断熱材
【課題】生体溶解性ファイバを用いた断熱材であって、１４００℃以上の使用において耐熱性を有する断熱材を提供すること。
【解決手段】生体溶解性ファイバと、アルミナファイバとを含むことを特徴とする断熱材。
【解決手段】生体溶解性ファイバと、アルミナファイバとを含むことを特徴とする断熱材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、抄造法を用いたシリカアルミナファイバ又はアルミナファイバ等の無機ファイバを主成分とする断熱材が製造されている。
特許文献１に示すような従来の断熱材の製造方法では、無機繊維を水中に投入し、攪拌、開繊した後、無機繊維を含む水にバインダーとなるシリカゾル等を添加するとともに、無機粒子を加え、最後に凝集剤を添加することにより、水中の無機繊維、無機粒子及びシリカゾル等を凝集させ、その後、濾過、脱水することにより、断熱材を得ていた。
【０００３】
しかしながら、最近、欧州では、欧州ＲＥＡＣＨ規制等の環境規制によりシリカアルミナファイバ等の人体に悪影響を及ぼす恐れのある繊維径が小さい無機繊維を用いた断熱材等の使用が規制される方向にあり、これらの無機繊維を用いない断熱材の開発が待たれている。
【０００４】
欧州における規制の範囲外にある無機繊維として、繊維径が大きい無機繊維の他に、いわゆる生体溶解性ファイバが注目されている。生体溶解性ファイバは、生理食塩水に対して溶解する性質を有するために、体内に取り込まれたとしても溶解し、体外に排出されることになるため、人体に対する安全性に優れているとされているからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−９０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、生体溶解性ファイバは、シリカアルミナファイバ等に比べて耐熱温度が低い。そのため、無機繊維として生体溶解性ファイバのみを含む断熱材は、１４００℃以上で使用すると繊維の一部が溶融し、著しく収縮することが判った。従って、無機繊維として生体溶解性ファイバのみを含む断熱材では、１４００℃以上において耐熱性を有さないという問題がある。
これについて、図面を用いて以下に説明する。
【０００７】
図１（ａ）は、無機繊維として生体溶解性ファイバのみを含む断熱材において、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバを示す模式図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す生体溶解性ファイバを含む断熱材を１４００℃で焼成した際、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバを示す模式図である。
【０００８】
図１（ａ）に示す生体溶解性ファイバは、互いに交差するように存在しており、繊維骨格が保持されている。しかしながら、生体溶解性ファイバを含む断熱材を１４００℃で焼成すると、図１（ｂ）に示すように、生体溶解性ファイバの一部が溶融し、生体溶解性ファイバが短く、細くなる。その結果、繊維骨格が保持されず、断熱材は著しく収縮する。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためにされたものであり、生体溶解性ファイバを用いた断熱材であって、１４００℃以上の使用において耐熱性を有する断熱材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、請求項１に記載の断熱材は、生体溶解性ファイバと、アルミナファイバとを含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の断熱材では、１４００℃以上の使用において生体溶解性ファイバの一部は溶融するが、アルミナファイバにより繊維骨格が保持されるため、断熱材の収縮を抑えることができる。その結果、１４００℃以上において耐熱性を有する断熱材が得られる。
これについて、図面を用いて以下に説明する。
【００１２】
図２（ａ）は、無機繊維として生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを含む断熱材において、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを示す模式図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを含む断熱材を１４００℃で焼成した際、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを示す模式図である。
【００１３】
図２（ａ）に示す生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバは、互いに交差するように断熱材全体に広く存在しており、繊維骨格が保持されている。生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを含む断熱材を１４００℃で焼成すると、図２（ｂ）に示すように、生体溶解性ファイバの一部が溶融し、生体溶解性ファイバが短く、細くなる。しかしながら、アルミナファイバの融点は高いために溶融せず、繊維骨格が保持される。その結果、断熱材の収縮を抑えることができる。
【００１４】
請求項２に記載の断熱材では、さらに、無機粒子を含む。
１４００℃以上で一部が溶融した生体溶解性ファイバは、アルミナファイバと反応して、アルミナファイバの一部を分解させる場合がある。しかしながら、さらに無機粒子を含む断熱材では、１４００℃以上で焼成した際、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に無機粒子が接着しているため、溶融した生体溶解性ファイバはアルミナファイバよりも近くに存在している無機粒子と先に反応し、反応した生体溶解性ファイバの溶融物は、アルミナファイバを分解させない組成物となる。したがって、生体溶解性ファイバの一部が溶融しても、アルミナファイバに接触してアルミナファイバを分解させることを抑制でき、繊維骨格がより保持される。その結果、断熱材の収縮をより抑えることができ、１４００℃以上においてより耐熱性を有する断熱材が得られる。
これについて、図面を用いて以下に説明する。
【００１５】
図３（ａ）は、さらに、無機粒子を含む断熱材において、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ及び無機粒子を示す模式図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す生体溶解性ファイバとアルミナファイバと無機粒子とを含む断熱材を１４００℃で焼成した際、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ及び無機粒子を示す模式図である。
【００１６】
図３（ａ）に示すように、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバは、互いに交差するように存在しており、繊維骨格が保持されている。さらに、無機粒子が、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバの周りに存在している。生体溶解性ファイバとアルミナファイバと無機粒子とを含む断熱材を１４００℃で焼成すると、図３（ｂ）に示すように、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に無機粒子が接着する。そのため、生体溶解性ファイバの一部が溶融しても、アルミナファイバはほとんど分解しないので、繊維骨格が保持される。その結果、断熱材の収縮を抑えることができる。
【００１７】
また、１４００℃以上で焼成した際、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に無機粒子が接着していることで、生体溶解性ファイバの溶融物が先に無機粒子と反応してアルミナファイバを分解させない組成となる。そして、無機粒子を取り込んだ生体溶解性ファイバの溶融物は耐熱性が増加した状態となり、上記溶融物がアルミナファイバに接着することで、断熱材全体の耐熱性及び強度が増加する。
【００１８】
請求項３に記載の断熱材では、無機粒子は、ジルコニア粉末、クロミア粉末及びアルミナ粉末からなる群から選ばれる少なくとも１種である。
また、請求項４に記載の断熱材では、無機粒子は、アルミナ粉末である。
断熱材がジルコニア粉末、クロミア粉末、アルミナ粉末等を含有することにより、さらに、それぞれの無機粒子の機能に応じた特性を断熱材に付与することができる。
具体的には、断熱材がジルコニア粉末、クロミア粉末、アルミナ粉末を含有することにより、耐熱性能が向上する。
【００１９】
請求項５に記載の断熱材では、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対する無機粒子の含有量は、３０〜１５０重量部である。
無機粒子の含有量が３０〜１５０重量部であると、１４００℃以上で焼成した際、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に、適切な量の無機粒子が接着するため、生体溶解性ファイバの一部が溶融しても、アルミナファイバに接触してアルミナファイバを分解させることを抑制でき、繊維骨格がより保持される。その結果、断熱材の収縮をより抑えることができ、１４００℃以上においてより耐熱性を有する断熱材が得られる。
無機粒子の含有量が３０重量部未満であると、無機粒子の量が少なすぎるため、１４００℃以上で焼成した際、一部が溶融した生体溶解性ファイバがアルミナファイバに接触し、アルミナファイバの分解を防ぐことができない可能性がある。その結果、アルミナファイバの骨格が保持できず、断熱材の収縮が大きくなり、１４００℃以上において耐熱性を有さない場合がある。また、無機粒子の含有量が３０重量部未満であると、密度が小さいため、焼成時に断熱材の構造に歪みが生じる場合がある。
無機粒子の含有量が１５０重量部を超えると、断熱材の収縮は抑えることができるが、抄造時の脱水時間が増加することがあり、生産効率が低下する場合がある。また、断熱材が固く、取扱い性が難しくなる場合がある。
【００２０】
請求項６に記載の断熱材では、生体溶解性ファイバは、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を含む。
生体溶解性ファイバがアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を含むと、生体溶解性の効果が高く、人体への影響が低い断熱材となる。
【００２１】
請求項７に記載の断熱材では、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するアルミナファイバの含有量は、３０〜９０重量部である。
アルミナファイバの含有量が３０〜９０重量部であると、１４００℃以上で生体溶解性ファイバの一部が溶融しても、充分な量のアルミナファイバが存在するため、繊維骨格を保持することができる。その結果、断熱材の収縮を抑えることができ、１４００℃以上において耐熱性を有する断熱材が得られる。
アルミナファイバの含有量が３０重量部未満であると、アルミナファイバに対する生体溶解性ファイバの量が多すぎるため、１４００℃以上で一部が溶融した生体溶解性ファイバがアルミナファイバに接触して、アルミナファイバの一部を分解させる場合がある。その結果、繊維骨格を保持することができず、断熱材の収縮を抑えられない場合がある。
アルミナファイバの含有量が９０重量部を超えると、アルミナファイバの含有量が既存のアルミナボードと同じになるため、生体溶解性ファイバの意義が失われてしまう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１（ａ）は、無機繊維として生体溶解性ファイバのみを含む断熱材において、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバを示す模式図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す生体溶解性ファイバを含む断熱材を１４００℃で焼成した際、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバを示す模式図である。
【図２】図２（ａ）は、無機繊維として生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを含む断熱材において、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを示す模式図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを含む断熱材を１４００℃で焼成した際、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを示す模式図である。
【図３】図３（ａ）は、さらに、無機粒子を含む断熱材において、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ及び無機粒子を示す模式図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す生体溶解性ファイバとアルミナファイバと無機粒子とを含む断熱材を１４００℃で焼成した際、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ及び無機粒子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の実施形態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。
【００２４】
（第一実施形態）
以下、本発明の断熱材の一実施形態である第一実施形態について説明する。
本実施形態に係る断熱材は、生体溶解性ファイバと、アルミナファイバとを含む。
【００２５】
上記生体溶解性ファイバとは、短期吸入試験による生体内滞留試験で２０μｍより長い繊維が１０日未満の荷重半減期となるもの、又は、気管内注入による短期の生体内滞留試験で２０μｍより長い繊維が４０日未満の荷重半減期となるものをいう。これらの荷重半減期を満たすものは、生体溶解性ファイバが生体内に取り込まれた際の発がん性の危険性を低くすることができるからである。
【００２６】
上記生体溶解性ファイバは、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、及び、ホウ素化合物からなる群より選択される少なくとも１種を含むことが好ましく、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を含むことがより好ましい。
【００２７】
