JPH0372598B2 - - Google Patents

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JPH0372598B2
JPH0372598B2 JP57201795A JP20179582A JPH0372598B2 JP H0372598 B2 JPH0372598 B2 JP H0372598B2 JP 57201795 A JP57201795 A JP 57201795A JP 20179582 A JP20179582 A JP 20179582A JP H0372598 B2 JPH0372598 B2 JP H0372598B2
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elastomer
ceramic fibers
fibers
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Zatsukaa Jerii
Daburyu Hooriaa Besu
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AARU EMU IND PURODAKUTSU CO Inc
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AARU EMU IND PURODAKUTSU CO Inc
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    • G21C11/00—Shielding structurally associated with the reactor
    • G21C11/08—Thermal shields; Thermal linings, i.e. for dissipating heat from gamma radiation which would otherwise heat an outer biological shield ; Thermal insulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02—Macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B26/02—Macromolecular compounds
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    • C04B30/02—Compositions for artificial stone, not containing binders containing fibrous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主としてセラミツク繊維から成る嵩密
度の低い、発泡させた、すなわち膨張させた発泡
体、及びこの発泡体の製造方法に関するものであ
る。
本明細書で使用する用語「セラミツク繊維」で
は、融点温度の高い、代表的には1650℃以上の多
結晶質の金属酸化物を意味する。一般にセラミツ
ク繊維は酸化アルミニウム又は酸化カルシウム及
びシリカ、並びに少量の他の、第二鉄、チタン及
びマグネシウムのような金属の酸化物を含有して
いる。代表的なセラミツク繊維は、例えば、アル
ミニウム又はカルシウムの酸化物30％以上、シリ
カ45％以上から成り、残部は他の金属酸化物であ
る。それ故、本明細書で使用する用語「セラミツ
ク繊維」には鉱物綿（mineral wool）は含まれ
るが、他の、石綿及びガラス繊維のような無機質
繊維を包含しない。
セラミツク繊維は数種の公知の方法で製造する
が、その一方法では1761℃以上の温度でスラグ融
成物を作り、次に回転している、あるいは振り回
しているろくろ、あるいは高速度のガスを融成物
と接触させて、直径が一定範囲内の個々の繊維を
生成させ、次にこれを冷却して、採集する。セラ
ミツク繊維の種々の組成及びこれの種々の製造方
法は米国特許第2557834号、第2674539号、第
2699397号、第2710261号、第2714622号及び第
3007806号明細書に開示してある。
セラミツク繊維には現在種々の用途があり、主
としてバルクのままで充てん剤及び絶縁媒質とし
て使用している。セラミツク繊維についての問題
は、水の中で、分散処理助剤を添加した場合でさ
えも容易には液体にぬらされないで、分散するよ
りは固まりがちなことである。
対照的に、天然産の鉱物の石綿は機械的又化学
的に裂いて、水中で容易に分散する直径の小さい
繊維にまで縮めることのできる繊維の束でできて
いる。石綿分散液の例は米国特許第2973221号、
第3630012号、第3738805号、第2626213号、第
3676038号、第3338994号、及び第3806572号明細
書に開示してある。
