JP3455554B2 - ムライトウィスカーの製造方法 - Google Patents
ムライトウィスカーの製造方法Info
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- JP3455554B2 JP3455554B2 JP34373092A JP34373092A JP3455554B2 JP 3455554 B2 JP3455554 B2 JP 3455554B2 JP 34373092 A JP34373092 A JP 34373092A JP 34373092 A JP34373092 A JP 34373092A JP 3455554 B2 JP3455554 B2 JP 3455554B2
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- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は補強繊維等として用いら
れるムライトウィスカーの製造方法、特に、単離した高
アスペクト比を有するムライトウィスカーを低コストで
製造する方法に関する。
れるムライトウィスカーの製造方法、特に、単離した高
アスペクト比を有するムライトウィスカーを低コストで
製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ムライトは、融点が高く、耐熱性、耐熱
衝撃性に優れ、また、耐薬品性にも優れる他、酸化しな
い、強度が大きい、変形しにくいという特徴を持つＡｌ
２ Ｏ３ −ＳｉＯ２ 系化合物である。
衝撃性に優れ、また、耐薬品性にも優れる他、酸化しな
い、強度が大きい、変形しにくいという特徴を持つＡｌ
２ Ｏ３ −ＳｉＯ２ 系化合物である。
【０００３】ムライトウィスカーは、繊維強化プラスチ
ック（ＦＲＰ）、繊維強化金属（ＦＲＭ）及び繊維強化
セラミックス（ＦＲＣ）の補強繊維として期待され、ム
ライトの特性から特にＦＲＭ及びＦＲＣの補強繊維とし
て好適であり、補強効果を高めるために長さが長く、ア
スペクト比が高く、また、繊維同士の絡みのない単離し
たムライトウィスカーが要望されている。
ック（ＦＲＰ）、繊維強化金属（ＦＲＭ）及び繊維強化
セラミックス（ＦＲＣ）の補強繊維として期待され、ム
ライトの特性から特にＦＲＭ及びＦＲＣの補強繊維とし
て好適であり、補強効果を高めるために長さが長く、ア
スペクト比が高く、また、繊維同士の絡みのない単離し
たムライトウィスカーが要望されている。
【０００４】ムライトウィスカーの製造方法としては、
精製された原料を用いるゾルゲル法、化学的気相法（Ｃ
ＶＤ法）及び天然無機原料を焼成する方法が知られてい
る。
精製された原料を用いるゾルゲル法、化学的気相法（Ｃ
ＶＤ法）及び天然無機原料を焼成する方法が知られてい
る。
【０００５】これ等の製造方法のうち、高価な精製され
た原料を用いるゾルゲル法及びＣＶＤ法ではコスト高に
なる欠点がある。
た原料を用いるゾルゲル法及びＣＶＤ法ではコスト高に
なる欠点がある。
【０００６】一方、安価な天然無機原料を成形・焼成し
た焼結体、いわゆる磁器中には針状のムライト結晶がガ
ラスマトリックス中に交錯した状態で析出することが知
られているが、多くの場合、太く短い低アスペクト比の
もので、カオリン（カオリナイトを主成分とする天然無
機原料）を成形・焼成した後、焼成により生成したガラ
ス相を溶解除去すると、針状ムライトの集合体及び水中
での分散性のよい単結晶の針状ムライト（ムライトウィ
スカー）が得られているが、この方法においても、カオ
リンの化学成分が不適当な場合には、長さが長くしかも
アスペクト比の高いムライトウィスカーが得られず、ま
た、単離したムライトウィスカを得るには収率が低く、
しかもガラス相を溶解するコストが極めて高いものとな
る欠点が有り、長さが長くアスペクト比の高いムライト
ウィスカーを低コストで製造する方法の出現が望まれて
いた。
た焼結体、いわゆる磁器中には針状のムライト結晶がガ
ラスマトリックス中に交錯した状態で析出することが知
られているが、多くの場合、太く短い低アスペクト比の
もので、カオリン（カオリナイトを主成分とする天然無
機原料）を成形・焼成した後、焼成により生成したガラ
ス相を溶解除去すると、針状ムライトの集合体及び水中
での分散性のよい単結晶の針状ムライト（ムライトウィ
スカー）が得られているが、この方法においても、カオ
