JPH01124622A - 極細セラミックス連続マルチ繊維の製法 - 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、ｍ維間に焼結による接着がなく、高強度でか
つ、極細なセラミックス連続マルチ繊維の製法に関する
。

［従来の技術］ 従来、金属含有化合物の溶液を紡糸して、前駆体繊維と
し、該前駆体繊維を焼成してセラミックス連続繊維とす
る方法は、多くの特許や文献により知られている。

しかしながら、この製造方法では前記金属含有化合物の
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、極細のセラミックス前駆体繊維を得
ることができずかつ、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ｍ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
度のセラミックス連続マルチ繊維とすることができない
という欠点があった。

このような理由から、金属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ａｔ維
とし、該前駆体繊維を焼成してセラミックス連続マルチ
繊維とする方法が、特開昭６０−１３９８１８号公報に
代表される多くの特許により知られている。

しかしながら、この方法によって得られる連続繊維は、
紡糸原液の曳糸性は向上するので、極細繊維とすること
は可能であるが、極細繊維を得るためには、金属含有化
合物に有機重合体を多ｍ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、得られる極細セラ
ミックス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
状態まであげなくてはならず、糸切れが多発するため紡
糸安定性が悪く、紡糸した前駆体繊維は毛羽立ちが多い
。また、この方法では直接前駆体繊維が、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、焼成のため前駆体繊維を取
扱う際に、ｌ１ｉＷＬ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強度の弱い繊維となってしまうと
いう欠点があった。

［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、かつ焼成後も繊維間に接着のない高強度
の極細セラミックス連続マルチ繊維を安定して得るべく
鋭意検討した結果、本発明に到達した。

［問題点をＶＫ決するための手段］ 本発明は、金属、ホウ素、ケイ素、ヒ素、テルル及びア
スタチンの少なくとも一種の化合物をＡ成分、ポリマー
をＢ成分とし、該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して前駆体繊維とし、該前駆
体繊維を焼成することを特徴とする極細セラミックス連
続マルチ繊維の製法に関する。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明でいうＡ成分は、金属、ホウ素、ケイ素、ヒ素、
テルル及びアスタチンの少なくとも一種の化合物溶液で
あり、具体的には焼成により焼結しうるこれらの酸化物
、炭化物、窒化物、硫化物となるものであれば特に限定
はないが、有用なものとしては、アルミニウム、ジルコ
ニウム、マグネシウム、クロム、ニッケル、鉄、コバル
ト、イツトリウム、ケイ素の化合物及びこれら化合物の
混合物が挙げられる。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、ジルコ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ジルコノキ
サン、ジルコニウムアルコキサイドでおり、特に好まし
いものは塩基性塩化アルミニウムと塩基性蟻酸ジルコニ
ウムである。マグネシウム、クロム、ニッケル、鉄、コ
バルト、イツトリウムは塩化物、硫酸塩、酢酸塩、蟻酸
塩、硝酸塩として単独あるいはこれらの混合物がアルミ
ニウム、ジルコニウムの化合物への添加物として用いら
れる。ケイ素の化合物としてはテトラエチルシリケート
、あるいはテトラエチルシリケート加水分解物、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。

また、前記Ａ成分溶液には、紡糸原液の曳糸性を向上さ
せるために必要に応じて布間ポリマー、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ある。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
具体例として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。

本発明でいう複合紡糸とは、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ある。

Ａ成分を単独で紡糸する場合、一般に極めて曳電性が悪
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両成分を複合紡糸
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
易に極細セラミックス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
溝造があげられる。

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成分が恢けにくく、Ａ
成分であるセラミックス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ｌｌ１Ｉｆｔの
外径が１０μ以下、ざらには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、Ｂ成分をとり囲むＡ成分の外皮
が、極めて薄く、かつ焼成時にＢ成分の俊は易さを阻害
しない状態を意味する。

また、Ａ成分が完全に日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
不可能な超極細セラミックス連続マルチ繊維が（ｑ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
り超極細セラミックス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岱比が８５／１
５となるように添力旧昆合し、エバポレータにて粘度が
５００ボイスになるまで濃縮したものをＡ成分とした。

また、ケン化度８６．５〜８９．０モル％、重合度１５
００のポリビニルアルコールの４０％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３５
０ｍ／ｍｉｎで巻き取った。

該前駆体繊維を１０℃／ｍ１ｎｒ　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１．５μで、強度は３１３に９／−であり、
焼結による繊維間の接着もなかった。

実施例２ 蟻酸ジルコニウム水溶液に、塩化イツトリウムを焼成後
のジルコニアとイツトリアのモル比が９５１５となるよ
うに添加混合し、エバポレータにて粘度が３５０ボイス
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１５００のポリ
ビニルアルコールの４０％水溶液をＢ成分とした。

多芯型口金を用いて、Ａ成分比２５、Ｂ成分比７５、Ａ
成分の芯数を１０フイラメントで口金から吐出し、凝固
浴に硫酸アンモニウムを用いて湿式紡糸を行って前駆体
繊維とし、巻取機で８０ｍ／ｍｉｎで巻き取った。その
後延伸、熱処理及びアセタール化を行ない、該前駆体繊
維を２℃／ｍｉｎで１４００℃まで焼成して、ジルコニ
ア系連続マルチ繊維とした。

このようにして得られたジルコニア系連続マルチ繊維の
直径は、１μで強度は、１９５Ｋｇ／ｍｉであり、焼結
による繊維間の接着もなかった。

比較例１ オキシ塩化アルミニウム水溶液４５５ｇに、ケン化度８
８モル％、重合度１６５０のポリビニルアルコールの１
０ｗｔ％水溶液１３６ｇを混合し、この混合液に２０ｗ
ｔ％濃度のコロイド状シリカ９０Ｃ１を加え、ロータリ
ーエバポレータにて粘度が８７０ポイズになったものを
紡糸原液とした。

この紡糸原液を孔径１００μ、３２ホールの口金から吐
出し、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℃／ｍｉｎで１２００℃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系連続マルチ繊維の直
径は７μでおり、強度は１６３Ｋｇ／ｍｌＩ＋であった
。

この繊維の表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、
所々に繊維間の接着による傷がみられた。

［発明の効果］ 本発明によれば、紡糸原液の曳糸性および前駆体繊維の
取扱い性が良く、かつ焼成後も繊維間に接着のない高強
度の超極細セラミックス連続マルチ繊維を１ｑることか
できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属、ホウ素、ケイ素、ヒ素、テルル及びアスタ
   チンの少なくとも一種の化合物をＡ成分、ポリマーをＢ
   成分とし、該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して前駆体繊維とし、該前駆体繊
   維を焼成することを特徴とする極細セラミックス連続マ
   ルチ繊維の製法。