JPH0159902B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、細分割熱絶縁材料を取扱い並びに加
工可能な形にしたもの、およびそのような形のも
のの製法に関する。

従来の技術 熱絶縁材料の取扱い可能なブロツクは細かく分
割したシリカと強化フアイバとの混合物に不透過
粉末または結合剤あるいはそれらを任意に添加し
たものから多くの方法で作られている。このよう
なブロツクの強度は、使用結合剤の原料、量、お
よびタイプに依存し、かつ熱処理の使用に依存す
る。更に重要な要因は使用フアイバのタイプであ
る。最高強度のブロツクはアスベストフアイバを
含んでいるが、アスベストの使用は健康上危険が
あることから望ましくない。それでも、熱絶縁材
料のこのようなブロツクは、材料の曲げ強度が低
く、パネルははげ落ちたり亀裂が入りやすいの
で、大きなシートまたはパネルの形では取扱いが
あまりにも悪い。これらの問題点を克服するのに
使用されてきたひとつの方法は、スキンが絶縁材
料に薄く結合され、これによつて付加強度を与え
るように、多孔性スキンの中に熱絶縁材料を含ま
せたパネルを作ることである。この方法によつて
できたパネルは優れた取扱い性能を有している
が、加工および切断によつて絶縁材料と多孔性ス
キンとの間の結合が破れるためそれらの操作をす
ることが難しいのである。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、大きなシートの形において取
扱いが容易であり、また加工も容易にできる細分
割熱絶縁材料の形状を提供するにある。

問題点を解決するための手段 本発明によれば、補強用ハニカム構造体と微孔
性ピロゲニツクシリカまたはシリカエーロゲルを
含む細分割熱絶縁材料とから成り、その細分割熱
絶縁材料は熱絶縁材料内の残留圧力がハニカム構
造体の壁に作用してハニカム構造体の壁を所定位
置に堅く保持するようハニカム構造体のセルの中
に圧縮固化されていることを特徴とする熱絶縁体
が提供される。

また、本発明によれば、微孔性ピロゲニツクシ
リカまたはシリカエーロゲルを含む細分割熱絶縁
材料を、その熱絶縁材料内の残留圧力がハニカム
構造体の壁に作用してハニカム構造体の壁を所定
位置に堅く保持するよう補強用ハニカム構造体の
セルの中に圧縮固化するステツプから成ることを
特徴とする熱絶縁体の製法が提供される。

ここでは、用語“ハニカム”は隣接セルが薄膜
によつて互いに隔てられているセル状構造を規定
するものである。一般に、セル形状が六角形であ
るが、それである必要はなく、ここで使用するよ
うな用語“ハニカム”は三角形、他の多辺および
曲線のセルを含んでいる。このセルは一般に同じ
寸法および形状のものであるが、必ずしもこれで
ある必要はない。

以下添付図面に例示した本発明の好適な実施例
について詳述する。

実施例 第１図に示したハニカム構造体は六角セルに基
いており、一方、第２図に示した構造体は三角セ
ルに、第３図に示した構造体は円形セルに基いて
いる。

ハニカム構造体の材料は、たとえば、アルミニ
ウムホイルのような金属物、ラミツクのような無
機材料、プラスチツク材料のような有機材料、織
物、または紙を含む非常に多くの材料から選択す
ることができる。この構造体はまた、いくつかの
材料を組合せて作ることもできる。この材料がも
ともと剛性の低いものであれば、添加剤を使用し
てもよい。たとえば、紙はフエノール樹脂で硬化
することができる。ハニカム構造体の材料は可燃
性材料とすることができるが、熱絶縁材料を与え
ているハニカム構造体は以下に詳述するように比
較的不燃性である。

いろいろな強度を有する熱絶縁材料が必要であ
る場合には、ハニカム構造体のセルの寸法または
ハニカム構造体を形成する材料の厚さを選択され
た範囲内で変更すればよい。

