JPS60259625A - チタニア繊維の製造法 - Google Patents

チタニア繊維の製造法

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JPS60259625A
JPS60259625A JP11372184A JP11372184A JPS60259625A JP S60259625 A JPS60259625 A JP S60259625A JP 11372184 A JP11372184 A JP 11372184A JP 11372184 A JP11372184 A JP 11372184A JP S60259625 A JPS60259625 A JP S60259625A
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potassium
mixture
fiber
fibers
titanium
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Yoshinori Fujiki
藤木 良規
Jun Watanabe
遵 渡辺
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National Institute for Research in Inorganic Material
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National Institute for Research in Inorganic Material
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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】 産業上の利用分野 本発明は耐熱性材料、断熱性材料として優れたチタニャ
繊維の製造法に関する。更に詳しくはチタン原料として
天然産ルチルサンドまたはアナターゼサンドとイルミナ
イト鉱石から銑鉄を製造する際に生成するチタンスラグ
とを使用してチ2=1)フラックス法で、初生相として
四チタン酸カリウム(K2O・4 TiO2)繊維を育
成し、脱カリウム処理によりカリウムの全部を抽出して
、結晶質チタン酸繊維となし、焼成処理してチタニア繊
維とする方法。
2)徐冷焼成法で、初生相として四チタン酸カリウムと
ニチタン酸カリウムの混合相繊維を育成し、以後前記1
)と同様にしてチタニア繊維を製造する方法。
3)メルト法で、ニチタン酸カリウムの低融点溶融液か
らニチタン酸カリウム繊維を育成し、以後前記1)とr
ri1様にしてチタニア繊維を製造する方法。
が知られている。
しかシ2、これらのいずれの方法においても、チタン原
料とL7ては高純度の二酸化チタン、例えばイルメナイ
ト鉱石を硫酸法または塩素法で製造した99%以上の高
純度の二酸化チタンが使用されており、そのため原料コ
ストが高くなって、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った。
本発明者はさきにその問題点を解決すべく、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結果
、 1)、フラッ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鴨で、るつほの底に
稠密な塊状物とカリ、繊゛・1 □1.□73□カい。
お7.9.え。
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、むしろ好彰響を与え、短時間に溶融
し、容易にチタニア繊維が得られることが分った。
この知見に基いて、チタン成分原料としてチタンスラグ
と天然産のルチルサンドまたはアナターゼサンドをその
it使用してメルト法でチタニャ繊維を製造する方法を
開発した。
すなわちさきに一般式(Ti、M)02(ただし、には
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、酸化カリウムまだは加
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
けこれらの混合物とを、一般式に20−n (Ti 、
 M )02 (ただし、n f”t 1.5〜2.5
、Mは前記と同じものを表わす)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
ニチタン酸カリウム(K2O・2TiO2) ト同じ層
状構造の結晶体からなる繊維物を形成させ、次いで酸類
で処理し、て繊維物中のカリウム成分の全部を抽出して
結晶質チタン酸繊維となし、数編 1維を500℃以上
溶融温度より低い温度で加熱してチタニア繊維を製造す
る方法を完成した。
発明の目的 本発明はイルミナイト鉱石から銑鉄を製造する際に生成
するチタン金属原料であるチタンスラグをチタン成分の
原料としてそのまま利用しその中に含まれている不純物
を有効成分として活用し優れた特性を持つチタニャ繊維
を製造する方法を提供せんとするものである。
