(57)【要約】【課題】耐熱性及び体液溶解性に優れ、体内に吸入された場合に、低蓄積性に優れ、体液中においてアパタイト等の析出が抑制される無機繊維、そして、無機繊維又は該無機繊維を含む物品が、熱履歴を与えられ、該無機繊維が結晶化した場合に、体液溶解性に優れることから、体内における低蓄積性に優れ、体液中においてアパタイト等の析出が抑制される無機繊維を提供する。【解決手段】本発明の無機繊維は、ＳｉＯ２成分、ＣａＯ成分、ＭｇＯ成分及びＰ２Ｏ５成分を含有し、全体を１００質量％とした場合に、該ＳｉＯ２成分及び該ＣａＯ成分の合計含有量が８４．５質量％以下であり、該ＭｇＯ成分の含有量が９〜２１質量％であり、該Ｐ２Ｏ５成分の含有量が０．５〜３質量％である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＯ２成分、ＣａＯ成分、ＭｇＯ成分及びＰ２Ｏ５成分を含有し、全体を１００質量％とした場合に、該ＳｉＯ２成分及び該ＣａＯ成分の合計含有量が８４．５質量％以下であり、該ＭｇＯ成分の含有量が９〜２１質量％であり、該Ｐ２Ｏ５成分の含有量が０．５〜３質量％であることを特徴とする無機繊維。
【請求項２】
上記ＣａＯ成分の含有量が１５〜３５質量％である請求項１に記載の無機繊維。
【請求項３】
上記ＭｇＯ成分の含有量が１１〜１８質量％であり、且つ、上記Ｐ２Ｏ５成分の含有量が１．３質量％を超えて１．９質量％以下である請求項１又は２に記載の無機繊維。
【請求項４】
上記ＭｇＯ成分の含有量が１１〜１８質量％であり、且つ、上記Ｐ２Ｏ５成分の含有量が０．７〜１．３質量％である請求項１又は２に記載の無機繊維。
【請求項５】
更に、ＣａＦ２成分を含有し、該ＣａＦ２成分の含有量が４質量％以下である請求項１乃至４のいずれかに記載の無機繊維。
【請求項６】
Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｃｌ−、ＨＣＯ３−、ＨＰＯ４２−及びＳＯ４２−を含み、これらの濃度が、それぞれ、１４２．０ｍＭ、５．０ｍＭ、１．５ｍＭ、２．５ｍＭ、１４７．８ｍＭ、４．２ｍＭ、１．０ｍＭ及び０．５ｍＭである擬似体液に可溶である請求項１乃至５のいずれかに記載の無機繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性及び体液溶解性に優れる無機繊維に関し、更に詳しくは、ロックウール代替繊維として、耐火被覆材、断熱材、補強材、難燃材、絶縁材、低摩耗材、遮音材等に有用な無機繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機繊維は、工業製品として広く使用されており、無機材料の繊維化は、既に重要な産業の一つとして確立している。特に、短繊維は、耐熱断熱性能に優れることから、工業炉、建築物をはじめとする各種構造物の断熱、保温、保冷、吸音材等として広く使用されている。また、長繊維は、複合基材・工業材料用に、補強材、絶縁材、難燃繊維布等として広く使用されている。このように、無機繊維は、今日の我々の生活に無くてはならないものとなっている。
しかしながら、その製造工場、建築現場、解体作業現場等において、無機繊維等を含む粉じんが、体内、特に、肺に取り込まれると、じん肺をはじめとする様々な病気が引き起こされることは、既に周知の事実であり、非常に深刻な問題である。
【０００３】
一方、近年の無機繊維の使用状況に関しては、用途の非常に多い無機断熱材として、従来、線収縮率の低いアスベストが用いられていたが、この材料は発ガン性を有するため、使用禁止となった。そのため、現在では、その代替物として、ロックウール、グラスウール、プラスチック繊維、天然繊維等が用いられている。しかしながら、ロックウール、グラスウール等の無機繊維を用いてなる断熱材の外観は、アスベストと類似した繊維状である。これまでのところ、作業時や解体時に発生する粉じんの人体への影響は報告されていないが、発ガン性の疑いが指摘されており、特にグラスウールについては、既にドイツで使用禁止となっている。
上記事情に鑑みて、無機繊維の組成が、使用中又は使用後に変化した場合、及び、変化しなかった場合のいずれにおいても、無機繊維が体内の体液に接触した場合、短期間で体液に溶解する性質を有すれば、その溶解物が体外に排出され、各種疾患の発病を低減できると考えられている。
【０００４】
特許文献１には、ＳｉＯ２とＣａＯとの合計含有量が８５質量％以上であり、０．５〜３．０質量％のＭｇＯと２．０〜８．０質量％のＰ２Ｏ５とを含有する、生理学的媒体に可溶な非晶質無機繊維が開示されている。この特許文献１に示された図３によると、８００℃における線収縮率は４〜５％である。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２２００３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された無機繊維によると、ＳｉＯ２とＣａＯとの合計含有量、及び、Ｐ２Ｏ５の含有量がやや多めであるため、体液中において、無機繊維の溶解成分の一部が、残存する無機繊維の表面に、及び／又は、体液中の他の成分に、アパタイト等として沈着することがある。このアパタイトは、体液に対して、通常、不溶性であることから、体内に蓄積すると、軟組織と融着したり、不要部位での石灰化の原因となる場合がある。
