JPH0733505A - 断熱材用ファイバー、その製造方法及び断熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に４００℃以上の中高温で、断熱材の断熱
性能が輻射熱伝導によって低下するのを防止し、断熱材
を施工する際に粉塵が発生するのを防止し、断熱材を繰
り返し使用したときに断熱性能が低下するのを、防止す
ることである。 【構成】 断熱材用ファイバー１０Ａにおいて、セラミ
ックファイバー１３Ａ中に、輻射抑制材粒子５がファイ
バー相とは独立した相として存在している。好ましく
は、輻射抑制材粒子５がセラミックファイバー１３Ａに
融着するか、セラミックファイバー１３Ａ内に実質的に
内包されている。好ましくは、断熱材用ファイバー１３
Ａが綿状に集積されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、断熱材用ファイバー、
その製造方法及び断熱材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、種々の断熱材が知られている。例
えば、特開昭６０─２０５０９７号公報においては、セ
ラミックファイバーを用いた、１０００℃以上の高温に
耐える綿状の断熱材が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、セラミックフ
ァイバーを用いた綿状の断熱材は、４００℃以上の中高
温で、輻射熱伝導によって熱伝導率が極めて大きくな
り、断熱性能が大幅に低下する。また、無機繊維と酸化
ホウ素（バインダー）と輻射抑制材粒子とを混合し、こ
の混合物を脱水、成形、焼成して得た断熱材が、特開昭
４─２８６６６号公報に記載されている。この輻射抑制
材粒子としては、ホウ化炭素、炭化珪素、ホウ化アルミ
ニウム等が記載されている。また、セラミックファイバ
ーと超微粒子と輻射抑制材粒子とを混合した断熱材が、
特開昭６０─２０５０９７号公報に記載されている。し
かしこれらの断熱材においては、輻射抑制材粒子がバイ
ンダーによってセラミックファイバーの表面に付着して
いるだけであり、輻射抑制材粒子が容易に剥離する。こ
のため、断熱材を施工する際に粉塵が発生し、工事現場
の作業環境が悪化する。また、断熱材を長期間使用する
と、４００℃以上の中高温で断熱性能が低下していた。

【０００４】本発明の課題は、４００℃以上の中高温で
断熱材の断熱性能が輻射熱伝導によって低下するのを、
防止することである。また、断熱材を施工する際に粉塵
が発生するのを防止することであり、断熱材を繰り返し
使用したときに、特に４００℃以上の中高温で断熱性能
が低下するのを、防止することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、セラミックフ
ァイバー中に、輻射抑制材粒子が、ファイバー相とは独
立した相として存在している、断熱材用ファイバーに係
るものである。

【０００６】また、本発明に係る断熱材用ファイバーの
製造方法においては、セラミックファイバーの原料から
なる溶融物をスピナーに供給してセラミックファイバー
を生成させるのに際し、溶融物とスピナーとの接触点付
近に輻射抑制材粒子を供給することにより、セラミック
ファイバー中に輻射抑制材粒子を独立した相として存在
させる。

【０００７】また、本発明に係る断熱材用ファイバーの
製造方法においては、セラミックファイバーの原料から
なる溶融物の細流を形成し、輻射抑制材粒子を含む圧縮
気体をこの細流に吹きつけることにより、輻射抑制材粒
子がファイバー相とは独立した相として存在しているセ
ラミックファイバーを生成させる。

【０００８】また、本発明に係る断熱材は、上記の断熱
材用ファイバーを含有することを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の断熱材用ファイバーによれば、セラミ
ックファイバー中に、輻射抑制材粒子が、ファイバー相
とは独立した相として存在している。従って、特に４０
０℃以上の中高温で、輻射熱伝導を輻射抑制材粒子によ
って効果的に抑制することができるので、断熱性能が低
下しない。また、セラミックファイバーから輻射抑制材
粒子が剥離しにくく、断熱材を施工する際に粉塵がほと
んど発生しないし、断熱材を長期間使用しても、４００
℃以上の中高温で断熱性能が低下しない。

