(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナ繊維の積層体と、ＣａＯを１５重量％以下含有するマグネシアシリカ質繊維のブランケットが積層されていることを特徴とする無機繊維ブロック。
【請求項２】
アルミナ繊維の積層体は、１２００℃で８時間加熱後の復元率が１２０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の無機繊維ブロック。
【請求項３】
マグネシアシリカ質繊維は、生理食塩水溶解率が１％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の無機繊維ブロック。
【請求項４】
アルミナ繊維の積層体と、ＣａＯを１５重量％以下含有するマグネシアシリカ質繊維ブランケットを積層し、圧縮し、縫製し、切断して、無機繊維ブロックを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミナ繊維積層体とマグネシアシリカ質繊維ブランケットからなるブロックと、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、工業炉の断熱材として、無機繊維からなるマット、ブランケット、フェルトを積層して作られた無機繊維ブロックが多く使用されている。
【０００３】
無機繊維としては、アルミナシリカ繊維或いはアルミナシリカジルコニア繊維が多く使用されている。これらの繊維は、ガラス質であり、使用の際に１０００℃以上に加熱されると、ムライトやクリストバライト等の結晶が析出して、繊維は収縮する。そして、長時間使用すると、結晶が成長して、強度劣化や目地開きが進行する。そのため、使用温度に制限があった。
【０００４】
一方、より高温で使用できるアルミナ繊維の使用も増加している。このアルミナ繊維は、アルミナ含有量が７０ｗｔ％以上で残部がシリカからなる多結晶質の無機繊維である。この繊維は、予め結晶を含むため、結晶化による繊維の耐熱性の低下はない。
【０００５】
そこで、耐熱性の向上を目的として、アルミナシリカ繊維或いはアルミナシリカジルコニア繊維と、アルミナ繊維の両方を用いてブロックを構成することが、特開平９−１５６９８９号公報に提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
最近、アルミナシリカ繊維は人の健康に影響を及ぼすことがわかってきた。アルミナシリカ繊維は、１０００℃以上に加熱されると、クリストバライトを析出する。この結晶が析出した繊維は、珪肺の原因になると考えられている。しかし、このような健康への影響は、繊維が体内に取り込まれても、体内で繊維が溶解すれば、少なくなるものと考えられている。
【０００７】
このような観点から、生体内での溶解性に優れた無機繊維が求められ、開発されている。
【０００８】
例えば、特開２００１−１８０９７７号公報では、シリカ及びカルシアを主成分として、生体溶解性に優れた無機繊維が提案されている。
【０００９】
しかし、このような生体溶解性に優れた無機繊維は十分な耐熱性がなく、使用温度の高い炉には使用できない。
【００１０】
そこで、本発明は、生体溶解性に優れ、耐熱性に優れた無機繊維ブロックとその製造方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段を例示すると、請求項１〜４に記載の無機繊維ブロック及びその製造方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明による無機繊維ブロックは、アルミナ繊維と、マグネシアシリカ質繊維に注目して研究されたもので、特に生体溶解性及び耐熱性に優れた無機繊維ブロックである。
【００１３】
アルミナ繊維の積層体と、マグネシアシリカ質繊維のブランケットを積層することにより、生体溶解性及び耐熱性に優れた無機繊維ブロックが得られる。このブロックは、繊維を体内に吸い込んだ場合でも健康への影響が少なく、この無機繊維ブロックを炉壁に使用すれば、長期間、安全な炉の操業が可能になる。
【００１４】
本発明に使用するアルミナ繊維は、アルミナが７０重量％以上のアルミナシリカ質の繊維である。アルミナ繊維の積層体は、例えば、マットやブランケットのようにシート状に形成されていれば良い。この積層体は耐熱性及び復元性に優れている。アルミナ繊維の積層体を無機繊維ブロックにして用いることで、目地開きの少ないブロックが得られる。従って、炉壁の耐熱性が向上する。
【００１５】
アルミナ繊維の積層体は、１２００℃で８時間加熱後の復元率が１２０％以上であることが望ましい。目地開きの少ないブロックを得るためには、復元率が大きい方が好ましい。しかし、１２０％以上であれば、容易に目地開きの十分に少ないブロックが得られる。
【００１６】
復元率が１２０％以上の積層体を得るには、繊維がカール状であることが望ましい。カール状とは、たとえば、平面に投影した形が輪の形状や、輪の一部が欠落した半円弧の形状である。カール状部分は、バネのような作用があり、復元力の大きな積層体としての機能が得られる。
【００１７】
復元率は、積層体の嵩密度が１００ｋｇ／ｍ3となるまで荷重を加え、厚みを 固定する。その後所定の温度で８時間維持し、そのときの積層体の厚みをａ、荷重を解放したときの厚みをｂとして、次式で算出する。
