JP2001278676A - 無機繊維成形体 - Google Patents
無機繊維成形体Info
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 飛散しやすい材料を使用せずに、無機粉末を
使用しても耐熱衝撃性に優れる無機繊維成形体を提供す
る。使用時に被加熱物を汚染しない無機繊維成形体を提
供する。 【解決手段】 無機繊維と無機粉末と結合材からなる無
機繊維成形体において、無機繊維はアルミナ繊維、アル
ミナシリカ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカジルコニ
ア繊維およびジルコニア繊維から選んだ一種以上の繊維
からなり、無機粉末は石英および石英ガラスの一種以上
からなり、結合材はシリカゾルおよびアルミナゾルの一
種以上からなり、一体に統合されている。
使用しても耐熱衝撃性に優れる無機繊維成形体を提供す
る。使用時に被加熱物を汚染しない無機繊維成形体を提
供する。 【解決手段】 無機繊維と無機粉末と結合材からなる無
機繊維成形体において、無機繊維はアルミナ繊維、アル
ミナシリカ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカジルコニ
ア繊維およびジルコニア繊維から選んだ一種以上の繊維
からなり、無機粉末は石英および石英ガラスの一種以上
からなり、結合材はシリカゾルおよびアルミナゾルの一
種以上からなり、一体に統合されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無機繊維と無機粉
末と結合材からなる無機繊維成形体に関し、特に耐熱衝
撃性に優れた無機繊維成形体に関する。
末と結合材からなる無機繊維成形体に関し、特に耐熱衝
撃性に優れた無機繊維成形体に関する。
【０００２】
【従来の技術】耐火断熱材として無機繊維が広く使用さ
れている。無機繊維は、繊維化したままのバルクファイ
バーとして、または、バルクファイバーをブランケッ
ト、ブロック、ぺーパーおよび成形体などの形に加工し
て、各種の工業炉に使用されている。成形体は、無機繊
維の他に適宜無機粉末や結合材を加えて、主に、平板状
であるボードや、円柱状であるスリーブに成形されたも
のである。このような成形体の多くは、高温用電気炉の
耐火断熱材として使用されている。
れている。無機繊維は、繊維化したままのバルクファイ
バーとして、または、バルクファイバーをブランケッ
ト、ブロック、ぺーパーおよび成形体などの形に加工し
て、各種の工業炉に使用されている。成形体は、無機繊
維の他に適宜無機粉末や結合材を加えて、主に、平板状
であるボードや、円柱状であるスリーブに成形されたも
のである。このような成形体の多くは、高温用電気炉の
耐火断熱材として使用されている。
【０００３】しかし、この種の用途の成形体は、過酷な
条件で使用されることが多く、その場合、劣化が著し
い。そこで、劣化を抑制するために種々の工夫がされて
いる。
条件で使用されることが多く、その場合、劣化が著し
い。そこで、劣化を抑制するために種々の工夫がされて
いる。
【０００４】例えば、特公平７−３９９０８号公報に
は、２層構造を持つ成形体が提案されている。この成形
体は、高密度の内層と低密度の外層を一体に成形した構
造となっている。
は、２層構造を持つ成形体が提案されている。この成形
体は、高密度の内層と低密度の外層を一体に成形した構
造となっている。
【０００５】また、成形体が急速な昇温や降温に晒され
ると、成形体の高温側と低温側との温度差により、亀裂
や割れが発生することがある。特に、アルミナ粉末を含
有する成形体では、成形体の強度や耐熱性が向上する
が、柔軟性がなくなって耐熱衝撃性に劣る。
ると、成形体の高温側と低温側との温度差により、亀裂
や割れが発生することがある。特に、アルミナ粉末を含
有する成形体では、成形体の強度や耐熱性が向上する
が、柔軟性がなくなって耐熱衝撃性に劣る。
【０００６】この様な問題を解決するために高温側に無
機繊維ブランケットを一体成形した無機繊維成形体が特
開平１１−２５５５５４号公報に提案されている。
機繊維ブランケットを一体成形した無機繊維成形体が特
開平１１−２５５５５４号公報に提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】特開平１１−２５５５
５４号公報に提案されている無機繊維成形体は、高温側
に無機繊維ブランケットを配したことによって、耐熱衝
撃性を向上させることができた。しかし、燃焼ガス流や
