JPH059083A

JPH059083A - 断熱材及びその製造方法

Info

Publication number: JPH059083A
Application number: JP3185469A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Sakashita; 敬一阪下
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1993-01-19
Anticipated expiration: 2014-10-04
Also published as: JP2955726B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高温域に於いて優れた断熱性、耐振動性を有
し、予め所定の形状に湿式成形する断熱材。【構成】平均繊維径５μｍ以下の無機質繊維５０〜８
０ｗｔ％、中心粒径が０．４μｍ以下の酸化チタン１０
〜４０重量％、コロイド状無機質バインダー１〜１０重
量％及び必要に応じ湿式成形し、嵩密度が０．２〜１．
０ｇ／ｃｍ³である断熱材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高温電池の断熱材や
アルミニウム溶解炉等の炉のバックアップ材、蓄熱ヒー
タの断熱材、内燃機関の排気系部品の断熱材等として利
用される断熱保温材及びその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃焼電池等に使用される断熱材と
しては、例えば平均粒子径０．２μｍ程度の合成シリカ
（例えば日本アエロジル株式会社製商品名アエロジ
ル）、酸化チタン及びセラミックファイバーを乾式で混
合し、湿式プレス形成を行った後、機械加工することに
よって得られたものが知られている。また、前記各成分
が均一に分散させることにより、酸化チタンの熱輻射散
乱特性や、微粒シリカの気体対流防止特性が十分に発揮
されて、所望の熱伝導率を有する断熱材が得られること
が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
断熱材は各成分を乾式で混合してプレスするため、各成
分が分散した状態で均一に混合されにくく、得られる断
熱材の断熱性が不十分であるという問題があった。ま
た、乾式プレスをするため、プレス時にセラミックファ
イバーが折れ、得られる断熱材の曲げ強度や圧縮強度が
小さいという問題があった。さらに、乾式プレスでは、
複雑な形状を有する断熱材を精度良く成形することが難
しいため、後加工をする必要があるという問題があっ
た。

【０００４】これらの問題点を解決する為に特開平２−
１９９０７１号が開示されている。前記発明は、断熱性
及び機械的強度に於いて優れたものであるが、生産性が
極めて悪い事、焼成しないと強度が出ない事、また振動
や摺動に弱いという問題があった。

【０００５】この発明は上記問題を解消するためになさ
れたものであって、その目的は断熱性が向上し、曲げ強
度や圧縮強度が大きく耐久性に優れ、しかも後加工の不
要な断熱材及びその製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】平均繊維径５．
０μｍ以下の無機質繊維５０〜８０重量％、中心粒径が
０．４μｍ以下の酸化チタン１０〜４０重量％、コロイ
ド状無機質バインダー１〜１０重量％及び必要に応じて
少量の有機質バインダーを含み、嵩密度が０．２〜１．
０ｇ／ｃｍ³である断熱材。

【０００７】無機質繊維、酸化チタン及びコロイド状無
機質バインダーを分散媒中に分散させた後、所定の形状
に湿式形成することを特徴とする断熱材の製造方法。

【０００８】本発明に用いられる無機質繊維は平均繊維
径が５．０μｍ以下である事が必要である。平均繊維径
が５．０μｍより大きいと、成形体とした際に空隙が大
きくなり熱伝導率が高くなるし、かつ所定の密度に圧縮
する際に繊維が倒れ、強度が落ちてしまうからである。
このような無機質繊維としては、シリカ・アルミナセラ
ミック繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、セピオライト
等が用いられる。前記無機質繊維には、通常ショットと
呼ばれる非繊維状粒子が含まれるが、これらショットは
繊維としての機能を果たさないばかりか、熱伝導率も高
くなる為無い方が望ましい。例えば、前記シリカ・アル
ミナセラミック繊維等は、通常４４μｍ以上のショット
を５０重量％含有する為、予め強制的にショットを除去
し、４４μｍ以上のショットを２０％以下にする事が好
ましい。

【０００９】断熱材中の酸化チタンの配合割合は１０〜
４０重量％の範囲である。この割合が１０重量％未満で
は、断熱性を左右する１つの要因である輻射熱の抑制、
特に赤外線を散乱させることができず、４０重量％を超
える量配合すると、相対的に無機繊維の配合割合が減少
し、得られる成形体の嵩密度が増加し、断熱特性が劣っ
てしまうこととなる。

【００１０】また、酸化チタンの平均粒径は０．４μｍ
以下である事が必要である。平均粒径が０．４μｍを超
えると、得られた成形体の空隙が大きくなり空気の対流
を防止する効果が十分発揮されず、熱伝導率が高くなっ
てしまうからである。また、本発明に於いては得られた
成形体の低〜中温度域に於ける強度を維持する為にコロ
イド状無機質バインダーを添加する事が必要である。コ
ロイド状無機質バインダーは、溶媒中で均一に分散し易
く、かつ均一に定着させる事が容易である。コロイド状
無機質バインダーの添加量は１〜１０重量％の範囲であ
る事が必要である。添加量が１％未満だと得られた成形
体の強度が不足するし、１０％より多いと成形体に柔軟
性が無くなり脆くなってしまうし、伝導伝熱により熱伝
導率が高くなってしまうからである。３〜５％が好適で
ある。

