JPH0648848A - 不燃複合材料構造物およびその製造方法 - Google Patents
不燃複合材料構造物およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 新規な不燃複合材料構造物の提供。
【構成】 金属酸化物の粉末と液状可溶珪酸塩とを添加
混合して不燃の液状連続相マトリックスを形成し、不燃
の繊維または粒子から成る分散相をを前記液状連続相で
濡らして複合材料の中間構造体を形成し、該中間構造体
を乾燥して連続相を硬化させて得られる不燃複合材料構
造物およびその製造方法。 【効果】 安全かつ作業環境を汚染することなしに容易
に製造でき、しかも熱により煙や有害ガスを発生するこ
とがない複合材料構造物が得られる。
混合して不燃の液状連続相マトリックスを形成し、不燃
の繊維または粒子から成る分散相をを前記液状連続相で
濡らして複合材料の中間構造体を形成し、該中間構造体
を乾燥して連続相を硬化させて得られる不燃複合材料構
造物およびその製造方法。 【効果】 安全かつ作業環境を汚染することなしに容易
に製造でき、しかも熱により煙や有害ガスを発生するこ
とがない複合材料構造物が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固化可能な無機質の
液状マトリックスのような不燃の連続相に埋め込まれた
粒子あるいは繊維強化材のような不燃の分散相から成
る、不燃複合材料構造物およびその製造方法に関するも
のである。
液状マトリックスのような不燃の連続相に埋め込まれた
粒子あるいは繊維強化材のような不燃の分散相から成
る、不燃複合材料構造物およびその製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】複合材料は、固化させることの出来る液
状の結合マトリックスのような連続相に埋め込まれた１
種類以上の分散相（例えば、繊維強化材）より成るもの
である。複合材料構造物は分散相として最も一般的に用
いられるガラス、カーボンあるいは他の無機材料から成
る繊維強化材と、連続相として用いられる熱硬化性有機
樹脂マトリックスとから成っている。８００°Ｆ（４２
７℃）以上の温度に加熱すると、大部分の熱硬化性有機
マトリックス材料は分解して、煙や有毒ガスを発生する
であろう。１２００°Ｆ（６４９℃）以上の温度まで加
熱すると、ガラス繊維強化材は溶融する。主としてこれ
らの理由により、ガラス繊維を分散相に用いるこれまで
の技術による複合材料構造物は、火に曝される可能性の
ある構造物や、あるいは引火性の液体を地上で貯蔵、輸
送するパイプやタンクに用いる構造物を作るには不適当
であった。引火性の液体の貯蔵および取り扱いに関する
規定として、ＮＦＰＡ（NationalFire Protection Asso
ciation，米国防火協会）のコード３０があるが、この
規定は、地上の燃料貯蔵タンク、精油所の地上配管およ
び類似の用途に対しては、スチールあるいは他の不燃構
造材料の使用を要求している。ＦＡＡ（Federal Aviati
on Administration , 連邦航空局）やＤＯＴ（Departme
nt of Transportation，運輸省）は、航空機や列車の内
装は、７５０°Ｆ（３９９℃）以上の火災温度に曝され
ても燃えないかあるいは有毒ガスを発生しない材料で作
ることを要求している。スチールの地上タンクは腐食
し、また落雷あるいは保守作業やタンクの腐食部分の補
修作業中の不注意によって火災を発生する。木材で作っ
た居住構造物は火事に対して非常に弱く、一方普通のプ
ラスチックや樹脂含浸のガラス繊維構造物は着火温度に
曝されると有毒ガスや煙を発生する。
状の結合マトリックスのような連続相に埋め込まれた１
種類以上の分散相（例えば、繊維強化材）より成るもの
である。複合材料構造物は分散相として最も一般的に用
いられるガラス、カーボンあるいは他の無機材料から成
る繊維強化材と、連続相として用いられる熱硬化性有機
樹脂マトリックスとから成っている。８００°Ｆ（４２
７℃）以上の温度に加熱すると、大部分の熱硬化性有機
マトリックス材料は分解して、煙や有毒ガスを発生する
であろう。１２００°Ｆ（６４９℃）以上の温度まで加
熱すると、ガラス繊維強化材は溶融する。主としてこれ
らの理由により、ガラス繊維を分散相に用いるこれまで
の技術による複合材料構造物は、火に曝される可能性の
ある構造物や、あるいは引火性の液体を地上で貯蔵、輸
送するパイプやタンクに用いる構造物を作るには不適当
であった。引火性の液体の貯蔵および取り扱いに関する
規定として、ＮＦＰＡ（NationalFire Protection Asso
ciation，米国防火協会）のコード３０があるが、この
規定は、地上の燃料貯蔵タンク、精油所の地上配管およ
び類似の用途に対しては、スチールあるいは他の不燃構
造材料の使用を要求している。ＦＡＡ（Federal Aviati
on Administration , 連邦航空局）やＤＯＴ（Departme
nt of Transportation，運輸省）は、航空機や列車の内
装は、７５０°Ｆ（３９９℃）以上の火災温度に曝され
ても燃えないかあるいは有毒ガスを発生しない材料で作
ることを要求している。スチールの地上タンクは腐食
し、また落雷あるいは保守作業やタンクの腐食部分の補
修作業中の不注意によって火災を発生する。木材で作っ
た居住構造物は火事に対して非常に弱く、一方普通のプ
ラスチックや樹脂含浸のガラス繊維構造物は着火温度に
曝されると有毒ガスや煙を発生する。
【０００３】複合材料の連続相として用いる通常のマト
リックス材料は、２液硬化の熱硬化性有機高分子で、相
対的に高価で、その出荷、貯蔵および取り扱いには特別
な注意が必要である。これらの有機マトリックス材料が
不飽和ポリエステルやビニルエステル樹脂の場合は、通
常重量比で５０％ものスチレンモノマを含んでいるの
で、可燃性の液体として取り扱わなければならない。ス
チレンモノマの気化により異様な臭気を生じるので、作
業環境の換気が屡々必要となる。有機マトリックス材料
としてエポキシ樹脂を用いる場合は、アミン硬化剤が作
業者の肌に触れたり、吸入されたりしないように、注意
を払わなければならない。さらに、複合材料に通常用い
られる上述のタイプのマトリックス材料は、使用する工
具や容器の清掃に、特別な溶剤その他の薬品を必要とす
る。可溶珪酸塩（soluble silicate) は繊維強化複合材
料の連続相として用いるには不適当と、長らく考えられ
て来た。そのひとつの理由は、可溶珪酸塩はガラスを侵
し、重合や化学反応でなく、脱水によって硬化すると考
えられていることにある。硬化した可溶珪酸塩の接着強
さや層間せん断強さは多くのプラスチックや熱硬化性樹
脂のそれより相当に小さい。また、その表面をコートし
たり、特別な熱処理を施さない限りは、可溶珪酸塩は徐
々に水に溶解する。さらに、可溶珪酸塩は、マイクロウ
エーブエネルギを利用したり、１５０°Ｆ（６５℃）以
上の温度に曝すなどして、過度に急速に硬化させると、
得られた複合材料構造物が極端に脆くなり、使用に耐え
なくなる。
リックス材料は、２液硬化の熱硬化性有機高分子で、相
対的に高価で、その出荷、貯蔵および取り扱いには特別
な注意が必要である。これらの有機マトリックス材料が
不飽和ポリエステルやビニルエステル樹脂の場合は、通
常重量比で５０％ものスチレンモノマを含んでいるの
で、可燃性の液体として取り扱わなければならない。ス
チレンモノマの気化により異様な臭気を生じるので、作
業環境の換気が屡々必要となる。有機マトリックス材料
としてエポキシ樹脂を用いる場合は、アミン硬化剤が作
業者の肌に触れたり、吸入されたりしないように、注意
を払わなければならない。さらに、複合材料に通常用い
られる上述のタイプのマトリックス材料は、使用する工
具や容器の清掃に、特別な溶剤その他の薬品を必要とす
る。可溶珪酸塩（soluble silicate) は繊維強化複合材
料の連続相として用いるには不適当と、長らく考えられ
て来た。そのひとつの理由は、可溶珪酸塩はガラスを侵
し、重合や化学反応でなく、脱水によって硬化すると考
えられていることにある。硬化した可溶珪酸塩の接着強
さや層間せん断強さは多くのプラスチックや熱硬化性樹
脂のそれより相当に小さい。また、その表面をコートし
