JPS595539B2 - 改良されたセラミツク耐火性繊維状材料 - Google Patents

改良されたセラミツク耐火性繊維状材料

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JPS595539B2
JPS595539B2 JP50064419A JP6441975A JPS595539B2 JP S595539 B2 JPS595539 B2 JP S595539B2 JP 50064419 A JP50064419 A JP 50064419A JP 6441975 A JP6441975 A JP 6441975A JP S595539 B2 JPS595539 B2 JP S595539B2
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Japan
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fibers
ceramic refractory
alumina
silica
temperature
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JP50064419A
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JPS512714A (en
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エイ ジヨンソン トマス
ジ− ロング ウイリアム
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Babcock and Wilcox Co
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Babcock and Wilcox Co
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62227—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining fibres
    • C04B35/62231—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining fibres based on oxide ceramics

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、セラミック繊維状材料及びこれらの材料の製
造法に関し、特に、アルミナ−シリカ型の改良されたセ
ラミック耐火性繊維状材料及びこれらの材料の製造法に
関する。
セラミック繊維状材料は組成が高純度シリカ繊維から高
純度アルミナまでの範囲にわたっているが、普通の市販
繊維は４５〜７７％の一般的なアルミナ含量及び５２〜
２２％の一般的なシリカ含量を有し、このアルミナとシ
リカとの合計は全体の少なくとも約９５％を占める。
また、市販繊維は、鉄又は類似物の如き極めて少量の金
属酸化物を汚染物の形態で有する。
しばしば、か５る少量の金属酸化物は、市販繊維におい
て特定の目的を達成するために故意に添加される。
一般的に言えば、製造時の繊維は１〜１０ミクロンの範
囲内の直径を有する繊維を多割合で含有するけれども、
ミクロンよりも小さい寸法及び１０ミクロンよりも大き
い寸法の繊維も製造されそして使用されてきた。
アルミナ、シリカ及びアルミナ−シリカ型のセラミック
耐火性繊維状材料は、熱絶縁のために多年の間用いられ
てきた。
通常の繊維は、空気又は水蒸気の噴流によって融解セラ
ミックの流れを破砕しそしてそのようにして形成した繊
維を嵩高形態で集めることによって工業的に製造される
。
通常、集められた嵩高繊維は圧縮されて好ましい嵩密度
を持つ繊維ブランケット又はシートが形成される。
これらのセラミック耐火性繊維は、製造時にガラス状又
は無定形である。
理論上の最終使用温度はセラミック繊維の融解温度（こ
れは、３，０００下以上である）であるけれども、アル
ミナ、シリカ及びアルミナ−シリカセラミック繊維は、
関連する特定組成物の失透温度よりも上に加熱すると、
無定形態から結晶形態に転化されることが知られている
。
ブランケット又は圧縮シートを典型的な使用温度で用い
る場合には、繊維は、圧縮下に実質上永久的な歪を保持
する。
使用温度が失透温度よりも高いと、無定形繊維は結晶形
態に転化され、しかしてこれは、熱的寸法変化又は適用
される系の振動によってさえも劣化を受けやすい。
材料一体性及び絶縁効率のためｌこ、典型的な使用温度
で永久歪に抵抗するセラミック耐火性繊維が望ましいこ
とは明らかである。
本発明によれば、意義ある程明確な微粒結晶度、特に、
改善された剛性又はこれまで可能であったよりも永久歪
に対して抵抗する改善された能力を持つセラミック耐火
性繊維は、無定形耐火性繊維を該材料の失透温度を越え
て選定した時間熱処理することによって得られる。
この技術によって製造されたいくらかのセラミック繊維
材料は、失透温度を越えた高められた温度において永久
歪又は変形に対して未処理材料よりもかなり大きい抵抗
性を示した。
即ち、繊維材料はその元の寸法の８５〜９０％に戻る。
本発明を特徴づける方法は、本質的には、セラミック繊
維材料が無定形又はガラス状状態からほぼ微粒の結晶構
造を有する物質までの状態変化を受けるところの該材料
の熱処理である。
この加熱過程において、無定形又はガラス状状態は、特
定材料が特定温度に達するまで維持される。
この点（失透温度と称される）において、結晶状態への
転化が開始する。
セラミック耐火性繊維はそれらの絶縁特性について有意
義に知られているので、特定材料全体にわたる失透を確
実にするためには該物質の失透温度よりも高い温度が必
要とされる。
しかしながら、失透値よりも過度に高い温度又は失透値
よりも十分に高い温度を過度の期間にわたって保持する
と、貧弱な取扱適性を持つ粗粒構造が生じることを理解
されたい。
第１図は、本発明の特徴、即ち、特定材料の示差熱分析
による該材料についての明確な失透温度値をグラフで示
す。
図示の如く、曲線１０は、温度上昇に応じた試験材料の
熱的性質を示す。
約９５０℃（Ｌ７５０’Ｆ）で発熱領域における明確な
大きく且つ急なピーク１５が示されていることに注目さ
れたい。
この発熱ピーク１５は無定形状態から結晶構造への繊維
