JPH04352817A - Production of alumina continuous filament and its precursor fiber - Google Patents

Production of alumina continuous filament and its precursor fiber

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JPH04352817A
JPH04352817A JP3127717A JP12771791A JPH04352817A JP H04352817 A JPH04352817 A JP H04352817A JP 3127717 A JP3127717 A JP 3127717A JP 12771791 A JP12771791 A JP 12771791A JP H04352817 A JPH04352817 A JP H04352817A
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spinning
weight
fibers
alumina
precursor
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JP3127717A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsusuke Iwanaga
岩永 勝介
Shigenari Fukuzaki
福崎 重成
Michihiko Matsue
松栄 通彦
Motoji Kawakami
川上 元司
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Mitsui Mining Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Mining Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain the subject high-purity fiber of stabilized quality with excellent productivity by dry spinning a spinning solution composed of a water-soluble Al salt component, alumina powder and a spinning assistant such as polydisperse-based polyethylene oxide, a sintering assistant, etc. CONSTITUTION:Aluminum chloride hexahydrate is added to an aqueous solution of basic aluminum chloride and magnesium chloride and ferric chloride are further added and dissolved to prepare a solution of a water-soluble aluminum salt. A spinning solution composed of a slurry containing alumina powder, a spinning assistant composed of polydisperse-based polyethylene oxide satisfying 500000-3000000 weight-average molecular weight and >=50 polydispersity (d) (Mw/Mn) (Mn is number-average molecular weight) and, as necessary, further a sintering assistant in the aforementioned solution of the water-soluble aluminum salt is dry spun through a spinneret having >=100 spinning holes having 0.1-0.5mm hole diameter. The resultant spun precursor fiber is then passed through a spinning stack set at 35-200 deg.C maximum temperature to regulate the adhesive moisture content to 5.5-12.0wt.%. Thereby, the fiber is wound onto a bobbin at 50-400m/min speed to afford the objective fiber.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、高い引張強度と高弾性
率を有し、高温耐熱性に優れた、アルミナ含有率が95
重量%以上のアルミナ連続繊維及びその前駆体繊維の改
良された製造方法に関する。
[Industrial Application Field] The present invention has high tensile strength, high modulus of elasticity, excellent high temperature heat resistance, and has an alumina content of 95%.
The present invention relates to an improved method for producing continuous alumina fibers and their precursor fibers having a weight percent or higher content.

【0002】0002

【従来の技術】アルミナ繊維はその優れた特性から各種
断熱材、複合材料の強化材等の用途に利用されている。 特に連続長繊維は、ロープ状、網状、織物状等多様な形
態でそれぞれの目的に適した使用が可能で充分な性能を
発揮させることができ、その取扱いも容易という利点を
有しているが、短繊維に比較して製造が難しく、工業的
に有利な製造方法が求められている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Due to its excellent properties, alumina fiber is used for various purposes such as heat insulating materials and reinforcing materials for composite materials. In particular, continuous filaments have the advantage that they can be used in various forms such as ropes, nets, and textiles to suit various purposes, exhibit sufficient performance, and are easy to handle. , which are difficult to manufacture compared to short fibers, and an industrially advantageous manufacturing method is required.

【0003】アルミナ長繊維の製造方法として、種々の
方法が提案されているが、一般にアルミナ繊維と呼ばれ
ているものでも、通常は10重量%以上のシリカ成分を
含有するものが多く、高純度でないものは耐熱性に劣る
。アルミナ含有率が95重量%以上の高純度アルミナ繊
維の製造方法としては、α−アルミナ融液から単結晶質
のアルミナ繊維を引き上げる方法、あるいは水溶性アル
ミニウム塩の水溶液にアルミナ微粒子を分散させたスラ
リーを紡糸し、得られた前駆体繊維を焼成するスラリー
法(特公昭57−27210号、特開昭63−7511
7号など)が知られているが、工業的に実施されている
のはそのうちスラリー法のみである。
[0003] Various methods have been proposed for producing alumina long fibers, but even those commonly called alumina fibers usually contain 10% by weight or more of silica, making them highly pure. Those that are not have poor heat resistance. Methods for producing high-purity alumina fibers with an alumina content of 95% by weight or more include a method of pulling single-crystalline alumina fibers from an α-alumina melt, or a slurry in which fine alumina particles are dispersed in an aqueous solution of water-soluble aluminum salt. Slurry method (Japanese Patent Publication No. 57-27210, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-7511)
No. 7) are known, but only the slurry method is industrially practiced.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】前記スラリー法は、塩
基性塩化アルミニウムなどの水溶性アルミニウム塩及び
アルミナ粉などの無機成分を主成分とし、さらに紡糸時
の曳糸性を向上させるために紡糸助剤として少量の水溶
性有機高分子化合物を添加した紡糸原液を用いて乾式紡
糸を行っている。ところで、アルミナ繊維製造の実用化
に当たっては、生産性を向上させるため、紡糸孔の数を
増加させた紡糸口金を使用し、できるだけ早い速度で紡
糸するのが望ましい。しかし、スラリー法の場合、紡糸
原液中の主成分は無機物であり、曳糸性に乏しく、曳糸
性を向上させるためには水溶性有機高分子化合物の添加
量を増やすのが好ましいが、添加量が増すとあとの高温
熱処理工程における著しい成分の揮発や収縮の原因とな
り、繊維の品質が低下し、さらには糸切れ頻度が極端に
増加する。そのため、水溶性有機高分子化合物の添加量
は、全酸化物重量基準で20重量%程度が限度で、この
ような紡糸助剤による紡糸性の改良には限界があった。 すなわち、従来の方法により調製した紡糸原液を用いて
紡糸を行うと、紡糸性が充分でないため、紡糸速度を速
くすることができず、品質にむらを生じ易く、又、紡糸
量にも制限があり、特に数100個以上の多数の紡糸孔
を有する口金から紡糸を行うと、各紡糸孔からの吐出量
がばらつき、紡糸原液の自然落下による不均一さや紡糸
筒内の気流との接触抵抗、温度や湿度等の筒内の雰囲気
の不均一さから、各フィラメントの曳糸状態や乾燥状態
が不均一となり、繊維径のばらつきやデニールむらが生
じ易くなるという問題があった。また、紡糸速度は、前
記特公昭57−27210号においては30〜75個の
紡糸孔を有する紡糸口金を用いて紡糸すると30〜18
0m/min の速度で紡糸した例が示されてはいるが
、30〜75個という紡糸孔では生産性が低く不充分で
ある。本発明者らの実験によれば、紡糸助剤として市販
のポリエチレンオキシドを使用した場合、300個の紡
糸孔を有する紡糸口金を用いると紡糸速度はせいぜい5
0m/min 程度までで、これ以上だと安定紡糸がで
きず、しかも良好な品質のアルミナ繊維が得られない。 すなわち、従来の方法では生産性が悪く、また、良質な
アルミナ繊維が得られにくいため、工業的な製造方法と
しては満足し得るものではなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] The slurry method uses a water-soluble aluminum salt such as basic aluminum chloride and an inorganic component such as alumina powder as the main components, and also uses a spinning aid to improve the stringiness during spinning. Dry spinning is performed using a spinning dope to which a small amount of a water-soluble organic polymer compound is added as an agent. By the way, in the practical application of alumina fiber production, in order to improve productivity, it is desirable to use a spinneret with an increased number of spinning holes and to spin at the fastest possible speed. However, in the case of the slurry method, the main components in the spinning dope are inorganic substances, resulting in poor spinnability.In order to improve the spinnability, it is preferable to increase the amount of water-soluble organic polymer compound added. If the amount increases, it causes significant volatilization and shrinkage of components during the subsequent high-temperature heat treatment process, resulting in a decrease in fiber quality and an extreme increase in the frequency of yarn breakage. Therefore, the amount of water-soluble organic polymer compound added is limited to about 20% by weight based on the total oxide weight, and there is a limit to the improvement of spinnability by such a spinning aid. In other words, when spinning is performed using a spinning dope prepared by the conventional method, the spinning speed cannot be increased due to insufficient spinnability, the quality tends to be uneven, and the amount of spinning is also limited. In particular, when spinning is performed from a spinneret with a large number of spinning holes (several hundred or more), the discharge amount from each spinning hole varies, unevenness due to natural fall of the spinning stock solution, contact resistance with the air flow in the spinning tube, etc. Due to non-uniformity of the atmosphere inside the cylinder, such as temperature and humidity, the spinning state and drying state of each filament become non-uniform, resulting in a problem that variations in fiber diameter and denier are likely to occur. In addition, in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 57-27210, the spinning speed is 30 to 18 when using a spinneret having 30 to 75 spinning holes.
Although an example of spinning at a speed of 0 m/min is shown, the productivity is low and insufficient with 30 to 75 spinning holes. According to experiments conducted by the present inventors, when commercially available polyethylene oxide is used as a spinning aid, the spinning speed is at most 5 when using a spinneret with 300 spinning holes.
If the speed is up to about 0 m/min, stable spinning cannot be achieved and alumina fibers of good quality cannot be obtained. That is, the conventional methods have poor productivity and are difficult to obtain high-quality alumina fibers, so they are not satisfactory as industrial manufacturing methods.

