JP4433447B2

JP4433447B2 - Alumina fiber mat and inorganic fiber products using it

Info

Publication number: JP4433447B2
Application number: JP2002073525A
Authority: JP
Inventors: 浩之寺田; 孝司根本; 安雄三須
Original assignee: Saint Gobain TM KK
Current assignee: Saint Gobain TM KK
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2022-03-18
Also published as: JP2003278062A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、アルミナ繊維マットとそれを使用した無機繊維製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、工業炉の断熟材として、無機繊維からなるマット、ブランケット、フェルト等が広く使用されている。さらに、これらを積層して作られた無機繊維ブロックも近年多く使用されている。
【０００３】
これらブロックには、無機繊維として、アルミナシリカ繊維あるいはアルミナシリカジルコニア繊維が多く使用されている。これらの繊維は、加熱される前は非晶質であり、使用の際に、１０００℃以上に加熱されると、ムライトやクリストバライト等の結晶が析出する。一般に、これらの結晶が析出する際に、繊維は収縮し、さらに長時間使用すると、繊維の結晶成長が進行し、ブロックの強度劣化や目地開きが発生しやすくなる。
【０００４】
この目地開きを防ぐ対策として、ブロックにアルミナ繊維が用いられることが多くなってきた。この種のアルミナ繊維は、アルミナ含有量が７０重量％以上で、残部がシリカからなる多結晶質の無機繊維である。この無機繊維は、製造の時点で、熱処理によってムライト、コランダム、γアルミナ等の結晶を析出させている。そのため、このような無機繊維は、使用に際して、結晶化による繊維の耐熱性の低下や繊維の収縮を防止することができ、また、非晶質の繊維に比べ高温での復元性に優れている。その結果、このような無機繊維は、ブロックやスペーサーとして使用した場合、目地開き防止に効果がある。
【０００５】
特開昭６２−６９８７０号公報には、復元性に優れたマットを目地のスペーサーとして使用することが示されている。このマットにおいては、アルミナ繊維が三次元ランダムに配向し、緊張した状態で結合している。
【０００６】
また、アルミナ繊維のブランケットやマットを使用したブロックが、特開平９−１５６９８９号公報、特開２００１−４０５５８号公報、特開２００１−８９２５３号公報、及び特開２００１−１０３２２６号公報に示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来公知のマットやブロックは、ある程度目地開きの問題を解消できたが、基材となるアルミナ繊維のブランケットやマットの復元性が十分とは言えず、そのため、工業炉に長期間使用すると、徐々に隣接するブロック間に目地開きが発生した。
【０００８】
また、マットを熱シール材として使用した場合も、アルミナ繊維の復元性が十分でないため、シール部分に隙間が開いてしまう不具合があった。
【０００９】
本発明の目的は、復元性が大きい繊維を作製し、その繊維を用いて、高温での使用後も目地開きの発生し難いマットや、そのようなマットを使用した無機繊維製品（たとえばマットを積層したブロックなど）を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述のような不都合を解消するため、本発明者は、アルミナ繊維の製造に際し、単位質量あたりで、個々の繊維、及び、それらを積層したマットが、可能な限り嵩高く、大容積となるように設計した。
【００１１】
従来のアルミナ繊維に於いても個々の繊維は意図的でなくても真っ直ぐな繊維であり得ず、若干の曲線を描いている。これに対して、本発明者は、製造条件の調製に工夫をして、積極的に小さな曲率を持つ繊維を形成し、その繊維を用いてマットを製造することにより、本発明を完成した。
【００１２】
以下に本発明の重要な構成を述べる。
【００１３】
本発明では、繊維の一部は、立体的に螺旋状のループを有しており、または、そのループが途中で切断した形状を有している。しかも、個々の繊維を平面に投影した場合はその形が環状になる。たとえば、個々のアルミナ繊維を平面に投影したとき、その形が環状に鋭く曲がったループ状を示す。そのアルミナ繊維が三次元ランダムに配向され、かつ、相互に絡み合う状態で積層して、アルミナ繊維マットに形成する。さらに、そのアルミナ繊維マットを使用してブロック等の無機繊維製品をつくる。
【００１４】
好ましくは、アルミナ繊維を積層してマットとし、マットの復元性を従来より一層高める。例えばマットを使用してブロックとした場合は、ブロック間の目地開きをなくすことができる。
【００１５】
本発明者は、このような状況を考慮して、鋭意研究の結果、優れた解決手段を発明した。本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。
【００１６】
（１）Ａｌ₂Ｏ₃を７０重量％以上含むアルミナ繊維からなるアルミナ繊維マットにおいて、繊維の一部が、立体的に螺旋状のループ、または、そのループが途中で切断した形状を有しており、個々の繊維を平面に投影した形が環状であって、繊維が三次元ランダムに配向されており、かつ、相互に絡み合う状態で積層されていることを特徴とするアルミナ繊維マット。
【００１７】
（２）復元率が、室温で１２０％より大きく、１２００℃で８時間加熱後に１１０％より大きいことを特徴とする前述（１）に記載のアルミナ繊維マット。
【００１８】
（３）室温における圧縮荷重が０．３０×１０^-2ＭＰａより大きいことを特徴とする（１）または（２）に記載のアルミナ繊維マット。
【００１９】
（４）アルミナ繊維マットの繊維中に含まれる不純物として、ＮａとＫの合計量が３００ｐｐｍ以下、Ｆｅが２００ｐｐｍ下、Ｃｕが２ｐｐｍ以下、Ｎｉが２ｐｐｍ以下、Ｃａが５０ｐｐｍ以下、Ｍｇが１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のアルミナ繊維マット。
【００２０】
（５）前記（１）〜（４）のいずれかに記載のアルミナ繊維マットを使用したことを特徴とする無機繊維製品。
【００２１】
【発明の実施の形態】
