JP2893508B2 - セラミック繊維粒状集合体およびその製造法 - Google Patents
セラミック繊維粒状集合体およびその製造法Info
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Description
の制動装置における摩擦材の製造、その他耐火性軽量成
形体の製造等に有用な、セラミック繊維粒状集合体に関
するものである。
薬品性等に優れているので、各種成形体の成形材料、補
強材、充填材等に利用されている。利用されるときの形
態は用途によって異なるが、長さを適当な範囲に調整さ
れただけの短繊維であることが多い。その場合、繊維は
他の成形材料と共に均一に混合され、成形されて、成形
体中に均一に分布する。成形体の空隙率は多孔質原料使
用の有無や成形条件によって決まり、セラミック繊維の
使用は、空隙率に直接には影響を及ぼさない。
は、直径0.1〜5μm、アスペクト比50〜500の微
細なセラミック繊維またはウィスカに結合剤を加えて造
粒し、粒径10〜3000μm、見掛け密度0.6〜0.
9程度の多孔質粒状成形物にしたものを、耐火断熱材、
細孔フィルター等に用いることが記載されている。この
ような粒状成形物を材料の一部に用いて成形体を製造す
ると、繊維は粒状成形物のまま成形体中に分布し、成形
体に微細な空隙を導入する。ただし、上記公報に記載さ
れた実施例はすべてウィスカを素材とするものであっ
て、セラミック繊維を用いたものは開示されていない。
隙率の多孔質粒状充填材として使用可能なセラミック繊
維粒状集合体を提供することにある。
製造に有用な、セラミック繊維粒状集合体を提供するこ
とにある。
または耐火性断熱被覆の形成に有用な、セラミック繊維
粒状集合体を提供することにある。
成功したセラミック繊維粒状集合体は、繊維長5〜70
0μm、平均繊維長50〜150μmの微細化されたセラ
ミック繊維が集合して平均粒径1〜2mm、嵩密度0.1
〜0.2g/cm3、締まり性40%以上の粒状物を形成して
なるものである。
下記の方法で測定される値である。嵩密度測定法:垂直
に立てた内径150mmの金属製円筒に試料100gを入
れて円筒開口面1cm2当たり50gの荷重をおもりによ
り加える。5分後に試料の高さを測定して体積V(c
m3)を求める。 嵩密度(g/cm3)=100/V
ダーに水500mlと試料10gを入れ、軽く撹拌して3
0分間静置した後、セラミック繊維沈降層の体積V1を
測定する。別に試料10gを容積500mlのビーカーに
とり、水500mlを加えてプロペラ式撹拌機(回転数7
00rpm)で3分間撹拌する。その後、ビーカー内のセ
ラミック繊維懸濁液全量を500mlのメスシリンダーに
移し、30分間静置した後、セラミック繊維沈降層の体
積V2を測定する。測定されたV1,V2より、次式によ
り締まり性を算出する。 締まり性(%)=〔1−(V2−V1)/V1〕×100
の粒径よりも短い微細化セラミック繊維からなるにもか
かわらず、また結合剤等の成形助剤が使われていないに
もかかわらず、繊維の集合状態はきわめて安定であり、
通常の取り扱いや成形材料としての利用過程で単繊維に
分散することはほとんどない。これは、本発明の粒状集
合体においては剛性の高いセラミック繊維同士が交差し
て互に支え合い、あたかも小枝で作られた鳥の巣のよう
に安定な三次元網目構造を形成しているためと推察され
る(後出図1,2参照)。
て、その粒径および締まり性、ならびに原料繊維の繊維
長は互いに密接な関係があり、上述の繊維長の原料繊維
が平均粒径1〜2mmの粒状集合体を形成したときはじめ
て結合剤なしでも締まり性40%以上のきわめて安定な
粒状集合体となる。また、換言すれば、平均粒径1〜2
mm程度の安定なセラミック繊維小粒子状集合体は、上述
のような微細化セラミック繊維を用いて初めて形成され
るものである。
体の造粒に使われている周知の撹拌式造粒機を用いて製
造することができる。すなわち、繊維長5〜700μ
m、平均繊維長50〜150μmの微細化されたセラミッ
ク繊維を撹拌式造粒機に入れて撹拌すればよい。このと
き、結合剤は加えない。
さまざまな塊を形成している。これを造粒機中で撹拌す
ると、塊の解砕と単繊維の再集合が進み、粒径の揃った
繊維集合体が形成されてくる。撹拌速度は繊維集合体の
粒径に影響を与える。集合したセラミック繊維同士は、
最初はルーズな係合状態にあるが、撹拌にともなう圧縮
応力を受けることにより徐々に充填密度の高い集合体を
形成する。そして、さらに撹拌を続けると、嵩密度の形
で測定される充填密度はあまり変わらないが繊維が安定
な状態をとるようになるためか、前述の締まり性が良い
安定な集合状態になる(締まり性が40%未満の粒状集
合体は、成形体製造に使用する過程でセラミック繊維が
解離して粒状集合体を維持できない)。
集合体を得るには、見かけ上の粒状集合体が完成した後
も暫く撹拌を続けることにより、締まり性が40%以上
の状態を実現することが必要である。
状集合体を得るのに必要な撹拌条件は原料繊維の種類や
繊維長、造粒機の装置定数等により異なるので、好適撹
拌条件は実験的に確認することが必要である。
するセラミック繊維は特に限定されるものではないが、
アルミノシリケート質繊維が、安価に且つ容易に入手で
き、造粒も容易なので最も好ましい。他に適当なセラミ
ック繊維としては、ロックウール、アルミナ繊維、炭素
繊維等がある。
