JPH0314650A - 高純度アルミナ長繊維織物 - 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】 （産業上の利用分野冫 本発明は繊維強化複合材料の強化繊維基材あるいは断熱
材等に使用される高純度アルミナ長繊維織物に関する。

（従来の技術） 従来、アルミナ長繊維織物としてはアルミナ含有率が９
５重量％禾満のものしか得られていない。

その理由はアルミナ含有率が９５重量％以上の高純度ア
ルミナ繊維が極めて脆いため、長繊維を製造することが
難しく、例え高純度アルミナ長繊維が得られても織機を
用いて裂織することは極めて困難であった。

アルミナを主成分（８０Ｍ量％以上）とするアルミナ長
ＭＡ維を製造する方法としては、例えばアルミニウム塩
，水溶性ポリシロキサン及び水溶性高分子から成る紡糸
原液を紡糸後焼成する方法、アルミナゾル，シリカゾル
及びホウ酸からなる溶液を紡糸原液とする方法，ポリア
ルミノキサン基（−ＡＩ！−０−）を有する無機重合体
とケイ酸エステルの混合物を紡糸原液とする方法等があ
るが、これらの方法はいずれもアルミナ繊維の脆さを改
善するためにシリカ（　Ｓｉｆｔ　）成分を少なくとも
５重量％含有している。

一方、アルミナ含有率が９５重量％以上の高純度アルミ
ナｍｌ／＃．を製造する方法としては、特開昭４９−３
５６２７号公報に記載の如く、粒径０．６μｍ以下のα
−アルミナ粒子及び少量のＭｆＯＩＰ６　Ｈｔ　Ｏ　＊
　塩基性アルミニウム塩から成るスラリーを乾式紡糸後
、１０００゜Ｃ以上で焼成する方法が提案されているが
、この方法で得られる繊維も通常その脆さを改善するた
めに非品質の８１０．　　被膜を施すものである。

アルミナ長繊維織物は、前述の方法等により製造したア
ルミナ長ｍ紬を製織することによって得られるが、製織
時の整経工程や緯糸打込みの際にアルミナ長ａ維がガイ
ド等と接触することによる単糸切れや毛羽の発生を起し
、良好なる製織は極めて困難である。このため、これら
単糸切れや毛羽の発生を防止し、製織性を改善して織物
を得る方法としては、従来シリカ成分等を５重量％以上
、通常１６〜２５重ａ％程度含有せしめて脆さを改善し
たアルミナ長繊維を用いる方法が一般に行われている。

又、特開昭６２−１７０５２２号公報には、紡糸原液を
紡糸した前駆体繊維で製織し、その後熱処理してアルミ
ナ長ｍ紬織物を製造する方法が提案されている。しかし
、この方法で得られる織物のｍ維も、前駆体製造上の問
題から、そのアルミナ含有率は９５重量％より少ないも
のとなり、また製織後に焼成するため、得られた織物は
布目がルーズとなり、目ずれが起り易いといった問題点
もあった。

通常、アルミナ長ｍｗｐ．は前記の方法等によりシリカ
成分を含む繊維として製造され、一般に引張り強度が１
　５　０　〜２　０　０　Ｊ／ｍｍ’と大き＜、脆さも
シリカ成分が５重量％以下の高純度アルミナ長繊維に比
べて改善されており、また製織も比較的容易であるが、
引張り弾性率が一般に１５〜２０ｔ／ｍｍ”　　と高純
度アルミナ長ａｍ．に比べてはるかに小さく、更に耐熱
性も低いという欠点を有する。

従って、純度９６％未満のアルミナ長繊維織物をｍ維強
化プラスチック，繊維強化金属或は繊維強化セラミック
ス等の強化繊維基材として使用しても低弾性率で低耐熱
性の復合材しか得られないといった問題点があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者等は、上述の問題点に鑑み、鋭意研究した結果
本発明を完成したものであり、本発明の目的は高強度，
高弾性率且つ高耐熱性であって、繊維強化複合材料の強
化繊維基材として好適な高純度アルミナ長繊維から成る
織物を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 上述の目的は、アルミナ含有率が９５重ｍ％以上で、且
つ繊維径が５〜２０μｍである高純度アルミナ長繊維よ
りなる高純度アルミナ長ｍ維ａ物によって達成される。

