JPS59199567A - 無機繊維成型体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、無機繊維成型体に関するものであり、更に詳
しくは、焼成時に均一に硬化し且つ高強度で寸法安定性
の良い無機繊維成型体に関するものである。

一般に、無機繊維に結合剤としてコロイダルシリカ水溶
液を使用してｆ−’！られる無機繊維成型体は、耐熱性
、断熱性及び耐熱衝撃性に優れているため、高温用の保
温断熱材料として広く使われている。

このような無機繊維成型体は、従来、コ１コイダルシリ
カを水に分散させた水溶液中に無機繊維を入れ解繊して
分散させたスラリー状物若しくはペースト状物を所定の
形状に成型した後、乾燥硬化させる方法により製造され
ている。しかしながら、この従来方法では、乾燥時に生
乾きの成型体中からコロイダルシリカ成分が移動して表
面層のみに築まる現象、所謂マイブレーションが起こり
、乾燥後表面層のみが硬化し、内部層はやわらかいまま
になるといった成型体しか得られない。従って、成型体
の加工性及び加工時の取扱において多くの問題を残して
いる。

上記問題を解消するために、結合剤たるコロイダルシリ
カのマイブレーションの防止について種々の検討がなさ
れている。

例えば、特公昭３７−８５９０号公報では、４３〜４９
℃の低温で穏やかに熱風乾燥しているが、この方法は、
乾燥に長時間を要し工程上好ましくない。

又、特開昭５３−２７６１８号公報では、コロイダルシ
リカの硬化剤としてケイ酸カルシウム又はケイ酸マグネ
シウムを添加して成型体を作り、焼成時にコロイダルシ
リカと硬化剤とを反応させてコロイダルシリカのマイブ
レーションを抑えているが、このような反応性に冨んだ
ケイ酸カルシウム又はケイ酸マグネシウムの添加は、ス
ラリー液の寿命を縮めその長期使用を耐えケ１１＜する
。

更に又、特開昭５６−５９６６５号公報では、コロイダ
ルシリカにソジウムモンモリオナイ１〜を添加して焼成
時のコロイダルシリカのマイブレーションを抑えている
が、この方法で乾燥成型された成型体は、一般に強度や
硬度が弱い欠点を有し、成型体の強度や硬度を上げるた
め、ナトリウムモンモリナイトを多く添加してもその効
果は低く、そのことよりかえって成型体の寸法安定性が
低下すると同時に、著しく作業性が悪くなる等の多くの
問題を有している。

本発明者らは、これらの解決ずべく鋭意検δＪした結果
、無機繊維と、コロイダルシリカ水溶液若しくはコロイ
ダルシリカ水希釈液と、ヘントナイトと、無機質粉末（
ヘントナイトを除く）とを必須成分とする混合物を成型
乾燥して硬化させた場合、全くマイブレーションの起こ
らない、高強度、高硬度の無機繊維成型体が得られるこ
とを見い出し本発明を完成した。

以下、本発明を具体的に説明する。

本発明において使用される無機繊維としては、セラミッ
クファイバー、アルミナファイバー、ジルコニアファイ
バー、石英ウール、ロックウール、スラグウール、グラ
スウール、アスベスト等が挙げられるが、繊維の耐熱性
、コストの面でセラミックファイバーが最も適している
。

また、本発明で使用されるコロイダルシリカ水溶液若し
くはコロイダルシリカ水希釈液は、５ｉ０２（シリカ）
を重量パーセントで３〜５０％含んだシリカのコロイド
分散体で、例えば、スノーテックス（目途化学製品）、
ルドノクス（デュポン製品）、アプライド（旭電化製品
）等が挙げられ、通常コロイド粒子の大きざが５〜１０
０ｍμのものが使用され、好ましくは５〜５０ｍμのも
のが使用される。尚、これら市販のコロイダルシリカは
、水で希釈して使用濃度（３４０２６度として３〜５０
重量％）として使用する。

また、本発明で使用されるベンＩ・ナイトは、超微細な
粘度で、主要鉱物はモンモリオナイトであって大部分火
山灰のガラス成分が分解して生成したものであり、ヘン
トナイ１〜のうち水中で膨潤するナトリウム系のベント
ナイトが好適である。

