TWI426060B - 多孔質成形體用收縮纖維 - Google Patents

Description

多孔質成形體用收縮纖維

本發明是關於一種適用於獲得多孔質成形體的收縮纖維。更詳細而言，特別是關於一種用以分散於多孔質燒成物用的燒成物生坯中的纖維，且是有關於一種如下收縮纖維：於燒成物生坯中添加纖維所引起的成形性下降較少，且具有適當的熱收縮特性，因此在煅燒前的乾燥步驟以及煅燒步驟中的孔形成性優異。

陶器或陶瓷、耐火物等燒成物被廣泛地用於日用品用途或工業材料用途等。如今，在日用品用途中為了提高搬運性或操作性，並且在工業材料用途中為了抑制伴隨著燒成物之大型化的重量增加，而要求燒成物的重量變得更輕。

先前以來，可見大量的與燒成物的多孔化相關的技術，例如，於日本專利特開平10-130073號公報中記載了將球狀中空的樹脂粉末添加至陶器生坯中，並使其燒毀，藉此而獲得具有氣孔的陶器的方法。另外，於日本專利特開昭61-10079號公報中記載了在耐火物原料中含有有機質纖維，並藉由煅燒將有機質纖維燒去，獲得多孔質的耐火物。

如上所述，雖然藉由在燒成物生坯中添加可燒毀的成分以獲得多孔性燒成物的研究一直在實施中，然而若欲獲得尺寸較大的氣孔而使用尺寸較大的添加材料，則流動性下降而成形變困難，另外，若為了儘可能地不使成形性下降而限制添加材料的大小，則無法形成可令人滿意的多孔，且無法獲得可令人滿意的結果。

因此，本發明之目的在於提供一種燒成物生坯中的添加材料，其在製造多孔質成形體、特別是多孔質燒成物時不會使燒成物的成形性及生產性下降，且可使適當尺寸的氣孔高效率地出現。

本發明者等人為了解決上述問題而反覆進行了潛心研究，結果發現具有熱收縮特性的纖維適合作為多孔質成形體、特別是適合作為燒成物生坯的添加材料，含有該收縮纖維的燒成物生坯的成形性優異，且對其進行煅燒時，由加熱引起的收縮纖維的收縮力亦會作用於燒成物生坯上，收縮纖維以捲入燒成物生坯的方式變形，於燒成物生坯中形成氣孔，因此於煅燒過程中的水分蒸發平穩地進行，可獲得並無裂縫等、且外觀優異的多孔質燒成物，從而完成本發明。

本發明具有以下構成。

(1)一種收縮纖維，其是用以分散於多孔質成形體的生坯中的纖維，並且纖維徑為10μm～40μm，纖維長為1mm～20mm，80℃、5min之熱處理之乾熱收縮率為8%或8%以上，且該收縮纖維包含熱塑性樹脂。

(2)如上述(1)所述之收縮纖維，其於500℃下加熱時的重量殘存率為10%或10%以下。

(3)如上述(1)所述之收縮纖維，其是將包含熱塑性樹脂的第1成分、以及包含熔點高於第1成分的熱塑性樹脂的第2成分複合而成的複合纖維，並且於500℃下加熱該複合纖維時的重量殘存率為10%或10%以下。

(4)如上述(3)所述之收縮纖維，其中第1成分包含兩種或兩種以上的熱塑性樹脂的混合物，且至少一種或一種以上的熱塑性樹脂的熔點為100℃或100℃以下。

(5)如上述(3)或(4)所述之收縮纖維，其中於纖維截面中，複合成分的面積中心(centroid)彼此不同。

(6)如上述(1)～(5)中任一項所述之收縮纖維，其中纖維集合體的含水率為5%～50%。

(7)如上述(1)～(6)中任一項所述之收縮纖維，其中纖維的公定含水率為2%或2%以下。

[發明之效果]

本發明之收縮纖維於為了獲得多孔質成形體、特別是為了獲得多孔質燒成物而分散於燒成物生坯中時，與燒成物生坯原料的混練性優異，且亦不會損及燒成物生坯的成形性。而且，本發明之收縮纖維於成形體生坯、特別是燒成物生坯表現出可塑性的低溫區域內的收縮性優異，故纖維的收縮力作用於燒成物生坯，纖維以捲入該纖維周邊的生坯之方式變形，從而可高效率地形成適當尺寸的氣孔。如此而形成的氣孔亦發揮使來自成形體生坯、特別是燒成物生坯的水分蒸發平穩地進行的效果，從而抑制煅燒過程中的裂縫產生，乾燥或素燒、煅燒步驟中的生產性亦得到提高。並且，如此而獲得之成形體、特別是燒成物具有多孔質、重量輕、且絕熱性優異等特徵。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本發明的收縮纖維適用於在分散該收縮纖維的階段具有可塑性，藉由乾燥或加熱而硬化的成形體生坯。

以下，關於本發明，使用該「成形體」或「成形體生坯」特別是「燒成物」或「燒成物生坯」之情形為例來加以詳細說明，但本發明並不限定於該形態。

本發明之用於獲得多孔質成形體的收縮纖維，纖維徑為10μm～40μm，較好的是20μm～30μm的範圍。例如，為了獲得多孔質燒成物，首先配製出構成燒成物生坯的組成物，接著於其中添加水分等賦予流動性而製成生坯，再成形為任意形狀，而當生坯中所添加的收縮纖維的纖維徑為40μm或40μm以下時，纖維不會在成形體的表面上突出，從而不會使外觀惡化，因此較好。另外，當收縮纖維的纖維徑為10μm或10μm以上時，不會產生纖維彼此纏繞而難以與生坯原料均勻地混合、或使生坯的流動性下降而導致成形性惡化之類的問題，因此較好。當收縮纖維的纖維徑為20μm～30μm的範圍時，將生坯成形為任意形狀時的成形性及生產性優異，並且不會使外觀惡化，因此更好。