上記アルカリ金属化合物としては、例えば、ナトリウム、カリウムの酸化物又は塩が挙げられ、上記アルカリ土類金属化合物としては、マグネシウム、カルシウム、バリウムの酸化物又は塩が挙げられる。上記ホウ素化合物としては、ホウ素の酸化物又は塩が挙げられる。無機繊維の材料として用いられるシリカ、アルミナ、シリカアルミナ、ガラス等に、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ホウ素の酸化物又は塩を含ませて得られる繊維は、生体溶解性の効果を高めることができる。
本実施形態の生体溶解性ファイバは、少なくとも酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を１５〜３０重量％含むか、又は、少なくとも酸化カルシウム（ＣａＯ）を１５〜３５重量％含むものが好ましい。
【００２８】
本実施形態に係る断熱材に含まれる生体溶解性ファイバは、上記アルカリ金属化合物等の他にシリカを６０〜８５重量％含むことが望ましく、７０〜８０重量％含むことがより望ましい。生体溶解性ファイバ中のシリカの含有量が６０重量％未満であると、生体溶解性ファイバの強度が弱くなり易い。一方、生体溶解性ファイバ中のシリカの含有量が８５重量％を超えると、生体溶解性ファイバ中の無機化合物の含有量が少なくなるため、生体溶解性の効果が低下し易くなる。
生体溶解性ファイバとしては、例えば、ニチアス株式会社製のファインフレックスＥ、ＢＩＯＯＬ、新日本サーマルセラミックス株式会社製のＳＷ６０７、ＳＷ６０７ＨＴ、ユニフラックス社製のＩｓｏｆｒａｘ、Ｉｎｓｕｌｆｒａｘ等が挙げられる。
【００２９】
本実施形態に係る断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバの平均繊維径の下限は、１μｍが望ましい。一方、上記生体溶解性ファイバ及び上記アルミナファイバの平均繊維径の上限は、１０μｍが望ましい。上記生体溶解性ファイバ及び上記アルミナファイバの平均繊維径は、２〜８μｍがより望ましい。
平均繊維径が１μｍ未満の場合には、そのような平均繊維径が小さい生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを安定的に製造するのが難しい。一方、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバの平均繊維径が１０μｍを超えると、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバが脆くなり、形成した断熱材の強度が充分に得られにくくなる。
【００３０】
本実施形態に係る断熱材では、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するアルミナファイバの含有量は、３０〜９０重量部であることが望ましく、４０〜７０重量部であることがより望ましい。
【００３１】
次に、本実施形態に係る断熱材の製造方法について説明する。
【００３２】
本実施形態に係る断熱材の製造方法は、カチオン性ポリマーを水中に投入し、分散及び／又は溶解させた後、上記生体溶解性ファイバと上記アルミナファイバとを投入し、水中に分散させてスラリーとする第一工程と、上記スラリーに水溶性無機バインダーを添加する第二工程と、上記水溶性無機バインダーが添加されたスラリーにカチオン性凝集剤を添加する第三工程と、この後、アニオン性凝集剤を添加する第四工程とを含む。
【００３３】
まず、第一工程について説明する。
第一工程では、カチオン性ポリマーを水中に投入し、分散及び／又は溶解させた後、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを投入し、水中に分散させてスラリーとする。
【００３４】
まず最初に、カチオン性ポリマーを水中に投入し、攪拌することにより、水中に分散及び／又は溶解させる。
カチオン性ポリマーを水中に分散又は溶解させる方法は特に限定されるものではないが、最初に０．５〜５．０重量％の濃度となるように、所定量の水にカチオン性ポリマーを添加し、５分〜３０分程度攪拌して、カチオン性ポリマーを水中に均一に分散及び／又は溶解させる。
【００３５】
このように調製した液を、繊維を投入するための水を張った槽に投入して攪拌することにより、カチオン性ポリマーを比較的良好に分散させることができる。このとき、カチオン性ポリマーは、後で投入する生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して、固形分換算で１〜２０重量部存在することが好ましい。水中のカチオン性ポリマーの濃度としては、０．０１〜０．５重量％となる。
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して、カチオン性ポリマーの量が固形分換算で１重量部未満では、カチオン性ポリマーの添加量が少ないため、後工程で生体溶解性ファイバとアルミナファイバとその他の添加物質とが充分に凝集しない。一方、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して、カチオン性ポリマーの量が固形分換算で２０重量部を超えても、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとその他の添加物質との凝集効果は余り向上せず、逆に凝集効果を低下させてしまう場合がある。さらに添加物質の量を考慮したときに経済的でない。
【００３６】
この後、アルミナファイバを投入し、攪拌する。
アルミナファイバの投入量は、水１０００重量部に対して３〜５０重量部が好ましい。
これにより、カチオン性ポリマーが均一に分散した状態の水中に、アルミナファイバが投入され、マイナスに荷電するため、カチオン性ポリマーとアルミナファイバとが接近し、やがてアルミナファイバにカチオン性ポリマーが絡みつく。
アルミナファイバの投入量が３重量部未満では、アルミナファイバの投入量が少なすぎるため、得られる断熱材の量が少なくなり、生産性が低下し、一方、アルミナファイバの投入量が５０重量部を超えると、水に対するアルミナファイバの量が多くなりすぎるので、攪拌等により投入したカチオン性ポリマー等の添加物質を均一に攪拌するのが難しくなる。
アルミナファイバを投入した後、第二工程で水溶性無機バインダーを添加するまでの攪拌時間は、３０秒〜３０分が好ましい。攪拌時間が３０秒未満の場合には、アルミナファイバが水中で均一に分散せず、良好な凝集を行うことができない。一方、攪拌時間が３０分を超えても、攪拌によるアルミナファイバの均一分散効果は上がらず、経済的でない。
【００３７】
この後、生体溶解性ファイバを投入し、攪拌する。
生体溶解性ファイバの投入量は、水１０００重量部に対して３〜５０重量部が好ましい。
これにより、カチオン性ポリマーが均一に分散した状態の水中に、生体溶解性ファイバが投入され、マイナスに荷電するため、カチオン性ポリマーと生体溶解性ファイバとが接近し、やがて生体溶解性ファイバにカチオン性ポリマーが絡みつく。
生体溶解性ファイバの投入量が３重量部未満では、生体溶解性ファイバの投入量が少なすぎるため、得られる断熱材の量が少なくなり、生産性が低下し、一方、生体溶解性ファイバの投入量が５０重量部を超えると、水に対する生体溶解性ファイバの量が多くなりすぎるので、攪拌等により投入したカチオン性ポリマー等の添加物質を均一に攪拌するのが難しくなる。
生体溶解性ファイバを投入した後、第二工程で水溶性無機バインダーを添加するまでの攪拌時間は、３０秒〜３０分が好ましい。攪拌時間が３０秒未満の場合には、生体溶解性ファイバが水中で均一に分散せず、良好な凝集を行うことができない。一方、攪拌時間が３０分を超えても、攪拌による生体溶解性ファイバの均一分散効果は上がらず、経済的でない。
【００３８】
カチオン化ポリマーとしては、特に限定されるものではなく、カチオン性を有するポリマーであれば、使用することができる。
上記カチオン化ポリマーとしては、例えば、カチオン性アクリルアミド、カチオン化澱粉、カチオン化変性アクリル系共重合体等が挙げられる。
上記カチオン化ポリマーの具体例としては、アライドコロイド社製のパーコール（カチオン性アクリルアミド）、荒川化学工業社製のポリストロン７０５（カチオン性アクリルアミド）、ポリストロンアラフィックスＤＣ−Ｒ（カチオン性アクリルアミド）、明成化学工業社製のファイレックスＲＣ−１０４（カチオン変性アクリル系共重合体）等が挙げられる。
【００３９】
これらの中では、カチオン化澱粉が好ましい。カチオン化澱粉とは、カチオン性を持たせた澱粉をいう。澱粉とは、多数のα−グルコース分子がグリコシド結合によって重合した天然高分子であり、本発明では、この澱粉に従来より行われている方法を用いてカチオン化し、カチオン性を持たせている。
【００４０】
カチオン化の方法としては、原料澱粉をカチオン化剤で処理する方法が挙げられる。カチオン化剤としては、ジエチルアミノエチルクロライド等の３級アミン、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド等の４級アンモニウム塩が挙げられる。
【００４１】
カチオン化の対象となる原料澱粉は、特に限定されるものではないが、例えば、馬鈴薯澱粉、モチ馬鈴薯澱粉、甘藷澱粉、モチトウモロコシ澱粉、高アミローストウモロコシ澱粉、小麦粉澱粉、米澱粉、タピオカ澱粉、サゴ澱粉、グルマンナン及びガラクタン等が挙げられる。これらの中では、馬鈴薯が好ましい。
【００４２】
カチオン化澱粉の具体例としては、例えば、敷島スターチ製のマーメイド３５０等が挙げられる。
【００４３】
次に、第二工程について説明する。
第二工程では、カチオン性ポリマー、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバが投入されたスラリーに、水溶性無機バインダーを添加し、攪拌する。
【００４４】
水溶性無機バインダーは、特に限定されるものではないが、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。
水溶性無機バインダーは、ファイバ同士を接着させるために添加するものであり、水溶液中のコロイド状シリカ、コロイド状アルミナ等の微粒子が断熱材を構成する生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバに付着することにより、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバの接着材の役割を果たす。そのため、ファイバ同士がその一部で接着し、これにより断熱材の所定の形状が維持される。
ここで、「ファイバ同士」とは、生体溶解性ファイバ同士、アルミナファイバ同士、生体溶解性ファイバとアルミナファイバ同士のことをいう。
水溶性無機バインダーを添加した後、第三工程でカチオン性凝集剤を添加するまでの攪拌時間は、３０秒〜５分が好ましい。攪拌時間が３０秒未満の場合には、水溶性無機バインダーが水中で均一に分散せず、良好な凝集を行うことができない。一方、攪拌時間が５分を超えても、攪拌による水溶性無機バインダーの均一分散効果は上がらず、経済的でない。
【００４５】
第一工程では、添加されたマイナスに帯電した生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバにカチオン性ポリマーがまとわり付くことで、マイナスの電荷が中和され、反発力が小さくなると考えられる。そのため、本第二工程で添加されるシリカゾル等の水溶性無機バインダーを構成する微粒子が凝集し、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバに付着し易くなる。
【００４６】
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対する固形分に換算した水溶性無機バインダーの添加量は、特に限定されるものではないが、固形分換算で０．１〜２０重量部であることが望ましい。
水溶性無機バインダーを構成する微粒子（コロイド状シリカ、コロイド状アルミナ等）は、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバに付着することにより、接着材の役割を果たす。そのため、ファイバ同士がその一部で接着し、これにより断熱材が所定の形状を維持し、強度を保つことができる。
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対する固形分に換算した水溶性無機バインダーの添加量が上記範囲にあると、接着材として機能する微粒子の量が適切であり、充分な密度、強度を有する断熱材を製造することができる。固形分に換算した水溶性無機バインダーの添加量が、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して０．１重量部未満であると、接着材として機能する微粒子の量が不足し、断熱材の強度が低下する。一方、固形分に換算した水溶性無機バインダーの添加量が、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して２０重量部を超えると、接着材の役割を果たす微粒子の量が多くなりすぎ、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバ上に偏析しやすくなる。そのため、断熱材の密度が不均一化する。断熱材の密度が高い部分では、断熱性能が低下するため、全体として断熱材の断熱性能が低下する。また、水中に存在する微粒子の量が多くなるため、濾過性が低下し、濾過に時間がかかるため、生産性が低下する。
【００４７】
水溶性無機バインダーとしてシリカゾルを使用する場合には、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対する固形分に換算したシリカゾルの添加量は、０．５〜２０重量部が好ましく、２〜８重量部がより好ましい。固形分に換算したシリカゾルの添加量が、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して０．５重量部未満であると、接着材として機能する微粒子の量が不足し、断熱材の強度が低下する。一方、固形分に換算したシリカゾルの添加量が、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して２０重量部を超えると、水中に存在する微粒子の量が多くなるため、濾過性が低下し、濾過に時間がかかる。そのため、生産性が低下する。
一方、水溶性無機バインダーとしてアルミナゾルを使用する場合には、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対する固形分に換算したアルミナゾルの添加量は、０．１〜２０重量部が好ましく、０．５〜４重量部がより好ましい。固形分に換算したアルミナゾルの添加量が、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して０．１重量部未満であると、接着材として機能する微粒子の量が不足し、断熱材の強度が低下する。一方、固形分に換算したシリカゾルの添加量が、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して２０重量部を超えると、水中に存在する微粒子の量が多くなるため、濾過性が低下し、濾過に時間がかかる。そのため、生産性が低下する。
