JP3998864B2 - 熱接着性ウィスカー、熱接着性ウィスカーの製造方法、熱接着性ウィスカーを使用した集合体、及びこの集合体の製造方法 - Google Patents
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱接着性ウィスカー、熱接着性ウィスカーの製造方法、熱接着性ウィスカーを使用した集合体、及びこの集合体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ウィスカーを原料とする集合体の製造方法として、ウィスカーを集合させた後に、ウィスカーの融点近い高温で焼結する方法が知られている。しかしながら、この方法によると、高温で焼結する必要があるため、エネルギー的に無駄であるという問題があった。また、この方法によりウィスカーを原料とする集合体を製造することはできるが、他の素材（例えば、有機材料からなるシート）と複合化することが困難であった。
【０００３】
また、ウィスカーを原料とする集合体の別の製造方法として、ウィスカーと熱接着材料とを水に分散させ、抄き上げた後に熱を作用させて、熱接着材料により接着する方法も知られている。しかしながら、この方法によると、接着されていないウィスカーが存在する場合があり、ウィスカーが脱落しやすい、という問題があった。また、抄き上げる際の水切れが悪いため生産性が悪く、しかもウィスカーが緻密に配列してしまうため見掛密度が高くなり、見掛密度がある程度低いのが好ましい用途（例えば、フィルタ用途）に適用することが困難で、汎用性のないものであった。
【０００４】
ウィスカー集合体の見掛密度を低くする方法として、乾式法によりウィスカーを集合させた後、水系の接着剤や粉末接着剤により接着する方法も考えられたが、この方法によって得られる集合体も、接着されていないウィスカーが存在する場合があるためウィスカーが脱落しやすく、また前者の水系の接着剤を使用する場合には、水系の接着剤を適用した際にへたってしまい、見掛密度の高い集合体になりやすいものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、効率的にエネルギーを利用してウィスカー集合体を製造することができ、他の素材との複合化も容易で、しかも脱落のないウィスカー集合体を製造することのできる熱接着性ウィスカー、この熱接着性ウィスカーの製造方法、この熱接着性ウィスカーを使用した集合体、及び見掛密度の高いウィスカー集合体から見掛密度の低いウィスカー集合体まで製造することのできるウィスカー集合体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の熱接着性ウィスカーの製造方法は、（１）ウィスカー、温度２５０℃以下で接着可能な接着樹脂、及び前記接着樹脂を溶解可能な溶媒とを混合して混合液を調製する工程、（２）前記混合液から溶媒を除去してウィスカーと接着樹脂の混合体を形成する工程、（３）前記混合体を粉砕してウィスカー表面に接着樹脂が付着した熱接着性ウィスカーを形成する工程、とを含んでいる。この方法によれば、ウィスカー表面に接着樹脂が付着した熱接着性ウィスカーを容易に製造することができる。
【０００９】
本発明の集合体の製造方法は、ウィスカー表面に、温度２５０℃以下で接着可能な接着樹脂が付着した熱接着性ウィスカーを、気流の作用により基材へ供給して、熱接着性ウィスカーを基材に付着させた後、熱処理により熱接着性ウィスカーを接着させる方法である。この方法によると、熱接着性ウィスカーを使用しており、熱接着性ウィスカーにより接着できるため、見掛密度の高い集合体から見掛密度の低い集合体を容易に製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の熱接着性ウィスカーはウィスカー表面に温度２５０℃以下で接着可能な接着樹脂が付着したものであり、熱接着性ウィスカー自体が接着できるため、熱接着性ウィスカーが脱落せず、しかも焼結させる場合よりもはるかに低温で接着させることができるため、エネルギー的に有利であり、しかも他の素材と一体化することができるものである。
【００１１】
本発明の熱接着性ウィスカーの原料となるウィスカーとしては、断面積が８×１０-5平方インチ以下で、長さが断面の平均直径に対して１０以上の単結晶又は多結晶のものを使用することができ、無機鉱物や金属などからなるものを使用できる。より具体的には、例えば、炭化珪素、窒化珪素、チタン酸カリウム、酸化亜鉛、ホウ酸アルミニウム、ウォラストナイト、マグネシウム化合物、ゲータイト、デビロンメタリック、ガンマヘマタイト、ガンマ酸化第二鉄、ハロサイド、炭素繊維、銅、或いは銀などから構成されるウィスカーを使用することができる。なお、熱接着性ウィスカーを含む集合体をフィルタ用途に使用する場合には、より高性能（高捕集効率）で、低圧力損失のフィルタとすることができるように、アスペクト比（長さ／平均直径）が１０以上で、直径が１０μｍ以下のウィスカーを使用するのが好ましい。
【００１２】
本発明の熱接着性ウィスカーはこのようなウィスカー表面に温度２５０℃以下で接着可能な接着樹脂が付着したものである。この接着樹脂は効率的に接着しやすいように、温度２５０℃以下で接着可能である必要があり、より好ましくは２３０℃以下で接着可能であり、更に好ましくは２１０℃以下で接着可能である。なお、接着樹脂の接着可能な温度の下限はある程度の耐熱性に優れるように、８０℃以上であるのが好ましく、１００℃以上であるのがより好ましい。
【００１３】
この接着可能である接着樹脂としては、例えば、（１）温度２５０℃以下で加熱した後に冷却することにより固化する樹脂（例えば、融点が２５０℃以下の結晶性の熱可塑性樹脂など）、（２）温度２５０℃以下で加熱すると同時に加圧した後に冷却することにより固化する樹脂（例えば、軟化点が２５０℃以下の非晶性の熱可塑性樹脂など）、（３）分子間の架橋結合が進行する温度が２５０℃以下の樹脂（例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂に架橋剤を添加した樹脂など）がある。これらの中でも、見掛密度の低い（嵩高な）集合体を製造できるように、（１）又は（３）の接着樹脂からなるのが好ましい。なお、本発明における「融点」とは、示差熱量計を用い、昇温温度１０℃／分で、室温から昇温して得られる融解吸収曲線の極値を与える温度をいう。また、本発明における「軟化点」は、示差熱量計を用い、昇温速度１０℃／分で室温から昇温して得られる融解吸熱曲線の開始点を与える温度をいう。
【００１４】
この接着樹脂として、より具体的には、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂など）、ポリ塩化ビニリデン系樹脂などの結晶性の熱可塑性樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリビニルアルコール系などの非晶性の熱可塑性樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂、前記結晶性又は非晶性の熱可塑性樹脂に架橋剤を添加した樹脂などを単独で、又は２種類以上混合して使用することができる。
