JPH01124621A - 極細アルミナ系連続マルチ繊維 - 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、極細なアルミナ系連続マルチ繊維に関する。

［従来の技術］ 近年、高温用断熱材、絶縁材、複合材料用の補強材や充
填材として種々のアルミナ系短繊維及びアルミナ系連続
マルチ繊維が開発されている。

このうちアルミナ系連続マルチ繊維が複合材料用の補強
繊維として注目を浴びており、高強度を有するアルミナ
系連続マルチ繊維の開発が日進月歩のごとく進められて
いる。

このような補強繊維として有用なアルミナ系連続マルチ
繊維としては従来、アルミニウム含有化合物である溶液
を紡糸して、前駆体繊維とし、該前駆体繊維を焼成して
得られるアルミナ系連続マルチ繊維が、多くの特許や文
献に記載されている。

しかしながら、この製造方法によって得られるアルミナ
系連続マルチ繊維は、前記アルミニウム含有化合物であ
る溶液の曳糸性が乏しく、紡糸時にドラフトを上げるこ
とができないため、極細のアルミナ系前駆体繊維を１ｑ
ることかできずかつ、その前駆体繊維自体も脆弱で取扱
い性に多大の難点があり、その上前駆体繊維の焼成の際
、繊維間に焼結による接着を引起こしてしまい、その結
果焼成後も繊維間に焼結による接着がなく、極細でかつ
高強度のアルミナ系連続マルチ繊維にはならないという
欠点があった。

一般にこのようなアルミナ系連続繊維の強度支配因子と
しては、欠陥因子としてボイド、表面傷、異物等があり
、構造上の因子としては結晶サイズ、結晶系、組成等が
挙げられる。

この欠陥因子と構造上の因子を比較してみた場合、欠陥
因子、その中で特に表面傷が、繊維の強度に与える影響
が大きいということは、各種文献により知られている。

この表面傷は、紡糸から焼成工程において発生するもの
がそのほとんどを占めているので、この表面傷を減少さ
せるために数々の方法が行われている。

その中で繊維径を細くすることは、単位体積当りの欠陥
の存在確立を減少させるので、強度を上げるための手段
として有効であることは周知の事実である。

このような理由から、アルミニウム含有化合物に有機重
合体を混合して紡糸原液を調製し、これを紡糸して前駆
体繊維とし、該前駆体繊維を焼成して得られるアルミナ
系連続マルチ繊維が、特開昭４７−７１８号公報に代表
される特許により知られている。

しかしながら、この方法で得られるアルミナ系連続マル
チ繊維は、紡糸原液の曳糸性は向上するので、極細のア
ルミナ系連続マルチ繊維とすることは可能であるが、本
発明のような極細繊維を得るには、アルミニウム含有化
合物に有機重合体を多量に混合しなければならず、その
結果前駆体繊維を焼成しても有機重合体が分解除去され
た部分がボイドとして繊維中に残り、得られる極細アル
ミナ系連続マルチ繊維は緻密な構造にならず、そのため
強度の弱い繊維となってしまう。また、極細繊維を得る
ためには前駆体繊維の紡糸においてドラフトを極限状態
まで上げなくてはならず、糸切れが多発するため紡糸安
定性が悪く、紡糸した繊維は毛羽立ちが多い。また、こ
の方法では直接アルミナ系前駆体繊維が、集束ガイドや
巻き取りローラー等と接触することは避けがたく、その
ため特に極細繊維を紡糸する場合、集束ガイドや巻き取
りローラー等との接触及び、焼成するため前駆体繊維を
取扱う際に、繊維の切断が顕著に増大する。

また、この方法においても前駆体繊維を焼成する際、繊
維間の焼結による接着を回避することはできず、焼成後
も接触傷や接着のため繊維間の焼結による接着がなく、
高強度でかつ極細のアルミナ系連続マルチ繊維を得るこ
とができないという欠点があった。

事実、特開昭４７−７１８号公報に代表される多数の特
許（特開昭５１−５５４２９号公報、特開昭５８−９８
４２８号公報、特開昭６０−１３９８１８号公報、特開
昭６０−２４６８１７号公報等）において、繊維径が５
μ以下のアルミナ系連続マルチ繊維ができうるという内
容の記載はあるが、実際それぞれの特許に記載されてい
る条件で紡糸原液を調整し、前駆体繊維を紡糸し、焼成
してみたところ、上記理由により本発明のような繊維間
に焼結による接着がなく、高強度でかつ極細のアルミナ
系連続マルチ繊維を得ることはできなかった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者は、紡糸原液の曳糸性が良く、前駆体繊維の取
扱い性が良く、また焼成後も繊維間に焼結による接着の
ない高強度でかつ極細なアルミナ系連続マルチ繊維を安
定して１ｑるべく鋭意検討した結果、本発明に到達した
。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、直径が５μ以下の連続した極細アルミナ系マ
ルチ繊維であって、該繊維間に焼結による接着がなく、
かつ、強度が２５０に３／ｒｒｄ以上であることを特徴
とする極細アルミナ系連続マルチ繊維に関する。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の極細アルミナ系連続マルチ繊維は、焼成によっ
て酸化アルミニウムを与えるアルミニウム化合物の溶液
及びまたは分散性の酸化アルミニウムの分散液を紡糸し
て前駆体繊維とし、該前駆体繊維を焼成することにより
得られる。

