JPS6335827A

JPS6335827A - アルミナ繊維紡糸原液の調製方法

Info

Publication number: JPS6335827A
Application number: JP17539686A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ando; 誠安東; Hatsuichi Miwa; 三輪　肇一; Akiyoshi Komori; 古森　堯喜
Original assignee: Taki Chemical Co Ltd
Current assignee: Taki Chemical Co Ltd
Priority date: 1986-07-24
Filing date: 1986-07-24
Publication date: 1988-02-16
Also published as: JPS643962B2

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】（産業上の利用分野）本発明はアルミナ繊維紡糸原液の調製方法に関し、殊に
塩基性塩化アルミニウムとシリカゾルを主原料とするア
ルミナ繊維に於て、耐火強度特性に優れたアルミナ繊維
を提供するためのアルミナ繊維紡糸原液の調製方法に関
する。

（従来の技術）アルミナｍ維は耐熱性に優れ、またｉｅｉ強度、高弾性
であることより従来から高温用断熱材、プラスチック、
金属等の強化材として利用検討されている。

しかし、このｍ維は１５００’Ｃ以上の高温で使用され
ると、α−Ａ１□０３結晶が急激に成長し、結晶粒径が
大きくなり、また多くの空孔が発生することよりｍ推強
度は急激に低下し、長時間の使用では１５０００Ｃが実
用限界温度であるとされている。

アルミナ繊維の粒成長を抑え、その結果、高温耐熱性を
改善するために、従来よりケイ素化合物をアルミナ繊維
中に導入する方法が知られており、シリカゾル等を紡糸
液と混合し、紡糸することが行われている。　また、塩
基性塩化アルミニウム溶液を濃縮して紡糸原液としたも
のは、曳糸性が不充分であり、紡糸原液が液滴下し易く
、ショットを半金したものしか得られないという欠点を
有するため、これを改善する方法として、ポリビニルア
ルコール、ポリビニルピロリドン、デンプン等の水溶性
有機高分子が使用される。

しかし、塩基性塩化アルミニウムとシリカゾルは種々な
面で相反する性質を有し、塩基性塩化アルミニウムにシ
リカ化合物を導入したものは、水溶性高分子とシリカ化
合物との相互作用により溶液が不均一となり、繊維化し
た繊維中の組成が不均一となり、シリカ化合物の添加効
果が得られない。

従って、通常水溶性高分子の内でもシリカとの結合が比
較的軽微なポリビニルアルコールが使用されている。

しかし、ポリビニルアルコールは本来曳糸性に優れず、
このため未だ紡糸液の曳糸性が充分でなく、従って、限
られた高粘度範囲で使用され、紡糸方法もジェット紡糸
、遠心力紡糸等による方法に制限されているのが現状で
あり、ショットを半金する問題は依然として残されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点）本発明者らはこの様な現状の中で、塩基性塩化アルミニ
ウムとシリカ化合物としてシリカゾルを原料とするアル
ミナ繊維の製造に於て、強度、耐熱、耐火性の優れるア
ルミナ繊維を得るための紡糸原液を提供するために、そ
の曳糸性を改善すること、並びにシリカゾルと水溶性高
分子との相互作用を生起させず、全成分を均一に紡糸液
中に分散させることにより前記問題点を解決すべく、鋭
意研究を進めた。

（問題点を解決するための手段）その結果、塩基性塩化アルミニウムとシリカゾルを予め
特定条件で加熱処理した後、ポリエチレンオキサイドを
使用することにより、或いは前記加熱処理後にポリエチ
レングリコールを加え前処理し、次いでポリエチレンオ
キサイドを使用することにより、前記問題が解決される
ことを見い出し、本発明を完成したものである。

即ち水弟１の発明は、塩基性塩化アルミニウムとシリカ
ゾルを原料とするアルミナｍ維の製造に於て、Ａｌ２０
３２８％以下の塩基性塩化アルミニウムとシリカゾルの
混合溶液を７０℃以上に加熱した後、これにポリエチレ
ンオキサイドを添加混合することからなるアルミナ繊維
紡糸原液の調製方法に関し、更に水弟２の発明は、塩基
性塩化アルミニウムとシリカゾルを原料とするアルミナ
繊維の製造に於て、Ａ１．Ｏ３２８％以下の塩基性塩化
アルミニウムとシリカゾルの混合溶液を７０℃以上に加
熱した後、これにポリエチレングリコールを加え前処理
した後、次いでポリエチレンオキサイドを添加混合する
ことからなるアルミナ繊維紡糸原液の調製方法に関する
。

