JP3081354B2 - 耐熱性繊維組成物 - Google Patents
耐熱性繊維組成物Info
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Description
とのできる繊維組成物、特に1600℃以上の温度域で
特に寸法安定性に優れた耐熱性繊維組成物に関する。
あって、微細な結晶を含む多結晶高アルミナ繊維は公知
である。現在、それを使用した製品は多量に使用されて
いる。
の含有率がおおよそ60〜85%のグループと、85〜
99%のグループに分けられる。アルミナの含有率が6
0〜85%のものは、ムライト3Al2 O3 ・2SiO
2 を主要鉱物とする。アルミナの含有率が85〜99%
のものはγ−アルミナやδ−アルミナやα−アルミナ等
の各種の遷移型のアルミナを主要鉱物とする。これらの
ムライトや遷移型のアルミナは高温で極めて安定な特徴
を持つ。
でも安定である。例えば、高温における寸法安定性、強
度の安定性等がよい。また化学的にも安定である。
繊維は、一般にゾル・ゲル法と呼ばれる方法でバルク状
として製造される。これは一般的に比較的短い繊維に絡
まった状態をしているが、他方、連続した繊維として製
造されることもある。
の状態で使用されることは少ない。例えば、バルク状の
ものは結合材を使用してボードや各種の成形品に成形さ
れてから使用に供されている。
特開昭52−92219号及び特開昭59−15228
1号に開示されている。
結晶高アルミナ繊維とアルミナ粉の混合物に耐熱性結合
材としてコロイド状シリカを配合している。
や凝集剤を配合した例も、公知である。
本来、熱的に安定な多結晶高アルミナ繊維を使用してい
るにもかかわらず、熱間における線収縮率が大きかっ
た。
従来技術においては各構成材料の量的な関係はある程度
把握されているが、使用される各構成材料の形状、結晶
相等の最適な物性が確定されていないことである。例え
ば、多結晶高アルミナ繊維やアルミナ粒子(粉)につい
ては使用される時の結晶型や、形状などの最適な物性が
把握されていなかった。
しかつアルミナの含有率が60〜85%である多結晶高
アルミナ繊維を対象にして、アルミナ粒子の物性を種々
変えることによって高温における線収縮率が大きく変化
することを確かめ、本発明を完成した。
ミナ及びシリカを主成分としかつアルミナ含有率が60
〜85重量%である多結晶高アルミナ繊維と、アルミナ
粒子と、コロイド状シリカと、凝集剤を含み、前記アル
ミナ粒子が単一粒子からなるα−アルミナであって、そ
の粒子の大きさがモード径で5〜33μmであることを
特徴とする耐熱性繊維組成物である。
主成分としかつアルミナの含有率が60〜85重量%で
ある多結晶高アルミナ繊維と、アルミナ粒子と、コロイ
ド状シリカと、凝集剤を含み、前記アルミナ粒子が2種
類のα−アルミナ粒子からなり、一方のアルミナ粒子は
単一粒子からなるアルミナであって、その粒子の大きさ
がモード径で10〜81μmであり、他方のアルミナ粒
子は多数の一次粒子が集合した二次粒子であり、この一
次粒子の大きさがモード径で0.2〜4μmであること
を特徴とする耐熱性繊維組成物である。
主成分としかつアルミナの含有率が60〜85重量%で
ある多結晶高アルミナ繊維と、モード径で5〜81μm
の単一粒子からなるα−アルミナ粒子がムライト物質を
介して一体に結合していることを特徴とする耐熱性繊維
組成物である。
主成分としアルミナ含有量が60〜85重量%である多
結晶高アルミナ繊維と、モード径が5〜33μmの単一
粒子からなるα−アルミナと、コロイド状シリカを含む
繊維組成物において、多結晶高アルミナ繊維とアルミナ
粒子が、コロイド状シリカを介して一体に結合している
ことを特徴とする耐熱性繊維組成物である。
主成分としアルミナ含有量が60〜85重量%である多
結晶高アルミナ繊維とコロイド状シリカとアルミナ粒子
を含む繊維組成物において、使用するアルミナ粒子が、
2種類のアルミナ粒子からなり、一方のアルミナ粒子が
モード径で10〜81μmの単一粒子からなる粗粒アル
ミナであって、他方のアルミナ粒子がモード径で0.2
