JP4455325B2 - 岩石から高ケイ酸塩無機繊維を製造する方法、その方法を実施する為の製造ライン、本方法を用いて得られる長繊維、短繊維、鱗状微粒子 - Google Patents

岩石から高ケイ酸塩無機繊維を製造する方法、その方法を実施する為の製造ライン、本方法を用いて得られる長繊維、短繊維、鱗状微粒子 Download PDF

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Description

本発明は、天然酸性岩石鉱物から高ケイ酸塩無機長繊維、短繊維、粗繊維と、鱗状微粒子を製造する手段と、また、その繊維、つまり、長繊維、短繊維、粗繊維と、鱗状微粒子の製造物に関する。
原材料として、天然酸性岩でできた、高ケイ酸塩無機繊維を使用すると、アスベスト、ガラス、金属、木等の代用となる、生態学的に安全な、大気耐性がある建築材料の製造が可能となる。したがって、そのような材料の需要は増えている。
シリコン含有の点では、岩石は、超塩基性岩石(1)、塩基岩石(2)、中間岩(3)、酸性岩(4)に分割される。岩石1,2,3の無機繊維を得るための方法や装置を記載した出版物や特許は、国内外に多くあるが、出願人は、酸性岩(4)の無機繊維を得る方法や装置を記載した出版物や特許を知らない。実際、岩石含有物内の酸化ケイ素(Si)のうちの1つが多いと、強度、得られた繊維の物性、つまり耐熱・耐化学性をかなり変えてしまう。たとえば、95%を超えるシリカSiO2で構成され、ホットアシッドでガラス繊維を処理して得られる、高ケイ酸塩ガラス繊維S−2は、55%SiO2含有のEガラスよりも、40%強い。したがって、地球の無尽蔵な埋蔵物のほとんどを考慮して、原材料として酸性岩を用いるために提案する手段は、コストインテンシブで高価な高ケイ酸塩Sガラス繊維の製造方法と比べると、かなり安い、高弾性複合材の製造が可能になる。
岩石から断片化、溶融炉での溶融、溶融物から紡糸口金を介して長繊維を引出す作業を含む、岩石から長繊維を製造する方法が知られている(ロシア連邦特許2102342,IPC 6 C03B37/00,発行日1998年1月20日)。記載された方法では、使用された岩石は、内容物が塩基性岩から中間岩である、玄武岩群岩石であり、炉内温度は1500〜1600℃である。
この方法を利用して製造された繊維は、岩石の通常の塊の溶融温度よりも高い融解点を有する、不純含有物の存在により破断強度が不十分である。
溶融炉への断片化した岩の供給、岩石溶融、溶融均質化、溶融炉フィーダ内の溶融物の更なる安定化、繊維の引出し、潤滑化とボビンへの巻きつけ作業を含む、岩石から高ケイ酸塩無機繊維製造方法は(ウクライナ番号10762,IPC 6 C03B37/00、発行日1998年12月25日、公報No.6)、技術的本質と達成された結果の点からは、提案する無機繊維の製造方法の実施例と最も近い方法である。
上記方法の欠点は、この方法を用いた安山岩から製造される長繊維は、破砕岩の通常の塊の沸点により限定される不十分な温度範囲により溶融物から取り除くことのできない、不純含有物の存在により、破断強度が不十分であることである。そのような不十分な力では、繊維が短くなり、ボビンへの巻きつけ工程で破断し、その方法の技術的可能性を限定してしまう。
溶融炉への断片化した岩の供給、岩石溶融、溶融均質化、溶融炉フィーダ内の溶融物の更なる安定化、紡糸口金から流れる溶融物の短繊維を得る作業を含む、岩石から短繊維を製造する方法は(D.D.Dzhigiris,A.K.Volynskyi,P.P.Kozlovskyi,Yu.N.Dem‘yanenko,M.F.Makhova,G.M.Lizogub.玄武岩繊維製造技術の原理と玄武岩繊維特性−科学雑誌コレクション:玄武岩繊維複合材料と構造物−Kiev:Naukova Dumka−1980−54〜81ページ)、技術的本質と達成された結果の点からは、提案する短繊維の製造方法の実施例と最も近い方法である。
上記方法の欠点は、この方法を用いて製造される短繊維は、破砕岩の通常の塊の沸点により限定される不十分な温度範囲により溶融物から取り除くことのできない、不純含有物の存在により、破断強度が不十分であることである。そのような不十分な強度では、繊維が短くなり、その方法の技術的可能性を限定してしまう。
溶融炉への断片化した岩の供給、溶融、溶融均質化、溶融炉フィーダ内の溶融物の更なる安定化、紡糸口金から流れる溶融物の鱗状微粒子を得る作業を含む方法は(ロシア連邦特許1831856,IPC 6 C03B37/02,B22F9/02、発行日1995年3月27日、公報番号9)、提案する岩石から鱗状微粒子製造方法の実施例と最も近い方法である。
上記方法の欠点は、この方法を用いて製造される鱗状微粒子は、破砕岩の通常の塊の沸点により限定される不十分な温度範囲により溶融物から取り除くことのできない、不純含有物の存在により、化学耐性と破断強度が不十分であることである。そのような不十分な強度と耐化学性では、この方法の技術的可能性を限定してしまう。この方法のもう1つの欠点は、得られた鱗状微粒子の構成割合を制御することができないことである。したがって、鱗状微粒子の必要な分散性と厚みの均質割合の出力パーセントが低くなる。
岩石供給ユニット、溶融炉、フィーダ、繊維生産フィーダを備えた紡糸口金、繊維に潤滑剤を供給する機構、繊維を巻きつけるボビンから構成される製造ラインは(ロシア連邦特許2118300,IPC 6 C03B37/00,発行日1998年8月27日)、技術的本質と達成された結果の点からは、提案する製造ラインの実施例と最も近い製造ラインである。
上記製造ラインの欠点は、製造される繊維の強度が不十分な点である。その理由は、主に、1450℃に限定された溶融炉内の運転温度である。この温度では、溶融物から不純含有物を取り除くことが不可能である。繊維を製造して冷却した後、そのような含有物は引張が集中して、たとえば繊維をボビンに巻く時に、繊維の早期破断を起こす。
天然岩石材料製の長繊維は(ウクライナ特許10762,IPC 6 C03B37/00,発行日1998年12月25日,公報番号6)、本願で提案する長繊維の実施例と最も近い繊維である。
記載された繊維はその不純含有物により、破断強度が不十分である。
岩石製の短繊維は(D.D.Dzhigiris,A.K.Volynskyi,P.P.Kozlovski,Yu.N.Dem‘yanenko,M.F.Makhova,G.M.Lizogub.玄武岩繊維製造技術の原理と玄武岩繊維特性−科学雑誌コレクション:玄武岩繊維複合材料と構造物−Kiev:Naukova Dumka−1980−54〜81ページ)、提案する短繊維の実施例と最も近い繊維である。
しかし、溶融炉内の低い温度と大量な不純含有物のため、酸性岩の短繊維を製造することは不可能である。
記載された短繊維は、記載された短繊維の技術的可能性を限定する、多くの繊維ではない含有物や、不十分な長さの繊維を含んでいる。
天然岩石材料製の鱗状の微粒子は(ロシア連邦特許1831856,IPC 6 C03B37/02,22F9/02、発行日1995年3月27日、公報番号9)、提案する岩石の鱗状微粒子の実施例と最も近い鱗状微粒子である。
記載された鱗状微粒子はその不純含有物により、強度が不十分である。
本願は、天然酸性岩鉱物から無機繊維を製造する方法と、その繊維から製造される製造物、つまり、破断強度、耐蝕性、耐熱性が強化された長繊維、短繊維、粗繊維および鱗状微粒子を提案することを目的とする。この目的は、原材料としてSiO2含有率が高く、それにより高い融解点を有する岩石を使って、溶融物から高い融解・沸騰点を有する不純含有物を取り除くための状態をつくることにより達成される。
