JPH0428665B2 - - Google Patents
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- Paper (AREA)
Description
本発明は、耐熱膨張性シートおよびその製造方
法に関し、特に本発明は未焼成未膨張バーミキユ
ライト,無機質繊維および天然有機質繊維とから
なり、未膨張バーミキユライト細粒が無機質繊維
フロツクのなかおよび無機質繊維フロツクと天然
有機質繊維とのからみ合いの間隙とに分散充填さ
れてなる耐熱膨張性シートおよびその製造方法に
関する。
従来、下記刊行物に記載の如く耐熱膨張性シー
トとその製造方法が知られている。
特開昭50−55603号公報によれば、膨張性雲母,
無機繊維材料,無機結合剤(例えば合成雲母フレ
ーク,モンモリロン石,石綿,ボールクレー)を
含み、可撓性と弾性とを有する触媒支持体の定位
置配置用膨張性シート材料が開示されている。
特開昭51−64483号公報によれば、起泡膨張性
材料と無機結合剤(例えば合成雲母,張性ひる
石,モンモリロン石,ポールクレー)とを充填剤
(例えばマグネシア,アルミナ,シリカ)と液体
ビヒクル(例えば水,エタノール)とが配合され
た充填組成物が開示されており、この組成物は触
媒被覆基質を容器内に装着するのに使用され、触
媒支持体に加わる機械的,熱的衝撃を吸収し、ま
た不規則な形状または寸法を有する触媒支持体を
装着することができると共に熱的安定性を有する
ことが開示されている。
特開昭51−69507号公報によれば、膨張性雲母
(例えば未膨張ヒル石)と無機繊維材料と有機弾
性結合剤(例えば各種ラテツクス)とからなる可
撓膨張性シート材料が開示されている。
ところで、本出願人は特開昭57−160949号公報
によりα−セピオライト中に膨張性雲母が自由膨
張を拘束されて介在する耐熱性無機質弾性複合材
とその製造方法を開示し、また特開昭58−95636
号公報によりα−セピオライトと未膨張バーミキ
ユライトと有機結合剤とセラミツク繊維とからな
る耐熱弾性シート状物とその製造方法を開示し、
さらにまた特開昭58−144196号公報により、前記
特開昭58−95636号公報に記載の方法を改良した
方法を開示した。
本発明は、前記諸公開公報に記載の発明のシー
トに比し引張強度を向上させ、取扱い性を良く
し、かつ膨張率を同等またはそれ以上にしたシー
トとその製造方法を提供することを目的とし、特
許請求の範囲記載のシートとその製造方法を提供
することによつて前記目的を達成することができ
る。すなわち本発明は、未焼成未膨張バーミキユ
ライト40〜80重量%と無機質繊維10〜50重量%と
天然有機質繊維2〜20重量%とから実質的にな
り、これらの合計は100重量%であるシートであ
つて:
前記未焼成未膨張バーミキユライトは細粒状で
あり;
前記無機質繊維はフロツク状であり;
前記天然有機質繊維は解繊された状態で前記無
機質繊維フロツクとからみ合つており;
前記細粒状未焼成未膨張バーミキユライトが、
前記無機質繊維フロツクのなかおよび前記無機質
繊維フロツクと前記天然有機質繊維とのからみ合
いの間隙とに充填されてなる耐熱膨張性シートに
関し、また本発明は未焼成未膨張バーミキユライ
ト細粒,無機質繊維および解繊した状態の天然有
機質繊維をそれらの合計100重量部に対してそれ
ぞれ40〜80重量部,10〜50重量部,2〜20重量部
を準備し;
前記未焼成未膨張バーミキユライトと無機質繊
維とを水中で撹拌混合しつつ凝集剤を添加して前
記無機質繊維をフロツク状となしたスラリー状液
を製造し;一方
前記解繊した状態の天然有機質繊維を水中に投
じて撹拌してスラリー状液を製造し;次に
前記2つのスラリー状液を混合撹拌した後のス
ラリーをシート状物に抄造し;次に
前記シート状物を乾燥する;
ことを特徴とする、前記天然有機質繊維は解繊さ
れた状態でフロツク状無機質繊維とからみ合つて
おり、前記未焼成未膨張バーミキユライト細粒が
前記フロツク状無機質繊維のフロツクのなかおよ
び前記無機質繊維のフロツクと前記天然有機質繊
維とのからみ合いの間隙とに分散充填されてな
る。耐熱膨張性シートの製造方法に関する。
次に本発明を詳細に説明する。
本発明の耐熱膨張性シートは、未焼成未膨張バ
ーミキユライトと無機質繊維と天然有機質繊維と
を主原料としており、無機質繊維はフロツク状す
なわち毛毬状になつており、天然有機質繊維は解
繊された状態のものが前記無機質繊維の毛毬とか
らみ合つている。一方未焼成未膨張バーミキユラ
イトは細粒状で前記毛毬のなかおよび毛毬と天然
有機質繊維のからみ合つている間隙に分散充填さ
れてる。このような本発明のシート構造を模式図
で示すと第1図のようであり、無機質繊維の毛毬
1が天然有機質繊維2とからみ合つており、未焼
成未膨張バーミキユライト細粒3は毛毬1のなか
および毛毬1と天然有機質繊維2とのからみ合つ
た間隙に分散介在している。なお、無機質繊維毛
毬同士も部分的に接触している。
ところで、前記従来のシートにあつては第2図
に示すように無機質およびまたは有機質結合剤4
によつて無機質繊維例えばセラミツク繊維5が互
に接触点6において接合され、これらの互に接合
された繊維により形成される空間内にバーミキユ
ライト細粒3が分散充填されている。かかるシー
トは無機質繊維が結合剤によつて接合されている
ため常温においては可撓性ならびに弾性を有して
おり、また無機結合剤を使用したシートにあつて
は高温においては引続き接合が維持されているた
め可撓性ならびに弾性を有しており、さらにまた
有機結合剤のみを使用したシートにあつては高温
においてはこの結合剤が熱により分解しても、無
機質繊維の絡まりの空間に熱により膨張したバー
ミキユライトが介在するため、上記絡まりは解離
することがないのでシートの形状は維持されて可
撓性ならびに弾性を有している。
上記従来のシートと異なつて、本発明のシート
には無機結合剤,有機弾性結合剤の何れも、使用
されていない。しかしながら本発明のシートは常
温いては、無機質繊維毛毬と天然有機質繊維との
絡み合よ可撓性,弾性のみでなく、引張り強度な
らびに取扱い性も従来シートに比し優れている。
また本発明のシートは高温においては天然有機質
繊維は燃焼あるは炭化するが、バーミキユライト
適度の膨張によつて無機質繊維毛毬同士の絡み合
いがさらに増大されることによりシートの形状は
維持される。
ところで、本発明のシートと原料的に同一であ
