JPH10101500A - ムライトウィスカ又はムライトを主体とするウィスカの製造方法 - Google Patents

ムライトウィスカ又はムライトを主体とするウィスカの製造方法

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JPH10101500A
JPH10101500A JP8260912A JP26091296A JPH10101500A JP H10101500 A JPH10101500 A JP H10101500A JP 8260912 A JP8260912 A JP 8260912A JP 26091296 A JP26091296 A JP 26091296A JP H10101500 A JPH10101500 A JP H10101500A
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Norio Shimizu
紀夫 清水
Hidefumi Konnai
秀文 近内
Yuuko Kamiya
木綿子 神谷
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Kawatetsu Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】長さが長くアスペクト比の高い単離したムライ
トウィスカを容易に安価に製造する。 【解決手段】空孔形成剤としてミョウバンを用いること
により、焼成中にミョウバンが焼成体を著しく発泡さ
せ、大きな多数の空孔を形成する。従って焼成体中のウ
ィスカの単離及びガラス相の溶解除去が非常に容易とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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又はムライトを主体とするウ
ィスカの製造方法に関し、特に、単離した高アスペクト
比を有するウィスカ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
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が要望され
ている。
【0003】ムライトウィスカの製造方法としては特開
平6−191999号公報に層状アルミノ珪酸塩を主成
分とする原料を造粒し、この造粒体を焼成してムライト
ウィスカを生成させ、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
ムライトウィスカの製造方法が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
を改善し、出発原料を層状アルミノ珪酸塩を主成分とす
るものに限定せず、Si、Al源からアスペクト比の高
いムライトウィスカ又はムライトを主体とするウィスカ
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
決するために開発されたもので、Siを主成分とする原
料とミョウバンとを混合造粒して焼成し、焼成体中のガ
ラス相を溶解除去し、単離したムライトウィスカを製造
することを特徴とするムライトウィスカの製造方法であ
る。さらにAlを主成分とする原料を混合造粒してもよ
い。また、ホウ素化合物又はリン酸塩等のガラス形成酸
化物を加えて混合造粒するとよい。
【0006】本発明はまた、Siを主成分とする原料と
ミョウバンとを混合造粒して焼成し、乾式で解繊・分級
することによって、単離したムライトを主体とするウィ
スカを製造することを特徴とするムライトを主体とする
ウィスカの製造方法を提供する。この場合に、さらにA
lを主成分とする原料を混合造粒することによって原料
成分を適切に調整することもできる。さらにホウ素化合
物又はリン酸塩等のガラス形成酸化物を加えて混合造粒
すると好適である。
【0007】本発明では原料として層状アルミノ珪酸塩
ではなく、Siを主成分とする原料と必要があればAl
を主成分とする原料とを用い、空孔形成剤としてミョウ
バンを用いる。ミョウバンは空孔形成と共に、Al成分
としても作用する。この混合原料を焼成すると、110
0℃〜1200℃以上でムライト(3Al23 ・2S
iO2 )となり、この間に生成したシリカ(SiO2
は融液を形成する。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、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。
【0008】一方上記焼成品は、焼成中にミョウバンが
焼成体を著しく発泡させ、大きな多数の空孔を形成す
る。従って乾式解繊・分級操作によって、形状的な損傷
も少なく、容易に単離することが可能で、ムライトを主
体とするウィスカを容易に製造することができる。さら
に、ガラス相の溶解除去を均一かつ短時間に行うことが
できるように作用すると共に、ガラス相の溶解除去に要
する時間を短縮し、既に単離したムライトウィスカの損
傷を防ぐこともできる。
【0009】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、このときミョウバンの効果で大きな空孔が形成する
のでガラス相を溶解除去する溶液が焼成体内に侵入する
ことで、ガラス相を容易に溶解除去することができ、ム
ライトウィスカを単離させる。
【0010】本発明の原料には組成調整剤を加えて適切
な組成を得ることもできる。例えばAl含有物質として
Al2 (SO43 、AlCl3 ・6H2 O、Al(O
H) 3 、アルミナゾル等の1種以上を加え、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、ムライトウィスカの生成率を上げることがで
きる。
【0011】Si源としては、焼成により酸化物を形成
するものであればよく、シリカ、シリカゲル、シリカゾ
ル、ケイ酸ソーダ、ケイ砂粉、ケイ石粉あるいは粘土等
が挙げられる。ミョウバン以外に、必要に応じ使用する
Al源としては、焼成により酸化物を形成するものであ
ればよく、アルミナ、アルミナゾル、水酸化アルミニウ
ム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム等が挙げられ