本願の目的は、岩石から無機長繊維を製造する公知の方法と同様、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、繊維の引出し(fiber drawing)、潤滑化とボビンへの巻きつけ作業から構成される請求項1に記載の本願方法により達成され、本発明によれば、石英安山岩あるいは流紋石英安山岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、岩石は700〜910℃の間の温度まで加熱され、化学的結合水(chemically bound water)を取り除き、有機成分を燃滅するまで5〜15分間この温度に保ち、ついで、15μm以下の大きさの粒子を得るまで岩石に物理的接触を加えて活性化し(mechanical-catalytical
activation)、さらに、96%以上の非晶質度の溶融物を得るまで、かつその溶融物から溶融していない石英岩が分離するまでは、2105〜2200℃の間の温度まで加熱し、さらに、130dPa-s以上の粘度を有する溶融物を得るまでは、1420〜1710℃の間の温度で、溶融物の均質化と安定化を行い、さらに、界面層の下に位置する溶融ゾーンから繊維を引き出す。
本願の目的はまた、岩石から短繊維を製造する公知の方法と同様、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、紡糸口金(spi nneret)から流れ出る溶融物から短繊維を得る作業から構成される請求項2に記載の本願方法により達成され、本発明によれば、石英安山岩あるいは流紋石英安山岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、岩石は700〜910℃の間の温度まで加熱され、化学的結合水を取り除き、有機成分を燃焼するまで5〜15分間は、この温度に保ち、ついで15μm以下の大きさの粒子を得るまで岩石に物理的接触を加えて活性化し、さらに、96%以上の非晶質度の溶融物を得るまで、かつその溶融物から溶融していない石英岩が分離するまでは、2105〜2200℃の間の温度まで加熱し、さらに、130dPa-s以上の粘度を有する溶融物を得るまでは、1420〜1710℃の間の温度で溶融物の均質化と安定化を行ない、さらに紡糸口金から流れ出る溶融物を膨張させて、短繊維を得る。
本願の目的はまた、岩石から鱗状微粒子を製造する公知の方法と同様、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、紡糸口金から流れ出る溶融物の鱗状微粒子(fine scaly particles)を得る作業から構成される請求項3に記載の本願方法により達成され、本発明によれば、石英安山岩あるいは流紋石英安山岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、岩石は700〜910℃の間の温度まで加熱され、化学的結合水を取り除き、有機成分を燃滅させるまで5〜15分間は、この温度に保ち、ついで、15μm以下の大きさの粒子を得るまで岩石に物理的接触を加えて活性化し、さらに、96%以上の非晶質度の溶融物を得るまで、かつその溶融物から溶融していない石英岩が分離するまでは、2105〜2200℃の間の温度まで加熱し、さらに、130dPa-s以上の粘度を有した溶融物を得るまでは、1420〜1710℃の間の温度で溶融物の均質化と安定化を行い、紡糸口金から流れ出る溶融流を破砕して鱗状微粒子を得る。
出願人は、石英安山岩あるいは流紋石英安山岩の高ケイ酸塩無機連続、人造、粗繊維と鱗状の微粒子を製造する方法を実施するための最適な稼動条件を実験で測定した。特に、原材料を700℃より低く加熱し、5分未満の間保持する場合、さらに得られる溶融物は、得られる製造物の品質をかなり低くする、溶融物に溶融しにくい溶融されていないもろい含有物を含むので、繊維と鱗状微粒子の質は必要とされるよりも低くなる。15分以上の間910℃を超える温度での予備加熱は、経済的ではない。物理的接触活性化処理において15μmより大きい粒子を得ることは、均質化した溶融物の準備を困難にし、溶融物を得るためにさらに多くの加熱コストがかかることになる。溶融物を得る段階での2105℃より低い温度は、ほとんどの不純固形含有物、つまり石英岩を、溶融物から取り除き、最適な非晶質度合、すなわち96%以上、を有した溶融物を得ることにはならない。2200℃を超える温度まで加熱することは、得られる製造物の品質には特に影響がないので、経済的ではない。1420℃より低い温度では、最適な粘度、たとえば130dPa-s以上を有した均質化された安定した溶融物を製造することは不可能であるが、1710℃を超える温度まで加熱すると、溶融物はフィーダの耐熱材料を破壊して紡糸口金を塞ぐ(詰まらせる)粒子にする活性物質を含んでいるので、フィーダと紡糸口金の耐用年数を縮める。
本願の目的は、岩石から高ケイ酸塩無機長繊維を製造する公知の方法と同様、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、繊維の引出し、潤滑化とボビンへの巻きつけ作業から構成される請求項4に記載の本願方法により達成され、本発明によれば、花崗岩あるいは流紋岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、岩石は750〜950℃の間の温度まで加熱され、塊を破砕し水蒸気を取り除くまで20〜30分間は、この温度に保ち、ついで、10μm以下の大きさの粒子を得るまで岩石に物理的接触を加えて活性化し、さらに、非晶質溶融物を得るまでは、2110〜2500℃の間の温度まで加熱し、さらに、145dPa-s以上の粘度を有する溶融物を得るまでは、1500〜1750℃の間の温度で溶融物の均質化と安定化を行い、さらに、界面層の下に位置する溶融ゾーンから繊維を引出す。
本願の目的はまた、岩石から短繊維を製造する公知の方法と同様、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、紡糸口金から流れ出る溶融物から短繊維を得る作業から構成される請求項5に記載の本願方法により達成され、本発明によれば、花崗岩あるいは流紋岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、岩石は750〜950℃の間の温度まで加熱され、塊を破砕し水蒸気を取り除くまで20〜30分間は、この温度に保ち、ついで、10μm以下の大きさの粒子を得るまで岩石に物理的接触を加えて活性化し、さらに、非晶質溶融物を得るまでは、2110〜2500℃の間の温度まで加熱し、さらに、145dPa-s以上の粘度を有する溶融物を得るまでは、1500〜1750℃の間の温度で溶融物の均質化と安定化を行い、さらに、紡糸口金から流れ出る溶融物を膨張させて、短繊維を得る。
本願の目的は、岩石から高ケイ酸塩鱗状微粒子を製造する公知の方法と同様、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、紡糸口金から流れ出る溶融物の鱗状微粒子を得る作業から構成される請求項6に記載の本願方法により達成され、本発明によれば、花崗岩あるいは流紋岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、岩石は750〜950℃の間の温度まで加熱され、塊を破砕し水蒸気を取り除くまで20〜30分間はこの温度に保ち、ついで、10μm以下の大きさの粒子を得るまで岩石に物理的接触を加えて活性化し、さらに、非晶質溶融物を得るまでは、2110〜2500℃の間の温度まで加熱し、さらに、145dPa-s以上の粘度を有する溶融物を得るまでは、1500〜1750℃の温度で溶融物の均質化と安定化を行い、さらに、紡糸口金から流れ出る溶融流を破砕して、鱗状微粒子を得る。
