JPH0225873B2

JPH0225873B2 -

Info

Publication number: JPH0225873B2
Application number: JP59102210A
Authority: JP
Inventors: Hajime Asami; Hiroyuki Asakura; Yoichi Mori
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1984-05-21
Filing date: 1984-05-21
Publication date: 1990-06-06
Also published as: JPS60246253A

Description

【発明の詳細な説明】

発明の背景〔発明の技術分野〕本発明は、アルミナ、シリカ、ジルコニアなど
の繊維質耐火材の製造方法に関する。〔先行技術〕繊維質耐火材、例えば耐火性繊維質ボードは、
従来、加熱溶融紡糸したセラミツクフアイバー、
冷間紡糸後の焼成によりつくられたアルミナフア
イバーなどの耐火繊維に、無機バインダーを添加
し、これを抄造成形した後に加熱して製造されて
いる。例えば、シリカタイルは、シリカ繊維とアルミ
ノボロシリケート繊維の混合物にバインダーを添
加し、これを抄造成形して乾燥し、乾燥成形体を
焼成して製造される。しかしながら、この方法で
は、耐火繊維を製造する際に多量のエネルギーを
要すると共に成形乾燥されたタイル素地を焼成す
る際にも多くのエネルギーを必要とするために、
最終製品に至るまでに多大の燃料を消費しなくて
はならないという問題点がある。また、アルミナ系繊維質ボードは、冷間紡糸し
て得た繊維前駆体を1000℃以上の温度で焼成して
つくつたアルミナ繊維に無機バインダーを添加・
成形し、これを乾燥処理することにより、もしく
はこれを再度焼成してアルミナ繊維間をバインダ
ーにより焼結することにより製造される。しかし
ながら、この方法も耐火繊維の製造時に焼成エネ
ルギーを、さらにボードの製造時の焼成エネルギ
ーを必要とするために、主に二度にわたつて多量
の燃料を消費しなくてはならないという問題点が
ある。したがつて、従来法では、安価なボードが
得難かつた。さらに、完全に焼成された耐火繊
維、例えばアルミナ繊維は、その焼結活性が乏し
いために、バインダーと成形してこれを焼結して
も最終製品のアルミナボードの強度が低いという
問題点がある。発明の概要〔発明の目的〕本発明は上述の事情に鑑みなされたものであ
り、その目的とするところは繊維質耐火材の製造
において要する全体のエネルギー消費が少なく、
しかも最終製品である繊維質耐火材の強度を高め
ることのできる繊維質耐火材の製造方法を提供す
ることである。〔発明の構成〕本発明者らは、繊維質耐火材の製造に際して、
既にでき上つた耐火繊維を用いるのではなく、焼
成処理により耐火繊維に変化する繊維前駆体（プ
リカーサー）を使用すれば、本発明の目的を達成
するのに有効であることを見い出し、本発明を完
成するに至つた。すなわち、本発明の繊維質耐火材の製造方法は
焼成により耐火繊維に変化する繊維前駆体と無機
バインダーとから成る成形体を焼成して、前駆体
の耐火繊維化と繊維間の焼結とを行なわしめるこ
とを特徴とするものである。〔発明の効果〕本発明により次の効果が得られる。 (a) 耐火繊維化するための焼成エネルギーと、成
形体中の繊維間を焼結させるためのエネルギー
とが別々に消費されるのではなく、耐火繊維化
と繊維間焼結とが成形体中で同時にもしくは逐
時的に行なわれるために、従来の方法に比べて
大幅にエネルギー消費を低減することができ、
したがつて、安価な繊維質耐火材を製造するこ
とができる。 (b) 完全に耐火繊維化されたものを使用するので
はなく、未焼成の繊維前駆体を用いその焼結活
性が高いために、繊維間の焼結が容易かつ強固
に起こり、したがつて、強固な繊維質耐火材を
得ることができる。〔発明の具体的説明〕本発明において使用される繊維前駆体は、それ
を焼成処理することにより耐火繊維に変化するも
のである。繊維前駆体は、例えば、米国特許第
4277269号明細書、および特公昭55−36726号公報
に記載されている方法により製造されうる。前者
の方法は、0.3〜1.5mmの穴を有する中空回転円盤
内に繊維前駆体形成用溶液を導入し、この円盤を
回転させることにより繊維状の前駆体を得ること
からなる。また、後者の方法は繊維前駆体形成用
溶液を１個またはそれ以上の開孔部を通じて空気
流中に押出して前駆体を形成することからなる。
この他に、繊維前駆体形成用粘稠液の表面からこ
の粘稠液を曳糸して流体流中に一次繊維前駆体を
形成し、一次繊維前駆体を流体圧によりさらに延
伸させて二次繊維前駆体を得ることからなる方法
もある。本発明における繊維前駆体形成の溶液もしくは
