JPH08217496A - 高温ガス処理用ガラス繊維織布 - Google Patents

高温ガス処理用ガラス繊維織布

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JPH08217496A
JPH08217496A JP7056465A JP5646595A JPH08217496A JP H08217496 A JPH08217496 A JP H08217496A JP 7056465 A JP7056465 A JP 7056465A JP 5646595 A JP5646595 A JP 5646595A JP H08217496 A JPH08217496 A JP H08217496A
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洋二 鈴木
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/66Chemical treatment, e.g. leaching, acid or alkali treatment
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ガラス繊維の芯部よりもSiO2 含有量の高
い高シリカ質層の厚さがガラス繊維表面から0.06〜
0.55μmの範囲内にあり、その内SiO2 含有率が
80重量%以上の表層部の厚さがガラス繊維表面から
0.05〜0.33μmの範囲内にある高温ガス処理用
ガラス繊維織布。 【効果】 800℃の高温に曝されても、表面のシリカ
層でガラス繊維どうしが融着することもなく、冷却後も
充分に柔軟性を保持している。600℃での長時間連続
使用にも充分耐えることができるとともに、加熱収縮率
も小さい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スクラップ溶解炉、ゴ
ムタイヤ焼却炉、ゴミ焼却炉、ガスタービン発電機等か
ら排出される高温ガスを処理するためのガラス繊維織布
に関する。
【0002】
【従来の技術】酸性ガスを含有する高温ガスに使用され
る基材としてガラス繊維の表面を高珪酸化したものには
次のものがある。第一に、特開平3−65245号公報
には、「アルカリ土類金属、アルミニウム、シリカを含
有する無機質繊維の織布基材を塩酸、硝酸、硫酸溶液中
に浸漬することにより基材表面にアルミニウム、カルシ
ウムの欠乏層を形成させた後(欠乏層の厚さは該公報中
には具体的に記載されていない。しかし、第3図からす
ると繊維直径6μmに対して全浸食厚さが0.5〜3μ
m程度であるが、その詳細は不明である。)、触媒成分
をその上に塗布する窒素酸化物除去用触媒」が開示され
ている。
【0003】第二に、特開平4−114934号公報に
は、「硼珪酸ガラス繊維表面に該繊維より熱膨張率の小
さい化合物の被膜(繊維直径9μmに対して表層部シリ
カリッチ層が約1μm)を形成し、該ガラスの除歪点以
上でかつ軟化点以下の温度に加熱後冷却することでシリ
カ被膜をシンタリングにより収縮させ緻密化する耐熱耐
酸性無機繊維の製造方法。」が開示されている。第三
に、特開平5−147975号公報には、「繊維全体と
してはEガラス繊維と実質的に同一のガラス組成を有す
るが、表層部(繊維直径9μmに対して120Å=0.
012μm)は、SiO2 含有率が80重量%以上のシ
リカ質ガラスからなり、繊維の芯部よりも高いSiO2
含有率となる高シリカ質領域は数百〜約1000Å(約
0.1μm以下)である耐熱性ガラス繊維。」が開示さ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に、スクラップ溶
解炉やガスタービンなどから排出されるガスの温度は6
00℃前後と高いため、このガスを処理する際に用いる
ガラス繊維の表面に形成されるシリカ層の厚さによって
は、ガラス繊維は長時間使用したとき熱的に劣化し、強
度低下を起こすことがある。即ち、シリカ層が薄すぎる
と劣化を起こす。一方、通常、Eガラス繊維を酸処理す
ることによってその表面にシリカ層を形成させるが、酸
処理を進め過ぎてシリカ層の厚さを厚くし過ぎると、ガ
ラス繊維の強度は低下する。かくして、上記第一及び第
二の従来技術の場合、シリカ層の厚さが厚すぎてガラス
繊維の強度が低下してしまうという欠点があり、また上
記の第三の従来技術の場合には、シリカ層の厚さが薄す
ぎるために長時間使用したときガラス繊維が熱的に劣化
し、強度低下を起こしやすいという欠点がある。よっ
て、耐熱性及び強度が両立するような織物を得るために
は、適切な厚さのシリカ層を有するガラス繊維を使用す
ることが必要となる。
【0005】そこで、酸処理を進めたときのシリカ層の
厚さと強度との関係を調べた。通常Eガラスは撚糸や織
布の段階でフィラメントが磨耗によって傷まぬようデン
プンー植物油系のサイズ剤が塗布してあるが、このサイ
ズ剤の付着量が酸処理中の脱落などによって変化すると
強度も変化してしまう。よって、ここでは600℃で2
時間加熱してサイズ剤を除去した後の強度を測定し、比
較した。但し、ここで使用したEガラスの織布は6μm
径のフィラメントを撚糸したヤーンで織った厚さ0.5
mm、重さ600g/m2 の綾織り織布である。特に6
