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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines anorganischen
Formprodukts, das zur Verwendung beispielsweise als ein Baumaterial oder ein industrielles Konstruktionsmaterial
oder Bauteil geeignet ist. Insbesondere betrifft sie ein Verfähren zur Herstellung eines anorganischen
Formprodukts, das in der Festigkeit, Wasserbeständigkeit, Wärmeschockbeständigkeit und Maßhaltigkeit,
verglichen mit üblichem anorganischen Material, wie Zementmaterial oder Calciumsilikatmaterial, ausgezeichnet
ist.
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Bis jetzt werden Zementplatten, Calciumsilikatplatten usw. als Baumaterialien oder als
Konstruktionsmaterialien oder Bauteile vielfach in einer Anwendung verwendet, in der Nichtbrennbarkeit
gefordert wird. Jedoch enthalten Zementmaterialien und Calciumsilikatmaterialien Hydratationswasser, da Wasser
in das Härten dieser Materialien einbezogen ist. Wenn folglich solche Zementmaterialien und
Calciumsilikatmaterialien einer hohen Temperatur in einem Maß ausgesetzt werden, bei dem das Hydratationswasser
verdampft, können sich Risse bilden, wobei sich die Abmessungen wesentlich ändern können und die
Festigkeit stark sinken kann.
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Als anorganisches Material, das bei einer solchen hohen Temperatur härtbar ist, wurde eine
härtbare Zusammensetzung, umfassend Phosphorsäure und/oder ein Phosphat, und verschiedene
Metallverbindungen oder ein durch Härten einer solchen härtbaren Zusammensetzung erhaltenes anorganisches
Material vorgeschlagen. Weiterhin wurden verschiedene Formprodukte, Konstruktionsmaterialien und
Baumaterialien mit solchen anorganischen Materialien, verstärkt durch Verstärkungsmaterialien bzw.
Bewehrungsmaterialien, vorgeschlagen.
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Beispielsweise schlägt JP-A-47-2424 ein halbsteifes, Wärme-isolierendes, feuerfestes Material,
umfassend neutrales Magnesiumphosphat, ein Erdalkalimetalloxid, Siliziumdioxid, saure Oxide, die von
Siliziumdioxid verschieden sind, und anorganische Fasern und mit einer Dichte von maximal 0,9 g/cm³,
einem Schmelzpunkt von mindestens 1500ºC und einer Arbeitstemperaturgrenze von mindestens 1200ºC vor.
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Weiterhin schlägt JP-A-51-2727 ein Verfahren zur Herstellung einer anorganischen
Baumaterialplatte vor, wobei eine grüne Platte, erhalten durch Vermischen von Zement mit einem Verstärkungsmaterial,
einem Füllstoff usw., gefolgt von Plattieren, mit einer Zusammensetzung, erhalten durch Vermischen und
Umsetzen von drei Komponenten, d. h. Phosphorsäure und/oder ein Phosphat, Aluminium und/oder eine
Aluminiumverbindung und ein Metall der Gruppe IIA und/oder eine Verbindung eines Metalls der Gruppe IIA,
durch Umsetzen mit sich selbst oder miteinander mit einer geeigneten Menge Wasser, und die Platte wird
dann gehärtet.
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Weiterhin schlägt JP-A-55-51768 eine anorganische Zusammensetzung zum
Niedertemperaturbrennen vor, die durch Einarbeiten eines Verstärkungsmaterials, das gegen eine Brenntemperatur mit einer
oberen Grenze von 750ºC beständig ist, in ein anorganisches Formmaterial, hergestellt aus einem Gemisch,
umfassend (a) einen natürlichen Stoff oder eine natürliche Zusammensetzung oder Glas, enthaltend
Aluminiumoxid, Siliziumdioxid oder beide als Hauptkomponente, und (b) Phosphorsäure oder ihr Salz hergestellt
wird. Als ein solches Verstärkungsmaterial werden Glasfasern, Steinwolle, Metallfasern, Kohlenstofffasern
und Gemische davon erwähnt.
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Weiterhin schlägt JP-A-55-95667 ein Konstruktionsmaterial, umfassend ein
Glasfaserverstärkungsmaterial, einen Kupfer-Chrom-Phosphat-Bindemittel und ein Alumimum-Chrom-Phosphat-Bindemittel
und ein Pulvergemisch von Kaolin und einem Magnesium enthaltenden anorganischen Extender als ein
neutrales aktives Dotierungsmittel vor.
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Weiterhin offenbart JP-B-59-3958 ein Verfahren zur Herstellung eines biegsamen,
anorganischen, nicht brennbaren Formprodukts, wobei ein wässriges Aufschlämmungsgemisch, hergestellt durch
Vermischen geeigneter Mengen eines schnell wirkenden Härters und eines langsam wirkenden Härters zu
einem anorganischen filmbildenden Mittel als das Hauptmittel, in und auf ein geformtes fibröses
Grundmaterial, wie Papier, Gewebe, Vlies, Textil oder eine Matte, imprägniert wird und dann gehärtet wird. Als das
anorganische filmbildende Mittel wird ein Metallphosphat, wie Aluminiumphosphat oder
Aluminiumpolyphosphat, offenbart. Als Härter wird beispielsweise Magnesiumoxid, Zinkoxid, Aluminiumhydroxid,
Calciumhydroxid oder Calciumsilikat erwähnt. Als fibröses Grundmaterial werden beispielsweise Glasfasern
offenbart.
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Weiterhin schlägt JP-A-60-228142 einen Verbundwerkstoffaufbau, umfassend mindestens eine
Schicht aus mindestens einer Art schichtbildendem Material, wobei jede Schicht des schichtbildenden
Materials an eine benachbarte Schicht durch ein wasserbeständiges Phosphathaftmaterial, erhalten durch Reaktion
einer Zusammensetzung, umfassend ein Metalloxid, Calciumsilikat und Phosphorsäure, gebunden ist. Als
Beispiel für das schichtbildende Material werden Gewebe, Vliestextil und gehäckselte Glasfasern erwähnt.
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Weiterhin offenbart JP-B-61-58420 ein Verfahren zur Herstellung eines gefüllten
anorganischen Kunststoffzements, das Vermischen eines Mikrofaserfüllstoffs zu einer reaktiven wässrigen
Aufschlämmung, umfassend ein Magnesiumsalz, eine in Wasser lösliche Phosphatkomponente und
Magnesiumoxid, und mit einer Viskosität von etwa 700 bis 15000 Cp in einer Menge von 2 bis 40 Gew.-% der
Aufschlämmung umfasst.
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Bei den härtbaren Zusammensetzungen des vorstellend erwähnten Standes der Technik, die
Phosphorsäure und/oder ein Phosphat und verschiedene Metallverbindungen umfasst, beginnt die Reaktion
von Phosphorsäure oder einem Phosphat mit der Metallverbindung als ihr Härter und schreitet unmittelbar
nach der Herstellung der Zusammensetzungen fort. Folglich kann in Abhängigkeit von der Art des Härters die
Standzeit der härtbaren Zusammensetzung manchmal verkürzt werden. Weiterhin kann es vorkommen, dass
im Laufe der Zeit nach der Herstellung, Gelierung der härtbaren Zusammensetzung abläuft und ihre
Viskosität wird in der Regel zu hoch, wodurch bei Kombination der härtbaren Zusammensetzung mit einem fibrosen
Verstärkungsmaterial die Imprägnierung der Zusammensetzung des Verstärkungsmaterials in der Regel
unzureichend ist, und die mechanische Festigkeit des durch Härten der härtbaren Zusammensetzung erhaltenen
Formprodukts in der Regel zu niedrig ist.
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Im Unterschied zu einem hydraulischen Zementmaterial oder Calciumsilikatmaterial wird in
dem Verfähren zum Härten der vorstehend genannten härtbaren Zusammensetzung, das meiste Wasser, das
erforderlich ist, damit die Zusammensetzung während der Formzeit in die gewünschte Form fließt, nicht zum
Härten der Zusammensetzung beitragen und wird als überschüssiges Wasser verworfen. In einem solchen Fall
wird das auf der Oberfläche oder in Nachbarschaft der Oberfläche der härtbaren Zusammensetzung
vorlie
gende Wasser relativ leicht ohne Hervorbringen von Defekten, wie Hohlräumen, der Struktur des erhaltenen
Formprodukts verworfen.
