JPH0428666B2 - - Google Patents
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- JPH0428666B2 JPH0428666B2 JP470584A JP470584A JPH0428666B2 JP H0428666 B2 JPH0428666 B2 JP H0428666B2 JP 470584 A JP470584 A JP 470584A JP 470584 A JP470584 A JP 470584A JP H0428666 B2 JPH0428666 B2 JP H0428666B2
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- insulating structure
- heat insulating
- silica
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Description
本発明は、断熱構造体及びその製造方法に関す
る。
従来、米国NASAのスペースシヤトルのよう
な再使用宇宙船の表面保護は、シリカタイルと称
せられる耐熱部材を使用して行われている。この
耐熱部材は、高純度のシリカ繊維をバインダを用
いずに、あるいはコロイダルシリカをバインダと
して使用し、こを約1300℃で焼成した9lbs/ft3ま
たは22lbs/ft3の多硬質の材質で形成されている。
このため強度が弱く使用時の音響疲労等によつて
欠けたり機体の接着面から剥がれる問題があつ
た。この問題を解消するために、アルミナシリケ
ート繊維あるいはアルミナボロンシリケート繊維
を、シリカタイルに重量比で19:1乃至1:19の
範囲で混合して強化したものが開発されている。
しかしながら、アミナシリケート繊維を含有した
ものでは、高温暴露での収縮が大きい欠点があ
る。また、アミナボロンシリケート繊維を含有し
たものでは、アミナボロンシリケート繊維の繊維
径が大きい(平均11μm)ため、熱伝導率が大き
くなり、しかもコストが高い欠点がある。
一方、国内で実用化されている無機多硬質性硬
質断熱部材は、ロツクウール、グラスウール、ア
ルミナシリケート繊維等の無機繊維をコロイダル
シリカ、アミナゾル等の無機バインダで接合した
ものおよび、フオームグラス、石綿発泡材などの
無機質発泡材、パーライト、バーミキユライト、
シラスなどの発泡質を主原料とする成型体、ケイ
酸化カルシユウム保温材、断熱レンガなどがあ
る。この断熱部材には、次のような欠点がある。
1 1300℃温度付近では、耐熱性が不十分である
と共に、熱劣化を起こすため実用できない。
2 低密度(0.10乃至0.40g/cm3)は、強度が小
さく、脆い。
3 熱膨張率が大きく、耐熱衝撃性に劣る。
4 熱伝導率が比較的大きく、断熱性に劣る。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであ
り、回収型ロケツトの機体構造部を確実に熱保護
することができる断熱構造体及びその製造方法を
提供するものである。
即ち、本発明は、平均繊維径が0.5乃至3μmの
シリカ繊維と平均繊維径が1乃至5μmのアルミナ
繊維とが、酸化ホウ素によつて融着されて網状の
三次元構造をなすと共に、0.10乃至0.40g/cm3の
範囲内の密度を有する断熱構造体である。
また、本発明は、平均繊維径が0.5乃至3μmの
シリカ繊維100重量部に対して、平均繊維径が1
乃至5μmのアルミナ繊維の5乃至100重量部、及
び酸化ホウ素0.5乃至10重量部とを水中で分散し
た後、これを脱水成型してから1100乃至1400℃温
度で0.5乃至15時間焼成して密度を0.10乃至0.40
g/cm3設定する断熱構造体の製造方法である。
以下、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
第1図は、本発明の一実施例の斜視図である。
この断熱構造体1は、主繊維であるシリカ繊維と
補強繊維であるアルミナ繊維とを、網状の三次元
構造に融着したものである。シリカ繊維3とアル
ミナ繊維4の融着は、断面組織の一部分Aを第2
図に拡大して示す如く、その交差点を酸化ホウ素
からなる接着部材5によつて行われている。シリ
カ繊維3は、平均繊維径が0.5乃至3μmのものが
使用されている。アルミナ繊維4は、平均繊維径
が1乃至5μmのものが使用されている。また、断
熱構造体1の密度は、0.10乃至0.40g/cm3の範囲
内に設定されている。輻射部材2としては、輻射
熱の透過を低減して断熱性を向上させるために炭
化ケイ素、炭化ケイ素ホイスカ、ホウ化ケイ素等
の無機質微粉末輻射部材2を断熱構造体1の表面
に分散して付着させることも可能である。