さが数ミリメートル以上のものであるが、これを本発明
の粒状集合体に適当な長さのものに微細化するには、湿
式または乾式の粉砕機で処理すればよい。
は、セラミック繊維のみからなるにもかかわらず空隙率
の高い安定な小粒子状であるという特徴を生かして、各
種成形体製造のための充填材、成形材料、耐火性断熱被
覆形成材料等に利用することができる。
材として用いて得られる成形体は、その内部に本発明の
セラミック繊維粒状集合体が原形を保ったまま分散する
ことにより、特別の手段を講じなくても多孔質の軽量成
形体となる。また、微細な空隙群とセラミック繊維群が
成形体中に点在する一種の不均質構造のものとなる。こ
のような特徴を成形体にもたらす本発明のセラミック繊
維粒状集合体は、特に各種車両や産業用機械の制動装置
における摩擦材すなわちブレーキライニング、ブレーキ
パッド等の製造に用いると制動性能の向上に有効なこと
が確認されている。
350%,SiO250%)を乾式粉砕機で処理して、9
5重量%以上が繊維長5〜500μmの範囲にあり平均
繊維長が100μmの微細化繊維を得た。これを撹拌式
造粒機に入れて撹拌した。原料繊維は最初は大きさが不
揃いの塊をなしていたが、撹拌を続けるうちに塊は解砕
され、一方で小さな粒状物への集合が進み、直径が0.
1〜5mm程度、大部分が1〜2mmの、粒状集合体だけが
認められるようになった。上記造粒処理による繊維の経
時的変化を表1に示す。
シリケート質繊維粒状集合体の粒径は、平均1.2mm
で、95%以上が0.5〜2mmの範囲内にあった。図
1,2はこのアルミノシリケート質繊維粒状集合体の一
つの走査電子顕微鏡写真である。
シューダスト5重量部に下記の原料を加えて混合し、熱
プレスにより成形体1〜5を製造した。 No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 セラミック繊維粒状集合体 − − − 5部 10部 セラミック繊維(未造粒) − 5部 10部 − − 硫酸バリウム 67部 62部 57部 62部 57部 (注:セラミック繊維粒状集合体は実施例1の240秒処理品)
度を測定し、セラミック繊維含有率との関係を示す表に
まとめたのが表2および表3である。これらの表を見る
と、本発明のセラミック繊維粒状集合体を配合すること
により成形体の曲げ強度を事実上低下させることなしに
気孔率を高くできることがわかる。なお、セラミック繊
維粒状集合体は粒状集合体の状態で製品中に均一に分布
していた。
品)60重量部、アルミナ粉末40重量部、カルボキシ
メチルセルロース2重量部、およびコロイダルシリカ1
0重量部の混合物に適量の水を加えて混練し、プレス成
形して乾燥後、1300℃で3時間焼成することによ
り、断熱材を製造した。
った。 密度 0.8g/cm3 曲げ強度 26kgf/cm2 圧縮強度 30kgf/cm2 セラミック繊維粒状集合体は製品中でも粒状集合体の状
態を維持していることが観察された。
繊維粒状集合体はセラミック繊維のみからなるにもかか
わらず通常の取り扱いや成形体とする際の混合や成形に
よっても崩壊したり繊維が脱落したりしない安定な高空
隙率粒状物であるから、各種成形体を製造するに当たり
充填材として用いれば容易に均一に混合されて気孔率の
高い成形体を与える。このとき成形体中に形成される気
孔部分は多数の微細化セラミック繊維により支持される
構造になるから、気孔率が高くなることにともなう成形
体の強度低下はきわめて僅かである。
粒状集合体は高強度高気孔率の成形体を必要とする場合
の主原料もしくは充填材としてきわめて有利なものであ
る。
例の走査電子顕微鏡写真(倍率30倍)である。
の走査電子顕微鏡写真(倍率80倍)である。
Claims (3)
- 【請求項1】 繊維長5〜700μm、平均繊維長50
〜150μmの微細化されたセラミック繊維が集合して
平均粒径1〜2mm、嵩密度0.1〜0.2g/cm3、締まり
性40%以上の粒状物を形成してなるセラミック繊維粒
状集合体。 - 【請求項2】 セラミック繊維がアルミノシリケート質
繊維である請求項1記載のセラミック繊維粒状集合体。 - 【請求項3】 繊維長5〜700μm、平均繊維長50
〜150μmの微細化されたセラミック繊維を撹拌式造
粒機に入れ、締まり性が40%以上の粒状物が形成され
るまで撹拌することを特徴とするセラミック繊維粒状集
合体の製造法。
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JP6250181A JP2893508B2 (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | セラミック繊維粒状集合体およびその製造法 |
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JPH0891954A JPH0891954A (ja) | 1996-04-09 |
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1994
- 1994-09-20 JP JP6250181A patent/JP2893508B2/ja not_active Expired - Fee Related
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