アルミナ繊維は、好ましくは、アルミナ含有量が７０重量％以上で、残部がシリカからなり、直径２〜４μｍ、長さ３０〜２５０ｍｍの多結晶質の無機繊維であり、結晶は、主にムライト結晶またはコランダム結晶からなっている。
【００２２】
本発明におけるアルミナ繊維は、個々の繊維の一部が、立体的に螺旋状のループを有しており、または、そのループが途中で切断した形状を有しており、しかも、平面に投影した時にその形は環状に曲がっているような形状である。本発明でいう環状とは、輪のように完全に閉じている形状のみでなく、輪の一部が欠落した円弧状の形状も含む。
【００２３】
繊維の環状部分は、バネのような働きを有しており、圧縮された際に反発力が大きい。環状部分を多数有する繊維が三次元ランダムに積層された積層体や成形体等は、たとえ小さな嵩密度でも大きな復元力が得られる。これは、あたかも、縮れた金属製繊維を集合させたタワシの如く、小さい嵩密度でも、大きな反発力や復元力を持つものである。
【００２４】
又、環状部分は、その曲率半径が小さい方が好ましい。詳細は、後述の実施例の説明の際に述べるが、本発明で言う曲率半径とは、繊維を顕微鏡写真に撮影し、その写真に基いて測定した値である。本発明におけるアルミナ繊維では、曲率半径が０．０１〜０．３ｍｍである環状部分の数が、測定された全環状部分の数の６０％以上であることが好ましい。また、環状部分の数は多い方が好ましい。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明を評価する際に、環状部分の数と、曲率半径の大きさを考慮するため、繊維の集合全体についての曲がりの度合として、以下の測定を行う。
【００２６】
顕微鏡写真に撮影した全繊維について、まず、繊維を一定間隔（たとえば０．１〜１．０ｍｍ）で区切り、区切った位置を区切り点とする。同一繊維上で隣り合った区切り点を直線で結び、直線で結ばれた２点間を１区間とし、この直線が底辺となるような二等辺三角形の頂点を区間内の繊維上に定める。さらに全繊維の全区間内に想定した二等辺三角形の面積の平均値を求める。この際、区間内で、直線が繊維と交わるような場合は、その区間は測定対象から外す。このような測定により、繊維集合全体についての曲がりの度合が推定できる。二等辺三角形の面積の平均値が大きい方が繊維の曲がりの度合が大きいことになり、環状部分の効果が大きいことがわかる。
【００２７】
本発明におけるアルミナ繊維マットでは、一定間隔の長さを０．３ｍｍとして繊維を区切った場合に、１区間内に形成される二等辺三角形の面積の平均値は、１．４×１０^-3ｍｍ²以上が好ましい。
【００２８】
材質や径の等しい繊維であるならば、繊維は小さい曲率半径を持つものの方が、また、環状部分を多く含むものの方が、バネ効果が強く発現し、さらに、繊維を自然落下によって堆積させてマットの形にする際に、三次元ランダムに配向しやすくなり、マットの復元率が大きくなる。三次元ランダムに配向した状態については後述する。
【００２９】
図１は、本発明の１つの実施態様による、複数の環状部分を有する繊維の一例をしめす。
【００３０】
図２は、本発明の別の実施態様による、環状部分の少ない繊維の例を示す。
【００３１】
図１から明らかなように、本発明のアルミナ繊維マットでは、繊維の複数部分が、個々の繊維を平面に投影した形で見たとき環状に見える。
【００３２】
本発明のアルミナ繊維は、所謂ゾルゲル法で作製することができる。この方法では、まず、一定の温度、湿度に制御した雰囲気中で、粘度を調製した紡糸液を繊維化し、前駆体繊維を得る。次に、この前駆体繊維を焼成し、繊維に含まれる有機物、水分などを除去して結晶質繊維を得る。
【００３３】
繊維化の方法は、メルトブロー法やスピニング法等の従来方法が採用できるが、本発明のアルミナ繊維（繊維の一部を平面に投影したときの形が環状となるような形状の繊維）を得るには、スピニング法が好ましい。
【００３４】
スピニング法は、小穴を設けたカップに紡糸液を入れて、カップを回転させ、遠心力で紡糸液を押し出し、これに高圧のエアーを吹き付けて繊維化する方法である。
【００３５】
また、後述するが、繊維化の際は湿度を４０％以下にすることが好ましい。
【００３６】
次に、本発明のアルミナ繊維マットを作製する方法の好適例を説明する。
【００３７】
スピニング法により繊維化するに際し、繊維が固化する時間帯に、繊維をできるだけ強力な乱気流中に通すことが好ましい。
【００３８】
さらに、固化した直後の前駆体繊維を集綿する際に、例えば、繊維捕集室の下部に設けられた金網を通して吸引し、しかも、この吸引力を弱くして、外力を受けることなく繊維を自然落下させて堆積させるのが好ましい。このようにすると、前駆体繊維は三次元ランダムに配向し、相互に絡み合う状態になった積層体が得られやすい。ここで、三次元ランダムに配向する状態とは、繊維が特定の方向のみに配向するのではなく、好ましくは三次元のあらゆる方向に秩序なく配向している状態である。また、相互に絡み合う状態とは、好ましくは、繊維同士が交点で融着することなく互いに絡んでいる状態である。
【００３９】
得られた前駆体繊維の積層体は、焼成処理してアルミナ繊維マットとする。
【００４０】
繊維化の時、前駆体繊維の積層体は、４０％以下の湿度で取り扱うことが好ましい。湿度が４０％を越えると、前駆体繊維が水分を吸着して繊維の交点で融着し、前駆体繊維を焼成処理する際に繊維同士が結合してしまう可能性が大きくなる。繊維同士が融着して結合すると、繊維が緊張した状態となり、アルミナ繊維マットを圧縮率３００％以上に圧縮したときに繊維が折れやすくなる。
【００４１】
ここで圧縮率は、｛（圧縮前の厚さ）÷（圧縮後の厚さ）｝×１００（％）の式で表す値である。
【００４２】
アルミナ繊維マットの嵩密度は２０〜８０ｋｇ／ｍ³が好ましい。嵩密度が２0ｋｇ／ｍ³未満では、アルミナ繊維マットの強度が弱く、取り扱い性が悪くなりやすい。８０ｋｇ／ｍ³を越えると、アルミナ繊維マットを圧縮したときに繊維が折れやすくなる。
【００４３】
一方、アルミナ繊維マットの復元率は、マットを積層してブロックを作製できる限り、大きい方がよい。室温では、１２０％より大きく、１２００℃で８時間加熱後では１１０％より大きいことが好ましい。これらの条件を満たすことにより、アルミナ繊維マットをブロックにして使用した場合の目地開きをなくす効果が大きくなる。また、マットを熱シール材として使用する際にも、シール部の隙間の開きをなくす効果が大きくなる。
【００４４】
本発明では、復元率は、積層された複数枚のマットを、積層方向に平行な方向に荷重をかけて圧縮し、積層体の嵩密度が１００ｋｇ／ｍ³となるまで荷重を加え、その時の積層体の厚みをａ、荷重を解放した時の厚みをｂとして、次式、すなわち、復元率（％）＝（ｂ／ａ）×１００にて算出する。
【００４５】
