JPH0432765B2 - - Google Patents

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アルカリ金属の製法に
関し、更に詳しくはチタン源化合物と含酸素アル
カリ金属化合物より成る繊維状チタン酸アルカリ
金属の製法に関する。 繊維状チタン酸アルカリ金属はプラスチツク強
化材、摩擦材料、ロ過材料、バツテリーの隔膜、
顔料、絶縁材料として知られている。 ＜従来技術＞ 繊維状チタン酸アルカリ金属の製造法にすでに
いろいろな方法が提案されている。即ち焼成法、
溶融法、水熱法、フラツクス法及び融体法などが
知られている。一般的にはいずれの方法において
もその原料としては酸化チタンと塩基性酸素含有
アルカリ金属化合物を採用している例が多い。 最近に至つてアスベスト代替材料としての繊維
状チタン酸アルカリ金属が期待されているが、現
在入手できる繊維状チタン酸アルカリ金属はアス
ペクト比がアスベストと比較して小さく実用上ア
スベストの代替用として対応できていないのが現
状である。特公昭42−27264号にはチタン源とし
て含水チアニア、鋭錐石TiO₂、顔料、電子材料
粉あるいは触媒などを製造するための市販流酸塩
法におけるTiO₂生成物、よく精製した鋭錐石顔
料、粉砕したルチル鉱石および市販イルメナイト
などが開示されている。又塩基性酸素含有アルカ
リ金属化合物としては水酸化アルカリ金属や炭酸
アルカリ金属などが開示されている。上記特公昭
42−27264号は前記チタン源と塩基性酸素含有ア
ルカリ金属化合物との非液体性混合物を200〜
1150℃で焼成し、繊維状チタン酸アルカリ金属を
合成するものであり、径が0.005〜0.1ミクロンで
長さが径の少なくとも10倍の粒子寸法をもつコロ
イド型に富むものを製造する場合は200〜850℃で
焼成し、また径が0.1〜0.6ミクロンで長さが径の
10〜100倍の粒子寸法をもつ顔料型に富むものを
製造する場合は850〜975℃で焼成し、また径が
0.6〜３ミクロンで長さが径の100〜1000倍の粒子
寸法をもつ絶縁型に富むものを製造する場合は
975〜1150℃で焼成すれば所望の繊維状チタン酸
アルカリ金属が得られることが記載されている。
又、原料の非液体性混合物にハロゲン化アルカリ
金属を加えて焼成する製造法も開示されている。 しかしながら焼成時に長繊維として成長した目
的物の分離が難しく、解繊工程での繊維の折れが
原因で、得られた繊維状チタン酸アルカリ金属の
繊維長も実質的に10〜20μｍであり、アスペクト
ル比も50前後と十分満足され得るものではなく、
工業的用途が極めて限定されものであつた。 ＜本発明の目的及び構成＞ 本発明の目的焼成により生成した繊維質団塊か
らの分離が容易であり、解繊工程での繊維の折れ
を防止した繊維状チタン酸アルカリ金属の製法を
提供することにある。 また本発明の目的はアスペクト比が大きく且つ
強度も大である繊維状チタン酸アルカリ金属の製
法を提供することにある。 本発明は繊維状チタン酸アルカリ金属を製造す
るに当り、チタン源化合物と含酸素アルカリ金属
化合物のスラリーを噴霧乾燥し、次いで900〜
1300℃の温度で焼成することを特徴とする繊維状
チタン酸アルカリ金属の製法に係る。 本発明のチタン源化合物は実質的にTiO₂を含
有した化合物であり、具体的には酸化チタン、ル
チル鉱石、水酸化チタンウエツトケーキ、含水チ
タニアなどを挙げることができる。その粒子形状
はなるべき微粒子が好ましい。例えば酸化チタン
においてはアナターゼ型微粒子が、ルチル鉱石に
おいては粒子を高速に衝突させて粉砕した、所謂
“ジエツト粉砕品”が好ましい。粒径は200〜425
メツシユの範囲が適当である。 本発明で使用する含酸素アルカリ金属化合物は
焼成時にM₂O（Ｍはアルカリ金属）を生じる化合
物であり、例えばカリウム、ナトリウム、セシウ
ム、ルビジウムの酸化物、水酸化物、炭酸塩、重