リンの化学成分が不適当な場合には、長さが長くしかも
アスペクト比の高いムライトウィスカーが得られず、ま
た、単離したムライトウィスカを得るには収率が低く、
しかもガラス相を溶解するコストが極めて高いものとな
る欠点が有り、長さが長くアスペクト比の高いムライト
ウィスカーを低コストで製造する方法の出現が望まれて
いた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の欠点を解決し、単離しており、長さが長くアスペクト
比の高いムライトウィスカーを、低コストで製造する方
法を提供しようとするものである。
の欠点を解決し、単離しており、長さが長くアスペクト
比の高いムライトウィスカーを、低コストで製造する方
法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、層状アルミノ珪酸塩を主成分とする原料
を造粒し、該造粒体を焼成してムライトウィスカーを生
成させ、該焼成体中のガラス相を溶解除去して単離した
ムライトウィスカーを得る方法において、前記原料に結
晶成長助剤としてＦｅＣｌ2、ＦｅＣｌ3 、ＮａＯＨ、Ｎ
ａＣｌ、Ｎａ2ＣＯ3、ＮａＦ、ＫＯＨ、ＫＣｌ、Ｋ2Ｃ
Ｏ3およびＫＦから選ばれた１種以上を混合することを
特徴とするムライトウィスカーの製造方法を提供するも
のである。
決するために、層状アルミノ珪酸塩を主成分とする原料
を造粒し、該造粒体を焼成してムライトウィスカーを生
成させ、該焼成体中のガラス相を溶解除去して単離した
ムライトウィスカーを得る方法において、前記原料に結
晶成長助剤としてＦｅＣｌ2、ＦｅＣｌ3 、ＮａＯＨ、Ｎ
ａＣｌ、Ｎａ2ＣＯ3、ＮａＦ、ＫＯＨ、ＫＣｌ、Ｋ2Ｃ
Ｏ3およびＫＦから選ばれた１種以上を混合することを
特徴とするムライトウィスカーの製造方法を提供するも
のである。
【０００９】上記方法において、さらに、組成調整剤及
び／又は空孔形成剤を混合することが好ましい。
び／又は空孔形成剤を混合することが好ましい。
【００１０】
【作用】本発明における原料の主成分である層状アルミ
ノ珪酸塩としては、カオリナイト、ディッカイト、ナク
ライト、ハロイサイト、パイロフィライト、イライト、
セリサイト、マスコバイト、モンモリロナイト、バイデ
ライト等があり、これ等は後記する結晶成長助剤等を層
間に取り込み、機械的な混合では実現し得ない均一混合
が焼成による反応の均一化をうながし、また、少量の助
剤で効果を示すものである。
ノ珪酸塩としては、カオリナイト、ディッカイト、ナク
ライト、ハロイサイト、パイロフィライト、イライト、
セリサイト、マスコバイト、モンモリロナイト、バイデ
ライト等があり、これ等は後記する結晶成長助剤等を層
間に取り込み、機械的な混合では実現し得ない均一混合
が焼成による反応の均一化をうながし、また、少量の助
剤で効果を示すものである。
【００１１】上記原料の造粒は、転動、押出成形体の切
断等によって行われ、原料に可塑性がないか少ない場
合、特に造粒が押出成形・切断による場合にはポリビニ
ルアルコール、メチルセルロース、澱粉等が成形助剤と
して使用される。
断等によって行われ、原料に可塑性がないか少ない場
合、特に造粒が押出成形・切断による場合にはポリビニ
ルアルコール、メチルセルロース、澱粉等が成形助剤と
して使用される。
【００１２】造粒により後述の焼成及びガラス相の溶解
除去に供される物体の大きさをそろえることができ、こ
れにより、焼成における反応及びガラス相の溶解除去の
均一化を容易にすることができ、この観点より造粒体の
大きさは小さい方が好ましい。
除去に供される物体の大きさをそろえることができ、こ
れにより、焼成における反応及びガラス相の溶解除去の
均一化を容易にすることができ、この観点より造粒体の
大きさは小さい方が好ましい。
【００１３】造粒体は乾燥したのち焼成される。
【００１４】層状アルミノ珪酸塩、例えばカオリナイト
は、１００℃付近で吸着水を放出し、４５０℃から結晶
水を失ってメタカオリン（２Ａｌ２ Ｏ３ ・４ＳｉＯ２
）となり、９６０℃で少量の結晶水が放出され、９８
０℃でｄｅｆｅｃｔスピネル（２Ａｌ２ Ｏ３ ・３Ｓｉ
Ｏ２ ）になり、１１００℃〜１２００℃でムライト
（３Ａｌ２ Ｏ３ ・２ＳｉＯ２ ）となり、この間に生
成したシリカ（ＳｉＯ２）は融液を形成する。したがっ
て、焼成条件は大気中１１００℃〜１７００℃に選ば
れ、生産性を考慮すると低温度域が好ましい。