【００１０】なお、従来は、セラミックファイバーが単
一相であったのだが、本発明では、セラミックファイバ
ー中に、輻射抑制材粒子がファイバー相とは独立した相
として存在している。

【００１１】この一つの態様においては、輻射抑制材粒
子が、セラミックファイバーに融着している。この際、
好ましくは、輻射抑制材粒子の一部分が、セラミックフ
ァイバーに埋没し、一部分が露出している。

【００１２】他の態様においては、輻射抑制材粒子が、
セラミックファイバー内に実質的に内包されている。更
に他の態様においては、輻射抑制材粒子の一部分がセラ
ミックファイバーに埋没している輻射抑制材粒子と、セ
ラミックファイバー内に実質的に内包されている輻射抑
制材粒子とが、両方共に存在する。

【００１３】上記の断熱材用ファイバーを製造するに
は、溶融物とスピナーとの接触点付近に輻射抑制材粒子
を供給することにより、セラミックファイバー中に輻射
抑制材粒子を独立した相として存在させる。ここで、接
触点付近に輻射抑制材粒子を供給するのに際し、溶融物
の流れの外側から前記輻射抑制材粒子を供給すると、輻
射抑制材粒子がセラミックファイバーに融着する。ま
た、溶融物の流れの内側に輻射抑制材粒子を供給する
と、輻射抑制材粒子がセラミックファイバー内に実質的
に内包される。

【００１４】本発明の断熱材用ファイバーを用いて断熱
材を製造する際には、断熱材用ファイバーを綿状に集積
することが、特に好ましい。この場合には、次の効果が
ある。

【００１５】（１）断熱材の嵩密度が、バインダーを用
いた場合に比べて、小さくなる。従って、中高温におけ
る熱伝導率だけでなく、４００℃以下、例えば室温にお
ける熱伝導率も、従来のセラミックファイバーからなる
綿状断熱材と同程度にまで、小さくすることができる。
中高温における熱伝導率も、より一層小さくなる。

【００１６】（２）無機繊維と酸化ホウ素（バインダ
ー）と輻射抑制材粒子とを混合し、この混合物を脱水、
成形、焼成して得た断熱材等の場合には、高温でバイン
ダーが収縮するため、断熱材が大きく収縮する。本態様
では、かかる収縮は起こり得ないので、耐熱性が極めて
大きい。

【００１７】（３）無機繊維と酸化ホウ素（バインダ
ー）と輻射抑制材粒子とを混合し、この混合物を脱水、
成形、焼成して得た断熱材等の場合には、混合時にセラ
ミックファイバーが切断され、短くなる。このため、曲
げ強度、引っ張り強度が低い。そのうえ、曲げ破壊時に
断熱材が離断し、離断部分から熱が漏れ、断熱性が失わ
れる。本態様では、曲げ強度、引っ張り強度が高いし、
曲げ破壊時に断熱材が離断せず、屈曲するだけである。

【００１８】（４）バインダーを用いた上記の断熱材等
の場合には、混合時にセラミックファイバーが切断さ
れ、短くなるため、自己保形性がない。本態様では、綿
状の断熱材に自己保形性があり、焼成しなくとも、柔軟
性に優れた綿状の断熱材として、そのままファイバー炉
等に施工することができる。

【００１９】

【実施例】以下、具体的な実施例について述べる。ま
ず、下記の各方法に従って、各例の試料を製造した。

【００２０】（試料１：比較例）セラミックファイバー
の原料として、アルミナ、酸化ホウ素及びシリカを使用
した。６０重量部のアルミナと、２５重量部の酸化ホウ
素と、１５重量部のシリカとを混合し、この混合物を約
１８００℃で溶かし、溶融炉の底に開けた孔から溶融物
をスピナーに落下させ、ファイバーを生成させた。ファ
イバーを金網上に堆積させることによって、セラミック
ファイバーからなる綿状の断熱材を得た。セラミックフ
ァイバーの平均繊維径は２─５μｍとし、平均繊維長を
１０─３０ｍｍとした。

