CN117644568A - 无机纤维垫的制造方法及无机纤维垫 - Google Patents
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Abstract
本发明提供即使在无机纤维材料利用无机纤维成型体的情况下也更容易成型的无机纤维垫的制造方法及无机纤维垫。一种无机纤维垫的制造方法，其特征在于，使用源自针刺垫的第一无机纤维成型体和源自抄造垫的第二无机纤维成型体，且具有下述工序：开纤工序，对上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体进行开纤，得到无机纤维；以及抄造成型工序，使用包含经开纤的上述无机纤维的浆料进行无机纤维垫的抄造成型。
Description
技术领域
本发明涉及无机纤维垫的制造方法及无机纤维垫。
背景技术
作为捕集废气中的颗粒物质(PM)或对有害气体成分进行净化的废气净化装置，提出了由废气处理体(其由碳化硅、堇青石等多孔质陶瓷构成)、容纳废气处理体的外壳、以及配设在废气处理体与外壳之间的无机纤维的垫材(保持密封材料)构成的废气净化装置的各种方案。该垫材主要是为了防止由于汽车的行驶等所产生的振动或冲击导致废气处理体与覆盖其外周的外壳接触而发生破损；防止废气从废气处理体与外壳之间漏出而配设的。
另外，这样的无机纤维的垫材是从大的片状无机纤维垫冲裁成规定形状或切出而制作的，片的边角部产生为边角料。近年来，要求削减工业废弃物，要求不废弃制造中产生的边角料而进行再利用。
专利文献1中公开了一种绝热成型体的制造方法，其特征在于，将无机纤维性绝热材料的废材解纤，在解纤后的绝热材料中混合新的无机纤维并制成棉状，混合粘结剂进行成型。
另外，专利文献2中公开了一种纤维成型体的制造方法，其特征在于，将陶瓷纤维与离子性有机粘结剂粉末混合，进一步添加混合包含耐热性无机粘结剂的水以使整体大致呈湿润状态，之后将该湿润混合物填充在模具内，加压进行成型，该制造方法中，使用将使用过的纤维产品的微细破碎的破碎物代替上述陶瓷纤维的一部分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-210289号公报
专利文献2：日本特开2001-335379号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，专利文献1、2所公开的方法具有产品的成型性不充分的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种即使在无机纤维材料利用无机纤维成型体的情况下也更容易进行成型的无机纤维垫的制造方法。
用于解决课题的手段
本发明人进行了深入研究，结果发现，通过使用源自针刺垫的无机纤维和源自抄造垫的无机纤维作为无机纤维，可改善新制作的无机纤维垫的成型性。
即，本发明的无机纤维垫的制造方法(以下也称为本发明的制造方法)的特征在于，其使用源自针刺垫的第一无机纤维成型体和源自抄造垫的第二无机纤维成型体，并具有下述工序：开纤工序，对上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体进行开纤，得到无机纤维；以及抄造成型工序，使用包含经开纤的上述无机纤维的浆料进行无机纤维垫的抄造成型。
本发明的无机纤维垫的制造方法由于具有上述构成，因此无机纤维垫的成型性优异。此处，成型性优异是指无机纤维垫的密度、厚度容易进行控制。另外，由于使用源自针刺垫的无机纤维作为无机纤维，因此未被过度开纤，所制造的无机纤维垫兼具回弹力和卷绕性这两者。
本发明的无机纤维垫的制造方法中，优选上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体中的至少一者被切断。
通过使上述第一无机纤维成型体和/或上述第二无机纤维成型体被切断，上述第一无机纤维成型体和/或上述第二无机纤维成型体具有切断面，切断面的无机纤维容易开纤，因此在开纤工序中无机纤维不会被均匀地开纤，所制造的无机纤维垫兼具回弹力和卷绕性这两者。作为被切断的上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体，包括产品、后述的边角料。
本发明的无机纤维垫的制造方法中，优选上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体中的至少一者为具有凹凸形状的不整齐的边角料。
通过在无机纤维材料中使用边角料，能够不废弃边角料而将其有效利用。另外，通过使边角料为具有凹凸形状的不整齐的形状，在开纤工序中无机纤维不会被均匀地开纤，所制造的无机纤维垫兼具回弹力和卷绕性这两者。
本发明的无机纤维垫的制造方法中，优选上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体是面积为1cm2以上的片状的无机纤维成型体。
通过将面积为1cm2以上的片状的无机纤维成型体用于材料，无机纤维不会被均匀地开纤，所制造的无机纤维垫兼具回弹力和卷绕性这两者。
本发明的无机纤维垫的制造方法中，优选上述第二无机纤维成型体包含无机粘结剂。
通过使上述第二无机纤维成型体包含无机粘结剂，所制造的无机纤维垫中的无机粘结剂的分散性高。
优选构成上述针刺垫的无机纤维的平均纤维长度比构成上述抄造垫的无机纤维的平均纤维长度长。
