JP2014108901A - 断熱材及びその製造方法 - Google Patents

断熱材及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2014108901A
JP2014108901A JP2012262910A JP2012262910A JP2014108901A JP 2014108901 A JP2014108901 A JP 2014108901A JP 2012262910 A JP2012262910 A JP 2012262910A JP 2012262910 A JP2012262910 A JP 2012262910A JP 2014108901 A JP2014108901 A JP 2014108901A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mixed powder
heat insulating
insulating material
fine particles
phosphorus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012262910A
Other languages
English (en)
Inventor
Masatoshi Sakakura
正年 坂倉
Hisafumi Onuki
寿文 大貫
Sojiro Fukushiro
壮二郎 福代
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nichias Corp
Original Assignee
Nichias Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nichias Corp filed Critical Nichias Corp
Priority to JP2012262910A priority Critical patent/JP2014108901A/ja
Priority to PCT/JP2013/006695 priority patent/WO2014083793A1/ja
Publication of JP2014108901A publication Critical patent/JP2014108901A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111—Fine ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/447—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on phosphates, e.g. hydroxyapatite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303—Inorganic additives
    • C04B35/6306—Binders based on phosphoric acids or phosphates
    • C04B35/6309—Aluminium phosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303—Inorganic additives
    • C04B35/6306—Binders based on phosphoric acids or phosphates
    • C04B35/6313—Alkali metal or alkaline earth metal phosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • C04B2235/3212—Calcium phosphates, e.g. hydroxyapatite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/447—Phosphates or phosphites, e.g. orthophosphate, hypophosphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5454—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof nanometer sized, i.e. below 100 nm
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/604—Pressing at temperatures other than sintering temperatures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/767—Hexagonal symmetry, e.g. beta-Si3N4, beta-Sialon, alpha-SiC or hexa-ferrites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
    • C04B2235/9615—Linear firing shrinkage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

【課題】高温での耐熱性が向上した断熱材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る断熱材は、アルミナ微粒子とリン化合物とを含む乾式加圧成形体を有する。本発明に係る断熱材の製造方法は、アルミナ微粒子を含む乾式加圧成形体を有する断熱材の製造方法であって、前記アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体の前記乾式加圧成形体を得ることを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、断熱材及びその製造方法に関し、特に、断熱材の耐熱性の向上に関する。
従来、シリカ粒子又はアルミナ粒子、輻射散乱材、補強繊維を含む加圧成形体からなる断熱材が知られている（例えば、特許文献１）。シリカ粒子からなる断熱材は、１１００℃を超える環境で用いると収縮が大きく、１１００℃を超える温度で耐熱性を有する断熱材が求められていた。さらに、シリカ粒子を含む断熱材と同等の強度、熱伝導率を備えることが望まれる。
特開２０１２−１４９６５８号公報
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、高温での耐熱性が向上した断熱材及びその製造方法を提供することをその目的の一つとする。
上記課題を解決するために、本発明者らは、シリカ粒子ではなくアルミナ粒子を用いた。しかしながら、アルミナ粒子を主体とする断熱材であっても、シリカ粒子を主体とする断熱材よりは耐熱性に優れるが、１１５０℃を超えると収縮が大きく、耐熱性が不十分であった。本発明者らは、収縮の一因が、アルミナのコランダム化（結晶転移）であることを見出し、コランダム化率を抑制できる化合物を探求し、本発明を完成させた。
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る断熱材は、アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体の乾式加圧成形体を有することを特徴とする。本発明によれば、高温での耐熱性が向上した断熱材を提供することができる。
また、前記断熱材において、前記リン化合物は、前記アルミナ微粒子に含まれるアルミナと化学的に反応してアルミニウム及びリンを含む化合物を生成するリン化合物であることとしてもよい。この場合、前記アルミニウム及びリンを含む化合物は、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）であることとしてもよい。また、前記乾式加圧成形体は、１２００℃で２４時間加熱された後のＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内に斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）のピークが検出されることとしてもよい。
また、前記断熱材において、前記リン化合物は、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）であることとしてもよい。
また、前記いずれかの断熱材において、前記乾式加圧成形体を１２００℃で２４時間加熱した場合における前記乾式加圧成形体の加熱線収縮率は、１０％以下であることとしてもよい。
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る断熱材の製造方法は、アルミナ微粒子を含む乾式加圧成形体を有する断熱材の製造方法であって、前記アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体の前記乾式加圧成形体を得ることを含むことを特徴とする。本発明によれば、高温での耐熱性が向上した断熱材の製造方法を提供することができる。
また、前記方法において、前記リン化合物は、前記アルミナ微粒子に含まれるアルミナと化学的に反応してアルミニウム及びリンを含む化合物を生成するリン化合物であることとしてもよい。この場合、前記アルミニウム及びリンを含む化合物は、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）であることとしてもよい。また、前記いずれかの方法において、１２００℃で２４時間加熱された後のＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内に斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）のピークが検出される前記乾式加圧成形体を得ることとしてもよい。
