JPS6121915A - Manufacture of titanium compound fiber - Google Patents

Manufacture of titanium compound fiber

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JPS6121915A
JPS6121915A JP14104084A JP14104084A JPS6121915A JP S6121915 A JPS6121915 A JP S6121915A JP 14104084 A JP14104084 A JP 14104084A JP 14104084 A JP14104084 A JP 14104084A JP S6121915 A JPS6121915 A JP S6121915A
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JP
Japan
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fibers
fiber
natural
sand
cooling
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Application number
JP14104084A
Other languages
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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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 directional solidification of a product produced by a reaction under melting. CONSTITUTION:Natural rutile sand and/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 product is directionally solidified while controlling the temp. gradient in one or plural directions to obtain an aggregate of crystalline fibers. Soluble matter is leached out of the aggregate, and at the same time, 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 materials, heat insulating materials, friction materials, reinforcing materials, and the like.

〔従来技術および問題点〕[Prior art and problems]

チタン酸カリウム繊維(K2O・nTioz)、代表的
には六チタン酸カリウム繊維(KzTi60+3)は、
耐熱性、断熱性、耐摩耗性、補強性等にすくれた特性を
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 (K2O・nTioz), typically potassium hexatitanate fiber (KzTi60+3), is
It 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(T i O□)と炭酸カリウム(KzCOs )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(KOH)とを水の存在
下、高圧力・加熱の条件において合成する水熱法、 二酸化チタンと炭酸カリウムにフラフクスとして無水モ
リブデン酸カリウム(KxM o 04)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
ラッ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 (T i O□) and potassium carbonate (KzCOs) at an appropriate temperature for a certain period of time; In the hydrothermal method, which is synthesized under high pressure and heating conditions in the presence of water, anhydrous potassium molybdate (KxM o 04) is added as a fluff to titanium dioxide and potassium carbonate and melted, and a crystalline fiber is produced by a dissolution/precipitation reaction. Flux methods and other methods have been developed to grow .

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
製造方法により選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1つである。
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 selected by conventional manufacturing methods are extremely small, with a maximum length of around 100 microns, which is one of the main reasons why their practical application to heat insulating materials and the like has been delayed.

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イル(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 was 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(KzTizOs)
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(K2Ti6O13)、四
チタン酸カリウム繊維(KzTLO4)、チタニア繊維
(TiO□)の各繊維が得られる。
In this method, a mixture of titanium dioxide and potassium carbonate is heated, melted and reacted, and then rapidly cooled and solidified to form potassium nititanate (KzTizOs) as the initial phase.
A lump, which is an aggregate of crystalline fibers consisting of ). According to this method, each fiber of potassium hexatitanate fiber (K2Ti6O13), potassium tetratitanate fiber (KzTLO4), and titania fiber (TiO□) is can get.

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(
99%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 (
99% 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ドと、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、その溶融反応生成物の
冷却固化工程におり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
高収率で得られること、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 aims to reduce the manufacturing cost of titanium compound fibers, focuses on natural rutile sand and natural anatase sand as raw materials for titanium dioxide in place of highly purified titanium oxide, and as a result of intensive research, utilizes the process of the above-mentioned melting method. By controlling the blending ratio of natural rutile sand or natural anatase sand and 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 crystallize titanium compounds. It is possible to form and defibrate high-quality fibers, and through subsequent secondary treatment, fibers with improved properties can be obtained at high yields, and compared to conventional production 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 new fibers that could not be manufactured.

〔技術的手段および作用〕[Technical means and effects]

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、 溶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とからなるチタン化合物繊
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、”l’ i 02/ M2O(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
うに混合して加熱溶融反応させ、 冷却固化工程において、上記で得られた溶融反応生成物
を一方向ないし多方向における温度勾配の制御下に指向
性凝固させる、ことを特徴とする特チタン酸化物として
使用される天然ルチル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T r 02約95重
量%以上であり、不純分としてFe2O3、Z r 0
2 、S + 02 、CrzO3、V2O5、Nb2
O5、Aj!2o3、Mno。
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 a bundle of crystalline fibers made of alkali metal nititanate. A cooling solidification step to obtain a lump that is an aggregate, an elution and defibration step in which soluble substances are eluted from the lump and the bundled fibers are separated from each other, and a step in which the defibrated fiber is dried or fired. A method for producing a titanium compound fiber comprising: in the melting step, either natural rutile sand or natural anatase sand or a mixture thereof as a titanium oxide, an alkali metal compound, and "l' i 02/ M2O ( (M represents an alkali metal) are mixed so that the molar ratio is 1.5 to 2.5, heated and melted, and in the cooling solidification step, the molten reaction product obtained above is unidirectionally mixed. The composition and purity of natural rutile used as a special titanium oxide, which is characterized by being directionally solidified under the control of temperature gradients in multiple directions, varies slightly depending on the region of production and brand, but generally T r 02 It is about 95% by weight or more, and contains Fe2O3 and Z r 0 as impurities.
2, S + 02, CrzO3, V2O5, Nb2
O5, Aj! 2o3, Mno.

CaO,MgO1■〕、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ドに比し、TiO
7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。
CaO, MgO1], S, etc. are included. Natural anatase sand generally has less TiO than the natural rutile sand mentioned above.
It has a similar composition to Habo, except that 7 has a rather low impurity content of about 90% or more.

原料に不純分としζ含まれている元素は、溶出解繊化工
程においてその幾分がか抽出され、大半が繊維構成元素
として繊維中に含有される。
Some of the elements contained in the raw material as impurities are extracted in the elution and fibrillation process, and most of them are contained in the fibers 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 (Tt+ M ’) 02  ・m FI
zO・・(1)u (Ti+M′)Ot・vHgOHH
HCm)Mx(Ti、M’)s O+i HmHzo 
 HHH(I[l]各式中、nは8以下の正数、m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、Li
等のアルカリ金属元素、M′は天然ルチルサンドまたは
天然アナターゼサンドの不純分に由来するMg、Ni、
Cu、Co、Zn、、A1)Fe、Cr 。
MzO・n (Tt+M') 02・m FI
zO・・(1)u (Ti+M′)Ot・vHgOHH
HCm) Mx(Ti, M')s O+i HmHzo
HHH (I [l] In each formula, n is a positive number of 8 or less, m 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 a positive number of 2 or less, M is Ni, Na, Li
alkali metal elements such as Mg, Ni, M′ derived from impurities of natural rutile sand or natural anatase sand,
Cu, Co, Zn, A1) Fe, Cr.