【００４８】
次に、第三工程について説明する。
第三工程では、カチオン性ポリマー、生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ及び水溶性無機バインダーが添加されたスラリーにカチオン性凝集剤を添加する。
カチオン性凝集剤の添加により、生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ、カチオン性ポリマー及び水溶性無機バインダー構成する微粒子を含むフロックを形成させることができる。
カチオン性凝集剤を添加した後、第四工程でアニオン性凝集剤を添加するまでの攪拌時間は、３０秒〜５分が好ましい。攪拌時間が３０秒未満の場合には、カチオン性凝集剤が水中で均一に分散せず、良好な凝集を行うことができない。一方、攪拌時間が５分を超えても、攪拌によるカチオン性凝集剤の均一分散効果は上がらず、経済的でない。
【００４９】
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するカチオン性凝集剤の添加量は、特に限定されるものではないが、固形分換算で０．５〜１０．０重量部が好ましく、１〜２重量部がより好ましい。
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するカチオン性凝集剤の添加量が固形分換算で０．５重量部未満では、カチオン性凝集剤の量が少ないため、生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ、カチオン性ポリマー及び水溶性無機バインダー構成する微粒子を含むフロックを形成するのが難しくなる。一方、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するカチオン性凝集剤の添加量が固形分換算で１０．０重量部を超えても、フロックを形成する効果は余り変わらず、得られた断熱材中に有機分が多くなりすぎ、断熱材として使用した際に、有機分の分解等が発生するため、強度低下につながり易く、好ましくない。
【００５０】
カチオン性凝集剤は、特に限定されるものではないが、例えば、カチオン性アクリルアミド、カチオン化澱粉、カチオン化変性アクリル系共重合体等が挙げられる。
【００５１】
カチオン性凝集剤の具体例としては、敷島スターチ製のマーメイド３５０（カチオン化澱粉）、アライドコロイド社製のパーコール（カチオン性アクリルアミド）、荒川化学工業社製のポリストロン７０５（カチオン性アクリルアミド）、ポリストロンアラフィックスＤＣ−Ｒ（カチオン性アクリルアミド）、明成化学工業社製のファイレックスＲＣ−１０４（カチオン変性アクリル系共重合体）等が挙げられる。
【００５２】
次に、第四工程について説明する。
第四工程では、カチオン性ポリマー、生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ、水溶性無機バインダー及びカチオン性凝集剤が添加されたスラリーにアニオン性凝集剤を添加する。
アニオン性凝集剤の添加により、生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ、カチオン性ポリマー、水溶性無機バインダーを構成する微粒子及びカチオン性凝集剤を含むプラスに帯電したフロックを反対の電荷を有するアニオン性凝集剤により凝集させることができる。
第四工程において濾過を行うまでの攪拌時間は、３０秒〜５分が好ましい。
攪拌時間が３０秒未満の場合には、アニオン性凝集剤が水中で均一に分散せず、良好な凝集を行うことができない。一方、攪拌時間が５分を超えても、攪拌によるアニオン性凝集剤の均一分散効果は上がらず、経済的でない。
【００５３】
アニオン性凝集剤としては、例えば、アニオン性ポリアクリルアミド、アクリル系共重合体等が挙げられる。
アニオン性凝集剤の具体例としては、例えば、荒川化学工業社製のポリストロン１１７（アニオン性ポリアクリルアミド）、星光ＰＭＣ社製のポリアクロン（アニオン性ポリアクリルアミド）、明成化学工業社製のファイレックスＭ（アクリル系共重合体）等が挙げられる。
【００５４】
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するアニオン性凝集剤の添加量は、特に限定されるものではないが、固形分換算で０．１〜１０重量部が好ましく、固形分換算で０．１〜２重量部がより好ましい。
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するアニオン性凝集剤の添加量が固形分換算で０．１重量部未満では、アニオン性凝集剤の量が少ないため、生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ、カチオン性ポリマー、水溶性無機バインダーを構成する微粒子及びカチオン性凝集剤を含むフロックを充分に凝集させ、凝集体とするのが難しくなる。一方、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するアニオン性凝集剤の添加量が固形分換算で１０重量部を超えても、フロックを形成する効果は余り変わらず、得られた断熱材中に有機分が多くなりすぎ、断熱材として使用した際に、有機分の分解等が発生するため、強度低下につながり、好ましくない。
【００５５】
このようにして、生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ、カチオン性ポリマー、水溶性無機バインダーを構成する微粒子、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤を含む凝集体が形成されたスラリーを、型に流し込み、脱水成形することにより、少量の水分を含む所定形状の成形断熱材が形成される。
この後、成形断熱材中の水分を除去するために乾燥させ、所定の形状に加工することにより、断熱材が完成する。
【００５６】
以下、本発明の第一実施形態に係る断熱材の効果について列挙する。
（１）本実施形態に係る断熱材では、生体溶解性ファイバと、アルミナファイバとを含む。アルミナファイバを含むことにより、１４００℃以上の使用において生体溶解性ファイバの一部は溶融するが、アルミナファイバにより繊維骨格が保持されるため、断熱材の収縮を抑えることができる。その結果、１４００℃以上において耐熱性を有する断熱材が得られる。
（２）本実施形態に係る断熱材では、生体溶解性ファイバは、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を含む。アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を含むことにより、生体溶解性の効果が高く、人体への影響が低い断熱材となる。
（３）本実施形態に係る断熱材では、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するアルミナファイバの含有量は、３０〜９０重量部である。生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するアルミナファイバの含有量が３０〜９０重量部であると、１４００℃以上で生体溶解性ファイバの一部が溶融しても、充分な量のアルミナファイバが存在するため、繊維骨格を保持することができる。その結果、断熱材の収縮を抑えることができ、１４００℃以上において耐熱性を有する断熱材が得られる。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明の第一実施形態をより具体的に開示した実施例を示すが、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。
【００５８】
（実施例１）
まず、９９重量部の水に、カチオン化澱粉（敷島スターチ製のマーメイド３５０）１重量部を加え、約６０分間攪拌することにより、カチオン化澱粉を１重量％に希釈した希釈水を調製した。
【００５９】
次に、槽に９９００重量部の水を張り、上記工程で調製した希釈水を添加し、攪拌した後、アルミナファイバ（三菱樹脂社製、平均繊維径：６．０μｍ）４０重量部を添加し、１分間攪拌した。その後、生体溶解性ファイバ（ニチアス株式会社製 ＢＩＯＯＬ、ＳｉＯ２：７３重量％、ＣａＯ：２５重量％、Ａｌ２Ｏ３：２重量％、ＭｇＯ：１重量％未満、平均繊維径：４．０μｍ）６０重量部を添加し、１分間攪拌した。
【００６０】
次に、シリカゾル（日産化学工業社製のスノーテックス３０（ＳｉＯ２濃度：３０重量％））を８．３重量部（固形分換算で２．５重量部）加え、再び、１分間攪拌した。
【００６１】
次に、カチオン性凝集剤（荒川化学工業社製のポリストロン７０５）を２０重量部（固形分換算で２．０重量部）加え、１分間攪拌した後、アニオン性凝集剤（明成化学工業社製のファイレックスＭ）を３重量部（固形分換算で０．３重量部）加え、１分間攪拌し、その後１０分間放置し、凝集体を作製した。
【００６２】
続いて、形成された凝集体を含むスラリーを脱水用の型に流し込み、脱水成形を行うことにより水分を含む成形断熱体を作製した。
この後、水分を含む成形断熱体を１０５℃で乾燥させた後、切削加工を行い断熱材を製造した。製造した断熱材に含まれるカチオン化澱粉等の物質の重量（重量部）を表１に示す。
【００６３】
（収縮率の評価）
実施例１で得られた断熱材を１４００℃、８時間で焼成後、断熱材の幅方向と厚み方向における収縮率を測定した。ここで、収縮率とは、以下の計算式で得られる。
収縮率（％）＝｛（焼成前の長さ−焼成後の長さ）／焼成前の長さ｝×１００
幅方向の収縮率が５％以下の場合を「幅方向にほとんど収縮がない」、厚み方向の収縮率が１５％以下の場合を「厚み方向にほとんど収縮がない」として、次の３段階で評価した。その結果を表２に示す。
◎：幅方向、厚み方向ともにほとんど収縮がない
○：幅方向、又は、厚み方向のどちらかにほとんど収縮がない
×：幅方向、厚み方向ともに収縮が大きい
【００６４】
（実施例２）
実施例２では、生体溶解性ファイバ５０重量部とアルミナファイバ５０重量部とを含む断熱材を製造した以外は、実施例１と同様に、カチオン化澱粉、シリカゾル、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤を使用して、水中に投入した生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを凝集させ、脱水成形することにより断熱材を製造し、収縮率を評価した。断熱材に含まれるカチオン化澱粉等の物質の重量（重量部）を表１に、収縮率の評価結果を表２に示す。
【００６５】
（比較例１）
比較例１では、生体溶解性ファイバを１００重量部含み、アルミナファイバを含まない断熱材を製造した以外は、実施例１と同様に、カチオン化澱粉、シリカゾル、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤を使用して、水中に投入した生体溶解性ファイバを凝集させ、脱水成形することにより断熱材を製造し、収縮率を評価した。断熱材に含まれるカチオン化澱粉等の物質の重量（重量部）を表１に、収縮率の評価結果を表２に示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【００６８】
表２の実施例１及び２の結果からわかるように、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを含む断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向にほとんど収縮がない。
これに対して、生体溶解性ファイバのみを含み、アルミナファイバを含まない比較例１の断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向、厚み方向ともに収縮が大きい。
【００６９】
（第二実施形態）
以下、本発明の断熱材の一実施形態である第二実施形態について説明する。
【００７０】
本発明の第二実施形態に係る断熱材では、本発明の第一実施形態に係る断熱材に、さらに、無機粒子が含まれている点が本発明の第一実施形態の場合と異なる。
【００７１】
無機粒子としては、特に限定されるものではないが、例えば、ジルコニア粉末、クロミア粉末及びアルミナ粉末からなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。これらの中では、アルミナ粉末が好ましい。
【００７２】
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対する無機粒子の含有量は、３０〜１５０重量部が好ましく、５０〜１００重量部がより好ましい。
【００７３】
次に、本実施形態に係る断熱材の製造方法について説明する。
本実施形態に係る断熱材の製造方法では、本発明の第一実施形態に係る断熱材の製造方法の第一工程と第二工程との間に、無機粒子添加工程が挿入されている点が本発明の第一実施形態の場合と異なる。
【００７４】
すなわち、本発明の第二実施形態では、カチオン性ポリマーを水中に投入し、分散又は溶解させ、続いて、上記生体溶解性ファイバ及び上記アルミナファイバを投入し、水中に分散させてスラリーとする第一工程を終えた後、アルミナ粉末等の無機粒子を添加する。
【００７５】
本発明の第二実施形態における第一工程は、本発明の第一実施形態と同様に行うことができる。
次に、カチオン性ポリマーと生体溶解性ファイバとアルミナファイバとが投入されたスラリーに、無機粒子を添加し、攪拌する。
【００７６】
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対する無機粒子の添加量は、３０〜１５０重量部が好ましく、５０〜１００重量部がより好ましい。
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対する無機粒子の添加量が上記範囲であると、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に無機粒子が接着するため、生体溶解性ファイバの一部が溶融しても、アルミナファイバに接触してアルミナファイバを分解させることを抑制でき、繊維骨格がより保持される。その結果、断熱材の収縮をより抑えることができ、１４００℃以上においてより耐熱性を有する断熱材が得られる。また、１４００℃以上で焼成した際、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に無機粒子が接着することで、繊維強度が増加し、断熱材全体の強度が増加する。
