JPH0288452A - 耐熱性無機質成形体 - Google Patents
耐熱性無機質成形体Info
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- JPH0288452A JPH0288452A JP63239041A JP23904188A JPH0288452A JP H0288452 A JPH0288452 A JP H0288452A JP 63239041 A JP63239041 A JP 63239041A JP 23904188 A JP23904188 A JP 23904188A JP H0288452 A JPH0288452 A JP H0288452A
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Classifications
-
- 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
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
- C04B35/111—Fine ceramics
-
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- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
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。
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、高度の耐熱性を有する無機質軽量成形体に関
するものである。
するものである。
耐熱性無機質繊維と耐熱性無機質粉末との混合物を無機
質結合剤を用いて成形してなる耐熱性無機質軽量成形体
は公知である（たとえば特開昭５９−８８３７８、特開
昭６３−２０６３６７）。しかしながら、従来のものは
、耐熱性とはいっても高々１７００’Ｃ程度までしか使
用できないものが普通であり、それ以上の耐熱性を必要
とするときは、耐火レンガなどの重量耐火物を使用する
しかなかった。
質結合剤を用いて成形してなる耐熱性無機質軽量成形体
は公知である（たとえば特開昭５９−８８３７８、特開
昭６３−２０６３６７）。しかしながら、従来のものは
、耐熱性とはいっても高々１７００’Ｃ程度までしか使
用できないものが普通であり、それ以上の耐熱性を必要
とするときは、耐火レンガなどの重量耐火物を使用する
しかなかった。
そこで本発明は、低熱容量かつ低熱伝導率の軽量成形体
でありながら１８００’ｏの高温での長期使用にも耐え
る高度の耐熱性を有する無機質成形体を提供しようとす
るものである。
でありながら１８００’ｏの高温での長期使用にも耐え
る高度の耐熱性を有する無機質成形体を提供しようとす
るものである。
本発明により提供された新規な無機質成形体は、次の２
種類である。
種類である。
■ 平均粒子径が１０〜５０Ｊ１１Ｉのアルミナ粉末お
よび多結晶質アルミナ繊維が均一混合状態で無定形シリ
カまたは無定形アルミナにより結合されてなり、嵩密度
が０．４−１．５１７ｃｍ”であり、かつ全Ａ Ｉ２０
、量が７５重量％以上であることを特徴とする耐熱性
無機質成形体。
よび多結晶質アルミナ繊維が均一混合状態で無定形シリ
カまたは無定形アルミナにより結合されてなり、嵩密度
が０．４−１．５１７ｃｍ”であり、かつ全Ａ Ｉ２０
、量が７５重量％以上であることを特徴とする耐熱性
無機質成形体。
（以下、第一発明の成形体という）
■ 平均粒子径が１０〜５０μｍのアルミナ粉末および
多結晶質アルミナ繊維が均一混合状態でムライトまたは
／およびコランダムにより結合されてなり、嵩密度が０
．４〜ｌ 、５１７ｃｍ３であり、かつ全Ａ Ｉ ｚ
Ｏｓ量が７５重量％以上であることを特徴とする耐熱性
無機質成形体。
多結晶質アルミナ繊維が均一混合状態でムライトまたは
／およびコランダムにより結合されてなり、嵩密度が０
．４〜ｌ 、５１７ｃｍ３であり、かつ全Ａ Ｉ ｚ
Ｏｓ量が７５重量％以上であることを特徴とする耐熱性
無機質成形体。
（以下、第二発明の成形体という）
上記本発明の成形体の最も特徴とするところは、耐熱性
無機質粉末として使われているアルミナ粉末が、従来こ
の分野で使われてきたものよりもはるかに粒度の粗いも
のであることにある。すなわち、無機質成形体製造に普
通に使われているアルミナは平均粒子径が５μ鳳程度の
微細なものであって、本発明で用いるような粗い粒子は
、成形材料としては使われていない。
無機質粉末として使われているアルミナ粉末が、従来こ