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Wenn die Reaktion oder das Härten der härtbaren Zusammensetzung jedoch schnell ist, kann
zuerst nur der Oberflächenteil gehärtet werden, bevor das innere Wasser durch Verdampfen beseitigt wird
und Wasser verbleibt in der Regel im Inneren der Zusammensetzung. Um die Reaktion und das Härten der
härtbaren Zusammensetzung zu vervollständigen, wird Erhitzen erforderlich und selbst wenn das im Inneren
verbleibende Wasser durch dieses Erhitzen verdampft, wird es schwer zu beseitigen sein und das verdampfte
Wasser wird wahrscheinlich unter Bildung von Blasen, welche wiederum Hohlräume im Inneren der
Zusammensetzung bilden können, verdampfen, die Zusammensetzung, die nicht vollständig gehärtet ist, wird sich
ausdehnen bzw. schäumen oder Reißen verursachen, was somit zur Verschlechterung des Aussehens oder der
mechanischen Festigkeit des Formprodukts führt.
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Zur Lösung der vorstehend genannten Probleme durch Unterdrücken der Reaktion von
Phosphorsäure oder einem Phosphat mit verschiedenen Metallverbindungen in der härtbaren Zusammensetzung
oder Verbessern des Arbeitswirkungsgrads oder der Formbarkeit während der Herstellung eines
Formprodukts schlägt JP-A-4-317403 vor, einen organischen flüssigen Puffer in eine härtbare Zusammensetzung
einzuarbeiten, und als solcher wird beispielsweise ein organischer flüssiger Puffer, eine Carbonsäure, ein Amin
oder Harnstoff erwähnt.
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Jedoch wird die in dem organischen flüssigen Puffer in der in JP-A-4-317403 offenbarten
Technik verwendete Carbonsäure oder das Amin nicht verdampfen oder sich durch das Erhitzen zersetzen,
um das Härten der härtbaren Zusammensetzung zu vervollständigen, und folglich wird es in der härtbaren
Zusammensetzung verbleiben, d. h. im Inneren des Formprodukts. Wenn die Carbonsäure im Inneren des
Formprodukts verbleibt, wird es ein Problem geben, dass die Wasserbeständigkeit des Formprodukts in der
Regel niedrig wird. Wenn weiterhin das Amin im Inneren des Formprodukts verbleibt, wird es ein Problem
geben, dass wenn das Formprodukt einer hohen Temperatur bei einer Höhe von beispielsweise mindestens
400ºC ausgesetzt wird, das carbonisierte Amin im Inneren des Formprodukts verbleiben wird, wodurch die
Festigkeit des Formprodukts in der Regel stark sinkt, obwohl der Grund für die Abnahme nicht unbedingt zu
verstehen ist, wodurch die Wärmebeständigkeit, die das Produkt aufweisen sollte, beeinträchtigt sein wird.
Weiterhin werden in der in JP-A-4-317403 offenbarten härtbaren Zusammensetzung von 0,25 bis 1 Mol des
organischen flüssigen Puffers in 1 Mol Phosphorsäure eingearbeitet, und wenn dieses Mol-Verhältnis zu
einem Gewichtsverhältnis für jede Art des organischen flüssigen Puffers umgerechnet wird, entspricht es
einer Einarbeitung von 15 bis 155 Gewichtsteilen des organischen flüssigen Puffers in 100 Gewichtsteile
Phosphorsäure (wenn mit einer Konzentration von 100% berechnet). Wenn eine solche große Menge des
organischen flüssigen Puffers, bezogen auf Phosphorsäure, verwendet wird, wird die organische Substanz in
einer wesentlichen Menge in dem erhaltenen Formprodukt verbleiben, wobei es ein Problem geben wird, dass
die Wärmebeständigkeit des Formprodukts in der Regel niedrig sein wird.
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Wenn weiterhin Harnstoff in dem vorstehend erwähnten Anteil als der organische flüssige
Puffer verwendet wird, wird die Menge an Ammoniak oder Kohlendioxid, das durch die Zersetzung des
Harnstoffs während des Erhitzens zum Härten der härtbaren Zusammensetzung gebildet wird, groß sein, was somit
zu einem Problem führt, dass Hohlräume in dem Formprodukt gebildet werden und die mechanische
Festigkeit des Formprodukts niedrig sein wird.
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Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines
anorganischen Formprodukts bereitzustellen, das eine hohe Festigkeit und ausgezeichnete
Wasserbeständigkeit, Wärmebeständigkeit, Wärmeschockbeständigkeit und Maßhaltigkeit aufweist.
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Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfähren
zur Herstellung eines anorganischen Formprodukts bereit, das einen Schutt des Herstellens einer härtbaren
Zusammensetzung, umfassend 100 Masseteile eines sauren Metallphosphats, 80 bis 200 Masseteile seines
Härters und 0,1 bis 10 Masseteile Harnstoff, einen Schritt des Vereinigens von 100 Masseteilen der härtbaren
Zusammensetzung und 5 bis 100 Masseteilen eines anorganischen Verstärkungsmaterials unter Gewinnung
eines Formmaterials, einen Schritt des Formens des Formmaterials zu einer gewünschten Form unter
Gewinnung eines halbsteifen Materials und einen Schritt des Erhitzens des halbsteifen Materials auf eine
Temperatur von mindestens 120ºC zum vollständigen Härten umfasst.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es bevorzugt, dass das Verfahren
weiterhin einen Schritt des Einstellens des Wassergehalts des Formmaterials auf 5 bis 10 Masseprozent vor
dem Formen in eine gewünschte Form einschließt.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Härter mindestens ein Mitglied ist, ausgewählt aus der
Gruppe, bestehend aus einem Metallhydroxid, einem basischen Metalloxid und einem Komplexmetalloxid,
enthaltend ein basisches Metalloxid als eine Komponente und er enthält eines mit einer mittleren
Teilchengröße von maximal 5 um, in einer Menge von mindestens 30 Masseprozent des gesamten Härters.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Härter mindestens ein Mitglied ist, ausgewählt aus der
Gruppe, bestehend aus einem Metallhydroxid, einem basischen Metalloxid und einem Komplexmetalloxid,
enthaltend ein basisches Metalloxid als eine Komponente, und er enthält eines mit einer mittleren
Teilchengröße von mindestens 20 um, in einer Menge von 0,1 bis 10 Masseprozent des gesamten Härters.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass das anorganische verstärkende Material anorganische Fasern
oder Whisker darstellt.
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Außerdem ist es bevorzugt, dass die anorganischen Fasern Glasfasern oder Kohlefasern mit
einem Oberflächenbehandlungsmittel, das ein darauf aufgetragenes Epoxidharz enthält, darstellen.
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Gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen anorganischen Formprodukts
wird Harnstoff zu der härtbaren Zusammensetzung, umfassend ein saures Metallphosphat und seinen Härter,
zugesetzt, wodurch es möglich ist, die Reaktion des sauren Metallphosphats mit seinem Härter zu
unterdrücken und eine Erhöhung der Viskosität der Zusammensetzung zu steuern, sodass eine Imprägnierung der
härtbaren Zusammensetzung der anorganischen Fasern und der anorganischen Verstärkungsmaterialien
erleichtert und verbessert wird und somit die mechanische Festigkeit des erhaltenen Formprodukts nicht niedrig
sein wird.
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Wenn die Reaktion des sauren Metallphosphats mit seinem Härter durch Harnstoff unterdrückt
wird, wird es außerdem keinen wesentlichen Unterschied im Reaktionsgrad zwischen der Oberfläche und dem
Inneren der Zusammensetzung zum Zeitpunkt des Härtens der härtbaren Zusammensetzung durch Erhitzen
geben, und es wird nicht vorkommen, dass nur der Oberflächenteil zuerst härtet. Folglich wird durch Erhitzen
verdampftes inneres Wasser leicht aus der Zusammensetzung freigesetzt, wodurch es möglich ist, dass
Rissbildung, die während des Härtens der Zusammensetzung stattfindet oder die Bildung von Hohlräumen im
Inneren des erhaltenen Formprodukts vermieden werden.
