JPH0238533B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はセラミツクシート状物及びその製造法
に関するものである。 セラミツク素材の粉末あるいは繊維状物はその
耐熱性、不燃性、電気絶縁性、吸着性、断熱性、
焼結性、半導電性、導電性、化学安定性、遠赤外
放射性、耐摩耗性、ち密性等、数多くの特長を有
しているため、この特長を生したシート化する方
法が種々提案されている。 例えば、結合成分としてセルロースパルプある
いは有機質繊維更には有機質ポリマーを用いて湿
式抄紙法によりシート化するもの、アルミナゾ
ル、シリカゾル、あるいは石綿、の如き無機物質
を用いて湿式抄紙法によりシート化するもの、あ
るいは、その両方を併用してシート化を試みるも
のがある。しかしながらこれらの従来技術にはそ
れぞれ欠点があり満足した形での製品が市場に出
ていないのが現状である。 即ち、セルロースパルプあるいは有機質繊維更
には有機質ポリマーを結合成分としてシート化し
たものは常温では満足の行くものであつても300
℃以上の高温にさらした場合には有機物は焼去さ
れるため強度が極端に弱くなり崩壊して形状を保
持できなくなつてしまう。 又、アルミナゾル、シリカゾル等を結合成分と
して使用したものはシート化する工程における粉
末状物の定着が悪く、又、シート化物が硬く、
又、もろくなつて折れ易くなり、シート状物とし
ての可撓性を失い、用途範囲は極端に狭くなつて
しまう、更に又、石綿を結合成分として使用した
ものは発ガン性が問題となり用途が限定されつつ
ある。 以上のようにセラミツク素材の粉末あるいは繊
維状物の特性がすぐれているにもかかわらずシー
ト化工程におけるセラミツク素材の定着性、シー
ト化物のシートとしての特性にはなお多くの問題
点を含んでいる。 本発明者らはかかる事情に鑑み鋭意検討を行な
つた結果、シート化原料に極細無機繊維を併用す
ると従来技術の欠点を解消し得る事を見い出し、
本発明に到達した。 即ち、本発明は(A)：セラミツク素材の粉末及
び／又は繊維状物、(B)：平均繊維径5μ以下、平
均繊維長１mm以上の極細無機繊維、及び(C)：水和
膨潤性鉱物とを適当に組み合せる事により難燃、
不燃は勿論の事、表面平滑度を上げて印刷等も可
能になり、又、300℃以上の高温にさらしても強
度がほとんど劣化せず又、形状も保持され、更に
はそれを望むならばある温度以上では焼結してセ
ラミツク質に成す事も可能な万能型のセラミツク
シート状物を提供するものである。 本発明に使用するセラミツク素材の粉末及び／
又は繊維状物としてはケイ石、ケイ砂、ケイ藻
土、木節粘土、蛙目粘土、カオリン、カオリナイ
ト、ボーキサイト、雲母、粘土状雲母（セリサイ
ト、イライト）、バーミキユライト、ベントナイ
ト、ゼオライト、リン鉱石、ダイアスポア、ギプ
サイト、酸性白土、陶石、ろう石、長石、石灰
石、ケイ灰石、石膏、ドロマイト、マグネサイ
ト、滑石、などの天然の無機物、そして、水酸化
アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化第二
鉄等の金属水酸化物及びトベルモナイト、ゾノト
ライト、等のケイ酸カルシウム系水和物又は、カ
ルシウムアルミネート水和物、カルシウムスルホ
アルミネート水和物等の各種酸化物の水和物、又
はアルミナ、シリカ、マグネシア、カルシア、ジ
ルコニア、トリア、ベリリア、酸化チタン、スピ
ネル、合成コージライト、合成ムライト、合成ゼ
オライト、クロム質、クロムマグネシア質、マグ
ネシアクロム質、合成炭酸カルシウム、リン酸カ
ルシウム、その他各種炭化物（TiC、ZrC、HfC、
VC、TaC、NbC、WC、B₄C、SiCなど）、窒化
物（TiN、VN、NbN、TaN、HfN、AbN、
BN、Si₃N₄など）、酸化リチウム、酸化第一鉄、