【０００７】
本発明は、耐熱性及び体液溶解性に優れ、体内に吸入された場合に、低蓄積性に優れ、体液中においてアパタイト等の析出が抑制される無機繊維、そして、無機繊維又は該無機繊維を含む物品が、熱履歴を与えられ、該無機繊維が結晶化した場合に、体液溶解性に優れることから、体内における低蓄積性に優れ、体液中においてアパタイト等の析出が抑制される無機繊維を提供することを目的とする。また、本発明は、無機繊維又は該無機繊維を含む物品が、例えば、１，０００〜１，２００℃といった高い温度で用いられ（熱履歴を与えられ）、該無機繊維が結晶化した場合に、体液溶解性を有することから、体内における低蓄積性に優れ、体液中においてアパタイト等の析出が抑制される無機繊維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】
【０００８】
本発明者は、無機繊維を吸入した際に影響を受けやすい肺が有する体液の組成に近い、２種類のｐＨの擬似体液（ｐＨ４．５及びｐＨ７．４であり、ヒトの体液（血漿）とほぼ等しい無機イオン濃度を有する液）を調製し、これらに対する溶解性、耐熱性等に優れたＭｇＯ−ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系のガラスについて検討した結果、本発明を完成するに至った。
本発明は、以下に示される。
１．ＳｉＯ２成分、ＣａＯ成分、ＭｇＯ成分及びＰ２Ｏ５成分を含有し、全体を１００質量％とした場合に、該ＳｉＯ２成分及び該ＣａＯ成分の合計含有量が８４．５質量％以下であり、該ＭｇＯ成分の含有量が９〜２１質量％であり、該Ｐ２Ｏ５成分の含有量が０．５〜３質量％であることを特徴とする無機繊維。
２．上記ＣａＯ成分の含有量が１５〜３５質量％である上記１に記載の無機繊維。
３．上記ＭｇＯ成分の含有量が１１〜１８質量％であり、且つ、上記Ｐ２Ｏ５成分の含有量が１．３質量％を超えて１．９質量％以下である上記１又は２に記載の無機繊維。
４．上記ＭｇＯ成分の含有量が１１〜１８質量％であり、且つ、上記Ｐ２Ｏ５成分の含有量が０．７〜１．３質量％である上記１又は２に記載の無機繊維。
５．更に、ＣａＦ２成分を含有し、該ＣａＦ２成分の含有量が４質量％以下である上記１乃至４のいずれかに記載の無機繊維。
６．Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｃｌ−、ＨＣＯ３−、ＨＰＯ４２−及びＳＯ４２−を含み、これらの濃度が、それぞれ、１４２．０ｍＭ、５．０ｍＭ、１．５ｍＭ、２．５ｍＭ、１４７．８ｍＭ、４．２ｍＭ、１．０ｍＭ及び０．５ｍＭである擬似体液に可溶である上記１乃至５のいずれかに記載の無機繊維。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の無機繊維によれば、８００℃における線収縮率を４％以下とすることができ、耐熱性に優れる。また、使用に際して、体内に吸入された場合に、体液溶解性を有することから、低蓄積性に優れ、人の健康に対する影響が少ない。そして、体液中においてアパタイト等の析出が抑制される。また、本発明の無機繊維又は該無機繊維を含む物品が、例えば、１，０００〜１，２００℃といった高い温度で用いられ（熱履歴を与えられ）、該無機繊維が結晶化した場合に、体液溶解性を有することから、体内における低蓄積性に優れ、体液中においてアパタイト等の析出が抑制される。従って、本発明の無機繊維は、ロックウール代替繊維として、従来の用途に好適である。
ＣａＯ成分、ＭｇＯ成分及びＰ２Ｏ５成分の含有量が、それぞれ、特定の範囲にある場合には、耐熱性、人体内における低蓄積性に特に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の無機繊維は、ＳｉＯ２成分、ＣａＯ成分、ＭｇＯ成分及びＰ２Ｏ５成分を含有するガラス組成物からなる非晶質の繊維であり、全体（本発明の無機繊維を構成する成分の合計）、即ち、ガラス組成物を１００質量％とした場合に、該ＳｉＯ２成分及び該ＣａＯ成分の合計含有量が８４．５質量％以下であり、該ＭｇＯ成分の含有量が９〜２１質量％であり、該Ｐ２Ｏ５成分の含有量が０．５〜３質量％であることを特徴とする。また、本発明の無機繊維は、更に、ＣａＦ２成分を４質量％以下で含有してなるものとすることができる。尚、本発明の無機繊維は、Ａｌ２Ｏ３成分を実質的に含まないことが好ましい。
本発明の無機繊維は、Ｓｉ元素を含む化合物、Ｃａ元素を含む化合物、Ｍｇ元素を含む化合物、及び、Ｐ元素を含む化合物が、上記組成範囲となるように選択された配合比をもって調製された原料を熱処理する等により得られた繊維である。
【００１１】
上記ＳｉＯ２成分は、無機繊維の網目形成成分であり、耐熱性を付与する成分である。このＳｉＯ２成分の含有量は、本発明の無機繊維を構成する成分の合計を１００質量％とした場合、好ましくは３０〜６８質量％、より好ましくは４０〜６８質量％、更に好ましくは５０〜６８質量％である。この含有量が多すぎると、生体溶解性が低下したり、耐熱性が低下する場合がある。
