無機繊維ブロックと断熱構造体
【課題】耐熱性に優れ、さらに、加熱収縮による、セラミックファイバーの凹み、侵食が回避される無機繊維ブロックの提供。
【解決手段】セラミックファイバーブランケット３および多結晶質アルミナファイバーブランケット２の積層体より構成されａ〜ｆの特徴を有する。ａ：セラミックファイバーブランケットおよび多結品質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成ｂ：加熱によりその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなり、ｃ：該セラミックファイバーのＡｌ２Ｏ３成分濃度が５０重量％以上ｄ：該セラミックファイバーのＮａ濃度が６００ｐｐｍ以下ｅ：アルミナファイバーブランケットの圧縮率が、セラミックファイバーブランケットの圧縮率の１．２倍以上ｆ：ブロックの状態のときの、セラミックファイバーブランケットの嵩密度が、アルミナファイバーブランケットの嵩密度の１．１倍以上
【解決手段】セラミックファイバーブランケット３および多結晶質アルミナファイバーブランケット２の積層体より構成されａ〜ｆの特徴を有する。ａ：セラミックファイバーブランケットおよび多結品質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成ｂ：加熱によりその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなり、ｃ：該セラミックファイバーのＡｌ２Ｏ３成分濃度が５０重量％以上ｄ：該セラミックファイバーのＮａ濃度が６００ｐｐｍ以下ｅ：アルミナファイバーブランケットの圧縮率が、セラミックファイバーブランケットの圧縮率の１．２倍以上ｆ：ブロックの状態のときの、セラミックファイバーブランケットの嵩密度が、アルミナファイバーブランケットの嵩密度の１．１倍以上
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックファイバーブランケット及びアルミナファイバーブランケットを用いて形成した無機繊維ブロックとその断熱構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工業炉の内張用耐火断熱材として、無機繊維製品が数多く使用されている。この無機繊維製品のひとつとして、無機繊維ブロックを挙げることができる。
【０００３】
炉の内張に使用される無機繊維ブロックは、そのほとんどすべてが、次に示す方法により製造されている。第１の方法は、ブランケットを同じ大きさに切断して小片とし、これらの小片を積層して積層体とする方法である。第２の方法は、細長いブランケットを葛折りにして積層体を形成し、この積層体を圧縮しながらバンド締めや縫製によって所定の形状にする方法である。
【０００４】
ブランケットの材料としては、主として、セラミックファイバーやアルミナファイバーが使用される。
【０００５】
セラミックファイバーブランケットのみから作製したブロックは、１０００℃以上の高温下で使用し続けると、ブロックに収縮が生じて、ブロック間の目地開きが生じ、炉壁を損傷する原因となる。
【０００６】
一方、アルミナファイバーブランケットのみから作製したブロックは、素材となるアルミナファイバーが１３００℃以上の高温においても優れた耐熱性を発現するため、それを素材として作製されたブロックも、優れた耐熱性を有する。しかしながら、アルミナファイバーが非常に高価であるため、ブロックも必然的に高価になってしまう。それ故に、その使用は特殊な用途に限定せざるをえない。
【０００７】
このような状況において、安価でしかも耐熱性に優れた無機繊維ブロックが、例えば、特許文献１〜３として提案されている。
【０００８】
特許文献１には、非晶質のセラミックファイバーブランケットと結晶質のアルミナファイバーブランケットとが交互に積層されて積層体として形成された無機繊維ブロックが開示されている。
【０００９】
特許文献２には、セラミックファイバーブランケットとアルミナファイバーブランケットとを積層して形成したブロックであって、ブロック中央部およびブロックの両端部にアルミナファイバーブランケットを配設した無機繊維ブロックが開示されている。
【００１０】
特許文献３には、セラミックファイバーブランケットの小片を積層することにより形成した積層体、またはセラミックファイバーブランケットを葛折りすることによって形成した積層体を、アルミナファイバーブランケットまたはアルミナファイバーマットで積層方向に挟み込んで作製された無機繊維ブロックが開示されている。
【特許文献１】特開平７−１９７５４号公報
【特許文献２】特開２０００−２４１０８１号公報
【特許文献３】特開平９−１５６９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述の特許文献１〜３に開示される従来の無機繊維ブロックにおいては、ブロック全体として見れば、加熱による収縮が分散されており、一定の改善効果が得られている。
【００１２】
一般に、無機繊維ブロックは、図１および図２に示す面を炉内面として炉材に使用される。しかしながら、セラミックファイバーブランケットとアルミナファイバーブランケットとを交互に積層して形成した無機繊維ブロックを、図１および図２に示す面を炉内面として、より高温で使用し続けると、例えば、図２に示すように、無機繊維ブロック４を構成するアルミナファイバーブランケット２とセラミックファイバーブランケット５のうち、セラミックファイバーブランケット５の部分の端部に加熱収縮による凹み６が形成される。また、セラミックファイバーブランケット５の部分が、炉内で発生するスケール等により、選択的な侵食が顕著となることがあった。
【００１３】
上記の問題点に鑑み、本発明の目的は、安価でしかも耐熱性に優れており、さらに、加熱収縮により、セラミックファイバー部分が選択的に凹むことが回避され、さらに、セラミックファイバー部分が選択的に侵食されることのない無機繊維ブロックを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、積層体よりなる無機繊維ブロックを改良した。すなわち、積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成する。セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することよってその一部を結晶化させたセラミックファイバーより作製する。
【００１５】
さらに、積層体を次のように形成するのが好ましい。
【００１６】
（１）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックを構成するアルミナファイバーブランケットの圧縮率を、該積層体を構成するセラミックファイバーブランケットの圧縮率の１．２倍以上とする。
【００１７】
（２）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックの状態のときのセラミックファイバーブランケットの嵩密度を、該積層体を構成するアルミナファイバーブランケットの嵩密度の１．１倍以上とする。
【００１８】
好ましくは、セラミックファイバーのＡｌ２Ｏ３成分濃度を５０重量％以上とし、セラミックファイバーのＮａ濃度を６００ｐｐｍ以下とする。
【００１９】
このようにして得られる無機繊維ブロックにおいては、セラミックファイバー部分が、加熱収縮によって凹む問題が解消される。
【００２０】
さらに、このようにして得られる無機繊維ブロックにおいては、セラミックファイバーブランケットの部分が、スケール等により選択的に侵食されることがない。
【００２１】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【００２２】
本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。
【００２３】
（１）セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを積層して形成した積層体よりなる無機繊維ブロックにおいて、
（ａ）該積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成されており、
（ｂ）該セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなることを特徴とする無機繊維ブロック。
【００２４】
（２）セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを積層して形成した積層体よりなる無機繊維ブロックにおいて、
（ａ）該積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成されており、
（ｂ）該セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなり、
（ｃ）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックを構成するアルミナファイバーブランケットの圧縮率が、該積層体を構成するセラミックファイバーブランケットの圧縮率の１．２倍以上であることを特徴とする無機繊維ブロック。
【００２５】
（３）セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを積層して形成した積層体よりなる無機繊維ブロックにおいて、
（ａ）該積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成されており、
（ｂ）該セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなり、
（ｄ）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックの状態のときのセラミックファイバーブランケットの嵩密度が、該ブロックの状態のときのアルミナファイバーブランケットの嵩密度の１．１倍以上であることを特徴とする無機繊維ブロック。
【００２６】
（４）セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを積層して形成した積層体よりなる無機繊維ブロックにおいて、
（ａ）該積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成されており、
（ｂ）該セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなり、
（ｃ）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックを構成するアルミナファイバーブランケットの圧縮率が、該積層体を構成するセラミックファイバーブランケットの圧縮率の１．２倍以上であり、
（ｄ）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックの状態のときのセラミックファイバーブランケットの嵩密度が、該ブロックの状態のときのアルミナファイバーブランケットの嵩密度の１．１倍以上であることを特徴とする無機繊維ブロック。
【００２７】
（５）セラミックファイバーブランケットのＮａ濃度が６００ｐｐｍ以下であることを特徴とする前述の無機繊維ブロック。
【００２８】
（６）セラミックファイバーブランケットのＡｌ２Ｏ３成分濃度が５０重量％以上であり、Ｎａ濃度が６００ｐｐｍ以下であることを特徴とする前述の無機繊維ブロック。
【００２９】
（７）無機繊維ブロックを構成するブランケット積層体の積層方向の両端面がアルミナファイバーブランケットであることを特徴とする前述の無機繊維ブロック。
