(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
玄武岩を融解帯域に供給する段階と、前記帯域内の前記玄武岩を融点まで加熱してその融解物を得る段階と、前記融解物を得られた融解物の凝固点を超える値に維持された温度で均質化帯域に供給する段階と、均質化した融解物を絞り型を有するフィーダーを備えた繊維形成帯域に供給する段階と、均質化した融解物を前記繊維形成帯域の絞り型を通過させて連続繊維を引張する段階とを含んでなる玄武岩繊維の製造法であって、
前記融解帯域では、1,500〜1,600℃の温度で玄武岩を加熱する段階を実施し、かつ
前記繊維形成帯域では、上記均質化された融解物の粘度を100ポアズより高く保持して、停止または減速することなく3,500m/分を超える速度で繊維の引張を実施し、これにより連続した玄武岩繊維を製造することを特徴とする玄武岩繊維の製造法。
【発明の詳細な説明】
［発明の属する技術分野］
本発明は、岩石融解物から無機繊維を製造するための技術に関し、具体的には、玄武岩繊維を製造する方法に関する。
［従来の技術］
ガラス繊維の生産量の成長は、出発原料、特に石英砂、ソーダおよび硫酸ホウ素の増大する不足に起因して、最近では制御されている。
出発原料の不足を相殺し、それと同時に化学耐性、温度安定性および繊維弾性率を向上させるという目的のもとに、自然界に遍在する玄武岩タイプの岩石から繊維を製造する方法が開発されている。
前記玄武岩繊維は、アルカリおよび酸に対する耐性がガラスを凌駕する。こうして、塩酸中で煮沸した後の玄武岩繊維の耐性は82％であるのに対し、アルミナホウケイ酸ガラス繊維のそれは54％に達するにすぎない。前記玄武岩連続繊維の弾性率も、ガラス繊維のそれより約1.5倍高い。前記玄武岩繊維の熱安定性は、アルミナホウケイ酸繊維のそれと比較して250℃も高い。100％の相対湿度に64日間露出した後も、玄武岩連続繊維の強度は実際上影響されないのに対し、アルミナホウケイ酸ガラス繊維はその強度の30％を失う。
当技術に公知であるのは、ガラス繊維を製造する方法であって［発明者証第500192号、C03B、37/02（1976年、ソ連邦）を参照］、石英砂、ソーダ及び硫酸ホウ素を融解帯域で融解する段階と、融解物を均質化する段階と、ガラス繊維をボビンに巻き取ることによって、得られた融解物から連続ガラス繊維を引張する段階と、引張した連続糸に油を塗布し、その後これを乾燥する段階とを含む。その結果、製造された連続ガラス繊維の直径は、３〜５ミクロンに達する。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、従来の技術による方法を玄武岩繊維の製造に用いることは、玄武岩およびその融解物は酸化鉄によって濃く着色され、これが前記玄武岩融解物の透熱性を低下させ、そのため玄武岩繊維の製造のための温度範囲も狭まることから、不可能であると考えられる。その上、玄武岩融解物は、融解帯域内でのその滞留の際に熱的に均質化される時間が不足する。繊維引張の工程は、１秒の何分の１かだけ持続し、繊維形成の帯域は数mmの寸法である。したがって、前記繊維から製造された玄武岩繊維の品質は、それらの低い弾性率のために依然として低い。
当技術に公知であるのは、岩石融解物から1,200〜1,300℃の融解物の温度および100ポアズの粘度で繊維を製造する方法である［発明者証第461909号、C03B、37/00（1975年、ソ連邦）を参照］。これによって得られた繊維は、低い熱安定性、および前記繊維から製造されたフィラメントの14ミクロンを超える大きい平均直径を特徴とし、排ガス中の非鉄金属または他の金属の捕獲に適用し得る高温フィルターの製造に前記フィラメントを用いることを許さない。
