(57)【要約】【課題】乾燥時にクラックが発生しない耐熱性被覆コート材とその製造方法を提供する。【解決手段】  無機粉体、無機繊維、無機結合材、および水を混合して、耐熱性被覆コート材を製造する方法において、分散剤の添加により粘度を低下させて２００ｄＰａ・ｓ以下とし、かつ、有機結合材の添加により粘度を増加させて最終的に２５０〜３００ｄＰａ・ｓとする。有機結合材は、メチルセルロースおよびポリビニルアルコールから選ばれる１種類以上である。分散剤は、ポリカルボン酸型高分子およびアクリルポリマーから選ばれる１種類以上である。さらに、必要に応じて膨潤性粘土が混合される。コート材の水分に対しての有機結合材の添加量は、０．３〜５重量％である。コート材の粘度は、分散剤が添加された状態では２５０〜３００ｄＰａ・ｓであるが、分散剤が添加されない状態では５００ｄＰａ・ｓ以上である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機粉体、無機繊維、無機結合材、および水を混合して、耐熱性被覆コート材を製造する方法において、
分散剤の添加により粘度を低下させて２００ｄＰａ・ｓ以下にし、かつ、有機結合材の添加により粘度を増加させて最終的に２５０〜３００ｄＰａ・ｓにすることを特徴とする耐熱性被覆コート材の製造方法。
【請求項２】
有機結合材がメチルセルロースおよびポリビニルアルコールから選ばれる１種類以上であることを特徴とする請求項１に記載の耐熱性被覆コート材の製造方法。
【請求項３】
分散剤がポリカルボン酸型高分子およびアクリルポリマーから選ばれる１種類以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の耐熱性被覆コート材の製造方法。
【請求項４】
無機粉体、無機繊維、無機結合材、および水に加えて、膨潤性粘土を混合することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐熱性被覆コート材の製造方法。
【請求項５】
無機粉体、無機繊維、無機結合材、有機結合材、水、および分散剤を含む耐熱性被覆コート材であって、
（１）分散剤が、コート材の粘度を低下させる分散剤であり、
（２）有機結合材がメチルセルロースおよびポリビニルアルコールから選ばれる１種類以上であり、
（３）コート材の水分に対しての有機結合材の添加量が０．３〜５重量％であり、
（４）コート材の粘度は、分散剤が添加されない状態で５００ｄＰａ・ｓ以上であるが、分散剤が添加された状態で２５０〜３００ｄＰａ・ｓである、
ことを特徴とする耐熱性被覆コート材。
【請求項６】
分散剤がポリカルボン酸型高分子およびアクリルポリマーから選ばれる１種類以上であることを特徴とする請求項５に記載の耐熱性被覆コート材。
【請求項７】
さらに、膨潤性粘土を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の耐熱性被覆コート材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性被覆コート材とその製造方法に関し、とくにセラミックス材料等の耐熱性部材の表面に、浸漬、はけ塗り、こて塗りなどで塗布して、前記セラミックス材料等の耐熱性部材を補強するために使用するのに適した耐熱性被覆コート材とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、製造されているセラミックス材料は、より大型化するとともに、その形状が複雑化している。大型化および形状の複雑化によって、セラミックス部材は、さらなる強度の増大が要求される。
【０００３】
しかしながら、この大型化および形状の複雑化に対応するために、セラミックス自身の強度を増大させることは困難である。それゆえに、セラミックス部材の表面に耐熱性を有する補強用の被覆コート材を塗布することで、セラミックス部材の強度を補っているのが現状である。このような耐熱性を有する補強用の被覆コート材は、例えば、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平５−２６９３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のセラミックス材料の補強用の被覆コート材は、乾燥時においてクラックが発生するという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。
【０００６】
