(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式ＡＯｘで表される酸化物を主成分とした無機質繊維体からなる基材を、加熱によりＢＯｙで表される酸化物になる酸化物前駆体と有機物樹脂とを相溶性のある溶媒に溶解してなる溶液に浸漬した後、乾燥、焼成することにより、前記基材にこれとＡ−Ｏ−Ｂなる結合層を介して酸化物を被覆する酸化物被覆無機質繊維体の製造方法であって、前記無機質繊維体からなる基材を、前記溶液に浸漬した後、任意の形状に成形し、前記乾燥、焼成をすることを特徴とする酸化物被覆無機質繊維体の製造方法。
【請求項２】
前記焼成時の温度が２００〜６００℃の範囲の温度であることを特徴とする請求項１記載の酸化物被覆無機質繊維体の製造方法。
【請求項３】
前記有機物樹脂が、２００℃以上かつ前記焼成温度以下の分解温度を有する樹脂であることを特徴とする請求項１または２の何れかに記載の酸化物被覆無機質繊維体の製造方法。
【請求項４】
前記酸化物が触媒あるいは触媒担体であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の酸化物被覆無機質繊維体の製造方法。
【請求項５】
前記触媒あるいは触媒担体は酸化チタンであることを特徴とする請求項４記載の酸化物被覆無機質繊維体の製造方法。
【請求項６】
前記基材が無機質繊維織布であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の酸化物被覆無機質繊維体の製造方法。
【請求項７】
前記基材が酸化珪素を主成分とする無機質繊維体であることを特徴とする請求項６記載の酸化物被覆無機質繊維体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化物を被覆した無機質繊維の成形体の製造方法に関する。さらに詳しくは、乾燥、焼成の前に賦形処理を行うことにより高い形状保持性を有し、かつ比較的軽量な酸化物被覆無機質繊維体の製造方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ある所定形状の無機質成形体に酸化物を被覆させるためには、板状、筒状あるいはハニカム状などの最終目的の形状を有した基材に酸化物を被覆する方法が採られてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、所定形状の基材に酸化物を被覆する方法では、基材の加工が困難であったり手間がかかるといった欠点を有していた。また、一般に基材に用いられるガラスやセラミックなどのバルク体の場合には、その形状保持のために比較的重量が大きくなり、さらに破損しやすいといった欠点を有していた。
本発明は、これら従来技術の欠点を解消し、形状保持性が高く、比較的軽量な酸化物被覆無機質繊維体の製造方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記欠点を解決するため鋭意研究の結果、酸化物を主成分とした無機質繊維体を、加熱により酸化物になる酸化物前駆体と有機物樹脂とを相溶性のある溶媒に溶解してなる溶液に浸漬したのち任意の形状に整えた後、乾燥、焼成することにより、形状保持ができることを見いだし、本発明を完成させた。
即ち、請求項１記載の酸化物被覆無機質繊維体の製造方法は、組成式ＡＯｘで表される酸化物を主成分とした無機質繊維体からなる基材を、加熱によりＢＯｙで表される酸化物になる酸化物前駆体と有機物樹脂とを相溶性のある溶媒に溶解してなる溶液に浸漬した後、乾燥、焼成することにより、前記基材にこれとＡ−Ｏ−Ｂなる結合層を介して酸化物を被覆する酸化物被覆無機質繊維体の製造方法であって、前記無機質繊維体からなる基材を、前記溶液に浸漬した後、任意の形状に成形し、前記乾燥、焼成をすることを特徴とする。
また、請求項２記載の酸化物被覆無機質繊維体の製造方法は、前記焼成時の温度を２００〜６００℃の範囲の温度とすることにより、残留有機物を除去して被覆された酸化物の特性を発現させることを特徴とする。
また、請求項３記載の酸化物被覆無機質繊維体の製造方法は、前記有機物樹脂を、２００℃以上かつ前記焼成温度以下の分解温度を有する樹脂とすることにより、被覆された酸化物の脱落を小さくすることを特徴とする。
また、請求項４記載の酸化物被覆無機質繊維体の製造方法は、前記酸化物を触媒あるいは触媒担体とすることにより、触媒としての機能を付与させたことを特徴とする。
また、請求項５記載の酸化物被覆無機質繊維体の製造方法は、前記触媒あるいは触媒担体を酸化チタンとすることにより、各種酸化触媒やその担体等の機能を付与させたことを特徴とする。
また、請求項６記載の酸化物被覆無機質繊維体の製造方法は、前記基材を無機質繊維織布とすることにより、さらに軽量化を図り、加えて被覆される酸化物の担持量を増やすことを特徴とする。
また請求項７記載の酸化物被覆無機質繊維体の製造方法は、前記基材を酸化珪素を主成分とした無機質繊維体とすることにより酸化物薄膜と強固な結合を形成することを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
前記酸化物を主成分とした無機質繊維体としては、織布、不織布、紙などが挙げられる。なかでも強度の点から、織布が好ましい。
無機質繊維体の目付け（ｇ／ｍ2 ）は、いくらのものでも構わないが、取扱い性や酸化物の担持量の関係から、１０〜９００ｇ／ｍ2 のものを用いるとよい。
【０００６】
