絕熱材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及絕熱材料，特別是設(shè)及包括MgAl2〇4的多孔燒結(jié)體、且在1000 CW上的 溫度范圍具有優(yōu)異絕熱性的絕熱材料。目P，本發(fā)明設(shè)及包含尖晶石質(zhì)多孔燒結(jié)體的絕熱材 料。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為在IOOCTCW上的高溫范圍下熱導(dǎo)率的上升得W抑制、耐熱性也優(yōu)異的絕熱材 料的材料，儀氧尖晶石的陶瓷多孔體受到重視。
[0003] 在日本特開2012-229139號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)和日本特開2013-209278號(hào)公報(bào)(專 利文獻(xiàn)2)中，公開了 ：具有規(guī)定的氣孔徑分布的尖晶石質(zhì)陶瓷多孔體能夠抑制傳導(dǎo)傳熱及 福射傳熱，由此可W用作在1000 CW上的高溫下耐熱性也優(yōu)異的絕熱材料。
[0004] 然而，上述的專利文獻(xiàn)1、2中所述的尖晶石質(zhì)陶瓷多孔體，在比W往還高溫的 IOOCTCW上具有低的導(dǎo)熱性和良好的耐熱性，但是因?yàn)闅饪茁矢?，所W強(qiáng)度不足。
[0005] 為了使強(qiáng)度提高，一般采用降低氣孔率、提高堆積比重化U化specificgravity) 的手法。但是，專利文獻(xiàn)1、2中所述的絕熱材料中，僅僅降低氣孔率，則熱導(dǎo)率會(huì)上升，且堆 積比重也升高，因此并不能充分滿足低熱導(dǎo)率且輕便易處理的絕熱材料運(yùn)樣的要求。
[0006] 另一方面，近年來(lái)傾向于要求在l〇〇〇°CW上的高溫范圍也能抑制熱導(dǎo)率上升，且 輕量、高強(qiáng)度的絕熱材料。
[0007] 作為輕量、高強(qiáng)度的絕熱材料的例子，已知包含由多孔體形成的絕熱材料和含纖 維的材料的復(fù)合材料。
[0008] 例如，在日本特開平10-226582號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中，作為在超過(guò)約1500°C的溫 度范圍可W使用、且可通過(guò)簡(jiǎn)易的方法制造的機(jī)械特性及耐熱性優(yōu)異的多層絕熱材料，記 載了運(yùn)樣的發(fā)明：由下列（A)、（B)及（C)S層構(gòu)成；（A)含有75~95重量％莫來(lái)石纖維及 5~25重量％二氧化娃纖維的絕熱層，（B)中間層，（C)含有15~35重量％莫來(lái)石纖維及 65~85重量％二氧化娃纖維的絕熱層，且具有固定該纖維的交纏點(diǎn)的玻璃狀棚化合物，呈 =維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多層絕熱材料。
[0009] 專利文獻(xiàn)3所述的發(fā)明中，在嘗試適用專利文獻(xiàn)1、2中所述的尖晶石質(zhì)陶瓷多孔 體時(shí)，在維持在高溫下的優(yōu)異絕熱性的狀態(tài)下，若要確保高強(qiáng)度，則重量變重，且操作的容 易程度即施工時(shí)的操作性也不充分。另外，重量變重則使得容積比熱變大，絕熱材料的溫度 上升所需要的熱量可能變大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明人為了解決如上述的技術(shù)課題，發(fā)現(xiàn)：一種絕熱材料，該絕熱材料包括 MgAl2〇4質(zhì)陶瓷燒結(jié)體，其氣孔率為85vol% W上且低于91vol%，孔徑0.8ym W上且低于 10 ym的氣孔在總氣孔容積中占lOvol% W上且40vol% W下，且孔徑0.0 l ym W上且低于 0.8ym的氣孔在總氣孔容積中占5vol%W上且lOvol%W下，所述絕熱材料維持在1000°C W上的高溫下也可W抑制熱導(dǎo)率增加運(yùn)樣的優(yōu)異的絕熱性，同時(shí)輕量性也優(yōu)異，從而在先 作為日本特愿2014-249484號(hào)提出申請(qǐng)。