るが、無機質繊維および天然有機質繊維はそれぞ
れ解繊された状態で両繊維が入り交じつて絡み合
つており、これらの入り交じりの空隙間に未焼成
未膨張バーミキユライトが充填されている構造よ
りなる第3図に示すようなシートにあつては、常
温において弾性は本発明のシートのそれと大した
差異はないが、引張り強度は無機質繊維および天
然有機質繊維との接触点が引張り応力によつて移
動自在であるため、本発明のシートの引張り強度
に比して極めて小さい。また前記シートは高温に
おいて天然有機質繊維が燃焼あるいは炭化するの
で膨張力は本発明のシートのそれに比し小さい。
以上本発明のシートを従来の無機結合剤および
または有機結合剤をもつて結合させてなるシート
ならびに原料的には同一であるが組織構造的に異
なるシートと概括的に比較して説明した。
次に本発明において使用する各原料について説
明する。
本発明において使用する無機質繊維としてセラ
ミツクス繊維を有利に使用することができる。
セラミツクス繊維は、一般的に高純度のシリカ
とアルミナのほぼ等量を電気溶融し、その細流を
高圧の空気または水蒸気で吹き飛ばすことにより
繊維化したもので、この繊維は200〜300℃で軟化
するガラス繊維と異なり850℃以上にならなけれ
ば結晶化せず、1000℃以上の高温に耐える優れた
耐火性を有する繊維である。しかし、上記細流を
繊維化する際には、繊維化されないシヨツト,繊
維の先端にくつついて残つているシヨツト,さら
に繊維の先端から折れ離脱したシヨツトなどが生
じる。このシヨツトの大きさは最初から繊維化さ
れないものは一般的に粗大で、150μ以上の粒径
を有するものが多い。また繊維の先端に残留もし
くは、これから離脱したものは一般的で微細で、
100〜44μ程度のものが多くこれらがシヨツトの
大半を占める。上記方法により製造されたセラミ
ツク繊維には通常前記シヨツトが50%程度含まれ
ている。
そして、これらのシヨツトは繊維の絡みの中に
取り込まれた状態で存在するものが多く、繊維の
絡みの中から繊維を破壊することなくシヨツトだ
けを分離し、除去することは極めて難かしい。
シヨツトは主として球状であるため、セラミツ
クス繊維あるいはバーミキユライトなどの材料と
は絡みにくく、また膨張性も有しないために、常
温及び高温におけるシートの強度,可撓性,弾力
性には何ら寄与せず本発明のシートにあつては十
分取り除くことが望ましい。
従来、セラミツクス繊維の絡みの中に取り込ま
れた大粒のシヨツトのみでなく微細なシヨツトま
で除去するためには、繊維を破壊し細分化しなけ
ればならず、本発明のシートの使用に適するシヨ
ツト含有率が低く、しかも繊維長が長いセラミツ
ク繊維を工業的に大量に得ることは困難であつ
た。本発明のシートに使用するセラミツク繊維に
施こすシヨツト除去処理は、セラミツク繊維を水
中にて撹拌しセラミツク繊維フロツクのスラリー
を形成させる工程,上記フロツクを、撹拌羽根及
び邪魔板を有し、ゆるやかな乱流を発生させるこ
とができる角型の容器、あるいは側壁より加圧水
を送り込み、うず流を発生させることができる円
筒形容器内でほぐし、繊維を破壊することなく絡
みの中に取り込まれているシヨツトを取り出した
り、繊維の先端にくつついているシヨツトを折つ
たりしてセラミツク繊維とシヨツトを分離する工
程、さらに、分離されたシヨツトを除去すると同
時に繊維を捕集する工程の3つの工程を、各工程
間に送液ポンプなどの繊維を破壊するような輸送
装置は何ら使用せず連続化した工程によりセラミ
ツク繊維を流通させることにより行なわれる。こ
のため、本発明においては使用するセラミツク繊
維は、シヨツト含有率が低く、しかも繊維の長さ
が長いという特徴を有し、これを使用したシート
は、高温で大きな強度,弾力性を有する。
次に、本発明のシートに用いるセラミツク繊維
であつてシヨツト含有率が30%以下のセラミツク
繊維を得る具体的方法の二例を説明する。
市販のセラミツク繊維を水中に投入し撹拌して
セラミツク繊維フロツクのスラリーを作成する。
次に、このスラリーを撹拌羽根と邪魔板を有する
角型の容器に徐々に導びくと同時に水を容器に供
給しながら流速5〜50m/分のゆつくりとした乱
流の中で解繊し、セラミツク繊維フロツクをほぐ
しシヨツトを分離する。絡みがほぐされたセラミ
ツク繊維のスラリーを容器の上部より順次、あふ
れ出させ移動しているエンドレスのスクリーン上
に導びき、シヨツトをふるい落とし繊維を捕集す
る。
本発明のシートに用いるシヨツト含有率が30%
以下のセラミツク繊維を得る他の1つの方法につ
いて説明する。
市販のセラミツク繊維を水中に投入し撹拌して
セラミツク繊維フロツクのスラリーを作成する。
次に、このスラリーを円筒容器に徐々に導びくと
同時に、この容器の側壁より加圧水を送り込み、
うず流を発生させ、このうず流の中でセラミツク
繊維フロツクをほぐし、シヨツトを分離する。絡
みがほぐされたセラミツク繊維のスラリーをうず
流の中心部から順次流出させ、移動しているエン
ドレスのスクリーン上に導びき、シヨツトをふる
い落とし繊維を捕集する。
次に本発明において使用するセラミツク繊維中
のシヨツト含有率の測定方法を説明する。まず、
セラミツク繊維20gを秤量し、これを振動ミルに
て10秒間粉砕する。次に、この粉砕試料の全重量
を計量した後、容量5のビーカーに入れデカン
テーシヨンをくり返した後乾燥させ、ふるい分け
を行ない標準ふるい44μの上に残つたものをシヨ
ツトとする。
シヨツト含有率(%)=44μ以上のシヨツト量(g)
/100(g)×100
次に未焼成未膨張バーミキユライトについて説
明する。
バーミキユライトは薄片多重構造を持つ粒子で
Si−O四面体層とMg−O(OH)又はAl−O八面
体層から成るタルク状2:1型層構造を基本と
し、それらが層間に水を介してつながつた雲母状
構造の含水鉱物である。加熱すると脱水して剥離
膨張し10〜25倍に伸長するので弾力性,断熱性な
どの特性を有する。ただ、層間の結合力が乏しい
ため、少しの外力で薄片化してしまい単独にて形
態を維持することは難かしい。本発明に使用する
バーミキユライトは、有機酸ナトリウムにより処
理することが有利である。この理由は未焼成未膨
張バーミキユライトの膨張率や膨張力は粒径に比
例して大きくなるが、シートの製造には分散性の
良い小さい粒径のものを使用し、本発明のシート
には粒径0.1〜2.8mmのものを使うのが有利である
