WO2019111754A1 - マット材 - Google Patents

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WO2019111754A1
WO2019111754A1 PCT/JP2018/043525 JP2018043525W WO2019111754A1 WO 2019111754 A1 WO2019111754 A1 WO 2019111754A1 JP 2018043525 W JP2018043525 W JP 2018043525W WO 2019111754 A1 WO2019111754 A1 WO 2019111754A1
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mat
spherical
inorganic particles
silica
mat material
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PCT/JP2018/043525
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圭司 熊野
苅谷　悟
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イビデン株式会社
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    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
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    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/02—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials

Definitions

  • the present invention relates to a mat material.
  • a soundproof heat insulating material is provided to shield and absorb the heat, sound and the like emitted from these members. ing.
  • Patent Document 1 an aqueous dispersion of scaly mineral made of vermiculite excellent in heat resistance is applied to the surface of a base material layer containing heat resistant inorganic fibers as a main component as a soundproof and heat insulating material, and then dried.
  • a soundproof and heat insulating material having a covering layer formed is disclosed.
  • Patent Document 2 also describes a coating solution containing a mixture of large-diameter scale-like silica having an average particle diameter of 1.0 ⁇ m to 2.0 ⁇ m and small-diameter scale-like silica having an average particle diameter of 0.1 ⁇ m to less than 1.0 ⁇ m. Is applied to a substrate, and a coated insulating material is disclosed.
  • the vermiculite used in the soundproof and heat insulating material according to Patent Document 1 contains crystal water, a step of baking at 800 ° C. for about one hour, for example, is required as a pretreatment step, which causes a cost increase. There was a problem.
  • the hydroxyl groups on the surface disappear by firing vermiculite, there is a problem that the bonding strength between the silica particles is reduced, and another coating layer is required to improve the mechanical strength.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a mat material having high adhesion strength with a substrate mat, excellent in heat insulation, and flexibility.
  • the mat material of the present invention is a substrate mat made of inorganic fibers, It is characterized in that it is provided on the surface of the above-mentioned base mat, and is composed of a covering layer containing scaly silica and spherical, indeterminate, needle-like or long spherical inorganic particles.
  • the covering layer for covering the above-mentioned base mat contains scaly silica excellent in heat insulation and spherical, indeterminate, acicular or oblong inorganic particles, and scaly silica While orienting almost parallel to the surface of the base mat to block heat transfer, the above-mentioned spherical, indeterminate, needle-like or long-spherical inorganic particles enter the space shielded by scaly silica to make the space smaller. Since the partition is performed, the heat insulating property is further improved, and the mat material is excellent in the heat insulating property. Further, since it is not necessary to pretreat the raw material, it is possible to prevent an increase in cost.
  • spherical, indeterminate, acicular or oblong spherical inorganic particles intercalate between one scaly silica in the coating layer and another scaly silica adjacent to the one scaly silica to form a space. Since the division is made smaller, the heat insulation property is further improved.
  • scaly silica is silica particles having a length of 10 or more at the shortest part of the surface and a thickness of 10 to 500 nm constituting secondary particles.
  • shape of scale-like silica is a thin flat shape.
  • the spherical inorganic particles refer to inorganic particles having an aspect ratio (length of longest portion of particle / length of shortest portion of particle) of 1 or more and less than 3.
  • Amorphous inorganic particles refer to inorganic particles with irregular particle shapes.
  • the needle-like inorganic particles are thin like needles and extended in one direction, and mean inorganic particles having an aspect ratio of 3 or more.
  • the long spherical inorganic particles are spheroids (a rugby ball shape), and mean inorganic particles having an aspect ratio of 3 or more.
  • inorganic particles other than scaly silica and those having shapes other than those described above if it is possible to enter between scaly silica, the above-mentioned spherical, indeterminate, acicular or long It can be used in place of spherical inorganic particles.
  • a coating layer containing scaly silica and spherical, amorphous, needle-like, or spheroidal inorganic particles is provided on the surface of the base mat, and the scaly silica surface is abundant. Since the silanol group is present, the coating layer adheres to the base mat through the silanol group. And, since spherical, indeterminate, needle-like or long spherical inorganic particles also adhere to scaly silica, it is possible to prevent the spherical, indeterminate, acicular or long spherical inorganic particles from peeling off from the base mat. While being able to be done, the strength of the coating layer itself is also improved, and the mat material becomes excellent in mechanical strength.
  • the average particle diameter of the spherical or amorphous inorganic particles is preferably 0.5 to 100 ⁇ m
  • the average minor diameter of the needle-like inorganic particles is 0.5 to 10 ⁇ m
  • the average The major axis is preferably 1.5 to 100 ⁇ m
  • the average minor axis of the spheroidal inorganic particles is preferably 0.5 to 10 ⁇ m
  • the average major axis is preferably 1.5 to 100 ⁇ m.
  • the average particle diameter of the spherical or amorphous inorganic particles is 0.5 to 100 ⁇ m
  • an appropriate space is formed between the scaly silicas by the spherical or amorphous inorganic particles.
  • the covering layer is flexible, and the mat material is excellent in adhesion to the substrate mat and heat insulation.
  • the average minor axis of the needle-like inorganic particles is 0.5 to 10 ⁇ m and the average major axis is 1.5 to 100 ⁇ m
  • needle-like inorganic particles may be formed between scaly silica as in the above case. Can form an appropriate space.
  • the mean minor axis of the above-mentioned spheroidal inorganic particles is 0.5 to 10 ⁇ m and the mean major axis is 1.5 to 100 ⁇ m
  • the spheroid inorganic particles are separated from each other in the same manner as in the above case.
  • An appropriate space can be formed by particles.
  • the average particle diameter of the spherical or amorphous inorganic particles is less than 0.5 ⁇ m, or the average short diameter of the needle-like inorganic particles is less than 0.5 ⁇ m, or the average short diameter of the long spherical inorganic particles If the thickness is less than 0.5 ⁇ m, the space between the scaly silicas is too narrow, and the bonding between the scaly silicas becomes too strong, whereby the flexibility of the coating layer may be lowered.
  • the average particle diameter of the spherical or amorphous inorganic particles exceeds 100 ⁇ m
  • the average major diameter of the needle-like inorganic particles exceeds 100 ⁇ m
  • the average major diameter of the long spherical inorganic particles exceeds 100 ⁇ m
  • scaly silica The space between each other may be too wide, the bonding between the scaly silicas may be weakened, and the adhesion may be reduced.
  • the total weight ratio of the spherical, indeterminate, acicular and oblong inorganic particles to the total weight of the scaly silica and the spherical, indeterminate, acicular and oblong inorganic particles is Since the ratio of the above-mentioned spherical, indeterminate, needle-like and long spherical inorganic particles to the above scaly silica is appropriate at 30 to 75% by weight, the bonding between scaly silica does not become too strong, which is appropriate. A space can be formed, and the covering layer has flexibility, and is a mat material excellent in adhesion to the substrate mat and heat insulation.
  • the flakes have a total weight ratio of the spherical, indeterminate, acicular and oblong inorganic particles to the combined weight of the scaly silica and the spherical, indeterminate, acicular and oblong inorganic particles less than 30% by weight.
  • the content ratio of the spherical, indeterminate, needle-like and long spherical inorganic particles present between the silica-like silicas is too small, so that the bonding between the scaly silicas becomes too strong, and the flexibility of the coating layer is lowered is there.
  • the total weight ratio of the spherical, indeterminate, acicular and oblong inorganic particles to the total weight of the scaly silica and the spherical, indeterminate, acicular and oblong inorganic particles exceeds 75% by weight, Since the content ratio of the above-mentioned inorganic particles present between scaly silicas is too large, the bond between scaly silicas is weakened, the adhesion is lowered, and spherical, indeterminate, needle or long spherical inorganic particles Is easy to fall off, and the heat insulation may also be reduced.
  • the spherical, indeterminate, needle-like or long spherical inorganic particles are desirably at least one selected from the group consisting of porous silica and titania.
  • the porous silica is transmitted by collision of gas molecules when the spherical, indeterminate, needle-like or long spherical inorganic particles are at least one selected from the group consisting of porous silica and titania.
  • the mat material of the present invention it is desirable to provide a through hole or a bottomed hole which penetrates the mat material in the thickness direction. Since the mat material of the present invention is excellent in the adhesion of the coating layer to the base mat, it can be drilled without damaging the coating layer. Therefore, it can be set as the structure provided with the through-hole or bottomed hole which is sometimes required in a sound-absorbing material.
  • the weight ratio of the scaly silica to the total weight of the scaly silica and the spherical, indeterminate, acicular, and spheroidal inorganic particles is preferably 25 to 70% by weight.
  • the scaly silica has a weight ratio of the scaly silica of 25 to 70% by weight with respect to the total weight of the scaly silica and the spherical, indeterminate, needle-like and long spherical inorganic particles. Therefore, the mat material is excellent in flexibility, heat insulation, and adhesion with the substrate mat.
  • the scaly silica has a weight ratio of the scaly silica of less than 25% by weight based on the total weight of the scaly silica and the spherical, amorphous, needle-like and long spherical inorganic particles.
  • the adhesion may be reduced because the proportion of is too small.
