JPH0138901B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミツクフアイバーブランケツトの
製造方法に関するものである。セラミツクフアイ
バー、例えばアルミナ系セラミツクフアイバー等
は、優れた耐火性を有し、各種の耐火断熱材とし
て用いられている。

従来、一般に使用されているアルミナ系セラミ
ツクフアイバーは、酸化アルミニウムや、酸化珪
素等を含む配合原料を熔融したのち繊維化する、
所謂、熔融繊維化法で得られたものである。しか
して、該プロセスから得られたままのフアイバー
は、これをそのまま使用することも不可能ではな
いが、一般的には、このフアイバーからなる原稿
を高嵩密度化（例えば0.1ｇ／cm³前後の嵩密度）
し、且つ取扱いの容易な材料とするためにニード
ルパンチング処理してブランケツトに加工したり
或いは、無機バインダーと共に水中に分散させた
のち加圧脱水成形してフエルトやボードに加工し
て使用している。

ブランケツトの製造方法としては、原綿をその
まま層状に集積してニードルパンチング処理を施
す方法の他、原綿を予め繊維処理剤で処理した
り、或いは、層状集積体の間に補強用の不織布を
介在させる等の改良方法が得られている。これら
の改良方法は、セラミツクフアイバー自体が比較
的硬いために、そのままニードルパンチング処理
を行つた場合には繊維の絡み合いが十分行われな
いことから高嵩密度化や高強度化を図るために行
われるものである。

近時、特に高温用のセラミツクフアイバーとし
て、所謂、前駆体繊維化法で得られたセラミツク
フアイバーが注目されつつある。この方法は、無
機化合物の繊維前駆体溶液、例えば、アルミナ系
セラミツクフアイバーの場合には、オキシ塩化ア
ルミニウム等の溶液を繊維化したのち焼成して揮
発成分を除去してセラミツクフアイバーを得る方
法である。しかしながら、前駆体繊維化法で得ら
れたセラミツクフアイバーは、熔融繊維化法のフ
アイバーとは異なり、これをブランケツト化しよ
うとすると原綿そのままでは繊維の絡み合いは全
く得られず、繊維処理剤で処理しても繊維の絡み
合いを良好にし原綿の嵩密度を0.1ｇ／cm³以上と
することはできず、却つて、繊維処理剤の使用に
よるコスト高を招くものである。

本発明者等は、上記実情に鑑み、前駆体繊維化
法で得られたセラミツクフアイバーのブランケツ
ト化について鋭意検討した結果、繊維化工程にお
ける最終製品であるフアイバー、即ち焼成された
フアイバーからなる原綿を加工するという従来の
技術常識を打破して、最終製品となる前のフアイ
バー、つまり、未焼成繊維の原綿にニードルパン
チング処理を施すならば、繊維処理剤を施した場
合と同等ないしそれ以上程度の絡み合いが発現さ
れ、しかもその後に焼成しても何ら問題を生ずる
ことなく、良好なブランケツトが得られることを
見い出し、本発明に到達した。

本発明は、かかる意外な知見を基に完成された
ものであり、その目的は、前駆体繊維化法で得ら
れたセラミツクフアイバーを使用したブランケツ
トの工業的有利な製造方法を提供することにあ
る。しかして、かかる目的は、前駆体繊維化法で
得られた未焼成のセラミツクフアイバーを層状に
集積したのちニードルパンチング処理を施し、次
いで焼成することによつて容易に達成される。

以下、本発明を詳細に設明する。

本発明方法で用いるセラミツクフアイバーは前
駆体繊維化法により製造される。

前駆体繊維化法は、有機金属化合物や金属のオ
キシハロゲン化物を適当な有機増粘剤の存在下若
しくは不存在下に繊維化したのち、揮発部分ない
し揮発成分を焼成除去する方法であり、本発明方
法は、各種の方法で得られた未焼成のセラミツク
フアイバーを使用し得るが、通常は、オキシ塩化
アルミニウムと珪素化合物を含む紡系原液の繊維
化で得られた未焼成のセラミツクフアイバーが用
いられる。

オキシ塩化アルミニウム溶液の製法は公知であ
り、例えば塩酸または塩化アルミニウム水溶液に
金属アルミニウムを溶解させることにより容易に
製造できる。オキシ塩化アルミニウムのAl／Cl
の原子比は通常1.2〜2.0、好ましくは1.6〜1.9で
ある。この比が小さすぎると紡糸原液として適当
なアルミニウム濃度の溶液を得るのが困難であ
り、逆にこの比が大きすぎると、溶液が不安定と
なり、水酸化アルミニウムのゲルが析出する恐れ
がある。

