JPH03234890A

JPH03234890A - 高温用シート

Info

Publication number: JPH03234890A
Application number: JP2469190A
Authority: JP
Inventors: Keiji Yamada; 啓二山田
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1990-02-03
Filing date: 1990-02-03
Publication date: 1991-10-18

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〕本発明は、高耐熱性シートに関し、特に１０００°Ｃを
超えるような高い温度条件のもとでも優れた耐熱性、寸
法安定性、シール性を有するシートであって、石綿に替
えて結晶質アルミナ繊維を主成分とするもので構成され
た熱風発生炉のシール材及びセラミック焼成体の離型紙
などに用いられる高温用シートについての提案である。

〔従来の技術〕

上述した用途に用いられる高温用シートは、石綿を主原
料とし、他に弾性を付与するための天然ゴムあるいは二
ｌ・リルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジェンゴム（Ｓ
ＢＲ）などの弾性物質と、必要に応じて添加される加硫
剤等の補助剤を用いたもので構成されたものが一般的で
ある。

ところで、このような用途に用いられるガスケットとし
ては、石綿と弾性物質とを加熱成形して得られる゛ジヨ
イントシート″状高温用シート、および石綿とエマルジ
ョンラテックスなどの弾性物質を混合したスラリーを、
抄造成形して得られる゛′ビータシート°゛状高温用シ
ートなどがあった。

これらの既知高温用シートは、主としてアスベストの繊
維を６０〜９５重量％含有している。そのために、高温
用シートを製造する際はもちろんのこと、このアスベス
ト繊維を施行した施設から、アスベストの粉が飛散する
ため、健康障害発生の恐れがあり、改善が望まれていた
。

そのため、我国では、昭和４９年の国際ガン条約調印に
伴い、これまでに種々の法令でその取り扱いを規制して
きた。例えば、昭和５１年４月１日付で「特定化学物質
等障害予防規則」を設けたこと、昭和５３年３月３０日
に労働基準施行規則の一部を改正し、ガン混性物質、若
しくはガン源性因子又は、ガン理性工程における業務に
よる疾病について、「アスベストにさらされる業務によ
る肺ガンまたは中皮腫」を指定したことなどそれである
。

また、米国ＥＰＡ　（環境保護庁）においては、１９８
３年１月にアスベスト製品の使用禁止についての提案が
なされ、１９８６年６月にはＯＢＭ（行政管理予算局）
の了解を得て１９８８年１月より建材製品への禁止を提
案すると共に、１９９１年よりの全面使用禁止を提案し
ている。

そして、米国３大ガスケツトメーカーは、この提案を段
階的に受は入れる宣言を１９８６年７月に行っている。

また、これらの国に限らず、国際的にも、１９８６年６
月のＴ１．．０（国際労働機構）の提案によって、“石
綿の利用における安全に関する条約と勧告”が討議・審
議されている。

このような国際情報の下で、最近では、アスベスト代替
繊維として、シリカ−アルミナ繊維、セピオライト繊維
、ガラス繊維、カーボン繊維、ステンレス繊維等の無機
質繊維、ポリエチレン繊維等の有機質繊維を用いること
が考えられており、これらの繊維によって高温用シート
を製造する試みがある。

（発明が解決しようとする問題点〕上述のように、アスベスト繊維を用いた高温用シートは
公害の問題を抱えているとともに、６００°Ｃ付近まで
は良好な物性を保持しうるものの、それよりも高い、例
えば１０００　’Ｃ以上の高温においては、結晶水の脱
水により強度劣化及び熱収縮が起る欠点があった。

また一方で、前記アスベスト代替繊維としての無機質繊
維あるいは有機質繊維を使用した高温用シートにも次の
ような問題点があった。

すなわち、前記無機質繊維のうち、例えばセビオライト
などは結晶水を持っているため、高温域で前記アスベス
トと同様に強度劣化及び熱収縮が生じる。

また、シリカ−アルミナ繊維については９８０°Ｃ近傍
でムライトへの再結晶が起きる為１０００°Ｃ以上の高
温域では熱収縮が著しく安定な寸法精度が得られない。

しかも、この無機質繊維単体で高温用シートを製作した
場合、アスベストを使用した高温用シートと同様に引張
強度や復元率等が劣るという問題点があった。特に、無
機質繊維のうち、例えばカーボン繊維や、有機質繊維、
例えば芳香族ポリアミド繊維、フェノール繊維、ポリエ
チレン繊維などは、２００″Ｃ付近からの特性劣化が著
しく、とくに４００°Ｃ以上では完全に炭化または焼失
して結合劣化が起るため、４００°Ｃ以上の高温下では
使用することができないという問題点があった。

