JPS60104522A - 六チタン酸カリウム繊維の製造方法 - Google Patents

六チタン酸カリウム繊維の製造方法

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JPS60104522A
JPS60104522A JP20921583A JP20921583A JPS60104522A JP S60104522 A JPS60104522 A JP S60104522A JP 20921583 A JP20921583 A JP 20921583A JP 20921583 A JP20921583 A JP 20921583A JP S60104522 A JPS60104522 A JP S60104522A
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potassium
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potassium titanate
slurry
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Hidefumi Harada
原田 秀文
Masanori Ochiai
落合 正則
Hiroyuki Emoto
江本 裕之
Yukitsugu Kudou
工道 幸嗣
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Titan Kogyo KK
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Titan Kogyo KK
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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】 本発明は断熱性、耐熱性、耐化学薬品性に優れているた
めに耐熱材、耐熱材、プラスチックス及びガラスの強化
材、摩擦材、耐熱吸音材等(1) 幅広い用途が期待されている六チタン酸カリウム繊維の
製造方法に関するものである。
従来チタン酸カリウム繊維の製造法にはフラックス法、
水熱法及び焼成法等があるが、工業的観点から比較する
と7ラツクス法及び焼成法が大規模化連続化の点で有利
であるとされている。しかしながら、フラックス法には
製造装置に高価な耐食性の材質を用いる必要があるため
に製造コストが高くなるという欠点があシ、焼成法には
スラックス法よシも安価に製造し得るとの利点があるも
のの合成されるチタン酸カリウム繊維の長さはフラック
ス法で合成されるチタン酸カリウム繊維の長さよルも短
かいという欠点がある。
そこで本発明者らは、従来の焼成法で得られるチタン酸
カリウム繊維よりも長いチタン酸カリウム繊維を大量安
価に製造することを目的にして鋭意研究を重ねた結果、
TlO2源にSO5として1〜10%の硫酸を含む含水
酸化チタンを用いこれに炭酸カリウムを一般式に20・
nTio2(ただ(2) しn == 2〜4)で示される割合で配合混練した後
、900〜1200℃で焼成することにより平均繊維長
が100〜150μm程度の四チタン酸カリウム繊維あ
るいは四チタン酸カリウムと六チタン酸カリウムとの混
合相繊維が合成されること、更にはこれらの繊維を水又
は温水にて単繊維に解繊した後、該スラリーに酸を添加
して、スラリーの菌を9.0〜10.0に調整すること
により、チタン酸カリウム繊維の組成かに20・6T1
02・n H20に変化し、次いでこの繊維を600℃
以上に加熱すると六チタン酸カリウム繊維が生成するこ
と等を発見し、本発明を完成したものである。
次に本発明の構成について説明する。
本発明は、SO,として1〜10%の硫酸を含有する含
水酸化チタンと炭酸カリウムとを一般式に20・nTi
o2(ただしn−2〜4)で示される割合で配合混練し
た後、900〜1200℃で焼成して、塊状のチタン酸
カリウム繊維を生成せしめ、次いで該塊状生成物を水又
は湛水中に(6) 浸漬して単繊維に解繊した後、該スラリーに酸を添加し
てスラリーのμsを9.0〜10.0に調整することに
よシ、チタン酸カリウム繊維の組成かに20・6Ti0
2・nH20の組成となるように処理し、更に600℃
以上に加熱することを特徴とする六チタン酸カリウム繊
維の製造方法である。
本発明において含水酸化チタンに含まれる硫酸は、日0
3として1〜10%が適切である。即ち硫酸含有率が1
0%以上の場合には、10μm以下の短繊維の割合が非
