JPH01141831A - シリカゲル繊維及びシリカガラス繊維の製造法 - 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〕 本発明は改良されたシリカゲル繊維およびシリカガラス
繊維の製造法に関するものである。さらに詳しく言えば
、本発明は、ケイ酸エステルと水とを原料としてシリカ
ゲル繊維を製造する際に。

アルキルシリル化剤を加えることによって紡糸可能な時
間を長く保つことを特徴とするシリカゲル繊維の製造法
と、それによって得られたシリカゲル繊維を酸化性雰囲
気中で５００℃以上に加熱することを特徴とするシリカ
ガラスの製造法に関するものである０本発明によって得
られるシリカゲル繊維およびシリカガラス繊維は断熱材
、防音材あるいは触媒や酵素の担体として産業上利用す
ることができる。

〔従来の技術〕

従来、シリカゲル繊維およびシリカガラス繊維の製造法
として、ケイ酸エステルを適当な溶媒に溶解し、これに
ケイ酸エステルに対してモル比で４倍以下の水と０．１
倍程度以下の酸を加えてケイ酸エステルを加水分解およ
び重合させ、得られる粘稠な液体を紡糸する方法がある
（例えば、作花。

神谷、加熱、窯業協会誌、９０巻、１９８２年、５５５
ページ）。この方法によると、室温でシリカゲル繊維が
得られ、しかもこの繊維を適当な温度まで加熱すること
により、シリカガラス繊維が得られる。

しかしながら、従来の方法では出発溶液が紡糸可能なほ
どに粘稠になるまで数日の時間を要し、しかも紡糸可能
な時間が一時間程度と短く、連続的に紡糸するためには
溶液を短時間で冷却したり、雰囲気中の湿度を低く保つ
ことなどが必要であった。紡糸可能な時間を過ぎると溶
液は堅いゲル状物質になり、このゲル状物質は繊維の原
料とじては使用できなくなる。また、紡糸可能な溶液を
得るための始めの原料の混合比は厳密に制御されなけれ
ばならず、特に水の量が多すぎると溶液は決して紡糸で
きない。

さらに、得られたシリカゲル繊維を加熱してシリカガラ
ス繊維を得る際に、しばしば繊維が黒く着色する。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、従来の技術における諸問題、すなわち
、ケイ酸エステルを出発原料とする溶液が紡糸可能なほ
どに粘稠になる時間を短縮し、溶液の温度、雰囲気の湿
度および水の含有量を厳密に制御しなくても紡糸可能な
時間を長く保ち、原料を有効に使用して作業効率よくシ
リカゲル繊維を得る方法、およびこれから無色透明なシ
リカガラス繊維を製造する方法を提供することにある。

〔問題を解決するための手段〕

本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結
果、ケイ酸エステルと水とからシリカゲル繊維を製造す
る際に、適当なアルキルシリル化剤を添加することによ
って、上記問題点を解決でき、さらに本発明によって得
られた繊維を５００℃以上に加熱することによって無色
透明なシリカガラス繊維を得ることができることを見出
し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。

〔発明の構成〕

すなわち、本発明は、−最大Ｓｉ　（ＯＣｎＨｚ　ｎ＋
１）４　（ｎは１から８の整数）で表わされるケイ酸エ
ステルに水を加えてケイ酸エステルを加水分解および重
合させ、その結果得られる粘ちょうな液体を紡糸する際
、−最大（ＣｎＨｚｎ＋ｚ）１１ｓＬＸ＊−ｍまたは（
ＣｎＨ＊ｎ＋、）３は ５ｉＯ３ｉ　（ＣｎＨｚ　ｎ＋ｘ　）３　（ｎは１から
８の整数、　ｎ＋２または３．１よ Ｘ％Ｃ１，Ｂｒ又は０ＣＯＣＨ，）で表わされるアルキ
ルシリル化剤を、該ケイ酸エステルに対して該水の添加
に先立ちあるいは同時に加えることによって紡糸可能な
時間を長く保つことを特徴とするシリカゲル繊維の製造
法、および、これによって得られたシリカゲル繊維を酸
化性雰囲気中で５００℃以上に加熱することを特徴とす
るシリカガラス繊維の製造法を提供するものである。

