JP4937414B1 - 硬化定形物 - Google Patents
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Abstract
【課題】強度の高い無機繊維からなる定形物を提供する。
【解決手段】ＳｉＯ２、アルカリ土類金属を含む無機繊維からなる定形物であって、前記定形物が硬化剤で処理された定形物。
【選択図】なし
【解決手段】ＳｉＯ２、アルカリ土類金属を含む無機繊維からなる定形物であって、前記定形物が硬化剤で処理された定形物。
【選択図】なし
Description
本発明は、硬化処理がなされた無機繊維からなる定形物に関する。
無機繊維は、軽量で扱いやすく、且つ耐熱性に優れるため、例えば、耐熱性のシール材として使用されている。一方、近年、無機繊維が人体に吸入されて肺に侵入することによる問題が指摘されている。そこで、人体に吸入されても問題を起こさない又は起こしにくい生体溶解性無機繊維が開発されている。
しかしながら、生体溶解性繊維を用いて製造された定形物は、絶対的な強度が低いという欠点があった。
しかしながら、生体溶解性繊維を用いて製造された定形物は、絶対的な強度が低いという欠点があった。
尚、特許文献１には、生体溶解性ケイ酸アルカリ土類金属塩繊維とコロイダルシリカとを含む漆喰が開示されており、コロイダルシリカをバインダーとして使用することにより、優れた貯蔵安定性を発揮することができ、さらにＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）等のキレート剤を含有することで貯蔵安定性をより高めることができるとされている。
特許文献２には、ゾノトライト系珪酸カルシウムボードを、粉塵の発生を抑制するために、無機バインダーで含浸することが示されている。
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、強度の高い無機繊維からなる定形物を提供することをその目的の一つとする。
本発明者らは鋭意研究の結果、定形物を硬化剤で処理することにより強度を高めることができることを見出し本発明を完成させた。
本発明によれば、以下の硬化定形物及びその硬化方法が提供される。
１．ＳｉＯ２、アルカリ土類金属を含む無機繊維からなる定形物であって、前記定形物が硬化剤で処理された定形物。
２．前記硬化剤が、コロイダルシリカである１記載の定形物。
３．前記定形物が、金属イオンを含まないキレート剤と、硬化剤とで処理された１又は２記載の定形物。
４．前記キレート剤が、ＥＤＴＡ・Ｈ・３（ＮＨ４）又はＥＤＴＡ・Ｈ・２（ＮＨ４）である３記載の定形物。
５．前記定形物が、酸と硬化剤とで処理されている１又は２記載の定形物。
６．前記酸が、ヒドロキシ酸である５記載の定形物。
７．前記酸が、クエン酸、りんご酸、酒石酸、サリチル酸から選択される１種以上である５記載の定形物。
８．前記硬化剤が、酸性タイプコロイダルシリカ又はカチオンタイプコロイダルシリカである１又は２記載の定形物。
９．前記酸性タイプコロイダルシリカのｐＨが２〜５である８記載の定形物。
１０．アルカリ金属又はアルカリ土類金属の溶出が抑制されている３〜９のいずれか記載の定形物。
１１．前記アルカリ金属又はアルカリ土類金属が、カリウム、ナトリウム、カルシウム又はマグネシウムである１０記載の定形物。
１２．前記無機繊維が、以下の組成である１〜１１のいずれか記載の定形物。
ＳｉＯ２とＺｒＯ２とＡｌ２Ｏ３とＴｉＯ２との合計 ５０〜８２重量％
アルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物との合計 １８〜５０重量％
１３．前記無機繊維が、以下の組成である１〜１１のいずれか記載の定形物。
ＳｉＯ２ ５０〜８２重量％
ＣａＯとＭｇＯとの合計 １０〜４３重量％