【００１２】
上記ＣａＯ成分は、生体溶解性を付与する成分である。このＣａＯ成分の含有量は、本発明の無機繊維を構成する成分の合計を１００質量％とした場合、好ましくは１５〜３５質量％、より好ましくは１８〜３４質量％、更に好ましくは１９〜３３質量％である。尚、「生体溶解性」とは、肺液等の生理学的液体に溶解する性質であり、公知の擬似体液等を用いて評価することができる。
また、優れた耐熱性及び生体溶解性を備える無機繊維とするために、ＳｉＯ２成分及びＣａＯ成分の合計含有量は、本発明の無機繊維を構成する成分の合計を１００質量％とした場合、８４．５質量％以下であり、好ましくは７６〜８４．５質量％、より好ましくは８３〜８４．５質量％である。この合計含有量が多すぎると、耐熱性が低下する場合がある。
【００１３】
上記ＭｇＯ成分は、ＣａＯ成分と同様、生体溶解性を付与する成分である。このＭｇＯ成分の含有量は、本発明の無機繊維を構成する成分の合計を１００質量％とした場合、９〜２１質量％であり、好ましくは１０〜２０質量％、より好ましくは１１〜１８質量％である。この含有量が多すぎると、結晶化してガラスが得られない場合がある。
【００１４】
上記Ｐ２Ｏ５成分は、耐熱性を付与する成分である。このＰ２Ｏ５成分の含有量は、本発明の無機繊維を構成する成分の合計を１００質量％とした場合、０．５〜３質量％であり、好ましくは０．６〜２．８質量％、より好ましくは０．６〜２．６質量％、更に好ましくは０．７〜１．９質量％である。この含有量が多すぎる無機繊維を用いると、体内に吸入されたときに、体液中において、無機繊維の溶解成分の一部と体液中の他の成分が反応し、残存する無機繊維の表面に、及び／又は、体液中の他の成分に、不溶性物質であるアパタイト等となって沈着することがある。また、この無機繊維又は該無機繊維を含む物品が、高い温度で用いられることにより、あるいは、高い温度の環境下にあることにより、熱履歴を与えられて、無機繊維が結晶化すると、やはり、体液中においてアパタイト等の不溶性物質が析出する場合がある。
【００１５】
上記ＣａＦ２成分は、上記ＣａＯ成分同様に、生体溶解性を付与する成分である。このＣａＦ２成分の含有量は、本発明の無機繊維を構成する成分の合計を１００質量％とした場合、４質量％以下であり、好ましくは０〜３．５質量％、より好ましくは０〜３質量％である。この含有量が多すぎると、結晶化してガラスが得られない場合がある。
【００１６】
また、特に優れた耐熱性及び生体溶解性を備える無機繊維とするために、ＭｇＯ成分及びＰ２Ｏ５成分の含有量は、本発明の無機繊維を構成する成分の合計を１００質量％とした場合、それぞれ、１１〜１８質量％、及び、０．７〜１．９質量％である。この構成において、Ｐ２Ｏ５成分の含有量を、（１）１．３質量％を超えて１．９質量％以下である態様、及び、（２）０．７〜１．３質量％である態様とすることができる。この２つの態様は、他の成分の含有量によるものではないが、好ましい組合せは以下に示される。
態様（１）の場合、ＭｇＯ成分を１１〜１８質量％、ＣａＯ成分を２５〜３３質量％、ＳｉＯ２成分を４３〜５５質量％、Ｐ２Ｏ５成分を、１．３質量％を超えて１．９質量％以下とする無機繊維；ＭｇＯ成分を１１〜１８質量％、ＣａＯ成分を２５〜３３質量％、ＳｉＯ２成分を４０〜５５質量％、Ｐ２Ｏ５成分を１．４〜１．９質量％とし、ＣａＦ２成分を０〜３．５質量％とする無機繊維等が挙げられる。これらの態様によれば、人の健康に対する影響が少なく、耐熱性に優れ、体液溶解性を有することから、体内に吸入された場合に、低蓄積性に優れ、体液中において不溶性アパタイト等の析出が抑制され、無機繊維又は該無機繊維を含む物品が、熱履歴を与えられ、該無機繊維が結晶化した場合に、体液溶解性を有することから、体内における低蓄積性に優れ、体液中において不溶性アパタイト等の析出が抑制される。
また、態様（２）の場合、ＭｇＯ成分を１１〜１８質量％、ＣａＯ成分を１５〜３５質量％、ＳｉＯ２成分を４２〜５４質量％、Ｐ２Ｏ５成分を０．７〜１．３質量％とし、ＣａＦ２成分を０〜２．０質量％とする無機繊維等が挙げられる。これらの態様によれば、人の健康に対する影響が少なく、耐熱性に優れ、体液溶解性を有することから、体内に吸入された場合に、低蓄積性に優れ、体液中において不溶性アパタイト等の析出が抑制され、無機繊維又は該無機繊維を含む物品が、熱履歴を与えられ、該無機繊維が結晶化した場合に、体液溶解性を有することから、体内における低蓄積性に優れ、体液中において不溶性アパタイト等の析出が抑制される。
【００１７】
本発明の無機繊維は、必要に応じて、ＳｒＯ成分及びＢａＯ成分を含有してもよい。
【００１８】
本発明の無機繊維の形状、大きさ等は、特に限定されない。無機繊維の形状は、通常、直線、曲線又は蛇行曲線の線状であり、全体に渡って断面形状、最大径等が同じであってよいし、いずれか１つ又は全てが異なってもよい。
無機繊維の長さは、通常、５μｍ以上、好ましくは１０μｍ〜２００ｍｍである。また、無機繊維の平均径は、通常、３〜１０μｍ、好ましくは４〜８μｍである。上記無機繊維の長さ及び平均径は、目的、用途等により、適宜、選択される。
【００１９】
