KR101429418B1

KR101429418B1 - 무기 섬유질페이퍼 및 그 제조 방법 및 설비

Info

Publication number: KR101429418B1
Application number: KR1020137025243A
Authority: KR
Inventors: 테쯔야 이시하라; 테쯔야 미하라; 켄 요내야마; 토모히코 키시키
Original assignee: 니찌아스 카부시키카이샤
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2014-08-11
Also published as: CN103339323A; EP2634308A1; WO2012132327A1; JP4977253B1; EP2634308A4; AU2012235474B2; JP2012207341A; CN103339323B; EP2634308B1; AU2012235474A1; KR20130124398A

Abstract

400~1300℃로 가열 처리한 생체 용해성 무기 섬유와 바인더를 포함한 무기 섬유질페이퍼로 이루어고, 상기 생체 용해성 무기 섬유가 특정한 조성을 가지는 씰재 또는 완충재.

Description

무기 섬유질페이퍼 및 그 제조 방법 및 설비{INORGANIC FIBEROUS PARER, AND METHOD AND EQUIPMENT FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은, 무기 섬유질페이퍼 및 그 제조 방법 및 설비에 관한 것이며, 특히, 생체 용해성 무기 섬유를 포함한 무기 섬유질페이퍼의 압축 가열 후의 복원율의 향상에 관한 것이다.

무기 섬유질페이퍼는, 경량이며, 취급하기 쉽고, 또한, 내열성이 뛰어나므로, 예를 들면, 내열성 씰재로서 사용되고 있다. 한편, 근래, 무기 섬유가 인체에 흡입되어 폐에 침입하는 것으로 인한 문제가 지적되고 있다. 그래서, 인체에 흡입되어도 문제를 일으키지 않는 또는 일으키기 어려운 생체 용해성 무기 섬유가 개발되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1).

일본특허 특개 2002-068777호 공보

그러나, 무기 섬유로서 종래의 생체 용해성 무기 섬유를 포함한 무기 섬유질페이퍼는, 압축 가열 후의 복원율이 작다는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 압축 가열 후의 복원율이 뛰어난 무기 섬유질페이퍼 및 그 제조 방법 및 설비를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 관한 무기 섬유질페이퍼는, 가열 처리가 이루어진 생체 용해성 무기 섬유와 바인더를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 압축 가열 후의 복원율이 뛰어난 무기 섬유질페이퍼를 제공할 수 있다.

또한, 상기 무기 섬유질페이퍼는, 압축 가열 후의 복원율이 60% 이상인 것으로 해도 된다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 관한 무기 섬유질페이퍼의 제조 방법은, 비정질 생체 용해성 무기 섬유에 가열 처리를 하는 제일 공정과 상기 가열 처리가 이루어진 상기 생체 용해성 무기 섬유와 바인더를 포함한 무기 섬유질페이퍼를 뜨는 제2 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 압축 가열 후의 복원율이 뛰어난 무기 섬유질페이퍼의 제조 방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 제일 공정의 상기 가열 처리에 있어서, 상기 생체 용해성 무기 섬유를 그 결정화 온도 미만의 온도로 가열해도 된다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 관한 설비는, 가열 및/또는 보온을 위한 설비이며, 상기중 하나의 무기 섬유질페이퍼가 편입되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 압축 가열 후의 복원율이 뛰어난 무기 섬유질페이퍼를 갖춘 설비를 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 압축 가열 후의 복원율이 뛰어난 무기 섬유질페이퍼 및 그 제조 방법 및 설비를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 형태에 관한 실시예에 있어서 무기 섬유질페이퍼의 압축 가열 후의 복원율을 평가한 결과의 일례를 나타내는 설명도이다.

이하에, 본 발명의 일실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명은, 본 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.　　　

먼저, 본 실시 형태에 관한 무기 섬유질페이퍼의 제조 방법(이하, 「본방법」이라고 한다.)에 대해 설명한다. 본 방법은, 비정질의 생체 용해성 무기 섬유에 가열 처리를 하는 제1 공정(이하, 「가열 처리 공정」이라고 한다.)과 해당 가열 처리가 이루어진 해당 생체 용해성 무기 섬유와 바인더를 포함한 무기 섬유질페이퍼를 뜨는 제2 공정(이하, 「초조 공정」이라고 한다.)을 포함한다.　

가열 처리 공정에 있어서는, 먼저, 비정질의 생체 용해성 무기 섬유를 준비한다. 생체 용해성 무기 섬유는, 무기 섬유이며 생체 용해성(예를 들면, 생체의 폐에 흡입되어도 해당 생체내에서 분해되는 성질)을 가지는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 생체 용해성 무기 섬유는 적어도 일부가 비정질이며, 비정질인 것은 분말 X선회절(XRD) 측정으로 확인된다.　

생체 용해성 무기 섬유는, 예를 들면, 40℃에 있어서의 생리 식염수 용해율이 1%이상의 무기 섬유이다.