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Weiterhin wird in der vorliegenden Erfindung ein durch Vereinigen der härtbaren
Zusammensetzung und eines anorganischen Verstärkungsmaterials erhaltenes Formmaterial zu einer gewünschten Form
geformt unter Gewinnung eines halbsteifen Materials, und das halbsteife Material wird bei einer Temperatur
von mindestens 120ºC zum vollständigen Härten erhitzt, wobei Harnstoff, eingearbeitet in die härtbare
Zusammensetzung, nicht in dem erhaltenen Formprodukt verbleiben wird, da er bei der Temperatur zu
Ammoniak und Kohlendioxid zersetzt wird und nach außen freigesetzt wird. Folglich kann die Möglichkeit
vermieden werden, dass wie im Fall, wenn eine Carbonsäure oder ein Amin als eine Komponente zum Unterdrücken
der Reaktion der Zusammensetzung verwendet wird, die Komponente verbleiben wird und eine negative
Wirkung für das Formprodukt darstellt. Da außerdem ein Teil des durch Zersetzung von Harnstoff gebildeten
Ammoniaks durch das saure Metallphosphat abgefangen wird, werden die Wärmebeständigkeit und
Wasserbeständigkeit des erhaltenen Formprodukts verbessert werden.
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In der vorliegenden Erfindung wird außerdem Harnstoff in einer Menge von 0,1 bis 10
Masseteilen auf 100 Masseteile des sauren Metallphosphats verwendet. Somit ist der Anteil von Harnstoff relativ
klein, wodurch die Mengen an Ammoniak und Kohlendioxid, die durch Zersetzung von Harnstoff während
des Erhitzens des halbfesten Materials gebildet werden, klein sind, wodurch sich keine Hohlräume in dem
erhaltenen Formprodukt bilden, und es wird keine Verschlechterung in der Festigkeit des Formprodukts
geben.
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Weiterhin ist es durch Vereinigen der härtbaren Zusammensetzung und des anorganischen
Verstärkungsmaterials in den vorstehend erwähnten ausgewiesenen Anteilen möglich, ausgezeichnete
mechanische Festigkeit, Wasserbeständigkeit, Wärmebeständigkeit und Maßhaltigkeit, verglichen mit üblichen
Produkten, zu verleihen, wodurch das erfindungsgemäße Formprodukt für Baumaterialien oder verschiedene
industrielle Konstruktionsmaterialien oder Bauteile, von denen gefordert wird, dass sie Wärmebeständigkeit
aufweisen, geeignet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt das Verfahren
einen Schritt des Einstellens des Wassergehalts des Formmaterials auf 5 bis 10 Masseprozent vor dem Formen
desselben in eine gewünschte Form ein, wodurch die Handhabungswirksamkeit des Formmaterials verbessert
wird und in dem anschließenden Schritt Expansion bzw. Verschäumen eines Formprodukts aufgrund abrupter
Verdampfung von Wasser vermieden werden kann.
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Wenn weiterhin der Härter mindestens ein Mitglied, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus
einem Metalloxid, einem basischen Metalloxid und einem Komplexmetalloxid, enthaltend ein basisches
Metalloxid als eine Komponente, und mit einer mittleren Teilchengröße von maximal 5 um in einer Menge von
mindestens 30 Masse-% des gesamten Härters enthält, wird die Matrix des erhaltenen Formprodukts dicht
sein und die mechanische Festigkeit des Formprodukts wird hoch sein.
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Wenn der Härter außerdem mindestens ein Mitglied, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus
einem Metallhydroxid, einem basischen Metalloxid und einem Komplexmetalloxid, enthaltend ein basisches
Metalloxid als Komponente, und mit einer mittleren Teilchengröße von mindestens 20 um in einer Menge
von 0,1 bis 10 Masse-% des gesamten Härters enthält, wird, wenn enthaltenes Wasser in der härtbaren
Zusammensetzung verdampft wird, es leicht freigesetzt, sodass die Bildung von Hohlräumen in dem
Formprodukt vermieden werden kann.
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Nun wird die vorliegende Erfindung genauer beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung
bedeutet "Teile" "Masseteile" und "%" bedeutet "Masse-%", sofern nicht anders ausgewiesen.
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In der vorliegenden Erfindung umfasst die härtbare Zusammensetzung ein saures
Metallphosphat, ihren Härter, Harnstoff und andere Komponenten in den vorbestimmten Anteilen. Weiterhin bedeutet in
der vorliegenden Erfindung die Matrix hauptsächlich den Teil, wo das saure Metallphosphat und sein Härter
umgesetzt und gehärtet werden, und bedeutet den Teil ausschließlich des anorganischen
Verstärkungsmaterials.
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Das gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwendende saure Metallphosphat ist ein
Metallphosphat mit mindestens einer Hydroxylgruppe, gebunden an ein Phosphoratom, und ist ein allgemeiner
Begriff für ein primäres Metallphosphat (ein Metalldihydrogenphosphat), ein Metallsesquiphosphat und ein
sekundäres Metallphosphat (ein Metallhydrogenphosphat). Als das primäre Metallphosphat wird
beispielsweise primäres Aluminiumphosphat, primäres Magnesiumphosphat oder primäres Zinkphosphat
vorzugsweise angewendet. Unter ihnen ist es besonders bevorzugt, primäres Aluminiumphosphat im Hinblick auf die
Löslichkeit in Wasser und wirtschaftliche Wirksamkeit anzuwenden. Primäres Aluminiumphosphat ist
kommerziell nicht nur in Form einer wässrigen Lösung erhältlich, sondern auch in einer festen Form und durch
eine Kombination von wässriger Lösung und festem Produkt wird die Einstellung des Wassergehalts vor dem
Härten der härtbaren Zusammensetzung einfach sein.
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Weiterhin kann als ein Metallsesquiphosphat Aluminiumsesquiphosphat angewendet werden
und als ein sekundäres Metallphosphat können beispielsweise sekundäres Aluminiumphosphat oder
sekundäres Eisenphosphat angewendet werden. Ein solches Metallsesquiphosphat oder ein sekundäres
Metallphosphat weist im Gegensatz zu dem primären Metallphosphat eine schlechte Löslichkeit in Wasser auf. Folglich
ist es bevorzugt, ein solches Metallsesquiphosphat oder ein sekundäres Metallphosphat in Form einer
wässrigen Dispersion anzuwenden, die dasselbe dispergiert in Wasser enthält.
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Das vorstehend erwähnte saure Metallphosphat wird vorzugsweise in Form einer wässrigen
Lösung oder wässrigen Dispersion mit einer Feststoffgehaltkonzentration von 40 bis 90%, bevorzugter 50 bis
70%, angewendet, wobei die Fluidität während des Formens der härtbaren Zusammensetzung gut sein wird
und die Struktur des erhaltenen Formprodukts dicht sein. Wie vorstehend erwähnt, schließt das saure
Metallphosphat außerdem verschiedene Arten ein, von denen eine oder eine Kombination von zwei oder mehreren
zur Verwendung ausgewählt werden kann.
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In der vorliegenden Erfindung kann als der Härter für das vorstehende saure Metallphosphat
eine Metallverbindung, wie ein Metallhydroxid, ein basisches Metalloxid, ein Komplexoxid, enthaltend ein
basisches Metalloxid als eine Komponente, oder ein hydratisiertes Metallchlorid, das nachstehend
beispiel
haft angegeben wird, verwendet werden. Unter ihnen kann eines oder eine Kombination von zwei oder
mehreren zur Verwendung ausgewählt werden. Wenn mit dem sauren Metallphosphat vermischt und erhitzt, wird
ein solcher Härter mit dem Phosphat reagieren und unter Bildung einer Matrix eines anorganischen
Formprodukts härten.