本発明の無機繊維は、その使用前又は使用後に、組成に変化なく非晶質の状態であっても、あるいは、各種構造物の断熱材等として用いられ、熱履歴を受けて結晶化した状態であっても、体液、生理的食塩水、公知の擬似体液等に可溶である。例えば、人工的に調製された、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｃｌ−、ＨＣＯ３−、ＨＰＯ４２−及びＳＯ４２−を含み、これらの濃度が、それぞれ、１４２．０ｍＭ、５．０ｍＭ、１．５ｍＭ、２．５ｍＭ、１４７．８ｍＭ、４．２ｍＭ、１．０ｍＭ及び０．５ｍＭである擬似体液に可溶である。
無機繊維を吸い込んだ際にダメージを受ける臓器である人間の肺には、２種類のｐＨ領域、即ち、ｐＨ４．５（マクロファージのリソソーム）領域、及び、ｐＨ７．４（細胞外液）領域が存在することが知られているが、本発明の無機繊維は、上記組成であって、ｐＨ４．５及びｐＨ７．４のいずれの場合の擬似体液に対しても、優れた溶解性を有する。
上記擬似体液に対する溶解性について説明する。ｐＨ４．５の擬似体液に対する溶解率は、熱履歴を受けていない非晶質無機繊維の場合、好ましくは１５〜２０％、より好ましくは１７〜１９％である。また、熱履歴を受けた結晶質無機繊維の場合、好ましくは１２〜２０％、より好ましくは１３〜１９％である。
一方、ｐＨ７．４の擬似体液に対する溶解率は、熱履歴を受けていない非晶質無機繊維の場合、好ましくは１０〜２０％、より好ましくは１４〜１８％である。また、熱履歴を受けた結晶質無機繊維の場合、好ましくは１２〜２０％、より好ましくは１５〜１８％である。
【００２０】
本発明の無機繊維は、耐熱性に優れ、後述する実施例の測定条件により測定された、温度８００℃における線収縮率を、好ましくは４％以下、より好ましくは１〜３％とすることができる。上記線収縮率が低いことから、バルク繊維の形態で、あるいは、ブランケット、マット、ボード等の形態で、耐火被覆材、断熱材、補強材、難燃材等に好適である。
【００２１】
本発明の無機繊維は、Ｓｉ元素を含む化合物、Ｃａ元素を含む化合物、Ｍｇ元素を含む化合物、及び、Ｐ元素を含む化合物が、ＳｉＯ２成分、ＣａＯ成分、ＭｇＯ成分及びＰ２Ｏ５成分の組成範囲、又は、ＳｉＯ２成分、ＣａＯ成分、ＭｇＯ成分、Ｐ２Ｏ５成分及びＣａＦ２成分の組成範囲となるように選択された配合比をもって調製された原料を溶融する工程（以下、「溶融工程」という。）と、溶融物を繊維化する工程（以下、「繊維化工程」という。）とを備える方法により製造することができる。
【００２２】
上記原料のうち、Ｓｉ元素を含む化合物、即ち、ＳｉＯ２成分を形成する化合物としては、ウォラストナイト等の珪酸塩、珪石、珪砂、ガラスフリット等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
上記Ｃａ元素を含む化合物、即ち、ＣａＯ成分を形成する化合物としては、生石灰（ＣａＯ）、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）、炭酸カルシウム、ピロリン酸カルシウム、ウォラストナイト、ドロマイト、かんらん岩等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。また、ＣａＦ２成分を形成する化合物としては、ＣａＦ２等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
上記Ｍｇ元素を含む化合物、即ち、ＭｇＯ成分を形成する化合物としては、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、リン酸マグネシウム、ピロリン酸マグネシウム等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
上記Ｐ元素を含む化合物、即ち、Ｐ２Ｏ５成分を形成する化合物としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のリン酸塩、オルトリン酸、リン酸アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２３】
溶融工程において、予め、混合された原料を、電気炉等を用い、連続式又はバッチ式にて、１，０００℃〜２，０００℃に加熱して、融解する。加熱時間等は、特に限定されず、処理量等により、適宜、選択される。
その後、繊維化工程において、溶融物（融液）を、ブロー方式、ローター方式等を採用し、圧縮空気等の気流にさらすことにより、無機繊維を製造することができる。このとき、製造条件を適宜、選択することにより、繊維長、繊維径等を調整することができる。
【００２４】
本発明の無機繊維は、耐火被覆材、断熱材、補強材、難燃材、絶縁材、低摩耗材、遮音材、養液栽培用鉱物繊維培地等の構成材料として好適である。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明について、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら制約されるものではない。
【００２６】
実施例１