  • the weight ratio of the scaly silica with respect to the total weight of the scaly silica and the spherical, amorphous, needle-like and long spherical inorganic particles exceeds 70% by weight, the amount of scaly silica is too large. While the softness
  • a spherical, indeterminate, acicular or oblong inorganic material is present between one scaly silica in the coating layer and another scaly silica adjacent to the one scaly silica. It is desirable that the particles intrude.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the mat material of the present invention.
  • FIG. 2 is an apparatus figure which shows typically the adhesiveness evaluation apparatus for evaluating the adhesiveness to the base material mat of the coating layer which comprises the mat
  • FIG. 3 is an apparatus figure which shows typically the heat insulation evaluation apparatus for evaluating the heat insulation of the mat
  • FIG. 4 is a photograph showing the appearance of the mat material after the softness test of the mat material according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the vicinity of the interface between the inorganic fibers that constitute the base material mat and the coating layer in the mat material according to Example 1.
  • SEM scanning electron microscope
  • FIG. 6 is a SEM photograph of a cross section of the covering layer in the mat material according to the first embodiment.
  • FIG. 7: is the photography which image
  • FIG. 8 is a photograph showing the appearance of the mat material after the flexibility test of the mat material according to Comparative Example 1.
  • FIG. 9 is a SEM photograph of the vicinity of the interface between the inorganic fibers forming the base material mat and the coating layer in the mat material according to Comparative Example 2.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a mat material using a base material mat to which needle punching processing has been performed.
  • the matting material of the present invention comprises a base material mat comprising inorganic fibers and a coating layer provided on the surface of the base material mat and comprising scaly silica and spherical, amorphous, needle-like or oblong inorganic particles. It is characterized by becoming.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the mat material of the present invention.
  • the mat material 11 of the present invention shown in FIG. 1 is a flat base material mat 1 made of inorganic fibers, and scaly silica and spherical, indeterminate, needle or oblong provided on the surface of the base material mat 1 And a covering layer 2 of a predetermined thickness containing inorganic particles.
  • the shape of the mat material of the present invention is not particularly limited, and the thickness may be different depending on the place, but when it is used as a heat insulating material or a soundproof material, its characteristics are made uniform In order to keep it, it is desirable that its thickness be uniform. Therefore, it is desirable that the thicknesses of the base mat and the covering layer constituting the mat material are also uniform.
  • the base mat is made of inorganic fibers.
  • the inorganic fiber which comprises the said base mat is not specifically limited, It is comprised from at least 1 sort (s) selected from the group which consists of an alumina fiber, a silica fiber, an alumina silica fiber, a mullite fiber, a biosoluble fiber, and a glass fiber. Is desirable.
  • the above inorganic fiber is at least one selected from the group consisting of alumina fiber, silica fiber, alumina silica fiber and mullite fiber, the base mat is exposed to high temperature because it is excellent in heat resistance. Even in such a case, no deterioration or the like occurs, and the function as a substrate mat can be sufficiently maintained.
  • the alumina fiber may contain, for example, additives such as calcia, magnesia and zirconia in addition to alumina.
  • additives such as calcia, magnesia and zirconia
  • the glass fiber is a glassy fiber mainly composed of silica and alumina, and optionally containing calcia, titania, zinc oxide and the like in addition to alkali metals.
  • the average fiber length of the inorganic fibers is preferably 5 to 150 mm, and more preferably 10 to 80 mm. If the average fiber length of the inorganic fibers is less than 5 mm, the fiber length of the inorganic fibers is too short, and the interlacing of the inorganic fibers becomes insufficient, and the mat material is easily broken when mounted on a member having a curved surface. When the average fiber length of the inorganic fibers exceeds 150 mm, the fiber length of the inorganic fibers is too long, so the number of fibers constituting the base material mat decreases, and the density of the mat decreases. As a result, the shear strength of the base mat is reduced.
  • an organic binder may be attached to the inorganic fibers constituting the base mat.
  • the organic binder can be attached to the inorganic fibers constituting the base mat by attaching the organic binder in the organic binder-containing emulsion to the base mat and drying it. It does not specifically limit as an organic binder to be used, For example, the resin component or rubber component contained in an acrylic resin emulsion, acrylate type latex, rubber-type latex etc. is mentioned.
  • an inorganic binder component such as silica sol or alumina sol may be attached to the inorganic fibers constituting the base mat.
  • the substrate mat is subjected to a needle punching process.
  • the needle punching process refers to a process in which a needle having a barb at its tip end is inserted through the base mat. A needle without barbs at the tip may be used.
  • the inorganic fibers When the needle punching process is performed, the inorganic fibers can be entangled, the entanglement of the inorganic fibers can be strengthened, the tensile strength of the base mat can be increased, and the shape of the base mat can be easily maintained.
  • the covering layer is formed on the base material mat which has been subjected to the needle punching process, the covering layer is easily adhered to the base material mat. The reason will be described later.
  • the shape of the substrate mat is not particularly limited, but is preferably flat and the thickness is preferably 2 to 30 mm. If the thickness of the base mat is less than 2 mm, the heat insulation performance and the sound insulation performance will be reduced because the thickness is too thin. On the other hand, when the thickness of the base mat exceeds 30 mm, the flexibility is reduced, and the mounting property to the member to be mounted is reduced.
  • the bulk density of the substrate mat is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 0.30 g / cm 3 .
  • the bulk density of the base mat is less than 0.05 g / cm 3 , the entanglement of the inorganic fibers is weak and the inorganic fibers are easily peeled off, so it is difficult to keep the shape of the base mat in a predetermined shape.
  • the bulk density of the base material mat exceeds 0.30 g / cm 3 , the base material mat becomes hard, the mountability to the member to be mounted decreases, and the base material mat becomes easily broken.
  • a coating layer containing scaly silica and spherical, indeterminate, needle-like or long spherical inorganic particles is formed on the surface of the base mat.
  • the scale-like silica constituting the covering layer means that the longest part of the surface constituting the secondary particles has a length of 0.5 to 5 ⁇ m and a thickness of 10 to 500 nm. It has a flat shape, and has highly active Si-OH groups (silanol groups) at high density between the surface and interlayer.
  • the scaly silica easily adheres to the inorganic fibers on the surface of the base mat through the silanol group and the spherical, amorphous, needle-like or long spherical inorganic particles, and the scaly silica itself is detached from the base mat Also, spherical, indeterminate, needle-like or long spherical inorganic particles are less likely to come off the base mat. Therefore, the coating layer containing scaly silica is in close contact with the substrate mat, and the particles constituting the coating layer become a coating layer which is less likely to come off the coating layer.
  • the spherical inorganic particles constituting the coating layer refer to inorganic particles having an aspect ratio (length of longest part of particle / length of shortest part of particle) of 1 or more and less than 3. Further, it is desirable that the average particle diameter of the spherical inorganic particles or amorphous inorganic particles is 0.5 to 100 ⁇ m.
  • the space between the scaly silicas can be kept in an appropriate range, and it is formed between scaly silicas Since the space can be further finely divided by spherical inorganic particles or amorphous inorganic particles, it becomes a mat material excellent in heat insulating properties.
  • the average minor axis of the needle-like inorganic particles is 0.5 to 10 ⁇ m and the average major axis is 1.5 to 100 ⁇ m
  • the average minor axis of the long spherical inorganic particles is 0.5 to 10 ⁇ m
  • the average major axis Even when the particle size is 1.5 to 100 ⁇ m, the space between the scaly silicas can be maintained in an appropriate range, and the space formed between the scaly silicas can be acicular inorganic particles or long spherical inorganic particles
  • the mat material can be further finely divided, so that the mat material is excellent in heat insulation characteristics.
  • examples of the spherical, indeterminate, needle-like or long spherical inorganic particles include porous silica, titania, alumina, zinc oxide and the like. Among these, at least one selected from the group consisting of porous silica and titania is desirable.
  • Porous silica contributes to the improvement of thermal insulation in the low temperature region by suppressing the heat transfer due to collision of gas molecules and convection, and the thermal insulation in the high temperature region by the titania suppresses the heat transmission by radiation Contribute to the improvement of As a result, the mat material of the present invention becomes a mat material excellent in heat insulation in a wide temperature range.
  • Porous silica refers to silica having a large number of pores in the silica particles.
  • the space is finely divided by the porous silica disposed between a plurality of scaly silicas, and pores are also present inside the porous silica itself, so that 100 to 300 ° C.
  • the conductive heat transfer is suppressed, and the mat material containing the scaly silica and the porous silica becomes a mat material excellent in heat insulation.
  • titania has a great effect of shielding infrared rays, heat transfer by radiation can be suppressed particularly in a high temperature region of 300 ° C. or higher, and therefore, a matting material containing scaly silica and titania is excellent in thermal insulation. It becomes a mat material.
  • the mat material in which the coating layer containing scale-like silica, porous silica, and a titania was formed especially is excellent in heat insulation in a wide temperature range including a low temperature field to a high temperature field.
  • the total weight ratio of the spherical, indeterminate, acicular and oblong inorganic particles to the total weight of the scaly silica and the spherical, indeterminate, acicular and oblong inorganic particles is 30 to 75 wt% is desirable.
  • the total weight ratio of the spherical, amorphous, needle-like and long spherical inorganic particles to the total weight of the flaky silica and the spherical, amorphous, needle-like and long spherical inorganic particles is 30 to 75% by weight Since the ratio of the above-mentioned spherical, indeterminate, needle-like and long spherical inorganic particles to scaly silica is appropriate, bonding between scaly silicas is not too strong, and spherical, indeterminate, between scaly silicas.