本発明に適用する高純度アルミナ長繊維は、アルミナ含
有率が９５重量％以上であり、好ましくは９８重量％以
上、更に好ましくは８９．６重量％以上である。アルミ
ナ含有率が９５重量％より少ないと、引張り弾性率が低
く且つ耐熱性も低いものとなる。該ｗ４ｍの製造方法に
ついては特に限定されるものではないが、特開昭６３−
７５１１７号公報に記載の方法が好適である。即ち、塩
基性アルミニウム塩の水溶液と，アルミナ粉末を主成分
とするスラリーを出発原料とし、紡糸原料調製，紡糸，
仮焼および焼成の各工程を経てα−アルミナ繊維を製造
する方法において、 （ａ）　　該紡糸原料調製工程は、塩基性アルミニウム
塩の水溶液中に、製品α−アルミナ繊維中の全酸化物量
基準で１０乃至４０重量％相当の平均粒径０．１μｍ以
下のアルミナ粉末、４乃至１０重量％相当の紡糸助剤、
所望により更に酸化物換算３Ｍ量％以下の焼結助剤とを
含有するスラリーを、その粘度が２５℃において１，　
Ｏ　Ｏ　Ｏ乃至ｔｏ，ｏｏｏポイズとなるように水分を
増減する工程であり、 由）該紡糸工程は、上記紡糸原料を毎分５乃至５０メー
トルの紡糸速度で、複数の紡糸孔を有するノズルより乾
式紡糸し、該ノズルに近接して設けられた乾燥帯域内を
集束しなが通過する際、毎分１，　５　０　０℃以下の
昇温速度でかつ最高１５０゜Ｃ以下の加熱下に、遊離水
分を殆んど含まない前駆体物質よりなるマルチフィラメ
ント糸となるまで乾燥する工程であり、 （Ｃ）　　該仮焼工程は、上記マルチフィラメント糸を
、ボビンに巻き取ることなく、該帯域の最高温度が２５
０乃至５００゜Ｃである第１の加熱帯域と、７００乃至
９００゜Ｃに保たれた第２の加熱帯域とを含む仮焼炉内
を通過させ、第１の加熱帯域および第２の加熱帯域にお
けるマルチフィラメントの滞留時間の比が２乃至４：１
となるように設定されており、かつ第２の加熱帯域通過
後のマルチフィラメントは、該フィラメントの全量基準
でなお１５乃至２５重量％の揮発性物質を含有する仮焼
体繊維となるまで仮焼する工程であり、 （ｄ）　　該焼成工程は１，　４　０　０乃至１．　６
　０　０゜Ｃの温度条件下に、上記仮焼体繊維中の残余
の揮発性物質を急速揮発させる工程であり、 かつ、上記（ｂ）乃至（ｄ）の各工程が連続的に操作さ
れ、製品中のアルミナ含有率が９５重ｆｌ％以上である
ことを特徴とするα−アルミナ長繊維の連続製造方法で
ある。

本発明に適用する高純度アルミナ長ａＲの繊維径は５〜
２０μｍである。繊維径が２０μｍを越、えると、硬く
柔軟性に欠ける繊維となり、製織時の糸切れが多く、ま
た繊維径が５μｍ未満の場合は、柔軟性は良くなるが繊
維１本当りの強力が小さくなり、更に擦過等による損傷
を受け易く、毛羽が発生し易いため、いずれも製織が困
難となる。

本発明の織物に適用する高純度アルミナ長繊維は、マル
チフィラメントから構成され、そのフィラメント数は好
ましくは２００〜１０，０００本、より好ましくは３０
０〜ｓ，　ｏ　ｏ　ｏ本であり、必要に応じ該繊維を複
数本合撚したものを使用してもよい。

本発明の織物の織組織及び経緯の糸密度は、繊維束の太
さや最終用途により適宜選定することができる。織組織
としては特に限定されるものでなく例えば平織，綾織，
朱子織，からみ織等が挙げられる。又、本発明の織物は
用途に応じた適宜な樹脂やカップリング剤で表面処理を
施すこともできる。

前記高純度アルミナ長繊維を用いて本発明の高純度アル
ミナ長繊維織物は、例えば次のようにして製造すること
ができる。即ち、前述の特開昭６３−７５１１７号公報
等の方法により得られた高純度アルミナ長繊維の繊維束
に、製織及びヒートクリーニングに適したサイジング剤
を付与して、各繊維表画をサイジング剤で被置する。か
かるサ・ｆジング剤として好適なものは従来知られてい
なかったが、例えば平滑剤，制電剤を配合した分子量４
００〜８００のエポキシ系乳化剤が好適である。

次に、サイジング剤を付与した高純度アルミナ長繊維を
製織するが、製織方法は公知の適宜な方法でよく、平織
が一般的に行われており、レピア織機の使用が好適であ
る。続いて、得られた高純度アルミナ長繊維織物をヒー
トクリーニング処理を施し、製織のために付与したサイ
ジング剤を除去することにより本発明の高純度アルミナ
長繊維織物が得られる。

