JP4133197B2 - 無機バインダー及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、強固な密着性を有するとともに耐水性と耐熱性に優れ、自動車製造、不燃処理剤等の分野に応用することができる2液タイプの酸性の無機バインダー及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開昭52−112622号公報
【特許文献2】
特開平10−225640号公報
例えば、従来、自動車のエンジン周りのフードとしてはグラスウールをフェノール樹脂で成形し加熱硬化したもの等が用いられており、また自動車の成形天井のクッション材としてもパルプ、粗毛等をフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂で加熱圧着したもの等が使用されている。このように、従来、バインダーとしてフェノール樹脂等の有機バインダーが用いられている例が多い。
【0003】
一方、無機バインダーとしては、上記特許文献1に記載されているようなリン酸または水可溶性金属リン酸塩溶液とポリアミンとの活性処理した金属の酸化物を混合攪拌して変性リン酸化合物または変性リン酸塩溶液を得、然る後アルカリ金属ケイ酸塩水溶液を混合して得た無機質組成物にコロイダルシリカを混合して得られる自硬性無機質組成物がある。この文献には、コロイダルシリカを混合することによって、耐水性が向上することが記載されている。
【0004】
また、上記特許文献2には、光触媒粒子を水ガラス・コロイダルシリカ・ポリオルガノシロキサン等のケイ素化合物、リン酸塩、セメント等の無機系結着剤を介して基体上に接着して光触媒体を作る技術が記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フェノール樹脂等の有機バインダーで成形した前記フードやクッション材等は熱に弱く、高温では焦げたり変形してしまう。また、フェノール樹脂等の有機バインダーの発する気体(臭い)は人体に有害であるため、工場内に大きな脱臭装置を設けなければならず、設備投資にコストがかかっていた。
【0006】
一方、無機バインダーは一般に熱には強く、また水性であるため有害な臭いを発することもないので防臭装置も必要ない。しかし、無機バインダーに強固な密着性を持たせるには成分の混合比の制御が難しく、また一般に乾燥固化後の耐水性が乏しいという問題点があった。さらに、上記特許文献1及び特許文献2に記載されているように、従来の多くの無機バインダーがアルカリ性であり、光触媒等の酸性触媒を基体上に接着して光触媒体を作る際に反応してゲル化したりするため、酸性の無機バインダーが望まれていた。さらに、アルカリに弱い植物繊維の成形・接着を行うためにも強固な密着性を有する酸性の無機バインダーが求められていた。さらに、カオリナイトを加熱処理して得られるメタカオリンは各種の水溶性アルカリケイ酸塩を添加することで硬化することは知られているが、酸性の添加剤で硬化させて耐水性に優れたものはこれまで知られていなかった。
【0007】
そこで、本発明は、耐水性と耐熱性に優れ、強固な密着性を得るための成分制御が容易な酸性の無機バインダー及びその製造方法の提供を課題とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明にかかる無機バインダーは、リン酸アルミニウムと、該リン酸アルミニウムに添加して反応固化させるための、カオリンを加熱処理して得たメタカオリンとからなるものである。
【0009】
カオリン(鉱物名カオリナイト)を約400℃〜約800℃で加熱処理することによって、反応性に富むメタカオリンとなる。このメタカオリンをリン酸アルミニウムと溶液中で反応させると、次第に粘性が高くなってやがて均一固化する。固化させるための成分比は、リン酸アルミニウム/メタカオリンの比率が約2.0以下であれば良い。このように、カオリンを加熱処理して得られる反応性に富むメタカオリンとすることによって、リン酸アルミニウムと反応して耐水性、耐熱性に優れた皮膜が得られる、強固な密着性を得るための成分制御が容易な、2液タイプの無機バインダーとなる。
【0010】
請求項2の発明にかかる無機バインダーは、第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合して反応させて得た安定溶液と、該安定溶液に添加して反応固化させるための、カオリンを加熱処理して得たメタカオリンとからなるものである。
