JP4065668B2 - Insulating material and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石綿を含有せず切削加工が可能な高強度な断熱材及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
使用前に切削加工を必要とし、使用状態においては高い強度を要求されるような断熱材、例えば熱プレス、ゴム加硫機や射出成形機の断熱材、誘導炉のケーシングなどに利用される断熱材としては、従来より、石綿をポルトランドセメントで結合した断熱材（JISC2210）、タルク粉末とパルプをポルトランドセメントで結合した断熱材（特開昭６１−１０９２０５号公報）、ケイ酸カルシウム水和物中にアラミド繊維やワラストナイトを短繊維状に分散した断熱材（特開平５−５８７０２号公報）などが知られており、これらは切削加工性に優れるという利点がある。
【０００３】
しかし、これらの断熱材は人体に有毒な石綿を含んでいるため好ましくないという問題があった。また、補強繊維がパルプだけであることから加熱による機械的強度の低下や寸法変化が大きく、断熱材として靱性が不足しているため、切削加工性は良好であるものの高荷重又は衝撃的荷重の付加により亀裂や欠けなどが発生し易い。
【０００４】
これに対し、本願出願人は、先に、特願２０００−４５８５６号において、無機質繊維シートに、耐熱性粉末、第一燐酸アルミニウム及び第一燐酸アルミニウムの硬化剤を含むペーストを含浸したペースト含浸シートを、乾燥、積層、加熱加圧成形及びアフターキュアして、無機質繊維シート１０〜５０重量％と硬化組成物５０〜９０重量％とからなる断熱材を得る断熱材の製造方法を提案しており、該方法によれば得られる断熱材は、石綿を含まず、且つ、切削加工性、機械的強度、靱性等に優れるものとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、断熱材が使用される熱プレス、ゴム加硫機や射出成形機や、誘導炉のケーシング等の種類によっては、より高い曲げ強度や熱間繰り返し圧縮に対する耐性を有する断熱材が望まれていた。
【０００６】
従って、本発明の目的は、石綿を含まないため人体への悪影響が少ないと共に、良好な加工性を有しつつ耐熱性、機械的強度、靱性、熱間繰り返し圧縮に対する耐性等において優れる高強度な断熱材を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、前記製造方法において、ペーストにさらに有機結合材を配合すれば、得られる断熱材がより高い曲げ強度や熱間繰り返し圧縮に対する耐性を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、無機質繊維シートに、耐熱性粉末４０〜８０重量％、第一燐酸アルミニウム５〜４０重量％、第一燐酸アルミニウムの硬化剤５〜２０重量％及び熱硬化性樹脂５〜２５重量％からなるペースト固形分を含むペーストを含浸してペースト含浸シートを形成し、積層し、加熱加圧成形して得られる断熱材であって、前記無機質繊維シート１０〜５０重量％と前記ペーストの硬化物である硬化組成物５０〜９０重量％とからなることを特徴とする断熱材を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、無機質繊維シートに、耐熱性粉末４０〜８０重量％、第一燐酸アルミニウム５〜４０重量％、第一燐酸アルミニウムの硬化剤５〜２０重量％及び熱硬化性樹脂５〜２５重量％からなるペースト固形分を含むペーストを含浸してペースト含浸シートを形成し、該ペースト含浸シートを乾燥して含水率５〜２０重量％のシート状物を形成し、該シート状物を積層し、加熱加圧成形して成形体を形成し、該成形体をアフターキュアして得られる断熱材であって、前記無機質繊維シート１０〜５０重量％と前記ペーストの硬化物である硬化組成物５０〜９０重量％とからなることを特徴とする断熱材を提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、無機質繊維シートに、耐熱性粉末４０〜８０重量％、第一燐酸アルミニウム５〜４０重量％、第一燐酸アルミニウムの硬化剤５〜２０重量％及び熱硬化性樹脂５〜２５重量％からなるペースト固形分を含むペーストを含浸してペースト含浸シートを形成し、該ペースト含浸シートを乾燥して含水率５〜２０重量％のシート状物を形成し、該シート状物を積層し、加熱加圧成形して成形体を形成し、該成形体をアフターキュアすることを特徴とする断熱材の製造方法を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る断熱材は、無機質繊維シートに、耐熱性粉末、第一燐酸アルミニウム、第一燐酸アルミニウムの硬化剤及び有機結合材からなる特定配合量のペースト固形分を含むペーストを含浸してペースト含浸シートを形成し、該ペースト含浸シートを積層し、加熱加圧成形して得られる断熱材であって、前記無機質繊維シート１０〜５０重量％と前記ペーストの硬化物である硬化組成物５０〜９０重量％とからなるものである。上記本発明に係る断熱材は、例えば、本発明に係る断熱材の製造方法、すなわち、無機質繊維シートに、耐熱性粉末、第一燐酸アルミニウム、第一燐酸アルミニウムの硬化剤及び有機結合材からなる特定配合量のペースト固形分を含むペーストを含浸してペースト含浸シートを形成し、該ペースト含浸シートを乾燥して含水率５〜２０重量％のシート状物を形成し、該シート状物を積層し、加熱加圧成形して成形体を形成し、該成形体をアフターキュアする方法により得られる。以下、本発明に係る断熱材の製造方法に沿って説明する。
【００１２】
本発明で用いられる無機質繊維シートは、得られる断熱材に優れた機械的強度及び靱性を付与するものである。このような無機質繊維シートとしては、例えば、無機繊維質クロスや無機繊維質マットが挙げられ、具体的には、ＥガラスやＳガラス等のガラス繊維からなるガラスクロスやガラスマット；シリカ、アルミナ、ムライト等のセラミックファイバーからなるセラミッククロス；炭化珪素やカーボンファイバーからなるクロスやマット状物等が挙げられる。
【００１３】
無機質繊維シートの材質は、断熱材の使用状況により適宜選択される。例えば、断熱材を５００℃以下の比較的低温で使用する場合にはガラスクロスやガラスマットが比較的安価であるため好ましく、また、１０００℃を越えるような高温で使用する場合はセラミックファイバーからなるセラミッククロスが耐熱性が高いため好ましい。また、断熱材を不活性ガス中等の特殊な雰囲気で使用する場合には、例えば、炭化珪素やカーボン等からなるクロスやマット状物が、特殊雰囲気下での劣化が小さいため好ましい。無機質繊維シートの目付量は、通常５０〜５００g/m2、好ましくは１５０〜３５０g/m2である。目付量がこの範囲内にあると、前記無機ペーストが内部まで均一に含浸され、また、適度な含浸量が得られ易いため好ましい。無機質繊維シートは、上記のものを１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００１４】
