KR20040025655A - 알루미나 섬유 집합체 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 평균 섬유 직경이 4.0∼10.0 ㎛이고, 또 최저 섬유 직경이 3.0 ㎛ 이상인 알루미나 단섬유로 이루어진 알루미나 섬유 집합체, 및 (2)염기성 염화알루미늄, 규소 화합물, 유기 중합체 및 물을 함유하는 방사액을 블로잉법으로 방사하고, 얻어진 알루미나 단섬유 전구체의 집합체를 소성하는 알루미나 섬유 집합체의 제조 방법에 있어서, 상기 방사액으로서 알루미늄과 규소의 비가 Al2O3와 SiO2의 중량비로 환산하여 99:1∼65:35, 염기성 염화알루미늄의 농도가 180∼200 g/L, 유기 중합체의 농도가 20∼40 g/L인 방사액을 사용하는 알루미나 섬유 집합체의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따라 제조된 알루미나 섬유 집합체는 알루미나 단섬유의 직경이 확경화되어 알루미나 단섬유의 비산이 억제된다.

Description

알루미나 섬유 집합체 및 그의 제조방법{Alumina Fiber Aggregate And Method For Production Thereof}
알루미나 섬유 집합체는, 그 우수한 내열성을 살려서 알루미나 섬유 브라켓 등으로 가공되어 단열재 등으로서 사용되고 있다. 이러한 알루미나 섬유 브라켓은 이를테면 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.
즉, 염기성 염화알루미늄, 규소 화합물, 유기 중합체 및 물을 함유하는 방사액을 블로잉법으로 방사하고, 그 결과 얻어진 알루미나 단섬유 전구체의 집합체(적층 시트)를 필요에 따라 니들링한 후 소성한다. 그리고, 소성 공정에서, 휘발분이 제거됨과 동시에 알루미나와 실리카의 결정화가 진행되어 알루미나 섬유로 변환된다. 그 결과, 알루미나 단섬유로 이루어진 알루미나 섬유 집합체가 얻어진다. 상기 제조 방법은 일반적으로 전구체 섬유화법이라 불리운다.
그런데, 알루미나 단섬유의 직경이이 작은 경우는, 알루미나 단섬유가 비산하기 쉽고, 취급성이 악화됨과 동시에 작업 환경 위생상도 바람직하지 않다. 즉, 직경이 수 ㎛ 이하의 섬유는 호흡을 통해 인체의 폐에 들어가기 쉬운 문제 등이 지적되고 있다.
본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 알루미나 단섬유로 이루어진 알루미나 섬유 집합체에 있어서, 알루미나 단섬유의 직경이 커져 알루미나 단섬유의 비산이 억제된 알루미나 섬유 집합체 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 알루미나 섬유 집합체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
발명의 개시
본 발명자들은 연구에 연구를 거듭한 결과, 알루미나 단섬유의 직경은 사용하는 방사액의 성상에 따라 변하고, 특정 성상의 방사액을 사용하고 또한 방사 조건을 최적화함으로써 섬유 직경이 크고 또 섬유 직경 분포가 작은 알루미나 단섬유가 얻어진다는 사실을 알아내고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 상기 사실을 기본으로 완성된 것으로, 그 제1 요지는 평균 섬유 직경이 4.0∼10.0 ㎛이고 또한 최저 섬유 직경이 3.0 ㎛ 이상인 알루미나 단섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미나 섬유 집합체에 있다.
그리고, 본 발명의 제2 요지는 염기성 염화알루미늄, 규소 화합물, 유기 중합체 및 물을 함유하는 방사액을 블로잉법으로 방사하고, 얻어진 알루미나 단섬유 전구체의 집합체를 소성하는 알루미나 섬유 집합체의 제조 방법에 있어서, 상기 방사액으로서 알루미늄과 규소의 비가 Al2O3와 SiO2의 중량비로 환산하여 99:1∼65:35, 염기성 염화알루미늄의 농도가 180∼200 g/L, 유기 중합체의 농도가 20∼40 g/L인 방사액을 사용하는 것을 특징으로 하는, 평균 섬유 직경이 4.0∼10.0 ㎛이고 또한 최저 섬유 직경이 3.0 ㎛ 이상인 알루미나 단섬유로 이루어진 알루미나 섬유 집합체의 제조 방법에 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 우선, 편의상 본 발명에 관한 알루미나 섬유 집합체의 제조방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 제조 방법은, 염기성 염화알루미늄, 규소 화합물, 유기 중합체 및 물을 함유하는 방사액을 블로잉법으로 방사하고, 얻어진 알루미나 단섬유 전구체의 집합체를 소성하는 방법(전구체 섬유화법)이다. 그리고, 주로 방사액의 제조공정, 방사 공정, 소성 공정으로 이루어지고, 필요에 따라 방사 공정과 소성 공정 사이에 니들링 공정이 제공된다.