また、本発明で使用される無機質粉末（ヘントナイトを
除く）は、天然に存在する粘土鉱物の粉末、及び岩石、
人造鉱物等の粉末を指すが、その中でも耐熱性、経済性
の点から粘土鉱物の粉末が適当である。上記粘土鉱物の
粉末は、例えば、カオリナイト、ギブサイト、ハロイサ
イト、メタハロサイト、セリサイト、クラス１−ハライ
ド、Ｉ−リジマイト、アロフェン、雲母、石英、長石等
の一種若しくは数種を主成分としたもので、類別的にい
えば、熱水成粘土、頁岩粘土、本節粘土、蛙目粘土、風
化残留酸粘土、耐火粘土等の粉末であり、その組成はケ
イ素、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ナト
リウム、鉄等の酸化物の一種若しくは混合物を主成分と
する粉末である。最も好ましいものとしては、カオリン
、ろう石、陶石、セリザイト等の粘土鉱物粉末か挙げら
れる。又、本発明に使用される無機質粉末（ヘントナイ
トを除く）の粒度は、１５０メツシユパスが５０％以上
、好ましくは８０％以上であることが望ましい。

その理由は、明らかでないが、１５０メツシユバスが５
０％以」二であるような粒度をもつ無機質粉末を無機繊
維成型体に配合することにより、繊維間の隙間を埋め、
これが結合助剤として働きコロイダルシリカのマイブレ
ーション防止をより完全なものとすると同時に、高強度
、高硬度の無機繊維成型体が得られるものと予想される
からである。

また、本発明の無機繊維成型体の製造に際してのヘント
ナイト−とコロイダルシリカ水溶液若しくはコロイダル
シリカ水希釈液の好ましい配合割合は、重量パーセン１
−でコロイダルシリカ水溶液若しくはコロイダルシリカ
水希釈液に対しヘントナイト０．２〜２０％、更に好ま
しくは０．２〜１０％である。０．２％以下では、本発
明によるマイブレーションを防止した高強度、高硬度の
無機繊維成型体が得られ難＜、又２０％以上では、ヘン
１−ナイトの膨潤によりその取扱か困α１１となると同
）１）に、乾燥に長時間を必要とし経済的でない。

また、無機質粉末（ヘントナイト 機繊維との好ましい配合割合は、無機繊維にグ」し重量
パーセントで無機質粉末（ヘントナイトを除く）１〜９
０％、更に好ましくは５〜７０％である。１％以下では
、本発明によるマイフレージョンを防止した高強度、高
硬度の無［ｉ組成型体が得られ難く、又９０％以上では
、製造時の脱水に長時間を要し、製品の均一化、製造効
率上好ましくない。

また、ヘントナイトと無機質粉末（ヘントナイトを除く
）との好ましい配合割合は、重量比でヘントナイト１に
対し無機質粉末（ヘントナイト除＜）０．１〜１０、更
に好ましくは０．１〜５の割合である。この範囲を外れ
た場合、本発明によるマイブレーションを防止した高強
度、高硬度のｊ．Ｉｊｊ機繊細繊維成型体られ５′１１
い。

而して、本発明の無１浅繊維成型体の製造に際しては、
ヘントナイ１−、コロイダルシリカ水溶？（ｔ　若しく
はコロイダルシリカ水希釈液、無機質粉末（ヘン１−ナ
イ１〜を除＜）、無機繊維及び必要に応し更に水を、任
意の順若しくは同時に、又は分割的に任意の順若しくは
同時に添加する等、考えられる全ての組合せにおいて配
合するが、一般的には、まずコロイダルシリカ水溶液若
しくはコロイダルシリカ水溶液に水を加えて１１　ＩＩ
したコロイダルシリカ水希釈液にヘン１−ナイ１〜を分
散させた後、無機質粉末（ヘントナイトを除く）と無機
繊維とを同時若しくは何れかを先に添加して無機繊維を
解繊し、得られたスラリー液若しくはペースト状物を脱
水成型し、しかる後従来の乾燥方法で乾燥することによ
り、本発明のマイブレーションを防止した高強度、高硬
度の無機繊維成型体か得られる。

尚、本発明の無機繊維成型体の密度を上げたり、より耐
熱性を上げたり、加工性を上げたりするため、又増量す
るため、砂若しくはその類似品（例えばケイ砂、シルコ
ラサンド、アルミナサンド等）を、本発明における必須
成分の混合物に添加して成型乾燥しても、本発明の目的
とするマイフレージョンを防止した高強度、高硬度の無
機繊維成型体が得られる。又、スラリー液若しくはペー
スト状物からの成型工程は、従来法と全く変わらないの
は勿論のこと、作業性、生産性においても優るとも劣ら
ないものである。

