TW202220946A - 無機質成形體 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題係提供一種在高溫下不易熱變形之無機質成形體。

上述課題的解決手段為一種無機質成形體，係包含：氧化鋁含量超過60質量%之氧化鋁質纖維、氧化鋁粒子、及無機黏結劑，且該無機質成形體係藉由實質上不含有耐火陶瓷纖維而降低熱潛變量者。

Description

無機質成形體
本發明係關於一種無機質成形體。
自以往，為了熱處理電子零件或電池用電極材等，係藉由工業爐進行燒製。設於工業爐內部之爐材(隔熱材)要求為熱容量及導熱率低者。藉由使用如此之爐材，有效率地利用加熱時之熱能量，且縮短間歇時間而提高生產效率。
對此，在專利文獻1係記載一種無機質成形體，係包含氧化鋁質纖維、氧化鋁粒子、及無機黏結劑，且以ASTM C522所測得的通氣阻抗率為6×105Pa‧S/m2以下，體積密度為100至200kg/m3，該無機質成形體用作為爐材時，熱容量及導熱率非常低，具有充分的強度，且降低因鹼性氣體所受到的侵蝕，並可抑制表面之剝離或龜裂的產生。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2010-155733號公報
另一方面，在工業爐之中，有要求高溫燒製者，且要求加熱時變形少的爐材。對此，以往的爐材除了包含結晶質氧化鋁纖維及氧化鋁粒子以外，主要基於抑制成本之目的更包含屬於非晶質氧化鋁二氧化矽纖維之耐火陶瓷纖維。
然而，本發明之發明人等獨自研究，結果發現，包含耐火陶瓷纖維之爐材係在高溫之潛變量比較大，在承載重量物時，爐材容易損傷，使交換頻率容易變高。又，在爐材埋填加熱線，並用作為平板加熱器時，因熱變形量大，故對該加熱線容易造成負荷。
本發明係有鑑於上述課題而研創者，其目的之一在於提供一種在高溫下不易熱變形之無機質成形體。
[1]用以解決上述課題之本發明的一實施型態之無機質成形體，係包含：氧化鋁含量超過60質量%之氧化鋁質纖維、氧化鋁粒子、及無機黏結劑，且該無機質成形體係藉由實質上不含有耐火陶瓷纖維而降低熱潛變量者。若依據本發明，可提供一種在高溫下不易熱變形之無機質成形體。
[2]又，在前述[1]中，前述無機質成形體，係在長度150mm、寬度45mm、厚度7mm之平板形狀試驗體的長度方向中央部放置長度30mm、寬度45mm之長方體形狀的錘體10g而在1400℃保持3小時之熱潛變試驗中所測定的前述熱潛變量可滿足下述(a)或(b)：(a)前述無機質成 形體及前述試驗體之體積密度為未達300kg/m3，且前述熱潛變量為9.0mm以下；(b)前述無機質成形體及前述試驗體之體積密度為300kg/m3以上，且前述熱潛變量為3.0mm以下。
[3]又，在前述[1]或[2]中，前述無機質成形體係在長度150mm、寬度45mm、厚度7mm之平板形狀試驗體的長度方向中央部放置長度30mm、寬度45mm之長方體形狀的錘體10g而在1400℃保持3小時之熱潛變試驗中所測定的前述熱潛變量除以前述試驗體之體積密度所得到的熱潛變量/體積密度比可滿足下述(c)或(d)：(c)前述無機質成形體及前述試驗體之體積密度為未達300kg/m3，且前述熱潛變量/體積密度比為0.0450以下；(d)前述無機質成形體及前述試驗體之體積密度為300kg/m3以上，且前述熱潛變量/體積密度比為0.0080以下。
[4]又，在前述[1]至[3]之任一項中，前述無機質成形體係依據對未曾在200℃以上之溫度加熱之長度150mm、寬度50mm、厚度25mm的平板形狀試驗體，使用3點彎曲強度試驗機以測試頭速度10mm/分鐘的速度施加荷重之彎曲強度試驗中所測定的最大荷重，由下式得到未加熱彎曲強度，並將所得到之未加熱彎曲強度除以前述試驗體之體積密度所得到的未加熱彎曲強度/體積密度比可為0.0031以上。
式：未加熱彎曲強度(MPa)={3×最大荷重(N)×下部支點間距離(mm)}/{2×試驗體之寬度(mm)×(試驗體之厚度(mm))2}
[5]又，在前述[1]至[4]之任一項中，前述無機質成形體中，相對於前述無機質成形體100質量份，前述耐火陶瓷纖維之含量可為0.1質量份以下。[6]又，在前述[1]至[5]之任一項中，前述無機質成形體中，前 述氧化鋁粒子之平均粒徑可為0.5μm以上100μm以下。[7]又，在前述[1]至[6]之任一項中，前述無機質成形體之體積密度可為100kg/m3以上1000kg/m3以下。[8]又，在前述[1]至[7]之任一項中，前述無機質成形體可更包含加熱線。