冷却空気流などの風速のある条件下では、無機繊維ブラ
ンケットを構成する繊維が、飛散する場合があった。繊
維が飛散すると、耐火断熱材としての性能が劣化する。
また、飛散した繊維が被処理物を汚染することもあっ
た。
５４号公報に提案されている無機繊維成形体は、高温側
に無機繊維ブランケットを配したことによって、耐熱衝
撃性を向上させることができた。しかし、燃焼ガス流や
冷却空気流などの風速のある条件下では、無機繊維ブラ
ンケットを構成する繊維が、飛散する場合があった。繊
維が飛散すると、耐火断熱材としての性能が劣化する。
また、飛散した繊維が被処理物を汚染することもあっ
た。
【０００８】本発明は、飛散しやすい材料を使用せず
に、無機粉末を使用しても耐熱衝撃性に優れる無機繊維
成形体を提供することを目的としている。
に、無機粉末を使用しても耐熱衝撃性に優れる無機繊維
成形体を提供することを目的としている。
【０００９】さらに、本発明の他の目的は、使用時に被
加熱物を汚染しない無機繊維成形体を提供することであ
る。
加熱物を汚染しない無機繊維成形体を提供することであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の解決手段は、請
求項１〜４に記載の無機繊維成形体である。
求項１〜４に記載の無機繊維成形体である。
【００１１】本発明においては、無機繊維、無機粉末お
よび結合材を巧みに選択し、好ましくは不純物を少なく
した無機繊維成形体を提供するものである。
よび結合材を巧みに選択し、好ましくは不純物を少なく
した無機繊維成形体を提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明者らは、無機繊維成形体を
構成する無機繊維、無機粉末および結合材、その中で特
に無機粉末の種類（好ましくは更に粒度あるいは不純
物）を限定することにより耐熱衝撃性に優れた無機繊維
成形体を開発するに至った。
構成する無機繊維、無機粉末および結合材、その中で特
に無機粉末の種類（好ましくは更に粒度あるいは不純
物）を限定することにより耐熱衝撃性に優れた無機繊維
成形体を開発するに至った。
【００１３】本発明に使用する無機繊維としては、１０
００℃以上の温度で使用可能な無機繊維が使用できる。
具体的には、アルミナ繊維、アルミナシリカ繊維、シリ
カ繊維アルミナシリカジルコニア繊維およびジルコニア
繊維などを単独で又は組合せで使用できる。アルミナ繊
維は、好ましくはアルミナを７０重量％以上含有する多
結晶繊維である。
００℃以上の温度で使用可能な無機繊維が使用できる。
具体的には、アルミナ繊維、アルミナシリカ繊維、シリ
カ繊維アルミナシリカジルコニア繊維およびジルコニア
繊維などを単独で又は組合せで使用できる。アルミナ繊
維は、好ましくはアルミナを７０重量％以上含有する多
結晶繊維である。
【００１４】これらの繊維は、使用する温度により選択
することができるが、繊維自体の熱膨張率が比較的小さ
く汎用性のあるアルミナシリカ繊維およびシリカ繊維が
特に好ましい。
することができるが、繊維自体の熱膨張率が比較的小さ
く汎用性のあるアルミナシリカ繊維およびシリカ繊維が
特に好ましい。
【００１５】本発明に使用する無機粉末としては、優れ
た耐熱性と熱膨張率の小さい粉末が好ましい。具体的に
は石英または石英ガラスの粉末である。石英ガラス粉末
は熱膨張率が小さくて特に好ましい。石英は低温では熱
膨張が大きいが、成形体の強度が小さくなる高温では僅
かに収縮するので好ましい。
た耐熱性と熱膨張率の小さい粉末が好ましい。具体的に
は石英または石英ガラスの粉末である。石英ガラス粉末
は熱膨張率が小さくて特に好ましい。石英は低温では熱
膨張が大きいが、成形体の強度が小さくなる高温では僅
かに収縮するので好ましい。
【００１６】このような粉末を使用することにより、成
形体が急激に加熱または冷却されても、成形体の急激な
膨張または収縮を抑制することができる。その結果、耐
熱衝撃性に優れた成形体が得られる。
形体が急激に加熱または冷却されても、成形体の急激な
膨張または収縮を抑制することができる。その結果、耐
熱衝撃性に優れた成形体が得られる。
【００１７】これら無機粉末の平均粒径は１〜５０μｍ
が好ましい。小さすぎると、成形の際に、粉末が２次凝
集をおこし、均一な成形体が得られない。大きすぎる
と、結合強度が小さくなる。いずれの場合も、成形体の
強度が低下して、耐熱衝撃性に劣る。
が好ましい。小さすぎると、成形の際に、粉末が２次凝
集をおこし、均一な成形体が得られない。大きすぎる
と、結合強度が小さくなる。いずれの場合も、成形体の
