JPS584096B2 - 酸化物多結晶繊維の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酸化物多結晶繊維の製造方法に関し、詳しくは
改良した紡糸液より強度、可撓性の優れた酸化物多結晶
繊維を製造する方法に係わるもの一般に、この種の酸化
物多結晶繊維を製造するには、 たとえば塩化アルミニウム水溶液に金属アルミニウムを
反応溶解して得た塩基性塩化アルミニウム水溶液等の紡
糸液を、周面にノズル孔を多数有する円筒状の遠心式吹
き出し紡糸機に導入し、該紡出機を高速度で回転せしめ
てノズル孔から紡糸液を乾燥性の雰囲気中に吹き出させ
紡糸、繊維化する方法が彩用されている。

ところで、上記方法における繊維化の良否は紡糸液の粘
度に厳格に影響される。

すなわち、粘度が低過ぎる紡糸液を使用すると、ノズル
孔に目詰りすることはないが、ノズル孔から液滴のみ生
成されるか、或いは繊維化されたとしても多量の液滴を
含み、低品質の酸化物多結晶繊維しか得られない。

一方、粘度が高過ぎる紡糸液を使用すると、液滴の生成
はほとんど見られないが、ノズル孔に目詰りし易くなり
、たとえ繊維化しても繊維長さが短かく、かつ太い酸化
物多結晶繊維しか得られない。

このようなことから、従来は適切な粘度を有する紡糸液
、換言すれば粘度に関与する水分量と固型分量（たとえ
ば塩基性塩化アルミニウム固体量）との配合割合（固型
分含有率）を調整した紡糸液を使用して、紡糸、繊維化
している。

ここでいう、固型分含有率とは、たとえば塩基性塩化ア
ルミニウム溶液の場合次式から求められる。

固型分含有率（％）＝ しかし上記方法にあっては、紡糸液中の粘性に寄与する
固型分含有率が自ずと制限されるため、がならずしも機
械的強度、可撓性の優れた酸化物多結晶繊維が得られな
い欠点があった。

これに対し、本発明者等は鋭意研究を重ねたところ、次
のような実験結果より固型分含有率の高い、つまり粘度
の高い紡糸原料に対し乳酸が著しい粘度低減作用を有す
ることを究明し、固型分含有率が高く、かつ粘度のみ低
減させた紡糸液が得られることを見い出した。

すなわち、実験例１は紡糸原料として、無水塩化アルミ
ニウムを水に溶解した溶解液を加熱し、これに金属アル
ミニウム末を反応溶解して得だ塩基性塩化アルミニウム
溶液（固型分含有率５２係、１９Ｃの粘度８０ポイズ）
を用い、この塩基性塩化アルミニウム溶液に下記第１表
に示す種々の有機酸を該塩基性塩化アルミニウム溶液中
の固型分に対し８．８‘添加、混合した後得られた各紡
糸液の２．５時間後の粘度を測定した。

その結果を同第１表に併記した。

また、紡糸原料として塩基性塩化アルミニウム溶液（固
型分含有率５５係、１８Ｃの粘度３５００ポイズ）を用
い、との溶液に下記第２表に示す種種の有機酸を該溶液
中の固型分に対し３係添加、混合した後得られた各紡糸
液の２．５時間後の粘度を測定した。

その結果を同第２表に併記した。上表の結果から、乳酸
が塩基性塩化アルミニウム溶液に対する粘度低減に最も
効果的に作用することを究明した。

しかして、上記究明結果を踏えて、さらに塩基性塩化ア
ルミニウム溶液に対して乳酸を添加する際の好適な添加
割合を次の実験から模索した。

すなわち、実験例２は固型分含有率５２係で２０℃にお
ける粘度が８０ポイズの塩基性塩化アルミニウム溶液に
、乳酸を該固型分に対する添加割合を種々変えて添加し
紡糸液を調合した。