１４．前記無機繊維が、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯを主成分として含む１〜１３のいずれか記載の定形物。
１５．前記無機繊維が、生体溶解性である１〜１４のいずれか記載の定形物。
１６．ＳｉＯ２、アルカリ土類金属を含む無機繊維からなる定形物を、硬化剤で処理する定形物の硬化方法。
本発明によれば、以下の硬化定形物及びその硬化方法が提供される。
１．ＳｉＯ２、アルカリ土類金属を含む無機繊維からなる定形物であって、前記定形物が硬化剤で処理された定形物。
２．前記硬化剤が、コロイダルシリカである１記載の定形物。
３．前記定形物が、金属イオンを含まないキレート剤と、硬化剤とで処理された１又は２記載の定形物。
４．前記キレート剤が、ＥＤＴＡ・Ｈ・３（ＮＨ４）又はＥＤＴＡ・Ｈ・２（ＮＨ４）である３記載の定形物。
５．前記定形物が、酸と硬化剤とで処理されている１又は２記載の定形物。
６．前記酸が、ヒドロキシ酸である５記載の定形物。
７．前記酸が、クエン酸、りんご酸、酒石酸、サリチル酸から選択される１種以上である５記載の定形物。
８．前記硬化剤が、酸性タイプコロイダルシリカ又はカチオンタイプコロイダルシリカである１又は２記載の定形物。
９．前記酸性タイプコロイダルシリカのｐＨが２〜５である８記載の定形物。
１０．アルカリ金属又はアルカリ土類金属の溶出が抑制されている３〜９のいずれか記載の定形物。
１１．前記アルカリ金属又はアルカリ土類金属が、カリウム、ナトリウム、カルシウム又はマグネシウムである１０記載の定形物。
１２．前記無機繊維が、以下の組成である１〜１１のいずれか記載の定形物。
ＳｉＯ２とＺｒＯ２とＡｌ２Ｏ３とＴｉＯ２との合計 ５０〜８２重量％
アルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物との合計 １８〜５０重量％
１３．前記無機繊維が、以下の組成である１〜１１のいずれか記載の定形物。
ＳｉＯ２ ５０〜８２重量％
ＣａＯとＭｇＯとの合計 １０〜４３重量％
１４．前記無機繊維が、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯを主成分として含む１〜１３のいずれか記載の定形物。
１５．前記無機繊維が、生体溶解性である１〜１４のいずれか記載の定形物。
１６．ＳｉＯ２、アルカリ土類金属を含む無機繊維からなる定形物を、硬化剤で処理する定形物の硬化方法。
本発明によれば、強度の高い無機繊維からなる定形物を提供することができる。
本発明の硬化定形物は、ＳｉＯ２、アルカリ土類金属を含む無機繊維を用いて形成された定形物を、硬化剤で処理をすることにより得られる。硬化剤は、コロイダルシリカを用いることができる。コロイダルシリカには、アルカリタイプコロイダルシリカ（ｐＨ８〜１０）、酸性タイプコロイダルシリカ（ｐＨ２〜６）やカチオン性タイプコロイダルシリカ等がある。
硬化処理は、例えば、定形物を、硬化処理液に浸すことにより、又は硬化処理液を塗布、吹き付けすることにより実施し、硬化処理後は乾燥する。溶媒としては水、エタノール、プロパノール等の１価のアルコール類、エチレングリコール等の２価のアルコール類等を用いることができる。硬化処理された定形物の水分量は、通常、５重量％以下程度である。水分量の確認は乾燥前後の重量にて確認する。
上記の硬化処理することにより、硬度が向上し、強度、ハンドリング性（握った際の手の跡、加工の際のむしれ、切断した際に角が出ない、粉落ち等の問題）が向上する。
硬化剤としてアルカリタイプコロイダルシリカを用いて定形物を処理すると、硬化処理液中にアルカリ土類金属イオン、特にＣａイオン、Ｍｇイオンが溶出する。このイオンが硬化剤と定形物表面で反応し、８００℃以上に加熱すると、クラックが発生する原因となる。シリカとＣａイオン等が反応して体積変化を起こすためと考えられる。
