JPS6149115B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高多孔質セラミツク体の表裏両面ま
たはいずれか一方の面に低多孔性または非多孔質
セラミツク薄層を付設してなる積層軽量セラミツ
ク体の製造方法に関するものである。

更に詳しくは特公昭52−5328号公報に記載され
ているように原料となる無機微粉末をパルプ等の
可燃性物質の水性分散液に懸濁させ、しかる後に
該無機微粉末を両性界面活性剤や凝集剤などを用
いて該可燃性物質表面に吸着凝集させ、通常の抄
紙法によりシート状または板状成形物を得る方法
があるが、本発明はこれらのセラミツク用の未焼
成成形物（以下単に生シートという）の無機微粉
末とパルプ、オガクズ等の可燃性物質との比率を
異ならせることにより、多孔質セラミツク用生シ
ートと低多孔質または非多孔質セラミツク用生シ
ートとを別個に作成し、これを積層一体化したの
ち焼成することにより、多孔質セラミツクの少な
くとも片面に密度の高い多孔質でないセラミツク
体を接合一体化して表面特性等の優れた多孔質セ
ラミツク体を得んとするものである。

従来、この種の高多孔質軽量セラミツク発泡体
を得る方法として混練り法と称して無機微粉末と
共に発泡剤を多量に混練り成形して焼成する方法
が公知であるが、この方法では高発泡になると表
裏の表皮層が凹凸のある平滑性が失われた表面に
なつてしまう欠点がある。

また、パルプ、おがくず等の夾雑物と樹脂バイ
ンダーを無機微粉体と共に混練り成形して焼成物
を得る方法も公知であるが、この方法では無機物
の分布状態の不均一さから焼成中の変形が生ずる
ことが避けられない。従つて、これらの未焼成成
形物の積層体の焼成中の変形から層間でのハクリ
などが生ずる。また、これらの方法では大面積の
成形物が得ることが困難である。更に、以上の欠
点を解決するために予め高発泡の多孔質セラミツ
ク板を予め成形焼成し、この表面の平滑性を解決
するために予め低多孔性または非多孔質セラミツ
ク薄板を成形焼成したものを無機質系接着剤など
を使用して積層する方法もあるが、接着剤の耐熱
性におのずとも問題があり、使用範囲が限定され
てしまう。

本発明はこれらの問題点を解決した積層軽量セ
ラミツク発泡体を得ることができる製造法であ
る。

すなわち、本発明は、焼結性の無機微粉末30〜
90重量％とパルプ、オガクズ等の可燃性物質70〜
10重量％を含有する多孔質セラミツク用生シート
を抄紙技術を用いて作成する工程と、焼結性の無
機微粉末90〜98重量％とパルプ等の可燃性物質10
〜２重量％を含有する低多孔質または非多孔質セ
ラミツク用生シートを抄紙技術を用いて作成する
工程と、前記多孔質セラミツク用生シートの表裏
両面もしくはいずれか片面に前記の低多孔質また
は非多孔質セラミツク用生シートを両者が湿潤状
態もしくは半乾燥状態で積層一体化する工程と、
乾燥させた後、酸化雰囲気中でパルプ、オガクズ
等の可燃性物質を燃焼飛散させ、無機微粉末を焼
結させる焼成を行なう工程、を具備することを特
徴とする積層セラミツク体の製造方法である。

以下さらに詳細に説明すると、本発明における
セラミツク用生シートは、多孔質セラミツクとす
るものについては、可燃性物質の量を70〜10重量
％と多く含ませるものであり、この範囲で用いら
れる可燃性物質としては、セルロースパルプ、合
成樹脂パルプ等繊維材のほか、オガクズ、もみが
ら、糸屑、活性炭、フレーク状パルプ等の薄片
状、粒状または粉末状のほとんど全ての可燃性物
質を用いることができる。多孔質のセラミツクと
するには可燃性物質は繊維材を使うよりも薄片
状、粒状または粉末状のものを使用するのが、空
孔率が高まり効果的である。