石綿繊維は迅速且つ容易に安定な水性分散液に
なるので、米国特許第3338994号明細書及び第
3461191号明細書に開示してあるように、分散液
を強くかき回して泡立てて安定な発泡体を製造す
ることができる。これらの特許明細書では界面活
性剤を含有する水の中で石綿分散液を作ることを
開示している。しかしながら、やつかいなことに
は、これらの方法ではセラミツク繊維に適用する
ことができないし、又発泡生成物の製造に適して
いる安定な分散液又は懸濁液にはならない。
若干の理由のために、セラミツク繊維で弾力の
ある軽量物質を製造することは好ましい。第一
に、セラミツク繊維は石綿及びガラスのような他
の無機質繊維よりも温度抵抗力が大きい。第二
に、石綿はある程度潜在的な健康問題になつてい
るので、石綿の全くない熱抵抗性の発泡体を提供
するのは好ましいことである。
本発明に従つて、主としてセラミツク繊維から
成る、かさ高で、密度の低い多孔性物質を製造す
る。繊維は最初に表面の疎水性を小さくさせるよ
うに処理するのが好ましい。次に繊維を熱硬化性
有機質結合剤、すなわちのり剤、好ましくは熱硬
化性ゴムと界面活性剤との水性懸濁液と混合して
重い液体の泡を生成させる。無機塩及び無機充て
ん剤も添加することができる。
混合物を叩解あるいは強くかき回して、混合物
を暴気し、次に混合物を加熱して、中の有機物質
を硬化させれば、相互に連絡した多孔質構造にな
つていて、形を維持している生地になる。
硬化有機物質を含有する発泡生地はこのような
形で使用することができる。しかしながら、高温
で使用するためには、含有有機物質も焼き尽く
す、すなわち除去するのに十分な温度まで更に加
熱して、本質的にセラミツク繊維及び任意に選択
できる無機質の充填剤及び結合剤から成る完全に
無機質の泡にする。
本発明のセラミツク繊維泡を製造するために
は、まず最初に繊維の液体スラリー、あるいは懸
濁液を作ることが必要であり、該スラリー又は懸
濁液は、次に不適切な沈降又は分離、及び泡構造
の損失を生じないで加熱する硬化するために必要
なだけの時間をかけるのに十分な安定性と均一性
とがある。
本明細書で規定するセラミツク繊維は工業的に
供給されれば未加工の形で適切に使用することが
できる。別法としては、繊維を前処理して、表面
の疎水性を低下させることができる。例えば、適
切な前処理には、シラン又はチタン酸塩のような
カツプリング剤少量、通常は１重量％以下を同じ
く少量の、オレイン酸ナトリウムなどのような界
面活性剤と一緒に表面に使用することを包含す
る。このような前処理は、不可欠な処理ではない
が、この処理で繊維は水性系に受け入れられやす
くなり、且つ分散しやすくなる。
有機溶剤処理の問題を避けるために、工程に水
性系を使用するのが好ましい。セラミツク繊維、
有機のり剤−結合剤、分散剤、及び他の結合剤及
び充てん剤を包含して水に添加する固形物の全量
は系で使用する水の重量の15％未満であり、好ま
しくは10％よりは少ないが１％より多い量であ
る。
水性系に混合しようとする固形物のうちの約50
％から約95％までは、未処理か、又は本明細書に
記載の前処理をしたかのどちらかのセラミツク繊
維から成つている。
固形物成分は又水性系に分散させることのでき
る結合剤又は熱硬化性有機物質約３％から約20％
までから成つている。好ましい湿潤結合剤はネオ
プレン、フルオロエラストマー、エチレン−プロ
ピレンゴムなどのようなエラストマーの水分散液
である。これらのエラストマーは全部、代表的に
は固形物50重量％以上を含有する水性分散液の形
態で入手することができる。
特に、得られた生成物を低温で使用しようとす
る場合、又は低密度の生成物が必要な場合には、
有機ゴム、例えばアルギン酸ナトリウムのような
他ののり剤又は結合剤を単独か、又はエラストマ
ー分散液と配合してか、のどちらかで使用するこ
とができる。使用する固形物のうちの０から約10
重量％までが水分散系ゴムから成つていてもよ
い。
固形物は又０から約30％までの無機充てん剤を
含有していてもよい。特に好ましいのは雲母、膨
張又は未膨張ヒル石及びガラス微小球のような密
度の低い充てん剤である。所望する発泡体の最終
特性次第では、他の繊維状充てん剤及び強化剤を
使用してもよい。例えば、炭素、ガラス又は石綿
のような無機繊維、並びに有機繊維を添加するこ
とができる。
その上、少量の、例えば０から１％までの金属
塩、例えばアルミニウム、カルシウム、鉄、亜鉛
などの塩を包含する適切な塩を混合物に添加する
ことができる。これらの塩は生成物を乾燥すれば
結晶になる傾向があり、且つ加熱で有機結合剤を
除去した後にも泡が安定なままで残るように、繊
維を膨張した状態で互に結合させる傾向がある。
固形物は又セラミツク繊維及び他の物質の分散
及び発泡を補助するために界面活性剤を約１％か
ら約20％まで含有している。
陰イオン性界面活性剤はどれでも使用できる
が、特に好ましいのはオレイン酸塩のような脂肪
酸を気質とするものである。
