JP3157286B2

JP3157286B2 - 断熱性材料

Info

Publication number: JP3157286B2
Application number: JP18168892A
Authority: JP
Inventors: 文英大槻
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 1992-06-16
Filing date: 1992-06-16
Publication date: 2001-04-16
Anticipated expiration: 2016-04-16
Also published as: JPH05345380A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は断熱性及び強度的に優れ
た断熱性材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工業炉等の耐熱性断熱板のような
断熱性材料は、厚い繊維シートを作成した後、無機接着
剤を含浸して製造していた。

【０００３】しかしながら、このような厚い繊維シート
は繊維むらができやすく、均一なものを製造しにくいば
かりでなく、無機接着剤を繊維シート全体に亘って、均
一に含浸することは困難であった。しかも、乾燥時には
含浸した無機接着剤が、繊維シートの内部から表面に移
行するため、内部に存在する無機接着剤が少なくなり、
より均一な強度が得られなかった。

【０００４】そこで、繊維シートの内部をも無機接着剤
で満たすように、含浸を繰り返しても、十分に含浸でき
ず、無機接着剤の量は内部よりも表面に多くなり、強度
的にむらができるという問題は解決されなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は均一に強度の
ある、断熱性材料を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の断熱性材料１
は、主として無機繊維からなる複数の繊維シートが、主
に、無機粉体を含む無機接着剤によって接着された断熱
性材料１であり、該断熱性材料１は無機繊維を主体とす
る主繊維層２、２’と、繊維と無機粉体を含む無機接着
剤とが混じりあった混合層３、３’と、発泡性塗料を含
む発泡層５とを形成したものである。なお、無機粉体を
含む無機接着剤のみからなる接着剤層４が、主繊維層間
に形成されていると、耐熱性にも優れている。

【０００７】

【作用】本発明の断熱性材料１の製造方法の一例を示す
と次のようになる。(１)無機繊維を主体とする繊維シー
トを２枚以上作成する。(２)無機接着剤に無機粉体、必
要であれば水などを加えて無機粉体を含む無機接着剤
や、主として発泡用原料、着色顔料、エマルジョンから
なる発泡性塗料を調製する。(３)無機粉体を含む無機接
着剤或いは発泡性塗料をロールコーター、ナイフコータ
ー、カーテンコーターなどのコーターを用いて、繊維シ
ート上に塗布する。(４)塗布した無機粉体を含む無機接
着剤或いは発泡性塗料の上に、繊維シートを積層する。
(５)同様に、(３)、(４)の工程を繰り返し、所望の厚み
になるまで繊維シートを積層する。(６)必要に応じて加
圧する。(７)乾燥する。（８）必要に応じて、最外層の
繊維シートに発泡性塗料を塗布した後、乾燥する。

【０００８】このようにして得られる本発明の断熱性材
料１は、２枚以上の繊維シートが無機粉体を含む無機接
着剤および／または発泡性塗料によって接着され、しか
もコーターを用いて塗布しているため、無機粉体を含む
無機接着剤で接着されない、繊維を主体とする主繊維層
と、繊維と無機粉体を含む無機接着剤とが混じりあった
混合層と、発泡性塗料を含む発泡層５を形成している。
また、無機粉体を含む無機接着剤の量を多くしたり、粘
度を高くしたり、或いは無機粉体の粒径を大きくするこ
とにより、無機粉体を含む無機接着剤のみからなる接着
剤層４を形成することもできる。

【０００９】以下に、接着剤層４を形成した断熱性材料
１の断面図である図１（Ａ）、及び主繊維層間の拡大図
である図１（Ｂ）をもとにして説明する。

【００１０】本発明の断熱性材料１は１枚１枚の繊維シ
ートにむらがあったとしても、２枚以上の繊維シートを
積層しており、全体としては均一になるため、均一な強
度をもつ断熱性材料１である。また、混合層３、３’は
無機粉体を含む無機接着剤が繊維で補強された状態にあ
るので、断熱性材料１は優れた強度をもつ。

【００１１】また、接着剤層４は無機粉体を含む無機接
着剤のみからなる緻密な層であり、熱風、高温液体、炎
などに対して優れた遮蔽性を発揮するばかりでなく、優
れた曲げ強度も断熱性材料１に付与するため、接着剤層
４を形成するのがより好ましい。

【００１２】本発明の断熱性材料１は無機繊維を主体と
する主繊維層２、２’を有しているため、軽量で、柔軟
性があるだけでなく、外部から力が加わった際に緩衝材
の働きをするため、断熱性材料１に優れた耐衝撃性や耐
熱衝撃性を付与する。

