JPH05163695A

JPH05163695A - セラミック繊維紙の製造方法

Info

Publication number: JPH05163695A
Application number: JP33163791A
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】中性条件下で、しかもセラミック繊維を効果
的に離解、分散させることのできるセラミック繊維紙の
湿式製造方法の提供。【構成】セラミック繊維を主体繊維とし、これにガラ
ス繊維、有機繊維および結合剤を加えて湿式法でシート
化するにあたり、界面活性剤と粘剤を用いて中性スラリ
ー中でシート化するセラミック繊維紙の製造方法であ
る。このとき界面活性剤のスラリー中の濃度が１０〜２
００ｐｐｍ、粘剤のスラリー中の濃度が２０〜１００ｐ
ｐｍであることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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で利用されているセラ
ミック繊維に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】セラミック繊維を用い湿式抄紙法でセラ
ミックペーパーを製造する場合、セラミック繊維の大半
は繊維長が不定の綿状なため、単繊維に分散させること
がむずかしい上に繊維自体が疎水性であることから、親
水性のパルプ繊維などと比べ、繊維懸濁液での均質性は
著しく劣る。このため、懸濁液のｐＨを酸性（２．５〜
４．０）で、かつパルパー、ナギナタビーターなどの解
繊維を用いて繊維を適切な長さに切断する方法により、
均質に近い懸濁液（以下スラリーと呼ぶ）を調整する方
法が採用されている（例えば、紙パ技協誌、澤口正治、
４９、４６５（１９８９）参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】セラミック繊維は中性
（ｐＨ６．５〜７．５）の範囲ではその表面が疎水性で
あるため、水中での分散が親水性の木材パルプなどと比
べ著しく劣る。そのため、結果的に均質なシート状物を
作ることができない。このため硫酸酸性下（ｐＨ２．５
〜４．０）での抄造をすることになり、スラリーと接触
する設備の全ての部分を耐酸性のものにしなければなら
ない。また、酸性の液体を扱うため、作業時の安全性に
問題が残る。

【０００４】そのため、本発明の目的は、中性条件下
で、しかもセラミック繊維を効果的に離解、分散させる
ことのできる綿状セラミック繊維を原料としたセラミッ
ク繊維紙の湿式製造方法を提供することである。

【０００５】

【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
主体繊維とし、これにガラス繊維、有機繊維および結合
剤を加えて湿式法でシート化するにあたり、界面活性剤
と粘剤を用いて中性スラリー中でシート化するセラミッ
ク繊維紙の製造方法である。

【０００６】上記界面活性剤のスラリー中の濃度は１０
〜２００ｐｐｍが好ましく、また、粘剤のスラリー中の
濃度は２０〜１００ｐｐｍが好ましい。

【０００７】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５０〜８５重量％で用い
る。セラミック繊維の使用量が５０重量％未満になると
セラミック繊維紙の特徴である耐熱性が悪くなる。ま
た、８５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シート化が困難
となる。

【０００８】ガラス繊維は、微細な空隙を増加させてセ
ラミック繊維だけでは目的とする物性が得られにくい場
合、補助材料として用いる。また、ガラス繊維の含有量
は５〜４５重量％の範囲で用いられる。ガラス繊維の含
有量が４５重量％を超えるとセラミック繊維の比率が過
少となり、セラミック繊維紙の特徴がなくなる。また、
ガラス繊維の含有量が５重量％未満ではセラミック繊維
紙の強度が低下する。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
酸塩ガラスまたは無アルカリケイ酸塩ガラスが好まし
い。なお、セラミック繊維とガラス繊維の合計含有量は
９０〜９５重量％の範囲で用いることが好ましい。

【０００９】有機繊維はセラミック繊維紙の強度を保つ
ため加えるが、適正含有量は０．５〜２．０重量％であ
る。その含有量が０．５重量％未満になるとセラミック
繊維紙の強度が低下し、２．０重量％を超えるとセラミ
ック繊維紙の熱収縮率が大きくなり、また、剛度が高く
なりロール状に巻取りが困難になる。有機繊維として
は、合成繊維、天然繊維いずれでもよいが、アクリル繊
維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルア
ルコール繊維等の繊維が好ましい。

【００１０】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、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が好まし
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。その他に、アクリルエマルジョン、酢酸
ビニルエマルジョン等を用いることができる。また、結
合剤の含有量の範囲は３．０〜９．５重量％で用いられ
る。３．０重量％未満で用いるとセラミック繊維紙の強
度を低下させる。その含有量が９．５重量％を超えると
セラミック繊維紙の熱収縮率が大きくなり、また、剛度
が高くなり、表面ヒビ割れが発生するおそれもある。