また、前記いずれかの方法は、前記混合粉体を７００℃以上の温度で加熱することをさらに含むこととしてもよい。この場合、前記温度は、１０００℃超であることとしてもよい。また、これらの場合、前記方法は、前記混合粉体を前記温度で加熱することにより、前記アルミナ微粒子と、前記アルミナ微粒子に含まれるアルミナと前記リン化合物との化学的な反応により生成されたアルミニウム及びリンを含む化合物とを含む前記混合粉体を得ることを含むこととしてもよい。また、前記方法は、前記混合粉体を前記温度で加熱することにより、前記アルミナ微粒子と、前記アルミナ微粒子に由来するアルミニウム及び前記リン化合物に由来するリンを含む化合物とを含む混合粉体を得ることを含むこととしてもよい。また、前記方法は、前記混合粉体を前記温度で加熱することにより、前記アルミナ微粒子と、アルミニウム及びリンを含む化合物であって加熱前には含まれていなかった化合物とを含む混合粉体を得ることを含むこととしてもよい。また、前記アルミニウム及びリンを含む化合物は、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）であることとしてもよい。
本発明によれば、高温での耐熱性が向上した断熱材及びその製造方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る実施例１において、断熱材の特性を評価した結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２・４Ｈ２Ｏを含む原料から製造された加熱後の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、Ｍｇ３（ＰＯ４）２・８Ｈ２Ｏを含む原料から製造された加熱後の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２・Ｈ２Ｏを含む原料から製造された加熱後の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４を含む原料から製造された加熱後の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、（ＮＨ４）２ＨＰＯ４を含む原料から製造された加熱後の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、Ａｌ（Ｈ２ＰＯ４）３を含む原料から製造された加熱後の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、六方晶系のＡｌＰＯ４を含む原料から製造された加熱後の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、斜方晶系のＡｌＰＯ４を含む原料から製造された加熱後の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、（Ｃ６Ｈ５）３Ｐを含む原料から製造された加熱後の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、リン化合物を含まない原料から製造された加熱後の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２・４Ｈ２Ｏを含む原料から製造された加熱前の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、Ｍｇ３（ＰＯ４）２・８Ｈ２Ｏを含む原料から製造された加熱前の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２・Ｈ２Ｏを含む原料から製造された加熱前の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４を含む原料から製造された加熱前の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、（ＮＨ４）２ＨＰＯ４を含む原料から製造された加熱前の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、六方晶系のＡｌＰＯ４を含む原料から製造された加熱前の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、斜方晶系のＡｌＰＯ４を含む原料から製造された加熱前の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、（Ｃ６Ｈ５）３Ｐを含む原料から製造された加熱前の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例１において、リン化合物を含まない原料から製造された加熱前の断熱材のＸＲＤ測定を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例２において、断熱材の特性を評価した結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例２において、原料におけるリン化合物の含有率と断熱材の１２００℃における加熱線収縮率との相関関係を評価した結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例２において、原料におけるリンとアルミニウムとのモル比と断熱材の１２００℃における加熱線収縮率との相関関係を評価した結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例２において、原料におけるリン化合物の含有率と断熱材のコランダム化率との相関関係を評価した結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例２において、原料におけるリンとアルミニウムとのモル比と断熱材のコランダム化率との相関関係を評価した結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例２において、リン化合物を含まない原料から製造した加熱前の断熱材のＦＥ−ＳＥＭ観察を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例２において、リン化合物を含まない原料から製造した加熱後の断熱材のＦＥ−ＳＥＭ観察を行った結果の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例２において、リン化合物を含む原料から製造した加熱後の断熱材のＦＥ−ＳＥＭ観察を行った結果の一例を示す説明図である。
以下に、本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明は、本実施形態に限られるものではない。
まず、本実施形態に係る断熱材の製造方法（以下、「本方法」という。）について説明する。本方法は、アルミナ微粒子を含む乾式加圧成形体を有する断熱材の製造方法であって、当該アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体の当該乾式加圧成形体を得ることを含む方法である。
アルミナ微粒子は、α−アルミナ（コランダム）以外のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分として含む微粒子（例えば、当該アルミナを９５重量％以上含む微粒子）であって、断熱材の原料として使用されるものであれば特に限られない。なお、このアルミナ微粒子は、α−アルミナを含まない（例えば、ＸＲＤ測定において、コランダムのピークが検出されない）こととしてもよい。
アルミナ微粒子は、例えば、一次粒子の平均粒径が１００ｎｍ以下のアルミナ微粒子であることとしてもよい。この場合、アルミナ微粒子の一次粒子の平均粒径は、５０ｎｍ以下であることとしてもよく、３０ｎｍ以下であることとしてもよい。アルミナ微粒子の一次粒子の平均粒径の下限値は、特に限られないが、当該平均粒径は、例えば、２ｎｍ以上であることとしてもよい。
アルミナ微粒子は、例えば、気相法で製造されたもの及び／又は湿式法で製造されたものであることとしてもよい。すなわち、アルミナ微粒子は、例えば、気相法で製造された乾式アルミナ微粒子であることとしてもよく、湿式法で製造された湿式アルミナ微粒子であることとしてもよい。より具体的に、アルミナ微粒子は、例えば、気相法で製造されたフュームドアルミナ微粒子であることとしてもよい。
そして、本発明に特徴的なことの一つは、上述したようなアルミナ微粒子に加えて、リン化合物を使用することである。すなわち、本発明の発明者らは、アルミナ微粒子を含む乾式加圧成形体の耐熱性を向上させる技術的手段について鋭意検討を重ねた結果、当該乾式加圧成形体の原料として、当該アルミナ微粒子とリン化合物とを混合して得られた混合粉体を使用することにより、当該乾式加圧成形体の耐熱性が効果的に向上することを独自に見出した。
リン化合物は、当該リン化合物を使用しない場合に比べて乾式加圧成形体の耐熱性を向上させるものであれば特に限られない。すなわち、リン化合物としては、無機リン化合物及び／又は有機リン化合物を使用することができる。
リン化合物は、例えば、アルミナ微粒子に含まれるアルミナと化学的に反応してアルミニウム及びリンを含む化合物を生成するリン化合物であることとしてもよい。この場合、リン化合物は、例えば、加熱下において（例えば、７００℃以上の温度、又は１１００℃超の温度で）、アルミナと化学的に反応して、アルミニウム及びリンを含む化合物を生成するものであることとしてもよい。
ここで、リン化合物とアルミナとの化学的な反応により生成されるアルミニウム及びリンを含む化合物は、アルミナ微粒子に由来するアルミニウム及びリン化合物に由来するリンを含む化合物であれば、特に限られないが、例えば、後述するように、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）であることとしてもよい。すなわち、この場合、混合粉体は、アルミナ微粒子に含まれるアルミナと化学的に反応して、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）を生成するリン化合物を含む。なお、上記化学的な反応前の混合粉体に含まれるリン化合物は、斜方晶系のリン酸アルミニウム以外のリン化合物であることとしてもよいし、当該斜方晶系のリン酸アルミニウムであることとしてもよい。
