JPS6121914A - Manufacture of titanium compound fiber - Google Patents

Manufacture of titanium compound fiber

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JPS6121914A
JPS6121914A JP14103984A JP14103984A JPS6121914A JP S6121914 A JPS6121914 A JP S6121914A JP 14103984 A JP14103984 A JP 14103984A JP 14103984 A JP14103984 A JP 14103984A JP S6121914 A JPS6121914 A JP S6121914A
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JP
Japan
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fibers
fiber
natural
cooling
sand
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Application number
JP14103984A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Inui
乾 宏
Motoaki Mitsuyoshi
光吉 元昭
Isao Makido
牧戸 勲
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain titanium compound fibers in a high yield at a low cost by using natural titanium oxide as a starting material and controlling the blending ratio of the titanium oxide to an alkali metallic compound and the cooling rate of a product produced by a reaction under melting. CONSTITUTION:Natural rutile sand ans/or natural anatase sand is mixed with an alkali metallic compound in 1.5-2.5 molar ratio of TiO2/M2O (M is the alkali metal), and they are heated and brought into a reaction under melting. The reaction product is cooled at 0.7-25 deg.C/sec cooling rate to obtain an aggregate of crystalline fibers. Soluble matter is leached out of the aggregate and at the same tie, the fibers are split. The split fibers are dried or baked.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐火・断熱材、摩擦材、補強材等として有用
なチタン化合物繊維の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for producing titanium compound fibers useful as fireproofing/insulating materials, friction materials, reinforcing materials, etc.

〔従来技術および問題点〕[Prior art and problems]

チタン酸カリウム繊維(KzO−n T i Ox)、
代表的には六チタン酸カリウム繊維(KzTLO+3)
は、耐熱性、断熱性、耐摩耗性、補強性等にすぐれた特
性を有する繊維であり、アスベスト代替繊維として有望
視されている。例えば、プラスチックやセメントの補強
材、自動車等のブレーキライニング、耐熱材料等は、ア
スベスト代替繊維として最も期待されている用途である
Potassium titanate fiber (KzO-n TiOx),
Typically, potassium hexatitanate fiber (KzTLO+3)
is a fiber with excellent properties such as heat resistance, heat insulation, abrasion resistance, and reinforcing properties, and is seen as a promising alternative fiber for asbestos. For example, reinforcing materials for plastics and cement, brake linings for automobiles, heat-resistant materials, etc. are the most anticipated applications for asbestos substitute fibers.

チタン酸カリウム繊維の製造方法としては、二酸化チタ
ン(TiOz)と炭酸カリウム(KICOn)との混合
物を適当な温度で一定時間焼成する焼成法、 二酸化チタンと水酸化カリウム(K OH)とを水の存
在下、高圧力・加熱の条件において合成すろ水熱法、 二酸化チタンと炭酸カリウムにフラックスとして無水モ
リブデン酸カリウム(K2MOO4)を加えて溶融し、
溶解・析出反応により結晶質繊維を成長させるフランク
ス法等が開発されている。
Potassium titanate fibers can be produced by firing a mixture of titanium dioxide (TiOz) and potassium carbonate (KICOn) at an appropriate temperature for a certain period of time, or by combining titanium dioxide and potassium hydroxide (KOH) with water. In the presence of high pressure and heat conditions, the hydrothermal method is used to melt titanium dioxide and potassium carbonate by adding anhydrous potassium molybdate (KMOO4) as a flux.
The Franks method, which grows crystalline fibers through dissolution/precipitation reactions, has been developed.

しかし、チタン酸カリウム繊維はアスベストの有力な代
替繊維として用途の拡大・多様化が強く期待されている
にも拘らず、これまでのところ、殆どその進展が見られ
ない。その最大の理由は、製造コストが余りに高過ぎる
ことにあり、特性の優れていることは認められながらも
、経済的に代替し得ないのが実情である。また、従来の
製造方法により得られるチタン酸カリウム繊維は、長さ
が最大百ミクロン前後と、極めて微小であることも、断
熱材等への実用化が滞っている主因の−・っである。
However, although potassium titanate fiber is highly expected to expand and diversify its uses as a potential alternative to asbestos, little progress has been made so far. The biggest reason for this is that the manufacturing cost is too high, and although it is acknowledged that they have excellent properties, the reality is that they cannot be replaced economically. Furthermore, the potassium titanate fibers obtained by conventional manufacturing methods are extremely small, with a maximum length of around 100 microns, which is the main reason for the delay in their practical application as heat insulating materials.

近時、チタン酸カリウム繊維の新たな製造方法として、
溶融法と称される製造方法が開発されている(窯業協会
誌、90 (1) 1982. p、19〜23)。
Recently, as a new manufacturing method for potassium titanate fiber,
A manufacturing method called the melting method has been developed (Journal of Ceramics Association, 90 (1) 1982. p. 19-23).

この方法は、二酸化チタンと炭酸カリウムとの混合物を
加熱し、溶融反応させたのち、急冷固化することにより
、初生相としてニチタン酸カリウム(K2Ti2O5)
から成る結晶質繊維の集合体である塊状物を得、ついで
その塊状物を水、沸騰水、または酸溶液で処理して脱ア
ルカリ (カリウムの溶出)するとともに、繊維同士を
分離(解繊化)するものである。この方法によれば、脱
アルカリ・解繊化条件およびその後の二次処理条件によ
り、六チタン酸カリウム繊維(K z T i b O
’+ 3 ) 、四チタン酸カリウム繊維(KzTLO
l)、チタニア繊維(TiO□)の各繊維かえられる。
In this method, a mixture of titanium dioxide and potassium carbonate is heated to undergo a melting reaction, and then rapidly cooled and solidified to produce potassium nititanate (K2Ti2O5) as the initial phase.
A lump, which is an aggregate of crystalline fibers consisting of ). According to this method, potassium hexatitanate fiber (K z T i b O
'+3), potassium tetratitanate fiber (KzTLO
l), titania fiber (TiO□) can be changed.

この溶融法は、これまでの各種製造法に比し、工程が簡
素で、コスト的にも有利であり、連続生産形態が可能で
ある等の特徴を有しており、その工業的価値は大である
Compared to various conventional manufacturing methods, this melting method has features such as a simpler process, lower cost, and the possibility of continuous production, and has great industrial value. It is.

しかしながら、チタン酸カリウム繊維の工業的実用化と
用途の拡大・多様化を促進するには、更に製造コストを
低減することが必要である。上記の各製造法では、二酸
化チタンとして、極めて高価な高純度精製酸化チタン(
Ti0299%以上)が使用されており、製造コストに
占める原料コストの比率が高く、このことが低コスト化
の最大の障壁となっている。
However, in order to promote the industrial practical use of potassium titanate fibers and the expansion and diversification of their uses, it is necessary to further reduce manufacturing costs. In each of the above manufacturing methods, extremely expensive highly purified purified titanium oxide (
Ti0299% or more) is used, and the raw material cost accounts for a high proportion of the manufacturing cost, which is the biggest barrier to cost reduction.

