JPH0987929A - 高緻密質チタン化合物多結晶繊維の製造方法 - Google Patents
高緻密質チタン化合物多結晶繊維の製造方法Info
- Publication number
- JPH0987929A JPH0987929A JP24734995A JP24734995A JPH0987929A JP H0987929 A JPH0987929 A JP H0987929A JP 24734995 A JP24734995 A JP 24734995A JP 24734995 A JP24734995 A JP 24734995A JP H0987929 A JPH0987929 A JP H0987929A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- potassium
- fiber
- hydrated
- titanium compound
- potassium titanate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】溶融法で製造される六チタン酸カリウムの多結
晶繊維の結晶粒界に存在する多数の微細な亀裂は繊維の
強度を弱める。亀裂が少なく高緻密質で改良された機械
性質を有するチタン化合物多結晶繊維の製造方法を提供
する。 【構成】ＴｉＯ2 とＫ2 Ｏの混合粉末の加熱溶融物を冷
却して二チタン酸カリウム繊維の塊状物を得、一次脱カ
リウム処理で、Ｋ量１５〜２０％の水和チタン酸カリウ
ム繊維となした後、１００〜４００℃で予備乾燥する。
ついで、二次脱カリウム処理で、Ｋ量を１３．６％また
はそれ以下になるまでカリウムを溶出した後、結晶構造
変換のための熱処理（９００〜１３００℃）を行う。二
次脱カリウム工程でのカリウム溶出量の制御により、六
チタン酸カリウム単相の多結晶繊維、またはチタニア結
晶が混在する複合多結晶繊維が得られる。
晶繊維の結晶粒界に存在する多数の微細な亀裂は繊維の
強度を弱める。亀裂が少なく高緻密質で改良された機械
性質を有するチタン化合物多結晶繊維の製造方法を提供
する。 【構成】ＴｉＯ2 とＫ2 Ｏの混合粉末の加熱溶融物を冷
却して二チタン酸カリウム繊維の塊状物を得、一次脱カ
リウム処理で、Ｋ量１５〜２０％の水和チタン酸カリウ
ム繊維となした後、１００〜４００℃で予備乾燥する。
ついで、二次脱カリウム処理で、Ｋ量を１３．６％また
はそれ以下になるまでカリウムを溶出した後、結晶構造
変換のための熱処理（９００〜１３００℃）を行う。二
次脱カリウム工程でのカリウム溶出量の制御により、六
チタン酸カリウム単相の多結晶繊維、またはチタニア結
晶が混在する複合多結晶繊維が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦材，摩耗材，
耐熱材，樹脂補強材，塗料充填材等として有用な六チタ
ン酸カリウム多結晶繊維または、六チタン酸カリウム結
晶とチタニア結晶との混相を有する多結晶繊維を製造す
る方法に関する。
耐熱材，樹脂補強材，塗料充填材等として有用な六チタ
ン酸カリウム多結晶繊維または、六チタン酸カリウム結
晶とチタニア結晶との混相を有する多結晶繊維を製造す
る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】チタン酸カリウム繊維は、一般式: Ｋ2
Ｔｉn Ｏ2n+1で表される合成無機化合物繊維であり、な
かでもトンネル型結晶構造を有する六チタン酸カリウム
繊維（Ｋ2 Ｔｉ2 Ｏ13）は、耐摩耗性，補強性，耐熱
性，化学的安定性等にすぐれていることから、アスベス
ト繊維の代替材として各種分野での工学的応用が期待さ
れ、例えば自動車用ブレーキ装置の摩擦材料，強化プラ
スチック用補強材，樹脂塗料用充填材，断熱材，耐熱材
等として実用化が試みられている。
Ｔｉn Ｏ2n+1で表される合成無機化合物繊維であり、な
かでもトンネル型結晶構造を有する六チタン酸カリウム
繊維（Ｋ2 Ｔｉ2 Ｏ13）は、耐摩耗性，補強性，耐熱
性，化学的安定性等にすぐれていることから、アスベス
ト繊維の代替材として各種分野での工学的応用が期待さ
れ、例えば自動車用ブレーキ装置の摩擦材料，強化プラ
スチック用補強材，樹脂塗料用充填材，断熱材，耐熱材
等として実用化が試みられている。
【０００３】チタン酸カリウム繊維の代表的な合成法の
１つである溶融法によれば、二酸化チタン（ＴｉＯ2 ）
または加熱によりＴｉＯ2 を生成するチタン化合物と、
酸化カリウム（Ｋ2 Ｏ）または加熱によりＫ2 Ｏを生成
するカリウム化合物とを、ＴｉＯ2 / Ｋ2 Ｏが約２とな
る割合に配合して出発原料とし、その加熱溶融物を冷却
して、二チタン酸カリウム繊維の塊状凝固物（繊維塊）
を得た後、これを水，熱水，酸水溶液等に浸漬し、繊維
中のカリウムの一部を溶出すると共に、解繊（繊維同士
の結合を分離）して六チタン酸カリウム相当の化学組成
（カリウム含有量: １３．６重量％）を有する水和チタ
ン酸カリウム繊維を得、ついで脱水・乾燥後、焼成処理
に付して結晶構造を変換することにより、トンネル型結
晶構造を有する六チタン酸カリウムの多結晶繊維が得ら
れる。溶融法によるチタン酸カリウム繊維の製造法につ
いては、これまで数多くの提案がなされている（例え
