(57)【要約】【課題】高温環境で使用しても発煙せず、脱粒や融着の問題が発生しないセラミックファイバボードを製造できる製造方法を実現する。【解決手段】Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2とを含有するセラミックファイバを原料とするセラミックファイバボードの製造方法であって、無機バインダーとしてＳｉＯ2ゾルと水ガラス（Ｎａ2Ｏ・３ＳｉＯ2）の混合液を使用し、前記無機バインダとしてのＳｉＯ2ゾルと水ガラスとの固形分の重量比率がＳｉＯ2が８９％〜３５％であり、水ガラスが１１％〜６５％である、ことを特徴とするセラミックファイバボード製造方法である。【選択図】図１
2007297256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ2Ｏ3  とＳｉＯ2  とを含有するセラミックファイバと、ＳｉＯ2ゾルと水ガラス（Ｎａ2Ｏ・３ＳｉＯ2）との固形分の重量比率がＳｉＯ2が８９％〜３５％であり水ガラスが１１％〜６５％である無機バインダとを水中で分散させて成形した後に加熱乾燥する、
ことを特徴とするセラミックファイバボード製造方法。
【請求項２】
Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2とを含有するセラミックファイバと、無機バインダとしてのＳｉＯ2ゾルと水ガラスとの固形分の重量比率がＳｉＯ2が８９％〜３５％であって水ガラスが１１％〜６５％である混合液とを水中に分散させてから板状に成形し、この板状成形体を加熱乾燥する、
ことを特徴とするセラミックファイバボード製造方法。
【請求項３】
前記セラミックファイバは、Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2の比率が、４６：５４である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミックファイバボード製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高温環境で使用しても発煙することのないセラミックファイバボードを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高温炉の内張り材、あるいは、建築材料等として、セラミックファイバを原料とするセラミックファイバボードが使用されている。
このようなセラミックファイバボードの製造は、一般的に真空成形法が使われることが多い。
【０００３】
すなわち、セラミックファイバを水中に分散し、さらに無機バインダＳｉＯ2ゾルを添加し、最後に有機バインダを添加し、セラミックファイバとＳｉＯ2ゾルを凝集させ、この凝集されたフロックを成形金型に流し込み、真空を掛けて成形する。成形後脱型、乾燥、焼成、加工の工程を経て製品（セラミックファイバボード）となる。
【０００４】
また、特許文献１に示されるように、有機バインダを使用しない製造方法も存在している。
【特許文献１】特開平２０００−３１７９１９号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、以上の有機バインダを用いた方法で製造されたセラミックファイバボードには、以下に述べる問題が発生する。
（１）セラミックファイバボード中に有機バインダを含むため、この成形品を高温環境で使う際に、黒い煙が出る。
【０００６】
（２）セラミックファイバボードを触ると、粒子が剥がれ落ちる（脱粒）という問題がある。
（３）セラミックファイバボード同士を接触させて高温の環境で長時間（例えば、１２００℃×２４時間）放置すると、セラミックファイバボードの収縮率が大きいという問題がある。
【０００７】
（４）硬度が小さいため、取り扱いにくい場合がある。
以上の問題に対応するため、予めにセラミックファイバボードを焼成して、有機バインダを飛ばし、さらにセラミックファイバボードの表面にＳｉＯ2ゾルコーティングする方法がある。しかし、この方法では非常にコストが高くなり、製造納期も長くなる。
【０００８】
一方、上記特許文献１記載の手法では、有機バインダを用いないために発煙などの問題は解消できるものの、製造途中でホウ素を添加するため、セラミックファイバボード自体が脆くなるという新たな問題が発生することになる。
【０００９】
本発明は、高温環境で使用しても発煙せず、脱粒の問題が発生しなく、収縮率が小さいセラミックファイバボードを製造できる製造方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した不具合を解決する手段としての本発明は、以下の（１）〜（３）に述べるようなものである。