得られた各紡糸液の粘度と乳酸添加量との関係を調べた
ところ、第１図の結果を得た。

まだ、固型分含有率５５％、ｌ８Ｃにおける粘度が３５
００ポイズの塩基性塩化アルミニウム溶液に乳酸を該固
型分に対する添加割合を種々変゛えて添加し紡糸液を調
合し、得られた各紡糸液の粘度と乳酸添加量との関係を
調べたところ、上記第１図と同様な傾向を得だ。

この結果から、塩基性塩化アルミニウム溶液の固型分に
対し乳酸を２重量係以上、好ましくは６〜１２重量％添
加することにより、その塩基性塩化アルミニウム溶液の
粘度を効果的に低減できることを究明した。

以上の実験例１，２から、塩基性塩化アルミニウム溶液
に乳酸を添加することにより、その溶液の粘度を低減さ
せる効果が大きく、かつその乳酸の有効添加量も明らか
になったが、乳酸の添加により固型分含有率が低くなる
ことから、乳酸の添加が固型分含有率の高い塩基性塩化
アルミニウム溶液の粘度においても低減させるというこ
とをかならずしも実証できない。

このため、次の実験により、上記低減化を実証する。

乳酸無添加の塩基性塩化アルミニウム溶液と、その塩基
性塩化アルミニウム溶液に該固型分に対し乳酸を８．９
重量係添加した溶液とを、それぞれ２０℃における粘度
を８０、２００、５００、９００、１５００ポイズに調
整して同一粘度の２種の紡糸液を調合し、これら紡糸液
固型分含有率を求め、各紡糸液の粘度と固型分含有率と
の関係を対比して第２図に示した。

なお、図中の実線１は乳酸を添加した紡糸液における固
型分含有率−粘度線、実線２は乳酸無添加の紡糸液にお
ける固型分含有率一粘度線を示す。

第２図の結果より粘度が１０００ポイズの乳酸無添加の
紡糸液（実線２）はその固型分含有率が５３．７５％で
あるのに対し，同粘度（１０００ポイズ）の乳酸を添加
した紡糸液（実線１）はその固型分含有率が５５．６５
％と極めて高い。

換言すれば、５３．７５％と高い固型分含有率を有する
各紡糸液の粘度を対比すると、乳酸無添加の紡糸液は粘
度が１０００ポイズと高いのに比して、乳酸を添加した
紡糸液は粘度が７０ポイズと極めて低い。

したがって、固型分含有率の高い塩基性塩化アルミニウ
ム溶液に乳酸を添加することにより、得られた紡糸液は
高い固型分含有率を保ったまた粘度のみ低減できること
が実証された。

なお、紡糸原料として塩基性塩化アルミニウムの他、固
型分含有率５４．２ｑ、固型分中のＡｌ２０３とＳｉＯ
２の比９５：５、２０℃における粘度５２ポイズの塩基
性塩化アルミニウムーコロイダルシリカ溶液、および固
型分含有率５５．８％、粘度３６ポイズ（２０Ｃ）の酢
酸ジリコニウム７０係−オキシ塩化ジリコニウム３０％
溶液について前記同様乳酸を各紡糸原料の固型分に対す
る添加割合を種々変えて添加し、紡糸液を調合した。

得ら，れた各紡糸液の粘度と乳酸添加割合との関係を調
べたところ、第３図、第４図の結果を得た。

この結果から前記塩基性塩化アルミニウム溶液の紡糸原
料と同様塩基性塩化アルミニウムーコロイダルシリカ系
溶液および酢酸ジリコニウムーオキシ塩．化ジリコニウ
ムの各固型分に対し乳酸を３重量係以上、好ましくは６
〜１２重量係添加することにより各紡糸原料の粘度を効
果的に低減できることを究明した。

しかして、上述した実験結果にもとすいて、本発明は紡
糸原料として固型分含有率の高い塩基性塩化アルミニウ
ム系溶液からなる紡糸原料あるいは酢酸ジリコニウムお
よびオキシ塩化ジリコニウム系溶液のうちいづれか一種
又は二種からなる紡糸原料に乳酸を添加することにより
、固型分含有率が高く、かつ粘度のみ低減させた紡糸液
を調合でき、この紡糸液を用いて紡糸、繊維化せしめる
ことによってノズル孔の目詰り、液滴の生成、および繊
維の縮み現象を起こすことなく、優れた機械的強度、町
撓性を有し、長繊維で適切な太さの酸化物多結晶繊維を
能率よく得ることができる。

