(57)【要約】【課題】  不燃性や断熱性、熱安定性、軽量性及び絶縁性に優れる多機能性製品を安価に提供する。【解決手段】  シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を１２０乃至１８０℃に予備加熱し水分量が１５乃至３０重量％に蒸散させてなる加熱ゲルを、２０ｋｇ／ｃｍ２以上の注入圧力で所望の寸法形状に形成される一対組の成形割型の成形空隙内に注入し、且２４０乃至３２０℃の加熱温度で発泡倍率が１．２乃至３．６倍で見掛比重が０．３５乃至１．０で且耐圧縮強度が２０ｋｇ／ｃｍ２以上に発泡形成させた構成の多機能性製品。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を１２０乃至１８０℃で予備加熱し、その水分量を１５乃至３０重量％割合まで蒸散せしめて加熱ゲル状物となしたるうえ、その温度が２４０乃至３２０℃に保持され、且所望の寸法形状に組合せ形成される一対組の成形割型からなる成形型の成形空隙内に、２０ｋｇ／ｃｍ２以上の注入圧力を以って注入し、その発泡倍率が１．２乃至３．６倍で見掛比重が０．３５乃至１．０で、而も耐圧縮強度が２０ｋｇ／ｃｍ２以上に発泡形成されてなる多機能性製品。
【請求項２】
加熱発泡温度が２４０乃至３２０℃で発泡形成された酸化珪素態の多機能性製品を、その温度が５５０乃至８００℃の高温度で加熱処理し、メノウ層化若しくはガラス層化によるセラミックス態となしたうえ、その耐圧縮強度が少なくとも３０ｋｇ／ｃｍ２以上に形成させてなる請求項１記載の多機能性製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は不燃性や断熱性、熱安定性、軽量性並びに絶縁性等に優れ、電気用品や電気部材或いは高温装置の断熱基盤や連結部材には極めて好適な、多機能性製品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  電気用ソケットやプラグ或いは通電遮断スイッチや配電盤等の部材については、絶縁性はもとより断熱性や耐熱性に加えて実用使用に供しえる強度も要請されることから、従来より加工性と強靭性にも優れる素材としてポリエステル樹脂やポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂或いは尿素樹脂等の熱硬化性樹脂素材による成形品が使用されている。
更に高温ガスや高温空気或いは高温高圧蒸気等が使用される高温装置の断熱支持基盤や流通管及び輸送管の連結部材には、金属素材やセラミックス素材からなる成形品が用いられ、而も流通管や輸送管外表面からは膨大な熱エネルギーが放散逸失されることから、耐熱性に優れるガラス繊維やロックウールからなる断熱材を包着させたうえ、その外表面を金属素材等の包被保護材で包被させている。【０００３】  ところで電気用ソケットやプラグは通電の接続をなすものであり、且配電盤は大電力をそれぞれその端末にソケットやプラグを有し若しくは通電遮断スイッチを介して照明装置や換気扉等に分岐分電させるもので、電気用ソケットやプラグ等には使用する電気機器によって１０乃至２０アンペアにも及ぶ大電流が通電される。
しかしながら電気用ソケットやプラグ或いは通電遮断スイッチの通電接触面が通電容量に見合う通電面積で接続されている場合はともかく、使用経過とともに接触通電面が腐蝕し若しくは塵埃等の付着に伴って接触通電面積が狭少化されると、該狭少化された接触通電面積を過大電流が通電することとなり、通電抵抗の増大により高温度に加熱化されてプラグやソケット或いは通電遮断スイッチ並びに配電盤自体等が加熱分解して、有害ガスの発生とともに発火して度々火災事故が惹起されることとなる。【０００４】  更に高温装置においては、少なくとも２００℃程度から５００乃至６００℃にも及ぶ高温度が使用されるため、不燃性や耐熱性はもとより熱膨脹率が低く而も強靭な性能が要請されるため、該高温装置の断熱基盤や或いはその流通管等の接続パッキング材等には、専ら金属素材やセラミックス素材が使用され、特に断熱基盤には不燃及び断熱のうえから耐火レンガ等の併用もなさねばならない。これがため接続パッキング材や断熱基盤等は極めて多重なうえ、そのコストも極めて割高なものを使用せざるを得ない。
