JPS60252717A - セラミツクフアイバ−ブランケツトの製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明はセラミックファイバーブランケットの製造方法
に関するものである。セラミックファイバー、例えばア
ルミナ系セラミックファイバー等は、優れた耐火性を有
し、各種の耐火断熱材として用いられている。

従来の技術 従来、一般使用されているアルミナ系セラミックファイ
バーは、酸化アルミニウムや、酸化珪素醇を含む配合原
料を溶融したのち繊維化する、所謂、溶融繊維化法で得
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ァイバーは
、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、このファイバーからなる原綿を高嵩密度化（
例えば０．／ｆｌＣｄ前°後の前書後）シ、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
ブランケットに加工したり或いは、無機バイ／グーと共
圧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。

ブランケットの製造方法としては、原綿をそのまま集積
してニードルパンチング処理を施す方法の他、原綿を予
め繊維処理剤で処理したシ、或いは５層状集積体のｒＭ
ＩＫ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、セラミックファイバー自
体が比較的硬いために、そのままニードルパンチング処
理を行った場合ＫＦｉ繊維の絡み合いが十分性われない
ことが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、特に高温用のセラミックファイバーとして、所謂
、前駆体繊維化法で得られたセラミックファイバーが注
目されつつある。この方法は、無機化合物の繊維前駆体
溶液、例えば、アルミナ系セラミックファイバーの場合
には、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てセラミックファイバーを
得る方法である。

発明が解決しようとする問題点 前駆体繊維化法で得られたセラミックファイバーは、溶
融繊維化法のファイバーとは異なシ、これをブランケッ
ト化しようとすると原綿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
を良好にし原綿の嵩密度′ｆＩ：ｏ、ｔｔ／ｄ１以上と
することはできす、これまでアルミナ系セラミックファ
イバーの高嵩密度ブランケットは製造不可能と考えられ
てきた。

問題を解決するだめの手段 本発明者等は、上記実情に鑑み、前躯体繊維化法で得ら
れたセラミックファイバーのブランケット化について鋭
意検討した結果、繊維化工程における最終製品であるフ
ァイバー、即ち焼成されたファイバーからなる原綿を加
工するという従来の技術常ｍｔ−打破して、最終製品と
なる前のファイバー、つまシ、未焼成繊維の原綿　□に
ニードルパンチング処理を施すならは、焼成されたファ
イバーに繊維処理剤を施しニードルパンチング処理した
場合よシも繊維の絡み合いの度合が大きく、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
ンケットが得られる仁とを見出した。さらに本発明者ら
は、未焼成繊維の原綿に非水系の繊維処理剤を添加した
稜ニードルパンチング処理し、その後に焼成すれば、絡
み合いはさら、に向上し、高強度で良好なブランケット
が得られることを見出した。

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、その目的は、前駆体繊維化法で得られたセラミック
ファイバーを使用したブランケットの工業的有利な製造
方法を提供することにある。しかして、かかる目的は、
前駆体繊維化法で得られた未焼成のセラミックファイバ
ーを集積し、非水系の繊維処理剤全６加した後、ニード
ルパンチング処ｓｔ−隠し１次い゛で焼成し、その際、
繊維処理剤を除去することによって容易に達成される。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明方法で用いるセラミックファイバーは前躯体繊維
化法により製造される。

前躯体繊維化法は、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
去する方法であシ、本発明方法では、各種の方法で得ら
れた未焼成のセラミックファイバーを使用し得るが１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セラミックファイバー
が用いられる。

オキシ塩化アルミニウム溶液の製法は公知であシ、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ｈｔ７ａｔの原子比社通常１．コ〜λ
、０、好ましくはれ６〜１．りである。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ｈ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、ＡＩ、０８とＳｉｎ、との比に換萬して、タタ：／
〜ｔ！ｒ：３！の範囲にあることが好ましい。珪素化合
物の量がこの範囲よシも少ないと、繊＃全構成するアル
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（ｊＡｌ、Ｏ，−ＪＳｉＯ，）
　ノ他に過剰のシリカ（ｓｌｏ、）が生成し耐熱性が低
）　下する。