【００１５】
なお、本発明の熱接着性ウィスカーを後述のような粉砕する工程を経て製造する場合には、粉砕が容易であるように、ある程度の硬さを有する接着樹脂を使用するのが好ましい。例えば、接着樹脂が粉体塗料からなる場合には、鉛筆引っかき値（ＪＩＳ Ｋ ５４００-1979 ６．１４、以下同様）がＨＢ以上の硬いものであるのが好ましい。なお、接着樹脂の接着性の点からは鉛筆引っかき値が２Ｈ以下の柔らかいものであるのが好ましい。このような硬さを有する接着樹脂は、例えば、重合度、架橋度、無機添加剤の有無、無機添加剤の量などを調節することにより得ることができる。なお、接着樹脂中に反応助剤、無機粉末、金属粉末、はっ水剤、研磨材などが混合されていても良い。
【００１６】
本発明の熱接着性ウィスカーにおけるウィスカーに対する接着樹脂の付着量としては、ウィスカーの容積１に対して、０．２５〜１０の容積の接着樹脂が付着しているのが好ましく、０．５〜５の容積の接着樹脂が付着しているのがより好ましい。接着樹脂の付着量がウィスカーの容積１に対して０．２５よりも少ないと、十分な接着力を発揮することができない場合があり、接着樹脂の付着量がウィスカーの容積１に対して１０を越えると、無駄が多く、また必要以上に付着していることによって、微細な空隙を有する集合体を形成しにくくなるためである。
【００１７】
本発明の熱接着性ウィスカーはウィスカー表面に接着樹脂が付着したものであるが、その付着状態は、１つのウィスカーに接着樹脂が付着している状態であっても良いし、２つ以上のウィスカーに接着樹脂が付着しており、ウィスカー同士が既に接着樹脂により接着している状態にあっても良い。
【００１８】
このような熱接着性ウィスカーは、例えば次の工程により製造することができる。（１）ウィスカー、温度２５０℃以下で接着可能な接着樹脂、及び前記接着樹脂を溶解可能な溶媒とを混合して混合液を調製する工程、（２）前記混合液から溶媒を除去してウィスカーと接着樹脂の混合体を形成する工程、（３）前記混合体を粉砕してウィスカー表面に接着樹脂が付着した熱接着性ウィスカーを形成する工程。以下、各工程について、具体的に説明する。
【００１９】
まず、ウィスカー、温度２５０℃以下で接着可能な接着樹脂、及び前記接着樹脂を溶解可能な溶媒とを混合して混合液を調製する。ウィスカー及び接着樹脂としては、前述のようなものを使用することができる。また、溶媒としては前述のような接着樹脂を溶解可能なものを使用する。なお、溶媒としてウィスカーが分散しやすいものを使用すると、１つのウィスカーに対して接着樹脂が付着しやすく、しかもウィスカー同士は分散した状態にあるため、後述の粉砕工程により１つのウィスカーに対して接着樹脂が付着した熱接着性ウィスカーを製造しやすいため好適である。このような溶媒としては、例えば、チタン酸カリウムウィスカーとポリエステル系樹脂に対して、アセトンを組み合わせることができる。
【００２０】
この混合液を調製する工程においては、前述のような容積比率でウィスカーに接着樹脂が付着するように、ウィスカーの容積１に対して０．２５〜１０の容積の接着樹脂を混合するのが好ましく、０．５〜５の容積の接着樹脂を混合するのがより好ましい。なお、溶媒はウィスカーと接着樹脂との混合容量１に対して０．５〜２０の容量比率で混合するのが好ましい。
【００２１】
次いで、前述の混合液から溶媒を除去してウィスカーと接着樹脂の混合体を形成する。この溶媒を除去する方法としては、例えば、風乾による方法、乾燥機による方法などがある。なお、混合液を離型紙に塗布してフィルム化したり、噴霧して小粒子化した後に溶媒を除去すると、効率的に溶媒を除去することができる。
【００２２】
そして、この混合体を粉砕することにより、ウィスカー表面に接着樹脂が付着した熱接着性ウィスカーを製造することができる。この混合体の粉砕は、例えば、乳鉢、ジェット気流粉砕機、ピンミル粉砕機、超微粒摩砕機、摩擦粉砕機などにより実施することができる。これらの中でも、ウィスカーの形状を損なわず、しかも１つのウィスカーに接着樹脂が付着した状態となるように粉砕しやすい、超微粒摩砕機や摩擦粉砕機を好適に使用できる。
【００２３】
本発明の集合体は前述のような熱接着性ウィスカーを含み、この熱接着性ウィスカーが接着したものである。そのため、この集合体は他の素材と複合化することができ、しかも熱接着性ウィスカーの脱落も生じないものである。この集合体における熱接着性ウィスカー量は用途によって適宜設定することができる。例えば、エアフィルタや液体フィルタのように低圧力損失で、高い捕集効率が要求されるような場合には、熱接着性ウィスカーを主体として構成するのが好ましい。また、触媒、脱臭フィルタ、イオン交換体のように機能性粉体が主原料であり、この機能性粉体の機能をできるだけ損なわないように接着するための接着材料として使用する場合には、熱接着性ウィスカーの量は少なくて良い。
【００２４】
この熱接着性ウィスカー以外の材料としては、例えば、前述と同様のウィスカー（接着樹脂の付着していないもの、又は非接着樹脂の付着しているもの）、有機繊維、無機繊維、機能性粉体、或いは接着性粉体を使用することができる。より具体的には、ウィスカーとして、炭化珪素、窒化珪素、チタン酸カリウム、酸化亜鉛、ホウ酸アルミニウム、ウォラストナイト、マグネシウム化合物、ゲータイト、デビロンメタリック、ガンマヘマタイト、ガンマ酸化第二鉄、ハロサイド、炭素繊維、銅、或いは銀などから構成されるウィスカーを使用することができる。有機繊維として、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維やポリプロピレン繊維などのポリオレフィン系繊維、ポリウレタン繊維などを使用することができる。無機繊維として、ガラス繊維、炭素繊維などを使用することができる。機能性粉体として、細孔性物質（例えば、活性炭、ゼオライトなど）、触媒機能を有するセラミックス（例えば、酸化チタン、酸化銅、二酸化マンガン、酸化亜鉛など）、磁性体（例えば、酸化鉄など）、特異な電気的特性を有するもの（例えば、圧電性、焦電性など）、イオン交換機能を有するポリマー、吸水性ポリマーなどを使用することができる。接着性粉体としては、例えば、有機高分子（例えば、ポリアミド樹脂粉体、ポリエステル樹脂粉体、ポリエチレン樹脂粉体、ポリプロピレン樹脂粉体、ポリスチレン樹脂粉体など）、有機固体（例えば、パラフィンなど）、ガラスなどを使用することができる。
【００２５】
このような熱接着性ウィスカーが接着した集合体は、例えば、前述のような熱接着性ウィスカーを、気流の作用により基材へ供給して、熱接着性ウィスカーを基材に付着させた後、熱処理により熱接着性ウィスカーを接着させて製造することができる。この熱接着性ウィスカーに対して作用させる気流はどのような気流であっても良いが、引火などの危険性がなく、取り扱いやすい空気を使用するのが好ましい。また、気流の基材への供給速度は基材の種類、基材の大きさ、基材の状態などによって変化するため限定することはできないが、１〜５０ｃｍ／秒程度であるのが好ましい。なお、気体による基材への供給速度は一定であっても、規則的に又は不規則的に変化させても良い。更に、気流は基材に対して吹き付けるように発生させたものであっても良いし、基材側から吸引することによって発生させたものであっても良いし、これらを併用することによって発生させたものであっても良い。
