KR20150027049A

KR20150027049A - 내열 무기섬유

Info

Publication number: KR20150027049A
Application number: KR1020147031794A
Authority: KR
Inventors: 코지 이와타; 히데키 키타하라; 타카히토 모치다; 요이치 이시카와; 타츠로 미키; 켄 요나이야마
Original assignee: 니찌아스 카부시키카이샤
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2015-03-11
Also published as: EP2868784A4; JP6212040B2; BR112014031000A2; EP2868784A1; IN2014DN10759A; JPWO2014002344A1; WO2014002344A1; AR092341A1; US20150144830A1; CN104395513A; AU2013282679A1

Abstract

Na₂O, SiO₂ 및 Al₂O₃를, 주성분으로 함유하고, 600℃에서 알루미나와 반응하지 않는 무기섬유.

Description

내열 무기섬유 {HEAT-RESISTANT INORGANIC FIBER}

본 발명은, 내열성이 우수한 생체 용해성의 무기섬유에 관한 것이다.

석면은, 경량에 다루기 쉽고 또한 내열성이 우수하기 때문에, 예를 들어, 내열성의 실링재로서 사용되었었다. 그러나 석면은 인체에 흡입되어 폐에 질환을 일으키기 때문에 사용이 금지되어, 이것을 대신해서 세라믹섬유 등이 사용되고 있다. 세라믹섬유 등은, 내열성이 석면에 대등할 정도로 높고, 적절히 취급하면 건강상의 문제는 없다고 생각되고 있으나, 더욱 안전성이 요구되는 경향이 있다. 따라서, 인체에 흡입되어도 문제를 일으키지 않거나 또는 일으키기 어려운 생체 용해성 무기섬유를 목표로 해서, 여러가지 생체 용해성 섬유가 개발되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1,2).

종래 시판되고 있는 생체 용해성 섬유는 pH 7.4의 생리식염수에 대해 높은 용해성을 갖는 것이 대부분이었다. 한편으로 섬유가 폐에 흡입되면 매크로파지에 엉겨 붙는 것이 알려져 있고, 매크로파지 주변의 pH는 4.5인 것도 알려져 있다. 따라서, pH 4.5의 생리식염수에 대해 용해성이 높은 섬유는, 폐 안에서 용해, 분해되는 것이 기대된다.

또한, 종래의 무기섬유는, 석면과 같이, 여러 가지 바인더나 첨가물과 함께, 정형물, 부정형물에 2차 가공되어, 열처리장치, 공업로나 소각로 등의 로에 있어서 줄눈 재료, 내화 타일, 단열 벽돌, 철피, 모르타르 내화물 등의 틈새를 메우는 줄눈 재료, 실링재, 패킹재, 단열재 등으로서 이용되고 있다. 사용시에는 고온에 노출 일이 많고, 내열성을 갖는 것이 요구되고 있다.

더욱, 로 안의 부재에 알루미나가 사용되고 있는 것이 많고, 2차 가공품에 포함되는 섬유가, 이 알루미나와 반응해서 2차 가공품이나 부재가 부착하거나 용융하거나 하는 문제도 있었다.

특허문헌1: 특허공보 제3753416호 특허문헌2: 특표2005-514318

본 발명의 목적은, 신규의 내열성을 갖는 생체 용해성 무기섬유를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이하의 무기섬유 등이 제공된다.

1. Na₂O, SiO₂ 및 Al₂O₃를, 주성분으로서 함유하고, 600℃에서 알루미나와 반응하지 않는 무기섬유.

2. 도 1에 나타내는, Na₂O - SiO₂ - Al₂O₃의 상태도에 있어서, 이하의 점 A, 점 B, 점 C로 둘러싸인 범위의 조성을 갖고,

Na₂O, SiO₂ 및 Al₂O₃을 함유할 때는, 상기 3성분을 주성분으로서 함유하고,

Na₂O 및 SiO₂를 함유하고 Al₂O₃은 함유하지 않을 때는, 상기 2성분을 주성분으로서 함유하고,

Na₂O 및 Al₂O₃을 함유하고 SiO₂는 함유하지 않을 때는, 상기 2성분을 주성분으로서 함유하고,

Na₂O + SiO₂+ Al₂O₃ ≥ 80 중량%인 무기섬유.