Ca、Ga、St、Nb、Zr、、V、、Mn、P。Ca, Ga, St, Nb, Zr, ,V, ,Mn,P.

S等の諸元素を表す。なお、前記(1)式は、一般にM
 X  (Tie−x7z+  M′I[X/Z) 0
16とMx(Ti8−XI M′llK ) 016の
2通りの化学組成を有する。
Represents various elements such as S. Note that the above formula (1) is generally expressed as M
X (Tie-x7z+ M'I[X/Z) 0
It has two chemical compositions: 16 and Mx(Ti8-XI M′llK ) 016.

ただし、M’nは前記のM′で示される元素のうち、・
Mgs Ni、Cu、Ca、、Znなどの2価の元素、
M’sはM′で示される元素のうち、Ai!、Fe。
However, M'n is one of the elements represented by M' above.
Divalent elements such as Mgs Ni, Cu, Ca, Zn,
M's is Ai! of the elements represented by M'! , Fe.

Cr −、G a等の3価の元素をそれぞれ表す。上記
(1)〜(III)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 ’ )ao+s (CI ]式におい
て、n−G、m=0.M=K)で示される六チタン酸カ
リウム繊維、 Kg(Ti、M’)40v  ((1)式において、n
−4、m=o、M=K)で示される四チタン酸カリウム
繊維、 Kg(Ti、M ’ )1)016 ((I[I)式に
おいて、X−2、m=Q、M=K)で示されるプリプラ
イト繊維、 Hz(Ti、 M ’ )zo、s  ・HzO((T
I )式において、u=2、■−2)で示され、る結晶
質チタン酸繊維、 (Ti、M′) Oz  ((II)式において、u=
l、V=O)で示されるチタニア繊維、 等が挙げられる。
Each represents a trivalent element such as Cr − or Ga. Typical examples of titanium compound fibers represented by the general formulas (1) to (III) above include n-G, m=0.M=K) in the Kz(Ti,M')ao+s(CI) formula. Potassium hexatitanate fiber, Kg (Ti, M') 40v (In formula (1), n
-4, m=o, M=K), Kg(Ti, M')1)016 ((I [I) formula, X-2, m=Q, M=K ), Hz(Ti, M')zo, s HzO((T
I) In the formula, u = 2, -2), crystalline titanate fiber, (Ti, M') Oz (In the formula (II), u =
1, V=O), 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、Ti O2/Mt
O(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。T i O□/M!0
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が形成されないが
、またはたとえ繊維化しても、その後いかなる解繊化処
理を行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と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 2 CO3)が好適であり、また水
酸化カリウム(KOH)の使用も好結果をもたらす。
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, TiO2/Mt
They are prepared by mixing O (M is an alkali metal) in a molar ratio of 1.5 to 2.5. T i O□/M! 0
The reason for limiting the molar ratio to 1.5 to 2.5 is that if it deviates from this range, fibers will not be formed in the cooling and solidifying process, or even if they are formed into fibers, no matter what defibration treatment is performed afterwards. This is because it is not defibrated. Formation of alkali metal titanate fiber aggregate during fiberization during cooling and solidification process)
It must be within the above range to enable the subsequent defibration. A more preferable molar ratio is 1.8 to 2.2. Note that the alkali metal compounds include Na,
Examples include carbonates and hydroxides of Rb and Cs. Potassium carbonate (K 2 CO3) is particularly suitable, and potassium hydroxide (KOH) can also be used with 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(M2(Ti、M’)ZOS)の結晶質繊
維の束状集合体である塊状物を得る。
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 (M2 ( A lump, which is a bundle-like aggregate of crystalline fibers of Ti, M')ZOS), is obtained.

その冷却凝固は、溶融反応生成物を、冷却媒体に直接的
もしくは間接的に接触させ、該溶融反応生成物に一方向
ないしは多方向の温度勾配を与えて冷却することにより
行われ、温度勾配が与えられた各方向に指向性凝固し、
それぞれの方向にそって成長した結晶質繊維が形成され
る。その温度勾配は、0.5℃/龍〜35℃/flに制
御される。嵩度勾配が0.5℃/lより緩やかであると
、結晶性が悪くて繊維が短く、一方35℃/Nを越える
急峻な温度勾配を与えると、結晶化(繊維化)が不十分
となり、非晶質部が生しるからである。好ましい温度勾
配は、2〜b 物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t7易いので、温度勾配は、
上記範囲内で比較的高目に設定することが望ましい。な
お、凝固点に至るまでの溶融反応生成物の冷却速度の制
御は特に必要ではないが、通常約0.7〜b あってよい。
The cooling solidification is carried out by bringing the molten reaction product into direct or indirect contact with a cooling medium and cooling the molten reaction product by applying a unidirectional or multidirectional temperature gradient. Directional solidification in each given direction,
Crystalline fibers grown along each direction are formed. The temperature gradient is controlled between 0.5°C/double and 35°C/fl. If the bulk gradient is gentler than 0.5°C/L, the crystallinity will be poor and the fibers will be short, while if a steep temperature gradient of more than 35°C/N is applied, crystallization (fiberization) will be insufficient. This is because an amorphous part is formed. A preferable temperature gradient is 2 to b. When the product is natural anatase sand or a mixture of natural anatase sand and natural rutile sand, the temperature gradient is higher than in the case of natural rutile sand alone. Since the viscosity is high and it is easy to become amorphous, the temperature gradient is
It is desirable to set it relatively high within the above range. Although it is not particularly necessary to control the cooling rate of the molten reaction product until it reaches the freezing point, it may normally be about 0.7 to b.