〜4μmである微粒アルミナの一次粒子が集合した二次
粒子からなり、コロイド状シリカを介して一体に結合し
ていることを特徴とする耐熱性繊維組成物である。
の場合も、α−アルミナである。α−アルミナはアルミ
ナの各相の中で最も高温での安定性に優れ、寸法変化も
小さい。一般に、このようなα−アルミナも種々の外観
を取り得る。
子であるものをさす。ただし、一個の粒子の中に結晶粒
界で分けられた複数のα−アルミナ結晶を含む場合もあ
る。このような粒子も本発明では単一粒子に含めてい
る。単一粒子のアルミナで最適なものは粒度をそろえた
電融アルミナである。電融アルミナは製法上ほとんど内
部に結晶粒界を含まない。
緻密に焼結したアルミナである。この場合、内部に複数
の結晶粒界を含むこともある。
となる粒子群に適当な粒子間隔を設定し、その間隔に入
る粒子数(頻度)を数える。次に、横軸に粒子径を、縦
軸に頻度をとって図に表すと、頻度分布が得られる。こ
の頻度分布は粒子間隔に相当する幅の柱が並んだような
図となる。各柱の頭を連ねた曲線が粒度分布曲線であ
る。
き、その曲線の山の最高点が示す粒子径である。これは
多数径とも呼ぶ。したがって、全粒子中で粒子数の頻度
が最も多い粒子径である。そして、一般にその粒子群の
中では大部分の粒子がこのモード径の近辺の直径に当る
と言える。
から順に大きな粒子径へと積算し、横軸に粒子径を、縦
軸に積算頻度を表現すると、累積曲線が得られる。この
累積曲線の中央累積値(50%)に当たる粒子の径を平
均径と呼ぶ。また、中位径とも呼ぶ。この大きさ以上と
以下の粒子数は等しい。
するが、使用する凝集剤はコロイド状シリカ及びアルミ
ナ粒子を凝集することが出来ればよく、それ以外の特性
は特に限定しない。凝集剤は使用が少量なので、無機物
であっても有機物であっても本発明の効果に対して悪い
影響を与えない。アクリル系高分子凝集剤は特に強力な
凝集作用があるので好ましい。また、陽性デンプンも、
凝集作用の他に、結合作用があるので、好ましいものの
1つである。複数種類の凝集剤を使用することも可能で
ある。
ために、凝集作用は持たないが結合作用のある公知の有
機結合剤を併用することも可能である。このような結合
剤として酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、デンプン
等がある。
アルミナをコロイド状シリカと共に多結晶高アルミナ繊
維の結合組織に用いることによってできた熱収縮率の小
さな繊維組成物である。
集剤の働きでアルミナ粒子、多結晶高アルミナ繊維のい
ずれかの表面にも付着している。このような組成物は、
高温になった時、焼結反応を起こす。その反応の種類、
程度、速度は、互いに接触している物質間の組合せで決
まる。この組合せには物質の組成と大きさが関与する。
一般に粒径の小さいものほど反応しやすい傾向を持つ。
ルミナ繊維とアルミナ粒子とコロイド状シリカの3つの
物質のうち、同種の物質同士及び異種の物質同士の組合
せで一番反応しやすい組合せから反応が始まる。
アルミナ繊維は、主要成分がアルミナとシリカであるの
で、シリカと反応を起こしにくい。特にアルミナの含有
率が60〜85%の場合、多結晶高アルミナ繊維は主要
鉱物としてムライトを含む。ムライトはシリカとアルミ
ナの2成分系の中で唯一の安定な化合物であり、しかも
それ自身が高温で安定性を有するので、シリカとの反応
性はいっそう低い。
ルミナに対しても反応性が低い。
すい組合せである。コロイド状シリカそのものは、他の
物質を覆うようにしっかりと付着し、初期の結合剤とし
て働いているが、それ自身が超微粉であるので、反応性
に富む。このような反応性に富むシリカは容易にアルミ
ナ粒子と反応を起こし、次第にムライト物質へと変化す
る。この反応はどちらかの物質が消費しつくされた時点
で終了する。
とSiO2 のモル比が3:2であるとされているが、過
剰にAl2 O3 やSiO2 を固溶出来ると言われてい
る。また、それらはX線分析においてもAl2 O3 とS
iO2 のモル比が3:2のものとほとんど差異がない。
本発明でいうムライト物質とは、このようにAl2 O3