焼成によって酸化アルミニウムを与えるアルミニウム化
合物とは、焼成によって酸化アルミニウムとなるもので
あれば特別限定はないが、水溶性のアルミニウム化合物
、またはコロイド状金属塩からなるアルミニウム化合物
が用いられる。好ましいものとしては、アルミニウムの
塩基性塩化物、塩基性酢酸塩、塩基性蟻酸塩、塩基性硝
酸塩やポリアルミノキサン、アルミニウムアルコキサイ
ドであり、これらの中で特に塩基性塩化アルミニウムが
好ましい。

本発明でいう分散性の酸化アルミニウムとは、アルミナ
ゾルのようなコロイド性の水分散液が好ましい。

本発明における焼成によって酸化アルミニウムを与える
アルミニウム化合物の溶液及びまたは分散性の酸化アル
ミニウムの分散液には必要に応じてケイ素、マグネシウ
ム、ジルコニウム、イツトリウム、クロム、ニッケル、
コバルト、ホウ素、鉄の化合物を単独あるいは二種類以
上混合することができる。

具体的には、ケイ素の化合物としてテトラエチルシリケ
ート、あるいはテトラエヂルシリグート加水分解物、コ
ロイダルシリカ（シリカゾル）、ポリシロキサンが用い
られる。ホウ素はホウ酸または塩化物として、マグネシ
ウム、ジルコニウム、イツトリウム、クロム、ニッケル
、コバルト、鉄は、塩化物、硫酸塩、酢酸塩、蟻酸塩、
硝酸塩として用いられる。

また、本発明における焼成によって酸化アルミニウムを
与えるアルミニウム化合物の溶液及びまたは分散性の酸
化アルミニウムの分散液には、紡糸原液の曳糸性を向上
させるために必要に応じて有機ポリマー、例えばポリエ
チレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリビニル
ピロリドン、ポリアクリル酸、セルロース類、デンプン
などを混合することができる。

本発明でいう紡糸とは、前記焼成によって酸化アルミニ
ウムを与えるアルミニウム化合物の溶液及びまたは分散
性の酸化アルミニウムの分散液をＡ成分、他のポリマー
をＢ成分とし、該日成分が少なくとも外周に接した形態
と成るよう両者を配盾し、複合紡糸することが好ましい
。

上記複合紡糸におけるＢ成分、すなわちポリマーとは前
記Ａ成分の全面または一部を覆い、ドラフトをかけ易く
してやるとともに前駆体繊維の取扱い性を向上させ、か
つ焼成時の繊維間の接着を防ぐためのものでおる。

Ｂ成分は、前記Ａ成分溶液に必要に応じて混合する有機
ポリマーと同一のものであっても良いし、そうでなくて
も良い。この具体例としｔポリエチレンオキサイド、ポ
リビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアク
リル酸、セルロース類、デンプン、ポリアクリロニトリ
ル、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、レー
ヨンなどが挙げられ、これらは溶融または溶液状態で用
いられる。

前記複合紡糸とは、前記Ａ成分と、前記Ｂ成分が、前駆
体繊維の断面において区別されるよう分布することを特
徴とした紡糸でおる。

Ａ成分を単独で紡糸する場合、一般に極めて曳糸性が悪
く紡糸時にドラフトがかけにくく、生産性良く良好な極
細繊維が得難いし、また焼成の際に繊維間の接着を引起
こし、焼成後も接着のため強度の弱い繊維しか得られな
いという欠点がある。

しかしながら、本発明のごと＜Ａ、Ｂ同成分を複合紡糸
することにより、ドラフトがかけられ前駆体繊維の取扱
い性が良くかつ、焼成における繊維間の接着がなく、容
易に極細アルミナ系連続マルチ繊維を得ることができる
。

Ａ成分とＢ成分は、Ｂ成分が少なくとも外周に接した形
態と成るよう両者を複合紡糸すれば、前駆体繊維の断面
においてどのように分布していてもかまわない。代表的
な例としては、Ａ成分が芯、Ｂ成分が鞘からなる同芯円
構造がめげられる。

しかしこの逆の場合、即ちＡ成分が鞘、Ｂ成分が芯とな
る構造だと、焼成時に芯であるＢ成分が扱けにくく、Ａ
成分であるアルミナ繊維が充分には緻密になりがたく、
かつ、焼成後に繊維間の接着が起り易く好ましくない場
合が多い。

この様な場合は最終的に繊維の外径が１０μ以下、さら
には５μ以下となる様な超極細状にすると良い。したが
って、−膜内にはＢ成分が実質的にＡ成分によって取囲
まれず、少なくとも外周に接した構造のものが好ましい
。

ここでいう実質的とは、日成分をと６囲むＡ成分の外皮
が、極めて薄く、かつ焼成時にＢ成分の央は易ざを阻害
しない状態を意味する。

また、Ａ成分が完全に８成分により被覆された構造とす
ると、Ａ成分が溶液状で充分固化しない状態でもＢ成分
で保護されているため、安定して紡糸できるメリットが
ある。