【0005】本発明は、これらの問題点を解決し、むら
の少ない高品質のアルミナ連続繊維を生産性良く、工業
的に有利に製造することができるアルミナ連続繊維及び
その前駆体繊維の製造方法を提供することを目的とする
The present invention solves these problems and provides a method for producing alumina continuous fibers and their precursor fibers, which can produce high-quality alumina continuous fibers with less unevenness with good productivity and industrial advantage. The purpose is to provide

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、スラリー
法による高純度アルミナ連続繊維の製造方法について種
々検討の結果、特定の紡糸助剤を使用し、特定の条件下
で紡糸、乾燥及び焼成を行うことにより紡糸速度を早く
することができ、安定した品質の高純度アルミナ連続繊
維が得られることを見出した。
[Means for Solving the Problems] As a result of various studies on a method for producing high-purity alumina continuous fibers using a slurry method, the present inventors have discovered that using a specific spinning aid, spinning, drying, and It has been discovered that by performing firing, the spinning speed can be increased and high purity continuous alumina fibers of stable quality can be obtained.

【0007】すなわち、本発明は、水溶性アルミニウム
塩溶液、アルミナ粉末及び紡糸助剤と、さらに必要によ
り焼結助剤を含有するスラリーよりなる紡糸原液を、乾
式紡糸し、高純度アルミナ連続繊維の前駆体繊維を製造
する方法において、前記紡糸助剤として次式を満足する
多分散系ポリエチレンオキシド、 ・重量平均分子量Mw=50万〜300万・多分散度d
(=Mw/Mn)≧50 (Mn:数平均分子量) を少なくとも使用することを特徴とする前記前駆体繊維
の製造方法であり、又、この好ましい態様として、上記
多分散糸ポリエチレンオキシドをアルミナ連続繊維の全
酸化物重量基準で5〜20重量%相当量並びに炭素数2
〜5のアルコール類もしくは炭素数1〜5の脂肪族カル
ボン酸類を10重量%相当量以下又はこれらの混合物を
使用することを特徴とする前駆体繊維の製造方法である
。又、本発明は上記前駆体繊維の製造方法により得られ
た前駆体繊維を焼成することよりなるアルミナ連続繊維
の製造方法である。
That is, in the present invention, a spinning dope consisting of a slurry containing a water-soluble aluminum salt solution, alumina powder, a spinning aid, and, if necessary, a sintering aid is dry-spun to form high-purity alumina continuous fibers. In the method for producing precursor fibers, the spinning aid is a polydisperse polyethylene oxide satisfying the following formula: - Weight average molecular weight Mw = 500,000 to 3 million - Polydispersity d
(=Mw/Mn)≧50 (Mn: number average molecular weight) An amount equivalent to 5 to 20% by weight based on the total oxide weight of the fiber and a carbon number of 2
5 alcohols or aliphatic carboxylic acids having 1 to 5 carbon atoms in an amount equivalent to 10% by weight or less, or a mixture thereof. Further, the present invention is a method for producing continuous alumina fibers, which comprises firing the precursor fibers obtained by the above method for producing precursor fibers.

【0008】本発明の方法の最大の特長は、高速紡糸に
適した紡糸助剤を見出し、それを用いた紡糸原液の調製
条件及び最適紡糸条件を探索し、それぞれの工程での最
適条件を定めることにより、紡糸速度を著しく向上(従
来の8倍以上に向上)させ得たことである。それによっ
て、アルミナ繊維の生産性は著しく向上し、しかも得ら
れるアルミナ繊維の繊維径のばらつきやデニールむらを
無くすことができ、アルミナ繊維の均質性を格段に改良
することができる。
The greatest feature of the method of the present invention is that a spinning aid suitable for high-speed spinning is found, conditions for preparing a spinning dope using it and optimal spinning conditions are determined, and optimal conditions for each step are determined. As a result, the spinning speed was significantly improved (more than 8 times that of the conventional method). Thereby, the productivity of alumina fibers is significantly improved, and it is possible to eliminate variations in fiber diameter and denier unevenness of the obtained alumina fibers, and the homogeneity of the alumina fibers can be significantly improved.

【0009】ポリエチレンオキシドは主として製紙用バ
インダー、織布用仕上げ糊剤あるいは成形用バインダー
等の用途向けとして、平均分子量が数万〜数百万の広範
囲のものがその分子量によりグレード分けされて市販さ
れている。これらのポリエチレンオキシドは、その粘度
から推定した平均分子量(重量平均分子量)で分類表示
されているが、一般にその分子量分布はできるだけシャ
ープになるように調整されている。重量平均分子量と数
平均分子量との比で表わされる多分散度(d)について
は、従来あまり検討された例はないが、本発明者らの分
析よれば、市販されているポリエチレンオキシドの多分
散度dは通常10以下であり、特に大きいものでも20
以下である。ところが、ポリエチレンオキシド系紡糸助
剤の多分散の度合は紡糸の安定性に大きく関与しており
、多分散の度合を大きくすることで、スラリー法におけ
る紡糸速度を大幅に向上させることができることが判っ
たのである。多分散の程度はMw、Mn又はZ平均分子
量等のそれぞれの平均値の隔たりによって評価すること
が可能である。特に指標としてMwとMnの比Mw/M
n(これを多分散度dという。)により多分散の程度を
表すと紡糸安定性との間に有効な関係を見い出すことが
できた。即ち、 ・Mw=50万〜300万 ・d(=Mw/Mn)≧50 を満足する多分散系ポリエチレンオキシドは紡糸安定性
を著しく改善し得る。このように分子量分布幅が非常に
広いものを用いると、紡糸安定性が向上する理由は明ら
かではないが、多分散度が大きいほどポリエチレンオキ
シドの分子の絡みが少なくなり、紡糸孔を通した場合に
流動性がよく、曳糸性に富むものと推測できる。
Polyethylene oxide is commercially available in a wide range of grades with average molecular weights ranging from tens of thousands to several million, mainly for use as binders for paper manufacturing, finishing pastes for textiles, binders for molding, etc. ing. These polyethylene oxides are classified and displayed according to their average molecular weight (weight average molecular weight) estimated from their viscosity, and the molecular weight distribution is generally adjusted to be as sharp as possible. The polydispersity (d), which is expressed as the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight, has not been studied much in the past, but according to the analysis of the present inventors, the polydispersity of commercially available polyethylene oxide The degree d is usually less than 10, even if it is particularly large it is 20
It is as follows. However, the degree of polydispersity of polyethylene oxide-based spinning aids has a large effect on the stability of spinning, and it has been found that increasing the degree of polydispersity can significantly improve the spinning speed in the slurry method. It was. The degree of polydispersity can be evaluated by the difference between the respective average values of Mw, Mn, or Z average molecular weight. In particular, as an indicator, the ratio of Mw and Mn Mw/M
It was possible to find an effective relationship between the degree of polydispersity expressed by n (this is referred to as polydispersity d) and spinning stability. That is, polydisperse polyethylene oxide satisfying the following: Mw=500,000 to 3,000,000·d (=Mw/Mn)≧50 can significantly improve spinning stability. It is not clear why the spinning stability improves when a material with such a wide molecular weight distribution width is used, but the greater the polydispersity, the less entangled polyethylene oxide molecules become when passed through the spinning holes. It can be inferred that it has good fluidity and excellent spinnability.

