(57)【要約】【課題】  高温下での耐熱性及び優れた断熱性を有し、高い機械的強度を有する断熱材を提供する。【解決手段】  耐熱温度が１２００℃以上の高耐熱性の組成物からなり、孔径５００〜１０００ｎｍの細孔を有する多孔質の断熱骨材を１０〜４０質量％含有し、好適には１４００℃以上の高耐熱性の組成物からなる強化材としての耐火繊維を１０〜３０質量％含有し、平均粒径１００ｎｍ以下の金属酸化物粒子からなる無機フィラーを４０〜６０質量％含有し、及び赤外線散乱材を８〜２０質量％含有する焼結体であって、孔径１００〜２０００ｎｍの気孔が全気孔の容積の３０％以上６０％以下を占めている。これにより１２００℃における熱伝導率が０.１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、曲げ強さが０.５ＭＰａ以上、１４００℃で２４時間加熱したときの加熱線収縮率が４％以下である。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱温度が１２００℃以上の高耐熱性の組成物からなり孔径５００〜１０００ｎｍの細孔を有する多孔質の断熱骨材を１０〜４０質量％含有し、耐火繊維を１０〜３０質量％含有し、平均粒径１００ｎｍ以下の金属酸化物粒子からなる無機フィラーを４０〜６０質量％含有し、及び赤外線散乱材を８〜２０質量％含有する焼結体であって、孔径１００〜２０００ｎｍの気孔が全気孔の容積の３０％以上６０％以下を占めていることを特徴とする断熱材。
【請求項２】
前記耐火繊維は、１４００℃以上の高耐熱性の組成物からなり、アルミナ質繊維、ムライト質繊維、ＣａＯ・６Ａｌ２Ｏ３（カルシアアルミネート）繊維、ジルコニア繊維、及び生体溶解性繊維からなる群より選択される１種以上である、請求項１に記載の断熱材。
【請求項３】
前記無機フィラーは、アルミナ、マグネシア、ムライト、及びジルコニアからなる群より選択される１種以上である、請求項１又は２に記載の断熱材。
【請求項４】
前記赤外線散乱材は、珪酸ジルコニウム、ジルコニア、及びアルミナからなる群より選択される１種以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の断熱材。
【請求項５】
１２００℃における熱伝導率が０.１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、曲げ強さが０.５ＭＰａ以上で、１４００℃で２４時間加熱したときの加熱線収縮率が４％以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の断熱材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の断熱材の製造方法であって、前記断熱骨材、前記耐火繊維、前記無機フィラー、及び前記赤外線散乱材を乾式混合する混合工程と、得られた混合物を加圧成形する成形工程と、得られた前記加圧成形体を焼結する焼結工程とを有する断熱材の製造方法。
【請求項７】
前記焼結工程において、前記加圧成形体の表面温度が１２００℃以上になるように加熱することで焼結することを特徴とする、請求項６に記載の断熱材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い断熱性と高温下での耐熱性とを有し、更に高い機械的強度を有する断熱材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高温での処理が行われる工業炉等の産業設備に使用する断熱材には、省エネルギー化の観点から高い断熱性を有していることはもとより高温下での耐熱性に優れ、更に高い機械的強度を有していることが求められている。例えば、熱処理炉の断熱材は最高使用温度１４００℃の耐熱性と高強度が求められている。断熱性については、エネルギーロスをできるだけ抑制するため、空気の熱伝導率と同程度かそれより小さい熱伝導率を有していることが求められている。
【０００３】
