JPH0388787A - 多孔質耐火物 - 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、熱間強度及び耐熱衝撃性を要求される多孔質
耐火物に関するものである。

（従来の技術） 従来より、ある高温酸化雰囲気下で使用できる耐火物と
しては、アルミナ系、ムライト系、ジルコニア系等の耐
火物があった。これらの耐火物は通常、密度が高く設定
されている為、熱容量が大きくなり、焼成炉に用いた場
合、炉の運転コストが、密度に比例し多く必要であった
。また、急熱、急冷に対する抵抗性に乏しく、炉の運転
速度を高めようとしても、該耐火物が破壊され、結局生
産性を上げることに貢献できなかった。その為、耐火物
に気泡を導入し、軽量化することで熱容量を下げる工夫
が成されてきたが、軽量化すると熱間強度が低下し、例
えば、棚板やセッター等に該耐火物を応用しようとして
も、品物を荷載すると大吉、１２００℃以上の高温時に
曲がってしまい、高温使用には不可能であった。そこで
、高温強度を改善する目的でセラミックスファイバーを
多量に用いた耐火物が登場し、高温時の曲げ強度及び耐
熱衝撃性を大幅に改善することが可能となったが、反面
、次のような問題点が生ずることとなりた。■ファイバ
ーが針状の為、生産もしくは使用段階でファイバーが飛
散した場合、人間が吸入し体内に突き刺さりやすく危険
である。■炉内で飛散すると他の製品に振りかかり汚染
させる。■コストが極めて高い。■ファイバー系ものは
、抄造法で製造するため、ファイバーが一方向に配向し
やすく、その為、曲げ強度は高い値を示しても、圧縮強
度が低くなる。

（目　的） 本発明は、こうした従来からの問題、点を解消し、低比
重で熱損失が少なく、かつ、熱間曲げ強度が強く、その
上、高い安全性と低コストを実現せしめる多孔質耐火物
を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、結晶構造がムライトとαアルミナからなり、
そのうち、ムライト量がＸ線回折図中のアルミナのピー
クとの比率で０．５以上となるように含有され、かつ、
沸酸溶出分としてのガラス相が全体の２％以下である多
孔質耐火物において、気孔率が４０〜８０％で該気孔が
セラミック粒子の結合により生じた面求膜の三次元的構
造の中に取り込まれたように存在させることにより達成
される。

以下に、本発明の詳細な説明する。

本発明の多孔質軽量耐火物の結晶構造かムライトとαア
ルミナより構成される為には、その出発原料がアルミナ
とシリカまたはムライトをも含むアルミナとシリカの化
合物で、かつその焼成後の組成物の中に、アルミニウム
と珪酸以外の不純物ができるだけ少ない高純度な原料が
好ましい。この純度は、上記した出発原料をもとに作成
した耐火物中に該耐火物を濃酸中に浸漬した時の溶出分
として、２％以下でなければならない。２％以上では１
０００℃以上での熱間強度が著しく低下するばかりか熱
衝撃抵抗性も劣化し、急速昇温急速降温かできなくなる
。また、出発原料である上記セラミックス粒子は、ムラ
イトか均一に生成しやすくするため、その粒径はできる
だけ小さいものが好ましい。焼成温度はムライトの生成
を促進させることと、粒子間のシンタリングによる結合
度合を大きくするため、１６００℃〜ｔｓｏｏ℃の範囲
でなければならない。こうして得た焼成体中のムライト
含有率は、Ｘ線回折図における格子間型！１１３．３８
１Ａのムライトのピークと３．４７．９Ａのαアルミナ
のピークを計り、その比としのムライト／（ムライト＋
αアルミナ）が０．５以上でなければならない。０．５
以下では、熱間曲げ強度と耐熱衝撃性が劣化する。

本発明において、最も重要な該耐火物中の気泡構造につ
いて以下に記す。例えば、従来からの気孔の構造は、セ
ラミックス粒子を予め造粒しておくなどして、−次粒子
または二次粒子間を点接着により結合せしめ、その時生
ずる粒子間の空隙を気孔とした構造を成したものや、三
次元網目構造を有する有機体を焼失媒体として用い、そ
こにセラミックスを含有せしめ、同時に焼成することに
より連続的気孔を導入する方法等が取られていたが、前
者では、粒子間が点接合の為、強度がでない。また後者
では、気孔を形成させている支持体が一次元的線構造と
なっているため、強度がやはり低いものであった。