【００２６】
また、熱接着性ウィスカーの基材への供給は１度である必要はなく、２度以上、同じ方向又は違う方向から供給することができる。なお、基材の両側から熱接着性ウィスカーを供給する場合、最初に供給した熱接着性ウィスカーが他面へ供給する際に脱落することがないように、最初に供給した熱接着性ウィスカーを接着させた後に、他面から熱接着性ウィスカーを供給するのが好ましい。また、最初に供給する熱接着性ウィスカーと２度目以降に供給する熱接着性ウィスカーとは同じであっても違う種類のものであっても良い。なお、熱接着性ウィスカーの基材への供給方向としては、例えば、基材がシート状である場合には、基材の厚さ方向と同じ方向から供給するのが好ましく、基材がハニカム状である場合には、ハニカムのセルの長さ方向と同じ方向から供給するのが好ましい。
【００２７】
このように気流の作用により基材へ熱接着性ウィスカーが供給され、基材に付着する。この基材としては、例えば、多孔性基材、非多孔性基材或いはこれらの複合体を使用することができる。前者としては、不織布、織物、編物、紙、メッシュ、ネット或いはこれらの複合体などがあり、後者としては、フィルム、板などがある。なお、この基材の形状としては、例えば、シート状、シートをジグザグ状に折り加工した形状、ハニカム形状、シートを丸めて筒状とした形状、シートをジグザグ状に折り加工したものを丸めて筒状とした形状、シートを袋状に加工した形状などであることができる。
【００２８】
なお、熱接着性ウィスカーに気流を作用させる前に、熱接着性ウィスカーを単極性に帯電させると、熱接着性ウィスカー間に電気的な反発力が作用し、熱接着性ウィスカー同士は緻密に堆積せず、互いにある程度の距離を保った状態で基材に付着することになるため、見掛密度の低い嵩高な集合体を製造することができる。このように熱接着性ウィスカーを単極性に帯電させる方法としては、例えば、直流コロナ放電、沿面コロナ放電（交流コロナ放電）、Ｘ線荷電、摩擦荷電などがある。これらの中でもＸ線荷電は熱接着性ウィスカーがＸ線発生装置に付着しにくく、オゾンなど有害ガスを発生しにくいため好適である。なお、極性は特に限定されるものではなく、正極性であっても負極性であっても良く、また、正極性と負極性を交互に作用させても良い。また、この帯電は熱接着性ウィスカー全体を帯電できるように、熱接着性ウィスカーを気体中（好適には空気中）に供給し、個々の熱接着性ウィスカーに分散させた状態で帯電させるのが好ましい。
【００２９】
本発明において、気流の作用に加えて電界を作用させると、熱接着性ウィスカーと基材との間に働く静電引力によって、基材構成材（例えば、繊維、紡績糸、毛糸など）の表面全体に熱接着性ウィスカーを付着させることができる。この電界の強度は、基材の種類、基材の大きさ、基材の荷電状態などによって変化するため限定することはできないが、１００〜５，０００Ｖ／ｃｍ程度であるのが好ましい。なお、この電界を発生させる装置は前述の熱接着性ウィスカーを帯電させる装置により形成しても良いし、帯電させるための装置とは別に電界発生装置を使用しても良い。
【００３０】
なお、前述のように熱接着性ウィスカーを単極性に帯電させた場合、基材を接地された支持体上に載置しても良い。この場合、熱接着性ウィスカーと支持体との間に電位差が生じ、前述の電界を作用させた場合と同様の状態となるため、電界を作用させた場合と同様の効果を奏する。この支持体としては、帯電した熱接着性ウィスカーと支持体との間に電位差が生じるように、導電性（比抵抗：１０0Ω・ｃｍ未満）から半導電性（比抵抗：１０0〜１０9Ω・ｃｍ）の材料からなるものを使用することができる。また、気流の流れを妨げないように、ネットや多孔板などの多孔性であるのが好ましい。
【００３１】
このように、本発明においては、気流を作用させること、熱接着性ウィスカーを単極性に帯電させること、及び電界を作用させることを適宜組み合わせることによって、様々な見掛密度を有する集合体を製造することができる。例えば、（１）気流（吹き付け又は吸引）、帯電及び電界の組み合せ（２）気流（吹き付け又は吸引）及び帯電の組み合せ、（３）気流（吹き付け及び吸引）及び帯電の組み合せ、の場合のように、熱接着性ウィスカーを帯電させた場合には、比較的見掛密度が低く嵩高な集合体を製造することができ、気流のみ（吹き付け及び／又は吸引）を熱接着性ウィスカーに作用させた場合には、見掛密度が高く緻密な集合体を製造することができる。
【００３２】
本発明の集合体は前述のようにして熱接着性ウィスカーを基材に付着させた後、熱処理することにより熱接着性ウィスカーを接着して製造することができる。この接着は、例えば、接着樹脂が結晶性の熱可塑性樹脂からなる場合には、熱接着性ウィスカーを構成する接着樹脂の軟化点から融点よりも２０℃程度高い温度に設定されたオーブンにより実施することができ、接着樹脂が熱硬化性樹脂からなる場合には、熱接着性ウィスカーを構成する接着樹脂の分子間架橋結合が進行する温度以上の温度に設定されたオーブンにより実施することができる。なお、いずれの場合も、集合体に嵩高性が必要とされる場合には、無圧下で実施するのが好ましい。
【００３３】
本発明の集合体として基材を必要としない場合には、例えば、前述のようにして基材上に熱接着性ウィスカーが接着した集合体を、基材のみ（熱接着性ウィスカーを構成する接着樹脂は溶解しない）を溶解することのできる溶媒に浸漬するなどして、基材のみを抽出することによって製造することができる。
【００３４】
以下に、本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３５】
【実施例】
（実施例１）
ウィスカーとしてチタン酸カリウムウィスカー（断面積：０．０９６μｍ2、長さ：１５μｍ、平均直径：０．３５μｍ、アスペクト比：４３）１００容量部、接着樹脂として熱硬化性ポリエステル粉体塗料（架橋進行温度：１８０℃以上、鉛筆引っかき値：Ｆ〜Ｈ）１００容量部、及び溶媒としてアセトン１５００容量部とを混合して混合液を調製した。次いで、この混合液を離型紙上にコーティングした後、風乾することによりアセトンを蒸発除去して、チタン酸カリウムウィスカーと熱硬化性ポリエステル粉体塗料とからなる混合フィルムを形成した。次いで、この混合フィルムを乳鉢で粗粉砕した後、摩擦粉砕機により粉砕して、チタン酸カリウムウィスカー表面に熱硬化性ポリエステル粉体塗料が付着した熱接着性ウィスカー（ウィスカーの容量１に対して１容量の熱硬化性ポリエステル粉体塗料が付着）を製造した。他方、ポリエステル繊維からなる面密度８０ｇ／ｍ2、厚さ０．５ｍｍの不織布を用意した。
【００３６】
次いで、図１に模式的断面図を示すような集合体製造装置により、集合体を製造した。この時の条件は次の通りである。
（１）前述のようにして製造した熱接着性ウィスカー１００％を供給装置１（三協パイオテク（株）製、マイクロフィーダーＭＦＨＶ−ＩＶＯ）にセットした後、気流発生装置３（エアコンプレッサー）から空気流（５Ｌ／分）を供給装置１へ供給して、熱接着性ウィスカーを分散装置２（三協パイオテク（株）製、マイクロフィーダーＭＦＨＶ−ＩＶＯ）へ供給（０．１２ｇ／分）し、分散装置２によって、個々の熱接着性ウィスカーとなるように分散した。
