JPS589883A - 無機接着剤の厚膜硬化方法 - 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】 本発明は無機繊維質を無機接着剤と積層し加熱するとと
により従来、発泡等の理由により困難であった無機接着
剤による厚膜コーティングあるいはポツティングなどを
簡単に省エネルギー的に可能にするものである。

無機接着剤は水溶性又は水分散性結合剤と耐火性骨材更
に必要に応じ硬化剤などの成分から成り、室温〜５００
℃の比較的低い温度で加熱硬化し、１０００℃以上の高
温に耐えることができるため、接着剤とし【の用途はも
ちろんそれ以外のコーティング剤、塗料、ポツティング
剤としても広〈産業界で賞月されている。その組成は多
くのものが知られているが一般的には次のような素材よ
り構成されるものである。

即ち水溶性結合剤としてはアルカ１１金属珪酸塩、変性
アルカリ金属珪酸塩、水溶性リン酸塩、などが用いられ
、水分散性結合剤としてはシリカゾール、アルミナシー
ル、合成雲母のゾルがある。耐火性骨材としては融点、
軟化点の高い無機化金物例えばアル２す、シリカ、ジル
コニア、ジルコン、ムライト、ステアタイトなとの粉末
が用いられており、更に硬化剤としては、酸化亜鉛、酸
化マグネシウムなどの金属酸化物、リン酸塩化合物、ホ
ウ酸塩化合物などがあり、これらを混練して製造される
。

これら−機接着剤は、その組成中に被着材とのぬれを発
現させる目的で一般的には水などの溶剤を着有し接着時
は液状で塗布され、塗１後加熱などにより、水を蒸発さ
せ固化し、更に給金側同士、結合剤と硬化剤、結合剤と
骨材、あるいは、結合材と被着材との化学反応をもって
硬化し一着に用いられる。その際接着剤中に含有する水
及び、縮合等の化学反応により生ずる水が接着剤層より
蒸発するため接着剤層に発泡が生ずる問題を有していた
。無機接着剤を用いて、コーティング、ポツティングな
どに応用する際、接着剤層がかなりの膜厚になることが
多いがその膜厚が一定範囲を趨える場合は必ずといって
良いｈと加熱硬化中に発泡し、表面外観の不良や、生じ
た気孔による接着強度の低下、密着性の低下、気孔によ
る電気的性質例えば絶縁破壊電圧の低下などの問題を発
生させており、無機接着剤の使用の拡大を妨げていた。

これら発泡を防止する方法として従来より無機接着剤中
に硬化能力の大きな硬化剤を配合する方法、加熱硬化を
極めて長時間を要して行なうなどの方法が提案されてい
るが、いずれも完全な方法とは言いがたく、例えば硬化
能力の大きな硬化剤を用いる場合は、混合後のポットラ
イフの短縮をもたらし、接着剤としては２液型とせざる
を得す使用直前に両者を混合しなければならないという
作業性の問題が発生する。加時間の加熱時間が必要とな
り、省エネルギーの面でも、加熱装置のプスト的な面か
らも実用性は乏しかった。従って実際にはコーティング
、ポツティングに利用されるときも、接着に用いられる
ときも無機接着剤の発泡を防止するためには塗布厚さを
制限するしかなく、１００ｊ１１１厚さにコーティング
を施したい場合の作業方法について種々検討した結果、
おどろくべきことに無機接着剤と無機繊維質を積層して
コーティングするととにより、数■のコーティング層厚
さはもちろん、１０閣以上の層厚さのコーティングが加
熱硬化時に発泡することなく可能となることを見出した
。加５るに、無機繊維質を積層するととにより無機接着
剤を充てん硬化させた場合の収縮も、著しく低減するこ
とを見出し、本発明を完成した。

すなわち本発明は、無機接着剤を無機繊維質と積層し加
熱するととにより厚膜の無機接着剤の硬化層を得る方法
に関するものである。

本発明に使用することのできる無機接着剤は種々のもの
が公知であるが、それを構成する主な素材と機能は次の
通りである。

まず結合剤であるが、接着剤の接着力、凝集力を発揮す
るためにその選択は最も重要な事である。一般的には無
機接着剤が塗布時に被着材をぬらすことができるよう結
合剤は水溶液、又は水分散液の形で使用される。またイ
ソプロパツールなどの低沸点の有機溶剤が用いられるこ
ともある。水溶性結合剤としてはアルカリ金属珪酸塩、
その他の各種珪酸塩、リン酸塩などが最も広く使用され
ており、具体的にはアルカリ金属珪酸塩としては珪酸リ
チウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウムであり、各種珪
酸塩としては珪酸アンモニウム、有機アンモニウムの珪
酸塩、有機アミンの珪酸塩、グアニジン珪酸塩などがあ
げられる。またリン酸塩とし【は第１リン酸アルミニウ
ム、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸鋼
、リン酸鉄、リン酸亜鉛などの酸性リン酸塩がある。こ
れらの水溶性結合剤はそれぞれ単体でも使用できるが２
種以上な拠金して使用することもできる。また水溶性結
合剤を金属酸化物などで変性して重合度をあらかじめ高
くしておき、塗膜乾燥時の収縮によるクラック等の発生
を防止させたいわゆる変性珪酸塩、変性リン酸塩も本発
明中に包含される。