また、リン化合物は、例えば、乾式加圧成形体を１２００℃で２４時間加熱した場合における当該乾式加圧成形体の加熱線収縮率を、当該乾式加圧成形体が当該リン化合物を含まない場合に比べて低減させるものであることとしてもよい。
リン化合物は、例えば、リン酸塩であることとしてもよい。リン酸塩は、例えば、アルミニウム、アルカリ土類金属及びアンモニアからなる群より選択される１種以上のリン酸塩であることとしてもよい。
アルミニウムのリン酸塩は、例えば、リン酸二水素アルミニウム（Ａｌ（Ｈ２ＰＯ４）３）、リン酸水素二アルミニウム（Ａｌ２（ＨＰＯ４）３）、リン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）及びメタリン酸アルミニウム（Ａｌ（ＰＯ３）３）からなる群より選択される１種以上であることとしてもよい。
アルカリ土類金属のリン酸塩は、例えば、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムからなる群より選択される１種以上のリン酸塩であることとしてもよい。マグネシウムのリン酸塩は、例えば、リン酸二水素マグネシウム四水和物（Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２・４Ｈ２Ｏ）、リン酸三マグネシウム八水和物（Ｍｇ３（ＰＯ４）２・８Ｈ２Ｏ）、リン酸水素マグネシウム三水和物（ＭｇＨＰＯ４・３Ｈ２Ｏ）、メタリン酸マグネシウム（Ｍｇ（ＰＯ３）２）及びピロリン酸マグネシウム（Ｍｇ２Ｐ２Ｏ７）からなる群より選択される１種以上であることとしてもよい。カルシウムのリン酸塩は、例えば、リン酸二水素カルシウム一水和物（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２・Ｈ２Ｏ）、リン酸水素カルシウム二水和物（ＣａＨＰＯ４・２Ｈ２Ｏ）、メタリン酸カルシウム（Ｃａ（ＰＯ３）２）及びヒドロキシアパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２）からなる群より選択される１種以上であることとしてもよい。ストロンチウムのリン酸塩は、例えば、リン酸水素ストロンチウム（ＳｒＨＰＯ４）であることとしてもよい。バリウムのリン酸塩は、例えば、リン酸水素バリウム（ＢａＨＰＯ４）であることとしてもよい。
アンモニアのリン酸塩は、例えば、リン酸二水素アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）、リン酸水素二アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）及びリン酸アンモニウム（（ＮＨ４）３ＰＯ４）からなる群より選択される１種以上であることとしてもよい。
リン化合物は、有機リン化合物であることとしてもよい。有機リン化合物は、その分子中に少なくとも１つのリン原子を含む有機化合物（例えば、その分子中に、少なくとも１つの炭素原子と、少なくとも１つのリン原子とを含む化合物）であれば、特に限られず、例えば、ホスフィン誘導体及び／又はリン酸エステルであることとしてもよい。
アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体は、当該アルミナ微粒子と当該リン化合物とを混合することにより調製される。すなわち、混合粉体は、例えば、アルミナ微粒子とリン化合物の粉体とを乾式で混合することにより調製される。
混合粉体に含まれるアルミナ微粒子の量は、乾式加圧成形体の所望の特性を実現する範囲であれば特に限られない。すなわち、混合粉体は、例えば、４０〜９９重量％のアルミナ微粒子を含むこととしてもよい。また、例えば、５５〜９０質量％、６０〜８０質量％、又は６５〜７５質量％のアルミナ粒子を含むこととしてもよい。
混合粉体に含まれるリン化合物の量は、乾式加圧成形体の所望の特性を実現する範囲であれば特に限られない。すなわち、混合粉体は、例えば、０．５〜６０重量％のリン化合物とを含むこととしてもよい。また、例えば、１．０〜４５質量％、１〜３５質量％、２〜２５質量％、又は３〜１０質量％のリン化合物とを含むこととしてもよい。
また、混合粉体は、例えば、当該混合粉体に含まれるアルミニウム（Ａｌ）に対するリン（Ｐ）のモル比が、０．０１以上、０．０２以上、０．０２超、０．０３以上、０．０３超、０．０４以上又は０．０５以上となる量のリン化合物を含むこととしてもよい。
すなわち、混合粉体は、例えば、４０〜９９重量％のアルミナ微粒子と、当該混合粉体に含まれるアルミニウム（Ａｌ）に対するリン（Ｐ）のモル比が、０．０１以上、０．０２以上、０．０２超、０．０３以上、０．０３超、０．０４以上又は０．０５以上となる量のリン化合物とを含むこととしてもよい。
上記モル比が大きくなるにつれて、リン化合物の使用による効果も大きくなる傾向がある。混合粉体に含まれるアルミニウム（Ａｌ）に対するリン（Ｐ）のモル比の上限値は、乾式加圧成形体の所望の特性を実現する範囲であれば特に限られないが、当該モル比は、例えば、０．２３以下であることとしてもよい。
また、混合粉体は、例えば、アルミナ微粒子に含まれるアルミニウム（Ａｌ）に対するリン（Ｐ）のモル比が、０．０１以上、０．０２以上、０．０２超、０．０３以上、０．０３超、０．０４以上又は０．０５以上となる量のリン化合物を含むこととしてもよい。
すなわち、混合粉体は、例えば、４０〜９９重量％のアルミナ微粒子と、当該混合粉体中のアルミナ微粒子に含まれるアルミニウム（Ａｌ）に対するリン（Ｐ）のモル比が、０．０１以上、０．０２以上、０．０２超、０．０３以上、０．０３超、０．０４以上又は０．０５以上となる量のリン化合物とを含むこととしてもよい。
上記モル比が大きくなるにつれて、リン化合物の使用による効果も大きくなる傾向がある。混合粉体中のアルミナ微粒子に含まれるアルミニウム（Ａｌ）に対するリン（Ｐ）のモル比の上限値は、乾式加圧成形体の所望の特性を実現する範囲であれば特に限られないが、当該モル比は、例えば、０．２５以下であることとしてもよい。
混合粉体は、さらに他の成分を含むこととしてもよい。すなわち、混合粉体は、例えば、補強繊維をさらに含むこととしてもよい。補強繊維は、乾式加圧成形体を補強できるものであれば特に限られない。補強繊維は、例えば、無機繊維であることとしてもよい。
無機繊維は、例えば、ガラス繊維、シリカ−アルミナ繊維、シリカ−アルミナ−マグネシア繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、生体溶解性無機繊維、ロックウール及びバサルト繊維からなる群より選択される１種以上である。好ましくはシリカ−アルミナ−マグネシア繊維、アルミナ繊維、シリカ−アルミナ繊維である。
生体溶解性繊維として、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２との合計が５０〜８２重量％、ＣａＯとＭｇＯとの合計が１８〜５０重量％の組成の無機繊維を例示できる。また、ＳｉＯ２が５０〜８２重量％、ＣａＯとＭｇＯとの合計が１０〜４３重量％の組成の無機繊維も例示できる。
補強繊維の平均繊維長は、例えば、０．５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であることとしてもよく、１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であることとしてもよい。補強繊維の平均繊維径は、例えば、１μｍ以上、２０μｍ以下であることとしてもよく、２μｍ以上、１５μｍ以下であることとしてもよい。
繊維の量は、例えば、１〜２０質量％、１．５〜１０質量％、又は２〜９質量％としてもよい。
混合粉体がアルミナ微粒子とリン化合物と補強繊維とを含む場合、当該混合粉体は、例えば、４５〜９８重量％のアルミナ微粒子と、１〜３０重量％のリン化合物と、１〜３０重量％の補強繊維とを含むこととしてもよい。
また、混合粉体は、例えば、輻射散乱材をさらに含むこととしてもよい。輻射散乱材は、輻射による伝熱を低減するものであれば特に限られない。すなわち、輻射散乱材は、例えば、炭化珪素、ジルコニア、珪酸ジルコニウム、チタニア、窒化珪素、酸化鉄、酸化クロム、硫化亜鉛、チタン酸バリウムからなる群より選択される１種以上であることとしてもよい。輻射散乱材の平均粒径は、例えば、１μｍ以上、５０μｍ以下であることとしてもよく、１μｍ以上、２０μｍ以下であることとしてもよい。輻射散乱材は、遠赤外線反射性のものが好ましく、例えば、１μｍ以上の波長の光に対する比屈折率が１．２５以上であるものが好ましい。
輻射散乱材の量は、例えば、１〜４０質量％、５〜３５質量％、又は１０〜３０質量％としてもよい。
また、混合粉体は、他の金属酸化物微粒子をさらに含むこととしてもよい。すなわち、原料は、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）微粒子をさらに含むこととしてもよい。シリカ微粒子は、例えば、気相法で製造された乾式シリカ微粒子（例えば、フュームドシリカ微粒子）であることとしてもよい。混合粉体におけるシリカ微粒子の含有量は、１０重量％以下であることとしてもよく、５重量％以下であることとしてもよく、５重量％未満であることとしてもよい。また、混合粉体はシリカ微粒子を含まない（混合粉体におけるシリカ微粒子の含有量が０重量％である）こととしてもよい。さらに、混合粉体は、アルミナ微粒子以外の他の金属酸化物微粒子を含まないこととしてもよい。また、混合粉体は、結合剤（例えば、水ガラス接着剤等の無機結合剤や、樹脂等の有機結合剤）を含まないこととしてもよい。
そして、本方法においては、乾式プレス成形により成形された、アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体の乾式加圧成形体を得る。すなわち、乾式加圧成形体は、アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体を乾式プレス成形することにより得られる。より具体的に、例えば、上述のようにして調製された混合粉体を所定の成形型に充填し、乾式プレス成形することにより、当該成形型に対応する形状の乾式加圧成形体を製造する。
