JPH11180714A - 不燃材料用無機複合酸化物、その製造方法および複合材料 - Google Patents
不燃材料用無機複合酸化物、その製造方法および複合材料Info
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- JPH11180714A JPH11180714A JP9350847A JP35084797A JPH11180714A JP H11180714 A JPH11180714 A JP H11180714A JP 9350847 A JP9350847 A JP 9350847A JP 35084797 A JP35084797 A JP 35084797A JP H11180714 A JPH11180714 A JP H11180714A
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- composite oxide
- noncombustible
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Abstract
(57)【要約】
【課題】初期粘度の低い不燃材料用無機複合酸化物を作
製でき、かつ不燃材料用無機複合酸化物を用い炭素繊維
などと複合化することで、不燃性を示す複合材料を作製
する。 【解決手段】酸化物組成のモル比が絶乾基準で ｘＭ2/nＯ・yＡｌ2Ｏ3・１５０ＳｉＯ2 （x：０．３〜２５、y：０〜１ Ｍ:アルカリ金属、アルカリ土類金属から選ばれた少な
くとも１種を含む、 ｎ:Ｍの価数を示す） で表される不燃材料用無機複合酸化物を用いる。
製でき、かつ不燃材料用無機複合酸化物を用い炭素繊維
などと複合化することで、不燃性を示す複合材料を作製
する。 【解決手段】酸化物組成のモル比が絶乾基準で ｘＭ2/nＯ・yＡｌ2Ｏ3・１５０ＳｉＯ2 （x：０．３〜２５、y：０〜１ Ｍ:アルカリ金属、アルカリ土類金属から選ばれた少な
くとも１種を含む、 ｎ:Ｍの価数を示す） で表される不燃材料用無機複合酸化物を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭素繊維等と複合
化させることにより生成した複合材料に不燃性を付与す
ることができる不燃材料用無機複合酸化物、その作製方
法、および複合材料に関するものである。
化させることにより生成した複合材料に不燃性を付与す
ることができる不燃材料用無機複合酸化物、その作製方
法、および複合材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭素繊維複合材料は比強度、比剛性が高
く、耐食性、電磁波シールド性が、鉄、セメント、木材
といった材料に比べ優れている。しかし、これまで炭素
繊維複合材料は炭素繊維とフェノール樹脂などの有機化
合物と複合化されている。従って不燃材料でないことに
より構造材料として耐火制限を受けてきた。炭素繊維を
不燃性無機材料と複合化できれば耐火制限を受けない不
燃性構造材料となり、屋根、壁、床、踏み板、橋桁など
多くの用途への展開が可能となる。
く、耐食性、電磁波シールド性が、鉄、セメント、木材
といった材料に比べ優れている。しかし、これまで炭素
繊維複合材料は炭素繊維とフェノール樹脂などの有機化
合物と複合化されている。従って不燃材料でないことに
より構造材料として耐火制限を受けてきた。炭素繊維を
不燃性無機材料と複合化できれば耐火制限を受けない不
燃性構造材料となり、屋根、壁、床、踏み板、橋桁など
多くの用途への展開が可能となる。
【０００３】不燃性無機材料としては炭化ケイ素または
チッ化ケイ素などで代表されるセラミックス繊維強化剤
およびセメントなどで代表されるシリカおよびアルミナ
を含む複合無機材料等が知られている。しかしこれら不
燃性無機材料は価格が高かったり、炭素繊維との複合化
が難しいなど多くの課題があるのが現状である。この課
題に対して最近、炭素繊維との複合化を目指した無機材
料が開示されている。例えば、欧州特許EP0,288,502(WO
