JPH0112858B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規なセラミツクフアイバーブランケ
ツトに関するものであり、詳しくは、高アルミナ
系繊維から成るブランケツトに関するものであ
る。

ここに、ブランケツトとは、繊維相互のからみ
合いで形成されている不織布状の製品であつて、
結合剤を実質上使用しない点でボードやフエルト
と称せられている板状加工品と異なる。

〔従来技術〕

従来、一般に使用されているアルミナ系セラミ
ツクフアイバーは、酸化アルミニウムや、酸化珪
素等を含む配合原料を溶融したのち繊維化する、
所謂、熔融繊維化法で得られたものである。しか
して、該プロセスから得られたままのフアイバー
は、これをそのまま使用することも不可能ではな
いが、一般的には、このフアイバーを高嵩密度化
（例えば0.1ｇ／cm³前後の嵩密度）し、且つ取扱い
の容易な材料とするためにニードルパンチング処
理してブランケツトに加工したり或いは、無機バ
インダーと共に水中に分散させたのち加圧脱水成
形してフエルトやボードに加工して使用してい
る。

ブランケツトの製造方法としては、フアイバー
をそのまま層状に集積してニードルパンチング処
理を施す方法の他、フアイバーを予め繊維処理剤
で処理したり、或いは、層状集積体の間に補強用
の不織布を介在させる等の改良方法が知られてい
る。これらの改良方法は、セラミツクフアイバー
自体が比較的硬いために、そのままニードルパン
チング処理を行つた場合には繊維の絡み合いが十
分に行われないことから高嵩密度化や高強度化を
図るために行われるものである。

近時、特に高温用の高アルミナ系セラミツクフ
アイバーとして、所謂、前駆体繊維化法で得られ
たフアイバーが注目されつつある。この方法は、
アルミニウム化合物の繊維前駆体溶液、例えばオ
キシ塩化アルミニウム等の溶液を繊維化したのち
焼成して揮発成分を除去し、高アルミナ系セラミ
ツクフアイバーを得る方法である。

しかしながら、このような前駆体繊維化法で得
られた高アルミナ系フアイバーは、熔融繊維化法
のフアイバーとは異なり、これをブランケツト化
しようとするとフアイバーそのままでは繊維の絡
み合いは全く得られず、繊維処理剤で処理しても
繊維の絡み合いを良好にしブランケツトの嵩密度
を0.1ｇ／cm³以上とすることはできず、却つて、
繊維処理剤の使用によるコスト高を招くものであ
る。

従つて、高アルミナ系繊維は、加工品として
は、フエルトやボードとして用いられ、ブランケ
ツトとしては使用されていない実情にある（例え
ば、「フアインセラミツクス ’84（昭和59年２月
29日フアインセラミツクスフエア協議会発行、第
112頁参照） 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明者等は、上記実情に鑑み、前駆体繊維化
法で得られた高アルミナ系繊維のブランケツト化
について鋭意検討した結果、繊維化工程における
最終製品であるフアイバー、即ち焼成されたフア
イバーを加工するこいう従来の技術常識を打破し
て、最終製品となる前のフアイバー、つまり、未
焼成繊維にニードルパンチング処理を施すなら
ば、繊維処理剤を施した場合と同等ないしそれ以
上程度の絡み合いが発現され、しかもその後に焼
成しても何ら問題を生ずることなく、良好なブラ
ンケツトが得られることを見出し、本発明に到達
した。

本発明は、かかる意外な知見を基に完成された
ものであり、その要旨は、アルミニウムと珪素と
の比がAl₂O₃とSiO₂との比に換算して99：１〜
72：28の範囲にある繊維処理剤を含まないアルミ
ナ−シリカ質繊維からなるブランケツトであつ
て、偏平面に平行に集積しているアルミナ−シリ
カ質繊維がブランケツトの偏平面から内部に向う
繊維によりからみ合わされた構造と、0.1ｇ／cm³
以上の嵩密度とを有していることを特徴とするセ
ラミツクフアイバーブランケツトに存する。

〔発明の構成〕 本発明に係るブランケツトは、前駆体繊維化法
により製造されるAl₂O₃：SiO₂＝99：１〜72：28
の高アルミナ系繊維により構成されている。

前駆体繊維化法は、有機金属化合物や金属のオ
キシハロゲン化物を適当な有機増粘剤の存在下若
しくは不存在下に繊維化したのち、揮発部分ない
しは揮発成分を焼成除去する方法である。本発明
に係るブランケツトの製造には、通常はオキシ塩
化アルミニウムと珪素化合物を含む紡糸原液の繊
維化で得られた未焼成のアルミナ系繊維が用いら
れる。この未焼成繊維を層状に集積し、ニードル
パンチングを施して未焼成のブランケツトとし、
次いでこれを焼成することにより本発明に係るブ
ランケツトを製造することができる。

