JPS6360125A - 無機繊維の製造方法及び製造装置 - 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】 ［＆業１；の利用分野］ 本発明は、高速で回転する回転体の遠心力で無機ｍ！！
組成物の融液を飛び出させ、繊維化することを特徴とす
る無機ｍ！ｉのり遣方法及び製造装置に関し、特に本発
明は、繊維化されないショットと称する粒をきわめて少
なくし、繊！１径及び繊維長の不ぞろいを少なくし、［
ｔっ７ｐ、ｍ以ドの細い譲雌を安定してＭ＆誰化出来る
無機繊維の製造方法及び製造装置に関する。

［従来技術の説明］ 従来、加熱により軟化する組成物からなる繊維を製造す
る方法として、細孔を介して流出させ細流となし、高圧
空気又は高圧水蒸気を吹き付けるブローイング法、前記
細流を高速回転するホイールと称する水冷却した円筒状
の回転体の側面に落下させ、遠心力によりて、次の高速
回転する回転体にｍｆｉｔをはじき飛ばし、このような
操作を２段、３段と行なうスピニング法等の方法が一般
に知られている。

これらの方法によって得られた繊維の特徴は、一般に繊
維化されないショットと称する粒が多く生じ、又繊維長
及び繊維径も不ぞろいで十分に満足しうるちのとは言え
なかった。

ところで、前述の如き欠点を解決することを目的とする
従来技術として、Ａ　ｌ　ｔ　Ｏ＊を３０〜７５重ψ％
とＳｉＯｘを２５〜７０重量％の割合で含有するセラミ
ック繊維においては全くなく、一般に市販されているバ
ルクと称する繊維には全てショットカ４０〜６０重量％
もｍ＃中に含まれている。

従来技術の中に、特公昭４４−２１４９７号等に開示さ
れた発明があるが、これらの発明は、要するに有孔遠心
力紡糸器による方法で、紡糸器内にバーナーを設け、こ
のバーナーによる熱で紡糸器内側表面にある融液を流動
可能な状態に保つために、融液な少なくとも融点以上に
均一に加熱するものであり、融液と回転体のヌレ性を向
上させ、ロータ端部を支点として融液な飛び出させ、繊
維化させる本発明とは全く異なるものであり、前記従来
技術では、ショットが少なく、繊維長及び繊維径の不ぞ
ろいを少なくすることはできたが、紡糸器側面の孔より
融液が飛び出すためには、孔はあまり小さくできず、繊
維径７ＪＬｍ以下の細い繊維を安定して得ることが出来
ない欠点を有していた。

また特開昭５０−１０６８４号に落下溶湯に電気を流し
、直接通電加熱による方法等も開示されているが、この
方法では１回転体上に落下するまでの溶湯の温度Ｗ節は
できるが１回転体とに落下後は、回転体にも電気は流れ
るものの、溶湯と回転体では抵抗が違いすぎてほとんど
加熱されず。

溶湯が回転体で冷却され、ショットが少なく、しかも繊
維の径が７１Ｌｍ以下の細い繊維を安定して得ることが
できない欠点があった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、前記従来技術によって得られる繊維か有する
欠点を解決した繊維、すなわち、繊維径が７ＪＬｍ以下
の細い繊維が安定して得られ、ショットが少なく、慮雄
の長さ及びｍａｎ径の不でろいを少なくした繊維を提供
することを目的とするものである。

この発明の目的を達成する手段として、特許請求の範囲
に記載した製造方法及び製造装置を提供するものである
。

以下に本発明を具体的に詳説する。

［問題点を解決するための手段及びその作用］本発明の
製造方法を説明するに先立ち、その製造装置から説明す
ると、第１図は本発明の無機繊維の製造装置の一例を示
す縦断面図である。符号（１）は回転体であり、その中
心部下部に取り付けである回転軸（２）によって高速回
転するようになっている。前記回転体（１）の下部には
、加熱装置であるヒーター（３）が装着され、このヒー
ター（３）からの熱輻射にて回転体（１）を均一に加熱
する。なお、加熱の温度バラツキを±２０°Ｃ位にする
ことが好適である。このようにすることにより溶融組成
物を均一に流動させることができる。

回転体（１）の１部には、加熱により軟化する組成物（
７）を加熱する容器（６）があり、容器（６）の底部中
心部位には、加熱により軟化した組成物（））を流出さ
せる細孔ノズル（５）か設けられている。

」−２のごとく構成されたｘ　２１において、回転体（
１）を５００〜１５０００ｒｐ膳て高速回転させ、細孔
ノズル（５）から加熱により軟化させた組成物（７）　
（７）を流出させ、回転体（１）に導くと遠心力で前記
組成物（７）が回転体（１）から飛び出し、ｍｉｓ化さ
れろ。

