優れた伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体およびその製造方法
【課題】 優れた伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体を得ること。
【解決手段】 アルミナ長繊維の前駆体繊維と２５０℃以下の温度で２０％以上収縮し、かつ焼成時焼却霧散するような有機繊維を補強糸とし、合糸または撚糸し、および／または製編織して成形体とし、その後乾熱処理と焼成処理をしてアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体を得る。
【解決手段】 アルミナ長繊維の前駆体繊維と２５０℃以下の温度で２０％以上収縮し、かつ焼成時焼却霧散するような有機繊維を補強糸とし、合糸または撚糸し、および／または製編織して成形体とし、その後乾熱処理と焼成処理をしてアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性と伸縮性および嵩高性を有するアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミナ繊維は耐熱性を有し、強度が強く、また電気絶縁性に優れるなど多くの優れた特性を持った繊維であり高温耐熱材料として広い分野で使用されている。ガラス繊維やシリカ繊維などのセラミック繊維、ステンレス繊維などの金属繊維も耐熱性を有している。しかし、ガラス繊維はせいぜい４００℃以下での使用限度があり、シリカ繊維は８００℃以上の高温で長時間使用すると強度低下が起こりやすいなどの欠点があるし、ステンレス繊維は１，０００℃以上にも耐えることができるが、高価であるという欠点がある。
【０００３】
アルミナ繊維やシリカ繊維は織物に加工することができる。アルミナ繊維やシリカ繊維を織成した織物は柔軟性と耐熱性を併せ持った優れた材料であり、長繊維形態のものとは異なった新たな分野へ用途が広がっている。しかし、長繊維形態のものも同じであるが、織物形態のものは伸縮性に乏しいものであった。すなわち、アルミナ繊維やセラミック繊維は強度は大きいものの伸度がほとんどないためである。
【０００４】
伸縮性を得るためには組織上伸縮性を得られる組織、例えば、編物状にすることにより織物状物では得られない伸縮性編物を得ることができ、本発明者らは既にその方法を提案している。
【特許文献１】特開昭６２−１７０５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、伸縮性および嵩高性を有し、かつ耐熱性に優れたアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述したように、アルミナ繊維は強度は大きいが伸度は小さい。そのため繊維の屈曲強度が小さく、曲げに対しては極端に弱くなる。曲げ強度を大きくする手段としては単繊維の直径を小さくすれば曲げに対する耐性を大きくできることが分かっているが、繊維径を小さくすると製造コストがかさみ、非常に高価な繊維となってしまい、汎用には不適切となる。
【０００７】
アルミナ繊維をそのまま直接編機にかけて編成することは非常に困難である。そのため、伸縮性に富むアルミナ繊維成形体を得る方法を検討し、本発明者らは既に特開昭６２−１７０５２２号公報にその結果を提案している。しかしながら、アルミナ繊維の前駆体繊維は柔軟ではあるが高速度での生産に耐えることができる十分な強度を有しておらず、慎重な工程管理をしてはじめて実施できるのであり、また、広巾の成形体を得るには織キズや編キズが発生しやすく、焼成後のアルミナ繊維成形体の欠陥として残るという欠点があった。
【０００８】
また、これらの欠点を解決する方法も特願２００４−２０１３０７として提案しているが、この方法では伸縮性に富むアルミナ長繊維編物を得ることはできるが、嵩高性の面からは不十分なものであった。伸縮性と嵩高性を併せ持つアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体はその嵩高性ゆえに耐熱性のクッション材として有用に使用できると予想されてはいたが、その効率的な製造方法は未開発であった。
【０００９】
一般に、繊維に伸縮性や嵩高性を付与する方法としては、フィラメントを加撚後、熱固定して解撚する仮撚り加工方法、狭い箱等に繊維を押し込み、曲がり形状を固定する押し込み法、歯車に繊維を噛み込ませて歯形を賦型するギアクリンプ法などがある。しかし、アルミナ繊維やシリカ繊維はその物性からこれらの加工方法を用いることができず、伸縮性かつ嵩高性を有するアルミナ長繊維およびアルミナ長繊維成形体は得られなかったのが現状であった。
【００１０】
そこで本発明者らはこれらの欠点を克服し、伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体を得るべく鋭意研究した結果、アルミナ長繊維前駆体と２５０℃以下の乾熱処理で収縮するような補強糸とを合糸あるいは撚糸した糸条をそのまま乾熱処理、焼成処理を施すか、または製編織して成形体となし、得られた成形体を乾熱処理、次いで焼成処理することによって伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体が得られることを見出し本発明を完成した。
