JPS58208178A - 耐熱弾性シ−ト状物とその製造方法 - Google Patents

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】 本発明は、α−セピオライト、未膨張バーミキユライト
、有機結合剤、ショット含有率ｊ１１７係以下のセラミ
ック繊維からなる耐熱弾性シート状物とその製造方法に
関するものである。

従来、セラミック繊維とともに未膨張バーミキユライト
や有様結合剤、無機結合剤を使用し、耐熱性や弾力性を
付与したシート状物として次のような発明が提案されて
いる。

たとえば、（１）％開昭ｓｏ　−５ｓｂｏ３号には、膨
張性雲母、無機繊維材料、Ｐ機結合剤からなる膨張性シ
ート材料が、また（２）特開昭５７−６９！；０７号に
は、膨張性雲母、無機繊維材料、有機弾性結合剤からな
る可撓−膨張性シート材料、さらに（３）％開昭５４’
−，３０２１ｇ号ｔ／ｒＣは、未膨張ヒル石、有機繊維
物質。

有機エラストマー結合剤、無機粘土結合剤からなる可撓
性膨張性シート物質が示されている。

しかし、無機結合剤を使用した従来例（ハのシート材料
は、本発明者らの実験によれば常温での可撓性９弾力性
に欠け、一方、有機結合剤を使用した従来例（２）のシ
ート材料は、高温ではこの結合剤が°焼失し強度が低下
してしまうことがわがっている。さらに、有機と無機の
結合剤を併用した従来例（３）の７−ト物質でも使用し
ている無機結合剤が硬化性のものであるため、有機結合
剤が涜失する高温では、弾力性、ｔ５Ｊ撓性を失なうこ
とが本発明者らは、実験によシわかった。また、これら
従来例（１）〜（３）によれば、製造されるシート状物
は高温になると非常に脆くなることを本発明者らは実験
により判った。その理由は、それぞれ使用されている未
膨張バーミキユライトの含有率がいずれも３０重量％以
上と多く、また使用されている無機結合剤はバーミキュ
ライトの自由膨張を押さえる機能を有しないたの、バー
ミキュライトが膨張する高温においては非常に脆くなな
るからであると考えられる。

以上、従来提案されている未膨張バーミキュライトを使
用したシート材料あるいは組成物は、常温や高温での弾
力性９強要、可撓性などの緒特性において上記のような
欠点をぞれぞれ有して２す、その用途が犬さく制限され
るという不利があった。

これら諸従来例に）欠点を除去、改善したシート状物に
係る発明について、本−拍明者らは先に特願昭九−／９
０ｑ３／号により特許出願、シたが、このシート状＝Ｖ
ゴ、使用しているセラミック繊維が通常の市販品である
ために非繊維状粒状物すなわちショットが多量に含まれ
ておジ、切断、打抜きなど種々の加工時に脱落したり、
手に刺さったりするなど取扱いの際不便であった。

さらに、７ヨツトは前記シート状物の強度や弾力性など
の特性にも悪影響を及ぼすという問題のあることがわか
った。

不完間に＠記従来例ならびに特願昭５Ａ　−７９０９３
１号によるシート状物の有する欠点を改善したシート状
＃ＩＪを提供することを目的とし特許請求の範囲記載の
シート状物を提供することにより前記目的を達成するも
のである。

以下、本発明の詳細な説明する。

セラミック繊維は、一般的に高純度のシリカとアルミナ
のほぼ等量を散気溶融し、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
繊維は通常の一〇〇〜３０００Ｃで軟化するカラス繊維
と異なり、カラス質ではあるが１０００°Ｃ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、繊維化されないショット、
繊維の先端にくっついて残っているショット、さらに繊
維の先端から折れ離脱したショットなどが生じる。この
ショットの大きさは蚊初から繊維化されないものは一般
的に組人で、　　ｌＩ；０μ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
たものは一般的に微細で、１０θ〜ダダμ程度のものが
多くこれらがショットの大半を占める。一般に、セラミ
ック繊維には上記に示したようなショットが２通常５θ
壬程度含まれている。