(방사액의 제조 공정)
염기성 염화 알루미늄; Al(OH)3-xClx는, 이를테면, 염산 또는 염화알루미늄 수용액에 금속 알루미늄을 용해시킴으로써 제조할 수 있다. 상기 화학식에서 x의 값은 통상 0.45∼0.54, 바람직하게는 0.50∼0.53이다. 규소 화합물로서는, 실리카졸이 바람직하게 사용되지만, 그 외에는 테트라에틸실리케이트나 수용성 실옥산 유도체 등의 수용성 규소 화합물을 사용할 수 있다. 유기 중합체로서는, 이를 테면, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리아크릴 아미드 등의 수용성 고분자 화합물이 바람직하게 사용된다. 이들 중합도는 통상 1000∼3000이다.
본 발명에 있어서, 상기 방사액으로서, 알루미늄과 규소의 비가 Al2O3와 SiO2의 중량비로 환산하여 99:1∼65:35, 염기성 염화알루미늄의 농도가 180∼200 g/L, 유기 중합체의 농도가 20∼40 g/L인 방사액을 사용하는 것이 중요하다.
규소 화합물의 양이 상기 범위보다도 적은 경우는, 단섬유를 구성하는 알루미나가 α(알파)-알루미나화되기 쉽지만, 알루미나 입자의 조대화(粗大化)에 의한 단섬유의 취화(脆化)가 일어나기 쉽다. 한편, 규소 화합물의 양이 상기 범위보다도 많은 경우는, 무라이트(3Al2O3ㆍ2SiO2)와 함께 생성되는 실리카(SiO2)의 양이 증가하여 내열성이 저하된다. Al2O3와 SiO2의 중량비로 환산한 알루미늄과 규소의 비는 통상 99:1∼65:35, 바람직하게는 99:1∼70:30, 더욱 바람직하게는 98:2∼72:28이다.
염기성 염화 알루미늄의 농도가 180 g/L 미만인 경우 또는 유기 중합체의 농도가 20 g/L 미만인 경우는, 어느 것도 적당한 점도가 얻어지지 않고 섬유 직경이 작아진다. 즉, 방사액 중의 유리수(遊離水)가 너무 많은 결과, 블로잉법에 의한 방사 시의 건조 속도가 느리고, 연신이 과도하게 진행되어, 방사된 전구체 섬유의 섬유 직경이 변하고, 섬유 직경이 크고 또한 섬유 직경 분포가 작은 단섬유가 얻어지지 않는다. 그러나, 염기성 염화 알루미늄의 농도가 180 g/L 미만인 경우는, 생산성이 저하된다. 한편, 염기성 염화 알루미늄의 농도가 200 g/L을 초과하는 경우 또는 유기 중합체의 농도가 40 g/L을 초과하는 경우는, 어느 것도 점도가 너무 높아 방사액으로 되지 않는다. 염기성 염화 알루미늄의 바람직한 농도는 185∼195 g/L이고, 유기 중합체의 바람직한 농도는 30∼40 g/L이다.
상기 방사액은, 염기성 염화알루미늄 수용액에 규소 화합물 및 유기 중합체를 첨가하고, 염기성 염화알루미늄 및 유기 중합체의 농도가 상기 범위로 되도록농축함으로써 제조된다. 방사액의 상온에서의 점도는 통상 1∼1000 포아즈, 바람직하게는 10∼100 포아즈이다.
(방사)
방사(방사액의 섬유화)는, 고속의 방사 기류중에 방사액을 공급하는 블로잉법에 의해 행해지고, 이에 의해 길이가 수십 mm∼수백 mm의 알루미나 단섬유 전구체가 얻어진다.
