JPS60239371A - Heat-resistant refractory ceramics and manufacture - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 無機質硝子の繊維化にはじまった、無機質耐熱材料の繊
維化の開発は、著しく進歩して、１４００°Ｃ以上の高
湿に耐える珪酸アルミニウム質の繊維も、一般市場に出
まわるようになって来て、高温用断熱耐火材料として、
注目を浴びているのである。それに伴って、セラミック
・ファイバーを骨格材料とした、任意の形状、任意の気
孔率の断熱耐火セラミックスの出現は、大いに期待され
ているのである。Detailed Description of the Invention The development of fiberization of inorganic heat-resistant materials, which started with the fiberization of inorganic glass, has progressed significantly, and aluminum silicate fibers that can withstand high humidity of 1400°C or higher are now available on the general market. It has become popular as a heat insulating and fireproof material for high temperatures.
It is attracting attention. Accordingly, there are great expectations for the emergence of heat-insulating, refractory ceramics with arbitrary shapes and porosity that use ceramic fiber as a skeleton material.

本発明は、この要望に応するものであって、任意の形状
、寸法で、しかも、気孔率を相当広い範囲に、選択し得
ることが、その特長である。The present invention meets this need, and its feature is that it can have any shape and size, and the porosity can be selected from a fairly wide range.

現在、セラミック・ファイバアーは、バルク、ブランケ
ット、フェルト及びペーパーなどの状態で、入手可能な
のであって、製作せんとするものに適したものを、選び
得るのである。Ceramic fibers are now available in bulk, blanket, felt, and paper forms, and you can choose the right one for what you are trying to make.

先づ、実施例として、平板形、箱形及び円筒形のものの
製作要領を述べる。　この場合は、セラミック・ファイ
バア−のブランケットを用いて、これにアルミナ・セメ
ントの水性ゲルを含浸したものを、成形素材とするので
ある。First, as an example, the manufacturing procedure for flat, box-shaped, and cylindrical shapes will be described. In this case, a blanket of ceramic fibers is used, which is impregnated with aqueous gel of alumina cement, and used as the molding material.

この状態のブランケットを、含浸ブランケットと称する
ことにする。The blanket in this state will be referred to as an impregnated blanket.

先づ、含浸ブランケットについて説明する。アルミナ・
セメントの微粉末を、水中に分散して、その濃度を、２
５％（重量％）程度にした水性ゲルを準備し、それに厚
さ１２．５ミリと称するブランケットを浸漬して、ゲル
を含浸し、それを、「絞りローラー」を用いて、ローラ
ー間隙を６ミリにして、絞るのである。この処理を繰返
せば、ブランケット中のアルミナ・セメントの含有量は
、次第に増加して、数回繰返せば、その含有量は、３０
％から４０％になるのである。このことは、この処理ｌ
「サイクル」当たりの、アルミナ・セメントの含浸量の
増加は、５％から７％程度となるのである。この増加率
は、アルミナ・セメント水性ゲルの濃度、絞り加減、ブ
ランケットの厚さなどによって、影響されるのである。First, the impregnated blanket will be explained. alumina·
Fine cement powder is dispersed in water, and its concentration is adjusted to 2.
Prepare an aqueous gel with a concentration of about 5% (wt%), dip a blanket with a thickness of 12.5 mm into it to impregnate it with the gel, and use a "squeezing roller" to reduce the roller gap to 6. Make it into millimeters and narrow it down. By repeating this process, the content of alumina cement in the blanket will gradually increase, and by repeating this process several times, the content will reach 30
% to 40%. This means that this process
The increase in alumina cement impregnation per "cycle" is on the order of 5% to 7%. This rate of increase is affected by the concentration of the alumina cement aqueous gel, the degree of squeezing, the thickness of the blanket, etc.

　上記の要領で、アルミナ・セメントの含有率的４０％
の含浸ブランケットを準備し、これを、指定の形状、寸
法に裁断して、成形素材とするのである。この成形素材
は、繊維を余り損傷しない程度に圧縮すれば、その厚さ
を、３ミリ程度迄圧縮し得るのである。即ち、この含浸
ブランケットを、３枚重ね合せたものは、厚さ１０ミリ
までの平板まで製作可能である。　以上で、成形素材の
造り方及び圧縮性などについて説明したので、これを用
いて、平板をつくる方法を述べることにする。According to the above procedure, the content of alumina cement is 40%.
An impregnated blanket is prepared and cut into specified shapes and dimensions to form a molding material. This molded material can be compressed to a thickness of about 3 mm if it is compressed to the extent that the fibers are not damaged too much. That is, by stacking three sheets of this impregnated blanket, it is possible to produce a flat plate up to 10 mm thick. Now that we have explained how to make the molding material, its compressibility, etc., we will now explain how to make a flat plate using it.

