JP2017190274A - Inorganic colloid-containing liquid, composition for inorganic fiber molded body and inorganic fiber molded body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無機コロイド含有液、無機繊維成型体用組成液及び無機繊維成型体に関する。 The present invention relates to an inorganic colloid-containing liquid, an inorganic fiber molded body composition liquid, and an inorganic fiber molded body.
従来、例えば、炉等の断熱用途に、数mmから150mm程度の肉厚を持った、板状、筒状、桶状等の形状を呈する無機繊維成型体が使用されている。この種の無機繊維成型体は、例えば、水と無機コロイドと有機物と無機繊維とを含有するスラリーを成型し、乾燥させることにより製造されている。スラリーに添加される有機物は、通常、乾燥時における成型体表面への無機コロイドのマイグレーションを抑制し、無機繊維成型体の硬度を均一にする目的で添加されている。 Conventionally, for example, an inorganic fiber molded body having a plate shape, a cylindrical shape, a bowl shape, or the like having a thickness of about several mm to 150 mm has been used for heat insulation applications such as a furnace. This type of inorganic fiber molded body is manufactured, for example, by molding and drying a slurry containing water, an inorganic colloid, an organic substance, and inorganic fibers. The organic substance added to the slurry is usually added for the purpose of suppressing the migration of the inorganic colloid to the surface of the molded body during drying and making the hardness of the inorganic fiber molded body uniform.
しかしながら、有機物を含む無機繊維成型体は、初回使用時の焼成によって煙が発生するという難点がある。そこで、有機物に代えて粘土鉱物を用いて無機コロイドのマイグレーションを抑制する方法が提案されている。例えば、特許文献1には、粘土鉱物としてモンモリロナイトを用いた無機繊維成型体が開示されている。 However, an inorganic fiber molded body containing an organic material has a drawback that smoke is generated by firing at the first use. Therefore, a method for suppressing the migration of inorganic colloid using a clay mineral instead of an organic substance has been proposed. For example, Patent Document 1 discloses an inorganic fiber molded body using montmorillonite as a clay mineral.
ところが、従来技術は、以下の点で問題がある。すなわち、水と無機コロイドとモンモリロナイト等の粘土鉱物とを含む無機コロイド含有液は、粘土鉱物の量が多量になると、無機繊維を加えて無機繊維成型体用組成液を調製した場合に、無機繊維成型体用組成液の粘度が大きく上昇しやすい。そのため、無機繊維成型体用組成液の成型性が悪化し、場合によっては、成型が困難になる。さらに、粘土鉱物には、通常、アルカリ成分が含まれる。そのため、モンモリロナイト等の粘土鉱物を多量に含む無機繊維成型体用組成液を成型、乾燥させてなる無機繊維成型体は、使用時の焼成による焼成収縮率が増加する。焼成収縮率の増加は、施工後の隙間の原因となるため、断熱用途向けの無機繊維成型体にとって特に品質上問題になりやすい。 However, the prior art has problems in the following points. That is, an inorganic colloid-containing liquid containing water, an inorganic colloid, and a clay mineral such as montmorillonite, when the amount of clay mineral is large, an inorganic fiber is added to prepare an inorganic fiber molded body composition liquid. The viscosity of the molding composition liquid tends to increase greatly. Therefore, the moldability of the composition liquid for inorganic fiber molded body deteriorates, and in some cases, the molding becomes difficult. Furthermore, clay minerals usually contain an alkali component. Therefore, an inorganic fiber molded body obtained by molding and drying an inorganic fiber molded body composition liquid containing a large amount of clay mineral such as montmorillonite has an increased firing shrinkage ratio due to firing during use. Since the increase in the firing shrinkage ratio causes a gap after the construction, it tends to be a quality problem particularly for an inorganic fiber molded body for heat insulation.
一方、モンモリロナイト等の粘土鉱物の量が少量になると、無機コロイドのマイグレーションの抑制が困難となり、得られる無機繊維成型体の内部硬度が低下する。これは、無機コロイドのマイグレーションによって、表面のみ硬度が発現してしまうためである。内部硬度が低下すると、穴あけ等の加工による加工性が悪くなり、無機繊維成型体の施工性が低下する。無機コロイドのマイグレーションは、無機繊維成型体の厚みが数mmである場合にはあまり見られないが、無機繊維成型体の厚みが10mm程度から明らかな差が見られるようになり、無機繊維成型体の厚みが厚いほど顕著になる。 On the other hand, when the amount of the clay mineral such as montmorillonite is small, it becomes difficult to suppress the migration of the inorganic colloid, and the internal hardness of the obtained inorganic fiber molded body is lowered. This is because the hardness of only the surface appears due to the migration of the inorganic colloid. When internal hardness falls, the workability by processes, such as drilling, will worsen, and the workability of an inorganic fiber molded object will fall. The migration of the inorganic colloid is not so much seen when the thickness of the inorganic fiber molded body is several mm, but an obvious difference is seen from the thickness of the inorganic fiber molded body of about 10 mm. The thicker the film becomes, the more prominent it becomes.
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、粘土鉱物を含んで、内部硬度の低下を抑制することができ、かつ、焼成収縮率の増加を抑制することができる無機繊維成型体、これを得るのに適した無機繊維成型体用組成液、無機コロイド含有液を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above background, and includes an inorganic fiber molded body that includes a clay mineral, can suppress a decrease in internal hardness, and can suppress an increase in firing shrinkage rate, It is an object of the present invention to provide an inorganic fiber molded body composition liquid and an inorganic colloid-containing liquid suitable for obtaining this.
本発明の一態様は、水と、無機コロイドと、サポナイトとを含有する、無機コロイド含有液にある。 One aspect of the present invention resides in an inorganic colloid-containing liquid containing water, an inorganic colloid, and saponite.
本発明の他の態様は、上記無機コロイド含有液と、無機繊維とを含む、無機繊維成型体用組成液にある。 Another aspect of the present invention resides in an inorganic fiber molded body composition liquid comprising the inorganic colloid-containing liquid and inorganic fibers.
本発明のさらに他の態様は、無機繊維と、無機コロイドと、サポナイトとを含有する、無機繊維成型体にある。 Still another embodiment of the present invention is an inorganic fiber molded body containing inorganic fibers, inorganic colloids, and saponite.
上記無機コロイド含有液は、粘土鉱物としてサポナイトを含んでいる。そのため、上記無機コロイド含有液は、同じ粘土鉱物であるモンモリロナイト等を含む従来の無機コロイド含有液と比較して、少量の粘土鉱物で無機コロイドのマイグレーションを抑制することができる。したがって、上記無機コロイド含有液に無機繊維を混合して、上記無機コロイド含有液と無機繊維とを含有する無機繊維成型体用組成液を調製し、これを成型、乾燥させて無機繊維成型体を作製した際に、従来よりも少量の粘土鉱物で、乾燥時における成型体表面への無機コロイドのマイグレーションが抑制される。それ故、粘土鉱物を含んでいても、無機コロイドのマイグレーションに起因する内部硬度の低下を抑制することができ、かつ、粘土鉱物によるアルカリ量の増加に起因する焼成収縮率の増加を抑制することができる無機繊維成型体が得られる。また、上記無機コロイド含有液は、従来の無機コロイド含有液と比較して、より多くの無機繊維を加えて無機繊維成型体用組成液を調製した場合でも、少量の粘土鉱物で無機繊維成型体用組成液の粘度上昇を抑制することができる。そのため、成型性を確保しやすい無機繊維成型体用組成液が得られる。 The inorganic colloid-containing liquid contains saponite as a clay mineral. Therefore, the inorganic colloid-containing liquid can suppress the migration of the inorganic colloid with a small amount of clay mineral as compared with the conventional inorganic colloid-containing liquid containing montmorillonite or the like which is the same clay mineral. Therefore, an inorganic fiber is mixed with the inorganic colloid-containing liquid to prepare an inorganic fiber molded body composition liquid containing the inorganic colloid-containing liquid and the inorganic fiber, and this is molded and dried to obtain an inorganic fiber molded body. When produced, the migration of inorganic colloid to the surface of the molded body during drying is suppressed with a smaller amount of clay mineral than before. Therefore, even if clay minerals are included, the decrease in internal hardness due to the migration of inorganic colloids can be suppressed, and the increase in the firing shrinkage rate due to the increase in alkali amount due to clay minerals can be suppressed. An inorganic fiber molded body that can be obtained is obtained. In addition, the inorganic colloid-containing liquid can be formed with a small amount of clay mineral even when a composition liquid for inorganic fiber molded body is prepared by adding more inorganic fibers compared to the conventional inorganic colloid-containing liquid. An increase in the viscosity of the composition liquid can be suppressed. Therefore, the composition liquid for inorganic fiber moldings which can ensure moldability easily is obtained.