酸化第二鉄、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化ニツケル、
二酸化マンガン、酸化第二銅、酸化コバルト、酸
化バナジウム、炭酸バリウム、炭酸マンガン、チ
タン酸金属塩（チタン酸カリウム、チタン酸カル
シウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウ
ム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシ
ウム、など）、黒鉛、活性炭、モリブデン、タン
グステン等の金属粉末、又は、各種無機顔料など
の人工無機物等の粉末あるいは繊維状物が挙げら
れる。なお、ここで言うセラミツク素材の粉末及
び／又は繊維状物とは、平均繊維径が5μ以下で
平均繊維長が１mm以上の極細無機繊維及び水和膨
潤性鉱物の範中に入らない前記記載の無機物質群
の総称であり針状結晶、鱗片状結晶、フレーク状
物、中空状物、更には本来平均繊維長１mm以上の
繊維状物を粉砕して粉末状又は微細繊維状にした
もの等も含まれる。これらのセラミツク素材の粉
末及び／又は繊維状物はその使用目的に応じて１
種又は２種以上適宜選択使用される。 次に本発明に使用される極細無機繊維としては
平均繊維径5μ以下望ましくは3μ以下で平均繊維
長が１mm以上望ましくは３mm以上の極細ガラス繊
維、高硅酸フアイバー、ロツクウール、セラミツ
クフアイバー、アルミナ繊維、石英繊維、ムライ
トフアイバー、ホウ素繊維、ジルコニアフアイバ
ー、炭素繊維、ステンレス繊維、等の中より１種
又は２種以上、その使用目的に応じて選ばれるが
これらに限られるものではない。これらの極細無
機繊維を加える事により例えばシート化物のつな
ぎとしての補強性、フイルター効果による粉末類
の定着性、耐熱性が向上する。特に平均繊維径が
0.3〜3.0μ、平均繊維長が３〜15mmのものは、そ
の効果の発現が顕著である。 又、本発明に使用する水和膨潤性鉱物は結晶単
位格子が厚味方向に繰り返された結晶構造を持つ
無機化合物であり結晶層間に水分子を引き入れて
膨潤する性質があり、この膨潤性の最も発達した
段階には結晶が崩壊して超微粒子体となり、水中
で安定したゾルを形成する鉱物の総称であり、例
えば水和膨潤性ベントナイト群（例：コロイド性
ベントナイト、コロイド性ソジウムモンモリロナ
イトなど）などの天然物、水和膨潤性雲母群
（例：ソジウムテトラシリシツクマイカ、ソジウ
ム又はリチウムテニオライト、ソジウム又はリチ
ウムヘクトライトなど）などの合成物があるがこ
れらに限られるものではない。 これらの水和膨潤性鉱物は造膜性、乾燥固結性
等があるためセラミツク素材の粉末及び／又は繊
維状物と極細無機繊維同士を結合する働きがあ
り、シート状物の可撓性と高温にさらした場合の
形状保持性、更には結合性等に寄与する。なお本
発明によるＡ、Ｂ、Ｃ、各群の各々の構成要素の
配合組成はそのシート状物の使用目的により適宜
決定されるが、各々の機能を発揮させるためには
Ａ／Ｂは90／10乃至10／90の範囲が良く、又、Ｃ
はＡ＋Ｂに対し５〜50重量％の範囲が望ましい。 更にその他に添加物としては必要に応じて、セ
ルロース繊維の他にポリアミド、ポリエステル、
ポリオレフインの如き各種合成繊維、更には必要
に応じて（曳糸性）高分子凝集剤であるアニオン
系ポリマー（例：ポリアクリル酸ナトリウム、ポ
リアクリルアミドなどの部分加水分解物の塩、マ
レイン酸共重合物の塩）、カチオン系ポリマー
（例：ポリアクリルアミドの部分加水分解物な
ど）、ノニオン系ポリマー（例：ポリアクリルア
ミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキ
サイド）あるいは卵白、トロロアオイ、オクラの
実の粘液などの天然の曳糸性高分子も混合使用し
ても良い。更に又、水溶性尿素樹脂、メラミン樹
脂、カチオン化澱粉、CMC、ポリアミドポリア
