KR20230034963A

KR20230034963A - 난연성 시트

Info

Publication number: KR20230034963A
Application number: KR1020227045301A
Authority: KR
Inventors: 마사노리 모리나가; 히로시 키타하라
Original assignee: 가부시키가이샤 도모에가와 세이시쇼
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2021-07-05
Publication date: 2023-03-10
Also published as: CN115768944A; JP7296018B2; JPWO2022009845A1; JP2023038335A; JP7219368B2; WO2022009845A1

Abstract

질감과 수율이 모두 우수한 난연성 시트의 제공을 과제로 한다. 무기 섬유, 기능성 입자, 바인더 성분, 미세 섬유를 포함하고, 적어도 일부의 상기 기능성 입자는 그 입자경이 2.5㎛ 이하이며, 상기 미세 섬유와 상기 기능성 입자가 응집하면서 상기 무기 섬유에 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 난연성 시트에 의해 해결한다.

Description

난연성 시트

본 발명은 난연성 시트에 관한 것이다.

종래, 섬유에 기능성 입자를 담지시킨 시트를 얻는 경우 피브릴화한 유기 섬유를 함유시킴으로써 기능성 입자의 담지 효율을 높이고 있었다.

그러나, 시트 자체에 난연성을 부여하고 싶은 경우에는 유기 섬유의 함유율을 낮게 할 필요가 있다.

난연성 시트에 관해서는 종래, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 것이 제안되어 있다. 특허문헌 1에는 규산칼슘 90 ~ 20중량%와 마그네슘옥시설페이트 10 ~ 80중량%의 혼합물 100중량부에 대하여 섬유 재료 및/또는 다른 첨가물을 5 ~ 100중량부 배합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연 내열지가 기재되어 있다. 그리고, 이러한 난연 내열지는 난연성과 보강 효과를 갖는 마그네슘 옥시설페이트를 규산 칼슘과 병용하여 배합한 점에 최대의 특징을 갖고, 이 규산 칼슘과 마그네슘 옥시설페이트가 상승적으로 작용하여 초지성이 좋고 높은 수율을 확보하고, 난연성을 향상시키고, 게다가 우수한 내열 형상 유지성을 발휘시킨다는 지극히 현저한 효과를 발휘하는 것으로 되어 있다고 기재되어 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평5-230790호 공보

전술한 바와 같이 섬유에 기능성 입자를 담지시킨 시트에 더욱 난연성을 부여하고 싶은 경우 응집제를 첨가함으로써 기능성 입자의 담지 효율을 높일 수 있다. 그러나, 응집제를 첨가하면 과응집함으로써 시트의 질감이 악화되는 경향이 있었다. 즉, 본 발명자는 질감과 수율은 트레이드 오프의 관계에 있음을 발견했다. 질감이 우수한 난연성 시트를 얻으려고 하면 수율이 낮아지고, 반대로 수율을 높이려고 하면 질감이 악화되는 경향이 있다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 즉, 본 발명은 질감과 수율이 모두 우수한 난연성 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토하고, 본 발명을 완성시켰다.

본 발명은 이하의 (1) ~ (9)이다.

(1) 무기 섬유, 기능성 입자, 바인더 성분, 미세 섬유를 포함하고,

적어도 일부의 상기 기능성 입자는 그 입자경이 2.5㎛ 이하이며,

상기 미세 섬유와 상기 기능성 입자가 응집하면서 상기 무기 섬유에 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 난연성 시트.

(2) 상기 무기 섬유의 섬유 직경이 2㎛ 초과이고, 상기 미세 섬유의 섬유 직경이 2㎛ 이하인, 상기 (1)에 기재된 난연성 시트.

(3) 상기 미세 섬유가 무기물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 난연성 시트.

(4) 상기 미세 섬유가 광물계 섬유 및/또는 섬유상 성장 결정인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 난연성 시트.

(5) 피브릴상 섬유를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 난연성 시트.

(6) 유기분이 11 wt% 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 난연성 시트.

(7) 상기 기능성 입자가 2종류 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 난연성 시트.

(8) 상기 기능성 입자의 수평균 입자경이 1 ~ 20㎛인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 항에 기재된 난연성 시트.

(9) 상기 기능성 입자의 수평균 입자경과 상기 미세 섬유의 평균 섬유 직경의 비(기능성 입자의 수평균 입자경 / 미세 섬유의 평균 섬유 직경)가 1 ~ 100인 것을 특징으로 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 한 항에 기재된 난연성 시트.

본 발명에 의하면 질감과 수율이 모두 우수한 난연성 시트를 제공할 수 있다.

도 1은 실시예에서 얻어진 난연성 시트의 표면을 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 10,000 배로 확대하여 얻은 확대사진(SEM 이미지)이다.
도 2는 별도의 실시예에서 얻어진 난연성 시트의 표면을 주사 전자 현미경 (SEM)을 사용하여 1,000 배로 확대하여 얻은 확대 사진 (SEM 이미지)이다.