このように構成された断熱構造体1は、次のよ
うな効果を有する。
1 シリカ繊維3とアルミナ繊維4とを使用して
いるので、耐熱性、断熱性、強度に優れてい
る。
2 酸化ホウ素によつてシリカ繊維3とアルミナ
繊維4とが強固に融着されており、しかも、高
温度でシリカ繊維3が結晶化して熱劣化が起き
るのを防止することができる。
3 輻射部材2によつて高温度での輻射伝熱を低
減することができる。
次に断熱構造体の製造方法について説明する。
先ず、主繊維として平均繊維径が0.5乃至3μm
のシリカ繊維を100重量部用意する。これに補強
繊維として平均繊維径が1乃至5μmのアルミナ繊
維を5乃至100重量部配合すると共に、酸化ホウ
素を0.5乃至1.0重量部配合して水中で分散する。
次いで、これを脱水成型してから1100乃至1400℃
温度で0.5乃至15時間焼成し、密度を0.10乃至0.40
g/cm3の範囲内に設定して断熱構造体を得る。
ここで、酸化ホウ素は、バインダの作用をする
ものであり、主繊維であるシリカ繊維と補強繊維
であるアルミナ繊維との交差点に付着して、焼成
時にこれらを一体に結合して三次元の網目構造を
作るものである。また、酸化ホウ素は、シリカ繊
維が1000℃付近の温度に曝された際にこれが結晶
化するのを阻止する作用を有するものである。従
つてその配合量は、融着作用と結晶化阻止作用と
を十分に発揮するように0.5乃至10重量部の範囲
で設定するのが好ましい。また、断熱構造体の輻
射伝熱を低減させるために炭化ケイ素、炭化ケイ
素ホイスカ、ホウ化ケイ素、等の無機質微粉末を
所定量予め配合しておいても良い。
このようにこの断熱構造体の製造方法によれ
ば、主繊維としてシリカ繊維を使用し、補強繊維
としてアルミナ繊維を使用しているので、耐熱
性、断熱性、強度に優れた断熱構造体を容易に得
ることができる。また、酸化ホウ素を配合してい
るので、主繊維と補強繊維を強固に融着して網目
状の三次元構造を形成できると共に、高温化でシ
リカ繊維が結晶化するのを阻止することができ
る。更に、無機質微粉末を予め配合しておくこと
により、高温での輻射伝熱を低減できるものであ
る。
以下、本発明の製造方法の一実施例と、本発明
の効果を確認するために行なつた実験例について
説明する。
下記第1表の配合組成品を蒸溜水中に分散さ
せ、スラリ濃度が1.5%になるまで予備脱水した。
これをフイルタプレスで脱水成型し、105℃の温
度で16時間乾燥した。次に、これを1350℃の温度
まで120℃/hの昇温速度で加熱し、1350℃の温
度に達してから10時間の焼成処理を施した。然る
後、成型処理を施して厚さ50mm、一辺が200mmの
平板状の断熱構造体を得た。この断熱構造体の特
性試験を行なつたところ、下記第2表に示す結果
を得た。第2表から明らかな如く、この断熱構造
体は極めて優れた特性を有しており、回収型ロケ
ツトの機体構造部を確実に保護できるものである
ことが分かつた。
The present invention relates to a heat insulating structure and a method for manufacturing the same. Conventionally, the surface of reused spacecraft such as the NASA Space Shuttle has been protected using a heat-resistant material called silica tile. This heat-resistant member is made of a polyrigid material of 9 lbs/ft 3 or 22 lbs/ft 3 made of high-purity silica fiber without a binder or using colloidal silica as a binder and fired at approximately 1300°C. has been done.
As a result, they were weak in strength and suffered from chipping or peeling off from the adhesive surface of the fuselage due to acoustic fatigue during use. In order to solve this problem, a reinforced silica tile has been developed in which alumina silicate fibers or alumina boron silicate fibers are mixed in a weight ratio of 19:1 to 1:19.
