JPS597680B2 - 石こう針状結晶細径繊維の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は石こう針状結晶繊維の製造方法に関し、特に
その径が著るしく細い石こう繊維の製造方法に係るもの
である。

石こう針状結晶繊維は、その形態が針状あるいは繊維状
であるところから、最近これを合成樹脂の補強材、ペン
キラッカーなどの補強材、耐久性改善材として用いるこ
とが期待されている。

即ち、近年火力発電所の排ガス規制に併って多量のいわ
ゆる排煙脱硫石こうが副生され、この外にもリン酸石こ
う等化学副生石こうが生成され、これらの石こうの有効
利用法の開発が今日等しく望まれている。

こうしたことから最近これらの石こうを針状結晶として
前述の如《プラステック等の補強材、充填材として用い
ることが各種研究されている。

しかしながら、このような場合これに用いられる石こう
充填材としては、従来から出来るだけ細径で、かつアス
ペクト比（長／径の比）が大きい方が得られた複合材と
しての特性は優耗たものとなることがよく知られている
。

また、石こう繊維を他の材料と混練する際には、当然繊
維の折れが生じるが、繊維が長《なるとこの傾向は一層
強くなる。

このため混練後の繊維のアスペクト比は大径長繊維に比
べ細径短繊維の方がアスペクト比は明らかに大きくなる
。

こうしたことから充填材として用いる石こう繊維の製造
に当っては、特に繊維の細径化が今日大きな技術上の課
題となって来ている。

ところで、石こうの針状化結晶或いは繊維状結晶を得る
方法については、すでに最近公開された特開昭４９−３
０６２６号を初めとして各種の提案があるが、これらの
公知な方法について実際に本発明者らが実施してみたと
ころ、得られた繊維の平均径はいづれも３μ以上で、こ
れ以下のものは従来技術にもとづく以上不可能であるこ
とが確認された。

また本出願人は先に０．５〜１μという極めて細径な石
こう針状結晶繊維までも製造出来る方法を提案したが、
更に細い径の針状結晶繊維を得るよう鋭意研究した結果
、ここに本発明を完成したものである。

すなわちこの発明は、三水石こう粉末を高温ガス気流中
で仮焼して焼石こうとし、これを水中で攪拌しつつ水和
せしめて三水石こうの水性スラリーとし、次いで該水性
スラリーを加圧加熱してα型半水石こう結晶繊維を得る
ことを特徴とする。

以下にこの発明の詳細を説明する。三水石こうを仮焼し
て焼石こうを得る方法としては、これまでも種々のもの
が知られ、またその仮焼方法によって生成した焼石こう
の性状も種々異なることが一般によく知られている。

そこで本発明者らは石こう針状結晶の細径化のために鋭
意研究している中に、原料焼石こうの性状に注目したも
のである。

すなわち、本発明者らは従来から公知な各種仮焼方法の
中からたまたま高温ガス気流中で仮焼するいわゆる気流
仮焼方法によって仮焼した石こうは、熱ガス中の水蒸気
分圧が低いことなどから、微細化されるとともに、その
結晶構造が不整となり、その結果結晶の成長が抑制され
非常に反応性に富むという事実に着目したものである。

事実、他のケトル、ロータリーキルン、流動層などを用
いて仮焼したもの、或いは熱風乾燥炉を用いたものと、
さらに気流仮焼などを用いて得られたものなど種々の焼
石こうについて同一条件でＸ線回析を行ない２θ−２
５．７ ３ ｄｅｇでの半価幅を各測定したところ、前
記気流仮焼により得られた焼石こうの半価幅は０．３
０ ｄｅｇを越していたのに対し、気流仮焼以外の方法
で得られた焼石こうの半価幅はいづれも０． ２ ５
ｄｅｇ以下であって、気流仮焼法による焼石こうの結晶
が構造不整であることが判った。

こうしたことがら本発明者らが実際に上述の高温ガス気
流中で仮焼するいわゆる気流仮焼方法によって得られた
焼石こうを用いて水性スラリーとして石こう針状結晶を
得たところ、その繊維の平均径は０．４μ以下、場合に
よっては平均０．１μ程度にすることも可能となること
を確認したものである。

この事実は本発明者らの知見によれば、焼石こうを気流
仮焼方法によって得ることによって、これによって得ら
れる三水石こうも結晶性がルーズとなり、従ってその溶
解速度が犬となり、三水石こうからα半水石こうの晶出
過程において、三水石こうの過飽和度が非常に大きくな
って、ここに微細な結晶核が多量に発生し、最終的に得
られる半水石こう針状結晶繊維を細径化するものと推測
される。

ここに用いられる原料三水石こうは、これを気流仮焼す
るところから、極めて短時間で仮焼されるようその粒度
を小さ《する必要があり、乾燥粉末で粒径５龍以下、湿
潤粉末であれば１ｒｒＬＴＬ以下にするのがよい。

原料として排脱二水石こう、リン酸石こうなどを用いる
場合、通常これらには５〜３０％の付着水を含んでいる
が、これらはいづれもそのまま使用出来る。

しかしながら、付着水が３０％以上のときは装置の安定
性、焼石こうの品質に支障をきたすので、予め乾燥して
付着水を除去してから仮焼しなければならない。

本発明に用いる熱ガスの温度は、三水石こうの大部分を
気流仮焼するに必要なものであればよいが、大体３００
〜１１００゜Ｃの範囲が好適である。

これらのガス温度は当然原料三水石こうの粒径、付着水
分の割合に応じて各種変化させる。

ガス流の流速は、これを高めにするとガスー粒子間の伝
熱速度を高めることになり、，、仮焼時間の短縮をもた
らすが、これが必要以上に大きくなると三水石こうが十
分仮焼されないまま捕集されるのでかえって好まし《な
い。

