JPH01183445A

JPH01183445A - 構造部材及びその製造法

Info

Publication number: JPH01183445A
Application number: JP518888A
Authority: JP
Inventors: Junya Kobayashi; 潤也小林; Haruo Nagafune; 長船　晴夫
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-01-13
Filing date: 1988-01-13
Publication date: 1989-07-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】良友上Δ机且分」本発明は断熱材、吸音材として用いられる構造部材に関
し、さらに詳しくはガラス質のマトリックスと無機繊維
の補強材とからなる構造部材に関する。

従来技術と本発明の課題従来、断熱材、吸音材品などの構造部材としては、ガラ
ス繊維を樹脂系の接着剤によって成形したもの、あるい
は水ガラスとガラス繊維を混合し脱水発泡を行ったもの
などがある。

しかしながら、前記樹脂系接着剤を使用した構造部材で
は、樹脂自身が燃えやすく不燃材料として使用すること
はできない。また、水ガラスを使用した構造部材は、不
燃化されているものの断熱効果は樹脂系接着剤を使用し
たものと大差がなく、なお、不充分である。

すなわち、従来の断熱吸音材は単位断面積光たりの断熱
効果が小さく、また機械的強度も弱いため、充分な断熱
性と吸音性を有する薄手の構造材が得られるには至って
いない。

本発明は、薄くて強度が高く、かつ不燃性で断熱性、吸
音性に優れた構造部材を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明は気泡を内包したガラス質のマトリックスおよび
該マトリックス中に分散された補強用無機繊維からなる
ことを特徴とする構造部材およびその製造法を提供する
ものである。

本発明の構造部材のマトリックスは、独立気泡を含むガ
ラス質からなる。かかるガラス質としては、５ｉｏｔ−
Ｂｔｕｓ−ＮａｔＯｌＳｉｎ、−Ｔｉｅ、、５ｉＯ１Ｚ
ｒ０ｔ、５ｉｆｔ　　ａｔｏｓ　　ｔ＋ｔｔｏ。

５ｉｏｎ　　Ａｌｔｏｓ　　ＮａｚＯｌＳｉｆｔ−Ｍｇ
Ｏ−ＮａｇＯ，５ｉｆｔ−Ｂｔｕｓ−ＫｔＯなどの組成
のものが挙げられる。

また、マトリックス内部の気泡は独立気泡を形成し、ガ
ラス質の空隙率は８０〜９５％でおるのが好ましい。

一方、本発明構造部材の補強繊維である無機繊維として
はＥガラス繊維、オキシナイトライドガラス繊維、ウィ
スカーなどが好ましい。かかる無機繊維は、平均繊維径
５〜２０μｍの短繊維（チョツプドストランド）、長繊
維（ロービング・ヤーン）あるいはクロス状等の形状で
あれば、いかなる無機繊維でもかまわない。

本発明の構造部材を製造するには、まず金属アルコキシ
ドを加水分解し、発泡剤を含むアルコキシドゾルを調製
する。ついでこれに前記無機繊維に付着させ成型した後
、焼成を行う。

該焼成時、金属アルコキシドゲルが発泡し気泡含有率の
高いガラス質マトリックスが得られるアルコキシドゾル
を無機繊維に付着させるにはガラス原料を溶融し、圧力
空気あるいは水蒸気で吹き飛ばして繊維化を行うのと同
時にアルコキシドゾルを混合して噴霧を行なってもよい
。また、ガラス繊維、ウィスカー等をアルコキシドゾル
に浸漬し乾燥させてもよい。

無機繊維とガラス質マトリックスとの割合は、３７７〜
６／４であるのが好ましい。

本発明に用いられる金属アルコキシドとしては、置換、
非置換の金属アルコキシドおよびこれらの混合物が用い
られ、この水性溶液を加水分解してゾル溶液または濃縮
ゾル溶液を得る。