  • the weight ratio of the scaly silica to the total weight of the scaly silica and the spherical, indeterminate, acicular and spheroidal inorganic particles is preferably 25 to 70% by weight.
  • the weight ratio of scale-like silica to the total weight of scale-like silica and spherical, amorphous, needle-like and long spherical inorganic particles is 25 to 70% by weight, since the compounding amount of scale-like silica is appropriate, It becomes a mat material excellent in flexibility, heat insulation, and adhesion with a substrate mat.
  • the inorganic fibers can be entangled, the entanglement of the inorganic fibers can be strengthened, the tensile strength of the base mat can be increased, and the shape of the base mat can be easily maintained.
  • the needle punching process may be performed after forming the coating layer on the base mat.
  • the scaly silica is oriented along the needle marks formed by the needle punching process, and enters the needle marks in a wedge shape in a state of being entangled with each other.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a mat material using a base material mat to which needle punching processing has been performed. This cross-sectional view is drawn focusing on the scaly silica 2 a in the coating layer 2. As shown in FIG. 10, the scaly silica 2a in the coating layer 2 is oriented to be substantially parallel to the surface of the base mat 1, but when needle punching is applied, scaly silica is obtained.
  • the adhesion to the mat 1 can be further strengthened.
  • a plurality of through holes or bottomed holes may be formed in the mat material.
  • noise caused by an engine or the like is incident on the plurality of through holes or bottomed holes formed in the mat material, and the resonance effect in the through holes or bottomed holes
  • the sound absorption function can be improved because the sound energy is attenuated by the
  • the covering layer plays a role not to let out the sound taken into the mat, and vibration of the covering layer produces a sound damping effect, which can improve the sound absorbing function by the sound damping effect by the membrane vibration.
  • the sound absorption function can be improved.
  • the components constituting the coating layer are in close contact with each other to form a structure that is less likely to scatter, so even if a through hole or a bottomed hole is formed after forming the coating layer, the coating layer
  • the through holes or the bottomed holes are formed in such a shape that the same boundaries as the inside of the base material mat can be clearly grasped without the shape of the through holes or the bottomed holes being broken.
  • a base mat containing inorganic fibers is prepared.
  • the substrate mat can be obtained by various methods, and can be produced, for example, by the following method.
  • a mixture for spinning containing a raw material to be an inorganic substance such as alumina and silica is spun to prepare an inorganic fiber precursor, and then, the inorganic fiber precursor is compressed to have a predetermined size.
  • a continuous sheet-like product is produced and subjected to needle punching, and then fired to obtain a substrate mat.
  • a dispersion medium such as water is added so that the solid content concentration is 10 to 50% by weight, and then sufficient. Stir to prepare a coating solution of uniform concentration.
  • the spherical, indeterminate, needle-like or long spherical inorganic particles to be used may be of one type or of two or more types, but it is desirable to use two types of porous silica and titania.
  • the dispersion medium is not particularly limited, and examples thereof include water, an organic solvent such as benzene, an alcohol such as methanol, and the like, and two or more kinds may be used in combination. Of these, water is preferred.
  • the coating solution is applied to the surface of the substrate mat by using a coating means such as a brush, and the substrate mat coated with the coating solution is dried to form a coating layer.
  • a drying temperature 70 to 200 ° C. and a drying time of 10 to 180 minutes are desirable.
  • the covering layer is formed, the scaly silica is oriented along the needle marks and enters the needle marks while being entangled with each other, and the adhesion between the covering layer and the base mat becomes stronger.
  • the mat material may be cut into a predetermined shape.
  • the mat material of the present invention is a heat insulating material or soundproofing material such as each member of a vehicle or equipment, a heat insulating material also serving as soundproofing, a holding sealing material for holding an exhaust gas purification filter of a diesel engine car, and an exhaust gas purification catalytic converter It can be used as a holding sealing material etc.
  • the covering layer is in close contact with the substrate mat Therefore, even if a through hole or a bottomed hole is formed, the shape of the covering layer is not broken or the material constituting the covering layer does not scatter around, and it can be suitably used as a soundproofing material. it can.
  • the covering layer for covering the base mat contains scaly silica excellent in heat insulation and spherical, amorphous, acicular or oblong inorganic particles, and scaly silica While orienting almost parallel to the surface of the substrate mat to block heat transfer, spherical, indeterminate, needle-like or long spherical inorganic particles enter into the space shielded by the scaly silica and divide the space into small parts. Therefore, the heat insulating property is further improved, and the mat material is excellent in the heat insulating property. Further, since it is not necessary to pretreat the raw material, it is possible to prevent an increase in cost.
  • a covering layer containing scale-like silica and spherical, amorphous, needle-like or long spherical inorganic particles is provided on the surface of the base mat, and scale-like silica is provided.
  • the coating layer adheres to the substrate mat via the silanol groups, and spherical, indeterminate, needle-like, or oblong spherical inorganic particles adhere to the scaly silica,
  • the spherical, indeterminate, needle-like or long spherical inorganic particles can be prevented from peeling off from the base mat, and the strength of the coating layer itself is also improved, resulting in a mat material excellent in mechanical strength.
  • the average particle diameter of the spherical or amorphous inorganic particles is 0.5 to 100 ⁇ m
  • the average minor diameter of the needle-like inorganic particles is 0.5 to 10 ⁇ m
  • the average major diameter is Spherical, indeterminate, needle between scale-like silicas when the average minor axis of the spheroidal inorganic particles is 1.5 to 100 ⁇ m and the average major axis is 1.5 to 100 ⁇ m
  • the covering layer is flexible, and is a mat material excellent in adhesion to the base mat and heat insulation.
  • the total weight ratio of spherical, amorphous, acicular and oblong inorganic particles to the total weight of scaly silica and spherical, indeterminate, acicular and oblong inorganic particles is Since the ratio of the above-mentioned spherical, indeterminate, needle-like and long spherical inorganic particles to the above scaly silica is appropriate at 30 to 75% by weight, scaly silica does not become too strong, and scaly An appropriate space can be formed by spherical, indeterminate, needle-like, or spheroidal inorganic particles between silicas, and the coating layer has flexibility and is excellent in adhesion to a substrate mat and heat insulation. It becomes a mat material.
  • the porous silica is a gas molecule when the spherical, indeterminate, needle-like or long spherical inorganic particles are at least one selected from the group consisting of porous silica and titania.
  • the mat material of the present invention is excellent in the adhesion of the coating layer to the base mat, it can be drilled without damaging the coating layer. Therefore, it can be set as the structure provided with the some through-hole or bottomed hole required in a sound absorbing material.
  • the sound absorption function can be improved because the energy of sound is attenuated by the resonance effect.
  • the covering layer plays a role not to let out the sound taken into the inside of the mat, vibration of the covering layer produces a sound attenuation effect, and the sound absorbing function can be improved.
  • Example 1 First, a base mat made of alumina fibers having an average fiber diameter of 6 ⁇ m and having a length of 100 mm, a width of 100 mm, a thickness of 7 mm, and a bulk density of 0.15 g / cm 3 was prepared. The base material mat is subjected to a needle punching process.
  • scaly silica having an average particle diameter of 1.5 ⁇ m (manufactured by AGC S ITEC, trade name: Sun Outdoor LFS HN-150), 50% by weight of porous silica (produced by Evonik, trade name: CARPLEX # 80) And, water is added to a mixture consisting of 25% by weight of titania (Kinseimatech Co., Ltd., trade name: Rutile Flower S) so that the solid content concentration is 15% by weight, and the mixture is sufficiently stirred to form a coating layer.
  • the solution was prepared.
  • the porous silica had an aspect ratio of 1.5 and an average particle size of 15 ⁇ m, and the titania had an aspect ratio of 1.3 and an average particle size of 8 ⁇ m.
  • the coating solution was applied to a substrate mat so as to have a weight after drying of 200 g / m 2 to form an applied layer. Thereafter, the base material mat coated with the coating solution was dried at 105 ° C. for 2 hours to be dried to form a coating layer, and the production of the mat material according to Example 1 was completed.
  • Example 2 Water is added to a mixture of 50% by weight of scaly silica, 33% by weight of porous silica, and 17% by weight of titania so that the solid content concentration becomes 15% by weight, and the mixture is sufficiently stirred to form a coating layer A mat material was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the coating solution was prepared. The same scaly silica, porous silica and titania as in Example 1 was used.
  • Example 3 Water is added to a mixture of 70% by weight of scaly silica, 20% by weight of porous silica, and 10% by weight of titania so that the solid concentration becomes 15% by weight, and the mixture is sufficiently stirred to form a coating layer
  • a mat material was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the coating solution was prepared.
  • the same scaly silica, porous silica and titania as in Example 1 was used.
  • Example 4 A mixture of 25% by weight of flaky silica, 50% by weight of alumina (trade name Advanced alumina AA-3, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., and 25% by weight of titania) was added with water so that the solid concentration would be 15% by weight.
  • a mat material was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating solution for coating layer formation was prepared by sufficiently stirring.
  • the scaly silica and titania used were the same as in Example 1, and the alumina had an aspect ratio of 1.1 and an average particle diameter of 3 ⁇ m.