１．無機粉体、無機繊維、無機結合材、および水を混合して、耐熱性被覆コート材を製造する方法において、分散剤の添加により粘度を低下させて２００ｄＰａ・ｓ以下にし、かつ、有機結合材の添加により粘度を増加させて最終的に２５０〜３００ｄＰａ・ｓにすることを特徴とする耐熱性被覆コート材の製造方法。
【０００７】
２．有機結合材がメチルセルロースおよびポリビニルアルコールから選ばれる１種類以上であることを特徴とする前述の耐熱性被覆コート材の製造方法。
【０００８】
３．分散剤がポリカルボン酸型高分子およびアクリルポリマーから選ばれる１種類以上であることを特徴とする前述の耐熱性被覆コート材の製造方法。
【０００９】
４．無機粉体、無機繊維、無機結合材、および水に加えて、膨潤性粘土を混合することを特徴とする前述の耐熱性被覆コート材の製造方法。
【００１０】
５．無機粉体、無機繊維、無機結合材、有機結合材、水、および分散剤を含む耐熱性被覆コート材であって、
（１）分散剤が、コート材の粘度を低下させる分散剤であり、
（２）有機結合材がメチルセルロースおよびポリビニルアルコールから選ばれる１種類以上であり、
（３）コート材の水分に対しての有機結合材の添加量が０．３〜５重量％であり、
（４）コート材の粘度は、分散剤が添加されない状態で５００ｄＰａ・ｓ以上であるが、分散剤が添加された状態で２５０〜３００ｄＰａ・ｓである、
ことを特徴とする耐熱性被覆コート材。
【００１１】
６．分散剤がポリカルボン酸型高分子およびアクリルポリマーから選ばれる１種類以上であることを特徴とする前述の耐熱性被覆コート材。
【００１２】
７．さらに、膨潤性粘土を含むことを特徴とする前述の耐熱性被覆コート材。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、乾燥時においてクラックが発生することのない補強用の耐熱性被覆コート材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本願発明者は、ａ）添加する分散剤の種類及び添加量、ｂ）添加する有機結合材の種類及び添加量、ｃ）得られる補強用の被覆コート材の粘度に関する有機的な関連性について鋭意検討を重ねた。とくに、補強用被覆コート材の乾燥時におけるクラックの発生に及ぼす影響に関して鋭意検討を重ねた。その結果、一方では、分散剤の添加により粘度を低下させて２００ｄＰａ・ｓ以下とし、他方では、有機結合材の添加により粘度を増加させて最終的に２５０〜３００ｄＰａ・ｓとすることにより、所望の耐熱性被覆コート材を製造できることを発見した。
【００１５】
分散剤は、コート材の粘度を低下させる効果がある分散剤とし、コート材の固形分に対しての分散剤の添加量を、たとえば０．０２〜０．５重量％の範囲にする。
【００１６】
有機結合材は、メチルセルロースおよびポリビニルアルコールから選ばれる１種類以上であるとし、コート材の水分に対しての有機結合材の添加量を、たとえば０．３〜５重量％にする。
【００１７】
最終製品のコート材の粘度が２５０〜３００ｄＰａ・ｓであれば、乾燥時においてクラックが発生しない。
【００１８】
本発明の補強用の耐熱性被覆コート材は、無機粉体、無機繊維、無機結合材、有機結合材、水、分散剤を含んでおり、その中で、とくに有機結合材と分散剤との組合せを工夫したものであるので、以下、有機結合材と分散剤について詳細に説明する。
【００１９】
まず、分散剤について説明する。
【００２０】
分散剤は、コート材の粘度を低下させるものであれば、市販されている任意のものを使用できる。
【００２１】
分散剤の添加量は、コート材の粘度を低下させる効果が顕著である範囲とする。分散剤は、可能なかぎり添加量を少なくし、たとえば、コート材の固形分に対して０．０２〜０．５重量％の添加が好ましい。
【００２２】
コート材の粘度を変化させる要因のひとつとして、コート材の水分量が挙げられる。水分量を増大させれば、コート材の粘度は低下する。他方、水分量を増大させると、コート材は、塗布した後の乾燥時間が長くなるとともに、乾燥時においてクラックが発生しやすくなるという問題が生じがちである。
【００２３】
ところが、適切な種類の分散剤を添加し、その分散剤の添加量を、コート材の粘度を低下させる効果が顕著である範囲にすると、その分散剤の添加量を少なくできるとともに、コート材の水分量を減らすことができる。しかも、乾燥時間の短縮が可能となるとともに、乾燥時におけるクラックを抑制することができる。
【００２４】
そこで、分散剤の種類および添加量について詳述する。
【００２５】