【００１８】
復元率（％）＝（ｂ／ａ）×１００
３種類のアルミナ繊維積層体Ａ，Ｂ及びＣの１２００℃で８時間加熱した際の復元率を表１に示す。
【００１９】
【表１】
0003875896.tif 000002
本発明の無機繊維ブロックは、アルミナ繊維積層体が５重量％以上であることが好ましい。５重量％未満では、前述の効果が少なく、ブロックの収縮が大きくなる。
【００２０】
本発明のマグネシアシリカ質繊維ブランケットは、マグネシア及びシリカを主成分とする繊維からなる。この繊維は健康への安全性を確保するために、生理食塩水溶解率が１％以上であることが好ましい。また、この繊維はマグネシアが２０モル％以上含有することが好ましい。このような繊維は、生体溶解性に優れ、健康を害する恐れの少ない繊維である。
【００２１】
本発明の無機繊維ブロックは、このような繊維を構成材料としているので、健康に対して安全性が高い。
【００２２】
生理食塩水溶解率は次の方法により測定する。
【００２３】
繊維試料１ｇを２００メッシュの篩を通過するまで解砕し、精秤する。この試料を３００ｍｌのコニカルビーカーにとり、生理食塩水１５０ｍｌを加える。これを４０℃の恒温水槽中にて、毎分１２０回転の速度で５０時間水平振とうを行う。その後、試料を精秤して、繊維の減量を求める。減量から重量減少率を算出して、繊維の生理食塩水溶解率とする。
【００２４】
無機繊維の化学組成（モル％）と生理食塩水溶解率を表２に示す。
【００２５】
【表２】
0003875896.tif 000003
生理食塩水に溶解する耐熱性の繊維として、他にも、カルシアを２０重量％以上含有する繊維がある。しかし、この繊維はアルミナ繊維と高温で反応を起こして、溶融して劣化するので、アルミナ繊維と共に使用できない。
【００２６】
本発明のマグネシアシリカ質繊維は、マグネシア及びシリカを主成分とし、これらの他に、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＳｒＯおよびＣａＯなどを第３成分として含 有しても良い。ＣａＯは１５重量％以下であれば、影響は少なく、含有しても良い。
【００２７】
このような繊維は、アルミナ繊維と共に使用しても反応を起こさず、各々の繊維の特長を維持できる優れた特性を有している。
【００２８】
マグネシアシリカ質繊維は、微結晶を含むことが好ましい。微結晶とは、大きさが５００オングストローム以下である。微結晶を含むことにより耐熱性が向上する。微結晶が５００オングストロームを越えると、繊維が脆くなって繊維の取り扱い性が低下する。
【００２９】
微結晶を含む繊維は、熱処理することにより容易に製作できる。好ましい温度は、処理時間により変化するが、９００℃以上が有効である。
【００３０】
本発明に使用する繊維は、繊維径が３μｍ未満である繊維が１０％以下であることが好ましい。その理由は、繊維径が小さいと人の肺に吸入されやすく、３μｍ未満だと吸入され易いからである。このような繊維は少ないのが好ましい。
【００３１】
本発明の無機繊維ブロックは、アルミナ繊維積層体とマグネシアシリカ質繊維ブランケットが積層されたものである。積層とは、典型的には、各シート状物を積み重ねたものである。例えば、積層を形成するには、一枚ずつを重ねても良いし、蛇腹状やＵ字状に折り畳んで重ねても良い。また、これらを組み合わせても良い。マグネシアシリカ質繊維ブランケットの蛇腹状の間や、Ｕ字状の中にアルミナ繊維積層体を入れて積層すると、アルミナ繊維の飛散が防止できるので、より好ましい。
【００３２】
【実施例】
実施例１〜６を説明する。
【００３３】
アルミナが７２重量％、シリカが２８重量％の繊維を用いて、厚み２５ｍｍのアルミナ繊維積層体を作った。この積層体と、マグネシア２７．８モル％、シリカ７０．７モル％でかつ厚み２５ｍｍのマグネシアシリカ質繊維ブランケットを重ね合わせて、全体を圧縮し、有機繊維の糸で縫製し、その後切断して、大きさが３００×３００×３００ｍｍの立方体である無機繊維ブロックを作製した。
【００３４】
この無機繊維ブロックについて収縮率を測定した。収縮率は、１２００℃で２４時間加熱し、その後、ブロックの積層方向の収縮率を測定した。収縮の少ないほど耐熱性に優れている。
【００３５】
次は、比較例１を説明する。
【００３６】
マグネシアシリカ質繊維ブランケットのみを用いた他は前述の実施例１〜６と同様にして無機繊維ブロックを作製した。
【００３７】
実施例１〜６及び比較例１のアルミナ繊維積層体の含有量（重量％）と収縮率（％）を表３に示す。
【００３８】
【表３】
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表３からも明らかなように、実施例１〜６においては、収縮率が１．２％以下であるのに対し、比較例１では、収縮率が１．８％である。この結果、本発明の実施例１〜６が耐熱性にすぐれていることが確認された。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の無機繊維ブロックは、耐熱性及び生体溶解性に優れている。従って、本発明の無機繊維ブロックを使用すれば、高温においても、炉を長時間安全に使用できる。また、繊維が粉塵となって、人の体内に取り込まれた場合でも、健康を害する恐れが少ないので、安全に取り扱える。