JPS6360131B2

JPS6360131B2 -

Info

Publication number: JPS6360131B2
Application number: JP59021908A
Authority: JP
Priority date: 1984-02-10
Filing date: 1984-02-10
Publication date: 1988-11-22
Also published as: JPS60167925A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、高度の耐熱性を有する無機質繊維に
関するものである。

約800℃をこえる高温の雰囲気で連続使用可能
な耐熱性繊維としてはセラミツク繊維が代表的な
ものであり、近年はそのすぐれた耐熱性、耐熱衝
撃性、軽量性、電気絶縁性、化学的安定性、吸音
性などを生かして、製鉄その他各種の金属工業、
化学工業、機械工業等において断熱材、高温シー
ル材、補強材、パツキング、消音材、濾材などに
広く利用されるようになつた。しかしながら、も
つとも代表的なセラミツク繊維であるアルミノシ
リケート質セラミツク繊維の場合、その耐熱限界
温度は約1500℃とされているが、実際にはそれよ
りもかなり低い温度においても劣化を起こす。す
なわち、この繊維は約980℃以上に加熱されると
ムライト結晶（3Al₂O₃・2SiO₂）の生成により体
積収縮を起こし、もろくなつてしまう。また最大
100〜200mm程度の短繊維しか得られず、粒状物の
含有量が多いという欠点もある。また、アルミニ
ウム化合物を主成分とする粘稠な溶液から前駆体
繊維を成形し、これを焼成することにより製造さ
れる多結晶質アルミナ繊維は、融点2050℃のアル
ミナを主成分とし、本質的には高耐熱性である
が、約1200℃以上でコランダム（α―Al₂O₃）へ
の転移を生じ、強度が低下するとともにもろくな
る傾向があるから、この繊維も、実用上の耐熱限
界はそれほど高くない。

一方、これらの耐熱性繊維の用途分野における
各種設備は近年ますます高性能化する傾向にあ
り、それにともない、そこで使われる耐熱性繊維
材料についても一層耐熱性のすぐれたものが要望
されるようになつた。

本発明者らは、上述のような現状を背景に、よ
り高度の耐熱性を有するセラミツク繊維を求めて
鋭意研究を重ねた結果、Al₂O₃50〜85重量％、
SiO₂10〜45重量％、B₂O₃2〜20重量％、SnO₂0.5
〜10重量％の組成を有する、実質的に結晶質の、
高度耐熱性無機質繊維の発明を完成するに至つ
た。

Al₂O₃およびSiO₂を主成分とし、更に上記特定
の比率でB₂O₃およびSnO₂を含有する本発明の繊
維は、細く且つしなやかで、しかも強度の大きい
長繊維状のものとして容易に製造することができ
るだけでなく、耐熱性がすぐれており、1300〜
1500℃の高温で長時間使用しても、従来のものよ
りも物性の低下が少ない。このような特長が特に
顕著に発現する点で好ましい組成は、Al₂O₃55〜
75重量％、SiO₂15〜30重量％、B₂O₃7〜15重量
％、SnO₂1〜７重量％のものである。

本発明の耐熱性繊維を製造するには、多結晶質
アルミナ繊維の製造法に準じて、原料化合物を溶
解または懸濁させた紡糸液から前駆体繊維を製造
し、これを焼成すればよい。適当な原料化合物と
しては次のようなものがある。

アルミニウム化合物：塩基性塩化アルミニウ
ム、塩基性硝酸アルミニウム等の塩基性無機酸
塩；酢酸アルミニウム、ギ酸アルミニウム、ギ酸
酢酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、ホウ酸安
定化酢酸アルミニウム、ホウ酸安定化ギ酸アルミ
ニウム等の有機酸塩等、Al₂O₃に換算して好まし
くは10重量％以上の濃度まで水に可溶のもの。

ケイ素化合物：エチルシリケート、メチルシリ
ケート等のアルコキサイドを加水分解して水溶
性ないし水分散性コロイドとしたもの、および
シリカゾル等。

ホウ素化合物：ホウ酸、無水ホウ酸、ホウ酸ア
ンモニウム、ホウ酸安定化酢酸アルミニウム、
ホウ酸安定化ギ酸アルミニウム等の水溶性のホ
ウ素化合物。

ズズ化合物：塩化第一スズ、塩化第二スズ、酢
酸第一スズ、硫酸第一スズ、酒石酸第一スズ等
の水溶性スズ塩。

上記原料化合物を水に溶解し、Al₂O₃として50
〜85重量％、SiO₂として10〜45重量％、B₂O₃と
して２〜20重量％、SnO₂として0.5〜10重量％の
比率の混合溶液を調製する。その際、溶解を速や
かにし、また完全にするために、エチルアルコー
ル、メチルアルコール、ジメチルホルムアミド、
ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキサイ
ド、アセトン等の、水溶性有機溶媒を添加しても
よい。その後、ろ過により不溶解物その他の固形
物を除いたのち、粘度が10〜1000ポアズになるま
で濃縮して紡糸液とする。紡糸液には、紡糸する
際の曳糸性を向上させるため、ポリエチレンオキ
サイド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸
エステル、ポリメタクリル酸エステル、カルボキ
シメチルセルロース、メチルセルロース等の水溶
性有機重合体を添加することが望ましい。

紡糸液を繊維化するには、例えば直径0.05〜５
mm程度のノズルから調湿された空気中に押出す方
法、高圧気体で吹き飛ばす方法、回転体の遠心力
を利用する方法など、この種の繊維製造に使用さ
れる製法のいずれによつてもよいが、長繊維を必
要とする場合は、押出成形法が適当である。形成
された繊維は直ちに熱風で乾燥する。