上記の冷却同化処理は、適当な形状を有する筒体あるい
は容器等を冷却体とし、これに溶融反応生成物を注ぎ込
み、該冷却体への伝導伝熱により冷却させることにより
行われる。その冷却体は、例えば鉄、銅等の金属、各種
のセラミック、あるいは黒鉛等から成るものであってよ
い。
The above-mentioned cooling assimilation process is carried out by using a cylinder or container having an appropriate shape as a cooling body, pouring the molten reaction product into the cooling body, and cooling the product by conduction heat transfer to the cooling body. The cooling body may be made of metal such as iron or copper, various ceramics, or graphite.

第1図は円筒体(1)を冷却体とし、これに溶融反応生
成物を注ぎ込んで冷却させた例である。
FIG. 1 shows an example in which a cylindrical body (1) is used as a cooling body, and a molten reaction product is poured into it to cool it.

円筒体(1)内の溶融物には、冷却面である円筒体内表
面に接して最も温度が低い表面部と、冷却面から離隔し
た最も温度が高い中心部との間に温度勾配が与えられる
ことにより、円筒体の内表面に垂直で中心に向かって収
斂するように成長した繊維(F)の束状集合体が形成さ
れる。
A temperature gradient is given to the molten material in the cylinder (1) between the surface part, which is the cooling surface, which is in contact with the surface of the cylinder body and has the lowest temperature, and the center part, which is separated from the cooling surface and has the highest temperature. As a result, a bundle-like aggregate of fibers (F) grown perpendicular to the inner surface of the cylinder and converging toward the center is formed.

第2図は、矩形断面を有する容器(2)を冷却体とし、
その内表面の垂直方向に温度勾配を形成して溶融反応生
成物を冷却固化させた例である。
In Figure 2, a container (2) with a rectangular cross section is used as a cooling body,
This is an example in which a temperature gradient is formed in the vertical direction of the inner surface to cool and solidify the molten reaction product.

容器内には、容器内表面に垂直に、その中心へ向かって
ほぼ平行に成長した繊維(F)の集合体が形成される。
Inside the container, an aggregate of fibers (F) is formed that grows perpendicular to the inner surface of the container and substantially parallel to the center thereof.

第3図は、直径の異なる2つの円筒体(3・1.3・2
)を同心円状に立設し、2つの円筒体で画成されるドー
ナツ状の水平断面を成す空間内に溶融物を注ぎ込み、内
側の円筒体表面と外側円筒体の表面を冷却面とすること
により、該空間のほぼ中央部を境にしてその内側領域と
外側領域のそれぞれに互いに逆向きの温度勾配を形成し
て冷却させた例である。この場合には、外側の円筒体の
表面および内側の円筒体の表面のそれぞれから、中央部
に向かって成長した繊維(F)の束状集合体が形成され
る。
Figure 3 shows two cylindrical bodies with different diameters (3, 1.3, 2
) are set up concentrically, and the melt is poured into a space with a donut-shaped horizontal cross section defined by two cylindrical bodies, with the surface of the inner cylinder and the surface of the outer cylinder serving as cooling surfaces. This is an example in which temperature gradients in opposite directions are formed in each of the inner and outer regions of the space, with a substantially central portion as a boundary, thereby cooling the space. In this case, a bundle-like aggregate of fibers (F) is formed that grows toward the center from each of the surfaces of the outer cylinder and the inner cylinder.

第4図は、円筒体(4)内に金属片(10)を適当数挿
入し、これに溶融反応生成物を注ぎ込んで冷却させた例
である。溶融反応生成物中には、鉄片の挿入設置態様に
対応した種々の方向に温度勾配が生じ、その温度勾配に
そって円筒体(4)表面および鉄片(10)表面から成
長した結晶質繊維(F)の束状集合体が形成される。
FIG. 4 shows an example in which an appropriate number of metal pieces (10) are inserted into a cylindrical body (4), and a molten reaction product is poured into the metal pieces and cooled. Temperature gradients occur in the molten reaction product in various directions depending on how the iron pieces are inserted and installed, and crystalline fibers ( F) bundle-like aggregates are formed.

第5図は、円筒体(4)内のほぼ中央部に、金1lli
l(1))を数層に捲回して立設し、これに溶融反応生
成物を注ぎ込んで冷却した例である。この場合、溶融反
応生成物の温度は円筒体表面に接する部分で最も低(、
その表面に垂直で円筒体中心に向かって成長した結晶質
繊維の形成をみるとともに、金網の最外層の表面からも
、その表面に垂直な方向に結晶質繊維(その繊維長は、
円筒体内周面側から成長したものに比し短い)が形成さ
れる。
Figure 5 shows a gold plate placed approximately in the center of the cylindrical body (4).
This is an example in which 1(1)) was wound up into several layers and stood upright, and the molten reaction product was poured into it and cooled. In this case, the temperature of the molten reaction product is the lowest at the part in contact with the cylinder surface (,
In addition to observing the formation of crystalline fibers that grew perpendicular to the surface and toward the center of the cylinder, crystalline fibers (the fiber length of which is
(shorter than those grown from the inner peripheral surface side of the cylinder) is formed.

更に別法として、遠心力鋳造方式を利用し、金属製、セ
ラミック類または黒鉛製鋳型等を冷却体として、その鋳
型を軸心まわりに回転させながら、溶融反応生成物を鋳
込み、遠心力の作用で鋳型内面に沿って溶融反応生成物
のシリンダを形成しそ冷却することにより鋳型内壁面に
垂直で鋳型軸心に向かって成長した結晶質繊維を形成す
ることもできる。
Still another method is to use a centrifugal force casting method, in which a metal, ceramic or graphite mold is used as a cooling body, and the molten reaction product is cast while rotating the mold around its axis, and the centrifugal force is applied. By forming a cylinder of the molten reaction product along the inner surface of the mold and cooling it, it is also possible to form crystalline fibers that grow perpendicular to the inner wall surface of the mold and toward the mold axis.