상기 방사 시에 사용되는 방사 노즐의 구조는, 특히 제한은 없지만, 이를테면, 유럽특허 제495,466호 공보(일본 특허 제2,602,460호 공보)에 기재되어 있는 바와 같이, 에어 노즐로부터 분출되는 공기류와 방사액 공급 노즐로부터 압출되는 방사액류와는 병행류로 되지만, 공기의 병행류는 충분히 정류(整流)되어 방사액과 접촉하는 구조의 것이 바람직하다. 이 경우, 방사 노즐의 직경은 통상 0.1∼0.5 mm이고, 방사액 공급 노즐 1개당 액량은, 통상 1∼120 ml/h, 바람직하게는 3∼50 ml/h이고, 에어노즐로부터의 슬릿당 가스의 유속은 통상 40∼200 m/s이다.
상기와 같은 방사노즐에 의하면, 방사액 공급노즐로부터 압출되는 방사액은, 스프레이 상(안개 상)으로 되지 않고 충분히 연신되고, 섬유 상호 융착하기 어렵기 때문에, 방사 조건을 최적화 함으로써 섬유 직경 분포가 좁은 균일한 알루미나 섬유 전구체를 얻을 수 있다.
또한, 방사 시에 있어서는 우선 수분의 증발이나 방사액의 분해가 억제된 조건 하에서, 방사액으로부터 충분히 연신된 섬유가 형성되고, 그 다음, 이 섬유가 속히 건조되는 것이 바람직하다. 그 때문에, 방사액으로부터 섬유가 형성되어 섬유 포집기에 도달할 때까지의 과정에 있어서, 분위기를 수분의 증발을 억제하는 상태로부터 수분의 증발을 촉진하는 상태로 변화시키는 것이 바람직하다. 그 때문에, 방사액이 공기류와 접촉을 개시하는 부근의 온도를 10∼20℃, 섬유 포집기 부근의 공기류의 온도를 40∼50℃, 상대 습도를 30% 미만으로 하는 것이 바람직하다.
방사액으로부터 충분히 연신된 섬유가 형성될 단계에서 분위기의 온도가 너무 높은 경우는, 수분의 급격한 증발 등에 의해, 충분이 연신된 섬유가 형성하기 어렵고, 또한 형성된 섬유에 결함이 생겨 최종적으로 취득되는 무기 산화물 섬유가 취약화된다. 한편, 증발을 억제시킬 저온 또는 고습도 분위기 중에서 방사액으로부터 섬유를 형성한 경우는, 섬유 형성 후에도 계속해서 동일한 분위기이기 때문에, 섬유가 서로 부착하기도 하고, 탄성 회복에 의해 액적화(液滴化)하여 숏트를 일으키기 쉽기 때문에 바람직하지 않다.
알루미나 단섬유 전구체의 집합체는, 방사 기류에 대해 거의 직각으로 되도록 쇠그물로 된 무단(無端) 벨트를 설치하고, 무단 벨트를 회전시키면서, 이에 알루미나 단섬유 전구체를 포함하는 방사 기류를 충돌시키는 구조의 집적 장치에 의해 연속 시트(박층 시트)로서 회수할 수 있다.
상기 집적 장치에서 회수된 박층 시트는, 연속적으로 인출하여 절첩 장치로 보내고, 소정의 폭으로 절첩하여 적층시키면서, 절첩 방향에 대해 직각 방향으로 연속적으로 이동시킴으로써 적층 시트로 할 수 있다. 이에 의해, 박층 시트의 폭 방향의 양 단부는 형성되는 적층 시트의 내측에 배치되기 때문에, 적층 시트의 메쯔케(Metsuke) 량이 시트 전체에 걸쳐 균일해진다. 상기 절첩 장치로서는, 유럽공개특허 제971,057호 공보(일본 공개특허2000-80,547호 공보)에 기재된 것을 사용할 수 있다.
(니들링 공정)
알루미나 단섬유 전구체의 집합체(적층 시트)에 니들링을 실시함으로써, 두께 방향으로도 배향된 기계적 강도가 큰 알루미나 섬유 집합체로 할 수 있다. 니들링의 타수는 통상 1∼50 타/cm2이고, 일반적으로 타수가 많을수록 얻어지는 알루미나 섬유 집합체의 부피 밀도와 박리 강도가 커진다.
