JPS60139819A - 無機連続繊維の製造方法およびその装置 - 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】 本発明は無機連続繊維の製造方法およびその装置に関し
、特に無機連続繊維の前駆体繊維の紡糸法およびその装
置に、関する。

従来、有機重合伴、無機塩および水からなる紡、糸原、
液を紡糸孔を通して乾式紡糸によって前駆体繊維を製造
し、該前駆体繊維を熱処理によって無機連続繊維を製造
することは例えば特公昭４７−３７２１５、特開昭４７
−７１８において開示されている。

これ等従来・の方法は紡糸原液を紡糸孔を通して押出す
ことが示されているが紡糸孔の形状については何ら開示
１されていない。通常の乾式紡糸においては、数十〜数
、百の紡糸孔を有する紡糸ノズルが用いられ、紡糸孔は
第１図にその断面を示すように厚さ２〜１５ａｍのノズ
ルプレート（金属・板）ｌの紡糸原液入口側２に径２〜
４ｍｍ、紡糸原液出口側３に径０．１〜０．．３ｍｍの
孔を設けたものである。

第１図の紡糸孔で理想的な乾式紡糸状態を示したものが
第２図で紡糸原液４ａは紡糸出口より押出されるととも
に巻取り機（図示せず）によって矢印方向に延伸されつ
つ乾燥され繊維５ａを形成する。

しかしながら、この様な紡糸孔を用いる乾式紡糸は紡糸
原液の組成、粘度、密度等の影響を受け、特定の性状を
有する紡糸原液においては良好な紡糸が行われるが、例
えば粘度３．０００ポイズ以下の紡糸原液では紡糸が困
難となり、第１図の紡糸孔を用いて乾式紡糸した時の状
態は第３図に示す通りで紡糸原液４ｂは紡糸孔出口で半
球状６となり繊維５ｂの形成が極めて不安定であった。

紡糸孔出口で紡糸原液が半球状となってノズルプレート
に付着すると紡糸のスタートが難しく、また紡糸の途中
で糸切れが生じやすく、糸切れが生じるとその紡糸孔か
らの紡糸原液が隣接する紡糸孔まで広がって紡糸が継続
できなくなる。本発明の紡糸原液が第３図のように紡糸
孔出口で半球状となってノズルプレートに付着するのは
紡糸原液がノズルプレートの金属との親和性が良いこと
、および曳糸性が小さいことに起因すると推定される。

本発明は以上述べたように従来の紡糸孔の紡糸ノズルで
は紡糸が困難な水溶性有機重合体、無機塩および水から
なる紡糸原液を用いて乾式紡糸するに当り、紡糸孔形状
と紡糸性について種々試験を行い、紡糸孔形状を改良す
ることによりノズルプレートと紡糸原液の付着の問題を
解決し、工業的な紡糸方法を提供し、無機連続繊維の製
造を可能としたものである。

即ち、本発明は水溶性有機重合体、耐火性無機酸化物を
形成する無機塩および水からなる紡糸原液を複数の紡糸
孔を有する紡糸ノズルを用いて乾式紡糸し、次いで熱処
理して無機連続繊維を製造する方法において、ノズルプ
レートの紡糸原液出口側に突起先端部の肉厚が０　、５
ｍｍ以下の突起を設けた紡糸孔を用いて、２０℃におけ
る粘度を２００〜２０００ポイズに調製した紡糸原液を
紡糸することを特徴とする無機連続繊維の製造方法及び
ノズルプレートと、ノズルプレートの紡糸原液出口側に
突設した突起を貫通して、該突起の突起先端部の肉厚を
０．５ｍｍ以下に形成すると共に紡糸原液出口側に狭窄
した細径部分を形成せしめて穿設した複数の紡糸孔を設
けてなる紡糸ノズルを備えたことを特徴とする無機連続
繊維の紡糸装置である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明において水溶性有機重合体は紡糸原液に曳糸性を
付与するために用いられるものであって、紡糸原液に曳
糸性を付与するものであれば特に限定されるものではな
いバ、通常、ポリビニルアルコール、部分ケン化ポリビ
ニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリビニル
ピロリドン、ポリアクリル酸塩、ポリアクリルアミド等
が挙げられる。

