JPS5832081A - 複合材料の製造法及びこの方法により製造した複合材料 - 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】 本発明は複合材料の製造の方法に関し、これによって繊
維材料、アルカリケイ酸塩及びフルオケイ酸塩の混合物
を調製し、この混合物を成形しそして硬化させる。

ＤＥｍＯｓ２３００７２４から類似の製造法は公知であ
り、そこでは実際に化学量論的量のフルオケイ酸塩を混
合物に加えることによって非常に短い硬化時間が追求さ
れている。しかしながら、このような短い硬化時間は重
要な欠陥と結び付いているので全く望ましくないことが
実験で示されている。繊維材料の混合物の製造中良好な
混合及び硬化工程が開始し又はずっと進行する前に混合
物の続く成形を行なうために、自由になる時間があまり
少なすぎることが既に起こる。硬化した結合剤の結晶性
、砂状構造体の形成を避けるために、このフルオケイ酸
塩を微細に粉砕する。フルオケイ酸塩が毒性であること
に関して、多量のフルオケイ酸塩の添加は不都合である
。多量のフルオケイ酸塩にもかかわらず、その機械的強
度はあまり高く々く、その理由は線状成長鎖が生ぜず、
代りに既に説明したように８１０２の砂状構造が生ずる
。

耐火性もまた望ましい程十分ではない。

本発明の目的は製造の更に好都合な技術的な条件と関連
して高い機械的強度と耐火性を得ることにある。

本発明による方法は前記の混合物を化学量論的量より少
ないフルオケイ酸塩で調製し、金属酸化物又はより高い
融点のケイ酸塩を形成する塩基性金属ケイ酸塩をこの混
合物に加えそして圧力と温度の適用下に硬化させること
を特徴とする。

また化学量論的量より少ないフルオケイ酸塩で好都合な
条件下に結合剤の完全ガ硬化を確保することが可能であ
ることが実験で示される。例えば１００重量部のケイ酸
す）　ＩＪウム（比率Ｎａ２Ｏ対５ｉｏ２　＝　１対３
．５　；　４０°Ｂｅ　）に２から５重量部のフルオケ
イ酸亜鉛（Ｚｎ５ｉＦ５　Ｘ　６　Ｈ２Ｏ）を加えるこ
とができる。これは無水ケイ酸の分子の線状鎖を生じ、
これは次に高い機械的強度を供する１つ好ましくは混合
工程を容易にするのみでなく、また充填物、実に特に繊
維材料に十分に付着する接着結合剤混合物を生じ、各々
これらの繊維材料の良好な湿潤を生ずる水溶液にフルオ
ケイ酸塩を加え、かくして生じた複合材料のより高い機
構的強度に寄与する。化学量論酌量よυ少ないフルオケ
イ酸塩の添加はアルカリケイ酸塩を遊離に残し、これは
金属酸化物又は塩基性金属ケイ酸塩で成形混合物の加温
中により高く融解するケイ酸塩に変換される。これは複
合材料の耐火性を非常に増大する。

ＧＢ２００７６３６から少なくとも化学量論的量のニア
；／ケイ素酸塩の添加を介してフォーミングケイ酸塩を
硬化させることそしてこの混合物に塩基性金属ケイ酸塩
、例えば粘土又はウラストニットを充填物として加える
ことも公知である。しかしながら、金属酸化物又は塩基
性金属ケイ酸塩により形成される高融点ケイ酸塩に化学
量論的量より少ないフルオケイ酸塘を加えることはすべ
て手段の組合わせによるものであることは認識されず又
は認識されていなかった。

構造作成成分として天然の繊維材料を利用することはま
た特に有益である。この繊維材料は多分とわらの材料の
好都合な表面構造のためであるアルカリ水ガラスと十分
に結合することが判明した。

同時に、その繊維内容物の故にこれらの材料は好都合な
数値の引張強さを供しそしてこのようにして複合材料の
もろさが避けられる。

特定の性質を得るために種々の天然の繊維材料の混合物
を利用することが十分に適合しよう。

処理に関しかつ好都合な綱状構造のためにアルカリ水ガ
ラスが６５から４０°Ｂｅを有するケイ酸ナトリウムで
ある時に適当であることが判明した。

本発明に従って、フルオケイ酸塩がマグネシウム、カル
シウム、亜鉛、アルミニウム、銅、クロム、鉛又は鉄の
フルオケイ酸塩である時が有益であることも判明した。

熱及び音響絶縁のために重要である複合材料の好都合な
比重を得るだめに、複合材料に対する結合剤の部が１０
から８０．好ましくは１ｏから４０重量％の数値を有す
ることが有益である。