  • Example 5 Water is added to a mixture consisting of 25% by weight of flaky silica, 50% by weight of porous silica, and 25% by weight of zinc oxide (trade name LPZINC manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) so that the solid concentration becomes 15% by weight
  • the mat material was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the coating solution for forming the coating layer was prepared by sufficiently stirring.
  • the scaly silica and porous silica used were the same as in Example 1, and zinc oxide had an aspect ratio of 1.1 and an average particle size of 5 ⁇ m.
  • Example 6 Water was added to a mixture of 25% by weight of scale-like silica and 75% by weight of titania so that the solid content concentration became 15% by weight, and the mixture was sufficiently stirred to prepare a coating solution for forming a coating layer.
  • a mat material was manufactured in the same manner as in Example 1. The same scaly silica and titania as in Example 1 was used.
  • Example 1 A slurry containing scaly silica with an average particle size of 1.5 ⁇ m (Sun Green Green LFS NH-150 solid concentration 15% by weight manufactured by AGC S IT Co., Ltd.) is dried on a substrate mat using a brush and the weight is 200 g / m A mat material was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating was applied so as to be 2 and the coated layer was formed.
  • Comparative example 2 Water was added to a mixture consisting of 67% by weight of porous silica and 33% by weight of titania so that the solid content concentration became 15% by weight, and the mixture was sufficiently stirred to prepare a coating solution for forming a coating layer.
  • a mat material was manufactured in the same manner as in Example 1. The same porous silica and titania as in Example 1 were used.
  • FIG. 2 is an apparatus view schematically showing an adhesion evaluation apparatus for evaluating the adhesion of a coating layer constituting the mat material of the present invention to a substrate mat.
  • the adhesion evaluation device 10 is provided horizontally at the top of two substantially support-like columns 14 and two support columns 15 erected on the substantially rectangular base portion 14 and the base portion 14.
  • the mat material 11 is fixed by a clip (not shown) and mounted on the mat material mounting portion 12.
  • the mat material placement unit 12 is coupled to the support 13 via a hinge 17 and is maintained in a horizontal state by the support fitting 16 provided between the mat material placement unit 12 and the support 13. Then, when the support fitting 16 is removed, the mat material mounting portion 12 is rotated in the arrow direction.
  • a vertical wall member (not shown) is fixed at a position where the rotated mat material placement portion 12 can collide.
  • the mat material placement unit 12 rotates in the direction of the arrow and collides with the vertical wall member. Due to this collision, a part of the covering layer constituting the mat material 11 is scattered.
  • the weight of the mat material before and after the collision is measured, the weight of the mat material before the collision is M1, the weight of the mat material after the collision is M2, and the weight reduction rate represented by the following formula (1) is 0.1%
  • the following were shown in Table 1 as ⁇ , and those with a weight loss rate exceeding 0.1% as ⁇ .
  • the mat material 11 was masked with an adhesive tape except the surface on which the coating layer was formed. ⁇ (M1-M2) / M1 ⁇ ⁇ 100 (%) (1)
  • FIG. 3 is an apparatus diagram schematically showing a heat insulating property evaluation apparatus for evaluating the heat insulating property of the mat material of the present invention.
  • a spacer 28 is installed at the bottom of a box-shaped heat insulation block 27 whose upper part is opened, and a plurality of resistance heating elements (heaters) 26 are arranged horizontally in the upper part slightly above the center.
  • the mat material 11 according to each example and each comparative example is disposed on top of that with a little space.
  • the mat material 11 is disposed with the covering layer 2 on the resistance heating element 26 side.
  • a SUS steel plate 24 shaped as a lid of the heat insulation block 27 is disposed on the mat material 11, and a thermocouple 22 for measuring the heater temperature (t1) is disposed in contact with the lower surface of the mat material 11.
  • the thermocouple 23 for measuring the steel plate temperature (t2) is disposed in contact with the upper surface of the SUS steel plate 24.
  • a heater temperature control thermocouple 25 is disposed in the vicinity of the resistance heating element 26, disposed.
  • the thickness of the mat material 11 was adjusted to 5.6 mm by the spacer 28. Thereafter, the resistance heating element 26 is energized, and the heater temperature t1 is raised to 600 ° C. at a temperature rising rate of 40 ° C./min, and then held for 40 minutes, and the heater temperature t1 is maintained at 600 ° C. confirmed. Thereafter, the heat insulating property was measured by measuring the steel plate temperature t2. And steel plate temperature t2 at the time of arranging base material mat which does not form a covering layer instead of a mat material is set to t2a, steel plate temperature t2 at the time of arranging a mat material concerning each example and each comparative example t2b When t2a ⁇ t2b is 10 ° C. or higher, the results are shown in Table 1 as ⁇ , and those less than 10 ° C. as x.
  • the mat materials according to Examples 1 to 6 were excellent in flexibility, adhesion, and heat insulation.
  • FIG. 4 is a photograph showing the appearance of the mat material after the softness test of the mat material according to the first embodiment. As apparent from FIG. 4, even if the mat material according to the first embodiment is wound around a pipe, no cracks or the like occur in the mat material.
  • FIG. 5 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the vicinity of the interface between the inorganic fibers that constitute the base material mat and the coating layer in the mat material according to Example 1. As apparent from FIG. 5, the covering layer is in close contact with the inorganic fibers constituting the base mat, and it can be seen that the covering layer having excellent adhesion is formed.
  • SEM scanning electron microscope
  • FIG. 6 is a SEM photograph of a cross section of the covering layer in the mat material according to the first embodiment.
  • porous silica and titania are mixed between a plurality of scaly silicas to form a structure in which spherical inorganic particles are well dispersed among scaly silicas, and it is possible to be flexible. It can be seen that an excellent covering layer is formed.
  • FIG. 7 is the photography which image
  • the through layer is formed in the covering layer in such a shape that the shape of the through hole does not collapse in the covering layer and the boundary similar to the inside of the base mat can be clearly grasped. It can be seen that a structure is formed in which scattering and dropping off of the components that make up the
  • FIG. 8 is a photograph showing the appearance of the mat material after the flexibility test of the mat material according to Comparative Example 1. As is clear from FIG. 8, cracking occurs in the mat material by winding the mat material according to Comparative Example 1 around the pipe.
  • the mat material according to Comparative Example 2 was composed only of porous silica and titania, and although the flexibility and heat insulation properties were reasonable, the adhesion was insufficient because it did not contain scaly silica.
  • FIG. 9 is a SEM photograph of the vicinity of the interface between the inorganic fibers forming the base material mat and the coating layer in the mat material according to Comparative Example 2. As apparent from FIG. 9, the coating layer containing no scaly silica does not adhere at all to the inorganic fibers constituting the base mat.