上述の成形素材を、成形平金型に、３枚重ねて投入し、
それをフタ型板を用いて、厚さ１０ミリまで圧縮して型
をセットし、それを、７０゛　Ｃから９０°　Ｃの温水
中に約２０分間浸漬しておけば、離型作業などに十分堪
え得る程度の強度に硬化するのである。これを型より取
りだして、９０°Ｃ前後の乾燥器で、数時間乾燥したの
ち、炉で焼成するのである。焼成温度条件は、使用した
セラミック・ファイバアーとアルミナ・セメントによっ
て異なるのである。Three sheets of the above-mentioned molding material are put into a flat mold,
Using a lid template, compress it to a thickness of 10 mm, set the mold, and soak it in warm water at 70°C to 90°C for about 20 minutes. It hardens to a strength that is strong enough to endure. This is removed from the mold, dried in a dryer at around 90°C for several hours, and then fired in a furnace. Firing temperature conditions vary depending on the ceramic fibers and alumina cement used.

この実施例では、安全使用温度が、１３００°Ｃのセラ
ミック・ファイバーと、Ａ唱含有量７０％以上あアルミ
ナ・セメントを用いたので、１３００°Ｃ１時間保持な
る焼成条件で焼成したのである。In this example, ceramic fibers with a safe use temperature of 1300°C and alumina cement with an aluminium content of 70% or more were used, so the firing conditions were 1300°C and held for 1 hour.

焼成品は、成形時の寸法が殆ど変らない、即ち、焼成収
縮が零に近いもので、その嵩比重が０．６５で、気孔率
が７５％であった。The fired product had almost no change in dimensions during molding, that is, the firing shrinkage was close to zero, the bulk specific gravity was 0.65, and the porosity was 75%.

この実施例をｍｌとし、随２として、隘ｌのときの圧縮
成形の厚さ１０ミリを１５ミリに変えた以外は、すべて
ぬ１のときと同じ条件方法で、実施した場合を示せば、
下記の通りである。Let this example be ml, and as part 2, we will show a case where it was carried out under the same conditions and method as in case 1, except that the thickness of compression molding was changed from 10 mm to 15 mm.
It is as follows.

隘２焼成品のときは、焼成収縮は零に近かったが、その
嵩比重は、０．４２で、吸水率は８４％であった。In the case of the second fired product, the firing shrinkage was close to zero, but the bulk specific gravity was 0.42 and the water absorption rate was 84%.

この２つの実施例から、本発明品は、焼成時の収縮、即
ち、焼成収縮率ガ小さいから、正確な寸法で、正確な気
孔率の断熱耐火物を提供するものであることを理解し得
るものと思う。From these two examples, it can be understood that the product of the present invention has a small shrinkage during firing, that is, a low firing shrinkage rate, so it can provide an insulating refractory with accurate dimensions and accurate porosity. I think so.

以上は、平板形のもの、実施例であるが、箱形のときも
、円筒形のときも、同じような方法で製作し得るのであ
って、次にその要領を述べることにする。The above is an example of a flat plate shape, but both a box shape and a cylindrical shape can be manufactured by the same method, and the method will be described next.

箱形のときは、成形素材を、Ｏ形に裁断し、上下左右の
突出部が、箱の深さとなるように、相応する成形金型で
、圧縮成形して、硬化工程以下は、平板形のときと同じ
要領で、実施すればよいのである。In the case of a box shape, cut the molding material into an O shape, compression mold it in a corresponding mold so that the top, bottom, left and right protrusions correspond to the depth of the box, and after the curing process, it is made into a flat plate shape. You can do it in the same way as when you did it.

円筒形のときは、円筒内径に相当する外径の中芯型に、
寸法裁断した成形素材を、必要な厚さに巻き付けて、薄
い鉄板からなる、２つ割又は３つ割の外周型で抱いて、
所定寸法迄圧縮成形し、予め取り付けておいた、リング
状の両端成形型で、所定の寸法に圧縮成形し、平板形の
ときと同じ要領で、硬化工程以後の工程を進めればよい
のである。When it is cylindrical, the center core type has an outer diameter that corresponds to the inner diameter of the cylinder.
The molded material that has been cut to size is wound to the required thickness and held in a 2- or 3-part outer mold made of thin iron plate.
All you have to do is compression mold it to the specified dimensions, use a ring-shaped mold at both ends installed in advance, then compression mold it to the specified dimensions, and proceed with the curing process and subsequent steps in the same way as for the flat plate shape. .

以上で、平板形、箱形及び円筒形の場合を説明したので
、次は、複雑な構造体の場合について述べることにする
。The cases of flat, box, and cylindrical shapes have been explained above, so next we will discuss the case of complex structures.

この場合は、セラミック・ファイバアーとして、バルク
を用い、これにアルミナ・セメントを配合する方法とし
ては、乾式方法、湿式方法の何れ算でも用い得るのであ
るが、−乾式方法の場合を説明する。In this case, a bulk is used as the ceramic fiber, and both a dry method and a wet method can be used to mix the alumina cement therein, but the case of the dry method will be explained.