源自针刺垫的第一无机纤维成型体与源自抄造垫的第二无机纤维成型体相比不会过度开纤，开纤后的源自抄造垫的无机纤维的平均纤维长度与开纤后的源自针刺垫的无机纤维的平均纤维长度相比变得更短，因此所制造的无机纤维垫兼具回弹力和卷绕性这两者。
相对于上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体的合计重量，第一无机纤维成型体的比例优选为5～95重量％。第一无机纤维成型体的比例为上述范围时，由本发明的制造方法得到的无机纤维垫兼具更高的回弹力和更高的卷绕性这两者。
上述开纤优选仅通过湿式开纤进行。
仅通过湿式开纤进行无机纤维的开纤时，工序变得简便。
上述针刺垫优选是通过将无机纤维前体的薄层片以规定的宽度多次折叠而层积后进行烧制而形成的。
这样的针刺垫的边角料中，纤维长度长的无机纤维的比例高，通过在材料中使用该边角料，由本发明的制造方法得到的无机纤维垫具有高面压。
在上述开纤工序之前，优选将上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体切断。
这是由于，在开纤工序之前预先将无机纤维成型体切断时，开纤工序可顺利地进行。
本发明的无机纤维垫的制造方法中，上述浆料可以进一步包含新的无机纤维。在上述浆料包含新的无机纤维的情况下，上述新的无机纤维与上述经开纤的无机纤维为相同组成，并且是包含60～80重量％的Al2O3的氧化铝-二氧化硅纤维。
通过在浆料中添加新的无机纤维，能够将由本发明的制造方法得到的无机纤维垫调整为所期望的物性。另外，若新的无机纤维与上述无机纤维为相同组成，则无机纤维的热膨胀系数相同，因此在高温使用时纤维间的密合部不会偏移，能够维持面压。进而，通过使无机纤维包含60～80重量％的Al2O3，所得到的无机纤维垫的回弹性和耐热性提高。
本发明的无机纤维垫是通过本发明的无机纤维垫的制造方法制造的。
本发明的无机纤维垫是使用包含将源自针刺垫的第一无机纤维成型体和源自抄造垫的第二无机纤维成型体开纤而得到的无机纤维的浆料抄造成型的，因此容易控制密度、厚度，兼具回弹力和卷绕性这两者。
附图说明
图1是说明源自针刺垫的第一无机纤维成型体被开纤的情形的示意图。
图2是说明源自抄造垫的第二无机纤维成型体被开纤的情形的示意图。
图3A是示出通过本发明的制造方法制作的无机纤维垫的结构的示意剖视图。
图3B是示出由第一无机纤维成型体制作的无机纤维垫的结构的示意剖视图。
图3C是示出由第二无机纤维成型体制作的无机纤维垫的结构的示意剖视图。
图4是示出从无机纤维的垫材中切出的废气净化装置用的保持密封材料和边角料的俯视图。
图5A是示出折叠层积针刺垫的一个制造例的示意图。
图5B是图5A中制造的折叠层积针刺垫的A-A剖视图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行具体说明。但是，本发明并不限定于以下的实施方式，可以在不改变本发明的要点的范围内适当变更来应用。
本发明的无机纤维垫的制造方法中，作为材料，使用源自针刺垫的第一无机纤维成型体、以及源自抄造垫的第二无机纤维成型体。
第一无机纤维成型体源自针刺垫。针刺垫是对包含无机纤维的垫进行针刺处理而制造的垫。针刺处理是指使针等纤维交织手段对包含无机纤维的垫进行插入拔出。作为第一无机纤维成型体使用的针刺垫在表面和背面的至少一者上具有通过针刺处理形成的多个交织点。
构成上述针刺垫的无机纤维的平均纤维长度优选比构成上述抄造垫的无机纤维的平均纤维长度长。
如后所述，源自针刺垫的第一无机纤维成型体与源自抄造垫的第二无机纤维成型体相比不会过度开纤，开纤后的源自抄造垫的无机纤维的平均纤维长度与开纤后的源自针刺垫的无机纤维的平均纤维长度相比变得更短，因此所制造的无机纤维垫兼具回弹力和卷绕性这两者。
构成上述针刺垫的无机纤维的平均纤维长度没有特别限定，为了呈现出交织结构，需要具有一定程度的长度，优选为3.0～100mm、更优选为10.0～100mm。另外，构成针刺垫的无机纤维的平均纤维径(直径)优选为2～10μm、更优选为3～7μm。
本说明书中，无机纤维的平均纤维长度和平均纤维径通过在无机纤维垫的SEM(扫描型电子显微镜)观察中对视野内的任意100根无机纤维进行观察来求出。
第二无机纤维成型体源自抄造垫。抄造垫是对包含无机纤维的垫进行抄造处理而制造的垫。本说明书中的抄造处理是指进行无机纤维的开纤、制浆和成型。
构成上述抄造垫的无机纤维的平均纤维长度优选为0.01mm～5.0mm左右。另外，构成抄造垫的无机纤维的优选平均纤维径(直径)与构成针刺垫的无机纤维相同。
本发明的无机纤维垫的制造方法中，优选构成上述针刺垫的无机纤维的平均纤维长度为10.0～100mm、并且构成上述抄造垫的无机纤维的平均纤维长度为0.01mm～5.0mm。
构成针刺垫的无机纤维的平均纤维长度以及构成抄造垫的无机纤维的平均纤维长度分别为上述范围时，由本发明的制造方法得到的无机纤维垫兼具更高的回弹力和更高的卷绕性这两者。
作为构成第一无机纤维成型体的无机纤维和构成第二无机纤维成型体的无机纤维没有特别限定，优选由选自由氧化铝纤维、二氧化硅纤维、氧化铝-二氧化硅纤维、莫来石纤维、生物可溶性纤维和玻璃纤维组成的组中的至少一种构成。
无机纤维为氧化铝纤维、二氧化硅纤维、氧化铝-二氧化硅纤维以及莫来石纤维中的至少一种的情况下，耐热性优异，因此即使在无机纤维垫被暴露于高温的情况下，也不会发生变质等，能够充分维持作为垫材的功能。另外，无机纤维为生物可溶性纤维的情况下，在使用所制造的无机纤维垫制作废气净化装置时，即使吸入飞散的无机纤维等，在生物体内也会溶解，因此不会对作业员的健康带来危害。