생리 식염수 용해율은, 예를 들면, 다음과 같이 해서 측정된다. 즉, 먼저, 무기 섬유를 200 메쉬 이하로 분쇄해서 조제된 시료 1 g 및 생리 식염수 150 mL를 삼각 플라스크(용적 300 mL)에 넣어 40℃의 인큐베이터에 설치한다.다음에, 삼각 플라스크에, 매분 120 회전의 수평 진동을 50시간 계속해서 가한다. 그 후, 여과에 의해서 얻은 여과액에 함유되어 있는 각 원소의 농도(mg/L)를 ICP 발광 분석 장치에 의해서 측정한다. 그리고, 측정된 각 원소의 농도와 용해전의 무기 섬유에 있어서의 각 원소의 함유량(질량%)에 따라서, 생리 식염수 용해율(%)을 산출한다. 즉, 예를 들면, 측정 원소가, 규소(Si), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 및 알루미늄(Al)인 경우에는, 다음의 식에 의해서, 생리 식염수 용해율 C(%)를 산출한다；C(%)=［여과액량(L)×(a1＋a2＋a3＋a4)×100］/［용해전의 무기 섬유의 질량(mg)×(b1＋b2＋b3＋b4)/100］. 이 식에 있어서, a1, a2, a3 및 a4는, 각각 측정된 규소, 마그네슘, 칼슘 및 알루미늄의 농도(mg/L)이며, b1, b2, b3 및 b4는, 각각 용해전의 무기 섬유에 있어서의 규소, 마그네슘, 칼슘 및 알루미늄의 함유량(질량%)이다.

생체 용해성 무기 섬유의 SiO₂ 함유량은, 예를 들면, 50~82 질량%인 것으로 해도 된다. SiO₂ 함유량은, 63~81 질량%인 것이 바람직하고, 66~80 질량%인 것이 보다 바람직하고, 71~76 질량%인 것이 더욱 바람직하다. 즉, 생체 용해성 무기 섬유는, 예를 들면, SiO₂ 함유량이 50~82 질량%이며, CaO 함유량과 MgO 함유량과의 합계가 10~40 질량%의 무기 섬유이다. CaO 함유량과 MgO 함유량과의 합계는, 18~40 질량%인 것이 바람직하고, 20~34 질량%인 것이 보다 바람직하다. 이들 CaO 함유량과 MgO 함유량과의 합계 범위는, 상술한 SiO₂ 함유량의 범위와 임의로 편성할 수 있다. 생체 용해성 무기 섬유의 SiO₂ 함유량이 상기의 범위이므로서, 해당 생체 용해성 무기 섬유는, 생체 용해성에 더해서, 뛰어난 내열성도 가지게 된다.　

생체 용해성 무기 섬유의 CaO 함유량은, 예를 들면, 10~34 질량%로 해도 된다. 즉, 생체 용해성 무기 섬유는, 예를 들면, SiO₂ 함유량이 50~82 질량%이며, CaO 함유량이 10~34 질량%의 무기 섬유(이하, 「SiO₂/CaO 섬유」라고 하는 경우가 있다.)인 것으로도 된다. CaO 함유량은, 12~35 질량%인 것이 바람직하고, 21~26 질량%인 것이 보다 바람직하다. 이들 CaO 함유량의 범위는, 상술한 SiO₂ 함유량의 범위, 상술한 CaO 함유량과 MgO 함유량과의 합계의 범위와 임의로 구성할 수 있다.　

생체 용해성 무기 섬유의 MgO 함유량은, 예를 들면, 1 질량%이하(즉, 0~1 질량%)로 해도 된다. 즉, 생체 용해성 무기 섬유는, 예를 들면, SiO₂ 함유량이 60~82 질량%이며, CaO 함유량이 10~34 질량%이며, MgO 함유량이 1 질량%이하의 SiO₂/CaO 섬유로 해도 된다. MgO 함유량은, 0.9 질량%이하인 것이 바람직하고, 0.8 질량%이하인 것이 보다 바람직하다. 이들 MgO 함유량의 범위는, 상술한 SiO₂ 함유량의 범위, 상술한 CaO 함유량과 MgO 함유량과의 합계의 범위, 상술한 CaO 함유량의 범위와 임의로 편성할 수 있다.　　

생체 용해성 무기 섬유의 MgO 함유량은, 1 질량%초과, 또한 20 질량%로 해도 된다. 즉, 생체 용해성 무기 섬유는, 예를 들면, SiO₂ 함유량이 50~82 질량%이며, MgO 함유량이 1 질량%초과, 또한 20 질량%이하의 무기 섬유로 해도 된다. MgO 함유량은, 2~19 질량%인 것이 바람직하고, 3~19 질량%인 것이 보다 바람직하다. 이들 MgO 함유량의 범위는, 상술한 SiO₂ 함유량의 범위, 상술한 CaO 함유량과 MgO 함유량과의 합계의 범위와 임의로 편성할 수 있다.　　　

또한, 생체 용해성 무기 섬유는, 예를 들면, SiO₂ 함유량이 50~82 질량%(바람직하게는 72~80 질량%)이며, MgO 함유량이 9~31 질량%(바람직하게는 14~22 질량%), CaO 함유량이 1~9 질량%(바람직하게는 1~8 질량%)의 생체 용해성 무기 섬유(이하, 「SiO₂/MgO 섬유」라고 하는 경우가 있다.)도 된다.　　

