JPH02167822A - 繊維状チタン酸ナトリウムの製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は繊維状チタン酸ナトリウム、より詳しくは断熱
性、耐熱性、耐化学性等に滑れ、断熱材、耐熱材、断熱
塗料等の外、プラスチックス、セメント、金属製品の強
化用フィラー等として有用な、繊維状チタン酸ナトリウ
ムの製造方法に関する。

灸−来一二−亘一韮 近年、ハイテク技術の高度化と飛′ｌＫ的進展により、
新素材としての複合材料が先端材料として種々研究開発
されてきており、これに配合される強化材料も低比重、
高強度、高剛性、削摩耗性等が要求されるに至り、之等
の要求特性よりチタン酸アルカリ繊維、特にウィスカー
状の単結晶繊維が注目を浴び、そのための繊維状チタン
酸アルカリ及びその製造方法が種々研究されつつある。

発明が解決しようとする問題点 しかして上記チタン酸アルカリの内で唯一工業化されて
いるものは、アメリカで発見され、その結晶構造が知ら
れた一般式に２０・ｎＴ！０２（ｎ＝２．４，６．８＞
で示される繊維状チタン酸カリウムのうち、特にｎ＝６
のものが重要である。これは融剤法及び徐冷焼成法によ
り製造されているが、その化学構造にあるカリウム原子
或いはカリウムイオンが該化合物をプラスチックス等の
強化材に使用する場合、各種の障害、例えばプラスチッ
クスの主鎖を切断したり、液状ポリマーにおいては著し
い増粘現象を示したり、他に触媒毒となったりする障害
をもたらすことが判明している。一般に上記ｎ＝２もし
くは４の繊維状チタン酸カリウムを合成し、酸処理等を
行なって目的とするｎ＝６の六チタン酸カリウムを得る
等の複雑な工程が必要であった。

上記チタン酸カリウムの他の製造法としては、例えば原
料混合物を焼成し、固相反応により合成する焼成法、主
に化学量論的に配合された混合物を溶融し、その溶融体
を冷却固化して結晶化させる溶融法、溶媒を用いて水の
臨界点以上の高温高圧下で合成する水熱法等が知られて
いるが、之等各方法は一般に上記ｎ＝２もしくは４のｐ
！ｉ維状チタン酸カリウムを合成し、酸処理等を行なっ
て目的とするｎ＝６の六チタン酸カリウムを得る等の複
雑な工程が必要であった。

問題点を　決するための手段 本発明者らは鋭意研究の結果、繊維状チタン酸ナトリウ
ムが、上記各種障害を有する繊維状チタン酸カリウムに
代替え使用して、之等障害をより低減できると共に極め
て汎用性に富むことを見出すと共に、該チタン酸ナトリ
ウムをより安価に経済的にしかも工業的に有利に製造で
きる新しい方法を研究開発するに至り、ここに本発明を
完成するに至った。

即ち、本発明は加熱により二酸化チタンとなるチタン化
合物、加熱により酸化ナトリウムとなるナトリウム化合
物及び塩化ナトリウムの混合物を加熱焼成することを特
徴とする繊維状チタン酸ナトリウムの製造方法、並びに
加熱により二酸化チタンとなるチタン化合物と加熱によ
り酸化ナトリウムとなるナトリウム化合物とをＴ！０２
／Ｎａ２Ｏモル比が１．０〜６．０の範囲で混合し、該
混合物に塩化ナトリウムを加えて８００〜１３５０℃の
温度で加熱反応させ、次いで室温まで徐冷し、得られる
、反応生成物を水洗解繊し、更に乾燥後分級する繊維状
チタン酸ナトリウムの製造方法に係わる。

本発明方法により得られる繊維状チタン酸ナトリウムは
、一般式Ｎａ２Ｏ・ｎＴｉＯ２（ｎ＝３又は５〉で示さ
れ、これは従来の繊維状チタン酸カリウムに見られる実
用上の難点を解消されており、しかも非常に汎用性に富
んでいる。本発明方法はかかる有用な化合物を極めて有
利に且つ容易に製造可能とするものであり、工業的実施
に適したものである。

本発明方法において用いられる加熱により二酸化チタン
（Ｔ！０２）となるチタン化合物としては、例えば高純
度精製酸化チタン、水酸化チタン、メタチタン酸、合成
ルチン、チタンスラグ等の他、天然ルチンサンド、天然
アナターゼサンド等を例示できる。また加熱により酸化
ナトリウム（ＮａＯ２）となるナトリウム化合物として
は、代表的には炭酸ナトリウム（ソーダ灰）を例示でき
、他に水酸化ナトリウム、硝酸ナトリウム等であっても
よい。更に、本発明に用いられる塩化ナトリウムは所謂
食塩であり、工業用として生産されている各種のもので
よい。