たり、特別な熱処理を施さない限りは、可溶珪酸塩は徐
々に水に溶解する。さらに、可溶珪酸塩は、マイクロウ
エーブエネルギを利用したり、１５０°Ｆ（６５℃）以
上の温度に曝すなどして、過度に急速に硬化させると、
得られた複合材料構造物が極端に脆くなり、使用に耐え
なくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の問題点を解決し、熱により煙や有毒なガスを
発生する恐れがなく、しかも安全かつ作業環境を汚染す
ることなしに、容易に製造できる不燃複合材料構造物を
提供することにある。
従来技術の問題点を解決し、熱により煙や有毒なガスを
発生する恐れがなく、しかも安全かつ作業環境を汚染す
ることなしに、容易に製造できる不燃複合材料構造物を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、液状の液状
の可溶珪酸塩にある金属酸化物および粘土を加えて改質
すれば、繊維強化複合材料構造物の連続相マトリックス
に一般に用いられている通常の化学組成物を上回る、構
造ならびに化学的特性を望み得ることを見いだした。例
えば、硬化する液状有機結合材マトリックスと結合して
複合材料を形成する分散相に用いるガラス繊維ストラン
ドの未含浸の織物および不織物は、１３００°Ｆ（７０
４℃）に加熱すると溶融する。また、ある種の液状可溶
珪酸塩をガラス繊維フィラメントに含浸させてこれを結
合した時に、得られた複合材料構造物が、ガラス繊維フ
ィラメントの融点以上に加熱しても、もとのままであっ
た。また、複合材料の連続相が少量のある金属酸化物を
添加して改質した液状の可溶珪酸塩より成る場合に、得
られた複合材料構造物は、その液状連続相を２１５°Ｆ
（１０２℃）以上の温度に曝すというような過大な脱水
速度で硬化させた時でも、水に対する溶解性が充分に小
さかった。
の可溶珪酸塩にある金属酸化物および粘土を加えて改質
すれば、繊維強化複合材料構造物の連続相マトリックス
に一般に用いられている通常の化学組成物を上回る、構
造ならびに化学的特性を望み得ることを見いだした。例
えば、硬化する液状有機結合材マトリックスと結合して
複合材料を形成する分散相に用いるガラス繊維ストラン
ドの未含浸の織物および不織物は、１３００°Ｆ（７０
４℃）に加熱すると溶融する。また、ある種の液状可溶
珪酸塩をガラス繊維フィラメントに含浸させてこれを結
合した時に、得られた複合材料構造物が、ガラス繊維フ
ィラメントの融点以上に加熱しても、もとのままであっ
た。また、複合材料の連続相が少量のある金属酸化物を
添加して改質した液状の可溶珪酸塩より成る場合に、得
られた複合材料構造物は、その液状連続相を２１５°Ｆ
（１０２℃）以上の温度に曝すというような過大な脱水
速度で硬化させた時でも、水に対する溶解性が充分に小
さかった。
【０００６】さらに、ある種の低粘度の可溶珪酸塩は、
容易にガラスあるいはカーボンの繊維に含浸され、これ
をコートするので、チューブ形状の複合材料構造物のフ
ィラメントワインディング成形に使用出来る。可溶珪酸
塩は熱硬化性樹脂に較べて、価格が安く、毒性が無く、
工具や成形装置は水で簡単に清掃することができ、環境
的にも安全で、処理に際しても環境の汚染が無く、出荷
や取り扱いにも安全で、容易且つ安全に長年の貯蔵が可
能で、特定の脱水技術により容易に硬化させることが出
来る。発明者の知るところでは、発明者より前には何人
も、不燃の繊維あるいは粒子を分散相として含む複合材
料の不燃の連続相として、可溶珪酸塩の望ましい特性を
利用する実際的な方法を見いだしてはいない。本発明は
このような知見に基づいてなされたものであり、不燃複
合材料の連続相マトリックス材料としての、液状可溶珪
酸塩の経済的且つ効果的な使用方法を提供するものであ
る。
容易にガラスあるいはカーボンの繊維に含浸され、これ
をコートするので、チューブ形状の複合材料構造物のフ
ィラメントワインディング成形に使用出来る。可溶珪酸
塩は熱硬化性樹脂に較べて、価格が安く、毒性が無く、
工具や成形装置は水で簡単に清掃することができ、環境
的にも安全で、処理に際しても環境の汚染が無く、出荷
や取り扱いにも安全で、容易且つ安全に長年の貯蔵が可
能で、特定の脱水技術により容易に硬化させることが出
来る。発明者の知るところでは、発明者より前には何人
も、不燃の繊維あるいは粒子を分散相として含む複合材
料の不燃の連続相として、可溶珪酸塩の望ましい特性を
利用する実際的な方法を見いだしてはいない。本発明は
このような知見に基づいてなされたものであり、不燃複
合材料の連続相マトリックス材料としての、液状可溶珪
酸塩の経済的且つ効果的な使用方法を提供するものであ
る。
【０００７】本発明の第１は、金属酸化物と液状の可溶
珪酸塩に混合して不燃液状の連続相を形成すること、少
なくとも本質的に不燃の連続繊維あるいは不燃の無機物
粒子より成る分散相を準備すること、連続相を分散相に
含浸させて複合材料の中間構造体を形成することおよび
この中間構造体を乾燥させることによって硬化した不燃
複合材料構造物を得る方法である。本発明の第２は、前
記の方法によって得られる複合材料構造物である。後に
述べるように、ここでいう“複合材料構造物”はフィラ
メントワインディング構造物、板材、発泡断熱材および
塗装被覆に用いることの可能なコーティング材を含むも
のである。
珪酸塩に混合して不燃液状の連続相を形成すること、少
なくとも本質的に不燃の連続繊維あるいは不燃の無機物
粒子より成る分散相を準備すること、連続相を分散相に
含浸させて複合材料の中間構造体を形成することおよび
この中間構造体を乾燥させることによって硬化した不燃
複合材料構造物を得る方法である。本発明の第２は、前
記の方法によって得られる複合材料構造物である。後に
述べるように、ここでいう“複合材料構造物”はフィラ
メントワインディング構造物、板材、発泡断熱材および
塗装被覆に用いることの可能なコーティング材を含むも
のである。
【０００８】本発明で使用する液状可溶珪酸塩は、珪曹
比（ＳｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏの重量比）が２〜４の珪酸曹達
を、室温（２０℃）における比重が４０〜４２．２ボー
メ（１．３７〜１．４１ｇ／ｃｍ3 ）の水溶液としたも
のである。また金属酸化物は、酸化亜鉛、酸化チタン、
酸化鉄等であって、その前記液状可溶珪酸塩に対する添
加率は、重量比で１〜１０％、好ましくは４〜８％を適
当とする。さらに前記の不燃の分散相を構成する不燃の
連続繊維の例としては、ガラス繊維、カーボン繊維、玄
武岩繊維のような鉱物繊維等が、また不燃の粒子として
は、粘土等の鉱物の粉体や発泡パーライト、発泡バーミ
キュライト等の鉱物の発泡粒子を挙げることが出来る。
また、連続相と分散相との混合割合は、使用原料の性
状、目的とする複合材料構造物の種類、製造条件等によ
り適宜定めればよい。一応の目やすとしては、混合物中
における分散相の割合が、分散相が繊維状である場合に
は体積比で３０〜７０％相当量、コーティング材のよう
に分散相が粉末状である場合には重量比で５〜４０％相
当量の範囲が好ましい。
比（ＳｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏの重量比）が２〜４の珪酸曹達
を、室温（２０℃）における比重が４０〜４２．２ボー
メ（１．３７〜１．４１ｇ／ｃｍ3 ）の水溶液としたも
のである。また金属酸化物は、酸化亜鉛、酸化チタン、
酸化鉄等であって、その前記液状可溶珪酸塩に対する添
加率は、重量比で１〜１０％、好ましくは４〜８％を適
当とする。さらに前記の不燃の分散相を構成する不燃の
連続繊維の例としては、ガラス繊維、カーボン繊維、玄
武岩繊維のような鉱物繊維等が、また不燃の粒子として
は、粘土等の鉱物の粉体や発泡パーライト、発泡バーミ
キュライト等の鉱物の発泡粒子を挙げることが出来る。
また、連続相と分散相との混合割合は、使用原料の性
状、目的とする複合材料構造物の種類、製造条件等によ
り適宜定めればよい。一応の目やすとしては、混合物中
における分散相の割合が、分散相が繊維状である場合に
は体積比で３０〜７０％相当量、コーティング材のよう
に分散相が粉末状である場合には重量比で５〜４０％相
当量の範囲が好ましい。
【０００９】ある可溶珪酸塩に重量比で５％の酸化亜鉛
