JPH01252590A - セラミックス系多孔質板ならびにその製造方法 - Google Patents

セラミックス系多孔質板ならびにその製造方法

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JPH01252590A
JPH01252590A JP7918188A JP7918188A JPH01252590A JP H01252590 A JPH01252590 A JP H01252590A JP 7918188 A JP7918188 A JP 7918188A JP 7918188 A JP7918188 A JP 7918188A JP H01252590 A JPH01252590 A JP H01252590A
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ceramic
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    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
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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】 産業上の利用分野 本光明は21構造のセラミックス多孔質板及びその製造
方法に係り、詳しくは、建材等の用途に好適な連通孔を
有する2@構造のセラミックス多孔質板及びその製造方
法に係る。
従  来  の  技  術 連通孔をもつ多孔質板は良好な通気性、吸音性及び軽力
なために建材等の用途が増大している。従来から、多孔
質板はいろいろ知られている。例えば、生に繊維材料よ
りなるものがある。
これは4J&維材料としてロックウール、グラスウール
等を使用し、適当な接着剤を加え、成形したものである
が、繊維状のため板表面のデザイン上の複雑な凹凸をも
つものの製造1f従来の成形法では困難でe1械加工等
に頼らざるを得ないこと、また、使用される接着剤は通
常液状のものを広げた繊維に吹きつけるだけの方法であ
るため、繊N表面に完全に行き渡らないため、良好な品
質のものが得られない等の問題点があった。
↑だ、無機質粒子を無機質バインダー、例えば、エチル
シリケート、コロイダルシリカで結合したものがあるが
、これらのバインダーを用いた場合、溶込み一成形一乾
燥一焼成の各工程を経るため、作製時間が良いこと及び
必要な強度を出すためには、焼成温度800〜1000
℃、焼成時間1〜511r必要であることから、材料費
に比べ¥sI造費が高いという欠点があった。また、多
孔質吸音材として金属粉の焼結体を用いたものもすでに
市販されているが、金属粉が高価なこと及び複雑な形状
体の製造が困難である等の問題点があった。また、発泡
材料(例えば、ウレタンyl泡体)等も考えられている
が、これらは非連通気孔1f−がなりの比率で存在する
ため吸音特性/f低下するなどの問題があった。
以上説明したように、従来例の多孔質板はいずれも一長
一短あり、建材等に用いられる多孔質仮に背水される性
質、吸音性(爪音性)、耐熱性、強度性、着色性等を兼
ね備えたものではなく、また、その製法においても生産
性、低コスト性、複雑形状体、製造の容易性等の優れた
効果を有するものではなかった。
発明が解決しようとする課題 本光明はこれらの課題を解決することを目的とし、具体
的には、従来例のものは多孔質板に凹求される物性を兼
ね具えたものがなく、また、多孔質板に要求される物性
のものを安価に効率よく生産することはむづかしく、こ
れらの課題を解決した多孔質仮及びその製造方法を提供
することを目的とする。
課題を解決するための 手段ならびにその作用 すなわら、本発明は、−万の層はセラミックス粒子をエ
ポキシ系樹脂バインダー、他方の層はセラミックス粒子
をフェノール系樹脂バインダーでそれぞれ被覆したもの
から成り、しかも、これら2謂が加熱により硬化し互い