酸化マグネシウム（試薬特級９９．０％、ナカライテスク社製）と、炭酸カルシウム（試薬特級９９．５％、ナカライテスク社製）と、二酸化珪素（試薬特級９９．０％、ナカライテスク社製）と、ピロリン酸カルシウムと、フッ化カルシウム（試薬特級、ナカライテスク社製）とを、アルミナ乳鉢で混合した。その後、混合物を白金るつぼに入れ、１，０００℃で３０分間脱気を行い、空気雰囲気中、１，５００℃で２時間溶融した。次いで、鉄板上に融液を流し出し、融液中に白金線を浸漬し、素早く引き上げて、表１に示す構成を備える、平均繊維径１４０μｍの無色透明な無機繊維を作製した。
尚、上記ピロリン酸カルシウムは、リン酸水素カルシウム・二水和物（試薬特級９８．０％、ナカライテスク社製）を、１，１００℃で５時間焼成したものを使用した。
表１に、得られた無機繊維の構成成分及びその含有量並びにＫＩ値を示した。
また、無機繊維の結晶性を粉末Ｘ線回折装置（型式「ＲＩＮＴ２０００」、リガク社製）により分析したところ、非晶質であることが分かった（図１［Ａ］参照）。Ｘ線回折の測定条件は、以下の通りである。
管電圧            ：  ４０ｋＶ
管電流            ：  ４０ｍＡ
測定範囲（２θ）  ：  ２０°〜４０°
スキャンスピード  ：  ２°／分
【００２７】
実施例２〜３及び比較例１〜２
実施例１と同様にして、表１に示す各組成を有する無機繊維を作製した（表１参照）。得られた無機繊維を、粉末Ｘ線回折装置により分析したところ、非晶質であることが分かった（図２［Ａ］、図３［Ａ］、図４［Ａ］及び図５［Ａ］参照）。
【００２８】
比較例３
非晶質であり、市販品無機繊維（商品名「ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ」、イビデン社製）と同組成の無機繊維を作製した（表１参照）。Ｘ線回折像を図６［Ａ］に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
実施例及び比較例の各非晶質無機繊維について、線収縮率測定、擬似体液に対する溶解性試験、擬似体液への浸漬前後における繊維表面観察等を行った。尚、擬似体液に対する溶解性試験、及び、擬似体液への浸漬前後における繊維表面観察については、非晶質無機繊維を、毎分５℃で、室温から１，２００℃まで昇温後、更に、１，２００℃で２４時間加熱することにより熱履歴を与え、結晶化させて得られた結晶化物に対しても行った。この結晶化物のＸ線回折像を図１［Ｂ］、図２［Ｂ］、図３［Ｂ］、図４［Ｂ］、図５［Ｂ］及び図６［Ｂ］に示す。回折パターンから同定される成分を図中に示した。
【００３１】
（１）線収縮率
所定量の非晶質無機繊維を用い、一軸プレス成形（圧力：２００ＭＰａ）により、直径２０ｍｍ及び厚さ５ｍｍの円板（以下、「試験片」という。）を得た。この試験片を、空気雰囲気で、室温から昇温速度５℃／分で加熱しながら、試験片の直径の長さを測定し、線収縮率を算出した（図７参照）。
（２）擬似体液に対する溶解性試験
ヒトの体液（血漿）にほぼ等しい無機イオンの組成及び濃度を有する擬似体液（表２参照。以下、「ＳＢＦ」ともいう。）に対する溶解性を評価した。この溶解性評価に際して、肺の中に２種類のｐＨ領域（細胞外液のｐＨは７．４、マクロファージのリソソームのｐＨは４．５）が存在することを考慮し、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン又は１．０Ｍ−ＨＣｌを用いて、それぞれ、ｐＨ７．４（３６．５℃）及びｐＨ４．５（３６．５℃）に調整された擬似体液を用いた。
【表２】
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尚、溶解性試験用の試験体としては、上記非晶質無機繊維に代えて、該無機繊維の製造方法の説明において得られた融液を鉄板上に流し出した後、アイロンでプレス急冷させて得られた非晶質体を、更に、ジルコニア製遊星型ボールミルで７５μｍ以下の粒径まで粉砕してなる粉末（非晶質粉末）を用いた。そして、結晶化物を試験する場合には、この非晶質粉末を、上記条件により熱処理して得られた結晶化粉末を用いた。
上記試験体１グラムを、３００ミリリットルのＳＢＦが収容された容器に入れ、この容器を温度４０℃の恒温槽内に配設された振とう機に設置し、毎分１２０回転の速度で、５０時間水平振とうさせた。その後、ＳＢＦ内の残留粉末を炉別及び精秤して、質量減少率を算出し、これを溶解率とした。
【表３】
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【００３２】
（３）ＳＢＦ浸漬前後における繊維の結晶構造解析及び表面観察
上記で得られた非晶質無機繊維を、上記各ＳＢＦ中に、５日間浸漬させ、蒸留水で洗浄後、１００℃で乾燥させた。この浸漬処理の前後における繊維の結晶構造を粉末Ｘ線回折装置により分析した。その結果を図８〜図１３に示す。
また、上記条件にて熱履歴を与えて得られた結晶化物に対しても、同様の処理を行い、結晶構造を粉末Ｘ線回折装置により分析した。その結果を図１４〜図１９に示す。
【００３３】
