JPH0254294B2

JPH0254294B2 -

Info

Publication number: JPH0254294B2
Application number: JP58073569A
Authority: JP
Inventors: Juzo Takase; Shuichi Tada
Original assignee: Asahi Denka Kogyo KK
Current assignee: Adeka Corp
Priority date: 1983-04-26
Filing date: 1983-04-26
Publication date: 1990-11-21
Also published as: JPS59199567A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、無機繊維成型体に関するものであ
り、更に詳しくは、焼成時に均一に硬化し且つ高
強度で寸法安定性の無機繊維成型体に関するもの
である。一般に、無機繊維に結合剤としてコロイダルシ
リカ水溶液を使用して得られる無機繊維成型体
は、耐熱性、断熱性及び耐熱衝撃性に優れている
ため、高温用の保温断熱材料として広く使われて
いる。このような無機繊維成型体は、従来、コロイダ
ルシリカを水に分散させた水溶液中に無機繊維を
入れ解繊して分散させたスラリー状物若しくはペ
ースト状物を所定の形状に成型した後、乾燥硬化
させる方法により製造されている。しかしなが
ら、この従来方法では、乾燥時に生乾きの成型体
中からコロイダルシリカ成分が移動して表面層の
みに集まる現象、所謂マイブレーシヨンが起こ
り、乾燥後表面層のみが硬化し、内部層はやわら
かいままになるといつた成型体しか得られない。
従つて、成型体の加工性及び加工時の取扱におい
て多くの問題を残している。上記問題を解消するために、結合剤たるコロイ
ダルシリカのマイブレーシヨンの防止について
種々の検討がなされている。例えば、特公昭37−8590号勾報では、43〜49℃
の低温で穏やかに熱風乾燥しているが、この方法
は、乾燥に長時間を要し工程上好ましくない。又、特開昭53−27618号公報では、コロイダル
シリカの硬化剤としてケイ酸カルシウム又はケイ
酸マグネシウムを添加して成型体を作り、焼成時
にコロイダルシリカと硬化剤とを反応させてコロ
イダルシリカのマイブレーシヨンを抑えている
が、このような反応性に富んだケイ酸カルシウム
又はケイ酸マグネシウムの添加は、スラリー液の
寿命を縮めその長期使用を耐え難くする。更に又、特開昭56−59665号公報では、コロイ
ダルシリカにソジウムモンモリオナイトを添加し
て焼成時のコロイダルシリカのマイブレーシヨン
を抑えているが、この方法で乾燥成型された成型
体は、一般に強度や硬度が弱い欠点を有し、成型
体の強度や硬度を上げるため、ナトリウムモンモ
リナイトを多く添加してもその効果は低く、その
ことよりかえつて成型体の寸法安定性が低下する
と同時に、著しく作業性が悪くなる等の多くの問
題を有している。本発明者らは、これらの解決すべく鋭意検討し
た結果、無機繊維と、コロイダルシリカ水溶液若
しくはコロイダルシリカ水希釈液と、ベントナイ
トと、無機質粉末（ベントナイトを除く）とを必
須成分とする混合物を成型乾燥して硬化させた場
合、全くマイブレーシヨンの起こらない、高強
度、高硬度の無機繊維成型体が得られることを見
い出し本発明を完成した。以下、本発明を具体的に説明する。本発明において使用される無機繊維としては、
セラミツクフアイバー、アルミナフアイバー、ジ
ルコニアフアイバー、石英ウール、ロツクウー
ル、スラグウール、グラスウール、アスベスト等
が挙げられるが、繊維の耐熱性、コストの面でセ
ラミツクフアイバーが最も適している。また、本発明で使用されるコロイダルシリカ水
溶液若しくはコロイダルシリカ水希釈液は、
SiO₂（シリカ）を重量パーセントで３〜50％含ん
だシリカのコロイド分散体で、例えば、スノーテ
ツクス（日産化学製品）、ルドツクス（デユポン
製品）、アデライト（旭電化製品）等が挙げられ、
通常コロイド粒子の大きさが５〜100ｍμのもの
が使用され、好ましくは５〜50ｍμのものが使用
される。尚、これら市販のコロイダルシリカは、
水で希釈して使用濃度（SiO₂濃度として３〜50
重量％）として使用する。また、本発明で使用されるベントナイトは、超
微細な粘度で、主要鉱物はモンモリオナイトであ
つて大部分火山灰のガラス成分が分解して生成し
たものであり、ベントナイトのうち水中で膨潤す
るナトリウム系のベントナイトが好適である。また、本発明で使用される無機質粉末（ベント
ナイトを除く）は、天然に存在する粘土鉱物の粉
