JPS64339B2

JPS64339B2 -

Info

Publication number: JPS64339B2
Application number: JP58193931A
Authority: JP
Inventors: Sadao Suzuki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-10-17
Filing date: 1983-10-17
Publication date: 1989-01-06
Also published as: JPS6086063A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は建築、土木、各種産業分野で用いられ
る無機繊維質断熱材に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

現在、エネルギー節約の目的で、フエルト状、
マツト状、ボード状、円筒状のガラス繊維、ロツ
クウール、アスベスト繊維、ポリスチレンフオー
ム、ポリウレタン等の無機質または有機質の断熱
材が建築、土木、各種産業分野で利用されてい
る。これら断熱材のうち、有機質発泡体に関して
は、軽量でかつ断熱性は良好であるが、可燃性で
あること、断熱性が極端に悪く、従つて、主とし
て住宅分野、あるいは燃焼性耐熱性が問題となら
ない分野に限定されて使用されている。一方、ガ
ラス繊維、ロツクウール等の無機繊維質断熱材に
関しては不燃性で、有機質発泡体と比較し、耐熱
性があるため住宅、産業分野に広く利用されてい
る。しかし、これら無機繊維質断熱材でも、400
℃〜700℃の高温で長時間使用すると繊維が軟化
したり、寸法収縮を起したりするため、高温域で
の断熱材として利用されてはいるものの、おのず
と使用温度制限（ガラス繊維断熱材では300〜400
℃、ロツクウール断熱材では600〜700℃）が、あ
るのが現状である。さらに、これら無機繊維質断
熱材は、酸、アルカリ等の化学薬品に対する耐性
が低く、耐薬品性の要求される分野の断熱材に
は、利用されていないか、あえてこの分野に使用
する場合、耐薬品性に優れた材料による保護を考
慮した施工法がとられ、結果として、施工が煩雑
になつたり施工費が大巾にアツプしたりする等の
問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は上述の問題に鑑み、無機繊維質体に耐
火性、耐薬品性の優れた無機質素材を結合させる
ことにより、不燃性で化学製品に対する耐性を有
し、1000〜1500℃の高温域に耐え得る性能を有す
るものを得ようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸
化珪素の少くとも二種以上とカーボンブラツクと
よりなる無機質素材を、合成樹脂バインダー液に
分散させて無機繊維質体に吸収させ、前記無機質
素材を無機繊維質体に結合させたことにより無機
繊維質体に高い耐熱性と耐薬品性を附与したもの
である。

〔発明の構成〕

本発明を構成する不燃性で耐火性、耐薬品性を
附与する無機質素材、合成樹脂バインダー液、無
機繊維質体について詳述する。

無機質素材としての酸化チタン、酸化ジルコニ
ウム、酸化珪素はチタン化合物、ジルコニウム化
合物、珪素化合物のそれぞれが製造工程の途中の
200〜300℃の乾燥温度あるいは加熱分解によつて
生成されるものも含まれる。そして、チタン化合
物系では酸化チタン、チタン酸、硫酸第二チタ
ン、塩化第二チタン、チタニウム（）オキシア
セチルアセトネート、チタニウムアルコキサイド
の如き酸化物、酸、無機塩、塩化物、有機チタン
化合物、ジルコニウム化合物系では酸化ジルコニ
ウム、ジルコン酸、硫酸ジルコニウム、硝酸ジル
コニル、酢酸ジルコニル、オキシ塩化ジルコニ
ル、オキシ硝酸ジルコニル、炭酸ジルコニルアン
モニウム、塩化ジルコニル、ジルコニウム（）
アセチルアセトネート、ジルコニウムアルコキサ
イドの如き、酸化物、酸、無機塩、塩化物、有機
ジルコニウム化合物、珪素化合物系では酸化珪
素、コロイド状無水珪素、四塩化珪素、有機珪素
アンモニウムの如き酸化物、酸、無機塩、塩化
物、有機珪素化合物をあげることができる。

また無機質素材は以上の他にコストダウン等の
ため、必要に応じて、クレイ、マイカ、タルク、
ガラス粉末、水酸化マグネシユウム、水酸化アル
ミニウム等の無機充填材や、ポリリン酸アンモニ
ウ、臭化アンモン、リン酸グアニジン、リン酸シ
リカ、三酸化アンチモンの如き、有機、無機難燃
剤を、耐火性、耐薬品性を損なわない範囲で添加
配合することは何ら差しつかえない。

