JPH1130486A - 耐熱材 - Google Patents
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- JPH1130486A JPH1130486A JP14659998A JP14659998A JPH1130486A JP H1130486 A JPH1130486 A JP H1130486A JP 14659998 A JP14659998 A JP 14659998A JP 14659998 A JP14659998 A JP 14659998A JP H1130486 A JPH1130486 A JP H1130486A
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- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
- Thermal Insulation (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
復元性を備え、目地などの長さ方向に連続する隙間に対
して簡便に施工し得る耐熱材を提供する。 【解決手段】 耐熱材は、連続する長尺物に構成された
繊維集合体(1)とこれを圧縮状態に維持する可燃性の
外装材(2)とから成る。繊維集合体(1)が結晶質の
アルミナ系短繊維から構成され、かつ、外装材(2)が
焼失した際の繊維集合体(1)の膨張率が10体積%以
上である。
Description
のであり、詳しくは、高温炉や高温ダクトの断熱材また
は目地材などとして使用される耐熱材であって、高い耐
熱性と復元性を備え且つ加工性に優れた耐熱材に関する
ものである。
は、断熱材または目地材としての耐熱材が使用される。
斯かる耐熱材としては、アルミナ系またはアルミナ・シ
リカ系のセラミック繊維を集積した耐熱材、または、前
記セラミック繊維にバーミキュライト等の膨張材を添加
した耐熱材が種々提案されている。
温度条件下において、繊維の収縮や膨張材の熱劣化が生
じるため、耐熱材同士の境界部分や目地に挿入した場
合、間隙が発生したり、あるいは、耐熱材自体に亀裂が
発生し、断熱効果やシール性が低下すると言う問題があ
る。また、予め、繊維の収縮量を見込むと、体積的に大
きな量の圧縮成形が必要であり、加工上の難点もある。
は、加熱膨張性の断熱材から成る芯材の一部または全面
をアルミナ系またはアルミナ・シリカ系のセラミックフ
ァイバーから成る被覆材によって被覆した複合断熱材
(耐熱材)が開示されている。斯かる複合断熱材は、高
温環境下でのセラミックファイバーの収縮を加熱膨張性
断熱材の膨張によって吸収し、複合断熱材の全体として
の収縮を抑えるものである。しかしながら、上記の複合
断熱材は、全体としての膨張率が充分でなかったり、あ
るいは、芯材の加熱膨張性材料の耐熱性に多く依存する
関係から、800℃を超えるような高温範囲での使用に
は限界がある。
のであり、その目的は、耐熱材同士の境界部分や目地な
どの長さ方向に連続する隙間に対して簡便に施工し得る
様に、連続的な長尺物に構成され且つ圧縮された耐熱材
であって、しかも、高い耐熱性と復元性を備え且つ加工
性に優れた耐熱材を提供することにある。
は、連続する長尺物に構成された繊維集合体とこれを圧
縮状態に維持する可燃性の外装材とから成り、前記繊維
集合体が結晶質のアルミナ系短繊維から構成され、か
つ、前記外装材が焼失した際の繊維集合体の膨張率が1
0体積%以上であることを特徴とする耐熱材に存する。
熱材の実施形態を説明する。図1〜図9は本発明の耐熱
材の構造例を示す一部破断の斜視図であり、図1はロ−
プ状に形成された耐熱材、図2は角材状に形成された耐
熱材、図3はシート状に形成された耐熱材、図4〜図6
