JPS61239069A - セラミツクフアイバーブランケツト - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規なセラミックファイバーブランケットに関
するものであシ、詳しくは、高アルミナ系繊維から成る
ブランケットに関するものである。

ここに、ブランケットとは、繊維相互のからみ合いで形
成されている不織布状の製品であって、結合剤を実質上
使用しない点でボードやフェルトと称せられている板状
加工品と異なる。

〔従来技術〕

従来、一般に使用されているアルミナ系セラミックファ
イバーは、酸化アルミニウムや、酸化珪素等を含む配合
原料を溶融したのち繊維化する、所謂、熔融繊維化法で
得られたものである。しかして、該プロセスから得られ
たままのファイバーは、これをそのまま使用することも
不可能ではないが、一般的には、このファイバーを高嵩
密度化（例えば０．／ｆｉ／ｃｒＡ前後の嵩密度）シ、
且つ取扱いの容易な材料とするためにニードルパンチン
グ処理してブランケットに加工したシ或いは、無機バイ
ンダーと共に水中に分散させたのち加圧脱水成形してフ
ェルトやボードに加工して使用している。

ブランケットの製造方法としては、ファイバーをそのま
ま層状に集積してニードルパンチング処理を施す方法の
他、フ”アイバーを予め繊維処理剤で処理したり、或い
は、層状集積体の間に補強用の不織布を介在させる等の
改良方法が知られている。これらの改良方法は、セラミ
ックファイバー自体が比較的硬いために、そのままニー
ドルパンチング処理を行った場合には繊維の絡み合いが
十分性われないことから高嵩密度化や高強度化を図るた
めに行われるものである。

近時、特に高温用の高アルミナ系セラミックファイバー
・とじて、所謂、前駆体繊維化法で得られたファイバー
が注目されつつある。この方法は、アルミニウム化合物
の繊維前駆体溶液、例えばオキシ塩化アルミニウム等の
溶液を繊維化したのち焼成して揮発成分を除去し、高ア
ルミナ系セラミックファイバーを得る方法である。

しかしながら、このような前駆体繊維化法で得られた高
アルミナ系ファイバーは、熔融繊維化法のファイバーと
は異なり、これをブランケット化しようとするとファイ
バーそのままでは繊維の絡み合いは全く得られず、繊維
処理剤で処理しても繊維の絡み合いを良好にしブランケ
ットの嵩密度を０．／ｆｉ／７以上とすることはできず
、却って、繊維処理剤の使用によるコスト高を招くもの
である。

従って、高アルミナ系繊維は、加工品としては、フェル
トやボードとして用いられ、ブランケットとしては使用
されていない実情にある（例えば、「ファインセラミッ
クス’ｇｉｉ＜昭和Ａ；９年２月２９日ファインセラミ
ックスフェア協議会発行、第１／コ頁参照） 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明者等は、上記実情に鑑み、前駆体繊維化法で得ら
れた高アルミナ系繊維のブランケット化について鋭意検
討した結果、繊維化工程における最終製品であるファイ
バー、即ち焼成されたファイバーを加工するという従来
の技術常識を打破して、最終製品となる前のファイバー
、つまυ、未焼成繊維にニードルパンチング処理を施す
ならば、繊維処理剤を施した場合と同等ないしはそれ以
上程度の絡み合いが発現され、しかもその後に焼成して
も何ら問題を生ずることなく、良好なブランケットが得
られることを見出し、本発明に到達した。

本発明は、かかる意外な知見を基に完成されたものであ
り、その要旨は、アルミニウムと珪素との比がＡｔ２０
．とＳｊＯ□との比に換算して９９：ｌ〜ｑｓ：、２ｇ
の範囲にある繊維処理剤を含まないアルミナ−シリカ質
繊維からなるブランケットであって、偏平面に平行に集
積しているアルミナ−シリカ質繊維がブランケットの偏
平面から内部に向う繊維によシからみ合わされた構造と
、０．ｉｉ／ｃｕｔ以上の嵩密度とを有していることを
特徴とするセラミックファイバーブランケットに存する
。

〔発明の構成〕

本発明に係るブランケットは、前駆体繊維化法によシ製
造されるＡｔ２０ｓ　：　ＳｉＯ□＝ｑ　９　：　／〜
７．２：２ｇの高アルミナ系繊維によシ構成されている
。

前駆体繊維化法は、有機金属化合物や金属のオキシハロ
ゲン化物を適当な有機増粘剤の存在下若しくは不存在下
に繊維化したのち、揮発部分ないしは揮発成分を焼成除
去する方法である。

本発明に係るブランケットの製造には、通常はオキシ塩
化アルミニウムと珪素化合物を含む紡糸原液の繊維化で
得られた未焼成のアルミナ系禮維が用いられる。この未
焼成繊維を層状に集積し、ニードルパンチングを施して
未焼成のブランケットとし、次いでこれを焼成すること
によυ本発明に係るブランケットを製造することができ
る。