また、本方法は、例えば、アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体の乾式加圧成形体であって、１２００℃で２４時間加熱された後のＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内に斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）のピークが検出される当該乾式加圧成形体を得ることとしてもよい。すなわち、この場合、本方法で得られる乾式加圧成形体は、１２００℃で２４時間加熱された場合、その後のＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内に斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）のピークが検出されるものである。
乾式加圧成形体の形状は、特に限られないが、例えば、ボード状、板状又は円筒状であることとしてもよい。乾式プレス成形を行う温度は、特に限られないが、例えば、０℃以上、１００℃以下の温度で行うこととしてもよく、０℃以上、５０℃以下の温度で行うこととしてもよい。
こうして得られる乾式加圧成形体は、そのまま断熱材として、又は断熱材の一部として使用されることとしてもよい。乾式加圧成形体が断熱材の一部として使用される場合、当該断熱材は、例えば、当該乾式加圧成形体と、耐熱性が当該乾式加圧成形体とは異なる１つ以上の他の断熱部材とを有することとしてもよい。すなわち、この場合、断熱材は、例えば、乾式加圧成形体と、当該乾式加圧成形体の高温側に積層された、より耐熱性の高い断熱部材、及び／又は当該乾式加圧成形体の低温側に積層された、より安価でより耐熱性の低い断熱部材と、を有することとしてもよい。
また、本方法は、混合粉体を７００℃以上の温度で加熱することをさらに含むこととしてもよい。すなわち、この場合、本方法においては、混合粉体を焼成する。そして、本方法においては、加熱された混合粉体の乾式加圧成形体を製造する。混合粉体の加熱は、乾式加圧成形体の成形前に行うこととしてもよいし、乾式加圧成形体の成形後に行うこととしてもよい。
すなわち、例えば、成形前の混合粉体を所定の温度で加熱し、次いで、加熱された当該混合粉体を乾式プレス成形することにより、加熱された混合粉体の乾式加圧成形体を得ることとしてもよい。より具体的に、まず、乾式加圧成形体の成形前に、アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体を所定の温度で加熱し、加熱された当該混合粉体を製造する。そして、この加熱後の混合粉体の乾式プレス成形を行って、当該加熱された混合粉体から構成される乾式加圧成形体を製造する。
また、例えば、加熱前の混合粉体を乾式プレス成形して乾式加圧成形体を成形し、次いで、当該乾式加圧成形体を所定の温度で加熱することにより、加熱された混合粉体の乾式加圧成形体を得ることとしてもよい。より具体的に、まず、所定温度での加熱前に、アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体の乾式プレス成形を行って、乾式加圧成形体を得る。そして、この乾式加圧成形体を当該所定の温度で加熱して、加熱された混合粉体から構成される乾式加圧成形体を製造する。
混合粉体を加熱する温度（加熱温度）は、例えば、８００℃以上であることとしてもよく、９００℃以上であることとしてもよく、１０００℃以上であることとしてもよく、１１００℃以上であることとしてもよい。
加熱温度は、さらに高温であることとしてもよい。すなわち、加熱温度は、例えば、１１００℃超であることとしてもよく、１１５０℃以上であることとしてもよく、１２００℃以上であることとしてもよい。このような高温で混合粉体を加熱する場合、リン化合物の使用による効果が特に顕著となる。
ここで、本発明の発明者らは、アルミナ微粒子を含む乾式加圧成形体の耐熱性を向上させる技術的手段について鋭意検討を重ねた結果、リン化合物を含まない当該乾式加圧成形体は、１１００℃超の温度で加熱されると、その耐熱性や断熱性等の特性が損なわれるのに対し、リン化合物を含む当該乾式加圧成形体は、１１００℃超の温度で加熱されても、その特性を効果的に維持することを独自に見出した。
より具体的に、本発明の発明者らは、まず、アルミナ微粒子を含みリン化合物を含まない乾式加圧成形体を１１００℃超の温度で加熱すると、コランダム（ｃｏｒｕｎｄｕｍ）の生成（結晶の転移）が起こり、且つ当該乾式加圧成形体を１１００℃以下の温度で加熱する場合に比べて、細孔容積の減少及び比表面積の減少が顕著に起こることを見出した。
そこで、本発明の発明者らは、このような高温下での乾式加圧成形体の劣化を抑制する技術的手段について鋭意検討を重ねた結果、アルミナ微粒子とリン化合物とを混合して調製された混合粉体を使用することにより、当該混合粉体の乾式プレス成形により得られた乾式加圧成形体は、１１００℃超の温度で加熱されても、コランダムの生成や、細孔容積及び比表面積の減少が効果的に抑制され、高温（例えば、１２００℃）においても小さい加熱線収縮率を示すことを見出した。
さらに、本発明の発明者らは、アルミナ微粒子及びリン化合物を含む乾式加圧成形体を１１００℃超の温度で加熱すると、当該乾式加圧成形体において、加熱前には含まれていなかったアルミニウム及びリンを含む化合物（具体的には、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４））が生成されることも見出した。
アルミナ微粒子にリン化合物を添加することによって１１００℃超の温度での加熱による乾式加圧成形体の劣化が防止されるメカニズムは、明らかではないが、その一つとしては、例えば、アルミナに混入したＰ５＋が、その周囲のＡｌ３＋と強く結び付いて、斜方晶系のリン酸アルミニウム及び／又は斜方晶系のリン酸アルミニウムに類似した構造を形成し、キンク原子が不動化されることにより、アルミナの結晶転移（コランダムの生成）が抑制されることが考えられる。なお、加熱前に斜方晶系のリン酸アルミニウムを添加した場合でも、同様に斜方晶系のリン酸アルミニウムに類似した構造を形成し、キンク原子が不動化されることにより、アルミナの結晶転移（コランダムの生成）が抑制されると考えられる。
具体的に、例えば、加熱前の混合粉体がリン酸二水素アルミニウム（Ａｌ（Ｈ２ＰＯ４）３）を含む場合には、加熱によって、第一の化学反応（Ａｌ（Ｈ２ＰＯ４）３→Ａｌ（ＰＯ３）３＋３Ｈ２Ｏ）が進行し、さらに第二の化学反応（Ａｌ（ＰＯ３）３＋Ａｌ２Ｏ３→３ＡｌＰＯ４）によってリン酸アルミニウムが生成されることが考えられる。
また、例えば、加熱前の混合粉体がリン酸二水素カルシウム一水和物（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２・Ｈ２Ｏ）を含む場合には、加熱によって、第一の化学反応（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２・Ｈ２Ｏ→Ｃａ（ＰＯ３）２＋３Ｈ２Ｏ）が進行し、さらに第二の化学反応（３Ｃａ（ＰＯ３）２＋２Ａｌ２Ｏ３→４ＡｌＰＯ４＋Ｃａ３（ＰＯ４）２）によってリン酸アルミニウムが生成されることが考えられる。
また、例えば、加熱前の混合粉体がリン酸二水素マグネシウム四水和物（Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２・４Ｈ２Ｏ）を含む場合には、加熱によって、第一の化学反応（Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２・４Ｈ２Ｏ→Ｍｇ（ＰＯ３）２＋６Ｈ２Ｏ）が進行し、さらに第二の化学反応（３Ｍｇ（ＰＯ３）２＋２Ａｌ２Ｏ３→４ＡｌＰＯ４＋Ｍｇ３（ＰＯ４）２）によってリン酸アルミニウムが生成されることが考えられる。
また、例えば、加熱前の混合粉体がリン酸水素二アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）を含む場合には、加熱によって、まず、（ＮＨ４）２ＨＰＯ４が約１５５℃でアンモニア（ＮＨ３）を失ってＮＨ４Ｈ２ＰＯ４が生成し、さらにＮＨ４Ｈ２ＰＯ４が約１９０℃で分解を始め、（ＮＨ４ＰＯ３）ｎ（メタリン酸アンモニウム）が生成し、最終的に次の化学反応（２ＮＨ４ＰＯ３＋Ａｌ２Ｏ３→２ＡｌＰＯ４＋２ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ）によってリン酸アルミニウムが生成されることが考えられる。
そこで、本方法においては、例えば、アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体を上述した加熱温度で加熱することにより、当該アルミナ微粒子と、当該アルミナ微粒子に含まれるアルミナと当該リン化合物との化学的な反応により生成されたアルミニウム及びリンを含む化合物とを含む混合粉体を得ることとしてもよい。
また、本方法においては、例えば、アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体を上述した加熱温度で加熱することにより、当該アルミナ微粒子と、当該アルミナ微粒子に由来するアルミニウム及び当該リン化合物に由来するリンを含む化合物とを含む混合粉体を得ることとしてもよい。
すなわち、例えば、アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体を上述した加熱温度で加熱することにより、当該混合粉体において、当該アルミナ微粒子に含まれるアルミナと当該リン化合物との化学反応を進行させ、当該アルミナ微粒子に由来するアルミニウムと当該リン化合物に由来するリンとを含む化合物を新たに生成させる。
また、本方法においては、例えば、アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体を上述した加熱温度で加熱することにより、当該アルミナ微粒子と、アルミニウム及びリンを含む化合物であって加熱前には含まれていなかった化合物とを含む混合粉体を得ることとしてもよい。この場合、例えば、加熱後の混合粉体のＸ線回折（ＸＲＤ）において、加熱前の当該混合粉体には検出されなかったアルミニウム及びリンを含む化合物のピークが新たに検出される。
