JPH02199071A - 断熱材及びその製造方法 - Google Patents
断熱材及びその製造方法Info
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- JPH02199071A JPH02199071A JP1020391A JP2039189A JPH02199071A JP H02199071 A JPH02199071 A JP H02199071A JP 1020391 A JP1020391 A JP 1020391A JP 2039189 A JP2039189 A JP 2039189A JP H02199071 A JPH02199071 A JP H02199071A
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- Inorganic Fibers (AREA)
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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]
この発明は高温電池の断熱材やアルミニウム溶解炉等の
炉のバックアツプ材、蓄熱ヒータの断熱材等として利用
される断熱材及びその製造方法に関するものである。 [従来の技術] 従来、燃料電池等に使用される断熱材としては、例えば
平均粒子径20mμ程度の合成シリカ(例えば日本アエ
ロジル株式会社製商品名アエロジル)、酸化チタン及び
セラミックファイバーを乾式で混合し、乾式プレス成形
を行った後、機械加工することによって得られたものが
知られている。 また、前記各成分が均一に分散されることにより、酸化
チタンの熱輻射散乱特性や、微粒シリカの気体対流防止
特性が十分に発揮されて、所望の熱伝導率を有する断熱
材が得られることが知られている。 【発明が解決しようとする課B】 ところが、上記従来の断熱材は各成分を乾式で混合して
プレスするため、各成分が分散した状態で均一に混合さ
れにクク、得られる断熱材の断熱性が不十分であるとい
う問題があった。また、乾式プレスをするため、プレス
時にセラミックファイバーが折れ、得られる断熱材の曲
げ強度や圧縮強度が小さいという問題があった。さらに
、乾式プレスでは、複雑な形状を有する断熱材を精度良
く成形することが難しいため、後加工をする必要がある
という問題があった。 この発明は上記問題を解消するためになされたものであ
って、その目的は断熱性が向上し、曲げ強度や圧縮強度
が大きく、しかも後加工の不要な断熱材及びその製造方
法を提供することにある。 [課題を解決するための手段及び作用]上記の目的を達
成するために、この発明ではシリカ60〜90重量%、
酸化チタン5〜30重量%及びセラミックファイバー3
〜15重量%を含み、嵩密度が0.1〜0.5g/cd
であるようにしている。 また、この断熱材の製造方法としてシリカ、酸化チタン
及びセラミックファイバーを分散媒中に分散させた後、
湿式成形するようにしている。 次に、この発明の構成を詳細に説明する。 微粒シリカは空気の対流防止に必要な空気の平均分子間
衝突距離(常温常圧時0.1μm以下)よりも小さい空
孔を形成するための基材であり、例えばホワイトカーボ
ン等が使用される。断熱材中のシリカの配合割合は60
〜90重tOAの範囲である。この割合が60重量%未
満では、空隙が大きくなり空気の対流を防止する効果が
十分発揮されず、90重量%を超えると相対的に他の成
分が少なくなって十分な断熱効果や強度が得られない。 また、その粒子径は1〜40mμの範囲で、シリカ粒子
内部の表面積が全表面積の20〜80%であることが好
ましい。20%未満では空隙が大きくなり対流が許容さ
れやすく、80%を超えると得られる断熱材の嵩密度が
