JP3188061B2 - 六チタン酸ナトリウム繊維の製造方法 - Google Patents
六チタン酸ナトリウム繊維の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用ブレーキパッ
ド等の摩擦材を構成する基材繊維、プラスチックやアル
ミニウム等の補強材等として有用な六チタン酸ナトリウ
ム多結晶繊維を溶融法により製造する方法に関する。
ド等の摩擦材を構成する基材繊維、プラスチックやアル
ミニウム等の補強材等として有用な六チタン酸ナトリウ
ム多結晶繊維を溶融法により製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】六チタン酸ナトリウム（Ｎａ2 Ｔｉ6 Ｏ
13) 結晶からなる繊維は、耐熱性，断熱性，強度，耐摩
耗性等に優れた合成無機化合物繊維であり、近時はアス
ベスト繊維代替品として、多方面の工学的応用が試みら
れている。六チタン酸ナトリウム繊維は、酸化チタン
（ＴｉＯ2 ）または加熱により酸化チタンとなるチタン
化合物と、酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）または加熱によ
り酸化ナトリウムとなるナトリウム化合物との混合物を
出発原料として製造され、その工業的製造法として、焼
成法，溶融法等が実施されている。
13) 結晶からなる繊維は、耐熱性，断熱性，強度，耐摩
耗性等に優れた合成無機化合物繊維であり、近時はアス
ベスト繊維代替品として、多方面の工学的応用が試みら
れている。六チタン酸ナトリウム繊維は、酸化チタン
（ＴｉＯ2 ）または加熱により酸化チタンとなるチタン
化合物と、酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）または加熱によ
り酸化ナトリウムとなるナトリウム化合物との混合物を
出発原料として製造され、その工業的製造法として、焼
成法，溶融法等が実施されている。
【０００３】焼成法では、出発原料を、TiO 2 / Na2 O
のモル比が約６となるように調合し、焼成反応生成物と
して六チタン酸ナトリウム繊維を含む塊状物を得た後、
塊状物を湿式解繊処理に付して繊維を回収する方法、ま
たは出発原料のTiO 2 / Na2O を約３となる割合に配合
して焼成処理し、初生相として三チタン酸ナトリウム
（Ｎａ2 Ｔｉ3 Ｏ7 ＝Ｎａ2 Ｏ・３ＴｉＯ2 ）を含む塊
状物を得、これを湿式解繊処理に付して初生相繊維を回
収し、ついで酸水溶液を処理液としてＮａ+ イオンを溶
出して繊維の化学組成を六チタン酸ナトリウム相当の組
成（TiO 2 / Na2O ＝約６）に変換した後、熱処理を施
して目的とする六チタン酸ナトリウム繊維を得る方法が
知られている。溶融法では、出発原料をTiO 2 / Na2 O
が約６となるように調製して加熱溶融し、溶融生成物を
冷却して三チタン酸ナトリウム繊維を含む塊状物を得た
後、塊状物の湿式解繊処理、解繊された初生相繊維を六
チタン酸ナトリウム相当の化学組成を有する水和チタン
酸ナトリウムに変換するための酸水溶液によるＮａ+ イ
オン溶出処理、およびその水和チタン酸ナトリウム繊維
を焼成処理する工程を経て目的とする六チタン酸ナトリ
ウム繊維を得る方法が行われている。
のモル比が約６となるように調合し、焼成反応生成物と
して六チタン酸ナトリウム繊維を含む塊状物を得た後、
塊状物を湿式解繊処理に付して繊維を回収する方法、ま
たは出発原料のTiO 2 / Na2O を約３となる割合に配合
して焼成処理し、初生相として三チタン酸ナトリウム
（Ｎａ2 Ｔｉ3 Ｏ7 ＝Ｎａ2 Ｏ・３ＴｉＯ2 ）を含む塊
状物を得、これを湿式解繊処理に付して初生相繊維を回
収し、ついで酸水溶液を処理液としてＮａ+ イオンを溶
出して繊維の化学組成を六チタン酸ナトリウム相当の組
成（TiO 2 / Na2O ＝約６）に変換した後、熱処理を施
して目的とする六チタン酸ナトリウム繊維を得る方法が
