JPH0816320B2 - 耐熱性シート及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐熱性シート及びその製造方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕 耐熱性シートは従来耐熱パッキン材料、断熱材料等と
して用いられており、アスベスト、ガラス繊維等の無機
繊維と各種の結合剤とを組み合わせて湿式抄紙法、乾式
法その他の製法でシート化したものが知られている。

しかしながら、これらの無機繊維を用いた耐熱性シー
トはそれぞれ欠点を有している。例えばアスベストはそ
の発ガン性による使用の規制が進行中であり、又、ガラ
ス繊維は皮膚刺激性があり、更に柔軟性に欠ける等の欠
点を有する。又、アスベスト、ガラス繊維以外の例えば
セラミック素材を主体とし、セルロース、パルプ、有機
質繊維あるいは有機質ポリマー等を結合成分として湿式
抄紙法によりシート化するものがある。しかし、これら
のシートは常温では満足できるものであっても、300℃
以上の高温に晒した場合には、有機物が焼却されるた
め、強度が極端に弱くなり崩壊して形状を保持できなく
なってしまう。結合成分としてアルミナゾル、シリカゾ
ル等の無機物を使用したシートは、硬く、又脆くなって
折れ易くなり、シートとしての可撓性がなく、用途範囲
は極端に狭くなってしまう。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はかかる欠点がなく、かつ耐熱性、柔軟性がす
ぐれた耐熱性シートの提供を課題とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

即ち、本発明の耐熱性シートは、酸化繊維、芳香族ポ
リアミド繊維及びノボロイド繊維からなる群から選択さ
れる少なくとも１種の有機耐炎繊維〔Ｂ〕と、山皮
〔Ｃ〕と、酸化マグネシウム、酸化チタン、チタン酸金
属塩及び雲母からなる群から選択される少なくとも１種
の粉末状及び／又は微細繊維状セラミック素材〔Ａ〕と
を必須構成要素とし、且つ（〔Ａ〕＋〔Ｃ〕）／〔Ｂ〕
の重量比が1.2乃至２、〔Ｃ〕／〔Ａ〕の重量比が0.2乃
至0.33の範囲で含有し、400℃で30分間の加熱処理で前
記セラミック素材の定着率が70％以上で、且つ強度が0.
35kg/15mm以上であることを特徴とする。

本発明において用いられる有機耐炎繊維としては、酸
化繊維、ノボロイド繊維、芳香族ポリアミド繊維の耐熱
性、耐炎性の繊維が挙げられる。

上記の酸化繊維は通常ポリアクリロニトリル系繊維を
酸化雰囲気中200〜400℃で酸化処理することによって得
られるものであり、又、ノボロイド繊維は通常ノボラッ
ク型フェノール樹脂を溶融紡糸した後、硬化反応させる
ことにって得られる。更に、芳香族ポリアミド繊維は芳
香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸との重縮合反応によ
って合成される芳香族ポリアミドを湿式紡糸、溶融紡
糸、液晶紡糸、乾湿式紡糸等の紡糸方法により繊維化す
ることによって得られる。

これらの有機耐炎繊維は従来耐熱性シートに用いられ
ていたアスベスト、ガラス繊維その他無機繊維に比べ、
柔軟性にすぐれ、又、硬度が低い等の特徴を有する。

本発明において用いられる山皮とは、その表面に多数
の活性水酸基を有する粘土鉱物の総称であり、通常マウ
ンテンレザー、マウンテンコルク、マウンテンウッド等
と呼ばれているものである。これには例えば含水マグネ
シウムシリケートの１種であるセピオライト、含水マグ
ネシウムアルミナシリケートの１種であるアタパルジャ
イトが含まれる。又、パイプに用いられる海泡石や、制
酸剤としてのマグネシウムトリシリケートも山皮の１種
である。かかる山皮は造膜性、乾燥固結性等の性質を有
し、本発明においては前記の有機耐炎繊維を結合する目
的として使用され、シートの強度向上、特に高温熱処理
後の強度・形状保持特性の向上に寄与している。

本発明において用いられる粉末状及び／又は微細繊維
状セラミック素材は酸化マグネシウム、酸化チタン、チ
タン酸金属塩及び雲母からなる群から選択される少なく
とも１種のものであり、チタン酸金属塩にはチタン酸カ
リウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ナトリウム、チ
タン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マ
グネシウム等があり、雲母は通常の雲母の他、セリサイ
トやイライト等の粘土状雲母等であってよい。なお、
「微細繊維状」とは繊維の長さがおおむね1mm以下であ
ることを意味する。

