JPS6352133B2

JPS6352133B2 -

Info

Publication number: JPS6352133B2
Application number: JP55026771A
Authority: JP
Inventors: Gureidon Ekudaaru Uenderu
Original assignee: MANBIRU SAABISU CORP
Current assignee: MANBIRU SAABISU CORP
Priority date: 1979-03-05
Filing date: 1980-03-05
Publication date: 1988-10-18
Also published as: JPS55142718A; CA1137121A; FR2450795B1; US4251279A; FR2450795A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は酸化物溶融から無機繊維の製造に関す
るものである。さらに詳細にはアルミナと他の酸
化物の溶融物からのアルミナ−含有繊維の製造に
関するものである。

数年間アルミナ含有無機繊維は顆粒アルミナ
（カオリン）とシリカのような他の酸化物を含有
する混合物を溶融し、溶融した材料をガスまたは
スチームによつて吹きつけるかまたは高速回転ロ
ーターで衝突させそして生成した吹きつけまたは
回転繊維を収集する界面上に堆積させることによ
つて製造してきた。次いでこれらの繊維を高温熱
絶縁体としてまとめてまたはマツト・ブランケツ
トなどの形で使用する。溶融物を生成する組成物
はアルミナ約80％までを含有することができる。
通常他の酸化物の主な存在はシリカである。“ガ
ラス”繊維においてシリカは主要成分であり、ア
ルミナは比較的少量で存在する。“アルミノケイ
酸塩”（“耐火”）繊維においてアルミナとシリカ
の含有量は同一の一般主要量（即ち、各々全組成
物の約40〜60％の範囲で）であり、そして“高ア
ルミナ”繊維においてはアルミナは優勢材料で組
成物の約80％までである。（特にことわらない限
り、ここでの％はすべて重量によるものである。）
これらの繊維型のすべて（特にガラス繊維）はシ
リカの他に他の酸化物を含有することができる。
アルミノケイ酸塩繊維において種々の繊維組成物
中に存在する他の酸化物はクロミア（エクダール
（EKdahl）の米国特許第3449137号）、酸化カルシ
ウムおよび酸化マグネシウムまたはドロマイト
（チエン（Chen）およびパロ（Pallo）米国特許
第4055434号）またはチタニア、酸化鉄、ソーダ、
ジルコニアおよび／またはボリア（マクミユレン
（McMullen）の米国特許第2710261号）を包含す
る。繊維生成物は一般に繊維を生成する特定の酸
化物組成物に依存して約600〜3200〓（315〜1760
℃）の温度に有用となる；ガラス繊維は比較的低
温の範囲で（例えば600〜1000〓；315〜540℃）、
アルミノケイ酸塩繊維は中間の範囲で（例えば
800〜2700〓；425〜1480℃）および高アルミナ繊
維は比較的高温の範囲で（例えば2300〜3200〓；
1260〜1760℃）使用されるが、勿論使用範囲の重
複部分があり、繊維の各型の範囲の正確な限界は
絶対的ではない。代表的な市販の繊維はジヨンズ
−マンヴイレ（Johns−Manville）コーポレーシ
ヨンによつて商標“CERAWOOL”
“CERAFIBER”および“CERACHROME”と
して売られている耐火繊維であり、さらにガラス
繊維は同社で広く多様の絶縁生成物の製造に使用
されている。

過去、繊維の十分な耐火性（即ち、適当な使用
温度に対する耐火力）を得るためには繊維を生成
する溶融物中にアルミナ成分として高温焼成した
アルミナを使用する必要があると信じられてい
た。高温焼成アルミナはα結晶性相の非常に高い
（通常75〜90％）含有量を有する。しかしながら
これらの高α結晶性相含有アルミナは極めて緩慢
な溶融をする欠点を有していた。それ故繊維の生
成速度は溶融物の生成速度が高α結晶性相含有ア
ルミナの存在によつて制限されるために著しく遅
いのである。

そのため溶融物から生成される繊維が同様の希
望する温度特性をなおも維持しながら繊維生成速
度を増すために速やかに溶融する酸化物溶融組成
物を有することが特に希望されたのである。

