JPS60246815A - 無機質酸化物繊維の製造方法 - Google Patents

無機質酸化物繊維の製造方法

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JPS60246815A
JPS60246815A JP10193684A JP10193684A JPS60246815A JP S60246815 A JPS60246815 A JP S60246815A JP 10193684 A JP10193684 A JP 10193684A JP 10193684 A JP10193684 A JP 10193684A JP S60246815 A JPS60246815 A JP S60246815A
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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】 A、産業上の利用分野 本発明は無機質酸化物ramの製造方法に関プる1、更
に詳しくは塩基性塩化アルミニウムを紡糸原料とする無
機質酸化物繊維の製造法の改良であって塩基性塩化アル
ミニウムあるいはこれに焼成酸化処理によりアルミナ以
外の金属酸化物を与える繊維構成物質を加えたものに、
脂肪族モノカルボン酸の主鎖にアルコキシル基を含む有
機酸を加えた混合液を、加熱濃縮して紡糸原液とし1=
後、これを紡糸して得られる前駆体繊維を焼成酸化処理
することにより、1500℃あるいはそれ以上の温度に
おいCも、非常に高い機械的強度、並びに優れた熱安定
性を有づる、無Ill質酸化物繊維の製造り法に関する
ものである。
己、従来の技術 近年、引張り強度あるいは°εジlラス等の機械的強度
および耐熱性のより優れた複合1用強化材の開発が各産
業分野から要望されるようになってきた。それら新規複
合祠料用強化月として各種の強化用繊維が知られでいる
例えばアルミノ、ジルコニア、チタニア、窒化ホウ素繊
維等のような多結晶1N紺、タングステン、モリブデン
、鋼、ベリリウムsun等の金属繊維、更にホウ素、シ
リ−】ンカーバイド、ボ11ンカーハイト繊緒の如くの
多相繊維等が次々と開発されCいる。
これらの中でアルミプu&紺は他の諸繊維と比較して優
れIこ特徴を有している。まず、アルミナ繊維はその融
点(2040℃)が高いことにより超高温度域ひ使用可
能であり、高温酸化雰囲気中でも安定し7.: m械的
特性を保持づることが出来るのに対し、炭素繊維や金属
繊維等は上記雰囲気中では酸化を受(プ、脆化すること
により著しく機械的強度が低下りる。またガラスFI&
維は引張り強度は高いものの軟化点が低いので高温では
使用できないという致命的欠点であることから、複合材
料用強化材として使用する場合、各種のウィスカーおよ
び廿ラミック耐火繊維のような短繊維状と異なり、繊維
径に対する繊維長の比(アスペクト比)が大きくとれる
こと、また望む方向に繊維を配向でき、最適設訓が可能
である等の特徴を持っている。アルミニウムはこのよう
に他にあまり例のない優れた性質を具備しているので、
各様の繊維強化複合月利、例えば代表的なものどしくア
ルミナ繊維を各種プラスデックと混合してアルミツー−
繊維強化プラスチックどしたりあるいはアルミニウムを
初めとする各種金属と混合してアルミJU&維強化金属
とし−(使用され始めている。。
C9発明が解決しようとする問題点 このように優れた性質を右するアルミナ繊維の製造方法
には従来より種々の方法が提案されている。例えば塩基
性塩化アルミニウムを水に溶解しこの溶液を紡糸して前
駆体繊維とした後、焼成して多結晶アルミプ繊維とづる
方法があるが、この方法は該塩基性塩化アルミニウム溶
液を加熱濃縮していく過程において、ある濃度から急激
に粘度の」−昇を招くことから紡糸液の粘度を−=定に