第４図は本発明による熱絶縁材料のパネルを作
るひとつの方法を示している。

ハニカム構造体１０は鋳型または押型の壁１２
によつて囲まれた平面１１の上に置かれている。
次いで、量がハニカム構造体によつて占められる
体積の約５倍ほどの絶縁材料１３が鋳型または押
型の中に注入されてハニカム構造体に広げられ
る。絶縁材料は押型の壁１２の内側に適合したラ
ム１４によつてハニカムセルの中に圧縮固化され
る。

空気は、多孔表面を有するラム１４を使うこと
により、またそのラム１４を貫通して延びている
開口１５を与えることにより、絶縁材料を固めな
がらそれから抜かれる。しかし、面積の小さいラ
ムの場合は、ラムと押型の壁との間にあるギヤツ
プ１６を介して空気抜きするのが適当である。

ラムによつて絶縁材料に圧力をかけて詰込むこ
とによりラムはハニカム構造体の表面またはその
付近まで移動する。圧力を除いた後、詰込まれた
絶縁材料を含むハニカム構造体から成る生成物は
押型からはずされる。

絶縁材料はハニカム構造体の高さより上に出て
いてもよい。所望ならば、余剰の絶縁材料は払い
のけたりけずり落としたりして除去し、絶縁材料
をハニカム構造体と同じ高さにすることができ
る。

細かく分割された絶縁材料は微孔性絶縁材料と
することができ、またはシリカゲル、ボラチライ
ズドシリカ、珪酸カルシウム、バーミキユル石お
よび真珠石のような他の粉末および、アルミナお
よびチタニアのような微分割された酸化金属の広
い範囲から選択することができる。

微孔性材料は、平均侵入寸法がその微孔性材料
の置かれている空気または他の気体の分子の平均
自由行程より小さい格子構造を有している材料で
ある。この結果、熱伝導率はその材料が使用され
ている空気または他の気体のモル伝導率より小さ
くなる。格子構造体は、互いに鎖状に付着する極
微粒子とともに粉末を使うことによつて細かく分
割された材料内で作られる。この構造体を作るに
適当な粉末は、通常、シリカエーロゲルまたはピ
ロゲニツク（pyrogenic）シリカと呼ばれる形に
シリカを細かく分割したものである。他の粉末は
細かく分割したカーボンブラツクである。

高温での使用のためには、赤外線不透過が好ま
しいまた必要な場合があり、これは細かく分割し
た材料に反射性金属粉末または酸化マンガン、酸
化クロム、二酸化チタン、酸化鉄および酸化ジル
コニムのような高反射率を有する金属酸化物の如
き各種不透過材料を添加することによつて与える
ことができる。また、カーボンブラツクの如き赤
外線吸収材料も使用できる。

特に、ハニカム構造体のセルの寸法が直径約５
mmを越えるような場合には細かく分割した熱絶縁
材料に強化フアイバ材料を入れることが望まし
い。このようなフアイバ材料はセラミツクフアイ
バ、ガラスフアイバ、綿、レーヨンまたは他の合
成フアイバ、カーボンフアイバ、または強化の目
的に一般に使用されている他のフアイバとするこ
とができる。

細かく分割された材料に加えられるどの物質
も、絶縁材料を押型に注入する前に、その細かく
分割された材料と十分に混合されねばならない。

細かく分割された絶縁材料が微孔性材料を含む
とき、上述の方法を変更した方がよい。

たとえば、微孔性シリカを詰める時、その後詰
込み圧力をゆるめた時、詰込まれたシリカの体積
が20％ほど増加することがある。したがつて、絶
縁材料はハニカム構造体の高さまで詰込むことが
できるが、詰込み圧力をゆるめると、絶縁材料は
ハニカム構造体高さより上へ膨張して、絶縁材料
をハニカム構造体と同じ高さにすべきことを要す
る時には平らにする操作を要することがある。

