(57)【要約】  本発明の目的は、アルミナ質繊維集合体であって、例えば樹脂、塗料、金属、セラミックス等の各種素材のフィラーとして使用したときに、混合物の粘性を小さくしてアルミナ質繊維配合製品の生産性を高め、熱硬化性樹脂硬化体の熱伝導率を十分に高めることを可能とするアルミナ質繊維集合体を提供することにある。  かかるアルミナ質繊維集合体は、電子顕微鏡法で測定された繊維本数の頻度分布において、繊維長が５０〜２００μｍの繊維の本数が７０％以上（１００％を含む）であり、繊維長が５０μｍ未満の繊維の本数が３０％以下（０を含む）、５０〜１００μｍの繊維の本数が３０〜５０％、１００μｍ超〜２００μｍの繊維の本数が３０〜５０％、２００μｍ超の繊維の本数が２０％以下（０を含む）であり、しかもＡｌ２Ｏ３を７０〜１００質量％、ＳｉＯ２を０〜３０質量％含む。
2009048000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子顕微鏡法で測定された繊維本数の頻度分布において、繊維長が５０〜２００μｍの繊維の本数が７０％以上（１００％を含む）であり、繊維長が５０μｍ未満の繊維の本数が３０％以下（０を含む）、５０〜１００μｍの繊維の本数が３０〜５０％、１００μｍ超〜２００μｍの繊維の本数が３０〜５０％、２００μｍ超の繊維の本数が２０％以下（０を含む）であり、しかもＡｌ２Ｏ３を７０〜１００質量％、ＳｉＯ２を０〜３０質量％含むアルミナ質繊維集合体。
【請求項２】
繊維長が５０〜２００μｍの繊維の本数が８０％以上（１００％を含む）であり、繊維長が５０μｍ未満の繊維の本数が１０％以下（０を含む）、５０〜１００μｍの繊維の本数が３５〜４５％、１００μｍ超〜２００μｍの繊維の本数が３５〜４５％、２００μｍ超の繊維の本数が１５％以下（０を含む）、３００μｍ超の繊維の本数が５％以下（０を含む）であり、しかも平均繊維径が３〜１０μｍ、繊維径が３μｍ未満の繊維の本数が５％未満である、請求項１記載のアルミナ質繊維集合体。
【請求項３】
Ａｌ２Ｏ３を７０〜１００質量％、ＳｉＯ２を０〜３０質量％含む綿状のアルミナ質繊維を、０．１〜２０ＭＰａの圧力を加えて粉砕した後、分級することを特徴とする請求項１又は２記載のアルミナ質繊維集合体の製造方法。
【請求項４】
分級点を繊維長が５０μｍと２００μｍとして分級を行い、両者の分級点間の繊維を捕集することを特徴とする請求項３記載のアルミナ質繊維集合体の製造方法。
【請求項５】
分級を、コアンダ効果を利用した気流分級装置を用いて行う請求項３又は４記載の製造方法。
【請求項６】
コアンダ効果を利用した気流分級装置が、コアンダブロックと、前記コアンダブロックから離れる方向に順に配置された第１の分級エッジブロックと第２の分級エッジブロックとを有し、更に、前記第１の分級エッジブロックの先端には第１の分級エッジが配置され、前記第２の分級エッジブロックの先端には第２の分級エッジが配置された気流分級装置であって、
前記コアンダブロック曲面で形成される円の中心点と前記第１の分級エッジの頂点とを結ぶ直線上において、前記第１の分級エッジの頂点と前記コアンダブロック表面までの距離ｆ１が１０〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項５記載の製造方法。
【請求項７】
ｆ１が１０〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項６記載の製造方法。
【請求項８】
コアンダ効果を利用した気流分級装置が、コアンダブロックと、前記コアンダブロックから離れる方向に順に配置された第１の分級エッジブロックと第２の分級エッジブロックとを有し、更に、前記第１の分級エッジブロックの先端には第１の分級エッジが配置され、前記第２の分級エッジブロックの先端には第２の分級エッジが配置された気流分級装置であって、
前記コアンダブロック曲面で形成される円の中心点と前記第２の分級エッジの頂点とを結ぶ直線上において、前記第２の分級エッジの頂点と前記コアンダブロック表面までの距離ｆ２が３０〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項９】
ｆ２が３０〜４０ｍｍであることを特徴とする請求項８記載の製造方法。
【請求項１０】