上記各冷却固化法はいづれもハツチ方式であるが、連続
的な処理法として、例えば、適当な肉厚・を有する黒鉛
製、セラミック類もしくは金属製筒状モールドを冷却体
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下方から
引抜く、いわば連続鋳造方式を適用することができる。
Each of the above cooling solidification methods is a hatch method, but as a continuous processing method, for example, a cylindrical mold made of graphite, ceramic or metal with an appropriate wall thickness is used as a cooling body, and It is possible to apply a so-called continuous casting method in which a molten reaction product is poured in from the mold, solidified while being cooled, and then continuously pulled out from below.

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ド
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もしくは間けつ的に回転させながら
、ド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
下に谷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 drum axis direction. A plurality of grooves partitioned by vertical wall members with the outer peripheral surface as the bottom are formed, and these grooves are used as cooling bodies.The drum shaft is installed horizontally and connected to a rotation drive device, and the drum shaft is installed continuously or intermittently at an appropriate rotation speed. The process involves pouring the molten reaction product into the grooves from above the drum while rotating the drum, cooling and solidifying it, and when the grooves point downward, the cooled solidified product (lumps) is released from the grooves. It is also possible to repeat the process sequentially for each groove while the drum rotates.

上記の各冷却固化法において、必要に応じ冷却体を適当
な温度(約30〜300°C)に加熱し、もしくは冷却
しておくことは、溶融反応生成物の冷却体との接触面に
おける過度の急冷による非晶質化を防止するのみならず
、結晶質繊維の成長に適した温度勾配を形成し、よく発
達した健全な繊維の形成を促進させる点においても好ま
しいことである。前記第4図や第5図の例において、温
度勾配の調節のために必要ならば、円筒体(4)を加熱
もしくは冷却するとともに、またはその加熱もしくは冷
却に代えて、補助的冷却体として使用される鉄片(lO
)や金m (1))を適当な温度に調節して使用すれば
よい。また、遠心力鋳造法を利用する冷却同化法におい
ては、鋳型内に注入された溶融反応生成物からの輻射熱
で加熱された鋳型内の加熱空気を温度勾配の調節に役立
たせることもできる。もし、必要なら、その鋳型内に適
温に調節された空気を吹込むようにしてもよい。
In each of the above cooling solidification methods, it is important to heat the cooling body to an appropriate temperature (approximately 30 to 300°C) or cool it as necessary to prevent excessive excess at the contact surface of the molten reaction product with the cooling body. This is preferable because it not only prevents amorphization due to rapid cooling, but also forms a temperature gradient suitable for the growth of crystalline fibers and promotes the formation of well-developed and healthy fibers. In the examples of FIGS. 4 and 5, if necessary for adjusting the temperature gradient, the cylinder (4) can be used as an auxiliary cooling body in addition to or in place of heating or cooling. Iron piece (lO
) or gold (1)) at an appropriate temperature. Furthermore, in the cooling assimilation method using centrifugal casting, the heated air inside the mold, which is heated by radiant heat from the molten reaction product injected into the mold, can also be used to adjust the temperature gradient. If necessary, air at an appropriate temperature may be blown into the mold.

冷却固化工程を経て得られた結晶質繊維〔M2(Ti、
M ’ )zos )の束状集合体である塊状物は、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、沸騰水、または酸溶液を用いて行うこと
ができる。この溶出解繊化処理およびその後の二次処理
条件により、前記一般式〔I〕〜(Ill)で示される
各種のチタン化合物繊維が得られる。以下に、Mがカリ
ウムである場合(初生相の結晶質繊維がKz(Ti、M
’)205で示されるニチタン酸カリウム繊維)を代表
させて溶出解繊化処理およびその後の二次処理と得られ
る繊維の例について説明する。
Crystalline fibers [M2 (Ti,
The aggregate, which is a bundle-like aggregate of M')zos), is then subjected to leaching of soluble substances and defibration treatment. This treatment can be carried out using water, boiling water or acid solutions. Through this elution and fibrillation treatment and the subsequent secondary treatment conditions, various titanium compound fibers represented by the general formulas [I] to (Ill) can be obtained. Below, when M is potassium (the primary phase crystalline fiber is Kz(Ti, M
An example of the fiber obtained by the elution defibration treatment and subsequent secondary treatment will be explained using the potassium nititanate fiber (205) as a representative example.

冷水処理: 塊状物を水に浸漬すると、カリウムイオン等が溶出する
とともに、繊維同士の結合がとかれる。
Cold water treatment: When the lumps are immersed in water, potassium 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)することにより
、四チタン酸カリウム繊維(Kz(Ti。
Elutes potassium ions to a predetermined level (dealkalization)
After that, the potassium tetratitanate fiber (Kz(Ti.

M ’ ) aOq )を得ることができる。また、脱
アルカリを更に進めたのち、約1ooo℃で熱処理する
ことにより、六チタン酸カリウム繊維(K z(T i
、 M ’)6013)を得ることができる。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。
M')aOq) can be obtained. In addition, after further proceeding with dealkalization, potassium hexatitanate fiber (K z (T i
, M')6013) can be obtained. Note that the dealkalization state can be controlled by measuring pH.

