JPS63190021A - シヨツトの少ないセラミツク繊維 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高速で回転する回転体の遠心力で繊維組成物
の融液を飛び出させて繊維化し、各種窯炉の炉壁、天井
、台車等の高温断熱用充填材などに使用するバルク、各
種工業炉内張高温断熱材などに使用するブランケット、
消防服、消火クロス、断熱手袋、耐火カーテン、断熱作
業服、耐熱前掛けなどの各種用達に使用する高耐熱性紡
織体などに使用できるセラミック繊維に関し、さらに詳
しくは、シミツト含有率が１０重量％以下のショットの
少ないセラミック繊維に関するものである。

（従来の技術とその問題点） 通常のセラミック繊維とは、主としてシリカとアルミナ
とから成り、シリカ４０〜５２重量％とアルミナ６０〜
４８重量％の割合で含有し、繊維化した状態における繊
維径の大部分がｌ〜３．５ルｍの範囲内にあり、平均２
ＪＬ１１１で、繊維長の、大部分が１〜１０ｃｍの範囲
内にあり　平均１〜３ｃｍで、特に５ｍｍ以下の短繊維
が１０〜３０重量％も含まれており、ショット含有率は
１粒径４０ＩＬｍ以上のものが４５〜５５重量％も含ま
れているものである。な３、ここでいうシａ’ｙトは、
アスペクト比（長径と短径の比）が５以下であって１粒
径が４０１Ｌｍ以上の繊維化されなかワた繊維化組成物
の信形物をいう。

通常のセラミック繊維なバルクとして各種の窯炉の炉壁
、天井、台車等の高温断熱用充填材やブランケットとし
て各種工業用炉内型高温断熱材などに使用したものは、
バルクやブランケット中にショットを多く含むために、
　Ｉ！ｌｒｍ性が悪く、またショットがバルクやブラン
ケット中から脱落し、この脱落したショットが使用場所
の部品を傷つけるなどの欠点を有していた。また、５ｍ
ｍ以下に短繊維が多い為に強度が弱い、なお、２１Ｌｍ
以下の細い繊維が多い為、嵩比を下げられないなどの欠
点を有していた。一方、通常のセラミック繊維を紡織糸
や布に使用したものは、通常のセラミック繊維に５　ｍ
　ｍ以下の短繊維が多いために、繊維に撚りがかけにく
く、また繊維径も２ｐｍ以下の細い繊維が多い為にネッ
プと称する毛だま（繊維がからんだ小さな固まり）が生
じやすい。一方、通常のセラミック１１１ｒａ単独で使
用して作った紡織糸又は布は、強度が弱く、使用に耐え
つるものが出来なかった。

そこで、紡織糸または布の強度を付与させる為、通常の
セラミックファイバーに有機繊維な１５〜２０ｆｉ量％
混合し、紡織糸または布が作られていた。

しかし、このようにして作られた従来の紡織糸や布は、
ショット含有率の多い通常のセラミック繊維を使用して
いる為に収率（使用原料に対する糸が得られる量の比率
）が悪く、高価なものとなるとともに、紡織時に落ちな
かったショットをいまだ多量に含んでいる為に重くなり
、また使用中にショットが脱落することもあった。この
脱落したショットが使用場所の部品に傷をつけるなどの
欠点を有しているとともに、有機繊維を多量に使用し、
強度を付与させている為に常温においては使用に耐えつ
る充分な強度があるものの、４００℃以上の高温におい
ては、有機繊維が焼成し、強度が非常に小さくなり、４
００℃以上の高温において、耐振動や耐風速や強度が要
求される所へは使用てきない欠点があった。

また、細い紡織糸や薄い紡織布を作るに際しては、使用
に耐えつる強度を付与させる為、有機繊維の混合比を高
くしなければならなかった。その為に、１５〜２０重量
％より更に多い紡織糸や布は、耐熱性が低くなる為はと
んど使用されておらず、一般市場で売られているものは
、はとんど紡織糸は太く、クロスと称されている紡織布
は１゜５〜２　ｍ　ｍと厚く、よって重い為に衣服等に
使用しにくいという欠点を有していた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、前記従来法の欠点を除去・改善することを目
的とする。すなわち、上述したように、従来の通常のセ
ラミック繊維は、ショット含有率が多い為に、バルクと
しての各種窯炉の炉壁や天井や台車等の高温断熱材用充
填材やブランケットとして各種工業炉内張高温断熱材な
どに使用した場合に、断熱性が悪くなり、またショット
がバルクやブランケット中から脱落し、この脱落したシ
ョットが使用場所の部品を傷つける。なお、５終ｍ以下
の短繊維が多く、強度は弱い、一方、２ルｍ以下の細い
繊維が多い為、電比な下げられない、また、紡織糸や紡
織布に使用した場合、短繊維が多いことにより撚りがか
け難く、また細い繊維が多い為にネップと称する毛だま
が生じて強度が弱くなる。そして、ショット含有率が多
いことによって収率が悪くなり、またショットの脱落が
多いことにより使用場所の部品に傷をつけやすいのであ
る。一方、従来のセラミック繊維にあっては、４００℃
以上の高温における有機繊維燃焼に伴う強度低下が大き
くなり、また細い紡織糸や紡織布の有機繊維を減らすこ
とができないなどの欠点を有していたものであり、本発
明は以上のような問題点を除去・改善することを目的と
するものである。