(소성 공정)
소성은, 통상 500℃ 이상, 바람직하게는 700∼1,400℃의 온도에서 행해진다. 소성 온도가 500℃ 미만인 경우는 결정화가 불충분하기 때문에 강도가 작은 취약한 알루미나 단섬유 밖에 얻어지지 않고, 소성 온도가 1,400℃를 초과하는 경우는 섬유의 결정 입자 성장이 진행하여 강도가 작은 취약한 알루미나 단섬유 밖에 얻어지지 않는다.
다음에, 본 발명의 알루미나 단섬유 집합체에 대해서 설명한다. 본 발명의 알루미나 섬유 집합체는, 이를 테면, 상술한 바와 같은 제조 방법으로 얻어지고, 구조적으로는 알루미나 단섬유로 이루어진다. 그리고, 알루미나 섬유 집합체를 구성하는 알루미나 단섬유의 섬유 직경은 크고 또한 섬유 직경 분포는 작다. 즉, 본 발명의 알루미나 섬유 집합체는, 알루미나 단섬유의 평균 섬유 직경이 4.0∼10.0 ㎛이고 또한 최저 섬유 직경이 3.0 ㎛ 이상인 특징을 갖는다. 알루미나 단섬유의 평균 섬유 직경의 하한은, 바람직하게는 4.0 ㎛, 더욱 바람직하게는 5.0 ㎛이다.또한, 알루미나 단섬유의 평균 직경은 바람직하게는 5.0∼8.0 ㎛, 더욱 바람직하게는 6.0∼8.0 ㎛이다.
섬유 직경이 작은 것이 많아지면 섬유가 비산하기 쉽고, 취급성이 나빠짐과 동시에 작업 환경 위생 면에서도 바람직하지 못하다. 또한, 섬유 직경이 너무 크면, 일반적으로 알루미나 단섬유의 집합체의 단열성이나 탄력성 등이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 이상의 도수 분포는, 후술하는 섬유 직경 분포의 측정 방법에 따라 측정한 값을 의미한다. 또한, 여기서 얻어지는 알루미나 단섬유의 길이는 통상 10∼500 mm 이다.
본 발명의 알루미나 섬유 집합체는 상기와 같은 특징을 갖기 때문에, 이를 테면 알루미나 섬유 블랭킷의 제조 공정 등에 있어서 취급 시 섬유의 비산이 적고, 취급성 및 작업 환경 위생 면에서 우수하다.
발명을 실시하기 위한 최선의 실시형태
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는 한, 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또, 이하의 모든 예에서, 알루미나 단섬유의 섬유 직경 분포의 측정은 다음에 나타낸 순서로 행해졌다.
(섬유 직경 분포의 측정 방법)
(1) 알루미나 섬유 매트로부터 핀셋에 의해 귀지개 1 숟가락 정도 양의 섬유를 적취한다.
(2) 주사형 전자현미경(SEM) 관찰용 시료대에 붙인 카본제의 도전 테이프 상에 상기(1)에서 적취된 섬유를 가능한 한 중첩되지 않도록 적재시킨다.
(3) 상기 (2)의 섬유 표면에 도전성을 가져야 하고, 시료 표면에 백금-팔라듐 막을 1∼3 nm의 두께로 증착한다.
(4) 증착한 분석 시료를 SEM의 측정실에 넣고, 섬유 직경을 계측하는 데 적당한 배율로 관찰하고, 관찰상을 사진 촬영한다. 장치로서는 니뽄덴시사제의 주사형 전자현미경 "JSM-6320F"를 사용하고, 관찰 조건은 가속 전압 15 KV, 워크 디스턴스(WD) 15 mm를 채용하였다. 또한, 배율 1,000∼3,000의 범위로부터 적절히 선택하였다.
(5) 상기 (4)에서 촬영한 SEM 사진으로부터 노기스 또는 곧은 자로 0.1 mm 단위까지 측정한다. 그리고, 임의로 합계 100개의 섬유 직경을 측정한다.
(6) 다음 식으로부터 평균 섬유 직경을 계산한다. 이 때, 계산치는, 소수점 이하 2 자리를 사사오입하여 소수점 이하 1자리로 나타낸다.
(7) 또한, 여기서는 섬유 직경의 도수 분포의 경향으로 볼 때 하한의 섬유 직경에 의심이 생긴 경우는, 측정을 통상 2∼4회 반복하고, 도수 분포가 평균 1% 이상인 직경을 최저 섬유 직경으로 한다.
