JPS6052204B2 - アルミナ系無機繊維前駆体の製造法 - Google Patents

アルミナ系無機繊維前駆体の製造法

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JPS6052204B2
JPS6052204B2 JP58245542A JP24554283A JPS6052204B2 JP S6052204 B2 JPS6052204 B2 JP S6052204B2 JP 58245542 A JP58245542 A JP 58245542A JP 24554283 A JP24554283 A JP 24554283A JP S6052204 B2 JPS6052204 B2 JP S6052204B2
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spinning
alumina
fibers
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一朗 長嶋
明久 白坂
光雄 山下
勝之進 磯貝
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Denka Co Ltd
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Denki Kagaku Kogyo KK
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、紡糸性及び加工性にすぐれたアルミナ系無機
繊維前駆体の製造方法に関するものである。
近年、無機繊維の有用性が認識されるにつれてその製法
特許も種々提案され、各種性能の無機繊維が工業的規模
で生産されるようになつて来た。
これらの無機繊維の製造法は、特公昭47−29631
、特公昭48−567、特開昭50−25822、特公
昭51−12736、特公昭55−36726等で代表
されるが、いずれも各種組成の無機化合物を単独ないし
はこれに各種有機重合体を10%以下の範囲で混合して
紡糸原液を調製し、これをノズルにより空気流中に押出
して短繊維又は連続繊維状の前駆体繊維とし、次いで加
熱処理して無機繊維とするものである。ハハー −L゛
^血1・、ルー ゛、Lフ台れ]、↓髄”丑1ュ 、
、ずれも脆弱で取り扱い性に多大の難点があり、これを
加熱処理して無機繊維とすれば、引張り強度は向上し稍
取り扱い易くなるが、低伸度で可撓性がないため特に連
続繊維の場合繊物等への加工性に欠ける欠点がある。
本発明者らは、かかる取り扱い性、加工性の欠点を改善
した連続繊維状の無機繊維、特にアルミナ系無機繊維前
駆体の製造法について鋭意研究した結果、特定した紡糸
原液の調製法と紡糸条件を採用することにより、紡糸性
と取り扱い性にすぐれた前駆体繊維が製造でき、これに
より高強度のアルミナ系繊維が得られることを見出し、
本発明を完成した。
即ち、本発明はアルミナ系無機化合物とポリビニルアル
コール(以下PVAと略記する)系重合体を混合比率7
0/30〜50/50の範囲で混合して、粘度(50℃
)200〜4500ポイズの紡糸原液を調製し、ノズル
部の温度が35〜1印℃に設定された紡糸筒により、紡
糸ドラフトが3唄下の条件で乾式・紡糸して連続繊維状
の前駆体繊維を製造し、必要に応じて相対湿度30〜5
0%の雰囲気で撚糸、製織等の加工を施し、次いで加熱
処理してアルミナ系繊維或いはその成型品とするもので
ある。
本発明の最大の特徴は前駆体繊維のすぐれた紡糸性と取
・り扱い性にある。本発明に使用するアルミナ系無機化
合物は熱処理によつて耐火性無機酸化物を形成するもの
であれば特別の限定はないが、公知の水溶性又はコロイ
ド状金属塩からなるアルミニウム化合物が用いられ、好
ましいものとしてはアルミニウムの塩基性塩化物、塩化
性酢酸塩、塩基性硝酸塩てあり、これ等の中で特にオキ
シ塩化アルミニウムが好ましい。
前記アルミニウム化合物には必要に応じてジルコニウム
、マグネシウム、クロム、ニッケル、鉄、コバルト、イ
ットリウム、珪素の化合物を混合することができ、具体
的にはジルコニウムは塩基性塩化物、塩基性酢酸塩、塩
基性硝酸塩として、マグネシウム、クロム、ニッケル、
鉄、コバルト、イットリウムは塩化物、硫酸塩、硝酸塩
、酢酸塩、蟻酸塩として単独又はこれ等の混合物がアル
