JPH0253385B2

JPH0253385B2 -

Info

Publication number: JPH0253385B2
Application number: JP13817483A
Authority: JP
Inventors: Juzo Takase; Shuichi Tada
Original assignee: Asahi Denka Kogyo KK
Current assignee: Adeka Corp
Priority date: 1983-07-28
Filing date: 1983-07-28
Publication date: 1990-11-16
Also published as: JPS6033244A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、無機繊維成形体の製法に関するもの
であり、更に詳しくは、コロイダルシリカの歩留
りの良い無機繊維成形体の製法に関するものであ
る。一般に、無機繊維に結合剤としてコロイダルシ
リカ水溶液を使用して得られる無機繊維成形体
は、耐熱性、断熱性及び耐熱衝撃性に優れている
ため、高温用の保温断熱材料として広く使われて
いる。このような無機繊維成形体は、従来、コロイダ
ルシリカを水に分散させた水溶液中に無機繊維を
入れ解繊して分散させたスラリー状物若しくはペ
ースト状物を所定の形状に成形した後、乾燥硬化
させる方法により製造されている。しかしなが
ら、このような従来方法では乾燥時に生乾きの成
形体からコロイダルシリカ成分が移動して表面層
のみに集まる現象、所謂マイグレーシヨンが起こ
り、乾燥後表面層のみが硬化し、内部層はやわら
かいままになるといつた形成体しか得られない。
従つて、上記の従来法は、成形体の加工性及び加
工時の取扱において多くの問題を残している。そこで、上記問題を解消するために、結合剤た
るコロイダルシリカのマイグレーシヨンの防止に
ついて種々の検討がなされている。例えば、特公昭37−8590号公報に記載の発明で
は、43〜49℃の低温で穏やかに熱風乾燥している
が、この方法は、乾燥に長時間を要し工程上好ま
しくない。又、特開昭53−27618号公報に記載の
発明では、コロイダルシリカの硬化剤としてケイ
酸カルシウム又はケイ酸マグネシウムを添加して
成形体を作り、焼成時にコロイダルシリカと硬化
剤とを反応させてコロイダルシリカのマイグレー
シヨンを抑えているが、この方法は、コロイダル
シリカの歩留りが悪く、スラリー液の再利用で
は、安定性が不足するという欠点を有する。さら
に又、特開昭58−104059号公報に記載の発明で
は、コロイダルシリカの硬化剤として硫酸アルミ
ニウムを添加し、次いで、高分子量のポリエチレ
ンオキサイドを添加して無機繊維にコロイダルシ
リカを定着せしめてマイグレーシヨンを抑えてい
るが、この方法は、コロイダルシリカの歩留りが
悪く、又、スラリー液の濾過性が悪いなど多くの
欠点を有している。本発明は、前述した従来技術の欠点を改善し、
無機繊維にコロイダルシリカを均一且つ強固に結
合させて、コロイダルシリカの歩留りを改善する
とともに高温用途に適した無機成形体を得る方法
に関するものである。即ち、本発明は、無機繊維及びコロイダルシリ
カを分散媒中に分散させてなるスラリー液に、凝
結剤を加え、且つすみやかにスラリー液のPHを
4.5以下としてコロイダルシリカ凝結物を生成さ
せ、次いで、好ましくはスラリー液のPHを4.5〜
8.5とした後、上記スラリー液に、高分子凝集剤
を添加して上記コロイダルシリカ凝結剤を無機繊
維に定着させ、然る後、該スラリー液を成形・加
工することを特徴とする無機繊維成形体の製法を
提供するものであり、未乾燥のまま製品としても
よく、又、乾燥したり、焼成して可燃性物質を除
去して成形体を得る方法をも含むものである。さらに又、本発明は、必要に応じて、スラリー
液に、砂、粘土、鉱物粉末など必要量の充填材を
添加して、該スラリー液を成形・加工する成形体
の製法をも包含するものである。本発明の方法によれば、無機繊維成形体用のス