末、及び岩石、人造鉱物等の粉末を指すが、その
中でも耐熱性、経済性の点から粘土鉱物の粉末が
適当である。上記粘土鉱物の粉末は、例えば、カ
オリナイト、ギブサイト、ハロイサイト、メタハ
ロサイト、セリサイト、クリストバライト、トリ
ジマイト、アロフエン、雲母、石英、長石等の一
種若しくは数種を主成分としたもので、類別的に
いえば、熱水成粘度、頁岩粘度、木節粘土、蛙目
粘土、風化残留成粘度、耐火粘土等の粉末であ
り、その組成はケイ素、アルミニウム、マグネシ
ウム、カルシウム、ナトリウム、鉄等の酸化物の
一種若しくは混合物を主成分とする粉末である。
最も好ましいものとしては、カオリン、ろう石、
陶石、セリサイト等の粘土鉱物粉末が挙げられ
る。又、本発明に使用される無機質粉末（ベント
ナイトを除く）の粒度は、150メツシユパスが50
％以上、好ましくは80％以上であることが望まし
い。その理由は、明らかでないが、150メツシユ
パスが50％以上であるような粒度をもつ無機質粉
末を無機繊維成型体に配合することにより、繊維
間の隙間を埋め、これが結合助剤として働きコロ
イダルシリカのマイブレーシヨン防止をより完全
なものとすると同時に、高強度、高硬度の無機繊
維成型体が得られるものと予想されるからであ
る。また、本発明の無機繊維成型体の製造に際して
のベントナイトとコロイダルシリカ水溶液若しく
はコロイダルシリカ水希釈液の好ましい配合割合
は、重量パーセントでコロイダルシリカ水溶液若
しくはコロイダルシリカ水希釈液に対しベントナ
イト0.2〜20％、更に好ましくは0.2〜10％であ
る。0.2％以下では、本発明によるマイブレーシ
ヨンを防止した高強度、高硬度の無機繊維成型体
が得られ難く、又20％以上では、ベントナイトの
膨潤によりその取扱が困難となると同時に、乾燥
に長時間を必要とし経済的でない。また、無機質粉末（ベントナイトを除く）と無
機繊維との好ましい配合割合は、無機繊維に対し
重量パーセントで無機質粉末（ベントナイトを除
く）１〜90％、更に好ましくは５〜70％である。
１％以下では、本発明によるマイブレーシヨンを
防止した高強度、高硬度の無機繊維成型体が得ら
れ難く、又90％以上では、製造時の脱水に長時間
を要し、製品の均一化、製造効率上好ましくな
い。また、ベントナイトと無機質粉末（ベントナイ
トを除く）との好ましい配合割合は、重量比でベ
ントナイト１に対し無機質粉末（ベントナイトを
除く）0.1〜10、更に好ましくは0.1〜５の割合で
ある。この範囲を外れた場合、本発明によるマイ
ブレーシヨンを防止した高強合、高硬度の無機繊
維成型体が得られ難い。而して、本発明の無機繊維成型体の製造に際し
ては、ベントナイト、コロイダルシリカ水溶液若
しくはコロイダルシリカ水希釈液、無機質粉末
（ベントナイトを除く）、無機繊維及び必要に応じ
更に水を、任意の順若しくは同時に、又は分割的
に任意の順若しくは同時に添加する等、考えられ
る全ての組合せにおいて配合するが、一般的に
は、まずコロイダルシリカ水溶液若しくはコロイ
ダルシリカ水溶液に水を加えて調整したコロイダ
ルシリカ水希釈液にベントナイトを分散させた
後、無機質粉末（ベントナイトを除く）と無機繊
維とを同時若しくは何れかを先に添加して無機繊
維を解繊し、得られたスラリー液若しくはペース
ト状物を脱水成型し、しかる後従来の乾燥方法で
乾燥することにより、本発明のマイブレーシヨン
を防止した高強度、高硬度の無機繊維成型体が得
られる。尚、本発明の無機繊維成型体の密度を上げた
り、より耐熱性を上げたり、加工性を上げたりす
るため、又増量するため、砂若しくはその類似品
（例えばケイ砂、ジルコウサンド、アルミナサン
ド等）を、本発明における必須成分の混合物に添
加して成型乾燥しても、本発明の目的とするマイ
ブレーシヨンを防止した高強度、高硬度の無機繊
維成型体が得られる。又、スラリー液般若しくは
ペースト状物からの成型工程は、従来法と全く変
わらないのは勿論のこと、作業性、生産性におい
ても優るとも劣らないものである。一方、前記スラリー液若しくはペースト状物の
脱水成型回収される、コロイダルシリカとベント
ナイトとの混合した水分散液は、長期間の安定性
に富み、再使用が可能である。この場合、無機質
粉末（ベントナイトを除く）は、殆ど無機繊維成
型体の方に移り、再使用される水分散液の方には
入つていない。叙上の如く、本発明の無機繊維成型体は、マイ
ブレーシヨンのない高強度、高硬度の成型体であ
り、また、構成材料が全て無機質であつて、結合
剤がベントナイトと無機質粉末（ベントナイトを
除く）であり、非常に耐熱性に優れているため、
充分な加工性を有し且つ加工時の強度低下が起こ
らず、更に成型体中に有機物を全く含まないこと