はシ−ト状素材の切断片を重層して構成された耐熱材、
図7及び図8はシ−ト状素材を巻き重ねて構成された耐
熱材、図9はアルミナ系短繊維集合体が補強被覆材で巻
回された耐熱材、図10はシ−ト状素材を巻き重ねて構
成された耐熱材をそれぞれ示す図である。
る長尺物に構成された結晶質のアルミナ系短繊維を含む
繊維集合体(以下、「繊維集合体」と言う。)(1)と
これを圧縮状態に維持する可燃性の外装材(2)とから
成り、例えば、高温炉などの断熱材や目地材として好適
に使用される。
ミナ繊維をほぼ均一な嵩密度に積層した集合体をいい、
所謂ブランケット又はブロックと呼ばれるものを包含す
る。アルミナ繊維としては、通常、繊維径が1〜50μ
m、繊維長が0.5〜500mmのものが使用される
が、復元力および形状保持性の観点からは、繊維径が3
〜8μm、繊維長が0.5〜300mmの繊維が特に好
ましい。
結晶質短繊維であって、当該アルミナ系短繊維における
アルミニウムと珪素の比が、Al2O3とSiO2の比と
して、70:30〜99:1の組成の繊維が好ましい。
特に、アルミナ72〜85重量%のムライト組成の繊維
は、高温安定性および弾力性に優れており、好ましいア
ルミナ繊維である。
ナ−シリカ系の非結晶質セラミック繊維と比較して耐熱
性に優れ、非結晶質のセラミック繊維の様に軟化収縮な
どの熱劣化が極めて少ないため、集合体とした場合に弾
力性に富んでいる。すなわち、結晶質アルミナ系短繊維
から成る繊維集合体(1)は、低い嵩密度で高い復元力
を発生し且つその温度変化が少ないと言う性質を持つ。
温度で焼失する素材によって構成され、かつ、断熱材や
目地材などとして施工に使用されるまで上記の繊維集合
体(1)を一定の圧縮形状に保持できる構造になされ
る。外装材(2)の素材としては、綿、麻などの天然繊
維、レーヨン、ナイロン、ポリエステル等の化学繊維が
一般的に使用される。また、外装材(2)は長繊維を使
用すると、繊維集合体(1)の表面に凹凸のない平滑な
被覆面を構成できるため、一層高いシール性を要求され
る各種の用途に好適である。
筒織りおよび編組などによって繊維集合体(1)を被覆
する構造、繊維集合体(1)をワインディングする構造
が挙げられる。また、外装材(2)は、繊維集合体
(1)を圧縮保持し得る限り、紙などの可燃性シートや
フィルムから成るテープによって構成し、繊維集合体
(1)を被覆する構造とすることも出来る。
および復元した際の繊維集合体(1)の形状保持性を高
めるため、外装材(2)の内側に補強被覆材(3)(図
9参照)が備えられていてもよい。使用時にも焼失しな
い補強被覆材(3)の材料としては、例えば、金属線、
セラミック長繊維などが挙げられる。そして、補強被覆
材(3)は、繊維集合体(1)が完全に復元した形状、
すなわち、繊維集合体(1)の常態における形状を保持
する形態とされ、当該アルミナ系短繊維集合体の外周に
配置される。従って、補強被覆材(3)の構造はニット
編みや編組などの伸縮可能な構造とされる。
された結晶質のアルミナ系短繊維を含む繊維集合体
(1)とこれを圧縮状態に維持する可燃性の外装材
(2)とから成り、高温で使用した場合、具体的には、
外装材が焼失した際の膨張率、すなわち、アルミナ系短
繊維の耐熱性が充分保証される温度である1200℃以
下における膨張率が10体積%以上、好ましくは30体
積%以上、特に好ましくは50〜300体積%である。
そして、本発明の耐熱材は、その繊維集合体(1)の高
い圧縮復元特性により、目地などの間隙を確実に封止す
ることが出来る。
(2)により繊維集合体(1)をその常態体積の通常1
0体積%以上、好ましくは20〜70体積%圧縮した場
合、実用上、十分な復元率が得られるので好ましい。ま
た、バインダーを含浸させる等の方法により予めある程
度圧縮した繊維集合体(1)を外装材(2)で被覆した