<본 발명의 난연성 시트>

본 발명의 난연성 시트에 대하여 설명한다.

본 발명의 난연성 시트는 무기 섬유, 기능성 입자, 바인더 성분, 미세 섬유를 포함하고, 적어도 일부의 상기 기능성 입자는 그 입자경이 2.5㎛ 이하이며, 상기 미세 섬유와 상기 기능성 입자가 응집하면서 상기 무기 섬유에 유지되어있는 것을 특징으로하는 난연성 시트이다. 이러한 난연성 시트를 이하에서는 「본 발명의 난연성 시트」라고도 한다.

<무기 섬유>

본 발명의 난연성 시트에 포함되는 무기 섬유에 대하여 설명한다.

본 발명의 난연성 시트에 있어서, 무기 섬유는 기재로서 기능한다. 따라서, 무기 섬유는 본 발명의 난연성 시트의 형상을 유지하는 역할을 한다. 그 밖에도 무기 섬유는 와이어메쉬 박리성의 보조, 인장 강도의 보조, 강열시의 면수축 억제라는 역할을 하는 경우가 있다. 나아가, 용융 온도 이상이 된 경우는 무기 바인더로서도 기능하는 경우가 있다.

무기 섬유는 섬유상의 무기물이다.

무기 섬유로서는, 예를 들면 유리 섬유, 록 울, 리프랙토리 세라믹 섬유, AES 섬유, 실리카 섬유, 알루미나 섬유, 글라스 울을 들 수 있다.

무기 섬유는 유리 섬유, 실리카 섬유, 알루미나 섬유인 것이 바람직하다. 이유는 생산상 수율을 향상시킬 수 있는 섬유 길이를 확보하기 쉽기 때문이다.

무기 섬유는 그 섬유 직경이 2㎛ 초과인 것이 바람직하다.

본 발명의 난연성 시트에서는 섬유 직경이 2㎛ 초과인 무기물로 이루어지는 섬유가 무기 섬유인 것이 바람직하다.

무기 섬유의 섬유 직경은 3㎛ 이상, 20㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 5㎛ 이상, 10㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

무기 섬유의 섬유 직경은 현미경으로 촬상된 무기 섬유의 수직 단면에 기초하여 무기 섬유의 단면적을 산출하고(예를 들면, 공지 소프트에서), 상기 단면적과 동일 면적을 갖는 원의 직경을 산출함으로써 유도된 면적 직경(등면적 원 상당 직경)으로 할 수 있다.

또한, 무기 섬유의 평균 섬유 직경은 3㎛ 이상, 20㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 5㎛ 이상, 10㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

여기서, 무기 섬유의 평균 섬유 직경은 이하의 방법에 의해 측정되는 직경을 의미하는 것으로 한다.

현미경으로 촬상된 무기 섬유의 수직 단면에 기초하여 무기 섬유의 단면적을 산출하고(예를 들면, 공지 소프트에서), 상기 단면적과 동일 면적을 갖는 원의 직경을 산출함으로써 유도된 면적 직경의 평균값(예를 들면, 20개의 섬유의 평균값)으로 할 수 있다.

무기 섬유의 섬유 길이는 특별히 한정되지 않는다. 무기 섬유의 평균 섬유 길이는 0.5 ~ 10mm인 것이 바람직하고, 1.5 ~ 6mm인 것이 보다 바람직하다.

여기서, 무기 섬유의 길이(섬유 길이)는 다음의 방법에 의해 측정되는 길이를 의미하는 것으로 한다.

본 발명의 난연성 시트의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여 100배로 확대하여 얻은 SEM상에서 무작위로 선택한 100개의 무기 섬유의 길이를 측정하고, 그것들을 단순 평균으로 구하는 것으로 한다.

무기 섬유를 기재로서 기능시키기 위해서는 50 이상의 아스펙트비(섬유 길이 ÷ 섬유 직경의 비율)를 갖는 것이 바람직하다.

난연성 시트에 강도를 부여하기 위해서는 평균 섬유 직경이 2 ~ 20㎛인 것이 바람직하고, 3 ~ 20㎛인 것이 보다 바람직하고, 5 ~ 13㎛인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 난연성 시트에 포함되는 무기 섬유의 함유율은 특별히 한정되지 않는다.

본 발명의 난연성 시트에 있어서 무기 섬유의 함유율은 4 ~ 75질량%인 것이 바람직하고, 6 ~ 60질량%인 것이 보다 바람직하고, 8 ~ 50질량%인 것이 더욱 바람직하다.

여기서 본 발명의 난연성 시트에 포함되는 무기 섬유의 함유율은 다음의 방법에 의해 측정되는 값을 의미하는 것으로 한다.