一方、前記スラリー液若しくはペースト状物の脱水成型
回収される、コロイダルシリカとベントナイトとの混合
した水分散液は、長期間の安定性に冨み、再使用が可能
である。ごの場合、無機質粉末（ヘントナイトを除く）
は、殆ど無機繊維成型体の方に移り、再使用される水分
散液の方に一人っていない。

叙上の如く、本発明の無機繊維成型体は、マイブレーシ
ョンのない高強度、高硬度の成型体であり、また、構成
ＪｆＡ料が全て無機質であって、結合剤がベントナイト
と無機質粉末（ヘントナイト除く）であり、非常に耐熱
性に優れているため、充分な加工性を有し且つ加工時の
強度低下が起こらＪｏ、更に成型体中に有機物を全く含
まないことから焼成時及び保温時の有害カスの発／Ｊ二
及び強度低下が起こらない保温材として使用できるもの
である。

以下、実施例に基づき本発明の詳細な説明するが、本発
明は、これらの実施例に限定されるものではない。

尚、実施例１〜８及び比較例１〜５におけるそれぞれの
配合成分及び配合割合については表−１にまとめて示し
た。

尖拒桝上 アプライ１へＡＴ　　３０　　（Ｓｉ０２３０％、粒子
径１０〜２０ｍμ）３３３ｇに水６６７ｇを加え、３１
０２１０％のコロイダルシリカ水希釈？＆、　１０００
　ｇを７４た。このコロイダルシリカ水希釈液にヘント
ナイ１−（クニミネ工業■：クニゲル）を５ｇ入れ、ミ
キサーで均一な分散液とした。次いで、セラミックファ
イバー（１］本アスヘストＧ噂：ファインサソクス１３
００）３０ｇ、及び無機質粉末とじてカオリン（ジョー
シアカオリン・１１前岩井扱い）１０ｇを加え、ミキサ
ーで均一に分散したスラリー液を調整した。次いで、こ
のスラリー液から金網を施した金型にて吸引脱水成型（
真空成型）した。続いて、３００℃で６時間通審の３：
４Ｈ風乾燥機にて乾燥し、第１図（ａ）に示ず如きｌＧ
ｆ　６０　鮎、横６０菖斃、高さ４０龍の直方体の無機
繊維成型体１を得た。

得られた無機繊維成型体１は、半分に切断して第１図（
ｂ）ニ示す如く縦６０１１１１．横４０！Ｉｍ、高さ３
ＯＮの直方体の試験片１”　とし、試験片１′における
切断面上の各測定点Ｈ，Ｍ、Ｂについて圧縮時の強度を
オートグラフ（品性製作所製　形式■Ｓ−２０００）で
測定した。その測定結果を表−２及び第２図に示す。

尚、上記測定にあたっては、圧縮金属棒として直径５Ｎ
の鋼製棒を使用し、該鋼製棒を降速度ＩＭＭ／分で下降
させ、又記録紙速度を２０鰭／分で移動させた。又、表
−２には、圧縮金属棒が試験片１゛に０．２−ａ　＜い
込んだときの圧縮強度を硬度とし、０．５１■くい込ん
だときの圧縮強度を強度としてそれぞれ単位ｋｇ　／　
ｃａで表した。又、第２図には、測定点Ｍにおける圧縮
強度と試験片への圧縮金属棒のくい込メ量との関係をグ
ラフで示した。

次−施側ユ ベントナイ１〜の量をＬｏｇとした以外は全て実施例１
と同様にして無機繊維成型体を得、この無機繊維成型体
について実施例１と同様な測定を行った。その測定結果
を表−２に示す。

尖施肌ユ ヘントナイ１−の量を１５ｇとした以外は全て実施例１
と同様にして無機繊維成型体をｆａ、この無機繊維成型
体について実施例１と同様な測定を行った。その測定結
果を表−２に示す。