また、本方法においては、アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体を上述した加熱温度で加熱することにより、上記アルミニウム及びリンを含む化合物を、当該アルミナ微粒子の表面に形成することとしてもよい。すなわち、この場合、例えば、加熱前の混合粉体に含まれるリン化合物は、アルミナ微粒子と混合された粉体であり、当該アルミナ微粒子の表面には、当該アルミナ微粒子に含まれるアルミナと当該リン化合物との化学的な反応により生成されたアルミニウム及びリンを含む化合物は形成されていないのに対し、当該混合粉体を加熱することにより、当該アルミナ微粒子の表面に、当該アルミナ微粒子に含まれるアルミナと当該リン化合物との化学的な反応により生成されたアルミニウム及びリンを含む化合物を新たに形成する。これらの場合、例えば、アルミナ微粒子の表面において、アルミニウム及びリンを含む化合物の被膜を形成することとしてもよい。
また、上記アルミニウム及びリンを含む化合物は、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）であることとしてもよい。
すなわち、本方法においては、例えば、アルミナ微粒子及びリン化合物を含む混合粉体を上記加熱温度で加熱することにより、当該アルミナ微粒子と、当該アルミナ微粒子に含まれるアルミナと当該リン化合物との化学的な反応により生成されたＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）とを含む混合粉体を得ることとしてもよい。
また、本方法においては、例えば、アルミナ微粒子及びリン化合物を含む混合粉体を上記加熱温度で加熱することにより、当該アルミナ微粒子と、当該アルミナ微粒子に由来するアルミニウム及び当該リン化合物に由来するリンを含みＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）とを含む混合粉体を得ることとしてもよい。
また、本方法においては、例えば、アルミナ微粒子及びリン化合物を含む混合粉体を上記加熱温度で加熱することにより、当該アルミナ微粒子と、当該加熱前には含まれていなかった、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）とを含む混合粉体を得ることとしてもよい。
また、本方法においては、アルミナ微粒子及びリン化合物を含む混合粉体を上記加熱温度で加熱することにより、当該アルミナ微粒子の表面に、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）を形成することとしてもよい。この場合、アルミナ微粒子の表面に、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）の被膜を形成することとしてもよい。
上述したメカニズムによれば、このようなアルミニウム及びリンを含む化合物の新たな生成により、結晶転移（コランダムの生成）が抑制され、乾式加圧成形体の特性が維持される。
なお、混合粉体を加熱する方法は、当該混合粉体を上述した加熱温度にて維持する方法であれば、特に限られない。すなわち、例えば、所定の加熱温度（例えば、１１００℃超の温度）で未だ加熱されていない乾式加圧成形体を、温度が当該所定の加熱温度に到達し得る環境に施工し、その後、当該乾式加圧成形体の断熱材としての使用において、当該環境の温度が当該所定の加熱温度に到達することにより、当該乾式加圧成形体を構成する混合粉体が当該所定の加熱温度で加熱されることとしてもよい。
また、所定の加熱温度（例えば、１１００℃超の温度）で未だ加熱されていない混合粉体（乾式加圧成形体を成形する前の混合粉体、又は成形された乾式加圧成形体を構成している混合粉体）を、断熱材としての使用に先立って、当該所定の加熱温度で加熱することとしてもよい。この場合、予め混合粉体を所定の加熱温度で加熱し、その後、加熱された当該混合粉体の乾式加圧成形体を、所定の環境（例えば、温度が当該所定の加熱温度に到達し得る環境）に施工し、断熱材として使用する。
本方法によれば、高温での耐熱性が向上した断熱材の製造方法が提供される。すなわち、本方法においては、上述のとおり、アルミナ微粒子とリン化合物とを混合して調製された混合粉体を使用することにより、１１００℃超等の高温においても耐熱性や断熱性といった特性を効果的に維持した乾式加圧成形体を有する断熱材を効率よく製造することができる。
なお、上述した加熱温度で未だ加熱されていない混合粉体の乾式加圧成形体（未焼成の混合粉体の乾式加圧成形体）を有する断熱材も、当該加熱温度で加熱された混合粉体の乾式加圧成形体（焼成後の混合粉体の乾式加圧成形体）と同様、優れた耐熱性を有する断熱材として使用することができる。
次に、本実施形態に係る断熱材（以下、「本断熱材」という。）について説明する。本断熱材は、アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体の乾式加圧成形体を有する断熱材である。本断熱材は、上述した本方法により好ましく製造される。
本断熱材の乾式加圧成形体を構成する混合粉体が、上述した加熱温度で加熱されていないものである場合（当該乾式加圧成形体が、未焼成の混合粉体の乾式加圧成形体である場合）、当該乾式加圧成形体に含まれるアルミナ微粒子及びリン化合物は、上述した混合粉体の調製に使用された加熱前のアルミナ微粒子及びリン化合物である。
すなわち、この場合、乾式加圧成形体は、上述した無機リン化合物及び／又は有機リン化合物を含む。乾式加圧成形体に含まれるリン化合物は、例えば、上述した、アルミナ微粒子に含まれるアルミナと化学的に反応してアルミニウム及びリンを含む化合物を生成するリン化合物であることとしてもよい。より具体的に、乾式加圧成形体は、例えば、アルミナ微粒子に含まれるアルミナと化学的に反応して、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）を生成するリン化合物を含むこととしてもよい。
また、乾式加圧成形体は、１２００℃で２４時間加熱された後のＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内に斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）のピークが検出されることとしてもよい。すなわち、この場合、本断熱材を構成する乾式加圧成形体を１２００℃で２４時間加熱し、その後、当該乾式加圧成形体のＸＲＤ測定を行うと、２１°〜２３°の範囲内に斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）のピークが検出される。
一方、本断熱材の乾式加圧成形体を構成する混合粉体が、上述した加熱温度で加熱されたものである場合（当該乾式加圧成形体が、焼成後の混合粉体の乾式加圧成形体である場合）、当該乾式加圧成形体は、例えば、当該加熱により生成されたアルミニウム及びリンを含む化合物を含むこととしてもよい。
この加熱により生成されたアルミニウム及びリンを含む化合物は、例えば、アルミナ微粒子の表面に形成されていることとしてもよい。この場合、アルミナ微粒子の表面には、アルミニウム及びリンを含む化合物の被膜が形成されていることとしてもよい。
加熱後の混合粉体の乾式加圧成形体に含まれる、アルミニウム及びリンを含む化合物は、上述したとおり、アルミナ微粒子に由来するアルミニウムと、加熱前の混合粉体に含まれていたリン化合物に由来するリンとを含む化合物であれば特に限られないが、例えば、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）であることとしてもよい。
すなわち、この場合、本断熱材は、アルミナ微粒子と、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）とを含む乾式加圧成形体を有することとなる。また、この斜方晶系のリン酸アルミニウムは、アルミナ微粒子の表面に形成されていることとしてもよい。この場合、斜方晶系のリン酸アルミニウムの被膜がアルミナ微粒子の表面に形成されていることとしてもよい。なお、加熱前に斜方晶系のリン酸アルミニウムを添加する場合、当該加熱前の時点では、アルミナ微粒子の表面には斜方晶系のリン酸アルミニウムの被膜は形成されておらず、加熱によって当該アルミナ微粒子の表面に斜方晶系のリン酸アルミニウムの被膜が形成されると考えられる。
本断熱材の乾式加圧成形体を構成する混合粉体に含まれるアルミナ微粒子の量は、当該乾式加圧成形体の所望の特性を実現する範囲であれば特に限られない。すなわち、混合粉体は、例えば、４０〜９９重量％のアルミナ微粒子を含むこととしてもよい。
混合粉体に含まれるリン化合物の量は、乾式加圧成形体の所望の特性を実現する範囲であれば特に限られない。すなわち、混合粉体は、例えば、４０〜９９重量％のアルミナ微粒子と、１〜６０重量％のリン化合物とを含むこととしてもよい。
また、混合粉体は、例えば、当該混合粉体に含まれるアルミニウム（Ａｌ）に対するリン（Ｐ）のモル比が、０．０１以上、０．０２以上、０．０２超、０．０３以上、０．０３超、０．０４以上又は０．０５以上となる量のリン化合物を含むこととしてもよい。
すなわち、混合粉体は、例えば、４０〜９９重量％のアルミナ微粒子と、当該混合粉体に含まれるアルミニウム（Ａｌ）に対するリン（Ｐ）のモル比が、０．０１以上、０．０２以上、０．０２超、０．０３以上、０．０３超、０．０４以上又は０．０５以上となる量のリン化合物とを含むこととしてもよい。
上記モル比が大きくなるにつれて、リン化合物の使用による効果も大きくなる傾向がある。混合粉体に含まれるアルミニウム（Ａｌ）に対するリン（Ｐ）のモル比の上限値は、乾式加圧成形体の所望の特性を実現する範囲であれば特に限られないが、当該モル比は、例えば、０．２３以下であることとしてもよい。
また、混合粉体は、例えば、アルミナ微粒子に含まれるアルミニウム（Ａｌ）に対するリン（Ｐ）のモル比が、０．０１以上、０．０２以上、０．０２超、０．０３以上、０．０３超、０．０４以上又は０．０５以上となる量のリン化合物を含むこととしてもよい。
すなわち、混合粉体は、例えば、４０〜９９重量％のアルミナ微粒子と、当該混合粉体中のアルミナ微粒子に含まれるアルミニウム（Ａｌ）に対するリン（Ｐ）のモル比が、０．０１以上、０．０２以上、０．０２超、０．０３以上、０．０３超、０．０４以上又は０．０５以上となる量のリン化合物とを含むこととしてもよい。