〔発明の課題〕[Problem of invention]

本発明は、チタン化合物繊維の製造コストの低減を目的
とし、高純度精製酸化チタンに代わる二酸化チタン°原
料として天然ルチルサンドおよび天然アナターゼサンド
に着目し鋭意研究の結果、前記溶融法のプロセスを利用
するとともに、溶融原料調製における天然ルチルサンド
または天然アナターゼサント°と、炭酸カリウム等のア
ルカリ金属化合物との配合比、および、その溶融反応生
成分の冷却固化工程における冷却条件の制御により、チ
タン化合物の結晶質繊維の形成および解繊化が可能とな
り、その後の二次処理により、改良された特性を有する
繊維が得られること、および従来の高純度精製酸化チタ
ンを原料とする製造法では製造し得ない新規な繊維が得
られること等の諸知見を得て本発明を完成するに到った
The present invention focuses on natural rutile sand and natural anatase sand as raw materials for titanium dioxide to replace high-purity purified titanium oxide, with the aim of reducing the manufacturing cost of titanium compound fibers, and as a result of extensive research, the present invention utilizes the melting process described above. At the same time, by controlling the blending ratio of natural rutile sand or natural anatase sand ° with an alkali metal compound such as potassium carbonate in the preparation of molten raw materials, and the cooling conditions in the cooling and solidification process of the molten reaction product, it is possible to It is possible to form and defibrate crystalline fibers, and the subsequent secondary treatment yields fibers with improved properties, which cannot be produced using conventional manufacturing methods using high-purity purified titanium oxide as a raw material. The present invention was completed based on various findings such as the ability to obtain novel fibers that were not previously available.

r技術的手段および作用〕 本発明のチタン化合物繊維の製造方法は、チタン酸化物
とアルカリ金属化合物との混合物を加熱溶融反応させる
溶融工程と、 熔融反応生成物を冷却してニチタン酸アルカリ金属から
成る結晶質繊維の束状集合体である塊状物を得る冷却固
化工程と、 該塊状物から可溶性物質を溶出させるとともに束状の繊
維同士を分離させる溶出解繊化工程と、解繊化された繊
維を乾燥または焼成する工程を含むチタン化合物繊維の
製造方法であって、溶融工程において、チタン酸化物と
して、天然ルチルサンドまたは天然アナターゼサンドの
いづれか一方またはその混合物を、アルカリ金属化合物
と、TiO□/ M z O(但し、Mはアルカリ金属
を表す)のモル比が1.5〜2,5となるように混合し
て加熱熔融反応させ、 冷却固化工程において、上記溶融反応生成物を、冷却速
度0.7℃/秒〜25℃/秒にて冷却せることを特徴と
するものである。
rTechnical means and effects] The method for producing titanium compound fibers of the present invention includes a melting step of heating and melting a mixture of titanium oxide and an alkali metal compound, and cooling the molten reaction product to form an alkali metal nititanate. a cooling solidification process to obtain a lump, which is a bundle-like aggregate of crystalline fibers, an elution and defibration process in which soluble substances are eluted from the lump and the bundle-like fibers are separated from each other; A method for producing a titanium compound fiber, which includes a step of drying or firing the fiber, and in the melting step, natural rutile sand or natural anatase sand, or a mixture thereof, is used as a titanium oxide, an alkali metal compound, and TiO□ /MzO (where M represents an alkali metal) are mixed so that the molar ratio is 1.5 to 2.5, and heated and melted. In the cooling solidification step, the molten reaction product is cooled. It is characterized by cooling at a rate of 0.7°C/sec to 25°C/sec.

チタン酸化物として使用される天然ルチルサンドの組成
および純度は産地・銘柄により若干の相違があるが、概
してTiQ2約95重量%以上であり、不純分として、
Fe2O3、Z’r 02 、S i 02、CrzO
3−、V2O5、NbzOs 、Aj!zoz 、Mn
O。
The composition and purity of natural rutile sand used as titanium oxide differs slightly depending on the production area and brand, but it is generally about 95% by weight or more of TiQ2, and as impurities,
Fe2O3, Z'r 02, S i 02, CrzO
3-, V2O5, NbzOs, Aj! zoz, Mn
O.

CaO1Mg01p、s等が含まれる。天然アナターゼ
サンドは一般に上記天然ルチルサントに比し、TiO□
が約90%以上とやや低く、不純分含有量が多い点を除
き、はぼ同様の成分構成を有する。原料に不純分として
含まれる元素は、溶出解繊化工程においてその幾分がか
抽出され、大部分が繊維構成元素として繊維中に含有さ
れる。
Includes CaO1Mg01p, s, etc. Natural anatase sand generally has a higher content of TiO□ than the natural rutile sand mentioned above.
It has a similar composition to Habo, except that it has a slightly lower content of about 90% or more and a higher content of impurities. Some of the elements contained as impurities in the raw material are extracted in the elution and fibrillation step, and most of them are contained in the fiber as fiber constituent elements.

本発明方法により得られるチタン化合物繊維は次の一般
式により表すことができる。
The titanium compound fiber obtained by the method of the present invention can be represented by the following general formula.

MzO・n (Ti、M′) 02  ・lTlH2O
・・(1)u(Ti、M’)Ox  ・vH,o   
  ・・ (II)Mx(Ti、M’)a O+6・m
H2O・−(Ill)各式中、・は8以下の正数、−は
0または4以下の正数、Uは4以下の正数、■は0また
は2以下の正数、Xは2以下の正数、Mはに、Na、L
i等のアルカリ金属元素、M′は天然ルチルサンドまた
は天然アナクーゼサンドの不純分に由来するMg、Ni
、Cu、Co、Zn、、Aj!、、Fe。
MzO・n (Ti, M′) 02 ・lTlH2O
...(1) u(Ti, M')Ox ・vH,o
... (II) Mx (Ti, M')a O+6・m
H2O・-(Ill) In each formula, . is a positive number of 8 or less, - is 0 or a positive number of 4 or less, U is a positive number of 4 or less, ■ is 0 or a positive number of 2 or less, X is 2 or less positive number, M is ni, Na, L
Alkali metal elements such as i, M' are Mg and Ni derived from impurities of natural rutile sand or natural anacuse sand.
,Cu,Co,Zn,,Aj! ,,Fe.

Cr、Ca、Ga、、S i、Nb、、、Zr、V、M
n。
Cr, Ca, Ga, Si, Nb, Zr, V, M
n.

P、S等の諸元素を表す。なお、(1)式は、一般にM
x(Tin−xzz、  M ′x*yz) Olbと
M x (T i e −X 。
Represents various elements such as P and S. Note that equation (1) generally has M
x (Tin-xzz, M'x*yz) Olb and M x (Tie -X.

M ’II8.)016の2通りの化学組成を有する。M’II8. )016.

ただし、M′mは、前記のM′で示される元素のうち、
Mg、Ni、Cu、Ca、Znなどの2価の元素、M 
’IIはM′で示される元素のうち、Al、Fe、Cr
、Ga等の3価の元素をそれぞれ表す。上記(1)〜(
I[[)の一般式で示されるチタン化合物繊維の代表例
として、 Kz(Ti、M’)bo++ ((1)弐において、n
−6、m=Q、M=K)で示される六チタン酸カリウム
繊維、 Kz(Ti、M ’ )409  ((1)式において
、n−4、m=Q、M=K)で示される四チクン酸カリ
ウム繊維、 Kz(Ti、M ’ )8016 ((I[[)式にお
いて、X=2、m=0、M=K)で示されるプリプライ
ト繊維、 Hz(Ti、M ’ )zOs  ・H,O< (n)
式において、u=2、■=2)で示される結晶質チタン
酸繊維、 (Ti、M’) 02  ((II)式において、u=
l、■=0)で示されるチタニア繊維、 等が挙げられる。
However, M'm is one of the elements represented by M' above.
Divalent elements such as Mg, Ni, Cu, Ca, Zn, M
'II is Al, Fe, Cr among the elements shown by M'
, each represents a trivalent element such as Ga. Above (1) - (
As a representative example of a titanium compound fiber represented by the general formula I[[), Kz(Ti,M')bo++ ((1) 2, n
-6, m=Q, M=K) potassium hexatitanate fiber, Kz(Ti, M')409 (in equation (1), n-4, m=Q, M=K) Potassium tetraticunate fiber, Kz(Ti,M')8016 ((I[[) in the formula, X=2, m=0, M=K) preprite fiber, Hz(Ti,M')zOs・H, O < (n)
In the formula, u = 2, ■ = 2), (Ti, M') 02 (In the formula (II), u =
l, ■=0), and the like.