クラックの発生を抑制するためには、定形物を、金属イオンを含まないキレート剤と、硬化剤で、処理する。キレート剤が、溶出するアルカリ土類金属を捕獲し同時に保護層を形成することにより、アルカリ土類金属と硬化剤の反応を抑制して、クラックの発生を防ぐと考えられる。キレート剤は電子供与基が２以上あるので金属キレート化合物を生成できる。電子供与基には、カルボキシ基、水酸基等がある。本発明で用いるキレート剤は、アルカリ土類金属やアルカリ金属を含まない。キレート剤の例として、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）・Ｈ・３（ＮＨ４）の組成のキレート剤、ＥＤＴＡ・Ｈ・２（ＮＨ４）の組成のキレート剤等が挙げられる。
キレート剤と併用する硬化剤はコロイダルシリカを用いることができ、アルカリタイプコロイダルシリカ、酸性タイプコロイダルシリカ、カチオンタイプコロイダルシリカ等を用いることができる。キレート剤の濃度は適宜設定できるが、アルカリタイプコロイダルシリカを硬化剤として用いた場合、固形分１０重量％硬化処理液に対し０．５重量％以上が好ましい。
また、クラックの発生を抑制するためには、定形物を、ｐＨ６以下（好ましくはｐＨ１〜６、より好ましくは２〜５、特に好ましくはｐＨ３〜５）の硬化処理液で、処理してもよい。酸性にすることにより、アルカリ土類金属からの溶出を抑制することにより、アルカリ土類金属と硬化剤の反応を抑制して、クラックの発生を防ぐと考えられる。
具体的には、定形物を、酸と硬化剤で、処理する。酸は弱酸でも強酸でもよく、弱酸として、クエン酸、りんご酸、酒石酸、サリチル酸、グリコール酸、乳酸、マンデル酸、ベンジル酸、クマル酸、酢酸等が挙げられ、強酸として、硫酸、塩酸、硝酸等が挙げられる。発生ガスの問題がないことから、弱酸が好ましい。
また、酸性タイプ（例えばｐＨ１〜６又は２〜５）のコロイダルシリカを用いてもよい。酸性タイプコロイダルシリカとして、シリカドール２０Ａ（日本化学工業（株）製）、カタロイドＳＮ（日揮触媒化成（株）製）等の市販品を用いることができる。
キレート効果とｐＨを酸性にする両方の性質を有するものとして、クエン酸、りんご酸、酒石酸、サリチル酸等のヒドロキシ酸が挙げられる。
また、硬化剤として、カチオンタイプコロイダルシリカ（例えばｐＨ４〜６）を用いると、アルカリ土類金属の溶出を抑制することができる。この場合は、カチオンタイプコロイダルシリカで表面に保護膜を形成して、アルカリ土類金属と硬化剤の反応を抑制すると考えられる。カチオン性のコロイダルシリカとは、表面にプラスの電荷を有するコロイダルシリカである。例えば、コロイダルシリカの表面または内部に、アルミニウムイオン等の多価金属イオンの化合物又は有機カチオン性化合物を含有させてシリカ粒子表面をカチオン性に帯電させたものを挙げることができる。カチオンタイプコロイダルシリカとして、スノーテックスＡＫ（日産化学工業（株）製）等の市販品を用いることができる。
本発明の定形物は無機繊維を含んで構成される。例えば、無機繊維２０〜９９重量％からなる。無機繊維は、好ましくは、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯが主成分である。主成分とは、これらを合わせて、９０重量％以上又は９５重量％以上を構成していることをいう。
無機繊維は、以下の組成の生体溶解性繊維であってもよい。
ＳｉＯ２とＺｒＯ２とＡｌ２Ｏ３とＴｉＯ２の合計 ５０重量％〜８２重量％
アルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物との合計 １８重量％〜５０重量％
ＳｉＯ２とＺｒＯ２とＡｌ２Ｏ３とＴｉＯ２の合計 ５０重量％〜８２重量％
アルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物との合計 １８重量％〜５０重量％