본 발명의 난연성 시트의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여 10,000배로 확대하여 얻은 SEM상에서 그 시야 내에 차지하는 모든 성분의 면적을 화상 처리 장치를 이용하여 구하고, 2분의 3승으로 함으로써 부피비로 환산하고, 또한 비중을 곱함으로써 질량비를 구하여 무기 섬유의 함유율을 산출하는 것으로 한다.

<기능성 입자>

본 발명의 난연성 시트가 포함하는 기능성 입자에 대하여 설명한다.

본 발명의 난연성 시트에 있어서 기능성 입자는 후술하는 미세 섬유와 응집하면서 전술한 무기 섬유에 유지된다.

본 발명의 난연성 시트에 있어서 기능성 입자는 열분해나 구조 상전이에 의해 흡열성을 나타내는 것, 다공질 구조나 미세 입자경에 유래하는 단열성을 나타내는 것, 수분이나 가스를 흡착하는 성능을 갖는 것 등, 어떠한 목적을 달성하기 위한 기능을 갖는 입자이면 특별히 한정되지 않는다.

기능성 입자로서는, 예를 들면 수산화알루미늄, 산화티탄, 실리카겔, 제올라이트, 쉬라스 풍선(Shirasu balloon), 활성탄, 분자체를 들 수 있다.

본 발명의 난연성 시트는 2종 이상의 기능성 입자를 포함하는 것이 바람직하다.

2종 이상의 기능성 입자를 포함한다는 것은 조성이 다른 2 이상의 기능성 입자를 포함하는 것 이외에, 동종이지만 크기가 다른 2 이상의 기능성 입자를 포함하는 것도 의미하는 것으로 한다. 예를 들면, 기능성 입자의 입도 분포가 피크를 2개 이상 갖는 경우, 본 발명의 난연성 시트는 2종류 이상의 기능성 입자를 포함하고 있는 것으로 된다. 즉, 상이한 종류의 기능성 입자를 2 종류 이상 포함하는 것에 한정되지 않고, 동일한 종류의 입자경이 다른 기능성 입자를 2 종류 이상 포함하고 있어도 된다.

기능성 입자의 입자경은 특별히 한정되지 않는다. 기능성 입자의 수평균 입자경은 0.1 ~ 50㎛인 것이 바람직하고, 0.5 ~ 35㎛인 것이 보다 바람직하고, 1 ~ 20㎛인 것이 더욱 바람직하다.

여기서, 기능성 입자의 수평균 입자경은 다음과 같이 측정하여 얻어지는 값을 의미하는 것으로 한다. 예를 들어, 난연성 시트로부터 기능성 입자를 회수하고, 액 중에 분산된 입자를 직접 촬영하고, 촬영 데이터의 화상 처리에 의해 분석·해석하는 것이 가능한 플로우 방식 화상 해석법을 이용한 기기(예를 들어, 시스멕스사제: FPIA-3000)로 구할 수 있다.

또한, 적어도 일부의 기능성 입자는 그 입자경이 2.5㎛ 이하이다. 즉, 기능성 입자는 어느 정도의 폭의 입도 분포를 갖추고 있지만, 2.5㎛ 이하의 입자를 포함하고 있다. 본 발명의 난연성 시트에 포함되는 모든 기능성 입자의 입자경은 2.5㎛ 이하이어도 된다. 또한, 입자경이 2.5㎛ 이하인 기능성 입자는 기능성 입자의 전량에 대하여 0.5 ~ 99질량% 함유되는 것이 바람직하고, 2 ~ 98질량% 함유되는 것이 보다 바람직하다.

기능성 입자에 포함되는 2.5㎛ 이하의 기능성 입자의 비율은 다음과 같이 측정하여 얻어지는 값을 의미하는 것으로 한다.

예를 들어, 난연성 시트로부터 기능성 입자를 회수하고, 액 중에 분산된 입자를 직접 촬영하고, 촬영 데이터의 화상 처리에 의해 분석·해석하는 것이 가능한 플로우 방식 화상 해석법을 이용한 기기(예를 들어, 시스멕스사제: FPIA-3000)로 구할 수 있다. 측정된 개개의 기능성 입자의 데이터로부터 2.5㎛까지의 범위에 상당하는 입자의 출현 빈도의 누적값을 측정 대상의 기능성 입자 전체에 대한 비율을 구함으로써 2.5㎛ 이하의 기능성 입자 의 비율을 구할 수 있다.

기능성 입자의 D50 입자경은 특별히 한정되지 않는다. 기능성 입자의 D50 입자경은 0.1 ~ 50㎛인 것이 바람직하고, 0.5 ~ 35㎛인 것이 보다 바람직하고, 1 ~ 20㎛인 것이 더욱 바람직하다.

