JPH02239121A - 超微粒子状アルミナ組成物を用いたオリフィス用断熱成形体 - 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〕 本発明は、ガラス壜等ガラス成形品を製造する場合の溶
融ガラスのゴブ成形のための流出口に用いられるオリフ
ィス用断熱成形体に関する。

〔従来技術と問題点〕

ガラス等の溶融体を押し出す場合には通常第１図に示す
オリフィス５が用いられている。この断熱には従来バル
ク状のセラミックファイバー６やモルタル類等が使用さ
れている。ところがオリフィス５の断熱はオリフィス煉
瓦８とオリフィスケース４の間隙が非常に小さいために
バルク状のセラミックファイバー６のみでは十分ではな
い。このためオリフィス周囲のガラスの温度低下や温度
むらが生じ、その結果部分的に結晶化していわゆる失透
が発生する問題がある．この失透は製品の外観を損うば
かりでなく強度低下の一因ともなる。

そこで断熱効果にすぐれ、かつ取扱い易いオリフィス用
断熱成形体が必要とされている。

〔問題解決に係る知見〕

本発明者は、断熱性と耐熱性にすぐれ、かつ成形性の良
い上記オリフィス用断熱成形体の改善を試み、超微粒子
状アルミナを主体とする断熱材を用いることにより従来
の問題点を解決できることを見出した． 〔発明の構成〕 本発明は超微粒子アルミナを主体とする以下の構造（イ
）〜（二）を有するオリフイス用断熱成形体を提供する
． （イ）超微粒子状アルミナ組成物の均一構造（口）超微
粒子状シリカ組成物とセラミックファイバーの少なくと
も一種と超微粒子状アルミナ組成物との一体的な層状構
造 （ハ）超微粒子状アルミナと超微粒子状シリカとの混合
組成物の均一構造 （二）超微粒子状アルミナと超微粒子状シリカとの混合
組成物とセラミックファイバーとの一体的な層状構造 本発明において超微粒子状アルミナ組成物とは、熱伝導
度の低い超微粒子状アルミナに赤外線不透過剤と繊維状
補強材とを混合したものである。超微粒子状アルミナは
フユームドアルミナと呼ばわる揮発性あるいは昇華性の
アルミニウム化合物を火炎中で燃焼して煙霧質のアルミ
ナとして製造されたもので，代表的なものとしては西独
デグサ社製の「アルミニウムオキサイドＣ」があり、そ
の平均一次粒子径は約０．０２ミクロン，比表面積は１
００ｒ＋？／ｇである．赤外線不透過剤としては酸化チ
タン、酸化鉄、酸化ジルコニウム、カーボンブラックそ
の他赤外線に対する屈折率，反射率あるいは散乱効果の
大きい耐熱性の物質が知られている．中でも酸化チタン
はその効果が大きく、しかも入手もし易く安価であるた
め好適である。赤外線不透過剤は平均粒径が数ミクロン
、例えば０．５〜２５ミクロンのものを超微粒子状アル
ミナ組成物全重量の１０〜７０ｗｔ％（容積０．２〜５
％）を加えることにより成形体の熱伝導率を下げること
ができる。高温領域では幅射熱（赤外線）による温度上
昇が著しい。

上記赤外線不透過剤はこの輻射熱を遮断することにより
低熱伝導率を達成する． 本発明において用いられる繊維状補強材は、アスベスト
、ロックウール、その他種々の耐熱性の繊維状物質であ
り，特にバルク状のセラミックファイバーが補強性に優
れており、耐熱性、経済性の面からも好適である．含有
量は組成物全重量の３〜３０ｗｔ％、通常は５〜１０リ
ｔ％である．超微粒子状アルミナ等組成物に積層される
セラミックファイバーはブランケット状のものがよく、
厚さ６〜２５ｍｍの市販品をオリフィス煉瓦とほぼ同じ
大きさに切断して用いることができる。

本発明において超微粒子状シリカ組成物は，前記超微粒
子状アルミナ組成物と併用されるもので、熱伝導度の低
い超微粒子状シリカに前記赤外線不透過剤と繊維状補強
材とを混合したものである。

超微粒子状シリカは、フユームドシリ力と呼ばれる揮発
性のケイ素化合物を火炎中で燃焼して煙霧質のシリカと
して製造されるもので代表的なものとして例えば日本ア
エロジル社製の「アエロジル」があり，その１次粒子の
平均径は約０．０１〜０．０２μｍ比表面積は１００〜
４００ｍ／ｇである。

