JP5024847B2 - バサルト繊維材料 - Google Patents
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- C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
Description
(1)SiO2、Al2O3、CaOを主成分とする市販のガラス繊維は排気系の高温(〜800℃)ガスに暴露されると吸音特性・耐久性に問題が発生する。
(2)SiO2、Si2O3、MgOを主成分とする市販のガラス繊維は排気系の高温(〜830℃)ガスに暴露されると吸音特性・耐久性に問題が発生する。
(3)市販のガラス長繊維は高コストである。
(4)上記(1)〜(3)を解決するため天然原料を用いたバサルト繊維の適用が検討されている。代表例としてAl2O3量はほぼ同程度であるがSiO2量の多い原石(高温度用(A))と、SiO2量が少ない原石(中温度用(B))の2種のバサルト繊維が組成も安定し、大量に入手可能である。原石(A)を原料としたバサルト繊維は繊維化は可能であるが750℃以上の温度領域で耐熱性に問題があり、原石(B)を用いた場合は繊維の量産時のエネルギー費が上昇する。
(5)以上より、高耐熱性・低コスト・高耐久性を満足する吸音用ガラス繊維や自動車用断熱部品材料が入手できない。
(2)完全なガラス相からすべて結晶相のみとなり、可撓性が失われる。
(3)市販ガラス繊維はガラスの網目形成体(Network Former)と網目修飾体(Network Modfier)となる酸化物原料を所定の組成になるように混合してから高温で溶融させるため、原料費大、混粉工程を要する、原料の溶融温度が高い等の理由から製造コストが高い。
(4)バサルト繊維は天然原料を使用するため製造コストは市販ガラス繊維と比べて低い。しかし原石(中温度用(B))はSiO2が少ないため、高温溶融物の粘性が低く、20mμ以下の繊維径を有する長繊維の製造が可能であるが、750℃以上でガラス相が結晶化するため耐熱性に劣る。一方原石(高温度用(A))は〜850℃において結晶化は一部進行するものの、ガラス相も残存するため高耐熱性であるが、高温の粘性が高く、量産時において溶融温度を高くする必要があり、その結果、エネルギー費の増大となる。
(2)前記酸化物が2成分であり、その添加量の合計が、該玄武岩100wt%に対して外添加で1.0〜70wt%、望ましくは10〜60wt%である。
(3)前記酸化物が3成分以上であり、その添加量の合計が、該玄武岩100wt%に対して外添加で1.0〜60wt%、望ましくは10〜50wt%である。
(2)前記酸化物が2成分であり、その添加量の合計が、該玄武岩100wt%に対して外添加で1.0〜70wt%、望ましくは10〜60wt%である。
(3)前記酸化物が3成分以上であり、その添加量の合計が、該玄武岩100wt%に対して外添加で1.0〜60wt%、望ましくは10〜50wt%である。
乳鉢中で粉砕した玄武岩(原石(中温度用))と各種酸化物をボールミルにより12時間混合後、白金箔を内張りしたアルミナ坩堝中で1430℃で4時間加熱し、徐冷することによりガラス化した試料を作製した。
A:ガラス相のみ、
B:ガラス相多く、結晶相少ない、
C:ガラス相少なく、結晶相多い、
D:結晶相のみ、
を表す。A>B>C>Dの順で耐熱性に優れ、A及びBが耐熱性において実用性を有することを示す。
(1)TiO2の添加ではガラス化せず、また熱処理後の結晶化の抑制はできない。
(2)Na2O(実験ではNa2CO3を添加)を添加しても熱処理後の結晶化の抑制はできない。
(3)SiO2の添加では結晶相は確認されるが、添加量が増加すると結晶相の生成を抑制できる。
(4)Al2O3の添加では添加量の増加に伴い結晶化の抑制効果は大きくなるが、過剰になるとガラス化が困難である。
(5)CaOの添加では800℃の熱処理では結晶化の抑制はできるが、850℃以上では、結晶化の進行が早い。
(6)MgOを添加しても結晶化の抑制はできず、更に添加量が過剰であるとガラス化も困難となる。
クラッシャーにより解砕した玄武岩(原石(中温度用))と各種酸化物をメノウ乳鉢により混合後、白金箔を内張りしたアルミナ坩堝中で1430℃で4時間加熱し、徐冷することによりガラス化した試料を作製した。
(1)SiO2/Al2O3系を添加すると800℃×200時間の熱処理では完全に結晶化を抑制でき、さらに850℃×200時間、900℃×200時間の熱処理でもガラス相が多量に残存し、結晶相の生成を抑制できる。
(2)SiO2/CaO系を添加すると800℃×200時間の熱処理では完全に結晶化を抑制できたが、850℃×200時間、900℃×200時間の熱処理では結晶化の抑制はできない。
(3)SiO2/MgO系を添加すると800℃×200時間の熱処理では結晶化を抑制できる傾向にあるが、850℃×200時間、900℃×200時間の熱処理では結晶化の抑制はできない。
(4)Al2O3/MgO系を添加してもガラス化せず、結晶化の抑制はできない。
(5)Al2O3/CaO系を添加してもガラス化せず、結晶化の抑制はできない。
SiO2:20wt%/A12O3:20wt%>SiO2/CaO系>SiO2/MgO系>Al2O3:20wt%/MgO系>Al2O3:20wt%/CaO系の順であり、特にSiO2:20wt%/A12O3:20wt%を添加するとバサルト繊維の耐熱性は現状の約750℃から850〜900℃レベルまで大く向上することが明らかとなった。
クラッシャーにより解砕した玄武岩(原石(中温度用))とSiO2、Al2O3、MgOの3種の酸化物をメノウ乳鉢により混合後、白金箔を内張りしたアルミナ坩堝中で1430℃で4時間加熱し、徐冷することによりガラス化した試料を作製した。
乳鉢中で粉砕した玄武岩(原石(中温度用))と玄武岩(原石(高温度用))をボールミルにより12時間混合後、白金箔を内張りしたアルミナ坩堝中で1430℃で4時間加熱し、徐冷することによりガラス化した試料を作製した。
クラッシャーにより解砕した玄武岩(原石(高温度用))と酸化物としてAl2O3をメノウ乳鉢により混合後、白金箔を内張りしたアルミナ坩堝中で1430℃で4時間加熱し、徐冷することによりガラス化した試料を作製した。
Claims (3)
- 玄武岩を原料とし、該玄武岩に、酸化物としてSiO2と、Al2O3、CaO、MgOから選択される1種以上を添加したバサルト繊維材料であって、
添加する酸化物が2成分である場合は、その添加量の合計が、該玄武岩100wt%に対して外添加で1〜70wt%であり、
添加する酸化物が3成分以上である場合は、その添加量の合計が、該玄武岩100wt%に対して外添加で1〜60wt%であることを特徴とする前記バサルト繊維材料。 - 請求項1に記載のバサルト繊維材料からなる耐熱性吸音材料。
- 請求項1に記載のバサルト繊維材料を耐熱性吸音材料として備えたマフラー。
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