JP3552138B2 - 無機繊維成形体 - Google Patents
無機繊維成形体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3552138B2 JP3552138B2 JP35659696A JP35659696A JP3552138B2 JP 3552138 B2 JP3552138 B2 JP 3552138B2 JP 35659696 A JP35659696 A JP 35659696A JP 35659696 A JP35659696 A JP 35659696A JP 3552138 B2 JP3552138 B2 JP 3552138B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- inorganic fiber
- inorganic
- molded body
- fibers
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内層と中間層と外層の3層からなる無機繊維成形体に関する。
【0002】
【従来の技術】
高温用の耐火断熱材として無機繊維の製品が多く使用されている。無機繊維の製品の一つに成形体がある。
【0003】
無機繊維成形体の多くは、真空成形法と呼ばれる方法により製造される。この方法においては、水中に無機繊維及び結合剤、場合により耐火粉末を分散させてスラリーを作り、メッシュを表面に設けた中空のモールドをこのスラリーの中に入れて、モールド内部を真空ポンプで吸引し、モールド上にこれらの均一な混合物を堆積させて成形体を得る。
【0004】
この他の成形方法としては、ペースト状にした混合物をプレスして成形するプレス法、押し出し成形機を使用する押し出し成形法などが知られている。
【0005】
このような方法によって作られた無機繊維成形体は、均一な混合物で形成されている。形状は、主に平板状であるボードや、円筒状であるスリーブであり、一般に高温用の電気炉の耐火断熱材として使用されている。
【0006】
しかし、無機繊維成形体は、過酷な条件で使用されると、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。
【0007】
例えば特開平5−215473号には、電気炉に使用される3層構造を持つ耐火断熱材が提案されている。この断熱材の構造は、密度の異なる成形体の間に補強のために無機繊維クロスを入れた構造となっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来の無機繊維成形体には次のような欠点があった。
【0009】
無機繊維成形体が加熱されると、膨脹或いは収縮を起こす。無機繊維成形体を断熱材として使用した際には、内側と外側に温度差を生じる。温度差によって膨脹率或いは収縮率が異なり、その結果、温度差により無機繊維成形体に応力が発生する。温度差が大きいと、応力も大きくなって、ついにはクラックが発生する。特に耐火粉末を含有した無機繊維成形体は、柔軟性に乏しく、クラックが発生しやすい。いわゆるスポーリングを起こしやすい。
【0010】
均一な単層からなる成形体では、クラックが大きい場合には、内側から外側へ貫通したり破断したりして、その隙間から熱が逃げて、断熱材としての性能が極端に低下する。
【0011】
特開平5−215473号に提案された3層構造のものにも、次の欠点がある。分割して製作しているので、作業能率が悪い。中間層に無機繊維クロスを使用しているので、高温で結晶化が進行して、強度が低下しやすい。内層の密度が高いために、クラックの防止が不十分である。
【0012】
このような従来技術に鑑み、本発明は、加熱中にクラックが発生しにくく、耐スポーリング特性に優れ、安定した断熱性を有する無機繊維成形体を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、内層と中間層と外層の3層からなる一体構造の成形体であり、内層と外層は、無機繊維と、結合剤からなり、さらに、内層と外層の少なくとも1種類は、耐火粉末を含んでおり、結合剤は、無機結合剤と、必要に応じて有機結合剤からなり、中間層は、厚みが1〜8mmの無機繊維のマット又はブランケットからなり、無機繊維は、アルミナシリカ繊維及びアルミナ繊維の一方又は両方であり、かつ成形体は真空成形法により中間層にスラリーが入り込む形で成形されていることを特徴とする無機繊維成形体を要旨としている。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明においては、内層と、外層と、それらの間の中間層が、それぞれアルミナシリカ繊維及び/又はアルミナ繊維を含む。内層とは使用の際に炉内側に位置する層であり、外層とは炉外側に位置する層をいう。本発明で使用するアルミナシリカ繊維としては、Al2 O3 とSiO2 、またはAl2 O3 とSiO2 とZrO2 を主成分とする非晶質繊維が好ましい。このアルミナシリカ繊維は、1000℃以上で熱処理してムライト結晶を析出させると、耐熱性が向上して好ましい。アルミナ繊維を併用する場合は、アルミナシリカ繊維に含まれるアルカリ、重金属などの不純物は少い方が、耐熱性が向上して好ましい。
【0015】
本発明で使用するアルミナ繊維とは、Al2 O3 が70重量%以上であり、他にSiO2 を含有し、主にコランダムやムライトの多結晶の繊維が好ましい。
【0016】
本発明で使用する無機繊維マットは、アルミナシリカ繊維やアルミナ繊維の単繊維が二次元或いは三次元に絡み合ったものが好ましい。
【0017】
本発明で使用する無機繊維ブランケットは、無機繊維マットにニードリングや無機長繊維製の糸による縫製を行ったものが好ましい。
【0018】
本発明で使用する耐火粉末は、例えばアルミナ、ムライト等の粉末である。
【0019】
本発明で使用する有機結合剤としては、例えば澱粉、アクリル、ラテックスなどが好ましい。
【0020】
本発明で使用する無機結合剤としては、シリカゾル、アルミナゾルが好ましい。アルカリ含有量の少ない結合剤を使用すると、耐熱性が向上して好ましい。
【0021】
これらの無機繊維と耐火粉末と無機結合剤の割合は、重量比でそれぞれ30〜95対0〜65対3〜15が好ましい。
【0022】