無機粒子の含有量が、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して３０重量部未満であると、無機粒子の量が少なすぎるため、１４００℃以上で焼成した際、一部が溶融した生体溶解性ファイバがアルミナファイバに接触し、アルミナファイバの分解を防ぐことができない可能性がある。その結果、アルミナファイバの骨格が保持できず、断熱材の収縮が大きくなり、１４００℃以上において耐熱性を有さない場合がある。一方、無機粒子の含有量が、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して１５０重量部を超えると、断熱材の収縮は抑えることができるが、抄造時の脱水時間が増加することがあり、生産効率が低下する場合がある。また、断熱材が固く、取扱い性が難しくなる場合がある。
【００７７】
無機粒子を投入した後、第二工程で水溶性無機バインダーを添加するまでの攪拌時間は、３０秒〜５分が好ましい。攪拌時間が３０秒未満の場合には、無機粒子が水中で均一に分散せず、良好な凝集を行うことができない。一方、攪拌時間が５分を超えても、攪拌による無機粒子の均一分散効果は上がらず、経済的でない。
無機粒子添加工程により添加された無機粒子は、スラリーの凝集性に大きな影響を与えることはなく、添加されると、一旦液中に分散するが、カチオン性ポリマーにより生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバのマイナス電荷が中和されるため、水溶性無機バインダーを構成する微粒子とともに凝集し、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバに付着する。
【００７８】
無機粒子添加工程を経た後、第二工程〜第四工程を行うが、本発明の第二実施形態における第二工程〜第四工程は、本発明の第一実施形態と同様に行うことができる。
【００７９】
以下、本発明の第二実施形態の断熱材の効果について列挙する。
本実施形態に係る断熱材では、本発明の第一実施形態に係る断熱材と同様に、第一実施形態に記載した（１）〜（３）の効果を奏するとともに、下記の（４）〜（６）の効果を奏する。
（４）本実施形態の断熱材では、さらに、無機粒子を含む。１４００℃以上で一部が溶融した生体溶解性ファイバは、アルミナファイバと反応して、アルミナファイバの一部を分解させる場合がある。しかしながら、さらに無機粒子を含む断熱材では、１４００℃以上で焼成した際、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に無機粒子が接着しているため、溶融した生体溶解性ファイバはアルミナファイバよりも近くに存在している無機粒子と先に反応し、反応した生体溶解性ファイバの溶融物は、アルミナファイバを分解させない組成物となる。したがって、生体溶解性ファイバの一部が溶融しても、アルミナファイバに接触してアルミナファイバを分解させることを抑制でき、繊維骨格がより保持される。その結果、断熱材の収縮をより抑えることができ、１４００℃以上においてより耐熱性を有する断熱材が得られる。
また、１４００℃以上で焼成した際、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に無機粒子、又は、無機粒子と反応した生体溶解性ファイバの溶融物が接着していることで、繊維間にアンカーの効果を生み出す。従って、断熱材全体の強度が増加する。
（５）本実施形態の断熱材では、無機粒子が、ジルコニア粉末、クロミア粉末及びアルミナ粉末からなる群から選ばれる少なくとも１種である。無機粒子が、ジルコニア粉末、クロミア粉末、アルミナ粉末等であると、さらに、それぞれの無機粒子の機能に応じた特性を断熱材に付与することができる。
具体的には、断熱材がジルコニア粉末、クロミア粉末、アルミナ粉末を含有することにより、耐熱性能が向上する。
（６）本実施形態の断熱材では、無機粒子の含有量が３０〜１５０重量部である。無機粒子を３０〜１５０重量部含むことにより、１４００℃以上で焼成した際、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に、適切な量の無機粒子が接着するため、生体溶解性ファイバの一部が溶融しても、アルミナファイバに接触してアルミナファイバを分解させることを抑制でき、繊維骨格がより保持される。その結果、断熱材の収縮をより抑えることができ、１４００℃以上においてより耐熱性を有する断熱材が得られる。
【００８０】
（実施例３）
まず、９９０重量部の水に、カチオン化澱粉（敷島スターチ製のマーメイド３５０）１０重量部を加え、約６０分間攪拌することにより、カチオン化澱粉を１重量％に希釈した希釈水を調製した。
【００８１】
次に、槽に９０００重量部の水を張り、上記工程で調製した希釈水を添加し、攪拌した後、アルミナファイバ（三菱樹脂社製、平均繊維径：６．０μｍ）５０重量部を添加し、１分間攪拌した。その後、生体溶解性ファイバ（ニチアス株式会社製 ＢＩＯＯＬ、ＳｉＯ２：７３重量％、ＣａＯ：２５重量％、Ａｌ２Ｏ３：２重量％、ＭｇＯ：１重量％未満、平均繊維径：４．０μｍ）５０重量部を添加し、１分間攪拌した。
【００８２】
次に、アルミナ粉末（日本軽金属社製）を５０．０重量部加え、１分間攪拌した。
【００８３】
次に、シリカゾル（日産化学工業社製のスノーテックス３０（ＳｉＯ２濃度：３０重量％））を８．３重量部（固形分換算で２．５重量部）加え、再び、１分間攪拌した。
【００８４】
次に、カチオン性凝集剤（荒川化学工業社製のポリストロン７０５）を２０重量部（固形分換算で２．０重量部）加え、１分間攪拌した後、アニオン性凝集剤（明成化学工業社製のファイレックスＭ）を３重量部（固形分換算で０．３重量部）加え、１分間攪拌し、その後１０分間放置し、凝集体を作製した。
続いて、形成された凝集体を含むスラリーを脱水用の型に流し込み、脱水成形を行うことにより水分を含む成形断熱体を作製した。
この後、水分を含む成形断熱体を１０５℃で乾燥させた後、切削加工を行い断熱材を製造し、収縮率を評価した。製造した断熱材に含まれるカチオン化澱粉等の物質の重量（重量部）を表３に、収縮率の評価結果を表４に示す。
【００８５】
（脱水時間の測定）
第一工程〜第四工程で得られたスラリー５０Ｌを、抄造器（３００ｃｍ×３００ｃｍ×１５００ｃｍ）に流し込み、真空ポンプで脱水する。真空ポンプのスイッチを入れた時を０秒とし、完全に水が抜けきるまで脱水を続け、空気を吸引する音が発生した時点で吸引終了とした。吸引中の時間（スイッチを入れた時から、空気を吸引する音になるまでの時間）を、脱水時間として記録した。脱水時間の測定結果を表４に示す。
【００８６】
（実施例４〜７）
実施例４〜７では、さらに、アルミナ粉末の量を変えた以外は、実施例３と同様にして、カチオン化澱粉、アルミナ粉末、シリカゾル、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤を使用して、水中に投入した生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを凝集させ、脱水成形することにより断熱材を製造し、収縮率の評価及び脱水時間の測定を行った。断熱材に含まれるカチオン化澱粉等の物質の重量（重量部）を表３に、収縮率の評価及び脱水時間の測定結果を表４に示す。なお、アルミナ粉末の含有量は２０．０〜２００．０重量部の範囲で変化させている。
【００８７】
（実施例８）
実施例８では、アルミナ粉末に代えてジルコニア粉末（第一稀元素化学工業社製）を含む断熱材を製造したこと以外は、実施例３と同様にして、カチオン化澱粉、ジルコニア粉末、シリカゾル、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤を使用して、水中に投入した生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを凝集させ、脱水成形することにより断熱材を製造し、収縮率の評価及び脱水時間の測定を行った。断熱材に含まれるカチオン化澱粉等の物質の重量（重量部）を表３に、収縮率の評価及び脱水時間の測定結果を表４に示す。
【００８８】
（比較例２）
比較例２では、生体溶解性ファイバを１００重量部含み、アルミナファイバを含まない断熱材を製造した以外は、実施例３と同様に、カチオン化澱粉、アルミナ粉末、シリカゾル、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤を使用して、水中に投入した生体溶解性ファイバを凝集させ、脱水成形することにより断熱材を製造し、収縮率の評価及び脱水時間の測定を行った。断熱材に含まれるカチオン化澱粉等の物質の重量（重量部）を表３に、収縮率の評価及び脱水時間の測定結果を表４に示す。
【００８９】
【表３】
【００９０】
【表４】
【００９１】
表４の実施例３及び８の結果からわかるように、さらに、無機粒子（アルミナ粉末またはジルコニア粉末）を含む断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向、厚み方向ともにほとんど収縮がない。これに対して、無機粒子を含んでいるが、アルミナファイバを含まない比較例２の断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向、厚み方向ともに収縮が大きい。
【００９２】
表４の実施例３〜７の結果からわかるように、アルミナ粉末２０．０〜２００．０重量部を含む断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向にほとんど収縮がない。また、アルミナ粉末３０．０〜２００．０重量部を含む断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向、厚み方向ともにほとんど収縮がない。
また、実施例３〜６の結果からわかるように、アルミナ粉末の含有量が１５０．０重量部以下の断熱材では、脱水時間が比較的短く、効率よく脱水作業を行うことができる。
【００９３】
（実施例９〜１１）
実施例９〜１１では、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ、アルミナファイバの量を変えたこと以外は、実施例３と同様にして、カチオン化澱粉、アルミナ粉末、シリカゾル、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤を使用して、水中に投入した生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを凝集させ、脱水成形することにより断熱材を製造し、収縮率を評価した。断熱材に含まれるカチオン化澱粉等の物質の重量（重量部）を表５に、収縮率の評価結果を表６に示す。なお、実施例９〜１１では、生体溶解性ファイバの含有量を１０〜８０重量部、アルミナファイバの含有量を２０〜９０重量部の範囲で変化させている。
【００９４】
【表５】
【００９５】
【表６】
【００９６】
表６の実施例９〜１１の結果からわかるように、アルミナファイバ２０〜９０重量部を含む断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向にほとんど収縮がない。また、アルミナファイバ３０〜９０重量部を含む断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向、厚み方向ともにほとんど収縮がない。
【００９７】
以上の結果から、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを含む断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向にほとんど収縮がないことがわかる。断熱材の収縮を抑えることによって、１４００℃において耐熱性を有する断熱材が得られる。
さらに無機粒子を含む断熱材において、無機粒子の含有量が３０〜１５０重量部であり、かつ、アルミナファイバの含有量が３０〜９０重量部である断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向、厚み方向ともにほとんど収縮がなく、また、脱水時間が比較的短く、効率よく脱水作業を行うことができることがわかる。断熱材の収縮をより抑えることによって、１４００℃以上においてより耐熱性を有する断熱材が得られる。
【００９８】
（その他の実施形態）
本発明の第一実施形態及び第二実施形態に係る断熱材の製造方法において、第一工程では、水中にアルミナファイバを投入後、生体溶解性ファイバを投入する。しかしながら、本発明の実施形態に係る断熱材の製造方法においては、アルミナファイバと生体溶解性ファイバとを投入する順序は特に規定されない。つまり、水中に生体溶解性ファイバを投入後、アルミナファイバを投入してもよいし、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを同時に投入してもよい。
【００９９】
本発明の断熱材の製造方法において、吸引濾過による成形時の成形性を向上させるために、スラリーに有機バインダーを添加してもよい。有機バインダーとしては特に限定されず、例えば、アクリル系樹脂、アクリルゴム等のゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等の水溶性有機重合体、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。これらの中では、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴムが好ましい。
【０１００】
本発明の断熱材の製造方法により製造された断熱材は、上記のように、充分な耐熱性有するので、工業炉、ヒータ等の用途に好適に用いることができる。
【０１０１】
本発明の断熱材においては、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを含むことを必須の構成要素としている。
係る必須の構成要素に、本発明の第一実施形態〜第二実施形態、及び、その他の実施形態で詳述した様々な構成（例えば、断熱材の製造工程等）を適宜組み合わせることにより所望の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０ 生体溶解性ファイバ
１１ アルミナファイバ
１２ 無機粒子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、抄造法を用いたシリカアルミナファイバ又はアルミナファイバ等の無機ファイバを主成分とする断熱材が製造されている。
特許文献１に示すような従来の断熱材の製造方法では、無機繊維を水中に投入し、攪拌、開繊した後、無機繊維を含む水にバインダーとなるシリカゾル等を添加するとともに、無機粒子を加え、最後に凝集剤を添加することにより、水中の無機繊維、無機粒子及びシリカゾル等を凝集させ、その後、濾過、脱水することにより、断熱材を得ていた。
【０００３】
しかしながら、最近、欧州では、欧州ＲＥＡＣＨ規制等の環境規制によりシリカアルミナファイバ等の人体に悪影響を及ぼす恐れのある繊維径が小さい無機繊維を用いた断熱材等の使用が規制される方向にあり、これらの無機繊維を用いない断熱材の開発が待たれている。
【０００４】