（１）請求項１記載の発明は、Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2とを含有するセラミックファイバを原料とするセラミックファイバボードの製造方法であって、無機バインダーとしてＳｉＯ2ゾルと水ガラス（Ｎａ2Ｏ・３ＳｉＯ2）の混合液を使用し、前記無機バインダとしてのＳｉＯ2ゾルと水ガラスとの固形分の重量比率がＳｉＯ2が８９％〜３５％であり、水ガラスが１１％〜６５％である、ことを特徴とするセラミックファイバボード製造方法である。
【００１１】
（２）請求項２記載の発明は、Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2とを含有するセラミックファイバと、無機バインダとしてのＳｉＯ2ゾルと水ガラスとの固形分の重量比率がＳｉＯ2が８９％〜３５％であって水ガラスが１１％〜６５％である混合液とを水中に分散させてから板状に成形し、この板状成形体を加熱乾燥する、ことを特徴とするセラミックファイバボード製造方法である。
【００１２】
（３）請求項３記載の発明は、前記セラミックファイバは、Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2の比率が、４６：５４である、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミックファイバボード製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると以下のような効果が得られる。
本発明では、Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2とを含有するセラミックファイバを原料とするセラミックファイバボードを製造する際に、Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2とを含有するセラミックファイバと、無機バインダとしてのＳｉＯ2ゾルと水ガラスとの固形分の重量比率がＳｉＯ2が８９％〜３５％であって水ガラスが１１％〜６５％である混合液とを水中に分散させてから板状に成形し、この板状成形体を加熱乾燥しているため、セラミックファイバボード中に有機バインダを含まないため高温環境で使う際にも発煙は生じず、Ｎａ2Ｏを少量含有するＳｉＯ2リッチなガラスの接着強度が大きいために強度と硬度が高く脱粒も非常にしにくい。
【００１４】
なお、セラミックファイバは、Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2の比率が、４６：５４である、ことが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（実施形態）を詳細に説明する。
第１の実施の形態例のセラミックファイバボード製造方法について、図１以降の説明図を用いて説明を行う。
【００１６】
［ステップ（ａ）］
セラミック繊維（Ａｌ2Ｏ3：46％、ＳｉＯ2：54％、平均繊維長3mm、平均繊維径3.0μm）200ｇを用意する。また、ＳｉＯ2ゾル：水ガラス(固形分)＝100〜0：0〜100になるように、固形分10％の20リットルの水溶液を用意する。
【００１７】
［ステップ（ｂ）］
そして、以上の水溶液に、セラミック繊維（Ａｌ2Ｏ3：46％、ＳｉＯ2：54％、平均繊維長３mm、平均繊維径3.0μm）200ｇを分散させる。この場合、水槽１００中で繊維が水溶液に十分分散するように、撹拌器１１０を用いて、15分間強く撹拌し、スラリー（細かい固体粒子が水の中に懸濁している懸濁液）２００を形成する。
【００１８】
［ステップ（ｃ）］
このスラリー２００に対して、真空吸引成型器１２０を用いて、そのまま縦200mm×横200×厚さ25mmの板状に吸引成形した。
【００１９】
［ステップ（ｄ）］
上記真空吸引成型器１２０で得られた板状の成形体３００を取り出し、120℃で乾燥した。この場合、焼成炉による焼成ではなく、加熱乾燥とする。この場合、電気乾燥炉を用いる場合、１２０℃で１２時間の加熱乾燥を行う。また、マイクロ波を用いたマイクロ波乾燥炉を用いる場合、１時間程度の加熱乾燥を行ってもよい。
【００２０】
これらの成形体３００（かさ密度0.23g/cm3）について、ＳｉＯ2ゾルと水ガラスの固形分の重量比率を各種変えたものについて、1200℃×24hrでの収縮率、融着の度合い、室温での硬度、脱粒の度合い、を調べると、図２の結果になる。
【００２１】
ここでは、ＳｉＯ2ゾルと水ガラスの固形分の重量比率が８９：１１〜３５：６５の範囲にある実施例１〜実施例６で、収縮率、硬度、融着、脱粒の全ての点で良好な結果が得られ、セラミックファイバボードとして総合的に目標とする性能を満足するものが得られた。
