JPS6241318A - アルミン酸マグネシウム繊維、その組成物および方法 - Google Patents

Abstract

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め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルミン酸マグネシウム繊維に関し、さらに
詳しくは耐火性繊維として有用なアルミン酸マグネシウ
ム（Ｍ　ｇ　Ａ　ｌ　２０ａ　）繊維を製造するために
組成物および方法に関する。

最近工業によるエネルギー保存の努力は、高温の断熱の
用途においてセラミック繊維の使用の増加を導いた。セ
ラミック繊維から製作した炉の内張り製品は、伝統的に
使用されてきた密な耐火れんがの耐火材料より低い熱容
量を有しかつすぐれた断熱材料である。耐火れんがを繊
維の耐火性内張りで置換すると、熱伝導性を５０％より
多く減少させることができ、そして繊維の耐火性内張り
の低い熱容量は加熱のコストを減少させかつより速い加
熱／冷却サイクルの速度を許す。

現在入手可能なセラミック繊維の耐火性製品は、主とし
てアルミノシリケートまたはアルミナの繊維から製作さ
れ、一般に１６００℃より低い温度の使用に制限され、
そして腐食性環境において不適切である。ジルコニアの
繊維から作られた製品は、２，２００℃までの温度にお
いて有用でありかつ最も腐食性の環境において安定であ
るが、通常の工業的炉の内張りの用途には比較的高価で
ある。

結局、すぐれた耐食性を示しおよび／または１．６００
℃以上において長期間安定である繊維は最も望まれる。

ＭｇＡ　ｔ２Ｏ３、Ｙ２Ｏａ繊維は、これらの性質の両
者を有し、かつ現在製造されているいくつかの他の繊維
、例えば、ＺｒＯ２繊維よりも原料コストが比較的低い
。

先行技衛、とくに米国特許第４，０２０，２３３号、米
国特許第３．９’１２，４９８号および米国特許第３，
３２２，８６５号は、アルミン酸マグネシウム繊維を溶
液から製造する種々の方法を記載している。各場合にお
いて、溶液は不安定であり、そして沈殿が短時間で頻繁
に形成する。これはいったん発生すると、溶液を繊維に
紡糸できなくなる。ｔａｉ！Ｉ化手順を実施できるとき
、生ずる繊維はしばしば極めて脆く、それゆえ取扱いが
困難である。

したがって、本発明は、容易に取扱うことのできるアル
ミン酸マグネシウム繊維を製造するために適する繊維化
可能な組成物、および簡単でありかつ便利であるそれら
の製造法を提供する。

したがって、本発明は、微細粒子の微小構造（ｆｉｎｅ
　　ｇｒａｉｎｅｄ　　ｍ１ｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
）を有し、アルミニウム対マグネシウムのモル比が２．
０３〜２．２０の範囲内である、アルミン酸マグネシウ
ムＨ＆維の製造に適するｌａ維化可能な前駆物質の溶液
からなることを特徴とする組成物、を包含する。

さらに、本発明は、順序づけられた工程：（ａ）アルミ
ニウム塩の溶液を調製し。

（ｂ）工程（ａ）において調製された溶液中にマグネシ
ウム化合物を溶解し、そして （ｃ）工程（ｂ）において調製した溶液中にアルミニウ
ム化合物を溶解する、 からなることを特徴とする、アルミン酸マグネシウム繊
維の製造に適する繊維化可使な前駆物質の溶液を調製す
る方法、を包含する。

なおさらに１本発明は、工程： （ａ）順序づけられた工程（１）アルミニウム塩を極性
溶媒中に溶解し、（２）工程（１）において調製した溶
液にマグネシウム化合物を溶解し、そして（３）工程（
２）において調製した溶液中にアルミニウム化合物を溶
解し、 （ｂ）トーピング剤および可溶化剤を工程Ｃ＆）におい
て調製した溶液中に溶解し、ここで前記溶液は分解して
アルミン酸マグネシウム繊維を形成することができ、 （ｅ）前記溶液を濃縮して２５〜５００ポアズの粘稠な
物質にし。

（ｄ）前記粘稠な物質をＪａｔａ化して繊維を形成し、
そして （ｅ）前記繊維を十分に加熱して結晶質アルミン酸マグ
ネシウム繊維を形成する、 からなることを特徴とするアルミン酸マグネシウム繊維
を製造する方法、を包含する。

一般に、本発明は、特定の組成の繊維化可能な溶液を形
成し、この溶液を繊維化し、次いで生ずる繊維をアルミ
ン酸マグネシウム繊維の結晶化に十分な温度に加熱する
ことを包含する方法による。新規な組成のアルミン酸マ
グネシウム繊維の製造を包含する。「繊維化可能な溶液
（ｆｉｂｅｒｉｚａｂｌｅ　　５ｏｌｕｔｉｏｎ）」と
は、既知の方法によって繊維に成形することのできる溶
液を意味する。