氧化铝纤维中，除氧化铝以外，还可以包含例如氧化钙、氧化镁、氧化锆等添加剂。
作为氧化铝-二氧化硅纤维的组成比，以重量比计优选为Al2O3:SiO2＝60:40～80:20、更优选为Al2O3:SiO2＝70:30～74:26。
作为氧化铝-二氧化硅纤维，还可以举出包含60～80重量％的Al2O3的纤维。
第一无机纤维成型体的无机纤维与第二无机纤维成型体的无机纤维可以为相同组成、也可以为不同组成。
以下，参照图1、图2、图3A、图3B以及图3C，对仅以源自针刺垫的无机纤维成型体作为原料的情况、仅以源自抄造垫的无机纤维成型体作为原料的情况、以及本发明的制造方法中的成型性的差异进行说明。
源自抄造垫的无机纤维材料通常无机纤维的平均纤维长度短、水中体积密度大，因此难以通过抄造法增大无机纤维垫的厚度，难以控制无机纤维垫的密度、厚度。
其次，由于针刺垫是无机纤维交织而成的结构，因此与抄造垫不同，即使进行开纤也不会被均匀地开纤。
图1是说明源自针刺垫的第一无机纤维成型体被开纤的情形的示意图。图2是说明源自抄造垫的第二无机纤维成型体被开纤的情形的示意图。如图1和图2所示，构成源自针刺垫的第一无机纤维成型体10的源自针刺垫的无机纤维11和构成源自抄造垫的第二无机纤维成型体20的源自抄造垫的无机纤维21均通过开纤而被短纤维化，得到短纤维化的源自针刺垫的无机纤维11a、短纤维化的源自针刺垫的交织点的无机纤维12a、短纤维化的源自抄造垫的无机纤维21a。
如图1所示，针刺垫中，在实施针刺的部位(也称为针刺痕或交织点)和除此以外的部位，无机纤维的缠绕情况完全不同。交织点的无机纤维12即使进行开纤处理也不易被开解而作为纤维束存在，因此与源自抄造垫的第二无机纤维成型体20相比，无机纤维(短纤维化的源自针刺垫的交织点的无机纤维)12a的平均纤维长度有不易变短的倾向。针刺垫与抄造垫虽然有时无机纤维的平均纤维长度相同，但由于针刺垫大多由比较长的无机纤维形成且具有交织点，因此与抄造垫不同，开纤后也包含纤维束，具有开纤后的无机纤维(短纤维化的源自针刺垫的无机纤维、短纤维化的源自针刺垫的交织点的无机纤维)11a、12a的平均纤维长度长的倾向。
在图3A、图3B以及图3C中，对于将经开纤的无机纤维抄造成型的工序进行说明。图3A是示出通过本发明的制造方法制作的无机纤维垫的结构的示意剖视图。图3B是示出由第一无机纤维成型体制作的无机纤维垫的结构的示意剖视图。图3C是示出由第二无机纤维成型体制作的无机纤维垫的结构的示意剖视图。
为了用作无机纤维垫，无机纤维需要均匀地分布，但如图3B所示，在仅使用源自针刺垫的无机纤维11a、12a的情况下，由于纤维束的存在和无机纤维的平均纤维长度较长，因此难以减小所制造的无机纤维垫101的厚度。
在本发明的制造方法中的抄造工序中，如图3A所示，使用包含源自针刺垫的无机纤维11a、12a和源自抄造垫的无机纤维21a的浆料进行抄造成型工序。如后所述，通常在抄造成型后对原料片进行压制加工，以使厚度成为0.3～0.5倍左右的方式进行厚度的调整，但在仅使用源自针刺垫的无机纤维11a、12a的情况下，与使用源自抄造垫的短的无机纤维21a的情况相比，原形片中的无机纤维的分布存在不均，原形片的体积增大，因此难以通过压制加工调整厚度和密度。另外，在压制加工中难以消除无机纤维的分布的不均。因此，在抄造成型时得到无机纤维的分布均匀的原形片是很重要的。
若对包含各种纤维长度的无机纤维和纤维束的材料进行抄造成型，由于材料均匀地分散，因此纤维束、不同纤维长度的无机纤维彼此缠绕。若除了源自针刺垫的无机纤维11a、12a以外还存在源自抄造垫的无机纤维21a，则源自抄造垫的短的无机纤维21a进入到源自针刺垫的无机纤维11a、12a之间。其结果，与仅使用源自针刺垫的无机纤维11a、12a的情况相比，在制造纤维面比重相同的无机纤维垫100的情况下，能够减小所制造的无机纤维垫的厚度。
如图3B所示，在仅使用源自针刺垫的无机纤维11a、12a的情况下，难以减小无机纤维垫101的厚度，另一方面，如图3C所示，仅利用源自抄造垫的无机纤维21a，难以增大无机纤维垫102的厚度。
如本发明的制造方法这样，通过使用包含源自针刺垫的无机纤维和源自抄造垫的无机纤维的浆料进行抄造成型，能够适当地控制无机纤维垫的厚度而制造无机纤维垫，以使无机纤维垫的厚度小于仅源自针刺垫的无机纤维垫、且大于源自抄造垫的无机纤维垫。因此，本发明的制造方法的无机纤维垫的成型性优异。
第二无机纤维成型体优选包含无机粘结剂。这是由于，通过使第二无机纤维成型体包含无机粘结剂，由本发明的方法新制造的无机纤维垫中的无机粘结剂的分散性提高。
无机粘结剂可以包含在第一无机纤维成型体中，也可以不包含在第一无机纤维成型体中，优选包含在第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体两者中。
作为无机粘结剂，可以举出氧化铝、二氧化硅、碳化硅、氧化锆、氮化硼、金刚石和浮石中的至少一种或者它们的组合等任意适当的硬质陶瓷材料。优选为铝溶胶、硅溶胶。
第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体也可以包含有机粘结剂。这种情况下，优选在后述的开纤工序之前对第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体进行烧制，分解除去有机粘结剂。