上記のような産業設備に使用する断熱材としては、従来、無機繊維を母材とする断熱材が使用されてきた。例えば特許文献１には、非繊維粒子が除去されたシリカアルミナ繊維等の無機繊維に、シリカゾル等の無機バインダーと凝集剤とを添加して脱水成形することにより製造された無機繊維質の断熱材が開示されている。この断熱材は１４００℃の高温まで使用でき且つ高い強度を有しているが、断熱性については、１０００℃での熱伝導率が０.１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、１２００℃での熱伝導率が０.１７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。空気の熱伝導率は、１０００℃で０.０８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、１２００℃での熱伝導率は０.０９Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるので、上記の無機繊維質の断熱材は空気に比べて熱伝導率が約２.０倍大きく、満足できる断熱性能を有しているとはいえなかった。
【０００４】
上記の無機繊維質の断熱材よりも低熱伝導率の断熱材として、マイクロポーラス断熱材と称される低熱伝導率材料が知られている。例えば特許文献２には、ナノクラスの粒径の微粒子シリカを用いて粒子間の空隙サイズを小さくすることで気体の対流伝熱を抑制し、更に補強のために無機繊維を混合して圧縮成形した断熱材が開示されている。この断熱材は、微細な多孔構造にすることで最大限の断熱性能が得られるように設計されており、例えば８００℃の熱伝導率が０.０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、同じ温度における空気の熱伝導率０.０７Ｗ／（ｍ・Ｋ）よりも小さいので優れた断熱性能を有している。
【０００５】
また、断熱材の原料にシリカよりも耐熱性が高いナノクラスのアルミナ粒子を使うことで、熱伝導率を低減すると共に耐熱性を高めることが提案されている。例えば特許文献３には、最高使用温度１２００℃までの耐熱性を有し且つ１０００℃での熱伝導率が０.０７Ｗ／（ｍ・Ｋ）の断熱材が開示されている。この断熱材は、同じ温度における空気の熱伝導率０.０８Ｗ／（ｍ・Ｋ）よりも小さい熱伝導率を有しているので優れた断熱性能を有している。更に、特許文献４には、１４００℃で焼成された最高使用温度が１４００℃、１０００℃での熱伝導率が０.０９Ｗ／（ｍ・Ｋ）の断熱材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−２２８０３５号公報
【特許文献２】特許第５６８３７３９号公報
【特許文献３】特開２０１６−４０２２６号公報
【特許文献４】特開２０１６−１７３１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献３のようなマイクロポーラス断熱材は、ナノクラスの粒子が焼結して収縮するので、最高使用温度１２００℃までの耐熱性しか有していない。特許文献４の断熱材は１４００℃の耐熱性を有し、１０００℃での熱伝導率が０.０９Ｗ／（ｍ・Ｋ）を実施例で示しているものの、微細な多孔構造により低熱伝導率を実現する必要があるため、ナノクラスの粒径を有するアルミナやムライト等の金属酸化物粒子を液体窒素の中に入れて凍結乾燥することで細孔を持つ凝集体を作製しており、工業的に生産する場合は割高になるとみられる。
【０００８】
本発明は上記の従来の断熱材が抱える問題点に鑑みてなされたものであり、最高使用温度１４００℃までの耐熱性を有し且つ所望の断熱性と高強度を有する断熱材を、工業的に安価に提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る断熱材は、耐熱温度が１２００℃以上の高耐熱性の組成物からなり孔径５００〜１０００ｎｍの細孔を有する多孔質の断熱骨材を１０〜４０質量％含有し、耐火繊維を１０〜３０質量％含有し、平均粒径１００ｎｍ以下の金属酸化物粒子からなる無機フィラーを４０〜６０質量％含有し、及び赤外線散乱材を８〜２０質量％含有する焼結体であって、孔径１００〜２０００ｎｍの気孔が全気孔の容積の３０％以上６０％以下を占めていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、所望の断熱性能と高強度とを有し、最高使用温度１４００℃までの耐熱性を有する断熱材を工業的に安価に生産することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