ば、特開昭５２−５００００号公報，特開昭５４−１０
６６２４号公報，特開昭６１−１４１０４０号公報
等）。また、原料粉末を溶融・冷却して得た繊維塊のカ
リウム溶出・解繊処理工程でのカリウム溶出量を一定範
囲に制御することにより、六チタン酸カリウム結晶とチ
タニア結晶（ＴｉＯ2）とが混在した複合繊維が得ら
れ、このものはその混相効果として、六チタン酸カリウ
ムの単相繊維に勝る強度，耐摩耗性等の材料特性を有す
ることも知られている（特開平５−５７８７７号公
報）。
１つである溶融法によれば、二酸化チタン（ＴｉＯ2 ）
または加熱によりＴｉＯ2 を生成するチタン化合物と、
酸化カリウム（Ｋ2 Ｏ）または加熱によりＫ2 Ｏを生成
するカリウム化合物とを、ＴｉＯ2 / Ｋ2 Ｏが約２とな
る割合に配合して出発原料とし、その加熱溶融物を冷却
して、二チタン酸カリウム繊維の塊状凝固物（繊維塊）
を得た後、これを水，熱水，酸水溶液等に浸漬し、繊維
中のカリウムの一部を溶出すると共に、解繊（繊維同士
の結合を分離）して六チタン酸カリウム相当の化学組成
（カリウム含有量: １３．６重量％）を有する水和チタ
ン酸カリウム繊維を得、ついで脱水・乾燥後、焼成処理
に付して結晶構造を変換することにより、トンネル型結
晶構造を有する六チタン酸カリウムの多結晶繊維が得ら
れる。溶融法によるチタン酸カリウム繊維の製造法につ
いては、これまで数多くの提案がなされている（例え
ば、特開昭５２−５００００号公報，特開昭５４−１０
６６２４号公報，特開昭６１−１４１０４０号公報
等）。また、原料粉末を溶融・冷却して得た繊維塊のカ
リウム溶出・解繊処理工程でのカリウム溶出量を一定範
囲に制御することにより、六チタン酸カリウム結晶とチ
タニア結晶（ＴｉＯ2）とが混在した複合繊維が得ら
れ、このものはその混相効果として、六チタン酸カリウ
ムの単相繊維に勝る強度，耐摩耗性等の材料特性を有す
ることも知られている（特開平５−５７８７７号公
報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】溶融法により製造され
る従来の六チタン酸カリウム繊維、および六チタン酸カ
リウム結晶にチタニア結晶が混在した複合繊維を詳細に
観察すると、これらの繊維には結晶粒界に微細な亀裂が
多く存在している。このような亀裂が存在すると、繊維
の剪断強さが低下し、チタン化合物繊維の性能を十分に
発揮させることができない。本発明は、溶融法におい
て、このような亀裂が少なく緻密性の高い健全な繊維形
態を有する六チタン酸カリウム多結晶繊維、または六チ
タン酸カリウム結晶とチタニア結晶との混相を有する複
合多結晶繊維を得ることができる改良された繊維製造方
法を提供するものである。
る従来の六チタン酸カリウム繊維、および六チタン酸カ
リウム結晶にチタニア結晶が混在した複合繊維を詳細に
観察すると、これらの繊維には結晶粒界に微細な亀裂が
多く存在している。このような亀裂が存在すると、繊維
の剪断強さが低下し、チタン化合物繊維の性能を十分に
発揮させることができない。本発明は、溶融法におい
て、このような亀裂が少なく緻密性の高い健全な繊維形
態を有する六チタン酸カリウム多結晶繊維、または六チ
タン酸カリウム結晶とチタニア結晶との混相を有する複
合多結晶繊維を得ることができる改良された繊維製造方
法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の高緻密質チタン
化合物繊維の製造方法は、加熱により二酸化チタン（Ｔ
ｉＯ2 ）となるチタン化合物と、加熱により酸化カリウ
ム（Ｋ2 Ｏ）となるカリウム化合物とを、ＴｉＯ2 / Ｋ
2 Ｏのモル比が１．５〜２．５となる割合に配合した混
合物を加熱溶融し、ついでその溶融物を冷却して二チタ
ン酸カリウム繊維からなる繊維塊を得る工程、上記繊維
塊を液中に浸漬して繊維のカリウムを溶出すると共に解
繊し、カリウム含有量１５〜２０重量％の水和チタン酸
カリウム繊維を得る一次脱カリウム処理工程、上記水和
チタン酸カリウム繊維を、１００〜４００℃で加熱乾燥
する予備乾燥処理工程、予備乾燥した水和チタン酸カリ
ウム繊維を液中に浸漬してカリウムを溶出し、カリウム
含有量１３．６重量％ないしそれ以下の水和チタン酸カ
リウム繊維を得る二次脱カリウム処理工程、および、上
記水和チタン酸カリウム繊維を、９００〜１３００℃に
加熱して結晶構造を変換する焼成処理工程、からなる。
化合物繊維の製造方法は、加熱により二酸化チタン（Ｔ
ｉＯ2 ）となるチタン化合物と、加熱により酸化カリウ
ム（Ｋ2 Ｏ）となるカリウム化合物とを、ＴｉＯ2 / Ｋ
2 Ｏのモル比が１．５〜２．５となる割合に配合した混
合物を加熱溶融し、ついでその溶融物を冷却して二チタ
ン酸カリウム繊維からなる繊維塊を得る工程、上記繊維
塊を液中に浸漬して繊維のカリウムを溶出すると共に解
繊し、カリウム含有量１５〜２０重量％の水和チタン酸
カリウム繊維を得る一次脱カリウム処理工程、上記水和
チタン酸カリウム繊維を、１００〜４００℃で加熱乾燥
する予備乾燥処理工程、予備乾燥した水和チタン酸カリ
ウム繊維を液中に浸漬してカリウムを溶出し、カリウム
含有量１３．６重量％ないしそれ以下の水和チタン酸カ
リウム繊維を得る二次脱カリウム処理工程、および、上