本发明中使用的第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体可以是未经切断的成型形状的无机纤维成型体，但优选为成型体中的至少一者被切断的无机纤维成型体。通过使第一无机纤维成型体和/或第二无机纤维成型体被切断，上述第一无机纤维成型体和/或上述第二无机纤维成型体具有切断面，切断面的无机纤维容易被开纤，因此在开纤工序中无机纤维不会被均匀地开纤，所制造的无机纤维垫兼具回弹力和卷绕性这两者。本发明中使用的第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体可以全部被切断。作为被切断的上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体，包括产品、后述的边角料。
被切断的第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体优选通过冲裁或切出而被切断。冲裁是将想要加工的材料夹在冲模与板之间、从上方按压冲模而切断成所希望的形状的方法。切出是利用切刀将材料切断的方法。冲裁通常沿着冲模的形状将材料切断，而切出与冲裁不同，切断形状没有限定。
在本发明的无机纤维垫的制造方法中，作为材料的第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体优选具有两种以上的不同形状。此处，“无机纤维成型体的形状不同”是指无机纤维成型体的外形和大小中的至少一者不同。外形和大小不同不包括百分之几左右的尺寸的差异。即使外形相同，在大小不同的情况下，也视为形状不同。
若使用两种以上不同形状的无机纤维成型体，则在开纤工序中无机纤维不会被均匀地开纤，可得到各种纤维长度及形状的无机纤维材料，因此能够更容易地进行所制造的无机纤维垫的密度和厚度的调整，能够制造兼具回弹力和卷绕性这两者的无机纤维垫。无机纤维成型体的形状没有特别限定，可以举出片状、绳状、球状、以及块状等。作为片状的无机纤维成型体，可以举出正方形、长方形、圆形、椭圆形等。
上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体中的至少一者优选为边角料。边角料是指从材料中取所需部分之后的剩余部分。在制造废气净化装置的保持密封材料等的情况下，是从大的片状无机纤维垫冲裁成规定形状或切出而制作的，因此片的边角部产生为边角料。通过在无机纤维材料中使用边角料，能够不废弃边角料而将其有效利用，因而优选。
图4是示出从无机纤维的垫材中切出的废气净化装置用的保持密封材料和边角料的俯视图。在保持密封材料的制造现场，为了从一片大的无机纤维的垫材中切出多个保持密封材料，如图4所示，首先将无机纤维的垫材31分成保持密封材料形成部分32和边角料33。无机纤维的垫材的外周端31a示出切断前的无机纤维的垫材31的外形。接着将保持密封材料形成部分32分成各个保持密封材料34。
保持密封材料形成部分32的切出时，为了高效地进行切割而增多直线部分、并且以尽量不产生边角料33的方式考虑图案，当保持密封材料34具有凹凸形状时，边角料33可能具有凹凸形状。
本发明的制造方法中，作为无机纤维的材料，更优选使用这样的具有凹凸形状的不整齐的边角料。通过使边角料为具有凹凸形状的不整齐的形状，在开纤工序中无机纤维不会被均匀地开纤，所制造的无机纤维垫兼具回弹力和卷绕性这两者。
从无机纤维的垫材31的中央部分切割保持密封材料形成部分32时，边角料33成为框状。边角料33也可以直接以框状用于本发明的制造方法中，但若沿例如纵向和横向切断，则可得到各种形状的边角料33。
第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体优选是面积为1cm2以上的片状的无机纤维成型体。更优选是面积为10cm2以上的片状的无机纤维成型体。另外，第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体的大小的上限没有特别限定，例如在第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体为片状的情况下，优选面积为130cm2以下。这是因为，通过将面积为1cm2以上的片状的无机纤维成型体用于材料，无机纤维不会被均匀地开纤，所制造的无机纤维垫兼具回弹力和卷绕性这两者。
本发明的制造方法中，上述针刺垫优选是通过将无机纤维前体的薄层片以规定的宽度多次折叠而层积后进行烧制而形成的。这样的针刺垫也称为折叠层积针刺垫。图5A是示出折叠层积针刺垫的一个制造例的示意图。图5B是图5A中制造的折叠层积针刺垫的A-A剖视图。如图5A、图5B所示，烧制前针刺垫31A是将无机纤维前体的薄层片35以规定的宽度多次折叠、进行层积而形成的。如图5A所示，无机纤维前体的薄层片35一边沿相对于折叠方向成直角的方向连续地移动一边被折叠。折叠的宽度、次数没有特别限制，例如可以为宽度1000mm以上、折叠次数5次以上。在烧制前针刺垫31A的折返部36，纤维长度长的无机纤维的比例高。
通过在无机纤维垫的材料中使用包含这样的折返部的边角料，由本发明的制造方法得到的无机纤维垫具有高面压。
上述折叠层积针刺垫例如可通过日本特开2008-7933号公报中记载的方法制造。