粉末を添加混合して得た液状組成物を、２５０°Ｆ（１
２０℃）に加熱して脱水したところ、得られた硬化物は
非常に脆くはあったが、水に対する溶解性は十分に小さ
いことがわかった。この液状組成物は、膨張させたパー
ライトやバーミキュライトから耐高温、不燃、耐水性の
断熱材を作る結合材に使用できることが判明した。この
ような断熱材には防火ドアや地上のパイプ、タンクなど
の商業的用途がある。さらに、ガラス繊維（分散相）を
含む積層物やリボンに、液状の可溶珪酸塩（連続相）を
含浸させ、その表面を熱風に曝すと、繊維が相互に結合
し、複数の層から成る不燃複合材構造物を形成すること
ができる。このような構造物は、非引火性あるいは引火
性の液体またはガスを貯蔵あるいは輸送に用いるフィラ
メントワインディングパイプ、圧力容器およびタンクの
構成要素として用いることが出来ることがわかった。
粉末を添加混合して得た液状組成物を、２５０°Ｆ（１
２０℃）に加熱して脱水したところ、得られた硬化物は
非常に脆くはあったが、水に対する溶解性は十分に小さ
いことがわかった。この液状組成物は、膨張させたパー
ライトやバーミキュライトから耐高温、不燃、耐水性の
断熱材を作る結合材に使用できることが判明した。この
ような断熱材には防火ドアや地上のパイプ、タンクなど
の商業的用途がある。さらに、ガラス繊維（分散相）を
含む積層物やリボンに、液状の可溶珪酸塩（連続相）を
含浸させ、その表面を熱風に曝すと、繊維が相互に結合
し、複数の層から成る不燃複合材構造物を形成すること
ができる。このような構造物は、非引火性あるいは引火
性の液体またはガスを貯蔵あるいは輸送に用いるフィラ
メントワインディングパイプ、圧力容器およびタンクの
構成要素として用いることが出来ることがわかった。
【００１０】また、ある液状の可溶珪酸塩は粘度が十分
に小さいので、連続繊維のトワイン（twine)や緊密に織
ったガラス織布を構成するヤーンに容易に含浸させるこ
とができる。このような珪酸塩は、発明者が米国特許出
願中の、１９９２年２月２６日付けで出願を受理された
Serial No. ０７／８３８，４６３の“二重壁複合材料
パイプと結合構造物およびその製造方法ならびに製造装
置”に開示された複合材料構造物を構成する連続相とし
ても使用可能である。該特許出願の開示内容を参考のた
めここに加える。特に、ある低粘度の液状の可溶珪酸塩
は、参考特許出願に記載された、不燃の例えば１，００
０°Ｆ（５３８℃）を超える着火点を示す、複合材料パ
イプの透過性の環状構造物を与える理想的なマトリック
ス材料となる。この可溶珪酸塩マトリックスはカーボン
繊維とともに使用することも可能で、２，０００°Ｆ
（１，０７６℃）以上の高温に耐えることの出来る不燃
複合材料構造物が得られる。さらに、ある液状可溶珪酸
塩マトリックス材料を１５０°Ｆ（６５℃）以下の温度
で脱水してゆっくり硬化させると繊維強化複合材料構造
物はその繊維強化材の引張強さの相当の部分を保持する
ことも見いだされた。発明者の、１９７４年１月８日付
けで許可された、米国特許 No.３，７８４，４４１“複
合材料構造物”に記述されているようなタイプの複合材
料構造物として構築する場合には、この可溶珪酸塩の使
用により、表面にアークが発生しても炭化した短絡経路
を生じない高引張強さの電気絶縁体の構築が可能にな
る。
に小さいので、連続繊維のトワイン（twine)や緊密に織
ったガラス織布を構成するヤーンに容易に含浸させるこ
とができる。このような珪酸塩は、発明者が米国特許出
願中の、１９９２年２月２６日付けで出願を受理された
Serial No. ０７／８３８，４６３の“二重壁複合材料
パイプと結合構造物およびその製造方法ならびに製造装
置”に開示された複合材料構造物を構成する連続相とし
ても使用可能である。該特許出願の開示内容を参考のた
めここに加える。特に、ある低粘度の液状の可溶珪酸塩
は、参考特許出願に記載された、不燃の例えば１，００
０°Ｆ（５３８℃）を超える着火点を示す、複合材料パ
イプの透過性の環状構造物を与える理想的なマトリック
ス材料となる。この可溶珪酸塩マトリックスはカーボン
繊維とともに使用することも可能で、２，０００°Ｆ
（１，０７６℃）以上の高温に耐えることの出来る不燃
複合材料構造物が得られる。さらに、ある液状可溶珪酸
塩マトリックス材料を１５０°Ｆ（６５℃）以下の温度
で脱水してゆっくり硬化させると繊維強化複合材料構造
物はその繊維強化材の引張強さの相当の部分を保持する
ことも見いだされた。発明者の、１９７４年１月８日付
けで許可された、米国特許 No.３，７８４，４４１“複
合材料構造物”に記述されているようなタイプの複合材
料構造物として構築する場合には、この可溶珪酸塩の使
用により、表面にアークが発生しても炭化した短絡経路
を生じない高引張強さの電気絶縁体の構築が可能にな
る。
【００１１】可溶珪酸塩の水溶液を空気に曝すと脱水に
より硬化する。粘度がほぼ１０センチストークスのダウ
シリコン２００液を液状可溶珪酸塩に添加することによ
り、そのシェルフライフおよび可使用“ポットライフ”
が何ケ月も増加する。この場合主として液状可溶珪酸塩
より成る液状マトリックス混合物の表面に、このシリコ
ン液のオイル状フィルムが浮かび、空気を通さない障壁
となるためである。この空気障壁が脱水を妨げて、硬化
した珪酸塩のフィルムあるいは皮膜の形成を防ぐ。さも
なければ、液状可溶珪酸塩の粘度が変わり、繊維の濡れ
や含浸特性も変化する。
より硬化する。粘度がほぼ１０センチストークスのダウ
シリコン２００液を液状可溶珪酸塩に添加することによ
り、そのシェルフライフおよび可使用“ポットライフ”
が何ケ月も増加する。この場合主として液状可溶珪酸塩
より成る液状マトリックス混合物の表面に、このシリコ
ン液のオイル状フィルムが浮かび、空気を通さない障壁
となるためである。この空気障壁が脱水を妨げて、硬化
した珪酸塩のフィルムあるいは皮膜の形成を防ぐ。さも
なければ、液状可溶珪酸塩の粘度が変わり、繊維の濡れ
や含浸特性も変化する。
【００１２】強化複合材料に珪酸塩系のマトリックスを
使用する多くの利点には以下のことが含まれる：ガラス
繊維の融点の２倍以上の融点を持つ不燃複合材料の形
成；従来のどの熱硬化性樹脂よりも安い価格まで液状マ
トリックスの価格を低減；完全に無毒な作業環境の提
供；あらゆる液状マトリックス材料廃棄物の処理の簡単
化；無臭で環境汚染の無い、環境的に安全な不燃マトリ
ックス材料の提供；マトリックスコータやマトリックス
を取り扱う装置の単に水を使うだけの迅速且つ簡単な清
掃の実現；混合を必要としない一液マトリックスシステ
ムの使用；乾燥温空気中あるいは室温で硬化するマトリ
ックスの提供。
使用する多くの利点には以下のことが含まれる：ガラス
繊維の融点の２倍以上の融点を持つ不燃複合材料の形
成；従来のどの熱硬化性樹脂よりも安い価格まで液状マ
トリックスの価格を低減；完全に無毒な作業環境の提
供；あらゆる液状マトリックス材料廃棄物の処理の簡単
化；無臭で環境汚染の無い、環境的に安全な不燃マトリ
ックス材料の提供；マトリックスコータやマトリックス
を取り扱う装置の単に水を使うだけの迅速且つ簡単な清
掃の実現；混合を必要としない一液マトリックスシステ
ムの使用；乾燥温空気中あるいは室温で硬化するマトリ
ックスの提供。
【００１３】広い見方からすれば、不燃複合材料構造物
を製作する本発明の方法は次の工程よりなる：金属酸化
物を液状の可溶珪酸塩に混合して不燃液状の連続相を形
成すること、少なくとも本質的に不燃の連続繊維あるい
は不燃の無機物粒子より成る分散相を調製すること、連
続相を分散相に含浸させて複合材料の中間構造体を形成
することおよびこの中間構造体を乾燥させて連続相を硬
化させ、硬化した不燃複合材料を得ること。添加混合ス
テップは、好ましくは、重量比で連続相の約１．０乃至
５％の金属酸化物を液状可溶珪酸塩に加えることよりな
る。この添加ステップにはルチルグレードの酸化チタン
粉末、酸化亜鉛粉末、および／または酸化鉄粉末を液状
可溶珪酸塩に加えることも含められる。液状可溶珪酸塩
は、その粘度が約６０乃至４００センチポイズ、比重が
約４０．０乃至４２．２ボーメ（約１．３７〜１．４１
ｇ／ｃｍ3 ）、ｐＨが約１１．３のものが好ましい。
を製作する本発明の方法は次の工程よりなる：金属酸化
物を液状の可溶珪酸塩に混合して不燃液状の連続相を形