【0011】
第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合して反応させると安定な溶液が得られる。このときの成分比は、第一リン酸アルミニウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0の範囲内が好ましいが、この比が約1.0を超える場合には範囲内であっても不安定な反応速度の速い混合溶液が得られる。反応が完了して得られる安定溶液にメタカオリンを添加すると均一固化して、耐水性・耐熱性に優れた皮膜を得ることができる。このときの混合比は、安定溶液/メタカオリンが3.5以下であれば良い。
【0012】
このようにして、耐水性と耐熱性に優れ、強固な密着性を得るための成分制御が容易な、安定溶液とメタカオリンとからなる2液タイプの無機バインダーとなる。
【0013】
請求項3の発明にかかる無機バインダーは、第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合して反応させた安定溶液に、水溶性ケイ酸リチウムと酸性コロイダルシリカを混合した溶液を添加して反応させた反応溶液と、該反応溶液に添加して反応固化させるための、カオリンを加熱処理して得たメタカオリンとからなるものである。
【0014】
上述の如く、第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合して反応させると安定な溶液が得られる。一方、水溶性ケイ酸リチウムと酸性コロイダルシリカを混合すると、混合比に関わらず安定した溶液が得られる。この溶液を前記溶液に添加して反応させると、乾燥したときに非常に耐水性に優れた皮膜となる反応溶液を得ることができる。この反応溶液は約12時間程度放置すると反応してゲル化してしまうので、無機バインダーとして使用する時を見計らって作製しなければならない。この反応溶液にメタカオリンを添加して反応させると、均一固化して非常に耐水性に優れ、耐熱性にも優れた皮膜を得ることができる。このときの混合比は、反応溶液/メタカオリンが3.5以下であれば良い。
【0015】
このようにして、非常に耐水性に優れ、耐熱性にも優れ、強固な密着性を得るための制御が容易な、反応溶液とメタカオリンとからなる2液タイプの無機バインダーとなる。
【0016】
請求項4の発明にかかる無機バインダーは、請求項3の構成において、前記酸性コロイダルシリカのシリカゾルの粒子径が約10nm〜約20nmで、前記第一リン酸アルミニウムと前記酸性コロイダルシリカの混合比が第一リン酸アルミニウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0で、前記水溶性ケイ酸リチウムと前記酸性コロイダルシリカの混合比が水溶性ケイ酸リチウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0で、前者の混合溶液と後者の混合溶液の混合比が第一リン酸アルミニウム・酸性コロイダルシリカ/水溶性ケイ酸リチウム・酸性コロイダルシリカ=約2.0〜約1.0で、無機バインダーとしての使用時におけるこの混合溶液と前記メタカオリンの混合比が混合溶液/メタカオリン≦約3.5で、前記カオリンを加熱処理して前記メタカオリンを得る際の処理温度が約400℃〜約800℃であるものである。
【0017】
酸性コロイダルシリカのシリカゾルの粒子径が約10nm〜約20nmと微細であることによって、電気二重層が形成され、水中で安定分散する。そして、それぞれの混合溶液の混合比は、第一リン酸アルミニウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0では、比率約1.0のときは安定であるが、比率約2.0は限界値であり、不安定で短時間で反応が進行する。これに対して、比率約1.0では安定であるが故に反応の進行が遅く、約2〜3日を要する。いずれにせよ、この混合溶液の反応が完了してから水溶性ケイ酸リチウムと酸性コロイダルシリカの混合溶液を添加しなければならない。
【0018】