使用上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体的比例没有特别限定，为了使通过本发明的制造方法得到的无机纤维垫兼具回弹力和卷绕性这两者，相对于第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体的合计重量，第一无机纤维成型体的比例优选为5～95重量％。第一无机纤维成型体的比例为上述范围时，由本发明的制造方法得到的无机纤维垫兼具更高的回弹力和更高的卷绕性这两者。第一无机纤维成型体的比例更优选为50～90重量％。
本发明的无机纤维垫的制造方法具有下述工序：开纤工序，对上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体进行开纤，得到无机纤维；以及抄造成型工序，使用包含经开纤的上述无机纤维的浆料进行无机纤维垫的抄造成型。
如上所述，在第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体包含有机粘结剂的情况下，优选在开纤工序之前进行对第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体进行烧制的烧制工序。烧制例如在700～1000℃进行1～8小时。优选的烧制温度为800～950℃。
开纤工序中进行的开纤可以通过仅湿式开纤的单独处理、或者干式开纤和湿式开纤的2阶段处理来实施。本发明的制造方法中，出于工序简便的理由，优选开纤工序仅进行湿式开纤。
湿式开纤可以使用打浆机或混合器等湿式开纤装置来进行。湿式开纤可以通过将第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体投入到加有水的湿式开纤装置中并搅拌来进行。投入第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体的顺序没有特别限定，优选先将第一无机纤维成型体投入到水中并进行搅拌、之后接着投入第二无机纤维成型体并进行搅拌；或者将第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体同时投入到水中并进行搅拌。本发明的制造方法中，为了使第一无机纤维成型体充分开纤，更优选先投入第一无机纤维成型体并进行搅拌，接着投入第二无机纤维成型体并进一步进行搅拌。
进行干式开纤的情况下，在湿式开纤之前进行。干式开纤处理可以使用筛网式破碎机Feather Mill等装置来进行。
需要说明的是，在开纤工序之前，可以将第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体预先切断成所期望的尺寸。这是由于，在开纤工序之前预先将无机纤维成型体切断时，开纤工序可顺利地进行。使用边角料作为第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体的情况下，也可以不进一步切断而直接进行开纤工序。
此处，通过改变湿式开纤和干式开纤的处理条件(例如搅拌速度、搅拌时间等)，能够对所得到的无机纤维的平均纤维长度进行调整。作为湿式开纤的处理条件的一例，例如可以举出搅拌速度500～1000rpm、搅拌时间200～900秒。优选为搅拌速度650～850rpm、搅拌时间500～700秒，更优选为搅拌速度700～800rpm、搅拌时间500～650秒。
经过这样的开纤工序，能够得到具有所期望的纤维长度分布的无机纤维。需要说明的是，无机纤维是否具有所期望的纤维长度分布可通过调查堆积密度来确认。
接着，进行抄造成型工序，使用包含该经开纤的无机纤维的浆料进行无机纤维垫的抄造成型。
浆料的制备例如可如下进行。
首先，制备包含水和经开纤的无机纤维的液体，使无机纤维的浓度为0.5～2.0重量％左右。在浆料的制备中向液体中追加水或经开纤的无机纤维的情况下，利用搅拌机搅拌20～120秒左右。接着，向该液体中添加相对于无机纤维为0.5～10重量％左右的有机粘结剂，搅拌1～5分钟左右。进一步向该液体中添加相对于无机纤维为0.5～3重量％左右的无机粘结剂，搅拌1～5分钟左右。进一步向该液体中添加相对于无机纤维为0.01～1.0重量％左右的凝聚剂，进行最多约2分钟左右的搅拌，制备浆料。
上述浆料优选进一步包含新的无机纤维。通过在浆料中添加新的无机纤维，能够将由本发明的制造方法得到的无机纤维垫调整成所期望的物性。此处，新的无机纤维是指初次形成为无机纤维的状态、并且一次也没有作为产品使用过的无机纤维。
新的无机纤维的平均纤维长度可以根据所期望的物性进行调整，优选为0.01mm～100mm左右。新的无机纤维的优选平均纤维径(直径)与构成针刺垫的无机纤维、构成抄造垫的无机纤维相同。
作为新的无机纤维的组成，可以举出与作为构成第一无机纤维成型体的无机纤维和构成第二无机纤维成型体的无机纤维所例示的组成相同的组成。新的无机纤维优选与构成上述第一无机纤维成型体的无机纤维和构成第二无机纤维成型体的无机纤维为相同组成。这是由于，若无机纤维的组成相同，则热膨胀系数相同，因此在高温使用时纤维间的密合部不会偏移，能够维持面压。
新的无机纤维、构成上述第一无机纤维成型体的无机纤维以及构成上述第二无机纤维成型体的无机纤维更优选为包含60～80重量％的Al2O3的氧化铝-二氧化硅纤维。这是由于可提高所得到的无机纤维垫的回弹性和耐热性。