上記無機繊維成型体用組成液は、粘土鉱物としてサポナイトを用いた上記無機コロイド含有液を含んでいる。そのため、これを成型、乾燥させて無機繊維成型体を作製した際に、上述した理由により、内部硬度の低下を抑制することができ、かつ、焼成収縮率の増加を抑制することができる無機繊維成型体が得られる。 The inorganic fiber molded body composition liquid includes the inorganic colloid-containing liquid using saponite as a clay mineral. For this reason, when an inorganic fiber molded body is produced by molding and drying the inorganic fiber, the decrease in internal hardness can be suppressed and the increase in the firing shrinkage rate can be suppressed for the reasons described above. A molded body is obtained.
上記無機繊維成型体は、粘土鉱物としてサポナイトを用いている。そのため、上記無機繊維成型体は、上述した理由により、内部硬度の低下を抑制することができ、かつ、焼成収縮率の増加を抑制することができる。 The inorganic fiber molded body uses saponite as a clay mineral. Therefore, the said inorganic fiber molded object can suppress the fall of internal hardness for the reason mentioned above, and can suppress the increase in a baking shrinkage rate.
上記無機コロイド含有液、上記無機繊維成型体用組成液及び上記無機繊維成型体について説明する。 The inorganic colloid-containing liquid, the inorganic fiber molded body composition liquid, and the inorganic fiber molded body will be described.
上記無機コロイド含有液について説明する。 The said inorganic colloid containing liquid is demonstrated.
上記無機コロイド含有液は、水と、無機コロイドと、サポナイトとを含有している。 The inorganic colloid-containing liquid contains water, an inorganic colloid, and saponite.
無機コロイドとしては、例えば、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、コロイダルジルコニア、コロイダルチタニアなどを例示することができる。これらは1種又は2種以上併用することができる。無機コロイドとしては、具体的には、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナが好適である。これらは、無機コロイド含有液に無機繊維を混合して、上記無機コロイド含有液と無機繊維とを含有する無機繊維成型体用組成液を調製し、これを成型、乾燥させて無機繊維成型体を作製する際に、成型体の硬化バインダーとしての機能が十分であり、入手も容易であるためである。 Examples of inorganic colloids include colloidal silica, colloidal alumina, colloidal zirconia, and colloidal titania. These can be used alone or in combination of two or more. Specifically, colloidal silica and colloidal alumina are suitable as the inorganic colloid. These are prepared by mixing an inorganic fiber with an inorganic colloid-containing liquid to prepare an inorganic fiber molded body composition liquid containing the inorganic colloid-containing liquid and the inorganic fiber, and molding and drying the liquid composition. This is because the function of the molded body as a curing binder is sufficient and easy to obtain.
上記無機コロイド含有液において、サポナイトは、Fe含有量が原子比率で1.3%以下であるとよい。 In the inorganic colloid-containing liquid, the saponite may have an Fe content of 1.3% or less in terms of atomic ratio.
この場合には、無機コロイドのマイグレーション抑制効果を大きくすることができる。
そのため、この無機コロイド含有液を用いて無機繊維成型体用組成液を調製し、無機繊維成型体を作製した際に、十分な内部硬度を有する無機繊維成型体が得られる。なお、サポナイトのFe含有量は、蛍光X線分析法を用いて測定することができる。
In this case, the migration suppression effect of the inorganic colloid can be increased.
Therefore, when an inorganic fiber molded body composition liquid is prepared using this inorganic colloid-containing liquid and an inorganic fiber molded body is produced, an inorganic fiber molded body having sufficient internal hardness is obtained. In addition, the Fe content of saponite can be measured using a fluorescent X-ray analysis method.
サポナイトのFe含有量は、無機コロイドのマイグレーション抑制効果をより大きくする観点から、原子比率で、好ましくは1.2%以下、より好ましくは、1.1%以下、さらに好ましくは1.0%以下、さらにより好ましくは0.8%以下、さらにより一層好ましくは0.6%以下とすることができる。なお、サポナイトは、無機コロイドのマイグレーション抑制効果をより一層大きくする観点から、Feを含有していない(Fe含有量が0%)ことが望ましい。なお、サポナイトとしては、好ましくは、人工合成由来のサポナイトを好適に用いることができる。人工合成由来のサポナイトは、天然鉱物由来のサポナイトに比べ、Fe含有量を少なくしやすいからである。 From the viewpoint of increasing the migration suppression effect of the inorganic colloid, the Fe content of the saponite is preferably 1.2% or less, more preferably 1.1% or less, and even more preferably 1.0% or less in terms of atomic ratio. Even more preferably, it can be 0.8% or less, and still more preferably 0.6% or less. In addition, it is desirable that the saponite does not contain Fe (Fe content is 0%) from the viewpoint of further increasing the migration suppression effect of the inorganic colloid. As the saponite, preferably, saponite derived from artificial synthesis can be suitably used. This is because artificially derived saponite is easier to reduce the Fe content than saponite derived from natural minerals.
上記無機コロイド含有液において、サポナイトの含有量は、水100質量部に対して0.1〜4質量部であるとよい。 In the inorganic colloid-containing liquid, the saponite content is preferably 0.1 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water.
この場合には、この無機コロイド含有液を用いて無機繊維成型体用組成液を調製し、無機繊維成型体を作製する際に、無機繊維成型体用組成液の成型性の確保、無機繊維成型体の内部硬度の確保を確実なものとすることができる。 In this case, an inorganic fiber molded body composition liquid is prepared using this inorganic colloid-containing liquid, and when forming an inorganic fiber molded body, ensuring the moldability of the inorganic fiber molded body composition liquid, inorganic fiber molding Ensuring the internal hardness of the body can be ensured.
上記無機コロイド含有液において、サポナイトの含有量は、添加効果を確実なものとする観点から、水100質量部に対して、好ましくは0.14質量部以上、より好ましくは0.15質量部以上、さらにより好ましくは0.2質量部以上とすることができる。一方、上記無機コロイド含有液において、サポナイトの含有量は、水100質量部に対して2質量部以下とすることができる。この場合には、吸引成型に適した粘度を有する無機繊維成型体用組成液を得やすくなる。この場合、サポナイトの含有量は、吸引成型性の観点から、水100質量部に対して、好ましくは1.8質量部以下、より好ましくは1.5質量部以下、さらに好ましくは1.3質量部以下とすることができる。 In the inorganic colloid-containing liquid, the content of saponite is preferably 0.14 parts by mass or more, more preferably 0.15 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of water, from the viewpoint of ensuring the addition effect. Even more preferably, it can be 0.2 parts by mass or more. On the other hand, in the inorganic colloid-containing liquid, the saponite content can be 2 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water. In this case, it becomes easy to obtain an inorganic fiber molded body composition liquid having a viscosity suitable for suction molding. In this case, the content of saponite is preferably 1.8 parts by mass or less, more preferably 1.5 parts by mass or less, further preferably 1.3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water from the viewpoint of suction moldability. Part or less.
また、上記無機コロイド含有液において、サポナイトの含有量は、水100質量部に対して2質量部超〜4質量部以下とすることもできる。サポナイトの含有量が水100質量部に対して2質量部超〜3質量部以下の場合、静置状態で無機繊維成型体用組成液がゾル状になる傾向が見られる。また、サポナイトの含有量が水100質量部に対して3質量部超〜4質量部以下である場合には、静置状態で無機繊維成型体用組成液がゲル状になるが、撹拌状態とすることにより無機繊維成型体用組成液がゾル状になる傾向が見られる。したがって、サポナイトの含有量が水100質量部に対して2質量部超〜4質量部以下である無機繊維成型体用組成液は、主に、粘度上昇に対する許容範囲の大きいプレス成型に用いることができる。なお、本明細書にいうプレス成型とは、無機繊維成型体用組成液をプレスにより成型することを意味し、無機繊維成型体用組成液を吸引成型し、脱型した後に、必要に応じて実施することがあるプレスとは異なる。 Moreover, in the said inorganic colloid containing liquid, content of a saponite can also be made into 2 mass parts-4 mass parts or less with respect to 100 mass parts of water. When the content of saponite is more than 2 parts by mass to 3 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water, there is a tendency that the composition liquid for inorganic fiber molded body becomes a sol in a stationary state. Further, when the content of saponite is more than 3 parts by mass to 4 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water, the composition liquid for inorganic fiber molded body becomes a gel state in a stationary state, By doing so, there is a tendency that the composition liquid for inorganic fiber molded body becomes sol. Therefore, the composition liquid for inorganic fiber molded body in which the content of saponite is more than 2 parts by mass to 4 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water is mainly used for press molding with a large allowable range for viscosity increase. it can. In addition, press molding as used in this specification means shape | molding the composition liquid for inorganic fiber molded objects by press, and after carrying out the suction molding of the composition liquid for inorganic fiber molded objects, and demolding, it is as needed. It is different from the press that may be performed.
上記無機コロイド含有液において、無機コロイドの含有量は、水100質量部に対して4〜67質量部であるとよい。 In the inorganic colloid-containing liquid, the content of the inorganic colloid is preferably 4 to 67 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water.
この場合には、この無機コロイド含有液を用いて無機繊維成型体用組成液を調製し、無機繊維成型体を作製する際に、無機コロイドの安定性を維持しやすく、無機繊維成型体の内部硬度を向上させやすい。 In this case, a composition liquid for an inorganic fiber molded body is prepared using this inorganic colloid-containing liquid, and when the inorganic fiber molded body is produced, the stability of the inorganic colloid can be easily maintained. Easy to improve hardness.