本発明において、無機塩は熱処理によって耐火性無機酸
化物を形成するものであれば特別の限定はないが、無機
連続繊維として有用なものとして、アルミニウム、ジル
コニウム、マグネシウム、クロム、ニッケル、鉄、コバ
ルト、イットリ・ラム、珪素の化合物およびこれらの化
合物の混合物が挙げられる。例えば好ましいものとして
は、アルミニウム、ジルコニウムの塩基性塩化物、塩基
性酢酸塩、塩基性硝酸塩である。マグネシウム、クロム
、ニッケル、鉄、コバルト、イツトリウムは塩化物、硫
酸塩、硝酸塩、酢酸塩、蟻酸塩として単独又はこれ等の
混合物がアルミニウム、ジルコニウム化合物への添加物
として用いられる。珪−化合物としては微細なシリカ（
Ｓｉ０２　）が水中に分散′したゴロイド溶液（シリカ
ゾル）が用いられる。

水溶性有機型□合体と無機塩の配合割合は水溶性有機重
合体の種類と無機塩の種類によって異なるが、通常は水
溶性有機重合体を無機塩を酸化物に換算した重量と同量
以下で用いるのが好ましい。

これ以上有機重合体の量が増加すると得られる無機連続
繊維の強度が低下する傾向にある。

本発明゛の紡糸原液は水溶性有機重合体の水溶液と無機
塩の水溶液又はコロイド溶液が混合され、減圧濃縮する
ことにょっ 糸に必要な曳糸性が付与される。

次に上記の本発明の紡糸原液を用いて乾式紡糸をする方
法の１実施態様を図面に基づいて説明する。第４図は本
発明の紡糸孔の１例を示すものでノズルプレート１に紡
糸孔７が設けられており、紡糸孔の紡糸原液出口は突起
し・た有孔針状突起８を形成している。第４図の形状の
紡糸孔を設けた紡糸ノズルを用い１本発明の紡糸原液の
粘度（２０℃）を２００〜２０００ポイズにすることに
よりノズルプレートに紡糸原液が付着することなく、紡
糸のスタートが容易で連続して長時間乾式紡糸が可能で
ある。本発明の紡糸孔の形状につき第５図を用いてさら
に詳細に説明する。第５図は本発明の紡糸孔の紡糸原液
出口の１例を示す部分断面図、第６図は他の例を示す部
分断面図であり、１はノズルプレー１・、９は紡糸孔の
細径部分、ｌＯは紡糸孔の突起部分、ｄは紡糸孔の内径
、Ｄは突起先端部分の外径、Ｄ′は突起付は根部分の外
径、Ｌは突起部の長さ、見は紡糸孔の長さである。ただ
し第５図で９は紡糸原液出口の紡糸孔の細径部分を示し
ており、従って文は紡糸孔細径部分の長さである。

本発明の紡糸原液を用いて第５図に示す形状の紡糸孔を
持つ紡糸ノズルにて紡糸試験を行った結果、紡糸性は突
起先端部の肉厚に大きく影響されることが判った。この
突起先端部の肉厚は第５図で（Ｄ−ｄ）／２で示され、
この肉厚が０．５ｍｍ以下で紡糸原液粘度が２００〜２
０００ポイズ（２０℃）の時、工業的に紡糸が可能であ
ることを見出した。突起先端部の肉厚が０．５■をこえ
ると、突起先端部に紡糸原液が半球状となって付着し紡
糸のスタートが難しくなり、又紡糸時の糸切れが生じや
すく連続して安定な紡糸が困難となる。紡糸原液粘度は
２００ポイズ未満になると紡糸原液の垂れを生じるかも
しくは糸切れが生じて安定した紡糸が困難であり、紡糸
原液粘度が２０００ポイズを越えると曳糸性が悪くなっ
て糸切れが生じ易くなる他、紡糸圧が高くなり紡糸が困
難となる。好ましくは突起先端部の肉厚が０．２＋＋＋
ａ以下で紡糸原液粘度７００〜１４００ポイズにおいて
最も紡糸性が良好である。

紡糸孔の内径ｄと紡糸孔長さ文は紡糸原液粘度と目的と
する繊維径によって定まる因子であって、特に限定され
るものではないが、本発明では紡糸原液粘度は２００〜
２０００ポイズであって繊維径は通常５〜２０ｇｍの場
合には、ｄは０−．０５〜０．４ｍｍ　、　ｆＬは３１
１．　／ｄ＝　２〜４０が適当である。突起部長さＬは
紡糸原液がノズルプレート面に付着するのを防止するた
めの長さが必要であり、突起部先端の外径りの０．５倍
以上あれば目的が達せられる。突起付は根部分の外径Ｄ
′は突起先端部の外径りと同じでも良いが（Ｄ　”−Ｄ
）／２が突起部長さＬ以内であれば紡糸原液がノズルプ
レート部分にまわることがなく目的が達せられる。また
、突起の付は根部分を円弧状にすること□も何ら差し支
えない。