そして、こｎらのショッ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ョットだけを分離し、除去する
ことは極めて難かしい。

従来、セラミック繊維からショットを除去する方法とし
て、（ｌＩ）特公昭ダ２−　ｔｂｑｏｇ号ＶＣは２個の
プラッシュ状ローラーの間で繊維をほぐしショ゛ノドと
繊維を分離した後、繊維を空気流により運び出す方法、
（５）特開昭５’４−４’乙９コ９号にはショットを含
有した無機繊維を搬送気流により、一定速度で縦型中空
ダクト内を上昇させる方法、さらに（６）％開昭燵−’
１１．９２１：号には、ショットを含有した無機繊維全
搬送気流により分散装置を内蔵した搬送気流導入ダクト
に導き、次いで搬送気流の流れを上昇気流にかえる縦型
中空ダクトに導いて無機繊維とショットを分離する方法
などがそれぞれ記載され諸手段が提案されている。

しかし、従来例（５）の方法では繊維の絡みの中に取り
込まれている微細なショットは分離、除去することが出
来ず、１だ、従来例（す）および（６）の方法では分散
装置により繊維が細分化されてしまうという欠点を有す
ることが１本発明者らは実験によりわかった。

以上、従来提案されている無機線維中からショク）を除
去する方法により得られたセラミック繊維は、ショット
の除去が不充分であったり、繊維の長ζが短いなどの欠
点を有するため本発明のシート状物への使用には適さな
い。

従って、従来、本発明シート状物に使用できるようなシ
ョット含有率が少なく、シかも繊維の長さが長いセラミ
ック繊維を得るには、繊維の絡みの中から１つ７つショ
ットをつまみだしたり、ショットを繊維の先端から折り
、それをつまみだすといった方法を取らねばならず、工
業的に大量に得ることは極めて困難であった。

ショットは主として球状であるため、セラミック繊維あ
るいはバーミキュライトなどの材料とは絡みに＜＜、ま
た膨張性も有しないために、高温での７−トの弾力性に
は何ら寄与せす、特願昭！６−１９０９３１号に示され
たシート状′＃Ｊｒｉ常温及び高温での強度１弾力性、
０Ｔ撓性などが不足していた。

これを改善するために１本発明層らは種々研究の結果１
本発明に想到した。

本発明のシート状物に使用するセラミック繊維に施こす
ショット除去処理は、屑綿、解繊、捕東０３つの工程よ
りなる。

まず、明線工程は、セラミック繊維を水中にて攪拌しセ
ラミック繊維フロックのスラリーを形成させる工程であ
る。

次に解繊工程は上記フロック會、攪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出来る角型の
容器、あるいは１則壁より加圧水を送り込み、うす流を
発生さぞることが出来る円筒形容器にてほぐし、繊維の
絡みの中の７ヨツトを分離する工程である。この工程に
よれは、セラミック繊維の絡みを繊維を破壊することな
く（・１ぐし。

絡みの中に取り込まれているショットを絡みの甲Ｎ取溜
込鷺粍〜綬へ鴛意へへｔ暢曳呪曵から引１１出°したり
、繊維の先端にくっついているショットを折ったりして
、セラミック繊維とショットが分離される。なお、うす
流を用いてショットを分離する場合には径がｇＯμを越
える粗大なショットは乱流を用いる場合には沈降し、遠
心力により除去される。

次に、捕集工程は、上記解繊工程にて得られたスラリー
を金網上に流し出すことにより、解繊工程にて分離され
浮遊している径がｇｏμ以下の微細なショットをふるい
除去する工程である。

本発明のシート状物の製造方法におけるセラミック繊維
の７ヨツト除去処理は、上記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ック繊維を流通させ
ることより行なわれる。

従来例（５）に示された）法によれば繊維の絡みをほぐ
す工程ないし装置が設けられていないために繊維の絡み
の中に取り込まれている微細なショットまでは除去され
ず得られたセラミック繊維中０ショット含有率は多くの
場合３０％を下らないという欠点を有する。

