JPH0333008A - シリカ粘性ゾルの製造方法 - Google Patents
シリカ粘性ゾルの製造方法Info
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- JPH0333008A JPH0333008A JP16277589A JP16277589A JPH0333008A JP H0333008 A JPH0333008 A JP H0333008A JP 16277589 A JP16277589 A JP 16277589A JP 16277589 A JP16277589 A JP 16277589A JP H0333008 A JPH0333008 A JP H0333008A
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Landscapes
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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。
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、各種セラミックスの中間原料として有用であ
り、特にシリカファイバーを製造するために用いる原料
として非常に有用なシリカ粘性ゾルの製造方法に関する
。
り、特にシリカファイバーを製造するために用いる原料
として非常に有用なシリカ粘性ゾルの製造方法に関する
。
金属アルコキシドを加水分解し、得られるゲルを加熱す
ることによってケイM塩系ガラスを製造することが研究
され、さらにそのアルコキシド溶液の加水分解の途上で
溶液に曳糸性が発現することを利用して繊維を紡糸し、
それを加熱することにより、ケイ酸塩系ガラス繊維を製
造することが研究されており、例えばシリコンテトラエ
トキシドを塩酸触媒の存在下、加水分解して粘性ゾルを
合成し、シリカファイバーを得る方法〔「窯業協会誌」
第86巻、第11号第552〜559頁(1978)
]を初め、シリカガラス繊維及びシリカガラスの製造に
関する多数の報文、特許が発表されている。
ることによってケイM塩系ガラスを製造することが研究
され、さらにそのアルコキシド溶液の加水分解の途上で
溶液に曳糸性が発現することを利用して繊維を紡糸し、
それを加熱することにより、ケイ酸塩系ガラス繊維を製
造することが研究されており、例えばシリコンテトラエ
トキシドを塩酸触媒の存在下、加水分解して粘性ゾルを
合成し、シリカファイバーを得る方法〔「窯業協会誌」
第86巻、第11号第552〜559頁(1978)
]を初め、シリカガラス繊維及びシリカガラスの製造に
関する多数の報文、特許が発表されている。
前記報文に記載された調製方法によりゲルファイバーを
紡糸する際、紡糸が可能な粘度領域ではゲル化速度が比
較的速く、ゲルファイバーが充分に細くなる以前にゲル
化が進行し、細いシリカゲルファイバーを安定に連続的
に紡糸することが困難である。
紡糸する際、紡糸が可能な粘度領域ではゲル化速度が比
較的速く、ゲルファイバーが充分に細くなる以前にゲル
化が進行し、細いシリカゲルファイバーを安定に連続的
に紡糸することが困難である。
この問題を解決するために、下記の一般式(r)で表わ
されるSt化合物をシリカゾルに添加し、シリカゾルの
反応性を低下させる方法が提案されている(特開昭62
−297237号公報)。
されるSt化合物をシリカゾルに添加し、シリカゾルの
反応性を低下させる方法が提案されている(特開昭62
−297237号公報)。
一般式(I)
Y+ (Yi) (Ys)SiX
式中、vl、Y、、 Y、はアルキル基、アリル基又は
アリール基、 Xは、 H,CI、 Br、 T 、OH基又は0
il(Rは炭素数l〜10のアルキル基) しかし、前記Si化合物をシリカゾルに添加する方法に
おいては、Xがハロゲンである場合、加水分解、重縮合
によって生成する強酸HXかむしろゲル化を進行させ、
紡糸液の安定性膏失わせる場合が多く、その他のSi化
合物も高価な化合物である。
アリール基、 Xは、 H,CI、 Br、 T 、OH基又は0
il(Rは炭素数l〜10のアルキル基) しかし、前記Si化合物をシリカゾルに添加する方法に
おいては、Xがハロゲンである場合、加水分解、重縮合
によって生成する強酸HXかむしろゲル化を進行させ、
紡糸液の安定性膏失わせる場合が多く、その他のSi化