該金属アルコキシドとしては、加熱処理して脱水するこ
とによりゲルを生ずるものであればよく、例えば、シリ
コンアルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、チタン
アルコキシド、アルミニウムアルコキシド、ボロンアル
コキシド、ナトリウムアルコキシド、カルシウムアルコ
キシド等が挙げられるが、シリコンアルコキシド、ジル
コニウムアルコキシド、チタンアルコキシドが好ましい
。

またアルコキシ基としては低級アルコキシ基が好ましく
、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙
げられる。従って上記金属アルコキシドとしては、シリコンテトラエトキシドＳ　１（ＯＣｚＨｓ）ａ、シ
リコンテトラメトキシドＳ　ｉ　（ＯＣＨ３）−テトラ
イソプロポキシチタンＴ　ｉ　（ｉｓｏ−Ｃ３Ｈｔ）い
トリセカンダリ−ブトキシアルミニウム、テトライソプ
ロポキシジルコニウムＺｒ（ＯＣ３Ｈ？）４等が好まし
い。

また、上記金属アルコキシドのアルコキシ基は脂肪族炭
化水素基にて置換されてもよい。かかる置換基としては
、低級アルキル基、ビニル基等が挙げられるが、低級ア
ルキル基で置換された置換金属アルコキシドとしては、例えばＳ　ｉ　（ＯＣｘＨ５）３（ＣＨ３）、Ｓ　１（
ＯＣｚＨｓ）ｔ（ＣＨｓ）ｔ、Ｓ　ｉ　（ＯＣｙＨ５）
ｓ（ＣｔＨｓ）、Ｓ　ｒ　（ＯＣｘＨ５）ｔ（ＣｔＨｓ
）ｔ、Ｓ　１（ＯＣｚＨｓ）ｓ（ｉ　Ｃ３Ｈ？）、Ｓ　
１（ＯＣＩＨｓ）＊（ｉ　Ｃ５Ｈｔ）ｔ、Ｔ　ｉ　（Ｏ
ｆ　Ｃ５Ｈ７）ａ（ＣｔＨｓ）、Ｔ　ｉ　（Ｏｉ　Ｃａ
Ｈｙ）ｘ（ＣｔＨｓ）ｔ、Ａ　ｌ　（Ｏｓ　Ｃ３ＨＪｚ
（ＣＨ３）、ＡＩ（０−ｉ　ＣａＨｔ）ｔ（ＣｔＨｉ）
、Ａ　Ｉ　（Ｏｉ　Ｃ５Ｈ４）（ＣＨｓ’）ｔ、Ｂ（Ｏ
ＣｚＨｓ）ｔ（ＣｔＨｓ）、Ｃａ（ＯＣｔＨｓＸＣｔＨｓ）等が挙げられる。

また、金属アルコキシドのアルコキシド基は芳香族炭化
水素基により置換されてもよい。かかる置換基としては
、フェニル基またはメチル、エチルもしくはプロピル基
等の低級アルキル基で置換されたフェニル基が挙げられ
る。

さらに、金属アルコキシドのアルコキシ基をアルキル置
換アミノ基にて置換してもよく、かかる基としては、メ
チル、エチルもしくはプロピル基等の低級アルキル基で
置換されたアミノ基が挙げられる。

上記金属アルコキシド、または金属アルコキシドと置換
金属アルコキシドとの混合物を含有する水性溶媒として
は、従来法と同様に、水とメタノール、エタノール、プ
ロパーノール等の低級アルコールとの混合溶液が用いら
れる。

また加水分解触媒は従来法と同様に、塩酸、硫酸、アン
モニア水溶液等が用いられる。

金属アルコキシドおよび／または置換金属アルコキシド
からなる水性溶液を加水分解してゾル溶液とする場合、
これら水性溶液に前記加水分解触媒を添加して常温で撹
拌して行うことができるが、若干昇温しで加水分解反応
を速めてもよい。また上記加水分解反応は、金属アルコ
キシド、置換金属アルコキシド、水性溶媒および加水分
解触媒を同時に添加混合して行ってもよい。