一方、低多孔質または非多孔質のセラミツクと
するための生シートは、可燃性物質の量を10〜２
重量％と少なくするものである。この範囲で用い
られる可燃性物質としては、セルロースパルプ、
合成樹脂パルプ等の繊維材が多量の焼結性無機微
粉末を大量に保持できる担体として比較的好まし
いと言える。可燃性物質が２重量％以下では担体
不足によりシートとしての強度が弱く、取扱いが
困難となるので２重量％を可燃性物質の下限とす
る。可燃性物質は、未焼成のセラミツク用生シー
トにあつてはシート状成形物の構造を保持するた
めの担体であり、それは可燃性物質の形状が繊維
状、粉末状、粒状、薄片状であつても変わりな
い。

このようなセラミツク用生シートの作成手段と
しては抄紙技術を用いるものである。すなわち、
具体的には、得ようとする生シートの焼結性無機
粉末と可燃性物質の比率を全く同じ比率かあるい
は焼結性無機粉末を多い目にした固形分材料を水
中に懸濁させた水性懸濁液に対して、無機凝集剤
や高分子凝集剤を少量添加することにより、無機
微粉末をパルプ等の可燃性物質の表面に吸着凝集
せしめ、通常の湿式抄紙法−例えばろ過装置や抄
紙装置を用いて、無機微粉末を所定の比率で含有
するシート状または板状の成形物を得るものであ
る。

本発明に使用される無機微粉末は、撹拌された
水中で充分に分散できる程度に小さいもので、通
常は粒度200メツシユ以下の粉末を選ぶのが適当
である。

種類としては水に不溶性で、金属、金属酸化物
およびその自身焼結するケイ酸塩、ホウ酸塩、リ
ン酸塩もしくは他の焼結材料と共存して焼結体を
構成しうる金属化合物であれば何でもよく、加え
て天然に産する窯業用の無機物であつても使用で
きることはもちろんである。本発明では可燃性物
質は焼成の初期段階で焼失するものであるから、
その後の焼結のための温度条件や雰囲気は任意に
決定でき、したがつてほとんど全ての窯業原料が
利用できる。更に必要に応じて、上記の無機微粉
末とは別にセラミツク多孔体の補強効果を目的と
したセラミツクフアイバー例えばシリカーアルミ
ナ系セラミツクフアイバー、アルミナ系セラミツ
クフアイバー等を可燃性物質と併用することもで
きる。

可燃性物質が焼失してできる多孔セル及びその
分布等に何んら影響するものではなく、該セラミ
ツクフアイバーが焼成物中に繊維同志が絡み合つ
た状態で存在する。この繊維同志の絡み合いの効
果によつてセラミツク多孔体を補強できる。

ここで使用できるセラミツクフアイバーはセラ
ミツク多孔体素地の無機微粉末の焼結温度では融
解せず繊維の形状を保持するもので、繊維長30〜
250mmのものが選ばれる。

セラミツクフアイバーの混入量は無機微粉末に
対して０〜20重量％が望ましい。

次に、凝集剤について述べると、凝集剤は大き
く分けて無機凝集剤と高分子凝集剤があげられ
る。無機凝集剤としては硫酸アルミニウム（硫酸
バン土）、アルミン酸ソーダ、塩化アルミニウ
ム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄等があ
り、高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミド
系の高分子凝集剤が代表的であるが、その他にポ
リアミン、カチオン化デン粉、ポリエチレンイミ
ン、ポリアクリル酸ソーダ等の高分子凝集剤を用
いることもできる。

高分子凝集剤は例えば無機微粉末に対して0.01
〜0.2重量％程度の無視できる小量の添加で吸着
凝集の効果が上がるのが特徴といえ、高分子凝集
剤の単独使用で充分である場合が多い。しかしな
がら、ポリアクリルアミド系の高分子凝集剤に加
えて硫酸バン土の如き無機凝集剤を同時併用する
と吸着凝集の歩留まりが一段と向上することがあ
る。無機凝集剤は、高分子凝集剤に比べると大量
に添加されがちで、無機微粉体に対して0.5〜３
重量％にもなることがある。しかし、無機凝集剤
は、焼成中に金属酸化物に変化し、多孔質セラミ
ツクを構成する成分となるから、特に問題はない
ものである。