점 A: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 5 : 95 : 0)

점 B: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 40 : 0 : 60)

점 C: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 5 : 0 : 95)

3. 이하의 조성을 갖고,

Na₂O 및 Al₂O₃를 함유하고 SiO₂는 함유하지 않을 때는, 상기 2성분을 주성분으로서 함유하고,

Na₂O 및 SiO₂를 함유하고 Al₂O₃는 함유하지 않을 때는, 상기 2성분을 주성분으로서 함유하는

무기섬유.

Na₂O : 5 ~ 50 중량%

SiO₂ : 0 ~ 95 중량%

Al₂O₃ : 0 ~ 95 중량%

Na₂O + SiO₂+ Al₂O₃ ≥ 80 중량%

4. 이하의 조성을 갖는 3 기재의 무기섬유.

Na₂O : 5 ~ 40 중량%

SiO₂ : 0 ~ 75 중량%

Al₂O₃ : 20 ~ 95 중량%

5. 이하의 조성을 갖는 3 기재의 무기섬유.

Na₂O : 10 ~ 40 중량%

SiO₂ : 0 ~ 58 중량%

Al₂O₃ : 32 ~ 90 중량%

6. 이하의 조성을 갖는 4 기재의 무기섬유.

Na₂O : 15 ~ 38 중량%

SiO₂ : 0 ~ 51 중량%

Al₂O₃ : 34 ~ 85 중량%

7. 도 2에 나타내는, Na₂O - SiO₂ - Al₂O₃의 상태도에 있어서, 이하의 점 D, 점 F, 점 C, 점 E에 둘러싸인 범위의 조성을 갖고,

Na₂O + SiO₂ + Al₂O₃ ≥ 80 중량%인 무기섬유.

점 D: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 23 : 45 : 32)

점 F: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 38 : 0 : 62)

점 C: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 5 : 0 : 95)

점 E: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 5 : 10 : 85)

8. SiO₂ 량이 25 중량% 이하인 1 ~ 7의 어느 하나의 기재의 무기섬유.

9. SiO₂ 량이 28.5 중량% ~ 45.0 중량%인 1 ~ 7의 어느 하나의 기재의 무기섬유.

10. Na₂O 량이 15 중량% ~ 30 중량%인 1 ~ 9의 어느 하나의 기재의 무기섬유.

11. Na₂O 량이 18 중량% ~ 28 중량%인 10 기재의 무기섬유.

12. Al₂O₃ 량이 80 중량% 이하인 1 ~ 11의 어느 하나의 기재의 무기섬유.

13. Al₂O₃ 량이 70 중량% 이하인 12 기재의 무기섬유.

14. 용융법으로 제조하는 1 ~ 13의 어느 하나에 기재된 무기섬유의 제조방법.

본 발명에 따르면, 신규의 내열성을 갖는 생체 용해성 무기섬유를 제공하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 호적한 섬유의 조성 및 실시예 1 ~ 30의 섬유의 조성을 나타내는 Na₂O - SiO₂ - Al₂O₃ 상태도이다.
도 2는 본 발명의 적절한 섬유의 조성을 나타내는 Na₂O - SiO₂ - Al₂O₃상태도이다.

본 발명의 제1의 무기섬유는, Na₂O, SiO₂, Al₂O₃의 3성분을 주성분으로 한다. 본 발명은 Na₂O를 함유하기 때문에 생체 용해성을 갖는다.

주성분이란, 무기섬유가 함유하는 모든 성분 중 가장 함유량(중량%)이 높은 3성분이 Na₂O, SiO₂, Al₂O₃인 것을 의미한다.

제1의 무기섬유는, 적어도 600℃에서 알루미나와 반응하지 않는다. 알루미나와 반응하지 않는다는 것은, 실시예 기재의 방법으로 측정했을 때, 알루미나 펠릿이, 섬유로부터 제조한 플리스 또는 블랑켓에 부착하지 않는 것을 의미한다.

본 발명의 제2의 무기섬유는, 도 1에 나타내는, Na₂O - SiO₂ - Al₂O₃의 상태도에 있어서, 이하의 점 A, 점 B, 점 C에 둘러싸인 범위의 조성을 갖는다. Na₂O, SiO₂ 및 Al₂O₃를 함유할 때는, Na₂O, SiO₂ 및 Al₂O₃를 주성분으로서 함유하고, Na₂O 및 SiO₂를 함유하고 Al₂O₃는 함유하지 않을 때는, Na₂O 및 SiO₂를 주성분으로서 함유하고, Na₂O 및 Al₂O₃을 함유하고 SiO₂는 함유하지 않을 때는, Na₂O 및 Al₂O₃를 주성분으로서 함유한다. 본 발명에 있어서, 주성분이라는 것은, 무기섬유가 함유하는 모든 성분 중에서 가장 함유량(중량%)이 높은 3성분 또는 2성분을 의미한다. Na₂O + SiO₂+ Al₂O₃ ≥ 80 중량%이다.

