JPH0212909B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は固体伝熱変換子、触媒担体あるいは
過材等として使用される耐火繊維質多孔性耐火固
体の製造方法に関する。 ［従来の技術］ 近時、固体伝熱変換子、触媒担体あるいは過
材として通気性を有する多孔性固体が注目されて
いる。 このような多孔性固体の製造法としては例えば
軟質ポリウレタンフオームを処理して気泡膜を除
去して正十二面体の稜構造をもつスコツトフオー
ムを製造し、このスコツトフオームにセラミツク
泥漿を含浸させ、余剰泥漿を除去して乾燥した後
焼成することによりスコツトフオームを気化除去
するとともにセラミツクを焼結させる方法があ
る。 この方法により得られた多孔性固体（セラミツ
クフオーム）は軽量であり、空孔率が大きく、ま
た柱構造であり、流動抵抗が小さい等種々の利点
を有している。しかし、前記多孔性固体は柱構造
であるために耐圧強度あるいは曲げ強度に劣り、
また流動抵抗が過小であるために固体伝熱変換子
として使用する場合、充分な特性が得られない等
の欠点があつた。 一方、通気性を有する多孔性固体の製法として
耐火粒子を焼結して得られる粒子焼結多孔体も提
案されている。この方法によれば厳密に粒度を調
整した耐火粒を焼結して製造された比較的均一な
機構を有する多孔体が得られるが、しかし、空孔
率は30〜50％程度であり、50％以上の空孔率は得
られないという問題点があつた。 上述のような問題点を解決する方策として、本
発明者らは特開昭60−251182号公報に空孔率が大
きく、通気性を有し且つ曲げ強度及び耐圧強度の
大きい多孔性耐火固体の製造方法を開示した。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかし、近時以下の如き改良要求が高まつてき
ている： 気孔率を更に増加する。 比表面積を向上する。 軽量化。 繊維質構造。 従つて、本発明は上述の問題及び従来品の欠点
を解決すべくなされたものであつて、その目的と
するところは空孔率が大きく、通気性を有し、軽
量であり、比表面積が大きく且つ繊維構造を有す
る耐火繊維質多孔性耐火固体の製造方法を提供す
るにある。 ［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明は球表面が相互に接触した有
機球集合体の空〓へ耐火繊維または耐火繊維と耐
火原料粉末の複合体及び溶液を含有してなる泥漿
を含浸し、得られた泥漿含浸有機球集合体を固化
処理時または固化処理した後に有機球集合体を消
去することを特徴とする耐火繊維質多孔性耐火固
体の製造方法にある。 ［作用］ 有機球集合体に使用される有機球としては発泡
スチロールビーズ、発泡ウレタンフオームビー
ズ、ポリエチレンビーズ等が挙げられるが、球表
面が相互に接触していることが必須条件であり、
その接触は点接触ではなく、使用する最小径有機
球の最大断面積の1/2〜1/20の面積をもつ接触で
あることが望ましい。接触面積が1/2を超えると
得られる耐火繊維質多孔性耐火固体の強度が低下
するために好ましくなく、また、1/20未満となる
と充分な通気特性が得難くなるために好ましくな
い。 有機球を接触させる方法としては含浸用容器内
に有機球を充填した後、パンチングプレートで押
し付けるか、または有機球同志を接着剤で接着す
る方法等が挙げられる。 パンチングプレートで押し付ける場合、上記接
触面積を得るよう押し付け圧力を調整することが
必要となる。また、有機球を接着剤で接着する場
合、その接着剤は常温自硬性を示すことが必要で
あり、接着剤が常温自硬性を示さず熱硬性である
と、熱処理時にビーズの熱変形が発生するために
好ましくない。 なお、接着剤の添加量はビーズの種類、粒度等
により適宜選択することができるが、ビーズ表面
に付着した接着剤の厚さがビーズ径の1/100〜1/1
０００となるように調節する必要があり、この範囲
内で前記好適接触が得られる。常温自硬性接着剤
としてはエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、スチレン
樹脂及びアクリル樹脂等が挙げられる。 有機球の直径は目的とする用途に応じて適宜選
択することができるが、単一径の球を使用する場
合は、六方最密充填することが好ましく、六方最
密充填できない場合には空孔率が低下する。 ２種の粒径の有機球を使用する場合、大径球は
やはり六方最密充填となることが好ましく、ま
た、小径球は大径球の空〓に存在し、大径球４個
に接する径をもつことが望ましい。小径球が大径
球と接しない場合、小径球の消失により得られる
耐火繊維質多孔性耐火固体中の気孔が閉気孔とな
り、通気性が阻害される。 泥漿に使用する耐火繊維としてはガラス繊維、
カーボン繊維、アルミナ・シリカ系フアイバー、
シリカフアイバー、アルミナフアイバー、ジルコ
ニアフアイバー等が挙げられるが、1700℃以上の
