セラミック繊維:耐火物の新しい時代を開く

Apr 29, 2025

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セラミック繊維:耐火物の新しい時代を開く

 

セラミック繊維 - 定義と構成

 

セラミック繊維は、主に金属酸化物(アルミナ、酸化シリコン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムなど)、バインダーと添加物(コロイドシリコン、ポリビニルアルコール、シリコーン樹脂など)から、ファイバーの{1 MMのMM}から調製された{1}の製造品から調製されたバインダーと添加物(バインダーなど)からの軽量の繊維様耐耐動材料です。 2-5μm。セラミック繊維製品には、軽量(耐火抵抗性レンガよりも軽い75%、キャステブル90%-95%より軽い)、高温抵抗、少量の熱容量、熱保存、高温断熱特性よりも軽く、航空、石油化学およびその他の畑で広く使用されています。セラミック繊維製品には、軽量(耐火レンガよりも75%軽量、90%-95%軽量)、高温抵抗、少量の熱容量、良好な熱保存、高温断熱などがあります。

 

セラミックファイバープロパティ

 

バルク密度が低い:

セラミック繊維は、軽量の絶縁レンガの裏地よりも75%以上軽量で、軽量の鋳造可能な裏地より90%-95%軽量です。セラミック繊維の裏地を使用すると、炉の鋼構造の負荷を大幅に減らし、炉のサービス寿命を延ばすことができます。

 

低熱容量:

セラミック繊維の熱容量は、軽量の熱耐性ライニングと軽量の鋳造可能な裏地の熱容量の約1\/10に過ぎませんが、炉の裏地材料の熱容量は、裏地の重量に直接比例します。低熱容量とは、往復作業の炉が熱を減らすことを意味しますが、特に加熱炉の起動とシャットダウンのために非常に重要な省エネ効果を果たすために、エネルギー損失の量で炉温度動作制御を大幅に減らします。

 

低熱伝導率:

4 0 0程度の平均温度があるときのセラミック繊維炉の裏地、熱伝導率は0。平均温度が1000度の場合、熱伝導率は0.28whm.k未満です。軽量の粘土レンガの熱伝導率、約1\/8、軽量の熱耐性ライニング(鋳造可能な材料)1\/10の場合、熱絶縁効果は非常に重要です。効果は非常に重要です。

 

簡単な構造:

建設プロセス中に伸縮継手を離れる必要はなく、炉の裏地の断熱効果に対する建設技術要因の影響は小さいです。

 

熱および機械的ショックに対する優れた耐性:

繊維毛布とモジュールは柔軟で弾力性があり、特に重度の温度変動と機械的振動に対する耐性があります。加熱される体が耐えることができる限り、繊維折りたたまれたモジュール炉の裏地は加熱または冷却され、簡単に壊れません。

 

ベーキングは必要ありません:

炉は、ベーキングプロセスを必要とせずに、裏地が構築された後に動作することができます。

 

優れた防音パフォーマンス:

セラミック繊維は、1000Hz未満の高周波ノイズ、3000Hz未満の音波、音の断熱能力が一般的に使用される音響断熱材よりも優れているため、ノイズ公害を大幅に減らすことができます。

 

高い熱感度:

セラミック繊維炉の裏地熱感度は、従来の耐火性ライニングよりもはるかに優れています。現在の加熱炉は一般にマイクロコンピューター制御で使用され、高熱感度の繊維内層は工業用炉制御の自動化により適応します。

 

安定した化学的特性:

セラミック繊維は中性酸性物質であり、強酸やアルカリと反応することに加えて、他の弱酸、アルカリと水油、蒸気、鉛、アルミニウム、銅によって侵食されません。

 

幅広い用途:

温度の使用では、異なる温度グレードの使用を600度から1600度まで満たすことができます。この形では、伝統的な綿、カーペット、繊維モジュール、ボード、形状の部品、紙、繊維繊維へのフェルト製品から徐々に形成されました。繊維コットンから繊維スプレー、プラスチック、鋳造物、および製品の二次処理またはディープ処理のその他の形態まで、耐火性セラミックファイバー製品の使用に関する工業用炉のさまざまな産業を完全に満たします。製品は、耐火性セラミック繊維製品を使用するために、さまざまな産業のさまざまな産業炉の要件を完全に満たすことができます。

