JPH042673A

JPH042673A - 高温耐熱材の製造方法

Info

Publication number: JPH042673A
Application number: JP2103465A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Murano; 村野　雄一; Kenichi Hasegawa; 健一長谷川; Makoto Ogawa; 誠小川; Hiromitsu Tagi; 多木　宏光; Masaaki Yonemura; 米村　正明
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-04-19
Filing date: 1990-04-19
Publication date: 1992-01-07

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、高温用断熱材、高温用触媒担持体、高温用フ
ィルター等の素材として用いられる高温耐熱材の製造方
法に関する。

従来の技術近年、航空宇宙業界、電気炉業界において技術か多様化
し、より高温域での耐熱性、断熱性か要望され始めてい
る。　また、ＮＯｘ等の環境汚染の問題が高まるなか、
高温で使用される燃焼触媒の担持体の開発かなされてい
る。現在使用されている耐熱性無機繊維を利用した耐熱
材にはフェルト状及びブロック状の形体のものかある。

これにはシリカ−アルミナ、シリカ、アルミナ系の材料
か多く用いられている。フェルト状及びブロック状の耐
熱材は主原料として繊維を用い有機バインダーや硬化剤
で硬める方法かとられている。

発明か解決しようとする課題しかしなから前記従来の構成では、繊維と繊維の結合性
に欠け、加熱後の機械的強度か著しく低下する等の問題
かあった。特にフェルト状の耐熱材は、繊維かほとんと
フリーな状態であるので繊維の空気中への飛散かあり環
境汚染の恐れかある。

また、ブ０ツク状及びフェルト状の耐熱材は機械的強度
か弱いため複雑な形状のハニカム構造にはできず、一般
的に形状かハニカム状で用いられる高温用触媒担持体、
高温用フィルターには使用てきないという問題点かあっ
た。

本発明は高耐熱性、高耐熱衝撃性、高強度を有し、かつ
容易にハニカム状に加工できる高温耐熱材の製造方法を
提供する事を目的としている。

課題を解決するための手段この目的を達成するために、耐熱性無機繊維と平均粒径
１μｍ以下のシリカ源粉末及びアルミナ源粉末をアルミ
ナの割合か６０Ｗｔ’％〜８５Ｗｔ％になる様に混合分
散したものを凝集した後に抄造してシート体を形成し、
そのシート体を焼成した。

作用この方法により、機械的強度を向上させるとともに、耐
熱性及び耐熱衝撃性を向上させる事かできる。

実施例以下本発明の一実施例における高温耐熱剤の製造方法を
説明する。

（１）アルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維又はムライ
ト繊維と非晶質シリカ、クリストバライト、石英、シリ
カゾル等の少なくとも一種の平均粒径１μｍ以下の粉末
と非晶質アルミナ、水酸化アルミニウム、α−アルミナ
、γ−アルミナ、アルミナゾル等の少なくとも一種の平
均粒径１μｍ以下の粉末の混合分散の工程。

＋２）　　（］）の行程で得られたスラリーに有機結合
剤を添加する工程。

（３）　　（２）の行程の後に凝集剤を添加する工程。

（４）凝集後、抄造法によるシート化及びコルゲート加
工によるハニカム化の工程。

（５）　　１４００〜１８００°Ｃの焼成により、（４
）で得られたシート及びハニカム成形体をセラミック化
する工程。

（１）において平均粒径１μｍ以下の粉末を用いるのは
平均粒径１μｍ以上の粉末では、焼結性に乏しく、高強
度な耐熱材か得られない。また、凝集の際、凝集不良を
起こし均一な凝集体を得られないためである。ムライト
は酸化物セラミックスの中でも優れた高温強度を有する
ことが知られている。そこで、ムライト質の高温耐熱材
を得るために、シリカとアルミナの酸化物換算混合割合
（Ａ１２０ｓ　／　（ＡＬＯｓ　＋　Ｓ　ｉ　０２　）
Ｘ１００　：　Ｗｔ％）か６０〜８５Ｗｔ％になるよう
に繊維とシリカ源、アルミナ源の粉末を混合した。この
ような組成か必要となるのは酸化物換算混合割合（Ａｌ
２Ｏ２／（Ａ１２０ｍ　＋Ｓ　ｉ　Ｏ□）　Ｘ　１００
　：Ｗｔ％）が６０Ｗｔ％以下では過剰なシリカによっ
てガラス相か生成し著しい強度の低下が起こり、一方、
酸化物換算混合割合（Ａ１２０ａ／　（Ａ１２０３＋Ｓ
　ｉ　０２）Ｘ　１００：Ｗｔ％）が５５Ｗｔ％以上て
はアルミナ過剰となり焼結性か上がらず高強度か得られ
ないことによる。また、（３）の凝集の工程で分散した
繊維と粉末を凝集させることて、アルミナとシリカか均
一に耐熱性無機繊維の表面上に分布した状態が得られ、
均質なムライト相の合成か促されるのて、強度の向上か
図れた。又これらの高温断熱材はＸ線回折分析の結果か
らムライト特有のピークか確認され、得られた高温耐熱
材はムライト質であることか明かとなった。このことよ
り、耐熱性無機繊維としてアルミナ繊維、シリカ繊維、
アルミナ−シリカ繊維を用いた場合、耐熱性無機繊維は
ムライト質に変わり強度の向上に寄与している。このよ
うに高温耐熱材の材質をムライト質にすることて機械的
強度に優れた高温耐熱材か得られた。また、ムライトの
融点は１８３０℃なので１４００〜１８００℃の高温で
も使用可能てあり、熱膨張係数か３．０〜４．５×１０
−“７℃とアルミナの６．０〜８．８　Ｘｌ０−＠／’
Ｃに比べ比較的小さいことから耐熱衝撃性がアルミナ等
の耐熱材より優れている。次に（４）の工程てシート化
することて、例えばダンボール製造と同様にコルゲート
加工し、巻き上げることによって、ハニカム状構造体と
することか容易に可能である。