ざらに曳糸性に乏しいＡ成分の極細繊維を得るためには
、Ａ成分が複数本、好ましくは５本以上より好ましくは
１０本以上に分れ、配列した断面構造のものが好ましい
。かかる具体例としては、例えば断面を１〜１０本の線
で分割し、Ａ成分とＢ成分を交互に配列する構造などが
考えられる。

特に好ましい構造としては、Ｂ成分のポリマーを海成分
とし、その中に複数本のＡ成分を島成分として分散させ
る方法がある。いずれにしろ、Ａ成分間にＢ成分が介在
する構造と成すことで、焼成時にＡ成分の相互融着と一
体化を防止し易くなり、焼成が極めて容易となる。この
方法による繊維Ａ成分は、焼成後１０μ以下あるいは５
μ以下の繊維径になりうるし、これにより従来では全く
不可能な超極細アルミナ系連続マルチ繊維が得られる。

本発明でいう紡糸方法は、通常の溶融紡糸、湿式紡糸、
乾式紡糸、乾湿式紡糸などの種々の方法をとりうるが、
より好ましくは、湿式紡糸、乾式紡糸、乾湿式紡糸であ
る。

前記紡糸方法で得られた前駆体繊維を焼成することによ
り極細アルミナ系連続マルチ繊維が得られる。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ 塩基性塩化アルミニウム水溶液にエチルシリケート加水
分解物を焼成後のアルミナとシリカの重量比が８５／１
５となるように添加混合し、エバポレータにて粘度が５
００ポイズになるまで濃縮したものをＡ成分とした。

また、ケン化度７１．０〜７５．０モル％、重合度８０
０のポリビニルアルコールの４０ｗｔ％水溶液をＢ成分
とした。

多芯型口金を用い、特公昭４７−２６７２３号に記載の
原理に基づく口金を用いて、Ａ成分比２５、Ｂ成分比７
５、Ａ成分の芯数を１０フイラメントで口金から吐出し
、乾式紡糸を行い前駆体繊維とし、巻取機によって２０
０ｍ／ｍｉｎで巻き取った。該前駆体Ｍｌｉ維を１０℃
／ｍｉｎで１２００’Ｃまで焼成してアルミナ・シリカ
連続マルチ繊維とした。

このようにして得られたアルミナ・シリカ連続マルチ繊
維の直径は４μで、強度は２６５ＮＬ／ｍ♂であり、焼
結による繊維間の接着もなかった。

実施例２ オキシ塩化アルミニウム水溶液（アルミニウム１１２ｗ
ｔ％、塩素８１ｗｔ％）５０ｍｌに、ケン化度８６．５
〜８９．０モル％、重合度１７００のポリビニルアルコ
ールの２ｗｔ％水溶液を加え、この混合物に氷酢酸３滴
を安定剤として添加し、ロータリーエバポレータにて粘
度が８００ポイズになるまで濃縮したものをＡ成分とし
、分子ｆｆ１７２０００のポリエチレンオキザイドの水
溶液をＢ成分とした。

多芯型口金を用い、特公昭４７−２６７２３号に記載の
原理に基づく口金を用いて、Ａ成分比２５、Ｂ成分比７
５、Ａ成分の芯数を１０フイラメントで口金から吐出し
、乾式紡糸を行い前駆体繊維とし、巻取機によって４０
０ｍ／ｍｉｎで巻き取った。

該前駆体繊維を１０’Ｃ／ｍｉｎで１２００℃まで焼成
してアルミナ系連続マルチ繊維とした。

このようにして得られたアルミナ系連続マルチ！Ｉｉ雑
の直径は１μで、強度は２９７　Ｋｌ／　＋ｍ＋ｆであ
り、焼結による繊維間の接着もなく、従来では考えられ
ないような高強度でかつ極細のアルミナ系連続マルチ繊
維であった。

比較例１ 実施例２に記載のＡ成分だけを紡糸原液とし、孔径７５
μ、３２ホールの口金から吐出し、口金直下３ｍのとこ
ろに設置した巻取機で糸切れ寸前の巻取速度で巻き取っ
た。

該前駆体繊維を１０’Ｃ／ｍｉｎで１２００’Ｃまで焼
成してアルミナ系連続マルチ繊維とした。

この繊維の直径を測定してみたところ７μで、焼結によ
る繊維間の接着により強度は１３３に’ｊ／ｍ１Ｔｔで
、残念ながら本発明のような繊維間に焼結による接着が
なく、高強度でかつ、極細なアルミナ系連続マルチ繊維
とはならなかった。

［発明の効果］ 本発明の極細アルミナ系連続マルチ繊維は、繊維間に焼
結による接着がなく、高強度である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直径が５μ以下の連続した極細アルミナ系マルチ
   繊維であつて、該繊維間に焼結による接着がなく、かつ
   、強度が２５０ｋｇ／ｍｍ＾２以上であることを特徴と
   する極細アルミナ系連続マルチ繊維。