更に、繊維表面を走査型電子顕微鏡（型式「ＪＳＭ−６３３０Ｆ」、ＪＥＯＬ  ＤＡＴＵＭ社製）により観察した（図２０〜図４３参照）。
図２０は、実施例１で得られた無機繊維を表す画像であり、（ｉ）は、３００倍で観察した画像、（ｉｉ）は、５，０００倍で観察した画像である。
図２１は、実施例１で得られた無機繊維をＳＢＦ（ｐＨ４．５）に浸漬した後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図２２は、実施例１で得られた無機繊維をＳＢＦ（ｐＨ７．４）に浸漬した後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図２３は、実施例１で得られた無機繊維を熱処理し、結晶化させた後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図２４は、実施例１で得られた無機繊維を熱処理し、結晶化させ、ＳＢＦ（ｐＨ４．５）に浸漬した後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図２５は、実施例１で得られた無機繊維を熱処理し、結晶化させ、ＳＢＦ（ｐＨ７．４）に浸漬した後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図２６は、比較例１で得られた無機繊維を表す画像である。倍率は、上記と同様である。
図２７は、比較例１で得られた無機繊維をＳＢＦ（ｐＨ４．５）に浸漬した後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図２８は、比較例１で得られた無機繊維をＳＢＦ（ｐＨ７．４）に浸漬した後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図２９は、比較例１で得られた無機繊維を熱処理し、結晶化させた後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図３０は、比較例１で得られた無機繊維を熱処理し、結晶化させ、ＳＢＦ（ｐＨ４．５）に浸漬した後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図３１は、比較例１で得られた無機繊維を熱処理し、結晶化させ、ＳＢＦ（ｐＨ７．４）に浸漬した後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図３２は、比較例２で得られた無機繊維を表す画像である。倍率は、上記と同様である。
図３３は、比較例２で得られた無機繊維をＳＢＦ（ｐＨ４．５）に浸漬した後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図３４は、比較例２で得られた無機繊維をＳＢＦ（ｐＨ７．４）に浸漬した後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図３５は、比較例２で得られた無機繊維を熱処理し、結晶化させた後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図３６は、比較例２で得られた無機繊維を熱処理し、結晶化させ、ＳＢＦ（ｐＨ４．５）に浸漬した後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図３７は、比較例２で得られた無機繊維を熱処理し、結晶化させ、ＳＢＦ（ｐＨ７．４）に浸漬した後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図３８は、比較例３の無機繊維を表す画像である。倍率は、上記と同様である。
図３９は、比較例３の無機繊維をＳＢＦ（ｐＨ４．５）に浸漬した後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図４０は、比較例３の無機繊維をＳＢＦ（ｐＨ７．４）に浸漬した後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図４１は、比較例３の無機繊維を熱処理し、結晶化させた後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図４２は、比較例３の無機繊維を熱処理し、結晶化させ、ＳＢＦ（ｐＨ４．５）に浸漬した後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
図４３は、比較例３の無機繊維を熱処理し、結晶化させ、ＳＢＦ（ｐＨ７．４）に浸漬した後、観察した画像である。倍率は、上記と同様である。
【００３４】
比較例１は、非晶質無機繊維を構成するＰ２Ｏ５成分の量が多すぎる例である。この比較例１の無機繊維は、８００℃における線収縮率が１．７８％（図７参照）と、４％以下であり耐熱性を備え、非晶質及び結晶質のいずれにおいても、ＳＢＦに対する溶解性に優れていた。結晶質無機繊維をＳＢＦに浸漬した後の表面には、細かい凹部が観察された（図３１及び図３２参照）。これは、結晶質無機繊維の表面に、ＳＢＦに対する溶解性の高いβ−ＴＣＰが多量に析出していたためと考えられる。