【００３０】
（８）前述の無機繊維ブロックを１種類以上用いて形成したことを特徴とする断熱構造体。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、安価でしかも耐熱性に優れている無機繊維ブロックを提供することが可能となる。
【００３２】
さらに、本発明によれば、加熱収縮によるセラミックファイバー部分の選択的な凹みの問題が解消された無機繊維ブロックが提供可能となる。セラミックファイバー部分が選択的にスケール等に侵食されることのない無機繊維ブロックが提供可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本出願の第１の発明の実施形態は、特許文献１に開示される無機繊維ブロックと同様に、図１に示すようにセラミックファイバーブランケット３および多結晶質アルミナファイバーブランケット２を交互に積層したものを圧縮して得られる積層体によりブロックを形成する。しかしながら、特許文献１に開示される無機繊維ブロックと異なる重要な点は、本願第１発明の実施の形態の次のとおりの特徴である。
【００３４】
（１）積層体を構成するセラミックファイバーブランケット３が、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーより作製されている。
【００３５】
本出願の第２発明の実施形態は、上記（１）に加え、次の特徴を有する。
【００３６】
（２）ブロックを作製するために、ブランケットを積層して積層体とし、その積層体を２０％以上圧縮してブロックを作製するとき、ブロックを構成するアルミナファイバーブランケット２の圧縮率が、ブロックを構成するセラミックファイバーブランケット３の圧縮率の１．２倍以上になるようにブロックを作製する。
【００３７】
本出願の第３発明の実施形態は、上記（１）に加え、次の特徴を有する。
【００３８】
（３）ブロックを作製するために、ブランケットを積層して積層体とし、その積層体を２０％以上圧縮してブロックを作製するとき、ブロックの状態でのセラミックファイバーブランケット３の嵩密度が、ブロックの状態でのアルミナファイバーブランケット２の嵩密度の１．１倍以上になるようにブロックを作製する。
【００３９】
本出願の第４発明の実施形態は、上記（１）〜（３）すべての条件を満たすようにブロックを作製する特徴を有する。
【００４０】
本出願の第５発明の実施形態は、本出願の第１〜第４発明の実施形態の特徴に加え、次の特徴を有する。
【００４１】
（６）セラミックファイバーブランケット３の素材として、Ｎａ濃度が６００ｐｐｍ以下のセラミックファイバーを選択する。
【００４２】
本出願の第６発明の実施形態は、本出願の第１〜第５発明の実施形態の特徴に加え、次の特徴を有する。
【００４３】
（７）セラミックファイバーブランケット３の素材として、Ａｌ２Ｏ３濃度が５０重量％以上のセラミックファイバーを選択する。
【００４４】
本出願の第７発明の実施形態は、本出願の第１〜第６発明の実施形態の特徴に加え、次の特徴を有する。
【００４５】
（８）無機繊維ブロックを構成するブランケット積層体の積層方向の両端面がアルミナファイバーブランケットであるようにブロックを作製する。
【００４６】
本出願の第８発明の実施形態は、上記の本願の第１〜第７発明の無機繊維ブロックを１種類以上用いて形成した断熱構造体を特徴とするものである。
【００４７】
セラミックファイバーは、アルミナ、シリカ等の固体原料を配合し、これを高温で溶融した後、その溶融物を繊維化することによって得られる。溶融物は繊維化の際に急冷されるため、この方法によって得られるセラミックファイバーは、もともとは非晶質である。このように、もともとは非晶質であるセラミックファイバーを、加熱処理（好適には１０００〜１２００℃で、例えば、１５分間加熱処理）して、その一部を結晶化させて、ムライト化させる。そのように結晶化させたセラミックファイバーのブランケットを、本発明の無機繊維ブロックに使用する。また、酸化クロム成分を２重量％含有したセラミックファイバーを加熱処理して、その一部を結晶化させて、スピネル化させたセラミックファイバーブランケットを本発明の無機繊維ブロックに使用しても良い。
【００４８】
使用するセラミックファイバーブランケットの素材となるセラミックファイバーに、予め、熱履歴を持たせておくと、そのセラミックファイバーのブランケットの耐熱性が増大する。そのため、最終的に得られるブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の、加熱収縮による凹みを抑制するのに効果がある。また、得られるブロックの耐食性を増大させるのに効果がある。
【００４９】
さらに、本発明に使用するセラミックファイバーのＮａ濃度は６００ｐｐｍ以下とする。Ｎａは、セラミックファイバー中に含まれる不純物元素のひとつであるが、このナトリウムの濃度は、特に、高温でのセラミックファイバーの耐熱性の維持に大きな影響を及ぼす。セラミックファイバーのＮａ濃度が６００ｐｐｍ以下であれば、より高温でのセラミックファイバーの耐熱性の維持に効果がある。
【００５０】
さらに、本発明では、ブロックを作製するためにブランケットを積層して積層体とし、その積層体を圧縮してブロックを作製したとき、ブロックを構成するアルミナファイバーブランケットの圧縮率が、ブロックを構成するセラミックファイバーブランケットの圧縮率の１．２倍以上となるように、ブロックを作製する。
【００５１】
本願明細書中で述べている圧縮率は以下のような方法で決定される。すなわち、圧縮前の積層時の厚さ（Ａｍｍ）と圧縮後の厚さ（Ｂｍｍ）から圧縮率は次式で求められる。
【００５２】
圧縮率（％）＝（（Ａ−Ｂ）／Ａ）×１００
本発明の無機繊維ブロックは、アルミナファイバーブランケットとセラミックファイバーブランケットを交互に積層して積層体を形成し、これを圧縮してブロックを作製しているので、ブロックの状態で、そのブロックを構成する個々のブランケットに着目したとき、アルミナファイバーブランケットが、セラミックファイバーブランケットの１．２倍以上の圧縮率で圧縮されていると、ブロック中でセラミックファイバーブランケットがアルミナファイバーブランケットに強固に挟持されるため、高温に曝された際に、ブロック中のセラミックファイバーブランケットの部分の加熱収縮による縮みに起因する凹みを抑制するのに効果的である。
【００５３】
さらに、本発明の最良の実施形態では、ブロックを作製するためにブランケットを積層して積層体とし、その積層体を圧縮してブロックを作製したとき、ブロック状態でのセラミックファイバーブランケットの嵩密度が、ブロック状態でのアルミナファイバーブランケットの嵩密度の１．１倍以上となるように、ブロックを作製する。
【００５４】
本発明の最良の実施形態の無機繊維ブロックは、アルミナファイバーブランケットとセラミックファイバーブランケットを交互に積層して積層体を形成し、これを圧縮してブロックを作製しているので、ブロックの状態で、そのブロックを構成する個々のブランケットに着目したとき、セラミックファイバーブランケットの嵩密度が、アルミナファイバーブランケットの１．１倍以上の嵩密度となるように圧縮されていると、ブロック中のセラミックファイバーブランケットの部分の加熱収縮による縮みに起因する凹みを抑制するのに効果的である。さらに、得られるブロックの耐食性を増大させるのに効果的である。
【００５５】
このように、本発明の最良の実施形態では、セラミックファイバーブランケットおよびアルミナファイバーブランケットを交互に積層した積層体を圧縮して得られる無機繊維ブロックにおいて、ブロックの状態としたときのブランケットの圧縮率と、ブロックの状態におけるブランケットの嵩密度を最適化することが、得られるブロックに優れた特性を発現させるための重要な特徴のひとつとなっている。
【００５６】
アルミナファイバーブランケットは、セラミックファイバーブランケットに比べて、耐熱性に加え、復元力にも優れている。復元力を評価する指標のひとつとして、復元率が挙げられる。復元率は以下のように定義される。
【００５７】
復元率（％）＝（（ｂ−ａ）／ａ）×１００
ここで、ａは、ブランケットを３０％圧縮したときの厚さ、ｂは、ブランケットを３０％圧縮した状態で、所定の温度で２４時間加熱した後、圧縮を解放したときのブランケットの厚さである。
【００５８】
ブロックの素材となるブランケットの復元率を測定した結果、Ａｌ２Ｏ３成分４８重量％のセラミックファイバーブランケットの１０００℃における復元率は０％であった。これに対して、Ａｌ２Ｏ３成分７２重量％のアルミナファイバーブランケットの１０００℃における復元率は１４０％であった。
【００５９】
それぞれのブランケットの復元率の値が示すように、アルミナファイバーブランケットの復元力は、セラミックファイバーブランケットの復元力よりもはるかに大きい。したがって、アルミナファイバーブランケットとセラミックファイバーブランケットを交互に積層し、ブロックの素材となっているブランケットが最適な圧縮率、嵩密度となるようにブロックを作製することにより、ブロック中のアルミナファイバーブランケットが、ブロック中のセラミックファイバーブランケットを強固に保持固定するようになり、結果として、ブロック中のセラミックファイバーブランケットの加熱による凹みが抑制されると考えることができる。
【００６０】
このような観点から、本発明の最良の実施形態の無機繊維ブロックにおいては、上記の特徴の他に、無機繊維ブロックを構成するブランケット積層体の積層方向の両端面をアルミナファイバーブランケットとすることがより好適である。
【００６１】
ブロックの状態のときの、セラミックファイバーブランケットおよびアルミナファイバーブランケットそれぞれの圧縮率および嵩密度は、ブロックの素材として使用するそれぞれのブランケットの密度および厚さ、積層体を構成するブランケットのそれぞれの枚数、得られるブロック全体として見た場合の圧縮率に依存する。ブロックを形成したときのアルミナファイバーブランケットの圧縮率が、ブロックを形成したときのセラミックファイバーブランケットの圧縮率の１．２倍以上となるようにするためには、または、ブロックの状態でのセラミックファイバーブランケットの嵩密度が、ブロックの状態でのアルミナファイバーブランケットの嵩密度の１．１倍以上になるようにするためには、例えば、アルミナファイバーブランケットの密度および厚さを、それぞれ、６０〜１３０ｋｇ／ｍ３および１０〜３０ｍｍとし、積層体を構成するアルミナファイバーブランケットの使用枚数を７〜１０枚とし、セラミックファイバーブランケットの密度および厚さを、それぞれ、１２０〜１６０ｋｇ／ｍ３および１０〜３０ｍｍとし、積層体を構成するセラミックファイバーブランケットの使用枚数を６〜９枚とし、さらに、得られるブロック全体として見た場合の圧縮率を２０〜５０％とするのがより好適である。
【００６２】
また、より好ましくは、本発明に使用するセラミックファイバーのＡｌ２Ｏ３成分濃度を５０重量％以上とし、かつ、該セラミックファイバーのＮａ濃度を６００ｐｐｍ以下とする。セラミックファイバーにはＡｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２比が異なる種類のものが幾つか存在し、さらに、Ｃｒ２Ｏ３やＺｒＯ２成分等を含む種類のものが存在するが、その中から、特に、Ａｌ２Ｏ３成分が５０重量％以上のセラミックファイバーを使用すれば、最終的に得られる無機繊維ブロックの、セラミックファイバー部分の耐熱性がより増大し、その部分の加熱収縮による凹みを抑制するのにより効果がある。
【００６３】
さらに、本発明では、無機繊維ブロックを構成するブランケット積層体の積層方向の両端面がアルミナファイバーブランケットであるようにブロックを作製することが、より好ましい。アルミナファイバーブランケットは復元力に優れるため、炉壁に該無機繊維ブロックを施工した際、加熱によってブロックとブロックの間に生じ得る目地開きを抑制するのに有効である。
