JPH10168666A - Production of tin oxide precursor solution - Google Patents

Production of tin oxide precursor solution

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JPH10168666A
JPH10168666A JP32517996A JP32517996A JPH10168666A JP H10168666 A JPH10168666 A JP H10168666A JP 32517996 A JP32517996 A JP 32517996A JP 32517996 A JP32517996 A JP 32517996A JP H10168666 A JPH10168666 A JP H10168666A
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tin oxide
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oxide
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject transparent and homogeneous solution in a short time by blowing oxygen or air into a liquid phase when a soluble tin compound and metal tin are dissolved in a solvent. SOLUTION: When a soluble tin compound and metal tin are dissolved in a solvent (e.g. an alcohol), oxygen or air is blown into the liquid phase to increase solubility of metal tin. The resultant tin oxide precursor solution is concentrated to provide a spinning solution for tin oxide fiber excellent in spinnability. The spinning solution is spun and subjected to heat treatment to provide tin oxide fiber.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する利用分野】本発明は、酸化スズ前駆体溶
液の製造方法に関する。
[0001] The present invention relates to a method for producing a tin oxide precursor solution.

【0002】[0002]

【従来の技術】酸化スズは、耐薬品性、耐熱性に優れ、
しかも導電性を広範囲において制御できる優れた材料で
あり種々の用途に用いられている。最近では、3次の非
線形光学材料としても研究が進められている。
2. Description of the Related Art Tin oxide has excellent chemical resistance and heat resistance.
Moreover, it is an excellent material whose conductivity can be controlled in a wide range, and is used for various applications. Recently, studies have been made on third-order nonlinear optical materials.

【0003】ガスセンサにおいては感度及び応答速度の
改善の観点から酸化スズのファイバ−形状での提供が強
く望まれてきた。また、高分子材料に導電性を付与する
目的でカ−ボンファイバ−等の添加が行われているが、
カ−ボンを用いた場合、それ自体黒色のため材料の明彩
色化が図れない、また非常に軽いため飛散し易い等の問
題点があった。このため、金属繊維や金属酸化物の粉末
を添加することが行なわれている。金属繊維は高い導電
性を有するものの長時間経過すると表面が酸化あるいは
腐食して導電性が低下するという欠点がある。また従来
の金属酸化物粉末は導電性が金属繊維ほど高くないので
高分子材料に導電性を付与するためにはどうしても比較
的多量に添加せざるを得ず、高分子材料が本来有する物
性を低下させる欠点があった。耐薬品性、耐熱性に優れ
る酸化スズにおいても導電性を付与した粉末形状での添
加が試みられている。ところで、導電性付与の効果は導
電性付与材料のアスペクト比が大きいほど、高くなるこ
とが知られている。このため、導電性を有する酸化スズ
のファイバ−化が求められていた。
[0003] In gas sensors, it has been strongly desired to provide tin oxide in the form of a fiber from the viewpoint of improving sensitivity and response speed. Further, carbon fibers and the like are added for the purpose of imparting conductivity to the polymer material.
When carbon is used, there are problems in that the material itself cannot be colored because it is black, and that it is very light and easily scattered. For this reason, powders of metal fibers and metal oxides have been added. Although the metal fibers have high conductivity, there is a disadvantage that the surface is oxidized or corroded after a long time, and the conductivity is reduced. In addition, conventional metal oxide powders are not as high in conductivity as metal fibers, so they must be added in relatively large amounts in order to impart conductivity to polymer materials, lowering the intrinsic properties of polymer materials. There was a drawback to make it. Attempts have been made to add tin oxide having excellent chemical resistance and heat resistance in the form of a powder having conductivity. By the way, it is known that the effect of imparting conductivity increases as the aspect ratio of the material imparting conductivity increases. For this reason, there has been a demand for the formation of conductive tin oxide fibers.

【0004】しかしながら、従来の固相反応法ではファ
イバ−を製造することは困難であった。このため、特開
昭60−5997号、特開昭60−161337号、特
開昭60ー158199号において、溶融析出法によっ
て酸化スズファイバーを製造する方法が提案されてい
る。しかしながら、これらの方法では1000℃以上の
高温且つ何日にもわたる反応時間を必要とするため、実
験室規模で極少量作製することは可能ではあるが、工業
的に製造できるまでには至っていない。しかも得られる
酸化スズファイバーの形状は直径1μm以下、長さが3
mm以下でアスペクト比も小さく、更に断面も矩形であ
ることが多いため複合材料として用いる場合、その機能
を充分に発揮させることができずその用途が限られてし
まうという問題があった。更に、長径が小さすぎるため
ペーパ状物等を作製することが困難であった。また、得
られる複合材料の導電性等の物性値の再現性を高めよう
とすれば、添加する酸化スズウィスカーの形状および大
きさを再現性よく制御すること重要である。しかしなが
ら、酸化スズウィスカーの形状を制御することは実際困
難であるので、添加する酸化スズの繊維径および長さを
揃えようとすれば、偶然できたものを分級するしかなか
った。それ故、このような非効率的な方法で作製したウ
ィスカーはコストが極めて高く、実際に使用できなかっ
た。
However, it has been difficult to produce fibers by the conventional solid-state reaction method. For this reason, JP-A-60-5997, JP-A-60-161337 and JP-A-60-158199 propose methods for producing tin oxide fibers by a melt deposition method. However, these methods require a high temperature of 1000 ° C. or more and a reaction time of many days, so that it is possible to produce a very small amount on a laboratory scale, but it has not yet reached industrial production. . Moreover, the shape of the obtained tin oxide fiber is 1 μm or less in diameter and 3 μm in length.
mm or less, the aspect ratio is small, and the cross section is often rectangular. Therefore, when used as a composite material, its function cannot be sufficiently exerted, and its use is limited. Furthermore, it was difficult to produce a paper-like material or the like because the major axis was too small. In order to improve the reproducibility of physical properties such as conductivity of the obtained composite material, it is important to control the shape and size of the tin oxide whisker to be added with good reproducibility. However, it is actually difficult to control the shape of the tin oxide whiskers. Therefore, if the diameter and length of the tin oxide to be added were to be made uniform, it was necessary to classify the tin oxide whiskers by accident. Therefore, whiskers made by such an inefficient method are extremely expensive and cannot be used in practice.

【0005】本発明者らは、スズ化合物及びアルコ−ル
を主成分とする溶液を用いると驚くべき事に曳糸性が現
れ、これを紡糸、加熱することにより、容易にしかもき
わめて安価に酸化スズファイバ−が得られることを見い
出し、既に提案した(特開平4ー35287、特開平5
ー117906、特開平5ー179512)。
The inventors of the present invention have surprisingly found that the use of a solution containing a tin compound and an alcohol as a main component exhibits spinnability, which can be easily and very inexpensively oxidized by spinning and heating. It has been found that a tin fiber can be obtained and has already been proposed (JP-A-4-35287, JP-A-5-35287).
-117906, JP-A-5-179512).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記方法は優れた方法
であるが、更に曳糸性に優れ、得られる酸化スズゲルフ
ァイバーの乾燥も容易になる前駆体溶液が求められてい
た。そこで、原料として金属スズを前駆体溶液作製時に
併用すると、曳糸性に優れた前駆体溶液が作製でき、更
に得られる酸化スズゲルファイバーの乾燥も容易になる
ことがわかったが、金属スズの溶解に長時間を要するこ
とが問題となった。
Although the above method is an excellent method, there has been a demand for a precursor solution which is excellent in spinnability and facilitates drying of the obtained tin oxide gel fiber. Therefore, it has been found that when metal tin is used as a raw material at the time of preparing the precursor solution, a precursor solution having excellent spinnability can be prepared and the obtained tin oxide gel fiber can be easily dried. It takes a long time for dissolution, which is problematic.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、金属スズを溶解させる
際に酸素または空気を吹き込むと効率よく金属スズが溶
解し短時間で透明で均一な酸化スズ前駆体溶液が得ら
れ、該溶液を濃縮すると曳糸性に優れた酸化スズファイ
バー用紡糸液が得られ、更に該紡糸液を紡糸して加熱処
理すると酸化スズファイバーが得られること、並びに上
記前駆体溶液をコーティングし、次いで加熱処理を行う
と酸化スズ膜が得られることを見い出し、ここに本発明
を完成させるに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, when oxygen or air is blown in when dissolving the metal tin, the metal tin dissolves efficiently and becomes transparent in a short time. And a uniform tin oxide precursor solution is obtained, and when the solution is concentrated, a spinning solution for a tin oxide fiber having excellent spinnability is obtained. Further, when the spinning solution is spun and heat-treated, a tin oxide fiber is obtained. In addition, the inventors have found that a tin oxide film can be obtained by coating the precursor solution and then performing a heat treatment, thereby completing the present invention.