本発明の目的は、アスベストを素材とする高温用シーＩ
・の、環境公害などの上述した問題点、および各種無機
質繊維を使うことによる１０００°Ｃ以上の高温域にお
ける引張強度や弾性率の低下、それらに伴うシール機能
の低下、及び寸法安定性が低下すると言う問題点を克服
できる高温用シートを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ノンアスベスト系高温用シートについて、さ
らに引張強度や弾性率などの特性低下によるシール機能
の低下及び寸法安定性の低下を克服するものとして、結
晶質アルミナ繊維を配合することによって高温用シート
の耐熱性及び寸法安定性を向上さゼることとし、膨潤性
無機質結合材を用いることによって特に１０００°Ｃを
超える高温域において引張強度や弾性率を補償した点に
特徴を有するものである。

このような構想の下に開発した本発明は繊維、弾性物質
及び結合物質などからなる混合物スラリーを抄造し積層
成形してなるビータ−シート状高温用シートを前記結晶
質アルミナ繊維を３５〜８５ｗｔ％、有機質弾性物質を
２〜２５ｗｔ％、膨潤性無機質結合材を５〜３５ｗｔ、
％、さらに必要に応じて結晶質アルミナ繊維以外の無機
質繊維を２〜３５ｗＬ％の割合で配合してなることを特
徴とする高温用シートに関するものである。

［作用〕本発明の高温用シートは、結晶質アルミナ繊維、有機質
弾性物質および膨潤性無機質結合材を水溶液中に分散さ
せたもの、すなわち有機質弾性物質を混合することによ
り得られるエマルジョン、またはそれらに必要に応じて
加硫剤等の補助添加剤をも加えてなるエマルジョンを、
抄造機によって抄造し、一定の厚みに積層することによ
り得られるピークシート状高温用シートである。　近年
、このビータシート状の高温用シー１−に比べて均一性
の高いものが得られるので、広範囲に使用されている。

さて、本発明の高温用シートを構成する主体の１つは結
晶質アルミナ繊維である。

かかる繊維の結晶化度はα−Ａ４２．０３５０％以上の
ものであることが望ましい。これば、本発明の高温用シ
ートば特に１０００°Ｃ以上の部所への使用を目的とし
ている為、アルミナの結晶化度が５０％より少ないと繊
維の非晶質部分が再結晶化して十分な強度が得られない
ばかりか熱収縮をおこし、寸法変化してしまうからであ
る。

また、本発明の高温用シー１−は前記結晶質アルミナ繊
維を３５〜８０ｗｔ％含有する。

その理由は、結晶質アルミナ繊維の配合量が３５ｗｔ％
より少ないと、高温での引張強度及び復元率が低下して
しまうからである。

一方、配合量が８０ｗｔ％より多いと繊維が折損し易く
、引張強度が低下することに加え、気密性の低下を生じ
る。なお、前記結晶質アルミナ繊維の平均繊維径は１２
μｍ未満のものであることが望ましい。その理由は、前
記平均繊維径が１２μｍ以上になると、シート密度が低
下するとともに、製造工程における抄造後のプレス工程
において前記繊維が折れ易く、気密性あるいは引張強度
等を悪化させるからである。なかでも前記繊維径として
は１〜５μｍがより望ましい。

次に、本発明の高温用シートは膨潤性無機質結合材を配
合する。その理由は前記膨潤性無機質結合材の量が１ｗ
ｔ％未満であると強度が得られないばかりか抄造された
シートが不均一になる。

方、３５ｗｔ％より多いと水に対する膨潤性のために、
ゴムラテックスなどの凝集不良をまねいて、ろ水性を悪
くし、シート状物の製造を困難にするからであり、しか
も前記繊維物質の配合比から高温用シートとしての強度
や弾性にも悪影響が出るので、好ましくない。

また、前記膨潤性無機質結合材としては、モンモリロナ
イト、ボールクレー、セピオライト、合成四ケイ化沸素
型雲母などが挙げられる。そのうちでも特にモンモリロ
ナイトは水に膨潤しやすいうえ、結合力も優れているた
め、４００°Ｃ以上における強度維持に有効であり好適
である。このモンモリロナイトは、通常、天然に産出す
るヘン１〜ナイト原鉱の主成分であり、大別すると、Ｎ
ａイオンに富み多量の水を吸収して高い膨潤性を示すＮ
ａ−モンモリロナイトと、ＣａイオンやＭ　ｇイオンに
冨み膨潤性の低いＣａ−モンモリロナイトとがある。そ
の他に該Ｃａ−モンモリロナイトをソーダ処理して活性
化させたＮａ−モンモリロナイトもある。しかしながら
、どのモンモリロナトにおいても、程度の差はあるが、
いずれも膨潤性を示す。なかでも活性化されたＮａ−モ
ンモリロナイトは膨潤性と結合性が特に優れており、本
発明の目的によく叶うものである。