コアンダ効果を利用した気流分級装置において、原料供給ノズルから噴出させる空気圧が０．２〜０．３ＭＰａであることを特徴とする請求項５〜９の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項１１】
請求項１又は２記載のアルミナ質繊維集合体を含有してなる熱硬化性樹脂硬化体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミナ質繊維集合体、その製造方法及び用途に関する。詳しくは、樹脂、塗料、セラミックスなど各種素材の機能性フィラーとして用いた場合に、混合物の粘性が小さく、成型性が良好であり、特に樹脂に配合した場合には樹脂成型物の熱伝導率を向上できる、繊維長の制御されたアルミナ質繊維集合体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種素材にアルミナ質繊維集合体を配合して機能性を付与する場合、混合物の粘性が高くなり生産性が高まらないことが課題である。とくに、各種素材が熱硬化性樹脂である場合、アルミナ質材料を配合して熱伝導率を高める検討が行われているが十分に向上しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
各種素材とアルミナ質繊維集合体を含む混合物（以下、単に「混合物」ともいう。）の粘性を小さくするには、アルミナ質繊維集合体を構成する繊維の長さを、ウイスカーのように極端に短くするよりも、また長繊維のように極端に長くするよりも、所定範囲内の長さにするのが良いとされている。特許文献１には、各種素材が金属である場合に、繊維長が１０〜１００μｍのアルミナ質繊維を８５％以上のものを用いることが提案されているが、これを樹脂フィラーに適用した場合には、混合物の粘性が十分に低くはならず、樹脂成型物の熱伝導率を十分に高めることができなかった。また、水中で粉砕するためアルミナ質繊維の製造に時間と手間がかかった。
【特許文献１】日本公開特許：特開２００２−１０５６１０号公報
【０００４】
本発明の目的は、アルミナ質繊維集合体の繊維長分布を調整し、混合物の粘性を小さくしてアルミナ質繊維配合製品の生産性を高め、特に熱硬化性樹脂フィラーとして用いたときに、その樹脂硬化体の熱伝導率を十分に高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、電子顕微鏡法で測定された繊維本数の頻度分布において、繊維長が５０〜２００μｍの繊維の本数が７０％以上（１００％を含む）であり、繊維長が５０μｍ未満の繊維の本数が３０％以下（０を含む）、５０〜１００μｍの繊維の本数が３０〜５０％、１００μｍ超〜２００μｍの繊維の本数が３０〜５０％、２００μｍ超の繊維の本数が２０％以下（０を含む）であり、しかもＡｌ２Ｏ３を７０〜１００質量％、ＳｉＯ２を０〜３０質量％含むアルミナ質繊維集合体、である。【０００６】
本発明のアルミナ質繊維集合体にあっては、繊維長が５０〜２００μｍの繊維の本数が８０％以上（１００％を含む）であり、繊維長が５０μｍ未満の繊維の本数が１０％以下（０を含む）、５０〜１００μｍの繊維の本数が３５〜４５％、１００μｍ超〜２００μｍの繊維の本数が３５〜４５％、２００μｍ超の繊維の本数が１５％以下（０を含む）、３００μｍ超の繊維の本数が５％以下（０を含む）であり、しかも平均繊維径が３〜１０μｍ、繊維径が３μｍ未満の繊維の本数が５％未満である、ことが好ましい。【０００７】
また、本発明は、Ａｌ２Ｏ３を７０〜１００質量％、ＳｉＯ２を０〜３０質量％含む綿状のアルミナ質繊維を、０．１〜２０ＭＰａの圧力を加えて粉砕した後、分級することを特徴とする本発明のアルミナ質機繊維集合体の製造方法である。この場合において、分級点を繊維長が５０μｍと２００μｍとして分級を行い、両者の分級点間の繊維を捕集することが好ましい。また、分級を、コアンダ効果を利用した気流分級装置を用いて行うことが好ましい。【０００８】
分級をコアンダ効果を利用した気流分級装置を用いて行なう場合には、コアンダブロックと、前記コアンダブロックから離れる方向に順に配置された第１の分級エッジブロックと第２の分級エッジブロックとを有し、且つ、前記第１の分級エッジブロックの先端には第１の分級エッジが配置され、前記第２の分級エッジブロックの先端には第２の分級エッジが配置された気流分級装置であって、前記コアンダブロック曲面で形成される円の中心点と前記第１の分級エッジの頂点とを結ぶ直線上において、前記第１の分級エッジの頂点と前記コアンダブロック表面までの距離ｆ１が１０〜３０ｍｍ、好ましくは１０〜１５ｍｍに設定された気流分級装置を用いることが好ましい。また、前記コアンダブロック曲面で形成される円の中心点と前記第２の分級エッジの頂点とを結ぶ直線上において、前記第２の分級エッジの頂点と前記コアンダブロック表面までの距離ｆ２は３０〜５０ｍｍ、より好ましくは３０〜４０ｍｍと設定されることが好ましい。【０００９】