以下、実施例１）〜６）を示す。

実施例１）耐熱性無機繊維としてアルミナ繊維を、アルミナ源とし
て平均粒径０．９μｍの水酸化アルミニウムを、シリカ
源として平均粒径１μｍの非晶質シリカを用いる。まず
水酸化アルミニウム粉末と非晶質シリカ粉末を混合した
ものを重量比で３の割合に対してアルミナ繊維を１の割
合で混合し、原料を作成する。以下特性を調べるために
３つのサンプルを作成する。この３つのサンプルとして
原料を以下の条件に従って作成する。まずこれらのサン
プルの原料の酸化物換算混合割合をそれぞれ異ならせた
。酸化物換算混合割合Ｍは第１式によって設定する。

第１式％式％（）二の酸化物換算混合割合はサンプルの原料の中でアルミ
ナ成分かとの位を占めているかを表している。３つのサ
ンプルの原料の酸化物換算混合割合はそれぞれ６５Ｗｔ
％、７０Ｗｔ％、７５Ｗｔ％にした。次にこれらのサン
プルの原料１０ｋｇをそれぞれ用意し、それらの原料を
それぞれ水８００（リットル）中に分散させ、バルブや
酢酸ビニル系ボンド等の有機結合剤をそれぞれ加えた後
、無機凝集剤や高分子凝集剤により、それぞれ凝集させ
、長網抄造機を使い抄造を行い、それぞれ厚み２ｍｍの
シートを得た。次にこれらの３つのシートを１７００℃
、２ｈて焼成し３つのサンプルを作成する。これらのサ
ンプルの組成分析をＸ線回折により行ったところ、とれ
も結晶相としてムライト相が確認された。

また３つのサンプルの３点曲げ強度を測定したところ、
３種共に６０ｋｇ／ｃｏ？以上て、特に酸化物換算混合
割合か７０Ｗｔ％のサンプルは７０．１ｋｇ／ａＩｒの
高い強度を示した。また、３つのサンプルの耐熱衝撃性
ΔＴはとれも３種共に１０００℃であった。また３つの
サンプルはとれも耐熱性は１７００℃に充分耐え、何ら
特性の変化も示さないことより、１７００℃において十
分使用可能である。また、厚みを０．７５ｍｍにシート
化したものを同様に実験したところ上記と同様な特性が
得られた。さらに、シリカ源粉末としてクリストバライ
ト、石英、シリカゾルを用いた場合も同様な結果か得ら
れた。しかし、シリカ源粉１及びアルミナ源粉末として
平均粒径か１ｕｍ以上のものを用いた場合、凝集不良を
起こし、強度か４０ｋｇ／ｃｎ以下となり低い結果を示
した。

次に酸化物換算混合割合を６０Ｗｔ％以下又は８５Ｗｔ
％以上にしたサンプルを作成して上記と同条件下でシー
ト化、焼成したところ６０Ｗｔ％以下ては３点曲げ強度
か２０ｋｇ／Ｃｉ以下と低く、８５Ｗｔ％以上でも２５
ｋｇ／ａｌＩｒ以下であり、機械的強度か著しく低い結
果となった。

実施例２）耐熱性無機繊維としてシリカ繊維を、アルミナ源として
平均粒径０．８μｍの非晶質アルミナを、シリカ源とし
て平均粒径０．９μｍの非晶質シリカを用いる。まず非
晶質アルミナ粉末と非晶質シリカ粉末を混合したものを
重量比で３の割合に対してシリカ繊維を１の割合で混合
し、原料を作成する。以下特性を調へるために３つのサ
ンプルを作成する。この３つのサンプルとして原料を以
下の条件に従って作成する。まずこれらのサンプルの原
料の酸化物換算混合割合をそれぞれ異ならせた。

酸化物換算混合割合は第１式で表す。３つのサンプルの
原料の酸化物換算混合割合はそれぞれ６２Ｗｔ％、７２
Ｗｔ％、８２Ｗｔ％にした。次にこれらのサンプルの原
料をそれぞれｌ０ｋｇ用意し、それらの原料をそれぞれ
水８００（リットル）中に分散させ、バルブや酢酸ビニ
ル系ポンド等の有機結合剤をそれぞれ加えた後、無機凝
集剤や高分子凝集剤により、それぞれ凝集させ、長網抄
造機を使い抄造を行い、それぞれ厚み２ｍｍのシートを
得た。次にこれらの３つのシートを１８００℃、２ｈて
焼成し３つのサンプルを作成する。これらのサンプルの
組成分析をＸ線回折により行ったところ、とれも結晶相
としてムライト相か確認された。また３つのサンプルの
３点曲げ強度を測定したところ、３種共に７０ｋｇ／Ｃ
ｉ以上で、特に酸化物換算混合割合か７２Ｗｔ％のサン
プルは８０．２ｋｇ　／　ｃｉと高い値を示した。

また、３つのサンプルはとれも耐熱衝撃性ΔＴは３種共
に１１００°Ｃてあった。また３つのサンプルのとれも
耐熱性は１８００℃に充分耐え、何ら特性の変化も示さ
ないことより、１８００°Ｃにおいて十分使用可能であ
る。また、厚みを０．７５ｍｍにシート化したものを同
様に実験したところ上記と同様な特性が得られた。さら
に、シリカ源粉末としてクリストバライト、石英、シリ
カゾルを用いた場合も同様な結果が得られた。しかし、
シリカ源粉末及びアルミナ源粉末として平均粒径１μｍ
以上のものを用いた場合、凝集不良を起こし、強度が４
５ｋｇ／ｃｄ以下となり低い結果を示した。次に酸化物
換算混合割合を６０Ｗｔ％以下、８５Ｗｔ％以上にした
サンプルを作成し、それらのサンプルを上記同条件下で
シート化、焼成したところ６０Ｗｔ％以下ては３点曲げ
強度が２０ｋｇ／ｃ１１以下と低く、８５Ｗｔ％以上で
も２５ｋｇ／ａＩｒ以下であり、機械的強度が著しく低
い結果となった。