超微粒子状アルミナ組成物からなるオリフイス断熱成形
体は従来のバルク状セラミックファイバーからなるオリ
フイス断熱体に比較して断熱効果が著しく高い利点を有
する． また、超微粒子状アルミナ組成物とセラミックファイバ
ーとを層状に一体化したものは、セラミックファイバー
によって成形体が柔軟性を有するので該成形体をオリフ
イスケースに装着し易く，成形体が破損する虞れがない
．またモールドからの離型性がよい。更に、セラミック
ファイバーは高い耐熱性を有するので、断熱効果と共に
耐熱性にすぐれた成形体を得ることができる。セラミッ
クファイバー暦がオリフイス煉瓦に接して、内側に位置
するようにこれを積層するとよい。またセラミックファ
イバー層は複数設けてもよい。

次に超微粒子状アルミナ組成物と超微粒子状シリカ組成
物とを積層した成形体については、オリフィス煉瓦に接
する高温側（内側）に超微粒子状アルミナ組成物層を設
け、低温劃（外側）に超微粒子状シリカ組成物層を設け
ると，超微粒子状アルミナ組成物単独の成形体に比べて
断熱効果が向上ずる．前記両超微粒子状物質の混合割合
は、通常、超微粒子状アルミナ１重量部に対して超微粒
子状シリカが２重量部以下であり、１重量部以下が好ま
しい．該混合組成物からなる成形体は超微粒子状シリカ
単独の成形体にに比べて耐熱性が格段によい．更に該成
形体は超微粒子状アルミナ単独の成形体に比べて安価で
あり、断熱性にも優れている。

次に、超微粒子状アルミナと超微粒子状シリカの積居体
にセラミックファイバーを積層した成形体、および超微
粒子状アルミナと超微粒子状シリカとの混合組成物にセ
ラミックファイバーを積層した成形体は何れも、セラミ
ックファイバーを有しない成形体に比べて断熱性が良い
。またこれらの成形体は柔軟性を有するのでオリフイス
への装着が容易であり、且つモールドからの離型性に優
れる．セラミックファイバー層は前述のようにオリフィ
ス煉瓦に接する高温側に設けると良い。上記構造に加え
て他の断熱剤を適宜、挟み込んで成形体を製造してもよ
く、本発明はこのような態様も含む。

本発明のオリフイス用断熱成形体は第２図に示すモール
ドを製作し、これを用いて押圧成形すると良い。

第２図に示すように，モールド１０は、オリフイス煉瓦
の外形と略同形の下型１１、該下型１１の上部のオリフ
イス出口孔に相当する部分を覆う上型１２、成形体を押
し固めるための加圧板１３、加圧板の押し込み蓋１４、
底板１５，円筒状の外周枠１６からなる。

尚、オリフイスケース底部の周縁に段部が設けられてい
る場合には該段部に相当する型１７を設ければよい．下
型１１は種々の方法により製作される。

オリフィス煉瓦の形状は複雑であり、その中を通って押
し出される溶融ガラスの塊りの大きさ、例えば壜などの
ガラス成形品の大きさにより、開口の口径や数も異りそ
の種類は非常に多い。そこで下型ｌ１を経済的に製作す
るためには石膏，セメント、樹脂、低融点、金属等を用
いた型どりが利用される．具体的にはまず容器中に入れ
たオリフィス煉瓦の外側に石膏などを注いで母型を作り
、これを反転させてもとのオリフィス煉瓦を基にした下
型１ｌをつくる．これらの注型用材料としては，硬化し
た時の寸法変化ができるだけ少なくかつ硬化後は強度の
大きいものが良い．下型１１以外の型１２〜１７は形状
が比較的単純なので適当なモールド材を機械加工して製
造することができる。

尚、上記モールド１０に超微粒子状アルミナ組成物等を
充填して加圧成形する際に、加圧力の解除に伴う寸法の
戻りが生ずるので下型１１はこれを考慮した大きさに製
造する必要がある。即ち、第２図中、Ａは加圧時の充填
物周縁部の高さであるが、プレス後にモールド１０から
取り呂したときの成形体周辺部の高さは加圧の解除に伴
い多少寸法の戻りがありＡよりも大きくなるので（Ａ′
）、Ａの長さは、実際のオリフィス煉瓦におけるこの部
分に相当する長さ即ちプレス後の成形物周辺部の高さＡ
′よりもＢだけ短かくなるように下型１１の大きさを定
める．その一例として、第２図に示すようにオリフィス
煉瓦相当部分イの表面に寸法の戻り分に相当する厚さ口
にパテ状物質または硬化物質を塗布して下型１１を製造
する。またオリフイス成形体の開口周縁部１８も同様の
処理が必要となる。開口周縁部１８はその厚さが少ない
ためモールド１０に充填した成形体材料を過度に圧縮す
ると硬化して変形しあるいは波打った形状となり易い。