本發明之用於獲得多孔質成形體的收縮纖維，纖維長為1mm～20mm，更好的是3mm～10mm的範圍。當纖維長為1mm或1mm以上時，使該收縮纖維收縮時的收縮長度(纖維長×收縮率(%)÷100)足夠大，該收縮纖維以捲入纖維周圍的成形體生坯的方式而變形，形成尺寸較大的氣孔，因此較好。另外，當纖維長為20mm或20mm以下時，可獲得與生坯原料的均勻混合性，並且實現可獲得充分之成形性的生坯流動性，因此較好。當纖維長為3mm～10mm的範圍時，由纖維收縮所得的氣孔形成性與獲得成形體時的作業性及生產性之平衡優異，因此更好。

本發明之用於獲得多孔質成形體的收縮纖維，80℃、5min之熱處理之乾熱收縮率為8%或8%以上，更好的是10%或10%以上，進而更好的是15%或15%以上。為了藉由收縮纖維的熱收縮而於成形體生坯中形成氣孔，重要的是在100℃或100℃以下的低溫區域表現出較大的收縮率。含有水分、在較小的力下可變形的狀態之成形體生坯在成形為任意形狀之後，在乾燥或素燒步驟中，在低於最終煅燒溫度的溫度下進行熱處理。於該熱處理步驟中，成形體生坯失去水分而流動性下降。即，在成形體生坯中所含的水分大量蒸發之前、即具有充分的可塑性的狀態下，使纖維熱收縮，藉此纖維的收縮力作用於成形體生坯，纖維以捲入周圍的成形體生坯之方式收縮，因此形成尺寸較大的氣孔。若是80℃下之乾熱收縮率為8%或8%以上的收縮纖維，則可獲得本發明之效果，即，在成形體生坯的伴有加熱的乾燥過程中，藉由纖維的收縮力而形成適當尺寸的氣孔，獲得多孔質成形體，因此較好。若80℃下之乾熱收縮率為10%或10%以上、更好的是15%或15%以上，則高效率地形成尺寸更大的氣孔，因此更好。本發明的收縮纖維的乾熱收縮率越大則越有效，因此上限並無限定。

另外，本發明之用於獲得多孔質成形體的收縮纖維的乾熱收縮率，可於切割成1mm～20mm之纖維長後進行測定，亦可將切割前的連續纖維束切割成任意長度而進行測定。用上述兩種方法測定的乾熱收縮率在誤差範圍內相同。

構成本發明之用於獲得多孔質成形體的收縮纖維之熱塑性樹脂的熔點並無特別限制，由於熔點低可提高收縮率，故較好的是165℃或165℃以下，更好的是130℃或130℃以下，進而更好的是125℃或125℃以下。此種熔點範圍的熱塑性樹脂可例示：乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物等乙烯系共聚物，聚-α-烯烴，苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物等彈性體樹脂，低密度聚乙烯、直鏈狀低密度聚乙烯、高密度聚乙烯，聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯-丙烯共聚物等丙烯系共聚物。其中，若考慮纖維形成性或樹脂成本，則可較好地使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、低密度聚乙烯、乙烯-丙烯系共聚物、乙烯-丁烯-丙烯系共聚物、聚丙烯等。進而，該些熱塑性樹脂可單獨使用，亦可混合使用兩種或兩種以上，可根據所謀求的生產性或纖維收縮特性來適當選擇。

構成本發明之用於獲得多孔質成形體的收縮纖維之熱塑性樹脂中，可於不損及本發明之效果的範圍內視需要適當地添加用以發揮各種性能的添加劑，例如氧化抑制劑或光穩定劑、紫外線吸收劑、中和劑、成核劑、潤滑劑、抗菌劑、消臭劑、阻燃劑、靜電防止劑、顏料、塑化劑等。

本發明之用於獲得多孔質成形體的收縮纖維，可以是包含一種成分之熱塑性樹脂的單成分纖維，也可以是將兩種成分或兩種成分以上的熱塑性樹脂複合而成的多成分纖維，為了提高纖維的熱收縮性，以及為了高生產性地獲得高收縮纖維，較理想的是將包含熱塑性樹脂的第1成分、與包含熔點高於第1成分的熱塑性樹脂的第2成分複合而成的複合纖維。為了獲得高收縮纖維，有效的是將低熔點的熱塑性樹脂製成纖維，但低熔點的熱塑性樹脂通常結晶化速度慢，存在於紡絲時經常發生斷絲的傾向，從而導致作業性下降、生產性下降。另外，包含低熔點熱塑性樹脂的纖維，由於樹脂強度低，故亦存在纖維的剛直性差、在生坯中添加收縮纖維進行混練時容易產生纖維彼此纏繞的問題。為了解決該些問題，較好的是將包含熱塑性樹脂的第1成分、與包含熔點高於第1成分的熱塑性樹脂的第2成分複合而成的複合纖維。複合纖維的第2成分的熔點並無特別限制，為了維持充分的紡絲性、賦予纖維適當之剛直性，第2成分的熔點為高於第1成分的熔點的溫度，較好的是120℃～180℃的範圍，更好的是155℃～165℃的範圍。另外，複合纖維的第1成分的熔點並無特別限制，為低於第2成分的熔點的溫度，較好的是60℃～130℃的範圍，更好的是70℃～110℃的範圍。若第1成分的熔點為130℃或130℃以下，則可提高複合纖維在低溫區域內的收縮性，若第1成分的熔點為60℃或60℃以上，則可抑制由於低熔點樹脂的黏性導致的作業性下降。若第1成分的熔點為70℃～110℃的範圍，則低溫區域內的收縮性與作業性的平衡優異，因此更好。第1成分與第2成分的熱塑性樹脂的組合並無特別限定，可根據所謀求的收縮特性與紡絲性、作業性、纖維的剛直性等之平衡而適當選擇，可例示低密度聚乙烯/聚丙烯、直鏈狀低密度聚乙烯/聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物/聚丙烯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物/聚丙烯、丙烯系共聚物/聚丙烯、低密度聚乙烯/丙烯系共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物/丙烯系共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物/丙烯系共聚物等組合。