出願人は、花崗岩あるいは流紋岩の高ケイ酸塩無機繊維、短繊維、粗繊維と鱗状微粒子を製造する方法を実施するための最適な稼動条件を実験で測定した。特に、原材料を750℃より低くで加熱し、20分未満の間保持する場合、さらに得られる溶融物は、得られる製造物の品質をかなり低くする、溶融物に溶融しにくい溶融されていないもろい含有物を含むので、繊維と鱗状微粒子の質は必要とされるよりも低くなる。30分以上の間950℃を超える温度での予備加熱は、経済的ではない。物理的接触活性化処理において10μmより大きい粒子を得ることは、均質化した溶融物の準備を困難にし、溶融物を得るためにさらの多くの加熱コストがかかることになる。溶融物を得る段階での2110℃より低い温度は、ほとんどの不純固形含有物、つまり石英岩を、溶融物から取り除き、最適な非晶質度合、すなわち96%以上、を有した溶融物を得ることにはならない。2500℃を超える温度まで加熱することは、得られる製造物の品質には特に影響がないので、経済的ではない。1500℃より低い温度では、最適な粘度、たとえば145dPa-s以上を有した均質化された安定した溶融物を製造することは不可能であるが、1750℃を超える温度まで加熱すると、溶融物は紡糸口金を塞ぐ物質を含んでいるので、フィーダと紡糸口金の耐用年数を縮める。
本願の目的は、岩石から高ケイ酸塩無機長繊維を製造する公知の方法と同様、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、繊維の引出し、潤滑化とボビンへの巻きつけ作業から構成される請求項7に記載の本願方法により達成され、本発明によれば、73%以上の酸化ケイ素を含有した砂を主とする岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、砂は100〜450℃の間の温度まで加熱され、結合水と気体含有物を取り除くまで30〜60分間はこの温度に保ち、ついで、5μm以下の大きさの粒子を得るまで加熱された原材料に物理的接触を加えて活性化し、さらに、その原材料を2115〜2550℃の間の温度まで加熱し、非晶質溶融物を得るまではその温度に保ち、さらに、160dPa-s以上の粘度を有する溶融物を得るまでは、1440〜1730℃の間の温度で溶融物の均質化と安定化を行い、さらに、界面層の下に位置する溶融ゾーンから繊維を引き出す。
本願の目的は、岩石から短繊維を製造する公知の方法と同様、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、紡糸口金から流れ出る溶融物から短繊維を得る作業から構成される請求項8に記載の本願方法により達成され、本発明によれば、73%以上の酸化ケイ素を含有した砂を主とする岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、砂は100〜450℃の間の温度まで加熱され、結合水と気体含有物を取り除くまで30〜60分間は、この温度に保ち、ついで、5μm以下の大きさの粒子を得るまで加熱された原材料に物理的接触を加えて活性化し、さらに、その原材料を2115〜2550℃の間の温度まで加熱し、非晶質溶融物を得るまでその温度に保ち、さらに、160dPa-s以上の粘度を有する溶融物を得るまでは、1440〜1730℃の温度で溶融炉内で溶融物の均質化と安定化を行い、紡糸口金から流れ出る溶融物を膨張させて短繊維を得る。
本願の目的は、岩石から高ケイ酸塩鱗状微粒子を製造する公知の方法と同様、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、紡糸口金から流れ出る溶融物から鱗状微粒子を得る作業から構成される請求項9に記載の本願方法により達成され、本発明によれば、73%以上の酸化ケイ素を含有した砂を主とする岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、砂は100〜450℃の間の温度まで加熱され、結合水と気体含有物を取り除くまで30〜60分間は、この温度を保ち、ついで、5μm以下の大きさの粒子を得るまで加熱された原材料に物理的接触を加えて活性化し、さらに、その原材料を2115〜2550℃の間の温度まで加熱し、非晶質溶融物を得るまでその温度に保ち、さらに、160dPa-s以上の粘度を有した溶融物を得るまでは、1440〜1730℃の間の温度で溶融炉内で溶融物の均質化と安定化を行い、紡糸口金から流れ出る溶融流を破砕して鱗状微粒子を得る。
出願人は、73%以上の酸化ケイ素を含有した砂を主とする岩から高ケイ酸無機の長繊維、短繊維、粗繊維と鱗状微粒子を製造する方法を実施するための最適な稼動条件を実験で測定した。特に、原材料を100℃より低く加熱し、30分未満の間保持する場合、さらに得られる溶融物は、得られる製造物の品質をかなり低くする、溶融物に溶融しにくい溶融されていないもろい含有物を含むので、繊維と鱗状微粒子の求められる質よりも低くなる。60分以上の間450℃を超える温度での予備加熱は、経済的ではない。物理的接触活性化処理において5μmより大きい粒子を得ることは、均質化した溶融物の準備を困難にし、溶融物を得るためにさらに多くの加熱コストがかかることになる。溶融物を得る段階での2115℃より低い温度は、ほとんどの不純固形含有物を、溶融物から取り除き、非晶質溶融物を得ることにはならない。2550℃を超える温度まで加熱することは、得られる製造物の品質には特に影響がないので、経済的ではない。1440℃より低い温度では、最適な粘度、たとえば160dPa-s以上を有した均質化された安定した溶融物を製造することは不可能であるが、1730℃を超える温度まで加熱すると、溶融物はフィーダの耐熱材料を破壊して紡糸口金を塞ぐ(詰まらせる)粒子にしてしまうような活性物質を含んでいるので、フィーダと紡糸口金の耐用年数を縮める。
本願の目的は、本願の請求項1、4、7を実行するための公知の製造ラインと同様、岩石供給ユニット、溶融炉、紡糸口金を有し繊維を生産するためのフィーダ、潤滑剤を与えボビンに繊維を巻きつけ、得られた繊維を貯蔵保管する機構、技術的な工程監視制御手段とから構成される、提案される製造ラインの第一実施例により達成され、本発明によれば、その製造ラインはさらに原材料の物理的接触活性化処理のための装置、岩石予備加熱のための供給ユニットに設置された熱交換器、ケース、底部、溶融物均質化・安定化のための入・出力側の調整弁、紡糸口金ヒータから構成された混合室とを備え、原材料の物理的接触活性化処理のための装置の入力側は岩石供給ユニットの出力側に接続され、その装置の出力側は溶融炉の入力側に接続され、溶融炉の出力側は混合室の入力側に接続され、混合室の出力側は加熱された紡糸口金を設けたフィーダに接続されている。
本願の目的は、本方法の請求項2、5、8を実行するための公知の製造ラインと同様、岩石供給ユニット、溶融炉、短繊維を生産するための紡糸口金、得られた短繊維を貯蔵保管する機構、技術的な工程監視制御手段とから構成される、提案する製造ラインの第二実施例により達成され、本発明によれば、その製造ラインはさらに原材料の物理的接触活性化処理のための装置、岩石予備加熱のための供給ユニットに設置された熱交換器、紡糸口金から流れ出る溶融流を膨張させる手段から構成され、原材料の物理的接触活性化処理のための装置の入力側は岩石供給ユニットの出力側に接続され、装置の出力側は溶融炉の入力側に接続され、溶融炉の出力側は紡糸口金に接続されている。