【００１３】更に、断熱性材料１は発泡性塗料を含んだ
発泡層５を有しているため、より断熱性に優れており、
しかも繊維シートを構成するのが無機繊維であるため、
耐熱性にも優れている。

【００１４】本発明の繊維シートを主として構成する無
機繊維としては、シリカーアルミナ繊維、ガラス繊維、
アルミナ繊維、シリカ繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊
維、ロックウール、金属繊維など、耐熱性のある繊維を
１種類以上使用するのが好ましい。また、繊維シートを
湿式抄造法により得ると、無機繊維が均一に分散してい
るので、好ましい繊維シートであるが、乾式法によって
得た不織布状のもの又は織成、編成等により得られるも
のであっても構わない。

【００１５】なお、繊維シートを構成する繊維は無機繊
維ばかりでなく、メタ型、パラ型の芳香族繊維、ポリア
ミドイミド繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、芳
香族ポリエーテルアミド繊維、ポリベンツイミダゾール
繊維など耐熱性の有機繊維を混入しても良い。

【００１６】本発明の断熱性材料１は、無機粉体を含む
無機接着剤或いは発泡性塗料によって、繊維シートを接
着するが、無機粉体を含む無機接着剤のほとんど存在し
ない主繊維層２、２’を有しており、この層が緩衝材の
働きをするため、優れた耐衝撃性や耐熱衝撃性を有して
いる。そのため、断熱性材料１が耐衝撃性や耐熱衝撃性
を有するように、繊維シートの見掛密度は０.５g/cm³以
下が好ましく、見掛密度が０.０５g/cm³未満であると、
断熱性材料自身の形態安定性が悪くなるので、０.０５g
/cm³〜０.５g/cm³であるのが好ましい。

【００１７】また、混合層３、３’は０.１mm以上形成
させるのが好ましいため、繊維シートの厚さは０.２mm
以上あるのが好ましく、繊維シートの厚さが５mmを越え
ると、断熱性材料全体に比べて主繊維層２、２’の割合
が高くなり過ぎて、曲げ強度が低下するので、繊維シー
トの厚みは５mm以下が好ましい。

【００１８】本発明の接着剤層４は繊維シート同士を接
着すると共に、断熱性材料１に曲げ強度を付与する。な
お、本発明の断熱性材料１は高温下で使用し、耐熱性も
必要とされるため、無機粉体を含む無機接着剤を使用し
ており、無機粉体を含む無機接着剤は緻密で、炎等の遮
蔽性があるため、接着剤層４を形成することは好ましい
実施態様である。

【００１９】この接着剤層４を構成する無機接着剤とし
てシリカゾル、アルミナゾル、ジルコニアゾル、ケイ酸
塩、リン酸塩、或いはアルミナセメント、マグネシアセ
メント、ジルコニアセメント等のセメント類等を１種類
以上使用することを例示でき、無機粉体としてロウ石、
長石、マグネシア、ケイソウ土、シリカ、シリカアルミ
ナ、ムライト、アルミナ、水酸化アルミニウム、ジルコ
ン、ジルコニア、酸化チタン、酸化マグネシア、酸化カ
ルシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、シ
ラス、シラスバルーン、パーライト、ガラス、ガラスバ
ルーン、ドロマイト、カオリン、シャモット、雲母、コ
ージェライト、窒化ケイ素、窒化ホウ素、セピオライ
ト、アタパルジャイト、ベントナイト、ヘクトライト、
モンモリロナイト、スメクタイト、合成フッ素雲母、炭
化ケイ素、炭化ホウ素、金属系粉体、炭素系粉体を１種
類以上使用することを例示できるが、これらに限定され
るものではない。

【００２０】本発明に使用する無機粉体の粒径は繊維シ
ートの孔径によって異なるが、例えば、平均繊維径２〜
３μmの繊維からなる繊維シートの見掛密度が０.０５〜
０.５g/m³の場合には、無機粉体を含む無機接着剤が繊
維シート中に浸透して混合層３、３’を形成できるよう
に、粒径０.１〜１０μmの無機粉体を使用するのが好ま
しい。

