JPS60246817A - 耐火繊維前駆体の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 （発明の技術分野〕 本発明は、アルミナ、シリカ、ジルコニアなどの耐火繊
維の製造方法に関する。

〔先行技術〕

近年、高温用断熱材、複合材料中の補強材や光悄−１＋
ｖ６易伏シ１イ　了ｎ７タキ…ム＃　、ジルコニア繊維
、シリカ繊維などの耐火繊維が開発されている。どれら
の繊維は、高温に於て曖れた特性を有しているために、
上述の断熱材等の用途だけでなく、多くの産業分野に於
いて極めて広範囲の用途およびその発展が期待されてい
るものである。

従来、耐火繊維はその種類により異なる方法で製造され
ている。例えば、アルミナ・シリカ繊維（アルミニウム
シリケート繊維）は、カオリ（４物、アルミナ質原料、
耐火粘土、およびケイ酸質原料などの混合物にホウ酸ガ
ラス、ジルコニア、酸化クロム（ｍ）などを加えて電気
炉で高ｍ溶融し、融液を細流として流出させて、圧縮空
気もしくは蒸気ジェットで吹き飛ばすブローイング法に
より、または高速回転ドラム上に流下するスピニング法
により、繊維化されている。しかしながら、アルミナ値
が６０％を超えると、融点か上昇しまた溶融粘度が０．
５ポイズ程朋に低下するために、上記の溶融紡糸法では
アルミナ・シリカ繊維の製造がアルミナ値ｆ５１Ｊ％以
下の組成に限定される。また、アルミナ繊維、ジルコニ
ア繊維などは、塩化アルミニウム、酢酸アルミニウムな
どアルミニウム塩類の溶液もしくはジルコニウム塩の水
溶液を出発原料としてこれを繊維化して、所謂繊維前駆
体（ノリカーサ−１）を形成し、その前駆体を高温で焼
成して製造される。この繊維前駆体形成を伴う耐火繊維
の製造方法には、例えは、米国特許第４２７７２６９号
明細書および特公昭５５−３６７２６号公報に記載され
ている方法がある。前者の方法（米国特許第４２７７２
６９号）は、０．３〜１．５耶の穴を有する中空回転円
盤内に繊維前駆体形成用溶液を装入し、この円盤を回転
させることにより繊維前駆体を得、しかる後に前駆体を
焼成し℃耐火繊維を製造することからなる。しかしなが
ら、この方法では、溶液粘度か大きいとき円盤に設けら
れている紡糸口に目詰まりを起こし逆に浴液粘度が小さ
いとき浴液が繊維化せずｔＬ滴として飛散してしまうた
めに浴液粘度の厳密な管理が必要である。また、溶液粘
度の変更により繊維径、繊維長の調整ができなくなると
いう欠点もある。これに対し、後者の方法（ｌＦ−￥公
昭５５−３６７２６号）は、繊維前駆体形成用溶液を１
個またはそれ以上の開孔部を通じて空気流中に押出して
前駆体を形成し、その後前駆体を焼成することからなり
、前記の空気流が押し出された溶液の移動方向に高速で
流れる成分を有しかつ８０多以上の相対湿度を持ってい
る。しかしながら、この方法でも、前述の欠点を同様に
有し、すなわち、溶液粘度が適切でない場合に開孔部の
目詰り、繊維前駆体の切断、などが起こり、耐火繊維製
品に多数のショット（非繊維粒子）を含有する。

発明の概要 〔発明の目的〕 本発明は上述の事情に鑑みなされたものであり、その目
的とするところは繊維前駆体形成時の粘度制約が無いと
ともに繊維長および繊維径を容易に調整でき、しかもシ
ョット−（非繊維粒子）を含まない高品質の耐火繊維を
製造する方法を提供することである。

〔発明の構成〕

本発明者らは、繊維前駆体形成工程を経て耐火繊維を製
造するにあたって、その繊維前駆体形成用の原料として
粘稠液、すなわち、曳糸性を有する液状物を用い、しか
も繊維前駆体形成工程を、粘稠液の曳糸および流体圧に
よる延伸の二段階にすれは、本発明の目的を達成するこ
とに有効であることを見い出し、不発明を完成するに至
った。

すなわち、本発明は、繊維前駆体形成用粘稠液の表面か
ら該粘稠液を曳糸して流体流中に一次繊維前駆体を形成
し、−次繊維前駆体を該流体圧によりさらに延伸させて
二次繊維前駆体を得、二次繊維前駆体を焼成することを
特徴とする耐火繊維の製造方法である。

〔発明の効果〕

本発明の耐火繊維の製造方法により次の効果が得られる
。

ｆａ）　−次繊維前駆体を形成して流体圧により二次繊
維前駆体を形成する二段階形成を採るため、ショット発
生が全く起こらず、高品質の耐火繊維およびその集合体
を得ることができる。

