JPS5992983A - セラミック繊維発泡体及びその製造方法 - 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】 本発明は主としてセラミック繊維から成る嵩密度の低い
、発泡させた、すなわち膨張させた発泡体、及びこの発
泡体の製造方法に関するものである。

本明細書で使用する用語「セラミック繊維」では、融点
温度の高い、代表的には３０００’Ｆ以上の多結晶質の
金属酸化物を意味する。一般にセラミック繊維は酸化ア
ルミニウム又Ｏま酸化カルシウム及びシリカ、並びに少
量の他の、第二鉄、チタン及びマグネシウムのような金
属の酸化物を含有している。代表的なセラミック繊維は
、例えば、アルミニウム又は酸化力ルシウム３０チ以上
、シリカ４５％以上から成り、残部は他の金属酸化物で
ある。それ故、本明細書で使用する用語「セラミック繊
維」には、他の、石綿及びガラス繊維のような無機質繊
維を包含している。

セラミック繊維は数種の公知の方法で製造するが、その
一方法では３２００　’Ｆ以上の温度でスラグ融成物を
作り、次に回転している、あるいは振り回しているろく
ろ、あるいは高速度のガスを融成物と接触させて、直径
が一定範囲内の個々の繊維を生成させ、次にこれを冷却
して、採集する。

セラミック繊維の種々の７組成及びこれの種々の製造方
法は米国特許第２．５５７，８３４号、第２．６７４，
５３９号、第２．６９９，５９７号、第２，７１０，２
６１号、第２．７１４．６２２号及び第５，００７，８
０６号明細書に開示しである。

セラミック繊維には現在種々の用途があり、主としてバ
ルクのままで充てん剤及び絶縁媒質として使用している
。セラミック繊維についての問題は、水の中で、分散処
理助剤を添加した場合でさえも容易には液体にぬらされ
ないで、分散するよりは固まりがちなことである。

対照的に、天然産の鉱物の石綿は機械的文化学的に裂い
て、水中で容易に分散する直径の小さい繊維にまで縮め
ることのできる繊維の束でできている。石綿分散液の例
は米国特許 第２，９７２．２２１号、第３．６３０，０１２号、第
３．７３８．８０５号、第２．６２６．２１３号、第３
，６７６．０３８号、第３．３３８，９９４号及び第３
，８０６．５７２号明細書に開示しである。

石綿繊維は迅速且つ容易に安定な水性分散液になるので
、米国特許第３，３３８，９９４号明細書及び第３，４
６１．１９１号明細書に開示しであるように、分散液を
強くかき回して泡だてて安定な発泡体を製造することが
できる。これらの特許明細書では界面活性剤を含有する
水の中で石綿分散液を作ることを開示している。しかし
ながら、やっかいなことには、これらの方法ではセラミ
ック繊維に適用することができないし、又発泡生成物の
製造に適している安定な分散液又は懸濁液にはならない
。

若干の理由のために、セラミック繊維で弾力のある軽量
物質を製造することは好ましい。第一に、セラミック繊
維は石綿及びガラスのような他の無機質繊維よりも温度
抵抗力が大きい。第二に、石綿はある程度潜在的な健康
問題になっているので、石綿の全くない熱抵抗性の発泡
体を提供するのは好ましいことである。

不発明に従って、主としてセラミック繊維から成る、か
さ高で、密度の低い細胞状物質を製造する。繊維は最初
に表面の疎水性を小さくさせるように処理するのが好ま
しい。次に繊維を熱硬化性有機質結合剤、すなわちのり
剤、好ましくは熱硬化性ゴムと界面活性剤との水性懸濁
液と混合して重い液体の泡を生成させる。無機塩及び無
機光てん剤も添加することができる。

混合物をこう解、すなわち強くかき回して、混合物を暴
気し、次に混合物を加熱して、中の有機物質を硬化させ
れば、相互に連絡した細胞構造になっていて、形を維持
している生地になる。

硬化有機物質を含有する発泡生地はこのような形で使用
することができる。しかしながら、高温で使用するため
には、含有有機物質も焼き尽くす、すなわち除去するの
に十分な温度まで更に加熱して、本質的にセラミック繊
維及び自由に選択してよい充てん剤及び結合剤から成る
完全に無似買の泡にする。