１１１寥 紡糸原液中に鍾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
ても本発Ｆ！Ａ′ｔ−実施することはできるが、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）
、沈澱が生じたシ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ｌ〜
／、０００ボ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、公知の任意の方法全採用することができる。例
えば吹出し法による場合には、ｊ〜ｉｏｏボイズに調整
された紡糸原液を０、／　−０，ｊｔｒＩＭφの細孔か
ら高速の空気流中に押出すことＫより紡糸が行なわれる
。押出された紡糸原液はλｏｏＣ以下、好ましくは０，
１００Ｃ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１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
シ、弾性回復により液滴化してショットを生ずることが
ある。

従って、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全促進してもよい。

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Ｈ，
０分や、ａｔ分や、有機重合体等が熱分解奮起こし揮散
するため繊維が柔軟性に欠は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、本発明方法は、未焼成
のセラミックファイバーにニードルパンチング処理を行
うこと？特徴とするものであるが、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シ、従って、叙上の如
く熱分解が生じたのでは、本発明の効果は発現されない
。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。

かくして得られた前駆体繊維を集積し、これに、非水系
の繊維処理剤全添加した後、二一ドルパンチング処理全
施し、次いで焼成すれば、からみ合いの度合いの向上し
た良好なブランケットが得られる。

本発明で用いる繊維処理剤としてはラウリン酸、パルミ
チン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸のエステルｋｓｎ
−へブタン、ミネラルオイルなどの溶媒でｉｏ倍程度に
希釈したものが好ましい。水性溶媒全使用したのでは前
駆体繊維が溶解し、繊維形状を保持できなくなるので好
ましくない。また繊維処理剤は焼成後にハルツを形成し
ないもの全使用することが心安である。

繊維処理剤の添加方法としては未焼成繊維の原綿に噴霧
する等、均一に散布する方法が採用さ′れる。

繊維処理剤は前駆体繊維に対してθ、ｊ゛〜／、ｊｗｔ
％、好１しくけ０．７〜０Ｊｖｒｔ％の割合で使用され
る。添加割合がこの範囲より小さいと繊維の絡み具合い
全十分に向上させることはできず、またこの範囲を超え
ても繊維の絡み合いの向上に顕著な効果がみられず、未
焼成繊維のベタつき？生じたシ、焼成時に多量の熱エネ
ルギーと時間を要し、経済的ではない。

ニードルパンチングの回数は／〜ｊＯ回／ｃｄの範囲か
ら適宜選択することにより、所望の嵩密度全治したブラ
ンケラトラ得ることが出来るが、焼成後の嵩密度０，７
？／ｃｒｔ１程度のブランケット業得るにはニードルパ
ンチングはｊ〜ＩＯ回／ｄ行なうのが好ましい。ブラン
ケットの嵩密度は通常ｏ、ｏ　ｒ　−ｑｏ、ｚの範囲か
ら適宜選択されるが、１ｏｏｏｒ３以上の高温下で使用
する場合は０．０ｒ〜０．／コであることが好ましい。

ニードルパンチング処理を施したブランケットは次いで
５ｏｏＣ以上の高温で焼成することにより、有機重合体
及び繊維処理剤が焼失後も線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Ｍするアルミナ繊維
のブランケットとすることが出来る。焼成は常法に従い
５ＯＯＣ以上、好ましくはハｌ　Ｑ　Ｑ　〜／　Ｊ　０
０　ｉ：で行なわれる。５ｏｏｒ２未満では得られるブ
ランケットのアルミナ繊維は強度がノ」−さく、脆弱で
、しかも／４ＡＯＯｃでの再加熱収縮率が大きく実用に
適さない。また／グｏｏｃ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。

本発明によれば繊維の焼成前にニードルパンチング処理
音節すことにょシ焼成後に何らの特別な処理を施さすと
も結晶質のアルミナ繊維のプランケラ）１容易に製造す
ることができる。