若依據本發明，可提供一種在高溫下不易熱變形之無機質成形體。
圖1係表示在本發明之一實施型態中評估無機質成形體之物性的結果之一例的說明圖。
圖2係表示在本發明之一實施型態中評估無機質成形體之物性的結果之另一例的說明圖。
以下，說明本發明之一實施型態的無機質成形體(以下稱為「本成形體」)。又，本發明並不限定於本實施型態。
本成形體之無機質成形體，係包含：氧化鋁含量超過60質量%之氧化鋁質纖維、氧化鋁粒子、及無機黏結劑，且該無機質成形體係藉由實質上不含有耐火陶瓷纖維而降低熱潛變量。
氧化鋁質纖維係包含氧化鋁作為主成分之金屬氧化物纖維。 在本成形體所含有的氧化鋁質纖維中，氧化鋁含量超過60質量%。氧化鋁質纖維之氧化鋁含量只要為超過60質量%即可，並無特別限定，例如可為61質量%以上，亦可為65質量%以上，亦可為70質量%以上。
又，氧化鋁質纖維之氧化鋁含量為70質量%以上時，該氧化鋁含量係以72質量%以上為較佳，以75質量%以上為更佳，以80質量%以上為再更佳，以85質量%以上為特佳。
再者，氧化鋁質纖維之氧化鋁含量為85質量%以上時，該氧化鋁含量係以90質量%以上為較佳，以93質量%以上為更佳，以95質量%以上為特佳。
氧化鋁質纖維之氧化鋁含量愈大，包含該氧化鋁質纖維之本成形體的熱潛變量有降低之傾向。氧化鋁質纖維之氧化鋁含量的上限值並無特別限定，但該氧化鋁含量例如可為100質量%以下，亦可為99質量%以下，亦可為98質量%以下，亦可為97質量%以下，亦可為96質量%以下。
氧化鋁質纖維之氧化鋁含量可任意組合上述下限值之任一者、與上述上限值之任一者而特定。本成形體可包含氧化鋁含量互相相異的2種以上之氧化鋁質纖維，亦可僅包含作為氧化鋁質纖維之氧化鋁含量為特定值的一種類。
氧化鋁質纖維可更包含氧化鋁以外之成分。氧化鋁質纖維包含氧化鋁以外之成分(其他成分)時，該其他成分係例如可為選自由二氧化矽、氧化鋯、氧化鈣、氧化鐵、氧化鈉(sodia)、及氧化鎂所組成群群中之一種以上，以二氧化矽為較佳。
氧化鋁質纖維包含二氧化矽時，相對於該氧化鋁質纖維中之其他成分之含量(該氧化鋁質纖維包含2種以上之其他成分時為該2種以上之其他成分之含量的合計)100質量份，二氧化矽含量例如可為60質量份以上(60質量份以上100質量份以下)，以70質量份以上為較佳，以80質量份以上為更佳，以90質量份以上為再更佳，以95質量份以上為特佳。
具體而言，例如氧化鋁質纖維之氧化鋁含量為80質量%(亦即，其他成分的含量為20質量%)，且相對於其他成分的含量100質量份，二氧化矽含量為90質量份以上時，該氧化鋁質纖維中之二氧化矽含量為18質量份以上20質量份以下。
氧化鋁質纖維之平均長度並無特別限定，例如以100μm以上100000μm以下為較佳，以1000μm以上80000μm以下為更佳，以3000μm以上50000μm以下為特佳。
氧化鋁質纖維之平均纖維徑並無特別限定，例如以1μm以上20μm以下為較佳，以2μm以上10μm以下為更佳，以3μm以上7μm以下為特佳。氧化鋁質纖維之長徑比(長寬比)並無特別限定，例如以25以上為較佳。
氧化鋁粒子可為由燒結氧化鋁所構成者，但以由結晶性高的α氧化鋁(電融氧化鋁)所構成者為較佳。氧化鋁粒子之平均粒徑並無特別限定，例如以0.5μm以上100μm為較佳，以0.5μm以上50μm以下為更佳，以0.5μm以上15μm以下為再更佳，以2.0μm以上10μm以下為特佳。
氧化鋁粒子之平均粒徑愈小，包含該氧化鋁粒子之本成形體的力學強度有提高之傾向。又，氧化鋁粒子之平均粒徑係藉由雷射繞射式 粒度分布測定裝置來測定。
無機黏結劑只要為無損及本發明之效果者即可，並無特別限定，例如較佳係選自由膠體二氧化矽(例如，選自由陰離子性之膠體二氧化矽、及陽離子性之膠體二氧化矽所組成群組之一種以上)、煙霧質二氧化矽、氧化鋯溶膠、氧化鈦溶膠、氧化鋁溶膠、及膨土所組成群組之一種以上，以膠體二氧化矽為特佳。
本成形體可更包含無機固定材。無機固定材只要為無損本發明之效果者即可，並無特別限定，例如可為選自由硫酸鋁、氧化鋁溶膠及氨水所組成群組之一種以上，以硫酸鋁為較佳。
本成形體可更包含有機黏結劑。有機黏結劑只要為無損本發明之效果者即可，並無特別限定，例如較佳係選自由高分子凝聚劑及澱粉所組成群組之一種以上。又，本成形體包含高分子凝聚劑時，本成形體可更包含澱粉，亦可不包含澱粉。
作為有機黏結劑之高分子凝聚劑只要為無損及本發明之效果者即可，並無特別限定，例如較佳係選自由聚丙烯醯胺系高分子、醯胺系高分子、聚丙烯酸酯系高分子、及聚丙烯酸醚系高分子所組成群組之一種以上，特別以聚丙烯醯胺系高分子為較佳。
作為有機黏結劑之澱粉只要為無損及本發明之效果者即可，並無特別限定，例如可為選自由原料澱粉(例如，源自天然原料的澱粉(例如，選自由馬鈴薯澱粉、木薯澱粉、玉蜀黍澱粉及其水解物所組成群組之一種以上))、陽離子澱粉、陰離子澱粉、及兩性澱粉所組成群組之一種以上。
本成形體可依需要更包含紙漿或適當的乳化液等作為有機 黏結劑。在本成形體之製造中，用以形成所希望之大小的膠羽而添加於溶劑中之有機黏結劑之種類及添加量，依照無機黏結劑之電荷量、電荷之性質、使用之氧化鋁粒子的大小等予以最佳化。
又，本成形體係以至少在其成形之時點(例如，使藉由後述之脫水成形或抄造所得到的濕潤成形體進行乾燥而得到無機質成形體，以此獲得本成形體之時點)包含有機黏結劑為較佳。
另一方面，如後述，本成形體在其成形後，可在出貨前或使用前施予燒製處理。在施予燒製處理之本成形體中，在該燒製處理前所含有的有機黏結劑之一部份或全部可消失。
本成形體之體積密度只要在無損及本發明之效果的範圍內即可，並無特別限定，例如可為100kg/m3以上1000kg/m3以下，以150kg/m3以上1000kg/m3以下為較佳，以200kg/m3以上1000kg/m3以下為更佳，以300kg/m3以上1000kg/m3以下為特佳。
在此，在本成形體的特徵之一在於，本成形體係藉由實質上不包含耐火陶瓷纖維(RCF)而降低熱潛變量。
亦即，如上述，本發明之發明人等獨自研究，結果發現，包含RCF之爐材在高溫之潛變量比較大。對此，本成形體由於實質上不包含RCF，故相較於包含RCF之以往的爐材，熱潛變量降低。
RCF為氧化鋁(Al2O3)含量為60質量%以下之非晶質的氧化鋁二氧化矽纖維。具體而言，RCF係包含30質量%至60質量%之Al2O3、及40質量%至60質量%之SiO2。RCF可更包含20質量%以下之RnOm(R為Zr或Cr)。亦即，RCF可包含0質量%至20質量%之RnOm(R為Zr或 Cr)。RCF之平均纖維徑一般為1μm至3μm。RCF係使用熔融纖維化法而製造。
具體而言，藉由實質上不含有RCF而降低熱潛變量之本成形體，例如在實質上不包含RCF的情況下，在長度150mm、寬度45mm、厚度7mm之平板形狀試驗體的長度方向中央部放置長度30mm、寬度45mm之長方體形狀的錘體10g而在1400℃保持3小時之熱潛變試驗中所測定的熱潛變量可滿足下述(a)或(b)：(a)本成形體及該試驗體之體積密度為未達300kg/m3，該熱潛變量為9.0mm以下；(b)本成形體及該試驗體之體積密度為300kg/m3以上，前述熱潛變量為3.0mm以下。
在上述熱潛變試驗中，加工本成形體而製作由上述大小及形狀之本成形體所構成的試驗體，對該試驗體施加10g之荷重且同時在1400℃保持3小時，並測定此時之變形量作為熱潛變量。
本成形體滿足上述(a)時，本成形體及試驗體之體積密度只要為未達300kg/m3(例如299kg/m3以下)即可，並無特別限定，例如可為100kg/m3以上且未達300kg/m3，亦可為130kg/m3以上且未達300kg/m3，亦可為150kg/m3以上且未達300kg/m3。
又，滿足上述(a)之本成形體的熱潛變量例如以8.0mm以下為較佳，以7.0mm以下為更佳，以6.0mm以下為再更佳，以5.0mm以下為特佳。
再者，滿足上述(a)之本成形體的熱潛變量為5.0mm以下時，該熱潛變量係例如以4.0mm以下為較佳，以3.5mm以下為更佳，以3.0mm以下為特佳。
本成形體滿足上述(b)時，本成形體及試驗體之體積密度只要為300kg/m3以上即可，並無特別限定，例如可為300kg/m3以上1000kg/m3以下。
又，滿足上述(b)之本成形體之熱潛變量係例如以2.5mm以下為較佳，以2.0mm以下為特佳。