高くなり熱伝導が大きくなるため断熱特性が低下する。 このシリカ粒子は水等の分散媒中で表面のシラノール基
(SiOH)に水素架橋結合が生じて、鎖状、網状の二
次凝集体を形成し、見掛は粒子径が極めて大きくなるた
め、界面活性剤等の分散剤を使用したり、ζ電位の絶対
線を大きくするためのpH調整を行ったりすることが好
適である。 断熱材中の酸化チタンの配合割合は5〜30重量%の範
囲である。この割合が5重量%未満では、断熱性を左右
する1つの要因である輻射熱の抑制、特に赤外線を散乱
させることができず、30重量%を超える量配合すると
、相対的にシリカの配合割合が減少し、得られる成形体
の嵩密度が増加し、断熱特性が劣ってしまうこととなる
。 セラミックファイバーは補強材としての機能を有し、シ
リカ成分を含むアルミノシリケート製であることが望ま
しい、又、平均繊維径が261μm以下で、かつ粒子径
49μm以上の非繊維状粒子(ショット)が20%未満
であることが好ましい。 セラミックファイバーの配合割合は3〜15重量%の範
囲である。この割合が3重量%未満では、得られる断熱
材の曲げ強度や圧縮率等の強度が不十分となり、15重
量%を超えると断熱性が低下する。 上記各成分をスラリー状態にするために分散媒を使用す
るが、その分散媒としては水の他、メタノール、エタノ
ール等の極性溶媒を使用することもできる。 得られる断熱材の嵩密度は、熱伝導の面から0゜2〜0
.5 glolの範囲である。0.2g/c−未満では
、対流又は輻射が大きくなり、0.5g/−を超えると
伝導が大きくなってしまう。 次に、この発明の断熱材の製造方法について説明する。 まず、前記セラミックファイバーを水等の分散媒中で攪
拌してスラリーとし、これにホワイトカーボン等のシリ
カを添加して攪拌混合し、さらに酸化チタンを添加して
攪拌混合する。望ましくは、真空中で脱泡する。この混
合スラリーを湿式成形法により、即ち所定形状の型に流
し込んで所望の成形体を成形する。得られた成形体を乾
燥し、必要に応じて焼成することにより、目的とする断
熱材が得られる。この焼成を行うことによって、有機分
を除去することができるとともに、得られる断熱材の強
度を向上させることができる。 そして、上記の断熱材ではシリカによって、断熱材内部
における空気の対流が防止されるとともに、酸化チタン
によって熱の輻射が散乱され、嵩密度が所定の範囲内に
あることによって、断熱材内部に存在する空隙内での空
気の対流と断熱材の固形部分を介する熱の伝導が抑制さ
れ、しがも断熱材の熱源側表層部における熱線の反射が
促進されるので、その断熱性が向上するものと推定され
る。 また、前記断熱材の製造方法によれば、各成分を液状で
混合するため、全成分が均一に分散され、セラミックフ
ァイバーも粉末化せず、所定の繊維状態で存、在するの
で、対流、輻射及び伝導をいずれも抑えることができ、
しかもセラミックファイバーが断熱材全体に均一に存在
し、三次元網目構造を形成するため、断熱材の曲げ強度
や圧縮強度を向上させることができるものと推定される
。 次に、この発明を具体化した実施例及び比較例について
説明する。 [実施例1] 水7Nにアルミノシリケート繊維として、大きな粒子を
除いたいわゆる脱ショットバルク(イビデン株式会社製
、商品名イビウールバルクMlu20)を50g添加し
、5000rpmの高速ミキサーで2分間攪拌して0.
7重量%のスラリーを得た。 続いて、上記ミキサーからスラリーを取り出し、攪拌機
付真空脱気装置で真空状態において、100〜200r
pmの攪拌速度で6分間脱気攪拌を行った。次に、真空
解除した状態で上記スラリーに、シリカとしてホワイト
カーボン−(ジオツギ製薬株式会社製、商品名カープレ
ックス#80、粒径0.8 mμ)を添加し、再び真空
状態で6分間100〜200rpmの攪拌速度で攪拌し
た。その後、同様に液状チタニア(林化学株式会社製商
