JPS59152281A - 高温用断熱構造体 - Google Patents

高温用断熱構造体

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JPS59152281A
JPS59152281A JP2587183A JP2587183A JPS59152281A JP S59152281 A JPS59152281 A JP S59152281A JP 2587183 A JP2587183 A JP 2587183A JP 2587183 A JP2587183 A JP 2587183A JP S59152281 A JPS59152281 A JP S59152281A
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JP
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alumina
fiber
heat insulating
polycrystalline
mullite
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斎藤 康夫
健一郎 宮原
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Toshiba Monofrax Co Ltd
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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】 本発明は高温用断熱構造体に関し、特に1600℃、を
超える高温で使用される多結晶高アルミナファイバーを
含む断熱構造体に係る。
近年、省エネルギーのための断熱材としてセラミックフ
ァイバーの使用が一般的に行なわれるようになってきて
いる。こうしたセラミックファイバーの使用温度は次第
に高くなり、それに伴って1600℃、までの温度に耐
える多結晶高アルミナファイバーが開発され、高温用断
熱材として使用されている。
′ このような多結晶高アルミナファイバーは従来から
のアルミナ・シリカを主成分とするガラス質セラミック
ファイバーの使用限界温度以上の高温でも使用できるよ
うに開発されたものであり、アルミナ・シリカを主成分
とするものではあるが、従来のガラス質セラミックファ
イバーと比較してアルミナ分の高いものである。構成成
分の組成としては100%アルミナのものもあるが、通
常シリ゛力を重量で5〜30%含み、第三成分としてB
 !0@ 、 Orho@ 、 Prol  等を含む
ものもある。また、結晶相はα−アルミナ、中間アルミ
ナ、ムライト結晶の嵐−相又はこれらの混合物が主相と
して存在する。伺えば、アルミナ微粉を主原料にして作
製された100%アルミナファイバー(USP 370
5223)。
95%アルミナ、5%シリカの組成を有し、α−アルミ
ナ、ムライト結晶からなるもの(英国IOI社製 商品
名「サフイルJ)、67〜77%アルミナ、23〜33
%シリカの他JO89Pt01190r101 e F
e20B を少量含み、主としてムライト結晶から力る
もの(U8P4047965)等が知られている。
しかしながら、上述した多結晶高アルミナファイバーは
、1600’C,を超える高温では温度が高くなるにつ
れて熱安定性が失なわれ、収縮が大きくなっていくとい
う欠点がある。
本発明は上記欠点を解消するためになされたものであシ
、多結晶高アルミナファイバーの熱安定性を改善し、1
600″C,を超える高温でも使用し得る高温用断熱構
造体を提供しようとするものである。
すなわち、本願筒1の発明はアルミナ含有率が70重量
%以上の多結晶高アルミナファイバーにアルミナ粉を重
量比で 005≦kl、O,/多結晶高アルミナファイバー≦1
0の範囲で添加し、成形してなる高温用断熱構造体であ
る。
本願筒1の発明において、アルミナ含有率が70重酸量
以上の多結晶高アルミナファイバーを用いるのは、アル
ミナ含有率が70%未満のガラス質セラミックファイバ
ーを用いた場合には1600℃、を超える高温における
収縮率が大きく、熱安定性が劣るためである。
また、アルミナ粉の添加量を重量比で 0.05≦人7!Ofi ’多結晶高アルミナファイバ
ー≦10の範囲としたのは、0.05未満では1600
″C。
を超える高温における収縮率が大きく、熱安定性が劣る
ためであり、一方10を超えると1000℃、以下の低
温における熱伝導率が大きく、断熱性が劣るためである
また、本願筒2の発明はアルミナ含有率が70重量%以
上の多結晶高アルミナファイバーにアルミナ粉及びコロ
イダルシリカをそれぞれ重量比で 0.05≦人teas’多結晶高アルミナファイバー≦
10゜8i0./多結晶高アルミナファイバー≦2の範
囲で添加し、成形して力る高混用断熱構造体である。
本願筒2の発明において、アルミナ含有率が70重量%
以上の多結晶高アルミナファイバーを用いる理由及びア
ルミナ粉の添加量を重量比で 0.05≦A/’、O,/多結晶高アルミナファイバー
≦10の範囲とする理由は本願筒1の発明と同様である