また、アルミナ繊維マットに、マットの厚さに平行な方向において荷重を加えて、マットを所定の嵩密度にしようとする場合、マットの反発力が大きければ、マットにかかる圧縮荷重は大きい値となる。この際、この圧縮荷重は、マットを積層してブロックを作製できるかぎり、大きい方がよい。本発明のアルミナ繊維マットでは、室温における圧縮荷重は、０．３０×１０^-2ＭＰａより大きいことが好ましい。圧縮荷重が０．３０×１０^-2ＭＰａより大きいと、アルミナ繊維マットをブロックにして使用した場合の目地開きをなくす効果が大きくなる。また、マットを熱シール材として使用する際にもシール部の隙間の開きをなくす効果が大きくなる。
【００４６】
本発明では、圧縮荷重は、積層させた複数枚のマットを、積層方向に平行な方向に荷重をかけて圧縮していき、その嵩密度が１００ｋｇ／ｍ³となったときに示す荷重である。
【００４７】
次に、アルミナ繊維マットを使用してブロックを作製する好適な１つの例について説明する。
【００４８】
複数枚のアルミナ繊維マットを積層してブロックを作製するには、これらのマットを所定の密度になるように圧縮しながら多数枚重ねて、有機長繊維で縫製する方法が適している。縫製後、さらに任意の寸法（例えば３００×３００×３００ｍｍ）に切断してブロックとすることができる。また、大きなマットを、葛折り状またはアコーディオン状に積層させ、その後、圧縮してバンド等で固定する方法等も採用できる。
【００４９】
アルミナ繊維に含まれる不純物としてはＮａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃａ、Ｍｇが重要である。これらの不純物が多いと、加熱時に繊維中の結晶が成長しやすい。その結果、繊維の強度が低下し、例えばブロックの目地開きの発生や、熱シール部分の隙間の発生を助長する。さらに、繊維が粉塵となって飛散して炉内を汚染する。この理由により、アルミナ繊維に含まれる不純物は、ＮａとＫの合計量が３００ｐｐｍ以下、Ｆｅが２００ｐｐｍ以下、Ｃｕが２ｐｐｍ以下、Ｎｉが２ｐｐｍ以下、Ｃａが５０ｐｐｍ以下、Ｍｇが１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００５０】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明する。
【００５１】
市販の塩基性塩化アルミニウム溶液をアルミナに換算して７２重量％、市販のコロイド状シリカをシリカに換算して２８重量％となるように混合し、この混合液１００重量部に対し、２０重量部の市販の乳酸を加え、加熱濃縮して粘度１５０ｄＰａ・ｓ（デシパスカル・秒）の紡糸液を得た。
【００５２】
後掲の表１に示されている実施例１、２、４では、すべての原料を高純度品を用いて紡糸液を作製した。実施例３、６では、塩基性塩化アルミニウム溶液、及びコロイド状シリカを普通純度品、乳酸を高純度品で紡糸液を作製した。実施例３、５、６、７、８では、塩基性塩化アルミニウム溶液、及びコロイド状シリカの、高純度品と普通純度品の使用量を調整したものと、高純度品の乳酸を用いて紡糸液を作製した。この紡糸液を直径０．３ｍｍのノズル孔を持つカップに一定量供給しながら３０００ｒｐｍで回転させ、カップから流出する紡糸液を、相対湿度１０％の高圧乱流エアーで吹精し、繊維化直後の繊維が固化する時間帯に繊維ができるだけ強力な乱気流中を通るようにした。この際、繊維捕集室の下部に設けられた金網を通して、弱い吸引力で（たとえば、吸引用ブロワーによる吸引を極力少なくして）吸引した。この前駆体繊維は、ゆっくり自然落下して、三次元ランダムに配向し、嵩高い積層体となった。このときの雰囲気は、相対湿度が３０％であった。この積層体を１２５０℃で４０分間加熱してマットを得た。このマットの繊維は、ムライト結晶を析出し、三次元ランダムに配向し、相互に絡み合う状態であった。繊維同士の結合は見られなかった。
【００５３】
次に、このマットを３００ｍｍ角の小片に切断し、多数枚重ねて圧縮し、バンドで固定して、３００×３００×３００ｍｍの寸法を有するブロックを作製した。このブロックを加熱炉に施工して評価を行った。施工方法は、ブロックの圧縮方向が１個おきに直角になる千鳥施工で行った。
【００５４】
また、比較例１として、市販の普通純度の塩基性塩化アルミニウム溶液、市販の普通純度のコロイド状シリカ、市販の高純度の乳酸を用いて、前述の実施例１〜８と同様の方法で繊維化した前駆体繊維の積層体を、相対湿度５０％の雰囲気中で１０分間保持した後に、１２５０℃で４０分間加熱して、アルミナ繊維マットを得た。この際、繊維同士の結合が見られた。さらに、このマットを３００ｍｍ角の小片に切断し、多数枚重ねて圧縮し、バンドで固定して、３００×３００×３００ｍｍの寸法を有するブロックを作製した。
【００５５】
さらに、比較例２として、市販の普通純度の塩基性塩化アルミニウム溶液をアルミナに換算して７２重量％、市販の普通純度のコロイド状シリカをシリカに換算して２８重量％となるように混合し、この混合液１００重量部に対し、２０重量部の市販の高純度の乳酸を加え、加熱濃縮して、粘度１５０ｄＰａ・ｓ（デシパスカル・秒）の紡糸液を得た。この紡糸液を通常のスピニング法で繊維化し、繊維捕集室の下部に設けられた金網を通して、通常の吸引力で吸引した。この積層体を１２５０℃で４０分間加熱してマットを得た。このマットの繊維は、ムライト結晶を析出し、二次元ランダムに配向していた。次に、このマットを３００ｍｍ角の小片に切断し、多数枚重ねて圧縮し、バンドで固定して、３００×３００×３００ｍｍの寸法を有するブロックを作製した。
【００５６】
比較例１、２のブロックについても、加熱炉に施工して評価を行った。施工方法は、実施例１〜８と同様に、ブロックの圧縮方向が１個おきに直角になる千鳥施工とした。
【００５７】
実施例１〜８および比較例１〜２の特性を表１に示す。
【００５８】
【表１】

繊維の曲率半径は、以下のように測定した。
【００５９】
図３に示すように、試料とするマットから採取した繊維２は、ループ１を有する。その繊維２をプレパラートに乗せ、さらにカバーガラスを被せて、顕微鏡で２５倍に拡大して写真撮影し、さらに撮影した写真を引き伸ばして６５倍とする。同様にして、１ｍｍのスケール（最小読み取り値０．０１ｍｍ）も６５倍とする。次に、写真上で繊維２の環状部分に仮想円３を想定し、その仮想円３の半径４を繊維の曲率半径とし、６５倍に拡大したスケールを用いて測定する。環状部分が円弧状の場合は、環状部分の円弧が、仮想円の円周の１／３以上の長さであるものについて測定する。具体的には、繊維の環状部分の円弧と仮想円が離れ始める点と、仮想円の中心を結ぶ補助線５を引き、繊維とぼぼ重なっている仮想円の円弧を、補助線５が挟む角度が１２０℃以上のものについて測定する。
【００６０】
このような測定を、ランダムに撮影した１０個の視野（１視野／写真１枚）について行った。