【００２１】そして、この断熱材をアルミナ製試料ホル
ダー中に入れ、耐火煉瓦で荷重をかけながら、３００℃
／時間の温度上昇速度で１２００度まで上昇させ、１２
００℃で２時間保持し、自然放冷させ、試料１を得た。
ここで、１２００℃で加熱処理を行ったのは、実際の断
熱材においては、繰り返し加熱後の断熱性能が重要だか
らである。

【００２２】（試料２：比較例）試料１と同様にして、
セラミックファイバーを得た。２０重量部のセラミック
ファイバーと、９重量部のルチル粉末（平均粒径２μ
ｍ）と、１重量部の硼酸粉末（平均粒径０．１μｍ以
下）とを、解砕刃付きのロッキングミキサーを用いて乾
式混合し、混合物を得た。

【００２３】そして、この混合物をアルミナ製試料ホル
ダー中に入れ、耐火煉瓦で荷重をかけながら、３００℃
／時間の温度上昇速度で１２００度まで上昇させ、１２
００℃で２時間保持し、自然放冷させ、試料２を得た。
ここで、１２００℃で加熱処理を行ったのは、上記の混
合物に自己保形性がなく、加熱処理しないと実用の断熱
材が得られないからである。

【００２４】（試料３：比較例）試料１と同様にして、
セラミックファイバーを得た。２０重量部のセラミック
ファイバーと、９重量部のルチル粉末（平均粒径２μ
ｍ）と、１重量部のホウ酸粉末（平均粒径０．１μｍ以
下）とを、市販の洗剤を溶かした水溶液中に分散させて
スラリーを製造した。スラリーを良くかき混ぜてファイ
バーを解砕し、かつルチル粉末を分散させた。このスラ
リーを脱水、乾燥し、混合物を得た。

【００２５】この混合物を、試料２と同様にして１２０
０℃で加熱処理し、試料３を得た。ここで、１２００℃
で加熱処理を行ったのは、試料２と同じ理由である。

【００２６】（試料４：実施例）図１、図２に模式的に
示す装置を用いて、図３に示す断熱材用ファイバー１０
Ａを得た。ただし、図２は、図１において矢印Ａ方向か
ら状態を示す、模式図である。セラミックファイバーの
原料として、アルミナ、酸化ホウ素及びシリカを使用し
た。６０重量部のアルミナと、２５重量部の酸化ホウ素
と、１５重量部のシリカとを混合し、この混合物を約１
８００℃で溶かし、溶融物２を得た。

【００２７】溶融炉１の底部に孔１ａが設けられてお
り、溶融物２を孔１ａから落下させた。溶融物２は、孔
１ａの下方に細流３を形成しながら落下した。スピナー
は、分配ロール６、第一回転体７及び第二回転体８から
なる。細流３が分配ロール６に当たり、第一回転体７及
び第二回転体８の表面で、ファイバーが生成する（スピ
ナー法）。

【００２８】この際、粉末供給装置４から輻射抑制材粒
子５を、溶融物２のスピナーへの落下点付近に供給し、
輻射抑制材粒子５と溶融物２とが同時にスピナーに当た
るようにした。本実施例では、輻射抑制材粒子５とし
て、ルチル粉末５（平均粒径２μｍ）を使用した。

【００２９】空気供給孔９から矢印Ｂのように空気を吹
き出させ、断熱材用ファイバー１０Ａをハウジング１１
内に飛散させた。空気は、更に金網１２を越えて、ハウ
ジング１１の外に流れる。断熱材用ファイバー１０Ａ
は、この空気流に乗って流れ、金網１２上に堆積し、綿
状の断熱材を自ら形成した。断熱材用ファイバー１０Ａ
の平均繊維径は２─５μｍとし、平均繊維長を１０─３
０ｍｍとした。

【００３０】断熱材用ファイバー１０Ａにおいては、セ
ラミックファイバー１３Ａに、輻射抑制材粒子（本例で
はルチル粉末）５が融着している。ルチル粉末５の一部
分がセラミックファイバー１３Ａに埋没し、一部分がセ
ラミックファイバー１３Ａから露出している。セラミッ
クファイバー１３Ａに融着しなかったルチル粉末５は、
空気流に乗ってハウジング１１内を流れ、金網１２を抜
けてハウジング１１の外へと流れ、分離された。

