JPS6052205B2

JPS6052205B2 - 高強度アルミナ系連続繊維の製造法

Info

Publication number: JPS6052205B2
Application number: JP24554383A
Authority: JP
Inventors: 一朗長嶋; 明久白坂; 光雄山下; 勝之進磯貝
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1983-12-28
Filing date: 1983-12-28
Publication date: 1985-11-18
Also published as: JPS60139818A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は紡糸性と強度のすぐれたアルミナ系連続繊維
の製造法に関するものであり、更に詳しくは、特定した
オキシ塩化アルミニウムとポリビニルアルコール（以下
ＰＶＡと略記する）を混合して調製した高粘度紡糸原液
を乾式紡糸法により安定に紡糸してアルミナ前駆体繊維
とし、これを加熱処理して高強度のアルミナ系連続繊維
を製造する方法に関するものである。

従来から、オキシ塩化アルミニウムとＰＶＡ水溶液、
またはこれらにシリカ等を混合した原液を紡糸してアル
ミナ系繊維を製造する方法は、特公昭５５−３６７２６
号等て提案されているが、これ等の方法では連続繊維の
安定紡糸が困難であり、高強度アルミナ繊維の工業的製
造法として十分満足なものではない。

又、アルミナ系繊維の製造法において、紡糸原液の粘
度は良好なアルミナ前駆体繊維を得るための１つの要因
であり、製造過程において必要な時間紡糸原液を放置し
て置いても一定の粘度を維持することが望まれており、
そのために従来２０℃での上限粘度を２０００ポイズ未
満に保つことが適当とされているが、この様な低粘度で
は紡糸原液中の塩化アルミニウムまたはそれとシリカと
の混合物からなる無機化合物の濃度が低く、後続の乾燥
工程におけるエネルギー損失及び設備費等を増加する欠
点があつた。

本発明者らは、工業的により有利なアルミナ系繊維の
製造法を引き続き研究して来た結果、粘度（２０℃）が
２０００ポイズ以上の高粘度アルミナ原液でも特定条件
下で調製すれば、放置による原液粘度の上昇が緩慢で工
業的に取り扱える原液となり、この高粘度原液は紡糸時
のノズル離れが極めて容易で操作性が向上し、かつ特定
条件では安定した紡糸性と高強度のアルミナ系連続繊維
が得られることを見出し、本発明の完成に至つた。

即ち本発明は、アルミナ系無機化合物とポリビニルア
ルコールを混合比９５／５〜７０／３０の範囲で混合し
、固形分濃度２５〜３４％、２０℃に於ける粘度２００
０〜８０００ポイズの範囲となるよう調製した紡糸原液
ノズル部温度３５〜１１０℃、巻取部相対湿度３０〜６
０％の範囲に設定した紡糸装置により、紡糸ドラット１
２０１′）．下、巻取糸の水分率３〜１５％の範囲の紡
糸条件で乾式紡糸後、加熱処理することを特徴とする高
強度アルミナ系連続繊維の製造法である。以下、本発明
を詳細に説明する。

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、塩基性酢酸塩、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
（例えば示性式Ａｌ２（０Ｈ）４９Ｃ１１．１）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。本発明に使
用するＰＶＡとしては、市販のものが使用できるが、平
均重合度６００〜２０００１ケン化度８０〜９７モル％
のＰＶＡが特に好ましく、通常はポリオキシアルキレン
グリコール系消泡剤をＰＶＡに対し２％以下添加するの
が好ましい。本発明でアルミナ系無機化合物とＰＶＡの
混合．比率及び混合原液の固形分濃度、粘度を特定する
のは、これらが紡糸原液の安定性と紡糸性及びアルミナ
繊維の強度に顕著に影響するためである。本発明におけ
る紡糸原液のアルミナ系無機化合物とＰＶＡの混合比率
（アルミナ系無機化合物／！ＰＶＡ）は固形分基準で９
５／５〜７０／３０、より好ましくは９Ｖ１０〜８Ｖ２
０が適当であり、混合比率が９５／５をこえると、紡糸
原液の曵糸性が低下すると共に、得られた前駆体繊維が
脆弱となり実用性に欠け、７０／３０以下ては紡糸性は
向上するが、・アルミナ繊維の強度と柔軟性が不足して
来る。本発明で言うアルミナ系無機化合物とは、Ａｌ２
Ｏ３、ＳｌＯ２、ＺｒＯ２等の酸化物のことであり、固
形分濃度とはＭ凰戊ｂ』寺間加？…？罎ｑ斗ｌ量刈００
のことであ試料原液のＷｅｔ重量る。