【００２１】また、上記と同様の繊維シートの場合、無
機粉体を含む無機接着剤の粘度は１００〜５,０００cps
であるのが好ましい。無機粉体を含む無機接着剤の粘度
が５,０００cpsを越えると、繊維シート内に浸透しにく
く、混合層３、３’を形成しにくいため、曲げ強度が低
下してしまい、１００cps未満であると、無機粉体が均
一に分散できないため、繊維シートに均一に塗布するこ
とが困難となる。

【００２２】また、無機粉体を含む無機接着剤は強度を
付与するために、繊維シート１枚につき、乾燥重量で２
００g/m²以上塗布するのが好ましく、接着剤層４を形成
して炎、熱風を遮蔽するためには、３００g/m²以上塗布
するのがより好ましい。しかし、塗布量が多すぎると、
接着剤層４が厚くなりすぎて、ひび割れを生じやすくな
るため、乾燥重量で１,０００g/m²以下にするのが好ま
しい。

【００２３】本発明では上記のような、無機接着層４や
混合層３、３’以外に、発泡性塗料を含む発泡層５を形
成している。この発泡層５は、火災時など熱が加わった
際に、発泡性塗料が発泡するため、より断熱性に優れて
いるのはもちろんのこと、発泡性塗料は繊維と絡んでお
り、発泡した後に脱落しにくいため、断熱効果を長く持
続する。なお、発泡性塗料は最外層の繊維シートに含ま
れていても良いし、繊維シートに塗布した後に繊維シー
トを積層し、接着剤として使用しても良い。後者の場
合、繊維シート内で発泡するため、発泡性塗料に耐熱性
がなくても断熱層が形成され、耐久性が向上する。ま
た、発泡層５が２層以上形成されていると、相乗的によ
り優れた断熱性を示す。

【００２４】本発明に使用する発泡性塗料として、りん
酸アンモニウム、ポリりん酸アンモニウム、りん酸メラ
ミンなどの反応触媒と、でんぷん、デキストリン、砂糖
類、モノペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトー
ル、トリペンタエリスリトール、尿素、メラミン、メラ
ミン−ホルムアルデヒド、酢酸ビニル、ポリウレタン、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの炭素生成原料と、
りん酸アンモニウム、ポリりん酸アンモニウム、ジシア
ンジアミド、尿素、メラミン、グアニジン、塩化パラフ
ィン、イサノ油などの不燃性ガス発生原料からなる発泡
用原料と、着色原料、及びエマルジョンを混合したもの
を例示できるが、熱の作用により発泡するものであれば
良く、特に限定するものではない。

【００２５】本発明の断熱性材料１は繊維シートの積層
枚数に限定はなく、積層する繊維シートの数が多ければ
多いほど、均一な強度をもち、主繊維層２、２’が多く
なるため、より耐衝撃性や耐熱衝撃性に優れたものとな
る。また、各繊維シートの構成繊維が同じである必要は
なく、耐熱温度に勾配或いは差をつけた繊維シートを積
層しても良い。

【００２６】以下に本発明の実施例を記載するが、本発
明は以下の実施例に限定されるものではない。

【００２７】

【実施例】

（実施例１）シリカ−アルミナ繊維（繊維径２〜３μ
m）を湿式抄造法によりウエブ化し、２％アクリルエマ
ルジョンで結合した、目付９０g/m²、厚さ０.５mm、見
掛密度０.１８g/cm³の繊維シートを得た。

【００２８】次に、下記に示す配合により作成した粘度
１,０００cpsの無機粉体を含む無機接着剤を、繊維シー
ト上にロールコーターにより乾燥重量で４７０g/m²とな
るように塗布し、この塗布面に他の繊維シートを積層し
た。同様に、順次、無機粉体を含む無機接着剤を塗布し
た後に、繊維シートを積層することを繰り返して、６枚
の繊維シートを積層した後、１０kg/cm²で圧着、乾燥し
て目付２,８９０g/m²、厚さ４.０mm、見掛密度０.７２g
/cm³の積層体を得た。なお、接着剤層４は平均０.２mm
厚、主繊維層２、２’は平均０.２mm厚であった。

【００２９】（無機粉体を含む無機接着剤の配合）アルミナ粉末（粒径：３μm）：３２重量％シリカ粉末（粒径：２μm）：１６重量％コロイダルシリカ（濃度：３０％）：３９重量％セピオライト：６.５重量％水：６.５重量％

【００３０】次に、この積層体の最外層の繊維シート
に、下記のＡ液及びＢ液を配合し、高速撹拌して得た発
泡性塗料を、乾燥重量で１,０００g/m²になるように塗
布した後、１２０℃で１０分間乾燥して、本発明の断熱
性材料１を得た。