に結合して一体化してなることを特徴とする連通孔を有
する2N構造のセラミックス多孔質板であり、また、金
型内に常温で固体のエポキシ系樹脂未硬化物、硬化剤及
び触媒を含有する樹脂組成物バインダーで被覆したセラ
ミックス粒子を充填し、史に、この上に常温で固体のフ
ェノール系樹脂未硬化物、硬化剤及び触媒を含有する樹
脂組成物バインダーで被覆したセラミックス粒子を充填
した後、これを加熱硬化させることを特徴とする連通孔
を有する2層構造のセラミックス多孔質板の製造方法で
ある。
本発明者等は従来例の課題を解決するため研究を行ない
、フェノール樹脂未硬化物、硬化剤及び触媒を含む樹脂
組成物バインダーで被覆したセラミックス粒子を金型に
充填した後、これを加熱硬化処理を行なったところ、強
度、耐熱性、吸音性等を有する多孔質板if効率よ< 
1iられるという知見を得た(特願昭61−20319
8号)。
特に、耐熱性のものが1qられるということは従来例で
は全く知られていなかった画期的なことである。
この理由はフェノール樹脂は多くのベンゼン環を含むた
め、これが容易に炭化し、耐熱性を付与するためである
。しかし、この方法において、リロ熱硬化時にその温度
と時間によって黄色からこげ茶色まで変色し、折角の美
麗なセラミックス粒子の色が生ぜず、また、着色剤で着
色することも困難であり、壁、しきり板等に使用する場
合には表面に塗装して着色しなければ使用できないとい
う問題があることが判明した。
そこで、更に進んで、これらの多孔質仮の物性を維持し
ながら、着色性の問題を解決する研究を行ない、この研
究にもとずいて本発明は成立したものである。
なお、ここで本発明者等b’行なった多孔貿板の着色性
の研究について述べると、次の通りである。
セラミックス粒子の結合剤として用いられる熱硬化性樹
脂は、本発明者等が知る範囲では常温で固体の熱硬化性
樹脂未硬化物として前記のフェノール樹脂以外に、(1
)ジアリルフタレート樹脂、(2)エポキシ樹脂、(3
)M品性を高(した不飽和ポリエステル樹脂等がある。
しかし、これら(1)〜(3)の樹脂はいずれもベンゼ
ン環を含まないか、あるいは一部に含むのみで主鎖に密
度濃く含まれていないため、通常、500℃以上の温度
では炭化せず、完全に分解してしまい、フェノール樹脂
のように炭化して残留強度が得られないため耐熱性はな
い。しかしながら、−方でこれらの樹脂はフェノール樹
脂のように、加熱硬化時に変色しないため、顔料等を含
有する塗料を樹脂中に加えれば好みの色に着色された多
孔質板の製造が可能である。また、フェノール樹脂を用
いた多孔質板に塗装したものでは、セラミックス粒子が
かけ落ちたり塗装が傷等ではげたりすると、基地の色が
出てしまうが、これらの樹脂で被覆したセラミックス粒
子を用いた多孔質板では内部まで着色しており、穴あけ
等のは械加工後も、また、傷、かけ落ち等があっても色
は変化しない。
以上の考え方に基づいて本発明者等は、種々な樹脂バイ
ンダー被覆セラミックス粒子の各々の長所を組み合せて
、複層に多孔質体を成形する。すなわち、基地に安価か
つ耐熱性のあるフェノール樹脂バインダー被覆セラミッ
クス粒子を用い、表面に着色可能な熱硬化性樹脂バイン
ダー被覆セラミックス粒子を用い、しかも、この2種類
の樹脂バインダー被覆セラミックス粒子を金型に充填し
、同時に加熱成形すると、目的とする多孔質板が効率よ
く安価に得られることを見出し、本発明に到達した。
以下、本発明を図面に従って説明する。
第1図は本発明の一つの実施例の斜視図であり、第2図
は第1図のものを作製する際に用いる金型の斜視図であ
り、第3図(a)及び(b)はそれぞれ第2図のA−A
視断面図において樹脂被覆セラミックス粒子充填過程の
説明図であり、第4図は第1図のものを作製する際に用
いる他の金型の斜視図である。
符号1は多孔質板、2は表面層(エポキシ樹脂被覆セラ
ミックス粒子層)、3は裏面@(フェノール樹脂被覆セ
ラミックス粒子層)、4は金型、5は金型底面、6は金
型側面、7はせき根、8はヒータを示す。
まず、第1図に示すように本発明の多孔質板1は表面層