생체 용해성 무기 섬유는, 예를 들면, SiO₂ 함유량, MgO 함유량 및 CaO 함유량의 합계가 97 질량%이상(즉, 97~100 질량%)으로 해도 된다. SiO₂ 함유량, MgO 함유량 및 CaO 함유량의 합계는, 97.5 질량%이상인 것이 바람직하고, 98 질량%이상인 것이 보다 바람직하다. 이들 SiO₂ 함유량, MgO 함유량 및 CaO 함유량의 합계의 범위는, 상술한 SiO₂ 함유량의 범위, 상술한 CaO 함유량과 MgO 함유량과의 합계의 범위, 상술한 CaO 함유량의 범위, 상술한 MgO 함유량의 범위와 임의로 편성할 수 있다. 또한 생체 용해성 무기 섬유는, SiO₂와 알칼리 토류 금속 산화물(예를 들면, MgO 및 CaO의 적어도 한쪽)에 더하여, 다시 다른 성분을 함유해도 된다. 즉, 생체 용해성 무기 섬유는, 예를 들면, 알루미나(Al₂O₃), 티타니아(TiO₂) 및 산화 지르코늄(ZrO₂), 산화철(Fe₂O₃), 산화 망간(MnO), 산화 칼륨(K₂O)으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 다시 함유해도 되고, 또한, 함유 하지 않아도 된다. 구체적으로, 생체 용해성 무기 섬유가 Al₂O₃를 함유 하는 경우, Al₂O₃ 함유량은, 예를 들면, 5 중량%이하, 3.5 중량%이하 또는 3 중량%이하로 할 수 있다. 또한, 1 중량%이상 또는 2 중량%이상으로 할 수 있다. 바람직하게는 0~3 질량%, 보다 바람직하게는 1~3 질량%이다. 이 범위에서 Al₂O₃를 포함하면 내화성이 뛰어나 적당한 수용성을 가지게 되어 가공하기 쉬워진다. 이 경우, 생체 용해성 무기 섬유는, 예를 들면, SiO₂ 함유량, MgO 함유량, CaO 함유량 및 Al₂O₃ 함유량의 합계가 98 질량%이상(즉, 98~100 질량%) 또는 99 질량%이상(즉, 99~100 질량%)으로 해도 된다.

구체적으로, 이하의 조성의 생체 용해성 무기 섬유를 예시할 수 있다.

SiO₂와 Al₂O₃와 ZrO₂와 TiO₂와의 합계　50~82 중량%

CaO와 MgO와의 합계　18~50 중량%　　　

또한 이하의 조성의 생체 용해성 무기 섬유를 예시할 수 있다.

SiO₂　50~82 중량%

CaO와 MgO와의 합계　10~43 중량%

생체 용해성 섬유는, MgO를 많이 포함한 Mg실리케이트 섬유와 CaO를 많이 포함한 Ca실리케이트 섬유로 크게 나눌 수 있다. Mg실리케이트 섬유로서 이하의 조성을 예시할 수 있다.

SiO₂　66~82 중량%

CaO　1~9 중량%

MgO　10~30 중량%

Al₂O₃　3 중량%이하

다른 산화물　2 중량%미만

Ca실리케이트 섬유로서 이하의 조성을 예시할 수 있다. 이하의 조성의 섬유는 가열 후의 생체 용해성, 내화성이 뛰어난다.

SiO₂　66~82 중량%(예를 들면, 68~80 중량%, 70~80 중량%, 71~80 중량% 또는 71~76 중량%로 할 수 있다)

CaO　10~34 중량%(예를 들면, 18~32 중량%, 20~30 중량%, 20~27 중량% 또는 21~26 중량%로 할 수 있다)

MgO　3 중량%이하(예를 들면, 1 중량%이하로 할 수 있다)

Al₂O₃　5 중량%이하(예를 들면 3.5 중량%이하, 3.4 중량%이하 또는 3 중량%이하로 할 수 있다. 또한, 1 중량%이상, 1.1 중량%이상 또는 2 중량%이상으로 할 수 있다)

다른 산화물　2 중량%미만

SiO₂가 상기 범위면 내열성이 뛰어난다. CaO와 MgO가 상기 범위이면 가열 전후의 생체 용해성이 뛰어난다. Al₂O₃가 상기 범위이면 내열성이 뛰어난다.

또한, SiO₂, CaO, MgO, Al₂O₃의 합계를 98 중량%초과 또는 99 중량%초과로도 된다.

상기의 생체 용해성 무기 섬유는, 다른 성분으로서 알칼리 금속 산화물(K₂O, Na₂O, Li₂O등 ), Sc, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y 또는 이러한 혼합물로부터 선택되는 각각의 산화물, Fe₂O₃, ZrO₂, TiO₂, P₂O₅, B₂O₃, MnO, ZnO, SrO, BaO, Cr₂O₃등을 1이상 포함해도 되고, 포함하지 않아도 된다. 다른 산화물은, 각각, 1.0 중량%이하, 0.2 중량%이하 또는 0.1 중량%이하도 된다. 알칼리 금속 산화물은 각 산화물을 각각 1.0 중량%이하, 0.2 중량%이하 또는 0.1 중량%이하로 해도 된다. 또한, 알칼리 금속 산화물의 합계를 1.0 중량%이하, 0.2 중량%이하 또는 0.1 중량%이하로 해도 된다.