成すること、少なくとも本質的に不燃の連続繊維あるい
は不燃の無機物粒子より成る分散相を調製すること、連
続相を分散相に含浸させて複合材料の中間構造体を形成
することおよびこの中間構造体を乾燥させて連続相を硬
化させ、硬化した不燃複合材料を得ること。添加混合ス
テップは、好ましくは、重量比で連続相の約１．０乃至
５％の金属酸化物を液状可溶珪酸塩に加えることよりな
る。この添加ステップにはルチルグレードの酸化チタン
粉末、酸化亜鉛粉末、および／または酸化鉄粉末を液状
可溶珪酸塩に加えることも含められる。液状可溶珪酸塩
は、その粘度が約６０乃至４００センチポイズ、比重が
約４０．０乃至４２．２ボーメ（約１．３７〜１．４１
ｇ／ｃｍ3 ）、ｐＨが約１１．３のものが好ましい。
【００１４】適当な量（例えば、重量比で液状可溶珪酸
塩の５乃至４０％、好ましくは１０〜４０％）のカオリ
ン粘土の粉末を、液状連続相に混合する前に、１種以上
の金属酸化物に添加して、塗装可能な不燃複合材料、あ
るいは所要の粘度およびチキソトロピー性を有するコー
ティング材を得ることが出来る。このような塗装可能な
コーティング材は酸化鉄や金属酸化物を組み合わせて、
着色することが出来る。カオリン（Ａｌ2 Ｏ3 、２Ｈ2
Ｏ）は多くの粘土の主要な成分で、そのあるものは石
灰、アルカリ、有機物材料およびその他の不純物を含ん
でいる。液状可溶珪酸塩に混合したとき、粘土は溶解し
ないが、コロイド溶液の状態に保たれる。液状可溶珪酸
塩が硬化したとき、粘土を含有する混合物は硬化して、
粘土は可逆性コロイドの特性を示すので、相当大きな圧
縮強さを示す。
塩の５乃至４０％、好ましくは１０〜４０％）のカオリ
ン粘土の粉末を、液状連続相に混合する前に、１種以上
の金属酸化物に添加して、塗装可能な不燃複合材料、あ
るいは所要の粘度およびチキソトロピー性を有するコー
ティング材を得ることが出来る。このような塗装可能な
コーティング材は酸化鉄や金属酸化物を組み合わせて、
着色することが出来る。カオリン（Ａｌ2 Ｏ3 、２Ｈ2
Ｏ）は多くの粘土の主要な成分で、そのあるものは石
灰、アルカリ、有機物材料およびその他の不純物を含ん
でいる。液状可溶珪酸塩に混合したとき、粘土は溶解し
ないが、コロイド溶液の状態に保たれる。液状可溶珪酸
塩が硬化したとき、粘土を含有する混合物は硬化して、
粘土は可逆性コロイドの特性を示すので、相当大きな圧
縮強さを示す。
【００１５】上記の調製ステップでは、体積比で、複合
材料の約３０乃至７０％のガラスあるいはカーボン繊維
を調製するのが好ましい。ガラス繊維は直径が約３乃至
２５ミクロンで、番手で１ポンド当り５０乃至６７５ヤ
ードのＥグラスストランドが好ましい。乾燥ステップで
は、前記の複合材料中間構造体を約６５〜１５０°Ｆ
（１８℃〜６６℃）の温度に曝して、連続相の脱水硬化
を促進することが好ましい。熱に曝すステップには、複
合材料中間材料が適当に硬化するまで、その表面に熱風
を吹き付けることも含めることが出来る。
材料の約３０乃至７０％のガラスあるいはカーボン繊維
を調製するのが好ましい。ガラス繊維は直径が約３乃至
２５ミクロンで、番手で１ポンド当り５０乃至６７５ヤ
ードのＥグラスストランドが好ましい。乾燥ステップで
は、前記の複合材料中間構造体を約６５〜１５０°Ｆ
（１８℃〜６６℃）の温度に曝して、連続相の脱水硬化
を促進することが好ましい。熱に曝すステップには、複
合材料中間材料が適当に硬化するまで、その表面に熱風
を吹き付けることも含めることが出来る。
【００１６】上に述べたように、製造方法にはまた、液
状可溶珪酸塩より比重の小さい硬化防止剤をその連続相
に添加することを含めることも出来る。好ましい方法
は、添加混合ステップに、液状連続相の表面に、薄い空
気を透過しない層を形成するのに十分な量のシリコン液
の添加を含めることである。好ましいシリコン液は、粘
度が約１０乃至１００センチストークスのダウ２００
（ダウ コーニング社商品名）ポリジメチルシロキサン
シリコン液である。
状可溶珪酸塩より比重の小さい硬化防止剤をその連続相
に添加することを含めることも出来る。好ましい方法
は、添加混合ステップに、液状連続相の表面に、薄い空
気を透過しない層を形成するのに十分な量のシリコン液
の添加を含めることである。好ましいシリコン液は、粘
度が約１０乃至１００センチストークスのダウ２００
（ダウ コーニング社商品名）ポリジメチルシロキサン
シリコン液である。
【００１７】図１および２は本発明の方法の商品への応
用を図示するもので、複数本の繊維ストランド１０を互
いに搦ませて分散相を形成させ、その個々の繊維１２に
液状のマトリックス（連続相）１１を含浸させる含浸・
浸潤ステップを経て、分散相を形成することを意図する
ものである。図３〜５は、本方法がさらに、マトリック
スを含浸させたトワインストランド１３を成形型の上に
配置して第１層１４を形成することを意図するものであ
ることを図示している。図６は、乾燥ステップが、好ま
しくはマトリックスを含浸させたストランド１３の少な
くともひとつの表面１５を約１５０°Ｆ（６６℃）の硬
化温度に曝すことを含むものであることを示している。
このことを達成するひとつの方法は、熱風送風機１６を
用いて複合材料構造物の表面１５に熱空気１７を吹き付
け、ストランドを結合するマトリックス形成のための液
状連続相１１の脱水、硬化を促進させることである。
用を図示するもので、複数本の繊維ストランド１０を互
いに搦ませて分散相を形成させ、その個々の繊維１２に
液状のマトリックス（連続相）１１を含浸させる含浸・
浸潤ステップを経て、分散相を形成することを意図する
ものである。図３〜５は、本方法がさらに、マトリック
スを含浸させたトワインストランド１３を成形型の上に
配置して第１層１４を形成することを意図するものであ
ることを図示している。図６は、乾燥ステップが、好ま
しくはマトリックスを含浸させたストランド１３の少な
くともひとつの表面１５を約１５０°Ｆ（６６℃）の硬
化温度に曝すことを含むものであることを示している。
このことを達成するひとつの方法は、熱風送風機１６を
用いて複合材料構造物の表面１５に熱空気１７を吹き付
け、ストランドを結合するマトリックス形成のための液
状連続相１１の脱水、硬化を促進させることである。
【００１８】本方法の範囲には、上記の繊維ストランド
の搦め、マトリックスの含浸ステップを繰り返して、マ
トリックスを含浸させたトワインストランド１３による
第２層１８を形成し、第１層１４の上に第２層１８を配
置して、図３、４および５に示すような複数層の複合材
料構造物１９を形成することが含まれる。これらの図に
示すように、配置ステップには、第２層１８を第１層１
４を横切るように配置して、第１層と第２層のストラン
ドを互いに２方向に向けることが含まれる。さらに好ま
しくは、配置ステップが、第１層および第２層の繊維ス
トランドを、互いに少なくとも近似的に直角方向に向け
ることより成る。
の搦め、マトリックスの含浸ステップを繰り返して、マ
トリックスを含浸させたトワインストランド１３による
第２層１８を形成し、第１層１４の上に第２層１８を配
置して、図３、４および５に示すような複数層の複合材
料構造物１９を形成することが含まれる。これらの図に
示すように、配置ステップには、第２層１８を第１層１
４を横切るように配置して、第１層と第２層のストラン
ドを互いに２方向に向けることが含まれる。さらに好ま
しくは、配置ステップが、第１層および第２層の繊維ス
トランドを、互いに少なくとも近似的に直角方向に向け
ることより成る。
【００１９】本発明における液状可溶珪酸塩と金属酸化
物を主体とする液状組成物は、複合材料マトリックスと
して、通常のガラス繊維その他の適当な材料の耐熱性を
相当程度に増強することの出来る、安全、不燃、無毒、
無臭そして低粘度の無機連続相を与えるものである。こ
の組成物は換気の必要無しに刷毛、ローラーあるいはス
プレー装置で塗布出来る。この組成物は、耐火性の複合
材料パイプあるいはタンク構造を製作するためのフィラ
メントワインディング用マトリックスとして用いること
が出来る。連続繊維強化材あるいは織布強化材と組み合
わせて、圧縮成形、引抜成形が可能で、あるいは積層成
形のマトリックスとして用いることが出来る。発泡パー
ライトあるいはバーミキュライトと組み合わせて、不燃
複合材料断熱材の連続相結合用マトリックスとに使うこ
