JPS61168582A - 無機質成形物の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は無機質成形物の製造方法に関し、更に詳しくは
無機質繊維状物と有機質結合成分及び水和膨潤性鉱物更
に、粉末状及び／又は微細繊維状セラミック素材を用い
て未焼成成形物と成し、しかる後に焼成処理を行う無機
質成形物の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 無機質成形物紘耐熱フィルター素材、触媒担体。

セパレーター、耐熱バッキング材、耐熱シール材。

耐熱摩擦材、熱交換素子、積層用基材、遠赤外線放射素
子、高温断熱材、耐熱被覆材、耐熱補強材。

耐熱複合素材、耐熱構造材等の広範囲の用途で用いられ
る。

これらの無機質成形物としては古来より行われている窯
業技術に代表さｎるいわゆる焼物があり又、近年におい
てはセラミック素材の微粉末とセルロースパルプ、粘土
等を混合しいわゆる陶紙となし種々の形状に二次加工し
た後焼成する方法。

例えば特公昭５９−８２４７及び特開昭５９−１６９９
７０が提案されている。

（本発明が解決しようとする問題点） しかしながらこｎらの従来技術には欠点があり。

前記の様な利用分野において満足すべき製品が市場に出
ていないのが現状である。即ちこれらの従来技術の最大
の欠点は焼成した段階で焼成物は可撓性を失い、硬くて
、もろいものになってしまい焼成後においても柔軟性を
必要とする用途分野には全く利用価値がない点である。

（問題解決の手段及び作用） 本発明者らはかかる現状に鑑み、従来技術の欠点を解消
するため鋭意検討した結果無機質繊維状物、有機質結合
成分及び水利膨潤性鉱物を必須構成要素とする事により
、焼成前においては二次加工適性を有し、焼成後におい
ても可撓性、柔軟性を有している無機質成形物を提供す
る事ができ不事を見い出し本発明の完成に到達した。

本発明に用いられるｉ＠機質繊維状物としてはガラスＩ
ＩＵ１．マイクロカラスウール、ロックウール。

鉱滓綿、アルミナ・シリカ繊維、アルミナ繊維。

セラミックファイバー、ホウ素線維、ステンレス繊維９
石英線維、ムライトファイバー　溶融シリカ繊維、炭素
繊維等があるがこれらに限られるものではない。これら
の無機質繊維状物は焼成後においても柔軟性、屈曲性等
を保持する役割を持っており、従って焼成温度はこれら
無機質繊維状物の脆イヒ温度以下で行う必要がある。こ
れらの無機質繊維状物はその平均繊維径がｌＯμ以下望
ましくは６μ以下であり、平均績維長は１ｍ＋＋以上望
ましくは８ｍ以上のものが好ましい。即ち平均繊維径が
１０μを超えるものは柔軟性に乏しく、又。

皮膚刺激性が強くなり好ましくない。一方平均繊維長が
１瓢未満のものは屈曲性が不足し好ましくない。

本発明に用いる有機質結合成分としては１例えば針葉樹
、広葉樹等から得られる木材パルプ、みつまた、こうぞ
などの和紙用長繊維類、麻、木綿などの天然線維等のい
わゆるセルロースパルプ類。

更にはビニロン、ナイロン、アクリル、ポリエステル、
ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリフラール９人絹
、ＰＶＡ繊維などの合成繊維類が挙げられる。更に又、
必要に応じて水溶性尿素樹脂。

メラミン樹脂、カチオン化澱粉、ＣＭＣ，ポリアミドポ
リアミンエピクロルヒドリン樹脂、ポリイミン樹脂、水
溶性アクリル樹脂等のＷＥＴ紙力増強剤、ロジン系ナイ
ズ剤１石油系サイズ剤、マレイン酸系ｆ、イズ剤、高分
子樹脂エマルジ１ン、ラテックス、更には曳糸系高分子
凝集剤としてアニオン系ポリマー（例：ポリアクリル酸
ナトリウム。

ポリアクリルアミドなどの部分加水分解物の塩。

マレイン酸共重金物の塩）、カチオン系ポリマー（例：
ポリアクリルアミドの部分加水分解物など）、ノニオン
系ポリマー（例：ポリアクリルアミド、ポリビニルアル
コール、ＰＥ０）あるいはトロロアオイなどの天然の曳
糸性高分子も挙げらｎる。これらは水などに溶解させて
液状にした場合糸を曳く程度の粘性であれば良い。これ
らの有機質結合成分は主として焼成前に必要な強度を保
持する役割を持っており、その必要機能によって適宜１
種又は２種以上選ばれるが焼成により除去される。これ
らの有機質結合成分の合計使用量は無機質物質１００重
景重量対して０．１〜５０重量部。