ミンエピクロルヒドリン樹脂、ポリイミン樹脂、
水溶性アクリル樹脂、メチルセルロース、エチル
セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、等の
紙力増強剤、マレイン酸系中性サイズ剤、ロジン
系サイズ剤、石油系サイズ剤、高分子樹脂エマル
ジヨン、ゴムラテツクス等を加えても良い。しか
しながら、これらの有機物は無機質全体の30重量
％以下、好ましくは20重量％以下の添加量が望ま
しい。更に又、その他の添加物としてはフツ素系
耐油剤、離型剤、シリコン系撥水剤、離型剤、シ
ランカツプリング剤、硫酸バン土、アルミン酸ソ
ーダ、ポリリン酸、ポリリン酸アンモニウム等を
必要に応じて添加しても良い。 次に本発明の実施の方法を説明する。 まず、セラミツク素材の粉末及び／又は繊維状
物と極細無機繊維、更には水和膨潤性鉱物、更に
は必要に応じて他の添加物を水に分散した後、湿
式抄紙法又はそれに準じた方法によりシート化す
る。 湿式抄紙法又はそれに準じた方法とは例えば帯
状、円型状、角型状の過網、過布若しくは
過板のような過媒体の上にかかる水分散液を均
一の厚みを有するように流した後又は、これらの
過媒体で挾むなどして例えば自然過あるいは
減圧過などの操作により過し、シート状物と
なす方法の総称である。このようにして得られた
シート状物は過媒体より剥離後乾燥するか、乾
燥後剥離するかして乾燥工程を経てシートとな
る。これらのシート化を連続的に行う方法として
は従来より公知の長網式、円網式、短網式、円網
フオーマー式、傾斜ワイヤー式等の湿式抄紙機が
ある。更に必要によりセラミツクシート状物は含
浸あるいはコーテイング加工を施したり、印刷、
エンボツシング等の加工を施したり、あるいはコ
ルゲーターによりコルゲート加工を施したり、他
の素材とラミネート加工したり適当な大きさに切
つたり、折つたり、曲げたり、貼つたりして二次
加工を施す事もできる。更に又、必要に応じて
300℃以上好ましくは400℃以上の温度で加熱、焼
成処理して有機物を除去しても良い。更に又、
550℃以上好ましくは800℃以上の温度で焼結し、
セラミツク質にしても良い。 かくして得られたセラミツクシート状物はその
用途として、耐熱フイルター材料、触媒担体、熱
交換器用素子、セパレーター、積層板基材、遠赤
外線放射素子、電線被覆材料、耐熱・耐火紙、電
子工業用耐熱絶縁材（例えばセラミツクプリント
基板、ICチツプなど）、耐熱パツキング材、耐摩
耗性材料（自動車用ブレーキ、クラツチ等）、不
燃性建材、不燃性情報産業用紙、多孔質セラミツ
クス、陶紙、繊維強化セラミツクスなどの広範囲
に拡大することができ、これらの分野では極めて
有用なものである。 以下実施例を挙げ、本発明を具体的に説明す
る。 実施例 １ 高アルミナ繊維（電気化学工業(株)製、デンカア
ルセンバルク：平均繊維径3μ）50重量部をあら
かじめ水に分散し、ビーターにて平均繊維長を３
〜５mmにそろえたものに水和膨潤性ベントナイト
群鉱物の一種であるコロイド性ベントナイト25重
量部を水に膨潤させて添加し、次いでシリカ粉末
15重量部、アルミナ粉末15重量部、マグネシア粉
末10重量部、長石15重量部を添加混合し、次いで
カチオン化澱粉を５重量部、80℃の湯で溶解した
ものを添加し、良く撹拌した後、Tappi角型シー
トマシンにて厚味0.2mmに抄紙し、120℃×２分間
乾燥してシート状物を得た。このシート状物を
400℃にて30分間脱脂した後強度を測定した結果
は表１のようになり脱脂前の約60％は保持してお
り、更に1200℃にて焼結すると熱衝撃性の強いセ
ラミツク板となつた。これらの性質を利用してセ
ラミツクプリント配線基板、セラミツクヒータ
ー、遠赤外線放射体等に使用可能であつた。 実施例 ２ 極細ガラス繊維（ジヨンズ・マンビル社製、Ｔ
フアイバー＃106：平均繊維径0.54〜0.68μ）を30