當本發明的收縮纖維為將包含熱塑性樹脂的第1成分、與包含熔點高於第1成分的熱塑性樹脂的第2成分複合而成的複合纖維時，並無特別限制，較理想的是第1成分是兩種或兩種以上的熱塑性樹脂的混合物，且至少一種或一種以上的熱塑性樹脂的熔點為100℃或100℃以下。已知包含熱塑性樹脂的纖維會在該樹脂熔點附近的溫度下產生較大的熱收縮。另外，重要的是本發明的收縮纖維，例如在燒成物生坯中所含的水分大量蒸發之前、即燒成物生坯具有充分之可塑性的狀態下之100℃或100℃以下的低溫區域內產生較大的收縮，該收縮力波及纖維周邊的燒成物生坯，而形成氣孔。就此觀點而言，較理想的是本發明之收縮纖維含有熔點為100℃或100℃以下的熱塑性樹脂，在低溫下容易收縮。即便第1成分僅由熔點為100℃或100℃以下的熱塑性樹脂構成亦並無任何問題，當第1成分是熔點為100℃～130℃、更好的是100℃～110℃之範圍的熱塑性樹脂與熔點為60℃～100℃、更好的是70℃～90℃之範圍的熱塑性樹脂之混合物時，不會招致由低熔點樹脂之黏性所引起的製絲步驟中的作業性、生產性下降，因此較為理想。於此情形時，第1成分中的熔點為100℃或100℃以下的熱塑性樹脂的構成比率並無特別限制，較好的是10wt%(重量百分比)～60wt%，更好的是20wt%～40wt%的範圍。若熔點為100℃或100℃以下的熱塑性樹脂的構成比率為10wt%或10wt%以上，則可充分獲得提高收縮纖維的收縮率的效果，另外，若熔點為100℃或100℃以下的熱塑性樹脂的構成比率為60%或60%以下，則纖維表面不會變得過度黏稠，作業性、生產性可令人滿意。當構成比率為20wt%～40wt%的範圍時，纖維的收縮特性與生產性的平衡優異，因此特別合適。

當本發明的收縮纖維為將包含熱塑性樹脂的第1成分、與包含熔點高於第1成分的熱塑性樹脂的第2成分複合而成的複合纖維時，其複合形態並無特別限制，可以是同心鞘芯型、偏心鞘芯型、並列型、分割型、海島型等所有的截面結構，為了提高纖維的熱收縮性，該些複合形態中較好的是纖維截面中複合成分之面積中心彼此不同的複合形態，可例示偏心鞘芯或並列的複合形態等。當採用纖維截面中複合成分之面積中心彼此不同的複合形態時，由於各複合成分間的熱收縮率差而會產生螺旋形狀或Ω型等的立體捲縮。這意味著除了纖維實際長度的收縮以外還產生纖維表觀長度的收縮，纖維的立體形狀變化作用於纖維周圍的燒成物生坯，纖維以捲入周圍的燒成物生坯之方式收縮，故氣孔尺寸變大，並且利於有效率地形成氣孔，因此較好。

當本發明之用於獲得多孔質成形體的收縮纖維是將包含熱塑性樹脂的第1成分、與包含熔點高於第1成分的熱塑性樹脂的第2成分複合而成的複合纖維時，該第1成分/第2成分之複合面積比並無特別限制，較好的是70/30～40/60的範圍，更好的是65/35～55/45的範圍。若第2成分的比率為30%或30%以上，則紡絲時的斷頭次數變少，可獲得高生產性。另外，若第1成分的比率為40%或40%以上，則複合纖維的收縮率變大，可高效率地形成適當尺寸的氣孔。當複合纖維的複合面積比為65/35～55/45的範圍時，纖維的生產性與收縮率的平衡優異，因此更好。

本發明之收縮纖維的纖維截面形狀並無特別限定，可使用圓及橢圓等弧型、三角及四角等方型、鑰匙型及八葉型等異型、或中空型等任意形狀。

添加了本發明之收縮纖維的成形體生坯、例如燒成物生坯，在成形為任意形狀並經由溫度較低的乾燥或素燒步驟之後，在更高的溫度下進行煅燒。本發明之收縮纖維於乾燥或素燒步驟中的升溫過程中產生熱收縮，以捲入纖維周邊的燒成物生坯之方式變形，使氣孔出現。形成氣孔之後，纖維並非特別必需，較理想的當然是在高溫下的煅燒步驟中燒毀。就該觀點而言，於500℃下加熱本發明之收縮纖維時的重量殘存率並無特別限制，較好的是10%或10%以下，更好的是5%或5%以下。當重量殘存率為10%或10%以下時，不會產生纖維的碳化物殘存在最終製品中而產生異味、或有損外觀的問題。當重量殘存率為5%或5%以下時，能以更高之水準來解決該些問題，故較為理想。為了達成如此之重量殘存率，較理想的是燃燒時難以碳化、容易熱分解的熱塑性樹脂。此種熱塑性樹脂可例示乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物等乙烯系共聚物，聚-α-烯烴，苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物等彈性體樹脂，低密度聚乙烯、直鏈狀低密度聚乙烯、高密度聚乙烯，聚丙烯、乙烯-丙烯系共聚物、乙烯-丁烯-丙烯系共聚物等烯烴系聚合物。