[0011] 于是進(jìn)一步銳意研究，發(fā)現(xiàn)若在MgAl2〇4質(zhì)陶瓷燒結(jié)體中含有Si,則在高溫使用過(guò) 程中收縮增大(再加熱收縮增大)，不能得到低熱導(dǎo)率，不能得到良好的耐熱性，從而想到本 發(fā)明。另外，所述Si為在MgAl2〇4質(zhì)陶瓷燒結(jié)體中作為雜質(zhì)存在，或者包含于強(qiáng)化陶瓷燒結(jié) 體的陶瓷強(qiáng)化材料中。
[0012] 本發(fā)明鑒于上述技術(shù)課題，目的在于提供在1000°CW上的高溫下也可W抑制熱導(dǎo) 率增加運(yùn)樣的優(yōu)異的絕熱性得W維持，同時(shí)輕量性也優(yōu)異的絕熱材料。即本發(fā)明的目的在 于提供在高溫下的絕熱性優(yōu)異、且輕量而容積比熱小、操作性優(yōu)異的絕熱材料(復(fù)合絕熱材 料)。
[0013] 本發(fā)明的一個(gè)方案中設(shè)及的絕熱材料，其特征在于，包括氣孔率70vol%W上且低 于91vol%的多孔燒結(jié)體，孔徑0.8ymW上且低于10ym的氣孔在總氣孔容積中占lOvol% W上且70vol%W下，且孔徑0.OlJimW上且低于0.8Jim的氣孔在總氣孔容積中占5vol% W上且30vol%W下，所述多孔燒結(jié)體為由MgAl2〇4(尖晶石）原料和由無(wú)機(jī)材料形成的纖維 形成的燒結(jié)體，在l〇〇〇°CW上且1500°CW下的熱導(dǎo)率為0. 40W/(m'K)W下，相對(duì)于所述多 孔燒結(jié)體中的Mg,Si的重量比為0. 15W下。
[0014] 相對(duì)于所述多孔燒結(jié)體中的Mg,優(yōu)選所述Si的重量比為0.OOOlW下。
[0015] 所述絕熱材料優(yōu)選為，包括MgAl2〇4質(zhì)陶瓷燒結(jié)體，其氣孔率為85vol%W上且低于 91vol%，孔徑0.8JimW上且低于10Jim的氣孔在總氣孔容積中占lOvol%W上且40vol%W 下，且孔徑0.OlymW上且低于0.8ym的氣孔在總氣孔容積中占5vol%W上且lOvol%W 下。
[0016] 另外，所述絕熱材料優(yōu)選為，包括MgAl2〇4質(zhì)陶瓷多孔體，其氣孔率為70vol%W上 且低于85vol%，孔徑0.8JimW上且低于10Jim的氣孔在總氣孔容積中占40vol%W上且 70vol%W下，且孔徑0.OlymW上且低于0.8ym的氣孔在總氣孔容積中占lOvol%W上且 30vol%W下。
[0017] 運(yùn)樣本發(fā)明所設(shè)及的絕熱材料中，所述燒結(jié)體中Si相對(duì)于Mg的重量比為0. 15W 下，因此在1600°C的再加熱收縮小，可W維持規(guī)定的氣孔徑分布。目P，可W維持規(guī)定的氣孔 徑分布，可W得到低熱導(dǎo)率、良好的耐熱性。而且，若所述燒結(jié)體中Si相對(duì)于Mg的重量比 為0.OOOlW下，則可W使在1700°C下的再加熱收縮減小。
[0018] 所述無(wú)機(jī)材料優(yōu)選為陶瓷強(qiáng)化材料。并且所述陶瓷強(qiáng)化材料更優(yōu)選為陶瓷纖維。