本発明に係る断熱材の製造方法では、まず、上記無機質繊維シートに、耐熱性粉末、第一燐酸アルミニウム、第一燐酸アルミニウムの硬化剤及び有機結合材からなるペースト固形分を含むペーストを含浸してペースト含浸シートを形成する。
【００１５】
ペースト固形分を構成する耐熱性粉末は、ペーストが乾燥、加熱加圧成形、アフターキュアを経て生成した硬化組成物においてその骨格をなし、断熱材に良好な耐熱性や切削加工性を付与するものである。このような耐熱性粉末としては、例えば、アルミナ、ムライト、コーディエライト、ジルコン、シリカ等が挙げられ、これらは耐熱性に優れ、安価であるため好ましい。また、耐熱性粉末は平均粒子径が通常１０μm 以下、好ましくは２〜６μm である。該平均粒子径がこの範囲内にあると、断熱材を構成する硬化組成物中の耐熱性粉末が十分に細かいため、切削加工の際に切削面から耐熱性物質の粗い粒子が脱落して切削面が荒れることを抑制でき、断熱材の切削加工性を向上することができるため好ましい。耐熱性粉末は上記のものを１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００１６】
ペースト固形分を構成する第一燐酸アルミニウムは、ペーストと無機質繊維シートとを一体化する結合材として作用するものである。第一燐酸アルミニウムとしては、例えば、第一燐酸アルミニウムの濃度が通常２０〜６０重量％、好ましくは３０〜５０重量％の水溶液が挙げられる。第一燐酸アルミニウムがこのような水溶液であると、ペースト固形分を構成する他の成分との混合が容易になると共に、ペーストを無機質繊維シートに含浸するのに適当な粘度にし易いため好ましい。
【００１７】
ペースト固形分を構成する第一燐酸アルミニウムの硬化剤としては、水酸化アルミニウム及びワラストナイトが挙げられ、これらを所定の割合で併用する。これら水酸化アルミニウム及びワラストナイトは、人体に対して有害でなく、第一燐酸アルミニウムとの反応が速すぎないため好ましい。なお、水酸化アルミニウムはＡｌ：Ｐのモル比が１：１となるように第一燐酸アルミニウムと反応してＡｌＰＯ4 を生成し硬化組成物に耐水性を付与するが、この反応は反応温度が加熱加圧成形温度より高温で生じるため、事実上は１００％反応させることが困難である。このため、硬化剤が水酸化アルミニウムのみであるとペーストが十分に硬化せず断熱材の耐水性が不十分になるおそれがある。そこで、本発明では第一燐酸アルミニウムの硬化剤として水酸化アルミニウムとワラストナイトを併用することによりペーストの硬化を十分に行い、断熱材に十分な耐水性を付与している。
【００１８】
水酸化アルミニウムは、第一燐酸アルミニウムと反応してＡｌＰＯ4 を生成することにより、硬化組成物に耐水性を付与するものである。このような水酸化アルミニウムとしては、例えば、平均粒子径が通常０．１〜１０μm 、好ましくは０．５〜５μm の粉末状のものが用いられる。該平均粒子径がこの範囲内にあると、硬化反応がペースト内で均一に生じるとともに、第一燐酸アルミニウムとの反応が加熱加圧中の短い時間でも十分に起こるため好ましい。
【００１９】
水酸化アルミニウムの配合量は、ペースト固形分中のＡｌ原子及びＰ原子のモル比が１．２：１〜１：１．４、好ましくは１．１：１〜１：１．２、さらに好ましくは略１：１になる量にする。上記モル比よりもＡｌが少なくなるように水酸化アルミニウムを配合すると、断熱材の耐水性が低下するため好ましくない。また、上記モル比よりもＡｌが多くなるように水酸化アルミニウムを配合すると、本発明で得られる製品中に水酸化アルミニウムが残留し、水酸化アルミニウムが断熱材の製造の加熱の際又は使用の際に脱水し相変化して断熱材内部に歪みが発生するため、寸法変化が大きくなったり、クラックや割れを生じるおそれがあるため好ましくない。
【００２０】
ワラストナイトは、第一燐酸アルミニウムと反応して燐酸カルシウム等を生成することにより、本発明により得られる製品に耐水性を付与するものである。このようなワラストナイトとしては、例えば、繊維長が１００μm 以下、好ましくは５０μm 以下の繊維状のものが用いられる。該繊維長がこの範囲内にあると、ペースト調製の際の混合性及びペースト中での分散性が良好であるため好ましい。水酸化アルミニウムと併用されるワラストナイトは、１種で又は上記の種々の繊維長のものを２種以上組み合わせて用いることができる。
【００２１】
ペースト中の水酸化アルミニウムとワラストナイトとの併用の割合としては、水酸化アルミニウムに対するワラストナイトの配合量が、通常１０重量％以下、好ましくは２重量％以下、さらに好ましくは０．５重量％以下である。該配合量が１０重量％を越えると、ワラストナイトが水酸化アルミニウムよりも早く第一燐酸アルミニウムと反応して燐酸カルシウム等を生成し、ペーストの粘度が高くなって無機質繊維シートへの含浸性が低下するおそれがあるため好ましくない。
【００２２】
なお、第一燐酸アルミニウムの硬化剤としては、上記水酸化アルミニウム及びワラストナイト以外に、石綿、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等も知られているが、石綿は人体に対して有害であり、酸化カルシウム、酸化マグネシウム及び酸化亜鉛は燐酸アルミニウムとの反応が速すぎるためそれぞれ好ましくない。
【００２３】
ペースト固形分を構成する有機結合材は、硬化組成物中において結合材として作用し、硬化組成物に熱間繰り返し圧縮に対する耐性及び曲げ強度を向上させるものである。このような有機結合材としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられ、このうち、フェノール樹脂は、ペースト中のリン分が硬化触媒として作用し相乗効果が得られるため好ましい。有機結合材の形態としては特に限定されないが、例えば、固体状、特に粉末状等の微細な粒状物であるとペースト固形分の他の成分と混合し易いため好ましい。
【００２４】
ペースト固形分中、耐熱性粉末の配合量は４０〜８０重量％、好ましくは５０〜７０重量％である。該配合量が４０重量％未満であると切削加工性が低下し易いため好ましくなく、８０重量％を越えるとペースト固形分中の第一燐酸アルミニウムの分量が少なくなり断熱材の機械的強度が低下し易いため好ましくない。ペースト固形分中、第一燐酸アルミニウムの配合量は５〜４０重量％、好ましくは１０〜３０重量％、さらに好ましくは１５〜２５重量％である。該配合量が１０重量％未満であると第一燐酸アルミニウムのバインダーとしての効果が得られないため好ましくなく、４０重量％を越えるとバインドする対象である耐熱性粉末のペースト固形分中における含有量が少なくなり、相対的に第一燐酸アルミニウムが過剰になり経済的でないと共に、過剰な第一燐酸アルミニウムが断熱材の切削加工性を低下させ易いため好ましくない。
【００２５】
ペースト固形分中、第一燐酸アルミニウムの硬化剤の配合量は５〜２０重量％、好ましくは１０〜１５重量％である。該配合量が５重量％未満であると本発明により得られる製品の耐水性が低いため好ましくなく、２０重量％を越えると過剰な硬化剤が製品中に残り使用の際に悪影響を与えたり、ペーストの粘度を上げて無機質繊維シートへの含浸性を低下させる等のため好ましくない。ペースト固形分中、有機結合材の配合量は５〜２５重量％、好ましくは１０〜１５重量％である。該配合量が５重量％未満であると本発明により得られる製品の熱間繰り返し圧縮に対する耐性及び曲げ強度の向上に寄与しないため好ましくなく、２０重量％を越えるとペーストの粘度が高くなり過ぎてペーストが無機質繊維シートに含浸し難くなるため好ましくない。