実施例３）耐熱性無機繊維としてアルミナーンリカ繊維を、アルミ
ナ源として平均粒径１μｍのα−ア／Ｌ、　ミ＋を、シ
リカ源として平均粒径１μｍの石英を用いる。まずα−
アルミナ粉末と石英粉末を混合したものを重量比で３の
割合に対してアルミナ−シリカ繊維を１の割合で混合し
、原料を作成する。

以下特性を調へるために３つのサンプルを作成する。こ
の３つのサンプルとして原料を以下の条件に従って作成
する。まずこれらのサンプルの原料の酸化物換算混合割
合をそれぞれ異ならせた。酸化物換算混合割合は第１式
で表す。３つのサンプルの原料の酸化物換算混合割合は
それぞれ６５Ｗｔ％、７０Ｗｔ％、７５Ｗｔ％にした。

次にこれらのサンプルの原料１０ｋｇをそれぞれ水８０
０（リットル）中に分散させ、パルプや酢酸ビニル系ポ
ンド等の有機結合剤をそれぞれ加えた後、無機凝集剤や
高分子凝集剤により、それぞれ凝集させ、長網抄造機を
使い抄造を行い、それぞれ厚み２ｍｍのシートを得た。

次にこれらの３つのソートを１８００°Ｃｌ２ｈて焼成
し３つのサンプルを作成する。これらのサンプルの組成
分析をＸ線回折を行ったところ、とれも結晶相としてム
ライト相か確認された。また３つのサンプルの３点曲げ
強度を測定したところ、３種共に５０ｋｇ／ａ＋！以上
て、特に酸化物換算混合割合か７０ＷｔＯ６のものは５
７．９ｋｇ／ｃｍてあった。また、３つのサンプルの耐
熱衝撃性ΔＴは３種共に１０００℃てあった。また３つ
のサンプルの耐熱性はとれも１８００℃に充分耐え、何
ら特性の変化も示さないことより、１８００°Ｃにおい
て十分使用可能である。また、厚みを０．７５ｍｍにシ
ート化したものを同様に実験したところ上記と同様な特
性か得られた。さらに、シリカ粉末として非晶質シリカ
、クリストバライト、シリカゾルを用いた場合も同様な
結果か得られた。しかし、シリカ源及びアルミナ源粉末
として平均粒径１μｍ以上のものを用いた場合、凝集不
良を起こし、強度か３５ｋｇ／ｃｏ？以下となり低い結
果を示した。次に酸化物換算混合割合を６０Ｗｔ％以下
、８５Ｗｔ％以上にしたサンプルを作成しそれらのサン
プルを上記と同条件下でシート化、焼成したところ６０
Ｗｔ％以下ては３点曲げ強度が２０ｋｇ／ａｌ以下と低
く、８５Ｗｔ％以上でも２５ｋｇ／ｃｄ以下であり、機
械的強度か著しく低い結果となった。

実施例４）耐熱性無機繊維としてムライト繊維を、アルミナ源とし
て平均粒径０．７μｍのγ−アルミナを、シリカ源とし
て平均粒径０．９μｍの非晶質シリカを用いる。まずγ
−アルミナ粉末と非晶質シリカ粉末を混合したものを重
量比て３の割合に対してムライト繊維を１の割合で混合
し、原料を作成する。以下特性を調べるために３つのサ
ンプルを作成する。この３つのサンプルとして原料を以
下の条件に従って作成する。まずこれらのサンプルの原
料の酸化物換算混合割合をそれぞれ異ならせた。

酸化物換算混合割合は第１式で表せられる。３つのサン
プルの原料の酸化物換算混合割合はそれぞれ６５Ｗｔ％
、７０Ｗｔ％、７２Ｗ　ｔ％にした。次にこれらのサン
プルの原料１０ｋｇをそれぞれ水８００（リットル）中
に分散させ、バルブや酢酸ビニル系ボンド等の有機結合
剤をそれぞれ加えた後、無機凝集剤や高分子凝集剤によ
り、それぞれ凝集させ、長網抄造機を使い抄造を行い、
それぞれ厚み２ｍｍのシートを得た。次にこれらの３つ
のシートを１８００℃、２ｈて焼成し３つのサンプルを
作成する。３つのサンプルの組成分析をＸ線回折により
行ったところ、とれも結晶相としてムライト相が確認さ
れた。

また３つのサンプルの３点曲げ強度を測定したところ、
３種共に７０ｋｇ／ｃｄ以上で、特に酸化物換算混合割
合か７２Ｗｔ％のものは７７．８　ｋｇ／ａｌであった
。

また３つのサンプルの耐熱衝撃性ΔＴは３種共に１０５
０℃であった。また３つのサンプルの耐熱性はとれも１
８００℃に充分耐え、何ら特性の変化も示さないことよ
り、１８００℃において十分使用可能である。また、厚
みを０．７５ｍｍにシート化したものを同様に実験した
ところ上記と同様な特性か得られた。

さらに、シリカ粉末としてクリストバライト、石英、シ
リカゾルを用いた場合も同様な結果が得られた。しかし
、シリカ源粉末及びアルミナ源粉末として平均粒径１μ
ｍ以上のものを用いた場合、凝集不良を起こし、強度が
４０ｋｇ／ａｄ以下となり低い結果を示した。次に酸化
物換算混合割合を６０Ｗｔ％以下、８５Ｗｔ％以上のサ
ンプルをそれぞれ作成し、それらのサンプルを上記と同
条件下でシート化、焼成したところ６０Ｗｔ％以下ては
３点曲げ強度か２０ｋｇ／ｃａｒ以下と低く、８５Ｗｔ
％以上でも２５ｋｇ／ａ１以下であり、機械的強度か著
しく低い結果となった。

実施例５）耐熱性無機繊維としてムライト繊維を、アルミナ源とし
て平均粒径０．５μｍのアルミナゾルを、シリカ源とし
て平均粒径０．９μｍの非晶質シリカを用いる。まずア
ルミナゾル粉末と非晶質シリカ粉末を混合したものを重
量比で３の割合に対してムライト繊維を１の割合で混合
し、原料を作成する。以下特性を調べるために３つのサ
ンプルを作成する。この３つのサンプルとして原料を以
下の条件に従って作成する。まずこれらのサンプルの原
料の酸化物換算混合割合をそれぞれ異ならせた。