上記無機コロイド含有液において、無機コロイドの含有量は、吸引成型によって無機繊維成型体の内部硬度を確保しやすくなるなどの観点から、水100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは6質量部以上、さらに好ましくは7質量部以上、さらにより好ましくは8質量部以上、さらにより一層好ましくは10質量部以上とすることができる。一方、上記無機コロイド含有液において、無機コロイドの含有量は、無機コロイドの安定性を確保しやすくなるなどの観点から、水100質量部に対して、好ましくは60質量部以下、より好ましくは50質量部以下、さらに好ましくは40質量部以下とすることができる。さらに、上記無機コロイド含有液において、無機コロイドの含有量は、水100質量部に対して、20質量部以下とすることができる。この場合には、無機繊維成型体用組成液を吸引成型することにより、低比重で、高い内部硬度を有する無機繊維成型体を得やすくなる。この場合、当該効果を大きくするなどの観点から、無機コロイドの含有量は、水100質量部に対して、好ましくは19質量部以下、より好ましくは18質量部以下、さらに好ましくは17質量部以下、さらにより好ましくは16質量部以下、さらにより一層好ましくは15質量部以下とすることができる。 In the inorganic colloid-containing liquid, the content of the inorganic colloid is preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of water from the viewpoint that it is easy to secure the internal hardness of the inorganic fiber molded body by suction molding. Preferably it is 6 parts by mass or more, more preferably 7 parts by mass or more, even more preferably 8 parts by mass or more, and even more preferably 10 parts by mass or more. On the other hand, in the inorganic colloid-containing liquid, the content of the inorganic colloid is preferably 60 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water from the viewpoint of easily ensuring the stability of the inorganic colloid. The amount can be not more than mass parts, more preferably not more than 40 mass parts. Furthermore, in the said inorganic colloid containing liquid, content of an inorganic colloid can be 20 mass parts or less with respect to 100 mass parts of water. In this case, it is easy to obtain an inorganic fiber molded body having a low specific gravity and a high internal hardness by suction molding the composition for inorganic fiber molded body. In this case, from the viewpoint of increasing the effect, the content of the inorganic colloid is preferably 19 parts by mass or less, more preferably 18 parts by mass or less, and even more preferably 17 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water. Even more preferably, it can be 16 parts by mass or less, still more preferably 15 parts by mass or less.
上記無機コロイド含有液は、有機物を含まない、または、有機物の含有量が水100質量部に対して1質量部以下であるとよい。 The inorganic colloid-containing liquid preferably contains no organic substance, or the organic substance content is 1 part by mass or less with respect to 100 parts by mass of water.
有機物は、無機コロイドのマイグレーション抑制に効果がある。しかし、有機物の含有量が過剰な無機コロイド含有液を用いて無機繊維成型体用組成液を調製し、無機繊維成型体を作製した場合、無機繊維成型体の初回使用時に焼成されると、煙が多量に発生する。上記無機コロイド含有液における有機物の含有量が上記範囲内である場合には、煙の発生を許容範囲内に抑制することができる。上記無機コロイド含有液に有機物が含まれている場合、有機物の含有量は、上記煙の発生を抑制しやすくなるなどの観点から、水100質量部に対して、好ましくは0.8質量部以下、より好ましくは0.5質量部以下、さらに好ましくは0.3質量部以下、さらにより好ましくは0.1質量部以下とすることができる。特に、上記無機コロイド含有液に有機物が含まれていない場合には、上記煙の発生をなくすことができ、上記無機コロイド含有液の有用性が高まる。なお、無機コロイドのマイグレーション抑制に用いられる有機物としては、例えば、カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー等のポリマーや寒天などを例示することができる。 Organic substances are effective in suppressing migration of inorganic colloids. However, when an inorganic fiber molded body composition liquid is prepared using an inorganic colloid-containing liquid with an excessive content of organic matter and an inorganic fiber molded body is produced, smoke is generated when fired at the first use of the inorganic fiber molded body. Is generated in large quantities. When the content of the organic substance in the inorganic colloid-containing liquid is within the above range, the generation of smoke can be suppressed within an allowable range. When the inorganic colloid-containing liquid contains an organic substance, the organic substance content is preferably 0.8 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water from the viewpoint of easily suppressing the generation of the smoke. More preferably, it is 0.5 mass part or less, More preferably, it is 0.3 mass part or less, More preferably, it can be 0.1 mass part or less. In particular, when the inorganic colloid-containing liquid does not contain an organic substance, the generation of smoke can be eliminated, and the usefulness of the inorganic colloid-containing liquid is increased. Examples of the organic substance used for suppressing migration of the inorganic colloid include polymers such as a cationic polymer and an anionic polymer, and agar.
次に、上記無機繊維成型体用組成液について説明する。 Next, the said composition liquid for inorganic fiber molded objects is demonstrated.
上記無機繊維成型体用組成液は、上記無機コロイド含有液と、無機繊維とを含んでいる。 The inorganic fiber molded body composition liquid contains the inorganic colloid-containing liquid and inorganic fibers.
上記無機繊維としては、例えば、化学組成にAl2O3およびSiO2を含むセラミックファイバーを好適に用いることができる。なお、セラミックファイバーは、セラミックファイバー工業会で定義されるように、Al2O3とSiO2とを基本組成とする無機質の耐火性繊維である。上記無機繊維としては、より具体的には、例えば、リフラクトリーセラミックファイバー、アルミナファイバーなどを例示することができる。これらは1種又は2種以上併用することができる。また、さらに、上記無機繊維とは別の成分系であるが、SiO2とアルカリ金属酸化物、若しくはSiO2とアルカリ土類金属酸化物を含む耐火性の無機繊維も同様に用いることができる。なお、これを基本組成とする無機繊維としては、より具体的には、例えば、生体溶解性ファイバーなどを例示することができる。これらは1種又は2種以上併用することができ、Al2O3とSiO2とを基本組成とする無機繊維とも併用することができる。なお、本明細書において、アルミナファイバーは、広義の意味で用いられ、アルミナ繊維のみならず、ムライト繊維も含む。また、生体溶解性ファイバーは、非生体溶解性ファイバーであるリフラクトリーセラミックファイバー、アルミナファイバーに比べ、生体中での溶解性に優れるため、無機コロイド含有液、無機繊維成型体用組成液及び無機繊維成型体の製造環境向上などに利点がある。 As the inorganic fibers, for example, the ceramic fibers in chemical composition comprising Al 2 O 3 and SiO 2 can be suitably used. The ceramic fiber is an inorganic refractory fiber having a basic composition of Al 2 O 3 and SiO 2 as defined by the Ceramic Fiber Industry Association. More specifically, examples of the inorganic fiber include refractory ceramic fiber and alumina fiber. These can be used alone or in combination of two or more. Furthermore, although it is a component system different from the inorganic fiber, a refractory inorganic fiber containing SiO 2 and an alkali metal oxide or SiO 2 and an alkaline earth metal oxide can be used in the same manner. In addition, as an inorganic fiber which has this as a basic composition, a biosoluble fiber etc. can be illustrated more specifically, for example. These may be used alone or in combination of two or more, and may be used in combination with inorganic fibers having a basic composition of Al 2 O 3 and SiO 2 . In this specification, alumina fiber is used in a broad sense, and includes not only alumina fiber but also mullite fiber. In addition, biosoluble fiber is superior to refractory ceramic fiber and alumina fiber, which are non-biosoluble fibers, in solubility in the living body. Therefore, inorganic colloid-containing liquid, composition liquid for inorganic fiber molded body, and inorganic fiber There is an advantage in improving the manufacturing environment of the molded body.
上記無機繊維成型体用組成液において、無機繊維の含有量は、無機コロイド含有液100質量部に対して25質量部以下とすることができる。 In the composition liquid for inorganic fiber molded body, the content of inorganic fibers can be 25 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic colloid-containing liquid.
この場合には、吸引成型による無機繊維成型体の成型性に優れた無機繊維成型体用組成液が得られる。したがって、この場合には、生産性の高い吸引成型により、内部硬度の低下を抑制することができ、かつ、焼成収縮率の増加を抑制することができる無機繊維成型体が得られる。 In this case, a composition liquid for inorganic fiber molded body excellent in moldability of the inorganic fiber molded body by suction molding can be obtained. Therefore, in this case, an inorganic fiber molded body that can suppress a decrease in internal hardness and suppress an increase in the firing shrinkage rate can be obtained by highly productive suction molding.
この場合、当該効果を得やすくなる等の観点から、無機繊維の含有量は、無機コロイド含有液100質量部に対して、好ましくは23質量部以下、より好ましくは20質量部以下、さらに好ましくは18質量部以下、さらにより好ましくは15質量部以下とすることができる。なお、無機繊維成型体の形成を確実なものとするなどの観点から、無機繊維の含有量は、無機コロイド含有液100質量部に対して、0.5質量部以上とすることができる。 In this case, from the viewpoint of easily obtaining the effect, the content of the inorganic fiber is preferably 23 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less, further preferably 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic colloid-containing liquid. It can be 18 parts by mass or less, and more preferably 15 parts by mass or less. In addition, from the viewpoint of ensuring the formation of the inorganic fiber molded body, the content of the inorganic fiber can be 0.5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the inorganic colloid-containing liquid.