分散剤の種類および添加量を評価するために、無機粉体として炭化ケイ素粉末を３９重量部、無機繊維として平均繊維長５０μｍのアルミナシリカ繊維を３１重量部、水を１０重量部、無機結合材としてシリカゾル溶液（固形分濃度４０重量％）１９重量部、および膨潤性粘土鉱物０．８重量部を混合した基本配合１を設定し、該基本配合１の固形分に対する分散剤の添加量と、得られるコート材の粘度との関係を検討した。
【００２６】
コート材の粘度は、すべて単一円筒回転粘度計（リオン株式会社製ビスコテスターＶＴ−０４）によって測定した。
【００２７】
表１〜２は、分散剤の添加量と得られるコート材の粘度との関係を評価するためのコート材の配合組成を、得られるコート材の粘度とともに示す。
【表１】
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【表２】
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【００２８】
この基本配合１には、有機結合材は含まれていないが、これは、分散剤の添加が、得られるコート材の粘度に及ぼす効果を明確にするためである。
【００２９】
図１と表１は、市販されているポリカルボン酸型高分子界面活性剤Ａ（分散剤Ａ）の、前記基本配合の固形分に対する添加量と、得られるコート材の粘度との関係を示す。
【００３０】
図１および表１に示すように、分散剤Ａは、添加量が０．０２〜０．５重量％付近になると、得られるコート材の粘度を低下させる効果が顕著になる。つまり、図１において、分散剤Ａの添加量が０．０２〜０．５重量％付近になると、粘度が２００ｄＰａ・ｓ以下の範囲となる。さらに、分散剤Ａの添加量を増やしていくと、得られるコート材の粘度は、逆に上昇してしまう。
【００３１】
次に、図２と表２は、市販されている別のポリカルボン酸型高分子界面活性剤Ｂ（分散剤Ｂ）の、前記基本配合の固形分に対する添加量と、得られるコート材の粘度との関係を示す。
【００３２】
図２および表２に示すように、分散剤Ｂは、添加量が１〜３重量になると、得られるコート材の粘度を低下させる効果が顕著になる。つまり、図２において、分散剤Ｂは、添加量が１〜３重量になると、粘度が２００ｄＰａ・ｓ以下の範囲となる。
【００３３】
分散剤Ａおよび分散剤Ｂは、どちらもポリカルボン酸型の界面活性剤であるが、図１および図２に示すように、分散剤Ａおよび分散剤Ｂは、得られるコート材の粘度を最小にするための添加量が大きく異なっている。得られるコート材の粘度を最小にする分散剤Ｂの添加量は、前記の分散剤Ａの２〜１５０倍である。
【００３４】
このように、分散剤Ａおよび分散剤Ｂは、同じポリカルボン酸型の界面活性剤であるにもかかわらず、添加量の最適値が異なるが、本発明においては、どのような分散剤を使用してもよいが、コート材の粘度を２００ｄＰａ・ｓ以下にできる分散剤を使用する。
【００３５】
ただし、本発明では、分散剤Ｂよりも分散剤Ａを使用するのが好ましい。その理由は、分散剤Ａは、添加量を少量にすることができるからである。分散剤Ａであれば、コート材の固形分に対して０．０２〜０．５重量％の範囲の添加によってコート材の粘度を２００ｄＰａ・ｓ以下に低下させることができるが、分散剤Ｂであれば、コート材の固形分に対して１〜３重量％の範囲の添加によってコート材の粘度を２００ｄＰａ・ｓ以下に低下させる。
【００３６】
いずれの分散剤であっても、有機結合材と組み合わせて使用することにより、分散剤の添加で粘度を低下させ、かつ、有機結合材の添加で粘度を増加させ、コート材の粘度を最終的に２５０〜３００ｄＰａ・ｓにする。これにより、乾燥時のクラックが解消される。
【００３７】
分散剤としては、ポリカルボン酸型の他に、アクリルポリマー型の分散剤が挙げられる。アクリルポリマー型の分散剤を使用するときも、ポリカルボン酸型の分散剤Ａの場合と同様に、コート材の固形分に対して０．０２〜０．５重量％の範囲の添加によってコート材の粘度を２００ｄＰａ・ｓ以下に低下させることが可能である。
【００３８】
次は、有機結合材について説明する。
【００３９】
表１、表２および図１、図２から分かるように、得られるコート材の粘度が最小となった配合組成は、表１の＃Ａ−０５の配合組成であった。表１の＃Ａ−０５の配合組成では、コート材の固形分に対して０．０２〜０．５重量％の範囲の添加によって、該コート材の粘度を低下させる効果が顕著となる分散剤Ａを使用している。
【００４０】