とが出来る。微粉砕した粘土、岩石あるいは砂の粒子と
組み合わせて、塗布出来る耐火性、不燃の複合材料コー
ティング材の硬化可能の液状マトリックスとして使用す
ることが出来る。
物を主体とする液状組成物は、複合材料マトリックスと
して、通常のガラス繊維その他の適当な材料の耐熱性を
相当程度に増強することの出来る、安全、不燃、無毒、
無臭そして低粘度の無機連続相を与えるものである。こ
の組成物は換気の必要無しに刷毛、ローラーあるいはス
プレー装置で塗布出来る。この組成物は、耐火性の複合
材料パイプあるいはタンク構造を製作するためのフィラ
メントワインディング用マトリックスとして用いること
が出来る。連続繊維強化材あるいは織布強化材と組み合
わせて、圧縮成形、引抜成形が可能で、あるいは積層成
形のマトリックスとして用いることが出来る。発泡パー
ライトあるいはバーミキュライトと組み合わせて、不燃
複合材料断熱材の連続相結合用マトリックスとに使うこ
とが出来る。微粉砕した粘土、岩石あるいは砂の粒子と
組み合わせて、塗布出来る耐火性、不燃の複合材料コー
ティング材の硬化可能の液状マトリックスとして使用す
ることが出来る。
【００２０】この発明の液状組成物は、標準的なプラス
チック製の容器で出荷、貯蔵が出来る。この組成物は覆
いを掛けて１５０°Ｆ（６６℃）以下で貯蔵すれば、少
なくとも５年のシェルフライフを持つ。この組成物は発
煙のない、不燃の航空機内装用の複合材料構造物や火に
曝しても煙あるいは有毒ガスを発生しない屋内構造物お
よび家具の製作に用いることが出来る。この発明の不燃
複合材料はスチレンモノマ、石油系の液体、未硬化のポ
リエステルおよびエポキシプラスチックスおよびメチレ
ンクロライドのような無極性溶剤による劣化が無い。本
発明の不燃複合材料が、水、酸類、アルコール類あるい
は食品と連続的に接触し続けることが予想される場合に
は、特定のシンタクチックフォーム断熱材を除いては、
不透過性の耐水性のコーティングあるいは構造で包まな
ければならない。
チック製の容器で出荷、貯蔵が出来る。この組成物は覆
いを掛けて１５０°Ｆ（６６℃）以下で貯蔵すれば、少
なくとも５年のシェルフライフを持つ。この組成物は発
煙のない、不燃の航空機内装用の複合材料構造物や火に
曝しても煙あるいは有毒ガスを発生しない屋内構造物お
よび家具の製作に用いることが出来る。この発明の不燃
複合材料はスチレンモノマ、石油系の液体、未硬化のポ
リエステルおよびエポキシプラスチックスおよびメチレ
ンクロライドのような無極性溶剤による劣化が無い。本
発明の不燃複合材料が、水、酸類、アルコール類あるい
は食品と連続的に接触し続けることが予想される場合に
は、特定のシンタクチックフォーム断熱材を除いては、
不透過性の耐水性のコーティングあるいは構造で包まな
ければならない。
【００２１】この組成物のマトリックスとして使用する
複合材料構造物の他の工業的応用には以下のものも含ま
れる：外面を電弧が走った時に経路が炭化せず、高抗張
力で脆さのない電気絶縁物；少なくとも２０００°Ｆ
（１０９３℃）に耐え、なお構造的な耐力を残している
耐火物断熱材の収納構造物；溶融金属を容れる鋳型；銃
身、追撃砲やバズーカミサイルの発射筒、ロケットブー
スターのケース、固体燃料ロケットのノズルなどに用い
られるような不燃のカーボン繊維複合材料；その他。
複合材料構造物の他の工業的応用には以下のものも含ま
れる：外面を電弧が走った時に経路が炭化せず、高抗張
力で脆さのない電気絶縁物；少なくとも２０００°Ｆ
（１０９３℃）に耐え、なお構造的な耐力を残している
耐火物断熱材の収納構造物；溶融金属を容れる鋳型；銃
身、追撃砲やバズーカミサイルの発射筒、ロケットブー
スターのケース、固体燃料ロケットのノズルなどに用い
られるような不燃のカーボン繊維複合材料；その他。
【００２２】
【実施例】以下実施例により本発明をさらに具体的に説
明する。 （実施例１）図１〜６に示すような、ガラス繊維強化材
１０から成る分散相を含んで各種の不燃複合材料構造物
を形成した。その際、分散相に硬化可能な液状マトリッ
クス１１から成る連続相を含浸させた。連続相の重量組
成は以下の通りであり、この連続相を分散相と連続相の
合計量が１００部となるように含浸させた。 ２０．０部の液状可溶珪酸塩 その粘度は１００センチポイズ、密度は１．３７ｇ／ｃ
ｍ3 （４０．０ボーメ）、ｐＨは１１．３である。（ P
Q Corporation のIndustrial Chemicals Division 製の
商品名“ PQ soluble silicate "、製品名“珪酸曹達
溶液Ｅ”）、 １．０部のルチル（金紅石）グレードの酸化チタン粉末 （商品名 " Tioxide " ） ０．０２部のポリジメチルシロキサン その粘度は１０センチストークス。（ Dow Corning Cor
porationの商品名“ Dow Corning 200 Fuluid " ) ガラス繊維強化材に液状マトリックスを含浸させるステ
ップに続いて、この複合材料構造物の表面を相対湿度が
８０％以下、温度が約７５°Ｆ（２３℃）の空気中に曝
して硬化させた。この成形手順により厚さが０．０２０
〜０．０８０インチ（０．５〜２．０ｍｍ）のガラス繊
維の織布を用いて不燃複合材料パネルを製作した。
明する。 （実施例１）図１〜６に示すような、ガラス繊維強化材
１０から成る分散相を含んで各種の不燃複合材料構造物
を形成した。その際、分散相に硬化可能な液状マトリッ
クス１１から成る連続相を含浸させた。連続相の重量組
成は以下の通りであり、この連続相を分散相と連続相の
合計量が１００部となるように含浸させた。 ２０．０部の液状可溶珪酸塩 その粘度は１００センチポイズ、密度は１．３７ｇ／ｃ
ｍ3 （４０．０ボーメ）、ｐＨは１１．３である。（ P
Q Corporation のIndustrial Chemicals Division 製の
商品名“ PQ soluble silicate "、製品名“珪酸曹達
溶液Ｅ”）、 １．０部のルチル（金紅石）グレードの酸化チタン粉末 （商品名 " Tioxide " ） ０．０２部のポリジメチルシロキサン その粘度は１０センチストークス。（ Dow Corning Cor
porationの商品名“ Dow Corning 200 Fuluid " ) ガラス繊維強化材に液状マトリックスを含浸させるステ
ップに続いて、この複合材料構造物の表面を相対湿度が
８０％以下、温度が約７５°Ｆ（２３℃）の空気中に曝
して硬化させた。この成形手順により厚さが０．０２０
〜０．０８０インチ（０．５〜２．０ｍｍ）のガラス繊
維の織布を用いて不燃複合材料パネルを製作した。
【００２３】（実施例２）図６に示されているのと同様
の手順で不燃パイプ構造を製作した。ガラスの連続繊維
ロービングのストランド１０を内取りパッケージ２０か
ら引き出し、ストランドガイド２１を通して、未だ非含
浸の該ストランド２２を、さらにストランドガイド２３
を通して、そのほぼ半数を液状マトリックス１１を満た
したコータパン２４に導き、そこで該ストランドに液状
マトリックスを含浸させた。液状マトリックスは上記の
実施例１と同じものを同じ比率で使用した。さらに該ス
トランドをコータ含浸棒２５の下をくぐらせ、非含浸の
ままの前記ストランドと合わせて、リボン形成、スクイ
ズ棒２６および２７の間を通し、さらにリボン幅コント
ロール棒２８の下を経て、形成されたリボン３０を成形
表面の上に導き積層した。成形表面に積層するに先立
ち、ストランドリボン３０を、加熱空気の出口温度をほ
ぼ４５０°Ｆ（１９６．７℃）とした熱風送風機１６の
前を通過させ、リボンの上下面を熱空気に短時間曝すよ
うにした。リボンの表面温度は、液状マトリックスが沸
騰したり、あるいはあまり早く脱水しないように、１５
０°Ｆ（６５．６℃）を超えないようにした。ストラン
ドリボン３０の厚さはほぼ０．０２０インチ（０．５ｍ
ｍ）とした。複合材料シリンダの厚さを約０．２０イン
チ（５ｍｍ）にする為に、ストランドリボンを１０層積
層した。液状マトリックス組成物の脱水、硬化に熱風送
風機を使うことによって、複層複合材料は、成形、加工
の直後において、充分に硬化し、円筒状の成形型表面か
ら離型することが出来た。
の手順で不燃パイプ構造を製作した。ガラスの連続繊維
ロービングのストランド１０を内取りパッケージ２０か
ら引き出し、ストランドガイド２１を通して、未だ非含
