絕熱材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及包含MgAl204的多孔燒結(jié)體且1000°C以上的高溫下的絕熱性優(yōu)異的絕 熱材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 對絕熱材料要求熱傳導(dǎo)率小，通常使用玻璃纖維等纖維系絕熱材料、陶瓷多孔體 等松密度低的陶瓷等。對熱傳導(dǎo)率造成影響的導(dǎo)熱因子可分為固體導(dǎo)熱?氣體導(dǎo)熱?輻射 導(dǎo)熱來考慮。
[0003] 作為纖維系絕熱材料，例如在日本特開2009-299893號公報(專利文獻1)中記載 了包含填充有氣凝膠的纖維體的纖維系絕熱材料，其中將含有紅外線反射劑的絕熱層用多 孔性被覆層被覆，從而抑制輻射導(dǎo)熱。
[0004] 然而，這種絕熱材料的主成分為二氧化硅氣凝膠，其耐熱性低、在400°C以上的高 溫下的熱傳導(dǎo)率也不明確。
[0005] 另一方面，在陶瓷多孔體中，通過制成高孔隙度從而抑制固體導(dǎo)熱，使熱傳導(dǎo)率降 低。
[0006] 然而，在400°C以上的高溫下，輻射導(dǎo)熱導(dǎo)致的影響變大，因此對于用于在這種高 溫區(qū)域中使用的絕熱材料而言，一直以來進行的是添加氧化鋯、二氧化鈦等金屬氧化物、碳 化硅等輻射率高的材料來抑制輻射導(dǎo)熱。
[0007] 進而，本發(fā)明人等提出：具有規(guī)定的氣孔直徑分布的尖晶石質(zhì)陶瓷多孔體能夠抑 制固體導(dǎo)熱和輻射導(dǎo)熱，可以用作1000°c以上的高溫下的耐熱性也優(yōu)異的絕熱材料(例如 參照日本特開2012-229139號公報(專利文獻2)、日本特開2013-209278號公報(專利文獻 3))〇
[0008] 專利文獻2或3中公開了 ：具有規(guī)定的氣孔直徑分布的尖晶石質(zhì)陶瓷多孔體能夠 抑制傳導(dǎo)導(dǎo)熱和輻射導(dǎo)熱，由此可以用作l〇〇〇°C以上的高溫下的耐熱性也優(yōu)異的絕熱材料 等。
[0009] 然而，上述專利文獻2、3中記載的尖晶石質(zhì)陶瓷多孔體雖然可確認比以往溫度更 高的1000°C以上的耐熱性，但在其公開的范圍內(nèi)，耐熱溫度最高為1600°C，另外，壓縮強度 為0. 8MPa左右。
[0010] 近年來，還存在高性能的絕熱材料的需求，尋求即使在更高溫度即1800°C左右也 具有耐熱性、強度高且熱傳導(dǎo)率小、絕熱性得到保持的絕熱材料。即，例如即使是具有優(yōu)異 耐熱性、低熱傳導(dǎo)率的絕熱材料，也設(shè)想要求更充分強度的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明是鑒于上述技術(shù)課題而完成的發(fā)明，其目的在于，作為進一步提高了現(xiàn)有 絕熱材料特性的材料，提供即使為1800°c也具有優(yōu)異的耐熱性且強度高、即使為1000°C以 上的高溫熱傳導(dǎo)率的增加也受到抑制、優(yōu)異絕熱性得到保持的絕熱材料。即，本發(fā)明的目的 在于，提供即使為1000°c以上的高溫熱傳導(dǎo)率的增加也得到抑制、優(yōu)異的絕熱性得到保持 且能夠獲得更高強度的絕熱材料。
[0012] 本發(fā)明的絕熱材料的特征在于，其包含孔隙度為60%以上且不足73%的多孔燒結(jié) 體，所述多孔燒結(jié)體由MgAl204形成，孔徑為0. 8μm以上且不足10μm的氣孔占總氣孔容積 之中的30vol%以上且不足90vol%，并且，孔徑為0. 01μm以上且不足0. 8μm的氣孔占總氣 孔容積之中的lOvol%以上且不足60vol%，所述絕熱材料的20°C以上且1500°C以下的熱傳 導(dǎo)率為0. 45W/(m·K)以下，壓縮強度為2MPa以上。
[0013] 前述絕熱材料優(yōu)選的是，孔徑為0. 8μπι以上且不足10μπι的氣孔占總氣孔容積之 中的70vol%以上且不足90vol%，并且，孔徑為0. 01μπι以上且不足0. 8μπι的氣孔占總氣 孔容積之中的lOvol%以上且不足20vol%，所述絕熱材料的20°C以上且1500°C以下的熱傳 導(dǎo)率為0. 40W/ (ι?·Κ)以下，1000°C以上且1500°C以下的熱傳導(dǎo)率不超過20°C以上且不足 1000°C的熱傳導(dǎo)率的1.5倍。
[0014] 具備這種氣孔構(gòu)成的多孔燒結(jié)體作為即使為1000°C以上且1500°C以下的高溫熱 傳導(dǎo)率的增加也得到抑制、即使為1800°C耐熱性和壓縮強度也得到保持的絕熱材料是適合 的。
[0015] 前述絕熱材料的壓縮強度為2MPa以上。
[0016] 具有該程度的壓縮強度的絕熱材料在要求高溫下的高強度的用途中是適合的。