上記モル比が大きくなるにつれて、リン化合物の使用による効果も大きくなる傾向がある。混合粉体中のアルミナ微粒子に含まれるアルミニウム（Ａｌ）に対するリン（Ｐ）のモル比の上限値は、乾式加圧成形体の所望の特性を実現する範囲であれば特に限られないが、当該モル比は、例えば、０．２５以下であることとしてもよい。
また、混合粉体が、上述した補強繊維をさらに含む場合、当該混合粉体は、例えば、４５〜９８重量％のアルミナ微粒子と、１〜３０重量％のリン化合物と、１〜３０重量％の補強繊維とを含むこととしてもよい。
このような乾式加圧成形体を有する本断熱材は、優れた断熱性を有する。すなわち、例えば、乾式加圧成形体の１０００℃における熱伝導率は、０．２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよく、０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよく、０．１３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよく、０．１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよく、０．０４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよい。また、例えば、乾式加圧成形体の２５℃における熱伝導率は、０．０４５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよく、０．０４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよい。
乾式加圧成形体のＢＥＴ法による比表面積は、２０ｍ２／ｇ以上であることとしてもよく、３０ｍ２／ｇ以上であることとしてもよい。乾式加圧成形体のＢＪＨ法により測定される細孔容積は、０．３ｃｍ３／ｇ以上であることとしてもよく、０．５ｃｍ３／ｇ以上であることとしてもよい。乾式加圧成形体の嵩密度は、特に限られないが、例えば、１００〜８００ｋｇ／ｍ３であることとしてもよく、２００〜５００ｋｇ／ｍ３であることとしてもよい。
そして、本断熱材は、上述のとおり優れた耐熱性を有する。すなわち、例えば、本断熱材の乾式加圧成形体を１２００℃で２４時間加熱した場合における当該乾式加圧成形体の加熱線収縮率は、１０％以下であることとしてもよい。さらに、加熱線収縮率は、例えば、８％以下であることとしてもよく、６％以下であることとしてもよく、５％以下であることとしてもよく、３％以下であることとしてもよい。加熱線収縮率は、加熱前の乾式加圧成形体の長さ（Ｘ）及び１２００℃で２４時間加熱後の当該乾式加圧成形体の長さ（Ｙ）に基づき次の式により算出される：加熱線収縮率（％）＝{（Ｘ−Ｙ）／Ｘ}×１００。
なお、本断熱材においては、乾式加圧成形体に含まれるリン化合物の量によって、その耐熱性等の特性を調節することができる。すなわち、本発明の発明者らの検討によれば、乾式加圧成形体におけるリン化合物の含有量を増加させることにより、加熱線収縮率を低下させることができ、比表面積及び細孔容積を増加させることができ、コランダムの生成を抑制することができる。
本断熱材は、その優れた耐熱性を利用して、高温での耐熱性が要求される環境で使用されることとしてもよい。すなわち、本断熱材は、例えば、１１００℃超（例えば、１２００℃以上）の耐熱性が要求される環境で使用される断熱材（例えば、最高使用温度が１１００℃超（例えば、１２００℃以上）の断熱材）であることとしてもよい。この場合、本断熱材は、温度が１１００℃超（例えば、１２００℃以上）になり得る環境で使用される断熱材であるともいえる。
次に、本実施形態に係る具体的な実施例について説明する。
［断熱材の製造］
アルミナ微粒子とリン化合物と補強繊維とを含む混合粉末を乾式プレス成形して乾式加圧成形体からなる断熱材を製造した。アルミナ微粒子としては、一次粒子の平均粒径が約１３ｎｍのアルミナ微粒子（フュームドアルミナ微粒子、日本アエロジル株式会社製）を使用した。
リン化合物としては、次の９種類（いずれも粉末状）のリン化合物、すなわち、リン酸二水素マグネシウム四水和物（Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２・４Ｈ２Ｏ、太平化学産業株式会社製）、リン酸三マグネシウム八水和物（Ｍｇ３（ＰＯ４）２・８Ｈ２Ｏ、太平化学産業株式会社製）、リン酸二水素カルシウム一水和物（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２・Ｈ２Ｏ、和光純薬工業株式会社製）、リン酸二水素アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４、キシダ化学株式会社製）、リン酸水素二アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４、ナカライテスク株式会社製）、リン酸二水素アルミニウム（Ａｌ（Ｈ２ＰＯ４）３、ナカライテスク株式会社製）、六方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４、キシダ化学株式会社製）、斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）及びトリフェニルホスフィン（（Ｃ６Ｈ５）３Ｐ、ナカライテスク株式会社製）を使用した。なお、斜方晶系のリン酸アルミニウムとしては、上記市販の六方晶系のリン酸アルミニウムを坩堝中で１２５０℃にて８時間焼成し、結晶を六方晶から斜方晶に転移させることにより調製したものを使用した。補強繊維としては、Ｓ２ガラス繊維（シリカ−アルミナ−マグネシア繊維、ＡＧＹ社製）（平均繊維径１０μｍ、平均繊維長６．４ｍｍ、ａｇｙ製）を使用した。
まず、アルミナ微粒子７５ｗｔ％と、上述した９種類のうち１種のリン化合物２０ｗｔ％と、補強繊維５ｗｔ％とを混合装置に投入し、乾式混合することにより、混合粉末を調製した。
次いで、この混合粉末を所定の脱気機構が付属した成形型に充填した。そして、製造される乾式加圧成形体の嵩密度が２７０ｋｇ／ｍ３となるようにプレス圧を調節して、乾式プレス成形を行った。その後、成形された板状の乾式加圧成形体を成形型から取り出した。
さらに、乾式加圧成形体を焼成した。すなわち、乾式加圧成形体を１２００℃で２４時間加熱した。また、比較のため、リン化合物を含まず、アルミナ微粒子９５ｗｔ％と補強繊維５ｗｔ％とを含む混合粉末を使用した以外は上述の例と同様にして、乾式加圧成形体を製造した。こうして乾式加圧成形体からなる１０種類の断熱材を製造した。
［断熱材の特性の評価］
１２００℃の加熱の前後で測定した乾式加圧成形体の長さの変化に基づき、１２００℃で２４時間加熱した場合における当該乾式加圧成形体の加熱線収縮率を算出した。すなわち、各乾式加圧成形体から、長さ１００ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの板状の試験体を作製した。次いで、この試験体を電気炉中１２００℃で２４時間加熱した。なお、１２００℃までの昇温速度は２００℃／時間であった。さらに、加熱後の試験体の長さを測定した。そして、次式により加熱線収縮率を算出した：加熱線収縮率（％）＝{（Ｘ−Ｙ）／Ｘ}×１００。なお、この式において、Ｘは加熱前の試験体の長さ（ｍｍ）であり、Ｙは加熱後の当該試験体の長さ（ｍｍ）である。
また、加熱後の乾式加圧成形体の比表面積をＢＥＴ法により測定した。また、加熱後の乾式加圧成形体の細孔容積をＢＪＨ法により測定した。すなわち、加熱後の乾式加圧成形体を試験体として使用するガス吸着法により、相対圧と吸着量との相関関係を示す脱着等温線を取得し、当該脱着等温線から乾式加圧成形体の細孔径を求め、当該細孔径から当該乾式加圧成形体の細孔容積を算出した。さらに、加熱前及び加熱後の乾式加圧成形体について、ＸＲＤ測定を行った。
［結果］
図１には、リン化合物を使用して製造した９種類の乾式加圧成形体（例Ｉ〜ＩＸ）、及び当該リン化合物を使用することなく製造した１種類の乾式加圧成形体（例Ｘ）の各々について、１２００℃における加熱線収縮率（％）、比表面積（ｍ２／ｇ）、細孔容積（ｃｍ３／ｇ）及びＸＲＤにおけるコランダム検出を評価した結果を示す。
また、図２Ａ〜図２Ｊには、加熱後の乾式加圧成形体について得られたＸＲＤチャートを示す。すなわち、図２ＡはＭｇ（Ｈ２ＰＯ４）２・４Ｈ２Ｏを、図２ＢはＭｇ３（ＰＯ４）２・８Ｈ２Ｏを、図２ＣはＣａ（Ｈ２ＰＯ４）２・Ｈ２Ｏを、図２ＤはＮＨ４Ｈ２ＰＯ４を、図２Ｅは（ＮＨ４）２ＨＰＯ４を、図２ＦはＡｌ（Ｈ２ＰＯ４）３を、図２Ｇは六方晶系のＡｌＰＯ４を、図２Ｈは斜方晶系のＡｌＰＯ４を、図２Ｉは（Ｃ６Ｈ５）３Ｐを、それぞれ使用して製造された乾式加圧成形体の結果を示し、図２Ｊは、リン化合物を使用することなく製造された乾式加圧成形体の結果を示す。
また、図３Ａ〜図３Ｉには、加熱前の乾式加圧成形体の各々について得られたＸＲＤチャートを示す。すなわち、図３ＡはＭｇ（Ｈ２ＰＯ４）２・４Ｈ２Ｏを、図３ＢはＭｇ３（ＰＯ４）２・８Ｈ２Ｏを、図３ＣはＣａ（Ｈ２ＰＯ４）２・Ｈ２Ｏを、図３ＤはＮＨ４Ｈ２ＰＯ４を、図３Ｅは（ＮＨ４）２ＨＰＯ４を、図３Ｆは六方晶系のＡｌＰＯ４を、図３Ｇは斜方晶系のＡｌＰＯ４を、図３Ｈは（Ｃ６Ｈ５）３Ｐを、それぞれ使用して製造された乾式加圧成形体の結果を示し、図３Ｉは、リン化合物を使用することなく製造された乾式加圧成形体の結果を示す。なお、Ａｌ（Ｈ２ＰＯ４）３を使用して製造された加熱前の乾式加圧成形体については実験の都合によりＸＲＤ測定を行うことができなかった。
図１に示すように、リン化合物を使用して製造された９種類の乾式加圧成形体（例Ｉ〜ＩＸ）はいずれも、リン化合物を使用することなく製造された乾式加圧成形体（例Ｘ）に比べて、加熱線収縮率が顕著に小さく、比表面積及び細孔容積が顕著に大きかった。すなわち、リン化合物を使用して製造された乾式加圧成形体の耐熱性及び断熱性に関する特性は、リン化合物を使用することなく製造された乾式加圧成形体に比べて、顕著に優れていた。