酸化物換算混合割合は第１式で表せられる。３つのサン
プルの原料の酸化物換算混合割合はそれぞれ６２Ｗｔ％
、７２Ｗｔ％、８２Ｗｔ％にした。次にこれらのサンプ
ルの原料１０ｋｇをそれぞれ水８００（リットル）中に
分散させ、バルブや酢酸ビニル系ボンド等の有機結合剤
をそれぞれ加えた後、無機凝集剤や高分子凝集剤により
、それぞれ凝集させ、長網抄造機を使い抄造を行い、そ
れぞれ厚み２ｍｍのシートを得た。次にこれらの３つの
シートを１８００℃、２ｈて焼成し３つのサンプルを作
成する。これらのサンプルの組成分析をＸ線回折により
行ったところ、とれも結晶相としてムライト相が確認さ
れた。３つのサンプルの３点曲げ強度を測定したところ
、３種共に７５ｋｇ／ｃｉＩ以上で、特に酸化物換算混
合割合が７２Ｗｔ％のものは８０．６ｋｇ／ｃｎてあっ
た。

また、３つのサンプルの耐熱衝撃性ΔＴは３種共に１１
００℃であった。また３つのサンプルの耐熱性はとれも
１８００℃に充分耐え、何ら特性の変化も示さないこと
より、１８００℃において十分使用可能である。また、
厚みを０．７５ｍｍにシート化したものを同様に実験し
たところ上記と同様な特性か得られた。さらに、シリカ
粉末としてクリストバライト、石英、シリカゾルを用い
た場合も同様な結果か得られた。また、シリカ源粉末及
びアルミナ源粉末として平均粒径を１μｍ以上のものを
用いた場合、凝集不良を起こし、強度か５０ｋｇ／ａｉ
以下となり低い結果を示した。次に酸化物換算混合割合
を６０Ｗｔ％以下、８５Ｗｔ％以上にしたサンプルを作
成し、上記と同条件下でシート化、焼成したところ６０
Ｗｔ％以下では３点曲げ強度が３０ｋｇ／ｃｏ？以下と
低く、８５Ｗｔ％以上テモ３５ＩＣｇ／ＣｌｌＩｒ以下
でアリ、機械的強度か著しく低い結果となった。

実施例６）実施例２）において得られた厚み０．７５ｍｍの３つの
シートを第１図に示す様にダンボール製造と同じように
、波形シート１をピッチ長さｄ：５．０ｍｍ、高さｈ：
３．０ｍｍの条件化でコルゲート成型したものを平形シ
ート２てはさみ円筒状に巻き上げた。

これを１８００℃、２ｈて焼成し第２図に示す様なムラ
イト質の３つのハニカム状構造体３を得た。得られた３
つのハニカム状構造体３の耐熱性は１８００℃に充分耐
え、歪や収縮等の変形を全く示さなかった。このことよ
り、得られたハニカム状構造体３は高温断熱材、高温触
媒担持体及び高温用フィルターとして１８００℃におい
て十分使用可能である。

以下他の実施例について説明する。

（１）アルミナ−シリカ系の耐熱性無機繊維と平均粒径
０．１μｍ以下の非晶質アルミナ粉末と平均粒径０．０
５μｍ、Ｕ下の非晶質シリカ粉末の分散混合してスラリ
ーを得る工程。

（２１Ｃ１）の工程で得られたスラリーに有機結合剤を
添加する工程。

（３１（２＋の工程の後にカチオン、ノニオンまたはア
ニオン系の高分子凝集剤またはこの高分子凝集剤と高電
解質の無機凝集剤を添加する工程。

（４）凝集後、抄造法によるシート化及びコルゲート加
工によるハニカム化の工程。または、抄造を行わず乾燥
固化のみで成形体を得る工程。あるいは乾燥固化後、押
し出し成形法を用いて成形体を得る工程。または、真空
成形法および鋳込み成形法による成形の工程。

（５）　　１４００〜１８００℃の熱処理により、（４
）で得られたシート、および成形体をセラミック化する
工程。

（１）において用いる耐熱性無機繊維の主成分をアルミ
ナ８５〜９９．９Ｗｔ０６、シリカ１５〜Ｏ，］Ｗｔ０
６とする。

シリカ１５〜０．］Ｗｔ％の範囲内ては、繊維内でのシ
リカ成分か繊維のムライト化への反応を促す。さらに、
若干の不純物により反応か促進されることもある。しか
し、シリカ成分か＋５Ｗｔ９６ｆｌ上になると繊維内に
シリカ成分か残留しやすくなりガラス相の生成につなが
り、高温での強度の劣化につながる。また、繊維径は反
応性を考慮に入れると７μｍ以下が望ましい。次に、用
いるアルミナ粉末、シリカ粉末を非晶質てさらに平均粒
径をそれぞれ０．１μｍ以下、０．０５μｍ以下と超微
粉にするのはムライト化への反応性を上げるためと焼結
性を上げるためである。さらに、超微粉末を用いること
で凝集の際、凝集不良を防ぎ均一な凝集体を得ることか
できる。アルミナ粉末の平均粒径を０．１μｍ以上、シ
リカ粉末の平均粒径を０．０５μｍ以上とすると反応性
、焼結性か落ち高純度なムライトを得ることが困難にな
る。ムライトは酸化物セラミックスの中でも高温及び常
温で優れた機械的強度を有することか知られている。そ
こで、高純度のムライト質の多孔質耐熱材を得るために
、シリカとアルミナの割合を第１式においてアルミナ成
分か６８〜７６Ｗｔ％になるように耐熱性無機繊維と非
晶質アルミナ粉末と非晶質シリカ粉末を混合した。この
ような組成か望ましいのは混合割合を第１式においてア
ルミナ成分か６８Ｗｔ％以下では過剰なシリカによって
ガラス相か生成し著しく高温での強度の低下が起こり、
一方、酸化物換算混合割合すなわち第１式においてアル
ミナ成分か７６Ｗｔ％以上ではアルミナ過剰となり結晶
質のαアルミナとムライト相か共存し、高温での強度及
び耐熱衝撃性の劣化につながる。次に、繊維と粉末との
混合割合を重量比で（粉末／繊維質）か０．１〜５とす
ることによって繊維のムライト化に寄与し、余剰の粉末
分か繊維と繊維の無機バインダーとして働き得られる高
温耐熱材の強度の向上を促す。繊維と粉末との混合割合
が重量比で（粉末／繊維質）か０．１以下では、無機バ
インダーとして働きか弱く強度かてない。また、繊維と
粉末との混合割合か重量比て（粉末／繊維質）か５以上
の場合、凝集の際、凝集不良を起こしやすく高純度の高
温耐熱材か得られない。（３）の凝集の工程で分散した
繊維と粉末を凝集させることで、非晶質アルミナと非晶
質ノリ力か均一に耐熱性無機繊維の表面上に分布した状
態か得られ、均質なムライト相の合成か促されるので、
強度の向上か図れた。この際に使用する凝集剤はカチオ
ン、ノニオンまたはアニオン系の高分子凝集剤またはこ
の高分子凝集剤と高電解質の無機凝集剤の併用のとちら
ても良いかアルカリ分による影響及び廃液の処理等を考
えると高分子凝集剤だけによる凝集か望ましい。また、
高分子凝集剤は無機バインダーの粒子の表面電位によっ
てカチオン、ノニオンまたはアニオン系の選択か必要で
ある。又この高温耐熱材をＸ線回折分析の結果からムラ
イト特有のピークか確認され、他の相は確認されなかっ
たことから、得られた高温耐熱材は高純度なムライト質
であることか明かとなった。このことより、耐熱性無機
繊維のアルミナ、シリカ成分は高純度のムライト質に変
わり強度の向上に寄与している。