知られている。溶融法では、出発原料をTiO 2 / Na2 O
が約６となるように調製して加熱溶融し、溶融生成物を
冷却して三チタン酸ナトリウム繊維を含む塊状物を得た
後、塊状物の湿式解繊処理、解繊された初生相繊維を六
チタン酸ナトリウム相当の化学組成を有する水和チタン
酸ナトリウムに変換するための酸水溶液によるＮａ+ イ
オン溶出処理、およびその水和チタン酸ナトリウム繊維
を焼成処理する工程を経て目的とする六チタン酸ナトリ
ウム繊維を得る方法が行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記焼成法において、
出発原料のTiO 2 / Na2 O のモル比を約６に調整して焼
成処理する方法では、焼成反応生成物である六チタン酸
ナトリウム繊維を含む塊状物の繊維同士の結合が強固な
ため、解繊が容易でなく、繊維形態・サイズの揃った製
品を収得することが困難であり、かつその収率も低い。
出発原料のTiO 2 / Na2 O のモル比を約３に調製して焼
成処理する方法では、その焼成反応生成物の解繊に困難
はないが、解繊後の脱ナトリウム処理と熱処理を経て収
得される六チタン酸ナトリウム繊維は、極微細の針状単
結晶繊維（繊維径約０．２〜０．８μｍ，繊維長約１〜
８μｍ）であるため、例えば、ブレーキング装置の摩擦
材の用途では、摩擦摩耗特性の改善効果に乏しく、しか
も摩擦面から発生する粉塵中に繊維の微細片が混入する
ことにより、アスベスト繊維と同じように安全衛生上の
問題がある。また、防食塗料等の塗膜性能の改善を目的
とする塗料充填材として使用する場合にも、極微細針状
繊維（比表面積が大）であるため、吸油量（JIS K510
1）の増大をきたし、塗料の増粘傾向が顕著となる等、
塗料用充填材としての適性に乏しい。他方、溶融法にお
いて、出発原料のTiO 2 / Na2 O のモル比を約６に調整
し、その加熱溶融物を冷却して得た塊状物を、脱ナトリ
ウム処理と熱処理に付して目的とする六チタン酸ナトリ
ウム繊維を製造する方法では、その加熱溶融処理に約１
３００℃もの高温を適用しなければならい。このため、
溶解装置の腐食損傷が著しく、そのメインテナンスの負
担が大きく大量生産に不向きである。しかも、初生相繊
維を含む塊状物の解繊処理が困難なため、得られる繊維
は形状・サイズの均質性に乏しく、収率も低いという難
点がある。本発明の溶融法による六チタン酸ナトリウム
繊維の製造方法は、上記従来の製造工程および繊維品質
に関する問題を解決することを目的としてなされたもの
である。
出発原料のTiO 2 / Na2 O のモル比を約６に調整して焼
成処理する方法では、焼成反応生成物である六チタン酸
ナトリウム繊維を含む塊状物の繊維同士の結合が強固な
ため、解繊が容易でなく、繊維形態・サイズの揃った製
品を収得することが困難であり、かつその収率も低い。
出発原料のTiO 2 / Na2 O のモル比を約３に調製して焼
成処理する方法では、その焼成反応生成物の解繊に困難
はないが、解繊後の脱ナトリウム処理と熱処理を経て収
得される六チタン酸ナトリウム繊維は、極微細の針状単
結晶繊維（繊維径約０．２〜０．８μｍ，繊維長約１〜
８μｍ）であるため、例えば、ブレーキング装置の摩擦
材の用途では、摩擦摩耗特性の改善効果に乏しく、しか
も摩擦面から発生する粉塵中に繊維の微細片が混入する
ことにより、アスベスト繊維と同じように安全衛生上の
問題がある。また、防食塗料等の塗膜性能の改善を目的
とする塗料充填材として使用する場合にも、極微細針状
繊維（比表面積が大）であるため、吸油量（JIS K510
1）の増大をきたし、塗料の増粘傾向が顕著となる等、
塗料用充填材としての適性に乏しい。他方、溶融法にお
いて、出発原料のTiO 2 / Na2 O のモル比を約６に調整
し、その加熱溶融物を冷却して得た塊状物を、脱ナトリ
ウム処理と熱処理に付して目的とする六チタン酸ナトリ
ウム繊維を製造する方法では、その加熱溶融処理に約１
３００℃もの高温を適用しなければならい。このため、
