JPH0143046B2

JPH0143046B2 -

Info

Publication number: JPH0143046B2
Application number: JP61232165A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ando; Hatsuichi Miwa; Akyoshi Komori
Original assignee: Taki Chemical Co Ltd
Current assignee: Taki Chemical Co Ltd
Priority date: 1986-09-29
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1989-09-18
Also published as: JPS6385115A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明はアルミナ繊維紡糸原液の調製方法に関
し、殊に塩基性塩化アルミニウムとシリカゾルを
主原料とするアルミナ繊維に於て、耐火強度特性
に優れたアルミナ繊維を提供するためのアルミナ
繊維紡糸原液の調製方法に関する。（従来の技術）アルミナ繊維は耐熱性に優れ、また高強度、高
弾性であることより従来から高温用断熱材、プラ
スチツク、金属等の強化材として利用検討されて
いる。しかし、この繊維は1500℃以上の高温で使用す
ると、α―Al₂O₃結晶が急激に成長し、結晶粒径
が大きくなり、また多くの空孔が発生し、繊維強
度は急激に低下し、長時間の使用では1500℃が限
界温度であるとされている。アルミナ繊維の粒成長を抑え、その結果、高温
耐熱性を改善するために、従来よりケイ素化合物
をアルミナ繊維中に導入する方法が知られてお
り、シリカゾル等を紡糸液と混合し、紡糸するこ
とが行われている。また、塩基性塩化アルミニウ
ム溶液を濃縮し紡糸原液としたものは、曳糸性が
不充分であり、紡糸原液が液滴下し易く、シヨツ
トを多含したものしか得られないという欠点を有
するため、これを改善する方法としてポリビニル
アルコール、ポリビニルピロリドン、デンプン等
の水溶性有機高分子が使用される。しかし、塩基
性塩化アルミニウムとシリカゾルは種々な面で相
反する性質を有し、塩基性塩化アルミニウムにシ
リカ化合物を導入したものは、塩基性塩化アルミ
ニウムと相溶性の良い水溶性高分子とシリカ化合
物との相互作用を生じ、溶液が不均一となること
より、繊維化した繊維中の組成が不均一となり、
シリカ化合物の使用効果が得られない。従つて、
通常水溶性高分子の内でもシリカとの結合が比較
的軽微なポリビニルアルコールが使用されてい
る。しかし、ポリビニルアルコールは本来曳糸性に
優れず、このため未だ紡糸液の曳糸性が充分で
な、従つて限られた高粘度範囲で使用され、紡糸
方法もジエツト紡糸、遠心力紡糸等による方法に
制限されているのが現状であり、シヨツトを多含
する問題は依然として残されている。（発明が解決しようとする問題点）本発明者らはこの様な現状の中で、塩基性塩化
アルミニウムとシリカゾルを主原料料とするアル
ミナ繊維の製造に於て、強度、耐熱、耐火性の優
れるアルミナ繊維を得る紡糸原液を提供するため
に、その曳糸性を改善すること、並びにシリカゾ
ルと水溶性高分子との相互作用を生起させず、均
一に紡糸液中にシリカゾルを分散させることによ
り前記問題点を解決すべく、鋭意研究を進めた。（問題点を解決するための手段）その結果、シリカゾル又はシリカゾルと塩基性
塩化アルミニウムとの混合液を、予め低分子量の
ポリエチレングリコールで前処理した後、次い
で、高分子量のポリエチレンオキサイドを紡糸助
剤として使用することにより、前記問題が解決さ
れることを見い出し、本発明を完成したものであ
る。即ち本発明は、塩基性塩化アルミニウムとシリ
カゾルを主原料とするアルミナ繊維の製造に於
て、シリカゾル又はシリカゾルと塩基性塩化アル
ミニウムとの混合液を、常温に於て分子量20000
以下のポリエチレングリコールで前処理した後、
次いで分子量300000以上のポリエチレンオキサイ
ドを紡糸助剤として使用することを特徴とするア
ルミナ繊維紡糸原液の調製法に関する。然して、本発明の目的は、紡糸原液の曳糸性を