2(エポキシ樹脂被覆セラミックス粒子層)と表面層3
(フェノール樹脂被覆セラミックス粒子層)とが互いに
加熱硬化され、一体化したものからなるものである。
従って、平板状のものでも複雑形状のものでも構成する
ことができ、また、セラミックス粒子と粒子との間は連
通孔が形成されており、しかも、少量の熱硬化性樹脂が
炭化されているため耐熱性及び強度性を有し、表面@2
はそのままでもセラミックス粒子自体の色調を示しある
いは熱硬化性樹脂に添加された顔料等により所望の色に
着色された美麗な色調のものからなる。
次に、本発明の構成を詳細に説明する。
使用するセラミックス粒子としては、アルミナ、シリカ
、ジルコニア、マグネシア、5iC1Si3 N4等が
使用可能である。また、多孔質体を軽重化するためには
、例えば、シリカバルーンのような中空粒子、パーライ
トのような多孔質粒子を用いることも可能である。これ
らの中でシランカップリング剤を添加する場合をP:1
ifiすると、シリカ系セラミックスとしては、例えば
、珪砂、溶融シリカ等がある。また、粒子形状は同市の
樹脂量で強度を高(することを考えると、球形に近い方
が好ましい。
多孔質板としての必要特性として強度1!あり、樹脂バ
インダーとしても接着強度及び樹脂強度の高い方が好ま
しい。また、多孔質板を下向の仕切壁等に用いる場合に
は、火災時を考慮して耐熱性に潰れていることも必要で
ある。また、加熱時の熱硬化時間も生産性を考えて短い
方が良い。更に、多孔質、板の表面は塗装よりも素材色
がそのままでるのが美的感覚上、より好ましい。
以上の観点がら、セラミックス多孔質板の樹脂バインダ
ーに用いられる樹脂としては、熱硬化性の樹脂が適当で
ある。多孔質板の施工時においては、裏面、すなわち、
下図に前述の通り耐熱性と安価な点からフェノール樹脂
、表面、ずなわら、表面層に着色可能なエポキシ樹脂を
セラミックス粒子の樹脂バインダーとして用いることが
好ましい。
ここで、表面位に用いる熱硬化性樹脂をエポキシ樹脂と
した理由は、ジアリルフタレート樹脂及び不飽和ポリエ
ステル樹脂はラジカル開始剤を用いる硬化反応であるた
め、フェノール樹脂が反応を阻害し、熱硬化しないから
である。
これら熱硬化性樹脂はそのまま加熱しても硬化しにくい
ため、これら樹脂に硬化剤、触媒等を添加し、硬化可能
な組成物バインダーとするが、この他、通常使用されて
いるもの及び顔料等を配合しても良い。
史に、これらの熱硬化性未硬化樹脂の特性として、樹脂
組成物バインダー被覆セラミックス粒子の取り扱い易さ
を考慮すると、常温で固体で融点1f60〜120℃の
もので、更に、融点以上で急激に粘性が低下して、セラ
ミックス粒子表面にのりやすいものが適当である。この
ような樹脂として、ノボラック型フェノール樹脂、また
、エポキシ樹脂として、ビスフェノールA型エポキシ樹
脂、脂環式エポキシ樹脂が適当である。また、エポキシ
ノボラック樹脂は一般的にIII熱焼成時、黄色から茶
色に変化するため不適である。
次に、本発明の製造方法について詳細に説明する。
まず、セラミックス粒子を使用する熱硬化性樹脂未硬化
物の融点より20〜200℃高い温度に予熱する。次に
、この粒子を回転しているミキサー中に投入する。この
ミキサーはスクリュータイプ、羽タイプの何れでも可能
である。次に、固体の熱硬化性樹脂未硬化物を攪拌中の
ミキサー中に投入し、予熱された粒子の熱によって溶融
させる。粒子が冷FJJする前に、硬化剤、触媒及びシ
ランカップリング剤を必要に応じて添加し、史に、必要
に応じて冷u1のため水を添加し、攪拌を粒子が冷え、
さらざらになるまで続行する。′AiIJ la、粒子
を取出すと、この粒子表面には、未硬化樹脂組成物が均
一に被覆されている。
セラミックス粒子に対する樹脂洛は1〜10重澁%、更
に好ましくは2〜5重市重患ある。1重患%未満では焼
成130熱復、多孔質板を型から高温の状態で取出す時
、強度不足により破損する。
また、10重徂%超では強度向上がこれ以上期待できな
いからである。
以上説明した如く、フェノール系樹脂バインダー被覆セ
ラミックス粒子及びエポキシ樹脂系(間服バインダー被