점 A: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 5 : 95 : 0)

점 B: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 40 : 0 : 60)

점 C: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 5 : 0 : 95)

제2의 무기섬유는 1000℃에서의 내열성, 내알루미나 반응성이 우수하다.

제3의 무기섬유는, 이하의 조성을 갖는다. Na₂O, SiO₂ 및 Al₂O₃를 함유할 때는, Na₂O, SiO₂ 및 Al₂O₃를 주성분으로서 함유하고, Na₂O 및 Al₂O₃를 함유하고 SiO₂는 함유하지 않을 때에는, Na₂O 및 Al₂O₃를 주성분으로서 함유하고, Na₂O 및 SiO₂를 함유하고 Al₂O₃는 함유하지 않을 때에는, Na₂O 및 SiO₂를 주성분으로서 함유한다.

Na₂O: 5 ~ 50 중량%

SiO₂: 0 ~ 95 중량%

Al₂O₃: 0 ~ 95 중량%

Na₂O + SiO₂ + Al₂O₃ ≥ 80 중량%

제3의 무기섬유에 있어서는, 이하의 조성을 갖는 무기섬유가 바람직하다.

Na₂O: 5 ~ 40 중량%

SiO₂: 0 ~ 75 중량%

Al₂O₃: 20 ~ 95 중량%

이하의 조성을 갖는 무기섬유가 더욱 바람직하다.

Na₂O: 10 ~ 40 중량%

SiO₂: 0 ~ 58 중량%

Al₂O₃: 32 ~ 90 중량%

이하의 조성을 갖는 무기섬유가 더욱더 바람직하다.

Na₂O: 15 ~ 38 중량%

SiO₂: 0 ~ 51 중량%

Al₂O₃: 34 ~ 85 중량%

제4의 무기섬유는, 도 2에 나타내는, Na₂O - SiO₂ - Al₂O₃의 상태도에 있어서, 이하의 점 D, 점 F, 점 C, 점 E에 둘러싸인 범위의 조성을 갖는다. Na₂O, SiO₂ 및 Al₂O₃를 함유할 때는, Na₂O, SiO₂ 및 Al₂O₃를 주성분으로서 함유하고, Na₂O 및 Al₂O₃을 함유하고 SiO₂는 함유하지 않는 때는, Na₂O 및 Al₂O₃를 주성분으로서 함유한다. 더욱이, Na₂O + SiO₂ + Al₂O₃ ≥ 80 중량%이다.

점 D: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 23 : 45 : 32)

점 F: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 38 : 0 : 62)

점 C: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 5 : 0 : 95)

점 E: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 5 : 10 : 85)

상기의 제1 ~ 제4의 무기섬유(이하, 본 발명의 무기섬유라고도 함)에 있어서, Na₂O, SiO₂ 및 Al₂O₃의 3성분을 함유하는 것이 바람직하다. 제1 ~ 제4의 무기섬유에 있어서, 각 성분의 배합량을 적절히 조합하는 것이 가능하다.

본 발명의 제2 ~ 4의 무기섬유에 있어서, SiO₂는 함유하지 않아도 좋다. 본 발명의 무기섬유에 있어서, SiO₂를 함유할 때는, 예를 들어 0.1 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 1.0 중량% 이상, 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 12 중량% 이상으로 하는 것이 가능하다. 바람직하게는 5 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 15 중량% 이상이다. 또한, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 42.5 중량% 이하, 또는 25 중량% 이하로 하는 것이 가능하다. 예를 들어, 28.5 중량% ~ 45.0 중량%, 또는 28.5 중량% ~ 42.5 중량%로 하는 것이 가능하다.

본 발명의 무기섬유에 있어서, Na₂O 양은 바람직하게는 5 중량% 이상이다. Na₂O 양은, 예를 들어, 10 중량% ~ 40 중량%, 바람직하게는 15 중량% ~ 30 중량%, 더욱 바람직하게는, 18 중량% ~ 30 중량%, 18 중량% ~ 28 중량%, 또는 18 중량% ~ 25 중량%이다.