생체 용해성 무기 섬유의 평균 섬유 지름은, 무기 섬유질페이퍼가 적합하게 제조되는 범위라면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 1~10μm이며, 바람직하게는 2~6μm이다. 평균 섬유 지름이 1μm미만인 경우에는, 생체 용해성 무기 섬유가 파단하기 쉬워지므로, 무기 섬유질페이퍼의 강도가 낮아지기 쉽다. 또한, 평균 섬유 지름이 10μm를 넘는 경우에는, 제조되는 무기 섬유질페이퍼의 밀도가 너무 낮아지므로 , 해당 무기 섬유질페이퍼의 강도가 낮아지기 쉽다.　　

생체 용해성 무기 섬유의 평균 섬유 지름은, 무기 섬유질페이퍼가 적합하게 제조되는 범위이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 1~200 mm이며, 바람직하게는 1~100 mm이다.평균 섬유 길이가 상기 범위 내에 있으므로서, 적절한 밀도를 가지는 무기 섬유질페이퍼를 제조하기 쉬워진다.　　

다음에, 가열 처리 공정에 있어서, 위에서 설명한 바와 같이하여 준비한 비정질의 생체 용해성 무기 섬유(이하, 「미처리 섬유」라고 한다.)에 가열 처리를 하여, 해당 가열 처리가 이루어진 해당 생체 용해성 무기 섬유(이하, 「가열 처리 섬유」라고 한다.)를 얻는다.

가열 처리의 조건(예를 들면, 온도 및 시간)은, 가열 처리 섬유를 포함한 무기 섬유질페이퍼의 압축 가열 후의 복원율이, 해당 가열 처리 섬유 대신 미처리 섬유를 포함한 무기 섬유질페이퍼에 비교해서 높아지는 범위에서 결정되면 특별히 한정되지 않는다.　

또한 압축 가열 후의 복원율은, 무기 섬유질페이퍼를 압축한 상태(즉, 무기 섬유질페이퍼의 두께가 저감된 상태)로 가열한 후에, 해당 무기 섬유질페이퍼의 두께가 복원하는 비율(압축 가열전의 두께에 대한 압축 가열 후의 두께의 비율)이다.　　즉, 가열 처리는, 예를 들면, 가열 처리 섬유를 포함한 무기 섬유질페이퍼를, 그 두께가 50%가 되도록 압축한 상태로 500℃에서 3시간 가열한 후의 복원율이, 미처리 섬유를 포함한 무기 섬유질페이퍼와 비교해서 높아지는 조건(예를 들면, 해당 복원율이 60%이상이 되는 조건)으로 실시한다.　　

가열 처리에 있어서의 가열 온도(이하, 「가열 처리 온도」라고 한다.)는, 예를 들면, 300~1300℃이며, 바람직하게는 300~1100℃, 보다 바람직하게는 400~1100℃, 더욱 바람직하게는 500~1100℃이다. 예를 들면, 500~1100℃이며, 바람직하게는 500~900℃이다.　

단, 생체 용해성 무기 섬유를, 그 결정화 온도 이상의 온도로 가열하여, 해당 생체 용해성 무기 섬유의 일부를 결정화시키는 경우, 가열 후의 생체 용해성은, 가열전에 비해 저하되는 경우가 있다.

그래서, 가열 처리에 있어서, 미처리 섬유를, 그 결정화 온도 미만의 온도로 가열해도 된다. 또한 미처리 섬유의 결정화 온도는, 예를 들면, TGDTA(열중량시차열측정)에 의해서 측정된다. 또한, 결정화 온도는, 미처리 섬유의 화학 조성에 따라 변화하므로, 해당 결정화 온도 미만의 가열 처리 온도는 일률적으로 결정할 수 없다.　　

따라서, 가열 처리 온도는, 결정화 온도 미만이며, 300℃, 400℃또는 500℃이상으로 할 수 있다. 결정화 온도 미만의 온도로 가열 처리를 하므로서, 가열 처리 섬유의 생체 용해성의 저하가 효과적으로 회피되고 또한, 취약화 되기 어려워진다.　　　

또한, 비교적 높은 가열 처리 온도로 가열 처리가 이루어진 가열 처리 섬유를 포함한 무기 섬유질페이퍼는, 그 압축 가열 후의 복원율이 100%를 넘는 경우가 있다.　　

가열 처리 온도는, 예를 들면, 가열 처리 섬유를 포함한 무기 섬유질페이퍼의 압축 가열 후의 복원율(예를 들면, 그 두께가 50%가 되도록 압축된 상태로 500℃에서 3시간 가열된 후의 복원율)이 100%이하가 되는 범위라도 된다. 100%이하면 밀도가 비교적 높고 바람직하다.　

구체적으로, 예를 들면, 가열 처리에 있어서, 미처리 섬유를 450~550℃의 온도로 가열한다. 이 경우, 압축 가열 후에 있어서의 무기 섬유질페이퍼의 밀도의 저하를 효과적으로 방지하면서, 해당 무기 섬유질페이퍼의 해당 압축 가열 후의 복원율을 효과적으로 높일 수 있다. 또한, 미처리 섬유의 결정화 온도가 550℃보다 높은 경우에는, 가열 처리로 인한 가열 처리 섬유의 취약화 및 생체 용해성의 저하를 효과적으로 회피할 수도 있다.　　