【0008】即ち、本発明は、可溶性スズ化合物および
金属スズを溶媒に溶解して酸化スズ前駆体溶液を製造す
る際に、液相中に酸素または空気を吹き込んで金属スズ
を溶解させることを特徴とする前駆体溶液の製造方法で
ある。
That is, the present invention is characterized in that, when a soluble tin compound and metallic tin are dissolved in a solvent to produce a tin oxide precursor solution, oxygen or air is blown into a liquid phase to dissolve metallic tin. This is a method for producing a precursor solution.

【0009】他の発明は、上記前駆体溶液を濃縮して曳
糸性を高めた酸化スズファイバー用紡糸液を紡糸して酸
化スズゲルファイバーとし、次いで該ゲルファイバーを
加熱処理することを特徴とする酸化スズファイバーの製
造方法である。
Another invention is characterized in that the precursor solution is concentrated, and a spinning solution for tin oxide fibers having improved spinnability is spun into tin oxide gel fibers, and the gel fibers are then heat-treated. This is a method for producing a tin oxide fiber.

【0010】次に本発明を更に具体的に説明する。本発
明の酸化スズ前駆体溶液はコーティング用あるいは酸化
スズファイバーの紡糸用等に適用可能である。コーティ
ング用とする場合は、比較的粘度の低い該前駆体溶液を
基材にコーティングして、次いで加熱処理すれば酸化ス
ズのコーティング膜が得られる。酸化スズファイバーの
紡糸液とする場合は一旦濃縮して曳糸性を高めた後、後
述するように紡糸し、次いで加熱処理すれば酸化スズフ
ァイバーが得られる。以下酸化スズファイバーの紡糸用
として説明するが、これに限定されるものではない。
Next, the present invention will be described more specifically. The tin oxide precursor solution of the present invention is applicable for coating or for spinning tin oxide fibers. In the case of coating, the precursor solution having a relatively low viscosity is coated on a substrate and then subjected to a heat treatment to obtain a tin oxide coating film. When a spinning solution of tin oxide fiber is used, the spinning solution is once concentrated to enhance spinnability, then spun as described later, and then subjected to heat treatment to obtain tin oxide fiber. Hereinafter, the present invention will be described for use in spinning tin oxide fibers, but is not limited thereto.

【0011】本発明に用いる溶媒は、後述するスズ化合
物及び金属スズを溶解させるものであれば特に制限され
ないが、一般にアルコール、アセトン等の有機溶媒ある
いはアルコール等の有機溶媒と水の混合溶液等が挙げら
れる。
The solvent used in the present invention is not particularly limited as long as it can dissolve a tin compound and metal tin described below. In general, an organic solvent such as alcohol and acetone, or a mixed solution of an organic solvent such as alcohol and water is used. No.

【0012】アルコールを一般式ROHで表わすと、R
はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチ
ル基等の非置換アルキル基、2ーメトキシエチル基、2
ーエトキシエチル基、2ーヒドロキシエチル基、1ーメ
トキシー2ープロピル基、メトキシエトキシエチル基、
2ーフェニルエチル基、フェニルメチル基等の置換アル
キル基、アリル基等の非置換アルケニル基、2ーメチル
ー2ープロペニル基、3ーメチルー3ーブテニル基等の
置換アルケニル基等が挙げられる。
When the alcohol is represented by the general formula ROH, R
Represents an unsubstituted alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and an octyl group; a 2-methoxyethyl group;
-Ethoxyethyl group, 2-hydroxyethyl group, 1-methoxy-2-propyl group, methoxyethoxyethyl group,
Substituted alkyl groups such as 2-phenylethyl group and phenylmethyl group; unsubstituted alkenyl groups such as allyl group; substituted alkenyl groups such as 2-methyl-2-propenyl group and 3-methyl-3-butenyl group.

【0013】上記の置換アルキル基、置換アルケニル基
または置換アリール基における置換基の具体例として
は、上記したRの具体例に見られるメトキシ基、エトキ
シ基等のアルコキシル基、ヒドロキシル基、フェニル基
等のアリール基、メチル基、エチル基等のアルキル基の
他に、アミノ基、シアノ基、Cl原子、Br原子、I原
子、F原子等のハロゲン等が挙げられる。
Specific examples of the substituent in the above-mentioned substituted alkyl group, substituted alkenyl group or substituted aryl group include alkoxyl groups such as methoxy group and ethoxy group, hydroxyl group, phenyl group, etc. And an alkyl group such as an aryl group, a methyl group, and an ethyl group, and a halogen such as an amino group, a cyano group, a Cl atom, a Br atom, an I atom, and an F atom.

【0014】これらアルコ−ルの具体例として、メチル
アルコ−ル、エチルアルコ−ル、プロピルアルコ−ル、
ブチルアルコ−ル、オクチルアルコール、2ーメトキシ
エタノール、2ーエトキシエタノール、エチレングリコ
ール、1ーメトキシー2ープロピルアルコール、メトキ
シエトキシエタノール、2ーフェニルエチルアルコー
ル、ベンジルアルコ−ル、アリルアルコール、2ーメチ
ルー2ープロペンー1ーオール、3ーメチルー3ーブテ
ンー1ーオール等を挙げることができる。特に、メチル
アルコール、エチルアルコールは溶解度が高く好まし
い。上記アルコールは通常単独で用いられるが、金属ス
ズとの反応性、あるいは溶解性等を制御するために2種
類以上のアルコールの混合物を用いることもできる。
Specific examples of these alcohols include methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol,
Butyl alcohol, octyl alcohol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, ethylene glycol, 1-methoxy-2-propyl alcohol, methoxyethoxyethanol, 2-phenylethyl alcohol, benzyl alcohol, allyl alcohol, 2-methyl-2-propene-1 -Ol, 3-methyl-3-buten-1-ol, and the like. Particularly, methyl alcohol and ethyl alcohol are preferable because of high solubility. The above-mentioned alcohol is usually used alone, but a mixture of two or more alcohols can be used to control the reactivity with metal tin or the solubility.

【0015】本発明に用いる可溶性スズ化合物(以下、
スズ化合物という)としては、ハロゲン化スズ、有機ス
ズ等が挙げられる。特に、併用する金属スズを溶解させ
る観点から、ハロゲン化スズが好ましい。ハロゲン化ス
ズのハロゲンは、Cl、Br、I、F原子である。この
ハロゲン化スズ化合物のなかでも、塩化スズ、臭化スズ
が価格、安定性の点から好ましい。具体的には、SnC
2、SnCl2・2H20、SnBr2、SnI2、Sn
2等がハロゲン含有量の少なさから好ましく挙げら
れ、特に、SnCl2、SnBr2、SnCl2・2H2
が好ましく用いられる。また該ハロゲン化スズ化合物に
おいて有機化合物で修飾したもの、例えばSn(CH3)
2Cl2等も使用できる。有機スズ化合物としては、(C
32Sn、(C252Sn、(C374Sn等が溶
解する範囲で使用または添加することができる。
The soluble tin compound used in the present invention (hereinafter referred to as "the tin compound")
Examples of the tin compound include tin halide and organotin. In particular, tin halide is preferred from the viewpoint of dissolving the metal tin used in combination. The halogens of the tin halide are Cl, Br, I, and F atoms. Among these tin halide compounds, tin chloride and tin bromide are preferred in view of price and stability. Specifically, SnC
l 2 , SnCl 2 · 2H 20 , SnBr 2 , SnI 2 , Sn
F 2 and the like preferably from lack of the halogen content, particularly, SnCl 2, SnBr 2, SnCl 2 · 2H 2 O
Is preferably used. The tin halide compound modified with an organic compound, for example, Sn (CH 3 )
2 Cl 2 or the like can also be used. As the organic tin compound, (C
H 3) 2 Sn, can be used or added within a range that dissolves (C 2 H 5) 2 Sn , is (C 3 H 7) 4 Sn or the like.

