JPS5941928B2 - チタニヤ繊維の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁材料、誘電体、断熱材料、セラミックの補
強剤、触媒の担体、フィルターとして有用なチタニャ繊
維の製造法に関する。

従来、チタニャ繊維は、高圧容器を用いた水熱法、フラ
ックス法または固相反応などにより、チタニャまたはチ
タン酸アルカリ金属の結晶合成の際に、特殊の条件下で
副生成することが知られている。

しかしながら、いずれも少量で、かつ数μ〜数１００μ
程度の長さの繊維であり、工業的に製造及び利用が困難
である欠点があった。

本発明はこの欠点を解消するためになされたもので、そ
の目的は高圧容器を用いることなく、工業的に長繊維の
チタニャ繊維を製造する方法を提供するにある。

本発明はフラックス法で前記目的を達成すべく研究の結
果、一般式Ｍ２０・ｎ Ｔ ｔ ０２ （ただし、Ｍは
Ｎａ、に、ＲｂまたはＣｓを、ｎは１〜６を表わす）に
示されるチタン酸アルカリ金属、またはその製造原料混
合物と、フラックスとしてモリブデン酸アルカリ金属Ｍ
２Ｍｏ０４またはタングステン酸アルカリ金属Ｍ２ＷＯ
４（ただし、Ｍは前記と同じものを表わす。

）とを、モル百分率（原料は酸化物として換算）で、５
：９５〜５０：５０の割合で配合し、この配合物を８０
０〜１３００℃で加熱溶融し、得られた溶融物を結晶育
成させて繊維状のチタン酸アルカリ金属の単結晶体を生
成させ、次いで、該単結晶体中のＭ２０成分を抽出して
、長繊維のチクニャ水和物繊維を得、該チクニャ水和物
繊維またはこれを２００℃以上５００℃以下の温度で加
熱脱水してチタンガラス繊維となしたものを更に５００
〜１１００°Ｃで加熱処理するときは、チクニヤ繊維が
得られることを知見し得た。

この知見に基づいて本発明を完成したものである。

本発明において用いるチタン成分の原料としては、酸化
チタンが入手容易であり最も好ましいが、酸化チタンを
加熱により生成するチタン化合物も同様に使用し得られ
る。

酸化チタンとしては、アルカリ金属成分と反応し易いこ
とが望ましいので、アナターゼ型のものが好ましい。

本発明において用いるアルカリ金属成分としては、Ｋ、
Ｎａ、ＲｂまたはＣｓのアルカリ金属の酸化物、また加
熱により酸化物を生成する化合物。

例えばＫＯＨ，ＮａＯＨ，ＲｂＯＨ２ＣｓＯＨ，Ｋ２
ＣＯ３。

Ｎａ２ＣＯ３，Ｒｂ２ＣＯ３，Ｃ５２ＣＯ３，ＫＩ（Ｃ
０３゜ＮａＨＣＯ３，ＲｂＨＣＯ３，Ｃ３ＨＣ０３，な
どが挙げられる。

前記チタン成分とアルカリ金属成分とを、Ｍ２Ｏ。

ｎＴｉ０２（ただしｎは１〜６）を生成する割合で混合
して製造原料混合物とする。

また、この組成のチタン酸アルカリ金属も同様に使用す
ることができる。

本発明においてフラックスとして用いるモリブデン酸ア
ルカリ金属またはクングヌテン酸アルカリ金属の成分と
しては、ＮａｊＫｊＲｂまたはＣｓの各酸塩が使用され
る。

しかし、アルカリ成分とＭ ｏ ０３またはＷＯ２を配
合したものを使用してもよい。

これらのフラックスは単結晶的な繊維の生成を促進する
作用を有し、この存在により初めて長繊維が得られる。

フラックスの混入量が多い程その効果も大きく、長繊維
を収率よく早く生成させる組成領域は、チタン酸アルカ
リ金属二フランクスのモル百分率（原料は酸化物として
換算）で５＝９５〜５０：５０である。