本發明之收縮纖維於添加至作為成形體生坯、例如燒成物生坯的組成物中之後均勻混練。對於收縮纖維的集合體而言，附著分散纖維處理劑等而濡濕的狀態與乾燥狀態相比，纖維一根一根地分散而使混練性提高，故較為理想。因此，纖維集合體的含水率並無特別限制，較理想的是對纖維上附著的分散纖維處理劑的量進行調整，使纖維集合體的含水率為5%～50%、更好的是15%～40%的範圍。其中所謂纖維集合體的含水率，並非纖維自身所含有的水分，而是指纖維表面或纖維間的空隙中保持的水分的重量分率。當纖維集合體的含水率為5%或5%以上時，在燒成物生坯中添加纖維時不會產生纖維飛散的問題，而且纖維的開纖性變良好，因此與燒成物生坯均勻地混合，可有效率地獲得均質的多孔質燒成物。另外，當纖維集合體的含水率為50%或50%以下時，不會招致與由於水分引起之重量增加相伴的處理能力(handling ability)、作業性下降。若纖維集合體的含水率為15%～40%的範圍，則混練性提高效果與處理能力、作業性的平衡優異，故更為合適。

對已成形的成形體生坯、例如燒成物生坯進行乾燥或素燒步驟中，其溫度以及升溫速度較為重要，當溫度過高或升溫速度過快時，會產生水分急遽蒸發而產生大量水蒸氣、已成形的燒成物生坯中出現裂縫或較大的孔洞的問題。換言之，當燒成物生坯中含有過剩的水分時，若不在溫和條件下實施乾燥或素燒則製品中會出現裂縫或較大的孔洞，導致生產性下降或製品的品質下降。添加至燒成物生坯中之前的階段的纖維集合體中含有的水分，發揮出提高混練步驟的作業性的效果，因此較好，另外，藉由考慮纖維集合體所含的含水量來決定添加至燒成物生坯中的含水量，含水量不會過剩。然而，纖維自身所含有的水分、即以公定含水率表示的水分並不會有助於提高混練步驟的作業性，只會使乾燥或素燒步驟中的水分蒸發延緩，從而使生產性下降。就此觀點而言，本發明的收縮纖維的公定含水率並無特別限制，較好的是2%或2%以下，更好的是1%或1%以下。當公定含水率為2%或2%以下時，可提高乾燥或素燒步驟中的設定溫度，或可加快升溫速度，在短時間內結束步驟，故利於高生產性。當公定含水率為1%或1%以下時，可獲得更高的生產性，因此較好。

本發明之用於獲得多孔質成形體的收縮纖維可使用通常的熔融紡絲裝置進行紡絲。紡絲溫度或抽取速度等紡絲條件可根據被用作原料的熱塑性樹脂的特性、或所謀求的纖維物性而適當地選擇，紡絲溫度可例示180℃～350℃的範圍，抽取速度可例示300m/min～1500m/min的範圍。用卷線機(winder)來抽取自紡絲頭噴出的纖維狀樹脂時，藉由在空氣、水、甘油等介質中進行冷卻，紡絲步驟變穩定，因此較好。其中，使用空氣進行冷卻的方法可用最簡略的裝置實施冷卻，因此較為合適。

用作原料的熱塑性樹脂的熔體流動速率(Melt Flow Rate，MFR)並無特別限制，較好的是230℃下的MFR為5g/10min～100g/10min，更好的是10g/10min～60g/10min，進而更好的是15g/10min～40g/10min的範圍。當熱塑性樹脂的MFR為5g/10min或5g/10min以上時，樹脂流動性適於熔融紡絲，故自紡絲頭的樹脂噴出變均勻而使紡絲步驟變穩定。另外，當熱塑性樹脂的MFR為100g/10min或100g/10min以下時，纖維的抽取過程中過度的張力發揮作用，因此斷頭次數減少而使紡絲步驟變穩定。當熱塑性樹脂的MFR為10g/10min～60g/10min時，可獲得能夠令人滿意的穩定性，當熱塑性樹脂的MFR為15g/10min～40g/10min的範圍時，可獲得充分的穩定性，因此較為合適。

接著，就本發明之用於獲得多孔質成形體的收縮纖維的延伸方法加以說明。延伸方法亦無特別限定，可採用公知的任意延伸方法，可例示使用金屬加熱輥、金屬加熱板的接觸加熱的延伸，或者使用溫水、沸水，加壓飽和水蒸氣、熱風、遠紅外線、微波、二氧化碳雷射的非接觸加熱的延伸等。其中，若考慮到裝置的簡便性或作業的容易性、生產性等，則較好的是利用金屬加熱輥或溫水的延伸。

延伸倍率並無特別限制，以低倍率進行延伸時有纖維的收縮率變高的傾向，因此延伸倍率較好的是2.5倍或2.5倍以下，更好的是2.0倍或2.0倍以下。當延伸倍率為2.5倍或2.5倍以下時可獲得能夠令人滿意的收縮性，當延伸倍率為2.0倍或2.0倍以下時可獲得充分的收縮性。另外，延伸溫度亦無特別限制，在低溫下進行延伸有纖維的收縮率變高的傾向，因此延伸溫度較好的是80℃或80℃以下，更好的是60℃或60℃以下。若延伸溫度為80℃或80℃以下則可獲得能夠令人滿意的收縮性，若延伸溫度為60℃或60℃以下則可獲得充分的收縮性。另外，當延伸溫度為過低的溫度時，在延伸時容易產生斷頭，但由於本發明的收縮纖維的延伸倍率被設定得較低，故不存在延伸斷頭的問題。

延伸速度並無特別限制，若考慮到生產性，則較好的是50m/min或50m/min以上，更好的是100m/min或100m/min以上。由於本發明的收縮纖維的延伸倍率為較低的倍率，故即便使延伸速度為高速，亦不存在延伸斷頭的問題。另外，延伸步驟可以是一階段延伸、二階段或二階段以上的多階段延伸中的任一種，當進行多階段延伸時，亦可組合上述的熱輥延伸或溫水延伸等延伸方法來實施延伸。

