JPS58502224A - 無機酸化物繊維の製法 - 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】 無機酸化物繊維の製法 技術分野 本発明は無機酸化物繊維およびその製法に関する。

このような繊維は耐火性を有するので、主として炉の断熱に使用される。

背景技術 従来この目的に使用した主な無機酸化物繊維は溶融紡糸によって製造したアルミ ナまたはアルミノけい酸塩の繊維である。これらの繊維は１４００℃の温度範囲 まで有用であるが、この温度を超えると劣化する傾向がある。

性質を改良した繊維を製造するために新規な技術が考案されている。これは所望 の金属酸化物の先駆物質、すなわちアルミニウム化合物を溶剤に溶解または分散 して紡糸液を調製し、この紡糸液を蒸発させる雰囲気中に紡出して繊維を形成す る乾式紡糸である。紡糸した繊維は、いわゆる「生」状態であり、加熱してアル ミニウム化合物を酸化物に変える。この紡糸法は、紡糸液に有機ポリマーを溶解 し、加熱工程で繊維からこれを焼失させることによって改良することができる。

この型の製法は英国特許第１、２８７．２８８号に記載しである。

発明の開示 本発明の目的は、性質を改良した繊維を製造する無機酸化物繊維の乾式紡糸法を 提供することである。

本発明の他の目的は、従来技術と比べて、紡糸工程または加熱工程のいずれか、 または両方において実質的利益をもたらす乾式紡糸法を提供することである。

本発明によって、溶剤にアルミニウム化合物を溶解まだは分散させ、繊維の紡糸 を助けることができる有機ポリマーも溶解させて紡糸液を調製し、この紡糸液を 蒸発させる雰囲気中に紡出して繊維を形成し、次にこの繊維を加熱してアルミニ ウム化合物を酸化物に変える無機酸化物繊維の製法は、本発明によって、亜鉛、 銅およびすずＱ塩から選択した付加的金属化合物を紡糸溶剤に加え、繊維加熱工 程によってこれらの塩も酸化物に変えることを特徴とする。

ここで使用する語「繊維」の意味は、ステーブルファイバ、連続フィラメント、 および中間の長さの繊維を含む。

本発明の製法によって製造した無機酸化物繊維は、欠陥を有するスピネル構造の γ−型Ａｔ２０３を含み、これは高温度において反対因子が存在しないときは、 で 存在するときは、他の金属液化物、たとえば酸化亜鉛を生成し、これによってア ルミナの構造安定性を改良する。

付加的金属塩が存在すると、構造安定性を向上させるとともに、■焼中にアルミ ナ微結晶の平均粒径を、より容易かつ迅速に所望の大きさとすることができる。

微結晶の核化および粒子の生成はともに、■焼時間の経過につれて増加し、付加 的金属塩がアルミナ微結晶の核化を助ける融剤として作用すると考えられている 。

これは、多数の微結晶がより迅速に形成するので、微結晶粒子が最適な粒径を超 えて生成するのに要する十分な時間が得られないことを意味する。このように、 ■焼工程が短縮されるので、より経斎的となり、繊維は粒径が制御され、またよ り安定化するので、強度が改良される。

この付加的金属塩は繊維の紡糸においても利益を与える。これは紡糸液の粘度を 減少する効果を有するので、所望の所定紡糸粘度に対して紡糸液中のアルミニウ ム化合物濃度を高めることができる。この濃度が高いと、繊維の形成を助け、か つ紡糸した繊維から蒸発させて除去すべき紡糸溶剤の量を減少させる。

溶媒は水性が好ましい。アルミニウム化合物は塩化アルミニウム、硫酸アルミニ ウム、硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウムまたはアルミニウムクロルハイドレ ートのような酸塩が適当である。この塩は水性溶剤において、真正溶液またはコ ロイド溶液またはゾルとして存在することができる。化合物はアルミニウムクロ ルハイドレートが好ましい。

アルミニウム化合物の濃度はできるだけ高くして、許容可能な紡糸粘度に適応さ せることが望せしい。

この粘度は１８℃において１〜１００　ｐｏｉｓｅすなわち０１〜１０　Ｐａｓ が好ましい。他の紡糸液成分が粘度に顕著な影響を与えることを考慮して、アル ミニウム化合物の濃度は５０〜７０重量係の範囲が便宜なことを見出した。

有機ポリマーは水溶性が好ましい。有機ポリマーは、ポリエチレンオキサイド、 ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、ポリ アクリルアミド、セルロースエーテル、アルギン酸およびデキストラン、ゴムお よび殿粉が適当でアシ、なかでもポリビニルアルコールが好ましい。紡糸液中の 有機ポリマー濃度は０．１〜１０重量係が便宜である。これより高い濃度とする こともできるが、これに見合う利益は得られない。