本発明は紡糸孔を突起状となし、突起先端部分の肉厚を
０．５ｍｍ以下にすることが最も重要な点であり紡糸孔
の内径と長さおよび突起部の長さ等は特別に限定される
ものではない。

以下に本発明の態様を実施例で説明する。

実施例１ ポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡと記す）（重合度
１７００、ケン化度８７％）　１０％（重量％を示す。

以下同じ）水溶液、オキシ塩化アルミニウム（ＡＩ／ｃ
、１１モル比、＝　ｔ、ｓ）のＡｌ２Ｏ３換算濃度２０
％水溶５ｉＯｚ　（重量比）　＝８０／２Ｇ、（ＡＩ、
０３＋ＳｉＯ□）／ＰＶＡ（重量比）＝８５／１５にな
るよう調合し、減圧濃縮して２０°Ｃでの粘度１１００
ポイズの紡糸原液を調製した。この時の紡糸原液のＡＩ
２ｏ、（オキシ塩化アルミニウムよりの換算値）と５ｉ
Ｏ１の含量は３３．４％であった。結５図でｄ　：　０
．２３ｍｍ＋、文：３■、Ｌ：１ｍｍ、Ｄ　＝　Ｄ　’
　：　０．４５＋ａｍノ紡糸孔を１２０ケ有する紡糸ノ
ズル（外径１１０ｍｍ　、厚さ１０ｍ＋ａ）を用い、ギ
ヤーポンプで紡糸原液を送液し、５０°Ｃの乾燥塔（長
さ２ｍ）中へ紡糸原液を押出すとともに６０＋ａ／分の
紡速で巻取って乾式紡糸したところ、連続的に前駆体繊
維の製造が可能であった。得られた前駆体ｍ維を４５０
℃１時間、さらに１２００”（３１時間熱処理すること
によりＡＩ、０３８０％、５ｉＯｚ２０％のアルミナシ
リカ連続繊維が得此れだ。このアルミナシリカ連続繊維
は繊維径１２ｇｍ、繊維の引張り強さ２４０Ｋｇ　ｆ／
ｍ＋ｉ２であった・ 実施例２〜６及び比較例１，２ 実施例２〜６及び比較例１．２は実施例１と同じ紡糸原
液を用い、紡糸孔の形状を変えたテストノズルで紡糸性
のテストを行ったものである。テストノズルは外径５０
ｍｍ、厚さ１０ｍｍで紡糸孔１０ケを有するものであり
、紡糸条件は乾燥筒長さ１．５ｍ、乾燥筒温度４５℃、
紡速４０ｍ／分で紡糸原液は空気圧４　Ｋｇ／ｃｍ２で
圧送した。

表１に紡糸孔形状と紡糸結果を示した。表１でｄ、Ｉｌ
ｌ、Ｄ、Ｄ′、Ｌは図５で示した紡糸孔の寸法である。

実施例２〜６は紡糸孔か突起をなしており突起先例２〜
５は紡糸状態良好で連続的に乾式紡糸が可能であり、実
施例６は実施例２〜５とくらべると紡糸状態はやや良く
ないが連続紡糸は充分可能であった。これに対し比較例
１は界起のない平ノズルで紡糸原液がノズルプレートに
付着し紡糸不可能であった。比較例２は紡糸孔が突起を
なしたノ　′ズルであるが、突起先端部分の肉厚が厚く
紡糸孔多端部に紡糸原液が半球状に付着し連続紡糸が不
可能であった９ ゛実施例７ 、実施例１と同様な方法でＰＶＡ　、オキシ塩化ジルコ
ニウム（ＺｒＯｃＪＬｚ・８Ｈ２Ｑ）　、塩化イツトす
？ム（Ｙｃ見３）からなる紡糸原、悼、を調製した。こ
の時の紡糸原液の組成はジルコニウム、イツトリウムと
も酸化物換算でＺｒＯ，＋　ｙ２ｏａ　：　２８％、Ｚ
ｒＯ２／Ｙ２Ｏ３：　８５／１５　（重量比）、（Ｚｒ
Ｏ２＋　Ｙ２Ｏ３）／ＰＶＡ　：　８０／２０（重量比
）で粘度は７５０ボイズであった。

この紡糸原液を実施例２の方法で乾式紡糸し良好な前駆
体＃１！維が製造可能であった。得られた前駆体繊維を
１２５０°Ｃで１時間焼成することにより、ジルコニヤ
ーイツトリヤ連続ｌａ維が得られ、この繊維は繊維径９
ｐ−ｍ、引張り強さ１８Ｋｇｆ／ｍｍ２であった。

