JP2843015B2 - アルミナ繊維の製造方法 - Google Patents
アルミナ繊維の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オキシ塩化アルミ
ニウム等のアルミニウム塩とシリカゾルを主原料とする
アルミナ繊維の製造方法、特にショットのないアルミナ
繊維の製造方法に関する。
ニウム等のアルミニウム塩とシリカゾルを主原料とする
アルミナ繊維の製造方法、特にショットのないアルミナ
繊維の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミナ繊維はアルミナ(Al2O3)を
主成分とし、耐熱性に優れ、また高強度で高弾性率であ
ることから、高温用断熱材や、金属、セラミック、プラ
スチックの繊維強化材などとして利用されている。
主成分とし、耐熱性に優れ、また高強度で高弾性率であ
ることから、高温用断熱材や、金属、セラミック、プラ
スチックの繊維強化材などとして利用されている。
【0003】かかるアルミナ繊維には、主にアルミナか
らなり5重量%前後のシリカ(SiO2)を安定化成分
として含むものと、アルミナ:シリカの重量比が通常7
0:30〜80:20であって、その鉱物組成としてム
ライトを含むか又はムライトを主組成とするものがある
が、その製法において大きく異なるところはない。
らなり5重量%前後のシリカ(SiO2)を安定化成分
として含むものと、アルミナ:シリカの重量比が通常7
0:30〜80:20であって、その鉱物組成としてム
ライトを含むか又はムライトを主組成とするものがある
が、その製法において大きく異なるところはない。
【0004】即ち、アルミナ繊維の製造は、溶融温度が
高いため直接的に作ることは困難であり、一般的にはア
ルミナ源を含む粘稠な紡糸液を用いて繊維状の前駆体を
作製し、これを加熱焼成する方法により製造されてい
る。
高いため直接的に作ることは困難であり、一般的にはア
ルミナ源を含む粘稠な紡糸液を用いて繊維状の前駆体を
作製し、これを加熱焼成する方法により製造されてい
る。
【0005】その製造方法の一つとして、各種類のアル
ミニウム塩、例えばオキシ塩化アルミニウムや乳酸アル
ミニウム等をアルミナ源とし、また粒成長を抑えるため
シリカゾルを添加して粘稠液を調整し、これをスピニン
グ法、ジェット紡糸、遠心力紡糸などの通常の紡糸方法
により紡糸し、得られた前駆体を800℃以上の温度で
焼成して最終なアルミナ繊維を得る方法がある。
ミニウム塩、例えばオキシ塩化アルミニウムや乳酸アル
ミニウム等をアルミナ源とし、また粒成長を抑えるため
シリカゾルを添加して粘稠液を調整し、これをスピニン
グ法、ジェット紡糸、遠心力紡糸などの通常の紡糸方法
により紡糸し、得られた前駆体を800℃以上の温度で
焼成して最終なアルミナ繊維を得る方法がある。
【0006】また、このアルミナ繊維の製造方法におい
ては、粘稠液の曳糸性を改善して紡糸できるようにする
ため、粘稠液を調整する際に増粘剤を添加することが行
われている。増粘剤としては、例えば、ポリビニルアル
コール、ポリビニルピロリドン、デンプン、ポリエチレ
ングリコール、ポリエチレンオキサイド等が通常使用さ
れている。
ては、粘稠液の曳糸性を改善して紡糸できるようにする
ため、粘稠液を調整する際に増粘剤を添加することが行
われている。増粘剤としては、例えば、ポリビニルアル
コール、ポリビニルピロリドン、デンプン、ポリエチレ
ングリコール、ポリエチレンオキサイド等が通常使用さ
れている。
【0007】しかし、このようにして調整した粘稠液を
紡糸すると、直径が数十μmから大きいもので数百μm
の太い部分や球状の部分(いわゆるショット)が生成す
る。このショットは断熱性能や強度に寄与しない不都合
なものであるから、重力分級等の方法によりショットを
分離除去することが行われているが、有効な分離は困難
である。
紡糸すると、直径が数十μmから大きいもので数百μm
の太い部分や球状の部分(いわゆるショット)が生成す
る。このショットは断熱性能や強度に寄与しない不都合
なものであるから、重力分級等の方法によりショットを
分離除去することが行われているが、有効な分離は困難
である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、粘稠液の
紡糸によるアルミナ繊維の製造方法では、ショットの生
成を防止することができなかった。また、得られたアル
ミナ繊維からショットを分離除去することも困難である
ため、従来のアルミナ繊維は必ず相当量のショットを含
んでいるのが通常であった。
紡糸によるアルミナ繊維の製造方法では、ショットの生
成を防止することができなかった。また、得られたアル