溶解装置の腐食損傷が著しく、そのメインテナンスの負
担が大きく大量生産に不向きである。しかも、初生相繊
維を含む塊状物の解繊処理が困難なため、得られる繊維
は形状・サイズの均質性に乏しく、収率も低いという難
点がある。本発明の溶融法による六チタン酸ナトリウム
繊維の製造方法は、上記従来の製造工程および繊維品質
に関する問題を解決することを目的としてなされたもの
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の六チタン酸ナト
リウム繊維の製造方法は、ＴｉＯ2 または加熱によりＴ
ｉＯ2 を生成するチタン化合物と、Ｎａ2 Ｏまたは加熱
によりＮａ2 Ｏを生成するナトリウム化合物とを、TiO
2 / Na2 O のモル比が1.5 〜2.7 となる比率に配合した
混合物を加熱溶融し、溶融生成物を冷却することによ
り、繊維状の三チタン酸ナトリウム結晶（Ｎａ2 Ｔｉ3
Ｏ7 ）を含む塊状物を得、上記塊状物を水中に浸漬し、
解繊処理することにより、三チタン酸ナトリウムの多結
晶繊維を回収し、回収したし三チタン酸ナトリウム多結
晶繊維を、酸水溶液中に浸漬してＮａ+イオンを溶出す
ることにより、六チタン酸ナトリウム（Ｎａ2 Ｔｉ6 Ｏ
13）相当の化学組成を有する水和チタン酸ナトリウム繊
維に変換し、ついで、上記水和チタン酸ナトリウム繊維
を焼成処理することを特徴としている。
リウム繊維の製造方法は、ＴｉＯ2 または加熱によりＴ
ｉＯ2 を生成するチタン化合物と、Ｎａ2 Ｏまたは加熱
によりＮａ2 Ｏを生成するナトリウム化合物とを、TiO
2 / Na2 O のモル比が1.5 〜2.7 となる比率に配合した
混合物を加熱溶融し、溶融生成物を冷却することによ
り、繊維状の三チタン酸ナトリウム結晶（Ｎａ2 Ｔｉ3
Ｏ7 ）を含む塊状物を得、上記塊状物を水中に浸漬し、
解繊処理することにより、三チタン酸ナトリウムの多結
晶繊維を回収し、回収したし三チタン酸ナトリウム多結
晶繊維を、酸水溶液中に浸漬してＮａ+イオンを溶出す
ることにより、六チタン酸ナトリウム（Ｎａ2 Ｔｉ6 Ｏ
13）相当の化学組成を有する水和チタン酸ナトリウム繊
維に変換し、ついで、上記水和チタン酸ナトリウム繊維
を焼成処理することを特徴としている。
【０００６】
【作用】出発原料の加熱溶融処理は、そのTiO 2 / Na2
O のモル比が１．５〜２．７であることにより、約１０
００〜１１５０℃の比較的低温度域で達成される。加熱
溶融生成物を冷却凝固して得られる塊状物は初生相とし
て三チタン酸ナトリウム結晶（Ｎａ2 Ｔｉ3 Ｏ7 ＝Ｎａ
2 Ｏ・３ＴｉＯ2 ）を含む。このものは層状の結晶構造
を有し、繊維形状を呈する。塊状物の解繊は容易であ
り、水中に適当時間浸漬し攪拌操作を加えることによ
り、サイズの揃った繊維に分散する。出発原料のTiO 2
/ Na2 O のモル比により、上記塊状物は繊維状の三チタ
ン酸ナトリウム結晶のほか、五チタン酸ナトリウム結晶
（Ｎａ8 Ｔｉ5 Ｏ14＝４Ｎａ2 Ｏ・５ＴｉＯ2 ）を含む
混相を呈するが、五チタン酸ナトリウム結晶は、三チタ
ン酸ナトリウム結晶と異なって、微細粒形態を呈するの
で、塊状物の湿式解繊処理において、両者は重力分離に
より容易に分別回収される。解繊処理の後、脱ナトリウ
ム処理および熱処理（焼成処理）を経て得られる六チタ
ン酸ナトリウム繊維は、多結晶繊維であり、摩擦材・摺
動部材等の基材繊維、塗料充填材等として好適な繊維サ
イズを有する。また、微細単結晶繊維と異なって、ブレ
ーキ等の摩擦材の基材繊維として適用した場合にも、そ
の実使用時の摩擦面から発生する粉塵中に、環境衛生上
有害とされている極微細繊維片（断面径約１μｍ以下）
が混在することがなく安全性も確保される。
O のモル比が１．５〜２．７であることにより、約１０
００〜１１５０℃の比較的低温度域で達成される。加熱
溶融生成物を冷却凝固して得られる塊状物は初生相とし
て三チタン酸ナトリウム結晶（Ｎａ2 Ｔｉ3 Ｏ7 ＝Ｎａ
2 Ｏ・３ＴｉＯ2 ）を含む。このものは層状の結晶構造