【００１１】
すなわち、本発明の要旨とするところは、アルミナ長繊維前駆体と乾熱処理により収縮する補強糸を合撚した後、乾熱処理し、次いで焼成処理して得られる優れた伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維とその製造方法であり、さらにアルミナ長繊維前駆体と乾熱処理により収縮する補強糸を合糸または撚糸し、製編織して成形体とした後、乾熱処理し、次いで焼成処理して得られる優れた伸縮性と嵩高性を有するアルミナ繊維成形体とその製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
上述のように構成された本発明によれば、伸縮性と嵩高性を併せ持つ耐熱性に優れたアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体が得られる。これらの成形体は高温雰囲気において種々の物体のクッション材として用いることができ、伸縮性と嵩高性を有するため種々の形の物体にも適合して、表面保護材としても有用に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明を詳細に説明する。本発明で云うアルミナ長繊維とは、Al2O3とSiO2から構成されており、Al2O3成分が重量比で５０％以上のものを云い、好ましくは６０％以上のものを云う。従って、アルミナ長繊維前駆体も、焼成した後、Al2O3とSiO2の構成比が上記のようになるよう調整されている。前駆体繊維の製造方法はいろいろあるが、その一例を示すと、オキシ塩化アルミニウム溶液とポリビニルアルコール水溶液とコロイド状シリカを焼成後のAl2O3とSiO2の成分比が上記の範囲になるよう混合し、粘度を調整して紡糸用原液とする。この紡糸原液を乾式紡糸して前駆体繊維を得る。
【００１４】
前駆体繊維の単繊維径は５０μｍ以下のものが使用できるが、４０μｍ以下のものを使用するのが好ましく、より好ましくは３０μｍ以下である。繊維径が５０μｍ以上だと、前駆体繊維の柔軟性が悪くなり、製編織工程で折れ易くなり、毛羽が発生したり、糸切れの原因となるので好ましくない。
【００１５】
本発明で用いる補強糸とは、２５０℃以下の乾熱処理で２０％以上収縮し、かつ４００℃以下の温度で熱分解し、焼成工程で残渣も霧散してしまう有機繊維なら何でも使用できる。補強糸の収縮温度は２５０℃以下で好ましくは２００℃以下の糸条を用いる。また乾熱収縮率は２０％以上であり、好ましくは２５％以上、より好ましくは３０％以上である糸条を用いる。さらにアルミナ長繊維前駆体との合糸あるいは撚糸によって乾熱収縮糸の収縮力が0.1cN/dtex以上、好ましくは0.2cN/dtex以上である糸条を用いる。収縮率が２０％未満で、かつ収縮力が 0.1cN/dtex未満の糸条を用いると、アルミナ長繊維前駆体の収縮が軽微となるため、目的とする伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体が得られにくくなるので好ましくない。
【００１６】
用いられる補強糸の例としては、ポリオレフィン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維などの乾熱処理時に収縮を伴う繊維が挙げられる。なかでも低ケン化ポリビニルアルコール系繊維は２００℃以下の温度で２０％以上の収縮率と0.1cN/dtex以上の収縮力を有し、熱溶融温度と熱分解温度も３００℃以下であり、本発明に使用する補強糸として好ましい特性を有している。使用する補強糸の太さは撚糸した際、前駆体繊維の太さとバランスがとれるような太さのものを使用するのが好ましいが、焼成時発生する補強糸からの灰分がアルミナ繊維の表面に残存することもあり、アルミナ繊維の表面がざらついたり、強度が低下することもあるため、できるだけ灰分の発生が少ない細繊度の糸を用いるのが好ましい。
【００１７】
アルミナ長繊維前駆体は含有する水分率が高いと焼成後のアルミナ長繊維の物性が低下することが知られているので、合撚糸または成形体の水分率は１５％以下で取扱い、好ましくは水分率１０％以下で取扱う。必要に応じ合撚糸または成形体に含まれる水分を除去して焼成すべくこれらを８０℃から１２０℃で熱処理し、一部の水分を蒸発させた後に昇温して焼成する手法を採用してもよい。
【００１８】
アルミナ長繊維前駆体を上記水分率以下にするためには、前駆体繊維と補強糸を合糸、撚糸、製編織する際および焼成する前の合撚糸や成形体を保管する雰囲気を相対湿度が５０％以下、好ましくは４０％以下で行なう。相対湿度が５０％を越える雰囲気では、前駆体繊維が水分を吸着し、その水分率が１５％を越え、焼成後得られるアルミナ長繊維の強度が低下したり、剛直化して繊維が折れ易くなったりするような悪影響を与えるので好ましくない。
【００１９】
本発明で云う合糸または撚糸とは次のような概念を云う。合糸とは前駆体繊維と補強糸とを引揃えた状態のことであり、実作業では二つのボビンから引出した状態で編機に供給して編地を作製する。撚糸とは前駆体繊維と補強糸を引揃えて撚りをかけて作製する合撚糸と、前駆体繊維の回りを補強糸でカバーリングするカバーリング糸を含んでいる。合撚糸の場合の撚数は４００Ｔ／Ｍ以下が好ましく、カバーリング糸の場合は２，０００Ｔ／Ｍ以下の撚数が好ましい。