高温下で利用する固体伝熱変換子、または耐酸
性・耐アルカリ性が必要な触媒担体及び過材用
としてはジルコニアフアイバーを使用することが
好ましい。 繊維長は有機球で構成される空〓径の1/2以下
であることが必要であり、1/2を超える場合、泥
漿の含浸が困難となる。 また、必要に応じて無機バインダーを泥漿に添
加することができる。 前記泥漿に使用する溶液としては水、非水系溶
液等が使用可能であるが、有機球を溶解させる溶
液を使用した場合には泥漿含浸充填時に有機球が
泥漿中に溶出し、満足な耐火繊維質多孔性耐火固
体が得られない。 泥漿には上述の耐火繊維と共に耐火原料粉末を
使用することができる。耐火原料粉末としてはア
ルミナ、ジルコニア、シリカ、マグネシア等の通
常の耐火物に使用されるものが適用できるが、そ
の添加量は耐火繊維／耐火原料粉末の重量比が
30／70〜100／０であることが好ましい。該重量
比が30／70未満であると繊維質多孔体の特徴であ
る大きな気孔率、比表面積、軽量等の特性が損な
われるために好ましくない。 なお、泥漿の粘度は10〜2000ポイズの範囲にあ
ることが好ましく、粘度が2000ポイズを超えると
泥漿の含浸が困難となるために好ましくなく、ま
た、10ポイズ未満であると溶液と粉体との分離、
すなわち固液分離現象が発生して均一な濃度の泥
漿を得難くなる。 本発明の有機球の消去処理は泥漿が常温自硬性
の場合には硬化後有機球を溶解し得る溶剤中へ浸
漬することにより溶失させ、その後焼成により通
気性を有する耐火繊維質多孔性耐火固体の焼結を
行なう。なお、泥漿が自硬性でない場合には焼結
により有機球の消去と焼結を同時に行なうことに
より耐火繊維質多孔性耐火固体を得ることができ
る。 なお、第１図及び第２図は本発明の製造方法の
１例を示す図であり、第１図は単一径球の有機球
２を泥漿１で含浸した状態を示す図であり、ま
た、第２図は有機球２を消去させて、有機球消去
後の空孔４をもつ耐火固体３よりなる通気性を有
する耐火繊維質多孔性耐火固体の構造を示す図で
ある。 ［実施例］ 以下に実施例（以下、特記しない限り単に
「例」と記載する）を挙げ、本発明を更に説明す
る。 例 １ 直径５mmの単一径の発泡スチロールビーズを含
浸容器に振動充填した後、パンチングプレートを
上方より２Kg／cm²で押し付け、この状態で上方よ
り２mm以下のアルミナ繊維60重量部、アルミナセ
メント５重量部及び35重量部よりなる泥漿（粘度
30ポイズ）を前記含浸容器内の発泡スチロールビ
ーズ集合体の空〓へ含浸し、常温硬化後、酢酸エ
チル溶液に含浸し、有機球を溶出した。得られた
アルミナ繊維質多孔性耐火固体の特性を第１表に
示す。 なお、第１表には従来品（耐火繊維未使用品）
の特性を併記する。 例 ２ 直径10mm及び直経１mmの発泡ウレタンビーズを
60／40の重量比で混合しながら該発泡ウレタンビ
ーズ表面に自硬性エポキシ樹脂を塗布した後、紙
製含浸容器内に振動充填した。次に、ジルコニア
繊維60重量部及び酢酸ジルコニウム水溶液（15％
濃度）40重量部によりなる泥漿（粘度50ポイズ）
を前記容器内の発泡ウレタンビーズ集合体の空〓
へ含浸し、乾燥後、空気雰囲気中温度1750℃で焼
成を行ない、ジルコニア繊維質多孔性耐火固体を
製造した。得られたジルコニア繊維質多孔性耐火
固体の特性を第１表に示す。

【表】 は従来品２を基準とした比較値である。
上述の第１表から明らかなように本発明により
得られた耐火繊維質多孔性耐火固体は多孔性（空
孔率）と大きな比表面積とを合わせもつ優れた特
性をもつものであつた。 ［発明の効果］ 本発明により得られる耐火繊維質多孔性耐火固
体は以下の如き効果を示す： 軽量であり、強度は低いものの自重による変
形が起こらない。また、軽量のため、本発明品
を使用する各種装置の軽量化が図れる。 繊維質であるため、大きな空孔だけではな
く、細かな気孔も有しており、過材あるいは
触媒担体として有効に使用することができる。 繊維構造であるため、撓み性を有し、機械的
応力または振動による破損現象が起き難い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明製造方法の１例である単一径球
の有機球を泥漿で含浸した状態を示す図であり、
第２図は有機球を消去させて有機球消去後の空孔
をもつ耐火固体よりなる通気性を有する耐火繊維
質多孔性耐火固体の構造を示す図である。 図中：１……泥漿、２……有機球、３……耐火
固体、４……空孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 球表面が相互に接触した有機球集合体の空〓
   へ耐火繊維または耐火繊維と耐火原料粉末の複合
   体及び溶液を含有してなる泥漿を含浸し、得られ
   た泥漿含浸有機球集合体を固化処理時または固化
   処理した後に有機球集合体を消去することを特徴
   とする耐火繊維質多孔性耐火固体の製造方法。