る。
【0012】本発明の必須成分であるミョウバンは、硫
酸アルミニウムと、1価イオンの硫酸塩等からなる複
塩、MI Al(SO42 ・12H2 Oである。1価イ
オンとしてアルカリ金属やタリウム、アンモニウムなど
があり、それらの1価イオンの名を冠してカリウムミョ
ウバン、アンモニウムミョウバン等と呼ぶ。単にミョウ
バンといえばカリウムミョウバンを指す。全て同形で、
ふつう正8面体に結晶化し、互いに混晶をつくる。ミョ
ウバンMI Al(SO42 ・12H2 Oは、加熱する
と結晶水中に解け、さらに加熱すると泡立って結晶水を
失い、高温では、アルミナ、二酸化硫黄などに分解す
る。このために発泡するのである。
【0013】本発明では、さらに結晶成長助剤としてホ
ウ素化合物、又はリン酸塩等のガラス形成酸化物を添加
することが望ましい。ホウ素化合物としてはホウ酸、ホ
ウ砂、酸化ホウ素などを用いることができ、リン酸塩と
しては、リン酸、リン酸ナトリウム、リン酸カルシウ
ム、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウムなどを用い
ることができる。これらの結晶成長助剤は、SiO2
の融液の粘性、塩基性度等が調整されることでウィスカ
状の形状への成長を助長しているものと思われる。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施例1 Al源としてカリウムミョウバンを用い、Si源として
シリカ(SiO2 )(日本アエロジル株式会社製、アエ
ロジル200)を用い、Al23 /SiO2をモル比
が1になるように配合した。実施例3、4ではさらに、
結晶成長助剤としてホウ砂を配合した。これらの配合剤
に少量の水とメチルセルロースと混合し、真空土練機を
用いて、直径3mmの円柱状に押出成形し、長さ8mm
に切断して造粒体を得た。造粒体は乾燥後、1500℃
で1時間大気中で焼成した。焼成体は6Nの水酸化ナト
リウム水溶液で150℃、1時間水熱処理してガラス相
を溶解除去して、溶解残分をろ過、洗浄後、単離したム
ライトウィスカと塊状物とに沈降分離し、単離ウィスカ
と塊状物の重量割合を調べた。
【0015】単離ウィスカはX線回折によりムライトで
あることを確認し、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た。尚、比較例1
は、Al源にカリウムミョウバンを使わず、アルミナ
(Al2 3 )(日本アエロジル株式会社製、Alum
inium oxide C)を用いて同様に処理し
た。結果を表1に示した。実施例では長さの長い単離ム
ライトウィスカを容易に高収率で得ることができた。
【0016】
【表1】
【0017】実施例2 ナトリウムミョウバンとニュージーランドカオリンを用
い、Al23 /SiO2 をモル比を変え、実施例1と
同様の操作で造粒体を得た。実施例7は、結晶成長助剤
として酸化ホウ素を配合した。造粒体は、濃度10%の
HF水溶液で、1時間処理し、ガラス相を溶解除去し
た。溶解残分は実施例1と同じ操作で、単離ウィスカー
の割合と形状を調べ、表2に示した。実施例5(Al2
3 /SiO2 mol比=1.2)では単離ムライトウ
ィスカを高収率で得た。実施例6(Al23 /SiO
2 mol比=0.5)では、長さが長く、アスペクト比
の高い単離ムライトウィスカを得た。実施例7(Al2
3 /SiO2 mol比=1.2、結晶成長助剤混合)
では実施例5より長さが長く幅の狭い単離ムライトウィ
スカを高収率で得た。
【0018】
【表2】
【0019】実施例3 Al源としてアンモニウムミョウバンを用い、Si源と
してSiO2 (日本アエロジル株式会社社製、アエロジ
ル200)を用い、Al23 /SiO2 モル比を変え
て配合した。実施例9は結晶成長助剤としてリン酸ナト
リウムを加えた。
【0020】少量の水とメチルセルロースとを加えて混
練し、真空土練機を用いて、直径2mm、長さ6mmの
造粒体を得た。乾燥後、大気中1450℃で2時間焼成
した。焼成体はACMパルペライザ(ホソカワミクロン
株式会社製)で乾式解繊、分級し、ムライトを主体とす
る単離ウィスカーを得た。形状について実施例1と同様
の操作で調べた。結果を表3に示した。Al23 /S
iモル比が1.3〜0.8ではほとんど変化がなく結晶
成長助剤を加えた実施例9では少し長さが長い。
【0021】
【表3】
【0022】
【発明の効果】本発明により、長さが長くアスペクト比
の高い単離したムライトウィスカを、収率よく容易に安
価に製造することができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Siを主成分とする原料とミョウバンと
    を混合造粒して焼成し、焼成体中のガラス相を溶解除去
    し、単離したムライトウィスカを製造することを特徴と
    するムライトウィスカの製造方法。
  2. 【請求項2】 さらにAlを主成分とする原料を混合造
    粒することを特徴とする請求項1記載のムライトウィス
    カの製造方法。
  3. 【請求項3】 さらにホウ素化合物又はリン酸塩等のガ
    ラス形成酸化物を加えて混合造粒することを特徴とする
    請求項1又は2記載のムライトウィスカの製造方法。
  4. 【請求項4】 Siを主成分とする原料とミョウバンと
    を混合造粒して焼成し、乾式で解繊・分級し、単離した
    ムライトを主体とするウィスカを製造することを特徴と
    するムライトを主体とするウィスカの製造方法。
  5. 【請求項5】 さらにAlを主成分とする原料を混合造
    粒することを特徴とする請求項4記載のムライトを主体
    とするウィスカの製造方法。
  6. 【請求項6】 さらにホウ素化合物又はリン酸塩等のガ
    ラス形成酸化物を加えて混合造粒することを特徴とする
    請求項4又は5記載のムライトを主体とするウィスカの
    製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113754456A (zh) * 2021-11-09 2021-12-07 长沙中瓷新材料科技有限公司 一种莫来石基陶瓷材料及其制备方法

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