【００３１】輻射抑制材粒子５のセラミックファイバー
への融着量は、粉末供給装置４のノズルからの供給量を
調節することによって、変更することができる。本実施
例では、断熱材用ファイバー１０Ａにおいて、重量比
で、アルミナボロシリケートガラス：ルチル粉末＝１
０：３となるようにした。

【００３２】そして、この綿状の断熱材を、上記と同様
に１２００℃で加熱処理した。ここで、１２００℃で加
熱処理を行ったのは、試料１と同じ理由である。

【００３３】（試料５：実施例）試料４と同じスピナー
を用いて、図５に示す断熱材用ファイバー１０Ｂを得
た。ただし、輻射抑制材粒子（本例では、平均粒径２μ
ｍのルチル粉末）５の供給方法について、後述の変更を
加えた。即ち、図４に示す溶融炉１を使用した。溶融炉
１の底部に孔１ａを設け、粉末供給管１５の先端部分
を、孔１ａに差し込んだ。

【００３４】試料４と同じ溶融物２を製造し、孔１ａか
ら溶融物２を落下させた。溶融物２は、孔１ａの下方に
細流３を形成しながら落下し、細流３が分配ロール６に
当たり、前記のように、第一回転体及び第二回転体の表
面で、ファイバーが生成した（スピナー法）。この際、
粉末供給管１５の内側１５ａに、加熱された空気ととも
に輻射抑制材粒子５を供給した。

【００３５】この結果、細流３の内側に輻射抑制材粒子
５が供給され、溶融物２が輻射抑制材粒子５を包んだ状
態で、細流３が分配ロール６に接触した。この際、溶融
物２の流れは、表面張力によって直径が小さくなり、輻
射抑制材粒子５を包んだ状態でスピナーに当たり、その
ままファイバー化する。そして、図５に示すように、断
熱材用ファイバー１０Ｂにおいて、セラミックファイバ
ー１３Ｂの中に輻射抑制材粒子５が内包されていた。

【００３６】この断熱材用ファイバー１０Ｂを金網上に
堆積させ、綿状の断熱材を得た。断熱材用ファイバー１
０Ｂの寸法も、試料４と同じにした。この綿状の断熱材
を、上記と同様に１２００℃で加熱処理した。なお、本
例の方法では、試料４の場合に比べ、セラミックファイ
バー１０Ｂに融着しない輻射抑制材粒子５の量が、極め
て少ない。

【００３７】また、輻射抑制材粒子５のセラミックファ
イバーへの融着量は、粉末供給管１５への輻射抑制材粒
子５の供給量を調節することによって、変更することが
できる。本実施例では、断熱材用ファイバー１０Ｂにお
いて、重量比で、アルミナボロシリケートガラス：ルチ
ル粉末＝１０：３となるようにした。

【００３８】（試料６：実施例）図６に模式的に示す装
置を使用し、ルチル粉末５が融着した断熱材用ファイバ
ー１０Ｃを得た。試料４と同じ溶融物２を製造し、溶融
炉１の孔１ａから溶融物２を落下させた。溶融物２は、
孔１ａの下方に細流３を形成しながら落下した。一方、
タンク１６内から輻射抑制材粒子（本例では、平均粒径
２μｍのルチル粉末）５を、圧縮気体ノズル１７内へと
落下させた。圧縮気体ノズル１７内に、矢印Ｃのよう
に、圧縮気体を送風した。

【００３９】圧縮気体ノズル１７内に落下した輻射抑制
材粒子５は、圧縮気体に乗って流れ、ノズルの先端部１
７ａより噴射する。この輻射抑制材粒子５を含んだ気体
を、細流３に対して吹きつけ、断熱材用ファイバー１０
Ｃを生成させた。この断熱材用ファイバー１０Ｃを集積
し、綿状の断熱材を得た。本実施例では、断熱材用ファ
イバー１０Ｃにおいて、重量比で、アルミナボロシリケ
ートガラス：ルチル粉末＝１０：３となるようにした。
この綿状の断熱材を、上記と同様に１２００℃で加熱処
理した。