 

セラミック繊維分類

 

1、化学組成によると

SIO2セラミックファイバー、AL2O3セラミックファイバー、SICセラミックファイバー、SI3N4セラミックファイバー

 

2、製品タイプに従って

セラミックファイバーブランケット、セラミックファイバーボード、セラミックファイバーコットン、シェーピングセラミックファイバー

 

セラミック繊維準備プロセス

 

ダンピング方法

プロセス:セラミック原材料(アルミナ、SIO2など)は特定の割合で混合され、溶融炉に加えて溶融状態に加熱され、溶融セラミック液が接着ホッパーに入り、次に高速回転するフリングホイール(通常は10のrote速度まで{3}}、{3}}、{3}}、{3}}、{3})遠心力の作用。投げた繊維はさらに冷却され、高温の空気流で硬化してセラミック繊維を形成します。最後に、繊維は収集され、フェルトや毛布などの製品形式に処理されます。

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利点:大規模な工業生産、大き​​な生産物、低コストに適しています。繊維の直径の均一性、長さは制御でき、優れた性能を制御できます。他の高温プロセスと比較して、エネルギー消費は比較的低いです。

欠点:機器の高い要件、融解温度を正確に制御する必要があります。高温での繊維の急速な冷却により、内部ストレスが大きくなる可能性があるため、繊維の強度は特別なプロセス準備の一部よりもわずかに劣ります。

 

スプレー方法

プロセス:セラミック原材料(カオリン、石英砂など)を混合して溶融炉に供給し、溶融状態に加熱し、ノズルに吹き付けながら、高速気流(たとえば圧縮空気または蒸気など)で繊維に吹き込まれます。繊維は冷却プロセス中に硬化し、最終的に収集され、フェルトや毛布などの製品に処理されます。

 

利点:大量生産、調整可能な繊維の長さと直径、比較的単純な機器、低投資コストに適した高速繊維形成速度。

短所:繊維の直径と強度は均一に分布していません。生産プロセスは、より多くのほこりと廃棄物の残留物を生成し、環境に影響を与え、高温融解と高速気流、エネルギー消費の必要性に影響します。

 

ゾルゲル法

プロセス:金属アルコール塩(アルミニウムアルコール塩、シラノール塩など)または無機塩を溶媒中に溶解し、触媒(酸やアルカリなど)を追加して加水分解と凝縮反応を実行して、特定の条件で老化してゲルを形成します。ゲルは、スピニングプロセスを通じてファイバーのプリフォームになり、高温で焼成して有機成分を除去し、最後にセラミック繊維を取得します。

 

利点:繊維の化学組成と微細構造は均一で安定した性能であり、繊維の異なる特性の調製であるSOL組成とプロセスパラメーターを通じて調整できます。

短所:小型のバッチ、高性能製品に適した、大規模な工業化された生産困難。

 

ポリマーin-situ変換方法

プロセス:セラミック前駆体(有機シロキサンなど)およびポリマー(ポリアクリロニトリルなど)を混合して回転液を作り、混合物を湿潤または乾燥回転プロセスで繊維前駆体にし、高温、ポリマーの脱coms、およびセラミック相は端に獲得します。

 

利点:複雑な構造を持つセラミック繊維を準備でき、製品の内部構造はより密度が高く、高強度です。

短所:熱処理プロセスでは、温度と大気の厳密な制御が必要であり、実験室研究や小規模生産に適しており、大規模な工業化が困難です。

 

エレクトロスピニング方法

プロセス:セラミック前駆体(ポリマー溶液またはSOLなど)は、エレクトロスピニングデバイスに注入され、高電圧電界(数千のボルト)の作用の下で、前駆体溶液がウルトラフィン繊維に伸びます。繊維が収集プレートで硬化した後、有機成分を除去するために高温で焼成され、最後にセラミック繊維が得られます。