평균 섬유 직경(㎛) = {100 지점의 합계 측정치/(100 x 관찰 배율)} x 1,000
실시예 1
(방사액의 제조)
우선, 알루미늄 농도가 165 g/L의 염기성 염화 알루미늄; Al(OH)3-xClx(x는 0.51임)의 수용액 1.0 L당 20 중량% 실리카졸 용액 606 g, 5중량% 폴리비닐알코올(중합도 1,700) 수용액 608 g을 첨가하여 혼합한 후, 50℃에서 감압 농축하여 방사액을 얻었다. 방사액의 점도는 60 포아즈(25℃에서 회전 점도계에 의한 측정치), 알루미늄과 규소의 비(Al2O3와 SiO2의 중량비)는 72.0:28.0, 염기성 염화알루미늄의 농도는 190 g/L, 유기 중합체의 농도는 35.0 g/L이었다.
(방사)
상기 방사액을 블로잉법으로 방사하였다. 방사 노즐로서는, 유럽특허 제495,466호 공보(일본 특허 제2,602,460호 공보)의 도 6에 기재된 것과 동일한 구조의 방사 노즐을 사용하였다. 그리고 방사는 방사액 공급 노즐의 직경 0.3 mm, 방사액 공급 노즐 1개당 액량 5 ml/h, 공기 유속(에어 노즐의 슬릿부); 54 m/s(압력 2 kg/cm2, 온도 18℃, 상대 습도 40%)의 조건에서 행하였다. 또한, 집면(集綿) 시에는, 고속 공기류에 병행류로 건조한 150℃의 온풍을 스크린에 도입함으로써, 섬유 포집기 부근의 공기류를 온도 40℃, 상대 습도 20%로 조절하였다. 그리고, 방사 기류에 대해 거의 직각으로 되도록 쇠그물로 된 무단 벨트를 설치하고, 무단 벨트를 회전시키면서, 이에 알루미나 단섬유 전구체를 포함하는 방사 기류를 충돌시키는 구조의 집적 장치에 의해 연속 시트(박층 시트)로서 회수하였다.
집적 장치에서 회수된 박층 시트는, 연속적으로 인출하여 절첩 장치로 보내고, 소정의 폭으로 절첩하여 적층시키면서, 절첩 방향에 대해 직각 방향으로 연속적으로 이동시킴으로써 적층 시트로 만들었다. 상기 절첩 장치로서는, 유럽공개특허 제971,057호 공보(일본 공개특허 제2000-80,547호 공보)에 기재된 것과 동일한 구조의 절첩 장치를 사용하였다.
(알루미나 섬유 집합체의 제조)
상기 적층 시트(알루미나 단섬유 전구체의 집합체)에 니들링을 실시한 후, 1,250℃에서 1시간 동안 공기중에서 소성하여 알루미나 섬유 집합체를 얻었다. 상기 니들링은 니들 펀칭 기계에 의해 8 회/cm2펀칭하여 행해졌다. 얻어진 알루미나 섬유 집합체의 구성 알루미나 단섬유의 섬유 직경 분포를 측정한 결과를 표1에 나타냈다. 평균 섬유 직경은 6.9 ㎛, 최저 섬유 직경은 5.2 ㎛ 이었다.
실시예 2
(방사액의 제조)
우선, 알루미늄 농도가 165 g/L의 염기성 염화 알루미늄; Al(OH)3-xClx(x는 0.51임)의 수용액 1.0 L당 20 중량% 실리카졸 용액 606 g, 5중량% 폴리비닐알코올(중합도 1,700) 수용액 608 g을 첨가하여 혼합한 후, 50℃에서 감압 농축하여 방사액을 얻었다. 방사액의 점도는 40 포아즈(25℃에서 회전 점도계에 의한 측정치), 알루미늄과 규소의 비(Al2O3와 SiO2의 중량비)는 72.0:28.0, 염기성 염화알루미늄의 농도는 180 g/L, 유기 중합체의 농도는 33.2 g/L이었다.
(방사 및 알루미나 섬유 집합체의 제조)
실시예 1과 동일하게 실시하였다. 얻어진 알루미나 섬유 집합체의 구성 알루미나 단섬유의 섬유 직경 분포를 측정한 결과를 표1에 나타냈다. 평균 섬유 직경은 4.9 ㎛, 최저 섬유 직경은 3.3 ㎛ 이었다.