改善することにより、従来紡糸方法が制限されて
いたアルミナ繊維前駆体の製造を容易ならしめ、
繊維形態の向上とシヨツトの低減を図ることにあ
り、更にはシリカゾルを紡糸原液中に均一に分散
させることにより、アルミナ繊維の耐熱耐火強度
特性を向上させることにある。（作用）本発明について更に詳述すると、先ず本発明で
使用する塩基性塩化アルミニウムは、通常、塩基
度が70％以上のものであり、これを下回ると本発
明の効果を得ることが困難となる。またシリカゾルは、コロイド状態で無定形シリ
カ質からなり、水溶液中で安定的にゾルを形成す
るものを使用する。また、ポリエチレングリコールは分子量が
20000以下のものとして、通常、200〜20000の範
囲のものを使用する。更に、ポリエチレンオキサイドは分子量が
300000以上のものを使用する。即ち、これらポリエチレングリコール、ポリエ
チレンオキサイド以外の有機化合物、或いは分子
量が前記の範囲を逸脱するものを使用した場合に
は本発明の効果を得ることができない。これらの原料を使用し、本発明のアルミナ繊維
紡糸原液を調製する方法は、先ずシリカゾルを前
記ポリエチレングリコールで前処理した後、ポリ
エチレンオキサイドを加えるか、又はシリカゾル
と塩基性塩化アルミニウムを予め混合した液を、
前記ポリエチレングリコールで前処理した後、ポ
リエチレンオキサイドを加える方法のいずれかの
方法により行う。尚、本発明ではこの場合に於いて液の加熱を全
く行う必要がなく、処理は常温で行うことができ
る。その際のこれら原料の使用割合についていえ
ば、塩基性塩化アルミニウムは、調製後の紡糸原
液中のAl₂O₃換算濃度が28重量％以下となるよう
な割合で使用し、シリカゾルは概ねこのAl₂O₃量
に対して1.0〜40.0重量％の範囲となるようにす
る。また、ポリエチレングリコールについては、同
様に塩基性塩化アルミニウムのAl₂O₃量に対して
概ね1.0重量％以上であり、使用する塩基性塩化
アルミニウムの塩基度が低い程、その使用量を増
やすことが望ましい。更に、紡糸助剤として使用するポリエチレンオ
キサイドについては、紡糸の手段によつても異な
るが、Al₂O₃量に対して概ね0.1〜5.0重量％の範
囲である。本発明に於て殊に重要な点は、ポリエ
チレングリコールのみ、又はポリエチレンオキサ
イドのみの使用、或いはポリエチレングリコー
ル、ポリエチレンオキサイドの分子量が前記範囲
外のものでは、本発明の効果を得ることができ
ず、必ず、分子量200000以下のポリエチレングリ
コールで処理した後に、分子量300000以上のポリ
エチレンオキサイドを加えることである。それぞ
れの有機化合物の添加後は、適度な撹はんを行な
い、有機化合物が均一に溶解すればよい。前掲の従来技術に記載した如く、通常、紡糸助
剤として使用される高分子量のポリエチレンオキ
サイドの添加により、シリカとポリエチレンオキ
サイドとの相互作用で紡糸原液は不均一なものと
なり、多くの場合ガム状沈澱を生成するが、本発
明の方法によればポリエチレンオキサイドの添加
後も紡糸原液は極めて均一且つ安定であり、紡糸
後の繊維強度の向上に寄与し、また紡糸液の曳糸
性に優れたものとなる。（実施例）以下に本発明の実施例をあげて更に説明を行う
が、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、％は特にことわらない限り全て重量％を示
す。実施例１ 1L容のビーカーに、塩基性塩化アルミニウム
（Al₂O₃23.5％、塩基度81％）600ｇを投入し、次
いでこれにシリカゾル（SiO₂20.5％、触媒化成(株)
製、商品名「カタロイドSN」）103.2ｇを撹拌下
添加した。この混合液は若干のチンダル光を放つ
透明安定液であつた。この混合溶液に、ポリエチ
レングリコール（分子量20000、日本油脂(株)製）
45ｇを添加溶解した。液が完全に透明となるまで撹拌した後、次いで
これにポリエチレンオキサイド（分子量3500000、
製鉄化学(株)製PEO―15）を1.41g添加した。ポリ
エチレンオキサイドは完全に均一溶解し、何等濁
り、沈澱も生じず、透明安定な本発明の紡糸原液
を得た。この紡糸原液の粘度は86cpsと低いにもかかわ
らず、曳糸性は82cmと非常に優れていた。（曳糸