を有し、繊維形状を呈する。塊状物の解繊は容易であ
り、水中に適当時間浸漬し攪拌操作を加えることによ
り、サイズの揃った繊維に分散する。出発原料のTiO 2
/ Na2 O のモル比により、上記塊状物は繊維状の三チタ
ン酸ナトリウム結晶のほか、五チタン酸ナトリウム結晶
（Ｎａ8 Ｔｉ5 Ｏ14＝４Ｎａ2 Ｏ・５ＴｉＯ2 ）を含む
混相を呈するが、五チタン酸ナトリウム結晶は、三チタ
ン酸ナトリウム結晶と異なって、微細粒形態を呈するの
で、塊状物の湿式解繊処理において、両者は重力分離に
より容易に分別回収される。解繊処理の後、脱ナトリウ
ム処理および熱処理（焼成処理）を経て得られる六チタ
ン酸ナトリウム繊維は、多結晶繊維であり、摩擦材・摺
動部材等の基材繊維、塗料充填材等として好適な繊維サ
イズを有する。また、微細単結晶繊維と異なって、ブレ
ーキ等の摩擦材の基材繊維として適用した場合にも、そ
の実使用時の摩擦面から発生する粉塵中に、環境衛生上
有害とされている極微細繊維片（断面径約１μｍ以下）
が混在することがなく安全性も確保される。
【０００７】以下、本発明について工程順に詳しく説明
する。出発原料組成物は、Ｎａ2 Ｏまたは加熱によりＮ
ａ2 Ｏに分解されるナトリウム化合物（例えば，Na2 CO
3,NaHCO 3,NaCl,NaOH 等) と、ＴｉＯ2 または加熱によ
りＴｉＯ2 に分解されるチタン化合物( 例えば、精製ア
ナターゼ, 酸化チタン水和物, 天然ルチル鉱石等) を、
TiO 2 / Na2 O （モル比）が約１．５〜２．７となる割
合に配合することにより調製される。出発原料のTiO 2
/ Na2 O （モル比）について、その下限を１．５とした
のは、それより低い値では、加熱溶融物を冷却凝固にお
いて、三チタン酸ナトリウム結晶（Ｎａ2 Ｔｉ3 Ｏ7 )
の生成が困難となり、収率が大きく低下するからであ
り、上限を２．７としたのは、それを越えると、溶融生
成物を冷却凝固して得られる塊状物が六チタン酸ナトリ
ウム結晶を含む混相を呈し、解繊が困難となるからであ
る。
する。出発原料組成物は、Ｎａ2 Ｏまたは加熱によりＮ
ａ2 Ｏに分解されるナトリウム化合物（例えば，Na2 CO
3,NaHCO 3,NaCl,NaOH 等) と、ＴｉＯ2 または加熱によ
りＴｉＯ2 に分解されるチタン化合物( 例えば、精製ア
ナターゼ, 酸化チタン水和物, 天然ルチル鉱石等) を、
TiO 2 / Na2 O （モル比）が約１．５〜２．７となる割
合に配合することにより調製される。出発原料のTiO 2
/ Na2 O （モル比）について、その下限を１．５とした
のは、それより低い値では、加熱溶融物を冷却凝固にお
いて、三チタン酸ナトリウム結晶（Ｎａ2 Ｔｉ3 Ｏ7 )
の生成が困難となり、収率が大きく低下するからであ
り、上限を２．７としたのは、それを越えると、溶融生
成物を冷却凝固して得られる塊状物が六チタン酸ナトリ
ウム結晶を含む混相を呈し、解繊が困難となるからであ
る。
【０００８】出発原料の溶融処理は、その融点以上の温
度域（約１０００〜１１５０℃）に加熱保持することの
より達成される。溶融に必要な加熱温度は、出発原料の
TiO2 / Na2 O （モル比）により異なり、そのモル比が
約２．５を越えない範囲においては、約１０５０℃前後
の温度で溶融反応を達成することができる。モル比を高
めると共に融点は上昇するが、TiO 2 / Na2 O （モル
比）の上限が２．７である本発明においては、約１１５
０℃を越える高温加熱は必要としない。
度域（約１０００〜１１５０℃）に加熱保持することの
より達成される。溶融に必要な加熱温度は、出発原料の
TiO2 / Na2 O （モル比）により異なり、そのモル比が
約２．５を越えない範囲においては、約１０５０℃前後
の温度で溶融反応を達成することができる。モル比を高
めると共に融点は上昇するが、TiO 2 / Na2 O （モル
比）の上限が２．７である本発明においては、約１１５
０℃を越える高温加熱は必要としない。