 

利点:ナノスケールのウルトラフィン繊維は、より高い特定の表面積と活動で準備できます。

短所:エレクトロスピニング速度が遅く、大量生産が困難です。

 

型枠の方法

プロセスフロー:前駆体として適切なテンプレート材料(炭素繊維またはポリマーファイバーなど)を選択します。セラミック前駆体溶液をテンプレートに含浸させて、完全に満たし、含浸したプレフォームを乾燥させ、溶媒を除去します。高温での焼成により、テンプレート材料、セラミック相が沈殿し、セラミック繊維が最終的に得られます。

 

利点:プロセスは柔軟性があり、異なるテンプレート材料を選択し、ファイバーの構造と性能を調節できます。

短所:テンプレート材料とプロセスの複雑さ、高い生産コスト。

 

セラミック繊維産業チェーン

 

セラミック繊維は重要な難治性材料であり、上流には主にアルミナ、シリカ、ジルコン、その他の鉱物が含まれます。これらの原料は、高温の融解、吹き付け、または遠心分離によって処理され、優れた高温抵抗、腐食抵抗、断熱特性を備えた繊維状材料を作ります。ダウンストリームのセラミック繊維は、航空宇宙、軍事、電子機器、化学物質、冶金学、その他の産業など、さまざまな高温、高圧、腐食性環境で広く使用されています。

 

ダウンストリーム - アプリケーションシナリオ

 

セラミック繊維の生の綿は、通常、さまざまな産業が選択できるさまざまなスタイルのセラミック繊維製品に加工されています。セラミック繊維製品の最も重要な使用法は、高温環境での熱断熱材です。アプリケーションの範囲は、冶金、機械、電子機器、セラミック、ガラス、化学産業、自動車、建築材料、光産業、軍事、輸送、航空宇宙およびその他の分野をカバーしています。

 

1、断熱断熱材

 

セラミック繊維は、高温抵抗と良好な熱断熱性能を備えた材料であり、1500度の高温に耐えることができ、熱断熱性能は主にセラミック繊維のハイブリッド構造(固体繊維と空気組成)によって決まります。これらの特性により、セラミック繊維は、耐火物の耐え難さの問題を効果的に解決でき、工業用炉の壁や建築材料で広く使用されています。

 

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「よりエネルギー効率が良く、より環境に優しい、より安全な」需要に関する下流の産業に沿った高品質の耐火性断熱材としてのセラミック繊維。現在、約700の国内セラミック繊維製品の年間生産量は、 -000トンで、耐火物材料の割合の約2.9%を占めています。ベースは小さく、さまざまなニッチアプリケーションの将来の拡大は高い成長の可能性をもたらします。セラミック繊維製品は完全に標準化された製品ではないため、さまざまな領域に適用されるため、成分、プロセス、技術サポートを調整する必要があるため、産業システム全体の開発の非標準的な側面が拡大し続けます。

セラミック繊維には、一般的な繊維の特性があるだけでなく、通常の繊維が持たない高温抵抗、耐食性、酸化抵抗もあり、一般的な難治性材料の脆性を回避するために、従来の重度の耐火レンガをある程度置き換え、産業用キルン壁の材料として使用します。使用中の工業用炉で作られたセラミック繊維石積みを使用することの最大の利点は、省エネです。たとえば、多結晶性ムライト繊維製品は、炭化シリコン炉、モリブデンの炉、あらゆる種類の鉄と鋼の加熱炉、機械式養子炉などの断熱材として、1600度以下の高温熱装置で長時間使用できます。その用途エリアには、さまざまな高温工業用ki、陶器、セラミック炉、機械および冶金加熱炉、熱処理炉およびその他の工業用ki、高温の内層、高温炎のドア、ki ki、膨張材、拡張ジョイント、その他の断熱材、およびガラスのkilnのcilnの断熱材、

 

2、高温フィルター材料

 