そして本発明によれば、前記細孔ノズルの直径が口、１
〜１０■■の褪囲内の場合に極めて良好な結果が得られ
た。

次に、本発明に用いる回転体（１）について説明する。

本発明に用いる回転体（１）は、加熱により軟化する組
成物（７）が、回転体（１）から遠心力で飛び出す際に
前記組成物（７）を少なくとも融点以上の温度て薄膜化
し１回転体（１）の温度で組成物（７）の温度を繊維化
に適した温度にし、また回転体（１）　ｈでボｊ記組成
物（７）が固化しないようにし。

更に回転体（１）と前記組成物（７）とのヌレ性を向−
１−させ、回転体（１）の端部にしっかりとした！ａ！
！の支点（８）を作るために、回転体（１）を前記組成
物（７）の軟化温度以上に加熱するものであり１回転体
（１）の下部には加８装置である例えばヒーター（３）
を設置することが好ましい０回転体（１）の上部に設け
たヒーター（コ）は、回転体（１）、ｈ″ｔ’Ｐｉｔ’
Ｐｉ履化成物（７）の温度を回転体（１）と接している
部分よりヒーター（コ）に近い部分の温度を高め、ヒー
ター（３）に近い部分か粘度低下を起こし、回転体（１
）から飛び出した前記組成物（７）が切れやすく、ショ
ットを増加させるため好ましくない、ただし、回転体（
１）及び回転体（１）上で前記組成物（７）の融点以上
の温度で薄膜化した前記組成物（７）の熱放散を減少さ
せるため、回転体（１）の上下にヒーター（３）を設け
ることはなんらさしつかえない。

そして、＃ｉ記上ヒータ−３）はｍｉｓ化する組成物（
７）によってニクロム線、カンタル線、モリブデン、タ
ングステン等を適宜使用することができる。また回転体
（１）を加熱する手段としては、ヒーター（３）による
熱輻射による方法以外にも１回転体（１）の温度をｍ！
！化する組成物（７）の軟化温度以上に保持すれば良く
、この方法に限定するものではない。

回転体（ｉ）の材質についても同様に繊維化する組成物
（７）によってステンレス、モリブデン、タングステン
等を使用する０回転体（１）の大きさは、大きすぎると
高速回転によりブレを生じやすく安全上の問題がある。

また、回転体（１）の中心部下部に取り付けである回転
体（１）を固定するベアリングなどの消耗の問題があり
、これとは反対に小さすぎると生産量か少ない問題があ
り直径１００〜３００１層の範囲が望ましい。

次に、本発明に用いる加熱によって軟化する組成物（７
）について説明する０本発明に用いられるべき軟化する
組成物（７）としては、シリカ・アルミナ系、シリカ・
アルミナ・カルシア・マグネシア・ホウ酸系、シリカ・
アルミナ・カルシア・マグネシア系などのｓＩ繊維雑用
組成物（７）を有利に使用することができる。

［実施例］ 次に本発明の最も代表的な実施例について説明する。

実ＡＮ↓ Ｓｉｎ、が５０重量％、／１ｆｆｉ　Ｏ，が５０重量％
の組成物（７）をあらかじめ底部に６麿−の直径の細孔
ノズルを有するモリブデン容器内でＷヒーターの熱輻射
の加熱により、温度１８５０℃、粘度ｌボイズまで軟化
させた後、前記細孔ノズルの細孔中心上部よりつき差し
て設けた先端が３０度の円錐上の尖った棒を上昇させて
１分間に１５００ｇの割合で溶出させ、回転体（１）下
部に固定したＷヒーターの熱輻射にてモリブデン回転体
（１）を１８５０℃に加熱し、４０００ｒｐｍの速度で
直径２００Φの回転体（１）を回転させ、ｍｌａ化を行
なったところ、繊維径の大部分が２．５〜３．３ルｍの
範囲内にあり、平均２．８％　ｆｌ’ｌ　テ、ｍｌＩ／
１長の大部分がＩＣ１０〜２０（１ｍｍ　（８８ｍ内に
あり、平均１５０ｍ１のショット含有率が７％の繊維を
形成させることができた。

このようにして得られた［１８７重（ｉｔ％とスフ１３
ｆｆｉ量％を混ぜ合わせ、紡糸器にて直径０．７ｍｍの
糸を作成し引張強度、収率（使用原料に対する糸重量の
比率）を 求めたところ、第１表のとおりであった。