여기서, 기능성 입자의 D50 입자경이란 다음과 같이 측정하여 얻어지는 값을 의미하는 것으로 한다.

예를 들어, 난연성 시트로부터 기능성 입자를 회수하고, 액 중에 분산된 입자를 직접 촬영하고, 촬영 데이터의 화상 처리에 의해 분석·해석하는 것이 가능한 플로우 방식 화상 해석법을 이용한 기기(예를 들어, 시스멕스사제: FPIA-3000)로 구할 수 있다. 측정된 개개의 기능성 입자의 데이터로부터 입자수 기준의 입도 분포에서의 적산값 50%에서의 입자경에 의해 구할 수 있다.

본 발명의 난연성 시트에 포함되는 기능성 입자의 함유율은 특별히 한정되지 않는다.

본 발명의 난연성 시트에 있어서 기능성 입자의 함유율은 20 ~ 95질량%인 것이 바람직하고, 30 ~ 90질량%인 것이 보다 바람직하고, 40 ~ 80질량%인 것이 더욱 바람직하다.

여기서 본 발명의 난연성 시트에 포함되는 기능성 입자의 함유율은 이하의 방법에 의해 측정되는 값을 의미하는 것으로 한다. 본 발명의 난연성 시트의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여 10,000배로 확대하여 얻은 SEM상에서 그 시야 내에서 차지하는 모든 성분의 면적을 화상 처리 장치를 이용하여 구하고, 2분의 3승으로 함으로써 부피비로 환산하고, 또한 비중을 곱함으로써 질량비를 구하여 기능성 입자의 함유율을 산출하는 것으로 한다.

<바인더 성분>

본 발명의 난연성 시트에 포함되는 바인더 성분에 대하여 설명한다.

본 발명의 난연성 시트에 있어서 바인더 성분은 자신이 용해, 용융함으로써 난연성 시트의 타 성분과 결착할 수 있는 물질이나, 화학적, 물리적으로 난연성 시트의 타 성분과 결합, 응집 등이 가능한 물질이면 특별히 한정되지 않는다.

바인더 성분으로서는 난연성 시트의 타 구성 성분을 연결하는 역할을 하는 것이면 한정되지 않는다. 예를 들면, 펄프나 응집제, 지력(紙力) 증강제를 들 수 있고, 또한 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET 수지), 폴리올레핀 수지, 아세트산비닐 수지, 스티렌계 수지, 폴리우레탄계 수지, 페놀 수지 등의 유기 성분을 들 수 있다. 펄프는 초조 와이어 메쉬로부터의 박리성 보조, 그 밖의 성분과의 응집성 보조, 난연성 시트의 인장 강도의 보강(수소 결합)의 역할을 갖기 때문에 바람직하다. 응집제는 기능성 미립자를 난연성 시트 중에 유지하기 쉽다는 점에서 바람직하다. 응집제로서는 구체적으로는 황산 밴드, 폴리아크릴아미드계, 에폭시계 수지 등의 공지의 응집제를 들 수 있다. 아크릴 수지는 난연성 시트의 인장 강도의 보강, 그 밖의 성분과의 응집성 보조, 기능성 입자의 탈락 억제 효과를 발휘하기 쉽기 때문에 바람직하다. PET 섬유는 초조 와이어 메쉬로부터의 박리성 보조, 인장 강도의 보강의 역할을 하기 쉽기 때문에 바람직하다.

바인더 성분의 형상은 한정되지 않는다. 예를 들어, 입자상(분말, 분배(dispersion), 에멀젼을 포함함), 액상, 섬유상이어도 된다. 난연성 시트의 강도 향상이나, 유연성의 부여, 기능성 입자의 시트로부터의 탈락 방지(수율 향상) 등, 복수의 바인더 성분을 사용함으로써 이들 기능을 병립시킬 수도 있다.

여기서, 섬유상 바인더 성분의 섬유 직경은 무기 섬유의 섬유 직경과 동일한 방법으로 측정되는 직경을 의미하는 것으로 한다.

본 발명의 난연성 시트에 포함되는 바인더 성분의 함유율은 특별히 한정되지 않는다.

본 발명의 난연성 시트에 있어서 바인더 성분의 함유율은 0.5질량% 이상인 것이 바람직하고, 1질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 2질량% 이상인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명의 난연성 시트에 있어서 바인더 성분의 함유율은 25질량% 이하인 것이 바람직하고, 16질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 2질량% 이하인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명의 난연성 시트에 있어서 바인더 성분의 함유율은 다음과 같이 측정하는 것으로 한다. 우선, 본 발명의 난연성 시트를 120℃에서 항량이 될 때까지 건조하고, 525℃에서 1시간 가열한 후, 데시케이터 내에서 실온까지 냉각한다.그리고 525℃에서 가열하기 전 및 가열한 후의 질량차(X)를 구한다.