本発明のセラミック漠維泡を製造するためには、壕ず最
初に繊維の液体スラＩＪ−１あるいは懸濁液を作ること
が必要であり、該スラリー又は懸濁液は繊維の不適切な
沈降又は分離、及び泡構造の損失を生じないで、次の加
熱及び硬化のために必要なだけの時間をかげるのに十分
な安定性と均一性とがある。

本明細書で規定するセラミック繊維は工業的に供給され
れば未加工の形で適切に使用することができる。別法と
しては、繊維を前処理しＣ１表面の疎水性を低下させる
ことができる。例えば、適切な前処理には、７ラン又は
チタン酸塩のようなカップリング剤少量、通常は１重量
％以下を同じく少量の、オレイン酸ナトリウムなどのよ
うな界面・活性剤と一緒に表面に使用することを包含す
る。

このような前処理は、不可欠な処理ではないが、この処
理で繊維は水性系に受げ入れられやすくなり、且つ分散
しやすくなる。

有様溶剤処理の問題を避けるために、工程に水性系を使
用するのが好ましい。セラミック繊維、有機のり剤−結
合剤、分散剤、及び他の結合剤及び充てん剤を包含して
水に添加する固形物の全量は系で使用する水の重量の１
５％以下、１０チよりは少ないが１チより多い量にする
のが好ましい。

水性系に混合しようとする固形物のうちの約５０％から
約９５％までは、未処理か、又は本明細書に記載の前処
理をしたかのどちらかのセラミック繊維から成っている
。

固形物成分は又水性系に分散させることのできる結合剤
又は熱硬化性有機物質約６多から約２０チ丑でから成っ
ている。好ましい湿潤結合剤はネオプレン、フルオロエ
ラストマー、エチレン−プロピレンゴムなどのようなニ
ジストマーの水分散液である。これらのニジストマーは
全部、代表的には固形物５０重重量板上を含有する水性
分散液の形態で入手することができる。

時に、得られた生成物を低温で使用しようとする場合、
又は低密度の生成物が必要な場合には、有機ゴム、例え
ばアルギン酸ナトリウムのような他ののり剤又は結合剤
を単独か、又はニジストマー分散液と配合してか、のど
ちらかで使用することができる。使用する固形物のうち
のＯから約１０重量％までが水分散性ゴムから成ってい
てもよい。

固形物は又０から約６０チまでの無機光てん剤を含有し
ていてもよい。特に好ましいのは雲母、膨張又は未膨張
ヒル石及びガラス微小球のような密度の低い充てん剤で
ある。所望する泡の最終特性次第では、他の繊維状充て
ん剤及び強化剤を使用してもよい。例えば、炭素、ガラ
ス又は石綿のような無機繊維、並びに有機繊維を添加す
ることができる。

その上、少量の、例えば０から１％までの金属塩、例え
ばアルミニウム、カルシウム、鉄、亜鉛などの塩を包含
する適切な塩を混合物に添加することができる。これら
の塩は生成物を乾燥すれば結晶になる傾向があり、且つ
加熱で有機結・合剤を除去した後にも泡が安定なままで
残るように、繊維を膨張した状態で互に結合させる傾向
がある。

固形物は又セラミック繊維及び他の物質の分散及び発泡
を促進するために界面活性剤を約１−から約２０チ１で
含有している。

陰イオン性界面活性剤はどれでも使用できるが、特に好
ましいのはオレイン酸塩のような脂肪酸を基質とするも
のである。

最後に、特に迅速に泡を凝固させたし・場合には、界面
活性剤用の沈殿剤を含有させることができる。

他の適切な添加剤には発泡剤、顔料などを包含する。

固形物質を必要量の水に添加して混合物を作り、次に系
中で繊維の均一な懸濁液を作るのに十分な時間の間、こ
の混合物のこう解、強いかき回し、さもなげればかき混
ぜをする。製紙工業で一般に使用する離解機（ｈｙｄｒ
ｏｐｕｌｐｅｒ　）が十分この目的にかなうことを見い
出した。混合では系の中に空気を含有させて、有機添加
剤があるために、ある時間の間安定にさせておく細胞構
造にする。この段階では、混合物をある時間の間装置し
て置いた場合でさえ、混合物中では細胞構造が続いてい
る。