品名チタンペーストR−65)を150g添加し、真空
攪拌を8分間行った。 得られた混合スラリーを所望の形状の石膏型に流し込み
、泥臭成形(湿式成形)を行った。この成形体を常温で
24時間乾燥放置した後、150℃で5時間乾燥を行っ
た。得られた乾燥物を大気雰囲気中700℃で1時間焼
成した。焼成物はセラミックファイバーとしてのアルミ
ノシリケート繊維5型景%、シリカ80重量%、チタニ
ア15重量%であった。また、焼成物の熱伝導率、曲げ
強度、圧縮率及び嵩密度を表−1に示した。 [比較例1] 従来の乾式混合、乾式プレスで成形した市販の断熱材に
ついて、常法により熱伝導率、曲げ強度、圧縮率及び嵩
密度を測定した。その結果を表−1に示す。 表−1 上記表−1に示したように、実施例1の断熱材は比較例
1の断熱材に比べて、熱伝導率は10%以上低くなり、
それだけ断熱性が向上したことがわかる。これは、湿式
で各成分を均一に分散した後、そのまま湿式成形したの
で、シリカに備わる空気の平均分子間衝突距離よりも小
さいサイズの空孔によって空気の対流を防止するととも
に、チタニアが赤外線を散乱して輻射を促進するためと
推測される。また、嵩密度は0.2〜0.5 (g/C
IA)の好適な範囲にあり、対流及び輻射−を防ぐこと
ができる。さらに、実施例1の断熱材の曲げ強度は比較
例1のそれの30%近く高く、圧縮率は50(kg/a
J)の荷重で25%高いので、それだけ強度が向上した
ことがわかる。 [発明の効果] 以上詳述したように、この発明の断熱材は、断熱性が向
上し、曲げ強度や圧縮強度が大きく、しかも後加工が不
要となるという効果を奏する。 また、断熱材の製造方法によれば、各成分を均一に分散
することが容易にでき、得られる断熱材は上記効果を確
実に発揮できるという効果を奏する。
炉のバックアツプ材、蓄熱ヒータの断熱材等として利用
される断熱材及びその製造方法に関するものである。 [従来の技術] 従来、燃料電池等に使用される断熱材としては、例えば
平均粒子径20mμ程度の合成シリカ(例えば日本アエ
ロジル株式会社製商品名アエロジル)、酸化チタン及び
セラミックファイバーを乾式で混合し、乾式プレス成形
を行った後、機械加工することによって得られたものが
知られている。 また、前記各成分が均一に分散されることにより、酸化
チタンの熱輻射散乱特性や、微粒シリカの気体対流防止
特性が十分に発揮されて、所望の熱伝導率を有する断熱
材が得られることが知られている。 【発明が解決しようとする課B】 ところが、上記従来の断熱材は各成分を乾式で混合して
プレスするため、各成分が分散した状態で均一に混合さ
れにクク、得られる断熱材の断熱性が不十分であるとい
う問題があった。また、乾式プレスをするため、プレス
時にセラミックファイバーが折れ、得られる断熱材の曲
げ強度や圧縮強度が小さいという問題があった。さらに
、乾式プレスでは、複雑な形状を有する断熱材を精度良
く成形することが難しいため、後加工をする必要がある
という問題があった。 この発明は上記問題を解消するためになされたものであ
って、その目的は断熱性が向上し、曲げ強度や圧縮強度
が大きく、しかも後加工の不要な断熱材及びその製造方
法を提供することにある。 [課題を解決するための手段及び作用]上記の目的を達
成するために、この発明ではシリカ60〜90重量%、
酸化チタン5〜30重量%及びセラミックファイバー3
〜15重量%を含み、嵩密度が0.1〜0.5g/cd
であるようにしている。 また、この断熱材の製造方法としてシリカ、酸化チタン
及びセラミックファイバーを分散媒中に分散させた後、
湿式成形するようにしている。 次に、この発明の構成を詳細に説明する。 微粒シリカは空気の対流防止に必要な空気の平均分子間
衝突距離(常温常圧時0.1μm以下)よりも小さい空
孔を形成するための基材であり、例えばホワイトカーボ
ン等が使用される。断熱材中のシリカの配合割合は60
