JPH0416506A

JPH0416506A - ムライト繊維又は膜状物の製造法

Info

Publication number: JPH0416506A
Application number: JP2117135A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Fujiki; 藤木　良規; Toshiyuki Nishio; 俊幸西尾
Original assignee: National Institute for Research in Inorganic Material
Current assignee: National Institute for Research in Inorganic Material
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1992-01-21
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPH078725B2

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、化学的及び熱的に安定である上に、低熱膨張
率であり、耐熱材、断熱材１強化補強材等として有用な
ムライト繊維又は膜状物の製造法に関するものである。

（従来の技術）従来、ムライト繊維の製造法としては、アルミニウムア
ルコキシドとシリコンアルコキシドを。

水を含むアルコール溶媒中で加水分解を行うと共に重縮
合反応を行わせ、曳糸性を有する溶液を得る方法や、ポ
リビニルアルコールのような水溶性高分子を含む水溶液
にアルミニウム塩とポリシリケートを加えることにより
曳糸性を有する溶液を得る方法などが知られている。

（発明が解決しようとする課題）しかし、これらの方法にはいずれも次のような問題点が
ある。

すなわち、前者の場合、アルミニウムアルコキシドとシ
リコンアルコキシドの加水分解に対する反応速度が異な
り、−船釣にはアルミニウムアルコキシドの加水分解速
度の方が速いため、得られたものは不均一組成になり易
い。

この間層を解決するために、例えばアルミニウムアルコ
キシドの代わりにアルミニウムキレートを用いたり、或
いはアルミニウムアルコキシドにおける側鎖のアルキル
基をよりバルキーな、例えば、ｔｅｒｔ−ブチル基のよ
うな基に変えることにより、シリコンアルコキシドとの
加水分解速度を合わせる試みがなされているが、薬品の
特殊性よりコスト的に高いものとなる等の問題がある。

また、上述の場合とは逆に、予めシリコンアルコキシド
を部分的に加水分解させておき、これとアルミニウムア
ルコキシドを水を含むアルコール溶液に加える方法が試
みられているが、この場合も、シリコンアルコキシドの
部分加水分解の程度を正確に制御するのが難しく、その
ため、得られるものは不均一組成になり易い。

また、このような系から得られた溶液においては、反応
時間の経過と共に、ある時点において急に粘度が増大し
、ゲル化することが多く、曳糸性を制御することが難し
い。

一方、後者の場合は、いわゆる不均一系であり、このよ
うな場合は、焼結に際して粒界に液相が生じ、そのため
強度が低下する等の問題がある。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、曳糸性、均
一性、安定性に優れたムライト繊維又は膜状物を容易に
製造し得る方法を提供することを目的とするものである
。

（課題を解決するための手段）か）る課題を解決するため、本発明者は、特に合成段階
におけるアルミニウムとケイ素の均−性及び得られる紡
糸液の安定性を図る方策について鋭意研究を重ねた結果
、アルミニウムとケイ素とが全く原子レベルで均一に混
合され、なお且つ安定性を有する紡糸原液を容易に得る
ことができる方法を見い出し、ここに本発明をなしたも
のである。

すなわち１本発明は、硝酸アルミニウム又は塩化アルミ
ニウムを含む水溶液に、アルミニウムアルコキシド及び
シリコンアルコキシドを室温下においてアルミニウムと
ケイ素の原子比が３：１となるように同時に加えて溶解
した後、加熱濃縮して粘稠液となし、この粘稠液をノズ
ル又はスリットより押し出して繊維状又は膜状物に形成
した後。

焼結することを特徴とするムライト繊維又は膜状物の製
造法を要旨とするものである。

また、他の本発明は、硝酸アルミニウムを含む水溶液に
、アルミニウムアルコキシドを室温下において加え、溶
解した後、シリコンアルコキシドを室温下においてアル
ミニウムとケイ素の原子比が３＝１となるように加えて
溶解した後、加熱濃縮して粘稠液となし、この粘稠液を
ノズル又はスリットより押し比して繊維状又は膜状物に
形成した後、焼結することを特徴とするムライト繊維又
は膜状物の製造法を要旨とするものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用）本発明のムライト繊維又は膜状物の製造法においては、
要するに。

■アルミニウムアルコキシド及びシリコンアルコキシド
を同時に、硝酸アルコキシド或いは塩化アルミニウムを
含む水溶液に溶解し。

■又は、まず最初にアルミニウムアルコキシドを、次に
シリコンアルコキシドを、それぞれ硝酸アルミニウム含
む水溶液に溶解し、 ■次いで、■又は■で得られる溶液を加熱濃縮すること
により、アルミニウムとシリコンが原子レベルで混ざり
合い、しかも、粘度を適宜コントロールすることができ
る紡糸原液を容易に得ることができるのである。