また、タングステン酸またはモリブデン酸のアルカリ金
属は、低融点、低蒸気圧であるため、加熱溶融に際しフ
ラツクヌガヌを揮発することがなく公害源とならない。

しかもこれらは水に簡単に溶解するので、生成した繊維
の分離が簡単であり、また、Ｍ２０成分とＭｏＯ３また
はＷＯ３の混合比を変えることにより溶融体の塩基性度
が調節でき、ｎを変化してｎの相違する組成のものが容
易に得られる等の優れた作用効果を有する。

得られた配合物を８００〜１３００℃で加熱して溶融体
を作る。

配合物の溶融温度は、８００°Ｃより低いとフラックス
が固化し、１３００℃を超えるとフラックス成分が揮発
してフラックス組成が変化して溶融体の塩基性度が変化
してｎの値に影響するので、８００〜１３００°Ｃで溶
融することが必要である。

該溶融体から繊維状の結晶体を作る方法としては、徐冷
法、蒸発法、温度基法２局部冷却法またはこね、らの組
合せた方法によって行うことができる。

徐冷法としては、溶融体を７００〜１０００℃℃の温度
まで徐冷することによって行い得られる。

これに代え、フラックスを蒸発させる方法、ルツボの上
下間に温度差を与える方法、ルツボの底に空気を吹きつ
ける方法、ルツボに冷却物を接触させて局部的に冷却す
る方法等を行うことができる。

冷却速度は繊維の長さに影響を与え、おそいほど長繊維
になりやすい傾向がある。

得られた繊維状生成物は、金網などですくいあげるか、
溶融液だけを流出せしめるか、フラックスを水または温
水で溶解するなどの方法で、フラックスから分離し、水
または温水でよく洗浄する。

次いで、繊維状生成物を、鉱酸類、有機酸類等の水溶液
、好ましくは塩酸水容液で処理してＭ２０成分を抽出す
る。

水でも抽出できるが、極めて長期間を要し工業的に不利
である。

この抽出は、急激に行うと、表面部分のみＭ２０成分を
抽出し、芯部のＭ２０成分を十分除去できない。

従って、ある程度の時間をかけて抽出することが望まし
い。

稀薄な酸水溶液は沸点以下の温度に加温して用いてもよ
く、また撹拌、循環等の操作を行ってもよい。

Ｍ２０成分を抽出することによって、Ｔ ｔ ０２・ｎ
Ｈ２Ｏ（ｎは１〜６）の組成を有するチクニャ水和物繊
維が得られる。

このチクニャ水和物繊維は、元のチタン酸アルカリ金属
の骨格構造を保持し、アルカリ金属イオンがＨ十または
Ｈ３０＋イオンと置換した構成を有する結晶質のもので
あり、膨潤、脱水特性を有すると共に、多価カチオンな
どに優れたイオン交換性を有し、また金属の吸着性を有
する。

