JP2002266169A

JP2002266169A - 耐熱性無機繊維及び無機繊維製品

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Publication number: JP2002266169A
Application number: JP2001391271A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Misu; 安雄三須; Koji Nemoto; 孝司根本; Shuji Omiya; 修史大宮
Original assignee: Toshiba Monofrax Co Ltd
Current assignee: Saint Gobain TM KK
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2001-12-25
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】無機繊維の耐熱性を改善する。【解決手段】ＳｉＯ₂が５８〜８０重量％であり、Ｃ
ａＯが１〜４０重量％であり、ＭｇＯが０〜１５重量％
であり、Ａｌ₂Ｏ₃が０〜３重量％であり、ＺｒＯ ₂が０
〜１１重量％であり、ウオラストナイト、偽珪灰石、オ
ージャイトのいずれかの微結晶を含む。ＳｉＯ₂が６５
〜８６重量％であり、ＭｇＯが１４〜３５重量％であ
り、Ａｌ₂Ｏ₃が０〜３重量％であり、ＺｒＯ₂を０〜１
１重量％であり、エンスタタイトの微結晶を含む。不純
物としてＮａとＫの合計が５００ｐｐｍ以下である。微
結晶のサイズが５００Ａ（オングストローム）以下であ
る。８００℃〜１１００℃で３分間乃至５０分間熱処理
をして微結晶を析出させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性無機繊維及
び無機繊維製品に関し、例えば、１２００℃以上の耐熱
性を有し、さらに生体に溶解しやすい耐熱性無機繊維お
よびその繊維を使用した無機繊維製品に関する。

【０００２】

【従来の技術】耐火断熱材として、また摩擦材の充填材
として、広く無機繊維が使用されている。無機繊維は、
そのまま、あるいはブランケット、ブロック、ペーパ
ー、ボード等の無機繊維製品に加工して用いられる。

【０００３】これらの無機繊維は、人の健康の観点か
ら、生体に溶解しやすいことが望ましいとされてきた。
そして生理食塩水に溶解する無機繊維が多数提案されて
いる。例えば、特表平８−５０６５６１号には、添加成
分としてＡｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂を含むＣａＯ−Ｍ
ｇＯ−ＳｉＯ₂繊維の生理食塩水への溶解性および耐熱
性が記載されている。

【０００４】また特表平１０−５１２２３２号には、シ
リカ、マグネシアを必須成分とし、かつジルコニアを任
意に含むガラス繊維が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの無機
繊維は、比較的生体に溶解しやすい繊維としての特性は
有するものの、高温での耐熱性にいまだ問題が残されて
いる。

【０００６】特表平８−５０６５６１号および特表平１
０−５１２２３２号に提案された繊維は、共に非晶質で
あり不安定である。高温に加熱されると、結晶を析出し
て収縮する。この理由により、耐熱性は組成によって制
限されていた。

【０００７】本発明の目的は、無機繊維及び無機繊維製
品の耐熱性を改善することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、繊維に微結晶
を含ませることにより、同じ組成の無機繊維であっても
耐熱性を改善したものである。

【０００９】本発明の解決手段を例示すれば、請求項１
〜５に記載の耐熱性無機繊維及びこれらの繊維を使用し
たブランケット、ブロック、ぺーパー、ボード等の無機
繊維製品である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、シリカを主成分とする
無機繊維において、非晶質繊維に析出する結晶に注目し
て研究した結果、結晶が微結晶であれば繊維の取り扱い
性を維持したまま、高温での寸法安定性に優れ、すなわ
ち耐熱性に優れ、且つ生体に溶解しやすい特性を有する
ことを見いだして完成した。

【００１１】生体溶解性は、シリカガラスにカルシアや
マグネシアなどの網目修飾成分を添加することにより、
シリカガラスの構造が変化し非架橋酸素が増加すること
により増大すると考えられている。

【００１２】一方、マグネシア、カルシアなどのアルカ
リ土類金属は、シリカ繊維の耐熱性を低下させやすい。
従って、生体溶解性は、アルカリ土類金属を添加するこ
とによって得ている一方、耐熱性は、シリカガラスで得
ている。

【００１３】従って、シリカの含有量は、５８重量％以
上が好ましい。特に、シリカ−マグネシア系繊維では、
シリカの含有量は、６５％以上が好ましい。これよりも
少ないと、耐熱性が低下する。また、シリカ含有量が、
８６％以上になると、製造の際に、原料の溶融が困難と
なり、繊維化しにくくなる。

【００１４】ジルコニアは、結晶の成長を抑制する働き
があり、耐熱性を改善できる。

【００１５】これらから、本発明の１つの実施形態によ
る耐熱性無機繊維の組成は、ＳｉＯ ₂が５８〜８０重量
％であり、ＣａＯが１〜４０重量％であり、ＭｇＯが０
〜１５重量％であり、Ａｌ₂Ｏ₃が０〜３重量％であり、
ＺｒＯ₂が０〜１１重量％であり、本発明の他の実施形
態による耐熱性無機繊維の組成は、ＳｉＯ₂が６５〜８
６重量％であり、ＭｇＯが１４〜３５重量％であり、Ａ
ｌ₂Ｏ₃が０〜３重量％であり、ＺｒＯ₂を０〜１１重量
％であることが好ましい。

【００１６】本発明では、無機繊維の組成として耐熱性
を低下させやすいマグネシア、カルシアを使用しても、
５００Ａ（オングストローム）以下の微結晶を短時聞で
析出させれば、生体溶解性を維持したまま、耐熱性を向
上できる。