水溶性結合剤は、種々の化合物の微粉子が水中に分散安
定剤とともに分散したものであり、水の蒸発及び加熱に
より縮合し、ポリマーとなるもので、シリカゾル、アル
ミナゾル、酸化鉄ゾル、脅威雲母のゾルなどが知られて
いる。結合剤としてこの他にエチルシリケート、ｎ−ブ
チルシリケートなどのアルキルシリケート及びこの部分
加水分解物なども使用できる。これらの結合剤の中で本
発明方法を適用する時に、最も効果のあるものは珪酸塩
、変性珪酸塩であり、それらは一般に発泡が激しく厚膜
化が殆んど不可能であったものが本発明により容易に厚
膜化できるのである。

無機接着剤の第２の成分である骨材は、硬化層の凝集力
を高めると同時に、耐熱性、接着強度、などの物性を向
上させ、また収縮防止などに重要である。骨材はそれ自
身高い耐熱性を要求されるが、その他に結合剤との反応
性が適轟である必要があり、反応性が高いとポットライ
フが短くなって混合後短時間でゲル化を起す恐れがある
。反応性が低い場合は耐熱性が不充分となる。骨材とし
て広く用いられるものにα−アルミナ、ムライト、結晶
性シリカ、非晶質シリカ、ジルコニア、ジルコン、ステ
アタイト、フォルステライト、コージェライト、マグネ
シア、スポジュメン、ニークリブタイト、各種ガラス粉
末、炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素、グラファイト、長
石鋼粉末などの合成鉱物、天然鉱物が使用される。骨材
あｉ度は特に制限されないが、α０１μｍｌＬ〜５■鵬
度のものが使用されその形状は粉末、球状、りん片状、
塊状、など種々の形態で使用する仁とができる。これら
骨材も１種又＃′ｉ２種以上が適宜選択されて使用され
る。骨材と結合剤の混合比は骨材の粒子径、表面積など
くよって大きく変化しうるが、一般的に＃ｉ骨材１００
部に対して結合剤は固型分換算で３〜１００部程度が用
いられるがより好ましくは５〜５０部である。

以上の他に無機接着剤に添加される成分としては硬化剤
、着色剤、沈降防止剤、分散剤などがあり必要に応じて
添加される。硬化剤は結合剤成分の水不溶化の目的で加
えられるものであり、結合剤の種類により種々の化合物
が選ばれるが、主なものとしては金属酸化物、金属水酸
化物、金属塩類、珪化物、珪沸化物、リン酸塩化合物、
硼酸塩化合物、珪酸塩化合物などがある。

次に本発明の屯うひとつの要素である無機繊維質につい
て説明する。無機繊維質は主成分を無機化合物とする繊
−状の物質で１りＣ素材として扛ガラス繊維、耐アルカ
リ性ガラス繊維、アルミナ繊維、シリカ−アルミナ繊維
、シリカ繊維、ジルコニア繊維、窒化珪素繊維、ポロン
繊維、チタン酸カリ繊維、ウオラストナイト、繊維状面
こう、鉱物繊維、石綿、岩綿、ロックウール、ステンレ
ス繊維、炭素繊維などが使用できるが、これらの他にも
無機化合物を主体とするものならば制限されることはな
い。無機繊維質は通常そのバインダーとして少量の有機
化合物を含有することもあるが繊維そのものが無機化合
物受あるならば使用に際しては全く制限されるものでは
ない。

無機繊維質の形態は種々のものが使用でき、作業方法に
より使い分けることができる。例えばチョツプドストラ
ンド、バルク、ブランケット、ストリップ、フェルト、
ペーパー、アルイは無機繊維質を圧縮成形したものなど
が使用できる。

無機繊維質は無機接着剤の液性により変化損傷しないも
のが好ましく、例えば珪酸アルカリ系無機接着剤を用い
る場合はそのアルカリ性のため通常のガラス繊維、シリ
カ繊維岬は繊維のアルカリ劣化をもたらすので、耐アル
カリガラス繊維などの耐アルカリ性を有する無機繊維質
が望ましく、同様Ｋ　１７　ｙ酸塩系無機結合剤を使用
する場合は耐酸性を有する無機繊維質が好ましい。

無機接着剤が厚膜にコーティング等がされる基材として
は何ら制限されるものでなく、金属、セラミックス、ガ
ラス、カーボン、プラスチックスなどに使用できる。Ｉ
ＩＩＫプラスチックスの場合は無機接着剤との密着性が
低いことを利用して、硬化後その硬化層をプラスチック
スから簡単に剥離することができるので無機繊維と無機
接着剤の積層成形体を作成するととに利用できる。その
他の基材へは無機接着剤はすぐれた密着性を有する。

積層の方法としてはまず基材上に無機接着剤をコーター
（ヘラ、８４毛、　ＩＩＩ、ロールコータ−、バーコー
ター、ドクターグレード、スクリーン印刷など）あるい
はスプレーを用いてコーティングし、無機接着剤が硬化
しないうちに直ちに無機繊維質を貼り付ける。

