JP2003003335A - 無機繊維 - Google Patents

無機繊維

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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生体での溶解性に優れているとともに、１２
００℃でも安定して使用できる耐熱性を有する無機繊維
を提供する。 【解決手段】 ＳｉＯ2が６０〜７４．９重量％であ
り、ＣａＯが２５〜３９．９重量％であり、Ｎａ2Ｏが
０．０２重量％以下であり、Ｋ2Ｏが０．０５重量％以
下であり、Ｆｅ2Ｏ3が０．１５重量％以下であり、Ｔｉ
Ｏ2が０．１０重量％以下である無機繊維。不純物とし
て含まれるＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＴｉＯ2及びＦｅ2Ｏ3を少
なくすることによって、クリストバライト結晶の析出を
抑制し、更にクリストバライトより低温で析出するカル
シウムシリケートの成長をも抑制することにより、耐熱
性を向上させるとともに健康への影響を少なくしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性と生体溶解
性に優れた、シリカ及びカルシアを主成分とする無機繊
維に関する。
【０００２】
【従来の技術】耐火断熱材用の無機繊維として、例え
ば、ロックウールやアルミナシリカ繊維が多く使用され
ている。ロックウールは、安価であるが耐熱性に劣る。
アルミナシリカ繊維は、耐熱性に優れているが高価であ
る。しかし最近、これらの無機繊維が人の健康を害する
恐れがあることがわかってきた。アルミナシリカ繊維
は、１０００℃以上に加熱されるとクリストバライトを
析出する。この結晶が析出した繊維は、珪肺の原因にな
ると考えられている。そして、このような健康への影響
を少なくするために、無機繊維が体内に取り込まれて
も、体内で無機繊維が溶解すれば、その有害作用はなく
なるものと考えられている。このような観点から、生体
内での溶解性に優れた無機繊維が求められ、開発されて
いる。
【０００３】例えば、特開平１０−３２４５４２号公報
では、シリカ及びカルシアを主成分として、発癌性指数
であるＫＩ値を４０以上とした生体溶解性に優れた無機
繊維が提案されている。
【０００４】又、本発明者は、既に特願平１１−３６４
４７４号において、クリストバライト結晶が実質上析出
しない無機繊維を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平１０−
３２４５４２号公報に記載されている無機繊維は、生体
溶解性には優れているものの、１０００℃程度の耐熱性
しかなく、１０００℃を越える炉には適用が難しく、実
際の使用には制限があった。
【０００６】又、特願平１１−３６４４７４号に記載さ
れた無機繊維は、加熱後の生体溶解性に改良の余地があ
った。
【０００７】そこで、本発明の目的は、生体での溶解性
に優れていて、さらに１２００℃でも安定して使用でき
る耐熱性を有する無機繊維を提供することである。
【０００８】また、本発明の別の目的は、１１００℃に
加熱されてもクリストバライトが析出せず、かつクリス
トバライトよりも低温で析出するカルシウムシリケート
の成長を抑制した無機繊維を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の解決手段を例示
すると、前掲の請求項１〜６に記載の無機繊維である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、シリカとカルシアを主
成分とする無機繊維であり、カルシアを主成分とするこ
とにより、生体溶解性を付与している。
【００１１】本発明においては、不純物として含まれる
Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＴｉＯ2及びＦｅ2Ｏ3を少なくするこ
とによって、クリストバライト結晶の析出を抑制し、更
にクリストバライトより低温で析出するカルシウムシリ
ケートの成長をも抑制することにより、耐熱性を向上さ
せるとともに健康への影響を少なくしている。
【００１２】一般に、無機繊維を製造するには、原料を
電気炉で溶融し、この溶融体を高速エアーで吹き飛ばす
か、または高速回転体に衝突させて、繊維化する。この
際、繊維を得るには、溶融体に、適度な粘性が必要であ
る。
【００１３】ＳｉＯ2は、溶融体の粘性及び繊維の耐熱
性を増加させる効果がある。シリカカルシア系の無機繊
維においては、ＳｉＯ2が５０重量％以上であれば、繊
維の製造が可能である。しかし、６０重量％を境とし
て、繊維の特性が大きく変化して、６０重量％未満で
は、繊維径が細く、反応性が高くなって耐熱性が極端に
低下する。また、ＳｉＯ2が多すぎると、溶融体の粘性
が大きくなり過ぎて繊維化が困難になり、さらに、生体
溶解性に劣る。この理由により、ＳｉＯ2の含有量は、
６０〜７４．９重量％が好ましい。
【００１４】ＣａＯは、生体溶解性を得るために必要で
ある。しかし、繊維の加熱による収縮を小さくするため
には、少ないほうが好ましい。この理由により、２５〜
３９．９重量％が好ましい。
【００１５】アルカリ金属酸化物であるＮａ2Ｏを０．
０２重量％以下、Ｋ2Ｏを０．０５重量％以下とするこ
とで、クリストバライトの析出及びカルシウムシリケー
ト結晶の成長が抑制され、加熱による収縮が小さくな
り、生体溶解性が優れたものとなり、好ましい。
【００１６】Ｆｅ2Ｏ3もアルカリ金属酸化物と同様の理
由により０．１５重量％以下が好ましく、ＴｉＯ2も、
アルカリ金属酸化物と同様の理由により、０．１０重量
％以下が好ましい。
【００１７】ＭｇＯは、ＣａＯとともに生体溶解性を向
上させる効果があるが、ＳｉＯ2−ＣａＯ−ＭｇＯ系で
は、Ｎａ2Ｏ等の不純物を低下させても、遊離珪酸であ
るクリストバライトの抑制効果が得られない。このた