また、水溶性ケイ酸リチウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0、第一リン酸アルミニウム・酸性コロイダルシリカ/水溶性ケイ酸リチウム・酸性コロイダルシリカ=約2.0〜約1.0、のときが最も安定に均一分散する。また、カオリンを加熱処理してメタカオリンを得る際の処理温度は約400℃〜約800℃の範囲内が確実である。
【0019】
そして、無機バインダーとして使用する際の、第一リン酸アルミニウム・酸性コロイダルシリカ・水溶性ケイ酸リチウムの混合溶液とメタカオリンとの混合比は、混合溶液/メタカオリン≦約3.5のときが完全に均一固化する。
【0020】
このように粒子径と各混合比と処理温度の範囲を定めることによって、反応がスムースに進行して、強固な密着性と非常に優れた耐水性と優れた耐熱性とが確実に得られる2液タイプの無機バインダーとなる。
【0021】
請求項5の発明にかかる無機バインダーの製造方法は、第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合して反応させ安定溶液を得る工程と、前記安定溶液に添加して反応固化させるためにカオリンを加熱処理してメタカオリンとする工程とを具備するものである。
【0022】
前述の如く、カオリンを約400℃〜約800℃で加熱処理することによって、反応性に富むメタカオリンとなる。また、第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合して反応させると反応完了後に安定な溶液が得られる。このときの成分比は、第一リン酸アルミニウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0の範囲内が好ましいが、この比が約1.0を超えると範囲内でも不安定で反応速度の速い溶液が得られる。反応が完了して安定した溶液にメタカオリンを添加すると均一固化して、耐水性・耐熱性に優れた皮膜を得ることができる。このときの混合比は、安定溶液/メタカオリンが3.5以下であれば良い。
【0023】
このようにして、耐水性と耐熱性に優れ、強固な密着性を得るための成分制御が容易な、安定溶液とメタカオリンとからなる2液タイプの無機バインダーの製造方法となる。
【0024】
請求項6の発明にかかる無機バインダーの製造方法は、請求項5の構成において、前記安定溶液を得る工程と、前記メタカオリンとする工程の間に、前記安定溶液に水溶性ケイ酸リチウムと酸性コロイダルシリカを混合した溶液を添加して反応させ反応溶液を得る工程を追加したものである。
【0025】
上述の如く、第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合すると混合溶液が反応して安定溶液が得られる。一方、水溶性ケイ酸リチウムと酸性コロイダルシリカを混合すると、混合比に関わらず安定した溶液が得られる。この溶液を前記安定溶液に添加して反応させると、乾燥したときに非常に耐水性に優れた皮膜となる反応溶液を得ることができる。この反応溶液は約12時間程度放置すると反応してゲル化してしまうので、無機バインダーとして使用する時を見計らって作製しなければならない。この反応溶液にメタカオリンを添加して反応させると、均一固化して非常に耐水性に優れ、耐熱性にも優れた皮膜を得ることができる。このときの混合比は、反応溶液/メタカオリンが3.5以下であれば良い。
【0026】
このようにして、非常に耐水性に優れ、耐熱性にも優れ、強固な密着性を得るための成分制御が容易な、反応溶液とメタカオリンとからなる2液タイプの無機バインダーの製造方法となる。
【0027】
請求項7の発明にかかる無機バインダーの製造方法は、請求項6の構成において、前記酸性コロイダルシリカのシリカゾルの粒子径が約10nm〜約20nmで、前記第一リン酸アルミニウムと前記酸性コロイダルシリカの混合比が第一リン酸アルミニウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0で、前記水溶性ケイ酸リチウムと前記酸性コロイダルシリカの混合比が水溶性ケイ酸リチウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0で、前者の混合溶液と後者の混合溶液の混合比が第一リン酸アルミニウム・酸性コロイダルシリカ/水溶性ケイ酸リチウム・酸性コロイダルシリカ=約2.0〜約1.0で、この混合溶液に添加して反応固化させるために前記カオリンを加熱処理して前記メタカオリンを得る際の処理温度が約400℃〜約800℃であるものである。