μmの場合は9μmのものより耐磨耗性に優れていると
いう利点があるので、6μmのものを用いた。また、綾
織りの場合は手織に比べ多数の糸を打込めるので、強度
が強くなると共に、折り曲げやすい構造でもあるため機
械的な強度が大となる。これは、朱子織の場合に関して
もいえることである。
【0006】上記手順に従い、シリカ層の厚さに対する
抗張力(kgf/25mm)を測定し、その測定結果に
基づいてシリカ層の厚さと600℃での2時間加熱後の
抗張力との関係を後述するように図1に示したところ、
酸処理を進めてシリカ層の厚さを増すにつれて機械的強
度が低下しており、機械的強度の面からはあまりシリカ
層を厚くしない方が良いことがわかった。従って、本発
明の目的は、高温ガス中で使用しても強度低下を引きお
こさない、耐熱性に優れたガラス繊維織布を提供するこ
とである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の高温ガス処理用
ガラス繊維織布は、上記目的を達成するべく、ガラス繊
維の芯部よりもSiO2 含有量の高い高シリカ質領域の
厚さがガラス繊維表面から0.06〜0.55μmの範
囲内にあり、その内のSiO2 含有率が80重量%以上
の表層部の厚さがガラス繊維表面から0.05〜0.3
3μmの範囲内にあることを特徴とする。上記ガラス繊
維の平均直径が、6μm以下であることが好ましい。ま
た、上記ガラス繊維織布が、綾織又は朱子織の織布であ
ることが好ましい。
【0008】本発明においてEガラスの表面層を酸で処
理した場合、表面のシリカ層は酸が浸透した部分で明確
な境界ができるわけではなく、図3に示すようにある深
さ以降はなだらかにSiO2 含有量は変わって行く。図
3は、オージェ電子分光法によるガラス繊維表面からの
距離(Å)に応じたガラス繊維の組成の含有量(%)を
示すものである。本発明においては、SiO2 含有率が
80%以上の高珪酸部を表層部と呼び、その表層部から
なだらかにSiO2 含有率が低下している部分(芯部よ
りSiO2 含有量は高い)迄含めた部分を高シリカ質領
域又は高シリカ層部と呼ぶ。
【0009】
【作用】本発明によれば、使用するガラス繊維は表面が
高珪酸化しているため、800℃の高温に曝されても、
表面のシリカ層でガラス繊維どうしが融着することはな
く、冷却後も充分に柔軟性を保持している。酸処理され
ていない通常のEガラス繊維の場合は、その表面が高珪
酸化されていないため、800℃では表面でガラス繊維
どうしが容易に融着し、柔軟性が失われてしまい、更に
は溶融してしまう。ガラス繊維としての強度低下を極力
抑え、かつ800℃、30分の耐熱性を充分保持させる
ように酸処理を調節し、高シリカ層部をガラス繊維表面
から約0.06〜0.55μmの範囲内の厚さに制御し
ているため、600℃での長時間連続使用にも充分耐え
ることができる。
【0010】特にフィラメント径が6μm以下の場合が
好ましく、この場合、耐摩耗性も優れており、機械的に
苛酷な条件下での使用にも充分耐えられる。また、酸処
理条件を調節し、高シリカ層部をガラス繊維表面から約
0.06〜0.55μmの範囲内に抑えてあるために、
加熱収縮率も小さい。本発明で使用されるガラス繊維と
しては、例えば軟化点が比較的高いEガラス繊維が好ま
しく、その組成は、例えば、SiO2 52〜56重量
%、Al2312〜16重量%、CaO16〜25重
量%、MgO0〜6重量%、B23 8〜13重量%、
微量のNa2 O+K2 Oからなっているものが好まし
い。かかる組成のガラスを紡糸して、平均径3〜10μ
mの単繊維を数百〜数千本引き整えたものに撚りをか
け、更にそれを数本撚り合わせてヤーンとする。このヤ
ーンを用いて製織し、綾織または朱子織の織布とした。
【0011】本発明では、繊維、ヤーンのまま酸処理し
てその表面を高珪酸化した後織布としても、あるいは織
布とした後酸処理してガラス繊維の表面を高珪酸化して
もよい。高珪酸化の処理方法は、例えば、濃度1〜2N
(約3〜6%)の塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸溶液に、
ガラス繊維又はその織布を、約30〜50℃の温度で、
約1〜90分間浸漬して、繊維表面付近にあるアルカ
リ、アルカリ土類金属、Al23 、B23 等のSi
2 以外の成分を溶出させた後、水洗し、70〜200
℃で、0.5〜5分間加熱乾燥することにより行われ
る。本発明で使用されるガラス繊維は、全体の平均組成
として、例えば上記Eガラス繊維のSiO2 が54%で
あるのに対してSiO2 分を56%〜71%に高めたも
のである。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例及び比較例を説明す
る。 (例1〜8)本実施例及び比較例で使用するガラス繊維
織布としては、SiO2 54.9重量%、Al23
3.5重量%、CaO21.4重量%、MgO0.79
重量%、B23 7.70重量%の組成を有するEガラ
ス繊維からなる単繊維を数百〜数千本撚ったもの(フィ
ラメント径:6μm)を用いて、通常の方法で綾織、朱
子織、平織の形態(密度:タテ30本/25mm、ヨコ
22本/25mm)に織ったものを用いた。
【0013】例1の場合、得られた綾織りの織布を1.