これに対し、本発明のショット除去処理によれば、解繊
工程にて繊維の絡みをほぐし、絡みの中の微細なショッ
トを繊維と分離した後、次の捕集工程を通すことにより
繊維の絡みの中に取り込まれている微細なショットまで
も分離、除去することができるために得られるセラミッ
ク繊維中のショット含有率は２０嘔以下と極めて低くな
る。

従来例（ダ）および（６）には繊維の絡みをＰｃ　＜”
す装置を設けたショット除去方法および装置力；示され
ている。しかし、これら従来例に示された絡みをｔｌぐ
ず装置は繊維を切断、破壊することにより絡みをほぐす
という装置であるために、繊維カニ極めて短かくなって
しまうという欠点がある。

これに対し、本発明のショク）Ｋ表処理は、水中にセラ
ミック繊維を屑綿した後、緩かな乱流により解繊を行な
っており、しかも、屑綿、解繊。

捕集といった一連の工程の間には送液ポンプなど（１）
繊維を破壊するような装置は何ら使用していないために
、得られるセラミック繊維の長さは極めて長い。

本発明のシート状物に使用するセラミック繊維は、上記
の処理がなされているために、以下に示す測定法による
ショット含有率が２０係以下と極めて少なく、かつ繊維
の長さが長いという特徴を有し、これを使用した／−ト
秋物は、高温で大きな強度９弾力性を有する。

次に本発明において使用するセラミック繊維中のショッ
ト含有率の測定方法を説明する。まず。

セラミック繊維２ｔ）ｆを秤量し、これを振動ミルにて
１０秒間粉砕する。次に、この粉砕試料の全量を重量精
秤の上、容量りｌのビーカーに入れデカンテーションを
くり返した後乾燥させ、ふるいわけを行ない標準ふるい
ｌＩ＋μの上に残ったものをショットとする。

次に、本発明のシート状物の構成原料の７つであるα−
セビオライトについて説明する。

α−セビオライトとは、複鎖状構造型の含水マグネシウ
ムケイ酸塩鉱物の一種であり、その結晶化度によりコ種
類がある。そして結晶化度の高い繊維状のものはα−セ
ビオライト、低結晶化度［いし非晶質で塊状のものにβ
−セビオライトト呼ばれている。β−セビオライトは塊
状形態であるため、セラミック繊維や未膨張バーミキユ
ライトなどの他り）材料と絡み合う性質を有しないこと
から、α−およびβ−セピオライトからなる従来のセビ
オライト原鉱をそのまま使用することはα−セビオライ
トのみを使用したものよりも絡み合いが弱くなるという
ことを本発明者は研究により先に知見した。かくして本
発明者は、セピオライトから選鉱して得たα−セビオラ
イトを使用することが最適でありかつ必須であることを
知醸した。

このα−セビオライトは、第７図に示すようＫ　Ｓ　ｉ
−ｏ１２ｇ面体ｗＩｌとＭｇ　−’　Ｏ（ＯＨ）八面体
層コとからなるタルク状２：ｌ型層構造を基本とする各
リボンが四面体層の頂点方向の周期的な逆転によりつな
がった鎖状構造を結晶構造の基本とし、Ｃ軸方向に結晶
が良く発達し卓越した繊維形態を示す繊維状物である。

さらに、このα−セビオライトは。

水またＦｉ有１ｉｋ溶媒に対する分散性、増粘効果に優
れ、微細繊維状で極めて柔軟性に富ｒｒため、他の種々
の材料とも良く絡み合い、前記他の材料と均一に分散さ
れ“た場合には他の材料と強固、に結合する優れた効果
を有する。α−セビオライトの化学組成は、一般的に第
１表に示すごとくであり、その化学組成かられかるよう
に耐熱性にも優れている。

第７表 次に、未膨張バーミキユライトについて説明する。

本発明のシート状物に使用する未膨張バーミキユライト
は、バーミキュライト鉱物で第２図に示したように５ｉ
−ｏ四面体層／とＭｇ−〇（ＯＨＩ　　またはＡＩ　−
０八面体層コとからなるタルク状２：ｌ型層構造を基本
とし、それらが１−間に水を介してつながった雲母状構
造の含水鉱物である。外見上は不定形板状または薄片状
の粒子で、層間に水を介してなる多重構造であるため、
加熱すると脱水して、はく離膨張し原容積の１０＝８倍
に伸張するの１で、あたかも幹状を呈するようになる。

