JPS62260780A - ジルコニアフアイバ−成形体 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明はジルコニアファイバー成形体に関し、より詳
細には、例えば高温炉の断熱材、触媒用担体、セッター
（焼き台）などに使用される耐火性ジルコニアファイバ
ー成形体に関する。

（従来の技術） 従来、耐火性ジルコニアファイバー成形体は、ジルコニ
アファイバーと、コロイダルシリカ水溶液の結合剤（パ
イグー）とからなるものである。

このコロイダルシリカを用いる場合、乾燥時に生乾きの
成形体からコロイダルシリカ成分が表面層に偏在するよ
うになるというマイグレーション現象が生じ、乾燥後、
表面層のみが硬化し、内部は柔かいままであるという問
題がある。

このマイグレーション現象を防止するために、種々の提
案がなされている。例えば、無機ファイバーおよびコロ
イダルシリカを分散媒中に分散してなるスラリー液に、
凝結剤を加え、かつ寸みやかにスラリー液のｐＨを４．
５以下としてコロイダルシリカ凝結物を生成させ、次い
でこのスラリー液に、高分子凝集剤を添加して上記コロ
イダルシリカ凝結物を無機ファイバーに定着させ、その
スラリー液からの成形体を焼成してなるファイバー成形
体が提案されている（特開昭６０−３３２４４号公報）
。

また、無機ファイバーとコロイダルシリカとを分散媒中
で分散さけたスラリーに凝結剤を添加し、次いでポリエ
チレンオキナイドを添加してこのコロイダルシリカをそ
のファイバーに定着させ、得られたスラリー状組成物か
らの成形体を焼成してなるファイバー成形体も提案され
ている（特開昭５８−１０４０５９号公報）。

これらの従来技術によってコロイダルシリカのマイグレ
ーションを防止することができる。

（発明が解決しようとする問題点） 従来技術では、しかしながら、バインダーとしてコロイ
ダルシリカを用いているために、ジルコニアファイバー
成形体に適用する場合、ジルコニアの融点が２６００℃
であるのに対しシリカの融点が１６５０°Ｃ大幅に低い
ので、高耐火性のジルコニアファイバー成形体とならな
いという問題点がある。

この発明は、上）ｉｌｊの事情を背景にしてなされたも
のであり、その目的どりるところは、バインダーのマイ
グレーション現象がなく、かつ高耐火性を有するジルコ
ニアファイバー成形体を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、ジルコニアファイバー成形体について種
々の検討を行なった結果、従来、結合剤として望ましい
と考えられていたシリノコゾルに代わって、ジルコニア
の単斜晶より正方品に安定化させる、いわゆる結晶安定
化剤を結合剤としで用いれば、この発明の目的達成に有
効であることを見出し、この発明を完成するに到った。

すなわち、この発明のジルコニアファイバー成形体は、
ジルコニアファイバーと、ジルコニアに対する結晶安定
化剤または加熱により該結晶安定化剤に変化する前駆体
である結合剤、例えば、マグネシウム、イツトリウム、
ｈルシウム、ザマリウム、カドミウム、ランタン、およ
びネオジムの酸化物、炭酸塩、塩基性炭酸塩、酢酸塩、
シュウ酸塩、硝酸塩、塩化物、および硫酸塩から選ばれ
た少なくとも１種の結晶安定化剤またはその前駆体であ
る結合剤と、からなることを特徴とするものである。

この発明の好ましい態様として、結合剤が０．１．ｃｚ
ＩｒＬ−０，３ＴＴＬＴｒＬノ粘ａ　ヲＨｉ　ツ６　（
１）　、！：　ｔ　にとができる。

この発明の好ましい伯の態様としては、結合剤の添加量
を、ジルコニアファイバー１００重ｆ１１部に対して酸
化物換Ｑで１〜２０　’ｌｉ　ｂ’ｉ部とすることがで
きる。

この発明の−のｆｉ　Ｆ！として、ジルコニアファイバ
ー成形体を抄造成形されたものとづ“ることができ、こ
の際その抄造に用いる媒液を、結合剤を実質的に溶解し
ないしのとザることが７１ましい。

さらに、別の態様として、この発明に用いるジルコニア
ファイバーを、純ジルコニアファイバー、ライム安定化
ジルコニアファイバー、マグネシア添加ジルコニアファ
イバー、およびイツトリア安定化ジルコニアファイバー
から選ばれた少なくと−ｂ１種のファイバーとすること
ができる。