【００４０】（熱伝導率の測定）上記の各試料につい
て、熱伝導率を測定した。熱伝導率の測定に際しては、
ＪＩＳ Ｒ２６１８に準拠した非定常熱線法によって、
室温から１０００℃までの熱伝導率を大気中で測定し
た。具体的には、図７に模式的に示す構成体を使用し
た。アルミナ製の置台２３の上にアルミナ製の試料ホル
ダー２２が載置され、試料ホルダー２２のなかに２枚の
試料２４が収容されている。２枚の試料２４の間に平た
い熱線２６が挟まれ、熱線２６に、熱電対２５の接点が
取り付けられている。上側の試料２４の上に、耐火レン
ガ２１が載置されている。

【００４１】試料２４としては、上記の試料１─６をそ
れぞれ５０ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍの寸法に切断
したものを用いた。耐熱レンガ２１によって１ｋｇ／ｃ
ｍ²の荷重をかけながら、電気炉中で測定した。試料ホ
ルダー２２の内容積と試料の重量から、試料の密度を算
出した。各試料の密度及び熱伝導率を表１に示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】表１から明らかなように、試料１では、４
００℃以上の温度で熱伝導率が急激に上昇する。試料
２、３は、試料１に比べて、室温での熱伝導率が高い。
これは、試料２、３では、混合の際にセラミックファイ
バーが切断されて短くなったために、試料の嵩密度が大
きくなったことと、焼成時にホウ酸（結合材）がファイ
バー同士を結び付け、架橋したために、固体部分を伝わ
る熱伝導が大きくなったためと考えられる。

【００４４】試料４、５、６は、室温において、試料１
と同等の低い熱伝導率を示しており、かつ４００℃以上
の中高温領域においても熱伝導率の上昇が小さく、試料
１よりも遙かに熱伝導率が低い。また、試料４、５、６
は、全温度領域にわたって、試料２、３よりも遙かに熱
伝導率が低い。

【００４５】（熱収縮の測定）各試料１─６を、それぞ
れ１３００℃、１４００℃、１５００℃、１６００℃で
４８時間加熱し、収縮率（％）を測定した。この結果を
表２に示す。

【００４６】

【表２】

【００４７】試料１に比べて、試料２、３は、結合材
（ホウ酸粉末）を用いたために、耐熱性が下がってい
る。これに対して、試料４、５、６は、試料１よりも優
れた耐熱性を有している。

【００４８】（機械的特性の測定）各試料の機械的特性
を調べるため、柔軟性及び面方向の引っ張り強度を測定
した。測定に際しては、前記の各試料１─６（１２００
℃で２時間加熱処理されている。）を用いるのととも
に、試料１─６をそれぞれ１５００℃で４８時間加熱処
理した試料も準備した。また、測定用の試料の寸法は、
２０ｍｍ×１５０ｍｍ×５０ｍｍとした。ただし、試料
の柔軟性は、試料の曲げ強度及び曲げ破壊時の形態を観
察する事によって、行った。結果を表３、表４に示す。

【００４９】

【表３】

【００５０】

【表４】

【００５１】１２００℃で処理した試料においては、試
料２、３は、他の試料に比べて低い強度を示している。
これは、混合時にセラミックファイバーが切断され、短
くなったことに起因している。試料４、５、６は、試料
１よりも高い曲げ強度及び引っ張り強度を示している。
これは、セラミックファイバーに融着し、又は内包され
ているルチル粉末によって、アンカー効果がもたらさ
れ、セラミックファイバー同士が互いに滑り、離れてい
くことに対する抵抗となっているものと、考えられる。

【００５２】１５００℃で加熱処理した試料では、試料
２、３も、試料１よりも大きな曲げ強度を示している。
これは、結合材であるホウ酸の溶解が高温で進行して、
セラミックファイバー同士を強く結合したからであろ
う。試料４、５、６は、試料１、２、３よりも高い強度
を示している。

