JPH05163694A

JPH05163694A - セラミック繊維紙およびその製造方法

Info

Publication number: JPH05163694A
Application number: JP33163691A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsuoka; 博松岡
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1991-12-16
Filing date: 1991-12-16
Publication date: 1993-06-29

Abstract

(57)【要約】【目的】湿潤時における、強度、加工成形に問題のな
い柔軟性および速い吸液性を持ったセラミック繊維紙を
提供すること【構成】セラミック繊維を７５〜９０重量％、ガラス
繊維を５〜１５重量％、針葉樹パルプを１〜５重量％、
湿潤紙力増強剤を０．５〜２．５重量％およびこれらの
結合剤２〜６重量％を含むセラミック繊維紙、および前
記各組成成分を固形分として含むシート状物質を１４０
〜１６０℃で５分間以上乾燥するセラミック繊維紙の製
造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は保温・断熱成形体、強化複合材料
としてあらゆる産業分野に利用されているセラミック繊
維に関し、特に湿潤状態で加工が可能なセラミック繊維
紙に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミック繊維は他の人造無機繊維と同
様に剛直で、もろく折り曲げに弱い。この繊維をシート
状に加工するためにはセラミック繊維だけではシート状
物質に成形できないので、副材料としてガラス繊維、有
機繊維等を混合し、その後、結合剤で繊維を接着させて
シート状物質を得る方法が一般的である。セラミック繊
維紙は、その素材の特性を生かして熱交換機媒体、除湿
機、触媒担体等の材料として使用されるが、この場合、
シート状物質を目的に合致するように加工されるのが一
般的である。その加工方法の中でセラミック繊維紙のハ
ニカム構造体を作製する加工方法として通常の場合、図
１に示すような機械的な方法で行われる。セラミック繊
維紙１を一対のコルゲータロール２間を通してコルゲー
ト加工する。このとき接着剤ロール３を介してセラミッ
ク繊維紙１の一方の面に接着剤４を塗布する。一方のコ
ルゲータロール２と接するプレスロール５には前記セラ
ミック繊維紙１とは反対方向に第２のセラミック繊維紙
６が搬送されて来ているので接着剤４の塗布された面と
この第２のセラミック繊維紙６が接着され、片段ペーパ
ー７が得られる。しかし、より高い加工精度を求めた
り、生産性を追求するために図２に示すようにセラミッ
ク繊維紙１を予め水溶媒８に含浸させ湿潤状態にした
後、コルゲート加工される場合もある。この湿潤加工方
法によるとセラミック繊維紙１の湿潤により、セラミッ
ク繊維紙１のスプリングバックがなくなり、加工精度が
上がる（「紙パ技協誌」黒沢、４１（１０）１６４（１
９８７）参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のセラミ
ック繊維紙は、その加工を湿潤状態（水溶媒含浸状態）
で行うには、セラミック繊維間接着が水に対して弱いた
め、湿潤時に紙の強度が低下し、加工、成形ができない
という問題点があった。また、湿潤時の強度低下を防止
しようとすると、セラミック繊維紙が剛直になりすぎ、
これまた加工、成形ができないということがあった。そ
の理由はシートを構成している繊維が剛直であり、ま
た、セラミック繊維の結合剤が剛直な被膜を形成してい
るためである。さらに、セラミック繊維だけでなく、シ
ートを構成しているその他の繊維、すなわち、ガラス繊
維、有機繊維も疎水性であるため、湿潤時の吸液速度が
遅いことがある。さらに、湿潤時の吸液速度が遅い原因
の一つには、結合剤が表面に疎水性の皮膜を形成してい
ることも挙げられる。そこで本発明は湿潤時における、
強度、加工成形に問題のない柔軟性および速い吸液性を
持ったセラミック繊維紙の提供を目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は次の
構成によって達成される。すなわち、セラミック繊維を
７５〜９０重量％、ガラス繊維を５〜１５重量％（ただ
し、セラミック繊維とガラス繊維の合計は９０〜９５重
量％である）、針葉樹パルプを１〜５重量％、湿潤紙力
増強剤を０．５〜２．５重量％およびこれらの結合剤２
〜６重量％を含むセラミック繊維紙である。