また、繊維体を構成する無機質繊維の材質は、ガラスやセラミック等、主成分としてＡ＝Ｓｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒ等の酸化物を有するものであればよい。なかでも酸化物薄膜と強固な結合を形成できる酸化珪素を主成分とした無機質繊維が好ましい。ここでいう、酸化珪素を含む無機質繊維とは、例えば、石英ガラス、高石英ガラス、Ｅガラス、Ｃガラス、Ｓガラス、Ａガラス等からなる繊維が挙げられるが、経済性からＥガラス繊維が好ましい。
無機質繊維の平均繊維径は特に限定されるものではないが、製造可能でしかも繊維体に加工するのが容易であることから、０．１〜２０ミクロンが好ましい。
【０００７】
また、加熱により金属酸化物となる前駆体としては、金属アルコキシド、金属塩化物、金属硫化物、金属酢酸塩等が使用できるが、有機物樹脂との相溶性の関係から、アルコール類を相溶性溶媒とする場合は金属アルコキシド、水を相溶性溶媒とする場合は金属塩化物を選択することが好ましい。しかし、前駆体と有機物樹脂が相溶する場合はどの組み合わせを選択してもかまわない。
【０００８】
また、有機物樹脂としてはアクリル系、オレフィン系等が一般的であるが、製造工程中の焼成工程で酸化分解することが必要であるため分解温度が２００℃以上かつ焼成温度以下の樹脂で、さらに該金属酸化物前駆体との相溶性であればよく、モノマーの種類や分子量によって特に限定されるものではない。
【０００９】
このようにして選定された有機物樹脂と金属酸化物前駆体の溶液に、無機質繊維体を浸漬し任意の形状に整えたのち、乾燥する。このとき、任意の形状に整えるために、金属、セラミック、プラスチック、木などの型を用いて成形するとよい。乾燥温度は相溶性溶媒の沸点により異なるが、４０〜１５０℃の範囲で行うのが好ましい。次に、乾燥膜を焼成することにより、有機物樹脂や金属酸化物の前駆体を構成している有機残基を取り除く。この焼成で金属酸化物前駆体は金属酸化物に変化し、有機物樹脂は酸化分解されＡ−Ｏ−Ｂ結合を有する薄膜が得られる。加えて、薄膜の焼結作用で形状保持が可能となる。
【００１０】
【実施例】
次に、より具体的な実施例を説明する。
無機質繊維体、金属酸化物の前駆体材料および有機物樹脂などは前記条件を満たしておけば効果は同じである。そこで代表として、無機質繊維体としてＥガラス繊維織布あるいはＥガラス繊維スリーブ（主成分ＳｉＯ２ ）、金属酸化物の前駆体としてチタンイソプロポキシド、有機物樹脂としてアクリル系樹脂（分解温度３５０℃）および相溶媒としてエチルアルコールの組み合わせを選んで説明する。
【００１１】
（実施例１）
目付３００ｇ／ｍ2 のＥガラス繊維織布を、金属酸化物前駆体であるチタンイソプロポキシド１０ｇとアクリル系樹脂１０ｇをエチルアルコール１８０ｇに溶解した溶液に浸漬した。このＥガラス繊維織布を溶液から取り出し１００ｍｍφの金属製碗型にかぶせた状態で６０℃で１時間乾燥して硬化させたのち、毎分１℃の速度で４５０℃まで昇温し、４５０℃で５時間保持することにより、有機物樹脂を完全に酸化分解し、同時にチタンイソプロポキシドもＴｉＯ2 の酸化物に変化させ、繊維上にＴｉＯ2 膜を形成し、半球状の酸化物被覆無機質繊維体を作製した。
【００１２】
このときの形状保持性は良好であった。また、ＴｉＯ2 膜の厚さをＳＥＭで確認したところ約０．３ミクロンであり、強固に付着していた。さらにこの膜についてＥＰＭＡおよびＥＳＣＡにより分析を行ったところ、Ｓｉ−Ｏ−Ｔｉ結合の存在が確認された。
ここで図１は本実施例にしたがって作製された半球状の酸化物被覆無機質繊維体１の外観図である。
【００１３】
（実施例２）
単重５０ｇ／ｍ、内径２５ｍｍφのＥガラス繊維スリーブを、金属酸化物前駆体であるチタンイソプロポキシド１０ｇとアクリル系樹脂１０ｇをエチルアルコール１８０ｇに溶解した溶液に浸漬した。このスリーブを溶液から取り出し２０ｍｍφのセラミック性丸棒にかぶせた状態で６０℃で１時間乾燥して硬化させたのち、毎分１℃の速度で４５０℃まで昇温し、４５０℃で５時間保持することにより、有機物樹脂を完全に酸化分解し、同時にチタンイソプロポキシドもＴｉＯ2 の酸化物に変化させ、スリーブ中の繊維上にＴｉＯ2 膜を形成し、円筒状の酸化物被覆無機質繊維体を作製した。
【００１４】
このときの形状保持性は良好であった。またＴｉＯ2 膜の厚さをＳＥＭで確認したところ約０．３ミクロンであり、強固に付着していた。さらに、この膜についてＥＰＭＡおよびＥＳＣＡにより分析を行ったところ、Ｓｉ−Ｏ−Ｔｉ結合の存在が確認された。
ここで図２は本実施例にしたがって作製された円筒状の酸化物被覆無機質繊維体２の外観図である。
【００１５】
【発明の効果】
このように、本発明による酸化物被覆無機質繊維体の製造方法は、繊維上にＡ−Ｏ−Ｂ結合を持つ層を有した薄膜を形成することにより形状保持性に優れており、さらに比較的軽量な成形体を提供することができる。また、形成される酸化物薄膜の特性に合わせて、例えば耐熱材料や触媒あるいは触媒担体などの用途に応用できる、といった効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の酸化物被覆無機質繊維体の一例を示したもので、半球状のものである。
【図２】本発明の酸化物被覆無機質繊維体の他例を示したもので、円筒状のものである。
【符号の説明】
１  半球状の酸化物被覆無機質繊維体
２  円筒状の酸化物被覆無機質繊維体
【図１】
0003841486.tif 000002
【図２】
0003841486.tif 000003