好適な流速は実験によれば１０〜１ ５ ０ ｍ／ ｓ
ｅｃである。

更に、焼成時間は短かい程結晶の構造不整の度合が太き
《なり、また反応性に富む焼石こうか得られるが、装置
の複雑化その他経済性を考慮すれば、仮焼時間が１秒以
下で十分である。

こうして出来た焼石こうは、この中に三水石こうが共存
すると水和反応により得られる三水石こうが粗大化し、
また■型無水石こうが共存すると水和の際、未反応物と
して残ってしまうため、半水石こう及び可溶性無水石こ
うの合計が全体の９０％を越えるようにする。

なお、仮焼装置の型式は各種のものが考えられるが、三
水石こうが熱ガス気流中で分散、搬送されながら、仮焼
されその大部分を焼石こうとするものであればいづれの
ものを用いてもよい。

上記の如くして得られた仮焼石こうは、その後これを水
中に分散させて水性スラリーとするが、ここに用いる使
用水は蒸留水に限られることなく、工業用水その他を広
く用いることが出来る。

水和の際のスラリ一温度は常法に従って６０’Ｃ以下と
してこれを攪拌する。

スラリー濃度は、通常３５％以下、好ましくは２０％以
下である。

スラリー濃度が３５％を越えると攪拌が困難となるばか
りか、生成した三水石こうが凝集して径の細い半水石こ
う針状結晶が得られない。

その後はこれをオートクレープ中に収容し、これを加圧
、加熱してα型半水石こう結晶繊維を製造する。

このときの温度は大体１２０〜１５０゜Ｃとして反応を
完結させ、その後はこれをーたん８０〜１ ０ ０ ゜
Ｃに冷却後す早く口過してから８０℃以上で乾燥し、最
終的にこの発明になる石こう針状結晶細径繊維を得る。

こうして出来たα型半水石こう結晶繊維は従来から公知
な方法で得られた石こう針状結晶と結晶学的に同一であ
るので、これをその後２００〜１１００℃、好ましくは
６００〜９００℃に加熱すれば、不溶性無水石こう繊維
が得られる。

また、さらにこれをカゼインなどの高分子物質、或いは
クエン酸、ケイ酸塩などの塩類によって表面処理するこ
とにより、安定性、耐水性などの化学的性質を付与する
ことが出来る。

以上本発明によって得られた石こう繊維は、その平均径
を０．４μ以下、場合によっては０．１μ以下にもする
ことが出来るので、これらをプラステックなどの補強材
、充填材として使用すると、混練後においても高いアス
ペクト比が得られ、石こう繊維の用途も一段と拡大され
ることになった。

実施例 １ 付着水分８％、粒径１４９μ以下の排煙脱硫三水石こう
を、図に示す気流仮焼装置を用いて半水石こう及び可溶
性無水石こうの含有率の合計が９５％以上になるまで仮
焼した。

なお、図においてスクリュー１定量供給機２より供給さ
れた原料二水石こうは、乱流噴流管４及び渦流室５中に
分散投入され、気流搬送されてダクト６を通りサイクロ
ン７で捕集される。

熱ガスは熱風炉３より供給され、ガス温度は８００゜Ｃ
１ガス流速は乱流噴流管４０部分で８ ０ ｍ／ ｓｅ
ｃ、渦流室５で２５ｍ ／ ｓｅｃで、乾燥及び仮焼時
間は約０．５ｓｅｃとした。

なお、このときのサイクロン７の入口ガス温度は２８０
℃であった。

サイクロン７かも出た排ガスはファン８で吸引され集塵
機９を通ってスタック１０から排出される。

ここに得られた焼石こうを５％のスラリー濃度として水
和させ攪拌したのちオートクレープ中で１． ３ ５゜
Ｃまで加圧，加熱してα型半水石こう繊維を得た。

得られた石こう繊維の平均径、平均長を測定したところ
次表のとおりであった。

なお、上記と同一の三水石こうを別の仮焼方法で仮焼し
て比較するため、常法の平がま、ロータリーキルンを用
い、また別の事例として熱風乾燥機、但しこの場合は層
厚１０ｍｍ、ガス温度１８０℃、ガス流速５ｍ／ｓｅｃ
、乾燥、仮焼に要する時間２時間で行って焼石こうを得
、こうして得られた焼石こうを用い上述と全く同様でα
型半水石こうをつくり、その石こう繊維の平均径、平均
長を測定し同表に対比して示した。

実施例 ２ 熱風炉３より供給される熱ガス温度を７００℃、ガス流
速は乱流噴流管４０部分で９ ０ ｍ／ ｓｅｃ 、渦
流室５で２８ｍ／ｓｅｃ、サイクロン７の入口ガス温度
を２４０゜Ｃとして、その他の条件は実施例１と同じに
し、付着水分９．５％、粒径１４９μ以下の排煙脱硫二
水石こうを仮焼し焼石こうを得た。

この焼石こうを実施例１と同じ方法によりα型半水石こ
う繊維を得た。

得られた石こう繊維の平均径は０，２μで、平均長は２
５μであった。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例１および実施例２で使用した気流仮
焼装置を示すものである。 ３・・・・・・熱風発生炉、４・・・・・・乱流噴流管
、５・・・・・・渦流室、７・・・・・・サイクロン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 二水石こう粉末を高温ガラス気流中で仮焼して焼石
   こうとし、これを水中で攪拌しつつ水和セしめて二水石
   こうの水性スラリーとし、次いで該水性スラリーを加圧
   加熱してα型半水石こう結晶繊維を得ることを特徴とす
   る石こう針状結晶細径繊維の製造方法。