However, those containing aminasilicate fibers have the disadvantage of large shrinkage when exposed to high temperatures. In addition, those containing aminaboron silicate fibers have the disadvantage of high thermal conductivity and high cost because the fiber diameter of aminaboron silicate fibers is large (average 11 μm). On the other hand, the inorganic multi-rigid rigid insulation materials that have been put into practical use in Japan include those made by bonding inorganic fibers such as rock wool, glass wool, and alumina silicate fibers with inorganic binders such as colloidal silica and aminasol, as well as foam glass and asbestos foam materials. Inorganic foam materials such as perlite, vermiculite,
There are molded products made mainly from foam materials such as shirasu, calcium silicate insulation materials, and insulating bricks. This heat insulating member has the following drawbacks. 1. At temperatures around 1300°C, it is not practical due to insufficient heat resistance and thermal deterioration. 2 Low density (0.10 to 0.40 g/cm 3 ) has low strength and is brittle. 3 High coefficient of thermal expansion and poor thermal shock resistance. 4. Relatively high thermal conductivity and poor insulation properties. The present invention has been made in view of the above, and provides a heat insulating structure capable of reliably thermally protecting the fuselage structure of a retrievable rocket, and a method for manufacturing the same. That is, in the present invention, silica fibers with an average fiber diameter of 0.5 to 3 μm and alumina fibers with an average fiber diameter of 1 to 5 μm are fused together with boron oxide to form a net-like three-dimensional structure. A thermally insulating structure with a density in the range of 0.40 g/cm 3 . Furthermore, in the present invention, the average fiber diameter is 100 parts by weight of silica fibers having an average fiber diameter of 0.5 to 3 μm.
After dispersing 5 to 100 parts by weight of alumina fibers of 5 to 5 μm and 0.5 to 10 parts by weight of boron oxide in water, this is dehydrated and molded, and then calcined at a temperature of 1100 to 1400°C for 0.5 to 15 hours to reduce the density. 0.10 to 0.40
This is a method for manufacturing a heat insulating structure in which the temperature is set at g/ cm3 . Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of the present invention.
This heat insulating structure 1 is made by fusing silica fibers as main fibers and alumina fibers as reinforcing fibers into a three-dimensional network structure. The fusion of the silica fibers 3 and the alumina fibers 4 causes a portion A of the cross-sectional structure to be
As shown on an enlarged scale in the figure, the intersection is formed by an adhesive member 5 made of boron oxide. The silica fibers 3 used have an average fiber diameter of 0.5 to 3 μm. The alumina fibers 4 used have an average fiber diameter of 1 to 5 μm. Further, the density of the heat insulating structure 1 is set within the range of 0.10 to 0.40 g/cm 3 . As the radiant member 2, inorganic fine powder radiant member 2 such as silicon carbide, silicon carbide whiskers, silicon boride, etc. is dispersed and adhered to the surface of the heat insulating structure 1 in order to reduce transmission of radiant heat and improve heat insulation properties. It is also possible to do so. The heat insulating structure 1 configured in this manner has the following effects. 1. Since silica fiber 3 and alumina fiber 4 are used, it has excellent heat resistance, heat insulation, and strength. 2. Silica fibers 3 and alumina fibers 4 are firmly fused together by boron oxide, and it is possible to prevent thermal deterioration due to crystallization of silica fibers 3 at high temperatures. 3. Radiation heat transfer at high temperatures can be reduced by the radiant member 2. Next, a method for manufacturing the heat insulating structure will be explained. First, the average fiber diameter is 0.5 to 3 μm as the main fiber.
Prepare 100 parts by weight of silica fiber. To this, 5 to 100 parts by weight of alumina fibers having an average fiber diameter of 1 to 5 μm are blended as reinforcing fibers, and 0.5 to 1.0 parts by weight of boron oxide are blended and dispersed in water.
Next, this is dehydrated and molded at 1100 to 1400℃.
Calcinate at a temperature of 0.5 to 15 hours to achieve a density of 0.10 to 0.40.
g/cm 3 to obtain a heat insulating structure. Here, boron oxide acts as a binder, and attaches to the intersections of the silica fibers, which are the main fibers, and the alumina fibers, which are the reinforcing fibers, and binds them together during firing to form a three-dimensional network. It is what creates the structure. Further, boron oxide has the effect of preventing silica fibers from crystallizing when exposed to temperatures around 1000°C. Therefore, the blending amount is preferably set within the range of 0.5 to 10 parts by weight so as to sufficiently exhibit the fusing effect and the crystallization inhibiting effect. Further, in order to reduce radiant heat transfer in the heat insulating structure, a predetermined amount of inorganic fine powder such as silicon carbide, silicon carbide whiskers, silicon boride, etc. may be blended in advance. According to this method of manufacturing a heat insulating structure, silica fiber is used as the main fiber and alumina fiber is used as the reinforcing fiber, so it is easy to produce a heat insulating structure with excellent heat resistance, heat insulation properties, and strength. can be obtained. In addition, since it contains boron oxide, it is possible to firmly fuse the main fibers and reinforcing fibers to form a three-dimensional network structure, and also prevent the silica fibers from crystallizing at high temperatures. . Furthermore, by blending inorganic fine powder in advance, radiant heat transfer at high temperatures can be reduced. Hereinafter, an example of the manufacturing method of the present invention and an experimental example conducted to confirm the effects of the present invention will be described. The composition shown in Table 1 below was dispersed in distilled water and preliminarily dehydrated until the slurry concentration was 1.5%.