欧州における規制の範囲外にある無機繊維として、繊維径が大きい無機繊維の他に、いわゆる生体溶解性ファイバが注目されている。生体溶解性ファイバは、生理食塩水に対して溶解する性質を有するために、体内に取り込まれたとしても溶解し、体外に排出されることになるため、人体に対する安全性に優れているとされているからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−９０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、生体溶解性ファイバは、シリカアルミナファイバ等に比べて耐熱温度が低い。そのため、無機繊維として生体溶解性ファイバのみを含む断熱材は、１４００℃以上で使用すると繊維の一部が溶融し、著しく収縮することが判った。従って、無機繊維として生体溶解性ファイバのみを含む断熱材では、１４００℃以上において耐熱性を有さないという問題がある。
これについて、図面を用いて以下に説明する。
【０００７】
図１（ａ）は、無機繊維として生体溶解性ファイバのみを含む断熱材において、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバを示す模式図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す生体溶解性ファイバを含む断熱材を１４００℃で焼成した際、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバを示す模式図である。
【０００８】
図１（ａ）に示す生体溶解性ファイバは、互いに交差するように存在しており、繊維骨格が保持されている。しかしながら、生体溶解性ファイバを含む断熱材を１４００℃で焼成すると、図１（ｂ）に示すように、生体溶解性ファイバの一部が溶融し、生体溶解性ファイバが短く、細くなる。その結果、繊維骨格が保持されず、断熱材は著しく収縮する。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためにされたものであり、生体溶解性ファイバを用いた断熱材であって、１４００℃以上の使用において耐熱性を有する断熱材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、請求項１に記載の断熱材は、生体溶解性ファイバと、アルミナファイバとを含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の断熱材では、１４００℃以上の使用において生体溶解性ファイバの一部は溶融するが、アルミナファイバにより繊維骨格が保持されるため、断熱材の収縮を抑えることができる。その結果、１４００℃以上において耐熱性を有する断熱材が得られる。
これについて、図面を用いて以下に説明する。
【００１２】
図２（ａ）は、無機繊維として生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを含む断熱材において、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを示す模式図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを含む断熱材を１４００℃で焼成した際、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを示す模式図である。
【００１３】
図２（ａ）に示す生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバは、互いに交差するように断熱材全体に広く存在しており、繊維骨格が保持されている。生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを含む断熱材を１４００℃で焼成すると、図２（ｂ）に示すように、生体溶解性ファイバの一部が溶融し、生体溶解性ファイバが短く、細くなる。しかしながら、アルミナファイバの融点は高いために溶融せず、繊維骨格が保持される。その結果、断熱材の収縮を抑えることができる。
【００１４】
請求項２に記載の断熱材では、さらに、無機粒子を含む。
１４００℃以上で一部が溶融した生体溶解性ファイバは、アルミナファイバと反応して、アルミナファイバの一部を分解させる場合がある。しかしながら、さらに無機粒子を含む断熱材では、１４００℃以上で焼成した際、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に無機粒子が接着しているため、溶融した生体溶解性ファイバはアルミナファイバよりも近くに存在している無機粒子と先に反応し、反応した生体溶解性ファイバの溶融物は、アルミナファイバを分解させない組成物となる。したがって、生体溶解性ファイバの一部が溶融しても、アルミナファイバに接触してアルミナファイバを分解させることを抑制でき、繊維骨格がより保持される。その結果、断熱材の収縮をより抑えることができ、１４００℃以上においてより耐熱性を有する断熱材が得られる。
これについて、図面を用いて以下に説明する。
【００１５】
図３（ａ）は、さらに、無機粒子を含む断熱材において、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ及び無機粒子を示す模式図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す生体溶解性ファイバとアルミナファイバと無機粒子とを含む断熱材を１４００℃で焼成した際、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ及び無機粒子を示す模式図である。
【００１６】
図３（ａ）に示すように、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバは、互いに交差するように存在しており、繊維骨格が保持されている。さらに、無機粒子が、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバの周りに存在している。生体溶解性ファイバとアルミナファイバと無機粒子とを含む断熱材を１４００℃で焼成すると、図３（ｂ）に示すように、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に無機粒子が接着する。そのため、生体溶解性ファイバの一部が溶融しても、アルミナファイバはほとんど分解しないので、繊維骨格が保持される。その結果、断熱材の収縮を抑えることができる。
【００１７】
また、１４００℃以上で焼成した際、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に無機粒子が接着していることで、生体溶解性ファイバの溶融物が先に無機粒子と反応してアルミナファイバを分解させない組成となる。そして、無機粒子を取り込んだ生体溶解性ファイバの溶融物は耐熱性が増加した状態となり、上記溶融物がアルミナファイバに接着することで、断熱材全体の耐熱性及び強度が増加する。
【００１８】
請求項３に記載の断熱材では、無機粒子は、ジルコニア粉末、クロミア粉末及びアルミナ粉末からなる群から選ばれる少なくとも１種である。
また、請求項４に記載の断熱材では、無機粒子は、アルミナ粉末である。
断熱材がジルコニア粉末、クロミア粉末、アルミナ粉末等を含有することにより、さらに、それぞれの無機粒子の機能に応じた特性を断熱材に付与することができる。
具体的には、断熱材がジルコニア粉末、クロミア粉末、アルミナ粉末を含有することにより、耐熱性能が向上する。
【００１９】
請求項５に記載の断熱材では、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対する無機粒子の含有量は、３０〜１５０重量部である。
無機粒子の含有量が３０〜１５０重量部であると、１４００℃以上で焼成した際、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に、適切な量の無機粒子が接着するため、生体溶解性ファイバの一部が溶融しても、アルミナファイバに接触してアルミナファイバを分解させることを抑制でき、繊維骨格がより保持される。その結果、断熱材の収縮をより抑えることができ、１４００℃以上においてより耐熱性を有する断熱材が得られる。
無機粒子の含有量が３０重量部未満であると、無機粒子の量が少なすぎるため、１４００℃以上で焼成した際、一部が溶融した生体溶解性ファイバがアルミナファイバに接触し、アルミナファイバの分解を防ぐことができない可能性がある。その結果、アルミナファイバの骨格が保持できず、断熱材の収縮が大きくなり、１４００℃以上において耐熱性を有さない場合がある。また、無機粒子の含有量が３０重量部未満であると、密度が小さいため、焼成時に断熱材の構造に歪みが生じる場合がある。
無機粒子の含有量が１５０重量部を超えると、断熱材の収縮は抑えることができるが、抄造時の脱水時間が増加することがあり、生産効率が低下する場合がある。また、断熱材が固く、取扱い性が難しくなる場合がある。
【００２０】
請求項６に記載の断熱材では、生体溶解性ファイバは、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を含む。
生体溶解性ファイバがアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を含むと、生体溶解性の効果が高く、人体への影響が低い断熱材となる。
【００２１】
請求項７に記載の断熱材では、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するアルミナファイバの含有量は、３０〜９０重量部である。
アルミナファイバの含有量が３０〜９０重量部であると、１４００℃以上で生体溶解性ファイバの一部が溶融しても、充分な量のアルミナファイバが存在するため、繊維骨格を保持することができる。その結果、断熱材の収縮を抑えることができ、１４００℃以上において耐熱性を有する断熱材が得られる。
アルミナファイバの含有量が３０重量部未満であると、アルミナファイバに対する生体溶解性ファイバの量が多すぎるため、１４００℃以上で一部が溶融した生体溶解性ファイバがアルミナファイバに接触して、アルミナファイバの一部を分解させる場合がある。その結果、繊維骨格を保持することができず、断熱材の収縮を抑えられない場合がある。
アルミナファイバの含有量が９０重量部を超えると、アルミナファイバの含有量が既存のアルミナボードと同じになるため、生体溶解性ファイバの意義が失われてしまう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１（ａ）は、無機繊維として生体溶解性ファイバのみを含む断熱材において、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバを示す模式図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す生体溶解性ファイバを含む断熱材を１４００℃で焼成した際、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバを示す模式図である。
【図２】図２（ａ）は、無機繊維として生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを含む断熱材において、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを示す模式図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを含む断熱材を１４００℃で焼成した際、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを示す模式図である。
【図３】図３（ａ）は、さらに、無機粒子を含む断熱材において、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ及び無機粒子を示す模式図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す生体溶解性ファイバとアルミナファイバと無機粒子とを含む断熱材を１４００℃で焼成した際、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ及び無機粒子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の実施形態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。
【００２４】
（第一実施形態）
以下、本発明の断熱材の一実施形態である第一実施形態について説明する。
本実施形態に係る断熱材は、生体溶解性ファイバと、アルミナファイバとを含む。
【００２５】
上記生体溶解性ファイバとは、短期吸入試験による生体内滞留試験で２０μｍより長い繊維が１０日未満の荷重半減期となるもの、又は、気管内注入による短期の生体内滞留試験で２０μｍより長い繊維が４０日未満の荷重半減期となるものをいう。これらの荷重半減期を満たすものは、生体溶解性ファイバが生体内に取り込まれた際の発がん性の危険性を低くすることができるからである。
【００２６】
上記生体溶解性ファイバは、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、及び、ホウ素化合物からなる群より選択される少なくとも１種を含むことが好ましく、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を含むことがより好ましい。
【００２７】
上記アルカリ金属化合物としては、例えば、ナトリウム、カリウムの酸化物又は塩が挙げられ、上記アルカリ土類金属化合物としては、マグネシウム、カルシウム、バリウムの酸化物又は塩が挙げられる。上記ホウ素化合物としては、ホウ素の酸化物又は塩が挙げられる。無機繊維の材料として用いられるシリカ、アルミナ、シリカアルミナ、ガラス等に、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ホウ素の酸化物又は塩を含ませて得られる繊維は、生体溶解性の効果を高めることができる。
本実施形態の生体溶解性ファイバは、少なくとも酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を１５〜３０重量％含むか、又は、少なくとも酸化カルシウム（ＣａＯ）を１５〜３５重量％含むものが好ましい。
【００２８】
本実施形態に係る断熱材に含まれる生体溶解性ファイバは、上記アルカリ金属化合物等の他にシリカを６０〜８５重量％含むことが望ましく、７０〜８０重量％含むことがより望ましい。生体溶解性ファイバ中のシリカの含有量が６０重量％未満であると、生体溶解性ファイバの強度が弱くなり易い。一方、生体溶解性ファイバ中のシリカの含有量が８５重量％を超えると、生体溶解性ファイバ中の無機化合物の含有量が少なくなるため、生体溶解性の効果が低下し易くなる。
生体溶解性ファイバとしては、例えば、ニチアス株式会社製のファインフレックスＥ、ＢＩＯＯＬ、新日本サーマルセラミックス株式会社製のＳＷ６０７、ＳＷ６０７ＨＴ、ユニフラックス社製のＩｓｏｆｒａｘ、Ｉｎｓｕｌｆｒａｘ等が挙げられる。