【００２０】
合撚糸の場合、撚数が４００Ｔ／Ｍを越えると、撚糸時にアルミナ長繊維前駆体の糸切れが多発するばかりか、高撚数のため乾熱収縮糸の収縮が組織的に抑えられ、伸縮性と嵩高性を発現させる捲縮の程度が軽微になるので好ましくないが、補強糸が収縮する際、アルミナ長繊維前駆体を引き連れて収縮し、アルミナ長繊維前駆体にクリンプを生じさせるために最低でも２０Ｔ／Ｍ以上の撚数が必要である。
【００２１】
カバーリング糸の良い点は前駆体繊維を芯にして補強糸で表面全体を覆うことができることである。前駆体繊維の表面は酸性度が強いため、撚糸機や編機のガイド、編針に直接触れて腐食させる危険性があるが、前駆体繊維は表面を補強糸で覆われているため、この危険性を少なくすることができる。
【００２２】
アルミナ長繊維自体に目的とする物性を付与する場合には、アルミナ長繊維前駆体と補強糸とは合撚することが必要で、その撚数も先述したように２０Ｔ／Ｍ以上にする。２０Ｔ／Ｍ未満では捲縮付与が困難になる。アルミナ長繊維の捲縮が多く発現した糸条の方がバネ効果が強くなり、より優れた伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体が得られる。
【００２３】
前駆体繊維と補強糸は引揃えることにより製編織することができる。しかし、撚糸した方が好ましい。前駆体繊維と補強糸を合撚する場合の撚数は、両糸がバラケない程度に撚りがかかっていればよく、特別に限定されるものではないが、製編織時通糸ガイドなどでしごかれて、どちらかの糸にタルミが生じないようにしなければならない。このため撚数は４００Ｔ／Ｍ以下が好ましく、５０〜３５０Ｔ／Ｍの範囲がより好ましく、１００〜３００Ｔ／Ｍの範囲がより好ましい。
【００２４】
カバーリング糸の場合の撚数は、２，０００Ｔ／Ｍ以下が好ましい。撚糸は前駆体繊維と補強糸の繊度及び補強糸の種類によって撚糸方法と撚数を選択する。
【００２５】
伸縮性と嵩高性に富むアルミナ長繊維を得ようとする場合は、前駆体繊維と補強糸の合撚糸を２５０℃以下の温度で熱処理して補強糸を収縮させ、次いで加熱焼成することにより目的物を得ることができる。
【００２６】
また成形体を得る場合は、得られた引揃え糸または撚糸を製編織する。得られた引揃え糸または撚糸は補強糸により補強されているため、通常の織機や編機により高速で製編織することができる。編物の場合、緯編機や丸編機で編成するのが好ましい。経編の場合は糸を整経しなければならないため、糸に毛羽が発生し易くなるためである。それに緯編機や丸編機で編成した編地は伸縮し易い編組織が得られ易い。編巾は用途に応じて調整すればよい。
【００２７】
引揃え糸または撚糸を編成する場合注意しなければならないことは、その後の焼成工程で生じる収縮を考慮した組織、密度にしなければならないということである。糸の収縮は焼成温度やその他の条件により異なってくるが、糸自体としては３０〜４０％程度の収縮が見られるのが普通である。そのため編み密度が高いと編組織により糸が拘束され、糸が収縮できず、伸縮性が得られなくなるばかりでなく、アルミナ繊維が折れ、毛羽が発生することもある。
【００２８】
得られた編物を焼成するのであるが、焼成時張力をかけすぎないことである。張力がかかりすぎると、編組織が伸ばされた状態で焼成されるため、所望の伸縮性が得られないことがあるので注意しなければならない。
【００２９】
織物の場合は、通常の織機で前駆体繊維と補強糸の合糸または撚糸を織成する。得られた織物は２５０℃以下の温度で熱処理する。この熱処理で補強糸が収縮するため、前駆体繊維にループ形態やクリンプが生じ、その後の焼成でループやクリンプが固定されるため伸縮性と嵩高性が付与されるのである。
【００３０】
加熱処理はまず補強糸の収縮処理から始める。第一工程として２５０℃以下に加熱した焼成炉に入れ、補強糸を収縮させる。収縮させた後、４００℃〜５５０℃に加熱した焼成炉で補強糸を熱分解させる第二工程を経て、８００℃以上の温度に加熱した焼成炉で前駆体繊維の焼成を進める第三工程からなる。第一工程、第二工程および第三工程は別々の工程で行うこともできるが、全工程を連続して行うこともできる。乾熱処理、熱分解処理、焼成処理は空気雰囲気で行うことができる。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
オキシ塩化アルミニウム溶液、コロイド状シリカおよびポリビニルアルコール水溶液を混合し、原液粘度を調整した紡糸原液を乾式紡糸して1800dtex/640Fのアルミナ長繊維前駆体を得た。この前駆体繊維の単繊維の直径は１５μｍであった。この前駆体繊維を２００℃で４０％の収縮率を有する62dtexの低ケン化ポリビニルアルコール繊維とを撚糸機に200T/Mの撚数に合撚した。この合撚糸を昇温速度100℃／hrで２００℃に昇温して熱処理した後、さらに100℃／hrで３５０℃に昇温して低ケン化ポリビニルアルコール繊維を熱分解させ、次いで300℃／hrで1150℃まで昇温して１時間焼成し、アルミナ長繊維を得た。得られたアルミナ長繊維は捲縮が発現し、伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維であった。
【００３２】
（比較例１）
