JPS62246881A - 耐火繊維質多孔性耐火固体の製造方法 - 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］ 本発明は固体伝熱変換子、触媒担体あるいは一過材等と
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、触媒担体あるいは一過材として
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
ウレタンフォームを処理して気泡膜を除去して正十二面
体の積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ック泥漿を含浸させ、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ッ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（セラミックフオー
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
ない等の欠点があった。

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った。

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ってきている： ■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。

従って、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って、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。

し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
体の空隙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と固化処理時または固化処理した後
に有機球集片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］ 有機法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
用する最小径有機法の最大断面積の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
得るよう押し付は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
示さす熱硬性であると、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１／１００〜１／１０００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−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、大径線はやはり六
方最密充填となることが望ましく、また、小径球は大径
線の空隙に存在し、大径線４個に接する径をもつことが
望ましい、小径球が大径線と接しない場合、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・シリカ系ファイバー、シリカファイバ
ー、アルミナファイバー、ジルコニアファイバー等が挙
げられるが、１７００°Ｃ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
担体及び濾過材用としてはジルコニアファイバーを使用
することが好ましい。

繊維長は有機球で構成される空隙径の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、有機法を溶解させる溶液を使用した場
きには泥漿含浸充填時に有機法が泥漿中に溶出し、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３０／７０〜１００１０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ボイズの範囲にある
ことが望ましく、粘度が２０００ボ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ボ
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。

本発明の有機法の消去処理は泥漿が常温自硬性の場きに
は硬化後有機球を溶解し得る溶剤中Ｉ＼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法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−径球の有機法２を泥漿１で含
浸した状態を示す図であり、また、第２図は有機法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。

直径５ｍｍの単−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２　
ｋｌ？／　ｃ＋＊２で押し付け、この状態で上方より２
ｍｍ以下のアルミナ繊維６０重量部、アルミナセメント
５重量部及び水３５重量部よりなる泥漿（粘度３０ボイ
ズ）を前記含浸容器内の発泡スチロールビーズ集合体の
空隙へ含浸し、常温硬化後、酢酸エチル溶液に含浸し、
有機法を溶出した。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。

［８ 直径１０ｍ＋＋＋及び直径ＩＭＩ１１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０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
重量部よりなる泥漿（粘度５０ボイズ）を前記容器内の
発泡ウレタンビ・−ズ集合体の空隙へ含浸し、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。

従来品３は特開昭６０−２５１１８２号公報に記載され
た多孔体である。

重量比は従来品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った
。

［発明の効果コ 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、濾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−径線の有機球
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. 球表面が相互に接触した有機球集合体の空隙へ耐火繊維
   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。