付加的金属化合物は、亜鉛、銅またはすすの塩であるが、亜鉛塩が好ましい。こ の塩は、たとえばハロケ゛ン化物、硝酸塩、硫酸塩またはカルボン酸塩であシ、 なかでも塩化亜鉛が特に有効である。紡糸液中の付加的金属化合物濃度は０．０ １〜１０重量係が便宜である。

繊維がシリカを含むと、繊維の性質が改良される。

けい素化合物を紡糸液に含ませてこの目的を達成する。シリカ自身を水性のコロ イド分散液またはゾルとして使用することもでき、ポリソロキサンのような有機 シリカ化合物を使用することもできる。紡糸液のけい素化合物濃度はけい素１〜 １０重量係の範囲が適当である。これより高い濃度を使用することができるが、 濃度が１０重量％より高いと、繊維の性質が劣化する。

繊維の乾式紡糸は、紡糸液を蒸発させる雰囲気中に紡出する。この雰囲気は実質 的に空気であることが好捷しい。多孔紡糸噴出部材を通して通常の乾式紡糸を行 なうことが便宜であシ、押出したフィラメントを空気噴流の衝撃によって細長化 するブロー紡糸として知られる改良法でもよい。しかし、遠心紡糸が好ましい方 法である、これは他の方法に比べて生産性がはるかに高いためである。繊維がよ り短かくて均一性が少ないときは遠心紡糸頭を紡糸ディスク型とするが、よシ良 質の長繊維または連続フィラメントの製造には回転多孔紡糸噴出部材とするとと ができる。

紡糸した繊維は、溶剤が蒸発するにつれて細長化することが好ましい。これは空 気流の衝撃作用によるか、または巻取シ装置の引落しによるか、または遠心紡糸 頭自身の作用によって行なうこ七ができる。

繊維は回転・ぞッケージ形成装置によって連続フィラメントのヤーンまたはトウ として巻取るが、または透過性捕集コンベアもしくはドラムの上で不織布として 捕集することができる。遠心紡糸の場合は、放出された繊維は環状の空気流によ って方向を変えて、繊維の環状カーテンを形成し、案内を通して集束してトウと するか、または移動するスクリーンコンベア上に置いて不織布として捕集するこ とができる。

紡糸し捕集した繊維は、加熱し、これは空気のような酸素含有雰囲気中の加熱が 好・ましく、アルミニウム化合物および付加的金属化合物を、それぞれの酸化物 に変える。この操作において有機ポリマーは焼失する。加熱工程は繊維をトウま たは不織布として炉内を通過させる。たとえば炉内の高温度に耐える網状コンベ アの上で通過させることが適当である。

加熱工程は繊維を１３００〜１６００℃の温度範囲まで加熱して行ない、適当な 温度分布を有する炉で、単一段階の操作で行なう。たとえば炉の入口は約６００ ℃とし、繊維が通過するにつれて温度を除徐に上昇させ炉を出るときには１４０ ０〜１５ｏＯ℃とし、全体の滞留時間は５〜１０分程度とする。

繊維を高温断熱用に使用するときは、その使用温度に近い温度に加熱工程で繊維 を暴露して、繊維に残留する巣を減少させることが好ましい。そうでないと、断 熱体が収縮して空隙を生じ、この空隙がら炉壁を炉全体の熱に暴露してしまう。

発明を実施する最良の形態 本発明を次の実施例によって説明する。

例１ ５０重重量子ルミニウムクロルハイドレート溶液５２８１９を分子量２６，００ ０のポリビニルアルコ−ル（ＰＶＡ）　（ＤｅｎｋａＰｏｖａｌ　ＫＯ５）　２ ６４　＆と混合した。

混合物を１００℃に加熱して、この温度を２５時間保持してＰＶＡを溶解し、次 に冷却後、濾過して５０μｍより大きい粒子を除いた。

得た溶液に、アルミニウムクロルハイドレート４０５ｍ１と、シリカゾル（Ｎａ ｌｆｌｏｃ　Ｎ　１０３４Ａ）　２２０ｍ１とを含む他の溶液を混合した。この 混合液に無水塩化亜鉛１１８ｇを加えた。次に全体の混合液を６５℃に加熱した 後、固体アルミニウムクロルハイトレー）１００（ｌを１時間にわたって徐々に 加えた。得だ紡糸液は１８℃における粘度が３　Ｐａｓであり、紡糸に適してい た。

紡糸液は遠心紡糸頭にポンプ送波した。この紡糸頭は水平に回転するシャフトの 両端に、２つの多孔紡糸噴出部材を相互に反対向きに外側に向けて取付けた。各 噴出部材は直径６６μｍの孔６０個を有した。

紡糸液は流量４．６７　ｍｌ／　ｍｉｎで送波し、シャフトは５９００　ｒ、ｐ 、ｍ。で回転させて、平均直径５μｍの繊維を紡出して製造した。

繊維は、温度３２℃、相対湿度２０％の空気中に紡出した。紡糸頭の丁度上方に 位置する環状空気孔が、紡出した繊維に向けて加圧空気を吹降して、繊維の流れ を環状カーテンとして下方に向きを変え、回転ドラムの網目円周上に繊維を沈着 させて不織布とした。