記水和チタン酸カリウム繊維を、９００〜１３００℃に
加熱して結晶構造を変換する焼成処理工程、からなる。
【０００６】上記二次脱カリウム処理工程において、繊
維中のカリウム含有量が１３．６重量％（ＴｉＯ2 / Ｋ
2 Ｏモル比＝６）となるようにＫイオンの溶出量を制御
し、その水和チタン酸カリウム繊維を焼成処理すること
により、六チタン酸カリウム結晶（Ｋ2 Ｔｉ6 Ｏ13）か
らなる多結晶繊維が得られ、また、二次脱カリウム処理
工程において、繊維中のカリウム含有量が１３．６重量
％より少ない量（ＴｉＯ2 / Ｋ2 Ｏモル比＞６）となる
ようにＫイオンの溶出量を制御した水和チタン酸カリウ
ム繊維を焼成処理することにより、六チタン酸カリウム
結晶（Ｋ2 Ｔｉ 6 Ｏ13）とチタニア結晶（ＴｉＯ2 ）と
かなる混相を有する多結晶繊維が得られる。
維中のカリウム含有量が１３．６重量％（ＴｉＯ2 / Ｋ
2 Ｏモル比＝６）となるようにＫイオンの溶出量を制御
し、その水和チタン酸カリウム繊維を焼成処理すること
により、六チタン酸カリウム結晶（Ｋ2 Ｔｉ6 Ｏ13）か
らなる多結晶繊維が得られ、また、二次脱カリウム処理
工程において、繊維中のカリウム含有量が１３．６重量
％より少ない量（ＴｉＯ2 / Ｋ2 Ｏモル比＞６）となる
ようにＫイオンの溶出量を制御した水和チタン酸カリウ
ム繊維を焼成処理することにより、六チタン酸カリウム
結晶（Ｋ2 Ｔｉ 6 Ｏ13）とチタニア結晶（ＴｉＯ2 ）と
かなる混相を有する多結晶繊維が得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の溶融法による繊維製造方
法は、出発原料の加熱溶融物を冷却して得た繊維塊（初
生相二チタン酸カリウム繊維）の脱カリウム処理（カリ
ウム溶出）を、従来法の溶融法におけるそれと異なっ
て、一次と二次の２段階の処理工程で行うこととし、一
次の処理工程と二次の処理工程との間で、予備乾燥処理
を実施するようにした点を最も特徴的な構成要素として
いる。予備乾燥処理を含む上記工程により、結晶粒界の
亀裂の発生を抑制防止された高緻密質のチタン化合物多
結晶繊維を収得することが可能となるのは、予備乾燥処
理（温度: １００〜４００℃）により、水和チタン酸カ
リウム繊維の結晶化が促進され、その効果として、二次
脱カリウム処理における繊維のカリウム溶出が均一に行
われ、焼成処理（結晶構造の変換）過程での結晶粒界の
歪みが効果的に緩和されることによると考えられる。
法は、出発原料の加熱溶融物を冷却して得た繊維塊（初
生相二チタン酸カリウム繊維）の脱カリウム処理（カリ
ウム溶出）を、従来法の溶融法におけるそれと異なっ
て、一次と二次の２段階の処理工程で行うこととし、一
次の処理工程と二次の処理工程との間で、予備乾燥処理
を実施するようにした点を最も特徴的な構成要素として
いる。予備乾燥処理を含む上記工程により、結晶粒界の
亀裂の発生を抑制防止された高緻密質のチタン化合物多
結晶繊維を収得することが可能となるのは、予備乾燥処
理（温度: １００〜４００℃）により、水和チタン酸カ
リウム繊維の結晶化が促進され、その効果として、二次
脱カリウム処理における繊維のカリウム溶出が均一に行
われ、焼成処理（結晶構造の変換）過程での結晶粒界の
歪みが効果的に緩和されることによると考えられる。
【０００８】本発明によるチタン化合物多結晶繊維は、
二次脱カリウム処理工程におけるカリウム溶出量を調節
することにより、六チタン酸カリウム結晶の単相からな
る多結晶繊維として、または六チタン酸カリウム結晶と
チタニア結晶とかなる混相を有する複合多結晶繊維とし
て収得される。複合多結晶繊維の六チタン酸カリウム結
晶とチタニア結晶の２相の量比は、二次脱カリウム処理
におけるカリウム溶出量の制御により高低任意に制御す
ることができる。本発明により得られるチタン化合物多
結晶繊維のサイズは、その製造条件、特に初生相繊維塊
の一次脱カリウム処理および二次脱カリウム処理での液
量や攪拌流の強さ等により異なるが、繊維径約２０〜５
０μｍ、繊維長約１００〜４００μｍの板状多結晶繊維
として得られる。
二次脱カリウム処理工程におけるカリウム溶出量を調節
することにより、六チタン酸カリウム結晶の単相からな
る多結晶繊維として、または六チタン酸カリウム結晶と
チタニア結晶とかなる混相を有する複合多結晶繊維とし
て収得される。複合多結晶繊維の六チタン酸カリウム結
晶とチタニア結晶の２相の量比は、二次脱カリウム処理
におけるカリウム溶出量の制御により高低任意に制御す
ることができる。本発明により得られるチタン化合物多
結晶繊維のサイズは、その製造条件、特に初生相繊維塊
の一次脱カリウム処理および二次脱カリウム処理での液
量や攪拌流の強さ等により異なるが、繊維径約２０〜５
０μｍ、繊維長約１００〜４００μｍの板状多結晶繊維
として得られる。
【０００９】本発明は、繊維の脱カリウム処理を一次と
二次の２段階処理とし、その中間工程として予備乾燥処
理が実施される点を除いて、公知の溶融法のプロセスと
同様の処理条件に従って行われる。以下、本発明を工程
順に説明する。 〔出発原料の調製〕出発原料は、ＴｉＯ2 または加熱に