沸騰水処理: 塊状物を沸騰水に浸漬し、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、水洗し、約1000
℃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金相繊維((Ti、M ’ ) O
□−Kz(Ti、M ’ )e016、  Kg(Ti
、M ’ )6013)を得ることができる。
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, washing with water, approximately 1000
By heat treatment at
□-Kz(Ti, M')e016, Kg(Ti
, M')6013) can be 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1
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 characteristics of the present invention is that the above three-phase composite fiber can be obtained.
It is one. 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(Fe2Q
3 、A e 203 、Crz03 、S 10R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 (Fe2Q) contained in natural rutile sand.
This is because 3, A e 203 , Crz03 , S 10R , 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二チタン酸
繊維(Hz (T i 、 M ’ ) z Os・H
2O3を得ることができる。また、ニチタン酸繊維を脱
水焼成処理すれば、チタニア繊維〔(Ti、M′)O□
〕が得られる。この場合、焼成処理温度が約900 ’
C以下であればアナターゼ相、約1)50°C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
アナターゼ相の欅在するチタニア繊維が得られる。
- Acid treatment: The block is immersed in an acid solution, for example a 0.5 M aqueous hydrochloric acid solution. After defibration with an acid solution, extraction of all potassium ions and replacement with hydrogen ions, washing with water and drying (air drying), crystalline dititanic acid fibers with a layered structure (Hz ( T i, M') z Os・H
2O3 can be obtained. In addition, if the nititanic acid fiber is dehydrated and fired, titania fiber [(Ti, M')O□
] is obtained. In this case, the firing treatment temperature is approximately 900'
If it is below C, it will be an anatase phase, and if it is about 1) 50 degrees Celsius or higher, it will be a rutile phase, and if it is fired at a temperature between that, titania fibers with a mixture of rutile and anatase phases will be obtained.

上記ルチル繊維((Ti、M′)O□〕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℃以上の温度で焼成すると、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。
Another feature of the present invention is that the above-mentioned rutile fiber ((Ti, M')O However, when attempting to obtain rutile fibers, 1) When fired at a temperature of 50°C or higher, although a phase transition to the rutile phase is observed, it becomes powdery and loses its fiber form, resulting in the inability to obtain rutile fibers. I can't.

天然ルチルサンドまたは天然アナターゼサンドを用いる
本発明では、そのようなことがなく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。
In the present invention, which uses natural rutile sand or natural anatase sand, this problem does not occur and 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。粒度は大部分が100μm前後である。また、各
サンドとも良く溶融するので摩砕の必要はなく、そのま
ま使用した。
The component compositions (wt%) of the natural rutile sand and natural anacuse sand used in the following examples are as follows. The particle size is mostly around 100 μm. In addition, since each sand melted well, there was no need for grinding, and it was used as it was.

天然ルチルサンド(オーストラリア産)T i 02:
95.6%、F e z Os : 0 、6%、p:
o、o1%、S : 0.’02%、7. r Oz:
o、7%、CrzC1+:0.3%、S i 02:0
.6%、V2O3:0.7%、Nbzos:o、a%、
A I! 203:0.4%、M n O: 0.01
%、CaO: 0.03%、MgO:0.03%、残部
は微量のC01Ga等。
Natural rutile sand (from Australia) T i 02:
95.6%, Fez Os: 0, 6%, p:
o, o1%, S: 0. '02%, 7. rOz:
o, 7%, CrzC1+: 0.3%, S i 02:0
.. 6%, V2O3: 0.7%, Nbzos: o, a%,
AI! 203: 0.4%, MnO: 0.01
%, CaO: 0.03%, MgO: 0.03%, the remainder being a trace amount of CO1Ga, etc.

天然アナターゼサンド(ブラジル産) T i O2:90.7%、Fe40:+:1.8%、
A 7!20342.22〜3.0%、Ca O: 0
.13〜0.4%、Cr z O3:0.001%、M
 g O: 0.008〜0.1%、MnO:0゜05
%、N1)20S:1.02%、pzos:0.2〜0
.41%、S  i  02:0.98%、  V2O
5:0.15%、  Z  r  Oz二〇、20%、
A s : 0.8 ppm 、 S : 0.013
%、H: 0.07%、着出類二0.8%、残部は微量
のC01Ga等。
Natural anatase sand (from Brazil) T i O2: 90.7%, Fe40: +: 1.8%,
A 7!20342.22-3.0%, CaO: 0
.. 13-0.4%, CrzO3:0.001%, M
gO: 0.008-0.1%, MnO: 0°05
%, N1) 20S: 1.02%, pzos: 0.2-0
.. 41%, S i 02: 0.98%, V2O
5: 0.15%, Z r Oz 20, 20%,
As: 0.8 ppm, S: 0.013
%, H: 0.07%, deposits 0.8%, the remainder being a trace amount of CO1Ga, etc.

去崖班上 (1)溶融反応処理 +1) ffI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300g。
Top of the cliff panel (1) Melt reaction treatment +1) ffI melt raw materials: natural rutile sand, industrial potassium carbonate (purity 99.9%), total 300 g.

T i O□/に20 (モル比)=2゜(2)溶融条
件: 1)00℃X2.Hr(白金ルツボ、容量500
cc)。
T i O□/20 (molar ratio) = 2° (2) Melting conditions: 1) 00°C x 2. Hr (platinum crucible, capacity 500
cc).

(II)冷却固化処理 次の7通りの方法により冷却固化させた。(II) Cooling solidification treatment It was cooled and solidified using the following seven methods.

(1)チタン酸カリウム板(上層>iアスへスト(下層
)の積層板上に、冷却体として鉄製円筒体(肉厚15 
**、内径60m5゜予熱なし)を立設し、溶融反応生
成物を注入。温度勾配3.5〜18.5℃/−麟。
(1) An iron cylindrical body (thickness 15
**, inner diameter 60m5゜ (no preheating) was installed upright, and the molten reaction product was injected. Temperature gradient 3.5-18.5°C/-rin.

繊維は円筒体内表面から垂直に中心に向かって成長。解
繊化後の繊維長:1〜2IIm(円筒体内周面から約2
0龍の領域) 、0.2〜0.5 ml (円筒体内周
面から20〜30龍の領域)。
Fibers grow vertically from the inner surface of the cylinder toward the center. Fiber length after defibration: 1 to 2 IIm (approximately 2
0 ml), 0.2 to 0.5 ml (region 20 to 30 ml from the inner circumferential surface of the cylinder).

(21U−、記(1)と同様の冷却法において、鉄製円
筒体を100°Cに予熱。その他の条件は(1)と同じ
。温度勾配4.5〜b 繊維は、円筒体内周面に垂直に中心部まで成長。
(21U-, in the same cooling method as described in (1), the iron cylinder was preheated to 100°C.Other conditions were the same as in (1).Temperature gradient 4.5~b The fibers were placed on the circumferential surface of the cylinder. Grows vertically to the center.