は、１００℃付近で吸着水を放出し、４５０℃から結晶
水を失ってメタカオリン（２Ａｌ２ Ｏ３ ・４ＳｉＯ２
）となり、９６０℃で少量の結晶水が放出され、９８
０℃でｄｅｆｅｃｔスピネル（２Ａｌ２ Ｏ３ ・３Ｓｉ
Ｏ２ ）になり、１１００℃〜１２００℃でムライト
（３Ａｌ２ Ｏ３ ・２ＳｉＯ２ ）となり、この間に生
成したシリカ（ＳｉＯ２）は融液を形成する。したがっ
て、焼成条件は大気中１１００℃〜１７００℃に選ば
れ、生産性を考慮すると低温度域が好ましい。
【００１５】なお、焼成体中のムライト以外の不純物は
融液を形成し、冷却によりガラス相となるため、後述の
ガラス相溶解除去により得られるムライトは高品位のも
のとなる。
融液を形成し、冷却によりガラス相となるため、後述の
ガラス相溶解除去により得られるムライトは高品位のも
のとなる。
【００１６】焼成体中のガラス相を溶解除去して単離し
たムライトウィスカーを得るために用いられる溶液とし
ては、弗酸水溶液、水酸化ナトリウム水溶液等が用いら
れ、溶液の濃度、使用量、温度並びに溶解時間はガラス
相を溶解除去してムライトウィスカーを単離させ、しか
も単離したウィスカーが過剰の処理により損傷しないよ
うに適切に選定される。
たムライトウィスカーを得るために用いられる溶液とし
ては、弗酸水溶液、水酸化ナトリウム水溶液等が用いら
れ、溶液の濃度、使用量、温度並びに溶解時間はガラス
相を溶解除去してムライトウィスカーを単離させ、しか
も単離したウィスカーが過剰の処理により損傷しないよ
うに適切に選定される。
【００１７】本発明の一つの特徴として混合される結晶
成長助剤は、ＦｅＣｌ2 、ＦｅＣｌ3 、ＮａＯＨ、Ｎａ
Ｃｌ、Ｎａ2 ＣＯ3 、ＮａＦ、ＫＯＨ、ＫＣｌ、Ｋ2 Ｃ
Ｏ3、ＫＦの１種以上であり、これ等の作用機構は明ら
かでないが、焼成により生成するＳｉＯ2 系融液の粘性
等が変化し、ムライトの長さ方向の成長を促進するもの
と思われる。
成長助剤は、ＦｅＣｌ2 、ＦｅＣｌ3 、ＮａＯＨ、Ｎａ
Ｃｌ、Ｎａ2 ＣＯ3 、ＮａＦ、ＫＯＨ、ＫＣｌ、Ｋ2 Ｃ
Ｏ3、ＫＦの１種以上であり、これ等の作用機構は明ら
かでないが、焼成により生成するＳｉＯ2 系融液の粘性
等が変化し、ムライトの長さ方向の成長を促進するもの
と思われる。
【００１８】本発明の他の特徴として混合される組成調
整剤は、Ａｌ含有物質としてＡｌ２（ＳＯ４ ）３ 、Ａ
ｌＣｌ３ ・６Ｈ２ Ｏ、Ａｌ（ＯＨ）３ 、アルミナゾ
ル等の１種以上で、これにより混合物のＡｌ量を増加さ
せムライトのＡｌ／Ｓｉモル比に近づけることで、ムラ
イトウィスカーの収率を上げることができる。
整剤は、Ａｌ含有物質としてＡｌ２（ＳＯ４ ）３ 、Ａ
ｌＣｌ３ ・６Ｈ２ Ｏ、Ａｌ（ＯＨ）３ 、アルミナゾ
ル等の１種以上で、これにより混合物のＡｌ量を増加さ
せムライトのＡｌ／Ｓｉモル比に近づけることで、ムラ
イトウィスカーの収率を上げることができる。
【００１９】本発明のさらに他の特徴として混合される
空孔形成剤としては、焼成により燃焼消失し、焼成体に
空孔を形成し得る物質が選ばれ、エチレングリコール、
グリセリン、ホルムアミド、ヒドラジン、尿素、カーボ
ンブラック、プラスチックパウダー、木粉等の１種以上
が用いられ、形成された空孔によりガラス相を溶解除去
する溶液が焼成体内に容易に侵入し、ガラス相の溶解除
去を均一かつ短時間に行うことができると共に、ガラス
相の溶解除去に要する時間が短いので既に単離したムラ
イトウィスカーの損傷を防ぐことができる。
空孔形成剤としては、焼成により燃焼消失し、焼成体に
空孔を形成し得る物質が選ばれ、エチレングリコール、
グリセリン、ホルムアミド、ヒドラジン、尿素、カーボ
ンブラック、プラスチックパウダー、木粉等の１種以上
が用いられ、形成された空孔によりガラス相を溶解除去
する溶液が焼成体内に容易に侵入し、ガラス相の溶解除
去を均一かつ短時間に行うことができると共に、ガラス
相の溶解除去に要する時間が短いので既に単離したムラ
イトウィスカーの損傷を防ぐことができる。
【００２０】本発明により、安価な層状アルミノ珪酸塩
の原料に適応した結晶成長助剤を混合し、さらに好まし
くはこれに、組成調整剤及び／又は空孔形成剤を混合す
ることで、長さが長く、アスペクト比の高いムライトウ
ィスカーを、安価に容易に製造することができる。
の原料に適応した結晶成長助剤を混合し、さらに好まし
くはこれに、組成調整剤及び／又は空孔形成剤を混合す
