JPS63256526A - Production of potassium titanate fiber - Google Patents

Production of potassium titanate fiber

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JPS63256526A
JPS63256526A JP9408987A JP9408987A JPS63256526A JP S63256526 A JPS63256526 A JP S63256526A JP 9408987 A JP9408987 A JP 9408987A JP 9408987 A JP9408987 A JP 9408987A JP S63256526 A JPS63256526 A JP S63256526A
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potassium
fibers
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基史 田島
Yasuji Morita
森田 保治
Katsutoshi Noda
克敏 野田
Yuji Aramaki
荒巻 裕二
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Abstract

PURPOSE:To obtain titled fibers which are adequate particularly as a reinforcing material to be filled in plastics and have a small diameter and long size as well as excellent homogeneity by subjecting a mixture composed of prescribed ratios of a Ti compd. and K compd. to quick cooling after heating and melting to obtain an amorphous solid material, adding TiO2 thereto, and subjecting the powder mixture obtd. in such a manner to a calcination treatment. CONSTITUTION:The mixture prepd. by compounding (A) the Ti compd. such as natural rutile sand which is converted to TiO2 by heating and (b) the K compd. such as K2CO3 which is converted to K2O by heating is melted by heating at 950-1,100 deg.C and the melt is subjected to the quick cooling treatment by a twin roll method, etc., at, for example, >=10<6> deg.C/sec cooling rate, by which the amorphous solid material (A) is obtd. (B) TiO2 is then added to the component A so as to attain 3-6 molar ratio of TiO2/K2O and the mixture is ground by a disk mill, or the like, to form the powder mixture having <=10mu grain size; thereafter, the mixture is subjected to the calcination treatment by holding the same for a suitable time (e.g.: about 30min) at 800-1,200 deg.C to grow the potassium tetratitanate fibers and/or potassium hexatitanate fibers.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶融法によるチタン酸カリウム繊維の製造方
法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for producing potassium titanate fibers by a melting method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

六チタン酸カリウムCKtO・6TiO2)繊維や、四
チタン酸カリウム(K2O・4TiO2)繊維等に代表
されるチタン酸カリウム繊維は、耐熱性、耐摩耗性、補
強性等にすぐれた合成無機繊維である。
Potassium titanate fibers, such as potassium hexatitanate (CKtO・6TiO2) fibers and potassium tetratitanate (K2O・4TiO2) fibers, are synthetic inorganic fibers with excellent heat resistance, abrasion resistance, reinforcing properties, etc. .

その代表的な製造法として溶融法と称される方法が知ら
れている(特公昭54−19239号、特開昭58−1
58688号)。溶融法は、加熱により二酸化チタン(
TiO2)となるチタン化合物と、加熱により酸化カリ
ウム(K2O)となるカリウム化合物とを、TiO□/
に20のモル比が約2となるように混合した混合物を原
料とし、該原料混合物を加熱溶融する工程、加熱溶融物
を冷却用金型に注ぎ込み、一定の冷却速度で一方向に凝
固させることにより、初生絹繊維として層状構造を有す
る結晶質二チタン酸カリウム(K2O・2TiO2)繊
維の集合体である繊維塊を得る冷却固化工程、ついで繊
維塊を水洗し、TiO□/に20のモル比が約6となる
までに゛イオンを溶出させる水洗(脱アルカリ)工程、
水洗工程を経て回収される水和チタン酸カリウム繊維を
乾燥し、熱処理する工程、所望により更に脱カリウム処
理および熱処理を行う工程等からなる。
As a typical manufacturing method, a method called the melting method is known (Japanese Patent Publication No. 54-19239, Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-1
No. 58688). The melting method involves heating titanium dioxide (
TiO□/
A process of heating and melting the raw material mixture using a mixture in which the molar ratio of 20 to 20 is about 2, and pouring the heated melt into a cooling mold and solidifying it in one direction at a constant cooling rate. A cooling solidification step is performed to obtain a fiber mass, which is an aggregate of crystalline potassium dititanate (K2O.2TiO2) fibers having a layered structure as primary silk fibers.Then, the fiber mass is washed with water, and a molar ratio of 20 to TiO□/ is obtained. A water washing (dealkalization) step in which the ions are eluted until the value reaches approximately 6;
The process includes a step of drying and heat-treating the hydrated potassium titanate fibers recovered through the water-washing step, and a step of further performing potassium removal treatment and heat treatment if desired.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来の製造方法では、初生相繊維塊を水洗してTi
O2/K2Oのモル比が約6となるまでに゛イオンを溶
出する工程を必要とするので、カリウム分の損失となり
、またそれだけ収率が低下する。
In the conventional manufacturing method described above, the primary phase fiber mass is washed with water and Ti
Since a step of eluting ions is required until the O2/K2O molar ratio reaches about 6, potassium content is lost and the yield is reduced accordingly.