このように多孔質耐熱材の材質を高純度のムライト質に
することて機械的強度に優れた多孔質耐熱材か得られた
。また、ムライトの融点は＋８３０’Ｃなのて１４００
〜１８００°Ｃの高温ても使用可能であり、熱膨張係数
か３．０〜４．５Ｘ１０−”／’Ｃとアルミナの６．０
〜８．８Ｘ１０−＠／”Ｃに比べ比較的小さいことから
耐熱衝撃性かアルミナ等の耐熱材より優れている。次に
（４）の工程でシート化することで、例えばダンボール
製造と同様にコルゲート加工し、巻き上げるあるいは積
層することによって、ハニカム状構造体とすることが容
易に可能である。あるいは、押し出し成形法を用いてハ
ニカム状構造体を得ることも可能である。また、真空成
形法や鋳込み成形法によって高純度ムライト質の多孔質
ボードか可能となる。以下、実施例７）〜１５）を示す
。

実施例７）耐熱性無機繊維として主成分かアルミナ９５Ｗｔ％、シ
リカ５Ｗｔ％の繊維を、粉末成分として非晶質アルミナ
は平均粒径０．０２μｍの粉末を用い非晶質シリカは平
均粒径０．００７μｍの粉末を用いた。非晶質アルミナ
粉末と非晶質シリカ粉末を混合した粉末と繊維の混合割
合は、本実施例では重量比Ｂとして繊維の重量Ｚに対す
る粉末の重量Ｃの比、即ち第２式に示す様に設定する。

第２式今回の場合Ｂ＝２となるように混合した。特性を調べる
ためにサンプルを７つ作成する。この７つのサンプルは
原料の酸化物換算混合割合を異ならせる。酸化物換算混
合割合は第１式によって設定する。すなわちサンプル１
．　２．　３．　４．　５．　６゜７の酸化物換算混合
割合Ｍをそれぞれ６７Ｗｔ％、６８Ｗｔ％、７０Ｗｔ％
、７２Ｗｔ％、７４Ｗｔ％、７６Ｗｔ％、７７Ｗｔ％に
する。この７つのサンプルの原料１０ｋｇを用意し、そ
れぞれのサンプル材料を水８００（リットル）中に分散
させ、パルプや酢酸ビニル系ポンド等の有機結合剤をそ
れぞれ加える。その後にアニオン系のアクリルアミド／
アクリル酸塩の高分子重合物である高分子凝集剤や、ま
たはこの高分子凝集剤と高電解質である無機凝集剤Ｎａ
ＯＨと併用して、それぞれ凝集させ、長網抄造機を使い
抄造を行い、それぞれ厚み０．５〜２ｍｍのノートを得
た。この７つのサンプルのシートを１８００°Ｃｌ２ｈ
て熱処理し７つのサンプルを得た。第１表に示すように
７種の混合物について得られた高純度ムライト質の高温
耐熱材の３点曲げ強度を測定したところ、サンプルは２
〜サンプル６の５種共は８０ｋｇ／ａ１以上で、特にサ
ンプル４は９５．１ｋｇ／ｃｄの高い強度を示した。

さらに、１４００℃における高温曲げ強度もまた５種共
に、５０ｋｇ／ｃＩｌｌｆ以上で、特にサンプル４のも
のは５５．３ｋｇ／Ｃｉの高い高温曲げ強度を示した。

またサンプル２〜サンプル６の耐熱衝撃性ΔＴは５種共
に１１００°Ｃてあった。サンプル２〜サンプル６の組
成分析をＸ線回折により行ったところ、とれも結晶相と
してムライト相か確認され他の相は確認されなかった。