から焼成時及び保温時の有害ガスの発生及び強度
低下が起こらない保温材として使用できるもので
ある。以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する
が、本発明は、これらの実施例に限定されるもの
ではない。尚、実施例１〜８及び比較例１〜５におけるそ
れぞれの配合成分及び配合割合については表−１
にまとめて示した。実施例１アデライトAT−30（SiO₂30％、粒子径10〜20
ｍμ）333ｇに水667ｇを加え、SiO₂10％のコロ
イダルシリカ水希釈液1000ｇを得た。このコロイ
ダルシリカ水希釈液にベントナイト（クニミネ工
業(株)：クニゲル）を５ｇ入れ、ミキサーで均一な
分散液とした。次いで、セラミツクフアイバー
（日本アスベスト(株)：フアインサツクス1300）30
ｇ、及び無機質粒末としてカオリン（ジヨージア
カオリン・日商岩井扱い）10ｇを加え、ミキサー
で均一に分散したスラリー液を調整した。次い
で、このスラリー液から金網を施した金型にて吸
引脱水成型（真空成型）した。続いて、300℃で
６時間通常の熱風乾燥機にて乾燥し、第１図ａに
示す如き縦60mm、横60mm、高さ40mmの直方体の無
機繊維成型体１を得た。得られた無機繊維成型体１は、半分に切断して
第１図ｂに示す如く縦60mm、横40mm、高さ30mmの
直方体の試験片１′とし、試験片１′における切断
面上の各測定点Ｈ、Ｍ、Ｂについて圧縮時の強度
をオートグラフ（島津製作所製形式IS−2000）
で測定した。その測定結果を表−２及び第２図に
示す。尚、上記測定にあたつては、圧縮金属棒として
直径５mmの鋼製棒を使用し、該鋼製棒を降速度１
mm／分で下降させ、又記録紙速度を20mm／分で移
動させた。又、表−２には、圧縮金属棒が試験片
１′に0.2mmくい込んだときの圧縮強度を硬度と
し、0.5mmくい込んだときの圧縮強度を強度とし
てそれぞれ単位Kg／cm²で表した。又、第２図に
は、測定点Ｍにおける圧縮強度と試験片への圧縮
金属棒のくい込み量との関係をグラフで示した。実施例２ベントナイトの量を10ｇとした以外は全て実施
例１と同様にして無機繊維成型体を得、この無機
繊維成型体について実施例１と同様な測定を行つ
た。その測定結果を表−２に示す。実施例３ベントナイトの量を15ｇとした以外は全て実施
例１と同様にして無機繊維成型体を得、この無機
繊維成型体について実施例１と同様な測定を行つ
た。その測定結果を表−２に示す。実施例４カオリンの量を５ｇとした以外は全て実施例１
と同様にして無機繊維成型体を得、この無機繊維
成型体について実施例１と同様な測定を行つた。
その測定結果を表−２に示す。実施例５カオリンの量を15ｇとした以外は全て実施例１
と同様にして無機繊維成型体を得、この無機繊維
成型体について実施例１と同様な測定を行つた。
その測定結果を表−２に示す。実施例６カオリンをタルクに代えた以外は全て実施例１
と同様にして無機繊維成型体を得、この無機繊維
成型体について実施例１と同様な測定を行つた。
その測定結果を表−２に示す。実施例７アデライトAT−30 500ｇに水500ｇを加え、
SiO₂15％のコロイダルシリカ水希釈液1000ｇを
得た。このコロイダルシリカ水希釈液1000ｇを用
い、且つベントナイトの量を10ｇとした以外は全
て実施例１と同様にして無機繊維成型体を得、こ
の無機繊維成型体について実施例１と同様な測定
を行つた。その測定結果を表−２に示す。実施例８セラミツクフアイバーの量を60ｇとした以外は
全て実施例１と同様にして無機繊維成型体を得、
この無機繊維成型体について実施例１と同様な測
定を行つた。その測定結果を表−２に示す。比較例１、２、３実施例１においてカオリンの添加をしない場合
を比較例１、実施例２においてカオリンの添加を
しない場合を比較例２、実施例３においてカオリ
ンの添加をしない場合を比較例３とし、それぞれ
実施例１と同様にして無機繊維成型体を得、この
無機繊維成型体それぞれについて実施例１と同様
な測定を行つた。その測定結果を表−２に示す。
又比較例１については、測定点Ｍにおける圧縮強
度と試験片への圧縮金属棒のくい込み量との関係
を第２図に示す。比較例４実施例１においてベントナイトの添加をしない
場合を比較例４とし、実施例１と同様にして無機
繊維成型体を得、この無機繊維成型体について実
施例１と同様な測定を行つた。その測定結果を表
−２及び第２図に示す。比較例５実施例１においてベントナイト及びカオリンの
添加をしない場合を比較例５とし、実施例１と同
様にして無機繊維成型体を得、この無機繊維成型
体について実施例１と同様な測定を行つた。その
測定結果を表−２に示す。

