JP5309505B2 - 非晶質無機セラミック物質及びその製造方法 - Google Patents
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Description
ケイ素、炭素及び酸素を含んでなり、ケイ素、炭素及び酸素の平均元素比が下記組成式(1):
SiCaOb (1)
(式中、aは0.5≦a≦3.0を満たす数であり、bは0.5≦b≦4.0を満たす数である。)
で表わされ、Si−O−Si結合からなるシロキサン骨格を有し、水素の質量分率が0〜1質量%である非晶質無機セラミック物質を提供する。このセラミック物質は例えば繊維状態又は不織布の状態で提供することもできる。この無機セラミック物質は例えば次の製造方法により得られる。
金属材料及び高分子材料の一方又は両方と、強化材料として上記の非晶質無機セラミック物質とを含む複合材料を提供する。このとき、非晶質無機セラミック物質は上述した繊維又は不織布の状態であることが好ましい。
即ち、本発明は、第四に、上記無機不織布を含む排ガスフィルターを提供する。該フィルターは排ガスに含まれる浮遊粒子状物質を除去するのに有用であり、排ガス装置に用いることができる。例えば、トラック、バス等の大型自動車、ディーゼル機関車等の鉄道車両、建設機械、農業用機械、船舶等のディーゼル機関を用いた産業用機械、工場、家庭用燃料電池から排出される排気ガスの浄化に用いることができる。
本発明の非晶質無機セラミック物質(以下、単に「セラミック物質」ともいう。)は前記の通りであり、即ち、ケイ素、炭素及び酸素を含み、Si−O−Si結合からなるシロキサン骨格を有する非晶質無機セラミック物質からなり、ケイ素、炭素及び酸素の平均元素比が下記組成式(1):
SiCaOb (1)
(式中、aは0.5≦a≦3.0を満たす数であり、bは0.5≦b≦4.0を満たす数である。)
で表わされ、水素の質量分率が0〜1質量%である物質である。上記において、aは、好ましくは0.8以上、より好ましくは1.0以上であり、また、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.5以下である。また、bは好ましくは1.0以上であり、より好ましくは1.2以上であり、またbは好ましくは3.0以下、より好ましくは2.0以下である。また、通常、a+bは2.0≦a+b≦4.0、好ましくは1.7〜3.5を満たす数である。
本明細書で「不織布」には、ボンデッドファブリック、フェルトなどいずれの公知の不織布も含まれる。
該非晶質無機セラミック物質は、例えば、非溶融性固体状シリコーンを非酸化性雰囲気下、400〜1500℃の温度において加熱することにより得られる。
出発材料として使用される非溶融性固体状シリコーンとしては、例えば、非溶融性シリコーン樹脂及び硬化性シリコーン組成物の硬化物が挙げられる。まず、非溶融性シリコーン樹脂について説明する。
非溶融性シリコーン樹脂は溶融性シリコーン樹脂を不融化することにより得られる。不融化は例えば溶融性シリコーン樹脂を無機酸で処理することにより行うことができる。無機酸で処理することにより溶融性シリコーン樹脂中に残存するヒドロカルビルオキシ基及びシラノール基が脱水縮合する結果架橋反応が進行し、三次元網状構造が高密度化する結果、シリコーン樹脂は非溶融性になると考えられる。非溶融性シリコーン樹脂は高温においても溶融しないので、例えば繊維状である場合に繊維同士が融着することはなく、また、続く非酸化性雰囲気下での加熱処理において溶融しない。
R1 mR2 n(OR3)p(OH)qSiO(4-m-n-p-q)/2 (2)
(式中、R1は独立に水素原子、又はアリール基以外の同一もしくは異種のカルボニル基を含んでいてもよい1価炭化水素基を示し、R2はフェニル基を示し、R3は同一もしくは異種の炭素原子数1〜4の1価炭化水素基を示し、mは0.1≦m≦2を満たす数であり、nは0≦n≦2を満たす数であり、pは0≦p≦1.5を満たす数であり、qは0≦q≦0.35を満たす数であり、ただし、p+q>0であり、0.1≦m+n+p+q≦2.6である。)