（ｂ）　繊維前駆体形成用粘稠液を調製するのに使用で
きる出発原料に制約が少なく、通常の耐火原料超微粉、
加熱により金属酸化物に変化し得る金属塩、コロイダル
アルミナ、コロイダルシリカなどの種々の種類および形
状の出発原料を使用することができる。したがって、異
種でありかつ複数の粘稠液を調製し、それらの粘稠液を
同時に曳糸して一ケ所で集綿すれば、異種耐火繊維を同
時に製造しまた混綿することができる。

（Ｃ）　繊維前駆体形成用粘稠液の粘度、該粘稠液の曳
糸距離、流体圧などを調整することにより耐火繊維径、
耐火繊維長などの耐火繊維の特性を容易に変えることが
できる。

〔発明の詳細な説明〕

本発明の耐火性繊維の製造方法を更に具体的に説明する
。

本発明において使用さ些る繊維前駆体形成用粘稠液は、
との粘稠液を繊維にして焼成すれば耐火繊維に変化する
ものである。本発明の粘稠液には、加熱焼成により金属
酸化物に変化する金属塩浴液、アルミナ、シリカ、ジル
コニア、マグネシアなどの耐火物または鉄、チタン、ク
ロムなどの金属粉の分散液、ポリカルゼシランの粘稠液
などがある。

前記金属塩としては、例えば、アルミニウム、鉄、ジル
コニウム、チタン、ヘリクロム、クロム、マグネシウム
、イツトリウムなどの塩化物、硫酸塩、硝酸塩、ギ酸塩
、酢酸塩、ゾロピオン酸塩、酪酸塩、その他のアルカン
酸塩、塩基性アルカン酸塩、乳酸塩、ケイ酸塩、および
これらの混合物などがある。

前記分散液調製に用いられる分散質としては、例えば、
通常の耐火れんかに使用されるようなアルミナ、シリカ
、ジルコニア、マグネシアなどの耐火物の超微粉、鉄、
チタン、クロムなどの金属粉、コロイ／ルシリカ、コロ
イダルジルコニア、アルミナゾルなどがある。分散され
る耐火粒の粒径は、最終的に得られる耐火繊維の繊維径
の１７１０以下であることが望ましく、例えば、所望耐
火繊維の繊維径が５μのとき、その粒径は０．５μ以下
であることが好ましい。これは、耐火粒の粒径が耐火繊
維の繊維径の１７４０を超えるとその耐火粒から得られ
た耐火繊維が脆くなってわずかな外力で簡単に粉化して
しまうからである。

本発明において使用される繊維前駆体形成用粘稠液は、
前記の金属塩および分散質の併用または各々の単独で調
製される。通常、これら金属塩および分散質は固体状も
しくは粉末状であるので、これらを溶解もしくは分散さ
せる。この媒液としては、水、ヘキサン、石油ベンジン
などの炭化水素、ハロゲン化炭化水素、−価アルコール
、フエ安η〜 ノール、エーテ　アルコールとそのエーテルやエステル
、アルデヒド、アセタール、ケトン、含窒素化合物（ニ
トロ化合物、アミド、アミン）、含硫黄化合物（ジメチ
ルスルホキシドなど）、およびこれらの混合物がある。

限定するものではないが好ましい媒液としては、経済性
および作業環境の観点から水がある。− また、繊維前駆体形成用粘稠液の調製に際し、粘稠性（
曳糸性）を調整するために、粘性付与剤もしくは希釈剤
を添加することができる。本発明において用いることの
できる粘性付与剤としては、例えば、ポリエチレンオキ
シド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸などの合
成高分子；メチルセルロース、カルボキシエチルセルロ
ース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチル
セルロース、リン酸セルロースなどのセルロース誘導体
；デンプンおよびデンプン肪導体；ペクチン、アルイン
酸ナトリウム、カンテンなどの動植物粘質物などがある
。粘性付与剤や希釈剤の添加量は、目的とする耐火繊維
の繊維長および繊維径等、すなわち所望の粘度に応じて
適宜変更される。さらに、本発明の粘稠液の調製に際し
て、各種の性能を繊維前駆体もしくは／および耐火繊維
に付与するために種々の補助剤を添加することができる
ことはいうまでもない。

本発明の方法において、繊維前駆体の形成は二段階の工
程からなる。まず、−次繊維前駆体は、前述したような
繊維前駆体形成用粘稠液の表面からこの粘稠液を曳糸し
て行なわれる。粘稠液の曳糸は、目的に応じて種々の方
法もしくは装置を用いて行なうことができる。例えば、
先す粘稠液を供給端子表面に粘着させる。その粘着した
粘稠液の表面に曳糸端子を近付けて曳糸端子に粘稠液を
付着させる。次いで、逆に曳糸端子を粘稠液表面（およ
び供給端子）から引き離して曳糸端子と粘稠液表面（お
よび供給端子）との間に粘稠液の糸状物、すなわち、−
次繊維前駆体を形成することができる。しかしながら、
本発明はこの方法に限定されず、少量の粘稠液を滴下す
ることにより、また接触した２個の端子のその接触点に
粘稠液を付着させ次いでこの２個の端子を引き離すこと
により粘稠液を曳糸することができる。

