JP2001192278A - 耐火断熱成形体及びその製造方法 - Google Patents
耐火断熱成形体及びその製造方法Info
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- JP2001192278A JP2001192278A JP2000000717A JP2000000717A JP2001192278A JP 2001192278 A JP2001192278 A JP 2001192278A JP 2000000717 A JP2000000717 A JP 2000000717A JP 2000000717 A JP2000000717 A JP 2000000717A JP 2001192278 A JP2001192278 A JP 2001192278A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 無機粉末に厳しい制限を設けることなく、耐
熱性と断熱性に優れた耐火断熱成形体及びその製造方法
を提供する。 【解決手段】 無機繊維と、無機粉末と、結合材からな
る成形体を改良して、無機繊維の平均長さが１ｍｍ以下
であり、無機繊維に含まれる４５μｍ以上のショットが
３０重量％以下であり、無機粉末の重量平均径が１〜３
０μｍである。
熱性と断熱性に優れた耐火断熱成形体及びその製造方法
を提供する。 【解決手段】 無機繊維と、無機粉末と、結合材からな
る成形体を改良して、無機繊維の平均長さが１ｍｍ以下
であり、無機繊維に含まれる４５μｍ以上のショットが
３０重量％以下であり、無機粉末の重量平均径が１〜３
０μｍである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、焼成炉、熱処理
炉、加熱炉などの工業炉の炉壁材として使用される耐火
断熱成形体及びその製造方法に関する。
炉、加熱炉などの工業炉の炉壁材として使用される耐火
断熱成形体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、無機繊維と無機粉末と結合材から
なる耐火断熱成形体としては、例えば、無機繊維と２種
類の無機粉末と結合材と有機弾性物質を配合した成形体
が特開平７−２３７９５７号公報に記載されている。
なる耐火断熱成形体としては、例えば、無機繊維と２種
類の無機粉末と結合材と有機弾性物質を配合した成形体
が特開平７−２３７９５７号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平７−２
３７９５７号公報に記載されている耐火断熱成形体は、
２種類の無機粉末を使用し、その選定には厳しい制限が
あった。また、この耐火断熱成形体は、燃料電池に使用
される断熱材として開発されたもので、炉壁材として使
用するには、耐熱性において十分ではなかった。
３７９５７号公報に記載されている耐火断熱成形体は、
２種類の無機粉末を使用し、その選定には厳しい制限が
あった。また、この耐火断熱成形体は、燃料電池に使用
される断熱材として開発されたもので、炉壁材として使
用するには、耐熱性において十分ではなかった。
【０００４】そこで本発明の目的は、無機粉末に厳しい
制限を設けることなく、耐熱性、断熱性に優れた耐火断
熱成形体及びその製造方法を提供することにある。
制限を設けることなく、耐熱性、断熱性に優れた耐火断
熱成形体及びその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の解決するための
手段は、前掲の請求項１〜３に記載の耐火断熱成形体及
びその製造方法である。すなわち、調整した無機繊維を
使用することにより、耐熱性及び断熱性を向上させたこ
とを特徴とする耐火断熱成形体及びその製造方法であ
る。
手段は、前掲の請求項１〜３に記載の耐火断熱成形体及
びその製造方法である。すなわち、調整した無機繊維を
使用することにより、耐熱性及び断熱性を向上させたこ
とを特徴とする耐火断熱成形体及びその製造方法であ
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は、所定の無機繊維と無機
粉末と結合材のスラリーを抄造し、脱水し、乾燥するこ
とによって成形体に形成される空隙の大きさを調整し
て、成形体の熱伝導率を小さくして断熱性を向上させ
る。
粉末と結合材のスラリーを抄造し、脱水し、乾燥するこ
とによって成形体に形成される空隙の大きさを調整し
て、成形体の熱伝導率を小さくして断熱性を向上させ
る。
【０００７】本発明の無機繊維としては、耐熱性を有す