다음으로, 본 발명의 난연성 시트를 형광 X선 분석에 제공하고, 함유되는 무기물을 정성·정량 분석한다. 그리고, 525℃에서 가열한 경우에서의 무기물 유래의 중량 감소분(Y)(주로 결정수로부터 유래한다)을 구한다. 여기서 중량 감소분(Y)은 공지의 값으로부터 산출하거나, 같은 조성의 무기물을 입수하고, 525℃에서 가열함으로써 중량 감소량을 실측하거나 하여 구할 수 있다.

그리고, 질량차(X)로부터 전술한 방법에 의해 구한 유기계의 기능성 입자의 양 및 후술하는 방법에 의해 구한 유기계의 미세 섬유의 양 및 무기물 유래의 중량 감소분(Y)을 공제하고, 잔량을 유기계의 바인더 성분의 양으로 한다. 다음으로, 본 발명의 난연성 시트의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여 10,000배로 확대하여 얻은 SEM상에서 그 시야 내에 차지하는 모든 성분의 각각의 면적을 화상 처리 장치를 이용하여 구하고, 2분의 3승으로 함으로써 부피비로 환산하고, 나아가 비중을 곱함으로써 질량비를 구하여 무기계의 바인더 성분의 함유율을 산출한다. 다음으로, 얻어진 유기계 및 무기계의 바인더 성분의 양을 합계하여 본 발명의 난연성 시트에서의 바인더 성분의 함유율을 구한다.

<미세 섬유>

본 발명의 난연성 시트에 포함되는 미세 섬유에 대하여 설명한다.

본 발명의 난연성 시트에 있어서, 미세 섬유는 전술한 기능성 입자와 응집하면서 전술한 무기 섬유에 유지된다.

미세 섬유로서는, 예를 들면 세피올라이트, 월라스토나이트, 아타팔자이트 등의 천연 광물 섬유, 마이크로글라스 울 등의 인조 광물 섬유 등의 광물계 섬유, 티탄산칼륨 섬유, 탄산칼슘 섬유, 규산칼슘 섬유 등의 섬유상 성장 결정(위스커), 마이크로파이버 셀룰로오스, 피브릴화 아라미드 등의 유기 섬유를 들 수 있다.

미세 섬유는 무기물로 이루어지는 것이 바람직하다. 광물계 섬유 중에서도 세피올라이트가 바람직하다. 세피올라이트는 물에 분산시킨 슬러리를 건조시키면 그 형태로 굳어지는 건조 고결성을 나타내기 때문에 기능성 입자를 난연성 시트 중에 유지해 두는 기능을 발휘하기 쉽다. 또한, 가열에 의해 결정수를 탈수하기 때문에 난연성에 기여하기 쉽다. 섬유상 성장 결정(위스커) 중에서도 티탄산칼륨 섬유가 바람직하다. 티탄산칼륨 섬유는 섬유 길이가 10㎛ 이하인 것이 포함되어도 된다.

미세 섬유의 섬유 직경은 2㎛ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 난연성 시트에 있어서는 섬유 직경이 2㎛ 이하인 섬유가 미세 섬유인 것이 바람직하다.

미세 섬유의 섬유 직경은 0.05㎛ 이상인 것이 바람직하고, 0.1㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 미세 섬유의 섬유 직경은 2.0㎛ 이하인 것이 바람직하고, 1.0㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.5㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

여기서, 미세 섬유의 섬유 직경은 다음 방법에 의해 측정되는 지름을 의미한다. 현미경으로 촬상된 미세 섬유의 수직 단면에 기초하여 미세 섬유의 단면적을 산출하고(예를 들면, 공지 소프트웨어로), 상기 단면적과 동일 면적을 갖는 원의 직경을 산출함으로써 유도된 면적 직경으로 할 수 있다.

또한, 미세 섬유의 평균 섬유 직경은 0.05㎛ 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.1㎛ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 미세 섬유의 평균 섬유 직경은 2.0㎛ 이하인 것이 바람직하고, 1.0㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.5㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

여기서, 미세 섬유의 평균 섬유 직경은 다음의 방법에 의해 측정되는 직경을 의미하는 것으로 한다. 현미경으로 촬상된 미세 섬유의 수직 단면에 기초하여 미세 섬유의 단면적을 산출하고(예를 들면, 공지 소프트로), 상기 단면적과 동일 면적을 갖는 원의 직경을 산출함으로써 유도된 면적 직경의 평균값(예를 들면, 20개의 섬유의 평균값)으로 할 수 있다.

전술한 기능성 입자의 수평균 입자경과 미세 섬유의 평균 섬유 직경과의 비(기능성 입자의 수평균 입자경 / 미세 섬유의 평균 섬유 직경)가 1 ~ 100이 바람직하고, 또한 3 ~ 65인 것이 바람직하다. 그 이유는 도 2에 나타낸 바와 같이 미세 섬유가 기능성 입자(특히 작은 입자경의 입자)를 보다 잘 얽히도록 응집하는 효과를 갖기 때문이다.