【0028】
酸性コロイダルシリカのシリカゾルの粒子径が約10nm〜約20nmと微細であることによって、電気二重層が形成され、水中で安定分散する。そして、それぞれの混合溶液の混合比は、第一リン酸アルミニウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0では、比率約1.0のときは安定であるが、比率約2.0は限界値であり、不安定で短時間で反応が進行する。これに対して、比率約1.0では安定であるが故に反応の進行が遅く、約2〜3日を要する。いずれにせよ、この混合溶液の反応が完了してから水溶性ケイ酸リチウムと酸性コロイダルシリカの混合溶液を添加しなければならない。
【0029】
また、水溶性ケイ酸リチウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0、第一リン酸アルミニウム・酸性コロイダルシリカ/水溶性ケイ酸リチウム・酸性コロイダルシリカ=約2.0〜約1.0、のときが最も安定に均一分散する。また、カオリンを加熱処理してメタカオリンを得る際の処理温度は約400℃〜約800℃の範囲内が確実である。
【0030】
そして、無機バインダーとして使用する際の、第一リン酸アルミニウム・酸性コロイダルシリカ・水溶性ケイ酸リチウムの混合溶液とメタカオリンとの混合比は、混合溶液/メタカオリン≦約3.5のときが完全に均一固化する。
【0031】
このように粒子径と各混合比と処理温度の範囲を定めることによって、反応がスムースに進行して、強固な密着性と非常に優れた耐水性と優れた耐熱性とが確実に得られる2液タイプの無機バインダーの製造方法となる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0033】
まず、本発明の実施の形態における無機バインダーの製造方法の一例について説明する。第一リン酸アルミニウムとして50%の溶液を用い、酸性コロイダルシリカとしてシリカゾルの粒子径が約10nm〜約20nmでpH=2〜4のものを用いて、第一リン酸アルミニウム/酸性コロイダルシリカ=1.6で混合反応させた溶液(混合比が1.6であるから不安定で反応は比較的速く進行する。)Iに、水溶性ケイ酸リチウム/酸性コロイダルシリカ=2.0で混合した溶液IIを添加すると、上述したように耐水性を向上させることができる。溶液I/溶液II=1.25で溶液Iに溶液IIを滴定すると、メタカオリンとの反応性を有しながら耐水性に優れた溶液を製造できる。この溶液はpH=2〜5であり、約12時間放置後にゲル化するので、無機バインダーとして使用する時を見計らって作製しなければならない。一方、メタカオリンはカオリナイト(カオリン)を約700℃で加熱処理して製造した。カオリナイトを熱処理によってメタカオリンに変化させる化学式は、次式(1)で表される。
【0034】
【化1】
Al2O32SiO22H2O → Al2O32SiO2 + 2H2O ……(1)
【0035】
(I+II)混合溶液とメタカオリンの反応は全ての範囲で起こるが、溶液の固定(完全に均一な固化)には(I+II)混合溶液/メタカオリン≦3.5であることが必要になる。この比率が3.5を超える場合には、メタカオリンと反応できなかった溶液が分離して均一な反応ができない。(I+II)混合溶液/メタカオリンを3.5以下の混合比で混合することによって両者が完全に均一に固化して、強固な密着性と非常に優れた耐水性と優れた耐熱性とが確実に得られる皮膜・塗膜・接着層・ブロック・成形体等になる。
【0036】
このようにして、本実施の形態においては、強固な密着性と非常に優れた耐水性と優れた耐熱性とが確実に得られる、(I+II)混合溶液とメタカオリンとからなる2液タイプの無機バインダーが製造される。
【0037】
次に、その他の例について説明する。第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合比1.0または2.0で作製した溶液(A)に、ケイ酸リチウムと酸性コロイダルシリカを混合比1.0または2.0で作製した溶液(B)を添加すると、耐水性に優れた反応溶液を得ることができる。そのときの比率は第一リン酸アルミニウム・酸性コロイダルシリカ/ケイ酸リチウム・酸性コロイダルシリカ=2.0〜1.0である。その例を[表1]に示す。
【0038】
【表1】
