JP2002338335A - 断熱成形体 - Google Patents

断熱成形体

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キヒェラー ロベルト
Guenter Kratel
クラテル グエンター
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ミクシュル ベルンハルト
Erich John
ヨーン エリッヒ
Matthias Mangler
マングラー マティアス
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 断熱材が、水蒸気の問題を解消できるよう
な、低い水吸収ポテンシャルを有する断熱成形体を提供
する。 【解決手段】 断熱成形体は、成型および／または焼結
断熱材からなり、ヒュームシリカ、無機充填剤、不透明
化剤および繊維を含む。この断熱材のＢＥＴ比表面積は
１００ｍ2／ｇより小さく、例えば、１０ｍ2／ｇから１
００ｍ2／ｇの間であり、したがってこの断熱成形体は
水の吸収が少ない。放射加熱器の場合、この断熱成形体
は加熱抵抗器の基部として使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒュームシリカ、
無機充填剤、不透明化剤および繊維を含む成型および／
または焼結断熱材からなる断熱成形体に関する。
【０００２】
【関連の技術】このような断熱成形体は知られており、
例えば、ＥＰ６１８３９９Ｂ１に記載されている。良い
断熱特性を得るために、これら断熱成形体の断熱材は、
最小１２０ｍ2／ｇ範囲の非常に高い比表面積（ASTM Sp
ecial Technical Publicationno.51,p1941 ffに記載さ
れているＢＥＴに従って測定する）を有する。
【０００３】この大きい比表面積と、この記載された断
熱成形体の断熱材の主構成体は、その表面にシラノール
基を持つことで知られ、そのため非常に親水性が高いヒ
ュームシリカであるという事実の結果として、これらの
材料の水に対する吸収能が非常に高い。このような成形
体が実際の使用において短時間内に高い熱エネルギーに
曝されたとき、水蒸気が爆発的に形成されて、成形体構
造を破壊する。
【０００４】このような効果は、例えば、セラミック調
理ゾーン用放射加熱器（典型的には１−５秒で赤熱され
る）における断熱として使用される断熱成形体において
起こる。成形体の内部から表面へ水蒸気の拡散を増加
し、それにより該成形体の構造を破壊する成形体内部の
局所過圧を避けるために、これまでの記述された断熱成
形体はチャンネル孔を有する。しかしながら、これらの
チャンネル孔は断熱特性を劣化させるという決定的な欠
点がある。また、材料の機械的安定性の低下もある。加
えて、この孔を形成するには追加の労力と費用がいる。
【０００５】加熱で生成した水蒸気が、冷たい所で、と
りわけ電子部品上で、凝縮するという別の問題があり、
電子機器の故障につながる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、断熱
材が、水蒸気の問題を解消できるような、低い水吸収ポ
テンシャルを有する断熱成形体の提供にある。その断熱
特性は最適に維持される。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明に従
って、請求項１の特徴を持つ断熱成形体によって解決さ
れる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明による断熱成形体の好まし
い展開は各請求項で特徴づけられる。請求項の主題は詳
細な説明の部分に明白に述べる。
【０００９】本発明で得られる長所は、断熱材のＢＥＴ
比表面積を全体で約１０−１００ｍ 2／ｇに減じること
により水吸収能が低くなることである。加熱衝撃が有る
場合でも、本発明による断熱成形体はその構造を維持
し、チャンネル孔等は不要である。
【００１０】本発明に従う好ましい実施態様の断熱材は
次の組成を有する。
【００１１】１−７０重量％ ヒュームシリカ（ｆｕｍ
ｅｄ ｓｉｌｉｃａ）、 １０−５５重量％ 不透明化剤、および １−１０重量％ 繊維状物質。
【００１２】断熱材は、好ましくは、１−３５重量％の
無機充填剤を含む。０−１５重量％の安定剤を含ませる
のが好都合である。
【００１３】特に好ましい組成物は、次のものを含む。
【００１４】３５−５０重量％ ヒュームシリカ、 ３０−４０重量％ 不透明化剤、 ５−２５重量％ 無機充填剤、 ５−１０重量％ 安定剤、および 約３重量％ 繊維質物質。
【００１５】ヒュームシリカは５０−２００ｍ2／ｇの
ＢＥＴ比表面積のものが好都合である。ヒュームシリカ