次に、本発明においては有機質弾性物質を用いる。この
物質は、高温用シート組成物としてとりわけ有用であり
、例えば、天然ゴムのエマルジョンやＮＢＲ，ＳＢＲ等
の合成ゴムラテンクスハインダーが好適である。

かかる有機質弾性物質の配合比率は、高温時に燃焼もし
くは炭化して特性悪化するので少ない方が好ましいが、
シート成形の必要性から２〜２５ｗｔ％が好ましい。

さらに、本発明においては、ゴムラテックスの耐久性、
強度向上のために、ゴム加硫剤など（例えば、硫黄、塩
化硫黄）を使用することができる。

ただし、本発明では結晶質アルミナ繊維とモンモリロナ
イト等の無機質結合材により強度、弾性率および復元率
を確保できるので助材として用いる。また、本発明にお
いては、必要に応じて前記結晶質アルミナ繊維以外の無
機質繊維を補強剤として２〜３５ｗｔ％配合するごとが
できる。

さて、上述のような配合比率で配合した組成物を、成形
、プレスしてシート状物としたものは、密度０．４ｇ／
ｃイ〜２．Ｏｇ／ｃ艷の範囲であり、優れた耐熱性、寸
法安定性、引張強度、弾性率、復元率等を示す高温用シ
ートとなる。

一般にシート状物における引張強度、弾性率および復元
率等の特性は、密度によって左右される。

本発明の高温用シートについては、その密度が２゜０　
ｇ　／　ｃ＋ｆｌより大きくなると、結晶質アルミナ繊
維が折れてしまい、引張強度、弾性率および復元率が低
下してしまうおそれがある。本発明者らの研究では、０
．　６　ｇ／ｃｒＲ〜１．　４　ｇ／ｃｒＲＩの密度範
囲が好適であった。

なお、このような密度を有するシート状物を製１造するには、好ましくは、湿式混合、抄造、脱水、乾燥
した後プレスに当たって、ポットプレスすることが有利
である。すなわち、ポットプレスを採用すると、ゴム等
の有機質弾性物質に流動性が生じるので、前記結晶質ア
ルミナ繊維が粉砕されて繊維のアスペクト比を低下させ
ることがなく、容易に前記好適密度となし得ることがで
きるからである。

実施例１アルミナの結晶化度が７０％で、平均繊維径が３μｍの
結晶質アルミナ繊維（商品名：アルセン、電気化学工業
株式会社製）を６９ｇ水３水３０ｆｆ中に入れて解繊さ
せた。

次に、Ｎａ−モンモリロナイト：２９ｇを前記の水３０
ｆｆ中に加えてよく混合した後、さらにＮＢＲ系ラテッ
クス、（商品名：ニボール１５６２、日木ゼオン株式会
社製、濃度４１％のもの）４１ｇを加え、硫酸ハンドに
て凝集させることによりスラリーを調整した。

次に、前記スラリーを３４０ｍｍＸ　３４０ｍｍの手２抄機に供給して抄造し、厚み８ｍｍの湿潤したシート状
物とした。このシート状物を面圧３００ｋｇ／Ｃ１１１
でプレスし、１２０°Ｃｘ１ｈｒの条件で乾燥させた。

乾燥後、のシートを面圧６０ｋｇ／ｃｆｌ、温度３００
°Ｃで１５分間ポットプレスした。このシート状物の端
部を切断して厚さ０．８ｍｍ　、３００ｍｍ角、密度１
−２５ｇ／ｃｌのシート状物を得た。その機械的特性を
表１に示す。

実施例２実施例１で使用したのと同じ原料を用い、その原料配合
比率を結晶質アルミナ繊維４６ｇ、Ｎａモンモリロナイ
ト４０ｇ、ＮＢＲ系ラテうクス７０ｇとしたことについ
て、実施例１と同じ処理を施し、板厚０．８ｍｍ　、　
３００ｍｍ角、密度１．２４ｇ／ｃｒＲのシート状物を
製造した。その機械的特性を表１に示す。

実施例３実施例１で使用したの七同じ原料を用い、その配合比率
を結晶質アルミナ繊維９１ｇ、Ｎａ−モンモリロナイト
１２ｇ、ＮＢＲ系ラテラテックス２９ｇたものについて
、実施例１と同様の処理を施し、厚さ０．８ｍｍ　、３
００ｍｍ角、密度１．２４ｇ／ｃ＋ｆｌのシート状物を
製造した。その機械的特性を表１に示す。

