JPH0455334A - 無機繊維の製造方法 - Google Patents

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、ゾル−ゲル法による無機繊維の製造方法に関
する。

〔従来の技術〕

金属アルコキシドからガラス、セラミックス等の無機物
を製造する方法は、一般にゾル−ゲル法と呼ばれている
。このゾル−ゲル法により繊維を製造しようとする場合
、通常以下の手順をとる。

金属アルコキシドに水、触媒及び必要に応じて溶媒を添
加、混合する。溶液中で加水分解・重合反応が進行し、
高分子が形成され、ゾル溶液となる。この反応が進行す
るにともないゾル溶液の粘度は徐々に上昇する。ゾル溶
液が適当な粘度に達したところで通常の方法により紡糸
すると、繊維状ゲルが得られる。このゾル−ゲル法によ
り繊維を紡糸した場合、一般に得られた繊維の断面形状
が楕円形、繭形などの非円形形状を示し、Ｅガラスファ
イバーに見られる様なほぼ真円形の断面形状を有したフ
ァイバーを得るのは困難である。例えば、ＫＡＭＩＹＡ
らは、原料を限定されたモル比で調合しなければ円形断
面は出現しないと述べている（ｌ（、ＫＡＭＩＹＡ　ａ
ｎｄ　Ｔ、ＹＯＫＯ：Ｊｏｕｎａｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒ
ｉａｌ　５ｃｉｅｎｃｅ、Ｖｏｌ、２１．　（１９８６
）　、８４２−８４８）。　したがって、調合を厳密に
行わなくてはならず操作が困難である、という欠点を有
する。

また、太田らは、ブルーゲル法により製造したファイバ
ーの断面形状が、縦横比（長径／短径）１．５〜７．５
の長円形（楕円形を含む）になることを述べている（例
えば特開昭６ｌ−２４４８８）。同様に、水口らもゾル
溶液から紡糸を行い、断面形状がほぼ偏平状に成形され
た繊維体ゲルを得ている（例えば特開昭６２−２３０６
４３）。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような断面形状が非円形の繊維の場合、ストランド
の見かけの外径及び織物の仕上がり厚みにばらつきがで
やすい、織物の通気性が悪くなる、又、織物の風合いが
悪い等の問題を生じる。

本発明は、ゾル−ゲル法により製造した無機繊維に関し
、調合条件を限定せずに種々のゾルにつき断面形状が円
形に近い繊維を簡単に得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、有機金属化合物の加水分解・重合によっ
て得た粘稠なゾル溶液から紡糸したゲル繊維を焼成する
ことにより無機繊維を製造する方法において、断面形状
が円形に近い繊維を得るには、該粘稠なゾル溶液からの
紡糸中の繊維状ゾルまたは紡糸直後の繊維状ゾルを、有
機溶媒を含む雰囲気に接触させることが有効であること
を見いだした。

本発明で、使用する有機溶媒雰囲気としては、メタノー
ル、エタノール、プロパノール、ブタノール等を気化さ
れた状態で含む気体が適当である。この時、ゾルの調合
時に用いた有機溶媒及び有機金属化合物の加水分解反応
で生成する有機溶媒と、この有機溶媒雰囲気の有機溶媒
とを同じにすると最も大きな効果が得られるが、必ずし
も同じである必要はない。有機溶媒は一種でも良いし、
２種以上混合しても良い。また、この有機溶媒と共に、
発火を防ぐ目的で水蒸気を混合しても良い。有機溶媒雰
囲気中にその他のガス状物質を混合しても、有機溶媒と
反応を起こさないものであれば、さしつえはない。

有機溶媒の濃度としては、有機溶媒が気化した状態で紡
糸雰囲気中に０．１〜１ｉｏｖｏｌ％が適当である。０
．１ｖｏｌ％以下では、効果が小さく偏平な断面形状を
呈する。８０ｖｏｌ％以上の場合、ゾル溶液の種類によ
っては繊維状ゾルの固化が遅なり巻取った際に付着を起
こす場合がある。好ましくは、１〜５０ｖｏｌ％である
。

ゾルを有機溶媒を含む雰囲気に接触させる時間は、繊維
径、ゾル溶液の種類、溶媒の種類、溶媒の濃度、温度等
により決まるが、繊維状ゾルが繊維状ゲルとなり、巻取
った際に変形したり付着したりしない様な状態になるま
での間、接触していればよい。通常は、数秒以上であれ
ばよい。この時、ゾルのゲル化を促進するような雰囲気
、例えば塩基性雰囲気あるいは水蒸気、などと混合され
た有機溶媒雰囲気であれば、接触させる時間は短くてよ
い。

ノズルから流出した繊維状ゾルは、有機溶媒を含む雰囲
気中で固化することにより、断面形状がほぼ円形の繊維
状ゲルとなる。

本発明の紡糸に用いるゾル溶液の製造方法は特に限定さ
れず、よく知られた技術で作ることができる。

本発明に用いられる原料としては、加水分解・重合反応
によってメタロキサン結合を作る有機金属化合物であれ
ば、どのようなものでもよい。例えば、金属アルコキシ
ド、金属ハロゲン化物、金属有機酸塩の有機金属化合物
が用いられる。この有機金属化合物に水、触媒、溶媒を
添加し、加水分解・重合反応を起こさせ、適当な粘度の
ゾル溶液を得る。