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Das Metallhydroxid kann beispielsweise Aluminiumhydroxid, Calciumhydroxid oder
Magnesiumhydroxid sein. Das basische Metalloxid kann beispielsweise Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zinkoxid
oder Calciumoxid sein. Das ein saures Metalloxid als eine Komponente enthaltende Komplexoxid kann
beispielsweise Calciumsilikat (Wollastonit), Calciumaluminat (Aluminiumoxidzement), Kaolinit, Kordierit
(2MgO·2Al&sub2;O&sub3;·5SiO&sub2;), Magnesit oder Talkum sein. Das hydratisierte Metallchlorid kann beispielsweise
hydratisiertes Aluminiumchlorid, Polyaluminiumchlorid oder Magnesiumchloridhexahydrat sein.
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Der vorstehend genannte Härter wird in einer Menge von 80 bis 200 Teilen pro 100 Teile (als
ein Feststoffgehalt) des sauren Metallphosphats verwendet. Wenn die Menge des Härters weniger als 80 Teile
ist, wird das saure Metallphosphat in der Regel in dem anorganischen Formprodukt, erhältlich durch Formen,
Erhitzen und Härten der härtbaren Zusammensetzung, verbleiben, wodurch nicht nur hinreichende
mechanische Festigkeit erhalten wird, sondern auch die Wasserbeständigkeit des Formprodukts in der Regel
beeinträchtigt wird. Wenn andererseits die Menge des Härters 200 Teile übersteigt, wird der Anteil des sauren
Metallphosphats zu dem Härter in der Regel klein, wodurch die Matrix des Formprodukts in der Regel grob
sein wird und in der Regel keine hinreichende mechanische Festigkeit erhalten wird. Es ist bevorzugter, 100
bis 180 Teile des vorstehenden Härters pro 100 Teile des sauren Metallphosphats zu verwenden.
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Wenn ein Metallhydroxid, ein basisches Metalloxid oder ein Komplexoxid, enthaltend ein
basisches Metalloxid als Komponente, zusammen mit den vorstehend erwähnten Hartem verwendet wird, ist es
bevorzugt, dass es mit einer mittleren Teilchengröße von maximal 5 um in einer Menge von mindestens 30%
des gesamten Härters enthalten ist. Wenn der Härter mit einer mittleren Teilchengröße von maximal 5 um in
einer Menge von mindestens 30% enthalten ist, wird sich die Matrix des erhaltenen Formprodukts in der
Regel verdichten, wodurch das verstärkende Material gebunden wird, und die Matrix ist zufriedenstellend,
wodurch die mechanische Festigkeit des Formprodukts gut sein wird. Wenn der Härter mit einer mittleren
Teilchengröße von maximal 5 um jedoch weniger als 30% ist, wird die Matrix des erhaltenen Formprodukts
in der Regel nicht dicht genug sein.
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Wenn weiterhin ein Metallhydroxid, ein basisches Metalloxid oder ein Komplexoxid,
enthaltend ein basisches Metalloxid als eine Komponente, als ein Härter verwendet wird, ist es bevorzugt, dass es
mit einer mittleren Teilchengröße von mindestens 20 um in einer Menge von 0,1 bis 10% des gesamten
Härters enthalten ist. Wenn der Härter mit einer mittleren Teilchengröße mindestens 20 um ist, ist er in einer
Menge von 0,1 bis 10% enthalten, wenn das in der härtbaren Zusammensetzung enthaltene Wasser verdampft
ist. Es wird leicht nach außen freigesetzt, wodurch es möglich ist, die Ausdehnung der Matrix oder Bildung
von Hohlräumen zu unterdrücken, die wahrscheinlich verursacht werden, wenn verdampftes Wasser in der
Regel schwer freisetzbar ist. Folglich wird die mechanische Festigkeit des erhaltenen organischen
Formprodukts hoch sein. Wenn der Härter mit einer mittleren Teilchengröße von mindestens 20 um auch in einer
kleinen Menge enthalten ist, können seine Effekte erhalten werden. Wenn er jedoch in einer Menge, die 10%,
bezogen auf den gesamten Härter, übersteigt, enthalten ist, wird die Matrix des erhaltenen Formprodukts in
der Regel nicht dicht genug sein.
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In der vorliegenden Erfindung wird Harnstoff verwendet, um die hohe Reaktivität zwischen
dem sauren Metallphosphat und seinem Härter, der in der härtbaren Zusammensetzung enthalten ist, zu
steuern.
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Wenn Harnstoff vor dem Vermischen des Härters zu dem sauren Metallphosphat gegeben wird
oder zu einem Gemisch des sauren Metallphosphats und seinem Härter unmittelbar nach dem Vermischen,
werden die zwei Aminogruppen von Harnstoff- und Hydroxylgruppen des sauren Metallphosphats
miteinander in Wechselwirkung treten, um die Reaktion des sauren Metallphosphats mit seinem Härter zu
unterdrücken, wodurch eine Erhöhung der Viskosität der härtbaren Zusammensetzung unterdrückt werden kann. Im
Ergebnis wird die Fluidität der härtbaren Zusammensetzung nicht beeinträchtigt werden, und ihre
Imprägnierung für faserförmiges Verstärkungsmaterial und Formen in eine gewünschte Form können erleichtert werden.
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Weiterhin wird Harnstoff nicht zersetzt, bis die Temperatur ein Niveau von etwa 120ºC erreicht
und wird beginnen, sich beim Erhitzen auf eine Temperatur, die höher als dieses Niveau ist, zu zersetzen.
Folglich wird auch in einem Fall, wo Erhitzen zum Vervollständigen des Härtens der härtbaren
Zusammensetzung ausgeführt wird, Harnstoff die Reaktion des sauren Metallphosphats mit seinem Härter unterdrücken,
bis die Mehrheit des in der härtbaren Zusammensetzung enthaltenen Wassers verdampft sein wird und nach
außen freigesetzt wird, wobei es möglich ist, den Fall zu vermeiden, dass nur die Oberfläche der härtbaren
Zusammensetzung gehärtet wird und Expansion und Bildung von Rissen aufgrund Verdampfung von
internem Wasser unterdrückt werden kann, wodurch die mechanische Festigkeit oder das Aussehen des erhaltenen
anorganischen Formprodukts nicht beeinträchtigt werden.
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Weiterhin wird in der vorliegenden Erfindung das durch Formen des Formmaterials, hergestellt
durch Vereinigen der härtbaren Zusammensetzung und des anorganischen Verstärkungsmaterials, in einer
gewünschten Form erhaltene halbsteife Material auf eine Temperatur von mindestens 120ºC zum
vollständigen Härten erhitzt. Bei dieser Temperatur wird Harnstoff zu Ammoniak und Kohlendioxid durch Wärme
zersetzt und wird nach außen freigesetzt, und somit wird er nicht in dem anorganischen Formprodukt
verbleiben. Selbst wenn das anorganische Formprodukt einer hohen Temperatur in einer Höhe von mindestens
400ºC unterzogen wird, wird es folglich keine Möglichkeit geben, dass eine organische Substanz carbonisiert
wird und in dem anorganischen Formprodukt verbleiben wird, wodurch die Festigkeit oder elektrischen
Eigenschaften des anorganischen Formprodukts, wie im Fall, wenn ein Amin oder dergleichen zu der härtbaren
Zusammensetzung eingearbeitet wird, beeinträchtigt werden.
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Weiterhin wird ein Teil des durch die thermische Zersetzung von Harnstoff gebildeten
Ammoniaks durch das saure Metallphosphat, das in der härtbaren Zusammensetzung enthalten ist, eingefangen und
wird das Härten der härtbaren Zusammensetzung beschleunigen, wobei die Wärmebeständigkeit und
Wasserbeständigkeit des sich ergebenden anorganischen Formprodukts verbessert sein werden.
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In der vorliegenden Erfindung wird Harnstoff in einer Menge von 0,1 bis 10 Teilen pro 100
Teile (als Feststoffgehalt) des sauren Metallphosphats verwendet. Wenn die Harnstoffmenge weniger als 0,1
Teil beträgt, wird der reaktionsunterdrückende Effekt von Harnstoff in der Regel unzureichend. Wenn
ande
rerseits die Menge an Harnstoff 10 Teile übersteigt, werden sich die durch die Zersetzung von Harnstoff
gleichzeitig mit dem Erhitzen der härtbaren Zusammensetzung zum Härten gebildeten Mengen an Ammoniak
und Kohlendioxid erhöhen, wobei Hohlräume in dem sich ergebenden anorganischen Formprodukt gebildet
werden und sich seine mechanische Festigkeit oder dergleichen in der Regel verschlechtern. Die Menge an
Harnstoff ist bevorzugter 0,5 bis 8 Teile pro 100 Teile des sauren Metallphosphats.
