JPS60167926A - 耐熱性無機質繊維の製造法 - Google Patents
耐熱性無機質繊維の製造法Info
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- JPS60167926A JPS60167926A JP2190984A JP2190984A JPS60167926A JP S60167926 A JPS60167926 A JP S60167926A JP 2190984 A JP2190984 A JP 2190984A JP 2190984 A JP2190984 A JP 2190984A JP S60167926 A JPS60167926 A JP S60167926A
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- fibers
- fiber
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、高度の耐熱性を有する無機質繊維に関するも
のである。
のである。
約８００℃をこえる高温の雰囲気で連続使用可能な耐熱
性繊維としてはセラミック繊維が代表的なものであり、
近年はそのすぐれた耐熱性、耐熱衝撃性、軽量性、電気
絶縁性、化学的安定性、吸音性などを生め化で、製鉄そ
の他各種の金属工業、化学工業、機械工業等において断
熱材、高温シール材、補強材、バ・ンキング、消音材、
濾材などに広く利用されるようになった。しかしなが呟
もっとも代表的なセラミック繊維であるアルミノシリケ
ート質セラミック繊維の場合、その耐熱限界温度は約１
５００’Ｃとされているが、実際にはそれよりもかなり
低い温度においても劣化を起こす。すなわち、この繊維
は約９８０℃以上に加熱されるとムライト結晶（３Ａ＋
２０３・２ＳｉＯｚ）の生成により体積収縮を起こし、
もろくなってしまう。また最大１００〜２００ｍ＋ｏ程
度の短繊維しか得られず、粒状物の含有量が多いという
欠点もある。また、アルミニウム化合物を主成分とする
粘稠な溶液から前駆体繊維を成形し、これを焼成するこ
とにより製造される多結晶質アルミナ繊維は、融点２０
５０℃のアルミナを主成分とし、本質的には高耐熱性で
あるが、約１２００°Ｃ以上でフラングム（α−Ａ ＋
２０ 、）への転移を生じ、強度が低下するとともに
もろくなる傾向があるから、この繊維も、実用上の耐熱
限界はそれほど高くない。
性繊維としてはセラミック繊維が代表的なものであり、
近年はそのすぐれた耐熱性、耐熱衝撃性、軽量性、電気
絶縁性、化学的安定性、吸音性などを生め化で、製鉄そ
の他各種の金属工業、化学工業、機械工業等において断
熱材、高温シール材、補強材、バ・ンキング、消音材、
濾材などに広く利用されるようになった。しかしなが呟
もっとも代表的なセラミック繊維であるアルミノシリケ
ート質セラミック繊維の場合、その耐熱限界温度は約１
５００’Ｃとされているが、実際にはそれよりもかなり
低い温度においても劣化を起こす。すなわち、この繊維
は約９８０℃以上に加熱されるとムライト結晶（３Ａ＋
２０３・２ＳｉＯｚ）の生成により体積収縮を起こし、
もろくなってしまう。また最大１００〜２００ｍ＋ｏ程
度の短繊維しか得られず、粒状物の含有量が多いという
欠点もある。また、アルミニウム化合物を主成分とする
粘稠な溶液から前駆体繊維を成形し、これを焼成するこ
とにより製造される多結晶質アルミナ繊維は、融点２０
５０℃のアルミナを主成分とし、本質的には高耐熱性で
あるが、約１２００°Ｃ以上でフラングム（α−Ａ ＋
２０ 、）への転移を生じ、強度が低下するとともに
もろくなる傾向があるから、この繊維も、実用上の耐熱
限界はそれほど高くない。
一方、これらの耐熱性繊維の用途分野における各種設備
は近年ますます高性能化する傾向にあり、それにともな
い、そこで使われる耐熱性繊維材料についても一層耐熱
性のすぐれたものが要望されるようになった。