又，藉由實質上不含有RCF而降低熱潛變量之本成形體，例如在實質上不包含RCF的情況下，在長度150mm、寬度45mm、厚度7mm之平板形狀試驗體的長度方向中央部放置長度30mm、寬度45mm之長方體形狀的錘體10g而在1400℃保持3小時之熱潛變試驗中所測定的前述熱潛變量除以該試驗體之體積密度所得到的熱潛變量/體積密度比可滿足下述(c)或(d)：(c)本成形體及該試驗體之體積密度為未達300kg/m3，且該熱潛變量/體積密度比為0.0450以下；(d)本成形體及該試驗體之體積密度為300kg/m3以上，且該熱潛變量/體積密度比為0.0075以下。
本成形體滿足上述(c)時，本成形體及試驗體之體積密度只要未達300kg/m3(例如299kg/m3以下)即可，並無特別限定，例如可為100kg/m3以上且未達300kg/m3，亦可為130kg/m3以上且未達300kg/m3，亦可為150kg/m3以上且未達300kg/m3。
又，滿足上述(c)之本成形體之熱潛變量/體積密度比例如可為0.0400以下，以0.0350以下為較佳，以0.0300以下為更佳，以0.0250以下為再更佳，以0.0200以下為特佳。
本成形體滿足上述(d)時，本成形體及試驗體之體積密度只要為300kg/m3以上即可，並無特別限定，例如可為300kg/m3以上1000kg /m3以下。
又，滿足上述(d)之本成形體之熱潛變量/體積密度比例如可為0.0075以下，以0.0070以下為較佳，以0.0600以下為更佳，以0.0500以下為再更佳，以0.0400以下為特佳。
又，藉由實質上不含有RCF而降低熱潛變量之本成形體，例如在實質上不包含RCF的情況下，而依據對未曾在200℃以上之溫度加熱之長度150mm、寬度50mm、厚度25mm的平板形狀試驗體，使用3點彎曲強度試驗機以測試頭速度10mm/分鐘的速度施加荷重之彎曲強度試驗中所測定的最大荷重，藉由式：未加熱彎曲強度(MPa)={3×最大荷重(N)×下部支點間距離(mm)}/{2×試驗體之寬度(mm)×(試驗體之厚度(mm))2}得到未加熱彎曲強度，並將所得到之未加熱彎曲強度除以該試驗體之體積密度所得到的未加熱彎曲強度/體積密度比可為0.0031以上。
在上述彎曲強度試驗中，加工未加熱之(尚未曾在200℃以上之溫度下加熱)本成形體，製作由上述大小及形狀之本成形體所構成的試驗體，在該試驗體使用3點彎曲強度試驗機而以測試頭速度10mm/分鐘之速度測定施加荷重時之最大強度(破裂強度)，從上述式算出未加熱彎曲強度。
本成形體之未加熱彎曲強度/體積密度比例如以0.0035以上為較佳，以0.0040以上為特佳。
實質上不含有RCF之本成形體為無機質成形體，該無機質成形體係，相對於該本成形體100質量份，RCF之含量為0.1質量份以下者。相對於本成形體100質量份，RCF之含量例如以0.07質量份以下為較 佳，以0.05質量份以下為特佳。
本成形體中之氧化鋁質纖維的含量只要在無損及本發明之效果的範圍內者即可，並無特別限定，本成形體例如相對於該本成形體100質量份，可包含15質量份以上90質量份以下之氧化鋁質纖維，亦可包含20質量份以上85質量份以下之氧化鋁質纖維，亦可包含25質量份以上80質量份以下之氧化鋁質纖維，亦可包含30質量份以上75質量份以下之氧化鋁質纖維。
又，相對於氧化鋁質纖維之含量與氧化鋁粒子之含量的合計100質量份，本成形體係例如可包含10質量份以上90質量份以下之氧化鋁質纖維，亦可包含20質量份以上90質量份以下之氧化鋁質纖維，亦可包含30質量份以上90質量份以下之氧化鋁質纖維，亦可包含40質量份以上80質量份以下之氧化鋁質纖維。
本成形體中之氧化鋁粒子的含量只要在無損及本發明之效果的範圍內即可，並無特別限定，但本成形體例如相對於該本成形體100質量份，可包含5質量份以上65質量份以下之氧化鋁粒子，亦可包含10質量份以上60質量份以下之氧化鋁粒子，亦可包含15質量份以上55質量份以下之氧化鋁粒子。
本成形體的體積密度為未達300kg/m3時，相對於氧化鋁質纖維之含量與氧化鋁粒子之含量的合計100質量份，氧化鋁含量為72質量%以下之氧化鋁質纖維之含量可為未達40質量%，亦可為35質量%以下，亦可為20質量%以下，亦可為10質量%以下。