の分野で使われてきたものよりもはるかに粒度の粗いも
のであることにある。すなわち、無機質成形体製造に普
通に使われているアルミナは平均粒子径が５μ鳳程度の
微細なものであって、本発明で用いるような粗い粒子は
、成形材料としては使われていない。
セラミックス焼成用のセッターと被焼成物との反応防止
用敷粉なと、ごく限られた特殊な用途に少量が利用され
ているにすぎない。本発明の成形体は、この粗いアルミ
ナ粒子が結晶質アルミナ繊維で補強されて成形体を構成
していることにより、細かなアルミナ粒子からなる場合
よりも粒子間および粒子−アルミナ繊維間の接点が少な
く、このため、１８００℃以上の高温度で使用しても、
収縮、変形、崩壊の原因となる反応焼結を起こしにくい
ものと思われる。特に好ましいアルミナ粉末の粒径は１
５〜３０μｍである。
用敷粉なと、ごく限られた特殊な用途に少量が利用され
ているにすぎない。本発明の成形体は、この粗いアルミ
ナ粒子が結晶質アルミナ繊維で補強されて成形体を構成
していることにより、細かなアルミナ粒子からなる場合
よりも粒子間および粒子−アルミナ繊維間の接点が少な
く、このため、１８００℃以上の高温度で使用しても、
収縮、変形、崩壊の原因となる反応焼結を起こしにくい
ものと思われる。特に好ましいアルミナ粉末の粒径は１
５〜３０μｍである。
ただし、アルミナ粉末が粒径１０〜５０μ量のものであ
っても、シリカが多すぎるとそれが約１８００℃以上の
高温度で液相を形成して成形体の耐熱性を悪くするので
、全アルミナ量を少なくとも７５重量とする。
っても、シリカが多すぎるとそれが約１８００℃以上の
高温度で液相を形成して成形体の耐熱性を悪くするので
、全アルミナ量を少なくとも７５重量とする。
また、アルミナとシリカ以外の成分の混入も耐熱性を悪
くするので好ましくなく、全Ａ １．０ 、と全Ｓｉｎ
、との合計量で成形体全体の９９％以上を占めることが
望ましい。さらに、嵩密度が１ 、５１／ｃｔａ３をこ
える高密度のものとすると、粗大なアルミナ粉末を用い
ても高温における反応焼結を阻止できなくなる。なお成
形体を軽量化し過ぎると、多孔質になりすぎて熱的クリ
ープを受は易くなるので、嵩密度として０ 、４ （７
ｃｍ”を軽量化の下限とする。
くするので好ましくなく、全Ａ １．０ 、と全Ｓｉｎ
、との合計量で成形体全体の９９％以上を占めることが
望ましい。さらに、嵩密度が１ 、５１／ｃｔａ３をこ
える高密度のものとすると、粗大なアルミナ粉末を用い
ても高温における反応焼結を阻止できなくなる。なお成
形体を軽量化し過ぎると、多孔質になりすぎて熱的クリ
ープを受は易くなるので、嵩密度として０ 、４ （７
ｃｍ”を軽量化の下限とする。
次に本発明の成形体の製造法について説明する。
アルミナ粉末は、焼結アルミナでも電融アルミナでもよ
いが、平均粒子径が１０〜５０＃１１の、なるべく純度
の高いものを用いる。粒径５０μｍをこえる粗大なもの
は、焼結を起こしにくい点では有利でも、十分な強度を
有する成形体を与えないので好ましくない。
いが、平均粒子径が１０〜５０＃１１の、なるべく純度
の高いものを用いる。粒径５０μｍをこえる粗大なもの
は、焼結を起こしにくい点では有利でも、十分な強度を
有する成形体を与えないので好ましくない。
補強用の多結晶質アルミナ繊維は特に限定されるもので
はないが、耐熱性の良いものが好ましいことは言うまで
もない。
はないが、耐熱性の良いものが好ましいことは言うまで
もない。
アルミナ繊維とアルミナ粉末の配合比（Ｉｉ量比）は、
７０ ： ３０ないし１０：９０が適当である。
７０ ： ３０ないし１０：９０が適当である。
結合剤としては、コロイダルシリカ、コロイダルアルミ
ナ、またはこれらの混合物を用いることができる。
ナ、またはこれらの混合物を用いることができる。
使用量は、成形材料全体の３〜１５重量％程度が適当で
ある。過剰量の使用は、成形体の高密度化を招き、反応
焼結しやすい耐熱性不良の製品を与える。コロイダルシ
リカを用いる場合において、その量は、製品中の全５ｉ
０２が２５重量％をこえることのないようにする。
ある。過剰量の使用は、成形体の高密度化を招き、反応
焼結しやすい耐熱性不良の製品を与える。コロイダルシ
リカを用いる場合において、その量は、製品中の全５ｉ
０２が２５重量％をこえることのないようにする。
本発明の成形体を製造するに当たっては、結合剤の外に
、凝集剤、有機結合剤などの成形助剤を用いることがで
きる。
、凝集剤、有機結合剤などの成形助剤を用いることがで
きる。
これらの原料を上述の比率で混合し、さらに混合の前後
において適量の水を加えて、全体を湿潤状態ないしスラ
リー状にする。次いで原料混合物を脱水プレス成形、真
空°成形など、脱水成形の常法により成形するが、成形