【0039】
混合比2.0で作製した溶液A(「ST/0.5」の場合)は不安定で短時間で反応が進行して安定溶液となる。これに対して、混合比1.0で作製した溶液A(「ST/1.0」の場合)は安定であるが故に反応の進行が遅く、約2〜3日を要する。いずれにせよ、溶液Aの反応が完全に終了してから溶液B(「ST/0.5」の場合はケイ酸リチウムと酸性コロイダルシリカの混合比が2.0、「ST/1.0」の場合は混合比が1.0)を添加する。ここでは、[表1]に示されるように、「ST/0.5」の場合も「ST/1.0」の場合も溶液A/溶液Bの混合比1.25としている。
【0040】
一方、カオリナイト(カオリン)を約700℃で加熱処理してメタカオリンを製造した。このようにして、(溶液A+溶液B)の混合溶液とメタカオリンとからなる2液タイプの無機バインダーが製造される。ここで、この無機バインダーを使用する際の2液の混合比を変化させて、硬化後の硬さを比較した。両者が完全に均一に固化するのは(溶液A+溶液B)/メタカオリン≦3.5のときであるので、この範囲内で混合比を変化させた。(溶液A+溶液B)の混合溶液としては「ST/0.5」の成分比のものを使用した。結果を[表2]に示す。
【0041】
【表2】
【0042】
[表2]に示されるように、(溶液A+溶液B)/メタカオリンの混合比を実施例1〜実施例5の5種類に変化させた。(溶液A+溶液B)の重量は40に固定して、メタカオリンの割合を次第に増やしていった。実施例1では混合比3.3と(溶液A+溶液B)の割合が大きく、限界値の3.5に近いが、硬化硬さは「軟」であり、比較的軟らかい固化物が得られた。実施例2では混合比は2.5、実施例3では2.0、実施例4では1.7と次第にメタカオリンの量を増やしていったが、この範囲内では硬化硬さは「中」であり、中程度の硬さの固化物が得られた。そして、実施例5では混合比1.4としてかなりメタカオリンの量を多くしたところ、硬化硬さは「硬」であり、比較的硬い固化物が得られることが分かった。
【0043】
このように、メタカオリンの割合を大きくするほど2液タイプの無機バインダーは硬く固化することが明らかになった。但し、これらの硬化硬さは密閉容器中で試験したときのものであり、開放雰囲気中では実施例1の固化物も乾燥してより硬くなるので、実施例1〜実施例5の硬化硬さの差はより縮まって、実施例1の混合比でも十分に実用に耐え得るものと思われる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明にかかる無機バインダーは、リン酸アルミニウムと、該リン酸アルミニウムに添加して反応固化させるための、カオリンを加熱処理して得たメタカオリンとからなるものである。
【0045】
カオリン(鉱物名カオリナイト)を約400℃〜約800℃で加熱処理することによって、反応性に富むメタカオリンとなる。このメタカオリンをリン酸アルミニウムと溶液中で反応させると、次第に粘性が高くなってやがて均一固化する。固化させるための成分比は、リン酸アルミニウム/メタカオリンの比率が約2.0以下であれば良い。このように、カオリンを加熱処理して得られる反応性に富むメタカオリンとすることによって、リン酸アルミニウムと反応して耐水性、耐熱性に優れた皮膜が得られる、強固な密着性を得るための成分制御が容易な、2液タイプの無機バインダーとなる。
【0046】
請求項2の発明にかかる無機バインダーは、第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合して反応させて得た安定溶液と、該安定溶液に添加して反応固化させるための、カオリンを加熱処理して得たメタカオリンとからなるものである。
【0047】
第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合して反応させると安定な溶液が得られる。このときの成分比は、第一リン酸アルミニウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0の範囲内が好ましいが、この比が約1.0を超える場合には範囲内であっても不安定な反応速度の速い混合溶液が得られる。反応が完了して得られる安定溶液にメタカオリンを添加すると均一固化して、耐水性・耐熱性に優れた皮膜を得ることができる。このときの混合比は、安定溶液/メタカオリンが3.5以下であれば良い。
【0048】