覆セラミックス粒子を作製する。
次に、2目構造の多孔質板の製造方法について説明する
製造法については以下の2通りの製造方法を述べるが、
実際にはそのどちらの方法を用いても同様のもの/JC
qqられるので、特に限定されるものではない。
その1の方法は第2図に示す如く、底面5、側面6及び
ぜき根7のついた金型4を用い、せき板7をはずした状
態でまずエポキシ系樹脂バインダー被覆セラミックス粒
子を流し込み充填する。
次いで、第3図(alに示すように金型4の余分な粒子
は11面の高さで、かき板でかき落した後、第2図(I
l+に示1ようにせき板7を取付け、フェノール系樹脂
バインダー被覆セラミックス粒子は流し込み充填する。
11面以上の余分な粒子をかぎとり、均一な板厚とする
。これを金型4に入れたまま炉に挿入して、200〜3
00°Cで1〜30分焼成硬化する。この場合、エポキ
シ系樹脂バインダー被覆セラミックス粒子隔を作製する
のに、上記説明の如(かきとらず、型内に予め一定量の
原料粒子を入れて、撮動により粒子を動かし一定jワざ
とする方法でも良い。
他の方法は、樹脂バインダー被覆セラミックス粒子を樹
脂の融点以上に加熱すると、硬化前にべとつ(現象を利
用する。すなわら、段差のない第4図に示すような金型
4に予めヒータ8を組込み、200〜300℃の間で一
定にしておく。ここに、エポキシ系樹脂バインダー被覆
セラミックス粒子を充填した後、一定時間放置する。次
に、これを金型相反転させてべとついていない余分な樹
脂バインダー被覆セラミックス粒子を除去する。金型か
らの熱伝達は一定であるため、べとついて型に付着して
いる粒子層の厚さは一定になる。再び元の位置に戻すと
第4図に示すようになる。反転する前の放置時間を調整
することにより表面囮2どなるエポキシ系樹脂バインダ
ー披Iセラミックス粒子閾の厚さを調整する。
次に、6H面の高さまでフェノール系樹脂バインダー被
覆セラミックス粒子を流し込み、余分な粒子をかきとり
、ヒータ8の組込まれた上蓋をのせ、加熱硬化成形する
。1112型は反転しても良いし、また、第4図に図示
しないノックアラi・ビンにて押し上げても良い。史に
、生産性をあげるには、エアー圧力により粒子のブロー
イング成形法を用いても良い。
以上説明した方法によると、耐熱性と美的外観を合せも
った安価な連通孔を有する211M4造の多孔質板が1
りられる。また、更に耐熱性が要求される場合は、低温
で硬化する公知の無はバインダー水♂液あるいは分散液
を表面から塗布含浸させても良い。例えば、ポルトラン
ドセメント、6青、リン酸アルミニウム等が有効である
実施例 以下、実施例について説明する。
実施例1゜ (フェノール系樹脂バインダー被覆セラミックス粒子の
作製) 平均粒径o、ammのシリカ粒子($T!度98.1%
)4klJを250℃に予熱し、回転しているミキサー
中に没入して、続いて、タブレット状のノボラック型フ
ェノールレジン(群栄化学製商品名rPsM 2240
j口20(]をミキサー中に投入した。樹脂が溶けて均
一にシリカ粒子に被覆された時点で、硬化剤としてヘキ
サメチレンテトラミンの20%水溶液を90CC(対樹
脂15%)を添加し、樹脂組成物被覆粒子がブロッキン
グ(溶融した樹脂が冷却して固体の樹脂に変化するため
、攪拌途中で固まる現象)を起こし始めた時に粒子間の
滑剤としてステアリン酸カルシウムを対樹脂で3重量%
添加し、粒子が完全に個々に分離した後、ミキサーより
取出した。
(エポキシ系樹脂バインダー被’Ftltラミックス粒
子の作製) 脂環族エポキシ樹脂を用いた。250℃に予熱した平均
粒径0.4mのシリカ粒子4kgをフェノール樹脂と同
様にミキサーに投入し、150℃になった時点で下記構
造式で示されるシクロヘキサン環を有するエポキシ樹脂
商品名’EIIPE 3150」(ダイセル化学工業製
エポキシ当市172、軟化点73℃)120(]とジシ
アンジアミドの微粉末13.2(lを投入し、1分後に
水(ioccを添加した。フェノール樹脂と同様にステ
アリン酸カルシウムを加えてミキ瞥1−より取出した。
次いで、第1図、第2図、第3図(a)及び(1))に