【００６４】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【００６５】
本発明に係る実施例および比較例を表１に示す。なお、表１に示す実施例および比較例のすべてにおいて、無機繊維ブロックを構成するブランケット積層体の積層方向の両端面が、アルミナファイバーブランケットとなるように無機繊維ブロックを作製した。
【表１】
【００６６】
実施例および比較例に係る無機繊維ブロックの評価方法を以下に示す。
【００６７】
得られる無機繊維ブロックにより炉壁内張を作製し、炉内を１３５０℃において１ヶ月月間保持した。その後、炉壁内張を構成するブロック間の目地開きを計測した。さらに、個々のブロック中のセラミックファイバー部分の凹みを計測した。
【００６８】
得られるブロックの耐食性は以下の方法によって評価した。まず、ブロックを５０×１００×１５０ｍｍに切り出し、その１００×１５０の面に、酸化鉄を主成分とするスケール５ｇおよびＮａ２ＣＯ３５ｇの混合物を５０×７５ｍｍの大きさに均一に載せ、１３５０℃で２４時間加熱する。加熱後、ブロックを半切し、切断面を観察して、侵食厚さを測定した。
【表２】
【実施例１】
【００６９】
実施例１は、密度７５ｋｇ／ｍ３、厚さが３０ｍｍのアルミナファイバーブランケット７枚と、表２のＡに示される化学組成を有し、１０５０℃で１５分間加熱処理された、密度１６０ｋｇ／ｍ３、厚さ３０ｍｍのセラミックファイバーブランケット６枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は２３％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは２１ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは２５ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は３０％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は１７％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．８となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１１０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１９０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．７となる。得られたブロックは、加熱後も、目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【実施例２】
【００７０】
実施例２は、密度１００ｋｇ／ｍ３、厚さが３０ｍｍのアルミナファイバーブランケット７枚と、表２のＡに示される化学組成を有し、１０５０℃で１５分間加熱処理された、密度１６０ｋｇ／ｍ３、厚さ３０ｍｍのセラミックファイバーブランケット６枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は２３％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは２２ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは２４ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は２７％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は２０％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．３となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１４０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は２００ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．４となる。得られたブロックは、加熱後も、目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【実施例３】
【００７１】
実施例３は、密度１００ｋｇ／ｍ３、厚さが２５ｍｍのアルミナファイバーブランケット８枚と、表２のＡに示される化学組成を有し、１０００℃で１５分間加熱処理された、密度１４０ｋｇ／ｍ３、厚さ２５ｍｍのセラミックファイバーブランケット７枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は２０％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは１９ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは２１ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は２４％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は１６％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．５となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１３０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１７０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．３となる。得られたブロックは、加熱後も、目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【実施例４】
【００７２】
実施例４は、密度１００ｋｇ／ｍ３、厚さが２０ｍｍのアルミナファイバーブランケット１０枚と、表２のＢに示される化学組成を有し、１０００℃で１５分間加熱処理された、密度１６０ｋｇ／ｍ３、厚さ２０ｍｍのセラミックファイバーブランケット９枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は２１％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは１５ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは１７ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は２５％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は１５％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．７となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１３０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１９０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．５となる。得られたブロックは、加熱後も、目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【実施例５】
【００７３】
実施例５は、密度６０ｋｇ／ｍ３、厚さが４０ｍｍのアルミナファイバーブランケット８枚と、表２Ｂに示される化学組成を有し、１１００℃で１５分間加熱処理された、密度１２０ｋｇ／ｍ３、厚さ３０ｍｍのセラミックファイバーブランケット７枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は４３％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは２１ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは１９ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は４８％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は３７％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．３となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１１０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１９０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．７となる。得られたブロックは、加熱後も、目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【実施例６】
【００７４】
実施例６は、密度１３０ｋｇ／ｍ３、厚さが２５ｍｍのアルミナファイバーブランケット７枚と、表２のＡに示される化学組成を有し、１１００℃で１５分間加熱処理された、密度１３０ｋｇ／ｍ３、厚さ２５ｍｍのセラミックファイバーブランケット６枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるとように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は８％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは２３ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは２３ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は８％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は８％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．０となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１４０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１４０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．０となる。得られたブロックは、加熱後も目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【実施例７】
【００７５】
