解明されるこ
とであろうが、密充填組織を構成する粗粒、中粒、微
粒、の粒度分布において、焼結にまで至らない、マトリ
ックスの主要構成要素である微粒子の滑り現象が重要な
役割を担っていると考えられる。
【００４３】本発明の繊維強化複合不定形耐熱組成物及
び当該組成物を成形、乾燥してなる繊維強化複合耐熱成
形体は、オールドセラミックス（不定形耐火物）の結合
部（マトリックス部）に最新のニューセラミックスのコ
ンセプト、すなわち、セラミックス系長繊維強化セラミ
ックス基複合材料（ＣＦＲＭＣ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｍａｔｒｉｘ
Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）コンセプトを取り入れたもので、
耐火物領域で、従来の一元的な弾性体素材の概念から、
塑性変型までを含めた熱的弾塑性破壊領域まで概念を拡
大することができるようになった。当然、用途も今日ま
で考えられなかった領域で展開することが可能である。
び当該組成物を成形、乾燥してなる繊維強化複合耐熱成
形体は、オールドセラミックス（不定形耐火物）の結合
部（マトリックス部）に最新のニューセラミックスのコ
ンセプト、すなわち、セラミックス系長繊維強化セラミ
ックス基複合材料（ＣＦＲＭＣ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｍａｔｒｉｘ
Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）コンセプトを取り入れたもので、
耐火物領域で、従来の一元的な弾性体素材の概念から、
塑性変型までを含めた熱的弾塑性破壊領域まで概念を拡
大することができるようになった。当然、用途も今日ま
で考えられなかった領域で展開することが可能である。
【００４４】すなわち、本発明の繊維強化複合不定形耐
熱組成物及び当該組成物を成形、乾燥してなる繊維強化
複合耐熱成形体は、以下に述べる種々の有用性を発揮し
得る。
熱組成物及び当該組成物を成形、乾燥してなる繊維強化
複合耐熱成形体は、以下に述べる種々の有用性を発揮し
得る。
【００４５】１．本発明の繊維強化複合耐熱成形体は予
熱する必要がない。
熱する必要がない。
【００４６】キャスタブルが水和反応にもとずくアルミ
ナセメントによる結合力である場合には、自由水、結晶
水が、系内に存在する。このように系内に自由水、結晶
水が存在している場合、爆裂（水蒸気爆発）を防止しつ
つ、また部材に破壊をもたらす急激な熱歪みを与えない
ように、使用温度に到達するまで、数時間をかけて余熱
する必要がある。
ナセメントによる結合力である場合には、自由水、結晶
水が、系内に存在する。このように系内に自由水、結晶
水が存在している場合、爆裂（水蒸気爆発）を防止しつ
つ、また部材に破壊をもたらす急激な熱歪みを与えない
ように、使用温度に到達するまで、数時間をかけて余熱
する必要がある。
【００４７】しかし、本発明の繊維強化複合耐熱成形体
は、本発明の繊維強化複合不定形耐熱組成物を成形、乾
燥する際に、無機質系長繊維のチョップが、系に配合さ
れた水分（自由水）を、無機質系長繊維のチョップを構
成するヤーンとマトリックスとの僅かな間隙に生じる毛
管現象を利用し、系外に抽出、蒸発させ、また、繊維強
化複合耐熱成形体を得るための昇温・乾燥工程におい
て、有機系結合材が熱により収縮、焼失し、系内に生じ
た結晶水の脱水を容易に可能ならしめ、系内に存在する
水分子を完全に系外に排出することができる。そこで、
水蒸気による爆裂がないので、本発明の繊維強化複合耐
熱成形体は、使用に当たり、予熱する必要がなく、予熱
せず、いきなり操業温度近くにまで急熱したり、溶湯金