よって、膨張したバーミキュライトは弾力性、Ｗｒ熱性
などの特性を有するが、この幹状の薄片多重構造体の層
間の結合力が乏しいので外力を受けると薄片化してばら
ばらになり易く、膨張したバーミキュライト単独では、
その薄片多重構造からなる一定形状を保持した形態を維
持すること（は難かしい。

未膨張バーミキユライトの化学組成は第２表に示したよ
うに８１０２とＭｇＯが主成分となっており前記α−セ
ビオライトと組成的には似ているが、構造的には上記の
ようにα−セビオライトが複鎖構造からなる繊維状であ
るのに対し、未膨張バーミキユライトは板状、薄片状多
重構造という異なる形態を有しているわ 第２表 このため１本発明のシート状物においても両者それぞれ
の作用は全く異なるが、前記α−セビオライトの有する
絡み性により両者が混在する場合には、前述のような本
発明シート状物に見られる優れた数々ＣＯ％性が顕現さ
れる。伺これらの点については後でさらに詳述する。

本発明のシート状物のもう一つの構成材料である有機結
合剤としては、アクリロニトリルブタジェン、スチレン
ブタジェン、アクリル酸エステルなど各種ラテックス、
ポリウレタン、酢酸ビニル。

メチルセルロースなどを用いることが有利である。

本発明者はこれらの材料を混合使用することにより優れ
た特性を有するシート状物を製造することが出来ること
を新規に知見した。

以下にこれらの材料の混合使用による作用効果並びにシ
ート状物の特性とその製造方法について説明する。

従来例（１）〜（３）の欠点を除去することを目的とし
本発明者らが先に提案した特願昭３１−　／９０’？：
・７号による耐熱弾性シート状物は、１０００℃以上の
耐熱性を持つセラミック繊維及び未膨張バーミキユライ
トが柔軟性、耐熱性かつ弾力性に富むα−セビオライト
と均一に絡まり合ってなるもので”あり、１ｏｏｏ℃以
上の高温でも取り扱いに支障のない充分な強度を有し、
また常温でもｌｏｎθ℃′以上の高温でも優れた弾力性
を有している。

しかし、該シート状物は使用されているセラミック繊維
が通常の市販品であるためショットを多く含んでいる。

ショットは主として球状であるため、セラミック繊維ヤ
バーミキュライト、α−セビオライトなど′の材料とは
絡みに＜＜、また膨張性も有しないため高温でのシート
の弾力性には何ら寄与しない。従って、ショットがＳＯ
％程度含まれている市販のセラミック繊維を使用してい
る上記特願昭５／、　−１ｑｏｑＪｉ号に示されたシー
ト状物は常温や高温での弾度１弾力性、可撓性が不足し
、その用途が制限され、さらに、取扱い上も、切断加工
及び装着時にショットが脱落する欠点を有する。

これに対し、本発明のシート状物は、前記の方法により
処理され、繊維を破壊することなく微細なショットまで
除去した繊維長が長く、ショット含有率〃係以下のセラ
ミック繊維を使用しているために、セラミック繊維の繊
維質の割合が高く、さらにセラミック繊維とα−セビオ
ライト、バーミキュライトとの絡みが強いために、常温
及び高温での強度、可撓性が大きいばかりでなく、常温
や高温での弾力性も高いという特徴を有する。さらに、
本発明のソート状物はショット含有率が極めて低く特に
径がｇＯμを越える大きなショット及び繊維の先端から
離脱μたショットがほとんど含まれていないために、切
断加工などの取扱いの際にもショットが脱落したり手に
刺さったりすることはほとんどなく、また、振動の激し
い装置へ使用した場合にもショットの脱落などによる強
度の低下といった問題もない。