가열 처리에 있어서의 가열 시간(이하, 「가열 처리 시간」이라고 한다.)은, 가열 처리 섬유를 포함한 무기 섬유질페이퍼의 압축 가열 후의 복원율이, 해당 가열 처리 섬유 대신 미처리 섬유를 포함한 무기 섬유질페이퍼와 비교해서 높아지는 범위라면, 특별히 한정되지 않는다. 즉, 가열 처리 시간은, 예를 들면, 1분~48시간이며, 바람직하게는 3분~24시간이다.　　

다음에, 종이를 뜨는 공정에 있어서는, 상술한 가열 처리 공정에서 준비한 가열 처리 섬유와 바인더를 포함한 무기 섬유질페이퍼를 뜬다.　　

즉, 먼저, 가열 처리 섬유와 바인더를 포함한 원료를 조제한다. 바인더는, 가열 처리 섬유를 결착하는 것이면 특별히 한정되지 않고, 유기 바인더 및 무기 바인더의 한쪽 또는 양쪽 모두를 사용할 수 있다.

유기 바인더는, 예를 들면, 아크릴산 에스테르 수지, 스틸렌·아크릴 수지등의 아크릴 수지, 에틸렌·아세트산비닐수지, 아세트산비닐수지, 스틸렌·부타디엔 수지, 전분 및 폴리 아크릴 아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이다.　　

무기 바인더는, 예를 들면, 음이온성 콜로이달 실리카, 양이온성 콜로이달 실리카 등의 콜로이달 실리카, 흄드실리카, 지르코늄 졸, 티타니아 졸, 알루미나 졸, 벤토나이트, 카올린으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이다.

원료(용매를 제외하다)에 있어서, 가열 처리 섬유의 함유량은, 예를 들면, 80~99.5 질량%이며, 바인더(유기 바인더 및 무기 바인더의 한쪽 또는 양쪽 )의 함유량은, 예를 들면, 0.5~20 질량%이다. 또한 예를 들면, 가열 처리 섬유의 함유량이 85~99 질량%이며, 바인더의 함유량이 1~15 질량%인 것이 바람직하고, 또한, 가열 처리 섬유의 함유량이 85~95 질량%이며, 바인더의 함유량이 15~5 질량%인 것이 보다 바람직하다.　

원료는, 가열 처리 섬유 및 바인더에 더해서, 다시 다른 성분을 함유 해도 된다. 즉, 원료는, 예를 들면, 내화성 무기 분말을 더 함유해도 된다. 내화성 무기 분말은, 예를 들면, 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 질화 규소, 탄화 규소등의 세라믹스 분말, 및/또는 카본 블랙 등의 탄소 분말이다.다른 성분의 함유량은, 후술 하는 용매를 제외한 총량에 있어서, 예를 들면, 5 질량%이하 또는 3 질량%이하이다.　　

원료는, 가열 처리 섬유, 바인더 및 필요에 따라서 그 외의 성분을 용매와 혼합하므로써 조제한다. 용매는, 가열 처리 섬유 및 바인더를 혼합해서 분산하는 것이라면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 물(예를 들면, 증류수, 이온 교환수, 수도물, 지하수, 공업용수) 및/또는 극성 유기용매(예를 들면, 에탄올, 프로파놀등의 1가 알코올류, 에틸렌글리콜등의 2가 알코올류)이며, 바람직하게는 물이다. 이렇게 해서 조제된 무기 섬유질페이퍼의 원료는, 종이를 떠서 제조하기에 적절한 유동성이 있는 조성물(이른바 slurry등)이다.

종이를 뜨는 공정에 있어서는, 이렇게 해서 조제된 원료로부터, 무기 섬유질페이퍼를 떠서 제조 한다. 종이를 뜨는 일은, 예를 들면, 시판하는 종이를 뜨는 장치를 사용해서 바람직하게 실시할 수 있다.　　　본실시 형태에 관한 무기 섬유질페이퍼(이하, 「본 페이퍼」라고 한다.)는, 이러한 본 방법에 의해서 바람직하게 제조된다. 즉, 본 페이퍼는, 상술한 가열 처리 섬유와 바인더를 포함한 무기 섬유질페이퍼이다.　　

본 페이퍼에 포함되는 가열 처리 섬유의 SiO₂ 함유량은, 예를 들면, 50~82 질량%이다.이 경우, 본 페이퍼는, 가열 처리 섬유의 SiO₂ 함유량이 비교적 큼으로서, 뛰어난 내열성을 가지게 된다.　　

본 페이퍼에 포함되는 가열 처리 섬유의 CaO 함유량은, 예를 들면, 10~34 질량%이다. 즉, 이 가열 처리 섬유는, 예를 들면, SiO₂ 함유량이 50~82 질량%이며, CaO 함유량이 10~34 질량%의 SiO₂/CaO 섬유이다.　　　

본 페이퍼에 포함되는 가열 처리 섬유의 MgO 함유량은, 예를 들면, 1 질량%이하이다. 즉, 이 가열 처리 섬유는, 예를 들면, SiO₂ 함유량이 50~82 질량%이며, CaO 함유량이 10~34 질량%이며, MgO 함유량이 1 질량%이하의 SiO₂/CaO 섬유이다. 상기 외에, 가열 처리 섬유의 조성의 예시는, 본 방법에 있어서 기재한 바와 같다.　　