達成される技術的本質および効果に最も近いのは、玄武岩タイプの岩石の融解物から繊維を製造する方法である［論文「連続玄武岩繊維の製造」：ソ連邦誌「建築の材料および製造」、第３号（1986年）11〜12ページ、キエフを参照。この論文は、D.D.Djiguiris、V.F.Kibol、I.G.PervakおよびL.N.Bombir′を著者とする］。
前記方法は、玄武岩を融解炉の融解帯域に供給し、ここで1,450±10℃の温度を維持して、炉の均質化帯域に供給するための融解物を得ることにある。前記帯域では、得られた融解物の凝固点を超える1,200℃の温度を維持する。次いで、均質化帯域からの融解物を繊維形成の帯域に供給し、繊維形成帯域での融解物の粘度を100ポアズ未満として、2,135〜3,200m/分の速度で繊維の引張を実施する。
前記方法の短所は、その引張の相対的速度、すなわち3,200m/分に起因して11ミクロンを超える、得られた複合糸の大直径である。引張速度の上昇は、結果的に前記糸の破断を招く。
前記発明の基盤には、工程諸元の変化の結果として、改良された機械的および物理的特性を有する繊維の製造が確保された、玄武岩繊維の製造法を開発するという目的が存在する。
［課題を解決するための手段］
前記目的は、玄武岩を融解帯域に供給する段階と、前記帯域内の前記玄武岩を融点まで加熱してその融解物を得る段階と、前記融解物を得られた融解物の凝固点を超える値に維持された温度で均質化帯域に供給する段階と、均質化した融解物を絞り型を有するフィーダーを備えた繊維形成帯域に供給する段階と、均質化した融解物を前記繊維形成帯域の絞り型を通過させて連続繊維を引張する段階とを含んでなる玄武岩繊維の製造法であって、前記融解帯域では、1,500〜1,600℃の温度で玄武岩を加熱する段階を実施し、かつ前記繊維形成帯域では、上記均質化された融解物の粘度を100ポアズより高く保持して、停止または減速することなく3,500m/分を超える速度で繊維の引張を実施するということによって達成される。
適用された方法のこのような実施態様は、７ミクロン未満の直径を有する連続玄武岩繊維の製造を確実にさせる。同時に、前記繊維の熱安定性が増大する結果、前記繊維で製造した製品は、700℃を超える温度に耐えることができる。
［発明の実施の形態］
本発明の本質は、その実施態様の下記の具体的な実施例から一層理解できるようになるものと思われる。
本方法は、本発明によれば、下記の様にして具体化される。玄武岩を融解炉の融解帯域に供給して、その融解物を得るために1,500〜1,600℃まで加熱する。前記融解物を前記炉中に多少の時間の間滞留させて、均質化する。次いで、均質化された融解物を繊維形成帯域に供給するが、前記帯域は絞り型を有するフィーダーを含み、ここでは前記融解物の凝固点を超える温度が維持される。
前記融解物は、球根状液滴の形態で前記絞り型を離脱するが、この液滴は、その質量が増大するにつれて、絞り型の外で断裂して、繊維束を形成する。最初に、連続的な引張によって前記繊維を集め、得られた束を糸摘みローラーの溝に導いて、前記束を60〜80゜の角度で急速に引張する。3,500m/分を超える速度、および100ポアズを超える融解物粘度で、停止または減速することなく繊維を引張するが、さもなければ、徐々に固化する隆起が繊維上に形成され、これが糸摘みローラーに対する焼けおよび損傷を生起する。
繊維束が必要とされる厚さとなったとき、前記束の末端を断ち切り、それと同時に、糸を手動でボビン末端に巻き付け、巻取り機構を始動させる。結果として、連続玄武岩繊維がボビンにその回転によって巻き取られる。連続繊維束の相互の摩擦、繊維の相互の粘着を防止するためはもとより、加工途上での環境の不都合な作用および損傷を防止するためにも、前記繊維の表面に塗油する。連続繊維を巻き取ったボビンは、そのホルダーから取り外し、加工に向けて転移する。
［発明の効果］
本発明による請求された方法に従って製造した玄武岩連続繊維は、3,500m/分の引張速度および1,500℃の引張温度で７ミクロン未満のフィラメントの平均直径を有する。