（２）分散装置２により分散された熱接着性ウィスカーを、ノズル（直径３ｍｍ）から速度１１．８ｍ／秒で帯電空間４へ供給した。なお、供給速度は一定とした。また、直流電界（後述）に対して直角方向から熱接着性ウィスカーを供給した。
（３）帯電空間４は容器（たて１４ｃｍ、よこ１４ｃｍ、高さ１５ｃｍ）により形成した。この容器は分散装置２から熱接着性ウィスカーを供給するノズルの周囲に開口部を有するものを使用した。
（４）帯電空間４は帯電装置５によりプラスイオンのみを発生させて、熱接着性ウィスカーをプラスに帯電させた。この帯電装置５はアルミナ板（厚さ：２ｍｍ）の片面に線径５０μｍのワイヤー（放電電極）を１ｃｍ間隔で装着しており、反対面にステンレス板（誘起電極）を装着したものを使用した。なお、それぞれの電極に周波数４０ＫＨｚ、電力５０ワットの交流を印加して沿面放電を発生させた。また、帯電装置５とステンレス製メッシュ状支持体７（目開き１ｍｍ、線径０．５ｍｍ）との間に電位差を設けて直流電界（電界強度５ＫＶ／１５ｃｍ）を形成した。
（５）前述の不織布は厚さ方向が直流電界の方向と一致するように、前記支持体７上に載置した。なお、熱接着性ウィスカーは不織布の片面側から１度付着させ、温度１８０℃のオーブンにより２０分間熱処理して、熱接着性ウィスカー同士及び熱接着性ウィスカーと不織布とを接着した。
（６）吸引装置８により約３０Ｌ／分で吸引した。この時、熱接着性ウィスカーの不織布における通過速度（一定）は５ｃｍ／秒であった。
（７）３分３０秒間、熱接着性ウィスカーを供給した。
【００３７】
このようにして製造した集合体のウィスカー集合部における空隙率は９８％で、見掛密度が０．０５ｇ／ｃｍ3の嵩高な状態であった。また、この集合体は折り曲げても熱接着性ウィスカーが脱落することのない、熱接着性ウィスカーが十分に接着したものであった。なお、参考までに集合体のウィスカー集合部を上方から観察した電子顕微鏡写真を図２として添付する。
【００３８】
（実施例２）
ウィスカーとして実施例１と同じチタン酸カリウムウィスカー１００容量部、接着樹脂として実施例１と同じ熱硬化性ポリエステル粉体塗料２００容量部、及び溶媒としてアセトン１７００容量部とを混合して混合液を調製した。次いで、実施例１と全く同様に、混合液の離型紙へのコーティング、アセトンの除去、乳鉢による粗粉砕、及び摩擦粉砕機による粉砕を実施して、チタン酸カリウムウィスカー表面に熱硬化性ポリエステル粉体塗料が付着した熱接着性ウィスカー（ウィスカーの容量１に対して２容量の熱硬化性ポリエステル粉体塗料が付着）を製造した。他方、ポリエステル繊維からなる面密度８０ｇ／ｍ2、厚さ０．５ｍｍの不織布を用意した。
【００３９】
次いで、前記のようにして製造した熱接着性ウィスカー８０重量％、熱接着性ウィスカーの原料であるチタン酸カリウムウィスカーと同じチタン酸カリウムウィスカー１５重量％、及びポリエステル繊維チョップ（繊維径：２μｍ、繊維長０．５ｍｍ）とを供給装置１に供給したこと以外は、実施例１と全く同様にして集合体を製造した。このようにして製造した集合体のウィスカー集合部における空隙率は９８％で、見掛密度が０．０５ｇ／ｃｍ3の嵩高なものであった。また、この集合体は折り曲げても何も脱落しない、十分に接着したものであった。なお、参考までに集合体のウィスカー集合部を上方から観察した電子顕微鏡写真を図３として添付する。
【００４０】
（実施例３）
ウィスカーとしてウォラストナイト繊維（断面積：１９．６μｍ2、長さ：７５μｍ、平均直径：５０μｍ、アスペクト比：１５）１００容量部、接着樹脂として実施例１と同じ熱硬化性ポリエステル粉体塗料２００容量部、及び溶媒としてアセトン２０００容量部とを混合して混合液を調製した。次いで、実施例１と全く同様に、混合液の離型紙へのコーティング、アセトンの除去、乳鉢による粗粉砕、及び摩擦粉砕機による粉砕を実施して、ウォラストナイト繊維表面に熱硬化性ポリエステル粉体塗料が付着した熱接着性ウィスカー（ウィスカーの容量１に対して２容量の熱硬化性ポリエステル粉体塗料が付着）を製造した。他方、ポリエステル繊維からなる面密度３０ｇ／ｍ2、厚さ０．１５ｍｍの不織布を用意した。
【００４１】
次いで、前記のようにして製造した熱接着性ウィスカー１８０容量部、二酸化マンガン粉末（平均粒径：２６μｍ）１００容量部とを供給装置１に供給したこと以外は、実施例１と全く同様にして集合体を製造した。このようにして製造した集合体は振っても擦っても粉落ちしない、熱接着性ウィスカーにより十分に接着したものであった。また、集合体のウィスカー集合部を電子顕微鏡により観察すると、二酸化マンガン粉末は熱接着性ウィスカーにより殆ど被覆されていなかった。更に、この集合体のオゾン分解特性を測定したところ、二酸化マンガン粉末１００％の場合と同等の性能を発揮するものであった。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の熱接着性ウィスカーは従来のような焼結温度よりもはるかに低い温度で熱接着性ウィスカーを接着させることができるため、効率的に集合体を製造することができる。また、熱接着性ウィスカーを低温で接着させることができるため、他の素材との複合化も可能である。更に、熱接着性ウィスカー自体が接着できるため、熱接着性ウィスカーが脱落するということもない。本発明の熱接着性ウィスカーの製造方法によれば、上記の熱接着性ウィスカーを容易に製造することができる。
【００４３】
本発明の集合体は他の素材と複合化することができ、しかも熱接着性ウィスカーの脱落も生じないものである。本発明の集合体の製造方法によれば、見掛密度の高い集合体から見掛密度の低い集合体を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 集合体製造装置の模式的断面図
【図２】 実施例１における集合体のウィスカー集合部を上方から観察した電子顕微鏡写真
【図３】 実施例２における集合体のウィスカー集合部を上方から観察した電子顕微鏡写真
【符号の説明】
１ 供給装置
２ 分散装置
３ 気流発生装置
４ 帯電空間
５ 帯電装置
６ 多孔性基材
７ 支持体
８ 吸引装置
【発明の属する技術分野】
本発明は熱接着性ウィスカー、熱接着性ウィスカーの製造方法、熱接着性ウィスカーを使用した集合体、及びこの集合体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ウィスカーを原料とする集合体の製造方法として、ウィスカーを集合させた後に、ウィスカーの融点近い高温で焼結する方法が知られている。しかしながら、この方法によると、高温で焼結する必要があるため、エネルギー的に無駄であるという問題があった。また、この方法によりウィスカーを原料とする集合体を製造することはできるが、他の素材（例えば、有機材料からなるシート）と複合化することが困難であった。
【０００３】