浸の該ストランド２２を、さらにストランドガイド２３
を通して、そのほぼ半数を液状マトリックス１１を満た
したコータパン２４に導き、そこで該ストランドに液状
マトリックスを含浸させた。液状マトリックスは上記の
実施例１と同じものを同じ比率で使用した。さらに該ス
トランドをコータ含浸棒２５の下をくぐらせ、非含浸の
ままの前記ストランドと合わせて、リボン形成、スクイ
ズ棒２６および２７の間を通し、さらにリボン幅コント
ロール棒２８の下を経て、形成されたリボン３０を成形
表面の上に導き積層した。成形表面に積層するに先立
ち、ストランドリボン３０を、加熱空気の出口温度をほ
ぼ４５０°Ｆ（１９６．７℃）とした熱風送風機１６の
前を通過させ、リボンの上下面を熱空気に短時間曝すよ
うにした。リボンの表面温度は、液状マトリックスが沸
騰したり、あるいはあまり早く脱水しないように、１５
０°Ｆ（６５．６℃）を超えないようにした。ストラン
ドリボン３０の厚さはほぼ０．０２０インチ（０．５ｍ
ｍ）とした。複合材料シリンダの厚さを約０．２０イン
チ（５ｍｍ）にする為に、ストランドリボンを１０層積
層した。液状マトリックス組成物の脱水、硬化に熱風送
風機を使うことによって、複層複合材料は、成形、加工
の直後において、充分に硬化し、円筒状の成形型表面か
ら離型することが出来た。
【００２４】（実施例３）分散相として発泡パーライ
ト、液状連続相として以下に示す重量組成の混合物を使
用して、不燃複合材料シンタクチックフォーム構造物を
製作した。 ２０．０部の液状可溶珪酸塩 その粘度は１００センチポイズ、密度は１．３７ｇ／ｃ
ｍ3 （４０．０ボーメ）、ｐＨは１１．３である。（ P
Q Corporation のIndustrial Chemicals Division 製の
商品名“ PQ soluble silicate "、製品名“珪酸曹達
溶液Ｅ”）、 １．０部の酸化亜鉛粉末（ Dow Corning Corporationの
商品名“ Dow Corning 200 Fuluid " ) この例では、不燃シンタクチックフォーム材に用いる好
ましい発泡パーライトとして、“粗大農業用グレード非
被覆”のものを使用した。この乾燥パーライトを液状マ
トリックスに加え、適当な混合機で均一なパン種状にな
るまで混合した。この混合物を型に流し込み、２７５°
Ｆ（１３５℃）に加熱した炉内に置いた。少なくとも２
５０°Ｆ（１２１℃）に加熱した空気中に２時間置く
と、その複合材マトリックスが硬化して、水中に何日も
浸漬しても、溶けたりばらばらになったりすることのな
い不燃シンタクチックフォームが得られた。この不燃複
合材料断熱材は屋根葺き板の製作、炉の塗り籠め、蒸気
管の製作に用いることが出来るが、またガラス繊維製の
ガス輸送や空気調節用のダクトの遮音や防火にも使用す
ることができる。合板やガラス繊維パネルの間に挟め
ば、防火壁や防火ドアにも用いることが出来る。
ト、液状連続相として以下に示す重量組成の混合物を使
用して、不燃複合材料シンタクチックフォーム構造物を
製作した。 ２０．０部の液状可溶珪酸塩 その粘度は１００センチポイズ、密度は１．３７ｇ／ｃ
ｍ3 （４０．０ボーメ）、ｐＨは１１．３である。（ P
Q Corporation のIndustrial Chemicals Division 製の
商品名“ PQ soluble silicate "、製品名“珪酸曹達
溶液Ｅ”）、 １．０部の酸化亜鉛粉末（ Dow Corning Corporationの
商品名“ Dow Corning 200 Fuluid " ) この例では、不燃シンタクチックフォーム材に用いる好
ましい発泡パーライトとして、“粗大農業用グレード非
被覆”のものを使用した。この乾燥パーライトを液状マ
トリックスに加え、適当な混合機で均一なパン種状にな
るまで混合した。この混合物を型に流し込み、２７５°
Ｆ（１３５℃）に加熱した炉内に置いた。少なくとも２
５０°Ｆ（１２１℃）に加熱した空気中に２時間置く
と、その複合材マトリックスが硬化して、水中に何日も
浸漬しても、溶けたりばらばらになったりすることのな
い不燃シンタクチックフォームが得られた。この不燃複
合材料断熱材は屋根葺き板の製作、炉の塗り籠め、蒸気
管の製作に用いることが出来るが、またガラス繊維製の
ガス輸送や空気調節用のダクトの遮音や防火にも使用す
ることができる。合板やガラス繊維パネルの間に挟め
ば、防火壁や防火ドアにも用いることが出来る。
【００２５】（実施例４）粘土粉を分散相に、以下の重
量組成の混合物を連続相に用いて、白色の塗布可能な不
燃複合材料構造物あるいはコーティング材を製造した。 １４．０部の液状可溶珪酸塩 その粘度は１００センチポイズ、密度は１．３７ｇ／ｃ
ｍ3 （４０．０ボーメ）、ｐＨは１１．３である。（ P
Q Corporation のIndustrial Chemicals Division 製の
商品名“ PQ soluble silicate "、製品名“珪酸曹達
溶液Ｅ”）、 １．０部のルチル（金紅石）グレードの酸化チタン粉末
（商品名 " Tioxide " ） ０．０２部のポリジメチルシロキサン その粘度は１０センチストークス。（ Dow Corning Cor
porationの商品名“ Dow Corning 200 Fuluid " ) この複合塗装材の分散相は２００マイクロインチの粒度
のカオリン粘土（JohnK. Bice Co.製の商品名“ Thiele
RC 32 " ）から成っている。重量比で約４．０部の乾
燥した分散相を１５．０２部の液状連続相に加え、充分
に混合した。得られた白色の液状組成物を種々の清浄な
木材の表面に塗り、ブタンガスのトーチの２０００°Ｆ
（１０９３℃）の炎に対して、木材表面を発火から守る
白色の下塗り塗装を得た。この不燃下塗り塗装は加熱に
よって膨れ、そのことによって、木材の表面の耐炎性を
改善することが認められた。この不燃下塗り塗装はまた
その上を塗装することが可能で、多くの屋内および屋外
用の水性アルキッド塗料と親和性のあることが認められ
た。
量組成の混合物を連続相に用いて、白色の塗布可能な不
燃複合材料構造物あるいはコーティング材を製造した。 １４．０部の液状可溶珪酸塩 その粘度は１００センチポイズ、密度は１．３７ｇ／ｃ
ｍ3 （４０．０ボーメ）、ｐＨは１１．３である。（ P
Q Corporation のIndustrial Chemicals Division 製の
商品名“ PQ soluble silicate "、製品名“珪酸曹達
溶液Ｅ”）、 １．０部のルチル（金紅石）グレードの酸化チタン粉末
（商品名 " Tioxide " ） ０．０２部のポリジメチルシロキサン その粘度は１０センチストークス。（ Dow Corning Cor
porationの商品名“ Dow Corning 200 Fuluid " ) この複合塗装材の分散相は２００マイクロインチの粒度
のカオリン粘土（JohnK. Bice Co.製の商品名“ Thiele
RC 32 " ）から成っている。重量比で約４．０部の乾
燥した分散相を１５．０２部の液状連続相に加え、充分
に混合した。得られた白色の液状組成物を種々の清浄な
木材の表面に塗り、ブタンガスのトーチの２０００°Ｆ
（１０９３℃）の炎に対して、木材表面を発火から守る
白色の下塗り塗装を得た。この不燃下塗り塗装は加熱に
よって膨れ、そのことによって、木材の表面の耐炎性を
改善することが認められた。この不燃下塗り塗装はまた
その上を塗装することが可能で、多くの屋内および屋外
用の水性アルキッド塗料と親和性のあることが認められ
た。
【００２６】
【発明の効果】本発明の不燃複合材料構造物は、ガラス
繊維の融点の２倍以上の高い融点を有しており、従来の
有機樹脂系のマトリックスを使用した材料のように熱に
より煙や有毒ガスを発生することがなく、各種構造材
料、断熱材等に有用な材料である。また、本発明の方法
によれば原材料として無毒、無臭で環境汚染のない材料
を使用しているので製造作業が安全かつ容易であり、使
用器具装置の洗浄も容易である。さらに原料組成によっ
ては室温で硬化させることもできるという大きな利点が
ある。このような材料は従来なかったものであり、その
工業的利用価値は極めて高いものである。
繊維の融点の２倍以上の高い融点を有しており、従来の
有機樹脂系のマトリックスを使用した材料のように熱に