示す方法で多孔質板を作製した。
カーボン類の内幅500X5001nlll、内底面・
からAまでの高さ2.5mm、内底面からBまでの高ざ
81T1mの第1図に示す型を用いて、はじめに、実施
例1.2.3までのエポキシ系樹脂バインダーM1.r
!Iセラミックス粒子を充填した。かき仮でA面高さで
かきとり、余分な粒子を除去した1麦、フェノール系樹
脂バインダー被渭ヒラミックス粒子を充填し、11而高
さで余分な粒子をかきとった。この金型を熱j虱式オー
ブンに入れ、200°C×20分焼成加熱硬化して、オ
ーブンから取出しl152型し、5oomm x bo
omm x gmmの多孔質板を得た。これらの多孔質
板は、表面はシリカの色がそのままの白色であり、裏面
(フェノールバインダーの部分)は茶色に変色していた
。この多孔質板より各種の試験片を切り出し試験を行な
った。
実施例2゜ フェノール系樹脂バインダー被覆セラミックス粒子は実
施例1と同様に作製したもの及びエポキシ系樹脂バイン
ダー被覆セラミックス粒子は次に示すような方法で作製
したものを用いた以外は実施例1と同様に行なった。
(エポキシ樹脂バインダー被覆セラミックス粒子の作製
) ミキ1f−に投入し、130℃になった時点で下記構造
式で示される脂環族エポキシ樹脂商品名’EHPE 3
160+(ダイセル化学工業製エポキシ当量218、軟
化点60℃)を60(lとジシアンジアミドの微わ)未
18gを投入し、1分後に水18000 K加した。
粒子表面に樹脂が溶融被覆され、冷u1が進むにつれ、
粒子がブロッキングし始めた際にステアリン酸カルシウ
ムを30を加えて30秒後にミキ1ノ。
−より取出した。
実施例3、 フェノール系樹脂バインダー被覆セラミックス粒子につ
いては実施例1と同様に作製したもの及びエポキシ系樹
脂バインダー被覆セラミックス粒子は次のように作製し
たものを用いた以外は実施例1と同様に行なった。
(エポキシ系樹脂バインダー被涌セラミックス粒子の作
製) エポキシ樹脂は下記構造式で示される商品名fスミエポ
キシESA −014J (住友化学製どスフエノール
A型エポキシ樹脂、エポキシ当量950、軟化点95℃
1120(lを砂温150℃になった時に投入し、続い
て、ジシアンアミド8gを加え攪拌した。1分後に水6
occを投入し、粒子がブロッキングし始めた際にステ
アリン酸カルシウム3gを0口えてエポキシ樹脂バイン
ダー被覆セラミックス粒子を作製した。
参考例1゜ 実施例1で作製したフェノール系樹脂バインダー被覆セ
ラミックス粒子のみを用いた以外は実施例1と同様に行
なった。
参考例2〜4゜ 実施例1〜3で各々作製したエポキシ系樹脂バインダー
被覆セラミックス粒子のみを用いた以外は実施例1と同
様に行なった。
次に、実施例1〜3及び参考例1〜4の物性試験条件及
び結果を示す。
(抗折試験) 実施例1〜3及び参考例1へ4で作製した500x50
0x8mmの多孔¥i扱より巾!+Ommx長さ200
mmx厚さammのサンプルを切り出し、スパン150
 mmで抗折試験した。その結果を第1表に示す。
第1表 (11位にり「/口C) 実施例1〜3の抗折強度は何れも参考例1〜4の抗折強
度と同等の抗折強度があり、複重化したことによる強度
の低下は認められなかった。また、多孔質板として40
kq/c1以上の抗折強度は充分に実用に耐えるもので
あった。
(耐熱性評価試験) 前記の多孔質板がら400 X 400 X 8mmの
板を切り出し、金アミ(針金間隔2mm)の容器に板を
水平に入れ、5QO℃の炉中で2hr焼成した後、取出
し、冷IJ L残部よりその耐熱性を評価した。
参考例1は黒色化したが、まだ残留強度ががなりある状
態であった。
参考例2.3は取出し時にその振動が金アミの隙間から
全聞出てしまい、取出し後は金アミ容器内には残ってい
なかった。参考例4は炉中がら取出し後は1/2の重量
分が容器内に残っていたが、指で軽くされるだけでくず
れさった。
実施例1〜3のものはフェノール系樹脂バインダー側を
下にして、炉中にセットした。その結果、何れもエポキ
