JP2002321986A - 耐熱性無機繊維成形体 - Google Patents
耐熱性無機繊維成形体Info
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Abstract
焼成物を焼成するための炉の断熱材、マイクロ波焼成炉
用の断熱材として好適な耐熱性無機繊維成形体を提供す
ること。 【解決手段】アルミナ成分99〜100%のアルミナ繊
維に、焼成によりアルミナ成分が残存する無機系バイン
ダーと、有機系バインダーとを含有させてなることを特
徴とする耐熱性無機繊維成形体である。好ましくは、上
記アルミナ繊維の構成鉱物が、α−アルミナ及び/又は
中間アルミナからなることである。
Description
等の還元雰囲気の炉の断熱材、カリウム,ナトリウム等
のアルカリ成分を含む焼成物を焼成するための炉の断熱
材、マイクロ波焼成炉の断熱材等として好適な、耐熱性
無機繊維成形体に関する。
量で熱容量と熱伝導率が小さいことから省エネルギーを
目的とした加熱炉の断熱材として広く使用されている。
耐熱性無機繊維成形体としては、非晶質アルミノシリケ
ート質繊維にシリカ系の焼結性バインダーを加えて成形
したもの、多結晶質アルミノシリケート質繊維にシリカ
系の焼結性バインダーを加え成形したもの、非晶質アル
ミノシリケート質繊維と多結晶質アルミノシリケート繊
維を混合しシリカ系の焼結性バインダーを加え成形した
ものなどが知られている。更には、常温での強度を確保
するため、それらの成形体に有機系バインダーを含有さ
せたものもある。
無機繊維成形体の主原料であるセラミック繊維や、バイ
ンダー中に含まれるシリカ成分は、高温では水素,一酸
化炭素等の還元性ガスによって還元され、酸素を放出し
SiOとなって蒸発するといった問題がある。この還元
反応は、1250℃以上の温度で特に激しくなり、急激
な体積変化を伴って成形体の組織崩壊が起こるので、こ
れら成形体は還元性のガスを含む高温の炉では使用でき
なかった。
シリカ成分は、高温でカリウム,ナトリウム等のアルカ
リ成分と反応し、カリオフィライト(KAlSi
O4)、ネフェリン(NaAlSiO4)等を生成し組織
崩壊を起こすため、焼成物にアルカリ成分を含む高温の
炉でも使用不可能であった。
性無機繊維成形体を用いようとした場合、シリカ成分は
マイクロ波の吸収率が高いため、断熱材の方に誘電エネ
ルギーが吸収され、誘電エネルギーの損失となるため被
加熱物の温度が上がらなくなる。無理に加熱して誘電エ
ネルギーの出力を高めた場合には、断熱材の温度が上が
り過ぎて溶融し、溶融したシリカ成分は蒸気圧が低いた
め蒸発し、被加熱物の表面に付着し汚染するといった問
題があった。
たものであり、その目的は、水素,一酸化炭素等の還元
雰囲気の炉、カリウム,ナトリウム等のアルカリ成分を
多く含む材料を焼成するための炉、マイクロ波焼成炉等
の断熱材として安定に使用できる耐熱性無機繊維成形体
を提供することである。
ルミナ成分99〜100%のアルミナ繊維に、焼成によ
りアルミナ成分が残存する無機系バインダーと、有機系
バインダーとを含有させてなることを特徴とする耐熱性
無機繊維成形体である。好ましくは、上記アルミナ繊維
の構成鉱物が、α−アルミナ及び/又は中間アルミナか
らなることである。
説明する。
00%のアルミナ繊維は、例えばアルミニウム塩水溶液
及び/又はアルミナゾル分散体と有機高分子とを混合
し、減圧濃縮、希釈等によって粘度が調整された紡糸原
液を、押し出し法、遠心法、吹き出し法などの紡糸法で
紡糸し、前駆体繊維としたものを焼成することによって
得ることができる。紡糸法の一例は、粘度300〜50
00mPa・sの紡糸原液を0.1〜1.0mmのノズ
ルより液糸として押し出し、150〜600℃の乾燥気
流によって乾燥固化させたものを吸引集積させる方法で
ある。
ゾル分散体としては、アルミニウム純度98.5%以
上、好ましくは99.5%以上の金属アルミニウム地金
を酸溶解して得た塩化物,硝酸塩,硫酸塩,酢酸塩、ベ
ーマイト質のアルミナゾル,非結晶質のアルミナゾル等
を用いることができる。
ル,ポリエチレンオキサイド,ポリエチレングリコール
等の水溶性高分子を用いることができる。
は、α−アルミナ及び/又は中間アルミナであることが
好ましい。このようなアルミナ繊維は、前駆体繊維を焼
成する際の最高温度を980〜1500℃とすることに
よって製造することができる。特に、この最高温度を1
100〜1350℃とするとアルミナ繊維がある程度の
強度を保持しているため、成形体とするときの作業がし
易く、かつアルミナ繊維成形体の加熱収縮率を低く保持
できるため好ましい。
分が残る無機系バインダーとは、温度400〜1000
℃の焼成によってアルミナ成分のみが残存するものが好
ましく、その具体例としては、ベーマイト質アルミナゾ
ル、非結晶質アルミナゾル等のゾル分散液、リン酸アル
ミニウム、塩基性塩化アルミニウム等のアルミニウム塩
水溶液などである。この無機系バインダーの使用量は、
成形体の加熱収縮率を低く保持するため、質量基準で、
アルミナ繊維100部に対して、有効成分であるアルミ
ナ残存成分で2〜15部が好ましい。
ては、エポキシ系、フェノール系、アクリル酸エステル
系、ポリウレタン系、イソシアネート系、ポリイミド
系、酢酸ビニル系等の接着剤、各種ゴム系接着剤、ポリ
ビニルアルコール、でんぷんなどである。この有機系バ
インダーの使用量は、質量基準で、アルミナ繊維100
部に対し、有効成分として3〜10部程度である。
には、上記アルミナ繊維と有機系バインダーとによりあ
らかじめ成形体を成形しておき、それに上記無機系バイ
ンダーを含浸、スプレー等により添加する方法、上記有