災ル汎↓ カオリンの量を５ｇとした以外は全て実施例１と同様に
して無機繊維成型体を得、この無機繊維成型体について
実施例１と同様な測定を行った。

その測定結果を表−２に示す。

実拒園ｔ カオリンの量を１５ｇとした以外は全て実施例１と同様
にして無機繊維成型体を得、この無機繊維成型体につい
て実施例１と同様な測定を行った。

その測定結果を表−２に示す。

実詣皿ｌ カオリンをタルクに代えた以外は全て実施例１と同様に
して無機繊維成型体を７４ｙ、この無機繊維成型体につ
いて実施例１と同様な測定を行った。

その測定結果を表−２に示す。

尖狙桝１ アプライドＡＴ−３０５００ｇに水５００ｇを加え、Ｓ
ｉ０２１５％のコロイダルシリカ水希釈液１０００ｇを
得た。このコロイダルシリカ水希釈液１０００ｇを用い
、且つヘンＩ−ナイトの量を１０ｇとした以外は全て実
施例１と同様にして無機繊維成型体をｉｕ、この無機繊
維成型体について実施例１と同様な測定を行った。その
測定結果を表−２に示す。

次漏上１ セラミックファイバーの量を６０ｇとした以外は全て実
施例Ｉと同様にして無機繊維成型体を得、この無機繊維
成型体について実施例１と同様な測定を行った。その測
定結果を表−２に示す。

几較側Ｌ　　２，３ 実施例１においてカオリンの添加をしない場合を比較例
１、実施例２においてカオリンの添加をしない場合を比
較例２、実施例３においてカオリンの添加をしない場合
を比較例３とし、それぞれ実施例１と同様にして無機繊
維成型体をＩＭ、この無機繊維成型体それぞれについて
実施例１と同様な測定を行った。その測定結果を表−２
に示す。

又比較例１については、測定点Ｍにおける圧縮強度と試
験片への圧縮金属棒のくい込み量との関係を第２図に示
す。

比版上玉 実施例１においてヘントナイトの添加をしない場合を比
較例４とし、実施例１と同様にして無機繊維成型体を得
、この無機繊維成型体について実施例１と同様な測定を
行った。その測定結果を表−２及び第２図に示す。

止較遡工 実施例１においてペン１〜ナイト及びカオリンの添加を
しない場合を比較例５とし、実施例１と同様にして無機
繊維成型体をｉη、この無機繊維成型体について実施例
１と同様な測定を行った。その測定結果を表−２に示す
。

表−１ 表−２ ２２−２及び第２図の結果から明らかなように、本発明
の＝ｑ　＋ｙ　ｈａ維成型体は、マイシレージョンのな
い高強度、高硬度のものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ｔａ＋は本発明の一実施例におりる無機繊維成型
体の斜視図、第１図（ｂ）はそれを切断して形成した試
験片の斜視図、第２図は測定点Ｍにおける圧縮強度と試
験片への圧縮金属棒の（い込み量との関係を示すグラフ
である。 １・・・無機繊維成型体 特許出願人 旭　電　化　工　業　株式会社 （ｂ〕 第２図 縮　　　３ 強　　　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （」）無機繊維と、コロイダルシリカ水溶液若しくはコ
   ロイダルシリカ水希釈液と、ヘントナイトと、無機質粉
   末（ヘン１−ナイトを除く）とを必須成分とする混合物
   を成型乾燥して均一に硬化させてなることを特徴とする
   無機繊維成型体。 （２）無機繊維かシリカとアルミナとを主成分とするセ
   ラミック繊維であることを特徴とする特許請求の範囲第
   （］）項記載の無機繊維成型体。 （３）ヘントナイ１−をコロイダルシリ力水／８液若し
   くはコロイダルシリカ水希釈液に対し０．２〜２０重量
   ％配合することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載の無機繊維成型体。 （４）無機質粉末（ヘン１−ナイトを除く）を無機繊維
   に対し１〜９０重量％配合することを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項記載の無機繊維成型体（５）ヘン１
   −ナイ１〜と無機質粉末（ヘントナイトを除く）との配
   合割合がヘントナイト−１に対し無機質粉末（ベントナ
   イトを除＜）０．１〜１０（小量比）であることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載の無機繊維成型体
   。 （６）無機質粉末がケイ素、アルミニウム、マクネシウ
   ム、カルシウム、ナｌ−フラム、鉄等の酸化もの一種若
   しくは混合物を主成分とする粉末であり、その粒度が１
   ５０メツシユパスが５０％以」二であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項記載の無機繊維成型体。