又，本成形體的體積密度為未達300kg/m3時，在本成形體 所含有的氧化鋁質纖維中氧化鋁含量可為72質量%以上，亦可為75質量%以上，亦可為80質量%以上。
本成形體的體積密度為300kg/m3以上時，相對於氧化鋁質纖維之含量與氧化鋁粒子之含量的合計100質量份，氧化鋁含量為72質量%以下之氧化鋁質纖維的含量可為未達60質量%，亦可為55質量%以下，亦可為50質量%以下，亦可為45質量%以下，亦可為40質量%以下。
在本成形體中之無機黏結劑的含量只要在無損及本發明之效果的範圍內即可，並無特別限定，相對於氧化鋁質纖維之含量與氧化鋁粒子之含量的合計100質量份，本成形體係例如以包含1質量份以上20質量份以下之無機黏結劑為較佳，以包含3質量份以上17質量份以下之無機黏結劑為更佳，以包含5質量份以上15質量份以下之無機黏結劑為特佳。
本成形體包含無機固定材時，本成形體中之該無機固定材的含量只要在無損及本發明之效果的範圍內即可，並無特別限定，相對於氧化鋁質纖維之含量與氧化鋁粒子之含量的合計100質量份，本成形體係例如以包含0.1質量份以上15質量份以下之無機固定材為較佳，以包含0.1質量份以上10質量份以下之無機固定材為更佳，以包含0.1質量份以上5質量份以下之無機固定材為特佳。
本成形體包含有機黏結劑時，本成形體中之該有機黏結劑的含量只要在無損及本發明之效果的範圍內即可，並無特別限定，相對於氧化鋁質纖維之含量與氧化鋁粒子之含量的合計100質量份，本成形體係例如以包含0.1質量份以上15質量份以下之有機黏結劑為較佳，以包含0.5質量份以上10質量份以下之有機黏結劑為更佳，以包含1質量份以上5質 量份以下之有機黏結劑為特佳。
本成形體係為了發揮作為隔熱材，以具有充分低的導熱率為較佳。亦即，本成形體之在600℃之導熱率例如以0.45(W/m‧K)以下為較佳，以0.35(W/m‧K)以下為更佳，以0.25(W/m‧K)以下為特佳。
本成形體可包含加熱線。亦即，此時，本成形體例如包含配置於其表面之加熱線。包含加熱線之本成形體係例如用作為面板加熱器。加熱線並無特別限定，例如較佳係會因通電而發熱之金屬線(例如，鎳鉻線或二矽化鉬)。
本成形體較佳係藉由如下之方法來製造。在本成形體之製造方法中，首先，調製包含上述之氧化鋁質纖維、氧化鋁粒子、及無機黏結劑之漿液。此時，可調製成更包含無機固定材之漿液。又，可調製成更包含有機黏結劑之漿液。
漿液之濕式體積只要在無損及本發明之效果的範圍內即可，並無特別限定，例如以50mL/20g以上1000mL/20g以下為較佳，以75mL/20g以上950mL/20g以下為更佳，以100mL/20g以上900mL/20g以下為特佳。
然後，藉由使漿液進行脫水成形或抄造，以獲得濕潤成形體。在此，可依需要(例如，製造體積密度比較大的本成形體時)壓擠濕潤成形體。
其後，藉由乾燥濕潤成形體，以獲得無機質成形體(本成形體)。本成形體之形狀並無特別限定，例如以板狀、片狀、或塊狀為較佳。又，本成形體之形狀係亦可藉由配合所希望之形狀而選擇抽吸模具，形成 為圓筒狀、或圓錐狀等之其他形狀。
又，本成形體可更施予燒製處理。亦即，例如使用本成形體作為隔熱材或耐火材時，亦可在出貨前、使用前或使用時對本成形體施予燒製處理。
燒製處理之方法並無特別限定，例如使用公知之加熱爐來進行。燒製溫度只要在無損及本發明之效果的範圍內即可，並無特別限定，例如以600℃以上(例如，600℃以上1600℃以下)為較佳。燒製時間只要在無損及本發明之效果的範圍內即可，並無特別限定，例如以30分鐘以上(例如，30分鐘以上60分鐘以下)為較佳。
又，本成形體可施予硬化處理。硬化處理係例如使本成形體含浸包含無機黏結劑(例如，選自由膠體二氧化矽及氧化鋁溶膠所組成群組之一種以上)的硬化處理液，並使其乾燥之處理。藉由硬化處理，可有效地提高乾燥後之本成形體的硬度。
硬化處理液係例如除了無機黏結劑以外，尚可包含選自由用以控制黏度之有機增黏劑及無機粉末(例如，選自由玻璃粉末、氧化鋁粉末及矽灰石粉末所組成群組之一種以上)所組成群組之一種以上。對本成形體含浸硬化處理液之方法並無特別限定，例如較佳係使用選自由刷毛塗佈、噴塗塗布、及浸漬所組成群組之一種以上。
又，本成形體可施予表面塗布處理。亦即，例如藉由將包含ZrO2、SiO2及SiC4之塗布劑、或包含Al2O3及SiO2之塗布劑塗布於本成形體之表面，可有效地提升本成形體之表面特性。具體而言，例如將本成形體配置於爐內而使用時，藉由在本成形體施予表面塗布處理，可有效地 提升該爐內對於垢(例如氧化鐵)之耐蝕性、及/或爐內對於熱風之耐風速性。