【００５３】更に重要なことに、試料２、３は、曲げ破
壊時に試料が離断したのに対して、試料４、５、６は，
屈曲するだけで離断はせず、破壊面で試料がつながった
ままであった。これは、実用的には大変な違いである。
なぜなら、試料２、３では、断熱材が離断して、離断部
分から大きな熱漏れを生じ、実質的に断熱効果がなくな
ってしまうが、試料が屈曲しても、離断しなければ、断
熱性能はかなり保持されるからである。

【００５４】また、試料４、５、６の引っ張り強度は、
試料１、２、３の引っ張り強度よりも、遙かに優れてい
る。従って、施工時に断熱材に応力がかかるときに、試
料４、５、６は極めて優れた抵抗を示し、施工時の断熱
材の取扱が極めて良好になることを示している。以上よ
り、試料４、５、６は、断熱材の素材として、極めて優
れた機械的性質を有していることが明らかである。

【００５５】（自己保形性）本実験では、試料の加熱処
理を行わない状態で、各試料について、自己保形性を調
べた。１ｋｇの試料を、変形しない厚さ２ｍｍの鉄板上
に置き、プレスして約２ｋｇ／ｃｍ² の圧力をかけ、厚
さ２０ｍｍ程度にならした。そして、各試料の端を持っ
て持ち上げるときの様子を観察することによって、自己
保形性の評価を行った。

【００５６】この結果、試料１、４，５，６は、成型後
の試料を持ち上げて振り回しても、試料が切れなかっ
た。試料２、３は、成型後の試料を持ち上げて振り回す
と、試料が切れた。即ち、試料２、３は、混合時にセラ
ミックファイバーが切断されているため、自己保形性が
なく、高温で加熱処理しないと、形状を保持することが
できないことを、示している。試料４、５、６は、生
成、堆積した状態で、綿状の断熱材を自ら形成してお
り、加熱処理をしなくとも、柔軟性に優れた綿状断熱材
として、そのままファイバー炉等に施工することができ
る。

【００５７】（粉塵の発生）本実験においても、試料の
加熱処理を行わない状態で、各試料について、粉塵の発
生の有無を調べた。具体的には、金網上に試料を置き、
板で数回叩くことによって、粉塵の発生を調べた。この
結果、試料１、５では、粉塵の発生はなかった。試料
４、６では、粉塵の発生は、極めて少なかった。試料３
では、粉塵の発生が非常に多く、試料２では、粉塵の発
生が最も多かった。

【００５８】即ち、試料１では、輻射抑制材粒子が存在
しないので、本問題の対象外である。試料２、３では、
粉末が混合されているだけであり、施工時、成型時に粉
塵が発生する。試料４、６では、セラミックファイバー
自体に単独の相として、ルチル粉末が融着しており、粉
塵がほとんど発生しない。試料５では、セラミックファ
イバー内にルチル粉末が内包されているため、まったく
粉塵が発生しないものである。

【００５９】（輻射抑制材粒子の粒径の変化と断熱材の
熱伝導率との関係）上記の試料４と同様の方法で綿状断
熱材を製造した。ただし、輻射抑制材粒子（ルチル粉
末）の粒径のみを、表５に示すように変化させ、断熱材
の熱伝導率に対する影響を調べた。断熱材用ファイバー
１０Ａにおいて、重量比で、アルミナボロシリケートガ
ラス：ルチル粉末＝１０：３となるようにした。

【００６０】

【表５】

【００６１】輻射抑制材粒子の平均粒径が１─６μｍの
範囲で熱伝導率が特に低く、１─４μｍの範囲で一層低
くなり、２─４μｍ、特に３μｍで突出的に最も熱伝導
率が低くなり、断熱性能が向上した。高温での輻射熱伝
導の媒体である電磁波の波長が２─４μｍの赤外線領域
に極大を有している。輻射抑制材粒子の平均粒径がこの
波長に近いと、最も散乱効果が大きいミー散乱が生じ、
赤外線を散乱して減衰させ、輻射熱伝導を効果的に抑制
するものと考えられる。