上記セラミック素材は主として耐熱性、不燃性、電気
絶縁性、吸着性、断熱性、焼結性、半導電性、導電性、
化学的安定性、遠赤外線放射性、耐磨耗性、緻密性等の
多くの機能のうち、多くの機能を有するものであり、シ
ート作製に当たっては、その使用目的に応じて１種また
はそれ以上を適宜選択して使用する。

本発明の耐熱性シートにおいて使用される必須構成要
素は、〔Ａ〕：粉末状及び／又は微細繊維状セラミック
素材、〔Ｂ〕：有機耐炎繊維、及び〔Ｃ〕：山皮で、こ
れらの配合割合は、 （イ）（〔Ａ〕＋〔Ｃ〕）／〔Ｂ〕は重量比で1.2乃至
２の範囲であり、そして （ロ）〔Ｃ〕／〔Ａ〕は重量比で0.2乃至0.33の範囲で
ある。

又、本発明においては抄紙性あるいは得られるシート
の物性を改良するため、必要により更に有機及び無機の
各種の添加剤を使用できるが、有機の添加剤の添加量は
上記必須構成要素の合計重量が30重量％以下が望まし
く、20重量％以下が更に望ましい。

本発明において使用される有機添加剤としては例えば
セルロース繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、
ポリオレフィン繊維等の合成繊維、アニオン系ポリマー
（例えばポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミ
ド等の部分加水分解物の塩、マレイン酸共重合物の塩
等）、カチオン系ポリマー（例えばポリアクリルアミド
の部分加水分解物等）、アニオン系ポリマー（例えばポ
リアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレ
ンオキサイド等）等の曳糸性合成高分子凝集剤、あるい
は卵白、トロロアオイ、オクラの実の粘液等の曳糸性天
然高分子、更に水溶性尿素樹脂、メラミン樹脂、カチオ
ン化澱粉、ポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン樹
脂、ポリイミン樹脂、水溶性アクリル樹脂、メチルセル
ロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、カルボキシメチルセルロース等の紙力増強剤、マレ
イン酸系中性サイズ剤、ロジン系サイズ剤、石油系サイ
ズ剤、高分子樹脂エマルジョン、ゴムラテックス等を添
加使用することができる。

又、本発明において必要により使用される無機添加剤
としてはフッ素系耐油剤・離型剤、シリコーン系撥水剤
・離型剤、シランカップリング剤、硫酸バン土、アルミ
ン酸ソーダ、ポリリン酸ソーダ、ポリリン酸アンモニウ
ム等を添加することができる。

本発明の耐熱性シートは上記の有機耐炎繊維、山皮、
粉末状及び／又は微細繊維状セラミック素材及び必要に
より添加してもよい添加物とを水中に分散した後、湿式
抄紙法又はそれに準じた方法により製造される。湿式抄
紙法又はそれに準じた方法とは、例えば帯状、円型状、
角型状の濾過網、濾過布もしくは濾過板のような濾過媒
体の上にかかる水分散液を均一の厚さとなるように流し
た後、又はこれらの濾過媒体で挟む等した後、例えば自
然濾過あるいは減圧濾過等の操作により濾過してシート
状物となす方法の総称である。このようにして得られた
シート状物は濾過媒体より剥離後乾燥するか、乾燥後剥
離するかして乾燥工程を経てシートとなる。これらのシ
ート化を連続的に行う方法としては公知の長網式、円網
式、円網フォーマー式、傾斜ワイヤー式等の湿式抄紙機
がある。

このようにして得られた本発明の耐熱性シートは、更
に含浸あるいはコーティング加工、エンボッシング加
工、コルゲート加工を施したり、他の素材とラミネート
加工したり、あるいは適当な大きさに切断、折曲、貼付
等の２次加工を施すこともできる。

このようにして得られた本発明の耐熱性シートは以下
の効果を奏するものである。まず、有機耐炎繊維と山皮
とを併用したことにより、強度、柔軟性及び高温耐熱性
がすぐれ、そして更に酸化マグネシウム、酸化チタン、
チタン酸金属塩及び雲母からなる群から選択される少な
くとも１種の粉末状及び／又は微細繊維状セラミック素
材を併用したことにより、前記有機耐炎繊維との併用効
果により該セラミック素材の定着率が向上し、かつ配合
しセラミック素材に応じた特殊機能が付与される。従っ
て、本発明の耐熱性シートは、各素材、加工条件の選択
により耐熱フィルター素材、触媒担体、熱交換器用素
子、セパレーター、積層板素材、電線被覆材料、耐熱耐
火紙、ロールの耐熱被覆材等として使用され得るだけで
なく、耐熱パッキン、シール材、ブレーキ摩擦材、溶接
スパッター防護シート、遠赤外線放射素子、不燃建材、
繊維強化セラミックス等としても使用され得、極めて有
用なものである。