次に、本発明のシート状物を製造する方法の７つを説明
する。

市販のセラミック繊維を水中に投入し攪拌してセラミッ
ク繊維フロックのスラリーを作成する。

次に、このスラリーを攪拌羽根と゛邪魔板を有する角型
の容器に徐々に導ひくと同時に水を容器に供給しながら
流速５−ｓｏｙ扮のゆっくりとした乱流の中で解繊し、
セラミック繊維フロックをほぐしショットを分離する。

絡みがほぐされたセラミック繊維のスラリーを容器の上
部より順次、あふれ出きせ移動しているエンドレスの金
網上に導びき、ショットをふるい洛とし繊維を捕集する
。そして、この金網上に捕集されたセラミック繊維をα
−セビオライトとともに水中に投入し明線９分散させｏ
、ｏｔ−ｓ係　濃度のスラリーを作る。次に２上記スラ
リー中に有様結合剤と未膨張バーミキユライト１所定量
投入しさらに攪拌、混合を行ない均一に分散させる。こ
うして得られたスラリーを抄造した後乾燥、プレス成形
する。この際、定着や濾水性を改善するなど必要ならば
公知の凝集剤を使用してもよい。

本発明の７−ト状物の他の１つの製造法について説明す
る。

市販のセラミック繊維を水中に投入し攪拌してセラミッ
ク繊維フロックのスラリーを作成する。

次に、このスラリーを円筒形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シ込み、うす流を発
生させ、七のうす流の中でセラミック繊維フロックをほ
ぐし、ショットを分離する。絡みがほぐされたセラミッ
ク繊維のスラリーをうず＠　ＣＤ中心部から順次、流出
させ移動しているエンドレスの金網上に導びき、ショッ
トをふるい落とし繊維を捕集する。そして、この金網上
に捕集されたセラミック繊維を使い前記と同様の方法に
てシート状物を製造する。

このようにして得られたソート状物（はンヨノト含有率
が極めて低いために、常温及び高温での強度が高く、高
温での弾力性にも優れている。

次に、本発明を実施例について説明する。

実施例１ 容量１ｍ３の高速ミキサーにｇｏｏ　１の水とショット
含有率Ｓ２係の市販のセラミック＠ａｇｋＱを投入し／
り分間攪拌してセラミック線維フロックのスラリーを作
成した。次にこのスラリーを徐々に容量５ぜの解繊容器
へ導ひくと同時に水を加え、濃度０．５％のスラ朋−と
なし、このスラリー金流速Ｊ〜り０プ勢の乱流中で解繊
した。このスラリーを解繊容器の上部の流出口より徐々
にあふれ・唱させ。

３０メツシユの金網上へ導ひきセラミック繊維を捕集し
た。同、この際、解繊容器へは常時スラリーと水を供給
し、解繊バット内のスラリー濃度を一定に保った。この
ような処理を施こしたショット含有率７９％、平均繊維
長５０ｗＩＬのセラミック繊維／９ｇ２とα−セビオラ
イト−２をｇｏｏｏ　ｍｌの水中に投入し充分攪拌し分
散させた。このスラリー中にアクリロニトリルブタジェ
ン系ラテックス（固型分ｔＨ％　）　７９　ｍｌ　、市
販の南アフリカ産ノく一ミキュライ）Ｕ号１，３ｆを、
この順にて添加し充分攪拌。

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．　／　％溶液１３７ｍ１と硫酸バンド１０４溶液Ｂ
ｒｖｔを添加し攪拌、混合した。このようにして作成し
・たスラリーを角型の手抄き機にて抄造し、厚さＪｌの
抄造物を得た。この抄造物をｉｏｏ℃にて乾燥した後ス
テンレス製の平板の間に入れプ、レスし、３０　Ｘ　３
０　に＠　、厚さ！；　Ｋｌ　ｌ嵩密度０．７　ｔｌｃ
ｔｌ　Ｇｏ本発明のシート状物を得た。このシート状物
について以下に示す常温および高温での弾力性１強度、
可撓性の評価試験を実施しその結果を第３表に示した。

