無機繊維ブロック
【課題】安価なセラミックファイバーで作られていて、高温での収縮が少ない無機繊維ブロックを提供する。
【解決手段】無機繊維ブロックが、加熱処理により結晶化したセラミックファイバーを用いて形成されており、アルミナファイバーを含んでいない。
【解決手段】無機繊維ブロックが、加熱処理により結晶化したセラミックファイバーを用いて形成されており、アルミナファイバーを含んでいない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加熱処理したセラミック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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工業炉の内張り用耐火断熱材として無機繊維製品が多く使用されている。無機繊維製品のひとつに無機繊維ブロックがある。
【０００３】
炉の内張りに使用される無機繊維ブロックは、そのほとんどが次の２通りの方法で製造されている。１つは、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。もう１つは、細長いブランケットを葛折りにして積層体として、この積層体を圧縮しつつバンド締めや縫製によって所定の形状に固定する方法である。
【０００４】
ブランケットの材料としては、非晶質のセラミックファイバーや結晶質アルミナファイバーが使用されている。アルミナファイバーはセラミックファイバーよりも高温の炉に使用される。
【０００５】
一般に、無機繊維ブロックは高温で使用すると収縮する。収縮すると、ブロック間に隙間が発生し、その隙間から炉内の熱が外部に流れやすくなる。そのため、収縮はできるだけ防ぐ必要がある。
【０００６】
収縮を防ぐ対策として無機繊維ブロックの嵩密度を大きくすることが提案されている。例えば、特許第３４３２９９６号には嵩密度０．２２〜０．３０ｇ／ｃｍ３のセラミックファイバーを使用した無機繊維ブロックが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３４３２９９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、嵩密度を大きくすると、セラミックファイバーの割合が多くなるため、コストが高くなる。
【０００９】
また、アルミナファイバーは、高温においてセラミックファイバーよりも収縮が小さく、耐熱性に優れるが、セラミックファイバーよりもはるかに高価である。そのため、アルミナファイバーよりも安価なセラミックファイバーを使用し、嵩密度が０．２２ｇ／ｃｍ３以下で、高温での収縮が少ない無機繊維ブロックが要求されている。
【００１０】
本発明の目的は、安価なセラミックファイバーで作られていて、高温での収縮が少ない無機繊維ブロックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。
【００１２】
（１）加熱処理により結晶化したセラミックファイバーを用いて形成されていて、アルミナファイバーを含まない、無機繊維ブロック。
【００１３】
（２）加熱処理により結晶化したセラミックファイバーがブランケットの形に成形され、そのブランケットが圧縮、固定されて、無機繊維ブロックの形に形成されている前述の無機繊維ブロック。
【００１４】
（３）無機繊維ブロックが、工業炉内で断熱材として使用されるときに焼失する物質で固定されている、前述の無機繊維ブロック。
【００１５】
（４）無機繊維ブロックの嵩密度が０．２２ｇ／ｃｍ３以下である、前述の無機繊維ブロック。
【００１６】
（５）ブランケットの嵩密度が０．２２ｇ／ｃｍ３以下である、前述の無機繊維ブロック。
【００１７】
（６）ブランケットの厚さが３０ｍｍ以上である前述の無機繊維ブロック。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による無機繊維ブロックは、加熱による収縮率が小さく、耐熱性が高いため、従来のセラミックファイバーブロックに比較して、高温域において使用でき、アルミナファイバーブロックよりもはるかに安価に製造できる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の１つの実施形態によれば、無機繊維ブロックは、加熱処理により結晶化したセラミックファイバーを用いて形成されている。通常、セラミックファイバーは、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｃｒ２Ｏ３などを主成分とした非晶質繊維である。このセラミックファイバーは、加熱により、ムライトやクリストバライトなどの結晶を析出する。結晶の有無は、ＸＲＤ(Ｘ線回折装置)によって確認することができる。通常は少なくとも１０００℃で５分の加熱処理によって結晶が析出する。