비교예 1
(방사액의 제조)
알루미늄 농도가 75 g/L의 염기성 염화 알루미늄; Al(OH)3-xClx(x는 0.56임)의 수용액 1.0 L당 20 중량% 실리카졸 용액 276 g, 5중량% 폴리비닐알코올(중합도 1,700) 수용액 315 g을 첨가하여 혼합한 후, 50℃에서 감압 농축하여 방사액을 얻었다. 방사액의 점도는 40 포아즈(25℃에서 회전 점도계에 의한 측정치), 알루미늄과 규소의 비(Al2O3와 SiO2의 중량비)는 72.0:28.0, 염기성 염화알루미늄의 농도는 160 g/L, 유기 중합체의 농도는 33.6 g/L이었다.
(방사 및 알루미나 섬유 집합체의 제조)
실시예 1과 동일한 방사노즐을 사용하였다. 그리고 방사는 방사액 공급 노즐의 직경 0.3 mm, 방사액 공급 노즐 1개당 액량 5 ml/h, 공기 유속(에어 노즐의 슬릿부); 54 m/s(압력 2 kg/cm2, 온도 18℃, 상대 습도 40%)의 조건에서 행하였다. 또한, 집면 시에는, 고속 공기류에 병행류로 건조한 90℃의 온풍을 스크린에 도입함으로써, 섬유 포집기 부근의 공기류를 온도 35℃, 상대 습도 30%로 조절하였다. 그리고, 실시예1과 동일한 집면 장치, 집적 장치에 의해 연속 시트(박층 시트)로서 회수하였다. 얻어진 알루미나 섬유 집합체의 구성 알루미나 단섬유의 섬유 직경 분포를 측정한 결과를 표1에 나타냈다. 평균 섬유 직경은 6.6 ㎛, 최저 섬유 직경은 5.2 ㎛ 이었다.
비교예 2
(방사액의 제조)
알루미늄 농도가 165 g/L의 염기성 염화 알루미늄; Al(OH)3-xClx(x는 0.51임)의 수용액 1.0 L당 20 중량% 실리카졸 용액 606 g, 5중량% 폴리비닐알코올(중합도 1,700) 수용액 260 g을 첨가하여 혼합한 후, 50℃에서 감압 농축하여 방사액을 얻었다. 방사액의 점도는 8 포아즈(25℃에서 회전 점도계에 의한 측정치), 알루미늄과 규소의 비(Al2O3와 SiO2의 중량비)는 72.0:28.0, 염기성 염화알루미늄의 농도는 190 g/L, 유기 중합체의 농도는 15.0 g/L이었다.
(방사 및 알루미나 섬유 집합체의 제조)
실시예 1과 동일하게 실시하였다. 얻어진 알루미나 섬유 집합체의 구성 알루미나 단섬유의 섬유 직경 분포를 측정한 결과를 표1에 나타냈다. 평균 섬유 직경은 2.3 ㎛, 최저 섬유 직경은 0.4 ㎛ 이었다.
비교예 3
(방사액의 제조)
알루미늄 농도가 165 g/L의 염기성 염화 알루미늄; Al(OH)3-xClx(x는 0.51임)의 수용액 1.0 L당 20 중량% 실리카졸 용액 606 g, 5중량% 폴리비닐알코올(중합도 1,700) 수용액 550 g을 첨가하여 혼합한 후, 50℃에서 감압 농축하고, 알루미늄과 규소의 비(Al2O3와 SiO2의 중량비)는 72.0:28.0, 염기성 염화알루미늄의 농도를 210 g/L, 유기 중합체의 농도를 35.0 g/L로 조절하였다. 그러나, 얻어진 조성물은 농축 단계에서 고화 상태를 나타내어 방사액으로 되지 않았다.