【０００５】本発明でのセラミック繊維紙のベース繊維
となるセラミック繊維とはアルミナ・シリケート繊維、
酸化クロム添加アルミナ・シリケート繊維またはシリカ
繊維のことをいい、ガラス繊維はここではセラミック繊
維とは言わないこととする。セラミック繊維の使用量は
セラミック繊維紙の全重量の７５重量％未満にならない
範囲で用いる。７５重量％未満になると相対的に他の材
料が多くなり、耐熱性が悪くなる（熱収縮が大きくな
る）。また、９０重量％を超えると、相対的に他の材料
の比率が減少し、いずれかが適正範囲以下となって、本
発明の意図するセラミック繊維の物性の改善ができなく
なる。また、セラミック繊維の直径は、通常１．０〜
５．０μｍのものを用いる。

【０００６】ガラス繊維は、微細な空隙を増加させてセ
ラミック繊維紙の湿潤時の吸液速度を早くするためおよ
びセラミック繊維と他の繊維との絡み合いを良くするた
めに添加される。その直径が２．５〜０．６μｍ、好ま
しくは０．９〜０．７μｍのものは繊維の絡み合い性に
寄与するので望ましい。ただし、チョップドストランド
は湿潤時の剛度を高める作用をするので、好ましくな
い。また、ガラス繊維の含有量は５〜１５重量％の範囲
で用いられる。ガラス繊維の含有量が５重量％未満で用
いると吸液速度が遅くなり、１５重量％を超えると他の
材料のいずれかが適正範囲以下になってしまう。ガラス
繊維の長さは長い方が好ましいが、繊維径が細く、絡み
合った状態の物の繊維長を測定する有効な手段がないの
でその範囲は特定できない。ガラス繊維の組成は特に限
定はないが、安価で繊維径の種類が豊富なので含アルカ
リケイ酸塩ガラスが好ましい。

【０００７】針葉樹（ＮａｄｅｌＨｏｌｚ）パルプ
（以下、Ｎパルプと言うことがある。）は松、ツガ、モ
ミ等を原材料としたクラフト蒸解法によって作られたパ
ルプである。このＮパルプをビーターで濾水度２００〜
３００ミリリットルまで叩解したものを使う。Ｎパルプ
使用の目的は親水性であるＮパルプを混合することでセ
ラミック繊維紙の濡れ性が改善され、湿潤時の吸液速度
が増加する。さらにＮパルプは容易にフィブリル化する
ため繊維のからみ合いに寄与して湿潤時の強度保持効果
がある。Ｎパルプの含有量は１〜５重量％で用いる。含
有量が１重量％未満であると湿潤時の吸液速度が遅くな
る。また、Ｎパルプの使用量が５重量％を超えると有機
物である湿潤紙力増強剤、結合剤およびＮパルプの合計
含有量が１０重量％を超え、熱収縮性が大きくなる。ま
た、繊維紙が硬くなりすぎ、表面にヒビ割れが発生する
おそれもある。さらに、その繊維直径は、通常３０〜５
０μｍのもので、長さは２．０〜４．０ｍｍのものを用
いる。

【０００８】湿潤紙力増強剤としては一般に知られてい
るエポキシ化ポリアミド樹脂、ポリアクリルアミド、メ
チロール化ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、
尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデ
ヒド樹脂等のポリマーが用いられる。その適正含有範囲
は０．５〜２．５重量％であるが、０．５重量％未満で
用いると湿潤時の強度が弱くなり、２．５重量％以上で
用いると湿潤時の剛度が高くなり加工精度が悪くなる。
なお、湿潤紙力増強剤とは、一度乾燥した紙を再び潤ら
した場合に、ある程度の強度を紙に保持させるために用
いるものであり、液状のものが用いられ、繊維状（繊維
性ポリマー）とは全く異なるものである。