また、無機繊維は、以下の組成の生体溶解性繊維であってもよい。
ＳｉＯ２ ５０〜８２重量％
ＣａＯとＭｇＯとの合計 １０〜４３重量％
ＳｉＯ２ ５０〜８２重量％
ＣａＯとＭｇＯとの合計 １０〜４３重量％
生体溶解性繊維は、ＭｇＯを多く含むＭｇシリケート繊維と、ＣａＯを多く含むＣａシリケート繊維に大別できる。Ｍｇシリケート繊維として以下の組成を例示できる。
ＳｉＯ２ ６６〜８２重量％
ＣａＯ １〜９重量％
ＭｇＯ １０〜３０重量％
Ａｌ２Ｏ３ ３重量％以下
他の酸化物 ２重量％未満
ＳｉＯ２ ６６〜８２重量％
ＣａＯ １〜９重量％
ＭｇＯ １０〜３０重量％
Ａｌ２Ｏ３ ３重量％以下
他の酸化物 ２重量％未満
Ｃａシリケート繊維として以下の組成を例示できる。
ＳｉＯ２ ６６〜８２重量％（例えば、６８〜８０重量％、７０〜８０重量％、７１〜８０重量％又は７１〜７６重量％とできる）
ＣａＯ １０〜３４重量％（例えば、２０〜３０重量％又は２１〜２６重量％とできる）
ＭｇＯ ３重量％以下（例えば、１重量％以下とできる）
Ａｌ２Ｏ３ ５重量％以下（例えば３．５重量％以下又は３重量％以下とできる。また、１重量％以上又は２重量％以上とできる）
他の酸化物 ２重量％未満
ＳｉＯ２ ６６〜８２重量％（例えば、６８〜８０重量％、７０〜８０重量％、７１〜８０重量％又は７１〜７６重量％とできる）
ＣａＯ １０〜３４重量％（例えば、２０〜３０重量％又は２１〜２６重量％とできる）
ＭｇＯ ３重量％以下（例えば、１重量％以下とできる）
Ａｌ２Ｏ３ ５重量％以下（例えば３．５重量％以下又は３重量％以下とできる。また、１重量％以上又は２重量％以上とできる）
他の酸化物 ２重量％未満
上記の無機繊維は、他の酸化物として、アルカリ金属酸化物（Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ等）、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ４、Ｂ２Ｏ３、Ｒ２Ｏ３（ＲはＳｃ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙ又はこれらの混合物から選択される）等を１種以上含んでもよく、含まなくてもよい。他の酸化物は、それぞれ、０．２重量％以下又は０．１重量％以下としてよい。
また、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３の合計を９８ｗｔ％超又は９９ｗｔ％超としてよい。
また、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３の合計を９８ｗｔ％超又は９９ｗｔ％超としてよい。
なお、生体溶解性繊維は、ＳｉＯ２と、アルカリ土類金属酸化物（例えば、ＭｇＯ及びＣａＯの少なくとも一方）と、に加えて、さらに他の成分を含有してもよい。例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、チタニア（ＴｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化マンガン（ＭｎＯ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）からなる群より選択される１種又は２種以上をさらに含有してもよい。
生体溶解性無機繊維は、例えば、４０℃における生理食塩水溶解率が１％以上の無機繊維である。
