JPH0338239B2

JPH0338239B2 -

Info

Publication number: JPH0338239B2
Application number: JP15868883A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Fujiki; Takefumi Mihashi
Original assignee: KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO
Current assignee: KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO
Priority date: 1983-08-30
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1991-06-10
Also published as: JPS6051615A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は耐熱性、断熱性、耐化学性及び補強性
の優れた六チタン酸カリウム繊維の製造法に関す
る。更に詳しくは天然産のルチルサンドまたはア
ナターゼサンドをそのまま使用して六チタン酸カ
リウム繊維を製造する方法に関する。

従来、六チタン酸カリウム繊維の製造法として
は、１フラツクスを用いて、溶融液中で初生相とし
て四チタン酸カリウム繊維を育成し、脱カリウ
ム処理と加熱処理をして六チタン酸カリウム繊
維を製造する方法。

２フラツクスを使用しないで、四チタン酸カリ
ウムの分解溶融−会合反応を利用して、初生相
として四チタン酸カリウムと二チタン酸カリウ
ムの混合相繊維を作り、脱カリウム処理と加熱
処理を施して六チタン酸繊維を製造する徐冷焼
成法。

３二チタン酸カリウムの低融点調和溶融を利用
して二チタン酸カリウム繊維を育成し、脱カリ
ウム処理と加熱処理を施して六チタン酸カリウ
ム繊維を製造するメルト法が知られている。

しかしながら、これらの方法は、いずれも原料
である二酸化チタンは、イルメナイト鉱石を硫酸
法または塩素法で製造した99％以上の高純度のも
のを使用しており、そのため原料コストが高くな
つて製品が高価となり、その利用範囲も限定され
る問題点があつた。

本発明の目的はこの問題点を解決せんとするも
のであり、チタン原料として安価な天然産のルチ
ルサンドまたはアナターゼサンドをそのまま使用
して、六チタン酸カリウム繊維を低コストで製造
する方法を提供するにある。

本発明者は前記目的を達成すべく、チタン原料
として天然産のルチルサンドまたはアナターゼサ
ンドをそのまま使用して従来法の適応性について
検討した。その結果、１フラツクス法及び徐冷焼成法においては、初
生相である四チタン酸カリウム繊維はいずれも
生成するが、チタン原料中に含まれる不純物の
影響で、るつぼの底に稠密な塊状物となり、繊
維の分離ができないことが分つた。

２これに対し、メルト法では、チタン原料中の
不純物の影響がなく、むしろ好影響を与え、短
時間に溶融し、容易に六チタン酸カリウム繊維
が得られることが分つた。

この知見に基いて本発明を完成した。

本発明の要旨は、一般式（Ti，Ｍ）O₂（ただし、Ｍは含有不純物
金属を表わす）で示される天然産のルチルサンド
またはアナターゼサンドと、酸化カリウムまたは
加熱により酸化カリウムを生成するカリウム化合
物あるいはこれらの混合物とを、一般式K₂O・ｎ（Ti，Ｍ）O₂（ただし、ｎは1.5
〜2.5，Ｍは前記と同じ）で示す割合に混合し、
該混合物を加熱溶融して溶融体を生成し、該溶融
体から二チタン酸カリウム（K₂O・2TiO₂）と同
じ層状構造の結晶体からなる繊維物を形成させ、
次いで、水で処理してK₂（Ti，Ｍ）₆O₁₃となし、
これを800℃以上で加熱してトンネル構造とする
ことを特徴とする六チタン酸カリウム繊維の製造
法にある。

本発明において使用する天然産のルチルサンド
は漂砂鉱床から砂状として得られ、その組成は約
95％のTiO₂を含み、不純物として、Fe₂O₃，
Al₂O₃，Cr₂O₃，SiO₂，Nb₂O₅，ZrO₂，V₂O₅など
が含まれ、その含有量は例えば、Fe₂O₃0.6％、
Al₂O₃0.4％、Cr₂O₃0.3％、SiO₂0.6％、Nb₂O₅0.3
％、ZrO₂0.7％、V₂O₅0.7％である。天然産のア
ナターゼサンドもほぼ同様な組成である。しか
し、資源的にルチルサンドが豊富であるので、そ
の使用が好ましい。（以下、代表してルチルサン
ドと言う）そして粒度が小さい程反応し易いの
で、粒度の小さいものが望ましい。