【0016】本発明に用いる金属スズの形状は特に限定
されず、板状、棒状、シート状、粒状、粉末状、砂状、
花状のものなどが挙げられ、溶解のしやすさの点からは
粒状、粉末状、砂状のものが好ましい。純度は高い方が
好ましいが、作製方法に影響を与えず、後述する比抵抗
の再現性に影響しない範囲であれば特に制限されない
が、得られる酸化スズファイバーが電池用材料として使
用される際には、電池反応以外の副反応を起こす元素を
含まない方がよい。例えば、電池が鉛蓄電池の場合に
は、鉄、ニッケル等の水素あるいは酸素過電圧等が低い
元素を含まない金属スズが好ましい。
The shape of the metallic tin used in the present invention is not particularly limited, and may be plate, rod, sheet, granule, powder, sand, etc.
A flower-like thing is mentioned, and a granular thing, a powder-like thing, and a sand-like thing are preferable from the point of the ease of melt | dissolution. Higher purity is preferable, but it does not affect the manufacturing method and is not particularly limited as long as it does not affect the reproducibility of the specific resistance described later, but when the obtained tin oxide fiber is used as a battery material, Should not contain an element that causes a side reaction other than the battery reaction. For example, when the battery is a lead-acid battery, hydrogen such as iron or nickel or metal tin containing no element having a low oxygen overvoltage or the like is preferable.

【0017】上記ハロゲン化スズ化合物と金属スズの配
合割合は、原子比〔X/Sn〕が、0.6〜2.0にな
るようにするのが好ましく、更に好ましくは0.6〜
1.5である。X、Snはそれぞれハロゲン、スズの原
子数を表す。原子比〔X/Sn〕が大きいほど金属スズ
は溶解しやすいが、あまりに大きくなると得られる酸化
スズファイバー用紡糸液を紡糸して得られたゲルファイ
バーの吸湿性が高くて乾燥し難くなる。また、上記範囲
より小さいと金属スズの溶解に長時間を要したり、スズ
化合物及び金属スズと、溶媒の配合割合にも依存する
が、沈澱が生じる場合もある。
The mixing ratio of the tin halide compound and the metal tin is preferably such that the atomic ratio [X / Sn] is 0.6 to 2.0, more preferably 0.6 to 2.0.
1.5. X and Sn represent the number of atoms of halogen and tin, respectively. The higher the atomic ratio [X / Sn], the easier the metal tin is to dissolve. However, if the atomic ratio is too high, the gel fiber obtained by spinning the spinning solution for a tin oxide fiber has high hygroscopicity and is difficult to dry. If it is smaller than the above range, it may take a long time to dissolve the metal tin, or precipitation may occur depending on the mixing ratio of the tin compound, the metal tin, and the solvent.

【0018】上記スズ化合物と金属スズおよび溶媒の配
合割合は、スズ化合物および金属スズが溶媒に均一に溶
解する範囲であれば、特に制限されない。ただし、あま
りにスズ化合物と金属スズの割合が低い場合は曳糸性を
示さないのでかなり濃縮する必要があり、溶媒が無駄に
なる。また、スズ化合物と金属スズの濃度があまりにも
高いと完全に溶解せずに不溶物が残り均一な紡糸液が得
られない。従って、使用するスズ化合物、金属スズおよ
び溶媒の種類によってその配合割合は異なるが、一般的
には溶媒に対するスズ化合物および金属スズの使用割合
はモル比で0.01〜0.5が好ましい。この割合で配
合して透明で均一な溶液とした後、更に溶媒を蒸発させ
て濃縮し所望の粘度を有する酸化スズファイバー用紡糸
液とする。
The mixing ratio of the tin compound, metallic tin and the solvent is not particularly limited as long as the tin compound and metallic tin are uniformly dissolved in the solvent. However, when the ratio of the tin compound to the metal tin is too low, the spinning property is not exhibited, so that it is necessary to considerably concentrate the solvent, and the solvent is wasted. On the other hand, if the concentrations of the tin compound and the metal tin are too high, they do not completely dissolve and insolubles remain, so that a uniform spinning solution cannot be obtained. Accordingly, the mixing ratio varies depending on the type of the tin compound, metal tin and the solvent used, but generally, the usage ratio of the tin compound and metal tin to the solvent is preferably 0.01 to 0.5 in a molar ratio. After blending in this ratio to form a transparent and uniform solution, the solvent is further evaporated and concentrated to obtain a spinning solution for tin oxide fibers having a desired viscosity.

【0019】本発明において、上記金属スズを溶解させ
る際に、酸素または空気を液相中に吹き込むことが重要
である。特開昭58−185436号に、塩化第一スズ
を溶解させる際に、空気を吹き込むことが提案されてい
る。これは、得られた溶液が長期間に渡って白濁しない
ように、また塩化第一スズを短時間で溶解させるのに有
効とされている。しかしながら、本発明おいて塩化第一
スズの溶解時間は短くまた前駆体の安定性が高いので、
全く問題にはならない。
In the present invention, when dissolving the metal tin, it is important to blow oxygen or air into the liquid phase. Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-185436 proposes blowing air in dissolving stannous chloride. This is said to be effective for preventing the obtained solution from becoming cloudy for a long period of time and for dissolving stannous chloride in a short time. However, in the present invention, the dissolution time of stannous chloride is short and the stability of the precursor is high,
It doesn't matter at all.

【0020】本発明において問題になったのは、如何に
金属スズを溶解させるかであった。本発明者らは、種々
検討した結果、液相中に酸素または空気を積極的に吹き
込みなが溶解操作を行うと、短時間で金属スズが溶解す
ることを見い出した。この理由は、本発明者等も充分に
は説明し得ないが、金属スズは水素過電圧が高い金属な
ので、金属スズが0価から2価あるいは4価に変化した
時に生じる残った電子をプロトンあるいは水が受け取っ
て水素となる反応が、金属スズ上で進みにくいためとも
推定される。この場合、電子が消費されないので金属ス
ズが溶解し難くなると考えられる。また、溶媒として有
機溶媒が主成分となっていることが関係しているかもし
れない。そこで、溶液中に酸素を存在させると、金属ス
ズが溶解する時に生じる電子を酸素が消費する反応が起
こりやすくなるので、反応が進んで溶解しやすくなった
のではないかと推測される。
The problem in the present invention was how to dissolve metallic tin. As a result of various studies, the present inventors have found that when a dissolving operation is performed while oxygen or air is actively blown into a liquid phase, metallic tin is dissolved in a short time. Although the present inventors cannot sufficiently explain the reason, since metal tin is a metal having a high hydrogen overvoltage, the remaining electrons generated when metal tin changes from zero valence to divalent or tetravalent are converted into protons or protons. It is also presumed that the reaction of receiving water to become hydrogen hardly proceeds on metal tin. In this case, it is considered that the metal tin becomes difficult to dissolve because no electrons are consumed. It may also be related that an organic solvent is a main component as a solvent. Therefore, if oxygen is present in the solution, a reaction in which oxygen is consumed by electrons generated when the metal tin is dissolved is likely to occur, and it is presumed that the reaction proceeds to facilitate the dissolution.

【0021】酸素または空気を溶媒中に吸収させる方法
は特に制限されないが溶媒を液滴または液膜状にして酸
素または空気中に分散させて吸収させる方法や、酸素ま
たは空気を溶媒からなる液相中に吹き込んで分散させて
吸収させる方法を用いることができるが、溶媒中に金属
スズが含有されていることから後者の方法を本発明では
採用する。
The method of absorbing oxygen or air into the solvent is not particularly limited, but the method of dispersing and absorbing oxygen or air in the form of droplets or a liquid film of the solvent in oxygen or air, or the method of absorbing oxygen or air from the solvent A method in which the solvent is blown into and dispersed and absorbed can be used, but the latter method is employed in the present invention because the metal tin is contained in the solvent.

【0022】酸素または空気を溶媒からなる液相中に吹
き込む方法や装置は特に制限されず公知のものが採用で
きるが、細かい気泡状にして溶媒と接触する面積を大き
くし且つ容器内の液相底部に吹き込んで接触時間を長く
する方が溶解操作時間を短縮できるので好ましい。これ
らの方法を具体的に例示すると、実験室的にはボンベに
充填された酸素または空気を先端にガラスフィルター等
がついた管を通して小さな気泡状にして溶媒中に吹き込
む方法を用いる事ができる。工業的には気泡塔、気泡攪
拌槽等を用いる事ができる。
The method and apparatus for blowing oxygen or air into the liquid phase composed of the solvent are not particularly limited, and known methods can be employed. It is preferable that the contact time is prolonged by blowing into the bottom, because the dissolving operation time can be shortened. When these methods are specifically exemplified, a method in which oxygen or air filled in a cylinder is blown into a solvent in the form of small bubbles through a tube having a glass filter or the like at the tip can be used in a laboratory. Industrially, a bubble tower, a bubble stirring tank, or the like can be used.