の使用量はＢＥＴ比表面積の関数であり、好ましくは３
５重量％と５０重量％の間である。ＢＥＴ比表面積が高
いほど使用量は低くなる。
【００１６】４００℃の測定温度で熱伝導率は０．０３
５Ｗ／ｍＫより小さく、特に約０．０２５Ｗ／ｍＫであ
る。１０００℃ではこの値は約０．０８Ｗ／ｍＫに相当
する。
【００１７】使用される不透明化剤はイルメナイト、酸
化チタン／ルチル、酸化（II）鉄／（III）鉄混合酸化
物、酸化クロム、酸化ジルコニウム、およびそれらの混
合物である。珪酸ジルコニウム、炭化珪素を用いると有
利である。
【００１８】充填剤の例として、周期律表のIIIおよびI
V主族並びに／またはIV側族の金属酸化物および水酸化
物が挙げられる。好ましくはシリコン、アルミニウム、
ジルコニウムおよびチタンの酸化物が用いられる。例え
ば、シリコンではアークシリカ（ａｒｃ ｓｉｌｉｃ
ａ）または沈殿シリカエアロゲル、アルミニウムではＡ
ｌ2Ｏ3またはＡｌ（ＯＨ）3、チタンではルチルであ
る。これらの混合物を使用することもできる。アークシ
リカ、アルミニウム酸化物が有利に用いられる。ＢＥＴ
比表面積は１０−３０重量％含む場合、１．５ｍ2／ｇ
と２５ｍ2／ｇの間である。
【００１９】安定性を増すために、この材料は安定剤を
含むのが有利である。これらの安定剤は、例えばＡｌ2
Ｏ3、ＡｌＯ（ＯＨ）およびＡｌ（ＯＨ）3のようなアル
ミニウムの酸化物または水酸化物が好ましい。安定化の
目的のためには例えばピロ燐酸水素カルシウムのような
燐酸塩も使用することができる。
【００２０】繊維質物質と例しては、可溶性および不溶
性のセラミック繊維、石英ガラス繊維、シリカ繊維、少
なくとも９６重量％のＳｉＯ2含有量をもつ繊維、Ｅ−
グラスファイバーおよびＲ−グラスファイバーのような
グラスファイバーであり、これらの繊維型の一つまたは
それ以上の混合物も同様に使用できる。これらは、６ミ
クロンより大きい径をもち、１−２５ｍｍの長さである
ことが好ましい。
【００２１】一方、この材料はトレイ等の受容部品でプ
レスして圧密混合物としてもよい。一方、それは、被覆
のない成形体に成型して、続いて４００−１０００℃の
温度で焼結してもよい。この目的ために焼結助剤を使用
してもよく、その例はＥＰ２９２２７に開示されてい
る。好ましくはアルミニウム、ジルコニウム、カルシウ
ムおよびチタンの硼化物が用いられ、特に炭化硼素が好
ましい。
【００２２】次に、本発明による二つの混合物と比較用
の従来の混合物との間で断熱成形体に対する比較を行
う。
【００２３】試験は、１８０ｍｍ径の断熱成形体（ＳＴ
ＩＢ）で行った。混合物は、重量１ｋｇをサイクロンミ
キサーで３０００ｒｐｍ、５分間混合した。このＳＴＩ
Ｂは油圧プレスで約２５ｋｇ／ｃｍ2の圧力でプレスし
た。
【００２４】 １）比較混合物： ６０重量％シリカ ＢＥＴ比表面積２００ｍ2／ｇ ２．５重量％シリカ繊維 ３７．２重量％珪酸ジルコニウム ＢＥＴ比表面積１３ｍ2／ｇ ０．３重量％炭化硼素 全ＢＥＴ比表面積１２５ｍ2／ｇ ＳＴＩＢ重量 １３５ｇ ＳＴＩＢ密度 ０．３５ｇ／ｃｍ3 外側基部上のプレート温度 ２３５℃ ３０℃、９３％相対雰囲気湿度の湿潤域でのＳＴＩＢ： 吸湿： ２４時間 １１．５ｇ ４８時間 １３．３ｇ １６８時間 １４．６ｇ ２）本発明による、珪酸ジルコニウムを含む第一混合物： ４０重量％シリカ ＢＥＴ比表面積１３０ｍ2／ｇ ２重量％シリカ繊維 ３５重量％珪酸ジルコニウム ＢＥＴ比表面積１３ｍ2／ｇ １８重量％アークシリカ ＢＥＴ比表面積３０ｍ2／ｇ ５重量％水酸化アルミニウム ＢＥＴ比表面積８ｍ2／ｇ 全ＢＥＴ比表面積６５ｍ2／ｇ ＳＴＩＢ重量 １３５ｇ ＳＴＩＢ密度 ０．３５ｇ／ｃｍ3 外側基部上のプレート温度 ２４４℃ ３０℃、９３％相対雰囲気湿度の湿潤空間でのＳＴＩＢ： 吸湿： ２４時間 ４．２ｇ ４８時間 ５．０ｇ １６８時間 ６．１ｇ 比較混合物と比べて５８％だけ水吸収が減少した。
【００２５】 ３）本発明による、炭化珪素を含む第二混合物： ４０重量％シリカ ＢＥＴ比表面積１３０ｍ2／ｇ ２重量％シリカ繊維 ３５重量％炭化珪素 ＢＥＴ比表面積１３ｍ2／ｇ １８重量％アークシリカ ＢＥＴ比表面積３０ｍ2／ｇ ５重量％酸化アルミニウム ＢＥＴ比表面積８ｍ2／ｇ 全ＢＥＴ比表面積６５ｍ2／ｇ ＳＴＩＢ重量 １３５ｇ ＳＴＩＢ密度 ０．３５ｇ／ｃｍ3 外側基部上のプレート温度 ２３５℃ ３０℃、９３％相対雰囲気湿度の湿潤空間でのＳＴＩＢ： 吸湿： ２４時間 ４．１ｇ ４８時間 ４．７ｇ １６８時間 ５．１ｇ 比較混合物と比べて６５％だけ水吸収が減少した。
【００２６】湿潤域で１６８時間貯蔵した後、急速赤熱
（４秒以内）をした場合に、混合物２）と３）は構造上
の変化は現れず、特に膨潤或いはバーストはない。断熱
成形体の他の特性は保持された。混合物３）の断熱作用