たもつことが非常に困難であるばかりか、加えて不溶性
塩を析出し、紡糸の際に紡糸口金の目詰り等のトラブル
を生ずる原因となるため作業を効率よく進める」−C゛
問題点が多いことのぽか、更にこの紡糸液を紡糸するこ
とによっC得られた多結晶アルミプ繊維の機械的強度、
可撓性は十分ではないという欠点がある。
また特闘昭53−14832@公報では塩基性塩化アル
ミニウム溶液あるいはジル」ニウム化合物に乳酸を添加
混合して紡糸液とし、これを紡糸した後焼成して酸化物
多結晶繊維を製造する方法が開示されている。この提案
では有機酸どして乳酸を限定して用いる理由は、紡糸液
の粘度を低減させるためであり、該塩基性塩化アルミニ
ウム溶液を加熱濃縮する過程において生ずる急激な粘度
の上昇を緩慢にり−る効果については何ら言及していな
い。
更に特開昭54−23727号公報では塩基性塩化アル
ミニウム溶液と一10イド状シリカどの混合液に乳酸を
添加混合後加熱濃縮して紡糸液を調製し、ついて紡糸を
行ない得られる前駆体繊維を乾燥、熱処理して多結晶質
酸化物繊維に−づる方法が提案され(いる。
この方法におい−C乳酸は萌述の特開昭!i31483
2号公報に記載されている理由とは巽tjる理由で゛使
用されているが、塩基性塩化アルミニ「クツ、溶液のア
ルミニウムと塩素との原r数の比が比較的狭い範囲に限
られているうえに、紡糸に供覆る紡糸液の室温にお(J
る粘度が狭い範囲に限定される等の欠点があった。
その上に、これら従来の技術にJ3いては実際に紡糸に
供される紡糸液の粘度は概して低く数ボイスから高く(
も数百ボイスの狭い範囲でありm紐化のための紡糸法は
遠心紡糸法及びこれに類する紡糸法が好んC用いられる
ことがら最終的に得られる酸化物繊維は知繊紐に限定さ
れ、従っCそれが故に、用途も制約されるという致命的
欠点を持っでいる。
1つ0問題点を解決するだめの手段 本発明者らは、これらの諸問題を考え、従来の製造1−
J払の欠点を完全に解消するため、鋭意研究を重ねIこ
結果、驚くべきことには脂肪族モノカルボン酸の主鎖に
アル」キシル基を含む有機酸を用いれば、アルミニウム
と塩素どの原子数の比が公知の方法に比較し−C広い範
囲の塩基性塩化アルミニウム溶液を利用出来るうえに該
塩基性塩化アルミニウム溶液の加熱濃縮過程に不溶性塩
を析出することなしにまた、急激な粘度の上昇を生ずる
ことなく、しかも好都合には紡糸に供覆る紡糸液の室温
にお番プる粘度が 1ボイス以上と従来法には類を見な
い広い範囲にa3いで安定した紡糸作業が可能になるば
かりか、更に本発明に用いる有機酸は従来法にもある酢
酸に比較しC悪臭を発生することがないので作業環境を
汚染する心配が4Cいことに加えて、該塩基性塩化アル
ミ−ラムと反応して該塩基性塩化アルミニラl\のフル
ミーラム原子が6配位構造を右−4るようになることに
より、安定な無機ボリン−となり、従って紡糸により得
られる前駆体繊維は室内環境においても十分に安定なも
のであり、詠前駆体繊維を焼成酸化して優れl〔耐火性
、可撓性を有する無機質酸化物繊維が得られることを発
見し本発明を完成づるに至った。
また有機酸の他に焼成酸化処理によりアルミノ以外の金
属酸化物を与える繊維構成物質を一定早加えた混合液か
ら調製した紡糸液を紡糸しく得た無機質酸化物繊維は優
れJご耐火性、可撓性を有し1500℃まlζはそれ以
上の温度域で何ら脆化Jることがないことも見い出され
た。
ずなわら本発明はJ’jiA M性塩化アルミニウムか
らなる紡糸原料、あるいはこれに焼成酸化処理によりア
ルミノ以外の金属酸化物を与える繊維構成物質を加えた
紡糸原料に脂肪族モノカルボン酸の主鎖にアルニ」キシ
ル基を含む有機酸を添加混合し加熱濃縮し−C室温にお
Cプる粘度が1ポイズ以↓の紡糸原液とし、常法の紡糸
法により紡糸し−C18られた前駆体繊維を焼成酸化処
理することを特徴とづる無機質酸化物繊維の製造方法で