常に多くな)繊維長のバラツキが大きいなど品質の均質
性の点で問題がある。又硫酸含有率が1%以下の場合、
得られる繊維の長さが短く、TlO2源として酸化チタ
ンを使用した場合とほぼ同等の長さの繊維(平均繊維長
20μm程度)しか得られない。
硫酸を含有する含水酸化チタンをTlO2源として使用
すると、TlO2源として酸化チタンを使用した場合に
比べ長いチタン酸カリウム繊維が生成する理由について
は次の様に考えられる。
即ち、硫酸を含有する含水酸化チタンと炭酸(リ カリウムとの混合物を900℃以上に加熱した場合、含
水酸化チタンに含まれる硫酸は分解して亜硫酸ガスとし
て揮散するが、この時に大半の亜硫酸ガスは炭酸カリウ
ムと反応して硫酸カリウムとなり、この反応がチタン酸
カリウム繊維の成長反応に大きく関与しているものと推
察される。尚亜硫酸ガスと炭酸カリウムとの反応により
生成した硫酸カリウムが融剤として作用したために、得
られるチタン酸カリウム繊維の長さが長くなるのではな
いかとも考えられるが、■酸化チタンをTlO2源とし
てチタン酸カリウム繊維を合成する際に硫酸カリウムを
添加しても硫酸を含む含水酸化チタンをTlO2源とし
て使用した程には長いチタン酸カリウム繊維を合成でき
ないこと、■含水酸化チタン中の硫酸含有量が10%以
上になると長さ10μm以下の短繊維が非常に多くなる
こと等から、単に硫酸カリウムが融剤として作用したた
めに合成されるチタン酸カリウム繊維の長さが長くなっ
たのではなく、硫酸カリウムの生成反応自体がチタン酸
力(5) リウム繊維の生長反応に大きく影響を及ぼしているもの
と判断される。
含水酸化チタンと炭酸カリウムとの配合割合については
、一般式に20・n T i O2で表わしてn=2〜
4が好適である。即ちnが2よ如も小さい場合、10μ
m以下の長さの短繊維の中に少量の長繊維が混在した状
態の品質の均質性が低い繊維しか合成されず、nが4以
上では得られるチタン酸カリウム繊維の長さは短い。
焼成温度は900〜1200℃の範囲が好ましい。即ち
焼成温度が900℃より低いと反応が遅く、得られるチ
タン酸カリウム繊維の長さは短い。又焼成温度が120
0℃よシ高いと装置の侵食が激しくなり実用的でない。
尚焼成時間は1〜10時間、好ましくは3〜5時間が適
切である。
塊状焼成物の解繊操作は、焼成物を適量の水又は温水中
に投入して1〜10時間浸漬後撹拌することによりなさ
れる。この浸漬時間はチタン酸カリウム繊維合成時の焼
成温度が高くなる(6) 根長時間を要する。
解繊終了時のスラリーの声はスラリー譲度によシ異なる
が通常12〜13程度であシ、チタン酸カリウム繊維は
四チタン酸カリウム水和物繊維単−相あるいト四チタン
酸カリウム水和物繊維と六チタン酸カリウム繊維との混
合相の状態にある。従って、この状態で濾過、洗浄、乾
燥、焼成の操作を行なっても六チタン酸カリウム繊維の
単独相は得られずに四チタン酸カリウム繊維と六チタ/
酸カリウム繊維の混合相となる。そこで四チタン酸カリ
ウム水和物繊維の組成をに2O−4TiO2−nH2O
からに20 、6TiO2−nH2Oに変化詣ることを
目的として、解繊終了後のスラリーに酸を添加してスラ
リーの声を9.0〜10.0に調整する。この時の声が
10.0より高い場合には四チタン酸カリウム水和物の
組成を完全にKO・6TiO2・nH2Oまで変化させ
ることができないま ため、最終製品に四チタン酸カリウムが混在する。又声
が9.0よシ低い場合には、四チタン酸カリウム水和物
からカリウムイオンの抽出が進(7) みすぎて最終製品に酸化チタンが混在する。
スラリーの声を調整するために添加する酸の種類として
は、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、酢酸等が使用できるが
、工業的には硫酸あるいは塩酸が好ましい。
従来、六チタン酸アルカリよりもアルカリを多く含有す
る繊維の組成を六チタン酸アリリの組成に変換する方法
としてアルカリを多く含む繊維を水又は酸で処理する方
法が開示されている(特公昭55−327547号公報
参照)。しかしながら、この変換方法には[抽出を急激
に行うと表面部分のみのアルカリ金属成分を抽出するこ
ととなり、芯部のアルカリ金属成分が充分に除去できず
、又長時間の抽出処理は、抽出が進みすぎて’I’10
2(アナターゼ又はルチル)成分を混在させる欠点があ
る」(%公開55−′52647号公報参照)とされて
いることから、この方法を工業的に実施する場合に均一
な組成を有する六チタン酸カリウム繊維を得ることは困
難である。そこで工業的に簡単に均質な六チ(8) タン酸カリウウが得られる変換方法を鋭意検討したとこ