一般式Ｓｉ　（ＯＣｎＨｚ　ｎや、）。で表わされる物
質はケイ酸エステルと呼ばれる液体であるが、これは（
１）式のように加水分解をうけるとともに（２）式のよ
うに重合する。

Ｒ ここでＲはＣｎＨ２ｎｉｌまたはＨを表す。

このとき、酸が存在し、かつ水がケイ酸エステルに対し
てモル比で４以下であれば下に示す（Ａ）のような、シ
ロキサンポリマーと呼ばれるところの。

ケイ素と酸素からなる直鎖状高分子が生成する。

このシロキサンポリマーが充分長くに直鎖状に発達する
と溶液は粘稠になり、たとえば溶液を小さい穴のあいた
容器にいれて穴から遠心力で溶液を引きだして繊維を得
ることができる。

しかし、このシロキサンポリマーが安定に存在できる期
間は短く、これはやがて下記に示す（Ｂ）のように三次
元的にも重合を始め、最後には堅いゲル状物質になる。

この三次元的な重合は溶液の温度が高い程、また雰囲気
の湿度が高い程速く進行する。したがって、シリカゲル
繊維を得るときにはシロキサンポリマーが充分長く直鎖
状に発達し、かつ三次元的に重合をはじめていないわず
かな時間のあいだに紡糸しなければならず、紡糸可能な
時間を延ばすために、溶液の温度を急速に下げて雰囲気
の湿度を低く保たなければならなかった。

一方、前述のアルキルシリル化剤は（３）式から（５）
式に示すような反応（シリル化反応）をし、シリル化さ
れた部分はもはや加水分解あるいは重合をすることなく
長時間安定になる。

（ＣｎＨｚｎＪ３ＳｉＯ３ｉ（ＣｎＨｘｎ＋Ｊａ　＋　
Ｈ＊０→２亀晶や、）３ＳｉＯＨ（４） Ｑ υバ したがって、前述（Ａ）のようなシロキサンポリマーに
アルキルシリル化剤を作用させれば、例えば＋ｗ＝３で
あれば下記に示す（Ｃ）のようなシロキサンポリマーが
生成し、この（Ｃ）は三次元的な重合をしないので紡糸
時間を長く保つことができる。

［ｖ、：（ｃｎｏ、ｒ＋＋、）３） ｍ＝２の場合も（Ｄ）のようになり、三次元的な重合を
防ぐことができる。

（Ｙｚ　：　（ＣｎＨｚｎ＋ｘ）Ｊ 本発明者らの研究の結果、（Ｃ）または（Ｄ）のような
アルキルシリル化剤を作用させたシロキサンポリマーを
得るには、ケイ酸エステルに対してモル比で０．５倍か
ら４倍の水を加えてシロキサンポリマーを生成させる過
程において、アルキルシリル化剤をケイ酸エステルに対
してモル比で０．５倍から４倍の範囲で、水の添加に先
立ちあるいは同時にケイ酸エステルに加えれば良い事が
わかった。このとき、溶液が紡糸するのに充分なほど粘
ちょうになるのに要する時間はアルキルシリル化剤の存
在に影響されない。アルキルシリル化剤が存在しないと
きは、ケイ酸エステルに対する水の量が多いほど溶液が
粘稠になる時間は短くなるが、紡糸できる時間も短くな
るため、通常水はケイ酸エステルに対してモル比で１．
５倍前後の量が加えられる。

アルキルシリル化剤を加えると紡糸できる時間は充分長
くなるために、従来よりも多くの水を加えることにより
溶液が粘ちょうになる時間を短縮することができる。ま
た、従来行われていたような、溶液の温度を下げたり雰
囲気の湿度を制御する必要もなくなる。

本発明の方法で得られるシリカゲル繊維は、空気中ある
いは酸素中等の酸化性雰囲気中で加熱されると、−（Ｃ
ｎＨｚ　ｎゆ１）Ｉｍの部分が燃焼によって失われ、さ
らに繊維が熱によって焼き固まってシリカガラスの繊維
となる。これに要する温度は５００℃で充分であり、昇
温速度や加熱時間はとくに限定、されない。アルキルシ
リル化剤を使用しない従来の方法で得た繊維はしばしば
黒く着色した。これは繊維の一部に三次元的に重合し・
た部分があり、その内部にとりこまれた有機物が完全に
燃焼できなかったためである。本発明によって得られる
繊維にはこのような三次元的に重合した部分はほとんど
無いため、有機物は完全に燃焼除去されて。