炭酸塩、修酸塩、硝酸塩などを例示できる。この
ような化合物の例としてはK₂O、KOH、K₂CO₃、
KHCO₃、K₂C₂O₄、KNO₃、Na₂O、NaOH、
Na₂CO₃、NaHCO₃、Na₂C₂O₄、NaNO₃、
Cs₂O、CsOH、Cs₂CO₃、CsHCO₃、Cs₂C₂O₄、
CsNO₃、Rb₂O、RbOH、Rb₂CO₃、RbHCO₃、
Rb₂C₂O₄、RbNO₃のなどを挙げることができる。 本発明では上記チタン源化合物と含酸素アルカ
リ金属化合物のスリラーを噴霧乾燥し造粒する。
これによりチタン源化合物の粒子表面に含酸素ア
ルカリ金属化合物が均一且つ微細に付着した造粒
体が得られる。この造粒体を焼成すると含酸素ア
ルカリ金属化合物が高い反応速度でTiO₂に拡散
浸透して高アスペクト比の繊維状チタン酸アルカ
リ金属が得られる。スラリー中のTiO₂成分の浸
度は10〜45重量％が好ましい。スラリーは通常約
50〜250℃の温度で急速に噴霧乾燥を行うのが好
ましい。この場合、調整される造粒体の粒子径な
どは噴霧乾燥時の雰囲気温度、フイード速度、噴
霧ノズルのデイスク形状、デイスク回転速度、ス
ラリーの固形分濃度等で依存するが、好ましくは
約50〜500μｍの範囲である。 チタン源化合物と含酸素アルカリ金属化合物と
の混合比率はTiO₂換算／M₂O換算のモル比は３
〜3.5が好ましいが、本発明はこのモル比に限定
されるものではない。また反応助剤として若干の
塩化カリウムなどを添加することもできる。本発
明に用いるブレンド原料は反応性を高めるためプ
レスをして形を整えて密度を高くする方が都合が
良い。この際上記ブレンド原料に若干の有機系糊
剤、界面活性剤などを加えた方が造形性が良い。
プレス圧力としては造形できるものを選べば良い
が一般に20〜300Kg／cm²、好ましくは50〜150Kg／
cm²の圧力が適当である。 焼成は広い温度範囲で行なうことができるが、
好ましくは900〜1300℃、より好ましくは1000−
1200℃の範囲で行うのが良い。焼成時間は約15分
〜６時間が好ましく、更には約30分〜３時間がよ
り好ましい。また加熱反応により得られたチタン
酸アルカリ金属を充分に繊維成長させるために徐
冷するのが好ましい。徐冷は広い温度範囲に温度
を低下させてう行うことができるが、通常は900
〜950℃の範囲が好ましい。徐冷後、更に焼成し
たり、また上記焼成及び徐冷の各操作を２回繰り
返す場合は、更に高いアスベク比の繊維が得られ
好ましい。 上記反応により得られた生成物は団塊であり、
繊維質に富んだものである。本発明ではこの団塊
より繊維状チタン酸アルカリ金属を解繊し高アス
ベクト比のものを得る。 解繊工程として上記生成した繊維物質を水中に
投入してデイスパー撹拌方式などにより解繊処理
を行う。この場合、水中には１時間以上放置し、
充分に水となじませるのが好ましい。解繊機は公
知の各種のものを使用できる。充分に解繊処理さ
れた繊維に富んだ分散液をロ別した後に乾燥する
ことにより目的の繊維状チタン酸アルカリ金属が
得られる。 本発明では原料の混合状粒工程にスラリーの噴
霧乾燥方式を採用したことにより、含酸素アルカ
リ金属化合物とTiO₂の反応が高い反応速度で均
一に進行し、焼成により得られた団塊状のチタン
酸アルカリ金属を解繊することが極めて容易であ
り、その結果高アスペクト比の目的物が得られ
る。 本発明で得られる繊維状チタン酸アルカリ金属
とは、一般式M₂O・nTiO₂（Ｍはアルカリ金属、
ｎは２〜８の実数あるいはこれらの混合物）であ
り、繊維径は0.1〜1μｍ、繊維長は50〜300μｍの
範囲が好ましい。 以下に実施例及び比較例を挙げる。 実施例 １ ルチルサンド粉砕品（＃350フルイバス、化学
分析値TiO₂97.5％、SiO₂0.2％、Al₂O₃0.25％、
Fe₂O₃0.15％、ZrO₂0.5％）とK₂CO₃をTiO₂／
K₂Oのモル比が３となる ように計量し、水中に溶解、分散させてスラリー