は近年ますます高性能化する傾向にあり、それにともな
い、そこで使われる耐熱性繊維材料についても一層耐熱
性のすぐれたものが要望されるようになった。
本発明は、上述のような現状を背景に、より高度の耐熱
性を有するセラミック繊維をめて本発明者らが鋭意研究
を重ねた結果完成されたものであって、シリカ形成性ケ
イ素化合物、アルミナ形成性アルミニウム化合物、およ
び前記ケイ素化合物もしくはアルミニウム化合物と同一
または異なる炭素原子含有物質を溶解状態またはコロイ
ド状態で含有し且つ繊維形成能を有する水溶液を繊維化
し、得られた繊維を窒素雰囲気中で焼成して繊維中のケ
イ素化合物およびアルミニウム化合物を５ｉ−ＡＩ−（
）Ｎ ４元素化合物に変換することを特徴とする耐熱性
無機質繊維の製造法を提供するものである。
性を有するセラミック繊維をめて本発明者らが鋭意研究
を重ねた結果完成されたものであって、シリカ形成性ケ
イ素化合物、アルミナ形成性アルミニウム化合物、およ
び前記ケイ素化合物もしくはアルミニウム化合物と同一
または異なる炭素原子含有物質を溶解状態またはコロイ
ド状態で含有し且つ繊維形成能を有する水溶液を繊維化
し、得られた繊維を窒素雰囲気中で焼成して繊維中のケ
イ素化合物およびアルミニウム化合物を５ｉ−ＡＩ−（
）Ｎ ４元素化合物に変換することを特徴とする耐熱性
無機質繊維の製造法を提供するものである。
本発明の製法により得られる繊維は、大質的に５ｉＡＩ
−０−Ｎ ４元素化合物よりなる新規な繊維である。好
ましい組成が式Ｓｉ、、ＡＩ□０２Ｎ、−，（但し２は
１．０〜４．２の正数）で表わされるこの５ｉ−ＡＩ−
０−Ｎ ４元素化合物は、非繊維分野においては焼結体
製造原料として公知のものである（Ｋ。
−０−Ｎ ４元素化合物よりなる新規な繊維である。好
ましい組成が式Ｓｉ、、ＡＩ□０２Ｎ、−，（但し２は
１．０〜４．２の正数）で表わされるこの５ｉ−ＡＩ−
０−Ｎ ４元素化合物は、非繊維分野においては焼結体
製造原料として公知のものである（Ｋ。
Ｈ，Ｊａｃｋ、ＪｏＭａｔ−３ｃｉ、、 １１ ＊ １
１３５）。しかしなが呟この化合物からなる繊維が製造
された例はまだ見当らない。
１３５）。しかしなが呟この化合物からなる繊維が製造
された例はまだ見当らない。
本発明の製法により得られる５ｉＡＩ−０−Ｎ ４元素
化合物からなる繊維は、熱的にきわめて安定であるだけ
でなく、すぐれた機械的性質を有するものであるから、
アルミ／シリケート質セラミック繊維にみられるような
結晶化に伴う大きな収縮や強度低下を起こすこともなく
、きわめて苛酷な条件での使用に耐えるものである。
化合物からなる繊維は、熱的にきわめて安定であるだけ
でなく、すぐれた機械的性質を有するものであるから、
アルミ／シリケート質セラミック繊維にみられるような
結晶化に伴う大きな収縮や強度低下を起こすこともなく
、きわめて苛酷な条件での使用に耐えるものである。
次に本発明による上記耐熱性繊維の製造法について工程
順に説明する。
順に説明する。
ケイ素化合物、アルミニウム化合物、炭素原子含有物質
等の繊維製造原料としくは、いずれも水によく溶解する
か、コロイド状に分散するものを用いる。ケイ素化合物
としては、約１０００℃以上に加熱したとき脱水または
熱分解によりシリカを生成する化合物、たとえばフロイ
グルシリ力、エチルシリケートの加水分解物、有機ケイ
素重合体などを用いる。
等の繊維製造原料としくは、いずれも水によく溶解する
か、コロイド状に分散するものを用いる。ケイ素化合物
としては、約１０００℃以上に加熱したとき脱水または
熱分解によりシリカを生成する化合物、たとえばフロイ
グルシリ力、エチルシリケートの加水分解物、有機ケイ
素重合体などを用いる。
アルミニウム化合物としては、約１０００℃以上に加熱
したとき脱水または熱分解によりアルミナを生成する化
合物、たとえばアルミナゾル、酢酸アルミニウム、乳酸
アルミニウム、塩化アルミニウム、オキシ塩化アルミニ
ウム、硫酸アルミニウム、アルミニツムアルフラート等