〔実施例〕

以下に実施例を挙げ本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１ 有機耐炎繊維の一種である酸化繊維〔東邦レーヨン製
パイロメックス（長さ6mm〕40重量部と山皮20重量部を
水に分散した後に、酸化マグネシウム30重量部、酸化チ
タン30重量部を添加分散した。更にカチオン澱粉４重量
部、カルボキシメチルセルロース２重量部を添加し、よ
く攪拌した後に、タッピー角型シートマシンにてシート
状物を成形した。これをシリンダードライヤーにて乾燥
し、厚さ0.5mmのシートを得た。このようにして得られ
たシート及び、更に400℃にて30分間強熱処理したシー
トの強度等を測定し、その結果を表１に示した。これら
の結果からもわかるように、得られたシートは実用性の
高いものであり、スパッター防護シート、断熱材として
使用可能であった。

実施例２ 有機耐炎繊維の一種であるノボロイド繊維（群栄化学
製カイノール）50重量部と山皮15重量部を水に分散した
後に、繊維状チタン酸カリウム（大塚化学薬品製テイス
モＤ）50重量部を添加分散した。更にポリアミドポリア
ミンエピクロルヒドリン樹脂５重量部、ポリアクリルア
ミド樹脂２重量部、カルボキシメチルセルロース１重量
部を添加し、よく攪拌した後に、タッピー角型シートマ
シンにてシート状物を成形した。これをシリンダードラ
イヤーにて乾燥し、厚さ0.8mmのシートを得た。このよ
うにして得られたシート及び、更に400℃にて30分間強
熱処理したシートの強度等を測定し、その結果を表１に
示した。これらの結果からもわかるように、得られたシ
ートは耐熱性シートとして実用性の高いものであり、耐
熱ロールの被覆材、耐磨耗性材料として使用可能であっ
た。

実施例３ 有機耐炎繊維の一種である芳香族ポリアミド樹脂（帝
人製コーネックス）50重量部と山皮10重量部を水に分散
した後に、雲母（クラレ製スゾライトマイカ40）50重量
部を添加分散した。更にポリアミドポリアミンエピクロ
ルヒドリン樹脂４重量部、カルボキシメチルセルロース
２重量部を添加し、よく攪拌した後に、タッピー角型シ
ートマシンにてシート状物を成形した。これをシリンダ
ードライヤーにて乾燥し、厚さ0.2mmのシートを得た。
このようにして得られたシート及び、更に400℃にて30
分間強熱処理したシートの強度等を測定し、その結果を
表１に示した。これらの結果からもわかるように、得ら
れたシートは耐熱性シートとして実用性の高いものであ
り、電気絶縁材料、耐熱耐火性電線被覆材料として使用
可能であった。

比較例１ 有機耐炎繊維の一種である酸化繊維〔東邦レーヨン製
パイロメックス（長さ6mm）〕100重量部を水に分散した
後に、タッピー角型シートマシンにてシート状物を成形
した。これをシリンダードライヤーにて乾燥し、厚さ0.
2mmのシートを得た。このようにして得られたシートは
非常に強度が弱く、手で触れると崩れてしまい、実用性
のないものだった。

比較例２ 比較例１で用いたものと同様の酸化繊維100重量部を
水に分散し、これにポリアミドポリアミンエピクロルヒ
ドリン樹脂６重量部、カルボキシメチルセルロース３重
量部を添加混合した後、シリンダードライヤーにて乾燥
し、厚さ0.6mmのシートを得た。このシート及び更に400
℃にて30分間強熱したシートの強度等を測定した。

比較例３ 有機耐炎繊維の一種である芳香族ポリアミド繊維（帝
人製コーネックス）100重量部を水に分散し、これにカ
チオン澱粉５重量部、アニオン性ポリアクリルアミド樹
脂36重量部を添加混合した後、シリンダードライヤーに
て乾燥し、厚さ1.0mmのシートを得た。このシート及び
更に400℃にて30分間強熱したシートの強度等を測定し
た。