合物も高価な化合物である。
さらに添加されるSi化合物は単官能であり、ゾルの反
応性を低下させるのには有効である場合があっても、最
終ガラス中に組み込まれる比率は小さく、添加されるS
i化合物は焼成過程で飛散しやすい。
応性を低下させるのには有効である場合があっても、最
終ガラス中に組み込まれる比率は小さく、添加されるS
i化合物は焼成過程で飛散しやすい。
本発明は、細いゲルファイバーを安定にかつ連続的に紡
糸可能なシリカ粘性ゾルを安価に、かっ容易に製造する
ことを目的とするものである。
糸可能なシリカ粘性ゾルを安価に、かっ容易に製造する
ことを目的とするものである。
本発明はシリコンアルコキシドを主成分とする金属アル
コキシドを、酸性触媒の存在下に加水分解させて粘稠な
溶液を形成させてシリカ粘性ゾルを製造する方法におい
て、前記の粘稠な溶液の粘度が10ポイズ以上となった
時点で、シリコンアルコキシド及び/又はシリコンアル
コキシドオリゴマーを添加することを特徴とするシリカ
粘性ゾルの製造方法によって、前記の目的を達成した。
コキシドを、酸性触媒の存在下に加水分解させて粘稠な
溶液を形成させてシリカ粘性ゾルを製造する方法におい
て、前記の粘稠な溶液の粘度が10ポイズ以上となった
時点で、シリコンアルコキシド及び/又はシリコンアル
コキシドオリゴマーを添加することを特徴とするシリカ
粘性ゾルの製造方法によって、前記の目的を達成した。
本発明において使用するシリコンアルコキシドとしては
、例えばシリコンメトキシド、シリコンエトキシド、シ
リコンイソプロポキシド等が使用される。
、例えばシリコンメトキシド、シリコンエトキシド、シ
リコンイソプロポキシド等が使用される。
シリコンアルコキシドを主成分とする金属アルコキシド
としては1、シリコンアルコキシド以外にチタン、アル
ミニウムやジルコニウムのアルコキシドを含有させるこ
とができる。
としては1、シリコンアルコキシド以外にチタン、アル
ミニウムやジルコニウムのアルコキシドを含有させるこ
とができる。
金属アルコキシドの加水分解の際に用いる酸性触媒とし
ては、塩酸、フッ酸、硫酸等の強酸を使用するのが好ま
しく、その使用量はシリコンアルコキシドに対するモル
比でo、oot〜0.5とするのが好ましい。
ては、塩酸、フッ酸、硫酸等の強酸を使用するのが好ま
しく、その使用量はシリコンアルコキシドに対するモル
比でo、oot〜0.5とするのが好ましい。
加水分解に使用する水の量は、シリコンアルコキシドに
対するモル比で0.5〜2.0とするのが特に好ましい
。
対するモル比で0.5〜2.0とするのが特に好ましい
。
この加水分解にあっては、反応を均一に行わさせるため
に、有機溶媒を使用して、金属アルコキシドを有機溶媒
に溶解させて溶液として反応させるのが好ましい。有機
溶媒としてはアルコール類、アセトン、メチルエチルケ
トン等のケトン類、テトラヒドロフラン等の水、シリコ
ンアルコキシドの両者を溶解する溶媒が使用される。一
般には、シリコンアルコキシドのアルコキシ基と同種の
アルコールが使用される。
に、有機溶媒を使用して、金属アルコキシドを有機溶媒
に溶解させて溶液として反応させるのが好ましい。有機
溶媒としてはアルコール類、アセトン、メチルエチルケ
トン等のケトン類、テトラヒドロフラン等の水、シリコ
ンアルコキシドの両者を溶解する溶媒が使用される。一
般には、シリコンアルコキシドのアルコキシ基と同種の
アルコールが使用される。
この加水分解を開始した溶液から減圧により、あるいは
常圧において有i溶媒を蒸発させながら、加水分解、重
縮合を進めることにより反応溶液の粘度が次第に上昇す
る。
常圧において有i溶媒を蒸発させながら、加水分解、重
縮合を進めることにより反応溶液の粘度が次第に上昇す
る。
その溶液の粘度が上昇した後の段階、すなわち反応の第
2段階で添加されるシリコンアルコキシド及び/又はシ
リコンアルコキシドオリゴマーは、反応溶液の粘度が1
0ポイズ以上となった時点で添加される。
2段階で添加されるシリコンアルコキシド及び/又はシ
リコンアルコキシドオリゴマーは、反応溶液の粘度が1
0ポイズ以上となった時点で添加される。
もし、反応溶液の粘度が10ポイズ未満で添加した場合
、シリコンアルコキシド及び/又はシリコンアルコキシ
ドオリゴマーの添加により粘度が著しく低下し、曳糸性
を示さなくなるので、好ましくない。
、シリコンアルコキシド及び/又はシリコンアルコキシ
ドオリゴマーの添加により粘度が著しく低下し、曳糸性
を示さなくなるので、好ましくない。