【００６２】（輻射抑制材粒子の材質の変化と断熱材の
熱伝導率との関係）上記の試料４と同様の方法で綿状断
熱材を製造した。ただし、輻射抑制材粒子の材質を、表
６に示すように変化させ、断熱材の熱伝導率に対する影
響を調べた。ただし、輻射抑制材粒子の平均粒径はすべ
て３μｍとした。断熱材用ファイバー１０Ａにおいて、
重量比で、アルミナボロシリケートガラス：輻射抑制材
粒子＝１０：３となるようにした。また、１２００℃で
２４時間保持したときの収縮率も測定した。

【００６３】

【表６】

【００６４】ただし、試料の密度は、ジルコニア、チタ
ン酸ストロンチウム、酸化クロム、ルチルをもちいた場
合は、０．１８ｇ／ｃｍ³ であり、他は０．１７ｇ／ｃ
ｍ³であった。表６から判るように、輻射抑制材粒子と
して、ルチル、クロム鉄酸化物、酸化鉄を用いた場合
が、全温度範囲にわたって、最も熱伝導率が小さくな
り、断熱性能が優れている。この理由は、これらの物質
の赤外線領域における屈折率が、他の物質の屈折率より
も大きいため、前述のミー散乱が効果的に生じ、輻射電
磁波を効率的に遮蔽し、輻射熱伝導を抑制したためと考
えられる。

【００６５】また、７００℃以下の温度範囲では、チタ
ン酸ストロンチウム及び酸化クロムを用いた場合も、断
熱性能が優れているが、１０００℃では、熱伝導率が急
速に上昇しているし、１２００℃で加熱すると、大きく
収縮することが判る。チタン酸ストロンチウム及び酸化
クロム粒子は、１０００℃以上の高温でアルミノボロシ
リケートファイバーと反応して共融し、断熱材が収縮
し、熱伝導率が上昇したものと考えられる。

【００６６】（輻射抑制材粒子の含有量と断熱材の熱伝
導率との関係）上記の試料４と同様の方法で綿状断熱材
を製造した。ただし、断熱材用ファイバー１０Ａにおい
て、アルミナボロシリケートガラスの重量を１００重量
部としたときの輻射抑制材粒子の重量を、表７に示すよ
うに変化させ、断熱材の熱伝導率に対する影響を調べ
た。輻射抑制材粒子の平均粒径はすべて３μｍとした。

【００６７】

【表７】

【００６８】表７から判るように、室温─１０００℃の
温度範囲では、断熱材用ファイバー１０Ａにおいて、フ
ァイバーガラスの重量を１００重量部としたときの輻射
抑制材粒子の重量を３０─４０重量部とすると、最も断
熱性能が良くなる。

【００６９】（ロックウールを素材とする断熱材の製
造） （試料７：実施例）図６に模式的に示す装置を使用し、
ルチル粉末５が融着した断熱材用ファイバーを得た。安
山岩に石灰を加え、溶融炉１中で１５００℃で溶融させ
た。溶融炉１の孔１ａから溶融物２を落下させ、溶融物
２の細流３を形成させた。一方、試料６と同様にして、
圧縮気体（本例では空気）中に輻射抑制材粒子（本例で
は、平均粒径２μｍのルチル粉末）５を混入させた。そ
して、試料６と同様にして、輻射抑制材粒子５を含んだ
気体を、細流３に対して吹きつけ、断熱材用ファイバー
を生成させた。この断熱材用ファイバーを集積し、綿状
の断熱材を得た。

【００７０】本実施例では、断熱材用ファイバーにおい
て、重量比で、ファイバー用ガラス：ルチル粉末＝１
０：３となるようにした。断熱材の繊維長は１０─１０
０ｍｍであり、繊維径は、２─２０μｍであった。セラ
ミックファイバーにおける化学組成は、ＳｉＯ₂ ４２
％、ＣａＯ３５％、Ａｌ₂ Ｏ₃ １９％、ＭｇＯ５％であ
った。

【００７１】（試料８：比較例）試料７と同様の断熱材
用ファイバーを製造した。ただし、ルチル粉末は全く使
用しなかった。そして、試料７、８について、それぞれ
熱伝導率を測定した。この結果を表８に示す。