本願の目的は、本方法の請求項3、6、9を実行するための公知の製造ラインと同様、岩石供給ユニット、溶融炉、高ケイ酸塩鱗状微粒子を生産するための紡糸口金、得られた高ケイ酸塩鱗状微粒子を貯蔵保管する機構、技術的な工程監視制御手段とから構成される、提案する製造ラインの第三実施例により達成され、本発明によれば、その製造ラインはさらに原材料の物理的接触活性化処理のための装置、岩石予備加熱のための供給ユニットに設置された熱交換器、紡糸口金から流れ出る溶融物流を破砕するための手段から構成され、原材料の物理的接触活性化処理のための装置の入力側は岩石供給ユニットの出力側に接続され、装置の出力側は溶融炉の入力側に接続され、溶融炉の出力側は紡糸口金に接続されている。
提案する方法は、原材料として、石英安山岩、流紋石英安山岩、花崗岩、流紋岩、酸化ケイ素含有率が73%以上の砂の多い岩石や砂等である、酸性岩を使用する場合も実行でき、製造ラインへ入力される原材料容量におけるその岩石割合は70%を超える。
使用される原材料、例えば破砕岩は、様々な含有物や溶融点が1400℃以上を超える含有物をも含む。得られた製造物へのこれらの含有物の影響はほとんどの場合、繊維を製造したあとに過ぎない。したがって、長繊維、短繊維、鱗状の微粒子を製造する前にこれらの含有物を取り除くことが大変重要である。これら含有物は結合した形で原材料に存在するので、物理的接触活性化処理をして、不純含有物を含む親材料の物質間の結合を壊し、原材料から取り除く準備する。約1200〜1400℃の温度で加熱すると、含有物は溶融物内に残る。しかし実験では、その含有物の多くは温度が2100〜2550℃に上がると分解し、溶融物はこの温度で10〜60分保持される。提案された解決法の概念は、その物理的接触活性化処理やさらに2100℃を超える温度まで急速に加熱することにより、破砕岩つまり原材料の結晶格子を弱める状態を作り出す。
天然酸性岩材料のうち提案された材料は下記のような化学構造を有する(表1参照)。
記述した材料は酸化ケイ素の含有が高く、溶融・沸騰点が高いため、耐熱・耐蝕性の高い繊維を製造することができる。なんとなれば、これらの材料の溶融温度を与えると、長繊維、短繊維や鱗状微粒子を形成するのに使用される紡糸口金を塞ぐような、低い融点を有した、不要な不純物を取り除くことができるためである。
溶融物の混合と気体含有物の除去をよりよくするために、混合室は炉の底部より1.2〜2.5m下に配置され、溶融炉底部より溶融物は混合室の水平板に垂直に流れ落ちる。その結果、溶融物はより激しく混合され、気体含有物はより積極的に放出される。混合室内の溶融物のレベルは炉内で2.0〜2.5m高く保持される。この状態は紡糸口金の静水圧を一定にし、熱を貯蔵するので、繊維の製造工程を断熱に近い状態にする。
製造ラインの提案された実施例は、フィーダが溶融物を排出するための装置を備えていることを特徴とする。この技術が高温を用いることから構成されることを考えると、炉、フィーダ、混合室の耐熱材料は破壊されて粒子となり、紡糸口金への侵入を防ぐために、フィーダの端に設けられたドレイン装置を介して外部に排出される。
ボールミル(BM)、粉砕機(DI)、速度層装置(VLA/Velocity layer apparatus:原材料が下降し、高速度のガスが反対方向に吹き上げるチューブ状装置であり、接触する短時間の間に原材料の表面を活性化して全プロセスを容易にする)が、製造ラインの提案する実施例で原材料の物理的接触活性化処理をするための装置として用いられた。
提案する製造ラインの各実施例は、酸性岩、苦灰岩、石灰岩や他の成分を貯蔵するためのタンク1、熱交換器2、自動配水ユニット3、物理的接触活性化装置4、鉱物供給機5、溶融炉6、排水ユニット7、排水装置8、調整弁9、水平混合室10から構成され、水平混合室は、傾斜プラットフォーム11、バルボタージノズル13を備えた貯留プール12、バーナー14、泡止めバッフル15、溶融安定プール16、フィーダ17、ワーキングユニット18、長繊維(ContF)・短繊維(SF)、粗繊維(CoarF)が引き出される、フィーダ(板)を有した紡糸口金19とから構成される。ワーキングユニット、フィーダ、混合室はさらに加熱システム20を備えている。熱交換器2には炉溶融スペース6と水平混合室10が接続されている。
繊維の引出し工程を安定化するために、製造ラインは、水−空気ヘリウム噴霧器(下図示)により紡糸口金から出るとすぐに処理を行う装置を含む。ConF製造のためには、製造ラインは、繊維に潤滑剤を与える機構21と、繊維を巻きつけるためのボビン22から構成される。SF製造のためには、耐熱性合金やセラミック製の紡糸口金プレート23がワーキングユニット内に設置される。溶融物レベルは所定レベル以上に保たれ、初期の繊維は機構24を用いて引き出され、そして、高温ガス流(HG)により膨張され、SFを得る。また短繊維は、膨張ヘッド25に供給されSFになる、炉6内の溶融物を準備するとすぐに得られる。
粗繊維を得るためには、耐熱性フィーダ26が使われる。フィーダは電流により加熱される。溶融物で形成された流れは、ブロアを用いて圧縮空気により、引き出されて繊維になる。繊維形成ユニット27は先端を切り取ったピラミッド形状である。粗繊維は、端部に破壊ユニット29を有したコンベアの網部の繊維貯蔵室28内に堆積する。ユニット29はCoarFを、所定の長さのセグメントに分け、パッキング30内でパックする。
たとえばコンクリート分散補強等で用いられる、特定の直径と長さを有したCoarFを得るためには、ワーキングユニットは、電気駆動を用いて溶融レベルに対応して設けられた調整弁を構成する。
CoarF表面に保護フィルムを形成するために、繊維はチェンバー31内で化学処理される。
鱗状微粒子(以下スケイルという)は、フィッティングにしっかり接続された伸縮はめ合管33を有したフィーダから溶融物を排出するためのフィッティング32の1つを用いて製造され、第二のチューブ34は第一のパイプ33に可動に設置され、第二のチューブ34の上端はフィーダ17から溶融物を取り入れるようになっており、第一のパイプ33の低いほうの端部は、回転エレメント36のワーキング表面35に溶融物を排出するために用いられる。微粒子形成エレメント34は、排出オリフィス(フィッティング)32に配向した頂点を有したコーンとして形成されている。
溶融物の流れは、オリフィス32を介して、遠心力に影響される、回転エレメント36のワーキング表面35へ向い、薄いフィルムになる。溶融物が薄いフィルム状で移動する時、その溶融物のフィルムは、リングブローヘッド37の出力38からのガスフローにより、表面端部で硬化する。それと共に(同時に)、出力39から来たガス流は、硬化したフィルムを多くの鱗状微粒子に分散する。その粒子の厚みは、チューブ34に動的に連結したドライブにより調節される。
水晶玉をいれたボールミルShM900×1800は、物理的接触活性化処理のための 装置として用いられる。ドラム回転の工程で、ボールはその壁にこすれ所定の高さになり、跳ね返りと摩擦により原材料を破砕しながら、次第に落ちる。原材料は、ウェットあるいはドライ方法を用いて破砕されてもよい。第一の場合、浮遊物は空洞のジャーナルを介して自由に注がれ、第二の場合、自重によって破砕された材料は、ジャーナルを介してミネラルローダ5へ降ろされる。BMは、高ケイ酸塩繊維の高い強度をもたらす、例えばCr2O3のような他の改良と同様、苦灰岩、石灰岩、他の混合物による原材料改良物に対して使用される。この現象は、ミネラル表面のモディフィケータ吸収層の形成により説明される。そのような層は、モディフィケータとミネラル粒子の吸収と化学結合の形成を容易にする。
