JP6266250B2 - 耐熱無機繊維 - Google Patents
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Description
1.K2O、MgO、SiO2及びAl2O3を、主成分として含み、
MgO>20モル%
SiO2≦53モル%
である無機繊維。
2.K2O、MgO、SiO2及びAl2O3を、主成分として含み、
K2O<12モル%
である無機繊維。
3.K2O、MgO、SiO2及びAl2O3の量が、それぞれ以下の範囲に含まれる1又は2記載の無機繊維。
K2O:5〜50重量%
MgO:5〜50重量%
Al2O3:5〜85重量%
SiO2:5〜85重量%
4.SiO2量が60重量%以下である1〜3のいずれか記載の無機繊維。
5.Al2O3量が65重量%以下である1〜4のいずれか記載の無機繊維。
6.MgO量が30重量%以下である1〜5のいずれか記載の無機繊維。
7.K2O量が30重量%以下である1〜6のいずれか記載の無機繊維。
8.K2O、MgO、SiO2及びAl2O3の量が、それぞれ以下の範囲に含まれる1〜7のいずれか記載の無機繊維。
K2O:5〜30重量%
MgO:5〜30重量%
Al2O3:5〜65重量%
SiO2:5〜45重量%
9.K2O、MgO、SiO2及びAl2O3を、主成分として含み、
K2O、MgO、SiO2及びAl2O3の量が、以下の組成を満たす無機繊維。
K2O:5〜30重量%
MgO:5〜30重量%
Al2O3:20〜65重量%
SiO2:10〜52重量%
10.SiO2が45重量%以下である9記載の無機繊維。
11.K2OとAl2O3のモル比K2O/Al2O3が0.6〜1.25である1〜10のいずれか記載の無機繊維。
12.K2OとAl2O3のモル比K2O/Al2O3が0.4以下である1〜10のいずれか記載の無機繊維。
13.SiO2、Al2O3、K2O及びMgOの量の合計が、80重量%以上である1〜12のいずれか記載の無機繊維。
14.MgO、又はMgOと共に、Na2O、K2O、CaO及びBaOから選択される1以上を、以下の式を満たす量で含む1〜13のいずれか記載の無機繊維。
Na2O+K2O+MgO+CaO+BaO>18重量%
15.B2O3を不純物の量以上含有しない1〜14のいずれか記載の無機繊維。
16.600℃においてアルミナ反応性が無い1〜15のいずれか記載の無機繊維。
17.平均繊維径が10μm以下である1〜16のいずれか記載の無機繊維。
18.pH4.5又は7.4の生理食塩水に対する溶解率が10ng/cm2・h以上である1〜17のいずれか記載の無機繊維。
19.1〜18のいずれか記載の無機繊維を用いて製造された二次製品又は複合材料。
主成分とは、無機繊維が含む全ての成分のうち最も含有量(重量%)の高い4成分がK2O、MgO、SiO2及びAl2O3であることを意味する。
K2O:5〜50重量%
MgO:5〜50重量%
Al2O3:5〜85重量%
SiO2:5〜85重量%
K2O:5〜30重量%
MgO:5〜30重量%
Al2O3:5〜65重量%
SiO2:5〜45重量%
K2O:5〜30重量%
MgO:5〜30重量%
Al2O3:20〜65重量%
SiO2:10〜52重量%
K2O:7〜26重量%
MgO:7〜14重量%
Al2O3:15〜63重量%
SiO2:13〜45重量%
組成1
K2O:22〜32重量%
MgO:9〜15重量%
Al2O3:21〜32重量%
SiO2:26〜42重量%
好ましくは
K2O:24〜30重量%
MgO:11〜13重量%
Al2O3:23〜30重量%
SiO2:28〜40重量%
K2O:8〜15重量%
MgO:6〜12重量%
Al2O3:51〜67重量%
SiO2:11〜27重量%
好ましくは
K2O:10〜13重量%
MgO:8〜10重量%
Al2O3:53〜65重量%
SiO2:13〜25重量%
特定する成分以外の残りは他の元素の酸化物又は不純物等である。
以下の式を満たすことにより、生体溶解性を向上することができる。
Na2O+K2O+MgO+CaO+BaO>18重量%
加熱処理する場合は、繊維形状を維持する温度であればよい。加熱温度、加熱時間により繊維物性が変化するので適宜所望の性能(耐クリープ性、収縮率、強度、弾性)がでるように処理すればよい。
所定の加熱処理により無機繊維は非晶質から結晶質へ変化するが、上記の記載のように所望の性能がでればよく、非晶質、結晶質のどちらの状態でもよく、非晶質、結晶質部分がそれぞれが混在している状態でもよい。
加熱温度は、例えば100℃以上、300℃以上、好ましくは、600℃以上、800℃以上、さらに好ましくは1000℃以上、1200℃以上、1300℃以上、1400℃以上でよく、600℃〜1400℃、さらに好ましくは、800℃〜1200℃、800℃〜1000℃である。
表1に示す組成を有する繊維を溶融法で製造し、以下の方法で評価した。結果を表2に示す。