は、最終製品の嵩密度が０．４〜１ 、５ ｇ／ｃｍ３
になるような条件で行う。
において適量の水を加えて、全体を湿潤状態ないしスラ
リー状にする。次いで原料混合物を脱水プレス成形、真
空°成形など、脱水成形の常法により成形するが、成形
は、最終製品の嵩密度が０．４〜１ 、５ ｇ／ｃｍ３
になるような条件で行う。
得られた成形体を乾燥して結合剤より無定形シリカまた
は無定形アルミナの硬化物を生じさせると、それらによ
りアルミナ繊維およびアルミナ粉末が結合された第一発
明の成形体が得られる。
は無定形アルミナの硬化物を生じさせると、それらによ
りアルミナ繊維およびアルミナ粉末が結合された第一発
明の成形体が得られる。
これを約１５００℃以上で焼成すると、結合剤としてコ
ロイダルシリカを用いた場合においてはアルミナ繊維の
表層部が無定形シリカまたはそれから生成した結晶質シ
リカ・クリストバライトと反応してムライトＣ３Ａｒｚ
ｏｓ・２ＳｉＯ□）を生成し、このムライトが結合剤と
なって、さらに熱的に安定な第二発明の成形体が形成さ
れる。焼成が不充分でクリストバライトを残したものは
、クリストバライトが約２５０℃を境にして結晶形を異
にし、それら二つの結晶形を転移する過程で体積変化を
起こすため、加熱、冷却を繰り返すと亀裂を発生し易い
という欠点を示す。クリストバライトの消失は、通常の
粉末Ｘ線回折法により確認することができる。結合剤と
してコロイダルアルミナを用いた場合は、焼成によりそ
れがコランダム化しくアルミナ繊維中のシリカ分とコロ
イダルアルミナとの反応により少量ムライトも生成する
）、やはり安定性のよい構造が形成される。
ロイダルシリカを用いた場合においてはアルミナ繊維の
表層部が無定形シリカまたはそれから生成した結晶質シ
リカ・クリストバライトと反応してムライトＣ３Ａｒｚ
ｏｓ・２ＳｉＯ□）を生成し、このムライトが結合剤と
なって、さらに熱的に安定な第二発明の成形体が形成さ
れる。焼成が不充分でクリストバライトを残したものは
、クリストバライトが約２５０℃を境にして結晶形を異
にし、それら二つの結晶形を転移する過程で体積変化を
起こすため、加熱、冷却を繰り返すと亀裂を発生し易い
という欠点を示す。クリストバライトの消失は、通常の
粉末Ｘ線回折法により確認することができる。結合剤と
してコロイダルアルミナを用いた場合は、焼成によりそ
れがコランダム化しくアルミナ繊維中のシリカ分とコロ
イダルアルミナとの反応により少量ムライトも生成する
）、やはり安定性のよい構造が形成される。
第一発明の成形体は、使用前に１４００〜１６００℃で
焼成することにより、あるいは使用開始後高温にさらさ
れることにより、無定形シリカはムライトに変換され、
無定形アルミナはコランダムに変換されて、第二発明の
成形体となる。
焼成することにより、あるいは使用開始後高温にさらさ
れることにより、無定形シリカはムライトに変換され、
無定形アルミナはコランダムに変換されて、第二発明の
成形体となる。
以下、実施例および比較例を示して本発明を説明する。
なお、各側において用いた原料は次のとおりである。
多結晶質アルミナ繊維：繊維径３１ａ１平均繊維長５０
１％Ａ Ｉ、０３含有率９５％のもの。
１％Ａ Ｉ、０３含有率９５％のもの。
アルミナ粉末：焼結アルミナ
結合剤：コロイダルシリ力又はコロイダルアルミナ以上
の原料のうち、まず多結晶質アルミナ繊維および耐火性
粉末を水に分散させ、次いで結合剤と硫酸アルミニウム
を加えて攪拌したのち、吸引脱水成形する。
の原料のうち、まず多結晶質アルミナ繊維および耐火性
粉末を水に分散させ、次いで結合剤と硫酸アルミニウム
を加えて攪拌したのち、吸引脱水成形する。
得られた成形体を、熱風で乾燥する。第二発明の成形体
の場合は、その後１５００℃で５時間焼成して、結合剤
をムライトまたはコランダムに変換する。
の場合は、その後１５００℃で５時間焼成して、結合剤
をムライトまたはコランダムに変換する。
上記製法において原料配合比率および処理条件を種々変
更して行なった実験の結果を、比較実験の結果とともに
表１に示した。なお、表中に示した特性値のうち、耐ス
ポーリング性の試験法は次のとおりである。
更して行なった実験の結果を、比較実験の結果とともに
表１に示した。なお、表中に示した特性値のうち、耐ス
ポーリング性の試験法は次のとおりである。
耐スポーリング性：厚さ２０ｍｍ、長さ２００ｍｍ、幅
２００＋１１１１の試験片を１時間炉内に保持した後、
急冷してクラック発生の有無を調べる。クラックがない
試験片については再度炉内温度を上げて同様の操作を行
う。これを繰返し、最終的にクラックが発生した温度を
もって、耐スポーリング性の指標とする。
２００＋１１１１の試験片を１時間炉内に保持した後、
急冷してクラック発生の有無を調べる。クラックがない