【００２６】
ペーストは、上記所定配合量のペースト固形分に適宜水分を加え、成分が均一に、且つ、含水率が適当になるように混合・分散して得られる。混合・分散する方法としては特に限定されないが、例えば、プラネタリーミキサーを用い、該ミキサー内に第一燐酸アルミニウム溶液等の液状成分を装入した後、第一燐酸アルミニウム以外のペースト固形分を装入し、十分に攪拌、混合すればよい。
【００２７】
ペーストの含水率は、通常２１〜５０重量％、好ましくは２５〜４０重量％である。該含水率がこの範囲内にあるとペースト固形分を構成する各原材料の混合に際して好適な粘度となるため好ましい。ここで、含水率とは、ペースト中における水分の合計量の重量比率をいい、残部はペースト固形分となる。ペーストへの水の供給方法としては、特に限定されず、例えば、耐熱性粉末、第一燐酸アルミニウム、第一燐酸アルミニウムの硬化剤及び有機結合材の混合物であるペースト固形分に水を別途添加し混合する方法でもよく、また、第一燐酸アルミニウムを予め水溶液としておきこれを固形材料である耐熱性粉末、第一燐酸アルミニウムの硬化剤や有機結合材と共に配合する方法でもよい。
【００２８】
ペーストは、無機質繊維シートに含浸してペースト含浸シートを形成するものであり、ペースト含浸シートの乾燥により形成されるシート状物において半乾燥の状態になり積層されたシート状物の加熱加圧成形の際にシート状物同士を接着すると共に、成形体のアフターキュアにより脱水して強固な硬化組成物を形成し断熱材に耐熱性や切削加工性を付与する作用を有する。ここで、切削加工性とは、断熱材の切削加工の際に切削面の仕上がりの平滑さを示す指標であり、切削加工性が低いほど切削面が荒れることを示す。
【００２９】
次に、ペーストを無機質繊維シートに含浸させる。この方法としては、特に限定されないが、例えば、無機質繊維シートをペーストに浸漬し引き上げる方法、ペーストをロール間より無機質繊維シートに供給するロールコート法、ペーストを一定間隔のブレードから無機質繊維シートに塗布するドクターブレード法等が挙げられる。
【００３０】
ペーストの無機質繊維シートに対する含浸量は、無機質繊維シート１００重量部に対し、通常、ペーストが３００〜５００重量部、好ましくは３５０〜４５０重量部である。ここで含浸とは、少なくとも無機質繊維シートが実質的にペーストで充填される状態になっていればよい意味である。例えば、無機質繊維シートが実質的にペーストで充填される限りペーストが無機質繊維シートの表面上にまで付着していても本発明でいう含浸に該当する。ペーストの含浸量が上記範囲内にあると、塗布の均一性やペースト含浸シートの搬送の具合がよく、アフターキュア後の断熱材の厚さが適当になる等のため好ましい。また、ペースト含浸シートは、無機質繊維シートが表面に露出しないようにペーストが表面を覆うように塗布含浸されたものであると、シート状物を加熱加圧成形する際にペーストの乾燥した層同士が密着して十分に接着されるため好ましい。このようにペーストを無機質繊維シートに含浸させるとペースト含浸シートが得られる。
【００３１】
次に、ペースト含浸シートを積層するが、必要により積層前に乾燥してシート状物を形成すると、後の加熱加圧工程の際の密着性を保ちつつ、且つ一部成分の浸み出しがないため好ましい。乾燥の際の、乾燥温度としては通常６０〜１５０℃、好ましくは８０〜１３０℃が乾燥が均一に行われるため好ましい。シート状物はペースト含浸シートが乾燥され水分がある程度除去されることにより形成されるものであり、含水率が通常５〜２０重量％、好ましくは８〜１２重量％である。該含水率が２０重量％を越えると、ペースト中の第一燐酸アルミニウムが浸み出してペーストの組成が変化するため好ましくない。また、該含水率が５重量％未満であると、シート状物を加熱加圧しても無機質繊維シート内の繊維の空隙に乾燥したペーストが十分に充填され難くなったり、シート状物間の密着強度が低下するおそれがあるため好ましくない。
【００３２】
次に、ペースト含浸シート又は必要により乾燥して得られたシート状物を適宜枚数積層し、加熱加圧成形して断熱材を得る。積層数としては特に限定されないが、通常１０〜５０層、好ましくは２０〜４０層である。該積層数が１０層未満であると機械的強度が不足して板材とすることが困難であり、５０層を越えると内部の欠陥密度が多くなるおそれがある。積層後の加熱加圧成形の条件は、加熱温度が１５０〜２００℃、好ましくは１６０〜１８０℃である。該加熱温度が上記範囲内にあると、第一燐酸アルミニウムと第一燐酸アルミニウムの硬化剤との反応が十分に行われると共に、シート状物から水分がスムーズに除去されるため好ましい。一方、該加熱温度が１５０℃未満であると、第一燐酸アルミニウムと第一燐酸アルミニウムの硬化剤との反応が十分に行われず、断熱材の機械的強度や耐水性が低くなるおそれがあるため好ましくない。また、該加熱温度が２００℃を越えると、シート状物中の含有水分が蒸発する際にシート状物積層体中の内部圧力が高くなり、断熱材の組織が不均一になったりボイド等の欠陥が生じるおそれがあるため好ましくない。
【００３３】
加熱加圧成形の条件のうちプレス圧は、通常２０〜５０kgf/cm2 、好ましくは２５〜３５kgf/cm2 である。該プレス圧が２０kgf/cm2 未満であると、加圧不足により成形体のしまりにバラツキが生じたり、シート状物の積層界面が十分に接着しないおそれがあるため好ましくない。また、該プレス圧が５０kgf/cm2 を越えると、シート状物から乾燥したペーストが流出して無機質繊維シートが露出したり、無機質繊維シートの繊維が変形や破損して該シートの補強効果が損なわれるおそれがあるため好ましくない。
【００３４】
また、加熱加圧成形後、得られた成形体を必要により例えばオーブン等の内でアフターキュアすると、成形体をさらに硬化させると共に、実質的に余剰水分がゼロの断熱材が得られるため好ましい。この際、ペーストは硬化して硬化組成物になる。すなわち、得られた断熱材は、無機質繊維シートに硬化組成物が含浸した状態になっている。
【００３５】
アフターキュア温度は、通常１８０〜２３０℃、好ましくは２００〜２２０℃である。該アフターキュア温度が１８０℃未満であると、成形体の硬化の進行が遅くなり、また、硬化が進行しても得られた断熱材に十分な耐水性を付与できないおそれがあるため好ましくない。また、該アフターキュア温度が２２０℃を越えると、成形体から水分が急激に蒸発して、得られる断熱材に割れや膨れなどが生じるおそれがあるため好ましくない。アフターキュア終了後は、適宜冷却してもよい。
【００３６】
上記方法で得られた断熱材は、無機質繊維シート１０〜５０重量％と前記ペーストのアフターキュア後の反応生成物である硬化組成物５０〜９０重量％とからなり、好ましくは無機質繊維シート２０〜３５重量％と前記ペーストのアフターキュア後の反応生成物である硬化組成物６５〜８０重量％とからなり、硬化組成物が無機質繊維シートに含浸しているものである。また、断熱材の密度は、通常１．８〜３．０g/cm3 、好ましくは２．０〜２．５g/cm3 である。
【００３７】