【００６１】
繊維の集合全体についての曲がりの度合として、以下のように繊維の一定区間に形成される二等辺三角形の面積の測定を行った。
【００６２】
図４に示すように、試料とするマットから繊維２を採取して、プレパラートに乗せ、さらにカバーガラスを被せて、顕微鏡で２５倍に拡大して写真撮影し、さらに撮影した写真を引き伸ばして１００倍とする。同様にして、１ｍｍのスケール（最小読み取り値０．０１ｍｍ）も１００倍とする。次に、このスケールを用いて、顕微鏡写真に撮影した全繊維について、まず、繊維２を一定間隔で（たとえば０．３ｍｍごとに）区切り、区切った位置を区切り点７とする。同一繊維上で隣り合った区切り点７を直線８で結び、直線８で結ばれた２点間を１区間とし、この直線８（長さ０．３ｍｍ）が底辺となる部分６で、二等辺三角形９の頂点１０を区間内の繊維２上に定め、定めた頂点１０から直線８に直角に降ろした垂線を二等辺三角形の高さ１１とする。この二等辺三角形の高さ１１の距離を、１００倍に拡大したスケールで測定して、二等辺三角形９の面積を算出する。さらに全繊維の全区間内に想定した二等辺三角形の面積の平均値を求める。この際、区間内で、直線が繊維と交わるような場合（図４中の矢印部分）は、その区間は測定対象から外す。
【００６３】
このような測定を、ランダムに撮影した１０個の視野（１視野／写真１枚）について行った。
【００６４】
マットの圧縮荷重は、以下のように測定した。即ち、積層させた複数枚のマットを、積層方向に平行な方向に荷重をかけて圧縮していき、その嵩密度が１００ｋｇ／ｍ³となったときに示す荷重を、万能強度試験機たとえば（株）オリエンテック製のテンシロンで測定した。
【００６５】
マットの復元率は、以下のように測定した。即ち、積層させた複数枚のマットを、積層方向に平行な方向に荷重をかけて圧縮し、積層体の嵩密度が１００ｋｇ／ｍ³となるまで荷重を加え、その時の積層体の厚みをａ、荷重を解放した時の厚みをｂとして、次式、すなわち復元率（％）＝（ｂ／ａ）×１００にて算出した。
【００６６】
不純物の分析はｌＣＰ発光分光分析法で行った。
【００６７】
ブロックの目地開きは、作製したブロックを加熱炉に施工し、１４００℃で１ヶ月間加熱して、加熱後のブロックの目地開きを測定した。目地開きが小さいほど耐熱牲に優れている。
【００６８】
石英ガラスの汚染性は、マットから採取した０．３ｇの繊維を粉砕して石英ガラス板上の３０ｍｍ角に置き、１３００℃で６時間加熱して、加熱後の石英ガラスの失透状態を観察し、失透度合の大きいものから順に、大、中、小、無の４段階で評価した。
【００６９】
実施例１から８は、本発明のアルミナ繊維マットを使用してブロックを形成したものである。実施例１はブロックの嵩密度を６０ｋｇ／ｍ³とした例である。実施例２〜８はブロックの嵩密度を１００ｋｇ／ｍ³としたものである。実施例１〜８のいずれも、繊維の全環状部分の数のうち、曲率半径が０．０１〜０．３ｍｍの環状部分の数が占める割合が大きく、また、全繊維の全区間で想定した二等辺三角形の面積の平均値も大きい。さらに繊維が三次元ランダムに配向しており、相互に絡み合う状態で繊維が積層していて、復元性の大きいマットであるため、このマットを用いて作製したブロックの復元性も良く、ブロックを加熱した後の目地開きはいずれも小さかった。さらに、繊維中の不純物が少ない実施例１、２、４、５、７、８は、石英ガラスをほとんど汚染していない。
【００７０】
比較例１は、実施例１〜８と同様な方法で作製した前駆体繊維の積層体を、特開昭６２−６９８７０号公報に記載の方法で、相対湿度５０％の雰囲気中で１０分間保持した後に焼成してマットとし、このマットを積層してブロックを作製した。このブロックは、マットの繊維が三次元に配向しているが、緊張した状態で繊維同士が結合しているため、マットを積層して圧縮してブロックとする際に、繊維が折れ、その結果、ブロックの復元性が悪くなり、加熱後の目地開きが大きかった。また繊維中に不純物を多く含むため、石英ガラスが、汚染され、失透の度合が大きかった。
【００７１】
比較例２は、従来技術のアルミナ繊維の製造条件により製造したマットである。この比較例２では、繊維の全環状部分の数のうち、曲率半径が０．０１〜０．３ｍｍの環状部分の数が占める割合が小さく、また、全繊維の全区間で想定した二等辺三角形の面積の平均値も小さく、二次元に配向して積層されていた。このマット（嵩密度８５ｋｇ／ｍ³）を積層して、庄縮して、嵩密度１００ｋｇ／ｍ³のブロックとしたものであり、ブロックの復元性が悪く、加熱後の自地開きが大きかった。また繊維中に不純物を多く含むため、石英ガラスが、汚染され、失透の度合が大きかった。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、個々の繊維の一部が、立体的に螺旋状のループ、または、そのループが途中で切断した形状を有しており、個々の繊維を平面に投影した時にその形が環状に曲がっているような形状であって、繊維が三次元ランダムに配向し、相互に絡み合う状態で積層されているので、アルミナ繊維マット、および、それを用いたブロック等の無機繊維製品は、長時間にわたって加熱した後でも大きな復元性を維持しており、ブロック間の目地開きを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施態様によるアルミナ繊維の一例を示す顕微鏡写真である。図中の矢印の長さは０．３ｍｍを示す。
【図２】本発明の別の実施態様によるアルミナ繊維の一例を示す顕微鏡写真である。図中の矢印の長さは０．３ｍｍを示す。
【図３】本発明における、繊維の曲率半径の測定方法の一例を示す図である。
【図４】本発明における、繊維の所定区間に想定した二等辺三角形の面積の測定方法の概略図である。
１ループ
２繊維
３仮想円
４半径（繊維の曲率半径）
５補助線
６繊維の区間に想定した二等辺三角形の底辺ができる部分[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an alumina fiber mat and an inorganic fiber product using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, mats, blankets, felts and the like made of inorganic fibers have been widely used as ripening materials for industrial furnaces. Furthermore, many inorganic fiber blocks made by laminating these have been used recently.