本発明方法に従う繊維状チタン酸ナトリウムの製造方法
においては、生成する目的化合物は、原料粗成に比しチ
タン含量が増加する傾向にある。

従って、上記原料化合物の使用割合は、Ｔ！０２／Ｎａ
２Ｑのモル比が１．０〜６．０の範囲、より詳しくは繊
維状チタン酸カリウムを製造する場合は１．０〜４．０
の範囲、繊維状五チタン酸ナトリウムの製造の場合は４
．０〜６．０の範囲から選択されるのが望ましい。上記
範囲を外れる使用割合を採用する場合、目的の繊維状で
ｎの特定されたチタン酸ナトリウムの合成は困難となる
。

また塩化ナトリウムの使用割合は、特に制限はなく、加
熱した繊維状チタン酸ナトリウムの繊維束の解繊分級が
できる程度であればよい。これは具体的には上記チタン
化合物とナトリウム化合物の混合物１００重量部に対し
て、約１０〜２００重量部、好ましくは約３０〜１００
重量部の範囲とするのがよい。該塩化ナトリウムの使用
割合が上記範囲をあまりに下回る場合は、繊維状チタン
酸ナトリウムは得られず、粒状もしくは′扮末秋のチタ
ン酸ナトリウムが１９られるに過ぎない。

上記方法における上記各原料化合物は、それぞれその粒
度を予め調整して用いられるのが好適であり、特にチタ
ン化合物の粒径は、生成する繊維状チタン酸ナトリウム
の繊維径に大きな影響を及ぼすので、該チタン化合物と
しては平均粒径が約０．１〜０．５μｍの範囲のものを
用いるのが好適である。

本発明方法によれば、上記各原料化合物の所定量を混合
し、混合物を加熱焼成する。上記混合は、粉体混合によ
ることもでき、原料が水溶性の場合は水を加えてペース
ト状もしくはスラリー状とした後、噴霧乾燥する等の方
法によることもできる。

また混合物の加熱焼成は、例えば上記混合物を側熱容器
に充填するかもしくは圧密しないようにブロック状とな
し、之等を電気炉等の適当な加熱装置に入れて加熱反応
させることにより実施される。

上記加熱条件は通常約８００〜１３５０℃の温度領域と
なる条件を採用するのがよく、この加熱は一般に約３０
分間〜５時間程度、好ましくは約１〜３時間を要して行
なわれ、これにより所望の繊維状チタン酸ナトリウムが
生成する。しかるに、上記反応温度条件として８００℃
を下回る条件を採用する場合、所望の繊維状チタン酸ナ
トリウムの生成は不充分となり、粒状乃至非繊維状結晶
の生成が認められ、また１３５０℃を上回る温度条件の
採用では一旦生成した繊維状チタン酸ナトリウムが融合
して繊維の分級時の目的物の収率が低下する傾向にあり
、いずれも好ましくない。

本発明によれば、上記反応終了後、徐冷して目的の繊維
状チタン酸ナトリウムを含む塊状物を得、次いでこれか
ら解１域分級処理を行なって所望の繊維状チタン酸ナト
リウムを回収する。上記解繊分級処理は、一般に以下の
如くして実施されるのが好適である。即ら、ます上記繊
維塊状物を熱水もしくは水中に投入し、解繊器を通じて
解繊する。

この段階で繊維状チタン酸ナトリウムは水中で一本一本
分散された状態となる。之等の分散した繊維状チタン酸
ナトリウムは、次いで脱水分離され、乾燥され、更に分
級されて製品化される。この分級には種々の方法が採用
できるが、目的とする繊維状チタン酸ナトリウムの破損
損失を考慮すれば、上記分、汲は空気分級によるのが好
ましい。

及−星一二−匁一浬 本発明によれば、繊維状チタン酸カリウムより汎用性が
高い繊維状チタン酸ナトリウムを、簡単な操作、工程で
、直接的に容易に工業的に極めて有利に製造でき、得ら
れる製品は通常繊維艮約１０〜５０μｍ、ｌ１ｌｉ維径
約０．２〜１．０μｍを有し、断熱材、耐熱材、断熱塗
料等や、プラスチックス、セメント、金属製Ｉ！ｉ？！
１等の強化用フィラー等として有用である。