また圧縮板１３の端部も変形する場合があるので、前記
口の部分と同様にオリフイス煉瓦相当部分イの開口周縁
部表面ハにパテ状物質等を塗布し、オリフイス煉瓦外形
より僅かに大きな開口部外形とする。同様にオリフィス
の直径方向にも加圧後の寸法戻りが生じるので，モール
ド１０の内径Ｄはオリフイスケースの内径よりも僅かに
小さく設定される。寸法戻りの程度は、成形体材料の充
填密度、加圧力、加圧時間により異なるが、これらを一
定にすれば、多数回の押圧成形を通じて一定寸法の成形
体を得ることができる。

次に本発明に係る成形体の製造手順についてその一例を
説明する。第２図に示すように、先づ、底板１５の上面
に、下型１１、外周枠１６、上型１２を組み立て、下型
ｌ１の表面にブランケット状のセラミックファイバー二
を！！し、その上側に超微粒子状アルミナ組成物，超微
粒子状アルミナと超微粒子状シリカとの混合組成物ある
いは超微粒子状アルミナと超微粒子状シリカとの積層体
ホを充填する６これら組成物の充填密度は０．２〜０．
６ｇ／ｍＱが好ましく、更には０．３〜０．４ｇ／ｎ＋
Ｒが好ましい。該充填後、加圧板１３、蓋１４を設置し
、加圧装置により加圧する。加圧力は通常１０ｋｇ／ｃ
ｄ前後、加圧時間は２〜１０分程度である。

〔実施例〕

実施例１および２ フユームド法で製造された超微粒子状アルミナと赤外線
不透過剤として酸化チタンおよび繊維状補強材としてバ
ルク状のセラミックファイバーを用い、アルミナの他に
フエームド法で製造された超微粒子状シリカを夫々第１
表に示す割合で混合して成形体原料とした．混合は密閉
した高速プロペラ型攪拌機中で１０分間行なった． 次に、予め、出口孔の部分を鉄板でシールしたオリフィ
ス煉瓦の上に寸法戻り分の油粘土を塗り、これを木型枠
の中において石膏スラリーを流し込んで硬化させて母型
をとった．次いでこの母型にシリコーン系の離型剤を塗
布した後にエボキシ樹脂を流し込んで下型を製作した。

他のモールド部分は木質部材を機械加工により製作した
。

このモールドに、成形後の体積で密度が０．３５ｇ／ｍ
Ｑになる量の前記粉末混合物を投入し平板プレスで約５
分間加圧成形を行なった。

また別途、同一原料を用い同一密度の２５ｍｍ厚の板状
の試料を製造し，これを成形体の厚さの変化、円筒法に
よる熱伝導度、加熱時の収縮率及び曲げ強さの測定試料
とした． 成形時の厚さの変化は、鉄製角棒を比較基準とじ該捧の
厚さ迄クロース袋に入った混合物をプレスし、取出した
後のクロース袋入りの成形体の厚さと鉄製角棒の厚さを
比較して求めた．熱伝導度は円筒法により求めた６即ち
、外径及び高さ１００ｔ＋ｍ、厚さ２５ｍｍの円筒状試
料を製作し，該試料の内側に熱源を設置して加熱し、試
料の内外壁の温度が一定になったときの温度と加えられ
る熱量から算出した。

熱収縮は，直径１００ｍ＋ａ厚さ２５ｍｍの円板状の試
料の中央に穴をあけ鉄の棒を通して架台の上に載せ電気
炉中で１１００℃２時間加熱後直径の変化を開定して求
めた． 曲げ強さは、２００　Ｘ　４００　Ｘ　２５ａ＋ｍの試
料を、試料の下側の支点の間隔を３００ｍｍとしその中
央に上から巾２０ｍｍの角棒を載せその上から荷重を加
えて試料が折れて破壊する時の重量で比較した。

これらの測定結果を第１表に示す． 比較例１および２ 第１表に示す材料（超微粒子状シリカ又は超微粒子状チ
タニア）を用い、実施例１，２と同様にオリフィス用成
形体を製造し、成形時の厚さ変化、熱伝導度，熱収縮、
曲げ強さを実施例１，２と同様に測定した。この結果を
第１表に併せて示す．実施例１，２においては熱収縮が
小さく熱伝導度も低く成形時の寸法変化が少い，また成
形体をモールドから取出す際も破壊せず使用に適してい
た。特に実施例１は熱収縮が格段に小さい利点を有して
いる。またこれらの実施例から、微粉末シリカは微粉末
アルミナに対して１：１かそれより少い配合比で使用で
きることが判る． 比較例１の超微粒子状シリヵからなる成形体はモールド
から離型する際に破損し易く、また熱収縮が大きいので
使用に適さなかった。比較例２の超微粒子状チタニアか
らなる成形体は、熱収縮も熱伝導度の点でも超微粒子状
アルミナを使用した場合より数段劣る。

