JPS605539B2 - 耐アルカリ性、耐熱性無機質繊維 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐アルカリ性、耐熱性無機質繊維に関し、更に
詳しくは、普通のロックファイバーとほぼ同様な繊維化
温度を有しながら、しかも耐アルカリ性、耐熱性を有す
る無機質繊維に関する。

現在耐アルカリ性無機質繊維としては、各種の藤アルカ
リ性ガラス繊維が知られているが、これらの耐アルカリ
性ガラス繊維はいずれもその溶融液は高粘度で、例えば
１４００ｑＣで１００ポィズの粘度を有しており、その
ために、例えば１４００ｏｏで数ポィズの粘度を有する
ロックファイバーのように溶融液の粘度が低いことを必
須条件とするマルチロータを用いる遠心繊維化方式によ
って繊維を製造することは不可能である。また耐アルカ
リ性ガラス繊維の場合、耐アルカリ性を増大させるため
に高価で、かつ、溶融コストの高くなるＺの２を使用し
なければならないという欠点があった。最近耐アルカリ
性繊維のように高価なＺｒ０２を使用しないですむ耐ア
ルカリ性ロックファイバーが開示された（特開昭５４−
１０１９２２号）。しかしながらここに開示されたもの
は普通のロックファイバーに比べてなお繊維化適性温度
がかなり高く、マルチロータを用いた遠心繊維化方式で
は適性繊維径を有する繊維とするためには、溶融エネル
ギーコストが大幅に高価になるという欠点があった。本
発明は資源的に十分に確保しうる安価な天然石を利用し
、マルチロータを用いた遠心繊維化方式で繊維化可能な
耐アルカリ性、耐熱性を有する無機質繊維を得ることを
目的としてなされたものであって、種々研究の結果、Ｓ
ｉ０２ ４０〜５の重量
％Ｃａ〇 ０〜
１０〃Ｍｇ０
１５〜２５〃Ｆｅ２０３十Ｆｅ０
０〜１０〃Ｎ２０３
５〜１５″Ｍｈ０
２〜１５〃（ただし、Ｃａ
○十Ｆｅ２０３十Ｆｅ０十Ｍｍ○の合計量は２の重量％
以下でなければならない）を主成分とする無機質繊維が
耐アルカリ性、耐熱性無機質繊維として極めて優れた性
質を有するものであることを見いだして達成されたもの
である。

しかして、Ｓｉ０２は比較的低粘度で繊維化し、耐アル
カリ性、耐熱性を度外視し単に良質の繊維を得るために
は３５〜５０重量％必要である。

Ｓｉ０２３５重量％以下では繊維径２〜１叫仇の良質な
短繊維を得ることはむずかしいし、また５の重量％を超
えると溶融液の粘度が高くなり、マルチロータ遠心法に
よる繊維化が困難となる。しかしながら本発明で要求さ
れる耐アルカリ性、耐熱性の面ではＳｉ０２は高配合と
することが望ましく、４０重量％未満では他の塩基性酸
化物の配合量とも関連して、耐アルカリ性、耐熱性を満
足する繊維を得ることはできない。結局Ｓｉ０２含有量
として４０〜５の重量％としなければならない。Ｓｉ０
２の含有量の特に好ましい範囲は４５〜５の重量％であ
る。Ｃａ０は繊維強度、耐熱性を向上させる目的から０
〜１０重量％としなければならず「 １の重量％を超す
と耐熱性、その他の繊維物性は低下する。Ｃａ○含有量
の特に好ましい範囲は０〜６重量％である。Ｍ鮒はＣａ
ｏの上記欠点を補足する意味とマルチロータ遠心法に適
した粘度とするために１５〜２５重量％が必要となる。

なおＭｇ０が２５重量％を超えると粘度が低くなり過ぎ
、適性粘度から外れるばかりではなく、酸性酸化物の必
要量を維持できなくなって耐アルカリ性も劣化する。ま
た１５重量％未満では粘性の上昇を来し、逆に繊維化適
性粘度から外れてしまう。Ｍｇ○含有量の特に好ましい
範囲は１８〜２立重量％である。Ｆｅ２０３及びＦｅ０
は耐熱性の向上ならびに繊維径が２〜１叱肌のときに、
しなやかな繊維を得るために有用であるが、１の重量％
を超えると耐アルカリ性が低下する。