本發明之用於獲得多孔質成形體的收縮纖維有無捲縮並無特別限制，較好的是並未賦予有鋸齒型(zigzag)的機械捲縮或者Ω型或螺旋型的立體捲縮的線性纖維(straight fibre)。收縮纖維具有潛在捲縮，例如在添加至燒成物生坯中成形之後，該潛在捲縮表現出來而形成氣孔，此時並無問題，然而若捲縮在添加至燒成物生坯中之前的階段中表現出來，則存在於燒成物生坯與纖維的混練步驟中纖維彼此發生纏繞的傾向。因此，較理想的是本發明之收縮纖維為不具有顯在捲縮的線性纖維，更理想的是本發明之收縮纖維為線性纖維且具有潛在捲縮。

對於本發明的收縮纖維而言，為了使紡絲及延伸步驟變穩定，或為了滿足製品物性，可使纖維處理劑附著於纖維表面上。纖維處理劑的種類並無特別限定，例如可考慮與燒成物生坯的相容性等而適當地選擇。另外，附著量亦無特別限制，可考慮上述的纖維集合體的含水率，調整纖維處理劑的純濃度而設定為所需的附著量。附著方法並無特別限定，可適當選擇公知的方法，例如滾筒法、浸漬法、噴霧法、拍乾法(pat dry method)等。

本發明之用於獲得多孔質成形體的收縮纖維於延伸之後被切割，如上所述般成為1mm～20mm的纖維長。切割經延伸之纖維的方法並無特別限定，可採用公知的方法、例如旋轉切割(rotary cut)方式或斬斷切割(guillotine cut)方式等任意方法。

將本發明之用於獲得多孔質成形體的收縮纖維添加至作為成形體生坯的原料中，並以達成適當的流動性之方式一邊加水一邊進行混練，而均勻地分散。加水後的成形體生坯的含水量並無特別限制，可根據所使用的生坯原料的種類或所添加的收縮纖維的種類、添加量而適當選擇，可調整為所需的流動性。例如，燒成物生坯的流動特性亦無特別限制，例如可根據盤車拉坯(jiggering)或手捏、壓延成形、擠出成形等成形方法的差異或者澆注或噴附、衝壓(stamp)等施工方法的差異而適當地選擇。適於各種成形方法或施工方法的燒成物生坯的含水率可例示3%～50%的範圍。

成形體生坯組成物中的收縮纖維之重量分率並無特別限制，可根據成形體生坯原料的性質或所謀求的成形體的物性、收縮纖維的纖維長等而適當選擇。但是，若過分地提高收縮纖維的比率，則會產生纖維彼此纏繞、或導致纖維的分散不均、或成形體生坯的成形性下降，因此欠佳。另外，若過分地降低收縮纖維的比率，則無法獲得本發明的效果，即由於對成形體生坯進行乾燥或素燒時的加熱而使纖維收縮，藉由該收縮力而形成氣孔，獲得多孔性燒成物，因此欠佳。就此觀點而言，成形體生坯組成物中的收縮纖維的適當之重量分率以乾燥重量計可例示0.05%～10%的範圍。進而，於成形體生坯組成物中，於不損及本發明之效果的範圍內併用添加收縮纖維以外的氣孔形成材料亦無任何問題。

作為成形體生坯的原料的種類並無特別限定，亦可使用任何的原料的組成物，例如可例示以黏土或有色土等為原料的陶器類、以氧化鋁等為原料的耐火物類等之燒成物。進而，即便是因不經由煅燒步驟而不屬於燒成物的範疇、以波特蘭水泥(portland cement)等為原料的水泥成形體，於乾燥、熟化步驟、特別是伴有加熱的該些步驟中更好，可使本發明的收縮纖維收縮，從而獲得本發明的效果。進而，添加有本發明之收縮纖維的水泥成形體的情況下，可確認亦發揮如下效果：如日本專利特開2000-143322號公報所記載的防止水泥成形體由於火災引起爆裂。一般認為其機制在於：於火災時的高溫下，本發明的收縮纖維消失，於水泥成形體中形成氣孔，該氣孔使火災中所產生的水蒸氣散逸至外部。本發明之收縮纖維於500℃下加熱時之重量殘存率低至10%或10%以下，高效率地形成氣孔，因此可用作為了獲得高耐火性混凝土成形體而添加之纖維。

將本發明之收縮纖維添加至成形體生坯、例如燒成物生坯中的情況下，由加熱引起的收縮纖維的收縮力亦作用於燒成物生坯上，收縮纖維以捲入燒成物生坯之方式變形，於燒成物生坯中形成氣孔，為了利用收縮力於燒成物生坯中高效率地形成氣孔，較好的是使燒成物生坯之乾燥收縮率相對於纖維之收縮率充分小，就此觀點而言，較好的是以1℃/min的升溫速度將未添加收縮纖維的燒成物生坯升溫至150℃並保持30min時的乾燥收縮率為10%或10%以下，更好的是7%或7%以下。若燒成物生坯的乾燥收縮率為10%或10%以下，則藉由本發明之收縮纖維的收縮而形成氣孔，因此較好，若燒成物生坯的乾燥收縮率為7%或7%以下，則更有效率地形成氣孔，因此更好。進而言之，收縮纖維與燒成物生坯的對於熱處理之收縮率的差越大，則越有效率地形成氣孔。雖然因熱處理條件不同而不可籠統地進行比較，但較好的是80℃、5min之熱處理之本發明之收縮纖維的收縮率大於燒成物生坯的乾燥收縮率，較好的是其差(收縮纖維的收縮率一燒成物生坯的乾燥收縮率)較大。