で表されるシリコーン樹脂が挙げられる。
次に、前記非晶質無機セラミック物質の製造方法において出発原料として用いる非溶融性固体状シリコーンの別の例である硬化性シリコーン組成物の硬化物について説明する。
付加硬化型シリコーン組成物として、具体的には、例えば、
(a)ケイ素原子に結合したアルケニル基を少なくとも2個含有するオルガノポリシロキサン、
(b)ケイ素原子に結合した水素原子(即ち、SiH基)を少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 全硬化性シリコーン組成物中のアルケニル基1モル当たり、本(b)成分中のケイ素原子に結合した水素原子の量が0.1〜5.0モルとなる量、及び
(c)白金族金属系触媒 有効量
を含有する付加硬化型シリコーン組成物が挙げられる。
(a)成分のオルガノポリシロキサンは、付加硬化型シリコーン組成物のベースポリマーであり、珪素原子に結合したアルケニル基を少なくとも2個含有する。(a)成分としては公知のオルガノポリシロキサンを使用することができる。ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定された(a)成分のオルガノポリシロキサンの重量平均分子量はポリスチレン換算で好ましくは3,000〜300,000程度である。更に、(a)成分のオルガノポリシロキサンの25℃における粘度は、100〜1,000,000mPa・sであることが好ましく、200〜100,000mPa・s程度であることが特に好ましい。(a)成分のオルガノポリシロキサンは、基本的には、分子鎖(主鎖)がジオルガノシロキサン単位((R4)2SiO2/2単位)の繰り返しからなり、分子鎖両末端がトリオルガノシロキシ基((R4)3SiO1/2)で封鎖された、分岐を有しない直鎖状構造、又は分子鎖が該ジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなる、分岐を有しない環状構造を有するが、R4SiO3/2単位やSiO4/2単位を含んだ分岐状構造を部分的に有していてもよい(ここで、R4は同一又は異種の非置換もしくは置換の、炭素原子数が好ましくは1〜10、より好ましくは1〜8の一価炭化水素基である。)。
R4 cSiO(4-c)/2 (3)
(式中、R4は上記のとおりであり、cは好ましくは1.5〜2.8、より好ましくは1.8〜2.5、更により好ましくは1.95〜2.05の範囲の正数ある。)
で示され、一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンが用いられる。
(b)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、ケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)を少なくとも2個(通常、2〜200個)、好ましくは3個以上(通常、3〜100個)含有する。(b)成分は、(a)成分と反応し、架橋剤として作用する。(b)成分の分子構造は特に制限されず、例えば、線状、環状、分岐状、三次元網状(樹脂状)等の、従来製造されているいずれのオルガノハイドロジェンポリシロキサンも(b)成分として使用することができる。(b)成分が線状構造を有する場合、SiH基は、分子鎖末端及び分子鎖末端でない部分のどちらか一方でのみケイ素原子に結合していても、その両方でケイ素原子に結合していてもよい。また、1分子中のケイ素原子の数(又は重合度)が、通常、2〜300個、好ましくは4〜150個程度であり、25℃において液状であるオルガノハイドロジェンポリシロキサンが(b)成分として好ましく使用できる。
R5 dHeSiO(4-d-e)/2 (4)