このようにして、耐水性と耐熱性に優れ、強固な密着性を得るための成分制御が容易な、安定溶液とメタカオリンとからなる2液タイプの無機バインダーとなる。
【0049】
請求項3の発明にかかる無機バインダーは、第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合して反応させた安定溶液に、水溶性ケイ酸リチウムと酸性コロイダルシリカを混合した溶液を添加して反応させた反応溶液と、該反応溶液に添加して反応固化させるための、カオリンを加熱処理して得たメタカオリンとからなるものである。
【0050】
上述の如く、第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合して反応させると安定な溶液が得られる。一方、水溶性ケイ酸リチウムと酸性コロイダルシリカを混合すると、混合比に関わらず安定した溶液が得られる。この溶液を前記溶液に添加して反応させると、乾燥したときに非常に耐水性に優れた皮膜となる反応溶液を得ることができる。この反応溶液は約12時間程度放置すると反応してゲル化してしまうので、無機バインダーとして使用する時を見計らって作製しなければならない。この反応溶液にメタカオリンを添加して反応させると、均一固化して非常に耐水性に優れ、耐熱性にも優れた皮膜を得ることができる。このときの混合比は、反応溶液/メタカオリンが3.5以下であれば良い。
【0051】
このようにして、非常に耐水性に優れ、耐熱性にも優れ、強固な密着性を得るための制御が容易な、反応溶液とメタカオリンとからなる2液タイプの無機バインダーとなる。
【0052】
請求項4の発明にかかる無機バインダーは、請求項3の構成において、前記酸性コロイダルシリカのシリカゾルの粒子径が約10nm〜約20nmで、前記第一リン酸アルミニウムと前記酸性コロイダルシリカの混合比が第一リン酸アルミニウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0で、前記水溶性ケイ酸リチウムと前記酸性コロイダルシリカの混合比が水溶性ケイ酸リチウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0で、前者の混合溶液と後者の混合溶液の混合比が第一リン酸アルミニウム・酸性コロイダルシリカ/水溶性ケイ酸リチウム・酸性コロイダルシリカ=約2.0〜約1.0で、無機バインダーとしての使用時におけるこの混合溶液と前記メタカオリンの混合比が混合溶液/メタカオリン≦約3.5で、前記カオリンを加熱処理して前記メタカオリンを得る際の処理温度が約400℃〜約800℃であるものである。
【0053】
酸性コロイダルシリカのシリカゾルの粒子径が約10nm〜約20nmと微細であることによって、電気二重層が形成され、水中で安定分散する。そして、それぞれの混合溶液の混合比は、第一リン酸アルミニウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0では、比率約1.0のときは安定であるが、比率約2.0は限界値であり、不安定で短時間で反応が進行する。これに対して、比率約1.0では安定であるが故に反応の進行が遅く、約2〜3日を要する。いずれにせよ、この混合溶液の反応が完了してから水溶性ケイ酸リチウムと酸性コロイダルシリカの混合溶液を添加しなければならない。
【0054】
また、水溶性ケイ酸リチウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0、第一リン酸アルミニウム・酸性コロイダルシリカ/水溶性ケイ酸リチウム・酸性コロイダルシリカ=約2.0〜約1.0、のときが最も安定に均一分散する。また、カオリンを加熱処理してメタカオリンを得る際の処理温度は約400℃〜約800℃の範囲内が確実である。
【0055】
そして、無機バインダーとして使用する際の、第一リン酸アルミニウム・酸性コロイダルシリカ・水溶性ケイ酸リチウムの混合溶液とメタカオリンとの混合比は、混合溶液/メタカオリン≦約3.5のときが完全に均一固化する。
【0056】
請求項3に記載の効果に加えて、このように粒子径と各混合比と処理温度の範囲を定めることによって、反応がスムースに進行して、強固な密着性と非常に優れた耐水性と優れた耐熱性とが確実に得られる2液タイプの無機バインダーとなる。
【0057】