なお、ここで、アルミニウムとシリコンが原子レベルで
混ざり合っているかどうかは、熱処理の各段階を粉末Ｘ
線回折にて観察すれば、結晶相がムライト以外に現われ
ないことにより、容易に確認できる。

アルミニウムアルコキシドとしては、特に制限がなく１
例えば、メトキシ基、エトキシ基、ノルマルプロポキシ
基、イソプロポキシ基、ノルマルブトキシ基、セカンダ
リ−ブトキシ基、ターシャリ−ブトキシ基等を挙げるこ
とができる。

また、シリコンアルコキシドとしても特に制限がなく、
例えば、メトキシ基、エトキシ基等を挙げることができ
る。

前記■の場合には、このアルミニウムアルコキシド及び
シリコンアルコキシドを室温において、硝酸乙ルミニウ
ム又は塩化アルミニウムを含む水溶液に同時に加え、撹
拌することにより、透明な溶液が得られる。

或いは、前記■の場合には、最初にアルミニウムアルコ
キシドを硝酸アルミニウムを含む水溶液に加え、透明に
なるまで撹拌し、その後シリコンアルコキシドをこの溶
液に加え、透明均一になるまで撹拌する。

これらの場合、いずれにおいても、硝酸アルミニウム或
いは塩化アルミニウムに対するアルミニウムアルコキシ
ドの量、及びアルミニウムとシリコンの総和に対する水
の量が重要であり、ある特定の範囲より逸脱した場合は
良好な曳糸性を示す溶液が得られず、繊維状に形成する
ことができ難くなる。

具体的には、前記■の場合には、硝酸アルミニウムとア
ルミニウムアルコキシドとのモル比が１：１〜１：６で
あるのが好ましく、或いは塩化アルミニウムとアルミニ
ウムアルコキシドとのモル比が１＝１〜１：３で、かつ
、アルミニウムとケイ素のモル数の合計と水のモル比が
１＝１０〜１：５０であることが好ましい。

前記■の場合には、硝酸アルミニウムとアルミニウムア
ルコキシドとのモル比が１：１〜１：４で、かつ、アル
ミニウムとケイ素のモル数の合計と水のモル比が１：１
０〜１　：　２００であることが好ましい。

しかし、ここに示した添加順位以外の場合、すなわち、
硝酸アルミニウム或いは塩化アルミニウムを含む水溶液
にまず最初にシリコンアルコキシドを加え撹拌し、透明
均一な溶液とした後、この溶液にアルミニウムアルコキ
シドを加え、撹拌し。

透明均一な溶液とした場合には、加熱濃縮の途中におい
てゲル化してしまい、繊維状に形成することができなく
なるので、避けるべきである。

次に、このようにして得た透明均一な溶液を加熱（例、
９０〜１００℃）シテ、粘度が１〜１ｏ。

ポイズ程度になるまで濃縮すると、曳糸性を示す粘稠溶
液となる。この場合、もし濃縮が進みすぎて紡糸が不可
能或いは不都合な粘度になったとしても、再度水を加え
濃縮することにより、紡糸可能な粘度の溶液を得ること
ができる。

そして、得られた粘稠溶液をノズル又はスリットより押
し出す。この粘稠溶液は、５０〜６０℃の乾燥大気中で
容易に固化するので、紡糸する場合には、加熱乾燥大気
中で行なうことが好ましい。

但し、乾燥大気の温度がこれよりも高すぎると。

紡糸された糸状体より急速に水分が蒸散することにより
クラックが発生し、得られる前駆体繊維は非常に脆いも
のとなるので留意する。

紡糸に際してノズルを用いると長繊維等の線材とするこ
とができ、スリットより押し出した場合には膜状物とす
ることができる。

得られた繊維又は膜状物を、更に乾燥機に入れて十分に
水分を除去した後、空気中で徐々に昇温し、更に余分な
水を除去した後、これを焼結することにより、ムライト
長繊維又は膜状物が得られる。この場合、焼結温度が６
００℃において、既にムライト相の存在を示す反射が粉
末Ｘ線回折より観察されるが、焼結温度は１３００〜１
４００℃が望ましい。なお、水分の除去が不十分であっ
たり、また昇温速度が速いと水分の急激な蒸散等に伴い
、焼成物の緻密性を損なうため、留意することが必要で
ある。

本発明は、ここに示した繊維及び膜状物に限られるもの
ではなく、粉体、バルク体等にも同様に適用することが
可能である。

（実施例）以下に本発明の実施例を示す。

失廠爽上アルミニウムアルコキシドとしてアルミニウムトリイソ
プロポキシドを、またシリコンアルコキシドとしてテト
ラエトキシシラン（ＴＥ０１）を選択した。また、これ
を溶解する水溶液として硝酸アルミニウムの水溶液を選
択した。

