JP2001262468A - 耐熱性不織布の製造方法 - Google Patents

耐熱性不織布の製造方法

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JP2001262468A
JP2001262468A JP2000071798A JP2000071798A JP2001262468A JP 2001262468 A JP2001262468 A JP 2001262468A JP 2000071798 A JP2000071798 A JP 2000071798A JP 2000071798 A JP2000071798 A JP 2000071798A JP 2001262468 A JP2001262468 A JP 2001262468A
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sheet
heat
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nonwoven fabric
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Setsuo Toyoshima
節夫 豊島
Hisami Tahira
久美 田平
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New Oji Paper Co Ltd
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Oji Paper Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の不織布よりも耐熱性と可撓性に優れた耐
熱性不織布を提供すること。 【解決手段】耐熱性無機繊維と無機バインダー成分とを
必須成分とする材料を湿式抄紙法にてシート化し、その
シートを400℃以上の温度で焼成した後、さらに無機
バインダー成分を添加することを特徴とする耐熱性不織
布の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明の耐熱性不織布は、従
来の湿式製造法による不織布よりも耐熱性と可撓性に優
れるので、高温下で使用されるフィルターや、断熱材、
触媒担持体として利用できる耐熱性不織布に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、抄紙法を基礎とする湿式不織布は
水を媒体として繊維を分散抄紙するため、空気流を利用
する乾式不織布に比べ、均一度が高く、そのために薄物
も可能であるなどの特徴を有していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一方で水中で
均一分散するための条件として、繊維長に限界があり、
繊維の絡み合いだけで強度を保持することができず、そ
のためバインダーの併用が不可欠である。そこで高温で
の使用を想定した耐熱性不織布を得るため、各種耐熱性
バインダーの探索が行われている。500℃以上の高温
域を対象とする、ディーゼルエンジン用排気ガスフィル
ターや、高温炉、触媒担持体などを想定すると、有機材
料では耐熱性を満たすことは不可能であり、無機材料に
頼らざるを得ない。しかしながら一般的に無機材料によ
るバインダーは、膜形成時や高温を経たときに、脱水反
応や硬化反応、結晶化などにより収縮を起こし、バイン
ダーとしての性能が著しく低下する場合が多い。これら
の欠点を軽減するバインダーを利用した耐熱性不織布と
して、特開平1−162853「耐熱性繊維不織布」な
どがあるが、しかしその性能では満たされない使用分野
も多い。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる欠点を
改良するものである。すなわち本発明の第1の発明は、
耐熱性無機繊維と無機バインダー成分とを必須成分とす
る材料を、湿式抄紙法にてシート化し、そのシートを4
00℃以上の温度で焼成した後、さらに無機バインダー
成分を添加することを特徴とする耐熱性不織布の製造方
法に関するものである。本発明の第2の発明は、耐熱性
無機繊維、無機バインダー成分、有機成分とを必須成分
とする材料を湿式抄紙法にてシート化し、そのシートを
400℃以上の温度で焼成して有機成分を除去した後、
さらに無機バインダー成分を添加することを特徴とする
耐熱性不織布の製造方法に関するものである。本発明の
第3の発明は、上記第1又は第2の発明においてシート
を焼成した後に添加する無機バインダー成分が、アルコ
キシシランを含有することを特徴とする耐熱性不織布の
製造方法に関するものである。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明は無機バインダーを二段に
分けて添加することを特徴とする。以下、抄紙時に加え
られる無機バインダーを一段目の無機バインダー、シー
トを焼成した後に添加される無機バインダーを二段目の
無機バインダーという。一般的に無機材料によるバイン
ダーは高温に強いが、膜形成時や高温を経たときに、脱
水反応や硬化反応、結晶化などにより収縮を起こし、バ
インダーとしての性能が著しく低下する場合が多い。
【0006】そこで本発明の耐熱性不織布は、湿式抄紙
からシートの乾燥までの強度はシート中の一段目の無機
バインダー又は一段目の無機バインダーと有機成分によ
