JPH11335183A - セラミックス複合体およびこれを用いた耐熱部材 - Google Patents
セラミックス複合体およびこれを用いた耐熱部材Info
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- JPH11335183A JPH11335183A JP11069424A JP6942499A JPH11335183A JP H11335183 A JPH11335183 A JP H11335183A JP 11069424 A JP11069424 A JP 11069424A JP 6942499 A JP6942499 A JP 6942499A JP H11335183 A JPH11335183 A JP H11335183A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大きな耐熱衝撃性を有し、急加熱急冷却に耐
え、高強度、高耐熱で成形や加工が容易にできるセラミ
ックス複合体およびこれを用いたバーナータイルを提供
する。 【解決手段】 耐熱性粉末および燐酸アルミニウムから
調製したマトリックスと、耐熱性長繊維の補強材からセ
ラミックス複合体を形成する。
え、高強度、高耐熱で成形や加工が容易にできるセラミ
ックス複合体およびこれを用いたバーナータイルを提供
する。 【解決手段】 耐熱性粉末および燐酸アルミニウムから
調製したマトリックスと、耐熱性長繊維の補強材からセ
ラミックス複合体を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱衝撃性が大き
く、急加熱急冷却に耐え、高強度で高耐熱性を有し、バ
ーナー燃焼室、バーナータイル、匣鉢などへの使用に好
適なセラミックス複合体の改良に関する。
く、急加熱急冷却に耐え、高強度で高耐熱性を有し、バ
ーナー燃焼室、バーナータイル、匣鉢などへの使用に好
適なセラミックス複合体の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、バーナー燃焼室、バーナータイ
ル、匣鉢など高温に加熱される部分には、ＳｉＣ、Ｓｉ
3Ｎ4、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ムライトなどの硬
質の焼結セラミックス材料が主に使用されている。しか
し、上記のセラミックス材料は重く、かつ熱容量が大き
いだけでなく、耐熱衝撃性が低いため急加熱や急冷却さ
れると破壊する傾向を有する。また、前記セラミックス
材料は硬質で成形や加工が難しく、複雑な形状への適用
が困難である。
ル、匣鉢など高温に加熱される部分には、ＳｉＣ、Ｓｉ
3Ｎ4、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ムライトなどの硬
質の焼結セラミックス材料が主に使用されている。しか
し、上記のセラミックス材料は重く、かつ熱容量が大き
いだけでなく、耐熱衝撃性が低いため急加熱や急冷却さ
れると破壊する傾向を有する。また、前記セラミックス
材料は硬質で成形や加工が難しく、複雑な形状への適用
が困難である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
欠点を解決するためになされたものであって、耐熱衝撃
性が大きく、急加熱急冷却に耐え、高強度で高耐熱で、
非常に熱容量が小さく、加熱や冷却時のエネルギー効率
が良く、かつ成形や加工が容易であり、近年問題となっ
ている地球温暖化の一因である炭酸ガス排出量の削減に
効果的であるセラミックス複合体およびこれを用いた耐
熱部材を提供することにある。
欠点を解決するためになされたものであって、耐熱衝撃
性が大きく、急加熱急冷却に耐え、高強度で高耐熱で、
非常に熱容量が小さく、加熱や冷却時のエネルギー効率
が良く、かつ成形や加工が容易であり、近年問題となっ
ている地球温暖化の一因である炭酸ガス排出量の削減に
効果的であるセラミックス複合体およびこれを用いた耐
熱部材を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によるセラミック
ス複合体は、アルミニウム塩を含むマトリックスと、ア
ルミナ成分を含む耐熱性長繊維でなる補強材とが一体化
した構造を有し、前記アルミニウム塩の作用により前記
マトリックスと前記補強材とが接着した構造を有するこ
とを要旨とする。
ス複合体は、アルミニウム塩を含むマトリックスと、ア
ルミナ成分を含む耐熱性長繊維でなる補強材とが一体化
した構造を有し、前記アルミニウム塩の作用により前記
マトリックスと前記補強材とが接着した構造を有するこ
とを要旨とする。
【０００５】耐熱性長繊維としては、Ａｌ2Ｏ3の成分が
６０重量％以上であり、繊維径が５〜２０μｍ好ましく
は７〜１２μｍであるアルミナ長繊維が好適である。繊
維の状態としては、織布あるいは不織布の状態であるこ
とが補強材としての機能を得るためには好ましい。具体
的には、クロス、テープ、リボン等の織布、あるいは筒
状に編組したスリーブ、糸状の繊維を一定の長さに切断
したチョップトストランドのマット等の形状が挙げられ
る。耐熱性長繊維に含まれるＡｌ2Ｏ3以外の成分として