【００７２】

【表８】

【００７３】このように、ロックウール素材の断熱材に
おいても、本発明により、セラミックファイバーに輻射
抑制材粒子を融着させることによって、中高温領域での
熱伝導率が顕著に減少する。

【００７４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、特
に４００℃以上の中高温で、輻射熱伝導を輻射抑制材粒
子によって効果的に抑制することができるので、断熱性
能が非常に高い。また、セラミックファイバーから輻射
抑制材粒子が剥離しにくく、断熱材を施工する際に粉塵
がほとんど発生しないし、断熱材を長期間使用しても、
４００℃以上の中高温で断熱性能が低下しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】断熱材用ファイバーの製造用設備を模式的に示
す部分断面図である。

【図２】図１の設備を矢印Ａ方向からみた状態を示す模
式図である。

【図３】断熱材用ファイバー１０Ａを模式的に示す斜視
図である。

【図４】断熱材用ファイバーの製造用設備における溶融
炉１に粉末供給管１５を差し込んだ状態を示す断面図で
ある。

【図５】断熱材用ファイバー１０Ｂを模式的に示す斜視
図である。

【図６】断熱材用ファイバーの製造用設備を模式的に示
す部分断面図である。

【図７】熱伝導率の測定装置を模式的に示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 溶融炉 ２ 溶融物 ４ 粉末供給装置 ５ 輻射抑制材粒子 １０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 断熱材用ファイバー １３Ａ、１３Ｂ セラミックファイバー １５ 粉末供給管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧原 正泰 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の１ 中部電力株式会社内 (72)発明者 清家 捷二 愛知県名古屋市緑区太子２丁目167番地の １ (72)発明者 伊神 俊市 愛知県江南市草井町南210番地 (72)発明者 西岡 正雄 愛知県常滑市原松町２丁目141番地の２

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックファイバー中に、輻射抑制材
   粒子が、ファイバー相とは独立した相として存在してい
   る、断熱材用ファイバー。
2. 【請求項２】 前記輻射抑制材粒子が、前記セラミック
   ファイバーに融着している、請求項１記載の断熱材用フ
   ァイバー。
3. 【請求項３】 前記輻射抑制材粒子の一部分が、前記セ
   ラミックファイバーに埋没している、請求項１記載の断
   熱材用ファイバー。
4. 【請求項４】 前記輻射抑制材粒子が、前記セラミック
   ファイバー内に実質的に内包されている、請求項１記載
   の断熱材用ファイバー。
5. 【請求項５】 セラミックファイバーの原料からなる溶
   融物をスピナーに供給してセラミックファイバーを生成
   させるのに際し、前記溶融物と前記スピナーとの接触点
   付近に輻射抑制材粒子を供給することにより、前記セラ
   ミックファイバー中に前記輻射抑制材粒子を独立した相
   として存在させる、断熱材用ファイバーの製造方法。
6. 【請求項６】 前記接触点付近に前記輻射抑制材粒子を
   供給するのに際し、前記溶融物の流れの外側から前記輻
   射抑制材粒子を供給することにより、この輻射抑制材粒
   子を前記セラミックファイバーに融着させる、請求項５
   記載の断熱材用ファイバーの製造方法。
7. 【請求項７】 前記接触点付近に前記輻射抑制材粒子を
   供給するのに際し、前記溶融物の流れの内側に前記輻射
   抑制材粒子を供給することにより、この輻射抑制材粒子
   を前記セラミックファイバー内に実質的に内包させる、
   請求項５記載の断熱材用ファイバーの製造方法。
8. 【請求項８】 セラミックファイバーの原料からなる溶
   融物の細流を形成し、輻射抑制材粒子を含む圧縮気体を
   この細流に吹きつけることにより、輻射抑制材粒子がフ
   ァイバー相とは独立した相として存在しているセラミッ
   クファイバーを生成させる、断熱材用ファイバーの製造
   方法。
9. 【請求項９】 請求項１記載の断熱材用ファイバーを含
   有することを特徴とする、断熱材。
10. 【請求項１０】 前記断熱材用ファイバーが綿状に集積
    されている、請求項９記載の断熱材。