ある。
また本発明で製造されるものは長Illであり前記従来
技術による短繊維ど比較して強度に於て数段の隔子があ
る。
巳1作用 本発明において用いる塩基性塩化アルミニウム溶液とし
ては一般式、 A A z (0)−1) s CA ・ xHzO(
−′示される塩基性塩化iJルミニウム(II液をそσ
)まま用いてbよいが、塩化アルミ−ラム水)8液l\
)lルミニウl\粉を反応溶解けじめ、所望の濃度まで
加熱濃縮JることにJ、・ンて種々のアルミニウム\と
塩桑との面r数比をイ百る塩基性塩化アルミニウム溶液
を調製して用いることも6J能(゛ある。
本発明−゛(゛使用するhm酸とは蟻酸を除<VF酸、
プに1ビAン酸、酪酸、イソ酪酸、ピノ\リン酸、オク
タン酸、ノウリン酸などの各種の飽和n旨1]7jIS
モノカルボン酸類の主鎖にアルコ−1シル基とし−Cメ
トキシル基、土[−キシル基、ノル−ンル−プロボキシ
ル基、イソプロポキシル基、ノルマルプトヤシル基およ
びその異性体類、ノル−ンルベン1ヘキシル基およびイ
の異性体類、ノルンルヘキサノキシル基お°よびその異
性体類等を含むもので具体的にはメl−A=シ酢酸、工
1−キシ酢酸、α メトキシプロピオン酸、β−1,+
−Fジプロピオン酸、ノルンルブトキシク1][1ビ;
4 ’、i酸等がよく知られ好ましいが、特に好ましく
1の(まβ−1−ト1−シブロビAン酸で・ある。
塩基性塩化j2ルミニウム溶液に対する有機酸の添加割
合であるが該塩基性塩化アルミニウム溶液の固体1.1
1111100g1部に対して5・〜・60ffi f
fi部、更に好ましくは5−、−35重量部であること
IJ\望ましく該有機酸の添加量が5重量部未満の場合
は該塩基性塩化アルミニウム溶液の加熱ig縮中におい
(粘度が急激に上昇し紡糸液粘度のコン[−ロールが非
常に困難となる。また60重量部以上添加しても効果は
同程度であることから経済的に意味がなくなると共に該
有機酸の添加量が5小姓8部未満の時と同様可撓性の優
れた無機質酸化物繊維を得ることは難しくなる。
また、本発明においては有機酸は一種または二種以上の
混合物の状態で用いてb差支えない。
次に、本発明における紡糸液は塩基性塩化アルミニウム
溶液、有機酸の他に焼成酸化処理によりアルミノ以外の
金属酸化物へ転化しうる繊維構成物質を詠塩褪性塩化ア
ルミーウム溶液の固体換算100重量部に対して40重
端部以下、好、にしくは25重アルノット含イラしてb
よい。ここで焼成酸化処理とは前駆体繊維を電気炉、畠
周波炉等で加熱焼成、焼結せしめることをさすが、この
処理によりアルミナ以外の金属酸化物へ転化しうる繊維
構成物質とはケイ素を含む化合物としてシリカヒドロシ
ル、Si (OR)十の構造を有するケイ酸エステル(
Rはアルキル基)、1 −S; −O−の構造単位を右するポリAルカノシR′
 ロキサン(R・およびR2はイれぞれ同一または異っ
lこアルキル基)、 ♀R” 一8i −0−一 の構造単位を右するポリケイ酸ニス
ORz チル(R・おJ・びR2はそれぞれ同一または
異ったアルキル基) 等の水溶性ケイ素化合物が、マグネシウムを含む化合物
としてはマグネシウムゾル、 Ma (OR)zの構造を有するマグネジ「クムアル:
Iキシド(Rはアルキル基)、硝酸マグネシウム、F<
zMgの構造を有するアルギルングネシウ11化合物(
[<はアルキル基)を水で加水分解して得られるングネ
シア水和物等が、また上記化合物以外のものどじてはM
(OR)n(Mは金属、Rはアルキル基、nは4以下の
整数)の構造を右する各種の金属アル」キシド、各種金
属ゾル等があげられ、これらの化合物の一種あるいは二
種以上の混合物が用いられるが特に好ましいのは水溶性
ケイ素化合物である。
本発明において該繊維構成物質を用いる理由は、紡糸液
の曳糸性を改善することにもあるが、前駆体繊維を焼成
酸化処理することにより酸化物繊維へ転化する過程で生