は、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3等を挙げることができる。特に少
量のＢ2Ｏ3を含有させることは、高温度における耐熱性
長繊維の強度を高めることができるので好ましい。
６０重量％以上であり、繊維径が５〜２０μｍ好ましく
は７〜１２μｍであるアルミナ長繊維が好適である。繊
維の状態としては、織布あるいは不織布の状態であるこ
とが補強材としての機能を得るためには好ましい。具体
的には、クロス、テープ、リボン等の織布、あるいは筒
状に編組したスリーブ、糸状の繊維を一定の長さに切断
したチョップトストランドのマット等の形状が挙げられ
る。耐熱性長繊維に含まれるＡｌ2Ｏ3以外の成分として
は、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3等を挙げることができる。特に少
量のＢ2Ｏ3を含有させることは、高温度における耐熱性
長繊維の強度を高めることができるので好ましい。
【０００６】マトリックスは、一般に耐熱性粉末及びア
ルミニウム塩を調整することで得られる。アルミニウム
塩は、アルミニウムが塩基として酸と結合したものが使
用できる。アルミニウム塩としては、燐酸アルミニウ
ム、乳酸アルミニウム、塩化アルミニウム、酢酸アルミ
ニウムの塩基性塩から選ばれた一種または複数種類の材
料を用いることができる。この中で特に高い再現性が得
られ、かつ発明が特徴とする顕著な効果が得られるの
は、燐酸アルミニウムと乳酸アルミニウムを用いた場合
である。
ルミニウム塩を調整することで得られる。アルミニウム
塩は、アルミニウムが塩基として酸と結合したものが使
用できる。アルミニウム塩としては、燐酸アルミニウ
ム、乳酸アルミニウム、塩化アルミニウム、酢酸アルミ
ニウムの塩基性塩から選ばれた一種または複数種類の材
料を用いることができる。この中で特に高い再現性が得
られ、かつ発明が特徴とする顕著な効果が得られるの
は、燐酸アルミニウムと乳酸アルミニウムを用いた場合
である。
【０００７】耐熱性粉末としては、実質的に平均粒径が
１０μｍ以下で、１５００℃以上の溶融温度を有する非
塩基性粒子であることが好ましい。非塩基性とは、アル
カリ金属、アルカリ土類金属等の塩基性を示す金属を実
質的に含まないことを意味する。この条件は、耐熱性粒
子がアルミニウム塩とアルミナ成分との反応を阻害しな
いための条件として重要である。上述したような耐熱性
粉末としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、珪砂、
ムライト、硼酸アルミニウム、高アルミナ質シャモット
等が好適である。これら耐熱性粉末の平均粒径はその径
が１０μｍ以上であると、マトリックス材に亀裂が生じ
やすく、また耐熱性長繊維を傷付け、補強材の強度を低
下させる傾向があるので好ましくない。
１０μｍ以下で、１５００℃以上の溶融温度を有する非
塩基性粒子であることが好ましい。非塩基性とは、アル
カリ金属、アルカリ土類金属等の塩基性を示す金属を実
質的に含まないことを意味する。この条件は、耐熱性粒
子がアルミニウム塩とアルミナ成分との反応を阻害しな
いための条件として重要である。上述したような耐熱性
粉末としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、珪砂、
ムライト、硼酸アルミニウム、高アルミナ質シャモット
等が好適である。これら耐熱性粉末の平均粒径はその径
が１０μｍ以上であると、マトリックス材に亀裂が生じ
やすく、また耐熱性長繊維を傷付け、補強材の強度を低
下させる傾向があるので好ましくない。
【０００８】本発明のセラミックス複合材料は、マトリ
ックスと補強材とが一体化した層を多層に積層させた構
造とすることができる。こうすることで、より強度を有
するセラミックス複合材料とすることができる。また、
薄手のものから厚手のものまでその厚さを設定すること
が容易に行える。この多層構造は、ペースト状にしたマ
トリックス材料を耐熱性長繊維でなるクロスに塗布し、
それを重ねることで得られる。
ックスと補強材とが一体化した層を多層に積層させた構
造とすることができる。こうすることで、より強度を有
するセラミックス複合材料とすることができる。また、
薄手のものから厚手のものまでその厚さを設定すること
が容易に行える。この多層構造は、ペースト状にしたマ
トリックス材料を耐熱性長繊維でなるクロスに塗布し、
それを重ねることで得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】実施の形態１ ここでは、マトリックス中のアルミニウム塩として燐酸
アルミニウムを用いる場合を示す。燐酸アルミニウム
は、Ａｌ2Ｏ3とＰ2Ｏ5のモル比が１：２〜１：４とする
ことが好ましい。Ａｌ2Ｏ3とＰ2Ｏ5のモル比が１：２よ
り大きいと得られるセラミックス複合体の強度が低下し
好ましくない。また、Ａｌ2Ｏ3とＰ2Ｏ5のモル比が１：
４より小さいとマトリックスの粘度が高くなり、セラミ
ックス複合体の作製が困難になる。
アルミニウムを用いる場合を示す。燐酸アルミニウム
は、Ａｌ2Ｏ3とＰ2Ｏ5のモル比が１：２〜１：４とする
ことが好ましい。Ａｌ2Ｏ3とＰ2Ｏ5のモル比が１：２よ