よりＴｉＯ2 を生成するチタン化合物（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) と、
Ｋ2 Ｏまたは加熱によりＫ2 Ｏを生成するカリウム化合
物（例えば，炭酸カリウム，炭酸水素カリウム，水酸化
カリウム等）を配合して調製される。そのＴｉＯ2 ／Ｋ
2 Ｏ（モル比）を、１．５〜２．５としているのは、こ
の組成範囲において、原料混合物の加熱溶融を比較的低
温域で行って二チタン酸カリウム繊維〔Ｋ2 Ｔｉ
2 Ｏ5 〕を効率よく生成させることができるからであ
る。また、二チタン酸カリウム繊維を初生相繊維として
生成させるのは、このものが結晶構造上、繊維塊の解繊
およびカリウム溶出（組成変換）を比較的容易に行うこ
とができるからである。
二次の２段階処理とし、その中間工程として予備乾燥処
理が実施される点を除いて、公知の溶融法のプロセスと
同様の処理条件に従って行われる。以下、本発明を工程
順に説明する。 〔出発原料の調製〕出発原料は、ＴｉＯ2 または加熱に
よりＴｉＯ2 を生成するチタン化合物（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) と、
Ｋ2 Ｏまたは加熱によりＫ2 Ｏを生成するカリウム化合
物（例えば，炭酸カリウム，炭酸水素カリウム，水酸化
カリウム等）を配合して調製される。そのＴｉＯ2 ／Ｋ
2 Ｏ（モル比）を、１．５〜２．５としているのは、こ
の組成範囲において、原料混合物の加熱溶融を比較的低
温域で行って二チタン酸カリウム繊維〔Ｋ2 Ｔｉ
2 Ｏ5 〕を効率よく生成させることができるからであ
る。また、二チタン酸カリウム繊維を初生相繊維として
生成させるのは、このものが結晶構造上、繊維塊の解繊
およびカリウム溶出（組成変換）を比較的容易に行うこ
とができるからである。
【００１０】〔加熱溶融および溶融物の冷却凝固処理〕
出発原料の加熱溶融処理は、融点以上の温度域（配合組
成比により異なるが、約９５０〜１１５０℃）に適当時
間（概ね、０．５〜４Ｈｒ）加熱保持することにより達
成される。加熱溶融物を、適当な容器（例えば，銅製ベ
セル）に移して冷却凝固することにより、冷却過程の温
度勾配に沿って成長した繊維状の二チタン酸カリウム結
晶からなる塊状凝固物（二チタン酸カリウムの束状集合
体である）を得る。
出発原料の加熱溶融処理は、融点以上の温度域（配合組
成比により異なるが、約９５０〜１１５０℃）に適当時
間（概ね、０．５〜４Ｈｒ）加熱保持することにより達
成される。加熱溶融物を、適当な容器（例えば，銅製ベ
セル）に移して冷却凝固することにより、冷却過程の温
度勾配に沿って成長した繊維状の二チタン酸カリウム結
晶からなる塊状凝固物（二チタン酸カリウムの束状集合
体である）を得る。
【００１１】〔一次脱カリウム処理〕上記繊維塊を液中
に浸漬して二チタン酸カリウム繊維中のカリウムの一部
溶出させると共に、解繊することにより、カリウム含有
量１５〜２０重量％（ＴｉＯ 2 / Ｋ2 Ｏモル比＝約3.7
〜5.3 ）の水和チタン酸カリウム繊維を得る。繊維のカ
リウム含有量を上記範囲に制御するのは、焼成処理過程
における結晶粒界の歪み緩和効果を得るために必要であ
るからである。この一次脱カリウム処理は、水または熱
水等を処理液として行われる。またＫイオンの溶出を促
進するための補助手段として、プロペラまたはミキサー
等による攪拌操作が必要に応じて施される。Ｋイオンの
溶出量は、処理液の液量、攪拌流の強さ、処理時間等に
より制御される。
に浸漬して二チタン酸カリウム繊維中のカリウムの一部
溶出させると共に、解繊することにより、カリウム含有
量１５〜２０重量％（ＴｉＯ 2 / Ｋ2 Ｏモル比＝約3.7
〜5.3 ）の水和チタン酸カリウム繊維を得る。繊維のカ
リウム含有量を上記範囲に制御するのは、焼成処理過程
における結晶粒界の歪み緩和効果を得るために必要であ
るからである。この一次脱カリウム処理は、水または熱
水等を処理液として行われる。またＫイオンの溶出を促
進するための補助手段として、プロペラまたはミキサー
等による攪拌操作が必要に応じて施される。Ｋイオンの
溶出量は、処理液の液量、攪拌流の強さ、処理時間等に
より制御される。
【００１２】〔予備乾燥処理〕一次脱カリウム処理を施
し、液中から回収した水和チタン酸カリウム繊維を、脱
水し、１００〜４００℃に適当時間（例えば、約６〜14
Ｈｒ）保持することにより乾燥する。処理温度を１００
℃以上とするのは、それより低温度域では、水和チタン
酸カリウム繊維の結晶化が不十分となり、他方４００℃
を超える高温度域では、水和チタン酸カリウム繊維の結
晶構造に変化をきたし、いずれの場合も、予備乾燥処理
の目的を首尾よく達成することができないからである。
予備乾燥処理においては、水和チタン酸カリウム繊維の
結晶構造の変化はないが、予備乾燥効果として、二次脱
カリウム処理におけるカリウムの均一な溶出処理を確保
することが可能となる。
し、液中から回収した水和チタン酸カリウム繊維を、脱
水し、１００〜４００℃に適当時間（例えば、約６〜14
Ｈｒ）保持することにより乾燥する。処理温度を１００
℃以上とするのは、それより低温度域では、水和チタン
酸カリウム繊維の結晶化が不十分となり、他方４００℃
を超える高温度域では、水和チタン酸カリウム繊維の結