シリコンアルコキシドなどを添加するのは反応溶液の粘
度が100ボイズ以上となった時点が好ましい。
度が100ボイズ以上となった時点が好ましい。
そのさい添加するシリコンアルコキシドは、最初に使用
されているシリコンアルコキシドと異なるものを使用し
てもよい、また、添加するシリコンアルコキシドオリゴ
マーは、平均重合度2〜10程度のものであり、この場
合もそのアルコキシ基の種類が異なっていてもよい。
されているシリコンアルコキシドと異なるものを使用し
てもよい、また、添加するシリコンアルコキシドオリゴ
マーは、平均重合度2〜10程度のものであり、この場
合もそのアルコキシ基の種類が異なっていてもよい。
粘稠な溶液にシリコンアルコキシドなどを添加するやり
方としては、シリコンアルコキシドをそのまま粘稠な溶
液に添加してもよいし、またそのシリコンアルコキシド
などを適当な有機溶媒で希釈して添加してもよいが、こ
れらを添加したさいの反応は比較的緩やかであり、その
まま添加しても何ら支障はなく、この方が好ましい。
方としては、シリコンアルコキシドをそのまま粘稠な溶
液に添加してもよいし、またそのシリコンアルコキシド
などを適当な有機溶媒で希釈して添加してもよいが、こ
れらを添加したさいの反応は比較的緩やかであり、その
まま添加しても何ら支障はなく、この方が好ましい。
そのシリコンアルコキシドなどの添加量は、加水分解さ
せて得られた粘稠な溶液中のSi1モルに対して0.0
1〜2モル、より好ましくは0.01〜0.5モルであ
る。この添加量は、必要とされるゾルの安定化度に応じ
て適宜設定されるが、添加量が多い程安定化する傾向を
示す、添加量が0.01モル以下の場合、安定化の効果
は不十分であり、安定に細いゲルファイバーを得ること
は困難である。また、添加量が2モルを越えると、シリ
カゾルの粘度が極端に低下するため、紡糸が不可能とな
る。
せて得られた粘稠な溶液中のSi1モルに対して0.0
1〜2モル、より好ましくは0.01〜0.5モルであ
る。この添加量は、必要とされるゾルの安定化度に応じ
て適宜設定されるが、添加量が多い程安定化する傾向を
示す、添加量が0.01モル以下の場合、安定化の効果
は不十分であり、安定に細いゲルファイバーを得ること
は困難である。また、添加量が2モルを越えると、シリ
カゾルの粘度が極端に低下するため、紡糸が不可能とな
る。
添加量が比較的多い場合、添加シリコンアルコキシドが
ゲルファイバー中に導入される比率が低下し、紡糸時の
飛散のロスが多くなる。
ゲルファイバー中に導入される比率が低下し、紡糸時の
飛散のロスが多くなる。
このシリコンアルコキシド及び/又はシリコンアルコキ
シドオリゴマーを添加した後に加水分解、重縮合を行う
反応の条件は、これらが添加されるさいの粘稠な溶液に
おけるシリカ粘性ゾルの性状、要求される最終的なシリ
カ粘性ゾルの性状から、実験的に容易に決定されるが、
前記のシリコンアルコキシドなどを添加した後、室温で
1日程度放置するだけでも十分目的とするとするシリカ
粘性ゾルを得ることができる。当然のことながら、シリ
カ粘性ゾルを加温して反応を進めることも可能である。
シドオリゴマーを添加した後に加水分解、重縮合を行う
反応の条件は、これらが添加されるさいの粘稠な溶液に
おけるシリカ粘性ゾルの性状、要求される最終的なシリ
カ粘性ゾルの性状から、実験的に容易に決定されるが、
前記のシリコンアルコキシドなどを添加した後、室温で
1日程度放置するだけでも十分目的とするとするシリカ
粘性ゾルを得ることができる。当然のことながら、シリ
カ粘性ゾルを加温して反応を進めることも可能である。
このシリカ粘性ゾルを紡糸する方法は特に制限はなく、
従来の紡糸法を用いることができる。
従来の紡糸法を用いることができる。
シリカ粘性ゾルから紡糸操作によりゲルファイバーを得
る際に、通常の製造においては、ゾル中に存在するシラ
ノール基の反応のため比較的ゲル化の進行が速く安定に
細いファイバーを得ることが困難である。
る際に、通常の製造においては、ゾル中に存在するシラ
ノール基の反応のため比較的ゲル化の進行が速く安定に
細いファイバーを得ることが困難である。
本発明において、粘稠な溶液の粘度が10ボイズ以上と
なった時点でシリコンアルコキシド及び/又はシリコン
アルコキシドオリゴマーを添加すると、何故紡糸により
ゲルファイバーが安定に得られるかについては、その機
構はまだ理論的にはほとんど解明されていないが、おそ
らくこれらのシリコンアルコキシドなどが前記のゾル中
