JPS63297271A - 鉱物繊維を含み炭素結合される成形部材の製造方法 - 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〕 本発明は、鉱物繊維を炭素含有上質へ埋込んで、耐火鉱
物繊維を含む成形部材を製造する方法、及びこの方法に
より製造されて鉱物繊維を含み炭素結合される成形部材
に関する。

〔従来の技術〕

鉱物繊維を含み炭素結合される成形部材は既に公知であ
る。例えばドイツ連邦共和国特許出願第３００９１８２
号には、断熱材料から成る成形体及びその製造方法が記
載されている。この製造方法によれば、成形体の材料の
１５ないし６０重量％を形成する鉱物繊維に炭素含有物
質が混合され、例えば固体樹脂が混合されるか、又は絣
雄が液状の炭素含有物質へ没入される。炭素含有物質と
して、プラスチック、石油ピッチ又はタールを使用する
ことができる。成形後炭素含有物質の熱分解又は分解が
行なわれる。更にドイツ連邦共和国特許出願公告第１９
４７９０４号から、珪酸アルミニウム繊維及び結合剤か
ら成り微粒の耐火充填材を含む断熱耐火材料が公知であ
る。

セラミック繊維を含む別の板材料及びその製造方法は欧
州特許第７７４４４号から公知で、無機耐火充填材を含
む水性懸濁液から、凝集沈着剤又は陽イオンポリアクリ
ルアミドの形の凝集剤により、この板材料の製造が行な
われる。ドイツ連邦共和国特許出願第３４３６７８１号
から、セラミック繊維、微粒の耐火物質、無機結合剤及
び通常の添加物から軽量成形体を勘合する方法が公知で
、ここでも同様に２段階の凝集過程と凝集される両方の
分散系の混合が行なわれる。しかし凝集により又は凝集
なしで繊維のｂｅ液を成形に使用するこの従来技術では
、炭素結合を持つ成形体は製造されない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の諜顆は、耐火鉱物繊維を含み炭素結合及び炭素
含有相を持つ成形部材の製造方法を提供し、この方法を
簡単に実施でき、かさ密度を広い範囲で調節できるけれ
ども特に小さいかさ密度を得られるようにすることであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

この課題を解決するため本発明によれば、水性懸濁液中
に存在する鉱物繊維へ、水性懸濁液から微粒のピッチ、
タール、レゾール樹脂又はノボラック樹脂を凝集沈着さ
せ、懸濁液から成形部材を製造し、生の成形部材を乾燥
して、３５゜ないし１３００６Ｃの温度で熱分解する。

好ましい実２１ｉＩＩ態様によれば、ｈ濁液中の鉱物繊
維へ更に微粒の耐火物質及び／又は無機結合剤及び／又
は水硬性耐火セメントが凝集沈着させられる。これによ
り、得られる耐火鉱物！！ｓｍの性質を必要に応じて調
節し、そのかさ密度も制御することが可能である。更に
無機結合剤を使用すると、４００ないし８００８Ｃの中
間温度で比較的高い強度が得られるという利点があり、
また水硬性耐火セメントを使用すると、乾燥後既に成形
部材の高い生強度が得られるという利点がある。

別の好ましい実ｍａ様によれば、凝集沈着剤として陽イ
オンでん粉が使用される。

本発明による方法では、まだ熱分解されない乾燥成形部
材に関して、鉱物−，維が５ないし９゜重量％の量で、
ピッチ、タール、レゾール樹脂又はノボラック樹脂が１
０ないし３０重量％なるべ（１５ないし２５重量％の量
で、微粒の耐火物質が５ないし７０重量％の量で、無機
結合剤が５ないし２５重量％の量で、水硬性耐火セメン
トが５ないし２０重量％の量で使用される。

本発明による方法で使用される耐火鉱物繊維は任意の鉱
物繊維でよいが、なるべく二酸化珪素、Ａｌ２Ｏ３をな
るべく少なくとも７２％含む酸化アルミニウム、又は特
に４０ないし６０％のＡｌ２Ｏ３と６０ないし４０％の
５ｉ０２とを含む珪酸アルミニウム材料から成る繊維が
使用される。

これらの鉱物繊維の直径はなるべ（１５μｍより小さく
、従ってｗａ＃の処理の際繊維が破損するおそれのない
程度に小さい。このような繊維を製造する条件のため、
その直径は通常１μｍより大きい。

繊維が成形部材の内部で機械的補強の役割を果たすこと
ができるように、これらの繊維の長さは３ｍ＋ｎ以上に
する。ｗａｖｅのやり方により与えられる臨界長を別と
して、繊維の長さについて臨界最大値はない。

本発明による方法では、微粒のピッチ、タール、レゾー
ル樹脂又はノボラック樹脂が使用される。この場合市販
の周知の物質が用いられる。

これら微粒の炭素含有物質の最大粒度はなるべく０・０
９ｍ＋＋＋である。微粒の炭素含有物質は、８０°Ｃ以
上の温度で乾燥すると、成形部材の強度を生ずる。更に
微粒の炭素含有物質は炭素含有相を形成し、即ち鉱物繊
維に付着物及び被々が形成され、炭素含有物質の割合が
高いと、連続的な炭素含有上質が得られる。炭素含有相
は、熱処理による熱分解後耐摩耗性及び腐食に対する抵
抗を改善される。

本発明の方法では凝集沈着剤が使用される。

この場合陰イオン又は陽イオン物質が用いられるが、陽
イオンでん粉が好ましい。しかし欧州特許第７７４４４
号で使用される陽イオンポリアクリルアミド凝集剤や、
高分子電解質例えばメタクリル酸エステルの形の他の公
知の陽イオン凝集剤を使用することができる。これらの
陽イオン凝集剤は通常０．５ないし１重量％の濃度を持
つ溶液の形で製造され、使用前に帆０５ないし０．１重
量％の溶液に希釈される。同様にアクリルアミドを主成
分とする陰イオン高分子電解質のような陰イオン凝集剤
も使用される。

別の好ましい実ｍ態様によれば、ピッチ、タール、レゾ
ール樹脂又はノボラック樹脂と共に、水性懸濁液中で微
粒の耐火物質が凝集沈着される。０．０９＋ｎｍ以下の
粒度を持つこのような微粉砕又は微粒の耐火物質は、通
常の耐火物質例えばシャモット、ボーキサイト、アルミ
ナ、コランダム、二酸化ジルコニウム、珪酸ジルコニウ
ム、酸化マグネシウム、コーディエライト、炭素、黒鉛
、コークス、炭化珪素及び／又は酸化クロムでよい。

更に本発明による方法では、ピッチ、タール、レゾール
樹脂又はノボラック便脂と共に無機結合剤も凝集沈着さ
せることができる。このような無機結合剤として、コロ
イド状５ｉ０２又はコロイド状Ａｌ２Ｏ３を用いること
ができる。これらの無機結合剤により成形部材の強度が
更に改善される。

同様に水硬性耐火セメント例えばＡｌ２Ｏ３含有量の高
い溶融アルミナセメント又はアルミナセメントを、ピッ
チ、タール、レゾールＮ脂又はノボラック樹脂と共に凝
集沈着させることができる。耐火セメントの硬化により
、成形部材はその強度を得る。微粒の耐火物質、無機結
合剤及び水硬性耐火セメントは、それぞれ単独に又は任
意の混合又は組合わせで使用することができる。

本発明による方法では、懸濁液中になるべく鉱物繊維が
５ないし１５重量％又は６ｏないし７０重量％の量で使
用される。鉱物繊維の割合の低い成形部材は、比較的小
さいかさ密度、小さい熱伝導率、良好な強度、耐摩耗性
という点で優れている。それより高い鉱物繊維割合では
、まずかさ密度の僅かな減少のみがおこり、同時に強度
が著しく減少するので、このような組成の懸濁液は特に
有利とはみなされない。約６０重量％以上の圧倒的な鉱
物ｌ／ａｍ割合で始めて、非常に／ＩＸさい熱伝導率、
小さいかさ密度及び比較的高い強度を持つ成形部材が有
利に得られる。