加熱したとき、分解して微細粒子の微小構造を有するア
ルミン酸マグネシウムの繊維を形成することのできる前
駆物質、Ｉａｍ化可能な溶液を準備することは、本発明
の重要な面である。「微細粒子」とは、粒子が０，０１
〜５ミクロン、好ましくは０．Ｏ１〜０．１ミクロンの
範囲の平均直径を有する微小構造を意味する。繊維化可
能な溶液を形成する重要な１つの面は、材料を添加する
工程の順序のコントロールである。一般に、この手順は
、まず、極性溶媒中にアルミニウム塩を溶解し、次いで
マグネシウム化合物、好ましくはマグネシウム金属を添
加することを含む、マグネシウムを溶解させ、次いでア
ルミニウム化合物、好ましくはアルミニウム金属をこの
溶液に添加し、ここでこの溶液は前駆物質の繊維化可使
なアルミン酸マグネシウム溶液である。他の添加剤は、
次の・ものを包含することができるニド−ピング剤（ｄ
ｏｐａｎｔ）、これは最終繊維を実質的に高密化する役
目をし、あり任意の時点で添加することができる：可溶
化剤；および紡糸助剤、これらのうちで、可溶化剤およ
び紡糸助剤は、基本的な前駆物質の溶液が形成した後、
添加しなくてはならない０次いで、この溶液を既知の方
法による繊維化のために必要であるよう＜ａｍすること
ができる。

添加の順序（すなわち、アルミニウム塩の溶液を形成し
、次いでマグネシウム化合物を溶解し、次いでアルミニ
ウム化合物を溶解する）の理由は、この順序に従うこと
によって、溶液のｐＨが約７以下に維持される、すなわ
ち、溶液はその調製を通じである程度酸性であるからで
ある。この酸性はマグネシウムの完全な溶解を促進し、
こうしてマグネシウムの沈殿が形成する可能性を減少さ
せるかあるいは完全に排除することが促進される。アル
ミニウム化合物の添加前にマグネシウムが完全に溶解す
る時間を与えることが好ましい。

なぜなら、マグネシウムの溶解はアルミニウム化合物の
添加時に完全に停止するであろうからである。溶液の本
質的性質はこれにより保存されるので、溶液の安定性は
時間とともに増加し、それゆえ繊維化のための適切性も
増加する。なぜなら。

沈殿の形成は一般に繊維化を困難とするかあるいは不可
能とし、そして所望の最終生成物の化学量論性を乱すか
らである０本発明の溶液の安定性は、また、溶液の貯蔵
および運搬を促進するので、商業的利点および経済性を
提供する。それ以上の経済的利益は、出発材料を賢明に
選択することにより得ることができる。

任意の極性溶媒は前駆物質の形成において有効であるが
、ただしアルミニウム塩、マグネシウム化合物およびア
ルミニウム化合物はその中に可溶性でなくてはならない
、それは有機または無機であることができる０例えば、
次のものから選択することができる：アルコール、とく
にメタノールまたはエタノール；氷酢酸；ジメチルスル
ホキシド：ジメチルホルムアミド；水；またはこれらの
混合物０便利さおよび費用の観点から、水を使用するこ
とが好ましい。

ここで使用するマグネシウムおよびアルミニウムの化合
物は、マグネシウムおよびアルミニウムの金属、それら
の適当な無機の金属塩、例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化
物およびリン酸塩、およびそれらの混合物を包含する。

十分な量のマグネシウムおよびアルミニウムの金属また
は化合物を前に特定した順序で溶媒中に溶解して、所望
のアルミニウム対マグネシウムのモル比の溶液を形成す
る。この比は注意して計算すべきである。化学量論的ア
ルミン酸マグネシウムについてのアルミニウム対マグネ
シウムの理論的モル比は２．００である；しかしながら
、本発明においては、アルミニウム対マグネシウムのモ
ル比は２．０３〜２゜２０、より好ましくは２．０３〜
２．１０、最も好ましくは約２．０５であることが望ま
しい、カチオン（すなわち、アルミニウムおよびマグネ
シウム）対アニオン（すなわち、塩素、硝酸、硫酸のイ
オン）のモル比はできるだけ高いことが、さらに好まし
い、カチオン対アニオンのモル比は、０．３３〜ｉ　、
　ｏ、好ましくは約１．０であることが望ましい。一般
に、高いカチオン対アニオンのモル比は金属の配合を増
加させ、これほか約したとき収縮が少ない、すぐれた品
質の繊維を与える。これは粒子の生長が現象しかつ微小
構造体の多孔性が減少するからである。

本発明の１つの方法を実施するとき、例えば、マグネシ
ウムおよびアルミニウムおよび水性アルミニウム塩溶液
を使用して繊維化可能な溶液を形成することが好ましい
、使用するマグネシウムおよびアルミニウムの金属は、
粉末、小さい粒子または削り屑の形態であって、溶液中
の金属の溶解を促進させる。一般に、金属は、例えば１
表面積が大きい粉末の形態で溶液に添加する。使用する
アルミニウム塩はアルミニウムのハロゲン化物、例えば
、アルミニウムの塩化物、臭化物またはヨウ化物；硫酸
塩：硝酸塩：またはそれらの混合物でる０本発明の方法
の１例として、マグネシウム金属を塩化アルミニウム塩
溶液中に直接溶解し、次いでアルミニウム金属をこの混
合物に、好ましくはマグネシウムが完全に溶解してしま
う前に、添加して、溶液について要求されるＡｌ：Ｍｇ
の比を得ることができる。しかしながら、マグネシウム
金属の添加前に、アルミニウム金属を塩化アルミニウム
塩溶液中に溶解すると、沈殿が生ずるであろう、前述の
ように、沈殿は溶液の紡糸性、溶液の安定性、および溶
液をＷ＆雄化するときの最終繊維の化学量論性に悪影響
を及ぼす。