[0003]
In these blocks, alumina silica fibers or alumina silica zirconia fibers are often used as inorganic fibers. These fibers are amorphous before being heated, and crystals such as mullite and cristobalite are precipitated when heated to 1000 ° C. or higher during use. In general, when these crystals are precipitated, the fibers shrink, and if they are used for a long time, the crystal growth of the fibers progresses, and the strength of the block and the joint opening tend to occur.
[0004]
As a measure for preventing the joint opening, alumina fibers are often used for the blocks. This type of alumina fiber is a polycrystalline inorganic fiber having an alumina content of 70% by weight or more and the balance being silica. This inorganic fiber has crystals such as mullite, corundum, and γ-alumina deposited by heat treatment at the time of manufacture. Therefore, such an inorganic fiber can prevent a decrease in heat resistance of the fiber due to crystallization and shrinkage of the fiber during use, and is excellent in resilience at high temperatures as compared with an amorphous fiber. . As a result, such an inorganic fiber is effective in preventing joint opening when used as a block or a spacer.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-69870 discloses that a mat having excellent resilience is used as a joint spacer. In this mat, the alumina fibers are randomly oriented three-dimensionally and bonded in a tensioned state.
[0006]
Also, blocks using alumina fiber blankets and mats are disclosed in JP-A-9-156989, JP-A-2001-40558, JP-A-2001-89253, and JP-A-2001-103226. Yes.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally known mats and blocks have been able to solve the problem of joint opening to some extent, but it cannot be said that the restoration ability of the blanks and mats of alumina fibers used as the base material is sufficient, and therefore gradually when used in industrial furnaces for a long time. A joint opening occurred between the blocks adjacent to.
[0008]
Further, when the mat is used as a heat seal material, there is a problem that a gap is opened in the seal portion because the restoration property of the alumina fiber is not sufficient.
[0009]
An object of the present invention is to produce a fiber having a high resilience, and using the fiber, a mat that does not easily cause joint opening even after use at a high temperature, and an inorganic fiber product using such a mat (for example, a mat) For example, a laminated block).
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to eliminate the inconveniences as described above, the present inventor has made the individual fibers and the mat on which they are laminated, as bulky as possible and have a large volume per unit mass in the production of alumina fibers. Designed.
[0011]
Even in the conventional alumina fiber, each individual fiber cannot be a straight fiber even if it is not intentional, and draws some curves. On the other hand, the present inventor has devised preparation of manufacturing conditions, actively forms fibers having a small curvature, and manufactures a mat using the fibers, thereby completing the present invention.
[0012]
The important structure of the present invention will be described below.
[0013]
In the present invention, a part of the fiber has a three-dimensional spiral loop, or a shape in which the loop is cut in the middle. In addition, when individual fibers are projected onto a plane, the shape is circular. For example, when individual alumina fibers are projected onto a plane, the shape shows a loop shape that is sharply bent in an annular shape. The alumina fibers are laminated in a three-dimensional random orientation and entangled with each other to form an alumina fiber mat. Furthermore, inorganic fiber products such as blocks are made using the alumina fiber mat.
[0014]
Preferably, alumina fibers are laminated to form a mat, which further enhances the mat restoration property. For example, when the mat is used as a block, the joint opening between the blocks can be eliminated.
[0015]
The present inventor has invented an excellent solution as a result of diligent research in consideration of such a situation. Examples of the solving means of the present invention are as follows.
[0016]
(1) In an alumina fiber mat composed of alumina fibers containing 70% by weight or more of Al ₂ O ₃ , a part of the fibers has a three-dimensional spiral loop or a shape in which the loop is cut halfway. An alumina fiber mat characterized in that each fiber is projected onto a plane in an annular shape, the fibers are randomly oriented three-dimensionally, and are laminated in an intertwined state.
[0017]
(2) The alumina fiber mat according to (1), wherein the restoration rate is greater than 120% at room temperature and greater than 110% after heating at 1200 ° C. for 8 hours.
[0018]
(3) The alumina fiber mat according to (1) or (2), wherein the compressive load at room temperature is larger than 0.30 × 10 ⁻² MPa.
[0019]
(4) As impurities contained in the fibers of the alumina fiber mat, the total amount of Na and K is 300 ppm or less, Fe is 200 ppm, Cu is 2 ppm or less, Ni is 2 ppm or less, Ca is 50 ppm or less, and Mg is 10 ppm or less. The alumina fiber mat according to any one of (1) to (3), wherein the alumina fiber mat is present.
[0020]
(5) An inorganic fiber product using the alumina fiber mat according to any one of (1) to (4).
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The alumina fiber is preferably a polycrystalline inorganic fiber having an alumina content of 70% by weight or more, the balance being made of silica, a diameter of 2 to 4 μm, and a length of 30 to 250 mm. The crystals are mainly mullite crystals. Or it consists of a corundum crystal.
[0022]
In the alumina fiber in the present invention, a part of each fiber has a three-dimensional spiral loop, or the loop is cut in the middle, and is projected onto a plane. Sometimes the shape is like a ring. The term “annular” as used in the present invention includes not only a shape that is completely closed like a ring, but also an arc shape in which a part of the ring is missing.
[0023]
The annular portion of the fiber has a spring-like action and has a large repulsive force when compressed. A laminated body or a molded body in which fibers having a large number of annular portions are three-dimensionally laminated can obtain a large restoring force even with a small bulk density. This has a large repulsive force and a restoring force even with a small bulk density, as if it were a set of crimped metal fibers.
[0024]
Further, it is preferable that the annular portion has a smaller radius of curvature. Although details will be described in the description of the examples described later, the radius of curvature referred to in the present invention is a value measured based on a photograph of a fiber taken in a micrograph. In the alumina fiber according to the present invention, the number of annular portions having a radius of curvature of 0.01 to 0.3 mm is preferably 60% or more of the total number of measured annular portions. Further, it is preferable that the number of the annular portions is large.
[0025]
Further, preferably, when evaluating the present invention, in order to consider the number of annular portions and the radius of curvature, the following measurement is performed as the degree of bending of the entire fiber assembly.