からである。このような小さい粒径のバーミキユ
ライトを使用したシートは、膨張力,弾力性は小
さくなる。本発明者らは、有機酸ナトリウムによ
りバーミキユライト粒子の層間のカチオンを置換
することにより、膨張力,弾力性が上昇し、更に
置換していないバーミキユライトよりも低い温度
から膨張することを知見しており、本発明のよう
にバーミキユライトの粒径の小さいものを使用し
ても、有機酸ナトリウムで処理をすれば、特性的
に優れたシートになることがわかつた。
上記有機酸ナトリウム水溶液中に未焼成未膨張
のバーミキユライトを浸漬することにより、未焼
成未膨張バーミキユライトの膨張力が向上する理
由は、層間のカルシウムイオン、又はマグネシウ
ムイオンがナトリウムイオンに置換されることに
より、加熱時に層間の水が抜けにくくなるためで
あると考えられる。
次に、本発明のシートに用いる未膨張バーミキ
ユライトの有機酸ナトリウムによる処理方法につ
いて説明する。
所定量の未膨張バーミキユライトを1〜3規定
濃度の例えば酢酸ナトリウム水溶液に投入し、例
えば30分〜5時間、好ましくは1時間浸漬した後
水洗し100℃にて乾燥する。
本発明のシートに使用するのに好適な天然有機
質繊維は鎖状高分子体であつて適当な長さを有
し、分子が適度の屈曲性を有し、非粘着性の絹繊
維,羊毛,カシミヤ,モヘア,麦稈,ヤシ,マニ
ラ麻,亜麻,大麻,綿,カポツク,パルプ,コツ
トンリンターであり、これらのなかから選ばれる
何れか1種または2種以上を使用することができ
る。
本発明シートを製造する際に使用される凝集剤
はポリアクリルアミド,ポリアクリル塩酸,ポリ
エチレンイミン,硫酸バンド,ポリ塩化アミル,
塩化第2鉄のなかから選ばれる何れか1種または
2種以上を使用することができ、なかでもポリア
クリルアミド系凝集剤,硫酸バンドなどを有利に
使用することができる。
次に本発明において原料の配合重量比率を限定
する理由を説明する。
未焼成未膨張バーミキユライトは40重量%より
少ないとシートの膨張力が少なく、一方80重量%
より多いと引張り強度が小さく、屈曲性が少ない
ので、未焼成未膨張バーミキユライトは40〜80重
量%の範囲内にする必要がある。
無機質繊維が10重量%より少ないとこの繊維の
フロツクすなわち毛毬が少なくなるため引張り強
度,弾性,曲げ強度が少なくなり、一方50重量%
より多いと引張り強度,曲げ強度は大きくなるが
膨張力が小さくなるので無機質繊維は10〜50重量
%の範囲内にする必要がある。
天然有機質繊維が2重量%より少ないと引張り
強度,曲げ強度が小さくなり、一方20重量%より
多いとシートを高温で使用した場合にこの繊維が
焼失または炭化してシートの引張り強度,曲げ強
度が小さくなるので、天然有機質繊維は2〜20重
量%の範囲内にする必要がある。
さらに本発明者らは、前記各材料からなるシー
トの片面あるいは両面に有機高分子フイルムを貼
着するか又は、前記シートの全面を有機高分子フ
イルムにて密封することにより、シートの弾力
性,膨張性などの優れた特性をそこなうことなく
常温での取扱いに支障のない可撓性と強度を有す
るシートを得ることが出来ることを知見した。上
記有機高分子フイルムのシートへの貼着又は密封
は、公知の接着剤にて貼り付けてもよく又シユリ
ンクパツク,真空パツクなどの方法により行なう
ことが出来る。しかし、上記のごとく貼着又は密
封用に使用する有機高分子フイルムの量は、多過
ぎるとシートの弾力性,可撓性に悪影響が出る。
従つて本発明者らは実験により有機高分子フイル
ムの量は、貼着又は密封されるシートの重量の
0.5%以下であることが判つた。また、有機高分
子フイルムの材質としては、再生セルロース,セ
ルロース誘導体,ポリオレフイン,ポリ塩化ビニ
ル,ポリ塩化ビニリデン,ポリビニルアルコー
ル,ポリエステル,ポリエチレン,塩酸ゴム,ポ
リアミド,フツ素樹脂などが有利である。
次に本発明を実施例について説明する。
実施例 1
南アフリカ産未焼成未膨張バーミキユライト
(平均粒径2.5mm)を1規定の酢酸ナトリウム溶液
中で80℃の温度で3時間撹拌した後乾燥して得
た。このようにして得たバーミキユライト210g
とシヨツト含有率25%のセラミツク繊維(商品名
イビウール)105gとを30の水中で充分に撹拌
混合した。これに市販のポリアクリルアミド系凝
集剤0.1%水溶液200mlを添加してさらに撹拌混合
した。
別に赤松から作られ叩解されたクラフトバルブ
30gを10の水中で十分撹拌してスラリー状とし
た水溶液を作つた。
上記2種の水溶液を混合して撹拌した後、角型
の手抄き機にて厚さ10mmのシートに成型して、湿
潤状態でステンレス製の平板の間に入れてプレス
した後、乾燥して45cm×20cm×5mmのシートを得
た。このシートの嵩密度は0.6g/cm2であり、そ
の性質は表に示すおりであつた。
実施例 2
実施例1における原料中、赤松から作られ叩解
されたクラフトパルブ代りに叩解されたマニラ麻
を使用し、実施例1と同様の方法により、45cm×
20cm×5mmシートを得た。このシート嵩密度は
0.6g/cm3であり、その性質は表に示すとおりで
あつた。
実施例 3
実施例1における原料中、南アフリカ産未焼成
未膨張バーミキユライト(平均粒径2.5mm)の代
りに南アフリカ産未焼成未膨張バーミキユライト
であつて粒径が1.19〜1.41mmの範囲に篩分けした
も使用し、実施例1と同様の方法により45cm×20
cm×5mmシートを得た。このシートの嵩密度は
0.6g/cm3であり、その性質は表に示すとおりで
あつた。
実施例 4
実施例1における原料中、赤松から作られ叩解
されたクラフトパルプ代りに叩解されたマニラ麻
を使用し、また南アフリカ産未焼成未膨張バーミ
キユライト(平均粒径2.5mm)の代りに南アフリ
カ産未焼成未膨張バーミキユライトであつて粒径
が1.19〜1.41mmの範囲に篩分けしたものを使用
し、実施例1と同様の方法より45cm×20cm×5mm
のシートを得た。このシートの嵩密度は0.6g/
cm3であり、その性質は表のとおりであつた。
比較例 1
南アフリカ産未焼成未膨張バーミキユライト
(平均粒径2.5mm)210gとシヨツト含有率25%の
セラミツク繊維105gと赤松から作られ叩解され
たクラフトパルプ30gとを40の水中で充分に撹
拌混合した。これに市販のポリアクリルアミド系
凝集剤の0.1%水溶液200mlを添加してさらに撹拌