発明の構成 本発明者は前記目的を達成すべく研究したところ、前記
チタンスラグの組成は約85%(%は重量%を表わす。
以下同じ)がTiO2であシ、不純物として、FeO、
Fe2O3,f/205+ Or、、O,、Sin。
Nb2O5,zrO2,■205などが含まれ、それら
の含有量は、例えばFeをFe2O,とすれば約10%
と最も多く、その他は帆3〜0.7%程度である。この
ように鉄の不純物が多く含まれているため、これを単独
でチタン原料として使用すると、結晶質チタン酸繊維が
得難い。しかし、これを天然産ルチルサンドまたはアナ
ターゼサンドと或範囲内においイ混合し、これをチタン
原料として使用すると結晶質チタン酸#ti#!ltが
製造し得られること、及びこの結晶質チタン酸繊維を5
00°CDL上溶融温度より低い温度で加熱するとチタ
ニャ繊維が容易に得られること及びチタン成分原料中に
含まれる不純物金属により機械的強度の強いものが得ら
れることを知見した。この知見に基いて本発明を完成し
たものである。
本発明の要旨は、 イルミナイト鉱石から銑鉄を製造する際に生成するチタ
ンスラグ対天然産ルチルサンドまたはアナターゼサンド
を重量比で3対1より少ない割合で混合した混合物を、
一般式(Ti、 M )02(ただし、Mは含有不純物
金属を表わす)で示すものとし、該混合物と酸化カリウ
ムまたは加熱によシ酢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、一般式に20− n
 (Ti 、 M )02(ただし、n1qt1.5〜
2.5、Mは前記と同じ)で示す割合に混合した後、加
熱して溶融体を生成し、該溶融体からニチタン酸カリウ
ム(K2Ti2O5)と同じ層【構造の結晶体からなる
繊維状物を形成させ、次いで酸で処理してカリウム成分
の全部を抽出して結晶質チタン酸繊維となし、該繊維を
500℃以上溶融温度より低い温度で加熱処理すること
を特徴とするチタン酸繊維の製造法にある。
本発明において使用するイルミナイト鉱石(FeTi0
. )から銑鉄を作る際に生成するチタンスラグ(以下
単にチタンスラグと言う)の組成は前記した通シである
また、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TiO□を含み、不純物
として、Fe2O3、Al2O3、Cr、、O,,5i
n2、Nb2O5、ZrO2、V2O5などが含捷れ、
その含有量は例えばFe2O,0,6%、Al、、0.
0.4%、Or、030.3%、5in20.6、Nb
2050.3%、ZrO20,7%、■、050.7%
である。天然産のアナターゼサンドもほぼ同様力組成で
ある。しかし、資源、;j、 的に7″′ドが豊富7あ
6″′・そ0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度応し易いので、粒度の小さいも
のが望ましい。
チタンスラグと天然産ルチルサンドまたはアナターゼサ
ンドの混合割合は、重量比で3対1より少ない割合であ
ることが必要である。その割合が3対1を超えると、不
純物金属が多くなり過ぎて二チタン酸カリウムと同じ層
状構造の結晶体からなる繊維状物が得難い。
該チタン原料混合物に混合するカリウム成分としては、
二酸化カリウムまだは加熱によシ二酸化カリウムを生成
する化合物例えばKOH、K2Go31KHOO,、な
どが挙げられる。
チタン原料混合物とカリウム成分とは、K2O・n(T
i、M)O,、(ただし、nは1.5〜2.5、Mは不
純物金属を表わす)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。
L75− L% M&[f$+7)UflllLIZ 
n d; 1.51 り it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、K2Ti40.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。従って、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)、るつほの底を急冷する方法。4)、蒸
気吹付法によりブッ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成形すると、K2O・2(Ti
、M)O,、組成のチタン酸カリウムとなシ、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の繊維状
物となる。これを水で繊維分離した後、稀薄な酸水溶液
で処理してカリウム成分のすべてを抽出すると層状構造
を保持した結晶質のチタン酸繊維となる。酸水溶液とし
ては、どのよう々酸水溶液でもよいが、塩酸水溶液が最
も効果的である。
実施例1 イルミナイト鉱石(南アフリカ共和国産)から銑鉄を製
造した際、生成したチタンスラグ(組成: Ti028
5%、主要不純物: Fe、、0510%、51022
%、Mn021.5%、Nb2050.2%)、及びル
チルサンド(As5ociated Minerals
 Con5oli −dated Lim1tedのN
S −grade ) (組成、Ti0295.6%、
Fe2O,0,6%、Zr020.7%、5in20.