【0023】酸素又は空気の吹き込む量は、溶媒の量、
金属スズの量等によって金属スズの溶解の仕方が異なる
ため一概に決めることはできないが、通常溶媒に対する
体積比で一分間に1/2〜1/200の量を流す。また
吹き込み操作は、金属スズを溶媒中に投入する前後から
該金属スズが完全に溶解するまで連続的に実施するのが
一般的ではあるが、溶解状態を見ながら断続的に実施し
ても良い。
The amount of oxygen or air blown depends on the amount of the solvent,
The method of dissolving the metal tin varies depending on the amount of the metal tin and the like, and thus cannot be determined unconditionally. The blowing operation is generally performed continuously before and after the metal tin is introduced into the solvent until the metal tin is completely dissolved, but may be performed intermittently while observing the dissolved state. .

【0024】本発明において、紡糸を安定的に行うため
に、且つ得られるファイバーの機械的強度や安定性を高
めるために、シリコン、アルミニウム、ゲルマニウム、
チタン、ジルコニウム、マグネシウム、ホウ素(以下、
総称して第二元素と言う場合もある)のアルコキシド、
ハロゲン化物、オキシ塩化物、硝酸塩、あるいは硫酸塩
等の可溶性の金属化合物(以下、可溶性金属化合物と言
う場合もある)を酸化スズファイバー用紡糸液中に添加
することもできる。酢酸塩も可溶性であれば用いること
もできる。
In the present invention, in order to stably perform spinning and to increase the mechanical strength and stability of the obtained fiber, silicon, aluminum, germanium,
Titanium, zirconium, magnesium, boron (hereinafter, referred to as
Alkoxides).
A soluble metal compound such as a halide, oxychloride, nitrate, or sulfate (hereinafter sometimes referred to as a soluble metal compound) may be added to the spinning solution for tin oxide fibers. Acetate can also be used if it is soluble.

【0025】上記可溶性金属化合物の添加量は、紡糸、
加熱処理によって生じる最終形態の第二元素の酸化物が
前記範囲内の構成比率になるように予め算定して決定す
ればよい。通常、使用原料モル比からの計算値が酸化ス
ズファイバー中の第二元素の酸化物のモル比と一致す
る。
The amount of the soluble metal compound to be added is determined by spinning,
What is necessary is just to calculate and determine in advance so that the oxide of the second element in the final form generated by the heat treatment has a composition ratio within the above range. Usually, the calculated value from the used raw material molar ratio matches the molar ratio of the oxide of the second element in the tin oxide fiber.

【0026】シリコンの可溶性金属化合物としては、シ
リコンアルコキシド、ハロゲン化ケイ素等が挙げられ
る。シリコンアルコキシドとしては、一般式Si(OR
A4、RBSi(ORA3、RBCSi(ORA2で表
されるシリコンアルコキシドが用いられる。ここで、R
A、RB、RCは、各々、メチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基、ペンチル基等の直鎖状または分岐状アル
キル基;エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペン
テニル基等の直鎖状または分岐状アルケニル基;フェニ
ル基等のアリール基を示す。シリコンアルコキシドを具
体的に例示すると、テトラメトキシシラン、テトラエト
キシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシ
シラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキ
シシラン、フェニルトリメトキシシラン、プロピルトリ
メトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、イソ
ブチルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシ
シラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン、メチル
トリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、アミ
ルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、
n−オクチルトリエトキシシラン、n−オクタデシルト
リエトキシシラン、n−ドデシルトリエトキシシラン、
メチルトリブトキシシラン、エチルトリブトキシシラ
ン、エチルトリプロポキシシラン、ビニルトリエトキシ
シラン、アリルトリエトキシシラン、ジフェニルジメト
キシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ビニルメチル
ジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、エチル
メチルジエトキシシラン等が挙げられる。ハロゲン化珪
素としては、SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2
が挙げられる。
Examples of the soluble metal compound of silicon include silicon alkoxide, silicon halide and the like. As the silicon alkoxide, the general formula Si (OR
A) 4, R B Si ( OR A) 3, R B R C Si ( silicon alkoxide represented by OR A) 2 is used. Where R
A , R B and R C each represent a straight-chain or branched alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group and a pentyl group; and a straight-chain alkyl group such as an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group and a pentenyl group. A chain or branched alkenyl group; and an aryl group such as a phenyl group. Specific examples of silicon alkoxide include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, n-butyltrimethoxy Silane, isobutyltrimethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-octadecyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, amyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane,
n-octyltriethoxysilane, n-octadecyltriethoxysilane, n-dodecyltriethoxysilane,
Methyltributoxysilane, ethyltributoxysilane, ethyltripropoxysilane, vinyltriethoxysilane, allyltriethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, vinylmethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, ethylmethyldiethoxysilane, etc. Is mentioned. Examples of the silicon halide include SiCl 4 , SiHCl 3 , and SiH 2 Cl 2 .

【0027】アルミニウムの可溶性金属化合物の一例を
例示すると、AlCl3、AlCl3・6H2O、AlB
3、AlBr3・6H2O、AlI3、AlI3・6H
2O、Al(NO33・9H2O、Al(NO33・6H
2O、アルミニウムイソプロポキシド等のアルミニウム
のアルコキシド等が挙げられる。
Examples of soluble metal compounds of aluminum include AlCl 3 , AlCl 3 .6H 2 O, and AlB
r 3, AlBr 3 · 6H 2 O, AlI 3, AlI 3 · 6H
2 O, Al (NO 3) 3 · 9H 2 O, Al (NO 3) 3 · 6H
Alkoxides of aluminum such as 2 O and aluminum isopropoxide.

【0028】ゲルマニウムの可溶性金属化合物として
は、GeCl4、GeBr2、GeBr4、テトラエトキ
シゲルマニウム等のゲルマニウムアルコキシド等が挙げ
られ、チタンの可溶性金属化合物としては、TiC
4、TiCl3、TiCl2、TiBr4、TiBr4
6H2O、TiF4、テトライソプロポキシチタン等のチ
タンアルコキシド等が挙げられる。ジルコニムの可溶性
金属化合物としては、ZrCl4、Zr(NO34・5
2O、ZrOCl2・8H2O、ZrOI2・8H2O、
テトラブトキシジルコニウム等のジルコニウムアルコキ
シドが挙げられ、マグネシウムの可溶性金属化合物とし
ては、MgCl2・6H2O、MgBr2・6H2O、Mg
(NO32・nH2O、マグネシウムアルコキシド等が
挙げられる。ほう素の可溶性金属化合物としては、H2
47、H3BO3、HBF4、BBr2、トリメトキシボ
ロン等のほう素アルコキシド等が挙げられる。
Examples of the soluble metal compound of germanium include germanium alkoxides such as GeCl 4 , GeBr 2 , GeBr 4 , and tetraethoxygermanium. Examples of the soluble metal compound of titanium include TiC
l 4 , TiCl 3 , TiCl 2 , TiBr 4 , TiBr 4.
Examples include titanium alkoxides such as 6H 2 O, TiF 4 , and tetraisopropoxy titanium. ZrCl 4 , Zr (NO 3 ) 4 .5 include soluble metal compounds of zirconium.
H 2 O, ZrOCl 2 · 8H 2 O, ZrOI 2 · 8H 2 O,
Zirconium alkoxides such as tetrabutoxy zirconium; and the soluble metal compounds of magnesium include MgCl 2 .6H 2 O, MgBr 2 .6H 2 O, Mg
(NO 3 ) 2 .nH 2 O, magnesium alkoxide and the like. As a soluble metal compound of boron, H 2
Boron alkoxides such as B 4 O 7 , H 3 BO 3 , HBF 4 , BBr 2 , and trimethoxyboron are exemplified.

【0029】また、上記可溶性金属化合物は最初から当
該化合物である必要はなく、溶液中で初期に当該化合物
となるようにしてもよい。例えば、ハロゲン化アルミニ
ウムの場合には、金属アルミニウムを溶液に添加してハ
ロゲン化水素を溶液に吹き込んで一部ハロゲン化しても
よい。
The soluble metal compound does not need to be the compound from the beginning, and may be the compound in the solution at an early stage. For example, in the case of aluminum halide, metal aluminum may be added to the solution, and hydrogen halide may be blown into the solution to partially halogenate the solution.