岩石は、異なった粒度、つまり集晶を有するクリスタルから構成される。BMはそれらを破壊するために通常利用される。BM内では、集晶はボールにより跳ね返され回転するので、破砕される。
粉砕機は、原材料の物理的接触活性化処理用の装置としても用いられ、そこではフィンガーの速い回転により原材料が破砕される。UDA型粉砕機は、高ローターRPMでミネラル粒構造に欠点を生じ、そのような欠点は炉投入反応を高くし、溶融時間を短くする。溶融物が粉砕機内で破砕されている間、新たに形成された表面上だけではなく破砕されたクリスタルの容積内でも、機械−化学的工程が起こる。これらの工程はまず、破砕されたクリスタルの物理的(機械的)・化学的性質の多くを変えることになる、多量の空孔を形成させる。たとえば、酸性岩クリスタルの溶融点と溶融性を低くする。物理的接触活性化処理は、もとのものと同じ特徴を有した破砕物質だけでなく、違った物性や物理化学物性を有した新しい物質を形成させる。
原材料の物理的接触作用はまた、電磁場で回転する金属固形物を用いて、破砕と活性化が達成される、速度層装置(VLA)内で行われる。大きなSiO2粒子は、溶融物内で結晶中心となり、さらに製造物内で伸張集中となる。したがって、VLA内で破砕されるSiO2は、特定な表面領域の増大だけではなく、より不完全な結晶格子のために活性化する。実際は、活性化は表面だけではなく、粒子の塊にもおこり、それは、Si−O結合を壊すことによりいわゆる「活性格子」を形成させる。最後に、これにより溶融時間を短くし、繊維強度と均質性を改善する。物理的接触は、固相反応温度を低くさせ、反応をおこさせるということがわかったが、そのようなことは活性化がないと観察されなかった。酸性岩の物理的接触活性化処理は、溶融温度を下げ、内容物と温度の点でガラス溶融均質物を生成する工程を促進し、その結果優れた物性を有する高ケイ酸無機繊維を得るための溶融物を生成することができる。
例1 長繊維の製造
石英安山岩(D)を岩石として使用した。Dを溶融炉6(図2参照)に入れる前に、平均810℃の温度まで加熱し、化学的結合水を取り除き有機物質を燃焼するまで、平均10分間この温度を保った。そして、この原材料は粉砕機4にいれられ、15μmの大きさまで破砕され、ローダー5を介して次第に炉6に供給した。炉内で材料は、アモルファス(96%)溶融物を得るために、2150℃まで加熱された。溶融しない粒子(ほとんどが、水晶)は、装置8を介して排出された。さらに、溶融物の均質化と安定化が、1420〜1710℃の温度で混合室10とフィーダ17内で行われた。その後、その溶融物は紡糸口金19の上に設置されたワーキングユニット18に供給され、それを介して、長繊維が引き出された。得られた繊維は、ロール装置21を用いて潤滑化された。そして、その繊維はボビン22に巻きつけられた。繊維のサンプルがとられ、その強度と耐熱性を測定するためにテストした。その繊維の直径はGOST(工業製品国定規格)6943.2−79により計測され、引出し試験はGOST6943.5−79により行われた。繊維のHCl2N溶液に対する化学耐性は、3時間の沸騰後、5000sq.cm表面から 失われた塊を計測することにより測定された。そのテスト結果を表2に要約する。テスト結果は、提案する製造ラインで提案する方法によって製造された長繊維は、従来技術の方法によって得られた繊維と比較すると、引出し強度、熱・化学耐性が高いことが示された。
例2 長繊維の製造
流紋石英安山岩が原材料として使用される以外は、例1に記載された作業を行った。製造された長繊維の物性を表2に示す。そのデータによれば、製造された繊維は、多くの特性において、従来の繊維より優れていることを明らかに示す。
例3 長繊維の製造
花崗岩が原材料として用いられた。花崗岩を溶融炉6に入れる前に、950℃の温度まで加熱し、集塊を破砕し、水蒸気と炭素酸化物を除去するまで、25分間この温度を保った。そして、この原材料は、10μm以下の大きさの粒子が得られるまで、粉砕機4で物理的接触活性をした。得られた材料は2450℃の温度まで炉6内で加熱され、溶融していない鉱物段階の粒子を含まないアモルファス溶融物を得る。均質化と安定化が、1500〜1750℃の混合室とフィーダ内で行われた。その後、溶融物は紡糸口金19を有したフィーダが設置されたワーキングユニット18に供給された。その紡糸口金を介して長繊維が引き出された。
このようにして得られた長繊維の強度と耐化学・耐熱性を測定するためテストをした。そのテスト結果を表2に示す。表2のデータは、花崗岩から得られた繊維は、最新技術の繊維にも劣らない特性を有していることを示す。
例4 長繊維の製造
流紋岩が原材料で使用される以外は、例3に記載された作業を行った。製造された長繊維の仕様を表2に示す。
例5 長繊維の製造
原材料として用いられたのは、ほとんどが、73%以上の酸化ケイ素を含有する砂で構成された岩石であった。岩石中の砂の割合は、60〜95%W/Wで、残りの材料は、石灰岩と苦灰岩であった。最適な混合は、70〜90%w/wの砂を含有するもので、最も好ましい混合は75〜85%w/wの砂含有率であった。石灰岩と苦灰岩の混合物の量は、5〜40%w/wである。石灰岩と苦灰岩の好ましい比率は、10〜30%w/wであるが、最も好ましいのは、15〜25%w/wである。通常、混合物は12〜40%w/wの石灰岩と、2〜15%w/wの苦灰岩を含んでいる。これらの混合物は14〜30%w/wの石灰岩と3〜12%w/wの苦灰岩を含むことが好ましい。最も好ましい範囲は、15〜25%w/wと4〜11%w/wである。準備された炉内投入物は、350℃まで加熱され、ハイドロテクニカル水(hydrotechnical water/工業用水)と気体含有物を取り除くため、40分間乾燥した。そして、原材料は、5μm以下の大きさの粒子を得るまで、速度層装置4内で物理的接触活性された。その後、その原材料は炉6内で2380℃まで加熱され、岩石粒・クリスタルが破壊されアモルファス溶融物が得られるまで、この温度で保たれた。160∂Pa-s(160dPa-s)の粘度の溶融物が得られるまで、溶融物の均質化と安定化が、1440〜1730℃の温度で、水平混合室内とフィーダ内で行われた。紡糸口金の上に設けられたワーキングユニットに溶融物が流れ、そこから連続高ケイ酸塩繊維が引き出された。
改良された砂から製造された無機繊維の物理化学的特性は表2に示される。そのデータによれば、得られた繊維は技術例(state of the art)により得られた繊維を生産していないことが示される。
例6 短繊維の製造
特別な機構24を用いて紡糸口金プレート23から引張られる繊維の状態から始めること以外は例1に示された作業を行い、その繊維を高温気体流により膨らまし短繊維にした(図3参照)。製造された高ケイ酸塩短繊維の仕様を表3に示す。
例7 短繊維の製造
流紋石英安山岩が原材料として使用される以外は、例6に記載された作業を行った。製造された短繊維の物性を表3に示す。
例8 短繊維の製造
花崗岩が原材料で使用される以外は、例6に記載された作業を行った。製造された高ケイ酸塩短繊維の物性を表3に示す。
例9 短繊維の製造
流紋岩が原材料で使用される以外は、例6に記載された作業を行った。その結果を表3に示す。
例10 短繊維の製造