り大きいと得られるセラミックス複合体の強度が低下し
好ましくない。また、Ａｌ2Ｏ3とＰ2Ｏ5のモル比が１：
４より小さいとマトリックスの粘度が高くなり、セラミ
ックス複合体の作製が困難になる。
【００１０】本発明のセラミックス複合体を得るには、
まず耐熱性粉末と燐酸アルミニウムとを良く混合してペ
ースト状であるマトリックスの出発材料を作製する。耐
熱性粉末と燐酸アルミニウムの調製量に関しては、目的
によって適宜選択することができるが、耐熱性粉末に対
して６〜３０重量％の燐酸アルミニウムを使用すること
が好ましい。耐熱性粉末に対する燐酸アルミニウムの配
合割合が６重量％以下では得られるセラミックス複合体
の強度が小さく、また３０重量％以上では加熱された時
の収縮が大きくなるので好ましくない。
まず耐熱性粉末と燐酸アルミニウムとを良く混合してペ
ースト状であるマトリックスの出発材料を作製する。耐
熱性粉末と燐酸アルミニウムの調製量に関しては、目的
によって適宜選択することができるが、耐熱性粉末に対
して６〜３０重量％の燐酸アルミニウムを使用すること
が好ましい。耐熱性粉末に対する燐酸アルミニウムの配
合割合が６重量％以下では得られるセラミックス複合体
の強度が小さく、また３０重量％以上では加熱された時
の収縮が大きくなるので好ましくない。
【００１１】上述したペースト状混合物は、必要に応じ
て水を添加したり、増粘剤を添加する等の方法で流動性
を調製する。増粘剤としては、ポリアクリル酸エステル
やポリアクリルアミドが好適である。マトリックスの出
発材料であるペースト状混合物を得たら、それを耐熱性
長繊維からなるクロスに塗布し成形体を得る。そしてこ
れを乾燥させ更に焼成する。こうして、セラミックス複
合体が得られる。機械的な加工は、乾燥させた後の状
態、あるいは焼成してセラミックス複合体として成就さ
せた後に鋏やヤスリ、ドリル等で行うことができる。
て水を添加したり、増粘剤を添加する等の方法で流動性
を調製する。増粘剤としては、ポリアクリル酸エステル
やポリアクリルアミドが好適である。マトリックスの出
発材料であるペースト状混合物を得たら、それを耐熱性
長繊維からなるクロスに塗布し成形体を得る。そしてこ
れを乾燥させ更に焼成する。こうして、セラミックス複
合体が得られる。機械的な加工は、乾燥させた後の状
態、あるいは焼成してセラミックス複合体として成就さ
せた後に鋏やヤスリ、ドリル等で行うことができる。
【００１２】耐熱性長繊維は本発明のセラミックス複合
体の骨格構造というべき主体をなすもので、セラミック
ス複合体の６〜３０重量％の量とすることが好ましい。
また、耐熱性粉末及び燐酸アルミニウムは同７０〜９４
重量％の量とすることが好ましい。セラミックス複合体
における耐熱性長繊維の割合が６重量％以下ではセラミ
ックス複合体の強度や耐熱衝撃性が小さくなり好ましく
ない。また、セラミックス複合体における耐熱性長繊維
の割合が３０重量％以上ではマトリックス材が少なす
ぎ、複合体を成形することが困難となる。さらに、繊維
間にマトリックス材が不均一にしか存在しなくなるた
め、外力が加わった際に外力が複合体全体に分散せず、
局部的な破壊を起こしやすくなるので好ましくない。
体の骨格構造というべき主体をなすもので、セラミック
ス複合体の６〜３０重量％の量とすることが好ましい。
また、耐熱性粉末及び燐酸アルミニウムは同７０〜９４
重量％の量とすることが好ましい。セラミックス複合体
における耐熱性長繊維の割合が６重量％以下ではセラミ
ックス複合体の強度や耐熱衝撃性が小さくなり好ましく
ない。また、セラミックス複合体における耐熱性長繊維
の割合が３０重量％以上ではマトリックス材が少なす
ぎ、複合体を成形することが困難となる。さらに、繊維
間にマトリックス材が不均一にしか存在しなくなるた
め、外力が加わった際に外力が複合体全体に分散せず、
局部的な破壊を起こしやすくなるので好ましくない。
【００１３】なお、ここでは焼成してセラミックス複合
体を得る工程を示したが、乾燥させて成形体とした状態
で炉材等の耐熱性材料として施工し、実際の炉の使用時
において焼成させてしまう方法を選択することもでき
る。この場合は、炉材として施工した段階ではセラミッ
クス複合体として成就していないが、耐熱材として利用
する際に焼成され、セラミックス複合体として成就する
ことになる。
体を得る工程を示したが、乾燥させて成形体とした状態
で炉材等の耐熱性材料として施工し、実際の炉の使用時
において焼成させてしまう方法を選択することもでき
る。この場合は、炉材として施工した段階ではセラミッ
クス複合体として成就していないが、耐熱材として利用
する際に焼成され、セラミックス複合体として成就する
ことになる。
【００１４】なお、成型時の取り扱いを容易にするため
に、ペースト状混合物中に少量のアルカリ土類金属化合
物を添加してもよい。この場合、燐酸アルミニウムの硬
化が促進され、乾燥によらず取り扱い可能な強度を成形
体に与えることができる。このような目的で添加する硬
化促進剤としては、アルミナセメント、酸化マグネシウ
ム、ワラスナイト等を使用できる。
に、ペースト状混合物中に少量のアルカリ土類金属化合
物を添加してもよい。この場合、燐酸アルミニウムの硬
化が促進され、乾燥によらず取り扱い可能な強度を成形