トーピング剤は前駆物質の溶液の任意に添加される。こ
れは可溶性金属化合物であり、そして最終＃Ｉ維の粒子
の大きさおよび収縮の両者を減少するはたらきをする。

トーピング剤化合物は、加熱のとき、酸化物を形成でき
る可溶性化合物として添加する。　トーピング剤は最終
＃ｌ維の高密化を促進し、そして最終繊維中の孔の形成
を実質的に排除する。収縮を最小とすることに加えて、
それはまたｉａ雑に強さを付加する。最終生成物中のト
ーピング剤の存在が欠陥の濃度を増加することのよりＭ
ｇＡｌ２Ｏ４相の形成を加速するために、これらの利点
は得られるものと信じられる。高い温度（すなわち、＞
１．２００℃）において、トーピング剤はＭｇＡ　１２
０４の焼結を減少し、これは捕捉された多孔性の形成お
よび比較的大きい粒子１例えば、直径が約１ミクロンよ
り大きい粒子の形成を減少する。適当なトーピング剤は
、分解して次のものになる任意の１種または２種以上化
合物を包含する：　ＺｒＯ２、ＭｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｃ
ｒ　２０３　、　Ｙ２０ｓまたはそれらの混合物、好ま
しくは、溶液は加熱のとき分解してＺｒＯ２になる化合
物、例えば、ＺｒＣ１ａでトーピングする。なぜなら、
ＺｒＯ２所望の耐火性、例えば、高い融点（約２．７０
０℃）を有するからである。この溶液は、最終生成物、
すなわち、繊維、が５００ｐｐｍ　〜５０，０００ｐｐ
ｍの範囲のトーピング剤濃度を有するように、十分な量
のトーピング剤を有するべきである。好ましくは、トー
ピング剤のレベルは最終生成物に２　、０００〜５．０
００ｐｐｍの範囲の濃度を与えるために十分であるべき
である。トーピング剤は溶液の調製において任意の時点
で添加することができる。

本発明による溶液は、また、「可溶化剤」すなわち「安
定剤」を好ましくは溶液中のＭｇＡｌ２Ｏ４の１モルに
つき１０−１００ｇの範囲の濃度で含有する。この安定
剤は、常に、溶液の濃縮化の前に添加する。より好まし
くは、安定剤は、溶液中のＭｇＡ　ｔ２Ｏ３、Ｙ２Ｏａ
の１モルにつき３０〜７０ｇの範囲の濃度、最も好まし
くは溶液中のＭｇＡｌ２Ｏ４の１モルにつき４５〜５５
ｇの範囲の濃度で存在する。可溶化剤として使用する適
当は材料は、例えば、次のものを包含するｚカルボキシ
ル型有機酸、乳酸、ギ酸、シュウ酸、クエン酸、酒石酸
、マレイン酸、アジピン酸、イタコン酸、それらのハロ
ゲン化誘導体など、好ましい安定剤は乳酸である。好ま
しくは、溶液中に使用する安定剤は金属化合物と反応せ
ず、こうして安定剤は消費されない、安定剤はより高い
固体含量、すなわち、　Ｍｇ　Ａ　１２０４に基づいて
約３０重量％で安定な溶液を提供し、こうして既知の方
法により繊維を容易に形成することができる。「安定な
溶液」とは、結晶化またはゲル化せずかつ流動性のとど
まる溶液を意味する。典型的には、安定な溶液は周囲条
件下でほぼ１月間流動性にとどまるであろう、それ以上
の溶媒を添加すると、溶液は無限に流動性にとどまるこ
ができるであろう。

いったん前駆物質の溶液が形成すると、それを必要に応
じて濃縮して繊維化のために十分に粘稠な溶液を生成す
ることができる。溶液の粘度は好ましくは２５〜５００
ポアズ、より好ましくは６０−１５０ポアズである。濃
縮は溶媒の蒸発または他の有効な手段１例えば、回転蒸
発器または他の装置のよることができ、そして好ましく
は９０〜１１０℃および大気圧［１，０３ｋｇ／ｃｍ’
（１４，７ｐｓｉ）ゲージ］において実施される。これ
より低い温度を減圧において使用することができる。こ
の濃縮工程は溶液の固体含量を最大にする。この固体含
量は、一般に、ＭｇＡｌ２Ｏ４に基づいて約３０重量％
までである。

必要に応じて、他の添加を溶液中に存在させることがで
きる。このような添加剤の例は、繊維へ耐食性を与える
添加剤、例えば、クロム化合物、または溶液の紡糸を促
進する添加剤１例えば、有機ポリマー紡糸助剤である。