しかしながら、非晶質無機繊維を、ｐＨ７．４のＳＢＦに浸漬すると、繊維表面にアパタイトが析出した（図１１及び図２８参照）。図２８から、繊維表面が、アパタイトにより被覆されていることが分かる。
比較例２は、非晶質無機繊維を構成するＭｇＯ成分の量が少なく、Ｐ２Ｏ５成分の量が多すぎる例である。この比較例２の無機繊維は、８００℃における線収縮率が１．０６％（図７参照）と、４％以下であり耐熱性を備え、非晶質及び結晶質のいずれにおいても、ＳＢＦに対する溶解性に優れるものの、非晶質及び結晶質のいずれの粉末においても、ｐＨ７．４のＳＢＦに浸漬すると、繊維表面にアパタイトが析出した（図１２、図１８及び図３４参照）。図３４から、繊維表面が、アパタイトにより被覆されていることが分かる。
また、比較例３は、非晶質無機繊維の構成成分として、Ｐ２Ｏ５成分を有さない例である。この比較例３の無機繊維は、８００℃における線収縮率が２．１％（図７参照）と、４％以下であり耐熱性を備え、非晶質の場合にＳＢＦに対する溶解性に優れるものの、熱履歴を与えて結晶化させると、ｐＨ４．５のＳＢＦに対する溶解性が著しく低下した。
一方、実施例１〜３によれば、各無機繊維は、８００℃における線収縮率がそれぞれ、２．２３％、１．６４％及び１．５２％（図７参照）と、４％以下であり耐熱性に優れていた。また、ＳＢＦに対する溶解性についても、非晶質無機繊維及び結晶質無機繊維のいずれも安定した溶解性を示した。特に、実施例２及び３は、ＳＢＦのｐＨに依存せず、非晶質無機繊維よりも、結晶質無機繊維のほうが高い溶解性を示した。これは、例えば、本発明の（非晶質）無機繊維が、耐熱性を要求される用途において用いられ、解体時等に発生する粉じんを吸入した場合にも、体液に対する溶解性に優れ、各種疾患の発病を低減することができる。
実施例１の非晶質無機繊維を評価した、図２１、図２２、図２４及び図２５によると、繊維表面が非常に粗くなっており、ＳＢＦに対する溶解性に優れることが分かる。繊維表面にアパタイトの析出は観察されなかった。尚、図示していないが、実施例２及び３の非晶質無機繊維の場合にも、ＳＢＦにより、繊維表面が粗くなっていた。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の無機繊維は、耐火被覆材、断熱材、補強材、難燃材、絶縁材、低摩耗材、遮音材、養液栽培用鉱物繊維培地等の構成材料として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】［Ａ］は、実施例１で得られた無機繊維のＸ線回折像を示すグラフであり、［Ｂ］は、その結晶化物のＸ線回折像を示すグラフである。
【図２】［Ａ］は、実施例２で得られた無機繊維のＸ線回折像を示すグラフであり、［Ｂ］は、その結晶化物のＸ線回折像を示すグラフである。
【図３】［Ａ］は、実施例３で得られた無機繊維のＸ線回折像を示すグラフであり、［Ｂ］は、その結晶化物のＸ線回折像を示すグラフである。
【図４】［Ａ］は、比較例１で得られた無機繊維のＸ線回折像を示すグラフであり、［Ｂ］は、その結晶化物のＸ線回折像を示すグラフである。
【図５】［Ａ］は、比較例２で得られた無機繊維のＸ線回折像を示すグラフであり、［Ｂ］は、その結晶化物のＸ線回折像を示すグラフである。
【図６】［Ａ］は、比較例３の無機繊維のＸ線回折像を示すグラフであり、［Ｂ］は、その結晶化物のＸ線回折像を示すグラフである。
【図７】実施例及び比較例で得られた無機繊維の線収縮率を示すグラフである。
【図８】実施例１で得られた無機繊維のＸ線回折像を示すグラフであり、ＳＢＦに浸漬する前後において測定したグラフである。
【図９】実施例２で得られた無機繊維のＸ線回折像を示すグラフであり、ＳＢＦに浸漬する前後において測定したグラフである。
【図１０】実施例３で得られた無機繊維のＸ線回折像を示すグラフであり、ＳＢＦに浸漬する前後において測定したグラフである。
【図１１】比較例１で得られた無機繊維のＸ線回折像を示すグラフであり、ＳＢＦに浸漬する前後において測定したグラフである。
【図１２】比較例２で得られた無機繊維のＸ線回折像を示すグラフであり、ＳＢＦに浸漬する前後において測定したグラフである。
【図１３】比較例３の無機繊維のＸ線回折像を示すグラフであり、ＳＢＦに浸漬する前後において測定したグラフである。
【図１４】実施例１で得られた無機繊維を結晶化させた後、測定したＸ線回折像を示すグラフであり、ＳＢＦに浸漬する前後において測定したグラフである。
【図１５】実施例２で得られた無機繊維を結晶化させた後、測定したＸ線回折像を示すグラフであり、ＳＢＦに浸漬する前後において測定したグラフである。
【図１６】実施例３で得られた無機繊維を結晶化させた後、測定したＸ線回折像を示すグラフであり、ＳＢＦに浸漬する前後において測定したグラフである。
【図１７】比較例１で得られた無機繊維を結晶化させた後、測定したＸ線回折像を示すグラフであり、ＳＢＦに浸漬する前後において測定したグラフである。
【図１８】比較例２で得られた無機繊維を結晶化させた後、測定したＸ線回折像を示すグラフであり、ＳＢＦに浸漬する前後において測定したグラフである。
【図１９】比較例３の無機繊維を結晶化させた後、測定したＸ線回折像を示すグラフであり、ＳＢＦに浸漬する前後において測定したグラフである。