混合した。このスラリー状の溶液を角型の手抄き
機にて厚さ10mmのシートに成型して、湿潤状態で
ステンレス製の平板の間に入れてプレスした後、
乾燥して45cm×20cm×5mmのシートを得た。この
シートの嵩密度は0.6g/cm3であり、その性質は
表に示すとおりであつた。
比較例 2
南アフリカ産未焼成未膨張バーミキユライト
(平均粒径2.5mm)210gとセラミツク繊維105gと
スチレンブタジエン系ラテツクスの40%溶液65ml
とモンモリロナイトの1%溶液130mlとを40の
水で十分に撹拌した。これに硫酸バンドの10%溶
液100mlを添加してさらに撹拌混合した。このス
ラリー状の溶液を角型の手抄き機にて厚さ10mmの
シートに成型して、湿潤状態でステンレス製の平
板の間に入れてプレスした後、乾燥して45cm×20
cm×5mmのシートを得た。このシートの嵩密度は
0.6g/cm3であり、その性質は表に示すとおりで
あつた。
The present invention relates to a heat-expandable sheet and a method for producing the same, and more particularly, the present invention relates to a heat-expandable sheet and a method for manufacturing the same, and in particular, the present invention is composed of unfired unexpanded vermiculite, inorganic fibers, and natural organic fibers, in which fine particles of unexpanded vermiculite are contained in an inorganic fiber flock and The present invention relates to a heat-expandable sheet formed by dispersing and filling gaps between intertwined inorganic fibers and natural organic fibers, and a method for producing the same. Conventionally, heat-expandable sheets and methods for producing the same have been known as described in the following publications. According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-55603, expandable mica,
Expandable sheet materials are disclosed for positioning flexible and resilient catalyst supports, including inorganic fiber materials, inorganic binders (eg, synthetic mica flakes, montmorillonite, asbestos, ball clay). According to JP-A No. 51-64483, a foaming expandable material and an inorganic binder (for example, synthetic mica, tensile vermiculite, montmorillonite, Pall clay) are combined with a filler (for example, magnesia, alumina, silica). A packing composition is disclosed that is formulated with a liquid vehicle (e.g., water, ethanol) and is used to mount a catalyst-coated substrate within a container and to protect the catalyst support from mechanical and thermal loads. It is disclosed that it absorbs shock and can be mounted with catalyst supports having irregular shapes or dimensions and has thermal stability. JP-A No. 51-69507 discloses a flexible expandable sheet material consisting of expandable mica (for example, unexpanded vermiculite), an inorganic fiber material, and an organic elastic binder (for example, various latexes). . By the way, the present applicant has disclosed a heat-resistant inorganic elastic composite material in which expandable mica is interposed in α-sepiolite with its free expansion restricted, and a method for manufacturing the same, in JP-A-57-160949, and also in JP-A-57-160949. 58−95636
The publication discloses a heat-resistant elastic sheet-like material made of α-sepiolite, unexpanded vermiculite, an organic binder, and ceramic fibers, and a method for producing the same.