属と直接接触させたりすることができる。
は、本発明の繊維強化複合不定形耐熱組成物を成形、乾
燥する際に、無機質系長繊維のチョップが、系に配合さ
れた水分（自由水）を、無機質系長繊維のチョップを構
成するヤーンとマトリックスとの僅かな間隙に生じる毛
管現象を利用し、系外に抽出、蒸発させ、また、繊維強
化複合耐熱成形体を得るための昇温・乾燥工程におい
て、有機系結合材が熱により収縮、焼失し、系内に生じ
た結晶水の脱水を容易に可能ならしめ、系内に存在する
水分子を完全に系外に排出することができる。そこで、
水蒸気による爆裂がないので、本発明の繊維強化複合耐
熱成形体は、使用に当たり、予熱する必要がなく、予熱
せず、いきなり操業温度近くにまで急熱したり、溶湯金
属と直接接触させたりすることができる。
【００４８】２．繊維強化複合耐熱成形体を得る際の成
形、乾燥工程における爆裂防止機能、と予熱時間の短縮 本発明の繊維強化複合不定形耐熱組成物を成形、乾燥す
る際に、無機質系長繊維のチョップが、系に配合された
水分（自由水）を、無機質系長繊維のチョップを構成す
るヤーンとマトリックスとの僅かな間隙に生じる毛管現
象を利用し、系外に抽出、蒸発させるので、爆裂の防止
と乾燥時間の短縮をもたらすことができる。
形、乾燥工程における爆裂防止機能、と予熱時間の短縮 本発明の繊維強化複合不定形耐熱組成物を成形、乾燥す
る際に、無機質系長繊維のチョップが、系に配合された
水分（自由水）を、無機質系長繊維のチョップを構成す
るヤーンとマトリックスとの僅かな間隙に生じる毛管現
象を利用し、系外に抽出、蒸発させるので、爆裂の防止
と乾燥時間の短縮をもたらすことができる。
【００４９】３．本発明の繊維強化複合耐熱成形体は、
予熱なしで、高温の溶湯金属に直接浸潰することができ
る。
予熱なしで、高温の溶湯金属に直接浸潰することができ
る。
【００５０】本発明の繊維強化複合耐熱成形体は、溶融
金属即ち、アルミニウム、亜鈴、マグネシウム、銅等の
金属溶湯に直接浸漬しても破壊に至ることはない。
金属即ち、アルミニウム、亜鈴、マグネシウム、銅等の
金属溶湯に直接浸漬しても破壊に至ることはない。
【００５１】すなわち、本発明の繊維強化複合耐熱成形
体は、急激な熱衝撃に対して、十分耐えられるだけの熱
歪みを吸収する能力がある。
体は、急激な熱衝撃に対して、十分耐えられるだけの熱
歪みを吸収する能力がある。
【００５２】なお、本発明の繊維強化複合耐熱成形体の
耐食性は、ベースとなる繊維強化複合不定形耐熱組成物
の組成による。
耐食性は、ベースとなる繊維強化複合不定形耐熱組成物
の組成による。
【００５３】４．本発明の繊維強化複合耐熱成形体は、
耐熱被覆水冷ジャケットとして使用できる。
耐熱被覆水冷ジャケットとして使用できる。
【００５４】本発明の繊維強化複合不定形耐熱組成物を
成形、乾燥してなる繊維強化複合耐熱成形体を耐熱被覆
水冷ジャケットとした場合、加熱面側から水冷ジャケッ
ト面に至る素材の厚さ方向において、素材内部に急激な
温度勾配を生じても割れることはない。そこで、単なる
熱歪みで割れるピーリング（剥離）現象には有効な対策
となる。
成形、乾燥してなる繊維強化複合耐熱成形体を耐熱被覆
水冷ジャケットとした場合、加熱面側から水冷ジャケッ
ト面に至る素材の厚さ方向において、素材内部に急激な
温度勾配を生じても割れることはない。そこで、単なる
熱歪みで割れるピーリング（剥離）現象には有効な対策
となる。
【００５５】５．異なる熱膨張係数を有する材料との機
械的接合に使用できる。
械的接合に使用できる。
【００５６】本発明の繊維強化複合不定形耐熱組成物を
成形、乾燥してなる繊維強化複合耐熱成形体をフランジ
付きスリーブとし、当該フランジ付きスリーブを鉄板に
ボルト止めし、７００℃の溶融アルミに当該スリーブを
浸漬しても、当該スリーブのボルト固定部に亀裂は認め
られない。すなわち、本発明の繊維強化複合不定形耐熱
組成物及び当該組成物を成形、乾燥してなる繊維強化複
合耐熱成形体は、異なる熱膨張係数を有する材料との機
械的接合に使用できる。
成形、乾燥してなる繊維強化複合耐熱成形体をフランジ
付きスリーブとし、当該フランジ付きスリーブを鉄板に
ボルト止めし、７００℃の溶融アルミに当該スリーブを
浸漬しても、当該スリーブのボルト固定部に亀裂は認め
られない。すなわち、本発明の繊維強化複合不定形耐熱
組成物及び当該組成物を成形、乾燥してなる繊維強化複
合耐熱成形体は、異なる熱膨張係数を有する材料との機
械的接合に使用できる。
【００５７】一方、本発明のように無機質系長繊維のチ
ョップで強化されていないキャスタブル耐火物にてフラ
ンジ付きスリーブを形成し、鉄板にボルト止めして７０
０℃の溶融アルミに当該スリーブを浸漬すれば、熱膨張
係数の相違によって、ボルト固定部に亀裂が生じてしま
う。
ョップで強化されていないキャスタブル耐火物にてフラ
ンジ付きスリーブを形成し、鉄板にボルト止めして７０
０℃の溶融アルミに当該スリーブを浸漬すれば、熱膨張
係数の相違によって、ボルト固定部に亀裂が生じてしま
う。
【００５８】
【実施例１】基本調合の旭硝子（株）製ＤＲＹＳＩＣ−
８５を、添加水量５％でミキサーにて注意深く撹拌し、
厚み及び深さ２００ｍｍ、長さ１ｍのＵ字型湯道ブロッ
クに成形、７００℃にて４時間、乾燥炉で乾燥し、プレ
キャスト品のＵ字型湯道ブロックを製作した。
８５を、添加水量５％でミキサーにて注意深く撹拌し、
厚み及び深さ２００ｍｍ、長さ１ｍのＵ字型湯道ブロッ
クに成形、７００℃にて４時間、乾燥炉で乾燥し、プレ
キャスト品のＵ字型湯道ブロックを製作した。
【００５９】次に、基本調合のＤＲＹＳＩＣ−８５に対
し、ＳｉＣ長繊維｛５００本のモノフィラメントをＰＶ
Ａで束ねたＳｉＣ長繊維（日本カーボン社製 商品名
「ニカロン」）２０ｍｍ長さのチョップ｝を外掛けで
０．１％、０．３％、３％各重量％配合し、添加水量５
％でミキサーにて注意深く撹拌し、厚み及び深さ２００
ｍｍ、長さ１ｍのＵ字型湯道ブロックに成形、７００℃
にて６時間乾燥した。
し、ＳｉＣ長繊維｛５００本のモノフィラメントをＰＶ
Ａで束ねたＳｉＣ長繊維（日本カーボン社製 商品名
「ニカロン」）２０ｍｍ長さのチョップ｝を外掛けで
０．１％、０．３％、３％各重量％配合し、添加水量５
％でミキサーにて注意深く撹拌し、厚み及び深さ２００
ｍｍ、長さ１ｍのＵ字型湯道ブロックに成形、７００℃
にて６時間乾燥した。
【００６０】前記基本調合のＤＲＹＳＩＣ−８５のみで
成形したＵ字型湯道ブロックと、ＳｉＣ長繊維チョップ
で複合強化したＵ字型湯道ブロックとに、それぞれ、直
接、７００℃の溶湯アルミニウムを通した。
成形したＵ字型湯道ブロックと、ＳｉＣ長繊維チョップ
で複合強化したＵ字型湯道ブロックとに、それぞれ、直
接、７００℃の溶湯アルミニウムを通した。
【００６１】基本調合のＤＲＹＳＩＣ−８５のみで成形
したＵ字型湯道ブロックと、０．１重量％ＳｉＣ長繊維
配合品の２種類は目視により亀裂発生が認められた。一
方、０．３％、３％重量％ＳｉＣ長繊維配合品は亀裂を
認めなかった。
したＵ字型湯道ブロックと、０．１重量％ＳｉＣ長繊維
配合品の２種類は目視により亀裂発生が認められた。一
方、０．３％、３％重量％ＳｉＣ長繊維配合品は亀裂を
認めなかった。
【００６２】なお、この実施例における基本調合の旭硝
子（株）製ＤＲＹＳＩＣ−８５の化学成分、物理性質は
以下の通りである。
子（株）製ＤＲＹＳＩＣ−８５の化学成分、物理性質は
以下の通りである。
【００６３】 化学成分 ＳｉＣ ８３（％） ＳｉＯ２ ６（％） Ａｌ２Ｏ３ ９（％） Ｆｅ２Ｏ３ ０．５（％） 物理性質 嵩比重 １１０℃ ２．６５ ９００℃ ２．６４ １２００℃ ２．６３ 気孔率 １１０℃ ７．５％ ９００℃ １３．０％ １２００℃ １３．５％ 圧縮強さ １１０℃ ６５０Ｋｇ／ｃｍ２ ９００℃ ８５０Ｋｇ／ｃｍ２ １２００℃ ｌ１５０Ｋｇ／ｃｍ２ 曲げ強さ １１０℃ １４０Ｋｇ／ｃｍ２ ９００℃ １５０Ｋｇ／ｃｍ２ １２００℃ １７０Ｋｇ／ｃｍ２ 熱間曲げ強さ（＠１２６０℃） １２００℃ １２０Ｋｇ／ｃｍ２
【００６４】
【実施例２】長さ１〜３ｍｍが３０％、３〜５ｍｍが７
０％からなる市販のポリプロピレンファイバーを重量比
で１％配合した系と、ＳｉＣ長繊維｛５００本のモノフ
ィラメントをＰＶＡで束ねたＳｉＣ長繊維（日本カーボ
ン社製 商品名「ニカロン」）２０ｍｍ長さのチョッ
プ｝を重量比で１％配合した系とを比較したところ、市
販ファイバーは均一分散が難しかった。
０％からなる市販のポリプロピレンファイバーを重量比
で１％配合した系と、ＳｉＣ長繊維｛５００本のモノフ
ィラメントをＰＶＡで束ねたＳｉＣ長繊維（日本カーボ
ン社製 商品名「ニカロン」）２０ｍｍ長さのチョッ
プ｝を重量比で１％配合した系とを比較したところ、市
販ファイバーは均一分散が難しかった。
【００６５】
【実施例３】前記実施例１で説明した基本調合の旭硝子
（株）製ＤＲＹＳＩＣ−８５にて、外径４８０ｍｍ、内
径４００ｍｍ、高さ５００ｍｍのスリーブを、プレキャ
スト製品として製造した。
（株）製ＤＲＹＳＩＣ−８５にて、外径４８０ｍｍ、内
径４００ｍｍ、高さ５００ｍｍのスリーブを、プレキャ
スト製品として製造した。
【００６６】次に、前記実施例１で説明した基本調合の
旭硝子（株）製ＤＲＹＳＩＣ−８５に、外掛けで０．１
重量％、０．３重量％、３重量％のＳｉＣ長繊維｛５０
０本のモノフィラメントをＰＶＡで束ねたＳｉＣ長繊維
（日本カーボン社製 商品名「ニカロン」）２０ｍｍ長
さのチョップ｝を配合し、これで、外径４８０ｍｍ、内
径４００ｍｍ、高さ５００ｍｍのスリーブを成形し、５
００℃にて４時間乾燥して、プレキャスト製品を作成し
た。
旭硝子（株）製ＤＲＹＳＩＣ−８５に、外掛けで０．１
重量％、０．３重量％、３重量％のＳｉＣ長繊維｛５０
０本のモノフィラメントをＰＶＡで束ねたＳｉＣ長繊維
（日本カーボン社製 商品名「ニカロン」）２０ｍｍ長
さのチョップ｝を配合し、これで、外径４８０ｍｍ、内
径４００ｍｍ、高さ５００ｍｍのスリーブを成形し、５
００℃にて４時間乾燥して、プレキャスト製品を作成し
た。
【００６７】前記４種類のプレキャスト製品を、７００
℃のアルミニウム溶湯に、直接、浸漬し、亀裂発生の有
無を目視、打音で判定した。
℃のアルミニウム溶湯に、直接、浸漬し、亀裂発生の有
無を目視、打音で判定した。
【００６８】基本調合の旭硝子（株）製ＤＲＹＳＩＣ−
８５のみからなるスリーブと、ＳｉＣ長繊維０．１重量
％配合のスリーブは割れてしまった。また、ＳｉＣ長繊
維０．３重量％配合のスリーブには、僅かに亀裂が入っ
た。
８５のみからなるスリーブと、ＳｉＣ長繊維０．１重量
％配合のスリーブは割れてしまった。また、ＳｉＣ長繊
維０．３重量％配合のスリーブには、僅かに亀裂が入っ
た。
【００６９】しかしＳｉＣ長繊維３重量％配合のスリー
ブには、亀裂が生じなかった。
ブには、亀裂が生じなかった。
【００７０】
【実施例４】前記実施例１で説明した基本調合の旭硝子
（株）製ＤＲＹＳＩＣ−８５にて、片面に厚み４０ｍ
ｍ、外径６００ｍｍのフランジが取り付けられたスリー
ブ（外径４８０ｍｍ、内径４００ｍｍ、高さ５００ｍ
ｍ）を、プレキャスト製品として製造した。
（株）製ＤＲＹＳＩＣ−８５にて、片面に厚み４０ｍ
ｍ、外径６００ｍｍのフランジが取り付けられたスリー
ブ（外径４８０ｍｍ、内径４００ｍｍ、高さ５００ｍ
ｍ）を、プレキャスト製品として製造した。