に存在するシラノール基と反応して、ゲル化速度を低下
することが可能になるものと考えられる。
なった時点でシリコンアルコキシド及び/又はシリコン
アルコキシドオリゴマーを添加すると、何故紡糸により
ゲルファイバーが安定に得られるかについては、その機
構はまだ理論的にはほとんど解明されていないが、おそ
らくこれらのシリコンアルコキシドなどが前記のゾル中
に存在するシラノール基と反応して、ゲル化速度を低下
することが可能になるものと考えられる。
また、ここで添加されるシリコンアルコキシドは4官能
性以上の多官能性化合物であるが、ゲル化を進めること
はなく、ゾルの安定化に寄与するのも興味ある事実であ
るが、前記のゾル中に生成されている前駆体(ゲルを生
成する前のゾル状態のものをこのように呼ぶ)中のシラ
ノール基の密度が低いことが影響しているものと考えら
れ、ゾルのゲル化速度は低下させつつ、反応性自体を失
なわしめることがなく、安定に細いゲルファイバーを得
ることが可能になるものと思われる。
性以上の多官能性化合物であるが、ゲル化を進めること
はなく、ゾルの安定化に寄与するのも興味ある事実であ
るが、前記のゾル中に生成されている前駆体(ゲルを生
成する前のゾル状態のものをこのように呼ぶ)中のシラ
ノール基の密度が低いことが影響しているものと考えら
れ、ゾルのゲル化速度は低下させつつ、反応性自体を失
なわしめることがなく、安定に細いゲルファイバーを得
ることが可能になるものと思われる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
ただし本発明はこれらの実施例のみに限定されるもので
はない。
はない。
実施例1
シリコンエトキシド1モルとエタノール1モルを混合し
、これに0.5規定塩酸酸性に調整された水1.3モル
とエタノール1モルとの混合物を添加し、50“C1湿
度60%の恒温槽中に2日間放置してシリカ粘性ゾル(
これを「第1段のシリカ粘性ゾル」という)を得た。こ
の第1段のシリカ粘性ゾルの粘土は150ポイズであっ
た。
、これに0.5規定塩酸酸性に調整された水1.3モル
とエタノール1モルとの混合物を添加し、50“C1湿
度60%の恒温槽中に2日間放置してシリカ粘性ゾル(
これを「第1段のシリカ粘性ゾル」という)を得た。こ
の第1段のシリカ粘性ゾルの粘土は150ポイズであっ
た。
これにシリコンエトキシド0.1モル(粘性ゾル中のS
iに対するモル比は0.1〉をそのまま添加し、充分に
攪拌し、均一化した後、室温で1日放置してシリカ粘性
ゾルを生成させ紡糸に供した。
iに対するモル比は0.1〉をそのまま添加し、充分に
攪拌し、均一化した後、室温で1日放置してシリカ粘性
ゾルを生成させ紡糸に供した。
紡糸は160−径のノズルを用いて行なった。得られた
ゲルファイバーはファイバー径が18.5I!aであり
、安定して連続紡糸が可能であった。
ゲルファイバーはファイバー径が18.5I!aであり
、安定して連続紡糸が可能であった。
比較例1
実施例1における第1段のシリカ粘性ゾルをそのまま実
施例1の紡糸方法によって紡糸した。
施例1の紡糸方法によって紡糸した。
それにより得られたゲルファイバーは径が35μ程度で
あり、より細いファイバーを得るためにワイングーによ
る引取速度を向上させるとファイバーの糸切れが起こり
、細いファイバーを連続的に得ることは困難であった。
あり、より細いファイバーを得るためにワイングーによ
る引取速度を向上させるとファイバーの糸切れが起こり
、細いファイバーを連続的に得ることは困難であった。
実施例2
実施例1における第1段のシリカ粘性ゾルにシリコンメ
トキシド0.2モル(粘性ゾル中のSiに対するモル比
0.2)をそのまま添加し充分に攪拌、均一化した後、
室温で2日放置してシリカ粘性ゾルを得、これを紡糸し
た。
トキシド0.2モル(粘性ゾル中のSiに対するモル比
0.2)をそのまま添加し充分に攪拌、均一化した後、
室温で2日放置してシリカ粘性ゾルを得、これを紡糸し
た。
得られたゲルファイバーは15.3μであり、安定に連
続紡糸が可能であった。
続紡糸が可能であった。
実施例3
実施例1における第1段のシリカ粘性ゾルに平均3.2
量体のシリコンメトキシドオリゴマー0.08モル(粘
性ゾル中のSiに対するモル比0.08)をそのまま添
加し、充分に攪拌、均一化した後、50°Cで1日放置
してシリカ粘性ゾルを得、これを紡糸した。
量体のシリコンメトキシドオリゴマー0.08モル(粘
性ゾル中のSiに対するモル比0.08)をそのまま添