って保持し、400℃以上の温度で焼成する工程の強度
は、一段目の無機バインダーによって保持する。しかし
ながら高温度での焼成工程を経た後では無機バインダー
といえどもダメージが大きい。そこでさらに二段目の無
機バインダーを添加し、有機成分が分解して生じた欠陥
部分、あるいは一段目の無機バインダーの焼成で生じた
欠陥を結合力の高い無機バインダーで補修する。本発明
においてはディーゼルエンジン用排気ガスフィルター
や、高温炉、触媒担持体などの高温の用途を想定してお
り、シート焼成後のバインダーも無機バインダーが必要
である。このようにすることで高温時でも強固な結合を
維持する耐熱性不織布を得ることができる。
【0007】そしてもう一つの発明は、かかる二段目に
添加する無機バインダーがアルコキシシランを含有する
ことにより、上記欠陥部分の補修作用を一層高めること
ができることを見いだしたことである。以上の処理を行
うことは、抄紙法によりシート化を行う上で有機繊維や
樹脂バインダー等の有機成分を添加しても有効であり、
これら有機材料の添加を本発明から除外するものではな
い。これらの有機材料が分解揮発したときに生じる欠陥
も、二段目の無機バインダーが補修してくれるからであ
る。
【0008】本発明における耐熱性無機繊維とは、40
0℃以上の焼成工程に耐え、かつ使用最高温度において
もその実用強度を維持し得る無機繊維を指し、例をあげ
るならばアルミナ繊維、アルミナシリカ繊維、炭化珪素
繊維、クオーツ繊維、ガラス繊維、ロックウールなどが
あげられるがこの限りではない。
【0009】本発明における一段目の無機バインダーと
は湿式抄紙時の乾燥プロセスで工程を通過しうるシート
強度を発現し、かつ400℃以上の焼成工程に耐え得る
耐熱性を有するもので、例をあげるならばコロイダルシ
リカ、アルミナゾル、合成マイカゾル、アルコキシシラ
ンなどがあげられるがこの限りではない。本発明におい
て一段目の無機バインダーを添加する方法としては、湿
式抄紙時に予めスラリーにバインダー成分を加えておく
方法や、湿式抄紙されたシートにバインダー成分を散
布、含浸、塗布する方法などを用いることが出来る。
【0010】本発明においては耐熱性無機繊維と無機バ
インダーを必須成分とし、抄紙工程におけるプロセス強
度が足りない場合は必要に応じ、有機成分を添加してシ
ート形成する。有機成分としては有機繊維や樹脂バイン
ダーがあり、有機繊維の例としては、叩解したセルロー
スパルプや、アクリル繊維、ポリエステル繊維、レーヨ
ン繊維、ビニロン繊維などがあげられる。また樹脂バイ
ンダーとしては、ポリビニルアルコール、アクリル樹
脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などがあげられる。
【0011】本発明においてはまず耐熱性無機繊維と無
機バインダー、必要に応じさらに有機成分を加えて湿式
抄紙法にてシート化する。このシートを400℃以上の
加熱炉中に入れ、十分重量減少がなくなるまで加熱す
る。この段階にて有機成分の除去と、無機バインダーの
体積収縮などによりシート強度の低下が生じるが、この
シートにさらに二段目の無機バインダー成分を添加す
る。
【0012】二段目の無機バインダーとしては、一段目
と同様の無機バインダーを用いることができる。中でも
アルコキシシランが無機繊維や一段目の無機バインダー
表面の水酸基との強固な結合が得られるため好ましい。
アルコキシシランは二段目の無機バインダーとして単独
で、あるいは他の無機バインダーと混合して用いること
が出来る。アルコキシシランとしてはモノメチルトリア
ルコキシシラン、ビニルトリアルコキシシラン、エポキ
シトリアルコキシシラン、アミノトリアルコキシシラン
などが好ましい。二段目の無機バインダーを含浸添加す
ることで、一段目の無機バインダーの焼成で生じた欠陥
部を補修し、強固な耐熱シートを得ることができる。本
発明において二段目の無機バインダーを添加する方法と
しては、シートにバインダー成分を散布、含浸、塗布す
る方法などを用いることが出来る。中でも溶液の形で散
布する方法が好ましい。
【0013】一段目の無機バインダーの量は耐熱性無機
繊維100部に対し3〜15部が好ましい。下限に満た
ないとシート強度の保持が不可能であり、上限を超える
と脆く折れ曲がりに弱いシートになる。有機成分を加え
る場合は一段目の無機バインダーに加え、耐熱性無機繊
維100部に対し有機繊維や樹脂バインダーを合計で1
〜30部加えても良い。有機繊維が耐水性に乏しく、か
つ二段目の無機バインダーが水溶液の場合は、耐水性を
発現する樹脂バインダーを加えると有効である。有機繊
維と樹脂バインダーとの比率は特に限定するものではな
いが、樹脂バインダーは有機繊維を補助する最少量にと
どめることが、焼成時の欠損を少なくできるので好まし
い。有機成分が下限に満たないとシート形成過程や焼成
後の無機バインダー成分添加工程での加工強度を発現で
きず、上限を超えると焼成後の有機成分が消失した後の
強度低下が大きく、やはりその後の二段目の無機バイン
ダー含浸工程での加工強度を発現できない。
【0014】二段目の無機バインダーの量は耐熱性無機
繊維100部に対し5〜15部が好ましい。二段目の無
機バインダーの量が下限に満たないと、一段目の修復効
果が低く、上限を超えると繊維表面全体を硬く固定して
しまい、脆いシートとなる。一段目と二段目の無機バイ
ンダー比率は特に限定するものではないが、各段階の無
機バインダーの機能を発揮するためには、一段目あるい