生理食塩水溶解率は、例えば、次のようにして測定される。すなわち、先ず、無機繊維を２００メッシュ以下に粉砕して調製された試料１ｇ及び生理食塩水１５０ｍＬを三角フラスコ（容積３００ｍＬ）に入れ、４０℃のインキュベーターに設置する。次に、三角フラスコに、毎分１２０回転の水平振動を５０時間継続して加える。その後、ろ過により得られた濾液に含有されている各元素の濃度（ｍｇ／Ｌ）をＩＣＰ発光分析装置により測定する。そして、測定された各元素の濃度と、溶解前の無機繊維における各元素の含有量（質量％）と、に基づいて、生理食塩水溶解率（％）を算出する。すなわち、例えば、測定元素が、ケイ素（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）及びアルミニウム（Ａｌ）である場合には、次の式により、生理食塩水溶解率Ｃ（％）を算出する；Ｃ（％）＝［ろ液量（Ｌ）×（ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４）×１００］／［溶解前の無機繊維の質量（ｍｇ）×（ｂ１＋ｂ２＋ｂ３＋ｂ４）／１００］。この式において、ａ１、ａ２、ａ３及びａ４は、それぞれ測定されたケイ素、マグネシウム、カルシウム及びアルミニウムの濃度（ｍｇ／Ｌ）であり、ｂ１、ｂ２、ｂ３及びｂ４は、それぞれ溶解前の無機繊維におけるケイ素、マグネシウム、カルシウム及びアルミニウムの含有量（質量％）である。
生理食塩水溶解率は、例えば、次のようにして測定される。すなわち、先ず、無機繊維を２００メッシュ以下に粉砕して調製された試料１ｇ及び生理食塩水１５０ｍＬを三角フラスコ（容積３００ｍＬ）に入れ、４０℃のインキュベーターに設置する。次に、三角フラスコに、毎分１２０回転の水平振動を５０時間継続して加える。その後、ろ過により得られた濾液に含有されている各元素の濃度（ｍｇ／Ｌ）をＩＣＰ発光分析装置により測定する。そして、測定された各元素の濃度と、溶解前の無機繊維における各元素の含有量（質量％）と、に基づいて、生理食塩水溶解率（％）を算出する。すなわち、例えば、測定元素が、ケイ素（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）及びアルミニウム（Ａｌ）である場合には、次の式により、生理食塩水溶解率Ｃ（％）を算出する；Ｃ（％）＝［ろ液量（Ｌ）×（ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４）×１００］／［溶解前の無機繊維の質量（ｍｇ）×（ｂ１＋ｂ２＋ｂ３＋ｂ４）／１００］。この式において、ａ１、ａ２、ａ３及びａ４は、それぞれ測定されたケイ素、マグネシウム、カルシウム及びアルミニウムの濃度（ｍｇ／Ｌ）であり、ｂ１、ｂ２、ｂ３及びｂ４は、それぞれ溶解前の無機繊維におけるケイ素、マグネシウム、カルシウム及びアルミニウムの含有量（質量％）である。
定形物とは、無機繊維で作られた、漆喰等の不定形（無機及び／又は有機バインダーを含んでもよい）を除いたもの、例えば、モールド、ブランケット、ブロック、ボード、ペーパー、フェルト等が挙げられる。尚、本発明の無機繊維からなる定形物は特許文献２のようなゾノトライト系珪酸カルシウムボードを含まない。
定形物は、無機繊維の他、有機バインダー、無機バインダー、無機充填剤等を含むことができる。これらは、本発明の効果を損なわない限り、通常使用されているものを使用できるが、有機バインダーとして澱粉、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド、パルプ、アクリルエマルジョン等が、無機バインダーとして、アニオン性のコロイダルシリカ、カチオン性のコロイダルシリカ等のコロイダルシリカ、アルミナゾル、ベントナイト、粘土鉱物等が例示できる。
本発明の硬化定形物は、上記の処理により得られるため、硬化剤が表面より含浸されている。
製造例１
＜有機及び無機ボード（定型物）の製造＞
生体溶解性繊維Ａ（ＳｉＯ２含有量が７４質量％、ＣａＯ含有量が２５質量％、ＭｇＯ含有量が０．３質量％、Ａｌ２Ｏ３含有量が２質量％）と、澱粉とポリアクリルアミド（有機バインダー）、コロイダルシリカ（無機バインダー）から、縦３００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚み５０ｍｍ（密度２５０ｋｇ／ｍ３）の有機ボードを製造した。