さらに、無機質素材としてのカーボンブラツク
は、黒色微粉末で通常、フアーネス法によつて製
造されるフアーネスブラツク、アセチレンブラツ
ク、サーマルブラツクや衝撃法によつて製造され
るチヤンネルブラツク、デイスクブラツク、ドイ
ツナフタリンブラツクの如き市販品を使用するこ
とができるし、さらに、無機繊維を高温還元性雰
囲気中、カーボンで処理して成るカーボンブラツ
クが無機繊維表面に固着一体化せしめたタイプの
ものも使用することができる。このタイプの例と
してカーボンブラツク固着チタン酸カリウム繊維
をあげることができる。さらに、無機繊維質体中
に含有されるパルプ、樹脂等が製造工程中で加熱
によつて炭化されるのを促進する難燃剤をカーボ
ンブラツクの一部または全部と置換させてもよ
い。

合成樹脂バインダーとしては、酢酸ビニル樹
脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、
SBR、NBR等の合成ゴム、ポリビニルアルコー
ル、デンプン、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂
等のエマルジヨンタイプ、水溶液タイプ、有機溶
液に溶解して成る溶液タイプの如き、熱可塑性樹
脂、メラミン樹脂、フエノール樹脂、エポキシ樹
脂、ポリエステル樹脂、フラン樹脂等のエマルジ
ヨンタイプ、水溶液タイプ、有機溶媒に溶解して
成る溶液タイプの如き熱硬化性樹脂の単独あるい
は混合物の形でバインダーとして使用することが
できるが、火炎の危険性から水溶性タイプ、エマ
ルジヨンタイプのバインダーを使用することが好
ましい。

無機繊維質体としては、ガラス繊維質体、ロツ
クウール繊維質体あるいはこれら無機繊維を複合
した複合無機繊維質体がある。ガラス繊維質体と
は、通常、いわゆるＥガラス組成〜Ｃガラス組成
にあつて、繊維径が５〜15μ程度の長繊維、ある
いは長繊維をカツトしたカツトフアイバーあるい
は遠心力等を利用して繊維化したいわゆる短繊維
から成るシート状、フエルト状、マツト状、ボー
ド状、円筒状の形状を有し、繊維の結合が、樹脂
バインダーを少量使用した化学的になされたもの
あるいは、ニードリング等の方法による機械的に
なされものから成る無機繊維質体である。ローク
ウール断熱材とは、玄武岩、カンラン岩、鉄鉱ス
ラグ、シリカ、ドロマイト、石灰等を配合して成
る原料組成物を熔融し、マルチローター方式等の
遠心力を利用して繊維化して得られるもので、形
状、繊維の結合方式は前記ガラス繊維質系のもの
と同様にして成る無機繊維質体である。さらに、
前記ガラス繊維、ロツクウール繊維の複合繊維で
形状、結合方式も前記と同様にして成る無機繊維
質体や、これらガラス繊維系、ロツクウール系、
ガラス繊維・ロツクウール複合系無機繊維質体に
燃焼性を損なわない範囲で、パルプ等の有機物、
さらにクレイ、マイカ、タルク、ガラス粉末、酸
化鉛等の無機充填材、水酸化アルミニウム、三酸
化アンチモン、リン酸シリカ、ホウ酸、メタホウ
酸鉛、ホウ酸ナトリウム、酢酸鉛、アルミナゾル
等のガラス化形成助剤あるいは難燃剤等が部分的
に配合されて成る無機繊維質体をも含む。なお、
これらの繊維質体は、その断熱性能の面から、か
さ比重として0.5以下、好ましくは0.3以下のもの
を使用するのが効果的である。

製造に際しては前述の無機質素材を前述の合成
樹脂液に分散させ、この分散液を前述の無機繊維
質体に含浸あるいは塗布等の方法により吸収させ
て乾燥し、続いて加圧下または無圧下で加熱硬化
させ、さらに必要に応じて熱処理を施すことによ
り前記無機繊維質体に無機質素材を結合させる。