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Das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende anorganische Verstärkungsmaterial kann
jenes sein, das ähnlich zu dem Verstärkungsmaterial ist, das üblicherweise für ein übliches anorganisches
Material verwendet wird. Es ist bevorzugt, anorganische Fasern oder Whisker anzuwenden. Insbesondere
vom Standpunkt der üblichen Verwendung ist es besonders bevorzugt, anorganische Fasern anzuwenden. Die
anorganischen Fasern können beispielsweise Glasfasern, keramische Fasern oder Kohlefasern sein und die
Whisker können beispielsweise Aluminiumboratwhisker sein.
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Die Glaszusamnensetzung der vorstehend genannten Glasfasern kann beispielsweise A-Glas,
E-Glas, ECR-Glas, S-Glas oder AR-Glas sein. Die vorstehend erwähnten keramischen Fasern können
beispielsweise Aluminiumoxidfasern, Siliziumaluminiumoxidfasern oder Siliziumnitridfasern sein.
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Die vorstehend genannten anorganischen Fasern können in Form von kurzen Fasern oder
langen Fasern verwendet werden und verschiedene Arten von anorganischen Fasern einschließlich
anorganischen Fasern, verarbeitet zu einer Matte, Gewebe, Vliestextil oder Papier, können geeigneterweise in
Abhängigkeit des Verfahrens zum Verarbeiten der härtbaren Zusammensetzung oder der besonderen Anwendung
des Formprodukts beabsichtigten Verwendung, ausgewählt sein. Als die anorganischen Fasern ist es
besonders bevorzugt, Glasfasern mit E-Glas-Zusammensetzung anzuwenden, die nicht teuer sind und üblicherweise
verwendet werden. Die Glasfasern mit der E-Glas-Zusammensetzung können in Form von kurzen Fasern, wie
vermahlenen Fasern oder gehäckselten Strängen, kontinuierlichen Fasern, wie Garnen oder Seilen, oder
einem verarbeiteten Produkt wie einer Matte, Gewebe oder Vliestextil, verwendet werden.
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Die vorstehend genannten anorganischen Verstärkunggsmaterialien können einzeln oder in
Kombination als ein Gemisch von zwei oder mehreren von ihnen durch geeignetes Auswählen der Qualität
und der Form verwendet werden. Das anorganische Verstärkungsmaterial wird in einer Menge von 5 bis 100
Teilen pro 100 Teile (als Feststoffgehalt) der härtbaren Zusammensetzung verwendet. Wenn die Menge des
anorganischen Verstärkungsmaterials kleiner als 5 Teile ist, wird die mechanische Festigkeit des
anorganischen Formprodukts in der Regel unzureichend. Wenn andererseits die Menge des anorganischen
Verstärkungsmaterials 100 Teile übersteigt, wird die Zusammensetzung bezüglich des Verstärkungsmaterials in der
Regel unzureichend, wodurch die Matrix in der Regel grob wird und die mechanische Festigkeit des
anorganischen Formprodukts in der Regel wiederum unzureichend wird. Es ist bevorzugter, dass das anorganische
Verstärkungsmaterial in einer Menge von 15 bis 80 Teilen pro 100 Teile der härtbaren Zusammensetzung
verwendet wird.
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Unter den vorstehend erwähnten anorganischen Verstärkungsmaterialien sind beispielsweise
Aluminiumoxidfasern, Siliziumaluminiumoxidfasern und Whisker in der Lage, mit dem in der härtbaren
Zusammensetzung enthaltenen sauren Metallphosphat zu reagieren, und die Benetzbarkeit oder Anhaftung mit
der Matrix ist relativ gut, wodurch Oberflächenbehandlung nicht notwendigerweise erforderlich wird. Jedoch
haben andere anorganische Verstärkungsmaterialien, insbesondere Glasfasern und Kohlefasern, eine relativ
niedrige Reaktivität mit dem sauren Metallphosphat und sie werden vorzugsweise mit einem
Oberflächenbehandlungsmittel, welches ein Epoxidharz enthält, behandelt. Das Epoxidharz hat gute Verträglichkeit mit dem
sauren Metallphosphat und reagiert leicht mit dem sauren Metallphosphat. Folglich werden durch Auftragen
eines Oberflächenbehandlungsmittels, das ein Epoxidharz enthält, auf Glasfasern oder Kohlefasern die
Wetterfestigkeit und Anhaftung zwischen der Matrix und den Glasfasern oder Kohlefasern verbessert und die
mechanische Festigkeit usw. des erhaltenen Formprodukts wird gut sein.
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Das für die Oberflächenbehandlungsmittel zu verwendende Epoxidharz kann beispielsweise ein
Epoxidharz vom aromatischen Polyglycidylethertyp, ein Epoxidharz vom aliphatischen Polyglycidylethertyp
oder ein Epoxidharz vom aliphatischen Polyglycidylethertyp sein. Obwohl es keine besondere Begrenzung
gibt, ist es vom Standpunkt der Wärmbeständigkeit des Oberflächenbehandlungsmittels bevorzugt, ein
Epoxidharz vom aromatischen Polyglycidylethertyp anzuwenden, da die härtbare Zusammensetzung zum Härten
erhitzt wird. Es ist besonders bevorzugt, ein Epoxidharz vom Phenolnovolakpolyglycidylethertyp, ein
Epoxidharz vom Cresolnovolakpolyglycidylethertyp oder ein Epoxidharz vom
Bisphenol-A-Polyglycidylethertyp anzuwenden.
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In Bezug auf eine Komponente, die von dem Epoxidharz verschieden ist, die in dem
vorstehenden Oberflächenbehandlungsmittel enthalten ist, gibt es außerdem keine besondere Begrenzung. Die
Komponente, die von dem Epoxidharz verschieden ist, ist aber vorzugsweise nicht thermoplastisch, da die härtbare
Zusammensetzung zum Härten erhitzt wird. Wenn eine thermoplastische Komponente verwendet wird, wird
das Oberflächenbehandlungsmittel, das in das anorganische verstärkende Material eingearbeitet wird,
wahrscheinlich während des Erhitzens zum Härten fließen, wodurch die Anhaftung an der Grenzfläche zwischen
der härtbaren Zusammensetzung und dem anorganischen Verstärkungsmaterial wahrscheinlich beeinträchtigt
sein wird. Verzugsweise kann die Komponente, die von dem Epoxidharz verschieden ist, für das
Oberflächenbehandlungsmittel beispielsweise ein Epoxy-vernetztes Polyvinylacetat oder ein Urethan-vernetztes
Polyvinylacetat sein.
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Das vorstehend genannte Oberflächenbehandlungsmittel wird vorzugsweise in einer Menge von
0,5 bis 1,5% als Feststoffgehalt, bezogen auf die Masse des anorganischen Verstärkungsmaterials mit dem
darauf angewendeten Oberflächenbehandlungsmittel, aufgetragen. Wenn die Menge des aufgetragenen
Oberflächenbehandlungsmittels weniger als 0,5% ist, wird in der Regel keine hinreichende Wirkung zum
Verbessern der Wetterfestigkeit oder Anhaftung zwischen der härtbaren Zusammensetzung und dem anorganischen
verstärkenden Material erhalten. Wenn andererseits die Menge des Oberflächenbehandlungsmittels 1,5%
übersteigt, wird in der Regel keine wesentliche Verbesserung in der Anhaftung an der Grenzfläche erhalten,
und so etwas wird wirtschaftlich nachteilig sein.