得られた前駆体繊維を、約1000〜1600℃、好ま
しくは1000〜1200℃の酸化性雰囲気で焼成する
と、本発明の繊維が得られる。

以下実施例および比較例を示して本発明を説明
する。

実施例１アルミニウム微粉末（200メツシユ以下、純度
99.5％以上）135ｇ、ギ酸（純度85％）550ｇ、酢
酸第一水銀２ｇおよび水1600ｇを60〜70℃で反応
させてギ酸アルミニウム溶液（Al₂O₃含有量11重
量％）を調製し、この溶液に、シリカゾル・スノ
ーテツクス―Ｏ（日産化学社製品、SiO₂含有量20
重量％）、無水ホウ酸および酢酸第一スズを、
Al₂O₃：SiO₂：B₂O₃：SnO₂として63：22：12：
３（重量比）になるように混合し、さらにポリア
クリル酸エステルを0.07重量％添加して溶解し
た。得られた混合溶液を減圧下に40〜45℃に加熱
して濃縮し、粘度350ポアズの紡糸液を得た。こ
の紡糸液を、直径0.25mmのノズル36個を有する紡
糸口金から押出し、形成された繊維を引取りなが
ら乾燥した。得られた前駆体繊維を1000℃の空気
中で30分間焼成すると、直径10.5μ、引張り強度
186Kg／mm²の、透明で柔軟な繊維が得られた。こ
の繊維を1400℃で時間加熱したところ、88Kg／mm²
の引張強度を維持しており、且つ加熱前とほぼ同
等の柔軟性と透明性を保持していた。

実施例２実施例１で用いたのと同じアルミニウム微粉末
108ｇ、酢酸（試薬特級）144ｇ、ギ酸（純度85
％）130ｇ、酢酸第一水銀２ｇおよび水1560ｇを
混合し、60〜70℃に加熱して反応させてギ酸酢酸
アルミニウム溶液（Al₂O₃含有量10.5重量％）を
調製し、この溶液に対してシリカゾル・スノーテ
ツクス―Ｃ（日産化学社製品）、ホウ酸および酢酸
第一スズを、Al₂O₃：SiO₂：B₂O₃：SnO₂として
73：16：７：４（重量比）になるように混合した。
得られた混合溶液を、ろ過後、減圧下に30〜35℃
に加熱して濃縮し、粘度900ポアズの紡糸液を得
た。この紡糸液を実施例１の場合と同様にして紡
糸、焼成して、直径12μ、引張り強度154Kg／mm²
の、透明で柔軟な繊維を得た。この繊維を1400℃
で３時間加熱したところ、67Kg／mm²の引張強度を
維持しており、且つ加熱前とほぼ同等の柔軟性と
透明性を保持していた。

実施例３エチルシリケート（試薬）285ｇ、エチルアル
コール300ｇ、蒸留水50ｇおよび希硝酸（１：20
の希釈液）３ｇを混合し、１昼夜攪拌したのち、
ホウ酸安定化酢酸アルミニウム溶液（Al₂O₃とし
て14.4重量％、B₂O₃として2.8重量％の濃度のも
の）1250ｇに加え、更に酢酸第一スズ30.2ｇおよ
びポリアクリル酸エステル40ｇを加えてろ過した
後、減圧下に加熱して濃縮し、粘度420ポアズの
紡糸液を得た。この紡糸液を実施例１の場合と同
様にして紡糸した後、1100℃の空気中で20分間焼
成し、直径9.3μ、引張り強度198Kg／mm²の、透明
で柔軟な繊維を得た。その組成は、Al₂O₃57.2重
量％、SiO₂26.1重量％、B₂O₃10.6重量％、
SnO₂6.1重量％であつた。この繊維を1400℃で３
時間加熱したところ、73Kg／mm²の引張強度を維持
しており、且つ加熱前とほぼ同等の柔軟性と透明
性を保持していた。

比較例１原料として酢酸第一スズを添加しなかつたほか
は実施例１と同様にしてAl₂O₃64.9重量％、
SiO₂22.7重量％、B₂O₃12.4重量％の繊維を製造し
た。この繊維の平均直径は11.7μ、引張り強度は
188Kg／mm²であつたが、1400℃で３時間加熱する
と引張り強度は23Kg／mm²まで低下し、もろくなる
とともにかなり不透明になつた。

比較例２原料として無水ホウ酸を添加しなかつたほかは
実施例１と同様にして、Al₂O₃67.3重量％、
SiO₂25.3重量％、SnO₂7.4重量％の繊維を製造し
た。この繊維の平均直径は10.5μ、引張り強度は
121Kg／mm²であつたが、1400℃で３時間加熱する
と、引張り強度は12Kg／mm²まで低下し、もろくな
つた。

比較例３原料の配合比を変更したほかは実施例２同様の
製法により、Al₂O₃61.2重量％、SiO₂16.9重量％、
B₂O₃10.3重量％、SnO₂11.6重量％の繊維を製造
した。この繊維は平均直径11.5μ、引張り強度は
116Kg／mm²で、1400℃で３時間加熱すると引張り
強度は23Kg／mm²に低下し、ややもろくなつた。

Claims

【特許請求の範囲】

１ Al₂O₃50〜85重量％、SiO₂10〜45重量％、
B₂O₃2〜20重量％、SnO₂0.5〜10重量％の組成を
有する耐熱性無機質繊維。