전술한 기능성 입자의 D50 입자경과 미세 섬유의 평균 섬유 직경의 비(기능성 입자의 D50 입자경 / 미세 섬유의 평균 섬유 직경)가 1 ~ 180이 바람직하고, 나아가 3 ~ 150인 것이 바람직하다. 그 이유는 도 2에 나타낸 바와 같이 미세 섬유가 기능성 입자(특히 작은 입자경의 입자)를 보다 잘 얽히도록 응집하는 효과를 갖기 때문이다.

미세 섬유의 길이는 특별히 한정되지 않는다. 미세 섬유의 길이는 1 ~ 3000㎛인 것이 바람직하고, 10 ~ 500㎛인 것이 보다 바람직하다.

또한, 미세 섬유의 아스펙트비는 5 ~ 6000인 것이 바람직하다. 아스펙트비가 5 이상이면 기능성 미립자를 포착하기 쉬운 효과를 기대할 수 있다. 아스펙트비가 6000 이하이면 난연성 시트의 질감을 향상시키기 쉽다.

또한, 미세 섬유의 길이는 다음의 방법에 의해 측정되는 길이를 의미하는 것으로 한다.

물에 분산된 미세 섬유를 유동 상태로 촬영하고, 그 촬상으로부터 화상 해석에 의해 섬유 길이를 구하는 방법(이러한 화상 해석형 섬유 길이 측정기로서는 L&W사 제조: 파이버테스터가 있다.)이어도 되고, 또한 본 발명의 난연성 시트의 표면을 니혼덴시사 제조, 주사형 전자 현미경(SEM) JSM-7001F를 사용하여 100배로 확대하여 얻은 SEM상에서 무작위로 선택된 100개의 미세 섬유의 길이를 측정하고, 이것들을 단순 평균하여 구해도 된다.

본 발명의 난연성 시트에 포함되는 미세 섬유의 함유율은 특별히 한정되지 않는다.

본 발명의 난연성 시트에 있어서 미세 섬유의 함유율은 0.1 ~ 35질량%인 것이 바람직하고, 0.5 ~ 20질량%인 것이 보다 바람직하고, 1 ~ 10질량%인 것이 더욱 바람직하다.

여기서 본 발명의 난연성 시트에 포함되는 미세 섬유의 함유율은 다음의 방법에 의해 측정되는 값을 의미하는 것으로 한다.

본 발명의 난연성 시트의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여 10,000배로 확대하여 얻은 SEM상에서 그 시야 내에서 차지하는 모든 성분의 면적을 화상 처리 장치를 이용하여 구하고, 2분의 3승으로 함으로써 부피비로 환산하고, 나아가 비중을 곱함으로써 질량비를 구하여 미세 섬유의 함유율을 산출하는 것으로 한다.

본 발명의 난연성 시트는 상술한 바와 같이 무기 섬유, 기능성 입자, 바인더 성분, 및 미세 섬유를 포함하지만, 그 밖의 성분을 포함해도 된다.

그 밖의 성분으로서는, 예를 들면 발수제, 착색제 등을 들 수 있다.

본 발명의 난연성 시트는 피브릴상 섬유를 포함하지 않는 것이 바람직하다.피브릴상 섬유를 포함하지 않음으로써 연소의 계기의 하나인 표면성이 낮게 억제되어 난연성을 높게 하기 쉽다.

피브릴상 섬유란 유기물로 이루어지는 수㎚ 내지 수㎛의 크기의 섬유상의 미세조직을 갖는 섬유를 의미한다. 피브릴상 섬유로서는 천연 셀룰로오스 섬유, 재생 셀룰로오스 섬유, 아라미드 섬유(데이진: 토와론펄프, 듀폰: 케블러펄프 등), 아크릴 섬유(토요보: 비팔, 스털링파이버사: CFF 등), 폴리아릴레이트 섬유, 폴리에틸렌 합성 펄프(미쓰이화학: SWP 등) 등을 들 수 있다.

본 발명의 난연성 시트에 포함되는 유기분은 20wt% 이하인 것이 바람직하고, 11wt% 이하인 것이 바람직하고, 6wt% 이하인 것이 보다 바람직하고, 5wt% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 11wt% 이하이면 난연성을 얻기 쉬워진다.

본 발명의 난연성 시트에 포함되는 유기분의 함유율은 다음과 같이 측정하여 얻어지는 값을 의미하는 것으로 한다.