状とした。該スラリー液をスプレードライヤー
［大川原化工機(株) OC−16型］方式にて乾燥させ
て流動性の良い顆粒状の乾燥混合原料を得た。該
原料を径60mmの金型にて200Kg／cm²のプレス圧に
て成形体として反応を行つた。反応は1100℃の電
気炉内にて７時間行つて完了し、次に成形体を粗
砕し水中に一夜浸漬後、生成物をロ別乾燥し、次
いでジエツト粉砕方式［日本ニユーマチツク工業
(株) PJM−100型］にて解繊し、繊維状チタン酸
カリウムを得た。収率及び繊維特性は第１表の如
くであつた。 実施例 ２ 水酸化チタンスラリー（化学分析値TiO₂29.9
％、H₂SO₄4.17％）を高速撹拌機を備えた容器中
に入れ、水酸化チタンスラリー中に含まれている
H₂SO₄分の中和用水酸化カリウムと反応用水酸
化カリウムをTiO₂／K₂Oのモル比が３になるよ
うに加えて十分に混合、溶解する。次に該スラリ
ーを実施例１と同様の操作にてスプレードライし
て顆粒状の反応用原料混合物を得た。該原料を径
60mmの金型にて100Kg／cm²のプレス圧にて成形体
として反応に供した。反応は1100℃の温度にて４
時間保持し、次いで950℃迄20℃／hrの速度で徐
冷し、反応を完結した。次に反応体を粗枠し水中
に浸漬後、加温浴中に２時間静置し後、デイスバ
ー撹拌機により解繊し生成物をロ別、洗浄後乾燥
して繊維状チタン酸カリウムを得た。結果は第１
表の如くであつた。 実施例 ３ 市販酸化チタン（アナターゼ型）と炭酸カリウ
ムをTiO₂／K₂Oのモル比が３となるように計量
し水中に溶解、分散させてスラリーとした。該ス
ラリーを実施例１と同様の操作にてスプレードラ
イして顆粒状の原料混合物を得た。該原料を100
Kg／cm²のプレス圧にて成形し径60mm、高さ30mmの
成形体を得た。次に成形体を1100℃のマツフル炉
中にて７時間反応させた。その後の操作は実施例
２と同様にして繊維状チタン酸カリウムを得た。
結果は第１表の如くであつた。 比較例 １ 市販酸化チタン（アナターゼ型）と炭酸カリウ
ムをTiO₂／K₂Oのモル比が３となるように計量
し乳鉢中にて十分混合した後に100Kg／cm²のプレ
ス圧にて成形し径60mm、高さ30mmの成形体とし、
次いで該成形体を1100℃のマツフル炉中にて７時
間反応させた。その後の操作は実施例２と同様に
して繊維状チタン酸カリウムを得た。結果は第１
表の如くであつた。

【表】 ム
＜本発明の効果＞ 本発明の噴霧乾燥方式を採用した製法によれ
ば、含酸素アルカリ金属化合物とTiO₂の反応が
高い反応速度で均一に進行し、焼成により生成し
た繊維の繊維質団塊からの分離が容易であり、解
繊工程での繊維の折れを防止することが可能で、
アスペルト比が大きく且つ強度の大きい繊維状チ
タン酸アルカリ金属を得ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維状チタン酸アルカリ金属を製造するに当
   り、チタン源化合物と含酸素アルカリ金属化合物
   のスラリーを噴霧乾燥し、次いで900〜1300℃の
   温度で焼成することを特徴とする繊維状チタン酸
   アルカリ金属の製法。 ２ チタン源化合物と含酸素アルカリ金属化合物
   の混合において、TiO₂／M₂O（Ｍはアルカリ金属
   である）のモル比が３〜3.5である請求の範囲第
   １項に記載の方法。 ３ スラリー中のTiO₂成分が10〜45重量％であ
   る請求の範囲第１項に記載の方法。 ４ 含酸素アルカリ金属化合物がアルカリ金属の
   酸化物、水酸化物及び炭酸塩の群から選ばれた少
   なくとも１種である請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ５ 繊維状チタン酸アルカリ金属が一般式M₂O.
   nTiO₂（Ｍはアルカリ金属、ｎは２〜８の実数あ
   るいはこれらの混合物である）で示される化合物
   である請求の範囲第１項に記載の方法。