0NーHCl中に、60℃で1分間浸漬して、ガラス繊
維の表面を高珪酸化した。その後、水洗し、150℃で
2分間加熱乾燥して、高温ガス処理用ガラス繊維織布を
得た。得られた織布の繊維について、繊維全体について
は粉砕して化学分析により行ない、その組成を調べると
共に、芯部よりもSiO2 含有量の高い高シリカ層部の
厚さ及びそのうちSiO2 含有量が80重量%以上であ
る表層部の厚さを、オージェ電子分光法で測定した。ま
た、得られた織布についての耐熱性を調べるため、60
0℃での2時間加熱試験及び加速試験として800℃で
の30分間加熱試験を行い、試験後の抗張力を測定し
た。かくして得られた結果を表1に示すと共に、シリカ
層の厚さと抗張力との関係を図1及び図2に示す。な
お、図1及び図2のシリカ層の厚さは前記した高シリカ
層部の厚さをいう。
【0014】
【表1】
【0015】表1の例1〜4及び7は実施例であり、例
5、6及び8は比較例である。図2から明らかなよう
に、800℃、30分加熱後の抗張力は、高シリカ層部
で判断するとその厚さが約0.06μm未満では低下が
さらに大きくなり、またその厚さが約0.55μmを越
えるとやはり低下がさらに大きくなる。従って、最高強
度52kgf/25mmの70%以上を保持している場
合を実用上の安全領域とすれば、シリカ層の厚さとして
は高シリカ層部は約0.06μmから0.55μmまで
の間に管理しておくとよい。また、SiO2 80%以上
の表層部で見ると約0.05〜0.33μm間に管理し
ておくとよい。表1から明らかなように、織り方として
は綾織り又は朱子織りが好ましい。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、使用
するガラス繊維は表面が高珪酸化しているため、800
℃の高温に曝されても、表面のシリカ層でガラス繊維ど
うしが融着することもなく、冷却後も充分に柔軟性を保
持している。未処理の通常のEガラス繊維の場合は、そ
の表面が高珪酸化されていないため、800℃では表面
でガラス繊維どうしが容易に融着し、柔軟性が失われて
しまい、更には溶融してしまう。
【0017】本発明では、ガラス繊維としての強度低下
を極力抑え、かつ800℃、30分の耐熱性を充分保持
させるように酸処理条件を調節して、高シリカ層部の厚
さを約0.06〜0.55μmに制御しているため、6
00℃での長時間連続使用にも充分耐えることができ
る。特にフィラメント径が6μm以下である場合には、
耐摩耗性も優れており、機械的に苛酷な条件下での使用
にも充分耐えられる。また、酸処理の条件を調節し、高
シリカ層部の厚さを約0.06〜0.55μmに抑えて
あるために加熱収縮率も小さい。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガラス繊維について、600℃で2時間加熱試
験した後のシリカ層の厚さと抗張力との関係を示す特性
図。
【図2】ガラス繊維について、800℃で30分間加熱
試験した後のシリカ層の厚さと抗張力との関係を示す特
性図。
【図3】オージェ電子分光法による酸処理されたガラス
繊維表面からの距離(Å)に応じたガラス繊維の組成の
含有量(%)を示す特性図。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス繊維の芯部よりもSiO2 含有量
    の高い高シリカ質領域の厚さがガラス繊維表面から0.
    06〜0.55μmの範囲内にあり、その内のSiO2
    含有率が80重量%以上の表層部の厚さがガラス繊維表
    面から0.05〜0.33μmの範囲内にあることを特
    徴とする高温ガス処理用ガラス繊維織布。
  2. 【請求項2】 該ガラス繊維の平均直径が6μm以下で
    あることを特徴とする請求項1記載の高温ガス処理用ガ
    ラス繊維織布。
  3. 【請求項3】 該ガラス繊維織布が、綾織又は朱子織の
    織布であることを特徴とする請求項1又は2記載の高温
    ガス処理用ガラス繊維織布。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006280084A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Sumitomo Electric Ind Ltd モータ用ステータ
JP2010168706A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Ibiden Co Ltd マット材、排気ガス処理装置およびマット材を製造する方法
EP3363772A1 (de) * 2017-02-16 2018-08-22 ISOLITE GmbH Oberflächenmodifizierte glasfaser mit bi-komponenten kern-mantel-struktur

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