(式中、R5は同一又は異種の非置換もしくは置換の、炭素原子数が1〜10の一価炭化水素基であり、d及びeは、好ましくは0.7≦d≦2.1、0.001≦e≦1.0、かつ0.8≦d+e≦3.0、より好ましくは1.0≦d≦2.0、0.01≦e≦1.0、かつ1.5≦d+e≦2.5を満足する正数である。)
で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンが用いられる。上記R5としては、例えば、上記平均組成式(3)中のR4と同様の基(ただし、アルケニル基を除く。)が挙げられる。
(c)成分の白金族金属系触媒は、(a)成分と(b)成分との付加硬化反応(ヒドロシリル化)を促進させるための触媒として使用される。(c)成分としては、公知の白金族金属系触媒を用いることができるが、白金もしくは白金化合物を用いることが好ましい。(c)成分の具体例としては、白金黒、塩化第2白金、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール変性物、塩化白金酸とオレフィン、アルデヒド、ビニルシロキサン又はアセチレンアルコール類等との錯体が挙げられる。
紫外線硬化型シリコーン組成物として、具体的には、例えば、
(d)紫外線反応性オルガノポリシロキサン、及び
(e)光重合開始剤
を含有する紫外線硬化型シリコーン組成物が挙げられる。
(d)成分の紫外線反応性オルガノポリシロキサンは、通常、紫外線硬化型シリコーン組成物においてベースポリマーとして作用する。(d)成分は、特に限定されず、好ましくは1分子中に少なくとも2個、より好ましくは2〜20個、特に好ましくは2〜10個の紫外線反応性基を有するオルガノポリシロキサンである。このオルガノポリシロキサン中に複数存在する前記紫外線反応性基は、全て同一でも異なっていてもよい。
又は、下記一般式(6):
で表される少なくとも2個の紫外線反応性基を有するオルガノポリシロキサンが挙げられる。
(e)成分の光重合開始剤は、前記(d)成分中の紫外線反応性基の光重合を促進させる作用を有する。(e)成分は特に限定されず、その具体例としては、アセトフェノン、プロピオフェノン、ベンゾフェノン、キサントール、フルオレイン、ベンズアルデヒド、アンスラキノン、トリフェニルアミン、4−メチルアセトフェノン、3−ペンチルアセトフェノン、4−メトキシアセトフェノン、3−ブロモアセトフェノン、4−アリルアセトフェノン、p−ジアセチルベンセン、3−メトキシベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4−クロロ−4’−ベンジルベンゾフェノン、3−クロロキサントン、3,9−ジクロロキサントン、3−クロロ−8−ノニルキサントン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、ビス(4−ジメチルアミノフェニル)ケトン、ベンジルメトキシアセタール、2−クロロチオキサントン、ジエチルアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−(4−(メチルチオ)フェニル)−2−モルホリノ−1−プロパン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、及び2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン等が挙げられ、好ましくはベンゾフェノン、4−メトキシアセトフェノン、4−メチルベンゾフェノン、ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、及び2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オンが挙げられ、より好ましくはジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、及び2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オンが挙げられる。これらの光重合開始剤は1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