より煙や有毒ガスを発生することがなく、各種構造材
料、断熱材等に有用な材料である。また、本発明の方法
によれば原材料として無毒、無臭で環境汚染のない材料
を使用しているので製造作業が安全かつ容易であり、使
用器具装置の洗浄も容易である。さらに原料組成によっ
ては室温で硬化させることもできるという大きな利点が
ある。このような材料は従来なかったものであり、その
工業的利用価値は極めて高いものである。
【図１】硬化させることの出来る液状連続相を含浸させ
て、不燃複合材料構造物の分散相に用いられた、複数の
トワイン繊維ストランドを示す概略図である。
て、不燃複合材料構造物の分散相に用いられた、複数の
トワイン繊維ストランドを示す概略図である。
【図２】長さ方向に柔軟な中心構造を備えた複数のトワ
イン繊維ストランドを示す概略図である。
イン繊維ストランドを示す概略図である。
【図３】多層積層パイプに成形した不燃複合材料構造物
の、部分的に断面を示す等角投影図である。
の、部分的に断面を示す等角投影図である。
【図４】ひと組の複合材料パイプの隣合う端部を機械的
に結合する結合構造を示す概略断面図である。
に結合する結合構造を示す概略断面図である。
【図５】図４の結合構造における、長さ方向に配向さ
せ、マトリックスを含浸させたトワインストランドを部
分的に示す、拡大した等角投影図である。
せ、マトリックスを含浸させたトワインストランドを部
分的に示す、拡大した等角投影図である。
【図６】図４の結合構造を構成する、周方向に配向させ
てマトリックスを含浸させたトワインストランドを成形
し、硬化させる装置を模式的に示す図である。
てマトリックスを含浸させたトワインストランドを成形
し、硬化させる装置を模式的に示す図である。
１０．繊維ストランド １１．マトリックス（連続相） １２．繊維 １３．トワインストランド １４．第１層 １５．表面 １６．熱風送風機 １７．熱空気 １８．第２層 １９．複合材料構造物 ２０．パッケージ ２１、２３．ストランドガイド ２２．ストランド ２４．コータパン ２５．コータ含浸棒 ２６、２７．リボン形成スクイズ棒 ２８．リボン幅コントロール棒 ３０．リボン
Claims (32)
- 【請求項１】 金属酸化物と液状可溶珪酸塩とを添加混
合して、不燃の液状連続相を形成するステップ、少なく
とも本質的に不燃連続繊維あるいは不燃無機粒子より成
る分散相を調製するステップ、該分散相に前記液状連続
相を含浸・浸潤させて複合材料の中間構造体を形成する
ステップおよび該中間構造体を乾燥して前記の連続相を
硬化させ、硬化した不燃の複合材料構造を形成するステ
ップより成ることを特徴とする不燃複合材料構造物の製
造方法。 - 【請求項２】 前記添加混合のステップが、重量比で前
記連続相の１〜１０％の、粉末状の前記金属酸化物を、
前記液状可溶珪酸塩に添加することより成ることを特徴
とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項３】 前記金属酸化物添加のステップが粉末状
のルチル（金紅石）グレードの酸化チタンを前記液状可
溶珪酸塩に添加することより成ることを特徴とする請求
項２記載の製造方法。 - 【請求項４】 前記分散相を調製するステップが、少な
くとも本質的に約５ミクロンより小さい不燃無機粒子か
ら成る分散相を調製することより成ることを特徴とする
請求項１記載の製造方法。 - 【請求項５】 前記金属酸化物添加のステップが、酸化
鉄粉末を前記液状可溶珪酸塩に添加することより成るこ
とを特徴とする請求項２記載の製造方法。 - 【請求項６】 前記液状可溶珪酸塩が、ｐＨが約１１．
３、粘度が約６０乃至４００センチポイズの範囲にある
液状可溶珪酸塩であることを特徴とする請求項１記載の
製造方法。 - 【請求項７】 前記液状可溶珪酸塩が、ＳｉＯ2 ／Ｎａ
2 Ｏの重量比が２〜４で、６８°Ｆ（２０℃）における
比重が４０〜４２．２ボーメ（１．３７〜１．４１ｇ／
ｃｍ3 ）の珪酸曹達の水溶液より成る液状可溶珪酸塩で
あることを特徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項８】 前記の添加混合のステップが、重量比で
前記連続相の１〜１０％の酸化亜鉛を前記液状可溶珪酸
塩に添加することより成ることを特徴とする請求項２記
載の製造方法。 - 【請求項９】 前記の分散相調製のステップが、体積比
で、前記複合材料構造の３０〜７０％に当る量の、ガラ
ス、カーボンあるいは玄武岩の繊維から成る分散相を調
製することより成ることを特徴とする請求項１記載の製
造方法。 - 【請求項１０】 前記の分散相調製のステップが、個々
の直径が約４〜２５ミクロンであるガラス繊維より成る
分散相を調製することより成ることを特徴とする請求項
９記載の製造方法。 - 【請求項１１】 前記の分散相調製のステップが、重量
当りの長さが１ポンド当り約５０〜６７５ヤード（約７
３０〜９９００テックス）のストランドにしたガラス繊
維を調製することより成ることを特徴とする請求項１０
記載の製造方法。 - 【請求項１２】 前記の分散相調製のステップが、不燃
無機粒子より成る分散相を調製することより成ることを
特徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項１３】 前記の分散相調製のステップが、発泡
パーライトまたは発泡バーミキュライトの粒子より成る
分散相を調製することより成ることを特徴とする請求項
１２記載の製造方法。 - 【請求項１４】 前記の乾燥ステップが、前記の複合材
料中間構造体を、温度が約２５０〜２７５°Ｆ（１２
１．１〜１３５℃）で、相対湿度が約９０％以下の空気
に曝すことより成ることを特徴とする請求項１記載の製
造方法。 - 【請求項１５】 前記の乾燥ステップが、前記の複合材
料中間構造体の濡れた表面を熱風に曝して、その中間構
造体の表面のマトリックスの温度を、少なくともほぼ１
００〜１５０°Ｆ（３８〜６６℃）にすることより成る
ことを特徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項１６】 前記の暴露（乾燥）ステップが、前記
複合材料中間構造体の両面に熱風を吹き付けることより
成ることを特徴とする請求項１５記載の製造方法。 - 【請求項１７】 前記の添加混合のステップがさらに、
重量比で前記液状可溶珪酸塩の１０〜４０％に当る、粒
度が約２００ミクロンのカオリン粘土粉末を、前記液状
連続相に添加することより成ることを特徴とする請求項
２記載の製造方法。 - 【請求項１８】 前記の添加混合のステップが、前記液
状連続相に、前記液状可溶珪酸塩より比重の小さい、表
面硬化禁止剤を添加することより成ることを特徴とする
請求項１記載の製造方法。 - 【請求項１９】 前記の添加混合のステップが、前記液
状連続相に、前記液状連続相の表面に空気不透過性の皮
膜を形成するのに充分な量の、粘度が約１０センチスト
ークスのポリジメチルシロキサンシリコン液を添加する
ことより成ることを特徴とする請求項１８記載の製造方
法。 - 【請求項２０】 前記の分散相調製のステップが、不連
続相を形成する複数本の繊維ストランドの調製であり、
また前記の含浸・浸潤ステップが、前記複数本の繊維ス
トランドに前記液状連続相を含浸させることより成るこ
とを特徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項２１】 請求項２０の製造方法において、さら
に、前記の含浸・浸潤のステップに先立ち、少なくとも
３本の前記の繊維ストランドを互いに搦めて、前記の不
連続相を含む含浸トワインストランドを形成することを
特徴とする不燃複合材料構造物の製造方法。 - 【請求項２２】 請求項２１記載の製造方法において、
さらに、前記の含浸トワインストランドを約０．５ｍｍ
の厚さの平たいリボンに成形することを特徴とする不燃
複合材料構造物の製造方法。 - 【請求項２３】 請求項２１記載の製造方法において、
さらに、前記の含浸トワインストランドを、直径が約
０．５〜１２ｍｍのコードに成形することを特徴とする
不燃複合材料構造物の製造方法。 - 【請求項２４】 請求項２１記載の製造方法において、
さらに、前記の含浸トワインストランドを成形面に配置
して、第１層を形成することを特徴とする不燃複合材料