成する中間アルミプ結晶子の成長を抑えるためが土であ
り、これにより1500°C1まlごはぞれ以上の温度
においても優れた耐火性、旬撓性を随持Jることが可能
である。
一ツノ、塩基性塩化アルミニウム、有機酸および更に要
すれば焼成酸化処理によりアルミナ以外の金属酸化物を
うえる繊維構成物質を含む混合液、づなわち紡糸液から
紡糸を行なうには、いわゆる乾式紡糸が最も好都合であ
るが、遠心力紡糸、噴射ガス吹付式紡糸、ジ」、ット紡
糸など他の適当な紡糸方法に従ってもよい。また、紡糸
液の空温における粘度は1ポイズ以上、好ましくは60
ポイズ以上、更に好ましくは100ボイズ以上が適当で
ある。従って、紡糸液はこの範囲の粘度を!jえるよう
に調整覆ることが必要である。
紡糸液を脱泡後、紡糸、乾燥された前駆体繊維は通常0
.5μ〜400μの平均直径をイjしているがこの範囲
に限定されるものではない。
このようにして得られた前駆体繊維は張力下に比較的低
温、具体的には400℃以下の温度に昇温して処即し1
.、X後、更に酸化雰囲気ト、場合にJ、つては還元雰
囲気中に1000℃またはそれ以上の温度で焼成酸化処
理して前駆体繊維中のh機物、炭素等を除去ししめ焼結
させることにより純白で非常に緻密かつ弾性と弾力性の
ある無機質酸化物繊維どなる。かくして本発明により得
られる無機質酸化物繊維は、安価rあり入手が簡単な塩
基性塩化アルミーウ11を出発1爪料としていることか
ら容易に大挙生産が可能であって、かつ優れた耐火f1
、可撓性を具備していることから各種プラスブックある
いは金属と混合して各種の繊維強化複合H料・とじて使
用することが可能ぐある。
[、実施例 以下実施例によって本発明を更に詳しく説明するが、本
発明はこれらに何ら限定されるものではない。
(実施例1) Af/Cぶの原子数の比が1.39の塩基性塩化アルミ
ニウム溶液(AJ!+ (Of−1)s CJ!3゜Δ
、ez Oa =−20,3%) 7007を 1℃3
日九底フラス」にどりプラス」を50℃に昇温しながら
β、−、::c 1−キシプロピオン酸60 、OmQ
を徐々に添加した。全i社添加後ノラスf1を65°C
に保ら塩基性塩化アルミニウム溶液中に含まれる水の3
1.4%を減圧下に除去した。次にこの混合液を撹拌装
置を装備した耐圧容器に移液し混合液の水含量が12.
9%になるよ−C減L[トに濃縮を続けた結果AJ!z
 03=39.4%、室温にお(〕る粘度が5500ボ
イズの均 な紡糸液を得た。なお、濃縮中におい−C粘
度の急激な1臂は全く認められなか′)Iこ 。
この紡糸液を脱泡後、わfh1’の張カドに孔数30、
孔径0.08mmの紡糸口金により、長さ6゜5Inの
紡糸筒中に連続的に押し出し紡糸を行ない30m/分の
速度で巻き取つIこ。得られIこ前駆体繊維は透明であ
りその平均直径は40μであった。
次いC前駆体繊維を電気炉へ入れ張力上かつ窒素雰囲気
トに400℃まで昇温したのら窒素ガスをJlめ炉内を
空気C′置換し300°C/llrの胃渇速1σで10
00℃まで空気中で焼成して平均直径15/lのアルミ
ノ繊維を譬だ。また更に1200°Cまで焼成したもの
は透明な強度のあるα−アルミプ繊維であった。
〔実施例2〕 市販工業用塩基性塩化アルミ−ラム溶液(Aぶz(O)
−1)sC,f! ・ 2.4)−1zO。
Al103 =23.’5%、八柔/へlの原子数の比
2.0) 500−を実施例1に用いたノラス]にとり
フラスニ1を50°Cに4温しながらμ エト1ニシゾ
ロビAンM33mlを徐々に添加した。添加終了後、減
圧トにフシスコを回転さゼて濃縮を開始し、水98dを
45分か(プて除去した。次にこの混合液を実施例1で
使用した耐圧容器に移液し撹拌を続けながらシリカヒト
1]ゾルをAfzO3:Si Oz =85: 15と
なる様に添加して後、容器を50℃に加熱し濃縮を続(
)水229dを除去した。