体に与えることができる。このような目的で添加する硬
化促進剤としては、アルミナセメント、酸化マグネシウ
ム、ワラスナイト等を使用できる。
【００１５】実施の形態２ ここでは、マトリックス中のアルミニウム塩として乳酸
アルミニウムを用いる場合を示す。乳酸アルミニウム
は、塩化アルミニウム等の水可溶性アルミニウム塩と炭
酸または炭酸塩を反応させて得たアルミナ水和物と乳酸
とを反応させて得たものである。乳酸アルミニウムは、
ＭｇＯ、ドロマイト、クロム酸、アルミナ水和物などの
硬化剤と併用して用いることにより常温硬化する。乳酸
アルミニウムの水溶液は酸性を示し、シリカゾル、アル
ミナゾルに比較して硬化後の強度が大きい。また、融材
となる不純物が少ないため高温での低融点物質の生成が
なく、高耐熱性の耐火物を得ることができる。乳酸アル
ミニウム以外の配合材料やその配合量等は、燐酸アルミ
ニウムを用いる場合と同様の材料及び条件を利用するこ
とができる。
アルミニウムを用いる場合を示す。乳酸アルミニウム
は、塩化アルミニウム等の水可溶性アルミニウム塩と炭
酸または炭酸塩を反応させて得たアルミナ水和物と乳酸
とを反応させて得たものである。乳酸アルミニウムは、
ＭｇＯ、ドロマイト、クロム酸、アルミナ水和物などの
硬化剤と併用して用いることにより常温硬化する。乳酸
アルミニウムの水溶液は酸性を示し、シリカゾル、アル
ミナゾルに比較して硬化後の強度が大きい。また、融材
となる不純物が少ないため高温での低融点物質の生成が
なく、高耐熱性の耐火物を得ることができる。乳酸アル
ミニウム以外の配合材料やその配合量等は、燐酸アルミ
ニウムを用いる場合と同様の材料及び条件を利用するこ
とができる。
【００１６】アルミニウム塩として乳酸アルミニウムを
用いることの利点は、燐酸アルミニウムのように揮発性
分（燐は揮発性が大きい）を含まない点にある。この点
は、半導体材料のように揮発性分の存在を嫌う材料の加
熱炉等に本発明のセラミックス複合体を用いる場合に極
めて有用となる。またアルミニウム塩として乳酸アルミ
ニウムを用いた場合、燐酸アルミニウムを用いた場合に
比較して高温域での強度を高くできる。
用いることの利点は、燐酸アルミニウムのように揮発性
分（燐は揮発性が大きい）を含まない点にある。この点
は、半導体材料のように揮発性分の存在を嫌う材料の加
熱炉等に本発明のセラミックス複合体を用いる場合に極
めて有用となる。またアルミニウム塩として乳酸アルミ
ニウムを用いた場合、燐酸アルミニウムを用いた場合に
比較して高温域での強度を高くできる。
【００１７】
【実施例】次に本発明を実施例に基づいて説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１８】実施例１ アルミナ粉末（昭和電工製Ａ４２−２：平均粒径３．２
μｍ）１００ｇにＡｌ 2Ｏ3：Ｐ2Ｏ5のモル比が１：４の
燐酸アルミニウム液（多木化学製アシドホス７５）２０
ｇと水３０ｇをよく混合してペーストとし、２２ｃｍ×
２２ｃｍの大きさに切断したアルミナ長繊維クロス（ニ
チアス製ルビロンクロスＣＰ−２０）に０．２ｇ／ｃｍ
2の割合で均一に塗布した。ペーストを塗布したクロス
を、フッ素樹脂コーティングを施した直径３２ｍｍのス
テンレスパイプに２層に巻き付けた後、乾燥器で乾燥し
た。乾燥後、ステンレスパイプから取り外し、内径３２
ｍｍ、肉厚０．９ｍｍ、密度２．０ｇ／ｃｍ3の薄肉の
成形体を作製した。そしてこの成形体を１２００℃、１
時間の条件で焼成することで、セラミックス複合体を得
た。
μｍ）１００ｇにＡｌ 2Ｏ3：Ｐ2Ｏ5のモル比が１：４の
燐酸アルミニウム液（多木化学製アシドホス７５）２０
ｇと水３０ｇをよく混合してペーストとし、２２ｃｍ×
２２ｃｍの大きさに切断したアルミナ長繊維クロス（ニ
チアス製ルビロンクロスＣＰ−２０）に０．２ｇ／ｃｍ
2の割合で均一に塗布した。ペーストを塗布したクロス
を、フッ素樹脂コーティングを施した直径３２ｍｍのス
テンレスパイプに２層に巻き付けた後、乾燥器で乾燥し
た。乾燥後、ステンレスパイプから取り外し、内径３２
ｍｍ、肉厚０．９ｍｍ、密度２．０ｇ／ｃｍ3の薄肉の
成形体を作製した。そしてこの成形体を１２００℃、１
時間の条件で焼成することで、セラミックス複合体を得
た。
【００１９】このセラミックス複合体は、１２００℃に
加熱された炉に投入して２０分間保持し、その後炉から
取り出して空冷することによる急加熱急冷却を１０回繰
り返してもクラックなどは全く認められなかった。また
１５００℃の高温に３時間加熱した後の長さ方向の加熱
収縮率は０．８％と極めて小さかった。
加熱された炉に投入して２０分間保持し、その後炉から
取り出して空冷することによる急加熱急冷却を１０回繰
り返してもクラックなどは全く認められなかった。また
１５００℃の高温に３時間加熱した後の長さ方向の加熱
収縮率は０．８％と極めて小さかった。
【００２０】実施例２ アルミナ粉末（昭和電工製Ａ４３−Ｍ：平均粒径０．８
μｍ）２００ｇにＡｌ 2Ｏ3：Ｐ2Ｏ5のモル比が１：２．
５の燐酸アルミニウム液（多木化学製アシドホス１２０
Ｍ）３０ｇとポリアクリル酸エステル樹脂液（昭和高分
子製コーガムＨＷ−６２）３０ｇと水３０ｇを加えよく
混合してペーストとし、３５ｃｍ×３５ｃｍの大きさに