請求項5の発明にかかる無機バインダーの製造方法は、第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合して反応させ安定溶液を得る工程と、前記安定溶液に添加して反応固化させるためにカオリンを加熱処理してメタカオリンとする工程とを具備するものである。
【0058】
前述の如く、カオリンを約400℃〜約800℃で加熱処理することによって、反応性に富むメタカオリンとなる。また、第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合して反応させると反応完了後に安定な溶液が得られる。このときの成分比は、第一リン酸アルミニウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0の範囲内が好ましいが、この比が約1.0を超えると範囲内でも不安定で反応速度の速い溶液が得られる。反応が完了して安定した溶液にメタカオリンを添加すると均一固化して、耐水性・耐熱性に優れた皮膜を得ることができる。このときの混合比は、安定溶液/メタカオリンが3.5以下であれば良い。
【0059】
このようにして、耐水性と耐熱性に優れ、強固な密着性を得るための成分制御が容易な、安定溶液とメタカオリンとからなる2液タイプの無機バインダーの製造方法となる。
【0060】
請求項6の発明にかかる無機バインダーの製造方法は、請求項5の構成において、前記安定溶液を得る工程と、前記メタカオリンとする工程の間に、前記安定溶液に水溶性ケイ酸リチウムと酸性コロイダルシリカを混合した溶液を添加して反応させ反応溶液を得る工程を追加したものである。
【0061】
上述の如く、第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合すると混合溶液が反応して安定溶液が得られる。一方、水溶性ケイ酸リチウムと酸性コロイダルシリカを混合すると、混合比に関わらず安定した溶液が得られる。この溶液を前記安定溶液に添加して反応させると、請求項5に記載の効果に加えて、乾燥したときに非常に耐水性に優れた皮膜となる反応溶液を得ることができる。この反応溶液は約12時間程度放置すると反応してゲル化してしまうので、無機バインダーとして使用する時を見計らって作製しなければならない。この反応溶液にメタカオリンを添加して反応させると、均一固化して非常に耐水性に優れ、耐熱性にも優れた皮膜を得ることができる。このときの混合比は、反応溶液/メタカオリンが3.5以下であれば良い。
【0062】
このようにして、非常に耐水性に優れ、耐熱性にも優れ、強固な密着性を得るための成分制御が容易な、反応溶液とメタカオリンとからなる2液タイプの無機バインダーの製造方法となる。
【0063】
請求項7の発明にかかる無機バインダーの製造方法は、請求項6の構成において、前記酸性コロイダルシリカのシリカゾルの粒子径が約10nm〜約20nmで、前記第一リン酸アルミニウムと前記酸性コロイダルシリカの混合比が第一リン酸アルミニウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0で、前記水溶性ケイ酸リチウムと前記酸性コロイダルシリカの混合比が水溶性ケイ酸リチウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0で、前者の混合溶液と後者の混合溶液の混合比が第一リン酸アルミニウム・酸性コロイダルシリカ/水溶性ケイ酸リチウム・酸性コロイダルシリカ=約2.0〜約1.0で、この混合溶液に添加して反応固化させるために前記カオリンを加熱処理して前記メタカオリンを得る際の処理温度が約400℃〜約800℃であるものである。
【0064】
酸性コロイダルシリカのシリカゾルの粒子径が約10nm〜約20nmと微細であることによって、電気二重層が形成され、水中で安定分散する。そして、それぞれの混合溶液の混合比は、第一リン酸アルミニウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0では、比率約1.0のときは安定であるが、比率約2.0は限界値であり、不安定で短時間で反応が進行する。これに対して、比率約1.0では安定であるが故に反応の進行が遅く、約2〜3日を要する。いずれにせよ、この混合溶液の反応が完了してから水溶性ケイ酸リチウムと酸性コロイダルシリカの混合溶液を添加しなければならない。
【0065】