【0010】以下本発明の方法を詳述する。本発明の方
法は基本的にスラリー法に基づいて実施することができ
る。即ち、水溶性アルミニウム塩溶液にアルミナ粉末を
分散させ必要により焼結助剤を添加したスラリーに紡糸
助剤を加えてなる紡糸原液を、紡糸口金を用いて乾式紡
糸し、高純度アルミナ連続繊維の前駆体繊維を製造し、
これを焼成して高純度アルミナ連続繊維を製造する。こ
こに高純度とはアルミナ含有率95重量%以上のものを
いう。
The method of the present invention will be explained in detail below. The method of the invention can basically be carried out based on the slurry method. That is, a spinning stock solution prepared by dispersing alumina powder in a water-soluble aluminum salt solution and adding a spinning aid to a slurry to which a sintering aid is added if necessary is dry-spun using a spinneret to form high-purity alumina continuous fibers. producing precursor fibers;
This is fired to produce high-purity alumina continuous fibers. Here, high purity refers to an alumina content of 95% by weight or more.

【0011】本発明に係る紡糸助剤との関係で、上記前
駆体繊維の製造方法の好ましい実施態様を示せば、紡糸
原液の粘度を25℃において500〜5000ポイズに
調整し、乾式紡糸を孔径0.1〜0.5mmの紡糸孔を
100個以上有する紡糸口金を用いて行ない、得られた
紡糸物を最高温度が35〜200℃に設定された紡糸筒
内に通過させ付着水分量を5.5〜12.0重量%とし
て前駆体繊維を得、これを50〜400m/min の
速度でボビンに巻き取るものである。前駆体繊維はボビ
ンに巻き取った形で保存し、必要の都度、焼成工程に供
給することができる。なお、長期間保存も可能であるが
、この場合には温度、湿度を調整した室内に保存するの
が好ましい。
In relation to the spinning aid according to the present invention, a preferred embodiment of the method for producing the precursor fiber is as follows: The viscosity of the spinning stock solution is adjusted to 500 to 5000 poise at 25°C, and the dry spinning is carried out with a This is carried out using a spinneret having 100 or more spinning holes of 0.1 to 0.5 mm, and the resulting spun product is passed through a spinning tube whose maximum temperature is set at 35 to 200°C to reduce the amount of attached moisture to 5. .5 to 12.0% by weight to obtain precursor fibers, which are wound onto a bobbin at a speed of 50 to 400 m/min. The precursor fibers can be stored in a wound form on a bobbin and supplied to the firing process whenever necessary. Note that long-term storage is also possible, but in this case it is preferable to store it indoors with controlled temperature and humidity.

【0012】上述の実施態様においては、紡糸速度を増
大させても安定に前駆体繊維が調製できるため、大幅な
生産性向上を図ることができる。更に、紡糸速度は直接
的に生産性に関係するが、前駆体繊維の品質、特に品質
のバラツキと関係し、紡糸速度を増大させると、生産性
が向上し、かつ品質のバラツキが低減する。生産性の向
上は品質向上と関連があるのであり、これも予期し得ぬ
効果であった。この見地から、紡糸速度を増加させる基
準を示せば、100個以上紡糸孔を有する紡糸口金を用
いて紡糸速度50m/min 以上である。紡糸速度が
50m/min 未満では生産性が悪く、また、紡糸孔
を出た前駆体フィラメントが自重で伸び、落下速度が巻
き取り速度よりも大きくなる場合もあり紡糸筒内でのゆ
らぎが大きくなって繊維径が不均一となり良質な繊維が
得られなくなる。また、紡糸口金の紡糸孔数が少なけれ
ば紡糸性は安定するが生産性は低くなるため、100個
以上のものが好ましい。この基準は従来のスラリー法で
はけっして達成されることがなかった。上記以下の紡糸
速度であっても従来法との比較において改良結果が認め
られる限りは、技術的に意味はあり、本発明でも排除す
るものではないが、工業的生産性の観点から上記基準を
採用する。
[0012] In the above-described embodiment, the precursor fiber can be stably prepared even when the spinning speed is increased, so that productivity can be greatly improved. Furthermore, although the spinning speed is directly related to productivity, it is also related to the quality of the precursor fibers, especially the variation in quality, and increasing the spinning speed improves the productivity and reduces the variation in quality. Improvements in productivity are related to improvements in quality, and this was another unexpected effect. From this point of view, the standard for increasing the spinning speed is a spinning speed of 50 m/min or more using a spinneret having 100 or more spinning holes. If the spinning speed is less than 50 m/min, productivity will be poor, and the precursor filaments leaving the spinning hole will stretch under their own weight, and the falling speed may be greater than the winding speed, resulting in large fluctuations within the spinning tube. As a result, the fiber diameter becomes non-uniform, making it impossible to obtain high-quality fibers. Furthermore, if the number of spinning holes in the spinneret is small, the spinning properties will be stable, but the productivity will be low, so it is preferable that the number of spinning holes is 100 or more. This standard has never been achieved with conventional slurry methods. Even if the spinning speed is lower than the above, as long as an improved result is recognized in comparison with the conventional method, it is technically meaningful, and the present invention does not exclude it, but from the viewpoint of industrial productivity, the above standards are adopt.

【0013】次に、本発明のアルミナ連続繊維の製造方
法を実施する好ましい態様に基づき、各プロセスに従っ
て順次説明する。先ず水溶性アルミニウム塩の水溶液中
に、製品アルミナ繊維中の全酸化物量基準で10〜40
重量%相当の平均粒子径0.1μm以下のアルミナ粉末
、5〜20重量%相当量のポリエチレンオキシド系紡糸
助剤、必要により10重量%相当量以下のアルコール類
又はカルボン酸化合物類あるいはこれらの混合物、さら
に必要により3重量%相当量以下の焼結助剤を添加し、
25℃における粘度が500〜5000ポイズとなるよ
うに調製して紡糸原液とする。水溶性アルミニウム塩の
水溶液は、該塩を30重量%以上溶解しているものが好
ましく、また該塩は焼成後Al2 O3 としての純度
が95重量%以上の純度のものを使用する。ここで使用
する水溶性アルミニウム塩の例としては塩基性塩化アル
ミニウム、塩基性硝酸アルミニウム、塩基性酢酸アルミ
ニウム、塩基性アルミニウムクロロアセテートなどがあ
げられる。この水溶性アルミニウム塩の水溶液中に、紡
糸原料の流動性を向上させかつ仮焼及び焼成時の揮発分
を少なくし、繊維強度の向上を図るために、焼成後のA
l2 O3 含有率が95重量%以上で平均粒子径0.
1μm以下のアルミナ粉末を、製品アルミナ繊維中の全
酸化物量基準で10〜40重量%相当量添加し、均一に
混合する。アルミナ粉末の使用量が10重量%相当量未
満では紡糸原料の流動性が悪くなり、また焼成時の収縮
が大きくなるので好ましくない。アルミナ粉末の使用量
が40重量%相当量を超えると紡糸原料の流動性が大き
くなり過ぎて曳糸性が乏しくなり、また前駆体繊維が乾
燥し易くなって糸切れを生じ易く、さらに焼成後の繊維
の均質性、緻密性が不良となり好ましくない。使用する
アルミナ粉末の粒径は紡糸性あるいは焼成後の繊維中の
結晶粒をできるだけ微細でかつ均一緻密にする観点から
できるだけ小さいものが好ましく、平均粒径で0.1μ
m以下のものが好ましい。また、アルミナ粉末の代わり
にベーマイト、バイヤライト、ダイアスポア又は擬ベー
マイトなどの焼成によりアルミナとなるアルミニウム化
合物あるいはアルミナゾルを使用することもできる。
Next, each process will be sequentially explained based on a preferred embodiment of the method for producing continuous alumina fibers of the present invention. First, in an aqueous solution of water-soluble aluminum salt, 10 to 40
Alumina powder with an average particle diameter of 0.1 μm or less equivalent to 5% to 20% by weight of a polyethylene oxide spinning aid, if necessary, an amount equivalent to 10% by weight or less of alcohols or carboxylic acid compounds, or a mixture thereof , further adding a sintering aid in an amount equivalent to 3% by weight or less if necessary,
A spinning stock solution is prepared so that the viscosity at 25° C. is 500 to 5000 poise. The aqueous solution of the water-soluble aluminum salt is preferably one in which 30% by weight or more of the salt is dissolved, and the salt used has a purity of 95% by weight or more as Al2 O3 after firing. Examples of water-soluble aluminum salts used here include basic aluminum chloride, basic aluminum nitrate, basic aluminum acetate, and basic aluminum chloroacetate. In order to improve the fluidity of the spinning raw material, reduce the volatile content during calcination and firing, and improve the fiber strength, A
The l2 O3 content is 95% by weight or more and the average particle size is 0.
Alumina powder of 1 μm or less is added in an amount equivalent to 10 to 40% by weight based on the total oxide amount in the product alumina fiber, and mixed uniformly. If the amount of alumina powder used is less than 10% by weight, the fluidity of the spinning raw material will deteriorate and shrinkage during firing will increase, which is not preferable. If the amount of alumina powder used exceeds the equivalent of 40% by weight, the fluidity of the spinning raw material becomes too large, resulting in poor spinnability, and the precursor fibers tend to dry, resulting in yarn breakage. The homogeneity and density of the fibers become poor, which is not preferable. The particle size of the alumina powder used is preferably as small as possible from the viewpoint of spinnability or making the crystal grains in the fiber after firing as fine and uniformly dense as possible, and the average particle size is 0.1μ.
m or less is preferable. Further, instead of alumina powder, an aluminum compound or alumina sol that becomes alumina by firing such as boehmite, bayerite, diaspore, or pseudoboehmite can also be used.

