JPH0788278B2 - 六チタン酸カリウム繊維の製造方法 - Google Patents
六チタン酸カリウム繊維の製造方法Info
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- JPH0788278B2 JPH0788278B2 JP61102875A JP10287586A JPH0788278B2 JP H0788278 B2 JPH0788278 B2 JP H0788278B2 JP 61102875 A JP61102875 A JP 61102875A JP 10287586 A JP10287586 A JP 10287586A JP H0788278 B2 JPH0788278 B2 JP H0788278B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、六チタン酸カリウム繊維の製造方法に関す
る。
る。
六チタン酸カリウム繊維〔K2Ti6O13）や四チタン酸カリ
ウム〔K2Ti4O9〕等のチタン酸カリウム繊維は耐火・耐
熱性、断熱性、耐摩耗性、耐食性、補強性等にすぐれた
無機繊維であり、各種分野においてアスベスト代替品と
して有望視されている。
ウム〔K2Ti4O9〕等のチタン酸カリウム繊維は耐火・耐
熱性、断熱性、耐摩耗性、耐食性、補強性等にすぐれた
無機繊維であり、各種分野においてアスベスト代替品と
して有望視されている。
この繊維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。その製造法は、二酸化チタン（TiO2）
と炭酸カリウム（K2CO3）とを適当なモル比で混合した
混合物を原料とし、これを加熱溶融する工程、その加熱
溶融物を一方向に凝固させて初生相繊維として層状構造
を有する二チタン酸カリウム繊維（K2Ti2O5）が束状に
凝集した繊維塊を得る冷却固化工程、該繊維塊を水洗す
ることにより、その組成を目的とするチタン酸カリウム
繊維に相当する組成となるまでK+イオンを溶出させると
共に、繊維同士の凝集を解く水洗処理、該水洗処理を経
て回収される水和チタン酸カリウム繊維（K2-XHXTi2O5
・nH2O）を乾燥し、熱処理する工程からなる。
が知られている。その製造法は、二酸化チタン（TiO2）
と炭酸カリウム（K2CO3）とを適当なモル比で混合した
混合物を原料とし、これを加熱溶融する工程、その加熱
溶融物を一方向に凝固させて初生相繊維として層状構造
を有する二チタン酸カリウム繊維（K2Ti2O5）が束状に
凝集した繊維塊を得る冷却固化工程、該繊維塊を水洗す
ることにより、その組成を目的とするチタン酸カリウム
繊維に相当する組成となるまでK+イオンを溶出させると
共に、繊維同士の凝集を解く水洗処理、該水洗処理を経
て回収される水和チタン酸カリウム繊維（K2-XHXTi2O5
・nH2O）を乾燥し、熱処理する工程からなる。
加熱溶融物の冷却固化処理により初生相繊維として生成
する二チタン酸カリウム繊維は、TiO5三角両錐体の連鎖
が積層した層状構造（その層間にK+イオンが配位してい
る）を有する結晶質繊維であり、また解繊された繊維を
乾燥・熱処理して得られる六チタン酸カリウム繊維の結
晶構造は、TiO6八面体の連鎖により形成されたトンネル
構造（そのトンネル骨格枠内にK+イオンが配位してい
る）を有し、四チタン酸カリウム繊維の結晶構造は、Ti
O6八面体の稜と角を共有する連鎖が積層した層状構造
（その層間にK+イオンが配位している）である。
する二チタン酸カリウム繊維は、TiO5三角両錐体の連鎖
が積層した層状構造（その層間にK+イオンが配位してい
る）を有する結晶質繊維であり、また解繊された繊維を
乾燥・熱処理して得られる六チタン酸カリウム繊維の結
晶構造は、TiO6八面体の連鎖により形成されたトンネル
構造（そのトンネル骨格枠内にK+イオンが配位してい
る）を有し、四チタン酸カリウム繊維の結晶構造は、Ti
O6八面体の稜と角を共有する連鎖が積層した層状構造