サンプル２〜サンプル６の耐熱性は１８００℃に充分耐
え、何ら特性の変化も示さないことより、１８００℃に
おいて十分使用可能である。次に第１表に示すようにサ
ンプル１とサンプル７は曲げ強度か低く、１４００°Ｃ
における高温曲げ強度もサンプル１て２５ｋｇ　／　ｃ
ｍ以下と低く、サンプル７ても３０ｋｇ／ｃｍ以下であ
り、高温での機械的強度か著しく低い結果となった。ま
た、粉末成分として非晶質アルミナを平均粒径０．１　
μｍ以上のものを用い、非晶質シリカも平均粒径０．０
５μｍ以上のものを用いたサンプルを作成した場合、そ
のサンプルは凝集不良を起こし、組成のずれか起き高純
度なムライト質か得られず常温での強度か６５ｋｇ／’
ｃｍ以下となり、１４００°Ｃにおける高温曲げ強度も
３０ｋｇ／ｃｄ以下と低い結果を示した。さらに、非晶
質アルミナを平均粒径０．１μｍ以下のものを用い、非
晶質シリカを平均粒径０．０５μｍ以上のものを用いた
サンプルや非晶質アルミナを平均粒径０．１　μｍ以上
のものを用い、非晶質ノリ力を平均粒径０．０５μｍ以
下のものを用いたサンプルを作成した場合、それらのサ
シプルは常温での強度か６５ｋｇ／ｃ１１以下となり、
１４００°Ｃにおける高温曲は強度も２５ｋｇ／ｃｉ以
下と低い結果を示した。また、耐熱性無機繊維としてア
ルミナ８５Ｗｔ０６以下、ソリ力＋５Ｗｊ０４５以上の
繊維を用い上記と同条件下でノート化、熱処理したサン
プルの場合、多孔質耐熱材の１４００℃における高温曲
げ強度は３５ｋｇ／ｃＩＩｌ以下と低かった。

よ人工余白実施例８）耐熱性無機繊維として主成分かアルミナ９０Ｗｔ％、シ
リカ１０Ｗｔ％の繊維を、粉末成分として非晶質アルミ
ナは平均粒径０．０９μｍの粉末を用い、非晶質シリカ
は平均粒径０．００５μｍの粉末を用いた。特性を調へ
るために９つのサンプルを作成する。９つのサンプルは
繊維と粉末の混合割合、すなわち第２式のＢの値を異な
らせた。すなわちサンプル］、　　２．　３．　４．　
５．　６．　７．　８．　９の混合割合Ｂをそれぞれ０
．０５．０．１　、０．５　、　　ｌ、　　２．　３．
　４゜５．５．５にする。この時酸化物換算混合割合は
とのサンプルについても同じ７２Ｗｔ％とじた。この時
酸化物換算混合割合は第１式によって決める。その後は
実施例１）と同条件下で抄造を行い、それぞれ厚み０．
５〜２ｍｍのサンプルのノートを得た。

このサンプルのシートをそれぞれ１８００°Ｃｌ２ｈて
熱処理しサンプル１〜サンプル９を得た。第２表に示す
様にサンプルの３点曲げ強度を測定したところ、サンプ
ル２〜サンプル８の６種共に６０ｋｇ／ｃｆＩ以上で、
特に繊維と粉末の混合割合か重量比でサンプル７は１２
０．５ｋｇ／ａｉという高い強度を示した。さらに、サ
ンプル２〜サンプル８は１４００°Ｃにおける高温曲げ
強度も６種共に、４５ｋｇ／ｃａｒ以上で、特にサンプ
ル７は５８．０ｋｇ／ｃ１１の高い高温曲げ強度を示し
た。サンプル２〜サンプル８の耐熱衝撃性ΔＴは６種共
に９００°Ｃ以上であった。これらの組成分析をＸ線回
折により行ったところ、結晶相としてムライト相が確認
され他の相は確認されなかった。しかしなから、サンプ
ル１は常温の曲げ強度か４０ｋｇ／ａｄ以下で高温曲げ
強度も２５）ｃｇ　／　ｃｄ以下と低かった。またサン
プル９は、常温の曲げ強度か４５ｋｇ／ｃｏ？以下で高
温曲げ強度も３０ｋｇ／ｅａｒ以下と低かった。サンプ
ル２〜サンプル８は１８００℃に充分耐え、何ら特性の
変化も示さないことより、得られた高純度ムライト質の
多孔質耐熱材は１８００″Ｃにおいて十分使用可能であ
る。

実施例９）耐熱性無機繊維として主成分かアルミナ８７Ｗｔ％、シ
リカ１３Ｗｔ％の繊維を、粉末成分として非晶質アルミ
ナは平均粒径０．０１１ｔ　ｍの粉末を用い、非晶質シ
リカは平均粒径０．００２μｍの粉末を用いた。また繊
維と粉末の混合割合Ｂは第２式よりＢ＝２となるように
混合する。又酸化物換算混合割合Ｍは第１式よりＭ　＝
　７２Ｗｔ％になる様にする。この原料を実施例１）と
同条件下で抄造を行い、それぞれ厚み０．５〜２ｍｍの
シートを得た。特性を調へるためにこのシートを用いて
サンプルを４つ作成する。

４つのサンプルは熱処理温度を異ならせている。

サンプル１，２，３．４はシートをそれぞれ１４００℃
、　１５００℃、　１６００°Ｃ，１７００°Ｃて２ｈ
熱処理したものにする。これらのサンプルの組成分析を
Ｘ線回折により行ったところ、結晶相としてムライト相
か確認され他の相は確認されなかった。サンプル１〜サ
ンプル４の３点曲げ強度を測定したところ、第３表に示
すように４種共に６０ｋｇ　／　ａＩｒ以上で、特にサ
ンプル４は８０．８ｋｇ／ｃｌｌｌの高い強度を示した
。さらに、１４００℃における高温曲げ強度もまた４種
共に、４０ｋｇ／ａ＋ｆ以上で、特に１７００℃のもの
は４９．１ｋｇ／ｃｍの高い高温曲げ強度を示した。サ
ンプル１〜サンプル４の耐熱衝撃性ΔＴは４種共に１０
５０℃であった。又サンプル１〜サンプル４は１４００
°Ｃ以上に充分耐え、何ら特性の変化も示さないことよ
り、１４００℃において十分使用可能である。

共１余白実施例１０）耐熱性無機繊維として主成分かアルミナ９５Ｗｔ％、シ
リカ５Ｗｔ％の繊維を、粉末成分として非晶質アルミナ
は平均粒径０．０２μｍの粉末を用い、非晶質シリカは
平均粒径０．００７μｍの粉末を用いた。繊維と粉末の
混合割合Ｂは第２式よりＢ＝２となるように混合した。