【0014】ポリエチレンオキシド系紡糸助剤としては
、重量平均分子量Mwが50万〜300万、好ましくは
150万〜250万であり、かつ重量平均分子量Mwと
数平均分子量Mnとの比Mw/Mnで表される多分散度
dが50以上の分子量分布幅が非常に広いものを使用す
る。Mw、Mnはゲルパーミションクロマトグラフィー
(GPC)測定法により求めることができる。この特殊
な分子量分布を有するポリエチレンオキシドは、通常の
ポリエチレンオキシドに比較して紡糸性、とくに50m
/min 以上の紡糸速度における紡糸性の改良効果が
大きい。重量平均分子量が50万未満のポリエチレンオ
キシドでは、紡糸原液の曳糸性が乏しく、紡糸孔より押
出される際に液滴状の玉となり易く、巻き取り速度50
m/min 以上では糸切れが頻発する。一方、重量平
均分子量が300万を超えるか、あるいは多分散度dが
50未満で分子量分布のシャープなポリエチレンオキシ
ドでは、紡糸原液の粘弾性が高く、曳糸性が低下し、繊
維径を小さくすることができないので好ましくない。こ
のようなポリエチレンオキシドを調製するには、上市さ
れているポリエチレンオキシドのMw、Mnを分析し、
適宜、混合することで、目的とするMw、dを達成する
ことができる。
The polyethylene oxide spinning aid has a weight average molecular weight Mw of 500,000 to 3,000,000, preferably 1,500,000 to 2,500,000, and a ratio of weight average molecular weight Mw to number average molecular weight Mn of Mw/Mn. A polydispersity d expressed as 50 or more and a very wide molecular weight distribution are used. Mw and Mn can be determined by gel permeation chromatography (GPC) measurement method. Polyethylene oxide with this special molecular weight distribution has better spinnability than normal polyethylene oxide, especially at 50 m
The effect of improving spinnability is large at spinning speeds of /min or higher. When polyethylene oxide has a weight average molecular weight of less than 500,000, the spinnability of the spinning dope is poor, and when it is extruded from the spinning hole, it tends to form droplet-shaped balls, and the winding speed is 50.
m/min or higher, thread breakage occurs frequently. On the other hand, polyethylene oxide with a weight average molecular weight of more than 3 million or a polydispersity d of less than 50 and a sharp molecular weight distribution has high viscoelasticity of the spinning dope, resulting in poor spinnability and a reduction in fiber diameter. I don't like it because I can't do it. To prepare such polyethylene oxide, analyze the Mw and Mn of commercially available polyethylene oxide,
By appropriately mixing them, the desired Mw and d can be achieved.

【0015】ポリエチレンオキシドの添加量は、平均分
子量及び紡糸速度を勘案し、全酸化物量基準で5〜20
重量%の範囲内で適宜定めるとよい。添加量が5重量%
未満では紡糸助剤としての効果が少なく、紡糸速度を5
0m/min 以上にすることができず、一方、20重
量%を超えると紡糸性は良好であるが、焼成工程におい
て揮発量が60重量%を超え、良質なアルミナ繊維が得
られないので好ましくない。
The amount of polyethylene oxide added is 5 to 20% based on the total oxide amount, taking into consideration the average molecular weight and spinning speed.
It is preferable to set it appropriately within the range of weight %. Addition amount is 5% by weight
If the spinning speed is less than 5, the effect as a spinning aid will be small, and the spinning speed will be
On the other hand, if it exceeds 20% by weight, the spinnability is good, but the amount of volatilization in the firing process exceeds 60% by weight, making it impossible to obtain high-quality alumina fibers, which is not preferable. .

【0016】紡糸助剤として前記のポリエチレンオキシ
ドに加えて10重量%相当量以下の炭素数2〜5のアル
コール類又は炭素数1〜5の脂肪族カルボン酸類あるい
はこれらの混合物を添加することによって、さらに紡糸
性が改良される。なお、添加する場合は0.3重量%相
当量以上とするとよい。使用するアルコール類の例とし
ては、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレ
ングリコール、プロパンジオール、グリセリン等の一価
及び多価アルコールが、またカルボン酸類としてはギ酸
、酢酸、プロピオン酸、酪酸、マレイン酸、マロン酸等
もしくは乳酸、クエン酸等のヒドロキシ酸もしくはこれ
らの塩を挙げることができる。これらのアルコール類あ
るいはカルボン酸類を添加することにより、紡糸速度5
0m/min 以上における紡糸性が著しく向上する。 この理由としては、これらの化合物を添加することによ
りポリエチレンオキシドの分子の絡みがほぐれ、分子が
直鎖状に配列し、曳糸性及び延伸性が向上する。また、
紡糸速度を速くする場合には前駆体繊維を急速に乾燥さ
せることが必要であるが、これらの化合物は前駆体中の
水分より蒸発が遅く、繊維表面のクラックの発生を防止
する効果があるものと推測される。添加量が10重量%
を超えると前駆体繊維の融着を引き起こし、繊維物性を
低下させる恐れがあるので好ましくない。
[0016] In addition to the above-mentioned polyethylene oxide as a spinning aid, by adding not more than 10% by weight of alcohols having 2 to 5 carbon atoms, aliphatic carboxylic acids having 1 to 5 carbon atoms, or mixtures thereof, Furthermore, spinnability is improved. In addition, when adding, it is preferable to add it in an amount equivalent to 0.3% by weight or more. Examples of alcohols used include monohydric and polyhydric alcohols such as ethanol, propanol, butanol, ethylene glycol, propanediol, and glycerin, and carboxylic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, maleic acid, and malonic acid. Examples include acids, hydroxy acids such as lactic acid and citric acid, and salts thereof. By adding these alcohols or carboxylic acids, the spinning speed can be increased to 5
Spinnability at speeds of 0 m/min or higher is significantly improved. The reason for this is that by adding these compounds, the molecules of polyethylene oxide are untangled, the molecules are arranged in a linear chain, and the spinnability and stretchability are improved. Also,
In order to increase the spinning speed, it is necessary to dry the precursor fiber quickly, but these compounds evaporate more slowly than the water in the precursor and are effective in preventing the occurrence of cracks on the fiber surface. It is assumed that. Addition amount is 10% by weight
Exceeding this is not preferable because it may cause fusion of the precursor fibers and deteriorate the fiber properties.

【0017】紡糸原液中にはさらに必要により、アルミ
ナ繊維の強度を向上させる目的で酸化物基準で3重量%
相当量以下のCuO、MgO、ZrO2 、PbO、C
r2 O3 、Fe2 O3 等の酸化物よりなる焼結
助剤を添加することができる。添加量が3重量%相当量
を超えると繊維の高温耐熱性が低下するので好ましくな
い。
[0017] If necessary, 3% by weight of oxides may be added to the spinning dope for the purpose of improving the strength of the alumina fibers.
CuO, MgO, ZrO2, PbO, C in equivalent amounts or less
A sintering aid made of an oxide such as r2 O3 or Fe2 O3 can be added. If the amount added exceeds 3% by weight, the high temperature heat resistance of the fiber will decrease, which is not preferable.