（その層間にK+イオンが配位している）である。
上記水洗処理により解繊されて回収される水和チタン酸
カリウム繊維の組成は、水洗処理におけるK+イオンの溶
出量により異なるので、洗液のpHチェック等によりその
溶出量が調節される。一般的には、六チタン酸カリウム
繊維（K2Ti6O13）の製造が目的とされ、その組成比とな
るようにK+イオンの溶出量が調節される。このように水
洗処理でK+イオン調整下に解繊された水和チタン酸カリ
ウム繊維（六チタン酸カリウム繊維に相当する化学組成
を有しているが、結晶構造はもとの二チタン酸カリウム
繊維の層状構造のなごりをとどめている）を洗液から回
収し、乾燥後、約800℃で熱処理することによりトンネ
ル構造を有する六チタン酸カリウム繊維が得られる。
カリウム繊維の組成は、水洗処理におけるK+イオンの溶
出量により異なるので、洗液のpHチェック等によりその
溶出量が調節される。一般的には、六チタン酸カリウム
繊維（K2Ti6O13）の製造が目的とされ、その組成比とな
るようにK+イオンの溶出量が調節される。このように水
洗処理でK+イオン調整下に解繊された水和チタン酸カリ
ウム繊維（六チタン酸カリウム繊維に相当する化学組成
を有しているが、結晶構造はもとの二チタン酸カリウム
繊維の層状構造のなごりをとどめている）を洗液から回
収し、乾燥後、約800℃で熱処理することによりトンネ
ル構造を有する六チタン酸カリウム繊維が得られる。
しかしながら、従来のチタン酸カリウム繊維は、複数本
の繊維同士が固着した複繊維としての形態を有し、その
繊維径は約10〜30μｍと太径であり、かつ不均質であ
る。それは、初生相の集束繊維塊（二チタン酸カリウム
繊維）の洗液処理により得られる六チタン酸カリウム相
当組成の繊維が高融点（約1370℃）であるため、その後
の熱処理（処理温度：約1000℃）では完全に六チタン酸
カリウムの結晶構造であるトンネル構造に変化すること
ができず、その繊維同士の結合が十分に解かれないまま
残存するものと考えられる。
の繊維同士が固着した複繊維としての形態を有し、その
繊維径は約10〜30μｍと太径であり、かつ不均質であ
る。それは、初生相の集束繊維塊（二チタン酸カリウム
繊維）の洗液処理により得られる六チタン酸カリウム相
当組成の繊維が高融点（約1370℃）であるため、その後
の熱処理（処理温度：約1000℃）では完全に六チタン酸
カリウムの結晶構造であるトンネル構造に変化すること
ができず、その繊維同士の結合が十分に解かれないまま
残存するものと考えられる。
繊維の用途によっては、上記のように太径の複繊維形態
を有するものであっても支障のない場合もあるが、チタ
ン酸カリウム繊維の特質を十分に発揮させ、かつその用
途の拡大多様化を図るには、解繊化を十分に進め、細径
・長寸の均質な繊維として回収することが望まれる。
を有するものであっても支障のない場合もあるが、チタ
ン酸カリウム繊維の特質を十分に発揮させ、かつその用
途の拡大多様化を図るには、解繊化を十分に進め、細径
・長寸の均質な繊維として回収することが望まれる。
本発明は上記に鑑みてなされたものである。
本発明の六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となるチタン化合物と、加熱に
より酸化カリウムとなるカリウム化合物とを、〔二酸化
チタン／酸化カリウム〕のモル比が1.5〜2.5となるよう
に混合した混合物を加熱溶融し、その加熱溶融物を凝固
させて二チタン酸カリウム繊維の束状集合体である繊維
塊を得、 ついで該繊維塊を洗液で処理してK+イオンを溶出させる
と共に解繊することにより、四チタン酸カリウムと六チ
タン酸カリウムの中間組成を有する水和チタン酸カリウ
ム繊維を回収し、 これを乾燥後、熱処理に付して結晶構造を変換すること
により、四チタン酸カリウム繊維と六チタン酸カリウム
繊維の混合繊維を得、 上記混合繊維を洗液で処理して四チタン酸カリウム繊維
からK+イオンを溶出することにより、該繊維を六チタン
酸カリウム組成の水和チタン酸カリウム繊維に組成変換
した上、熱処理を施して該水和チタン酸カリウム繊維を
六チタン酸カリウム繊維に構造変換することにより、六
チタン酸カリウム単相繊維を得ることを特徴としてい
る。
より酸化カリウムとなるカリウム化合物とを、〔二酸化
チタン／酸化カリウム〕のモル比が1.5〜2.5となるよう
に混合した混合物を加熱溶融し、その加熱溶融物を凝固
させて二チタン酸カリウム繊維の束状集合体である繊維
塊を得、 ついで該繊維塊を洗液で処理してK+イオンを溶出させる
と共に解繊することにより、四チタン酸カリウムと六チ
タン酸カリウムの中間組成を有する水和チタン酸カリウ
ム繊維を回収し、 これを乾燥後、熱処理に付して結晶構造を変換すること
により、四チタン酸カリウム繊維と六チタン酸カリウム
繊維の混合繊維を得、 上記混合繊維を洗液で処理して四チタン酸カリウム繊維
からK+イオンを溶出することにより、該繊維を六チタン
酸カリウム組成の水和チタン酸カリウム繊維に組成変換
した上、熱処理を施して該水和チタン酸カリウム繊維を
六チタン酸カリウム繊維に構造変換することにより、六
チタン酸カリウム単相繊維を得ることを特徴としてい
る。
初生相の二チタン酸カリウム繊維に脱カリウム処理と熱
処理を施して得られる、四チタン酸カリウム繊維と六チ
タン酸カリウム繊維の混合繊維は、細径の微細針状形態
を呈する。これは、四チタン酸カリウム繊維と六チタン
酸カリウム繊維とが異なる結晶構造（前者：層状構造，
後者：トンネル構造）であることにより、水和チタン酸
カリウム繊維（四チタン酸カリウムと六チタン酸カリウ
ムと中間組成を有する）の熱処理による結晶構造の変換
過程で、繊維間の結合が弛められ繊維同士の分離（解
繊）が促進される効果と考えられる。また、脱カリウム
処理された混合繊維中の水和チタン酸カリウム繊維（六
チタン酸カリウム繊維中に混在する、四チタン酸カリウ
ム繊維からK+イオンが溶出して生成した六チタン酸カリ
ウム相当組成の水和チタン酸カリウム繊維）の熱処理に
よる結晶構造変換（層状構造からトンネル構造への変
換）の過程で繊維間の結合の分離を伴い、その構造変換
は比較的低温度で十分に達成される。
処理を施して得られる、四チタン酸カリウム繊維と六チ
タン酸カリウム繊維の混合繊維は、細径の微細針状形態
を呈する。これは、四チタン酸カリウム繊維と六チタン
酸カリウム繊維とが異なる結晶構造（前者：層状構造，
後者：トンネル構造）であることにより、水和チタン酸
カリウム繊維（四チタン酸カリウムと六チタン酸カリウ
ムと中間組成を有する）の熱処理による結晶構造の変換
過程で、繊維間の結合が弛められ繊維同士の分離（解
繊）が促進される効果と考えられる。また、脱カリウム
処理された混合繊維中の水和チタン酸カリウム繊維（六
チタン酸カリウム繊維中に混在する、四チタン酸カリウ
ム繊維からK+イオンが溶出して生成した六チタン酸カリ
ウム相当組成の水和チタン酸カリウム繊維）の熱処理に
よる結晶構造変換（層状構造からトンネル構造への変
換）の過程で繊維間の結合の分離を伴い、その構造変換
は比較的低温度で十分に達成される。
このように、初生相二チタン酸カリウム繊維から、四チ
タン酸カリウム繊維と六チタン酸カリウム繊維の混合繊
維を経由して製造される六チタン酸カリウム繊維は、組
成変換と構造変換の反復効果として、混合繊維を経由し
ない従来の製造法によるものに比し、針状形態を有する
均質性にすぐれた微細繊維として収得される。
タン酸カリウム繊維と六チタン酸カリウム繊維の混合繊
維を経由して製造される六チタン酸カリウム繊維は、組
成変換と構造変換の反復効果として、混合繊維を経由し
ない従来の製造法によるものに比し、針状形態を有する
均質性にすぐれた微細繊維として収得される。
なお、上記混合繊維の脱カリウム処理において、組成変
化（K+イオンの溶出）を生じるのは、四チタン酸カリウ
ム繊維だけであり、六チタン酸カリウム繊維の組成変化
は生じない。これは両者の結晶構造の相違によるもので