加えて該高温装置の流通管内には極めて高温度の高温ガスや高温空気若しくは高温高圧蒸気が流通するため、その外表面からの熱エネルギーの放散逸失は膨大なことから、その外表面にはガラス繊維やロックウール等からなる耐熱断熱材を巻回包着させたうえ、更にその外表面を金属板材からなる包被保護カバーにより包被させているものであるから、巻回包着や包被作業には多大な作業労力が強いられるばかりか、そのコストも莫大なものとなっている。【０００５】  かかる状況に際して、発明者等は既にシリコンウエファー廃材を初め、石炭焼却灰や無機廃棄物中の酸化珪素を一旦アルカリ剤で溶解して珪酸ソーダとなしたるうえ、シロキサン及びシラノール塩を錯化合物状に且その分子量換算で略４，０００以上に多分子量化させてシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液となすとともに、該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液をその内面全体に剥離層が形成され、且所要の幅と長さ及び深さで開閉自在な成形容器内に注入密閉のうえ、２００乃至４００℃の加熱を施すことにより、シロキサン結合の促進と加熱融着性の創出並びに含有水分の蒸散とにより、連続気泡構造の酸化珪素態からなりその発泡倍率が略５乃至１０倍の無機質発泡断熱板材が安価に形成しえることを究明している。【０００６】  そこで更なる研究を重ねた結果、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液は、加熱発泡成形に際して成形金型内の内部圧力を十分に高めること及び低発泡倍率により強靭な発泡成形物が形成されること、並びに発泡成形物を更に５５０乃至８００℃に高温処理することで、酸化珪素態の発泡成形物がメノウ層化やガラス層化してセラミックス態となり一段と強靭な性能を保持すること、及びシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を成形雄型と成形雌型とからなる成形金型の成形空隙内に、少なくとも２０ｋｇ／ｃｍ２以上の注入圧力を以って且予め１２０乃至１８０℃に予備加熱して水分蒸散と加熱ゲル化させたうえ注入し、而も２５０乃至３２０℃の加熱された成形金型内で１．２乃至４．０倍の発泡倍率で所要の寸法形状に能率的且安価に発泡成形しえることを解明し本発明に至った。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は不燃性を初め断熱性、熱安定性、軽量性及び絶縁性に優れる多機能性製品を安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上述の課題を解決するために本発明が採用した技術的手段は、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を、予め１２０乃至１８０℃で予備加熱しその水分量を１５乃至３０重量％割合まで蒸散させて加熱ゲル状物となしたうえ、その濃度が２４０乃至３２０℃に保持され、所望の寸法形状に組合わせ形成される一対組の成形割型からなる成形型の成形空隙内に、２０ｋｇ／ｃｍ２以上の注入圧力で注入してその発泡倍率を１．２乃至３．６倍及び見掛比重が０．３５乃至１．０で且耐圧縮強力が２０ｋｇ／ｃｍ２以上に発泡形成させてなる多機能性製品に存し、更にはこの発泡形成させた多機能性製品を５５０乃至８００℃の高温度で加熱処理し、メノウ層化若しくはガラス層化させてセラミックス態となし且その耐圧縮強力を３０ｋｇ／ｃｍ２以上に強化させてなる多機能性製品の構成に存する。
【発明の効果】
【０００９】  本発明は上述の如き構成からなるもので、使用素材がシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が用いられ、且所望の寸法形状に形成される一対組の成形割型からなり、且２４０乃至３２０℃に保持されてなる成形空隙内に、予め１２０乃至１８０℃に予備加熱されて、その水分率が１５乃至３０重量％に蒸散させた加熱ゲル状物を、２０ｋｇ／ｃｍ２以上の注入圧力で注入させるものであるから、成形割型内へは十分な流動粘度で且２０ｋｇ／ｃｍ２以上の注入圧力で注入されるため、成形空隙内全体に注入がなされるとともに、この注入される加熱ゲルは１２０乃至１８０℃に予熱されてなるから、成形割型の成形空隙両面から発泡成形に必要な２４０乃至３２０℃の加熱発泡熱エネルギーが効率よく受熱されて短時に所望の発泡倍率で発泡成形がなされる。【００１０】  そして注入される加熱ゲルは、成形空隙内容積と加熱ゲル注入容量の割合及び注入圧力によって、その発泡倍率を自在に調整できるものであるから、発泡形成する製品に要請される耐圧縮強度に合せて、その注入容量と注入圧力を決定することで容易に所望の製品形成がなされる。