【０００９】上記加熱溶融物を冷却凝固させて、初生相
として繊維状の三チタン酸ナトリウム結晶を含む塊状物
を得る。その塊状物は、使用した出発原料のTiO 2 / Na
2 O のモル比の値により、五チタン酸ナトリウム（Ｎａ
8 Ｔｉ5 Ｏ14）を含む混相を呈する。すなわち、そのモ
ル比が比較的低い場合は、塊状物は五チタン酸ナトリウ
ム結晶と三チタン酸ナトリウム結晶との混相を呈し、モ
ル比が高くなるに従って五チタン酸ナトリウムの混在比
率を減じ、モル比が約２．５を越えると、五チタン酸ナ
トリウム結晶の実質的な生成はなく、繊維状三チタン酸
ナトリウム結晶単相となる。従って、塊状物に初生相繊
維として含まれる三チタン酸ナトリウム結晶の生成量を
増加させ、最終目的物である六チタン酸ナトリウム繊維
の収率を高める点からは、出発原料のTiO 2 / Na2 O の
モル比を高くして五チタン酸ナトリウム結晶の生成を抑
制するのが有利である。もっとも、モル比を高くするに
伴って出発原料の融点が高くなり、加熱溶融に要する熱
エネルギの増加を必要とする。従って、出発原料のモル
比の設定は、この両面を勘案して適宜設定すべきであ
る。
として繊維状の三チタン酸ナトリウム結晶を含む塊状物
を得る。その塊状物は、使用した出発原料のTiO 2 / Na
2 O のモル比の値により、五チタン酸ナトリウム（Ｎａ
8 Ｔｉ5 Ｏ14）を含む混相を呈する。すなわち、そのモ
ル比が比較的低い場合は、塊状物は五チタン酸ナトリウ
ム結晶と三チタン酸ナトリウム結晶との混相を呈し、モ
ル比が高くなるに従って五チタン酸ナトリウムの混在比
率を減じ、モル比が約２．５を越えると、五チタン酸ナ
トリウム結晶の実質的な生成はなく、繊維状三チタン酸
ナトリウム結晶単相となる。従って、塊状物に初生相繊
維として含まれる三チタン酸ナトリウム結晶の生成量を
増加させ、最終目的物である六チタン酸ナトリウム繊維
の収率を高める点からは、出発原料のTiO 2 / Na2 O の
モル比を高くして五チタン酸ナトリウム結晶の生成を抑
制するのが有利である。もっとも、モル比を高くするに
伴って出発原料の融点が高くなり、加熱溶融に要する熱
エネルギの増加を必要とする。従って、出発原料のモル
比の設定は、この両面を勘案して適宜設定すべきであ
る。
【００１０】上記塊状物は、水を処理液とする解繊処理
に付される。その湿式解繊処理により繊維状三チタン酸
ナトリウム結晶は、繊維同士の結合を解かれ、多結晶繊
維として分散し回収される。塊状物が、三チタン酸ナト
リウム結晶と五チタン酸ナトリウム結晶とを含む混相物
である場合、両者はその形態の相違により重力分離され
る。すなわち、三チタン酸ナトリウム結晶が繊維形状を
有し、五チタン酸ナトリウム結晶は微細粒子形状を有す
るので、三チタン酸ナトリウムの多結晶繊維は沈降し、
五チタン酸ナトリウム結晶粒子は浮遊して両者は分離
し、従って三チタン酸ナトリウム多結晶繊維の分別回収
は容易である。湿式解繊処理を効率よく達成し、三チタ
ン酸ナトリウム多結晶繊維を繊維サイズのバラツキの少
ない均質な繊維として回収するために、塊状物は水中に
適当時間（例えば、一昼夜）放置し、ついでスターラ等
による攪拌操作を施すのが好ましい。また、湿式解繊処
理液に、例えばミキサ等により強い攪拌流を加えること
により、三チタン酸ナトリウム多結晶繊維を薄片形状の
繊維として回収することもできる。
に付される。その湿式解繊処理により繊維状三チタン酸
ナトリウム結晶は、繊維同士の結合を解かれ、多結晶繊
維として分散し回収される。塊状物が、三チタン酸ナト
リウム結晶と五チタン酸ナトリウム結晶とを含む混相物
である場合、両者はその形態の相違により重力分離され
る。すなわち、三チタン酸ナトリウム結晶が繊維形状を
有し、五チタン酸ナトリウム結晶は微細粒子形状を有す
るので、三チタン酸ナトリウムの多結晶繊維は沈降し、
五チタン酸ナトリウム結晶粒子は浮遊して両者は分離
し、従って三チタン酸ナトリウム多結晶繊維の分別回収
は容易である。湿式解繊処理を効率よく達成し、三チタ