とSiO2 のモル比が3:2のものだけでなくAl2 O
3 やSiO2 を過剰に固溶したムライトも含むものであ
る。
アルミナ粒子は、その表面を覆うシリカの層に比べて非
常に大きな質量を持つ。したがって、シリカと反応する
アルミナの量はほんのわずかである。反応は表面のシリ
カが消費されてしまった時点で終了する。その結果、ア
ルミナの粒子径はほとんど変化なく、その表面のシリカ
がムライト物質に変化したような状態になる。
剤として添加されたもので、多結晶高アルミナ繊維とア
ルミナ粒子の中間に位置し、互いを接合している。高温
での反応が終了した後はシリカがムライト物質に置換し
たような状態となり、多結晶高アルミナ繊維−ムライト
物質−アルミナ粒子−ムライト物質−多結晶高アルミナ
繊維といった結合組織や、多結晶高アルミナ繊維−ムラ
イト物質−アルミナ粒子といった結合組織が出来上が
る。これらの結合組織の中には、多結晶高アルミナ繊維
−ムライト物質−アルミナ粒子といった結合組織の単位
を共通に含む。このような結合組織をAと称する。
ミナ粒子の結合組織をもった焼結も起こる。この結合組
織をBと称する。
ミナ繊維−シリカ−多結晶高アルミナ繊維といった結合
組織が出来る。この結合組織をCと称する。
もつ焼結も起こる。この反応は比較的容易に進行する。
反応量はある程度コロイド状シリカの添加量に比例す
る。この結合組織をDと称する。
したシリカ層がムライトに変化した時に少し体積が膨張
する。従って、結合組織A,Bは繊維組成物全体を膨張
させるように働く。結合組織A,Bに対し、結合組織
C,Dは、繊維組成物全体を収縮させるように働く。し
かし、結合組織C,Dに比べ、結合組織A,Bの量が十
分に多いので、繊維組成物質全体としては、収縮が減少
するか、または逆に膨張する。
で極めて安定であるから、一度、上述の反応が起きる
と、再度、高温又は長時間の加熱を受けても、それ以上
の変化を起こすことは極めて少ない。
繊維を2250g(グラム)、アルミナ粒子5250
g、コロイド状シリカ液2810g、陽性デンプン65
3gを加え、攪拌しながら高分子凝集剤の1%溶液を2
0g加えて均質なスラリーとする。この状態でコロイド
状シリカは凝集を起こし、共存する他の物質に付着して
いる。このスラリーから公知の真空成形法を用いて25
mm厚のボードを成形し、乾燥後、縦横100mmの試
験片を切りだす。
間加熱し、加熱前の寸法に対する加熱後の寸法の変化を
測定し、収縮率を算出する。その際、正の値は収縮を示
し、負の値は膨張を示す。
フラックス株式会社製の商品名「ファイバーマックス」
の短繊維であり、アルミナとシリカの分析値が重量比で
72対28であり、構成鉱物がムライト単味である。
液である。
行い、その結果を表1に示す。表1に示す平均径(μ
m)及びモード径(μm)は島津製作所製のレーザ粒度
分布測定装置「SALD−1100」を用いて測定した
値である。
m)と1800℃の加熱における線収縮率(%)の関係
をグラフに表したのが図1である。
子のモード径が5〜33μmの範囲にある。この範囲の
粒子径では1800℃における加熱線収縮率が長さ方向
の値でほぼ4%以下である。また、厚み方向の収縮率も
ほぼ5%以下に収まっている。したがって、この範囲の
収縮率は好ましく、実用的である。特に実験例2,3は
長さ方向の値及び厚み方向の値がほぼ0に近く、理想的
である。
方向の値が4%以上であり、厚み方向の収縮率も5%以
上である。このように大きな収縮率のものは、実用的で
はない。
について走査型電子顕微鏡で反射電子像観察(BSC)
を行った。試験片は加熱収縮率の測定を終えたものから
一部を採取した。
部を樹脂に封入して研磨し、その断面について反射電子
象観察をした時のスケッチである。これは、AlとSi
の原子分布図をかさねて合成したもので、1はアルミナ
粒子を示し、2a及び2bはムライト物質を示す。塗り
つぶした部分は空隙部分を示す。
の層で覆われている。これはコロイド状シリカが反応し
て出来たものである。アルミナ粒子1はほとんど原形の
ままである。2bは多結晶高アルミナ繊維の断面を示
す。多結晶高アルミナ繊維とアルミナの周囲を覆ってい