Furthermore, JP-A-58-144196 discloses a method that is an improvement on the method described in JP-A-58-95636. The object of the present invention is to provide a sheet that has improved tensile strength, improved handling properties, and has an expansion coefficient equal to or higher than the sheet of the invention described in the above-mentioned publications, and a method for manufacturing the same. The above object can be achieved by providing a sheet and a method for manufacturing the same as described in the claims. That is, the present invention consists essentially of 40-80% by weight of unfired, unexpanded vermiculite, 10-50% by weight of inorganic fibers, and 2-20% by weight of natural organic fibers, the total of which is 100% by weight. In the sheet, the unfired unexpanded vermiculite is in the form of fine particles; the inorganic fibers are in the form of a flock; the natural organic fibers are entangled with the inorganic fiber flock in a defibrated state; Fine-grained unfired unexpanded vermiculite is
The present invention relates to a heat-expandable sheet filled in the inorganic fiber flock and the intertwined gaps between the inorganic fiber flock and the natural organic fiber, and the present invention also relates to a heat-expandable sheet filled with unfired unexpanded vermiculite fine particles, inorganic fiber and defibrated natural organic fibers in amounts of 40 to 80 parts by weight, 10 to 50 parts by weight, and 2 to 20 parts by weight, respectively, based on a total of 100 parts by weight; While stirring and mixing the inorganic fibers in water, a flocculant is added to produce a slurry-like liquid in which the inorganic fibers are made into a floc; on the other hand, the defibrated natural organic fibers are thrown into water and stirred. The natural organic fiber is characterized in that: producing a slurry liquid; then forming the slurry after mixing and stirring the two slurry liquids into a sheet-like material; and then drying the sheet-like material; are intertwined with the floc-like inorganic fibers in a defibrated state, and the unfired, unexpanded vermiculite fine particles are intertwined with the floc-like inorganic fibers and between the flocs of the inorganic fibers and the natural organic fibers. It is dispersed and filled into the intertwined gaps. The present invention relates to a method for manufacturing a heat-expandable sheet. Next, the present invention will be explained in detail. The heat-expandable sheet of the present invention is mainly made of unfired unexpanded vermiculite, inorganic fibers, and natural organic fibers, where the inorganic fibers are floc-like, that is, hair-like, and the natural organic fibers are defibrated. The inorganic fibers are entangled with the hair ball of the inorganic fibers. On the other hand, unfired, unexpanded vermiculite is in the form of fine particles and is dispersed and filled in the hair ball and the intertwined spaces between the hair ball and the natural organic fibers. A schematic diagram of the sheet structure of the present invention is shown in FIG. 1, in which inorganic fiber balls 1 are intertwined with natural organic fibers 2, and unfired and unexpanded vermiculite fine particles 3 are They are dispersed within the hair ball 1 and in the intertwined gaps between the hair ball 1 and the natural organic fibers 2. Note that the inorganic fiber balls are also partially in contact with each other. By the way, as shown in FIG. 2, in the conventional sheet, an inorganic and/or organic binder 4 is used.
Inorganic fibers such as ceramic fibers 5 are bonded to each other at contact points 6, and fine vermiculite particles 3 are dispersed and filled in the space formed by these bonded fibers. Such sheets have inorganic fibers bonded together by a binder, so they have flexibility and elasticity at room temperature, and sheets using inorganic binders maintain their bonding even at high temperatures. Because of this, it has flexibility and elasticity, and in the case of sheets using only organic binders, even if this binder decomposes due to heat at high temperatures, heat will not be released into the space where the inorganic fibers are entangled. Since the expanded vermiculite is present, the above-mentioned tangles do not dissociate, so the shape of the sheet is maintained and it has flexibility and elasticity. Unlike the conventional sheet described above, the sheet of the present invention does not use either an inorganic binder or an organic elastic binder. However, at room temperature, the sheet of the present invention is superior to conventional sheets not only in flexibility and elasticity due to the intertwining of inorganic fiber wool and natural organic fibers, but also in tensile strength and handling properties.
Furthermore, in the sheet of the present invention, the natural organic fibers burn or carbonize at high temperatures, but the shape of the sheet is maintained due to the moderate expansion of vermiculite, which further increases the intertwining of the inorganic fibers. . By the way, although the raw materials are the same as the sheet of the present invention, the inorganic fibers and the natural organic fibers are intertwined with each other in the defibrated state, and there is no unfinished material in the gaps between these intermingled fibers. In the case of a sheet as shown in FIG. 3, which has a structure filled with fired unexpanded vermiculite, the elasticity at room temperature is not much different from that of the sheet of the present invention, but the tensile strength is lower than that of the inorganic fibers and the sheet of the present invention. Since the point of contact with the natural organic fiber is movable due to tensile stress, the tensile strength is extremely small compared to the tensile strength of the sheet of the present invention. Furthermore, since the natural organic fibers of the sheet burn or carbonize at high temperatures, the expansion force is smaller than that of the sheet of the present invention. The sheet of the present invention has been described above in general comparison with a sheet formed by bonding with a conventional inorganic binder and/or an organic binder, and a sheet which is made of the same material but has a different structure. Next, each raw material used in the present invention will be explained. Ceramic fibers can be advantageously used as the inorganic fibers used in the present invention. Ceramic fibers are generally made into fibers by electrically melting approximately equal amounts of high-purity silica and alumina, and then blowing the resulting stream with high-pressure air or steam, and this fiber softens at 200 to 300°C. Unlike glass fiber, it does not crystallize unless the temperature reaches 850℃ or higher, and it has excellent fire resistance and can withstand high temperatures of 1000℃ or higher. However, when the above-mentioned rivulet is turned into fibers, some shots are not turned into fibers, some shots remain stuck to the tips of the fibers, and some shots break off from the tips of the fibers. The size of these shots is generally coarse if they are not made into fibers from the beginning, and many have a particle size of 150μ or more. In addition, those that remain at the tips of the fibers or that separate from them are generally fine and
Most of the shots are about 100 to 44μ, and these make up the majority of shots. Ceramic fibers produced by the above method usually contain about 50% of the shots. Many of these shots exist in a state of being incorporated into the tangle of fibers, and it is extremely difficult to separate and remove only the shot from the tangle of fibers without destroying the fibers. Because shots are mainly spherical, they do not easily entangle with materials such as ceramic fibers or vermiculite, and they do not have expansion properties, so they do not contribute to the strength, flexibility, or elasticity of the sheet at room or high temperatures. In the case of the sheet of the present invention, it is desirable to sufficiently remove it. Conventionally, in order to remove not only the large shots trapped in the tangle of ceramic fibers but also the fine shots, the fibers had to be broken and fragmented, and the shot content suitable for use in the sheet of the present invention is It has been difficult to industrially obtain large quantities of ceramic fibers with low fiber length and long fiber length. The shot removal treatment applied to the ceramic fibers used in the sheets of the present invention is a step in which the ceramic fibers are stirred in water to form a slurry of ceramic fiber flocs. Shots are loosened in a rectangular container that can generate turbulent flow, or a cylindrical container that can generate eddy flow by pumping pressurized water through the side wall, and the fibers are incorporated into the tangle without breaking them. The process consists of three steps: separating the ceramic fibers from the shot by taking out the shot and breaking the shot attached to the tip of the fiber, and then removing the separated shot and collecting the fiber at the same time. The process is carried out by distributing the ceramic fibers in a continuous process without using any transportation device such as a liquid pump that would destroy the fibers during the process. Therefore, the ceramic fiber used in the present invention has a low shot content and long fiber length, and a sheet using this has high strength and elasticity at high temperatures. Next, two examples of specific methods for obtaining ceramic fibers used in the sheet of the present invention and having a shot content of 30% or less will be explained. Commercially available ceramic fibers are poured into water and stirred to create a slurry of ceramic fiber flocs.