本発明における溶融反応原料は、天然ルチルサンドおよ
び/または天然アナターゼサンド(以下天然ルチルサン
ドで代表させ、単に「天然ルチルサンド」と言うことも
ある)とアルカリ金属化合物とを、TiO□/Mho 
(Mはアルカリ金属)のモル比が1.5〜2.5となる
ように混合して調製される。TiO2/MZOのモル比
を1.5〜2.5に限定した理由は、この範囲からはず
れると、冷却固化工程で繊維化しないか、またはたとえ
繊維化しても、その後いかなる解繊化処理によっても解
繊化されないからである。冷却固化工程での繊維化にチ
タン酸アルカリ金属繊維集合体の形成)とその後の解繊
化を可能にするには上記範囲内でなければならない。よ
り好ましいモル比は、1゜8〜2.2である。なお、ア
ルカリ金属化合物としては、Na、に、Rb、Csの炭
酸塩、水酸化物等が挙げられる。ことに炭酸カリウム(
K * CO。
The melt reaction raw materials in the present invention are natural rutile sand and/or natural anatase sand (hereinafter represented by natural rutile sand, sometimes simply referred to as "natural rutile sand") and an alkali metal compound, TiO□/Mho
(M is an alkali metal) are mixed so that the molar ratio is 1.5 to 2.5. The reason why the molar ratio of TiO2/MZO was limited to 1.5 to 2.5 is that if it deviates from this range, it will not form into fibers during the cooling and solidification process, or even if it becomes fibers, it will not be able to be processed by any subsequent defibration treatment. This is because it is not defibrated. It must be within the above range to enable fiberization in the cooling and solidification process (formation of alkali metal titanate fiber aggregates) and subsequent fibrillation. A more preferred molar ratio is 1°8 to 2.2. Note that examples of the alkali metal compound include carbonates and hydroxides of Na, Rb, and Cs. Especially potassium carbonate (
K*CO.

)が好適であり、また水酸化カリウム(K OH)の使
用も好結果をもたらす。
) is preferred, and the use of potassium hydroxide (K OH) also gives good results.

上記原料混合物を溶解ルツボに装入し、その融点以上の
温度に加熱し十分に溶融反応を行わしめたのち、溶融反
応生成物を冷却固化させて、初生相としてのニチタン酸
アルカリ金属(Mz(Ti、 M ’)gos)(式中
、M′は天然ルチルサンドの不純分に由来する元素を表
す)の結晶質繊維の束状集合体である塊状物を得る。そ
の冷却速度は0.7℃/秒〜25°C/秒に制御されね
ばならない。冷却速度を0.7℃/秒以上とするのは、
それより緩慢に冷却すると、繊維化は可能であっても、
その後の解繊化が困難だからであり、25℃/秒を上限
とするのは、それより急速に冷却すると、結晶化が妨げ
られ、塊状物は非晶質粉体の塊となるからである。より
好ましい冷却速度は2,5℃/秒〜14℃/秒である。
The above raw material mixture is charged into a melting crucible and heated to a temperature higher than its melting point to sufficiently carry out a melting reaction, and then the molten reaction product is cooled and solidified to form an alkali metal nititanate (Mz( A lump is obtained which is a bundle-like aggregate of crystalline fibers of Ti, M') gos) (where M' represents an element derived from impurities of natural rutile sand). The cooling rate must be controlled between 0.7°C/sec and 25°C/sec. Setting the cooling rate to 0.7°C/sec or more is because
If it is cooled more slowly than that, although fiberization is possible,
This is because subsequent defibration is difficult, and the reason why the upper limit is set at 25°C/sec is that if the cooling is more rapid than that, crystallization will be hindered and the agglomerates will become amorphous powder lumps. . A more preferred cooling rate is 2.5°C/sec to 14°C/sec.

゛なお、二酸化チタン原料が天然アナターゼサンドであ
るか、または天然アナターゼサンドと天然ルチルサンド
との混合物である場合には、天然ルチルサンド単味の場
合に比し溶融反応生成物の粘度が高く、非晶質化し易い
ので、冷却速度は比較的低目に制御することがのぞまし
い。
゛In addition, when the titanium dioxide raw material is natural anatase sand or a mixture of natural anatase sand and natural rutile sand, the viscosity of the molten reaction product is higher than in the case of only natural rutile sand, Since it is easy to become amorphous, it is desirable to control the cooling rate to be relatively low.

また、上記冷却固化工程での溶融反応生成物の冷却速度
を、冷却の開始初期において速く、凝固点付近において
遅くなるように、すなわち冷却の開始から凝固開始に到
る過程で、冷却速度が漸減するように制御することは、
繊維の成長を促し、よく発達した長繊維を形成させる点
で好ましいことである。第1図は、溶融反応生成物の好
ましい冷却曲線の実測例を示す。この例における冷却開
始から凝固開始までの平均冷却速度は約り℃/秒であり
、その前半の冷却速度は6℃/秒、後半のそれは約2.
6°C/秒である。
In addition, the cooling rate of the molten reaction product in the cooling solidification step is set to be fast at the beginning of cooling and slow near the freezing point, that is, the cooling rate gradually decreases in the process from the start of cooling to the start of solidification. To control it,
This is preferable in that it promotes fiber growth and forms well-developed long fibers. FIG. 1 shows a measured example of a preferred cooling curve for a molten reaction product. In this example, the average cooling rate from the start of cooling to the start of solidification is approximately 6°C/sec, with the cooling rate in the first half being 6°C/sec and the cooling rate in the second half being approximately 2°C/sec.
6°C/sec.

溶融反応生成物の冷却同化処理は、次に述べるように種
々の方法により行うことができる。:例えば、金属盤(
18−8ステンレス鋼製等)を冷却体とし、溶融反応生
成物を、その表面に、適当な層Jl¥(例えば、1〜5
0mm)に流し出して冷却させれば、冷却体への伝導伝
熱により冷却し底面からほぼ垂直方向に成長した結晶質
繊維の形成をみる。得られる繊維の品質上、相厚は25
tm以下であるのが好ましい。
The cooling assimilation treatment of the molten reaction product can be carried out by various methods as described below. :For example, metal disc (
18-8 stainless steel etc.) is used as a cooling body, and the molten reaction product is coated on the surface with an appropriate layer (for example, 1 to 5
0 mm) and allowed to cool, it is cooled by conductive heat transfer to the cooling body, and crystalline fibers are observed to grow almost perpendicularly from the bottom surface. Due to the quality of the fibers obtained, the phase thickness is 25
It is preferable that it is below tm.

また、鉄板を冷却体とし、その上面に溶融反応生成物を
溶融ルツボごと載置してルツボの底面を冷却盤面に接触
させ、伝導伝熱により、ルツボ内の溶融反応生成物をル
ツボ底面から垂直方向の温度勾配を形成して冷却すると
よい。こ゛の方法によれば、ルツボの底部および側壁面
にほぼ垂直に繊維が形成される。
In addition, by using an iron plate as a cooling body, placing the molten reaction product together with the molten crucible on its top surface and bringing the bottom of the crucible into contact with the cooling plate surface, conductive heat transfer allows the molten reaction product inside the crucible to flow vertically from the bottom of the crucible. It is preferable to form a temperature gradient in the direction of cooling. According to this method, fibers are formed substantially perpendicular to the bottom and side wall surfaces of the crucible.