본 발명의 제2, 3의 무기섬유에 있어서, Al₂O₃는 함유하지 않아도 좋다. 본 발명의 무기섬유에 있어서, Al₂O₃를 함유하는 때는, 바람직하게는 5 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 20 중량% 이상, 30 중량% 이상, 32 중량% 이상, 35 중량% 이상 함유한다. Al₂O₃ 양은 바람직하게는 80 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 70 중량% 이하, 더욱더 바람직하게는 67 중량% 이하이다.

Na₂O, SiO₂, Al₂O₃의 합계를, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 93 중량% 이상, 95 중량% 이상, 98 중량% 이상, 99 중량% 이상 또는 100 중량%(다만 불가피한 불순물은 함유해도 좋다)로 해도 좋다.

특정하는 성분 이외의 남은 것은 다른 원소의 산화물 또는 불순물 등이다.

본 발명의 무기섬유는, Sc, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y 또는 이것들의 혼합물로부터 선택되는 각각의 산화물을 함유해도 함유하지 않아도 좋다. 이것들의 산화물의 양을, 각각 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하 또는 0.5 중량% 이하로 해도 좋다.

Na₂O 이외의 알칼리 금속화합물(K₂O, Li₂O 등)의 각각은 함유되어도 함유되지 않아도 좋고, 이것들은 각각 또는 합계로, 12 mol% 미만, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하 또는 0.5 중량% 이하로 하는 것이 가능하다.

TiO₂, ZnO, B₂O₃, P₂O₅, MgO, CaO, SrO, BaO, Cr₂O₃, ZrO₂, Fe₂O₃의 각각은 함유되어도 함유되지 않아도 좋고, 각각 20 중량% 이하, 18 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 7 중량% 이하, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하 또는 0.5 중량% 이하로 하는 것이 가능하다.

탄화물, 질화물 등의 비산화물계 재료의 각각도 포함되어 있어도 좋고, 각각 20 중량% 이하, 18 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 7 중량% 이하, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하 또는 0.5 중량% 이하로 하는 것이 가능하다. 용융 시의 분위기를 불활성분위기, 환원분위기로 해도 좋다.

본 발명의 무기섬유는 통상 이하의 물질을 함유하지 않거나, 또는 함유해도 각각 1.0 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.2 중량% 이하 또는 0.1 중량% 이하이다.

산화게르마늄, 산화텔루르, 산화바나듐, 산화황, 인화합물, 주석, 코발트, 산화망간, 플루오르화물, 산화동.

무기섬유는 용융법, 졸겔법 등 공지의 방법으로 제조할 수 있지만, 저비용을 위해 용융법이 바람직하다. 용융법에서는, 통상의 방법에 의해, 원료의 용융물을 제작해, 이 용융물을 섬유화 해서 제조한다. 예를 들어, 고속회전하고 있는 휠 위에 용해한 원료를 흘려 닿게 하는 것으로 섬유화하는 스피닝법 및 용해한 원료에 압축공기를 닿게 하는 것으로 섬유화하는 블로우법 등에 의해 제조 가능하다.

본 발명의 무기섬유의 평균 섬유경은, 통상 0.1 ~ 50㎛, 바람직하게는 0.5 ~ 20㎛, 더욱 바람직하게는 1 ~ 10㎛, 가장 바람직하게는 1 ~ 8㎛이다. 평균 섬유경은, 소망의 섬유경이 되도록 회전수, 가속도, 압축공기압력, 풍속, 풍량 등, 이미 알려진 제조방법으로 조정하면 좋다.

섬유는 공지의 피복재에 의해 피복되어 있어도 좋고 피복되어 있지 않아도 좋다. 계면활성제, 집속재, 킬레이트제, 방청제, 발수제, 무기질 성분(예를 들어 상기 단락 0024 ~ 0026 기재) 등의 표면 처리제로 피복처리 해도 좋다.

또한, 본 발명의 무기섬유는, 가열처리 하여도 하지 않아도 좋다.

가열처리 하는 경우는, 섬유형상을 유지하는 온도라면 좋다. 가열온도, 가열시간에 의해 섬유물성이 변화하므로 적절한 소망의 성능(내크리프성, 수축률, 강도, 탄성)이 나오도록 처리하면 좋다.