特性を比較するためにサンプルを５つ作成した。５つの
サンプルはそれぞれ酸化物換算混合割合か異なっている
。酸化物換算混合割合は第１式より設定する。サンプル
１．　２．　３゜４．５はそれぞれ６８Ｗｔ％、　７０
Ｗｔ％、　７２Ｗｔ’６゜７４Ｗｔ％、　７６Ｗｔ％に
した。この様に構成された５つのサンプルの原料を１ｋ
ｇ用意し、５つのサンプルの原料をそれぞれ水８０（リ
ットル）中に分散させ、パルプや酢酸ビニル系ボンド等
の有機結合剤をそれそえ加える。その後に５つのサンプ
ルそれぞれにアニオン系のアクリルアミド／アクリル酸
塩の高分子重合物である高分子凝集剤や、またはこの高
分子凝集剤と高電解質である無機凝集剤ＮａＯＨを併用
して、凝集させ、その後、乾燥を行い、乾燥固化した成
形体を得た。そしてそれぞれの成形体を１８００°Ｃｌ
２ｈて熱処理し５つのサンプルを得た。これらサンプル
の組成分析をＸ線回折により行ったところ、結晶相とし
てムライト相が確認され他の相は確認されなかった。５
つのサンプルの３点曲げ強度を測定したところ、第４表
に示すように５種共に５０ｋｇ／ａＩｒ以上で、特にサ
ンプル３は６０．１ｋｇ／にｄの高い強度を示した。又
５つのサンプル１４００℃における高温曲げ強度もまた
５種共に、４０ｋｇ／ｃｄ以上で、特にサンプル３は４
５．７ｋｇ／ｃｄの高い高温曲げ強度を示した。５つの
サンプルの耐熱衝撃性ΔＴは５種共に１０００℃であっ
た。

又５つのサンプルの耐熱性は１８００°Ｃに充分耐え、
何ら特性の変化も示さないことより、１８００°Ｃにお
いて十分使用可能である。

第４表実施例１１）上記実施例１０）の乾燥固化後、有機バインダを添加し
押し出し成形機を用いて第３図に示すノ１ニカム構造体
４を得た。これを１８００°Ｃｌ２ｈて熱処理し高純度
ムライト質の多孔質耐熱材を得た。

これらの組成分析をＸ線回折により行ったところ、結晶
相としてムライト相か確認され他の相は確認されなかっ
た。得られたハニカム状構造体の耐熱性は１８００°Ｃ
に充分耐え、歪や収縮等の変形を全く示さなかった。こ
のことより、得られたハニカム状構造体は高温耐熱材、
高温触媒担持体及び高温用フィルターとして１８００℃
において十分使用可能である。

実施例１２）実施例７）において得られた厚み０．５〜２ｍｍのシー
トをダンボール製造と同しように、第４図に示すように
ピンチ長さｄ：５．０ｍｍ、高さｈ：３．０ｍｍの条件
化でコルゲート成型した波形シート５を平形シート６て
はさみ円筒状に巻き上げた。これを１８００℃、２ｈて
熱処理しムライト質のハニカム状構造体７（第５図）を
得た。得られたノ＼ニカム状構造体７の耐熱性は１８０
０°Ｃに充分耐え、歪や収縮等の変形を全く示さなかっ
た。このことより、得られたハニカム状構造体７は高温
耐熱材、高温触媒担持体及び高温用フィルターとして１
８００°Ｃにおいて十分使用可能である。

実施例１３）実施例７）において得られた厚み０．５〜２ｍｍのシー
トをピッチ長さｄ　：　　５．Ｏｍｍ、高さｈ　：　　
３．Ｏｍｍの条件化で加工した波形シート８を第６図に
示す様に積層してハニカム形成体９を形成し、又平形シ
ート１０を第７図の様に積層してポート状成形体１１を
形成する。この２つの成形体を１８００℃、２ｈて熱処
理し高純度ムライト質の高温耐熱材を得た。

２つの成形体は実施例５）と同様な特性を示し、この高
温耐熱材は高温触媒担持体及び高温用フィルターとして
１８００°Ｃにおいて十分使用可能である。

実施例１４）耐熱性無機繊維として主成分かアルミナ９２Ｗｔ０６、
ソリ力８Ｗｔ％の繊維を、粉末成分として非晶質アルミ
ナは平均粒径０．０５μｍの粉末を用い、非晶質シリカ
は平均粒径０．００９μｍの粉末を用いた。この時の混
合割合Ｂは第２式よりＢ＝２となる様に混合する。又酸
化物換算混合割合Ｍは第１式からＭ　＝　７２Ｗｔ％に
し、実施例１）と同条件下で、混合分散、凝集させ、真
空成形機を使い第８図に示すような厚み１０〜２０ｍｍ
のボート状の成形体１２を得た。

ボード状成形体１２を１８００°Ｃｌ２ｈて熱処理し高
純度ムライト質の高温耐熱材を得た。この組成分析をＸ
線回折により行ったところ、結晶相としてムライト相か
確認され他の相は確認されなかった。

この成形体１２の３点曲げ強度を測定したところ、６２
．３ｋｇ／ｃｆｆｌの高い強度を示した。さらに、１４
００°Ｃにおける高温曲げ強度も５３．４ｋｇ／ｃＸｊ
の高い高温曲げ強度を示した。ポート状成形体１２の耐
熱衝撃性ΔＴは１２００°Ｃてあった。この得られた高
純度ムライト質の多孔質耐熱材の耐熱性は＋８００”Ｃ
に充分耐え、何ら特性の変化も示さないことより、得ら
れた高純度ムライト質の高温耐熱材は＋８００’Ｃにお
いて十分使用可能である。これは、熱処理用の合板や高
温炉の断熱材として十分使用可能である。