粘稠液には、加熱焼成により金属酸化物に変化す
る金属塩の溶液、アルミナ、シリカ、ジルコニ
ア、マグネシアなどの耐火物または鉄、チタン、
クロムなどの金属粉の分散液、ポリカルボシラン
の粘稠液およびこれらの混合物などがある。前記金属塩としては、例えば、アルミニウム、
鉄、ジルコニウム、チタン、ベリリウム、クロ
ム、マグネシウム、イツトリウムなどの塩化物、
硫酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸
塩、その他アルカン酸塩、塩基性アルカン酸塩、
乳酸塩、ケイ酸塩、およびこれらの混合物などが
ある。前記分散液調製に用いられる分散質としては、
例えば、通常の耐火れんがに使用されるようなア
ルミナ、シリカ、ジルコニア、マグネシアなどの
耐火物の超微粉、鉄、チタン、クロムなどの金属
粉、コロイダルシリカ、コロイダルジルコニア、
アルミナゾルなどがある。本発明において、繊維前駆体形成用の溶液また
は粘稠液は、前記の金属塩および分散質の併用ま
たは各々の単独で調製される。通常、これら金属
塩および分散質は固体状もしくは粉末状であるの
で、これらを溶解もしくは分散させる。この媒体
として、水；ヘキサン、石油ベンジンなどの炭化
水素；ハロゲン化炭化水素；一価アルコール；フ
エノール；エーテル；エステル；多価アルコール
とそのエーテルもしくはエステル；アルデヒト；
アセタール；ケトン；含窒素化合物（ニトロ化合
物、アミド、アミン）；含硫黄化合物（ジメチル
スルホキシドなど）；およびこれらの混合物があ
る。また、繊維前駆体形成用の溶液もしくは粘稠液
の調製に際し、その粘度を調整するために、粘性
付与剤（糊剤）もしくは希釈剤を添加することが
できる。本発明において使用できる粘性付与剤と
しては、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリビ
ニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリ酢酸ビニ
ルなどの合成高分子；メチルセルロース、カルボ
キシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロ
ース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシ
エチルセルロース、リン酸セルロースなどのセル
ロース誘導体；デンプンおよびその誘導体；ペク
チン、アルギン酸ナトリウム、カンテンなどの動
植物粘質物などがある。粘性付与剤および希釈剤
の添加量は、目的とする繊維前駆体の長さ、直
径、強度などにより適宜変更されうる。さらに、
この調製に際し、各種の性能を繊維前駆体とそれ
の焼成より得られた耐火繊維とに付与するために
種々の補助剤を添加しうることはいうまでもな
い。本発明に使用される無機バインダーは、成形体
中の繊維を相互に焼結しようとするものである。
そのバインダーの例として、塩基性塩化アルミニ
ウム〔Al（OH）_xCl_y〕、塩化アルミニウム、塩化
ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、コロイダルシ
リカ、コロイダルアルミナ、コロイダルジルコニ
ア、アミンシリケートなどがある。使用するバイ
ンダーの選択は、例えば、目的とする繊維質耐火
材の品質などを考慮して決めることができる。す
なわち、ジルコニアの純度の高い繊維質耐火材を
製造しようとする場合、ジルコニア質繊維前駆体
に塩化ジルコニウムおよび（または）酢酸ジルコ
ニウムを添加することが望ましい。また、アルミ
ナ質の繊維質耐火材を製造しようとする場合、コ
ロイダルアルミナ、塩基性塩化アルミニウムまた
は塩化アルミニウムを選択する必要がある。成形
体を調製するにあたつて、繊維前駆体に添加する
無機バインダーの量は、固形分として繊維前駆体
100重量部に対して５〜70重量部、好ましくは20
〜50重量部である。これは、添加量が５重量部未
満では最終製品の繊維質耐火材に十分な強度を付
与することができず、他方70重量部を超えると焼
結過多となつて最終製品の軽量性を損うからであ
る。本発明において成形体を調整するにあたつて、
繊維前駆体および無機バインダーの以外に、通常
の耐火物粉末、例えばシリカ、アルミナ、ジルコ
ニア等の粉末を添加して、複合材とすることもで
きる。さらに、この調製するにあたつて最終製品
の耐火材に各種の性能を付与するために種々の補
助剤を添加しうる。繊維前駆体と無機バインダーとからなる成形体
の形成は、目的の繊維質耐火材の種類および形状
などに応じて種々の方式により実施されうる。例
えば、板状の繊維質耐火材、すなわち耐火繊維質
ボードを製造しようとする場合、抄造成形により
行なうことができる。所定量の繊維前駆体に無機