また、ウィスカーを原料とする集合体の別の製造方法として、ウィスカーと熱接着材料とを水に分散させ、抄き上げた後に熱を作用させて、熱接着材料により接着する方法も知られている。しかしながら、この方法によると、接着されていないウィスカーが存在する場合があり、ウィスカーが脱落しやすい、という問題があった。また、抄き上げる際の水切れが悪いため生産性が悪く、しかもウィスカーが緻密に配列してしまうため見掛密度が高くなり、見掛密度がある程度低いのが好ましい用途（例えば、フィルタ用途）に適用することが困難で、汎用性のないものであった。
【０００４】
ウィスカー集合体の見掛密度を低くする方法として、乾式法によりウィスカーを集合させた後、水系の接着剤や粉末接着剤により接着する方法も考えられたが、この方法によって得られる集合体も、接着されていないウィスカーが存在する場合があるためウィスカーが脱落しやすく、また前者の水系の接着剤を使用する場合には、水系の接着剤を適用した際にへたってしまい、見掛密度の高い集合体になりやすいものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、効率的にエネルギーを利用してウィスカー集合体を製造することができ、他の素材との複合化も容易で、しかも脱落のないウィスカー集合体を製造することのできる熱接着性ウィスカー、この熱接着性ウィスカーの製造方法、この熱接着性ウィスカーを使用した集合体、及び見掛密度の高いウィスカー集合体から見掛密度の低いウィスカー集合体まで製造することのできるウィスカー集合体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の熱接着性ウィスカーの製造方法は、（１）ウィスカー、温度２５０℃以下で接着可能な接着樹脂、及び前記接着樹脂を溶解可能な溶媒とを混合して混合液を調製する工程、（２）前記混合液から溶媒を除去してウィスカーと接着樹脂の混合体を形成する工程、（３）前記混合体を粉砕してウィスカー表面に接着樹脂が付着した熱接着性ウィスカーを形成する工程、とを含んでいる。この方法によれば、ウィスカー表面に接着樹脂が付着した熱接着性ウィスカーを容易に製造することができる。
【０００９】
本発明の集合体の製造方法は、ウィスカー表面に、温度２５０℃以下で接着可能な接着樹脂が付着した熱接着性ウィスカーを、気流の作用により基材へ供給して、熱接着性ウィスカーを基材に付着させた後、熱処理により熱接着性ウィスカーを接着させる方法である。この方法によると、熱接着性ウィスカーを使用しており、熱接着性ウィスカーにより接着できるため、見掛密度の高い集合体から見掛密度の低い集合体を容易に製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の熱接着性ウィスカーはウィスカー表面に温度２５０℃以下で接着可能な接着樹脂が付着したものであり、熱接着性ウィスカー自体が接着できるため、熱接着性ウィスカーが脱落せず、しかも焼結させる場合よりもはるかに低温で接着させることができるため、エネルギー的に有利であり、しかも他の素材と一体化することができるものである。
【００１１】
本発明の熱接着性ウィスカーの原料となるウィスカーとしては、断面積が８×１０-5平方インチ以下で、長さが断面の平均直径に対して１０以上の単結晶又は多結晶のものを使用することができ、無機鉱物や金属などからなるものを使用できる。より具体的には、例えば、炭化珪素、窒化珪素、チタン酸カリウム、酸化亜鉛、ホウ酸アルミニウム、ウォラストナイト、マグネシウム化合物、ゲータイト、デビロンメタリック、ガンマヘマタイト、ガンマ酸化第二鉄、ハロサイド、炭素繊維、銅、或いは銀などから構成されるウィスカーを使用することができる。なお、熱接着性ウィスカーを含む集合体をフィルタ用途に使用する場合には、より高性能（高捕集効率）で、低圧力損失のフィルタとすることができるように、アスペクト比（長さ／平均直径）が１０以上で、直径が１０μｍ以下のウィスカーを使用するのが好ましい。
【００１２】
本発明の熱接着性ウィスカーはこのようなウィスカー表面に温度２５０℃以下で接着可能な接着樹脂が付着したものである。この接着樹脂は効率的に接着しやすいように、温度２５０℃以下で接着可能である必要があり、より好ましくは２３０℃以下で接着可能であり、更に好ましくは２１０℃以下で接着可能である。なお、接着樹脂の接着可能な温度の下限はある程度の耐熱性に優れるように、８０℃以上であるのが好ましく、１００℃以上であるのがより好ましい。
【００１３】
この接着可能である接着樹脂としては、例えば、（１）温度２５０℃以下で加熱した後に冷却することにより固化する樹脂（例えば、融点が２５０℃以下の結晶性の熱可塑性樹脂など）、（２）温度２５０℃以下で加熱すると同時に加圧した後に冷却することにより固化する樹脂（例えば、軟化点が２５０℃以下の非晶性の熱可塑性樹脂など）、（３）分子間の架橋結合が進行する温度が２５０℃以下の樹脂（例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂に架橋剤を添加した樹脂など）がある。これらの中でも、見掛密度の低い（嵩高な）集合体を製造できるように、（１）又は（３）の接着樹脂からなるのが好ましい。なお、本発明における「融点」とは、示差熱量計を用い、昇温温度１０℃／分で、室温から昇温して得られる融解吸収曲線の極値を与える温度をいう。また、本発明における「軟化点」は、示差熱量計を用い、昇温速度１０℃／分で室温から昇温して得られる融解吸熱曲線の開始点を与える温度をいう。
【００１４】
この接着樹脂として、より具体的には、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂など）、ポリ塩化ビニリデン系樹脂などの結晶性の熱可塑性樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリビニルアルコール系などの非晶性の熱可塑性樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂、前記結晶性又は非晶性の熱可塑性樹脂に架橋剤を添加した樹脂などを単独で、又は２種類以上混合して使用することができる。
【００１５】
なお、本発明の熱接着性ウィスカーを後述のような粉砕する工程を経て製造する場合には、粉砕が容易であるように、ある程度の硬さを有する接着樹脂を使用するのが好ましい。例えば、接着樹脂が粉体塗料からなる場合には、鉛筆引っかき値（ＪＩＳ Ｋ ５４００-1979 ６．１４、以下同様）がＨＢ以上の硬いものであるのが好ましい。なお、接着樹脂の接着性の点からは鉛筆引っかき値が２Ｈ以下の柔らかいものであるのが好ましい。このような硬さを有する接着樹脂は、例えば、重合度、架橋度、無機添加剤の有無、無機添加剤の量などを調節することにより得ることができる。なお、接着樹脂中に反応助剤、無機粉末、金属粉末、はっ水剤、研磨材などが混合されていても良い。
【００１６】
本発明の熱接着性ウィスカーにおけるウィスカーに対する接着樹脂の付着量としては、ウィスカーの容積１に対して、０．２５〜１０の容積の接着樹脂が付着しているのが好ましく、０．５〜５の容積の接着樹脂が付着しているのがより好ましい。接着樹脂の付着量がウィスカーの容積１に対して０．２５よりも少ないと、十分な接着力を発揮することができない場合があり、接着樹脂の付着量がウィスカーの容積１に対して１０を越えると、無駄が多く、また必要以上に付着していることによって、微細な空隙を有する集合体を形成しにくくなるためである。