ミナ繊維からショットを分離除去することも困難である
ため、従来のアルミナ繊維は必ず相当量のショットを含
んでいるのが通常であった。
【0009】本発明は、この様な現状に鑑み、アルミニ
ウム塩とシリカゾルを主原料とするアルミナ繊維の製造
方法において、粘稠液の紡糸の際におけるショットの生
成を実質的になくし、ほぼ均一な直径のアルミナ繊維を
製造する方法を提供することを目的とする。
ウム塩とシリカゾルを主原料とするアルミナ繊維の製造
方法において、粘稠液の紡糸の際におけるショットの生
成を実質的になくし、ほぼ均一な直径のアルミナ繊維を
製造する方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、主原料のアルミニウム塩とシリカゾル及
び増粘剤を含む粘稠液を調整し、これを紡糸して得られ
た前駆体を加熱処理するアルミナ繊維の製造方法におい
て、前記粘稠液に曇点が50℃以上であって、表面張力
が35dyne/cm以下の水溶性シリコーンオイルを
添加することを特徴とするものである。
め、本発明は、主原料のアルミニウム塩とシリカゾル及
び増粘剤を含む粘稠液を調整し、これを紡糸して得られ
た前駆体を加熱処理するアルミナ繊維の製造方法におい
て、前記粘稠液に曇点が50℃以上であって、表面張力
が35dyne/cm以下の水溶性シリコーンオイルを
添加することを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明者らは、アルミナ繊維の紡
糸の際にショットが生成する原因について調査研究した
ところ、従来のアルミニウム塩とシリカゾルを主原料と
し且つ増粘剤を含む紡糸液の表面張力は水と殆ど同じ7
2dyne/cm2程度であり、この非常に大きい表面
張力のために紡糸された繊維状の前駆体が乾燥されない
うちに形状が丸くなったり、紡糸された繊維の中の水分
の蒸発が速すぎるため太い繊維になったりすることが判
明した。
糸の際にショットが生成する原因について調査研究した
ところ、従来のアルミニウム塩とシリカゾルを主原料と
し且つ増粘剤を含む紡糸液の表面張力は水と殆ど同じ7
2dyne/cm2程度であり、この非常に大きい表面
張力のために紡糸された繊維状の前駆体が乾燥されない
うちに形状が丸くなったり、紡糸された繊維の中の水分
の蒸発が速すぎるため太い繊維になったりすることが判
明した。
【0012】そこで本発明では、紡糸用の粘稠液の表面
張力を低下させると同時に、紡糸された繊維状の前駆体
の保湿力を高めて水分の急速な蒸発を抑制する添加剤と
して、曇点が50℃以上であって、表面張力が35dy
ne/cm以下の水溶性シリコーンオイルが有効である
ことを見いだし、この水溶性シリコーンオイルを添加し
て粘稠液を調整することにより、ショットの生成を防止
することができたものである。
張力を低下させると同時に、紡糸された繊維状の前駆体
の保湿力を高めて水分の急速な蒸発を抑制する添加剤と
して、曇点が50℃以上であって、表面張力が35dy
ne/cm以下の水溶性シリコーンオイルが有効である
ことを見いだし、この水溶性シリコーンオイルを添加し
て粘稠液を調整することにより、ショットの生成を防止
することができたものである。
【0013】水溶性シリコーンオイルの曇点を50℃以
上とするのは、粘稠液の調整と粘稠液からの紡糸の際に
50℃以上になる場合が多いからである。水溶性シリコ
ーンオイルの曇点が50℃未満の場合、これを50℃以
上の粘稠液に添加しても直ちに白いゲル状になってしま
い、粘稠液の表面張力を下げたり、保湿性を高めたりす
ることができなくなる。
上とするのは、粘稠液の調整と粘稠液からの紡糸の際に
50℃以上になる場合が多いからである。水溶性シリコ
ーンオイルの曇点が50℃未満の場合、これを50℃以
上の粘稠液に添加しても直ちに白いゲル状になってしま
い、粘稠液の表面張力を下げたり、保湿性を高めたりす
ることができなくなる。
【0014】また、水溶性シリコーンオイルの表面張力
を35dyne/cm以下に限定する理由は、表面張力
が35dyne/cmを越えると、粘稠液の表面張力の
低下が不十分となり、紡糸する際にショットの生成を完
全に無くすことができないからである。
を35dyne/cm以下に限定する理由は、表面張力
が35dyne/cmを越えると、粘稠液の表面張力の
低下が不十分となり、紡糸する際にショットの生成を完
全に無くすことができないからである。
【0015】しかも、水溶性シリコーンオイルは、その
一部に親水性基を有するため保湿性を備えている。この
保湿性により、水溶性シリコーンオイルを添加した粘稠
液から紡糸された前駆体からの水分の急速な蒸発が抑制
され、その結果として直径が極度に太くなったショット