実施例１と同様にして作製した前駆体繊維を２０番手の綿糸と２００Ｔ／Ｍで合撚し、実施例１と同様の操作で熱処理、熱分解、焼成を行ってアルミナ長繊維を得た。得られたアルミナ長繊維は捲縮が発現しておらず、直線状のアルミナ長繊維となった。
【００３３】
（実施例２）
実施例１と同様にしてアルミナ長繊維前駆体を得た。この前駆体繊維を２００℃で４０％の収縮率を有する110dtexの低ケン化ポリビニルアルコール繊維とを撚糸機に200T/Mの撚数に合撚し、丸編機にてメリヤス編みにした。（編径：3.5inch、針数：100本）。
【００３４】
この編物を昇温速度100℃／hrで200℃に昇温して熱処理した後、さらに100℃／hrで３５０℃に昇温して低ケン化ポリビニルアルコール繊維を熱分解させ、次いで300℃／hrで1100℃まで昇温して１時間焼成し、アルミナ長繊維編物を得た。得られたアルミナ長繊維編物は前駆体メリヤス編物に比べ６０％収縮しており、優れた伸縮性を有するアルミナ長繊維編物であった。
【００３５】
得られた編物は良好な伸縮性を有し、500ｇ荷重時の伸長率はタテ方向に９０％、ヨコ方向に１１５％を示した。ここで、500ｇ荷重時の伸長率は、つかみ間隔100mm、試料巾25mmの試料を定長引張試験機にて引張速度40mm／minで引張試験を行い、得られた荷重−伸長曲線より500ｇ荷重時の伸長率を算出した。
【００３６】
また得られた編物の嵩高性は5.2cm2/gを示し、嵩高性に富んだものであった。嵩高性はＪＩＳ Ｌ１０１８（メリヤス生地試験方法）の嵩高性測定方法に準じ、下記の式により算出した。
嵩高性（cm2/g）＝ ｔ／Ｗ ｘ 1000
ここで、Ｗ：質量（g/m2） ， ｔ：厚さ（mm）
【００３７】
（比較例２）
比較例１と同様にして、４０番手の綿糸と合撚した前駆体繊維を丸編機にてメリヤス編みにした。この編物を昇温速度100℃／hrで200℃に昇温して熱処理した後、さらに100℃／hrで３５０℃に昇温して綿糸を熱分解させ、次いで300℃／hrで1100℃まで昇温して１時間焼成し、アルミナ長繊維編物を得た。得られたアルミナ長繊維編物は編組織自体が有する伸縮性は示すものの、高度の伸縮性はしめさず、500ｇ荷重時の伸長率はタテ方向に２７％、ヨコ方向に３１％を示した。嵩高性も編組織自体が有する数値（2.1cm2/g）に止まった。
【００３８】
（実施例３）
実施例１と同様にしてアルミナ長繊維前駆体を得た。この前駆体繊維を110dtexの熱収縮ポリエステル糸でカバーリング撚糸した。カバーリング撚数は1000Ｔ／Ｍとした。このカバーリング糸を丸編機にてメリヤス編みした。（編径：3.5inch、針数：100本）。
【００３９】
この編物を昇温速度100℃／hrで200℃に昇温して収縮熱処理後、さらに100℃／hrで３８０℃に昇温してポリエステル糸を熱分解させ、次いで300℃／hrで1200℃まで昇温して１時間焼成し、アルミナ長繊維編物を得た。得られたアルミナ長繊維編物は前駆体メリヤス編物に比べ５３％収縮しており、優れた伸縮性を有するアルミナ長繊維編物であった。500ｇ荷重時の伸長率はタテ方向に８３％、ヨコ方向に１０９％を示した。また編物の嵩高性は4.8cm2/gを示し、嵩高性に富んだものであった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の優れた伸縮性と嵩高性を併せ持つアルミナ長繊維またはアルミナ繊維成形体は良好なクッション性を有するため優れた耐熱性を有する表面保護材として利用でき、その優れた伸縮性のため複雑な形状の物体への貼り付けが可能となり、例えば曲面ガラスを製造する際に用いられるガラス成形用保護材料として使用できる。また、本発明の捲縮が付与されたアルミナ長繊維は、短繊維にカットすることによってフェルト等の不織布加工が容易となる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性と伸縮性および嵩高性を有するアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミナ繊維は耐熱性を有し、強度が強く、また電気絶縁性に優れるなど多くの優れた特性を持った繊維であり高温耐熱材料として広い分野で使用されている。ガラス繊維やシリカ繊維などのセラミック繊維、ステンレス繊維などの金属繊維も耐熱性を有している。しかし、ガラス繊維はせいぜい４００℃以下での使用限度があり、シリカ繊維は８００℃以上の高温で長時間使用すると強度低下が起こりやすいなどの欠点があるし、ステンレス繊維は１，０００℃以上にも耐えることができるが、高価であるという欠点がある。
【０００３】
アルミナ繊維やシリカ繊維は織物に加工することができる。アルミナ繊維やシリカ繊維を織成した織物は柔軟性と耐熱性を併せ持った優れた材料であり、長繊維形態のものとは異なった新たな分野へ用途が広がっている。しかし、長繊維形態のものも同じであるが、織物形態のものは伸縮性に乏しいものであった。すなわち、アルミナ繊維やセラミック繊維は強度は大きいものの伸度がほとんどないためである。
【０００４】
伸縮性を得るためには組織上伸縮性を得られる組織、例えば、編物状にすることにより織物状物では得られない伸縮性編物を得ることができ、本発明者らは既にその方法を提案している。