[0019] 尚需說(shuō)明，陶瓷強(qiáng)化材料的添加量，W相對(duì)于陶瓷強(qiáng)化材料W外的固體成分的重 量比計(jì)為0. 5wt%W上且低于60wt%，更優(yōu)選為5wt%W上且50wt%W下。通過(guò)添加規(guī)定量的 二氧化娃含量5wt%W下的陶瓷強(qiáng)化材料，可W得到耐熱性?絕熱性優(yōu)異的絕熱材料。
[0020] 尚需說(shuō)明，所述絕熱材料在高溫下的熱導(dǎo)率越小，越能獲得優(yōu)異的絕熱效果，因此 在looorw上且1500°CW下的熱導(dǎo)率為0.40W/(m-K)W下。另外，關(guān)于所述絕熱材料中 的再加熱收縮，優(yōu)選在1600°C保持12小時(shí)時(shí)的收縮為2%W下，對(duì)于所述燒結(jié)體中Si相對(duì) 于Mg的重量比為0.OOOlW下的絕熱材料，優(yōu)選在1700°C保持12小時(shí)時(shí)的收縮為2%W下。
[0021] 本發(fā)明中所設(shè)及的絕熱材料，其特征在于，包括氣孔率70%W上的多孔燒結(jié)體，所 述多孔燒結(jié)體包括尖晶石燒結(jié)體和存在于所述尖晶石燒結(jié)體的至少一側(cè)的表面上的纖維 質(zhì)層，其中所述尖晶石燒結(jié)體由MgAl2〇4 (尖晶石)原料形成，所述纖維質(zhì)層由無(wú)機(jī)材料形成 的纖維形成，孔徑超過(guò)1000ym的氣孔在所述多孔燒結(jié)體的總氣孔中為lOvol%W下，孔徑 0. 8JimW上且低于10Jim的氣孔在孔徑1000JimW下的氣孔中占50vol%W上且80vol%W 下，且孔徑0.OlymW上且低于0. 8Jim的氣孔在孔徑1000JimW下的氣孔中占lOvol%W 上且30vol%W下，所述纖維質(zhì)層中的所述纖維中的二氧化娃成分為55wt%W下，在1000°C W上且1500°CW下的熱導(dǎo)率為0. 40W/(m?K)W下。
[0022] 目P，本發(fā)明中設(shè)及的絕熱材料，其特征在于，包括多孔燒結(jié)體和形成在所述多孔燒 結(jié)體的至少一個(gè)表面上的纖維質(zhì)層，所述多孔燒結(jié)體為由化學(xué)式XAI2O4構(gòu)成的尖晶石質(zhì)， 所述化學(xué)式中X為化、Fe、Mg、Ni及Mn中的任意種類，具體地說(shuō)，由化學(xué)式XAI2O4構(gòu)成的尖 晶石質(zhì)為MgAl2〇4,所述纖維質(zhì)層含有由無(wú)機(jī)材料形成的纖維的集合體，所述多孔燒結(jié)體中， 氣孔率為70%W上，孔徑超過(guò)1000 ym的氣孔在所述多孔燒結(jié)體中為總氣孔的lOvol%W 下，孔徑0.OlymW上且低于0. 8Jim的氣孔在孔徑1000JimW下的氣孔中占lOvol%W上 且30vol%W下，孔徑0. 8ymW上且低于10ym的氣孔在所述孔徑1000ymW下的氣孔中 占50vol%W上且80vol%W下，所述纖維質(zhì)層中的所述纖維中的二氧化娃成分為55wt%W 下，于1000°CW上且1500°CW下的熱導(dǎo)率為0.40W/(m?K)W下。
[0023] 通過(guò)具有該構(gòu)成，可W制成在高溫下的絕熱性優(yōu)異、并且輕量而容積比熱小、操作 性優(yōu)異的絕熱材料。
[0024] 本發(fā)明的一個(gè)方案中設(shè)及的絕熱材料，其特征在于，包括氣孔率85vol% W上且 低于91vol%的多孔燒結(jié)體，所述多孔燒結(jié)體由MgAl2〇4(尖晶石）原料和陶瓷纖維形成廟 MgAl2〇4(尖晶石)中包含陶瓷纖維)，孔徑0.8y m W上且低于10y m的氣孔在總氣孔容積中 占lOvol% W上且40vol% W下，且孔徑0.0 lJim W上且低于0.8Jim的氣孔在總氣孔容積中 占5vol% W上且lOvol% W下，在1000°C W上且1500°C W下的熱導(dǎo)率為0. 40W/(m .K) W下， 堆積比重為0.6W下。