【００１１】また、本発明に於いては必要に応じて少量
の有機バインダーを用いる。有機バインダーとしては、
溶媒中で均一に分散且つ定着させる事が容易なＮＢＲ、
ＳＢＲ等のラテックスや一般に紙力増強剤に用いられる
ホリアクソルアマイド等が用いられる。有機バインダー
の主たる目的は、成形体の常温時の取り扱い性、クッシ
ョン性、加工性であり、必要に応じて添加するが、添加
量は３〜５％が好適である。得られる断熱剤の嵩密度
は、熱伝導の面から０．２〜１．０ｇ／ｃｍ³の範囲で
ある。０．２ｇ／ｃｍ³未満では、対流又は輻射が大き
くなり、１．０ｇ／ｃｍ³を超えると伝導が大きくなっ
てしまう。

【００１２】次に、この発明の断熱材の製造方法につい
て説明する。まず、前記セラミックファイバーを水等の
分散媒中で攪拌してスラリーとし、これに酸化チタンを
添加して攪拌混合し、さらにコロイド状無機バインダー
及び必要に応じて有機バインダーを添加して攪拌混合す
る。この混合スラリーを湿式成形法により、即ち所定形
状の型に吸引成形して所望の成形体を成形する。得られ
た成形体を乾燥し、目的とする断熱材が得られる。そし
て、上記の断熱材では無機繊維、酸化チタン、無機バイ
ンダーによって断熱材内部における空気の対流が防止さ
れるとともに、酸化チタンによって熱の輻射が散乱さ
れ、嵩密度が所定の範囲内にあることによって、断熱材
内部に存在する空隙内での空気の対流と断熱材の固形部
分を介する熱の伝導が抑制され、しかも断熱材の熱源側
表層部における熱線の反射が促進されるので、その断熱
性が向上するものと推定される。

【００１３】また、前記断熱材の製造方法によれば、各
成分を液状で混合するため、全成分が均一に分散され、
無機繊維も粉末化せず、所定の繊維状態で存在するの
で、対流、輻射及び伝導をいずれも抑えることができ、
しかも無機繊維が断熱材全体に均一に存在し、三次元網
目構造を形成するため、断熱材の曲げ強度や圧縮強度を
向上させることができるものと推定される。次に、この
発明を具体化した実施例及び比較例について説明する。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）水５０リットルにシリカ・アルミナセラミ
ック繊維として、４４μｍ以上の非繊維状粒子含有量を
２０重量％以下にした平均繊維径２．２μｍのいわゆる
脱ショットバルク（イビデン（株）製：商品名イビウー
ルバルクＭ₁−Ｕ₂₀）を２００ｇ添加し、攪拌機で攪拌
し均一に分散させる。続いて、中心粒径０．２５μｍの
酸化チタン（石原産業（株）製：商品名タイパークＣＤ
−８０）を６０ｇ、及び固形分濃度３０％のコロイダル
シリカ３０ｇ、固形分濃度４０％のＮＢＲラテックス２
０ｇを順次投入し、スラリーを作成し攪拌を続ける。

【００１５】更に凝集剤として、硫酸アルミニウム水溶
液及びポリアクソルアマイド系高分子凝集剤を添加し、
スラリーの凝集定着状態を確認した後攪拌を停止する。
得られた混合スラリー中に真空吸引ポンプをつなげた所
定の吸引成形型を投入し、所定時間吸引し、ウエット成
形品を得た。前記ウエット成形品を１１０℃×３Ｈｒ乾
燥し、嵩密度０．３５ｇ／ｃｍ²厚み７ｍｍの成形品を
作成した。成形品の熱伝導率、曲げ強度、圧縮率及び嵩
密度を表−１に示した。

【００１６】（比較例１）従来の乾式混合、乾式プレス
で成形した市販の断熱材について、常法により熱伝導
率、曲げ強度、圧縮率及び嵩密度を測定した。その結果
を表−１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】上記表−１に示したように、実施例１の断
熱材は比較例１の断熱材に比べて、熱伝導率は同等であ
る。これは、湿式で各成分を均一に分散した後、そのま
ま湿式成形したので、微細に空孔によって空気の対流を
防止するとともに、チタニアが赤外線を散乱して輻射を
促進するためと推測される。また、嵩密度は０．２〜
０．５（ｇ／ｃｍ³）の好適な範囲にあり、対流及び輻
射を防ぐことができる。さらに、実施例１の断熱材の曲
げ強度は比較例１のそれの約五倍近く高く、圧縮率は５
０（ｋｇ／ｃｍ²）の荷重で約３倍高いので、それだけ
強度が向上したことがわかる。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明の断熱材
は、断熱性が向上し、曲げ強度や圧縮強度が大きくし、
しかも後加工が不要となるという効果を奏する。また、
断熱材の製造方法によれば、各成分を均一に分散するこ
とが容易にでき、得られる断熱材は上記効果を確実に発
揮できるという効果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均繊維径５．０μｍ以下の無機質繊維
５０〜８０重量％、平均粒径が０．４μｍ以下の酸化チ
タン１０〜４０重量％、コロイド状無機質バインダー１
〜１０重量％及び必要に応じて少量の有機質バインダー
を含み、嵩密度が０．２〜１．０ｇ／ｃｍ³である断熱
材。
【請求項２】無機質繊維、酸化チタン及びコロイド状
無機質バインダーを分散媒中に分散させた後、所定の形
状に湿式形成することを特徴とする断熱材の製造方法。