実施例７は、密度１００ｋｇ／ｍ３、厚さが２５ｍｍのアルミナファイバーブランケット８枚と、表２のＣに示される化学組成を有し、１０００℃で１５分間加熱処理された、密度１６０ｋｇ／ｍ３、厚さ２５ｍｍのセラミックファイバーブランケット７枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は２０％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは１９ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは２１ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は２４％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は１６％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．５となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１３０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１９０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．５となる。得られたブロックは、加熱後も目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【実施例８】
【００７６】
実施例８は、密度１００ｋｇ／ｍ３、厚さが２５ｍｍのアルミナファイバーブランケット８枚と、表２のＤに示される化学組成を有し、１０００℃で１５分加熱処理された、密度１３０ｋｇ／ｍ３、厚さ２５ｍｍのセラミックファイバーブランケット７枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は２０％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは１９ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは２１ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は２４％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は１６％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．５となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１３０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は、１５０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は、１．２となる。得られたブロックは、加熱後も目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【実施例９】
【００７７】
実施例９は、密度１３０ｋｇ／ｍ３、厚さが２５ｍｍのアルミナファイバーブランケット７枚と、表２のＤに示される化学組成を有し、１０００℃で１５分間加熱処理された、密度１３０ｋｇ／ｍ３、厚さ２５ｍｍのセラミックファイバーブランケット６枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は８％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは２３ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは２３ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は８％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は８％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．０となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１４０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１４０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．０となる。得られたブロックは、加熱後も目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【比較例１】
【００７８】
比較例１は、密度１００ｋｇ／ｍ３、厚さが２５ｍｍのアルミナファイバーブランケット７枚と、表２のＡに示される化学組成を有し、加熱処理していない、密度１６０ｋｇ／ｍ３、厚さ２５ｍｍのセラミックファイバーブランケット６枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は８％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは２３ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは２３ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は８％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は８％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．０となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１１０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１７０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．５となる。得られたブロックは、加熱後、目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが大きく、また、耐食性に劣っていた。
【比較例２】
【００７９】
比較例２は、密度１００ｋｇ／ｍ３、厚さが２０ｍｍのアルミナファイバーブランケット１０枚と、表２のＢに示される化学組成を有し、加熱処理していない、密度１６０ｋｇ／ｍ３、厚さ２０ｍｍのセラミックファイバーブランケット９枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は２１％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは１５ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは１７ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は２５％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は１５％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．７となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１３０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１９０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．５となる。得られたブロックは、加熱後、目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが大きく、また、耐食性に劣っていた。
【００８０】
なお、比較例２は特許文献１に開示される無機繊維ブロックに相当する。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の好適な実施例による無機繊維ブロックを示す斜視図。
【図２】従来の無機繊維ブロックを示す斜視図。
【符号の説明】
【００８２】
１ 本発明の無機繊維ブロック
２ アルミナファイバーブランケット
３ 一部が結晶化したセラミックファイバーブランケット
４ 従来の無機繊維ブロック
５ 通常の非晶質セラミックファイバーブランケット
６ 無機繊維ブロック炉内面における、非晶質セラミックファイバーブランケット部分の凹み
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックファイバーブランケット及びアルミナファイバーブランケットを用いて形成した無機繊維ブロックとその断熱構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工業炉の内張用耐火断熱材として、無機繊維製品が数多く使用されている。この無機繊維製品のひとつとして、無機繊維ブロックを挙げることができる。
【０００３】
炉の内張に使用される無機繊維ブロックは、そのほとんどすべてが、次に示す方法により製造されている。第１の方法は、ブランケットを同じ大きさに切断して小片とし、これらの小片を積層して積層体とする方法である。第２の方法は、細長いブランケットを葛折りにして積層体を形成し、この積層体を圧縮しながらバンド締めや縫製によって所定の形状にする方法である。
【０００４】
ブランケットの材料としては、主として、セラミックファイバーやアルミナファイバーが使用される。
【０００５】
セラミックファイバーブランケットのみから作製したブロックは、１０００℃以上の高温下で使用し続けると、ブロックに収縮が生じて、ブロック間の目地開きが生じ、炉壁を損傷する原因となる。
【０００６】
一方、アルミナファイバーブランケットのみから作製したブロックは、素材となるアルミナファイバーが１３００℃以上の高温においても優れた耐熱性を発現するため、それを素材として作製されたブロックも、優れた耐熱性を有する。しかしながら、アルミナファイバーが非常に高価であるため、ブロックも必然的に高価になってしまう。それ故に、その使用は特殊な用途に限定せざるをえない。
【０００７】
このような状況において、安価でしかも耐熱性に優れた無機繊維ブロックが、例えば、特許文献１〜３として提案されている。
【０００８】
特許文献１には、非晶質のセラミックファイバーブランケットと結晶質のアルミナファイバーブランケットとが交互に積層されて積層体として形成された無機繊維ブロックが開示されている。
【０００９】
特許文献２には、セラミックファイバーブランケットとアルミナファイバーブランケットとを積層して形成したブロックであって、ブロック中央部およびブロックの両端部にアルミナファイバーブランケットを配設した無機繊維ブロックが開示されている。
【００１０】
特許文献３には、セラミックファイバーブランケットの小片を積層することにより形成した積層体、またはセラミックファイバーブランケットを葛折りすることによって形成した積層体を、アルミナファイバーブランケットまたはアルミナファイバーマットで積層方向に挟み込んで作製された無機繊維ブロックが開示されている。
【特許文献１】特開平７−１９７５４号公報
【特許文献２】特開２０００−２４１０８１号公報
【特許文献３】特開平９−１５６９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述の特許文献１〜３に開示される従来の無機繊維ブロックにおいては、ブロック全体として見れば、加熱による収縮が分散されており、一定の改善効果が得られている。
【００１２】
一般に、無機繊維ブロックは、図１および図２に示す面を炉内面として炉材に使用される。しかしながら、セラミックファイバーブランケットとアルミナファイバーブランケットとを交互に積層して形成した無機繊維ブロックを、図１および図２に示す面を炉内面として、より高温で使用し続けると、例えば、図２に示すように、無機繊維ブロック４を構成するアルミナファイバーブランケット２とセラミックファイバーブランケット５のうち、セラミックファイバーブランケット５の部分の端部に加熱収縮による凹み６が形成される。また、セラミックファイバーブランケット５の部分が、炉内で発生するスケール等により、選択的な侵食が顕著となることがあった。