本発明の組成物で無機繊維質体に処理して、耐
火性、耐薬品性を附与する作用機構は完全に明ら
かではないが、以下の理由によるものと推定され
る。まず、繊維質体の樹脂バインダーが約200℃
以下の温度域で繊維質体の形状を保持する働きを
し、200℃以上でガラス繊維あるいはロツクウー
ルの軟化温度域において、カーボンブラツクと該
繊維が固着、焼成しつつ、続いて、酸化チタン、
酸化ジルコニウム、酸化珪素が炭素と反応し、繊
維表面にそれらの炭化物が形成される（温度が高
い程と炭化物の形成が多くなる）結果、これらの
炭化物の性能（高融点、耐薬品性）を反映して、
繊維質体に不燃性で耐火性、耐薬品性を附与する
ことが可能になつたものと推定される。本発明の
不燃性で耐火性、耐薬品性を附与する組成物の構
成成分の配合割合について、特に限定するもので
はないが、生産性、原料価格の面から好ましい配
合割合は、固形換算で酸化珪素＋酸化ジルコニウ
ム＋酸化チタン35〜70wt％、カーボンブラツク
５〜10wt％、樹脂バインダー10〜50wt％、難燃
剤・その他０〜10wt％の範囲にある。上記好ま
しい配合割合の組成物からなる処理液を無機繊維
質体に、含浸あるいは塗布等の方法により、複合
化せしめるが、耐火性、耐薬品性を附与する複合
割合は、特に限定するものではないが、固形分換
算で、無機繊維質体100重量部に対し、耐火性、
耐薬品性を附与する組成物100重量部以下とする
ことが好ましい。この様にして処理して得られる
無機繊維質体は樹脂バインダーにもよるが、通常
60〜110℃で乾燥し、続いて、硬化を必要とする
樹脂バインダーの場合、150〜200℃で加圧下また
は無圧下で硬化せしめ、さらに必要に応じて一部
焼成させるため、無機繊維の軟化温度以下の温度
（通常250〜800℃）で熱処理を施すことにより不
燃性で耐火性、耐薬品性を有する無機繊維質断熱
材を製造することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、酸化チタン、酸化ジルコニウ
ム、酸化珪素の少くとも二種以上とカーボンブラ
ツクとよりなる無機質素材を合成樹脂バインダー
液に分散させて無機繊維質体に吸収させ、無機質
素材を無機繊維質体に結合させてなるため、カー
ボンブラツクと二種以上の酸化物が無機繊維質体
の繊維の表面に結合され少くとも三種の無機質素
材がそれぞれ異なる耐薬品特性を有するため、広
範囲の耐薬品性を附与することができる。また火
熱に遭遇して炭化物となつた場合もそれぞれが異
なる耐熱温度を有するため、異なる温度域での耐
熱性を附与させることができる。さらに無機質素
材としては、安価なカーボンブラツク、酸化チタ
ン、酸化ジルコニウム、酸化珪素を用いたため材
料費が低減され全体としてコストを低下させるこ
とができる。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例を説明し、併せてその物性試験
の結果を示す。

実施例１二酸化珪素粉末46wt％、酸化ジルコニウム粉
末14wt％、カーボンブラツク11wt％、フエノー
ル樹脂（固形分）29wt％の組成物100重量部に水
10重量部加えて調合した樹脂液をニードリングタ
イプのガラス繊維フエルトに固形換算でフエルト
100重量部に対し25重量部、含浸法により複合化
させた。続いて105℃、ウエツトフエルトが絶乾
になるまで乾燥し、３ｍ／ｍ厚みになる様加圧
し、150℃で５分硬化させた。さらに300℃、15分
熱処理を施して、最終フエルトを試作した。この
フエルトを900〜1200℃のアセチレント−チバー
ナでフエルト面から約10cm離して30分火焔テスト
を行なつたが、何ら外形上の変形は認められなか
つた。また、INのNaOH、INのHCl水溶液それ
ぞれ500c.c.に上記フエルト試験片10grをそれぞれ
正確に秤量し、１の密閉式ポリ容器に入れ80±
１℃の恒温槽に浸漬する。24時間後清水で洗浄し
乾燥して重量減少を調べたが、重量減少はなかつ
た。なお形状変形は全く見られなかつた。

（註）二酸化珪素粉末 200メツシユパス一般市販品。

酸化ジルコニウム粉末新日本金属化学株式会社・ジルコニアパウダ
ー。

カーボンブラツク旭カーボン株式会社製フアーネスブラツク。

フエノール樹脂昭和ユニオン合成株式株式会社水溶性レゾール
タイプフエノール樹脂・品番BOL−141（50％濃
度）。

ガラス繊維フエルト富士樹脂加工株式会社・品番フジグラスマツト
RM（かさ比重80Kg／m³、厚さ５mm）。

実施例２二酸化珪素粉末35wt％、酸化ジルコニウム粉
末15wt％、酸化チタン粉末6wt％、カーボンブラ
ツク8wt％、ポリリン酸アンモニウム6wt％、メ
ラミン樹脂30wt％の組成物100重量部に水30重量
部加えて調合した樹脂液をガラス短繊維ボードに
塗布圧縮法により、固形換算でガラス短繊維ボー
ド100重量部に対し、30重量部複合化させた。続
いて105℃で乾燥、150℃５分熱硬化させた。さら
に270℃10分熱処理して最終ボードを試作した。
（実施例１）と同様の耐火テスト、耐薬品テスト
を行なつたが、いずれも実施例１と同様の結果を
得た。