【００１７】
本発明の熱接着性ウィスカーはウィスカー表面に接着樹脂が付着したものであるが、その付着状態は、１つのウィスカーに接着樹脂が付着している状態であっても良いし、２つ以上のウィスカーに接着樹脂が付着しており、ウィスカー同士が既に接着樹脂により接着している状態にあっても良い。
【００１８】
このような熱接着性ウィスカーは、例えば次の工程により製造することができる。（１）ウィスカー、温度２５０℃以下で接着可能な接着樹脂、及び前記接着樹脂を溶解可能な溶媒とを混合して混合液を調製する工程、（２）前記混合液から溶媒を除去してウィスカーと接着樹脂の混合体を形成する工程、（３）前記混合体を粉砕してウィスカー表面に接着樹脂が付着した熱接着性ウィスカーを形成する工程。以下、各工程について、具体的に説明する。
【００１９】
まず、ウィスカー、温度２５０℃以下で接着可能な接着樹脂、及び前記接着樹脂を溶解可能な溶媒とを混合して混合液を調製する。ウィスカー及び接着樹脂としては、前述のようなものを使用することができる。また、溶媒としては前述のような接着樹脂を溶解可能なものを使用する。なお、溶媒としてウィスカーが分散しやすいものを使用すると、１つのウィスカーに対して接着樹脂が付着しやすく、しかもウィスカー同士は分散した状態にあるため、後述の粉砕工程により１つのウィスカーに対して接着樹脂が付着した熱接着性ウィスカーを製造しやすいため好適である。このような溶媒としては、例えば、チタン酸カリウムウィスカーとポリエステル系樹脂に対して、アセトンを組み合わせることができる。
【００２０】
この混合液を調製する工程においては、前述のような容積比率でウィスカーに接着樹脂が付着するように、ウィスカーの容積１に対して０．２５〜１０の容積の接着樹脂を混合するのが好ましく、０．５〜５の容積の接着樹脂を混合するのがより好ましい。なお、溶媒はウィスカーと接着樹脂との混合容量１に対して０．５〜２０の容量比率で混合するのが好ましい。
【００２１】
次いで、前述の混合液から溶媒を除去してウィスカーと接着樹脂の混合体を形成する。この溶媒を除去する方法としては、例えば、風乾による方法、乾燥機による方法などがある。なお、混合液を離型紙に塗布してフィルム化したり、噴霧して小粒子化した後に溶媒を除去すると、効率的に溶媒を除去することができる。
【００２２】
そして、この混合体を粉砕することにより、ウィスカー表面に接着樹脂が付着した熱接着性ウィスカーを製造することができる。この混合体の粉砕は、例えば、乳鉢、ジェット気流粉砕機、ピンミル粉砕機、超微粒摩砕機、摩擦粉砕機などにより実施することができる。これらの中でも、ウィスカーの形状を損なわず、しかも１つのウィスカーに接着樹脂が付着した状態となるように粉砕しやすい、超微粒摩砕機や摩擦粉砕機を好適に使用できる。
【００２３】
本発明の集合体は前述のような熱接着性ウィスカーを含み、この熱接着性ウィスカーが接着したものである。そのため、この集合体は他の素材と複合化することができ、しかも熱接着性ウィスカーの脱落も生じないものである。この集合体における熱接着性ウィスカー量は用途によって適宜設定することができる。例えば、エアフィルタや液体フィルタのように低圧力損失で、高い捕集効率が要求されるような場合には、熱接着性ウィスカーを主体として構成するのが好ましい。また、触媒、脱臭フィルタ、イオン交換体のように機能性粉体が主原料であり、この機能性粉体の機能をできるだけ損なわないように接着するための接着材料として使用する場合には、熱接着性ウィスカーの量は少なくて良い。
【００２４】
この熱接着性ウィスカー以外の材料としては、例えば、前述と同様のウィスカー（接着樹脂の付着していないもの、又は非接着樹脂の付着しているもの）、有機繊維、無機繊維、機能性粉体、或いは接着性粉体を使用することができる。より具体的には、ウィスカーとして、炭化珪素、窒化珪素、チタン酸カリウム、酸化亜鉛、ホウ酸アルミニウム、ウォラストナイト、マグネシウム化合物、ゲータイト、デビロンメタリック、ガンマヘマタイト、ガンマ酸化第二鉄、ハロサイド、炭素繊維、銅、或いは銀などから構成されるウィスカーを使用することができる。有機繊維として、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維やポリプロピレン繊維などのポリオレフィン系繊維、ポリウレタン繊維などを使用することができる。無機繊維として、ガラス繊維、炭素繊維などを使用することができる。機能性粉体として、細孔性物質（例えば、活性炭、ゼオライトなど）、触媒機能を有するセラミックス（例えば、酸化チタン、酸化銅、二酸化マンガン、酸化亜鉛など）、磁性体（例えば、酸化鉄など）、特異な電気的特性を有するもの（例えば、圧電性、焦電性など）、イオン交換機能を有するポリマー、吸水性ポリマーなどを使用することができる。接着性粉体としては、例えば、有機高分子（例えば、ポリアミド樹脂粉体、ポリエステル樹脂粉体、ポリエチレン樹脂粉体、ポリプロピレン樹脂粉体、ポリスチレン樹脂粉体など）、有機固体（例えば、パラフィンなど）、ガラスなどを使用することができる。
【００２５】
このような熱接着性ウィスカーが接着した集合体は、例えば、前述のような熱接着性ウィスカーを、気流の作用により基材へ供給して、熱接着性ウィスカーを基材に付着させた後、熱処理により熱接着性ウィスカーを接着させて製造することができる。この熱接着性ウィスカーに対して作用させる気流はどのような気流であっても良いが、引火などの危険性がなく、取り扱いやすい空気を使用するのが好ましい。また、気流の基材への供給速度は基材の種類、基材の大きさ、基材の状態などによって変化するため限定することはできないが、１〜５０ｃｍ／秒程度であるのが好ましい。なお、気体による基材への供給速度は一定であっても、規則的に又は不規則的に変化させても良い。更に、気流は基材に対して吹き付けるように発生させたものであっても良いし、基材側から吸引することによって発生させたものであっても良いし、これらを併用することによって発生させたものであっても良い。
【００２６】
また、熱接着性ウィスカーの基材への供給は１度である必要はなく、２度以上、同じ方向又は違う方向から供給することができる。なお、基材の両側から熱接着性ウィスカーを供給する場合、最初に供給した熱接着性ウィスカーが他面へ供給する際に脱落することがないように、最初に供給した熱接着性ウィスカーを接着させた後に、他面から熱接着性ウィスカーを供給するのが好ましい。また、最初に供給する熱接着性ウィスカーと２度目以降に供給する熱接着性ウィスカーとは同じであっても違う種類のものであっても良い。なお、熱接着性ウィスカーの基材への供給方向としては、例えば、基材がシート状である場合には、基材の厚さ方向と同じ方向から供給するのが好ましく、基材がハニカム状である場合には、ハニカムのセルの長さ方向と同じ方向から供給するのが好ましい。
【００２７】