セラミック繊維は、高温抵抗、良好な熱断熱性、化学的安定性のため、高温ろ過材料に理想的な選択肢です。最大1600度までの高温に耐えることができ、工業用キルンや高温煙道ガスろ過などの高温環境に適しています。その内部構造は、固体繊維と空気、高い気孔率、低熱伝導率で構成され、エネルギー損失を効果的に減らすことができます。同時に、セラミック繊維は中性酸性物質であり、強酸やアルカリと反応することに加えて、他の弱い塩基、弱酸、水、油、蒸気によって侵食されず、鉛、アルミニウム、銅に浸透していないため、ろ過プロセスの安定性とろ過効果の信頼性が保証されます。さらに、高強度と熱衝撃耐性、壊れやすい、長いサービス寿命、特異的な表面積が大きく、ろ過純度が高く、高温環境でのろ過精度の要件を満たすことができます。

 

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アプリケーションシナリオの観点から、セラミックファイバー

 

鉄および鉄鋼の工業生産分野では、高温の煙道ガスろ過のための鉄、セメント、電力、およびその他の産業で、ほこりや有害物質の除去、環境汚染の減少、生産効率の改善。

不純物を除去するための金属製錬で、金属の純度と品質を向上させます。

機器と環境を保護するために、化学生産における有害物質のフィルタリング。

輸送の分野では、ディーゼルエンジンの排気微小ろ過キャプチャで使用されて、排出排出汚染を減少させます。

環境保護の分野では、セラミック繊維は廃ガス処理、下水処理などに重要な役割を果たし、有害な物質を除去し、環境汚染のリスクを減らし、環境の質を改善します。

 

3、吸収および防音材料

 

セラミック繊維材料は、主に内部材料への音波、空気の存在内に音波と繊維の毛穴が粘性効果を生成するときに、良好な音吸収と断熱効果を有しますが、音波は繊維との摩擦抵抗を生成し、したがって熱エネルギーの形成に耐音性エネルギーの損失も生成します。さらに、熱伝導の圧縮における繊維の毛穴内の空気は、熱伝導も音波が吸収されるように、音のエネルギー損失をもたらします。したがって、セラミック繊維材料は、良好な音吸収と音の断熱効果を持っているため、建設、輸送、その他の分野で広く使用されています。

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4、触媒キャリア材料

 

セラミック繊維には、大規模な特定の表面積、高い多孔性、良好な触媒効果などの利点があります。触媒荷重セラミック繊維が制御された拡散反応で使用されると、小さな拡散耐性のために良好な触媒効果が得られるため、触媒の触媒としての触媒としての触媒の適用には大きな可能性があります。

 

5、補強および強化された材料

 

セラミック材料の靭性が低いという欠点はよく知られているため、セラミック繊維はセラミック材料を強化する最も効果的な方法です。セラミック繊維のより多くの用途は、AL2O3長繊維、SIC Long Fibersなどです。同時に、セラミック繊維は金属材料の強化にも使用できます。新しい機能材料:セラミック繊維には多くの利点があるため、新しい高温の超伝導材料では、遠透明な繊維、導電性繊維、その他の方向などの新しい機能材料が広く使用されています。

 

6、高度なセラミック繊維材料の適用

 

従来のセラミック繊維とは異なる散布における高度なセラミック繊維は、高温抵抗、熱断熱、耐火性の特徴の使用に加えて、繊維自体の特性に基づいていますが、波状吸収、耐候性、気象吸収など、独自の機能的特性の遊びを増幅します。

 

セラミック繊維自体は半導体であり、軽量、高強度、高温抵抗、酸化抵抗、その他の理想的な構造材料特性と同時に、レーダー波吸収の重要な材料です。結晶構造を変更する準備プロセスを通じて、繊維の抵抗率を調整し、次に波動吸収と波の伝達の目的を達成するために多方向の多層スタッキングを調整できます。セラミック繊維強化複合材料は、ステルスコーティングと比較して、より高い強度と高温抵抗と比較して、ステルス構造部分を直接調製できます。セラミックベースのステルス構造材料の適用近くのテールノズルのf -22。フランスのaptGDミサイル尾部は、セラミック波吸収材料の六角形の小片による、良好な波を吸収する効果があります。米国空軍は、Si3N4ブロードバンド波透過性レドームを開発しました。