るムライト物質2aは一体に結合している。
ナを使用する。第一発明ではモード径が5〜33μmの
単一粒子のアルミナを一種類のみ使用したが、図2に示
すように、アルミナのモード径が33μm以上の範囲で
は、通例、収縮率が大きすぎて実用的でない。そこで、
第二発明の実施例では、このように大きな粒径のアルミ
ナ粒子を使用して、それよりもいっそう小さな粒径のア
ルミナ粒子と共用することによって実用に耐える小さな
収縮率の繊維組成物としている。大きな粒径のアルミナ
としてモード径が10〜81μmで単一粒子のα−アル
ミナ粒子(粗粒と呼称する)を用いる。小さな粒径のア
ルミナとして、一次粒子の大きさが0.2〜4μmのα
−アルミナ(微粒と呼称する)の集合体を用いる。粗粒
と微粒の配合比は、使用するコロイド状シリカの量に関
係があるので、7:3〜3:7の範囲で最適な比率を求
める。この範囲を外れると、熱間における収縮率が大き
すぎたり、収縮率は適当であっても強度が不足したりす
る。
ナ繊維とコロイド状シリカと凝集剤から繊維組成物を作
る。その方法の1つは、第一発明で説明した方法と同じ
である。すなわち、水中に多結晶高アルミナ繊維及び2
種類のアルミナ粒子と陽性デンプンを投入し、攪拌しな
がら高分子凝集剤を添加する。陽性デンプン及び高分子
凝集剤はコロイド状シリカ及び各原料同士を凝集させ
る。さらに、陽性デンプンは有機結合剤としても働く。
る他の原料の表面に吸着する。
て、目的の形に公知の真空成形法によって成形する。
と、添加するアルミナ粒子のモード径が2種類に分か
れ、しかも、そのモード径が大きく異なるので、一般に
表面積は粒子径の二乗に比例するから、比表面積で比べ
ると、いっそう差が大きい。また、同一物質に対するコ
ロイド状シリカの吸着量は表面積に比例する。上述のよ
うに微粒のアルミナは粗粒のアルミナに比べ極めて大き
な比表面積を持っているため、コロイド状シリカは粗粒
より微粒に多く吸着(付着)する。
一発明と同様に共存する物質間の反応性により焼結反応
の順番が決まる。
ロイド状シリカの三者のうち、同種同士及び異種同士の
組合せを考えた場合、反応のしやすさ及びその程度は第
一発明で説明した通りである。しかし、第二発明におい
てはアルミナとコロイド状シリカの反応において第一発
明と様子が少し異なる。
子の表面にまんべんなく吸着したコロイド状シリカは加
熱によりアルミナ表面部分と反応してムライト物質に転
化した。しかし、アルミナの粒子は十分に大きいので、
反応部分は表面のみであった。
てはコロイド状シリカは微粒のアルミナにのみ吸着され
粗粒のアルミナにほとんど吸着されない。したがって、
加熱に際し、微粒のアルミナのみがムライト物質に転化
を始める。十分な量のコロイド状シリカが微粒に吸着さ
れ、しかも微粒のアルミナは質量が小さいので、ほとん
ど全てがムライト物質に添加する。
状シリカを吸着していないので、高温でも不変である。
このような反応は、結果として、多結晶高アルミナ繊維
−ムライト物質−アルミナ粒子−ムライト物質−多結晶
高アルミナ繊維の結合組織や、多結晶高アルミナ繊維−
ムライト物質−アルミナ粒子の結合組織を作る。これら
の結合組織が多結晶高アルミナ繊維−ムライト物質−ア
ルミナ粒子の結合組織単位を共通に含む特徴は第一発明
と同じである。
験例と同じ方法で行う。すなわち、アルミナ粒子につい
ては数種類の粗粒の組み合わせを用意し、それぞれ重量
費で1対1になるように配合する。全体のアルミナ粒子
の添加量は第一発明の実験例と同じである。使用したア
ルミナ粒子の種類と、得られた試験片の1800℃での
加熱線収縮率試験の結果を表2に示す。
モード径は、島津制作所製のレーザ粒度分布測定装置
「SALD−1100」を用いて測定した。α−粒子径
とは電子顕微鏡観察で二次粒子を観察した時に得られた
一次粒子の最小径と最大径を示す。なお、微粒のモード
径は測定中に二次粒子から分離した一次粒子のモード径
を示す。また、平均径もほぼ一次粒子の値を示してい
る。粒度分布測定装置「SALD−1100」で粒子径
を測定する場合、試料は水中でよく分散するように攪拌
されるが、焼結アルミナの二次粒子は水中で攪拌を受け