さらに、生体溶解性繊維Ａと、コロイダルシリカとアルミナゾルとベントナイト（無機バインダー）、無機粉体（シリカ、ジルコン、炭酸カルシウム、ジルコニア、コージライト、ワラストナイト等）アクリルアミド（有機バインダー）から、縦３００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚み５０ｍｍ（密度２５０ｋｇ／ｍ３）の無機ボードを製造した。
＜有機及び無機ボード（定型物）の製造＞
生体溶解性繊維Ａ（ＳｉＯ２含有量が７４質量％、ＣａＯ含有量が２５質量％、ＭｇＯ含有量が０．３質量％、Ａｌ２Ｏ３含有量が２質量％）と、澱粉とポリアクリルアミド（有機バインダー）、コロイダルシリカ（無機バインダー）から、縦３００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚み５０ｍｍ（密度２５０ｋｇ／ｍ３）の有機ボードを製造した。
さらに、生体溶解性繊維Ａと、コロイダルシリカとアルミナゾルとベントナイト（無機バインダー）、無機粉体（シリカ、ジルコン、炭酸カルシウム、ジルコニア、コージライト、ワラストナイト等）アクリルアミド（有機バインダー）から、縦３００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚み５０ｍｍ（密度２５０ｋｇ／ｍ３）の無機ボードを製造した。
製造例２
＜有機及び無機ボード（定形物）の製造＞
生体溶解性繊維Ａの代わりに、生体溶解性繊維Ｂ（ＳｉＯ２含有量が７６質量％、ＣａＯ含有量が４質量％、ＭｇＯ含有量が１８質量％、Ａｌ２Ｏ３含有量が２質量％）を用いた他は、製造例２と同様にして、有機及び無機ボードを製造した。
＜有機及び無機ボード（定形物）の製造＞
生体溶解性繊維Ａの代わりに、生体溶解性繊維Ｂ（ＳｉＯ２含有量が７６質量％、ＣａＯ含有量が４質量％、ＭｇＯ含有量が１８質量％、Ａｌ２Ｏ３含有量が２質量％）を用いた他は、製造例２と同様にして、有機及び無機ボードを製造した。
実施例１
＜硬化処理＞
製造例１で得た有機ボード及び無機ボードを、アルカリタイプコロイダルシリカからなる硬化液（ｐＨ約９、溶剤：水）で処理して、表面を硬化し乾燥した。硬化後は強度が向上した。さらに、硬化した有機及び無機ボードの硬度を硬度計（ＡＳＫＥＲ製：アスカーゴム硬度計Ｃ型）を用いて測定した。結果を表１に示す。
＜硬化処理＞
製造例１で得た有機ボード及び無機ボードを、アルカリタイプコロイダルシリカからなる硬化液（ｐＨ約９、溶剤：水）で処理して、表面を硬化し乾燥した。硬化後は強度が向上した。さらに、硬化した有機及び無機ボードの硬度を硬度計（ＡＳＫＥＲ製：アスカーゴム硬度計Ｃ型）を用いて測定した。結果を表１に示す。
比較例１
製造例１で得た有機及び無機ボードを硬化処理すること無く評価した。有機及び無機ボードは共に脆かった。実施例１と同様に硬度を測定した。結果を表１に示す。
製造例１で得た有機及び無機ボードを硬化処理すること無く評価した。有機及び無機ボードは共に脆かった。実施例１と同様に硬度を測定した。結果を表１に示す。
実施例２
＜硬化処理＞
製造例２で得た有機ボード及び無機ボードを用いた他は、実施例１と同様に硬化し硬度を測定した。結果を表２に示す。
＜硬化処理＞
製造例２で得た有機ボード及び無機ボードを用いた他は、実施例１と同様に硬化し硬度を測定した。結果を表２に示す。
比較例２
製造例２で得た有機及び無機ボードを硬化処理すること無く評価した。有機及び無機ボードは共に脆かった。実施例１と同様に硬度を測定した。結果を表２に示す。
製造例２で得た有機及び無機ボードを硬化処理すること無く評価した。有機及び無機ボードは共に脆かった。実施例１と同様に硬度を測定した。結果を表２に示す。