。また、コロイダルシリカの添加量を重量比で 810、/多結晶高アルミナファイバー≦2の範囲とし
たのは、2を超えると1600℃、を赳える高温におけ
る収縮率が大きく、熱安定性が劣るうえに1000′C
,以下の低温における熱伝導率が大きく、断熱性が劣る
ためである。
こうした高温用断熱構造体を得る方法とじては例えば以
下のような真9成形法を挙げることができる。すなわち
、水中で多結晶高アルミナファイバー、アルミナ粉、コ
ロイダルシリカ及び(又は)有機結合剤を良く攪拌して
混合した後、型を用いて真穿吸引することにより成形体
を得て、この成形体を乾燥するものである。なお、本発
明の冨温用断熱構造体を得る方法は上述した真9成形法
に限らず、例えば多結晶高アルミナファイバー、アルミ
ナ粉、コロイダルシリカ及び(又は)有機結合剤をペー
スト状に練シ合わせたものを型に流し込んで乾燥させる
方法(ペースト流し込み法)、あるいは上記原料を粘土
状に練ったものを型に入れてスタンプする方法(スタン
プ法)又はプレス成形する方法(プレス成形法)等でも
よい。
以下、本発明の詳細な説明する。
実施例1〜7及び比較例1〜3 まず、多結晶高アルミナファイバーとして人!、0.7
2重敞%、810.28重駿%の化学組成でムライト結
晶からなる平均繊維径3μmの短繊維(以下、ムライト
ファイバーと称する)60.Pを用い、有機結合剤とし
て澱粉3%水溶液680ノとともに100メツシユの焼
結アルミナ粉をムライトファイバーとの重量比が下記第
1表C二示す値となるように添加し、これらを水20r
中で充分に攪拌混合した。次に、150%X15Q%の
型を用いて真空成形した後、乾燥して断熱構造体を得た
。これら断熱構造体は分析の結果、明らかにムライトフ
ァイバー。
アルミナ粉及び澱粉とから寿ることが確認された。つづ
いて、500℃、で仮焼して澱粉を燃焼揮散させた。
得られた断熱構造体について密度、1650’C,、1
750℃、における収縮率及び室温、1000℃0.1
700℃、における熱伝導率を測定し、下記第1表に併
記する。
なお、収縮率は各断熱構造体から10眞X46X101
1Lの寸法(Lo)の試料を切シ出し、1650℃、及
び1750’Cにおいて24時間加熱後の寸法(L′ 
)から、下記式 %式%() により求めた。
上記第1表から明らかなように比較例1及び2の断熱構
造体はA/、O,とムライトファイバーとの重量比が0
.05未満であるため、特に1750℃、における収縮
率が大きく、熱安定性に劣る。また、比較例3の断熱構
造体は人/、 O。
とムライトファイバーとの重量比が10を超えるため、
1000℃、以下の温度における熱伝導率が大きく、断
熱性に劣る。これに対して、実施例1〜7の断熱構造体
はいずれも収縮率が小さく熱安定性に優れ、また熱伝導
率がどの温度でも小きく断熱性も優れている。
実施例8〜14及び比較例4外6 A/、0.72重量%、810!28重量%のムライト
ファイバー60ノに8i01含有率20重量%のコロイ
ダルシリカ68ノ、有機結合剤として澱粉3%水溶液6
80y−とともに1000メツシユの焼結アルミナ粉を
ムライトファイバーとの重量比が下記第2表C二示す値
となるように添加し、これらを水20I!中で充分に攪
拌混合した。次に、15(mX15mの型を用いて真空
 0 成形した後、乾燥して断熱構造体を得た。これら断熱構
造体は分析の結果明らかにムライトファイバー、アルミ
ナ粉、コロイダルシリカ及び澱粉からhることか確認さ
れた。つづいて、500℃、で仮焼して澱粉を溶焼揮散
させた。
得られた断熱構造体について、密度、1650℃、と1
750℃、(二おける収縮率及び室温、1000’C,
、1700ut”:おける熱伝導率を測定し、下配第2
表に併記する。
1 上記第2表から明らかなように比較例4及び5の断熱構
造体はAl、0.  とムライトファイバーとの重量比
が0.05未満であるため特に1750℃、における収
縮率が大きく、熱安定性に劣る。また、比較例6の断熱
構造体はAI!、 O。
とムライトファイバーとの重量比が10を超えるため、
10001p、以下の温度における熱伝導率が大きく、
断熱性に劣る。これに対して、実施例8〜14の断熱構
造体はいずれも収縮率が小さく熱安定性に優れ、また準
伝導率がどの温度でも小さく断熱性も優れている。
実施@15〜21及び比較例7 上記第2表から熱安定性及び断熱性が最良と判定された
/l、ltO,/ ムライトファイバーの重量比2.0
を一定にしてコロイダルシリカを819、/ムライトフ
ァイ/ゴーが重量比で下記第3表に示す値となるように
添加し、前記方法と同様に151)II−X15眞の型
を用いて真空成形した後、乾燥して断熱構造体を得た。
これら断熱構造体について密度、収縮率及び 3 2 熱伝導率を測定し、下記第3表に併記する。
 4 上記!@3表から明らかがように比較例7の断熱構造体
は8i01 とムライトファイバーとの重量比が2を超
えるため収縮率が大きく、熱安定性に劣るのに対し、実
施例15〜20の断熱構造体はいずれも収縮率が小さく
熱安定性に優れ、熱伝導率が小さく断熱性も優れている
実施例21〜24及び比較例8,9 下記第4表に示す各種多結晶面アルミナファイバー及び