これらは一般に、便利さの理由で、濃縮工程後に添加さ
れるが、必要に応じて、濃縮前に添加することができる
０本発明において使用できる種々の紡糸助剤は、この分
野において知られており１例えば、米国特許第３．９９
２，４９８号に記載されており、次のものを包含する：
ポリ酢酸ビニルの部分的加水分解物、ポリビニルアルコ
ール、ポリアクリルアミドおよびポリアクリルアミドの
部分的加水分解物。

ポリアクリル酸、ポリエチレンオキシド、カルボキシア
ルキルセルロース（例えば、カルボキシメチルセルロー
ス）、ヒドロキシアルキルセルロース（例えば、ヒドロ
キシメチルセルロース）、アルキルセルロース（例えば
、メチルセルロース）、でんぷんの加水分解物、デキス
トラン、グアーゴム、ポリビニルピロリドン、ポリエチ
レングリコール、アルギン酸、ポリインブチレン誘導体
、ポリウレタンおよびそれらのエステル、コポリマーお
よび混合物、好ましい紡糸助剤は直鎖状ポリヒドロキシ
レート有機ポリマー、例えば、ポリビニルアルコール、
ポリ酢酸ビニルの部分的加水分解物、ポリエチレンオキ
シド、またはポリエチレングリコールであり、最も好ま
しいものは、便利さおよび経済性の理由で、ポリエチレ
ンオキシドである。１種または２種以上の紡糸助剤は、
好ましくは、基本的前駆物質の溶液が形成した後に添加
すべきである。

前述の３種類の出発物質の特定の添加順序の理由は、工
程を異なる順序で実施すると、金属の沈殿が形成する傾
向があるからである。沈殿は懸濁液を生じ、この懸濁液
は一般に繊維化することが不可能である。出発物質およ
びトーピング剤が混入されるまで、溶液を７０〜１１０
℃、好ましくは９０〜１１０℃に維持することが好まし
い、この温度範囲は反応を十分に加速し、同時に成分の
早期の分解を促進しないで溶液の本質的な性質を維持す
るために十分である。これは１ｍ雄化可能な溶液の形成
を促進する。次いで、この溶液の温度を好ましくは２５
〜７０℃、より好ましくは４０〜７０℃に低下させ、次
いで安定剤および紡糸助剤をこの溶液に混入する。これ
は安定剤または紡糸助剤と前駆物質の溶液との間の反応
の可能性を最小にする。

濃縮された繊維化可能な前駆物質の溶液は、追加の物質
、例えば、トーピング剤、安定剤および紡糸助剤を含有
することができ、ここで繊維化できる状態にある。溶液
は、既知の環式紡糸技術、例えば、ブロー紡糸（ｂｌｏ
ｗ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）または遠心紡糸により生すなわ
ち前駆体の繊維に形成することができる。好ましくは、
前駆体の繊維はブロー紡糸によって形成し、ここで溶液
はオリフィスを通して乾燥窒素ガスの収束する（例えば
、３０°の）高速流れの中に押出し、ここで窒素ガスの
流れは繊維を伸張させる。ｍｉｓは紡糸室内に存在する
低い相対湿度の熱空気への暴露により乾燥される。溶液
の繊維化の適当な方法は米国特許第３．９９２．４９８
号に記載されている。

次いで、繊維化工程により形成された前駆体のｔａ雄は
、集められかつ十分に加熱された繊維から揮発性物質を
除去され、そしてそれらの結晶の形態、すなわち、それ
らの酸化物の形態に転化される。前駆体の繊維は、いっ
たん加熱されまたは焼結されると、ＭｇＡ　１２０．繊
維を形成する。一般に、繊維を１００〜１５０℃に１〜
４時間加熱して繊維を乾燥する０次いで、繊維を８００
〜１．６００℃、好ましくは１，３００〜ｌ、５００℃
に１分ないし４時間焼成してアルミン酸マグネシウム繊
維を形成し、これらのアルミン酸マグネシウム繊維は耐
火材料として使用することができる。より好ましくは、
ｔａ雄はその温度に１分ないし１時間保持される。

さらに、耐火材料として有用な極めて優れた繊維を得る
ために、繊維を加熱サイクルにかけること、すなわち、
繊維をプラト一様サイクル、例えば、実施例２の表工に
記載されているように連続のより高い工程において加熱
することが可能である。このサイクルの加熱は遅いガス
発生を維持し、こうして繊維構造の破裂を防止する。

上の繊維が形成すると、繊維は高い温度（すなわち、≧
１，５００℃）の断熱用途、例えば、炉の内張りにおい
て有用であることができる。繊維は、また、他のセラミ
ックまたはプラスチ−２りにおける強化用添加剤として
有用であることができる。さらに、ａｍは触媒の支持体
として使用できる。本発明に従い形成された繊維は、耐
高温性および耐腐食性を有することに加えて、「取扱い
性」に非常に優れるという特性を有し、すなわち、それ
らは脆くなくかつ取扱いのとき容易に破壊または崩壊し
ない。

本発明により製造された耐火性ＭｇＡ　１２０４繊維は
、他の既知の方法により製造されたＭｇＡｌ２Ｏ４繊維
よりも比較的高い脆砕性指数を有する。ｍＭ＊のｒ脆砕
性指数（ｆｒｉａｂｉｌｉｔｙｉｎｄｅｘ）Ｊとは、繊
維の破砕抵抗または脆くない性質の測度である０本発明
に従い形成される繊維製品の脆砕性指数の測定に使用で
きる試験手順は、米国特許第４，０４７，９６５号に開
示されている。他の封通に知られている脆砕性の試験が
存在するが、この試験は容易でありかつ比較的信頼性が
あるために以下の実施例で使用するために選択した。