本発明は、上記目的を達成する為に、従来の通常のセラ
ミック繊維に変えて、ショット含有率が少なく、かつ繊
維径と繊維長が大きい新規なセラミック繊維を提供する
ものである。

すなわち、本発明の新規なセラミック繊維を、バルクと
して各種窯炉の炉壁や天井や台車等の高温断熱用充填材
やブランケットとして各種工業炉内張高温断熱材などに
使用した場合に、シミツト含有率が少ない為に断熱性が
良く、ショットが脱落せず、使用場所の部品を傷つける
ことが少ない、なお１本発明のセラミック繊維は、５ｍ
ｍ以下の短繊維が少ない為１強度が高いはずである。

一方、２ＩＬｍ以下の細い繊維が少ない為、電比を下げ
られる。

換言すれば、本発明の新規なセラミック繊維を単独また
は他の繊維と混合して紡織した糸または布は、従来のも
のより、５ｍｍ以下の短繊維が１０重量％以下と少なく
、２ＪＬｍ以下の細い繊維が少ない為、繊維に撚りがか
け易く、またネップを生じ難い為、強度が高い、また、
繊維にショット含有率が少ない為、収率が良い、よって
、同一の設備での生産性も高くなり、紡織糸や布巾のシ
ョット含有率も少なくなり、紡織糸や紡織布が軽くなり
、またショットの脱落も少なくなる為、使用場所ても部
品に傷つけることも少なくなる。

さらに、有機繊維を多く含有させる必要がないため、有
機繊維が４００℃以上で燃焼した後も強度低下が少なく
なる。また、本発明によれば、有機繊維を少なくしても
強度が得られる為、細い紡織糸や薄い紡織布を作っても
有機含有分が少なくなり、繊維自体が軽い為、衣服等に
も適した良好な高耐熱の紡織糸や紡織布を提供すること
ができる。

（問題点を解決するための手段及びその作用）本発明に
よれば、実質的にシリカとアルミナと五酸化バナジウム
とから成るセラミック繊維であって、繊維化した状態に
おけるショクの含有率が１０重量％以下とシミツト含有
率の少ない新規なセラミック繊維を提供するものである
。

本発明は、実質的にシリカとアルミナと五酸化バナジウ
ムから成るセラミック繊維であることを特徴とする。こ
こでいう実質的とは、シリカとアルミナと五酸化バナジ
ウム以外にソーダ、酸化鉄、酸化チタン、カルシア、マ
グネシアなどのその他の組成物も含有することがあるこ
とを意味する。これらソーダ、酸化鉄、酸化チタン、カ
ルシア、マグネシアなどは、主原料であるシリカ、アル
ミナ、五酸化バナジウムに含まれる不純物であり、これ
らの不純物は本発明の新規なセラミック繊維の耐熱性を
下げることから、その含有量は２重量％以下が望ましい
。

そして、本発明によれば、シリカは４５〜６５重量％、
アルミナは５３〜３５重量％、五酸化バナジウムは２〜
ｌＯ重量％の範囲内が良く、特に、シリカ５２〜５８重
量％と、アルミナが４５〜４０重量％と、五酸化バナジ
ウム２〜５！ｔｆｆｉ％の範囲のものが最も良好な結果
が得られた。アルすが５３重量％以上では、表面張力の
増大と粘性抵抗の低下により、繊維化時に繊維の破断が
起こりやすくなり、結果としてショット含有率が増加す
る。一方、逆にシリカが６５重量％以上では、粘性抵抗
が高くなりすぎて、繊維径が細くなり館い、又、五酸化
バナジウムは、溶融した繊維組成物の表面張力を低くシ
、繊維が引き伸ばされやすくなり、結果としてシミツト
含有率が極めて少なくなる効果を有するものであり、２
重量％以下では、効果が少なく、１０重量％以上では、
本発明の新規なセラミック繊維の耐熱性を下げる。