材料の状態変化を示し、そしてこれが起るときの温度は
失透温度と称される。
第１図に示される特定の失透温度は約４５％のアルミナ
及び５２％のシリカという一般的な組成を持つカオウー
ル（Ｋａｏｗｏｏ Ｉ ）繊維を試験する際に展開され
る典型的な曲線を示すけれども、実際の失透温度値は他
の組成物に対して幾分具なることが理解されよう。
しかしながら、アルミナ、シリカ及びアルミナ−シリカ
繊維状材料のすべてについて明確な失透温度値を見出す
ことができる。
第２図は、失透温度（示される例では約９５０℃である
）よりも高い熱処理の前においての様々の入射角での特
定セラミック耐火性繊維（カオウール）のＸ線回折強度
を示すグラフである。
第３図の曲線３０と比較した曲線２０の比較的滑らかな
形状は、繊維材料の無定形性を示す。
従って、第２図の材料を約９５０℃のその失透温度より
も高い温度で熱処理することによって、予期される結晶
形成がＸ線回析強度曲線上に鋭い強度ピークとして現わ
れる。
第３図は、第２図のカオウール繊維材料を約９５０〜１
，０００℃に約１５分間熱処理した後の該材料の回折強
度を示す。
回折強度ピーク３５は、元の無定形の材料の結晶性を示
す。
実施例 アルミナ−シリカ繊維耐火材料特にザ・パブコック・ア
ンド・ウィルコックス・カンパニーによって販売される
如きカオウール（Ｋａｏｗｏｏｌ ）繊維の如きセラミ
ック耐火性繊維材料をマツフル炉で熱処理する。
この特定の繊維ブランケットは、約８７ｂ／ｆｔ３の密
度及び約９５０℃の失透温度を有する。
ブランケット全体（こわたる失透を確実にし且つ炉の循
環性（即ち、炉は一定温度を正確に保持するのではなく
その温度の上下を循環する）を補うために、失透値より
も高い温度が好ましい。
典型的には、約１，０００℃の温度に約２０分間露出さ
せると、永久歪に抵抗するのに必要とされる微粒結晶構
造が生じる。
Ｘ線試験は、微粒結晶アルミナ−シリカ繊維における平
均結晶寸法が２００人よりも小さいことを示す。
試験は約１，０５０℃までの温度及び３０分までの期間
が材料の耐変形性を妨げないことを示すけれども、過度
の結晶粒生長を防止するために特に１．０５０℃よりも
高い温度においての熱処理を制限するように注意を払わ
なければならない。
約９５０℃の失透温度を持つセラミック耐火性繊維ブラ
ンケット（カオウール繊維）の試料に、約９５０〜約１
，０５０℃の平均温度を１０分〜１時間施した。
ｌｉｎ公称厚のブランケットとじて形成されたこれらの
熱処理済みセラミック繊維を次いで拘束ブラケットによ
ってその元の厚さの７０％に又は０．７ｉｎに圧縮して
から、それを約８１５℃に１８時間さらした。
これらの条件は、ガス冷却型核反応器において予期温度
及び圧縮での１８時間絶縁使用を模擬するために課され
た。
１８時間試験の完了時に、熱処理セラミック耐火性繊維
状ブランケットの各々について圧縮力を開放したときの
材料の公称厚さは次の如くである。
繊維ブランケットの毛羽立ち性の故に、厚さはブランケ
ットの寸法に沿って変動し、それ故に“１公称“１厚と
称される。
第１表１こ示されるデータは、圧縮力を解放したときの
ブラケットの厚さが圧縮時のＱ、７ｉｎよりも大きくな
っていることを示す。
上記表から、特定の繊維状材料を効率的に熱処理して該
材料の所望のレジリエンス（これは、好ましくは、元の
未圧縮繊維厚さの約８５〜９０％である）を提供するた
めに、処理される特定の繊維状材料の失透温度よりも約
３０〜１００℃高い温度を用いることが表示の時間スケ
ジュール下に望ましいことが分るだろう。
セラミック耐火性繊維状材料は、失透温度を越える使用
条件を施こされると失透することが斯界で周知である。
失透温度よりも有意義に高い使用温度は、結晶生長の増
長をもたらして本発明の目的をだめにする。
それ故に、本発明に従えば、使用前の熱処理によって達
成されるセラミック繊維状材料の向上されたレジリエン
スは、結晶粒生長が繊維の機械的性質に悪影響を及ぼさ
ないところの使用温度において有効である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、カオウールセラミック耐火性繊維材料の示差
熱分析のグラフである。 第２図は、本発明で開示した熱処理の前における第１図
に示す如きセラミック耐火性繊維ブランケットのＸ線回
折強度のグラフである。 第３図は、第１図に示される失透温度よりも高い熱処理
の後における第２図の同じセラミック耐火性繊維ブラン
ケットのＸ線回折強度のグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 固体材料の溶融から得たガラス状セラミック耐火性
    材料であって、アルミナが約４５〜７７％で、シリカが
    約２２〜５２％で、アルミナとシリカとの合計が全体の
    少なくとも約９５％を占めその残部が本質上金属酸化物
    である化学組成を有するガラス状セラミック耐火性材料
    の繊維からなるブランケット材料をその失透温度よりも
    高い温度ｌこおいて、該繊維をガラス状態から微粒結晶
    質状態に転化させるのに十分でしかも過度の繊維結晶粒
    生長を防止するような時間熱処理することによって形成
    され、そして使用に当って高温に維持して圧縮力の適用
    次いでその開放後にその元の形態ｌこ弾性的に戻ること
    ができることを特徴とする微粒結晶質セラミック耐火性
    ブランケット状製品。
JP50064419A 1974-05-30 1975-05-30 改良されたセラミツク耐火性繊維状材料 Expired JPS595539B2 (ja)

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US47462674A 1974-05-30 1974-05-30
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JPS512714A JPS512714A (en) 1976-01-10
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SE7505057L (sv) 1975-12-01
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SE408167B (sv) 1979-05-21
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