ン酸ナトリウム多結晶繊維を繊維サイズのバラツキの少
ない均質な繊維として回収するために、塊状物は水中に
適当時間（例えば、一昼夜）放置し、ついでスターラ等
による攪拌操作を施すのが好ましい。また、湿式解繊処
理液に、例えばミキサ等により強い攪拌流を加えること
により、三チタン酸ナトリウム多結晶繊維を薄片形状の
繊維として回収することもできる。
【００１１】解繊処理を経て回収された三チタン酸ナト
リウム多結晶繊維は、ついで結晶中のＮａ+ イオンを溶
出し、その化学組成（TiO 2 / Na2 O ＝３）を、六チタ
ン酸ナトリウム結晶（TiO 2 / Na2 O ＝６）に相当する
組成に変換するための脱ナトリウム処理に付される。処
理液は、酸水溶液、例えば濃度約０．１〜１％の塩酸、
０．１〜１％の硫酸水溶液、０．２〜３％の酢酸水溶液
等が使用される。処理液に攪拌を施すことにより、Ｎａ
+ イオンの溶出を促進し、処理効率を高めることもでき
る。Ｎａ+ イオンの溶出量と繊維の化学組成（TiO 2 /
Na2 O モル比）は、処理液のｐＨ測定により制御するこ
とができる。
リウム多結晶繊維は、ついで結晶中のＮａ+ イオンを溶
出し、その化学組成（TiO 2 / Na2 O ＝３）を、六チタ
ン酸ナトリウム結晶（TiO 2 / Na2 O ＝６）に相当する
組成に変換するための脱ナトリウム処理に付される。処
理液は、酸水溶液、例えば濃度約０．１〜１％の塩酸、
０．１〜１％の硫酸水溶液、０．２〜３％の酢酸水溶液
等が使用される。処理液に攪拌を施すことにより、Ｎａ
+ イオンの溶出を促進し、処理効率を高めることもでき
る。Ｎａ+ イオンの溶出量と繊維の化学組成（TiO 2 /
Na2 O モル比）は、処理液のｐＨ測定により制御するこ
とができる。
【００１２】上記脱ナトリウム処理を経て得られる水和
チタン酸ナトリウム繊維（Ｎａ2 Ｔｉ6 Ｏ13・ｎＨ
2 Ｏ）は、化学組成上は六チタン酸ナトリウムではある
が、その結晶構造は、六チタン酸ナトリウム結晶の完全
なトンネル構造ではなく、先駆体である三チタン酸ナト
リウム結晶の名残をとどめている。そこで、その結晶構
造を六チタン酸ナトリウム結晶のトンネル構造結晶に変
換するための熱処理（焼成処理）を行う。その焼成処理
は、約４００〜１２００℃に適当時間保持することによ
り達成される。処理温度を約４００℃以上とするのは、
それより低温度では、結晶構造変換を効率よく達成する
ことが困難であり、他方１２００℃を上限とするのは、
それを越えると、繊維の溶融を生じるからである。処理
時間は、約１〜５時間程度である。
チタン酸ナトリウム繊維（Ｎａ2 Ｔｉ6 Ｏ13・ｎＨ
2 Ｏ）は、化学組成上は六チタン酸ナトリウムではある
が、その結晶構造は、六チタン酸ナトリウム結晶の完全
なトンネル構造ではなく、先駆体である三チタン酸ナト
リウム結晶の名残をとどめている。そこで、その結晶構
造を六チタン酸ナトリウム結晶のトンネル構造結晶に変
換するための熱処理（焼成処理）を行う。その焼成処理
は、約４００〜１２００℃に適当時間保持することによ
り達成される。処理温度を約４００℃以上とするのは、
それより低温度では、結晶構造変換を効率よく達成する
ことが困難であり、他方１２００℃を上限とするのは、
それを越えると、繊維の溶融を生じるからである。処理
時間は、約１〜５時間程度である。
【００１３】こうして得られる六チタン酸ナトリウム多
結晶繊維のサイズは、直径約１０〜６０μｍ、長さ約８
０〜４００μｍ、アスペクト比約２〜７の繊維形態を有
している。また、湿式解繊処理にミキサ等を使用して攪
拌流を強めることにより回収される薄片形状の繊維は、
幅約２〜２０μｍ、厚さ約０．１〜１μｍ、長さ約５〜
８０μｍ，アスペクト比（長さ／幅）約２〜５の繊維形
態を有している。
結晶繊維のサイズは、直径約１０〜６０μｍ、長さ約８
０〜４００μｍ、アスペクト比約２〜７の繊維形態を有
している。また、湿式解繊処理にミキサ等を使用して攪
拌流を強めることにより回収される薄片形状の繊維は、