切断したアルミナ長繊維クロス（ニチアス製ルビロンク
ロスＣＰ−２０）２枚に０．２ｇ／ｃｍ2の割合で均一
に塗布した。ペーストを塗布したクロスを、フッ素樹脂
コーティングを施した異径ステンレス製金型に２層に巻
き付けた後、乾燥器で乾燥した。乾燥後に型から取り外
し、さらに焼成することで図１に示した薄肉のバーナー
燃焼室体１を作製した。得られたバーナータイルの肉厚
は０．９ｍｍ、密度２．０ｇ／ｃｍ3であった。
μｍ）２００ｇにＡｌ 2Ｏ3：Ｐ2Ｏ5のモル比が１：２．
５の燐酸アルミニウム液（多木化学製アシドホス１２０
Ｍ）３０ｇとポリアクリル酸エステル樹脂液（昭和高分
子製コーガムＨＷ−６２）３０ｇと水３０ｇを加えよく
混合してペーストとし、３５ｃｍ×３５ｃｍの大きさに
切断したアルミナ長繊維クロス（ニチアス製ルビロンク
ロスＣＰ−２０）２枚に０．２ｇ／ｃｍ2の割合で均一
に塗布した。ペーストを塗布したクロスを、フッ素樹脂
コーティングを施した異径ステンレス製金型に２層に巻
き付けた後、乾燥器で乾燥した。乾燥後に型から取り外
し、さらに焼成することで図１に示した薄肉のバーナー
燃焼室体１を作製した。得られたバーナータイルの肉厚
は０．９ｍｍ、密度２．０ｇ／ｃｍ3であった。
【００２１】このセラミックス複合体製のハイスピード
バーナーの燃焼室体として取り付け、燃焼ガスの流速１
００ｍ／ｓ以上で燃焼試験を行なったが、燃焼、消火を
１０回繰り返しても亀裂や割れは生じなかった。なお、
乾燥後に得られた成形体をバーナータイルとして炉に施
工取付をし、その後にバーナータイルとして使用するこ
とで焼成し、セラミックス複合体として成就させる方法
を採用してもよい。
バーナーの燃焼室体として取り付け、燃焼ガスの流速１
００ｍ／ｓ以上で燃焼試験を行なったが、燃焼、消火を
１０回繰り返しても亀裂や割れは生じなかった。なお、
乾燥後に得られた成形体をバーナータイルとして炉に施
工取付をし、その後にバーナータイルとして使用するこ
とで焼成し、セラミックス複合体として成就させる方法
を採用してもよい。
【００２２】実施例３ アルミナ粉末（昭和電工製Ａ４２−２：平均粒径３．２
μｍ）２００ｇにＡｌ 2Ｏ3：Ｐ2Ｏ5のモル比が１：３の
燐酸アルミニウム液（多木化学製第一燐酸アルミニウ
ム）４０ｇとポリアクリル酸エステル樹脂液（昭和高分
子製コーガムＨＷ−６２）１５ｇと水１０ｇをよく混合
してペーストとし、２２ｃｍ×２２ｃｍの大きさに切断
したアルミナ長繊維クロス（ニチアス製ルビロンクロス
ＣＳ−４０）に０．３ｇ／ｃｍ2の割合で均一に塗布し
た。ペーストを塗布したクロスを、フッ素樹脂コーティ
ングを施した直径３２ｍｍのステンレスパイプに２層に
巻き付けた後、乾燥器で乾燥した。乾燥後、ステンレス
パイプから取り外し、さらに焼成することで内径３２ｍ
ｍ、肉厚１．２ｍｍ、密度２．２ｇ／ｃｍ3の薄肉のセ
ラミックス複合体を作製した。
μｍ）２００ｇにＡｌ 2Ｏ3：Ｐ2Ｏ5のモル比が１：３の
燐酸アルミニウム液（多木化学製第一燐酸アルミニウ
ム）４０ｇとポリアクリル酸エステル樹脂液（昭和高分
子製コーガムＨＷ−６２）１５ｇと水１０ｇをよく混合
してペーストとし、２２ｃｍ×２２ｃｍの大きさに切断
したアルミナ長繊維クロス（ニチアス製ルビロンクロス
ＣＳ−４０）に０．３ｇ／ｃｍ2の割合で均一に塗布し
た。ペーストを塗布したクロスを、フッ素樹脂コーティ
ングを施した直径３２ｍｍのステンレスパイプに２層に
巻き付けた後、乾燥器で乾燥した。乾燥後、ステンレス
パイプから取り外し、さらに焼成することで内径３２ｍ
ｍ、肉厚１．２ｍｍ、密度２．２ｇ／ｃｍ3の薄肉のセ
ラミックス複合体を作製した。
【００２３】このセラミックス複合体は、１２００℃に
加熱された炉に投入して２０分間保持し、その後炉から
取り出して空冷することによる急加熱急冷却を１０回繰
り返してもクラックなどは全く認められなかった。また
１５００℃の高温に３時間加熱した後の長さ方向の加熱
収縮率は０．８％と極めて小さかった。
加熱された炉に投入して２０分間保持し、その後炉から
取り出して空冷することによる急加熱急冷却を１０回繰
り返してもクラックなどは全く認められなかった。また
１５００℃の高温に３時間加熱した後の長さ方向の加熱
収縮率は０．８％と極めて小さかった。
【００２４】実施例４ アルミナ粉末（昭和電工製Ａ４２−２：平均粒径３．２
μｍ）１９６ｇ、耐熱性長セメント（電気化学製ハイ耐
熱性長セメントスーパー）４ｇにＡｌ2Ｏ3：Ｐ 2Ｏ5のモ
ル比が１：３の燐酸アルミニウム液（多木化学製第一燐
酸アルミニウム）３０ｇとポリアクリル酸エステル樹脂
液（ＨＷ−６２）１５ｇと１０重量％オルト燐酸１５ｇ
をよく混合してペーストとし、アルミナ長繊維クロス
（ニチアス製ルビロンクロスＣＰ−２０）に０．１５ｇ
／ｃｍ2の割合で均一に塗布した。ペーストを塗布した
クロスを、フッ素樹脂コーティングを施したステンレス
製の金型に４層に巻き付けた後、乾燥器で乾燥した。乾
燥後、ステンレスパイプから取り外し、さらに焼成する
ことで図２に示した肉厚１．５ｍｍ、密度１．８ｇ／ｃ
ｍ3の薄肉のバーナー燃焼室体２を作製した。
μｍ）１９６ｇ、耐熱性長セメント（電気化学製ハイ耐
熱性長セメントスーパー）４ｇにＡｌ2Ｏ3：Ｐ 2Ｏ5のモ
ル比が１：３の燐酸アルミニウム液（多木化学製第一燐