添加了本發明之收縮纖維的成形體生坯、特別是燒成物生坯在成形為任意形狀之後，經乾燥或素燒，進而於高溫下進行煅燒，此時的溫度條件等並無特別限制，可根據所使用的燒成物生坯原料的性質或燒成物生坯的含水率、所謀求的燒成物的物性而適當選擇。本發明之收縮纖維在低溫區域內之收縮性優異。進而，燒成物生坯在含有水分的狀態下顯示出可塑性，但若水分蒸發則可塑性下降。就該些觀點而言，在燒成物生坯之可塑性充分高的狀態下使本發明之收縮纖維收縮，有助於有效率地形成適當尺寸的氣孔，因此較好，例如有效的是延長於80℃～150℃的較低溫度區域內的熱處理時間。如此所獲得的多孔質燒成物與由先前方法所得的燒成物相比，重量輕且處理能力優異，而且絕熱性亦優異，故可適用於例如茶碗等。

若將煅燒溫度設定得較高、且使升溫速度過快，則燒成物生坯中所含的水分會急遽蒸發，從而有時會引起裂縫或破裂，而添加了本發明之收縮纖維的燒成物生坯的情況下，藉由收縮纖維的收縮而形成氣孔，從而可獲得使水分的蒸發平穩地進行的效果。因此，藉由使用本發明之收縮纖維，可減少由於水分蒸發而產生裂縫等所導致的不良品的產生，並且可縮短經過乾燥或素燒後進行煅燒的步驟所需要的時間，提高生產性。

添加了本發明之收縮纖維的燒成物生坯的最終煅燒溫度並無特別限定，可根據所使用的燒成物生坯原料的性質、或所謀求的燒成物的物性而適當選擇，較好的是至少為700℃或700℃以上，更好的是1000℃或1000℃以上。若最終煅燒溫度為700℃或700℃以上，則不會產生本發明之收縮纖維成為碳化物等而殘存於燒成物中、有損外觀的問題。當最終煅燒溫度為1000℃或1000℃以上時，燒成物中的殘存量變得更少，因此更好。

[實施例]

以下，藉由實施例對本發明加以詳細說明，但本發明不受該些實施例的限定。

[實施例1～實施例7以及比較例1～比較例5]

使用各種熱塑性樹脂來製備各種收縮纖維，將所獲得的收縮纖維添加至成形體生坯中，製造成形體。另外，以下表示實施例中所示的物性值的測定方法或定義、及各例中的操作。將條件、所獲得的物性值及結果示於下述表1中。

(1)紡絲性

以◎、○、△、×四個等級評價使用熱塑性樹脂製備纖維時的紡絲性。

◎‧‧‧連續6小時紡絲時的斷絲次數為0次。

○‧‧‧連續6小時紡絲時的斷絲次數為1次～6次。

△‧‧‧連續6小時紡絲時的斷絲次數為7次～12次。

×‧‧‧連續6小時紡絲時的斷絲次數為13次或13次以上。

(2)乾熱收縮率

於80℃的循環烘箱中對收縮纖維進行5分鐘熱處理，利用下式來算出乾熱收縮率。使樣本數為N=20而求出平均值。另外，當使用纖維長為1mm～20mm的短收縮纖維時，使用形VC2400-IMU 3D Digital Fine Scope(歐姆龍股份有限公司製造)獲取熱處理前後的纖維的像，測定熱處理前後的纖維長。

乾熱收縮率(%)=(熱處理前纖維長-熱處理後纖維長)÷熱處理前纖維長×100

(3)重量殘存率

使用Seiko Instruments Inc.製造的掃描熱量同時測定裝置(TG/DTA200)，在樣本重量為6mg～7mg、升溫速度為10℃/min的條件下進行測定，求出500℃的重量殘存率。

(4)纖維集合體的含水率

取用切割成任意長度的纖維的集合體約100g，於80℃的循環烘箱中對其進行3小時乾燥，利用下式算出纖維集合體的含水率。

纖維集合體的含水率(%)=(乾燥前重量-乾燥後重量)/乾燥後重量×100

(5)纖維的公定含水率

採用JIS-L-1030的數值，算出纖維的公定含水率。

(6)熱塑性樹脂的熔體流動速率(MFR)

於230℃的試驗溫度、21.18N的試驗負荷下進行測定。(JIS-K-7210「表1」的試驗條件14)

(7)添加了纖維之成形體生坯的製備、以及其混練性與成形性

於以花崗岩粉末及木節黏土粉末為主體的陶器燒成物生坯原料的乾燥粉末中，添加乾燥重量為5wt%的纖維，一邊加水以使含水率達到25%一邊進行混練之後，藉由盤車拉坯來成形茶碗。以◎、○、△、×四個等級評價成形體生坯中纖維的分散狀況、纏繞數、均勻性及盤車拉坯時的成形性。

◎‧‧‧纖維充分地分散，完全不存在纖維纏繞現象，均勻性及成形性特別優異。

○‧‧‧纖維以可令人滿意之水準分散，幾乎不存在纖維纏繞現象，均勻性及成形性優異。

△‧‧‧纖維以可容許之水準分散，稍許存在纖維纏繞現象，均勻性及成形性為可容許之水準。

×‧‧‧纖維分散明顯不均，存在大量纖維纏繞現象，均勻性及成形性差。

(8)煅燒方法、以及燒成物的外觀與氣孔形成性

使用電氣爐將所成形的茶碗以1℃/min的升溫速度升溫至150℃並保持30min作為乾燥步驟，然後以1℃/min升溫並於1200℃下進行煅燒。以◎、○、△、×四個等級評價所獲得的燒成物的外觀，並且利用煮沸法使其吸水，再利用阿基米德法測定容積比重，作為氣孔形成性的指標。

◎‧‧‧完全未見裂縫或碳化物，均勻，為充分之水準的外觀。

○‧‧‧存在極少數的裂縫或碳化物，均勻，為令人滿意之水準的外觀。

△‧‧‧存在小的裂縫或碳化物，亦可見由纖維的分佈不均引起的不均勻性，但為可容許之水準的外觀。

×‧‧‧存在大的裂縫，並且存在數量顯著的碳化物，為極差的外觀。

[實施例1]