This was dehydrated and molded using a filter press, and dried at a temperature of 105°C for 16 hours. Next, this was heated to a temperature of 1350°C at a temperature increase rate of 120°C/h, and after reaching a temperature of 1350°C, a firing treatment was performed for 10 hours. Thereafter, a molding process was performed to obtain a flat heat insulating structure with a thickness of 50 mm and a side of 200 mm. When a characteristic test was conducted on this heat insulating structure, the results shown in Table 2 below were obtained. As is clear from Table 2, this heat insulating structure has extremely excellent properties and was found to be able to reliably protect the airframe structure of the retrievable rocket.
【表】【table】
【表】
以上説明した如く、本発明に係る断熱構造体に
よれば、回収型ロケツトの機体構造部を確実に熱
保護することができる。また、本発明に係る断熱
構造体の製造方法によれば、回収型ロケツトの機
体構造部を確実に熱保護することができる。
断熱構造体を容易に得ることができる。[Table] As explained above, according to the heat insulating structure according to the present invention, the fuselage structure of a retrieval rocket can be reliably thermally protected. Furthermore, according to the method of manufacturing a heat insulating structure according to the present invention, the fuselage structure of a retrievable rocket can be reliably thermally protected. A heat insulating structure can be easily obtained.
第1図は、本発明の一実施例の要部を示す斜視
図、第2図は、同実施例の内部の組織を拡大して
示す説明図である。
1…断熱構造体、2…輻射部材、3…シリカ繊
維、4…アルミナ繊維、5…接着部材。
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlarged internal structure of the embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Heat insulation structure, 2... Radiation member, 3... Silica fiber, 4... Alumina fiber, 5... Adhesive member.
Claims (1)
均繊維径が1乃至5μmのアルミナ繊維とが、酸化
ホウ素によつて融着されて網状の三次元構造をな
すと共に、0.10乃至0.40g/cm3の範囲内の密度を
有することを特徴とする断熱構造体。 2 平均繊維径が0.5乃至3μmのシリカ繊維100重
量部に対して、平均繊維径が1乃至5μmのアルミ
ナ繊維の5乃至100重量部、及び酸化ホウ素0.5乃
至10重量部とを水中で分散した後、これを脱水成
型してから1100乃至1400℃温度で0.5乃至15時間
焼成して密度を0.10乃至0.40g/cm3設定すること
を特徴とする断熱構造体の製造方法。[Claims] 1 Silica fibers with an average fiber diameter of 0.5 to 3 μm and alumina fibers with an average fiber diameter of 1 to 5 μm are fused together with boron oxide to form a network-like three-dimensional structure, and A thermally insulating structure characterized in that it has a density within the range of 0.40 g/cm 3 . 2 After dispersing in water 5 to 100 parts by weight of alumina fibers with an average fiber diameter of 1 to 5 μm and 0.5 to 10 parts by weight of boron oxide to 100 parts by weight of silica fibers with an average fiber diameter of 0.5 to 3 μm. A method for manufacturing a heat insulating structure, which comprises dehydrating and molding this, and then firing it at a temperature of 1100 to 1400°C for 0.5 to 15 hours to set a density of 0.10 to 0.40 g/cm 3 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP470584A JPS60151269A (en) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | Heat insulating structure and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP470584A JPS60151269A (en) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | Heat insulating structure and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60151269A JPS60151269A (en) | 1985-08-09 |
| JPH0428666B2 true JPH0428666B2 (en) | 1992-05-14 |
Family
ID=11591291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP470584A Granted JPS60151269A (en) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | Heat insulating structure and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60151269A (en) |
-
1984
- 1984-01-17 JP JP470584A patent/JPS60151269A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60151269A (en) | 1985-08-09 |
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