更に、上記コアンダ効果を利用した気流分級装置において、原料供給ノズルから噴出させる空気圧が０．２〜０．３ＭＰａとすることが好ましい。【００１０】
また、本発明は、本発明のアルミナ質繊維集合体を含有してなる熱硬化性樹脂硬化体である。
【発明の効果】
【００１１】
アルミナ質繊維集合体の同一配合量においては混合物の粘性が従来よりも小さくなる。この結果、アルミナ質繊維配合製品の生産性を高めることができる。また、粘性が小さいことより小型かつ薄型の部品を製造することが可能となる。また、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂硬化体に含有させることによって、その熱伝導率を著しく増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】コアンダ効果を利用した気流分級装置の要部の一例を示す断面外略図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  原料供給ノズル、  ２  コアンダブロック、  ３  第１の分級エッジ、  ４  第２の分級エッジ、  ５、７、９  導通路、  ６  第１の分級エッジブロック、  ８  第２の分級エッジブロック、  １０  入気ブロック、  １１，１２  入気路、  １３  気流分級装置、  ｘ  コアンダブロック２の中心点、  ｆ１  コアンダブロック２の中心点ｘと第１の分級エッジ３の頂点とを結ぶ直線上において、第１の分級エッジ３の頂点とコアンダブロック２表面までの距離、  ｆ２  コアンダブロック２の中心点ｘと第２の分級エッジ４の頂点とを結ぶ直線上において、第２の分級エッジ４の頂点とコアンダブロック２表面までの距離、  α  繊維長が５０μｍ未満を主体とする繊維を多く含む噴流、  β  繊維長が５０〜２００μｍを主体とする繊維を多く含む噴流、  γ  繊維長が２００μｍ超を主体とする繊維を多く含む噴流。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のアルミナ質繊維集合体は、化学組成のＡｌ２Ｏ３が７０〜１００質量％、ＳｉＯ２が０〜３０質量％の繊維群の集合物で構成されている。集合物を構成する各繊維のアスペクト比は３以上であることが好ましい。アルミナとしては、α−アルミナ、γ−アルミナ、δ−アルミナ、θ−アルミナなどのいずれであってもよい。なかでも、α−アルミナを含み、上記組成であるものは熱伝導性と耐熱性が大きい。化学組成は、蛍光Ｘ線分析、化学分析等の常法によって定量することができる。【００１５】
本発明のアルミナ質繊維集合体は、電子顕微鏡法で測定された繊維本数の頻度分布において、繊維長が５０〜２００μｍの繊維の本数が７０％以上（１００％を含む）であることが第１の要件となる。この繊維の本数が７０％未満であると、混合物の粘度が高くなりアルミナ質繊維配合製品の生産性が十分に高まらない。また、アルミナ質繊維配合製品の熱伝導率を十分に増大させることも困難となる。この繊維の本数が８０％以上（１００％を含む）であることが好ましい。【００１６】
本発明のアルミナ質繊維集合体は、電子顕微鏡法で測定された繊維本数の頻度分布において、繊維長が５０μｍ未満の繊維の本数が３０％以下（０を含む）、繊維長が５０〜１００μｍの繊維の本数が３０〜５０％、繊維長が１００μｍ超〜２００μｍの繊維の本数が３０〜５０％、繊維長が２００μｍ超の繊維の本数が２０％以下（０を含む）であることが第２の要件となる。【００１７】
繊維長が５０μｍ未満の繊維本数が３０％を超えるか、又は繊維長が５０〜１００μｍの繊維の本数が３０％未満であると、相対的に長い繊維が増えることになり、混合物の粘度が高くなってアルミナ質繊維配合製品の生産性が十分に高まらない。繊維長が５０〜１００μｍの繊維の本数が５０％を超えても混合物の粘度が高くなり同様な現象が起こる。繊維長が１００μｍ超〜２００μｍの繊維の本数が３０％未満であると、アルミナ質繊維配合製品の熱伝導率が小さくなり、５０％を超えると混合物の粘度が高くなる。混合物の粘度及びアルミナ質繊維配合製品の熱伝導率の観点から、繊維長が２００μｍ超の繊維は可及的に少ない方が好ましいが、２０％までの含有は許容できる。【００１８】