 

(1)ジルコニア繊維:航空宇宙、軍事、原子エネルギー、その他の畑で使用される、超高温断熱材、保護材料、アブレーション材料、衛星バッテリーダイアフラム材料などとして。 1600〜2000度の超高温工業用炉、超高温ガス炉、超高温の実験室、およびその他の超高温加熱装置内層材料。多くの金属、合金、ガラス複合材が使用される幅広い温度金属マトリックス複合材料を行う。超高温ろ過材料、高温反応触媒キャリア、超高温液体またはガスろ過材料として使用できます。

 

(2)石英繊維:高温性アブレーション材料、高温断熱シーリング材料、樹脂補強材、高温断熱材、バンドル、ラッピング材料などの補強材として使用できます。工業用熱断熱材、ケーブル断熱材ラッピング、排気パイプ断熱材材料材料補給材料排気用補給材料補給材料補給材料材料補給材料補給材料材料として使用できます。耐火シェルおよびその他の断熱保護層、海洋機器の断熱材、変圧器、変圧器、モーター、その他の電子製品用の断熱材、および電子製品用の補強および断熱材のバンドル材料。電子製品などの断熱材の拡張材料。

 

セラミックファイバートレンド

 

(1)高性能および多機能材料の革新が加速しました

セラミック繊維より高い温度抵抗(16 0 0度以上)、熱伝導率が低い(0.02 W \/(MK)以下)、多機能複合体開発。 SIC@BNコアシェルファイバー、グラジエントZro₂-Al₂o₃繊維などの新しい材料システムは、機械的および熱断熱特性を考慮して、引き続き出現し続けています。政策によって推進された2023年に、航空宇宙の極端な環境のニーズを満たすために、2000年の熱衝撃サイクルゼロ障害を達成するために、希土類を含む強化された繊維があります。

 

(2)インテリジェントで精密な準備技術のブレークスルー

継続的で低い欠陥の準備が核となる方向になりました。 2022年、ナノファイバーのバッチ生産(1トン \/日の容量)、3Dプリンティングコンポジットモールディングテクノロジーのバッチ生成を実現する最初の完全に自動化された静電スピニングライン。 AIプロセス最適化システムは、研究開発サイクルを50%短縮し、収量は90%以上に増加します。

 

(3)アプリケーションシナリオのハイエンド製造への深い浸透

伝統的な工業用炉とkiの制限を突破し、水素エネルギー貯蔵と輸送(水素脆性繊維ライナー)、半導体熱磁場(高純度繊維るつぼ)、核エネルギーシールド(中性子吸収繊維複合材)、およびその他の新興畑に拡大します。 2023年の時点で、新しいエネルギー機器におけるセラミック繊維使用の年間成長率は40%を超えており、宇宙船の熱保護の市場シェアは35%に達しています。

 

(4)包括的なものを構築するためのグリーンリサイクル製造システム

環境保護ポリシーに駆動されると、低炭素調製プロセス(超臨界コクニングなど)のカバレッジが60%に増加し、廃棄物繊維リサイクルの利用率は85%に達しました。業界のエネルギー消費を30%削減するための2025年の目標、クロムフリーの環境に優しい繊維製品は、毒性を含む従来の材料の義務的な置換、および業界のESG評価を包括的に改善しました。

 

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Zinfon耐火性テクノロジーCo.、Ltd

私たちは、R&D、生産、建設、倉庫、商業を統合する耐火物の材料サプライヤーです。

私たちは、形状製品と形のない製品、原材料、関連化学製品の両方を含む、さまざまなマグネシアおよびアルミナの耐火物を提供しています。

次のように、ISO9001、ISO14001、ISO45001およびその他の国家および地方認定に認定されています。