本発明に係る断熱材は、良好な加工性を有しつつ耐熱性、曲げ強度等の機械的強度、靱性、熱間繰り返し圧縮に対する耐性等において優れるものである。具体的には、本発明に係る断熱材の機械的強度としては、曲げ強度が通常５０MPa 以上、好ましくは６５〜１００MPa 、さらに好ましくは７０〜１００MPa であり、曲げタフネスが通常０．３J/cm2 以上である。また、該断熱材の熱間繰り返し圧縮に対する耐性としては、３０×３０×１０mmの試料を２００℃１５０MPa で測定した場合の熱間繰り返し圧縮試験における破壊までのサイクル数が、通常５０サイクル以上、好ましくは１００サイクル以上、さらに好ましくは２００サイクル以上である。また、該断熱材の靱性としては、シャルピー衝撃値が通常０．８J/cm2 以上である。また、本発明に係る断熱材は断熱材から燐酸成分が拡散し難い。このため、燐酸が汚染源となるような電子部品等の被加熱材料を燐成分により汚染し難く、電子部品等の加熱にも好ましく用いることができる。断熱材からの燐酸成分の拡散の度合いは、例えば、断熱材を所定の条件で水に浸漬した後の水のｐＨを測定する溶出試験により測定することができ、水のｐＨの変化が少なく７に近いものほど燐酸の拡散が少ないため好ましいことを示す。また、本発明に係る断熱材には、本発明の効果を害しない範囲内で、顔料等を配合してもよい。
【００３８】
本発明に係る断熱材は、熱プレス、ゴム加硫機や射出成形機の断熱材、誘導炉のケーシング等に使用することができる。また、本発明に係る断熱材は燐酸が拡散し難いため、特に燐酸が汚染源となるような電子部品等を被加熱材料とする誘導炉のケーシング等にも好適に使用することができる。
【００３９】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４０】
実施例１
平均粒子径４μm のアルミナ粉末５７重量部、第一燐酸アルミニウム水溶液を第一燐酸アルミニウム換算で２０重量部、平均粒子径０．５μm の水酸化アルミニウム１１重量部、繊維長５０μm のワラストナイト０．５重量部、顔料０．５重量部及びフェノール樹脂１１重量部をプラネタリーミキサーで十分混練して含水率３０％のペーストを調製し、ロールコーター装置で該ペースト４００重量部を目付量３００g/m2のガラスマット１００重量部に塗布し含浸させた。
得られたペースト含浸シートを熱風通風式乾燥機により８５℃で１時間乾燥して含水率１０％のシート状物を得、該シート状物を２５枚重ねて熱プレス装置を用いて１８０℃、プレス圧３０kgf/cm2 で加熱加圧成形した。次に、得られた成形体を熱風通風式乾燥機で２００℃で１時間保持することによりアフターキュアして水分を除去して硬化させ断熱材を得た。断熱材の製造条件について表１に示す。
得られた断熱材について、組成、密度、曲げ強度、曲げタフネス、シャルピー衝撃値及び熱間繰り返し圧縮の各項目を評価した。結果を表２に示す。
曲げ強度、曲げタフネス、シャルピー衝撃値及び熱間繰り返し圧縮試験は以下のように評価した。
・曲げ強度：ＪＩＳ Ｃ２２１０「電気絶縁用石綿セメント板」に準拠して求めた。
・曲げタフネス：曲げ強度測定と同様な方法で試験を行い、試験片が２mm撓んだ時点までの荷重（横軸）−たわみ（縦軸）曲線と、該時点における該曲線上の点から横軸に対して横軸に垂直に下ろした直線と、横軸とで囲まれる部分の面積を計算して求めた。
・シャルピー衝撃値：断熱材を断面１cm角、長さ１１cmの棒状に加工して試料を作製し、衝撃試験器を用いて棒状試料の横方向からハンマーで衝撃を加えて、試料が折れる時の値を測定した。
シャルピー衝撃値は衝撃に対する耐性を示す指標であり、大きいほど断熱材が靱性及び高耐衝撃性に優れることを示す。
・熱間繰り返し圧縮強度：熱間繰り返し圧縮強度の測定は、３０×３０×１０mmの試料を用い、この試料の上端面及び下端面に試料の縮み方向に荷重を掛けつつ加圧面が上下に移動可能なプレス機を用いて行った。即ち、試料温度を２００℃に保ったままプレス機の上部加圧面の移動速度を１mm/secで下降させて試料に徐々に荷重を加え、加圧が１５０MPa に達した段階でその状態を２０秒間維持し、その後上部加圧面の移動速度を１mm/secで荷重を１５０MPa から徐々に減じてゆき、プレス機の上部加圧面が試料から離れた時点で１サイクルの終了とした。そして、このサイクルを試料が破壊するまで繰り返し行い、そのサイクル数を求めた。
【００４１】
【表１】
【表２】
比較例１
実施例１において、断熱材の製造条件を表１のように変えた以外は同様にして断熱材を作製した。得られた断熱材の組成及び物性について表２に示す。
【００４４】
表１及び表２より、ペースト固形分として有機結合材であるフェノール樹脂を配合したものは、得られる断熱材の曲げ強度及び熱間繰り返し圧縮強度が大幅に向上することが分かる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係る断熱材によれば、石綿を含まず、良好な加工性を有しつつ耐熱性、曲げ強度等の機械的強度、靱性、熱間繰り返し圧縮に対する耐性等に優れると共に、断熱材から燐酸成分が拡散し難いため被加熱材料を燐成分により汚染し難い高強度なものが得られる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-strength heat insulating material that can be cut without containing asbestos and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
Heat insulation that requires cutting before use and requires high strength in use, such as heat presses, insulation for rubber vulcanizers and injection molding machines, insulation for casings of induction furnaces, etc. As a material, conventionally, a heat insulating material in which asbestos is bonded with Portland cement (JISC2210), a heat insulating material in which talc powder and pulp are bonded with Portland cement (Japanese Patent Laid-Open No. 61-109205), calcium silicate hydrate In addition, a heat insulating material (Japanese Patent Laid-Open No. 5-58702) in which aramid fiber or wollastonite is dispersed in a short fiber shape is known, and these have an advantage of excellent cutting workability.