他にも、上記無機繊維成型体用組成液において、無機繊維の含有量は、無機コロイド含有液100質量部に対して25質量部超〜300質量部とすることもできる。 In addition, in the composition liquid for inorganic fiber molded body, the content of the inorganic fiber can be more than 25 parts by mass to 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic colloid-containing liquid.
この場合には、プレス成型による無機繊維成型体の成型性に優れた無機繊維成型体用組成液が得られる。したがって、この場合には、吸引成型に比べて成型体の組成設計が容易なプレス成型により、内部硬度の低下を抑制することができ、かつ、焼成収縮率の増加を抑制することができる無機繊維成型体が得られる。 In this case, a composition liquid for inorganic fiber molded body excellent in moldability of the inorganic fiber molded body by press molding can be obtained. Therefore, in this case, the inorganic fiber that can suppress the decrease in internal hardness and suppress the increase in the shrinkage of firing by press molding, in which the composition design of the molded body is easier than the suction molding. A molded body is obtained.
なお、上記無機繊維成型体用組成液をプレスにより脱水して脱水成型したり、さらに、無機繊維成型体用組成液をプレスしながら吸引することにより脱水して脱水成型したりする場合には、無機繊維の含有量は特に限定されず、上述した吸引成型、プレス成型に適するいずれの上記無機繊維成型体用組成液であっても用いることができる。 In addition, when the inorganic fiber molded body composition liquid is dehydrated and dehydrated by pressing, or when the inorganic fiber molded body composition liquid is dehydrated and dehydrated by suction while pressing, The content of the inorganic fiber is not particularly limited, and any of the above-described inorganic fiber molded body composition liquids suitable for suction molding and press molding can be used.
この場合、当該効果を得やすくなる等の観点から、無機繊維の含有量は、無機コロイド含有液100質量部に対して、好ましくは250質量部以下、より好ましくは200質量部以下、さらに好ましくは150質量部以下、さらにより好ましくは100質量部以下とすることができる。 In this case, from the viewpoint of easily obtaining the effect, the content of the inorganic fiber is preferably 250 parts by mass or less, more preferably 200 parts by mass or less, and still more preferably with respect to 100 parts by mass of the inorganic colloid-containing liquid. It can be 150 parts by mass or less, and more preferably 100 parts by mass or less.
上記無機繊維成型体用組成液は、他にも、例えば、耐火粉末を含むことができる。この場合には、得られる無機繊維成型体の耐熱性を向上させることができるので、得られる無機繊維成型体の使用温度を向上させることができる。 In addition, the composition liquid for an inorganic fiber molded body can contain, for example, a refractory powder. In this case, since the heat resistance of the obtained inorganic fiber molded object can be improved, the use temperature of the obtained inorganic fiber molded object can be improved.
耐火粉末としては、例えば、アルミナ粉末、シリカ粉末、ジルコニア粉末、チタニア粉末、ムライト粉末、炭化ケイ素粉末、窒化ケイ素粉末などを例示することができる。これらは1種又は2種以上併用することができる。 Examples of the refractory powder include alumina powder, silica powder, zirconia powder, titania powder, mullite powder, silicon carbide powder, and silicon nitride powder. These can be used alone or in combination of two or more.
上記無機繊維成型体用組成液において、耐火粉末の含有量は、無機コロイド含有液100質量部に対して100質量部以下とすることができる。 In the composition for inorganic fiber molded body, the content of the refractory powder can be 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic colloid-containing liquid.
この場合には、内部硬度の低下及び焼成収縮率の増加を抑制することができ、また、耐熱性が向上し、使用温度域の広い無機繊維成型体を得やすくなる。 In this case, it is possible to suppress the decrease in internal hardness and increase in the firing shrinkage rate, and the heat resistance is improved and it becomes easy to obtain an inorganic fiber molded body having a wide use temperature range.
吸引成型性の観点から、耐火粉末の含有量は、無機コロイド含有液100質量部に対して、好ましくは25質量以下、より好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、さらに好ましくは3質量部以下とすることができる。また、プレス成型性の観点から、耐火粉末の含有量は、無機コロイド含有液100質量部に対して、好ましくは80質量以下、より好ましくは70質量部以下、より好ましくは60質量部以下とすることができる。 From the viewpoint of suction moldability, the content of the refractory powder is preferably 25 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass of the inorganic colloid-containing liquid. The amount can be 3 parts by mass or less. Further, from the viewpoint of press moldability, the content of the refractory powder is preferably 80 parts by mass or less, more preferably 70 parts by mass or less, more preferably 60 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic colloid-containing liquid. be able to.
次に、上記無機繊維成型体について説明する。 Next, the said inorganic fiber molded object is demonstrated.
上記無機繊維成型体は、無機繊維と、無機コロイドと、サポナイトとを含有する。 The said inorganic fiber molded object contains an inorganic fiber, an inorganic colloid, and a saponite.
上記無機繊維成型体において、サポナイトは、Fe含有量が原子比率で1.3%以下であるとよい。 In the inorganic fiber molded body, the saponite may have an Fe content of 1.3% or less in terms of atomic ratio.
この場合には、上述したように、無機コロイドのマイグレーション抑制効果を大きくすることができるため、十分な内部硬度を有する無機繊維成型体が得られる。 In this case, as described above, since the effect of suppressing the migration of the inorganic colloid can be increased, an inorganic fiber molded body having a sufficient internal hardness can be obtained.
上記無機繊維成型体において、サポナイトの含有量は、無機繊維100質量部に対して0.3〜5.7質量部であるとよい。 In the inorganic fiber molded body, the content of saponite is preferably 0.3 to 5.7 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic fibers.
この場合には、穴あけ等の加工に適した内部硬度を有し、焼成収縮率をより抑制しやすい無機繊維成型体が得られる。 In this case, it is possible to obtain an inorganic fiber molded body having an internal hardness suitable for processing such as drilling and more easily suppressing the firing shrinkage rate.
この場合、内部硬度の向上などの観点から、サポナイトの含有量は、無機繊維100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは0.7質量部以上、さらに好ましくは0.9質量部以上とすることができる。また、焼成収縮率の抑制などの観点から、サポナイトの含有量は、無機繊維100質量部に対して、好ましくは5.5質量部以下、より好ましくは5.3質量部以下、さらに好ましくは5質量部以下とすることができる。 In this case, the content of saponite is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 0.7 parts by mass or more, and still more preferably 0 with respect to 100 parts by mass of the inorganic fiber from the viewpoint of improving the internal hardness. .9 parts by mass or more. Further, from the viewpoint of suppressing the firing shrinkage, the saponite content is preferably 5.5 parts by mass or less, more preferably 5.3 parts by mass or less, and further preferably 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic fibers. It can be below mass parts.
上記無機繊維成型体において、無機コロイドの含有量は、無機繊維100質量部に対して10〜100質量部であるとよい。 In the inorganic fiber molded body, the content of the inorganic colloid is preferably 10 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic fiber.
この場合には、内部硬度の低下を抑制しやすい無機繊維成型体が得られる。 In this case, an inorganic fiber molded body that can easily suppress a decrease in internal hardness can be obtained.
この場合、焼成収縮率の増大を抑制するなどの観点から、無機コロイドの含有量は、無機繊維100質量部に対して、好ましくは12質量部以上、より好ましくは15質量部以上、さらに好ましくは18質量部以上とすることができる。また、低比重化などの観点から、無機コロイドの含有量は、無機繊維100質量部に対して、好ましくは70質量部以下、より好ましくは65質量部以下、さらに好ましくは60質量部以下とすることができる。 In this case, the content of the inorganic colloid is preferably 12 parts by mass or more, more preferably 15 parts by mass or more, further preferably 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic fiber from the viewpoint of suppressing an increase in the firing shrinkage rate. It can be 18 parts by mass or more. From the viewpoint of lowering the specific gravity and the like, the content of the inorganic colloid is preferably 70 parts by mass or less, more preferably 65 parts by mass or less, and further preferably 60 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic fibers. be able to.
上記無機繊維成型体は、耐火粉末を含有することができる。 The said inorganic fiber molded object can contain a refractory powder.
この場合には、内部硬度の低下及び焼成収縮率の増加を抑制することができ、耐火度の高い無機繊維成型体が得られる。 In this case, it is possible to suppress a decrease in internal hardness and an increase in the firing shrinkage rate, and an inorganic fiber molded body having a high fire resistance can be obtained.
上記無機繊維成型体において、耐火粉末の含有量は、無機繊維100質量部に対して150質量部以下とすることができる。 In the inorganic fiber molded body, the content of the refractory powder can be 150 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic fiber.
この場合には、耐熱性の高い無機繊維成型体が得られる。 In this case, an inorganic fiber molded body having high heat resistance is obtained.