ることで、長さが長く、アスペクト比の高いムライトウ
ィスカーを、安価に容易に製造することができる。
【００２１】
【実施例】実施例１
表１に示したニュージーランド産のカオリナイトに表２
に示した結晶成長助剤と少量のメチルセルロースとを混
合し、真空土練機を用いて直径２ｍｍの円柱状に押出成
形し、長さ１０ｍｍに切断して造粒体を得た。なお、結
晶成長助剤の混合量はカオリナイトの焼成後の重量に対
する重量％である。
に示した結晶成長助剤と少量のメチルセルロースとを混
合し、真空土練機を用いて直径２ｍｍの円柱状に押出成
形し、長さ１０ｍｍに切断して造粒体を得た。なお、結
晶成長助剤の混合量はカオリナイトの焼成後の重量に対
する重量％である。
【００２２】造粒体は乾燥後、１５００℃で１ｈｒ空気
中で焼成した。
中で焼成した。
【００２３】焼成体は、６Ｎの水酸化ナトリウムの水溶
液で１５０℃で３時間水熱処理してガラス相を溶解除去
し、単離したウィスカーを濾過・洗浄・乾燥した。
液で１５０℃で３時間水熱処理してガラス相を溶解除去
し、単離したウィスカーを濾過・洗浄・乾燥した。
【００２４】ウィスカーはＸ線回折によりムライトであ
ることが確認され、その形状を電子顕微鏡写真の２００
以上の測定点数より統計処理して求め、試験結果を結晶
成長助剤を混合しなかった他は実施例１と同様に処理し
た比較例と共に表２に示した。
ることが確認され、その形状を電子顕微鏡写真の２００
以上の測定点数より統計処理して求め、試験結果を結晶
成長助剤を混合しなかった他は実施例１と同様に処理し
た比較例と共に表２に示した。
【００２５】結晶成長助剤を混合することにより、長さ
が長くアスペクト比の高いムライトウィスカーを製造す
ることができた。
が長くアスペクト比の高いムライトウィスカーを製造す
ることができた。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】実施例２
表１に示したジョージア産のカオリナイト（試験番号
８、９）、新潟県村上産のセリサイト（試験番号１０）
に、表３に示す結晶成長助剤、組成調整剤、空孔形成剤
及び成形助剤を混合し、真空土練機を用いて押出成形し
た後、切断して造粒体とし、造粒体を乾燥後、１３５０
℃にて２時間空気中で焼成し、焼成体を６Ｎの水酸化ナ
トリウムの水溶液を用い１６０℃にて２時間水熱処理し
てガラス相を溶解除去し、溶解残分を濾過、洗浄後、単
離したムライトウィスカーと塊状物とに沈降分離した。
８、９）、新潟県村上産のセリサイト（試験番号１０）
に、表３に示す結晶成長助剤、組成調整剤、空孔形成剤
及び成形助剤を混合し、真空土練機を用いて押出成形し
た後、切断して造粒体とし、造粒体を乾燥後、１３５０
℃にて２時間空気中で焼成し、焼成体を６Ｎの水酸化ナ
トリウムの水溶液を用い１６０℃にて２時間水熱処理し
てガラス相を溶解除去し、溶解残分を濾過、洗浄後、単
離したムライトウィスカーと塊状物とに沈降分離した。
【００２９】単離したウィスカーの形状、塊状物との割
合及び収率を、結晶成長助剤、組成調整剤及び空孔形成
剤を用いなかった他は実施例２と同様にした比較例によ
るものと共に表４に示した。
合及び収率を、結晶成長助剤、組成調整剤及び空孔形成
剤を用いなかった他は実施例２と同様にした比較例によ
るものと共に表４に示した。
【００３０】本発明により長さが長くアスペクト比の高
いムライトウィスカーを収率よく製造することができ
た。
いムライトウィスカーを収率よく製造することができ
た。
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】
【発明の効果】本発明により、長さが長くアスペクト比
の高いムライトウィスカーを、収率よく安価に製造する
ことができる。
の高いムライトウィスカーを、収率よく安価に製造する
ことができる。
フロントページの続き
(72)発明者 成田 祐喜
千葉市中央区新浜町１番地 川鉄鉱業株
式会社 技術研究所内
(56)参考文献 特開 平３−261700（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−58618（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−50112（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−199713（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−146707（ＪＰ，Ａ)