珪素化合物としてはシリカゾルが好ましいが、
テトラエチルシリケートや水溶性シロキサン誘導
体等の水溶性珪素化合物も用いられる。これらの
珪素化合物も前駆体繊維の焼成過程においてシリ
カに変化し、アルミナがα−アルミナ化するのを
抑制すると共に、アルミナの結晶成長を抑制する
効果を奏する。

紡糸原液中のオキシ塩化アルミニウムと珪素化
合物の比は、Al₂O₃とSiO₂との比に換算して、
99：１〜72：28の範囲にあることが好ましい。珪
素化合物の量がこの範囲よりも少ないと、繊維を
構成するアルミナがα−アルミナ化しやすく、か
つアルミナ粒子が粗大化して繊維が脆化しやす
い。また逆に珪素化合物の量が多すぎると、ムラ
イト（3Al₂O₃・2SiO₂）の他にシリカ（SiO₂）が
生成し耐熱性が著しく低下する。

紡糸原液中には有機重合体を存在させるのが好
ましい。オキシ塩化アルミニウム水溶液に珪素化
合物を添加して所定の濃度になるように濃縮した
だけの紡糸原液を用いても本発明を実施すること
はできるが、紡糸原液中に有機重合体が存在する
と紡糸性が向上する。有機重合体としては、繊維
形成能のある天然ないし合成の種合の高分子化合
物、例えば酢酸化澱粉、ヒドロキシエチル澱粉、
メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース
等の澱粉やセルロースの可溶性誘導体、ポリビニ
ルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリア
クリルアミド等の水溶性合成高分子化合物などが
用いられる。なお、有機重合体の選択に際して
は、紡糸原液が白濁したり、沈澱が生じたりしな
いように注意する。有機重合体は紡糸原液に適用
される紡糸法に最適な粘度になるように添加する
が、通常は紡糸原液の粘度が１〜1000ポイズにな
るように添加すればよい。

紡糸原液は、オキシ塩化アルミニウム水溶液に
珪素化合物および有機重合体を添加し、アルミニ
ウム濃度が所定の値となるように濃縮することに
より調製される。また所望ならば珪素化合物およ
び有機重合体は、濃縮の途中ないしは濃縮後に溶
液に添加してもよい。特に有機重合体は濃縮に際
し、発泡を引起すことがあり、かかる場合には濃
縮後に有機重合体を添加するのが好ましい。

紡糸方法としては、押出し法、延伸法、吹出し
法、遠心法など、公知の任意の方法を採用するこ
とができる。例えば吹出し法による場合には、５
〜100ポイズに調整された紡糸原液を0.1〜0.5mm
φの細孔から高速の空気流中に押出すことにより
紡糸が行なわれる。押出された紡糸原液は200℃
以下、好ましくは０〜100℃の空気流中で延伸、
乾燥されて前駆体繊維となる。この方法では空気
流から前駆体繊維を捕集するまでに、前駆体繊維
を十分に乾燥させる必要がある。乾操が不十分で
あると、捕集した前駆体繊維が相互に接着した
り、弾性回復により液滴下してシヨツトを生ずる
ことがある。

従つて、必要に応じて、加熱空気を使用して発
泡を生じない範囲で溶媒の蒸発を促進してもよ
い。

一方、乾燥が強すぎると、前駆体繊維が十分に
延伸しきれず、繊維径がが太くなりすぎたり、前
駆体繊維中のH₂O分や、Cl分や、有機重合体等
が熱分解を起こし揮散するため繊維が柔軟性に欠
け後述のニードルパンチング処理に適さなくな
る。すなわち、本発明方法は、未焼成のセラミツ
クフアイバーにニードルパンチング処理を行うこ
とを特徴とするものであるが、これは前駆体繊維
が有機金属化合物や金属のオキシハロゲン化物の
状態では、その性状が柔軟であることを利用して
ニードルパンチング処理を行わんとするものであ
り、従つて、叙上の如く熱分解が生じたのでは、
本発明の効果は発現されない。またかかる点から
してもポリビニルアルコールのような有機増粘剤
を含む紡糸原液を用いことが好ましい。