オキシ塩化アルミニウム溶液の製法は公知であ
り、例えば塩酸または塩化アルミニウム水溶液に
金属アルミニウムを溶解させることにより容易に
製造できる。オキシ塩化アルミニウムのAl／Cl
の原子比は通常1.2〜2.0、好ましくは1.6〜1.9で
ある。この比が小さすぎると紡糸原液として適当
なアルミニウム濃度の溶液を得るのが困難であ
り、逆にこの比が大きすぎると、溶液が不安定と
なり、水酸化アルミニウムのゲルが析出する恐れ
がある。

珪素化合物としてはシリカゾルが好ましいが、
テトラエチルシリケートや水溶性シロキサン誘導
体等の水溶性珪素化合物も用いられる。これらの
珪素化合物も前駆体繊維の焼成過程においてシリ
カに変化し、アルミナがα―アルミナ化するのを
抑制すると共に、アルミナの結晶成長を抑制する
効果を奏する。

紡糸原液中のオキシ塩化アルミニウムと珪素化
合物の比は、Al₂O₃とSiO₂との比に換算して、
99：１〜72：28の範囲とする。珪素化合物の量が
この範囲よりも少ないと、繊維を構成するアルミ
ナがα―アルミナ化しやすく、かつアルミナ粒子
が粗大化して繊維が脆化しやすい。また逆に珪素
化合物の量が多すぎると、ムライト（3Al₂O₃・
2SiO₂）の他にシリカ（SiO₂）が生成し耐熱性が
著しく低下する。

紡糸原液中には有機重合体を存在させるのが好
ましい。オキシ塩化アルミニウム水溶液に珪素化
合物を添加して所定の濃度になるように濃縮した
だけの紡糸原液を用いることもできるが、紡糸原
液中に有機重合体が存在すると紡糸性が向上す
る。有機重合体としては、繊維形成能のある天然
ないし合成の種々の高分子化合物、例えば酢酸化
澱粉、ヒドロキシエチル澱粉、メチルセルロー
ス、カルボキシメチルセルロース等の澱粉やセル
ロースの可溶性誘導体、ポリビニルアルコール、
ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド等
の水溶性合成高分子化合物などが用いられる。な
お、有機重合体の選択に際しては、紡糸原液が白
濁したり、沈澱が生じたりしないように注意す
る。有機重合体は紡糸原液に適用される紡糸法に
最適な粘度になるように添加するが、通常は紡糸
原液の粘度が１〜1000ポイズになるように添加す
ればよい。

紡糸原液は、オキシ塩化アルミニウム水溶液に
珪素化合物および有機重合体を添加し、アルミニ
ウム濃度が所定の値となるように濃縮することに
より調製される。また所望ならば珪素化合物およ
び有機重合体は、濃縮の途中ないしは濃縮後に溶
液に添加してもよい。特に有機重合体は濃縮に際
し、発泡を引起すことがあり、かかる場合には濃
縮後に有機重合体を添加するのが好ましい。

紡糸方法としては、押出し法、延伸法、吹出し
法、遠心法など、公知の任意の方法を採用するこ
とができる。例えば吹出し法による場合には、５
〜100ポイズに調整された紡糸原液を0.1〜0.5mm
φの細孔から高速の空気流中に押出すことにより
紡糸が行なわれる。押出された紡糸原液は200℃
以下、好ましくは０〜100℃の空気流中で延伸、
乾燥されて前駆体繊維となる。この方法では空気
流から前駆体繊維を捕集するまでに、前駆体繊維
を十分に乾燥させる必要がある。乾燥が不十分で
あると、捕集した前駆体繊維が相互に接着した
り、弾性回復により液滴化してシヨツトを生ずる
ことがある。

従つて、必要に応じて、加熱空気を使用して発
泡を生じない範囲で溶媒の蒸発を促進してもよ
い。

一方、乾燥が強すぎると、前駆体繊維が十分に
延伸しきれず、繊維径が太くなりすぎたり、前駆
体繊維中のH₂O分や、Cl分や、有機重合体等が
熱分解を超こし揮散するため繊維が柔軟性に欠け
後述のニードルパンチング処理に適さなくなる。
すなわち、本発明に係るブランケツトは、未焼成
繊維にニードルパンチング処理を行う過程を経て
製造されるが、これは前駆体繊維が有機金属化合
物や金属のオキシハロゲン化物の状態では、その
性状が柔軟であることを利用してニードルパンチ
ング処理を行わんとするものであり、従つて、叙
上の如く熱分解が生じたのでは、所期の目的に適
合しない。