る化学的に安定な繊維が使用できて、例えば、アルミナ
シリカ繊維、アルミナシリカジルコニア繊維、アルミナ
繊維、ジルコニア繊維が好ましい。この無機繊維の配合
割合は、１０〜９０重量％が好ましい。１０重量％未満
であると、抄造して成形する際に、炉過性が著しく阻害
されて、成形が困難になる。９０重量％を越えると成形
体の空隙が大きくなり、空気の対流による熱伝達が大き
くなる。
る化学的に安定な繊維が使用できて、例えば、アルミナ
シリカ繊維、アルミナシリカジルコニア繊維、アルミナ
繊維、ジルコニア繊維が好ましい。この無機繊維の配合
割合は、１０〜９０重量％が好ましい。１０重量％未満
であると、抄造して成形する際に、炉過性が著しく阻害
されて、成形が困難になる。９０重量％を越えると成形
体の空隙が大きくなり、空気の対流による熱伝達が大き
くなる。
【０００８】無機繊維の平均長さは、１ｍｍ以下であ
る。平均長さの求め方を説明する。たとえば、試料の繊
維を水に分散して、顕微鏡を用いて各繊維の長さを測定
して、長さの総和を本数で割って平均長さとする。繊維
の最大長さは、たとえば１０ｍｍ、最小長さは２０μｍ
である。無機繊維の平均長さが１ｍｍより長いと、繊維
が湾曲し、また、成形の際に繊維同志が重なりあうこと
が多い。このような繊維が作る空隙には、粉体がうまく
充填されずに、大きな空隙が形成される。大きな空隙
は、対流による熱伝達が大きくなって、成形体の熱伝導
率が大きくなる。
る。平均長さの求め方を説明する。たとえば、試料の繊
維を水に分散して、顕微鏡を用いて各繊維の長さを測定
して、長さの総和を本数で割って平均長さとする。繊維
の最大長さは、たとえば１０ｍｍ、最小長さは２０μｍ
である。無機繊維の平均長さが１ｍｍより長いと、繊維
が湾曲し、また、成形の際に繊維同志が重なりあうこと
が多い。このような繊維が作る空隙には、粉体がうまく
充填されずに、大きな空隙が形成される。大きな空隙
は、対流による熱伝達が大きくなって、成形体の熱伝導
率が大きくなる。
【０００９】熱伝導率を小さくするためには、小さな空
隙が多数存在し、各々の空隙が独立しているのが好まし
い。繊維と粉体の成形体では、繊維に添って長く連続し
た空隙が形成され易い。この点からも繊維の長さは短い
ほうが好ましい。
隙が多数存在し、各々の空隙が独立しているのが好まし
い。繊維と粉体の成形体では、繊維に添って長く連続し
た空隙が形成され易い。この点からも繊維の長さは短い
ほうが好ましい。
【００１０】無機繊維には、繊維の製造に起因して、繊
維にならなかったショットと呼ばれる粒状物が含まれて
いる。
維にならなかったショットと呼ばれる粒状物が含まれて
いる。
【００１１】本発明に使用する無機繊維に含まれるショ
ットは、粒子径が４５μｍ以上のショットが３０重量％
以下が好ましい。その理由は、粒子径が大きいショット
の含有量が多くなると、構成される空隙サイズが大きく
なり、大きな空隙の数が増加する。このような空隙がで
きると、空気の対流による熱伝達が増加して、熱伝導率
が増大し、成形体の断熱性が低下する。
ットは、粒子径が４５μｍ以上のショットが３０重量％
以下が好ましい。その理由は、粒子径が大きいショット
の含有量が多くなると、構成される空隙サイズが大きく
なり、大きな空隙の数が増加する。このような空隙がで
きると、空気の対流による熱伝達が増加して、熱伝導率
が増大し、成形体の断熱性が低下する。
【００１２】本発明の無機粉末は、高温において安定で
ある粒状物、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、
酸化ジルコニウム、ムライト、酸化鉄等の粉末が好まし
い例として使用できる。無機粉末の重量平均径は１〜３
０μｍが好ましい。重量平均径の求め方については、各
粒子の径と重量の積の総和を全重量で割って求める。測
定方法は重力沈降法による。１〜３０μｍが好ましい理
由は、１μｍ未満では、空隙が減少して、成形体を構成
する粉体の固体熱伝導が多くなる。また、３０μｍを越
える粒径では、ショットと同様に、形成される大きな空
隙が多くなり、空気の対流による熱伝達量が増加して、
断熱性が低下する。
ある粒状物、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、
酸化ジルコニウム、ムライト、酸化鉄等の粉末が好まし
い例として使用できる。無機粉末の重量平均径は１〜３
０μｍが好ましい。重量平均径の求め方については、各
粒子の径と重量の積の総和を全重量で割って求める。測
定方法は重力沈降法による。１〜３０μｍが好ましい理
由は、１μｍ未満では、空隙が減少して、成形体を構成