を用いる。ケイ素化合物とアルミニウム化合物の量比は
、Ｓｉｏ２およびＡ１□Ｏ１としてのモル比が１：３な
いし１０：１になるようにすることが望ましい。
したとき脱水または熱分解によりアルミナを生成する化
合物、たとえばアルミナゾル、酢酸アルミニウム、乳酸
アルミニウム、塩化アルミニウム、オキシ塩化アルミニ
ウム、硫酸アルミニウム、アルミニツムアルフラート等
を用いる。ケイ素化合物とアルミニウム化合物の量比は
、Ｓｉｏ２およびＡ１□Ｏ１としてのモル比が１：３な
いし１０：１になるようにすることが望ましい。
炭素原子含有物質は、後記窒素雰囲気での焼成工程にお
いて炭素化し、次いで還元剤として次の５ｉＡｌ−（）
Ｎ ４元素化合物生成反応に関与する。
いて炭素化し、次いで還元剤として次の５ｉＡｌ−（）
Ｎ ４元素化合物生成反応に関与する。
２ＺＡＩ２０３ ＋ ４（６Ｚ）ＳｉＯ２＋ ３（８Ｚ
）Ｃ＋ ２（８−Ｚ）Ｎ２＝４Ｓ １６−ｚＡ ｌ□Ｏ
，Ｎ、−□＋３（８−Ｚ）Ｃｏ２（但しＺは１．０〜４
．２の正数） この反応に必要な炭素の量は、たとえばＺ＝４の場合、
繊維重量に対し約１１重量％になる。原料として用いた
ケイ素化合物または（および）アルミニウム化合物が炭
素原子を含有する化合物であって充分な炭素供給源とな
り得る場合は上記反応のために炭素を補給する必要がな
いが、通常は、やや過剰量の炭素を存在させるために、
炭素原子含有物質を別に添加することが望ましい。この
ために用いる炭素原子含有物質としては、後記原料溶液
に繊維形性能を付与するために添加される水溶性有機重
合体も役立つが、ほかにも、高級アルコールやカーボン
ブラック等を用いることができる。
）Ｃ＋ ２（８−Ｚ）Ｎ２＝４Ｓ １６−ｚＡ ｌ□Ｏ
，Ｎ、−□＋３（８−Ｚ）Ｃｏ２（但しＺは１．０〜４
．２の正数） この反応に必要な炭素の量は、たとえばＺ＝４の場合、
繊維重量に対し約１１重量％になる。原料として用いた
ケイ素化合物または（および）アルミニウム化合物が炭
素原子を含有する化合物であって充分な炭素供給源とな
り得る場合は上記反応のために炭素を補給する必要がな
いが、通常は、やや過剰量の炭素を存在させるために、
炭素原子含有物質を別に添加することが望ましい。この
ために用いる炭素原子含有物質としては、後記原料溶液
に繊維形性能を付与するために添加される水溶性有機重
合体も役立つが、ほかにも、高級アルコールやカーボン
ブラック等を用いることができる。
以上の主要原料を水に溶解または分散させ、更に繊維形
成能を付与するために水溶性有機重合体、たとえばポリ
ビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ざリアク
リルアミド等を加えて紡糸液を調製する。繊維化に適当
な紡糸液濃度は２０〜６０重量％、粘度は１０〜１００
０ポアズであり、このために必要ならば、適宜濃縮を行
う。
成能を付与するために水溶性有機重合体、たとえばポリ
ビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ざリアク
リルアミド等を加えて紡糸液を調製する。繊維化に適当
な紡糸液濃度は２０〜６０重量％、粘度は１０〜１００
０ポアズであり、このために必要ならば、適宜濃縮を行
う。
以上のようにして調製した紡糸液を脱泡後に紡糸して、
前駆体繊維を製造する。紡糸方法としては、遠心法、押
出し法、吹出し法など任意の方法を採用することができ
るが、最も有利な方法は、下向きに配置された紡糸ノズ
ルから紡糸液を押出し、これを直ちに下向きの高速気流
により牽引して細化し、同時に横方向から熱風を吹付け
て乾燥し、フィラメント状に固化させる方法である。
前駆体繊維を製造する。紡糸方法としては、遠心法、押
出し法、吹出し法など任意の方法を採用することができ
るが、最も有利な方法は、下向きに配置された紡糸ノズ
ルから紡糸液を押出し、これを直ちに下向きの高速気流
により牽引して細化し、同時に横方向から熱風を吹付け