〜90重tOAの範囲である。この割合が60重量%未
満では、空隙が大きくなり空気の対流を防止する効果が
十分発揮されず、90重量%を超えると相対的に他の成
分が少なくなって十分な断熱効果や強度が得られない。 また、その粒子径は1〜40mμの範囲で、シリカ粒子
内部の表面積が全表面積の20〜80%であることが好
ましい。20%未満では空隙が大きくなり対流が許容さ
れやすく、80%を超えると得られる断熱材の嵩密度が
高くなり熱伝導が大きくなるため断熱特性が低下する。 このシリカ粒子は水等の分散媒中で表面のシラノール基
(SiOH)に水素架橋結合が生じて、鎖状、網状の二
次凝集体を形成し、見掛は粒子径が極めて大きくなるた
め、界面活性剤等の分散剤を使用したり、ζ電位の絶対
線を大きくするためのpH調整を行ったりすることが好
適である。 断熱材中の酸化チタンの配合割合は5〜30重量%の範
囲である。この割合が5重量%未満では、断熱性を左右
する1つの要因である輻射熱の抑制、特に赤外線を散乱
させることができず、30重量%を超える量配合すると
、相対的にシリカの配合割合が減少し、得られる成形体
の嵩密度が増加し、断熱特性が劣ってしまうこととなる
。 セラミックファイバーは補強材としての機能を有し、シ
リカ成分を含むアルミノシリケート製であることが望ま
しい、又、平均繊維径が261μm以下で、かつ粒子径
49μm以上の非繊維状粒子(ショット)が20%未満
であることが好ましい。 セラミックファイバーの配合割合は3〜15重量%の範
囲である。この割合が3重量%未満では、得られる断熱
材の曲げ強度や圧縮率等の強度が不十分となり、15重
量%を超えると断熱性が低下する。 上記各成分をスラリー状態にするために分散媒を使用す
るが、その分散媒としては水の他、メタノール、エタノ
ール等の極性溶媒を使用することもできる。 得られる断熱材の嵩密度は、熱伝導の面から0゜2〜0
.5 glolの範囲である。0.2g/c−未満では
、対流又は輻射が大きくなり、0.5g/−を超えると
伝導が大きくなってしまう。 次に、この発明の断熱材の製造方法について説明する。 まず、前記セラミックファイバーを水等の分散媒中で攪
拌してスラリーとし、これにホワイトカーボン等のシリ
カを添加して攪拌混合し、さらに酸化チタンを添加して
攪拌混合する。望ましくは、真空中で脱泡する。この混
合スラリーを湿式成形法により、即ち所定形状の型に流
し込んで所望の成形体を成形する。得られた成形体を乾
燥し、必要に応じて焼成することにより、目的とする断
熱材が得られる。この焼成を行うことによって、有機分
を除去することができるとともに、得られる断熱材の強
度を向上させることができる。 そして、上記の断熱材ではシリカによって、断熱材内部
における空気の対流が防止されるとともに、酸化チタン
によって熱の輻射が散乱され、嵩密度が所定の範囲内に
あることによって、断熱材内部に存在する空隙内での空
気の対流と断熱材の固形部分を介する熱の伝導が抑制さ
れ、しがも断熱材の熱源側表層部における熱線の反射が
促進されるので、その断熱性が向上するものと推定され
る。 また、前記断熱材の製造方法によれば、各成分を液状で
混合するため、全成分が均一に分散され、セラミックフ
ァイバーも粉末化せず、所定の繊維状態で存、在するの
で、対流、輻射及び伝導をいずれも抑えることができ、
しかもセラミックファイバーが断熱材全体に均一に存在
し、三次元網目構造を形成するため、断熱材の曲げ強度
や圧縮強度を向上させることができるものと推定される
。 次に、この発明を具体化した実施例及び比較例について
説明する。 [実施例1] 水7Nにアルミノシリケート繊維として、大きな粒子を
除いたいわゆる脱ショットバルク(イビデン株式会社製
、商品名イビウールバルクMlu20)を50g添加し
、5000rpmの高速ミキサーで2分間攪拌して0.