作为在浆料的制备中添加的无机粘结剂，使用与第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体所包含的无机粘结剂相同的粘结剂等。另外，作为有机粘结剂，使用胶乳等，作为凝聚剂，可以使用现有公知的凝聚剂。
本发明的制造方法中，在浆料制备时优选添加无机粘结剂。第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体包含无机粘结剂的情况下，在抄造成型工序中可以不新添加无机粘结剂，即使在添加无机粘结剂的情况下，与上述添加量相比，也可以为少量。即使在第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体包含无机粘结剂的情况下，也可以在浆料中添加与上述相同添加量的无机粘结剂。
第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体包含无机粘结剂的情况下，在抄造成型工序中混配的无机粘结剂可以与第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体所包含的无机粘结剂为相同材料，也可以使用不同材料的无机粘结剂。
使用浆料的无机纤维垫的抄造成型例如可如下进行。
将所制备的浆料添加到期望形状的成型器中，成型出原料片，进一步进行脱水。通常的情况下，在成型器的底部设有过滤用金属网(网孔尺寸：30目)，添加到成型器内的浆料中的水分通过该过滤用金属网被排出。因此，通过使用这样的成型器，能够同时进行原料片的成型和脱水。另外，必要时可以使用抽吸泵、真空泵等，从成型器的下侧经由过滤用金属网进行水分的强制抽吸。
接着，将所得到的原料片从成型器中取出，使用压制器等按照厚度为0.3～0.5倍左右的方式对原料片进行压缩，同时在例如150～210℃的温度下进行5分钟～1小时的加热、干燥，由此可以得到无机纤维垫。
由本发明的制造方法得到的无机纤维垫可以切断成所期望的形状，用于废气净化装置的保持密封材料等。
通过本发明的制造方法得到的无机纤维垫也是本发明之一。本发明的无机纤维垫是使用包含将源自针刺垫的第一无机纤维成型体和源自抄造垫的第二无机纤维成型体开纤而得到的无机纤维的浆料抄造成型的，因此容易控制密度、厚度，兼具回弹力和卷绕性这两者。
本说明书中公开了以下的事项。
本公开(1)涉及一种无机纤维垫的制造方法，其特征在于，使用源自针刺垫的第一无机纤维成型体和源自抄造垫的第二无机纤维成型体，且具有下述工序：开纤工序，对上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体进行开纤，得到无机纤维；以及抄造成型工序，使用包含经开纤的上述无机纤维的浆料进行无机纤维垫的抄造成型。
本公开(2)是本公开(1)所述的无机纤维垫的制造方法，其中，上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体中的至少一者被切断。
本公开(3)涉及本公开(1)或(2)所述的无机纤维垫的制造方法，其中，上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体中的至少一者为具有凹凸形状的不整齐的边角料。
本公开(4)是本公开(1)～(3)中任一项所述的无机纤维垫的制造方法，其中，上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体是面积为1cm2以上的片状的无机纤维成型体。
本公开(5)是本公开(1)～(4)中任一项所述的无机纤维垫的制造方法，其中，上述第二无机纤维成型体包含无机粘结剂。
本公开(6)是本公开(1)～(5)中任一项所述的无机纤维垫的制造方法，其中，构成上述针刺垫的无机纤维的平均纤维长度比构成上述抄造垫的无机纤维的平均纤维长度长。
本公开(7)是本公开(1)～(6)中任一项所述的无机纤维垫的制造方法，其中，相对于上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体的合计重量，第一无机纤维成型体的比例为5重量％～95重量％。
本公开(8)是本公开(1)～(7)中任一项所述的无机纤维垫的制造方法，其中，仅通过湿式开纤进行上述开纤。
本公开(9)是本公开(1)～(8)中任一项所述的无机纤维垫的制造方法，其中，上述针刺垫是通过将无机纤维前体的薄层片以规定的宽度多次折叠而层积后进行烧制而形成的。
本公开(10)是本公开(1)～(9)中任一项所述的无机纤维垫的制造方法，其中，在上述开纤工序之前，将上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体切断。
本公开(11)是本公开(1)～(10)中任一项所述的无机纤维垫的制造方法，其中，上述浆料进一步包含新的无机纤维，上述新的无机纤维与上述经开纤的无机纤维为相同组成，并且是包含60～80重量％的Al2O3的氧化铝-二氧化硅纤维。
本公开(12)涉及一种通过下述的无机纤维垫的制造方法制造的无机纤维垫，该制造方法的特征在于，具有：开纤工序，使用源自针刺垫的第一无机纤维成型体和源自抄造垫的第二无机纤维成型体，对上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体进行开纤，得到无机纤维；以及抄造成型工序，使用包含经开纤的上述无机纤维的浆料，进行无机纤维垫的抄造成型。