また、ＸＲＤ測定においては、リン化合物を使用することなく製造された乾式加圧成形体（例Ｘ）では、加熱前にコランダムは検出されず、コランダム以外のアルミナ（γ−アルミナ、δ−アルミナ、η−アルミナ、θ−アルミナ）が検出されたのに対し（図１、図３Ｉ）、加熱後はコランダムのみが検出された（図１、図２Ｊ）。一方、リン化合物を使用して製造された９種類の乾式加圧成形体（例Ｉ〜ＩＸ）では、加熱前にコランダムは検出されず、加熱後においても、コランダムは検出されず又は極僅かに検出されたのみであった（図１、図２Ａ〜図２Ｉ、図３Ａ〜図３Ｈ）。
また、図２Ａ〜図２Ｇ、図２Ｉ、図３Ａ〜図３Ｆ及び図３Ｈに示すように、斜方晶系のリン酸アルミニウム以外のリン化合物を使用して製造された８種類の乾式加圧成形体（例Ｉ〜ＶＩＩ、ＩＸ）において、加熱後に、加熱前には検出されなかった斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）のピークが２１°〜２３°の範囲（２１．８°付近）に検出された。なお、例ＶＩＩについては、図３Ｆに示すように、加熱前の乾式加圧成形体においては、リン化合物として、六方晶系のリン酸アルミニウム（Ｂｅｒｌｉｎｉｔｅ）のピークが２６．４°付近に検出されたのみであったに対し、図２Ｇに示すように、加熱後の乾式加圧成形体においては、加熱前には含まれていなかった斜方晶系のリン酸アルミニウムのピークが２１．８°付近に新たに検出された。また、図２Ｈ及び図３Ｇに示すように、斜方晶系のリン酸アルミニウムを使用して製造された乾式加圧成形体（例ＶＩＩＩ）においては、加熱の前後で斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）のピークが２１°〜２３°の範囲（２１．８°付近）に検出された。
したがって、加熱後の乾式加圧成形体において新たに検出されたリン酸アルミニウム（図３Ａ〜図３Ｆ及び図３Ｈ）は、加熱によって、加熱前の当該乾式加圧成形体に含まれていたアルミナとリン化合物とが化学的に反応することにより生成されたものであると考えられた。また、斜方晶系のリン酸アルミニウムを使用して乾式加圧成形体を製造した例ＶＩＩＩにおいては、ＸＲＤ測定の結果（図２Ｈ及び図３Ｇ）のみからでは明らかではないが、図１に示すように、当該斜方晶系のリン酸アルミニウムを加熱前に添加することで、他の例Ｉ〜ＶＩＩ、ＩＸと同様の効果が得られたため、当該効果には、当該添加された斜方晶系のリン酸アルミニウムとアルミナとの化学的な反応が関与していると考えられた。
［予備試験］
なお、上述した実験に先立って行った予備実験の結果について補足的に説明する。この予備実験では、リン化合物を含まず、アルミナ微粒子１００ｗｔ％を含む粉末材料（アルミナ微粒子からなる粉末材料）を使用した。すなわち、この粉末材料を、８００℃〜１２００℃の範囲内の５種類の温度（８００℃、１０００℃、１１００℃、１１５０℃又は１２００℃）で２４時間加熱した。
そして、互いに異なる温度で加熱された５種類の粉末材料、及び加熱していない粉末材料の各々について、上述の例と同様に、細孔容積及び比表面積の測定と、ＸＲＤ測定とを行った。
その結果、未加熱の粉末材料及び８００℃〜１１００℃で加熱された粉末材料については、比表面積が１００〜１１９（ｍ２／ｇ）、細孔容積が０．５１〜０．７０（ｃｍ３／ｇ）であり、ＸＲＤチャートにおいてコランダムのピークは検出されなかった。
これに対し、１１５０℃で加熱された粉末材料については、比表面積が６９（ｍ２／ｇ）であり、細孔容積が０．４９（ｃｍ３／ｇ）であり、ＸＲＤチャートではコランダムのピークが僅かに検出された。
さらに、１２００℃で加熱された粉末材料については、比表面積が１３（ｍ２／ｇ）であり、細孔容積が０．０５（ｃｍ３／ｇ）であり、ＸＲＤチャートではコランダムのみが検出された。
すなわち、リン化合物を含まないアルミナ微粒子からなる粉末材料は、１１００℃超の温度で加熱されることにより、その特性が損なわれることが確認されるとともに、当該特性の劣化にはコランダムの生成（結晶転移）が関与している可能性が示された。
［断熱材の製造］
リン化合物として、リン酸二水素アルミニウム（Ａｌ（Ｈ２ＰＯ４）３）、ナカライテスク株式会社製）を使用した。そして、混合粉体におけるリン化合物の含有率を変えて、上述の実施例１と同様にして、乾式加圧成形体からなる断熱材を製造した。
すなわち、リン化合物の含有率が１．９ｗｔ％（アルミナ微粒子９３．１ｗｔ％、補強繊維５．０ｗｔ％）の原料、リン化合物の含有率が３．８ｗｔ％（アルミナ微粒子９１．２ｗｔ％、補強繊維５．０ｗｔ％）の原料、リン化合物の含有率が６．２ｗｔ％（アルミナ微粒子８８．８ｗｔ％、補強繊維５．０ｗｔ％）の原料、リン化合物の含有率が８．９ｗｔ％（アルミナ微粒子８６．１ｗｔ％、補強繊維５．０ｗｔ％）の原料、リン化合物の含有率が１６．４ｗｔ％（アルミナ微粒子７８．６ｗｔ％、補強繊維５．０ｗｔ％）の原料、及びリン化合物の含有率が２０．０ｗｔ％（アルミナ微粒子７５．０ｗｔ％、補強繊維５．０ｗｔ％）の混合粉体を乾式プレス成形して６種類の乾式加圧成形体を製造した。
また、比較のために、リン化合物を含まず、アルミナ微粒子９５．０ｗｔ％と補強繊維５．０ｗｔ％とを含む混合粉体を使用した以外は上述の例と同様にして、乾式加圧成形体を製造した。こうして７種類の断熱材を製造した。
［断熱材の特性の評価］
上述の実施例１と同様に、乾式加圧成形体の加熱線収縮率、比表面積及び細孔容積を測定するとともに、ＸＲＤ測定を行った。なお、ＸＲＤ測定においては、各乾式加圧成形体について、次の式により、コランダム化率（％）を算出した：コランダム化率（％）＝（ＸＲＤチャートにおけるコランダムピーク強度）÷（リン化合物を使用することなく製造された乾式加圧成形体のＸＲＤチャートにおけるコランダムピーク強度）×１００。また、乾式加圧成形体の電解放出型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）による観察も行った。
［結果］
図４には、７種類の乾式加圧成形体の各々について、混合粉体におけるリン化合物の含有率（ｗｔ％）、混合粉体におけるアルミニウム（Ａｌ）に対するリン（Ｐ）のモル比（Ｐ／Ａｌ比）、加熱線収縮率（％）、比表面積（ｍ２／ｇ）、細孔容積（ｃｍ３／ｇ）及びコランダム化率（％）を評価した結果を示す。
また、図５Ａには、混合粉体におけるリン化合物の含有率（ｗｔ％）と、乾式加圧成形体の加熱線収縮率（％）との相関関係を示し、図５Ｂには、混合粉体におけるＰ／Ａｌ比と当該加熱線収縮率との相関関係を示す。また、図６Ａには、混合粉体におけるリン化合物の含有率（ｗｔ％）と、加熱後の乾式加圧成形体のコランダム化率（％）との相関関係を示し、図６Ｂには、混合粉体におけるＰ／Ａｌ比と当該コランダム化率との相関関係を示す。
また、図７Ａ〜図７Ｃには、リン化合物を含まない混合粉体を使用して製造された加熱前の乾式加圧成形体（図７Ａ）、リン化合物を含まない混合粉体を使用して製造された加熱後の乾式加圧成形体（図７Ｂ）及びリン化合物を２０ｗｔ％含む混合粉体を使用して製造された加熱後の乾式加圧成形体（図７Ｃ）のＦＥ−ＳＥＭ写真（５００００倍）を示す。
図４、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、リン化合物を含む混合粉体から製造された乾式加圧成形体の加熱線収縮率は、２．１〜６．７％であり、リン化合物を含まない混合粉体から製造された乾式加圧成形体のそれ（１８．２％）に比べて、顕著に小さかった。
さらに、リン化合物を含む混合粉体から製造された乾式加圧成形体の加熱線収縮率は、当該混合粉体における当該リン化合物の含有率及びＰ／Ａｌ比が増加するにつれて低下する傾向が確認された。
また、図４に示すように、リン化合物を含む混合粉体から製造された乾式加圧成形体の加熱後の比表面積及び細孔容積は、リン化合物を含まない混合粉体から製造された乾式加圧成形体のそれに比べて大きかった。
さらに、リン化合物を含む混合粉体から製造された乾式加圧成形体の加熱後の比表面積及び細孔容積は、当該混合粉体における当該リン化合物の含有率及びＰ／Ａｌ比が増加するにつれて増加する傾向が確認された。
また、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、リン化合物を含まない混合粉体から製造された加熱後の乾式加圧成形体（図７Ｂ）においては、リン化合物を含まない混合粉体から製造された加熱前の乾式加圧成形体（図７Ａ）に比べて、微粒子の粒径の顕著な増大が確認された。これに対し、図７Ｃに示すように、リン化合物を含む混合粉体から製造された加熱後の乾式加圧成形体においては、微粒子の粒径は小さく維持されていた。
また、図４、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、リン化合物を含まない混合粉体から製造された乾式加圧成形体の加熱後のコランダム化率は１００％であったのに対し、リン化合物を含む混合粉体から製造された乾式加圧成形体の加熱後のそれは、当該混合粉体における当該リン化合物の含有率及びＰ／Ａｌ比が増加するにつれて低下する傾向が確認された。
特に、混合粉体におけるリン化合物の含有率が３．８ｗｔ％超である場合（Ｐ／Ａｌ比が０．０２超である場合、０．０３以上である場合）には、加熱後の乾式加圧成形体のコランダム化率は顕著に低減された。さらに、混合粉体におけるリン化合物の含有率が６．２ｗｔ％超である場合（Ｐ／Ａｌ比が０．０３超である場合、０．０５以上である場合）には、加熱後の乾式加圧成形体におけるコランダムの生成は実質的に回避された。

Claims (16)

  1. アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体の乾式加圧成形体を有する
    ことを特徴とする断熱材。
  2. 前記リン化合物は、前記アルミナ微粒子に含まれるアルミナと化学的に反応してアルミニウム及びリンを含む化合物を生成するリン化合物である
    ことを特徴とする請求項１に記載の断熱材。
  3. 前記アルミニウム及びリンを含む化合物は、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）である
    ことを特徴とする請求項２に記載の断熱材。