オキシ塩化アルミニウム溶液の製法は公知であり、例え
ば塩酸または塩化アルミニウム水溶液に金属アルミニウ
ムを溶解させることにょシ容ＪＡに製造できる。オキシ
塩化アルミニウムのＡｔ１０ｔの原子比は通常ハコ〜コ
、ｏ１好ましくは八６〜ｌ。９である。この比が小さす
ぎると紡糸原液として適当なアルミニウム濃度の溶液を
得るのが困難であシ、逆にこの比が大きすぎると、溶液
が不安定となシ、水酸化アルミニウムのゲルが析出する
恐れがある。

珪素化合物としてはシリカゾルが好ましいが、テトラエ
チルシリケートや水溶性シロキサン誘導体等の水溶性珪
素化合物も用いられる。これらの珪素化合物も前駆体繊
維の焼成過程においてシリカに変化し、アルミナがα−
アルミナ化するのを抑制すると共に、アルミナの結晶成
長を抑制する効果を奏する。

紡糸原液中のオキシ塩化アルミニウムト珪素化合物の比
は、Ａ　１，０．とｓ　１　ｏ２との比に換算して、９
９：１〜７２２：コｇの範囲とする。珪素化合物の量が
この範囲よシも少ないと、繊維を構成するアルミナがα
−アルミナ化しゃスく、かつアルミナ粒子が粗大化して
繊維が脆化しゃすい。

また逆に珪素化合物の量が多すぎると、ムライ）（，７
Ａ１□Ｏ１φ、２Ｓ１０２）の他にシリカ（Ｓ１０□）
が生成し耐熱性が著しく低下する。

紡糸原液中には有機重合体を存在させるのが好゛ましい
。オキシ塩化アルミニウム水溶液に珪素化合物を添加し
て所定の濃度になるように濃縮しただけの紡糸原液を用
いることもできるが、紡糸原液中に有機重合体が存在す
ると紡糸性が向上する。有機重合体としては、繊維形成
能のある天然ないし合成の種々の高分子化合物、例えば
酢酸化澱粉、ヒドロキシエチル澱粉、メチルセルロース
、カルボキシメチルセルロース等の澱粉やセルロースの
可溶性誘導体、ポリビニルアルコール、ポリエチレング
リコール、ポリアクリルアミド等の水溶性合成高分子化
合物などが用いられる。なお、有機重合体の選択に際し
ては、紡糸原液が白濁したシ、沈澱が生じたシしないよ
うに注意する。有機重合体は紡糸原液に適用される紡糸
法に最適な粘度になるように添加するが、通常は紡糸原
液の粘度がｌ〜１０００ボイズになるように添加すれば
よい。

紡糸原液は、オキシ塩化アルミニウム水溶液に珪素化合
物および有機重合体を添加し、アルミニウム濃度が所定
の値となるように濃縮することによシ調製される。また
所望ならば珪素化合物および有機重合体は、濃縮の途中
ないしは濃縮後に溶液に添加してもよい。特に有機重合
体は濃縮に際し、発泡を引起すことがあり、かかる場合
には濃縮後に有機重合体を添加するのが好ましい。

紡糸方法としては、押出し法、延伸法、吹出し法、遠心
法など、公知の任意の方法を採用することができる。例
えば吹出し法による場合には、夕〜ｉｏｏポイズに調整
された紡糸原液を０、／　−０，！；　ｔｒａｎφの細
孔から高速の空気流中に押出すことにより紡糸が行なわ
れる。押出された紡糸原液は２００℃以下、好ましくは
０〜１００℃の空気流中で延伸、乾燥されて前駆体繊維
となる。この方法では空気流から前駆体繊維を捕集する
までに、前駆体繊維を十分に乾燥させる必要がある。乾
燥が不十分であると、捕集した前駆体繊維が相互に接着
したシ、弾性回復によシ液滴化してショットを生ずるこ
とがある。

従って、必要に応じて、加熱空気を使用して発泡を生じ
ない範囲で溶媒の蒸発を促進してもよい。

一方、乾燥が強すぎると、前駆体繊維が十分に延伸しき
れず、繊維径が太くなりすぎたり、前駆体繊維中のＨ２
Ｏ分や、ａＺ分や、有機重合体等が熱分解を超こし揮散
するためｌ繊維が柔軟性に欠は後述のニードルパンチン
グ処理ニ適すなくなる。すなわち、本発明に係るブラン
ケットは、未焼成繊維にニードルパンチング処理ヲ行う
過程を経て製造されるが、これは前駆体繊維が有機金属
化合物や金属のオキシハロゲン化物の状態では、その性
状が柔軟であることを利用してニードルパンチング処理
を行わんとするものであり、従って、叙上の如く熱分解
が生じたのでは、所期の目的に適合しない。

またかかる点からしてもポリビニルアルコールのような
有機増粘剤を含む紡糸原液を用いることが好ましい。

前駆体繊維の未焼成体は非晶質であシ柔軟性に富んでい
るため、この状態で層状に集積したのち、ニードルパン
チング処理を施すことによシ、大半の繊維を切断するこ
となく、互いに絡み合わせることが出来る。ニードルパ
ンチングの回数をｌ〜３０回／７の範囲から適宜選択す
ることによυ、所望の嵩密度を有したブランケットを得
ることが出来るが、焼成後の嵩密度０、／ｇ／ａｌ程度
のブランケットを得るにはニードルパンチングは５〜１
０回／ｄ行なうのが好ましい。このようにして得られる
繊維の未焼成体からなるブランケットは次いで５００℃
以上の高温で焼成することによシ、有機重合体が焼失後
も繊維間の絡み合いをそのまま維持し所望の嵩密度及び
引張強度を有するアルミナ繊維のブランケットとするこ
とが出来る。焼成は常法に従い！ｒｏｏ℃以上、好まし
くは／２００−１３００℃で行なわれる。ＳＯＯ℃未満
では得られるブランケットのアルミナ繊維は強度が小さ
く、脆弱で、しかも１ｌｌｏｏ℃での再加熱収縮率が大
きく実用に適さない。また７１７００℃以上に加熱する
と、結晶の粒成長が進行し、得られる繊維の強度が小さ
くなる。

本発明に係るブランケットは、繊維の大部分がブランケ
ットの偏平面にほぼ平行に配列しておシ、かつ表面（偏
平面）から内部に向う繊維がこれとからみ合って、θ、
／ｉ／ｃｎｔ以上の嵩密度とブランケットの機械的強度
を発現している。

また、ブランケットは繊維処理剤その他の有機物を含ま
ない繊維で構成されているので、高温にさらされても有
害なガスを発生することがない。

さらに本発明に係るブランケットは、高アルミナ系のア
ルミナ−シリカ質繊維から構成されているので、熔融繊
維化法で得られたセラミックファイバーよシなるブラン
ケットよりも耐熱性に優れ、耐火材等に有用である。

以下実施例によシ本発明をさらに具体的に説明するが、
本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定
されるものではない。

実施例１ オキシ塩化アルミニウム水溶液（アルミニウム含有量り
ｏｙ７ｔ、ｈｔ７’ａｔ　（原子比）＝／、ｇ　）　ｌ
ｔに、コＱ％シリカゾル溶液３５１．５％ポリビニルア
ルコール水溶液２７ｇ１ｌを添加して混合した。この混
合液を減圧下、５０℃で濃縮して紡糸原液（粘度、２７
ポイズ、アルミナ含有量２　／、、！　ｗｔ％）とし、
吹出し法によシ紡糸して生繊維を得た。このものの概略
の嵩密度はｏ、ｏｚｇ７７であった。これを層状に集綿
しニードルパンチング機械（ニードル間隔１５〜２．３
　ａｍ　：　２．２部本針）により６〜７回／７パンチ
ングを行ってブランケットを得た。次いでこれを／２１
，０℃で１時間空気中で焼成した。このブランケットは
嵩密度ｏ、ｌｏ　ｙ　／ａｔ！、　引Ｈ強度ハコｋｇ　
／　ｄであった。

比較例１ 実施例１の方法で得られた生繊維を１ｓｔｏ℃で１時間
空気中で焼成してアルミナ繊維とした。

その後、実施例１と同様に集綿し、ニードルパンチング
処理を行ってブランケットを得た。このブランケットは
嵩密度０．０　！；　／ｉ　／Ｃｒｔ！、引張強度ｏ、
ｂｋｇ／ａ／ｌであった。

比較例コ 実施例１の方法で得られた生繊維を１−６０℃で１時間
空気中で焼成してアルミナ繊維を得た。

これをＨ，０１２００部、灯油５部、脂肪酸アミンアセ
テート１部の水エマルジョンからなる繊維処理剤に含浸
させ実施例１と同様のニードルパンチング処理を施した
後、乾燥してブランケットを得た。このブランケットは
嵩密度０．０９　ｇ／ｃＩＩｔ１引張強度八ｏ　ｋｇ　
／　ａｔ！であった。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウムと珪素との比がＡｌ＿２Ｏ＿３とＳ
   ｉＯ＿２との比に換算して９９：１〜７２：２８の範囲
   にある繊維処理剤を含まないアルミナ−シリカ質繊維か
   らなるブランケットであって、偏平面に平行に集積して
   いるアルミナ−シリカ質繊維がブランケットの偏平面か
   ら内部に向う繊維によりからみ合わされた構造と、 ０．１ｇ／ｃｍ＾３以上の嵩密度とを有していることを
   特徴とするセラミックファイバーブランケット。
2. （２）ブランケットの偏平面から内部に向う繊維が、偏
   平面に平行に集積している繊維にニードルパンチングを
   施すことにより、偏平面から内部に向けて配向させたも
   のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   セラミックファイバーブランケット。