別法として、円形断面もしくは矩形断面を有する適当な
肉厚の黒鉛製筒体、セラミック製筒体または金属製筒体
を冷却体として、これに溶融反応生成物を流し込み、筒
体の壁面への伝導伝熱により冷却させることにより、筒
体壁面に垂直方向に成長した結晶質繊維が得られる。ま
た、適当な肉厚を有する同心円状の二つの筒状立壁体で
形成されるリング状の空間を有する筒体の該空間内に溶
融反応生成物を流し込んで、その筒体の外周面と内周面
の両面から冷却させて、外周面および内周面のそれぞれ
からリング状空間の中心に向かって繊維を成長させるよ
うにし°ζもよい。
Alternatively, the molten reaction product is poured into a graphite cylinder, ceramic cylinder, or metal cylinder of suitable wall thickness with a circular or rectangular cross section as a cooling body, and the molten reaction product is poured into the cylinder wall. By cooling by conductive heat transfer, crystalline fibers grown perpendicularly to the wall surface of the cylinder are obtained. In addition, the molten reaction product is poured into the ring-shaped space formed by two concentric cylindrical vertical walls having an appropriate wall thickness, and the molten reaction product is poured into the space between the outer peripheral surface and the inner surface of the cylinder. Alternatively, the fibers may be grown from both the outer circumferential surface and the inner circumferential surface toward the center of the ring-shaped space by cooling both sides of the circumferential surface.

また、溶融反応生成物の連続的な冷却固化処理方式とし
て、例えば、適当な肉厚を有する黒鉛製もしくは金属製
筒状モールFを冷却体とし、モールド内に上方から溶融
反応生成物を流し込むとともに、冷却させながら固化さ
せて連続的に上方から引抜く、いわば連続鋳造方式を適
用することができる。
In addition, as a continuous cooling and solidification treatment method for the molten reaction product, for example, a graphite or metal cylindrical mold F having an appropriate wall thickness is used as the cooling body, and the molten reaction product is poured into the mold from above. It is possible to apply a so-called continuous casting method in which the material is solidified while being cooled and then continuously pulled out from above.

更に、連続処理の別法として、適当な外径を有するドラ
ムの表面に放射状に突出する複数枚の板状立壁部材をト
ラム軸方向にそって立設することにより、ドラム外周面
上に、ドラム外周面を底部とする立壁部材で仕切られた
複数の溝を形成し、これを冷却体としてドラム軸を水平
に設置するとともに回転駆動装置に連結しておき、適当
な回転速度で連続的または間けつ的に回転させながら、
トラム上方から溝内に溶融反応生成物を流し込み、冷却
固化させて、溝が下方に向いたとき、その冷却固化物(
塊状物)を溝内から離脱させる操作を、ドラムの回転下
に各溝ごとに順次反復実施するようにしてもよい。
Furthermore, as an alternative method for continuous processing, a plurality of plate-like standing wall members that protrude radially from the surface of the drum having an appropriate outer diameter are installed along the tram axis direction. A plurality of grooves partitioned by vertical wall members with the outer circumferential surface as the bottom are formed, and these grooves are used as cooling bodies.A drum shaft is installed horizontally and connected to a rotary drive device, and the drum shaft is installed horizontally and connected to a rotary drive device, and the grooves are used as a cooling body to continuously or intermittently operate the drum shaft at an appropriate rotation speed. While rotating it harshly,
The molten reaction product is poured into the groove from above the tram, cooled and solidified, and when the groove faces downward, the cooled and solidified product (
The operation of removing the lumps from the grooves may be repeated in sequence for each groove while the drum rotates.

上記各冷却方法のいづれにおいても、冷却条件により、
冷却体表面を適当な温度(約30〜300℃)に予熱し
ておくことは、溶融反応生成物の冷却体との接触面での
過度の急冷による非晶質化を防ぐ点で効果的なことであ
る。もっとも、連続的操業により冷却体が過度に昇温し
で冷却能力に不足をきたすような場合には、適宜冷却体
に水冷構造等の冷却手段を講じて所要の冷却速度が得ら
れるようにすればよい。
In each of the above cooling methods, depending on the cooling conditions,
Preheating the surface of the cooling body to an appropriate temperature (approximately 30 to 300°C) is effective in preventing the molten reaction product from becoming amorphous due to excessive rapid cooling at the contact surface with the cooling body. That's true. However, if the temperature of the cooling body rises excessively due to continuous operation and the cooling capacity becomes insufficient, it is necessary to install appropriate cooling means such as a water cooling structure on the cooling body to obtain the required cooling rate. Bye.

冷却固化工程を経て得られる結晶質繊維(Mz(Ti、
 M ’ )zos )から成る塊状物は、ついで可溶
性物質の溶出および解繊化処理に付される。この処理は
、水(冷水)、沸騰水、または酸溶液等を用いて行うこ
とができる。この溶出解繊化処理条件およびその後の乾
燥または焼成処理により、六チタン酸アルカリ金属繊維
(Mz(Ti、M ’ )6013〕、四チタン酸アル
カリ金属繊維(M 2 (1” + + M ’)40
.〕、〕ルチル−ブリプライト−六チタン酸アルカリ金
属複合繊維 (T i 、 M ’) 02  M x
 (T i 。
Crystalline fibers (Mz(Ti,
The mass consisting of M')zos) is then subjected to leaching of soluble substances and defibration treatment. This treatment can be performed using water (cold water), boiled water, acid solution, or the like. Through this elution defibration treatment condition and the subsequent drying or firing treatment, alkali metal hexatitanate fibers (Mz(Ti, M') 6013) and alkali metal tetratitanate fibers (M2 (1" + + M')) 40
.. ],] Rutile-Bryprite-alkali metal hexatitanate composite fiber (T i , M') 02 M x
(T i.

M ’ )lIo +b  Mz(”I’i、 M ’
 )601.) 、オヨヒf タニア繊維((1’i、
M’) O□〕等の各種誘導体が得られる。以下に、M
がカリウムである場合、すなわち、塊状物を構成する初
生用の結晶質繊維が二チタン酸カリウム(Kg(Ti、
M ’ )205 ) T:ある場合を代表させて溶出
解繊化処理および乾燥または焼成処理、並びに得られる
繊維について説明する。
M')lIo +b Mz("I'i, M'
)601. ), Oyohi f Tania fiber ((1'i,
Various derivatives such as M') O□] can be obtained. Below, M
is potassium, that is, the primary crystalline fibers constituting the agglomerate are potassium dititanate (Kg(Ti,
M') 205) T: The elution and fibrillation treatment, the drying or firing treatment, and the resulting fibers will be explained in a representative case.

冷水処理: 塊状物を水に浸漬すると、カリウ1、イオン等が溶出す
るとともに、繊維同士の結合がとがれる。
Cold water treatment: When the lump is immersed in water, potassium 1, ions, etc. are eluted, and the bonds between the fibers are broken.

所定のレベルまでカリウムイオンを溶出(脱アルカリ)
せるのち、約900℃で熱処理(焼成)すると、四チタ
ン酸カリウム繊維(Kg(Ti1M ’)409〕が得
られる。また、脱アルカリを更に進めたのち、約1oo
o℃で熱処理(焼成)することにより、六チタン酸カリ
ウム繊維(Kz(Ti、M ’ )6013)が得られ
る。なお、脱アルカリ状態は、pHの測定により制御す
ることができる。
Elutes potassium ions to a predetermined level (dealkalization)
After that, it is heat-treated (calcined) at about 900°C to obtain potassium tetratitanate fiber (Kg (Ti1M') 409).Also, after further dealkalization, about 1oo
By heat treatment (firing) at 0° C., potassium hexatitanate fiber (Kz(Ti, M′) 6013) is obtained. Note that the dealkalization state can be controlled by measuring pH.