本公开(13)是本公开(12)所述的无机纤维垫，其中，上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体中的至少一者被切断。
本公开(14)是本公开(12)或(13)所述的无机纤维垫，其中，上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体中的至少一者是具有凹凸形状的不整齐的边角料。
本公开(15)是本公开(12)～(14)中任一项所述的无机纤维垫，其中，上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体是面积为1cm2以上的片状的无机纤维成型体。
本公开(16)是本公开(12)～(15)中任一项所述的无机纤维垫，其中，上述第二无机纤维成型体包含无机粘结剂。
本公开(17)是本公开(12)～(16)中任一项所述的无机纤维垫，其中，构成上述针刺垫的无机纤维的平均纤维长度比构成上述抄造垫的无机纤维的平均纤维长度长。
本公开(18)是本公开(12)～(17)中任一项所述的无机纤维垫，其中，相对于上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体的合计重量，第一无机纤维成型体的比例为5～95重量％。
本公开(19)是本公开(12)～(18)中任一项所述的无机纤维垫，其中，仅通过湿式开纤进行上述开纤。
本公开(20)是本公开(12)～(19)中任一项所述的无机纤维垫，其中，上述针刺垫是通过将无机纤维前体的薄层片以规定的宽度多次折叠而层积后进行烧制而形成的。
本公开(21)是本公开(12)～(20)中任一项所述的无机纤维垫，其中，在上述开纤工序之前，将上述第一无机纤维成型体和上述第二无机纤维成型体切断。
本公开(22)是本公开(12)～(21)中任一项所述的无机纤维垫，其中，上述浆料进一步包含新的无机纤维，上述新的无机纤维与上述经开纤的无机纤维为相同组成，并且是包含60重量％～80重量％的Al2O3的氧化铝-二氧化硅纤维。
(实施例)
以下，示出更具体地公开了本发明的实施例。另外，本发明并不仅限于这些实施例。
以下，对于将针刺垫和抄造垫开纤得到的无机纤维材料进行抄造而制作抄造垫，进行水中体积密度、厚度和卷绕性(成型性)的评价。
如下述表1所示，比较例1仅使用源自针刺垫的第一无机纤维成型体，实施例1使用源自针刺垫的第一无机纤维成型体和源自抄造垫的第二无机纤维成型体(源自针刺垫:源自抄造垫＝70:30、重量比)。作为源自针刺垫的第一无机纤维成型体，准备由Al2O3:SiO2＝72:28(重量比)的氧化铝-二氧化硅纤维构成、针刺痕的密度为21个/cm2的密度的垫。作为源自抄造垫的第二无机纤维成型体，准备由Al2O3:SiO2＝72:28(重量比)的氧化铝-二氧化硅纤维构成的抄造垫。
首先，将第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体在800℃烧制1小时，使有机粘结剂热分解，静置至常温。
在比较例1中，取出40.0g第一无机纤维成型体，加入到1.6L的水中，使用搅拌机(产品名：SMT-101、制造商：ASONE)，在转速为750rpm、搅拌时间为10分钟的条件下搅拌，进行开纤，由此制作无机纤维的浆料。
接着，在浆料中以相对于无机纤维100重量份为0.5～10重量份的方式加入有机粘结剂，另外，在浆料中以相对于无机纤维100重量份为0.5～3.0重量份的方式加入无机粘结剂。
接着，向在底面上形成有过滤用的网的成形器中倒入浆料，对浆料中的溶剂进行脱溶剂处理，由此得到片状的无机纤维集合体。然后，将无机纤维集合体脱水，使用一般的加压干燥机以无机纤维集合体的厚度成为9.5mm的方式进行加压，同时以150～210℃、5分钟～1.0小时的条件进行干燥，由此制造纤维面比重为1500g/m2的比较例1的抄造垫。比较例1的浆料的水中体积密度为0.01360g/cm3，垫的厚度为10.8mm。
对于实施例1，除了使用28.0g第一无机纤维成型体、12.0g第二无机纤维成型体以外，与比较例1同样地制造纤维面比重为1500g/m2的实施例1的抄造垫。实施例1的浆料的水中体积密度为0.01489g/cm3，垫的厚度为9.9mm。
将比较例1和实施例1的垫剪裁成长度方向的长度为350mm、宽度方向的长度为30mm的矩形，制作试验片，将垫卷绕在直径为100mm的圆柱体上，目视观察各试验片是否产生裂纹。将未产生裂纹的情况评价为〇，将产生了裂纹的情况评价为×，评价卷绕性。
[表1]
| 比较例1 | 实施例1 | |
| 源自针刺垫的第一无机纤维成型体的比例 | 100 | 70 |
| 源自抄造垫的第二无机纤维成型体的比例 | 0 | 30 |
| 水中体积密度(g/cm3) | 0.01360 | 0.01489 |
| 纤维面比重(g/m2) | 1500 | 1500 |
| 厚度(mm) | 10.8 | 9.9 |
| 卷绕性 | × | ○ |
