JP5174948B1 - 生体溶解性無機繊維及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】以下の組成を有し、45μm以上のショットが40重量%以下の無機繊維。
[無機繊維の組成]SiO266〜82重量%、CaO10〜34重量%、MgO3重量%以下、Al2O35重量%以下、SiO2、CaO、MgO、Al2O3の合計98重量%以上
【選択図】なし
Description
このため、無機繊維からショットを取り除くことが強く求められていた。
1.以下の組成を有し、45μm以上のショットが40重量%以下の無機繊維。
[無機繊維の組成]
SiO2 66〜82重量%
CaO 10〜34重量%
MgO 3重量%以下
Al2O3 5重量%以下
SiO2、CaO、MgO、Al2O3の合計 98重量%以上
2.平均繊維長が10μm以上である1記載の無機繊維。
3.嵩密度が50〜500kg/m3である1又は2記載の無機繊維。
4.平均繊維径が1〜50μmである1〜3のいずれか記載の無機繊維。
5.原綿を製造する工程と、
前記原綿から、気流分級、水篩、篩がけ及び粉砕除去から選択される1以上により、ショットを除去する工程を含む1〜4のいずれか記載の無機繊維の製造方法。
6.前記ショット除去工程が、気流分級及び篩がけから選択される1以上からなる5記載の無機繊維の製造方法。
7.前記ショット除去工程前に、
前記原綿を粉砕する工程をさらに含む5又は6記載の無機繊維の製造方法。
8.前記粉砕工程が、粉砕ミル又はプレスを用いる7記載の無機繊維の製造方法。
9.前記原綿製造工程で、スピニング法により、原料を1700℃超から2200℃以下で溶融して、原綿を製造する5〜8のいずれか記載の無機繊維の製造方法。
SiO2 66〜82重量%(例えば、68〜82重量%、70〜82重量%、70〜80重量%、71〜80重量%又は71.25〜76重量%とできる)
CaO 10〜34重量%(例えば、18〜30重量%、20〜27重量%又は21〜26重量%とできる)
MgO 3重量%以下(例えば、1重量%以下とできる)
Al2O3 5重量%以下(例えば3.4重量%以下又は3重量%以下とできる。また、0.1重量%以上、0.5重量%以上、1.1重量%以上又は2.0重量%以上とできる)
他の酸化物 2重量%未満
Na2Oは含まれても含まれなくてよく、0.2重量%以下、0.15重量%以下又は0.1重量%以下とすることができる。Na2Oは0.01重量%超、0.05重量%以上又は0.08重量%以上含まれていてもよい。
生理食塩水溶解率は、例えば、次のようにして測定される。すなわち、先ず、無機繊維を200メッシュ以下に粉砕して調製された試料1g及び生理食塩水150mLを三角フラスコ(容積300mL)に入れ、40℃のインキュベーターに設置する。次に、三角フラスコに、毎分120回転の水平振動を50時間継続して加える。その後、ろ過により得られた濾液に含有されている各元素の濃度(mg/L)をICP発光分析装置により測定する。そして、測定された各元素の濃度と、溶解前の無機繊維における各元素の含有量(重量%)と、に基づいて、生理食塩水溶解率(%)を算出する。すなわち、例えば、測定元素が、ケイ素(Si)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)及びアルミニウム(Al)である場合には、次の式により、生理食塩水溶解率C(%)を算出する;C(%)=[ろ液量(L)×(a1+a2+a3+a4)×100]/[溶解前の無機繊維の重量(mg)×(b1+b2+b3+b4)/100]。この式において、a1、a2、a3及びa4は、それぞれ測定されたケイ素、マグネシウム、カルシウム及びアルミニウムの濃度(mg/L)であり、b1、b2、b3及びb4は、それぞれ溶解前の無機繊維におけるケイ素、マグネシウム、カルシウム及びアルミニウムの含有量(重量%)である。
ショット含有量は実施例に記載の方法で測定する。
ショット含有量を上記の範囲とするためには、後述する方法でショットを取り除く。
平均繊維長は実施例に記載の方法で測定する。
平均繊維長を上記の範囲とするためには、後述する方法で調整する。
平均繊維径は実施例に記載の方法で測定する。
平均繊維径を上記の範囲とするためには、溶融温度、粘度、ロータの加速速度等を調整する。
嵩密度は実施例に記載の方法で測定する。
ショットを除き繊維長を調整する場合は、予め繊維を粉砕し、その後にショットを取り除いてもよいし、逆でもよい。
ロータリーカッターとは、原綿を切断して粉砕する方法であり、原綿を所定のサイズに切断するため繊維長がコントロールしやすい。
ピンミルとは、原綿をピンディスクにより破砕して粉砕する方法であり、細かく粉砕できる。
ハンマーミルとは、スウィングハンマー、チップハンマーで衝撃や摩擦により粉砕する方法であり、粗砕しやすい。
プレスとは、原綿に圧力をかけて粉砕する方法であり、圧力で簡単に粉砕をコントロールしやすい。