ガラス質セラミックファイバーを用い、これらファイバ
ーにアルミナ粉及びコロイダルシリカを重量比でそれぞ
れ11,0./ファイバーー2.0.sto、/ファイ
バーー 0.3とがるように添加し、加配したと同様−
&7’i法で断熱構造体を得た。
これら断熱構造体について、密度、収縮率及び熱伝導率
を測定した結果を下記第4表に併記する。
5 PS  ρ (Fl   to   OGp8 v 哨
 い−Fl+ 、−ci  d   ci   c5 f 餐  、   !    −〇   哨  寸Q 
O例 、、I71−  o   d    d    d  
 d   dlh  o   ゎ    トドto  
 t。
庸 出  d  6  ci  ci  ci  dρ  
                    n思 0 の cJ   +rS   −−I+   ’袴 =1
1 11   OcQ    N      ct>   
    q     vs     。     ゛く
B  2c′A   c3   ci  cctci 
  r−n   寸    ト ペ 駆Q   ?+(el−e’J    ■  ロ   
 \ぐ   CnN     。    の   へ 
  。    剃i3   ci    d     
ci     d    as   d     E@
                         
              00   べ  t<C
V 師   −−11,1、1 啼   Iへ ゛(I 。、置εJ6)  ご ご 、j−yld  
  o、o、、”4   、o<   −cv−t  
 o   o      ゝh11IIl、、o  、
、o   %Jma%J*”  、c5’  、、11
   ”%J、、’IJ−−−よ。、<マ%J−”IQ
−ト城 へ笥<〜仙00 ε1佃佃 ( 収粋「層 訴−、、、、、、、o  、、、−訴−(j
閑硼 ol 昨り〜 Oo〜 への  l訴 訴I  
O隠卦智 oa  Φ ■ ■へ<  トX   ■ヘ
 ヘω  ぐ冥妃;j−−−1−10哩如 − e3     d   〜   N−−一    へ 
 cQ     寸   ■  01    啄  S
    翠   翠  不光    老  岩    
f   必  寥ば    ば  ば    ば   
ゼ  ギ 6 上記第4表から明らかなように、比較例8及び9の断熱
構造体はアルミナ含有率が70%未満のガラス質セラミ
ックファイバーを用いているため、収縮率が大きく、熱
安定性が劣るのに対し、実施例21〜24の断熱構造体
はいずれも収縮率が小さく、熱安定性に優れ、また熱伝
導率が小さく、断熱性にも優れている。
実施例25.26 上述した真壁成形性以外の方法によシ製造された断熱構
造体Cついて、熱安定性及び断熱性を調べるために以下
のような2つの方法により断熱構造体を得た。
ill  AI!、 0.72重斬%、S IO2,2
8重1%のムライトファイバーに325メツシユの電融
、アルミナ粉及び30%の810.を含むコロイダルシ
リカを重量比でそれぞれA/、 O,/ムライトファイ
バーー0.3 * 8 r 01 /ムライトファイバ
ーー0.15の割合で添加して粘土状に混合し、23(
mXf)、5(jlLの型に入れてスタンプし、乾燥し
て断熱構造体を得た(実施例25)。
 8 +11  tllと同じ組成のムライトファイバーにア
ルミナ粉とコロイダルシリカとを上記+11と同一割合
で添加し、更に2%メチルセルロース溶液を重量比で2
%メチルセルロース溶液/ムライトファイバーw7.5
の割合で加えてペースト状に練り合わせた後、15眞X
15眞の型に済し込み、乾燥して断熱構造体を得た(実
施例26)これら断熱構造体について、密度、収縮率及
び熱伝導率を測定した結果を下記第5表に示す。
9 0 上記第5表から明らかなようにスタンプ法(実施例25
)、ペースト済し込み法(実施例26)のいずれの方法
でも真q成形法と同様に、熱安定性及び断熱性に優れた
断熱構造体を得ることができることが確認された。
以上詳述した如く、本発明によれば1600′C。
を超える高温においても熱安定性及び断熱性に優れた高
温用断熱構造体を得ることができるものである。
出願人代理人 弁理土鈴江武 彦 1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)アルミナ含有率が70重量%以上の多結晶高アル
    ミナファイバーにアルミナ粉を重量比で 0.05≦A/lO3/多結晶高アルミナフアイバー≦
    10の範囲で添加し、成形して力る高温用断熱構造体。 (2)  アルミナ含有率が70重量%以上の多結晶高
    アルミナファイバーにアルミナ粉及びコロイダルシリカ
    をそれぞれ重量比で 0.05≦λ/、O,/多結晶高アルミナファイバー≦
    10゜Sin、/多結晶面アルきナファイバー≦2の範
    囲で添加し、成形してなる高温用断熱構造体。
JP2587183A 1983-02-18 1983-02-18 高温用断熱構造体 Granted JPS59152281A (ja)

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