最後に、特に迅速に泡を凝固させたい場合に
は、界面活性剤用の沈殿剤を含有させることがで
きる。他の適切な添加剤には発泡剤、顔料などを
包含する。
固形物質を必要量の水に添加して混合物を作
り、次に系中で繊維の均一な懸濁液を作るのに十
分な時間の間、この混合物の叩解、強いかき回
し、さもなければかき混ぜをする。製紙工業で一
般に使用する離解機（hydropulper）が十分この
目的にかなうことを見い出した。混合により、系
の中に空気を含有させて多孔質構造を形成し、こ
の構造は有機添加剤があるために、ある時間の間
安定にされる。この段階では、混合物をある時間
の間放置して置いた場合でさえ、混合物中では多
孔質構造が続いている。
次に発泡させた液−固混合物を処理して有機結
合剤を硬化させ、且つ中の水分を、好ましくは加
熱により、除去する。発泡物質は最初に、水分が
蒸発し、且つ有機結合剤が硬化してしまうまで加
熱する。有機結合剤の硬化温度は水の沸騰点より
も低いのが好ましい。この段階で、発泡体は形状
を維持している固い生地になる。特に、含有して
いる有機物質の熱分解温度よりも低い温度に発泡
体を暴露しようとする場合には、硬化した有機結
合剤を含有する乾燥している発泡物質をそのまま
で使用することができる。
硬化した混合物を加熱している間に、硬化して
いない混合物も成形するのが好ましい。適切な成
形技法はどれでも使用することができるが、最も
簡単なのは物質を型の中に注ぎ込むか、あるいは
移動している多孔性ベルト上に物質を沈積させて
連続した薄板を作るのである。他の適切かも知れ
ない成形方法では、例えば、射出成形、真空成
形、遠心分離成形、あるいは成形した型又は物品
上に混合物を注ぐことを包含する。
好ましい実施態様によれば、硬化したエラスト
マー又は結合剤を含有する発泡体を更に、あるい
は最後に、発泡体の中の有機結合剤又は他の有機
物質を熱によつて減成、酸化、分解、又は揮発さ
せるのに十分な温度まで加熱する。このような加
熱では、特に混合物中に少量の金属塩及び充てん
剤を含有している場合には、発泡体を崩壊させな
い。このような塩及び充てん剤は交差している繊
維間の橋架けによりセラミツク繊維を結合して膨
張した構造体にする。その上、有機物質の残部
は、材料を膨張状態に維持する助けになる骨格構
造体になるものと考えられる。
得られる生成物はしなやかであり、且つ嵩密度
は低く、すなわち、処理条件及び充てん剤のいか
んで、１m3当たり約4.8Kgから約96Kgまでである。
セラミツク繊維発泡体は、融点が、中のセラミツ
ク繊維の1761℃程度の融点とほぼ同程度であるか
ら、温度が連続している場合には約1038℃を越え
約1261℃までの環境で、又温度が断続する場合に
は約1317℃までの環境で使用することができる。
発泡体は低い熱伝導度を示し、優れた防炎障壁で
ある。
本発明によるセラミツク繊維発泡体は毒性がな
く、比較的不活性であり、且つそれの特性のため
に、宇宙空間、窯炉、ボイラー壁体、核物質封じ
込め剤、防火壁などのような広範囲の用途に使用
することができる。
本発明を更に説明するために下記の実施例を示
す。実施例で使用した鉱物綿の組成は、Al2O3−
10％、CaO−35％、SiO2−45％、Fe2O3−３％、
TiO2−２％である。又実施例で使用したカオウ
ール（商品名、米国Babcock−Wilson社販売）
の組成は、Al2O3−45％、SiO2−52％、Fe2O3−
１％、TiO2−２％である。
実施例 １ 下記の混合物を製造した、 水 26000ml アルギン酸ナトリウム 85ｇ オレイン酸ナトリウム15％を含有するセツケン溶
液 800ml 雲 母 140ｇ ネオプレン分散液 140ｇ シランで前処理した鉱物綿 800ｇ 混合物を離解機に入れて約15分間でパルプ状に
した。次に湿つた発泡体を型に注ぎ込んで、物質
が乾燥し、且つエラストマーが硬化するまで、約
121℃から149℃までの温度で加熱した。次に有機
質残留物を焼き尽くすために、物質を約２時間
288℃まで徐々に加熱した。できたセラミツク発
泡体は、およそ32Kg／m3の嵩密度を有し、約1300
℃のプロパンの炎に８時間曝されることに対し防
炎性を示した。
実施例１と同じ操作を行つて、下記の処方によ
るセラミツク発泡体を作つた。できたセラミツク
発泡体は、およそ32Kg／m3の嵩密度を有し、約
1300℃のプロパンの炎に８時間曝されることに対
し防炎性を示した。
実施例 ２ 水 25000ml セツケンの15％溶液 750ml 雲 母 80ｇ 膨張ヒル石 60ｇ ガラス微小球 20ｇ 固形物（縮合）40％のビトン（フルオロエラスト
マー）・ラテツクス（Viton Latex） 160ｇ シラン／オレイン酸塩で前処理した鉱物綿