【図２０】実施例１で得られた無機繊維の表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図２１】実施例１で得られた無機繊維をＳＢＦ（ｐＨ４．５）に浸漬した後、観察された表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図２２】実施例１で得られた無機繊維をＳＢＦ（ｐＨ７．４）に浸漬した後、観察された表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図２３】実施例１で得られた無機繊維を熱処理し、結晶化させたときの表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図２４】実施例１で得られた無機繊維を熱処理し、ＳＢＦ（ｐＨ４．５）に浸漬した後、観察された表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図２５】実施例１で得られた無機繊維を熱処理し、ＳＢＦ（ｐＨ７．４）に浸漬した後、観察された表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図２６】比較例１で得られた無機繊維の表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図２７】比較例１で得られた無機繊維をＳＢＦ（ｐＨ４．５）に浸漬した後、観察された表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図２８】比較例１で得られた無機繊維をＳＢＦ（ｐＨ７．４）に浸漬した後、観察された表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図２９】比較例１で得られた無機繊維を熱処理し、結晶化させたときの表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図３０】比較例１で得られた無機繊維を熱処理し、ＳＢＦ（ｐＨ４．５）に浸漬した後、観察された表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図３１】比較例１で得られた無機繊維を熱処理し、ＳＢＦ（ｐＨ７．４）に浸漬した後、観察された表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図３２】比較例２で得られた無機繊維の表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図３３】比較例２で得られた無機繊維をＳＢＦ（ｐＨ４．５）に浸漬した後、観察された表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図３４】比較例２で得られた無機繊維をＳＢＦ（ｐＨ７．４）に浸漬した後、観察された表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図３５】比較例２で得られた無機繊維を熱処理し、結晶化させたときの表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図３６】比較例２で得られた無機繊維を熱処理し、ＳＢＦ（ｐＨ４．５）に浸漬した後、観察された表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図３７】比較例２で得られた無機繊維を熱処理し、ＳＢＦ（ｐＨ７．４）に浸漬した後、観察された表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図３８】比較例３の無機繊維の表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図３９】比較例３の無機繊維をＳＢＦ（ｐＨ４．５）に浸漬した後、観察された表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図４０】比較例３の無機繊維をＳＢＦ（ｐＨ７．４）に浸漬した後、観察された表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図４１】比較例３の無機繊維を熱処理し、結晶化させたときの表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図４２】比較例３の無機繊維を熱処理し、ＳＢＦ（ｐＨ４．５）に浸漬した後、観察された表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図４３】比較例３の無機繊維を熱処理し、ＳＢＦ（ｐＨ７．４）に浸漬した後、観察された表面を示す画像であり、（ｉ）は外観を表す図、（ｉｉ）は最表面を表す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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