JPH0357207B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミナ繊維の製造法に関するもので
あり、特に触媒担体として好適な高比表面積のア
ルミナ繊維の製造法に関するものである。

アルミナ繊維は主に高温用断熱材として利用さ
れているが、触媒担体としての用途も検討されて
いる。触媒担体として耐火性に加えて一般に比表
面積の大きいことが要求されるが、オキシ塩化ア
ルミニウム溶液から常法により製造されるアルミ
ナ繊維は、比表面積が比較的小さく、この要求を
満足しないことが多い。オキシ塩化アルミニウム
溶液から常法により形成された焼成前の前駆体繊
維に、水蒸気処理等の改質処理を施したのち焼成
すると、高比表面積のアルミナ繊維が得られるこ
とは知られているが、この方法は余分の費用を要
し、工業的方法としては有利ではない。

本発明者らは、紡糸原液中に尿素を存在させる
ことにより、途中で何らの特別の処理を施さずと
も、高比表面積のアルミナ繊維を製造することが
できることを見出した。

本発明はこのような知見に基づいて完成された
もので、その要旨はオキシ塩化アルミニウム、珪
素化合物および尿素を含む紡糸原液を繊維化し、
次いで500℃以上で焼成することを特徴とするア
ルミナ繊維の製造法を存する。

本発明についてさらに詳細に説明するに、本発
明で用いる紡糸原液はオキシ塩化アルミニウム、
珪素化合物および尿素を含むことが必要であり、
さらにこれらに加えて有機重合体を含んでいるこ
とが好ましい。オキシ塩化アルミニウム溶液の製
法は公知であり、例えば塩酸または塩化アルミニ
ウム水溶液に金属アルミニウムを溶解させること
により容易い製造できる。オキシ塩化アルミニウ
ムのAl／Clの原子比は通常1.0〜2.0であり、好ま
しくは1.6〜1.9である。この比が小さすぎると紡
糸原液として適当なアルミニウム濃度の溶液を得
るのが困難であり、逆にこの比が大きすぎると溶
液が不安定となり、水酸化アルミニウムのゲルが
析出する恐れがある。

珪素化合物としてはシリカゾルが好ましいが、
テトラエチルシリケートや水溶性シロキサン誘導
体等の水溶性珪素化合物も用いられる。これらの
珪素化合物も紡糸して得た前駆体繊維の焼成過程
においてシリカに変化し、アルミナがα−アルミ
ナ化するのを抑制すると共にアルミナの結晶成長
を抑制する効果を奏する。紡糸原液中のオキシ塩
化アルミニウムと珪素化合物の比は、Al₂O₃と
SiO₂との比に換算して、99：１〜80：20の範囲
にあることが好ましい。珪素化合物の量がこの範
囲より少ないと、繊維を構成するアルミナがα−
アルミナ化しやすくかつアルミナ粒子が粗大化し
て繊維が脆化しやすい。また逆に珪素化合物の量
が多すぎると、アルミナ繊維に占めるアルミナ分
の減少に加えてムライト（3Al₂O₃・2SiO₂）の生
成により、生成するアルミナ繊維の比表面積が減
少する。

尿素は、通常、オキシ塩化アルミニウムに含有
される塩素に体するモル比（CO（NH₂）₂／Cl₂）
が1.0以上となるように紡糸原液中に存在させる。
尿素は紡糸して得た前駆体繊維の焼成過程におい
て、塩素と反応して塩化アンモニウムを形成して
塩素の揮散を助長するものと考えられる。従つて
尿素は紡糸原液中の塩素を塩化アンモニウムに転
換するに必要な量、すなわち塩素に対し当量あれ
ば十分で、過剰に用いても効果がさらに増すもの
ではない。尿素の好適な存在量は、オキシ塩化ア
ルミニウムに含有される塩素に対する尿素のモル
比〔CO（NH₂）₂／Cl₂〕として1.0〜1.1の範囲であ
る。尿素の存在比が大きくなりすぎると、紡糸原
液が白濁化するおそれがある。

紡糸原液中には有機重合体を存在させるのが好
ましい。オキシ塩化アルミニウム水溶液に珪素化
合物および尿素を添加して所定の濃度になるよう
に濃縮しただけの紡糸原液を用いても本発明を実
施することはできるが、紡糸原液中に有機重合体
が存在すると紡糸性が向上する。