カリウム成分としては、二酸化カリウム、また
は加熱により、K₂Oを生成するカリウム化合物、
例えばKOH，K₂CO₃，KHCO₃などが挙げられ
る。

天然産のルチルサンドとカリウム成分とを、
K₂O・ｎ（Ti，Ｍ）O₂（ただし、ｎは1.5〜2.5、Ｍ
は不純物金属を表わす、以下同じ）を生成する割
合で混合する。この混合物は約1100℃で溶融して
溶融体を生成する。溶融体を冷却固化すると、層
状構造を有する結晶性繊維状物が形成される。

しかし、前記混合物の混合割合がｎが1.5より
小さくなると層状構造のものが得られず、またｎ
が2.5を超えると溶融点が高くなるばかりでなく、
K₂Ti₄O₉組成のチタン酸カリウムが生成し、繊維
分離ができなくなる。従つて、ｎの範囲が1.5〜
2.5の範囲、好ましくはｎが２であることが必要
である。

繊維形成方法としては、１）、溶融紡糸法、例
えばガラス繊維成形と同じ方法。２）、溶融体を
別容器に流出させる方法。３）、るつぼの底を急
冷する方法。４）、蒸気吹付法によりプツシング
から流出する溶融体に高圧蒸気を吹付ける方法が
挙げられる。

冷却固化により繊維状に形成すると、K₂O・２
（Ti，Ｍ）O₂（ただし、Ｍは前記と同じ）のチタ
ン酸カリウムとなり、結晶学的に層状構造を有す
る結晶質のチタン酸カリウム繊維状とする。これ
を水で処理してK₂（Ti，Ｍ）₆O₁₃とする。すなわ
ち、水での処理により繊維中のK₂O成分の一部を
抽出して、不純物（Ｍ）を含んだK₂O・6TiO₂の
組成のものとする。得られたものを800℃以上に
加熱する。この加熱処理によつて層状構造からト
ンネル構造に変換し、六チタン酸カリウムの結晶
性のよい繊維となる。加熱処理温度は溶融温度よ
り低い温度であることが必要であり、好ましい温
度は約1000℃である。

実施例ルチルサンド（Associated Minerals
Consolidated LimitedのNS−grade）（組成
TiO₂95.6％、Fe₂O₃0.6％、ZrO₂0.7％、SiO₂0.6
％、Cr₂O₃0.3％、V₂O₅6.7％、Nb₂O₅0.3％、
Al₂O₃0.4％）粒度100〜60μmのものと、K₂CO₃
（粉末）とを、モル比で２：１の割合で混合した。
この混合物約６ｇを30mlの白金るつぼに入れ、
1100℃で30分間加熱して溶融物を得た。この溶融
物の入つているるつぼを、水冷している鉄板上に
置いて底部を急冷固化して繊維化した。この繊維
はK₂O・２（Ti，Ｍ）O₂（Ｍは不純物を表わす）
の組成の結晶体であつた。るつぼを１の水中に
２時間浸漬してK₂（Ti，Ｍ）₆O₁₃組成の繊維を分
離した。更に１の水で洗浄し、120℃で乾燥さ
せた。該乾燥物を1000℃で３時間加熱処理した。

得られた繊維は長さ２〜５mm、直径0.01〜0.2
mmの束状繊維であつた。Ｘ線粉末回折法で同定し
たところ結晶性のよい六チタン酸カリウム単独相
であつた。

本発明の方法によると、チタン成分の原料とし
て、天然産のルチルサンドをそのまま使用するこ
とができ、従来法に比べて該原料コストが約1/10
ですみ、安価な結晶質六チタン酸カリウム繊維が
得られる効果を有する。

Claims

【特許請求の範囲】

１一般式（Ti，Ｍ）O₂（ただし、Ｍは含有不純
物金属を表わす）で示される天然産のルチルサン
ドまたはアナターゼサンドと、酸化カリウムまた
は加熱によつて酸化カリウムを生成するカリウム
化合物あるいはこれらの混合物とを、一般式
K₂O・ｎ（Ti，Ｍ）O₂（ただし、ｎは1.5〜2.5、Ｍ
は前記と同じ）で示す割合に混合し、これら混合
物を加熱して溶融体を生成し、該溶融体から二チ
タン酸カリウム（K₂O・2TiO₂）と同じ層状構造
の結晶体からなる繊維状物を形成させ、次いで水
で処理して、K₂（Ti，Ｍ）₆O₁₃となし、これを800
℃以上に加熱処理してトンネル構造とすることを
特徴とする六チタン酸カリウム繊維の製造法。