JPH049742B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、高分散ケイ酸、混濁剤および無機繊
維からなる、結合剤を含まない断熱成形体の製造
方法に関する。 断熱成形体は、例えば、米国特許第3055831号、
ドイツ特許公告第1671186号、ドイツ特許出願公
開第2754956号およびドイツ特許出願公開第
2524096号から知られている。これらの断熱成形
体は、なる程その断熱作用および熱安定性がすぐ
れてはいるが、若干の使用範囲においてはそれら
の機械的強度が加工性の要求に合致しない。その
場合、これらの断熱成形体は、追加的な強度増加
および機械的安定化を必要とする。 すなわちケイ酸エーロゲルを基礎とした粒子状
の断熱材料を侵透性の少ない平面状繊維織物から
なる多孔性の外被に充填することがドイツ特許公
告第2036124号から知られている。充填された外
被は、プレス内でこの外被の内部に圧力を形成す
ることによつて板に成形され、その際外被から空
気が押出され、断熱材料は圧縮されそして断熱材
料の粒子は、相互にそして外被と結合される。し
かしながら、この方法で製造された断熱成形体
は、織物外被のゆえに若干の使用目的では加工性
の要請に合致しない。それらは取付けの現場で特
殊な道具で載断され、その際断熱材料の内部物質
は、外被の内から外へ砕かれるか、あるいは外被
から外へ落下する。更に、この外被を用いて単に
断熱板の製造のみは可能であるが、複雑な断熱成
形部材の製造はできない。 米国特許第3055831号によれば、鉱物繊維綿お
よび極めて微細な形態の混濁剤と混合された高分
散断熱材料からなる取扱い容易な断熱板が知られ
ている。この公知の断熱板の製造に際しては、混
合物に結合剤が混合下に添加され、次いで熱によ
りまたは触媒反応によつて硬化される。その際結
合剤の粒子は、断熱材の粒子と類似の粒径を有し
なければならない。従つてその粒径は、0.1μm以
下でなければならない。結合剤の混合は、著しい
困難を伴なう。何となれば、微粒子状の結合剤粒
子も断熱材粒子も混合すると直ちに集結して二次
凝集粒子をなし、従つて結合剤と断熱材料との有
効な混合が妨げられる。不均一に分布した結合剤
−断熱材混合物が生ずる。それによつて、完成成
形部材の機械的性質が不利に影響を受ける。一定
の断熱材料の結合のみが結合剤の凝集粒子によつ
て纒められるので、硬化工程によつて生じた生成
物が破壊する傾向がある。高温処理されたケイ
酸、混濁剤および場合によつては鉱物繊維の混合
物からなる芯からなりそしてこの芯の被覆として
充填物質および無機結合剤と鉱物繊維からなる層
を有する断熱板がドイツ特許出願公開第2748307
号公報から知られている。外側層の比較的粗粒の
充填物は、結合剤としての水ガラスを用いて硬化
される。しかしながら、この方式の結合剤処理
は、断熱材の芯の限られた保護にしか導かない。
何となれば、比較的粗い表面層は、硬化された状
態においても耐摩耗性ではなく、従つて断熱部材
の機械的強度は、硬化によつて予期された程度に
は向上しない。 ヨーロツパ特許出願公開第48947A1号およびド
イツ特許出願公開第2942087号から断熱物質に結
合剤を均一または不均一に混合し、次いで熱処理
することによつて硬化された断熱物質が、知られ
ている。 公知の断熱成形体の場合には、結合剤を用いず
に無機の高分散断熱物質からプレスされる断熱成
形体は、今や断熱材料の品質に応じて最良の断熱
性を示す。 結合剤を含まない断熱成形体は、プレス工程の
後に不利な過度の体積膨張を示す。それらは亀裂
が生じそして機械的安定性が低下している。更
に、複雑に形成された寸法の正しい断熱成形体を
調製することは、寸法安定性が劣つているゆえに
極めて困難である。 本発明の課題は、比較的高い温度の負荷に耐え
そしてその上結合剤を含まない断熱物質に匹敵す
る断熱性を示す改良された機械的性質および加工
性を有する断熱成形体を開発することである。 本発明の対象は、金属および／または半金属の
高分散酸化物、混濁剤および断熱材料としての無
機繊維を使用して結合剤を含まない断熱成形体を
製造する方法であり、この方法は、窒素を含有し
水溶液中で塩基として反応する物質の存在下に上
記の金属および／または半金属の高分散酸化物、
混濁剤および無機繊維を混合しそしてこの断熱材
料混合物を次にプレスすることを特徴とする前記
断熱成形体の製造方法である。 断熱材料としては、本発明の範囲内において
は、高分散ケイ酸、例えば熱処理により製造され
た二酸化ケイ素ならびに酸化アルミニウム、二酸
化チタンおよび酸化ジルコンとの混合酸化物また
はアルカリ金属を含まない沈殿ケイ酸のような金
属および／または半金属の高分散酸化物約40ない
し70重量％、混濁剤、例えば石英粉末、ルチルま
たはイルメナイト20ないし50重量％および安定性
を高めるための耐熱性繊維、例えばケイ酸アルミ
ニウム１ないし10重量％を含む混合物が使用され
る。 水溶液中で塩基として反応する窒素含有物質
は、ガス状で、例えばアンモニアガスが断熱材料
混合物に添加されうる。その際、断熱材料混合物
が空気から吸収された水分を含有するならば有利
でありうる。本発明の一つの実施態様において
は、例えばアンモニアガスのような塩基として反
応する窒素含有物質は、水蒸気と混合して使用さ
れうる。 しかしながら、窒素を含有する、水溶液中で塩
基として反応する物質の添加は、プレスの前に行
なうことが本質的なことである。 例えば、ガス状のアンモニアがプレスの後に断
熱成形体に添加されるならば、膨張の程度は改善
されない。何故ならば、これはすでに完了してい
るからである。ただ曲げ強度のみがなお向上され
うる。 混合工程の間に、１種またはそれ以上の、塩基
として反応する化合物、例えばアンモニア、炭酸
アンモニウム、尿素または水溶性のアミンを含有
する水を断熱材料に添加することができる。 窒素含有化合物として尿素または炭酸アンモニ
ウムを使用するならば、断熱成形体のプレスの後
に100ないし150℃の温度において熱処理すること
は、有意義なことがある。 例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、
アルカリ性水ガラスその他のような他の塩基とし
て反応する化合物もまた同様に機械的安定性の所
望の改善および加工性の改善をもたらしはするも
のの、断熱材料の品質は、熱安定性および断熱作
用の低下によつて著しく劣化する。 全断熱材料混合物に関して、塩基として反応す
る化合物を任意の、好ましくはできるだけ高い濃
度で含有する水溶液３ないし７重量％を均一に分
布させながら断熱材料混合物に結合させることに
よつて、混合中における断熱材料の良好な湿潤が
達成される。結合された水は、大部分再び乾燥し
てしまうにちがいないので、経済的理由から、で
きるだけ僅かな水量が用いられる。必要量は、あ
る程度まで結合の方法に依存する。塩基として反
応する化合物を含有する溶液の、断熱材料混合物
中への均一な分布は、20ないし100℃、好ましく
は40ないし50℃の温度において混合されて運動し
ている断熱材料混合物中に噴射することによつて
実施されうる。更に、塩基として反応する化合物
を含有する水の混入を適度に高められた温度にお
いて実施することが有利であることが判つた。こ
れは、結合すべき液体または断熱材料混合物かあ
るいは両方の成分を予熱することによつて行なう
ことができる。この反応は、密閉された空間にお
いて自然発生的または圧力の下に、噴霧された断
熱材料を短時間加熱することによつて促進するこ
ともできる。 本発明によれば、断熱材料混合物のプレスによ
つて得られる断熱成形体の乾燥は、室温において
行なうこともできる。 断熱材料混合物の乾燥をプレスの前にそして例
えばガス状アンモニアの添加の前に行なうなら
ば、膨脹の減少の所望の効果が現われない。 機械的安定性の改善は、プレス工程の間に調整
される。断熱成形体の圧縮強度および曲げ強度
は、著しく改善される。未処理の公知の断熱成形
体は、プレス工程の後に体積の膨脹が生ずる。本
発明によつて処理された断熱材料混合物は、プレ
ス工程の後には、従来技術に比較して断熱成形体
の膨脹を僅かしか示さないかまたは全く示さな
い。 その際、本発明によつて製造された断熱成形体
は、再現可能な調整しうる膨脹率を示すというこ
とは、実質的な利点である。 対応するプランジヤーを用いることによつて印
刻された、複雑に形成された断熱成形体を圧縮ま
たはプレスによつて製造することが今や可能とな
つた。本発明による断熱成形体の断熱効果および
熱安定性は、ほとんど損なわれない。従来技術に
よる対応する断熱成形体の場合には、再現性が得
られない。 例 断熱成形体の品質の実質的な評価基準は、プレ
ス工程後の断熱成形体の膨張率、機械的安定性
（曲げ強度）、熱伝導率および熱的寸法安定性であ
る。 試験は、100×20mmの寸法を有する円形の断熱
板について行なわれる。断熱板は以下の試験方法
にかけられる： １ 熱伝導率、ｗ／ｍ℃（ワツト／メートル℃）、 ２ 1000℃において10時間の保持時間における％
で表わした断熱板の直径の収縮率、 ３ ニユートンで表わした相対曲げ強度、その際
断熱板は２本の支柱上に梁として横たえられそ
して中央に集中荷重Ｐがかけられる。その際、
第１図において以下のものが示されている： Ｐ＝ニユートンで表わした集中荷重（後記の表
参照） L₁＝100mmの試料の長さ ｈ＝20mmの試料の高さ L₂＝40mmの支柱間距離 試料は、衝撃を与えることなく荷重を均一に増
大させることによつて曲げられる。各例におい
て、５mm／minの集中荷重の送りが選ばれた。対
応する試料についての負荷可能性の相対値がニユ
ートンの単位で示されている。 比較例 Ａ 約5000r.p.m.の回転数を有する高速混合装置を
用いて、300m²／ｇのBET−表面積を有する熱処
理されたケイ酸63重量％、微粒子状の混濁剤（ル
チル）30重量％およびケイ酸アルミニウム系セラ
ミツク繊維（Al₂O₃含量60重量％）７重量％か
ら、全部で300ｇの均一な断熱材料混合物を調製
する。この断熱材料混合物を300ｇ／の当り
の重量を有する板へとプレスしそして例１〜４に
対する比較例として使用する。 例 １ 比較例Ａによる断熱材料混合物300ｇに混合工
程中に更に水15ｇを噴霧する。断熱材料混合物の
調製、組成およびその後の処理は、比較例Ａに記
載されたように行なう。プレス工程（10分間）後
の断熱板の膨張は、比較例Ａに比較して僅かに減
少したけれども、曲げ強度については明らかな改
善は、達成されない。 例 ２〜４ 断熱材料混合物それぞれ300ｇ宛に混合工程中
に５，15および25％のアンモニア水溶液のそれぞ
れ15ｇ宛を噴霧し、そして300ｇの１当りの重
量を有する板を調製する。プレス工程（10分間）
後の板の膨張は、曲げ強度の同時的改善、断熱作
用の重要でない変化および熱安定性の保持の下
に、著しく減少させることができた。 第１表には、比較例Ａおよび例１〜４の測定結
果が記載されている。第１表によれば、例えば25
％NH₃溶液15ｇを用いた場合の曲げ強度は、50
％だけ改善されている。収縮率は、劣化が認めら
れず、すなわちこれらの混合物は950℃の温度ま
で使用されうる。 第２表には、比較例Ａおよび例２〜４について
の平均温度に対する熱伝導率の依存関係が記載さ
れている。本発明によつて得られる断熱成形体
は、膨張率が極めて僅少なのでひび割れまたは接
目を有しない。 例 ５ 比較例Ａに対応する断熱材料混合物300ｇを調
製し、追加的に混合工程中に25％のアンモニア溶
液５ｇおよび10ｇを噴霧する。プレス工程後の板
の膨張率は、なお僅かに2.5％にすぎない。曲げ
強度は、断熱作用および熱安定性の同時的保持の
下に約40％だけ改善され得た。 例 ６ 比較例Ａに対応する断熱材料混合物300ｇを調
製し、追加的に混合工程中に25％のアンモニア溶
液５ｇを噴霧する。適用されたアンモニア水溶液
の量は、全混合物に比較して非常に少ないので、
均一な混合物が得られない。膨張特性および曲げ
強度の検討によつて、種々の結果が明らかとな
る。

【表】 ウール

13 7.
3 124

(300g)1 13 7.9
115 109〓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属および／または半金属の高分散酸化物、
   混濁剤および断熱材料としての無機繊維を使用し
   て結合剤を含まない断熱成形体を製造する方法に
   おいて、窒素を含有し水溶液中で塩基として反応
   する物質の存在下に、上記の金属および／または
   半金属の高分散酸化物、混濁剤および無機繊維を
   混合しそしてこの断熱材料混合物を次にプレスす
   ることを特徴とする前記断熱成形体の製造方法。 ２ 水溶液の形態の窒素含有物質を使用する特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 水蒸気の存在下にガス状の窒素含有物質を使
   用する特許請求の範囲第１項記載の方法。