使用された原材料が、73%以上のSiO2を75〜85%w/w含有する砂と、15〜25%w/wの石灰岩と、4〜11%w/wの苦灰岩とを含む炉内投入物である以外は、例6に記載された作業を行った。その結果を表3に示す。
例11 粗繊維の製造
繊維の引出し段階から始まる以外は、例1に記載した作業を行い、溶融物の形成された流れはブロア27を用いた圧縮空気流により繊維へと引き出した(図4参照)。粗繊維は繊維貯留室28内に貯留され、ユニット29内で所定の長さのセグメントにされる。製造された高ケイ酸塩粗繊維の技術データを表4に示す。表4に含まれるデータは、得られた粗繊維は、技術例を用いて製造した繊維に劣らない特性を有している。
例12 粗繊維の製造
流紋石英安山岩が原材料として使用される以外は、例11に記載された作業を行った。得られた粗繊維の物性を表4に示す。
例13 粗繊維の製造
花崗岩が原材料として使用される以外は、例11に記載された作業を行った。製造された粗繊維の物性を表4に示す。
例14 粗繊維の製造
流紋岩が原材料として使用される以外は、例11に記載された作業を行った。その結果を表4に示す。
例15 粗繊維の製造
砂と、石灰岩と苦灰岩との混合物から構成される炉内投入物が原材料として使用される以外は、例11に記載された作業を行った。製造された粗繊維の仕様を表4に示す。
例16 鱗状微粒子の製造
鱗状の微粒子を製造するために、オリフィス32を介する溶融物流を、遠心力により影響される回転エレメント36のワーキング表面35に供給する以外は、例1に記載された作業を行い、その流れが薄いフィルムになった。回転エレメントから溶融物が移動する時に、薄いフィルム状の溶融物はリングブローヘッドを用いて、多くの鱗状微粒子に分散された。石英安山岩から製造される高ケイ酸塩鱗状微粒子の技術データは表5に示される。表5に含まれるデータは、得られた鱗状微粒子は、技術例を用いて製造された鱗状微粒子に劣らない特性を有していることを示す。
例17 鱗状微粒子の製造
流紋石英安山岩が原材料として使用される以外は、例16に記載された作業を行った。製造された鱗状の微粒子の仕様を表5に示す。
例18 鱗状微粒子の製造
花崗岩が原材料として使用される以外は、例16に記載された作業を行った。製造された鱗状微粒子の技術データを表5に示す。
例19 鱗状微粒子の製造
流紋岩が原材料で使用される以外は、例16に記載された作業を行った。その結果を表5に示す。
例20 鱗状微粒子の製造
砂と、石灰岩と苦灰岩との混合物から構成される炉内投入物が原材料として使用される以外は、例12に記載された作業を行った。実施された実験では、所定の割合の微粒子の出力を増加することができた。フィーダ17から溶融物を取り込むためのチューブ34に運動学的に連結された電気駆動を用いて、回転エレメント36のワーキング表面35に供給される溶融物のレベルを変えることにより、粒子の厚さを調節した。粒子径の偏差Kは、粒子楕円短径の長径との比として決定される。製造された鱗状微粒子の仕様を表5に示す。
このようにして得られた長繊維、短繊維、粗繊維、鱗状微粒子は、耐酸性、耐熱性、引出し強度を測定するためにテストされた。その結果は表2、3、4、5に示される。
テスト結果によれば、提案する製造ラインで提案する方法により得られる製造物は、従来の方法を用いて得られる製造物に比べ、約15〜32%高い耐酸性と引出し強度を有することを示す。これらの特徴は、溶融物から高溶融温度の含有物を取り除くための状況を作ることにより達成された。
提案する発明は、本発明に示された温度を超えない、引出す材料の温度で、他の鉱物(超塩基性、塩基性、中間、砂等)を用いた作業に利用することができる。
本発明の本質を図面によってさらに説明する。
酸性岩鉱物の高ケイ酸塩長繊維、短繊維と鱗状微粒子を製造するために提案する製造ラインを概略的に示す。 長繊維を製造するための製造ラインを概略的に示す。 短繊維を製造するための製造ラインを概略的に示す。 粗繊維を製造するための製造ラインを概略的に示す。 鱗状の微粒子を製造するための製造ラインを概略的に示す。

Claims (12)

  1. 岩石から無機長繊維を製造する方法であって、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、繊維の引出し、潤滑化とボビンへの巻きつけ作業から構成され、石英安山岩あるいは流紋石英安山岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、岩石は700〜910℃の間の温度まで加熱され、化学的結合水を取り除き、有機成分を焼滅させるまで5〜15分間は、この温度に保ち、ついで、15μm以下の大きさの粒子を得るまで岩石に物理的接触を加えて活性化し、さらに、96%以上の非晶質度の溶融物を得るまで、かつその溶融物から溶融していない石英岩が分離するまでは、2105〜2200℃の間の温度まで加熱し、さらに、130dPa-s以上の粘度を有する溶融物を得るまでは、1420〜1710℃の間の温度で、溶融物の均質化と安定化を行い、さらに、界面層の下に位置する溶融ゾーンから繊維を引出すことを特徴とする方法。
  2. 岩石から短繊維を製造する方法であって、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、紡糸口金から流れ出る溶融物から短繊維を得る作業から構成され、石英安山岩あるいは流紋石英安山岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、岩石は700〜910℃の間の温度まで加熱され、化学的結合水を取り除き、有機成分を焼滅させるまで5〜15分間は、この温度に保ち、ついで15μm以下の大きさの粒子を得るまで岩石に物理的接触を加えて活性化し、さらに、96%以上の非晶質度の溶融物を得るまで、かつその溶融物から溶融していない石英岩が分離するまでは、2105〜2200℃の間の温度まで加熱し、さらに、130dPa-s以上の粘度を有する溶融物を得るまで1420〜1710℃の間の温度で溶融物の均質化と安定化を行い、さらに、紡糸口金から流れ出る溶融物を膨張させて短繊維を得る方法。
  3. 岩石から鱗状微粒子を製造する方法であって、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、紡糸口金から流れ出る溶融物の鱗状微粒子を得る作業から構成され、石英安山岩あるいは流紋石英安山岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、岩石は700〜910℃の間の温度まで加熱され、化学的結合水を取り除き、有機成分を焼滅させるまで5〜15分間は、この温度に保ち、ついで15μm以下の大きさの粒子を得るまで岩石に物理的接触を加えて活性化し、さらに、96%以上の非晶質度の溶融物を得るまで、かつその溶融物から溶融していない石英岩が分離するまでは、2105〜2200℃の間の温度まで加熱され、さらに、130dPa-s以上の粘度を有した溶融物を得るまで1420〜1710℃の温度で溶融物の均質化と安定化を行い、さらに、紡糸口金から流れ出る溶融流を破砕して、鱗状微粒子を得る方法。
