JPS58220820A - アルミノケイ酸繊維及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、イモゴライトの紡糸液を湿式紡糸して得られ
るアルミ／ケイ酸繊維に関する。

イモゴライトは、天然に産出する又は合成可能なアルミ
ノケイ酸塩鉱物の一種である。従来フルミノゲイ酸塩の
代表的なものとしてカオリン（粘土）、酸性白土、セオ
ライトがあり、これらは陶磁器や耐火レンガ、セメント
等の窯業原料として、あるいは医薬品、吸着剤、硬水軟
化剤、化学反応の触媒支持体、モレキュラーシーズ等に
利用されているが、その使用形態は通常粉末又は粒状に
限られている。一方、フルミノケイ、酸塩を繊維化し耐
熱性繊維として利用する方法も知られている。例えば、
高純度の仮焼カオリンに、必要に応じて少量の添加剤を
加え、電気炉で溶融してから細孔を通して流出させ、そ
れに水蒸気を噴射して繊維化させたものは、メルクファ
イバー（綿状）で使用されるけかにケイ酸ゲルなどの結
合材を配合してブランケット（毛布状）、フェルト、ペ
ーパー、ｐ−ブ。

織布、ブロック、ボードなどに成形したり′、コーティ
ングセメントとして使用される。これらの繊維製品は１
２５０℃付近の温度で安全に連続使用でき、もろくなく
、軽量で断熱性や施行性に優れているので、耐火断熱材
をはじめとして、膨張個所の断熱シール、ジヨイント部
の充てん、侵食保饅コーティング用など広い用途がある
。しかしながら、アルミ／ケイ酸塩は高融点でかつ通常
の溶剤に不溶であるので、その繊維化は電気炉での溶融
法によるしかなく、工業的には不利であった。

本発明者らは、アルミノケイ酸塩鉱物から工業的に容易
な方法で成形加工品を作ることに関）１：・）・ し鋭意研究を行なった結果、重合度の大きいイモゴライ
トの分散液を用い、これを湿式紡糸することによってア
ルミノケイ酸繊維が工業的に容易に得られることを知見
し本発明に到達した。

即ち、本発明は、ｐＨ：Ｌ５の酢酸水溶液を分散溶媒と
し、３０°Ｃでかつ０．２重、−ｉ１％濃度で枦１定し
た分散液粘度（ηｏｐ／ｃ　）の値が５．０以上、好ま
しくは９．０以上、特に好ましくは１２．０以上である
重合度の太き（・イモゴライトを主成分とするアルミノ
ケイ酸鰺維である。

イモゴライトは、天然罠は火山灰土や風化軽石層中に見
出される外径が約２　ｏｌ、内径が約７大の中空繊維状
のアルミノケイ酸塩重合体であり、その化学組成はほぼ
５ｉ０２・Ａｌ２Ｏ，−２〜３Ｈ２０で表わされるもの
である。がかるイモゴライトけ、公知の方法、例えば、
イモゴライトを含む土壌を水に分散させ、イモゴライト
を主とする浮遊物を集め、この浮遊物を粘土ハンドブッ
ク（日本粘土学会編）の方法に準じた方法で精製して得
られる。即ち、Ｊａｃｋｓｏｎ法（クエン酸ナトリウム
−ハイ□ドロサルファイドナトリウム−重炭酸ナトリウ
ム抽出法）により鉄分を除き、Ｈ，Ｏ，水で加熱して不
純物として含まれる有機物を分解除去し、ｚ％Ｎ〜ＣＯ
，で煮沸して遊離のフルミニタム。ケイ酸を除去してゲ
ル状のイモゴライトの精製物が得られる。

あるいはまた、このイモゴライトを塩酸等の酸性の水溶
液に分散させ、その後アルカリや食塩等で沈殿ゲル化さ
せて、より精製されたゲル状のイモゴライトとしてもよ
い。、 本発明において用いられるイモゴライトは、合成された
ものであってもよい。合成法としては、水酸化アルミニ
ウム、ケイ酸塩錯体を酸性水溶液中で加熱還流下にイモ
ゴライトを合成する方法（特開昭６３−１２４１９９号
）と、アルミニウムアルコキシドとテトラアルキルケイ
酸を酸中で加水分解した水酸化アルミニウムケイ酸塩を
、酸性水溶液中で加熱還流してイモゴライトを合成する
方法（特開昭５５−１０４９８号）が知られている。こ
の様に精製して得られた天然イモゴライト又は合成イモ
ゴライトは、種々の重合度のものの混合物であって、そ
の分散液粘度（ηｓｐ／ｅ　）は、ｐＨ鴛３．５の酢酸
水溶液を分散溶媒とし、３０℃でかつ０．２重量％濃度
で測定した場合に５．０未満である。