晶構造に変化をきたし、いずれの場合も、予備乾燥処理
の目的を首尾よく達成することができないからである。
予備乾燥処理においては、水和チタン酸カリウム繊維の
結晶構造の変化はないが、予備乾燥効果として、二次脱
カリウム処理におけるカリウムの均一な溶出処理を確保
することが可能となる。
【００１３】〔二次脱カリウム処理〕予備乾燥処理を施
した水和チタン酸カリウム繊維を液中に浸漬し、Ｋイオ
ンを溶出させることにより、繊維中のカリウム含有量を
１３．６重量％ないしそれ以下の量（ＴｉＯ2 / Ｋ2 Ｏ
≧６）に低減する。この処理は、水または熱水等を使用
して行うことも可能ではあるが、効率良く処理を達成す
るために、酸水溶液、例えば０．０１〜１％の硫酸水溶
液、０．０１〜１％の塩酸、０．１〜２％の酢酸水溶液
等を使用するのが好ましい。所望により、溶出処理を促
進するためのプロペラまたはミキサー等による攪拌流が
加えられる。Ｋイオンの溶出量は、処理液の種類，液
量，攪拌流の強さ，処理時間等により制御される。
した水和チタン酸カリウム繊維を液中に浸漬し、Ｋイオ
ンを溶出させることにより、繊維中のカリウム含有量を
１３．６重量％ないしそれ以下の量（ＴｉＯ2 / Ｋ2 Ｏ
≧６）に低減する。この処理は、水または熱水等を使用
して行うことも可能ではあるが、効率良く処理を達成す
るために、酸水溶液、例えば０．０１〜１％の硫酸水溶
液、０．０１〜１％の塩酸、０．１〜２％の酢酸水溶液
等を使用するのが好ましい。所望により、溶出処理を促
進するためのプロペラまたはミキサー等による攪拌流が
加えられる。Ｋイオンの溶出量は、処理液の種類，液
量，攪拌流の強さ，処理時間等により制御される。
【００１４】〔焼成処理〕焼成処理は、上記二次脱カリ
ウム処理液から回収された水和チタン酸カリウム繊維の
結晶構造を、最終製品繊維の結晶構造に変換するための
熱処理である。すなわち、二次脱カリウム処理された水
和チタン酸カリウム繊維は、化学組成的にには、目的と
する最終製品繊維（六チタン酸カリウム単相繊維，また
は六チタン酸カリウム結晶とチタニア結晶からなる複合
繊維）に相当する化学組成を有しているが、結晶構造は
先駆体である二チタン酸カリウム繊維の結晶構造（層状
構造）のなごりを留めている。この水和チタン酸カリウ
ム繊維に熱処理を加えて結晶構造を変換する。その処理
は、９００〜１３００℃の温度域が適用される。
ウム処理液から回収された水和チタン酸カリウム繊維の
結晶構造を、最終製品繊維の結晶構造に変換するための
熱処理である。すなわち、二次脱カリウム処理された水
和チタン酸カリウム繊維は、化学組成的にには、目的と
する最終製品繊維（六チタン酸カリウム単相繊維，また
は六チタン酸カリウム結晶とチタニア結晶からなる複合
繊維）に相当する化学組成を有しているが、結晶構造は
先駆体である二チタン酸カリウム繊維の結晶構造（層状
構造）のなごりを留めている。この水和チタン酸カリウ
ム繊維に熱処理を加えて結晶構造を変換する。その処理
は、９００〜１３００℃の温度域が適用される。
【００１５】焼成処理における処理温度の下限を９００
℃とするのは、それより低い温度では、結晶構造変換反
応を効率よく行わせることが困難で、得られる結晶繊維
の結晶性が悪く、他方１３００℃を上限とするのは、そ
れを超えると六チタン酸カリウム結晶の融解を生じ、繊
維形状が損なわれるからである。水和チタン酸カリウム
繊維が、カリウム含有量１３．６重量％（ＴｉＯ2 / Ｋ
2 Ｏ＝６）である場合は、トンネル型結晶構造を有する
六チタン酸カリウム結晶かなる単相多結晶繊維が得ら
れ、またカリウム含有量１３．６重量％未満（ＴｉＯ2
/ Ｋ2 Ｏ＞６）の場合は、六チタン酸カリウム結晶とチ
タニア結晶の複合繊維が得られる。なお、カリウム含有
量が１３．６重量％未満の水和チタン酸カリウム繊維の
焼成処理を、比較的低い温度域低温度域（約９７０℃以
下）で行う場合のチタニア結晶は、アナターゼ相として
析出し、それより高い温度域で行う場合はルチル相が析
出する。その中間温度域では、ルチル相とアナターゼ相
の混相として析出する。
℃とするのは、それより低い温度では、結晶構造変換反
応を効率よく行わせることが困難で、得られる結晶繊維
の結晶性が悪く、他方１３００℃を上限とするのは、そ
れを超えると六チタン酸カリウム結晶の融解を生じ、繊
維形状が損なわれるからである。水和チタン酸カリウム
繊維が、カリウム含有量１３．６重量％（ＴｉＯ2 / Ｋ
2 Ｏ＝６）である場合は、トンネル型結晶構造を有する
六チタン酸カリウム結晶かなる単相多結晶繊維が得ら
れ、またカリウム含有量１３．６重量％未満（ＴｉＯ2
/ Ｋ2 Ｏ＞６）の場合は、六チタン酸カリウム結晶とチ
タニア結晶の複合繊維が得られる。なお、カリウム含有
量が１３．６重量％未満の水和チタン酸カリウム繊維の
焼成処理を、比較的低い温度域低温度域（約９７０℃以
下）で行う場合のチタニア結晶は、アナターゼ相として
析出し、それより高い温度域で行う場合はルチル相が析
出する。その中間温度域では、ルチル相とアナターゼ相
の混相として析出する。
【００１６】
〔１〕出発原料の調製 精製アナターゼ粉末（純度99.8％）と、炭酸カリウム粉
末（99.5％）とを、ＴｉＯ2 / Ｋ2 Ｏ（モル比）が１．