【0030】可溶性金属化合物がジルコニウム化合物の
場合、酸化スズファイバー中に生成する酸化ジルコニウ
ムの正方晶、あるいは立方晶を安定化、あるいは準安定
化させて強度を高くしたり、酸素イオン導電性を高める
ために含有させる酸化カルシウム、酸化マグネシム等の
アルカリ土類酸化物、酸化イットリウム、酸化セリウ
ム、酸化ネオジウム、酸化サマリウム、酸化ガドリニウ
ム、酸化ユーロピウム、酸化スカンジウム等の希土類酸
化物の原料としては、これら各元素のアルコキシド、塩
化物、オキシ塩化物、硝酸塩、硫酸塩、あるいは酢酸塩
等の可溶性の原料を用いることができる。
When the soluble metal compound is a zirconium compound, the tetragonal or cubic crystal of zirconium oxide formed in the tin oxide fiber is stabilized or meta-stabilized to increase the strength or increase the oxygen ion conductivity. As the raw materials of the rare earth oxides such as calcium oxide, magnesium oxide and other alkaline earth oxides, yttrium oxide, cerium oxide, neodymium oxide, samarium oxide, gadolinium oxide, europium oxide, scandium oxide, etc. Soluble raw materials such as alkoxides, chlorides, oxychlorides, nitrates, sulfates, and acetates can be used.

【0031】上記可溶性金属化合物を酸化スズファイバ
ー用紡糸液に添加することにより、高い湿度雰囲気下に
おいても比較的安定的にしかも長径の大きなファイバー
を紡糸することができる。又、紡糸直後のゲルファイバ
ーは軟化して崩れやすくなることが少なくなるため取扱
いが非常に容易になる。更に最終的に得られるファイバ
ーの機械的強度や安定性が向上する。
By adding the above-mentioned soluble metal compound to the spinning solution for tin oxide fibers, fibers having a large diameter can be spun relatively stably even in a high humidity atmosphere. In addition, the gel fiber immediately after spinning is less likely to be softened and easily collapsed, so that handling becomes very easy. Further, the mechanical strength and stability of the finally obtained fiber are improved.

【0032】酸化スズは加熱処理温度により、非晶質あ
るいは結晶質のどちらの形態でも存在するが、導電性の
高いものを得たい場合には結晶質の方が好ましい。ま
た、アルコール可溶性金属化合物は後述する加熱処理に
より、第二元素の酸化物となる。酸化スズは第二元素の
酸化物を一部固溶、大部分を混合物の形態で含有して存
在しているものと推定される。固溶する場合には、第二
元素は酸化スズ中のスズ原子に置換し、あるいは酸化ス
ズの結晶構造中に侵入し存在するが、この場合も単に酸
化物の形態で含有するとここでは表現することもある。
また、固溶しないで混合物の形態で存在する場合も、第
二元素は、酸素が存在する雰囲気下で加熱処理を行った
ものは大部分酸化物となるが、一部酸化しないで含有さ
れる場合もある。
Depending on the heat treatment temperature, tin oxide exists in either amorphous or crystalline form. However, in order to obtain highly conductive one, crystalline is preferred. Further, the alcohol-soluble metal compound becomes an oxide of the second element by a heat treatment described later. It is presumed that tin oxide exists as a solid solution partially containing the oxide of the second element and mostly in the form of a mixture. In the case of solid solution, the second element replaces the tin atom in the tin oxide, or penetrates and exists in the crystal structure of the tin oxide. Sometimes.
In addition, even when the second element does not form a solid solution and exists in the form of a mixture, most of the second element subjected to heat treatment in an atmosphere in which oxygen is present becomes an oxide, but is partially contained without being oxidized. In some cases.

【0033】第二元素の酸化物であるシリカ、酸化アル
ミニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化
ホウ素等の成分は、酸化スズに固溶するごく少量を除い
て、大部分酸化スズ中に混合物の形態で分散して存在す
るものと推定される。酸化ゲルマニウムおよび酸化チタ
ンの場合には、固溶する範囲が更に広くなる。また、約
16〜約82モル%、あるいは約12〜約86モル%
(該範囲は報告者によって多少異なる)の酸化チタンを
添加した場合には、スピノーダル分解によって酸化スズ
がリッチな固溶体と酸化チタンリッチな固溶体に分離
し、両相がミクロな構造で複合化されて存在していると
考えられる。その結果、機械的強度が向上する以外に、
新規な繊維状のコンデンサ材料、ガスセンサ素子のよう
な半導体材料として有望なものとなる。
Components such as silica, aluminum oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, and boron oxide, which are oxides of the second element, are mostly in the form of a mixture in tin oxide, except for a very small amount of solid solution in tin oxide. It is presumed that they exist in a dispersed manner. In the case of germanium oxide and titanium oxide, the range of solid solution is further widened. About 16 to about 82 mol%, or about 12 to about 86 mol%
In the case of adding titanium oxide (the range is slightly different depending on the reporter), tin oxide is separated into a solid solution rich in titanium oxide and a solid solution rich in titanium oxide by spinodal decomposition, and both phases are combined in a microstructure. It is considered to be present. As a result, besides improving mechanical strength,
It is promising as a new fibrous capacitor material and a semiconductor material such as a gas sensor element.

【0034】上記第二元素の酸化物は、それぞれ単独で
含有されてもよく、あるいは複数が同時に含有されてい
てもよい。該成分の含有量は、特に制限されず目的に応
じて適宜決定すればよい。特に引っ張り強度等を高めた
い場合には、該成分が多めに含有されていることが有効
となる。通常、酸化スズ20〜98モル%、第二元素の
酸化物は2〜80モル%である。酸化スズファイバー中
の第二元素の酸化物の構成比率は、化学分析や蛍光X線
分析によって確認できるが、通常は原料比から理論的な
計算で算出されたものと大差を生じないので、製造原料
比が明かな場合は該原料比から算出することもできる。
The oxides of the second element may be contained alone, or a plurality of them may be contained simultaneously. The content of the component is not particularly limited and may be appropriately determined according to the purpose. In particular, when it is desired to increase the tensile strength or the like, it is effective that the component is contained in a large amount. Usually, tin oxide is 20 to 98 mol% and oxide of the second element is 2 to 80 mol%. The composition ratio of the oxide of the second element in the tin oxide fiber can be confirmed by chemical analysis or X-ray fluorescence analysis. However, since there is usually no significant difference from that calculated by theoretical calculation from the raw material ratio, the production ratio When the raw material ratio is clear, it can be calculated from the raw material ratio.

【0035】また、本発明において、高速での紡糸を可
能にするために可溶性高分子化合物を酸化スズファイバ
ー用紡糸液中に添加することもできる。このような高分
子化合物としては可溶な高分子化合物であれば何等制限
なく使用することができる。具体的に例示すれば、エチ
ルセルロース、酢酸セルロース、硝酸セルロース、プロ
ピオン酸セルロース、三酢酸セルロース、アセチルブチ
ルセルロース、ヒドロキシルプロピルセルロース等のセ
ルロース類、ポリビニルブチラール、ポリメチレンオキ
シド、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシ
ド、ポリ酢酸ビニル等が挙げられる。これらの可溶性高
分子化合物を添加することにより、雰囲気中の湿度にあ
まり左右されずに紡糸できる他、低粘度の紡糸液でも紡
糸できるようになるためより高速で紡糸することが可能
となる。これら可溶性高分子化合物の添加量は、上記金
属スズに対して、0.01〜20重量%が好ましい。上
記可溶性高分子化合物の添加量が0.01重量%よりも
少ないと充分な効果が得られない。一方、20重量%を
越えてもその効果は飽和するだけでなく、紡糸したゲル
ファイバーを加熱処理する時に、カーボンや炭酸ガスの
発生量が増加して除去し難くなったり、得られるファイ
バー中に気孔が生成したりするので好ましくない。
In the present invention, a soluble polymer compound may be added to the spinning solution for tin oxide fibers to enable high-speed spinning. As such a polymer compound, any soluble polymer compound can be used without any limitation. Specific examples include celluloses such as ethyl cellulose, cellulose acetate, cellulose nitrate, cellulose propionate, cellulose triacetate, acetylbutyl cellulose, hydroxylpropyl cellulose, polyvinyl butyral, polymethylene oxide, polyethylene oxide, polypropylene oxide, and polyacetic acid. Vinyl and the like. By adding these soluble polymer compounds, spinning can be performed without being affected by the humidity in the atmosphere, and spinning can be performed with a low-viscosity spinning solution, so that spinning can be performed at higher speed. The addition amount of these soluble polymer compounds is preferably 0.01 to 20% by weight based on the metal tin. If the amount of the soluble polymer compound is less than 0.01% by weight, a sufficient effect cannot be obtained. On the other hand, even if the content exceeds 20% by weight, the effect is not only saturated, but also when the spun gel fiber is subjected to heat treatment, the amount of carbon and carbon dioxide gas generated increases, making it difficult to remove the gel fiber. It is not preferable because pores are generated.