【００７１】次に、前記実施例１で説明した基本調合の
旭硝子（株）製ＤＲＹＳＩＣ−８５に、外掛けで１重量
％、５重量％、１０重量％のＳｉＣ長繊維｛５００本の
モノフィラメントをＰＶＡで束ねたＳｉＣ長繊維（日本
カーボン社製 商品名「ニカロン」）２０ｍｍ長さのチ
ョップ｝を配合し、これで、片面に厚み４０ｍｍ、外径
６００ｍｍのフランジが取り付けられたスリーブ（外径
４８０ｍｍ、内径４００ｍｍ、高さ５００ｍｍ）を成形
し、５００℃にて４時間乾燥して、プレキャスト製品を
作成した。
旭硝子（株）製ＤＲＹＳＩＣ−８５に、外掛けで１重量
％、５重量％、１０重量％のＳｉＣ長繊維｛５００本の
モノフィラメントをＰＶＡで束ねたＳｉＣ長繊維（日本
カーボン社製 商品名「ニカロン」）２０ｍｍ長さのチ
ョップ｝を配合し、これで、片面に厚み４０ｍｍ、外径
６００ｍｍのフランジが取り付けられたスリーブ（外径
４８０ｍｍ、内径４００ｍｍ、高さ５００ｍｍ）を成形
し、５００℃にて４時間乾燥して、プレキャスト製品を
作成した。
【００７２】前記４種類のプレキャスト製品の各フラン
ジを、それぞれ、２０ｍｍの鉄板に６ケ所ボルト、ナッ
トで取り付け、７００℃のアルミニウム溶湯に浸漬した
（湯面より鉄板までの距離１００ｍｍ）。
ジを、それぞれ、２０ｍｍの鉄板に６ケ所ボルト、ナッ
トで取り付け、７００℃のアルミニウム溶湯に浸漬した
（湯面より鉄板までの距離１００ｍｍ）。
【００７３】基本調合の旭硝子（株）製ＤＲＹＳＩＣ−
８５のみからなるスリーブと、ＳｉＣ長繊維１重量％配
合のスリーブは、鉄板の膨脹により、フランジがボルト
部分より割れてしまった。
８５のみからなるスリーブと、ＳｉＣ長繊維１重量％配
合のスリーブは、鉄板の膨脹により、フランジがボルト
部分より割れてしまった。
【００７４】一方、ＳｉＣ長繊維５重量％、１０重量％
配合のスリーブには、亀裂が生じなかった。
配合のスリーブには、亀裂が生じなかった。
【００７５】
【発明の効果】本発明の繊維強化複合不定形耐熱組成物
によれば、結合部（マトリックス部）を無機質系長繊維
のチョップで強化（ＣＦＲＭＣ）することにより、弾塑
性破壊靭性値、破壊エネルギー、熱衝撃抵抗性を著しく
向上させることができる。この本発明の繊維強化複合不
定形耐熱組成物を成形、乾燥させて得た繊維強化複合耐
熱成形体は、高温雰囲気下に、予熱過程を必要とせず、
直接、置くことができ、高温の溶湯金属、例えば、亜
鉛、アルミニウム、マグネシウム、銅等の溶湯に予熱過
程を必要とせず、直接、浸漬使用できる熱衝撃抵抗性に
優れた繊維強化複合耐熱成形体となる。
によれば、結合部（マトリックス部）を無機質系長繊維
のチョップで強化（ＣＦＲＭＣ）することにより、弾塑
性破壊靭性値、破壊エネルギー、熱衝撃抵抗性を著しく
向上させることができる。この本発明の繊維強化複合不
定形耐熱組成物を成形、乾燥させて得た繊維強化複合耐
熱成形体は、高温雰囲気下に、予熱過程を必要とせず、
直接、置くことができ、高温の溶湯金属、例えば、亜
鉛、アルミニウム、マグネシウム、銅等の溶湯に予熱過
程を必要とせず、直接、浸漬使用できる熱衝撃抵抗性に
優れた繊維強化複合耐熱成形体となる。
【００７６】また、本発明の繊維強化複合不定形耐熱組
成物によれば、無機質系長繊維のチョップが、系に配合
された水分（自由水）を、無機質系長繊維のチョップを
構成するヤーンとマトリックスとの僅かな間隙に生じる
毛管現象を利用し、系外に抽出、蒸発させる。また、繊
維強化複合耐熱成形体を得るための昇温・乾燥工程にお
いて、有機系結合材が熱により収縮、焼失し、系内に生
じた結晶水の脱水を容易に可能ならしめ、有効に爆裂を
防止することができる。
成物によれば、無機質系長繊維のチョップが、系に配合
された水分（自由水）を、無機質系長繊維のチョップを