８となる割合に配合し、均一に混合。 〔２〕加熱溶融および冷却凝固 出発原料を白金るつぼに入れ、加熱炉内で１０５０℃に
40分間加熱保持。溶融物を銅皿に流し込み、冷却凝固さ
せて、二チタン酸カリウム結晶繊維からなる繊維塊を得
る。
末（99.5％）とを、ＴｉＯ2 / Ｋ2 Ｏ（モル比）が１．
８となる割合に配合し、均一に混合。 〔２〕加熱溶融および冷却凝固 出発原料を白金るつぼに入れ、加熱炉内で１０５０℃に
40分間加熱保持。溶融物を銅皿に流し込み、冷却凝固さ
せて、二チタン酸カリウム結晶繊維からなる繊維塊を得
る。
【００１７】〔３〕一次脱カリウム処理 繊維塊を、水（繊維塊重量の５０倍量）に浸漬し、プロ
ペラ攪拌下にカリウムを溶出すると共に解繊し、カリウ
ム含有量１７．５重量％の水和チタン酸カリウムを得
る。 〔４〕予備乾燥処理 上記水和チタン酸カリウム繊維を、脱水して加熱炉内に
装入し、２５０℃で１４Ｈｒを要して乾燥。
ペラ攪拌下にカリウムを溶出すると共に解繊し、カリウ
ム含有量１７．５重量％の水和チタン酸カリウムを得
る。 〔４〕予備乾燥処理 上記水和チタン酸カリウム繊維を、脱水して加熱炉内に
装入し、２５０℃で１４Ｈｒを要して乾燥。
【００１８】〔５〕二次脱カリウム処理 予備乾燥した水和チタン酸カリウム繊維を、水（繊維重
量の１００倍量）に投入し、硫酸を添加して、濃度0.05
〜0.15％の水溶液に調整したうえ、プロペラ攪拌を加え
て所定のカリウム含量となるまでカリウムを溶出。 〔６〕焼成処理 所定のカリウム含有量に調整された水和チタン酸カリウ
ム繊維を脱水し、加熱炉内で焼成処理（結晶構造変換）
する。 上記工程により、製品繊維No. 1 〜３（発明例）を得
る。
量の１００倍量）に投入し、硫酸を添加して、濃度0.05
〜0.15％の水溶液に調整したうえ、プロペラ攪拌を加え
て所定のカリウム含量となるまでカリウムを溶出。 〔６〕焼成処理 所定のカリウム含有量に調整された水和チタン酸カリウ
ム繊維を脱水し、加熱炉内で焼成処理（結晶構造変換）
する。 上記工程により、製品繊維No. 1 〜３（発明例）を得
る。
【００１９】
【比較例】前記実施例における一次溶出処理で、繊維中
のカリウムを、製品繊維の化学組成に相当する量まで溶
出（予備乾燥および二次脱カリウム処理工程なし）の
後、焼成処理する従来の溶融法の工程によりチタン化合
物多結晶繊維を製造する。 〔１〕出発原料の調製 実施例と同じ。 〔２〕加熱溶融および冷却凝固 実施例と同じ。
のカリウムを、製品繊維の化学組成に相当する量まで溶
出（予備乾燥および二次脱カリウム処理工程なし）の
後、焼成処理する従来の溶融法の工程によりチタン化合
物多結晶繊維を製造する。 〔１〕出発原料の調製 実施例と同じ。 〔２〕加熱溶融および冷却凝固 実施例と同じ。
【００２０】〔３〕脱カリウム処理 初生相繊維塊を、水（繊維重量の１００倍量）に投入
し、硫酸を添加後、プロペラ攪拌を加えてカリウムを溶
出すると共に解繊し、水和チタン酸カリウム（カリウム
含有量≦１３．６重量％）を得る。 〔６〕焼成処理 実施例と同じ。 上記工程により、製品繊維No. 11〜13（比較例）を得
る。
し、硫酸を添加後、プロペラ攪拌を加えてカリウムを溶
出すると共に解繊し、水和チタン酸カリウム（カリウム
含有量≦１３．６重量％）を得る。 〔６〕焼成処理 実施例と同じ。 上記工程により、製品繊維No. 11〜13（比較例）を得
る。
【００２１】表１に、上記実施例および比較例の繊維製
造条件と併せて、各繊維の粒界亀裂の有無（走査型電子
顕微鏡観察による）を示す。表中、「粒界亀裂」欄にお
ける、○は亀裂の発生が少なく、×は亀裂発生が多いこ
とを示している。図１（１）は、製品繊維No.1（発明
例）の繊維形態（倍率×２０００）、同図（２）は、そ
のＫ元素の分布（ＥＤＳ分析によるＸ線像，倍率×２０
００）を示し、図２（１）は、従来法による製品繊維N
o.11 （比較例）の繊維形態（倍率×２０００））、同
図（２）は、そのＫ元素の分布（倍率×２０００）を示
している。従来材である製品繊維No.11 は、結晶粒界に
微細な亀裂が多数発生し、また繊維のＫ元素の分布も不
均一（No.12 〜13もこれと同じ) である。他方発明例の
製品繊維No.1は、結晶粒界の亀裂の少ない緻密質の繊維
形態を有すると共に、繊維中のＫ元素も均一な分布状態
（No.2〜3 もこれと同じである）を有している。
造条件と併せて、各繊維の粒界亀裂の有無（走査型電子
顕微鏡観察による）を示す。表中、「粒界亀裂」欄にお
ける、○は亀裂の発生が少なく、×は亀裂発生が多いこ
とを示している。図１（１）は、製品繊維No.1（発明
例）の繊維形態（倍率×２０００）、同図（２）は、そ
のＫ元素の分布（ＥＤＳ分析によるＸ線像，倍率×２０
００）を示し、図２（１）は、従来法による製品繊維N
o.11 （比較例）の繊維形態（倍率×２０００））、同
図（２）は、そのＫ元素の分布（倍率×２０００）を示
している。従来材である製品繊維No.11 は、結晶粒界に
微細な亀裂が多数発生し、また繊維のＫ元素の分布も不
均一（No.12 〜13もこれと同じ) である。他方発明例の
製品繊維No.1は、結晶粒界の亀裂の少ない緻密質の繊維
形態を有すると共に、繊維中のＫ元素も均一な分布状態
（No.2〜3 もこれと同じである）を有している。