ろ、チタン酸カリウム繊維を分散したスラリーの声を9
.0〜10.0に調整するという極く簡単な操作によシ
、繊維の表面だけではなく芯部まで均一な組成の六チタ
ン酸カリウム繊維を容易に得ることができることを発見
し、本発明を完成したものである。
又組成変換を行なった後の加熱脱水処理温度は600℃
以上溶融点以下ならば特に問題はないが、工業的な実施
を考慮すると700〜900℃の範囲が好適である。
本発明を更に充分に示すために以下に実施例を記載する
実施例 1 SO3として6.5%の硫酸を含有する含水酸化チタン
700I及び炭酸カリウム360gを秤量し、160舐
の水を添加後、ニーダ−で20分間混練した。この混線
物をアルミナ製ルツボに入れ、電気炉中で昇温速度25
0℃/時、保持湯度1000℃、保持時間4時間の条件
で焼(9) 成した後、200’T:7時の速度で降温した。
焼成物をステンレス容器中の6tの温水に投入して7時
間浸漬した後、500更で30頒撹拌し、5N−塩酸を
滴下してスラリーの陣を9.5に調整した。濾過、洗浄
後700℃で2時間焼成してチタン酸カリウム繊維を得
た。
この繊維をX線回折により同定したところ、六チタン酸
カリウムの単−相であった。又光学顕微鏡によ多繊維を
観察したところ、平均的な繊維長は150μm程度であ
った。
実施例 2 BO3として2.9%の硫酸を含有する含水酸化チタン
700y及び炭酸カリウム300Iを秤量とシ、150
−の水を添加後、ニーダ−で20分間混練した。この混
線物をアルミナ製ルツボに入れ、電気炉中で昇温速度2
50℃/時、保持温度1100℃保持時間2時間の条件
で焼成した後、200℃/時の速度で降温した。
以後、実施例1と同様な条件で解繊及び組成変換を行な
って得た含水チタン酸カリウム繊維(10) を900℃で30分間加熱してチタン酸カリウムの無水
和物とした。この繊維をX@回折により同定したところ
六チタン酸カリウムの単−相であった。又、光学顕微鏡
によル稙維を観察したところ、平均的な繊維長は120
μm程度であり友。
実施例 3 SO,として8.0%の硫酸を含有する含水酸化チタン
700!i及び炭酸カリウム320Iを秤量とシ、15
0gILの水を添加後、ニーダ−で20分間混練した。
この混練物をアルミナ製ルツボに入れ、電気炉中で昇温
速度250℃/時、保時温度950’C1保持時間5時
間の条件で焼成した後、150℃/時の速度で降温した
焼成物をステンレス製容器中の5tの温水に投入して2
時間浸漬した後、500 rpmで60分間撹拌し、3
N−塩酸を滴下してスラリーのp[(を9.3に調整し
た。濾過、洗浄後800℃で1時間焼成してチタン酸カ
リウム繊維を得た。
この繊維をX線回折によシ同定したところ六(11) チタン酸カリウムの単−相であった。又光学顕微鏡によ
り繊維を観察したところ、平均的な繊維長は100μm
程度であった。
実施例 4 実施例6で得られた含水チタン酸カリウム繊維を110
0℃で60分間加熱して無水和物とした。この繊維をx
ls回折によシ同定したところ六チタン酸カリウムの単
−相であった。又光学顕微鏡下で観察したところ繊維の
形状及び長さともに、実施例3で得られた六チタン酸カ
リウム繊維と比較して特に差は認められなかった。
比較例 1 T102源として酸化チタンを使用した実験を実施例2
と同様な条件で行なったところ、六チタン酸カリウムの
単−相は合成されたものの、平均繊維長は20μmであ
った。
比較例 2 T102源として酸化チタンを使用し、TlO2に対し
て5%の硫酸カリウムを添加した実験を実施例2と同様
な条件で行なったところ、六チタン02) 酸カリウムの単−相は合成されたものの、平均繊維長は
50μmであった。
代理人江崎光好 代理人江崎光史 03)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 SO,として1〜10%の硫酸を含有する含水酸化チタ
    ンと炭酸カリウムとを一般式に20・nTio。 (ただしn==2〜4)で示される割合で配合混練した
    後、900〜1200℃で焼成して、塊状のチタン酸カ
    リウム繊維を生成せしめ、次いで該塊状生成物を水又は
    温水中に浸漬して単繊維に解繊した後、核スラリーに酸
    を添加して声を9.0〜10.0に調整することによシ
    、チタン酸カリウム繊維の組成かに20・6T10□・
    nH2Oの組成となるように処理し、更に600℃以上
    に加熱することを特徴とする大チタン酸カリウム繊維の
    製造方法。
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