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Abstract

基材マットとの密着強度が高く、断熱性に優れるとともに、柔軟性を有するマット材を提供する。 本発明のマット材は、無機繊維からなる基材マットと、上記基材マットの表面に設けられ、鱗片状シリカと球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子とを含む被覆層とからなることを特徴とする。

Description

マット材
本発明は、マット材に関する。
従来、自動車等のエンジンの周囲に配置されるエンジンカバーや、エキゾーストマニホールドカバー、消音器等には、これらの部材から発せられる熱や音等を遮蔽、吸収するために防音断熱材が配設されている。
特許文献１には、防音断熱材として、耐熱性無機繊維を主成分とする基材層の表面に、耐熱性に優れたバーミキュライトからなる鱗片状鉱物の水性ディスパージョンを塗布し、乾燥することにより被覆層を形成した防音断熱材が開示されている。
また、特許文献２には、平均粒径１．０μｍ以上２．０μｍ以下の大径鱗片状シリカと平均粒径０．１μｍ以上１．０μｍ未満の小径鱗片状シリカとの混合物を含有するコーティング液が基材に塗布され、被膜が形成された断熱材が開示されている。
特開２００３－２６６５７２号公報 特開２００５－２８１４００号公報
しかしながら、特許文献１に係る防音断熱材では、使用されたバーミキュライトは結晶水を含むため、前処理工程として、例えば、８００℃で１時間程度焼成する工程が必要となり、コスト増大の要因となるという問題があった。
また、バーミキュライトを焼成することにより表面の水酸基が消失してしまうため、シリカ粒子同士の結合力が低下し、機械的強度を向上させるには、別に被覆層が必要となるという問題があった。
また、特許文献２に係る断熱材は、得られる被覆層において鱗片状粒子同士の隙間が存在しないため、固体伝導が増加し、断熱性が低下するという問題があった。また、被覆層の内部に隙間がなくなり、鱗片状シリカ同士の結合が強固になることで、被覆層の柔軟性が低下し、断熱材を曲げようとすると被覆層が割れてしまうという問題があった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、基材マットとの密着強度が高く、断熱性に優れるとともに、柔軟性を有するマット材を提供することを目的とする。
本発明のマット材は、無機繊維からなる基材マットと、
上記基材マットの表面に設けられ、鱗片状シリカと球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子とを含む被覆層とからなることを特徴とする。
本発明のマット材においては、上記基材マットを被覆する被覆層が断熱性に優れる鱗片状シリカと球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子とを含んでおり、上記鱗片状シリカが基材マットの表面にほぼ平行に配向して伝熱を遮断するとともに、上記球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子が鱗片状シリカにより遮蔽された空間内に入り込んで該空間を小さく仕切るので、さらに断熱性が向上し、断熱性に優れたマット材となる。また、原料の前処理を行う必要がないので、コストの増大を防止することができる。
すなわち、上記被覆層中の一の鱗片状シリカと、上記一の鱗片状シリカと隣り合う他の鱗片状シリカとの間に球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子が入り込んで空間を小さく仕切るので、さらに断熱性が向上する。
なお、本明細書において、鱗片状シリカとは、面の最も短い部分の長さ／厚さが１０以上のシリカ粒子であり、２次粒子を構成する厚さが１０～５００ｎｍのものをいう。
また、鱗片状シリカの形状は厚みの薄い扁平形状であるともいえる。
また、球状無機粒子とは、そのアスペクト比（粒子の最も長い部分の長さ／粒子の最も短い部分の長さ）が１以上３未満の無機粒子をいう。
不定形の無機粒子とは、粒子形状が不揃いの無機粒子をいう。
針状の無機粒子とは、針のように細く一方向に伸びた形状であり、アスペクト比が３以上の無機粒子をいう。
長球状の無機粒子とは、回転楕円体（ラグビーボール形状）であり、アスペクト比が３以上の無機粒子をいう。
なお、本発明においては、鱗片状シリカ以外の無機粒子で、上記した形状以外のものも、鱗片状シリカ同士の間に入り込むことができるものがあれば、上記球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子の代わりに使用できる。
また、上記マット材においては、基材マットの表面に鱗片状シリカと球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子とを含む被覆層が設けられており、鱗片状シリカ表面には、豊富にシラノール基が存在するため、シラノール基を介して基材マットに被覆層が密着する。そして、鱗片状シリカに球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子も密着するため、球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子が基材マットから剥がれ落ちるのを防止することができるとともに、被覆層自体の強度も向上し、機械的強度に優れたマット材となる。
さらに、上記マット材では、鱗片状シリカ同士の間に球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子による適度な空間が形成されるため被覆層に柔軟性を付与することができ、マット材を対象となる部材に巻きつける等しても、被覆層に割れが発生しにくくなる。
本発明のマット材では、上記球状又は不定形の無機粒子の平均粒子径が０．５～１００μｍであることが望ましく、上記針状の無機粒子の平均短径は、０．５～１０μｍ、平均長径は、１．５～１００μｍであることが望ましく、上記長球状の無機粒子の平均短径は、０．５～１０μｍ、平均長径は、１．５～１００μｍであることが望ましい。
本発明のマット材において、上記球状又は不定形の無機粒子の平均粒子径が０．５～１００μｍであると、鱗片状シリカ同士の間に球状又は不定形の無機粒子による適度な空間を形成することができ、被覆層が柔軟性を有するとともに、基材マットとの密着性、断熱性に優れたマット材となる。
また、上記針状の無機粒子の平均短径が０．５～１０μｍ、平均長径が１．５～１００μｍであると、上記の場合と同様に、鱗片状シリカ同士の間に針状の無機粒子による適度な空間を形成することができる。
さらに、上記長球状の無機粒子の平均短径が０．５～１０μｍ、平均長径が、１．５～１００μｍであると、上記の場合と同様に、鱗片状シリカ同士の間に長球状の無機粒子による適度な空間を形成することができる。
上記球状又は不定形の無機粒子の平均粒子径が０．５μｍ未満であるか、上記針状の無機粒子の平均短径が０．５μｍ未満であるか、上記長球状の無機粒子の平均短径が０．５μｍ未満であると、鱗片状シリカ同士の間の空間が狭すぎることとなり、鱗片状シリカ同士の結合が強固になりすぎることで、被覆層の柔軟性が低下することがある。一方、球状又は不定形の無機粒子の平均粒子径が１００μｍを超えるか、針状の無機粒子の平均長径が１００μｍを超えるか、長球状の無機粒子の平均長径が１００μｍを超えると、鱗片状シリカ同士の間の空間が広すぎることとなり、鱗片状シリカ同士の結合が弱くなり、密着性が低下することがある。
本発明のマット材において、上記鱗片状シリカと上記球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子との合計重量に対する上記球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子の合計重量割合が３０～７５重量％であると、上記鱗片状シリカに対する上記球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子の割合が適切であるので、鱗片状シリカ同士の結合が強くなり過ぎず、適度な空間を形成することができ、被覆層が柔軟性を有するとともに、基材マットとの密着性、断熱性に優れたマット材となる。
上記鱗片状シリカと球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子との合計重量に対する球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子の合計重量割合が３０重量％未満であると、鱗片状シリカ同士の間に存在する球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子の含有割合が少なすぎるため、鱗片状シリカ同士の結合が強くなりすぎ、被覆層の柔軟性が低下することがある。一方、上記鱗片状シリカと球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子との合計重量に対する球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子の合計重量割合が７５重量％を超えると、鱗片状シリカ同士の間に存在する上記無機粒子の含有割合が多くなりすぎるため、鱗片状シリカ同士の結合が弱くなり、密着性が低下し、球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子が脱落し易くなるとともに、断熱性も低下することがある。
本発明のマット材では、上記球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子は、多孔質シリカ及びチタニアからなる群から選択された少なくとも１種であることが望ましい。
本発明のマット材において、球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子が多孔質シリカ及びチタニアからなる群から選択された少なくとも１種であると、多孔質シリカは気体分子の衝突による伝熱や対流による伝熱を抑制することにより低温領域での断熱性の向上に寄与し、チタニアは輻射による伝熱を抑制することにより高温領域での断熱性の向上に寄与する。そのため、広い温度領域で断熱性に優れたマット材とすることができる。
本発明のマット材では、上記マット材を厚さ方向に貫通する貫通孔又は有底孔を備えることが望ましい。
本発明のマット材は、被覆層の基材マットへの密着性に優れているので、被覆層を破損することなく穴あけ加工を行うことができる。そのため、吸音材においてときに必要とされる貫通孔又は有底孔を備える構造とすることができる。
本発明のマット材では、上記鱗片状シリカと上記球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子との合計重量に対する上記鱗片状シリカの重量割合が２５～７０重量％であることが望ましい。
本発明のマット材において、上記鱗片状シリカと球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子との合計重量に対する上記鱗片状シリカの重量割合が２５～７０重量％であると、鱗片状シリカの配合量が適切であるので、柔軟性、断熱性、基材マットとの密着性に優れたマット材となる。