即ち、本発明の目的は、紡糸原液の曳糸性を改善するこ
とにより、従来紡糸方法が制限されていたアルミナ繊維
前駆体の製造を容易ならしめ、繊維形態の向上とショッ
トの低減を図ることにあり、更にはシリカゾルを紡糸原
液中に均一に分散させろことにより、アルミナ繊維の耐
熱耐火強度特性を向上させることにある。

（作　用）先ず、水弟１の発明について説明する。

水弟１の発明に使用する塩基性塩化アルミニウムは、通
常塩基度が７０％以上のものを使用し、これを下回ると
本発明の効果を得ることが困難となる。

またシリカゾルは、コロイド状態で無定形シリカ質から
なり、水溶液中で安定的にゾルを形成するものを使用す
る。

更に、ポリエチレンオキサイドに関しては、分子量が３
００，０００以上のものが好ましい。

本発明では、先ず最初に塩基性塩化アルミニウムとシリ
カゾルの混合溶液を調製し、これを７０９Ｃ以上で少な
くとも２０分以上加熱する。

この場合にこれらの使用割合については、塩基性塩化ア
ルミニウムは混合溶液の；二度がＡｌ２Ｏ３換算で２８
重量％以下となるように混合することが好ましく、また
シリカゾルの使用割合は特に限定はないが、直ねこのＡ
１．０ｊ量に対して１．０〜４０．０重厘％の範囲とな
るようにする。

加熱条件に関して云えば、７０’Ｃ以上で少なくとも２
０分以上の処理が必要であるが、この温度と時間は一般
に相反する関係にあり、例えば９０℃では１０分以上、
１２０℃では１分以上となる。

しかし、処理温度が７０　’Ｃを下回ると本発明の効果
は得られず、この加熱処理条件は本発明に於て殊に重要
である。

また、シリカゾルはその溶液を加熱すると溶液が不安定
となるため、一般に高温加熱処理は避けられるが、本発
明の方法によれば、驚くべきことに何らその溶液安定性
は損なわれず、安定状態を維持している。

加熱処理後、次いでこの溶液にポリエチレンオキサイド
を添加する。

ポリエチレンオキサイドの使用割合については、溶液中
のＡｌ２Ｏ，ｉに対して概ね０．１〜５．０！ｌＥ量％
の範囲である。

前掲の従来技術で記載した如く、この時のポリエチレン
オキサイドの添加により、通常、シリカとポリエチレン
オキサイドとの相互作用により紡糸原液は不均一なもの
となり、多くの場合ガム状沈澱を生成するが、本発明で
はポリエチレンオキサイド添加後も溶液は極めて均−且
つ安定であり、紡糸後の繊維強度の向上に寄与し、また
紡糸液の曳糸性も優れたものとなり、通常、必須的に行
われる減圧濃縮、脱泡という紡糸液の粘度、曳糸性調整
プロセスを省いて、高収率で高性能繊維を得ることがで
きる。

木筆２の発明は、木筆１の発明を更に改善したものであ
り、本発明の特徴とするところは、塩基性塩化アルミニ
ウムとシリカゾルの混合溶液を加熱した後、ポリエチレ
ングリ、コールを加え、前処理を行うことにある。

木筆２の発明のポリエチレングリコールは、分子量が２
００〜２００００のものを使用する。

またその使用割合については、前記加熱処理後の溶液中
のＡｌ２Ｏ３量に対して、概ね１．Ｑ３ＩＬｉ％以上で
あり、使用する塩基性塩化アルミニウムの塩基度が低い
程、その添加量は増加することが望ましい。

即ち、ポリエチレングリコールの発刊り使用割合が前記
の範囲を逸脱すると、木筆１の発明の効果を更に改善す
る効果が得られない。

また本発明の手段については、塩基性塩化アルミニウム
とシリカゾルの混合、加熱溶液に、前記所定量のポリエ
チレングリコールを加え充分な攪はんにより反応を行っ
た後、次のポリエチレンオキサイドの添加処理を行えば
よく、他の条件については木筆１の発明の条件に従えば
よい。