【００２０】
工業炉の内張り用耐火断熱材として使用される前に、予め製造工程において結晶化したセラミックファイバーは、実際に使用する際の収縮が小さく耐熱性に優れる。
【００２１】
セラミックファイバーは、ニードリングなどの処理によってブランケット化されていると、取り扱いが容易となり、好ましい。
【００２２】
無機繊維ブロックはブランケットを圧縮、固定して製造される。固定方法は、通常用いられている種々の方法を採用できる。好ましくは、工業炉の内張り用耐火断熱材として使用される際に焼失する物質を用いて無機繊維ブロックを固定する。固定方法としては、例えば、有機系のバンドを使用して周囲を包装して固定する方法、木綿のような有機繊維糸を使用して縫製する方法、段ボール紙とゴムで固定する方法などがある。
【００２３】
無機繊維ブロックの嵩密度を０．２２ｇ／ｃｍ３以下とするためには、ブランケットの嵩密度を０．２２ｇ／ｃｍ３以下にするのが好ましい。ブランケットの嵩密度はニードリングの条件などにより任意に設定できる。
【００２４】
ただし、結晶化したセラミックファイバーブランケットを用いてブロックを作製する場合、ブランケットの厚みは厚いほうが好ましい。未加熱のセラミックファイバーや、アルミナファイバーのブランケットは厚さ２５ｍｍ以下でも問題ない。しかし、結晶化したセラミックファイバーは脆いために、厚さ３０ｍｍ以上でなければブロックとなりにくい。
【実施例１】
【００２５】
厚さ３３ｍｍ、嵩密度０．１３ｇ／ｃｍ３のアルミナシリカ系セラミックファイバーブランケットを１０００℃で１０分間加熱した。ＸＲＤによりムライトが析出していることを確認した。このブランケットを１３枚積層、圧縮し、木綿糸で縫製して嵩密度０．１７ｇ／ｃｍ３、３００×３００×３００ｍｍの無機繊維ブロックを作製した。この無機繊維ブロックを１２００℃で２４時間加熱した後、収縮率は０．６％であった。
【実施例２】
【００２６】
厚さ３３ｍｍ、嵩密度０．１５ｇ／ｃｍ３のアルミナシリカ系セラミックファイバーブランケットを１０００℃で１０分間加熱した。ＸＲＤによりムライトが析出していることを確認した。このブランケットを１２枚積層、圧縮し、木綿糸で縫製して嵩密度０．２０ｇ／ｃｍ３、３００×３００×３００ｍｍの無機繊維ブロックを作製した。この無機繊維ブロックを１２００℃で２４時間加熱した後、収縮率は０．４％であった。
【比較例】
【００２７】
加熱処理していないアルミナシリカ系セラミックファイバーブランケットを用いて実施例１と同様の手順により３００×３００×３００ｍｍ、嵩密度０．１７ｇ／ｃｍ３の無機繊維ブロックを作製した。この無機繊維ブロックを１２００℃で２４時間加熱した後、収縮率は２．１％であった。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加熱処理したセラミック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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工業炉の内張り用耐火断熱材として無機繊維製品が多く使用されている。無機繊維製品のひとつに無機繊維ブロックがある。
【０００３】
炉の内張りに使用される無機繊維ブロックは、そのほとんどが次の２通りの方法で製造されている。１つは、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。もう１つは、細長いブランケットを葛折りにして積層体として、この積層体を圧縮しつつバンド締めや縫製によって所定の形状に固定する方法である。
【０００４】
ブランケットの材料としては、非晶質のセラミックファイバーや結晶質アルミナファイバーが使用されている。アルミナファイバーはセラミックファイバーよりも高温の炉に使用される。
【０００５】