本発明は高級なアルミナ含有繊維がα結晶性相
５〜60％、好ましくは５〜35％、少なくとも１種
の他の結晶性アルミナ相である残部（即ち40〜95
％、好ましくは65〜95％）を有するアルミナから
なるアルミナ成分10〜80％を含む組成物から増大
した溶融速度で生成することができる発見を包含
するものである。従つて本発明はアルミナ成分を
含む溶融組成物を繊維化することによるアルミナ
含有繊維の製造方法に於て、アルミナ成分及びシ
リカ成分が組成物の80〜100重量％として存在し、
クロミア、酸化カルシウム、マグネシア、ドロマ
イト、及びジルコニアからなる群から選ばれる少
なくとも１種の他の酸化物が組成物の０〜20重量
％存在し、該アルミナ成分が少なくとも約40m²／
ｇの水準の表面積を有し、そして該組成物中に組
成物の10〜80重量％の範囲で存在し、且つ該アル
ミナ成分はアルミナのα結晶相５〜60重量％及び
少なくとも１種のアルミナの他の結晶相40〜95重
量％を含有する本質的に無水アルミナとからなる
低α結晶相含有アルミナを少なくとも50重量％
と、残余、高α結晶相含有アルミナとを含有する
ことを特徴とするアルミナ含有繊維の製造方法を
提供するものである。ほとんどの場合、残部のア
ルミナはただ単一相であるよりもむしろ他のアル
ミナ結晶性相の混合となる。

また本発明はアルミナのα結晶性相含有量５〜
60％好ましくは５〜35％とアルミナの少なくとも
１種の他の結晶性相である残部（即ち40〜95％、
好ましくは65〜95％）を有するアルミナを含むア
ルミナ成分からなるアルミナ含有繊維の生成に有
用な組成物を用いるものである。ほとんどの場
合、残部のアルミナはただ単一相であるよりもむ
しろ他のアルミナ結晶性相の混合となる。組成物
はまたガラスおよび耐火繊維組成物において使用
されるあらゆる他の酸化物を含有することができ
る。

本発明は溶融された組成物からのアルミナ含有
繊維の改良された生成方法であり繊維生成物にい
かなる不利益な影響を示さずに繊維速度を実質的
に増大させるものである。改良は従来工業によつ
て保持された意見に反して低α結晶性相含有量を
有するアルミナ成分が組成物中に使用されること
ができそして満足な耐火性を有する繊維を製造す
るばかりでなくさらに繊維の製造速度を増大する
ことに意義があるという驚くべき発見に基づくも
のである。

本発明において使用される“低α結晶性相含有
アルミナ”は式Al₂O₃を有する実質的に無水の材
料である。このアルミナはα相が全アルミナの５
〜60重量％、好ましくは５〜35重量％の範囲で存
在する結晶性相^*の混合物から構成されるもので
ある。このアルミナの残部（即ち40〜95重量％、
好ましくは65〜95重量％）は少なくとも１種の他
の結晶性相から構成されそして通常多数の結晶性
相の混合物から構成されるものである。同定され
そして本発明のアルミナ成分中に存在することが
できる他の無水アルミナ結晶性相はγ、δ、η、
θ、υ、κおよびχと称されるものを包含する。
非−α相の特定の混合物の性質が本発明の結果に
重要であるということは見出されていない。

種々のアルミナ結晶性相の説明並びに低α結晶
性相含有量を有するアルミナを得るための多数の
異なつた方法は先行技術に広く記載されている。
特にギツエン（Gitzen）窯業製品としてのアル
ミナ（アメリカンセラミツクソサエテイ、1970
年）およびニユーサム（Newsome）等アルミナ
特性（テクニカルペーパー第10巻、第２改訂、ア
ルミニウム、アンパニーオブアメリカ、1960
年）は詳細な説明を含有しておりそしてまたさら
に結晶性相の生成と同定の種々の態様の詳細な説
明を含有する極めて多くの多の研究論文に言及し
ている。本発明に適した型の低α結晶性相含有ア
ルミナはカイザーアルミニウムカンパニーから
“Lo−Alphaグレード”およびレイノルズメタ
ルスカンパニーから“融解グレード”およびア
ルミニウムカンパニーオブアメリカから
“冶金グレード”の名称で市販されている。