なお、付言すれば、本発明にあつては焼成中あ
るいは焼成後において多孔質セラミツク体と非多
孔質セラミツク体との界面での焼結が重要であ
る。多孔質セラミツク体に用いる無機微粉末と非
多孔質セラミツク体に用いる無機微粉末が同組成
であれば、両者間の焼結状態に問題を生じない
が、両者の無機微粉末の組成が異なる場合には、
両者の焼結後の熱膨張係数を一致させるべく、ア
ルカリ金属、アルカリ土類金属等を含んだ一般的
融剤などを添加することにより両者の熱膨張率を
調整することがある。

さらに、説明が前後したが、焼結性の無機微粉
末と可燃性物質を固形分とする水性懸濁液は、固
形分を充分に分散して均一にする必要があり、前
記の固形分に対して重量比で７〜20倍程度の水と
ともに懸濁させるのが妥当である。

以下、さらに本発明の積層セラミツク体の製造
方法を説明する。上述したような抄紙技術により
作成された多孔質セラミツク用生シートと低多孔
質もしくは非多孔質セラミツク用生シートとは、
これらの生シートが充分乾燥していない湿潤状態
あるいは半乾燥状態において積層される。かかる
半乾燥状態もしくは湿潤状態とは、生シートの含
水率が例えば20〜40重量％程度の時であり、この
時成形適性や結合性に富むものである。積層の際
には必要に応じて20Kg／cm²以上の圧力でもつて加
圧するのが実際的である。

積層後は、乾燥して、焼成に付される。焼成は
酸化雰囲気中で徐々に昇温するのが良く、このよ
うにすれば無機微粉末が焼結する温度以下の温度
例えば600〜800℃程度の温度にて可燃性物質が燃
焼して飛散焼失する。しかるのちは通常の焼成方
法にて最高温度に一定時間保つて無機微粉体を焼
結させるものであり、冷却して焼成工程を終える
のが一般的である。

本発明は以上のようなものであり、本発明によ
れば水性懸濁液よりシート状または板状成形物を
得るのに通常の抄紙法を用いるのでセラミツク用
生シートに必要とされるパルプ等の可燃性物質と
無機微粉末の均一な分散分布状態が抄紙段階にお
いてすでに実現されており、また無機微粉末の存
在状態も抄紙されて強制的に層状状態になつたパ
ルプ等の規則だつた並び方に沿つて並んでおり、
従つてシート状または板状成形物を焼成しても変
形等を生ずる恐れがないために、これらのシート
状または板状成形物を積層一体成形した後、焼成
しても変形、ハクリなどの恐れがない。さらに、
従来では困難とされた大面積の多孔質セラミツク
板が、本発明の製造方法によつて作成できるもの
である。

しかも本発明によれば、積層により多孔質セラ
ミツク体の補強を兼ねた緊質で平滑な表面層を有
するものであるから、得られた製品の表面への絵
付、施釉等の装飾が可能であり、単なる断熱材や
吸音板のほかに壁装材のような建造物関係の装飾
板としての用途にも適用できる。その際にも、本
発明による積層セラミツク板は、軽量大面積であ
るので取付け施工がしやすく、また積層に無機接
着剤などを用いていないため耐熱性に優れるなど
本発明により得られる積層セラミツク板は、その
製造方法の特長を生かしたものとなる。

そのほか、可燃性物質を抄紙技術にて無機微粉
末と一体にした本発明では、無機、有機の発泡剤
を練り込み法により添加した生シートに比べて焼
成過程での変形が少なく、寸法安定性が大きいと
いう特徴がある。