とくに、繊維長が５０μｍ未満の繊維の本数が１０％以下（０を含む）、繊維長が５０〜１００μｍの繊維の本数が３５〜４５％、繊維長が１００μｍ超〜２００μｍの繊維の本数が３５〜４５％、繊維長が２００μｍ超の繊維の本数が１５％以下（０を含む）、繊維長が３００μｍ超の繊維の本数が５％以下（０を含む）であることが好ましい。【００１９】
本発明のアルミナ質繊維集合体は、電子顕微鏡法で測定された平均繊維径が３〜１０μｍであり、繊維径が３μｍ未満の繊維の本数が５％未満であることが好ましい。平均繊維径が１０μｍを超えると、単位質量あたりの本数が少なくなるので十分な補強効果が得られなくなる恐れがある。平均繊維径が３μｍを下回ると混合物の粘性が極度に高くなり、しかも作業中に飛散し、体内へ吸入される可能性も高まる。以上の理由から、繊維径３μｍ未満の繊維の含有量は５％未満であることが好ましい。【００２０】
電子顕微鏡法は以下のとおりである。
〈試料調整〉試料台に導電性カーボンテープを貼り、その上に試料の約０．５ｇを分散させた後、圧縮空気を吹きかけて余分な繊維を払い落とす。
〈測定〉走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（例えばＪＥＯＬ製「ＪＳＭ−５３００」）に試料をセットし、倍率１００倍で写真撮影をし、任意に選ばれた繊維１０００本の繊維径及び繊維長を、市販器具（例えばミツトヨ社製デジタルノギス）を用い、繊維本数の頻度分布、平均繊維径、平均繊維長を測定する。なお、繊維長は国際的な標準サンプル（日立サイエンスシステムズ社製、日立標準メゾスケールＨＭＳ-２０００）で補正する。その補正方法は、まず寸法校正用パターンピッチを試料測定の条件と同一条件で観察し、任意の長さのパターンピッチを１０回繰り返して測定しその平均値を算出する。この平均値と標準サンプルに明記された平均値を用い、式、校正係数＝（標準サンプルの試験報告書に記載される平均値）／（１０回繰り返して測定されたパターンピッチの平均値）、を用いて校正係数を算出する。この校正係数を実際に測定した繊維長に掛けることにより補正された値が得られる。【００２１】
本発明のアルミナ質繊維集合体は、本発明のアルミナ質繊維集合の製造方法によって製造することができる。本発明の製造方法は、綿状のアルミナ質繊維を原料とし、それを特定の条件で粉砕、分級することを基本技術としている。以下、詳述する。【００２２】
原料となる綿状のアルミナ質繊維は、Ａｌ２Ｏ３を７０〜１００質量％、ＳｉＯ２を０〜３０質量％含む綿状のアルミナ質繊維であり、例えば電気化学工業社製の商品名「アルセン（バルク）」などを好適に用いることができる。この綿状原料は、通常、繊維長が１００μｍ〜１０ｃｍの繊維の本数を５０％以上含んでいる。【００２３】
綿状原料の粉砕には、プレス粉砕機、ボールミル、攪拌粉砕機、ロールクラッシャーなどを用いることができるが、本発明では０．１〜２０ＭＰａの圧力を加えてプレス粉砕する方式が採用される。プレス粉砕方式とは、上下のプレス板の間に綿状原料を投入し上下から圧力を加えて粉砕する方式である。それの市販品を例示すれば、三庄インダストリー社製商品名「テーブルプレス」、「ロータリープレス」、エヌピーシステム社製商品名「ニュートンプレス」などがある。【００２４】
プレス圧力は０．１〜２０ＭＰａであり、好ましくは１〜１０ＭＰａである。０．１ＭＰａ未満では粉砕が不十分となり分級機に供給することが困難となる。２０ＭＰａを超えると、繊維の長さが短くなりすぎ、本発明の繊維長分布を持ったアルミナ質繊維集合体を効率良く製造することが困難となる。プレス圧力によってアルミナ質繊維集合体の繊維長分布を制御することができる。たとえば、プレス圧を０．１ＭＰａに近づけることによって繊維長が１００〜２００μｍの繊維の含有量を増やすことができ、２０ＭＰａに近づけることによって繊維長が５０〜１００μｍの繊維の含有量を増やし、繊維長が３００μｍ超の繊維含有率を低減することが可能となる。【００２５】