【表】

【表】表−２及び第２図の結果から明らかなように、
本発明の無機繊維成型体は、マイブレーシヨンの
ない高強度、高硬度のものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の一実施例における無機繊維
成型体の斜視図、第１図ｂはそれを切断して形成
した試験片の斜視図、第２図は測定点Ｍにおける
圧縮強度と試験片への圧縮金属棒のくい込み量と
の関係を示すグラフである。１……無機繊維成型体。

Claims

【特許請求の範囲】１無機繊維と、コロイダルシリカ水溶液若しく
はコロイダルシリカ水希釈液と、ベントナイト
と、無機質粉末（ベントナイトを除く）とを必須
成分とする混合物を成型乾燥して均一に硬化させ
てなることを特徴とする無機繊維成型体。２無機繊維がシリカとアルミナとを主成分とす
るセラミツク繊維であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の無機繊維成型体。３ベントナイトをコロイダルシリカ水溶液若し
くはコロイダルシリカ水希釈液に対し0.2〜20重
量％配合することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の無機繊維成型体。４無機質粉末（ベントナイトを除く）を無機繊
維に対し１〜90重量％配合することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の無機繊維成型体。５ベントナイトと無機質粉末（ベントナイトを
除く）との配合割合がベントナイト１に対し無機
質粉末（ベントナイトを除く）0.1〜10（重量比）
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の無機繊維成型体。６無機質粉末がケイ素、アルミニウム、マグネ
シウム、カルシウム、ナトリウム、鉄等の酸化も
の一種若しくは混合物を主成分とする粉末であ
り、その粒度が150メツシユパスが50％以上であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
無機繊維成型体。