実施例３ 実施例１の本発明に係るオリフィス用断熱成形体の断熱
効果を従来用いられているバルク状セラミックファイバ
ーの断熱効果と比較すると第２表の結果が得られた。本
発明の断熱成形体の両面の温度差は従来の断熱材に較べ
極めて大きく、断熱効果が優れていることが判る． また，本発明の断熱成形体の使用によりオリフィス周辺
で発生していた失透が大幅に減少した。

第２表 （ガラスの温度は約１　，　１５０℃）実施例４ オリフィス煉瓦に近い高温側（内側）に実施例１，に示
す超微粒子状アルミナ組成物層とその外側に比較例１に
相当する超微粒子状シリカ組成物層とを積層した成形体
を製造し，成形時の厚さの変化，熱伝導度、熱収縮，曲
げ強さを測定したところこれらは何れも、実施例２と略
同等であった．またセラミックファイバー層のない成形
体はその２〜３割がオリフイスへの装着時ないし使用時
に破損したが，本実施例の成形体は全く破損しなかった
・ 実施例５ 厚さ６ｍａ＋のブランケット状セラミックファイバーを
，モールドの下型とほぼ同じ大きさに切って下型の表面
に敷き、その上に実施例１と同じ組成の超微粒子状アル
ミナ組成物を積層してプレスし，オリフィス煉瓦に接す
る内側にセラミックファイバー層を有する成形体を製造
した．得られたラミネート状の成形体はモールドからの
離れが極めてよく，表面に弾力性が残るので、オリフィ
ス煉瓦との密着性が高まり、耐熱性も向上した．またこ
の成形体はクッション性があり該成形体をオリフィス煉
瓦とケースの鉄皿の間に挟んでスパウト出口に取りつけ
る際に成形体の装着が容易であった．比較例３ ブランケット状のセラミックファイバーを配合せず超微
粒子状シリカのみを充填して成形体を製造したがモール
ドから取外す時に大部分は破損した。この超微粒子状シ
リカにシリカゾル、アンモニア水等のバインダーとなる
液状物をスプレーしながら混合して抑圧成形し、乾燥し
て成形体を製造したところ硬さや強さを持ったものを得
ることができたが熱伝導率が実施例１の成形体に比較し
て約２倍であり、かつ１１００℃で１〜２日間使用する
と体積が１／２以下に収縮し使用に適さなかった．〔発
明の効果〕 本発明による超微粒子状アルミナ組成物を用いたオリフ
ィス断熱用成形体は１１００℃に近い高温での使用に耐
え、且つ１１００℃２時間加熱時の熱収縮は数％であり
熱伝導度も平均温度５００℃で０．０３〜０．０４Ｋｃ
ａｌ／　ｍｈｒ”ｃ　と極めて低く，従来みられたガラ
スの失透が著しく減少した．また本発明の成形体は成形
時の厚さ変化も非常に小さく、寸法精度、寸法安定性も
あり，強度も比較的大きいので、オリフィスへの装着が
容易である． セラミックファイバーとラミネート化した一体成形体は
離型性がよく製造上の能率を大いに向上させ、オリフイ
ス煉瓦との密着性が一層良くなるため使用時の破損が極
めて少く取扱い易い．

【図面の簡単な説明】

第１図は溶融ガラスゴブ成形部のスパウト部分の断面図
、第２図はオリフィス用断熱成形体の製造方法を示す説
明図である． 図面中， １・・・プランジャー、２・・・チューブ，４・・・オ
リフィスケース、５・・・オリフィス、６・・・断熱材
、８・・・オリフィス煉瓦，１１・・・下型、１２・・
・上型、１３・・・加圧板、１４・・・加圧板押込蓋、
１５・・・底板、１６・・・外周枠，１７・・・型であ
る。 特許出頴人　日本マイクロサーム株式会社東洋ガラス株
式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．超微粒子状アルミナ組成物からなるオリフィス用断
   熱成形体。
2. ２．超微粒子状シリカ組成物とセラミックファイバーと
   の少なくとも一種と超微粒子状アルミナ組成物とを層状
   に一体成形してなるオリフィス用断熱成形体。
3. ３．超微粒子状アルミナと超微粒子状シリカとの混合組
   成物からなるオリフィス用断熱成形体。
4. ４．超微粒子状アルミナと超微粒子状シリカとの混合組
   成物と、セラミックファイバーとを層状に一体成形して
   なるオリフィス用断熱成形体。