プレス粉砕方式を採用する理由は以下のとおりである。すなわち、プレス粉砕は、ボールミル等の粉砕のように、既に短くなった繊維が更に粉砕される過粉砕現象を防止することができ、また長い繊維のまま粉砕されずに残る現象も軽減されるので、その後の分級処理によって所定の繊維長分布をもったアルミナ質繊維集合体を効率良く製造することができる。すなわち、本発明の主成分である繊維長が５０〜２００μｍの繊維の収率を高めることができ、しかも繊維集合体の凝集を引き起こす繊維長が３００μｍ超の繊維含有率を低く抑えることができる。【００２６】
粉砕品は、次いで分級される。分級原料が粉体である場合、気流分級法、水簸分級法、ふるい分級法方式などが知られているが、本発明は繊維の分級であるので、ふるい分級法の適用は困難である。気流分級法とは気流を利用した分離操作であり、水簸分級法とは小さな粒子ほど沈降に多くの時間を要する性質を利用した分離操作である。本発明では気流分級法、中でもコアンダ効果を利用する気流分級装置によることが好ましい。【００２７】
コアンダ効果を利用する気流分級装置とは、エジェクター等で加速された粉砕品を、空気をキャリアガスとしてノズルから分級室内に噴射すると、繊維の受ける慣性力の違いによって、繊維長の短い繊維（質量の小さい繊維）ほどコアンダブロックに沿って流れ、繊維長の長い繊維（質量の大きい繊維）がより遠くへ飛行する性質を利用したものであり、繊維長別に複数の分級物を捕集できるように、分級エッジを具備した分級エッジブロックが複数個設けられた気流分級装置である。このような分級装置には、多くの特許文献（例えば特開平７−１７８３７１号公報、特開平１１−３１９７１７号公報、特開２００１−２４６３２７号公報等）があり、また多くの市販品があるので、それらを用いることができる。市販品を例示すれば、株式会社マツボー社製、商品名「エルボジェット」、セイシン企業社製、商品名「クラッシール」などである。【００２８】
コアンダ効果を利用した気流分級装置の構造は上記特許文献に詳述されている。以下、図１のコアンダ効果を利用した気流分級装置の要部の一例を示す概略断面図を参照して、その構造を概説する。気流分級装置１３は、後方側板の表面左側にあるブロック（図示せず）と、コアンダブロック２と、分級エッジ３，４を具備した分級エッジブロック６，８と、原料供給ノズル１と、導通路５，７，９などを配置し、それらの上面を被って、後方側板に相対向させて前面側板（図示せず）を設置した構造を有している。分級エッジブロックは、分級点の数（又は導入路の数であり、導入路の数は分級点の数よりも一つ多くなる。）に応じて複数個配置され、それらの分級エッジブロックの先端には角度調整を自在にして分級エッジが取り付けられている。図１では、分級エッジブロックとして、コアンダブロック２から離れる方向に第１の分級エッジブロック６と第２の分級エッジブロック８とをこの順に配置している。そして、第１の分級エッジブロック６の先端には第１の分級エッジ３が、第２の分級エッジブロック８の先端には第２の分級エッジ４が取り付けられている。また、入気エッジ１０の配置によってその両側に形成された入気路１１，１２からは、一定流量の空気が導入され、導通路５，７，９に抜ける構造になっている。導通路５，７，９はサイクロン（図示せず）に接続されており、分級点に応じたアルミナ質繊維集合体が捕集される。装置によっては、入気路に入気エッジが設置され、導入される空気量が調整できるものもある。【００２９】
原料供給ノズル１から噴出した粉砕品は、繊維長さ（質量）に応じた慣性力を受け、コアンダブロック２に近い導通路には繊維長の短い繊維を多く含む噴流が流れ、コアンダブロック２に遠い導通路には繊維長の長い繊維を多く含む噴流が流れる。この結果、繊維長さを分級点とする異なる繊維長分布を有するアルミナ質繊維集合体をサイクロンから捕集することができる。【００３０】
本発明において、分級点は、繊維長が５０μｍ、２００μｍの少なくとも２点とすることが好ましい。これによって、主として、繊維長が５０μｍ未満を主体とするアルミナ質繊維集合体、繊維長が５０〜２００μｍを主体とするアルミナ質繊維集合体、繊維長が２００μｍ超を主体とするアルミナ質繊維集合体をサイクロンから捕集することができる。図１においては、コアンダブロック２に最も近い導通路５に繊維長が５０μｍ未満を主体とする繊維αを多く含む噴流が流れ、導通路７には繊維長が５０〜２００μｍを主体とする繊維βを多く含む噴流が流れ、そしてコアンダブロック２から最も離れた導通路９に繊維長が２００μｍ超を主体とする繊維γを多く含む噴流が流れる。