【００３１】（Ａ液）モノアンモニウムフォスフェート：５６重量部ジシアンジアミド：１０重量部ペンタエクトリット：２２重量部酸化チタン：１２重量部水：４４重量部（Ｂ液）塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体ラテックス（濃度５０％）：３７.５重量部ジオクチルフタレート（濃度５０％）：１２.５重量部メトセル、５０CP（濃度５％）：２.５重量部

【００３２】（実施例２）実施例１と全く同様にして得
た積層体の最外層に、実施例１と同じ発泡性塗料を乾燥
重量で１,０００g/m²となるように塗布した後、目付２
００g/m²、厚さ１.１mm、見掛密度０.１８g/cm³の実施
例１と同様の繊維シートを、発泡性塗料を塗布した面に
積層した。その後、１０kg/cm²で圧着、１２０℃で１０
分間乾燥して、本発明の断熱性材料１を得た。

【００３３】（比較例）実施例１と全く同様にして得ら
れた、発泡性塗料を塗布していない積層体を断熱性材料
とした。

【００３４】（参考例）シリカ−アルミナ繊維（繊維径
２〜３μm）を湿式抄造法によりウエブ化し、２％アク
リルエマルジョン及び５％コロイダルシリカで結合し
た、目付１６００g/m²、厚さ５.５mm、見掛密度０.２９
g/cm³の繊維シートを得た。この繊維シートにコロイダ
ルシリカを乾燥重量で２００g/m²となるように付着させ
た後、乾燥し、目付１,８００g/m²、厚さ５.５mm、見掛
密度０.３３g/cm³の無機体を得た。次に、この無機体に
対して、実施例１と同じ無機粉体を含む無機接着剤を、
乾燥重量で１,２００g/m²となるように塗布した後、乾
燥し、目付３,０００g/m²、厚さ５.７mm、見掛密度０.
５３g/cm³のものを得て、断熱性材料とした。

【００３５】（断熱性試験）実施例１、２、比較例、及
び参考例の断熱性材料１を、１００（mm）×１００（m
m）に切断した後、１００（mm）×１５０（mm）の開口
を有する電気炉の開口部に固定して、８００℃で３０分
加熱した。その後、断熱性材料１に熱電対を接触させる
ことにより断熱性材料１の裏面温度を測定した。この結
果、断熱性材料１の裏面温度は実施例１が２００℃で、
実施例２が８０℃で、比較例が３５０℃で、参考例が３
４０℃あった。このように、本発明の断熱性材料は断熱
性に優れていることがわかる。

【００３６】

【発明の効果】本発明の断熱性材料は繊維シートを多数
積層したものであるため、均一な強度を有しており、し
かも主繊維層が緩衝材の働きをするため、外力が作用し
ても優れた耐衝撃性、耐熱衝撃性を有している。

【００３７】本発明の断熱性材料は発泡性塗料を含む発
泡層を形成しているため、断熱性に優れており、しかも
無機繊維、無機接着剤、無機粉体を主体として構成して
いるので、耐熱性にも優れている。

【００３８】主繊維層の間に無機粉体を含む無機接着剤
のみからなる接着剤層を形成すると、接着剤層は緻密で
あるため、炎等の遮蔽性があり、耐熱性にも優れてい
る。

【００３９】このように、本発明の断熱性材料は優れた
断熱性と均一な強度を有しているので、工業炉用断熱板
としてはもちろんのこと、耐火ドア、耐火壁、加熱機器
内の断熱性絶縁材、ガスケット、摩擦材、電気機器内の
断熱性絶縁材、炉床板など様々な用途に使用できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）本発明の断熱性材料の断面図（Ｂ）（Ａ）におけるＣ−Ｃ’部分の拡大図

【符号の説明】

１断熱性材料２主繊維層２’ 主繊維層３混合層３’ 混合層４接着剤層５発泡層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主として無機繊維からなる複数の繊維シ
ートが、主に、無機粉体を含む無機接着剤によって接着
された断熱性材料１であり、該断熱性材料１は無機繊維
を主体とする主繊維層２、２’と、繊維と無機粉体を含
む無機接着剤とが混じりあった混合層３、３’と、発泡
性塗料を含む発泡層５とを形成していることを特徴とす
る断熱性材料。
【請求項２】無機粉体を含む無機接着剤のみからなる
接着剤層４が、主繊維層間に形成されていることを特徴
とする請求項１記載の断熱性材料。