（註）酸化チタン富士チタン工業株式会社・ルチル型酸化チタン
粉末。

メラミン樹脂日本カーバイド株式会社品番Ｓ−260（100％固
形分）。

ガラス短繊維ボード日本グラスウール株式会社品番GL−2425（かさ
比重24Kg／m³、厚さ25mm）。

ポリリン酸アンモニウム試薬一級市販品を使用。

実施例３コロイダルシリカ35wt％、酸化ジルコニウム
粉末15wt％、カーボンブラツク8wt％、ブラツク
タイプチタン酸カリユウム繊維5wt％、フエノー
ル樹脂37wt％の組成物をロツクウールボードに
塗布・圧縮法により固形換算で、ロツクウールボ
ード100重量部に対し20重量部複合化させた。続
いて105℃で乾燥、150℃20分加熱硬化させ、さら
に500℃２分処理して最終ボードを試作した。こ
のボードを40mm（縦）×40mm（横）×49mm（高さ）
のサイズで建設省告示1828号に規定する基材試験
を行なつたところ796℃で不燃に合格した。また
実施例１と同様の耐火テスト、耐薬品テストを行
なつたが、いずれも実施例１と同様の結果を得
た。

（註）ブラツクタイプチタン製カリウム繊維大塚化学薬品株式会社チスモ・ブラツクタイ
プ。

フエノール樹脂昭和ユニオン合成株式会社・品番BLD−352メ
タノール溶性レゾール型フエノール樹脂（固形分
55％）。

ロツクウールボード日東紡積株式会社・インサルボード（かさ比重
80Kg／m³、厚み25mm）。

コロイダルシリカ日本触媒化学工業株式会社・カタロイドSI−
45P（固形分40〜41％）。

実施例４二酸化珪素34wt％、コロイダルシリカ8wt％、
カーボンブラツク8wt％、酢酸ジルコニル15wt
％、アクリル樹脂エマルジヨン25wt％、三酸化
アンチモン10wt％の組成物をガラス繊維織布に
塗布法により固形分で300gr／m²塗布し、130℃で
10分乾燥硬化させフレキシブルなガラス繊維シー
トを試作した。この試作を1980年建材試験情報告
知のJIS原案−建築工事用シートの溶接及び溶断
火花に対する難燃性試験方法−で、テスト評価し
た結果、Ａ種に合格した。

（註）三酸化アンチモン市販試薬一級、粉末を使用。

ガラス繊維織布日東紡績株式会社・WL−700A−100（厚み0.5
mm、坪量610gr／m²）。

アクリル樹脂エマルジヨン日本アクリル株式会社プライマルRA−90（固
形分46％）。

比較例１実施例１の処理前ガラス繊維フエルトを800℃
に設定した電気炉に５分処理したところ大巾に寸
法収縮を引き起し、耐火性のないことが分る。ま
たこのフエルトをINのNaOHを用いて実施例１
の方法で試験した結果、重量減少が7.5wt％もあ
り、フエルト強度もオリジナルなものと比較し約
23％の保持しかなく、耐薬品性のないことが分
る。

比較例２実施例３の処理前のロツクウールボードを800
℃に設定しこの電気炉に５分処理したところ寸法
収縮が約14％あり耐火性のないことが分る。また
このボードをINのHClを用いて実施例１の方法
で試験したところ浸漬直後から流下水素ガスが発
生しつづけたため中止し、耐薬品のないことを確
認した。

以上実施例１〜４、比較例１〜２に見られる様
本発明の無機繊維質断熱材は不燃性で耐火性、耐
薬品性に優れていることが理解される。

Claims

【特許請求の範囲】

１酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化珪素の
少くとも二種以上とカーボンブラツクとよりなる
無機質素材を、合成樹脂バインダー液に分散させ
て無機繊維質体に吸収させ、前記無機質素材を無
機繊維質体に結合させてなることを特徴とする無
機繊維質断熱材。