分級点の数は、分級エッジブロックの配置数によって増減させることができる。本発明においては分級点を３点以上にすることもできる。【００３１】
一方、分級点の大きさ（繊維長）は、コアンダブロック２と分級エッジ３，４間の距離などによって増減させることができる。コアンダブロック２の中心点ｘ、すなわちコアンダブロック２曲面で形成される円の中心点ｘと第１の分級エッジ３の頂点とを結ぶ直線上において、第１の分級エッジ３の頂点とコアンダブロック２表面までの距離（分級エッジ開き）をｆ１、また第２の分級エッジ４の頂点とコアンダブロック２表面までの距離をｆ２とした時、ｆ１は１０〜３０ｍｍであることが好ましく、１０〜１５ｍｍであることがより好ましい。また、ｆ２は３０〜５０ｍｍであることが好ましく、３０〜４０ｍｍであることがより好ましい。【００３２】
原料供給ノズル１から噴出させる空気圧は、０．０５〜０．５ＭＰａが好ましく、０．２〜０．３ＭＰａがより好ましい。０．０５ＭＰａ未満では繊維をほぐすことができず、また０．５ＭＰａを超えると、多くの繊維が繊維長の長い導入路に入ってしまい、いずれの場合も分級することができなくなる恐れがある。【００３３】
本発明では、第１の分級エッジ３（繊維長が５０μｍ）と第２の分級エッジ４（繊維長が２００μｍ）との間で分級繊維を回収することにより、本発明のアルミナ質繊維集合体を容易に製造することができる。なお、２以上の分級点で区画捕集されたアルミナ質繊維集合体の適宜量を混合することによって、繊維長分布を制御することも可能である。混合には、Ｖブレンダー、ナウターミキサーなどが使用される。【００３４】
本発明のアルミナ質繊維集合体を用いて混合物を調製するにあたっては、シリカ粉末、アルミナ粉末、窒化ケイ素粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ホウ素粉末、ガラス繊維、炭素繊維などを適宜配合することができる。【００３５】
混合物が、アルミナ質繊維集合体と樹脂との樹脂混合物である場合、樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等のポリアミド、ポリブチレンテレフタラート、ポリエチレンテレフタラート等のポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、全芳香族ポリエステル、ポリスルホン、液晶ポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、マレイミド変成樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂（アクリロニトリル・アクリルゴム・スチレン）、ＡＥＳ樹脂（アクリロニトリル・エチレン・プロピレン・ジエンゴム・スチレン）などを用いることができる。これらの中でも、本発明のアルミナ質繊維集合体は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン、シリコーンなどの熱硬化性樹脂に配合することが好ましく、特にエポキシ樹脂が好適であり、放熱性が必要とされる家電、自動車部品に使用される。【００３６】
エポキシ樹脂の硬化剤としては、例えばノボラック樹脂、ビスフェノール化合物、３官能フェノール類、無水マレイン酸や無水フタル酸などの酸無水物、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族アミンなどを用いる。また、必要に応じ、硬化促進剤を配合する。硬化促進剤としては、１,８-ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセンー７、トリフェニルホスフィン、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾールなどを用いることができる。【００３７】
本発明のアルミナ質繊維集合体を樹脂フィラーとして適用する場合、アルミナ質繊維集合体をあらかじめシランカップリング剤で表面処理しておくことが望ましい。シランカップリング剤の添加率の一例は、アルミナ質繊維集合体１００質量部に対し０．０１〜１０質量部である。シランカップリング剤を例示すれば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等のエポキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ウレイドプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン等の疎水性シラン化合物やメルカプトシランなどである。【００３８】