強度が低下して、耐熱衝撃性に劣る。
【００１８】無機繊維と無機粉末の割合は、それぞれ３
０：７０から８０：２０までの割合が好ましい。無機繊
維が３０重量％未満では、成形体の密度が高くなりすぎ
て耐熱衝撃性に劣り、８０重量％を越えると、強度が低
下する。
０：７０から８０：２０までの割合が好ましい。無機繊
維が３０重量％未満では、成形体の密度が高くなりすぎ
て耐熱衝撃性に劣り、８０重量％を越えると、強度が低
下する。
【００１９】成形体の嵩密度は０．２０〜０．６０ｇ／
ｃｍ3が好ましい。０．２０ｇ／ｃｍ3未満では強度が小
さくなり、０．６０ｇ／ｃｍ3を越えると、耐熱衝撃性
が劣る傾向がある。
ｃｍ3が好ましい。０．２０ｇ／ｃｍ3未満では強度が小
さくなり、０．６０ｇ／ｃｍ3を越えると、耐熱衝撃性
が劣る傾向がある。
【００２０】結合材は、アルミナゾルまたはシリカゾル
が好ましい。不純物の少ない低ソーダ品が耐熱性維持の
ために好ましい。更に、アルコキシドを原料にしたアル
ミナゾルやシリカゾルは、アルカリなどの不純物が極め
て少なくて特に好ましい。これらの結合材は混合して使
用しても良い。
が好ましい。不純物の少ない低ソーダ品が耐熱性維持の
ために好ましい。更に、アルコキシドを原料にしたアル
ミナゾルやシリカゾルは、アルカリなどの不純物が極め
て少なくて特に好ましい。これらの結合材は混合して使
用しても良い。
【００２１】結合材の量は、無機繊維と無機粉末の合計
１００重量部に対して３〜３０重量部が好ましい。３重
量部未満では、結合材としての働きが少なくて、成形体
の強度が小さい。３０重量部を越えると、強度が大きく
なり過ぎて、柔軟性に乏しく、耐熱衝撃性および耐熱性
に劣る。
１００重量部に対して３〜３０重量部が好ましい。３重
量部未満では、結合材としての働きが少なくて、成形体
の強度が小さい。３０重量部を越えると、強度が大きく
なり過ぎて、柔軟性に乏しく、耐熱衝撃性および耐熱性
に劣る。
【００２２】無機繊維成形体は、１１００〜１６００℃
で焼成すると、無機粉末の一部が焼結して、強固な３次
元構造体が得られる。その結果、さらに耐熱衝撃性およ
び低汚染性に優れた成形体が得られて好ましい。
で焼成すると、無機粉末の一部が焼結して、強固な３次
元構造体が得られる。その結果、さらに耐熱衝撃性およ
び低汚染性に優れた成形体が得られて好ましい。
【００２３】無機繊維成形体の成形方法としては、湿式
吸引成形法、プレス成形法あるいは押出成形法等が適用
できる。湿式吸引成形法によると、均一な成形体が容易
に得られるので特に好ましい。湿式吸引成形法では、水
に無機繊維と無機粉末と結合材を均一に分散して、陽性
澱粉を加えて凝集させる。この液を真空吸引により多孔
体の抄造用モールド上に堆積して成形体を得る。
吸引成形法、プレス成形法あるいは押出成形法等が適用
できる。湿式吸引成形法によると、均一な成形体が容易
に得られるので特に好ましい。湿式吸引成形法では、水
に無機繊維と無機粉末と結合材を均一に分散して、陽性
澱粉を加えて凝集させる。この液を真空吸引により多孔
体の抄造用モールド上に堆積して成形体を得る。
【００２４】不純物の少ない原料を使用することによ
り、成形体の耐熱衝撃性、耐熱性および低汚染性をさら
に向上できる。不純物としては、Ｎａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｃ
ｕ、ＮｉおよびＣａを重要視する。これらの不純物は、
高温での使用中に、結晶の成長や転移を促進させる働き
がある。結晶の成長や転移が顕著になると、成形体が劣
化して脆くなり、耐熱衝撃性、耐熱性および汚染性に悪
い影響を与える。
り、成形体の耐熱衝撃性、耐熱性および低汚染性をさら
に向上できる。不純物としては、Ｎａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｃ
ｕ、ＮｉおよびＣａを重要視する。これらの不純物は、
高温での使用中に、結晶の成長や転移を促進させる働き
がある。結晶の成長や転移が顕著になると、成形体が劣
化して脆くなり、耐熱衝撃性、耐熱性および汚染性に悪
い影響を与える。
【００２５】不純物の量は、ＮａとＫの合計が３００ｐ
ｐｍ以下、Ｆｅが２００ｐｐｍ以下、Ｃａが１００ｐｐ
ｍ以下、Ｃｕが２ｐｐｍ以下、Ｎｉが４ｐｐｍ以下であ
るのが好ましい。この範囲内であれば、耐熱衝撃性、耐
熱性および汚染性などの特性において、優れた成形体が
得られる。
ｐｍ以下、Ｆｅが２００ｐｐｍ以下、Ｃａが１００ｐｐ
ｍ以下、Ｃｕが２ｐｐｍ以下、Ｎｉが４ｐｐｍ以下であ
るのが好ましい。この範囲内であれば、耐熱衝撃性、耐
