JPH01219084A - 遮熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、２０００℃程度の極めて高温で使用するこ
とができる遮熱体に関する。

［従来の技術］ スペースシャトル等のロケットは、大気中でその表面が
約２０００℃と極めて高温になるため、外面に遮熱体を
設けて外壁を保護している。例えば、スペースシャトル
においては、遮熱体としてＳｉＯ２とＢ２Ｏ３とを主体
としたれんがを使用している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述のれんがは１５００℃になると、溶
融したり、割れ等が発生してしまうという問題点がある
。このため、表面に耐熱性及び熱衝撃性が高いガラスを
コートすること、が試みられているが未だ不十分である
。

一方、２０００℃付近で使用可能な材料としてＺｒＯ２
系のものがあるが、密度が高く、また、熱膨張係数が大
きいので、ＺｒＯ２系材料単体としては、このような高
温での遮熱体としては不適当である。

このように、従来は、２０００℃付近で有効に使用可能
な遮熱体が得られていない。

この発明は係る事情に鑑みてなされたものであって、２
０００℃という高温においても健全であり、しかも遮熱
効果が高い遮熱体を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る遮熱体は、多孔質セラミ・ソクスからな
る遮熱体であって、ＡＤ　２０３及びＳｉＯ２を主体と
する基材と、基材の上に形成されると共に、５乃至５０
重量％の繊維状の安定化ジルコニアを含み、残部にＡｆ
ｆ　２０３及びＳｉＯ２を含む表面層とを有することを
特徴とする。この場合に、表面層の厚みは０．０５乃至
２．０ｍｎ＋であることが好ましい。

［作用］ ＡＮｚＯ３及びＳｉＯ２を含むマトリックス中に繊維状
の安定化ＺｒＯ２を５乃至５０重量％の範囲で含有させ
ると、耐熱性及び耐熱衝撃性、も著しく向上する。また
、基材を形成するＡＮ　２０３及びＳｉＯ２を主体とす
る材料は遮熱性が優れていると共に比較的熱伝導率が高
い。従って、表面層が２０００℃になっても、表面層の
耐熱性及び耐熱衝撃性が高く、しかも、比較的熱伝導性
が高い基材が有効に表面層の熱を放出することができる
ので、高温でも健全であると共に遮熱効果も高い。また
、表面層及び基材の双方ともＡ　ｉ’　２０３及びＳｉ
Ｏ２が含まれているので層間の接合性が高く層剥がれ等
が発生しにくい。

［実施例］ 以下、添付図面を参照してこの発明の実施例について具
体的に説明する。第１図はこの実施例に係る遮熱体を示
す断面図である。第１図に示すように、遮熱体１は、基
材２と、その上に形成された表面層３とからなっている
。基材２はＡｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２を主体とした多孔体
であり、表面層３は安定化ＺｒＯ２のファイバーを５乃
至５０重量％の範囲で含み、残部がＡＮ　２０３とＳｉ
Ｏ２とを主体とした多孔体である。安定化ＺｒＯ２のフ
ァイバーは、例えば、極めて微細な繊維の集合体であっ
て綿状を呈しており、安定化剤としてＹ２Ｏ３、ＣａＯ
及びＭｇＯから選択される物質を約５％含んでいる。こ
のファイバーの含有量が５乃至５０重量％であれば、表
面層３の耐熱性及び耐熱衝撃性を有効に向上させること
ができるが、５重量％未満ではこのような効果が小さ過
ぎ、５０重量％を超えるとＺｒＯ２の熱膨張係数が支配
的になって耐熱衝撃性が低下してしまう。表面層３のマ
トリックス部には、Ａｊ！２０３及びＳｉＯ２以外にＭ
ｇＯ，ＣａＯ１Ｙ２ｏ３及びＢ２Ｏ３等の添加物が含ま
れている。この中で、Ｍｇ０ＳＣａＯ及びＹ２Ｏ３はＡ
ｆｆ２０３及びＳｉＯ２を安定化する作用を有しており
、Ｂ２Ｏ３は表面層３の融点を低下させてファイバーの
均一化を促進する作用を有している。なお、Ｂ２Ｏ３の
量は添加剤の１０重量％以下であることが好ましい。こ
の場合に、表面層の厚みは０．０５乃至２．０１である
ことが好ましい。この厚みが０．０５ａｍ未満であると
耐熱性及び耐熱衝撃性を向上させる効果が不十分となる
虞があり、２、Ｏａ＋ａ＋を超えると表面層内部の歪み
が大きくなりやすい。

次に、このように構成される遮熱体の製造方法の一例に
ついて説明する。この例においては、基材及び表面層を
いずれも薄層の積層体で構成する。

先ず、前述した組成になるように各原料を配合し、更に
気孔形成剤としてのカーボンを添加して出発原料とする
。この出発原料にポリビニルブチラール等のバインダ、
溶剤及び分散剤を加え、更に必要に応じて可塑剤を加え
てこれらを振動ミルにて混合し、スラリを生成する。こ
のスラリを脱泡した後、ドクタブレード法にてグリーン
シートを作成する。表面層及び基材が所定の厚みになる
ように、これらのグリーンシートを積層し、密着する。