ものでもよい。なお、前記常態体積とは、繊維集合体が
外装材による加圧状態となる前の繊維集合体の体積を意
味する。
を所定の外形および大きさに束ねることにより、繊維集
合体(1)を作製すると共に、集合体(1)を常態体積
の通常10体積%以上圧縮した状態で外装材(2)を被
覆して製造される。外装材(2)は、例えば編組構造の
場合、アルミナ系短繊維を束ねると同時にその外周側を
加圧しつつ連続的に編組される。また、補強被覆材
(3)を配置する場合は、繊維集合体(1)を作製する
と共に、これを補強被覆材(3)で被覆し、次いで、最
外周側に外装材(2)を編組して製造される。本発明の
耐熱材は、比較的少ない圧縮量で繊維集合体(1)を構
成できるため、加工性に極めて優れている。
維集合体(1)の嵩密度は、復元力の大きさに応じて適
度な嵩密度に設定される必要がある。具体的には、繊維
集合体(1)の常態嵩密度、すなわち、圧縮前における
繊維集合体(1)の嵩密度は、0.05〜0.3g/c
m3程度とされる。繊維集合体(1)の常態嵩密度が
0.05g/cm3よりも小さい場合は、復元した際の
弾性力が不足して十分なシール性を発揮できず、また、
繊維集合体(1)の常態嵩密度が0.3g/cm3より
も大きい場合は、圧縮加工が難しくなるため、何れの場
合も好ましくない。
度は、通常、0.1〜0.6g/cm3程度である。繊
維集合体(1)の圧縮嵩密度が0.6g/cm3よりも
大きい場合は、復元率が小さくなる恐れがあり、圧縮嵩
密度が0.1g/cm3未満の場合は、膨張率が小さく
なる恐れがあるので何れの場合も好ましくない。
を考慮すると、通常、外装材(2)が焼失した際の12
00℃以下における繊維集合体(1)の復元率が10体
積%以上、好ましくは40体積%以上、特に好ましくは
60〜120体積%であることが必要である。すなわ
ち、繊維集合体(1)は、外装材(2)が焼失した際、
上記の温度以下の条件下で優れた耐熱性を発揮し、且
つ、高い復元性を発現する。
断熱効果およびシール性が得られるため、特に、主に、
高温炉シ−ル材用、高温炉壁断熱材用、あるいは、他の
断熱材同士の間隙や炉壁の目地に挿入される目地材、シ
ール材、高温機器のシール材などとして使用され、高い
効用を発揮する。
囲気に晒された際、可燃性の外装材(2)が焼失し、繊
維集合体(1)が復元することにより、目地などの間隙
を埋め、隙間のない断熱層を構成する。すなわち、本発
明の耐熱材おいては、繊維集合体(1)を構成する繊維
の熱劣化がなく、一層高い復元性を発揮するため、断熱
材や目地材などとして使用した場合、間隙や亀裂の発生
がなく、優れた断熱効果やシール性が得られる。更に、
繊維集合体(1)の外周に補強被覆材(3)が配置され
た本発明の耐熱材は、繊維集合体(1)が復元した際、
補強被覆材(3)が繊維の逸散を防止するため、特に、
気流の発生する環境下において好適に使用し得る。そし
て、本発明の耐熱材は、例えば、図1〜図9に示す様
に、その用途や使用条件に応じて各種の形態に構成でき
る。
前においてロ−プ状に形成された耐熱材である。斯かる
耐熱材は、適宜変形させて装着可能なため、通常のOリ
ング溝の様な嵌合溝を有するシール部の他、比較的狭い
間隔のシール部に好適である。この様なシール部として
は、煤取り用の高温フィルターのシール部や炉壁の目地
などが挙げられる。
前において角材状、すなわち、細長いブロック状に形成
された耐熱材である。斯かる耐熱材は、奥深い直線的な
隙間に対して容易に装着可能であり、炉壁の隣接する断
熱ブロック間の目地や炉のドアと壁の間隙などの比較的
広い隙間に適用する目地材として好適である。
前においてシート状またはベルト状に形成された耐熱材
である。斯かる耐熱材は、扁平に形成した繊維集合体
(1)を外装材(2)で被覆した後、繊維集合体(1)
の厚さ方向に結束糸を貫通させる、すなわち、キルティ
ング加工することによって製造できる。この様なシート
状またはベルト状の耐熱材は、形状保持性に優れ且つ打
抜き加工や切断加工が可能なため、自由な形状が要求さ
れる場合、例えば、断熱材同士の接合部や高温ダクトの
接続部など、隙間距離としては狭いが比較的大きな面積
のシール部分に介装する場合に好適である。
(1)がアルミナ系短繊維のシ−ト状素材(10)の切
断片を重層して構成された耐熱材である。斯かる耐熱材
は、シ−ト状素材(10)の重層方向における復元性に
優れ且つシ−ト状素材(10)の面方向における寸法安
定性に優れているため、方向により収縮率の異なる断熱
ブロック間の目地材、炉壁の目地材、ドアパッキン等と
して好適に使用し得る。
ては、上記の様な隙間に対し、離間距離(隙間距離)方
向にシ−ト状素材(10)の重層方向を一致させて装着
した場合、隙間の離間方向に対して十分な復元性を発揮
し、かつ、隙間の奥行方向に対する変動が装着の前後で
極めて小さいと言う特性がある。しかも、多数配列され
た状態のシ−ト状素材(10)の切断縁は、繊維の断面
が露出するため、外力に対して高い強度が得られる。
(1)がアルミナ系短繊維のシ−ト状素材(10)を巻
き重ねて構成された耐熱材である。斯かる耐熱材は、シ
−ト状素材(10)の巻回によって径方向に均一に復元
し且つ弾性を発揮する。しかも、シ−ト状素材(10)
の巻き終り端部を一定位置に設定し、当該巻き終り端部
の配置位置を調整するならば、一層強い耐風蝕性を発揮
し得る。従って、耐熱材は、均一且つ大きな復元性や耐
風蝕性を要求される各種シール材として特に高い汎用性
を有している。
は、施工時および復元時にシ−ト状素材(10)の形状
を確実に保持するため、シ−ト状素材(10)がニ−ド
ルパンチを施された素材であるのが好ましい。そして、
シ−ト状素材(10)がニ−ドルパンチを施されている
場合は、シ−ト状素材(10)の厚さ方向の復元性や弾
性を一層増大でき、かつ、外装材(2)が焼失後にも繊
維集合体(1)の繊維の脱離や逸散が有効に防止され
る。
金属線またはセラミック長繊維等の補強被覆材で巻回さ
れ且つその最外周に外装材(2)が配置された耐熱材で
ある。斯かる耐熱材は、補強被覆材(3)によって繊維
の逸散を一層防止できるため、高温のガス流が繊維集合
体(1)の繊維の脱離や逸散を助長するような用途、例
えば、内燃機関の排気系または高温ダクトのシール用と
して好適である。なお、図2〜図8に示す耐熱材におい
ても、図9中に示す様な補強被覆材(3)を配置するこ
とが出来る。
材(10)が比較的均一な厚さで積層された繊維集合体
(1)の態様を示したが、本発明はこれに制限されるも
のではない。例えば、圧縮性を高めるための本発明の好
ましい態様としては、図10に示す様な耐熱材が挙げら
れる。図10に示す耐熱材において、繊維集合体(1)
は、シート状素材を巻重ねた後に外周面から圧縮するこ
とにより、シート状素材の少なくとも一部が折り曲げら
れた構造を備えている。
熱特性を確保し且つ施工性を向上するため、繊維集合体
(1)は、アルミナ系短繊維と共にセラミック系短繊維
を併用して構成されてもよい。斯かる繊維集合体(1)
を用いた場合も、800〜1000℃の耐熱性を有し、
しかも、その一部をセラミック系短繊維によって構成さ
れるため、製造コストを十分に低減し得る。なお、仮
に、セラミック系短繊維が熱劣化する高温条件下に置か
れても、繊維集合体(1)の中の結晶質アルミナ系短繊
維における熱劣化がないため、一旦復元された全体の形
状は、前記アルミナ系短繊維によって十分に保持するこ
とが可能である。
短繊維としては、上記の結晶質アルミナ繊維以外の所謂
セラミックファイバー等の一般的なアルミナ系セラミッ
ク繊維またはアルミナ−シリカ系セラミック繊維が使用
される。斯かるセラミック繊維の繊維径は、通常、1〜