88/02,741)およびこれに対応する米国特許US4,888,311
にSiO2/Al2O3比が２、M2/nO/Al2O3比が0.25〜5.70のポ
リ（シアル酸塩）M(‐Si‐O‐Al‐O‐)からなる不燃材
料用無機複合酸化物が開示されている。欧州特許EP0518
980(WO91/13830)にはSiO2/Al2O3比が４、M2/nO/Al2O3比
が1.0〜1.6のポリ（シアル酸塩シロキソ)M(‐Si‐O‐Al
‐O‐Si‐O‐)からなる不燃材料用無機複合酸化物が開
示されている。また、欧州特許ＥＰ0518962（ＷＯ91/13
840）にはSiO2/Al2O3比が６、、M2/nO/Al2O3比が1.0〜
1.6のポリ（シアル酸塩ジシロキソ）M(‐Si‐O‐Al‐O
‐Si‐O‐Si‐O‐)からなる無機複合酸化物が開示され
ている。これらの不燃材料用無機複合酸化物は、珪素と
アルミニウムが酸素を介し結合した単一相からなり、三
次元的な網目構造を有しているため、高い硬度を有する
反面、脆く、炭素繊維との複合材料は高温において不燃
性を示さない欠点があった。
チッ化ケイ素などで代表されるセラミックス繊維強化剤
およびセメントなどで代表されるシリカおよびアルミナ
を含む複合無機材料等が知られている。しかしこれら不
燃性無機材料は価格が高かったり、炭素繊維との複合化
が難しいなど多くの課題があるのが現状である。この課
題に対して最近、炭素繊維との複合化を目指した無機材
料が開示されている。例えば、欧州特許EP0,288,502(WO
88/02,741)およびこれに対応する米国特許US4,888,311
にSiO2/Al2O3比が２、M2/nO/Al2O3比が0.25〜5.70のポ
リ（シアル酸塩）M(‐Si‐O‐Al‐O‐)からなる不燃材
料用無機複合酸化物が開示されている。欧州特許EP0518
980(WO91/13830)にはSiO2/Al2O3比が４、M2/nO/Al2O3比
が1.0〜1.6のポリ（シアル酸塩シロキソ)M(‐Si‐O‐Al
‐O‐Si‐O‐)からなる不燃材料用無機複合酸化物が開
示されている。また、欧州特許ＥＰ0518962（ＷＯ91/13
840）にはSiO2/Al2O3比が６、、M2/nO/Al2O3比が1.0〜
1.6のポリ（シアル酸塩ジシロキソ）M(‐Si‐O‐Al‐O
‐Si‐O‐Si‐O‐)からなる無機複合酸化物が開示され
ている。これらの不燃材料用無機複合酸化物は、珪素と
アルミニウムが酸素を介し結合した単一相からなり、三
次元的な網目構造を有しているため、高い硬度を有する
反面、脆く、炭素繊維との複合材料は高温において不燃
性を示さない欠点があった。
【０００４】これに対し最近公開された、PCT/FR96/003
88(WO96/28398)明細書には次に示す二相から構成されて
いるSiO2/Al2O3比が６.5〜70、、M2/nO/Al2O3比が0.95
〜9.5の不燃材料用無機複合酸化物が開示されている。
88(WO96/28398)明細書には次に示す二相から構成されて
いるSiO2/Al2O3比が６.5〜70、、M2/nO/Al2O3比が0.95
〜9.5の不燃材料用無機複合酸化物が開示されている。
【０００５】a相：粒径１μm 未満のシリカアルミナ粒
子（２SiO2・AlO2〜34SiO2・AlO2） b相：アルミノケイ酸網状部分（M4Si2AlO10〜M2Si4AlO
16） かかる不燃材料用無機複合酸化物と炭素繊維との複合材
料では1000℃まで不燃性を示すとの記述があるが、脆さ
の改善がまだ十分でなく、かつ水に浸したとき不燃材料
用無機複合酸化物からアルカリが溶出し、水が濃アルカ
リ性を示すなど多くの問題があることがわかった。
子（２SiO2・AlO2〜34SiO2・AlO2） b相：アルミノケイ酸網状部分（M4Si2AlO10〜M2Si4AlO
16） かかる不燃材料用無機複合酸化物と炭素繊維との複合材
料では1000℃まで不燃性を示すとの記述があるが、脆さ
の改善がまだ十分でなく、かつ水に浸したとき不燃材料