無色透明なシリカガラス繊維が得られる。

〔実施例〕

次に本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。

実施例１ １００ｍｌのビーカーで、ケイ酸エステルとして５ｉ（
ＱＣ，Ｈ，）４１０．４ｇ（０，０５モル）、アルキル
シリル化剤として（Ｃ）ｌ、）３ＳｉＯ３ｉ（ＣＨ，）
、　４．０６ｇ（０，０２５モル）をエチルアルコール
３０ｍ１に溶解し、水３．６ｍ１（０，２モル）、硝酸
０．０００１モルを加えて室温で５分間撹はんした。ビ
ーカーを５０℃、相対湿度１０％の恒温恒湿容器内にい
れた。５時間後、溶液が粘稠になったので、溶液にガラ
ス棒を浸漬してひきあげたところシリカゲル繊維が得ら
れた。この繊維をプラスチック製の包に巻き取った。繊
維を良好に紡糸できる時間は約５時間であり、原料のほ
とんど全部を繊維に紡糸することができた。

実施例２ アルキルシリル化剤として（ｃＨｉ　）ａ　５ＩＣＩ□
を３．２３ｇ（０，０２５モル）用い、実施例１と同様
にして繊維を紡糸した。溶液が粘稠になる時間は実施例
１と同様５時間であった。また、紡糸可能な時間も約５
時間であり、原料の殆どを繊維に紡糸できた。

４ｇ、エチルアルコール３０ｍ１、水３．６ｍｌ、硝酸
ｏ、ｏｏ。

１モルを混合し、以下実施例１と同様にした。紡糸に充
分なほど粘ちょうになる時間は５時間であった。５時間
以前では溶液の粘度が低く紡糸できなかった。紡糸可能
な時間は約１５分間であった。１５分を過ぎると溶液は
次第に固まり始めて、繊維が得られなくなった。したが
って、原料のうち繊維に紡糸できたのは理論上の址の１
気程度であった。

実施例３ 実施例１，２および比較例１で得られた繊維を空気中で
毎分１００℃の昇温速度で８００℃まで加熱し、ただち
に取り出した。実施例１および２で得られた繊維は無色
透明であったが、比較例１で得られた繊維は黒く着色し
ていた。

以上の実験により本方法の有効性が示された。

特許出願人　工業技術院長　飯　塚　幸　三指定代理人
　工業技術院北海道工業開発試験所長後藤藤太部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式Ｓｉ（ＯＣ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿１）＿４
   （ｎは１から８の整数）で表わされるケイ酸エステルに
   水を加えてケイ酸エステルを加水分解および重合させ、
   その結果得られる粘ちような液体を紡糸する際、一般式 （Ｃ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿１）＿ｍＳｉＸ＿４＿−＿ｍ
   または（Ｃ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿１）＿３ＳｉＯＳｉ（
   Ｃ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿１）＿３（ｎは１から８までの
   整数、ｍは２または３、ＸはＣｌ、ＢｒまたはＯＣＯＣ
   Ｈ＿３）で表わされるアルキルシリル化剤を、ケイ酸エ
   ステルに対して、該水の添加に先立ちあるいは同時に加
   えることによって紡糸可能な時間を長く保つことを特徴
   とするシリカゲル繊維の製造法。
2. （２）一般式Ｓｉ（ＯＣ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿１）＿４
   （ｎは１から８の整数）で表わされるケイ酸エステルに
   水を加えてケイ酸エステルを加水分解および重合させ、
   その結果得られる粘ちような液体を紡糸し、得られた紡
   糸繊維を酸化性雰囲気中で５００℃以上に加熱する際に
   、一般式（Ｃ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿１）＿ｍＳｉＸ＿４
   ＿−＿ｍまたは（Ｃ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿１）＿３Ｓｉ
   ＯＳｉ（Ｃ＿ｎＨ＿２＿ｎ＿＋＿１）＿３（ｎは１から
   ８までの整数、ｍは２または３、ＸはＣｌ、Ｂｒまたは
   ＯＣＯＣＨ＿３）で表わされるアルキルシリル化剤を、
   ケイ酸エステルに対して、該水の添加に先立ちあるいは
   同時に加えることを特徴とするシリカガラス繊維の製造
   法。