さらにニードルパンチング処理前に非水系繊維処理剤を
添加することにより繊維の絡み合いが、さらに向上した
高嵩密度、高強度ブランケットを得ることができる。ま
た、本発明方法により得られるセラミックファイバーの
ブランケットは溶融繊維化法で得られたセラミックファ
イバーよりなるブランケッ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ｐ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／ オキシ環化アルミニウム水溶液（アルミニウム含有量７
　ｏ　ｙ７ｔ　、　ｈｔ７ａｔ　（原子比）＝／、Ｊ’
）／ｌに、コＯ％シリカゾル溶液３６ｆ、ｊ％ポリビニ
ルアルコ〜ル水溶液２７♂２を添加して混合した。この
混合液を減圧下、ｓｏｃで濃縮して紡糸原液（粘度２７
ボイズ、アルミナ含有量２４．ｊ　ｗｔ％）とし、吹出
し法により紡糸して生繊維４得た。このものの概略の嵩
密度は□、Ｏｊｒ’／ｃｄｔであった。これを層状に集
綿した後、パルミチン酸エステ／’　（ｃ、、Ｈ，、ｃ
ｏｏｃ、Ｈ，７）　ｋ　ｎ　−へブタンで１０倍に希釈
したもの全繊維処理剤として生繊維に対し０，７ｖｔ％
と々る割合で均一に噴霧し、ニードルパンチング機械（
ニードル間隔／Ｊ−〜、２３ａ：２２０本針）にょシｔ
〜７回／ｃｄ！パンチング金行ってプランケラ）ｋ得た
。

次いでこれｉ／　Ｊ　４　ＩＣで７時間空気中で焼成し
た。このブランケットはＮ密度ｏ、ｔ　ｏ　ｙ　７ｄ１
垂直剥離強度／、θｆ／ｃｒｌｔであった。

比較例１ 実施例／の方法で得られた生繊維を層状に集綿し、繊維
処理剤を用いずに実施例１と同様のニードルパンチング
処理を行ってブランケットを得た。次いでこれＩｉ／　
、２　Ａ　ＯＣで７時間空気中で焼成した。このブラン
ケットは嵩密度Ｑ、１０２／ｄ、垂直剥離強度０．４ｆ
／ｃｒ／Ｉであった。

比較例Ｊ 実施例／の方法で得られた生繊維ｉ／コｔｏ”６で７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／と同様に集綿し、ニードルパンチング
処理全行ってブランケットｉ得た。このブランケットは
嵩密度ｏ、０６　ｆ　／ｒｙｄ、垂直剥離強度Ｏ，コ２
／７であった。

比較例３ 実施例／の万−法で得られた生繊維ｆ／２ｔＯＣで７時
間空気中で焼成してアルミナ繊維を得た。

１　これＱＨ，Ｏハ２００部、灯油ｊ部、脂肪酸アミン
アセテート／部の水エマルジョンからなる繊維処理剤に
含浸させ実施例１と同様のユニドルパンチング処理を施
した後、乾燥してブランケットを得た。このブランケッ
トは嵩密度θ、０りｉ／ｄ、垂直剥離強度０．ｊｔ　／
ｃｒｔｔであった。

出　願　人　三菱化成工業株式会社 代　理　人　弁理士　長谷用　− ほか１名

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）前駆体繊維化法で得られた未焼成のセラミックフ
   ァイバーを集積し、非水系の繊維処理剤を添加した後、
   ニードルパンチング処理を施し、次いで焼成し、その際
   、繊維処理剤を除去することを特徴とするセラミックフ
   ァイバーブランケットの製造方法。
2. （２）　セラミックファイバーがオキシ塩化アルミニウ
   ム及び珪素化合物を含む紡糸原液を繊維化して得られた
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載
   の方法。
3. （３）紡糸原液中のアルミニウムと珪素との比がＡＩ、
   Ｏ，と８１０！との比に換算してタタ：ｌ〜ｔｊ：Ｊ！
   の範囲にあること全４Ｉ徴とする特許請求の範囲第コ項
   記載の方法。