この場合、成型性などの観点から、耐火粉末の含有量は、無機繊維100質量部に対して、好ましくは70質量部以下、より好ましくは60質量部以下、さらに好ましくは50質量部以下とすることができる。 In this case, from the viewpoint of moldability and the like, the content of the refractory powder is preferably 70 parts by mass or less, more preferably 60 parts by mass or less, and even more preferably 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic fibers. be able to.
無機繊維成型体における無機コロイド、サポナイト、無機繊維、耐火粉末等の詳細については、上述した無機コロイド含有液、無機繊維成型体用組成液の記載を参照することができるため、説明は省略する。 The details of the inorganic colloid, saponite, inorganic fiber, refractory powder and the like in the inorganic fiber molded body can be referred to the description of the above-mentioned inorganic colloid-containing liquid and the composition liquid for inorganic fiber molded body, and the description thereof will be omitted.
上記無機繊維成型体の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、板状(ボード状)、ブロック状、円筒状等の筒状、樋状などの形状を例示することができる。 The shape of the inorganic fiber molded body is not particularly limited, and examples thereof include a plate shape (board shape), a block shape, a cylindrical shape such as a cylindrical shape, and a hook shape.
なお、上述した各構成は、各作用効果等を得るなどのために必要に応じて任意に組み合わせることができる。 In addition, each structure mentioned above can be arbitrarily combined as needed, in order to obtain each effect etc.
上記無機コロイド含有液、上記無機繊維成型体用組成液及び上記無機繊維成型体について、実施例を用いて説明する。 The said inorganic colloid containing liquid, the said composition liquid for inorganic fiber molded objects, and the said inorganic fiber molded object are demonstrated using an Example.
<サポナイトの合成>
塩化アルミニウム六水和物と塩化鉄(III)六水和物とを原子比率でAl:Fe=10:0〜5:5程度となるようにそれぞれ調製し、合計0.037molの塩化アルミニウム六水和物及び塩化鉄(III)六水和物を水500mlに溶解させ、溶液(1)を得た。
<Synthesis of saponite>
Aluminum chloride hexahydrate and iron (III) chloride hexahydrate were respectively prepared in an atomic ratio of about Al: Fe = 10: 0 to 5: 5, and a total of 0.037 mol of aluminum chloride hexahydrate The hydrate and iron (III) chloride hexahydrate were dissolved in 500 ml of water to obtain a solution (1).
次いで、この溶液(1)に塩化マグネシウムを0.333mol加えて溶解させ、溶液(2)を得た。 Next, 0.333 mol of magnesium chloride was added to and dissolved in the solution (1) to obtain a solution (2).
次いで、水500mlにメタケイ酸ナトリウム五水和物を0.407mol溶解させ、これを溶液(2)とゆっくりと混合し、溶液(3)を得た。 Next, 0.407 mol of sodium metasilicate pentahydrate was dissolved in 500 ml of water, and this was slowly mixed with the solution (2) to obtain a solution (3).
次いで、溶液(3)にアンモニア水を添加してpH10に調整し、24時間撹拌した。24時間撹拌後、生成した沈殿物を遠心分離することにより、溶液と固形分とを分離した。 Next, aqueous ammonia was added to the solution (3) to adjust the pH to 10, followed by stirring for 24 hours. After stirring for 24 hours, the produced precipitate was centrifuged to separate the solution and the solid content.
次いで、得られた固形分に水を加えて撹拌した後、再び遠心分離することにより、溶液と固形分とを分離する洗浄工程Aを実施した。この洗浄工程Aを十分に繰り返すことによって余分なナトリウムと塩素とを洗浄した後、固形分を乾燥させた。 Next, after adding water to the obtained solid content and stirring, a washing step A for separating the solution and the solid content was performed by centrifuging again. This washing step A was repeated sufficiently to wash away excess sodium and chlorine, and then the solid content was dried.
次いで、得られた固形分を細かく粉砕し、水500mlに分散させることにより、分散液を得た。 Next, the obtained solid content was finely pulverized and dispersed in 500 ml of water to obtain a dispersion.
次いで、得られた分散液に水酸化ナトリウムを0.037mol溶解させ、オートクレーブを用いて200℃で5時間水熱反応させた。 Next, 0.037 mol of sodium hydroxide was dissolved in the obtained dispersion, and hydrothermal reaction was performed at 200 ° C. for 5 hours using an autoclave.
次いで、上記水熱反応後の分散液を遠心分離することにより、溶液と固形分とを分離した。 Next, the solution and solid content were separated by centrifuging the dispersion after the hydrothermal reaction.
次いで、得られた固形分に水を加えて撹拌した後、再び遠心分離することにより、溶液と固形分とを分離する洗浄工程Bを実施した。この洗浄工程Bを十分に繰り返すことによって余分なナトリウムを洗浄した後、固形分を乾燥させた。 Next, after adding water to the obtained solid content and stirring, washing step B for separating the solution and the solid content was performed by centrifuging again. Excess sodium was washed by repeating this washing step B sufficiently, and then the solid content was dried.
次いで、得られた固形分を細かく粉砕することにより、6種類の粉末状のサポナイト(1)〜(6)を作製した。また、比較として、市販のモンモリロナイト(クニミネ工業社製、「クニピアF」)を準備した。代表としてサポナイト(1)、(3)及び(6)と、比較のモンモリロナイトについて、X線回折装置(リガク社製、「RINT2400」)を用いて、X線回折を実施した。その結果を、図1に示す。図1に示されるように、サポナイト(1)、(3)及び(6)は、いずれもサポナイト特有のピークが確認された。また、2θ=20°〜30°付近にブロードなピーク(ハローピーク)が確認されないことから、サポナイト(1)、(3)及び(6)は、サポナイト単相より構成されており、非晶質相はほぼ存在しないことが確認された。また、サポナイト(1)〜(6)について、蛍光X線分析装置(リガク社製、「リガク3270」)を用いて、蛍光X線分析を実施した。その結果、表1に示されるように、各サポナイトは、それぞれFe含有量が異なることが確認された。 Subsequently, six types of powdery saponite (1)-(6) were produced by grind | pulverizing the obtained solid content finely. For comparison, a commercially available montmorillonite (Kunimine Kogyo Co., Ltd., “Kunipia F”) was prepared. As representative, saponite (1), (3) and (6) and comparative montmorillonite were subjected to X-ray diffraction using an X-ray diffractometer (RIG2400, “RINT2400”). The result is shown in FIG. As shown in FIG. 1, saponite (1), (3), and (6) were all confirmed to have peaks specific to saponite. In addition, since a broad peak (halo peak) is not observed in the vicinity of 2θ = 20 ° to 30 °, saponite (1), (3) and (6) are composed of a saponite single phase and are amorphous. It was confirmed that there was almost no phase. Moreover, about the saponite (1)-(6), the fluorescent-X-ray analysis was implemented using the fluorescent-X-ray-analysis apparatus (the Rigaku company make, "Rigaku 3270"). As a result, as shown in Table 1, it was confirmed that each saponite had a different Fe content.
合成サポナイト、市販のモンモリロナイトの原子比率を表1にまとめて示す。 Table 1 summarizes the atomic ratios of synthetic saponite and commercially available montmorillonite.
<無機コロイド含有液の調製>
後述の表2〜表5に示される配合割合(単位:質量部)となるように、水に無機コロイドと所定のサポナイトとを分散させることにより、試料1〜試料19の無機コロイド含有液を得た。なお、無機コロイドには、コロイダルシリカ(日揮触媒株式会社製、「Cataloid SI−40」)を用いた。また、サポナイトを用いなかった以外は上記と同様にして、試料1C及び試料2Cの無機コロイド含有液を得た。また、サポナイトに代えて上記モンモリロナイトを用いた以外は上記と同様にして、試料3Cの無機コロイド含有液を得た。
<Preparation of liquid containing inorganic colloid>
Inorganic colloid-containing liquids of Sample 1 to Sample 19 are obtained by dispersing inorganic colloid and a predetermined saponite in water so that the blending ratio (unit: part by mass) shown in Tables 2 to 5 described later is obtained. It was. As the inorganic colloid, colloidal silica (manufactured by JGC Catalysts Co., Ltd., “Cataloid SI-40”) was used. Moreover, the inorganic colloid containing liquid of the sample 1C and the sample 2C was obtained like the above except not using saponite. Further, an inorganic colloid-containing liquid of Sample 3C was obtained in the same manner as above except that the above montmorillonite was used instead of saponite.