成形部材において炭素含有相を酸化による侵食から保護
するため、成形部材の製造の際懸濁液中に酸化防止剤と
して元素状珪素又は金属アルミニウムを、０．０９ｍｍ
以下の粒度を持つ粉末として使用することができる。熱
処理による熱分解中に、酸化防止剤が一部炭素と反応し
て炭化物になる。

本発明による方法では、まず鉱物繊維の水性懸濁液が製
造される。このようなａ濁液は一般に０．３ないし３重
量％のコンシステンシを持っている。鉱物繊維のこの水
性懸濁液の製ａ後、この懸濁液へ微粒のピッチ、タール
、レゾール樹脂又はノボラック樹脂が散布され、これに
よく混合される。場合によっては同様に微粒の耐火物質
、無機結合剤及び水硬性耐火セメントがこの段階で添加
される。続いて最初に述べた凝集沈着剤の溶液が添加さ
れ、凝集沈着剤が固体に換算して懸濁液１００Ｋｇ当り
５ｙの量で使用される。

続いて凝集した懸濁液を含む分散系から、通常のように
成形部材が形成される。分散系がふるい底を持つ型へ満
たされる。ふるい底を通して液体を流呂させ、その際真
空の印加によりこの過程を助長し、場合によっては付加
的な押圧力により分散系が脱水されて、成形部材が形成
される。

成形部材は通常１１０ないし１８０℃の温度で乾燥され
る。乾燥後成形部材は３５０ないし１３００℃の温度で
処理される。ピッチ、タール、レゾール樹脂又はノボラ
ック便脂の一部又は完全な熱分解又は炭化が行なわれ、
それにより鉱物禮、錐の炭素結合の形成及び強化と炭素
含有相の引続く形成が行なわれる。炭素含有相の割合が
高いと、その中へ炭素含有上質におけるように鉱物！錐
を埋込むことができる。熱処理のそのつどの温度は使用
されるピッチ、タール、レゾール樹脂又はノボラック樹
脂に関係し、更に既に１００％まで熱分解される成形部
材が必要であるかどうか、又は使用者による成形部材の
使用の際始めて残りの熱分解が可能であるか又は望まし
いかにも関係する。

ピッチ、タール、レゾール樹脂又はノボラックぴ脂を熱
分解又は炭化する熱処理は、公知のように非酸化性雰囲
気中例えば窒素、−酸化炭素又は二酸化炭素のような不
活性ガス中で行なわれる。

〔実誦例〕

本発明を次の例により説明する。

例　　１ ４７重量％のＡｌ２Ｏ３、残りは５１０２を含む６３重
量部の鉱物繊維が、強力な撹拌装置により１％の水性熟
濁液に移行させられた。このため更に７．５重量部のコ
ロイド状シリカ、２ないし３μｍの平均粒度を持つ２３
重量部の微粒の固体ノボラック樹脂、及び１０ｐ＋ｏ以
下の粒度を持つ６．５重量部の微粒のアルミナ（Ａｌ２
Ｏ３）か添加され、同様に慰濁液中でよく撹拌された。

続いて陽イオンでん粉の帆５重量％溶液はふるい型上で
真空の印加により脱水されて板となり、この板が続いて
１２０ないし１５０℃で乾燥された。板はそれから非酸
化！、雰囲気中において１２００℃で熱処理され、それ
によりノボラック樹脂の炭化が行なわれた。

こうして製造された板のかさ密度は０．４１ｇ１ｃｒ＆
、その常温曲げ強度は２．２Ｎ／７−であった。

亘−ユ 例１のやり方が反覆され、その際例！で使用される７０
重量部の鉱物繊維、２４重量部のレゾール樹脂、及び例
１で使用される６、ＯＭ量部のアルミナが使用された。

凝集沈着は再び陽イオンでん粉により行なわれ、この陽
イオンでん粉は固体含有量に換算して帆１２５重量部の
量で添加された。

引続く処理が例１のやり方に従って行なわれ、約０．４
ｇ／ｃｙＡのかさ密度を持つ板が得られた。

例　　３ 例１に使用される８５重量部の鉱物繊維と、例１に使用
される１５重量部のノボラック樹脂とから、０．５％の
コンシステンシを持つ０．５重量％の水性ｅｌｉｅＧ液
が製造された。例１に使用される陽イオンでん粉を使用
して、セラミック樹脂へのノボラック樹脂の凝集沈着が
行なわれた。