본 페이퍼에 포함되는 바인더는, 상술한 바와 같이, 유기 바인더 및 무기 바인더의 한쪽 또는 양쪽 모두이다. 즉, 본 페이퍼는, 예를 들면, 유기 바인더를 포함하고 무기 바인더를 포함하지 않아도 되고, 유기 바인더 및 무기 바인더를 포함하는 것으로 해도 되며, 무기 바인더를 포함하고 유기 바인더를 포함하지 않아도 된다.　　

본 페이퍼에 있어서의 가열 처리 섬유 및 바인더의 함유량은, 특별히 한정되지 않고, 그 용도나 요구되는 특성에 따라 적당히 결정된다. 예를 들면, 본 페이퍼에 있어서, 가열 처리 섬유의 함유량은 80~99.5 질량%이다. 보다 구체적으로, 예를 들면, 본 페이퍼에 있어서, 가열 처리 섬유의 함유량은 90~98 질량%이며, 바인더의 함유량은 2~10 질량%이다.　　

본 페이퍼의 두께는, 특별히 한정되지 않으며, 그 용도나 요구되는 특성에 따라 적당히 결정된다. 즉, 본 페이퍼의 두께는, 예를 들면, 0.1~8 mm이며, 바람직하게는 0.5~6 mm이다.　　　

본 페이퍼의 평량은, 특별히 한정되지 않으며, 그 용도나 요구되는 특성에 따라 적당히 결정된다. 즉, 본 페이퍼의 평량은, 예를 들면, 10~2800 g/m²이며, 바람직하게는 75~1800 g/m²이다.　　　

본 페이퍼의 밀도는, 특별히 한정되지 않고, 그 용도나 요구되는 특성에 따라 적당히 결정된다. 즉, 본 페이퍼의 밀도는, 예를 들면, 0.1~0.35g/cm³이며, 바람직하게는 0.15~0.3g/cm³이다.　　

본 페이퍼는, 생체 용해성 무기 섬유로서 가열 처리 섬유를 함유 하므로써, 압축 가열 후의 복원율이 효과적으로 향상되고 있다. 즉, 본 페이퍼는, 예를 들면, 압축 가열 후의 복원율이 60%이상이다. 보다 구체적으로, 본 페이퍼는, 예를 들면, 그 두께가 50%가 되도록 압축된 상태로 500℃에서 3시간 가열된 후의 복원율이 60%이상이다 .보다 구체적으로, 복원율은, 예를 들면, 60~100%이며, 바람직하게는 60~80%이며, 보다 바람직하게는 60~70%이다.　

본 페이퍼는, 다양한 용도에 적용된다. 즉, 본 페이퍼는, 예를 들면, 가열 및 또는 보온을 위한 설비에 사용된다. 구체적으로, 본 페이퍼는, 예를 들면, 열처리 장치, 공업로, 소각로, 연소기기, 알루미늄용탕 장치, 온수 보일러, 급탕기, 가정용 가스 풍로, 난방 기구(가스팬히타, 석유 팬히타 등) 등에 있어서의 씰재(예를 들면, 개스킷)(열이나 가스등의 씰재), 완충제(쿠션재)(예를 들면, 탈질용 촉매 완충재), 석유 스토브심지로서 사용된다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 구체적인 실시예에 대해서 설명한다.

　　［무기 섬유질페이퍼의 제조］

제1의 생체 용해성 무기 섬유로서 SiO₂ 함유량이 73 질량%, CaO 함유량이 21~26 질량%, MgO 함유량이 1 질량%이하, Al₂O₃을 1~3 질량%의 비정질의 SiO₂/CaO 섬유(이하, 「섬유 A」라고 한다.)를 준비하였다. 섬유 A의 결정화 온도는 895℃였다.　　

또한, 제2의 생체 용해성 무기 섬유로서 SiO₂ 함유량이 76 질량%, CaO 함유량이 19 질량%, MgO 함유량이 14~22 질량%, Al₂O₃를 1~2 질량%의 비정질의 SiO₂/MgO 섬유(이하, 「섬유 B」라고 한다.)를 준비했다. 섬유 B의 결정화 온도는 857℃었다.　　

또한 섬유 A 및 섬유 B에 각각 가열 처리를 하였다. 가열 처리 온도는, 300℃, 400℃, 500℃, 600℃, 700℃, 800℃, 900℃, 1000℃ 또는 1100℃로 하였다. 가열 처리 시간은 3시간으로 하였다.　　

다음에, 무기 섬유질페이퍼를 제조하였다. 즉, 가열 처리가 이루어진 섬유 A 또는 섬유 B를 100 중량부와 아크릴 수지(AG-100：고형분 50%, 쇼와전공 주식회사제)를 12 중량부와 황산 밴드(황산알루미늄：0.2%용액, 다이메이화학공업 주식회사제)를 1.2 중량부와 폴리 아크릴 아미드(DS414：0.5%용액, 세이코우 PMC 주식회사제)를 0.1 중량부를 2000 중량부의 물과 혼합하여, 원료 slurry를 조제하였다. 그리고, 시판하는 종이 뜨는 장치를 사용하여, 원료 slurry의 종이 뜨기를 실시하여, 무기 섬유질페이퍼를 제조하였다.　　또한, 가열 처리가 이루어진 섬유 A 또는 섬유 B 대신 가열 처리가 되지 않은 섬유 A 또는 섬유 B를 사용하며, 동일하게 무기 섬유질페이퍼를 제조하였다.　　　