以下、この発明をにり詳細に説明Ｊる。

この発明にＪ３いて使用される結合剤は、ジルコニアに
対する結晶安定化剤または加熱により該結晶安定化剤に
変化する前駆体である。すなわら、その結合剤は、ジル
コニアの結晶安定化作用を示す金属酸化物および／また
は加熱により金属酸化物を形成する金属塩である。その
結合剤の例としては、マグネシウム、イツトリウム、カ
ルシ１クム、サマリウム、カドミウム、ランタン、ネオ
ジムなどの酸化物、炭酸塩、塩基性炭酸塩、酢酸ＪＷ　
％シュウＢ　塩、Ｉｉ１′４酸塩、塩化物、ｌｌｌ１ｉ
ｖ　ｓ＝なトカアリ、マグネシウム、カルシウム、イツ
トリウムの酸化物、塩化物、炭酸塩、塩基性炭酸塩の粉
末が経済的観点から好ましい。

金属酸化物および金属塩の結合剤の粒度は、０．０１μ
７ｒＬ〜１ＴｒＬ７／Ｌ１好ましくは０．１μｍ〜０．
３ｍｍである。この最小限度未満では乾燥時にマイグレ
ーション現象が起こる恐れがあり、最大限度を超えると
結合剤としてのｔｒ！Ｉきが低下し、強度が劣化するか
らである。

結合剤の添加ωは、ジルコニアファイバー１００重ｆｉ
％部に対して酸化物換算で０．５〜３０重足部、好まし
くは１〜２０車聞部である。これは、最小限度より少な
いとジルコニアファイバー成形体の強度が発現せず、逆
に最大限度を超えると金属やガラスに濡れなく、化学的
に安定でありかつ耐食性に優れているというジルコニア
ファイバー成形体の特性が損なわれるからである。

この発明に使用されるジルコニアファイバーとしては、
ライム安定化ジルコニアファイバー、イツトリア安定化
ジルコニアファイバー、マグネシア添加ジルコニアファ
イバーなどの結晶安定化剤が添加されたジルコニアファ
イバーの他に、結晶安定化剤が添加されていない純ジル
コニアファイバーなどがある。ジルコニアファイバーの
種類、形状、寸法は目的、用途に応じて適宜変更するこ
とができる。

この発明によるジルコニアファイバー成形体には、ジル
コニアファイバーおよび結合剤以外に、必要に応じて種
々の添加剤を含めることができる。

例えば、アルミナ、ジルコニア、シリカなどの通常の耐
火物粉末を添加して複合材と１゛ることができるととも
に、ｆｆｌｌｌＨＪ品の成形体に金杯の性能を付与する
ために種々の補助材を添加しつる。

この発明のジルコニアファイバー成形体への成形は、目
的とする最終製品の形態に応じて柚々の手法ににつで実
施することができる。例えば、板状成形体の場合、抄造
成形によって実施することがＣきる。すなわち、所定間
のジルコニアファイバーに前述の結晶安定化剤である結
合剤を添加し、分散媒中で分散してスラリーを形成する
。このスラリーから抄造して板状成形物を得る。この抄
造に際して、分子ｌｌ媒に結合剤が実質的に溶解しない
ことが望ましい。これは、溶解する場合、マイグレーシ
ョン現象の防止効果が１υられないからである。従って
、非水溶液金属塩や酸化物の場合には媒液として水を用
いることができるが、水溶液金属塩の場合、媒液として
、灯油、千曲、アルコール類などを用いることが望まし
い。この媒液に、媒液の粘性付与、および乾燥後の強度
付与を目的としてポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸カル
ボキシメヂルセルロース、メチルセルロース、ポリエチ
レンオキシドなどの糊剤を添加してもよい。

抄造成形以外の成形法として、ジルコニアファイバーと
結合剤粉末とより成る一定形状の集合体に糊剤を含む媒
液を噴霧し、またｔよその集合体を糊剤含有媒液に浸漬
などして成形することもできる。

成形体は、通常、その乾燥処理に付される。この乾燥は
、自然乾燥、送風による乾燥、熱風乾燥、熱線乾燥、な
ど種々の方法で行なうことができる。

この発明によるジルコニアファイバー成形体ｔ：１、乾
燥（す、使用に供することができるが、成形体を焼成し
たのみその用途に供してもよい。この焼成によって、結
晶安定剤である結合剤は、ジルコニアファイバー間の結
合、およびジルコニアファイバーの結晶安定化に寄与す
る。焼成温度は、添加する結合剤の金属塩や金属酸化物
の種類によって適宜変更することが望ましい。例えば、
その温度は１３００〜２０００℃である。焼成温度に加
熱し、所定時間維持して、ジルコニアファイバー成形体
を得る。