実施例３
［キレート剤と硬化剤］
＜硬化処理＞
製造例１で得た有機及び無機ボードを、ＥＤＴＡ２アンモニウム塩とアルカリタイプコロイダルシリカからなる硬化処理液（ｐＨ約９、溶媒：水）で処理して、表面を硬化し乾燥した。キレート剤は、固形分１０重量％硬化処理液に対し１重量％で用いた。
［キレート剤と硬化剤］
＜硬化処理＞
製造例１で得た有機及び無機ボードを、ＥＤＴＡ２アンモニウム塩とアルカリタイプコロイダルシリカからなる硬化処理液（ｐＨ約９、溶媒：水）で処理して、表面を硬化し乾燥した。キレート剤は、固形分１０重量％硬化処理液に対し１重量％で用いた。
＜加熱試験＞
硬化した有機及び無機ボードを、８００℃、９００℃、１０００℃、１１００℃で２４時間加熱して、外観（クラックの有無）を目視で観察した。比較のため実施例１で得た硬化した有機及び無機ボードも同様に加熱して観察した。正常なものを◎、表面に小さなクラックが発生したものを○、大きなクラックが発生したものを▲、割れが発生したものを×とした。結果を表３に示す。
硬化した有機及び無機ボードを、８００℃、９００℃、１０００℃、１１００℃で２４時間加熱して、外観（クラックの有無）を目視で観察した。比較のため実施例１で得た硬化した有機及び無機ボードも同様に加熱して観察した。正常なものを◎、表面に小さなクラックが発生したものを○、大きなクラックが発生したものを▲、割れが発生したものを×とした。結果を表３に示す。
実施例４
［酸と硬化剤］
＜硬化処理＞
製造例１で得た有機及び無機ボードを、酸と、アルカリタイプコロイダルシリカ（硬化剤）からなる硬化処理液で処理して、表面を硬化し乾燥した。酸として、クエン酸、りんご酸、酒石酸、サリチル酸を、固形分１０重量％硬化処理液に対し約１重量％で用い、処理液のｐＨを３〜４とした。
［酸と硬化剤］
＜硬化処理＞
製造例１で得た有機及び無機ボードを、酸と、アルカリタイプコロイダルシリカ（硬化剤）からなる硬化処理液で処理して、表面を硬化し乾燥した。酸として、クエン酸、りんご酸、酒石酸、サリチル酸を、固形分１０重量％硬化処理液に対し約１重量％で用い、処理液のｐＨを３〜４とした。
＜加熱試験＞
実施例３と同様に実施した。結果を表４，５に示す。
実施例３と同様に実施した。結果を表４，５に示す。
実施例５
［酸と硬化剤］
＜硬化処理＞
製造例１で得た有機及び無機ボードを、クエン酸と、アルカリタイプコロイダルシリカ（硬化剤）からなる硬化処理液で処理して、表面を硬化し乾燥した。クエン酸を、０．４重量％、０．６重量％、１．５重量％、８重量％で用い、処理液のｐＨを２〜５とした。
＜加熱試験＞
実施例３と同様に実施した。結果を表６に示す。
［酸と硬化剤］
＜硬化処理＞
製造例１で得た有機及び無機ボードを、クエン酸と、アルカリタイプコロイダルシリカ（硬化剤）からなる硬化処理液で処理して、表面を硬化し乾燥した。クエン酸を、０．４重量％、０．６重量％、１．５重量％、８重量％で用い、処理液のｐＨを２〜５とした。
＜加熱試験＞
実施例３と同様に実施した。結果を表６に示す。
実施例６
［酸と硬化剤］
＜硬化処理＞
製造例２で得た有機ボード及び無機ボードを用いた他は、実施例４と同様に実施した。
＜加熱試験＞
実施例４と同様に実施した。比較のため実施例２で得た硬化した有機及び無機ボードも同様に加熱して観察した。結果を表７，８に示す。
［酸と硬化剤］
＜硬化処理＞
製造例２で得た有機ボード及び無機ボードを用いた他は、実施例４と同様に実施した。
＜加熱試験＞
実施例４と同様に実施した。比較のため実施例２で得た硬化した有機及び無機ボードも同様に加熱して観察した。結果を表７，８に示す。
実施例７
［酸性タイプコロイダルシリカとカチオンタイプコロイダルシリカ］
＜硬化処理＞