Next, this slurry is gradually introduced into a rectangular container equipped with stirring blades and baffles, and at the same time, water is supplied to the container and defibrated in a slow turbulent flow at a flow rate of 5 to 50 m/min. , loosen the ceramic fiber flock and separate the shot. A slurry of disentangled ceramic fibers is sequentially overflowed from the top of the container and guided onto a moving endless screen, where the shot is sieved off and the fibers are collected. The shot content used in the sheet of the present invention is 30%
Another method for obtaining ceramic fibers will be described below. Commercially available ceramic fibers are poured into water and stirred to create a slurry of ceramic fiber flocs.
Next, this slurry is gradually introduced into a cylindrical container, and at the same time pressurized water is pumped through the side wall of this container.
A vortex is generated, the ceramic fiber floc is loosened in this vortex, and the shot is separated. A slurry of disentangled ceramic fibers is sequentially flowed out from the center of the eddy stream and guided onto a moving endless screen, which sieves the shots and collects the fibers. Next, a method for measuring the shot content in the ceramic fiber used in the present invention will be explained. first,
Weigh 20g of ceramic fiber and crush it for 10 seconds in a vibrating mill. Next, after weighing the total weight of this pulverized sample, it is placed in a 5-capacity beaker, decanted repeatedly, dried, and sieved, and what remains on a standard 44μ sieve is used as shot. Shot content (%) = Shot amount of 44μ or more (g)
/100(g)×100 Next, unfired unexpanded vermiculite will be explained. Vermiculite is a particle with a flake multilayer structure.
A hydrated mineral with a mica-like structure, which is based on a talc-like 2:1 layer structure consisting of a Si-O tetrahedral layer and a Mg-O(OH) or Al-O octahedral layer, and these layers are connected through water between the layers. It is. When heated, it dehydrates, peels and expands, stretching 10 to 25 times, giving it properties such as elasticity and heat insulation. However, due to the poor bonding strength between the layers, it becomes flaky with the slightest external force, making it difficult to maintain its shape by itself. The vermiculite used in the invention is advantageously treated with a sodium organic acid. The reason for this is that the expansion rate and expansion force of unfired, unexpanded vermiculite increase in proportion to the particle size, but when manufacturing sheets, small particles with good dispersibility are used, and the sheet of the present invention This is because it is advantageous to use particles with a particle size of 0.1 to 2.8 mm. A sheet using vermiculite with such a small particle size has low expansion force and elasticity. The present inventors have found that by replacing the cations between the layers of vermiculite particles with sodium organic acid, the expansion force and elasticity increase, and furthermore, it expands from a lower temperature than vermiculite without substitution. It has been found that even if vermiculite with a small particle size is used as in the present invention, a sheet with excellent properties can be obtained if treated with sodium organic acid. The reason why the expansion power of unfired and unexpanded vermiculite is improved by immersing it in the organic acid sodium aqueous solution is that calcium ions or magnesium ions between the layers are replaced with sodium ions. This is thought to be due to the fact that water between the layers becomes difficult to escape during heating. Next, a method for treating unexpanded vermiculite used in the sheet of the present invention with organic acid sodium will be described. A predetermined amount of unexpanded vermiculite is put into an aqueous sodium acetate solution having a concentration of 1 to 3 normal, and immersed for example for 30 minutes to 5 hours, preferably 1 hour, then washed with water and dried at 100°C. Natural organic fibers suitable for use in the sheet of the present invention are chain polymers with appropriate length, molecules with appropriate flexibility, non-adhesive silk fibers, wool, etc. These are cashmere, mohair, wheat culm, coconut, Manila hemp, flax, hemp, cotton, kapoku, pulp, and cotton linters, and any one or two or more types selected from these can be used. The flocculants used in producing the sheet of the present invention include polyacrylamide, polyacrylic hydrochloric acid, polyethyleneimine, polysulfuric acid, polyamyl chloride,
One or more selected from ferric chlorides can be used, and among them, polyacrylamide flocculants, sulfuric acid, and the like can be advantageously used. Next, the reason for limiting the blending weight ratio of raw materials in the present invention will be explained. If the unfired unexpanded vermiculite is less than 40% by weight, the sheet will have less expansion power, while if it is less than 80% by weight
If the amount is higher, the tensile strength and flexibility will be lower, so the amount of unfired, unexpanded vermiculite must be within the range of 40 to 80% by weight. If the amount of inorganic fiber is less than 10% by weight, the floc of this fiber will be reduced, resulting in a decrease in tensile strength, elasticity, and bending strength;
If the amount is larger, the tensile strength and bending strength will increase, but the expansion force will decrease, so the content of the inorganic fibers must be within the range of 10 to 50% by weight. If the natural organic fiber content is less than 2% by weight, the tensile strength and bending strength will be low, while if it is more than 20% by weight, the fibers will be burnt out or carbonized when the sheet is used at high temperatures, resulting in the tensile strength and bending strength of the sheet being reduced. Because of its small size, the content of natural organic fibers should be within the range of 2 to 20% by weight. Furthermore, the present inventors have improved the elasticity of the sheet by attaching an organic polymer film to one or both sides of the sheet made of each of the above materials, or by sealing the entire surface of the sheet with an organic polymer film. It has been found that it is possible to obtain a sheet that has flexibility and strength that can be handled at room temperature without impairing its excellent properties such as expandability. The above-mentioned organic polymer film may be attached or sealed to the sheet using a known adhesive, or may be carried out by shrink packing, vacuum packing, or the like. However, as mentioned above, if the amount of organic polymer film used for pasting or sealing is too large, the elasticity and flexibility of the sheet will be adversely affected.