実施例１５）耐熱性無機繊維として主成分がアルミナ９６Ｗｔ％、シ
リカ４Ｗｔ％の繊維を、粉末成分として非晶質アルミナ
は平均粒径０．０２μｍの粉末を用い、非晶質シリカは
平均粒径０．００７μｍの粉末を用いた。繊維と粉末の
混合割合Ｂは第２式よりＢ＝２となる様に混合し、酸化
物換算混合割合を第１式よりＭ＝７２Ｗｔ％、にし、こ
の混合物１０ｋｇを水５（リットル）中に分散させ、ア
ニオン系のアクリルアミド／ｆグリル酸塩の高分子重合
物である高分子凝集剤や、またはこの高分子凝集剤と高
電解質である無機凝集剤ＮａＯＨを併用して、凝集させ
、増粘性を出し鋳込み成型機を使い第９図に示すような
厚み１０〜２０ｍｍのボード状の成形体１３を形成する
。

形成体１３を１８００℃、２ｈて熱処理し高純度ムライ
ト質の高温耐熱材を得た。成形体１３の組成分析をＸ線
回折により行ったところ、結晶相としてムライト相か確
認され他の相は確認されなかった。成形体１３の３点曲
げ強度を測定したところ、１５０．２　ｋｇ／ａＩの高
い強度を示した。さらに、１４００°Ｃにおける高温曲
げ強度も７７．１ｋｇ／Ｃｉの高い高温曲げ強度を示し
た。成形体１３の耐熱衝撃性ΔＴは１０００℃であった
。成形体１３の耐熱性は１８００℃に充分耐え、何ら特
性の変化も示さないことより、得られた高純度ムライト
質の高温耐熱材は１８００°Ｃにおいて十分使用可能で
ある。これは、熱処理用の合板や高温炉の断熱材として
十分使用可能である。

発明の効果本発明は、耐熱性無機繊維と平均粒径１μｍ以下のシリ
カ源粉末及びアルミナ源粉末をアルミナの割合か６０Ｗ
ｔ％〜８５Ｗｔ％になる様に混合分散したものを凝集し
た後に抄造してシート体を形成し、そのシート体を焼成
した事により、機械的強度を向上させるとともに、耐熱
性及び耐熱衝撃性を向上させる事かできるので、従来よ
りも高耐熱性、高耐熱衝撃性か良い。しかも高強度を有
するので、容易にハニカム状に加工できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における高温耐熱材を示す部
分拡大図、第２図は同斜視図、第３図は他の実施例にお
ける高温耐熱材を示す斜視図、第４図は他の実施例の高
温耐熱材を示す部分拡大図、第５図は同斜視図、第６図
は他の実施例を示す斜視図、第７図は他の実施例を示す
斜視図、第８図は他の実施例を示す斜視図、第９図は他
の実施例を示す斜視図である。１２・・・・・・成形体１３・・・・・・成形体代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はが１名ｌ・・・・
・・波形シート２・・・・・・平形シート３・・・・・・ハニカム成形体４・・・・・・ハニカム成形体５・・・・・・波形シート６・・・・・・平形シート７・・・・・・ハニカム成形体８・・・・・・波形シート９・・・・・・ハニカム成形体１０・・・・・・平形シート１１・・・・・・成形体第 ■ 図第図第図菓図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）耐熱性無機繊維と平均粒径１μｍ以下のシリカ源
粉末及びアルミナ源粉末をアルミナの割合が６０Ｗｔ％
〜８５Ｗｔ％になる様に混合分散し、前記混合物を凝集
した後に抄造してシート体を形成し、前記シート体を焼
成する事を特徴とする高温耐熱材の製造方法。
（２）耐熱性無機繊維としてアルミナ繊維、シリカ繊維
、アルミナ−シリカ繊維又はムライト繊維の少なくとも
１つを用いる事を特徴とする請求項第１項記載の高温耐
熱材の製造方法。
（３）耐熱性無機繊維と平均粒径０．１μｍ以下の非晶
質アルミナ粉末と、平均粒径０．０５μｍ非晶質シリカ
粉末を前記繊維に対する前記２つの粉末を重量比で０．
１〜５．０になるように、しかもアルミナ成分が６８Ｗ
ｔ％〜７６Ｗｔ％に成るように分散混合し、前記混合物
を凝集剤により凝集した後、抄造してシート体を形成し
、前記シート体を焼成する事を特徴とする高温耐熱材の
製造方法。
（４）耐熱性無機繊維と平均粒径０．１μｍ以下の非晶
質アルミナ粉末と、平均粒径０．０５μｍ非晶質シリカ
粉末を前記繊維に対する前記２つの粉末を重量比で０．
１〜５．０になるように、しかもアルミナ成分が６８Ｗ
ｔ％〜７６Ｗｔ％に成るように分散混合し、前記混合物
を凝集剤により凝集した後、乾燥固化し、その後に熱処
理する事を特徴とする高温耐熱材の製造方法。
（５）耐熱性無機繊維と平均粒径０．１μｍ以下の非晶
質アルミナ粉末と、平均粒径０．０５μｍ非晶質シリカ
粉末を前記繊維に対する前記２つの粉末を重量比で０．
１〜５．０になるように、しかもアルミナ成分が６８Ｗ
ｔ％〜７６Ｗｔ％に成るように分散混合し、前記混合物
を凝集剤により凝集した後、前記混合物を乾燥固化し、
前記混合物を押し出し成形機を用いて成形体を形成し、
その後に前記成形体を熱処理する事を特徴とする高温耐
熱材の製造方法。
（６）耐熱性無機繊維と平均粒径０．１μｍ以下の非晶
質アルミナ粉末と、平均粒径０．０５μｍ非晶質シリカ
粉末を前記繊維に対する前記２つの粉末を重量比で０．
１〜５．０になるように、しかもアルミナ成分が６８Ｗ
ｔ％〜７６Ｗｔ％に成るように分散混合し、前記混合物
を凝集剤により凝集した後、前記混合物を真空押し出し
法あるいは鋳込み形成法で成形し、前記成形体を熱処理
する事を特徴とする高温耐熱材の製造方法。
（７）凝集剤として、カチオン，ノニオン又はアニオン
系高分子凝集剤を用いる事を特徴とする請求項第３，４
，５，６項のいずれかに記載の高温断熱材の製造方法。
（８）凝集剤として、アニオン系高分子凝集剤と高電解
質の無機凝集剤を併用したものを用いる事を特徴とする
請求項第３，４，５，６項のいずれかに記載の高温耐熱
材の製造方法。