本発明でいう無機繊維成形体を、真空成形法を用いて作ると、中間層にスラリーが入り込むので、成形体は剥離することなく強固な一体構造になりやすい。
【0023】
また、中間層の一部分に開口部を設けると、内層と外層の接着力が向上して好ましい。
【0024】
内外層と中間層は各々全体的にほぼ均一な厚みとし、内層及び外層の厚みは、各2〜50mmとし、中間層の厚さは、成形体の大きさにより変化するが、1mmから8mm程度が良い。中間層の厚みが1mmより薄いと、スポーリングを起こしやすく、補強の効果が期待できない。中間層の厚みが8mmより厚いと、一体構造になりにくく、加熱により内層と外層がずれやすくなる。
【0025】
内層と外層の密度は、無機繊維の長さ、無機繊維と耐火粉末の混合比、結合剤の添加量などにより調整できる。耐スポーリング性及び高温での断熱性を優れたものとするためには、密度を0.2〜0.8g/cm3 とするのが好ましい。
【0026】
内層に数箇所スリットを設けると、加熱の際の膨脹或いは収縮を吸収して、クラックの防止に有効である。
【0027】
有機結合剤を嫌う炉などに使用する場合は、予め800℃ないし1600℃で熱処理しておくと良い。800℃未満であれば、有機結合剤を処理するのに長時間要する。温度が1600℃を越えると、成形体の強度が劣化する。
【0028】
1500℃以上で熱処理すると、シリカとアルミナが反応して、成形体にムライトが生成する。この際、シリカが消費されて、成形体の収縮が抑えられるので、耐熱性が向上する。つまり、最も好ましい熱処理温度は1500〜1600℃である。
【0029】
本発明の3層構造によれば、中間層が緩衝帯として機能して、内層と外層がある程度自由に膨脹及び収縮することができる。この理由により、成形体に生じる応力が減少して、クラックの発生を抑えることができる。さらに内層や外層にクラックが発生しても、クラックはその層だけで止まり、貫通せず、成形体が破断することはない。
【0030】
【実施例】
外径110mm、長さ300mmのモールドを使用し、真空成形法によりスリーブを成形した。
【0031】
種々の配合のスラリーを作製し、モールドをスラリーに浸漬して吸引し、図1に示すように、厚さ5mmの内層1を形成した。そのうえから中間層2を巻き付け、さらに、同種又は異種のスラリー中で吸引し、外層3を形成し、全体の厚さを20mmとした。その後、脱型し、乾燥した。次に、実施例2、3、5は成形体の内側に長さ方向に幅2mm、深さ3mmのスリット4を等間隔に4か所設けた。最後に、全てを1500℃でそれぞれ6時間熱処理した。
【0032】
スラリーの配合を表1に示す。成形体の構成と特性を表2に示す。
【0033】
【表1】
表1において、ASについては、無機繊維が、Al2 O3 53重量%、SiO2 47重量%のアルミナシリカ繊維である。AMについては、無機繊維がAl2 O3 72重量%、SiO2 28重量%のアルミナ繊維である。Aについては、無機繊維がAl2 O3 95重量%、SiO2 5重量%のアルミナ繊維である。
【0034】
成形品の密度は、各スラリーを真空成形法で成形した成形品の密度を示す。
【0035】
【表2】
表2の中間層の種類に関して説明すると、AMについては、化学成分がAl2 O3 72重量%、SiO2 28重量%で、密度が0.10g/cm3 のアルミナ繊維ブランケットである。Aについては、化学成分がAl2 O3 95重量%、SiO2 5重量%で、密度が0.08g/cm3 のアルミナ繊維マットである。AMCについては、アルミナ繊維クロスである。
【0036】
作製したスリーブの特性を調べるために、その内側に発熱体を入れて昇温速度4℃/分で1200℃まで加熱して、クラック発生の温度、1200℃でのクラック幅、クラックの状態および外観の異状を測定及び観察した。その結果を表2に特性として示す。
【0037】
実施例1〜5は、本発明の範囲内にあり、比較例1〜2は、本発明の範囲外にある。
【0038】
比較例1は、中間層に無機繊維クロスを設けた例である。比較例1では、クラックが貫通した。中間層を取り出して調べたところ、比較例1の無機繊維クロスは脆くなって粉化しやすかった。
【0039】
これに対して、実施例1〜5のマット及びブランケットは柔軟性があった。
【0040】
比較例2は、一般にクラックが発生しにくいとされる低密度の成形体を内層に採用した例である。しかし、中間層を設けないために貫通クラックが発生した。
【0041】
【発明の効果】
本発明の無機繊維成形体は、昇温中に内層と外層が中間層を隔てて別々に膨脹あるいは収縮することができる。従って、内層または外層のどちらかにクラックが発生しても、クラックがその層だけで止まって3層にわたって貫通せず、成形体は全体的に破断しない。そのため、熱の放散や局所の加熱がなく、安定した断熱性能を維持できる。
【0042】
熱処理した無機繊維成形体は有機結合剤を含まないので、炉の雰囲気を汚染しない。さらに、加熱による収縮が抑制できて、耐熱性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す斜視図。
【符号の説明】
1 内層
2 中間層
3 外層
4 スリット
Claims (2)
- 内層と中間層と外層の3層からなる一体構造の成形体であり、内層と外層は、無機繊維と、結合剤からなり、さらに、内層と外層の少なくとも1種類は、耐火粉末を含んでおり、結合剤は、無機結合剤と、必要に応じて有機結合剤からなり、中間層は、厚みが1〜8mmの無機繊維のマット又はブランケットからなり、無機繊維は、アルミナシリカ繊維及びアルミナ繊維の一方又は両方であり、かつ、成形体は、スラリーを真空成形して外層と内層が形成され、かつ、中間層にスラリーが入り込んでいることを特徴とする無機繊維成形体。
- 800〜1600℃で熱処理されたことを特徴とする請求項1に記載の無機繊維成形体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35659696A JP3552138B2 (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 無機繊維成形体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35659696A JP3552138B2 (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 無機繊維成形体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10194863A JPH10194863A (ja) | 1998-07-28 |