【0036】本発明において、導電性の高い酸化スズフ
ァイバーを得るためには、酸化スズファイバー用紡糸液
中に可溶性周期律表第V族化合物(以下第V族化合物と
いう)を必要に応じて含有させることができる。この第
V族化合物は、後述する加熱処理によって最終的には酸
化物となって酸化スズ中に固溶するか或は混合物となっ
て存在する。
In the present invention, in order to obtain a tin oxide fiber having high conductivity, a soluble Group V compound of the periodic table (hereinafter referred to as a Group V compound) is optionally contained in the spinning solution for the tin oxide fiber. Can be done. The Group V compound finally becomes an oxide by a heat treatment described later and is dissolved in tin oxide or exists as a mixture.

【0037】第V族化合物としては、バナジウム化合
物、ニオブ化合物、タンタル化合物、アンチモン化合
物、あるいはビスマス化合物等の第V族元素の化合物が
挙げられる。これらの化合物はアルコールに可溶性であ
ることが必要であるが、溶液に前述のハロゲン化水素が
溶解している場合には、例えばアンチモンのような単体
でも溶解する場合があるので、このような単体も用いる
ことができる。
Examples of the group V compound include compounds of group V elements such as vanadium compounds, niobium compounds, tantalum compounds, antimony compounds, and bismuth compounds. These compounds need to be soluble in alcohol, but when the above-mentioned hydrogen halide is dissolved in the solution, for example, a simple substance such as antimony may be dissolved. Can also be used.

【0038】具体的には、バナジウム化合物として、V
Br3、VCl2、VCl3、VCl4、VOBr2、VO
Br3、VOCl3、VF3、VF4、VF5、VI36H2
O、バナジウムのアルコキシドが挙げられ、ニオブ化合
物として、NbCl5、NbBr5、NbF5、NbOC
3、ニオブのアルコキシドが挙げられ、タンタル化合
物として、TaBr5、TaCl5、タンタルのアルコキ
シドが、アンチモン化合物として、SbCl3、SbC
5、SbBr3、オキシ塩化アンチモン、あるいはアン
チモンのアルコキシドが、また、ビスマス化合物として
は、BiCl3、BiI3、ビスマスのアルコキシド等が
挙げられる。
Specifically, as the vanadium compound, V
Br 3 , VCl 2 , VCl 3 , VCl 4 , VOBr 2 , VO
Br 3, VOCl 3, VF 3 , VF 4, VF 5, VI 3 6H 2
Alkoxides of O and vanadium; NbCl 5 , NbBr 5 , NbF 5 , NbOC as niobium compounds
l 3 , an alkoxide of niobium, and TaBr 5 , TaCl 5 , and an alkoxide of tantalum as tantalum compounds; and SbCl 3 and SbC as antimony compounds.
l 5 , SbBr 3 , antimony oxychloride, or alkoxides of antimony, and examples of bismuth compounds include BiCl 3 , BiI 3 , alkoxides of bismuth, and the like.

【0039】上記第V族化合物の配合割合は、目的とす
る導電性を勘案して酸化スズファイバー中の第V族元素
の酸化物量を算出し、それに基づいて決定される。
The compounding ratio of the group V compound is determined based on the amount of the oxide of the group V element in the tin oxide fiber in consideration of the desired conductivity, and based on the calculated amount.

【0040】可溶性スズ化合物、金属スズ、可溶性金属
化合物、可溶性高分子化合物、および可溶性第V族化合
物の溶媒への溶解方法は、特に限定されない。例えば、
攪拌下、酸素または空気を吹き込みながら、アルコール
等の溶媒に可溶性スズ化合物、金属スズ、可溶性金属化
合物、可溶性高分子化合物、および可溶性第V族化合物
を同時にまたは順次溶解させる方法等が採用される。溶
解時の温度条件も特に限定されず、通常室温〜溶液の沸
点の温度範囲で実施するが、溶解を促進するために、溶
媒をリフラックスさせることも効果的である。
The method of dissolving the soluble tin compound, metallic tin, soluble metal compound, soluble polymer compound, and soluble Group V compound in a solvent is not particularly limited. For example,
A method in which a soluble tin compound, metal tin, a soluble metal compound, a soluble polymer compound, and a soluble Group V compound are simultaneously or sequentially dissolved in a solvent such as an alcohol while blowing oxygen or air with stirring is employed. The temperature conditions during dissolution are not particularly limited, and the dissolution is usually carried out in a temperature range from room temperature to the boiling point of the solution. In order to promote the dissolution, it is also effective to reflux the solvent.

【0041】更に本発明の酸化スズファイバー用紡糸液
の安定性を向上させるために、更にアセチルアセトン、
アセト酢酸エチル、マロン酸ジエチル等のカルボキシル
基を2個以上有する化合物等、あるいは酒石酸、コハク
酸、乳酸等の有機酸等をスズの錯化剤として適宜含有さ
せてもよく、更に曳糸性を増すための化合物を添加する
ことも可能である。
In order to further improve the stability of the spinning solution for tin oxide fibers of the present invention, acetylacetone is further added.
A compound having two or more carboxyl groups such as ethyl acetoacetate and diethyl malonate, or an organic acid such as tartaric acid, succinic acid, and lactic acid may be appropriately contained as a tin complexing agent. It is also possible to add compounds to increase.

【0042】紡糸方法は特に制限はなく、従来の紡糸方
法を用いることができる。例えば、紡糸ノズルから酸化
スズファイバー用紡糸液を押し出す方法等が挙げられ
る。得られるファイバーの長径、及び直径等は前記紡糸
液の粘度、ノズル径あるいは紡糸ノズルから紡糸液を押
し出す速度等を調整することによって任意に制御するこ
とができる。
The spinning method is not particularly limited, and a conventional spinning method can be used. For example, there is a method of extruding a spinning solution for tin oxide fiber from a spinning nozzle. The major diameter and diameter of the obtained fiber can be arbitrarily controlled by adjusting the viscosity of the spinning solution, the nozzle diameter, the speed of extruding the spinning solution from the spinning nozzle, and the like.

【0043】ゲルファイバーの加熱処理は、ゲルファイ
バーからアルコールなどの有機溶媒、あるいは水などを
除去してファイバーの骨格を強くし、場合によっては、
更に結晶化させる温度で行われる。酸化スズファイバー
用紡糸液から紡糸したままのゲルファイバーはそのまま
では十分な機械的強度を示さない。機械的強度はゲルフ
ァイバーを加熱処理することで発現する。該加熱処理温
度は得られるファイバーに機械的強度を付与できる温度
範囲内で有れば特に限定されない。加熱処理温度が低い
場合にはファイバー中にアルコール等の溶媒、水などが
残存するために十分な機械的強度が生じない。また、加
熱処理温度が高すぎると酸化スズの分解が進行したり、
あるいはファイバー中の結晶粒が成長し過ぎ強度が低下
するなどの問題が生じる。上記理由により、加熱処理温
度は250〜1550℃の範囲が好ましい。更に好適に
は300〜1500℃の温度で加熱処理することが好ま
しい。
In the heat treatment of the gel fiber, an organic solvent such as alcohol or water is removed from the gel fiber to strengthen the fiber skeleton.
The crystallization is performed at a temperature for further crystallization. The gel fiber as spun from the spinning solution for tin oxide fiber does not show sufficient mechanical strength as it is. The mechanical strength is developed by heating the gel fiber. The heat treatment temperature is not particularly limited as long as it is within a temperature range where mechanical strength can be imparted to the obtained fiber. When the heat treatment temperature is low, a solvent such as alcohol, water, and the like remain in the fiber, so that sufficient mechanical strength is not generated. If the heat treatment temperature is too high, the decomposition of tin oxide proceeds,
Alternatively, there arises a problem that crystal grains in the fiber grow too much and the strength is reduced. For the above reasons, the heat treatment temperature is preferably in the range of 250 to 1550 ° C. More preferably, the heat treatment is performed at a temperature of 300 to 1500 ° C.