【0018】次に、前記のように調製された紡糸原液を
紡糸し、前駆体繊維とする。紡糸は好ましくは、多数の
紡糸孔を有する紡糸口金の下方に、紡糸孔から出た前駆
体繊維をボビンに巻き取れるようになるまで乾燥するた
めの紡糸筒を接続した紡糸装置を使用して行う。この紡
糸原液は極めて良好な紡糸性を有するので、従来の方法
に比較してはるかに高い速度での紡糸が可能である。
Next, the spinning stock solution prepared as described above is spun into a precursor fiber. Spinning is preferably carried out using a spinning device in which a spinning tube is connected below a spinneret having a large number of spinning holes for drying the precursor fibers emitted from the spinning holes until they can be wound onto a bobbin. . Since this spinning dope has extremely good spinning properties, spinning can be performed at much higher speeds than in conventional methods.

【0019】水溶性アルミニウム塩水溶液、アルミナ粉
末及び紡糸助剤等を均一に混合したスラリー中の水分量
を、水分の蒸発あるいは添加等の手段により調整し、紡
糸に最適な粘度に調整し紡糸原液とする。最適粘度は使
用原料の種類、紡糸原料の組成あるいは紡糸条件等によ
って変わるが、25℃における粘度が500〜5000
ポイズの範囲である。紡糸原液の粘度が500ポイズよ
り低いと曳糸性が劣り、また液が流れ易く繊維形状が不
均一となる。さらに乾燥工程における乾燥が不充分とな
り、前駆体繊維が融着を起こし易い。一方、粘度が50
00ポイズを超えると紡糸乾燥工程での操作が難しく、
乾燥筒内で糸切れを起こし易くなる。
The amount of water in the slurry, which is a uniform mixture of a water-soluble aluminum salt aqueous solution, alumina powder, a spinning aid, etc., is adjusted by means such as evaporation or addition of water, and the viscosity is adjusted to the optimum viscosity for spinning to obtain a spinning dope. shall be. The optimum viscosity varies depending on the type of raw material used, the composition of the spinning raw material, the spinning conditions, etc., but the viscosity at 25°C is 500 to 5000.
Poise range. If the viscosity of the spinning solution is lower than 500 poise, the spinnability will be poor and the solution will flow easily, resulting in non-uniform fiber shapes. Furthermore, drying in the drying process becomes insufficient, and the precursor fibers tend to fuse together. On the other hand, the viscosity is 50
If it exceeds 00 poise, it will be difficult to operate in the spinning and drying process.
Thread breakage is likely to occur inside the drying cylinder.

【0020】次に、前記のように調製された紡糸原液を
紡糸し、前駆体繊維とするが、この紡糸原液は極めて良
好な紡糸性を有するので、従来の方法に比較してはるか
に高い速度での紡糸が可能である。
Next, the spinning dope prepared as described above is spun into a precursor fiber, but since this spinning dope has extremely good spinnability, it can be spun at a much higher speed than in the conventional method. spinning is possible.

【0021】前記紡糸原液を100〜5000個の孔径
0.2〜0.5mmの紡糸孔を有する紡糸口金より、5
0〜400m/min の紡糸速度で乾式紡糸する。紡
糸速度が50m/min 未満では生産性が悪く、また
、紡糸孔を出た前駆体フィラメントが自重で伸び、落下
速度が巻き取り速度よりも大きくなる場合もあり紡糸筒
内でのゆらぎが大きくなって繊維径が不均一となり良質
な繊維が得られなくなるので好ましくない。一方紡糸速
度が400m/min を超えると前駆体フィラメント
の強度が引っ張り力に耐えられなくなり、糸切れを生じ
易くなるので好ましくない。紡糸孔を出た繊維状に賦形
された紡糸原液よりなる前駆体フィラメントは、紡糸口
金に接続した紡糸筒内で延伸されるとともに、適当な温
度及び湿度に調整された気流と接触して乾燥され、前駆
体繊維としてボビンに巻き取られる。紡糸筒は全体を1
つのゾーンで構成したものでもよいが、温度、湿度をそ
れぞれ個別に制御された2つ以上のゾーンからなる構成
が望ましい。紡糸筒内の気流は、通常は空気でよいが、
必要により不活性ガスあるいは酸化性ガスとしてもよい
。また、気流の方向は繊維の流れ方向に対し並流、向流
あるいは直交流のいずれを採ることもできる。さらに、
ガス雰囲気及び気流の方向は、各ゾーン毎に変えること
もできる。
[0021] The above spinning stock solution is passed through a spinneret having 100 to 5,000 spinning holes with a diameter of 0.2 to 0.5 mm.
Dry spinning is carried out at a spinning speed of 0 to 400 m/min. If the spinning speed is less than 50 m/min, productivity will be poor, and the precursor filaments leaving the spinning hole will stretch under their own weight, and the falling speed may be greater than the winding speed, resulting in large fluctuations within the spinning tube. This is not preferable because the fiber diameter becomes non-uniform and high quality fibers cannot be obtained. On the other hand, if the spinning speed exceeds 400 m/min, the strength of the precursor filament will not be able to withstand the tensile force, and yarn breakage will easily occur, which is undesirable. The precursor filament made of the spinning dope that has been shaped into a fiber after exiting the spinning hole is drawn in a spinning tube connected to a spinneret, and is dried by contacting with an air flow adjusted to an appropriate temperature and humidity. and wound onto a bobbin as a precursor fiber. The whole spinning tube is 1
Although it may be configured with one zone, it is preferable to have a configuration with two or more zones whose temperature and humidity are individually controlled. The airflow inside the spinning tube may normally be air, but
An inert gas or an oxidizing gas may be used as necessary. Furthermore, the direction of the airflow can be parallel to, countercurrent to, or cross-flowing with respect to the flow direction of the fibers. moreover,
The gas atmosphere and direction of airflow can also be changed for each zone.

【0022】以下ここでは、紡糸口金に接する上部ゾー
ンとその下方に接続した下部ゾーンから構成された紡糸
筒を使用する例について説明する。紡糸口金に接する上
部ゾーンは、原液の粘度、紡糸速度及び湿度等にもよる
が、長さは0.5〜1.5m程度とし、ゾーン内の温度
は最高温度が35〜70℃の範囲になるよう設定するの
が好ましい。このゾーンにおいて、繊維は一部乾燥され
るとともに、7〜40μm程度の太さに延伸される。下
部ゾーンは2m以上の長さとするのが好ましく、温度は
最高温度が40〜200℃の範囲となるようにし、下方
へ行くに従い温度が高くなるような構成とするのが好ま
しい。温度勾配は必ずしも連続的とする必要はなく、2
つ以上、好ましくは3つ以上に区画し、各区画毎に温度
を調整する構成とすることもできる。下部ゾーンの最高
温度は、紡糸速度にも関係するが、紡糸速度を400m
/min 以下では200℃以下とするのが好ましい。 200℃を超えると前駆体繊維の遊離水分以外に、主成
分である水溶性アルミニウム塩の結晶水の一部が急激に
揮散するとともに、アルコール類及びカルボン酸類の揮
散が著しくなるため、前駆体繊維が硬く、脆くなり、巻
き取り時に毛羽の発生が多くなるので好ましくない。乾
燥の程度は、巻き取られた前駆体繊維中に含まれる遊離
水分量が5.5〜12.0重量%、好ましくは8.5〜
10.5重量%の範囲になるようにする。遊離水分の残
存は、前駆体繊維の取扱い性をよくするとともに、さら
に延伸処理を付与できる効果がある。遊離水分量が5.
5重量%未満では50m/min 以上の速度で巻き取
る際のガイドやローラーの部分での抵抗が大きく、かつ
屈曲などによる前駆体繊維の損傷が著しく、毛羽発生の
原因となる。一方12.0重量%を超える場合には前駆
体繊維をボビンに巻き取る際に、圧密により、フィラメ
ントあるいはヤーンどうしの融着が生じ、繊維物性の低
下の原因となるので好ましくない。
[0022] Hereinafter, an example will be described in which a spinning tube is used, which is composed of an upper zone in contact with a spinneret and a lower zone connected below the upper zone. The length of the upper zone in contact with the spinneret is approximately 0.5 to 1.5 m, depending on the viscosity of the stock solution, spinning speed, humidity, etc., and the maximum temperature within the zone is within the range of 35 to 70°C. It is preferable to set it so that In this zone, the fibers are partially dried and drawn to a thickness of about 7 to 40 μm. It is preferable that the lower zone has a length of 2 m or more, and the temperature is preferably such that the maximum temperature is in the range of 40 to 200° C., and the temperature increases as it goes downward. The temperature gradient does not necessarily have to be continuous;
It is also possible to have a configuration in which the chamber is divided into three or more sections, preferably three or more sections, and the temperature is adjusted for each section. The maximum temperature in the lower zone is also related to the spinning speed, but when the spinning speed is 400 m
/min or less, the temperature is preferably 200°C or less. If the temperature exceeds 200°C, in addition to the free water content of the precursor fiber, part of the crystallized water of the water-soluble aluminum salt, which is the main component, will rapidly volatilize, and the volatilization of alcohols and carboxylic acids will become significant. This is undesirable because it becomes hard and brittle, and more fuzz is generated during winding. The degree of drying is such that the amount of free water contained in the wound precursor fiber is 5.5 to 12.0% by weight, preferably 8.5 to 12.0% by weight.
The content should be within the range of 10.5% by weight. Remaining free water has the effect of improving the handling properties of the precursor fibers and allowing further drawing treatment. Free water content is 5.
If it is less than 5% by weight, the resistance at the guides and rollers when winding at a speed of 50 m/min or more is large, and the precursor fibers are significantly damaged by bending, etc., causing fuzz. On the other hand, if it exceeds 12.0% by weight, the filaments or yarns may fuse together due to compaction when the precursor fiber is wound onto a bobbin, which is undesirable because it causes deterioration in the physical properties of the fiber.