一般に、無機繊維ブロックは高温で使用すると収縮する。収縮すると、ブロック間に隙間が発生し、その隙間から炉内の熱が外部に流れやすくなる。そのため、収縮はできるだけ防ぐ必要がある。
【０００６】
収縮を防ぐ対策として無機繊維ブロックの嵩密度を大きくすることが提案されている。例えば、特許第３４３２９９６号には嵩密度０．２２〜０．３０ｇ／ｃｍ３のセラミックファイバーを使用した無機繊維ブロックが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３４３２９９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、嵩密度を大きくすると、セラミックファイバーの割合が多くなるため、コストが高くなる。
【０００９】
また、アルミナファイバーは、高温においてセラミックファイバーよりも収縮が小さく、耐熱性に優れるが、セラミックファイバーよりもはるかに高価である。そのため、アルミナファイバーよりも安価なセラミックファイバーを使用し、嵩密度が０．２２ｇ／ｃｍ３以下で、高温での収縮が少ない無機繊維ブロックが要求されている。
【００１０】
本発明の目的は、安価なセラミックファイバーで作られていて、高温での収縮が少ない無機繊維ブロックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。
【００１２】
（１）加熱処理により結晶化したセラミックファイバーを用いて形成されていて、アルミナファイバーを含まない、無機繊維ブロック。
【００１３】
（２）加熱処理により結晶化したセラミックファイバーがブランケットの形に成形され、そのブランケットが圧縮、固定されて、無機繊維ブロックの形に形成されている前述の無機繊維ブロック。
【００１４】
（３）無機繊維ブロックが、工業炉内で断熱材として使用されるときに焼失する物質で固定されている、前述の無機繊維ブロック。
【００１５】
（４）無機繊維ブロックの嵩密度が０．２２ｇ／ｃｍ３以下である、前述の無機繊維ブロック。
【００１６】
（５）ブランケットの嵩密度が０．２２ｇ／ｃｍ３以下である、前述の無機繊維ブロック。
【００１７】
（６）ブランケットの厚さが３０ｍｍ以上である前述の無機繊維ブロック。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による無機繊維ブロックは、加熱による収縮率が小さく、耐熱性が高いため、従来のセラミックファイバーブロックに比較して、高温域において使用でき、アルミナファイバーブロックよりもはるかに安価に製造できる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の１つの実施形態によれば、無機繊維ブロックは、加熱処理により結晶化したセラミックファイバーを用いて形成されている。通常、セラミックファイバーは、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｃｒ２Ｏ３などを主成分とした非晶質繊維である。このセラミックファイバーは、加熱により、ムライトやクリストバライトなどの結晶を析出する。結晶の有無は、ＸＲＤ(Ｘ線回折装置)によって確認することができる。通常は少なくとも１０００℃で５分の加熱処理によって結晶が析出する。
【００２０】
工業炉の内張り用耐火断熱材として使用される前に、予め製造工程において結晶化したセラミックファイバーは、実際に使用する際の収縮が小さく耐熱性に優れる。
【００２１】
セラミックファイバーは、ニードリングなどの処理によってブランケット化されていると、取り扱いが容易となり、好ましい。
【００２２】
無機繊維ブロックはブランケットを圧縮、固定して製造される。固定方法は、通常用いられている種々の方法を採用できる。好ましくは、工業炉の内張り用耐火断熱材として使用される際に焼失する物質を用いて無機繊維ブロックを固定する。固定方法としては、例えば、有機系のバンドを使用して周囲を包装して固定する方法、木綿のような有機繊維糸を使用して縫製する方法、段ボール紙とゴムで固定する方法などがある。
【００２３】
無機繊維ブロックの嵩密度を０．２２ｇ／ｃｍ３以下とするためには、ブランケットの嵩密度を０．２２ｇ／ｃｍ３以下にするのが好ましい。ブランケットの嵩密度はニードリングの条件などにより任意に設定できる。
【００２４】