제조된 무기 섬유질페이퍼는, 모두, 두께가 0.5~6 mm, 평량이 75~1800 g/m², 밀도가 0.15~0.3g/cm³였다.

［복원율의 평가］

상기한 바와 같이 해서 제조된 무기 섬유질페이퍼의 압축 가열 후의 복원율을 평가하였다. 즉, 우선, 각 무기 섬유질페이퍼의 임의의 부위로부터, 폭 25 mm, 길이 50 mm의 시험편을 3개씩 잘라서, 각 시험편의 두께(압축 가열전의 두께)를 노기스로 측정하였다.　

이어서, 이 압축 가열전의 두께를 100%로하여 그 두께가 50%가 될 때까지 시험편을 압축하였다. 또한 압축된 상태의 시험편을, 500±15℃의 상기로내에 넣어, 3시간 유지하여 압축 가열을 실시하였다. 그 후, 시험편을 압축 가열로에서 해방하였다.압축 가열을 해방하고 나서 0.5시간 후의 시험편의 두께(압축 가열 후의 두께)를 노기스로 측정하였다. 그리고, 시험편의 압축 가열전의 두께에 대한 압축 가열 후의 두께의 비율(%)을 복원율로서 산출하였다.　　　

도 1에는, 복원율을 평가한 결과를 나타낸다. 도 1에 있어서, 가로축은, 무기 섬유질페이퍼에 포함되는 섬유 A 또는 섬유 B에 이루어진 가열 처리의 가열 처리 온도(℃)를 표시하고(다만,「미처리」는, 무기 섬유질페이퍼에 포함되는 섬유 A 또는 섬유 B가 가열 처리가 되지 않았음을 나타낸다.), 세로축은, 각 가열 처리 온도로 가열 처리가 이루어진 섬유 A 또는 섬유 B를 포함한 무기 섬유질페이퍼의 압축 가열 후의 복원율(%)을 나타낸다. 도 1에 있어서, 검은 색의 사각표시는 섬유 A를 포함한 무기 섬유질페이퍼의 복원율을 나타내고, 동그라미 표는 섬유 B를 포함한 무기 섬유질페이퍼의 복원율을 나타낸다. 또한 각 표시에 관한 복원율은, 3개의 시험편에 있어서 얻을 수 있던 값의 산술 평균치이다.　　

도 1에 도시하는 바와 같이, 무기 섬유질페이퍼에 포함되는 섬유 A 또는 섬유 B로서 가열 처리 섬유를 사용했을 경우(가열 처리 온도가 300~1100℃인 경우)에는, 무기 섬유질페이퍼에 포함되는 섬유 A 또는 섬유 B로서 미처리 섬유를 사용했을 경우(도면중의 「미처리」의 경우)에 비해, 복원율이 높아지는 경향이 있었다.즉, 무기 섬유질페이퍼에 포함되는 생체 용해성 무기 섬유로서 가열 처리 섬유를 사용하므로써, 압축 가열 후의 복원율이 향상되는 것이 확인되었다.　

또한, 가열 처리 온도가 900℃이상(즉, 섬유 A 및 섬유 B의 결정화 온도 이상)의 경우에는, 가열 처리 온도가 보다 낮은 경우에 비해서, 무기 섬유질페이퍼에 포함되는 섬유 A 또는 섬유 B가 취약해지는 경향이 있었다. 또한, 가열 처리 온도가 600~900℃의 경우에는, 복원율이 100%를 넘었다.즉, 이 경우, 압축 가열 후의 무기 섬유질페이퍼는 팽창해서, 그 밀도는 저감 되었다.　　

이에 있어서, 가열 처리 온도가 500℃인 경우에는, 무기 섬유질페이퍼의 팽창 및 가열 처리 섬유가 약해지는 것을 효과적으로 회피하면서, 해당 무기 섬유질페이퍼의 복원율을 현저하게 향상시킬 수 있어서 특히 바람직하였다.　　

상기에 본 발명의 실시 형태 및/또는 실시예 몇개를 상세하게 설명하였지만, 당업자는, 본 발명의 신규 교시 및 효과로부터 실질적으로 떨어지는 일 없이, 이들 예시인 실시 형태 및/또는 실시예에 많은 변경을 가하는 것이 용이하다. 따라서, 이러한 많은 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

이 명세서에 기재된 문헌의 내용을 모두 여기에 원용한다.