繊維の耐熱性の評価として加熱収縮率を測定した。
繊維の加熱収縮率は、繊維からフリース又はブランケット(縦横50mm、厚み5〜50mm)を製造して、800℃〜1400℃の所定の温度で、8時間焼成した前後で測定した。
製造した各サンプル表面に白金ピンを2点以上打ち込み、その白金ピン間の距離を加熱前後で測定し、その寸法変化率を加熱収縮率とした。
純度99%以上のアルミナ粉末約1gを、直径17mmの金型でプレス成形しペレットとした。このペレットを、繊維から製造したフリース状またはブランケット(縦横50mm、厚み5〜50mm)のサンプル上に置いて、この状態で加熱し、加熱後の反応性を確認した。ペレットと全く反応していない場合を○、サンプルと軽い付着(簡単に手でペレットがはがせ、外観でペレットとサンプルが溶融していない状態)を△、反応有り(ペレットとサンプルが溶融し付着している状態)を×とした。
以下の方法で、未加熱の繊維の生体溶解性を測定した。
繊維を、メンブレンフィルター上に置き、繊維上にマイクロポンプによりpH4.5又はpH7.4の生理食塩水を滴下させ、繊維、フィルターを通った濾液を容器内に貯めた。貯めた濾液を24時間経過後に取り出し、溶出成分をICP発光分析装置により定量し、溶解度を算出した。測定元素は主要元素であるK、Mg、Al、Siの4元素とした。平均繊維径を測定して単位表面積・単位時間当たりの溶出量である溶解速度定数(単位:ng/cm2・h)に換算した。
平均繊維径は以下の方法で測定した。
400本以上の繊維を、電子顕微鏡で観察・撮影した後、撮影した繊維について、その径を計測し、全計測繊維の平均値を平均繊維径とした。
溶融法での製繊性について評価した。尚、比較例3の繊維は、かろうじて製繊ができた程度であった。
いずれかの方法において製繊され吸引チャンバーにて集綿した際の原綿が、フリース状かつニードルパンチを施しブランケット状になる場合を◎、フリース状かつニードルパンチを施しブランケット状になるが大ショットが多い場合を○、繊維状物質が得られフリース状は得られるがニードルパンチを施しブランケット状にならない場合、及び繊維状物質が得られない場合を×とした。
フリース状かつニードルパンチを施してブランケット状になり、さらに、ハンドリング性、柔軟性、取り扱い性が良好な場合を◎、
フリース状かつブランケット状になり、さらに、ハンドリング性、柔軟性は良好であるが、触感や取り扱い性が良好でない場合を○、
ブランケット状にはならないがフリース状にはなり、さらに、ハンドリング性、柔軟性、取り扱い性が良好である場合を△、
ブランケット状にはならないがフリース状にはなり、さらに、ハンドリング性、柔軟性、取り扱い性のいずれかが不良である場合を×とした。
比較例3の繊維は、繊維径が太く、皮膚に繊維が非常に多く刺さった。
Claims (12)
- 無機繊維が含む全ての成分のうち最も含有量(重量%)の高い4成分がK 2 O、MgO、SiO 2 及びAl 2 O 3 であり、
SiO 2 、Al 2 O 3 、K 2 O及びMgOの含有量の合計が、95重量%以上であり、
K 2 O、MgO、SiO 2 及びAl 2 O 3 の量が、以下の組成を満たす無機繊維。
K 2 O:5〜30重量%
MgO:5〜30重量%
Al 2 O 3 :15〜65重量%
SiO 2 :5〜55重量% - K 2 O、MgO、SiO 2 及びAl 2 O 3 の量が、以下の組成を満たす請求項1記載の無機繊維。
K 2 O:5〜30重量%
MgO:5〜20重量%
Al 2 O 3 :15〜65重量%
SiO 2 :10〜55重量% - SiO 2 、Al 2 O 3 、K 2 O及びMgOの含有量の合計が、98重量%以上である請求項1又は2記載の無機繊維。
- SiO2が45重量%以下である請求項1〜3のいずれか記載の無機繊維。
- K2OとAl2O3のモル比K2O/Al2O3が0.6〜1.25である請求項1〜4のいずれか記載の無機繊維。
- K2OとAl2O3のモル比K2O/Al2O3が0.4以下である請求項1〜4のいずれか記載の無機繊維。
- MgO、又はMgOと共に、Na2O、K2O、CaO及びBaOから選択される1以上を、以下の式を満たす量で含む請求項1〜6のいずれか記載の無機繊維。
Na2O+K2O+MgO+CaO+BaO>18重量% - B2O3を不純物の量以上含有しない請求項1〜7のいずれか記載の無機繊維。
- 600℃においてアルミナ反応性が無い請求項1〜8のいずれか記載の無機繊維。
- 平均繊維径が10μm以下である請求項1〜9のいずれか記載の無機繊維。
- pH4.5又は7.4の生理食塩水に対する溶解率が10ng/cm2・h以上である請求項1〜10のいずれか記載の無機繊維。
- 請求項1〜11のいずれか記載の無機繊維を用いて製造された二次製品又は複合材料。
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