また、得られるチタン酸カリウム繊維は一般に繊維径が
約10〜30μmと大きく、かつ繊維形態(太さ、長さ
)、が不揃いで均質性に乏しい。これは、加熱溶融物を
冷却用金型内で一方向凝固させて初生相二チタン酸カリ
ウム繊維(K2O・2TiOg)を生成させる際の冷却
速度が、金型内に接する部分と、そうでない部分とで異
なる゛ため、初生絹繊維の形態が不揃いとなり、その初
生絹繊維の形態のバラツキが、その後に得られる製品繊
維(四チタン酸カリウム繊維、六チタン酸カリウム繊維
など)の形態に強い影響を残すことによる。従って、繊
維径が細く、均質性にすぐれたチタン酸カリウム繊維を
得るには、加熱溶融物の冷却固化工程における冷却速度
を精密に制御することが必要である。しかし、加熱溶融
物の冷却速度の精密な制御を大量生産・連続生産におい
て実施することは甚だ困難である。
Further, the obtained potassium titanate fibers generally have a large fiber diameter of about 10 to 30 μm, and the fiber morphology (thickness and length) is irregular and poor in homogeneity. This means that when the heated melt is unidirectionally solidified in the cooling mold to generate primary phase potassium dititanate fibers (K2O 2TiOg), the cooling rate differs between the parts that are in contact with the inside of the mold and the parts that are not. As a result, the morphology of the primary silk fibers becomes irregular, and the variation in the morphology of the primary silk fibers has a strong influence on the morphology of the product fibers (potassium tetratitanate fiber, potassium hexatitanate fiber, etc.) that are subsequently obtained. By leaving . Therefore, in order to obtain potassium titanate fibers with a small fiber diameter and excellent homogeneity, it is necessary to precisely control the cooling rate in the cooling and solidification process of the heated melt. However, it is extremely difficult to precisely control the cooling rate of heated molten material in mass production and continuous production.

本発明は、上記従来法における問題点を解決するための
改良された製造方法を提供しようとするものである。
The present invention aims to provide an improved manufacturing method to solve the problems in the conventional methods described above.

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明に係
るチタン酸カリウム繊維の製造方法は、 加熱により二酸化チタン(TiO□)となるチタン化合
物と加熱により酸化カリウム(K2O)となるカリウム
化合物とを、TiO□/ K t Oのモル比が1.5
〜2,5となるように配合した混合物の加熱溶融物を急
冷して非晶質固化物を得、 前記非晶質固化物に、二酸化チタンを、T i Oz/
に20のモル比が3〜6となるように加えて均一な粉末
混合物となし、 ついで、前記粉末混合物に焼成処理を施してチタン酸カ
リウム繊維を成長させることを特徴としている。
[Means and effects for solving the problems] The method for producing potassium titanate fibers according to the present invention comprises: a titanium compound that becomes titanium dioxide (TiO□) when heated; a potassium compound that becomes potassium oxide (K2O) when heated; , the molar ratio of TiO□/K t O is 1.5
A heated melt of a mixture blended so as to be 2.5 to 2.5% is rapidly cooled to obtain an amorphous solidified material, and titanium dioxide is added to the amorphous solidified material with TiOz/
The method is characterized in that a homogeneous powder mixture is prepared by adding 20 to 20 at a molar ratio of 3 to 6, and then the powder mixture is subjected to a firing treatment to grow potassium titanate fibers.

本発明方法は、原料配合におけるTiO2/K2Oのモ
ル比を従来法のそれと同じように、1.5〜2.5の低
い値に調節しておく一方、その溶融物を急冷して得た固
化物に二酸化チタンを追加投与することにより、TiO
□/に20のモル比の値をチタン酸カリウム繊維の形成
に必要なレベルにまで高めることとしたので、脱カリウ
ム処理によりそのモル比を調節していた従来法のような
カリウム分の損失と、それに伴う収率の低下が解消され
、繊維の理論収率が高められる。
In the method of the present invention, the molar ratio of TiO2/K2O in the raw material formulation is adjusted to a low value of 1.5 to 2.5, similar to that of the conventional method, and the melt is rapidly cooled to obtain a solidified material. By adding titanium dioxide to the material, TiO
Since we decided to increase the value of the molar ratio of □/to20 to the level necessary for the formation of potassium titanate fibers, we avoided the loss of potassium content unlike the conventional method in which the molar ratio was adjusted by depotassium treatment. , the resulting decrease in yield is eliminated, and the theoretical yield of fibers is increased.