は比較混合物同様に良好であった。
【００２７】これらの特徴および更なる特徴は、特許請
求の範囲、発明の詳細な説明および図面から推測でき、
個々の特徴は、単独でおよびサブコンビネーションの形
で、本発明の実施態様として、あるいは他の分野で実施
され、ここで保護されるように求めている特許性のある
形で表される。個々のセクションの応用や副題の分割
は、以下の記述の一般的有効性を全く制限するものでは
ない。
【００２８】
【実施例】以下、この発明の実施例を、図面を参照して
述べる。
【００２９】図１および図２は電気放射加熱器を示し、
この加熱器はガラスセラミック板８の下側に押し付けら
れている。この放射加熱器は、（好ましくは金属板の）
受け皿１を有し、断熱成形体が基部２として、その中に
挿入されている。基部２は、公知の方法で、凹部９に加
熱抵抗器５を担持している。
【００３０】この基部２は、中央域に錐台状の隆起部４
を有し、温度制御装置６の温度センサー７の支持部とな
る。これは従来技術で充分知られている。
【００３１】外部周縁すなわち端縁３は、受け皿１内で
基部２の外側域に戴置されている。この周縁３はスペー
サーとして働き、放射加熱器をガラスセラミック板８か
ら所定の距離に保つ。同時に側方に対する断熱をも形成
する。
【００３２】判りやすいように、図２においては、加熱
抵抗器５と、それに関連する凹部９とは示されていな
い。
【００３３】基部２の形の断熱体と周縁３の形のスペー
サーとは要求されることが異なることは、図から明らか
である。基部２は加熱抵抗器５を担持しており、したが
って高温に曝される。急速加熱への適合性が改良されて
いることがここでも意味がある。それはまた、加熱抵抗
器５の締結構築にもなる。
【００３４】周縁３は、接触圧力を吸収することができ
るように、ある強度（特に圧縮強度）を必要とする。加
えて、断熱の諸要求が求められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の断熱成形体を持つ放射加熱器の断面図
である。
【図２】図１の放射加熱器の斜視図である。
【符号の説明】
１ 受け皿 ２ 基部 ３ 周縁 ４ 隆起部 ５ 加熱抵抗器 ６ 温度制御装置 ７ 温度センサー ８ ガラスセラミック板 ９ 凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルンハルト ミクシュル ドイツ連邦共和国、 75056 ズルツフェ ルト、 ブルーメンストラッセ １ (72)発明者 エリッヒ ヨーン ドイツ連邦共和国、 75173 プフォルツ ハイム、 ヴェルナー ズィーメンストラ ッセ 32 (72)発明者 マティアス マングラー ドイツ連邦共和国、 76307 カールスバ ット、 パルクリンク 10 Ｆターム(参考） 3H036 AA09 AB15 AB26 AC01 AD01 AE02 4G030 AA17 AA36 AA37 AA46 AA47 AA66 BA23 BA25 CA07 GA22 GA27 HA02

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ヒュームシリカ、無機充填剤、不透明化
    剤および繊維を含む成型および／または焼結断熱材から
    なり、この断熱材のＢＥＴ比表面積が１０から１００ｍ
    2／ｇの間であることを特徴とする断熱成形体。
  2. 【請求項２】 ４００℃での熱伝導率が約０．０２５Ｗ
    ／ｍＫであることを特徴とする、請求項１に記載の断熱
    成形体。
  3. 【請求項３】 ヒュームシリカの割合が３０から５０重
    量％であることを特徴とする、請求項１に記載の断熱成
    形体。
  4. 【請求項４】 ヒュームシリカのＢＥＴ比表面積が５０
    から１５０ｍ2／ｇであることを特徴とする、請求項１
    に記載の断熱成形体。
  5. 【請求項５】 断熱材が安定剤を含み、その安定剤の割
    合が１から１０重量%であることを特徴とする、請求項
    １に記載の断熱成形体。
  6. 【請求項６】 断熱材が、周期律表のIII、IV主族およ
    びIV側族の金属酸化物を含むことを特徴とする、請求項
    １に記載の断熱成形体。
  7. 【請求項７】 断熱材がアークシリカを含むことを特徴
    とする、請求項６に記載の断熱成形体。
  8. 【請求項８】 アークシリカが１０から３５ｍ2／ｇの
    ＢＥＴ比表面積を有することを特徴とする、請求項７に
    記載の断熱成形体。
  9. 【請求項９】 アークシリカの含有量が最高３５重量%
    であることを特徴とする、請求項７に記載の断熱成形
    体。
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