6%、0r2050.3%、V2O56,7%、Nb2
050.3%、A12030.4%)粒度100〜60
μmのものを使用した。
該チタンスラグとルチルサンドを重量比で1対1の割合
の混合物(この組成を(Ti、M )02(ただし、M
は不純金属を表わす) 6.4 fとに2Go、粉末を
モル比で2対1 (6,5f対5.5f)+7)割合、
すなわち、(Ti、M)02: K2Go、 = 2 
: 1に混合した。
この混合物約11.9 fを301の白金るつほに入れ
、1100℃で30分間加熱しで溶融物を作った。
このるつほを120℃の鉄製ホットプレート上で放冷し
て固化させて繊維を形成させた。
るつぼを11の水中に2時間浸漬して繊維を分離した。
この繊維はに20・2(Ti、M)02(M Id−不
純物を表わす)の組成の結晶体であった。更に11の水
で洗浄した後、0.5Mの塩酸水溶液11/日の浸漬処
理を2回繰返し行いチタン酸繊維とした。
これを700〜1000°Cで30分間加熱処理するこ
とによりアナターゼ型チタニア繊維が得られた。
得られた繊維は長さ2〜5甜、直径0.01〜0.2卸
の束状繊維であった。X線粉末回折法で同定したところ
、結晶性のよいアナターゼ中、独相であった。
また、1100°Cで30分間熱処理するとルチル型と
アナターゼ型の混合したチタニア繊維が、1150°C
で30分間熱処理するとルヂル型単独相のチタニア繊維
が得られた。
アナターゼ型のチタニア繊維は、チタン酸繊維より若干
灰色化するが、1000°Cの高i′7iKまで安定、
 f#、B・210”″”へ1102・77ターゼ型の
繊維よりも更に灰褐色になるが、繊維の状態はそのまま
である。これに対し、従来の高純度のTiO2を用いて
メルト法で作ったチタン酸繊維からアナターゼ型のチタ
ニアを経由してルチル型のチタニアへ相転移させると、
繊維状態を保持し得ず殆んど粉状化する。
実施例2゜ 実施例1と同じ原料を使用した。チタンスラグとルチル
サンドを重量比で1対3に混合した混合物(この組成を
(Ti、M)02として表わす)とに2CO3粉末をモ
ル比で2対1の割合、すなわち(Ti、M)02: K
2Co、、 = 2 : 1に混合した。この混合物1
1.9Vを3 Q mtの白金るつほに入れ、1100
℃で30分加熱して溶融させた。以下実施例1と同様な
繊維化処理、繊維物分離処理、脱カリウム処理及び加熱
処理を行った。
得られた繊維は長さ2〜5「、直径0.01〜0.2朝
の束状物であった。X線粉末回折の同定の結果は実施例
1と同じであった。
実施例3゜ ケイ5、□、1o1、□7 、X 5 f 、!: 1
ルチルザンドの混合比を重量比で3対1としたほかは実
施例1と同様にして繊維を製造した。得らねた繊維は長
さ2〜5覇、偵径0.01〜0.2箭の束状物であった
。X線粉末回折の同定結果は実施例1と同様であった。
発明の効果 本発明の方法によると、チタン成分の原料としてイルミ
ナイト鉱石から銑鉄を製造する際に生成するチタンスラ
グ及び天然産ルチルプントま屑はアナターゼを混合使用
することができるので、従来法に比べて原料コストが約
1/+−FFですみ、安価なチタニア繊維が得られる。
更にまたチタン原料に含まわる不純物によυ、機械的強
度も高くなり、アナターゼ繊維は勿論ルチル繊維も容易
に得られる優れた効果を奏し得られる。
特許出願人 科学技術庁無機材質研、究所長 −、後 
藤 i

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. イルミナイト鉱石から銑鉄を製造する際に生成するチタ
    ンスラグ対天然産ルチルサンドまたはアナターゼサンド
    を重量比で3対1より少ない割合で混合した混合物を、
    一般式(Ti、M)02(ただし、Mは含有不純物金属
    を表わす)で示すものとし、該混合物と酸化カリウムま
    たは加熱によシ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、一般式に20・n(Ti
    、M)02(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た後、加熱して溶融体を生成
    し、該溶融体からニチタン酸カリウム(K2Ti2O5
    )と同じ層状構造の結晶体から々る繊維状物を形成させ
    、次いで酸で処理してカリウム成分の全部を抽出して結
    晶質チタン酸繊維となし、該繊維を500℃以上で溶融
    温度より低い温度で加熱処理することを特徴とするチタ
    ニャ繊維の製造法。
JP11372184A 1984-06-01 1984-06-01 チタニア繊維の製造法 Granted JPS60259625A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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