소정의 가열처리에 의해 무기섬유는 비정질로부터 결정질로 변화하지만, 상기의 기재와 같이 소망의 성능이 나오면 좋고, 비정질, 결정질의 어느 쪽의 상태여도 좋고, 비정질, 결정질 부분이 각각이 혼재하여 있는 상태여도 좋다.

가열온도는, 예를 들어 100℃ 이상, 300℃ 이상, 바람직하게는, 600℃ 이상, 800℃ 이상, 더욱 바람직하게는 1000℃ 이상, 1200℃ 이상, 1300℃ 이상, 1400℃ 이상에서 좋고, 600℃ ~ 1400℃, 더욱 바람직하게는 800℃ ~ 1200℃, 800℃ ~ 1000℃이다.

본 발명의 무기섬유는 상기의 조성을 갖는 것에 의해, pH 4.5, pH 7.4의 생리식염수에 대해 용해한다. 게다가, 가열 후(결정화 후)에도 용해성을 갖는다.

pH 4.5 또는 7.4의 생리식염수에 대하는 용해성은, 실시예의 측정 방법으로, 바람직하게는 2.0 mg/g 이상, 더욱 바람직하게는 4.0 mg/g 이상, 더욱더 바람직하게는 6.3 mg/g 이상이다. pH 4.5의 생리식염수에 대해 용해성이 1.0 mg/g 이상일 때 생체 용해성을 갖도록 한다.

섬유의 용해성은 이하의 방법으로도 측정 가능하다.

섬유를, 멤브레인필터 위에 놓고, 섬유 위에 마이크로 펌프에 의해 pH 4.5 또는 7.4의 생리식염수를 적하시켜, 섬유, 필터를 통한 여과액을 용기 안에 모은다. 모인 여과액을 24, 48시간 경과 후에 빼내, 용출성분을 ICP 발광분석장치에 의해 정량하고, 용해도 및 용해속도 정수를 산출한다. 예를 들어, 측정 원소는 주요 원소인 Al, Si, Na의 3원소로 하는 것이 가능하다. 더욱이, 섬유경을 측정해서 단위 표면적·단위 시간 당의 용출량인 용해속도 정수(단위: ng/cm²·h)로 환산해도 좋다.

용해속도 정수는, 바람직하게는 10 ng/cm²·h 이상, 30 ng/cm²·h 이상, 50 ng/cm²·h 이상, 100 ng/cm²·h 이상, 150 ng/cm²·h 이상, 200 ng/cm²·h 이상, 300 ng/cm²·h 이상, 500 ng/cm²·h 이상, 1000 ng/cm²·h 이상, 1500 ng/cm²·h 이상이다.

본 발명의 무기섬유는, 알루미나 반응성이 낮은 것이 바람직하다. 알루미나 반응성은, 실시예의 측정방법에서, 바람직하게는 용융하지 않고, 더욱 바람직하게는 용융도 부착도 없는 것이다.

본 발명의 무기섬유는, 바람직하게는 600℃ 이상, 800℃ 이상, 1000℃ 이상, 1100℃ 이상, 1200℃ 이상, 1300℃ 이상, 1400℃ 이상에서 내열성을 갖는다. 구제적으로는, 직경 약 7mm, 높이 약 15mm의 원주 모양 샘플을 800 ~ 1400℃의 소정 온도로 8 시간 가열해서 구한 체적 수축율(%)이, 1400℃ - 8시간에서 바람직하게는 35% 이하, 더욱 바람직하게는 20% 이하, 가장 바람직하게는 10% 이하이다. 1300℃ - 8시간에서 바람직하게는 35% 이하, 더욱 바람직하게는 20% 이하, 가장 바람직하게는 10% 이하이다. 1200℃ - 8시간에서 바람직하게는 35% 이하, 더욱 바람직하게는 20% 이하, 가장 바람직하게는 10% 이하이다. 1100℃ - 8시간에서 바람직하게는 35% 이하, 더욱 바람직하게는 20% 이하, 가장 바람직하게는 10% 이하이다. 1000℃ - 8시간에서 바람직하게는 35% 이하, 더욱 바람직하게는 20% 이하, 가장 바람직하게는 10% 이하이다. 800℃ - 8시간에서 바람직하게는 35% 이하, 더욱 바람직하게는 20% 이하, 가장 바람직하게는 10% 이하이다.