χ皇璽ユ Ｓｉ０□５２重量％、ＡＪＬｔＯｉ１２重量％、Ｃａ　
０２０　重量％、Ｍｇ０５＠量％、　Ｂ２０３１１重量
％の組成物（７）を実施例１と同様にあらかじめ底部に
６■の直径の細孔ノズルを有するモリブデン容器内でＷ
ヒーターの熱輻射の加熱により、温度１７００℃、粘度
２０ボイズまて軟化させた後、前記細孔の細孔中心上部
よりつき差して設けた先端か３０度の円錐状の劣った棒
を上昇させて、１分間に１０００ｇの割合で溶出させ１
回転体（１）下部に固定したＷヒーターの熱輻射にてモ
リブデン回転体（１）を１７００℃に加熱し、　７００
０ｒｐ−の速度でａ径Ｚ（１（ｌΦの回転体（１）を回
転させ、ｔａ維化を行なったところ、繊維径の大部分が
４〜６Ｂｙｎの範囲内にあり、平均４．８μｍで、ａ繊
維長の大部分が１００〜２５０■１の範囲内に有り平均
１８０ｍｍてショット含有率が５％の繊維を形成させる
ことができた。

このようにして得られたａｌｌ！８７ｔｆＥｌｋ％と、
スフ１３重量％とを混ぜ合わせ、紡糸器にて直径０．７
ｍｍの糸を作成し、引張強度、収率（使用原料に対する
糸重量の比率）を求めたところ、第１表のとをっであっ
た。

１凰璽ユ ＳｉＯ□５０重量％、Ａ２１１０３３５重量％、Ｍｇ０
１５重量％の組成物（７）をあらかじめ底部に６層１の
直径の細孔ノズルを有するモリブデン容器内てＷヒータ
の熱輻射の加熱により、温度１７５０℃、粘度６０ボイ
ズまで軟化させた後、前記細孔ノズルの細孔中心上部よ
り、突差して設けた先端が３０℃の円錐状の劣った棒を
上昇させで、１分間に５００ｇの割合で溶出させ１回転
体（１）下部に固定したＷヒーターの熱輻射にてモリブ
デン回転体（１）を１７５０℃に加熱し、８０００ｒｐ
−の速度で直径２００Φの回転体（１）を回転させ、ｍ
ｉｓ化を行なったところ、繊維径の大部分が５〜７川ｍ
の範囲内にあり平均５，８終ｍで、ｍ雄長の大部分が１
００〜３０〇−層の範囲内にあり、平均２０口■箇のシ
ョット含有率５％の繊維を形成させることができた。

このようにして得られた繊、ＩＩ　８７ｉ１　量％と、
スフＩｆｆ、ｌ（量％とを混ぜ合わせ、紡糸器にて直径
０．７繊維の糸を作成し、引張強度、収率な求めたとこ
ろ、第１表に示すとおりであった。

（比較例１） Ｓｉ０□５０重量％、Ａ文、０ｆｆ５０重呈％の組成物
（７）を実施例１と同様にあらかじめ底部に６１の直径
の細孔ノズルを有するモリブデン容器内でＷヒーターの
熱輻射の加熱により、温度１８５０°Ｃ１粘度１ボイズ
まで軟化させた後、前記細孔ノズルの細孔中心部上部よ
りつき差して設けた先端が３０度の円錐状の劣った棒を
上昇させて、１分間に１５００ｇの割合で前記細孔ノズ
ルを介して細流となし、圧カフｋｇ／　ｃゴの高速空気
を前記細流に吹き付ける従来法で繊維化を行なったとこ
ろ、ｍｒａｐの大部分が１〜：１．５ｐｍの範囲内にあ
り、平均２．８終ｍで、繊！！長が３．０〜１５０麟−
の範囲内にあり、平均６５１■で、ショット含有率か４
９１のｍ誰を形成させることができた。

このようにして得られた［ｉａ７重ｆ％と、スフ１３重
量％とを混ぜ合せ、紡糸器にて直Ｐ１．０．７−−の糸
を作成し、引張強度、収率な求めたところ第１表に示す
とおりであった。