望ましくは０．８〜８０重量部が適当である。０．１重
量部未満の使用量においては有機質結合成分としての機
能が充分発揮できず、又、５０重量％以上の使用量にお
いては焼成後空隙率が高くなりすぎて好ましくない−０ 次に本発明で用いられる水利膨潤性鉱物は結晶単位格子
が厚み方向に繰り返された結晶構造を持つ無機化合物で
あり、結晶層間に水分子を取り込んで膨潤する性質があ
り、この膨潤性の最も発達した段階では結晶が崩壊して
超微粒子体となシ。

水中で安定したゾルを形成する鉱物の総称であり。

例えば水利膨潤性ベントナイト群（例：コロイド性ベン
トナイト、コロイド性ソジウムモンモリロナイトなど）
などの天然物、水利膨潤性雲母群（例：ソジウムテトラ
シ１尺クマイカ、ソジウム又はリチウムテニオライト、
ソジウム又はリチウムへクトライト）などの合成物があ
るがこれらに限定されるものではない。これらの水利膨
潤性鉱物は造膜性、乾燥固結性、焼結性等があるため無
機質繊維状物を結合する働きがあり成形物の強度向上、
焼成後の形状保持性等に寄与する。尚水和膨潤性鉱物の
使用割合はその成形物の使用目的により適宜決定される
が他の無機質物質１００重量部に対し１〜２００重量部
使用するのが望ましい〇即ち、使用量が１重量部未満の
場合には焼成後において形状保持性が充分でなく、又Ｚ
ＯＯ重量部以上の場合には焼成後硬くなりすぎて可撓性
（柔軟性、屈曲性）等がなくなり好ましくない。

更に本発明においては前記必須構成要素の他に粉末状及
び／又は微細線維状セラミック素材を混合使用する事が
できる。本発明に用いられるセラミック素材の粉末及び
／又は微細線維状物としては例えば、ケイ石、ケイ砂、
ケイ藻土、木節粘土。

蛙目粘土、カオリン、カオリナイト、ハロイサイト、モ
ンモリロナイト、ボーキサイト、ベントナイト、ゼオラ
イト、リン鉱石、ダイアスボア、ギグサイト、粘土状雲
母（セリサイト、イライト）バーミキーライト、酸性白
土、陶石、ろう石、長石２石灰石、ケイ灰石１石膏、ド
ロマイト、マグネサイト、滑石などの天然物、水酸化ア
ルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化第二鉄等の金
属水酸化物、トペルモナイト、ゾノトライト等のケイ酸
カルシウム系水和物、カルシウムアルミネート水和物、
カルシウムスルホアルミネート水和物等の各檜酸化物の
水和物、アルミナ、シ、リカ、マグネシア、カルシア、
ジルコニア、トリア、ベリリア、酸化チタン、スピネル
、合成コージライト。

合成ムライト、合成ゼオライト、合成炭酸カルシウム、
リン酸カルシウム、各種炭化物（ＴｉＣ，ＺｎＣ。

ＨｆＣ，ＶｅＣ，ＴａＣ，Ｎ）Ｃ，ＷＣ，Ｂ、Ｃ，Ｓｉ
Ｃ，など〕。

各種窒化物（ＴｉＮ、　ＶＮ、　ＮｂＮ、　ＴａＮ、　
ＨｆＮ、　ＡｂＮ。

ＢＮ、　Ｓｉ３Ｎ、など）、＃化すチウム、Ｒ化第−鉄
。

酸化第二鉄、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化ニッケル。

二酸化マンガン、酸化第二鋼、酸化コバルト、酸化バナ
ジウム、炭酸ベリリウム、炭酸マンガン。

チタン酸金属塩（チタン酸カリウム、チタン酸カルシウ
ム、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウマ、チタン酸
ストロンチウム、チタン酸マグネシウムなど）、黒鉛、
活性炭、カーボンブラック。

炭素繊維、金属粉末、各種無機顔料などの人工無機物な
どの粉末あるいは長さがおおむね１ｍ以下の微細な繊維
状物が挙げられる。なお、ウィスカー、鱗片状物、フレ
ーク状物も含まれる。こｎらのセラミック素材は成形物
の焼成後の必要機能によって適宜選択して使用される。