ミニウム化合物への添加物として用いられる。珪素化合
物としては微細なシリカ(SiO2)が水中に分散した
コロイド溶液(シリカゾル)が用いられる。
また使用するPVA系重合体としては、平均重合度60
01).上、ケン化度80〜97モル%のPVAが特に
好ましいが、水溶性範囲内で一部変性基を含むPVAで
もよく、又ポリエチレンオキサイド等の水溶性ポリマー
を一部混合使用することも出来る。
本発明で、アルミナ系無機化合物とPVA系重合体の混
合比率及ひ混合原液の粘液を特定するのは、これらが紡
糸性と得られた前駆体繊維の取り扱い性、及びこれより
誘導するアルミナ系繊維の物性に著しく影響するためで
ある。
本発明の紡糸原液におけるアルミナ系無機化合物とPV
A系重合体との混合比率(アルミナ系無機化合物7/P
VA系重合体)は固形分基準で70/30〜50/50
が好ましく、混合比率が70/30をこえると得られる
前駆体繊維は脆弱で取り扱い性の改3善効果が少なく、
また50/5昧満の場合は前駆体繊維の取り扱い性は良
いが、これより得られる無機繊維の強度が低く、本発明
の効果が半減する。
紡糸原液の粘度(500C)は200〜4500ポイズ
が好ましく、200ポイズ未満ではノズルから押出さ4
,れた原液のノズル離れが困難となり、4500ポイズ
をこえると枦過圧の上昇や曳糸性の低下が顕著となり、
いずれも実用性に乏しくなる。又、本発明では800〜
3500ポイズの原液粘度(500C)が、紡糸安定性
の点で特に好ましい。ノズル部温度はノズル部雰囲気湿
度、原液粘度等とも関連するが、ノズル部温度は35〜
150℃、より好ましくは60〜120℃に設定する必
要があり、30℃未満の場合には繊維にフラクチヤーが
発生し強度が低下し、また15(代)をこえるとアルミ
ナ系無機化合物の変質により原液粘度が急激に上昇する
ため、ノズル詰り等が発生し易く長期間の安定紡糸が困
難となる。
l ノズル部の雰囲気湿度は本発明に不可欠の要因では
ないが、ノズル部周辺を相対湿度70%以上に保持すれ
ば良好な曵糸性を示すので、安定紡糸に好都合である。
本発明において用いられるノズルは如何なる形状のもの
でもよいが、特に好ましくはノズルプレートの吐出口側
に突起を突設した紡糸孔を設けたものがよい。紡糸ドラ
フトは得られた前駆体繊維の寸法安定性に影響し、高ド
ラフトで紡糸した繊維ほど吸湿による収縮率が大きいの
で、製織等の加工性が問題となり、又高収縮した前駆体
繊維から誘導した無機繊維ほど強度が低くなる。
このため、本発明では紡糸ドラフトは30以下に規制す
る必要がある。尚、本発明において紡糸ドラフトはノズ
ル押出し原液量、ノズル孔径、紡糸巻取り速度等により
決定され、具体的には下記の式から得られた値をいう。
紡糸ドラフト30以下の前駆体繊維を相対湿度30〜5
0%の雰囲気で取り扱えば、繊維は適度に吸湿して可撓
性を示し、かつ吸湿による寸法変化も少なく、製織等の
加工も容易て本発明の特徴がいかんなく発揮される。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
実施例1 35%塩酸1380yに水酸化アルミニウム450yを
加えて90℃で溶解し、その温度を保ちつつ攪拌下に水
2.4eとアルミ粉末720yを徐々に加えて、AI/
c1モル比1.8の溶液とした。
この溶液に攪拌下(5(代)に保温)コロイド状シリカ
(シリカ濃度20%)3600yとケン化度90モル%
、平均重合度1700のPVA溶液(PVA濃度10%
)1950fを加え、減圧濃縮してAl2O3とSiO
,の合計濃度34.2%、粘度(50℃)2100ポイ
ズのアルミナ紡糸原液を調製した。また別に、ケン化度
94.5モル%、平均重合度1700のPVAl8OO
yと水3.2eを混合し加熱溶解して、PVA濃度36
%、粘度(8(代))1560ポイズのPVA紡糸原液
を調製した。
この両紡糸原液をそれぞれ定量ギヤーポンプで送液し、
ノズル部直前でスタテツクミキサー(15エレメント)
により混合して、両原液の混合比率及び紡糸ドラフトの
種々異なる連続繊維状の前駆体繊維を乾式紡糸法で得た
両原液の混合比率は、ギヤーポンプの回転比を任意に選
定することにより、また紡糸ドラフトは、ノズル押出し
原液量、ノズル孔径、紡糸巻取り速度を適宜に組み合わ
すことにより調製した。
紡糸条件は、ノズル部の相対湿度85%、温度80℃、