一般的脆砕　の試験手順 本発明に従い製造された繊維の脆砕性指数は、重量０．
５〜２．０ｇの繊維の試料を、２５個の大きさＮｏ　、
００の標準の実験質用ゴム線を含有する０、４３７１　
（１バインド）容のガラスびん中に入れることによって
決定した。このびんをねじ付き蓋で密閉し、ボールミル
のローラー上に配置し、そして４分間回転させる０次い
で、繊維を洗浄剤、例えば、カルボン（ｃａｌｇｏｎの
）［カルボン・コーポレーション、ピッツバーグ・アク
チベイテッド会カーボン・ディビジョン（ｃａｌｇｏｎ
　　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇ　　
Ａｃｔｉｖａｔｅｄ　　ＣａｒｂｏｎＤｉｖｉｓｉｏｎ
）の商標］を含有する水ですすいで５０メツシユの試験
用篩上に配置する。篩およびその上に保持された繊維を
乾燥するまで１２５℃に加熱する０次いで、繊維を篩か
ら取り出し、秤量する。「脆砕性指数」は、篩上に保持
された乾燥繊維の重量をびんの中に入れた初期の繊維の
合計重量で割って得られる数値である。「ゼロ（０）」
の脆砕性指数は、繊維が非常に脆くあるいは弱く、繊維
を人差指および親指の間でおだやかにこすってときでさ
え、短い断片に破壊するかあるいは崩壊してダスト（ｄ
ｕｓｔ）になることを意味する。「０」の脆砕性指数を
有する繊維製品の試験試料は、試験用篩を通して完全に
流れる、すなわち、篩上に繊維わ本質的に保持されない
、「ｌ」の脆砕性指数は、ミリングしたとき短い断片に
破壊されず、それゆえ篩上にその全体が保持される試料
を表わす。

次の実施例は、本発明を単に例示し、そして本発明の範
囲を限定することを意図するものではない。

犬施賀ユ ４８．２８ｇ（０，２モル）のＡｌＣ１，−６Ｈ２０を
１５０ｇのＨ２Ｏ中に溶解し、そして９０℃に加熱した
。熱（９０℃）溶液を攪拌するとき、４．８６ｇ　（０
，２モル）のＭｇ金属を０゜５ｇの部分ずつ２時間にわ
たって添加し、このときＨ２のガスが発生した。すべて
のＭｇ金属がＡｊＣ１３溶液中に溶解したとき、５．３
９ｇ（０，２モル）のＡＩ金金属削り屑を攪拌した熱溶
液に０．５ｇの部分ずつ２時間にわたり添加した。再び
Ｈ２が発生した０次いで、合計４重量％の乳酸を添加し
た。この熱溶液を濾過して不溶性残留物を除去し、そし
て表面上にスカムまたはフィルムが形成するまで、９０
℃に加熱した。生ずる溶液は２．００に等しいＡ１：Ｍ
ｇモル比を有した。この溶液を４０℃に冷却し、そして
１重量％の高分子量のポリエチレンオキシドで処理して
、透明の粘稠な溶液を得た。粘性化した溶液を約２．１
１ｋｇ／ａｍ’　　（３０ｐｓｉ）ゲージの圧力で０．
０２５４ｃｍ（１０ミル）のオリフィスを通して高速度
の乾燥Ｎ２中に押出し、ここでこの溶液は吹出されて直
径５〜ｌＯミクロンの繊維にされ、これらの繊維をｌＯ
メツシュの篩上に繊維のマットとして集めた。この繊維
のマットを１８０℃で１時間乾燥し１次いで１．０００
℃で１時間焼成した。この繊維の試料を粉砕して粉末に
した。生ずるセラミック繊維の粉末上の試料のＸ線回折
図形は、ＭｇＡｌ２Ｏ４のそれと一致した。

丈惠勇ヱ ４８．２８ｇ　（０，２モル）のＡｌＣ１ａ　・６Ｈ２
０を１５０　ｍ　ｌの脱イオン水中に、攪拌しながら、
溶解することによって、塩化物の溶液を調製した。マグ
ネシウム金属の４．８６ｇの試料をこの塩化物の溶液に
添加した０次いで、この溶液を還流条件下に１００℃に
加熱した。マグネシウムが完全に溶解した後、５．３９
ｇのアルミニウム金属をこの溶液に添加して透明な溶液
を形成した。この溶液は２．００のＡ１：Ｍｇモル比を
有した０次いで、十分なＺｒＣｌ４をこの透明な溶液に
添加して、最終繊維生成物中に５００ｐｐｍのＺｒＯ２
を形成した。この溶液の温度を６０〜７０℃に低下させ
１次いで１０ｇの乳酸を添加して、この溶液のゲル化ま
たは結晶化を防止した。