（Mineral Wool） 700ｇ 硫酸アルミニウム ４ｇ 実施例 ３ 水 26000ml アルギン酸ナトリウム（sodium algimate） 90ｇ セツケンの15％溶液 700ml ガラス微小球 100ｇ 硫酸カルシウム 50ｇ 雲 母 75ｇ ポリクロロプレンの50％分散液 100ｇ シラン／オレイン酸塩で前処理した鉱物綿 800ｇ 硫酸アルミニウム ２ｇ 酸化亜鉛（−300メツシユ） 0.3ｇ 実施例 ４ 水 25000ml キサンタンゴム（多糖類） 10ｇ セツケンの15％溶液 750ml ケイ酸カルシウム（−300メツシユ） 100ｇ 硫酸カルシウム（−300メツシユ） 50ｇ 雲 母 50ｇ 固体のネオプレンラテツクス50％の分散液 180ｇ 酸化亜鉛 0.1ｇ 硫酸アルミニウム ２ｇ シラン／オレイン酸塩で前処理した鉱物綿 700ｇ 実施例 ５ 水 26000ml オレイン酸ナトリウムの15％溶液 800ml アルギン酸ナトリウム 100ｇ 1/2インチに刻んだ「Ｅ」ガラス繊維（比重2.54
のガラス繊維） 60ｇ ガラス微小球 ５ｇ 固体物50％のネオプレンラテツクスの分散液
170ｇ 鉱物綿 600ｇ 硫酸アルミニウム １ｇ 実施例 ６ 水 25000ml セツケンの15％溶液 600ml アルギン酸ナトリウム 30ｇ 25000＋原子質量単位（atomic mass unit）ポリ
エチレン ５ｇ 雲 母 60ｇ 固形物50％のポリクロロプレンラテツクス 30ｇ シラン／オレイン酸塩で前処理したカオウール
（Kaowool） 700ｇ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 嵩密度が約4.8Kg／m3から約96Kg／m3であり、
    1039℃よりも高い温度に抵抗性があつて、多孔性
    で弾力のある発泡体の形態をしているセラミツク
    繊維約50重量％から約95重量％までから成ること
    を特徴とする軽量の熱抵抗性発泡体。 ２ 発泡体は無機質充てん剤を０から約30重量％
    まで含有することを特徴とする特許請求の範囲第
    １項に記載の物品。 ３ 無機質充てん剤は雲母、ヒル石、ガラス微小
    球及びこれらの混合物から成ることを特徴とする
    特許請求の範囲第２項に記載の物品。 ４ 発泡体は更に結晶性塩をも含有することを特
    徴とする特許請求の範囲第１項に記載の物品。 ５ 水性媒質中で界面活性剤と一緒に、全分散液
    をベースとして約50〜約90重量％のセラミツク繊
    維及び有機質結合剤を同時分散させ、分散液を叩
    解して発泡体にし、且つ発泡体を加熱して有機質
    結合剤を硬化させ、硬化した結合剤を含有する発
    泡体を有機結合剤の分解温度以上に加熱する工程
    から成ることを特徴とする低密度の無機質の発泡
    体物質を製造する方法。 ６ 有機結合剤がエラストマーであることを特徴
    とする特許請求の範囲第５項に記載の方法。 ７ セラミツク繊維約50重量％から約95重量％ま
    で、熱硬化エラストマーの水分散液約３重量％か
    ら約20重量％まで、無機質充てん剤０から約30重
    量％まで、金属塩０から１重量％まで、及び界面
    活性剤１から約20重量％までから成る水性混合物
    を作り、湿つている発泡体ぽ泡立てるのに充分な
    時間の間、混合物を叩解し、且つ湿つている泡を
    充分に加熱してエラストマーを硬化させ、硬化エ
    ラストマーを含有する発泡体を次に更にエラスト
    マーの分解温度以上に加熱する工程から成ること
    を特徴とするセラミツク繊維の発泡体を作る方
    法。 ８ 水性混合物を作る前に、シラン及びチタン酸
    塩から成るグループから選定されたカツプリング
    剤でセラミツク繊維を処理することを特徴とする
    特許請求の範囲第７項に記載の方法。
JP57201795A 1980-12-23 1982-11-17 セラミック繊維発泡体及びその製造方法 Granted JPS5992983A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/220,246 US4374202A (en) 1980-12-23 1980-12-23 Ceramic fiber foam and method for making same

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JPS5992983A JPS5992983A (ja) 1984-05-29
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US (1) US4374202A (ja)
JP (1) JPS5992983A (ja)
AU (1) AU560926B2 (ja)
CA (1) CA1192717A (ja)
DE (1) DE3240985A1 (ja)
FR (1) FR2536064B1 (ja)
GB (1) GB2129459B (ja)

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