本発明は、繊維化した状態におけるショットの含有率が
１０重量％以下であり、この新規なセラミック繊維は、
本発明者が先に特願昭６１−２０４８０５号で提案した
無機織雑の製造方法及び製造装置によって作ることがで
き、「主としてシリカとアルミナの繊維組成物（７）を
炉内容器（６）て溶融または軟化させ、炉化部に設けた
細孔ノズル（５）より高速で回転し、前記組ｒ＆物（７
）の軟化温度以上の加熱させた回転体上に流出させ、前
記組成物（７）を溶融または軟化した均一温度で薄膜化
した状態に保持しつつ、前記回転体の周縁端部まで遠心
力により均一に流動させ、前記端部な支点（８）として
組成物を飛び出させて繊維化する」ことによって得られ
る。

本発明によれば、セラミック繊維の平均繊維径は、２．
５−〜９ＩＬｍのものが好ましい。９ｐｍ以上では、繊
維が手にささりやすく、また、紡織体に使用した場合に
は、紡織時に繊維が折れやすくなり、紡織後の糸や布の
強度が低下した。一方、従来のセラミック繊維のように
２．５７Ｌｍ以下では、繊維化における生産量が少なく
なり、高価になるとともに、ショット含有率が増加する
傾向がみられた。また、５ｍｍ以下の短繊維が増加する
傾向がみられ、ブランケットの強度が弱くなるとともに
、バルク、ブランケットの電比を下げて、ゴ単位の安い
断熱体を作りにくくなる。そして、紡織時に繊維がから
みやすく、ネップと称する毛だりが生じやすくなる為で
ある。

本発明によれば、セラミック繊維の平均繊維長は、３〜
５０ｃｍのものを使用することが好ましい、３ｃｍ以下
では繊維のからみが少なく、ブランケットの強度が高く
なるとともに、紡織糸や紡織布についても、繊維に撚り
がかけ難く、強度が弱くなる為である。一方、セラミッ
ク繊維の平均繊維長が５０ｃｍ以上では長すぎる為に、
繊維化時点で繊維がからみ合いすぎ、集綿しにくい欠点
がある。それゆえ、セラミック繊維の平均繊維長は、３
〜５０ｃｍのものが良い結果が得られる。

しかし、紡織機によっては、５ｃｍ以上では長すぎるこ
ともあり、３〜５ｃｍにカットした繊維の方が最も良い
結果が得られる。また、５ｍｍ以下の短繊維は、従来１
０〜３０重量％もあったが、１０重量％以下のものを使
用することがこのましい、５ｍｍ以下の端繊維は、繊維
のからみが極めて少ない為、ブランケットの取り扱い強
度、耐風速、耐振動が弱くなるとともに、バルク、ブラ
ンケットを高温断熱用充填材や、各種内張高温断熱材な
どに使用し、電比な低くシ、軽量で、ゴ単価の安い断熱
体を作りにくくなる。また、繊維に撚りがかけに＜＜、
紡織糸や布の強度を高める効果が得られにくいとともに
、繊維が飛散しやすく、収率も悪くなる。

（実施例） 次に１本発明の最も代表的な実施例について、図面を参
照しながら説明する。

実施例１ シリカが５６重量％とアルミナ４０重量％と五酸化バナ
ジウム４重量％の組成物（７）を、あらかじめ底部に５
．５ｍｍの直径の細孔ノズルを有するモリブデン容器内
でＷヒーターの熱輻射の加熱により、温度１８００℃、
粘度２ボイズまで軟化させた後、前記細孔ノズルの中心
上部よりつき差して設けた先端が３０″の円錐上の尖っ
た棒を上昇させて、１分間に５００ｇの割合で溶出させ
、回転体（１）の下部に固定したＷヒーターの熱輻射に
てモリブデン回転体（１）を１８００℃に加熱し、４０
００ｒｐｍの高速で直径２００φの回転体（１）を回転
させ、繊維化を行なったところ、繊維径の大部分が４〜
６ｇｍの範囲内にあり、平均で５体ｍで繊維長の大部分
が１５〜２５ｃｍの範囲内にあり、平均２０ｃｍで、４
０ＩＬｍ以上のショット含有率が５％の新規のセラミッ
ク繊維を形成させることができた。