第３表 本発明の７−ト状物について実施した常温での弾力性評
価試験は、　　ＡＳＴＭ　Ｆ　−３４−７９の変形法に
基づく試験であり、該変形法は、ベネトレーターを直径
１０αのアノビルで置き換え、コ鴎平方の試験片に／／
ＪｋＪ）の荷重を加え圧縮率と復元率を測定するという
方法である。、また、高温での弾力性評価試験とは、９
００℃の雰囲気下にて元の厚さのりチまでくり返し圧縮
を行ない、その時のシートの圧縮復元力を測定し、その
くり返しにともなう変化を記鍮するという方法である。

この復元力の値が大きく、しかもくり返しによる減少率
が小さい程、弾力性社優れているとの評価がなされる。

一方本発明のシート状物について実施した高温での強度
の評価試験はｑｏｏ℃の雰囲気下でＪ工ｓｐｇ、／／３
　　に基づいて測定した。

さらに、可撓性の評価試験は、折れることなく巻くこと
ができるロールの半径を測定する方法である。

実施例２ 実施例１と同じ配合割合にて、市販のセラミック繊維に
実施例１と同様のショット除去処理を施こ”したショッ
ト含有率ｉ３　％　＋平均繊維長３ｇ問のセラミック繊
維を使用し、実施例１と同様の方法てて厚さ５隙、嵩密
度０．７む億のシート状物を得た。

このシート状物について実施例１と同様の測定を行ない
ぞの結果を第３表に示した。

比敦例 実施例１と同じ配合割合にて、セラミック繊維をショッ
ト含有率ダ３チの市販のセラミック繊維を使用し、実施
例１と同様の方法にて厚さｓｍ、嵩密度０．７７βのシ
ート状物を得た。このシート状物について、実施例１と
同様の測定を行ないその結果を第３表に示した。

第３表かられかるように、本発明の実施例１及び２に示
すシート状物では、ショット含有率の少ないセラミック
繊維を使用しているために常温で９６係以上の復元率を
有し、また高温でも７５０回のくり返し圧縮に対しても
、圧縮復元力は１０％程度しか減少せず、常温でも高温
でも優れた弾力性を有していた。また、高温での強度も
、、？　ｋｌｃｄ以上あり、可撓性についても常温で半
径／（１，高温で１０１程度のロールに巻くことが出来
るなど優れた特性を有することがわかった。

実施例１と実施例２を比較すると、実施例２の方がショ
ット含有率が小さいために、高温での強度ヤ常温での復
元率が大きかった。

実施例１及び２のシート状物に対し比較例に示したシー
ト状物は、その製造工程において本発明によるセラミッ
ク繊維のショット除去処理が行なわれていないために常
温での復元率は９θ憾程度しかなく、また高温での弾力
性もｉｓｏ回のくり返し圧縮に対し圧縮復元力がＪ多椎
度減少するなど諸物性においてかなり劣る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　セピオライト、未膨張バーミキユライト。 有機結合剤及びセラミック繊維からなるシート状物にお
   いて、α−セビオライ）、？　−，１６重ｔ４．未膨張
   バーミキュライト３−２．１重量嗟。 有機結合剤３−／Ｓ重量鴫、残部ショット含有率が２Ｄ
   ％以下めセラミック繊維からなることを特徴とする耐熱
   弾性シート状物。 ２　セピオライトとセラミック繊維とを水中に投入、攪
   拌してスラリーとなし７、このスラリー中に有機結合剤
   、未膨張バーミキユライトを添加混合し、抄造しまた後
   、乾燥、プレス成形してなる耐熱弾性シート状物の製造
   方法において、α−セピオライト５〜〃重量係、未膨張
   バーミキュライト５−一重ｔ’ｉｌ＋、有機結合剤！；
   −／！；重ｉｔ％、残部セラミック繊維を配合原料とし
   て用い、前記セラミック繊維は、シリカとアルミナを溶
   融し、その細流を高圧の空気又は水蒸気によって吹き飛
   ばしてなる繊維を水中にて攪拌してフロック状スラリー
   となし、前記７０ツクを乱流、うす流のいずれか少なく
   とも１種の流れの中でほぐした後。 金網上に流し出し捕集してなるショット、含有率が２７
   ％以下のセラミック繊維であることを特徴とする耐熱弾
   性シート状物の製造方法。