（発明の効果） 本発明の高純度アルミナ長繊維から成る織物は、構成繊
維がアルミナ含有率９５重量％以上で且つ繊維径が５〜
２０μｍであるため、従米公知のアルミナ長繊維織物に
比べ高強度．高弾性率．高耐熱性であり、繊維強化複合
材料の強化織維基材として用いると、高強度，高弾性率
且つ高耐熱性の複合材料が得られ、断熱材等耐熱材料と
して使用する場合もより高温に耐えるものである。更に
、単糸切れや毛羽の発生が少なく、柔軟であるため、取
扱い易く容易に外観の優れた復合材料を得ることができ
る。又、ａ維強化プラスチックの製造において、マトリ
ックス樹脂に適したカップリング剤を容易に施すことが
できる。

（実施例１） 塩基性塩化アルミニウム水溶液（ＡＩ！ｔＯｓに換算し
た該塩の含有率２５．５重社％）１０重量部に平均粒径
０．０２μｍのγ−アルミナ粉末（Ａｌ！Ｏｘ純度ａｙ
ｉｔ％以上）１重量部を混合し、更に平均分子ｆｉ６０
万〜１１０万のポリエチレンオキシドの５重量％水溶液
６重量部を梶拌しながら添加しよく混合した。該混合液
を減圧下に濃縮し２５゜Ｃでの粘度が約６５００ポイズ
の紡糸原料を調製した。

得られた紡糸原料を直径０．６ｍｍの紡糸孔を有する１
０００ホールノズルより紡糸し、乾燥して１０００本の
フィラメントよりなる前駆体繊維を得た。紡糸速度は、
各種の繊維径のものを得るため、適宜設定した。

次に該繊維を３００〜８００゜Ｃの温度分布を持った仮
焼炉を通過させ仮焼した。仮焼炉内の雰囲気は窒素を流
し不活性雰囲気とした。続いて、仮焼したｍ維を１５０
０℃に設定した焼成炉内を通して焼成しアルミナ含有率
が９９．７ｍ量％の高純度アルミナ長繊維を得た。得ら
れた高純度アルミナ長Ｉｉａ維（ＤＷＡｍ径ハソレソｔ
’ｔ．７　．　１　Ｇ　，　１　８．　２４μｍであっ
た。

次にサイジング剤として、濃度２０ｍｍ％で下記組成に
ｍ！！！シたエポキシ樹脂系エマルジ曹ンをローラータ
ッチ法にて上記高純度アルミナ長ｍ維に付与した後、２
３０℃で１分間熱処理し、サイジング剤を６重量％付着
した裂織用原繊とした。

この原繊を常法により密度１５本／インチに整径し、レ
ピア織機にて緯糸打込み密度１５本／インチで平織にし
た。続いて得られた織布を電気炉により６００℃で１時
間ヒートクリーニングし、サイジング剤を分解除去して
高純度アルミナ長繊維織物を得た。

得られた織物の外観の観察並びに経緯糸より抜き取った
単ｍ紬の引張り強度及び引張り弾性率の測定をし平均値
を求めた。結果は第１表の通りであり、繊維径が２０μ
ｍより大きいものは単糸切れや毛羽が多く、引張り強度
及び引張り弾性率が低いものであった。

第　　１　　表 （実施例２） 紡糸原液として実施例１で用いた紡糸原液に塩化チタン
をＴｉｅｓ　　としてγ−アルミナ粉末に対して１重量
％添加したものを用い、紡糸速度を２０ｍ／分とする他
は実施例１と同様の方法で紡糸，仮焼及び焼成を行い、
繊維径１０μｍ，アルミナ含有率９８．６重量％の高純
度アルミナ長繊維を得た。得られた繊維を実施例１と同
様の方法で製織し、ヒートクリーニングを行った。得ら
れた織物を実施例１と同様の評価をし、その結果は第２
表に示す通りであった。

（比較例１） 実施例１において製織に用いた高純度アルミナ長繊維に
替えて、アルミナ含有率８５重量％，繊維径１５μｍ，
フィラメント数１０００本のアルミナ長繊！＃．（住友
化学工業製）を用いる他は実施例１と同様の方法で製織
し、ヒートクリーニングを行った。結果は第２表に示す
通りであり、引張り弾性率が低いものであった。

（比較例２） 実施例２において紡糸原液に添加する塩化チタンの量を
Ｔｉｅ．　　として５重量％添加する池は実施例２と同
様の方法で紡糸，仮焼及び焼成を行い繊維径１０μｍ，
アルミナ含有率９４．５重量％のアルミナ長ｍ維を得た
。

引き続き実施例２と同様の方法でサイジング剤を施し、
製織及びヒートクリーニングを行い、アルミナ長繊維織
物を得た。その結果は第２表に示す通りであり、引張り
強度及び引張り弾性率が低いものであった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルミナ含有率が９５重量％以上で、且つ繊維径が５〜
   ２０μｍである高純度アルミナ長繊維よりなる高純度ア
   ルミナ長繊維織物。