JIS P8251지, 판지 및 펄프의 회분 시험 방법(525℃ 연소법)에 의해 얻어진 회분 이외의 성분을 유기분으로 한다. 여기서, 525℃에서의 회화 처리에 의해 무기물의 결정수 방출 등에 의한 중량 감소가 발생하는 경우에는 회화 처리 후의 무기물 유래의 중량 감소분을 공제하여 유기분의 함유량을 구한다. 또한, 무기물의 결정수 방출 등에 의한 중량 감소량은 먼저 본 발명의 난연성 시트를 형광 X선 분석에 제공하고, 함유되는 무기물을 정성·정량 분석한다. 그리고, 525℃에서 가열한 경우에 있어서의 무기물 유래의 중량 감소분을 구한다. 여기서 중량 감소분은 공지된 값으로부터 산출하거나, 같은 조성의 무기물을 입수하고, 525℃에서 가열함으로써 중량 감소량을 실측하거나 하여 구할 수 있다.

본 발명의 난연성 시트의 크기나 두께 등은 특별히 한정되지 않는다.

본 발명의 난연성 시트의 두께는 0.1 ~ 10mm인 것이 바람직하다.

본 발명의 난연성 시트의 두께는 다음과 같이 측정하여 얻어지는 값을 의미한다. 본 발명의 난연성 시트의 임의의 50 개소에서 마이크로미터를 사용하여 두께를 측정하고, 이들을 단순 평균하여 얻은 값을 본 발명의 난연성 시트의 두께로 한다.

본 발명의 난연성 시트는 그 평량이 80 ~ 2000g/㎡인 것이 바람직하고, 80 ~ 1000g/㎡인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 난연성 시트의 밀도는 사용하는 기능성 입자의 진밀도에 의존하지만, 0.1 ~ 1g/㎤인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 난연성 시트의 밀도는 JIS Z 8807:2012 「고체의 밀도 및 비중의 측정 방법」에 준거하여 측정한 값을 의미하는 것으로 한다.

본 발명의 난연성 시트의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다.

예를 들면 분말 담지 초조법에 의해 제조할 수 있다. 분말 담지 초조법이란 일반적인 초조법의 공정을 이용하여 분말을 분산한 초조 슬러리를 이용하여 초조를 행하는 방법이다. 보다 구체적으로는 섬유 및 분체와 분산매(물이나 유기 용매 등)를 교반한 후, 초조 슬러리를 제작하고, 각형 수제(손으로 종이뜨기) 장치 등(예를 들면, 토요세이키사 제조)을 사용하여 시트화하고, 페로 타입의 건조 장치 등을 사용하여 건조함으로써 난연성 시트를 얻을 수 있다. 분말 담지 초조법의 공정은 배치식, 연속식을 불문한다.

[실시예]

<실시예 1 ~ 21 및 비교예 1>

표 2, 표 3 및 표 4에 나타내는 종류의 무기 섬유, 기능성 입자, 바인더 성분, 미세 섬유 및 응집제를 표 2, 표 3 및 표 4에 나타내는 함유율로 혼합하고, 분산시킨 슬러리를 얻은 후, 이것을 사용하여 분말 담지 초조법에 의해 난연성 시트를 작성하였다.

어떠한 실시예 및 비교예에 있어서도 얻어진 난연성 시트의 두께는 약 1mm이었다.

또한 각 성분의 상세는 이하와 같다.

<무기 섬유>

무기 섬유로서 평균 섬유 직경이 5 ㎛ 글라스 울 및 평균 섬유 직경이 7 ㎛ 의 유리 섬유, 평균 섬유 직경이 8 ㎛의 암면(rock wool)을 준비하고, 이것을 사용하였다.

<기능성 입자>

기능성 입자로서 복수 종류의 수산화알루미늄 및 실리카겔, 중질 탄산칼슘, 하이드로탈사이트 및 하스클레이를 준비하고, 이들을 사용하였다. 또한, 실시예 5, 18, 20, 21에서는 2종류의 기능성 입자를 사용하였다.

<바인더 성분>

바인더 성분으로서 침엽수 펄프(섬유 직경: 20 ~ 40㎛), 아크릴 수지, 및 PET 섬유(테이진사 제조, TA04PN, 섬유 직경: 3㎛)를 준비하고, 이것을 사용하였다. 또한, 실시예 4, 5, 18, 19에서는 2종류의 바인더 성분을 사용하였다.

<미세 섬유>

미세 섬유로서 세피올라이트, 티탄산칼륨 위스커 및 마이크로피브릴 셀룰로오스를 준비하고, 이들을 사용했다. 이하에 각각의 상세를 나타낸다.

·세피올라이트: 밀콘, 쇼와KDE 주식회사 제조(평균 섬유 직경은 0.1㎛ 또는 0.3㎛)

·티탄산칼륨 위스커:(평균 섬유 길이: 15㎛, 평균 섬유 직경: 0.3㎛)

·마이크로피브릴 셀룰로오스：세리슈 KY100G, 주식회사 다이셀 제조

<응집제>

바인더 성분의 하나로서 응집제(구리타공업사 제조, 하이홀더 C-503)를 사용하였다.