ると***し一次粒子を分離する傾向がある。
が9.7〜81.1μの範囲にあり、微粒の一次粒子の
モード径が0.2〜4μの範囲にある。この範囲のアル
ミナ粒子を使用した場合、その繊維組成物の1800℃
における線収縮率はいずれも長さ方向で4%以下であ
り、厚み方向で5%以下である。このように小さな収縮
率は十分に実用に耐える。
微粒の一次粒子のモード径が0.2〜4μの範囲にある
が、粗粒のモード径が9.7μ以下または81.1μ以
上の範囲にあり、その繊維組成物の1800℃における
線収縮率はいずれも長さ方向で4%以上か、または、厚
み方向で5%以上である。このように大きな収縮率は実
用上好ましくない。
子像観察(BSC)の結果を図3に示す。これはAlと
Siの原子分布図に重ねて合成したもののスケッチで、
1はアルミナ粒子を示し、2a及び2bはムライト物質
を示す。塗りつぶした部分は空隙部分を示す。
に接続してムライト物質2aの部分がある。アルミナ粒
子1は粗粒のアルミナ粒子である。ムライト物質2aは
コロイド状シリカと微粒のアルミナが反応して出来たも
のである。
るが、微粒のアルミナは原型を止めていない。2bは多
結晶高アルミナ繊維の断面を示す。多結晶高アルミナ繊
維とアルミナ粒子1はムライト物質2aを介して一体に
結合している。
た粗粒のアルミナと微粒のアルミナの2種類を配合して
いるが、最初から粗粒の周囲に微粒が凝集して二次粒子
を作っているようなアルミナ粒子を用いることができ
る。
とにより、それらの構成物質に焼結反応を起こして、そ
の好ましい位置にムライト物質を形成させることにより
達成される。
実験例2、3及び実験例10,11のそれぞれの組成に
ついて第一発明、第二発明で用いたのと同じ材料と方法
を使用して25mm厚の乾燥したボードを作成する。
組成に対応するボードの組成を新たに実験例15、16
及び実験例17、18と呼称する。
7、18のボードから縦横100mmの小片を切り出
し、1600℃、1700℃、1800℃の各温度で3
時間仮焼し試験片とする。これらの試験片の表面の一部
について反射電子像観察を行ったところ、いずれも図2
または図3に示したのと同じように、アルミナの含有率
が60〜85%でアルミナとシリカを主成分とする多結
晶高アルミナ繊維と、モード径で5〜81μmの単一粒
子からなるα−アルミナ粒子がムライト物質を介して一
体に結合しているような結合組織が観察された。
と同じ温度で24時間加熱し、加熱前後の寸法変化から
線収縮率を算出する。その結果を表3に示す。正の値は
収縮を表し負の値は膨張を示す。
18は1600℃、1700℃、1800℃のいずれの
温度においても非常に小さな線収縮率を示し、この値は
もちろん4%以下の実用に耐える値であった。
成をそれぞれ、それらの構成物質が焼結しない程度の比
較的高い温度で熱処理して、有機質の凝集材やデンプン
等の結合材を焼失させることによって達成される。この
熱処理は常温以上1600℃以下の温度範囲で可能であ
る。有機物は比較的低温で消失し得るので、焼失速度と
省エネルギーの観点から100℃以上1000℃以下の
範囲が好ましい。この組成物は有機物を含まず、多結晶
アルミナ繊維と、アルミナ粒子と、コロイド状シリカか
らなるが、コロイド状シリカの結合力で十分に強度があ
り、かつ使用時に煙をださない利点を持つ。このような
組成は特に真空炉や雰囲気炉の断熱材として有用であ
る。
実験例、2、3及び実験例10、11のそれぞれの組成
について第一発明と第二発明で用いたものと同じ材料と
方法を採用して25mm厚の乾燥したボードを作成す
る。
8、9、10、11、12、13、14の組成に対する
ボードの組成を新たに実験例19、20、21、22、
23、24、25、26、27、28、29、30、3
1、32と呼称する。
横100mmの小片を切り出し、800℃で3時間仮焼
して試験片とする。次いで、これらの試験片を1800
℃で24時間加熱し、加熱前後の寸法変化から線収縮率
を算出する。その結果を表4に示す。正の値は収縮を示
し、負の値は膨張を示す。
0℃の温度において非常に小さな線収縮率を示し、この