本発明において繊維が生成される組成物のアル
ミナ含有量は10〜80％の範囲にある。アルミナ含
有量が10％以下である場合（ガラス繊維のある種
の型でのように）、組成物の溶融速度は本発明に
よつて実質的に影響される組成物中のアルミナの
存在に十分に依存しない。アルミナ含有量が80％
以上の場合にはここで記載した溶融方法によつて
繊維を生成することができない；かかる繊維は本
発明に適用できない結晶成長技術によつてだけ実
際には生成することができる。

本発明において低α結晶性相含有アルミナは先
行技術の高α結晶性相含有アルミナと実質的に同
様の方法で使用される。即ち溶融するための組成
物を生成するために上記で記載した通り顆粒の形
態でそしてシリカと任意による他の酸化物の同様
の顆粒で混合したかかる形態で使用される。顆粒
の大部分の代表的な粒子サイズは45〜150マイク
ロメーターの範囲である。アルミナの正確な粒子
サイズは臨界的ではなくて、すべての酸化物の粒
子サイズが同様の一般状態の大きさである場合に
さらに有効な溶融が起ることが見出された。かな
り多種の他の無機酸化物をアルミナとシリカと共
に包含することができる。これらはクロミア、酸
化カルシウム、マグネシア、ドロマイト、ジルコ
ニア、チタニア、ボリア、ソーダおよび／または
酸化鉄を包含する。好ましい酸化物は別の意図さ
れた使用である説明とともに以下に記載される。
次いでこの組成物を炉（一般に電気炉）中で溶融
しそして炉から出ていく溶融された流れをロータ
ー紡糸、ガスまたはスチーム吹込みなどによるよ
うに通常の方法で繊維化するのである。

ガラス繊維の製造および代表的なガラス繊維組
成物はトウーレイ（Tooley）ガラス製造のハン
ドブツク（1974年）特に第１および12部中に記載
されているのが見出される。示されている代表的
な繊維ガラス組成物は54.5％シリカ、14.5％アル
ミナおよび残余はボリアのような種々の他の酸化
物を含有する。アルミノケイ酸塩繊維製造の典型
的な説明はカークーオスマー（Kirk−Othmer）
“耐火繊維”エンサイクロペデイアオブケミ
カルテクノロジー第17巻（第２版、1968年）中
に見出される。アルミナ、シリカおよび他の酸化
物含有量は通常アルミナ40〜60％、シリカ40〜60
％および他の酸化物０〜20％の範囲である。他の
酸化物は組成物の0.5〜10％の量でクロミア（高
温使用に対して）、組成物の３〜16％の量でドロ
マイトまたはマグネシアと酸化カルシウムの混合
物（低温使用に対して）、約４〜20％の量でジル
コニア（アルカリ耐性ガラス繊維に対して）であ
ることが好ましい。中間範囲の使用に対してアル
ミノケイ酸塩繊維は１％以下の他の酸化物を有す
るのが好ましい。高アルミナ含有量繊維の製造は
アルミノケイ酸塩繊維の製造と実質的に類似して
いる。組成物の各型におけるアルミナ成分（およ
びその結果少なくともいくらかの他の成分）の標
準的な量での適当な変化は先行技術の高α結晶性
相含有アルミナと比較して低α結晶性相含有アル
ミナ中の結合および／または吸着した水のさまざ
まな量の存在に対して補正できることが望まし
い。選択された混合物の特定の組成物は繊維生成
物の意図された使用温度によつて定められる。