【００２２】
また、ＳｉＯ2ゾルと水ガラスの固形分の重量比率が１００：０〜９０：１０の範囲にある比較例１〜比較例３では、収縮率（３％以上）、脱粒（有り）の点で、不良結果が得られ、セラミックファイバボードとして総合的に目標とする性能を満足しなかった。
【００２３】
また、ＳｉＯ2ゾルと水ガラスの固形分の重量比率が３４：６６の範囲にある比較例４では、融着（有り）の点で、不良結果が得られ、セラミックファイバボードとして総合的に目標とする性能を満足しなかった。
【００２４】
また、ＳｉＯ2ゾルと水ガラスの固形分の重量比率が２０：８０〜０：１００の範囲にある比較例５〜比較例６では、収縮率（３％以上）、融着（有り）の点で、不良結果が得られ、セラミックファイバボードとして総合的に目標とする性能を満足しなかった。
【００２５】
ここで、以上の実験結果を考察してみる。
本実施形態では、上述した問題を解決するため、ＳｉＯ2ゾルと水ガラスの混合バインダを使って問題を解決している。一般的に、水ガラスを使うとファイバ成形品の耐熱性が落ち、即ち、高温収縮率が大きくなるとされており、従来は使用されることがなかった。      
【００２６】
しかし、本件出願の発明者が鋭意研究を進めたところ、各種のＳｉＯ2ゾルと水ガラスの混合バインダの配合を使って実験した結果通常のＳｉＯ2ゾルと有機バインダを使う成形品の1200℃×24hrでの収縮率が3.0％以上であったものが、ＳｉＯ2ゾルと水ガラスの固形分の重量比率が８９：１１〜３５：６５の範囲にある場合に限り、1200℃×24hrの収縮率が2.9％以下となり、かつ、硬度、融着、脱粒の全ての項目を満足することを発見した。なお、本実施形態の製造方法で得られたファイバ成形品は有機物を含まなく、熱収縮が小さく、硬度が高く、脱粒あるいは発塵しにくく、非常に優れた製品であることも明らかになった。
【００２７】
以上の実施例１〜実施例６において1200℃×24hrの収縮率が小さくなった理由について次のように考えられる。
ＳｉＯ2ゾルと水ガラスの混合バインダはセラミックファイバの表面にコーティングされ、このコーティングの組成はＮａ2Ｏを少量含有すると共にＳｉＯ2リッチなガラスであるため、高温でセラミックファイバ（Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2＝４６：５４）と反応し、セラミックファイバの表面組成もＳｉＯ2リッチのガラスが生成され、一定な程度でファイバのムライト結晶化を防いだ状態になる。
【００２８】
ここで、セラミックファイバの収縮の一番の原因はＡｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2＝４６：５４のガラスからムライトへの結晶化によるものである。Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2＝４６：５４のガラスの密度が約2.6g/cm3、ムライト結晶の密度が3.2ｇ/cm3であり、密度の増加で収縮を起こす。
【００２９】
1200℃×24hrで熱処理した水ガラス0％(ＳｉＯ2＝100％)と水ガラス46％(ＳｉＯ2＝54％)の成形体に対して、Ｘ線で分析した結果、水ガラス0％の方のムライトの結晶相の強度が水ガラス46％より、かなり大きい。
【００３０】
すなわち、水ガラスの量の増加により、ムライトの結晶化が抑えられ、収縮が小さくなったと考えられる。一方、Ｎａ2Ｏを少量含有するＳｉＯ2リッチなガラスの接着強度が大きいため、得られた成形体の強度と硬度が高く、脱粒あるいは発塵も非常にしにくい。
【００３１】
また、比較例１〜３では、水ガラスの低下に応じて、脱粒が増加することが確認された。
以上の点から、ＳｉＯ2ゾルと水ガラスの固形分の重量比率が８９：１１〜３５：６５の範囲にある場合に限り、1200℃×24hrの収縮率が2.9％以下となり、かつ、硬度、融着、脱粒の全ての項目を満足し、臨界的に意義のある範囲として、従来は認識されていなかった良好な効果を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態であるセラミックファイバボードの製造工程を示す工程図である。
【図２】本発明の実施形態であるセラミックファイバボードの評価結果を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１００  水槽
１１０  撹拌器
１２０  真空吸引成型器
２００  スラリー
３００  成型体（セラミックファイバボード）
【図１】
2007297256.tif 000003
【図２】
2007297256.tif 000004