バインダーを抄造用媒体とを添加し、これを抄造
して板状の成形体を得ることができる。この抄造
に際して、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸など
を粘性付与剤として含む水不溶性繊維前駆体を用
いる場合は水を媒液とする抄造成形が可能である
が、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロ
ース、ポリエチレンオキシドなど水溶性有機粘性
付与剤を含む繊維前駆体を用いる場合はこの前駆
体に100〜200℃の乾燥処理を施して水不溶性にす
るか、もしくは抄造用媒液として灯油、重油など
の非水液を使用するべきである。この抄造成形の
他に、繊維前駆体の一定形状の集合体に無機バイ
ンダーを噴霧して、またその集合体をバインダー
液に浸漬などして、繊維前駆体と無機バインダー
とからなる成形体をつくることができる。成形体には、必要に応じて通常の乾燥処理が施
される。本発明において、繊維前駆体と無機バインダー
とからなる成形体の焼成は、その前駆体の耐火繊
維化と繊維間の焼結とを目的とする。焼成温度
は、所望する耐火材の材質などにより適宜選択さ
れる。耐火繊維化の最適温度と焼成の最適温度と
が同じ場合、その温度に加熱される。また、両者
の最適温度が異なる場合、それぞれの温度に逐次
的に加熱して行なうことができる。最終製品が、
例えばアルミナ質ボードであるとき900℃〜1500
℃に、シリカ質ボードであるとき600℃〜1000℃
に、ジルコニア質ボードであるとき1300℃〜1800
℃に加熱して成形体を焼成することができる。本発明の方法によつて製造された繊維質耐火材
は、各種工業窯炉の断熱ライニング材、金属溶融
炉、取鍋、タンデイツシユ等の蓋、過材、耐火
れんが熱スポーリング防止用熱緩衝材として、耐
火れんが表面に設置する材料、バーナータイル、
小型電気炉ライニング材等に使用される。〔例〕次に例を挙げて本発明を説明する。実施例１ 0.1μ以下のジルコニア粉末30重量部、酸塩化ジ
ルコニウム（オキシ塩化ジルコニウム、ZrOCl₂）
65重量部およびポリエチレンオキサイド５重量部
より水不溶性繊維前駆体（長さ５〜20mm、径２〜
5μ）を調整した。この繊維前駆体100重量部に濃
度50％の酸塩化ジルコニウム（ZrOCl₂）水溶液
80重量部を添加し、これを抄造成形して成形体を
得た。この成形体を100℃で24時間乾燥した。乾
燥成形体を1600℃で焼成してジルコニア系繊維質
ボードを製造した。得られたボードの特性を第１表に示す。比較例１従来法により、ジルコニア粉末および焼成ジル
コニア繊維に酸塩化ジルコニウム（ZrOCl₂）を
添加し、抄造成形して成形体を得、この成形体を
100℃で24時間乾燥した。乾燥成形体を1600℃で
焼成して従来のジルコニア系繊維質ボードを製造
した。得られたボードの特性を第１表に示す。実施例２塩基性塩化アルミニウム90重量部、0.05μ以下
のシリカ超微粉５重量部、およびポリ酢酸ビニル
５重量部より水不溶性繊維前駆体（長さ100〜200
mm、径７〜10μ）を調製した。この繊維前駆体
100重量部に濃度30％の塩基性塩化アルミニウム
水溶液120重量部を添加し、これを抄造成形して
成形体を得た。この成形体を100℃で24時間乾燥
した。乾燥成形体を1000℃で焼成してアルミナ系
繊維質ボードを製造した。得られたボードの特性を第１表に示す。比較例２従来法により、焼成アルミナ繊維に酸塩化ジル
コニウム（ZrOCl₂）を添加し、抄造成形して成
形体を得、この成形体を100℃で24時間乾燥した。
成形体を1000℃で焼成して従来のアルミナ系繊維
質ボードを製造した。得られたボードの特性を第１表に示す。

【表】上記の表より明らかなように、本発明の製造方
法により従来のボードに比べて軽量かつ強固な繊
維質ボードを得ることができる。実施例３ 0.1μ以下のジルコニア粉末30重量部、酸塩化ジ
ルコニウム（ZrOCl₂）65重量部、およびメチル
セルロース５重量部より水溶性繊維前駆体（長さ
１〜５mm、径２〜4μ）を調製した。この水溶性
繊維前駆体100重量部に酸塩化ジルコニウム
（ZrOCl₂）粉末40重量部および灯油50重量部を添
加し、これを抄造成形して成形体を得た。この成
形体を1600℃で焼成してジルコニア系繊維質ボー
ドを製造した。得られたボードは、嵩比重が0.4、
その曲げ強度が20Kg／cm²であり、前述した実施例
１のボードと略同等の特性を有するものであつ
た。

Claims

【特許請求の範囲】

１焼成により耐火繊維に変化する繊維前駆体と
無機バインダーとからなる成形体を焼成して、該
前駆体の耐火繊維化と繊維間の焼結とを行なわし
めることを特徴とする繊維質耐火材の製造方法。