沸騰水処理: 塊状物を沸騰水中に浸漬し、可溶性物質を十分に溶出さ
せるとともに解繊化する。この場合、沸騰水に浸漬する
前に一旦冷水に浸漬して解繊化し、ついで沸騰水で溶出
処理してもよい。溶出解繊化ののち、水洗いし、約10
00℃で熱処理することにより、ルチル−プリプライト
−六チタン酸カリウム複合相繊維((Ti、M’) O
□−Kz(Ti、M ’ )e016  Kz(Ti、
M ’ )6013)が得られる。
Boiling water treatment: The lumps are immersed in boiling water to sufficiently elute soluble substances and defibrate them. In this case, before immersing in boiling water, it may be once immersed in cold water to defibrate it, and then treated with boiling water for elution treatment. After elution and fibrillation, wash with water and leave for about 10 minutes.
By heat treatment at 00°C, rutile-preplite-potassium hexatitanate composite phase fiber ((Ti, M') O
□-Kz(Ti, M')e016 Kz(Ti,
M')6013) is obtained.

上記の3相複合繊維が得られることは本発明の特徴の一
つである。高純度精製酸化チタンを原料とする従来の製
造法において、塊状物を沸騰水処理して得られる繊維は
六チタン酸カリウム繊維であるが、天然ルチルサンドを
使用する本発明では、プリプライトを随伴する複合相繊
維が得られる。
One of the features of the present invention is that the above three-phase composite fiber can be obtained. In the conventional manufacturing method using highly purified titanium oxide as a raw material, the fiber obtained by treating the lump with boiling water is potassium hexatitanate fiber, but in the present invention using natural rutile sand, preprite is attached. A composite phase fiber is obtained.

これは、天然ルチルサンドに含まれる不純分(FezO
3、A It to3−、 Cr2e3、M g O等
)がプリプライトの主成分として活用されるからである
This is due to impurities (FezO) contained in natural rutile sand.
3, A It to 3-, Cr2e3, MgO, etc.) are utilized as the main components of preprite.

酸処理: 塊状物を酸溶液、例えば0.5 M塩酸水溶液に浸漬す
る。酸溶液で解繊化と、カリウムイオンの全量を抽出し
て水素イオンで置換する処理を行ったのち、水洗し、乾
燥(風乾)すれば、層状構造を有する結晶質チタン酸繊
維(Hz(Ti、M ’ )20%・H2O3が得られ
る。また、ニチタン酸繊維を脱水焼成処理すれば、チク
ニア繊維((Ti、M′)0□〕が得られる。この場合
、焼成処理温度が約900℃以下であればアナターゼ相
、約1)50℃以上では、ルチル相となり、その間の温
度で焼成すればルチル相とアナターゼ相の混在するチタ
ニア繊維が得られる。
Acid treatment: The mass is immersed in an acid solution, for example 0.5 M aqueous hydrochloric acid. After defibration with an acid solution, extraction of all potassium ions and replacement with hydrogen ions, washing with water and drying (air drying), crystalline titanate fibers with a layered structure (Hz (Ti , M') 20% H2O3 can be obtained.If the nititanic acid fiber is dehydrated and fired, chikunia fiber ((Ti, M')0□) can be obtained.In this case, the firing temperature is about 900°C. If the temperature is below, it becomes an anatase phase, and if it is about 1) 50° C. or higher, it becomes a rutile phase, and if it is fired at a temperature between that temperature, titania fibers containing a mixture of rutile and anatase phases can be obtained.

上記ルチル繊維((Ti、M’)02)が得られること
も本発明の特徴として挙げられる。すなわち、高純度精
製酸化チタンを原料とする従来の製造法では、アナター
ゼ繊維の形成は可能であるが、ルチル繊維を得ようとし
て約1)50”c以上のfA度テ焼成すると、ルチル相
への相転移は認められるものの、粉末状になり、繊維と
しての形態が失われ、結局ルチル繊維を得ることができ
ない。天然ルチルサンドまたは天然アナクーゼサンドを
用いる本発明では、そのようなことがな(良好なルチル
繊維を得ることができる。この場合も、原料中の不純分
がルチル繊維の形成に関与しているものと考えられる。
Another feature of the present invention is that the above-mentioned rutile fiber ((Ti, M')02) can be obtained. In other words, in the conventional manufacturing method using highly purified titanium oxide as a raw material, it is possible to form anatase fibers, but if you try to obtain rutile fibers by firing at an fA degree of about 1) 50"c or more, it will change to the rutile phase. Although a phase transition is observed, the fiber becomes powdery and loses its fiber form, making it impossible to obtain rutile fiber.In the present invention, which uses natural rutile sand or natural anacouse sand, such a problem does not occur. (Good rutile fibers can be obtained. In this case as well, it is thought that impurities in the raw materials are involved in the formation of rutile fibers.

〔実施例〕〔Example〕

以下の各実施例で使用した天然ルチルサンドおよび天然
アナクーゼサンドの成分組成(wt%)は次のとおりで
ある。
The component compositions (wt%) of the natural rutile sand and natural anacuse sand used in the following examples are as follows.

天然ルチルサンド(オーストラリア産)T i O2:
95.6%、FezO5:0.6%、p:o、o1%、
S:0.02%、Z r 02:0.7%、Cr2O5
:0.3%、S i Oz:0.6%、VzOs:0.
7%、NbzOs:0.3%、A j!go++:0.
4%、M n O: 0.01%、CaO: 0.03
%、MgO:0.03%、残部は微量のCo、Ga等。
Natural rutile sand (from Australia) T i O2:
95.6%, FezO5:0.6%, p:o, o1%,
S: 0.02%, Z r 02: 0.7%, Cr2O5
: 0.3%, SiOz: 0.6%, VzOs: 0.
7%, NbzOs: 0.3%, A j! go++:0.
4%, MnO: 0.01%, CaO: 0.03
%, MgO: 0.03%, the remainder being trace amounts of Co, Ga, etc.

天然アナターゼ繊維ド(ブラジル産) T iOz:90.7%、FezO3:1.8  %、
A1!203:2.22〜3.0  %、Ca O: 
0.13〜O,’4  %、Cr2O2:0.001 
 %、M g O: 0.008 〜0.1  %、M
nO:0゜05%、NbzOs:1.02%、pzos
:0.2 〜0.41%、S i Oz:0.98%、
VzOs:0.15%、Z r O2:0.20%、A
 s  : 0.8 ppm 、  S : 0.01
3  %、H: 0.07%、着出類二0.8%、残部
は微量のC01Ga等。
Natural anatase fiber (made in Brazil) TiOz: 90.7%, FezO3: 1.8%,
A1!203: 2.22-3.0%, CaO:
0.13~O,'4%, Cr2O2:0.001
%, MgO: 0.008-0.1%, M
nO: 0°05%, NbzOs: 1.02%, pzos
: 0.2 to 0.41%, SiOz: 0.98%,
VzOs: 0.15%, Z r O2: 0.20%, A
s: 0.8 ppm, S: 0.01
3%, H: 0.07%, deposits 20.8%, the remainder being a trace amount of CO1Ga, etc.

実施例1 (1)溶融反応処理 (1)溶融原料:天然ルチルサンド、工業用炭酸カリウ
ム(純度99.9%)、合計50g0TiO□/に20
 (モル比)−2゜ (2)溶融条件: 1)00℃X1)(r (白金ルツ
ボ:内径50鶴、肉厚0.5鶴、平底)。
Example 1 (1) Melt reaction treatment (1) Molten raw materials: natural rutile sand, industrial potassium carbonate (purity 99.9%), total 50g0TiO□/20
(Molar ratio) -2° (2) Melting conditions: 1) 00°C x 1) (r (Platinum crucible: inner diameter 50 mm, wall thickness 0.5 mm, flat bottom).

〔■〕冷却同化処理 次の6通りの冷却法により実施。[■] Cooling assimilation treatment Conducted using the following six cooling methods.

fil溶融反応生成物をルツボに入れたまま板厚22龍
の鉄板(常温)上に載置。
Place the molten reaction product in the crucible on a 22mm thick iron plate (at room temperature).