本発明においては、かくして得られたイモゴライトを酸
性水溶液で処理し、重合度の比較的小さいイモゴライト
及びアロフェン等の夾雑物を抽出除去する。用（・られ
る酸としては、酢酸。

トリフルオロ酢酸等の有機酸と塩酸等の無機酸があるが
、酢酸とトリフルオロ酢酸が好ましく・。

これらの酸は通常ｐＨ＝２〜６、好ましくはｐＨ＝３〜
５の水溶液として用いられる。酸性水溶液でイモゴライ
トを処理する方法は、重合度の比較的小さいイモゴライ
トが抽出除去できる方法であれば格別に限定されるもの
ではないが、ゲル状のイモゴライトを、加熱還流抽出機
例えばソックスレー抽出器を用（・て熱酸性水溶液で抽
出する方法を採用することができる。抽出時間は一般に
数時間〜数十時間であり、用いたイモゴライトの約１０
重量％程度が抽出されるのが好ましい。かかる処理によ
って重合度の比較的小さいイモゴライト及びアロフェン
等の夾雑物は抽出除去され、抽出５残査として比較的重
合度の大きいイモゴライトが得られる。

上記のごとくして得られた比較的重合度の大きいイモゴ
ライトは、適当な分散媒に分散せしめられ、分散液が調
整される。分散に際して°は、加熱や超音波処理を行な
ってもよ（・が、超音波処理の場合にはイモゴライト分
子の切断が起こるので、超音波強度にもよるがせいぜい
１ｏ分以内の処理にとどめるのが適当である。分散液は
、遠心分離等の手段により未分散物な沈降除去し精製す
ることもできろ。分散媒としては水やホルムアミド、Ｎ
−メチルホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチ
ルスルホキシド等の極性有機溶媒があるが、好ましいの
は酸性の特にｐＨが３〜５の水である。ｐＨ調節用の酸
としては、塩酸、硝酸、過塩素酸、硫酸等の無機酸。

ギ酸、酢酸、プロピオ／酸２．モノクロル酢酸。

トリフルオロ酢酸等の有機□酸及びこれらの酸の混合物
があるが、酢酸、モノクロル酢酸、トリフルオロ酢酸等
のハロゲン酢酸がイモゴライトの分散性の１点で好まし
い。本発明においては、イモゴライトの２０重Ｉｉ１％
以下の範囲でイモゴライト以外の物質、例えば、酸化チ
タン、水ガラス等の無機物質ある（・は、シリコーン、
ポリビニルアルコール等の重合体をイモゴライトと併用
することもできる。分散液の濃度は０．２〜４重量％、
好ましくは０．５〜２重量％の範囲にあるのが好ましく
・。なお、本、発明における分散液とは、懸濁液、コロ
イド液、エマルジョン等、真の溶液以外のもの及び真の
溶液を意味する。

本発明のイモゴライトを主成分とするアルミノケイ酸繊
維は、前記の如くイモゴライトを主成分とする分散質を
分散させた分散液を作成し、これをそのまま、あるいは
好ましくはこれから更に！ＩｉＩ整された紡糸液を湿式
紡糸することによって得られる。紡糸液としては、前記
の分散液をそのまま濃縮したもの、あるいはまた他の極
性有機溶媒と置秘したものが好ましい。極性有機溶媒と
しては、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ−
メチルプロピオン７ミド、ジメチルホルム７ξド、ジメ
チルアセトアミド。

ヘキサメチルホスホルアミド、２−ピロリドン。

Ｎ−メチルピルリドン、ジメチルスルホキシド。

゛　テトラメチレンスルホキシド、テトラメーチレンス
ルホン、エチレングリコール、グリコール酸等及びこれ
らの混合物であるが、誘電率の高（・Ｎ−メチルホルム
アミドが分散性の点で好ましい。紡糸液中のイモゴライ
トの濃度としては、口金より紡出することができる範囲
内で濃度が高い方が好ましい。分散媒の種類にもよるが
、２〜２０重量−好ましくは５〜１０重量％が紡糸性の
点ですぐれている。