無機繊維質の形態によシ貼〕付は方法は異なるが例えば
フェルト、ペーパーなどの場合は貼〕付けてローラーな
どで密着すれば良く、チョグドストランド、バルクの場
合は上よ）バラバラとふりかけることもできる。基材と
してパイプ状のようなものを用いる場合はストリップ、
ペーパーなどを巻きつければ良い。

無機繊維質の上から更に無機接着剤を塗布する。

この操作を必要な回数く）返して無機接着剤と無機繊維
質を積層する。積層回数は４１に制限されず、必要とす
る塗膜厚さが得られるまで行なう、無機接着剤と無機繊
維質の厚さ比は特に制限されないが無機繊維質の繊維間
に充分に接着剤が充てんされることが望ましい、チョツ
プドストランドの場合、例えに接着剤／繊維質の重量比
はα１〜１００程度の範囲で良い結果になり、さらに１
〜７０部の範囲でより良い結果が得られる。

積層物の加熱硬化方法も４１に制限されるものでない。

無機接着剤の組成により適宜決めれば良いが、−例を示
せば水溶性珪酸塩系は８０〜１５０℃、りん酸塩系は１
５０〜Ｍｏｎ、シリカゾル、アルミナゾル系は２０〜１
５０’Ｃの範囲が喪い。特に水溶性珪酸塩系の場合は、
加熱時の発泡が著しいため加熱硬化の前に徐々に昇温す
るか、あるいは８０〜９０℃での予備加熱を必要とする
が、本発明による積層方法により、昇温速度あるいは予
備加熱時間を著しく短縮できる。

本発明による無機接着剤と無機繊維質の積層して得た厚
膜層は前述のように一般的な加熱条件で簡単に発泡しな
い曳好な厚膜の無機接着の硬化層になるやで、厚膜コー
ティングやポツティングなど、種々の用途に使用できる
。例えば電気絶縁性を得るため一定以上の膜厚を保持し
た無機接着剤層をコーティングやポツティングなどの方
法で利用したい場合とか、構造上どうしても接着剤層を
厚膜忙しなければならない場合なとである。

また本発明を利用して無機接着剤と無機繊維質の他に更
に雲母、合成雲母などの無機シートを積層し電気絶縁性
などの諸持性を向上させることも可能である。

以下実施例をあげて本発明を更に詳しく説明する。

実施例−１比較例−を 無機接着剤として珪酸ナトリウムと珪酸カリウムの混合
給金剤を用いた。即ちＪＩＳ　ｇ号珪酸ナトリウム水溶
液５０部珪酸カリウム水溶液（日本化学工業■製珪酸力
９２　Ｋ　）　５０部にα−アルミナ（最大粒度４４μ
ＩＩ）　２００部を混合し、ボールミルで６時間混練し
たものを接着剤とした。無機繊維としては耐アルカリガ
ラス繊維Ｎ−Ｖａｒｌ　Ｃ３Ｖ−１５ＰＢ−８００（日
東紡績■製）ストランド長さ１３ｍ、ストランド番手７
５７／１０００１１のチョツプドストランドを用いた。

軟質ガラス板（５００Ｘ３００ｘ２ｍ）をトリクロルエ
チレンで脱脂後接着剤をパーコーターで約２００μ諷の
厚さに塗布し、直ちにガラス繊維―約２０１を繊維の向
きをなるべくそろえふりかけた。更に繊維が表面に出な
いように接着剤を塗布し、又ガラス繊維をふりかけると
いうようＫして５同の積層コーティングを行なった。最
表面は接着剤を塗布して厚さ９簡の無機接着剤と無機繊
維質からなる厚膜な得た。無機接着剤と無機繊維質の重
量比祉約１５であった。

比較例として同じガラス板上に無機接着剤だけを塗布し
て各種膜厚のものを作成した。膜厚社３０μ諷、７０μ
翼、１００　ｔａｘ、５００７１１１゜１ｍとした。実
施例、比較例とも室温で２４時間放置後７０℃から２０
０℃までα２℃／−の昇温速度で徐々に昇温し、２００
℃で２時間保持した。放冷後試料の発泡状態を比較した
ところ、実施例においては発泡は全く見られなかったが
、無機繊維質を積層しない比較例においては１００μ諷
以上の膜厚に杜著しい発泡が見られた。

実施例−２，〜１α　比較例−２ Ｎ−Ｖａｒｙのチョツプドストランドを用い、１００Ｘ
１００Ｘ５ｍｓ＋のテフロン型中へ積層しながら流し込
んだ。室温で７日放置後、型より抜き出して９０℃で６
時間加熱し、続いて表−２に示す加熱条件で加熱後放冷
し発泡の有無を調べた。

表−２ ０発泡認めず、収縮もはとんどない　良好Δ　ヤ・発泡
、又は収縮大きい ４８９−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｔ　無機接着剤を無機繊維質と積層し加熱するととＫよ
   り厚膜の無機接着剤の硬化層を得る方法。