JPH06191999A - 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

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JPH06191999A
JPH06191999A JP34373092A JP34373092A JPH06191999A JP H06191999 A JPH06191999 A JP H06191999A JP 34373092 A JP34373092 A JP 34373092A JP 34373092 A JP34373092 A JP 34373092A JP H06191999 A JPH06191999 A JP H06191999A
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mullite
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金吾 長野
Hidefumi Konnai
秀文 近内
Hikari Owada
光 大和田
Sukeyoshi Narita
祐喜 成田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】長さが長くアスペクト比の高いムライトウィス
カーを安価に製造する。 【構成】層状アルミノ珪酸塩を主成分とする原料を造粒
し、造粒体を焼成してムライトウィスカーを生成させ、
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、組成調整剤及び空孔形成剤よりなる群より選ばれた
1種以上を混合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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
23−SiO2 系化合物である。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。
【0003】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。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。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。
【0004】
【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。
【0005】
【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、組成調整剤及び空孔形成剤よりなる群より
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。
【0006】
【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。
【0007】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。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。
【0008】造粒体は乾燥したのち焼成される。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(2Al23 ・4SiO2 )となり、960℃で
少量の結晶水が放出され、980℃でdefectスピ
ネル(2Al23 ・3SiO2 )になり、1100℃
〜1200℃でムライト(3Al 23 ・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。
【0009】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。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。
【0010】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 、FeCl 3 、Fe23 、N
aOH、NaCl、Na2 CO3 、NaF、KOH、K
Cl、K2 CO3 、KF、AlF3 等の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。
【0011】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(SO43 、Al
Cl3 ・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。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。
【0012】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、組成調整剤及び空孔形
成剤よりなる郡より選ばれた1種以上を混合すること
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。
【0013】
【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。
【0014】造粒体は乾燥後、1500℃で1hr空気
中で焼成した。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。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。
【0015】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。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】実施例2 表1に示した愛知県瀬戸産のハロイサイトとカオリナイ
トの混合物を原料とし、組成調整剤として表3に示すよ
うにAl23 源を混合し、結晶成長助剤を用いなかっ
た他は実施例1と同様にしてムライトウィスカーを得
た。なお、組成調整剤の混合量は、ハロイサイトとカオ
リナイトとの混合物の焼成後の重量に対するAl23
換算した重量%である。試験結果を組成調整剤を用いな
かった他は実施例2と同様に処理した比較例と共に表3
に併記した。
【0019】なお、収率は粉末X線回折法でムライト量
を定量し、焼成物の重量に対する得られたムライトウィ
スカーの重量の割合である。組成調整剤の混合によりム
ライトウィスカーの収率を増大させることができた。
【0020】
【表3】
【0021】実施例3 表1に示す山形県西置賜部産のハロイサイトに表4に示
すように空孔形成剤と成形助剤とを混合して押出成形に
より造粒し、造粒体を1400℃で2時間空気中で焼成
した。なお、空孔形成剤と成形助剤の混合量は、ハロイ
サイトの焼成後の重量に対する重量%である。
【0022】焼成体を、濃度15重量%のHF水溶液と
の個/液重量比を1/100として40℃にて5時間処
理し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、
単離ウィスカーと塊状物の重量割合を調べた。試験結果
を、空孔形成剤を混合しなかった他は実施例3と同様に
処理した比較例と共に表4に示す。
【0023】空孔形成剤の混合によりガラス相溶解処理
時間を短縮することができ、造粒体の大きさは小さくす
ることが好ましい。
【0024】
【表4】
【0025】実施例4 表1に示したジョージア産のカオリナイト(試験番号1
9、20)、新潟県村上産のセリサイト(試験番号2
1、22)に、表5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6
N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。
【0026】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4と同様にした比較例によ
るものと共に表6に示した。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。
【0027】
【表5】
【0028】
【表6】
【0029】
【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。
───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、組成調整剤及び空孔形成剤よりなる群より
    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。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970059132A (ko) * 1996-01-26 1997-08-12 성재갑 뮬라이트 휘스커의 제조 방법
ES2158750A1 (es) * 1998-05-29 2001-09-01 Consejo Superior Investigacion Procedimiento para la obtencion de materiales ceramicos porosos compuestos de mullita en forma de fibras cortas monocristalinas.
KR100348009B1 (ko) * 1994-12-30 2002-11-13 주식회사 엘지화학 뮬라이트휘스커의제조방법
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

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ES2158750A1 (es) * 1998-05-29 2001-09-01 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

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