比較例４ 有機耐炎繊維の一種であるノボロイド繊維（群栄化学
製カイノール）100重量部を水に分散し、これにポリア
ミドポリアミンエピクロルヒドリン樹脂３重量部、アニ
オン性ポリアクリルアミド樹脂１重量部、カルボキシメ
チルセルロース１重量部を添加混合した後、シリンダー
ドライヤーにて乾燥し、厚さ0.3mmのシートを得た。こ
のシート及び更に400℃にて30分間強熱したシートの強
度等を測定した。

比較例２〜４で得られた結果も表１にまとめて示す
が、これからわかるように、山皮を用いないシートと強
度は、いずれも強熱処理により著しく低下した。また、
強熱処理前の強度も、同様の有機耐炎繊維を用いた対応
する実施例のものに比較して低かった。

比較例５ 実施例１において用いた有機耐炎繊維である酸化繊維
を用いなかった以外は実施例１と同様にして厚さ0.3mm
のシートを作製した。これらのシート及び実施例１と同
様に強熱処理したシートの強度等を測定し、その結果を
表１に示した。

しかし、これらの結果からもわかるように、得られた
シートは引張強度が不十分であるため、取扱い中に折損
し、高温熱処理前においても実用性のないものであっ
た。

比較例６ 実施例２において用いた有機耐炎繊維であるノボロイ
ド繊維の代わりにレーヨン繊維（長さ5mm）を用いた以
外は実施例２と同様にしてシートを作製した。これらの
シート及び実施例２と同様に強熱処理したシートの強度
等を測定し、その結果を表１に示した。

しかし、これらの結果からもわかるように、得られた
シートは常温では本発明の耐熱性シートと大差ない強度
を有するが、強熱処理後は取扱い中に型崩れし、実用性
のないものであった。

比較例７ 実施例３において用いた山皮を用いなかった以外は実
施例３と同様にしてシートを作製した。これらのシート
及び実施例３と同様に強熱処理したシートの強度等を測
定し、その結果を表１に示した。

しかし、これらの結果からもわかるように、得られた
シートはセラミック素材の定着率が低く、かつ強熱処理
後の強度が全く消失し、耐熱性シートとして実用性のな
いものであった。

〔発明の効果〕 以上詳細に説明したように、本発明の耐熱性シート
は、耐熱性及び可撓性にすぐれ、特に、高温度の環境に
おかれても可撓性を失うことがないので、断熱材、絶縁
材、パッキング材等の広範囲の用途に適用できるもので
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 義孝 静岡県富士市新橋町４―１ (72)発明者 廣田 秀男 大阪府泉南市新家3379番地38 (72)発明者 和田 猛郎 兵庫県川西市清和台西４丁目４―69 (56)参考文献 特開 昭59−21799（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−53005（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−28705（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−54100（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−66120（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−61797（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−7838（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−58480（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−58479（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸化繊維、芳香族ポリアミド繊維及びノボ
   ロイド繊維からなる群から選択される少なくとも１種の
   有機耐炎繊維〔Ｂ〕と、山皮〔Ｃ〕と、酸化マグネシウ
   ム、酸化チタン、チタン酸金属塩及び雲母からなる群か
   ら選択される少なくとも１種の粉末状及び／又は微細繊
   維状セラミック素材〔Ａ〕とを必須構成要素とし、且つ
   （〔Ａ〕＋〔Ｃ〕）／〔Ｂ〕の重量比が1.2乃至２、
   〔Ｃ〕／〔Ａ〕の重量比が0.2乃至0.33の範囲で含有
   し、400℃で30分間の加熱処理で前記セラミック素材の
   定着率が70％以上で、且つ強度が0.35kg/15mm以上であ
   ることを特徴とする耐熱性シート。
2. 【請求項２】酸化繊維、芳香族ポリアミド繊維及びノボ
   ロイド繊維からなる群から選択される少なくとも１種の
   有機耐炎繊維〔Ｂ〕と、山皮〔Ｃ〕と、酸化マグネシウ
   ム、酸化チタン、チタン酸金属塩及び雲母からなる群か
   ら選択される少なくとも１種の粉末状及び／又は微細繊
   維状セラミック素材〔Ａ〕とを必須構成要素とし、且つ
   （〔Ａ〕＋〔Ｃ〕）／〔Ｂ〕の重量比が1.2乃至２、
   〔Ｃ〕／〔Ａ〕の重量比が0.2乃至0.33の範囲になるよ
   うに水中に分散した後、湿式抄紙法又はそれに準じた方
   法によりシート状に成形することからなる、400℃で30
   分間の加熱処理で前記セラミック素材の定着率が70％以
   上で、且つ強度が0.35kg/15mm以上である耐熱性シート
   の製造方法。