この繊維は基本重量１００　ｊｊ　７ｍ２に堆積させた後、長さ１．５ｍのスト リップとしてローラから脱し、スロット炉を通る移動コンベアベルトに長手方向 に載せた。炉の温度は入口で６４０℃、出口で１０００℃であり、布の炉内滞留 時間は４分間であった。この加熱操作の後、２次熱処理として布を１４００℃に ２分間加熱し、残留する巣を実質的に除去した。

布の強度はＩｎ５ｔｒｏｎ引張シ試験機に５Ｘ５ｃ？ｎ２の試料およびＩｃｍの 試験長さを使用して測定した。両方向において１０回測定して平均した。上記方 法によって製造した布は、分割強さが強い方向で２０，０ＯＯＮ／ｋｇ、弱い方 向で１２．　Ｏｏ　ｏ　Ｎ７ｋｇであった。これに比べて、塩化亜鉛を含まずに 製造した布は分割強度が強い方向で僅か３０００　Ｎ７ｋｇであった。

繊維に塩化亜鉛を含１ずに製造した布は、４分間でなく、１時間加熱したとき、 強度が強い方向において１４．、０００　Ｎ７ｋｇに改良されたが、この強度は 本発明の布より寸だ低かった。

塩化亜鉛を含まずに製造した繊維材料は、塩化亜鉛を含寸す、固体アルミニウム クロルハイドレート８００ｇのみを付加したことの他は上記方法と同様にして製 造した。このアルミニウムクロルノ・イドレートの量は、紡糸効率を減少させる 水ｓ−１で紡糸液粘度を増加させることなくできるたけ多く加え得るこれらの例 は、紡糸液が種々な亜鉛塩を含むときに紡糸液粘度に与える影響を、亜鉛塩を含 まない比較例と比べて示す。紡糸液中の亜鉛塩濃度は下表に示し、他の条件は例 １の記載と同様とした。

塩化亜鉛の代りに、例７では塩化すず、例８では塩化銅を使用したことの他は、 例１の方法を反復した。紡糸液の１８℃における粘度および布の強度を例１と比 べて次に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶解または分散したアルミニウム化合物と、繊維の紡糸を助けることができ る溶解した有機ポリマーとを含む溶剤からなる紡糸液を調製し、この紡糸液を蒸 発させる雰囲気中に紡出して繊維を形成し、次にこの繊維を加熱してアルミニウ ム化合物を酸化物に変える無機酸化物繊維の製法であって、亜鉛、銅およびすす の塩から選択した付加的金属化合物を紡糸溶剤に加え、繊維加熱工程によって、 この付加的金属化合物を酸化物に変えることを特徴とする無機酸化物繊維の製法 。 ２、溶剤が水性である、請求の範囲第１項記載の製法。 ３、紡糸液中の付加的金属化合物濃度が０１〜１０１〜１０重量％ある、請求の 範囲第１項記載の製法。 ４、付加的金属化合物が塩化亜鉛である、請求の範囲第１項記載の方法。 ５、紡糸液中のアルミニウム化合物濃度が５０〜７００〜７０重量％ある、請求 の範囲第１項記載の製法。 ６　アルミニウム化合物がアルミニウム化合物ノ・イドレートである、請求の範 囲第１項記載の製法。 ７　有機ポリマーがポリビニルアルコールである、８　溶解または分散したアル ミニウム化合物と、けい素化合物と、繊維の紡糸を助けることができる溶解した 有機ポリマーとを含む水性溶剤からなる紡糸液を調製し、この紡糸液を、実質的 に空気である蒸発させる雰囲気中に紡出して繊維を形成する乾式紡糸を行ない、 この繊維を空気中で加熱してアルミニウム化合物を酸化物に変える無機酸化物繊 維の製法であって、亜鉛、銅およびすすの塩から選択した付加的金属化合物を紡 糸液に加え、かつこの化合物を繊維加熱工程において酸化物に変えることを特徴 とする、無機酸化物繊維の製法。 ９　紡糸液中のけい素化合物濃度がけい素として１、０〜１０重量％の範囲であ る、請求の範囲第８項記載の製法。 １０　紡糸液を多孔紡糸噴出部材を通して紡糸して繊維を特徴する請求の範囲第 １項記載の製法。 １１　紡糸液をブロー紡糸法によって紡糸して繊維を特徴する請求の範囲第１項 記載の製法。 １２、紡糸液を遠心紡糸法によって紡糸して繊維を特徴する請求の範囲第１項記 載の製法。 １３、紡糸した繊維を１，３００〜１，６００℃の範囲の温度まで加熱して、ア ルミニウム化合物および付加的金属化合物をそれぞれの酸化物に変える、請求の 範囲第１項記載の製法。