【００１３】
上記の問題点に鑑み、本発明の目的は、安価でしかも耐熱性に優れており、さらに、加熱収縮により、セラミックファイバー部分が選択的に凹むことが回避され、さらに、セラミックファイバー部分が選択的に侵食されることのない無機繊維ブロックを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、積層体よりなる無機繊維ブロックを改良した。すなわち、積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成する。セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することよってその一部を結晶化させたセラミックファイバーより作製する。
【００１５】
さらに、積層体を次のように形成するのが好ましい。
【００１６】
（１）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックを構成するアルミナファイバーブランケットの圧縮率を、該積層体を構成するセラミックファイバーブランケットの圧縮率の１．２倍以上とする。
【００１７】
（２）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックの状態のときのセラミックファイバーブランケットの嵩密度を、該積層体を構成するアルミナファイバーブランケットの嵩密度の１．１倍以上とする。
【００１８】
好ましくは、セラミックファイバーのＡｌ２Ｏ３成分濃度を５０重量％以上とし、セラミックファイバーのＮａ濃度を６００ｐｐｍ以下とする。
【００１９】
このようにして得られる無機繊維ブロックにおいては、セラミックファイバー部分が、加熱収縮によって凹む問題が解消される。
【００２０】
さらに、このようにして得られる無機繊維ブロックにおいては、セラミックファイバーブランケットの部分が、スケール等により選択的に侵食されることがない。
【００２１】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【００２２】
本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。
【００２３】
（１）セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを積層して形成した積層体よりなる無機繊維ブロックにおいて、
（ａ）該積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成されており、
（ｂ）該セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなることを特徴とする無機繊維ブロック。
【００２４】
（２）セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを積層して形成した積層体よりなる無機繊維ブロックにおいて、
（ａ）該積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成されており、
（ｂ）該セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなり、
（ｃ）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックを構成するアルミナファイバーブランケットの圧縮率が、該積層体を構成するセラミックファイバーブランケットの圧縮率の１．２倍以上であることを特徴とする無機繊維ブロック。
【００２５】
（３）セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを積層して形成した積層体よりなる無機繊維ブロックにおいて、
（ａ）該積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成されており、
（ｂ）該セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなり、
（ｄ）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックの状態のときのセラミックファイバーブランケットの嵩密度が、該ブロックの状態のときのアルミナファイバーブランケットの嵩密度の１．１倍以上であることを特徴とする無機繊維ブロック。
【００２６】
（４）セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを積層して形成した積層体よりなる無機繊維ブロックにおいて、
（ａ）該積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成されており、
（ｂ）該セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなり、
（ｃ）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックを構成するアルミナファイバーブランケットの圧縮率が、該積層体を構成するセラミックファイバーブランケットの圧縮率の１．２倍以上であり、
（ｄ）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックの状態のときのセラミックファイバーブランケットの嵩密度が、該ブロックの状態のときのアルミナファイバーブランケットの嵩密度の１．１倍以上であることを特徴とする無機繊維ブロック。
【００２７】
（５）セラミックファイバーブランケットのＮａ濃度が６００ｐｐｍ以下であることを特徴とする前述の無機繊維ブロック。
【００２８】
（６）セラミックファイバーブランケットのＡｌ２Ｏ３成分濃度が５０重量％以上であり、Ｎａ濃度が６００ｐｐｍ以下であることを特徴とする前述の無機繊維ブロック。
【００２９】
（７）無機繊維ブロックを構成するブランケット積層体の積層方向の両端面がアルミナファイバーブランケットであることを特徴とする前述の無機繊維ブロック。
【００３０】
（８）前述の無機繊維ブロックを１種類以上用いて形成したことを特徴とする断熱構造体。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、安価でしかも耐熱性に優れている無機繊維ブロックを提供することが可能となる。
【００３２】
さらに、本発明によれば、加熱収縮によるセラミックファイバー部分の選択的な凹みの問題が解消された無機繊維ブロックが提供可能となる。セラミックファイバー部分が選択的にスケール等に侵食されることのない無機繊維ブロックが提供可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本出願の第１の発明の実施形態は、特許文献１に開示される無機繊維ブロックと同様に、図１に示すようにセラミックファイバーブランケット３および多結晶質アルミナファイバーブランケット２を交互に積層したものを圧縮して得られる積層体によりブロックを形成する。しかしながら、特許文献１に開示される無機繊維ブロックと異なる重要な点は、本願第１発明の実施の形態の次のとおりの特徴である。
【００３４】
（１）積層体を構成するセラミックファイバーブランケット３が、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーより作製されている。
【００３５】
本出願の第２発明の実施形態は、上記（１）に加え、次の特徴を有する。
【００３６】
（２）ブロックを作製するために、ブランケットを積層して積層体とし、その積層体を２０％以上圧縮してブロックを作製するとき、ブロックを構成するアルミナファイバーブランケット２の圧縮率が、ブロックを構成するセラミックファイバーブランケット３の圧縮率の１．２倍以上になるようにブロックを作製する。
【００３７】
本出願の第３発明の実施形態は、上記（１）に加え、次の特徴を有する。
【００３８】
（３）ブロックを作製するために、ブランケットを積層して積層体とし、その積層体を２０％以上圧縮してブロックを作製するとき、ブロックの状態でのセラミックファイバーブランケット３の嵩密度が、ブロックの状態でのアルミナファイバーブランケット２の嵩密度の１．１倍以上になるようにブロックを作製する。
【００３９】
本出願の第４発明の実施形態は、上記（１）〜（３）すべての条件を満たすようにブロックを作製する特徴を有する。
【００４０】
本出願の第５発明の実施形態は、本出願の第１〜第４発明の実施形態の特徴に加え、次の特徴を有する。
【００４１】
（６）セラミックファイバーブランケット３の素材として、Ｎａ濃度が６００ｐｐｍ以下のセラミックファイバーを選択する。
【００４２】
本出願の第６発明の実施形態は、本出願の第１〜第５発明の実施形態の特徴に加え、次の特徴を有する。
【００４３】
（７）セラミックファイバーブランケット３の素材として、Ａｌ２Ｏ３濃度が５０重量％以上のセラミックファイバーを選択する。
【００４４】
本出願の第７発明の実施形態は、本出願の第１〜第６発明の実施形態の特徴に加え、次の特徴を有する。
【００４５】
（８）無機繊維ブロックを構成するブランケット積層体の積層方向の両端面がアルミナファイバーブランケットであるようにブロックを作製する。
【００４６】
本出願の第８発明の実施形態は、上記の本願の第１〜第７発明の無機繊維ブロックを１種類以上用いて形成した断熱構造体を特徴とするものである。
【００４７】
セラミックファイバーは、アルミナ、シリカ等の固体原料を配合し、これを高温で溶融した後、その溶融物を繊維化することによって得られる。溶融物は繊維化の際に急冷されるため、この方法によって得られるセラミックファイバーは、もともとは非晶質である。このように、もともとは非晶質であるセラミックファイバーを、加熱処理（好適には１０００〜１２００℃で、例えば、１５分間加熱処理）して、その一部を結晶化させて、ムライト化させる。そのように結晶化させたセラミックファイバーのブランケットを、本発明の無機繊維ブロックに使用する。また、酸化クロム成分を２重量％含有したセラミックファイバーを加熱処理して、その一部を結晶化させて、スピネル化させたセラミックファイバーブランケットを本発明の無機繊維ブロックに使用しても良い。
【００４８】
使用するセラミックファイバーブランケットの素材となるセラミックファイバーに、予め、熱履歴を持たせておくと、そのセラミックファイバーのブランケットの耐熱性が増大する。そのため、最終的に得られるブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の、加熱収縮による凹みを抑制するのに効果がある。また、得られるブロックの耐食性を増大させるのに効果がある。
【００４９】
さらに、本発明に使用するセラミックファイバーのＮａ濃度は６００ｐｐｍ以下とする。Ｎａは、セラミックファイバー中に含まれる不純物元素のひとつであるが、このナトリウムの濃度は、特に、高温でのセラミックファイバーの耐熱性の維持に大きな影響を及ぼす。セラミックファイバーのＮａ濃度が６００ｐｐｍ以下であれば、より高温でのセラミックファイバーの耐熱性の維持に効果がある。
【００５０】
さらに、本発明では、ブロックを作製するためにブランケットを積層して積層体とし、その積層体を圧縮してブロックを作製したとき、ブロックを構成するアルミナファイバーブランケットの圧縮率が、ブロックを構成するセラミックファイバーブランケットの圧縮率の１．２倍以上となるように、ブロックを作製する。
【００５１】
本願明細書中で述べている圧縮率は以下のような方法で決定される。すなわち、圧縮前の積層時の厚さ（Ａｍｍ）と圧縮後の厚さ（Ｂｍｍ）から圧縮率は次式で求められる。
【００５２】
圧縮率（％）＝（（Ａ−Ｂ）／Ａ）×１００
本発明の無機繊維ブロックは、アルミナファイバーブランケットとセラミックファイバーブランケットを交互に積層して積層体を形成し、これを圧縮してブロックを作製しているので、ブロックの状態で、そのブロックを構成する個々のブランケットに着目したとき、アルミナファイバーブランケットが、セラミックファイバーブランケットの１．２倍以上の圧縮率で圧縮されていると、ブロック中でセラミックファイバーブランケットがアルミナファイバーブランケットに強固に挟持されるため、高温に曝された際に、ブロック中のセラミックファイバーブランケットの部分の加熱収縮による縮みに起因する凹みを抑制するのに効果的である。
【００５３】
さらに、本発明の最良の実施形態では、ブロックを作製するためにブランケットを積層して積層体とし、その積層体を圧縮してブロックを作製したとき、ブロック状態でのセラミックファイバーブランケットの嵩密度が、ブロック状態でのアルミナファイバーブランケットの嵩密度の１．１倍以上となるように、ブロックを作製する。
【００５４】
本発明の最良の実施形態の無機繊維ブロックは、アルミナファイバーブランケットとセラミックファイバーブランケットを交互に積層して積層体を形成し、これを圧縮してブロックを作製しているので、ブロックの状態で、そのブロックを構成する個々のブランケットに着目したとき、セラミックファイバーブランケットの嵩密度が、アルミナファイバーブランケットの１．１倍以上の嵩密度となるように圧縮されていると、ブロック中のセラミックファイバーブランケットの部分の加熱収縮による縮みに起因する凹みを抑制するのに効果的である。さらに、得られるブロックの耐食性を増大させるのに効果的である。
【００５５】
このように、本発明の最良の実施形態では、セラミックファイバーブランケットおよびアルミナファイバーブランケットを交互に積層した積層体を圧縮して得られる無機繊維ブロックにおいて、ブロックの状態としたときのブランケットの圧縮率と、ブロックの状態におけるブランケットの嵩密度を最適化することが、得られるブロックに優れた特性を発現させるための重要な特徴のひとつとなっている。
【００５６】
アルミナファイバーブランケットは、セラミックファイバーブランケットに比べて、耐熱性に加え、復元力にも優れている。復元力を評価する指標のひとつとして、復元率が挙げられる。復元率は以下のように定義される。
【００５７】
復元率（％）＝（（ｂ−ａ）／ａ）×１００
ここで、ａは、ブランケットを３０％圧縮したときの厚さ、ｂは、ブランケットを３０％圧縮した状態で、所定の温度で２４時間加熱した後、圧縮を解放したときのブランケットの厚さである。
【００５８】
ブロックの素材となるブランケットの復元率を測定した結果、Ａｌ２Ｏ３成分４８重量％のセラミックファイバーブランケットの１０００℃における復元率は０％であった。これに対して、Ａｌ２Ｏ３成分７２重量％のアルミナファイバーブランケットの１０００℃における復元率は１４０％であった。
【００５９】
それぞれのブランケットの復元率の値が示すように、アルミナファイバーブランケットの復元力は、セラミックファイバーブランケットの復元力よりもはるかに大きい。したがって、アルミナファイバーブランケットとセラミックファイバーブランケットを交互に積層し、ブロックの素材となっているブランケットが最適な圧縮率、嵩密度となるようにブロックを作製することにより、ブロック中のアルミナファイバーブランケットが、ブロック中のセラミックファイバーブランケットを強固に保持固定するようになり、結果として、ブロック中のセラミックファイバーブランケットの加熱による凹みが抑制されると考えることができる。
【００６０】
このような観点から、本発明の最良の実施形態の無機繊維ブロックにおいては、上記の特徴の他に、無機繊維ブロックを構成するブランケット積層体の積層方向の両端面をアルミナファイバーブランケットとすることがより好適である。
【００６１】
ブロックの状態のときの、セラミックファイバーブランケットおよびアルミナファイバーブランケットそれぞれの圧縮率および嵩密度は、ブロックの素材として使用するそれぞれのブランケットの密度および厚さ、積層体を構成するブランケットのそれぞれの枚数、得られるブロック全体として見た場合の圧縮率に依存する。ブロックを形成したときのアルミナファイバーブランケットの圧縮率が、ブロックを形成したときのセラミックファイバーブランケットの圧縮率の１．２倍以上となるようにするためには、または、ブロックの状態でのセラミックファイバーブランケットの嵩密度が、ブロックの状態でのアルミナファイバーブランケットの嵩密度の１．１倍以上になるようにするためには、例えば、アルミナファイバーブランケットの密度および厚さを、それぞれ、６０〜１３０ｋｇ／ｍ３および１０〜３０ｍｍとし、積層体を構成するアルミナファイバーブランケットの使用枚数を７〜１０枚とし、セラミックファイバーブランケットの密度および厚さを、それぞれ、１２０〜１６０ｋｇ／ｍ３および１０〜３０ｍｍとし、積層体を構成するセラミックファイバーブランケットの使用枚数を６〜９枚とし、さらに、得られるブロック全体として見た場合の圧縮率を２０〜５０％とするのがより好適である。
【００６２】
また、より好ましくは、本発明に使用するセラミックファイバーのＡｌ２Ｏ３成分濃度を５０重量％以上とし、かつ、該セラミックファイバーのＮａ濃度を６００ｐｐｍ以下とする。セラミックファイバーにはＡｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２比が異なる種類のものが幾つか存在し、さらに、Ｃｒ２Ｏ３やＺｒＯ２成分等を含む種類のものが存在するが、その中から、特に、Ａｌ２Ｏ３成分が５０重量％以上のセラミックファイバーを使用すれば、最終的に得られる無機繊維ブロックの、セラミックファイバー部分の耐熱性がより増大し、その部分の加熱収縮による凹みを抑制するのにより効果がある。
【００６３】
さらに、本発明では、無機繊維ブロックを構成するブランケット積層体の積層方向の両端面がアルミナファイバーブランケットであるようにブロックを作製することが、より好ましい。アルミナファイバーブランケットは復元力に優れるため、炉壁に該無機繊維ブロックを施工した際、加熱によってブロックとブロックの間に生じ得る目地開きを抑制するのに有効である。
【００６４】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【００６５】
本発明に係る実施例および比較例を表１に示す。なお、表１に示す実施例および比較例のすべてにおいて、無機繊維ブロックを構成するブランケット積層体の積層方向の両端面が、アルミナファイバーブランケットとなるように無機繊維ブロックを作製した。
【表１】
【００６６】
実施例および比較例に係る無機繊維ブロックの評価方法を以下に示す。
【００６７】
得られる無機繊維ブロックにより炉壁内張を作製し、炉内を１３５０℃において１ヶ月月間保持した。その後、炉壁内張を構成するブロック間の目地開きを計測した。さらに、個々のブロック中のセラミックファイバー部分の凹みを計測した。
【００６８】
得られるブロックの耐食性は以下の方法によって評価した。まず、ブロックを５０×１００×１５０ｍｍに切り出し、その１００×１５０の面に、酸化鉄を主成分とするスケール５ｇおよびＮａ２ＣＯ３５ｇの混合物を５０×７５ｍｍの大きさに均一に載せ、１３５０℃で２４時間加熱する。加熱後、ブロックを半切し、切断面を観察して、侵食厚さを測定した。
【表２】
【実施例１】
【００６９】
実施例１は、密度７５ｋｇ／ｍ３、厚さが３０ｍｍのアルミナファイバーブランケット７枚と、表２のＡに示される化学組成を有し、１０５０℃で１５分間加熱処理された、密度１６０ｋｇ／ｍ３、厚さ３０ｍｍのセラミックファイバーブランケット６枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は２３％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは２１ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは２５ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は３０％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は１７％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．８となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１１０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１９０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．７となる。得られたブロックは、加熱後も、目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【実施例２】
【００７０】
実施例２は、密度１００ｋｇ／ｍ３、厚さが３０ｍｍのアルミナファイバーブランケット７枚と、表２のＡに示される化学組成を有し、１０５０℃で１５分間加熱処理された、密度１６０ｋｇ／ｍ３、厚さ３０ｍｍのセラミックファイバーブランケット６枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は２３％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは２２ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは２４ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は２７％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は２０％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．３となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１４０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は２００ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．４となる。得られたブロックは、加熱後も、目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【実施例３】
【００７１】
実施例３は、密度１００ｋｇ／ｍ３、厚さが２５ｍｍのアルミナファイバーブランケット８枚と、表２のＡに示される化学組成を有し、１０００℃で１５分間加熱処理された、密度１４０ｋｇ／ｍ３、厚さ２５ｍｍのセラミックファイバーブランケット７枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は２０％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは１９ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは２１ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は２４％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は１６％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．５となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１３０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１７０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．３となる。得られたブロックは、加熱後も、目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【実施例４】
【００７２】
実施例４は、密度１００ｋｇ／ｍ３、厚さが２０ｍｍのアルミナファイバーブランケット１０枚と、表２のＢに示される化学組成を有し、１０００℃で１５分間加熱処理された、密度１６０ｋｇ／ｍ３、厚さ２０ｍｍのセラミックファイバーブランケット９枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は２１％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは１５ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは１７ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は２５％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は１５％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．７となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１３０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１９０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．５となる。得られたブロックは、加熱後も、目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【実施例５】
【００７３】
実施例５は、密度６０ｋｇ／ｍ３、厚さが４０ｍｍのアルミナファイバーブランケット８枚と、表２Ｂに示される化学組成を有し、１１００℃で１５分間加熱処理された、密度１２０ｋｇ／ｍ３、厚さ３０ｍｍのセラミックファイバーブランケット７枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は４３％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは２１ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは１９ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は４８％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は３７％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．３となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１１０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１９０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．７となる。得られたブロックは、加熱後も、目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【実施例６】
【００７４】
実施例６は、密度１３０ｋｇ／ｍ３、厚さが２５ｍｍのアルミナファイバーブランケット７枚と、表２のＡに示される化学組成を有し、１１００℃で１５分間加熱処理された、密度１３０ｋｇ／ｍ３、厚さ２５ｍｍのセラミックファイバーブランケット６枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるとように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は８％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは２３ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは２３ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は８％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は８％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．０となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１４０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１４０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．０となる。得られたブロックは、加熱後も目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【実施例７】
【００７５】
実施例７は、密度１００ｋｇ／ｍ３、厚さが２５ｍｍのアルミナファイバーブランケット８枚と、表２のＣに示される化学組成を有し、１０００℃で１５分間加熱処理された、密度１６０ｋｇ／ｍ３、厚さ２５ｍｍのセラミックファイバーブランケット７枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は２０％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは１９ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは２１ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は２４％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は１６％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．５となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１３０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１９０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．５となる。得られたブロックは、加熱後も目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【実施例８】
【００７６】
実施例８は、密度１００ｋｇ／ｍ３、厚さが２５ｍｍのアルミナファイバーブランケット８枚と、表２のＤに示される化学組成を有し、１０００℃で１５分加熱処理された、密度１３０ｋｇ／ｍ３、厚さ２５ｍｍのセラミックファイバーブランケット７枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は２０％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは１９ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは２１ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は２４％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は１６％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．５となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１３０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は、１５０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は、１．２となる。得られたブロックは、加熱後も目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【実施例９】
【００７７】
実施例９は、密度１３０ｋｇ／ｍ３、厚さが２５ｍｍのアルミナファイバーブランケット７枚と、表２のＤに示される化学組成を有し、１０００℃で１５分間加熱処理された、密度１３０ｋｇ／ｍ３、厚さ２５ｍｍのセラミックファイバーブランケット６枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は８％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは２３ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは２３ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は８％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は８％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．０となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１４０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１４０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．０となる。得られたブロックは、加熱後も目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが少なく、また、優れた耐食性を示した。
【比較例１】
【００７８】
比較例１は、密度１００ｋｇ／ｍ３、厚さが２５ｍｍのアルミナファイバーブランケット７枚と、表２のＡに示される化学組成を有し、加熱処理していない、密度１６０ｋｇ／ｍ３、厚さ２５ｍｍのセラミックファイバーブランケット６枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は８％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは２３ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは２３ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は８％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は８％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．０となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１１０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１７０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．５となる。得られたブロックは、加熱後、目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが大きく、また、耐食性に劣っていた。
【比較例２】
【００７９】
比較例２は、密度１００ｋｇ／ｍ３、厚さが２０ｍｍのアルミナファイバーブランケット１０枚と、表２のＢに示される化学組成を有し、加熱処理していない、密度１６０ｋｇ／ｍ３、厚さ２０ｍｍのセラミックファイバーブランケット９枚を交互に積層して得られた積層体を、積層方向の厚みが３００ｍｍとなるように圧縮して得られる無機繊維ブロックである（すなわち、ブロック全体としての圧縮率は２１％である）。このとき、得られたブロック中の個々のアルミナファイバーブランケットの厚みは１５ｍｍ、得られたブロック中の個々のセラミックファイバーブランケットの厚みは１７ｍｍとなった。圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの圧縮率を算出すると、アルミナファイバーブランケットの圧縮率は２５％、セラミックファイバーブランケットの圧縮率は１５％となり、アルミナファイバーブランケットの圧縮率／セラミックファイバーブランケットの圧縮率比は、１．７となる。また、圧縮前のブランケットの密度と、圧縮前後のブランケットの厚みの値から、ブロック中のブランケットの密度を算出すると、アルミナファイバーブランケットの密度は１３０ｋｇ／ｍ３、セラミックファイバーブランケットの密度は１９０ｋｇ／ｍ３となり、セラミックファイバーブランケットの密度／アルミナファイバーブランケットの密度比は１．５となる。得られたブロックは、加熱後、目地開きおよびブロック中のセラミックファイバーブランケット部分の凹みが大きく、また、耐食性に劣っていた。
【００８０】
なお、比較例２は特許文献１に開示される無機繊維ブロックに相当する。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の好適な実施例による無機繊維ブロックを示す斜視図。
【図２】従来の無機繊維ブロックを示す斜視図。
【符号の説明】
【００８２】
１ 本発明の無機繊維ブロック
２ アルミナファイバーブランケット
３ 一部が結晶化したセラミックファイバーブランケット
４ 従来の無機繊維ブロック
５ 通常の非晶質セラミックファイバーブランケット
６ 無機繊維ブロック炉内面における、非晶質セラミックファイバーブランケット部分の凹み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを積層して形成した積層体よりなる無機繊維ブロックにおいて、
（ａ）該積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成されており、
（ｂ）該セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなることを特徴とする無機繊維ブロック。
【請求項２】
セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを積層して形成した積層体よりなる無機繊維ブロックにおいて、
（ａ）該積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成されており、
（ｂ）該セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなり、
（ｃ）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックを構成するアルミナファイバーブランケットの圧縮率が、該積層体を構成するセラミックファイバーブランケットの圧縮率の１．２倍以上であることを特徴とする無機繊維ブロック。
【請求項３】
セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを積層して形成した積層体よりなる無機繊維ブロックにおいて、
（ａ）該積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成されており、
（ｂ）該セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなり、
（ｄ）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックの状態のときのセラミックファイバーブランケットの嵩密度が、該ブロックの状態のときのアルミナファイバーブランケットの嵩密度の１．１倍以上であることを特徴とする無機繊維ブロック。
【請求項４】
セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを積層して形成した積層体よりなる無機繊維ブロックにおいて、
（ａ）該積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成されており、
（ｂ）該セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなり、
（ｃ）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックを構成するアルミナファイバーブランケットの圧縮率が、該積層体を構成するセラミックファイバーブランケットの圧縮率の１．２倍以上であり、
（ｄ）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックの状態のときのセラミックファイバーブランケットの嵩密度が、該ブロックの状態のときのアルミナファイバーブランケットの嵩密度の１．１倍以上であることを特徴とする無機繊維ブロック。
【請求項５】
セラミックファイバーブランケットのＮａ濃度が６００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無機繊維ブロック。
【請求項６】
セラミックファイバーブランケットのＡｌ２Ｏ３成分濃度が５０重量％以上であり、Ｎａ濃度が６００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無機繊維ブロック。
【請求項７】
無機繊維ブロックを構成するブランケット積層体の積層方向の両端面がアルミナファイバーブランケットであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の無機繊維ブロック。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の無機繊維ブロックを１種類以上用いて形成したことを特徴とする断熱構造体。
【請求項１】
セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを積層して形成した積層体よりなる無機繊維ブロックにおいて、
（ａ）該積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成されており、
（ｂ）該セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなることを特徴とする無機繊維ブロック。
【請求項２】
セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを積層して形成した積層体よりなる無機繊維ブロックにおいて、
（ａ）該積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成されており、
（ｂ）該セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなり、
（ｃ）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックを構成するアルミナファイバーブランケットの圧縮率が、該積層体を構成するセラミックファイバーブランケットの圧縮率の１．２倍以上であることを特徴とする無機繊維ブロック。
【請求項３】
セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを積層して形成した積層体よりなる無機繊維ブロックにおいて、
（ａ）該積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成されており、
（ｂ）該セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなり、
（ｄ）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックの状態のときのセラミックファイバーブランケットの嵩密度が、該ブロックの状態のときのアルミナファイバーブランケットの嵩密度の１．１倍以上であることを特徴とする無機繊維ブロック。
【請求項４】
セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを積層して形成した積層体よりなる無機繊維ブロックにおいて、
（ａ）該積層体は、セラミックファイバーブランケットおよび多結晶質アルミナファイバーブランケットを交互に積層したものを圧縮して形成されており、
（ｂ）該セラミックファイバーブランケットは、非晶質のセラミックファイバーを加熱することによってその一部を結晶化させたセラミックファイバーよりなり、
（ｃ）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックを構成するアルミナファイバーブランケットの圧縮率が、該積層体を構成するセラミックファイバーブランケットの圧縮率の１．２倍以上であり、
（ｄ）積層体を２０％以上圧縮して形成されたブロックの状態のときのセラミックファイバーブランケットの嵩密度が、該ブロックの状態のときのアルミナファイバーブランケットの嵩密度の１．１倍以上であることを特徴とする無機繊維ブロック。
【請求項５】
セラミックファイバーブランケットのＮａ濃度が６００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無機繊維ブロック。
【請求項６】
セラミックファイバーブランケットのＡｌ２Ｏ３成分濃度が５０重量％以上であり、Ｎａ濃度が６００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無機繊維ブロック。
【請求項７】
無機繊維ブロックを構成するブランケット積層体の積層方向の両端面がアルミナファイバーブランケットであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の無機繊維ブロック。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の無機繊維ブロックを１種類以上用いて形成したことを特徴とする断熱構造体。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−７６０１５（Ｐ２００６−７６０１５Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２５９７０８（Ｐ２００４−２５９７０８）
【出願日】平成１６年９月７日（２００４．９．７）
【出願人】（０００２２１２３６）サンゴバン・ティーエム株式会社 (7)
【出願人】（０００１２６６０９）株式会社エーアンドエーマテリアル (99)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月７日（２００４．９．７）
【出願人】（０００２２１２３６）サンゴバン・ティーエム株式会社 (7)
【出願人】（０００１２６６０９）株式会社エーアンドエーマテリアル (99)
【Ｆターム（参考）】
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