又，本成形體可施予接著處理。亦即，例如使複數個本成形體互相接著時，或使本成形體與其他成形體接著時，藉由將包含Al2O3及SiO2之接著劑、或包含Fe及SiO2之接著劑塗佈於本成形體之接著面，可有效地提高其接著力。
又，製造包含加熱線之本成形體(例如，屬於面板加熱器之本成形體)時，例如藉由在抽吸成形時將該加熱器線預先置入於成形模具內，可使濕潤成形體內部包含該加熱線，或可切削加工本成形體而在切削部埋填該加熱線，並進一步設置蓋子。若依據前者之方法，加熱線之保持力高，不容易產生與被加熱物之接觸。若依據後者之方法，容易製造包含加熱線之本成形體，熱效率高。又，在後者之方法中，藉由在埋填加熱線之前在本成形體之切削面施予上述硬化處理，以提高操作性。又，由於本成形體之強度高，故在切削加工時加工精度提高。
其次，說明有關本實施型態之具體的實施例。
[實施例]
[原料]無機纖維係使用：(I)氧化鋁含量為95質量%之氧化鋁質纖維(電化股份有限公司製、「B95N5」、二氧化矽含量5質量%、在氧化鋁中占有之α氧化鋁含量50質量%至59質量%、平均纖維徑2μm至4μm)、(II)氧化鋁含量為80質量%之氧化鋁質纖維(電化股份有限公司製、「B80」、二氧化矽含量20質量%、在氧化鋁中占有之莫來石(mullite)含量50質量%至70質量%、平均纖維徑3μm至5μm)、(III)氧化鋁含量為72 質量%之氧化鋁質纖維(三菱化學股份有限公司製、「MAFTEC」、二氧化矽含量28質量%、在氧化鋁中占有之莫來石含量0質量%至59質量%、平均纖維徑5μm至7μm)、及、(V)RCF(NICHIAS股份有限公司製、「FINEFLEX 1300」、氧化鋁含量49質量%、二氧化矽含量51質量%、平均纖維徑2μm至3μm)。
無機粒子係使用氧化鋁粒子(日本輕金屬股份有限公司製、「SA31」、平均粒徑5μm、Al2O3：99.4%以上)。
無機黏結劑係使用膠體二氧化矽(日本化學工業股份有限公司製、「Silicadol 30」、固形物30質量%之懸濁液、固形物之平均粒徑15nm、pH10.0)及氧化鋁溶膠(日產化學工業股份有限公司製、「氧化鋁溶膠520」、固形物20質量%之懸濁液、pH4.0)。
無機固定材係使用硫酸鋁(淺田化學工業股份有限公司製、「液體硫酸鋁」、氧化鋁8.0至8.2%、pH3.0以上)。有機黏結劑係使用屬於高分子凝聚劑之聚丙烯醯胺(荒川化學工業股份有限公司製、「POLYSTRON 705」、陽離子性、不揮發成分10%、pH2.5至3.5、黏度300至1000mPa‧s)、及澱粉(日澱化學股份有限公司製、「PETROSIZE J」)。
[無機質成形體]以圖1及圖2所示之配方，在水中加入無機纖維、無機粒子、無機黏結劑、無機固定材、及有機黏結劑，再加入水以使漿液濃度成為2質量%並進行攪拌，製作漿液。
將以上述方式所得到之漿液流入於底部設置有網之成形模具中，藉由抽吸溶劑之抽吸脫水成形法進行脫水成形，而獲得具有平板形 狀之濕潤成形體。再者，在實施例8至14及比較例3中，以使最後所得到之無機質成形體的體積密度成為所希望之範圍的方式，壓擠以上述方式所得到之濕潤成形體。另一方面，在實施例1至7及比較例1、2中，不對濕潤成形體進行壓擠。然後，藉由將各例所得到之濕潤成形體以乾燥機在110℃乾燥處理36小時，獲得厚度25mm之平板形狀的無機質成形體。
[體積密度]藉由以卡尺所進行之尺寸測定(長度、寬度、厚度)、及以電子天秤所進行之重量測定計算在各例所得到之無機質成形體的體積密度。
[未加熱彎曲強度]如下述方式測定在各例所得到之無機質成形體的未加熱彎曲強度。對由無機質成形體所構成的長度150mm、寬度50mm、厚度25mm之平板形狀試驗片，使用萬能強度試驗機(島津製作所股份有限公司製、「AUTOGRAPH」)，以測試頭速度10mm/分鐘之速度施加荷重，測定最大荷重(破裂荷重)。
接著，依下式計算出無機質成形體之未加熱彎曲強度：未加熱彎曲強度(MPa)={3×最大荷重(N)×下部支點間距離(mm)}/{2×試驗體之寬度(mm)×(試驗體之厚度(mm))2}。