なJ3、この操作中におい−Cは急激な粘度の上昇は全
く見受(プられなかった。次に水の蒸発口を閉じ容器を
40℃に保持したまま更に5Hr撹拌を続りA 1 z
 03 =33.3%、空温における粘度が2200ボ
イスの均一な紡糸液を得た。この紡糸液を真空脱泡し実
施例1で用いたものと同一の紡糸装置を使って紡糸し平
均直径40μの透明な連続状前駆体繊維を得た。フィラ
メント状の前駆体繊維を張力下かつ窒素雰囲気下に40
0℃まで昇温し35分間保持した。次いで窒素ガスを止
め炉内を空気に置換し300°に / l−1rのR温
速度−C1200℃ま(空気中ぐ焼成しC直径10μの
強度のあるノフルミノシリ力繊維を得た、。
〔実施例;3〕 実施例2で用いたAi/C1の原子数の比が2.0の塩
基性塩化アルミニウム溶液500 trflに有機酸ど
しくゾ【」ボキシ酪酸31dを加え65℃に加熱した。
次いで減圧1;に濃縮を続は水ioo#li!を除去し
た。混合液を実施例1で用いたものと同一の容器に移液
し撹拌を続Cノながら■、プルシリケートをAJ!z 
O,! : Si Oz =75:25となる様に添加
した上で容器を65℃に保持し減圧下に更にmwUを続
は水320dを除去した。得られた紡糸液はΔAz03
 =33.9%、室温における粘度が3500ボイスで
あった。
実施例1 ′c用いた紡糸装置と同一の紡糸装置を使っ
て50μの前駆体繊維を実施例2と同様にして焼成した
ところ無色透明平均直径15μのアルミナシリカ繊維が
得られた。
〔比較例1〕 β−工[−手シプロピAン酸を添加Jる操作を除いて実
施例1と全く同一操作により紡糸液を調!!i!−Jべ
く試みたが、加熱製綿中に不溶性塩を析出し、しかも急
激な粘度の上界減少が認められ所望の粘度を右づる紡糸
を得ることは出来なかった。
(実施例4) /M!/(、eの原子数の比が2.5の塩基性塩化アル
ミニウム溶液500IIt!、にメトギシ酢酸46II
tlを加え50℃に胃温し10分間そのii!度で保持
したのち減圧下に濃縮し水76dを除去した。混合液を
実施例1で用いた容器に移し撹拌を続けながら容器を6
5℃に保持し、減圧下に更に水を120d除去しΔfz
 03=28.7%、室温にお(プる粘度が270ボイ
スの紡糸液を1qだ。この紡糸液を実施例1′c・用い
たものと同一の紡糸装置を使用して平均直径40μの前
駆体繊維を得た。次いで窒素雰囲気下に500℃まで昇
温し20分間保持したのち、炉内を空気に置換し100
0°Cまで300℃/Hrの4記速度で胃温し平均直径
20μの強度のあるアルミニウムを得た。
G0発明の効果 本発明によれば、 く1〉アルミ−ラムと塩素との原子数の比が公知のh法
に比較して広い範囲の塩基性塩化アルミニウム溶液を利
用出来る。
(2)該塩基性塩化アルミニウム溶液の加熱濃縮過程に
不溶性塩を析出することがなくまた、急激な粘度の」二
胃を生ずることもない。
(33)紡糸に供Jる紡糸液の室温における粘度が、1
ポイズ以上と従来法には類を見ない広い範囲において安
定した紡糸作業が可能になる。
(4)本発明に用いる有機酸は従来法にもある酢酸に比
較して悪臭を発生することがないのC(’f業環境を汚
染リ−る心配がないことに加え1 で、該塩基性塩化ノ
フルミニウムと反応し゛C該塩基性塩化アルミニウムの
アルミ−ラム原子が6配位構造を有するようになること
により、安定な無機ポリマーとなり、従って紡糸により
得られる前駆体II維は案内環境においても十分に安定
なものであり、該前駆体繊維を焼“酸酸化して優れた耐
火性、可撓性を右づ−る無機質酸化物繊維がISられる
3゜ (5)寄られる無機質酸化物繊維は優れた耐火性、可撓
性を有し1500℃またはそれ以上の温度域C何ら脆化
づることがない。
(6)得られる無機質酸化物1維は長繊維であり前記従
来技術による短繊維と比較して強度に於τ数段の隔子が
ある。