なお、脱カリウム処理によるカリウム分の損失を回避す
る他の方法として、出発原料配合におけるTiO□/に
20のモル比を繊維の形成に必要なレベルに高めておく
ことも考えられるが、T i Oz/に20のモル比を
そのように高くすると、溶融点が約1250℃以上と高
くなるので、溶解炉の溶損が著しくなり、溶解炉の耐久
性が大きく低下するだけでなく、溶損した炉材が溶融物
中に混入し、溶融物を汚染するため、得られるチタン酸
カリウム繊維の品質が悪くなる。本発明では、出発原料
がTiO2/K2Oのモル比を低(調節しているので、
約950〜1100℃の加熱温度で溶解を行うことがで
き、従って炉材の溶損量や溶融物汚染の増加をきたすこ
とはない。
In addition, as another method to avoid the loss of potassium content due to the depotassium treatment, it is possible to increase the molar ratio of TiO□/20 to the level necessary for forming fibers in the starting material formulation, but Ti If the molar ratio of 20 to Oz/Oz/20 is increased to such a high value, the melting point will rise to about 1250°C or higher, which will cause significant melting damage in the melting furnace, which will not only greatly reduce the durability of the melting furnace, but also cause melting damage. This furnace material mixes into the melt and contaminates the melt, resulting in poor quality of the potassium titanate fibers obtained. In the present invention, since the starting material has a low (controlled) molar ratio of TiO2/K2O,
Melting can be carried out at a heating temperature of about 950 to 1100° C., so there is no increase in the amount of melt damage to the furnace material or the contamination of the melt.

更に本発明方法は、溶融物を一方向凝固させることによ
り溶融物から直ちにニチタン酸カリウム繊維を生成させ
ていた従来法と異なって、溶融物を急冷させて一旦非晶
質固化物となし、これに二酸化チタンを追加投与して混
合物としたうえ、その粉砕物から繊維を成長させること
としたので、従来法によるものに比し、細径かつ長寸の
均質性に富む繊維が得られる。その繊維径や繊維長は、
出発原料におけるT i Oz / K 20のモル比
により若干具なるが、おおむね繊維径は0.2〜1.0
μm1繊維長は1〜20μmである。
Furthermore, the method of the present invention differs from the conventional method in which potassium nititanate fibers are immediately produced from the melt by solidifying the melt in one direction. By adding titanium dioxide to the mixture to form a mixture, and then growing fibers from the pulverized product, it is possible to obtain fibers with a finer diameter, longer length, and greater homogeneity than those obtained by conventional methods. The fiber diameter and fiber length are
Although it varies slightly depending on the molar ratio of T i Oz / K 20 in the starting material, the fiber diameter is generally 0.2 to 1.0.
μm1 fiber length is 1 to 20 μm.

本発明方法によれば、非晶質固化物と、これに追加投与
した二酸化チタンとの混合物のTiO□/に2Oのモル
比により、組成および構造の異なるチタン酸カリウム繊
維が得られ、更に、所望によりその繊維を脱カリウム処
理と焼成処理とからな””” LLS処理に付すことに
より、組成および構造の異なるチタン酸カリウム繊維に
変換することができる。
According to the method of the present invention, potassium titanate fibers having different compositions and structures can be obtained depending on the molar ratio of TiO□/2O in the mixture of the amorphous solidified material and titanium dioxide added thereto, and further, If desired, the fibers can be converted into potassium titanate fibers having a different composition and structure by subjecting them to an LLS treatment consisting of a depotassium treatment and a calcination treatment.

以下、本発明方法を工程順に説明する。Hereinafter, the method of the present invention will be explained in order of steps.

加熱により二酸化チタンとなるチタン化合物としては、
高純度精製酸化チタン、合成ルチル、チタンスラグまた
は天然ルチルサンド、天然アナターゼサンド等が用いら
れる。上記チタン化合物に配合されるカリウム化合物は
、代表的には炭酸カリウム(K z CO*)であり、
その他、水酸化物、硝酸塩などを使用することもできる
Titanium compounds that become titanium dioxide when heated include:
Highly purified titanium oxide, synthetic rutile, titanium slag, natural rutile sand, natural anatase sand, etc. are used. The potassium compound blended into the titanium compound is typically potassium carbonate (K z CO *),
In addition, hydroxides, nitrates, etc. can also be used.