【００１７】結晶サイズが、５００Ａ（オングストロー
ム）を越えると、繊維が脆くなって繊維の取り扱い性が
低下する。

【００１８】非晶質繊維から結晶を析出させる条件は、
８００℃〜１１００℃で３分間から５０分間加熱処理す
るのが好ましい。より好ましくは、９００℃〜１０００
℃で５分間から１０分間加熱処理するのがよい。加熱温
度が、８００℃より低いと結晶が析出しがたい。１１０
０℃より高温では、析出する結晶のサイズが過大になり
取り扱い性に劣る。

【００１９】析出する結晶は、組成により異なるが、例
えば、ウオラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ₂）、偽珪灰
石（ＣａＯ・ＳｉＯ₂）、オージャイト（ディオプサイ
ド）（ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ₂）、エンスタタイト
（ＭｇＯ・ＳｉＯ₂）などが耐熱性および健康安全性の
点から好ましい。

【００２０】無機繊維には通常Ｆｅ、Ｎａ、Ｋ等の不純
物が０.１〜０．２％程度含有されている。この不純物
は、無機繊維の耐熱性を低下させる。特にＮａとＫは大
きく耐熱性を低下させる。ＮａとＫの合計の含有量は、
少ないのが好ましく、５００ｐｐｍ以下が好ましい。Ｎ
ａとＫの合計の含有量を５００ｐｐｍ以下に制限するこ
とにより、耐熱性に優れた繊維が得られる。さらに、珪
肺の原因の一つである遊離珪酸であるクリストバライト
を析出しにくくする事が出来る。

【００２１】無機繊維製品としては、ブランケット、ブ
ロック、ペーパー、ボードなどに加工した製品がよく知
られている。これらの製品の材料として、本発明の耐熱
性無機繊維を使用することが出来る。

【００２２】

【実施例】種々の配合原料を溶融し、その細流を空気ジ
ェットで吹き飛ばして、非晶質の繊維を得た。この繊維
をブランケットに形成し、所定の条件で加熱処理して微
結晶を析出させ、その特性を試験した。

【００２３】ブランケットに使用した繊維の組成、加熱
処理条件、加熱収縮率、生理食塩水への溶解性などを表
１に示す。

【００２４】

【表１】表１の析出結晶は、Ｘ線解析により鉱物名を同定した。
又、結晶サイズは、Ｘ線回折チャートから半値幅を測定
して求めた。

【００２５】取り扱い性は、加熱処理後の厚さ２５ｍｍ
のブランケットを直径１５ｃｍの棒に巻き取り、巻き取
りできるものを良（ただし表１の実施例６は巻取が可能
であるが困難である）とし、巻き取り出来ないものを悪
として区別した。

【００２６】クリストバライトの析出は、繊維を１１０
０℃で２４時間加熱し、その後粉末にして、Ｘ線回折チ
ャートを取り、そのピーク高さを測定した。実施例１〜
６および比較例１〜３に、一番高いピーク高さを１０と
して示す。

【００２７】生理食塩水溶解性は、２００メッシュの篩
を通過するまで粉砕した繊維１ｇを秤量し、３００ｍｌ
の三角フラスコに入れ、生理食塩水１５０ｍｌを加え、
ホットプレート付スターラーに設置し、４０℃で４８時
間、回転数２００ｒｐｍで撹拌する。撹拌後、フラスコ
中の繊維を秤量し、処理前後の重量変化から溶解率を求
めた。溶解率の大きいほど生体に溶解し易い。

【００２８】実施例２と比較例３を比較すると、組成が
同じであり、実施例２が加熱処理しているのに対して、
比較例３は加熱処理がされていない。この結果、組成が
同じでも、微結晶の析出により耐熱性が改善されること
が明らかである。

【００２９】

【発明の効果】本発明の耐熱性無機繊維は、耐熱性およ
び生体溶解性を兼ね備えている。従って、生体に害の少
ない耐火断熱材として、従来のアルミナシリカ繊維と同
様に使用できる。また、クリストバライトが析出しにく
いので、健康に対して、より安全に使用できる。

【００３０】耐火断熱材の用途以外にも、例えば、摩擦
材として、健康被害の少ない無機繊維として使用でき
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大宮修史東京都中央区日本橋久松町４番４号糸重ビル東芝モノフラックス株式会社内Ｆターム(参考） 4L037 AT05 CS20 FA05 PA31 PF07 UA06 UA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＳｉＯ₂が５８〜８０重量％であり、Ｃ
ａＯが１〜４０重量％であり、ＭｇＯが０〜１５重量％
であり、Ａｌ₂Ｏ₃が０〜３重量％であり、ＺｒＯ₂が０
〜１１重量％であり、ウオラストナイト、偽珪灰石、オ
ージャイトのいずれかの微結晶を含むことを特徴とする
耐熱性無機繊維。
【請求項２】ＳｉＯ₂が６５〜８６重量％であり、Ｍ
ｇＯが１４〜３５重量％であり、Ａｌ₂Ｏ₃が０〜３重量
％であり、ＺｒＯ₂を０〜１１重量％であり、エンス
タタイトの微結晶を含むことを特徴とする耐熱性無機繊
維。
【請求項３】不純物としてＮａとＫの合計が５００ｐ
ｐｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載
の耐熱性無機繊維。
【請求項４】微結晶のサイズが５００Ａ（オングスト
ローム）以下であることを特徴とする請求項１乃至３の
いずれか１項に記載の耐熱性無機繊維。
【請求項５】８００℃〜１１００℃で３分間乃至５０
分間熱処理をして微結晶を析出させたことを特徴とする
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の耐熱性無機繊
維。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
無機繊維からなることを特徴とする無機繊維製品。