する粉体の固体熱伝導が多くなる。また、３０μｍを越
える粒径では、ショットと同様に、形成される大きな空
隙が多くなり、空気の対流による熱伝達量が増加して、
断熱性が低下する。
【００１３】この無機粉末の配合割合は、７〜８５重量
％が好ましい。７重量％未満では、無機繊維で構成され
る空隙を充填しきれない。８５重量％を越えると、抄造
して成形する際に、濾過性が著しく阻害されて、成形が
困難になる。
％が好ましい。７重量％未満では、無機繊維で構成され
る空隙を充填しきれない。８５重量％を越えると、抄造
して成形する際に、濾過性が著しく阻害されて、成形が
困難になる。
【００１４】本発明の無機結合材としては、例えば、コ
ロイド状シリカ、あるいは微粉のシリカ粉末が好ましく
使用できる。この無機結合材の配合割合は、１〜５重量
％が好ましい。１重量％未満では、十分な強度が得られ
ないことがありうる。５重量％を越えると、柔軟性に問
題が生じることがありえる。
ロイド状シリカ、あるいは微粉のシリカ粉末が好ましく
使用できる。この無機結合材の配合割合は、１〜５重量
％が好ましい。１重量％未満では、十分な強度が得られ
ないことがありうる。５重量％を越えると、柔軟性に問
題が生じることがありえる。
【００１５】本発明の有機結合材としては、例えば、ア
クリル系樹脂、澱粉系が好ましく使用できる。この有機
結合材の配合割合は、１〜５重量％が好ましい。１重量
％未満では、柔軟性が劣ることがありうる。５重量％を
越えると、焼失によって形成される空隙が多くなり、空
気の対流熱伝導を助長して断熱性が低下することがあり
うる。
クリル系樹脂、澱粉系が好ましく使用できる。この有機
結合材の配合割合は、１〜５重量％が好ましい。１重量
％未満では、柔軟性が劣ることがありうる。５重量％を
越えると、焼失によって形成される空隙が多くなり、空
気の対流熱伝導を助長して断熱性が低下することがあり
うる。
【００１６】本発明の成形体は、原料を水に分散してス
ラリーとし、このスラリーを抄造し、圧縮脱水して成形
するのが好ましい。抄造することにより、無機繊維及び
無機粉末の流動性が増し、均一に充填がされ、空隙が小
さくて均一な成形体が容易に得られる。圧縮脱水するこ
とにより、空隙は一層小さくて均一になる。
ラリーとし、このスラリーを抄造し、圧縮脱水して成形
するのが好ましい。抄造することにより、無機繊維及び
無機粉末の流動性が増し、均一に充填がされ、空隙が小
さくて均一な成形体が容易に得られる。圧縮脱水するこ
とにより、空隙は一層小さくて均一になる。
【００１７】
【実施例】実施例１ 東芝モノフラックス社製の商品名エンジニアードファイ
バーを調整して、粒径４５μｍ以上のショットを１０重
量％にし、かつ、平均長さを１ｍｍとしたアルミナシリ
カ繊維６００ｇを、水１００リットル中に加えて解繊し
た。次に、重量平均径１０μｍである酸化チタン粉末
（キンセイマチック社製、商品名ルチルフラワーＳ）を
３５０ｇ加え、微粉末シリカ（日本アエロジル社製、商
品名アエロジル）を５０ｇ加え、アクリル樹脂（大日本
インキ社製、商品名 ボンコート）５０ｇを加え、それ
らを良く撹絆し、凝集剤を添加して、スラリーを調整し
た。
バーを調整して、粒径４５μｍ以上のショットを１０重
量％にし、かつ、平均長さを１ｍｍとしたアルミナシリ
カ繊維６００ｇを、水１００リットル中に加えて解繊し
た。次に、重量平均径１０μｍである酸化チタン粉末
（キンセイマチック社製、商品名ルチルフラワーＳ）を
３５０ｇ加え、微粉末シリカ（日本アエロジル社製、商
品名アエロジル）を５０ｇ加え、アクリル樹脂（大日本
インキ社製、商品名 ボンコート）５０ｇを加え、それ
らを良く撹絆し、凝集剤を添加して、スラリーを調整し
た。
【００１８】次に、このスラリーを３００×３００ｍｍ
の大きさの抄造用モールドにて、厚み２５ｍｍに抄造し
た。その後、１１０℃で４時間加熱し、その後乾燥して
成形体を得た。この成形体の構成と特性を表１に示す。
の大きさの抄造用モールドにて、厚み２５ｍｍに抄造し
た。その後、１１０℃で４時間加熱し、その後乾燥して
成形体を得た。この成形体の構成と特性を表１に示す。
【００１９】表１の特性において、熱伝導率が小さいほ
ど断熱性に優れ、加熱収縮率が小さいほど耐熱性に優れ
ている。
ど断熱性に優れ、加熱収縮率が小さいほど耐熱性に優れ
ている。
【００２０】
【表１】 実施例２ 東芝モノフラックス社製の商品名エンジニアードファイ
バーを調整して、粒径４５μｍ以上のショットを２０重
量％にし、かつ、平均長さを０．５ｍｍとしたアルミナ
シリカジルコニア繊維４００ｇを、水１００リットル中
に加えて解繊した。次に、重量平均径３μｍである酸化