(3)鉄板(板厚22mm)上に黒鉛製円筒体(肉厚1
3 mm、内径8龍)を冷却体として立設し、これに溶
融反応生成物を注入。温度勾配5〜13℃7/龍。
(3) Graphite cylindrical body (wall thickness 1
3 mm, inner diameter 8 mm) was set up as a cooling body, and the molten reaction product was injected into it. Temperature gradient 5-13℃ 7/Dragon.

繊維は円筒体内壁面に垂直に成長。繊維長:約l龍(解
繊化後)。
Fibers grow perpendicular to the wall inside the cylinder. Fiber length: approximately 1 long (after defibration).

(4)銅板(肉厚0.6凋璽)上に、セラミック(アル
ミナ)製略角筒体(肉厚25鶴、断面積8cIaを立。
(4) A ceramic (alumina) approximately rectangular cylinder (wall thickness: 25 mm, cross-sectional area: 8 cIa) was erected on a copper plate (wall thickness: 0.6 mm).

設し、これに溶融反応生成物を注ぎ込む。温度勾配3〜
b 繊維は底面および円筒体内壁面に垂直に成長。
into which the molten reaction product is poured. Temperature gradient 3~
b Fibers grow perpendicular to the bottom and inner wall of the cylinder.

繊維長約3〜4龍(解繊化後)。Fiber length approximately 3 to 4 long (after defibration).

(5)鉄板(板厚4.5 [)上に鉄製円筒体(肉厚1
5關、内径60龍)を立設し、これに溶融反応生成物を
注ぎ込むとともに、板状鉄片(断面15fiX5顛)1
)本を分散挿入。温度勾配8〜b円筒体内壁面および各
板状鉄片表面から、それぞれ垂直方向に繊維が成長。繊
維長は約1〜21■(解繊化後)。
(5) Iron cylindrical body (thickness 1
5 mm, inner diameter: 60 mm), pour the molten reaction product into this, and add 1 plate iron piece (cross section: 15 fi x 5 mm).
) Scattered insertion of books. Temperature gradient 8-b Fibers grow in the vertical direction from the inner wall of the cylinder and the surface of each iron plate. Fiber length is approximately 1 to 21 cm (after defibration).

(6)鉄板(板厚4.5mm>上に鉄製円筒体(肉厚1
5闘、内径60龍)を立設するとともに、金網(鉄線径
0.8 鰭、6#)を数層に丸めて筒状(直径30顛)
にしたものを上記円筒体内の中央部に差し込み、その円
筒体内に溶融反応生成物を流し込む。
(6) Iron plate (thickness 4.5mm) On top of the iron cylinder (thickness 1
At the same time, a wire mesh (iron wire diameter 0.8 fin, 6#) was rolled up into several layers to form a tube (30 wire diameter).
is inserted into the center of the cylindrical body, and the molten reaction product is poured into the cylindrical body.

温度勾配3.5〜b 繊維は円筒体内壁面および底面に垂直に成長。Temperature gradient 3.5~b Fibers grow perpendicular to the wall and bottom of the cylinder.

繊維長は約2〜3龍(解繊化後)。Fiber length is approximately 2 to 3 lengths (after defibration).

(7)前記(5)の冷却法において、鉄製円筒体を12
0℃に、鉄片を70℃にそれぞれ予熱し、その他の条件
は同じにして溶融反応生成物を流し込む。温度勾配4〜
6.5℃/鰭。
(7) In the cooling method of (5) above, the iron cylindrical body is
The iron pieces were preheated to 0° C. and 70° C., and the molten reaction product was poured in with other conditions being the same. Temperature gradient 4~
6.5℃/fin.

繊維は円筒体内壁面および底面に垂直に成長。Fibers grow perpendicular to the wall and bottom of the cylinder.

繊維長は約3〜4顛(解繊化後)。Fiber length is approximately 3 to 4 fibers (after defibration).

(Ill)溶出解繊化処理および乾燥または焼成処理上
記冷却固化処理を経て得られた各塊状物を次の6通りの
処理に付した。
(Ill) Elution and defibration treatment and drying or calcination treatment Each lump obtained through the above cooling and solidification 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℃×3時間の焼成を行って六チタン酸カリウム
繊維(Kg(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.
Firing was performed at 1000° C. for 3 hours to obtain potassium hexatitanate fibers (Kg (Ti, 'M') 6013).

(2)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
、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)沸胱水処理および焼成 塊状物を沸騰水中1時間浸漬<2g#りしたのち、水洗
し、ついで1000℃X 3 Hrの焼成処理を行って
ルチル−ブリプライト−六チタン酸カリウム複合繊維(
(Ti、M ’ ) O□−Kg(Ti、M ’ )*
01b  Kz(Ti、M ’ )6013)を得た。
(3) Boiling water treatment and firing The lumps were immersed in boiling water for 1 hour (<2 g), washed with water, and then fired at 1000°C for 3 hours to produce rutile-briplite-potassium hexatitanate composite fibers (
(Ti, M') O□-Kg (Ti, M') *
01b Kz (Ti, M')6013) was obtained.

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。
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/I
l)したのち、水で洗浄(pH中性)し、ついで風乾す
ることにより、層状構造結晶質チタン酸繊維(Hz(T
i、M’)205  ・HzO]を得た。
(4) Acid treatment and air drying The lumps were immersed in a 0.5M hydrochloric acid aqueous solution for 24 hours (2 g/I
l), washed with water (pH neutral), and then air-dried to obtain layered crystalline titanate fibers (Hz (T
i, M')205 .HzO] 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(28/
l)せるのち、十分に水洗(pH中性)し、ついで90
0℃×1時間の焼成処理に付し、アナターゼ繊維((T
i、M’)02 )を得た。
(5) Acid treatment and baking The block was immersed in a 0.5 M hydrochloric acid aqueous solution for 24 hours (28/
l) After washing thoroughly with water (pH neutral),
The anatase fiber ((T
i, M')02) was obtained.