次いで、この溶液を回転蒸発器による蒸発により、この
溶液の粘度が１００〜２００ポアズになるまで、濃縮し
た６次の手順に従い、この粘稠な溶液を使用して繊維を
形成した： この透明溶液を２　、８１　ｋｇ／　ｃｍ’　　（４０
ｐｓｉ）ゲージのにおいて０．０４０６ｃｍ（１６ミル
）のオリフィスを通して、オリフィスのまわりにおいて
互いに１２０″″で同心的に配置された３つの孔から出
る乾燥Ｎ２の３つの高速度の噴射中に押出すことによっ
て、この溶液を繊維化した。Ｎ２の噴射はオリフィスの
中心に向かって２０＠の角度をもたせて、これによりオ
リフィスから来る溶液は取り上げられ、細長くされ、そ
して吹出されて、直径が５〜１０ミクロンの前駆体の繊
維にされた。前駆体の繊維を噴射ノズルから１５．２４
ｃｍ　（６フイート）のところに設置された篩上に集め
た。２つの加熱ガンを噴射ノズルの近くに設置して、繊
維が形成されるとき繊維の乾燥を促進した。

篩上に集められた前駆体の繊維のマットを２５℃で１時
間乾燥した。乾燥したマットを篩から取り出し、そして
自動制御装置を有する高速温度炉（ｒａｐｉｄ　　ｔｅ
ｍｐｅｒａｔｕｒｅ　　ｆｕｒｎａｃｅ）で１．５００
に１時間焼成した。焼成は塩化物を追出しかつ酸化物の
繊維を形成するために実施した。前駆体の繊維の焼成の
スケジュールを下表工に示す、得られる生成物は、Ｘ線
回折分析により決定して、ＭｇＡ　１２０ａであること
がわかった。

友エ ソーキングの速 」　　　　　温　　（℃）　　　　　瓜１ｂ（ゾ！−１
−１室温（約２５）〜２００　３００℃／時間２　２０
０から４５０　　　　５００℃／時間３４５０において
　　　　　３０分間保持４４５０から５５０　　　　２
００℃／時間５５５０において　　　　　３０分間保持
６５５０から１．５００　　１．２５０℃／時間 ７　１．５００において　　　１時間保持焼成後に製造
されたＭｇＡｌ２Ｏ４繊維を、前述の一般的脆砕性の試
験手順に付した。ＭｇＡｌ２Ｏ４繊維は０．１の脆砕性
指数を有した。

実施例３ アルミニウム対マグネシウムの比が約２．００、直径が
１−１０ミクロンおよび長さが約１２．７ｃｍ（５イン
チ）までであるアルミン酸マグネシウム繊維を、次の手
順により作った〜２４１．４３ｇの塩化アルミニウム六
水和物を５００ｍ１の脱イオン水中に溶解し、そしてほ
ぼ１００℃に還流加熱゛した。完全な溶解が起こった後
、２４．３０５ｇのマグネシウム金属をこの塩化物の溶
液に２時間にわたりゆっくり添加し、そのときＨ２ガス
が発生した０反応が完結しかつ溶液が透明になった後、
２６．９８ｇのアルミニウム金属をこの塩化物の溶液に
２時Ｈ■かけてゆっくり添加し、このときＨ２ガスが発
生した６反応が完結しかつ透明な溶液が生じたとき、最
終酸化物繊維中に２．ＯＯＯｐｐｍのＺｒＯ２のレベル
を生成するために十分な、０．５３５ｇ（７）ＺｒＣ１
４、塩化ジルコニウム、を塩化物溶液に添加した０次い
で、この溶液を４０℃に冷却し、モして４９゜６ｇの８
８％の乳酸を添加した。このオキシ塩化アルミニウムマ
グネシウムの溶液を、微細な酸抵抗性濾紙を通して注意
して濾過した。

ポリエチレンオキシドの２．７５重量％の溶液を蒸留水
中で一夜攪拌することによってつくった。

５、ＯＯｇのポリエチレンオキシドの溶液を上のオキシ
塩化アルミニウムマグネシウムの溶液に添加した。生ず
る混合物を標準の回転蒸発器で６０℃において減圧下に
蒸発させた。これは、プルツクフィール１ｊｆｆ計で、
１０　ｒ　ｐｍでＮｏ。

５の５ＲＶＴスピンドルを使用して室温で測定した粘度
が８０ポアズとなるまで、続けた。生ずるオキシ塩化物
の溶液は透明であり、わずかに黄色がらった色合いを有
した０次いで、粘性化された溶液を約２．１１　ｋｇ／
ａｍ２　（３０ｐｓ　ｆ）ゲージの圧力で０．０２５４
ｃｍ　（ＩＯミル）のオリフィスを通して高速度の乾燥
Ｎ２中に押出し、ここでこの溶液は吹出されて直径１〜
ｌＯミクロンの繊維にされ、これらの繊維を１０メツシ
ユの篩上に繊維のマットとして集めた。この繊維のマッ
トを１００℃で一夜乾燥し１次いでｌ。

４００℃に４時間のサイクルにわたって加熱した。生ず
る繊維のＸ線回折図形は純粋なアルミン酸マグネシウム
を示した。繊維は非常に脆く、そして破壊しないように
して取扱うことができなかった。繊維の微小構造は非常
に粗大であり、繊維の直径の大きさの単一の粒子を有し
た。脆砕性指数は０．１０であった。