Ｆｅ２０３及びＦｅ○の含有量の特に好ましい範囲は０
〜８重量％である。川２０３はＳｉ０２と複合して繊維
強度の向上に有効であるが、配合量が増大すると溶融液
の粘度上昇、失透温度の上昇を生じ、溶融エネルギーコ
ストを高める。

そして１５重量％を超えると耐アルカリ性が低下する。
逆に５重量％未満になると良好な繊維が得られない。し
たがって、針２０３の含有量は５〜１５重量％に限定さ
れ、特に５〜１の重量％の範囲が好ましい。Ｍｎ０はこ
れを含有させることによってＭｇ０では得られない効果
「すなわち、溶融性が非常に良好な、均一な溶融液と良
好な耐アルカリ性が得られる。

配合量はロックファイバーの場合ガラス繊維とは異なり
、２〜１５重量％でも十分な粘度低下効果があり、また
溶融液の安定性、清澄作用が発揮される。１例として５
重量％配合で繊維適性化温度を約８０ｑｏ低下させる作
用がある。

１５％を超えて配合することは不必要であると同時に、
これ以上Ｍｎ○を高配合すると、Ｓｉ０２を必要量確保
できなくなり、溶融液の繊維化の面から好ましくないこ
とになる。

またＭｎ○が２重量％未満では融剤としての性質が発揮
されず、溶融液の粘度が上昇し、Ｍｎ○を添加した効果
が発揮されない。Ｍｎ○の含有量の特に好ましい範囲は
５〜１の重量％である。なお上記個別成分の組成の規制
とは別に、Ｍｎ○十Ｃａ○十Ｆｅ２０３十Ｆｅ○の合計
量を２の重量％以下に制限した理由は、総合的にながめ
てマルチロー夕遠心法による適性繊維化条件、すなわち
、適性粘度にまで低下させるにはこれらの合計量が２０
重量％で十分であり〜 しかも不必要に多量の添加を行
うことによって、耐アルカリ性に有効なＳｉＱの量を低
下させなければならなくなるからである。

なお、Ｔｊ０２は天然石原料やスラグに不純物として２
重量％以下含有されるものである。しかして上記本発明
組成の無機質繊維を得るための主天然石原料としては、
Ｓｉ０２及びＭｇ０をそれぞれ３５重量％以上含有する
機櫨岩及びその変性岩を使用することによって達成でき
た。敵潰岩は日本の各地で産出し、安価に原料として調
達できる利点がある。敵横岩の変性岩として代表的なも
のは蛇紋岩があり、敵槙岩の一部、または全部を蛇紋岩
に置換することも可能であるが、轍櫨岩に比べ一般にＭ
ｇ○が約５％少なく、Ｆｅ２０８が約３％多いために、
経済的理由も含めて、敵櫨岩を使用する方が得策である
。

本発明の組成物を得るためには上記主天然石原料に対し
、更に、Ｍｇ○以外の成分調整天然石原料として、Ｓｉ
０２、Ｃａ０、幻２０３に対しては玄武岩、類縁岩、蛭
石、ろう石、鉄鉱スラグが、またＳｉ０２に対して珪石
、珪石レンガが、Ｍｎ０に対しては珪酸マンガン鉱、炭
酸マンガン鉱、酸化マンガン鉱、シリコンマンガンスラ
グ等を計算量添加することが必要であるが、本発明の成
分組成を外れない限りこれらの天然石やスラグのうちど
れを選定するか、組み合せるかについては特に限定がな
い。上記天然石及びスラグ等を用いる本発明の耐アルカ
リ性、耐熱性無機質繊維の製造に当っては、従来公知の
装置を用い常法に従って製造することができ、例えば原
料配合物をキュポラ内で１４１０〜１４６０ｏｏに加熱
溶融し、得られた溶融物を回転する回転体の表面に流下
させ、この溶融された物質を遠Ｄ力でとばして繊維化し
、回転体周囲の空気流によって集線する方法が従来探ら
れて来た。