このように気流の作用により基材へ熱接着性ウィスカーが供給され、基材に付着する。この基材としては、例えば、多孔性基材、非多孔性基材或いはこれらの複合体を使用することができる。前者としては、不織布、織物、編物、紙、メッシュ、ネット或いはこれらの複合体などがあり、後者としては、フィルム、板などがある。なお、この基材の形状としては、例えば、シート状、シートをジグザグ状に折り加工した形状、ハニカム形状、シートを丸めて筒状とした形状、シートをジグザグ状に折り加工したものを丸めて筒状とした形状、シートを袋状に加工した形状などであることができる。
【００２８】
なお、熱接着性ウィスカーに気流を作用させる前に、熱接着性ウィスカーを単極性に帯電させると、熱接着性ウィスカー間に電気的な反発力が作用し、熱接着性ウィスカー同士は緻密に堆積せず、互いにある程度の距離を保った状態で基材に付着することになるため、見掛密度の低い嵩高な集合体を製造することができる。このように熱接着性ウィスカーを単極性に帯電させる方法としては、例えば、直流コロナ放電、沿面コロナ放電（交流コロナ放電）、Ｘ線荷電、摩擦荷電などがある。これらの中でもＸ線荷電は熱接着性ウィスカーがＸ線発生装置に付着しにくく、オゾンなど有害ガスを発生しにくいため好適である。なお、極性は特に限定されるものではなく、正極性であっても負極性であっても良く、また、正極性と負極性を交互に作用させても良い。また、この帯電は熱接着性ウィスカー全体を帯電できるように、熱接着性ウィスカーを気体中（好適には空気中）に供給し、個々の熱接着性ウィスカーに分散させた状態で帯電させるのが好ましい。
【００２９】
本発明において、気流の作用に加えて電界を作用させると、熱接着性ウィスカーと基材との間に働く静電引力によって、基材構成材（例えば、繊維、紡績糸、毛糸など）の表面全体に熱接着性ウィスカーを付着させることができる。この電界の強度は、基材の種類、基材の大きさ、基材の荷電状態などによって変化するため限定することはできないが、１００〜５，０００Ｖ／ｃｍ程度であるのが好ましい。なお、この電界を発生させる装置は前述の熱接着性ウィスカーを帯電させる装置により形成しても良いし、帯電させるための装置とは別に電界発生装置を使用しても良い。
【００３０】
なお、前述のように熱接着性ウィスカーを単極性に帯電させた場合、基材を接地された支持体上に載置しても良い。この場合、熱接着性ウィスカーと支持体との間に電位差が生じ、前述の電界を作用させた場合と同様の状態となるため、電界を作用させた場合と同様の効果を奏する。この支持体としては、帯電した熱接着性ウィスカーと支持体との間に電位差が生じるように、導電性（比抵抗：１０0Ω・ｃｍ未満）から半導電性（比抵抗：１０0〜１０9Ω・ｃｍ）の材料からなるものを使用することができる。また、気流の流れを妨げないように、ネットや多孔板などの多孔性であるのが好ましい。
【００３１】
このように、本発明においては、気流を作用させること、熱接着性ウィスカーを単極性に帯電させること、及び電界を作用させることを適宜組み合わせることによって、様々な見掛密度を有する集合体を製造することができる。例えば、（１）気流（吹き付け又は吸引）、帯電及び電界の組み合せ（２）気流（吹き付け又は吸引）及び帯電の組み合せ、（３）気流（吹き付け及び吸引）及び帯電の組み合せ、の場合のように、熱接着性ウィスカーを帯電させた場合には、比較的見掛密度が低く嵩高な集合体を製造することができ、気流のみ（吹き付け及び／又は吸引）を熱接着性ウィスカーに作用させた場合には、見掛密度が高く緻密な集合体を製造することができる。
【００３２】
本発明の集合体は前述のようにして熱接着性ウィスカーを基材に付着させた後、熱処理することにより熱接着性ウィスカーを接着して製造することができる。この接着は、例えば、接着樹脂が結晶性の熱可塑性樹脂からなる場合には、熱接着性ウィスカーを構成する接着樹脂の軟化点から融点よりも２０℃程度高い温度に設定されたオーブンにより実施することができ、接着樹脂が熱硬化性樹脂からなる場合には、熱接着性ウィスカーを構成する接着樹脂の分子間架橋結合が進行する温度以上の温度に設定されたオーブンにより実施することができる。なお、いずれの場合も、集合体に嵩高性が必要とされる場合には、無圧下で実施するのが好ましい。
【００３３】
本発明の集合体として基材を必要としない場合には、例えば、前述のようにして基材上に熱接着性ウィスカーが接着した集合体を、基材のみ（熱接着性ウィスカーを構成する接着樹脂は溶解しない）を溶解することのできる溶媒に浸漬するなどして、基材のみを抽出することによって製造することができる。
【００３４】
以下に、本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３５】
【実施例】
（実施例１）
ウィスカーとしてチタン酸カリウムウィスカー（断面積：０．０９６μｍ2、長さ：１５μｍ、平均直径：０．３５μｍ、アスペクト比：４３）１００容量部、接着樹脂として熱硬化性ポリエステル粉体塗料（架橋進行温度：１８０℃以上、鉛筆引っかき値：Ｆ〜Ｈ）１００容量部、及び溶媒としてアセトン１５００容量部とを混合して混合液を調製した。次いで、この混合液を離型紙上にコーティングした後、風乾することによりアセトンを蒸発除去して、チタン酸カリウムウィスカーと熱硬化性ポリエステル粉体塗料とからなる混合フィルムを形成した。次いで、この混合フィルムを乳鉢で粗粉砕した後、摩擦粉砕機により粉砕して、チタン酸カリウムウィスカー表面に熱硬化性ポリエステル粉体塗料が付着した熱接着性ウィスカー（ウィスカーの容量１に対して１容量の熱硬化性ポリエステル粉体塗料が付着）を製造した。他方、ポリエステル繊維からなる面密度８０ｇ／ｍ2、厚さ０．５ｍｍの不織布を用意した。
【００３６】
次いで、図１に模式的断面図を示すような集合体製造装置により、集合体を製造した。この時の条件は次の通りである。
（１）前述のようにして製造した熱接着性ウィスカー１００％を供給装置１（三協パイオテク（株）製、マイクロフィーダーＭＦＨＶ−ＩＶＯ）にセットした後、気流発生装置３（エアコンプレッサー）から空気流（５Ｌ／分）を供給装置１へ供給して、熱接着性ウィスカーを分散装置２（三協パイオテク（株）製、マイクロフィーダーＭＦＨＶ−ＩＶＯ）へ供給（０．１２ｇ／分）し、分散装置２によって、個々の熱接着性ウィスカーとなるように分散した。
（２）分散装置２により分散された熱接着性ウィスカーを、ノズル（直径３ｍｍ）から速度１１．８ｍ／秒で帯電空間４へ供給した。なお、供給速度は一定とした。また、直流電界（後述）に対して直角方向から熱接着性ウィスカーを供給した。
（３）帯電空間４は容器（たて１４ｃｍ、よこ１４ｃｍ、高さ１５ｃｍ）により形成した。この容器は分散装置２から熱接着性ウィスカーを供給するノズルの周囲に開口部を有するものを使用した。
（４）帯電空間４は帯電装置５によりプラスイオンのみを発生させて、熱接着性ウィスカーをプラスに帯電させた。この帯電装置５はアルミナ板（厚さ：２ｍｍ）の片面に線径５０μｍのワイヤー（放電電極）を１ｃｍ間隔で装着しており、反対面にステンレス板（誘起電極）を装着したものを使用した。なお、それぞれの電極に周波数４０ＫＨｚ、電力５０ワットの交流を印加して沿面放電を発生させた。また、帯電装置５とステンレス製メッシュ状支持体７（目開き１ｍｍ、線径０．５ｍｍ）との間に電位差を設けて直流電界（電界強度５ＫＶ／１５ｃｍ）を形成した。