  4. 岩石から無機長繊維を製造する方法であって、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、繊維の引出し、潤滑化とボビンへの巻きつけ作業から構成され、花崗岩あるいは流紋岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、岩石は750〜950℃の間の温度まで加熱され、塊を破砕し水蒸気を取り除くまで20〜30分間は、この温度に保ち、ついで、10μm以下の大きさの粒子を得るまで岩石に物理的接触を加えて活性化し、さらに、非晶質溶融物を得るまでは、2110〜2500℃の間の温度まで加熱し、さらに、145dPa-s以上の粘度を有する溶融物を得るまでは、1500〜1750℃の間の温度で、溶融物の均質化と安定化を行い、さらに、界面層の下に位置する溶融ゾーンから繊維を引き出すことを特徴とする方法。
  5. 岩石から短繊維を製造する方法であって、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、紡糸口金から流れ出る溶融物から人造繊維を得る作業から構成され、花崗岩あるいは流紋岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、岩石は750〜950℃の間の温度まで加熱され、塊を破砕し水蒸気を取り除くまで20〜30分間は、この温度に保ち、ついで、10μm以下の大きさの粒子を得るまで岩石に物理的接触を加えて活性化し、さらに、非晶質溶融物を得るまでは、2110〜2500℃の間の温度まで加熱し、さらに、145dPa-s以上の粘度を有する溶融物を得るまでは、1500〜1750℃の間の温度で溶融物の均質化と安定化が行い、さらに、紡糸口金から流れ出る溶融物を膨張させて、短繊維を得る方法。
  6. 岩石から鱗状微粒子を製造する方法であって、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、紡糸口金から流れ出る溶融物の鱗状微粒子を得る作業から構成され、花崗岩あるいは流紋岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、岩石は750〜950℃の間の温度まで加熱され、塊を破砕し水蒸気を取り除くまで20〜30分間は、この温度に保ち、ついで、10μm以下の大きさの粒子を得るまで岩石に物理的接触を加えて活性化し、さらに、非晶質溶融物を得るまでは、2110〜2500℃の間の温度まで加熱し、さらに、145dPa-s以上の粘度を有する溶融物を得るまでは、1500〜1750℃の温度で、溶融物の均質化と安定化を行い、さらに、紡糸口金から流れ出る溶融流を破砕して、鱗状微粒子を得る方法。
  7. 岩石から無機長繊維を製造する方法であって、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、繊維の引出し、潤滑化とボビンへの巻きつけ作業から構成され、73%以上の酸化ケイ素を含有した砂を主とする岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、砂は100〜450℃の温度まで加熱され、結合水と気体含有物を取り除くまで30〜60分間は、この温度に保ち、ついで、5μm以下の大きさの粒子を得るまで加熱された原材料に物理的接触を与え、さらに、その原材料は2115〜2550℃の間の温度まで加熱され、非晶質溶融物を得るまでその温度を保ち、さらに、160dPa-s以上の粘度を有する溶融物を得るまでは、1440〜1730℃の間の温度で、溶融物の均質化と安定化を行い、さらに、界面層の下に位置する溶融ゾーンから繊維を引出すことを特徴とする方法。
  8. 岩石から短繊維を製造する方法であって、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、紡糸口金から流れ出る溶融物から人造繊維を得る作業から構成され、73%以上の酸化ケイ素を含有した砂を主とする岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、砂は100〜450℃の間の温度まで加熱され、結合水と気体含有物を取り除くまで30〜60分間は、この温度に保ち、ついで、5μm以下の大きさの粒子を得るまで加熱された原材料に物理的接触を与え、さらに、その原材料は2115〜2550℃の間の温度まで加熱され、非晶質溶融物を得るまでその温度を保ち、さらに、160dPa-s以上の粘度を有する溶融物を得るまでは、1440〜1730℃の温度で溶融炉内で溶融物の均質化と安定化を行ない、さらに、紡糸口金から流れ出る溶融物を膨張させ短繊維を得る方法。
  9. 岩石から鱗状微粒子を製造する方法であって、破砕岩の溶融炉への供給、岩石溶融、溶融均質化、さらに溶融炉フィーダ内の溶融物の安定化、紡糸口金から流れ出る溶融物から鱗状微粒子を得る作業から構成され、73%以上の酸化ケイ素を含有した砂を主とする岩が岩石として使われ、溶融炉に入れる前に、砂は100〜450℃の間の温度まで加熱され、結合水と気体含有物を取り除くまで30〜60分間は、この温度に保ち、ついで、5μm以下の大きさの粒子を得るまで加熱された原材料に物理的接触を与え、さらに、その原材料は2115〜2550℃の間の温度まで加熱され、非晶質溶融物を得るまでその温度を保ち、さらに、160dPa-s以上の粘度を有した溶融物を得るまでは、1440〜1730℃の間の温度で溶融炉内で溶融物の均質化と安定化を行ない、さらに、紡糸口金から流れ出る溶融流を破砕して、鱗状微粒子を得る方法。
  10. 請求項1、4あるいは7に記載の方法を実施するための製造ラインであって、岩石供給ユニット、溶融炉、紡糸口金を有し長繊維を生産するためのフィーダ、潤滑剤を与え、ボビンに繊維を巻き、得られた繊維を貯蔵保管する機構、技術的な工程監視制御手段とから構成され、その製造ラインは、さらに原材料の物理的接触活性化処理のための装置、岩石予備加熱のための供給ユニットに設置された熱交換器、ケース、底部、溶融物均質化・安定化のための入・出力側の調整弁、紡糸口金ヒータから構成された混合室とを備え、原材料の物理的接触活性化処理のための装置の入力側は岩石供給ユニットの出力側に接続され、その装置の出力側は溶融炉の入力側に接続され、溶融炉の出力側は混合室の入力側に接続され、さらに、混合室の出力側は加熱された紡糸口金を設けたフィーダに接続されている製造ライン。
  11. 請求項2、5あるいは8に記載の方法を実行するための製造ラインであって、岩石供給ユニット、溶融炉、短繊維を生産するための紡糸口金、得られた短繊維を貯蔵保管する機構、技術的な工程監視制御手段とから構成され、その製造ラインは、さらに原材料の物理的接触処理のための装置、岩石予備加熱のための供給ユニットに設置された熱交換器、紡糸口金から流れ出る溶融流を膨張させる手段から構成され、原材料の物理的接触処理のための装置の入力側は岩石供給ユニットの出力側に接続され、その装置の出力側は溶融炉の入力側に接続され、溶融炉の出力側は紡糸口金に接続されている製造ライン。
  12. 請求項3、6あるいは9に記載の方法を実行するための製造ラインであって、岩石供給ユニット、溶融炉、高ケイ酸塩鱗状微粒子を生産するための紡糸口金、得られた高ケイ酸塩鱗状微粒子を貯蔵保管する機構、技術的な工程監視制御手段とから構成され、その製造ラインは、さらに原材料の物理的接触処理のための装置、岩石予備加熱のための供給ユニットに設置された熱交換器、紡糸口金から流れ出る溶融物流を破砕するための手段から構成され、原材料の物理的接触処理のための装置の入力側は岩石供給ユニットの出力側に接続されその装置の出力側は溶融炉入力側に接続され、溶融炉の出力側は紡糸口金に接続されている製造ライン。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4624190B2 (ja) * 2005-06-20 2011-02-02 トヨタ自動車株式会社 バサルト繊維の製造方法