実施例４ 次の処方を使用する以外、実施例３に記載するようにし
て繊維を作った： ２４１．４３ｇ　　　塩化アルミニウム六水和物２３．
９１ｇ　　　マグネシウム金属 ２６−９８ｇ　　　アルミニウム金属 ４９．６ｇ　　　　乳酸８８％ ０．５３５ｇ　　塩化ジルコニウム ５．００ｇ　　　ポリエチレンオキシドの２．７５％溶
液 得られるａｍは２．０３のアルミニウム対マグネシウム
のモル比を有した。ｍｓの微小構造は、多数のすべり平
面（ｓ　ｌ　ｆ　ｐ　　ｐｌａｎｅ）が見られる、小さ
い、約０．２ミクロンの直径の粒子から戊っていた。繊
維は０．３０の脆砕性指数を有した。

実施例５ 次の処方を使用する以外、実施例３に記載するようにし
て繊維を作った： ２４１．４３ｇ　　　塩化アルミニウム穴水和物２３．
７１ｇ　　　マグネシウム金属 ２６．９８ｇ　　　アルミニウム金属 ４９．６ｇ　　　　乳酸８８％ ０．５３５ｇ　　塩化ジルコニウム ５−００ｇ　　　ポリエチレンオキシドの２．７５％溶
液 得られる繊維は２．０５のアルミニウム対マグネシウム
のモル比を有した。得られるＨ＆維の微小構造は、平滑
であり、個々の粒子は区別することが困難であった。繊
維は０．６０の脆砕性指数を有した。

実施例６ 次の処方を使用する以外、実施例４に記載するようにし
てａｍを作った： ２４１．４３ｇ　　　塩化アルミニウム六水和物２３．
４８ｇ　　　マグネシウム金属 ２６．９８ｇ　　　アルミニウム金属 ４９　、６ｇ　　　　乳酸８８％ ０．５３５ｇ　　塩化ジルコニウム ５．００ｇ　　　ポリエチレンオキシドの２．７５％溶
液 得られる繊維は２．０７のアルミニウム対マグネシウム
のモル比を有した。得られる繊維の微小構造は、平滑で
あり、個々の粒子は区別することが困難であった。繊維
は０．５０の脆砕性指数を有した。

実施例７ 次の処方を使用する以外、実施例３に記載するようにし
て繊維を作った： ２４１．４３ｇ　　　塩化アルミニウム穴水和物２３．
１４ｇ　　　マグネシウム金属 ２６．９８ｇ　　　アルミニウム金属 ４９．６ｇ　　　　乳ｍ８８％ ０．５３５ｇ　　塩化ジルコニウム ５．００ｇ　　　ポリエチレンオキシドの２．７５％溶
液 得られる繊維は２．１０のアルミニウム対マグネシウム
のモル比を有した。得られる繊維の微小構造は、平滑で
あり、個々の粒子は区別することが困難であった。繊維
は０．３５の脆砕性指数を有した。

実施例８ 次の処方を使用する以外、実施例３に記載するようにし
て繊維を作った： ２４１．４３ｇ　　　塩化アルミニウム六水和物２３．
０９ｇ　　　マグネシウム金属 ２６．９８ｇ　　　アルミニウム金属 ４９．６ｇ　　　　乳酸８８％ ０．５３５ｇ　　ｔｐ化ジルコニウム ５、ＯＯｇ　　　ポリエチレンオキシドの２．７５％溶
液 得られる繊維は２．２０のアルミニウム対マグネシウム
のモル比を有した。得られる繊維の微小構造は、平滑で
あり、個々の粒子は区別することが困難であった。繊維
は０．４０の脆砕性指数を有した。

亙惠倒遣 ＺｒＣ１ａを添加しない以外、実施例に記載するように
して繊維を作った。

得られる繊維は、明確な粒子の境界および粒子中のすべ
り平面を示す微小構造を有した。繊維は０．０５の脆砕
性指数を有した。

比較例Ａ 次の手順を使用して紡糸に適当な溶液を製造する試みを
行った：２４１．４３ｇの塩化アルミニウム穴水和物を
５００ｍ１の脱イオン水中に溶解し、そしてほぼ１００
℃に還流加熱した。完全な溶解が起こった後、２６．９
８ｇのアルミニウム金属をこの塩化物の溶液に２時間に
わたりゆっくり添加し、このときＨ２ガスが発生した。