またかかる点からしてもポリビニルアルコール
のような有機増粘剤を含む紡糸原液を用いること
が好ましい。

前駆体繊維の未焼成体は非晶質であり柔軟性に
富んでいるため、この状態で層状に集積したの
ち、ニードルパンチング処理を施すことにより、
大半の繊維を切断することなく、互いに絡み合わ
せることが出来る。ニードルパンチングの回数を
１〜30回／cm²の範囲から適宜選択することによ
り、所望の嵩密度を有したブランケツトを得るこ
とが出来るが、焼成後の嵩密度0.1ｇ／cm³程度の
ブランケツトを得るにはニードルパンチングは５
〜10回／cm²行なうのが好ましい。このようにして
得られる繊維の未焼成体からなるブランケツトは
次いで500℃以上の高温で焼成することにより、
有機重合体が焼失後も繊維間の絡み合いをそのま
ま維持し所望の嵩密度及び引張強度を有するアル
ミナ繊維のブランケツトとすることが出来る。焼
成は常法に従い500℃以上、好ましくは1200〜
1300℃で行なわれる。500℃未満では得られるブ
ランケツトのアルミナ繊維は強度が小さく、脆弱
で、しかも1400℃での再加熱収縮率が大きく実用
に適さない。また1400℃以上に加熱すると、結晶
の粒成長が進行し、得られる繊維の強度が小さく
なる。

本発明に係るブランケツトは、繊維の大部分が
ブランケツトの偏平面にほぼ平行に配列してお
り、かつ表面（偏平面）から内部に向う繊維がこ
れとからみ合つて、0.1ｇ／cm³以上の嵩密度とブ
ランケツトの機械的強度を発現している。また、
ブランケツトは繊維処理剤その他の有機物を含ま
ない繊維で構成されているので、高温にさらされ
ても有害なガスを発生することがない。

さらに本発明に係るブランケツトは、高アルミ
ナ系のアルミナ−シリカ質繊維から構成されてい
るので、熔融繊維化法で得られたセラミツクフア
イバーよりなるブランケツトよりも耐熱性に優
れ、耐火材等に有用である。

以下実施例により本発明をさらに具体的に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下
の実施例に限定されるものではない。

実施例 １ オキシ塩化アルミニウム水溶液（アルミニウム
含有量70ｇ／、Al／Cl（原子比）＝1.8）１に、
20％シリカゾル溶液35ｇ、５％ポリビニルアルコ
ール水溶液278ｇを添加して混合した。この混合
液を減圧下、50℃で濃縮して紡糸原液（粘度27ポ
イズ、アルミナ含有量26.5wt％）とし、吹出し法
により紡糸して生繊維を得た。このものの概略の
嵩密度は0.05ｇ／cm³であつた。これを層状に集綿
しニードルパンチング機械（ニードル間隔15〜23
mm；220本針）により６〜７回／cm²パンチングを
行つてブランケツトを得た。次いでこれを1260℃
で１時間空気中で焼成した。このブランケツトは
嵩密度0.10ｇ／cm³、引張強度1.2Kg／cm²であつた。

比較例 １ 実施例１の方法で得られた生繊維を1260℃で１
時間空気中で焼成してアルミナ繊維とした。その
後、実施例１と同様に集綿し、ニードルパンチン
グ処理を行つてブランケツトを得た。このブラン
ケツトは嵩密度0.05ｇ／cm³、引張強度0.6ｇ／cm²
であつた。

比較例 ２ 実施例１の方法で得られた生繊維を1260℃で１
時間空気中で焼成してアルミナ繊維を得た。これ
をH₂O1200部、灯油５部、脂肪酸アミンアセテ
ート１部の水エマルジヨンからなる繊維処理剤に
含浸させ実施例１と同様のニードルパンチング処
理を施した後、乾燥してブランケツトを得た。こ
のブランケツトは嵩密度0.09ｇ／cm³、引張強度
1.0Kg／cm²であつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミニウムと珪素との比がAl₂O₃とSiO₂と
   の比に換算して99：１〜72：28の範囲にある繊維
   処理剤を含まないアルミナ−シリカ質繊維からな
   るブランケツトであつて、偏平面に平行に集積し
   ているアルミナ−シリカ質繊維がブランケツトの
   偏平面から内部に向う繊維によりからみ合わされ
   た構造と、0.1ｇ／cm³以上の嵩密度とを有してい
   ることを特徴とするセラミツクフアイバーブラン
   ケツト。 ２ ブランケツトの偏平面から内部に向う繊維
   が、偏平面に平行に集積している繊維にニードル
   パンチングを施すことにより、偏平面から内部に
   向けて配向させたものであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のセラミツクフアイバー
   ブランケツト。