ゾル溶液から紡糸を行う方法としては、特に限定されず
、例えば、従来のガラス繊維、高分子繊維などに適用さ
れる紡糸法を用いることができる。基本的には、常圧あ
るいは加圧下で、紡糸用ノズルからゾル溶液を流出させ
て繊維とする方法を用いる。

この様にして得た繊維状ゲルを、４００℃〜１２００℃
で焼結すると、断面形状が変化する事なく、断面形状が
ほぼ円形の無機繊維が得られる。

〔作用〕

ゾル−ゲル法による紡糸で、繊維の断面形状が円形にな
らない原因として、以下の事が考えられる。紡糸された
繊維状ゾルが固化し繊維状ゲルとなる場合、溶媒の蒸発
による固化と、加水分解・重合反応の進展による固化と
がある。紡糸された繊維状ゾルからの溶媒の蒸発は表面
から起こり、表面層が先に固化を起こす。又、この時溶
媒の蒸発により重合反応が促進されるので、表面層の固
化はさらに進む。

このように繊維状ゾルの表面層が内部より先に固化する
ため、表面に皮を張ったような状態となる。そして、そ
の後の内部の加水分解・重合反応及び溶媒の蒸発により
、収縮を起こし、偏平な断面形状の繊維状ゲルとなる。

ここで、繊維状ゾルが、有機溶媒雰囲気にさらされた場
合、表面からの溶媒の蒸発が抑制される。そのため、繊
維状ゲルの表面のみが固くなる現象が抑制される。それ
ゆえ、断面形状が偏平になることなく、はぼ円形の断面
形状を有する繊維が得られる。この作用は、ゾルの調合
組成条件に左右されることなくかないため、あらゆるゾ
ルに適用ができる。

〔実施例〕

以下、実施例に基づき本発明の詳細な説明を行うが、本
発明は必ずしもこれらの実施例に限定されることはない
。

所定量のモル比で、テトラエトキシオルトシラン（Ｓｉ
（Ｃ２Ｈ５０Ｈ）４）、　ジメチルジェトキシシラン（
（ＣＨ３）２Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５０１）２）、　チタンイソ
プロポキシド（Ｔｉ（０−ｉＣ３Ｈ７）４）　、水、塩
酸及びエタノールを混合した。３０℃で反応を進め、２
００ｃＰｏｉｓｅで０℃に冷却を行い、　さらに６００
ｃＰｏｉｓｅになったところで３０℃に冷却を行った。

溶液の粘度が１０００ｃＰｏｉｓｅに達したところで、
内側直径０　、３ｍｍのノズルを使用し、窒素ガスで加
圧することにより、紡糸を行った。ノズルの下にパイプ
（３０ｃ＋ｎ角、長さ５ｍ）を設置し、そのパイプ内に
有機溶媒を気化して送り込み、２〜５０ｖｏｌ％の濃度
の有機溶媒雰囲気とした。

採取した繊維状ゲルの断面形状を顕微鏡で観察を行ない
、偏平率を求めた。

ここで、 偏平率（％）＝１００Ｘ（長径−短径）／長径である。

従って、偏平率が大きいほど偏平であり、偏平率が小さ
いほど円形に近い。偏平率が０％で真円である。

表１に、調合比、湿度と偏平率を示す。偏平率が、すべ
て３０％以下であり、はぼ円形状の断面形状を有するこ
とが分かる。

〔比較例〕

実施例と同様の方法でゾルを製造し、パイプ中は空気雰
囲気とし、実施例と同じ方法で紡糸を行った。得られた
繊維状ゲルの断面の偏平率を調べま た。調合比、湿度及び偏平率を表Ｙに示す。

偏平率は、４０％を越えており、かなりの偏平状の断面
である。

〔発明の効果〕

ゾル−ゲル法により製造した紡糸中の繊維状ゾルまたは
紡糸後の繊維状ゾルを、有機溶媒雰囲気に接触させるこ
とにより、種々の組成比のゾルにつき簡単にほぼ円形の
断面形状を有するゲルファイバーを得ることができた。

この円形の断面形状のゲルファイバーを焼結することに
より、円形の断面形状を有する無機繊維が得られた。

（以下空白）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機金属化合物の加水分解・重合によって得た粘
   稠なゾル溶液から紡糸したゲル繊維を焼成することによ
   り無機繊維を製造する方法において、該粘稠なゾル溶液
   からの紡糸中または紡糸直後の繊維状ゾルを、有機溶媒
   を含む雰囲気に接触させることを特徴とする無機繊維の
   製造方法。
2. （２）上記有機溶媒が、メタノール、エタノール、プロ
   パノール、ブタノールのいずれか、あるいは、これらの
   内から選ばれた２種以上の混合物である特許請求の範囲
   第１項に記載の無機繊維の製造方法。
3. （３）上記有機溶媒の濃度が０．１〜８０ｖｏｌ％であ
   る特許請求の範囲第１項に記載の無機繊維の製造方法。