この＃Ａ−０５から膨潤性粘土鉱物を除いた配合を基本配合２とし、基本配合２の水分に対する有機結合材の添加量と、得られるコート材の粘度、および該コート材の乾燥時のクラックの有無との関係の評価を行った。評価を行った有機結合材は、メチルセルロースとポリビニルアルコールの２種類である。
【００４１】
なお、膨潤性粘土を除いた配合を基本配合２としたのは、有機結合材の添加が、得られるコート材の粘度および乾燥時のクラックの発生の有無に与える影響をより明確に理解するためである。
【００４２】
得られるコート材の乾燥時のクラックの有無を評価するための乾燥温度は、１１０℃とした。
【００４３】
表３と図３は、有機結合材の添加量と、得られるコート材の粘度およびコート材の乾燥時のクラックの有無との関係を評価するための配合組成を、得られるコート材の粘度とともに示す。
【００４４】
表３は、有機結合材としてメチルセルロースを使用した場合の配合組成である。
【表３】
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【００４５】
表４は、ポリビニルアルコールを使用した場合の配合組成である。
【表４】
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【００４６】
基本配合２（コート材の固形分に対して０．０２〜０．５重量％の範囲で分散剤Ａを添加した配合）に有機結合材を添加して、得られるコート材の粘度を２５０〜３００ｄＰａ・ｓの範囲としたら、該コート材は、乾燥時のクラックが解消された。
【００４７】
図３および図４は、基本配合２の水分に対する有機結合材の添加量と、得られるコート材の粘度との関係を示す。図３は有機結合材としてメチルセルロースを使用した場合を示すものであり、図４は有機結合材としてポリビニルアルコールを使用した場合を示すものである。
【００４８】
得られるコート材の粘度を、図３および図４の点線内で示される２５０〜３００ｄＰａ・ｓの範囲になるように調整すると、例えば、図５および図６に示すように、乾燥時のコート材のクラックを解消することが可能となる。
【００４９】
なお、図５は有機結合材としてメチルセルロースを使用した場合（表３、＃Ｃ−０４）を示すものであり、図６はポリビニルアルコールを使用した場合（表４、＃Ｄ−０４）を示すものである。
【００５０】
得られるコート材の粘度が、図３および図４の点線内で示される２５０〜３００ｄＰａ・ｓ範囲から外れると、例えば、図７に示すように、乾燥時にコート材にクラックが発生してしまう。
【００５１】
なお、図７は、表３または表４に示される基本配合２によって得られたコート材の場合である。
【００５２】
本発明は、得られるコート材の粘度が最終的に２５０〜３００ｄＰａ・ｓの範囲になるように構成されているが、そのコート材は、分散剤が添加されない状態では、粘度が５００ｄＰａ・ｓ以上である。
【００５３】
得られるコート材の粘度は、コート材の水分に対する有機結合材の添加量によって調整することができる。たとえば、得られるコート材の粘度を２５０〜３００ｄＰａ・ｓの範囲とするために、コート材の水分に対する有機結合材の添加量は、有機結合材としてメチルセルロースを使用した場合は、図３より分かるように、０．３３〜０，３６重量％（０．３〜０．４重量％）の範囲であることが好ましく、有機結合材としてポリビニルアルコールを使用した場合は、図４より分かるように、５重量％であることが好ましい。
【００５４】
したがって、上記２種類の有機結合材から選択された１種類以上を添加する場合、コート材の水分に対する有機結合材の添加量を０．３（０．３３）〜５重量％の範囲内で、最終的に得られるコート材の粘度を２５０〜３００ｄＰａ・ｓの範囲に調整する。
【００５５】
本発明で使用する無機粉体は、特に限定されないが、アルミナ、ムライト、焼成カオリン、コーディエライト、マグネシア、炭化ケイ素、窒化ケイ素などの耐熱性を有する無機粉体を使用することができる。無機粉体の平均粒径は０．１〜１００μｍが好ましい。無機粉体の平均粒径をこの範囲にすると、得られるコート材の塗布性がより良好である。
【００５６】
無機繊維を使用すると、得られるコート材の補強効果が増大する。無機繊維の種類は特に限定されないが、耐熱性に優れたセラミックファイバー等を好ましく使用することができる。無機繊維の平均繊維長は、１０〜１００μｍが好ましい。無機繊維の平均繊維長をこの範囲にすると、繊維をコート材中でより均一に分散させることができる。
【００５７】
また、本発明で得られるコート材には、膨潤性粘土を適宜添加することが可能である。ベントナイト、スメクタイト等の膨潤性粘土鉱物をコート材に添加することによって、得られるコート材は、塗布のための、より適切な流動特性を有するようになる。