本発明のマット材において、上記鱗片状シリカと上記球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子との合計重量に対する上記鱗片状シリカの重量割合が２５重量％未満であると、鱗片状シリカの割合が少なすぎるので、密着性が低下してしまうことがある。一方、上記鱗片状シリカと上記球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子との合計重量に対する上記鱗片状シリカの重量割合が７０重量％を超えると、鱗片状シリカの量が多すぎるので、被覆層の柔軟性が低下するとともに、断熱性も低下することがある。
本発明のマット材においては、上記被覆層中の一の鱗片状シリカと、上記一の鱗片状シリカと隣り合う他の鱗片状シリカとの間に球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子が入り込んでいることが望ましい。
図１は、本発明のマット材の一例を模式的に示す断面図である。 図２は、本発明のマット材を構成する被覆層の基材マットへの密着性を評価するための密着性評価装置を模式的に示す装置図である。 図３は、本発明のマット材の断熱性を評価するための断熱性評価装置を模式的に示す装置図である。 図４は、実施例１に係るマット材の柔軟性試験後のマット材の外観を示す写真である。 図５は、実施例１に係るマット材において、基材マットを構成する無機繊維と被覆層との界面近傍を撮影した走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。 図６は、実施例１に係るマット材において、被覆層の断面を撮影したＳＥＭ写真である。 図７は、貫通孔が形成された実施例１に係るマット材を撮影した写真である。 図８は、比較例１に係るマット材の柔軟性試験後のマット材の外観を示す写真である。 図９は、比較例２に係るマット材において、基材マットを構成する無機繊維と被覆層との界面近傍を撮影したＳＥＭ写真である。 図１０は、ニードルパンチング処理が施された基材マットを用いたマット材を模式的に示す断面図である。
（発明の詳細な説明）
以下、本発明のマット材について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
本発明のマット材は、無機繊維からなる基材マットと、上記基材マットの表面に設けられ、鱗片状シリカと球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子とを含む被覆層とからなることを特徴とする。
図１は、本発明のマット材の一例を模式的に示す断面図である。
図１に示す本発明のマット材１１は、無機繊維からなる平板形状の基材マット１と、基材マット１の表面に設けられた、鱗片状シリカと球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子とを含む所定の厚さの被覆層２とからなる。
本発明のマット材の形状は、特に限定されるものではなく、その厚さが場所により異なるものであってもよいが、断熱材や防音材として使用される場合には、その特性を均一に保つため、その厚さが均一なものが望ましい。
従って、マット材を構成する基材マット及び被覆層の厚さも均一であることが望ましい。
次に、本発明のマット材を構成する基材マットについて説明する。
上記基材マットは、無機繊維からなる。
上記基材マットを構成する無機繊維は、特に限定されないが、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、ムライト繊維、生体溶解性繊維及びガラス繊維からなる群から選択される少なくとも１種から構成されていることが望ましい。
上記無機繊維が、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維及びムライト繊維からなる群から選択される少なくとも１種である場合には、耐熱性に優れているので、基材マットが高温に晒された場合であっても、変質等が発生することはなく、基材マットとしての機能を充分に維持することができる。
アルミナ繊維には、アルミナ以外に、例えば、カルシア、マグネシア、ジルコニア等の添加剤が含まれていてもよい。
アルミナシリカ繊維の組成比としては、重量比で、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝６０：４０～９９：１であることが望ましく、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝７０：３０～７４：２６であることがより望ましい。
ガラス繊維は、シリカとアルミナとを主成分とし、アルカリ金属の他に、必要によりカルシア、チタニア、酸化亜鉛等を含むガラス状の繊維である。
無機繊維の平均繊維長は、５～１５０ｍｍであることが好ましく、１０～８０ｍｍであることがより望ましい。
無機繊維の平均繊維長が５ｍｍ未満であると、無機繊維の繊維長が短すぎるため、無機繊維同士の交絡が不充分となり、曲面を有する部材に装着する際、マット材が割れやすくなる。また、無機繊維の平均繊維長が１５０ｍｍを超えると、無機繊維の繊維長が長すぎるため、基材マットを構成する繊維本数が減少し、マットの緻密性が低下する。その結果、基材マットのせん断強度が低くなる。
上記基材マットを構成する無機繊維には、必要に応じて有機バインダを付着させてもよい。
有機バインダは、有機バインダ含有エマルジョン中の有機バインダを基材マットに付着させ、乾燥させることによって、基材マットを構成する無機繊維に付着させることができる。
使用する有機バインダとしては特に限定されず、例えば、アクリル系樹脂エマルジョン、アクリレート系ラテックス、ゴム系ラテックス等に含まれる樹脂成分又はゴム成分が挙げられる。
上記基材マットを構成する無機繊維には、必要に応じて、シリカゾル、アルミナゾル等の無機バインダ成分を付着させてもよい。
上記基材マットは、ニードルパンチング処理が施されていることが望ましい。ニードルパンチング処理とは、先端部分にバーブを有するニードルを基材マットに挿通させる処理を言う。先端部分にバーブを有さないニードルを使用してもよい。
ニードルパンチング処理を施すと、無機繊維を交絡させることができ、無機繊維同士の絡み合いを強固にし、基材マットの引張強度を大きくし、基材マットの形状を維持しやすくなる。
また、ニードルパンチング処理が施された基材マットに被覆層を形成すると、被覆層が基材マットに密着し易くなる。その理由については、後述する。
上記基材マットの形状は、特に限定されるものではないが、平板状が望ましく、その厚さは、２～３０ｍｍであることが望ましい。
基材マットの厚さが２ｍｍ未満であると、その厚さが薄すぎるため、断熱性能や防音性能が低下してしまう。一方、基材マットの厚さが３０ｍｍを超えると、柔軟性が低下し、装着対象となる部材への装着性が低下する。
上記基材マットのかさ密度は、特に限定されるものではないが、０．０５～０．３０ｇ／ｃｍ３であることが望ましい。基材マットのかさ密度が０．０５ｇ／ｃｍ３未満であると、無機繊維のからみ合いが弱く、無機繊維が剥離しやすいため、基材マットの形状を所定の形状に保ちにくくなる。一方、基材マットのかさ密度が０．３０ｇ／ｃｍ３を超えると、基材マットが硬くなり、装着対象となる部材への装着性が低下し、基材マットが割れやすくなる。
本発明のマット材では、基材マットの表面に鱗片状シリカと球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子とを含む被覆層が形成されている。
上述したように、本発明において、被覆層を構成する鱗片状シリカとは、２次粒子を構成する面の最も長い部分の長さが０．５～５μｍで、その厚さが１０～５００ｎｍの扁平形状のものを言い、表面や層間に高活性のＳｉ－ＯＨ基（シラノール基）を高密度に有している。
従って、鱗片状シリカは、シラノール基を介して基材マットの表面の無機繊維や球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子に密着し易く、鱗片状シリカ自体が基材マットから脱落しにくく、球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子も基材マットから脱落しにくくなる。
従って、鱗片状シリカを含む被覆層は、基材マットに密着するとともに、被覆層を構成する粒子が被覆層から脱落しにくい被覆層となる。
本発明において、被覆層を構成する球状無機粒子とは、そのアスペクト比（粒子の最も長い部分の長さ／粒子の最も短い部分の長さ）が１以上３未満の無機粒子をいう。
また、上記球状無機粒子又は不定形無機粒子の平均粒子径は、０．５～１００μｍであることが望ましい。
上記球状無機粒子又は不定形無機粒子の平均粒子径が０．５～１００μｍであると、鱗片状シリカ同士の間の空間を適正な範囲に保つことができ、鱗片状シリカ同士の間に形成された空間を球状無機粒子又は不定形無機粒子でさらに細かく区切ることができるので、断熱特性に優れたマット材となる。
上記針状の無機粒子の平均短径が０．５～１０μｍ、平均長径が１．５～１００μｍである場合、及び、上記長球状の無機粒子の平均短径が０．５～１０μｍ、平均長径が１．５～１００μｍである場合も、鱗片状シリカ同士の間の空間を適正な範囲に保つことができ、鱗片状シリカ同士の間に形成された空間を針状無機粒子又は長球状無機粒子でさらに細かく区切ることができるので、断熱特性に優れたマット材となる。
本発明のマット材において、上記球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子としては、例えば、多孔質シリカ、チタニア、アルミナ、酸化亜鉛等が挙げられる。これらのなかでは、多孔質シリカ及びチタニアからなる群から選択された少なくとも１種であることが望ましい。
多孔質シリカは気体分子の衝突による伝熱や対流による伝熱を抑制することにより低温領域での断熱性の向上に寄与し、チタニアは輻射による伝熱を抑制することにより高温領域での断熱性の向上に寄与する。その結果、本発明のマット材は、広い温度領域で断熱性に優れたマット材となる。
多孔質シリカとは、シリカ粒子中に多数の開孔を有するシリカをいう。多孔質シリカを使用すると、複数の鱗片状シリカの間に配置された多孔質シリカにより、空間が細かく仕切られるとともに、多孔質シリカ自身の内部にも、気孔が存在するため、１００～３００℃の範囲の低温度領域において、伝導伝熱を抑制し、鱗片状シリカ及び多孔質シリカが含まれたマット材は、断熱性に優れたマット材となる。
チタニアは、赤外線を遮蔽する効果が大きいため、特に３００℃以上の高温領域で輻射による伝熱を抑制することができるため、鱗片状シリカ及びチタニアが含まれたマット材は、断熱性に優れたマット材となる。
このため、特に鱗片状シリカ、多孔質シリカ及びチタニアを含む被覆層が形成されたマット材は、低温度領域から高温度領域を含む広い温度範囲で断熱性に優れる。
本発明のマット材において、鱗片状シリカと球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子との合計重量に対する球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子の合計重量割合は、３０～７５重量％が望ましい。
