(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内層と外層の２層からなる成形品であり、内層は、使用の際に炉内表面を構成する層であり、ニードリングによる繊維のループの絡みが少なくとも成形品の表面側に存在する無機繊維ブランケット、または無機長繊維により縫製した無機繊維ブランケットからなり、外層は、無機繊維と、結合材を含んだ混合物からなることを特徴とする無機繊維成形品。
【請求項２】
無機繊維ブランケットと、前記混合物の層が交互に複数積層されていて、内層は、ニードリングによる繊維の絡み（ループ）が、少なくとも成形品の表面側に存在する無機繊維ブランケット、または無機長繊維により縫製した無機繊維ブランケットからなることを特徴とする請求項１に記載の無機繊維成形品。
【請求項３】
８００℃〜１６００℃で熱処理されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の無機繊維成形品。
【請求項４】
真空成形法により成形されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無機繊維成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、無機繊維ブランケットの層と、無機繊維と、結合材との混合物からなる層（さらに必要に応じて耐火粉末を加えた混合物からなる層）により形成されている無機繊維成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高温用の耐火断熱材として無機繊維を用いた製品が多く使用されている。無機繊維製品のーつに成形品がある。
【０００３】
無機繊維成形品の多くは、真空成形法と呼ばれる方法により製造される。真空成形法では、水に、無機繊維と、結合剤と、必要に応じて耐火粉末とを分散させてスラリーを作り、メッシュを表面に設けたモールドを、そのスラリーに浸漬して、モールド内部を減圧し、これらの混合物をモールド表面に堆積させる。
【０００４】
この他の成形方法としては、ペースト状にした混合物をプレスして成形するプレス法、押し出し成形機を使用する押し出し成形法などが知られている。
【０００５】
無機繊維成形品は、主に、平板状であるボードや、円筒状であるスリーブに成形して、一般に高温用の電気炉の耐火断熱材として使用されている。しかし、無機繊維成形品は、過酷な条件で使用されることが多く、劣化が著しい。そこで、劣化を抑制するために種々の工夫がされている。
【０００６】
例えば、特公平７−３９９０８号には、電気炉に使用される２層構造を持つ耐火断熱材が提案されている。この耐火断熱材の構造は、高密度の内層と低密度の外層を一体に成形した構造となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の無機繊維成形品には次のような欠点があった。
【０００８】
無機繊維成形品を炉に使用した際には、内側と外側に温度差が生じる。温度差によって膨脹或いは収縮の度合が異なり、応力が発生する。温度差が大きいと、応力が大きくなって、クラックが発生する。特に耐火粉末を含有した無機繊維成形品は、柔軟性に乏しく、クラックが発生しやすい。すなわちスポーリングを起こしやすい。
【０００９】
単層からなる成形品では、クラックが大きく発達して、貫通したり破断したりして、耐火断熱材としての性能が極端に低下する。
【００１０】
さらに、耐火粉末を含有した無機繊維成形品は、アルカリ等の不純物の多い炉に使用すると、表面が劣化して剥離することがある。
【００１１】
特公平７−３９９０８号に提案されている２層構造の成形品にも、次の欠点がある。
【００１２】
内層は、耐火粉末を含んだ高密度の層であるため、クラックが発生しやすい。内層にクラックが発生すると、それが外層にも伝わり、クラックが内外層で貫通する。さらに、アルカリ等の不純物が多い炉に使用すると、不純物が成形品の表面に凝集して、表面が剥離する。
【００１３】