熱性および汚染性などの特性において、優れた成形体が
得られる。
【００２６】
【実施例】実施例１〜５ 分散媒である水に、無機繊維、無機粉末および結合材の
所定量を投入し、撹拌混合し、さらに適宜凝集剤を添加
してスラリーを作製した。
所定量を投入し、撹拌混合し、さらに適宜凝集剤を添加
してスラリーを作製した。
【００２７】次に、このスラリーを抄造用モールドにて
抄造した。その後、１００℃で１２時間加熱して乾燥し
て成形体を得た。
抄造した。その後、１００℃で１２時間加熱して乾燥し
て成形体を得た。
【００２８】実施例１乃至３では、不純物の少ない結合
材を使用し、分散媒として純水を使用した。そして、実
施例１、３及び５では、成形体を１２００℃で３時間焼
成し、実施例２では、成形体を１１００℃で３時間焼成
した。実施例４および５では、分散媒として水道水を使
用した。
材を使用し、分散媒として純水を使用した。そして、実
施例１、３及び５では、成形体を１２００℃で３時間焼
成し、実施例２では、成形体を１１００℃で３時間焼成
した。実施例４および５では、分散媒として水道水を使
用した。
【００２９】無機繊維、無機粉体および結合材の配合割
合と成形体の特性を表１に示す。
合と成形体の特性を表１に示す。
【００３０】
【表１】 アルミナ繊維Ａは不純物の少ない原料を用いて製作した
ムライト組成の繊維である。アルミナ繊維Ｂは東芝モノ
フラックス社製ＦＩＢＥＲＭＡＸである。石英粉末、石
英ガラス粉末、シリカゾルＡおよびアルミナゾルは、市
販の不純物の少ないものを選んで使用した。アルミナ繊
維の不純物量（単位はｐｐｍ）を表２に示す。
ムライト組成の繊維である。アルミナ繊維Ｂは東芝モノ
フラックス社製ＦＩＢＥＲＭＡＸである。石英粉末、石
英ガラス粉末、シリカゾルＡおよびアルミナゾルは、市
販の不純物の少ないものを選んで使用した。アルミナ繊
維の不純物量（単位はｐｐｍ）を表２に示す。
【００３１】
【表２】 表１において、粉末の（ ）内は平均粒径を示す。
【００３２】平均粒径の測定法は、セディグラフ法また
はレーザー回折法などにより粒度分布を測定し、この積
算重量分布が５０％となる粒子径を求める。これを平均
粒径とする。シリカゾルおよびアルミナゾルは固形分量
を示す。
はレーザー回折法などにより粒度分布を測定し、この積
算重量分布が５０％となる粒子径を求める。これを平均
粒径とする。シリカゾルおよびアルミナゾルは固形分量
を示す。
【００３３】収縮率は、加熱前後の寸法変化を測定して
算出した。収縮率が小さいほど耐熱性に優れている。
算出した。収縮率が小さいほど耐熱性に優れている。
【００３４】耐熱衝撃性は、次のように測定した。すな
わち、成形体を内径２００ｍｍ、肉厚３０ｍｍ、長さ２
００ｍｍの円筒に作製し、この成形体の内側に発熱体を
入れて、昇温速度４℃／分で加熱して、亀裂の発生する
温度を測定した。
わち、成形体を内径２００ｍｍ、肉厚３０ｍｍ、長さ２
００ｍｍの円筒に作製し、この成形体の内側に発熱体を
入れて、昇温速度４℃／分で加熱して、亀裂の発生する
温度を測定した。
【００３５】石英ガラス汚染性については、成形体０．
３ｇを粉砕して石英ガラス板上の３０ｍｍ角に置いて、
１３００℃で６時間加熱し、その後、石英ガラスの失透
を観察した。
３ｇを粉砕して石英ガラス板上の３０ｍｍ角に置いて、
１３００℃で６時間加熱し、その後、石英ガラスの失透
を観察した。
【００３６】比較例 実施例１〜５と同様にして成形体を作製し、その成形体
の特性を測定した。
の特性を測定した。
【００３７】比較例１は、無機粉体としてアルミナを使
用した例であり、耐熱衝撃性に劣る。
用した例であり、耐熱衝撃性に劣る。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、耐熱性と耐熱衝撃性の
両方に優れた無機繊維成形体が容易に得られる。
両方に優れた無機繊維成形体が容易に得られる。
【００３９】本発明の無機繊維成形体を使用すれば、あ
まり劣化を招くことなく、温度の急激な上昇および下降
が可能である。それゆえ、加熱炉などの昇温および降温
が迅速にできる。
まり劣化を招くことなく、温度の急激な上昇および下降
が可能である。それゆえ、加熱炉などの昇温および降温
が迅速にできる。
【００４０】また、本発明の無機繊維成形体は一体に結
合されているので、繊維や粉末の飛散がなく、被加熱物
の汚染が少ない。さらに、不純物の少ない無機繊維成形
体は、耐熱性に優れ、被加熱物の汚染が特に少ない。
合されているので、繊維や粉末の飛散がなく、被加熱物
の汚染が少ない。さらに、不純物の少ない無機繊維成形