幅約２〜２０μｍ、厚さ約０．１〜１μｍ、長さ約５〜
８０μｍ，アスペクト比（長さ／幅）約２〜５の繊維形
態を有している。
【００１４】
〔１〕出発原料の調製 精製アナターゼ粉末と、炭酸ナトリウム粉末とを、TiO
2 / Na2 O のモル比２となる割合に配合し均一に混合し
て出発原料とする。 〔２〕加熱溶融処理 出発原料を白金ルツボに入れ、加熱炉内で、温度１０５
０℃に１時間加熱保持することにより、溶融反応を行わ
せる。
2 / Na2 O のモル比２となる割合に配合し均一に混合し
て出発原料とする。 〔２〕加熱溶融処理 出発原料を白金ルツボに入れ、加熱炉内で、温度１０５
０℃に１時間加熱保持することにより、溶融反応を行わ
せる。
【００１５】〔３〕溶融生成物の冷却 溶融生成物を銅皿に流し込み、そのまま冷却・凝固す
る。得られた塊状物は三チタン酸ナトリウム結晶（Ｎａ
2 Ｔｉ3 Ｏ7 ）と五チタン酸ナトリウム結晶（Ｎａ8 Ｔ
ｉ5 Ｏ14）との混相物（Ｘ線回折による）であり、三チ
タン酸ナトリウム結晶は繊維形状を有し、五チタン酸ナ
トリウム結晶は微細粒子（走査型電子顕微鏡による）で
ある。 〔４〕湿式解繊処理 上記塊状物を水中に浸漬し、一昼夜放置した後、スター
ラで攪拌（約１０分間）する。微細粒状の五チタン酸ナ
トリウム結晶は浮遊し、繊維形状の三チタン酸ナトリウ
ム結晶は液中を沈降する。この重力分離により、三チタ
ン酸ナトリウム繊維を回収する。三チタン酸ナトリウム
繊維は多結晶体である（走査型電子顕微鏡観察）。
る。得られた塊状物は三チタン酸ナトリウム結晶（Ｎａ
2 Ｔｉ3 Ｏ7 ）と五チタン酸ナトリウム結晶（Ｎａ8 Ｔ
ｉ5 Ｏ14）との混相物（Ｘ線回折による）であり、三チ
タン酸ナトリウム結晶は繊維形状を有し、五チタン酸ナ
トリウム結晶は微細粒子（走査型電子顕微鏡による）で
ある。 〔４〕湿式解繊処理 上記塊状物を水中に浸漬し、一昼夜放置した後、スター
ラで攪拌（約１０分間）する。微細粒状の五チタン酸ナ
トリウム結晶は浮遊し、繊維形状の三チタン酸ナトリウ
ム結晶は液中を沈降する。この重力分離により、三チタ
ン酸ナトリウム繊維を回収する。三チタン酸ナトリウム
繊維は多結晶体である（走査型電子顕微鏡観察）。
【００１６】〔５〕ナトリウム溶出処理 上記三チタン酸ナトリウム多結晶繊維を脱水・乾燥後、
水（５０倍量）に投入し、硫酸０．５重量％を添加して
１時間攪拌した後、処理液中から回収する。 〔６〕焼成処理 上記回収された繊維を脱水・乾燥し、温度７００℃×２
時間の熱処理を行った。得られた繊維は次のとおりであ
る。 化学組成：Ｎａ2 Ｔｉ6 Ｏ13( Ｘ線回折による) 繊維形態：平均繊維径 50 μｍ，平均繊維長 300μｍ，
アスペクト比 5〜7 （走査型電子顕微鏡による）。 上記六チタン酸ナトリウム繊維の収率（出発原料重量に
対する収得された繊維重量の比）は約６０％である。
水（５０倍量）に投入し、硫酸０．５重量％を添加して
１時間攪拌した後、処理液中から回収する。 〔６〕焼成処理 上記回収された繊維を脱水・乾燥し、温度７００℃×２
時間の熱処理を行った。得られた繊維は次のとおりであ
る。 化学組成：Ｎａ2 Ｔｉ6 Ｏ13( Ｘ線回折による) 繊維形態：平均繊維径 50 μｍ，平均繊維長 300μｍ，
アスペクト比 5〜7 （走査型電子顕微鏡による）。 上記六チタン酸ナトリウム繊維の収率（出発原料重量に
対する収得された繊維重量の比）は約６０％である。
【００１７】
【発明の効果】本発明の溶融法による六チタン酸ナトリ
ウム繊維の製造法によれば、その出発原料の加熱溶融処
理を比較的低温度域で行うことができ、溶融設備の腐食
損傷が少なく、そのメンテナンスの負担が軽減され、大
量生産が可能となり、製造コストの低減も可能である。
また、本発明により製造される六チタン酸ナトリウム繊
維は多結晶繊維であり、ブレーキ等の摩擦材の基材繊
維，塗料充填材等の使用に適した繊維サイズを有してい
る。むろん、その用途はこれに限定されず、各種断熱