値はもちろん4%以下の実用に耐える値である。
多結晶高アルミナ繊維はアルミナの含有率が60〜85
%である。この範囲の多結晶高アルミナ繊維は主要鉱物
としてムライトを多量に含み高温でコロイド状シリカと
不活性である。
ナ繊維とモード径が5〜33μmの単一粒子からなるα
−アルミナとコロイド状シリカと凝集剤を含む繊維組成
物であり、高温に加熱された時、アルミナ粒子が粗粒で
あるので、アルミナ粒子の寸法がほとんど変化すること
なく、アルミナ粒子の表面にのみムライト物質を生成す
る。結果として、多結晶高アルミナ繊維−ムライト物質
−アルミナ粒子の結合組織を作る。この結合組織は、強
度があるばかりでなく、生成に際し膨張するので、繊維
組成物全体の線収縮率を減少することができる。
ナ繊維とコロイド状シリカとアルミナ粒子と凝集剤を含
むが、使用するアルミナ粒子が、2種類のアルミナ粒子
からなり、一方のアルミナ粒子がモード径で10〜81
μmの単一粒子からなる粗粒アルミナであって、他方の
アルミナ粒子がモード径で0.2〜4μmである微粒ア
ルミナの一次粒子が集合した二次粒子であるので、比表
面積の違いから、コロイド状シリカは微粒アルミナの方
へ多く付着する。このような繊維組成物は高温に加熱さ
れた時、粗粒アルミナはほとんど変化することなく原形
を保つ。粗粒アルミナの周囲の微粒アルミナのみがムラ
イト物質に転化する。その結果として、多結晶高アルミ
ナ繊維−ムライト物質−アルミナ粒子の結合組織を作
る。この結合組織は強度があるのみならず生成に際し膨
張するので繊維組成物全体の線収縮率を減少することが
できる。
第二発明の組成を仮焼することによって容易に得られる
もので、この組成はアルミナの含有率が60〜85%で
アルミナとシリカを主成分とする多結晶高アルミナ繊維
と、モード径で5〜81μmの単一繊維からなるα−ア
ルミナ粒子がムライト物質を介して一体に結合している
ような結合組織をもつことにより熱的に安定となり、1
600℃以上の高温でいっそう小さな線収縮率を示す。
ナ繊維とモード径が5〜33μmの単一粒子からなるα
−アルミナとコロイド状シリカを含む繊維組成物であ
る。この繊維組成物では、多結晶高アルミナ繊維とアル
ミナ粒子が、仮焼される前に存在した凝集剤の作用によ
って、それらの表面に付着したコロイド状シリカを介し
て一体に結合している。高温に加熱された時、アルミナ
粒子が粗粒であるので、アルミナ粒子の寸法がほとんど
変化することなく、アルミナの表面にのみムライト物質
を生成する。結果として、多結晶高アルミナ繊維−ムラ
イト物質−アルミナ粒子の結合組織をつくる。この組織
は、強度があるばかりでなく、生成に際し膨張するの
で、繊維組成物全体の線収縮率を減少させることができ
る。
ルミナ繊維とコロイジ状シリカとアルミナ粒子を含む
が、使用するアルミナ粒子が、2種類のアルミナ粒子か
らなり、一方のアルミナ粒子がモード径で10〜81μ
mの単一粒子からなる粗粒アルミナであって、他方のア
ルミナ粒子がモード径で0.2〜4μmである微粒アル
ミナの一次粒子が集合した二次粒子である。仮焼される
前に存在した凝集剤の作用によってそれらの表面にコロ
イド状シリカが付着しているが、2種類のアルミナ粒子
に対する比較では、比表面積の違いから、コロイド状シ
リカは微粒アルミナ方向へ多く付着する。このような繊
維組成物は高温で加熱された時、粗粒アルミナはほとん
ど変化することなく原形を保つ。粗粒アルミナの周囲の
微粒アルミナのみがムライト物質に転化する。その結果
として、多結晶アルミナ繊維−ムライト物質−アルミナ
粒子の結合組織を作る。この結合組織は強度があるのみ
ならず、生成に際し膨張するので、繊維組成物全体の線
収縮率を減少させることができる。
も1600℃以上で優れた寸法安定性を示すが、160
0℃以下で使用出来ないというわけではない。1600
℃以下では1600℃以上の場合と同様に優れた寸法安
定性と強度を持っている。したがって、本発明の組成物
は用途が広く使用温度は限定されない。このような特性
を利用して、高温で使用する断熱材としての用途のみな
らず、高温で使用する治具のようなものにも使用可能で