シ系樹脂バインダー側は参考例と同様にくずれさったが
、フェノール系樹脂バインダー側は黒化しているが、強
度はまだ残っている状態であり、上方より見た形状は当
初の形状そのままであった。
(気孔率測定試験) 実施例1〜3の多孔質板の気孔率を含水試験によりAI
!l定したところ、何れも45〜55%の間にあり、通
気性、すなわち、連通孔があることjf確認できた。ま
た、通気抵抗を測定したところ、30〜150dyn・
sec/cr(レイルズ)の間にあり、吸音特性/f優
れていることが分った。
く発明の効果〉 以上説明したように、本発明は、−万の岡はセラミック
ス粒子をエポキシ系樹脂バインダー、他方の層はセラミ
ックス粒子をフェノール系樹脂バインダーでそれぞれ被
覆したものから成り、しかも、これら2層が加熱により
硬化し豆いに結合して一体化してなることを特徴とし、
また、金型内に常温で固体のエポキシ系樹脂未硬化物、
硬化剤及び触媒を含有する樹脂組成物バインダーで被覆
したセラミックス粒子を充填し、更に、この上に常温で
固体のフェノール系樹脂未硬化物、硬化剤及び触媒を含
有する樹脂組成物バインダーで被覆したセラミックス粒
子を充填した後、これを加熱硬化させることをvI徴と
するものである。
従って、本発明の多孔質板はセラミックス粒子を異なる
樹脂バインダーにより結合し、一体止した2層構造のも
のであるため、高強度性、耐熱性、吸音性及び着色性を
有し、建材としての有用性が高められたものである。ま
た、従来の多孔質板に比べ生産性が高(、特に安価なセ
ラミックス粒子を用いると、−層生産コストが低下させ
ることができ、また、平tnな多孔質板はもとより複雑
な面を有する多孔質板も生産することが可能である。
以上のように本発明は従来例のものに比べて画期的な各
物性に侵れた多孔質板であり、また、生産の高い製造方
法が提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一つの実施例の斜視図、第2図は第1
図のものを作製する際に用いる金型の斜視図、第3図(
al及び(b)はそれぞれ第2図のA−A視の断面図に
おいて樹脂バインダー被覆セラミックス粒子充填過程の
説明図、第4図は第1図のものを作製する際に用いる他
の金型の斜視図である。 N号1・・・・・・多孔質板   2・・・・・・表面
府3・・・・・・田面居     4・・・・・・金型
5・・・・・・酋型底面   6・・・・・・金型側面
7・・・・・・せき板     8・・・・・・ヒータ
VI訂出願人 工ヌデーシー株式会社 日産自動車株式会社 代  理  人  弁理士  松  下  義  勝弁
護士  DI   島  文  雄 第1図 3艮釦屓 第2図 第3図 (a) C旧    31i7を 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)一方の層はセラミックス粒子をエポキシ系樹脂バイ
    ンダー、他方の層はセラミックス粒子をフェノール系樹
    脂バインダーでそれぞれ被覆したものから成り、しかも
    、これら2層が加熱により硬化し互いに結合して一体化
    してなることを特徴とする連通孔を有する2層構造のセ
    ラミックス多孔質板。 2)金型内に常温で固体のエポキシ系樹脂未硬化物、硬
    化剤及び触媒を含有する樹脂組成物バインダーで被覆し
    たセラミックス粒子を充填し、更に、この上に常温で固
    体のフェノール系樹脂未硬化物、硬化剤及び触媒を含有
    する樹脂組成物バインダーで被覆したセラミックス粒子
    を充填した後、これを加熱硬化させることを特徴とする
    連通孔を有する2層構造のセラミックス多孔質板の製造
    方法。 3)セラミックス粒子に対するエポキシ系樹脂未硬化物
    又はフェノール系樹脂未硬化物の量は1〜10重量%で
    ある請求項2記載の多孔質板の製造方法。 4)加熱温度が200〜300℃である請求項2又は3
    記載の多孔質板の製造方法。
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