の発生も防止することができるのである。
一部に親水性基を有するため保湿性を備えている。この
保湿性により、水溶性シリコーンオイルを添加した粘稠
液から紡糸された前駆体からの水分の急速な蒸発が抑制
され、その結果として直径が極度に太くなったショット
の発生も防止することができるのである。
【0016】従って、本発明に使用する水溶性シリコー
ンオイルは、上記のような性質を有する水溶性シリコー
ンオイル、たとえばジメチルシリコーンオイルから適宜
選択することができ、中でも一部にポリエーテル基を有
するジメチルシリコーンオイルが特に好ましい。
ンオイルは、上記のような性質を有する水溶性シリコー
ンオイル、たとえばジメチルシリコーンオイルから適宜
選択することができ、中でも一部にポリエーテル基を有
するジメチルシリコーンオイルが特に好ましい。
【0017】また、水溶性シリコーンオイルの添加量に
ついては、粘稠液中のAl2O3量に対して0.05〜2.
0重量%添加することが好ましい。この添加量が0.0
5重量%未満では、粘稠液の表面張力を低下させる効果
及び保湿性の向上が不十分であり、2.0重量%を越え
ても表面張力を更に低下させる効果がないうえ、コスト
の増加につながり好ましくない。
ついては、粘稠液中のAl2O3量に対して0.05〜2.
0重量%添加することが好ましい。この添加量が0.0
5重量%未満では、粘稠液の表面張力を低下させる効果
及び保湿性の向上が不十分であり、2.0重量%を越え
ても表面張力を更に低下させる効果がないうえ、コスト
の増加につながり好ましくない。
【0018】粘稠液の表面張力を低下させる添加剤とし
て、他の有機系の表面活性剤も考えられる。しかし、本
発明者らの検討によれば、他の有機系の表面活性剤は保
湿性がなく、前駆体からの水分の蒸発を抑制できない。
また、粘稠液を調整する段階での濃縮の際及び粘稠液の
紡糸の際に50〜70℃程度の高温になるため、他の有
機系の表面活性剤は粘稠液との反応などにより表面張力
を低減させる効果を失うことが多い。
て、他の有機系の表面活性剤も考えられる。しかし、本
発明者らの検討によれば、他の有機系の表面活性剤は保
湿性がなく、前駆体からの水分の蒸発を抑制できない。
また、粘稠液を調整する段階での濃縮の際及び粘稠液の
紡糸の際に50〜70℃程度の高温になるため、他の有
機系の表面活性剤は粘稠液との反応などにより表面張力
を低減させる効果を失うことが多い。
【0019】次に、本発明によるアルミナ繊維の製造方
法について具体的に説明する。アルミナ(Al2O3)源
であるアルミニウム塩としては、オキシ塩化アルミニウ
ムのような塩基性アルミニウム塩のほか、乳酸アルミニ
ウムや硫酸アルミニウムのような他のアルミニウム塩を
使用することもできる。シリカ(SiO2)源として
は、シリカゾルを使用する。高耐熱性の繊維を得るため
には、特にAl2O3:SiO2の重量比が97:3〜8
0:20の範囲であることが望ましい。
法について具体的に説明する。アルミナ(Al2O3)源
であるアルミニウム塩としては、オキシ塩化アルミニウ
ムのような塩基性アルミニウム塩のほか、乳酸アルミニ
ウムや硫酸アルミニウムのような他のアルミニウム塩を
使用することもできる。シリカ(SiO2)源として
は、シリカゾルを使用する。高耐熱性の繊維を得るため
には、特にAl2O3:SiO2の重量比が97:3〜8
0:20の範囲であることが望ましい。
【0020】これらのアルミニウム塩とシリカゾルを混
合し、増粘剤と上記の水溶性シリコーンオイルを添加し
て粘稠液を通常のごとく調整する。尚、増粘剤は従来か
ら使用されているものでよく、例えばポリビニルアルコ
ール、ポリビニルロリドン、デンプン、ポリエチレング
リコール、ポリエチレンオキサイド等を使用できる。た
だし、ポリエチレングリコールとポリエチレンオキサイ
ドを用いる場合には、曳糸性を保ちながら増粘剤の添加
量を減らすために、更に尿素を加えることが好ましい。
合し、増粘剤と上記の水溶性シリコーンオイルを添加し
て粘稠液を通常のごとく調整する。尚、増粘剤は従来か
ら使用されているものでよく、例えばポリビニルアルコ
ール、ポリビニルロリドン、デンプン、ポリエチレング
リコール、ポリエチレンオキサイド等を使用できる。た
だし、ポリエチレングリコールとポリエチレンオキサイ
ドを用いる場合には、曳糸性を保ちながら増粘剤の添加
量を減らすために、更に尿素を加えることが好ましい。
【0021】このようにして調整された粘稠液を、スピ
ニング法による乾式紡糸などの通常の紡糸法により繊維
化し、得られた前駆体を乾燥した後、加熱焼成すること
によって、耐熱性に優れ高強度であるだけでなく、ショ
ットのないアルミナ繊維を製造することができる。