鱗片状シリカと球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子との合計重量に対する球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子の合計重量割合が３０～７５重量％であると、上記鱗片状シリカに対する上記球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子の割合が適切であるので、鱗片状シリカ同士の結合が強くなり過ぎず、鱗片状シリカ同士の間に球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子による適度な空間を形成することができ、被覆層が柔軟性を有するとともに、被覆層と基材マットとの密着性が高く、かつ、断熱性に優れたマット材となる。
また、鱗片状シリカと球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子との合計重量に対する鱗片状シリカの重量割合は、２５～７０重量％であることが望ましい。
鱗片状シリカと球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子との合計重量に対する鱗片状シリカの重量割合が２５～７０重量％であると、鱗片状シリカの配合量が適切であるので、柔軟性、断熱性、基材マットとの密着性に優れたマット材となる。
本発明のマット材では、上述したように、ニードルパンチング処理が施された基材マットを用いることが望ましい。
ニードルパンチング処理を施すと、無機繊維を交絡させることができ、無機繊維同士の絡み合いを強固にし、基材マットの引張強度を大きくし、基材マットの形状を維持しやすくなる。ニードルパンチング処理は、基材マットに被覆層を形成した後に行ってもよい。
また、ニードルパンチング処理をほどこすことにより、鱗片状シリカは、ニードルパンチング処理により形成されたニードル痕に沿って配向し、互いに絡み合った状態でクサビ状にニードル痕に入り込む。
図１０は、ニードルパンチング処理が施された基材マットを用いたマット材を模式的に示す断面図である。
この断面図は、被覆層２内の鱗片状シリカ２ａに注目して描いたものである。図１０に示すように、被覆層２内の鱗片状シリカ２ａは、基材マット１の表面にほぼ平行になるように配向しているが、ニードルパンチング処理が施されていると、鱗片状シリカ２ａは、ニードルパンチング処理により形成された細い貫通孔であるニードル痕１ａに沿って配向し、互いに絡み合った状態でクサビ状にニードル痕１ａに入り込み、被覆層２内の鱗片状シリカ２ａと基材マット１との密着性をより強固にすることができる。
本発明のマット材を防音材として使用する場合には、マット材に複数の貫通孔又は有底孔を形成してもよい。
複数の貫通孔又は有底孔を備えたマット材では、エンジン等に起因する騒音がマット材に形成された複数の貫通孔又は有底孔に入射し、貫通孔又は有底孔での共鳴効果により音のエネルギーが減衰するため、吸音機能を改善することができる。
また、被覆層は、マット内部に取り込まれた音を逃がさない役割を果たし、被覆層が振動することにより音の減衰効果が生じ、吸音機能を改善することができる膜振動による音の減衰効果によって吸音機能を改善することができる。
本発明のマット材は、被覆層を構成する各成分が互いに密着し、飛散しにくい構造が形成されているので、被覆層を形成した後に貫通孔又は有底孔を形成したとしても、被覆層において貫通孔又は有底孔の形が崩れることがなく、基材マット内部と同様の境界がはっきりと把握できる形状の貫通孔又は有底孔が形成される。
次に、本発明のマット材の製造方法について説明する。
本発明のマット材の製造方法においては、まず、無機繊維を含む基材マットを準備する。
基材マットは、種々の方法により得ることができるが、例えば、下記の方法等により製造することができる。
その方法としては、例えば、アルミナ、シリカ等の無機物となる原料を含む紡糸用混合物を紡糸して無機繊維前駆体を作製し、続いて、上記無機繊維前駆体を圧縮して所定の大きさの連続したシート状物を作製し、ニードルパンチング処理を施した後、焼成処理を施すことにより基材マットを得ることができる。
次に、鱗片状シリカと球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子とを混合した後、固形分濃度が１０～５０重量％となるように、水等の分散媒を加え、充分に攪拌して均一な濃度の塗布液を調製する。
使用する球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子は、１種類であってもよく、２種類以上であってもよいが、多孔質シリカとチタニアの２種類を使用することが望ましい。
分散媒としては、特に限定されるものではないが、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール等が挙げられ、２種以上併用してもよい。これらのなかでは、水が望ましい。
次に、刷毛等の塗布手段を用いることにより、この塗布液を基材マットの表面に塗布し、塗布液を塗布した基材マットを乾燥させることにより、被覆層とする。
乾燥条件としては、乾燥温度７０～２００℃、乾燥時間１０～１８０分が望ましい。
被覆層を形成すると、鱗片状シリカは、ニードル痕に沿って配向し、互いに絡み合った状態でニードル痕に入り込み、被覆層と基材マットとの密着性がより強固になる。
その後、必要に応じて、マット材を所定の形状に切断する切断工程を行えばよい。
本発明のマット材は、車両の各部材や設備装置等の断熱材や防音材、防音を兼ねた断熱材、ディーゼルエンジン車の排ガス浄化フィルタを保持する保持シール材、排ガス浄化触媒コンバータを保持する保持シール材等として使用することができる。
本発明のマット材を防音材として使用する場合には、貫通孔や有底孔を形成する必要が生じる場合があるが、本発明のマット材は、被覆層が基材マットに密着しているため、貫通孔や有底孔を形成しても、被覆層の形状が崩れたり、被覆層を構成する材料が周囲に飛散したりすることがなく、防音材としても、好適に使用することができる。
以下に、本発明のマット材の作用効果について説明する。
（１）本発明のマット材では、基材マットを被覆する被覆層が断熱性に優れる鱗片状シリカと球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子とを含んでおり、鱗片状シリカが基材マットの表面にほぼ平行に配向して伝熱を遮断するとともに、球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子が鱗片状シリカにより遮蔽された空間内に入り込んで該空間を小さく仕切るので、さらに断熱性が向上し、断熱性に優れたマット材となる。また、原料の前処理を行う必要がないので、コストの増大を防止することができる。
（２）また、本発明のマット材においては、基材マットの表面に鱗片状シリカと球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子とを含む被覆層が設けられており、鱗片状シリカ表面には、豊富にシラノール基が存在するため、シラノール基を介して基材マットに被覆層が密着し、鱗片状シリカに球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子も密着するため、球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子が基材マットから剥がれ落ちるのを防止することができるとともに、被覆層自体の強度も向上し、機械的強度に優れたマット材となる。
（３）さらに、本発明のマット材では、鱗片状シリカ同士の間に球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子による適度な空間が形成されるため被覆層に柔軟性を付与することができ、マット材を対象となる部材に巻きつける等しても、被覆層に割れが発生しにくくなる。
（４）本発明のマット材において、球状又は不定形の無機粒子の平均粒子径が０．５～１００μｍであり、上記針状の無機粒子の平均短径が０．５～１０μｍ、平均長径が１．５～１００μｍであり、上記長球状の無機粒子の平均短径が０．５～１０μｍ、平均長径が１．５～１００μｍであると、鱗片状シリカ同士の間に球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子による適度な空間を形成することができ、被覆層が柔軟性を有するとともに、基材マットとの密着性、断熱性に優れたマット材となる。
（５）本発明のマット材において、鱗片状シリカと球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子との合計重量に対する球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子の合計重量割合が３０～７５重量％であると、上記鱗片状シリカに対する上記球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子の割合が適切であるので、鱗片状シリカ同士の結合が強くなり過ぎず、鱗片状シリカ同士の間に球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子による適度な空間を形成することができ、被覆層が柔軟性を有するとともに、基材マットとの密着性、断熱性に優れたマット材となる。
（６）本発明のマット材において、球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子は、多孔質シリカ及びチタニアからなる群から選択された少なくとも１種であると、多孔質シリカは気体分子の衝突による伝熱や対流による伝熱を抑制することにより低温領域での断熱性の向上に寄与し、チタニアは輻射による伝熱を抑制することにより高温領域での断熱性の向上に寄与する。そのため、広い温度領域で断熱性に優れたマット材とすることができる。
（７）本発明のマット材は、被覆層の基材マットへの密着性に優れているので、被覆層を破損することなく穴あけ加工を行うことができる。そのため、吸音材において必要とされる複数の貫通孔又は有底孔を備える構造とすることができる。
さらに、複数の貫通孔又は有底孔を備えたマット材では、エンジン等に起因する騒音がマット材に形成された複数の貫通孔又は有底孔に入射し、貫通孔又は有底孔での共鳴効果により音のエネルギーが減衰するため、吸音機能を改善することができる。
また、被覆層は、マット内部に取り込まれた音を逃がさない役割を果たし、被覆層が振動することにより音の減衰効果が生じ、吸音機能を改善することができる。
（実施例）
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
まず、平均繊維径６μｍのアルミナ繊維からなり、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ７ｍｍ、かさ密度０．１５ｇ／ｃｍ３の基材マットを準備した。なお、この基材マットには、ニードルパンチング処理が施されている。
次に、平均粒子径１．５μｍの鱗片状シリカ（ＡＧＣエスアイテック社製、商品名　サンラブリーＬＦＳ　ＨＮ－１５０）２５重量％、多孔質シリカ（エボニック社製、商品名　　ＣＡＲＰＬＥＸ＃８０）５０重量％、及び、チタニア（キンセイマテック社製、商品名　　ルチルフラワーＳ）２５重量％からなる混合物に、固形分濃度が１５重量％になるように水を加え、充分に攪拌し、被覆層形成用の塗布液を調製した。なお、上記多孔質シリカは、アスペクト比が１．５で、平均粒子径が１５μｍであり、チタニアは、アスペクト比が１．３で、平均粒子径が８μｍであった。