【００２９】
本実施形態に係る断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバの平均繊維径の下限は、１μｍが望ましい。一方、上記生体溶解性ファイバ及び上記アルミナファイバの平均繊維径の上限は、１０μｍが望ましい。上記生体溶解性ファイバ及び上記アルミナファイバの平均繊維径は、２〜８μｍがより望ましい。
平均繊維径が１μｍ未満の場合には、そのような平均繊維径が小さい生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを安定的に製造するのが難しい。一方、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバの平均繊維径が１０μｍを超えると、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバが脆くなり、形成した断熱材の強度が充分に得られにくくなる。
【００３０】
本実施形態に係る断熱材では、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するアルミナファイバの含有量は、３０〜９０重量部であることが望ましく、４０〜７０重量部であることがより望ましい。
【００３１】
次に、本実施形態に係る断熱材の製造方法について説明する。
【００３２】
本実施形態に係る断熱材の製造方法は、カチオン性ポリマーを水中に投入し、分散及び／又は溶解させた後、上記生体溶解性ファイバと上記アルミナファイバとを投入し、水中に分散させてスラリーとする第一工程と、上記スラリーに水溶性無機バインダーを添加する第二工程と、上記水溶性無機バインダーが添加されたスラリーにカチオン性凝集剤を添加する第三工程と、この後、アニオン性凝集剤を添加する第四工程とを含む。
【００３３】
まず、第一工程について説明する。
第一工程では、カチオン性ポリマーを水中に投入し、分散及び／又は溶解させた後、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを投入し、水中に分散させてスラリーとする。
【００３４】
まず最初に、カチオン性ポリマーを水中に投入し、攪拌することにより、水中に分散及び／又は溶解させる。
カチオン性ポリマーを水中に分散又は溶解させる方法は特に限定されるものではないが、最初に０．５〜５．０重量％の濃度となるように、所定量の水にカチオン性ポリマーを添加し、５分〜３０分程度攪拌して、カチオン性ポリマーを水中に均一に分散及び／又は溶解させる。
【００３５】
このように調製した液を、繊維を投入するための水を張った槽に投入して攪拌することにより、カチオン性ポリマーを比較的良好に分散させることができる。このとき、カチオン性ポリマーは、後で投入する生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して、固形分換算で１〜２０重量部存在することが好ましい。水中のカチオン性ポリマーの濃度としては、０．０１〜０．５重量％となる。
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して、カチオン性ポリマーの量が固形分換算で１重量部未満では、カチオン性ポリマーの添加量が少ないため、後工程で生体溶解性ファイバとアルミナファイバとその他の添加物質とが充分に凝集しない。一方、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して、カチオン性ポリマーの量が固形分換算で２０重量部を超えても、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとその他の添加物質との凝集効果は余り向上せず、逆に凝集効果を低下させてしまう場合がある。さらに添加物質の量を考慮したときに経済的でない。
【００３６】
この後、アルミナファイバを投入し、攪拌する。
アルミナファイバの投入量は、水１０００重量部に対して３〜５０重量部が好ましい。
これにより、カチオン性ポリマーが均一に分散した状態の水中に、アルミナファイバが投入され、マイナスに荷電するため、カチオン性ポリマーとアルミナファイバとが接近し、やがてアルミナファイバにカチオン性ポリマーが絡みつく。
アルミナファイバの投入量が３重量部未満では、アルミナファイバの投入量が少なすぎるため、得られる断熱材の量が少なくなり、生産性が低下し、一方、アルミナファイバの投入量が５０重量部を超えると、水に対するアルミナファイバの量が多くなりすぎるので、攪拌等により投入したカチオン性ポリマー等の添加物質を均一に攪拌するのが難しくなる。
アルミナファイバを投入した後、第二工程で水溶性無機バインダーを添加するまでの攪拌時間は、３０秒〜３０分が好ましい。攪拌時間が３０秒未満の場合には、アルミナファイバが水中で均一に分散せず、良好な凝集を行うことができない。一方、攪拌時間が３０分を超えても、攪拌によるアルミナファイバの均一分散効果は上がらず、経済的でない。
【００３７】
この後、生体溶解性ファイバを投入し、攪拌する。
生体溶解性ファイバの投入量は、水１０００重量部に対して３〜５０重量部が好ましい。
これにより、カチオン性ポリマーが均一に分散した状態の水中に、生体溶解性ファイバが投入され、マイナスに荷電するため、カチオン性ポリマーと生体溶解性ファイバとが接近し、やがて生体溶解性ファイバにカチオン性ポリマーが絡みつく。
生体溶解性ファイバの投入量が３重量部未満では、生体溶解性ファイバの投入量が少なすぎるため、得られる断熱材の量が少なくなり、生産性が低下し、一方、生体溶解性ファイバの投入量が５０重量部を超えると、水に対する生体溶解性ファイバの量が多くなりすぎるので、攪拌等により投入したカチオン性ポリマー等の添加物質を均一に攪拌するのが難しくなる。
生体溶解性ファイバを投入した後、第二工程で水溶性無機バインダーを添加するまでの攪拌時間は、３０秒〜３０分が好ましい。攪拌時間が３０秒未満の場合には、生体溶解性ファイバが水中で均一に分散せず、良好な凝集を行うことができない。一方、攪拌時間が３０分を超えても、攪拌による生体溶解性ファイバの均一分散効果は上がらず、経済的でない。
【００３８】
カチオン化ポリマーとしては、特に限定されるものではなく、カチオン性を有するポリマーであれば、使用することができる。
上記カチオン化ポリマーとしては、例えば、カチオン性アクリルアミド、カチオン化澱粉、カチオン化変性アクリル系共重合体等が挙げられる。
上記カチオン化ポリマーの具体例としては、アライドコロイド社製のパーコール（カチオン性アクリルアミド）、荒川化学工業社製のポリストロン７０５（カチオン性アクリルアミド）、ポリストロンアラフィックスＤＣ−Ｒ（カチオン性アクリルアミド）、明成化学工業社製のファイレックスＲＣ−１０４（カチオン変性アクリル系共重合体）等が挙げられる。
【００３９】
これらの中では、カチオン化澱粉が好ましい。カチオン化澱粉とは、カチオン性を持たせた澱粉をいう。澱粉とは、多数のα−グルコース分子がグリコシド結合によって重合した天然高分子であり、本発明では、この澱粉に従来より行われている方法を用いてカチオン化し、カチオン性を持たせている。
【００４０】
カチオン化の方法としては、原料澱粉をカチオン化剤で処理する方法が挙げられる。カチオン化剤としては、ジエチルアミノエチルクロライド等の３級アミン、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド等の４級アンモニウム塩が挙げられる。
【００４１】
カチオン化の対象となる原料澱粉は、特に限定されるものではないが、例えば、馬鈴薯澱粉、モチ馬鈴薯澱粉、甘藷澱粉、モチトウモロコシ澱粉、高アミローストウモロコシ澱粉、小麦粉澱粉、米澱粉、タピオカ澱粉、サゴ澱粉、グルマンナン及びガラクタン等が挙げられる。これらの中では、馬鈴薯が好ましい。
【００４２】
カチオン化澱粉の具体例としては、例えば、敷島スターチ製のマーメイド３５０等が挙げられる。
【００４３】
次に、第二工程について説明する。
第二工程では、カチオン性ポリマー、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバが投入されたスラリーに、水溶性無機バインダーを添加し、攪拌する。
【００４４】
水溶性無機バインダーは、特に限定されるものではないが、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。
水溶性無機バインダーは、ファイバ同士を接着させるために添加するものであり、水溶液中のコロイド状シリカ、コロイド状アルミナ等の微粒子が断熱材を構成する生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバに付着することにより、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバの接着材の役割を果たす。そのため、ファイバ同士がその一部で接着し、これにより断熱材の所定の形状が維持される。
ここで、「ファイバ同士」とは、生体溶解性ファイバ同士、アルミナファイバ同士、生体溶解性ファイバとアルミナファイバ同士のことをいう。
水溶性無機バインダーを添加した後、第三工程でカチオン性凝集剤を添加するまでの攪拌時間は、３０秒〜５分が好ましい。攪拌時間が３０秒未満の場合には、水溶性無機バインダーが水中で均一に分散せず、良好な凝集を行うことができない。一方、攪拌時間が５分を超えても、攪拌による水溶性無機バインダーの均一分散効果は上がらず、経済的でない。
【００４５】
第一工程では、添加されたマイナスに帯電した生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバにカチオン性ポリマーがまとわり付くことで、マイナスの電荷が中和され、反発力が小さくなると考えられる。そのため、本第二工程で添加されるシリカゾル等の水溶性無機バインダーを構成する微粒子が凝集し、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバに付着し易くなる。
【００４６】
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対する固形分に換算した水溶性無機バインダーの添加量は、特に限定されるものではないが、固形分換算で０．１〜２０重量部であることが望ましい。
水溶性無機バインダーを構成する微粒子（コロイド状シリカ、コロイド状アルミナ等）は、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバに付着することにより、接着材の役割を果たす。そのため、ファイバ同士がその一部で接着し、これにより断熱材が所定の形状を維持し、強度を保つことができる。
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対する固形分に換算した水溶性無機バインダーの添加量が上記範囲にあると、接着材として機能する微粒子の量が適切であり、充分な密度、強度を有する断熱材を製造することができる。固形分に換算した水溶性無機バインダーの添加量が、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して０．１重量部未満であると、接着材として機能する微粒子の量が不足し、断熱材の強度が低下する。一方、固形分に換算した水溶性無機バインダーの添加量が、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して２０重量部を超えると、接着材の役割を果たす微粒子の量が多くなりすぎ、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバ上に偏析しやすくなる。そのため、断熱材の密度が不均一化する。断熱材の密度が高い部分では、断熱性能が低下するため、全体として断熱材の断熱性能が低下する。また、水中に存在する微粒子の量が多くなるため、濾過性が低下し、濾過に時間がかかるため、生産性が低下する。
【００４７】
水溶性無機バインダーとしてシリカゾルを使用する場合には、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対する固形分に換算したシリカゾルの添加量は、０．５〜２０重量部が好ましく、２〜８重量部がより好ましい。固形分に換算したシリカゾルの添加量が、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して０．５重量部未満であると、接着材として機能する微粒子の量が不足し、断熱材の強度が低下する。一方、固形分に換算したシリカゾルの添加量が、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して２０重量部を超えると、水中に存在する微粒子の量が多くなるため、濾過性が低下し、濾過に時間がかかる。そのため、生産性が低下する。
一方、水溶性無機バインダーとしてアルミナゾルを使用する場合には、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対する固形分に換算したアルミナゾルの添加量は、０．１〜２０重量部が好ましく、０．５〜４重量部がより好ましい。固形分に換算したアルミナゾルの添加量が、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して０．１重量部未満であると、接着材として機能する微粒子の量が不足し、断熱材の強度が低下する。一方、固形分に換算したシリカゾルの添加量が、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して２０重量部を超えると、水中に存在する微粒子の量が多くなるため、濾過性が低下し、濾過に時間がかかる。そのため、生産性が低下する。
【００４８】
次に、第三工程について説明する。
第三工程では、カチオン性ポリマー、生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ及び水溶性無機バインダーが添加されたスラリーにカチオン性凝集剤を添加する。
カチオン性凝集剤の添加により、生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ、カチオン性ポリマー及び水溶性無機バインダー構成する微粒子を含むフロックを形成させることができる。
カチオン性凝集剤を添加した後、第四工程でアニオン性凝集剤を添加するまでの攪拌時間は、３０秒〜５分が好ましい。攪拌時間が３０秒未満の場合には、カチオン性凝集剤が水中で均一に分散せず、良好な凝集を行うことができない。一方、攪拌時間が５分を超えても、攪拌によるカチオン性凝集剤の均一分散効果は上がらず、経済的でない。
【００４９】
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するカチオン性凝集剤の添加量は、特に限定されるものではないが、固形分換算で０．５〜１０．０重量部が好ましく、１〜２重量部がより好ましい。