[0026]
For all the fibers photographed in the micrograph, first, the fibers are separated at a constant interval (for example, 0.1 to 1.0 mm), and the position where the separation is made is defined as a break point. Adjacent breakpoints on the same fiber are connected by a straight line, and the two points connected by the straight line are defined as one section, and the vertex of an isosceles triangle is defined on the fibers in the section so that this straight line becomes the base. Furthermore, the average value of the area of the isosceles triangle assumed in all the sections of all the fibers is obtained. At this time, if the straight line intersects the fiber in the section, the section is excluded from the measurement target. By such measurement, the degree of bending of the entire fiber assembly can be estimated. It can be seen that the greater the average value of the isosceles triangle area, the greater the degree of fiber bending, and the greater the effect of the annular portion.
[0027]
In the alumina fiber mat in the present invention, when the fibers are divided with a constant interval length of 0.3 mm, the average value of the area of the isosceles triangle formed in one section is 1.4 × 10 ⁻³ mm. ^Two or more are preferable.
[0028]
If the fibers are of the same material and diameter, the spring effect will be stronger if the fiber has a smaller radius of curvature and if it contains more annular parts. When forming a mat, it becomes easy to orient in three dimensions at random, and the restoration rate of the mat increases. The three-dimensional randomly oriented state will be described later.
[0029]
FIG. 1 shows an example of a fiber having a plurality of annular portions according to one embodiment of the present invention.
[0030]
FIG. 2 shows an example of a fiber with fewer annular portions according to another embodiment of the present invention.
[0031]
As is apparent from FIG. 1, in the alumina fiber mat of the present invention, a plurality of portions of the fibers appear to be annular when viewed in the form of projections of individual fibers on a plane.
[0032]
The alumina fiber of the present invention can be produced by a so-called sol-gel method. In this method, first, a spinning solution whose viscosity is adjusted is fiberized in an atmosphere controlled at a constant temperature and humidity to obtain a precursor fiber. Next, this precursor fiber is baked to remove organic substances, moisture and the like contained in the fiber to obtain a crystalline fiber.
[0033]
Conventional methods such as a melt-blowing method and a spinning method can be used as the fiberizing method, but the alumina fiber of the present invention (a fiber having a shape in which a shape when a part of the fiber is projected onto a plane is circular) is obtained. For this, a spinning method is preferred.
[0034]
The spinning method is a method in which a spinning solution is put into a cup provided with small holes, the cup is rotated, the spinning solution is extruded by centrifugal force, and high-pressure air is blown onto the spinning solution to form a fiber.
[0035]
Moreover, although mentioned later, it is preferable to make humidity into 40% or less in the case of fiberization.
[0036]
Next, the suitable example of the method of producing the alumina fiber mat of this invention is demonstrated.
[0037]
When the fiber is formed by the spinning method, it is preferable to pass the fiber through a turbulent air as strong as possible during the time when the fiber is solidified.
[0038]
Furthermore, when collecting the precursor fibers immediately after solidification, for example, the fibers are sucked through a wire mesh provided in the lower part of the fiber collecting chamber, and the fibers are drawn without receiving external force by weakening this suction force. It is preferable to let it fall naturally and deposit. In this way, it is easy to obtain a laminate in which the precursor fibers are three-dimensionally oriented randomly and intertwined with each other. Here, the state of three-dimensional random orientation is a state in which the fibers are not oriented in a specific direction, but are preferably oriented in any order in three dimensions. In addition, the state of being intertwined with each other is preferably a state in which the fibers are intertwined with each other without being fused at the intersection.
[0039]
The obtained precursor fiber laminate is fired to obtain an alumina fiber mat.
[0040]
At the time of fiberization, the precursor fiber laminate is preferably handled at a humidity of 40% or less. When the humidity exceeds 40%, the precursor fibers adsorb moisture and are fused at the intersections of the fibers, and the possibility that the fibers are bonded when the precursor fibers are fired is increased. When the fibers are fused and bonded, the fibers are in a tensioned state, and the fibers are easily broken when the alumina fiber mat is compressed to a compression rate of 300% or more.
[0041]
Here, the compression rate is a value represented by an expression of {(thickness before compression) ÷ (thickness after compression)} × 100 (%).
[0042]
The bulk density of the alumina fiber mat is preferably 20 to 80 kg / m ³ . When the bulk density is less than 20 kg / m ³ , the strength of the alumina fiber mat is weak, and the handleability tends to deteriorate. If it exceeds 80 kg / m ³ , the fibers are easily broken when the alumina fiber mat is compressed.
[0043]
On the other hand, the restoration rate of the alumina fiber mat is preferably as long as the mat can be laminated to produce a block. It is preferably greater than 120% at room temperature and greater than 110% after heating at 1200 ° C. for 8 hours. By satisfying these conditions, the effect of eliminating the joint opening when the alumina fiber mat is used as a block is increased. Further, when the mat is used as a heat sealing material, the effect of eliminating the opening of the gap of the seal portion is increased.
[0044]
In the present invention, the restoration rate is determined by compressing a plurality of laminated mats by applying a load in a direction parallel to the lamination direction, and applying the load until the bulk density of the laminate reaches 100 kg / m ^3. Assuming that the thickness of the laminate is a and the thickness when the load is released is b, the following formula is calculated: restoration rate (%) = (b / a) × 100.
[0045]
In addition, when a load is applied to the alumina fiber mat in a direction parallel to the thickness of the mat to make the mat have a predetermined bulk density, if the repulsive force of the mat is large, the compressive load applied to the mat is a large value. Become. At this time, the compressive load is preferably large as long as mats can be laminated to produce a block. In the alumina fiber mat of the present invention, the compressive load at room temperature is preferably greater than 0.30 × 10 ⁻² MPa. When the compressive load is larger than 0.30 × 10 ⁻² MPa, the effect of eliminating the joint opening when the alumina fiber mat is used as a block is increased. In addition, when using the mat as a heat sealing material, the effect of eliminating the opening of the gap in the seal portion is increased.
[0046]
In the present invention, the compression load is a load shown when a plurality of laminated mats are compressed by applying a load in a direction parallel to the lamination direction and the bulk density becomes 100 kg / m ^3. .
[0047]
Next, a preferred example of producing a block using an alumina fiber mat will be described.
[0048]
In order to produce a block by laminating a plurality of alumina fiber mats, a method of stacking a large number of these mats while compressing them to a predetermined density and sewing them with organic long fibers is suitable. After sewing, the block can be further cut into arbitrary dimensions (for example, 300 × 300 × 300 mm). In addition, a method of laminating a large mat in a twisted shape or an accordion shape, and then compressing and fixing with a band or the like can be employed.