構成するヤーンとマトリックスとの僅かな間隙に生じる
毛管現象を利用し、系外に抽出、蒸発させる。また、繊
維強化複合耐熱成形体を得るための昇温・乾燥工程にお
いて、有機系結合材が熱により収縮、焼失し、系内に生
じた結晶水の脱水を容易に可能ならしめ、有効に爆裂を
防止することができる。
【００７７】更に、繊維強化複合不定形耐熱組成物中に
配合されている無機質系長繊維のチョップは、乾燥工程
を経て繊維強化複合耐熱成形体とされた後、大部分が繊
維強化材として結合部（マトリックス）に留まり、急激
な熱衝撃に対し熱的緩衝体を形成し得る。
配合されている無機質系長繊維のチョップは、乾燥工程
を経て繊維強化複合耐熱成形体とされた後、大部分が繊
維強化材として結合部（マトリックス）に留まり、急激
な熱衝撃に対し熱的緩衝体を形成し得る。
【００７８】本発明の繊維強化複合耐熱成形体は、予熱
不要のため、省エネルギーに大きく貢献するともに、熱
的破壊抵抗性が高度に改良されているので、亀裂、剥
離、時には浸食に伴う損傷を軽減し、部材の寿命を大幅
に伸張させることに役立つものである。
不要のため、省エネルギーに大きく貢献するともに、熱
的破壊抵抗性が高度に改良されているので、亀裂、剥
離、時には浸食に伴う損傷を軽減し、部材の寿命を大幅
に伸張させることに役立つものである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年９月１０日（１９９９．９．１
０）
０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 繊維強化複合不定形耐熱組成物並びに
繊維強化複合耐熱成形体
繊維強化複合耐熱成形体
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
フロントページの続き (72)発明者 山本 徹 神奈川県厚木市妻田西三丁目11番２号 有 明セラコ株式会社内 (72)発明者 市川 宏 神奈川県横浜市栄区庄戸２−５−16 Ｆターム(参考） 4G033 AA02 AA17 AA24 AB02 AB12
Claims (6)
- 【請求項１】 骨材部と結合部とからでなり、骨材部に
少なくともＳｉＣを含むと共に、結合部が無機質系長繊
維のチョップで強化されていることを特徴とする繊維強
化複合不定形耐熱組成物。 - 【請求項２】 骨材部と結合部とからでなり、骨材部に
少なくともＳｉＣを含むと共に、結合部がＳｉＣ、アル
ミナ、マイクロシリカ、アルミナセメントの中の少なく
とも一種以上から構成され、当該結合部が更に無機質系
長繊維のチョップで強化されていることを特徴とする繊
維強化複合不定形耐熱組成物。 - 【請求項３】 無機質系長繊維のチョップは、直径５μ
〜２５μ、長さ０．５ｍｍ〜２５ｍｍ、アスペクト比が
１０００乃至１００の無機質系モノフィラメントの複数
本を１ヤーンとし、有機系結合材を用いて、当該ヤーン
を束ねて構成したものであることを特徴とする請求項１
又は２記載の繊維強化複合不定形耐熱組成物。 - 【請求項４】 無機質系長繊維のチョップは、直径５μ
〜２５μ、長さが骨材部における最大骨材粒の粒径に対
して１〜２０倍の範囲、アスペクト比が１０００乃至１
００の無機質系モノフィラメントの複数本を１ヤーンと
し、有機系結合材を用いて、当該ヤーンを束ねて構成し
たものであることを特徴とする請求項１又は２記載の繊
維強化複合不定形耐熱組成物。 - 【請求項５】 無機質系長繊維のチョップは、結合部に
対して０．０５〜１０重量％配合されていることを特徴
とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の繊維強化複
合不定形耐熱組成物。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項記載の繊