続いて再び板が製造され、３８０６Ｃで熱処理された。

この場合ノボラック沼脂の一部熱分解が行なわれた。

板のかさ密度は０−４１１／ｃｒｌｔであった。

」−」 １５重量％の鉱物胞維及び３０重量％のノボラック樹脂
と、別の成分として帆０９ｍｍ以下の粒度を持つ３３重
量％の石英粉末として重量％のコロイド状珪酸とを含む
＞ｉ液が、例１に従って製造された。更に酸化防止剤と
して、０．０９ｍｆｆ１以下の粒度を持つ８μｍ％の金
属アルミニウム粉末が使用された。懸濁液の凝集は全部
で２重量％のでん粉で行なわれた。凝集沈着させられた
懸濁液からふるい型性により得られた板は、乾燥及び８
００°Ｃにおける炭化後０．６２ｇ／ｃｄのかさ密度と
３．２Ｎ〜の常温臼げ強度を持っていた。

例　　５ 例４と同じ成分で懸濁液が製造され、その際５重量％の
鉱物′ｆａ雄、４８重量％の石英粉末、２５重量％のノ
ボラック摺脂、２重量％のコロイド状珪酸及び５重量％
の元素状アルミニウム粉末のほかに、更に１５重量％の
アルミナセメント＜７０Ｍｍ％のＡｌ２Ｏ３を含む）が
使用された。真空ふるい処理後、０．９Ｊ７／ｃｎのか
さ密度を持つ板が得られた。８００°Ｃにおける炭化後
、常温曲げ強度は４．２Ｎ／廐”であった。

例　　６ 例４と同じ成分で別の懸濁液がｆａ造されたが、石英粉
末が０．０９Ｍの粒度の微粉砕焼結アルミナに代えられ
た。懸濁液には２０重量％の鉱物ｍ維、４５重量％の微
細アルミナ、１０重量％のノボラックｍ脂、１５重量％
のコロイド状珪酸、及び８重１％の元素状珪素が使用さ
れた。更に２重量％の割合のでん粉が使用された。凝集
後分散系からふるい型により板が製造され、続いて乾燥
され８００°Ｃで熱処理された。

板のかさ密度は帆７　ｇ／　ｃｗｔであった。

特許出願人　　デイデイエルーヴエルケ・アクチェンゲ
ゼルシャフト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　鉱物繊維を炭素含有母質へ埋込んで、耐火鉱物繊維
   を含む成形部材を製造する方法において、水性懸濁液中
   に存在する鉱物繊維へ、水性懸濁液から微粒のピッチ、
   タール、レゾール樹脂又はノボラック樹脂を凝集沈着さ
   せ、懸濁液から成形部材を製造し、生の成形部材を乾燥
   して、３５０ないし１３００℃の温度で熱分解すること
   を特徴とする、鉱物繊維を含み炭素結合される成形部材
   の製造方法。 ２　懸濁液中の鉱物繊維へ更に微粒の耐火物質及び／又
   は無機結合剤及び／又は水硬性耐火セメントを凝集沈着
   させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ３　凝集沈着剤として陽イオンでん粉を使用することを
   特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。 ４　懸濁液中に、まだ熱分解されない乾燥成形部材に関
   して、鉱物繊維を５ないし９０重量％の量で、ピッチ、
   タール、レゾール樹脂又はノボラック樹脂を１０ないし
   ３０重量％なるべく１５ないし２５重量％の量で、微粒
   の耐火物質を５ないし７０重量％の量で、無機結合剤を
   ５ないし２５重量％の量で、水硬性耐火セメントを５な
   いし２０重量％の量で使用することを特徴とする、請求
   項１ないし３の１つに記載の方法。 ５　懸濁液中に、まだ熱分解されない乾燥成形部材に関
   して、鉱物繊維を５ないし１５重量％又は６０ないし７
   ０重量％の量で使用することを特徴とする、請求項４に
   記載の方法。 ６　請求項１ないし５の１つに記載の方法によつて製造
   される、鉱物繊維を含み炭素結合される成形部材。