加し、充分に攪拌、均一化した後、50°Cで1日放置
してシリカ粘性ゾルを得、これを紡糸した。
得られたゲルファイバーは16.5μであり、安定して
連続紡糸が可能であった。
連続紡糸が可能であった。
実施例4
実施例1と同様の配合で50°C,湿度50%の恒温槽
中、4日間反応させ、粘度870ボイスの粘性ゾルを得
た。この粘性ゾルに平均4.8量体のシリコンオキシオ
リゴマー0.15モル(粘性ゾル中のSiに対するモル
比0.15)を添加し、充分に攪拌、均一化した後、s
o’cで1日放置してシリカ粘性ゾルを得、これを紡糸
した。
中、4日間反応させ、粘度870ボイスの粘性ゾルを得
た。この粘性ゾルに平均4.8量体のシリコンオキシオ
リゴマー0.15モル(粘性ゾル中のSiに対するモル
比0.15)を添加し、充分に攪拌、均一化した後、s
o’cで1日放置してシリカ粘性ゾルを得、これを紡糸
した。
得られたゲルファイバーは、径が14.8IImであり
、安定に連続紡糸が可能であった。
、安定に連続紡糸が可能であった。
比較例2
実施例4における第1段の粘性ゾルのそのまま紡糸した
。得られたゲルファイバーの径は38μm程度であり、
より細いファイバーを得るためにワイングーによる引取
速度を向上させると、ファイバーの糸切が起こり、細い
ファイバーを連続的に得ることは困難であった。
。得られたゲルファイバーの径は38μm程度であり、
より細いファイバーを得るためにワイングーによる引取
速度を向上させると、ファイバーの糸切が起こり、細い
ファイバーを連続的に得ることは困難であった。
本発明によれば、安価で最終的なセラごツタファイバー
に何ら悪影響を及ぼさない添加成分でシリカ粘性ゾルの
ゲル化速度を変化させることができる。そして、それに
より特に細いシリカファイバーを連続的に安定して得る
ことが可能なシリカ粘性ゾルを容易に得ることができる
。
に何ら悪影響を及ぼさない添加成分でシリカ粘性ゾルの
ゲル化速度を変化させることができる。そして、それに
より特に細いシリカファイバーを連続的に安定して得る
ことが可能なシリカ粘性ゾルを容易に得ることができる
。
Claims (1)
- シリコンアルコキシドを主成分とする金属アルコキシド
を、酸性触媒の存在下に加水分解させて粘稠な溶液を形
成させてシリカ粘性ゾルを製造する方法において、前記
の粘稠な溶液の粘度が10ポイズ以上となった時点で、
シリコンアルコキシド及び/又はシリコンアルコキシド
オリゴマーを添加することを特徴とするシリカ粘性ゾル
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16277589A JPH0333008A (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | シリカ粘性ゾルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16277589A JPH0333008A (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | シリカ粘性ゾルの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0333008A true JPH0333008A (ja) | 1991-02-13 |
JPH054322B2 JPH054322B2 (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=15760985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16277589A Granted JPH0333008A (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | シリカ粘性ゾルの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0333008A (ja) |
-
1989
- 1989-06-27 JP JP16277589A patent/JPH0333008A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH054322B2 (ja) | 1993-01-19 |
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