[0003]
However, these heat insulating materials have a problem that they are not preferable because they contain toxic asbestos in the human body. In addition, since the reinforcing fiber is only pulp, the mechanical strength is greatly reduced and the dimensional change is large due to heating, and the toughness is insufficient as a heat insulating material. Cracks and chips are likely to occur due to the addition.
[0004]
On the other hand, the applicant of the present application previously described in Japanese Patent Application No. 2000-45856, a paste-impregnated sheet obtained by impregnating an inorganic fiber sheet with a paste containing a heat-resistant powder, primary aluminum phosphate and a hardener of primary aluminum phosphate. We propose a method of manufacturing a heat insulating material that is dried, laminated, heat-pressed and aftercured to obtain a heat insulating material consisting of 10 to 50% by weight of an inorganic fiber sheet and 50 to 90% by weight of a cured composition. The heat insulating material obtained according to the method does not contain asbestos and is excellent in cutting workability, mechanical strength, toughness and the like.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, depending on the type of heat press, rubber vulcanizer, injection molding machine, induction furnace casing, etc. in which the heat insulating material is used, a heat insulating material having higher bending strength and resistance to repeated hot compression is desired. It was.
[0006]
Accordingly, the object of the present invention is to prevent the human body from having an adverse effect on the human body because it does not contain asbestos, and has excellent workability while being excellent in heat resistance, mechanical strength, toughness, resistance to repeated hot compression, etc. It is to provide insulation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In such a situation, the present inventor has intensively studied, and as a result, in the manufacturing method, if an organic binder is further added to the paste, the obtained heat insulating material can improve higher bending strength and resistance to repeated hot compression. As a result, the present invention has been completed.
[0008]
That is, the present invention provides an inorganic fiber sheet having a heat resistant powder of 40 to 80% by weight, a primary aluminum phosphate of 5 to 40% by weight, a primary aluminum phosphate curing agent of 5 to 20% by weight, and Thermosetting resin A heat-insulating material obtained by impregnating a paste containing 5 to 25% by weight of a paste containing a solid content to form a paste-impregnated sheet, laminating, and heating and pressing, wherein the inorganic fiber sheet is 10 to 50% by weight And 50 to 90% by weight of a cured composition which is a cured product of the paste.
[0009]
Further, the present invention provides an inorganic fiber sheet having a heat-resistant powder of 40 to 80% by weight, a primary aluminum phosphate of 5 to 40% by weight, a primary aluminum phosphate curing agent of 5 to 20% by weight, and Thermosetting resin A paste-impregnated sheet is formed by impregnating a paste containing 5 to 25% by weight of paste solids, and the paste-impregnated sheet is dried to form a sheet-like material having a water content of 5 to 20% by weight. It is a heat insulating material obtained by laminating products, forming a molded body by heating and pressing, and aftercuring the molded body, and is a cured product of the inorganic fiber sheet 10 to 50% by weight and the paste A heat insulating material comprising 50 to 90% by weight of the cured composition is provided.
[0010]
Further, the present invention provides an inorganic fiber sheet having a heat-resistant powder of 40 to 80% by weight, a primary aluminum phosphate of 5 to 40% by weight, a primary aluminum phosphate curing agent of 5 to 20% by weight, and Thermosetting resin A paste-impregnated sheet is formed by impregnating a paste containing 5 to 25% by weight of paste solids, and the paste-impregnated sheet is dried to form a sheet-like material having a water content of 5 to 20% by weight. The present invention provides a method for producing a heat insulating material, characterized in that a product is laminated, heated and pressed to form a molded product, and the molded product is after-cured.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The heat insulating material according to the present invention is a paste obtained by impregnating an inorganic fiber sheet with a paste containing a solid content of a specific amount of heat-resistant powder, primary aluminum phosphate, a hardener of primary aluminum phosphate and an organic binder. A heat insulating material obtained by forming an impregnated sheet, laminating the paste impregnated sheet, and heating and pressing, and a cured composition 50 to 50% by weight of the inorganic fiber sheet and a cured product of the paste 90% by weight. The heat insulating material according to the present invention includes, for example, a method for manufacturing the heat insulating material according to the present invention, that is, an inorganic fiber sheet, a heat-resistant powder, primary aluminum phosphate, a primary aluminum phosphate curing agent, and an organic binder. A paste containing a solid content of a specific blending amount is impregnated to form a paste-impregnated sheet, the paste-impregnated sheet is dried to form a sheet-like material having a moisture content of 5 to 20% by weight, and the sheet-like material is laminated Then, it is obtained by a method of forming by heating and pressing to form a molded body and after-curing the molded body. Hereinafter, it demonstrates along the manufacturing method of the heat insulating material which concerns on this invention.
[0012]
The inorganic fiber sheet used in the present invention imparts excellent mechanical strength and toughness to the obtained heat insulating material. Examples of such inorganic fiber sheets include inorganic fiber cloths and inorganic fiber mats. Specifically, glass cloths and glass mats made of glass fibers such as E glass and S glass; silica, alumina, Examples thereof include ceramic cloth made of ceramic fiber such as mullite; cloth made of silicon carbide or carbon fiber, and mat-like material.
[0013]
The material of the inorganic fiber sheet is appropriately selected depending on the usage of the heat insulating material. For example, when a heat insulating material is used at a relatively low temperature of 500 ° C. or less, a glass cloth or a glass mat is preferable because it is relatively inexpensive, and when used at a high temperature exceeding 1000 ° C., it is made of a ceramic fiber. Ceramic cloth is preferred because of its high heat resistance. Further, when the heat insulating material is used in a special atmosphere such as in an inert gas, for example, a cloth or a mat-like material made of silicon carbide, carbon, or the like is preferable because the deterioration under the special atmosphere is small. The basis weight of the inorganic fiber sheet is usually 50 to 500 g / m. 2 , Preferably 150 to 350 g / m 2 It is. It is preferable that the basis weight is within this range because the inorganic paste is uniformly impregnated to the inside and an appropriate amount of impregnation is easily obtained. The inorganic fiber sheet can be used alone or in combination of two or more thereof.