[加熱收縮率]使在各例所得到之由無機質成形體所構成的長度150mm、寬度50mm、厚度25mm之平板形狀試驗片在1400℃加熱24小時、或在1600℃加熱24小時，依下式計算出加熱收縮率(%)：{加熱前試驗體長度(mm)-加熱後試驗體長度(mm)}/加熱前試驗體長度(mm)×100。試驗體長度之測定係使用卡尺來進行。
[熱潛變量]以下述之熱潛變試驗測定在各例所得到之無機質 成形體的熱潛變量。亦即，首先將在該試驗體之長度方向相隔120mm之間隔所配置的一對支持構件(高度30mm)支撐由無機質成形體所構成的長度150mm、寬度45mm、厚度7mm之平板形狀試驗體的長度方向之兩端部。
然後，在試驗體之長度方向中央部，放置具有長度30mm、寬度45mm之長方體形狀且重量為10g或30g之錘體。又，試驗體因為在室溫下載置錘體而完全未撓曲。
然後，加熱載置有錘體之試驗體，在1400℃、1500℃或1600℃之溫度保持3小時或24小時。藉由上述加熱，試驗體撓曲，其長度方向之中央部分係朝下方移位。接著，測定因上述加熱所產生的移位量(撓曲量)作為熱潛變量(mm)。
[結果]在圖1係對於體積密度為150kg/m3至257kg/m3之無機質成形體(實施例1至7及比較例1、2)顯示各構成成分(無機纖維、無機粒子、無機黏結劑、無機固定材、及有機黏結劑)之含量、及物性之測定結果，在圖2係對於體積密度為319kg/m3至380kg/m3之無機質成形體(實施例8至14及比較例3)顯示各構成成分(無機纖維、無機粒子、無機黏結劑、無機固定材、及有機黏結劑)之含量、及物性之測定結果。又，在圖1及圖2中，無機黏結劑之質量份係顯示固形物換算值。又，在圖1及圖2中，記號「－」係顯示未進行物性之測定。
如圖1所示，在1400℃施加10g之荷重3小時的情況，實施例1至5的無機質成形體之熱潛變量B為2.2mm至2.7mm，相較於比較例1、2之無機質成形體之熱潛變量B(9.2mm至13.1mm)明顯更小。
又，將實施例1至5之無機質成形體的熱潛變量B除以體積 密度所得到之熱潛變量B/體積密度比為0.0086至0.0173，相較於比較例1、2之熱潛變量B/體積密度比(0.0460至0.0649)明顯更小。
又，在1600℃施加10g之荷重3小時的情況，實施例1至3、5的無機質成形體之熱潛變量D為12.5mm至29.5mm，相較於比較例1之無機質成形體之熱潛變量D(36.0mm)明顯更小。
又，實施例1至3、5之無機質成形體的熱潛變量D/體積密度比為0.0537至0.1612，相較於比較例1之無機質成形體的熱潛變量D/體積密度比(0.1800)，顯著變小。
又，實施例1至3之無機質成形體的未加熱彎曲強度/體積密度比為0.0042至0.0061，相較於比較例1、2之無機質成形體的未加熱彎曲強度/體積密度比(0.0025至0.0030)明顯更大。
如圖2所示，實施例8至12之無機質成形體的熱潛變量B為0.9mm至1.4mm，相較於比較例3之無機質成形體的熱潛變量B(3.1mm)明顯更小，且比實施例1至5之無機質成形體的熱潛變量B(2.2mm至2.7mm)更小。
又，實施例8至14之無機質成形體的熱潛變量B/體積密度比為0.0028至0.0039，相較於比較例3之無機質成形體的熱潛變量B/體積密度比(0.0082)及實施例1至5之無機質成形體的熱潛變量B/體積密度比(0.0086至0.0173)明顯更小。
又，實施例8至14之無機質成形體的熱潛變量D為7.4mm至18.5mm，相較於比較例3之無機質成形體的熱潛變量D(21.0mm)明顯更小。
又，實施例8至10、12之無機質成形體的熱潛變量D/體積密度比為0.0219至0.0486，相較於比較例3之無機質成形體的熱潛變量D/體積密度比(0.0553)及實施例1至3、5之無機質成形體的熱潛變量D/體積密度比(0.0537至0.1612)明顯更小。
又，在1400℃施加30g之荷重3小時的情況，實施例10、12、14的無機質成形體之熱潛變量A為2.0mm至2.6mm，相較於比較例3之無機質成形體的熱潛變量A(18.0mm)明顯更小。
又，實施例10、12、14之無機質成形體的熱潛變量A/體積密度比為0.0054至0.0070，相較於比較例3之無機質成形體的熱潛變量A/體積密度比(0.0474)明顯更小。