2μm、繊維長は通常40〜250mmである。上記セ
ラミック系短繊維は、当該セラミック系短繊維における
アルミニウムと珪素の比が、Al2O3とSiO2の重量
比として、20:80〜69:31の組成の繊維が好ま
しい。斯かる組成のセラミック繊維は、例えば、100
0℃程度までの耐熱性を有し、アルミナ系短繊維よりも
弾力性に乏しく、耐熱度は低いものの、常温における機
械的強度に優れている。しかも、仮に、耐熱温度以上の
温度条件下で使用された場合でも、これが熱劣化するま
での間、繊維集合体全体としての初期の嵩密度を確保で
きるため、特に、施工に必要な形状および剛性を維持す
るのに有効である。
は、繊維集合体(1)におけるアルミナ系短繊維に併用
できる原材料として熱膨張性材料を使用することも出来
る。熱膨張性材料としては、無機膨張性材料、ゼオライ
ト鉱物、エチレン系多元重合体などの有機バインダーが
例示される。無機膨張性材料としては、中空ガラス微小
球、ベントナイト、膨張性バーミュキュライト、金雲
母、パーライト、膨張性黒鉛、膨張性フッ化雲母などが
挙げられる。繊維集合体(1)中に熱膨張性材料を含有
する場合には、外装材(2)が消失した後の復元性を熱
膨張性材料が補完し、加熱された際に一時的に高い膨張
性を発揮するため、隙間に充填するシール材などとして
使用した場合、適用個所に対する形状追従性を一層高め
ることが可能である。
お、本発明は、その要旨を超えない限り以下の実施例に
限定されるものではない。
維集合体(1)を作製し、同時に、繊維集合体(1)の
外周に外装材(2)としての綿糸を連続的に被覆編組す
ることにより外装加工を施し、繊維集合体(1)を約1
0体積%以上圧縮して断面が略円形の図1に示す様なロ
ープ状の耐熱材を製造した。繊維集合体(1)のアルミ
ナ系短繊維としては、アルミニウムと珪素の比が、Al
2O3とSiO2の比として72:28のムライト繊維を
使用した。アルミナ系短繊維の繊維径は4.1μm、繊
維長は20〜200mmであり、圧縮前の繊維集合体
(1)の嵩密度は0.10g/cm3であった。また、
外装材(2)は、見かけ太さが0.3mmの綿糸によっ
て構成した。製造した耐熱材の断面の平均直径は15m
mであった。
長さに切断して恒温試験機中に装填し、恒温試験機内の
温度を約600℃に保持して約1時間加熱処理した。1
つの耐熱材は、恒温試験機内の2枚の鋼板で形成した平
均直径の1.0〜1.4倍の隙間に目地材として挿入
し、また、他の1つの耐熱材は恒温試験機中に放置し
た。その結果、外装材(2)は焼失し、1つの耐熱材の
繊維集合体(1)は、2枚の鋼板の隙間形状に倣って断
面が略矩形状で且つ間隙を完全に封止する状態に復元し
た。他の1つの耐熱材の繊維集合体(1)は、ほぼ圧縮
前の繊維集合体(1)の大きさに復元した。繊維集合体
(1)の膨張率、圧縮率及び復元率は表1の通りであ
る。
合体(1)の圧縮率が異なる点を除き、実施例1と同様
の耐熱材を製造し、同様の条件で加熱処理を行った。そ
の結果、繊維集合体(1)は、アルミナ系短繊維の劣化
も見られず、ほぼ圧縮前の大きさに復元した。繊維集合
体(1)の膨張率、圧縮率及び復元率は表1の通りであ
る。
比較的少ない圧縮量でアルミナ系短繊維集合体を構成で
きるため、加工性に極めて優れている。また、アルミナ
系短繊維集合体においては、繊維の熱劣化がなく、高い
復元性を備えているため、本発明の耐熱材は、断熱材や
目地材などとして使用した場合、間隙や亀裂の発生がな
く、優れた断熱効果およびシール性を発揮する。
斜視図
視図
斜視図
熱材を示す一部破断の斜視図
熱材を示す一部破断の斜視図
熱材を示す一部破断の斜視図
示す一部破断の斜視図
示す一部破断の斜視図
ック長繊維で巻回された耐熱材を示す一部破断の斜視図
を示す一部破断の斜視図
Claims (14)