加えて本発明では使用原料素材がシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液であり、水分蒸散により発泡形成されるため安全性が高く且形成される製品は酸化珪素態であるから、１，０００℃の耐火不燃性はもとより熱安定性も高く、且微細な連続気泡構造による優れた断熱性とともに絶縁性にも極めて優れたものとなる。【００１１】  加えて本発明は酸化珪素態で一旦加熱発泡形成されると可塑化せぬため、成形割型を冷却せずに製品が作成できるため、能率的生産と安価に提供がなされる。而も一旦加熱発泡形成された製品を、更に５５０乃至８００℃の高温度で加熱処理をなすことにより酸化珪素態がメノウ層化若しくはガラス層化する、所謂セラミックス化するため発泡構造が格段に強化されて、耐圧縮強度や耐磨耗性等も著しく向上する。
【発明を実施するために最良の形態】
【００１２】  その固形分が略４５重量％に水分が略５５重量％のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を、予め１２０乃至１８０℃に予備加熱させて水分蒸散により残留水分を１５乃至３０重量％程度の加熱ゲル状としたうえ、スクリュー若しくはギヤーポンプ等の加熱移送手段で、所要の寸法形状の成形空隙が形成され且その温度が２４０乃至３２０℃に保持された一対組の成形割型の成形空隙内に、２０ｋｇ／ｃｍ２以上の注入圧力を以って注入して１．２乃至３．６倍に発泡形成させる。
【実施例１】
【００１３】  以下に本発明実施例を詳細に説明すれば、本発明に使用する原料素材としてのシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１は、シリコンウエファー廃材を初め石炭灰や産業廃棄物焼却灰等に含有されてなる酸化珪素分を、一旦アルカリ剤通常は苛性ソーダで溶解させて珪酸ソーダとなしたるうえ、該珪酸ソーダ中のシロキサン及びシラノール塩を、分子量換算で略４，０００以上となるよう錯化合物状としたもので、一般的にはシロキサン及びシラノール塩からなる固形分が略４５重量％に水分が略５５重量％割合の水溶液状のものであるが、該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１は錯化合物の形成に際して、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分を略７５重量％に水分２５重量％程度まで濃縮させるものも生産可能であって、発泡形成物に微細緻密な発泡構造や大きな耐圧縮強度が求められるものには好都合なものの、水分蒸散性が悪く高温度の加熱発泡温度と時間が要請されるため、通常においてはシロキサン及びシラノール塩からなる固形分が略４５重量％に水分が略５５重量％のものが無難である。【００１４】  かくしてなるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を用いて発泡形成する場合に、形成すべき製品６の発泡形成に際しては略２４０乃至３２０℃の高温度が使用される反面、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１は略１２，０００乃至１５，０００ｃｐ程度の低粘度であり、且水分量も略５５重量％にも及ぶものであるから製品６の発泡形成に係わる一対組の成形割型５Ａ、５Ａにより形成される成形空隙５Ｂ内全体に亘って漏出させることなく均等に注入させること、及び多量に発生する水蒸気を該密閉される成形空隙５Ｂより放出させて所要の発泡倍率で且酸化珪素態の発泡形成製品を発泡形成させるには、高温度で長時間を要するばかりか多量の蒸気の放出手段も考慮せねばならない。【００１５】  そこでシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１を、予め１２０乃至１８０℃程度の温度による予備加熱手段３によりその水分量を１５乃至３０重量％程度まで加熱蒸散させて加熱ゲル２となしたうえ所要の注入圧力を以って注入させることが提案される。