【００１１】上記各成分を混合してスラリー状として湿
式抄紙法により、セラミック繊維紙を製造するが、その
スラリー中には界面活性剤と粘剤を添加する。なお、ス
ラリーのｐＨはほぼ中性に保たれていることが好まし
い。通常はｐＨ調整剤を加える必要はないが、使用する
原料の種類によってはｐＨが中性からはずれる場合があ
り、そのときはｐＨ調整剤（酸またはアルカリ）を添加
してｐＨを６〜８の範囲内に保つ。

【００１２】界面活性剤はカチオン系、アニオン系、非
イオン系、両性のもの、いずれでも使用できるが非イオ
ン系、特にポリエチレングリコール脂肪酸エステルがセ
ラミック繊維、ガラス繊維の解繊が容易になるので好ま
しい。また、そのスラリー中への添加量は１０〜２００
ｐｐｍで用いられる。２００ｐｐｍを超えて用いると、
泡立ちが大きく、泡に繊維がからみつき、シートの均質
化の妨げとなり、また、泡が系外に流出することがあ
る。また、１０ｐｐｍ未満で用いると繊維の解繊状態が
著しく悪くなり、均質なシートが作製できなくなるおそ
れがある。

【００１３】粘剤としてはパルプ紙の製造時に用いられ
るポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチレンオキサイ
ド、ポリリン酸塩などが好ましい。また、そのスラリー
への添加量は２０〜１００ｐｐｍの量で用いられる。１
００ｐｐｍを超えて用いるとスラリーの粘度が高くなり
過ぎ、湿紙の脱水時の脱水率が悪くなる。また、２０ｐ
ｐｍ未満の量で添加すると、スラリー中に繊維が沈降し
てスラリー濃度にばらつきが生じ、その結果、均質なシ
ートが作製できなくなる。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。

【００１４】

【作用】セラミック繊維あるいはガラス繊維のように疎
水性の物質を原料として湿式法によってシート状物質を
製造する場合、繊維を充分に解繊し、さらに均質に分散
して抄紙することが重要である。そして、酸性条件下で
の問題点を解決するために本発明では解繊と分散を中性
で行う。

【００１５】まず、セラミック繊維を主体とする原料繊
維の解繊を界面活性剤を添加して行うと解繊状態が良く
なる。その原因としてはつぎの２つの理由が考えられ
る。セラミック繊維の表面の濡れ性が良くなる。ガラス繊維の集束剤が洗い出されて繊維が１本１本分
離する。

【００１６】また、一旦解繊したものであっても、中性
の水にそのままにしておいたのでは前記繊維が沈降して
再凝集してしまうので、該繊維を均質に分散させる必要
がある。そのため、スラリーの滞留する場所にはアジテ
ータを設置しているが、これだけでは不充分である。そ
こで本発明では繊維を希釈している水自体にも粘性を持
たせ、繊維の沈降を防止して分散の均質化を維持する。

【００１７】

【実施例】本発明を更に詳述するために具体的に説明す
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てはイ
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は直径（２．０〜
３．０μｍ）×長さ（短繊維〜２５０ｍｍ）を持ち、含
有成分はＡｌ₂Ｏ₃４７〜５１％、ＳｉＯ₂４９〜５３％
からなる。ガラス繊維は日本硝子繊維（株）製のＥガラ
ス（直径９μｍ×長さ１３ｍｍ）であるＲＥＳ１３ＧＰ
１０ＷＧ（商標名）を用いた。有機繊維としてはクラレ
（株）製のポリビニルアルコール（直径：１デニール、
長さ：３ｍｍ）であるＶＰＢ１０５−２（商標名）を用
いた。結合剤としては大日本インキ化学（株）製の感熱
凝固型結合剤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。

【００１８】自製のパルパー（離解機）に上記各組成成
分からなる原料を入れ、２０リットルの水で希釈して、
１０分間撹拌した後、タッピー角型シートマシンに坪量
が１５０ｇ／ｍ²になるようにスラリーを投入して、こ
れからシートを作成した。

【００１９】ここで、前記スラリー中には次の界面活性
剤と粘剤を添加する。界面活性剤は東邦化学（株）製の
ポリエチレングリコール脂肪酸エステルであるペグノー
ルＰＤＳ６０Ｇ（商標名）を用い、粘剤は東亜合成
（株）製のポリアクリル酸ナトリウムであるアロンＡ２
０Ｐ（商標名）を用いた。なお、スラリーのｐＨは６．
８であった。

【００２０】（予備テスト）本セラミック繊維紙原料の
中性スラリー中での適切な界面活性剤濃度を求めるた
め、以下の方法でテストを行い、解繊状態を評価した結
果を表１に示す。テスト方法と判定方法は次の通りであ
る。