本発明の方法において、−次繊維前駆体は、流体流中に
形成される。本発明において用いることのできる流体は
、目的とする耐火繊維の種類や粘稠液の柚類などにより
適宜法められる。この流体には、例えば、水、アセ計ン
、アルコールなどの蒸気、窒素、不活性ガス、窒気など
の気体などがある。この流体の流れの形成は、ブロアー
などの通常の装置を用いて行なうことができる。

形成された一次繊維前駆体は、流体の流れの中に置かれ
るために、その流体の圧力によりさらに延伸されて二次
繊維前駆体となる。この圧力は、所望の繊維径および繊
維長によって適宜変更することができる。延伸後、流体
圧や刃などにより糸、すなわち二次繊維前駆体を切断し
て流体の流れに沿って飛散することもできる。二次繊維
前駆体を飛散させる場合、流体の流れの下流側に二次繊
維前駆体の補集装置を設けることが好ましい。

二次繊維前駆体の焼成は、耐火繊維製造に用いもれてい
る通常の焼成技術によって実施することかできる。

本発明の耐火繊維の製造方法を、この方法に使用するこ
とのできる装置例を参照しながら、さらに具体的に説明
する。第１図は、本発明による繊維前駆体形成のための
装置例馨概略的に示す。繊維前駆体形成用粘稠液から一
次繊維前躯体な形成するための曳糸装置１には、空間２
がその内部にあり、供給端子３がこの空間２の下端に設
けられ、他方この空間２中？上下運動できる曳糸端子４
がその空間２の一ヒ端に設けられている。供給端子３に
は粘稠液の供給管５が接続されている。流体の流れ（そ
の方向と矢印で図示）の上流側には送風ブロワ−６が設
けられ、流体の流れを空間２の片側の開口に向ける。他
方、流体流の下流側には集綿装置７およびさらに下流に
吸引ブロアー８が配置されている。第２図は、流体流の
上流側から見た曳糸装置１の一部拡大図である。供給管
５を介して供給端子３に運ばれた粘稠液が端子３の上部
に設けられた微細孔よりしみ出し、このしみ出した粘稠
液は曳糸端子４と接触する。第２図はこの曳糸端子を供
給端子から引き離すことにより粘稠液が曳糸されて一次
繊維前駆体１１が形成される様子を示している。第３図
は、曳糸の逐時的状態を示す曳糸装置１の一部拡大断面
図であり、供給端子３表面に付着した粘稠液１２の表面
に曳糸端子４が接触している状態、曳糸端子４が供給端
子３から引き離され比較的太い一次繊維前駆体１１が形
成されている状態、および曳糸端子４がさらに引き離さ
れて細い一次繊維前駆体１１が形成されている状態を示
している。

次に、第１図に示した装置例の使用法およびその働きを
説明する。粘稠液の供給源（図示せず）から供給管５を
経て粘稠液が供給端子３に送ばれ、この端子の表面に粘
稠液層が形成される。上下運動することのできる曳糸端
子４は、第３図に示したように粘稠液表面からとの粘稠
液を曳糸して一次繊維前駆体１１を形成する。この曳糸
に際し、曳糸装置ｉ’ｉｔｌの空間２に送風ブロアー６
および吸引ブロアー８によって空気の流れ、すなわち風
を起こしてお（。したがつで、空間２に形成された一次
繊維前躯体月は、その風圧によって延伸されて切れ、二
次繊維前駆体１３となって風に流される。このように流
されて飛散した二次繊維前駆体１３は下流側の集綿装置
７に集められて綿状の二次繊維前駆体の集合体１４とな
る。得られた二次繊維前駆体の集合体１４は適当な加熱
炉によって焼成されて耐火繊維となる。

本発明の耐火繊維の製造方法に使用する装置例は、上記
の例に限定されず、種々に変形することができる。すな
わち、第４図乃至第６図に示す変形例のように粘稠液を
曳糸することができる。

第４図は、曳糸端子４および供給端子３をおのおのクラ
ンク式により接触・分離の上下運動をさせる装置例を示
す。

第５図は、曳糸端子４と供給端子３との接触・分離の運
動をキャタピラ式に行なう装置例であり、表面に粘稠液
が付着した供給端子３が曳糸端子４と下方で接触し、両
方のキャタピラが内側上方に移動することにより両方の
端子間に一次繊維前駆体１］を形成するものである。