繊維はルツボ底部から垂直方向に成長。また側壁面から
の成長も認められる。平均冷却速度:3〜b 壁面から5龍)。繊維長:約20(解繊化後)。
Fibers grow vertically from the bottom of the crucible. Growth from the side wall surface is also observed. Average cooling rate: 3-b (5 dragons from the wall). Fiber length: approximately 20 (after defibration).

(2)鉄板(板厚2龍)上に、溶融反応生成物を層厚1
.5〜2龍に流し出す。平均冷却速度:約り5℃/秒。
(2) Apply a layer of melted reaction product to a thickness of 1 on an iron plate (thickness of 2).
.. Pour out 5 to 2 dragons. Average cooling rate: approximately 5°C/sec.

鉄板表面接触部に非晶質層(層厚約1■郭)が発生した
が、その上側に繊維が成長。繊維長駒0.8u (解繊
化後)。
An amorphous layer (approximately 1 inch thick) was formed at the contact area with the iron plate surface, but fibers grew on top of it. Fiber length 0.8u (after defibration).

(3)鉄板上にステンレス鋼製皿容器を載置し、その中
に、溶融反応生成物を層厚3關に流し込む。
(3) A stainless steel dish container is placed on an iron plate, and the molten reaction product is poured into the container to a thickness of 3 degrees.

平均冷却速度:約13°C/秒。Average cooling rate: approximately 13°C/sec.

皿容器底面から垂直方向によく成長した繊維長駒31(
解繊化後)の比較的太い繊維が生成。
Long fiber pieces 31 (
After defibration) relatively thick fibers are produced.

(4)鉄板上に白金型皿容器(肉厚0.5m5)を置き
、その中に溶融反応生成物を層厚約31)に流し込む。
(4) Place a platinum-shaped dish container (wall thickness: 0.5 m5) on an iron plate, and pour the molten reaction product into it to a layer thickness of about 31 m5.

平均冷却速度:約14°C/秒。Average cooling rate: approximately 14°C/sec.

皿容器底面から垂直方向によく成長した比較的太い繊維
が生成。繊維長駒21)1(解繊化後)。
Relatively thick fibers were generated that grew vertically from the bottom of the dish container. Long fiber pieces 21) 1 (after defibration).

(5)鉄板上に銅製皿容器(肉厚0.6龍)を置き1、
これに溶融反応生成物を層厚10〜15mmに流し出す
(5) Place a copper dish container (wall thickness 0.6 dragon) on the iron plate 1.
The molten reaction product is poured into this in a layer thickness of 10 to 15 mm.

平均冷却速度:約2.5℃/秒。Average cooling rate: approximately 2.5°C/sec.

皿容器底面および上面からそれぞれ垂直に繊維が成長。Fibers grow vertically from the bottom and top of the dish container.

下層の平均繊維長は約2鰭、上層の繊維長は約1)1(
いづれも解繊化後)。
The average fiber length of the lower layer is approximately 2 fins, and the average fiber length of the upper layer is approximately 1) 1 (
(all after defibration).

(6)鉄板上に120℃に予熱された銅板製器容器(肉
厚0.6 mm)を置き、これに溶融反応生成物を層厚
5顛に流し込む。平均冷却速度:約り℃/秒。
(6) Place a copper plate vessel (wall thickness: 0.6 mm) preheated to 120°C on an iron plate, and pour the molten reaction product into it in a layer thickness of 5 layers. Average cooling rate: approx. °C/sec.

皿容器底面から垂直方向によく成長した、柔軟な比較的
太い繊維が生成。繊維長駒41(解繊化後)。
Flexible, relatively thick fibers are produced that grow vertically from the bottom of the dish container. Fiber length piece 41 (after defibration).

(I[l)溶出解繊化処理および乾燥または焼成処理上
記冷却同化処理を経て得られた各塊状物を次の6通りの
処理にイ]した。
(I[l) Elution and defibration treatment and drying or calcination treatment Each lump obtained through the above cooling assimilation treatment was subjected to the following six treatments.

(1)冷水処理および焼成 塊状物を水に浸漬し、可溶性物質を溶出させて解繊化し
、浸出液のp Hを測定しながら脱アルカリせるのち、
1000°(x3時間の焼成を行って六チタン酸カリウ
ム繊維(Kz(Ti、M ’ )6013)を得た。
(1) Cold water treatment and calcining The lumps are immersed in water, soluble substances are eluted and defibrated, and the pH of the leachate is measured while dealing with alkalization.
Potassium hexatitanate fibers (Kz (Ti, M') 6013) were obtained by firing at 1000° (x3 hours).

(2)冷水処理および焼成 塊状物を水に浸消し、可溶性物質を溶出させて解繊化し
、更にpHを測定しながら所定の脱アルカリを達成した
のち、900℃×3時間の焼成を行って四チタン酸カリ
ウム繊維(K 2 (T i 、 M ’ ) 40 
q〕を得た。
(2) Cold water treatment and firing The lumps were immersed in water, soluble substances were eluted and defibrated, and the specified dealkalization was achieved while measuring the pH, followed by firing at 900°C for 3 hours. Potassium tetratitanate fiber (K 2 (T i , M') 40
q] was obtained.

(3)沸騰水処理および焼成 塊状物を沸騰水中1時間浸漬(2g/Aりシたのち、水
洗し、ついで1000℃X3Hrの焼成処理を行ってル
チル−プリプライト−六チタン酸カリウム複合繊維((
Ti、M’) Oz  Kz(Ti、M ’ )1)0
16− K2(Ti、M ’ )6013)を得た。こ
の繊維は、六チタン酸カリウム繊維よりも褐色味を帯び
た濃い色調を示す。
(3) Boiling water treatment and firing The lumps were immersed in boiling water (2 g/A) for 1 hour, washed with water, and then fired at 1000°C for 3 hours to form rutile-preprite-potassium hexatitanate composite fibers ((
Ti, M') Oz Kz (Ti, M') 1) 0
16-K2 (Ti, M')6013) was obtained. This fiber exhibits a darker brownish tone than the potassium hexatitanate fiber.

(4)酸処理および風乾 塊状物を0.5M塩酸水溶液に24時間浸漬(2g/7
りシたのち、水で洗浄(pH中性)し、ついで風乾する
ことにより、層状構造チタン酸繊維〔H2(T i7M
 ’ )z○、・Hz O)を得た。
(4) Acid treatment and air drying The lumps were immersed in 0.5M hydrochloric acid aqueous solution for 24 hours (2g/7
After drying, the layered structure titanate fiber [H2 (Ti7M) was washed with water (pH neutral) and air-dried.
')z○, Hz O) was obtained.

(5)酸処理および焼成 塊状物を0.5 M塩酸水溶液に24時間浸漬(2g/
l)せるのら、十分に水洗(pH中性)し、ついで90
0℃×2時間の焼成処理に付し、アナターゼ繊維((”
Fi、M′)O□〕を得た。
(5) Acid treatment and baking The block was immersed in a 0.5 M hydrochloric acid aqueous solution for 24 hours (2 g/
l) Rinse thoroughly with water (pH neutral), then
The anatase fiber (("
Fi, M')O□] was obtained.

(6)酸処理および焼成 塊状物を0.5M塩酸水1容液に24時間侵清心2g/
l)したのち、十分に水洗(pH中性)し、ついで1)
50℃×2時間の焼成を行い、ルチル繊維〔(Tt、M
′)Oz)を得た。
(6) Acid treatment and baking The lumps were soaked in 1 volume of 0.5M hydrochloric acid for 24 hours.
l) After that, wash thoroughly with water (pH neutral), and then 1)
The rutile fiber [(Tt, M
')Oz) was obtained.