かくして得られた紡糸液は１次いで湿式紡糸される。湿
式紡糸法としては、従来公知の湿式押出し技術及び装置
によって押出し、凝固浴中で繊維を形成させ、ロールに
かけボビンに巻取る方法が採用できる。凝固浴としては
、水及び／又は極性有機溶媒に凝固剤として苛性ソーダ
。

アンモニア水等のアルカリを加えたもの、食塩。

塩化ア／モニ？ム、硫酸アンモニウム、酢酸アルミニウ
ム等の塩を加えたもの、アニオン界面活性剤、カチオン
界面活性剤のようなイオン性界面活性剤を加えたものが
鳴動で友る一凝固剤の濃度は、凝固剤にもよるが通常０
．１〜１０重飯チ好ましくは１〜５重〜チで、連続的に
紡糸し巻取ることができる範囲内で少量の方が糸の強度
の点で好ましい。紡糸条件をコントロールするために、
紡糸液に用いた極性有機溶媒な添加してもよ（・。凝固
浴の温度は５〜９０°Ｃの範囲が適当である。凝固浴の
溶媒は水の代りにメタノール、エタノール等の極性有ｍ
溶媒な用（・ることもできる。

かくして本発明のイモゴライトを主成分とするアルミノ
ケイ酸繊維が得られるが、この繊維には、その後適当な
条件で熱処理を施してもよい。また表面のＯＨ基をフッ
素化、トリノチルシリル化、トリフルオルアセチル化処
理してｆｉ換してもよい。

本発明のイモゴライトを主成分とするフルミノケイ酸繊
維はその耐熱性や耐炎性という性質を利用して、耐熱・
耐炎性繊維材料として、また繊維形態の吸着剤や脱色剤
、繊維形態の化学反応の触媒又は触媒支持体、更には繊
維状のモレキュラーシーブとして利用され得る。

以下実施例により本発明を詳述する。

なお、イモゴライトの分散液粘度（ηｓｐ／ｃ　）の測
定は、ｐＨ＝３．５　　の酢酸水溶液を分散溶媒とし、
３０℃でかつ約０．２重量ｃｌｂｆＩ＃度で、ウベロー
デ型粘度Ｉｌ＋’を使用して行なった。なお、分散液は
、プランソニック超音波洗浄器４２２０型で３０分間超
音波処理した後測定に供した。また精確な測定濃度は１
５＃Ｉ／の磁製坩堝に分散液を採取し、５０℃で水分を
蒸発させた後、電気炉で５００°Ｃで２時間焼いた残留
物重量より求め、測定粘度を０．２重量％濃度のηｓｐ
／ｃに換算した。

実施例中のチはすべて重量％である。

、： 実施例１゛１ 採集したイモゴライトの多い風化した軽石層に、水を加
えて充分攪拌した後、水浮遊物をフルイ（１０７２ａｍ
ｓ＋＋ｓｈ）で分離した。木の葉等の夾維物を除（・た
後、ｗｅｔべ一久で７％のイモゴライトゲルが得られた
。分離したイモゴライトゲルは従来公知の精製法、即ち
イモゴライトゲル４００部にクエン酸ナトリウム８０部
。

ＮａＨＣＯ３２部及びイオン交換水５００部を加えて８
０℃の温浴中で加熱溶解し、Ｎａ２Ｓ２Ｏ３粉末５部を
加えて攪拌し、１５分間保った後吸引ｒ過して鉄分を除
き、次に２％Ｎａ２ＣＯ３を加えて５分間煮沸して脱Ａ
Ｉ、ケイ酸処理し、次いで３０％Ｈ２０，で加熱して不
純物として含まれる有機物を除き精製した。

かくして得られた精製イモゴライトゲルを、酢酸酸性水
溶液（ｐＨ３，５）で１００時間ソックスレー抽出した
。抽出液には少量の鉄分を含んだ微粉末の析出物（重合
度の比較的小さいイモゴライト）が認められた。ソック
スレー抽出残査のイモゴライトゲルを久保田製超音波分
散装置２００Ｍ型（発振周波数９　ＫＨｚ　）を使用し
て、酢酸酸性水溶液（ｐＨ３，５）中で出力４０Ｗで６
分間分散させた。

未分散物を高速遠心分離機（１４，００Ｏｒｐｍ　＋３
０分）で沈降分離し、上澄液をロータリーエバポレータ
ーで濃縮し、濃度が０．８３％の分散液を得た。ｐＨ＝
３．５　　の酢酸酸性水溶液での分散液粘度（ηｓｐ／
ｃ　）は６．９であった（０，２％、３０℃）。