前駆体繊維の未焼成体は非晶質であり柔軟性に
富んでいるため、この状態で層状に集積したの
ち、ニードルパンチング処理を施すことにより、
大半の繊維を切断することなく、互いに絡み合わ
せることがが出来る。ニードルパンチングの回数
を１〜30回／cm²の範囲から適宜選択することによ
り、所望の嵩密度を有したブランケツトを得るこ
とが出来るが、焼成後の嵩密度0.1ｇ／cm³程度の
ブランケツトを得るにはニードルパンチングは５
〜10回／cm³行なうのが好ましい。このようにして
得られる繊維の未焼成体からなるブランケツトは
次いで500℃以上の高温で焼成することにより、
有機重合体が焼失後も繊維間の絡み合いをそのま
ま維持し所望の嵩密度及び引張強度を有するアル
ミナ繊維のブランケツトとすることが出来る。焼
成は常法に従い500℃以上、好ましくは1200〜
1300℃で行なわれる。500℃未満では得られるブ
ランケツトのアルミナ繊維は強度が小さく、脆弱
で、しかも1400℃での再加熱収縮率が大きく実用
に適さない。また1400℃以上に加熱すると、結晶
の粒成長が進行し、得られる繊維の強度が小さく
なる。

本発明によれば繊維の焼成前にニードルパンチ
ング処理することにより焼成後に何らの特別な処
理を施さずとも結晶質のアルミナ繊維のブランケ
ツトを容易に製造することができる。また、本発
明方法により得られるセラミツクフアイバーのブ
ランケツトは熔融繊維化法で得られたセラミツク
フアイバーよりなるブランケツトよりも耐熱性に
優れ、耐火材等に有用である。

以下実施例により本発明をさらに具体的に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下
の実施例に限定されるものではない。

実施例 １ オキシ塩化アルミニウム水溶液（アルミニウム
含有量70ｇ／、Al／Cl（原子比）＝1.8）１に、
20％シリカゾル溶液35ｇ、５％ポリビニルアルコ
ール水溶液278ｇを添加して混合した。この混合
液を減圧下、50℃で濃縮して紡糸原液（粘度27ポ
イズ、アルミナ含有量26.5wt％）とし、吹出し法
により紡糸して生繊維を得た。このものの概略の
嵩密度は0.05ｇ／cm³であつた。これを層状に集綿
しニードルパンチング機械（ニードル間隔15〜23
mm；220本針）により９〜７回／cm²パンチングを
行つてブランケツトを得た。次いでこれを1260℃
で１時間空気中で焼成した。このブランケツトは
嵩密度0.10ｇ／cm³、引張強度1.2Kg／cm²であつた。

比較例 １ 実施例１の方法で得られた生繊維を1260℃で１
時間空気中で焼成してアルミナ繊維とした。その
後、実施例１と同様に集綿し、ニードルパンチン
グ処理を行つてブランケツトを得た。このブラン
ケツトは嵩密度0.05ｇ／cm³、引張強度0.6Kg／cm²
であつた。

比較例 ２ 実施例１の方法で得られた生繊維を1260℃で１
時間空気中で焼成してアルミナ繊維を得た。これ
をH₂O1200部、灯油５部、脂肪酸アミンアセテ
ート１部の水エマルジヨンからなる繊維処理剤に
含浸させ実施例１と同様のニードルパンチング処
理を施した後、乾燥してブランケツトを得た。こ
のブランケツトは嵩密度0.09ｇ／cm³、引張強度
1.0Kg／cm²であつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 前駆体繊維化法で得られた未焼成のセラミツ
   クフアイバーを層状に集積したのちニードルパン
   チング処理を施し、次いで、焼成することを特徴
   とするセラミツクフアイバーブランケツトの製造
   方法。 ２ セラミツクフアイバーがオキシ塩化アルミニ
   ウム及び珪素化合物を含む紡糸原液を繊維化して
   得られたものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ３ セラミツクフアイバーがオキシ塩化アルミニ
   ウム、珪素化合物及び有機重合体を含む紡糸原液
   を繊維化して得られたものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 紡糸原液中のアルミニウムと珪素との比が
   Al₂O₃とSiO₂との比に換算して99：１〜72：28の
   範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項又は第３項記載の方法。 ５ ニードルパンチング処理が１〜30回／cm²で行
   われることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いしは第４項のいずれかに記載の方法。 ６ セラミツクフアイバーが紡糸原液を200℃以
   下の雰囲気温度で繊維化したものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項のい
   ずれかに記載の方法。