アルカリケイ酸塩に対するフルオケイ酸塩の部が１から
１０、好ましくは４から６重量％である時に、最適な処
理及びアルカリケイ酸塩の綱状時の部は硬化時間を延長
する場合には好都合な機械的強度を十分に生ずるが、複
合材料の製造工程の経済性が問題である。１０重景％以
上のフルオケイ酸塩の部はもはや良好な効果を生じない
。

熱の影響を介してアルカリ水ガラスと共に高融点ケイ酸
塩を生ずる金属酸化物が元素アルミニウム、ベリＩＪウ
ム又はチタンの酸化物である時に最適な耐火性が得られ
る。更に特に酸化アルミニウムが特に有益であることが
判明した。純粋な金属酸化物の代りに、塩基性ケイ酸塩
、例えばカオリン、タルク又は類似物を使用することも
可能である。

構造要素として複合材料の適用のため金属酸化物の効率
はアルカリケイ酸塩に対するその部が６から２５、好ま
しくは３から１５重量％である時に特に好都合である。

この効率は下記の例により証明される。

すべての例に対して、ケイ酸ナトリウム（Ｎａ２０対５
ｉｏ２　＝　１対３．５）６０ｇを有するパーライト６
０ｇとフッケイ素酸亜鉛１ｇの水溶液の同一の混合物を
使用した。この混合物に耐火性を増大するために種々の
量のタルク（塩基性ケイ酸マグネシウム）を加えた： 例１：タルク使用せず 燃焼深さく１０００℃でブンゼンバーナーの炎の下に１
５分）：８ｍｍプラスパイプ例２：タルクの添加：　３
．１　ｇ 燃焼深さニアｍｍ（プラスパイプ） 例６：タルクの添加：　６．２　ｇ 燃焼深さ：４−５ｍｍ（プラス大きな割れ）例４：タル
クの添加：　９．４　＆ 燃焼深さ：３．５ｍｍ（大きな割れの形成）例５：タル
クの添加：　１２．５　、！ｉ’燃焼燃焼：２．５ｍｍ
（非常に小さな割れの形成）。

例６：メルクの添加＝１５ｇ 燃焼深さ：２ｍｍ（非常に小さな割れの形成）。

前記の例は金属酸化物又は塩基性金属ケイ酸塩の添加が
耐火性を大いに改良し、これによってケイ酸塩の高融点
層の形成の故にパイプ及び割れの形成が実質上減少する
ことを示す。

砂、チョーク、ゾローイング粘土、パーライト、カオリ
ン、スレー、灰、発泡ガラス廃棄物又は類似の要素を充
填物として使用する時に、更に耐火性の改良が得られる
。この耐火物はその固有性質のためだけではなくその熱
容量の故に耐火性を改良する。充填物の含量を特に複合
材料の製造のために指示するが、その理由はまだ硬化し
ない混合物のコンシスチンシーを非常によく調節しそし
て不適当なアグロメレートを避けることができるからで
ある。この点に関して、完成した複合材料に対する充填
物の部が１０から８０、好ましくは１５から６０重量％
である時に有益であることが判明した。

複合材料の製造の適当な方法は長さ２から４ｃｍ　’。

幅２から４　ｍｍを有する小片に縮減した天然の繊維材
料をアルカリ水ガラス、フルオケイ酸塩及び充填物の混
合物と混合し、これによって混合物を型に充填しそして
圧力と温度下で硬化させることからなる。

指示した寸法に天然の繊維材料の縮減を介して、破壊し
た材料の良好なフェルト化を得ることが可能であり、こ
れによって硬化した複合材料中に綱状構造が形成され、
これが機械的強度を改良する。

硬化したアルカリ水ガラスによりその接触の区域でこの
ス）　ＩＪツブを共に結合する。混合物の硬化は鋳型内
で起こるのみでなく、この複合材料をまた連続的に処理
でき、例えば混合物をプレートコンベヤのような移動パ
スの上に置きそしてこの上で硬化させる。これは特に経
済的な方法で建築材料のプレートを製造することができ
る。

ストランドが縦に分離しているあし、わら草のようガス
トランド状天然繊維材料を使用する時が有益である。こ
のような方法ではストランドを形成する管が開き、この
際に結合剤がまたストランドの内壁に付着する。

有益な機械的性質を得るために、硬化工程は７ないし１
０分間の時間間隔で６から４　ｋｌｉｌ　／　ｃｍ２の
有益である。

本発明を更に下記の実施例で詳細に説明する。

実施例１： わら２ｋｇを切断しかつ裂いた。次にこのわらをケイ酸
ナトリウム１００ｋＩ７と混合する。よく混合した稜に
、カオリン２３ｋＬ水に溶解しフルオケイ酸アルミニウ
ム５　ｋｇ及びバーライ）−２４ｋｇを加える。激しく
混合した後にこの混合物をプレスに移しそして３　ｋｇ
／　ｃｍ２の圧力と１８０’Ｃの温度下７分間硬化させ
る。