この予備加熱手段３は多様な方法が挙げられるが、その具体例としては図１に示すように、その予備加熱槽３Ａの外周面３Ｂ及び撹拌翼３Ｃには収納されるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１を１２０℃乃至１８０℃程度に加熱させ撹拌できるように加熱ヒーター３Ｄが設けられている。そして収納されたシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１を、あまり高温度で長時間に亘り加熱撹拌させ滞留させると加熱発泡する結果となるため、該予備加熱手段３においては、せいぜい１４０℃程度で且０．５乃至２時間程度以内に水分を蒸散せしめることに留意すべきである。【００１６】  かくして水分を十分に蒸散させたうえは、該予備加熱槽３Ａの下方に設けた排出口３Ｅより加圧注入手段４に移送させたうえ、該加圧注入手段４において更に加熱を施して、実質的に水分量を１５乃至３０重量％にまで蒸散させるとともに、その注入圧力を２０ｋｇ／ｃｍ２に加圧させて加圧注入がなされる。
この加圧注入手段４も、その水分量を１５乃至３０重量％割合まで蒸散せしめた加熱ゲル２を、注入圧力として２０ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力で注入できるものであれば特段の制約はないが、通常においてはギヤーポンプか若しくは移送スクリューが好都合である。【００１７】  即ち図１には予備加熱手段３に連接してスクリューによる加圧注入手段４が示されてなるもので、該スクリューによる加圧注入手段４はシリンダー４Ａの適宜位置には、加熱され移送される加熱ゲル２からの蒸散される水蒸気を放出させるベント部４０が設けられ、且シリンダー４Ａの外面には加熱ゲル２を更に加熱し水分を蒸散させて、その水分量を１５乃至３０重量％にまで加熱蒸散させるための加熱体４１Ａが設けられている。
そしてこのシリンダー４Ａ内には回転可能で、且その軸芯４０Ｂの外面には所定の間隔のシード４１Ｂと且その溝深さ４１Ｃが前方向に向って順次浅く形成させることにより、前方向に向かって移送される加熱ゲル２が加圧されて、その先端ヘッド部４Ｃより所要の注入圧力を以って吐出されるようなスクリュー４Ｂが設けられてなるものである。
当然に該スクリューによる加圧注入手段４におけるシリンダー４Ａ内面やスクリュー４Ｂ外面には、炭化フッ素やテトラフロロエチレン若しくは特殊クロムコート等による剥離処理４０Ａが施されている。【００１８】  かかる如くしてスクリューによる加圧注入手段４により、その温度が１２０乃至１８０℃に加熱され且水分量が１５乃至３０重量％にまで加熱蒸散され、而も所要の注入圧力を以ってヘッド部４Ｃより吐出させる加熱ゲル２は、図２に示す如き成形型５の成形空隙５Ｂ内それぞれに均等に注入されたうえ、所要の発泡倍率と且内部圧力のもとに製品６として加熱発泡形成がなされる。
即ち成形型５は、加熱発泡形成させる製品６の形状及び寸法に合せて一対組の成形割型５Ａ、５Ａにより成形空隙５Ｂが形成されるよう構成されており、且該成形割型５Ａ、５Ａはその内部に加圧注入される加熱ゲル２を十分に加熱発泡形成させるうえから、２４０乃至３２０℃に加熱保持されるよう適宜の加熱手段好ましくは電磁誘導加熱が施されてなるとともに、加熱発泡形成後は成形割型５Ａ、５Ａを相互に分離させることにより加熱発泡形成された製品が取出せるよう構成されている。【００１９】  そして成形割型５Ａの一方には、その成形空隙５Ｂに加熱ゲル２を少なくとも２０ｋｇ／ｃｍ２以上の注入圧力を以って注入させるゲート５０Ｂが設けられてなるとともに該ゲート５０Ｂの端縁に、スクリューによる加圧注入手段４のヘッド部４Ｃがジョイントされて加圧注入がなされるものである。
当然のことながら、一対組の成形割型５Ａ、５Ａの内面やゲート５０Ｂ内面にも剥離処理４０Ａが施されている。【００２０】  而して本発明においては、加熱発泡形成される製品６には実用使用性態として発泡倍率で１．２乃至３．６倍、及び見掛比重で０．３５乃至１．０並びに耐圧縮強度において２０ｋｇ／ｃｍ２以上が要請されている。