ある。例えばボード、各種成形品、セッター等がある。
その他に多少の水分を伴った例として、コーティング
材、スプレー材(吹き付け施工による炉壁構成)、スタ
ンプ材、含水フェルト等がある。なお、第四及び第五発
明の実験例では凝集剤を仮焼させているが、最初から凝
集剤を使わない他の組成、例えば小量の水分を伴ったス
タンプ材、スプレー材(吹き付け施工による炉壁構成)
のようなものでも第四発明、第五発明は実現出来る。た
だし、この場合は凝集剤を使ったものに比較して、液状
のコロイド状シリカが乾燥時に表面に移行して濃度に不
均一を生じやすい。しかし、水分が少なければ、用途に
よっては十分に使用可能である。
示すグラフ。
チを示す断面図。
ケッチを示す断面図。
Claims (5)
- 【請求項1】 アルミナ及びシリカを主成分としかつア
ルミナ含有率が60〜85重量%である多結晶高アルミ
ナ繊維と、アルミナ粒子と、コロイド状シリカと、凝集
剤を含み、前記アルミナ粒子が単一粒子からなるα−ア
ルミナであって、その粒子の大きさがモード径で5〜3
3μmであることを特徴とする耐熱性繊維組成物。 - 【請求項2】 アルミナ及びシリカを主成分としかつア
ルミナの含有率が60〜85重量%である多結晶高アル
ミナ繊維と、アルミナ粒子と、コロイド状シリカと、凝
集剤を含み、前記アルミナ粒子が2種類のα−アルミナ
粒子からなり、一方のアルミナ粒子は単一粒子からなる
アルミナであって、その粒子の大きさがモード径で10
〜81μmであり、他方のアルミナ粒子は多数の一次粒
子が集合した二次粒子であり、この一次粒子の大きさが
モード径で0.2〜4μmであることを特徴とする耐熱
性繊維組成物。 - 【請求項3】 アルミナ及びシリカを主成分としかつア
ルミナの含有率が60〜85重量%である多結晶高アル
ミナ繊維と、モード径で5〜81μmの単一粒子からな
るα−アルミナ粒子がムライト物質を介して一体に結合
していることを特徴とする耐熱性繊維組成物。 - 【請求項4】 アルミナ及びシリカを主成分としアルミ
ナ含有量が60〜85重量%である多結晶高アルミナ繊
維と、モード径が5〜33μmの単一粒子からなるα−
アルミナと、コロイド状シリカを含む繊維組成物におい
て、多結晶高アルミナ繊維とアルミナ粒子が、コロイド
状シリカを介して一体に結合していることを特徴とする
耐熱性繊維組成物。 - 【請求項5】 アルミナ及びシリカを主成分としアルミ
ナ含有量が60〜85重量%である多結晶高アルミナ繊
維とコロイド状シリカとアルミナ粒子を含む繊維組成物
において、使用するアルミナ粒子が、2種類のアルミナ
粒子からなり、一方のアルミナ粒子がモード径で10〜
81μmの単一粒子からなる粗粒アルミナであって、他
方のアルミナ粒子がモード径で0.2〜4μmである微
粒アルミナの一次粒子が集合した二次粒子からなり、コ
ロイド状シリカを介して一体に結合していることを特徴
とする耐熱性繊維組成物。
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JP3-305626 | 1991-10-25 | ||
JP30562691 | 1991-10-25 | ||
JP04081359A JP3081354B2 (ja) | 1991-10-25 | 1992-03-04 | 耐熱性繊維組成物 |
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JPH05170525A JPH05170525A (ja) | 1993-07-09 |
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JP04081359A Expired - Fee Related JP3081354B2 (ja) | 1991-10-25 | 1992-03-04 | 耐熱性繊維組成物 |
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-
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