Claims

400~1300℃로 가열 처리한 생체 용해성 무기 섬유와 바인더를 포함한 무기 섬유질페이퍼로 이루어지며, 상기 생체 용해성 무기 섬유가 이하의 조성 1~3중 하나의 조성을 가지는 씰재;
［조성 1］
　SiO₂　66~82 중량%
　CaO　1~9 중량%
　MgO　10~30 중량%
　Al₂O₃　1~3 중량%
　단, TiO₂와 MnO는 포함하지 않는다
［조성 2］
　SiO₂　66~82 중량%
　CaO　10~34 중량%
　MgO　3 중량%이하
　Al₂O₃　1~5 중량%
［조성 3］
　SiO₂　66~82 중량%
　CaO　10~34 중량%
　MgO　3 중량%이하
　Al₂O₃　5 중량%이하
　그 외의 산화물　2 중량%미만
제1항에 있어서, 상기 조성 1~3에 있어서, 알칼리 토류 금속 산화물로서 CaO와 MgO만을 포함한 씰재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조성 1~3에 있어서, ZrO₂는 포함하지 않는 씰재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 결정화 온도 미만의 온도로 가열 처리한 씰재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 400~1100℃로 가열 처리한 씰재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 500~1100℃로 가열 처리한 씰재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 500~900℃로 가열 처리한 씰재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 압축 가열 후의 복원율이 60%이상인 씰재.
삭제
제1항에 있어서, 이하의 조성 1~3중 하나의 조성을 가지는 비정질 생체 용해성 무기 섬유에 400~1300℃의 가열 처리를 하는 제1 공정과 상기 가열 처리가 이루어진 상기 생체 용해성 무기 섬유와 바인더를 포함한 무기 섬유질페이퍼를 뜨는 제2 공정을 포함한 씰재의 제조 방법.
［조성 1］
　SiO₂66~82 중량%
　CaO　1~9 중량%
　MgO　10~30 중량%
　Al₂O₃　1~3 중량%
　단, TiO₂와 MnO는 포함하지 않는다
［조성 2］
　SiO₂　　66~82 중량%
　CaO　10~34 중량%
　MgO　3 중량%이하
　Al₂O₃　1~5 중량%
［조성 3］
　SiO₂　66~82 중량%
　CaO　10~34 중량%
　MgO　3 중량%이하
　Al₂O₃　5 중량%이하
　그 외의 산화물　2 중량%미만
제10항에 있어서, 상기 제일 공정의 상기 가열 처리에 있어서, 상기 생체 용해성 무기 섬유를, 그 결정화 온도 미만의 온도로 가열하는 씰재의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 가열 및 보온의 적어도 하나를 위한 설비이며, 씰재가 편입된 설비.
400~1300℃로 가열 처리한 생체 용해성 무기 섬유와 바인더를 포함한 무기 섬유질페이퍼로 이루어지며, 상기 생체 용해성 무기 섬유가 이하의 조성 1~3중 하나의 조성을 가지는 완충재;
［조성 1］
SiO₂　66~82 중량%
CaO　1~9 중량%
MgO　10~30 중량%
Al₂O₃　1~3 중량%
단, TiO₂와 MnO는 포함하지 않는다
［조성 2］
SiO₂　66~82 중량%
CaO　10~34 중량%
MgO　3 중량%이하
Al₂O₃　1~5 중량%
［조성 3］
SiO₂　66~82 중량%
CaO　10~34 중량%
MgO　3 중량%이하
Al₂O₃　5 중량%이하
그 외의 산화물　2 중량%미만
제13항에 있어서, 상기 조성 1~3에 있어서, 알칼리 토류 금속 산화물로서 CaO와 MgO만을 포함한 완충재.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 조성 1~3에 있어서, ZrO₂는 포함하지 않는 완충재.
제13항 또는 제14항에 있어서, 결정화 온도 미만의 온도로 가열 처리한 완충재.
제13항 또는 제14항에 있어서, 400~1100℃로 가열 처리한 완충재.
제13항 또는 제14항에 있어서, 500~1100℃로 가열 처리한 완충재.
제13항 또는 제14항에 있어서, 500~900℃로 가열 처리한 완충재.
제13항 또는 제14항에 있어서, 압축 가열 후의 복원율이 60%이상인 완충재.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 완충재가 탈질용 촉매 완충재인 완충재.
제13항에 있어서, 이하의 조성 1~3중 하나의 조성을 가지는 비정질 생체 용해성 무기 섬유에 400~1300℃의 가열 처리를 하는 제1 공정과 상기 가열 처리가 이루어진 상기 생체 용해성 무기 섬유와 바인더를 포함한 무기 섬유질페이퍼를 뜨는 제2 공정을 포함한 완충재의 제조 방법.
［조성 1］
SiO₂66~82 중량%
CaO　1~9 중량%
MgO　10~30 중량%
Al₂O₃　1~3 중량%
단, TiO₂와 MnO는 포함하지 않는다
［조성 2］
SiO₂　　66~82 중량%
CaO　10~34 중량%
MgO　3 중량%이하
Al₂O₃　1~5 중량%
［조성 3］
SiO₂　66~82 중량%
CaO　10~34 중량%
MgO　3 중량%이하
Al₂O₃　5 중량%이하
그 외의 산화물　2 중량%미만
제22항에 있어서, 상기 제일 공정의 상기 가열 처리에 있어서, 상기 생체 용해성 무기 섬유를, 그 결정화 온도 미만의 온도로 가열하는 완충재의 제조 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서, 가열 및 보온의 적어도 하나를 위한 설비이며, 완충재가 편입된 설비.