この分散液１００部にＮ−メチルホルムアミド１５部を
加え、ロータリーエバポレーターで減圧下に水分を留去
し、粘稠な紡糸液を得た。

かかる紡糸液を、０．２非口径の口金より連続的に押出
して、１％ＮＨ４Ｃｌ水溶液からなる凝固浴中で繊維を
形成させ、ボビンに巻取り、室温で乾燥した。得られた
繊維の物性は、太さ約３０ｄｅ　ｌ　　１−９　ｇ／　
ｄｅ　Ｔヤング率１７０１／ｄｅであった。

実施例２ 実施例１で調製した紡糸液を、０．１期口径の口金より
連続的に押出して、２％ＮＨ，Ｃｊ　、　１０　％Ｎ−
メチルホルムアミドの水溶液からなる５０℃の凝固浴中
で繊維を形成させ、ボビンに巻取り、室温で乾燥した。

得られた繊維は８　ｄａで、１２００℃に加熱しても若
干の収縮が認められる以外、光学顕微鏡による観察では
変化は認められなかった。

実施例３ 実施例１で調製した紡糸液を、０．２．、口径の口金よ
り連続的に押出して、アンモニア水を加えたアルカリ性
エタノールの凝固浴中で繊維を形成させ、ボビンに巻取
り、約２０　ｄｅの繊維を得た。

実施例４ 実施例１で精製したソックスレー抽出残査のイモゴライ
トゲルを、久保田製超音波分散装置２００Ｍ型を使用し
て、トリフルオル酢酸酸性水溶液（ｐＨ３，５）中で出
力４０Ｗで６分間分散させた。

未分散物を高速遠心分離機で沈降分離し、上澄液なロー
タリーエバポレーターで濃縮し、濃度が０．７５チの分
散液を得た。ｐＨ＝３．５　　の酢酸酸性水溶液での分
散液粘度（ηｓｐ／ｃ　）は７．６であった（０．２チ
、３０℃）。

この分散液１００部にエチレングリコール１０部を加え
、ロータリーエバポレーターで減圧下に水分を留去し、
粘稠な紡糸液を得た。かかる紡糸液を、０．２ｎ口径の
口金より連続的に押出して、２１％ＮＨ４Ｃｌ、　１０
チＮ−メチルホルムアミドの水溶液からなる凝固浴中で
繊維を形成させ、ボビンに連続的に巻取り、室温で乾燥
した。得られた繊維の物性は、太さ約２５　ｄｅ　。

強度１．８　Ｅｌ　／ｄｅ　ｌ　ヤング率ｔｃ＋ｏＩ！
／ｄｅであった。

実施例５　　　　　　　　　　’、、：。

実施例４で調製した分散液（１度０．７５　％　）を、
ロータリーエバポレーターで更に減圧下に水分を留去し
て濃縮し、２．８　％　濃度の紡糸液を得た。ｐ）かる
紡糸液を、０．１鰭口径の口金より連続的に押出して、
２％ＮａＣＡ’水溶液からなる占り固俗中に紡出して繊
維を形成させ、ボビンに連続的に巻取り、室温で乾燥し
、１３ｄｅの繊維を得た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　　ｐＨ３，５の酢酸水溶液を分散溶媒とし、３゜
   °Ｃでかつ０．２重量％濃度で測定した分散液粘度（η
   ｓｐ／ｃ　）の値が５．０以上である、重合度の大きい
   イモゴライトを主成分とするフルミノケイ酸繊維。 ２、　　ｐＨ３，５の酢酸水溶液を分散溶媒とし、３０
   ℃でかつ０．２重ｉ′チ濃度で測定した分散液粘度（η
   ｓｐ／ｅ　）の値が５．０以上である、重合度の大きい
   イモゴライトを主成分として含む紡卆液を、凝固浴中に
   紡出することを特徴とするアルミノケイ酸繊維の製造法
   。 ３、紡糸液の分散媒が水及び／又は極性有機溶媒である
   、特許請求の範囲第２項記載のアルミノケイ酸繊維の製
   造法。 ４、凝固浴が塩又はアルカリ又はイオン性界面活性剤を
   含む水溶液及び／又は極性有機溶媒溶液である、特許請
   求の範囲第２歩記載のアルミ／ケイ酸繊維の製造法。