JPS6046927A - チタニア繊維の製造法 - Google Patents

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】 本発明は耐熱性、断熱性の優れたチタニア繊維の製造法
に関する。更に詳しくはチタン原料として天然産のルチ
ルサンドまたはアナターゼサンドを用いてチタニア繊維
を製造する方法に関する。

従来チタニア繊維の製造法としては、 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’Ｉ’１０２）繊維を育成し、脱カリウム
処理によジカリウムの全部を抽出して、結晶質チタン酸
繊維となし、焼成処理してチク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
）と同様にしてチクニア繊維を製造する方法。

５）メルト法で、ニチクン醗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）と同
様にしてチタニア繊維を製造する方法。

が知られている。

しかし、これらのいずれの方法においても、チタン原料
とし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。

本発明の目的はこの問題点を解決せんとするも供するに
ある。

本発明者は前記目的を達成すべく、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。その結果、 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響で、るつぼの底に
稠密な塊状物となシ、繊維の分離ができないことが分っ
た。

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、むしろ好影響を与え、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（八て本発明を完成した。

本発明の要旨は、 一般式（Ｔｉ−、Ｍ）０２　（ただし、Ｍ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′ムまたは加熱により
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
、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）と同じ層
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、
水素イオンで置換して結晶質チタン酸繊維となし、該繊
維を５００℃以上で加熱処理するととを特徴とするチタ
ニア繊維の製造法にある。

゛本発明において使用する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Ｔｉ
Ｏ２を含み、不純物として、Ｆｅ２Ｏ，、Ａｌ２Ｏ３，
０ｒ２０．、ＳｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、■２０
５などが含まれ、その含有量は例えば、Ｆｅ２Ｏ，０，
６％、八１２０．０．４％、０ｒ２０．０．３％、５ｉ
ｎ２０．６　％、Ｎｂ２０５０．３％、ＺｒＯ２０，７
％、７２０５０．７％である。

天部産のアナターゼサンドもほげ同様な組成であるδし
かし、資源的にルチルサンドが豊富であるの１′で、そ
の使用が好ましい（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。

カリウム成分としては、二酸化カリウム、または加熱に
より、Ｋ２Ｏを生成するカリウム化合物、例えばＫＯＨ
、Ｋ２ＣＯ３，ＫＨＯＯ，などが挙げられる。。

芙然産のルチルサンドとカリウム成分とを、Ｋ２Ｏ−ｎ
（Ｔｉ＜Ｍ）０２　（ただし、ｎはＬ５〜２．５．Ｍは
不純物金属を表わす、以下同じ）、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。

しかし、前記混合物の混合割合がｎが１．５より小さく
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、Ｋ２Ｔｉ４０２
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・
ガラス線維成形と同じ方法。２）、溶融体を別容器に流
出させる方法。３）、るつぼ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。

冷却同化によシ繊維状に成形すると、Ｋ２Ｏ・２（Ｔｉ
、Ｍ）０２組成のチタン酸カリウムとなり、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・辿出すると層状構造を
保持した結晶質のチタン酸繊細となる。酸水溶液として
は、どのような酸水溶液でもよいが、塩酸水溶液が最も
効果的である。

次にこれを５００℃以上に加熱処理するとチタニア繊維
となる。この熱処理温度が５００〜１０００℃ではアナ
ターゼ構造のチタニア繊維となり、１０５０℃以上では
ルチル構造のチタニア繊維となる。

〜゛１ 実′Ｉ施　例 、７１／チルサンド（Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　Ｍｉｎｅ
ｒａｌｓ　０ｏｎｓｏｌｉ−’、ｃｌａｊｅｄ　Ｌｉｍ
１ｔｅｃｌのＮＳ−ｇｒａｄｅ　）　（組成、Ｔ〕−０
２９５，６％、Ｆｅ２０３０．６％、ＺｒＯ２０，７％
、８１０２０．６％、（３ｒ２０．０．３％、Ｖ２Ｏ５
６，７％、Ｎｂ２０５０．３％、Ａ、ｌ、０３０．４％
）粒度１００〜６０μｍのものと、Ｋ２Ｃｏ、　（粉末
）とを、モル比で２；１の割合で混合ｌ−だ。この混合
物約６９を３０艷の白金るつげに入れ、１１００℃で３
０分間加熱して溶融物を得た。この溶融物の入っている
るつほを、水冷している鉄板上に置いて底部を急冷固化
して繊維化した。

するつぼを１１の水中例２時間浸漬して繊維を分２２ 離した。この繊維はに２０・２（Ｔｉ　、　Ｍｈｏ２（
Ｍは不純物を表わす）の組成の結晶体であった。更に１
１の水で洗浄した後、０．５Ｍの塩酸水溶液１ｔ／日の
浸漬処理を２回繰返し行いチタン酸繊維とした。

とねを７００〜１０００℃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。

得られ九僚維は長さ２〜５馴、直径０．０１〜０．２−
ア束状繊維であった。Ｘ線粉末回折法で同定したメころ
、結晶性のよいアナターゼ屯独相であった； まだ、１１００℃で３０分間熱処理するとルチル型とア
ナターゼ型の混合１〜たチタニア繊維が、１１５０℃で
３０分間熱処理するとルチ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℃の高温まで安定である。これ
斧ルチル型へ相転移させると、アナ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。

本発明において繊維状態に保持し得られるのは、天然産
のチタン原料に含まれている不純物金属の影響によるも
のと考えられる。これにより機械的強度の高いものとな
し得る。

本発明の方法によると、チタン原料として、天然産のル
チルサンドをそのまま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暑。ですみ、安価なチタニア
繊維が得られると共に、チタン原料中に含まれている不
純物によｐ機械的強度が高くなシ、ルチル型チタニアも
繊維状で容易に得られる等の優れた効果を奏し得られる
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式（Ｔｉ　、　Ｍ）０２　（ただし、Ｍ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けこ
   れらの混合物とを、 一般式に２Ｏ−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
   、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・２’Ｆｉ０２’）と同
   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、該繊維を５００℃以上
   で加熱処理することを特徴とするチタニア繊維の製造法
   。