【0023】従来の方法では、紡糸速度を速くすること
ができないので、紡糸筒内での空気の抵抗や温度分布の
不均一さによりフィラメント間での延伸状態に差が生じ
、繊維径のばらつきやデニールむらが生じていたが、本
発明の方法によれば、紡糸速度を50m/min 以上
に上げることができるので、繊維径のばらつきやデニー
ルむらを著しく小さくすることができる。すなわち、紡
糸原液は50〜400m/min の速度での巻き取り
力に堪える程度の弾性、抵抗力を有しており、紡糸され
た前駆体繊維は、巻き取り機で引っ張られることにより
、空気抵抗などにもあまり影響を受けず均一な延伸状態
となり、均質な前駆体繊維が得られるのである。また、
紡糸助剤として添加するポリエチレンオキシド、アルコ
ール類及びカルボン酸類等の効果により、一度巻き取っ
た前駆体繊維をさらに5%以下の範囲内で延伸すること
ができ、デニールむらをさらに小さくすることができる
。なお、紡糸筒から巻き取り機までの間にスピードの異
なる定速ローラーを設置し、紡糸後連続してドラフトを
掛け延伸操作を行うこともできる。
[0023] In the conventional method, it is not possible to increase the spinning speed, so differences in the drawing state between filaments occur due to air resistance and uneven temperature distribution within the spinning cylinder, resulting in variations in fiber diameter and However, according to the method of the present invention, it is possible to increase the spinning speed to 50 m/min or more, so it is possible to significantly reduce variations in fiber diameter and denier unevenness. In other words, the spinning dope has elasticity and resistance to withstand the winding force at speeds of 50 to 400 m/min, and the spun precursor fibers are pulled by the winding machine to reduce air resistance. This results in a uniform stretching state without being affected much by other factors, and a homogeneous precursor fiber can be obtained. Also,
Due to the effects of polyethylene oxide, alcohols, carboxylic acids, etc. added as spinning aids, the once wound precursor fiber can be further drawn within a range of 5% or less, and denier unevenness can be further reduced. . Note that it is also possible to install constant speed rollers with different speeds between the spinning tube and the winding machine, and to continuously apply a draft and perform a stretching operation after spinning.

【0024】このようにして得られた前駆体繊維はボビ
ンに巻き取った形で保存し、必要の都度、焼成工程に供
給することができる。なお、長期間保存する場合には温
度、湿度を調整した室内に保存するのが好ましい。
The precursor fiber thus obtained can be stored in a wound form on a bobbin and supplied to the firing process whenever necessary. In addition, when storing for a long period of time, it is preferable to store it indoors with controlled temperature and humidity.

【0025】この前駆体繊維を焼成し、α−アルミナ繊
維とする。焼成は、ボビンに巻き取られた前駆体繊維を
解舒しながら焼成炉内を通過させることによって行うの
が好ましい。焼成炉内は、繊維の供給口付近の室温から
出口付近の最高温度部まで連続的あるいは段階的に温度
が上昇するような温度分布とするのが好ましい。最高温
度は1300〜1600℃の範囲とする。繊維の送り速
度は、温度分布や炉長などにより異なるが、良質なアル
ミナ繊維を得るためには30m/min 程度が限界で
ある。炉内の各温度域における繊維の滞留時間は、繊維
を構成するフィラメントの径や本数等により異なるが大
まかな目安としては、焼成炉の前半部を室温から750
〜1000℃の範囲内の最高温度まで連続的あるいは段
階的に緩やかに昇温するような温度分布とし、後半部で
は比較的速やかに1300〜1600℃の範囲の最高温
度まで昇温し、出口付近まで同温度で保持するような温
度分布とするのが好ましい。一般に炉口に対し前駆体繊
維の径が非常に細いため、同一炉内に複数本の前駆体繊
維を同時に通すようにするのが効率的である。本発明の
方法においては紡糸速度を400m/min 程度まで
上げることができるので、焼成工程においては少なくと
も3本以上の前駆体繊維を並行して通すようにするのが
、設備コスト面からも有利であり、実用的である。
[0025] This precursor fiber is fired to obtain α-alumina fiber. The firing is preferably performed by passing the precursor fiber wound around the bobbin through a firing furnace while unwinding it. The inside of the firing furnace preferably has a temperature distribution such that the temperature increases continuously or stepwise from room temperature near the fiber supply port to the highest temperature near the exit. The maximum temperature is in the range of 1300 to 1600°C. The feeding speed of the fibers varies depending on the temperature distribution, furnace length, etc., but in order to obtain high quality alumina fibers, the limit is about 30 m/min. The residence time of the fibers in each temperature range in the furnace varies depending on the diameter and number of filaments that make up the fibers, but as a rough guide, the first half of the firing furnace is heated from room temperature to 750°C.
The temperature distribution is such that the temperature gradually increases continuously or stepwise to the maximum temperature in the range of ~1000℃, and in the latter half, the temperature rises relatively quickly to the maximum temperature in the range of 1300 to 1600℃, and then near the exit. Preferably, the temperature distribution is such that the temperature is maintained at the same temperature until then. Generally, the diameter of the precursor fibers is very small relative to the furnace opening, so it is efficient to pass a plurality of precursor fibers through the same furnace at the same time. In the method of the present invention, the spinning speed can be increased to about 400 m/min, so it is advantageous in terms of equipment costs to pass at least three or more precursor fibers in parallel during the firing process. Yes, it is practical.

【0026】本発明の方法によって得られるアルミナ連
続繊維は、アルミナ純度が95重量%以上の品質むらの
少ない均質な高純度α−アルミナ繊維であり、高温耐熱
性に優れた、各種断熱材、複合材料の強化材等に好適な
材料である。
The alumina continuous fiber obtained by the method of the present invention is a homogeneous high-purity α-alumina fiber with an alumina purity of 95% by weight or more with little unevenness in quality, and has excellent high temperature resistance and can be used in various heat insulating materials and composites. This material is suitable for reinforcing materials.

【0027】[0027]

【実施例】以下実施例により本発明の方法をさらに具体
的に説明する。 (実施例1)塩基性塩化アルミニウム水溶液2000g
(Al2 O3 としての含有率23.5重量%)に塩
化アルミニウム6水和物14gを添加し、Al/Clモ
ル比を1.8に調整し、さらに塩化マグネシウム(Mg
Cl2 ・6H2 O)33g及び塩化第二鉄(FeC
l3 ・6H2 O)22gを加えて溶解させた。この
水溶液に165g(全酸化物基準で10重量%相当量)
の平均粒径0.02μmのアルミナ粉末を混合し、1時
間攪拌して分散させた。このスラリー中に、ゆっくり攪
拌しながら、GPC測定による重量平均分子量Mwが3
0万〜320万でかつ多分散度dを250〜290の範
囲に入るように調製したポリエチレンオキシドの全酸化
物基準で10重量%相当量を添加し混合した。得られた
粘稠なスラリーをさらに減圧下で脱水し、25℃におけ
る粘度がそれぞれ3000ポイズになるように調製した
EXAMPLES The method of the present invention will be explained in more detail with reference to Examples below. (Example 1) 2000 g of basic aluminum chloride aqueous solution
(Content as Al2O3: 23.5% by weight) was added with 14g of aluminum chloride hexahydrate to adjust the Al/Cl molar ratio to 1.8, and further magnesium chloride (Mg
33 g of Cl2 .6H2 O) and ferric chloride (FeC
13 .6H2 O) was added and dissolved. 165g (equivalent to 10% by weight based on total oxide) in this aqueous solution
Alumina powder having an average particle size of 0.02 μm was mixed and dispersed by stirring for 1 hour. In this slurry, while slowly stirring, a weight average molecular weight Mw of 3 as determined by GPC measurement was added.
An amount equivalent to 10% by weight based on the total oxide of polyethylene oxide prepared to have a polydispersity d of 00,000 to 3,200,000 and a polydispersity d of 250 to 290 was added and mixed. The obtained viscous slurry was further dehydrated under reduced pressure and adjusted to have a viscosity of 3000 poise at 25°C.