先づ、バルク６０、アルミナ・セメント４０の割合（重
量比）にしたものを、ボールミルに投入して、１時間程
度混合処理を施し、この混合物に、その重量の、４０％
から５０％に相当する量の水を加えて、よくまぜ合せた
ものを成形素材とする。First, the ratio (weight ratio) of 60% bulk and 40% alumina cement was put into a ball mill, mixed for about an hour, and 40% of the weight
Add an amount of water equivalent to 50% of the mixture and mix well to form a molding material.

この成形素材を、成形金型の、必要なところに、必要な
　量を充填して、上部型を挿入して、圧縮成形するので
ある。The required amount of this molding material is filled in the required places in the mold, the upper mold is inserted, and compression molding is performed.

成形型をセットして、前述した要領で、硬化工程以後の
工程を進めて、製作を完了するのである。The mold is set, and the curing process and subsequent steps are completed in the same manner as described above.

以上で、製作要領の説明を終り、次は、材料関係のこと
を述べることにする。This concludes the explanation of the manufacturing procedure, and next we will discuss materials.

−材料としては、セラミック・ファイバーとアルミナ・
セメントとが、主材料であって、請求範囲の２項に示し
た、酸化物及び珪酸塩の粉末材料は、副材料である。-Materials include ceramic fiber and alumina.
Cement is the main material, and the oxide and silicate powder materials shown in item 2 of the claim are auxiliary materials.

主材料としての、セラミック・ファイバアーとアルミナ
・セメントとは、それぞれ、その組成に応じた耐熱性を
有しているので、それらを合理的に組合せて用いなけれ
ばならないのである。The main materials, ceramic fiber and alumina cement, each have heat resistance depending on their composition, so they must be used in a rational combination.

耐熱性にもとづいた、その組合せの要領を示せば、表１
に示す通りである。Table 1 shows the combination based on heat resistance.
As shown.

表１ 副材料は、アルミナ・セメントの硬化反応を助けて、よ
り強い硬化体とするとともに、高温熱処理時に、アルミ
ナ・セメントと反応して、より安定したセラミックスと
する効果があるのである。例えば、珪酸塩（ジルコン、
ムライト、シャモット）および酸化珪素などは、アルミ
ナ・セメントの成分であるＣａ−０と反応して、それを
安定化させ、アルミナ、マグネシャは、このセラミック
スの耐熱性を向上させる効果があるのである。Table 1 The auxiliary materials assist the hardening reaction of the alumina cement to make a stronger hardened product, and also have the effect of making more stable ceramics by reacting with the alumina cement during high-temperature heat treatment. For example, silicates (zircon,
Mullite, chamotte) and silicon oxide react with Ca-0, a component of alumina cement, to stabilize it, and alumina and magnesia have the effect of improving the heat resistance of this ceramic.

以上に述べたことから、本発明は、新規性を有するとと
もに、工業的にも、一般社金的にも、望ましい効果を発
揮することを、理解し得るものと考えるのである。From the above description, it can be understood that the present invention is novel and exhibits desirable effects from both an industrial and general social financial perspective.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）酸化アルミニウム、珪酸アルミニウム及び硝子な
どの繊維、即ち、セラミック・ファイバーと称される無
機質繊維材料を骨格材料とし、それに、成形材料と結合
材料とを兼ねて、アルミナ・セメントを配合するに当り
、混合方法として、乾式混合のときは、混合物に適量の
水を加えたものを、湿式のときは、アルミナ・セメント
の水性ゲルを含浸するので、含浸状態そのままのものを
、それぞれ成形素体として、°得べかすし製品の気孔率
を考慮して、定量の成形素材を定容積に圧縮成形し、そ
のままの状態で、要すれば、温水中で、アノペナ・セメ
ントの硬化を促進し、硬化後難型して、得られた成形品
に、熱処理を施して製作することを特長とする断熱耐火
セラミックス。(1) Fibers such as aluminum oxide, aluminum silicate, and glass, in other words, an inorganic fiber material called ceramic fiber, are used as the skeleton material, and alumina cement is mixed therein to serve as a molding material and a binding material. In the case of dry mixing, the mixture is mixed with an appropriate amount of water, and in the case of wet mixing, the mixture is impregnated with aqueous gel of alumina cement, so the impregnated state is used as is. As a result, considering the porosity of the product, a certain amount of the molding material is compression molded to a fixed volume, and in that state, if necessary, in hot water, the hardening of the Anopena cement is accelerated, Heat-insulating, fire-resistant ceramics that are produced by hard molding after hardening and then heat-treating the resulting molded product. （２）セラミック・ファイバーに、アルミナ、マグネ、
シャ、ジルコン、ムライト、シャモット及び酸化珪素な
どの粉末を混合したものを、骨格材料とし、それにアル
ミナ・セメン１を配合して、−項で示した要領で、製作
することを特長とする断熱耐火セラミックス。(2) Ceramic fiber, alumina, magnetism,
A heat-insulating and fire-resistant product that is manufactured by using a mixture of powders such as chamotte, zircon, mullite, chamotte, and silicon oxide as the framework material, and adding alumina/cemen 1 to it, as shown in section -. Ceramics.