ニング法による乾式紡糸などの通常の紡糸法により繊維
化し、得られた前駆体を乾燥した後、加熱焼成すること
によって、耐熱性に優れ高強度であるだけでなく、ショ
ットのないアルミナ繊維を製造することができる。
【0022】
【実施例】実施例1 オキシ塩化アルミニウム(多木化学(株)製、タキバイ
ン、Al2O3固形分23.5重量%、塩基度81%)3
000gと、シリカゾル(日産化学(株)製、ST−O、
SiO2固形分20重量%)176gとを混合し、次い
で撹拌しながら尿素0.1gとポリエチレングリコール
(分子量6000)40gとポリエチレンオキサイド
(分子量30万)14gを添加し、50℃で30分間混
合した後、更に60分間濃縮して表面張力72dyne
/cmの粘稠液を得た。
ン、Al2O3固形分23.5重量%、塩基度81%)3
000gと、シリカゾル(日産化学(株)製、ST−O、
SiO2固形分20重量%)176gとを混合し、次い
で撹拌しながら尿素0.1gとポリエチレングリコール
(分子量6000)40gとポリエチレンオキサイド
(分子量30万)14gを添加し、50℃で30分間混
合した後、更に60分間濃縮して表面張力72dyne
/cmの粘稠液を得た。
【0023】この粘稠液を撹拌しながら、一部にポリエ
ーテル基を有する水溶性ジメチルシリコーンオイル(日
本ユニカー(株)製、FZ−2162)2gを添加した
ところ、粘稠液の表面張力は38dyne/cmに低下
した。
ーテル基を有する水溶性ジメチルシリコーンオイル(日
本ユニカー(株)製、FZ−2162)2gを添加した
ところ、粘稠液の表面張力は38dyne/cmに低下
した。
【0024】この粘稠液を通常の遠心スピニング法で紡
糸し、得られた前駆体を200℃で乾燥し、更に120
0℃で1時間の加熱焼成をおこなった。得られたアルミ
ナ繊維は、直径の主体が3μmであり、ショット含有率
は0%であった。この実施例1で得られたアルミナ繊維
の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を図1に示した。こ
の図1からショットが全く存在しないことが分かる。
糸し、得られた前駆体を200℃で乾燥し、更に120
0℃で1時間の加熱焼成をおこなった。得られたアルミ
ナ繊維は、直径の主体が3μmであり、ショット含有率
は0%であった。この実施例1で得られたアルミナ繊維
の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を図1に示した。こ
の図1からショットが全く存在しないことが分かる。
【0025】比較例1 実施例1と同様に調整した表面張力が72dyne/c
mの粘稠液に、ジメチルシリコーンオイル(日本ユニカ
ー(株)製、FZ−2162)0.1gを撹拌しながら
添加したところ、粘稠液の表面張力は55dyne/c
mになった。
mの粘稠液に、ジメチルシリコーンオイル(日本ユニカ
ー(株)製、FZ−2162)0.1gを撹拌しながら
添加したところ、粘稠液の表面張力は55dyne/c
mになった。
【0026】この粘稠液を通常の遠心スピニング法で紡
糸し、得られた前駆体を実施例1の場合と同様に乾燥及
び加熱焼成した。得られたアルミナ繊維のショット含有
率は10%であった。尚、この比較例1で得られたショ
ットを含むアルミナ繊維のSEM写真を図2に示した。
球状のショットが多数認められる。
糸し、得られた前駆体を実施例1の場合と同様に乾燥及
び加熱焼成した。得られたアルミナ繊維のショット含有
率は10%であった。尚、この比較例1で得られたショ
ットを含むアルミナ繊維のSEM写真を図2に示した。
球状のショットが多数認められる。
【0027】実施例2 実施例1と同じオキシ塩化アルミニウム3000gとシ
リカゾル881gを混合し、次いで撹拌しながらポリビ
ニルアルコール60gと、一部にポリエーテル基を有す
る水溶性ジメチルシリコーンオイル(日本ユニカー
(株)製、FZ−2162)3gを添加し、50℃で6
0分間濃縮して、表面張力が34dyne/cmの粘稠
液を得た。
リカゾル881gを混合し、次いで撹拌しながらポリビ
ニルアルコール60gと、一部にポリエーテル基を有す
る水溶性ジメチルシリコーンオイル(日本ユニカー
(株)製、FZ−2162)3gを添加し、50℃で6
0分間濃縮して、表面張力が34dyne/cmの粘稠
液を得た。
【0028】この粘稠液を通常の遠心スピニング法で紡
糸し、得られた前駆体を実施例1と同様に200℃で乾
燥し、更に1200℃で1時間の加熱焼成を行った。得
られたアルミナ繊維は、直径の主体が3μmであり、シ
ョット含有率は0%であった。
糸し、得られた前駆体を実施例1と同様に200℃で乾