チタン化合物とカリウム化合物との混合比は、TiO□
/に20のモル比で1.5〜2.5の範囲が適当であり
、その加熱溶融は、温度:約950〜1100℃で行う
ことができる。
The mixing ratio of titanium compound and potassium compound is TiO□
A suitable molar ratio of / to 20 is in the range of 1.5 to 2.5, and the heat melting can be carried out at a temperature of about 950 to 1100°C.

上記混合物を溶解炉内で加熱溶融し、溶融物を溶製した
のち、その溶融物を急冷処理(例えば10”℃/秒以上
の冷却速度)に付すことにより、ニチタン酸カリウム結
晶の生成を阻止し、非晶質固化物を得る。その急冷処理
は、例えば双ロール法により行なわれる。金属双ロール
を高速回転させながら、双ロール間隙に溶融物を流下さ
せることにより箔片状の非晶質問化物を効率よく得るこ
とができる。
The above mixture is heated and melted in a melting furnace to produce a molten material, and then the molten material is subjected to rapid cooling treatment (for example, at a cooling rate of 10"C/sec or more) to prevent the formation of potassium nititanate crystals. Then, an amorphous solidified product is obtained.The quenching treatment is carried out, for example, by the twin roll method.By rotating the metal twin rolls at high speed and letting the melt flow down into the gap between the twin rolls, a foil-like amorphous solidified product is obtained. compounds can be obtained efficiently.

上記急冷処理により非晶質固化物を得たのち、これを二
酸化チタン(例えば、高純度精製酸化チタン粉末)と混
合する。このとき、混合物のTiO□/に2Oのモル比
が3〜6となるように、非晶質固化物と二酸化チタンと
の混合割合を調節する。上記モル比を3〜6とすること
により、四チタン酸カリウム繊維、もしくは六チタン酸
カリウム繊維、またはその混合繊維など、組成と構造の
異なる繊維の製造が可能となる。
After obtaining an amorphous solidified material by the above-mentioned rapid cooling treatment, this is mixed with titanium dioxide (for example, highly purified titanium oxide powder). At this time, the mixing ratio of the amorphous solidified material and titanium dioxide is adjusted so that the molar ratio of 2O to TiO□/ of the mixture is 3 to 6. By setting the above molar ratio to 3 to 6, it becomes possible to produce fibers with different compositions and structures, such as potassium tetratitanate fibers, potassium hexatitanate fibers, or mixed fibers thereof.

非晶質固化物と二酸化チタンとを混合し、ディスクミル
等の粉砕手段により均一な粉末混合物となしたうえで、
その粉末混合物を焼成処理に付す。
After mixing the amorphous solidified material and titanium dioxide and making it into a uniform powder mixture by pulverizing means such as a disk mill,
The powder mixture is subjected to a calcination treatment.

粉末の粒径は特に限定しないが、繊維の収率を高め、か
つ細径・長寸の繊維を成長させるためには、微細粒であ
る程よい。その好ましい粒径は1011m以下である。
Although the particle size of the powder is not particularly limited, the finer the particle, the better in order to increase the yield of fibers and grow fine and long fibers. The preferred particle size is 1011 m or less.

焼成処理は、上記粉末混合物を、800〜1200℃に
適当時間(例えば30分間)保持することにより達成さ
れる。この焼成処理において非晶質固化物粒子への二酸
化チタンの固溶と、その固溶物からの繊維の生成・成長
が生起する。
The calcination treatment is achieved by holding the powder mixture at 800 to 1200° C. for an appropriate period of time (for example, 30 minutes). In this firing process, solid solution of titanium dioxide into the amorphous solidified particles and generation and growth of fibers from the solid solution occur.

焼成処理により得られるチタン酸カリウム繊維の種類(
組成と構造)は、その前工程で調整される非晶質固化物
と二酸化チタンの粉末混合物におけるTiO2/K2O
のモル比により異なる。すなわち、その粉末混合物にお
けるT i Oz / K z 0モル比を、3〜6の
範囲内において、3.5以下の低い値に調節した場合は
、四チタン酸カリウム繊維が得られ、そのモル比を3.
5より高く、5.5以下の中位の値に調節した混合物で
ある場合には、四チタン酸カリウムと六チタン酸カリウ
ムの混合繊維が得られ、またモル比が5.5を越える高
い値に調節された混合物からは、六チタン酸カリウム繊
維が収得される。
Types of potassium titanate fibers obtained by firing treatment (
composition and structure) of TiO2/K2O in the amorphous solidified and titanium dioxide powder mixture prepared in the previous step.
Varies depending on the molar ratio of That is, when the T i Oz / Kz 0 molar ratio in the powder mixture is adjusted to a low value of 3.5 or less within the range of 3 to 6, potassium tetratitanate fibers are obtained, and the molar ratio 3.
If the mixture is adjusted to a medium value higher than 5 and lower than 5.5, a mixed fiber of potassium tetratitanate and potassium hexatitanate will be obtained, and if the molar ratio is adjusted to a high value exceeding 5.5. Potassium hexatitanate fibers are obtained from the mixture adjusted to .