実施例８ ＰＶＡの替りにポリエチレンオキサイド（重合度１５０
Ｃ１Ｏ）を用いた他は実施例１と同様に紡糸原液を調製
した。この時の紡糸原液の粘度は１３５０ポイズで（Ａ
Ｉ２０Ｂ　＋５ｉ０２）含有量は３０．８％であった。

実施例１と同じ方法で乾式紡糸し、得られた前駆体ｍ維
を実施例１と同じ方法で熱処理することによりアルミナ
シリカ連ａｌｊｌｌ維が得られた。このアルミナシリカ
連続繊維は！＆維経径１８７ｐ２２０　Ｋｇｆ／ｍ＋ａ
２テあった。　□実施例９ ＰＶＡと塩基性酢酸アルミニウムで実施例１と同様に紡
糸原液を調製した。紡糸原液粘度は１４７０ボイズで、
実施例１と同様に乾式紡糸、熱処理し、アルミナ連続繊
維を得た。アルミナ連続繊維は繊維径１１ｇｍ　、引張
り強さ１５５　ＫｇＦ／＋ｎｍ２であった。

丈施例工０ ＡＩ２０３／ＭｇＯ（重量比）：９５１５になるよう、
オキシ塩化アルミニウム水溶液、塩化マグネシウム水溶
液を混合し、ざらにＰＶＡ水溶液を添加し、実施例１と
同様に紡糸原液を調製した。紡糸原液の粘度は８８０ポ
イズで実施例１と同様に乾式紡糸および熱処理し、アル
ミナ−マグネシャ連続繊維を得た。このアルミナ−マグ
ネシャ繊維の繊維径は９ｇｍで引張り強さはＩＨＫｇｆ
／ｍｍ２であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の紡糸孔の断面図、第２図は従来の紡糸孔
で理想的な紡糸状態を示す断面図、第３図は従来の紡糸
孔で不良な紡糸状態を示す断面図、第４図は本発明の紡
糸孔の１例を示す断面図、第５図は本発明の紡糸孔の紡
糸原液出口の１例を示す部分断面図及び第６図は本発明
の紡糸孔の紡糸原液出口の他の例を示す部分断面図であ
る。 ｌ・・・ノズルプレート　２・・・紡糸原液入口側３・
・・紡糸原液出口側　４ａ、４ｂ・・・紡糸原液５ａ、
５ｂ・・・繊維　６・・・半球状　７・・・紡糸孔８・
・・有孔針状突起　９・・・紡糸孔の細径部分１０・・
・突−起部分 出願人　電気化学工業株式会社 株式会社　ニ　チ　ビ 代理人　豊　１）　善　雄 第６図 手　続　補　正　書 昭和５９年１月２１　日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 特願昭５８−２４５５５０号 ２、発明の名称 無機連続ａｍの製造方法およびその装置３、補正をする
者 事件との関係・特許出願人 東京都千代田区有楽町１丁目４番１号 （３２９）電気化学工業株式会社 代表者　篠　原　晃 東京都中央区京橋三丁目１番２号 株式会社　ニ　チ　ビ 代　表　者　鍵　山　三　部 ４、代　理　人 東京都千代田区有楽町１丁目４番１号 三信ビル２０４号室　電話５０１−２１３８明細書の発
明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 １）明細書環１４頁６行目 ｒ　１８Ｋｇｆ／ｆｆ１ｍ２Ｊをｒ　１８０　Ｋｇｆ／
ｍｍ２Ｊに訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）水溶性有機重合体、耐火゛性無機酸化物を形成する
   無機塩および水からなる紡糸原液を複数の紡糸孔を有す
   る紡糸ノズルを用いて乾式紡糸し、次いで熱処理して無
   機連続繊維を製造する方法において、ノズルプレートの
   紡糸原液出口側に突起先端部の肉厚が０．５ｍｍ以下の
   突起を設けた紡糸孔を用いて、２０°Ｃにおける粘度を
   ２００〜２０００ポイズに調製した紡糸原液を紡糸する
   ことを特徴とする無機連続繊維の製造方法。 ２）　ノズルプレートと、ノズルプレートの紡糸原液出
   口側に突設した突起を貫通して、該突起の突起先端部の
   肉厚を０．５ｍｍ以下に形成すると共に紡糸原液出口側
   に狭窄した細径部分を形成せしめて穿設した複数の紡糸
   孔を設けてなる紡糸ノズルを備えたことを特徴とする無
   機連続繊維の紡糸装置。