섬유의 가열 수축율은, 섬유로부터 플리스 또는 블랑켓을 제조해서, 600℃ ~ 1600℃의 소정의 온도에서, 8시간 소성한 전후에 측정하는 것이 가능하다. 제조한 각 샘플 표면에 백금 핀을 2점 이상 박아 넣고, 그 백금 핀 사이의 거리를 가열 전후로 측정해, 그 치수 변화율을 가열 수축율로 한다.

가열 수축율은, 각 온도 (600℃, 800℃, 1000℃, 1100℃, 1200℃, 1300℃, 1400℃, 1500℃, 1600℃)에 있어서, 바람직하게는 50% 이하, 45% 이하, 40% 이하, 35% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하, 15% 이하, 더욱 바람직하게는 10% 이하, 8% 이하, 가장 바람직하게는 5% 이하, 3% 이하, 1% 이하이다.

더욱이, 본 발명의 무기섬유는, 필수 성분의 종류를 적게 할 수 있으므로, 배합 과정의 공수가 줄고, 비용 감소가 된다. 또한 미묘한 배합량을 조정하는 성분의 종류가 적은 것은 제조의 곤란성을 저감한다.

본 발명의 섬유로부터, 벌크, 블랑켓, 블록, 로프, 얀, 방직품, 계면활성제를 도포한 섬유, 쇼트(미섬유화물)를 저감 또는 빼 낸 쇼트리스벌크나, 물 등의 용매를 사용해 제조하는 보드, 몰드, 페이퍼, 펠트, 콜로이달 실리카를 함침한 웨트 펠트 등의 정형품을 얻을 수 있다. 또한, 그런 정형품을 콜로이드 등으로 처리한 정형품이 얻어진다. 또한, 물 등의 용매를 사용해 제조하는 부정형재료(매스틱,　캐스터, 코팅재 등)도 얻을 수 있다.

또한, 상기 정형품, 부정형품과 각종 발열체를 조합한 구조체도 얻을 수 있다.

본 발명의 섬유의 구체적인 용도로서, 열처리장치, 공업 가마로나 소각로 등의 로에 있어서 줄눈재료, 내화타일, 단열벽돌, 철피, 모르타르 내화물 등의 틈새를 메우는 줄눈재료, 실링재, 패킹재, 쿠션재, 단열재, 내화재, 방화재, 보온재, 보호재, 피복재, 여과재, 팰터재, 절연재, 줄눈재, 충진재, 보수재, 내열재, 불연재, 방음재, 흡음재, 마찰재(예를 들어 브레이크패드용 첨가재), 유리판·강판 반송용 롤, 자동차 촉매 담체 보지재, 각종 섬유 강화 복합재료(예를 들어 섬유 강화 시멘트, 섬유 강화 플라스틱 등의 보강용 섬유, 내열재, 내화재의 보강섬유, 접착제, 코트재 등의 보강섬유)등이 예시된다.

실시예

실시예 1 ~ 196, 비교예 1

표 1에 나타내는 조성을 갖는 섬유를 용융법으로 제조해, 이하의 방법으로 내열성과 알루미나 반응성에 대하여 검토했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

또한, 실시예 4, 11, 19, 33, 40, 41, 47, 51, 54, 58, 59, 62, 63, 76, 77, 87, 93, 94, 102, 107, 111, 124, 143, 149, 158, 161, 168, 176, 180, 190의 조성을 도 1에 나타낸다.

(내열성)

섬유의 내열성의 평가로서 가열 수축율을 측정했다.

섬유의 가열 수축율은, 섬유로부터 플리스 또는 블랑켓(가로세로 50mm, 두께 5 ~ 50mm)을 제조해서, 600℃ ~ 1400℃의 소정의 온도로, 8시간 소성한 전후로 측정했다.

제조한 각 샘플 표면에 백금 핀을 2점 이상 박아, 그 백금 핀 사이의 거리를 가열 전후로 측정하고, 그 치수 변화율을 가열 수축율로 했다.

(알루미나 반응성)

순도 99% 이상의 알루미나 분말 약 1g을, 직경 17mm의 금형으로 프레스 성형해 펠릿으로 했다. 이 펠릿을, 섬유로부터 제조한 플리스상 또는 블랑켓(가로세로 50mm, 두께 5 ~ 50mm)의 샘플 위에 놓고, 이 상태로 가열해, 가열 후의 반응성을 확인했다. 펠릿과 전혀 반응하지 않는 경우를 ○, 샘플과 가벼운 부착(간단히 손으로 펠릿이 떼어지고, 외관으로 펠릿과 샘플이 용융하지 않은 상태)을 △, 반응 있음(펠릿과 샘플이 용융해 부착하고 있는 상태)을 ×로 했다.