て乾燥し、フィラメント状に固化させる方法である。
得られた前駆体繊維は、窒素雰囲気中で徐々に昇温し、
まず有機物を炭化させるとともにケイ素化合物およびア
ルミニウム化合物をシリカお上Ｖアルミナに変換する。
まず有機物を炭化させるとともにケイ素化合物およびア
ルミニウム化合物をシリカお上Ｖアルミナに変換する。
その後、引続き加熱を続けて最高的１５００〜１８００
℃まで昇温し、数分ないし数時間この温度に保つことに
より、前記反応による５ｉ−ＡＩ−０−Ｎ ４元素化合
物への変換を起こさせる。この場合、雰囲気ガスに一酸
化炭素やメタンを混入し、還元剤として作用させてもよ
い、５ｉ−ＡＩ−０−Ｎ ４元素化合物の生成は、Ｘ線
回折による鉱物分析により確認することができる。
℃まで昇温し、数分ないし数時間この温度に保つことに
より、前記反応による５ｉ−ＡＩ−０−Ｎ ４元素化合
物への変換を起こさせる。この場合、雰囲気ガスに一酸
化炭素やメタンを混入し、還元剤として作用させてもよ
い、５ｉ−ＡＩ−０−Ｎ ４元素化合物の生成は、Ｘ線
回折による鉱物分析により確認することができる。
以上のように、本発明の製法によれば、ありふれた原料
を用いて、すでｌこ確立されているアルミナ繊維の製造
法におけるのとほぼ同様の繊維化・焼成処理により容易
に、且つ高い生産性をもって、高性能耐熱性ｗＬ勢を製
造することがで終る。
を用いて、すでｌこ確立されているアルミナ繊維の製造
法におけるのとほぼ同様の繊維化・焼成処理により容易
に、且つ高い生産性をもって、高性能耐熱性ｗＬ勢を製
造することがで終る。
以下実施例を示して本発明を説明する。
実施例 １
フロイグルシリ力２０％液（日産化学・ス／−テ・ンク
スーＯ）とヒドロキシ塩化アルミニウム・Ａ１□（ＯＨ
）、ＳＣ１２０％水溶液とを１ ： ３の割合で混合し
た液にポリビニルアルコールを３重量％添加して溶解し
たのち４０℃で減圧濃縮して粘度６０ボアス゛の紡糸液
を調製した。この紡糸液を紡糸ノズルから押出し、直ち
に高速気流により牽引して細化し、同時に横方向から熱
風を吹付けて乾燥し、フィラメント状に固化させた。
スーＯ）とヒドロキシ塩化アルミニウム・Ａ１□（ＯＨ
）、ＳＣ１２０％水溶液とを１ ： ３の割合で混合し
た液にポリビニルアルコールを３重量％添加して溶解し
たのち４０℃で減圧濃縮して粘度６０ボアス゛の紡糸液
を調製した。この紡糸液を紡糸ノズルから押出し、直ち
に高速気流により牽引して細化し、同時に横方向から熱
風を吹付けて乾燥し、フィラメント状に固化させた。
得られた前駆体繊維を次いで焼成炉に移し、窒素ガスを
流しながら２００°Ｃ／ｈｒの昇温速度で加熱して１７
００°Ｃまで昇温し、この温度に１０分間保持してから
徐冷した。
流しながら２００°Ｃ／ｈｒの昇温速度で加熱して１７
００°Ｃまで昇温し、この温度に１０分間保持してから
徐冷した。
得られた繊維は実質的に５ｉＡｌ−０−Ｎ ４元素化合
物よりなり、平均直径は８μ、引張強さは１２０ Ｋｇ
／ｍｍ２．１５００℃で３時間加熱後の引張強さは１０
０にｇ／ＩａＩ１１２であった。
物よりなり、平均直径は８μ、引張強さは１２０ Ｋｇ
／ｍｍ２．１５００℃で３時間加熱後の引張強さは１０
０にｇ／ＩａＩ１１２であった。
実施例 ２
エチルシリケー） １００重量部、エタノール３００ｉ
ｉ部、水１７．８重量部および２Ｎ−塩酸４重量部を混
合して５時間撹拌することにより得られたエチルシリケ
ート加水分解液とギ酸アルミニウム１０％水溶液とを１
：２の割合で混合し、混合液にポリエチレンオキサイ
ドを０．０１％添加したのち、４０’Ｃで減圧濃縮して
粘度４００ポアズの紡糸液を調製した。この紡糸液を紡
糸ノズルから押出して繊維化し、周速１００ｍ／ｍｉｎ
のローターで巻取った。
ｉ部、水１７．８重量部および２Ｎ−塩酸４重量部を混
合して５時間撹拌することにより得られたエチルシリケ
ート加水分解液とギ酸アルミニウム１０％水溶液とを１
：２の割合で混合し、混合液にポリエチレンオキサイ