なお、表面層と基材との境界部分も同様に密着する。次
いで、このようにして形成された積層体を適宜の焼成炉
にて焼成する。これにより基材と表面層とからなる遮熱
体が形成される。

このような遮熱体は、使用時にその表面層側が約２００
０℃程度に加熱される。この場合に、表面層はＡｌ２Ｏ
３及びＳｉＯ２を含み、しかも安定化ＺｒＯ２のファイ
バーを適量含む多孔体であるため、耐熱性及び耐熱衝撃
性が高く、溶融又は割れ等の損傷が発生しにくい。しか
も、基材が比較的熱伝導率が高いＡｌ２Ｏ３及び５ＬＯ
２を主体とするので、表面層の熱を放出しやすく、損傷
が発生する虞を一層低下させることができる。更に、遮
熱体全体がＡＮ　２０３及びＳｉＯ２を主体とする多孔
体であるので遮熱性が良好である。更にまた、表面層及
び基材の双方にＡｕ２’３及びＳｉＯ２が含まれている
ので、表面層及び基材の接合性が良好であり、これらの
間に剥がれ等の損傷が生じにくい。従って、２０００℃
程度の高温であっても、健全な状態を維持することがで
き、しかも、高遮熱性を保持することができる。なお、
基材は前述したように多孔質材料としては比較的高い熱
伝導率を示すが、具体的には０．１ｃａｌ／（ｃｍ−ｓ
ｅｅ　・℃）以上であることが好ましい。

次に、この発明の具体的な実施例について説明する。

先ず、表面層の原料として安定化ＺｒＯ２ファイバー４
０重量％とマトリックス部分６０重量％とからなる有効
分に、気孔率形成剤としてのカーボンを有効分の２０重
量％添加したものを用いた。

安定化ＺｒＯ２ファイバーとしては、９５重量％のＺｒ
Ｏ２に安定化剤としてのＹ２Ｏ３を５重量％添加したも
のを用い、マトリックスの原料としてはＡ４７２０３６
５重量％、ＳｉＯ２２５重量％、Ｃａ００．１重量％、
Ｍｇ０Ｏ，１ｆｆｉｆｆｉ％、Ｙ２Ｏ３３重量％及び８
２０３７重量％の組成のものを用いた。また、基材用の
原料としては、Ａ４７２０３７２％及び５１０２２ｇ％
の有効分に気孔形成剤としてのカーボンを有効分の２０
重量％添加したものを用いた。このような原料を用いて
、前述のような手法により厚み約０．５ｒｆＩｍのグリ
ーンシートを作成し、表面層としてグリーンシートを３
枚、基材としてグリーンシート２５枚を積層密着して積
層体を作成し、これを焼成した結果、表面層の厚みがｌ
ｌｌ１ｆ１１１基剤の厚みが１０ｍ＋ａの遮熱体が得ら
れた。この遮熱体の表面層側を約２０００℃に加熱した
後、冷却して遮熱体を目視観察した結果、割れ等の損傷
が存在しなかった。

一方、比較例として表面層にち密質ＺｒＯ２、基材とし
てＳｉＯ２多孔体を適用して同様の厚みに形成したもの
、及び、厚さ１０ｍｍのＳｉＯ□多孔体を準備し、同様
の実験を行なった結果、ち密質ＺｒＯ２を表面層に使用
したものは表面に亀裂が発生し、ＳｉＯ２多孔体のみで
構成したものは表面が蒸発した。

以上のことよりこの発明の効果を確認することができた
。

［発明の効果］ この発明によれば、表面層はＡＮ　２０３及びＳｉＯ２
を含み、しかも安定化ＺｒＯ２のファイバーを適量含む
多孔体であるため、耐熱性及び耐熱衝撃性が高く、溶融
又は割れ等の損傷が発生しにくい。しかも、基材が比較
的熱伝導率が高いＡｊ）２０３及び５ＬＯ２を主体とす
るので、表面層の熱を放出しやすく、損傷が発生する虞
を一層低下させることができる。更に、遮熱体全体がＡ
ｆ！２０３及びＳｉＯ２を主体とする多孔体であるので
遮熱性が良好である。更にまた、表面層及び基材の双方
にＡ（１２０３及びＳ　ｉ　０２が含まれているので、
表面層及び基材の接合性が良好であり、これらの間に剥
がれ等の損傷が生じにくい。

従って、表面層側が２０００℃程度の高温になっても、
割れ又は等の損傷を有効に防止しつつ良好な遮熱性を維
持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る遮熱体を示す断面図で
ある。 １；遮熱体、２：基材、３；表面層。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多孔質セラミックスからなる遮熱体であって、Ａ
   ｌ＿２Ｏ＿３及びＳｉＯ＿２を主体とする基材と、基材
   の上に形成されると共に、５乃至５０重量％の繊維状の
   安定化ジルコニアを含み、残部にＡｌ＿２Ｏ＿３及びＳ
   ｉＯ＿２を含む表面層とを有することを特徴とする遮熱
   体。
2. （２）前記表面層は、その厚みが０．０５乃至２．０ｍ
   ｍであることを特徴とする請求項１に記載の遮熱体。