【００２１】（テストおよび判定方法）１、各テストの配合繊維成分（結合剤は含まれていない
テスト）を自製の離解機に入れる。２、あらかじめｐＨ調整および所定の界面活性剤濃度に
調整してある水を２０リットル、離解機に入れる。３、所定時間離解したのち、離解した液（スラリー）１
リットルをメスシリンダーに採取する。４、スラリー中の繊維の解繊状態を比較例１（従来の解
繊方法によるもの）を基準として比較評価した。

【００２２】

【表１】 ○：良好、△：若干未解繊状態のものあり、×：不良

【００２３】表１に示すように、界面活性剤が１０ｐｐ
ｍ以下では、解繊状態がよくないことおよび界面活性剤
が１０ｐｐｍ以上あれば、良好な解繊状態を維持できる
ことが分かった。

【００２４】次に繊維を希釈している水自体にも粘性を
もたせ、繊維の沈降を防止して分散の均質化を維持する
ことを試みた。その均質化のテストを粘剤濃度を変えて
行い、それを評価した結果を表２に示す。テスト方法と
判定方法は次の通りである。

【００２５】（テストおよび判定方法）１、前記解繊方法と同様の手法で粘剤を所定濃度に調整
する。２、解繊時間は全て１０分間とする。３、スラリーを１リットルのメスシリンダーに採取し、
静置して１０分後の繊維の占める体積値（図１参照）を
読み取る。４、スラリー中の体積値を比較例１のサンプルを基準と
して比較評価した。

【００２６】

【表２】 ○：６００ｍｌ以上、 △：６００ｍｌ未満〜４００ｍｌ以上、 ×：４００ｍｌ未満

【００２７】表２で沈降体積から分散の良否を判定した
が、沈降体積が大きいということは、繊維の１本１本が
分離して存在するという指標となり得るのでスラリーの
均一化を示すものと考えられる。従ってシート作製時の
均質化にとって有利になる。

【００２８】（実施例）界面活性剤と粘剤のセラミック
繊維紙成分を含むスラリー中での適正添加量が求められ
たので、次に、セラミック繊維紙原料のスラリー中での
解繊と分散の良否を定量的に示す試みを、以下の判定方
法で行った。判定方法１、坪量（面積１ｍ²当たりの紙の重量）ＪＩＳＰ
８１２４に従った。２、小片坪量の標準偏差図２に示す要領で小片をサンプリングし、各々の坪量を
測定して標準偏差を求めた。判定基準 ○：５ｇ以下、△：５ｇ超１０ｇ以下、×：
１０ｇ超３、目視の地合い判定定量化した値と感応の判定とは一致しない場合があるの
で上記の定量値を目視により、補完しようとするもので
ある。 ○：比較例１を基準として同等以上、 △：比較例１を基準として若干悪い、 ×：比較例１を基準としてかなり悪い結果を表３（実施例）と表４（比較例）に示す（各成分
含有量は重量％）。

【００２９】

【表３】

【００３０】

【表４】

【００３１】表３と表４の結果から分かるように、小片
坪量のばらつきは目視判定の結果とよく一致している。
また、界面活性剤、粘剤をスラリー中に添加することで
中性のまま、セラミック繊維紙を抄造できる。

【００３２】なお、前記実施例において、セラミック繊
維紙を作製するに適した各成分の適正使用範囲（重量
％）と界面活性剤と粘剤のスラリー中での含有率を表５
に示す。

【００３３】

【表５】

【００３４】

【発明の効果】界面活性剤により繊維の解繊が酸性抄紙
時と比較して同等以上となり、また分散も粘剤添加より
同様の効果が得られた。そのため、酸性で抄紙する必要
がなくなり、設備を全て耐酸性の材質にする必要がなく
なった。

【００３５】また、地合いの良好、換言すると秤量ムラ
の少ない均質なセラミック繊維紙が製造可能となり、よ
り厳密な品質が要求される商品、例えば空気ろ過用媒体
紙などへの応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】繊維のスラリー中での均質化のテストの評価
方法を示す図である。

【図２】繊維のスラリー中での解繊、分散の良否を定
量化する方法を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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 13/40 7199−3ＢＤ２１Ｈ 5/18 Ｄ 7199−3Ｂ 5/20 Ｚ 7199−3Ｂ 3/38 １０１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック繊維を主体繊維とし、これに
ガラス繊維、有機繊維および結合剤を加えて湿式法でシ
ート化するにあたり、界面活性剤と粘剤を用いて中性ス
ラリー中でシート化することを特徴とするセラミック繊
維紙の製造方法。
【請求項２】界面活性剤のスラリー中の濃度が１０〜
２００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１記載のセ
ラミック繊維紙の製造方法。
【請求項３】粘剤のスラリー中の濃度が２０〜１００
ｐｐｍであることを特徴とする請求項１記載のセラミッ
ク繊維紙の製造方法。