對熔點為130℃、MFR為16g/10min的乙烯-丁烯-丙烯共聚物進行熔融紡絲。6小時的連續紡絲過程中的斷絲次數為0次，紡絲性充分。使用熱輥延伸機於30℃下將所獲得的未延伸絲以2.4倍的倍率延伸，獲得纖維徑為21μm的延伸絲。其重量殘存率為2%，80℃下之乾熱收縮率為12%，顯示出高收縮性。將該收縮纖維切割成5mm，獲得含水率為26%的纖維集合體。其與燒成物生坯的混練性良好，且成形為茶碗的成形性亦良好。利用上述方法對所成形的茶碗進行煅燒，結果獲得了外觀非常良好的多孔質燒成物，容積比重為1.4。如下述比較例1所示，不添加收縮纖維而獲得的燒成物的容積比重為2.1，由此可知藉由添加收縮纖維而實現了多孔化。

[比較例1]

不添加纖維而僅對燒成物生坯進行混練、成形，獲得燒成物。雖然混練性及成形性非常良好，但所獲得的燒成物中產生了裂縫，外觀明顯較差。可認為於上述煅燒條件下燒成物生坯所含的水分過快地蒸發，從而誘發裂縫。藉由降低乾燥溫度、延緩升溫速度而不會產生上述裂縫，但其會導致乾燥、煅燒步驟的生產性下降。並且，燒成物的容積比重為2.1，用手拿時會感覺到較重。

[實施例2]

對熔點為102℃、MFR為23g/10min的低密度聚乙烯進行熔融紡絲。紡絲時屢次發生斷頭，連續6小時紡絲過程中的斷絲次數為8次，但能以可容許的生產性獲得未延伸絲。使用熱輥延伸機於50℃下將該未延伸絲以2.0倍的倍率延伸，獲得纖維徑為34μm的延伸絲。其重量殘存率為4%，80℃下之乾熱收縮率為37%，顯示出高收縮性。將該收縮纖維切割成15mm，獲得含水率為0%的乾燥狀態下的纖維集合體。欲將該纖維集合體添加至燒成物生坯中，結果可見纖維飛散。關於燒成物生坯組成物的混練性，雖可見纖維彼此纏繞，但仍為可容許之水準；另外，關於成形為茶碗的成形性，雖可塑性稍低，但仍為可成形之水準。利用上述方法對所成形的茶碗進行煅燒，結果雖稍許可見由纖維分散不均所引起的不均勻性，但可獲得容積比重為1.0的孔非常多的多孔質燒成物。

[實施例3]

將熔點為102℃、MFR為23g/10min的低密度聚乙烯配備為第1成分，將熔點為160℃、MFR為16g/10min的聚丙烯配備為第2成分，將該些成分以鞘/芯=第1成分/第2成分=40/60的複合形態加以複合而熔融紡絲。藉由將聚丙烯配備為芯成分，紡絲性顯著改善，斷絲次數為0次，能以充分的生產性獲得未延伸絲。使用溫水延伸機於50℃下將該未延伸絲以1.8倍的倍率延伸，獲得纖維徑為25μm的延伸絲。其重量殘存率為3%，80℃下之乾熱收縮率為12%，顯示出高收縮性。將該收縮纖維切割成5mm，獲得含水率為30%的纖維集合體。其與燒成物生坯的混練性非常良好，成形性亦良好。利用上述方法對所成形之茶碗進行煅燒，結果獲得了均質的多孔質燒成物，容積比重為1.2。

[實施例4]

將熔點為102℃、MFR為35g/10min的低密度聚乙烯配備為第1成分，將熔點為160℃、MFR為16g/10min的聚丙烯配備為第2成分，將該些成分以鞘/芯=第1成分/第2成分=40/60的複合形態加以複合而熔融紡絲。斷絲次數為0次，能以充分的生產性獲得未延伸絲。使用熱輥延伸機於60℃下將該未延伸絲以2.2倍的倍率延伸，獲得纖維徑為23μm的延伸絲。其重量殘存率為3%，80℃下之乾熱收縮率為9%。將該收縮纖維切割成5mm，獲得含水率為30%的纖維集合體。其與燒成物生坯的混練性非常良好，成形性亦良好。利用上述方法對所成形的茶碗進行煅燒，結果獲得了均質的多孔質燒成物，容積比重為1.6。

[實施例5]

將以75/25的重量分率將熔點為106℃、MFR為42g/10min的低密度聚乙烯與熔點為83℃、乙酸乙烯酯含有率為20%、MFR為35g/10min的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物混合而成的混合物配備為第1成分，將熔點為160℃、MFR為16g/10min的聚丙烯配備為第2成分，將該些成分以鞘/芯=第1成分/第2成分=50/50的複合形態加以複合而熔融紡絲。斷絲次數為5次，紡絲性為可令人滿意之水準。使用溫水延伸機於50℃下將此未延伸絲以1.8倍的倍率延伸，獲得纖維徑為25μm的延伸絲。其重量殘存率為4%，80℃下之乾熱收縮率為16%，顯示出高收縮性。將該收縮纖維切割成5mm，獲得含水率為25%的纖維集合體。其與燒成物生坯的混練性非常良好，成形性亦良好。利用上述方法對所成形的茶碗進行煅燒，結果獲得了均質的多孔質燒成物，容積比重為1.0。

[實施例6]