体は、耐熱性に優れ、被加熱物の汚染が特に少ない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 勝 東京都中央区日本橋久松町４番４号 糸重 ビル 東芝モノフラックス株式会社内 Ｆターム(参考） 4G019 CA02 CA03 CB01 EA03 4L047 AA06 BA08 BC14 CC14 4L055 AF01 AG05 AG17 AG30 BF08 EA16 EA32 FA13 GA50
Claims (4)
- 【請求項１】 無機繊維と無機粉末と結合材からなる無
機繊維成形体において、無機繊維は、アルミナ繊維、ア
ルミナシリカ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカジルコ
ニア繊維およびジルコニア繊維から選んだ一種以上の繊
維からなり、無機粉末は、石英および石英ガラスの一種
以上からなり、結合材は、シリカゾルおよびアルミナゾ
ルの一種以上からなり、一体に結合されていることを特
徴とする無機繊維成形体。 - 【請求項２】 無機粉末は、平均粒径が１〜５０μｍで
あることを特徴とする請求項１に記載の無機繊維成形
体。 - 【請求項３】 結合材は、無機繊維と無機粉末の合計１
００重量部に対して、３〜３０重量部であることを特徴
とする請求項１または２のいずれか１項に記載の無機繊
維成形体。 - 【請求項４】 ＮａとＫの合計が３００ｐｐｍ以下であ
り、Ｆｅが２００ｐｐｍ以下であり、Ｃａが１００ｐｐ
ｍ以下であり、Ｃｕが２ｐｐｍ以下であり、Ｎｉが４ｐ
ｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいず
れか１項に記載の無機繊維成形体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000098592A JP2001278676A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 無機繊維成形体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000098592A JP2001278676A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 無機繊維成形体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001278676A true JP2001278676A (ja) | 2001-10-10 |
Family
ID=18613054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000098592A Pending JP2001278676A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 無機繊維成形体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001278676A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006322123A (ja) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Kao Corp | 繊維成形体の製造方法 |
| JP2006336120A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Teijin Ltd | 無機繊維紙およびその製造方法 |
| RU2498964C1 (ru) * | 2012-06-05 | 2013-11-20 | Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") | Способ получения высокотемпературного радиотехнического материала |
| JP2015036587A (ja) * | 2014-09-11 | 2015-02-23 | イソライト工業株式会社 | 断熱材及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-03-31 JP JP2000098592A patent/JP2001278676A/ja active Pending
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