JPH11286780A - 気相化学反応用装置構成材料 - Google Patents

気相化学反応用装置構成材料

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JPH11286780A
JPH11286780A JP10192398A JP10192398A JPH11286780A JP H11286780 A JPH11286780 A JP H11286780A JP 10192398 A JP10192398 A JP 10192398A JP 10192398 A JP10192398 A JP 10192398A JP H11286780 A JPH11286780 A JP H11286780A
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alumina
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徹也 三原
Shiyousaeimon Doi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 腐食性気体が関与する高温気相反応装置に使
用可能な、耐食性、耐熱性、耐熱衝撃性、表面の耐久性
等に優れた反応器壁構成材料を提供する。 【解決手段】 アルミナ質充填材および多結晶質アルミ
ナ繊維が均一混合状態でムライトまたは／およびコラン
ダムにより結合されてなる無機質成形体を基材としそれ
にセラミック繊維製クロスからなる中間層および嵩密度
が１.０〜２.０g/cm3でビッカース硬度Ｈvが５０〜１０
０のアルミナ・シリカ質表面被覆層を設けた積層構造物
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気相化学反応用装
置構成材料に関するものであり、特に光ファイバ母材の
製造装置用のものに適した反応器壁構成材料に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ母材製造装置のように、ハロ
ゲン、ハロゲン化水素等の酸性または酸化性の気体が関
与して高温で行われる気相化学反応においては、反応気
体と接する反応器構成材料に高度の耐食性と耐熱性が要
求される。また、反応生成物を汚染させないよう、表面
が粉塵化しにくく、かつ微量でもその気相化学反応に有
害な成分を放出しないものであることも必要である。
【０００３】このような要求が特に厳格な場合、反応器
構成材料としては従来ニッケル合金や石英などからなる
ものを用いることが多かったが、これらは著しく高価で
あり、また、用途によっては腐食・劣化が著しく、反応
生成物を汚染することもあったりして、満足できるもの
ではなかった。金属材料の表面にセラミック質のコーテ
ィングを施して表面特性の向上を図ったものもあった
が、コーティングによる被覆層がはがれ易く、耐久性に
難がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光フ
ァイバ母材製造装置のような腐食性気体が関与する高温
気相反応装置に使用可能な、耐食性、耐熱性、耐熱衝撃
性、表面の耐久性等に優れたセラミックス系反応器壁構
成材料を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明により提供された
気相化学反応用装置構成材料は、アルミナ質充填材およ
び多結晶質アルミナ繊維が均一混合状態でムライトまた
は／およびコランダムにより結合されてなる（好ましく
は嵩密度０.３〜０.８g/cm3の）無機質成形体からなる
基材層、セラミック繊維製クロスからなる中間層、およ
び嵩密度が１.０〜２.０g/cm3で好ましくはビッカース
硬度Ｈvが５０〜１００のアルミナ・シリカ質表面被覆
層の３層よりなる積層構造物であることを特徴とする。
【０００６】この材料は、緻密なアルミナ・シリカ質表
面被覆層側が反応器内面になって反応気体と接するよう
に使われる。耐食性、耐熱性、耐久性および非汚染性に
優れるこの層が中間層により機械的強度と耐熱衝撃性を
補われ、さらに基材層により断熱性と機械的強度を補わ
れることにより、あらゆる点で優れた性能を示す材料と
なっている。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、製造法を説明しつつ本発明
の材料をさらに詳細に説明する。本発明の材料は、まず
基材層とする無機質成形体を用意し、その片面に、中間
層とするセラミック繊維製クロスを接着し、接着された
クロス層の露出面にアルミナ質皮膜を形成可能なコーテ
ィング剤を塗布、焼成して製造される。
【０００８】基材層とする無機質成形体としては、アル