維強化複合不定形耐熱組成物を成形、乾燥してなる繊維
強化複合耐熱成形体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25350999A JP4022661B2 (ja) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | 繊維強化複合耐熱成形体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25350999A JP4022661B2 (ja) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | 繊維強化複合耐熱成形体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001080970A true JP2001080970A (ja) | 2001-03-27 |
| JP4022661B2 JP4022661B2 (ja) | 2007-12-19 |
Family
ID=17252374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25350999A Expired - Fee Related JP4022661B2 (ja) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | 繊維強化複合耐熱成形体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4022661B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2112128A1 (en) | 2008-04-16 | 2009-10-28 | Ariake Ceramic Constructions Co. Ltd. | Silicon carbide fiber dispersion-reinforced composite refractory molding |
| JP2012137272A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-19 | Ariake Serako Kk | アルミニウム溶解炉 |
-
1999
- 1999-09-07 JP JP25350999A patent/JP4022661B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2112128A1 (en) | 2008-04-16 | 2009-10-28 | Ariake Ceramic Constructions Co. Ltd. | Silicon carbide fiber dispersion-reinforced composite refractory molding |
| JP2009256132A (ja) * | 2008-04-16 | 2009-11-05 | Ariake Serako Kk | 炭化ケイ素系繊維分散強化複合耐火物成形体 |
| JP2012137272A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-19 | Ariake Serako Kk | アルミニウム溶解炉 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4022661B2 (ja) | 2007-12-19 |
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