【０００９】結合剤についての限定は特になく、前記各
成分を結合することのできるものならいかなる結合剤で
も使用可能である。ただし、通常のエマルジョン系の結
合剤は熱を加えて揮発分（水、溶剤その他）を飛ばして
皮膜を作らせるが、揮発分（特に水）の移動と共にエマ
ルジョン粒子が熱の加わる部分に移動する。従ってセラ
ミック繊維紙の表面裏面の表層部に結合剤の量が多くな
る。これに対して、感熱凝固型結合剤は使用されている
乳化剤の曇点が低いため、エマルジョン粒子の移動がな
くなり繊維紙の表層だけでなく、内部でも皮膜の生成が
起こる。繊維紙内部で皮膜が生成することにより接着力
が生じて、アルミナ・シリケート繊維等のセラミック繊
維紙の層間剥離が起こりにくくなる。そこで、感熱凝固
型結合剤を用いることか好ましい。感熱凝固型結合剤の
一例は熱硬化性樹脂のポリエーテルウレタンを主成分と
する固形分４０重量％のエマルジョンである。また、結
合剤の含有量の範囲はセラミック繊維紙の耐熱性が損な
われない範囲、即ち２．０〜６．０重量％の範囲で用い
る。しかし、実用上はセラミック繊維紙の用途上、有機
物は少ない方が望ましいが、２重量％未満では層間剥離
に対して添加効果がなくなり、湿潤時の常態強度が低下
し、製造不可能になる。また、使用量が６重量％を超え
ると湿潤時の剛度が高くなり、加工精度が低下する。

【００１０】前記本発明のセラミック繊維紙成分の適正
含有範囲（重量％）は次の表１に示す通りである。

【００１１】

【表１】

【００１２】なお、セラミック繊維紙の製造方法（抄造
方法）は通常の方法であるので詳細な説明は省略する。

【００１３】前記各成分を固形分として含むシート状物
質は１４０℃〜１６０℃の温度範囲で５分間以上、好ま
しくは１０分間以上乾燥させる。上記乾燥時間で乾燥温
度が１４０℃未満では結合剤の架橋密度が低い範囲とな
るため、湿潤強度が弱くなる。また、上記乾燥時間で乾
燥温度が１６０℃以上では結合剤の架橋反応が進み、そ
の結果湿潤剛度が高くなり過ぎ、柔軟性がなくなる。こ
うして、吸液速度は５０秒以下、湿潤剛度は１５０ｍｇ
以下、湿潤強度が１０００ｇ／２５ｍｍ以上、熱収縮率
２％以下の耐熱性セラミック繊維紙が得られる。

【００１４】

【作用】セラミック繊維紙の湿潤時において強度を保持
させるためには、結合剤の量を増すか、結合剤の架橋密
度をあげれば良い。しかし、湿潤柔軟性との兼ね合いで
この方法は採用しがたい。また、繊維同士のからみ合い
を増加させる方法、具体的には微細なガラス繊維と容易
にフィブリル化するＮパルプを添加すると、ある程度の
湿潤時の強度を有するようになるが、これも限界があ
る。そこで、湿潤紙力増強剤を添加して湿潤時の強度を
有するシートを作ることができた。

【００１５】また、従来のセラミック繊維紙の湿潤時の
剛度の抑制は次のようにして行うことができる。すなわ
ち、セラミック繊維紙の強度は結合剤による繊維間接着
力そのものであったがＮパルプと微細なガラス繊維およ
び湿潤紙力増強剤の併用により繊維間結合が発生する。
これにより湿潤強度アップを達成するための結合剤の増
量をしなくても良くなり、結果的に湿潤時の剛度の上昇
を抑制することが可能となった。また、乾燥温度を適正
範囲にすることにより結合剤の過度に架橋密度が高くな
ることを防止し、剛度上昇を抑制できる。

【００１６】また、セラミック繊維紙の吸液速度の調製
は次のような手段で行っている。すなわち、親水性の
Ｎパルプを配合すること。繊維径の細いガラス繊維を
使用することで、その毛細管現象により吸液に対して有
利にすること。乾燥温度を適正にして、結合剤の架橋
密度が適切となり結合剤の過度の皮膜を防止すること。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を説明する。セラミック繊維
としてアルミナ・シリケート繊維を用いた例を示す。ア
ルミナ・シリケート繊維としはイソライト工業（株）製
のカオウールバルクＬＳ（商標名）を用いた。カオウー
ルバルクＬＳは径（２．０〜３．０μｍ）×長さ（短繊
維〜２５０ｍｍ）を持ち、含有成分はＡｌ₂Ｏ₃４７〜５
１％、ＳｉＯ₂４９〜５３％からなる。ガラス繊維Ａは
日本硝子繊維（株）製の含アルカリガラス繊維（直径が
０．７〜０．９μｍで相互に絡み合ってウール状になっ
たもの）であるＣＭＬＦ２０８（商標名）を用いた。Ｎ
パルプは市販の針葉樹から得られる晒クラフトパルプ
（径：３０〜５０μｍ、長さ：２．０〜４．０ｍｍ）を
用いた。湿潤紙力増強剤としてはエポキシ化ポリアクリ
ルアミドであるディックハーキュレス（株）製のカイメ
ン５５７Ｈ（商標名）を用いた。結合剤としては大日本
インキ化学（株）製のポリエーテルウレタンであるボン
ディック１５１０（商標名）を用いた。上記各組成成分
を通常の方法で抄造して１４０〜１６０℃で１０〜２０
分間乾燥させ、セラミック繊維紙を作製した。