WO2007089286A2 (en) * 2006-01-26 2007-08-09 Rock Fiber Technology, Inc. Process for producing chopped rock fibers
US8042362B2 (en) 2006-10-30 2011-10-25 Kibol Viktor F “Kibol's module” plant for producing inorganic fibers of rocks
WO2009134216A1 (ru) * 2008-04-29 2009-11-05 Kibol Viktor F Способ производства волокон из горных пород и установка для его осуществления
RU2552744C2 (ru) * 2013-04-19 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук Базальтофторопластовый композиционный материал триботехнического назначения
CN105401340B (zh) * 2015-12-25 2017-08-22 宁夏石嘴山华仁新材料有限公司 利用煤矸石煅烧料生产保温耐火材料的系统
US10369754B2 (en) 2017-02-03 2019-08-06 Oleksandr Biland Composite fibers and method of producing fibers
JP6983232B2 (ja) 2016-06-16 2021-12-17 オレクサンダー ビランド, 火成岩から繊維を作製するための装置およびプロセス
US10858275B2 (en) 2016-06-16 2020-12-08 Usb I, Llc Apparatus and process for producing fiber from igneous rock
RU2625424C1 (ru) * 2016-06-16 2017-07-13 Общество с ограниченной ответственностью "Интерстройпроект" Брикетированная шихта для изготовления минерального волокна
RU2689944C1 (ru) * 2018-11-26 2019-05-29 Сергей Павлович Лесков Способ и устройство для производства непрерывного минерального волокна
CN109665708B (zh) * 2018-12-26 2024-02-06 南通天福机械有限公司 一种水冷辊原棉加压机
RU2741984C1 (ru) * 2020-07-10 2021-02-01 Общество с ограниченной ответственностью «БАЗОВЫЕ МИНЕРАЛ ТЕХНОЛОГИИ» Сырьевая композиция для производства химически стойкого минерального волокна и тонких пленок
RU2755292C1 (ru) * 2021-03-10 2021-09-14 Акционерное общество "НПО Стеклопластик" Технологическая линия для получения стеклянных металлизированных нитей из волокон, изготовленных из термопластичного материала
JP7016092B1 (ja) 2021-09-03 2022-02-04 日本環境保全株式会社 バサルト長繊維製造装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1912811A (en) * 1927-05-11 1933-06-06 Louisville Cement Company Method of burning lime and cement
US2594799A (en) * 1946-07-18 1952-04-29 Johns Manville Method and apparatus for the manufacture of mineral wool
US5201929A (en) * 1990-03-09 1993-04-13 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Apparatus for producing flakes of glass
SU1831856A3 (ru) 1992-03-24 1995-03-27 Вера Васильевна Ефанова Способ получения тонкодисперсных чешуйчатых частиц
RU2102342C1 (ru) 1992-07-06 1998-01-20 Научно-исследовательская лаборатория базальтовых волокон Института проблем материаловедения АН Украины Способ изготовления непрерывного волокна из расплава базальтовых горных пород
DE4325726A1 (de) * 1993-07-30 1995-02-02 Gruenzweig & Hartmann Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Mineralwolle unter Verwendung von Mineralwolleabfällen als Recyclingrohstoff
RU2120423C1 (ru) * 1995-10-16 1998-10-20 Виктор Федорович КИБОЛ Способ получения кислотостойких неорганических волокон из горных пород
RU2118300C1 (ru) 1996-11-19 1998-08-27 Людмила Григорьевна Асланова Способ получения базальтового волокна и устройство для его осуществления
FR2778179A1 (fr) * 1998-04-29 1999-11-05 Saint Gobain Isover Dispositif et procede de fibrage pour produire de la laine minerale
RU2149841C1 (ru) * 1999-02-18 2000-05-27 Асланова Людмила Григорьевна Способ получения минераловатных изделий из базальтосодержащих пород и технологическая линия для его осуществления

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