(6)酸処理および焼成 塊状物を0.5M塩酸水溶液に24時間浸漬(2g/J
)したのち、十分に水洗(pH中性)し、ついで1)5
0℃×2時間の焼成を行い、ルチル繊維〔(Ti、M’
)O□〕を得た。
(6) Acid treatment and baking The lumps were immersed in a 0.5M hydrochloric acid aqueous solution for 24 hours (2 g/J
), wash thoroughly with water (pH neutral), and then 1) 5
The rutile fiber [(Ti, M'
)O□] was obtained.

失隻斑主 (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300g。
(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 300g.

Ti0z/KzO(モル比) =1.9(2ン溶融条件
? 1200℃X1.5 Hr に−)ケ/L/ /L
/ツボ、容量500 cc)。
Ti0z/KzO (mole ratio) = 1.9 (2-melt conditions? 1200℃ x 1.5 hours -) /L / /L
/ acupuncture point, capacity 500 cc).

(It)冷却同化処理 (1)チタン酸カリウム板(上層)とアスベスト(下層
)の積層板上に、鉄製円筒体(肉厚15頗、内径60關
。予熱温度150℃)を立設し、溶融反応生成物を注ぎ
込む。温度勾配約5〜b 繊維は円筒体内壁面に垂直に成長。中央部の繊維はやや
細い。繊維長:約0.5〜1顛(解繊化後)。
(It) Cooling and assimilation treatment (1) An iron cylinder (wall thickness: 15 mm, inner diameter: 60 mm, preheating temperature: 150°C) is erected on a laminate of potassium titanate plate (upper layer) and asbestos (lower layer), Pour in the molten reaction product. Temperature gradient approximately 5~b Fibers grow perpendicular to the wall surface inside the cylinder. The fibers in the center are slightly thinner. Fiber length: Approximately 0.5 to 1 strand (after defibration).

(2)鉄板(板厚4.5mm)上に鉄製円筒体く肉厚1
5顛、内径601)を立設するとともに、その中央部に
金網(鉄線径0.8m)を筒状に丸めて(直径30額)
挿入し、′円筒体内に溶融反応生成物を流し込む。温度
勾配約3.5〜b 繊維は円筒体内壁面に垂直方向に成長。繊維長は約1〜
21)1)(解繊化後)。
(2) Iron cylindrical body on iron plate (plate thickness 4.5 mm) wall thickness 1
At the same time, a wire mesh (iron wire diameter 0.8 m) was rolled into a cylinder shape (diameter 30 m) in the center.
the molten reaction product into the cylinder. Temperature gradient approximately 3.5~b Fibers grow perpendicular to the wall surface of the cylinder. Fiber length is approximately 1~
21) 1) (after defibration).

(Ill)溶出解繊化処理および二次処理実施例1の(
1)1)における(1)〔冷水処理+1000°C焼成
〕と同じ処理により、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+風乾〕と同し処理により層状構
造結晶質チタン酸繊維を、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。
(Ill) Elution defibration treatment and secondary treatment Example 1 (
1) By the same treatment as (1) [cold water treatment + 1000°C firing] in 1), potassium hexatitanate fibers were
3) A rutile-preplite-potassium hexatitanate composite phase fiber was produced using the same process as [boiling water treatment + 1000°C firing], and a layered crystalline titanate fiber was produced using the same process as (4) [acid treatment + air drying]. , and same (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(9(1,9%)。合計量300g。
Example 3 (1) Melt reaction treatment (1) Molten raw materials: Natural anatase sand, industrial potassium carbonate (9 (1.9%). Total amount 300 g.

T i Ot /KzO(モル比”) =2.1 。T i Ot / KzO (molar ratio) = 2.1.

(2)溶融条件:1)50℃×2時間(アルミナルツボ
、容量500cc)。
(2) Melting conditions: 1) 50°C x 2 hours (aluminum crucible, capacity 500cc).

(n)冷却固化処理 (1)チタン酸カリウム板(上層)とアスベスト(下層
)の積層板上に、鉄製円筒体(肉厚151m、内径6(
ifl。予熱温度45℃)を立設し、溶融反応生成物を
注入。温度勾配5〜b 繊維は円筒体内壁面に垂直に成長。中央部の繊維はやや
細い。繊維長:約0.1〜1mm(解繊化後)。
(n) Cooling and solidification treatment (1) An iron cylindrical body (wall thickness 151 m, inner diameter 6 (
ifl. A preheating temperature of 45°C was set up, and the molten reaction product was injected. Temperature gradient 5-b Fibers grow perpendicular to the inner wall of the cylinder. The fibers in the center are slightly thinner. Fiber length: approximately 0.1 to 1 mm (after defibration).

(2)鉄板(板厚4.5 mm) J二に鉄製円筒体(
肉厚15龍、内径60龍)を立設するとともに、その中
央部に金網(鉄線径0.8 龍)を筒状に丸めて(直径
30龍)挿入し、円筒体内に溶融反応生成物を流し込む
。温度勾配3.5〜b 繊維は円筒体内壁面に垂直方向に成長。繊維長は約1〜
2龍(解繊化後)。
(2) Iron plate (plate thickness 4.5 mm) J second iron cylindrical body (
A cylinder with a wall thickness of 15 mm and an inner diameter of 6 mm is erected, and a wire mesh (iron wire diameter of 0.8 mm) is rolled into a cylinder shape (30 mm in diameter) and inserted into the center of the cylinder, and the molten reaction product is poured into the cylinder. Pour. Temperature gradient 3.5~b Fibers grow perpendicular to the wall surface inside the cylinder. Fiber length is approximately 1~
2 dragons (after defibration).