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するカチオン性凝集剤の添加量が固形分換算で０．５重量部未満では、カチオン性凝集剤の量が少ないため、生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ、カチオン性ポリマー及び水溶性無機バインダー構成する微粒子を含むフロックを形成するのが難しくなる。一方、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するカチオン性凝集剤の添加量が固形分換算で１０．０重量部を超えても、フロックを形成する効果は余り変わらず、得られた断熱材中に有機分が多くなりすぎ、断熱材として使用した際に、有機分の分解等が発生するため、強度低下につながり易く、好ましくない。
【００５０】
カチオン性凝集剤は、特に限定されるものではないが、例えば、カチオン性アクリルアミド、カチオン化澱粉、カチオン化変性アクリル系共重合体等が挙げられる。
【００５１】
カチオン性凝集剤の具体例としては、敷島スターチ製のマーメイド３５０（カチオン化澱粉）、アライドコロイド社製のパーコール（カチオン性アクリルアミド）、荒川化学工業社製のポリストロン７０５（カチオン性アクリルアミド）、ポリストロンアラフィックスＤＣ−Ｒ（カチオン性アクリルアミド）、明成化学工業社製のファイレックスＲＣ−１０４（カチオン変性アクリル系共重合体）等が挙げられる。
【００５２】
次に、第四工程について説明する。
第四工程では、カチオン性ポリマー、生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ、水溶性無機バインダー及びカチオン性凝集剤が添加されたスラリーにアニオン性凝集剤を添加する。
アニオン性凝集剤の添加により、生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ、カチオン性ポリマー、水溶性無機バインダーを構成する微粒子及びカチオン性凝集剤を含むプラスに帯電したフロックを反対の電荷を有するアニオン性凝集剤により凝集させることができる。
第四工程において濾過を行うまでの攪拌時間は、３０秒〜５分が好ましい。
攪拌時間が３０秒未満の場合には、アニオン性凝集剤が水中で均一に分散せず、良好な凝集を行うことができない。一方、攪拌時間が５分を超えても、攪拌によるアニオン性凝集剤の均一分散効果は上がらず、経済的でない。
【００５３】
アニオン性凝集剤としては、例えば、アニオン性ポリアクリルアミド、アクリル系共重合体等が挙げられる。
アニオン性凝集剤の具体例としては、例えば、荒川化学工業社製のポリストロン１１７（アニオン性ポリアクリルアミド）、星光ＰＭＣ社製のポリアクロン（アニオン性ポリアクリルアミド）、明成化学工業社製のファイレックスＭ（アクリル系共重合体）等が挙げられる。
【００５４】
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するアニオン性凝集剤の添加量は、特に限定されるものではないが、固形分換算で０．１〜１０重量部が好ましく、固形分換算で０．１〜２重量部がより好ましい。
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するアニオン性凝集剤の添加量が固形分換算で０．１重量部未満では、アニオン性凝集剤の量が少ないため、生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ、カチオン性ポリマー、水溶性無機バインダーを構成する微粒子及びカチオン性凝集剤を含むフロックを充分に凝集させ、凝集体とするのが難しくなる。一方、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するアニオン性凝集剤の添加量が固形分換算で１０重量部を超えても、フロックを形成する効果は余り変わらず、得られた断熱材中に有機分が多くなりすぎ、断熱材として使用した際に、有機分の分解等が発生するため、強度低下につながり、好ましくない。
【００５５】
このようにして、生体溶解性ファイバ、アルミナファイバ、カチオン性ポリマー、水溶性無機バインダーを構成する微粒子、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤を含む凝集体が形成されたスラリーを、型に流し込み、脱水成形することにより、少量の水分を含む所定形状の成形断熱材が形成される。
この後、成形断熱材中の水分を除去するために乾燥させ、所定の形状に加工することにより、断熱材が完成する。
【００５６】
以下、本発明の第一実施形態に係る断熱材の効果について列挙する。
（１）本実施形態に係る断熱材では、生体溶解性ファイバと、アルミナファイバとを含む。アルミナファイバを含むことにより、１４００℃以上の使用において生体溶解性ファイバの一部は溶融するが、アルミナファイバにより繊維骨格が保持されるため、断熱材の収縮を抑えることができる。その結果、１４００℃以上において耐熱性を有する断熱材が得られる。
（２）本実施形態に係る断熱材では、生体溶解性ファイバは、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を含む。アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を含むことにより、生体溶解性の効果が高く、人体への影響が低い断熱材となる。
（３）本実施形態に係る断熱材では、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するアルミナファイバの含有量は、３０〜９０重量部である。生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対するアルミナファイバの含有量が３０〜９０重量部であると、１４００℃以上で生体溶解性ファイバの一部が溶融しても、充分な量のアルミナファイバが存在するため、繊維骨格を保持することができる。その結果、断熱材の収縮を抑えることができ、１４００℃以上において耐熱性を有する断熱材が得られる。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明の第一実施形態をより具体的に開示した実施例を示すが、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。
【００５８】
（実施例１）
まず、９９重量部の水に、カチオン化澱粉（敷島スターチ製のマーメイド３５０）１重量部を加え、約６０分間攪拌することにより、カチオン化澱粉を１重量％に希釈した希釈水を調製した。
【００５９】
次に、槽に９９００重量部の水を張り、上記工程で調製した希釈水を添加し、攪拌した後、アルミナファイバ（三菱樹脂社製、平均繊維径：６．０μｍ）４０重量部を添加し、１分間攪拌した。その後、生体溶解性ファイバ（ニチアス株式会社製 ＢＩＯＯＬ、ＳｉＯ２：７３重量％、ＣａＯ：２５重量％、Ａｌ２Ｏ３：２重量％、ＭｇＯ：１重量％未満、平均繊維径：４．０μｍ）６０重量部を添加し、１分間攪拌した。
【００６０】
次に、シリカゾル（日産化学工業社製のスノーテックス３０（ＳｉＯ２濃度：３０重量％））を８．３重量部（固形分換算で２．５重量部）加え、再び、１分間攪拌した。
【００６１】
次に、カチオン性凝集剤（荒川化学工業社製のポリストロン７０５）を２０重量部（固形分換算で２．０重量部）加え、１分間攪拌した後、アニオン性凝集剤（明成化学工業社製のファイレックスＭ）を３重量部（固形分換算で０．３重量部）加え、１分間攪拌し、その後１０分間放置し、凝集体を作製した。
【００６２】
続いて、形成された凝集体を含むスラリーを脱水用の型に流し込み、脱水成形を行うことにより水分を含む成形断熱体を作製した。
この後、水分を含む成形断熱体を１０５℃で乾燥させた後、切削加工を行い断熱材を製造した。製造した断熱材に含まれるカチオン化澱粉等の物質の重量（重量部）を表１に示す。
【００６３】
（収縮率の評価）
実施例１で得られた断熱材を１４００℃、８時間で焼成後、断熱材の幅方向と厚み方向における収縮率を測定した。ここで、収縮率とは、以下の計算式で得られる。
収縮率（％）＝｛（焼成前の長さ−焼成後の長さ）／焼成前の長さ｝×１００
幅方向の収縮率が５％以下の場合を「幅方向にほとんど収縮がない」、厚み方向の収縮率が１５％以下の場合を「厚み方向にほとんど収縮がない」として、次の３段階で評価した。その結果を表２に示す。
◎：幅方向、厚み方向ともにほとんど収縮がない
○：幅方向、又は、厚み方向のどちらかにほとんど収縮がない
×：幅方向、厚み方向ともに収縮が大きい
【００６４】
（実施例２）
実施例２では、生体溶解性ファイバ５０重量部とアルミナファイバ５０重量部とを含む断熱材を製造した以外は、実施例１と同様に、カチオン化澱粉、シリカゾル、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤を使用して、水中に投入した生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを凝集させ、脱水成形することにより断熱材を製造し、収縮率を評価した。断熱材に含まれるカチオン化澱粉等の物質の重量（重量部）を表１に、収縮率の評価結果を表２に示す。
【００６５】
（比較例１）
比較例１では、生体溶解性ファイバを１００重量部含み、アルミナファイバを含まない断熱材を製造した以外は、実施例１と同様に、カチオン化澱粉、シリカゾル、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤を使用して、水中に投入した生体溶解性ファイバを凝集させ、脱水成形することにより断熱材を製造し、収縮率を評価した。断熱材に含まれるカチオン化澱粉等の物質の重量（重量部）を表１に、収縮率の評価結果を表２に示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【００６８】
表２の実施例１及び２の結果からわかるように、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを含む断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向にほとんど収縮がない。
これに対して、生体溶解性ファイバのみを含み、アルミナファイバを含まない比較例１の断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向、厚み方向ともに収縮が大きい。
【００６９】
（第二実施形態）
以下、本発明の断熱材の一実施形態である第二実施形態について説明する。
【００７０】
本発明の第二実施形態に係る断熱材では、本発明の第一実施形態に係る断熱材に、さらに、無機粒子が含まれている点が本発明の第一実施形態の場合と異なる。
【００７１】
無機粒子としては、特に限定されるものではないが、例えば、ジルコニア粉末、クロミア粉末及びアルミナ粉末からなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。これらの中では、アルミナ粉末が好ましい。
【００７２】
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対する無機粒子の含有量は、３０〜１５０重量部が好ましく、５０〜１００重量部がより好ましい。
【００７３】
次に、本実施形態に係る断熱材の製造方法について説明する。
本実施形態に係る断熱材の製造方法では、本発明の第一実施形態に係る断熱材の製造方法の第一工程と第二工程との間に、無機粒子添加工程が挿入されている点が本発明の第一実施形態の場合と異なる。
【００７４】
すなわち、本発明の第二実施形態では、カチオン性ポリマーを水中に投入し、分散又は溶解させ、続いて、上記生体溶解性ファイバ及び上記アルミナファイバを投入し、水中に分散させてスラリーとする第一工程を終えた後、アルミナ粉末等の無機粒子を添加する。
【００７５】
本発明の第二実施形態における第一工程は、本発明の第一実施形態と同様に行うことができる。
次に、カチオン性ポリマーと生体溶解性ファイバとアルミナファイバとが投入されたスラリーに、無機粒子を添加し、攪拌する。
【００７６】
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対する無機粒子の添加量は、３０〜１５０重量部が好ましく、５０〜１００重量部がより好ましい。
生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対する無機粒子の添加量が上記範囲であると、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に無機粒子が接着するため、生体溶解性ファイバの一部が溶融しても、アルミナファイバに接触してアルミナファイバを分解させることを抑制でき、繊維骨格がより保持される。その結果、断熱材の収縮をより抑えることができ、１４００℃以上においてより耐熱性を有する断熱材が得られる。また、１４００℃以上で焼成した際、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に無機粒子が接着することで、繊維強度が増加し、断熱材全体の強度が増加する。
無機粒子の含有量が、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して３０重量部未満であると、無機粒子の量が少なすぎるため、１４００℃以上で焼成した際、一部が溶融した生体溶解性ファイバがアルミナファイバに接触し、アルミナファイバの分解を防ぐことができない可能性がある。その結果、アルミナファイバの骨格が保持できず、断熱材の収縮が大きくなり、１４００℃以上において耐熱性を有さない場合がある。一方、無機粒子の含有量が、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの合計１００重量部に対して１５０重量部を超えると、断熱材の収縮は抑えることができるが、抄造時の脱水時間が増加することがあり、生産効率が低下する場合がある。また、断熱材が固く、取扱い性が難しくなる場合がある。
【００７７】
無機粒子を投入した後、第二工程で水溶性無機バインダーを添加するまでの攪拌時間は、３０秒〜５分が好ましい。攪拌時間が３０秒未満の場合には、無機粒子が水中で均一に分散せず、良好な凝集を行うことができない。一方、攪拌時間が５分を超えても、攪拌による無機粒子の均一分散効果は上がらず、経済的でない。
無機粒子添加工程により添加された無機粒子は、スラリーの凝集性に大きな影響を与えることはなく、添加されると、一旦液中に分散するが、カチオン性ポリマーにより生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバのマイナス電荷が中和されるため、水溶性無機バインダーを構成する微粒子とともに凝集し、生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバに付着する。
【００７８】