ミナ質充填材および多結晶質アルミナ繊維が均一混合状
態でムライトまたは／およびコランダムにより結合され
てなるものを用いる。基材層は熱容量があまり大きくな
いものであることが望ましく、またある程度の断熱性や
機械的強度も必要であるから、これらを考慮すると、嵩
密度が０.３〜０.８g/cm3程度のものを用いることが望
ましい。
【０００９】このような無機質成形体は市販されており
（たとえばニチアス株式会社のＴ／＃５４６１ＲＦボー
ド）、また、特開平２−８８４５２号公報に開示されて
いる方法により製造することもできる。すなわち、なる
べくアルミナ含有率の高い補強用アルミナ繊維と好まし
くは平均粒子径が１０〜５０μmの、且つなるべく高純
度のアルミナ粉末とを、重量比で約７０：３０ないし１
０：９０で混合し、さらに結合剤として、好ましくはコ
ロイダルアルミナ、またはこれとコロイダルシリカとの
混合物を、成形材料全体の約３〜１５重量％になるよう
に加え、湿式成形する。得られた成形体を乾燥し、最後
に約１２００℃以上で焼成する。
【００１０】基材層用無機質成形体は、複数の分割片を
組み合わせて反応装置を構成するのに必要な形状に合わ
せて成形しておくか、ボード状またはブロック状の成形
体を切削加工して必要な形状にしておく。
【００１１】中間層とするセラミック繊維製クロスとし
ては、好ましくはＡl2Ｏ3含有率が６５重量％以上のア
ルミナ長繊維からなるものを用いる。
【００１２】表面被覆層形成用の材料は、最終的に嵩密
度が１.０〜２.０g/cm3の、好ましくはビッカース硬度
Ｈvが５０〜１００の、緻密なアルミナ・シリカ質被覆
層をセラミック繊維製クロスからなる中間層の表面に形
成可能なものでなければならない。使用可能な材料の具
体例としては、接着剤として使われているコロイダルシ
リカにアルミナ粉末等の充填材を混入したもの（好まし
くは固形物中の全Ａl2Ｏ3が８０重量％以上のもの。市
販品ではたとえばニチアス株式会社のＦＦ接着剤）があ
る。
【００１３】必要な形状に成形または加工された基材層
用無機質成形体の、反応気体と接することになる表面
に、アルミナゾル、シリカゾル等の無機質接着剤を用い
て中間層用セラミック繊維製クロスを接着し、次いで表
面被覆層形成材料を塗布して乾燥し、約１３００℃以上
の高温で焼成すれば、本発明の材料が得られる。
【００１４】各層の厚さは、基材層が約５mm以上３０mm
程度まで、表面被覆層が約０.５〜３mmであることが望
ましい。これよりも基材層が薄いと機械的強度と断熱性
が不足する。表面被覆層は、厚さが０.５mm未満だと表
面の耐久性が不十分なものとなるばかりか、基材層の亀
裂発生による剥落が早まるなど、材料全体の耐久性にも
問題を生じる。一方、表面被覆層が厚すぎても、耐熱衝
撃性が悪くなってクラックを生じやすくなる。中間層の
厚さは用いるクロスの厚さによっておのずから決まる。
【００１５】本発明による材料は、それ単独で反応器を
構成することができるものであるが、必要ならば、任意
の材料からなるバックアップ材と組み合わせて使用して
もよい。たとえば、反応器の形状に作られた金属板製の
支持壁内面に本発明の材料を、基材層側表面を接着面に
して貼りめぐらすことにより、本発明による材料のみで
は無理なような大型の反応装置を作ることができる。
【００１６】
【発明の効果】本発明による気相化学反応用装置構成材
料は、上述のように耐食性、耐熱性、耐熱衝撃性、表面
の耐久性等に優れ、反応生成物を汚染することもないか
ら、これを用いることにより気相化学反応装置の長寿命
化と製品品質の向上が可能になる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アルミナ質充填材および多結晶質アルミ
    ナ繊維が均一混合状態でムライトまたは／およびコラン
    ダムにより結合されてなる無機質成形体からなる基材
    層、セラミック繊維製クロスからなる中間層、および嵩
    密度が１.０〜２.０g/cm3のアルミナ・シリカ質表面被
    覆層の３層よりなる積層構造物であることを特徴とする
    気相化学反応用装置構成材料。
  2. 【請求項２】 アルミナ質充填材および多結晶質アルミ
    ナ繊維が均一混合状態でムライトまたは／およびコラン
    ダムにより結合されてなる嵩密度０.３〜０.８g/cm3の
    無機質成形体からなる基材層、セラミック繊維製クロス
    からなる中間層、および嵩密度が１.０〜２.０g/cm3で
    ビッカース硬度Ｈvが５０〜１００のアルミナ・シリカ
    質表面被覆層の３層よりなる積層構造物であることを特
    徴とする気相化学反応用装置構成材料。
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