酸アルミニウム）３０ｇとポリアクリル酸エステル樹脂
液（ＨＷ−６２）１５ｇと１０重量％オルト燐酸１５ｇ
をよく混合してペーストとし、アルミナ長繊維クロス
（ニチアス製ルビロンクロスＣＰ−２０）に０．１５ｇ
／ｃｍ2の割合で均一に塗布した。ペーストを塗布した
クロスを、フッ素樹脂コーティングを施したステンレス
製の金型に４層に巻き付けた後、乾燥器で乾燥した。乾
燥後、ステンレスパイプから取り外し、さらに焼成する
ことで図２に示した肉厚１．５ｍｍ、密度１．８ｇ／ｃ
ｍ3の薄肉のバーナー燃焼室体２を作製した。
【００２５】このバーナー燃焼室体２の周囲に図２のセ
ラミックファイバーボード３（ニチアス製ＲＦボード＃
１６）を取り付け、バーナータイルとして内部温度１５
５０℃のガス炉に１ヵ月間使用したが、亀裂や割れは生
じなかった。
ラミックファイバーボード３（ニチアス製ＲＦボード＃
１６）を取り付け、バーナータイルとして内部温度１５
５０℃のガス炉に１ヵ月間使用したが、亀裂や割れは生
じなかった。
【００２６】実施例５ アルミナ粉末（昭和電工製Ａ４２−２：平均粒径３．２
μｍ）２００ｇにＡｌ 2Ｏ3：Ｐ2Ｏ5のモル比が１：３の
燐酸アルミニウム液（多木化学製第一燐酸アルミニウム
１００Ｌ）４０ｇとポリアクリル酸エステル樹脂液（Ｈ
Ｗ−６２）１０ｇと２０重量％オルト燐酸２０ｇをよく
混合してペーストとし、アルミナ長繊維クロス（ニチア
ス製ルビロンクロスＣＰ−３０）に０．１５ｇ／ｃｍ2
の割合で均一に塗布した。ペーストを塗布したクロス
を、フッ素樹脂コーティングを施した直径３２ｍｍのス
テンレスパイプに２層に巻き付けた後、乾燥器で乾燥し
た。乾燥後、ステンレスパイプから取り外し、さらに焼
成することで内径３２ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、密度１．
８ｇ／ｃｍ3薄肉のセラミックス複合体を作製した。
μｍ）２００ｇにＡｌ 2Ｏ3：Ｐ2Ｏ5のモル比が１：３の
燐酸アルミニウム液（多木化学製第一燐酸アルミニウム
１００Ｌ）４０ｇとポリアクリル酸エステル樹脂液（Ｈ
Ｗ−６２）１０ｇと２０重量％オルト燐酸２０ｇをよく
混合してペーストとし、アルミナ長繊維クロス（ニチア
ス製ルビロンクロスＣＰ−３０）に０．１５ｇ／ｃｍ2
の割合で均一に塗布した。ペーストを塗布したクロス
を、フッ素樹脂コーティングを施した直径３２ｍｍのス
テンレスパイプに２層に巻き付けた後、乾燥器で乾燥し
た。乾燥後、ステンレスパイプから取り外し、さらに焼
成することで内径３２ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、密度１．
８ｇ／ｃｍ3薄肉のセラミックス複合体を作製した。
【００２７】このセラミックス複合体は、１２００℃に
加熱された炉に投入して２０分間保持し、その後炉から
取り出して冷却することによる急加熱急冷却を１０回繰
り返してもクラックなどは全く認められなかった。また
１５００℃の高温に３時間加熱した後の長さ方向の加熱
収縮率は０．８％と極めて小さかった。
加熱された炉に投入して２０分間保持し、その後炉から
取り出して冷却することによる急加熱急冷却を１０回繰
り返してもクラックなどは全く認められなかった。また
１５００℃の高温に３時間加熱した後の長さ方向の加熱
収縮率は０．８％と極めて小さかった。
【００２８】実施例６ ムライト粉末（太平洋ランダム製：平均粒径７．５μ
ｍ）２００ｇにＡｌ2Ｏ3：Ｐ2Ｏ5のモル比が１：４の燐
酸アルミニウム液（多木化学製第一燐酸アルミニウム１
００Ｌ）３０ｇとポリアクリル酸エステル樹脂液（ＨＷ
−６２）１０ｇと２０重量％オルト燐酸２０ｇをよく混
合してペーストとし、アルミナ長繊維クロス（ニチアス
製ルビロンクロスＣＰ−２０）に０．２ｇ／ｃｍ2の割
合で均一に塗布した。ペーストを塗布したクロスを、フ
ッ素樹脂コーティングを施した直径３２ｍｍのステンレ
スパイプに２層に巻き付けた後、乾燥器で乾燥した。乾
燥後、ステンレスパイプから取り外し、さらに焼成する
ことで内径３２ｍｍ、肉厚０．８ｍｍ、密度２．０ｇ／
ｃｍ3の薄肉のセラミックス複合体を作製した。
ｍ）２００ｇにＡｌ2Ｏ3：Ｐ2Ｏ5のモル比が１：４の燐
酸アルミニウム液（多木化学製第一燐酸アルミニウム１
００Ｌ）３０ｇとポリアクリル酸エステル樹脂液（ＨＷ
−６２）１０ｇと２０重量％オルト燐酸２０ｇをよく混
合してペーストとし、アルミナ長繊維クロス（ニチアス
製ルビロンクロスＣＰ−２０）に０．２ｇ／ｃｍ2の割
合で均一に塗布した。ペーストを塗布したクロスを、フ
ッ素樹脂コーティングを施した直径３２ｍｍのステンレ
スパイプに２層に巻き付けた後、乾燥器で乾燥した。乾
燥後、ステンレスパイプから取り外し、さらに焼成する
ことで内径３２ｍｍ、肉厚０．８ｍｍ、密度２．０ｇ／
ｃｍ3の薄肉のセラミックス複合体を作製した。
【００２９】このセラミックス複合体は、１２００℃に
加熱された炉に投入して２０分間保持し、その後炉から
取り出して空冷することによる急加熱急冷却を１０回繰
り返してもクラックなどは全く認められなかった。また
１５００℃の高温に３時間加熱した後の長さ方向の加熱
収縮率は０．８％と極めて小さかった。
加熱された炉に投入して２０分間保持し、その後炉から