（５）前述の不織布は厚さ方向が直流電界の方向と一致するように、前記支持体７上に載置した。なお、熱接着性ウィスカーは不織布の片面側から１度付着させ、温度１８０℃のオーブンにより２０分間熱処理して、熱接着性ウィスカー同士及び熱接着性ウィスカーと不織布とを接着した。
（６）吸引装置８により約３０Ｌ／分で吸引した。この時、熱接着性ウィスカーの不織布における通過速度（一定）は５ｃｍ／秒であった。
（７）３分３０秒間、熱接着性ウィスカーを供給した。
【００３７】
このようにして製造した集合体のウィスカー集合部における空隙率は９８％で、見掛密度が０．０５ｇ／ｃｍ3の嵩高な状態であった。また、この集合体は折り曲げても熱接着性ウィスカーが脱落することのない、熱接着性ウィスカーが十分に接着したものであった。なお、参考までに集合体のウィスカー集合部を上方から観察した電子顕微鏡写真を図２として添付する。
【００３８】
（実施例２）
ウィスカーとして実施例１と同じチタン酸カリウムウィスカー１００容量部、接着樹脂として実施例１と同じ熱硬化性ポリエステル粉体塗料２００容量部、及び溶媒としてアセトン１７００容量部とを混合して混合液を調製した。次いで、実施例１と全く同様に、混合液の離型紙へのコーティング、アセトンの除去、乳鉢による粗粉砕、及び摩擦粉砕機による粉砕を実施して、チタン酸カリウムウィスカー表面に熱硬化性ポリエステル粉体塗料が付着した熱接着性ウィスカー（ウィスカーの容量１に対して２容量の熱硬化性ポリエステル粉体塗料が付着）を製造した。他方、ポリエステル繊維からなる面密度８０ｇ／ｍ2、厚さ０．５ｍｍの不織布を用意した。
【００３９】
次いで、前記のようにして製造した熱接着性ウィスカー８０重量％、熱接着性ウィスカーの原料であるチタン酸カリウムウィスカーと同じチタン酸カリウムウィスカー１５重量％、及びポリエステル繊維チョップ（繊維径：２μｍ、繊維長０．５ｍｍ）とを供給装置１に供給したこと以外は、実施例１と全く同様にして集合体を製造した。このようにして製造した集合体のウィスカー集合部における空隙率は９８％で、見掛密度が０．０５ｇ／ｃｍ3の嵩高なものであった。また、この集合体は折り曲げても何も脱落しない、十分に接着したものであった。なお、参考までに集合体のウィスカー集合部を上方から観察した電子顕微鏡写真を図３として添付する。
【００４０】
（実施例３）
ウィスカーとしてウォラストナイト繊維（断面積：１９．６μｍ2、長さ：７５μｍ、平均直径：５０μｍ、アスペクト比：１５）１００容量部、接着樹脂として実施例１と同じ熱硬化性ポリエステル粉体塗料２００容量部、及び溶媒としてアセトン２０００容量部とを混合して混合液を調製した。次いで、実施例１と全く同様に、混合液の離型紙へのコーティング、アセトンの除去、乳鉢による粗粉砕、及び摩擦粉砕機による粉砕を実施して、ウォラストナイト繊維表面に熱硬化性ポリエステル粉体塗料が付着した熱接着性ウィスカー（ウィスカーの容量１に対して２容量の熱硬化性ポリエステル粉体塗料が付着）を製造した。他方、ポリエステル繊維からなる面密度３０ｇ／ｍ2、厚さ０．１５ｍｍの不織布を用意した。
【００４１】
次いで、前記のようにして製造した熱接着性ウィスカー１８０容量部、二酸化マンガン粉末（平均粒径：２６μｍ）１００容量部とを供給装置１に供給したこと以外は、実施例１と全く同様にして集合体を製造した。このようにして製造した集合体は振っても擦っても粉落ちしない、熱接着性ウィスカーにより十分に接着したものであった。また、集合体のウィスカー集合部を電子顕微鏡により観察すると、二酸化マンガン粉末は熱接着性ウィスカーにより殆ど被覆されていなかった。更に、この集合体のオゾン分解特性を測定したところ、二酸化マンガン粉末１００％の場合と同等の性能を発揮するものであった。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の熱接着性ウィスカーは従来のような焼結温度よりもはるかに低い温度で熱接着性ウィスカーを接着させることができるため、効率的に集合体を製造することができる。また、熱接着性ウィスカーを低温で接着させることができるため、他の素材との複合化も可能である。更に、熱接着性ウィスカー自体が接着できるため、熱接着性ウィスカーが脱落するということもない。本発明の熱接着性ウィスカーの製造方法によれば、上記の熱接着性ウィスカーを容易に製造することができる。
【００４３】
本発明の集合体は他の素材と複合化することができ、しかも熱接着性ウィスカーの脱落も生じないものである。本発明の集合体の製造方法によれば、見掛密度の高い集合体から見掛密度の低い集合体を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 集合体製造装置の模式的断面図
【図２】 実施例１における集合体のウィスカー集合部を上方から観察した電子顕微鏡写真
【図３】 実施例２における集合体のウィスカー集合部を上方から観察した電子顕微鏡写真
【符号の説明】
１ 供給装置
２ 分散装置
３ 気流発生装置
４ 帯電空間
５ 帯電装置
６ 多孔性基材
７ 支持体
８ 吸引装置
Claims (5)
- （１）ウィスカー、温度２５０℃以下で接着可能な接着樹脂、及び前記接着樹脂を溶解可能な溶媒とを混合して混合液を調製する工程、（２）前記混合液から溶媒を除去してウィスカーと接着樹脂の混合体を形成する工程、（３）前記混合体を粉砕してウィスカー表面に接着樹脂が付着した熱接着性ウィスカーを形成する工程、とを含むことを特徴とする、熱接着性ウィスカーの製造方法。
- 混合液を調製する工程において、ウィスカーの容積１に対して、０．２５〜１０の容積の接着樹脂を混合することを特徴とする、請求項１に記載の熱接着性ウィスカーの製造方法。
- ウィスカー表面に、温度２５０℃以下で接着可能な接着樹脂が付着した熱接着性ウィスカーを、気流の作用により基材へ供給して、熱接着性ウィスカーを基材に付着させた後、熱処理により熱接着性ウィスカーを接着させることを特徴とする、集合体の製造方法。
- 熱接着性ウィスカーに気流を作用させる前に、熱接着性ウィスカーを単極性に帯電させることを特徴とする、請求項３記載の集合体の製造方法。
- 気流の作用に加えて、電界を作用させることを特徴とする、請求項３又は請求項４記載の集合体の製造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP19496799A JP3998864B2 (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | 熱接着性ウィスカー、熱接着性ウィスカーの製造方法、熱接着性ウィスカーを使用した集合体、及びこの集合体の製造方法 |
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| JP19496799A JP3998864B2 (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | 熱接着性ウィスカー、熱接着性ウィスカーの製造方法、熱接着性ウィスカーを使用した集合体、及びこの集合体の製造方法 |
Publications (2)
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