以下、本発明の態様を詳細に説明する。

まず、塩基性塩化アルミニウム系溶液からなる紡糸原料
あるいは酢酸ジリコニウムおよびオキシ塩化ジリコニウ
ム系溶液のうちいづれか一種又は二種からなる紡糸原料
に乳酸を添加混合し、必要に応じて加熱濃縮して紡糸液
とする。

次いで、上記紡糸液を以下に示す方法にて酸化物多結晶
繊維を造る。

（１）上記紡糸液を周囲にノズル孔を多数有する円筒状
の遠心式吹き出し紡糸機内に入れ、この紡糸機を高速度
で回転せしめて該ノズル孔から紡糸液を乾燥性雰囲気中
に吹き出させて紡糸、繊維化した後、この繊維状物を乾
燥して水分を除去し、さらに１０００℃前後の高温度下
で焼成せしめて酸化物多結晶繊維を造る。

（２）上記紡糸液をノズル孔付収納容器を介して、該容
器の下方に位置する高速回転円盤上に落下させて乾燥性
雰囲気中に吹き飛ばし、紡糸、繊維化した後、この繊維
状物を上記（１）と同様な操作にて、乾燥、焼成し酸化
物多結晶繊維を造る。

（３）上記紡糸液をノズル孔付収納容器を介して落下さ
せると同時に、落下中の紡糸液を横から高速ガスで乾燥
性雰囲気中に吹き飛ばして紡糸、繊維化せしめた後、こ
の繊維状物を上記（１）と同様な操作にて乾燥、焼成し
酸化物多結晶繊維を造る。

本発明における乳酸の添加割合は上述した紡糸原料の固
型分に対し、２重量係以上、好ましぐは６〜１２重量係
添加することが望ましい。

この理由は乳酸の添加量を２重量係未満にすると、得ら
れた紡糸液の粘度を十分低減化できず、紡糸する際に支
障をきたすからである。

まだ、本発明における紡糸液はその粘度範囲が通常７０
〜３００ポイズのものを使用することが望ましい。

次に本発明の実施例を説明する。

実施例 １ 水ｌｌに無水塩化アルミニウム１モルを添加して溶解し
、この溶解液を加熱しだ後２００メッシュの金属アルミ
ニウム末５モルを徐々に加えて反応溶解し塩基性塩化ア
ルミニウム溶液を調合しれつづいて、この塩基性塩化ア
ルミニウム溶液に乳酸を該固型分に対し８．９重量係添
加混合して、固型分含有率５４．４％、２０℃における
粘度１５０ポイズの紡糸液を得た。

次いで、上記紡糸液を、周囲に０．２５ｍｍのノズル孔
を多数有する直径２５０ｍｍの円筒状遠心式吹き出し紡
糸機内に入れ、該紡糸機を３００Ｏｒｐｍの速度で高速
回転せしめて該ノズル孔から紡糸液を乾燥性雰囲気中に
吹き出させたところ、液滴の生成やノズルの目詰りを起
こさず縮れのない良質な繊維状物を得だ。

その後、この繊維状物を乾燥し、１２０〜２５０℃の間
を昇温させながら３０分間水蒸気中で処理し、さらに２
００℃／Ｈｒの条件下で８５０゜Ｃまで昇温させその温
度下で空気中で３０分間保持して焼成しアルミナ質多結
晶繊維を得た。

得られたアルミナ質多結晶繊維はその平均繊維長さが最
大５０ｍｍ，平均太さが３μであり、かつ優れた弾力性
（可撓性）、機械的強度を有するものであった。

実施例 ２ 実施例１で調合した塩基性塩化アルミニウム溶液にＰＨ
３〜４に調整されたコロイダルシリカ（固型分：ＳｉＯ
２が２０重量係含有）を所定量添加し、固型分中のＡｌ
２０３とＳｉｎ２の比９５：５の塩基性塩化アルミニウ
ムーコロイダルシリ力系溶液とした。