樹脂混合物の調製は、各種材料をブレンダーやミキサー等で混合した後、加熱ロール混練機、ニーダー、一軸又は二軸の押出機等で溶融混練し、冷却後に粉砕することによって製造することができる。この粉砕品をタブレット化しておき、例えばトランスファー成型装置、通常の金型等を用いて再度溶融させて金型に流し込み、硬化させることによって本発明の熱硬化性樹脂硬化体となる。熱硬化性樹脂硬化体中の本発明のアルミナ質繊維集合体の含有率は、例えば１〜６０体積％である。
【実施例】
【００３９】
実施例１〜７  比較例１〜４
綿状のアルミナ-シリカ繊維の市販品｛Ａｌ２Ｏ３：９７質量％（α-アルミナ５５質量％）、ＳｉＯ２：３質量％、平均繊維径：３．８μｍ、繊維長が１００μｍ〜１０ｃｍの繊維の本数の含有率：５０％以上）｝を、内径８ｃｍ、深さ２０ｃｍの鋼製モールドに１５０ｇを投入し、プレス圧力０〜３０ＭＰａでプレス粉砕した。このプレス粉砕品は表１、表２の参考例１に示す特性を有するものであった。【００４０】
これを気流分級装置（マツボー社製商品名「エルボジェット」）を用い、分級点の繊維長を５０μｍ、２００μｍの２点として分級した。なお、気流分級装置の分級エッジ開きｆ１を１０〜２０ｍｍ、ｆ２を２０〜４５ｍｍとし、原料供給ノズルから分級原料とともに噴出させる空気圧を０．２５ＭＰａ、粉砕品の供給速度を１ｋｇ／ｈｒとした。各サイクロンから、繊維長が５０μｍ未満を主体とする集合体、繊維長が５０〜２００μｍを主体とする集合体、及び繊維長が２００μｍ超を主体とする集合体を捕集し、そのうちの繊維長が５０〜２００μｍを主体するアルミナ質繊維集合体を本発明のアルミナ質繊維集合体とした。【００４１】
比較例５〜７
綿状のアルミナ-シリカ繊維の市販品をプレス粉砕するかわりにボールミル粉砕したこと以外は、実施例１と同様にしてアルミナ質繊維集合体を製造した。すなわち、内容積６０Ｌのボールミルに、アルミナボール２０ｋｇ（直径３０ｍｍボールを５ｋｇ、直径２０ｍｍのボールを７ｋｇ、直径１０ｍｍのボールを８ｋｇ）と、実施例１と同様な綿状のアルミナ−シリカ繊維の市販品を１ｋｇ投入し、回転速度３０ｒｐｍで、１分間（比較例５）、５分間（比較例６）又は７分間（比較例７）粉砕し（注：表１、２の参考例２には、この７分間粉砕品の特性が示されている。）、このボールミル粉砕品を実施例１と同様にして分級処理した。【００４２】
比較例８
市販のアルミナ長繊維（Ａｌ２Ｏ３：７０質量％、ＳｉＯ２：３０質量％、平均繊維径１０μｍ、密度２．９ｇ／ｃｍ３）を、繊維長が１００μｍとなるようにチョップドした。【００４３】
これらのアルミナ質繊維集合体について、繊維径及び繊維長分布を上記方法で測定し、また繊維長が５０〜２００μｍの繊維を主体するアルミナ質繊維集合体の収率を以下に従い測定した。さらに、エポキシ樹脂混合物の粘度及びエポキシ樹脂硬化体の熱伝導率を以下に従って測定した。それらの結果を表１、表２に示す。【００４４】
〈アルミナ質繊維集合体の収率〉
分級処理して得られた繊維長が５０μｍ未満を主体とするアルミナ質繊維集合体、繊維長が５０〜２００μｍを主体とするアルミナ質繊維集合体、繊維長が２００μｍ超を主体とするアルミナ質繊維集合体の各質量を測定し、総質量に対する繊維長が５０〜２００μｍを主体とするアルミナ質繊維集合体の質量百分率を求め、アルミナ質繊維集合体の収率とした。【００４５】
〈エポキシ樹脂混合物の粘度〉
液状エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名「エピコート８０７」）１００ｇに、アルミナ質繊維集合体を、１０体積％又は１５体積％配合し、測定温度を３０℃、せん断速度を２／ｓで溶液の粘度（ｃｐｓ  （ｍＰａ・Ｓ））を測定した。なお、アルミナ質繊維集合体の密度は３．６３ｇ／ｃｍ３とし、体積への換算を行った。【００４６】
〈エポキシ樹脂硬化体の熱伝導率〉
