JPH0280383A - 繊維セラミック材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は耐熱性無機繊維とセラミック原料粉末を主成分
としてなる繊維セラミック材料の製造方法に間するもの
である。

従来の技術 耐熱性無機繊維のマットあるいはシート状の材料は、そ
の高い空隙率によって優れた断熱性を示し、炉壁の内張
りや各種の保温材、断熱材として広く使われてきている
。ここでは断熱材を例にとって説明する。従来のものは
材料を構成する繊維どうしの結合力が弱く、強いガス流
の雰囲気下で使用する場合、吹き飛ばされたり欠落する
場合があった。また、例えば高温度のガスが断熱材の空
隙に侵入して断熱効果を低下させる等の欠点を有してい
た。特願昭６１−４８８８３号公報に、ガス流の雰囲気
下でも上記記載の欠点を解決した繊維セラミック断熱材
を提示した。これは耐熱性無機繊維とセラミック原料粉
末を焼結させてなる繊維セラミック材料からなり、無機
繊維に焼結してセラミック化したセラミック原料粉末が
無機繊維とうしを結合し、一体構造を有するものである
。

この構成のみであってもガス流による吹き飛びや欠落に
耐える十分な強度を有しているが、更に、ガスの侵入に
よる断熱効果の低下を防止するために、表面を稠密化し
てガス不透過性を持たせたものである。

発明が解決しようとする課題 上記特願昭６１−４８８８３号公報では、表面を稠密化
する方法として実施例に、耐熱繊維の繊維長を゛０．５
ｎｖ以下にして、セラミック原料粉末とともにスラリを
作製して、抄造成形したマットやシートに含浸させたり
スプレーで塗布したのち焼成して稠密層を構成するとと
もにセラミック繊維として一体化させることが記載され
ている。これらの方法は、抄造法によっていったんマッ
トなどの成形体を成形乾燥した後に稠密層を形成するた
めに別途調整したスラリを含浸もしくは塗布して再度乾
燥する工程を必要とするものであった。そのため、工程
上煩雑とならざるを得なかった。

本発明は、この従来技術の課題を解決することを目的と
する。

課題を解決するための手段 本発明は、耐熱性セラミック繊維とセラミック原料粉末
のスラリを凝集させるときに凝集剤の添加量などを調整
して抄造する方法を用いた。この簡便な方法によってマ
ットあるいはシートは、方の表面が稠密化されガス不透
過性であるものが得られる。

作用 この方法において耐熱性セラミック繊維とセラミック原
料粉末は凝集剤の添加で互いに凝集して大きなフロック
を形成する。しかし、凝集剤の能力が不十分であると繊
維あるいはセラミック原料粉末の一部が凝集できずに水
中に浮遊したまま残される。この状態のスラリーを抄造
機に流し込で抄造すると、始めにフロックが沈降し、つ
いで浮遊懸濁していたセラミック繊維、セラミック原料
粉末がその上に沈積する。この沈積したセラミック繊維
、セラミック原料粉末は先に沈降したフロックの上に堆
積してフロックの内部にまで浸入することはない。即ち
、先に沈降したフロックがいわゆる濾紙としての作用を
行なうためである。また、フロックは、セラミック繊維
表面にセラミック原料粉末が凝集し、さらにこれが互い
に凝集して大きな固まりとなったもので、多くの空隙が
構成されている。この空隙は、抄造時にもそのまま残さ
れる。いっぽう、セラミック繊維とセラミック原料粉末
は凝集しているが、凝集剤不足でフロックとなり得なか
ったものは水中に浮遊したまま抄造され、先に沈降した
フロック上に堆積するが、フロックのようにあらかじめ
空隙を構成していないため、沈降したフロックの表面に
稠密な層を形成して堆積する。こうして得られたマット
あるいはシートを成形ののち焼成して本発明の繊維セラ
ミック材料を得る。

実施例 以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１ 耐熱性セラミック！ｌｌ維として平均径約３μｍのシリ
カ−アルミナ繊維を用いた。このシリカ−アルミナ繊維
を繊維長６１にチョップしたものを２０重量部秤量して
水１０００重量部に懸濁させた。