【特許文献１】特開昭６２−１７０５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、伸縮性および嵩高性を有し、かつ耐熱性に優れたアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述したように、アルミナ繊維は強度は大きいが伸度は小さい。そのため繊維の屈曲強度が小さく、曲げに対しては極端に弱くなる。曲げ強度を大きくする手段としては単繊維の直径を小さくすれば曲げに対する耐性を大きくできることが分かっているが、繊維径を小さくすると製造コストがかさみ、非常に高価な繊維となってしまい、汎用には不適切となる。
【０００７】
アルミナ繊維をそのまま直接編機にかけて編成することは非常に困難である。そのため、伸縮性に富むアルミナ繊維成形体を得る方法を検討し、本発明者らは既に特開昭６２−１７０５２２号公報にその結果を提案している。しかしながら、アルミナ繊維の前駆体繊維は柔軟ではあるが高速度での生産に耐えることができる十分な強度を有しておらず、慎重な工程管理をしてはじめて実施できるのであり、また、広巾の成形体を得るには織キズや編キズが発生しやすく、焼成後のアルミナ繊維成形体の欠陥として残るという欠点があった。
【０００８】
また、これらの欠点を解決する方法も特願２００４−２０１３０７として提案しているが、この方法では伸縮性に富むアルミナ長繊維編物を得ることはできるが、嵩高性の面からは不十分なものであった。伸縮性と嵩高性を併せ持つアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体はその嵩高性ゆえに耐熱性のクッション材として有用に使用できると予想されてはいたが、その効率的な製造方法は未開発であった。
【０００９】
一般に、繊維に伸縮性や嵩高性を付与する方法としては、フィラメントを加撚後、熱固定して解撚する仮撚り加工方法、狭い箱等に繊維を押し込み、曲がり形状を固定する押し込み法、歯車に繊維を噛み込ませて歯形を賦型するギアクリンプ法などがある。しかし、アルミナ繊維やシリカ繊維はその物性からこれらの加工方法を用いることができず、伸縮性かつ嵩高性を有するアルミナ長繊維およびアルミナ長繊維成形体は得られなかったのが現状であった。
【００１０】
そこで本発明者らはこれらの欠点を克服し、伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体を得るべく鋭意研究した結果、アルミナ長繊維前駆体と２５０℃以下の乾熱処理で収縮するような補強糸とを合糸あるいは撚糸した糸条をそのまま乾熱処理、焼成処理を施すか、または製編織して成形体となし、得られた成形体を乾熱処理、次いで焼成処理することによって伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体が得られることを見出し本発明を完成した。
【００１１】
すなわち、本発明の要旨とするところは、アルミナ長繊維前駆体と乾熱処理により収縮する補強糸を合撚した後、乾熱処理し、次いで焼成処理して得られる優れた伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維とその製造方法であり、さらにアルミナ長繊維前駆体と乾熱処理により収縮する補強糸を合糸または撚糸し、製編織して成形体とした後、乾熱処理し、次いで焼成処理して得られる優れた伸縮性と嵩高性を有するアルミナ繊維成形体とその製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
上述のように構成された本発明によれば、伸縮性と嵩高性を併せ持つ耐熱性に優れたアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体が得られる。これらの成形体は高温雰囲気において種々の物体のクッション材として用いることができ、伸縮性と嵩高性を有するため種々の形の物体にも適合して、表面保護材としても有用に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明を詳細に説明する。本発明で云うアルミナ長繊維とは、Al2O3とSiO2から構成されており、Al2O3成分が重量比で５０％以上のものを云い、好ましくは６０％以上のものを云う。従って、アルミナ長繊維前駆体も、焼成した後、Al2O3とSiO2の構成比が上記のようになるよう調整されている。前駆体繊維の製造方法はいろいろあるが、その一例を示すと、オキシ塩化アルミニウム溶液とポリビニルアルコール水溶液とコロイド状シリカを焼成後のAl2O3とSiO2の成分比が上記の範囲になるよう混合し、粘度を調整して紡糸用原液とする。この紡糸原液を乾式紡糸して前駆体繊維を得る。
【００１４】
前駆体繊維の単繊維径は５０μｍ以下のものが使用できるが、４０μｍ以下のものを使用するのが好ましく、より好ましくは３０μｍ以下である。繊維径が５０μｍ以上だと、前駆体繊維の柔軟性が悪くなり、製編織工程で折れ易くなり、毛羽が発生したり、糸切れの原因となるので好ましくない。
【００１５】
本発明で用いる補強糸とは、２５０℃以下の乾熱処理で２０％以上収縮し、かつ４００℃以下の温度で熱分解し、焼成工程で残渣も霧散してしまう有機繊維なら何でも使用できる。補強糸の収縮温度は２５０℃以下で好ましくは２００℃以下の糸条を用いる。また乾熱収縮率は２０％以上であり、好ましくは２５％以上、より好ましくは３０％以上である糸条を用いる。さらにアルミナ長繊維前駆体との合糸あるいは撚糸によって乾熱収縮糸の収縮力が0.1cN/dtex以上、好ましくは0.2cN/dtex以上である糸条を用いる。収縮率が２０％未満で、かつ収縮力が 0.1cN/dtex未満の糸条を用いると、アルミナ長繊維前駆体の収縮が軽微となるため、目的とする伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体が得られにくくなるので好ましくない。
【００１６】
用いられる補強糸の例としては、ポリオレフィン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維などの乾熱処理時に収縮を伴う繊維が挙げられる。なかでも低ケン化ポリビニルアルコール系繊維は２００℃以下の温度で２０％以上の収縮率と0.1cN/dtex以上の収縮力を有し、熱溶融温度と熱分解温度も３００℃以下であり、本発明に使用する補強糸として好ましい特性を有している。使用する補強糸の太さは撚糸した際、前駆体繊維の太さとバランスがとれるような太さのものを使用するのが好ましいが、焼成時発生する補強糸からの灰分がアルミナ繊維の表面に残存することもあり、アルミナ繊維の表面がざらついたり、強度が低下することもあるため、できるだけ灰分の発生が少ない細繊度の糸を用いるのが好ましい。
【００１７】
アルミナ長繊維前駆体は含有する水分率が高いと焼成後のアルミナ長繊維の物性が低下することが知られているので、合撚糸または成形体の水分率は１５％以下で取扱い、好ましくは水分率１０％以下で取扱う。必要に応じ合撚糸または成形体に含まれる水分を除去して焼成すべくこれらを８０℃から１２０℃で熱処理し、一部の水分を蒸発させた後に昇温して焼成する手法を採用してもよい。
【００１８】
アルミナ長繊維前駆体を上記水分率以下にするためには、前駆体繊維と補強糸を合糸、撚糸、製編織する際および焼成する前の合撚糸や成形体を保管する雰囲気を相対湿度が５０％以下、好ましくは４０％以下で行なう。相対湿度が５０％を越える雰囲気では、前駆体繊維が水分を吸着し、その水分率が１５％を越え、焼成後得られるアルミナ長繊維の強度が低下したり、剛直化して繊維が折れ易くなったりするような悪影響を与えるので好ましくない。
【００１９】
本発明で云う合糸または撚糸とは次のような概念を云う。合糸とは前駆体繊維と補強糸とを引揃えた状態のことであり、実作業では二つのボビンから引出した状態で編機に供給して編地を作製する。撚糸とは前駆体繊維と補強糸を引揃えて撚りをかけて作製する合撚糸と、前駆体繊維の回りを補強糸でカバーリングするカバーリング糸を含んでいる。合撚糸の場合の撚数は４００Ｔ／Ｍ以下が好ましく、カバーリング糸の場合は２，０００Ｔ／Ｍ以下の撚数が好ましい。
【００２０】
合撚糸の場合、撚数が４００Ｔ／Ｍを越えると、撚糸時にアルミナ長繊維前駆体の糸切れが多発するばかりか、高撚数のため乾熱収縮糸の収縮が組織的に抑えられ、伸縮性と嵩高性を発現させる捲縮の程度が軽微になるので好ましくないが、補強糸が収縮する際、アルミナ長繊維前駆体を引き連れて収縮し、アルミナ長繊維前駆体にクリンプを生じさせるために最低でも２０Ｔ／Ｍ以上の撚数が必要である。
【００２１】
カバーリング糸の良い点は前駆体繊維を芯にして補強糸で表面全体を覆うことができることである。前駆体繊維の表面は酸性度が強いため、撚糸機や編機のガイド、編針に直接触れて腐食させる危険性があるが、前駆体繊維は表面を補強糸で覆われているため、この危険性を少なくすることができる。
【００２２】
アルミナ長繊維自体に目的とする物性を付与する場合には、アルミナ長繊維前駆体と補強糸とは合撚することが必要で、その撚数も先述したように２０Ｔ／Ｍ以上にする。２０Ｔ／Ｍ未満では捲縮付与が困難になる。アルミナ長繊維の捲縮が多く発現した糸条の方がバネ効果が強くなり、より優れた伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維またはアルミナ長繊維成形体が得られる。
【００２３】
前駆体繊維と補強糸は引揃えることにより製編織することができる。しかし、撚糸した方が好ましい。前駆体繊維と補強糸を合撚する場合の撚数は、両糸がバラケない程度に撚りがかかっていればよく、特別に限定されるものではないが、製編織時通糸ガイドなどでしごかれて、どちらかの糸にタルミが生じないようにしなければならない。このため撚数は４００Ｔ／Ｍ以下が好ましく、５０〜３５０Ｔ／Ｍの範囲がより好ましく、１００〜３００Ｔ／Ｍの範囲がより好ましい。
【００２４】
カバーリング糸の場合の撚数は、２，０００Ｔ／Ｍ以下が好ましい。撚糸は前駆体繊維と補強糸の繊度及び補強糸の種類によって撚糸方法と撚数を選択する。
【００２５】
伸縮性と嵩高性に富むアルミナ長繊維を得ようとする場合は、前駆体繊維と補強糸の合撚糸を２５０℃以下の温度で熱処理して補強糸を収縮させ、次いで加熱焼成することにより目的物を得ることができる。
【００２６】
また成形体を得る場合は、得られた引揃え糸または撚糸を製編織する。得られた引揃え糸または撚糸は補強糸により補強されているため、通常の織機や編機により高速で製編織することができる。編物の場合、緯編機や丸編機で編成するのが好ましい。経編の場合は糸を整経しなければならないため、糸に毛羽が発生し易くなるためである。それに緯編機や丸編機で編成した編地は伸縮し易い編組織が得られ易い。編巾は用途に応じて調整すればよい。
【００２７】
引揃え糸または撚糸を編成する場合注意しなければならないことは、その後の焼成工程で生じる収縮を考慮した組織、密度にしなければならないということである。糸の収縮は焼成温度やその他の条件により異なってくるが、糸自体としては３０〜４０％程度の収縮が見られるのが普通である。そのため編み密度が高いと編組織により糸が拘束され、糸が収縮できず、伸縮性が得られなくなるばかりでなく、アルミナ繊維が折れ、毛羽が発生することもある。
【００２８】
得られた編物を焼成するのであるが、焼成時張力をかけすぎないことである。張力がかかりすぎると、編組織が伸ばされた状態で焼成されるため、所望の伸縮性が得られないことがあるので注意しなければならない。
【００２９】
織物の場合は、通常の織機で前駆体繊維と補強糸の合糸または撚糸を織成する。得られた織物は２５０℃以下の温度で熱処理する。この熱処理で補強糸が収縮するため、前駆体繊維にループ形態やクリンプが生じ、その後の焼成でループやクリンプが固定されるため伸縮性と嵩高性が付与されるのである。
【００３０】
加熱処理はまず補強糸の収縮処理から始める。第一工程として２５０℃以下に加熱した焼成炉に入れ、補強糸を収縮させる。収縮させた後、４００℃〜５５０℃に加熱した焼成炉で補強糸を熱分解させる第二工程を経て、８００℃以上の温度に加熱した焼成炉で前駆体繊維の焼成を進める第三工程からなる。第一工程、第二工程および第三工程は別々の工程で行うこともできるが、全工程を連続して行うこともできる。乾熱処理、熱分解処理、焼成処理は空気雰囲気で行うことができる。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
オキシ塩化アルミニウム溶液、コロイド状シリカおよびポリビニルアルコール水溶液を混合し、原液粘度を調整した紡糸原液を乾式紡糸して1800dtex/640Fのアルミナ長繊維前駆体を得た。この前駆体繊維の単繊維の直径は１５μｍであった。この前駆体繊維を２００℃で４０％の収縮率を有する62dtexの低ケン化ポリビニルアルコール繊維とを撚糸機に200T/Mの撚数に合撚した。この合撚糸を昇温速度100℃／hrで２００℃に昇温して熱処理した後、さらに100℃／hrで３５０℃に昇温して低ケン化ポリビニルアルコール繊維を熱分解させ、次いで300℃／hrで1150℃まで昇温して１時間焼成し、アルミナ長繊維を得た。得られたアルミナ長繊維は捲縮が発現し、伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維であった。
【００３２】
（比較例１）
実施例１と同様にして作製した前駆体繊維を２０番手の綿糸と２００Ｔ／Ｍで合撚し、実施例１と同様の操作で熱処理、熱分解、焼成を行ってアルミナ長繊維を得た。得られたアルミナ長繊維は捲縮が発現しておらず、直線状のアルミナ長繊維となった。
【００３３】
（実施例２）
実施例１と同様にしてアルミナ長繊維前駆体を得た。この前駆体繊維を２００℃で４０％の収縮率を有する110dtexの低ケン化ポリビニルアルコール繊維とを撚糸機に200T/Mの撚数に合撚し、丸編機にてメリヤス編みにした。（編径：3.5inch、針数：100本）。
【００３４】
この編物を昇温速度100℃／hrで200℃に昇温して熱処理した後、さらに100℃／hrで３５０℃に昇温して低ケン化ポリビニルアルコール繊維を熱分解させ、次いで300℃／hrで1100℃まで昇温して１時間焼成し、アルミナ長繊維編物を得た。得られたアルミナ長繊維編物は前駆体メリヤス編物に比べ６０％収縮しており、優れた伸縮性を有するアルミナ長繊維編物であった。
【００３５】
得られた編物は良好な伸縮性を有し、500ｇ荷重時の伸長率はタテ方向に９０％、ヨコ方向に１１５％を示した。ここで、500ｇ荷重時の伸長率は、つかみ間隔100mm、試料巾25mmの試料を定長引張試験機にて引張速度40mm／minで引張試験を行い、得られた荷重−伸長曲線より500ｇ荷重時の伸長率を算出した。
【００３６】
また得られた編物の嵩高性は5.2cm2/gを示し、嵩高性に富んだものであった。嵩高性はＪＩＳ Ｌ１０１８（メリヤス生地試験方法）の嵩高性測定方法に準じ、下記の式により算出した。
嵩高性（cm2/g）＝ ｔ／Ｗ ｘ 1000
ここで、Ｗ：質量（g/m2） ， ｔ：厚さ（mm）
【００３７】
（比較例２）
比較例１と同様にして、４０番手の綿糸と合撚した前駆体繊維を丸編機にてメリヤス編みにした。この編物を昇温速度100℃／hrで200℃に昇温して熱処理した後、さらに100℃／hrで３５０℃に昇温して綿糸を熱分解させ、次いで300℃／hrで1100℃まで昇温して１時間焼成し、アルミナ長繊維編物を得た。得られたアルミナ長繊維編物は編組織自体が有する伸縮性は示すものの、高度の伸縮性はしめさず、500ｇ荷重時の伸長率はタテ方向に２７％、ヨコ方向に３１％を示した。嵩高性も編組織自体が有する数値（2.1cm2/g）に止まった。
【００３８】
（実施例３）
実施例１と同様にしてアルミナ長繊維前駆体を得た。この前駆体繊維を110dtexの熱収縮ポリエステル糸でカバーリング撚糸した。カバーリング撚数は1000Ｔ／Ｍとした。このカバーリング糸を丸編機にてメリヤス編みした。（編径：3.5inch、針数：100本）。
【００３９】
この編物を昇温速度100℃／hrで200℃に昇温して収縮熱処理後、さらに100℃／hrで３８０℃に昇温してポリエステル糸を熱分解させ、次いで300℃／hrで1200℃まで昇温して１時間焼成し、アルミナ長繊維編物を得た。得られたアルミナ長繊維編物は前駆体メリヤス編物に比べ５３％収縮しており、優れた伸縮性を有するアルミナ長繊維編物であった。500ｇ荷重時の伸長率はタテ方向に８３％、ヨコ方向に１０９％を示した。また編物の嵩高性は4.8cm2/gを示し、嵩高性に富んだものであった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の優れた伸縮性と嵩高性を併せ持つアルミナ長繊維またはアルミナ繊維成形体は良好なクッション性を有するため優れた耐熱性を有する表面保護材として利用でき、その優れた伸縮性のため複雑な形状の物体への貼り付けが可能となり、例えば曲面ガラスを製造する際に用いられるガラス成形用保護材料として使用できる。また、本発明の捲縮が付与されたアルミナ長繊維は、短繊維にカットすることによってフェルト等の不織布加工が容易となる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナ長繊維前駆体と乾熱処理により収縮する補強糸を合撚した後、乾熱処理次いで焼成して得られる優れた伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維。
【請求項２】
アルミナ長繊維前駆体と乾熱処理により収縮する補強糸を合糸または撚糸し、製編織して成形体とした後、乾熱処理次いで焼成して得られる優れた伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維成形体。
【請求項３】
２５０℃以下の乾熱処理で２０％以上収縮し、かつ４００℃以下の温度で熱分解する有機繊維からなる補強糸とアルミナ長繊維前駆体とを２０Ｔ／Ｍ以上、４００Ｔ／Ｍ以下の撚数で合撚し、２５０℃以下の温度で乾熱処理して補強糸を収縮させ、次いで加熱焼成して補強糸を熱分解させることを特徴とする請求項１記載の優れた伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維の製造方法。
【請求項４】
２５０℃以下の乾熱処理で２０％以上収縮し、かつ４００℃以下の温度で熱分解する有機繊維からなる補強糸とアルミナ長繊維前駆体とを２，０００Ｔ／Ｍ以下の撚数で合糸または撚糸し、製編織して成形体とした後、２５０℃以下の温度で乾熱処理して補強糸を収縮させ、次いで加熱焼成して補強糸を熱分解させることを特徴とする請求項２記載の優れた伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維成形体の製造方法。
【請求項１】
アルミナ長繊維前駆体と乾熱処理により収縮する補強糸を合撚した後、乾熱処理次いで焼成して得られる優れた伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維。
【請求項２】
アルミナ長繊維前駆体と乾熱処理により収縮する補強糸を合糸または撚糸し、製編織して成形体とした後、乾熱処理次いで焼成して得られる優れた伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維成形体。
【請求項３】
２５０℃以下の乾熱処理で２０％以上収縮し、かつ４００℃以下の温度で熱分解する有機繊維からなる補強糸とアルミナ長繊維前駆体とを２０Ｔ／Ｍ以上、４００Ｔ／Ｍ以下の撚数で合撚し、２５０℃以下の温度で乾熱処理して補強糸を収縮させ、次いで加熱焼成して補強糸を熱分解させることを特徴とする請求項１記載の優れた伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維の製造方法。
【請求項４】
２５０℃以下の乾熱処理で２０％以上収縮し、かつ４００℃以下の温度で熱分解する有機繊維からなる補強糸とアルミナ長繊維前駆体とを２，０００Ｔ／Ｍ以下の撚数で合糸または撚糸し、製編織して成形体とした後、２５０℃以下の温度で乾熱処理して補強糸を収縮させ、次いで加熱焼成して補強糸を熱分解させることを特徴とする請求項２記載の優れた伸縮性と嵩高性を有するアルミナ長繊維成形体の製造方法。
【公開番号】特開２００６−２２４３１（Ｐ２００６−２２４３１Ａ）
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０１３１５（Ｐ２００４−２０１３１５）
【出願日】平成１６年７月８日（２００４．７．８）
【出願人】（０００１３４９３６）株式会社ニチビ (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月８日（２００４．７．８）
【出願人】（０００１３４９３６）株式会社ニチビ (13)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]