粉末混合物を焼成処理して得られた上記繊維は、そのま
までは、一部に繊維同士が付着し束状の集合状態を呈し
ているが、これを例えば水に懸濁させてミキサーで攪拌
する解繊処理を施すことにより、単繊維ごとに分離した
繊維として回収することができる。
When the above-mentioned fibers obtained by firing a powder mixture are left as they are, some of the fibers adhere to each other and exhibit a bundle-like aggregation state. By performing fiber treatment, it is possible to recover individual fibers as separate fibers.

上記工程を経て得られた繊維が四チタン酸カリウム繊維
である場合、所望により、これを脱カリウム処理と焼成
処理とからなる二次工程に付すことにより、六チタン酸
カリウム繊維に変換することができる。また、上記工程
を経て得られた繊維が四チタン酸カリウムと六チタン酸
カリウムの混合繊維である場合にも、脱カリウム処理と
焼成処理とからなる2次工程に付すことにより、六チタ
ン酸カリウムの単相繊維に変換することができる。
If the fiber obtained through the above process is potassium tetratitanate fiber, it can be converted into potassium hexatitanate fiber by subjecting it to a secondary step consisting of a potassium removal treatment and a firing treatment, if desired. can. In addition, even when the fiber obtained through the above process is a mixed fiber of potassium tetratitanate and potassium hexatitanate, potassium hexatitanate can be converted into single-phase fibers.

その脱カリウム処理は、水または酸水溶液、好ましくは
酸水溶液(例えば、0.5〜2%の硫酸水溶液)を洗液
として行うことができる。この脱カリウム処理において
、四チタン酸カリウムを、六チタン酸カリウム相当組成
となるまでカリウ・ム分を溶出させる。
The depotassium treatment can be carried out using water or an acid aqueous solution, preferably an acid aqueous solution (for example, a 0.5-2% sulfuric acid aqueous solution) as a washing liquid. In this depotassium treatment, potassium tetratitanate is eluted with potassium content until it has a composition equivalent to potassium hexatitanate.

脱カリウム処理を終えた繊維の化学組成は六チタン酸カ
リウム組成に相当しているが、結晶構造的には、もとの
四チタン酸カリウムの層状構造のなごりをとどめている
ので、これを脱水・乾燥したのち、焼成処理に付し四チ
タン酸カリウムの層状構造から、六チタン酸カリウムの
トンネル構造に変換させる。その焼成処理は、好ましく
は、400〜900℃に適当時間(例えば、30分間)
加熱保持することにより達成される。
The chemical composition of the fiber after depotassium treatment corresponds to that of potassium hexatitanate, but the crystal structure retains the traces of the original layered structure of potassium tetratitanate, so it is necessary to dehydrate it.・After drying, it is subjected to firing treatment to convert the layered structure of potassium tetratitanate to the tunnel structure of potassium hexatitanate. The firing treatment is preferably performed at 400 to 900°C for an appropriate time (for example, 30 minutes).
This is achieved by heating and holding.

〔実施例〕〔Example〕

例1 (四チタン酸カリウム繊維の製造)(1)原料調
整 (1)チタン化合物:天然ルチルサンド(純度95.6
%、オーストラリア産) (2)カリウム化合物:炭酸カリウム(純度99.5%
) (3)  T i Oz / K t O(モ)Lt比
):2.0(If)加熱溶融 原料混合粉末を白金るつぼに入れ、1100℃×40分
間加熱。
Example 1 (Production of potassium tetratitanate fiber) (1) Raw material preparation (1) Titanium compound: Natural rutile sand (purity 95.6
%, produced in Australia) (2) Potassium compound: Potassium carbonate (purity 99.5%)
) (3) T i Oz / K t O (mo) Lt ratio): 2.0 (If) The heated melted raw material mixed powder was placed in a platinum crucible and heated at 1100° C. for 40 minutes.

(II[)急冷処理 溶融物を高速回転している金属製双ロールに流下し、箔
片状の固化物を得る。
(II [) Quenching process The molten material flows down onto twin metal rolls rotating at high speed to obtain a solidified material in the form of flakes.

その固化物はX線回折により非晶質であることを確認し
た。
The solidified product was confirmed to be amorphous by X-ray diffraction.