Therefore, the present inventors have experimentally determined that the amount of organic polymer film is proportional to the weight of the sheet to be pasted or sealed.
It was found to be less than 0.5%. Further, as the material for the organic polymer film, regenerated cellulose, cellulose derivatives, polyolefin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyester, polyethylene, hydrochloric acid rubber, polyamide, fluororesin, etc. are advantageous. Next, the present invention will be explained with reference to examples. Example 1 Unfired unexpanded vermiculite (average particle size 2.5 mm) from South Africa was obtained by stirring in a 1N sodium acetate solution at a temperature of 80° C. for 3 hours and then drying. 210g of vermiculite obtained in this way
and 105 g of ceramic fiber with a shot content of 25% (trade name Ibiwool) were thoroughly stirred and mixed in 30 g of water. To this was added 200 ml of a 0.1% aqueous solution of a commercially available polyacrylamide flocculant, and the mixture was further stirred and mixed. Craft valve made from red pine and beaten separately
30 g was thoroughly stirred in 10 g of water to prepare a slurry-like aqueous solution. After mixing and stirring the above two types of aqueous solutions, they were formed into a 10 mm thick sheet using a square hand paper machine, pressed between stainless steel flat plates in a wet state, and then dried. A sheet of 45 cm x 20 cm x 5 mm was obtained. The bulk density of this sheet was 0.6 g/cm 2 and its properties were as shown in the table. Example 2 Among the raw materials in Example 1, beaten Manila hemp was used instead of beaten kraft pulp made from red pine, and a 45 cm
A 20 cm x 5 mm sheet was obtained. This sheet bulk density is
The amount was 0.6 g/cm 3 and the properties were as shown in the table. Example 3 Among the raw materials in Example 1, unfired unexpanded vermiculite from South Africa (average particle size 2.5 mm) was replaced with unfired unexpanded vermiculite from South Africa with a particle size in the range of 1.19 to 1.41 mm. Using the same method as in Example 1, 45 cm x 20
A cm×5 mm sheet was obtained. The bulk density of this sheet is
The amount was 0.6 g/cm 3 and the properties were as shown in the table. Example 4 Among the raw materials in Example 1, beaten Manila hemp was used instead of beaten kraft pulp made from red pine, and South African unfired and unexpanded vermiculite (average particle size 2.5 mm) from South Africa was used instead. Using unburned, unexpanded vermiculite that had been sieved to have a particle size in the range of 1.19 to 1.41 mm, it was made into 45 cm x 20 cm x 5 mm by the same method as in Example 1.
I got a sheet of The bulk density of this sheet is 0.6g/
cm 3 and its properties are as shown in the table. Comparative Example 1 210 g of unfired unexpanded vermiculite from South Africa (average particle size 2.5 mm), 105 g of ceramic fiber with a shot content of 25%, and 30 g of beaten kraft pulp made from red pine were thoroughly stirred in 40 g of water. Mixed. To this was added 200 ml of a 0.1% aqueous solution of a commercially available polyacrylamide flocculant, and the mixture was further stirred and mixed. This slurry solution was formed into a 10 mm thick sheet using a square hand paper machine, and after being pressed between stainless steel flat plates in a wet state,
After drying, a sheet measuring 45 cm x 20 cm x 5 mm was obtained. The bulk density of this sheet was 0.6 g/cm 3 and its properties were as shown in the table. Comparative Example 2 210 g of unfired unexpanded vermiculite from South Africa (average particle size 2.5 mm), 105 g of ceramic fiber, and 65 ml of a 40% solution of styrene-butadiene latex.
and 130ml of a 1% solution of montmorillonite were thoroughly stirred with 40ml of water. To this was added 100 ml of a 10% solution of sulfuric acid band, and the mixture was further stirred and mixed. This slurry solution was formed into a 10 mm thick sheet using a square hand paper machine, which was pressed between stainless steel plates in a wet state, and then dried into a 45 cm x 20 mm sheet.
A sheet of cm x 5 mm was obtained. The bulk density of this sheet is
It was 0.6 g/cm 3 and its properties were as shown in the table.
【表】【table】
【表】
上記の表より明らかなように、本発明の実施例
1〜4により得られたシートは、比較例特に比較
例2のシートに比較して常温引張強度及び復元率
が約2倍に向上し、また比較例1に比較して膨張
率が3〜4割向上していることが判る。
以上本発明によれば、従来のシートに比較して
引張り強度を向上させ、またシートの取扱い性を
良好とならしめ、かつ膨張率を同等またはそれ以
上に向上させたシートとその製造方法を提供する
ことができる。[Table] As is clear from the table above, the sheets obtained in Examples 1 to 4 of the present invention have approximately twice the normal temperature tensile strength and recovery rate compared to the sheets of Comparative Examples, especially Comparative Example 2. It can be seen that the expansion coefficient is improved by 30 to 40% compared to Comparative Example 1. As described above, the present invention provides a sheet that has improved tensile strength compared to conventional sheets, has good handling properties, and has an expansion coefficient that is equal to or higher than that of conventional sheets, and a method for manufacturing the same. can do.
第1図は本発明のシートの組織構成を示す模式
図、第2図は比較例2のシート組織構成を示す模
式図、第3図は比較例1のシートの組織構成を示
す模式図である。
1…無機質繊維フロツク、2…天然有機質繊
維、3…バーミキユライト細粒、4…結合剤、5
…無機質繊維、6…無機質繊維同士の接触点。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of the sheet of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of the sheet of Comparative Example 2, and FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of the sheet of Comparative Example 1. . 1...Inorganic fiber flock, 2...Natural organic fiber, 3...Vermiculite fine particles, 4...Binder, 5
...Inorganic fiber, 6...Contact point between inorganic fibers.