この発明のジルコニアファイバー成形体は、各種高温炉
の断熱材、触媒用担体、特殊フィルター、高温発熱体、
セッター、離型材などに使用することができる。

（実施例） 以下、この発明を、具体的な例によって説明する。

実施例１ 平均径５μ雇、平均長２０〜３０ＴｒＬＴｒＬのジルコ
ニア１００％ファイバー（品用白煉瓦社製）１００重聞
重吊対し、平均粒度１〜５μｍの炭酸マグネシウム粉末
１０重量部を媒液である水に添加して抄造用懸濁液を調
製した。

この懸濁液から抄造成形して根状成形体を形成した。成
形後１００’Ｃで２４時間乾燥し、次いで１６００℃で
焼成してジルコニアファイバー成形体を製造した。得ら
れた成形体の特性を第１表に承り。

実１ｈ例２ 平均径５μｍ、平均長２０〜３０７７ＬＴｒＬのライム
安定化ジルコニアファイバー（品用白煉瓦社製）１００
ＴＴ［部に対し、平均粒度５〜１０μｍの炭酸カルシウ
ム粉末１５重量部を媒液の水に添加して抄造用懸濁液を
調製した。以後、実施例１と同様にファイバー成形体を
調製した。得られた成形体の特性を第１表に示す。

実施例３ 平均径５ｕｍ、平均長２０〜３０ｙｒｔｒｒｔ（Ｄイッ
ｌ−リア安定化ジルコニアファイバー５０重ａ部および
平均径５μｍ、平均長２０〜３０ＴｒＬｍのマグネシア
添加ジルコニアファイバー５０重量部と、平均粒度１０
〜５０μｍのイツトリア粉末５虫量部を媒液のアルコー
ルに添加して抄造用懸濁液を調製した。以後、実施例１
と同様にファイバー成形体を調製した。得られた成形体
の特性を第１表に示す。

第１表 第１表かられかるように、この発明によるジルコニアフ
ァイバーはマイグレーション現象が無くかつ２０００〜
２３００℃という高耐火性を有している。

〔発明の効果および作用〕

この発明によるジルコニアファイバー成形体は、ジルコ
ニアファイバーの結合剤として、ジルコニアに対する結
晶安定化剤である金属酸化物およびその前駆体を使用し
、この結合剤がジルコニアファイバー表面に強く付着す
るので、乾燥時および／または焼成時に成形体表面に移
動することがない。従って、コロイダルシリカ使用に見
られるマイグレーション現象が起らず、成形体全体が均
一な組成および強度を有するものとすることが′Ｃ″き
る。

ジルコニアに対する結晶安定化剤である金属酸化物は２
５００〜２８００°Ｃの高融点であり、従って、融点２
６００℃のジルコニアファイバーと相俟って高耐火性を
右ツるジルコニアファイバー成形体を得ることができる
。

この発明において用いられる結合剤ｔよ、ジルコニアに
対して結晶安定化作用をも有してＩ／するので、ジルコ
ニアファイバー中に結晶安定化剤を添７Ｊｔｌ　シない
ジルコニア単味のファイバーをも使用できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ジルコニアファイバーと、ジルコニアに対する結晶
   安定化剤または加熱により該結晶安定化剤に変化する前
   駆体である結合剤と、からなることを特徴するジルコニ
   アファイバー成形体。 ２、結合剤がマグネシウム、イットリウム、カルシウム
   、サマリウム、カドミウム、ランタン、およびネオジム
   の酸化物、炭酸塩、塩基性炭酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩
   、硝酸塩、塩化物、および硫酸塩から選ばれた少なくと
   も１種の結晶安定化剤またはその前駆体である、特許請
   求の範囲第１項記載のジルコニアファイバー成形体。 ３、結合剤が０．１μｍ〜０．３ｍｍの粒度を持つ、特
   許請求の範囲第２項記載のジルコニアファイバー成形体
   。 ４、結合剤の添加量がジルコニアファイバー１００重量
   部に対して酸化物換算で１〜２０重量部である、特許請
   求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項記載のジル
   コニアファイバー成形体。 ５、ジルコニアファイバー成形体が抄造成形されたもの
   である、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか
   １項記載のジルコニアファイバー成形体。 ６、抄造に用いられる媒液が、結合剤を実質的に溶解し
   ないものである、特許請求の範囲第５項記載のジルコニ
   アファイバー成形体。 ７、ジルコニアファイバーが純ジルコニアファイバー、
   ライム安定化ジルコニアファイバー、マグネシア添加ジ
   ルコニアファイバー、およびイットリア安定化ジルコニ
   アファイバーから選ばれた少なくとも１種のファイバー
   である、特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか
   １項記載のジルコニアファイバー成形体。 ８、焼成処理されたものである、特許請求の範囲第１項
   ないし第７項のいずれか１項記載のジルコニアファイバ
   ー成形体。