構造物の製造方法。 - 【請求項２５】 前記の乾燥ステップが、前記の含浸ト
ワインストランドの表面を少なくともほぼ６５〜１５０
°Ｆ（１８〜６５℃）の温度にして、前記の液状連続相
を硬化させ、このマトリックスによる前記のストランド
の結合を生成させることより成ることを特徴とする請求
項２４記載の製造方法。 - 【請求項２６】 請求項２４記載の製造方法においてさ
らに、前記のトワイン化、含浸・浸潤の各ステップを繰
り返して、前記の第１層の上に第２層を積層成形し、複
数層の複合材料構造を形成することを特徴とする不燃複
合材料構造物の製造方法。 - 【請求項２７】 前記の積層成形のステップが、前記第
１層を横切って前記第２層を配置して、前記第１層と第
２層のストランドを互いに２方向に配向させることより
成ることを特徴とする請求項２６記載の製造方法。 - 【請求項２８】 前記の積層成形のステップが、前記の
第１および第２層のストランドを互いに少なくともほぼ
直交させることより成ることを特徴とする請求項２７記
載の製造方法。 - 【請求項２９】 請求項１乃至２８のいずれかに記載の
製造方法に従って製造した不燃複合材料構造物。 - 【請求項３０】 請求項１４記載の製造方法に従って製
造した不燃の不溶性シンタクチックフォーム断熱材。 - 【請求項３１】 請求項４記載の製造方法に従って製造
した液状の不燃の塗装コーティング材。 - 【請求項３２】 請求項４記載の製造方法に従って製造
した不燃の上塗り可能な塗装被覆としての不燃複合材料
構造物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW83101933A TW300196B (ja) | 1993-05-11 | 1994-03-04 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US88450392A | 1992-05-15 | 1992-05-15 | |
| US07/884503 | 1992-05-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0648848A true JPH0648848A (ja) | 1994-02-22 |
Family
ID=25384765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5109371A Pending JPH0648848A (ja) | 1992-05-15 | 1993-05-11 | 不燃複合材料構造物およびその製造方法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648848A (ja) |
| CN (1) | CN1087053A (ja) |
| AU (1) | AU4087793A (ja) |
| BR (1) | BR9305526A (ja) |
| CA (1) | CA2113183A1 (ja) |
| FI (1) | FI940153A (ja) |
| MX (1) | MX9302825A (ja) |
| NO (1) | NO940142L (ja) |
| WO (1) | WO1993023344A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009538181A (ja) * | 2006-05-22 | 2009-11-05 | ナイキ インコーポレーティッド | 玄武岩繊維を用いて作製されるゴルフクラブ |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5485264A (en) * | 1993-12-14 | 1996-01-16 | Antel Optronics, Inc. | High dynamic range OTDR data acquisition circuit |
| US6851941B2 (en) * | 2003-03-31 | 2005-02-08 | Owens Corning Fiberglas Technology, Inc. | Apparatus for curing fibrous insulation |
| CN100460741C (zh) * | 2006-09-29 | 2009-02-11 | 王付冰 | 硅纤钛金不燃软接头 |
| TWI624105B (zh) * | 2017-06-13 | 2018-05-11 | 中興應用材料科技股份有限公司 | 用於儲能裝置內的防火絕緣複合薄膜及其製造方法 |
| US10766827B1 (en) * | 2019-08-08 | 2020-09-08 | Specialty Granules Investments Llc | Pelletized basalt for use as a soil amendment |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5320053B2 (ja) * | 1973-10-15 | 1978-06-24 | ||
| JPS5328176B2 (ja) * | 1974-05-09 | 1978-08-12 | ||
| JPH03122068A (ja) * | 1989-10-05 | 1991-05-24 | Cti Japan:Kk | 不燃性、耐水性、吸音性に優れた断熱材およびその製造方法 |
-
1993
- 1993-05-11 JP JP5109371A patent/JPH0648848A/ja active Pending
- 1993-05-12 AU AU40877/93A patent/AU4087793A/en not_active Abandoned
- 1993-05-12 WO PCT/JP1993/000624 patent/WO1993023344A1/ja not_active Application Discontinuation
- 1993-05-12 BR BR9305526A patent/BR9305526A/pt not_active Application Discontinuation
- 1993-05-12 CA CA002113183A patent/CA2113183A1/en not_active Abandoned
- 1993-05-14 MX MX9302825A patent/MX9302825A/es unknown
- 1993-05-15 CN CN 93107224 patent/CN1087053A/zh active Pending
-
1994
- 1994-01-12 FI FI940153A patent/FI940153A/fi not_active Application Discontinuation
- 1994-01-14 NO NO940142A patent/NO940142L/no unknown
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009538181A (ja) * | 2006-05-22 | 2009-11-05 | ナイキ インコーポレーティッド | 玄武岩繊維を用いて作製されるゴルフクラブ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1993023344A1 (en) | 1993-11-25 |
| NO940142D0 (no) | 1994-01-14 |
| CN1087053A (zh) | 1994-05-25 |
| BR9305526A (pt) | 1994-12-27 |
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| FI940153A (fi) | 1994-02-21 |
| NO940142L (no) | 1994-01-14 |
| MX9302825A (es) | 1994-04-29 |
| FI940153A0 (fi) | 1994-01-12 |
| CA2113183A1 (en) | 1993-11-25 |
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