<無機繊維成型体用組成液の調製>
後述の表2〜表5に示される配合割合(単位:質量部)となるように、各無機コロイド溶液に、無機繊維、必要に応じて耐火粉末を混合することにより、試料1〜試料19、試料1C〜試料3Cの無機繊維成型体用組成液(以下、単に、組成液という。)を得た。なお、無機繊維には、リフラクトリーセラミックファイバー(平均繊維径4μm、平均繊維長500μm)(株式会社ITM製、「FXLバルクファイバー」)又はアルミナファイバー(平均繊維径5μm、平均繊維長500μm)(株式会社ITM製、「FMXバルクファイバー」)を用いた。また、耐火粉末には、アルミナ粉末(平均粒径d50=40μm)(住友化学株式会社製、「A−21」)を用いた。
<Preparation of composition liquid for inorganic fiber molding>
Sample 1 to Sample 19, by mixing inorganic fibers and, if necessary, refractory powder, in each inorganic colloid solution so as to have a blending ratio (unit: parts by mass) shown in Tables 2 to 5 described later. Sample liquid compositions for sample 1C to sample 3C were obtained (hereinafter simply referred to as “composition liquid”). Inorganic fibers include refractory ceramic fibers (average fiber diameter 4 μm, average fiber length 500 μm) (manufactured by ITM, “FXL bulk fiber”) or alumina fibers (
<無機繊維成型体の作製>
各組成液を、直径10cmの吸引成型用の型に流し込み、吸引成型により7cmの高さになるまで積層させた。次いで、吸引成型によって脱水して得られた直径10cm、高さ7cmの円柱状の吸引成型体を、密度の均一化や表面を滑らかにするために、高さ5cmまでローラープレスした。次いで、この吸引成型体を、110℃で24時間乾燥させた。次いで、乾燥させた無機繊維成型体を縦6.5cm、横6.5cmの角形状となるようにカットすることにより、試料1〜試料9、試料11〜試料19、試料1C〜試料3Cの無機繊維成型体を得た。なお、試料10の組成液は、試料1、試料7〜試料9の組成液に比べて流動が低下したため、吸引成型による無機繊維成型体の作製は行わなかった。
<Preparation of inorganic fiber molding>
Each composition liquid was poured into a mold for suction molding having a diameter of 10 cm and laminated by suction molding until the height became 7 cm. Next, a cylindrical suction molded body having a diameter of 10 cm and a height of 7 cm obtained by dehydration by suction molding was roller-pressed to a height of 5 cm in order to make the density uniform and the surface smooth. Next, this suction molded body was dried at 110 ° C. for 24 hours. Next, the dried inorganic fiber molded body is cut to have a rectangular shape with a length of 6.5 cm and a width of 6.5 cm, so that inorganic samples 1 to 9, Samples 11 to 19, and Samples 1C to 3C are inorganic. A fiber molded body was obtained. In addition, since the flow of the composition liquid of
また、上記の形状以外の形状を有する試料の無機繊維成型体も併せて作製した。具体的には、試料1の組成液を、直径10cmの吸引成型用の型に流し込み、吸引成型により3.5cmの高さになるまで積層させた。次いで、吸引成型によって脱水して得られた直径10cm、高さ3.5cmの円柱状の吸引成型体を、密度の均一化や表面を滑らかにするために、高さ2.5cmまでローラープレスした。次いで、この吸引成型体を、110℃で24時間乾燥させた。次いで、乾燥させた無機繊維成型体を縦6.5cm、横6.5cmの角形状となるようにカットすることにより、試料20の無機繊維成型体を得た。
Moreover, the inorganic fiber molded object of the sample which has shapes other than said shape was also produced collectively. Specifically, the composition liquid of Sample 1 was poured into a mold for suction molding having a diameter of 10 cm, and was laminated until the height became 3.5 cm by suction molding. Next, a cylindrical suction molded body having a diameter of 10 cm and a height of 3.5 cm obtained by dehydration by suction molding was roller-pressed to a height of 2.5 cm in order to make the density uniform and the surface smooth. . Next, this suction molded body was dried at 110 ° C. for 24 hours. Next, the inorganic fiber molded body of
また、試料1の組成液を用い、吸引成型によって脱水して得られた外径7.7cm、内径3.5cmの円筒状の吸引成型体を、密度の均一化や表面を滑らかにするために、内径部にパイプを挿して転がし、外径6.5cmまで均一に圧縮した。次いで、この吸引成型体を、110℃で24時間乾燥させた。これにより、試料21の無機繊維成型体を得た。 In addition, in order to make the density uniform and smooth the surface of a cylindrical suction molded body having an outer diameter of 7.7 cm and an inner diameter of 3.5 cm obtained by dehydration by suction molding using the composition liquid of Sample 1 The pipe was inserted into the inner diameter portion and rolled, and compressed uniformly to an outer diameter of 6.5 cm. Next, this suction molded body was dried at 110 ° C. for 24 hours. Thereby, an inorganic fiber molded body of Sample 21 was obtained.
<無機繊維成型体の内部硬度の測定>
アスカーC型ゴム硬度計を用い、各無機繊維成型体の4つの側面(カット面)における中央部の硬度を、各側面につき2箇所ずつ測定した。得られた8箇所の硬度の平均値を、その無機繊維成型体の内部硬度とした。無機繊維成型体の内部硬度が30度以上であると、穴あけ加工による穴内壁の崩れを抑制しやすい。
<Measurement of internal hardness of inorganic fiber molding>
Using an Asker C-type rubber hardness tester, the hardness of the central part on the four side surfaces (cut surfaces) of each inorganic fiber molded body was measured at two locations on each side surface. The average value of the hardness of the 8 places obtained was defined as the internal hardness of the inorganic fiber molded body. When the internal hardness of the inorganic fiber molded body is 30 degrees or more, collapse of the inner wall of the hole due to drilling is easily suppressed.
<無機繊維成型体の焼成収縮率の測定>
各無機繊維成型体を、所定の最高温度で24時間加熱した。最高温度は、無機繊維としてリフラクトリーセラミックファイバーを用いた場合には、1000℃、アルミナファイバーを用いた場合には、1300℃とした。また、昇温速度は、150℃/時間とした。ノギスにより、焼成前後の無機繊維成型体における上面の四辺の長さをそれぞれ測定し、焼成前の辺の長さの平均値、焼成後の辺の長さの平均値を求めた。そして、100×(焼成前の辺の長さの平均値−焼成後の辺の長さの平均値)/(焼成前の辺の長さの平均値)の式より、焼成収縮率を算出した。無機繊維成型体の焼成収縮率が3%以下であると、断熱用途に特に好適に用いることができる。
<Measurement of firing shrinkage of inorganic fiber molding>
Each inorganic fiber molded body was heated at a predetermined maximum temperature for 24 hours. The maximum temperature was 1000 ° C. when refractory ceramic fibers were used as inorganic fibers, and 1300 ° C. when alumina fibers were used. The temperature rising rate was 150 ° C./hour. The length of the four sides of the upper surface of the inorganic fiber molded body before and after firing was measured with a caliper, and the average value of the length of the side before firing and the average value of the length of the side after firing were determined. Then, the firing shrinkage ratio was calculated from the formula 100 × (average value of side length before firing−average value of side length after firing) / (average value of side length before firing). . When the firing shrinkage rate of the inorganic fiber molded body is 3% or less, it can be particularly suitably used for heat insulation.
<無機繊維成型体の比重>
ノギスと電子天秤を用いて、各無機繊維成型体の比重(嵩密度)を測定した。
<Specific gravity of molded inorganic fiber>
Using a caliper and an electronic balance, the specific gravity (bulk density) of each inorganic fiber molded body was measured.
<無機繊維成型体における成分組成>
上記蛍光X線分析装置を用い、次のようにして各無機繊維成型体中の成分組成を求めた。すなわち、無機繊維成型体中のMg量、Si量、Al量を測定する。Mgはサポナイトにのみ含まれているため、無機繊維成型体中のMg量を測定することにより、無機繊維成型体中のサポナイト含有量を算出することができる。また、用いた無機繊維の組成を予め測定しておくことにより、Al量とSi量の比率から、無機繊維成型体中の無機繊維量と無機コロイド量とを計算することができる。これらの結果から、無機繊維100質量部に対するサポナイト量、無機コロイド量を算出した。
<Ingredient composition in inorganic fiber molding>
The component composition in each inorganic fiber molding was calculated | required as follows using the said fluorescent-X-ray-analysis apparatus. That is, the Mg content, Si content, and Al content in the inorganic fiber molded body are measured. Since Mg is contained only in saponite, the saponite content in the inorganic fiber molded body can be calculated by measuring the amount of Mg in the inorganic fiber molded body. Moreover, by measuring the composition of the used inorganic fiber in advance, the amount of inorganic fiber and the amount of inorganic colloid in the inorganic fiber molded body can be calculated from the ratio of the Al amount and the Si amount. From these results, the amount of saponite and the amount of inorganic colloid with respect to 100 parts by mass of the inorganic fiber were calculated.
作製した無機コロイド含有液、無機繊維成型体用組成液及び無機繊維成型体の成分組成(質量部)、物性をまとめて、表2〜表5に示す。 Table 2 to Table 5 summarize the component composition (parts by mass) and physical properties of the prepared inorganic colloid-containing liquid, the composition for inorganic fiber molded body, and the inorganic fiber molded body.
表2〜表5によれば、以下のことがわかる。試料1C及び試料2Cは、無機コロイド含有液にサポナイトが含まれていない。そのため、試料1C及び試料2Cは、サポナイトによって成型体の乾燥時における無機コロイドのマイグレーションを抑制することができず、無機繊維成型体の内部硬度が低かった。 According to Tables 2 to 5, the following can be understood. In Sample 1C and Sample 2C, the saponite is not contained in the inorganic colloid-containing liquid. Therefore, Sample 1C and Sample 2C were unable to suppress migration of inorganic colloid when saponite dried the molded body, and the internal hardness of the inorganic fiber molded body was low.