また、水溶性ケイ酸リチウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0、第一リン酸アルミニウム・酸性コロイダルシリカ/水溶性ケイ酸リチウム・酸性コロイダルシリカ=約2.0〜約1.0、のときが最も安定に均一分散する。また、カオリンを加熱処理してメタカオリンを得る際の処理温度は約400℃〜約800℃の範囲内が確実である。
【0066】
そして、無機バインダーとして使用する際の、第一リン酸アルミニウム・酸性コロイダルシリカ・水溶性ケイ酸リチウムの混合溶液とメタカオリンとの混合比は、混合溶液/メタカオリン≦約3.5のときが完全に均一固化する。
【0067】
請求項6に記載の効果に加えて、このように粒子径と各混合比と処理温度の範囲を定めることによって、反応がスムースに進行して、強固な密着性と非常に優れた耐水性と優れた耐熱性とが確実に得られる2液タイプの無機バインダーの製造方法となる。
Claims (7)
- リン酸アルミニウムと、該リン酸アルミニウムに添加して反応固化させるための、カオリンを加熱処理して得たメタカオリンとからなることを特徴とする無機バインダー。
- 第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合して反応させて得た安定溶液と、該安定溶液に添加して反応固化させるための、カオリンを加熱処理して得たメタカオリンとからなることを特徴とする無機バインダー。
- 第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合して反応させて得た安定溶液に、水溶性ケイ酸リチウムと酸性コロイダルシリカを混合した溶液を添加して反応させた反応溶液と、該反応溶液に添加して反応固化させるための、カオリンを加熱処理して得たメタカオリンとからなることを特徴とする無機バインダー。
- 前記酸性コロイダルシリカのシリカゾルの粒子径が約10nm〜約20nmで、
前記第一リン酸アルミニウムと前記酸性コロイダルシリカの混合比が第一リン酸アルミニウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0で、
前記水溶性ケイ酸リチウムと前記酸性コロイダルシリカの混合比が水溶性ケイ酸リチウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0で、
前者の混合溶液と後者の混合溶液の混合比が第一リン酸アルミニウム・酸性コロイダルシリカ/水溶性ケイ酸リチウム・酸性コロイダルシリカ=約2.0〜約1.0で、
無機バインダーとしての使用時におけるこの混合溶液と前記メタカオリンの混合比が混合溶液/メタカオリン≦約3.5で、
前記カオリンを加熱処理して前記メタカオリンを得る際の処理温度が約400℃〜約800℃であることを特徴とする請求項3に記載の無機バインダー。 - 第一リン酸アルミニウムと酸性コロイダルシリカを混合して反応させ安定溶液を得る工程と、
前記安定溶液に添加して反応固化させるためにカオリンを加熱処理してメタカオリンとする工程と
を具備することを特徴とする無機バインダーの製造方法。 - 前記安定溶液を得る工程と、前記メタカオリンとする工程の間に、
前記安定溶液に水溶性ケイ酸リチウムと酸性コロイダルシリカを混合した溶液を添加して反応させ反応溶液を得る工程を追加したことを特徴とする請求項5に記載の無機バインダーの製造方法。 - 前記酸性コロイダルシリカのシリカゾルの粒子径が約10nm〜約20nmで、
前記第一リン酸アルミニウムと前記酸性コロイダルシリカの混合比が第一リン酸アルミニウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0で、
前記水溶性ケイ酸リチウムと前記酸性コロイダルシリカの混合比が水溶性ケイ酸リチウム/酸性コロイダルシリカ=約1.0〜約2.0で、
前者の混合溶液と後者の混合溶液の混合比が第一リン酸アルミニウム・酸性コロイダルシリカ/水溶性ケイ酸リチウム・酸性コロイダルシリカ=約2.0〜約1.0で、
この混合溶液に添加して反応固化させるために前記カオリンを加熱処理して前記メタカオリンを得る際の処理温度が約400℃〜約800℃であることを特徴とする請求項6に記載の無機バインダーの製造方法。
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