比較例１実施例１で使用したのと同じ原料を用い、その配合比率
を結晶質アルミナ繊維２３ｇ、Ｎａ−モンモリロナイト
５２ｇ、、ＮＢＲ系ラテラテックス９８ｇたものについ
て、実施例１と同様の処理を施し、０．８ｍｍ　、３０
０ｍｍ角、密度１．２４ｇ／ｅ＋ｆｌのシート状物を製
造した。その機械的特性を表１に示す。

比較例２実施例１で使用したのと同じ原料を用い、その配合比率
を結晶質アルミナ繊維１０３ｇ、Ｎａモンモリロナイト
６ｇ、ＮＢＲ系ラテラテックス１５ｇたものについて、
実施例１と同様の処理を施し、厚さ０．８ｍｍ　、３０
０ｍｍ角、密度１．２４ｇ／ｃＪのシート状物を製造し
た。その機械的特性を表１に示す。

比較例３実施例１と同様の原料の他に５ｉＯｚ：５０ｗｔ％、Ａ
ｆｆｉ２０３　：　５０ｗｔ％組成比で平均繊維径が１
．８μｍのシリカ−アルミナ系セラミックファイバー（
商品名：イビウール、イビデン株式会社製）を添加した
。そこで、それぞれの配合比率は結晶質アルミナ繊維５
７ｇ、Ｎａ−モンモリロナイト２３ｇ、ＮＢＲ系ラテう
クス２９ｇ１シリカ−アルミナ系セラミックファイバー
２３ｇであり、実施例１と同様の処理を施し、厚さ０．
８ｍｍ、３００ｍｍ角、密度１．２４ｇ／ｃｌのシート
状物を製造した。その機械的特性を表１に示す。

比較例４実施例１の結晶質アルミナ繊維に替えて、シリカ−アル
ミナ繊維を使用し、原料の配合比率は実施例１と同様で
あるものについて、実施例１と同様の処理を施し、厚さ
０．８ｍｍ　、３００ｍｍ角、密度１゜２４ｇ／ｃ＋ｆ
のシート状物を製造した。その機械的特性を表１に示す
。

表１から明らかなように、比較例２の如く、結晶質アル
ミナ繊維の量を多く添加すると、繊維量が増加するため
圧縮−復元率は良好な物性を示すが、しかし、Ｎａモン
モリロナイトの割合が低下するため引張強度が著しく低
下する。

一方、比較例１の如く、結晶質アルミナ繊維の量を少な
くすると、Ｎａモンモリロナイトの効果が大きく結合力
が強くなるので、引張強度は大きいが、繊維量が少ない
為圧縮−復元率が低い。

よって、この結晶質アルミナ繊維については、３５〜８
０ｗｔ％の範囲で用いなければならない。

また、比較例４の如く、結晶質アルミナ繊維のかわりに
シリカ−アルミナ繊維を用いたシートは、室温時には結
晶質アルミナ繊維を用いた本発明の実施例１の特性より
優れている。しかしながら、シリカ−アルミナ繊維は９
８０　’Ｃ近傍で再結晶化するため、１０００°Ｃ以上
では繊維自体の特性が著しく劣化するとともに、熱収縮
率が極めて大きく、寸法安定性に欠けることがわかる。

よって、シリカ−アルミナ繊維を必要に応じて用いる場
合には、２〜３５ｗｔ、％の範囲で用いることが好まし
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、人体に有害である
とされている石綿を使用しない高温用シートが得られる
。

しかも１０００°Ｃ以上の高温下においても、燃焼酸化
による繊維の消化粉化がないため、断熱特性、寸法安定
性において優れている。

その結果、次のような波及的効果がある。

第１に熱風発生炉のシール材としては、高温ガスのリー
クを完全に防止できる。

第２にセラミック焼成体の離型紙としては、（］）敷粉
と違い、均一な厚みを有する成形体を使用する為、焼成
時に発生する製品のタレ等を防止することができる。

（２）シート状に成形されている為、取り扱いが容易に
なり作業性を向上することができるだけでなく、微粉末
が飛散しないので環境を汚染する必要がない。

７８

Claims

【特許請求の範囲】

結晶質アルミナ繊維、有機質弾性物質と膨潤性無機質結
合材を主成分とし、必要に応じてアルミナ繊維以外の無
機質繊維を含むシートであって、前記結晶質アルミナ繊
維を３５〜８０ｗｔ％、有機質弾性物質を２〜２５ｗｔ
％、膨潤性無機質結合材を１〜３５ｗｔ％、さらに必要
に応じて結晶質アルミナ繊維以外の無機質繊維を２〜３
５ｗｔ％の割合で配合してなることを特徴とする高温用
シート。