JP6866895B2 - 無機繊維シート、ハニカム成形体およびハニカムフィルタ - Google Patents
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Description
本願は、2016年10月24日に、日本に出願された、特願2016−207709号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
しかしながら、生体溶解性セラミック繊維は強度が得られにくく、軽量化や薄葉化が難しいという課題がある。
[1] ガラス繊維を主成分として含む無機繊維シートであって、
当該無機繊維シートの総量に対して、アスペクト比が300〜2000の有機繊維を3〜20質量%含有する、無機繊維シート。
[2] 前記有機繊維の平均繊維径が、前記ガラス繊維の平均径の3倍以下である、[1]に記載の無機繊維シート。
[3] 空気中において500℃で2時間焼成した後の灰分量が、60質量%以上である、[1]又は[2]に記載の無機繊維シート。
[4] 1.0kg荷重での抄紙方向の耐折回数が5回以上である、[1]乃至[3]のいずれか一項に記載の無機繊維シート。
[5] [1]乃至[4]のいずれか一項に記載の無機繊維シートがハニカム状に加工されたハニカム成形体。
[6] [5]に記載のハニカム成形体に、シリカゲル、ゼオライト、セピオライト、活性炭およびイオン交換樹脂からなる群より選ばれる1種以上の機能材料が担持された、ハニカムフィルタ。
先ず、本発明を適用した一実施形態である無機繊維シートの構成の一例について説明する。本実施形態の無機繊維シートは、主成分であるガラス繊維と、特定の有機繊維とを主体繊維として含んでいる。
無機繊維シート中のガラス繊維の含有量は、当該無機繊維シート全体の質量に対して、50質量%超である。無機繊維シート中のガラス繊維の含有量は、当該無機繊維シート全体の質量に対して、70質量%以上であることが好ましく、75質量%以上であることがより好ましい。無機繊維の含有量が上記範囲の下限値超では、該無機シートを焼成したときに、焼成により焼失する有機分が多くなり過ぎず、焼成後に必要な強度を維持しやすい。ガラス繊維の含有量の上限は、特に制限はないが、95質量%以下であることが好ましく、90質量%以下であることがより好ましい。上記範囲の上限値以下であれば、必要な機械的強度やハンドリング性を確保することができる。
本実施形態の無機繊維シートに適用可能な有機繊維としては、天然繊維と、合成繊維とが挙げられる。有機繊維としては、天然繊維と合成繊維とのうち、いずれか1種以上を使用できる。
本実施形態の無機繊維シートは、本発明の効果を損なわない範囲で、上述した主体繊維となるガラス繊維と有機繊維との他に、当該ガラス繊維以外の1以上の無機繊維や、当該無機繊維シートを湿式抄紙によって製造する際に添加する1以上の成分を含んでいてもよい。
(1)短期吸入暴露の動物実験で、長さ20μm超の繊維の半減期が10日未満のもの、
(2)短期気管内注入の動物実験で、長さ20μm超の繊維の半減期が40日未満のもの、
(3)腹腔内投与の動物実験で、有意な発がん性がないもの、
(4)長期吸入暴露の動物実験で、発がん性と結びつく病理所見や腫瘍形成がないもの(但し、組成としてアルカリおよびアルカリ土類酸化物(Na2O、K2O、CaO、MgO、BaO)を18質量%より超えて含有するもの)。
次に、本実施形態の無機繊維シートの製造方法の一例について説明する。本実施形態の無機繊維シートは、上述した無機繊維及び有機繊維を含有する原料スラリーを湿式抄紙して無機繊維シートを製造するものである。
次に、本発明を適用した一実施形態であるハニカム成形体の構成の一例について、説明する。
本実施形態のハニカム成形体は、上述した無機繊維シートをコルゲート加工して、ハニカム状に加工された構造体である。
その際に使用する接着剤としては、コロイダルシリカ、水ガラス、セピオライト、アルミナゾル等の無機糊が挙げられ、これらのうちの1種以上を使用できる。また、接着剤としては、エチレン−ビニルアルコール等の有機糊を併用してもよい。