試料3Cは、無機コロイド含有液に粘土鉱物が含まれているものの、その粘土鉱物がモンモリロナイトである。そのため、試料3Cは、組成液に加える無機繊維の量を、他の試料の約1/11程度にまで減じないと組成液の粘度が吸引成型に適した状態とならなかった。この結果から、粘土鉱物としてモンモリロナイトを用いた場合、組成液に加える無機繊維の量を他の試料と同程度の量とするためには、多量のモンモリロナイトが必要になることがわかる。また、モンモリロナイトの添加量が多量になれば、アルカリ量の増加により、無機繊維成型体の焼成収縮率が増加することは明らかである。一方、組成液に加える無機繊維の量を他の試料と同程度の量とした場合に、モンモリロナイトの添加量が少量になれば、無機コロイドのマイグレーションの抑制が困難となり、無機繊維成型体の内部硬度の低下を招くことも明らかである。 In Sample 3C, although the clay mineral is contained in the inorganic colloid-containing liquid, the clay mineral is montmorillonite. Therefore, in Sample 3C, the viscosity of the composition liquid was not suitable for suction molding unless the amount of inorganic fibers added to the composition liquid was reduced to about 1/11 of that of the other samples. From this result, it can be seen that when montmorillonite is used as the clay mineral, a large amount of montmorillonite is required in order to make the amount of inorganic fibers added to the composition liquid comparable to other samples. It is clear that if the amount of montmorillonite added is large, the firing shrinkage of the inorganic fiber molded body increases due to the increase in the alkali amount. On the other hand, when the amount of inorganic fiber added to the composition liquid is the same as that of other samples, if the amount of montmorillonite added becomes small, it becomes difficult to suppress migration of inorganic colloid, and the inside of the inorganic fiber molded body It is also clear that the hardness decreases.
これらに対し、試料1〜試料9によれば、粘土鉱物を含んで、内部硬度の低下を抑制することができ、かつ、焼成収縮率の増加を抑制することができる無機繊維成型体が得られることがわかる。これは、無機コロイド含有液に含まれる粘土鉱物としてサポナイトを用いたことにより、少量の粘土鉱物で、乾燥時における成型体表面への無機コロイドのマイグレーションが抑制されたためである。 On the other hand, according to Samples 1 to 9, an inorganic fiber molded body that includes clay minerals, can suppress a decrease in internal hardness, and can suppress an increase in firing shrinkage rate can be obtained. I understand that. This is because by using saponite as the clay mineral contained in the inorganic colloid-containing liquid, migration of the inorganic colloid to the surface of the molded body during drying was suppressed with a small amount of clay mineral.
また、試料1〜試料6を比較すると、無機コロイド含有液において、サポナイトのFe含有量が原子比率で1.3%以下である場合には、十分な内部硬度を有する無機繊維成型体が得られることがわかる。これは、サポナイトのFe含有量が原子比率で1.3%以下とされることにより、無機コロイドのマイグレーション抑制効果が大きくなったためである。 Moreover, when Sample 1 to Sample 6 are compared, in the inorganic colloid-containing liquid, when the Fe content of the saponite is 1.3% or less by atomic ratio, an inorganic fiber molded body having sufficient internal hardness can be obtained. I understand that. This is because the migration suppression effect of the inorganic colloid is increased when the Fe content of the saponite is 1.3% or less in terms of atomic ratio.
また、試料1、試料7〜試料9を比較すると、無機コロイド含有液におけるサポナイトの含有量が増加するに従って、得られる無機繊維成型体の内部硬度が増加することがわかる。また、試料1、試料7〜試料9は、無機コロイド含有液におけるサポナイトの含有量が水100質量部に対して2質量部以下であったため、組成液の流動性が高く、吸引成型による成型性を確保しやすかった。 Moreover, when Sample 1 and Sample 7 to Sample 9 are compared, it can be seen that as the content of saponite in the inorganic colloid-containing liquid increases, the internal hardness of the resulting inorganic fiber molded body increases. In Sample 1, Sample 7 to Sample 9, since the saponite content in the inorganic colloid-containing liquid was 2 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water, the fluidity of the composition liquid was high, and the moldability by suction molding was high. It was easy to secure.
ここで、本発明者らによるこれまでの実験によれば、無機コロイド含有液におけるサポナイトの含有量が水100質量部に対して3質量部以下である場合には、静置状態で組成液がゾル状になる傾向が確認されている。しかし、無機コロイド含有液におけるサポナイトの含有量が水100質量部に対して2質量部を超えると、組成液の流動性が悪化する傾向が見られる。よって、組成液を吸引成型することにより無機繊維成型体を成型する場合には、無機コロイド含有液におけるサポナイトの含有量を水100質量部に対して2質量部以下にすることが望ましいといえる。また、無機コロイド含有液におけるサポナイトの含有量が水100質量部に対して3質量部超〜4質量部以下である場合には、静置状態で組成液がゲル状になるが、撹拌状態とすることにより組成液がゾル状になる傾向が確認されている。さらに、無機コロイド含有液におけるサポナイトの含有量が4質量部超である場合には、撹拌状態であっても組成液がゲル状になる傾向が確認されている。組成液をプレス成型することにより無機繊維成型体を成型する場合、サポナイトの増加に伴う組成液の粘度上昇をそれほど気にする必要がないが、無機繊維の混合が難しくなり、成型体の均一性が低下するおそれがある。そのため、組成液をプレス成型することにより無機繊維成型体を成型する場合には、無機コロイド含有液におけるサポナイトの含有量を水100質量部に対して4質量部以下にすることが好ましいといえる。なお、試料1Cと試料7との比較から分かるように、無機コロイドのマイグレーション抑制効果を確実なものとする観点から、無機コロイド含有液におけるサポナイトの含有量は、水100質量部に対して0.1質量部以上にすることが好ましいといえる。以上をまとめると、無機コロイド含有液において、サポナイトの含有量が水100質量部に対して0.1〜4質量部である場合には、組成液の成型性の確保、無機繊維成型体の内部硬度の確保を確実なものとすることができるといえる。 Here, according to previous experiments by the present inventors, when the content of saponite in the inorganic colloid-containing liquid is 3 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water, the composition liquid is allowed to stand still. A tendency to become sol has been confirmed. However, when the content of saponite in the inorganic colloid-containing liquid exceeds 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water, the fluidity of the composition liquid tends to deteriorate. Therefore, when molding an inorganic fiber molded body by suction molding the composition liquid, it can be said that the content of saponite in the inorganic colloid-containing liquid is desirably 2 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water. Further, when the content of saponite in the inorganic colloid-containing liquid is more than 3 parts by mass to 4 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water, the composition liquid becomes a gel in a stationary state, It has been confirmed that the composition liquid tends to be in a sol state. Furthermore, when the content of saponite in the inorganic colloid-containing liquid is more than 4 parts by mass, it has been confirmed that the composition liquid tends to be gel-like even in a stirred state. When molding an inorganic fiber molded body by press molding the composition liquid, there is no need to worry too much about the increase in viscosity of the composition liquid due to the increase in saponite, but it becomes difficult to mix inorganic fibers and the uniformity of the molded body May decrease. Therefore, when an inorganic fiber molded body is molded by press molding the composition liquid, it can be said that the content of saponite in the inorganic colloid-containing liquid is preferably 4 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water. As can be seen from the comparison between Sample 1C and Sample 7, the content of saponite in the inorganic colloid-containing liquid is set to 0. It can be said that it is preferable to use 1 part by mass or more. To summarize the above, in the inorganic colloid-containing liquid, when the saponite content is 0.1 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water, ensuring the moldability of the composition liquid, the inside of the inorganic fiber molded body It can be said that the hardness can be ensured.
また、試料1C、試料1、試料7〜試料9について、最小二乗法(線形)を用いて、無機繊維成型体中のサポナイトの含有量と内部硬度との関係を求めると、無機繊維成型体におけるサポナイトの含有量が、無機繊維100質量部に対して0.3質量部以上であると、内部硬度が30度以上となる。したがって、無機繊維成型体におけるサポナイトの含有量を、無機繊維100質量部に対して0.3質量部以上とすることにより、穴あけ加工に適した内部硬度を有する無機繊維成型体を得やすくなるといえる。 Moreover, when the relationship between the content of saponite in the inorganic fiber molded body and the internal hardness is obtained using the least square method (linear) for Sample 1C, Sample 1, and Sample 7 to Sample 9, in the inorganic fiber molded body When the saponite content is 0.3 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the inorganic fibers, the internal hardness is 30 degrees or more. Therefore, it can be said that it becomes easy to obtain an inorganic fiber molded body having an internal hardness suitable for drilling by setting the content of saponite in the inorganic fiber molded body to 0.3 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the inorganic fibers. .