このような従来技術に鑑み、本発明は、スポーリングに強く、表面剥離を起こさない無機繊維成形品を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、内層と外層の２屑からなる成形品であり、内層は、ニードリングによる繊維のループの絡みが少なくとも成形品の表面側に存在する無機繊維ブランケット、または無機長繊維により縫製した無機繊維ブランケットからなり、外層は、無機繊維と、結合材と、必要に応じて耐火粉末との混合物からなる無機繊維成形品、または、無機繊維ブランケットと、前記混合物の層が交互に複数積層されていて、内層は、ニードリングによる繊維のループの絡みが、少なくとも成形品の表面側に存在する無機繊維ブランケット、または無機長繊維により縫製した無機繊維ブランケットからなる無機繊維成形品を要旨としている。
【００１５】
ここで、内層とは、使用の際に、炉内表面を構成する層を意味する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のアルミナシリカ繊維とは、Ａｌ2 ０3 とＳｉＯ2 を主成分とする繊維のみでなく、Ａｌ2 ０3 とＳｉＯ2 とΖｒＯ2 を主成分とする繊維を含むものである。
【００１７】
通例、本発明で使用するアルミナ繊維は、Ａｌ2 ０3 が７０重量％以上であり、他にＳｉＯ2 を含有し、主にコランダムやムライトの多結晶繊維である。
【００１８】
本発明で使用する無機繊維ブランケットとしては、例えばアルミナシリカ繊維やアルミナ繊維の積層体にニ−ドリングや無機長繊維製の糸により縫製したものが好ましい。
【００１９】
本発明で使用する耐火粉末は、例えばアルミナ、ムライト等の粉末である。
【００２０】
本発明で使用する有機結合剤としては、例えば澱粉、アクリル、ラテックスなどが好ましい。
【００２１】
本発明で使用する無機結合剤としては、シリカゾル、アルミナゾルが好ましい。アルカリ等の不純物の少ない結合剤を使用すると、耐熱性が向上してより好ましい。
【００２２】
本発明の無機繊維成形品は、真空成形法で作製するのが好ましい。この方法は、最初に、無機繊維と、無機結合剤と、必要に応じて耐火粉末および有機結合剤を水に加えて、均一に分散させたスラリーを作る。一方、メッシュを表面に設けたモールドを用意して、モールドの表面に無機繊維ブランケットを置く。このモールドをスラリーに浸漬して、モールド内部を真空ポンプで吸引して、所定の厚さの無機繊維成形品を得る。
【００２３】
複数積層した無機繊維成形品を作製するには、無機繊維ブランケットを置く作業と、モールドをスラリーに浸漬して、モールド内部を吸引する作業を交互に繰り返す。
【００２４】
真空成形法によると、無機繊維ブランケットの内部にスラリーが入り込むので、層間が強く接合する。無機繊維ブランケットに適当な開口部を設けると、層間の接合力がさらに強くなるので好ましい。
【００２５】
無機繊維ブランケットは、厚さ２ｍｍ以上が好ましい。２ｍｍより薄いと、無機繊維成形品がスポーリングを起こし易くなる。炉内に露出する無機繊維ブランケットは、ニードリングによる繊維のループの絡みが、少なくとも炉内側に存在するように用いるのが好ましい。或いは無機長繊維により縫製した無機繊維ブランケットを用いるのが好ましい。これらは、厚さ１５ｍｍ以上の厚いブランケットを使用した際にも、ブランケット内の層剥離を防止して、強固な成形品を得るのに効果がある。
【００２６】
有機結合剤を嫌う炉に使用する場合は、成形品を予め８００℃〜１６００℃で熱処理しておくと良い。温度が８００℃未満であれば、有機結合剤を処理するのに長時間を要する。１６００℃を越えると、無機繊維成形品の強度が劣化する。
【００２７】
本発明の２層成形品は次の作用効果がある。
【００２８】
耐スポーリング性に優れている無機繊維ブランケットが内層として存在するために、クラックが発生しにくい。内層が断熱性に優れているので、外層に生じる温度差を小さくして、クラックが発生するのを抑制する。外層にクラックが発生した場合でも、内層に柔軟性があるので、クラックが貫通せず、成形品は破断しない。
【００２９】