本実施形態のハニカム成形体は、そのまま用いてもよく、焼成して用いてもよい。
次に、本発明を適用した一実施形態であるハニカムフィルタの構成の一例について、説明する。
本実施形態のハニカムフィルタは、上述したハニカム成形体に少なくとも1種の機能材料を担持することによって得られる。
吸着材としては、吸着性等の点から、シリカゲル、ゼオライト、セピオライト、活性炭、イオン交換樹脂からなる群から選ばれる1種以上が好ましい。その他にも、各種の吸着材を機能材料として使用できる。
本実施形態のハニカムフィルタは、高性能のフィルタである。
(坪量)
得られた無機繊維シートについて、JIS P8124に準じて測定した。
(厚み)
得られた無機繊維シートについて、JIS P8118に準じて測定した。
得られた無機繊維シートについて、JIS P 8113に準じた方法で、テンシロン型引張試験器(ORIENTEC社製)による測定を行った。
(曲げ抗力)
得られた無機繊維シートについて、ISO2493に準じた方法で、BENDING RESISTANCE TESTER(L&W社製)による測定を行った。
(耐折回数)
得られた無機繊維シートについて、JIS P 8115 耐折強さ試験法に準じ、MIT試験機を用い、荷重1.0kgにて、試験片を10個測定した平均回数を算出した。
得られた無機繊維シートについて、525℃のかわりに500℃で2時間燃焼した以外はJIS P8251に準じて測定した。
(保液量)
得られた無機繊維シートについて、JIS L1913 保水率の測定に準じて、無機繊維シート(100mm×100mm)の乾燥質量A(g/m2)を測定した。その後、該無機繊維シートを純水に15分間浸漬し、次いで取り出して、自重で水滴の落下が止むまで吊るした後の質量B(g/m2)を測定した。質量Bから質量Aを引いた値を保液量とした。なお、保液量は1m2当たりに換算し、表に記載した。
得られた無機繊維シートにコルゲート加工を施し、以下の指標に基づいてコルゲート加工適正を評価した。
S:波状の型つきが非常に良く、波の形が非常に優れている。
A:波状の型つきが良く、波の形が良好である。
B:波状の型つきがやや悪く、波の形がやや潰れ気味である。セル形状がやや不均一。
C:波状の型つきが悪く、波の頂点に割れや裂けがある。セル形状が不均一。
得られた無機繊維シートにコルゲート加工を施し、巻取繰り出し部の床面、及びコルゲートギア間の紙粉状況を目視にて観察し、以下の指標に基づいて粉落ちを評価した。
A:床面、ギア間共に、紙粉は殆ど発生しない。
B:床面、またはギア間に紙粉がやや見られるが許容範囲である。
C:床面に紙粉が多く見られる、またはギア間に紙粉が明らかに溜る。
ガラス繊維(径:6μm、長さ:6mm)84質量%、有機繊維としてポリエチレンテレフタレート繊維(径:3.5μm、長さ:5mm、アスペクト比:1429)8質量%、バインダーとしてポリビニルアルコール(クラレ製、ポバールK−17U6)8質量%を混合して原料スラリーとし、0.2%濃度にて水に分散した。湿式抄紙法にて、ランダムな配列のウェブを形成し、アクリルエマルションを0.3g/m2となるようにスプレー塗布し乾燥した。得られた無機繊維シートの秤量、厚み、引張強度、曲げ抗力、耐折回数、および保液量を測定した。結果を表1に示す。
得られたハニカム成形体について、コルゲート加工適性、粉落ちを評価した。結果を表1に示す。
有機繊維をポリエチレンテレフタレート繊維(径:5μm、長さ:5mm、アスペクト比:1000)に変更した以外は実施例1と同様にして、表1に示す坪量、厚みの無機繊維シートを得た。
以後、実施例1と同様にして、測定、評価を行った。結果を表1に示す。
有機繊維をポリエチレンテレフタレート繊維(径:8μm、長さ:5mm、アスペクト比:625)に変更した以外は実施例1と同様にして、表1に示す坪量、厚みの無機繊維シートを得た。