してみるとその水分量が１５乃至３０重量％の加熱ゲル２は、２４０乃至３２０℃の加熱発泡温度において、内部圧力が略２０ｋｇ／ｃｍ２の付加された場合でも５乃至６倍の加熱発泡形成物を形成するものであって、且耐圧縮強度は加熱発泡に際しての内部圧力に略比例して増大する。
従って成形空隙５Ｂの内容量に対して加圧注入される加熱ゲル２の容量の割合を略２０乃至２２容量％割合から、６０乃至６５容量％割合とすることにより所望の発泡倍率による加熱発泡がなしえ、且耐圧縮強度を向上させるには加圧注入圧力を増大化させるか、若しくは成形空隙５Ｂの内容量に対する加熱ゲル２の注入容量の割合を増大させて、加熱発泡に伴う内部圧力を増大させることによっても実現できる。【００２１】  図３には本発明により加熱発泡形成された製品６が例示されてなるもので、図３のＡには電気用プラグ部材が示されてなり、同図３のＢには配電基盤が示されている。
ところでかかる如くして加熱発泡形成される製品は、その加熱発泡温度が２４０乃至３２０℃であるから、その性状は酸化珪素態であって高温装置におけるパッキング材や断熱基盤等大きな挟持力や荷重が付加される使用途にはやや難点があるが、かかる加熱発泡温度に制約される所以は加熱発泡形成された製品６を成形割型５Ａ、５Ａより剥離させる場合の剥離処理４０Ａにおける耐熱性の限界による。【００２２】  他方シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１は、略２４０乃至４００℃の加熱温度においては、酸化珪素態を呈するものであるが、加熱温度を５５０乃至８００℃の高温化させることにより、酸化珪素態からメノウ層化やガラス層化がなされてセラミックス態となり、極めて高硬度で耐圧縮強度や耐磨耗性が著しく向上する。
そこで図４に示す如く一旦加熱発泡形成してなる製品６を加熱回転炉７において５５０乃至８００℃で加熱処理を施すことが提案される。かかる場合の加熱処理時間は製品６の厚さによっても異なるが、その厚さが２０乃至３０ｍｍ程度の物では１．５乃至２時間程度が望ましい。【００２３】  以下に加熱処理による加熱発泡板材の耐圧縮強度と見掛比重変化の測定結果を述べれば、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分４５重量％と水分５５重量％のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を予備加熱により水分量を２５重量％に加熱蒸散させてなる加熱ゲルを、成形空隙が２０ｃｍ×２０ｃｍ×１ｃｍの平板状成形型内に２０ｋｇ／ｃｍ２の加圧注入圧力を以って発泡倍率３．０倍、見掛比重０．４２で形成した平板を用いて、６００℃、７００℃及び８００℃で各２時間加熱処理した物性は表１の通りである。【００２４】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００２５】  不燃性や断熱性、軽量性或いは絶縁性が要求される部材等には、成形割型による成形型の形成により、簡便に作成でき使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  予備加熱手段及び加圧注入手段の説明図である。
【図２】  成形型の説明図である。
【図３】  本発明製品の例示図である。
【図４】  加熱処理の説明図である。
【符号の説明】
１    シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液
２    加熱ゲル
３    予備加熱手段
３Ａ  予備加熱槽
３Ｂ  外周面
３Ｃ  撹拌翼
３Ｄ  加熱ヒーター
３Ｅ  排出口
４    加圧注入手段
４Ａ  シリンダー
４Ｂ  スクリュー
４Ｃ  ヘッド部
４０    ベント部
４０Ａ  剥離処理
４０Ｂ  軸芯
４１Ａ  加熱体
４１Ｂ  シード
４１Ｃ  溝深さ
５    成形型
５Ａ  成形割型
５Ｂ  成形空隙
５０Ｂ  ゲート
６    本発明製品
７    加熱回転炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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