以下、本発明を更に詳しく説明するため実施例を挙げる
。

実施例　１ 粉末状二酸化チタン２４ｑ、無水炭酸ナトリウム１０．
６０　（Ｔ　！　０２　／Ｎａ２ＣＯ３モル比＝３／１
）及びフラックスとして塩化ナトリウム１１．７Ｃ１を
混合し、アルミするつぼにて、１０００℃で２時間焼成
した。冷却後、水２Ｑに投入し、撹拌して繊維状物質を
懸濁分離した。濾過洗浄後、８０℃で乾燥してから分級
磯で空気分級することにより、白色の平均繊維長１４．
５μｍ、繊維径０．３〜０．５μｍの生成物３０．２ｇ
を得た。

このものは粉末Ｘ線回折により三チタン酸ナトリウム（
Ｎａ２Ｔｆ３０ｙ　）単一相であることが確認できた。

上記生成物の粉末Ｘ線回折図を第１図に示す。

また上記生成物の電子顕微鏡写真を第３図に示す。

実施例　２ 実施例１と同様にして、二酸化チタン４０Ｃｌ、無水炭
酸ナトリウム２１．２（Ｊ（Ｔｉ０２／Ｎａ２ＣＯ３モ
ル比＝５／２）及びフラックスとして塩化ナトリウム２
９．２０を混合し、アルミするつぼにて、９００℃で１
時間焼成後、同様の後処理を行なって生成物を得た。

このものは粉末Ｘ線回折により五チタン酸ナトリウム＜
Ｎａ２　Ｔ　！ｓ　Ｏｔ　＋　＞と三チタン酸ナトリウ
ム（Ｎａ２　Ｔ　１３０７　）との混合相であった。

この粉末Ｘ線回折図を第２図に示す。

実施例　３ 実施例１と同様にして、二酸化チタン２００、無水炭Ｒ
ｆ　トリウム５．ａｑ　（Ｔ　ｉ　０２　／Ｎ８２ＧＯ
３モル比＝５／１　）及びフラックスとして塩化ナトリ
ウム８．８０を混合し、アルミするつぼにて、９５０℃
で２時間焼成後、同様の後処理を行なって生成物を得た
。

このものは粉末Ｘ線回折により五チタン酸ナトリウム（
Ｎａ２Ｔ　！ｓ　Ｏｔ　ｔ　＞の単一相であった。

実施例４〜１９及び比較例１〜６ 種々の量でチタン化合物及びナトリウム化合物を用いて
実施例１と同様にして、所定温度で所定時間焼成後、同
様の後処理を行なって生成物を１ｑた。

比較例　７ 実施例１において塩化ナトリウムに代えて塩化カリウム
を用いて同様にして、生成物を得た。

第１表に使用した原料化合物の混合割合、モル比、反応
条件を示す。

また第２表に得られた生成物の収迅、繊維形状を示す。

第 表 尚上記表中原料の項における＊１はメタチタン酸を、　
は合成ルチンを、＊３はＮ８０日を、またゞ４＊２ はＫＣＱを、夫々使用したことを示し、−は添加配合し
ていないことを示す。

上記衣より、本発明によれば汎用性の高い所望の繊維状
チタン酸ナトリウムを収得できることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明実施例１及び２で得られた
繊維状チタン酸ナトリウムの粉末Ｘ線回折図であり、第
３図は実施例１で得た繊維状チタン酸ナトリウムの電子
顕微鏡写真である。 （以　上〉

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱により二酸化チタンとなるチタン化合物、加
   熱により酸化ナトリウムとなるナトリウム化合物及び塩
   化ナトリウムの混合物を加熱焼成することを特徴とする
   繊維状チタン酸ナトリウムの製造方法。
2. （２）加熱により二酸化チタンとなるチタン化合物と加
   熱により酸化ナトリウムとなるナトリウム化合物とをＴ
   ｉＯ＿２／Ｎａ＿２Ｏモル比が１．０〜６．０の範囲で
   混合し、該混合物に塩化ナトリウムを加えて８００〜１
   ３５０℃の温度で加熱反応させ、次いで室温まで徐冷し
   、得られる反応生成物を水洗解繊し、更に乾燥後分級す
   る請求項（１）記載の繊維状チタン酸ナトリウムの製造
   方法。
3. （３）繊維状チタン酸ナトリウムが一般式Ｎａ＿２Ｏ・
   ｎＴｉＯ＿２（ｎ＝３又は５）で表わされるものである
   請求項（１）又は（２）記載の方法。