有機重合体としては、繊維形成能のある天然な
いし合成の種々の高分子化合物を用いることがで
きる。例えば酢酸化澱粉、ヒドロキシエチル澱
粉、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロ
ース等の澱粉やセルロースの可溶性誘導体、ポリ
ビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポ
リアクリルアミド等の水溶性合成高分子化合物な
どが用いられる。なお、有機重合体の選択に際し
ては、紡糸原液が白濁したり、沈澱を生じたりし
ないように注意する。有機重合体は紡糸原液に適
用される紡糸法に最適な粘度になるように添加す
るが、一般的には紡糸原液が１〜1000ポイズにな
るように添加すればよい。

紡糸原液は、オキシ塩化アルミニウム水溶液に
珪素化合物、尿素および有機重合体を添加し、ア
ルミニウム濃度が所定の値となるように濃縮する
ことにより調製できる。なお、80℃以上の温度で
は、尿素が分解して溶液のPHを上昇させ、その結
果、水酸化アルミニウムが析出する恐れがあるの
で、減圧下に濃縮して溶液の温度が80℃以上に上
昇したいようにするのが好ましい。また所望なら
ば珪素化合物、尿素および有機重合体は、濃縮の
途中ないしは濃縮後に溶液に添加してもよい。特
に有機重合体は濃縮に際し発泡を引き起すことが
あり、かかる場合には濃縮後に有機重合体を添加
するのが好ましい。

紡糸原液の前駆体繊維化は、押出し法、延伸
法、吹出し法、遠心法など、公知の任意の紡糸法
により行なうことができる。例えば吹出し法によ
る場合には、５〜100ポイズに調整された紡糸原
液を、0.1〜0.5mmφの細孔から高速の空気流中に
押出すことにより紡糸が行なわれる。押出された
紡糸原液は空気流中で延伸・乾燥されて前駆体繊
維となる。この方法では空気流から前駆体繊維を
捕集するまでに、前駆体繊維を十分に乾燥させる
必要がある。乾燥が不十分であると、捕集した前
駆体繊維が相互に接着したり、弾性回復により液
滴化してシヤツトを生ずることがある。従つて、
必要に応じて、加熱空気を使用して、発泡を生じ
ない範囲で溶媒の蒸発を促進してもよい。

紡糸で得た前駆体繊維の焼成も常法により行な
られる。焼成は500℃以上、好ましくは600〜1000
℃で行なわれる。500℃未満では得られるアルミ
ナ繊維は強度が小さく、脆弱で実用に適さない。
また1200℃以上に加熱すると、α−アルミナ化が
進行し、得られる繊維の比表面積が小さくなる。

本発明によれば、紡糸原液中の尿素を存在させ
ておくだけで、途中で何らの特別な処理を施さな
くても、高比表面積のアルミナ繊維を容易に製造
することができる。

以下に実施例により本発明をさらに具体的に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以
下の実施例に限定されるものではない。

実施例 １ オキシ塩化アルミニウム水溶液（アルミニウム
含有量70ｇ／ｌ、Al／Cl（原子比）＝1.8）１に、
20％シリカゾル溶液（日産化学工業(株)製、商品
名：スノーテツクス０）35ｇ、５％ポリビニルア
ルコール水溶液（日本合成化学工業(株)製、商品
名：GH−17）278ｇおよび10％尿素水溶液450ｇ
を添加してよく混合した。混合液を減圧下、50℃
で濃縮して紡糸原液（粘度22ポイズ、アルミナ含
有量26.5wt％）とした。この紡糸原液から直径
0.5mmのノズルを用い吹出し法により前駆体繊維
を紡糸し、これを800℃で１時間空気中で焼成し
てアルミナ繊維とした。このものは平均直径3μ
ｍの柔軟な繊維で、そのBET法による比表面積
は163m²／ｇであつた。

比較例 １ 実施例１の方法において、尿素を含まない以外
は全く同じ組成の混合物を調製し、これを減圧下
50℃で濃縮して紡糸原液（粘度24ポイズ、アルミ
ナ含有量25wt％）とした。この紡糸原液から実
施例１と全く同様にしてアルミナ繊維を製造し
た。得られた繊維は脆弱で、その比表面積は10
m²／ｇ以下であつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ オキシ塩化アルミニウム、珪素化合物および
   尿素を含む紡糸原液を繊維化し、次いで500℃以
   上で焼成することを特徴とするアルミナ繊維の製
   造法。 ２ 紡糸原液が有機重合体を含んでいることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 紡糸原液中のアルミニウムと珪素との比が、
   Al₂O₃とSiO₂との比に換算して、99：１〜80：20
   の範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の方法。 ４ 紡糸原液中のオキシ塩化アルミニウムに含有
   される塩素に対する尿素のモル比〔CO（NH₂）₂／
   Cl₂〕が1.0〜1.1の範囲にあることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の方法。