取り出して空冷することによる急加熱急冷却を１０回繰
り返してもクラックなどは全く認められなかった。また
１５００℃の高温に３時間加熱した後の長さ方向の加熱
収縮率は０．８％と極めて小さかった。
【００３０】実施例７ ここでは、アルミニウム塩として乳酸アルミニウムを用
いた場合の例を示す。マトリックスの配合を以下に示
す。 アルミナ粉末：１００重量部 乳酸アルミニウム：１５重量部 増粘剤：５重量部 水：２０重量部 ここでは、アルミナ粉末として昭和電工（株）のＡ−４
２−２を、乳酸アルミニウムとして多木化学（株）の＃
２５００Ｆを、増粘剤として昭和高分子（株）のコーガ
ムＨＷ−６２を用いた。先ず上記の材料を混合してペー
ストとした。このペーストをアルミナ長繊維クロス（ニ
チアス製ルビロンクロスＣＰ−２０）に０．２ｇ／ｃｍ
2の割合で均等に塗布した。このペーストを塗布したク
ロスを直径３２ｍｍのステンレスパイプに２層に巻き付
け、さらに乾燥器で乾燥させる。乾燥後、ステンレスパ
イプから取り外し、内径が３２ｍｍ、肉厚が１．１ｍ
ｍ、密度が１．８ｇ／ｃｍ3の成形体を得た。そして、
この成形体を１２００℃、１時間の条件で焼成すること
によって、セラミックス複合体を得た。
いた場合の例を示す。マトリックスの配合を以下に示
す。 アルミナ粉末：１００重量部 乳酸アルミニウム：１５重量部 増粘剤：５重量部 水：２０重量部 ここでは、アルミナ粉末として昭和電工（株）のＡ−４
２−２を、乳酸アルミニウムとして多木化学（株）の＃
２５００Ｆを、増粘剤として昭和高分子（株）のコーガ
ムＨＷ−６２を用いた。先ず上記の材料を混合してペー
ストとした。このペーストをアルミナ長繊維クロス（ニ
チアス製ルビロンクロスＣＰ−２０）に０．２ｇ／ｃｍ
2の割合で均等に塗布した。このペーストを塗布したク
ロスを直径３２ｍｍのステンレスパイプに２層に巻き付
け、さらに乾燥器で乾燥させる。乾燥後、ステンレスパ
イプから取り外し、内径が３２ｍｍ、肉厚が１．１ｍ
ｍ、密度が１．８ｇ／ｃｍ3の成形体を得た。そして、
この成形体を１２００℃、１時間の条件で焼成すること
によって、セラミックス複合体を得た。
【００３１】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、大きな耐熱衝撃性を有し、急加熱急冷却に耐え、高
強度、高耐熱で、成形や加工が容易にできる産業技術分
野で非常に有効なセラミックス複合体が得られる。この
セラミックス複合体は、耐熱部材としてバーナータイル
のライナー、バーナーのコンバスター耐風速性が必要な
ファイバー炉の内張り、ダストフリーを要求される炉の
内張り、セラミックチューブの代替、高周波加熱炉の断
熱材兼電気絶縁材等に利用することができる。
ば、大きな耐熱衝撃性を有し、急加熱急冷却に耐え、高
強度、高耐熱で、成形や加工が容易にできる産業技術分
野で非常に有効なセラミックス複合体が得られる。この
セラミックス複合体は、耐熱部材としてバーナータイル
のライナー、バーナーのコンバスター耐風速性が必要な
ファイバー炉の内張り、ダストフリーを要求される炉の
内張り、セラミックチューブの代替、高周波加熱炉の断
熱材兼電気絶縁材等に利用することができる。
【図１】本発明によるセラミックス複合体の一実施例と
して製作したバーナー燃焼室体の斜視図である。
して製作したバーナー燃焼室体の斜視図である。
【図２】本発明によるセラミックス複合体の一実施例と
して製作したバーナー燃焼室体に耐熱ボードを取り付け
た状態の斜視図である。
して製作したバーナー燃焼室体に耐熱ボードを取り付け
た状態の斜視図である。
１ バーナー燃焼室体 ２ バーナー燃焼室体 ３ 耐熱ボード
Claims (9)
- 【請求項１】 アルミニウム塩を含むマトリックスと、
耐熱性長繊維の補強材とが一体化した構造を有すること
を特徴とするセラミックス複合体。 - 【請求項２】 アルミニウム塩は、アルミニウムが塩基
として酸と結合したものであることを特徴とする請求項
１に記載のセラミックス複合体。 - 【請求項３】 耐熱性長繊維はＡｌ2Ｏ3が６０重量％以
上の組成を有していることを特徴とする請求項１または
請求項２に記載のセラミックス複合体。 - 【請求項４】 アルミニウム塩として、燐酸アルミニウ
ム、塩基性乳酸アルミニウム、塩基性塩化アルミニウ
ム、塩基性酢酸アルミニウムから選ばれた一種または複
数種類の材料が用いられることを特徴とする請求項１乃
至請求項３に記載のセラミックス複合体。 - 【請求項５】 耐熱性長繊維の補強材が織布、筒状に編
組したスリーブ、またはチョップドストランドマットで
あることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のセ
ラミックス複合体。 - 【請求項６】 マトリックスと補強材とが一体化した層
が多層に積層されていることを特徴とする請求項１乃至
請求項５に記載のセラミックス複合体。 - 【請求項７】 マトリックスには平均粒径が１０μｍ以
下の耐熱性粉末が含まれ、耐熱性長繊維の重量比が６〜
３０重量％であることを特徴とする請求項１乃至請求項
６に記載のセラミックス複合体。 - 【請求項８】 アルミニウム塩としてＡｌ2Ｏ3とＰ2Ｏ5
のモル比が１：２〜１：４である燐酸アルミニウムが用