ただし、結晶化したセラミックファイバーブランケットを用いてブロックを作製する場合、ブランケットの厚みは厚いほうが好ましい。未加熱のセラミックファイバーや、アルミナファイバーのブランケットは厚さ２５ｍｍ以下でも問題ない。しかし、結晶化したセラミックファイバーは脆いために、厚さ３０ｍｍ以上でなければブロックとなりにくい。
【実施例１】
【００２５】
厚さ３３ｍｍ、嵩密度０．１３ｇ／ｃｍ３のアルミナシリカ系セラミックファイバーブランケットを１０００℃で１０分間加熱した。ＸＲＤによりムライトが析出していることを確認した。このブランケットを１３枚積層、圧縮し、木綿糸で縫製して嵩密度０．１７ｇ／ｃｍ３、３００×３００×３００ｍｍの無機繊維ブロックを作製した。この無機繊維ブロックを１２００℃で２４時間加熱した後、収縮率は０．６％であった。
【実施例２】
【００２６】
厚さ３３ｍｍ、嵩密度０．１５ｇ／ｃｍ３のアルミナシリカ系セラミックファイバーブランケットを１０００℃で１０分間加熱した。ＸＲＤによりムライトが析出していることを確認した。このブランケットを１２枚積層、圧縮し、木綿糸で縫製して嵩密度０．２０ｇ／ｃｍ３、３００×３００×３００ｍｍの無機繊維ブロックを作製した。この無機繊維ブロックを１２００℃で２４時間加熱した後、収縮率は０．４％であった。
【比較例】
【００２７】
加熱処理していないアルミナシリカ系セラミックファイバーブランケットを用いて実施例１と同様の手順により３００×３００×３００ｍｍ、嵩密度０．１７ｇ／ｃｍ３の無機繊維ブロックを作製した。この無機繊維ブロックを１２００℃で２４時間加熱した後、収縮率は２．１％であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱処理により結晶化したセラミックファイバーを用いて形成されていて、アルミナファイバーを含まない、無機繊維ブロック。
【請求項２】
加熱処理により結晶化したセラミックファイバーがブランケットの形に成形され、そのブランケットが圧縮、固定されて、無機繊維ブロックの形に形成されている請求項１に記載の無機繊維ブロック。
【請求項３】
無機繊維ブロックが、工業炉内で断熱材として使用されるときに焼失する物質で固定されている、請求項１又は２に記載の無機繊維ブロック。
【請求項４】
無機繊維ブロックの嵩密度が０．２２ｇ／ｃｍ３以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の無機繊維ブロック。
【請求項５】
ブランケットの嵩密度が０．２２ｇ／ｃｍ３以下である、請求項２に記載の無機繊維ブロック。
【請求項６】
ブランケットの厚さが３０ｍｍ以上である、請求項２又は５に記載の無機繊維ブロック。
【請求項１】
加熱処理により結晶化したセラミックファイバーを用いて形成されていて、アルミナファイバーを含まない、無機繊維ブロック。
【請求項２】
加熱処理により結晶化したセラミックファイバーがブランケットの形に成形され、そのブランケットが圧縮、固定されて、無機繊維ブロックの形に形成されている請求項１に記載の無機繊維ブロック。
【請求項３】
無機繊維ブロックが、工業炉内で断熱材として使用されるときに焼失する物質で固定されている、請求項１又は２に記載の無機繊維ブロック。
【請求項４】
無機繊維ブロックの嵩密度が０．２２ｇ／ｃｍ３以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の無機繊維ブロック。
【請求項５】
ブランケットの嵩密度が０．２２ｇ／ｃｍ３以下である、請求項２に記載の無機繊維ブロック。
【請求項６】
ブランケットの厚さが３０ｍｍ以上である、請求項２又は５に記載の無機繊維ブロック。
【公開番号】特開２０１１−９３７３２（Ｐ２０１１−９３７３２Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４７８５２（Ｐ２００９−２４７８５２）
【出願日】平成２１年１０月２８日（２００９．１０．２８）
【出願人】（５０６２０１５２９）株式会社ＩＴＭ (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２８日（２００９．１０．２８）
【出願人】（５０６２０１５２９）株式会社ＩＴＭ (4)
【Ｆターム（参考）】
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