ジルコニウム粉末（日本電工社製、商品名酸化ジルコニ
ウム）を５５０ｇ加え、微粉末シリカ（実施例１と同じ
粉末）を５０ｇ加え、デンプン（日濃化学社製、商品名
ペトロサイズＪ）５０ｇを加え、これらを良く撹拌
し、凝集剤を添加して、スラリーを調整した。
バーを調整して、粒径４５μｍ以上のショットを２０重
量％にし、かつ、平均長さを０．５ｍｍとしたアルミナ
シリカジルコニア繊維４００ｇを、水１００リットル中
に加えて解繊した。次に、重量平均径３μｍである酸化
ジルコニウム粉末（日本電工社製、商品名酸化ジルコニ
ウム）を５５０ｇ加え、微粉末シリカ（実施例１と同じ
粉末）を５０ｇ加え、デンプン（日濃化学社製、商品名
ペトロサイズＪ）５０ｇを加え、これらを良く撹拌
し、凝集剤を添加して、スラリーを調整した。
【００２１】その後、実施例１と同様にして成形体を得
た。
た。
【００２２】比較例１ 粒径４５μｍ以上のショットが５０重量％になるように
し、平均長さが５ｍｍに調整したアルミナシリカ繊維
（東芝モノフラックス社製、商品名ファイバーフラック
スバルクファイバー）５００ｇを、水１００リットル中
に加えて解繊した。次に、コロイダルシリカ（触媒化成
工業社製、商品名カタロイドＳＩ−４０）を４０ｇ加
え、デンプン（実施例２と同じ結合材）を１３ｇ加え、
これらを良く撹拌し、凝集剤を添加して、スラリーを調
整した。
し、平均長さが５ｍｍに調整したアルミナシリカ繊維
（東芝モノフラックス社製、商品名ファイバーフラック
スバルクファイバー）５００ｇを、水１００リットル中
に加えて解繊した。次に、コロイダルシリカ（触媒化成
工業社製、商品名カタロイドＳＩ−４０）を４０ｇ加
え、デンプン（実施例２と同じ結合材）を１３ｇ加え、
これらを良く撹拌し、凝集剤を添加して、スラリーを調
整した。
【００２３】その後、実施例１と同様にして成形体を得
た。
た。
【００２４】比較例２ 比較例１で使用したのと同じ繊維３００ｇを水１００リ
ットル中に加えて解繊した。次に、重量平均径４５μｍ
である酸化アルミニウム粉末（住友化学社製、商品名
酸化アルミニウムＡＬ−３１）を５５０ｇ加え、コロイ
ダルシリカ（比較例１と同じ結合材）を４０ｇ加え、デ
ンプン（実施例２と同じ結合材）を１３ｇ加え、これら
を良く撹拌し、凝集剤を添加して、スラリーを調整し
た。
ットル中に加えて解繊した。次に、重量平均径４５μｍ
である酸化アルミニウム粉末（住友化学社製、商品名
酸化アルミニウムＡＬ−３１）を５５０ｇ加え、コロイ
ダルシリカ（比較例１と同じ結合材）を４０ｇ加え、デ
ンプン（実施例２と同じ結合材）を１３ｇ加え、これら
を良く撹拌し、凝集剤を添加して、スラリーを調整し
た。
【００２５】その後、実施例１と同様にして成形体を得
た。
た。
【００２６】比較例３ 水１００リットル中に、実施例１で使用したのと同じ繊
維を８０ｇ加えて解繊した。次に、酸化チタンの粉末
（実施例１と同じ粉末）を９２０ｇ加え、微粉末シリカ
（実施例１と同じ結合材）を５０ｇ加え、アクリル樹脂
（実施例１と同じ結合材）を５０ｇ加え、これらを良く
撹拌し、凝集剤を添加して、スラリーを調整した。この
スラリーを抄造しようとしたが、濾過抵抗が大きくて成
形体が得られなかった。
維を８０ｇ加えて解繊した。次に、酸化チタンの粉末
（実施例１と同じ粉末）を９２０ｇ加え、微粉末シリカ
（実施例１と同じ結合材）を５０ｇ加え、アクリル樹脂
（実施例１と同じ結合材）を５０ｇ加え、これらを良く
撹拌し、凝集剤を添加して、スラリーを調整した。この
スラリーを抄造しようとしたが、濾過抵抗が大きくて成
形体が得られなかった。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、耐熱性と断熱性の両方
に優れた成形体が容易に得られる。本発明の成形体を使
用すれば、断熱材の厚みが、従来のものに比較して薄く
でき、加熱炉などのサイズがコンパクトにできる。
に優れた成形体が容易に得られる。本発明の成形体を使
用すれば、断熱材の厚みが、従来のものに比較して薄く
でき、加熱炉などのサイズがコンパクトにできる。
【００２８】また、耐熱性に優れているので、断熱性の
向上によって生じる断熱材の温度上昇に対しても、安全
に使用できる。
向上によって生じる断熱材の温度上昇に対しても、安全
に使用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G019 CA01 CA06 CA07 CB01 CC01 4G052 GA01 GA05 GA15 GB81 GC03 GC08 4K051 AA03 AA04 AB03 BC01 BE00