(생체 용해성)

이하의 방법으로, 미가열의 섬유의 생체 용해성, 및 1400℃, 8시간에서의 가열 후의 섬유의 생체 용해성을 측정했다.

섬유를, 멤브레인필터 위에 놓고, 섬유 위에 마이크로 펌프에 의해 pH 4.5 또는 pH 7.4의 생리식염수를 적하시켜, 섬유, 필터를 통한 여과액을 용기 내에 모았다. 모은 여과액을 24시간 경과 후에 꺼내, 용출성분을 ICP 발광분석장치에 의해 정량하고, 용해도를 산출했다. 측정 원소는 주요 원소인 Al, Si, Na의 3원소로 했다. 평균 섬유경을 측정해서 단위 표면적·단위 시간 당의 용출량인 용해속도 정수 (단위: ng/cm²·h)로 환산했다.

평균 섬유경은 이하의 방법으로 측정했다.

400개 이상의 섬유를, 전자현미경으로 관찰·촬영한 후, 촬영한 섬유에 대해서, 그 지름을 측정하고, 전 계측 섬유의 평균 섬유경으로 했다.

(제섬성)

스피닝법 또는 블로우법에서의 제섬성(製纖性)에 대해서 평가했다.

어떤 쪽이든 방법에 있어서 제섬되어 흡인 챔버에 집면(集綿)한 때의 원면이, 플리스 상태가 되는 경우를 ◎, 플리스 상태로 되지만 큰 쇼트가 많이 있는 경우를 ○, 섬유상 물질은 얻어지지만 플리스 상태가 되지 않는 경우를 △, 섬유상 물질이 얻어지지 않는 경우를 ×로 했다.

(섬유상태)

상기 평가에서 ◎ 및 ○의 샘플에서 플리스상 샘플의 섬유상태를 평가했다.

플리스상에서의 핸들링이 양호한 경우를 ◎, 핸들링은 양호하나 큰 쇼트가 많은 경우를 ○, 핸들링하면 플리스가 부분적으로 끊겨 떨어지는 경우를 △, 핸들링하는 것 만으로 플리스가　뭉그러지는 경우를 ×로 했다.

[표 1-1]

[표 1-2]

[표 1-3]

[표 1-4]

[표 1-5]

[표 1-6]

[표 1-7]

[표 1-8]

[표 1-9]

[표 1-10]

[표 1-11]

[표 1-12]

[표 1-13]

실시예 197 ~ 216

표 2에 나타내는 섬유조성에 관해서 이하와 같이 검사했다.

우선, 표 2에 나타내는 조성이 되도록 원료를 혼합해, 프레스 가공해서 성형체를 얻었다. 이 성형체를 가열용융해, 급랭시켜 얻은 것을 분석해 샘플을 얻었다. 이 샘플을 이용해 이하의 방법으로 평가했다. 비교를 위한 비교예 1의 섬유도 같이 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

(생체용해성)

샘플 1g을, pH 4.5의 생리식염수 150mL가 들어 있는 삼각플라스크(용적 300mL)에 넣었다. 이 플라스크를, 37℃의 인큐베이터 안에 설치해서, 매 분 120 회전의 수평진동을 2.5 시간 계속했다. 그 후, 여과에 의해 얻어진 여과액에 함유되어 있는 각 원소의 양(mg)을 ICP 발광분석장치에 의해 측정해, 그 합계를 용출량으로 했다 (mg/샘플1g).

(알루미나 반응성)

샘플을 성형해서, 직경 약 7mm, 두께 약 5mm의 원주상 샘플을 얻었다. 이 원주상 샘플을 알루미나 판에 올려놓고, 1400℃ 8시간 가열하여, 부착이나 용융의 유무를 관찰했다. 원주상 샘플이 용융했을 때는 4, 부착했을 때는 3, 부착하지 않으나 흔적이 남았던 때는 2, 부착도 하지 않고 흔적도 남지 않을 때는 1로 했다.

[표 2]

본 발명의 무기섬유는, 단열재, 또한 석면의 대체품으로서, 다양한 용도에 이용하는 것이 가능하다.

상기의 본 발명의 실시형태 및/또는 실시예를 몇 개 상세하게 설명했으나, 당업자는, 본 발명의 신규한 교시 및 효과로부터 실질적으로 벗어나지 않고, 이것들 예시인 실시형태 및/또는 실시예에 많은 변경을 가하는 것이 용이하다. 따라서, 이것들의 많은 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

이 명세세에 기재의 문헌 및 본원의 파리 우선의 기초가 되는 일본출원명세서 및 미국가출원명세서의 내용을 모두 여기에 원용한다.

Claims

Na₂O, SiO₂ 및 Al₂O₃을, 주성분으로서 함유하고, 600℃에서 알루미나와 반응하지 않는 무기섬유.
도 1에 나타내는, Na₂O - SiO₂ - Al₂O₃의 상태도에 있어서, 이하의 점 A, 점 B, 점 C에 둘러싸인 범위의 조성을 갖고,
Na₂O, SiO₂ 및 Al₂O₃를 함유하는 때는, 상기 3성분을 주성분으로 해서 함유하고,
Na₂O 및 SiO₂를 함유하고 Al₂O₃는 함유하지 않는 때는, 상기 2성분을 주성분으로 해서 함유하고,
Na₂O 및 Al₂O₃를 함유하고 SiO₂는 함유하지 않는 때는, 상기 2성분을 주성분으로 해서 함유하고,
Na₂O + SiO₂ + Al₂O₃ ≥ 80 중량%인 무기섬유.
점 A: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 5 : 95 : 0)
점 B: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 40 : 0 : 60)
점 C: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 5 : 0 : 95)
이하의 조성을 갖고,
Na₂O, SiO₂ 및 Al₂O₃를 함유할 때는, 상기 3성분을 주성분으로서 함유하고,
Na₂O 및 Al₂O₃을 함유하고 SiO₂는 함유하지 않을 때는, 상기 2성분을 주성분으로 해서 함유하고,
Na₂O 및 SiO₂를 함유하고 Al₂O₃는 함유하지 않을 때는, 상기 2성분을 주성분으로 해서 함유하는
무기섬유.
Na₂O: 5 ~ 50 중량%
SiO₂: 0 ~ 95 중량%
Al₂O₃: 0 ~ 95 중량%
Na₂O + SiO₂ + Al₂O₃ ≥ 80 중량%
제3항에 있어서,
이하의 조성을 갖는 무기섬유.
Na₂O: 5 ~ 40 중량%
SiO₂: 0 ~ 75 중량%
Al₂O₃: 20 ~ 95 중량%
제3항에 있어서,
이하의 조성을 갖는 무기섬유.
Na₂O: 10 ~ 40 중량%
SiO₂: 0 ~ 58 중량%
Al₂O₃: 32 ~ 90 중량%
제4항에 있어서,
이하의 조성을 갖는 무기섬유.
Na₂O: 15 ~ 38 중량%
SiO₂: 0 ~ 51 중량%
Al₂O₃: 34 ~ 85 중량%
도 2에 나타내는, Na₂O - SiO₂ - Al₂O₃의 상태도에 있어서, 이하의 점 D, 점 F, 점 C, 점 E에 둘러싸인 범위의 조성을 갖고,
Na₂O, SiO₂ 및 Al₂O₃를 함유할 때는, 상기 3성분을 주성분으로 해서 함유하고,
Na₂O 및 Al₂O₃를 함유하고 SiO₂는 함유하지 않을 때는, 상기 2성분을 주성분으로 함유하는,
Na₂O + SiO₂ + Al₂O₃ ≥ 80 중량%인 무기섬유.
점 D: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 23 : 45 : 32)
점 F: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 38 : 0 : 62)
점 C: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 5 : 0 : 95)
점 E: (Na₂O : SiO₂ : Al₂O₃ = 5 : 10 : 85)
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
SiO₂ 량이 25 중량% 이하인 무기섬유.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
SiO₂ 량이 28.5 중량% ~ 45.0 중량%인 무기섬유.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
Na₂O 량이 15 중량% ~ 30 중량%인 무기섬유.
제10항에 있어서,
Na₂O 량이 18 중량% ~ 28 중량%인 무기섬유.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
Al₂O₃량이 80 중량% 이하인 무기섬유.
제12항에 있어서,
Al₂O₃량이 70 중량% 이하인 무기섬유.
용융법으로 제조하는 제1항 내지 제13항 중 어느 하나에 기재된 무기섬유의 제조방법.