[0017] 前述絕熱材料的高溫下的熱傳導(dǎo)率越小，則越會得到優(yōu)異的絕熱效果，因此 1000°C以上且1500°C以下的熱傳導(dǎo)率為0.45W/ (Ι?·Κ)以下，優(yōu)選為0.40W/ (Ι?·Κ)以下。
[0018] 另外，高溫下的熱傳導(dǎo)率的增加越得到抑制，則在高溫區(qū)域中越能夠得到優(yōu)異的 絕熱效果，因此，l〇〇〇°C以上且1500°C以下的熱傳導(dǎo)率優(yōu)選不超過20°C以上且1000°C以下 的熱傳導(dǎo)率的1. 2倍。
[0019] 優(yōu)選的是，前述絕熱材料的孔徑為0. 8μπι以上且不足10μπι的氣孔占總氣孔容積 之中的30vol%以上且不足60vol%，并且，孔徑為0.01μπι以上且不足0.8μπι的氣孔占總 氣孔容積之中的30vol%以上且不足60vol%，20°C以上且1500°C以下的熱傳導(dǎo)率為0. 40W/ (m·K)以下，1000°C以上且1500°C以下的熱傳導(dǎo)率不超過20°C以上且不足1000°C的熱傳 導(dǎo)率的1. 5倍。
[0020] 具備這種氣孔構(gòu)成的多孔燒結(jié)體作為即使為1000°C以上且1500°C以下的高溫熱 傳導(dǎo)率的增加也得到抑制、且壓縮強度得以提高的絕熱材料是適合的。
[0021] 前述絕熱材料的壓縮強度為2MPa以上。具有該程度的壓縮強度的絕熱材料在要 求高溫下的高強度的用途中是適合的。
[0022] 前述絕熱材料的高溫下的熱傳導(dǎo)率越小，則越會得到優(yōu)異的絕熱效果，因此 1000°C以上且1500°C以下的熱傳導(dǎo)率為0.45W/ (Ι?·Κ)以下，優(yōu)選為0.40W/ (Ι?·Κ)以下。
[0023] 另外，高溫下的熱傳導(dǎo)率的增加越得到抑制，則在高溫區(qū)域中越能夠得到優(yōu)異的 絕熱效果，因此，l〇〇〇°C以上且1500°C以下的熱傳導(dǎo)率優(yōu)選不超過20°C以上且1000°C以下 的熱傳導(dǎo)率的1. 2倍。
[0024] 本發(fā)明所述的絕熱材料與以往相比絕熱材料特性得以提高，即使為1800°C也具有 優(yōu)異的耐熱性、壓縮強度得以提高、且即使為l〇〇〇°C以上的高溫熱傳導(dǎo)率的增加也得到抑 制、優(yōu)異的絕熱性得到保持，因此作為用于在高溫區(qū)域中使用的絕熱材料是適合的。即，本 發(fā)明所述的絕熱材料與以往相比絕熱材料特性得以提高，即使為1000°c以上的高溫熱傳導(dǎo) 率的增加也得到抑制、優(yōu)異的絕熱性得到保持且壓縮強度得以提高，因此作為在高溫區(qū)域 中使用的絕熱材料是適合的。
[0025] 因此，本發(fā)明所述的絕熱材料可適合地用于在1800°C左右的高溫環(huán)境中要求高絕 熱性的各種結(jié)構(gòu)材料、耐火材料，例如陶瓷、玻璃、鋼鐵或有色金屬等爐材。
【附圖說明】
[0026] 圖1是示出實施例和比較例的各多孔燒結(jié)體或絕熱磚的利用水銀測孔計得到的 氣孔直徑分布的圖。
[0027] 圖2是示出針對實施例和比較例的各多孔燒結(jié)體或絕熱磚的溫度與熱傳導(dǎo)率的 關(guān)系的圖。
[0028] 圖3是示出針對實施例的一部分和比較例的各多孔燒結(jié)體或絕熱磚的利用水銀 測孔計得到的氣孔直徑分布的圖。
[0029] 圖4是示出針對實施例和比較例的各多孔燒結(jié)體或絕熱磚的溫度與熱傳導(dǎo)率的 關(guān)系的圖。
【具體實施方式】
[0030] 以下，更詳細地說明本發(fā)明。
[0031 ] 本發(fā)明所述的絕熱材料是包含孔隙度為60%以上且不足73%的多孔燒結(jié)體的絕熱 材料，所述多孔燒結(jié)體由MgAl204形成。并且，其特征在于，孔徑為0. 8μm以上且不足10μm的氣孔占總氣孔容積之中的30vol%以上且不足90vol%，并且，孔徑為0. 01μπι以上且不足 0. 8μm的氣孔占總氣孔容積之中的lOvol%以上且不足60vol%，所述絕熱材料的20°C以上 且1500°C以下的熱傳導(dǎo)率為0. 45W/(m·K)以下，壓縮強度為2MPa以上。
[0032] 本發(fā)明所述的絕熱材料優(yōu)選包含孔隙度為60%以上且不足73%的多孔燒結(jié)體，所 述多孔燒結(jié)體由MgAl204形成，孔徑為0. 8μm以上且不足10μm的氣孔占總氣孔容積之中 的70vol%以上且不足90vol%，并且，孔徑為0. 01μπι以上且不足0. 8μπι的氣孔占總氣孔 容積之中的lOvol%以上且不足20vol%，進而，1000°C以上且1500°C以下的熱傳導(dǎo)率不超過 20°C以上且不足1000°C的熱傳導(dǎo)率的1. 5倍。
[0033] 本發(fā)明是著眼于多孔燒結(jié)體的氣孔構(gòu)成，基于特定的微細氣孔對高溫區(qū)域下的耐 熱性和絕熱性造成影響這一見解的發(fā)明。即，本發(fā)明所述的絕熱材料通過在由MgAl204構(gòu)