Claims (3)
- 【請求項１】 ショットを含む無機繊維と、無機粉末
と、結合材からなる成形体において、無機繊維の平均長
さが１ｍｍ以下であり、無機繊維に含まれる４５μｍ以
上のショットの配合割合が３０重量％以下であり、無機
粉末の重量平均径が１〜３０μｍであることを特徴とす
る耐火断熱成形体。 - 【請求項２】 無機繊維が１０〜９０重量％であり、無
機粉末が７〜８５重量％であり、無機結合材が１〜５重
量％であり、有機結合材が１〜５重量％であることを特
徴とする請求項１に記載の耐火断熱成形体。 - 【請求項３】 無機繊維と、無機粉末と、結合材と、水
からなるスラリーを抄造し、圧縮脱水し、乾燥すること
を特徴とする請求項１または２に記載の耐火断熱成形体
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000000717A JP2001192278A (ja) | 2000-01-06 | 2000-01-06 | 耐火断熱成形体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000000717A JP2001192278A (ja) | 2000-01-06 | 2000-01-06 | 耐火断熱成形体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001192278A true JP2001192278A (ja) | 2001-07-17 |
Family
ID=18530027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000000717A Pending JP2001192278A (ja) | 2000-01-06 | 2000-01-06 | 耐火断熱成形体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001192278A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9067832B2 (en) | 2010-01-07 | 2015-06-30 | Nichias Corporation | Inorganic fibrous molded refractory article, method for producing inorganic fibrous molded refractory article, and inorganic fibrous unshaped refractory composition |
| US9174875B2 (en) | 2010-01-07 | 2015-11-03 | Nichias Corporation | Inorganic fibrous molded refractory article, method for producing inorganic fibrous molded refractory article, and inorganic fibrous unshaped refractory composition |
-
2000
- 2000-01-06 JP JP2000000717A patent/JP2001192278A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9067832B2 (en) | 2010-01-07 | 2015-06-30 | Nichias Corporation | Inorganic fibrous molded refractory article, method for producing inorganic fibrous molded refractory article, and inorganic fibrous unshaped refractory composition |
| US9174875B2 (en) | 2010-01-07 | 2015-11-03 | Nichias Corporation | Inorganic fibrous molded refractory article, method for producing inorganic fibrous molded refractory article, and inorganic fibrous unshaped refractory composition |
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