（実施例）以下に本発明の実施例をあげて更に説明を行うが、本発
明はこれらに限定されるものではない。

また、％は特にことわらない限り全てｉｔ％を示す。

実施例１攪拌機、温度計、冷却管を備えたＩＬ容の四つロフラス
コに、塩基性塩化アルミニウム（ＡＩ２０３２３．５％
、塩基度８１％）６００ｇを投入し、次いでこれにシリ
カゾル（Ｓｉｎ２２０．５％、触媒化成（株）製、商品
名「カタａイ）”ＳＮ　Ｊ　）３４．４ｇを添加した後
、マントルヒーターを用い温度１（ＩＱ’ｃで１０分間
の加熱処理を行ない、その後室温まで放冷した。処理後
の溶液は透明で、且つ安定な液であった。

次にフラスコ内容物をＩＬ容ビーカーに移し、これに攪
拌下ポリエチレンオキサイド（分子、１０００゜０００
製鉄化学（株）製ＰＥ０−８）１．４１ｇを添加溶解し
た。

ポリエチレンオキサイドを添加した溶液は、濁り、沈澱
を生じることなく完全に溶解し、透明安定な本発明の紡
糸原液を得た。

この紡糸液の粘度は８８ＣＰＳとやや低かったが、曳糸
性は６５ｃｍと優れていた。（曳糸性測定法：紡糸液温
度２５℃１測定捧ＳＵＳ　（断面積２．８ｃｍ”）で、
棒の底部を紡糸液面と接触し、棒引上げ速度１．５ｍ／
ｍｉｎで引上げた際の曳糸長を測定）また、この原液をブローイング法紡糸器を用いて紡糸した
ところ、非常に優れた紡糸性を示した。

この得られた前駆体繊維を２００℃／ｈｒの昇温速度で
１３５０℃まで昇温焼成し、更に１３５０℃で３０分間
保持焼成を行なったが、得られたアルミナ繊維は、α−
アルミナ、ムライト、δ−アルミナの混合結晶体であり
、強靭且つ可撓性のある繊維で、ショットの含有率は０
％、１６００’Ｃ２４時間での再加熱収縮率は０．５％
である優れたアルミナ繊維を得ることが出来た。

尚、上記ショット含有率の測定はＪ　Ｉ　Ｓ、Ｒ−３３
１１（セラミックブランケラ１−）（５，４ショット含
有率試験法）に基づき行ない、また再加熱収縮率の測定
は、同Ｒ−３３１１（５，５加熱線収縮率試験法）に基
づき行なった。

比較例１実施例１と同様に、ＩＬ容フラスコに塩基性塩化アルミ
ニウム６００ｇを入れ、更にシリカゾル３４．４ｇを攪
拌下に添加分散させた。この混合溶液にポリエチレンオ
キサイド（前記ＰＥ０−８）を１．４１ｇ添加し、攪拌
溶解を行なった。

しかし、この溶液はポリエチレンオキサイド添加直後よ
り濁り始め、１０分後にはガム状沈澱を生成し、完全に
固液分離状態となった。またその化学分析の結果では、
沈澱物はシリカとポリエチレンオキサイドが主体であり
、溶液はアルミ分が主体で、溶液中にシリカ分は殆ど定
量されず、シリカゾルとポリエチレンオキサイドとの反
応性の高さが実証された。

当然ながら、上記紡糸液からは均一組成の繊維はｔｊＪ
造出来なかった。

比較例２実施例１と同様に、ＩＬ容フラスコに塩基性塩化アルミ
ニウム６００ｇを投入し、次いでこれにシリカゾル３４
．４ｇを添加した後、マントルヒーターを用い、温度６
０℃で１時間の加熱処理を行ない、その後室温まで放冷
した。