縮合硬化型シリコーン組成物として、具体的には、例えば、
(h)ケイ素原子結合水酸基又はケイ素原子結合加水分解性基を少なくとも2個、好ましくは分子鎖両末端に含有するオルガノポリシロキサン、
(i)任意成分として、加水分解性シラン及び/又はその部分加水分解縮合物、ならびに
(j)任意成分として、縮合反応触媒
を含有する縮合硬化型シリコーン組成物が挙げられる。
(h)成分は、ケイ素原子結合水酸基又はケイ素原子結合加水分解性基を少なくとも2個含有するオルガノポリシロキサンであり、縮合硬化型シリコーン組成物のベースポリマーである。(h)成分のオルガノポリシロキサンは、基本的には、分子鎖がジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなる、分岐を有しない直鎖状構造又は環状構造を有するが、分岐状構造を部分的に有していてもよい。なお、本明細書において「加水分解性基」とは、水の作用により分解して水酸基を形成しうる基を意味する。
で表される分子鎖両末端にケイ素原子に結合した水酸基又はケイ素原子に結合した加水分解性基を有するオルガノポリシロキサン等が挙げられる。
(i)成分の加水分解性シラン及び/又はその部分加水分解縮合物は任意成分であり、硬化剤として作用する。ベースポリマーである(h)成分がシラノール基以外のケイ素原子結合加水分解性基を1分子中に少なくとも2個含有するオルガノポリシロキサンである場合には、(i)成分を縮合硬化型シリコーン組成物に添加するのを省略することができる。(i)成分としては、1分子中に少なくとも3個のケイ素原子結合加水分解性基を含有するシラン及び/又はその部分加水分解縮合物(即ち、少なくとも1個、好ましくは2個以上の加水分解性基が残存するオルガノポリシロキサン)が好適に使用される。
R10 fSiX4-f (7)
(式中、R10は非置換又は置換の一価炭化水素基、Xは加水分解性基、fは0又は1である。)で表されるものが好ましく用いられる。前記R10としては、例えば、メチル基、エチル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基、プロペニル基等のアルケニル基;フェニル基等のアリール基が特に好ましく挙げられる。前記Xとしては、例えば、前記(h)成分におけるケイ素原子結合加水分解性基Yとして例示したものすべてが挙げられる。
(j)成分の縮合反応触媒は任意成分であり、上記(i)成分の加水分解性シラン及び/又はその部分加水分解縮合物が、例えば、アミノキシ基、アミノ基、ケトオキシム基等を有する場合には使用しなくてもよい。(j)成分の縮合反応触媒としては、例えば、テトラブチルチタネート、テトライソプロピルチタネート等の有機チタン酸エステル;ジイソプロポキシビス(アセチルアセトナート)チタン、ジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)チタン等の有機チタンキレート化合物;アルミニウムトリス(アセチルアセトナート)、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)等の有機アルミニウム化合物;ジルコニウムテトラ(アセチルアセトナート)、ジルコニウムテトラブチレート等の有機ジルコニウム化合物;ジブチルスズジオクトエート、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジ(2−エチルヘキサノエート)等の有機スズ化合物;ナフテン酸スズ、オレイン酸スズ、ブチル酸スズ、ナフテン酸コバルト、ステアリン酸亜鉛等の有機カルボン酸の金属塩;ヘキシルアミン、燐酸ドデシルアミン等のアミン化合物、及びその塩;ベンジルトリエチルアンモニウムアセテート等の4級アンモニウム塩;酢酸カリウム等のアルカリ金属の低級脂肪酸塩;ジメチルヒドロキシルアミン、ジエチルヒドロキシルアミン等のジアルキルヒドロキシルアミン;グアニジル基含有有機ケイ素化合物等が挙げられる。これらは1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