重量部あらかじめ水に分散し、ビーターにて平均
繊維長を５〜８mmにそろえたものに水和膨潤性雲
母群鉱物の一種であるソジウムテトラシリシツク
マイカ（トピー工業(株)製）を水に膨潤させて20重
量部添加し、次いでアルミナ粉末15重量部と酸化
チタン粉末15重量部を添加混合し、次いでポリア
ミドポリアミンエピクロルヒドリン樹脂３重量
部、CMC1重量部添加した後良く撹拌しTappi角
型シートマシンにて厚味0.15mmのシート状物を得
た。このシート状物を実施例１と同様にして脱脂
及び焼結を行つた。結果は表１に示した如くにな
り、実用性の高いものであり、実施例１と同様の
用途の他に不燃性壁紙、フスマ紙等の建材用にも
使用可能であつた。 実施例 ３ セラミツクフアイバー（新日本製鉄化学工業(株)
製、エスフアイバーSCバルク1260グレード：平
均繊維径3.5μ）を50重量部あらかじめ水に分散
し、ビーターにて平均繊維長を６〜10mmにそろえ
たものに水和膨潤性雲母鉱物の一種であるリチウ
ムテニオライトを30重量部水に膨潤させて添加
し、更にロツクウールSKX（日東紡績(株)製）を50
重量部あらかじめ水に分散しビーターにて平均繊
維長を250μにそろえたものを添加混合し、次い
で繊維状チタン酸カリウム（大塚化学薬品(株)製、
テイスモＤ）を100重量部添加した。次いでカチ
オン化澱粉５重量部を実施例１と同様に添加して
から良く撹拌し、実施例１と同様にして厚味0.3
mmのシート状物を得た。このシート状物を実施例
１と同様にして脱脂した。結果は表１に示したと
おり、実用性の高いものであり、特に400℃以上
の耐熱性を要求される分野（例えば製鉄関係、溶
接関係など）の耐熱材料として使用可能であつ
た。 実施例 ４ セラミツクフアイバー（イソライトバブコツク
耐火(株)製、カオウールバルクＳ：平均繊維径
2.5μ）を50重量部あらかじめ水に分散しビーター
にて平均繊維長を６〜10mmにそろえたものに水和
膨潤性ベントナイト鉱物の一種であるコロイド性
モンモリロナイト（クニミネ工業(株)製、クニピア
Ｇ）を30重量部水に膨潤させて添加し、更にスゾ
ライトマイカ40S（(株)クラレ製、重量平均フレー
ク径650μ）を50重量部添加混合し、次いでポリ
アミドポリアミンエピクロルヒドリン樹脂４重量
部、次いでアニオン性ポリアクリルアミド樹脂を
２重量部添加混合し、Tappi角型シートマシンに
て厚味0.1mmのシート状物を得た。このシート状
物を実施例１と同様にして脱脂した。結果は表１
に記載したとおり実用性の高いものであり、特に
耐火電線被覆材等の耐熱・耐火性電線被覆材とし
て利用可能であつた。 比較例 １〜４ 実施例１〜４のシート状物を抄造する際に各々
水和膨潤性鉱物を除いた処方により比較例１〜４
のサンプルを作成し、400℃30分間の熱処理を行
つたものと未処理のものとの物性比較を行つた。
表１はその結果である。

【表】 水和膨潤性鉱物を使用したものは熱処理後もあ
る程度強度を保持していたが水和膨潤性鉱物を使
用しない比較例では熱処理後の物性は大きく低下
した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (A) 粉末状及び繊維状セラミツク素材よりな
   る群 (B) 平均繊維径5μ以下且つ平均繊維長１mm以上
   の極細無機繊維よりなる群 (C) 水和膨潤性鉱物よりなる群 の各群より各々少くとも１種以上を構成要素とす
   る事を特徴とするセラミツクシート状物。 ２ (A) 粉末状及び繊維状セラミツク素材よりな
   る群 (B) 平均繊維径5μ以下且つ平均繊維長１mm以上
   の極細無機繊維よりなる群 (C) 水和膨潤性鉱物よりなる群 の各群より各々少くとも１種以上を選択してなる
   構成要素を水中に分散した後、湿式抄紙法又はそ
   れに準じた方法によりシート状に成形する事を特
   徴とするセラミツクシート状物の製造法。