製造例１で得た有機ボード及び無機ボードを、酸性タイプコロイダルシリカ（シリカドール２０Ａ（日本化学工業（株）製）、ｐＨ２〜４）又はカチオンタイプコロイダルシリカ（スノーテックスＡＫ、日産化学工業（株）製）（硬化剤）で処理して、表面を硬化し乾燥した。
＜加熱試験＞
実施例３と同様に実施した。結果を表９，１０に示す。
［酸性タイプコロイダルシリカとカチオンタイプコロイダルシリカ］
＜硬化処理＞
製造例１で得た有機ボード及び無機ボードを、酸性タイプコロイダルシリカ（シリカドール２０Ａ（日本化学工業（株）製）、ｐＨ２〜４）又はカチオンタイプコロイダルシリカ（スノーテックスＡＫ、日産化学工業（株）製）（硬化剤）で処理して、表面を硬化し乾燥した。
＜加熱試験＞
実施例３と同様に実施した。結果を表９，１０に示す。
実施例８
［酸性タイプコロイダルシリカとカチオンタイプコロイダルシリカ］
＜硬化処理＞
製造例２で得た有機ボード及び無機ボードを用いた他は、実施例７と同様に実施した。
＜加熱試験＞
実施例７と同様に実施した。結果を表１１，１２に示す。
［酸性タイプコロイダルシリカとカチオンタイプコロイダルシリカ］
＜硬化処理＞
製造例２で得た有機ボード及び無機ボードを用いた他は、実施例７と同様に実施した。
＜加熱試験＞
実施例７と同様に実施した。結果を表１１，１２に示す。
本発明の硬化定形物は、一般高温用断熱材、窯炉の天井、炉壁の断熱材用ライニング材、断熱材、バックアップ材として様々な用途に用いることができる。
Claims (14)
- ＳｉＯ２、アルカリ土類金属を含む生体溶解性無機繊維２０〜９９重量％からなる定形物であって、コロイダルシリカである硬化剤が前記定形物の表面から浸み込み、表面が硬化されている定形物。
- 前記硬化剤と共に、金属イオンを含まないキレート剤が浸み込んでいる請求項１記載の定形物。
- 前記キレート剤が、ＥＤＴＡ・Ｈ・３（ＮＨ４）又はＥＤＴＡ・Ｈ・２（ＮＨ４）である請求項２記載の定形物。
- 前記硬化剤と共に、酸が浸み込んでいる請求項１記載の定形物。
- 前記酸が、ヒドロキシ酸である請求項４記載の定形物。
- 前記酸が、クエン酸、りんご酸、酒石酸、サリチル酸から選択される１種以上である請求項４記載の定形物。
- 前記硬化剤が、酸性タイプコロイダルシリカ又はカチオンタイプコロイダルシリカである請求項１記載の定形物。
- 前記酸性タイプコロイダルシリカのｐＨが２〜５である請求項７記載の定形物。
- 前記無機繊維が、以下の組成である請求項１〜８のいずれか記載の定形物。
ＳｉＯ２とＺｒＯ２とＡｌ２Ｏ３とＴｉＯ２との合計 ５０〜８２重量％
アルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物との合計 １８〜５０重量％ - 前記無機繊維が、以下の組成である請求項１〜８のいずれか記載の定形物。
ＳｉＯ２ ５０〜８２重量％
ＣａＯとＭｇＯとの合計 １０〜４３重量％ - 前記無機繊維が、以下の組成を有するＭｇシリケート繊維、又は以下の組成を有するＣａシリケート繊維である請求項１〜８のいずれか記載の定形物。
［Ｍｇシリケート繊維］
ＳｉＯ２ ６６〜８２重量％
ＣａＯ １〜９重量％
ＭｇＯ １０〜３０重量％
Ａｌ２Ｏ３ ３重量％以下
他の酸化物 ２重量％未満
［Ｃａシリケート繊維］
ＳｉＯ２ ６６〜８２重量％
ＣａＯ １０〜３４重量％
ＭｇＯ ３重量％以下
Ａｌ２Ｏ３ ５重量％以下
他の酸化物 ２重量％未満 - ＳｉＯ２、アルカリ土類金属を含む生体溶解性無機繊維２０〜９９重量％からなる定形物に、コロイダルシリカを含む硬化処理液を浸み込まして、乾燥する定形物の硬化方法。
- 前記硬化処理液が、さらに、金属イオンを含まないキレート剤又は酸を含む請求項１２記載の定形物の硬化方法。
- 請求項１２又は１３記載の硬化方法により硬化された定形物。
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