高温での処理が行われる工業炉等の産業設備の断熱に用いられる断熱材は、空気の熱伝導率と同程度か又はそれより小さい熱伝導率を有していることが好ましい。空気の熱伝導率は例えば１０００℃では０.０８Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、１２００℃では０.０９Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。このような１０００〜１２００℃の高温域では、熱伝導率は対流伝熱とふく射伝熱の影響が大きくなる。これらのうち、対流伝熱は断熱材の細孔を空気の平均自由行程より小さくすることで抑制することができる。
【００１２】
空気の平均自由行程は温度に比例し、１０００℃では２７３ｎｍ、１２００℃では３１６ｎｍ、１４００℃では３５９ｎｍである。断熱材の細孔をこれらよりも小さくすることが望ましい。このような細孔を形成するには、シリカ、アルミナ、ムライト等のナノサイズの金属酸化物粒子を用いて粒子間の空隙サイズを小さくする方法や、原料を液体窒素の中に入れて凍結乾燥することで細孔を持つ凝集体を作製する方法がある。
【００１３】
一方、ふく射伝熱を低減するには、光の波長と同程度の大きさであるシングルミクロンサイズの気孔が多くなるようにしたり、シングルミクロンサイズの粒径を有する粒を多く含めたりすることで光の散乱効果を高める方法がある。特にふく射伝熱をもたらす赤外線の波長と同程度の平均粒径、好ましくは当該波長の半分程度の平均粒径を有する粒を含むのが望ましい。具体的に説明すると、例えば温度が１００〜１０００℃におけるピーク波長は、およそ２〜８μｍ（２０００〜８０００ｎｍ）である。このピーク波長の約半分に相当する１〜４μｍ（１０００〜４０００ｎｍ）であれば、ミー散乱によって、１００〜１０００℃におけるふく射伝熱を効果的に抑制することができる。
【００１４】
また、断熱材の機械的強度は曲げ強さで評価しており、曲げ強さを０.５ＭＰａよりも大きくすることで、昇温降温が繰り返される状況下においても優れた寸法安定性や形状安定性を維持することができ、更には施工時や加工時のハンドリングの際に損傷しにくいのはもちろんのこと、稜線の欠けや損耗が生じにくい強度を有する材料にすることができる。
【００１５】
上記の知見に基づいて鋭意研究を重ねた結果、孔径５００〜１０００ｎｍの細孔を有する多孔質構造の断熱骨材と、強化材としての耐火繊維と、ナノサイズの金属酸化物粒子からなる無機フィラーと、赤外線散乱材とによって多孔質の焼結体を構成することによって、高い断熱性と高温下での耐熱性とを有し、更に高い機械的強度を有する断熱材を安価に提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、上記の特徴を有する本発明の断熱材の実施形態について、構成要素ごとに具体的に説明する。なお、以下の説明においては、特にことわらない限り、孔径は水銀ポロシメータによって測定したものであり、平均粒径はレーザ回折式粒度分布測定装置によって測定した体積基準の５０％径（Ｄ５０）である。
【００１６】
本発明の実施形態の断熱材が有する多孔質の断熱骨材には、耐熱温度（最高使用温度とも称する）１２００℃以上の高耐熱性の組成物からなり孔径５００〜１０００ｎｍの細孔を有する多孔質構造の断熱骨材を用いる。また、例えば断熱材の最高使用温度を１２００℃とするときは断熱骨材には耐熱温度１２００℃以上のものを用い、断熱材の最高使用温度を１４００℃とするときには断熱骨材には耐熱温度１４００℃以上のものを用いる。なお、耐熱温度１４００℃とは雰囲気温度１４００℃で２４時間加熱したときの加熱線収縮率が４％以下の場合をいい、耐熱温度１２００℃とは雰囲気温度１２００℃で２４時間加熱したときの加熱線収縮率が４％以下の場合をいう。
【００１７】
このような断熱骨材としては、限定するものではないが、耐熱温度１４００℃以上の断熱骨材では例えばスピネル質セラミックス（クアーズテック株式会社製のＴｈｅｒｍｏｓｃａｔｔ（登録商標））や、ＣａＯ・６Ａｌ２Ｏ３（カルシアアルミネート）セラミックス（Ａｌｍａｔｉｓ社製のＳＬＡ−９２）等を挙げることができ、耐熱温度１２００℃以上の断熱骨材では例えば多孔質アルミナを挙げることができる。