用無機複合酸化物からアルカリが溶出し、水が濃アルカ
リ性を示すなど多くの問題があることがわかった。
【０００６】また、無機複合酸化物の調製方法は、１）
シリカアルミナ混合粉末をアルカリ性水溶液に溶解しア
ルカリ性ケイ酸塩水溶液を調製し、２）ここにシリカア
ルミナ混合粉末を加え６０〜１５０℃で３時間加熱す
る、というものであった。また、これら無機複合酸化物
の作製方法では、１）のアルカリ性ケイ酸塩水溶液の調
製と２）の無機複合酸化物の作製に用いるシリカアルミ
ナ粉末は、天然のシリコアルミン酸塩を電気溶融したも
のであった。この天然のシリコアルミン酸塩SiO2/Al2O3
比は２〜６８であるため、作製された無機複合酸化物は
必ずAl2O3を含み、そのSiO2/Al2O3比は６８未満に限定
されるものであった。また上記特許出願の請求項にある
SiO2/Al2O3比は７０未満に限定されていた。
シリカアルミナ混合粉末をアルカリ性水溶液に溶解しア
ルカリ性ケイ酸塩水溶液を調製し、２）ここにシリカア
ルミナ混合粉末を加え６０〜１５０℃で３時間加熱す
る、というものであった。また、これら無機複合酸化物
の作製方法では、１）のアルカリ性ケイ酸塩水溶液の調
製と２）の無機複合酸化物の作製に用いるシリカアルミ
ナ粉末は、天然のシリコアルミン酸塩を電気溶融したも
のであった。この天然のシリコアルミン酸塩SiO2/Al2O3
比は２〜６８であるため、作製された無機複合酸化物は
必ずAl2O3を含み、そのSiO2/Al2O3比は６８未満に限定
されるものであった。また上記特許出願の請求項にある
SiO2/Al2O3比は７０未満に限定されていた。
【０００７】しかし、不燃材料用無機複合酸化物の製造
過程において、ケイ酸塩水溶液、アルミナ、およびシリ
カを混合した直後の溶液の粘度はSiO2/Al2O3比に影響さ
れ、SiO2/Al2O3比が高いほど粘度が低く、複合材料の作
製が容易になる。
過程において、ケイ酸塩水溶液、アルミナ、およびシリ
カを混合した直後の溶液の粘度はSiO2/Al2O3比に影響さ
れ、SiO2/Al2O3比が高いほど粘度が低く、複合材料の作
製が容易になる。
【０００８】以上のように従来技術ではシリカアルミナ
混合粉末を原料に用いているため、作製された無機複合
酸化物は必ずAl2O3を含み、SiO2/Al2O3比は原料組成比
の制約を受け、望み通りに調製することができないとい
う問題があった。
混合粉末を原料に用いているため、作製された無機複合
酸化物は必ずAl2O3を含み、SiO2/Al2O3比は原料組成比
の制約を受け、望み通りに調製することができないとい
う問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は脆さ、および
水に浸したときのアルカリ溶出を改善し、かつ炭素繊維
などと複合化させて不燃性マトリックス材料とするに適
し、かつ炭素繊維などとの複合化が容易となるAl2O3含
有率の低い不燃材料用無機複合酸化物を提供することに
ある。
水に浸したときのアルカリ溶出を改善し、かつ炭素繊維
などと複合化させて不燃性マトリックス材料とするに適
し、かつ炭素繊維などとの複合化が容易となるAl2O3含
有率の低い不燃材料用無機複合酸化物を提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するためのものであり、すなわち、酸化物組成のモル比
が絶乾基準で、 ｘＭ2/nＯ・yＡｌ2Ｏ3・１５０ＳｉＯ2 （x：０．３〜２５、y：０〜１、 Ｍ:アルカリ金属、アルカリ土類金属から選ばれた少な
くとも１種を含む、 ｎ:Ｍの価数を示す） で表される不燃材料用無機複合酸化物は、従来技術に比
べ脆さが改善され、かつアルカリ金属および／またはア
ルカリ土類金属の濃度が低いため、該不燃材料用無機複
合酸化物を水を接触させてもアルカリの溶出が少ないこ
とを見出した。また、炭素繊維と複合化させることで複
合マトリックス材料が不燃性を示すことを見出した。
するためのものであり、すなわち、酸化物組成のモル比
が絶乾基準で、 ｘＭ2/nＯ・yＡｌ2Ｏ3・１５０ＳｉＯ2 （x：０．３〜２５、y：０〜１、 Ｍ:アルカリ金属、アルカリ土類金属から選ばれた少な
くとも１種を含む、 ｎ:Ｍの価数を示す） で表される不燃材料用無機複合酸化物は、従来技術に比
べ脆さが改善され、かつアルカリ金属および／またはア
ルカリ土類金属の濃度が低いため、該不燃材料用無機複
合酸化物を水を接触させてもアルカリの溶出が少ないこ
とを見出した。また、炭素繊維と複合化させることで複
合マトリックス材料が不燃性を示すことを見出した。
【００１１】また、不燃性無機複合材料の調製におい
て、SiO2/Al2O3比を１５０以上と高くすることで、各原
料を混合した直後の溶液の粘度を低下でき、炭素繊維な
どとの複合化が容易になることを見出した。
て、SiO2/Al2O3比を１５０以上と高くすることで、各原
料を混合した直後の溶液の粘度を低下でき、炭素繊維な
どとの複合化が容易になることを見出した。
【００１２】また本発明は、アルカリ金属および／また
はアルカリ土類金属を含むケイ酸塩水溶液にシリカを添
加し、これを１５０℃以下で加熱する不燃材料用無機複
合酸化物の製造方法、および該不燃材料用無機複合酸化
物を含む複合材料に関するものである。
はアルカリ土類金属を含むケイ酸塩水溶液にシリカを添
加し、これを１５０℃以下で加熱する不燃材料用無機複
合酸化物の製造方法、および該不燃材料用無機複合酸化
物を含む複合材料に関するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明にある不燃材料用無機複合
酸化物は、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金
属を含むケイ酸塩水溶液にシリカを添加し、調製された
溶液を１５０℃以下で加熱、固化することにより作製さ
れる。
酸化物は、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金
属を含むケイ酸塩水溶液にシリカを添加し、調製された
溶液を１５０℃以下で加熱、固化することにより作製さ
れる。
【００１４】本発明で用いるアルカリ金属および／また
はアルカリ土類金属を含むケイ酸塩水溶液の組成は特に
限定されるものではないが、水酸化アルカリ水溶液にシ
リカを溶解したものが好ましく用いられる。該水溶液中
の全溶質の濃度は特に限定されるものではないが、３〜
５０ｗｔ％のものが好ましく用いられる。また、該水溶
液中のＳｉＯ2／Ｍ2/nＯ比（Ｍ：ケイ酸塩水溶液中のア
ルカリ金属および／またはアルカリ土類金属、ｎ：Ｍの
価数）は、特に限定されるものではないが、０．２〜１
０．０のものが好ましく用いられる。
はアルカリ土類金属を含むケイ酸塩水溶液の組成は特に
限定されるものではないが、水酸化アルカリ水溶液にシ
リカを溶解したものが好ましく用いられる。該水溶液中
の全溶質の濃度は特に限定されるものではないが、３〜
５０ｗｔ％のものが好ましく用いられる。また、該水溶
液中のＳｉＯ2／Ｍ2/nＯ比（Ｍ：ケイ酸塩水溶液中のア
ルカリ金属および／またはアルカリ土類金属、ｎ：Ｍの
価数）は、特に限定されるものではないが、０．２〜１
０．０のものが好ましく用いられる。
【００１５】さらに、該水溶液にアルミニウムを含む場
合のアルミニウム含有率は、作製される不燃材料用無機
複合酸化物全体のSiO2/Al2O3比が１５０以上になるよう
に規定される。
合のアルミニウム含有率は、作製される不燃材料用無機
複合酸化物全体のSiO2/Al2O3比が１５０以上になるよう
に規定される。
【００１６】また、本発明でケイ酸塩水溶液に添加する
シリカの量は、作製される不燃材料用無機複合酸化物全
体のＳｉＯ2／Ｍ2/nＯ比が６．５〜５００の範囲内にな
るように設定される。ＳｉＯ2／Ｍ2/nＯ比が低すぎる
と、生成した無機複合酸化物からアルカリ金属および／
またはアルカリ土類金属が溶出し、不燃材料用無機複合
酸化物が水に接触したときに水がアルカリ性を示すとい
った弊害が生じる。
シリカの量は、作製される不燃材料用無機複合酸化物全
体のＳｉＯ2／Ｍ2/nＯ比が６．５〜５００の範囲内にな
るように設定される。ＳｉＯ2／Ｍ2/nＯ比が低すぎる
と、生成した無機複合酸化物からアルカリ金属および／
またはアルカリ土類金属が溶出し、不燃材料用無機複合
酸化物が水に接触したときに水がアルカリ性を示すとい
った弊害が生じる。
【００１７】また、ケイ酸塩水溶液にアルミニウムを含
む場合のシリカの添加量は、上記ＳｉＯ2／Ｍ2/nＯ比を
満たし、かつ作製される不燃材料用無機複合酸化物全体
のSiO2/Al2O3比が１５０以上になるように設定される。
SiO2/Al2O3比が高いほど、ケイ酸塩水溶液とシリカを混
合した後の溶液の粘度を低下でき、炭素繊維などとの複
合化が容易になる。
む場合のシリカの添加量は、上記ＳｉＯ2／Ｍ2/nＯ比を
満たし、かつ作製される不燃材料用無機複合酸化物全体
のSiO2/Al2O3比が１５０以上になるように設定される。
SiO2/Al2O3比が高いほど、ケイ酸塩水溶液とシリカを混
合した後の溶液の粘度を低下でき、炭素繊維などとの複
合化が容易になる。
【００１８】本発明で用いられるシリカは平均粒径が１
ミクロン未満であることが好ましい。平均粒径１ミクロ
ン未満のシリカの例として、平均粒径１ミクロン以上の
シリカ粉末を粉砕し、平均粒径を１ミクロン未満にした
ものがあげられる。また別の例として、２０００℃以上
の高温で発生させたシリカ蒸気の凝縮および冷却により
得られた平均粒径１ミクロン未満のサーマルシリカと呼
ばれる非晶質シリカがあげられる。
ミクロン未満であることが好ましい。平均粒径１ミクロ
ン未満のシリカの例として、平均粒径１ミクロン以上の
シリカ粉末を粉砕し、平均粒径を１ミクロン未満にした
ものがあげられる。また別の例として、２０００℃以上
の高温で発生させたシリカ蒸気の凝縮および冷却により
得られた平均粒径１ミクロン未満のサーマルシリカと呼
ばれる非晶質シリカがあげられる。
【００１９】また、本発明で用いられるアルカリ金属お
よび／またはアルカリ土類金属として、カリウム、ナト
リウム、マグネシウム、およびカルシウムから選ばれる
少なくとも１種類の金属が好ましく用いられ、さらに好
ましくはカリウムが用いられる。
よび／またはアルカリ土類金属として、カリウム、ナト
リウム、マグネシウム、およびカルシウムから選ばれる
少なくとも１種類の金属が好ましく用いられ、さらに好
ましくはカリウムが用いられる。
【００２０】本発明の無機複合酸化物の作製方法におい
て、ケイ酸塩水溶液とシリカ粒子を混合後、調製した溶
液を熟成し、その後に溶液を固化させるために、１５０
℃以下で加熱する。加熱時間は溶液の組成にもよるが、
３時間から１週間である。
て、ケイ酸塩水溶液とシリカ粒子を混合後、調製した溶
液を熟成し、その後に溶液を固化させるために、１５０
℃以下で加熱する。加熱時間は溶液の組成にもよるが、
３時間から１週間である。
【００２１】また、本発明の不燃材料用無機複合酸化物
の構造は特に限定されないが、粒径１μｍ未満のシリカ
粒子からなる部分と、ケイ酸塩水溶液が加熱により固化
した部分とで構成される構造が好ましく用いられる。ま
た、ケイ酸塩水溶液が加熱により固化した部分が、シリ
カ、またはシリカアルミナからなるポリマーを構成して
いても良い。
の構造は特に限定されないが、粒径１μｍ未満のシリカ
粒子からなる部分と、ケイ酸塩水溶液が加熱により固化
した部分とで構成される構造が好ましく用いられる。ま
た、ケイ酸塩水溶液が加熱により固化した部分が、シリ
カ、またはシリカアルミナからなるポリマーを構成して
いても良い。
【００２２】また、該不燃材料用無機複合酸化物と炭素
繊維等を複合化させる方法は特に限定されるものではな
く、例えば従来の炭素繊維とフェノール系樹脂との複合
化方法と同様な作製方法が用いられ、好ましくは炭素繊
維の織布を不燃材料用無機複合酸化物の原料を混合した
水溶液中に含浸する、あるいは不燃材料用無機複合酸化
物の原料を混合した水溶液を炭素繊維の織布に塗りつけ
る方法が用いられる。
繊維等を複合化させる方法は特に限定されるものではな
く、例えば従来の炭素繊維とフェノール系樹脂との複合
化方法と同様な作製方法が用いられ、好ましくは炭素繊
維の織布を不燃材料用無機複合酸化物の原料を混合した
水溶液中に含浸する、あるいは不燃材料用無機複合酸化
物の原料を混合した水溶液を炭素繊維の織布に塗りつけ
る方法が用いられる。
【００２３】本発明のようにケイ酸塩水溶液にアルミナ
を添加することなく、シリカ粒子のみを添加することで
アルミナを含まない、または従来技術にない高SiO2/Al2
O3比を有する不燃材料用無機複合酸化物を作製できる。
また、本発明の不燃材料用無機複合酸化物を用いること
により、炭素繊維を空気中での酸化および劣化から保護
することができ、さらにこの特性のため炭素繊維を特殊
処理する必要がない。
を添加することなく、シリカ粒子のみを添加することで
アルミナを含まない、または従来技術にない高SiO2/Al2
O3比を有する不燃材料用無機複合酸化物を作製できる。
また、本発明の不燃材料用無機複合酸化物を用いること
により、炭素繊維を空気中での酸化および劣化から保護
することができ、さらにこの特性のため炭素繊維を特殊
処理する必要がない。
【００２４】
【実施例】以下実施例に従って説明するが、実施例によ
って本発明を制約するものではない。
って本発明を制約するものではない。
【００２５】
【実施例１】脱イオン水57.7ｇ（3.21mol）に水酸化カ
リウム1.63ｇ（29.1m mol）を溶かした。この中へヒュ
ームドシリカ（Aldrich製）0.872ｇ（14.5m mol）を加
え、シリカが溶解するまで５℃で撹拌した。シリカが溶
解した後、粉砕したシリカ（竹折砿業製、平均粒径0.8
μｍ、アルミナ含有量約０．１wt％）を131ｇ（2.19mo
l）加え、約10分間撹拌した。この時点での粘度は50ｃ
ｐ以下であった。この溶液を室温で約1〜2時間熟成させ
た後、炭素繊維織布を含浸させた。この含浸織布を積層
させた複合材料を作り、80℃で3時間加熱することによ
り不燃材料用無機複合酸化物を硬化させたところ、硬度
の高い複合材料が得られた。
リウム1.63ｇ（29.1m mol）を溶かした。この中へヒュ
ームドシリカ（Aldrich製）0.872ｇ（14.5m mol）を加
え、シリカが溶解するまで５℃で撹拌した。シリカが溶
解した後、粉砕したシリカ（竹折砿業製、平均粒径0.8
μｍ、アルミナ含有量約０．１wt％）を131ｇ（2.19mo
l）加え、約10分間撹拌した。この時点での粘度は50ｃ
ｐ以下であった。この溶液を室温で約1〜2時間熟成させ
た後、炭素繊維織布を含浸させた。この含浸織布を積層
させた複合材料を作り、80℃で3時間加熱することによ
り不燃材料用無機複合酸化物を硬化させたところ、硬度
の高い複合材料が得られた。
【００２６】不燃材料用無機複合酸化物の絶乾状態の酸
化物組成比を以下に示す。
化物組成比を以下に示す。
【００２７】SiO2/K2O=151、SiO2/Al2O3>1700
【００２８】
【実施例２】脱イオン水57.7ｇ（3.21mol）に水酸化カ
リウム1.63ｇ（29.1m mol）を溶かした。この中へヒュ
ームドシリカ（Aldrich製）0.872ｇ（14.5m mol）を加
え、シリカが溶解するまで５℃で撹拌した。シリカが溶
解した後、粉砕したシリカ（アドマテック製、平均粒径
0.5μｍ、アルミナ含有量０．１wt％未満）を131ｇ（2.
19mol）加え、約10分間撹拌した。この時点での粘度は5
0ｃｐ以下であった。この溶液を室温で約1〜2時間熟成
させた後、炭素繊維織布を含浸させた。この含浸織布を
積層させた複合材料を作り、80℃で3時間加熱すること
により不燃材料用無機複合酸化物を硬化させたところ、
硬度の高い複合材料が得られた。
リウム1.63ｇ（29.1m mol）を溶かした。この中へヒュ
ームドシリカ（Aldrich製）0.872ｇ（14.5m mol）を加
え、シリカが溶解するまで５℃で撹拌した。シリカが溶
解した後、粉砕したシリカ（アドマテック製、平均粒径
0.5μｍ、アルミナ含有量０．１wt％未満）を131ｇ（2.
19mol）加え、約10分間撹拌した。この時点での粘度は5
0ｃｐ以下であった。この溶液を室温で約1〜2時間熟成
させた後、炭素繊維織布を含浸させた。この含浸織布を
積層させた複合材料を作り、80℃で3時間加熱すること
により不燃材料用無機複合酸化物を硬化させたところ、
硬度の高い複合材料が得られた。
【００２９】不燃材料用無機複合酸化物の絶乾状態の酸
化物組成比を以下に示す。
化物組成比を以下に示す。
【００３０】SiO2/K2O=151、SiO2/Al2O3>1700
【００３１】
【実施例３】脱イオン水57.7ｇ（3.21mol）に水酸化カ
リウム1.63ｇ（29.1m mol）を溶かした。この中へヒュ
ームドシリカ（Aldrich製）0.872ｇ（14.5m mol）とγ
−アルミナ（住友セメント製）1.02g(10.0m mol)を加
え、シリカとアルミナが溶解するまで５℃で撹拌した。
次にここへ粉砕したシリカ（竹折砿業製、平均粒径0.8
μｍ、アルミナ含有量約０．１wt％）を131ｇ（2.19mo
l）加え、約10分間撹拌した。この時点での粘度は50ｃ
ｐ以下であった。この溶液を室温で約1〜2時間熟成させ
た後、炭素繊維織布を含浸させた。この含浸織布を積層
させた複合材料を作り、80℃で3時間加熱することによ
り不燃材料用無機複合酸化物を硬化させたところ、硬度
の高い複合材料が得られた。
リウム1.63ｇ（29.1m mol）を溶かした。この中へヒュ
ームドシリカ（Aldrich製）0.872ｇ（14.5m mol）とγ
−アルミナ（住友セメント製）1.02g(10.0m mol)を加
え、シリカとアルミナが溶解するまで５℃で撹拌した。
次にここへ粉砕したシリカ（竹折砿業製、平均粒径0.8
μｍ、アルミナ含有量約０．１wt％）を131ｇ（2.19mo
l）加え、約10分間撹拌した。この時点での粘度は50ｃ
ｐ以下であった。この溶液を室温で約1〜2時間熟成させ
た後、炭素繊維織布を含浸させた。この含浸織布を積層
させた複合材料を作り、80℃で3時間加熱することによ
り不燃材料用無機複合酸化物を硬化させたところ、硬度
の高い複合材料が得られた。
【００３２】不燃材料用無機複合酸化物の絶乾状態の酸
化物組成比を以下に示す。
化物組成比を以下に示す。
【００３３】SiO2/K2O=151, SiO2/Al2O3=220
【００３４】
【比較例１】脱イオン水36.00ｇ（2.00mol）に水酸化カ
リウム56.0ｇ（1.00mol）を溶かした。この中へヒュー
ムドシリカ（Aldrich製）3.01ｇ（0.05mol）とγ−アル
ミナ（住友セメント製）1.02g(10.0m mol)を加え、溶解
するまで撹拌した。シリカが溶解した後、粉砕したシリ
カ（竹折砿業製、平均粒径0.8μｍ、アルミナ含有量約
０．１wt％）131ｇ（2.19mol）を加え、約10分間撹拌し
た。この時点での粘度は50ｃｐ以下であった。この溶液
を室温で約1〜2時間熟成させた後、炭素繊維織布を含浸
させた。この含浸織布を積層させた複合材料を作り、80
℃で3時間加熱することにより不燃材料用無機複合酸化
物を硬化させたところ、硬度の高い複合材料が得られ
た。しかしこの複合材料１００ｇを１００ｃｃの水に浸
したところ、直ちにアルカリの溶出が始まり、１時間後
の水のｐＨは１２以上になった。
リウム56.0ｇ（1.00mol）を溶かした。この中へヒュー
ムドシリカ（Aldrich製）3.01ｇ（0.05mol）とγ−アル
ミナ（住友セメント製）1.02g(10.0m mol)を加え、溶解
するまで撹拌した。シリカが溶解した後、粉砕したシリ
カ（竹折砿業製、平均粒径0.8μｍ、アルミナ含有量約
０．１wt％）131ｇ（2.19mol）を加え、約10分間撹拌し
た。この時点での粘度は50ｃｐ以下であった。この溶液
を室温で約1〜2時間熟成させた後、炭素繊維織布を含浸
させた。この含浸織布を積層させた複合材料を作り、80
℃で3時間加熱することにより不燃材料用無機複合酸化
物を硬化させたところ、硬度の高い複合材料が得られ
た。しかしこの複合材料１００ｇを１００ｃｃの水に浸
したところ、直ちにアルカリの溶出が始まり、１時間後
の水のｐＨは１２以上になった。
【００３５】不燃材料用無機複合酸化物の絶乾状態の酸
化物組成比を以下に示す。
化物組成比を以下に示す。
【００３６】SiO2/K2O=4.48, SiO2/Al2O3=224
【００３７】
【比較例２】脱イオン水30.6ｇ（1.70mol）に水酸化カ
リウム9.04ｇ（0.161mol）を溶かした。この中へヒュー
ムドシリカ（Aldrich製）2.88ｇ（47.9m mol）を加え、
シリカが溶解するまで撹拌した。シリカが溶解した後、
シリカアルミナ（日揮化学製、平均粒径5μｍ、SiO2/Al
2O3＝13）44.2ｇ（SiO2:0.65mol、Al2O3:0.05mol）を加
え、攪拌を試みたが粘度が高く攪拌できなかった。また
そのため炭素繊維織布への含浸もできなかった。
リウム9.04ｇ（0.161mol）を溶かした。この中へヒュー
ムドシリカ（Aldrich製）2.88ｇ（47.9m mol）を加え、
シリカが溶解するまで撹拌した。シリカが溶解した後、