無機質繊維状物との使用割合は無機質繊維状物／セラミ
ック素材＝１００１０〜１０／９０の範囲が適当である
。

又９本発明においては更にその他にフッ素系耐油７３Ｑ
７’リシグ奮； 吻；−一一一酔、硫酸パン土、アルミン酸ソーダ。

ポリリン酸ソーダ、ポリリン酸アンモニウム等を添加す
る事ができる。本発明の成形物は以上の無機質繊維状物
、有機質結合成分、水利膨潤性鉱物。

及び、必要により添加した添加物とを水に分散した後、
湿式抄紙法又はそれに準じた方法によりシート状あるい
は複雑な三次元未焼成成形物とする。

ここに、湿式抄紙法又はそれに準じた方法とは。

例えば帯状２円筒状、角型状等の濾過網、濾過布。

もしくはヂ過板のような濾過媒体の上に前配水分散液を
流した後、又はこれらの濾過媒体で挾むなどした後２例
えば自然濾過、あるいは減圧濾過などの操作により濾過
して成形体とする方法の総称である。更に必要に応じて
含浸、コーティング。

エンボッシング加工、その他の二次加工等を施して未焼
成成形物としても良い。しかる後に焼成処理を施す。焼
成処理は約８００℃〜７００℃の温度で有機物を焼去す
るだけの場合と更に７００　”Ｃ以上の温度により焼結
する場合とがあるが本発明の焼成処理はそのいずれの場
合も包含する。

（効果） この様にして得られた本発明の成形物は無機質繊維状物
と水和膨潤性鉱物を併用した事により。

焼成後においても可撓性（柔軟性、屈曲性）等を保持し
ており、各素材、加工条件の選択により耐熱フィルター
素材、触媒担体、セパレーター、耐熱バッキング材、耐
熱シール材、耐熱摩擦材、熱交換素子、１層用基材、遠
赤外線放射素子、高温断熱材、耐熱被覆材、耐熱補強材
、耐熱複合素材。

耐熱構造材、不燃建材１等の用途に使用でき、極めて有
用なものである。

（実施例〕 以下実施例を挙げ本発明を具体的に説明するが本発明は
これらに限定されるものではない。

実施例１〜８及び比較例１〜８ 水利膨潤性ベントナイト群鉱物の一種であるソジウムモ
ンモリロナイト水分散液にセラミックフアイバー（イソ
ライトパブコック耐火製）カオウールノζルクＳと麻パ
ルプを表−１の割合にて配合し湿式抄紙法により厚味０
．１５ｍ＋のシート状物となし、更にそのシートを使い
コルゲータ−によるコルゲート加工を施し成形した。そ
れを更に電気炉に入れて酸化雰囲気中にて６００℃にて
１時間焼成して状態を調べた。その後、更に１８００℃
にて焼結した。その際のコルゲート加工性及び焼成後、
焼結後の保形性、可撓性についての結果を表−１に示し
た。

〔以下余白〕

表−１の如〈実施例１〜８はコルゲート加工性も良く、
焼成後、焼結後も原形を保ち、更に焼成後の可撓性も良
好であったが、比較例１〜Ｂではコルゲート加工性、焼
成後保形性、焼結後保形性。

あるいは可撓性のいずれかが悪く、実用性に乏しいもの
であった。

実施例４ セラミックファイバーにチアス、ファインフレックス、
１３００バルク）５０１ｔｔ部、ジＷ　−シア・カオリ
ン２０重景部、ＰＶＡｆｉ維（クラン（株）製：　クラ
ンＶＰＢ　１０５Ｘ　８ｍｍ）　８重量部を８０重量部
の水利膨潤性雲母群鉱物の一種であるソジウムテトラシ
リシックマイ力水分散液に分散シ、０．２％濃度のポリ
エチレンオキサイド水浴液を０．１重量部添加した後、
湿式抄紙機にて厚味０゜８雪でシート化した。このシー
トは通常の紙の如く複雑な形状のものでも容易に抄紙が
でき、又。

切った°す、貼りつけたりできるため複雑なレリーフ模
様を作った。この模様の上にシリカゾル（日量化学（株
）製ニスノーテックスＣ含有Ｓｉｎ、量ｚ０％）を薄く
へケ塗りして乾燥した後、７００℃にて焼成すると有機
物は完全圧なくなり半セラミック化した成形物ができた
。この上に更に釉薬を塗布して１３００℃にて焼結した
ところ、高強度かつ美麗なるレリーフが出来上がりた。

実施例５ 実施例１と同様の配合によるセラミックファイバー、麻
パルプ、水利膨潤性ベントナイト群鉱物の一種であるコ
ロイド件ンジクムモンモリロナイトの水分散液にポリア
ミド・ポリアミン・エピクロルヒドリン樹脂水ｆｆＩ液
を８．Ｑ重量部添加した後。