[0014]
In the method for producing a heat insulating material according to the present invention, first, the inorganic fiber sheet is impregnated with a paste containing paste solids composed of a heat-resistant powder, primary aluminum phosphate, a hardener of primary aluminum phosphate, and an organic binder. To form a paste-impregnated sheet.
[0015]
The heat-resistant powder that constitutes the paste solid content has a skeleton in the cured composition produced by drying, heating and pressing, and after-curing, and imparts good heat resistance and machinability to the heat insulating material. It is. Examples of such heat-resistant powder include alumina, mullite, cordierite, zircon, and silica, and these are preferable because they are excellent in heat resistance and inexpensive. The heat-resistant powder has an average particle size of usually 10 μm or less, preferably 2 to 6 μm. When the average particle diameter is within this range, the heat-resistant powder in the cured composition constituting the heat insulating material is sufficiently fine, so that the coarse particles of the heat-resistant substance fall off from the cutting surface during cutting. It is preferable because the surface can be prevented from being rough and the machinability of the heat insulating material can be improved. The heat-resistant powder can be used alone or in combination of two or more.
[0016]
The primary aluminum phosphate that constitutes the paste solid content acts as a binder for integrating the paste and the inorganic fiber sheet. Examples of the primary aluminum phosphate include aqueous solutions in which the concentration of primary aluminum phosphate is usually 20 to 60% by weight, preferably 30 to 50% by weight. It is preferable that the primary aluminum phosphate is such an aqueous solution because mixing with other components constituting the paste solid content is facilitated and the viscosity is easily set to impregnate the inorganic fiber sheet.
[0017]
Examples of the hardener for primary aluminum phosphate constituting the paste solid content include aluminum hydroxide and wollastonite, and these are used in combination at a predetermined ratio. These aluminum hydroxide and wollastonite are preferable because they are not harmful to the human body and the reaction with the primary aluminum phosphate is not too fast. The aluminum hydroxide reacts with the primary aluminum phosphate so that the molar ratio of Al: P is 1: 1, and AlPO Four In this reaction, the reaction temperature is higher than the heating and pressing temperature, so that it is practically difficult to react 100%. For this reason, when the curing agent is only aluminum hydroxide, the paste is not sufficiently cured and the water resistance of the heat insulating material may be insufficient. Therefore, in the present invention, the combination of aluminum hydroxide and wollastonite as a curing agent for primary aluminum phosphate sufficiently cures the paste, thereby imparting sufficient water resistance to the heat insulating material.
[0018]
Aluminum hydroxide reacts with primary aluminum phosphate to react with AlPO Four By forming the water, the cured composition is imparted with water resistance. As such aluminum hydroxide, for example, a powdery one having an average particle diameter of usually 0.1 to 10 μm, preferably 0.5 to 5 μm is used. When the average particle size is within this range, a curing reaction occurs uniformly in the paste, and the reaction with the primary aluminum phosphate occurs satisfactorily even in a short time during heating and pressurization.
[0019]
The compounding amount of aluminum hydroxide is such that the molar ratio of Al atom and P atom in the paste solid content is 1.2: 1 to 1: 1.4, preferably 1.1: 1 to 1: 1.2, more preferably Is approximately 1: 1. It is not preferable to mix aluminum hydroxide so that Al is less than the above molar ratio because the water resistance of the heat insulating material is lowered. In addition, when aluminum hydroxide is blended so that Al is larger than the above molar ratio, aluminum hydroxide remains in the product obtained in the present invention, and aluminum hydroxide is used during heating in the production of a heat insulating material or used. At this time, dehydration and phase change cause distortion in the heat insulating material, which is not preferable because there is a possibility that the dimensional change may increase or cracks and cracks may occur.
[0020]
Wollastonite gives water resistance to the product obtained by the present invention by reacting with primary aluminum phosphate to produce calcium phosphate and the like. As such wollastonite, for example, a fiber having a fiber length of 100 μm or less, preferably 50 μm or less is used. When the fiber length is within this range, it is preferable because the mixability during paste preparation and the dispersibility in the paste are good. Wollastonite used in combination with aluminum hydroxide can be used alone or in combination of two or more of the above-mentioned various fiber lengths.
[0021]
As a ratio of the combined use of aluminum hydroxide and wollastonite in the paste, the blending amount of wollastonite with respect to aluminum hydroxide is usually 10% by weight or less, preferably 2% by weight or less, more preferably 0.5% by weight. % Or less. When the blending amount exceeds 10% by weight, wollastonite reacts with primary aluminum phosphate faster than aluminum hydroxide to produce calcium phosphate and the like, and the viscosity of the paste becomes high, so that the impregnation property into the inorganic fiber sheet is increased. Is not preferable because there is a risk of decrease.
[0022]
In addition to the aluminum hydroxide and wollastonite, asbestos, calcium oxide, magnesium oxide, zinc oxide, and the like are also known as primary aluminum phosphate curing agents, but asbestos is harmful to the human body. Calcium oxide, magnesium oxide and zinc oxide are not preferred because the reaction with aluminum phosphate is too fast.
[0023]
The organic binder constituting the paste solid content acts as a binder in the cured composition, and improves the resistance to bending and repeated bending resistance against hot repeated compression of the cured composition. Examples of such organic binders include thermosetting resins such as phenol resins, epoxy resins, and unsaturated polyester resins. Among these, phenol resins have a synergistic effect because the phosphorus content in the paste acts as a curing catalyst. Since an effect is acquired, it is preferable. Although it does not specifically limit as a form of an organic binder, For example, since it is easy to mix with the other component of paste solid content, it is preferable that it is a solid granular material, especially a fine granular material.
[0024]
In the paste solid content, the blending amount of the heat-resistant powder is 40 to 80% by weight, preferably 50 to 70% by weight. If the blending amount is less than 40% by weight, it is not preferable because the machinability is liable to deteriorate, and if it exceeds 80% by weight, the amount of primary aluminum phosphate in the paste solid content decreases and the mechanical strength of the heat insulating material decreases. Since it is easy to do, it is not preferable. In the paste solid content, the blending amount of primary aluminum phosphate is 5 to 40% by weight, preferably 10 to 30% by weight, and more preferably 15 to 25% by weight. If the blending amount is less than 10% by weight, the effect of the primary aluminum phosphate as a binder cannot be obtained, and if it exceeds 40% by weight, the content of the heat-resistant powder to be bound in the solid content of the paste is not preferable. This is not preferable because it is relatively economical because the amount of primary aluminum phosphate becomes excessive and excessive aluminum primary phosphate tends to lower the machinability of the heat insulating material.