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In der vorliegenden Erfindung können verschiedene Additive der härtbaren Zusammensetzung
in einem Versuch zur Verminderung der Kosten oder des Gewichts des anorganischen Formprodukts oder um
dem Formprodukt ein Gestaltungsmerkmal zu verleihen, eingearbeitet werden. Solche Additive können
beispielsweise leichtgewichtige Aggregate, Füllstoffe oder Pigmente sein. Die leichtgewichtigen Aggregate
können beispielsweise Shirasu-Kugeln, Glaskugeln oder Perlit sein. Die Füllstoffe können beispielsweise
Silizi
umdioxidsand, hauptsächlich zusammengesetzt aus saurem Oxid, pyrogenes Siliziumdioxid, Glaspulver oder
Ton, sein. Die Pigmente können beispielsweise Titanoxid, Zinkoxid, Phthalocyanin, Eisenoxid rot oder
Mapico sein. Diese Materialien können gegebenenfalls zur Verwendung ausgewählt werden und können in
geeigneten Mengen in Abhängigkeit vom jeweiligen Zweck verwendet werden.
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Bezüglich jedes Schritts in dem Verfahren zur Herstellung eines anorganischen Formprodukts
der vorliegenden Erfindung gibt es keine besondere Beschränkung. Jedoch ein spezielles Beispiel kann wie
nachstehend angegeben werden.
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Erster Schritt: Die wässrige saure Metallphosphatlösung, ihr Härter und Harnstoff werden zur
Gewinnung einer härtbaren Zusammensetzung vermischt. Gleichzeitig können verschiedene Additive, wie der
Fall es erfordert, eingearbeitet werden.
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Zweiter Schritt: Die in dem ersten Schritt erhaltene härtbare Zusammensetzung und das
anorganische Verstärkungsmaterial werden unter Gewinnung eines Formmaterials vereinigt, das im nächsten
Schritt in eine gewünschte Form geformt wird. Ein Verfähren zum Vereinigen der härtbaren
Zusammensetzung und des anorganischen Verstärkungsmaterials kann geeigneterweise aus den nachstehenden Verfahren
(1) bis (4) ausgewählt werden, in Abhängigkeit von den in dem nächsten Schritt zu verwendenden
Formverfahren oder der jeweiligen Anwendung des erhaltenen anorganischen Formprodukts. Jedoch ist das Verfahren
nicht besonders auf solche beispielhafte Verfahren begrenzt.
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(1) Ein Verfahren, worin ein mattenförmiges anorganisches Verstärkungsmaterial verwendet
wird und das mattenförmige Verstärkungsmaterial in ein Bad der härtbaren Zusammensetzung getaucht wird
und die Zusammensetzung imprägniert und an dem mattenförmigen Verstärkungsmaterial befestigt wird unter
Herausziehen des Verstärkungsmaterials aus dem Bad.
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(2) Ein Verfahren, worin die härtbare Zusammensetzung vorher so hergestellt wird, dass sie
eine gewisse hohe Viskosität aufweist, und sie wird auf die Oberfläche eines Trägermaterials, wie einen
Harzfilm, aufgetragen; auf die beschichtete Zusammensetzung werden gehäckselte Stränge, erhalten durch
Schneiden, oder vorher in einer vorbestimmten Länge geschnittene Seilstücke verstreut, gefolgt von Verdichten
durch eine Verdichtungsvorrichtung über ein Trägermaterial zum Imprägnieren der Zusammensetzung in das
Verstärkungsmaterial.
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(3) Ein Verfahren des Anwendens eines Handauflegeverfahrens oder eines
Sprühauflegeverfahrens, wie es zur Herstellung eines glasfaserverstärkten Kunststoffs verwendet wird, wobei anstelle des
Kunststoffs (Harz) die härtbare Zusammensetzung verwendet wird.
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(4) Ein Verfähren, worin als das anorganische verstärkende Material kurzfaserige anorganische
Fasern, wie Whisker, vermahlene Fasern oder gehäckselte Stränge verwendet werden, und die härtbare
Zusammensetzung und das anorganische verstärkende Material mithilfe eines Dispersionsmischers, wie eines
Kneters, verknetet werden.
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In dem vorstehend genannten Verfähren (3) ist es bevorzugt, das Vereinigen der gehärteten
Zusammensetzung und der anorganischen Fasern als das anorganische Verstärkungsmaterial auf einer Form mit
einer gewünschten Gestalt auszuführen, sodass Formen des Formmaterials auch ausgeführt werden kann.
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Dritter Schritt: Dieser Schritt ist nicht wesentlich, jedoch wird die Menge an in dem
Formmaterial enthaltenem Wasser auf 5 bis 10% eingestellt, bezogen auf das Formmaterial, zur besseren
Handhabungswirksamkeit des Formmaterials bis zum nächsten Schritt und Verhindern der Ausdehnung des
Formprodukts durch abrupte Verdampfung des inneren Wassers durch Herabdrücken der Wassermenge, die
während des Formens oder vollständigen Härtens verdampft. Jedoch ist dieser Schritt nicht erforderlich, wenn es
möglich ist, die Wassermenge zu vermindern, wenn die härtbare Zusammensetzung in dem ersten Schritt
hergestellt wird. Weiterhin ist es, wenn Vereinigen der härtbaren Zusammensetzung und der anorganischen
Fasern und Formen durch das Verfahren (3) in dem zweiten Schritt ausgeführt werden, möglich, das
Formprodukt nach Trocknen der härtbaren Zusammensetzung von der Form zu trennen, bis das in der
Zusammensetzung enthaltene Wasser verdampft wurde. Um den Wassergehalt in dem Formmaterial innerhalb des
vorstehenden Bereiches einzustellen, ist es bevorzugt, Trocknen durch Erhitzen bei einer Temperatur von 80-
110ºC für 2 bis 8 Stunden auszuführen.
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Vierter Schritt: Das Formmaterial wird in eine gewünschte Form, wie eine Plattenform, eine
Wellplattenform oder eine konkav-konvexe Form, gegebenenfalls eingestellt in Abhängigkeit von der
jeweiligen Anwendung des erhaltenen Formprodukts, um ein halbsteifes Material zu erhalten, geformt. Solches
Formen des Formmaterials kann durch eine Vorrichtung ausgeführt werden, die in der Lage ist, nur Druck
oder gleichzeitig Druck und Erhitzen auszuüben, wie eine Musterpressvorrichtung, eine
Flachplattenpressvorrichtung, eine Bandpressvorrichtung oder eine Walzenpressvorrichtung. Weiterhin kann das durch das
Verfahren (4) in dem zweiten Schritt erhaltene Formmaterial durch ein Übertragungsformverfahren, das für die
Herstellung eines glasfaserverstärkten Kunststoffs angewendet wird, geformt werden.
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Fünfter Schritt: Das saure Metallphosphat und sein Härter, die in dem in dem vorangehenden
Schritt erhaltenen halbsteifen Material enthalten sind, werden vollständig umgesetzt, um das Härten zur
Gewinnung eines anorganischen Formprodukts zu vervollständigen. Gleichzeitig ist es notwendig, das halbsteife
Material auf eine Temperatur von mindestens 120ºC zu erhitzen, sodass Harnstoff zu dem Ausmaß zersetzt
und freigesetzt wird. Es ist bevorzugt, das halbsteife Material in einer Heizvorrichtung von 120-200º für etwa
1 bis 8 Stunden zu erhitzen. Wenn das halbsteife Material auf eine Temperatur unterhalb 120ºC erhitzt wird,
kann Harnstoff im Inneren des halbsteifen Materials verbleiben und wird dabei die Reaktion behindern,
wodurch das Härten in der Regel unvollständig wird und die Wasserbeständigkeit und mechanische Festigkeit
des erhaltenen Formprodukts in der Regel unzureichend sein wird.
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Nun wird die vorliegende Erfindung genauer mit Bezug auf Beispiele beschrieben. Jedoch
sollte es selbstverständlich sein, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise durch solche speziellen
Beispiele beschränkt ist.
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Eine härtbare Zusammensetzung mit verschiedenen Materialien, gemischt wie in Tabelle 1, und
ein anorganisches Verstärkungsmaterial mit einem Oberflächenbehandlungsmittel mit einer wie in Tabelle 2
gezeigten Zusammensetzung, aufgetragen wie der Fall es erfordert, wurden in den wie in Tabelle 3 oder 4
ausgewiesenen Verhältnissen unter Gewinnung einer Probe eines anorganischen Formprodukts vereinigt. Auf
diese Weise wurden Proben von anorganischen Formprodukten von Beispielen 1 bis 16 und
Vergleichsbeispielen 1 bis 11 hergestellt.