【0044】第V族化合物を添加して、得られるファイ
バーの導電性を向上させたい場合もまた加熱処理が必要
である。酸化スズファイバー用紡糸液から紡糸したまま
のゲルファイバーはそのままでは絶縁体であり、導電性
はゲルファイバーを加熱処理することで発現する。該加
熱処理温度は得られるファイバーに導電性を付与できる
温度範囲内であれば特に限定されない。一般に、加熱処
理温度が低い場合にはファイバー中にアルコールなどの
有機物、水等が残存するため、また第V族化合物が酸化
物の形態にならず酸化スズと充分に固溶しないため導電
性が生じない。また加熱処理温度が高すぎると、ファイ
バー中の第V族化合物が揮散し導電性が低下する、酸化
スズの分解が進行する、ファイバー中の結晶粒が成長し
過ぎ強度が低下するなどの問題を生じる。このため、加
熱処理温度として250℃〜1550℃の温度範囲が好
ましい。さらに好適には、300℃〜1500℃の温度
で加熱処理することが好ましい。
When it is desired to improve the conductivity of the resulting fiber by adding a Group V compound, a heat treatment is also required. The gel fiber as spun from the spinning solution for tin oxide fiber is an insulator as it is, and the conductivity is developed by heating the gel fiber. The heat treatment temperature is not particularly limited as long as it is within a temperature range in which conductivity can be imparted to the obtained fiber. In general, when the heat treatment temperature is low, organic substances such as alcohol, water, etc. remain in the fiber, and the Group V compound does not form an oxide and does not form a solid solution with tin oxide, so that the conductivity is low. Does not occur. If the heat treatment temperature is too high, the Group V compound in the fiber will volatilize and the conductivity will decrease, the decomposition of tin oxide will proceed, and the crystal grains in the fiber will grow too much and the strength will decrease. Occurs. For this reason, the temperature range of 250 ° C. to 1550 ° C. is preferable as the heat treatment temperature. More preferably, the heat treatment is preferably performed at a temperature of 300 ° C to 1500 ° C.

【0045】また、加熱処理は通常空気中で行われる
が、特に導電性の高いファイバーを得たいときには、窒
素、アルゴン、水素、アルゴンと水素の混合ガスなどの
還元性雰囲気下や真空中で加熱処理を行うことができ
る。
The heat treatment is usually carried out in air, but when it is desired to obtain a highly conductive fiber, the heat treatment is carried out in a reducing atmosphere such as nitrogen, argon, hydrogen, a mixed gas of argon and hydrogen, or in a vacuum. Processing can be performed.

【0046】更に、該加熱処理に際し、ゲルファイバー
中に存在する水、アルコール等の溶媒揮発成分を、乾燥
によって除去することが良好な酸化スズファイバーを得
るために望ましい。かかる乾燥は、加熱処理と同時に行
っても良いが、加熱処理前に予め行う方が良好なファイ
バーを得るためには好ましい。これらの場合、乾燥温度
は得られるファイバーにクラックが発生することを防止
するために、出来るだけ低い温度で行うことが好ましい
が、溶媒に沸点の高い溶媒を用いた場合には、余り低す
ぎると乾燥に長時間を要し、効果的でない。一般的な乾
燥温度は室温〜300℃の範囲とすることが好ましい。
Further, it is desirable to remove solvent volatile components such as water and alcohol present in the gel fiber by drying during the heat treatment in order to obtain a good tin oxide fiber. Such drying may be performed simultaneously with the heat treatment, but it is more preferable to perform the drying before the heat treatment in order to obtain a good fiber. In these cases, the drying temperature is preferably performed at a temperature as low as possible in order to prevent occurrence of cracks in the obtained fiber.However, when a solvent having a high boiling point is used as the solvent, it is too low. It takes a long time to dry and is not effective. A general drying temperature is preferably in the range of room temperature to 300 ° C.

【0047】第V族化合物を含有する酸化スズファイバ
ー用紡糸液から得られる酸化スズファイバーの比抵抗値
は、第V族化合物の種類、添加量、焼成雰囲気及び焼成
温度等によって大きく変わるが、通常、103〜10ー1
Ω・cmの値をとることができる。還元雰囲気で焼成す
ると10-4Ω・cmの値も得ることができる。
The specific resistance of the tin oxide fiber obtained from the spinning solution for a tin oxide fiber containing a group V compound varies greatly depending on the type and amount of the group V compound, the firing atmosphere and the firing temperature. , 10 3 -10 -1
It can take a value of Ω · cm. When firing in a reducing atmosphere, a value of 10 −4 Ω · cm can be obtained.

【0048】また、本発明によって得られる酸化スズフ
ァイバーは、結晶質、非晶質のいずれでも取りうるが、
導電性の観点からは結晶質の方が好ましい。
The tin oxide fiber obtained by the present invention can be either crystalline or amorphous.
From the viewpoint of conductivity, crystalline is preferred.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明の方法により、安価な金属スズを
併用して曳糸性に優れた紡糸液が効率的に得られるよう
になり、工業的に優れた酸化スズ前駆体溶液の製造方法
が確立できた。
According to the method of the present invention, a spinning solution excellent in spinnability can be efficiently obtained by using inexpensive metal tin, and a method for producing an industrially excellent tin oxide precursor solution. Was established.

【0050】[0050]

【実施例】本発明を以下実施例によって具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例によって限定されるもの
ではない。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0051】実施例1 先端にガラスフィルターを有する管を備えた容器内に、
塩化第一スズ(SnCl2)379.23g(2.0モ
ル)および金属スズ(Sn)237.42g(2.0モ
ル)をメタノール1,920gに加え、酸素ガスを20
0ml/minの流量で吹き込みながら攪拌した。24
時間後に金属スズは完全に溶解していた。この溶液を濃
縮し高粘性の紡糸液を調整した。この紡糸液を圧力を加
えてノズルから押し出し、ドラムに連続的に巻き取っ
た。得られたゲルファイバーを室温で1日放置後、1℃
/minの速度で400℃まで昇温しその後2℃/mi
nの速度で800℃まで昇温しその温度で120分間保
持して加熱処理を行なった。得られたファイバーは平均
30μmの直径を有し、X線回折の結果、酸化スズであ
ることが確認された。得られたファイバ−の比抵抗は平
均8×104Ω・cmであった。また、ファイバーの引
っ張り強度は平均11MPaであった。
Example 1 In a container provided with a tube having a glass filter at the tip,
379.23 g (2.0 mol) of stannous chloride (SnCl 2 ) and 237.42 g (2.0 mol) of metal tin (Sn) were added to 1,920 g of methanol, and oxygen gas was added to 20 g of methanol.
The mixture was stirred while blowing at a flow rate of 0 ml / min. 24
After an hour, the metallic tin had completely dissolved. This solution was concentrated to prepare a highly viscous spinning solution. The spinning solution was extruded from the nozzle by applying pressure, and was continuously wound on a drum. After leaving the obtained gel fiber at room temperature for 1 day, 1 ° C
/ Min at a rate of 400 ° C / min and then 2 ° C / mi
The temperature was raised to 800 ° C. at a speed of n and held at that temperature for 120 minutes to perform a heat treatment. The obtained fiber had an average diameter of 30 μm, and as a result of X-ray diffraction, it was confirmed that the fiber was tin oxide. The specific resistance of the obtained fiber was 8 × 10 4 Ω · cm on average. The fiber had an average tensile strength of 11 MPa.

【0052】実施例2 実施例1と同じ容器を用い、塩化第一スズ(SnC
2)318.71g(1.68モル)および金属スズ
(Sn)275.41g(2.32モル)をメタノール
1,920gに加え、酸素ガスを200ml/minの
流量で吹き込みながら攪拌した。24時間後に金属スズ
は完全に溶解していた。その後、三塩化アンチモン(S
bCl3)48.1g(0.211モル)を添加溶解さ
せた。この溶液を濃縮し高粘性の紡糸液を調製した。こ
の紡糸液を圧力を加えてノズルから押し出し、ドラムに
連続的に巻き取った。得られたゲルファイバーを実施例
1と同様の条件で加熱処理を行った。得られたファイバ
ーは平均30μmの直径を有し、ケイ光X線分析によ
り、アンチモンが仕込組成通りファイバー中に存在して
いることが確認された。また、X線回折の結果、酸化ス
ズのピークを有すること、アンチモンはその酸化物など
のピークはみられず酸化スズ中に固溶していることが確
認された。得られたファイバ−の比抵抗は平均8*10
-1Ω・cmであった。また、ファイバーの引っ張り強度
は平均6MPaであった。
Example 2 Using the same container as in Example 1, stannous chloride (SnC
l 2 ) 318.71 g (1.68 mol) and 275.41 g (2.32 mol) of metal tin (Sn) were added to 1,920 g of methanol, and the mixture was stirred while blowing oxygen gas at a flow rate of 200 ml / min. After 24 hours, the metal tin had completely dissolved. Then, antimony trichloride (S
48.1 g (0.211 mol) of bCl 3 were added and dissolved. This solution was concentrated to prepare a highly viscous spinning solution. The spinning solution was extruded from the nozzle by applying pressure, and was continuously wound on a drum. The obtained gel fiber was subjected to a heat treatment under the same conditions as in Example 1. The resulting fiber had an average diameter of 30 μm, and fluorescent X-ray analysis confirmed that antimony was present in the fiber as charged. In addition, as a result of X-ray diffraction, it was confirmed that tin oxide had a peak, and that antimony did not show a peak such as an oxide thereof and was dissolved in tin oxide. The specific resistance of the obtained fiber is 8 * 10 on average.
-1 Ω · cm. The tensile strength of the fiber was 6 MPa on average.