その他触媒の担体、医薬または食品用フィルターとして
も使用し得られる。

これを加熱脱水してチクニヤガラス繊維とすることがで
きる。

この加熱脱水の温度はチクニャガラスの安定領域である
２００°Ｃ以上５００°Ｃ以下であることが必要である
。

得られるチクニヤガラス繊維は、非晶質である。

このようにして得られたチクニア水和物繊維またはチク
ニヤガラス繊維を５００〜１１００°Ｃで加熱処理する
ことによって、アナターゼ型のチクニヤ繊維が得られる
。

この加熱処理は、５００〜１１００℃の温度範囲では、
アナターゼ型のものが生成し、１１０００Ｃ以上ではル
チル型の粉末となる。

得られるチクニヤ繊維は、結晶質であって、放射性物質
の吸着処理剤、触媒の担体、液体または気体の濾過材と
して有効のみならず、絶縁材料。

誘電体または耐熱、断熱材料として使用し得られる。

本発明の方法によると、チクニヤ繊維を長繊維でしかも
容易に多量生産し得られる優れた効果を有する。

実施例 ｌ Ｔｌ０２（アナターゼ型）とに２ＣＯ３の各粉末を、モ
ル比で、４：１の割合で混合した。

これにフラックスとしてのに２ Ｍｏ ０４をモル百分
率で、１０：９０の割合で配合し、よく混合した。

該配合物９０ｇを１００ｍ１の白金ルツボに充填し、シ
リコニット電気炉を用いて１１００°Ｃで加熱溶融した
。

この溶融体を８００℃まで４℃／ｈの速度で徐冷し、繊
維状結晶を得た。

得られた繊維状結晶は水でフラツクスを溶解してルツボ
から取り出した。

これを水洗後乾燥し、重量測定した結果、収率は９８ｆ
Ｏであり、粉末Ｘ線回折で同定した結果全部に２Ｔ１４
０９相であった。

繊維の直径は０．０１＝０．１ｍｍ、長さは平均３ ｍ
ｍ 、最大のものは１０龍程度であった。

次いで、この繊維をｌＮ−ＨＣｌ水溶液に１００ｍ１に
対して１０．９の割合で浸漬し、約１時間撹拌しなから
に２０成分の抽出を行った後、水洗し、風乾してチクニ
ヤ水和物繊維を得た。

このチクニヤ水和物繊維を粉末Ｘ線回折で同定した結果
、複雑な回折像を示した。

このことは、元のに２ Ｔ Ｉ ４０ｇ相の骨格構造を
有し、Ｋ＋イオンがＨ＋イオンまたはＨ３０＋イオンな
どにより置換された含水相と推定される。

このチクニヤ水和物繊維は膨潤、脱水特性を示し、２０
０°Ｃ以下の温度では可逆的であった。

このチクニヤ水和物繊維を４５０℃で加熱脱水処理を行
いチクニヤガラス繊維を得た。

前記のチクニヤ水和物繊維またはチクニヤガラス繊維を
９００°Ｃで加熱処理して、アナターゼ型のチクニヤ繊
維が得られた。

このチクニヤ繊維の大きさ、機械的強度などは最初のに
２Ｔｉ４０９繊維の状態と殆んど変化がなかった。

また、１１００℃で加熱処理すると、ルチル型のチクニ
ヤ繊維となった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（７！ 一般式Ｍ２０・ｎＴｉ０□（ただし、Ｍは
   Ｎａ 。 Ｋ 、ＲｂまたはＣｓを、ｎは１〜６を表わす）に示さ
   れるチタン酸アルカリ金属、またはその製造原料混合物
   と、フラックスとして、モリブデン酸アルカリ金属Ｍ２
   Ｍｏ ｏ、またはダンゲステン酸アルカリ金属Ｍ２Ｗ０
   ４（ただし、Ｍは前記と同じものを表わす）とを、モル
   百分率（原料は酸化物として換算）で、５：９５〜５０
   ：５０の割合で配合し、該配合物を８００〜１３００℃
   で加熱溶融し、得られた溶融体を結晶育成法によって結
   晶させて繊維状のチタン酸アルカリ金属の単結晶を生成
   させ、酸水溶液で該単結晶体中のＭ２０成分を抽出して
   チタニャ水和物繊維となし、 （Ｂ） 該チタニャ水和物繊維またはこれを２００°
   Ｃ以上５００°Ｃ以下の温度で加熱脱水して得られたチ
   タニャガラス繊維を５００〜１１００°Ｃで加熱するこ
   とを特徴とするチタニャ繊維の製造法。 ２ 溶融体の結晶育成を、該溶融体を７００〜１０００
   ’Ｃの温度まで徐冷する方法で行う特許請求の範囲第１
   項記載の製造法。 ３ 溶融体の結晶育成を、フラックス成分を蒸発させる
   方法で行う特許請求の範囲第１項記載の製造法。 ４ 溶融体の結晶育成を、ルツボの上下間の温度差を与
   えるか、またはルツボの底部に空気を吹きつける方法で
   行う特許請求の範囲第１項記載の製造法。 ５ 溶融体の結晶育成を、冷却物を接融させて局部的に
   冷却させる方法で行う特許請求の範囲第１項記載の製造
   法。