本発明の非晶質無機セラミック物質を繊維状又は不織布状に製造するには、熱処理に供する非溶融性固体状シリコーンを予め繊維状又は不織布状に製造する必要がある。そこで、非溶融性固体状シリコーンを繊維状又は不織布状に製造する方法を説明する。
・・製造方法1−1:
溶融性シリコーン樹脂を溶融紡糸して溶融性シリコーン樹脂繊維を得、該溶融性シリコーン樹脂繊維を上述の不融化処理に供して繊維状の非溶融性固体状シリコーンを得る方法。
室温にて液状の硬化性シリコーン組成物を孔から連続的に吐出させて糸引きし、糸引き中に該硬化性シリコーン組成物を硬化させて繊維状の硬化シリコーン(即ち、硬化シリコーン繊維)を得る方法。
糸引き中の付加硬化型シリコーン組成物を加熱装置により加熱することで、該シリコーン組成物中でヒドロシリル化反応を進行させ、該シリコーン組成物を硬化させて、シリコーン繊維を得ることができる。加熱装置は、糸引き中の該シリコーン組成物が所望の温度に加熱されるように、通常、糸引き中の該シリコーン組成物の経路の近傍に配置される。加熱装置としては、例えば、ヒーター等が挙げられる。加熱温度は、繊維径に応じて、すなわち、上記孔の直径や付加硬化型シリコーン組成物の吐出速度に応じて適宜選択されるが、好ましくは80〜300℃、より好ましくは100〜200℃である。また、必要に応じて2次硬化を行ってもよく、その際の温度条件としては好ましくは120℃以上、より好ましくは150℃〜250℃である。この際の硬化時間は好ましくは10分〜48時間、さらに好ましくは30分〜24時間である。
糸引き中の紫外線硬化型シリコーン組成物に紫外線を照射することで、該シリコーン組成物を硬化させて、シリコーン繊維とすることができる。紫外線照射装置は、糸引き中の該シリコーン組成物に紫外線が照射されるように配置される。紫外線照射装置としては、例えば、紫外線ランプ、紫外線発光ダイオード等が挙げられる。紫外線照射条件は、繊維径に応じて、すなわち、上記孔の直径や紫外線硬化型シリコーン組成物の吐出速度に応じて適宜選択される。
糸引き中に縮合硬化型シリコーン組成物を、湿気(例えば、25〜90%RH、好ましくは50〜85%RH)を含む雰囲気中を通過させることにより、硬化させて、シリコーン繊維とすることができる。
・・製造方法2−1(溶融性シリコーン樹脂を用いる乾式法):
溶融性シリコーン樹脂を溶融紡糸して溶融性シリコーン樹脂繊維を形成し、
該溶融性シリコーン樹脂繊維を受器上に吸引捕集することにより不織布を形成し、
該不織布を不融化処理して非溶融性シリコーン樹脂系不織布を得る方法。
この方法によれば、フェルト状の不織布が得られる。
溶融性シリコーン樹脂を溶融紡糸して溶融性シリコーン樹脂繊維を形成し、
該シリコーン樹脂繊維を不融化処理して非溶融性シリコーン樹脂繊維を得、
得られた非溶融性シリコーン樹脂繊維をバインダーを含む水性媒体に分散してスラリーを調製し、
該スラリーから抄造することにより不織布状非溶融性固体状シリコーンを得る方法。
この方法によれば、ボンデッドファブリックとして不織布が得られる。
製造方法1−2と同様にして糸引き中に該硬化性シリコーン組成物を硬化させて硬化シリコーン繊維を得、該硬化シリコーン繊維を受器に吸引捕集して硬化シリコーン繊維からなるシリコーン不織布を得る方法。
この方法によれば、フェルト状の不織布が得られる。
製造方法1−2と同様にして糸引き中に該硬化性シリコーン組成物を硬化させて硬化シリコーン繊維を得、該硬化シリコーン繊維をバインダーを含む水性媒体に分散させてスラリーを得、
該スラリーから抄造することにより硬化シリコーン繊維からなるシリコーン不織布を得る方法。
この方法によれば、ボンデッドファブリックとして不織布が得られる。