ローラープレスとは、ローラー間に原綿を通し圧力をかけて粉砕する方法であり、ローラー間のクリアランスの調整により粉砕を調整できる。
ピッカーロールとは、原綿を解繊して粉砕する方法であり、粉砕しないので繊維長が長く保ちやすい。
気流分級とは、気流を利用してショットを除く方法であり、均一に分散した状態で分級できる。反発力緩衝部材は用いる必要はない。
水篩とは、水中で繊維を攪拌して沈殿分離してショットを除く方法であり、繊維長を長く保ちやすい。
篩がけとは、篩を通してショットを除く方法であり、所望のサイズのショットを分離しやすいという利点がある。
粉砕除去とは、45μm以上のショットを粉砕することで、見かけ上ショットを除去する方法であり、製造上の歩留まりが向上する。
SiO2を73重量%、CaOを24重量%、MgOを0.3重量%、Al2O3を2重量%含む原綿(平均繊維径3.3μm)を、スピニング法で、原料を1700℃超から2200℃以下で溶融して、製造した。この原綿をカッターを用いて粉砕した後、気流分級した。原綿と得られた無機繊維について以下の測定をした。結果を表1に示す。
ショットの含有率は以下の手順で測定した。
(i)任意の箇所から100g以上の試料をショットが試料から脱落しないように切り取る。
(ii)切り取った試料を105〜110℃で1時間乾燥処理したのち、秤量しW0とする。
(iii)試料をシリンダーに入れ、21MPaで加圧粉砕し、シリンダー内をスパチェラを使用し試料をほぐしたのち、再び加圧粉砕する。
(iv)粉砕した試料をJIS−Z−8801の呼び寸法45μmのふるいに移し、流水によって繊維及び細かいショットを洗い流す。
(v)ふるいに残ったショットをふるいと共に乾燥器を用いて1時間乾燥させる。
(vi)乾燥器から取り出したふるいを室温まで冷却したのち、ふるいの裏面に付着している細粒を10秒程度ふるいの側面を手で叩いて除去する。
(vii)ふるい面上に残ったショットを適当な容器に移す。この際、ショットがふるいに残らないようにふるいブラシで充分払い落とし、分離したショットを秤量しW1とする。
(viii)ショットの含有率は次の式によって求め、小数点以下1桁に丸める。
ショット含有率 %= W1/W0×100
繊維を電子顕微鏡で観察・撮影した後、撮影した繊維について、その長さを100本以上計測し、全計測繊維の平均値を平均繊維長とした。
尚、200μm以上は正確な測定はできなかった。
嵩密度は以下の手順で測定した。
(i)試料約100gの質量(m)を直示天秤で0.5gまで測定する。
(ii)試料を内径150mmの金属製円筒に入れて、この円筒の内側を摺動する質量8.83kgの金属製おもりを用いて、上部から86.6Nの荷重を加える。
(iii)5分間以上経過した後、試料の体積(V)を求める。
(iv)密度は次式より求め、整数位に丸める。
ρ=m/V
(式中、ρは密度(kg/m3)、mは質量(kg)、Vは体積(m3)である。)
繊維を電子顕微鏡で観察・撮影した後、撮影した繊維について、その径を400本以上計測し、全計測繊維の平均値を平均繊維径とした。
表1に示す粉砕工程とショット除去工程を行った他は、参考例1と同様にして無機繊維を製造し測定した。実施例1のショット除去工程では、篩がけした後に、さらに気流分級した。実施例3のショット除去工程では、
篩がけした後に、さらに気流分級した。測定結果を表1に示す。
また、本発明の無機繊維から、バルク、ブランケット、ブロック、ボード、モールド、ペーパー、フェルト、不定形材料(マスチック、キャスター)等の加工品が得られる。
Claims (6)
- 原綿を製造する工程と、
前記原綿を、粉砕ミル又はプレスにより粉砕する工程と、
前記粉砕した原綿から、少なくとも気流分級により、ショットを除去する工程とを含む、
以下の組成を有し、JIS−Z−8801の呼び寸法45μmのふるいに残る45μm以上のショットが40重量%以下の無機繊維の製造方法。
[無機繊維の組成]
SiO2 66〜82重量%
CaO 10〜34重量%
MgO 0〜3重量%以下
Al2O3 0〜5重量%以下
SiO2、CaO、MgO、Al2O3の合計 98重量%以上 - 前記ショット除去工程において、篩がけと気流分級によりショットを除去する請求項1記載の無機繊維の製造方法。
- 前記粉砕工程において、プレスにより粉砕し、
前記ショット除去工程において、篩がけと気流分級によりショットを除去する請求項1記載の無機繊維の製造方法。 - 前記プレスがローラープレスである請求項3記載の無機繊維の製造方法。
- 前記無機繊維の前記45μm以上のショットが1重量%以下である請求項1〜4のいずれか記載の無機繊維の製造方法。
- 前記無機繊維の前記45μm以上のショットが0.1重量%以下である請求項3又は4記載の無機繊維の製造方法。
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