【００１８】得られたセラミック繊維紙の湿潤時の物性
の試験方法と評価基準は次の通りである。（１）湿潤時の吸液速度の測定はＪＩＳＰ８１２２に
従って行った。そして、吸液速度５０秒以下を○とし、
５０秒を超えるものを×とした。（２）湿潤強度はＪＩＳＰ８１３５に準拠して、浸漬
時間を１０秒として強度を測定した。１０００ｇ／２５
ｍｍ幅以上のものを○とし、５００ｇ以上〜１０００ｇ
未満／２５ｍｍのものを△、５００ｇ未満のものを×と
した。（３）湿潤剛度は前処理として２０℃の水に１０秒浸漬
し、ＪＩＳＬ１０９６に従って測定を実施した。１５
０ｍｇ以下を○とし、１５０ｍｇを超えるものを×とし
た。（４）熱収縮率性はＪＩＳＲ３３１１に準拠して、８
００℃×１０時間加熱後の収縮率を測定し、収縮率が２
％以下のものを○、２％を超えるものを×とした。

【００１９】また、比較例として各組成成分の含有量と
乾燥温度が本発明の範囲外のものについても同様に物性
の測定を行った。その結果を表２、表３、表４に示す
（各組成成分の含有量は重量％）。

【００２０】

【表２】

【００２１】

【表３】

【００２２】

【表４】

【００２３】上記表に示すように、実施例１〜６の吸液
速度、湿潤時の剛性、強度は満足すべきものであった
が、比較例に示すとおり、Ｎパルプの含有量が少な過ぎ
ると吸液速度、湿潤時の剛性が不足し、湿潤強度も劣る
場合がある。また、Ｎパルプの含有量が多すぎると耐熱
性に悪影響が出る。また、各組成成分は本発明の範囲内
にあっても、乾燥温度と時間が本発明の範囲外になると
湿潤時の物性が生産性、加工精度の点で満足しないもの
となる。

【００２４】上記実施例ではセラミック繊維としてアル
ミナ・シリケート繊維を用いた例を示しているが酸化ク
ロム含有アルミナ・シリケート繊維およびシリカ繊維を
ベース繊維としても良い。

【００２５】

【発明の効果】湿潤剛度、吸液速度を従来レベルに維持
し（即ち、剛度１５０ｍｇ以下、吸液速度５０秒以下）
かつ湿潤時の強度が１０００ｇ／２５ｍｍ幅以上のセラ
ミック繊維紙が得られる。図２に示すような加工方法に
おいて、湿潤強度が増大することによりセラミック繊維
紙の生産性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】セラミック繊維紙の通常の波付け加工装置の概
観図である。

【図２】セラミック繊維紙の湿潤波付け加工装置の概観
図である。

【符号の説明】

１セラミック繊維紙２コルゲータロール３接着剤ロール５プレスロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｄ２１Ｈ 11/04 13/40 7199−3ＢＤ２１Ｈ 5/18 Ｅ 7199−3Ｂ 3/38 １０１ 7199−3Ｂ 3/48

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック繊維を７５〜９０重量％、ガ
ラス繊維を５〜１５重量％、針葉樹パルプを１〜５重量
％、湿潤紙力増強剤を０．５〜２．５重量％およびこれ
らの結合剤２〜６重量％を含むことを特徴とするセラミ
ック繊維紙。
【請求項２】セラミック繊維を７５〜９０重量％、ガ
ラス繊維を５〜１５重量％、針葉樹パルプを１〜５重量
％、湿潤紙力増強剤を０．５〜２．５重量％およびこれ
らの結合剤２〜６重量％を固形分として含むシート状物
質を１４０〜１６０℃で５分間以上乾燥することを特徴
とするセラミック繊維紙の製造方法。