反応が完結しかつ溶液が透明になった後、２４−３０５
ｇのマグネシウム金属をこの溶液に２時間にわたりゆっ
くり添加した。

生ずる溶液は白色ゲルの沈殿から成り、非常に多くの未
反応のマグネシウム金属を含有した。繊維を形成するこ
とができなかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、微細粒子の微小構造（ミクロ構造）を有し、アルミ
   ニウム対マグネシウムのモル比が２．０３〜２．２０の
   範囲内であるアルミン酸マグネシウム繊維の製造に適す
   る繊維化可能な前駆物質の溶液からなることを特徴とす
   る組成物。 ２、トーピング剤も前記溶液中に存在する特許請求の範
   囲第１項記載の組成物。 ３、前記トーピング剤は、加熱したとき、分解してＺｒ
   Ｏ＿２、ＭｎＯ＿２、ＴｉＯ＿２、Ｃｒ＿２Ｏ＿３、Ｙ
   ＿２Ｏ＿３またはそれらの混合物の酸化物の少なくとも
   １種を形成する化合物の少なくとも１種からなる特許請
   求の範囲第２項記載の組成物。 ４、前記化合物は塩化ジルコニウムである特許請求の範
   囲第３項記載の組成物。 ５、可溶化剤が前記溶液中に存在する特許請求の範囲第
   １項記載の組成物。 ６、前記可溶化剤は乳酸である特許請求の範囲第５項記
   載の組成物。 ７、紡糸助剤が前記溶液中に存在する特許請求の範囲第
   １項記載の組成物。 ８、前記紡糸助剤はポリエチレンオキシドである特許請
   求の範囲第７項記載の組成物。 ９、モル比は２．０３〜２．１０の範囲内である特許請
   求の範囲第１項記載の組成物。 １０、順序づけられた工程： （ａ）アルミニウム塩の溶液を調製し、 （ｂ）工程（ａ）において調製された溶液中にマグネシ
   ウム化合物を溶解し、そして （ｃ）工程（ｂ）において調製した溶液中にアルミニウ
   ム化合物を溶解する。 からなることを特徴とする特許請求の範囲第１〜９項の
   いずれかに記載の繊維化可能な前駆物質の溶液を調製す
   る方法。 １１、トーピング剤を工程（ａ）、（ｂ）または（ｃ）
   の溶液に添加する順序づけられていない工程をさらに含
   む特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １２、順序づけられた工程： （ｄ）可溶化剤を溶液に添加する、 をさらに含む特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １３、順序づけられた工程： （ｅ）工程（ｃ）において調製した溶液を濃縮する、 をさらに含む特許請求の範囲第１２項記載の方法。 １４、順序づけられた工程： （ｆ）有機ポリマーの紡糸助剤を溶液に添加する、 をさらに含む特許請求の範囲第１３項記載の方法。 １５、工程（ａ）、（ｂ）および（ｃ）における温度は
   ７０〜１１０℃である特許請求の範囲第１０項記載の方
   法。 １６、カチオン対アニオンのモル比が０．３３：１〜１
   ：１の範囲内であるように、十分な量のマグネシウム金
   属およびアルミニウム金属を溶液中に溶解する特許請求
   の範囲第１０項記載の方法。 １７、工程： （ａ）（１）アルミニウム塩を極性溶媒中に溶解し、（
   ２）工程（１）において調製した溶液にマグネシウム化
   合物を溶解し、そして（３）工程（２）において調製し
   た溶液中にアルミニウム化合物を溶解する順序づけられ
   た工程によって前駆物質の溶液を調製し、 （ｂ）トーピング剤および可溶化剤を工程 （ａ）において調製した溶液中に溶解し、ここで前記溶
   液は分解してアルミン酸マグネシウム繊維を形成するこ
   とができ、 （ｃ）前記溶液を濃縮して２５〜５００ポアズの粘稠な
   物質にし、 （ｄ）前記粘稠な物質を繊維化して繊維を形成し、そし
   て （ｅ）前記繊維を十分に加熱して結晶質アルミン酸マグ
   ネシウム繊維を形成する、 からなることを特徴とするアルミン酸マグネシウム繊維
   を製造する方法。 １８、マグネシウム化合物はマグネシウム金属であり、
   そしてアルミニウム化合物はアルミニウム金属である特
   許請求の範囲第１０または１７項記載の方法。 １９、アルミニウム塩は塩化アルミニウムである特許請
   求の範囲第１０または１７項記載の方法。 ２０、溶媒は水である特許請求の範囲第１０または１７
   項記載の方法。 ２１、トーピング剤は塩化ジルコニウムである特許請求
   の範囲第１１または１７項記載の方法。 ２２、可溶化剤は乳酸である特許請求の範囲第１２また
   は１７項記載の方法。 ２３、前記加熱は８００℃〜１，６００℃の範囲内の温
   度である特許請求の範囲第１７項記載の方法。 ２４、溶液のｐＨを約７以下に維持する特許請求の範囲
   第１０または１７項記載の方法。 ２５、工程： （ａ）無機のアルミニウム塩およびマグネシウム化合物
   を、ある温度で水中に溶解して塩溶液を形成し、 （ｂ）前記塩溶液中にアルミニウム化合物を溶解し、 （ｃ）トーピング剤を前記塩溶液中に溶解し、（ｄ）可
   溶化剤を前記塩溶液中に溶解し、 （ｅ）前記溶液を濃縮して２５〜５００ポアズの粘稠な
   物質を形成し、 （ｆ）前記粘稠な物質を繊維化して繊維を形成し、そし
   て （ｇ）前記繊維を８００℃〜１，６００℃の範囲の温度
   に加熱して結晶質アルミン酸マグネシウム繊維を十分に
   形成する、 からなることを特徴とするアルミン酸マグネシウム繊維
   を製造する方法。 ２６、特許請求の範囲第１０〜２５項のいずれかに記載
   の方法により製造された特許請求の範囲第１〜９項のい
   ずれかに記載の組成物。