又，在1500℃施加10g之荷重3小時的情況，實施例10、12、14的無機質成形體的熱潛變量C為3.7mm至3.9mm，相較於比較例3之無機質成形體的熱潛變量C(16.5mm)明顯更小。
又，實施例10、12、14之無機質成形體的熱潛變量C/體積密度比為0.0100至0.0108，相較於比較例3之無機質成形體的熱潛變量C/體積密度比(0.0434)明顯更小。
又，在1400℃施加10g之荷重24小時的情況，實施例10、12、14的無機質成形體之熱潛變量E為2.8mm至3.5mm，相較於比較例3之無機質成形體的熱潛變量E(13.5mm)明顯更小。
又，實施例10、12、14之無機質成形體的熱潛變量E/體積密度比為0.0076至0.0097，相較於比較例3之無機質成形體的熱潛變量E/體積密度比(0.0355)明顯更小。
又，在1600℃施加10g之荷重24小時的情況，實施例10、12、14的無機質成形體之熱潛變量F為20.5mm至30.5mm，相較於比較例3之無機質成形體的熱潛變量F(37.0mm)明顯更小。
又，實施例10、12、14之無機質成形體的熱潛變量F/體積密度比為0.0554至0.0824，相較於比較例3之無機質成形體的熱潛變量F/體積密度比(0.0974)明顯更小。
又，實施例8至10、12之無機質成形體的未加熱彎曲強度/體積密度比為0.0057至0.0071，相較於比較例3之無機質成形體的未加熱彎曲強度/體積密度比(0.0019)明顯更大。
又，在1400℃加熱24小時的情況，實施例8至12的無機質成形體之加熱收縮率為0.3%，相較於比較例3之無機質成形體之加熱收縮率(0.9%)明顯更小。

Claims (8)

  1. 一種無機質成形體，係包含：
    氧化鋁含量超過60質量%之氧化鋁質纖維、
    氧化鋁粒子、及
    無機黏結劑，
    且該無機質成形體係藉由實質上不含有耐火陶瓷纖維而降低熱潛變量者。
  2. 如請求項1所述之無機質成形體，其中，在長度150mm、寬度45mm、厚度7mm之平板形狀試驗體的長度方向中央部放置長度30mm、寬度45mm之長方體形狀的錘體10g而在1400℃保持3小時之熱潛變試驗中所測定的前述熱潛變量滿足下述(a)或(b)：
    (a)前述無機質成形體及前述試驗體之體積密度為未達300kg/m3，且前述熱潛變量為9.0mm以下；
    (b)前述無機質成形體及前述試驗體之體積密度為300kg/m3以上，且前述熱潛變量為3.0mm以下。
  3. 如請求項1或2所述之無機質成形體，其中，在長度150mm、寬度45mm、厚度7mm之平板形狀試驗體的長度方向中央部放置長度30mm、寬度45mm之長方體形狀的錘體10g而在1400℃保持3小時之熱潛變試驗中所測定的前述熱潛變量除以前述試驗體之體積密度所得到的熱潛變量/體積密度比滿足下述(c)或(d)：
    (c)前述無機質成形體及前述試驗體之體積密度為未達300kg/m3，且前述熱潛變量/體積密度比為0.0450以下；
    (d)前述無機質成形體及前述試驗體之體積密度為300kg/m3以上，且前述熱潛變量/體積密度比為0.0080以下。
  4. 如請求項1或2所述之無機質成形體，其中，依據對未曾在200℃以上之溫度加熱之長度150mm、寬度50mm、厚度25mm的平板形狀試驗體，使用3點彎曲強度試驗機以測試頭速度10mm/分鐘的速度施加荷重之彎曲強度試驗中所測定的最大荷重，由下式得到未加熱彎曲強度，並將所得到之未加熱彎曲強度除以前述試驗體之體積密度所得到的未加熱彎曲強度/體積密度比為0.0031以上，
    式：未加熱彎曲強度(MPa)={3×最大荷重(N)×下部支點間距離(mm)}/{2×試驗體之寬度(mm)×(試驗體之厚度(mm))2}。
  5. 如請求項1或2所述之無機質成形體，其中，相對於前述無機質成形體100質量份，前述耐火陶瓷纖維之含量為0.1質量份以下。
  6. 如請求項1或2所述之無機質成形體，其中，前述氧化鋁粒子之平均粒徑為0.5μm以上100μm以下。
  7. 如請求項1或2所述之無機質成形體，其中，體積密度為100kg/m3以上1000kg/m3以下。
  8. 如請求項1或2所述之無機質成形體，更包含加熱線。
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