【００５８】
次に、実施例１〜３を挙げて、本発明を具体的に説明する。
【実施例１】
【００５９】
水９重量部、シリカゾル（固形分濃度４０重量％）２３重量部、前述の分散剤Ａ（ポリカルボン酸型界面活性剤であり、コート材の固形分に対して０．０２〜０．５重量％の範囲の添加によって該コート材の粘度を低下させる効果が顕著な分散剤）０．０８重量部、メチルセルロース０．０８重量部、炭化ケイ素粉末４５重量部、セラミックファイバー２８重量部および膨潤性粘土０．１重量部を攪拌混合してコート材を作製した。得られたコート材の粘度は、２７０ｄＰａ・ｓであった。
【００６０】
得られたコート材を、直径１００ｍｍ、高さ１５０ｍｍのセラミックス材料の外周面に塗布した。コート材の塗布性は良好であった。塗布する際の延びは良好であった。塗布の際にかすれが生じなかった。
【００６１】
次に、得られたコート材を塗布したセラミックス材料を１１０℃で乾燥させ、塗布したコート材のクラックの有無を確認した。その結果、乾燥によるクラックは認められなかった。
【実施例２】
【００６２】
水９重量部、シリカゾル（固形分濃度４０重量％）２３重量部、前述の分散剤Ａ（ポリカルボン酸型界面活性剤であり、コート材の固形分に対して０．０２〜０．５重量％の範囲の添加によって該コート材の粘度を低下させる効果が顕著な分散剤）０．０８重量部、メチルセルロース０．０５重量部、ポリビニルアルコール０．７重量部、炭化ケイ素粉末４５重量部、セラミックファイバー２８重量部および膨潤性粘土０．１重量部をミキサーにて攪拌混合してコート材を作製した。得られたコート材の粘度は、２８５ｄＰａ・ｓであった。
【００６３】
得られたコート材を、直径１００ｍｍ、高さ１５０ｍｍのセラミックス材料の外周面に塗布した。コート材の塗布性は良好であった。塗布する際の延びは良好であった。塗布の際に、かすれは生じなかった。
【００６４】
次に、得られたコート材を塗布したセラミックス材料を１１０℃で乾燥させ、塗布したコート材のクラックの有無を確認した。その結果、乾燥によるクラックは認められなかった。
【実施例３】
【００６５】
水９重量部、シリカゾル（固形分濃度４０重量％）２３重量部、コート材の固形分に対して０．０２〜０．５重量％の範囲の添加によって該コート材の粘度を低下させる効果が顕著なアクリルポリマー型の分散剤０．０８重量部、メチルセルロース０．０８重量部、炭化ケイ素粉末４５重量部、セラミックファイバー２８重量部および膨潤性粘土０．１重量部をミキサーにて攪拌混合してコート材を作製した。得られたコート材の粘度は、２８０ｄＰａ・ｓであった。
【００６６】
得られたコート材を、直径１００ｍｍ、高さ１５０ｍｍのセラミックス材料の外周面に塗布した。コート材の塗布性は良好であり、塗布する際の延びは良好であり、塗布の際のかすれは、生じなかった。
【００６７】
次に、得られたコート材を塗布したセラミックス材料を１１０℃で乾燥させ、塗布したコート材のクラックの有無を確認した。その結果、乾燥によるクラックは認められなかった。
【００６８】
前述の実施例１〜３において、粘度は、単一円筒回転粘度計（リオン株式会社製ビスコテスターＶＴ−０４）によって測定した。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】分散剤Ａの添加量（対固形分％）と得られるコート材の粘度との関係を示したグラフである。
【図２】分散剤Ｂの添加量（対固形分％）と得られるコート材の粘度との関係を示したグラフである。
【図３】メチルセルロースの添加量（対水分）と得られるコート材の粘度との関係を示したグラフである。
【図４】ポリビニルアルコールの添加量（対水分）と得られるコート材の粘度との関係を示したグラフである。
【図５】メチルセルロースを使用し、粘度が２８５ｄＰａ・ｓであったコート材を塗布して１１０℃で乾燥した後の、コート材の外観を示す写真である。
【図６】ポリビニルアルコールを使用し、粘度が２７５ｄＰａ・ｓであったコート材を塗布して１１０℃で乾燥した後の、コート材の外観を示す写真である。
【図７】有機結合材を使用せず、粘度が９ｄＰａ・ｓであったコート材を塗布して１１０℃で乾燥した後の、コート材の外観を示す写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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