つづいてこの溶液に、乳酸を該固型分に対し８．２重量
係添加混合して固型分含有率５７．３％、２０Ｃにおけ
る粘度１７０ポイズの紡糸液を得た。

次いで上記紡糸液を前記実施例１と同様な遠心式吹き出
し紡糸機により紡糸、繊維化したところ、液滴の生成や
ノズルの目詰りを起こさず縮れのない良質な繊維状物を
得た。

その後、この繊維状物を乾燥し、１２０〜２５０Ｃの温
度範囲の水蒸気雰囲気中で３０分間処理し、さらに３０
０Ｃ／Ｈの条件下で１２５０℃まで昇温させ、その温度
下で３０分間空気中焼成しアルミナーシリ力質多結晶繊
維を得た。

得られたアルミナーシリカ質多結晶繊維はその繊維長さ
が最犬５０ｃｍ、平均太さが５μであり、かつ優れた弾
力性（可撓性）、機械的強度を有するものであった。

実施例 ３ 酢酸ジリコニウム溶液（ＺｒＯ３換算；３０％含有）に
塩基性塩化アルミニウムとしてのオキシ塩化アルミニウ
ム（Ａｌ２０３換算；１５％含有）を添加し、酢酸ジリ
コニウムーオキシ塩化アルミニウム系溶液としだ。

つついて、この溶液に乳酸を該固型分に対し１０重量係
添加混合して固型分含有率５８％、２０℃における粘度
８８ポイズの紡糸液を得た。

次いで上記紡糸液を前記実施例１と同様な遠心式吹き出
し紡糸機により紡糸、繊維化したところ、液簡の生成や
ノズルの目詰りを起こさず縮れのない良質な繊維状物を
得た。

その後、この繊維状物を乾燥し、１２０〜２５０℃の温
度範囲の水蒸気中で３０分間処理し、さらに２００Ｃ／
Ｈｒの条件下で９５０℃まで昇温させ、その温度下で３
０分間空気中焼成してジリコニア質多結晶繊維を得れ得
られたジリコニア質多結晶繊維はその繊維長さが最犬３
０Ｃｒ１平均太さが５μであり、かつ優れた弾力性（町
撓性）、機械的強度を有するものであった。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
たとえば酢酸ジリコニウムにコロイダルシリカを添加し
た紡糸原料を用いた場合でも実施例と同様繊維化が可能
である。

以上詳述した如く、本発明によれば固型分含有率が高く
、かつ粘度のみ低減させた紡糸液を調合でき、もってこ
の紡糸液を紡糸、繊維化せしめることによって液滴の生
成やノズルの目詰りを起こすことなく、縮みの少ない良
質な繊維状物を形成でき、これを焼成することにより優
れた町撓性、機械的強度を有し、長繊維で適切な太さの
酸化物多結晶繊維を効果よく得ることができる等顕著な
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は乳酸の添加量とその乳酸を塩基性塩化アルミニ
ウム溶液に添加して得た紡糸液の粘度との関係を示す線
図、第２図は乳酸無添加の塩基性塩化アルミニウム溶液
よりなる紡糸液および乳酸を添加した塩基性塩化アルミ
ニウム溶液よりなる紡糸液における固型分含有率と粘度
との関係を対比して示しだ線図、第３図は乳酸の添加量
とその乳酸を塩基性塩化アルミニウムーコロイダルシリ
力系溶液に添加して得た紡糸液の粘度との関係を示す線
図、第４図は乳酸の添加量とその乳酸を酢酸ジリコニウ
ムーオキシ塩化ジリコニウム系溶液に添加して得た紡糸
液の粘度との関係を示す線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 塩基性塩化アルミニウム本溶液からなる紡糸原料、
   あるいは酢酸ジリコニウムおよびオキシ塩化ジリコニウ
   ム系溶液のうちのいずれか一種または２種からなる紡糸
   原料に乳酸を添加混合して紡糸液とし、これを紡糸した
   後、常法に従って乾燥、焼成せしめることを特徴とすや
   酸化物多結晶繊維