同様に、試料1C、試料1、試料7〜試料9について、最小二乗法(線形)を用いて、無機繊維成型体中のサポナイトの含有量と焼成収縮率との関係を求めると、無機繊維成型体におけるサポナイトの含有量が、無機繊維100質量部に対して5.7質量部以下であると、焼成収縮率が3%以下となる。したがって、無機繊維成型体におけるサポナイトの含有量を、無機繊維100質量部に対して5.7質量部以下とすることにより、焼成収縮率をより抑制しやすい無機繊維成型体を得やすくなるといえる。 Similarly, when the relationship between the content of saponite in the inorganic fiber molded body and the firing shrinkage ratio is obtained for Sample 1C, Sample 1, Sample 7 to Sample 9 using the least square method (linear), inorganic fiber molding When the content of saponite in the body is 5.7 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic fibers, the firing shrinkage rate is 3% or less. Therefore, it can be said that it becomes easy to obtain an inorganic fiber molded body in which the firing shrinkage rate is more easily suppressed by setting the content of saponite in the inorganic fiber molded body to 5.7 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic fibers.
また、試料1と試料11とを比較すると、無機繊維成型体における無機コロイドの含有量を、無機繊維100質量部に対して100質量部以下とすることにより、焼成収縮率の増大を抑制しやすい無機繊維成型体を得やすくなるといえる。なお、表には記載されていないが、無機繊維成型体における無機コロイドの含有量が、無機繊維100質量部に対して100質量部を超えると、急激に焼成収縮率が増大した。 In addition, when Sample 1 and Sample 11 are compared, the inorganic colloid content in the inorganic fiber molded body is set to 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic fibers, thereby easily suppressing an increase in the firing shrinkage rate. It can be said that it becomes easy to obtain an inorganic fiber molded body. In addition, although not described in the table, when the content of the inorganic colloid in the inorganic fiber molded body exceeds 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the inorganic fiber, the firing shrinkage rate rapidly increased.
また、試料16〜試料19について、組成液に対する無機繊維の量を試料1〜試料15に比べて少なくしたところ、より比重が高く緻密な成型体を得ることができた。試料1と試料16とを比較すると、無機繊維に対する無機コロイド量が少なくても、内部硬度が高いことがわかる。さらに、無機コロイド含有液中の無機コロイドを少なくした分、サポナイトを増加させたところ、試料1〜試料15や試料16と比べて、より少ない無機コロイドの含有量で内部強度を30度以上にすることができた。この無機繊維成型体中の無機コロイドの含有量と内部硬度との関係を、最小二乗法(線形)を用いて、試料16〜試料19について求めると、無機繊維成型体における無機コロイドの含有量が、無機繊維100質量部に対して10質量部以上であると、無機繊維成型体の内部硬度が30度以上となる。したがって、無機繊維成型体における無機コロイドの含有量を、無機繊維100質量部に対して10質量部以上とすることにより、内部硬度の低下を抑制しやすい無機繊維成型体を得やすくなるといえる。 Moreover, when the amount of the inorganic fiber with respect to the composition liquid was less than that of Sample 1 to Sample 15 for Sample 16 to Sample 19, a dense molded body having a higher specific gravity could be obtained. Comparing sample 1 and sample 16, it can be seen that the internal hardness is high even if the amount of the inorganic colloid relative to the inorganic fiber is small. Furthermore, when the amount of inorganic colloid in the inorganic colloid-containing liquid is reduced, the amount of saponite is increased, so that the internal strength is increased to 30 degrees or more with a smaller content of inorganic colloid compared to Sample 1 to Sample 15 or Sample 16. I was able to. When the relationship between the content of the inorganic colloid in the inorganic fiber molded body and the internal hardness is obtained for the samples 16 to 19 using the least square method (linear), the content of the inorganic colloid in the inorganic fiber molded body is as follows. And the internal hardness of an inorganic fiber molded object will be 30 degree | times or more as it is 10 mass parts or more with respect to 100 mass parts of inorganic fibers. Therefore, it can be said that it becomes easy to obtain an inorganic fiber molded body in which a decrease in internal hardness is easily suppressed by setting the content of the inorganic colloid in the inorganic fiber molded body to 10 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the inorganic fiber.
また、試料1と試料11とを比較すると、無機コロイド含有液における無機コロイドの含有量を、水100質量部に対して20質量部以下とした場合に、組成液を吸引成型することにより、低比重で、高い内部硬度を有する無機繊維成型体を得やすくなることもわかる。なお、無機コロイド含有液における無機コロイドの含有量を、水100質量部に対して20質量部超とする場合には、組成液をプレス成型することにより、高い内部硬度を有する無機繊維成型体を得ることができる。もっとも、本発明者らによるこれまでの実験によれば、無機コロイド含有液における無機コロイドの含有量が67質量部を超えると、無機コロイドの安定性が低下する傾向が確認されている。したがって、無機コロイドの安定性を維持し、無機繊維成型体の硬化性を確保するなどの観点から、無機コロイド含有液における無機コロイドの含有量は67質量部以下とすることが望ましいといえる。また、無機繊維成型体の硬度を確実に30度以上とする観点から、試料16〜試料19について、最小二乗法(線形)を用いて、無機コロイド含有液中の無機コロイドの含有量と内部硬度との関係を求めると、無機コロイド含有液中における無機コロイドの含有量が、水100質量部に対して4質量部以上であると好ましいといえる。以上をまとめると、無機コロイド含有液において、無機コロイドの含有量が水100質量部に対して4〜67質量部である場合には、組成液の成型性の確保、無機繊維成型体の内部硬度の確保を確実なものとすることができるといえる。 Further, comparing sample 1 and sample 11, when the content of the inorganic colloid in the inorganic colloid-containing liquid is 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water, the composition liquid is reduced by suction molding. It can also be seen that it is easy to obtain an inorganic fiber molded body having a high specific hardness at a specific gravity. When the content of the inorganic colloid in the inorganic colloid-containing liquid is more than 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water, an inorganic fiber molded body having a high internal hardness is obtained by press molding the composition liquid. Can be obtained. However, according to previous experiments by the present inventors, it has been confirmed that when the content of the inorganic colloid in the inorganic colloid-containing liquid exceeds 67 parts by mass, the stability of the inorganic colloid decreases. Therefore, it can be said that the content of the inorganic colloid in the inorganic colloid-containing liquid is desirably 67 parts by mass or less from the viewpoint of maintaining the stability of the inorganic colloid and ensuring the curability of the inorganic fiber molded body. Further, from the viewpoint of ensuring that the hardness of the inorganic fiber molded body is 30 degrees or more, the content and the internal hardness of the inorganic colloid in the inorganic colloid-containing liquid are used for Sample 16 to Sample 19 using the least square method (linear). The content of inorganic colloid in the inorganic colloid-containing liquid is preferably 4 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of water. Summarizing the above, in the inorganic colloid-containing liquid, when the content of the inorganic colloid is 4 to 67 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water, ensuring the moldability of the composition liquid and the internal hardness of the inorganic fiber molded body It can be said that ensuring of this can be ensured.
また、試料1と試料12とを比較すると、どのような無機繊維を用いても、内部硬度の低下を抑制することができ、かつ、焼成収縮率の増加を抑制することができる無機繊維成型体が得られることがわかる。 In addition, when Sample 1 and Sample 12 are compared, an inorganic fiber molded body that can suppress a decrease in internal hardness and suppress an increase in firing shrinkage rate regardless of which inorganic fiber is used. It can be seen that
また、試料1、試料13〜試料15を比較すると、組成液に耐火粉末を加え、無機繊維成型体中に耐火粉末を含有させると、耐火粉末によって、得られる無機繊維成型体の耐火性を向上させやすくなるといえる。もっとも、耐火粉末の含有量は、成型性の悪化を回避するなどの観点から、無機繊維100質量部に対して150質量部以下とすることが好ましいといえる。 In addition, when Sample 1 and Sample 13 to Sample 15 are compared, when the refractory powder is added to the composition liquid and the refractory powder is contained in the inorganic fiber molded body, the fire resistance of the resulting inorganic fiber molded body is improved by the refractory powder. It can be said that it becomes easy to make it. However, it can be said that the content of the refractory powder is preferably 150 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic fiber from the viewpoint of avoiding deterioration of moldability.
また、試料1〜試料9、試料11〜試料15の無機繊維成型体とは形状、厚みの異なる試料20、試料21の無機繊維成型体についても、同様に、無機コロイドのマイグレーションが抑制された結果、内部硬度の低下を抑制することができ、かつ、焼成収縮率の増加を抑制することができた。
Similarly, the results of the suppression of the migration of the inorganic colloids were also obtained for the
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、実施例では、上記無機コロイド含有液を、上記無機繊維成型体用組成液、上記無機繊維成型体の用途に用いる場合について説明したが、上記無機コロイド含有液は、これらの用途以外にも、無機コロイドのマイグレーションが問題となる他の用途に用いることが可能である。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said Example, A various change is possible within the range which does not impair the meaning of this invention. For example, in the examples, the case where the inorganic colloid-containing liquid is used for the application of the inorganic fiber molded body composition liquid and the inorganic fiber molded body is described. However, the inorganic colloid-containing liquid is not limited to these applications. It can be used for other applications where migration of inorganic colloids is a problem.
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