【００１８】
本発明の実施形態の断熱材が有する強化材としての耐火繊維は、１４００℃以上の高耐熱性の組成物からなる繊維を用いるのが好ましい。このような耐火繊維としては、限定するものではないが、例えばアルミナ質繊維、ムライト質繊維、ＣａＯ・６Ａｌ２Ｏ３（カルシアアルミネート）繊維、ジルコニア繊維、及び生体溶解性繊維を挙げることができ、これら繊維からなる群より選択される１種以上を使用するのが好ましい。これら耐火繊維はいずれも発がん性の可能性がなく、特定化学物質に指定されていない点においても好ましい。これらの中では、ムライト質繊維（例えば株式会社ＩＴＭ製のファイバーマックス１６００）、又はアルミナ質繊維が好ましい。耐火繊維は、平均繊維径が１μｍ以上１０μｍ以下であるのが好ましく、２μｍ以上６μｍ以下であるのがより好ましい。なお、上記の平均繊維径とは、測定対象の繊維群を電子顕微鏡で撮影し、得られた画像の中から任意に選択した２００本以上の繊維の幅方向の距離を計測し、これらを算術平均したものである。
【００１９】
本発明の実施形態の断熱材が有する無機フィラーは、高温での耐熱性を有する金属酸化物からなるナノサイズの微粒子を用いる。これにより、多孔質の断熱骨材と耐火繊維と赤外線散乱材との粒子間の空隙サイズを小さくでき、高温での気体の対流伝熱を抑制することができる。ここでナノサイズの微粒子とは、平均粒径１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の粒子を意味している。上記の金属酸化物としては、限定するものではないが、例えばアルミナ、マグネシア、ムライト、及びジルコニアを挙げることができ、これら金属酸化物からなる群より選択される１種以上を使用するのが好ましい。これらの中では、アルミナ、ムライト、又はジルコニアが好ましい。
【００２０】
本発明の実施形態の断熱材が有する赤外線散乱材は、ふく射による伝熱を低減可能な１０００℃以上の耐熱温度を有する組成物からなるものであれば特に限定はないが、赤外線反射性のあるものが好ましい。このような組成物としては、例えば珪酸ジルコニウム、ジルコニア、及びアルミナ等を挙げることができ、これら組成物からなる群より選択される１種以上を使用するのが好ましい。また、上記の赤外線散乱材は、平均粒径が１００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であるのが好ましく、特に上限は、ふく射伝熱をもたらす赤外線の１２００℃のピーク波長と同程度の平均粒子径である２０００ｎｍ以下であるのがより好ましい。
【００２１】
本発明の実施形態の断熱材では、上記多孔質の断熱骨材の含有率が少なすぎると該断熱材の全細孔の容積が小さくなるため伝導伝熱が多くなり、その結果、熱伝導率が大きくなって断熱性が低下する。逆に上記多孔質の断熱骨材の含有率が多すぎると該断熱材の強度が低下する。また、上記耐火繊維の含有率が少なすぎると強度が低下し、逆に上記耐火繊維の含有率が多すぎるとふく射抑制に効果のある細孔よりも大きな細孔が増えるのでふく射が多くなり、その結果、熱伝導率が大きくなって断熱性が低下する。また、上記無機フィラーの含有率が少なすぎると強度が低下し、逆に上記無機フィラーの含有率が多すぎると該断熱材の全細孔の容積が小さくなるため伝導伝熱が多くなり、その結果、熱伝導率が大きくなって断熱性が低下する。また、上記赤外線散乱材の含有率が少なすぎるとふく射抑制効果が少なくなり、熱伝導率が大きくなって断熱性が低下する。逆に上記赤外線散乱材の含有率が多すぎると該断熱材の強度が低下する。
【００２２】
本発明の実施形態の断熱材を構成する上記の各構成要素の含有量は、上記を考慮したうえで所望の断熱材の特性が得られるように適宜含有量を調整することができる。具体的には、本発明の実施形態の断熱材を構成する上記の各構成要素の含有量は、多孔質の断熱骨材では１０〜４０質量％であり、耐火繊維では１０〜３０質量％であり、無機フィラーでは４０〜６０質量％であり、赤外線散乱材では８〜２０質量％である。更に本発明の実施形態の断熱材は、上記した多孔質の断熱骨材、耐火繊維、無機フィラー、及び赤外線散乱材が合計９８質量％以上含まれているのが好ましく、不可避不純物や成形助剤が含まれていてもよい。
