JPH0155223B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の分野 本発明は高耐熱性を有し、低密度で強度の高い
成形体、及びその製造方法に関する。 従来技術 従来、実用化されている耐熱性の低密度成形体
には、ロツクウール、グラスウール、セラミツク
フアイバーなどの無機繊維を有機バインダーまた
はコロイダルシリカ、アルミナゾル、ケイ酸アル
カリ、リン酸アルミ、アルミナセメント、ポルト
ランドセメントなどの無機バインダーで結合させ
たもの、及びフオームグラス、石綿発泡材などの
無機質発泡材、パーライト、バーミキユライト、
シラスなどの発泡質を主原料とする成型体、ケイ
酸カルシウム成形体、断熱レンガなどがある。 しかし、これらの材料は、例えば無機繊維を有
機バインダーで接合させたものは高温での強度が
全く得られない欠点がある。一方、無機バインダ
ーの場合、低密度品は常温及び高温における強度
が得られにくく、ものによつてはケイ酸アルカリ
のように耐熱性を損うものや、アルミナセメン
ト、ポルトランドセメントなどのように高温にお
いて著しい強度低下を起こすもの、あるいはコロ
イダルシリカ、アルミナゾル、リン酸アルミなど
にしても成形後の乾燥時にマイグレーシヨンを起
こし、均一な強度が得られにくいなどの欠点があ
る。 また、新素材のフオームグラス、石綿発泡材な
どの無機質発泡材は使用温度が高々500℃程度と
耐熱性が低く、パーライト、バーミキユライト、
シラスなどの発泡質を主原料とする成形体、ケイ
酸カルシウム成形体、断熱レンガなどについても
低密度でかつ高強度の両特性を兼ねそなえたもの
はない。 発明の目的 本発明の目的は、前記欠点のない、高耐熱性を
有し、低密度で強度の高い成形体、特に1000℃以
上の耐熱温度があり、密度が0.2ｇ／cm³以下で、
曲げ強度が10Kg／cm²をこえる繊維成形体を提供す
ることにある。 即ち、本発明によれば、シリカ質物質、無機質
繊維及び酸化ホウ素を均一に混合し、成形した
後、加熱処理することによつてシリカ質物質の表
面を溶融ホウケイ酸ガラス層となし、これによつ
て無機質繊維間を融着結合させて得た低密度高強
度成形体が提供される。 発明の好適な実施態様 本発明における出発物質のひとつであるシリカ
質物質は表面が90％以上のSiO₂で占められてい
る。これら物質としてはケイ石粉、ケイ砂、シリ
カフラワーなどの粉末状のものをはじめとしてシ
リカフアイバーなどが使用できる。特に、シリカ
フアイバーの場合、配合比率の範囲を広くでき、
繊維同志の融着部分が多いので、より高強度の成
形体を得ることができる。 また、無機質繊維としては、例えばセラミツク
フアイバー、結晶質アルミナフアイバー、ロツク
ウールまたは石綿、ワラストナイトなどの天然無
機質繊維状物質を使用することができる。 ここで、本発明のより好ましい実施態様である
シリカフアイバーとアルミナフアイバーとの組合
せについて述べると、平均繊維径４〜20μのシリ
カ繊維及び平均繊維径３〜20μのアルミナ繊維を
所定量の酸化ホウ素（結合剤）と共に乾式か、湿
式で混合し、成形してから所定温度で焼成する。
このようにすれば、より好適な断熱構成体が得ら
れる。また、上記平均径より太い場合には、アル
ミナ繊維との交差点が著しく少なく、酸化ホウ素
によつて融着される部分を少ないので、充分な強
度のものが得られにくゝ、熱伝導率が大きくなる
などの欠点がある。この場合、シリカ繊維とアル
ミナ繊維が網状の三次元構造に融着している。即
ち、シリカ繊維とアルミナ繊維は、その交差点が
酸化ホウ素からなる接着部材（ホウケイ酸ガラス
層）によつて融着されている。 ここで使用されるシリカ繊維は上記の範囲の平
均繊維径をもつことが重要で、これより細いと成
形時の水性が著しく悪く、生産性に劣り、また
表面積が小さいためバインダーであるホウ酸との
反応が進行して焼結時に内部に欠陥を生ずる。 上記のように、シリカ質物質、無機質繊維及び
酸化ホウ素を混合する場合、乾式混合及び湿式混
合のいずれも採用できるが、乾式法の場合、酸化
ホウ素は粉末の形で混合してもよい。あるいは、
水溶液の形でスプレーしてもよい。 湿式法の場合、酸化ホウ素水溶液中にシリカ質
物質と無機質繊維を投入し、撹拌混合してから脱
水成形するのが一般的である。これは、シリカ質
物質と酸化ホウ素が均一に接触するため特に高強
度のものが得られやすいので、好適な実施態様で
ある。 混合後、シリカ質物質と酸化ホウ素とを反応さ
せて、溶融ホウケイ酸ガラス層を形成するために
は、加熱処理（焼成処理）が必要である。加熱条
件は好適には800〜1400℃、１〜15時間である。 800℃より低い温度では、シリカ物質と酸化ホ
ウ素の反応が不充分であり、強固なホウケイ酸ア
ルカリガラス層を形成することができない。ま
た、1400℃より高い温度では、シリカ物質と酸化
ホウ素の反応が進み過ぎ、内部欠陥を生ずるの
で、かえつて強度が劣化する。 酸化ホウ素はバインダー（結合剤）の作用をす
るものであり、シリカ質物質と無機質繊維との交
差点に付着して、焼成処理時にこれらを一体に結
合して三次元の網目構造を形成するものである。
また、酸化ホウ素は、シリカ繊維が1000℃付近の
温度にさらされた際に、これが結晶化するのを阻
止する作用を有するものである。従つてその配合
量は融着作用と結晶化阻止作用とを十分に発揮す
るように１〜15重量部の範囲で設定するのが好適
である。因みに、シリカ質物質及び無機繊維の配
合量はそれぞれ10〜90重量部及び10〜85重量部が
好適である。 本発明においては、また輻射伝熱を低減させる
目的などで炭化ケイ素、炭化ケイ素ホイスカ、ホ
ウ化ケイ素などの無機質微粉末を所定量予め配合
することも可能である。 以下、本発明を実施例によつて説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。 表−１および表−２は、下記の実施例および比
較例の結果を示したものである。 実施例 １ ケイ砂微粉（平均粒径2μ）30部、結晶質アル
ミナフアイバー（平均繊維径3.4μ）66部を乾式に
て混合した後、ホウ酸水溶液（B₂O₃4％含有）を
合計100部スプレー添加してさらに混合し、プレ
ス成形して厚さ30mmのボードとなし、これを常温
にて自然乾燥後、1250℃で３時間加熱焼成した。 実施例 ２ B₂O₃3％濃度のホウ酸水溶液3000部中にシリカ
フアイバー（平均繊維径9μ）60部、セラミツク
フアイバー34部を投入して撹拌混合した後、含水
率200％まで脱水成形して600×600×80mmのボー
ドとなし、これを100℃以下の低温乾燥または高
周波乾燥機にて乾燥した後1100℃５時間加熱焼成
した。 比較例 １ フエノールレジン粉末10部、結晶質アルミナフ
アイバー90部を乾式混合した後ホツトプレスによ
り、150℃20分加熱成形して厚さ30mmのボードを
得た。 比較例 ２ コロイダルシリカ10％水溶液、3000部中にセラ
ミツクフアイバーを100部投入して撹拌混合した
後、実施例２と同様工程で成形体を得た。