- 【請求項1】 連続する長尺物に構成された繊維集合体
とこれを圧縮状態に維持する可燃性の外装材とから成
り、前記繊維集合体が結晶質のアルミナ系短繊維から構
成され、かつ、前記外装材が焼失した際の繊維集合体の
膨張率が10体積%以上であることを特徴とする耐熱
材。 - 【請求項2】 繊維集合体がその常態体積の10体積%
以上圧縮されていることを特徴とする請求項1の耐熱
材。 - 【請求項3】 外装材が焼失した際の復元率が10体積
%以上であることを特徴とする請求項1の耐熱材。 - 【請求項4】 アルミナ系短繊維におけるアルミニウム
と珪素の比が、Al2O3とSiO2の比として、70:
30〜99:1である請求項1〜3の何れかに記載の耐
熱材。 - 【請求項5】 外装材の焼失前においてロ−プ状に形成
された耐熱材である請求項1〜4の何れかに記載の耐熱
材。 - 【請求項6】 外装材の焼失前において角材状に形成さ
れた耐熱材である請求項1〜4の何れかに記載の耐熱
材。 - 【請求項7】 外装材の焼失前においてシート状または
ベルト状に形成された耐熱材である請求項1〜4の何れ
かに記載の耐熱材。 - 【請求項8】 繊維集合体がアルミナ系短繊維のシ−ト
状素材の切断片を重層して構成されている請求項1〜4
の何れかに記載の耐熱材。 - 【請求項9】 繊維集合体がアルミナ系短繊維のシ−ト
状素材の切断片を巻き重ねて構成されている請求項1〜
4の何れかに記載の耐熱材。 - 【請求項10】 シ−ト状素材がニ−ドルパンチを施さ
れた素材である請求項8又は9に記載の耐熱材。 - 【請求項11】 アルミナ系短繊維集合体が金属線また
はセラミック長繊維で巻回され且つその最外周に外装材
が配置されている請求項1〜10の何れかに記載の耐熱
材。 - 【請求項12】 外装材が長繊維である請求項1〜11
の何れかに記載の耐熱材。 - 【請求項13】 高温炉シ−ル材用である請求項1〜1
1の何れかに記載の耐熱材。 - 【請求項14】 高温炉壁断熱材用である請求項1〜1
1の何れかに記載の耐熱材。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP14659998A JP3274836B2 (ja) | 1997-05-13 | 1998-05-12 | 耐熱材 |
Applications Claiming Priority (3)
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---|---|---|---|
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JP9-137702 | 1997-05-13 | ||
JP14659998A JP3274836B2 (ja) | 1997-05-13 | 1998-05-12 | 耐熱材 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1130486A true JPH1130486A (ja) | 1999-02-02 |
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ID=26470926
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JP14659998A Expired - Lifetime JP3274836B2 (ja) | 1997-05-13 | 1998-05-12 | 耐熱材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3274836B2 (ja) |
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