本発明の混合紡糸原液の固形分濃度は２５〜３４％が好
ましく、固形分濃度２５％未満では原液から本発明の粘
度（２（代））２０００ポイズ以上の原液を調製するに
は、熟成による増粘に長時間を要するので実用的でなく
、また（％をこえると原液から経時的に安定な紡糸原液
が得られない。

）本発明の紡糸原液は粘度（２０℃）を２０００〜８
０００ポイズに調節する必要があり、８０００ポイズを
こえると紡糸原液の粘度が高過ぎろ過抵抗が増大し、曳
糸性も低下するため安定紡糸することは出来ない。

又２０００ポイズ未満では紡糸原液がノズル表面・に接
着し、いわゆるノズル離れが悪くなり、工業的見地から
好ましくない。本発明の紡糸原液は固形分濃度２５〜（
％の原液を加温熟成して所定の粘度に増粘し調製するも
のてあるが、熟成温度も紡糸原液の粘度安定性に影響す
るため特定する必要がある。

熟成温度を高めるほど、原液は短時間で増粘するが、高
温熟成で粘度調節した原液は以後低温で放置しても粘度
上昇が急激で実用的でないので、本発明の熟成温度は８
０℃以下が好ましい。

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。紡糸時の
ノズル部周辺の温度はノズル部の雰囲気湿度、紡糸原液
の粘度とも関連するが、ノズル部温度は３５〜１１０℃
、より好ましくは４５〜８０℃が適当であり、３５℃未
満では糸条にフラクチヤーが発現し、ノズル部で糸切れ
し易くなり、また１１０℃をこえると、ノズル内原液の
変質によるノズル詰まりの発生やノズル直下の糸条の乾
燥過多による曳糸性の低下が見られる。

本発明において紡糸ドラフトは、紡糸安定性とアルミナ
繊維の強度に影響し、１２０以下、より好ましくは１０
０以下が好適であり、１２０をこえると紡糸した繊維は
毛羽立ちが多く、加熱処理してアルミナ繊維とする場合
の収縮率も大となり、強度も低下する。

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。

紡糸した前駆体繊維の水分率は、糸条の取り扱い性とア
ルミナ繊維の強度に影響するため、規制することが好ま
しい。

水分を殆ど含まない前駆体繊維は、剛直で脆く取り扱い
難い。

また、水分率が高い前駆体繊維から得たアルミナ繊維は
、強度が低く柔軟性が失われるので、紡糸以後の前駆体
繊維の水分率は３〜１５％、より好ましくは５〜８％に
保持する必要があり、そのためには紡糸巻取部の雰囲気
の相対湿度を３０〜６０％、より好ましくは４０〜５０
％に管理することを要し、その範囲外ては本発明の高強
度アルミナ系連続繊維を得ることが困難である。以下、
実施例により更に詳細に説明する。実施例１
斗第１表の結果より、固形分
濃度３４％以下の原液を加温熟成して高粘度原液とした
ものは経時安定性が良いが、固形分濃度３５％以上の原
液は低温放置でも短時間て粘度上昇し、工業的取扱いが
困難であることが分る。

実施例２８％塩酸水溶液５（１）部にアルミニウム粉末５４部を
攪拌下徐々に添加して９４゜Ｃに保温し、還流下１時間
反応させてオキシ塩化アルミニウム水溶液とした。

また別に、ケン化度羽モル％、平均重合度１６５０の部
分ケン化ＰＶＡＩＯ娼と水９０娼、ポリオキシアルキレ
ングリコール系消泡剤１部を混合し、加熱溶解して１０
％濃度のＰＶＡ水溶液とした。

このオキシ塩化アルミニウム水溶液４４５部に２０％濃
度のコロイド状シリカ（社）部とＰＶＡ水溶液１３６１
０％塩酸水溶液にＡ１／ｃ１のモル比が１．９となるよ
うにアルミニウム粉末を徐々に添加し、１００℃で１時
間加熱してオキシ塩化アルミニウム水溶液を調製した。
この水溶液に攪拌下、コロイド状シリカ（シリカ濃度２
０％）と平均重合度１７０Ｃ）．ケン化度９０．５モル
％の部分ケン化ＰＶＡ水溶液（ＰＶＡ濃度１０％）をＡ
ｌ２Ｏ３／ＳｌＯ２／ＰＶＡの混合比が７０／１７／１
３となるよう添加した。