Claims (1)
と無機質繊維10〜50重量%と天然有機質繊維2〜
20重量%とから実質的になり、これらの合計は
100重量%であるシートであつて: 前記未焼成未膨張バーミキユライトは細粒状で
あり; 前記無機質繊維はフロツク状であり; 前記天然有機質繊維は解繊された状態で前記無
機質繊維フロツクとからみ合つており; 前記細粒状未焼成未膨張バーミキユライトが前
記無機質繊維フロツクのなかおよび前記無機質繊
維フロツクと前記天然有機質繊維とのからみ合い
の間隙とに分散充填されてなる耐熱膨張性シー
ト。 2 前記未焼成未膨張バーミキユライトは有機酸
ナトリウム水溶液に浸漬されて未膨張バーミキユ
ライトの層間のナトリウムイオン以外のカチオン
がナトリウムに置換されてなる未膨張バーミキユ
ライトである特許請求の範囲第1項記載のシー
ト。 3 前記有機酸ナトリウム水溶液は酢酸ナトリウ
ム水溶液である特許請求の範囲第2項記載のシー
ト。 4 前記未焼成未膨張バーミキユライトの粒径は
0.1〜2.83mmの範囲内にある特許請求の範囲第1
項記載のシート。 5 前記無機質繊維は主としてシリカとアルミナ
とよりなり、その結晶化温度は850℃以上である
特許請求の範囲第1項記載のシート。 6 前記無機質繊維はその中に含有されるシヨツ
トの含有率が30%以下である特許請求の範囲第1
あるいは5項に記載のシート。 7 前記天然有機質繊維は鎖状高分子体であつ
て、屈曲性ならびに非粘着性であり、絹,羊毛,
カシミヤ,モヘア,麦稈,ヤシ,マニラ麻,亜
麻,大麻,カポツク,パルプ,コツトンリンター
のなかから選ばれる何れか1種または2種以上で
ある特許請求の範囲第1項記載のシート。 8 ASTM F−36−79試験方法に準拠して2イ
ンチ平方のアンビルを用いて12.5Kgの荷重下で測
定した時シートの圧縮性は30%以上、回復性は70
%以上である特許請求の範囲第1項記載のシー
ト。 9 未焼成未膨張バーミキユライト細粒、無機質
繊維および解繊した状態天然有機質繊維をそれら
の合計100重量部に対してそれぞれ40〜80重量部、
10〜50重量部、2〜20重量部を準備し; 前記未焼成未膨張バーミキユライトと無機質繊
維とを水中で撹拌混合しつつ凝集剤を添加して前
記無機質繊維をフロツク状となしたスラリー状液
を製造し;一方、 前記解繊した状態の天然有機質繊維を水中で撹
拌してスラリー状液を製造し;次に 前記2種スラリー状液を混合撹拌した後のスラ
リーをシート状物に抄造し;次に 前記シート状物を乾燥する; ことを特徴とする、前記天然有機質繊維は解繊さ
れた状態でフロツク状無機質繊維とからみ合つて
おり、前記未焼成未膨張バーミキユライト細粒が
前記フロツク状無機質繊維のフロツクのなかおよ
び前記無機質繊維のフロツクと前記天然有機質繊
維とのからみ合いの間隙とに分散充填されてなる
耐熱膨張性シートの製造方法。[Claims] 1. 40 to 80% by weight of unfired, unexpanded vermiculite
and 10-50% by weight of inorganic fibers and 2-2% of natural organic fibers.
20% by weight, and the sum of these is
100% by weight of the sheet, wherein: the unfired unexpanded vermiculite is in the form of fine particles; the inorganic fiber is in the form of a floc; the natural organic fiber is entangled with the inorganic fiber floc in a defibrated state; A heat-expandable sheet comprising: the fine-grained unfired unexpanded vermiculite dispersed and filled in the inorganic fiber flock and the intertwined gaps between the inorganic fiber flock and the natural organic fiber; 2. The unfired unexpanded vermiculite is unexpanded vermiculite obtained by immersing it in an organic acid sodium aqueous solution and replacing cations other than sodium ions between the layers of the unexpanded vermiculite with sodium. Sheet described in item 1. 3. The sheet according to claim 2, wherein the organic acid aqueous solution is a sodium acetate aqueous solution. 4 The particle size of the unfired unexpanded vermiculite is
Claim 1 within the range of 0.1 to 2.83 mm
Sheet with section description. 5. The sheet according to claim 1, wherein the inorganic fibers are mainly composed of silica and alumina, and have a crystallization temperature of 850°C or higher. 6. Claim 1, wherein the inorganic fiber has a shot content of 30% or less.
Or the sheet described in item 5. 7. The natural organic fiber is a chain polymer, has flexibility and non-adhesion, and is suitable for silk, wool,
The sheet according to claim 1, which is made of one or more types selected from cashmere, mohair, wheat culm, coconut, Manila hemp, flax, hemp, kapoku, pulp, and cotton linters. 8 The compressibility of the sheet is 30% or more and the recovery is 70% when measured using a 2 inch square anvil under a load of 12.5 kg in accordance with ASTM F-36-79 test method.
% or more, the sheet according to claim 1. 9. 40 to 80 parts by weight of each of unfired unexpanded vermiculite fine particles, inorganic fibers, and defibrated natural organic fibers per 100 parts by weight of the total,
10 to 50 parts by weight and 2 to 20 parts by weight are prepared; a slurry in which the unfired unexpanded vermiculite and inorganic fibers are stirred and mixed in water and a flocculant is added to form the inorganic fibers into a floc. On the other hand, the defibrated natural organic fibers are stirred in water to produce a slurry liquid; Next, the two types of slurry liquids are mixed and stirred, and the slurry is then formed into a sheet-like material. paper-forming; and then drying the sheet-like material; characterized in that the natural organic fibers are entangled with floc-like inorganic fibers in a defibrated state, and the unfired unexpanded vermiculite fine particles is dispersed and filled in the flock of the inorganic fibers and in the intertwined spaces between the flock of inorganic fibers and the natural organic fibers.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17940283A JPS6071564A (en) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | Thermal expansion resistant sheet and manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17940283A JPS6071564A (en) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | Thermal expansion resistant sheet and manufacture |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6071564A JPS6071564A (en) | 1985-04-23 |
JPH0428665B2 true JPH0428665B2 (en) | 1992-05-14 |
Family
ID=16065236
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17940283A Granted JPS6071564A (en) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | Thermal expansion resistant sheet and manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS6071564A (en) |
-
1983
- 1983-09-29 JP JP17940283A patent/JPS6071564A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6071564A (en) | 1985-04-23 |
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