無機粒子添加工程を経た後、第二工程〜第四工程を行うが、本発明の第二実施形態における第二工程〜第四工程は、本発明の第一実施形態と同様に行うことができる。
【００７９】
以下、本発明の第二実施形態の断熱材の効果について列挙する。
本実施形態に係る断熱材では、本発明の第一実施形態に係る断熱材と同様に、第一実施形態に記載した（１）〜（３）の効果を奏するとともに、下記の（４）〜（６）の効果を奏する。
（４）本実施形態の断熱材では、さらに、無機粒子を含む。１４００℃以上で一部が溶融した生体溶解性ファイバは、アルミナファイバと反応して、アルミナファイバの一部を分解させる場合がある。しかしながら、さらに無機粒子を含む断熱材では、１４００℃以上で焼成した際、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に無機粒子が接着しているため、溶融した生体溶解性ファイバはアルミナファイバよりも近くに存在している無機粒子と先に反応し、反応した生体溶解性ファイバの溶融物は、アルミナファイバを分解させない組成物となる。したがって、生体溶解性ファイバの一部が溶融しても、アルミナファイバに接触してアルミナファイバを分解させることを抑制でき、繊維骨格がより保持される。その結果、断熱材の収縮をより抑えることができ、１４００℃以上においてより耐熱性を有する断熱材が得られる。
また、１４００℃以上で焼成した際、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に無機粒子、又は、無機粒子と反応した生体溶解性ファイバの溶融物が接着していることで、繊維間にアンカーの効果を生み出す。従って、断熱材全体の強度が増加する。
（５）本実施形態の断熱材では、無機粒子が、ジルコニア粉末、クロミア粉末及びアルミナ粉末からなる群から選ばれる少なくとも１種である。無機粒子が、ジルコニア粉末、クロミア粉末、アルミナ粉末等であると、さらに、それぞれの無機粒子の機能に応じた特性を断熱材に付与することができる。
具体的には、断熱材がジルコニア粉末、クロミア粉末、アルミナ粉末を含有することにより、耐熱性能が向上する。
（６）本実施形態の断熱材では、無機粒子の含有量が３０〜１５０重量部である。無機粒子を３０〜１５０重量部含むことにより、１４００℃以上で焼成した際、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとの間に、適切な量の無機粒子が接着するため、生体溶解性ファイバの一部が溶融しても、アルミナファイバに接触してアルミナファイバを分解させることを抑制でき、繊維骨格がより保持される。その結果、断熱材の収縮をより抑えることができ、１４００℃以上においてより耐熱性を有する断熱材が得られる。
【００８０】
（実施例３）
まず、９９０重量部の水に、カチオン化澱粉（敷島スターチ製のマーメイド３５０）１０重量部を加え、約６０分間攪拌することにより、カチオン化澱粉を１重量％に希釈した希釈水を調製した。
【００８１】
次に、槽に９０００重量部の水を張り、上記工程で調製した希釈水を添加し、攪拌した後、アルミナファイバ（三菱樹脂社製、平均繊維径：６．０μｍ）５０重量部を添加し、１分間攪拌した。その後、生体溶解性ファイバ（ニチアス株式会社製 ＢＩＯＯＬ、ＳｉＯ２：７３重量％、ＣａＯ：２５重量％、Ａｌ２Ｏ３：２重量％、ＭｇＯ：１重量％未満、平均繊維径：４．０μｍ）５０重量部を添加し、１分間攪拌した。
【００８２】
次に、アルミナ粉末（日本軽金属社製）を５０．０重量部加え、１分間攪拌した。
【００８３】
次に、シリカゾル（日産化学工業社製のスノーテックス３０（ＳｉＯ２濃度：３０重量％））を８．３重量部（固形分換算で２．５重量部）加え、再び、１分間攪拌した。
【００８４】
次に、カチオン性凝集剤（荒川化学工業社製のポリストロン７０５）を２０重量部（固形分換算で２．０重量部）加え、１分間攪拌した後、アニオン性凝集剤（明成化学工業社製のファイレックスＭ）を３重量部（固形分換算で０．３重量部）加え、１分間攪拌し、その後１０分間放置し、凝集体を作製した。
続いて、形成された凝集体を含むスラリーを脱水用の型に流し込み、脱水成形を行うことにより水分を含む成形断熱体を作製した。
この後、水分を含む成形断熱体を１０５℃で乾燥させた後、切削加工を行い断熱材を製造し、収縮率を評価した。製造した断熱材に含まれるカチオン化澱粉等の物質の重量（重量部）を表３に、収縮率の評価結果を表４に示す。
【００８５】
（脱水時間の測定）
第一工程〜第四工程で得られたスラリー５０Ｌを、抄造器（３００ｃｍ×３００ｃｍ×１５００ｃｍ）に流し込み、真空ポンプで脱水する。真空ポンプのスイッチを入れた時を０秒とし、完全に水が抜けきるまで脱水を続け、空気を吸引する音が発生した時点で吸引終了とした。吸引中の時間（スイッチを入れた時から、空気を吸引する音になるまでの時間）を、脱水時間として記録した。脱水時間の測定結果を表４に示す。
【００８６】
（実施例４〜７）
実施例４〜７では、さらに、アルミナ粉末の量を変えた以外は、実施例３と同様にして、カチオン化澱粉、アルミナ粉末、シリカゾル、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤を使用して、水中に投入した生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを凝集させ、脱水成形することにより断熱材を製造し、収縮率の評価及び脱水時間の測定を行った。断熱材に含まれるカチオン化澱粉等の物質の重量（重量部）を表３に、収縮率の評価及び脱水時間の測定結果を表４に示す。なお、アルミナ粉末の含有量は２０．０〜２００．０重量部の範囲で変化させている。
【００８７】
（実施例８）
実施例８では、アルミナ粉末に代えてジルコニア粉末（第一稀元素化学工業社製）を含む断熱材を製造したこと以外は、実施例３と同様にして、カチオン化澱粉、ジルコニア粉末、シリカゾル、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤を使用して、水中に投入した生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを凝集させ、脱水成形することにより断熱材を製造し、収縮率の評価及び脱水時間の測定を行った。断熱材に含まれるカチオン化澱粉等の物質の重量（重量部）を表３に、収縮率の評価及び脱水時間の測定結果を表４に示す。
【００８８】
（比較例２）
比較例２では、生体溶解性ファイバを１００重量部含み、アルミナファイバを含まない断熱材を製造した以外は、実施例３と同様に、カチオン化澱粉、アルミナ粉末、シリカゾル、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤を使用して、水中に投入した生体溶解性ファイバを凝集させ、脱水成形することにより断熱材を製造し、収縮率の評価及び脱水時間の測定を行った。断熱材に含まれるカチオン化澱粉等の物質の重量（重量部）を表３に、収縮率の評価及び脱水時間の測定結果を表４に示す。
【００８９】
【表３】
【００９０】
【表４】
【００９１】
表４の実施例３及び８の結果からわかるように、さらに、無機粒子（アルミナ粉末またはジルコニア粉末）を含む断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向、厚み方向ともにほとんど収縮がない。これに対して、無機粒子を含んでいるが、アルミナファイバを含まない比較例２の断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向、厚み方向ともに収縮が大きい。
【００９２】
表４の実施例３〜７の結果からわかるように、アルミナ粉末２０．０〜２００．０重量部を含む断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向にほとんど収縮がない。また、アルミナ粉末３０．０〜２００．０重量部を含む断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向、厚み方向ともにほとんど収縮がない。
また、実施例３〜６の結果からわかるように、アルミナ粉末の含有量が１５０．０重量部以下の断熱材では、脱水時間が比較的短く、効率よく脱水作業を行うことができる。
【００９３】
（実施例９〜１１）
実施例９〜１１では、断熱材に含まれる生体溶解性ファイバ、アルミナファイバの量を変えたこと以外は、実施例３と同様にして、カチオン化澱粉、アルミナ粉末、シリカゾル、カチオン性凝集剤及びアニオン性凝集剤を使用して、水中に投入した生体溶解性ファイバ及びアルミナファイバを凝集させ、脱水成形することにより断熱材を製造し、収縮率を評価した。断熱材に含まれるカチオン化澱粉等の物質の重量（重量部）を表５に、収縮率の評価結果を表６に示す。なお、実施例９〜１１では、生体溶解性ファイバの含有量を１０〜８０重量部、アルミナファイバの含有量を２０〜９０重量部の範囲で変化させている。
【００９４】
【表５】
【００９５】
【表６】
【００９６】
表６の実施例９〜１１の結果からわかるように、アルミナファイバ２０〜９０重量部を含む断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向にほとんど収縮がない。また、アルミナファイバ３０〜９０重量部を含む断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向、厚み方向ともにほとんど収縮がない。
【００９７】
以上の結果から、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを含む断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向にほとんど収縮がないことがわかる。断熱材の収縮を抑えることによって、１４００℃において耐熱性を有する断熱材が得られる。
さらに無機粒子を含む断熱材において、無機粒子の含有量が３０〜１５０重量部であり、かつ、アルミナファイバの含有量が３０〜９０重量部である断熱材では、１４００℃で焼成した際、断熱材の幅方向、厚み方向ともにほとんど収縮がなく、また、脱水時間が比較的短く、効率よく脱水作業を行うことができることがわかる。断熱材の収縮をより抑えることによって、１４００℃以上においてより耐熱性を有する断熱材が得られる。
【００９８】
（その他の実施形態）
本発明の第一実施形態及び第二実施形態に係る断熱材の製造方法において、第一工程では、水中にアルミナファイバを投入後、生体溶解性ファイバを投入する。しかしながら、本発明の実施形態に係る断熱材の製造方法においては、アルミナファイバと生体溶解性ファイバとを投入する順序は特に規定されない。つまり、水中に生体溶解性ファイバを投入後、アルミナファイバを投入してもよいし、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを同時に投入してもよい。
【００９９】
本発明の断熱材の製造方法において、吸引濾過による成形時の成形性を向上させるために、スラリーに有機バインダーを添加してもよい。有機バインダーとしては特に限定されず、例えば、アクリル系樹脂、アクリルゴム等のゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等の水溶性有機重合体、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。これらの中では、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴムが好ましい。
【０１００】
本発明の断熱材の製造方法により製造された断熱材は、上記のように、充分な耐熱性有するので、工業炉、ヒータ等の用途に好適に用いることができる。
【０１０１】
本発明の断熱材においては、生体溶解性ファイバとアルミナファイバとを含むことを必須の構成要素としている。
係る必須の構成要素に、本発明の第一実施形態〜第二実施形態、及び、その他の実施形態で詳述した様々な構成（例えば、断熱材の製造工程等）を適宜組み合わせることにより所望の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０ 生体溶解性ファイバ
１１ アルミナファイバ
１２ 無機粒子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体溶解性ファイバと、アルミナファイバとを含むことを特徴とする断熱材。
【請求項２】
さらに、無機粒子を含む請求項１に記載の断熱材。
【請求項３】
前記無機粒子は、ジルコニア粉末、クロミア粉末及びアルミナ粉末からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項２に記載の断熱材。
【請求項４】
前記無機粒子は、アルミナ粉末である請求項２に記載の断熱材。
【請求項５】
前記生体溶解性ファイバと前記アルミナファイバとの合計１００重量部に対する前記無機粒子の含有量は、３０〜１５０重量部である請求項２〜４のいずれかに記載の断熱材。
【請求項６】
前記生体溶解性ファイバは、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を含む請求項１〜５のいずれかに記載の断熱材。
【請求項７】
前記生体溶解性ファイバと前記アルミナファイバとの合計１００重量部に対する前記アルミナファイバの含有量は、３０〜９０重量部である請求項１〜６のいずれかに記載の断熱材。
【請求項１】
生体溶解性ファイバと、アルミナファイバとを含むことを特徴とする断熱材。
【請求項２】
さらに、無機粒子を含む請求項１に記載の断熱材。
【請求項３】
前記無機粒子は、ジルコニア粉末、クロミア粉末及びアルミナ粉末からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項２に記載の断熱材。
【請求項４】
前記無機粒子は、アルミナ粉末である請求項２に記載の断熱材。
【請求項５】
前記生体溶解性ファイバと前記アルミナファイバとの合計１００重量部に対する前記無機粒子の含有量は、３０〜１５０重量部である請求項２〜４のいずれかに記載の断熱材。
【請求項６】
前記生体溶解性ファイバは、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を含む請求項１〜５のいずれかに記載の断熱材。
【請求項７】
前記生体溶解性ファイバと前記アルミナファイバとの合計１００重量部に対する前記アルミナファイバの含有量は、３０〜９０重量部である請求項１〜６のいずれかに記載の断熱材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−７１８４８（Ｐ２０１３−７１８４８Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９４７９（Ｐ２０１１−２０９４７９）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
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