いられることを特徴とする請求項１乃至請求項７に記載
のセラミックス複合体。 - 【請求項９】 請求項１乃至請求項８に記載のセラミッ
クス複合体を用いた耐熱部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11069424A JPH11335183A (ja) | 1998-03-26 | 1999-03-16 | セラミックス複合体およびこれを用いた耐熱部材 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9845098 | 1998-03-26 | ||
| JP10-98450 | 1998-03-26 | ||
| JP11069424A JPH11335183A (ja) | 1998-03-26 | 1999-03-16 | セラミックス複合体およびこれを用いた耐熱部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11335183A true JPH11335183A (ja) | 1999-12-07 |
Family
ID=26410629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11069424A Pending JPH11335183A (ja) | 1998-03-26 | 1999-03-16 | セラミックス複合体およびこれを用いた耐熱部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11335183A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003040685A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-02-13 | Ngk Insulators Ltd | 酸化物繊維系複合材料、及びその製造方法 |
| JP2003055069A (ja) * | 2001-08-07 | 2003-02-26 | Ngk Insulators Ltd | 炭素−セラミックス系複合体、被鍍金体搬送ローラ、及びアルミ溶湯攪拌シャフト |
| WO2013103199A1 (ko) * | 2012-01-05 | 2013-07-11 | (주)엘지하우시스 | 무기바인더를 포함한 유리섬유 보드 및 그의 제조 방법 |
| JP2016055318A (ja) * | 2014-09-10 | 2016-04-21 | 虹技株式会社 | 空洞鋳型の作製方法、空洞鋳型を用いた鋳造方法 |
| CN117964335A (zh) * | 2024-03-28 | 2024-05-03 | 淄博艾杰旭刚玉材料有限公司 | Azs电熔砖砂型结合剂及采用其制备的砂型和砂型的制备方法 |
-
1999
- 1999-03-16 JP JP11069424A patent/JPH11335183A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003040685A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-02-13 | Ngk Insulators Ltd | 酸化物繊維系複合材料、及びその製造方法 |
| JP2003055069A (ja) * | 2001-08-07 | 2003-02-26 | Ngk Insulators Ltd | 炭素−セラミックス系複合体、被鍍金体搬送ローラ、及びアルミ溶湯攪拌シャフト |
| WO2013103199A1 (ko) * | 2012-01-05 | 2013-07-11 | (주)엘지하우시스 | 무기바인더를 포함한 유리섬유 보드 및 그의 제조 방법 |
| KR101417243B1 (ko) * | 2012-01-05 | 2014-07-09 | (주)엘지하우시스 | 무기바인더를 포함한 유리섬유 보드 및 그의 제조 방법 |
| US9970588B2 (en) | 2012-01-05 | 2018-05-15 | Lg Hausys, Ltd. | Glass fiber board comprising inorganic binder and method for preparing the same |
| JP2016055318A (ja) * | 2014-09-10 | 2016-04-21 | 虹技株式会社 | 空洞鋳型の作製方法、空洞鋳型を用いた鋳造方法 |
| CN117964335A (zh) * | 2024-03-28 | 2024-05-03 | 淄博艾杰旭刚玉材料有限公司 | Azs电熔砖砂型结合剂及采用其制备的砂型和砂型的制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041125 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050215 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050628 |