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Das vorstehend genannte Oberflächenbehandlungsmittel wurde auf die Oberfläche von
anorganischem Verstärkungsmaterial aufgetragen, sodass es in einer Menge von 1% als Feststoffgehalt, bezogen auf
die Masse des anorganischen Verstärkungsmaterials mit dem darauf aufgetragenen
Oberflächenbehandlungsmittel, anhaften wird.
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Bei der Herstellung von Proben von anorganischen Formprodukten von Beispielen 1 bis 13 und
Vergleichsbeispielen 1 bis 6, 10 und 11 wurden gehäckselte Stränge von anorganischen Fasern als das
anorganische Verstärkungsmaterial verwendet. Gemäß dem nachstehenden Verfahren wurde ein Formmaterial,
hergestellt durch Vereinigen der härtbaren Zusammensetzung und der anorganischen Fasern, zu einer
Plattenform geformt und unter Gewinnung eines anorganischen Formprodukts gehärtet.
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Zuerst wurden ein saures Metallphosphat, sein Härter und Harnstoff durch einen Auflöser
vermischt unter Gewinnung einer härtbaren Zusammensetzung. Dann wurde die härtbare Zusammensetzung auf
der Oberfläche eines Polyethylen(Polyethylenterephthalat)harzfilms als Trägermaterial aufgetragen, und die
beschichteten anorganischen Fasern wurden darauf verteilt. Weiterhin wurde ein PET-Harzfilm mit der
vorstehend erwähnten härtbaren Zusammensetzung auf seiner Oberfläche beschichtet darauf so aufgetragen, dass
die Seite mit der beschichteten Zusammensetzung mit den anorganischen Fasern in Kontakt sein würde.
Anschließend wurde diese Anordnung in eine Siebband-Pressvorrichtung eingetaucht und komprimiert, um die
härtbare Zusammensetzung mit den anorganischen Fasern zu imprägnieren und dieselben zu vereinigen unter
Gewinnung eines bogengeformten Formmaterials. Dieses Formmaterial wurde erhitzt und in einem Trockner
auf eine Temperatur von 80ºC getrocknet, um den Wassergehalt des Formmaterials auf etwa 5%, bezogen
auf das Formmaterial, einzustellen. Mithilfe einer ebenen Plattenpressmaschine wurde dieses Formmaterial
auf eine Temperatur von 120ºC unter einem Druck von 3,43 MPa für eine Verpresszeit von 5 Minuten
pressgeformt unter Gewinnung eines halbsteifen Materials von Brettform. Das so erhaltene halbsteife Material
wurde in einer Heizvorrichtung für eine Stunde auf eine Temperatur von 200ºC erhitzt, um das Härten zu
vervollständigen und anschließend wurde es in natürlicher Weise unter Gewinnung eines anorganischen
Formprodukts gekühlt. Jedoch in Vergleichsbeispiel 11 wurde das halbsteife Material auf eine Temperatur
von 100ºC für eine Stunde zum Härten erhitzt.
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Weiterhin wurden bei der Herstellung von Proben von anorganischen Formprodukten von
Beispielen 14 bis 16 und Vergleichsbeispielen 7 bis 9 Aluminiumboratwhisker mit einer mittleren Faserlänge von
20 um oder vermahlene Fasern von E-Glas mit einer mittleren Faserlänge von 300 um als das anorganische
Verstärkungsmaterial verwendet. Gemäß dem nachstehenden Verfahren wurde das durch Vereinigen der
härtbaren Zusammensetzung unter anorganischen Fasern hergestellte Formmaterial zu einer Plattenform
geformt und gehärtet unter Gewinnung eines anorganischen Formprodukts.
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Zuerst wurde ein festes saures Metallphosphat, sein Härter, Harnstoff, ein anorganisches
Verstärkungsmaterial und eine kleine Menge Wasser mithilfe eines Kneters verknetet unter Gewinnung eines
Formmaterials mit verkneteter härtbarer Zusammensetzung und anorganischem verstärkendem Material.
Hierbei wurde die einzuarbeitende Menge Wasser geeigneterweise auf ein solches Niveau eingestellt, dass
das erhaltene Formmaterial in natürlicher Weise ruhig belassen nicht fließen würde, unter Beobachten des
Verknetungsgrades des Kneters. Mithilfe einer Flachplattenpressmaschine wurde dieses Formmaterial bei
einer Temperatur von 80ºC unter einem Druck von 3,43 MPa für eine Verpresszeit von 2 Minuten
pressgeformt unter Gewinnung eines halbsteifen Materials in Plattenform. Das so erhaltene halbsteife Material wurde
in einem Trockner bei einer Temperatur von 80ºC für 8 Stunden getrocknet und dann in einer
Heizvorrichtung auf eine Temperatur von 200ºC für eine Stunde zum vollständigen Härten gehärtet und dann wurde es in
natürlicher Weise unter Gewinnung eines anorganischen Formprodukts gekühlt.
Tabelle 1
Zusammensetzung einer härtbaren Zusammensetzung Einheit: Massenteile (als Feststoffgehalt)
Tabelle 2 Zusammensetzung des Oberflächenbehandlungsmittels für anorganische Fasern
Tabelle 3
Vereinigungsverhältnis von Zusammensetzung und Verstärkungsmaterial in Beispielen Einheit: Massenteile (als Feststoffgehalt)
Tabelle 4
Vereinigungsverhältnis von Zusammensetzung und Verstärkungsmaterial in
Vergleichsbeispielen Einheit: Masseteile (als Feststoffgehalt)
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* In Vergleichsbeispiel 11 wurde die Härtungstemperatur in Beispiel 2 auf 100ºC geändert.
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Weiterhin wurde wie in Vergleichsbeispiel 12 eine glasfaserverstärkte Gipsplatte als Probe
verwendet, als Vergleichsbeispiel 13 wurde eine Asbestschieferplatte als eine Probe verwendet, als
Ver
gleichsbeispiel 14 wurde eine dekorierte Asbestschieferplatte als Probe verwendet und als Vergleichsbeispiel
15 wurde eine alkalibeständige glasfaserverstärkte Betonplatte als eine Probe verwendet.
Testbeispiele
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Durch die nachstehenden Verfahren wurden die Preisen von Beispielen 1 bis 16 und
Vergleichsbeispielen 1 bis 15 bewertet. Die Ergebnisse werden in Tabellen 5 und 6 gezeigt.
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Dicke und Schüttdichte: Verfahren von JIS A 5430
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Biegefestigkeit: Verfahren von JIS A 1408 (gemessen im gewöhnlichen Zustand nach Erhitzen
in einer Atmosphäre von 300ºC für 24 Stunden und nach Eintauchen in Wasser von 15ºC für 24 Stunden).
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Wasserabsorption: Eine Probe wurde in Wasser von 15ºC für 24 Stunden eingetaucht, wobei
das Verhältnis des erhöhten Gewichts durch Eintauchen der Probe in Wasser von 15ºC für 24 Stunden zu
dem Gewicht vor dem Eintauchen berechnet wurde.
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Abmessungsänderung: Eine Probe wurde in Luft auf 60ºC für 24 Stunden erhitzt, dann in
Wasser von 15ºC für 24 Stunden getaucht, dann in Luft von 105ºC für 24 Stunden erhitzt und dann in natürlicher
Weise auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Änderung in der Länge der Probe wie zwischen vor und nach
solchem Erhitzen und Eintauchen wurde mit einer Kontaktlehre gemessen, wobei das Verhältnis der
Änderung zu der anfänglichen Dimension berechnet wurde.
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Oberflächenzustand: Eine Probe wurde in einer Atmosphäre von 400ºC für eine Stunde erhitzt,
wonach der Oberflächenzustand visuell untersucht wurde, um zu sehen, ob sich Risse oder Verwerfungen
ergeben haben.