【0053】実施例3 実施例1と同じ容器を用い、塩化第一スズ(SnC
2)318.71g(1.68モル)および金属スズ
(Sn)275.41g(2.32モル)をメタノール
1,920gに加え、酸素ガスを200ml/minの
流量で吹き込みながら攪拌した。24時間後に金属スズ
は完全に溶解していた。その後、三塩化アンチモン(S
bCl3)48.1g(0.211モル)とテトラエト
キシシラン92.5g(0.444モル)を添加溶解さ
せた。この溶液を濃縮し高粘性の紡糸液を調製した。こ
の紡糸液を圧力を加えてノズルから押し出し、ドラムに
連続的に巻き取った。得られたゲルファイバーを実施例
1と同様の条件で加熱処理を行った。得られたファイバ
ーは平均30μmの直径を有し、ケイ光X線分析によ
り、アンチモン、シリカが仕込組成通りファイバー中に
存在していることが確認された。また、X線回折の結
果、酸化スズのピークを有すること、アンチモンはその
酸化物などのピークはみられず酸化スズ中に固溶してい
ることが確認された。得られたファイバ−の比抵抗は平
均1Ω・cmであった。また、ファイバーの引っ張り強
度は平均40MPaであった。
Example 3 Using the same container as in Example 1, stannous chloride (SnC
l 2 ) 318.71 g (1.68 mol) and 275.41 g (2.32 mol) of metal tin (Sn) were added to 1,920 g of methanol, and the mixture was stirred while blowing oxygen gas at a flow rate of 200 ml / min. After 24 hours, the metal tin had completely dissolved. Then, antimony trichloride (S
48.1 g (0.211 mol) of bCl 3 and 92.5 g (0.444 mol) of tetraethoxysilane were added and dissolved. This solution was concentrated to prepare a highly viscous spinning solution. The spinning solution was extruded from the nozzle by applying pressure, and was continuously wound on a drum. The obtained gel fiber was subjected to a heat treatment under the same conditions as in Example 1. The obtained fiber had an average diameter of 30 μm, and it was confirmed by fluorescent X-ray analysis that antimony and silica were present in the fiber as charged. In addition, as a result of X-ray diffraction, it was confirmed that tin oxide had a peak, and that antimony did not show a peak such as an oxide thereof and was dissolved in tin oxide. The specific resistance of the obtained fiber was 1 Ω · cm on average. The fiber had an average tensile strength of 40 MPa.

【0054】実施例4 実施例1と同じ容器を用い、塩化第一スズ(SnC
2)318.71g(1.68モル)および金属スズ
(Sn)275.41g(2.32モル)をメタノール
1,920gに加え、空気を200ml/minの流量
で吹き込みながら攪拌した。5日後に金属スズは完全に
溶解していた。その後、三塩化アンチモン(SbC
3)48.1g(0.211モル)とテトラエトキシ
シラン92.5g(0.444モル)を添加溶解させ
た。この溶液を濃縮し高粘性の紡糸液を調製した。この
紡糸液を圧力を加えてノズルから押し出し、ドラムに連
続的に巻き取った。得られたゲルファイバーを実施例1
と同様の条件で加熱処理を行った。得られたファイバー
は平均30μmの直径を有し、ケイ光X線分析により、
アンチモン、シリカが仕込組成通りファイバー中に存在
していることが確認された。また、X線回折の結果、酸
化スズのピークを有すること、アンチモンはその酸化物
などのピークはみられず酸化スズ中に固溶していること
が確認された。得られたファイバ−の比抵抗は平均1Ω
・cmであった。また、ファイバーの引っ張り強度は平
均40MPaであった。
Example 4 Using the same container as in Example 1, stannous chloride (SnC
l 2 ) 318.71 g (1.68 mol) and 275.41 g (2.32 mol) of metal tin (Sn) were added to 1,920 g of methanol, and the mixture was stirred while blowing air at a flow rate of 200 ml / min. After 5 days, the metallic tin had completely dissolved. Then, antimony trichloride (SbC
l 3) 48.1 g of (0.211 mol) tetraethoxysilane 92.5 g (0.444 mol) was added dissolved. This solution was concentrated to prepare a highly viscous spinning solution. The spinning solution was extruded from the nozzle by applying pressure, and was continuously wound on a drum. The obtained gel fiber was used in Example 1.
The heat treatment was performed under the same conditions as described above. The resulting fibers have an average diameter of 30 μm and are obtained by fluorescent X-ray analysis.
It was confirmed that antimony and silica were present in the fiber according to the charged composition. In addition, as a result of X-ray diffraction, it was confirmed that tin oxide had a peak, and that antimony did not show a peak such as an oxide thereof and was dissolved in tin oxide. The specific resistance of the obtained fiber is 1Ω on average.
Cm. The fiber had an average tensile strength of 40 MPa.

【0055】比較例1 酸素および空気を吹き込まないで攪拌すること以外、実
施例1と同様に行ったところ、金属スズは20日後に溶
解した。この溶液を濃縮し高粘性の紡糸液を調整した。
この紡糸液を圧力を加えてノズルから押し出し、ドラム
に連続的に巻き取った。得られたゲルファイバーを実施
例1と同様の条件で加熱処理を行った。得られたファイ
バーは平均30μmの直径を有し、X線回折の結果、酸
化スズであることが確認された。得られたファイバ−の
比抵抗は平均8×104Ω・cmであった。また、ファ
イバーの引っ張り強度は平均11MPaであった。
Comparative Example 1 The procedure of Example 1 was repeated, except that stirring was carried out without blowing oxygen and air. As a result, the metal tin was dissolved after 20 days. This solution was concentrated to prepare a highly viscous spinning solution.
The spinning solution was extruded from the nozzle by applying pressure, and was continuously wound on a drum. The obtained gel fiber was subjected to a heat treatment under the same conditions as in Example 1. The obtained fiber had an average diameter of 30 μm, and as a result of X-ray diffraction, it was confirmed that the fiber was tin oxide. The specific resistance of the obtained fiber was 8 × 10 4 Ω · cm on average. The fiber had an average tensile strength of 11 MPa.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可溶性スズ化合物および金属スズを溶媒
に溶解して酸化スズ前駆体溶液を製造する際に、液相中
に酸素または空気を吹き込んで金属スズを溶解させるこ
とを特徴とする酸化スズ前駆体溶液の製造方法。
When producing a tin oxide precursor solution by dissolving a soluble tin compound and metallic tin in a solvent, oxygen or air is blown into a liquid phase to dissolve metallic tin. A method for producing a precursor solution.
【請求項2】 請求項1記載の製造方法で得られた酸化
スズ前駆体溶液を濃縮することを特徴とする酸化スズフ
ァイバー用紡糸液の製造方法。
2. A method for producing a spinning solution for tin oxide fibers, comprising concentrating the tin oxide precursor solution obtained by the production method according to claim 1.
【請求項3】 請求項2記載の製造方法によって得られ
る酸化スズファイバー用紡糸液を紡糸して酸化スズゲル
ファイバーとし、次いで該ゲルファイバーを加熱処理す
ることを特徴とする酸化スズファイバーの製造方法。
3. A method for producing a tin oxide fiber, comprising spinning a spinning solution for a tin oxide fiber obtained by the production method according to claim 2 into a tin oxide gel fiber, and then subjecting the gel fiber to a heat treatment. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011073921A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Mitsubishi Materials Corp Needlelike tin oxide fine powder and production process therefor
JP2014506554A (en) * 2011-01-27 2014-03-17 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド Method for producing high-purity tin (II) oxide

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JP2011073921A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Mitsubishi Materials Corp Needlelike tin oxide fine powder and production process therefor
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