これは、絶縁材料がその最大詰込み圧力下にあ
る時、ハニカム構造体と接触する場合に変形する
がハニカム構造体の表面高さ以下に絶縁材料を詰
込むことになる弾性材料１７をラムの面前に配置
することによつて克服できることを見出した。詰
込み圧力がゆるめられると、絶縁材料はその表面
がハニカム構造体の表面高さ以下になるよう膨張
する。

ハニカム構造体の表面高さより下に絶縁材料を
詰込む別な方法は、絶縁材料の表面とラムとの間
に可撓性薄膜を位置させ、その薄膜に流体圧力を
与える取段を備えることである。絶縁材料が詰込
まれてラムがハニカム構造体の表面高さまたはそ
の付近にある時、流動圧力が薄膜に与えられて絶
縁材料がハニカム構造体の表面より下の高さまで
更に圧縮される。薄膜は、ラムの開口を介して、
またはラムの表面に形成された溝を介して供給さ
れる空気でふくらませたゴムまたはプラスチツク
材料で作ることができる。さもなければ、薄膜と
ラムとの間の空間に恒久的に流体をためておくこ
ともできる。

要すれば、第２薄膜をハニカム構造体と、この
ハニカム構造体が支持されている押型の表面との
間に位置させてもよい。第２薄膜をふくらませて
おくことによつて、ハニカム構造体の両面から絶
縁材料の詰込みを制御することができる。

明らかに、ふたつのラムによつてハニカム構造
体の両面から操作することができる。また、絶縁
材料をハニカム構造体に詰込む前に、ハニカム構
造体の片面にスキンを与えることもできる。

また、穴をあけて詰込み時に絶縁材料から空気
を放出できるようにし、または詰込み行程に関し
て助力するように絶縁材料を排出きるようにした
表面上にハニカム構造体を支持することが望まし
いこともある。

絶縁材料は、要求どおりに、80〜800Kg／m³の
密度でハニカム構造体の中に圧縮固化させること
ができる。できた生成物は扱うには十分剛性があ
り、その長さに沿つて変化する厚さを与え、所望
の形状を製作し、穴を作るよう加工することがで
きる。加工は機械式またはレーザ式切削装置によ
つて行なうことができる。

穴を形成する時、また輪郭を加工する時に縁部
を比較的滑かに作るようにするには、第５図およ
び第６図に示したようにハニカム構造体の片面ま
たは両面にスキン１８をはり付けてそのスキンが
ハニカム構造体または絶縁材料あるいはこれら両
方に結合されるようにするとよい。このスキンは
金属、プラスチツク、織布または不織布、紙、ま
たはその他適当なシート材料とすることができ
る。また、生成物に別な表面処理を施した、たと
えば塗料または樹脂材料で被覆して取扱い性を改
善することもできる。

スキンがかたい板の場合、その生成物は、たと
えば絶縁壁として、または生成物に強化スキンを
単に接着することによつて耐火扉として使用する
ことができる。微孔性シリカは、時々、ある程度
の耐水性を与える処理を施すことができるが、通
常は水と接触することによつてひどく損傷を受け
る。しかし、生成物の不浸透性スキンを張つてハ
ニカム構造体の材料が水を通さないとき、高度の
耐水性が得られる。

本発明による生成物は、非常に小さい熱伝導率
を有する軽量、高強度の熱絶縁材料の必要性があ
る場合に特に有用である。熱は詰込まれた熱絶縁
材料とハニカム構造体の壁とを介して生成物を伝
達する。驚くべきことに、ハニカム構造体の壁は
極端に薄くできるが、できた生成物は高い強度お
よび剛性を有している。これは、ハニカム構造体
の壁が圧縮固化された熱絶縁材料によつて所定位
置にしつかりと保持されているので、できた生成
物の強度がハニカム構造体と熱絶縁体との両方か
ら引出されることによることがわかつた。

ハニカム構造体の壁は熱絶縁材料をハニカム構
造体の中に圧縮固化させるときつぶれるかもしれ
ないと予想していた。しかし、熱絶縁材料は圧縮
されながら固まつてハニカム構造体の壁を支持
し、それら壁をゆがまないようにするため非常に
高い型圧を使用できることがわかつた。

薄い壁のハニカム構造体を使用できるので、ハ
ニカム構造体を通つて伝達する熱は小さく、生成
物の全体の熱伝導率は、特に、ハニカム構造体に
熱伝導率の小さい材料を使うと、熱絶縁材料の熱
伝導率に合わせて非常に小さい。

ハニカム構造体の材料が可燃性であつたとして
も、生成物は十分な不燃性を維持することがわか
つた。これは、特に熱絶縁材料が特に微孔性シリ
カである場合にそうである。生成物の一方の表面
に火炎が当たると、熱絶縁材料は酸素へ自由に近
づけるのを妨げて、ハニカム構造体の有機材料は
生成物の熱い表面からゆつくり炭化および酸化す
ることになる。生成物の熱伝導率の小さいことは
一般に、生成物の低温面が炭化および酸化温度以
下にあるため、ハニカム構造体の一部が最後に破
壊されたとしても、ハニカム構造体の残りの部分
が熱絶縁材料を所定位置に保持しているので、生
成物はそれを完全に保持し、熱の浸透を妨害する
ことを保証している。ハニカム構造体が生成物の
高温面で破壊されたならば、熱絶縁材料の残留圧
力によりその材料は膨張してハニカム構造体の消
失によつてできたギヤツプを閉じるようになり、
このようにして低温面に近いハニカム構造体の残
つた部分を保護する。

第７図は本発明による熱絶縁材料のパネルを作
ることのできる別な方法を示している。

第７図は、多数のローラ２２によつて支持され
た可撓性ベルト２１にあるハニカム構造体２０を
示している。ハニカム構造体によつて占められる
体積の約５倍の量の絶縁材料２３がハニカム構造
体内に注入され、この構造体は可撓性ベルト２１
により移動されるので絶縁材料はローラ２５によ
つて支持された別なベルト２４によつてハニカム
構造体内に詰込まれる。そのベルト２４は絶縁材
料の進行的圧縮固化を与えるため、ベルト２１に
関して傾けられている。もし、ハニカム構造体中
に絶縁材料を最初に保持する何らかの手段が備え
られていれば、ベルト２１および２４は省くこと
ができる。さらに、第７図に示したような多数の
ローラの代りに１対のローラの間で絶縁材料を詰
込むこともできる。

あるいは、絶縁材料を振動によつてハニカム構
造体の中に詰込むこともできる。

第８図に示したようにひとつのローラの上でパ
ネルを形成することによつて、円形、半円形また
は弓形の取り扱い可能な形状を作ることができ
る。第８図から見られるように、パネル３０は形
成ローラ３３に対してパネルを押圧しているロー
ラ３１，３２により曲がつた形に形成される。パ
ネルはパネルの半径方向内側の表面にスキン、ま
たは更に別なスキンを張ることによつて曲がつた
形に維持される。このスキンは、少なくともこれ
が曲がつたパネルの表面に与えられた後、パネル
の曲率を保つためほとんど伸びないものとしなけ
ればならない。このように、曲げられた形材はま
た、ローラ３１，３２，３３の間でハニカム構造
体を形成し、このハニカム構造体のセルに絶縁材
料を十分に圧縮固化し、曲がつた形材の半径方向
内側面にスキンを張り付けることによつて作るこ
ともできる。このスキンは絶縁材料がハニカム構
造体に圧縮固化される前または後のいずれかに与
えることができる。

ローラ間でパネルを形成する別な方法として、
弓形に近い形は、第９図および第１０図に示した
ように、少なくとも底面をたとえばガラスフアイ
バ材の可撓性被覆を有するパネル４０とすること
によつて形成することができる。上面もそのよう
な被覆を与えてもよい。Ｖ状溝４１はパネルの上
面に加工され、その底面付近まで延びている。第
１０図は溝４１の線に沿つて曲げられたパネル４
０を示しており、このためそのパネルはＶの形に
なり、たとえば小径のパイプを絶縁するのに使う
ことができる。必要ならば、溝に接着剤を付けて
もよいし、加えて、またはこれ以外に、曲げられ
たパネルに被覆を施してそれを折り曲げた状態に
維持させることもできる。

第１１図および第１２図に示したパネル４２
は、多くの（図示の例では３つの）溝４３がパネ
ルの上面に形成されていること以外は第９図およ
び第１０図に示したパネルに近い。第１１図のパ
ネルが第１２図に示したように溝４３の線に沿つ
て折り曲げられると、できた屈曲パネルは第１０
図および第１２図を比べて見られるように断面が
より弓形になつている。同じような処理を、第９
図および第１０図に関して上述したように第１１
図および第１２図に示したパネルに適用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で使用する補強用ハニカム構造
体の一例を示す図、第２図は本発明で使用する補
強用ハニカム構造体の別な例を示す図、第３図は
本発明で使用する補強用ハニカム構造体の更なる
例を示す図、第４図は本発明による熱絶縁物を作
る一方法を示す図、第５図は本発明による熱絶縁
材料の一例を示す図、第６図は本発明による熱絶
縁材料の別な例を示す図、第７図は本発明による
熱絶縁体が作られる別な方法を示す図、第８図は
本発明による熱絶縁物の屈曲体を形成する方法を
示す図、第９図は片面に１個の溝を加工したパネ
ルを示す図、第１０図は溝の線に沿つて折り曲げ
たパネルと一致する第９図のパネルを示す図、第
１１図は片面に多数の溝を加工したパネルを示す
図、第１２図は溝の線に沿つて折り曲げた第１１
図のパネルを示す図である。 １０……ハニカム構造体、１１……平面、１２
……壁、１３……絶縁材料、１４……ラム、１５
……開口、１６……ギヤツプ、１７……弾性材
料、１８……スキン、２０……ハニカム構造体、
２１……ベルト、２２……ローラ、２３……絶縁
材料、２４……ベルト、２５……ローラ、３０…
…パネル、３１，３２，３３……ローラ、４０…
…パネル、４１……溝、４２……パネル、４３…
…溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 補強用ハニカム構造体と微孔性ピロゲニツク
   シリカまたはシリカエーロゲルを含む細分割熱絶
   縁材料とから成り、その細分割熱絶縁材料は熱絶
   縁材料内の残留圧力がハニカム構造体の壁に作用
   してハニカム構造体の壁を所定位置に堅く保持す
   るようハニカム構造体のセルの中に圧縮固化され
   ている熱絶縁体。 ２ スキンを片面または両面に接着した特許請求
   の範囲第１項記載の熱絶縁体。 ３ スキンは金属、プラスチツク、織布、不織
   布、または紙とした特許請求の範囲第２項記載の
   熱絶縁体。 ４ ハニカム構造体は金属、無機または有機材料
   から成る特許請求の範囲第１項記載の熱絶縁体。 ５ ハニカム構造体は紙とした特許請求の範囲第
   ４項記載の熱絶縁体。 ６ 紙はフエノール樹脂で硬化されている特許請
   求の範囲第５項記載の熱絶縁体。 ７ 細分割熱絶縁材料は赤外線不透過材料を含ん
   でいる特許請求の範囲第１項記載の熱絶縁体。 ８ 細分割熱絶縁材料は強化フアイバ材料を含ん
   でいる特許請求の範囲第１項または第７項記載の
   熱絶縁体。 ９ 微孔性ピロゲニツクシリカまたはシリカエー
   ロゲルを含む細分割熱絶縁材料を、その熱絶縁材
   料内の残留圧力がハニカム構造体の壁に作用して
   ハニカム構造体の壁を所定位置に堅く保持するよ
   う補強用ハニカム構造体のセルの中に圧縮固化す
   るステツプから成る熱絶縁体の製法。 １０ 圧縮固化は１以上のローラによつて行なわ
   れる特許請求の範囲第９項記載の熱絶縁体の製
   法。