は二段目の無機バインダー共に少なくとも無機バインダ
ー全体量の1/3を有することが望ましく、その比率範
囲はおよそ1:3〜3:1である。
【0015】
【実施例】以下に本発明を実施例により更に詳細に説明
する。なお本実施例で部は重量部を意味する。
【0016】実施例1 アルミナ短繊維(電気化学工業株式会社製デンカアルセ
ン)90部を水中に0.5%の濃度で分散し、コロイダル
シリカ(日産化学製スノーテックス20)を対固形比で
10部添加し、坪量30g/m2相当量を計量し、TA
PPI手抄きマシンにてシート形成した。120℃で乾
燥後、500℃で1時間加熱後、そのシートにモノメチ
ルトリアルコキシシラン(日本ユニカー製A-167)を対
固形比で7部含浸添加し、120℃で乾燥した。耐熱性
と柔軟性に優れたシートを得た。得られたシートの強度
特性を表−1に示す。
【0017】実施例2 アルミナシリカ短繊維(ニチアス製ファインフレックス
1300)93部と叩解セルロースパルプ2部を水中に
0.5%の濃度で分散し、アルミナゾル(日産化学製ア
ルミナゾル)を対固形比で5部添加し、坪量50g/m
2相当量を計量し、TAPPI手抄きマシンにてシート
形成した。120℃で乾燥後、500℃で1時間加熱
後、そのシートにモノメチルトリアルコキシシラン(日
本ユニカー製A-167)を対固形比で5部含浸添加し、1
20℃で乾燥した。耐熱性と柔軟性に優れたシ−トを得
た。得られたシートの強度特性を表−1に示す。
【0018】実施例3 実施例1において、二段目の無機バインダをモノメチル
トリアルコキシシランに代えてコロイダルシリカとした
以外は実施例1と全く同様にして耐熱性シ−トを得た。
【0019】比較例1 アルミナ短繊維(電気化学製アルセン)を水中に0.5
%の濃度で分散し、モノメチルトリアルコキシシラン
(日本ユニカー製A-167)を対固形比で10%添加し、
坪量30g/m2相当量を計量し、TAPPI手抄きマ
シンにてシート形成した。120℃で乾燥後してシート
を得た。得られたシートの強度特性を表−1に示す。こ
のシートの強度特性を測定した。またさらに500℃で
1時間加熱後のシート強度も測定した。120℃で乾燥
後のシート強度はハンドリング可能な状態であるが、5
00℃で1時間経過したものは強度低下が大きかった。
【0020】比較例2 耐熱性無機繊維として実施例1と同じアルミナ短繊維9
0部と、無機バインダーとして実施例1と同じコロイダ
ルシリカ10部とモノメチルトリアルコキシシラン7部
を混合したバインダー17部とからTAPPI手抄きマ
シンにてシート形成した。以後実施例1と同様にして耐
熱性シ−トを得た。
【0021】評価項目の測定法 坪量(g/m2):JIS P8124の方法にて測定
した。 120℃乾燥シートの裂断長(km):120℃で乾燥
後、JIS P8113の方法にて測定した。 500℃で1時間加熱後の裂断長(km):500℃で加
熱後、JIS P8113の方法にて測定した。 柔軟性:直径10mmの円筒にシートを巻き付けて、ひ
び割れ等の発生有無を観察した。
【0022】
【表1】
【0023】
【発明の効果】本発明は、耐熱性無機繊維と無機バイン
ダー成分とを必須成分とする材料を、湿式抄紙法にてシ
ート化し、さらにそのシートを400℃以上の温度で焼
成した後、二段目の無機バインダーを添加することによ
り、高温時でも強固な結合を維持する耐熱性不織布を発
明するに至った。
フロントページの続き Fターム(参考) 4D019 AA01 BA04 BA05 BA06 BA07 BB05 BC12 CB06 4L033 AA09 AB07 AC02 AC05 BA96 4L047 AA01 AB02 BA08 BA21 BC14 CC12 CC14 4L055 AF01 AG05 AG38 AH37 BE20 FA19 GA31

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】耐熱性無機繊維と無機バインダー成分とを
    必須成分とする材料を湿式抄紙法にてシート化し、その
    シートを400℃以上の温度で焼成した後、さらに無機
    バインダー成分を添加することを特徴とする耐熱性不織
    布の製造方法。
  2. 【請求項2】耐熱性無機繊維、無機バインダー成分、有
    機成分とを必須成分とする材料を湿式抄紙法にてシート
    化し、そのシートを400℃以上の温度で焼成して有機
    成分を除去した後、さらに無機バインダー成分を添加す
    ることを特徴とする耐熱性不織布の製造方法。
  3. 【請求項3】シートを焼成した後に添加する無機バイン
    ダー成分が、アルコキシシランを含有することを特徴と
    する請求項1又は2に記載された耐熱性不織布の製造方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002020891A1 (fr) * 2000-09-06 2002-03-14 Toray Industries, Inc. Tissu resistant a la chaleur et son procede de fabrication
JP2005534465A (ja) * 2002-05-27 2005-11-17 サン−ゴバン・イソベール 遠心分離によって得られた鉱物繊維を含む濾材

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