ラリー液の成形・加工時の濾過性が良く、コロイ
ダルシリカの歩留りが著しく改良され、且つ得ら
れた成形体の乾燥時のマイグレーシヨンが起こら
ない高強度、高硬度の成形体を得ることができ
る。以下、本発明を具体的に説明する。本発明において使用される無機繊維としては、
セラミツクフアイバー、アルミナフアイバー、ジ
ルコニアフアイバー、石英ウール、ロツクウー
ル、クラグウール、グラスウール、アスベスト、
チタン酸フアイバー、炭化硼素フアイバー、炭化
珪素フアイバー、窒化珪素フアイバー、各種ウイ
スカー等が挙げられ、これらの各繊維及びそれら
の混合物より成る群から選択が可能であるが、繊
維の耐熱性、経済性の面でセラミツクフアイバー
が最も適している。また、本発明で使用されるコロイダルシリカ
（通称、シリカゾル）とは、SiO₂（シリカ）のコ
ロイド状分散体水溶液で、例えばケイ酸ソーダの
中和、ケイ酸ソーダのイオン交換処理等、各種の
方法で得ることができ、商品としてはスノーテツ
クス（日産化学製品）、アデライト（旭電化製
品）、ルドツクス（デユポン製品）等が挙げられ、
通常、コロイド粒子の大きさが５〜100ｍμ、
SiO₂（シリカ）濃度20〜50重量％のものが使用さ
れる。無機繊維及びコロイダルシリカ並びに必要に応
じ加えられる充填材をスラリー液とするに必要な
分散媒とては、水が好適であるが、メタノール、
エタノール、エチレングリコール、ジエチレング
リコール、プロピレングリコール、グリセリン、
及びこれらの混合物も又、単独、若しくは水との
混合物として使用できる。分散媒の量は、用いら
れる無機繊維の量、及びコロイダルシリカの量に
応じて調整されるが、少なくとも該繊維が十分分
散される量が必要であり、例えば分散媒と無機繊
維の重量比が100：0.1〜10：１であり、より好ま
しくは100：１〜100：４である。本発明において、バインダーとして使用される
コロイダルシリカと無機繊維の量的関係は好まし
くは無機繊維に対しコロイダルシリカ中のSiO₂
固形分が重量比で100：１〜100：30、より好まし
くは、100：３〜100：20であり、これより少ない
場合は、目的とする成形体の強度が低下しやす
く、又、多すぎる場合は、濾過性の点で困難とな
る傾向にある。本発明に使用される凝結剤とは、酸（例えば塩
酸、硫酸、硝酸、リン酸、有機酸）、塩（例えば
塩化物、硫酸塩、硝酸塩）、アルミナゾル、アル
ミン酸ソーダが挙げられるが、鉱酸、硫酸アル
ミ、塩化アルミ、ポリ塩化アルミ、アルミナゾル
が特に好ましい。ここでいう凝結剤の働きは、コ
ロイダルシリカの表面に付着して、コロイダルシ
リカ粒子を凝集させることにあり、その凝集をよ
りすみやかに完遂させるために、該スラリー液を
PH4.5以下の条件下にして凝結剤を働かせる必要
がある。なぜならばPH4.5を超えると、凝結剤の
凝結効果が十分発揮できないばかりか、例えば塩
化アルミの如き酸性塩を凝結剤として使用した場
合、塩化アルミの多くが水酸化アルミとなつて凝
結剤としての働きをなくすからである。該スラリ
ー液をPH4.5以下にする方法は、鉱酸を用いるの
が適切であるが、該スラリー液のアルカリ度が低
い場合は、凝結剤として酸性塩を使うことで代替
できる。いずれにせよ、コロイダルシリカと凝結
剤との反応条件は、該スラリー液のPHが4.5以下、
より好ましくはPH３〜4.5の範囲が適当である。
コロイダルシリカと凝結剤の配合割合は、固形分
重量比で100：0.5〜10：２が好ましい。反応時間
は、室温で１〜10分程度の撹拌で十分である。次いで、高分子凝集剤加えるのであるが、この
際好ましくは上記スラリー液のPHを再度PH4.5〜
8.5にもどすのがよい。これによりコロイダルシ
リカと凝結剤の反応によつて生じたコロイダルシ
リカ凝結物をより安定なものとし、濾過性が良く
なり、コロイダルシリカの歩留りをより一層向上
させることができる。この場合、PHを8.5以上と
するとコロイダルシリカ凝結物の再解離が生じ好
ましくない。該スラリー液のPHを4.5以下から4.5
〜8.5にもどす薬液としては、金属水酸化物、ア
ルカリ性塩が適当であるが、例えば苛性ソーダ、
炭酸ソーダ、珪酸ソーダ、珪酸アルカリ塩、アル
ミン酸ソーダがより好ましい。本発明において重要な点は、高分子凝集剤を用
いてコロイダルシリカ凝結物を定着させた無機繊
維のフロツクを生成することにある。この高分子
凝集剤を用いることによりコロイダルシリカ凝結
物が無機繊維に強固に付着し、濾過性の良い、し
かもコロイダルシリカの歩留りの良いスラリー液
となる。ここでいう高分子凝集剤は、一般に水処
理分野で使用される高分子凝集剤であり、原料及
び製法の差異により、天然高分子物及びその誘導
体と、合成高分子物とに分けられる。天然高分子
物及びその誘導体としては、でんぷん及びその誘
導体、セルローズ及びその誘導体、アルギン酸ナ
トリウム、蛋白質、こんにやく、寒天、ペクチン
酸、キトザン等が挙げられる。合成高分子物は、
さらに重合型と縮合型に分けられ、重合型として
は、例えばポリアクリル酸、ポリアクリルアミ
ド、マレイン酸縮合物及びそれらの共重合体の変
性物があり、一般に非イオン性、陰イオン性、陽
イオン性が製造されている。縮合型は、例えばポ
リカチオンである。このうち、より好ましくは、
分子量10万以上の合成高分子凝集剤が適してい
る。この高分子凝集剤の市販品としては、例え
ば、フローナツク（共和油脂製品）、ダイヤフロ
ツク（ダイヤフロツク製品）、スミフロツク（住
友化学製品）、アデカフロツカー（旭電化製品）
等が挙げられる。これら高分子凝集剤は、前記し
た溶媒と予め混合撹拌して必要な濃度の溶液とし
て使用する。各々の凝集剤によりその使用量は異
なるが大体0.1〜0.5重量％の溶液として該スラリ
ー液に対し溶液の形で0.02〜1.0重量％の添加が
好ましい。0.02重量％以下では、その効果があま
り発揮できず、又、1.0重量％以上では生成した
フロツクが再分散してしまう惧れがあるからであ
る。本発明より製造される成形体の形態としては、
ペーパー、ボード、マツトあるいはチユーブ、ロ
ツド、ブロツク等が考えられる。それらの具体的な成形方法は、例えばペーパー
あるいはポードの製造の場合には、コロイダルシ
リカ凝結物を無機繊維に定着させたスラリー液
（組成物スラリー）を、金網上で濾過し、圧縮ロ
ーラーで水を脱水するか、あるいは、吸引脱水に
より水を除去して成形する。他の成形体の場合に
は、上記組成物スラリーを濾過してケーキとし、
適当な型に入れて成形することができる。一方濾
過された濾液は、完全に近いほど透明で、コロイ
ダルシリカ、凝結剤、高分子凝集剤、その他無機
繊維等有効成分を殆ど含まず、わずかに無機塩類
を含むに過ぎず、資源の再利用あるいは河川への
直接放流が可能である。尚、本発明の無機繊維成形体の密度を上げた
り、より耐熱性、保温性を上げたり、加工を上げ
たりするための、又、増量するため等の目的で砂
若しくはその類似品（例えばケイ砂、ジルコンサ
ンド、アルミナサンド、溶融ガラスサンド等）さ
らに又、粘土鉱物（例えば、カオリン、ベントナ
イト、タルク、マイカ等）を本発明におけるスラ
リー液に添加して成形乾燥しても、本発明の目的
とするマイグレーシヨンを防止した高強度、高硬
度の無機繊維成形体が得られると同時にコロイダ
ルシリカの歩留りがよく、きれいな濾液が得られ
る。以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する
が、本発明は、これらの実施例に限定されるもの
ではない。実施例１水道水１Kgに、コロイダルシリカ（SiO₂30％、
Na₂O0.03％、粒子径10〜20ｍμ）15ｇ及びセラ
ミツクフアイバー（日本アスベスト(株)；フアイン
セラミツクフアイバー1300）20ｇを入れ、ミキサ
ーで均一なスラリー液とした。このスラリー液の
PHは10.3であつた。次いで、これに、20％硫酸ア
ルミ水溶液３ｇを添加し、スラリー液のPHを3.8
とした。これを５分間撹拌を続けたのち、10％
NaOH水溶液を添加してスラリー液のPHを6.3と
した。このスラリー液にアデカフロツカー（旭電
化、20A−80、アニオン性）0.1％水溶液１ｇを
添加し、最終スラリー液を調整した。この最終ス