次に、刷毛を用いて塗布液を基材マットに乾燥後の重量が２００ｇ／ｍ２となるように塗布し、塗布層を形成した。
その後、塗布液を塗布した基材マットを１０５℃で２時間加熱することで乾燥して被覆層を形成し、実施例１に係るマット材の製造を完了した。
（実施例２）
鱗片状シリカ５０重量％、多孔質シリカ３３重量％、及び、チタニア１７重量％からなる混合物に、固形分濃度が１５重量％になるように水を加え、充分に攪拌し、被覆層形成用の塗布液を調製したほかは、実施例１と同様にしてマット材を製造した。なお、鱗片状シリカ、多孔質シリカ及びチタニアは、実施例１と同様のものを使用した。
（実施例３）
鱗片状シリカ７０重量％、多孔質シリカ２０重量％、及び、チタニア１０重量％からなる混合物に、固形分濃度が１５重量％になるように水を加え、充分に攪拌し、被覆層形成用の塗布液を調製したほかは、実施例１と同様にしてマット材を製造した。なお、鱗片状シリカ、多孔質シリカ及びチタニアは、実施例１と同様のものを使用した。
（実施例４）
鱗片状シリカ２５重量％、アルミナ（住友化学社製、商品名　アドバンストアルミナＡＡ－３）５０重量％、及び、チタニア２５重量％からなる混合物に、固形分濃度が１５重量％になるように水を加え、充分に攪拌し、被覆層形成用の塗布液を調製したほかは、実施例１と同様にしてマット材を製造した。なお、鱗片状シリカ及びチタニアは、実施例１と同様のものを使用し、アルミナは、アスペクト比が１．１で、平均粒子径が３μｍであった。
（実施例５）
鱗片状シリカ２５重量％、多孔質シリカ５０重量％、及び、酸化亜鉛（堺化学工業社製　商品名　ＬＰＺＩＮＣ）２５重量％からなる混合物に、固形分濃度が１５重量％になるように水を加え、充分に攪拌し、被覆層形成用の塗布液を調製したほかは、実施例１と同様にしてマット材を製造した。なお、鱗片状シリカ及び多孔質シリカは、実施例１と同様のものを使用し、酸化亜鉛は、アスペクト比が１．１で、平均粒子径が５μｍであった。
（実施例６）
鱗片状シリカ２５重量％、及び、チタニア７５重量％からなる混合物に、固形分濃度が１５重量％になるように水を加え、充分に攪拌し、被覆層形成用の塗布液を調製したほかは、実施例１と同様にしてマット材を製造した。なお、鱗片状シリカ及びチタニアは、実施例１と同様のものを使用した。
（比較例１）
平均粒子径１．５μｍの鱗片状シリカを含むスラリー（ＡＧＣエスアイテック社製　サンラブリーＬＦＳ　ＮＨ－１５０　固形分濃度１５重量％）を、刷毛を用いて基材マットに乾燥後の重量が２００ｇ／ｍ２となるように塗布し、塗布層を形成したほかは、実施例１と同様にしてマット材を製造した。
（比較例２）
多孔質シリカ６７重量％、及び、チタニア３３重量％からなる混合物に、固形分濃度が１５重量％になるように水を加え、充分に攪拌し、被覆層形成用の塗布液を調製したほかは、実施例１と同様にしてマット材を製造した。なお、多孔質シリカ及びチタニアは、実施例１と同様のものを使用した。
（特性の評価）
（１）柔軟性
各実施例及び各比較例に係るマット材を直径３０ｍｍの管に巻き付け、被覆層に割れが発生しているか否かを目視及び写真により判断した。その結果を表１に示す。割れが発生していると判断したものは×、割れは発生していないと判断したものは○とした。
（２）密着性
図２は、本発明のマット材を構成する被覆層の基材マットへの密着性を評価するための密着性評価装置を模式的に示す装置図である。
この密着性評価装置１０は、略四角形状の土台部１４と土台部１４上に２本の補助支柱１５を介して立設された２本の支柱１３の最上部に水平になるように設けられた平板状のマット材載置部１２とを備えており、マット材載置部１２上にマット材１１がクリップ（図示せず）により固定されて載置されている。マット材載置部１２は、蝶番１７を介して支柱１３に結合されており、マット材載置部１２と支柱１３との間に設けられた支持金具１６により水平な状態を維持している。そして、支持金具１６を外すと、マット材載置部１２が矢印方向に回転するようになっている。
２本の支柱１３の間には、回転したマット材載置部１２が衝突可能な位置に垂直壁部材（図示せず）が固定されている。
マット材載置部１２にマット材１１を固定して載置した状態で支持金具１６を外すと、マット材載置部１２が矢印の方向に回転して垂直壁部材に衝突する。この衝突により、マット材１１を構成する被覆層の一部が飛散する。衝突前後のマット材の重量を計測し、衝突前のマット材の重量をＭ１、衝突後のマット材の重量をＭ２とし、下記の式（１）で表される重量減少率が０．１％以下のものを○、重量減少率が０．１％を超えたものを×として表１に示した。なお、マット材１１は基材マットからの繊維の飛散を防止するために被覆層が形成された面以外は粘着テープによりマスキングした。
｛（Ｍ１－Ｍ２）／Ｍ１｝×１００（％）・・・（１）
（３）断熱性
図３は、本発明のマット材の断熱性を評価するための断熱性評価装置を模式的に示す装置図である。
この断熱性評価装置２０において、上部が開放された箱状の断熱ブロック２７の底部には、スペーサ２８が設置され、中央より少し上部に水平方向に複数の抵抗発熱体（ヒータ）２６が配置され、その上に少しのスペースを介して各実施例及び各比較例に係るマット材１１が配置されている。マット材１１は被覆層２を抵抗発熱体２６の側にして配置される。
マット材１１の上には、断熱ブロック２７の蓋となる形状のＳＵＳ鋼板２４が配置されており、マット材１１の下面に接するようにヒータ温度（ｔ１）測定用サーモカップル２２が配置されるとともに、ＳＵＳ鋼板２４の上面に接するように鋼板温度（ｔ２）測定用サーモカップル２３が配置されている。なお、抵抗発熱体２６の近くには、ヒータ温度制御用サーモカップル２５が配設されている。
まず、マット材１１の厚みをスペーサ２８により５．６ｍｍに調整した。その後、抵抗発熱体２６に通電し、昇温速度４０℃／分でヒータ温度ｔ１が６００℃になるまで昇温した後、４０分間保持し、ヒータ温度ｔ１が６００℃を保持していることを確認した。その後、鋼板温度ｔ２を測定することにより断熱性の測定を行った。
そして、被覆層を形成していない基材マットをマット材の代わりに配置した際の鋼板温度ｔ２をｔ２ａとし、各実施例及び各比較例に係るマット材を配置した際の鋼板温度ｔ２をｔ２ｂとした際、ｔ２ａ－ｔ２ｂが１０℃以上のものを○、１０℃未満のものを×として表１に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
表１の実施例の評価結果に示されているように、実施例１～６に係るマット材は、柔軟性、密着性、断熱性に優れていた。
図４は、実施例１に係るマット材の柔軟性試験後のマット材の外観を示す写真である。
図４より明らかなように、実施例１に係るマット材を管に巻き付けてもマット材に割れ等は発生していない。
図５は、実施例１に係るマット材において、基材マットを構成する無機繊維と被覆層との界面近傍を撮影した走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図５より明らかなように、被覆層が基材マットを構成する無機繊維に密着しており、密着性に優れる被覆層が形成されていることが分かる。
図６は、実施例１に係るマット材において、被覆層の断面を撮影したＳＥＭ写真である。
図６より明らかなように、複数の鱗片状シリカの間に多孔質シリカとチタニアが入り混んで、球状無機粒子が鱗片状シリカの間に良好に分散した構造を形成しており、柔軟性に優れる被覆層が形成されていることが分かる。
実施例１と同様の条件で、マット材を複数製造し、そのうちの１枚に貫通孔を形成した。図７は、貫通孔が形成された実施例１に係るマット材を撮影した写真である。
図７より明らかなように、被覆層において貫通孔の形が崩れることがなく、基材マット内部と同様の境界がはっきりと把握できる形状の貫通孔が被覆層にも形成されており、被覆層を構成する各成分の飛散や脱落が発生しにくい構造が形成されていることが分かる。
一方、比較例１のマット材は、被覆層が鱗片状シリカのみからなり、密着性には優れているが、多孔質シリカ等を含んでいないため、柔軟性に欠けるとともに、断熱性も不充分であった。
図８は、比較例１に係るマット材の柔軟性試験後のマット材の外観を示す写真である。
図８より明らかなように、比較例１に係るマット材を管に巻き付けることによりマット材に割れが発生している。
比較例２に係るマット材は、多孔質シリカとチタニアのみからなり、柔軟性及び断熱性はまずまずであったが、鱗片状シリカを含んでいないため、密着性が不充分であった。
図９は、比較例２に係るマット材において、基材マットを構成する無機繊維と被覆層との界面近傍を撮影したＳＥＭ写真である。図９より明らかなように、鱗片状シリカを含まない被覆層は、基材マットを構成する無機繊維に全く密着していない。
１　基材マット
１ａ　ニードル痕
２　被覆層
２ａ　鱗片状シリカ
１０　密着性評価装置
１１　マット材
１２　マット材載置部
１３　支柱
１４　土台部
１５　補助支柱
１６　支持金具
１７　蝶番
２０　断熱性評価装置
２２　ヒータ温度測定用サーモカップル
２３　鋼板温度測定用サーモカップル
２４　ＳＵＳ鋼板
２５　ヒータ温度制御用サーモカップル
２６　抵抗発熱体（ヒータ）
２７　断熱ブロック
２８　スペーサ

Claims (9)

  1. 無機繊維からなる基材マットと、
    前記基材マットの表面に設けられ、鱗片状シリカと球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子とを含む被覆層とからなることを特徴とするマット材。
  2. 前記球状又は不定形の無機粒子の平均粒子径は、０．５～１００μｍである請求項１に記載のマット材。
  3. 前記針状の無機粒子の平均短径は、０．５～１０μｍ、平均長径は、１．５～１００μｍである請求項１に記載のマット材。
  4. 前記長球状の無機粒子の平均短径は、０．５～１０μｍ、平均長径は、１．５～１００μｍである請求項１に記載のマット材。
  5. 前記鱗片状シリカと前記球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子との合計重量に対する前記球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子の合計重量割合が３０～７５重量％である請求項１～４のいずれか１項に記載のマット材。
  6. 前記球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子は、多孔質シリカ及びチタニアからなる群から選択された少なくとも１種である請求項１～５のいずれか１項に記載のマット材。
  7. 前記マット材を厚さ方向に貫通する貫通孔又は有底孔を備える請求項１～６のいずれか１項に記載のマット材。
  8. 前記鱗片状シリカと前記球状、不定形、針状及び長球状の無機粒子との合計重量に対する前記鱗片状シリカの重量割合が２５～７０重量％である請求項１～７のいずれか１項に記載のマット材。
  9. 前記被覆層中の一の鱗片状シリカと、前記一の鱗片状シリカと隣り合う他の鱗片状シリカとの間に球状、不定形、針状又は長球状の無機粒子が入り込んでいる請求項１～８のいずれか１項に記載のマット材。
     
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