本発明では、気孔を形成している支持体が二次元的面構
造となっているため、−層強度を大きく発現させること
ができる。これは、丁度泡の集団のような構造となって
いるものであり、気泡と気泡の間に存在する膜が強く結
合したセラミックス粒子より成り立っていることから、
強い構造を形成せしめることができる。しかし、この気
泡膜があまり厚過ぎると強度がでても、熱衝撃性が低下
するという問題を生ずるため該気泡構造を得るためには
、以下のような製造方法を取ることが望ましい。

すなわち、バインダーとしての熱硬化性樹脂を含有した
セラミックススラリーを起泡剤を用いて発泡せしめ、型
内に注入し固化せしめてから、焼成工程に移し、多孔質
耐火物を得る方法が望ましい。

二次元的面構造を支持体とする耐火物は、セラミックス
中に有機系粒子を混在せしめてから、焼成したものでも
、−心得ることができるが、この場合、■気泡間の膜厚
が大きくなる、■気孔間の分枝する個所の膜厚が特に大
きくなる、との理由で熱衝撃抵抗性が悪くなり、かつ、
気孔率もあまり高くすることができない。また、気孔率
は真気孔率として４０〜８０％に調整されていなければ
ならない。４０％以下では、重量が大きくなり、熱間強
度は得られるようになるが、熱容量が増加し、多孔質耐
火物としての特性を犠牲にする。また、８０％以上では
、熱間強度が悪くなり、実用性が損なわれる。

上記した多孔質耐火物、従来の多孔質耐火物もしくはセ
ラミックスファイバーを使用した耐火物に比較して、熱
間強度と熱衝撃抵抗性が高く、しかも安全で安価なもの
として提供することができる。次に実施例１こで、本発
明の方法を詳述する。

実施例１ ムライトのピーク比０．７．ガラス相０．２％。

気孔率５０％の多孔質耐火物を得るため、純度９９．９
％のアルミナ粉末を８５重量部、純度９９９％のシリカ
粉末を１５重量部加え、分散剤存在下の水溶媒中で充分
粉砕・混合を行い、後に起泡剤及び水溶性エポキシ樹脂
を加え、上記混合物に微細な気泡を機械攪拌法で導入し
、発泡せしめてから、型内に注入し酸形した。硬化後、
乾燥せしめてから、該成形体を１６５０℃にて焼成した
。

その焼成体の特徴を第１表１こ記載する。

実施例２〜４および比較例１〜３を、実施例と同様な要
領で、ピーク比、ガラス相、気孔率、気孔の構造を変化
させて試験体を作成し、その結果を第１表にまとめて記
載する。なお、気孔の構造を変化せしめるために実施例
１と異なった方法で作成したものは、注意書きの項の通
りである。

第１表 （注り 実施例１中のアルミナとムライ ト混合 比を闘整した上、同様なスラリーを作成する。但し、そ
の際起泡剤を混合しないで、連続気孔を有する発泡ウレ
タン樹脂多孔体に含浸せしめ、固化してから焼成せしめ
たものである。

（注２）　ピーク比０．７のムライト粒子（中心径４０
μ）にポリビニルアルコールのバインダーを加え、スプ
レードライヤーで粒状にしたものをブレス成形し、１５
００℃で焼成することにより得た焼成体を試験体とした
。

試験方法 耐熱衝撃性：　　１００Ｘ１００Ｘ１０ｎ＋ｍの試験体
を１ｏｏｏ℃の炉中より水中に浸漬。５０サイクル以上
を０．１０サイクル以下を×とした。

１３００°Ｃ熱間曲げ強度：ＪＩＳ　　Ｒ１６０１に準
じた方法で１３００°Ｃ炉中で３点曲げ強さとして算出
した。

（発明の効果） この発明によれば、熱容量が小さく、熱衝撃性。

熱間曲げ強度もある耐火物が得られる。得られる耐火物
を用いることにより、高温酸化雰囲気となる炉焼酸の運
転コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例３によるＸ線回折図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）結晶構造がムライトとαアルミナからなり、Ｘ線
   回折図中の格子間距離３．３８１Åにおけるムライトの
   ピーク（Ａ）と３．４７９Åににおけるアルミナのピー
   ク（Ｂ）が、Ａ／（Ａ＋Ｂ）の比率において０．５以上
   となるようにムライトが含有され、かつ沸酸溶出物とし
   てのガラス相が全体の２％以下である多孔質耐火物にお
   いて、気孔率が４０〜８０％で該気孔がセラミック粒子
   の結合により生じた面状膜の三次元的構造の中に取り込
   まれたように存在していることを、特徴とする多孔質耐
   火物。