將熔點為102℃、MFR為23g/10min的低密度聚乙烯配備為第1成分，將熔點為130℃、MFR為16g/10min的乙烯-丁烯-丙烯共聚物配備為第2成分，將該些成分以鞘/芯=第1成分/第2成分=50/50的複合形態加以複合而熔融紡絲。斷絲次數為3次，紡絲性為可令人滿意之水準。使用溫水延伸機於40℃下將該未延伸絲以1.6倍的倍率延伸，獲得纖維徑為38μm的延伸絲。其重量殘存率為2%，80℃下之乾熱收縮率為28%，顯示出高收縮性。將該收縮纖維切割成3mm，獲得含水率為20%的纖維集合體。其與燒成物生坯的混練性非常良好，成形性亦非常良好。利用上述方法對所成形的茶碗進行煅燒，結果獲得了均質的多孔質燒成物，容積比重為1.0。

[實施例7]

將熔點為102℃、MFR為31g/10min的低密度聚乙烯配備為第1成分，將熔點為160℃、MFR為16g/10min的聚丙烯配備為第2成分，使用並列噴嘴，以第1成分/第2成分=50/50的複合形態加以複合而熔融紡絲。對纖維截面進行確認，結果為流動性高的第1成分將第2成分包圍在內的形狀，斷線次數為0次，紡絲性為充分之水準。使用溫水延伸機於40℃下將此未延伸絲以1.6倍的倍率延伸，獲得纖維徑為38μm的延伸絲。其重量殘存率為2%，80℃下之乾熱收縮率為28%，顯示出高收縮性。熱處理時，由於成分間的收縮率差而表現出螺旋狀的立體捲縮。將該收縮纖維切割成3mm，獲得含水率為20%的纖維集合體。其與燒成物生坯的混練性非常良好，成形性亦非常良好。利用上述方法對所成形的茶碗進行煅燒，結果獲得了均質的多孔質燒成物，容積比重為0.9。可推測由於收縮纖維的螺旋捲縮的表現力，氣孔的尺寸變大。

[比較例2]

對熔點為260℃、IV值為0.64的聚對苯二甲酸乙二酯進行熔融紡絲。紡絲性為充分之水準。使用熱輥延伸機於80℃下將此未延伸絲以2.5倍的倍率延伸，獲得纖維徑為18μm的延伸絲。其重量殘存率為15%，80℃下之乾熱收縮率為3%，收縮率低。將該纖維切割成6mm，獲得含水率為28%的纖維集合體。其與燒成物生坯的混練性良好，並且成形為茶碗的成形性亦良好。利用上述方法對所成形的茶碗進行煅燒，結果產生了裂縫，並且可見大量的纖維的碳化物，有損表面外觀。燒成物的容積比重為1.9，仍感覺到較重。

[比較例3]

獲取熔點為240℃、纖維徑為17μm、纖維長為6mm的市售聚乙烯醇纖維(維尼綸)。其重量殘存率為25%，80℃下之乾熱收縮率為2%，纖維集合體的含水率為0%，基本為乾燥狀態。公定含水率為5%。欲將此纖維添加至燒成物生坯中進行混練，但纖維容易飛散，作業性差。而且，成形為茶碗的成形性亦並非可令人滿意之水準。利用上述方法對所成形的茶碗進行煅燒，結果產生了乙酸氣味。所獲得的燒成物中產生了裂縫，並且可見大量的纖維的碳化物，有損表面外觀。燒成物的容積比重為2.0，仍感覺到較重。

[比較例4]

對熔點為160℃、MFR為24g/10min的聚丙烯進行熔融紡絲。紡絲性為可令人滿意之水準。將所獲得的未延伸絲使用熱輥延伸機於80℃下以4.0倍的倍率延伸，獲得纖維徑為25μm的延伸絲。其重量殘存率為2%，80℃下之乾熱收縮率為4%，收縮率低。將該收縮纖維切割成1mm，獲得含水率為26%的纖維集合體。由於纖維長短至1mm，故與燒成物生坯的混練性良好，並且成形為茶碗的成形性亦良好。利用上述方法對所成形的茶碗進行煅燒，結果產生了裂縫，並非可容許的外觀。容積比重為2.0，感覺到較重。

[比較例5]

將熔點為130℃、MFR為26g/10min的高密度聚乙烯配備為第1成分，將熔點為160℃、MFR為16g/10min的聚丙烯配備為第2成分，將該些成分以鞘/芯=第1成分/第2成分=50/50的複合形態加以複合並熔融紡絲。紡絲性為可充分令人滿意的水準。使用溫水延伸機於90℃下將此未延伸絲以4.3倍的倍率延伸，獲得纖維徑為16μm的延伸絲。其重量殘存率為3%，80℃下之乾熱收縮率為5%，收縮率低。將該收縮纖維切割成5mm，獲得含水率為26%的纖維集合體。其與燒成物生坯的混練性良好，成形性亦還算良好。利用上述方法對所成形的茶碗進行煅燒，結果產生了裂縫，並非可容許的外觀。容積比重為1.9，稍微感覺到較重。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (6)

1. 一種收縮纖維，其是用以分散於多孔質成形體的生坯中的纖維，並且纖維徑為10μm~40μm，纖維長為1mm~20mm，80℃、5min之熱處理之乾熱收縮率為8%或8%以上，纖維集合體的含水率為5%~50%，且該收縮纖維包含熱塑性樹脂。
2. 如申請專利範圍第1項所述之收縮纖維，其於500℃下加熱時的重量殘存率為10%或10%以下。
3. 如申請專利範圍第1項所述之收縮纖維，其是將包含熱塑性樹脂的第1成分、以及包含熔點高於第1成分的熱塑性樹脂的第2成分複合而成的複合纖維，且於500℃下加熱該複合纖維時的重量殘存率為10%或10%以下。
4. 如申請專利範圍第3項所述之收縮纖維，其中第1成分包含兩種或兩種以上的熱塑性樹脂的混合物，且至少一種或一種以上的熱塑性樹脂的熔點為100℃或100℃以下。
5. 如申請專利範圍第3項所述之收縮纖維，其中於纖維截面中，複合成分的面積中心彼此不同。
6. 如申請專利範圍第1項所述之收縮纖維，其中纖維的公定含水率為2%或2%以下。