実施例表１に実施例として示した本発明の原料配合物（
重量％）を従来公知の装置であるキュポラ内で１４３０
００に加熱溶融し、得られた溶融物を回転する回転体の
表面に流下させ、この溶融された物質を遠心力でとばし
て繊維化し、回転体周囲の空気流によって集綿した。

なお、比較例１及び比較例２も表１に示す原料配合物を
それぞれ表２に示す繊維化適正温度たる１４６０ｑ○及
び１５４０ｏｏで溶融した以外は実施例と同様にして繊
維化し、集綿した。

表 １ 表２は上記によって得た本発明の無機質繊維の成分組成
と特性を示したものである。

なお表２には成分組成が本発明の範囲外であるロックフ
ァイバーの成分組成と特性も比較例１〜３として示され
ている。表 ２ 注） （１｝ ※はすべて重量※を示す （２）比較例１は普通のロックファイバー（３’比較例
２は本発明の組成から外れた組成を有するもの（４）比
較例３は特開昭５４−１０１９２２号に開示されたロッ
クファイバーに相当するもの‘５） 測定方法 （ａ）、耐アルカリ性 ＩＮのＮａＯＨ５００ｃｃ及び試料約１０ｇを正確に秤
量し、１その密閉式ポリ容器に入れ、８０±１℃の陣温
槽に浸債する。

２４時間後清水で洗浄し乾燥して重量減少を測定する。

（ｂ）、耐熱温度荷車ｌｏｇをかけながら試料を直径５
０肌、厚さ５０〜８０側、比重０。

５の円板に調製し、５００℃まで加熱速度１ぴＣ／分、
５００℃以上までは５℃／分で加熱昇温させ、５℃／分
で加熱昇温させ、試料の厚さが１０※収縮する温度を読
み取り耐熱温度とする。

第１図は普通ロックファイバーを上誌ａ｝の耐アルカリ
性試験終了後走査電子顕微鏡で倍率１００針音で撮影し
た電子顕微鏡写真である。

繊維が著しく劣化して表面が粗面になったり、微細化し
た繊維が存在することが観察される。第２図は本発明の
無機質繊維を上認ａ｝の耐アルカリ性試験終了後走査電
子顕微鏡で倍率１００針音で撮影した電子顕微鏡写真で
ある。

繊維表面の粗面化、微細化が認められず繊維がほとんど
劣化していないことが観察され、耐アルカリ性が大幅に
改善されたことが分かる。表２から明らかなように、本
発明の実施例は比較例１、２に比べて耐アルカリ性が優
れていることが分かる。

また比較例３に比べて耐アルカリ性は同等でありながら
繊維化適性温度が低く、普通のロックファイバーよりも
むしろ低く、溶融エネルギーコストが大幅に節減できる
ことを示している。また耐熱温度は普通のロックファイ
バーに比べて約１４０００向上したことが分かる。以上
述べたように本発明の耐アルカリ性、耐熱性の良好な無
機質繊維は、工業的に安価に製造でき、主としてアスベ
スト・セメント板におけるアスベスト代替物として使用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は表１及び表２に示した比較例１によるロックフ
ァイバーについて耐アルカリ性試験後の試料の電子顕微
鏡写真であり「第２図は表１及び表２に示した本発明実
施例の耐アルカリ性、耐熱性無機質繊維について耐アル
カリ性試験後の試料の電子顕微鏡写真である。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 次の組成 ＳｉＯ＿２ ４０〜５０重量％ ＣａＯ ０〜１０〃 ＭｇＯ １５〜２５〃 Ｆｅ＿２Ｏ＿３＋ＦｅＯ ０〜１０〃 Ａｌ＿２Ｏ＿３ ５〜１５〃 ＭｎＯ ２〜１５〃 （ただし、ＣａＯ＋Ｆｅ＿２Ｏ＿３＋ＦｅＯ＋ＭｎＯの
   合計は２０重量％以下でなければならない）からなる耐
   アルカリ性、耐熱性無機質繊維。