ドを０．０１％添加したのち、４０’Ｃで減圧濃縮して
粘度４００ポアズの紡糸液を調製した。この紡糸液を紡
糸ノズルから押出して繊維化し、周速１００ｍ／ｍｉｎ
のローターで巻取った。
得られた前駆体繊維を次いで焼成炉に移し、窒素ガスを
流しながら２００’（：／ｈｒの昇温速度で加熱して１
８００”Ｃまで昇温し、この温度に５分間保持してがら
徐冷した。
流しながら２００’（：／ｈｒの昇温速度で加熱して１
８００”Ｃまで昇温し、この温度に５分間保持してがら
徐冷した。
得られたＷＬ維は実質的に５ｉ−ＡＩ−０−Ｎ ４元素
化合物よりす＋）、平均直径は１１μ、引張強−’ハ１
７０ Ｋｇ／ｍｌ１１２．１５００°Ｃで３時間加熱後
の引張強さは１６０ Ｋｇ／ｍｍ２であった。
化合物よりす＋）、平均直径は１１μ、引張強−’ハ１
７０ Ｋｇ／ｍｌ１１２．１５００°Ｃで３時間加熱後
の引張強さは１６０ Ｋｇ／ｍｍ２であった。
代理人 弁理士 板井−珊
Claims (2)
- （１）シリカ形成性ケイ素化合物、アルミナ形成性アル
ミニウム化合物、および前記ケイ素化合物もしくはアル
ミニウム化合物と同一または異なる炭素原子含有物質を
溶解状態またはコロイド状態で含有し且つ繊維形成能を
有する水溶液を繊維化し、得られた繊維を窒素雰囲気中
で焼成して繊維中のケイ素化合物およびアルミニウム化
合物を５ｉ−ＡＩ−０−Ｎ ４元素化合物に変換するこ
とを特徴とする耐熱性無機質＃＆雑の製造法。 - （２）Ｓｉ４１−０−Ｎ ４元素化合物が組成式Ｓ ｉ
、−ｚＡ ｈＯ−Ｎ、、−、（但し２は１．０〜４．２
の正数）で表わされるものである特許請求の範囲第１項
記載の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190984A JPS60167926A (ja) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | 耐熱性無機質繊維の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190984A JPS60167926A (ja) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | 耐熱性無機質繊維の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60167926A true JPS60167926A (ja) | 1985-08-31 |
| JPS6253611B2 JPS6253611B2 (ja) | 1987-11-11 |
Family
ID=12068217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2190984A Granted JPS60167926A (ja) | 1984-02-10 | 1984-02-10 | 耐熱性無機質繊維の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60167926A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4875823A (ja) * | 1971-12-22 | 1973-10-12 |
-
1984
- 1984-02-10 JP JP2190984A patent/JPS60167926A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4875823A (ja) * | 1971-12-22 | 1973-10-12 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6253611B2 (ja) | 1987-11-11 |
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