本発明の非晶質無機セラミック物質は、金属材料及び高分子材料の一方又は両方を含む複合材料用の強化材料として用いることができる。該セラミック物質は上記の繊維状又は不織布の形で用いることが好ましい。代表的には、金属材料と無機繊維及び/又は無機不織布とを含んでなる複合材料、及び高分子材料と無機繊維及び/又は無機不織布とを含んでなる複合材料が挙げられる。該金属材料としては、例えば、アルミニウム、チタンなどの軽金属が挙げられる。該高分子材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、シリコーン樹脂が挙げられる。本発明の複合材料は、金属材料及び高分子材料の一方又は両方と本発明の無機繊維及び/又は無機不織布とを混合することにより製造することができる。通常、基材である金属材料及び/又は高分子材料がマトリックスを形成しその中に無機繊維及び/又は無機不織布が分散してなる構造を形成する。該セラミック物質の添加量は、該複合材料全体において、好ましくは1〜50質量%、より好ましくは10〜30質量%である。該添加量がこの範囲内にあれば、得られる複合材料の強度が十分となりやすい。
シロキサン単位としてMeSiO3/2単位のみを含み、5質量%の水酸基を有する溶融性シリコーン樹脂(分子量:1000、平均組成式:Me(OH)0.2SiO1.3、元素比:SiCH3.2O1.5、軟化点65℃)(以下、溶融性シリコーン樹脂αという)を0.05cmのオリフィス直径を有するモノフィラメント紡糸装置を用いてアルゴンガス雰囲気下で130〜140℃の温度で溶融紡糸した。リールへの巻き取り速度は250m/分であった。これにより、約20μmの直径を有するシリコーン樹脂繊維が得られた。得られたシリコーン樹脂繊維の走査型電子顕微鏡写真(スケール:一目盛り5μm)を図3に示す。
実施例1で使用した溶融性シリコーン樹脂の代わりに、シロキサン単位として約60モル%のMeSiO3/2単位及び約40モル%のi-PrSiO3/2単位を含み、5質量%の水酸基を有する溶融性シリコーン樹脂(分子量:1000、平均組成式:(Me)0.6(i-Pr)0.4(OH)0.2SiO1.3、元素比:SiC1.8H4.8O1.5、軟化点75℃)(以下、溶融性シリコーン樹脂βという)を用いた以外は、実施例1と同様にして黒色の繊維を得た。加熱による損失率は17.8%であり、黒色の繊維の元素比はSiC1.2O1.7であり、水素の質量分率は0.1質量%以下であった。
実施例1で使用した溶融性シリコーン樹脂の代わりに、シロキサン単位として約60モル%のPhSiO3/2単位、約20モル%のPh2SiO単位及び約20モル%のMeSiO3/2単位を含み、5質量%の水酸基を有する溶融性シリコーン樹脂(分子量:1000、平均組成式:Ph(Me)0.2(OH)0.3SiO1.1、元素比:SiC6.2H5.9O1.4、軟化点92℃)(以下、溶融性シリコーン樹脂γという)を用い、20質量%塩酸処理を98質量%硫酸処理に変更した以外は、実施例1と同様にして黒色の繊維を得た。加熱による損失率は51.2%であり、黒色の繊維の元素比はSiC1.4O1.5であり、水素の質量分率は0.1質量%以下であった。
実施例1において加熱を窒素ガス雰囲気下で行う代わりに空気雰囲気下で行った以外は、実施例1と同様にして白色の繊維を得た。加熱による損失率は17.8%であり、白色の繊維の元素比はSiC0.1O1.7であった。この白色の繊維は、炭素の含有率が非常に低く、非常に脆かった。また該繊維はアスペクト比が約10で短いものであった。
−乾式法−
(a)ケイ素原子に結合したビニル基を含有する下記式のジオルガノポリシロキサン 90質量部
(b)ケイ素原子に結合した水素原子を有する下記式のジオルガノポリシロキサン 10質量部
−湿式法−