如表1所示，材料使用第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体的实施例1与仅使用第一无机纤维成型体的比较例1相比，在相同条件下进行压制的情况下，垫的厚度变得更小。在材料仅为源自针刺垫的第一无机纤维成型体的情况下，所制造的垫具有变厚的倾向，但若将源自针刺垫的第一无机纤维成型体和源自抄造垫的第二无机纤维成型体这两者用于材料并在相同条件下制作抄造垫，则源自抄造垫的无机纤维进入到源自针刺垫的无机纤维或纤维束的间隙内而致密化，因此可知即使是纤维面比重相同的无机纤维垫，也能够成型出厚度更小的垫。
由该结果可知，通过对第一无机纤维成型体和第二无机纤维成型体的比例进行各种变更，能够调整垫的密度和厚度。
另外，实施例1的垫与比较例1的垫相比厚度薄，成为即使卷绕在圆柱上也不易破裂的垫。从而还可知本发明的制造方法能够提供卷绕性优异的无机纤维垫。
附图标记说明
10源自针刺垫的第一无机纤维成型体
11源自针刺垫的无机纤维
11a短纤维化的源自针刺垫的无机纤维
12交织点的无机纤维
12a短纤维化的源自针刺垫的交织点的无机纤维
20源自抄造垫的第二无机纤维成型体
21源自抄造垫的无机纤维
21a短纤维化的源自抄造垫的无机纤维
31 无机纤维的垫材
31A 烧制前针刺垫
31a 外周端
32 保持密封材料形成部分
33 边角料
34 保持密封材料
35 无机纤维前体的薄层片
36 折返部
100、101、102无机纤维垫
Claims (22)
1.一种无机纤维垫的制造方法，其特征在于，
该制造方法使用源自针刺垫的第一无机纤维成型体和源自抄造垫的第二无机纤维成型体，且具有下述工序：
开纤工序，对所述第一无机纤维成型体和所述第二无机纤维成型体进行开纤，得到无机纤维；以及
抄造成型工序，使用包含经开纤的所述无机纤维的浆料，进行无机纤维垫的抄造成型。
2.如权利要求1所述的无机纤维垫的制造方法，其中，所述第一无机纤维成型体和所述第二无机纤维成型体中的至少一者被切断。
3.如权利要求1或2所述的无机纤维垫的制造方法，其中，所述第一无机纤维成型体和所述第二无机纤维成型体中的至少一者为具有凹凸形状的不整齐的边角料。
4.如权利要求1～3中任一项所述的无机纤维垫的制造方法，其中，所述第一无机纤维成型体和所述第二无机纤维成型体是面积为1cm2以上的片状的无机纤维成型体。
5.如权利要求1～4中任一项所述的无机纤维垫的制造方法，其中，所述第二无机纤维成型体包含无机粘结剂。
6.如权利要求1～5中任一项所述的无机纤维垫的制造方法，其中，构成所述针刺垫的无机纤维的平均纤维长度比构成所述抄造垫的无机纤维的平均纤维长度长。
7.如权利要求1～6中任一项所述的无机纤维垫的制造方法，其中，相对于所述第一无机纤维成型体和所述第二无机纤维成型体的合计重量，第一无机纤维成型体的比例为5重量％～95重量％。
8.如权利要求1～7中任一项所述的无机纤维垫的制造方法，其中，所述开纤仅通过湿式开纤进行。
9.如权利要求1～8中任一项所述的无机纤维垫的制造方法，其中，所述针刺垫是通过将无机纤维前体的薄层片以规定的宽度多次折叠而层积后进行烧制而形成的。
10.如权利要求1～9中任一项所述的无机纤维垫的制造方法，其中，在所述开纤工序之前，将所述第一无机纤维成型体和所述第二无机纤维成型体切断。
11.如权利要求1～10中任一项所述的无机纤维垫的制造方法，其中，
所述浆料进一步包含新的无机纤维，
所述新的无机纤维与所述经开纤的无机纤维为相同组成，并且是包含60重量％～80重量％的Al2O3的氧化铝-二氧化硅纤维。
12.一种通过下述的无机纤维垫的制造方法制造的无机纤维垫，该制造方法的特征在于，具有：开纤工序，使用源自针刺垫的第一无机纤维成型体和源自抄造垫的第二无机纤维成型体，对所述第一无机纤维成型体和所述第二无机纤维成型体进行开纤，得到无机纤维；以及抄造成型工序，使用包含经开纤的所述无机纤维的浆料，进行无机纤维垫的抄造成型。
13.如权利要求12所述的无机纤维垫，其中，所述第一无机纤维成型体和所述第二无机纤维成型体中的至少一者被切断。
14.如权利要求12或13所述的无机纤维垫，其中，所述第一无机纤维成型体和所述第二无机纤维成型体中的至少一者为具有凹凸形状的不整齐的边角料。
15.如权利要求12～14中任一项所述的无机纤维垫，其中，所述第一无机纤维成型体和所述第二无机纤维成型体是面积为1cm2以上的片状的无机纤维成型体。
16.如权利要求12～15中任一项所述的无机纤维垫，其中，所述第二无机纤维成型体包含无机粘结剂。
17.如权利要求12～16中任一项所述的无机纤维垫，其中，构成所述针刺垫的无机纤维的平均纤维长度比构成所述抄造垫的无机纤维的平均纤维长度长。
18.如权利要求12～17中任一项所述的无机纤维垫，其中，相对于所述第一无机纤维成型体和所述第二无机纤维成型体的合计重量，第一无机纤维成型体的比例为5重量％～95重量％。
19.如权利要求12～18中任一项所述的无机纤维垫，其中，所述开纤仅通过湿式开纤进行。
20.如权利要求12～19中任一项所述的无机纤维垫，其中，所述针刺垫是通过将无机纤维前体的薄层片以规定的宽度多次折叠而层积后进行烧制而形成的。
21.如权利要求12～20中任一项所述的无机纤维垫，其中，在所述开纤工序之前，将所述第一无机纤维成型体和所述第二无机纤维成型体切断。
22.如权利要求12～21中任一项所述的无机纤维垫，其中，所述浆料进一步包含新的无机纤维，所述新的无机纤维与所述经开纤的无机纤维为相同组成，并且是包含60重量％～80重量％的Al2O3的氧化铝-二氧化硅纤维。
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