以下に示す配合割合で各材料を計量し、ビニール袋中でドライブレンドした後、ロール表面温度１００℃のミキシングロールを用いて５分間混練を行い、冷却粉砕した。粉砕品をトランスファー成型機（温度１７５℃、トランスファー出力５．１ＭＰａ、成型時間９０秒）で直径２８ｍｍ、厚さ３ｍｍの円板状のエポキシ樹脂硬化体を製造し、熱伝導率測定装置（アグネ社製「ＡＲＴ−ＴＣ−１型」）を用い、測定環境温度２３℃で温度傾斜法にて熱伝導率を測定した。
[配合割合]
アルミナ質繊維集合体  ２１４．７g（注：エポキシ樹脂硬化体の４５体積％に相当。なお、アルミナ長繊維の集合体の場合は、密度が異なるため配合量を１７１ｇに変更し、エポキシ樹脂硬化体の４５体積％とした。）
アミノ系シランカップリング剤  １．２g（信越化学工業社製商品名「ＫＢＥ−９０３」）
エポキシ樹脂  ３７．２ｇ（ジャパンエポキシレジン社製商品名「ＹＸ−４０００Ｈ」）
エポキシ樹脂  １７．１ｇ（日本化薬社製商品名「ＥＣＯＮ−１０２０」）
硬化剤  ２８．３g（群栄化学工業社製商品名「ＰＳＭ−４２６１」）
ワックス  １．９g（クラリアントジャパン社製商品名「ＷＡＸ−Ｅ」）
硬化促進剤  ０．７g（北興化学工業社製商品名「ＴＰＰ」）【００４７】
【表１】
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【００４８】
【表２】
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【００４９】
表１、２から、実施例は比較例に比べて、エポキシ樹脂に配合した後の粘度が低く成形性に優れており、しかもエポキシ樹脂硬化体は熱伝導率が高いものであった。また、プレス粉砕してから分級処理したものは、ボールミル粉砕してから分級処理したものに比べ、繊維長が５０〜２００μｍの繊維を主体とするアルミナ質繊維集合体の収率が高く、また繊維集合体の凝集を引き起こす繊維長が３００μｍ超の繊維含有率が少ないことが分かる。また、分級装置のエッジ開きｆ１、ｆ２を制御することによって、繊維径、繊維長分布の制御が可能であり、これによって樹脂の粘度を低く抑え、エポキシ樹脂硬化体の熱伝導率を著しく高めることができた。【００５０】
実施例８〜１０  比較例９
Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２の質量比が５０／５０〜１００／０の範囲の各種アルミナ−シリカ繊維を用いたこと以外は、実施例２と同様にしてアルミナ質繊維集合体を製造し評価した。それらの結果を表３に示す。なお、繊維径の頻度分布は、実施例８〜１０及び比較例９のいずれも、３μｍ未満が１％、３〜１０μｍが９９％であった。【００５１】
なお、アルミナ−シリカ繊維の化学組成の調整は、オキシ塩化アルミニウム水溶液と、シリカゾルと、ポリビニルアルコールとを含む、粘度７０００ｍＰａ・sの紡糸原液を、円周面に直径０．３ｍｍの孔を３００個設けた直径１５０ｍｍの中空円盤内に１孔あたり２０ｍｌ/ｈｒで供給し、この円盤を周速５０ｍ/ｓｅｃで回転させることにより液糸化した後、５５０℃の熱風により乾燥固化させて前駆体繊維とし、次いでこの前駆体繊維をローラーハウス炉にて１３００℃で焼成して、綿状のアルミナ−シリカ繊維を製造する方法において、紡糸原液のオキシ塩化アルミニウム水溶液とシリカゾルの割合を変えることによって行った。【００５２】
【表３】
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【００５３】
本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
なお、本出願は、２００７年１０月１１日付けで出願された日本特許出願（特願２００７−２６５７３７）に基づいており、その全体が引用により援用される。また、ここに引用されるすべての参照は全体として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のアルミナ質繊維集合体は、例えば樹脂、塗料、金属、セラミックス等の各種素材のフィラーとして使用することができる。本発明のエポキシ樹脂硬化体は、例えば熱伝導性が必要とされる家電部品や自動車部品等として使用することができる。
【図１】
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【国際調査報告】
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