ラリー液を金網を施した金型にて吸引脱水成形
し、成形体を得た。この成形体を110〜140℃で６
時間乾燥し、第１図ａに示す如き直径50mm、高さ
40mmの円柱形状の無機繊維成形体１を得た。この無機繊維成形体１を第１図ｂに示す如く、
切断し、試験片１′とした。試験片１′における各
測定点Ｈ、Ｍ（Ｈは上面の中心点、Ｍは一切断面
の中心点、第１図ｂ参照）について圧縮時の強度
をオートグラフ（島津製作所製、形式IS−2000）
で測定した。その測定結果を表−１及び第２図に
示す。尚、上記測定にあたつては、圧縮金属棒として
直径５mmの鋼製棒を使用し、該鋼製棒を降下速度
１mm／分で降下させ、又記録紙速度を20mm／分で
移動させた。さらに又、表−１には、圧縮金棒が
試験片１′に0.2mmくい込んだときの圧縮強度を硬
度として、0.5mmくい込んだときの圧縮強度を強
度として、それぞれ単位Kg／cm²で表した。又、第
２図には測定点Ｍにおける圧縮強度と試験片への
圧縮金属棒のくい込み量との関係をグラフに示し
た。また、前記最終スラリー液の濾過速度及び濾液
の性状について測定した。その結果を表−２に示
す。実施例２コロイダルシリカの量を20ｇ、凝結剤として20
％の塩化アルミニウムを３ｇ、高分子凝集剤とし
てアデカフロツカー10N−40（アニオン）の0.1％
水溶液１ｇとした以外は全て実施例１と同様にし
て無機繊維成形体を得、この無機繊維成形体につ
いて実施例１と同様な測定を行つた。その結果を
表−１、表−２に示す。実施例３高分子凝集剤としてアデカフロツカー30C−60
（カチオン）の0.1％水溶液１ｇとした以外は全て
実施例１と同様にして無機繊維成形体を得、この
無機繊維成形体について実施例１と同様な測定を
行なつた。その結果を表−１、表−２に示す。実施例４凝結剤の添加量を２ｇ、高分子凝伸剤としてア
デカフロツカー10N−40（ノニオン）の0.1％水溶
液を用いた以外は全て実施例１と同様にして無機
増維成形体を得、この無機繊維成形体について実
施例１と同様な測定を行なつた。その結果を表−
１、表−２に示す。実施例５凝結剤としてポリ塩化アルミ水溶液（住友アル
ミ製品、PAC、Al₂O₃10％品）４ｇを用いた以外
は全て実施例１区同様にして無機繊維成形体を
得、この無機繊維成形体について実施例１と同様
な測定を行つた。その結果を表−１、表−２に示
す。実施例６実施例１と同様に、但しPH調整を行わないで成
形体を得た。その結果を表−１、表−２に示す。比較例１、２、３実施例１において、凝結剤の添加、PH調整、高
分子凝集剤の添加を行わない場合を比較例１と
し、PH調整、高分子凝集剤の添加を行わない場合
を比較例２とし、高分子凝集剤の添加を行わない
場合を比較例３とした。それぞれ実施例１と同様
にして無機繊維成形体を得、この無機繊維成形体
それぞれについて実施例１と同様な測定を行つ
た。その結果を表−１、表−２に示す。

【表】

【表】表−１、表−２、第２図に示す結果から明らか
なように、本発明の方法により得られた無機繊維
成形体は、マイグレーシヨンのない高強度、高硬
度のものであるとともにその製造時において、コ
ロイダルシリカの歩留りが良く且つ濾過性に優れ
ており、製造工程上、非常に優れたものでもある
ことがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは、本発明の一実施例で得られた無機
繊維成形体の斜視図、第１図ｂは、該無機繊維成
形体を切断して形成した試験片の斜視図、第２図
は、測定点Ｍにおける圧縮強度と試験片への圧縮
金属棒のくい込み量との関係を示すグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１無機繊維及びコロイダルシリカを分散媒中に
分散させてなるスラリー液に、凝結剤を加え、且
つすみやかにスラリー液のPHを4.5以下としてコ
ロイダルシリカ凝結物を生成させ、次いでこのス
ラリー液に、高分子凝集剤を添加して上記コロイ
ダルシリカ凝結物を無機繊維に定着させ、然る
後、該スラリー液を成形・加工することを特徴と
する無機繊維成形体の製法。