(IV)焼成処理 上記非晶質固化物に、二酸化チタン粉末(高純度精製酸
化チタン、純度99%)を、TiO2/K2Oのモル比
が3.0となるように混合し、ディスクミルで粉砕して
均一な粉末混合物(平均粒径:5μm)となし、ついで
その粉末混合物を、アルミするつぼに装入し、1000
℃に0.5時間加熱保持した。
(IV) Firing treatment Titanium dioxide powder (highly purified titanium oxide, purity 99%) is mixed with the above amorphous solidified material so that the molar ratio of TiO2/K2O is 3.0, and the mixture is pulverized with a disk mill. to make a uniform powder mixture (average particle size: 5 μm), then the powder mixture was charged into an aluminum crucible and heated to 1000
The mixture was heated and held at 0.5°C for 0.5 hours.

(V)解繊処理 上記焼成処理物を、10倍量(重量比)の水に投入し、
ミキサーにて15分間を要して解繊し、しかるのち脱水
・乾燥。
(V) Defibration treatment The above fired product was poured into 10 times the amount (weight ratio) of water,
It takes 15 minutes to defibrate in a mixer, then dehydrate and dry.

上記工程を得て四チタン酸カリウム繊維を得た。The above process was carried out to obtain potassium tetratitanate fibers.

繊維形態:直径0.2〜1μm、長さ:5〜20μm。Fiber form: diameter 0.2-1 μm, length: 5-20 μm.

非晶質固化物と二酸化チタンとを、TiO2/K z 
Oのモル比が4.0となるように混合し、実施例1と同
一の条件により繊維を得た。
The amorphous solidified material and titanium dioxide are TiO2/Kz
They were mixed so that the molar ratio of O was 4.0, and fibers were obtained under the same conditions as in Example 1.

得られた繊維は、四チタン酸カリウムと六チタン酸カリ
ウムの混合繊維である。
The obtained fiber is a mixed fiber of potassium tetratitanate and potassium hexatitanate.

繊維形態:直径0.2〜1μm、長さ=5〜15μm(
針状晶)(走査電子顕微鏡)。
Fiber form: diameter 0.2-1 μm, length = 5-15 μm (
needle-shaped crystals) (scanning electron microscopy).

施 3(六チタン酸カリウム繊維の製造)非晶質固化物
と二酸化チタンとを、Ti1t/に20のモル比が6.
0となるように混合し、実施例1と同一の条件により繊
維を得た。
Process 3 (Manufacture of potassium hexatitanate fiber) The amorphous solidified material and titanium dioxide were mixed at a molar ratio of 20 to Ti1t/6.
The fibers were obtained under the same conditions as in Example 1.

X線回折は、得られた繊維が六チタン酸カリウム繊維で
あることを示す。
X-ray diffraction shows that the obtained fibers are potassium hexatitanate fibers.

繊維形態:直径0.1〜0.5μm、長さ2〜5μm(
針状晶)(走査電子顕微鏡)。
Fiber form: diameter 0.1-0.5 μm, length 2-5 μm (
needle-shaped crystals) (scanning electron microscopy).

施例4(六チタン カリウム系゛維の′浩)前記実施例
1で得られた四チタンカリウム繊維を、脱カリウム処理
および熱処理に付して六チタン酸カリウム繊維を得る。
Example 4 (Production of potassium hexatitanium fiber) The potassium tetratitanium fiber obtained in Example 1 was subjected to depotassium treatment and heat treatment to obtain potassium hexatitanate fiber.

CI)脱カリウム処理 硫酸水溶液(2%)を洗液としてこれに繊維を浸漬しく
繊維1g/洗液10cc) 、約60分を要してに′″
イオン溶出させる。
CI) Depotassium treatment The fibers are immersed in a sulfuric acid aqueous solution (2%) as a washing solution (1 g of fiber/10 cc of washing solution), and it takes about 60 minutes.
Elute ions.

(II)熱処理 脱カリウム処理した繊維を、水洗・乾燥したのち、アル
ミするつぼに入れ、400℃に設定された炉中に装入し
、約0.5時間を要して焼成処理を完了する。
(II) Heat treatment After washing and drying the depotassium treated fibers, they are placed in an aluminum crucible and charged into a furnace set at 400°C, and the firing process is completed in about 0.5 hours. .

X線回折は、得られた繊維が六チタン酸カリウム繊維で
あることを示す。出発原料からの収率(得られた繊維の
重量/原料重量 xloo)は73.9%である。その
繊維形態は、前記実施例1で得られたものとほぼ同じで
ある。
X-ray diffraction shows that the obtained fibers are potassium hexatitanate fibers. The yield from the starting material (weight of obtained fiber/weight of raw material xloo) is 73.9%. The fiber morphology is almost the same as that obtained in Example 1 above.