試験片については再度炉内温度を上げて同様の操作を行
う。これを繰返し、最終的にクラックが発生した温度を
もって、耐スポーリング性の指標とする。
本発明による軽量耐火物は、上述のように反応焼結を起
こしにくい粗大なアルミナ粉末を高度耐熱性多結晶質ア
ルミナ繊維で補強したものであるから、従来のアルミナ
質軽量耐火物よりもはるかにすぐれた耐熱性を示し、１
８００°Ｃ以上の高温雰囲気で連続使用することができ
、使用中の収縮率も小さい。特に、結合剤がムライトま
ｔ；は／およびコランダムからなる第二発明の成形体は
、構造が安定しているため、そのまま高性能軽量耐火物
として使用することができる。
こしにくい粗大なアルミナ粉末を高度耐熱性多結晶質ア
ルミナ繊維で補強したものであるから、従来のアルミナ
質軽量耐火物よりもはるかにすぐれた耐熱性を示し、１
８００°Ｃ以上の高温雰囲気で連続使用することができ
、使用中の収縮率も小さい。特に、結合剤がムライトま
ｔ；は／およびコランダムからなる第二発明の成形体は
、構造が安定しているため、そのまま高性能軽量耐火物
として使用することができる。
Claims (2)
- （１）平均粒子径が１０〜５０μｍのアルミナ粉末およ
び多結晶質アルミナ繊維が均一混合状態で無定形シリカ
または無定形アルミナにより結合されてなり、嵩密度が
０．４〜１．５ｇ／ｃｍ＾３であり、かつ全Ａｌ＿２Ｏ
＿３量が７５重量％以上であることを特徴とする耐熱性
無機質成形体。 - （２）平均粒子径が１０〜５０μｍのアルミナ粉末およ
び多結晶質アルミナ繊維が均一混合状態でムライトまた
は／およびコランダムにより結合されてなり、嵩密度が
０．４〜１．５ｇ／ｃｍ＾３であり、かつ全Ａｌ＿２Ｏ
＿３量が７５重量％以上であることを特徴とする耐熱性
無機質成形体。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63239041A JPH0288452A (ja) | 1988-09-26 | 1988-09-26 | 耐熱性無機質成形体 |
| US07/409,300 US5071798A (en) | 1988-09-26 | 1989-09-19 | Heat-resistant and inorganic shaped article |
| EP89117657A EP0361356B2 (en) | 1988-09-26 | 1989-09-25 | Heat-resistant and inorganic shaped article |
| DE68905279T DE68905279T3 (de) | 1988-09-26 | 1989-09-25 | Hitzebeständiger anorganischer Formkörper. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63239041A JPH0288452A (ja) | 1988-09-26 | 1988-09-26 | 耐熱性無機質成形体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0288452A true JPH0288452A (ja) | 1990-03-28 |
| JPH0572341B2 JPH0572341B2 (ja) | 1993-10-12 |
Family
ID=17038999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63239041A Granted JPH0288452A (ja) | 1988-09-26 | 1988-09-26 | 耐熱性無機質成形体 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5071798A (ja) |
| EP (1) | EP0361356B2 (ja) |
| JP (1) | JPH0288452A (ja) |
| DE (1) | DE68905279T3 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002179474A (ja) * | 2000-12-07 | 2002-06-26 | Toshiba Monofrax Co Ltd | 耐火断熱材とその製造方法 |
| CN116568982A (zh) * | 2020-11-24 | 2023-08-08 | 霓佳斯株式会社 | 无机质成形体 |
Families Citing this family (10)
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