다음으로 실시예 및 비교예에서 얻어진 난연성 시트 각각에 대하여 수율을 구하고, 질감을 평가하고, 이들로부터 종합 평가를 행하였다. 또한, 핸들링 강도, 내열 보형성, 연소성을 평가하였다.

수율, 질감, 핸들링 강도, 내열 보형성 및 연소성의 측정 방법 및 평가 방법은 다음과 같다.

<수율>

수율은 이하의 산출에 의해 구하였다.

수율(%) = 건조 후의 난연성 시트 1장의 순 중량(net weight)(g)×100/시트 1장분의 투입 원재료의 순 중량(g)

또한, 상기 수율이 70% 미만인 경우를 ×, 70% 이상, 80% 미만을 △, 80% 이상을 ○로 평가하였다.

<질감>

난연성 시트의 표면을 관찰하고, 질감에 대해 이하와 같이 분류하였다. 후술하는 표 중의 표기를 함께 표시한다.

◎: 응집물도 없고, 시트의 농담도 없다.

○：극히 적은 농담 불균일은 있지만, 균일성은 양호.

△ : 약간의 농담 불균일은 있지만, 실용 가능한 수준.

×: 응집물이 있고, 농담 불균일도 현저하다.

<종합 평가>

수율과 질감의 결과로부터 표 1을 이용하여 종합 평가를 실시하였다.

<연소성>

난연성 시트를 13mm 폭의 스트립 형상으로 절단하고, 길이 방향이 연직 방향이 되도록 늘어뜨렸다. 그리고, 그 하부의 10㎜에 아래쪽으로부터 높이 20㎜로 조정한 화염을 10초 맞추었다. 이 경우에 탄 부분이 아래쪽으로부터 5cm 이하가 되는지의 여부를 측정했다.

수율, 질감, 및 이들에 기초한 종합 평가를 제2 표, 제3 표 및 제4 표에 나타내었다. 또한, 모든 실시예에서 얻어진 난연성 시트는 핸들링 강도, 내열 보형성 및 연소성이 전부 양호하였다.

또한, 실시예 5에서 얻어진 난연성 시트의 표면을 SEM을 사용하여 10,000배로 확대하여 관찰하였다. 얻어진 SEM 화상을 도 1에 나타낸다. 도 1(a)는 난연성 시트의 표면의 SEM상(확대사진)이고, 도 1(b)는 그 뒷면의 SEM상(확대사진)이다. 도 1로부터 미세 섬유로서의 세피올라이트가 기능성 입자로서의 수산화알루미늄을 응집 유지하면서 무기 섬유(유리 섬유)에 유지되어 있는 모습을 확인할 수 있었다.

또한 마찬가지로 실시예 14에서 얻어진 난연성 시트의 표면을 SEM을 사용하여 1,000배로 확대하여 관찰하였다. 얻어진 SEM 이미지를 도 2에 나타낸다. 도 2로부터 미세 섬유로서의 티탄산칼륨 위스커가 기능성 입자로서의 실리카겔을 응집 유지하면서 무기 섬유(유리 섬유)에 유지되어 있는 모습을 확인할 수 있었다.

이 출원은 2020년 7월 10일에 출원된 일본 출원 일본 특허 출원 2020-118869를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 전부를 여기에 도입한다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명의 난연성 시트는, 예를 들면 내화재나 고온 조건하에서 기능하는 단열재 등으로서 사용할 수 있다.

Claims

무기 섬유, 기능성 입자, 바인더 성분, 미세 섬유를 포함하고,
적어도 일부의 상기 기능성 입자는 그 입자경이 2.5㎛ 이하이며,
상기 미세 섬유와 상기 기능성 입자가 응집하면서 상기 무기 섬유에 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 난연성 시트.
청구항 1에 있어서, 상기 무기 섬유의 섬유 직경이 2㎛ 초과이며,
상기 미세 섬유의 섬유 직경이 2㎛ 이하인 난연성 시트.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 미세 섬유가 무기물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 시트.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 섬유가 광물계 섬유 및/또는 섬유상 성장 결정인 것을 특징으로 하는 난연성 시트.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 피브릴상 섬유를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 난연성 시트.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 유기분이 11 wt% 이하인 것을 특징으로 하는 난연성 시트.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능성 입자가 2종류 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 난연성 시트.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능성 입자의 수평균 입자경이 1 ~ 20㎛인 것을 특징으로 하는 난연성 시트.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능성 입자의 수평균 입자경과 상기 미세 섬유의 평균 섬유 직경의 비(기능성 입자의 수평균 입자경 / 미세 섬유의 평균 섬유 직경)가 1 ~ 100인 것을 특징으로 하는 난연성 시트.