参考例1においてベルト5の下方からの吸引を行わなかった以外は、参考例1と同様にして、シリコーン不織布の代わりに、ベルト5上で綿状に捕集されたシリコーン繊維4を得た。この繊維の繊維径をSEMにより測定したところ、約3μmであった。この繊維10質量部を、1質量%カルボキシメチルセルロース水溶液100質量部に加え、振とう機にて100往復/分の速度で2時間振とうし、スラリーを形成させた。200メッシュ(JIS Z 8801-1に規定)のストレーナーを用いてこのスラリーからシリコーン不織布を抄造した。得られた不織布におけるシリコーン繊維の繊維径をSEMにより測定したところ、約3μmであった。該不織布の厚みは0.8mmであった。
下記式
下記式
−乾式法−
図1に即して説明する。紡糸装置を用いて、実施例1で使用したものと同じ溶融性シリコーン樹脂αを130〜140℃の温度で溶融させたもの2を、直径500μmの紡糸ノズル1の孔3からアルゴンガス雰囲気下50m/sの速度でメルトブロー法により紡糸した。そして、ノズル1の下方に受器として配置したベルトコンベヤーのベルト5上に紡糸した繊維4を捕集する際、ベルト5は2cm/sの速度で矢印7の方向に運転させ、ベルト5の下側から5m/sの吸引速度で矢印8の方向に吸引し続けた。その結果、ベルト5上にシリコーン樹脂不織布6が形成された。SEMにより不織布の繊維径を観察したところ、不織布の繊維径は約3μmの直径を有しており、該不織布の厚みは1mmであった。
上記の加熱の前後で測定した不織布の質量を比較することで、加熱による損失率を算出したところ、14.6%だった。この加熱後の不織布の繊維径は約3μmの直径を有していた。
この茶色の無機不織布の元素比をFE−SEM(電界放射型走査電子顕微鏡)のEDX分析(エネルギー分散X線分析)によって測定したところ、SiC1.1O1.7であった。
該無機不織布を構成する水素の質量分率(即ち、全構成元素に対する水素の質量分率(質量%)をFE−SEMのEDX分析によって測定したところ、検出限界である0.1質量%以下であった。
該無機不織布を空気中に900℃で150時間暴露した。この加熱前後に計量した質量から質量損失率を算出したところ、0.9%であった。また、加熱前後の不織布の繊維の形状変化をSEMにより観察したところ、変化は認められなかった。
−湿式法−
紡糸装置を用いて、実施例4で用いたものと同じ溶融性シリコーン樹脂αを130〜140℃の温度に溶融させたもの2を、直径500μmの紡糸ノズル1の孔3からアルゴンガス雰囲気下で50m/sの速度でメルトブロー法により紡糸した。ベルト5の下側から吸引を行わなかったため、ベルト5上に綿状の溶融性シリコーン樹脂繊維4を得た。この際の綿状繊維径は約3μmの直径を有していた。
この加熱による損失率を算出したところ、14.2%だった。
この茶色の不織布の元素比をFE−SEM(電界放射型走査電子顕微鏡)のEDX分析(エネルギー分散X線分析)によって測定したところ、SiC1.1O1.7であった。この際の不織布の繊維径は約3μmの直径を有していた。
この無機不織布を空気中900℃で150時間暴露を行った。この加熱による損失率を算出したところ、1.1%であり、加熱前後の形状変化をSEMにより観察したところ見受けられなかった。
実施例4で用いた溶融性シリコーン樹脂αの代わりに、実施例3で使用したものと同じ溶融性シリコーン樹脂γを用い、不融化処理を20質量%塩酸処理から98質量%硫酸処理に変更した以外は、実施例4と同様にして不織布を得た。SEMにより不織布の繊維径を観察したところ、不織布の繊維径は約3μmの直径を有しており、該不織布の厚みは1mmであった。
加熱による損失率は51.2%であった。
茶色の不織布の元素比はSiC1.4O1.5であり、水素の質量分率は0.1質量%以下であった。
2 シリコーン樹脂溶融物
2a 硬化性シリコーン組成物
3 ノズル孔
4 シリコーン繊維
5 ベルトコンベヤーのベルト
6 シリコーン不織布
7 ベルトの移動方向
8 エアの吸引方向
9 装置(例、加熱装置)
Claims (13)
- ケイ素、炭素および酸素を含んでなり、ケイ素、炭素および酸素の平均元素比が下記組成式(1):
SiCaOb (1)
(式中、aは0.5≦a≦3.0を満たす数であり、bは0.5≦b≦4.0を満たす数である。)