【００２３】
本発明の実施形態の断熱材は、上記した断熱骨材、耐火繊維、無機フィラー、及び赤外線散乱材を有する原料を公知の方法で乾式混合した後、公知の方法で加圧成形することにより作製することができる。例えば、限定するものではないが、上記の原料を高速混合機（例えばレーデイゲミキサーやヘンシェルミキサー等）で乾式混合する工程と、得られた混合物を所定の成形型に充填して乾式プレス成形する工程とにより成形体を作製することができる。
【００２４】
得られた成形体は、熱収縮の防止と強度発現のために焼結処理を行うことで断熱材となる。この場合の焼結の条件には特に限定はないが、最高使用温度１４００℃の断熱材を作製する場合は、耐熱温度１４００℃以上の多孔質の断熱骨材を用い、成形体の表面温度が１４００℃となる温度条件で１時間程度保持するのが好ましい。同様の成形体を焼結処理して最高使用温度１２００℃の断熱材を作製する場合は、耐熱温度１２００℃以上の多孔質の断熱骨材を用い、成形体の表面温度が１２００℃となる温度条件で１時間程度保持するのが好ましい。なお、焼結処理する際の成形体の厚さによって保持時間を適宜変えてもかまわない。
【００２５】
上記の焼結処理により得られる断熱材は、孔径１００〜２０００ｎｍの気孔が全気孔の容積の３０％以上６０％以下となるようにする。この値が３０％未満では、ふく射の抑制効果が得られにくくなり、所望の低熱伝導率が得られなくなる。一方、この値が６０％を超えると強度上の問題が生じるおそれがある。なお、上記の孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の全気孔に対する容積割合が３０％未満の場合は加圧成形時の圧力を低めに設定すればよく、逆に６０％を超える場合は加圧成形時の圧力を高めに設定すればよい。
【００２６】
上記の原料を用いて上記方法で作製することで得られる断熱材は、１２００℃における熱伝導率を０.１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下にすることができる。この熱伝導率の要件を満たさない場合は、成形体の配合割合を適宜変えればよい。例えば、強度が低くなり過ぎない範囲で断熱骨材や赤外線散乱材の含有量を多くしたり、耐火繊維や無機フィラーの含有量を少なくしたりすればよい。あるいは、加圧成形時の圧力を低めに設定してもよい。
【００２７】
耐熱温度１４００℃以上の多孔質の断熱骨材を用いる場合には、雰囲気温度１４００℃で２４時間の加熱処理条件で再加熱したときの加熱線収縮率が４％以下となるので、断熱材の最高使用温度を１４００℃とすることができる。また、耐熱温度１２００℃以上の多孔質の断熱骨材を用いた場合には、雰囲気温度１２００℃で２４時間の加熱処理条件で再加熱したときの加熱線収縮率が４％以下となるので、断熱材の最高使用温度を１２００℃とすることができる。なお、１２００℃の熱伝導率は平板比較法（ＪＩＳ  Ａ１４１２-２付属書Ａ）に準拠した試験方法で測定したものであり、加熱線収縮率はＡＳＴＭ  Ｃ３５６に準拠した試験方法で測定したものである。
【００２８】
また、上記の原料を用いて上記方法で得られる断熱材は、曲げ強さが０.５ＭＰａ以上より大きくなる。もし曲げ強さが０.５ＭＰａ未満であると、ハンドリング時や加工時に損傷し易くなるので好ましくない。なお、曲げ強さの要件を満たさない場合は、成形体の配合割合を適宜変えればよい。例えば、熱伝導率が高くなり過ぎない範囲で断熱骨材や赤外線散乱材の含有量を少なくしたり、耐火繊維や無機フィラーの含有量を多くしたりすればよい。あるいは、加圧成形時の圧力を高めに設定してもよい。なお、上記の曲げ強さと参考として圧縮強さは、それぞれ以下の方法によって測定したものである。
【００２９】
（１）曲げ強さ
試験片を長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ２５ｍｍに切削加工し、支点間距離１００ｍｍにてオートグラフを用いて３点曲げ試験を行い、破壊に至るまでの最大荷重から算出した。
（２）圧縮強さ
試験片を長さ１００ｍｍ、幅１００ｍｍ、厚さ２５ｍｍに切削加工し、オートグラフを用いて圧縮試験を行い、１０％歪に至るまでの最大荷重から算出した。  