以下に本発明の実施例を述べるが、もちろんこ
れによつて限定されるものではない。

積層軽量セラミツク発泡体の実施例 実施例 １ 粘土60部、長石33部、合成硅灰石７部からなる
組成の微粉末95重量％と繊維長２〜３mmのパルプ
５重量％を分散させた懸濁水溶液となし、無機微
粉末に対して硫酸バン土1.5重量％とポリアクリ
ルアシド系高分子凝集剤0.02重量％を添加し、パ
ルプ繊維表面に該微粉末を吸着凝集させ、通常の
湿式抄紙法により厚さ1.8mmの非多孔質セラミツ
ク用生シート(A)を得た。

一方、上記と同一組成無機微粉末50重量％と20
〜40メツシユに分級したオガクズ50重量％を分散
させた懸濁水溶液となし、無機微粉末に対して硫
酸バン土重量％とポリアクリルアミド系高分子凝
集剤0.06重量％を添加し、オガ屑粉末表面に該微
粉末を吸着凝集させ、通常の湿式抄紙法により厚
さ20mmの板状の多孔質セラミツク用生シート(B)を
得た。

次いで、上記で得られた含水率30重量％の非多
孔質セラミツク用生シート(A)の上に含水率25重量
％の多孔質セラミツク用生シート(B)を載置し、更
にその上に上記含水率30重量％の非多孔質セラミ
ツク用生シート(A)を載置し、三層となし、圧力25
Kg／cm²で加圧し、未焼成積層体を得た。

この積層体を乾燥した後、酸化雰囲気中で８時
間を要して徐々に昇温して可燃性物質パルプおよ
びオガクズを焼失させ、しかるのち1250℃で１時
間保持焼成し、三層からなる表面の平滑なしかも
中間層の空孔セルが均一に分布した嵩比重0.65の
積層軽量セラミツク発泡体を得た。

実施例 ２ 実施例１と同一の組成を有する焼結性無機微粉
末67重量％と10メツシユ篩通過のフレーク状パル
プ33重量％を分散させた懸濁水溶液となし、無機
微粉末に対し、硫酸バン土２重量％とポリアクリ
ルアシド系高分子凝集剤0.06重量％を添加し、フ
レーク状パルプ表面に該微粉末を吸着凝集させ通
常の湿式抄紙法により厚さ10mmの板状生シート(C)
を得た。

次いで、実施例１で得られた含水率20％の非多
孔質セラミツク用生シート(A)の上に上記含水率25
％の板状生シート(C)を載置、更にその上に実施例
１で得た含水率25％の多孔質セラミツク用生シー
ト(B)を載置し、以下同様に本実施例２で得られた
含水率25％の板状生シート(C)、実施例１で得られ
た含水率20％の非多孔質セラミツク用生シート(A)
を順次載置して５層となし、圧力25Kg／cm²の加圧
により未焼成積層体を得た。

この積層体を乾燥した後、酸化雰囲気中で10時
間を要して昇温させて可燃性物質を焼失させ、最
高温度1280℃で１時間保持、焼成し５層からなる
表面の平滑な然も多孔質セラミツクの空孔セルの
均一に分布した。嵩比重0.92の積層軽量セラミツ
ク発泡体を得た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ａ 焼結性の無機微粉末30〜90重量％とパル
   プ、オガクズ等の可燃性物質70〜10重量％を含
   有する多孔質セラミツク用生シートを抄紙技術
   を用いて作成する工程 ｂ 焼結性の無機微粉末90〜98重量％とパルプ等
   の可燃性物質10〜２重量％を含有する低多孔質
   または非多孔質セラミツク用生シートを抄紙技
   術を用いて作成する工程 ｃ 前記多孔質セラミツク用生シートの表裏両面
   もしくはいずれか片面に前記の低多孔質または
   非多孔質セラミツク用生シートを、両者が湿潤
   状態もしくは半乾燥状態で積層一体化する工程 ｄ 乾燥させた後、酸化雰囲気中でパルプ、オガ
   クズ等の可燃性物質を燃焼飛散させ、無機微粉
   末を焼結させる焼成を行なう工程、上記ａ〜ｄ
   の工程を具備することを特徴とする積層セラミ
   ツク体の製造方法。