一方、セラミック原料粉末としてカオリナイト、スボジ
ュメン、非晶質の酸化ケイ素粉末を２：２：１の割合で
混合させた混合物の６重量部を５０重量部の水に懸濁さ
せた。この繊維懸濁液とセラミック原料粉末懸濁液を撹
拌しつつ混合した。この懸濁液に有機質結合剤としてポ
リエステルディスバージョン液を１重量部加え、十分に
撹拌混合させたのち、塩化アルミニウム溶液、水酸化ナ
トリウム溶液と加えて中和することで水酸化アルミニウ
ムコロイドを生成させ、−次凝集を行なわせる。これは
おもにセラミック繊維とセラミック原料粉末の凝集を行
なわせるものである。次に、二次凝集剤としてポリアク
リルアミド系の有機高分子凝集剤溶液を最低必要量の４
１５添加した。これにより、大部分のセラミック繊維、
セラミック原料粉末はフロックを形成するが、凝集剤の
不足によってフロックになり得なかったセラミック繊維
、セラミック原料粉末は、水中に浮遊懸濁したまま残る
。こうして得られた凝集懸濁液を水で３０００重量部に
希釈してマット状成形体の成形型に移して吸引脱水し、
成形型から取りだしたのち乾燥してポリエステルで繊維
を結合させたマット状成形体を得た。この成形体の上面
は、フロックを形成しなかった繊維、粉末がケーキ状の
層となって堆積していた。このマット状成形体を所定の
形状に形をつけ、１２５０℃４時間焼成すると、有機質
は焼失し、セラミック繊維、セラミック原料粉末は互い
に焼結結合して繊維セラミックとなり、第１図に示した
様に表面に稠密層１を有する繊維セラミック材料２が得
られた。このマット状繊維セラミック材料２の基体３は
嵩密度０．４０ｇ／ｒであって、熱伝導率は０．０９ｋ
ｃａ１／ｍ−ｈ・ｄｅｇであった。また、稠密層ｌは厚
さ約０．２１に形成され、平滑で空隙のない壁状構造と
なっており、ガス不透過性であった。この繊維セラミッ
ク材料２は５ｍ／ｓｅｃのガス流中でも吹き飛びによっ
て欠損を生じることがなく、優れた性能を維持するもの
であった。

実施例２ 実施例１と同様の材料の配合で、塩化アルミニウム、水
酸化ナトリウムの溶液で一次凝集を完結させたのち、ポ
リアクリルアミド系有機高分子凝集剤溶液を加えて完全
に二次凝集を完結させる。

ついで、撹拌翼で強く撹拌すると、一部、二次凝集がは
ずれて、セラミック原料粉末が凝集したセラミック繊維
が水中に浮遊してくる。一定の強さで一定時閏撹拌した
のち、水で３０００重量部に希釈して長網式抄造機で抄
造した。二次凝集で生成したフロックはさきに抄造金網
に沈降し、凝集をはずれた軽いセラミック繊維はゆっく
りと沈降して、金網上に堆積しているフロックの上に沈
積する。これを乾燥して巻取ることにより連続したシー
トが得られた。このシートを例えば段ボール形状に成形
して実施例１と同様に焼成すると段ボール形状の繊維セ
ラミック材料が得られる。これを第２図に示す。４ａ、
ｂは稠密層で、コルゲートシート５と平シート６の基体
？ａ、ｂが互いに焼結結合して段ボール形状を構成して
いる。

発明の効果 本発明は、表面を稠密層で被覆した高速気流中でも使用
可能な繊維セラミック材料をより簡単に作製できる方法
に関するものである。即ち、耐熱性セラミックａ維とセ
ラミック原料粉末を凝集させてフロックを生成させる際
、凝集状態を制御してセラミック原料粉末と一次凝集し
たセラミック繊維を一部水に浮遊させたスラリーを抄造
して焼成することで表面に稠密層を有する繊維セラミッ
ク材料が得られるのである。

このように本方法によれば稠密層を形成するために別途
作製したスラリーを含浸または塗布する必要がなく、抄
造時に一度に稠密層が構成され、工数の削減、また、稠
密層の状態の安定化など優れた長所が得られるものであ
る。

この方法で得られる繊維セラミック材料は、例えば断熱
材として使用した場合、高速のガス流中で用いても吹き
飛びなどの損傷を受けることなく、しかも、ガスが断熱
材の内部に侵入することがないので優れた性能を維持で
きるものである。また、この方法で得られる繊維セラミ
ック材料は断熱材としての応用のみならずその他種々の
目的で使用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法で得られた繊維セラミック材料の
一実施例の断面図、第２図は本発明の他の実施例で得ら
れた繊維セラミック材料の一実施例の断面図である。 ｌ・・・稠密層、２・・・マット状繊維セラミック材料
、３・・・基体、４ａ、ｂ・・・稠密層、５・・・コル
ゲートシート、６・・・平シート、７ａ、ｂ・・・基体
代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第 ］ 図 ２マット状思組セラミック材料 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐熱性無機繊維とセラミック原料粉末のスラリー
   に凝集剤を添加して耐熱性無機繊維とセラミック原料粉
   末を互いに凝集させた凝集スラリーを抄造して得られる
   マットもしくはブロックを焼結させてセラミック化した
   多孔質の材料であって、その表面が稠密化されてガス不
   透過性である繊維セラミック材料の製造方法において、
   凝集不足の状態から抄造することを特徴とする繊維セラ
   ミック材料の製造方法。
2. （２）凝集剤の添加量を抑制して凝集不足の状態として
   抄造したことを特徴とする請求項１記載の繊維セラミッ
   ク材料の製造方法。
3. （３）完全な凝集を行なったのち、強く撹拌して抄造し
   たことを特徴とする請求項１記載の繊維セラミック材料
   の製造方法。