  4. 前記乾式加圧成形体は、１２００℃で２４時間加熱された後のＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内に斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）のピークが検出される
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の断熱材。
  5. 前記リン化合物は、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）である
    ことを特徴とする請求項１に記載の断熱材。
  6. 前記乾式加圧成形体を１２００℃で２４時間加熱した場合における前記乾式加圧成形体の加熱線収縮率は、１０％以下である
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の断熱材。
  7. アルミナ微粒子を含む乾式加圧成形体を有する断熱材の製造方法であって、
    前記アルミナ微粒子とリン化合物とを含む混合粉体の前記乾式加圧成形体を得ること
    を含む
    ことを特徴とする断熱材の製造方法。
  8. 前記リン化合物は、前記アルミナ微粒子に含まれるアルミナと化学的に反応してアルミニウム及びリンを含む化合物を生成するリン化合物である
    ことを特徴とする請求項７に記載の断熱材の製造方法。
  9. 前記アルミニウム及びリンを含む化合物は、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）である
    ことを特徴とする請求項８に記載の断熱材の製造方法。
  10. １２００℃で２４時間加熱された後のＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内に斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）のピークが検出される前記乾式加圧成形体を得る
    ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の断熱材の製造方法。
  11. 前記混合粉体を７００℃以上の温度で加熱することをさらに含む
    ことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の断熱材の製造方法。
  12. 前記温度は、１０００℃超である
    ことを特徴とする請求項１１に記載の断熱材の製造方法。
  13. 前記混合粉体を前記温度で加熱することにより、前記アルミナ微粒子と、前記アルミナ微粒子に含まれるアルミナと前記リン化合物との化学的な反応により生成されたアルミニウム及びリンを含む化合物とを含む前記混合粉体を得ることを含む
    ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の断熱材の製造方法。
  14. 前記混合粉体を前記温度で加熱することにより、前記アルミナ微粒子と、前記アルミナ微粒子に由来するアルミニウム及び前記リン化合物に由来するリンを含む化合物とを含む混合粉体を得ることを含む
    ことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の断熱材の製造方法。
  15. 前記混合粉体を前記温度で加熱することにより、前記アルミナ微粒子と、アルミニウム及びリンを含む化合物であって加熱前には含まれていなかった化合物とを含む混合粉体を得ることを含む
    ことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の断熱材の製造方法。
  16. 前記アルミニウム及びリンを含む化合物は、ＸＲＤ測定において２１°〜２３°の範囲内にピークが検出される斜方晶系のリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）である
    ことを特徴とする請求項１３乃至１５に記載の断熱材の製造方法。
JP2012262910A 2012-11-30 2012-11-30 断熱材及びその製造方法 Pending JP2014108901A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012262910A JP2014108901A (ja) 2012-11-30 2012-11-30 断熱材及びその製造方法
PCT/JP2013/006695 WO2014083793A1 (ja) 2012-11-30 2013-11-14 断熱材及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012262910A JP2014108901A (ja) 2012-11-30 2012-11-30 断熱材及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014108901A true JP2014108901A (ja) 2014-06-12

Family

ID=50827456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012262910A Pending JP2014108901A (ja) 2012-11-30 2012-11-30 断熱材及びその製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2014108901A (ja)
WO (1) WO2014083793A1 (ja)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101757180B1 (ko) * 2010-03-30 2017-07-12 주식회사 쿠라레 복합 구조체, 이를 사용한 포장 재료 및 성형품, 복합 구조체의 제조 방법, 및 코팅액
JP5557686B2 (ja) * 2010-10-14 2014-07-23 ニチアス株式会社 断熱材および断熱材の製造方法
WO2012090566A1 (ja) * 2010-12-27 2012-07-05 旭化成ケミカルズ株式会社 断熱材及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014083793A1 (ja) 2014-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Simultaneously improved flame retardance and ceramifiable properties of polymer-based composites via the formed crystalline phase at high temperature
KR101206331B1 (ko) 산질화물 분말 및 그 제조방법
CN106350008B (zh) 尤其用于制造制动片的摩擦材料和相关制备方法
EP2829527A1 (en) Heat insulator composition, heat insulator using same, and method for manufacturing heat insulator
RU2008127341A (ru) Химически связанный керамический радиационно-защитный материал и способ его подготовки
Colorado et al. Inorganic phosphate cement fabricated with wollastonite, barium titanate, and phosphoric acid
JP2013507500A (ja) グラフェン層を有する複合材料およびその製造および使用
EP2801657B1 (en) Glass fiber board comprising inorganic binder and method for preparing same
US10253917B2 (en) Insulation material and method of manufacturing same
WO2014112334A1 (ja) 被覆酸化マグネシウム粉末及びその製造方法
Liyun et al. Influence of hydrothermal treatment temperature on oxidation modification of C/C composites with aluminum phosphates solution by a microwave hydrothermal process
Bhatkar et al. Combustion synthesis and photoluminescence study of silicate biomaterials
JP2016040226A (ja) 断熱材及びその製造方法
JP5871685B2 (ja) けい酸カルシウム成形体およびその製造方法
Safronova et al. Densification additives for hydroxyapatite ceramics
WO2014083793A1 (ja) 断熱材及びその製造方法
Bernardo et al. Development of multiphase bioceramics from a filler-containing preceramic polymer
JP2012188307A (ja) 調湿建材及びその製造方法
JP2018146098A (ja) 断熱材の製造方法
CN105315005A (zh) 绝热材料
JP2019137604A (ja) 焼成用粘土組成物、焼成用粘土改質添加材、並びに焼成用粘土組成物及び焼成粘土製品の製造方法
JP5833152B2 (ja) 断熱材及びその製造方法
JPS6158422B2 (ja)
Boakye et al. Two Phase Monazite/Xenotime 30LaPO4–70YPO4 Coating of Ceramic Fiber Tows
JP2014129873A (ja) 断熱材及びその製造方法