5 (六チタン カリウム ° のLj告)前記実施例
2で得られた混合繊維を、脱カリウム処理および焼成処
理に付して六チタン酸カリウム繊維を得る。
5 (Lj Notification of Potassium Hexatitanate °) The mixed fiber obtained in Example 2 was subjected to a potassium removal treatment and a firing treatment to obtain potassium hexatitanate fiber.

CI)脱カリウム処理 硫酸水溶液(1%)を洗液としてこれに混合繊維を浸漬
しく繊維1g/洗液10cc) 、約60分を要してK
“イオンを溶出させる。
CI) Depotassium treatment The mixed fibers are immersed in a sulfuric acid aqueous solution (1%) as a washing liquid (1 g of fiber/10 cc of washing liquid), and it takes about 60 minutes to remove K.
“Elute ions.

(II)焼成処理 脱カリウム処理した繊維を、水洗・乾燥したのち、アル
ミするつぼに入れ、400℃に設定された炉中に装入し
、約0.5時間を要して焼成処理を完了する。
(II) Firing treatment After washing and drying the depotassium-treated fibers, they are placed in an aluminum crucible and charged into a furnace set at 400°C, and the firing process is completed in about 0.5 hours. do.

X線回折は、得られた繊維が六チタン酸カリウム単相で
あることを示す。出発原料からの収率は81.2%であ
る。その繊維形態は、前記実施例1で得られた混合繊維
のそれとほぼ同じである。
X-ray diffraction shows that the fiber obtained is a potassium hexatitanate single phase. Yield from starting material is 81.2%. The fiber morphology is almost the same as that of the mixed fiber obtained in Example 1 above.

ル較■ 従来の溶融法により六チタン酸カリウム繊維を得る。Le comparison■ Potassium hexatitanate fibers are obtained by conventional melting methods.

CI)原料調製・・・・・・実施例1と同じ(II)加
熱溶融・・・・・・実施例1と同じ(II[)冷却処理
(一方向凝固) 溶融物を金属製冷却皿に流し込み底部から冷却し、初生
相であるニチタン酸カリウム繊維の塊状物を得る。
CI) Raw material preparation: Same as Example 1 (II) Heat melting: Same as Example 1 (II [) Cooling treatment (unidirectional solidification) Put the molten material into a metal cooling dish. It is poured and cooled from the bottom to obtain a lump of potassium nititanate fibers, which is the primary phase.

(IV)水洗処理 塊状物を、100倍量(重量比)の水に浸漬し24時間
を要して脱カリウム処理することにより、六チタン酸カ
リウム相当組成の水和チタン酸カリウムに組成変換する
。繊維は、直径10〜30μm、長さ50〜200μm
の板状晶である(走査電子顕微鏡)。
(IV) The water-washed mass is immersed in 100 times the volume (weight ratio) of water and subjected to depotassium treatment for 24 hours to convert the composition into hydrated potassium titanate having a composition equivalent to potassium hexatitanate. . The fibers have a diameter of 10 to 30 μm and a length of 50 to 200 μm.
It is a plate-like crystal (scanning electron microscope).