JP3552138B2 true JP3552138B2 (ja) | 2004-08-11 |
Family
ID=18449818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35659696A Expired - Fee Related JP3552138B2 (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 無機繊維成形体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3552138B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006123374A (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Makoto Nishizawa | 射出成形機などの断熱カバー |
JP6940792B2 (ja) | 2019-12-03 | 2021-09-29 | デンカ株式会社 | 無機繊維成形体、加熱炉、構造体、及び無機繊維成形体の製造方法 |
CN115958845A (zh) * | 2022-12-22 | 2023-04-14 | 上海榕融新材料技术有限公司 | 一种耐1650℃柔性氧化铝连续纤维隔热瓦制备方法 |
-
1996
- 1996-12-27 JP JP35659696A patent/JP3552138B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10194863A (ja) | 1998-07-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6309994B1 (en) | Fiber reinforced composite having an aluminum phosphate bonded matrix | |
DE69607056T2 (de) | Faserverstärktes keramisches Verbundmaterial und Methode zu seiner Herstellung | |
US5589115A (en) | Method for making fiber-reinforced ceramic matrix composite | |
EP0328316A2 (en) | Zirconia refractory heating element | |
JP6870787B1 (ja) | 無機繊維成形体、排ガス浄化装置用マット及び排ガス浄化装置 | |
KR20010042386A (ko) | 열충격 저항성 세라믹 제품 | |
JP3552138B2 (ja) | 無機繊維成形体 | |
US5456981A (en) | Process for the manufacture of a fibrous preform formed of refractory fibers for producing a composite material article | |
EP2650272A1 (en) | Oxide-based composite material | |
EP0273391B1 (en) | Heat-resistant alumina fiber mat | |
JPH0925178A (ja) | セラミックス基繊維複合材料およびその製造方法 | |
JP3790043B2 (ja) | 3層構造の無機繊維成形品 | |
KR20190004268A (ko) | 스키드 파이프 및 그 단열 보호 부재의 시공 방법 | |
JP3776182B2 (ja) | 無機繊維ブロックおよび炉 | |
JP3663024B2 (ja) | 無機繊維成形品 | |
JP3827857B2 (ja) | 無機繊維成形品 | |
JP6726035B2 (ja) | セラミック基複合材料の製造方法 | |
JP3912707B2 (ja) | 無機繊維質の複合成形品及びその製造方法 | |
JPH0157075B2 (ja) | ||
JP3799388B2 (ja) | 可撓性無機繊維質縫製断熱構造体及びその製造法 | |
JP2002173376A (ja) | 酸化物系セラミックス繊維/酸化物系セラミックス複合材料、及びその製造方法 | |
JPH0138901B2 (ja) | ||
JP3432996B2 (ja) | 無機繊維ブロックの製造方法と断熱構造体 | |
JP2000246821A (ja) | 耐熱材料及びその製造方法 | |
KR900002763B1 (ko) | 내화성 섬유의 공간구조물 및 그의 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040224 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040326 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040420 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040422 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080514 Year of fee payment: 4 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080514 Year of fee payment: 4 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140514 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |