JPS58208164A - 耐熱膨張性シ−ト状物とその製造方法 - 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】 本発明は、セラミック繊維、α−セビオライト。

酢酸ナトリウム水溶液で処理でれた未膨張７々−ミキュ
ライト及び有機結合剤からなる１計熱膨張性ンート状物
と、その製造方法に関するものである。

従来、セラミック繊維とともに未膨張バーミキユライト
や有機結合剤、無機結合剤を使用して耐熱性２弾力性を
付与したシート状物として次のような発明が提案されて
いる。

たとえば、（１）特開昭、５０−５５６０３号公報には
、膨張性雲母、無機絢維材料、無（幾結合剤からなる膨
張性シート材料が、また（２）特開昭５１−６９５０７
号公報には、膨張性雲母、無帰ＮＩＩＭＰ、材料、有機
弾性結合剤からなる可撓−膨張性シート材料、更に（３
）特開昭５４−３０２１８号公報には、未膨張ヒル石。

無機繊維物質、有機エラストマー結合剤、無機粘土納合
剤からなる可撓性膨張性シート物質、更に（４）特開昭
５６−１０４７６９号公報には、硝酸イオンとアンモニ
ウムイオンを含む塩で処理されたパーミキーライト、無
機ゆ維材料、有機弾性結合剤を含む膨張性シート材がそ
れぞれ開示されている。

しかし、％機結合剤を使用した従来例（１）のシート材
料は、本発明者らの実験によれば常温での可撓性１弾力
性に欠け、一方、有機結合剤を使用した従来例（２）及
び（４１のシート材料は、高温ではこの結合剤が焼失し
強度が低下してしまうことが分かつて（八る。更に、有
機と無機の結合剤を併用した従来例（３）のシート物質
でも使用している無機結合剤が硬化性のものであるたの
、有機結合剤が焼失する高温では、弾力性、可撓性を失
なうことが本発明者らは、実験により分かった。また、
これら従来例（１）〜（３）によれば、製造されるシー
ト状物はＱｆ、になると非常に脆くなることを本発明者
らは実験により分かった。その理由は、それぞれ使用さ
れている未膨張バーミキユライトの含有率がいずれも３
０重量％以上と多く、また使用されている無機結合剤は
バーミキュライトの自由膨張２押さえる機能を有しない
ため、バーミキュライトが膨張する高温においては非常
に脆くなるからであると考えられる。

以と、従来提案されている未膨張バーミキユライトを使
用したシート材料あるいは組成物は、常温や高温での弾
力件２強度、可焼性などの緒特性において上記のような
欠点をそれぞれ有しており、その用途が大きく制限され
るという不利があった。

本発明者らは先に、これら従来例の欠点を除去改善した
シート状物に係る発明を、特願昭５６−１９０９３１号
により提案した。

このシート状物は、常温並びに高温において可撓性、４
１力性及び強度が優れているものであるか、加熱膨張率
が低いために加熱により隙間が大きくなるような場所へ
はシール材として使用することが困難であることが分か
った。

本発明の目的は、前記従来例Ｉｌｌ〜（４１＠びに＃！
ｆ願昭５６−１９０９３１号に係るシート状物の有する
上記欠点を改善した加熱膨張率の高いシート状物とその
製造方法を提供することにある。

すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。

（１）、α−セビオライト５〜２０．を黄％、酢酸ナト
リウム水溶液で処理された未膨張バーミキュライト５〜
２２重量係、有機結合剤５〜１５重量％。

残部実質的にセラミック繊維からなることを特徴とする
、耐熱膨張性シ一本状物。

（２）、α−セビオライト５〜２０重量係、未膨張バー
ミキュライト５〜２２重量係、有機結合剤５〜１５重蕾
係、残部実質的にセラミック繊維から成る配合原料を用
い、櫨ず、未膨張バーミキユライトを酢酸ナトリウム水
溶液に浸した後水洗し、α−セビオライトとともに水中
に投入して攪拌しスラリーとなし、このスラリー中にセ
ラミック繊維、有機結合剤を添加混合し抄造した後、乾
燥し、プレス成形子ることを特徴とする、耐熱膨張性シ
ート状物の製造方法。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明の主構成材料であるセラミック繊維は、一般的に
高純度のシリカとアルミ−すのほぼ等量を電気溶融し、
その細流を高圧の空気咬だは蒸気で吹き飛はしに維化し
たものである。この緒、維は、ブー常の２００〜３００
Ｃで軟化するガラヌ祷維と異なり、ガラス質ではあるが
１０００Ｃ以上の高温に耐える優れた耐火性を亜する繊
維である。

次にα−セビオライトについてＨ兄すする。

α−セビオライトとは、複鎖状構造型の含水マグネシウ
ムケイ酸塩鉱物の一神であり、その結晶化度により２種
類がある。そして結晶化度の高い繊維状のものはα−セ
ビオライト、低結晶化度ないし非晶佃で塊状のものはＩ
−セビオライトと呼ばれている。Ｉ−セビオライトは塊
状形態であるだめ、セラミック繊維や未膨張バーミキユ
ライトなどの他の材料と絡み合う性質を有しないことか
ら、α−及びμｍセビオライトかＩ−）なる従来のセビ
オライト原鉱をそのまま使用することはα−セビオライ
トのみを使用したものよりも絡み合いが弱くなるという
ことを本発明者は研究により新規に知見した。かくして
本発明者は、セビづライトから選鉱して得たα−セビオ
ライトをイナ用Ｔることが最フ■でありかつ必須である
ことを知見した。

このα−セビ勇シライト、杭１図に示すようにＳｉ−〇
四面体層１とＭｇ−０（ＯＨ）八面体層２とからなるタ
ルク状２：１型層構造を基本とする各リボンが四面体層
の頂点方向の周期的な逆転によりつながった鉾状構造を
結晶構造の基本とし、Ｃ軸方向に結晶が良く発達し卓越
した峻維形態を示す繊維状物である。更に、このα−セ
ビオライトは、水又は肩機溶媒に対する分散性、増粘効
果に優れ、微細繊維状で榛めて柔軟性に富むため、他の
種々の材料とも良く絡み合い、前記他の材料と均一に分
散された場合には仙の材料と強固に結合する優れた効果
を有する。α−セぎオライドの化学組成は、一般的に第
１表に示すごとくであり、その化学組成から分かるよう
に耐熱性にも優れている。

次に、未膨張バーミキユライトについて説明する。

未膨張バーミキユライトは、バーミキュライト鉱物で第
２図に示したように５ｉ−０四面体Ｎ１とＭｇ−０（Ｏ
Ｈ）又はＡｔ−０八面体層３とからなるタルク状２：１
型層構造を基本とし、それらが層間に水を介してつなが
った雲母状構造の含水鉱物である。外見上は不定影板状
または薄片状の粒子で、−間に水を介してなる多重構造
であるため加熱すると脱水して、は〈離織張し原容積の
１０〜２５倍に伸張するのそ、あたかも虹状を呈するよ
うになる。よって、膨張したバーミキュライトは弾力性
。

断熱性などの特性を有するが、この虹状の薄片多重構造
体の層間の結合力が乏しいので外力を受Ｑすると薄片化
してばらばらになり易く、膨張したバーミキュライト単
独では、その薄片多重構造からなる一定形状を保持した
形態を維持することは難かしい。未膨張バーミキユライ
トの化学組成は、第２表に示したように８ｉ０２とＭｇ
Ｏか主成分となっており前記α−セビオライトと組成的
には似ているが、構造的には上記のようにα−セビオラ
イトが複鎖構造からなる繊維状であるの（で対し、未膨
４１７パーミキユライトは板状、薄片状多重構造という
全く具なる形態を有して（へる。

未膨張バーミキュライトは、上記のように加熱により膨
張するが、膨張力は小さいために、その含有率が少ない
特願昭５６−１９０９３１号に開示したようなシート状
物にあっては、シートの加熱膨張率が小さい。

これを改善するには、未膨張バーミキユライトを酢酸ナ
トリウム水溶液により処理するのが最適であることを本
発明者らは知見した。更に本発明者らは、この際、酢酸
ナトリウム水溶液を特に、濃度１〜３却定、ｆＪ７０〜
９０Ｃのものを使用すれば、加熱膨張力の極めて高い未
膨張バーミキユライトを得ることができ、これを使用し
たシートは未膨張／々−ミキュライトの含有率か少ない
にもかかわらず大きな加熱膨張率を有することを知見し
た。そこで本発明において使用する未膨張２々−ミキュ
ライトは、濃度１〜３却定、温度７０〜９０Ｃの節凹に
ある酢酸ナトリウム水溶液にて処理されることが特に、
有利である。

酢酸ナトリウム水浴液で枦、ｆ！Ｐすることにより、未
膨張バーミキユライトの加熱孔張力が向上する理由は、
−間のカルシウムイオン又はマグネシウムイオンがナト
リウムイオンに置換されることにより、加熱時に層間の
水が抜けにくくなるためであると考えられる。

本発明のシート状物のもう一つの構成材料である有機結
合側としては、アクリロニトリルブタジェン、スチレン
デタジエン、アクリル酸エステルなど各種ラテックス、
ポリウレタン、酢酸ビニル。

メチルセルロースなどを用いることが（イ）利である。

本発明者らはこれらの材料を混合使用することにより優
れた特性を有するシート状物を製造することが出来るこ
とを新規に知見した。

以下にこれらの材料の混合使用による作用効果ｉ）ひに
シート状物の特性について鮒、明するう前２したように
、特願昭５６−１９０９３１号に係るシート状物は、使
用している未膨張バーミキユライトが、その加熱膨張力
を向上させる処理がなされていないために、シートの加
熱腰張率が小さいという欠点を有する。

これに対し、本発明のシート状物は、使用する未膨張バ
ーミキユライトが酢酸ナトリウム水溶液により処理され
ている。この酢酸ナトリウム水溶液により処理された未
腎張バーミキュライトは、２００Ｃ程度の低温から１０
００　ｔ：程度の高温まで広い温度範囲において、加熱
膨張力が大きいためにセラミック繊維あるいはα−セビ
オライトと絡み合っていてもその絡みを押し広げる効果
を有する。

したがって、この酢酸す）　ＩＪウム水溶液により処理
された未膨張バーミキユライトが、セラミック繊維ある
いはα−セビ飼シライト絡み合っていることにより、本
発明のシート状物は、未許張バーミキュライトが２２車
量係以下と極めて少量しか含まれていないにもかかわら
ず、大きな加＠Ａ膨張率を有する。

従来例（４）には、前２したように硝酸イオンとアンモ
ニウムイオンを含む塩で処理したバーミキュライトを使
用することにより２００　Ｃ８度の温度でも膨張するシ
ート材が開示されている。しかし、このシート材は結着
材として々゛神質弾性結合剤か使用されており、２００
Ｃを越える温度ではこの有機結合剤か焼失してしまうと
同時に３０重量％以上多量に含マれているバーミキュラ
イトが膨張するために、シート材の強度が大幅に低下し
て通常の使用には耐えないという欠点を有する。更に、
加熱膨張率も硝酸アンモニア水溶液で処理でれた未膨張
バーミキユライトが４０重匍％と多量に含まれているに
もかかわらず、６００Ｃで２００　ｑｂ程度の膨張率を
有するにすぎない。

これに対し、本発明のシート状物は、１０００　Ｃ以上
の耐熱性を有するα−セぎオライドとセラミック掠維、
未膨張バーミキュライトが細かく均一に絡−ｔり合って
なるものであり、有機結合剤が完全に焼失し、バーミキ
ュライトが膨張するような高温でも強度の低下は小さく
取扱いに支障のない光分な伸度を有する。更に、酢酸ナ
トリウム水溶液により層間のイオン交換処理をした高い
膨張力を有する未膨張バーミキユライトを使用している
ために、その含有率が２２車量係以下でしがもα−セビ
寸ライトと絡まり合っているにもかがわらず本発明のシ
ート状物は６００Ｃで２００％程度の加熱膨張率を有す
る。

次（（本発明のシート状物の各材料の混合割合を限定す
る理由を説明する。

α−セビオライトは、５重量％未満では強度が不足し、
一方２０重量係を越えるとバーミキュライトの膨張を極
端に神式えてしまいシートの加熱膨張率が不足するので
、５〜２０重量係の範囲内にする必要がある。

酢酸すｌ−’＋７ウム水溶液で処理された未膨張バーミ
キユライトは、５重量％未満ではシートの加熱膨張率が
不足し、一方２２重量係を越えると常温及び高温での強
度が低下するので、５〜２２重量係の範囲内にする必要
がある。

有機結合剤は、５重量％未満では常温での可読性が不足
し、一方１５重量係を越えると高温での強度が不足する
ので、５〜１５重量係の範囲内にする必要がある。

次に、本発明のシート状物を製造する方法について説明
する。

所定懐の未彬張ｌぐ−ミキュライトを酢酸す）　ＩＩウ
ム水溶液に投入し、例えば１〜５時間、好脣しくは１時
間浸した後水洗する。次にこの未朕張バーミキュライト
をα−セビオライト粉末とともに水中に投入し分散させ
０，０１〜１０％濃度のスラリーを作る。このスラリー
を作るには５％Ｗ度の濃度までなら高速ミキサーを用い
ることができるが、それ以上高濃度の場合は、ｆｆす込
みができるニーグー型式のものが適尚である。次に上記
スラリー中にセラミック機維、有機結合剤をこの順序に
所定量投入し、咀に攪拌、混合を行ない均一に分散させ
る。こうして得られたスラリーを抄造した後、乾燥しプ
レス成形する。この際、定着や濾水性を改善するなど製
造上必要ならば公知の凝集剤を使用してもよい。このよ
うにして得られたシート状物は、耐熱性、加熱膨張性９
強げに優れるという特徴を有する。

次に本発明を実施例について説明する。

実施例１ 濃度１規定、温度７０Ｃの酢酸ナトリウム水溶液により
１時間処理された木アフリカ産１号の未膨張バーミキユ
ライト６３ｇ・とα−セビオライト２２２を８０００ｍ
ｌの水中に投入し、充分攪拌し分散させた。このスラリ
ー中に市販のセラミック緒維１．９８５１−、アクリロ
ニトリルブタジェン系ラテックス（固型分４０％）７９
ｍｌをこの順にて添加し充分攪拌、混合した。これに市
販のポリアクリルアミド系凝集剤の０．１％溶液１３７
縦と硫酸バンド１０％水溶液１５ｒＩＬｌを添加し攪拌
、混合した。　このようにして作成した一スラリーを角
型の手抄き機にて抄造し、厚さ２５ｍの抄造物を得たう
この抄造物を１００Ｃにて乾燥した後ステンレス製の平
板の間に入れプレスし、３Ｑ　：Ｘ　３Ｑ　ｃｍ　、厚
さ５祁、嵩密度０、７　Ｆｉｔ−／Ｃｍ３の本発明のシ
ート状物を得た。このシート状物について、以下に示す
高温での強度及び加熱膨張率の評価試験を実施しその結
果を範３表に示した。

本発明のシート状物について実施した高温での強度の評
価試験は９００Ｃの雰囲気下でＪＩＳＰ８１１３に基い
て測定した。

更に、加熱膨張率の評価試験は；２５簡平方の試験片を
各温度にて２時間加熱し、加熱前と加熱後の厚さをダイ
ヤルデージにて測定して膨張率を計算する方法である。

実施例２ 実施例１と同じ材料を使用し、α−セビオライト４７ｚ
、セラミック繊維２０５ｉ、　　ラテックス　７９ｒｒ
Ｌ／！、バーミキュライト３２テ、ポリアクリルアミ２
２３０屑ノ、値酸バンド１５ｄ、水８０００ｍＪの配合
にて実施例１と同様の方法により抄造し、プレスして厚
さ５．０ｍの７−ト状物を得た。このシート状物につい
て実施例１と同様の測定を行ない、その結果を第３表に
示した。

第３表 実施例３ 実施例１と同じ材料を使用し、α−セビオライト１６ｚ
、セラミック繊維２５２！ｉ’、　　ラテックス７９ｄ
、バーミキュライト１６？、ポリアクリルアミドＩＱＱ
ａＡ、硫酸バンド１５ｄ、水８０００　ｍ／！の配合に
て実施例１と同様の方法により抄造してプレスを施こし
、厚さ５．□ｎ＋ｍ、嵩密度０．７！２／今一の本発明
シート状物を得た。このシート状物について実施例１と
同様の測定を行ない、その結果を第３表に示した。

比較例１ 未膨張バーミキユライトを市暇の未焼成駕アフリカ産１
号を使用したほかは、＋ａ科、配合割合及び製法を実施
例１と同じくして厚さ５．　Ｑ　ｒａｎ　、嵩密度０．
７９−／Ｃｍ３のシート状物を得た。このシート状物に
ついて、実施例１と同様の測定を行ない、その結果を第
３表に示しだ。

実施例１のシート状物に対し、比較例１に示したシート
状物は、材料の配合割合が実施例１と同じであるにもか
かわらず、使用している未膨張バーミキユライトが酢酸
ナトリウム水溶液により処理されていないものであるた
めに、加熱膨張率が３ｆ）ＯＣで５０％、６００Ｃでも
９０％程度と低い値であった。

以上、詳しく述べてきたとおり、本発明のシート状物は
、酢酸ナトリウム水溶液で処理された極めて加熱膨張力
の大きい未膨張バーミキユライトとα−セビ暑シライト
セラミック繊維が細かく均一に絡まり合ってなるもので
あるため、実施例によりわ−ｈ）るように、バーミキュ
ライトが極めて少量であるにもかかわらず、大きな加熱
膨張率と高淵での弾度を有する優れた材料であり、高温
部でのシール材、断熱材、充填材などとして幅広い用途
への使用が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はα−セぎオライドの構造を示す模型図であり、
第２図は未膨張バーミキユライトの構造を示す模型図で
ある。 １・・・５ｉ−０四面体層、２・・・Ｍｇ−０（ＯＨ）
　′八面体層、３・・・Ｍｇ−０（ＯＨ）八面体層又は
、ｖ−ｏ（Ｏｉ−ｉ）八面体層。 第１３ 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　α−セビオライト５〜２０重量％、酢酸ナトリウム
   水溶液で処理された未膨張バーミキュライト５〜２２重
   量係、有機結合剤５〜１５重量係、残部実質的にセラミ
   ック繊維からなることを特徴とする、耐熱膨張性シート
   状物。 ２、　α−セピオライト５〜２０重量％、未膨張バーミ
   キュライト５〜２２重量係、有機結合剤５〜１５重量％
   ７残部実質的にセラミック繊維からなる配合原料を用い
   、まず、未膨張バーミキユライトを酢酸ナトリウム水溶
   液に浸した後水洗し、α−セピオライトとともに水中に
   投入して攪拌しスラリーとなし、このスラリー中にセラ
   ミック繊維、有機結合剤を添加混合し、抄造した後、乾
   燥し、ダレス成形することを特徴とする、耐熱膨張性シ
   ート状物の製造方法。 ３、酢酸ナトリウム水溶液は、その濃度が１〜３規定で
   ある特許請求の範囲第２珀記載σ戸邸造方法。 弘、酢酸ナトリウム水溶液は、その商度が７０〜９０Ｃ
   である特許請求の範囲第２項及び第３項記載の製造方法
   。