7重量%のスラリーを得た。 続いて、上記ミキサーからスラリーを取り出し、攪拌機
付真空脱気装置で真空状態において、100〜200r
pmの攪拌速度で6分間脱気攪拌を行った。次に、真空
解除した状態で上記スラリーに、シリカとしてホワイト
カーボン−(ジオツギ製薬株式会社製、商品名カープレ
ックス#80、粒径0.8 mμ)を添加し、再び真空
状態で6分間100〜200rpmの攪拌速度で攪拌し
た。その後、同様に液状チタニア(林化学株式会社製商
品名チタンペーストR−65)を150g添加し、真空
攪拌を8分間行った。 得られた混合スラリーを所望の形状の石膏型に流し込み
、泥臭成形(湿式成形)を行った。この成形体を常温で
24時間乾燥放置した後、150℃で5時間乾燥を行っ
た。得られた乾燥物を大気雰囲気中700℃で1時間焼
成した。焼成物はセラミックファイバーとしてのアルミ
ノシリケート繊維5型景%、シリカ80重量%、チタニ
ア15重量%であった。また、焼成物の熱伝導率、曲げ
強度、圧縮率及び嵩密度を表−1に示した。 [比較例1] 従来の乾式混合、乾式プレスで成形した市販の断熱材に
ついて、常法により熱伝導率、曲げ強度、圧縮率及び嵩
密度を測定した。その結果を表−1に示す。 表−1 上記表−1に示したように、実施例1の断熱材は比較例
1の断熱材に比べて、熱伝導率は10%以上低くなり、
それだけ断熱性が向上したことがわかる。これは、湿式
で各成分を均一に分散した後、そのまま湿式成形したの
で、シリカに備わる空気の平均分子間衝突距離よりも小
さいサイズの空孔によって空気の対流を防止するととも
に、チタニアが赤外線を散乱して輻射を促進するためと
推測される。また、嵩密度は0.2〜0.5 (g/C
IA)の好適な範囲にあり、対流及び輻射−を防ぐこと
ができる。さらに、実施例1の断熱材の曲げ強度は比較
例1のそれの30%近く高く、圧縮率は50(kg/a
J)の荷重で25%高いので、それだけ強度が向上した
ことがわかる。 [発明の効果] 以上詳述したように、この発明の断熱材は、断熱性が向
上し、曲げ強度や圧縮強度が大きく、しかも後加工が不
要となるという効果を奏する。 また、断熱材の製造方法によれば、各成分を均一に分散
することが容易にでき、得られる断熱材は上記効果を確
実に発揮できるという効果を奏する。
Claims (2)
- 1.シリカ60〜90重量%、酸化チタン5〜30重量
%及びセラミックファイバー3〜15重量%を含み、嵩
密度が0.1〜0.5g/cm^3である断熱材。 - 2.シリカ、酸化チタン及びセラミックファイバーを分
散媒中に分散させた後、湿式成形することを特徴とする
断熱材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1020391A JPH0791104B2 (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 断熱材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1020391A JPH0791104B2 (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 断熱材及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02199071A true JPH02199071A (ja) | 1990-08-07 |
JPH0791104B2 JPH0791104B2 (ja) | 1995-10-04 |
Family
ID=12025720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP1020391A Expired - Lifetime JPH0791104B2 (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 断熱材及びその製造方法 |
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JP (1) | JPH0791104B2 (ja) |
Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
EP0562554A2 (de) * | 1992-03-23 | 1993-09-29 | KKW Kulmbacher Klimageräte-Werk GmbH | Heizgerät, insbesondere elektrisches Speicherheizgerät |
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Citations (1)
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JPS57149875A (en) * | 1981-02-16 | 1982-09-16 | Didier Werke Ag | Refractory composite structure member having formed member comprising refractory material and high heat insulation layer or inflation compensating layer and manufacture |
-
1989
- 1989-01-30 JP JP1020391A patent/JPH0791104B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
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JPS57149875A (en) * | 1981-02-16 | 1982-09-16 | Didier Werke Ag | Refractory composite structure member having formed member comprising refractory material and high heat insulation layer or inflation compensating layer and manufacture |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0562554A2 (de) * | 1992-03-23 | 1993-09-29 | KKW Kulmbacher Klimageräte-Werk GmbH | Heizgerät, insbesondere elektrisches Speicherheizgerät |
EP0562554A3 (en) * | 1992-03-23 | 1994-12-21 | Kulmbacher Klimageraete | Heater, in particular electric storage heater |
JP2012240251A (ja) * | 2011-05-17 | 2012-12-10 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 成形体、被包体、成形体の製造方法及び切削体の製造方法 |
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JPH0791104B2 (ja) | 1995-10-04 |
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