【0028】このようにして調製したスラリーを紡糸原
液とし、孔径0.3mmの紡糸孔1000個を有する紡
糸口金に長さ5mの紡糸筒を接続した紡糸装置を使用し
て、紡糸性の評価試験を行った。試験方法は、先ず20
m/minの紡糸速度でスタートし、その後徐々に紡糸
速度を上げ、前駆体繊維の遊離水分量が約9重量%、フ
ィラメント径が15μmになるようにコントロールしな
がら紡糸し、糸切れを生ずることなく安定紡糸が可能な
最高紡糸速度を求めた。この間、紡糸筒上部の温度は紡
糸状態を見ながら30〜70℃の範囲内で調整し、紡糸
筒下部の温度は前駆体繊維の乾燥状態を把握しながら4
0〜250℃の範囲内で調整した。結果は表1に示すと
おりであり、ポリエチレンオキシドの多分散度dが25
0〜290の範囲において、Mwを50万〜300万の
範囲に調整することにより、紡糸速度50m/min 
以上での安定紡糸が可能であった。
[0028] Using the slurry thus prepared as a spinning dope, a spinning device was used in which a spinning tube of 5 m in length was connected to a spinneret having 1000 spinning holes with a diameter of 0.3 mm, and an evaluation test for spinning properties was carried out. I did it. The test method is first 20
Start at a spinning speed of m/min, then gradually increase the spinning speed, and perform spinning while controlling so that the free moisture content of the precursor fiber is approximately 9% by weight and the filament diameter is 15 μm, causing yarn breakage. The maximum spinning speed at which stable spinning could be achieved without any problems was determined. During this time, the temperature at the top of the spinning tube is adjusted within the range of 30 to 70°C while monitoring the spinning condition, and the temperature at the bottom of the spinning tube is adjusted to within a range of 30 to 70℃ while monitoring the drying condition of the precursor fiber.
The temperature was adjusted within the range of 0 to 250°C. The results are shown in Table 1, and the polydispersity d of polyethylene oxide was 25.
In the range of 0 to 290, by adjusting Mw to the range of 500,000 to 3 million, the spinning speed is 50 m/min.
Stable spinning was possible with the above conditions.

【0029】[0029]

【表1】 (実施例2)使用するポリエチレンオキシドの重量平均
分子量Mwを約200万とし、多分散度dを50〜90
0の間で変化させた他は実施例1と同様に操作し、紡糸
性の試験を行った。結果は表2に示すとおりであり、M
wを約200万に調整したポリエチレンオキシドを使用
する場合、dが50未満であっても30m/min 程
度での紡糸は可能であるが、50m/min 以上の紡
糸速度を得るためにはdを50以上、さらに100m/
min 以上の紡糸速度を得るためにはdを100以上
とするのが必要であることがわかる。尚、紡糸速度が5
0m/min より小さいものでは生産性が低いばかり
ではなく、実施例4にも示す通り、品質のバラツキが大
幅に大きくなっていた。
[Table 1] (Example 2) The weight average molecular weight Mw of the polyethylene oxide used was about 2 million, and the polydispersity d was 50 to 90.
The spinnability test was conducted in the same manner as in Example 1 except that the spinnability was changed between 0 and 0. The results are shown in Table 2, and M
When using polyethylene oxide with w adjusted to about 2 million, it is possible to spin at around 30 m/min even if d is less than 50, but in order to obtain a spinning speed of 50 m/min or more, d must be increased. 50 or more, further 100m/
It can be seen that it is necessary to set d to 100 or more in order to obtain a spinning speed of min. In addition, the spinning speed is 5
If the speed was smaller than 0 m/min, not only was the productivity low, but as shown in Example 4, the variation in quality was significantly large.

【0030】[0030]

【表2】 (実施例3)紡糸助剤として重量平均分子量Mwが20
8万、多分散度dが408のポリエチレンオキシドを使
用しさらに表3に示すアルコール類又はカルボン酸類を
添加した他は実施例1と同様に操作し、紡糸性の試験を
行った。なおアルコール類又はカルボン酸類はポリエチ
レンオキシドを添加する前に添加した。また、それぞれ
の最高安定紡糸速度で得られた前駆体繊維を使用し、長
さ各4mの第1及び第2の2段に分けた焼成炉中で最高
温度1500℃の条件で焼成し、フィラメント径約10
μmのα−アルミナ繊維を製造し、引張強度及び引張弾
性率を測定した。結果を表3に示す(引張強度、引張弾
性率はフィラメント300本の平均値を示す。)。表3
の結果から、ポリエチレンオキシドに加えて、アルコー
ル類又はカルボン酸類を添加することにより、紡糸速度
をさらに向上させ得ることがわかった。また、得られた
アルミナ連続繊維の物性値から、アルコール類又はカル
ボン酸類の添加量は0.3〜10重量%の範囲が最適で
あり、10重量%を超えると焼成時に糸切れが頻発する
ことがわかった。
[Table 2] (Example 3) As a spinning aid, the weight average molecular weight Mw is 20
A spinnability test was carried out in the same manner as in Example 1, except that polyethylene oxide having a polydispersity d of 80,000 and a polydispersity d of 408 was used, and the alcohols or carboxylic acids shown in Table 3 were added. Note that alcohols or carboxylic acids were added before adding polyethylene oxide. In addition, the precursor fibers obtained at each of the highest stable spinning speeds were fired at a maximum temperature of 1500°C in a firing furnace divided into two stages, the first and second stages, each 4 m in length, to form filaments. Diameter approx. 10
μm α-alumina fibers were produced and their tensile strength and tensile modulus were measured. The results are shown in Table 3 (tensile strength and tensile modulus are average values of 300 filaments). Table 3
From the results, it was found that the spinning speed could be further improved by adding alcohols or carboxylic acids in addition to polyethylene oxide. Furthermore, based on the physical properties of the obtained alumina continuous fibers, the optimum amount of alcohols or carboxylic acids added is in the range of 0.3 to 10% by weight; if it exceeds 10% by weight, thread breakage occurs frequently during firing. I understand.

【0031】[0031]

【表3】 (実施例4)実施例3のエチレングリコールを5重量%
添加した例において、異なる紡糸速度で紡糸した前駆体
繊維を、実施例3と同様な方法で焼成して得られた10
00本のフィラメントからなるα−アルミナ繊維からラ
ンダムに300本のフィラメントを採取し、繊維径及び
引張強度のばらつきを調べた。また、紡糸速度100m
/min で得られた前駆体繊維をさらに2%延伸した
ものについても同様に繊維径及び引張強度のばらつきを
調べた。結果は表4に示すとおりで、紡糸速度が大きい
ほど、また、さらに延伸を付与することにより繊維径及
び引張強度のばらつきが小さくなることがわかる。
[Table 3] (Example 4) 5% by weight of ethylene glycol in Example 3
In the example in which 10% was added, precursor fibers spun at different spinning speeds were fired in the same manner as in Example 3.
300 filaments were randomly sampled from α-alumina fibers consisting of 00 filaments, and variations in fiber diameter and tensile strength were examined. Also, spinning speed 100m
Similarly, variations in fiber diameter and tensile strength were also examined for the precursor fibers obtained by drawing the precursor fibers at 2%. The results are shown in Table 4, and it can be seen that the higher the spinning speed and the further stretching, the smaller the variations in fiber diameter and tensile strength.