等の極めて優れた効果があり、工業的価値人なるものが
ある、。
手続ネrtj、iE書 (自 発) 1、事件の表示 昭和59年 特許願 第101936号2、発明の名称 無機質酸化物繊維の製造方法 3、補正をする者 4、代理人 住 所 東京都千代田区神田北乗物町16番地 :〒i
oi 英 ビル3階 ) 補 正 の 内 容 1、明細書箱4頁2行目に1ノフルミナ一繊維強化」と
あるを、[アルミナ繊維強化1ど訂正。
2、明細書簡9頁1行目の1アルミニウム溶液」と[“
をその1との間に、「および/または一般式AJ2+ 
(OH)s CJ!3’C示される塩基性塩化アルミニ
ウム溶液」を加入。
3、同頁19行目に [ノルマルブトキシクロロピAン酸1とあるを、[ノル
ンルートキシプロビオン酸]と訂正。
4、明細内箱11頁10行目および13行目に夫々「異
った」とあるを、「異なった」と訂正。
5、同頁における上段の化学式 %式% 6、同頁における下段の化学式 F OR’ F OR+ 1 一3i −0−を −3t −0−と訂正。
Il 0R2J ORZ J 7、明細害第13頁15行目に[還元雰囲気中に−1と
あるを、「還元雰囲気下に」と訂正。
8、明細書箱14頁12行目にIl、39jとあるを、
lN、33Jと訂正。
9、明細書箱15頁1行目にN2.9%−1とあるを、
115.1%」と訂正。
10、同頁14行目に1空気中r Jとあるを削除。
11、明細書箱15頁末行から第16頁3行目にか1)
CI市販T業用・・・50Mを」どあるを、「市販工業
用塩基性塩化アルミニウム(Afz(OH)s C1・
 2.4H20)の水溶液(Afz 03 =23.5
%、 Af’/(1!の原子数の比2.0> 500m
を」ど訂正。
12、明細書筒16頁4行目に1μ=工1−キシ」とあ
るを、[β−1トキシー(と訂正。
13、同頁11行目にr229dJとあるを、r246
dlと訂正。
14、同頁14行目に1−5HrJとあるを、「5時間
」とハ]正。
15、明細種箱17頁2行目に「空気に」とあるを、「
空気で」と訂正。
16、同頁3行目に[空気中で1とあるを肖1j除。
17、同頁19行目に「無色透明」とあるを肖11除。
18、明細書箱18頁5行目にl1胃減少」とあるを、
「上昇現象」と訂正。
19、同頁末行に「空気に」とあるを、「空気で」と訂
正。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 塩基性塩化ノアルミニウムあるいはこれに焼成酸化処理
    によりアルミノ−以外の金属酸化物を与える繊1tll
    t41成物質を加えfcものに、脂肪族モノカルボン酸
    の主鎖にアルコキシル基を含む有機酸を添加混合し、加
    熱濃縮して室温における粘度が1ポイズ以上の紡糸原液
    とし、常法の紡糸法により紡糸して得られた前駆体繊維
    を焼成酸化処理覆ることを特徴とする無機質酸化物繊維
    の製造方法。
JP10193684A 1984-05-21 1984-05-21 無機質酸化物繊維の製造方法 Granted JPS60246815A (ja)

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JP10193684A Granted JPS60246815A (ja) 1984-05-21 1984-05-21 無機質酸化物繊維の製造方法

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JP (1) JPS60246815A (ja)

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JPS6227164B2 (ja) 1987-06-12

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