JPH0243004A

JPH0243004A - 湿式成形用断熱材組成物を使用する断熱材成形法及び断熱材被覆法

Info

Publication number: JPH0243004A
Application number: JP26136288A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shimizu; 廣清水; Tatsuo Horie; 堀江　辰雄; Aishi Kawamura; 河村　愛史; Osamu Tokura; 十倉　理; Kiyoshi Okawa; 大川　清; Hiromi Fukuoka; 福岡　弘美
Original assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Chemical Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1988-10-19
Publication date: 1990-02-13

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］この発明は、断熱性に優れた湿式成形用断熱材組成物を
使用して特に複雑な形状の成形体を成形したり、複雑な
形状の被覆対象物の表面に低熱伝導率の薄い断熱材被覆
層を形成させる断熱材成形法並びに断熱材被覆成形法に
関する。

［従来の技術］従来、断熱材料としては、無機質繊維とパーライト、シ
ラスバルーン、蛭石等の軽量骨材の混合物に無機バイン
ダーとしてセメントを配合し、これに水を添加し混練し
てスラリー状組成物を調製し、このスラリー状組成物を
抄造法又は型流し込み法等の方法で脱水成形し、離型後
乾燥して耐火被覆板や軽量建築板等を製造することが提
案されている（特開昭４８−５９．１１４号、特開昭４
９−６４，６２３号及び特公昭５８−２，８１７号の各
公報等）。

しかしながら、これらの方法は、そのいずれも無機バイ
ンダーとしてセメントを使用するものであり、製造され
た成形品はその耐火性、軽量性等に優れているものでは
あるが、比較的その熱伝導率が高くて断熱性が要求され
る場合には必然的に相当の厚みが要求され、成形性や離
型性の面で問題が生じるほか、特に複雑な形状の各種成
形体等の被覆対象物の表面に均一にかつ薄層状態で断熱
層を形成せしめることは極めて困難である。

また、ロックウールを主材としてこれに軽量骨材を配合
し、さらにジェットセメント、界面活性剤及び増粘剤を
配合し、水を添加し混練して粘稠なペースト状組成物と
した湿式吹付用耐火被覆材が提案されている（特開昭４
９−１３２，８２２号公報）。

しかしながら、この耐火被覆材も、無機バインダーとし
てジェットセメントを使用しているために、その硬化時
間が短時間で済むという特長を有する反面、抄造法や型
流し込み法等で成形しようとすると硬化が速すぎて狭い
空隙内への充填が困難になり、離型性も悪くて複雑な成
形品の製造や被覆対象物表面に均一な断熱被覆層を形成
するための材料としては不向きである。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、かかる観点に鑑みて創案されたもので、その
目的とするところは、特定の湿式成形用断熱材組成物を
使用し、種々の断熱材成形品を製造するための断熱材成
形法を提供することにあり、さらに、上記湿式成形用断
熱材組成物を使用し、種々の被覆対象物の表面に断熱被
覆層を形成せしめるための断熱材被覆成形法を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］すなわち、本発明は、無機質ＩＪ！維と中空粒状充填材
からなる軽量骨材の混合物にバインダーとしてシリカゾ
ル及び有機質バインダー並びに水を添加して湿式混練し
て、スラリー状又は粘稠ペースト状の断熱材組成物を調
製し、この断熱材組成物を振動及び真空脱水作用下に成
形型中に導入して脱水成形し、離型して乾燥させる断熱
材成形法であり、ざらに、このようなスラリー状又は粘
稠ペースト状の断熱材組成物を調製し、成形型内にて被
覆対象物を中子としてセットし、振動及び真空脱水作用
下にこれら被覆対象物と成形型との間に形成された空隙
中に上記断熱材組成物を導入して脱水成形し、成形型か
ら被覆対象物と共に離型して乾燥し、必要に応じて焼成
することにより被覆対象物表面に断熱被覆層を形成せし
める断熱材被覆成形法である。

本発明で使用する無機質繊維としては、例えばシリカ・
アルミナ系セラミックファイバー、シリカファイバー、
アルミナファイバー、ジルコニアファイバー、窒化硼素
ファイバー等のセラミックファイバーや、ロックウール
、ガラスファイバー等、種々の耐火性を有する無機質フ
ァイバーを使用することができるが、特に１，０００℃
以上の高温条件下での使用には好ましくはセラミックフ
ァイバーであり、高い耐熱性と低熱伝導率を達成すると
いう観点からより好ましくはシリカ・アルミナ系セラミ
ックファイバーであり、また、５００℃以下の比較的低
温条件下での使用にはコストの点から好ましくはロック
ウールやガラスファイバーである。

また、中空粒状充填材としては種々のものが知られてい
るが、パーライトやバーミキュライトの場合にはその吸
水性が大きく、乾燥すると分離して成形性の点で難点が
あり、本発明ではシラスバルーン、シリカバルーン等の
バルーン類であり、水スラリー状態下での無機質繊維と
の混練性、成形性、離型性、軽量性等を総合的に評価す
ると、好ましくは微小中空球状のシラスバルーンである
。

この中空粒状充填材の粒径については、平均粒径３５〜
２２０譚、好ましくは４０〜１３０ＩＪＲのものがよく
、平均粒径が３５Ｕｌ＋より小さいと高密度になるとい
う問題があり、また、２２０岬より大きくなると熱伝導
率が高くなって強度が低下するという問題が生じる。

ざらに、バインダーとしては無機質バインダーと有機質
バインダーとを併用使用する必要がある。

そして、無機質バインダーとしては、断熱材成形体の高
温乾燥や焼成時にバインダー効果を発揮し、混線性や成
形性に支障をきたさないものであるという観点からシリ
カゾルである。また、有機質バインダーとしては、それ
が脱水成形後の離型時に形崩れ等が発生しないように強
度を発揮せしめるために使用するものであり、離型性が
よく、シリカゾルとの併用に支障のないものであれば任
意のものを使用できるが、好ましくはカチオンスターチ
の２重量％水溶液やパラエチレンオキサイドの３重量％
水溶液である。

なお、上記無機質繊維、中空粒状充填材、シリカゾル及
び有機質バインダーからなる配合物中には、水の使用量
を下げ、また、流動性を上げるために若干の起泡剤等の
添加剤を配合してもよい。

上記無機質繊維、中空粒状充填材、シリカゾル及び有機
質バインダーの使用量については特に限定されるもので
はないが、通常、無機質繊維が１５〜６０重但％、好ま
しくは２０〜５０重量％で、中空粒状充填材が１５〜７
５重量％、好ましくは２０〜５０重量％で、シリカゾル
が５〜４０重量％、好ましくは２０〜４０重量％で、ま
た、有機質バインダーが１〜５重量％、好ましくは２〜
３重１％であや。無りａ質繊維についてはその配合割合
が上記範囲から外れるとｍ維過多になって成形体の強度
低下を引起すという問題があり、中空粒状充填材につい
てはその配合割合が上記範囲から外れると中空粒状充填
材が分離を起して成形体ができにくいという問題があり
、シリカゾルについてはその配合割合が多すぎると乾燥
、焼成時に成形体にヘアークラックが生じ、また、少な
すぎると曲げ強度等の物性が低下するという問題があり
、また、有機質バインダーについてはその配合割合が上
記範囲から外れると上記と同様の問題が生じるほか、水
出が多すぎると成形性が悪くなるという問題がある。

また、上記配合物に添加して湿式混練し、スラリー状又
は粘稠ペースト状にするための水の添加量については、
配合物１００重量部に対して、通常５０〜１００重量部
、好ましくは７０〜８０重量部である。

本発明では、上記配合物に所定の水を添加して湿式混練
し、スラリー状又は粘稠ペースト状とするが、その際の
混練方法としては、特に制限されるものではないが、好
ましくは混練中に空気が混入する大気解放型のホバート
ミキザーによる混線がよく、これによってこの断熱材組
成物を使用して成形される成形品や断熱被覆層に気泡を
形成虜ることができ、より一層の断熱性と軽量性を達成
することができる。

このようにして調製された湿式成形用断熱材組成物を用
いて断熱材成形品を製造する第１の発明においては、先
ず、任意の成形品形状の成形型を上下及び左右方向に振
動し若しくは回転振動する振動源、例えば振動テーブル
に接続あるいは固定し、この成形型の上部には装入ノズ
ルを設けると共に下部には水切り用小孔を持ったフラン
ジ及び材料の吸い出し防止のため、通常４０〜１００メ
ツシュ程度の水切り用金網を備えた脱水ノズルを設け、
この脱水ノズルにはドレン装置を介して真空源、例えば
真空ポンプを接続し、振動源によって成形型に振動を与
え、かつ、真空源で成形型内を真空脱水作用下に維持し
ながら、上記装入ノズルから断熱材組成物を装入して脱
水成形し、離型して乾燥させる。

また、第２の発明においては、上記成形型の内部に種々
の成形体等の被覆対象物を中子としてセットし、これら
被覆対象物と成形型との間に形成された空隙、通常２Ｍ
以上、好ましくは２〜１０ｍ程度の空隙中に断熱材組成
物を導入し、上記と同様に振動及び真空脱水作用下に脱
水成形し、被覆対象物と共に離型して乾燥し、必要に応
じて焼成することにより被覆対象物表面に薄膜の断熱被
覆層を形成せしめる。

なお、フランジの水切り用小孔は、脱水ノズルの部分の
みだけでなく、成形型の任意の位置に設け、脱水された
水を集合させて脱水ノズルの部分に導くようにしてもよ
い。

上述したように成形型に振動を付与しながらこの成形型
内に断熱材組成物を装入することにより、この断熱材組
成物はチクソトロピー現象を起してその流動性が増し、
しかも、真空脱水作用下に成形型内に導入されるので成
形型内の隅々まで確実にかつ緻密に充填され、たとえ成
形型が複雑な形状であっても脱水成形が円滑に進行し、
均一な断熱成形品あるいは断熱被覆層が形成される。

なお、被覆対象物は、内部に高温度の流体通路を有する
中空状の金属製やセラミック製の成形体であって、成形
型内にセットするには、成形型内又は成形体に複数の固
定用突起部を設け、揺動や断熱材組成物の流入時に偏移
しないようにすることが望ましい。

本発明の湿式成形用断熱材組成物を使用する断熱材成形
法及び断熱材被覆法は、建築用断熱パネル等の各種建築
用断熱成形品、構造物の断熱被覆、その他の断熱あるい
は耐火性能が要求される各種の部品や断熱保温性能が要
求される自動車エンジン用マニホールドの如き複雑な成
形体の表面に薄膜の断熱被覆層を形成する場合に好適に
利用できる。

［実施例］以下、実施例及び比較例に基いて、本発明を具体的に説
明する。

実施例１〜５及び比較例１〜３無機質繊維としてシリカ・アルミナ系セラミックファイ
バー（ＣＥＦ、新日鐵化学■製商品名：ＳＣバルクＦ２
１、繊維径：２．８ｘ、繊維長：０．０８ｍ）を、中空
粒状充填材としてシラスバルーン（平均粒径４０．６０
．１３０．１５０．２００ｍ＞　、パーライト又はバー
ミキュライトを、無機質バインダーとしてシリカゾル又
はアルミナセメントを、また、有機質バインダーとして
２ＷｔＸ−カチオンスターチ水溶液又は３ｗｔ％−パラ
エチレンオキサイド水溶液をそれぞれ使用し、第１表に
示す割合で配合し、得られた配合物１００重量部に対し
て水６０〜８０重量部を添加して混練し、各実施例１〜
５及び比較例１〜３の断熱材組成物を調製した。

また、試験体成形用型枠（曲げ試験用：長さ１６０／Ｍ
Ｘ幅４０＃ｌ＃ｌＸ厚さ４０ｍ、熱伝導率測定用：長さ
１１４ｍＸ幅１１４ｍＸ厚さ４０Ｍ）を撮動テーブル上
にセットし、撮動作用下及び真空脱水作用下に各型枠内
に上記各実施例１〜５及び比較例１〜３の断熱材組成物
を連続的に装入し充填して脱水成形し、離型した後乾燥
して各試験体を形成した。

この際の成形性について、Ｏ：寸法がシャープで全体が
均一なものであるか、×：表面に凹凸があったりバイン
ダーが浮いて表面が不均一なものであるかを評価し、ま
た、得られた試験体について曲げ強度（ＪＩＳ　Ａ　９
５０４−１９８４　＞　、熱伝導率（Ｋｃａｌ／ｍ、ｈ
ｒ、℃、７５０℃）及び容重＜Ｋ９／ｄ”）を測定した
。結果を第１表に示す。

第１表の結果から明らかなように、中空粒状充填材とし
てパーライト又はバーミキュライトを使用した比較例］
及び２の場合にはその成形性が悪く、試験体を成形する
ことができなかった。また、無機質バインダーとしてア
ルミナセメントを使用した比較例３の場合には、その成
形性は問題ないが、熱伝導率が高くて断熱性能に欠ける
。これに対して、各実施例１〜５の場合にはその成形性
及び断熱性が共に優れている。