以後、実施例1と同様にして、測定、評価を行った。結果を表1に示す。
有機繊維をポリエチレンテレフタレート繊維(径:12μm、長さ:5mm、アスペクト比:417)に変更した以外は実施例1と同様にして、表1に示す坪量、厚みの無機繊維シートを得た。
以後、実施例1と同様にして、測定、評価を行った。結果を表1に示す。
有機繊維を扁平状ポリエチレンテレフタレート繊維(短径:8μm、長径:32μm(16μm円相当径)、長さ:5mm、アスペクト比:313)に変更した以外は実施例1と同様にして、表1に示す坪量、厚みの無機繊維シートを得た。
以後、実施例1と同様にして、測定、評価を行った。結果を表1に示す。
有機繊維をポリエチレンテレフタレート繊維(径:17μm、長さ:10mm、アスペクト比:588)に変更した以外は実施例1と同様にして、表1に示す坪量、厚みの無機繊維シートを得た。
以後、実施例1と同様にして、測定、評価を行った。結果を表1に示す。
有機繊維をポリエチレンテレフタレート繊維(径:17μm、長さ:5mm、アスペクト比:294)に変更した以外は実施例1と同様にして、表1に示す坪量、厚みの無機繊維シートを得た。
以後、実施例1と同様にして、測定、評価を行った。結果を表1に示す。
有機繊維をポリエチレンテレフタレート繊維(径:24μm、長さ:5mm、アスペクト比:208)に変更した以外は実施例1と同様にして、表1に示す坪量、厚みの無機繊維シートを得た。
以後、実施例1と同様にして、測定、評価を行った。結果を表1に示す。
有機繊維をNパルプ(径:23μm、長さ:0.7mm、アスペクト比:30)に変更した以外は実施例1と同様にして、表1に示す坪量、厚みの無機繊維シートを得た。
以後、実施例1と同様にして、測定、評価を行った。結果を表1に示す。
有機繊維をポリエチレンテレフタレート繊維の配合を2質量%に変更した以外は実施例3と同様にして、表1に示す坪量、厚みの無機繊維シートを得た。
以後、実施例1と同様にして、測定、評価を行った。結果を表1に示す。
ガラス繊維をセラミック繊維(径:2.2μm、長さ:6mm)84質量%に変更した以外は実施例3と同様にして、表1に示す坪量、厚みの無機繊維シートを得た。
以後、実施例1と同様にして、測定、評価を行った。結果を表1に示す。
比較例2は、セル山に割れが生じ、紙粉も発生した。
比較例3は、セルの形状が不均一であった。
比較例4は、波状の型がつき難く、波状にならない部分が発生した。
比較例5、6は、紙粉が発生したものの加工性は問題なかったが、実施例1〜6に比べ、比較例5は保液量が少なめで、比較例6は厚みが大きめであった。
実施例1〜6は、コルゲート加工適性に優れていた。また、充分な強度を有しており、粉落ちがなく、保液量も充分であった。
Claims (5)
- ガラス繊維を、総質量に対して50質量%を超えて含む無機繊維シートであって、
当該無機繊維シートの総量に対して、有機繊維を3〜20質量%含有し、
前記有機繊維のアスペクト比が300〜2000であり、
前記有機繊維の加重平均繊維径が、前記ガラス繊維の加重平均繊維径の3倍以下である、無機繊維シート。 - 空気中において500℃で2時間焼成した後の灰分量が、60質量%以上である、請求項1に記載の無機繊維シート。
- 1.0kg荷重での抄紙方向の耐折回数が5回以上である、請求項1又は2に記載の無機繊維シート。
但し、前記耐折回数は、JIS P 8115 耐折強さ試験法に準じ、MIT試験機を用い、荷重1.0kgにて、試験片を10個測定した平均回数を算出した値である。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の無機繊維シートがハニカム状に加工された、ハニカム成形体。
- 請求項4に記載のハニカム成形体に、シリカゲル、ゼオライト、セピオライト、活性炭およびイオン交換樹脂からなる群より選ばれる1種以上の機能材料が担持された、ハニカムフィルタ。
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