このようにして得られた新規のセラミック繊維に、１４
１重量％のプロピレンオキ−サイド−エチレンオキサイ
ド共重合体水溶液の表面処理剤を、重量比でにｌの割合
で吹き付けて集綿し、ｌｃゴ当９６打でニードリングを
行ない、７００℃で焼成を行ない、表面処理剤を燃焼さ
せ、厚み２５ｍｍ、＠６００ｍｍ、嵩比重０．１３のプ
ランゲットを作成した。このようにして得られたブラン
ケットの常温での引張強度、常温及び１０００℃の熱伝
導率を調べたところ第２表に示す通りであった。

（以下余白） 第１表 （以下余白） 第２表 第３表 東ｍ 上記実施例１と同様にして、本発明の新規のセラミック
繊維によるブランケットを作るに当り、嵩比重以外は実
施例１に準じて作成した。なお、前記の新規なセラミッ
ク繊維の平均繊維径、平均繊維長、５ｆｆｌｎ１以下の
繊維長含有率、ショット含有率、嵩比重は、第１表の通
りである。

このようにした得られたブランケットの常温での引張強
度、常温及び１０００℃での熱伝導率を調べたところ第
２表に示す通りであった。

比較例１ 上記実施例１．２と同様にして、従来のブランケットを
作るに当り１通常のセラミック繊維を使用し得られたブ
ランケットの嵩比重以外は、実施例１，２に準じて作成
した。なお、前記通常のセラミック繊維の平均繊維径、
平均繊維長、５　ｍ　ｍ以下の繊維長含有率、ショット
含有率、嵩比重は、第１表に示す通りである。

このようにして得られたブランケットの常温での引張温
度、常温及び１０００″Ｃでの熱伝導率を調べたところ
第２表に示す通りであった。

実施例３ 上記実施例１．２と同様にして得られた、本発明の新規
なセラミック繊！１１９０重量％と、レーヨン繊維１０
重量％とを混ぜ合せ、紡糸器にて直径０．７ｍｍ（７）
糸を作成し、常温及び１０００’Ｃ２時間加熱後引張強
度、収率な求めたところ第３表に示す通りであワた。

比較例２ 比較例１と同様の通常のセラミック繊維９０重量％とレ
ーヨン１ｌＪ１１０重量％とを混ぜ合せ、紡糸器にて直
径０．７ｍｍの糸を作成し、常温及び１ｏｏｏ℃２時間
加熱後の引張強度、収率を求めたところ、第３表に示す
通りであった。

実施例４ 上記実施例１．２．３と同様にして得られた、本発明の
新規なセラミック繊＠１００重量％を紡糸器にて、直径
０．７ｍｍの糸を作成し、常温。

及び１０００℃で２時間加熱後の引張強度、収率を求め
たところ、第３表に示す通りであった。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、実質的にシリカとアル
ミナと五酸化バナジウムからなるセラミック繊維であっ
て、繊維化した状態におけるショットの含有率が１０重
量％以下であることを特徴とするセラミック繊維であり
、以下に示すような優れた効果があることが判明した。

（１）ショット含有率の少ない軽いブランケットや紡織
系や紡織布ができるようになっていた。

（２）ショット脱落が少ないバルクやブランケットや紡
織糸や紡織布ができるようになった。

（３）熱伝導率が小さく、よって＠熱性の良いバルクや
ブランケットがてきるようになった。

（４）有機繊維の少ない紡織糸や紡織布ができるように
なった。

（５）収率が良くなり、同−設備での生産性が高くなっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用する新規なセラミック繊維を製造
するための装置の模式的な断面図の一例である。 符号の説明 １・・・高速回転体、２・・−回転軸、３・・・ヒータ
、４・・・炉、５・−・細孔ノズル、６・・・加熱容器
、７・・・加熱により軟化した組成物、 ８・・・繊維の支点、９・−１１Ｊ！。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）実質的にシリカとアルミナと五酸化バナジウムから
   成るセラミック繊維であって、繊維化した状態における
   ショットの含有率が１０重量％以下であることを特徴と
   するショットの少ないセラミック繊維。 ２）前記シリカとアルミナとの組成比が、シリカ４５〜
   ６５重量％とアルミナ５３〜３５重量％と五酸化バナジ
   ウム２〜１０重量％であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のショットの少ないセラミック繊維。 ３）前記セラミック繊維の平均繊維径が、２．５〜９μ
   ｍであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ショットの少ないセラミッ繊維。 ４）前記セラミック繊維の平均繊維長が、３〜５０ｃｍ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシ
   ョットの少ないセラミック繊維。 ５）前記セラミック繊維の繊維長が、５ｍｍ以下のもの
   が１０重量％以下含有されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のショットの少ないセラミック繊維。