【実施例】
【００３０】
［実施例１]
原料として断熱骨材、耐火繊維、無機フィラー、及び赤外線散乱材を用意し、これらを混合及び成形して得た成形体を焼結処理して断熱材を形成し、その特性を評価した。具体的に説明すると、多孔質の断熱骨材には、クアーズテック株式会社製のスピネル質セラミックス（Ｔｈｅｒｍｏｓｃａｔｔ（登録商標）、平均粒径８０００ｎｍ）を用いた。この多孔質の断熱骨材は、ＪＩＳ  Ｒ２６１４により測定した気孔率が８５〜９１容積％であり、孔径５００〜１０００ｎｍの細孔を有していた。耐熱繊維には、ムライト繊維（株式会社ＩＴＭ製ファイバーマックス１６００特殊品、平均繊維径４μｍ、ショット含有率０.５質量％）を用いた。
【００３１】
無機フィラーには、ナノサイズのアルミナ（キャボットジャパン株式会社製のＳｐｅｃｔｒＡｌ（登録商標）１００、ＢＥＴ法で測定した比表面積９５〜１００ｍ２／ｇ、平均粒径約１８ｎｍ）を用いた。赤外線散乱材には、珪酸ジルコニウム（キンセイマテック株式会社製のＡ−ＰＡＸ  平均粒径（Ｄ５０）１.０μｍ、比屈折率１.９）を用いた。これら４種類の原料を、断熱骨材１０質量％、耐火繊維２２質量％、無機フィラー６０質量％、及び赤外線散乱材８質量％の割合で配合し、レーデイゲミキサーに装入して混合した。得られた混合物を５つに小分けし、それぞれ乾式プレスに装入して異なる圧力で加圧成形して５種類の成形体を作製した。
【００３２】
これら５種類の成形体を雰囲気温度１４００℃で１時間保持することで焼成処理し、試料１〜５の断熱材を作製した。このようにして得た試料１〜５の断熱材の細孔径の容積と分布を水銀ポロシメータで測定した。その結果、得られた断熱材は、全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合は、試料１では２８容積％、試料２では３０容積％、試料３では５０容積％、試料４では６０容積％、試料５では６１容積％であった。また、１２００℃での熱伝導率は、試料１では０.１３Ｗ／（ｍ・Ｋ）、試料２では０.１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、試料３では０.０９Ｗ／（ｍ・Ｋ）、試料４では０.０９Ｗ／（ｍ・Ｋ）、試料５では０.０９Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００３３】
更に、曲げ強さと圧縮強さ及び１４００℃における加熱線収縮率を前述の方法で測定したところ、試料２は曲げ強さ１.１ＭＰａ、圧縮強さ１.２ＭＰａ、加熱線収縮率２.８％であり、試料３は曲げ強さ０.６ＭＰａ、圧縮強さ０.８ＭＰａ、加熱線収縮率３.０％であり、試料４は曲げ強さ０.５ＭＰａ、圧縮強さ０.６ＭＰａ、加熱線収縮率３.４％であり、試料５は曲げ強さ０.３ＭＰａ、圧縮強さ０.４ＭＰａであった。
【００３４】
［実施例２]
断熱骨材としてスピネル質セラミックスの代わりに孔径５００〜１０００ｎｍの細孔を有するＣａＯ・６Ａｌ２Ｏ３（カルシアアルミネート）セラミックス（Ａｌｍａｔｉｓ社製のＳＬＡ−９２、平均粒径８０００ｎｍ）を用いた以外は上記実施例１の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料６の断熱材を作製した。得られた試料６の断熱材は、熱伝導率０.１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、曲げ強さ１.０ＭＰａ、圧縮強さ１.２ＭＰａ、加熱線収縮率２.８％であった。
【００３５】
［実施例３]
耐火繊維としてムライト繊維の代わりにアルミナ繊維（三菱ケミカル株式会社製、マフテック特殊品、平均繊維径４μｍ、ショット含有率１.０％）を用いた以外は上記実施例の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料７の断熱材を作製した。得られた試料７の断熱材は、熱伝導率０.１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、曲げ強さ１.０ＭＰａ、圧縮強さ１.２ＭＰａ、加熱線収縮率２.８％であった。
【００３６】
［実施例４]