機系バインダーと上記無機系バインダーを含む水分散体
に上記アルミナ繊維を分散しておき、抄造法により成形
・乾燥する方法などを採用することができる。
しては、そのまま還元雰囲気炉,アルカリ成分を焼成す
るための炉,マイクロ波焼成炉等の断熱材として組み立
て、施工することもできるし、あらかじめ1000〜1
500℃程度で焼成してから適用することもできる。
に本発明を説明する。
金属アルミニウム粉298gを加え溶解した。この水溶
液に水を加えて濃度調整を行い、アルミナ換算の濃度で
20%のオキシ塩化アルミニウム水溶液2800gを得
た。このオキシ塩化アルミニウム水溶液2800gと1
0%ポリビニルアルコール水溶液600gを混合した
後、減圧脱水濃縮を行い、粘度1500mPa・sの紡
糸原液1800gを調製した。
の孔が300個設けられた直径250mmの中空円盤内
に入れ、この円盤を回転させることによる遠心力によっ
て紡糸原液を孔から押し出して繊維状とし、それを50
0℃の熱風により乾燥固化してアルミナ繊維前駆体を得
た。次いで、昇温速度15℃/分、最高温度1250℃
で焼成し、α−アルミナ60%、中間アルミナ40%か
らなる平均繊維径3.5μmのアルミナ繊維(アルミナ
純度99.8%)を製造した。
000gに分散させ、更にアルミナ濃度20%のアルミ
ナゾル180g、カチオン化でんぷん30gを加えて繊
維濃度1%のスラリーとした。このスラリーを抄造成形
し、120℃で乾燥して嵩密度0.3g/cm3、25
0mm×250mm、厚み25mmの耐熱性無機繊維成
形体を製造した。これによって、最終的に得られた耐熱
性無機繊維成形体の組成は、アルミナ繊維100部に対
して無機系バインダー純分(アルミナ分)9部、有機系
バインダー7.5部で配合されたものであった。
化アルミニウム水溶液2800gとシリカ濃度20%の
シリカゾル700gと10%ポリビニルアルコール水溶
液750gとを混合した後、減圧脱水濃縮を行い、粘度
1500mPa・sの紡糸原液2200gを用いたこと
以外は、実施例1と同様にしてアルミナ繊維(α−アル
ミナ15%、ムライト5%、中間アルミナ型の結晶80
%からなる平均繊維径3.5μm、アルミナ純度80
%)を製造し、以下同様にして無機繊維成形体を製造し
た。
溶液2800gとシリカ濃度20%のシリカゾル86g
と10%ポリビニルアルコール水溶液618gとを混合
した後、減圧脱水濃縮を行い、粘度1500mPa・s
の紡糸原液1860gを得た後、それを1050℃で焼
成したこと以外は、実施例1と同様にしてアルミナ繊維
(中間アルミナ型の結晶100%からなる平均繊維径
3.5μm、アルミナ純度97%)を製造し、以下同様
にして無機繊維成形体を製造した。
に、シリカ濃度20%のシリカゾル180gとしたこと
以外は、実施例1と同様にして無機繊維成形体を製造し
た。これによって、最終的に得られた耐熱性無機繊維成
形体の組成は、アルミナ繊維100部に対して無機系バ
インダー純分(シリカ分)9部、有機系バインダー7.
5部で配合されたものであった。
れた無機繊維成形体の評価として、以下の3種の方法で
耐久性試験を行った。それらの結果を表1に示す。
マン電気炉中にて水素ガスを5l/minで通しながら
40℃/minで1400℃まで昇温、1400℃で2
4時間保持した後、自然冷却して試料を取り出して外観
と成分の分析を行った。
上面にNa2O粉をのせ、箱型抵抗加熱炉中にて10℃
/minで1400℃まで昇温、1400℃で24時間
保持した後、10℃/minで降温し、室温として試料
を取り出して外観と成分の分析を行った。
枚を用い直方体箱型に組み合わせてマイクロ波焼成用断
熱材箱とした。この箱の中に焼成用試料を入れて、28
GHzマイクロ波発生装置を備えた加熱炉にて昇温し、
1400℃とし、1時間保持した後、自然冷却し、断熱
材の外観と成分の分析を行った。
ば、水素,一酸化炭素等の還元雰囲気の炉での還元性ガ
スに対する耐性が高く、カリウム,ナトリウム等のアル
カリ成分を焼成物に含む炉でのアルカリ成分との反応性
が低く、マイクロ波焼成炉におけるマイクロ波の吸収率
が低いため、これら用途の断熱材として好適である。
Claims (2)
- 【請求項1】 アルミナ成分99〜100%のアルミナ
繊維に、焼成によりアルミナ成分が残存する無機系バイ
ンダーと、有機系バインダーとを含有させてなることを
特徴とする耐熱性無機繊維成形体。 - 【請求項2】 アルミナ繊維の構成鉱物が、α−アルミ
ナ及び/又は中間アルミナからなることを特徴とする請
求項1記載の耐熱性無機繊維成形体。
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JP2001129161A JP4542282B2 (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 耐熱性無機繊維成形体の製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010265565A (ja) * | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Denki Kagaku Kogyo Kk | アルミナ短繊維集合体及びその製造方法 |
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2001
- 2001-04-26 JP JP2001129161A patent/JP4542282B2/ja not_active Expired - Fee Related
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