次に、発泡させた液−同混合物を処理して有機結合剤を
硬化させ、且つ中の水分を加熱して除去するのが好まし
い。発泡物質は最初に、水分が蒸発し、且つ有機結合剤
が硬化してしまうまで加熱する。有機結合剤の硬化温度
は水の沸騰点よりも低いのが好ましい。この段階で、発
泡体は形状を維持している固い生地になる。符に、含有
している有機物質の熱分解温度よりも低い温度に発泡体
を暴露しようとする場合には、硬化した有機結合剤を含
有する乾燥している発泡物質をそのままで使用すること
ができる。

硬化した混合物を加熱している間に、硬化していない混
合物も成形するのが好ましい。適切な成形技法はどれで
も使用することができるが、最も簡単なのは物質を型の
中に注ぎ込むか、あるいは移動している多孔性ベルト上
に物質を沈積させて連続した薄板を作るのであゐ。他の
適切かも知れない成形方法では、例えば、射出成形、真
空成形、遠心分離成形、あるいは成形した型又は物品上
に混せ物を注ぐことを包含する。

好ましい実施態様によれば、硬化したニジストマー又は
結合剤を含有する泡を更に、あるいは最後に、発泡体の
中の有機結合剤又は他の有機物質を熱によって減成、酸
化、分解、又は揮発させるのに十分な温度まで加熱する
。このような加熱では、特に混合物中に少量の金属塩及
び充てん剤を含有している場合には、泡を崩壊させない
。このような塩及び充てん剤は膨張した構造体の中で交
差している繊維間の槁かげをしてセラミック繊維を結合
する傾向がある。その上、有機物質の残部は、膨張状態
になっている物質を抑えておく助けになる骨格構造体に
なるものと考えられる。

得られる生成物はしなやかであり、且つ嵩密度は低く、
すなわち、処理条件及び充てん剤のいかんで、１立方フ
イート当たり約０．３ポンげから約６ポンドまでである
。セラミック繊維発泡体は、融点が、中のセラミック繊
維の５２００５Ｆ’程度の融点とほぼ同程度であるから
、温度が連続している場合には約１９００’Ｆ’以上か
ら約２６００°Ｆまでの環境で、又温度が断続する場合
には約２４００’Ｆまでの環境で使用することができる
。泡は低い熱伝導度を示し、優れた防炎障壁である。

本発明によるセラミック繊維発泡体は毒性がなく、比較
的不活性であり、且つそれの特性のために、宇宙を間、
窯炉、がイラー壁体、核物質封じ込め剤、防火壁などの
ような広範囲の用途に使用することができる。

本発明を更に説明するために下記の実施例を示す。

実施例１ 下記の混合物を製造した、 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２
６，０００ｍアルギン酸ナトリウム　　　　　　　　　
８５９オレイン酸ナトリウム１５％を 含有するセッケン溶液　　　　　　　　８Ｑ　Ｑ　ｍｌ
雲母　　　　　　　　　　　　　　　　　１４０ｇネオ
ゾレン分散液＄３５７　　　　　　１４０クシランで前
処理した鉱物綿　　　　　　８０（１混合物を離解機に
入れて約１５分間でパルプ状にし、た。次に湿った泡を
型に注ぎ込んで、物質が乾燥し、且つニジストマーが硬
化するまで、約２５０’Ｆから３００’ｆｆｔでの温度
で加熱した。次に有機質残留物を焼き尽くすために、物
質を約２時間５５０　”Ｆまで徐々に加熱した。