で表わされ、Si−O−Si結合からなるシロキサン骨格を有し、水素の質量分率が0〜1質量%であり、溶融性シリコーン樹脂を不融化処理して得られた非溶融性固体状シリコーンを非酸化性雰囲気下、400〜1500℃の温度において加熱することにより製造される、平均径が0.1〜50μmの繊維状の非晶質無機セラミック物質。 - ケイ素、炭素および酸素を含んでなり、ケイ素、炭素および酸素の平均元素比が下記組成式(1):
SiC a O b (1)
(式中、aは0.5≦a≦3.0を満たす数であり、bは0.5≦b≦4.0を満たす数である。)
で表わされ、Si−O−Si結合からなるシロキサン骨格を有し、水素の質量分率が0〜1質量%であり、溶融性シリコーン樹脂を不融化処理して得られた非溶融性固体状シリコーンを非酸化性雰囲気下、400〜1500℃の温度において加熱することにより製造される、平均径が0.1〜50μmの繊維状の非晶質無機セラミック物質からなる不織布。 - 溶融性シリコーン樹脂を不融化処理して得られた非溶融性固体状シリコーンを非酸化性雰囲気下、400〜1500℃の温度において加熱することを含む、請求項1に記載の非晶質無機セラミック物質の製造方法。
- 前記溶融性シリコーン樹脂が下記平均組成式(2):
R1 mR2 n(OR3)p(OH)qSiO(4-m-n-p-q)/2 (2)
(式中、R1は独立に水素原子、アリール基以外のカルボニル基を含んでいてもよい1価炭化水素基を示し、R2はフェニル基を示し、R3は炭素原子数1〜4の1価炭化水素基を示し、mは0.1≦m≦2を満たす数であり、nは0≦n≦2を満たす数であり、pは0≦p≦1.5を満たす数であり、qは0≦q≦0.35を満たす数であり、ただし、p+q>0であり、かつ、0.1≦m+n+p+q≦2.6である。)
で表わされるものである請求項3に記載の非晶質無機セラミック物質の製造方法。 - 前記溶融性シリコーン樹脂の不融化処理を、該溶融性シリコーン樹脂を無機酸で処理することにより行う請求項3に記載の非晶質無機セラミック物質の製造方法。
- 前記の非溶融性固体状シリコーンが繊維状であり、前記の非晶質無機セラミック物質が繊維状で得られる請求項3に記載の非晶質無機セラミック物質の製造方法。
- 前記の繊維状の非溶融性固体状シリコーンが、溶融性シリコーン樹脂を溶融紡糸して溶融性シリコーン樹脂繊維を得、該溶融性シリコーン樹脂繊維を不融化処理して得られたものである請求項6に記載の非晶質無機セラミック物質の製造方法。
- 溶融性シリコーン樹脂を溶融紡糸してシリコーン樹脂繊維を形成し、
該シリコーン樹脂繊維を受器上に吸引捕集することにより不織布を形成し、
該不織布を不融化処理して非溶融性シリコーン樹脂繊維の不織布を得、
該非溶融性シリコーン樹脂繊維の不織布を非酸化性雰囲気下、400〜1500℃の温度において加熱することを含む、請求項2に記載の不織布の製造方法。 - 前記溶融性シリコーン樹脂の溶融紡糸を、メルトブロー法で行う請求項7に記載の非晶質無機セラミック物質の製造方法。
- 溶融性シリコーン樹脂を溶融紡糸して溶融性シリコーン樹脂繊維を形成し、
該シリコーン樹脂繊維を不融化処理して非溶融性シリコーン樹脂繊維を得、
得られた非溶融性シリコーン樹脂繊維を、バインダーを含む水性媒体に分散してスラリーを調製し、
該スラリーを抄造して非溶融性シリコーン樹脂の不織布を得、
該非溶融性シリコーン樹脂の不織布を非酸化性雰囲気下、400〜1500℃の温度において加熱することを含む、請求項2に記載の不織布の製造方法。 - 金属材料および高分子材料の一方または両方と、強化材料として請求項1に記載の繊維状の非晶質無機セラミック物質とを含む複合材料。
- 金属材料および高分子材料の一方または両方と、強化材料として請求項2に記載の非晶質無機セラミック物質からなる不織布とを含む複合材料。
- 請求項2に記載の非晶質無機セラミック物質の不織布を含む排ガスフィルター。
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