燥し、更に1200℃で1時間の加熱焼成を行った。得
られたアルミナ繊維は、直径の主体が3μmであり、シ
ョット含有率は0%であった。
【0029】比較例2 ポリエーテル基を有する水溶性ジメチルシリコーンオイ
ルを添加しない以外は上記実施例2と同様にして粘稠液
を調整したところ、表面張力が72dyne/cmの粘
稠液が得られた。この紡糸液を通常の遠心スピニング法
で紡糸し、得られた前駆体を実施例1と同様に乾燥及び
加熱焼成して得られたアルミナ繊維は、ショット含有率
が15%であった。
ルを添加しない以外は上記実施例2と同様にして粘稠液
を調整したところ、表面張力が72dyne/cmの粘
稠液が得られた。この紡糸液を通常の遠心スピニング法
で紡糸し、得られた前駆体を実施例1と同様に乾燥及び
加熱焼成して得られたアルミナ繊維は、ショット含有率
が15%であった。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、アルミナ繊維の製造に
おける紡糸用の粘稠液の表面張力を調整し、その保湿性
を改善することができるので、粘稠液の表面張力を低下
させて紡糸により得られる前駆体が球状に戻ることを防
止し、且つ前駆体からの急激な水分蒸発を抑えて、ショ
ットのないアルミナ繊維を製造することができる。
おける紡糸用の粘稠液の表面張力を調整し、その保湿性
を改善することができるので、粘稠液の表面張力を低下
させて紡糸により得られる前駆体が球状に戻ることを防
止し、且つ前駆体からの急激な水分蒸発を抑えて、ショ
ットのないアルミナ繊維を製造することができる。
【図1】本発明方法により実施例1で得られたショット
のないアルミナ繊維の走査型電子顕微鏡写真(200
倍)である。
のないアルミナ繊維の走査型電子顕微鏡写真(200
倍)である。
【図2】比較例1で得られたショットを有するアルミナ
繊維の走査型電子顕微鏡写真(200倍)である。
繊維の走査型電子顕微鏡写真(200倍)である。
Claims (3)
- 【請求項1】 主原料のアルミニウム塩とシリカゾル及
び増粘剤を含む粘稠液を調整し、これを紡糸して得られ
た前駆体を加熱処理するアルミナ繊維の製造方法におい
て、前記粘稠液に曇点が50℃以上であって、表面張力
が35dyne/cm以下の水溶性シリコーンオイルを
添加することを特徴とするアルミナ繊維の製造方法。 - 【請求項2】 水溶性シリコーンオイルが、ポリエーテ
ル基を有するジメチルシリコーンオイルであることを特
徴とする、請求項1に記載のアルミナ繊維の製造方法。 - 【請求項3】 水溶性シリコーンオイルを、粘稠液中の
Al2O3量に対して0.05〜2.0重量%添加すること
を特徴とする、請求項1又は2に記載のアルミナ繊維の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15619396A JP2843015B2 (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | アルミナ繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15619396A JP2843015B2 (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | アルミナ繊維の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09316732A JPH09316732A (ja) | 1997-12-09 |
| JP2843015B2 true JP2843015B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=15622413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15619396A Expired - Fee Related JP2843015B2 (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | アルミナ繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2843015B2 (ja) |
-
1996
- 1996-05-27 JP JP15619396A patent/JP2843015B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09316732A (ja) | 1997-12-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |