專利名稱：陶瓷纖維及陶瓷纖維的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有鈦原子、硅原子和鋁原子的陶資纖維及其制造方 法。更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及具有優(yōu)異的耐熱性、且具有光催化活性 的陶瓷超細(xì)纖維及其制造方法。
背景技術(shù)：
陶瓷纖維是發(fā)揮其電絕緣性、低熱傳導(dǎo)性、高彈性等的性質(zhì)，能 夠在電絕緣材料、隔熱材料、填料、濾器等各種領(lǐng)域中使用的有用材
料。這樣的陶瓷纖維通常采用熔融法、轉(zhuǎn)軸(spindle)法、吹塑法等 制作，其纖維徑一般為數(shù)pm (參照專利文獻(xiàn)l)。
然而，近年來，特別是在填料、濾器的領(lǐng)域中，為了增大與基質(zhì) 材料的粘接面積、提高濾器效率，需要更細(xì)的陶資纖維。
然而，采用以往方法得到的陶資纖維在使其纖維徑減小方面是有 限的。此外，由于必須經(jīng)過2000。C附近的高溫的熔融紡絲工序，因此 包含被稱為閃光條痕(shot)的未纖維化粒狀物，為了將該陶資纖維 作為濾器等使用，除去閃光條痕的工序成為必需。
其中，作為制作比以往纖維細(xì)的纖維的方法，以含有有機(jī)高分子 的材料為中心，已知靜電紡絲法。靜電紡絲法是通過對(duì)溶解了有機(jī)高 分子等纖維形成性溶質(zhì)而成的溶液施加高電壓而使之帶電，使溶液向
電極噴出，通過噴出，溶劑蒸發(fā)，從而能夠簡(jiǎn)便地得到極細(xì)的纖維結(jié) 構(gòu)體的方法(參照專利文獻(xiàn)2)。
而且，除了有機(jī)高分子以外，已知氧化鈦纖維能夠通過上述的靜 電紡絲法制作(參照非專利文獻(xiàn)1)。氧化鈦纖維由于具有光催化活 性，因此在需要該活性的用途中，被寄予很大的期待。
此外，采用靜電紡絲法制作含硅、氧、碳和過渡金屬的陶瓷極細(xì) 纖維的方法也已經(jīng)有提案(參照專利文獻(xiàn)3)。在專利文獻(xiàn)3中記載 的含硅陶瓷極細(xì)纖維具有光催化活性、且能夠耐受在高溫下的使用， 在各種用途中有用。
專利文獻(xiàn)1特開2003 - 105658號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2002 -249966號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3國(guó)際公開第2006/001403號(hào)小冊(cè)子
非專利文獻(xiàn)1Dan Li、 Younan Xia著、"Fabrication of Titania
Nanofibers by Electrospinning"、 2003年4月、第3巻、第4號(hào)、P555 ~
560

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題
然而，通過非專利文獻(xiàn)l中記載的方法得到的氧化鈦纖維加熱到 60(TC以上時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成金紅石型。金紅石型晶體由于是光催 化活性小的晶體型，因此在非專利文獻(xiàn)l中記載的氧化鈦纖維在需要 光催化活性的用途中，無法以暴露于高溫環(huán)境下的狀態(tài)使用。
此外，為了得到專利文獻(xiàn)3中記載的陶瓷纖維，必須使用昂貴的 含硅聚合物，因此在成本方面存在問題，而且，由于在制作時(shí)使用卣 系溶劑，因此擔(dān)心對(duì)環(huán)境帶來影響。
本發(fā)明鑒于上述課題而完成，其目的在于提供纖維徑小、即使暴 露在高溫環(huán)境下也具有充分的光催化活性、且在成本方面有利、并且 制造時(shí)的環(huán)境也安全的陶瓷纖維和該陶瓷纖維的制造方法。
用于解決技術(shù)問題的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明人鑒于上述課題反復(fù)進(jìn)行了精心研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過 使用含有鈦原子、硅原子和鋁原子的組合物，由該組合物采用靜電紡 絲法制造纖維集合體，并對(duì)其進(jìn)行燒成，由此通過廉價(jià)的原料，就得 到纖維徑小、且即使暴露在高溫環(huán)境下也能維持充分的光催化活性的 陶瓷纖維，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明涉及包含含有鈦原子、硅原子和鋁原子的氧化物陶瓷， 且平均纖維徑為50nm~ 1000nm的陶瓷纖維。
此外，另外的本發(fā)明涉及陶瓷纖維的制造方法，包括如下工序 制備含有鈦化合物、硅化合物、鋁化合物、水合纖維形成性物質(zhì)的纖 維形成用組合物的纖維形成用組合物制備工序；采用靜電紡絲法將上 述纖維形成用組合物噴出從而得到纖維的紡絲工序；累積上述纖維從 而得到纖維集合體的累積工序；對(duì)上述纖維集合體燒成從而得到纖維 結(jié)構(gòu)體的燒成工序。發(fā)明效果
本發(fā)明的陶瓷纖維由于纖維的平均纖維徑小，因此形成具有柔軟 性的纖維。此外，與以往的光催化纖維相比，由于表面積變大，所以 用于光催化濾器、催化劑擔(dān)載基材等時(shí)，能夠呈現(xiàn)充分的催化效率。
進(jìn)而，本發(fā)明的陶瓷纖維即使暴露在高溫環(huán)境下也具有充分的光 催化活性。因此，即使在需要耐熱性的環(huán)境中，也能夠充分呈現(xiàn)光催 化活性。
進(jìn)而，本發(fā)明的陶瓷纖維由于是纖維形狀，因此與以往的粉末形 狀的光催化材料相比，后續(xù)的加工容易，此外，能夠無需添加粘合劑 等進(jìn)行固定化而是直接作為催化劑使用。因此，將本發(fā)明的陶瓷纖維
用作濾器等時(shí)，能夠防止因粘合劑分解導(dǎo)致的粒子脫落，由于粘合 劑含量多而催化效率降低。
因此，本發(fā)明的陶瓷纖維由于纖維徑小、即使暴露在高溫環(huán)境下 也具有充分的光催化活性、且即使不添加粘合劑等進(jìn)行固定化也可以 直接使用，因此作為光催化濾器、催化劑擔(dān)載基材等非常有用。
此外，本發(fā)明的陶瓷纖維通過實(shí)施交織(interleaving)等的加工， 可以形成各種結(jié)構(gòu)體。進(jìn)而，配合操作性及其它要求事項(xiàng)，也可以與 本發(fā)明的陶瓷纖維以外的陶瓷纖維組合使用。


圖1是模式地表示用于制造本發(fā)明的陶瓷纖維的制造裝置的圖。
圖2是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在實(shí)施例1中 得到的陶瓷纖維的表面而得的照片圖。
圖3是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在實(shí)施例2中 得到的陶瓷纖維的表面而得的照片圖。
圖4是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在比較例1中 得到的陶瓷纖維的表面而得的照片圖。
圖5是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在實(shí)施例3中 得至'j的陶資纖維的表面而得的照片圖。
圖6是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在實(shí)施例4中 得到的陶瓷纖維的表面而得的照片圖。
圖7是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在實(shí)施例5中 得到的陶資纖維的表面而得的照片圖。
圖8是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在實(shí)施例6中 得到的陶資纖維的表面而得的照片圖。
圖9是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在實(shí)施例7中 得到的陶資纖維的表面而得的照片圖。
圖10是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在實(shí)施例8中 得到的陶資纖維的表面而得的照片圖。
圖11是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在比較例2中 得到的陶資纖維的表面而得的照片圖。
圖12是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在實(shí)施例9中 得到的陶資纖維的表面而得的照片圖。
圖13是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在實(shí)施例10 中得到的陶瓷纖維的表面而得的照片圖。
圖14是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在實(shí)施例11 中得到的陶瓷纖維的表面而得的照片圖。
圖15是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在實(shí)施例12 中得到的陶瓷纖維的表面而得的照片圖。
圖16是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在比較例3中 得至'j的陶瓷纖維的表面而得的照片圖。
圖17是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在實(shí)施例13 中得到的陶瓷纖維的表面而得的照片圖。
圖18是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在比較例4中 得至ij的陶f:纖維的表面而得的照片圖。
圖19是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在比較例5中 得到的陶資纖維的表面而得的照片圖。
圖20是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在比較例6中 得到的陶資纖維的表面而得的照片圖。
圖21是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在比較例7中 得至'j的陶f:纖維的表面而得的照片圖。
圖22是用掃描型電子顯微鏡拍照(20000倍)在實(shí)施例14 中得到的陶瓷纖維的表面而得的照片圖。符號(hào)說明
1纖維形成用組合物噴出嘴
2纖維形成用組合物
3纖維形成用組合物保持槽
4電極
5高壓發(fā)生器
具體實(shí)施例方式
以下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)4亍詳細(xì)i兌明。 <陶資纖維>
本發(fā)明的陶瓷纖維包含含有鈦原子、硅原子和鋁原子的氧化物陶 瓷，平均纖維徑為50nm~ 1000nm。 [鈦原子的含量]
本發(fā)明的陶瓷纖維中鈦原子的含量?jī)?yōu)選相對(duì)于纖維中除氧元素 以外的元素的總原子量為5摩爾％ ~80摩爾％。鈦原子的含量小于5 摩爾％時(shí)，由于光催化活性變小而不優(yōu)選。另一方面，超過90摩爾 %時(shí)，由于纖維變脆而不優(yōu)選。更優(yōu)選的鈦原子含量為10摩爾％~ 70摩爾％ ,特別優(yōu)選為12摩爾％ ~ 65摩爾％ 。 [硅原子的含量]
本發(fā)明的陶瓷纖維中硅原子的含量?jī)?yōu)選相對(duì)于纖維中除氧元素 以外的元素的總原子量為1摩爾％ ~50摩爾％。硅原子的含量小于1 摩爾％時(shí)、以及超過50摩爾％時(shí)，在加熱處理后喪失光催化活性而 不優(yōu)選。更優(yōu)選硅原子的含量為1摩爾％ ~40摩爾％ ,特別優(yōu)選為2 摩爾％ ~ 35摩爾％ 。 [鋁原子的含量]
本發(fā)明的陶瓷纖維中鋁原子的含量?jī)?yōu)選相對(duì)于纖維中除氧元素 以外的元素的總原子量為10摩爾％~90摩爾％。鋁原子的含量小于 10摩爾％時(shí)，陶資纖維的耐熱性變差而不優(yōu)選。另一方面，超過90 摩爾％時(shí)，光催化活性變小而不優(yōu)選。更優(yōu)選鋁原子的含量為15摩 爾％ ~ 80摩爾％ ,特別優(yōu)選為20摩爾％ ~ 75摩爾％ 。
另外，鈦原子含量與鋁原子含量的合計(jì)優(yōu)選相對(duì)于纖維中除氧元 素以外的元素的總原子量超過65摩爾％。鈦原子和鋁原子的含量的合計(jì)在65摩爾％以下時(shí)，在加熱處理后喪失光催化活性而不優(yōu)選。
本發(fā)明的陶瓷纖維為了提高其力學(xué)強(qiáng)度，可以含有除鈦原子、硅 原子和鋁原子以外的原子。作為陶資纖維中所含的除鈦原子、硅原子 和鋁原子以外的原子，可以列舉例如鋯、鍺、鋅、鎳、釩、鎢、釔、
硼、鐵、鉛、鎂等，其中，從能夠改善所得陶瓷纖維的柔軟性、耐熱 性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選鋯。 [陶瓷纖維的平均纖維徑]
接著，對(duì)陶瓷纖維的平均纖維徑進(jìn)行說明。本發(fā)明的陶瓷纖維的
平均纖維徑為50nm 1000nm。本發(fā)明的陶乾纖維通過使平均纖維徑 在50nm ~ 1 OOOnm的范圍，從而具有能夠耐受在高溫下使用的耐久性。 此外，陶瓷纖維的平均纖維徑超過1000nm時(shí)，由于比表面積變大而 進(jìn)行光催化反應(yīng)的表面減少，因此不優(yōu)選，另一方面，平均纖維徑小 于50nm時(shí)，陶瓷纖維的強(qiáng)度變小而不優(yōu)選。
更優(yōu)選平均纖維徑在70nm 600nm的范圍，進(jìn)一步優(yōu)選在 100nm ~ 500nm的范圍。
本發(fā)明的陶資纖維優(yōu)選不含纖維徑為2000nm以上的部分。其中， 所謂"不含纖維徑為2000nm以上的部分"，是指采用電子顯微鏡觀察 纖維的任意位置時(shí)，沒有觀察到纖維徑為2000nm以上的部分。纖維 含有纖維徑為2000nm以上的部分時(shí)，在光催化反應(yīng)中無法有效利用 光而不優(yōu)選。另外，更優(yōu)選不含纖維徑為1500nm以上的部分。 [纖維長(zhǎng)]
本發(fā)明的陶資纖維優(yōu)選纖維長(zhǎng)在10pm以上。陶資纖維的纖維長(zhǎng) 小于l(Him時(shí)，將所得陶瓷纖維作為纖維結(jié)構(gòu)體使用時(shí)力學(xué)強(qiáng)度不夠 而不優(yōu)選。另外，優(yōu)選在20pm以上，進(jìn)一步優(yōu)選在100pm以上。 [加熱處理后的光催化活性(纖維的晶體結(jié)構(gòu))]
在本發(fā)明中，由于陶瓷纖維含有鈦原子、硅原子和鋁原子，因此 即使是暴露在高溫環(huán)境下的情況，也容易維持光催化活性高的銳鈦礦 型晶體，能夠抑制向金紅石型晶體轉(zhuǎn)變。
本發(fā)明的陶瓷纖維優(yōu)選在1000。C加熱處理IO分鐘后仍具有光催 化活性。只要滿足該條件，即使暴露在高溫環(huán)境下，也能夠不喪失功
8能地使用。另外，更優(yōu)選在1000。C加熱處理20分鐘后仍具有光催化 活性。
<陶資纖維的制造方法〉
接著，對(duì)用于制造本發(fā)明的陶瓷纖維的方案進(jìn)行說明。
制造本發(fā)明的陶乾纖維時(shí)，只要是能夠得到同時(shí)滿足上述要件的 陶瓷纖維的方法，可以采用任意方法，作為優(yōu)選的一種方案，可以列 舉包括如下工序的陶資纖維的制造方法制備含有鈦化合物、硅化合 物、鋁化合物和纖維形成'性物質(zhì)的纖維形成用組合物的纖維形成用組 合物制備工序；采用靜電紡絲法將上述纖維形成用組合物噴出從而得 到纖維的紡絲工序；累積上述纖維從而得到纖維集合體的累積工序； 對(duì)上述纖維集合體進(jìn)行燒成從而得到纖維結(jié)構(gòu)體的燒成工序。
在本發(fā)明的制造方法中，通過采用靜電紡絲法形成纖維，可以得 到在剛燒成后不含閃光條痕的纖維。
以下，對(duì)成為得到本發(fā)明陶瓷纖維的方法的 一 種優(yōu)選方案的纖維
、[纖維形成^組合物的構(gòu)成] 一
對(duì)用于得到本發(fā)明陶瓷纖維的優(yōu)選制造方法的 一 種方案中使用 的纖維形成用組合物進(jìn)行說明。作為優(yōu)選方案使用的纖維形成用組合 物含有鈦化合物、硅化合物、鋁化合物、水和纖維形成性物質(zhì)作為必 須成分。以下，對(duì)纖維形成用組合物的構(gòu)成進(jìn)行說明。 〔鈦化合物〕
作為鈦化合物，只要對(duì)含有水的溶劑顯示溶解性、且在后續(xù)的燒 成工序中形成鈦氧化物，就可以使用。作為這樣的化合物，可以列舉 例如使鈦酸烷基酯在水中進(jìn)行水解反應(yīng)而得到的鈦化合物、二乳酸二
氬氧化二銨合鈦(千夕；/酸二水酸化二乳酸:r》乇-々厶)等。作為 鈦酸烷基酯，可以列舉例如四丁氧基鈦、四異丙基鈦、四正丙基鈦等， 但從溶液的穩(wěn)定性等的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用四丁氧基鈦。 〔硅化合物〕
作為硅化合物，只要對(duì)含有水的溶劑顯示溶解性、且在后續(xù)的燒 成工序中形成硅氧化物，就可以使用。作為這樣的化合物，可以列舉 例如使硅酸烷基酯在水中進(jìn)行水解反應(yīng)而得到的硅化合物等。作為硅 酸烷基酯，可以列舉例如四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、四癸氧基硅烷等，但從溶液的穩(wěn)定性、獲得容易性等的觀點(diǎn)出發(fā)， 優(yōu)選使用四乙氧基硅烷。 〔鋁化合物〕
作為鋁化合物，只要對(duì)含有水的溶劑顯示溶解性、且在后續(xù)的燒 成工序中形成鋁氧化物，就可以使用。作為這樣的化合物，可以列舉 例如堿性氯化鋁、乳酸鋁，從后續(xù)紡絲工序中的穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā)，
優(yōu)選使用堿性氯化鋁。其中，所謂堿性氯化鋁，是用通式A1(0H)3 -xClx表示的化合物，根據(jù)需要可以調(diào)整X的值，從溶液的穩(wěn)定性等 觀點(diǎn)出發(fā)，X的值優(yōu)選在0.3 1.5的范圍。 〔水〕
優(yōu)選的制造方法的方案中使用的水沒有特別限定，只要不是含有 損害本發(fā)明的陶瓷纖維的特性程度的雜質(zhì)的水就可以使用。其中，從 獲得容易性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用蒸留水、離子交換水。
此外，添加的水的量只要是能夠?qū)⑩伝衔铩⒐杌衔锖弯X化合 物溶解、由所得纖維形成用組合物制作陶瓷纖維的量就沒有特別限 定，優(yōu)選相對(duì)于纖維形成用組合物中所含的金屬化合物的質(zhì)量為0.5 倍量 100倍量，更優(yōu)選為1倍量 50倍量。 〔纖維形成性物質(zhì)〕
在用于得到本發(fā)明的陶瓷纖維的優(yōu)選制造方法的方案中，為了使 纖維形成用組合物具有拉絲性，必須使纖維形成性物質(zhì)溶解或分散在
纖維形成用組合物中。作為使用的纖維形成性物質(zhì)，只要是能夠制作 本發(fā)明的陶瓷纖維就沒有特別限定，從操作容易性的觀點(diǎn)和必須在燒 成工序中除去的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用有機(jī)高分子。
作為使用的有機(jī)高分子，可以列舉例如聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚 乙烯酯、聚乙烯醚、聚乙烯吡啶、聚丙烯酰胺、醚纖維素、果膠、淀 粉、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乳酸、聚乙醇酸、聚乳酸-聚乙醇酸共 聚物、聚己內(nèi)酯、聚琥珀酸丁二醇酯、聚琥珀酸乙二醇酯、聚苯乙烯、 聚碳酸酯、聚六亞曱基碳酸酯、聚芳酯、聚異氰酸乙烯酯、聚異氰酸 丁酯、聚曱基丙烯酸曱酯、聚曱基丙烯酸乙酯、聚曱基丙烯酸正丙酯、 聚曱基丙烯酸正丁酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、 聚對(duì)苯二曱酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸三亞甲基酯、聚萘二曱酸乙二 醇酯、聚對(duì)苯二曱酰對(duì)苯二胺、聚對(duì)苯二曱酰對(duì)苯二胺-3, 4'—氧二
10亞苯基對(duì)苯二甲酰胺共聚物、聚間苯二曱酰間苯二胺、纖維素二乙酸 酯、纖維素三乙酸酯、曱基纖維素、丙基纖維素、千基纖維素、絲心 蛋白、天然橡膠、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯基曱基醚、聚乙烯基乙基醚、 聚乙烯基正丙基醚、聚乙烯基異丙基醚、聚乙烯基正丁基醚、聚乙烯 基異丁基醚、聚乙烯基叔丁基醚、聚偏氯乙烯、聚(N-乙烯基吡咯
烷酮)、聚(N-乙烯基咔唑)、聚(4-乙烯基吡啶)、聚乙烯基曱
基酮、聚甲基異丙烯基酮、聚氧丙烯、聚氧環(huán)戊烯、聚苯乙烯砜、尼
龍6、尼龍66、尼龍ll、尼龍12、尼龍610、尼龍612以及它們的共
聚物等。
其中，從對(duì)含有水的溶劑的溶解性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選聚氧乙烯、 聚乙烯醇、聚乙烯酯、聚乙烯醚、聚乙烯吡啶、聚丙烯酰胺、醚纖維 素、果膠、淀粉等，特別優(yōu)選聚氧乙烯。
使用的有機(jī)高分子的數(shù)均分子量只要能夠制作本發(fā)明的陶瓷纖 維就沒有特別限定，數(shù)均分子量低時(shí)，必須增大有機(jī)高分子的添加量， 因此在燒成工序中產(chǎn)生的氣體變多，此外，所得到的陶瓷纖維的結(jié)構(gòu) 產(chǎn)生缺陷的可能性增高，因此不優(yōu)選。另一方面，數(shù)均分子量高時(shí)， 由于粘度變得過高而紡絲困難，因而不優(yōu)選。就使用的有機(jī)高分子的 優(yōu)選數(shù)均分子量而言，為聚氧乙烯時(shí)，在100,000 ~ 8，000,000的范圍， 更優(yōu)選IOO，OOO ~ 600,000的范圍。
作為纖維形成性物質(zhì)的添加量，從提高陶資纖維的致密'性的觀,*
出發(fā)，優(yōu)選在能夠形成纖維的濃度范圍內(nèi)盡可能少量，優(yōu)選相對(duì)于纖 維形成用組合物整體為0.01質(zhì)量％ ~5質(zhì)量％的范圍，更優(yōu)選O.Ol質(zhì) 量％ ~2重量％的范圍。 〔其它成分〕
在用于得到本發(fā)明的陶瓷纖維的優(yōu)選制造方法的方案中，可以由 纖維形成用組合物形成纖維，只要是不超過本發(fā)明的要旨的范圍，可
在本發(fā)明中，為了提高所得陶瓷纖維的力學(xué)強(qiáng)度，除了鈦化合物、 硅化合物和鋁化合物以外，還可以添加例如鋯的化合物等。作為能夠 添加的鋯化合物，可以列舉例如氯化氧化鋯、乙酸鋯、乙酸氬氧化鋯 等，從溶液的穩(wěn)定性等的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用氯化氧化鋯。 〔溶劑〕在用于得到本發(fā)明陶瓷纖維的優(yōu)選制造方法的方案中，使用水作 為必須成分，該水還發(fā)揮作為溶劑的作用。在優(yōu)選的方案中，從提高 纖維形成用組合物的穩(wěn)定性、紡絲的穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā)，也可以與水 以外的溶劑例如醇類、酮類、胺類、酰胺類、羧酸類等并用，還可以 添加氯化銨等鹽。尤其是為了提高紡絲工序中纖維形成用組合物的穩(wěn) 定性，優(yōu)選使用羧酸類，特別優(yōu)選使用乙酸。 [纖維形成用組合物制備工序]
在纖維形成用組合物制備工序中，制備含有鈦化合物、硅化合物、 鋁化合物、水和纖維形成性物質(zhì)的纖維形成用組合物。
在用于得到本發(fā)明的陶瓷纖維的優(yōu)選制造方法的方案中，只要是 能夠制備含有上述必須成分的纖維形成用組合物的方法，對(duì)組合物的 制備方法就沒有特別限定。例如，通過將它們混合，就可以制備組合 物。此時(shí)，混合的方法沒有特別限定，可以通過攪拌等公知的方法進(jìn) 行混合。此外，混合的順序也沒有特別限定，既可以同時(shí)添加，或者 也可以逐漸添加。在本發(fā)明中，/人纖維形成用組合物的溶液穩(wěn)定性、 紡絲的穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā)，將水以外的溶劑、其它任意成分添加到組 合物中時(shí)，也可以在纖維形成用組合物制備工序的任意時(shí)刻添加。 [紡絲工序]
在紡絲工序中，通過采用靜電紡絲法將上述得到的纖維形成用組 合物噴出，制作纖維。以下，對(duì)紡絲工序中的紡絲方法和紡絲裝置進(jìn) 行說明。
〔紡絲方法〕
在優(yōu)選方案的紡絲工序中，采用靜電紡絲法制作纖維。其中，所 謂"靜電紡絲法"，是指將含有纖維形成性基質(zhì)等的溶液或分散液噴出 到在電極間形成的靜電場(chǎng)中，通過將溶液或分散液朝向電極進(jìn)行拉 絲，從而形成纖維狀物質(zhì)的方法。另外，通過紡絲得到的纖維狀物質(zhì) 在后述的累積工序中被層壓在作為捕集基板的電極上。
此外，形成的纖維狀物質(zhì)不僅包括纖維形成用組合物中所含的溶 劑完全餾去的狀態(tài)，還包括溶劑直接含于纖維狀物質(zhì)中而殘留的狀 態(tài)。
另外，通常的靜電紡絲在室溫下進(jìn)行，但當(dāng)溶劑的揮發(fā)不充分時(shí) 等，可以根據(jù)需要控制紡絲氣氛的溫度，或者控制捕集基板的溫度?！布徑z裝置〕
接著，對(duì)在靜電紡絲法中使用的裝置進(jìn)行說明。
用于形成靜電場(chǎng)的電極，只要顯示導(dǎo)電性，也可以是金屬、無機(jī) 物或有機(jī)物等任意物質(zhì)。此外，可以在絕緣物上設(shè)置顯示導(dǎo)電性的金 屬、無機(jī)物、或有機(jī)物等的薄膜。
此外，1爭(zhēng)電場(chǎng)在一對(duì)或多個(gè)電極之間形成，可以對(duì)形成"l爭(zhēng)電場(chǎng)的
任意電極施加高電壓。這包括例如使用電壓值不同的高電壓電極2個(gè) (例如15kV和10kV)、和與地線相連的電極1個(gè)合計(jì)3個(gè)電極的情 況，或者包括使用數(shù)目超過3個(gè)的電極的情況。 [累積工序]
在累積工序中，累積在上述紡絲工序中得到的纖維，從而得到纖 維集合體。具體而言，將在上述紡絲工序中形成的纖維狀物質(zhì)累積(層 壓)在作為捕集基板的電極上，由此得到纖維集合體。
因此，只要作為成為捕集基板的電極使用平面，就可以得到平面 狀的纖維集合體，通過改變捕集基板的形狀，可以制作所需形狀的纖 維集合體。此外，纖維集合體集中在捕集基板上的一處并被累積(層 壓)等、均一性低時(shí)，也可以搖動(dòng)基板、或者使之旋轉(zhuǎn)。
此外，纖維集合體與上述同樣，不僅包括纖維形成用組合物中所 含的溶劑完全餾去而形成集合體的狀態(tài)，也包括溶劑直接含于纖維狀 物質(zhì)中而殘留的狀態(tài)。 [燒成工序]
在燒成工序中，通過對(duì)在上述累積工序中得到的纖維集合體進(jìn)行 燒成，得到本發(fā)明的陶資纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。
燒成時(shí)，可以使用一般的電爐，根據(jù)需要，可以使用能夠置換燒 成氣氛的氣體的電爐。此外，燒成溫度優(yōu)選設(shè)為600°C ~ 140(TC的范 圍。通過在600。C以上進(jìn)行燒成，可以制作耐熱性優(yōu)異的陶資纖維。 然而，在1400。C以上進(jìn)行燒成，陶瓷纖維中的粒成長(zhǎng)變大、或者低熔 點(diǎn)物發(fā)生熔融，因此力學(xué)強(qiáng)度降低。更優(yōu)選的燒成溫度為800°C ~ 1200。C的范圍。
實(shí)施例
以下，通過實(shí)施例進(jìn)一步具體說明本發(fā)明，本發(fā)明并不受這些實(shí)
13施例的任何限定。
<測(cè)定.評(píng){介方法>
在實(shí)施例和比較例中，對(duì)以下的項(xiàng)目采用以下的方法實(shí)施測(cè)定-評(píng)價(jià)。
采用掃描型電子顯微鏡(日立制作所制、商品名S- 2400), 對(duì)所得陶瓷纖維的表面進(jìn)行拍照(倍率2000倍)，得到照片圖。從 所得照片圖隨機(jī)選擇20處，測(cè)定長(zhǎng)絲的直徑。求出纖維徑的全部測(cè) 定結(jié)果(n = 20)的平均值，作為陶瓷纖維的平均纖維徑。 [光催化活性]
使用亞曱藍(lán)的退色反應(yīng)，實(shí)施陶瓷纖維的光催化活性的評(píng)價(jià)。具 體地說，在55mm的亞中注入10ppm的亞曱藍(lán)水溶液10mL,在該溶 液中浸漬陶瓷纖維20mg。接著，將浸漬有陶瓷纖維的皿放入紫外線 箱(相互理化學(xué)硝子制作所制、型號(hào)Cat.No.l469UVIRRADIATER) 中，照射強(qiáng)度為14mW/cr^的紫外線6小時(shí)。此外，為了掌握僅吸附 對(duì)陶.瓷纖維的影響，將與上述同樣地浸漬有陶瓷纖維的亞在暗室中保 存6小時(shí)。對(duì)紫外線照射后的亞曱藍(lán)水溶液和在暗室中保存的亞曱藍(lán) 水溶液，測(cè)定665nm的吸光度，求出兩者的比(紫外線照射后的溶液 的吸光度/暗室保存后的溶液的吸光度)，由此作為光催化活性參數(shù)評(píng) 價(jià)光催化活性。
光催化活性參數(shù)=紫外線照射后的溶液的吸光度/暗室保存后的 溶液的吸光度
(值越小光催化活性越高。) <實(shí)施例1 〉
在原硅酸四乙酯(和光純藥工業(yè)制)1質(zhì)量份中添加調(diào)配成pH 為1的硫酸水溶液1質(zhì)量f分。添加石克酸水溶液之后，液體馬上發(fā)生相 分離，通過在室溫下劇烈攪拌IO分鐘進(jìn)行相溶化。
在所得的相溶化的溶液76質(zhì)量份中混合堿性氯化鋁水溶液(大 明化學(xué)工業(yè)制、商品名ALFINE83、換算成八1203的含量23，3wt%、 堿度83.1wt% ) 100質(zhì)量份、二乳酸二氬氧化二銨合鈦50%水溶液 (Sigma Aldrich制)136質(zhì)量份、聚氧乙烯(Sigma Aldrich制、數(shù)均分子量200,000 ) 3.8質(zhì)量份、乙酸(和光純藥工業(yè)制、特級(jí)試劑) 68質(zhì)量份，制備均勻的纖維形成用組合物(紡絲溶液)。 使用在上述中得到的纖維形成用組合物(紡絲溶液)，采用圖1 所示的靜電紡絲裝置將纖維形成用組合物噴出，將纖維進(jìn)行紡絲。進(jìn) 而，使紡絲后的纖維蓄積，制作纖維集合體。另外，此時(shí)的噴出嘴1 的內(nèi)徑為0.4mm、電壓為15kV、從噴出嘴1到電極4的距離為10cm。
使用電爐、用1.8小時(shí)將上述得到的纖維集合體在空氣氣氛下升 溫到IOO(TC，然后，在1000。C保持2小時(shí)，由此得到陶瓷纖維的纖 維結(jié)構(gòu)體。
所得的陶資纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的總 原子量，鈦原子為27摩爾％、硅原子為21摩爾％、鋁原子為52摩
爾％ 。
此外，對(duì)于所得的陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果， 平均纖維徑為200nm,光催化活性參數(shù)為0.68,確認(rèn)光催化活性得到 維持。將所得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖2。
<實(shí)施例2>
在原硅酸四乙酯(和光純藥工業(yè)制)1質(zhì)量份中添加調(diào)配成pH 為1的碌b酸水溶液1質(zhì)量份。添加碌u酸水溶液之后，液體立即發(fā)生相 分離，在室溫下劇烈攪拌IO分鐘從而進(jìn)行相溶化。
在所得的相溶化的溶液76質(zhì)量份中混合堿性氯化鋁水溶液(大 明化學(xué)工業(yè)制、商品名ALFINE83、換算成八1203的含量23.3wt%、 堿度83.1wt% ) IOO質(zhì)量份、二乳酸二氬氧化二銨合鈦50%水溶液 (Sigma Aldrich制)136質(zhì)量份、氯化氧化鋯-八水合物(和光純藥 工業(yè)制、特級(jí))37質(zhì)量份、聚氧乙埽(Sigma Aldrich制、數(shù)均分子量 200,000) 4質(zhì)量份、乙酸(和光純藥工業(yè)制、特級(jí)試劑)68質(zhì)量份， 制備均勻的纖維形成用組合物(紡絲溶液)。 [紡絲工序.累積工序.燒成工序]
使用上述中得到的纖維形成用組合物(紡絲溶液)，與實(shí)施例1
15同樣，得到陶瓷纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。 [測(cè)定"評(píng)價(jià)]
所得的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的總
原子量，鈦原子為23摩爾％、硅原子為19摩爾％、鋁原子為46摩爾％。
此外，對(duì)于所得到的陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定.評(píng)價(jià)。其結(jié)果， 平均纖維徑為200nm，光催化活性參數(shù)為0.88,確認(rèn)光催化活性得到 維持。將所得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖3。
<比4交例1 〉
將^5咸性氯化鋁水溶液(大明化學(xué)工業(yè)制、商品名ALFINE83、 換算成八1203的含量23.3wt%、堿度83.1wt% ) 74質(zhì)量份、二乳 酸二氫氧化二銨合鈦50 %水溶液(Sigma Aldrich制)100質(zhì)量份、聚 氧乙烯(Sigma Aldrich制、數(shù)均分子量200,000 ) 2.7質(zhì)量份、乙酸 (和光純藥工業(yè)制、特級(jí)試劑)100質(zhì)量份混合，制備均勻的纖維形 成用組合物(紡絲溶液)。 使用上述中得到的纖維形成用組合物(紡絲溶液)，與實(shí)施例1 同樣，得到陶瓷纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。 [測(cè)定.評(píng)價(jià)]
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為67摩爾％、鋁原子為33摩爾％。
此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平 均纖維徑為200nm,光催化活性參數(shù)為1.0,確認(rèn)不顯示光催化活性。 所得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖4。
<實(shí)施例3〉
除了使用堿性氯化鋁水溶液75質(zhì)量份、聚氧乙烯5.2質(zhì)量份、乙 酸104質(zhì)量份以外，與實(shí)施例1同樣地得到陶資纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。 [測(cè)定.評(píng)價(jià)]
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為31摩爾％、硅原子為24摩爾％、鋁原子為45
摩爾％ 。
此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平均纖維徑為400nm，光催化活性參數(shù)為0.70，確認(rèn)光催化活性得到維 持。所得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖5。 <實(shí)施例4〉
除了使用堿性氯化鋁水溶液251質(zhì)量份、聚氧乙烯23質(zhì)量份、 乙酸121質(zhì)量份以外，與實(shí)施例1同樣地得到陶瓷纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。 [測(cè)定.評(píng)價(jià)]
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為15摩爾％、硅原子為12摩爾％、鋁原子為74
摩爾％ 。
此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平 均纖維徑為300nm,光催化活性參數(shù)為0.90,確認(rèn)光催化活性得到維 持。所得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖6。
<實(shí)施例5 >
除了使用二乳酸二氫氧化二銨合鈦50 %水溶液272質(zhì)量份、聚氧 乙烯6.5質(zhì)量份、乙酸194質(zhì)量份以外，與實(shí)施例l同樣地得到陶瓷 纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為42摩爾％、硅原子為17摩爾％、鋁原子為41
摩爾％ 。
此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平 均纖維徑為400nm,光催化活性參數(shù)為0.65,確認(rèn)光催化活性得到維 持。所得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖7。
<實(shí)施例6〉
除了使用二乳酸二氫氧化二銨合鈦50%水溶液678質(zhì)量份、聚氧 乙烯13質(zhì)量份、乙酸458質(zhì)量份以外，與實(shí)施例1同樣地得到陶瓷 纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為64摩爾％、硅原子為10摩爾％、鋁原子為26
摩爾％ 。
此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平均纖維徑為200nm，光催化活性參數(shù)為0.64,確認(rèn)光催化活性得到維 持。所得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖8。 <實(shí)施例7>
除了使用由原硅酸四乙酯和硫酸水溶液得到的相溶化的溶液9質(zhì) 量份、聚氧乙烯3.4質(zhì)量份、乙酸99質(zhì)量份以外，與實(shí)施例1同樣地 得到陶瓷纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。 [測(cè)定.評(píng)價(jià)]
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為33摩爾％、硅原子為3摩爾％、鋁原子為64摩
爾％ 。
此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平 均纖維徑為200nm,光催化活性參數(shù)為0.70,確認(rèn)光催化活性得到維 持。所得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖9。
<實(shí)施例8>
除了使用由原硅酸四乙酯和硫酸水溶液得到的相溶化的溶液124 質(zhì)量份、聚氧乙烯4.9質(zhì)量份、乙酸132質(zhì)量份以外，與實(shí)施例l同 樣地得至ij陶資纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為23摩爾％、硅原子為30摩爾％、鋁原子為46
摩爾％ 。
此外，對(duì)于所得陶資纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平 均纖維徑為300nm,光催化活性參數(shù)為0.75，確認(rèn)光催化活性得到維 持。所得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖10。
< t匕專交侈'J 2 >
除了使用二乳酸二氫氧化二銨合鈦50%水溶液13質(zhì)量份、聚氧 乙烯2.1質(zhì)量份、乙酸27質(zhì)量份以外，與實(shí)施例1同樣地得到陶瓷纖 維的纖維結(jié)構(gòu)體。
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為3摩爾％、硅原子為28摩爾％、鋁原子為67摩爾％。
18此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平
均纖維徑為400nm,光催化活性參數(shù)為1.00,未維持光催化活性。所 得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖11。 <實(shí)施例9〉
除了使用二乳酸二氫氧化二銨合鈦50 %水溶液271質(zhì)量份、聚氧 乙烯6.2質(zhì)量份、乙酸136質(zhì)量份以外，與實(shí)施例2同樣地得到陶瓷 纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。 [測(cè)定.評(píng)價(jià)]
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為38摩爾％、硅原子為15摩爾％、鋁原子為38
摩爾％ 。
此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平 均纖維徑為200nm,光催化活性參數(shù)為0.85,確認(rèn)光催化活性得到維 持。所得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖12。
<實(shí)施例10 >
除了使用二乳酸二氫氧化二銨合鈦50 %水溶液678質(zhì)量份、聚氧 乙烯12質(zhì)量份、乙酸339質(zhì)量份以外，與實(shí)施例2同樣地得到陶瓷 纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為60摩爾％、硅原子為10摩爾％、鋁原子為24 摩爾％ 。
此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平 均纖維徑為200nm，光催化活性參數(shù)為0.62，確認(rèn)光催化活性得到維 持。所得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖13。
<實(shí)施例11 〉
除了使用由原硅酸四乙酯和硫酸水溶液得到的相溶化的溶液10 質(zhì)量份以外，與實(shí)施例2同樣地得到陶資纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。 [測(cè)定"評(píng)價(jià)]
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為28摩爾％、硅原子為3摩爾％、鋁原子為55摩爾％。此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平
均纖維徑為300nm,光催化活性參數(shù)為0.85,確認(rèn)光催化活性得到維 持。所得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖14。 <實(shí)施例12 >
除了使用由原硅酸四乙酯和碌u酸水溶液得到的相溶化的溶液95 質(zhì)量份以外，與實(shí)施例2同樣地得到陶瓷纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。 [測(cè)定.評(píng)價(jià)]
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為22摩爾％、硅原子為22摩爾％、鋁原子為44
摩爾％ 。
此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平 均纖維徑為400nm,光催化活性參數(shù)為0.82,確認(rèn)光催化活性得到維 持。所得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖15。
<比4交例3 〉
除了使用由原珪酸四乙酯和硫酸水溶液得到的相溶化的溶液380 質(zhì)量份、聚氧乙烯7.9質(zhì)量份、乙酸139質(zhì)量份以外，與實(shí)施例2同 樣地得到陶瓷纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。 [測(cè)定.評(píng)價(jià)]
所得到的陶資纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為13摩爾％、硅原子為53摩爾％、鋁原子為27 摩爾％ 。
此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平 均纖維徑為400nm,光催化活性參數(shù)為1.00,未維持光催化活性。所 得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖16。
<實(shí)施例13 〉
除了使用氯化氧化鋯-八水合物8質(zhì)量份以外，與實(shí)施例2同樣 地得i 'J陶乾纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。 [測(cè)定，評(píng)價(jià)]
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為26摩爾％、硅原子為20摩爾％、鋁原子為51 摩爾％ 。
此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平
20均纖維徑為300nm,光催化活性參數(shù)為0.80，確認(rèn)光催化活性得到維 持。所得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖17。 <比較例4>
除了使用氯化氧化鋯-八水合物74質(zhì)量份以外，與實(shí)施例2同 樣地得J 'j陶瓷纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。 [測(cè)定，評(píng)價(jià)]
所得到的陶資纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為21摩爾％、硅原子為17摩爾％、鋁原子為42
摩爾％ 。
此外，對(duì)于所得陶資纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平 均纖維徑為500nm，光催化活性參數(shù)為1.00,未維持光催化活性。所 得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖18。
<比較例5 >
除了使用氯化氧化鋯-八水合物222質(zhì)量份、聚氧乙烯6.7質(zhì)量 份、乙酸128質(zhì)量份以外，與實(shí)施例2同樣地得到陶資纖維的纖維結(jié) 構(gòu)體。
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為15摩爾％、硅原子為12摩爾％、鋁原子為29 摩爾％ 。
此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平 均纖維徑為3pm、光催化活性參數(shù)為1.00，未維持光催化活性。所得 陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖19。
<比較例6 〉
除了使用堿性氯化鋁水溶液25質(zhì)量份以外，與實(shí)施例2同樣地 得至'J陶瓷纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。 [測(cè)定.評(píng)價(jià)]
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為36摩爾％、硅原子為28摩爾％、鋁原子為18
摩爾％ 。
此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平 均纖維徑為200nm,光催化活性參數(shù)為1.00,未維持光催化活性。所得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖20。 <比4交例7 〉
除了使用堿性氯化鋁水溶液50質(zhì)量份、聚氧乙烯37質(zhì)量份、乙 酸75質(zhì)量份以外，與實(shí)施例2同樣地得到陶瓷纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。 [測(cè)定.評(píng)價(jià)]
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為31摩爾％、硅原子為24摩爾％、鋁原子為30
摩爾％ 。
此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平 均纖維徑為300nm,光催化活性參數(shù)為1.00,未維持光催化活性。所 得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖21。
<比較例8 >
除了使用堿性氯化鋁水溶液5質(zhì)量份以外，嘗試與實(shí)施例2同樣 地制作紡絲用溶液。然而，溶液馬上凝膠化，無法進(jìn)行紡絲。 <實(shí)施例14〉
除了使用堿性氯化鋁水溶液208質(zhì)量份、由原硅酸四乙酯和硫酸 水溶液得到的相溶化的溶液63質(zhì)量份、氯化氧化鋯-八水合物32質(zhì) 量份、聚氧乙烯5質(zhì)量份、乙酸72質(zhì)量份以外，與實(shí)施例2同樣地 得亞U陶瓷纖維的纖維結(jié)構(gòu)體。 [測(cè)定，評(píng)價(jià)]
所得到的陶瓷纖維不含閃光條痕，相對(duì)于除氧元素以外的元素的 總原子量，鈦原子為16摩爾％、硅原子為11摩爾％、鋁原子為66 摩爾％ 。
此外，對(duì)于所得陶瓷纖維，實(shí)施上述的測(cè)定和評(píng)價(jià)。其結(jié)果，平 均纖維徑為400nm，光催化活性參數(shù)為0,88，確認(rèn)光催化活性得到維 持。所得陶瓷纖維的電子顯微鏡照片示于圖22。
2權(quán)利要求
1、陶瓷纖維，其包含含有鈦原子、硅原子和鋁原子的氧化物陶瓷，平均纖維徑為50nm～1000nm，具有光催化活性。
2、 如權(quán)利要求1所述的陶瓷纖維，其中，上述氧化物陶瓷相對(duì) 于除氧元素以外的元素的總原子量，含有鈦原子5摩爾％ ~ 80摩爾％ 、 硅原子1摩爾％ ~ 50摩爾％ 、鋁原子10摩爾％ ~ 90摩爾％ ,相對(duì)于除氧元素以外的元素的總原子量，鈦原子含量和鋁原子含 量的合計(jì)超過65摩爾％。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的陶瓷纖維，其中，上述陶瓷纖維在 剛燒成后不含閃光條痕。
4、 如權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的陶瓷纖維，其中，即使在 1000。C實(shí)施IO分鐘的加熱處理之后，也具有光催化活性。
5、 陶瓷纖維的制造方法，包括如下工序制備含有鈦化合物、硅化合物、鋁化合物、水和纖維形成性物質(zhì) 的纖維形成用組合物的纖維形成用組合物制備工序；采用靜電紡絲法將上述纖維形成用組合物噴出從而得到纖維的 紡絲工序；累積上述纖維從而得到纖維集合體的累積工序；和 對(duì)上述纖維集合體進(jìn)行燒成從而得到纖維結(jié)構(gòu)體的燒成工序。
6、 如權(quán)利要求5所述的陶瓷纖維的制造方法，其特征在于，上 述纖維形成性物質(zhì)是數(shù)均分子量為10，000~ IO,OOO，OOO的有機(jī)高分 子。
7、 如權(quán)利要求6所述的陶瓷纖維的制造方法，其特征在于，上 述有機(jī)高分子是聚氧乙烯。
全文摘要
本發(fā)明提供纖維徑小、即使暴露在高溫環(huán)境下也具有充分的光催化活性、且在成本方面有利、并且在制造時(shí)環(huán)境也安全的陶瓷纖維的制造方法。具體地說，使用含有鈦原子、硅原子和鋁原子的組合物，由該組合物采用靜電紡絲法制造纖維集合體，并對(duì)其進(jìn)行燒成，由此得到平均纖維徑為50nm～1000nm的陶瓷纖維。
文檔編號(hào)D01F9/08GK101578403SQ20078004843
公開日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日
發(fā)明者三好孝則, 佐藤友祐, 小村伸彌 申請(qǐng)人:帝人株式會(huì)社