シリカアルミナ（日揮化学製、平均粒径5μｍ、SiO2/Al
2O3＝13）44.2ｇ（SiO2:0.65mol、Al2O3:0.05mol）を加
え、攪拌を試みたが粘度が高く攪拌できなかった。また
そのため炭素繊維織布への含浸もできなかった。
【００３８】不燃材料用無機複合酸化物の絶乾状態の酸
化物組成比を以下に示す。
化物組成比を以下に示す。
【００３９】SiO2/K2O=17, SiO2/Al2O3=17
【００４０】
【発明の効果】本発明により初期粘度の低い不燃材料用
無機複合酸化物を作製でき、かつ本発明の不燃材料用無
機複合酸化物を用い炭素繊維などと複合化することで、
不燃性を示す複合材料を作製することができる。
無機複合酸化物を作製でき、かつ本発明の不燃材料用無
機複合酸化物を用い炭素繊維などと複合化することで、
不燃性を示す複合材料を作製することができる。
Claims (7)
- 【請求項１】酸化物組成のモル比が絶乾基準で ｘＭ2/nＯ・yＡｌ2Ｏ3・１５０ＳｉＯ2 （x：０．３〜２５、y：０〜１ Ｍ:アルカリ金属、アルカリ土類金属から選ばれた少な
くとも１種を含む、 ｎ:Ｍの価数を示す） で表される不燃材料用無機複合酸化物。 - 【請求項２】アルカリ金属および／またはアルカリ土類
金属を含むケイ酸塩水溶液にシリカを添加し、これを１
５０℃以下で加熱することを特徴とする請求項１に記載
の不燃材料用無機複合酸化物の製造方法。 - 【請求項３】アルカリ金属および／またはアルカリ土類
金属を含むケイ酸塩水溶液中のＳｉＯ2／Ｍ2/nＯ比
（Ｍ：アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属、
ｎ：Ｍの価数）がモル比で表して0.2〜10.0であること
を特徴とする請求項２記載の不燃材料用無機複合酸化物
の製造方法。 - 【請求項４】シリカの平均粒径が１ミクロン未満である
ことを特徴とする請求項２または３記載の不燃材料用無
機複合酸化物の製造方法。 - 【請求項５】ケイ酸塩水溶液がケイ酸カリウム水溶液で
あることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記
載の不燃材料用無機複合酸化物の製造方法。 - 【請求項６】請求項１に記載の不燃材料用無機複合酸化
物または請求項２から５のいずれか１項に記載の製造方
法により得られた不燃材料用無機複合酸化物を含む複合
材料。 - 【請求項７】請求項１に記載の不燃材料用無機複合酸化
物または請求項２から５のいずれか１項に記載の製造方
法により得られた不燃材料用無機複合酸化物と炭素繊維
からなる複合マトリックス材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9350847A JPH11180714A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 不燃材料用無機複合酸化物、その製造方法および複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9350847A JPH11180714A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 不燃材料用無機複合酸化物、その製造方法および複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11180714A true JPH11180714A (ja) | 1999-07-06 |
Family
ID=18413300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9350847A Pending JPH11180714A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 不燃材料用無機複合酸化物、その製造方法および複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11180714A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009513468A (ja) * | 2005-10-26 | 2009-04-02 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | 低ナトリウム珪酸塩フォーム |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP9350847A patent/JPH11180714A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009513468A (ja) * | 2005-10-26 | 2009-04-02 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | 低ナトリウム珪酸塩フォーム |
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