[0025]
In the paste solid content, the blending amount of the primary aluminum phosphate curing agent is 5 to 20% by weight, preferably 10 to 15% by weight. If the blending amount is less than 5% by weight, the product obtained by the present invention is not preferred because the water resistance is low, and if it exceeds 20% by weight, excess curing agent remains in the product and adversely affects the use. This is not preferable because the viscosity of the paste is increased to reduce the impregnation property of the inorganic fiber sheet. In the paste solid content, the amount of the organic binder is 5 to 25% by weight, preferably 10 to 15% by weight. If the blending amount is less than 5% by weight, the product obtained by the present invention is not preferable because it does not contribute to improvement in resistance to repeated hot compression and bending strength, and if it exceeds 20% by weight, the viscosity of the paste becomes too high. This is not preferable because the paste is difficult to impregnate the inorganic fiber sheet.
[0026]
The paste is obtained by appropriately adding water to the paste solid content of the predetermined blending amount, and mixing and dispersing the components so that the components are uniform and the water content is appropriate. The mixing / dispersing method is not particularly limited. For example, a planetary mixer is used, and after a liquid component such as a primary aluminum phosphate solution is charged into the mixer, a solid paste other than the primary aluminum phosphate is charged. It is only necessary to stir and mix thoroughly.
[0027]
The water content of the paste is usually 21 to 50% by weight, preferably 25 to 40% by weight. When the water content is within this range, it is preferable because the viscosity becomes suitable when the raw materials constituting the paste solid content are mixed. Here, the moisture content refers to the weight ratio of the total amount of moisture in the paste, and the remainder is the paste solid content. The method for supplying water to the paste is not particularly limited. For example, water is separately added to paste solids, which is a mixture of a heat-resistant powder, primary aluminum phosphate, a hardener of primary aluminum phosphate, and an organic binder. Alternatively, a method may be used in which the primary aluminum phosphate is preliminarily made into an aqueous solution, and this is mixed with a heat-resistant powder as a solid material, a curing agent for the primary aluminum phosphate, and an organic binder.
[0028]
The paste is impregnated into an inorganic fiber sheet to form a paste-impregnated sheet. The sheet-like product formed by drying the paste-impregnated sheet is in a semi-dry state and is heated and pressed to form a laminated sheet-like product. In this case, the sheet-like materials are bonded to each other and are dehydrated by after-curing of the molded body to form a strong cured composition, thereby providing heat insulation with heat resistance and cutting workability. Here, the machinability is an index indicating the smoothness of the finish of the cut surface when the heat insulating material is cut. The lower the machinability is, the rougher the cut surface is.
[0029]
Next, the paste is impregnated into the inorganic fiber sheet. Although this method is not particularly limited, for example, a method in which the inorganic fiber sheet is dipped in the paste and pulled up, a roll coating method in which the paste is supplied to the inorganic fiber sheet from between the rolls, and the paste is applied to the inorganic fiber sheet from a blade at a constant interval And the doctor blade method.
[0030]
The amount of the paste impregnated in the inorganic fiber sheet is usually 300 to 500 parts by weight, preferably 350 to 450 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the inorganic fiber sheet. Here, impregnation means that it is sufficient that at least the inorganic fiber sheet is substantially filled with the paste. For example, as long as the inorganic fiber sheet is substantially filled with the paste, even if the paste adheres to the surface of the inorganic fiber sheet, it corresponds to the impregnation referred to in the present invention. It is preferable that the amount of paste impregnation is in the above range because the uniformity of coating and the condition of conveying the paste-impregnated sheet are good, and the thickness of the heat insulating material after after-curing is appropriate. Further, the paste-impregnated sheet is coated and impregnated so that the paste covers the surface so that the inorganic fiber sheet is not exposed on the surface. Are preferable because they adhere closely to each other. When the paste is impregnated into the inorganic fiber sheet in this way, a paste-impregnated sheet is obtained.
[0031]
Next, the paste-impregnated sheet is laminated, and if necessary, it is dried prior to lamination to form a sheet-like material, while maintaining the adhesion during the subsequent heating and pressing step and leaching of some components. It is preferable because it is not present. The drying temperature during drying is usually 60 to 150 ° C., preferably 80 to 130 ° C., because drying is performed uniformly. The sheet-like material is formed by drying the paste-impregnated sheet and removing water to some extent, and the moisture content is usually 5 to 20% by weight, preferably 8 to 12% by weight. When the water content exceeds 20% by weight, the primary aluminum phosphate in the paste oozes out and the composition of the paste changes, which is not preferable. In addition, when the moisture content is less than 5% by weight, even when the sheet-like material is heated and pressurized, it becomes difficult to sufficiently fill the voids of the fibers in the inorganic fiber sheet with the dried paste, or the sheet-like material is closely adhered. Since there exists a possibility that intensity | strength may fall, it is not preferable.
[0032]
Next, a paste impregnated sheet or a sheet-like material obtained by drying as necessary is laminated as appropriate and heat-pressed to obtain a heat insulating material. Although it does not specifically limit as the number of lamination | stacking, Usually, 10-50 layers, Preferably it is 20-40 layers. If the number of laminated layers is less than 10 layers, the mechanical strength is insufficient and it is difficult to obtain a plate material, and if it exceeds 50 layers, the internal defect density may increase. The heating and pressure forming conditions after lamination are such that the heating temperature is 150 to 200 ° C, preferably 160 to 180 ° C. When the heating temperature is within the above range, the reaction between the primary aluminum phosphate and the primary aluminum phosphate curing agent is sufficiently performed, and moisture is smoothly removed from the sheet-like material. On the other hand, when the heating temperature is less than 150 ° C., the reaction between the primary aluminum phosphate and the curing agent of the primary aluminum phosphate is not sufficiently performed, and the mechanical strength and water resistance of the heat insulating material may be lowered. It is not preferable. Further, when the heating temperature exceeds 200 ° C., the internal pressure in the sheet laminate becomes high when the water content in the sheet evaporates, and the structure of the heat insulating material becomes uneven or voids, etc. It is not preferable because there is a possibility of causing a defect.
[0033]
Of the conditions for heat and pressure molding, the press pressure is usually 20-50 kgf / cm. 2 , Preferably 25-35kgf / cm 2 It is. The press pressure is 20kgf / cm 2 If it is less than the range, it is not preferable because there is a possibility that the compaction of the molded product varies due to insufficient pressurization or the laminated interface of the sheet-like material is not sufficiently adhered. The press pressure is 50 kgf / cm. 2 Exceeding this is not preferable because the dried paste flows out of the sheet-like material and the inorganic fiber sheet is exposed, or the fibers of the inorganic fiber sheet may be deformed or damaged to impair the reinforcing effect of the sheet.
[0034]
Further, after the heat and pressure molding, if the obtained molded body is after-cured in, for example, an oven or the like as necessary, the molded body is further cured and a heat insulating material with substantially no excess water can be obtained. At this time, the paste is cured into a cured composition. That is, the obtained heat insulating material is in a state in which the inorganic fiber sheet is impregnated with the curable composition.