【００２２】〔樹脂成形品の製造および機械性質の測
定〕上記繊維No.1〜３, またはNo.11 〜13を、フェノー
ル樹脂に配合（繊維／樹脂量比＝７０／３０，重量比）
して組成物を調製する。組成物を予備成形（加圧力: ３
０ＭＰａ，温度: 常温，処理時間: １分間）した後、金
型により結着成形（加圧力: １５ＭＰａ，温度: １７０
℃，処理時間:５分間）する。その後、熱処理（温度:
１８０℃，処理時間: ３Ｈｒ）を施して樹脂成形品（サ
イズ: 7 ×15×70,mm ）Ａ1 〜Ａ3 およびＢ1 〜Ｂ3 を
得る。
定〕上記繊維No.1〜３, またはNo.11 〜13を、フェノー
ル樹脂に配合（繊維／樹脂量比＝７０／３０，重量比）
して組成物を調製する。組成物を予備成形（加圧力: ３
０ＭＰａ，温度: 常温，処理時間: １分間）した後、金
型により結着成形（加圧力: １５ＭＰａ，温度: １７０
℃，処理時間:５分間）する。その後、熱処理（温度:
１８０℃，処理時間: ３Ｈｒ）を施して樹脂成形品（サ
イズ: 7 ×15×70,mm ）Ａ1 〜Ａ3 およびＢ1 〜Ｂ3 を
得る。
【００２３】各樹脂成形品を、３位置式曲げ試験（スパ
ン距離: ４０mm，クロスヘッドスピード: ０．５mm／
分）に付し、曲げ強度（ＭＰａ）および曲げ歪み（％）
を測定し、表２に示す結果を得た。発明例の繊維No.1〜
３を使用した樹脂成形品は、比較例の繊維No.11 〜13を
使用したものに比し、高い曲げ強度を有し、曲げ歪みも
高い値を示している。この改良された機械性質は、亀裂
の少ない健全な繊維形態を有することによる効果であ
り、比較例との差異は歴然である。
ン距離: ４０mm，クロスヘッドスピード: ０．５mm／
分）に付し、曲げ強度（ＭＰａ）および曲げ歪み（％）
を測定し、表２に示す結果を得た。発明例の繊維No.1〜
３を使用した樹脂成形品は、比較例の繊維No.11 〜13を
使用したものに比し、高い曲げ強度を有し、曲げ歪みも
高い値を示している。この改良された機械性質は、亀裂
の少ない健全な繊維形態を有することによる効果であ
り、比較例との差異は歴然である。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【発明の効果】本発明により製造される六チタン酸カリ
ウム単相またはこれにチタニア結晶相が混在したチタン
化合物多結晶繊維は、粒界の亀裂が少ない高緻密性を有
し、高い機械強度等の改良された特性を有している。摩
擦材，摩耗材等の構成成分、樹脂補強材、樹脂塗料用充
填材等として適用することにより、摩擦性・耐摩耗
性、、補強効果等を高めることが可能である。
ウム単相またはこれにチタニア結晶相が混在したチタン
化合物多結晶繊維は、粒界の亀裂が少ない高緻密性を有
し、高い機械強度等の改良された特性を有している。摩
擦材，摩耗材等の構成成分、樹脂補強材、樹脂塗料用充
填材等として適用することにより、摩擦性・耐摩耗
性、、補強効果等を高めることが可能である。
【図１】チタン化合物多結晶繊維を示す図面代用顕微鏡
写真（倍率×2000）である。
写真（倍率×2000）である。
【図２】チタン化合物多結晶繊維のＫ元素分布を示す図
面代用Ｘ線写真（倍率×2000）である。
面代用Ｘ線写真（倍率×2000）である。
【図３】チタン化合物多結晶繊維を示す図面代用顕微鏡
写真（倍率×2000）である。
写真（倍率×2000）である。
【図４】チタン化合物多結晶繊維のＫ元素分布を示す図
面代用Ｘ線写真（倍率×2000）である。
面代用Ｘ線写真（倍率×2000）である。
６ＴＫ: 六チタン酸カリウム結晶相 ＴＮ : チタニア結晶相。
Claims (3)
- 【請求項１】加熱により二酸化チタン（ＴｉＯ2 ）とな
るチタン化合物と、加熱により酸化カリウム（Ｋ2 Ｏ）
となるカリウム化合物とを、ＴｉＯ2 / Ｋ2Ｏのモル比
が１．５〜２．５となる割合に配合した混合物を加熱溶
融し、ついでその溶融物を冷却して二チタン酸カリウム
繊維からなる繊維塊を得る工程、 上記繊維塊を液中に浸漬して繊維のカリウムを溶出する
と共に解繊し、カリウム含有量１５〜２０重量％の水和
チタン酸カリウム繊維を得る一次脱カリウム処理工程、 上記水和チタン酸カリウム繊維を、１００〜４００℃で
加熱乾燥する予備乾燥処理工程、 予備乾燥した水和チタン酸カリウム繊維を液中に浸漬し
てカリウムを溶出し、カリウム含有量１３．６重量％な
いしそれ以下の水和チタン酸カリウム繊維を得る二次脱
カリウム処理工程、 および、上記水和チタン酸カリウム繊維を、９００〜１
３００℃に加熱して結晶構造を変換する焼成処理工程、
からなる高緻密性チタン化合物多結晶繊維の製造方法。 - 【請求項２】 二次脱カリウム処理工程において、カリ
ウム含有量が１３．６重量％である水和チタン酸カリウ
ム繊維を得、焼成処理工程を経て、六チタン酸カリウム
単相結晶からなる多結晶繊維を得ることを特徴とする請
求項１に記載の高緻密性チタン化合物多結晶繊維の製造
方法。 - 【請求項３】 二次脱カリウム処理工程において、カリ
ウム含有量が１３．６重量％未満の水和チタン酸カリウ
ム繊維を得、焼成処理工程を経て、六チタン酸カリウム
結晶とチタニア結晶とかなる混相多結晶繊維を得ること
を特徴とする請求項１に記載の高緻密性チタン化合物多