第６図は、供給端子３を固定し、曳糸端子４を水車式に
回転させて一次繊維前躯体］１を形成する装置例を示す
。

耐火繊維の繊維径および繊維長の調整、すなわち、二次
繊維前駆体の径および長さの調整は、粘稠液の粘度、曳
糸距離（例えば、曳糸端子と供給端子との最大引離し距
離）、流体圧（例えば、送風ブロアーおよび吸引ブロア
ーによる風圧）などを適宜変更して容易に実現すること
ができる。

例えば、繊維径の大きな耐火繊維を得る場合には、粘稠
液の粘度を大きくしかつ曳糸距離を短くずれはよい、ま
た、繊維径の小さな耐火繊維を得るには、粘稠液の粘度
を小さく、また曳糸距離を長くして流体圧を高めればよ
い。長繊維を得るには、粘稠液の粘度を太きくして曳糸
距離を長くすレバよい。逆に、粘稠液の粘度を小さくし
て曳糸距離を短（すれば、短繊維をつくることができる
。

以上、耐火繊維について詳細に説明した。しかしながら
、本発明の技術的思想は耐火繊維だけでなく、非耐火性
の一般の有機繊維などにも応用できるものである。

〔例〕

例１ ０．１μ以下のジルコニア微粉側重量部、酸塩化、）　
／Ｉ／　ニア　＝　ｆ）ム（オキシ塩化ジルコニウムＺ
ｒ０Ｃ１２１６ＯＮ量部、硝酸イツトリウム１０重量部
およびポリエチレンオキシド５重量部からなるものに水
（資）重量部を添加・混合して粘稠液を作成した。この
粘稠液の粘度は１０００ポイズであった。第２図および
第３図に示されているよ５な曳糸装置を備えた第１図に
示した繊維前駆体形成装置を用いて、ジルコニア質繊維
前駆体を形成した。この−次繊維前駆体形成（曳糸）に
際し、曳糸距離（すなわち曳糸端子４と供給端子３との
最大側き離し距離）は２００　ｍＦ＋であった。また、
二次繊維前駆体の形成（すなわち、延伸および飛散）の
ための風速は加ｍ／秒であった。形成された二次繊維前
駆体を１３００℃に加熱して焼成した。得られたジルコ
ニア繊維は径１０μ、長さ５００ｍであり、その引張り
強度は８０ｋｌ？／市２であった。

例２ 曳糸距離を２０　ｎｕｉとしまた二次繊維前駆体形成の
ための風速を５０ｍ／秒としたこと以外、例１と同様に
ジルコニア繊維を製造した。

１３００℃で焼成して得られたジルコニア繊維の品質に
ついては、径が５μ、であり、その長さが１００　ｒｕ
ｍであり、またその引張り強度は１００ゆ／１１１１１
１２であった。

例３ 塩基性塩化アルミニウム９０重量部、０．０５μ以下の
シリカ超微粉１０重量部、ポリビニルアルコール１３重
量部に水（資）重量部を添加して粘稠液を調製した。こ
の粘稠液の粘度は２００ポイズであった。

第６図に示す一次繊維体形成装置（曳糸装置）を用いて
曳糸し、第１図に示ずように二次繊維前駆体を形成した
。この際、曳糸距離は約１００醋であり、二次繊維前駆
体形成のための風速を８０ｍ／秒とした。

１１００℃で焼成して得られたアルミナファイバーは、
３μの直径、３００　ｍｍの長さ、１２０ｋｇ／ＩＩ薦
２の引張り強度を持っていた。

例４ 出発原料としてのポリビニルアルコール添加蓋を８重量
部に減少して粘稠液の粘度を８０ボイズに低下させたこ
と以外、例３と同様にアルミナファイバーン製造した。

得られたアルミナファイバーは、１μの直径、１５０龍
の長さ、１３０　ｋｇ、／ｌ＋＋ｌＲ２の引張り強度を
持っていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による繊維前駆体形成のための装置例を
示す概略図、第２図は上流側から見た曳６図は曳糸装置
の変形例を示す概略図である。 １・・・曳糸装置、２・・・空間、３・・・供給端子、
４・・・曳糸端子、５・・・供給管、６・・・送風ブロ
アー、７・・・集綿装置、８・・・吸引ブロアー、１１
・・・−次繊維前駆体、１２・・・粘稠液、１３・・・
二次繊維前駆体、１４・・・二次繊維前駆体の集合体。 出願人代理人　猪　股　清

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 形成された繊維状前駆体を焼成して耐火繊維を製造する
   にあたって、該前駆体形成用粘稠液表面から該粘稠液を
   曳糸して流体流中に一次繊維前駆体を形成し、−次繊維
   前駆体を該流体圧によりさらに延伸させて二次繊維前駆
   体を得ることを特徴とする耐火繊維の製造方法。