まず、硝酸アルミニウム・９水和物１４．１ｇを７０ｍ
１の蒸留水に溶解し、これにアルミニウムトリイソプロ
ポキシド２４．４ｇ及びＴＥ０１１０゜４ｇを同時に添
加し、固形物がなくなって透明均一となるまで室温にて
撹拌した。

この溶液を１００℃に加熱し、粘度が３０ポイズになる
まで濃縮した。この濃縮溶液は無色で透明な粘稠性を有
する溶液であった。

次いでこれをノズルより５０℃の乾燥大気雰囲気下に押
し出し、直径１０〜１００μ層の長繊維に成形した。得
られた繊維を１００℃で約１日乾燥した後、２０℃／ｈ
ｒの昇温速度で室温から１０００℃まで昇温し、その温
度で２時間保持し焼結した。これにより、ムライト長繊
維が得られた。

なお、同様にして、スリットを用いた押出し、焼結によ
り、ムライト膜状物が得られた。

失直透至アルミニウムアルコキシドとしてアルミニウムトリイソ
プロポキシドを、またシリコンアルコキシドとしてはＴ
Ｅ０１を選択した。また、これを溶解する水溶液として
塩化アルミニウムの水溶液を選択した。　　　′ まず、塩化アルミニウム・６水和物１２．１ｇを７０■
Ｑの蒸留水に溶解し、これにアルミニウムトリイソプロ
ポキシド２１．７ｇ及びＴＥＯ５１０゜４ｇを同時に添
加し、固形物がなくなって透明均一となるまで室温にて
撹拌した。

これを実施例１と同様にして粘度が３０ポイズの濃縮液
となし、紡糸原液とした。以下、実施例１と同様にして
押し出し、焼結することによりムライト長繊維が得られ
た。

なお、同様にして、スリットを用いた押出し。

焼結により、ムライト膜状物が得られた。

失１■１アルミニウムアルコキシドとしてアルミニウムトリイソ
プロポキシドを、またシリコンアルコキシドとしてはＴ
Ｅ０１を選択した。また、これを溶解する水溶液として
硝酸アルミニウムの水溶液を選択した。

まず、硝酸アルミニウム・９水和物２８．１ｇを７０諷
Ωの蒸留水に溶解し、これにアルミニウムトリイソプロ
ポキシド１６．３ｇを添加し、固形物がなくなって透明
均一となるまで室温にて撹拌した。更にこの溶液にＴＥ
０１１０．４ｇを添加し、透明均一となるまで室温にて
撹拌した。

これを実施例１と同様にして粘度が３ｏボイズの濃縮液
となし、紡糸原液とした６以下、実施例１と同様にして
押し出し、焼結することによりムライト長繊維が得られ
た。

なお、同様にして、スリットを用いた押出し。

焼結により、ムライト膜状物が得られた。

本発明は、上述の実施例に限定されないことは云うまで
もなく、例えば、アルミニウムアルコキシドやシリコン
アルコキシドの種類、粘度及び昇温等の細部について様
々な態様が可能である。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、組成
成分が極めて均一に混ざり合い、かつ紡糸原液の粘性を
適当なものに調整することが容易で、曳糸性安定性に優
れ、かつその製造も容易であるので、ムライト繊維又は
膜状物を製造するのに有効である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）硝酸アルミニウム又は塩化アルミニウムを含む水
溶液に、アルミニウムアルコキシド及びシリコンアルコ
キシドを室温下においてアルミニウムとケイ素の原子比
が３：１となるように同時に加えて溶解した後、加熱濃
縮して粘稠液となし、この粘稠液をノズル又はスリット
より押し出して繊維状又は膜状物に形成した後、焼結す
ることを特徴とするムライト繊維又は膜状物の製造法。
（２）硝酸アルミニウムとアルミニウムアルコキシドと
のモル比が１：１〜１：６である請求項１に記載の方法
。
（３）塩化アルミニウムとアルミニウムアルコキシドと
のモル比が１：１〜１：３であり、かつ、アルミニウム
とケイ素のモル数の合計と水のモル比が１：１０〜１：
５０である請求項１に記載の方法。
（４）硝酸アルミニウムを含む水溶液に、アルミニウム
アルコキシドを室温下において加え、溶解した後、シリ
コンアルコキシドを室温下においてアルミニウムとケイ
素の原子比が３：１となるように加えて溶解した後、加
熱濃縮して粘稠液となし、この粘稠液をノズル又はスリ
ットより押し出して繊維状又は膜状物に形成した後、焼
結することを特徴とするムライト繊維又は膜状物の製造
法。
（５）硝酸アルミニウムとアルミニウムアルコキシドと
のモル比が１：１〜１：４であり、かつ、アルミニウム
とケイ素のモル数の合計と水のモル比が１：１０〜１：
２００である請求項４に記載の方法。