実施例2 (1)溶融反応処理 (1)溶融原料:天然ルチルサンドと天然アナターゼサ
ンド(重量比1 : 1) 、工業用炭酸カリウム(9
9,9%)。合計量50g0 TiO□/ K 20 (モル比)  =1.9(2)
溶融条件: 1200℃xQ、5 Hr (ニアケルル
ツボ:内径約50龍、肉厚0.5 n、平底)。
Example 2 (1) Melt reaction treatment (1) Molten raw materials: natural rutile sand and natural anatase sand (weight ratio 1:1), industrial potassium carbonate (9
9.9%). Total amount 50g0 TiO□/K 20 (mole ratio) = 1.9 (2)
Melting conditions: 1200°C x Q, 5 Hr (Niaker crucible: inner diameter approximately 50mm, wall thickness 0.5n, flat bottom).

(II)冷却同化処理 ill鉄板上に銅製皿容器(肉厚0.6m)を置き、こ
れに溶融反応生成物を層厚5mmに流し出す。平均冷却
速度約り2℃/秒。
(II) Cooling and assimilation treatment A copper dish container (wall thickness: 0.6 m) is placed on an iron plate, and the molten reaction product is poured into it in a layer thickness of 5 mm. Average cooling rate is approximately 2°C/sec.

皿容器底面から垂直方向によく成長した繊維が生成。繊
維長約2m(解繊化後)。
Fibers that grow vertically from the bottom of the dish container are generated. Fiber length approximately 2m (after defibration).

(2)鉄板上に120°Cに予熱した銅製皿容器(肉J
!J:0.6 龍)を置き、これに溶融反応生成物を層
厚5 **に流し出ず。平均冷却速度;約7°C/秒。
(2) Preheated copper dish container (meat J) to 120°C on an iron plate.
! J: 0.6 dragon) was placed, and the molten reaction product was not flowed out to a layer thickness of 5**. Average cooling rate: approximately 7°C/sec.

皿容器底面から垂直方向によく発達した比較的太く柔軟
な繊維か成長。繊維長約1tm(解繊化後)。
Relatively thick and flexible fibers that grow vertically from the bottom of the dish container. Fiber length approximately 1tm (after defibration).

(In)溶出解繊化処理および乾燥または焼成処理実施
例1の(III)における(1)〔冷水処理+1000
℃焼成〕と同し処理により、六チタン酸カリウム繊維を
、同(3)〔沸騰水処理+1000℃焼成〕と同じ処理
によりルチル−プリプライト−六チタン酸カリウム複合
相繊維を、同(4)〔酸処理士風乾〕と同し処理により
層状構造チタン酸繊維を、また同(6)〔酸処理+1)
50℃焼成〕と同じ処理によりルチル繊維を、それぞれ
得た。
(In) Elution defibration treatment and drying or firing treatment (1) in (III) of Example 1 [cold water treatment +1000
By the same treatment as in (3) [boiling water treatment + 1000 °C firing], potassium hexatitanate fibers were made into rutile-preprite-potassium hexatitanate composite phase fibers in (4). Layered structure titanate fiber was produced by the same treatment as (6) [acid treatment + 1].
Rutile fibers were obtained by the same treatment as [50° C. firing].

実施例3 (1)溶融反応処理 (1)溶融原料:天然アナターゼサンド、工業用炭酸カ
リウム(99,9%)。合計量50g0T i O□/
に、O(モル比) =1.9(2)溶融条件71)50
℃×1時間(アルミナルツボ:内径約50m、肉厚0.
5fi、平底)。
Example 3 (1) Melt reaction treatment (1) Melt raw materials: natural anatase sand, industrial potassium carbonate (99.9%). Total amount 50g0T i O□/
, O (molar ratio) = 1.9 (2) Melting conditions 71) 50
°C x 1 hour (aluminum crucible: inner diameter approx. 50 m, wall thickness 0.
5fi, flat bottom).

(II)冷却同化処理 (1)鉄板上に120℃に予熱した銅製皿容器(肉厚0
.6mm)を置き、これに溶融反応生成物を層厚4額に
流し出す。平均冷却速度:約り℃/秒。
(II) Cooling assimilation treatment (1) Preheated copper dish container (wall thickness 0) to 120℃ on an iron plate.
.. 6 mm), onto which the molten reaction product is poured out in a layer thickness of 4 mm. Average cooling rate: approx. °C/sec.

皿容器底面から垂直方向によく発達した比較的太く柔軟
な繊維が成長。繊維長約2鰭(解繊化後)。
Well-developed, relatively thick and flexible fibers grow vertically from the bottom of the dish container. Fiber length approximately 2 fins (after defibration).

(III)溶出解繊化処理および乾燥または焼成処理実
施例1の(III)における(X)〔冷水処理+100
0℃焼成〕と同じ処理により、六ヂタン酸カリウム繊維
を、同(3)〔沸騰水処理+1000℃焼成〕と同じ処
理によりルチル−プリプライト−六チタン酸カリウム複
合相繊維を、同(4)〔酸処理+風乾〕と同じ処理によ
り層状構造チタン酸繊維を、また同(5)〔酸処理+9
00℃焼成〕と同じ処理によりアナターゼ繊維を、それ
ぞれ得た。
(III) Elution defibration treatment and drying or firing treatment (X) in (III) of Example 1 [cold water treatment +100
The rutile-preprite-potassium hexatitanate composite phase fiber was produced by the same process as (3) [boiling water treatment + 1000°C firing]. Layered structure titanate fibers were produced by the same treatment as (5) [acid treatment + air drying].
Anatase fibers were obtained by the same treatment as [00°C firing].

上記各実施例におけるチタン化合物繊維の繊維長は、い
ずれも約ll1m以上と、従来の高純度精製酸化チタン
を原料として得られる繊維のよりも長く、特に実施例1
の(II)fil、(3)、(4)、(6)、実施例2
の(1)3(1)、(2)、実施例3の(n)+t1等
の冷却法を経て得られる繊維の長さは1龍をこえるもの
もある。
The fiber length of the titanium compound fibers in each of the above Examples is approximately 11 m or more, which is longer than that of fibers obtained using conventional highly purified titanium oxide as a raw material, especially in Example 1.
(II) fil, (3), (4), (6), Example 2
The length of fibers obtained through cooling methods such as (1), (1), (2), and (n)+t1 in Example 3 may exceed one length.

第2図に、塊状物を処理して得られた繊維を示す。該繊
維は、冷水処理後、1000℃で焼成して得られた六チ
タン酸カリウム繊維(Kg(Ti、M ”)b013)
であり(その処理条件は、実施例1の〔■〕(3)に相
当)、同図CI)は繊維群(倍率=×100)、同図(
II)は単繊維の拡大外観(倍率:×3000 )をそ
れぞれ示す。なお、上記繊維のX線粉末回折図を第3図
に示す。
FIG. 2 shows the fibers obtained by processing the agglomerates. The fibers are potassium hexatitanate fibers (Kg(Ti, M'')b013) obtained by firing at 1000°C after cold water treatment.
(The processing conditions correspond to [■] (3) in Example 1), and CI in the same figure) is a fiber group (magnification = × 100),
II) shows an enlarged appearance (magnification: ×3000) of a single fiber. Incidentally, an X-ray powder diffraction diagram of the above fiber is shown in FIG.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明方法によれば、天然ルチルサンドまたは天然アナ
ターゼサンドを原料として、極めて安価に各種のチタン
化合物繊維を製造することができる。その製造コストは
、高純度精製酸化チタンを原料とする場合の約1/6で
ある。
According to the method of the present invention, various titanium compound fibers can be produced at extremely low cost using natural rutile sand or natural anatase sand as a raw material. The manufacturing cost is about 1/6 of that when using highly purified titanium oxide as a raw material.