〔V〕焼成処理 水洗後、脱水・乾燥し、1050℃の炉中に3時間保持
して構造変換させることにより、六チタン酸カリウム繊
維を得た。収率62.8%。繊維径は10〜30μm、
長さは50〜200μmと粗大で不揃いである。
[V] Calcining treatment After washing with water, it was dehydrated and dried, and kept in a furnace at 1050° C. for 3 hours to undergo structural transformation, thereby obtaining potassium hexatitanate fibers. Yield 62.8%. Fiber diameter is 10-30μm,
The length is 50 to 200 μm, which is coarse and irregular.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明方法によれば、従来法に比し高い収率を以てチタ
ン酸カリウム繊維を製造することができ、またその繊維
は、従来法により得られるものに比し、細径・長寸で、
均質性に冨むので、多方面の用途に供することができ、
例えば耐熱材、断熱材、摩擦材、濾過材、補強材等とし
て、とりわけプラスチックの充填補強材等として好適で
ある。
According to the method of the present invention, potassium titanate fibers can be produced with a higher yield than conventional methods, and the fibers have smaller diameters and longer dimensions than those obtained by conventional methods.
Because it is highly homogeneous, it can be used for a variety of purposes.
For example, it is suitable as a heat-resistant material, a heat insulating material, a friction material, a filter material, a reinforcing material, etc., and especially as a filling reinforcing material for plastics.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)加熱により二酸化チタン(TiO_2)となるチ
タン化合物と加熱により酸化カリウム(K_2O)とな
るカリウム化合物とを、TiO_2/K_2Oのモル比
が1.5〜2.5となるように配合した混合物の加熱溶
融物を急冷して非晶質固化物を得、 前記非晶質固化物に、二酸化チタンを、TiO_2/K
_2Oのモル比が3〜6となるように加えて均一な粉末
混合物となし、 ついで、前記粉末混合物に焼成処理を施してチタン酸カ
リウム繊維を成長させることを特徴とするチタン酸カリ
ウム繊維の製造方法。
(1) A mixture of a titanium compound that becomes titanium dioxide (TiO_2) when heated and a potassium compound that becomes potassium oxide (K_2O) when heated so that the molar ratio of TiO_2/K_2O is 1.5 to 2.5. The heated melt is rapidly cooled to obtain an amorphous solidified material, and titanium dioxide is added to the amorphous solidified material to form TiO_2/K.
Production of potassium titanate fibers, characterized by adding _2O in a molar ratio of 3 to 6 to form a uniform powder mixture, and then subjecting the powder mixture to a firing treatment to grow potassium titanate fibers. Method.
(2)非晶質固化物と二酸化チタンとの粉末混合物のT
iO_2/K_2Oのモル比が3〜3.5であって、そ
の粉末混合物を焼成して得られる繊維が四チタン酸カリ
ウム繊維である上記第1項に記載のチタン酸カリウム繊
維の製造方法。
(2) T of powder mixture of amorphous solidified material and titanium dioxide
The method for producing potassium titanate fibers according to item 1 above, wherein the molar ratio of iO_2/K_2O is 3 to 3.5, and the fibers obtained by firing the powder mixture are potassium tetratitanate fibers.
(3)非晶質固化物と二酸化チタンとの粉末混合物のT
iO_2/K_2Oのモル比が3.5を越え、5.5以
下であって、その粉末混合物を焼成して得られる繊維が
四チタン酸カリウムと六チタン酸カリウムの混合繊維で
ある上記第1項に記載のチタン酸カリウム繊維の製造方
法。
(3) T of powder mixture of amorphous solidified material and titanium dioxide
Item 1 above, wherein the molar ratio of iO_2/K_2O is more than 3.5 and less than 5.5, and the fiber obtained by firing the powder mixture is a mixed fiber of potassium tetratitanate and potassium hexatitanate. The method for producing potassium titanate fibers described in .
(4)非晶質固化物と二酸化チタンとの粉末混合物のT
iO_2/K_2Oモル比が5.5を越え、6以下であ
って、その粉末混合物を焼成して得られる繊維が六チタ
ン酸カリウム繊維である上記第1項に記載のチタン酸カ
リウム繊維の製造方法。
(4) T of powder mixture of amorphous solidified material and titanium dioxide
The method for producing potassium titanate fibers according to item 1 above, wherein the iO_2/K_2O molar ratio is more than 5.5 and less than or equal to 6, and the fibers obtained by firing the powder mixture are potassium hexatitanate fibers. .
(5)四チタン酸カリウム繊維を脱カリウム処理して六
チタン酸カリウムに変換したのち、焼成処理することに
より六チタン酸カリウムを得ることを特徴とする上記第
2項に記載のチタン酸カリウム繊維の製造方法。
(5) The potassium titanate fiber according to item 2 above, wherein the potassium tetratitanate fiber is depotassium-treated to convert it into potassium hexatitanate, and then subjected to a firing treatment to obtain potassium hexatitanate. manufacturing method.
(6)四チタン酸カリウムと六チタン酸カリウムの混合
繊維を脱カリウム処理して四チタン酸カリウムを六チタ
ン酸カリウムに変換したのち、焼成処理することにより
六チタン酸カリウム繊維を得ることを特徴とする上記第
3項に記載のチタン酸カリウム繊維の製造方法。
(6) Potassium hexatitanate fibers are obtained by depotassiuming the mixed fibers of potassium tetratitanate and potassium hexatitanate to convert potassium tetratitanate into potassium hexatitanate, and then firing the mixture. The method for producing potassium titanate fiber according to the above item 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05105447A (en) * 1991-10-18 1993-04-27 Kubota Corp Production of potassium hexatitanate fiber
US5407754A (en) * 1991-06-20 1995-04-18 Titan Kogyo Kabushiki Kaisha Potassium hexatitanate fibers for use as reinforcement
WO2009035166A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 Kubota Corporation Noncrystalline composite alkali metal titanate composition and friction material

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US8093171B2 (en) 2007-09-14 2012-01-10 Kubota Corporation Noncrystalline composite alkali metal titanate composition and friction material

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