本発明の多数積層構造体においても、同様の作用効果が得られる。
【００３０】
本発明の無機繊維成形品によれば、アルカリ等の不純物が多い炉に使用しても、不純物は内層に浸透して拡散するので、表面が剥離することはない。
【００３１】
【実施例】
ステンレス製のパンチング板を円筒状に加工して、その上に２００メッシュのステンレス製の網を取り付けた、外径２００ｍｍ，長さ３００ｍｍのモールドを使用して、真空成形法により、スリーブ形状の無機繊維成形品を成形した。
【００３２】
まず、無機繊維ブランケットを前述のモールドの表面に巻き付け、モールド内部から吸引しながら水をブランケットに散布して、モールドにブランケットを密着させた。そして、あらかじめ作製したスラリーの中にモールドを浸漬してから、モールドの内部から吸引して、厚さ約３０ｍｍのスリーブ状の無機繊維成形品とした。その後、そのスリーブ状の無機繊維成形品を脱型して、乾燥した。
【００３３】
このようにして、本発明の実施例１〜５を作成した。ただし、実施例５は、厚さ６ｍｍのブランケットの上に、スラリーを吸引して、厚さ１５ｍｍとし、さらに、その上に厚さ６ｍｍのブランケットを巻き付けて再度スラリーを吸引して、厚さ３０ｍｍとした。
【００３４】
最後に、実施例１、２、３、５及び比較例１、２を電気炉中で１５００℃に昇温して６時間保持して熱処理をした。
【００３５】
スラリーの配合を表１に重量部として示す。スラリーは他に水を５０００重量部含む。
【００３６】
表１において、ＡＳは、無機繊維が、Ａｌ2 ０3 ５３重量％、ＳｉＯ2 ４７重量％のアルミナシリカ繊維である。ＡＭは、無機繊維が、Ａｌ2 ０3 ７２重量％、ＳｉＯ2 ２８重量％のアルミナ繊維である。Ａは、無機繊維がＡｌ2 ０3 ９５重量％、ＳｉＯ2 ５重量％のアルミナ繊維である。
【００３７】
成形体密度は、各スラリーを成形した場合の成形体の密度を示す。
【００３８】
本発明の無機繊維成形品の構成と特性の一例を表２に示す。
【００３９】
表２におけるスラリーの番号は、表１に示されているものである。
【００４０】
表２の無機繊維ブランケットの種類において、ＡＢ１は、化学成分がＡｌ2 ０3 ７２重量％、ＳｉＯ2 ２８重量％のニードリングしたアルミナ繊維ブランケットである。ＡＢ２は、無機長繊維で縫製した、Ａｌ2 ０3 が８０重量％、ＳｉＯ2 が２０重量％のアルミナ繊維ブランケットである。ＡＳＢは、無機繊維がＡｌ2 ０3 ５３重量％、ＳｉＯ2 ４７重量％のアルミナシリカ繊維ブランケットである。
【００４１】
耐スポーリング試験は、スリーブの内側に発熱体を入れて、昇温速度４℃／分で１２００℃まで加熱して、クラック発生の温度、１２００℃でのクラック幅、クラックの状態および発煙の有無を測定及び観察した。
【００４２】
耐アルカリ試験においては、無機繊維成形品の内層の上にＮａ2 ＣＯ3 試薬５ｇを置き、１１００℃で２４時間加熱して、試薬の状態を観察した。
【００４３】
実施例３及び４は無機粉末を含まず、内層が比較的厚い例である。
【００４４】
比較例１は、実施例１において内層の無機繊維ブランケットが無い例である。低温度でクラックが発生して、貫通クラックに発達した。耐アルカリ試験では、試薬が表面で凝集した。
【００４５】
比較例２は、実施例３において内層の無機繊維ブランケットが無い例である。クラックが発生して、貫通クラックに発達した。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の無機繊維成形品は、無機繊維ブランケットが内層として存在するために、使用の際にクラックが発生しにくく、耐スポーリング性に優れ、安定した耐火断熱性能を維持できる。アルカリ等の不純物の多い炉に使用しても、表面に剥離が生じない。
【００４７】
熱処理した無機繊維成形品は、有機結合剤を含まないので、炉の雰囲気を汚染しない。さらに、加熱による収縮が抑制できて、耐熱性が向上する。
【表１】
0003827857.tif 000002
【表２】
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