本発明によれば、従来の製造法により得られる繊維に比
し、繊維長の長いものを得ることができ、工業用−維の
製造法として有用である。
According to the present invention, it is possible to obtain fibers with a longer fiber length than those obtained by conventional production methods, and the present invention is useful as a method for producing industrial fibers.

また、本発明によれば、高純度精製酸化チタンを原料と
する従来の製造法では得られないルチル−プリプライト
−六チタン酸アルカリ金属複合相繊維やルチル繊維を製
造することができる。
Furthermore, according to the present invention, it is possible to produce rutile-preprite-alkali metal hexatitanate composite phase fibers and rutile fibers that cannot be obtained by conventional production methods using highly purified titanium oxide as a raw material.

更に、本発明によれば、改良された特性を有する繊維が
得られる。例えば、耐熱性については、六チタン酸カリ
ウム繊維の融点は約1370℃、プリプライト繊維のそ
れは約1500℃、チタニア繊維のそれは約1840℃
と極めて高く、すぐれた耐熱性を有することがわかる。
Furthermore, the invention provides fibers with improved properties. For example, regarding heat resistance, the melting point of potassium hexatitanate fiber is approximately 1370°C, that of preprite fiber is approximately 1500°C, and that of titania fiber is approximately 1840°C.
It can be seen that it has extremely high heat resistance.

また、耐アルカリ性にすぐれており、アスヘスト繊維を
凌ぐ耐薬品性を有する。更に、六チタン酸カリウムでは
、モース硬度約4と、非常に硬質で、すぐれた耐摩耗性
を有する。また、本発明により得られる繊維は断熱性の
点においても、従来の繊維を凌ぐ特性を有する。
It also has excellent alkali resistance and chemical resistance that exceeds that of ashest fiber. Furthermore, potassium hexatitanate is extremely hard, with a Mohs hardness of about 4, and has excellent wear resistance. Furthermore, the fibers obtained according to the present invention have properties superior to conventional fibers in terms of heat insulation properties.

第4図は、天然ルチルサンドを原料として本発明方法に
より得られた繊維と、高純度精製酸化チタンを原料とし
て従来法により得られた繊維の熱伝導率の測定結果を示
す。図中、(1)は本発明により得られたルチル繊維(
(Ti、M′) 02 ) 、(1′)は高純度精製酸
化チタンを原料として得られたルチル繊維(TiO□)
、(2)は本発明によりえられた六チタン酸カリウム繊
維(Kg(Ti、M ’ )bO13〕、(2′)は高
純度精製酸化チタンを原料として得られた六チタン酸カ
リウム繊維(K、 Tia013)、(3)は本発明に
より得られたルチル−プリプライト−六チタン酸カリウ
ム繊維の熱伝導率をそれぞれ示す。図に示されるように
、同種の繊維の比較において、本発明により得られる繊
維の方が低い熱伝導率を有し、また三相複合繊維の熱伝
導率も極めて低く、断熱特性にすくれているととがわか
る。
FIG. 4 shows the measurement results of thermal conductivity of fibers obtained by the method of the present invention using natural rutile sand as a raw material and fibers obtained by a conventional method using highly purified titanium oxide as a raw material. In the figure, (1) is the rutile fiber obtained by the present invention (
(Ti, M') 02) and (1') are rutile fibers (TiO□) obtained from highly purified titanium oxide as a raw material.
, (2) is potassium hexatitanate fiber (Kg(Ti,M')bO13) obtained by the present invention, and (2') is potassium hexatitanate fiber (K , Tia013) and (3) respectively show the thermal conductivity of the rutile-preprite-potassium hexatitanate fiber obtained by the present invention.As shown in the figure, in comparison of the same type of fiber, It can be seen that the fiber has a lower thermal conductivity, and the thermal conductivity of the three-phase composite fiber is also extremely low, indicating that it has poor thermal insulation properties.

本発明方法により得られる各種繊維は、断熱材、耐火・
耐熱材料、摩擦材、濾過材、高温用途での触媒担体、吸
音材等の構成材料、あるいはセメント、プラスチック、
金属等の複合強化材等として有用であり、また結晶質チ
タン酸繊維やチタニア繊維は、イオン等の吸着特性にも
すぐれているので、例えば原子力設備における廃棄物処
理用バリヤ層の構成材料としても好適であり、更にチタ
ニア繊維は絶縁材、誘電体の構成材料等としても有用で
ある。
Various fibers obtained by the method of the present invention can be used as insulation materials, fireproofing materials,
Constituent materials such as heat-resistant materials, friction materials, filtration materials, catalyst carriers for high-temperature applications, sound-absorbing materials, cement, plastics, etc.
They are useful as composite reinforcing materials for metals, etc. Crystalline titanate fibers and titania fibers also have excellent adsorption properties for ions, etc., so they can be used as constituent materials for waste disposal barrier layers in nuclear power facilities, for example. Titania fibers are suitable, and furthermore, titania fibers are useful as insulating materials, dielectric constituent materials, and the like.

このように、本発明は、各種用途に有用なチタン化合物
繊維を安価に確実に製造し、従来のアスベスト代替品と
しての用途の拡大・多様化を可能にしたものであって、
その工業的価値は極めて大である。
In this way, the present invention makes it possible to inexpensively and reliably produce titanium compound fibers useful for various uses, and to expand and diversify the uses as a substitute for conventional asbestos.
Its industrial value is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、冷却固化工程における溶融反応生成物の降温
曲線の例を示すグラフ、第2[9(1)(■〕は本発明
により得られる繊維の例を示す図面代用顕j敗鏡写真、
第3図は六チタン酸カリウム繊維(Kz(Ti、M ’
 )6013)のX線粉末回折図、第4図は各種繊維の
熱伝導率を示すグラフである。
Fig. 1 is a graph showing an example of a temperature drop curve of a molten reaction product in the cooling solidification process, and Fig. 2 [9(1) (■]) is a microscope photograph used as a drawing showing an example of the fiber obtained by the present invention. ,
Figure 3 shows potassium hexatitanate fiber (Kz(Ti, M'
)6013), and FIG. 4 is a graph showing the thermal conductivity of various fibers.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)チタン酸化物とアルカリ金属化合物との混合物を
加熱溶融反応させる溶融工程と、溶融反応生成物を冷却
して結晶質繊維の集合体である塊状物を生成させる冷却
固化工程と、該塊状物から可溶性物質を溶出させるとと
もに解繊化する溶出解繊化工程と、解繊化された繊維を
乾燥または焼成する工程とを含むチタン化合物繊維の製
造方法であって、 溶融工程において、チタン酸化物として天然ルチルサン
ドおよび天然アナターゼサンドのいづれか一種または両
者の混合物を、TiO_2/M_2O(但し、Mはアル
カリ金属を表わす)のモル比が1.5〜2.5となるよ
うにアルカリ金属化合物と混合して加熱溶融反応させ、
冷却固化工程において、上記溶融反応生成物を、冷却速
度0.7℃/秒〜25℃/秒にて冷却することを特徴と
するチタン化合物繊維の製造方法。
(1) A melting step in which a mixture of titanium oxide and an alkali metal compound is heated and melted to react; a cooling solidification step in which the molten reaction product is cooled to produce a lump that is an aggregate of crystalline fibers; A method for producing titanium compound fibers, comprising an elution and defibration step of eluting soluble substances from a substance and defibrating it, and a step of drying or firing the defibrated fibers, the method comprising the steps of: oxidizing titanium in the melting step; As a product, one or a mixture of natural rutile sand and natural anatase sand is mixed with an alkali metal compound such that the molar ratio of TiO_2/M_2O (where M represents an alkali metal) is 1.5 to 2.5. Mix and heat to melt and react,
A method for producing titanium compound fibers, characterized in that in the cooling solidification step, the molten reaction product is cooled at a cooling rate of 0.7°C/sec to 25°C/sec.
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