無機フィラーとしてナノサイズのアルミナの代わりにナノサイズのマグネシア（イオンセラミック株式会社製、粒径約９０ｎｍ）用いた以外は上記実施例１の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料８の断熱材を作製した。得られた試料８の断熱材は、熱伝導率０.１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、曲げ強さ１.０ＭＰａ、圧縮強さ１.２ＭＰａ、加熱線収縮率２.６％であった。
【００３７】
［実施例５]
赤外線散乱材として珪酸ジルコニウムの代わりにキンセイマテック株式会社製の板状アルミナ（品番００６１０、平均粒径（Ｄ５０）０.５μｍ、比屈折率１.７）を用いた以外は上記実施例１の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料９の断熱材を作製した。得られた試料９の断熱材は、熱伝導率０.１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、曲げ強さ１.０ＭＰａ、圧縮強さ１.２ＭＰａ、加熱線収縮率２.６％であった。
【００３８】
［実施例６]
無機フィラーとしてナノサイズのアルミナと実施例４で用いたナノサイズのマグネシアとを質量基準で１対１の配合割合で混合した混合物を用いた以外は上記実施例１の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料１０の断熱材を作製した。得られた試料１０の断熱材は、熱伝導率０.１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、曲げ強さ１.１ＭＰａ、圧縮強さ１.２ＭＰａ、加熱線収縮率２.６％であった。
【００３９】
［実施例７]
赤外線散乱材として珪酸ジルコニウムと実施例５で用いたアルミナとを質量基準で１対１の配合割合で混合した混合物を用いた以外は上記実施例１の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料１１の断熱材を作製した。得られた試料１１の断熱材は、熱伝導率０.１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、曲げ強さ１.１ＭＰａ、圧縮強さ１.２ＭＰａ、加熱線収縮率２.６％であった。
【００４０】
［実施例８]
配合割合を、断熱骨材４０質量％、耐火繊維１０質量％、無機フィラー４０質量％、及び赤外線散乱材１０質量％とした以外は実施例１の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料１２の断熱材を作製した。得られた試料１２の断熱材は、熱伝導率０.１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、曲げ強さ０.６ＭＰａ、圧縮強さ０.７ＭＰａ、加熱線収縮率２.３％であった。
【００４１】
［実施例９]
配合割合を、断熱骨材１０質量％、耐火繊維３０質量％、無機フィラー５２質量％、及び赤外線散乱材８質量％とした以外は実施例１の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料１３の断熱材を作製した。得られた試料１３の断熱材は、熱伝導率０.１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、曲げ強さ０.９ＭＰａ、圧縮強さ１.０ＭＰａ、加熱線収縮率２.４％であった。
【００４２】
［実施例１０]
配合割合を、断熱骨材１０質量％、耐火繊維２２質量％、無機フィラー４８質量％、及び赤外線散乱材２０質量％とした以外は実施例１の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料１４の断熱材を作製した。得られた試料１４の断熱材は、熱伝導率０.１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、曲げ強さ０.８ＭＰａ、圧縮強さ１.０ＭＰａ、加熱線収縮率２.６％であった。
【００４３】
［比較例１]