材，耐熱材等の構成繊維としても有用である。また各種
用途、例えばブレーキパッドに使用された場合も、その
実使用時に発生する粉塵中に、環境衛生上有害とされて
いる極微細繊維片が生じることもないので、安全性も確
保される。
ウム繊維の製造法によれば、その出発原料の加熱溶融処
理を比較的低温度域で行うことができ、溶融設備の腐食
損傷が少なく、そのメンテナンスの負担が軽減され、大
量生産が可能となり、製造コストの低減も可能である。
また、本発明により製造される六チタン酸ナトリウム繊
維は多結晶繊維であり、ブレーキ等の摩擦材の基材繊
維，塗料充填材等の使用に適した繊維サイズを有してい
る。むろん、その用途はこれに限定されず、各種断熱
材，耐熱材等の構成繊維としても有用である。また各種
用途、例えばブレーキパッドに使用された場合も、その
実使用時に発生する粉塵中に、環境衛生上有害とされて
いる極微細繊維片が生じることもないので、安全性も確
保される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01G 23/00 ＣＡ（ＳＴＮ)
Claims (1)
- 【請求項１】 ＴｉＯ2 または加熱によりＴｉＯ2 を生
成するチタン化合物と、Ｎａ2 Ｏまたは加熱によりＮａ
2 Ｏを生成するナトリウム化合物とを、TiO2 / Na2 O
のモル比が1.5 〜2.7 となる比率に配合した混合物を加
熱溶融し、 溶融生成物を冷却することにより、繊維状の三チタン酸
ナトリウム結晶（Ｎａ2 Ｔｉ3 Ｏ7 ）を含む塊状物を
得、 上記塊状物を水中に浸漬して解繊処理することにより、
三チタン酸ナトリウムの多結晶繊維を回収し、 回収した三チタン酸ナトリウム多結晶繊維を、酸水溶液
中に浸漬してＮａ+ イオンを溶出することにより、六チ
タン酸ナトリウム（Ｎａ2 Ｔｉ6 Ｏ13）相当の化学組成
を有する水和チタン酸ナトリウム繊維に変換し、 ついで、上記水和チタン酸ナトリウム繊維を焼成処理す
ることを特徴とする六チタン酸ナトリウム多結晶繊維の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20259393A JP3188061B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 六チタン酸ナトリウム繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20259393A JP3188061B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 六チタン酸ナトリウム繊維の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0733439A JPH0733439A (ja) | 1995-02-03 |
| JP3188061B2 true JP3188061B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=16460051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20259393A Expired - Fee Related JP3188061B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 六チタン酸ナトリウム繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3188061B2 (ja) |
-
1993
- 1993-07-23 JP JP20259393A patent/JP3188061B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0733439A (ja) | 1995-02-03 |
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