性測定法：紡糸液温度25℃、測定棒SUS（断面積
2.8cm²）で、棒の底部を紡糸液面と接触し、棒引
上げ速度1.5m／minで引上げた際の曳糸長を測
定）また、この紡糸原液を濃縮操作を行わずに原液
のまま遠心力法紡糸器を用いて紡糸したところ、
非常に優れた紡糸性を示し、シヨツトの生成が殆
ど見られない美しいウール状の嵩高い前駆体繊維
を得た。この前駆体繊維を200℃／hrの昇温速度
で1000℃まで昇温焼成し、更に400℃／hrで1250
℃まで昇温した後、この温度で30分間保持焼成を
行つた。電気炉中で自然放冷した後、取り出した
繊維は、平均直径3μm、繊維長数cm以上の透明感
のある強靭かつ可撓性のある繊維であつた。また
Ｘ線的にはAl―Siスピネル構造を有し、紡糸液
中のAl₂O₃，SiO₂成分が均一であることが証明さ
れた。更に、繊維中のシヨツト含有率は０％であ
り、1600℃24時間での再加熱収縮率は0.4％以下
であることから、本発明の紡糸液の使用により、
高温断熱材用等として優れた性質を有するアルミ
ナ繊維を得ることがでる。尚、上記シヨツト含有率の測定はJIS Ｒ―3311
（セラミツクブランケツト）（5.4シヨツト含有率
試験法）に基づき行ない、また再加熱収縮率の測
定は、同Ｒ―3311（5.5加熱線収縮率試験法）に基
づき行なつた。比較例１実施例１と同様に、1L容ビーカーに塩基性塩
化アルミニウム600ｇを入れ、更にシリカゾル
103.2ｇを撹拌下に添加分散させた。この混合溶
液にポリエチレンオキサイド（前記PEO―15）
を1.41ｇ添加し、撹拌溶解を行なつた。しかし、この溶液はポリエチレンオキサイド添
加直後より濁り始め、10分後にはガム状沈澱を生
成し、完全に固液分離状態となつた。またその化
学分析の結果では、沈澱物はシリカとポリエチレ
ンオキサイドが主体であり、溶液はアルミ分が主
体で、溶液中にシリカ分は殆ど定量されず、シリ
カゾルとポリエチレンオキサイドとの反応性の高
さが実証された。当然ながら、上記紡糸液からは均一組成の繊維
は製造出来なかつた。実施例２ 1L容ビーカーに塩基性塩化アルミニウム
（Al₂O₃23.5％、塩基度81％）900ｇを投入し、次
いでこれにシリカゾル（SiO₂20.5％、日産化学工
業(株)製、商品名「スノーテツクス―Ｏ」）154.8ｇ
を撹拌下に添加した。この混合液を100ml容ビー
カーに各々100ｇづつ分取し、第１表に示した分
子量の異なるポリエチレングリコールを所定量添
加、溶解させた後、ポリエチレンオキサイド（分
子量2000000、製鉄化学(株)製PEO―８）を0.2ｇ添
加し、その溶液状態を観察した。結果を第１表に
示した。第１表の結果から、分子量20000以下のポリエ
チレングリコールの使用により、シリカゾルとポ
リエチレンオキサイドとの反応が抑止されること
が明らかである。次いで、第１表の試料No.４，６，８，10と同一
組成液を更に500ｇづつ調製し、これを実施例１
と同様に紡糸、焼成を行つた。その結果を第２表
に示した。第２表の結果からも、分子量20000以下のポリ
エチレングリコールを使用する紡糸液がアルミナ
繊維として優れた性能を供与することが明らかで
ある。

【表】

【表】比較例２実施例２と同様に調製した塩基性塩化アルミニ
ウム―シリカゾル混合液100ｇに、ポリエチレン
グリコール（分子量20000）５ｇと、ポリエチレ
ンオキサイド（前記PEO―８）0.2ｇを同時に添
加溶解させたところ、混合液は沈澱を生成した。比較例３実施例２と同様に調製した塩基性塩化アルミニ
ウム―シリカゾル混合液100ｇに、ポリエチレン
オキサイド（前記PEO―８）0.2ｇを添加、溶解
させたが、液は白色沈澱を生じた。２時間の撹拌
の後、ポリエチレングリコール（分子量20000）
５ｇを添加溶解させたが、白色沈澱に変化は生じ
なかつた。

Claims

【特許請求の範囲】

１塩基性塩化アルミニウムとシリカゾルを主原
料とするアルミナ繊維の製造に於て、シリカゾル
又はシリカゾルと塩基性塩化アルミニウムとの混
合液を、常温に於て分子量20000以下のポリエチ
レングリコールで前処理した後、次いで分子量
300000以上のポリエチレンオキサイドを紡糸助剤
として使用することを特徴とするアルミナ繊維紡
糸原液の調製法。