【0032】[0032]

【表4】 (実施例5)重量平均分子量Mwが202万、多分散度
dが281のポリエチレンオキシド及び比較のため重量
平均分子量Mwが183万、多分散度dが11のポリエ
チレンオキシドを使用した他は実施例1と同様に操作し
て紡糸原液A及びBを調製した。
[Table 4] (Example 5) Polyethylene oxide with a weight average molecular weight Mw of 2,020,000 and a polydispersity d of 281, and for comparison, polyethylene oxide with a weight average molecular weight Mw of 1,830,000 and a polydispersity d of 11 were used. Otherwise, spinning stock solutions A and B were prepared in the same manner as in Example 1.

【0033】この紡糸原液を使用し、紡糸口金の紡糸孔
の数を変えた他は実施例1と同様な方法で紡糸性の試験
を行った。結果は表5に示すとおりであり、Mwが20
2万、多分散度dが281のポリエチレンオキシドを用
いた本発明の方法では、紡糸孔数が3000個の紡糸口
金を用いても120m/min の速度で、また紡糸孔
数が100個の紡糸口金では300m/min の高速
で紡糸が可能である。これに対しMwが183万、多分
散度dが11のポリエチレンオキシドを使用した従来法
の場合には、紡糸孔数が100個の紡糸口金を用いた場
合でも50m/min 程度の速度でしか紡糸できない
ことがわかる。
Using this spinning dope, a spinnability test was conducted in the same manner as in Example 1, except that the number of spinning holes in the spinneret was changed. The results are shown in Table 5, and when Mw is 20
In the method of the present invention using polyethylene oxide with a polydispersity d of 20,000 and 281, even if a spinneret with 3,000 spinning holes is used, the spinning speed is 120 m/min, and the spinning speed with 100 spinning holes is The spinneret allows spinning at a high speed of 300 m/min. On the other hand, in the case of the conventional method using polyethylene oxide with Mw of 1.83 million and polydispersity d of 11, even if a spinneret with 100 spinning holes is used, the spinning speed is only about 50 m/min. I know it can't be done.

【0034】[0034]

【表5】[Table 5]

【0035】[0035]

【発明の効果】従来公知の紡糸助剤を使用して水溶性ア
ルミニウム塩の水溶液にアルミナ粉末を添加したスラリ
ーを乾式紡糸し、アルミナ連続繊維の前駆体繊維を製造
する場合、特に100個以上の紡糸孔を有する紡糸口金
から連続紡糸する場合には安定した紡糸ができる紡糸速
度は最高でも50m/min 程度であり、工業的な製
造方法としては問題があった。これに対し本発明の方法
によれば、100個以上の紡糸孔を有する紡糸口金から
50m/min 以上、最高400m/min にも達
し得る速い速度での紡糸が可能となり、焼成して得られ
るα−アルミナ連続繊維の品質も安定化し、生産性も大
幅に向上した。
Effects of the Invention When producing precursor fibers of alumina continuous fibers by dry spinning a slurry in which alumina powder is added to an aqueous solution of a water-soluble aluminum salt using a conventionally known spinning aid, the When continuous spinning is performed from a spinneret having spinning holes, the spinning speed at which stable spinning can be achieved is at most about 50 m/min, which is problematic as an industrial production method. On the other hand, according to the method of the present invention, it is possible to spin at a high speed of 50 m/min or more, reaching a maximum of 400 m/min from a spinneret having 100 or more spinning holes, and the α -The quality of alumina continuous fibers has also been stabilized, and productivity has improved significantly.

【0036】本発明の方法の最大の特長は、高速紡糸に
適した紡糸助剤を見出し、それを用いた紡糸原液の調製
条件及び最適紡糸条件を探索し、それぞれの工程での最
適条件を定めることにより、紡糸速度を従来の8倍以上
に向上させたことにある。それによって、アルミナ連続
繊維の生産性は著しく向上し、しかも得られるアルミナ
連続繊維の繊維径のばらつきやデニールむらが無くなっ
たことにより、アルミナ連続繊維の均質性が格段に改良
され、工業的に極めて有利な製造方法が確立された。
The greatest feature of the method of the present invention is that a spinning aid suitable for high-speed spinning is found, conditions for preparing a spinning dope using it and optimal spinning conditions are determined, and optimal conditions for each step are determined. As a result, the spinning speed has been increased by more than eight times compared to the conventional method. As a result, the productivity of alumina continuous fibers has been significantly improved, and the uniformity of the alumina continuous fibers has been significantly improved, as the fiber diameter variation and denier unevenness of the obtained alumina continuous fibers has been eliminated. An advantageous manufacturing method has been established.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  水溶性アルミニウム塩溶液、アルミナ
粉末及び紡糸助剤と、さらに必要により焼結助剤を含有
するスラリーよりなる紡糸原液を、乾式紡糸し、高純度
アルミナ連続繊維の前駆体繊維を製造する方法において
、前記紡糸助剤として次式を満足する多分散系ポリエチ
レンオキシドを少なくとも使用することを特徴とする前
記前駆体繊維の製造方法。 ・重量平均分子量Mw=50万〜300万・多分散度d
(=Mw/Mn)≧50 (Mn:数平均分子量)
Claim 1: Dry spinning a spinning dope consisting of a slurry containing a water-soluble aluminum salt solution, alumina powder, a spinning aid, and, if necessary, a sintering aid, to obtain precursor fibers of high-purity alumina continuous fibers. A method for producing a precursor fiber, characterized in that at least a polydisperse polyethylene oxide satisfying the following formula is used as the spinning aid.・Weight average molecular weight Mw = 500,000 to 3 million ・Polydispersity d
(=Mw/Mn)≧50 (Mn: number average molecular weight)
【請求項2】  紡糸助剤として多分散糸ポリエチレン
オキシドをアルミナ連続繊維の全酸化物重量基準で5〜
20重量%相当量並びに炭素数2〜5のアルコール類も
しくは炭素数1〜5の脂肪族カルボン酸類を10重量%
相当量以下又はこれらの混合物を使用することを特徴と
する請求項1に記載の前駆体繊維の製造方法。
2. Polydisperse polyethylene oxide as a spinning aid is used in a range of 5 to 50% based on the total oxide weight of the alumina continuous fibers.
20% by weight equivalent and 10% by weight of alcohols having 2 to 5 carbon atoms or aliphatic carboxylic acids having 1 to 5 carbon atoms.
The method for producing precursor fibers according to claim 1, characterized in that less than or equal to a considerable amount or a mixture thereof is used.
【請求項3】  紡糸原液の粘度を25℃において50
0〜5000ポイズに調整し、乾式紡糸を孔径0.1〜
0.5mmの紡糸孔を100個以上有する紡糸口金を用
いて行ない、得られた紡糸物を最高温度が35〜200
℃に設定された紡糸筒内に通過させ付着水分量を5.5
〜12.0重量%として前駆体繊維を得、これを50〜
400m/min の速度でボビンに巻き取ることを特
徴とする請求項1に記載の前駆体繊維の製造方法。
Claim 3: The viscosity of the spinning dope is 50 at 25°C.
Adjust the poise to 0 to 5000, and dry spin the pore size to 0.1 to 5000 poise.
The process is carried out using a spinneret having 100 or more spinning holes of 0.5 mm, and the resulting spun product is heated at a maximum temperature of 35 to 200 mm.
Passed through the spinning tube set at ℃ to reduce the amount of attached moisture to 5.5
~12.0% by weight to obtain a precursor fiber, which was reduced to 50~12.0% by weight
2. The method for producing a precursor fiber according to claim 1, wherein the precursor fiber is wound onto a bobbin at a speed of 400 m/min.
【請求項4】  請求項1〜3のいずれかに記載の前駆
体繊維の製造方法により得られた前駆体繊維を焼成する
ことよりなるアルミナ連続繊維の製造方法。
4. A method for producing continuous alumina fibers, which comprises firing precursor fibers obtained by the method for producing precursor fibers according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】  前駆体繊維に5%以下の範囲で延伸を
付与した後焼成する請求項4に記載のアルミナ連続繊維
の製造方法。
5. The method for producing continuous alumina fibers according to claim 4, wherein the precursor fibers are stretched in a range of 5% or less and then fired.
【請求項6】  請求項1に記載の前駆体繊維の製造方
法に用いる次式を満足する多分散系ポリエチレンオキシ
ド。 ・重量平均分子量Mw=50万〜300万・多分散度d
(=Mw/Mn)≧50 (Mn:数平均分子量)
6. A polydisperse polyethylene oxide that satisfies the following formula and is used in the method for producing a precursor fiber according to claim 1.・Weight average molecular weight Mw = 500,000 to 3 million ・Polydispersity d
(=Mw/Mn)≧50 (Mn: number average molecular weight)
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