特公 昭48−44161（ＪＰ，Ｂ１)
特公 昭45−27333（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C30B 1/00 - 35/00
C01B 33/20 - 39/54
Claims (2)
- 【請求項１】 層状アルミノ珪酸塩を主成分とする原料
を造粒し、該造粒体を焼成してムライトウィスカーを生
成させ、該焼成体中のガラス相を溶解除去して単離した
ムライトウィスカーを得る方法において、前記原料に結
晶成長助剤としてＦｅＣｌ2、ＦｅＣｌ3 、ＮａＯＨ、Ｎ
ａＣｌ、Ｎａ2ＣＯ3、ＮａＦ、ＫＯＨ、ＫＣｌ、Ｋ2Ｃ
Ｏ3およびＫＦから選ばれた１種以上を混合することを
特徴とするムライトウィスカーの製造方法。 - 【請求項２】 さらに、組成調整剤及び／又は空孔形成
剤を混合することを特徴とする請求項１記載のムライト
ウィスカーの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34373092A JP3455554B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | ムライトウィスカーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34373092A JP3455554B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | ムライトウィスカーの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06191999A JPH06191999A (ja) | 1994-07-12 |
| JP3455554B2 true JP3455554B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=18363810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34373092A Expired - Fee Related JP3455554B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | ムライトウィスカーの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3455554B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100348009B1 (ko) * | 1994-12-30 | 2002-11-13 | 주식회사 엘지화학 | 뮬라이트휘스커의제조방법 |
| KR970059132A (ko) * | 1996-01-26 | 1997-08-12 | 성재갑 | 뮬라이트 휘스커의 제조 방법 |
| ES2158750B1 (es) * | 1998-05-29 | 2002-04-16 | Consejo Superior Investigacion | Procedimiento para la obtencion de materiales ceramicos porosos compuestos de mullita en forma de fibras cortas monocristalinas. |
| CN108706602A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-10-26 | 滁州方大矿业发展有限公司 | 一种钾长石的利用方法 |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP34373092A patent/JP3455554B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06191999A (ja) | 1994-07-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030715 |
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