生成するプレートは０・３８９　／　ｃｍ３の比重を有
する。

実施例２： 紙スニッＶング（長さ２から４ｃｍ、幅２がら４ｍｍ）
２０ｋｌＪをケイ酸ナトリウム５５ｋｌ？とカオリン１
０ｋｇと混合する。平行してパーライト１２８ゆ、ケイ
酸ナトリウム８０ｋｇ、カオリン２０ｋｇ及び水に溶解
したフルオケイ酸亜鉛７．５ｋｇの第二の混合物を調製
する。

両方の混合物を共に混合しそして生成する原料混合物を
３−５　ｋｇ／　ｃｍ”の圧力と１９０’Ｃの温度下プ
レスで１０分間硬化させる。

生成する複合材料は０．２５　ｇ　／　ｃｍ３の比重を
有する。

実施例６： 乾燥し、切断しそして裂いた草１０ｋｇをケイ酸ナトリ
ウム３０ｋｌｉ’、カオリン５ｋｇ、パーライト２に９
及び水に溶解したフルオケイ酸ナトリウム２　ｋｇと混
合する。

生成する原料混合物を４　ｋ１７７　ｃｍ２の圧力と２
００℃の温度下プレスで８分間硬化させる。

生成する複合材料は０−８０９７　ｃｍ”の比重を有す
る。

代理人　浅　　村　　　皓 手続補正書０１４） 昭和５７年６月ノ３日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５７　年特許願第７９０９０　　　号した複合材料 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 電　話　（２１１）　３６５１　　（代表）昭和　　年
　　月　　日 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　　明　ｉｌｌ　　書 ８、補正の内容　　別紙のとおり 明細書の浄書　（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）、繊維材料、アルカリケイ酸塩及びフルオケイ酸
   塩の混合物を調製し、この混合物を成形しそして硬化さ
   せる複合材料の製造法において、前記の混合物を化学量
   論的量より少々いフルオケイ酸塩で調製し、金属酸化物
   又は高融点ケイ酸塩を形成する塩基性金属ケイ酸塩を前
   記の混合物に加え、次にこれを圧力と温度の適用下硬化
   させることを特徴とする複合材料の製造法。 （２）、前記のフルオケイ酸塩を水に溶解して加える、
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 （３）、　　２から５部のフルオケイ酸塩を１００部の
   アルカリケイ酸塩に加える特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の方法。 （４）、前記の繊維材料が長さ２から４　ｃｒｎそして
   幅２から４　ｍｍを有する小片に縮減した天然の繊維材
   料である特許請求の範囲第１項記載の方法。 （５）、前記のアルカリケイ酸塩が６５から４０°Ｂｅ
   を有するケイ酸ナトリウムである特許請求の範囲第１項
   又は第２項によゐ方法。 （６）、フルオケイ酸塩としてマグネシウム、カルシウ
   ム、亜鉛、アルミニウム、銅、鉛、クロム又は鉄フッケ
   イ素酸塩を使用する特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の方法。 （力・　無機結合剤により共に保持された繊維材料の破
   片を含む複合材料において、前記の無機結合剤がフルオ
   ケイ酸塩及び金属酸化物又は高融点ケイ酸塩を形成する
   塩基性金属ケイ酸塩の存在で必要に応じて充填物を含だ
   硬化されたアルカリケイ酸塩であり、前記の繊維材料が
   紙、わら、干し草、草、こけ、葉、あし、又は類似物の
   ような天然の繊維材料であることを特徴とする複合材料
   。 （８）・　完成した複合材料中の前記の結合剤の量が１
   ０から８０、好ましくは１０から４０重量％である特許
   請求の範囲第７項記載の複合材料。 （９）、前記のアルカリケイ酸塩に対する前記のフルオ
   ケイ酸塩の量が１ないｔ７１０、好址しくは４ないし６
   重量％である特許請求の範囲第７項ヌは第８項記載の複
   合材料。 θ０）、前記の金属酸化物がアルミニウム、マグネシウ
   ム、ぺＩＪ　リウム、チタン又は類似の元素の酸化物で
   ある特許請求の範囲第７項記載の複合材料。 αυ、前記のアルカリケイ酸塩に対する前記の金属酸化
   物の量が６から２５、好ましくは６から１５重量％であ
   る特許請求の範囲第７項記載の複合材料。 ０２１、砂、チョーク、ブローイング粘土、パーライト
   、カオリン、スレー、灰、発泡ガラス廃棄物又は類似の
   要素を前記の充填物のために使用する特許請求の範囲第
   ７項記載の複合材料。 ０３）、完成した複合材料に対する充填物の量が１０か
   ら８０、好ましくは１５から６０重量％である特許請求
   の範囲第１２項記載の複合材料。