この混合溶液をロータリーエバポレーターにより、浴温
５０℃で３〜５．５時間の範囲で減圧濃縮し、固形分濃
度一粘度（２０℃）がそれぞれ３０．４％−２１０ポイ
ズ、３４．０％−７３０ポイズ、３５．２％−２４６０
ポイズ、３５．８％−４８２０ポイズの原液を得た。

更に固形分濃度３０．４％及び３４．０％の原液を７０
℃で８時間及び５．５時間熟成した処、増粘して粘度（
２０℃）が７５６０ポイズ及び４４５０ポイズになつた
。これら原液を３０℃に保温放置して、経時的に粘度（
２０℃）を測定した結果を第１表に示した。部を混合し
、攪拌減圧下６０℃で３．５時間濃縮後６０１℃で丘時
間熟成して固形分濃度３１．５％、粘度（２０℃）２８
７０ポイズの紡糸原液とした。この紡糸原液をスピンタ
ンクに入れ、３０゜Ｃに保温して孔径０．１０７７１．
ＩＴｒＬ１孔数１２０ケのノズルを用い、ノズル吐出量
２．４ｃｃ／分、ノズル部の相対湿門度３２〜３６％、
温度４５℃、紡糸筒下部の温度７６℃、巻取り部の相対
温度５０〜５５％に設定した紡糸装置により、巻取速度
６０ｍ，／分の条件で乾式紡糸し、紡糸ドラフト２３．
巻取糸の水分率７．５〜８．２％の前駆体繊維を連続１
週間紡糸したが、紡糸中トラブフルは全くなかつた。

この前駆体繊維の相対湿度５５％雰囲気に於ける強度は
０．１２９ノｄ１伸度は４．５％で、この前駆体繊維を
４０００ＣＩＨの速度で１２００′Ｃに昇温し１時間加
熱した処、繊維直径０．７５μｍ１強度２４７ｋ９１Ｔ
ｒ０ｉの柔軟な風合のアルミナ系繊維となつた。

実施例３実施例２のオキシ塩化アルミニウム水溶液４３５部にコ
ロイド状シリカ１００部とＰＶＡ水溶液２００部を混合
し、攪拌下、７０℃で４時間減圧濃縮後、７０℃で６時
間熟成して固形分濃度３３．８％、粘度（２０℃）４５
７０ポイズの紡糸原液を調製した。

この紡糸原液を３０℃に保温して孔径０．Ｉ′２ｍＩｆ
Ｌ１孔数１２０ケのノズルを用い、ノズル吐出量３．７
ｃｃ／分、ノズル部の相対湿度７５〜８０％、温度４７
Ｃ、紡糸筒下部の温度６５℃、巻取部の相対湿度５０〜
５５％に設定した紡糸装置により巻取速度７０ｍ／分、
紡糸ドラフト２６で３日間連続紡糸したが、紡糸性は良
好であつた。得られた前駆体繊維の水分率は９．０％、
強度は０．１８ｙ１ｄ１伸度は７．５％で、この繊維を
１２００′Ｃで１時間加熱処理した処、繊維直径１０．
５μ瓦、強度２０５ｋｇ１Ｔｄの柔軟な風合のアルミナ
系繊維が得られた。

実施例４実施例２で使用した紡糸原液を用いて、同様に乾式紡糸
する際、孔径０．２２７ｎ１ｍ、孔数１２０ケのノズル
を使用し、ノズル吐出量５．０ｍ１／分、紡糸ドラフト
１１５であり、その他の紡糸条件は実施例２と同様にし
て紡糸した。

得られた前駆体繊維の強度は０．１９ｙ１ｄ１伸度は３
．８％であり、１２００℃で１時間加熱した場合の強度
１９５ｋ９１ｉと、ほぼ取り扱い上も物理的性質土も良
好であつたが、この場合紡糸ドラフトを１３５に上げる
と、紡糸切れが発生し、また毛羽の発生もあり、取り扱
いが困難であつた。

Claims

【特許請求の範囲】

１アルミナ系無機化合物とポリビニルアルコールを混
合比９５／５〜７０／３０の範囲で混合し、固形分濃度
２５〜３４％、２０℃に於ける粘度２０００〜８０００
ポイズの範囲となるよう調製した紡糸原液をノズル部温
度３５〜１１０℃、巻取部相対湿度３０〜６０％の範囲
に設定した紡糸装置により、紡糸ドラフト１２０以下、
巻取糸の水分率３〜１５％の範囲の紡糸条件で乾式紡糸
後、加熱処理することを特徴とする高強度アルミナ系連
続繊維の製造法。