[0035]
The after-curing temperature is usually 180 to 230 ° C, preferably 200 to 220 ° C. When the after-curing temperature is less than 180 ° C., the progress of curing of the molded product is slow, and even if curing proceeds, there is a possibility that sufficient water resistance cannot be imparted to the obtained heat insulating material. On the other hand, when the after-curing temperature exceeds 220 ° C., moisture is rapidly evaporated from the molded body, which may cause cracking or swelling of the obtained heat insulating material. You may cool suitably after completion | finish of after cure.
[0036]
The heat insulating material obtained by the above method is composed of 10 to 50% by weight of the inorganic fiber sheet and 50 to 90% by weight of the cured composition which is a reaction product after the aftercuring of the paste, and preferably 20 to 90% of the inorganic fiber sheet. It consists of 35% by weight and a cured composition of 65 to 80% by weight which is a reaction product after the after-curing of the paste, and the cured composition impregnates the inorganic fiber sheet. The density of the heat insulating material is usually 1.8 to 3.0 g / cm. Three , Preferably 2.0-2.5 g / cm Three It is.
[0037]
The heat insulating material according to the present invention is excellent in heat resistance, mechanical strength such as bending strength, toughness, resistance to repeated hot compression, etc. while having good workability. Specifically, as the mechanical strength of the heat insulating material according to the present invention, the bending strength is usually 50 MPa or more, preferably 65 to 100 MPa, more preferably 70 to 100 MPa, and the bending toughness is usually 0.3 J / cm. 2 That's it. In addition, as the resistance of the heat insulating material to repeated hot compression, the number of cycles until breakage in the repeated hot compression test when a 30 × 30 × 10 mm sample is measured at 200 ° C. and 150 MPa is usually 50 cycles or more, preferably Is 100 cycles or more, more preferably 200 cycles or more. As the toughness of the heat insulating material, the Charpy impact value is usually 0.8 J / cm. 2 That's it. In the heat insulating material according to the present invention, the phosphoric acid component is difficult to diffuse from the heat insulating material. For this reason, materials to be heated such as electronic components in which phosphoric acid is a contamination source are hardly contaminated with phosphorus components, and can be preferably used for heating electronic components and the like. The degree of diffusion of the phosphoric acid component from the heat insulating material can be measured, for example, by an elution test that measures the pH of the water after the heat insulating material is immersed in water under a predetermined condition. A value closer to 1 indicates that it is preferable because of less diffusion of phosphoric acid. Moreover, you may mix | blend a pigment etc. with the heat insulating material which concerns on this invention in the range which does not impair the effect of this invention.
[0038]
The heat insulating material according to the present invention can be used for heat presses, heat insulating materials for rubber vulcanizers and injection molding machines, casings for induction furnaces, and the like. In addition, since the heat insulating material according to the present invention hardly diffuses phosphoric acid, it can be suitably used particularly for an induction furnace casing or the like in which an electronic component or the like in which phosphoric acid becomes a contamination source is to be heated.
[0039]
【Example】
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[0040]
Example 1
57 parts by weight of alumina powder having an average particle diameter of 4 μm, 20 parts by weight of a first aluminum phosphate aqueous solution in terms of primary aluminum phosphate, 11 parts by weight of aluminum hydroxide having an average particle diameter of 0.5 μm, and wollastonite having a fiber length of 50 μm 5 parts by weight, 0.5 parts by weight of pigment and 11 parts by weight of phenol resin are sufficiently kneaded with a planetary mixer to prepare a paste with a water content of 30%, and 400 parts by weight of the paste with a roll coater is used in a basis weight of 300 g / m. 2 A glass mat of 100 parts by weight was applied and impregnated.
The obtained paste-impregnated sheet was dried at 85 ° C. for 1 hour with a hot air draft dryer to obtain a sheet-like material having a water content of 10%, and 25 sheets of the sheet-like material were stacked at 180 ° C. using a hot press device. Press pressure 30kgf / cm 2 And then press-molded. Next, the obtained molded body was kept at 200 ° C. for 1 hour with a hot air draft dryer to remove the moisture and harden it to obtain a heat insulating material. It shows in Table 1 about the manufacturing conditions of a heat insulating material.
About the obtained heat insulating material, each item of a composition, a density, bending strength, a bending toughness, a Charpy impact value, and hot repeated compression was evaluated. The results are shown in Table 2.
The bending strength, bending toughness, Charpy impact value, and hot repeated compression test were evaluated as follows.
Flexural strength: Determined according to JIS C2210 “Asbestos cement board for electrical insulation”.
・ Bending toughness: Tested in the same way as the bending strength measurement, and the load (horizontal axis) -deflection (vertical axis) curve up to the point when the specimen was bent by 2 mm and the point on the curve at that point The area of the part surrounded by the straight line drawn perpendicularly to the horizontal axis with respect to the axis and the horizontal axis was calculated.
・ Charpy impact value: When a sample is made by processing a heat insulating material into a rod shape with a 1 cm square cross section and a length of 11 cm, and applying a shock with a hammer from the side of the rod sample using an impact tester. The value was measured.
The Charpy impact value is an index indicating resistance to impact, and the larger the value, the better the heat insulating material is in toughness and high impact resistance.
・ Hot repetitive compressive strength: Measurement of hot repetitive compressive strength uses a 30 × 30 × 10 mm sample, and the pressure surface moves up and down while applying a load to the upper and lower end surfaces of the sample in the direction of sample shrinkage. This was done using a possible press. That is, while maintaining the sample temperature at 200 ° C., the moving speed of the upper pressure surface of the press machine is lowered at 1 mm / sec to gradually apply a load to the sample, and when the pressure reaches 150 MPa, the state is maintained for 20 seconds. Thereafter, the load was gradually reduced from 150 MPa at a moving speed of the upper pressure surface of 1 mm / sec, and one cycle was completed when the upper pressure surface of the press machine was separated from the sample. This cycle was repeated until the sample broke, and the number of cycles was determined.
[0041]
[Table 1]
[Table 2]
Comparative Example 1
In Example 1, the heat insulating material was produced similarly except having changed the manufacturing conditions of the heat insulating material as shown in Table 1. It shows in Table 2 about a composition and physical property of the obtained heat insulating material.
[0044]
From Tables 1 and 2, it can be seen that those obtained by blending a phenol resin that is an organic binder as the solid content of the paste significantly improve the bending strength and hot repeated compressive strength of the resulting heat insulating material.
[0045]
【The invention's effect】
According to the heat insulating material according to the present invention, it does not include asbestos, has excellent workability while having excellent heat resistance, mechanical strength such as bending strength, toughness, resistance to hot repeated compression, etc. Since the phosphoric acid component is difficult to diffuse, a high-strength material that is difficult to contaminate the material to be heated with the phosphorous component can be obtained.
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