本発明の方法において先行技術の高α結晶性相
含有アルミナ（例えば、ある種のアルミノケイ酸
塩またはガラス組成物に用いられるカオリン）に
対して実質的に完全な置換えとして低α結晶性相
含有アルミナを使用することはかかる完全な置換
で最良の利点が得られるために意図されている。
それ故実質的に完全な（即ち100％）置換が発明
の好ましい形である。しかしながら利点が減じる
とはいえ多少部分的な置換によつてもなお得られ
ることが認められる。しかし本発明の目的に対し
て実際に重要な利点はもし低α結晶性相アルミナ
が全アルミナ成分の少なくとも50％からなるもの
でなければ得られないのである。

市販の低α結晶性相含有アルミナ（“Lo−
Alphaアルミナ”カイザーアルミニウムカン
パニー製）を使用する本発明の組成物を連続的に
操作される市販の大きさの電気炉中で試験した。
“Lo−Alphaアルミナ”はα結晶性相含有量16〜
30重量％を有した。低α結晶性相含有アルミナを
約54％シリカ、45％アルミナおよび１％他の酸化
物を含有する標準のアルミノケイ酸塩組成物中の
通常の高α結晶性相含有アルミナに対して全部置
換えた。低α結晶性相アルミナでの操作に先立つ
数日のコントロール期間に対して先行技術の酸化
物混合の平均溶融速度は733ポンド／時間であつ
た。110時間の試験期間中低α結晶性相含有アル
ミナを包含する混合物の平均溶融速度は804ポン
ド／時間に増大した。110時間試験期間に直接続
く次の数日間のコントロール期間は744ポンド／
時間に減じた通常のアルミナを使用する平均溶融
速度を確かめた。従つて平均溶融速度は試験期間
中8.9％増大した。繊維生成の他のパラメーター
および最終繊維の特性はすべて通常の高α結晶性
相アルミナを含有する混合物から生成された繊維
の特性と実質的に同等かあるいはわずかに良好で
あることを見出した。

このときの分析値の一例はSiO₂50％、Al₂O₃40
％およびCaO・MgO10％であつた。

低α結晶性相含有アルミナの改良成績に対する
理由は確実にはわからないが、通常の高α結晶性
相アルミナに比較してこれらの材料の粒密度が低
くそして表面積が大きいことが同一温度条件下で
さらに速い溶融を生じると考えられる。これに関
して通常の市販の高α結晶性相含有アルミナは一
般に約３〜20m²／ｇまたはそれ以下の状態で表面
積を有し、一方本発明で使用される市販の低α結
晶性相含有アルミナは40〜100m²／ｇまたはそれ
以上の状態で表面積を有している。大きい表面積
は低α結晶性相アルミナに対してその構造がかな
り溶融を受けやすくなる“スポンジ”構造を生じ
ると考えられる。

本発明は無機繊維生成の分野での適用を見出す
ものである。無機繊維は一般に炉、窯および自動
接触転炉のような装置に対して高温熱絶縁（イン
シユレーシヨン）として使用される。

＊あるアルミナ命名法の方式では“相”の代わ
りに“形”なる語が使用される。例えばギツエ
ン（Gitzen）、前記、第12頁を参照。本発明の
目的に対して用語上の相違は重要ではない。

Claims

【特許請求の範囲】

１アルミナ成分を含む熔融組成物を繊維化する
ことによるアルミナ含有繊維の製造方法に於て、
アルミナ成分及びシリカ成分が組成物の80〜100
重量％として存在し、クロミア、酸化カルシウ
ム、マグネシア、ドロマイト、及びジルコニアか
らなる群から選ばれる少なくとも１種の他の酸化
物が組成物の０〜20重量％存在し、該アルミナ成
分が少なくとも約40m²／ｇの水準の表面積を有
し、そして該組成物中に組成物の10〜80重量％の
範囲で存在し、且つ該アルミナ成分はアルミナの
α結晶相５〜60重量％及び少なくとも１種のアル
ミナの他の結晶相40〜95重量％を含有する本質的
に無水アルミナとからなる低α結晶相含有アルミ
ナを少なくとも50重量％と、残余、高α結晶相含
有アルミナとを含有することを特徴とするアルミ
ナ含有繊維の製造方法。