め、ＭｇＯは添加しないほうが良い。
【００１８】本発明の無機繊維において、ＳｉＯ2−Ｃ
ａＯ系におけるクリストバライトの析出、及びクリスト
バライトよりも低温で析出するカルシウムシリケート結
晶の成長は、アルカリ金属酸化物、Ｆｅ2Ｏ3及びＴｉＯ
2などの不純物の量によって大きく影響される。これら
の不純物を減少させると、クリストバライトの析出及び
カルシウムシリケート結晶の成長を抑制する効果が得ら
れ、耐熱性を向上できるとともに、未加熱時はもとよ
り、繊維が加熱された後にも、遊離珪酸による健康への
影響を少なくできる。
【００１９】
【実施例】原料として、ウォラストナイト、フリマント
ルサンド、高純度カルシア、高純度シリカを使用した。
これらの原料を所定量配合して、電気炉で溶融した。溶
融物を細流として取り出し、高速エアーで吹精し、繊維
を得た。各繊維の組成と特性を表１に示す。成分の分析
は原子吸光法にて行なった。
【００２０】
【表１】 生理食塩水溶解率は次の方法で試験した。すなわち、２
００メッシュの篩を通過するまで粉砕した試料約１ｇを
秤量し、３００ｍｌの三角フラスコに入れる。そこに生
理食塩水１５０ｍｌを加え、栓をする。温度４０℃の恒
温水槽に設置して、回転数１２０ｒｐｍで５０時間水平
振とうする。その後、濾過し、乾燥して、不溶解物を秤
量し、溶解による減量から溶解率を算出した。
【００２１】収縮率は次の方法で試験した。すなわち、
繊維と陽性澱粉を水に分散してスラリーとし、このスラ
リーを真空成形して成形体を作った。この成形体を熱処
理して加熱前後の寸法変化を測定して算出した。収縮率
が小さいほど耐熱性に優れている。
【００２２】クリストバライトの有無は、次の方法で確
認した。すなわち、試料を１１００℃で２４時間加熱し
た後、試料にクリストバライトの結晶が析出しているか
否かを粉末Ｘ線回折により確認した。
【００２３】比較例１乃至３は、実施例１乃至５に比べ
て、不純物の量が多く、クリストバライトが析出し、繊
維中の結晶も成長しているため、耐熱性が低く、生体溶
解性も低い。
【００２４】比較例４は、ＭｇＯを添加した例である。
不純物の量は少ないが、クリストバライトが析出し、繊
維中の結晶も成長しており、耐熱性が低く、生体溶解性
も低い。
【００２５】不純物の少ない実施例１乃至５では、クリ
ストバライトの析出は無く、繊維中の結晶の成長も抑制
されているため、耐熱性が高く、生体溶解性も高い。
【００２６】図１は、実施例１の顕微鏡写真を示し、図
２は、比較例３の顕微鏡写真を示す。
【００２７】図１の実施例１では繊維中の結晶は小さ
く、成長が抑制されているのに対し、図２の比較例３で
は結晶が大きく成長し、繊維の表面も大きく変形してい
る。
【００２８】
【発明の効果】本発明の無機繊維は、ＳｉＯ2及びＣａ
Ｏを主成分としていて、不純物の含有量が少ないため、
クリストバライトの析出が少ないか実質上ゼロであり、
かつカルシウムシリケート結晶の成長が抑制されている
ため、未加熱時の生体溶解性及び繊維が加熱された後の
生体溶解性に優れ、体内に取り込まれても健康に影響す
ることが少ない。
【００２９】さらに、本発明の無機繊維は、耐熱性に優
れているので、従来の生体溶解性繊維と比較して、より
高温の炉に断熱材として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の顕微鏡写真である。図中の
黒線の長さは２．０μｍを表わしている。
【図２】比較例３の顕微鏡写真である。図中の白線の長
さは２．０μｍを表わしている。
フロントページの続き (72)発明者 根本 考司 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） 4G062 AA05 BB03 CC04 DA06 DA07 DB01 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EB01 EB02 EC01 EC02 ED01 EE04 EE05 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FB02 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM01 NN31 NN34 4L037 AT05 CS23 FA02 FA05 FA12 PA31 PF07 UA07

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＳｉＯ2が６０〜７４．９重量％であ
    り、ＣａＯが２５〜３９．９重量％であり、Ｎａ2Ｏが
    ０．０２重量％以下であり、Ｋ2Ｏが０．０５重量％以
    下であり、Ｆｅ2Ｏ3が０．１５重量％以下であり、Ｔｉ
    Ｏ2が０．１０重量％以下であることを特徴とする無機
    繊維。
  2. 【請求項２】 １２５０℃で２４時間加熱したときの収
    縮率が２．０％以下であることを特徴とする請求項１に
    記載の無機繊維。
  3. 【請求項３】 １１００℃で２４時間加熱したときに、
    クリストバライト結晶が実質上析出しないものであるこ
    とを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の
    無機繊維。
  4. 【請求項４】 １１００℃で２４時間加熱したときの生
    理食塩水溶解率が１％以上であることを特徴とする請求
    項１乃至３のいずれか１項に記載の無機繊維。
  5. 【請求項５】 未加熱での生理食塩水溶解率が５％以上
    であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項
    に記載の無機繊維。
  6. 【請求項６】 ＭｇＯが実質的に含まれていない請求項
    １乃至５のいずれか１項に記載の無機繊維。
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