[0025] 通過(guò)具有該構(gòu)成，在維持低熱導(dǎo)率的同時(shí)，可W提供輕量的絕熱材料。
[00%] 另外，由于越抑制在高溫下的熱導(dǎo)率的增加，越能夠獲得在高溫范圍也優(yōu)異的絕 熱效果，因此優(yōu)選在l〇〇〇°CW上且1500°CW下的熱導(dǎo)率不超過(guò)在20°CW上且1000°CW下 的熱導(dǎo)率的1.5倍。
[0027] 另外，本發(fā)明另外的方案中設(shè)及的絕熱材料，其特征在于，包括氣孔率70vol% W 上且低于85vol%的多孔燒結(jié)體，所述多孔燒結(jié)體由MgAl2〇4(尖晶石）原料和陶瓷纖維形成 廟MgAl2〇4(尖晶石）中包含陶瓷纖維)，孔徑0. 8ymW上且低于10ym的氣孔在總氣孔容 積中占40vol% W上且低于70vol%，且孔徑0.0 lJimW上且低于0. 8Jim的氣孔在總氣孔容 積中占lOvol% W上且低于30vol%，在1000°C W上且1500°C W下的熱導(dǎo)率不超過(guò)在20°C W 上且低于l〇〇〇°C的熱導(dǎo)率的1. 5倍。
[0028] 通過(guò)具有該構(gòu)成，輕量的同時(shí)，可W提供在高溫范圍的熱導(dǎo)率上升進(jìn)一步得W抑 制的絕熱材料。
[0029] 所述絕熱材料，由于在高溫下的熱導(dǎo)率越小，越能夠獲得優(yōu)異的絕熱效果，因此優(yōu) 選在1000°CW上且1500°CW下的熱導(dǎo)率為0. 40W/(m?K)W下，更優(yōu)選為0. 35W/(m?K) W下。
[0030] 另外，由于越抑制在高溫下的熱導(dǎo)率的增加，越能夠獲得在高溫范圍也優(yōu)異的絕 熱效果，因此優(yōu)選在l〇〇〇°CW上且1500°CW下的熱導(dǎo)率不超過(guò)在20°CW上且1000°CW下 的熱導(dǎo)率的1.2倍。
[0031] 本發(fā)明中所設(shè)及的絕熱材料，是在1000°CW上的高溫也可W抑制熱導(dǎo)率的增加而 保持優(yōu)異的絕熱性，同時(shí)輕便易處理的絕熱材料。而且，通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂撇煌讖降臍饪兹?積，可W根據(jù)用途將熱導(dǎo)率和輕量性最優(yōu)化，更為優(yōu)選。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，可W提供在高溫下的絕熱性優(yōu)異、且輕量而容積比熱小、操作性優(yōu)異 的絕熱材料。
【附圖說(shuō)明】
[0033] 圖1是表示本發(fā)明中所設(shè)及的實(shí)施例1~3及參考例1中，由水銀孔率計(jì)測(cè)得的 各多孔燒結(jié)體的氣孔徑分布的圖。
[0034] 圖2是表示本發(fā)明中所設(shè)及的實(shí)施例1、實(shí)施例1A、實(shí)施例2、實(shí)施例2A中，由水銀 孔率計(jì)測(cè)得的各多孔燒結(jié)體的氣孔徑分布的圖。
[0035] 圖3是，對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)方案中所設(shè)及的實(shí)施例及比較例中設(shè)及的各多孔燒結(jié) 體或者絕熱磚，表示溫度與熱導(dǎo)率的關(guān)系的圖表。
[0036] 圖