(II+)溶出解繊化処理および乾燥または焼成処理実
施例1のCDI )における(1)〔冷水処理+100
0℃焼成〕と同じ処理により、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)〔酸処理十風乾〕と同じ処理によ
り層状構造結晶質チタン酸繊維を、また同(5)〔酸処
理+900℃焼成〕と同じ処理によりアナクーゼ繊維を
、それぞれ得た。
(II+) Elution defibration treatment and drying or calcination treatment (1) in CDI of Example 1 [cold water treatment +100
Potassium hexatitanate fibers were produced using the same process as in (3) [boiling water treatment + 1000°C firing], and rutile-preprite-potassium hexatitanate composite phase fibers were produced in (4) [by the same process as in (3) [boiling water treatment + 1000°C firing]]. A layered crystalline titanate fiber was obtained by the same treatment as in (5) [acid treatment + 900°C firing], and anacuse fiber was obtained by the same treatment as in (5) [acid treatment + 900°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、冷
却固化工程や溶出解繊化工程等での処理条件により屓な
るが、約0.5龍以上(0,5〜4龍)と従来のそれに
比し長い。
The fiber length of the titanium compound fibers in each of the above examples varies depending on the processing conditions in the cooling solidification process, elution and defibration process, etc., but it is approximately 0.5 dragons or more (0.5 to 4 dragons), compared to the conventional one. Comparatively long.

第8図に塊状物を処理して得られた繊維を示す。FIG. 8 shows the fibers obtained by processing the agglomerates.

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(K2(Ti、M ’ )601
3)であり(その処理条件は、実施例1の(I[I)(
1)に相当)、同図(1)は繊維群(倍率:×30)、
同図〔■〕は単繊維の拡大外観(倍率: X100O)
をそれぞれ示す。なお、上記繊維のX線粉末回折図を第
6図に示す。
The fibers were potassium hexatitanate fibers (K2 (Ti, M') 601) obtained by firing at 1000 °C after cold water treatment.
3) (the processing conditions are (I[I)(
1)), the same figure (1) shows the fiber group (magnification: ×30),
The figure [■] is an enlarged appearance of a single fiber (magnification: X100O)
are shown respectively. Incidentally, an X-ray powder diffraction pattern 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、極めて安価に高収率で各種
のチタン化合物繊維を製造することができる。
According to the method of the present invention, various titanium compound fibers can be produced at extremely low cost and in high yield using natural rutile sand or natural anatase sand 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、工業用繊維の
製造法として有用である。
According to the present invention, it is possible to obtain fibers having 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。
Furthermore, the invention provides fibers with improved properties.

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150
0℃、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。
For example, regarding heat resistance, the melting point of potassium hexatitanate fiber is approximately 1370°C, and that of preprite fiber is approximately 150°C.
0°C, that of titania fiber is extremely high at about 1840°C, indicating that it has excellent heat resistance.

また、耐アルカリ性にすぐれており、アスベスト繊維等
を凌く耐薬品性を有する。更に、六チタン酸カリウl、
では、モース硬度約4と、非常に硬質で、すくれた耐摩
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、従来の繊維を凌く特性を有する。第
7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C(
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、(TiO2)
、(2)は本発明によりえられた六チタン酸カリウム繊
維(K2(Ti、M ’ )6013)、(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<Kz TL、O+:+)、(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。
It also has excellent alkali resistance and chemical resistance that surpasses asbestos fibers. Furthermore, potassium hexatitanate,
It is extremely hard, with a Mohs hardness of approximately 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. FIG. 7 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 C (
Ti, M') 02), (1') is rutile fiber obtained using highly purified titanium oxide as a raw material, (TiO2)
, (2) is the potassium hexatitanate fiber (K2 (Ti, M') 6013) obtained by the present invention, and (2') is the potassium hexatitanate fiber obtained using high-purity purified titanium oxide as a raw material <Kz TL, O+:+) and (3) respectively indicate the thermal conductivity of the rutile-preplyte-potassium hexatitanate fiber obtained according to the present invention.

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
くれていることがわかる。
As shown in the figure, when comparing fibers of the same type, the fibers obtained by the present invention have lower thermal conductivity, and the thermal conductivity of the three-phase composite fibers is also extremely low, resulting in poor thermal insulation properties. It can be seen that

本発明方法により得られる各種繊維は、耐火・断熱材、
耐熱材、摩擦材、濾過材、高温用途での触媒担体、吸音
材等の構成材料として、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
質二チタン酸繊維やチタニア繊維は、イオン等の吸着特
性にもすくれているので、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有
用である。
Various fibers obtained by the method of the present invention are fireproof/insulating materials,
It is useful as a constituent material for heat-resistant materials, friction materials, filtration materials, catalyst carriers for high-temperature applications, sound-absorbing materials, etc., or as composite reinforcing materials for cement, plastics, metals, etc. It is also useful as a material for crystalline dititanic acid fibers and titania. Fibers also have adsorption properties for ions, etc., so they are suitable as constituent materials for waste treatment barrier layers in nuclear power facilities, for example.Furthermore, titania fibers are useful as constituent materials for insulating materials, dielectric materials, etc. It is.

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〜第5図は溶融反応生成物の冷却同化法および結
晶質繊維生成状況の模式的説明図(各図とも(1)は縦
断面図、(II)はX−X断面図)、第6図は本発明に
より得られた繊維のX線粉末回折図、第7図は各種チタ
ン化合物繊維の熱伝導率を示すグラフ、第8図(1)、
(II)は繊維の例を示す図面代用顕微鏡写真である。
Figures 1 to 5 are schematic explanatory diagrams of the cooling assimilation method of the molten reaction product and the state of crystalline fiber production (in each figure, (1) is a longitudinal sectional view, (II) is a XX sectional view), Figure 6 is an X-ray powder diffraction diagram of the fiber obtained by the present invention, Figure 7 is a graph showing the thermal conductivity of various titanium compound fibers, Figure 8 (1),
(II) is a photomicrograph substituted for a drawing showing an example of 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1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一方向な
いしは多方向における温度勾配の制御下に指向性凝固さ
せ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 of natural rutile sand and natural anatase sand or a mixture of both 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. 1. A method for producing titanium compound fibers, which comprises: heating and melting reaction by mixing with a titanium compound fiber; and, in a cooling solidification step, directional solidifying the molten reaction product under control of a temperature gradient in one direction or in multiple directions.
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