実施例１と同じ操作を行って、下記の処方によるセラミ
ック発泡体を作った。

実施例２ 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２
５．０００　ＪｎｌＪセッケンの１５多溶液　　　　　
　　　７５０ｍ１雲母（３ｘ）　　　　　　　　　　　
　　　　８０９＃４膨張ヒル石　　　　　　　　　　　
　　６０９＃３ガラス微小球　　　　　　　　　　　２
０９固形物（縮訃）４０％の ビトン・ラテックス（Ｖｉｔｏｎ　Ｌａｔｅｘ）　　　
　’　　　１６０９シラン／オレイン酸塩で前処理した Ｒ鉱物綿（ＲＭｉｎｅｒａｌ　Ｗｏｏｌ　）　　　　　
　　　　　７　［］　０９硫酸アルミニウム　　　　　
　　　　　　　４９実施例６ 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２
６．０００　ｍｌアルギン酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ
　ａｌｇｉｍａｔｅ　）　　　　　９０９セツケンの１
５％溶液　　　　　　　　７００ｄ＃２ガラス微小球　
　　　　　　　　　　１００９硫酸カルシウム　　　　
　　　　　　　　５０９雲母（４ｘ）　　　　　　　　
　　　　　　７５９ポリクロロルンの５０％分散液　　
　１００９シラン／オレイン酸塩で前処理したＲ鉱物綿
　　　　　８００り硫駿アルミニウム　　　　　　　　
　　　　２９酸化亜鉛（−３００メツシユ）　　　　　
　　０．６９実施例４ 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
２５，０００膨キサンタンゴム（多［項）　　　　　　
　　１ｏ９セツケンの１５％溶液　　　　　　　　　７
５０ゴケイ酸カルシウム（−３００メツシユ）１００９
硫酸カルシウム（−３００メツシユ）　　　５０９雲母
（、、、ｘ）　　　　　　　　　　　　　　　５０９固
体のネオプレンラテックス５０％の分散液（＃３５７．
）　　１８０　９酸化亜鉛　　　　　　　　　　　　　
　　　０．１９硫酸アルミニウム　　　　　　　　　　
　　２９シラン／オレイン酸塩で前処理した鉱物綿　　
　　　　７００９実施例５ 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　２６，０００７ｎｌ！オレイン敵ナトリウムの１５％
溶液　　　８００　ｍｌアルギン酸ナトリウム　　　　
　　　　　１０Ｃ１１／２インチに刻んだｒＥＪガラス
繊維　　　　　　　　６０９＃２ガラス微小球　　　　
　　　　　　　　５ｇ固形物５０チのネオプレンラテッ
クス分散液　　　　１７０９鉱物綿　　　　　　　　　
　　　　　　　６００９硫酸アルミニウム　　　　　　
　　　　　　１り実施例６ 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　２５．０００ゴセツケンの１５％溶液　　　　　　　
　　６００Ｍアルギン酸ナトリウム　　　　　　　　　
　ろ０９２５．０００＋ニー・二ム・ニー（ａｍｕ）ポ
リエチレン　　　　　　　５９雲母（３Ｘ）　　　　　
　　　　　　　　　６０９固形物５０％のポリクロロプ
レンラテックス　　　　　　６０９シラン／オレイン酸
塩で前処理した カオウール（Ｋａｏｗｏｏｌ）　　　　　　　　　　　
　　　　７００９代理人　浅　村　　皓 ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）嵩密度が約０．６ポンド／立方フイートから約６
   ポンド／立方フイートであり、１９００−’Ｆよりも高
   い温度に抵抗性があって、多孔性で弾力のある発泡体の
   形態をしているセラきツク繊維約５０チから約９５％ま
   でから成ることを特徴とする軽量の熱抵抗性発泡体。 （２）発泡体は無機質光てん剤を０から約６０チまで含
   有することを特徴とする上記第（１）項に記載の物品。 （３）　　無機質光てん剤は雲母、ヒル石、ガラス微小
   球及びこれらの混合物から成ることを特徴とする上記第
   （２）項に記載の物品。 （４）発泡体は更に結晶性塩をも含有することを特徴と
   する前記第（１）項に記載の物品。 （５）水性媒質中で界面活性剤と一緒にセラミック繊維
   及び有機質結合剤を同時分散させ、分散液を剤を硬化さ
   せる工程から成ることを特徴とする低分解温度以上に加
   熱することを特徴とする上記第（５）項に記載の方法。 （７）有機結合剤がニジストマーであることを特徴とす
   る前記第（５）項に記載の方法。 １８）　　セラミック繊維約５０係から約９５％まで、
   熱硬化ニジストマーの水分散液約６チから約２０係まで
   、無機質光てん剤０かも約６０％まで、金属塩０から１
   ％まで、及び界面活性剤０から約２０％までから成る水
   性混合物を作り、湿っている発泡体を泡立てるのに十分
   な時間の間、混合物をこう解し、且つ湿っている泡を十
   分に加熱してエラストマーを硬化させる工程から成るこ
   とを特徴とするセラミック繊維の発泡体を作る方法。 （９）硬化エラストマーを含有する泡を次に更にニジス
   トマーの分解温度以上に加熱することを特徴とする上記
   第（８）項に記載の方法。 （１０）水性混合物を作る前に、シラン及びチタン酸塩
   から成る群から選定するカップリング剤でセラミック繊
   維を処理することを特徴とする前記第（８）項に記載の
   方法。