紡糸筒下部の相対湿度30%、温度120℃で、使用ノ
ズルは孔径0.06〜0.14TWt1孔数30ケ、紡
糸巻取り速度は30〜60771./分である。第1表
は、本実施例で得られた混合比率の種々異なる前駆体繊
維並びに同繊維を1000℃で加熱処理(昇温速度20
0びClhr)してアルミナ系繊維としたものの強伸度
測定結果を示したものである。3第2表の結果より、紡
糸ドラフトの高い前駆体繊維は吸湿による収縮率が大き
く、収縮した同繊維から誘導したアルミナ系繊維は低い
強度となることが分る。第1表の結果より、アルミナ/
PVAの混合比率が8V20の前駆体繊維及び混合比率
4V60のアルミナ繊維は低強度で取り扱い性ないしは
実用性に乏しいことが分る。
第2表は同じく本実施例て得た紡糸ドラフトの種々異な
る前駆体繊維(前駆体繊維はアルミナ/PVA混合比率
60/40から得た繊維3〜3.2dIfの繊維)を温
度20℃、相対湿度50%の雰囲気に放置して吸湿させ
た場合の平衡収縮率と吸湿前後の前駆体繊維を1000
℃で加熱処理(昇温速度200゜C1hr)して、アル
ミナ系繊維としたものの強度測定結果を示したものであ
る。
実施例2 10%塩酸4000yにアルミニウム粉末550gを徐
々に加えて90〜100℃に保温し、還流下1時間反応
させて溶液とした。
これに濃度20%のコロイド状シリカを1550y加え
、50℃で減圧濃縮してAl2O3とSiO2の合計濃
度が32.5%のアルミナ溶液(アルミナ/シリカ混合
溶液)を調製した。また、別にケン化度88.5モル%
、平均重合度1700のPVA38Oyと水620fを
混合し、加熱溶解してPVA溶液を調製した。このアル
ミナ溶液1540fとPVA溶液1320fを室温で1
時間攪拌混合して、アルミナ/PVA混合比率50/5
へ粘度(50℃)1840ポイズの紡糸原液を調製した
この原液は室温下で粘度変化もなく安定であつた。この
紡糸原液を孔径0.1Tn!n1孔数90ケのノズルを
使用して、ノズル部の相対湿度80%、温度100℃、
紡糸筒下部の相対湿度45%、温度140℃の紡糸筒に
より、紡糸巻取速度80Tri./分、紡糸ドラフト5
.5で乾式紡糸し、繊度270C1/90f1強度0.
2491dの前駆体繊維を得た。
乾式紡糸性は良好で連続3日間の紡糸で糸切れはなかつ
た。この前駆体繊維を相対湿度50%の雰囲気下で、撚
数100TIMに加熱後製紐し、巾10cm、目付22
0;flイのテープ状とした。
これを昇温速度1000CIhrで450℃迄加熱し、
次いで昇温速度30(代)Ihrで100(代)迄加熱
した処、繊維直径8pm,、強度125k91iのアル
ミナ系繊維からなる巾6Crf11目付140fIWt
のテープ状の紐が得られた。
実施例3 実施例2のアルミナ溶液2270y.15PVA溶液1
140gを室温で攪拌混合して、アルミナ/PVA混合
比率70/3へ粘度(5(代))1280ポイズの紡糸
原液を調製した。
この紡糸原液を孔径0.07wft1孔数60ケのノズ
ルを使用して、ノズル部の相対湿度70%、温度60℃
、紡糸筒下部の相対湿度30%、温度10(代)の紡糸
筒により、巻取速度50m,/分、紡糸ドラフト30の
紡糸条件で乾燥紡糸し、繊度150C1/60f1強度
0.14V′dの前駆体繊維を得た。
3日間の連続紡糸で糸切れの殆どない紡糸安定性であつ
た。
この前駆体繊維を相対湿度30%の雰囲気下で平織組織
に製織し、目付110fI耐の織地とした後、1000
℃で加熱処理して、目付72f1イのアルミナ繊維から
なる織物とした。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 アルミナ系無機化合物とポリビニルアルコール系重
    合体を混合比率70/30〜50/50の範囲で混合し
    て調製した粘度(50℃)200〜4500ポイズの紡
    糸原液を、ノズル部温度を35〜150℃の範囲に設定
    した紡糸装置により、紡糸ドラフト30以下で乾式紡糸
    することを特徴とするアルミナ系無機繊維前駆体の製造
    法。
JP58245542A 1983-12-28 1983-12-28 アルミナ系無機繊維前駆体の製造法 Expired JPS6052204B2 (ja)

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