結晶繊維の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24734995A JPH0987929A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 高緻密質チタン化合物多結晶繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24734995A JPH0987929A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 高緻密質チタン化合物多結晶繊維の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0987929A true JPH0987929A (ja) | 1997-03-31 |
Family
ID=17162096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24734995A Pending JPH0987929A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 高緻密質チタン化合物多結晶繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0987929A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8178072B2 (en) | 2007-10-15 | 2012-05-15 | Toho Titanium Co., Ltd. | Method of manufacturing alkali metal titanate |
| KR20180130695A (ko) * | 2017-05-30 | 2018-12-10 | 주식회사 엘지화학 | 티탄산칼륨 제조방법 |
-
1995
- 1995-09-26 JP JP24734995A patent/JPH0987929A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8178072B2 (en) | 2007-10-15 | 2012-05-15 | Toho Titanium Co., Ltd. | Method of manufacturing alkali metal titanate |
| KR20180130695A (ko) * | 2017-05-30 | 2018-12-10 | 주식회사 엘지화학 | 티탄산칼륨 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1035443C (zh) | 钛酸钾晶须制备方法 | |
| JPH0987929A (ja) | 高緻密質チタン化合物多結晶繊維の製造方法 | |
| JP4402213B2 (ja) | 板状Ａｌ２Ｏ３粒及びその製造方法 | |
| JP2678810B2 (ja) | 八チタン酸カリウム多結晶繊維の製造方法 | |
| JP3028398B2 (ja) | チタン酸ナトリウム繊維の製造方法 | |
| JPH04321517A (ja) | 薄片状六チタン酸カリウム多結晶体粒子の製造方法 | |
| JP3185007B2 (ja) | 六チタン酸ナトリウム繊維の製造方法 | |
| JP3165875B2 (ja) | 薄片状二酸化チタンの製造方法 | |
| JP2747916B2 (ja) | チタン酸カリウム長繊維およびこれを用いるチタニア繊維の製造方法 | |
| JP2528462B2 (ja) | 六チタン酸ナトリウム微細粒子粉末の製造法 | |
| JP2816908B2 (ja) | 六チタン酸カリウム繊維の製造方法 | |
| JP2946107B2 (ja) | 六チタン酸カリウム多結晶繊維の製造方法 | |
| JPH09278440A (ja) | 繊維状無機化合物の製造方法 | |
| JP3256869B2 (ja) | 高緻密質六チタン酸カリウムバリウム繊維の製造方法 | |
| JP2977854B2 (ja) | 六チタン酸カリウム繊維の製造方法 | |
| JP4236455B2 (ja) | チタン酸カルシウム複合多結晶繊維及びその製造方法 | |
| JPS60104522A (ja) | 六チタン酸カリウム繊維の製造方法 | |
| JP3188061B2 (ja) | 六チタン酸ナトリウム繊維の製造方法 | |
| JP2000313620A (ja) | 粒状８チタン酸カリウムの製造方法 | |
| JPH06247717A (ja) | 六チタン酸カリウム複合繊維およびその製造方法 | |
| JPS62260796A (ja) | 六チタン酸カリウム繊維の製造方法 | |
| JPH0522651B2 (ja) | ||
| JPH0457922A (ja) | 六チタン酸カリウム多結晶繊維の製造方法 | |
| JPH0849117A (ja) | 六チタン酸ナトリウム複合繊維およびその製造方法 | |
| JPH10212625A (ja) | チタン酸カリウム繊維の製造方法 |