（比較例２） Ｓｉ０．５２重星％、Ａ１ｆｆ１０．１２玉量％、Ｃａ
　Ｏ２０１９％、　　Ｍｇ０５ｉｉ％、　Ｂ　ｔ　　Ｏ
，１１１屯量％の組成物（７）を実施例１と同様にあら
かしめ底部に６ｍｍの直径の細孔ノズルを有するモリブ
デン容器内でＷヒーターの熱輻射の加熱により、温度１
７００℃、詰度２０ボイズまで軟化させた後、１分間に
１０００ｇの割合で前記細孔ノズルを介して細波となし
、圧カフ　ｋｇ／ｃｍ″の高速空気を前記細流に吹き付
ける従来法まで繊維化を行なったところ１ｍＭ径の大部
分が２〜１２．ｃｃｍの範囲内にあり、平均７．５Ｂｍ
で、繊維長の大部分がｌＯ〜１８０１璽の範囲内にあり
、平均ｇＯ■■で、ショット含有率が３８１の繊維を形
成させることができた。

このようにして得られたｍＡ１８７７１量％と、スフ１
３重埴％とを混ぜ合せ、紡糸器にて直径０．７■輸の糸
を作成し、引張強度、収率を求めたところ、第１表のと
おりであった。

（比較例３） ＳｉＯ，５０３１＜９％、ＡｓＬｚＯｚ３５重量％、Ｍ
ｇ０１５重に％の！ｌ成物（７）を実施例１と同様にあ
らかじめ底部に６■の直径の細孔ノズルを有するモリブ
デン容器内でＷヒーターの熱輻射の加熱により、１分間
に５００ｇの割合で前記細孔ノズルを介して細流となし
、圧カフ　Ｋｇ／ｃｒｒｆの高速空気を前記細流に吹き
付ける従来法で繊維化を行なったところ、ｍ＃Ｉ径の大
部分が４〜１３ＪＬｒｎの範囲内にあり、平均８．８ｐ
−ｍて繊！を長の大部分が３０〜２００１の範囲内にあ
り平均１１０ｍ＋＊でショット含有率が３２％の繊維を
形成させることができた。

このようにして得られたｍｍ８７重ｒ４）％と、スフ１
３重童％とを混ぜ合わせ、紡糸器にて０．７ｍｍの糸を
作成し、引張強度、収率を求めたところ、：ｊＳ１表に
示すとおりであフた。

また、０′ｓ２表に以上の実施例及び比較例て得られた
結果のｍ！ｌをまとめた。

（９，明の効果） 以−ヒのように１本発明によれば１回転体（１）を！ａ
誰化する組成物（７）の軟化温度以上に加熱することに
よって、前記組成物（７）が回転体（１）から遠心力で
飛び出す際に、前記組成物（７）を薄膜化し、回転体（
１）の温度で組成物（７）の温度を繊維化に適した温度
にし１回転体（１）上で前記組晟物（７）が固化しない
ようにし、更に回転体（１）と前記組成物（７）とのヌ
レ性を向上させ、回転体（１）端部にしっかりとした繊
維の支点を作ることがてき、以下の如き効果が生じた。

（＋）ショット含有率を大幅に減少することができた。

（２）　ｍ維長、繊維径のバラツキを減少させることが
できた。

（３）平均ｍｗｈ長が長くなった。

（４）７ｐｍ以下の細い繊維を作ることが容易になった
。

（５）スフと混ぜ合せて糸を作ったところ、引張強度及
び収率が著しく向上した。

【図面の簡単な説明】

第２図は第１１５ｉｌの■−■線部に沿って見た部分拡
大図である。 ｌ・・−高速回転体、２−・・回転軸、３・・・ヒータ
。 ４・・・炉、５・・・細孔ノズル、６・・・加熱容器、
７−・・加熱により軟化する組成物、８・・・繊維の支
点、９・・・繊維。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）、炉内で溶融又は軟化した無機繊維組成物を炉下部
   に設けた細孔ノズルより、０．５〜４００ｍ／秒の周速
   で回転し、かつ、前記組成物の軟化温度以上に加熱され
   た回転体上に流出させ、前記組成物を溶融又は軟化した
   均一温度で薄膜化した状態に保持しつつ、前記回転体の
   周縁端部まで遠心力により均一に流動させ、前記端部を
   支点として組成物を飛び出させて繊維化することを特徴
   とする無機繊維の製造方法。 ２）、前記繊維は、主としてＡｌ＿２Ｏ＿３を３０〜７
   ５重量％とＳｉＯ＿２を２５〜７０重量％の割合で含有
   するセラミック繊維であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の無機繊維の製造方法。 ３）、炉（４）の下部に細孔ノズル（５）を備え、その
   下部に、回転軸（２）を介して回転する回転体（１）を
   備え、この回転体（１）の内部又は周辺に、当該回転体
   （１）を加熱する加熱装置（３）を備えて成る無機繊維
   の製造装置。 ４）、前記加熱装置は、高周波誘導加熱又はヒーターに
   よる間接加熱装置が少なくとも回転体下部に設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の無機
   繊維の製造装置。