金属アルコキシドゲルは熔融温度１０００℃以下であり
、その時の粘度が１０’以下であるのが好ましい。

上記加水分解により得られたゾル溶液に発泡剤を添加す
る。ゾル溶液に添加される発泡剤としては、尿素、炭酸
ナトリウム、硝酸カリウム、硫酸ナトリウムなどが挙げ
られ、特に焼成時熱分解により空気より熱伝導率が低く
、断熱効果の高いＣＯｌ、ＮＨ，を発生する尿素が好ま
しい。このような分解ガスをガラス殻（気泡内）に閉じ
込めることにより断熱効果が向上する。

また、発泡剤の添加量は１０〜２０重量％であるのが好
ましい。添加量がこれより多いと、焼成後ガラス化しな
い。また、前記範囲より少ないと、発泡が不十分で断熱
効果が上がらない。

なお、断熱効果を上げるためには、補強繊維としてオキ
シナイトライドガラス繊維を用いるのがより好ましい。

オキシナイトライドガラス繊維は、従来のガラスより透
湿、吸水性がきわめて小さく耐有機溶剤性、耐蝕性、耐
水性に優れているので経年劣化が非常に小さい。またオ
キシナイトライドガラス繊維を用いることで高い機械的
強度を有する断熱吸音材が得られる。

乍−肚発泡した気泡含有率の高い金属アルコキシドのマトリッ
クス中に無機繊維が補強繊維として分散されている。

夾夷桝つぎに実施例にもとづき本発明をさらに具体的に説明す
る。

実施例ＩＳ　１（ＯＥｔ）、　２０８９および０．２Ｎ　ＨＣｌ
２７２ｇを混合、撹拌し、加水分解しアルコキシドゾル
を調製し、これに尿素１ｇを添加、溶解した。

該アルコキシドゾルの入った所定の型に、Ｅガラス繊維
（５ｉｉ＋チツプドフアイバー）を浸漬し、圧縮成形し
た。ついで、該ゾルを７０℃にて１０時間乾燥し、繊維
にゲルを付着させた。その後、８００℃にて５時間焼成
し吸音断熱材を製造した。

得られた断熱材の熱伝導特性を第１図に示す。尿素は１
００〜４００℃の温度範囲で分解し、ＣＯ，、ＮＨ３を
発生してゲルのマトリックス内に気泡を形成する。

実施例２Ｅガラス繊維の代わりに耐熱性に優れ、熱伝導率の低い
オキシナイトライドガラス繊維（平均繊維径１０”−２
０８ｍ１２０　Ａｌｔｏｓ　　３０　Ｓｉｏｗ−１ＯＭ
ｇｏ−２０ＣａＯ−２０Ｓｉ、Ｎ、）を用いた以外は、
実施例１と同様にして吸音断熱材を製造した。得られた
断熱材の熱伝導特性を第１図に示す。

発明の効果本発明の構造部材は不燃性、耐熱性に優れ、従来の断熱
吸音材よりはるかに断熱効果があり吸音性も良い。本発
明ではアルコキシドをバインダー使用しているので低温
焼成による加工が可能である。又発泡アルコキシドによ
りきわめて高い表面積を有する多孔質ビーズがガラス繊
維マトリックスに散在し吸音率も従来の吸音材よりはる
かに高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種構造部材の熱伝導特性を示すグラフである
。特許出願人　株式会社島津製作所第１図ｚＫ料にさ　（ｆｆＩｒｒ＋　）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）気泡を内包したガラス質のマトリックスおよび該
マトリックス中に分散された補強用無機繊維からなるこ
とを特徴とする構造部材。
（２）ガラス質のマトリックスが金属アルコキシドであ
り、無機繊維がガラス繊維またはウィスカーである前記
第（１）項の構造部材。
（３）無機繊維表面に発泡剤を含む金属アルコキシドを
付着させ、ついで焼成することによりガラス繊維を付着
固定することを特徴とする構造部材の製法。