비교예 4
(방사액의 제조)
알루미늄 농도가 165 g/L의 염기성 염화 알루미늄; Al(OH)3-xClx(x는 0.51임)의 수용액 1.0 L당 20 중량% 실리카졸 용액 606 g, 5중량% 폴리비닐알코올(중합도 1,700) 수용액 868 g을 첨가하여 혼합한 후, 50℃에서 감압 농축하고, 알루미늄과 규소의 비(Al2O3와 SiO2의 중량비)는 72.0:28.0, 염기성 염화알루미늄의 농도를 190 g/L, 유기 중합체의 농도를 50.0 g/L로 조절하였다. 그러나, 얻어진 조성물은 농축 단계에서 점도가 너무 높아지지 않고, 회전 점도계에 의한 적절한 점도 측정이 불가능한 상태이고, 방사 가능한 성상은 아니었다.
(도수분포)
섬유 직경(㎛) 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
0.0 ≤ - - - 2
0.5 ≤ - - - 9
1.0 ≤ - - - 18
1.5 ≤ - - - 25
2.0 ≤ - - 1 15
2.5 ≤ - - 5 5
3.0 ≤ - 1 8 6
3.5 ≤ - 6 3 7
4.0 ≤ - 13 8 3
4.5 ≤ - 33 18 2
5.0 ≤ 5 18 11 2
5.5 ≤ 13 21 9 3
6.0 ≤ 32 1 7 1
6.5 ≤ 21 4 3 -
7.0 ≤ 8 - 5 1
7.5 ≤ 7 - 3 -
8.0 ≤ 5 - 2 1
8.5 ≤ 3 - 5 -
9.0 ≤ 1 - 2 -
9.5 ≤ 1 - 4 -
10.0 ≤ 4 - 6 -
점수 100 100 100 100
평균 6.9 4.9 6.6 2.3
하한 5.2 3.3 2.2 0.4
참고예 1
종래의 알루미나 섬유의 평균 섬유 직경은 일반적으로 2∼5 ㎛이지만, 3사가 시판중인 알루미나 섬유에 대해서 분석을 하였다. 그 결과는 표2에 나타낸 바와 같다.
평균 섬유직경(㎛) 최저 섬유직경(㎛)
A사 제품 로트 1 3.6 1.1
로트 2 3.7 1.4
로트 3 4.6 1.8
로트 4 3.0 0.7
B사 제품 3.0 1.3
C사 제품 로트 1 3.5 1.1
로트 2 4.2 1.8
로트 3 4.7 2.2
이상 설명한 본 발명에 의하면, 알루미나 단섬유로 이루어진 알루미나 섬유 집합체에 있어서, 알루미나 단섬유의 직경이 확경화되어 알루미나 단섬유의 비산이 억제된 알루미나 섬유 집합체 및 그 제조방법이 제공된다. 이러한 알루미나 섬유 집합체는, 취급 시 섬유의 비산이 적고, 취급성 및 작업 환경 위생 면에서 우수하다. 따라서, 본 발명의 공업적 가치는 현저하다.

Claims (7)

  1. 평균 섬유 직경이 4.0∼10.0 ㎛이고, 또 최저 섬유 직경이 3.0 ㎛ 이상인 알루미나 단섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미나 섬유 집합체.
  2. 제 1항에 있어서, 최저 섬유 직경이 4.0 ㎛ 이상인 알루미나 단섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미나 섬유 집합체.
  3. 제 1항에 있어서, 최저 섬유 직경이 5.0 ㎛ 이상인 알루미나 단섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미나 섬유 집합체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나에 있어서, 평균 섬유 직경이 5.0∼8.0 ㎛인 알루미나 단섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미나 섬유 집합체.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나에 있어서, 평균 섬유 직경이 6.0∼8.0 ㎛인 알루미나 단섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미나 섬유 집합체.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나에 있어서, 알루미나 단섬유의 조성이 Al2O3와 SiO2의 중량비로 99:1∼65:35인 것을 특징으로 하는 알루미나 섬유 집합체.
  7. 염기성 염화알루미늄, 규소 화합물, 유기 중합체 및 물을 함유하는 방사액을 블로잉법으로 방사하고, 얻어진 알루미나 단섬유 전구체의 집합체를 소성하는 알루미나 섬유 집합체의 제조 방법에 있어서, 상기 방사액으로서 알루미늄과 규소의 비가 Al2O3와 SiO2의 중량비로 환산하여 99:1∼65:35, 염기성 염화알루미늄의 농도가 180∼200 g/L, 유기 중합체의 농도가 20∼40 g/L인 방사액을 사용하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제3항중 어느 하나에 기재된 알루미나 섬유 집합체의 제조방법.
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