Tabelle 5 Ergebnisse der Bewertung von Produkten in Beispielen
Tabelle 6 Ergebnisse der Bewertung von Produkten in Vergleichsbeispielen
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*1 Das Formmaterial war so spröde, dass es nicht zum Formen gehandhabt werden konnte.
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*2 Das halbsteife Material expandierte während des Wärmehärtens und es war unmöglich, das gewünschte
Formprodukt zu erhalten.
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*3 Zahlreiche Hohlräume wurden auf der Oberfläche und im Inneren des erhaltenen Formprodukts
beobachtet.
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*4 Es gab so viele Risse in dem erhaltenen Formprodukt, dass die Messungen unmöglich waren.
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*5 Während des Trocknens des halbsteifen Materials bildeten sich so viele Risse, dass die Bewertung
unmöglich war.
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*6 Unmöglich zu messen.
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Es wird aus Tabellen 5 und 6 deutlich, dass die anorganischen Formprodukte von Beispielen 1
bis 16, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten wurden, hohe Biegefestigkeit und geringe
Wasserabsorption und Abmessungsänderung, verglichen mit den anorganischen Formprodukten von
Vergleichsbeispielen 1 bis 11, aufweisen. Weiterhin ist bei der Glasfaser-verstärkten Gipskartonplatte, der
Asbestschieferplatte, der dekorierten Asbestschieferplatte und der Alkali-beständigen Glasfaser-verstärkten Betonplatte
von Vergleichsbeispielen 12 bis 15 die Wasserabsorption und Abmessungsänderung sehr groß und Risse
bildeten sich während des Erhitzens bei einer hohen Temperatur. Wohingegen mit den anorganischen
Formprodukten von Beispielen 1 bis 16 gemäß der Erfindung die Wasserabsorption und Abmessungsänderung
klein sind und es keine Änderung im Oberflächenzustand, auch wenn erhitzt auf eine hohe Temperatur, gab.
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In Vergleichsbeispielen 3, 8 und 9, wo kein Harnstoff in die härtbaren Zusammensetzungen
eingearbeitet wurde, war es unmöglich, ein Formprodukt zu erhalten, das bewertet werden konnte, selbst
wenn es möglich ist, ein Formprodukt zu erhalten, ist die Biegefestigkeit niedrig und die Wasserabsorption ist
groß verglichen mit den Produkten der erfindungsgemäßen Beispiele, d. h. das Formprodukt war in der
mechanischen Festigkeit und Wasserbeständigkeit verschlechtert. Dies weist die Wirkung der Einarbeitung von
Harnstoff aus.
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Wenn Harnstoff zu der härtbaren Zusammensetzung in einem Bereich eingearbeitet wurde, der
0,1 bis 10 Teile pro 100 Teile des sauren Metallphosphats (Vergleichsbeispiel 4) übersteigt, wurden
außerdem sehr viele Hohlräume in dem Formprodukt beobachtet. Dies weist aus, dass durch die Zersetzung von
Harnstoff erzeugter Ammoniak und Kohlendioxid zu hoch waren.
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Weiterhin ist mit dem durch Erhitzen des halbsteifen Materials auf eine Temperatur unterhalb
120ºC (Vergleichsbeispiel 11) erhaltenen Formprodukt die Biegefestigkeit niedrig und die Wasserabsorption
ist hoch, verglichen mit dem Formprodukt von Beispiel 2. Dies weist aus, dass wenn die Heiztemperatur des
halbsteifen Materials niedrig ist, Harnstoff wahrscheinlich verbleibt und das Härten behindert.
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Weiterhin ist mit dem Formprodukt in einem Fall, wenn Oxalsäure als eine
reaktionsunterdrückende Komponente anstelle von Harnstoff verwendet wurde (Vergleichsbeispiel 10), die Biegefestigkeit
nach Eintauchen in Wasser gering und die Wasserabsorption ist hoch, d. h. die Wasserbeständigkeit ist
schlecht, verglichen mit dem Formprodukt von Beispiel 2. Dies weist aus, dass wenn eine Carbonsäure als
eine reaktionsunterdrückende Komponente anstelle von Harnstoff verwendet wird, eine solche Carbonsäure in
dem Formprodukt verbleiben wird, und eine negative Wirkung vorliegen kann.
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Weiterhin ist es in einem Fall, wenn der Härter in einer Menge, die von dem Bereich von 80 bis
200 Teilen pro 100 Teile des sauren Metallphosphats (Vergleichsbeispiele 5 und 6) abweichen wird, oder in
einem Fall, wenn das anorganische Verstärkungsmaterial in einer Menge verwendet wird, die von dem
Bereich von 5 bis 100 Teilen pro 100 Teile der härtbaren Zusammensetzung abweichen wird
(Vergleichsbeispiele 1, 2 und 7), unmöglich, ein Formprodukt zu erhalten, das bewertet werden kann, oder die
Biegefestigkeit des erhaltenen Produkts ist niedrig, d. h., die mechanische Festigkeit des Formprodukts wird unzureichend
sein.
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Wenn weiterhin Beispiel 2 oder dergleichen, worin ein Härter mit einer mittleren
Teilchengröße von maximal 5 um in einer Menge von mindestens 30%, bezogen auf den gesamten Härter, einbezogen
ist, mit Beispiel 13 verglichen wird, worin ein Härter, der mit einer mittleren Teilchengröße von maximal 5 um
vorliegt, nicht verwendet wurde, weist das Letztere höhere Biegefestigkeit auf. Dies weist aus, dass wenn
der Härter mit einer mittleren Teilchengröße von maximal 5 um in einer Menge von mindestens 30%
verwendet wird, bezogen auf den gesamten Härter, die Matrix des Formprodukts dicht sein wird und die
mechanische Festigkeit des Formprodukts verbessert sein wird.
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Wie in dem Vorangehenden beschrieben, wird in der vorliegenden Erfindung Harnstoff in einer
ausgewiesenen Menge in die härtbare Zusammensetzung eingearbeitet, wobei es möglich ist, Ausdehnung der
Zusammensetzung während des Erhitzens zum Härten zu vermeiden und die Bildung von Hohlräumen des
erhaltenen Formprodukts zu vermeiden und die Verschlechterung der Wasserbeständigkeit des Formprodukts
zu vermeiden.
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Weiterhin hat das anorganische Formprodukt, das durch das erfindungsgemäße Verfahren
erhalten wurde, ausgezeichnete mechanische Festigkeit, Wasserbeständigkeit, Maßhaltigkeit und
Wärmebeständigkeit, verglichen mit üblichen Produkten. Folglich kann es als ein Baumaterial oder ein strukturelles
Material oder Teil verwendet werden. Beispielsweise kann es als eine Wärmeisolationsplatte für eine
Heißpressformvorrichtung, als ein inneres Material oder äußeres Material für ein Gebäude, wie ein Haus, oder ein
äußeres Material zum Aufbauen eines Hauses verwendet werden.
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Weiterhin kann das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene anorganische
Formprodukt in Form eines durch Laminieren desselben mit anderen Materialien zur Integration erhaltenen
Formprodukts verwendet werden. Andere zu laminierende Materialien können beispielsweise eine geschäumte
Harzplatte, wie ein geschäumtes Polystyrolharz, ein dekorativer Bogen, hergestellt aus einem synthetischen Harz,
wie ein Melaminharzbogen, Holzmaterial oder eine Betonplatte sein. Wenn das anorganische Formprodukt
und andere Materialien zu laminieren und integrieren sind, kann ein Verfahren zum Bonding bzw. Verbinden
des anorganischen Formprodukts und anderer Materialien mithilfe eines Klebstoffs oder ein Verfahren, worin
ein Formmaterial und die vorstehend erwähnten anderen Materialien laminiert werden und in dem Zustand
zur Gewinnung eines halbsteifen Materials pressgeformt werden, und dieses halbsteife Material zum
Vervollständigen des Härtens erhitzt wird und gleichzeitig die anderen Materialien durch Klebekraft der härtbaren
Zusammensetzung in dem halbsteifen Material gebunden werden, gegebenenfalls in Abhängigkeit vom
jeweiligen Zweck des Produkts oder der Art anderer auszuwählender Materialien zur Verwendung ausgewählt
werden.