【表】

【表】

【表】 発明の効果 以上に述べたように、この発明によれば、低密
度でありながら、高強度で、しかも内部までムラ
がなく均一な強度を有し、加熱収縮率が小さい耐
熱成形体が得られる。 とくに、この発明によれば、シリカ質物質の表
面がホウ珪酸ガラス層で被覆された構造となるの
で、シリカ質の結晶化が抑制される故、耐熱衝撃
性の良好な成形体が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリカ質物質、無機質繊維及び酸化ホウ素を
   混合成形してから、加熱処理することによつてシ
   リカ質物質の表面を溶融ホウケイ酸ガラス層とな
   し、無機質繊維間を融着結合させて得た低密度高
   強度成形体。 ２ シリカ質物質、無機質繊維及び酸化ホウ素の
   配合量がそれぞれ10〜90重量部、10〜85重量部及
   び１〜15重量部である特許請求の範囲第１項記載
   の成形体。 ３ シリカ質物質の表面が90％以上のSiO₂で占
   められている特許請求の範囲第１項または第２項
   に記載の成形体。 ４ シリカ質物質が平均繊維径４〜20μのシリカ
   フアイバーである特許請求の範囲第１〜３項のい
   ずれかに記載の成形体。 ５ 無機質繊維がアルミナ繊維である特許請求の
   範囲第１〜４項のいずれかに記載の成形体。 ６ シリカ物質、無機質繊維及び酸化ホウ素を混
   合成形してから、加熱処理することによつてシリ
   カ質物質の表面を溶融ホウケイ酸ガラス層とな
   し、無機質繊維間を融着結合させることを特徴と
   する低密度高強度成形体の製造方法。