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
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (12)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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