湿式抄紙機にて０．２　ｖｍ厚のシートにした。このシ
ートを５−深さの凹凸状紙状物に機械折りした後。

フタ付き魚焼き器の網の下に全面敷ける程度の大きさに
カットして敷き、ガスコンロにかけて１分間空燃きする
と有機物は燃えてしまった。その後。

魚を乗せて７タをしてから焼いたところ、遠赤外線の放
射により適度なこげ具合でかつ芯まで焼けていた。しか
も流れ出た油はシートが吸い込むため煙がこのシートを
使わない時の約１４位の出方であった。

実施例６ モレキ置部−シープ１２Ａ８０重景部、活性炭素繊維２
０重量部、麻パルプ８重量部を４０重量部の水利膨潤性
ベントナイト群鉱物の一種−するコロイド性ベントナイ
ト水分散液に分散し、湿式抄紙法により厚味０．１５−
のシートにした。このものを凹凸紙＠を経てハニカム成
形体となした。

なおハニカム成形体を作る際アルミナゾル系無機接着剤
を使用した０このものを４００℃にて焼成する事により
有機物を除去し、かつモレキエラーシーブス１２Ａと活
性炭素繊維を活性化した。このもの鉱脱臭材として使用
でき、これを再生使用するために再度２５０℃以上に加
熱しても何ら形状変化なく、繰り返し再生便用が可能で
あった。

実施例？ 水利膨潤性ベントナイト群鉱物の一種であるコロイド性
ベントナイトの水分散液（固形分１００重量部）Ｋ層線
の一種である非晶質無機繊維（日本セメント物製、商品
名：アサノＣＭＦ、平均繊継径８μｍ、平均繊維長？ｍ
ｓ＋）を５０重量部、麻パルプ８重量部を添加し、良く
分散した後、マレイン酸系中性サイズ剤（荒用化学（株
）製、商品名：ポリマロン８６０）４重量部を添加し、
硫酸バ燥する際ステンレス鏡面板に押し当てながら、ウ
ェットプレスする事によりペック平滑度８０〜５０秒に
仕上げ９次いで該シート状物の表面に無機導電性塗料に
より配線図を印刷し、印刷していないものとの間にサン
ドイッチした。なお、サンドイッチする際、水利膨潤性
鉱物を水で練ってノリ状にし貼り合わせた。このものを
６００℃にて１時間脱脂し、更に１２００℃にて１０時
間焼結し。

セラミック板を作成した。焼結された配線の両端に電極
を継ぎ電流を通すとセラミックヒータ−として使用可能
であった。

実施例８ 水利膨潤性雲母群鉱物の一種である。リチウムテニオラ
イトの水分散液（固形分８０重置部）にムライト繊維（
三菱化成工業（株）製）５０重量部。

炭化珪素ウィスカー（東海カーボン（株）製、商品名：
　ＴＯＫＡＭＡＸ）５０重量部、及びシラツノぐ−リー
グラー叩解度２５°ＳＢに叩解した木材パルプ（ＮＢＫ
Ｐ）８重量部を添加し良く分散した後９紙力増強剤のメ
ラミン樹脂２重量部を添加したスラリーを作ちた・次い
で８０メツシーの金網で作った鋳型に稜スラリーを流し
込み真空吸引法によって脱水した後、１２０℃で加熱、
乾燥し成形体と成した。該成形体は強度も充分あり散り
扱いが容易であった。次いで該成形体ｔ−６００℃で６
０分間焼成し有機物を完全に除去した。この状態におい
ても保形性は良好であった□次いで熔融したアルミニウ
ム（熔融温度６６０℃）を該成形体の層内に圧入する事
により繊維強化アルミニウム複合材ができた。

実施例９ ソジウムモンモリロナイト水分散液（固形分２０重量部
）に高アルミナ繊維（ＩＣＩ社製、商品名サフィール）
１００重量部、麻パルプ２重量部。

ポリアミド・ポリアミン・エピクロルヒドリン樹脂を２
重量部添加し良く分散した後、湿式抄紙法により厚味０
．５ｍ＋でシート化した。該シートを任意の形に成形し
プレフォームを炸裂した後、プレフォーム、の型に装填
し、６００℃にて８０分間焼成処理を行い有機物を除去
した。次いで熔融したアルミニウム合金を型に流し込み
該プレフォームの層内に圧入する事によって実施例８と
同様の繊維強化アルミニウム合金複合材ができ上がった
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも無機質繊維状物と有機質結合成分および水和
   膨潤性鉱物を必須構成要素とし、必要により更に粉末状
   及び／又は微細繊維状セラミック素材を混合して未焼成
   成形物となし、しかる後に焼成処理を施す事を特徴とす
   る無機質成形物の製造方法。