実施例６外径３０ｍ口×長さ７０ｍの大きざの２本の先端中空管
と、これらの先端中空管の後端を連通連結する外径３０
ｍ口Ｘ３４０ｍの基部接続管と、この基部接続管に連通
連結する外径４０ｍ口×１３５Ｍの主中空管とで構成さ
れた分岐管を使用し、この分岐管と型枠の間に５１Ｍ１
の空隙（これは分岐管の表面に形成される断熱被覆層の
厚さに相当する）が形成されるように分岐管を中子とし
て型枠内に組込み、次いでこの型枠を振動源の振動テー
ブル上にセットし、上記各先端中空管の開口を適当な栓
で塞いでその開口縁部周囲に上記型枠との間の空隙に通
じる装入ノズルを形成せしめ、また、上記主中空管の開
口には６０メツシユ金網を介して接続７ランジを取付け
ることにより脱水ノズルを形成せしめ、この脱水ノズル
にはドレンポットを介して真空ポンプを接続し、上記振
動テーブルで型枠を振動作用下に維持すると共にこの型
枠の空隙内を上記真空ポンプで真空脱水作用下に維持し
、上記装入ノズルから上記各実施例及び比較例の断熱材
組成物を導入し、分岐管の表面にそれぞれ断熱材組成物
を脱水成形せしめた。

脱水成形終了後、分岐管と共に離型し、乾燥させた後に
８００℃で焼成して分岐管の表面にそれぞれ約５Ｍの厚
さの断熱被覆層を形成した。

各実施例１〜５の断熱材組成物を使用して分岐管の表面
に形成された断熱被覆層は、その厚さがほぼ均一で分岐
管の表面にしっかりと付着しており、また、その熱伝導
率はいずれも７５０℃で０゜２　Ｋｃａｌ／ｍ、　ｈｒ
、　°ｃ以下であった。これに対して、各比較例１〜３
の断熱材組成物を使用した場合には、そのいずれの場合
も分岐管と型枠との間の５＃の空隙内に効率良く充填さ
れず、この分岐管の表面に均一でしっかりした断熱被覆
層を形成することができなかった。

実施例７外径４０ｍ口×長さ１２０＃の大きさの４本の先端中空
管と、これらの先端中空管の後端を垂直に連通連結する
外径４０ｍ口Ｘ３４０＃の基部接続管と、この基部接続
管に連通連結する外径５０ｍφ×１２５ＩｎＩｒ１の集
合管とで構成された自動車エンジン用のセラミック製マ
ニホールドコアーを使用し、このマニホールドコアーの
表面と相似形の型枠内面との間に５＃の空隙が形成され
るようにマニホールドコアーを中子として型枠内に組込
んで固定し、実施例６と同様な方法で振動作用下に実施
例３と同じ断熱材組成物を導入し、マニホールドコアー
の全表面に断熱材組成物を脱水成形せしめた。脱水成形
後、離型して乾燥させた後、８００℃で焼成し、自動車
用マニホールドを製造した。

このようにして得られたマニホールドは、そのマニホー
ルドコアーの全表面に断熱被覆層がクラック無しに付着
していた。また、このマニホールドの内部に１，０００
℃の燃焼ガスを通過させた時、その表面の断熱材層表面
の温度は３５０℃以下であり、かつ、１．０００℃と常
温の間の繰返しスポーリングデス１〜４００回を行った
後でも、断熱性能には何らの変化も認められなかった。

［発明の効果］本発明の断熱材成形法によれば、優れた断熱性を有する
だけでなく、優れた成形性や離型性を有し、複雑な形状
の断熱材成形品を容易に製造することができるほか、種
々の被覆対象物の表面に断熱被覆層を形成することがで
きる。

特許出願人　　　新日鐵化学株式会社同　上　　　　新日本製鐵株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）無機質繊維と中空粒状充填材からなる軽量骨材の
混合物にバインダーとしてシリカゾル及び有機質バイン
ダー並びに水を添加し湿式混練してスラリー状又は粘稠
ペースト状の断熱材組成物を調製し、この断熱材組成物
を振動及び真空脱水作用下に成形型中に導入して脱水成
形し、離型して乾燥させることを特徴とする断熱材成形
法。
（２）無機質繊維と中空粒状充填材からなる軽量骨材の
混合物にバインダーとしてシリカゾル及び有機質バイン
ダー並びに水を添加し湿式混練してスラリー状又は粘稠
ペースト状の断熱材組成物を調製し、成形型内にて被覆
対象物を中子としてセットし、振動及び真空脱水作用下
にこれら被覆対象物と成形型との間に形成された空隙中
に上記断熱材組成物を導入して脱水成形し、被覆対象物
と共に離型して乾燥し、必要に応じて焼成することを特
徴とする被覆対象物表面に断熱被覆層を形成せしめる断
熱材被覆成形法。