[0049]
Na, K, Fe, Cu, Ni, Ca, and Mg are important as impurities contained in the alumina fiber. When these impurities are large, crystals in the fiber tend to grow during heating. As a result, the strength of the fiber is reduced, and for example, the occurrence of joint opening in the block and the generation of a gap in the heat seal portion are promoted. Further, the fibers are scattered as dust and contaminate the inside of the furnace. For this reason, the impurities contained in the alumina fiber are such that the total amount of Na and K is 300 ppm or less, Fe is 200 ppm or less, Cu is 2 ppm or less, Ni is 2 ppm or less, Ca is 50 ppm or less, and Mg is 10 ppm or less. preferable.
[0050]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0051]
A commercially available basic aluminum chloride solution was mixed to 72 wt% in terms of alumina and a commercially available colloidal silica in terms of 28 wt% in terms of silica, and 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of this mixture. Was added and concentrated by heating to obtain a spinning solution having a viscosity of 150 dPa · s (decipascal · second).
[0052]
In Examples 1, 2, and 4 shown in Table 1 below, spinning solutions were prepared using high purity products for all raw materials. In Examples 3 and 6, a spinning solution was prepared using a basic aluminum chloride solution and colloidal silica with a normal purity product and lactic acid with a high purity product. In Examples 3, 5, 6, 7, and 8, spinning was performed using basic aluminum chloride solution and colloidal silica in which the amounts used of high-purity products and normal-purity products were adjusted, and high-purity lactic acid. A liquid was prepared. This spinning solution is rotated at 3000 rpm while supplying a certain amount to a cup having a nozzle hole with a diameter of 0.3 mm, and the spinning solution flowing out from the cup is blown with high-pressure turbulent air with a relative humidity of 10%, and immediately after fiber formation. The fiber was allowed to pass through as strong a turbulent air as possible during the time when the fiber solidified. At this time, suction was performed with a weak suction force (for example, by reducing suction by a suction blower as much as possible) through a wire mesh provided in the lower part of the fiber collection chamber. This precursor fiber fell slowly and spontaneously, and was three-dimensionally randomly oriented to form a bulky laminate. The atmosphere at this time had a relative humidity of 30%. This laminate was heated at 1250 ° C. for 40 minutes to obtain a mat. The mat fibers had mullite crystals deposited, were three-dimensionally oriented randomly, and were intertwined with each other. Bonding between fibers was not observed.
[0053]
Next, this mat was cut into small pieces of 300 mm square, compressed by stacking a large number of sheets, and fixed with a band to produce a block having a size of 300 × 300 × 300 mm. This block was applied to a heating furnace and evaluated. The construction method was staggered construction in which the compression direction of the blocks is perpendicular to every other block.
[0054]
Further, as Comparative Example 1, using a commercially available ordinary purity basic aluminum chloride solution, a commercially available ordinary purity colloidal silica, and a commercially available high purity lactic acid, fibers were produced in the same manner as in Examples 1 to 8 described above. The laminated precursor fiber laminate was held for 10 minutes in an atmosphere with a relative humidity of 50%, and then heated at 1250 ° C. for 40 minutes to obtain an alumina fiber mat. At this time, bonding between fibers was observed. Furthermore, this mat was cut into small pieces of 300 mm square, compressed by stacking a large number of sheets, and fixed with a band to produce a block having a size of 300 × 300 × 300 mm.
[0055]
Further, as Comparative Example 2, a commercially available ordinary purity basic aluminum chloride solution was mixed to 72 wt% in terms of alumina, and a commercially available ordinary purity colloidal silica was mixed to 28 wt% in terms of silica. Then, 20 parts by weight of commercially available high-purity lactic acid was added to 100 parts by weight of this mixed solution, and the mixture was heated and concentrated to obtain a spinning solution having a viscosity of 150 dPa · s (decipascal · second). This spinning solution was made into fibers by a normal spinning method, and sucked with a normal suction force through a wire mesh provided at the lower part of the fiber collecting chamber. This laminate was heated at 1250 ° C. for 40 minutes to obtain a mat. The mat fibers had mullite crystals precipitated and were randomly oriented two-dimensionally. Next, this mat was cut into small pieces of 300 mm square, compressed by stacking a large number of sheets, and fixed with a band to produce a block having a size of 300 × 300 × 300 mm.
[0056]
The blocks of Comparative Examples 1 and 2 were also evaluated by being applied to a heating furnace. As in Examples 1 to 8, the construction method was staggered construction in which the block compression direction was at right angles to every other block.
[0057]
The characteristics of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1.
[0058]
[Table 1]

The radius of curvature of the fiber was measured as follows.
[0059]
As shown in FIG. 3, the fiber 2 collected from the sample mat has a loop 1. The fiber 2 is placed on a slide, covered with a cover glass, photographed with a microscope at a magnification of 25 times, and the photographed image is stretched to a magnification of 65 times. Similarly, a scale of 1 mm (minimum reading value 0.01 mm) is also set to 65 times. Next, the virtual circle 3 is assumed on the annular portion of the fiber 2 on the photograph, and the radius 4 of the virtual circle 3 is set as the radius of curvature of the fiber, and measurement is performed using a scale magnified 65 times. In the case where the annular portion has an arc shape, measurement is performed on the circular portion having an arc length of 1/3 or more of the circumference of the virtual circle. Specifically, the angle at which the auxiliary line 5 sandwiches the arc of the virtual circle that overlaps the fiber by drawing the auxiliary line 5 connecting the arc of the annular portion of the fiber and the virtual circle and the center of the virtual circle. Is measured at 120 ° C. or higher.
[0060]
Such a measurement was performed for 10 fields of view (1 field of view / one photo) taken at random.
[0061]
As the degree of bending of the entire fiber assembly, the area of an isosceles triangle formed in a certain section of the fiber was measured as follows.
[0062]
As shown in FIG. 4, the fiber 2 is collected from a mat used as a sample, placed on a slide, covered with a cover glass, photographed at a magnification of 25 times with a microscope, and the photographed photograph was stretched to 100. Double. Similarly, a scale of 1 mm (minimum reading value 0.01 mm) is also set to 100 times. Next, with respect to all the fibers photographed in the micrograph using this scale, first, the fibers 2 are separated at regular intervals (for example, every 0.3 mm), and the divided positions are set as the break points 7. The adjacent breakpoints 7 on the same fiber are connected by a straight line 8, and the two points connected by the straight line 8 are defined as one section, and the straight line 8 (length 0.3 mm) is the base 6 and isosceles An apex 10 of the triangle 9 is defined on the fiber 2 in the section, and a perpendicular drawn from the determined apex 10 at a right angle to the straight line 8 is defined as an isosceles height 11. The distance of the height 11 of the isosceles triangle is measured with a scale enlarged 100 times, and the area of the isosceles triangle 9 is calculated. Furthermore, the average value of the area of the isosceles triangle assumed in all the sections of all the fibers is obtained. At this time, when the straight line intersects with the fiber in the section (arrow part in FIG. 4), the section is excluded from the measurement target.
[0063]
Such a measurement was performed for 10 fields of view (1 field of view / one photo) taken at random.
[0064]
The compressive load of the mat was measured as follows. That is, a plurality of laminated mats are compressed by applying a load in a direction parallel to the laminating direction, and the load shown when the bulk density becomes 100 kg / m ³ is applied to a universal strength tester, for example ( Measured with Tensilon manufactured by Orientec Co., Ltd.
[0065]
The restoration rate of the mat was measured as follows. That is, a plurality of laminated mats are compressed by applying a load in a direction parallel to the laminating direction, and the load is applied until the bulk density of the laminated body becomes 100 kg / m ^3. The thickness when the load was released was set as b, and the following formula, that is, the restoration rate (%) = (b / a) × 100 was calculated.
[0066]
Impurities were analyzed by lCP emission spectroscopy.
[0067]
As for the joint opening of the block, the prepared block was applied to a heating furnace, heated at 1400 ° C. for one month, and the joint opening of the block after heating was measured. The smaller the joint opening, the better the heat resistance.
[0068]
The contamination of quartz glass is determined by pulverizing 0.3 g of fiber collected from the mat, placing it on a 30 mm square on a quartz glass plate, heating at 1300 ° C. for 6 hours, and observing the devitrification state of the heated quartz glass. Then, the evaluation was made in four stages of large, medium, small, and nothing in order of increasing devitrification degree.
[0069]
In Examples 1 to 8, blocks were formed using the alumina fiber mat of the present invention. Example 1 is an example in which the bulk density of the block is 60 kg / m ³ . In Examples 2 to 8, the bulk density of the block was set to 100 kg / m ³ . In all of Examples 1 to 8, the ratio of the number of annular portions having a radius of curvature of 0.01 to 0.3 mm is large in the number of all annular portions of the fiber, and it was assumed in all sections of all the fibers. The average value of the isosceles triangle area is also large. Furthermore, since the fibers are three-dimensionally randomly oriented, the fibers are laminated in an intertwined state, and the mat is highly restorable, the resilience of the block made using this mat is good and the block is heated. After opening, the joint opening was small. Furthermore, Examples 1, 2, 4, 5, 7, and 8 with less impurities in the fiber hardly contaminate the quartz glass.
[0070]
In Comparative Example 1, a precursor fiber laminate produced by the same method as in Examples 1 to 8 was held for 10 minutes in an atmosphere of 50% relative humidity by the method described in JP-A No. 62-69870. Then, it was fired to form a mat, and this mat was laminated to produce a block. In this block, the fibers of the mat are oriented three-dimensionally, but the fibers are bonded together in a tense state, so when the mat is laminated and compressed into a block, the fibers break, and the result The restoration of the block deteriorated, and the joint opening after heating was large. Further, since the fiber contains a large amount of impurities, the quartz glass was contaminated and the degree of devitrification was large.
[0071]
Comparative Example 2 is a mat manufactured according to the prior art alumina fiber manufacturing conditions. In Comparative Example 2, the ratio of the number of annular portions having a radius of curvature of 0.01 to 0.3 mm to the number of all annular portions of the fiber is small, and isosceles triangles assumed in all sections of all fibers. The average value of the area was small, and the layers were oriented in two dimensions. This mat (bulk density: 85 kg / m ³ ) was laminated and shrunk to a block with a bulk density of 100 kg / m ³ , and the block was poorly restored, and the self-opening after heating was large. . Further, since the fiber contains a large amount of impurities, the quartz glass is contaminated and the degree of devitrification is large.
[0072]
【The invention's effect】
According to the present invention, a part of each fiber has a three-dimensional spiral loop or a shape in which the loop is cut halfway, and when the individual fiber is projected onto a plane, the shape is Since it is shaped like a ring and the fibers are three-dimensionally randomly oriented and laminated in an intertwined state, the inorganic fiber product such as an alumina fiber mat and a block using the same is used. Even after heating for a long period of time, a great resilience is maintained, and the joint opening between the blocks can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a photomicrograph showing an example of an alumina fiber according to one embodiment of the present invention. The length of the arrow in the figure indicates 0.3 mm.
FIG. 2 is a photomicrograph showing an example of alumina fibers according to another embodiment of the present invention. The length of the arrow in the figure indicates 0.3 mm.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a method for measuring a radius of curvature of a fiber in the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of a method for measuring the area of an isosceles triangle assumed in a predetermined section of a fiber in the present invention.
1 Loop 2 Fiber 3 Virtual circle 4 Radius (fiber curvature radius)
5 Auxiliary line 6 Portion of the base of the isosceles triangle assumed in the fiber section

Claims

Al containing ₂ O ₃ of 70 wt% or more, Ri Do diameter 2-4 [mu] m, alumina fiber length 30～250Mm, upon which the fibers by spinning, in a time zone where the fibers solidify, in a strong fiber turbulence to are those through a portion of the fibers in the form of fibers, such as the shape when projected onto a plane becomes circular, the number of annular portion curvature radius of 0.01~0.3mm , 60% or more of the total number of the measured annular parts (measurement condition: taking a photograph of the fiber collected from the mat as a sample with a microscope, and assuming a virtual circle in the annular part of the fiber on the photograph, If the radius of the imaginary circle is the radius of curvature of the fiber and the annular part is arcuate, measure the circular part arc whose length is 1/3 or more of the circumference of the imaginary circle. 10 fields of view (1 field of view / one photo) Dude a perform.), Fibers are oriented in three-dimensional random, and no fusion of the fibers, alumina fiber mat, characterized in that it is sedimentary while intertwining each other.

The alumina fiber mat according to claim 1, wherein the restoration rate is greater than 150% at room temperature and greater than 110% after heating at 1200 ° C for 8 hours.

3. The alumina fiber mat according to claim 1 or 2, wherein the compressive load at room temperature is larger than 0.30 × 10 ⁻² MPa.

As impurities contained in the fibers of the alumina fiber mat, the total amount of Na and K is 300 ppm or less, Fe is 200 ppm or less, Cu is 2 ppm or less, Ni is 2 ppm or less, Ca is 50 ppm or less, and Mg is 10 ppm or less. The alumina fiber mat according to any one of claims 1 to 3, characterized in that

An inorganic fiber product comprising the alumina fiber mat according to any one of claims 1 to 4 at least partially.