次にフラスコ内容物をＩＬ容ビーカーに移し、これに攪
拌下ポリエチレンオキサイド（前記ＰＥ０−８）１．４
１ｇを添加溶解したが、溶液は白濁状態となった。

また、６時間攪拌後の液は粘度１２０ｃｐｓ、曳糸性１
６ｃｍであり、遠心力紡糸装置にてこの液の紡糸を試み
たが、紡糸４＆！維中に可なり多くのショット生成が見
られた。得られた′ｕＡ維を実施例１と同条件にて焼成
処理を行ないアルミナ繊維を得たが、Ｘ線分析結果はα
−アルミナとクリストバライトの混合物であることから
不均一な組成を示し、指触で粉化するほどに脆弱なｍ雑
であり、またショット含有率は３２％、１６００°Ｇ２
４時間での再加熱収縮率は１０．７％であったことから
、このものは通常使用できないものである。

実施例２攪拌機、温度計、冷却管を備えたＩＬ容の四つロフラス
コに、塩基性塩化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ，２５−０％
、塩基度７８％）６００ｇを投入し、次いでこれにシリ
カゾル（Ｓｉｎ□２０．５％、日産化学工業（株）製、
商品名「スノーテックス−０」）１０３．２ｇを攪拌下
に添加した．この混合液は、若干のチンダル光を放つ透
明安定液であった・この液を湯浴上で７０℃、３０分間加熱を行ない、放冷
後、Ｉし容ビーカーに移し、これに攪拌下、ポリエチレ
ングリコール（分子ｆｆｉ２０，０００、日本油脂（株
）！Ｊ．）２８．２ｉを添加溶解した。

液が完全に透明となるまで攪拌した後、次いでこれにポ
リエチレンオキサイド（分子ｉ３５００，ＱＯＯ、製鉄
化学（株＞　！１！ＰＥＯ−１５）０．９０ｇを添加し
た。ポリエチレンオキサイドは完全に均一溶解し、何等
濁り、沈澱も生じず，透明な本発明の紡糸原液を得た。

この紡糸液の粘度は８３０ｃｐｓで、曳糸性は１２０ｃ
１１と非常に優れていた。

また、この紡糸液を濃縮操作を行なわずに原液のまま遠
心力紡糸装置れた紡糸性を示し、ショットの生成が殆どない、美しい
ウール状の嵩高い前駆体繊維を得た。

更に、この前駆体繊維を電気炉中、２０００Ｃ／ｈｒの
昇温速度で１０００℃まで昇温焼成し、更に４００℃／
ｈｒで１２５０℃として３０分間保持焼成を行なった。

電気炉中で自然放冷した後に取り出した繊維は、平均径
３μ国、繊維長数ｃｍ以上の透明感のある強靭、且つ可
撓性のある嶽推であった。

またＸ！９１回折分析の結果では、この繊維は＾ｌーＳ
ｉスピネル構造を有することがら、紡糸液中のＡｌ２Ｏ
３、Ｓ　ｉ　０　２成分の高い均一性が証明される。繊
維中のショットの含有率を測定すると、３存率は０％で
あり、１６００℃、２４時間で繊維を更に・焼成した際
の再加熱収縮率は０．２％以下と優れており、本発明の
紡糸原液を用いることにより優れた性能を有するアルミ
ナ質ｍ紐が容易に製造出来ることが明らかである。

また、参考までに前記ポリエチレングリコールを使用せ
ずに、他は同条件で同様に処理を行ない、本発明の紡糸
原液を得たが、このものは紡糸液粘度８２０ＣＰＳ、曳
糸性９５ｃｍであり、またショット含有率θ％、再加熱
収縮率０．５％であった。

このことより、ポリエチレンオキサイドの使用前にポリ
エチレングリコールを使用することにより、水弟１．の
発明が更に政庁されることが明らかである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）塩基性塩化アルミニウムとシリカゾルを原料とす
るアルミナ繊維の製造に於て、Ａｌ＿２Ｏ＿３２８％以
下の塩基性塩化アルミニウムとシリカゾルの混合溶液を
７０℃以上に加熱した後、これにポリエチレンオキサイ
ドを添加混合することからなるアルミナ繊維紡糸原液の
調製方法。
（２）塩基性塩化アルミニウムとシリカゾルを原料とす
るアルミナ繊維の製造に於て、Ａｌ＿２Ｏ＿３２８％以
下の塩基性塩化アルミニウムとシリカゾルの混合溶液を
７０℃以上に加熱した後、これにポリエチレングリコー
ルを加え前処理した後、次いでポリエチレンオキサイド
を添加混合することからなるアルミナ繊維紡糸原液の調
製方法。