配合割合を、断熱骨材４２質量％、耐火繊維１０質量％、無機フィラー４０質量％、及び赤外線散乱材８質量％とした以外は実施例１の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料１５の断熱材を作製した。得られた試料１５の断熱材は、熱伝導率が０.１４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００４４】
［比較例２]
配合割合を、断熱骨材９質量％、耐火繊維２３質量％、無機フィラー６０質量％、及び赤外線散乱材８質量％とした以外は実施例１の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料１６の断熱材を作製した。得られた試料１６の断熱材は、熱伝導率０.１４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００４５】
［比較例３]
配合割合を、断熱骨材１０質量％、耐火繊維３１質量％、無機フィラー５１質量％、及び赤外線散乱材８質量％とした以外は実施例１の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料１７の断熱材を作製した。得られた試料１７の断熱材は、熱伝導率０.１４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００４６】
［比較例４]
配合割合を、断熱骨材２３質量％、耐火繊維９質量％、無機フィラー６０質量％、及び赤外線散乱材８質量％とした以外は実施例１の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料１８の断熱材を作製した。得られた試料１８の断熱材は、曲げ強さ０.４ＭＰａ、圧縮強さ０.５ＭＰａであった。
【００４７】
［比較例５]
配合割合を、断熱骨材１０質量％、耐火繊維２１質量％、無機フィラー６１質量％、及び赤外線散乱材８質量％とした以外は実施例１の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料１９の断熱材を作製した。得られた試料１９の断熱材は、熱伝導率０.１４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００４８】
［比較例６］
配合割合を、断熱骨材３０質量％、耐火繊維２４質量％、無機フィラー３８質量％、及び赤外線散乱材８質量％とした以外は実施例１の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料２０の断熱材を作製した。得られた試料２０の断熱材は、熱伝導率０.１４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００４９】
［比較例７］
配合割合を、断熱骨材１０質量％、耐火繊維２３質量％、無機フィラー６０質量％、及び赤外線散乱材７質量％とした以外は実施例１の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料２１の断熱材を作製した。得られた試料２１の断熱材は、熱伝導率０.１４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００５０】
［比較例８］
配合割合を、断熱骨材１０質量％、耐火繊維２２質量％、無機フィラー４６質量％、及び赤外線散乱材２２質量％とした以外は実施例１の試料２の場合と同様にして全気孔容積に対する孔径１００〜２０００ｎｍの気孔の容積割合が３０容積％の試料２２の断熱材を作製した。得られた試料２２の断熱材は、熱伝導率０.１４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。上記の試料１〜２２の原料の配合割合及び評価結果を下記表１にまとめた。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
上記表１の結果から、本発明の要件を満たす断熱材は、１２００℃の熱伝導率が０.１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、曲げ強さがハンドリング可能な０.５ＭＰａ以上であり、１４００℃での加熱線収縮率は４％以下となることが分かった。これに対して本発明の要件を満たさない断熱材は、上記の特性のいずれかにおいて満足な結果が得られなかった。