あり、層状構造の四チタン酸カリウム繊維は、その層間
にK+イオンが配位した結晶構造であることにより、その
溶出を生じ易いのに対し、トンネル構造の六チタン酸カ
リウム繊維は、K+イオンがトンネル骨格の内部に閉じ込
められた構造であることにより、K+イオンの溶出（組成
変化）はなく、従って混合繊維に脱カリウム処理と熱処
理を施すことにより、混合繊維中の四チタン酸カリウム
繊維を六チタン酸カリウム繊維に変換し、その結果とし
て六チタン酸カリウム単相繊維を得ることができる。
化（K+イオンの溶出）を生じるのは、四チタン酸カリウ
ム繊維だけであり、六チタン酸カリウム繊維の組成変化
は生じない。これは両者の結晶構造の相違によるもので
あり、層状構造の四チタン酸カリウム繊維は、その層間
にK+イオンが配位した結晶構造であることにより、その
溶出を生じ易いのに対し、トンネル構造の六チタン酸カ
リウム繊維は、K+イオンがトンネル骨格の内部に閉じ込
められた構造であることにより、K+イオンの溶出（組成
変化）はなく、従って混合繊維に脱カリウム処理と熱処
理を施すことにより、混合繊維中の四チタン酸カリウム
繊維を六チタン酸カリウム繊維に変換し、その結果とし
て六チタン酸カリウム単相繊維を得ることができる。
以下、本発明方法を工程順に詳しく説明する。加熱によ
り二酸化チタンとなるチタン化合物（以下、「二酸化チ
タン源」ともいう）としては、高純度精製酸化チタンの
ほか、天然ルチルサンドや天然アナターゼサンド等、各
種のチタン化合物が用いられる。
り二酸化チタンとなるチタン化合物（以下、「二酸化チ
タン源」ともいう）としては、高純度精製酸化チタンの
ほか、天然ルチルサンドや天然アナターゼサンド等、各
種のチタン化合物が用いられる。
二酸化チタン源に配合されるカリウム化合物は代表的に
は炭酸ナトリウム（K2CO3）である。そのほか、加熱溶
融工程でK2Oとなるカリウム化合物、例えば水酸化物、
硝酸塩などを使用することもできる。
は炭酸ナトリウム（K2CO3）である。そのほか、加熱溶
融工程でK2Oとなるカリウム化合物、例えば水酸化物、
硝酸塩などを使用することもできる。
二酸化チタン源とカリウム化合物の混合割合を、TiO2/K
2Oモル比で1.5〜2.5の範囲に限定したのは、この範囲か
らはずれると、この混合物の加熱溶融物の冷却固化工程
において、初生相繊維としての結晶質繊維が形成されな
いか、またはたとえ繊維が形成されても、繊維同士の凝
集が強固であるため、その後の洗液による処理において
解繊化することが際めて困難となるからである。より好
ましいモル比は、1.8〜2.2である。
2Oモル比で1.5〜2.5の範囲に限定したのは、この範囲か
らはずれると、この混合物の加熱溶融物の冷却固化工程
において、初生相繊維としての結晶質繊維が形成されな
いか、またはたとえ繊維が形成されても、繊維同士の凝
集が強固であるため、その後の洗液による処理において
解繊化することが際めて困難となるからである。より好
ましいモル比は、1.8〜2.2である。
二酸化チタン源とカリウム化合物の混合物を、溶解ルツ
ボ（好ましくは白金ルツボ）に装入し、その融点以上の
温度に加熱して溶融したのち、一方向または多方向に指
向性凝固させる冷却固化処理により、初生相繊維、即ち
二チタン酸カリウム繊維〔K2Ti2O5〕の集束繊維塊を得
る。この繊維は層状構造を有する板状結晶である。
ボ（好ましくは白金ルツボ）に装入し、その融点以上の
温度に加熱して溶融したのち、一方向または多方向に指
向性凝固させる冷却固化処理により、初生相繊維、即ち
二チタン酸カリウム繊維〔K2Ti2O5〕の集束繊維塊を得
る。この繊維は層状構造を有する板状結晶である。
ついで、上記繊維塊を洗液で処理し、洗液のK+濃度測定
等によるK+イオンの溶出量調節下に解繊化を行って、四
チタン酸カリウム〔K2Ti4O9〕と六チタン酸カリウム〔K
2Ti6O13〕との中間の組成を有する解繊された水和チタ
ン酸カリウム繊維を回収する。この脱カリウム・解繊処
理の洗液として、冷水（常温）、熱水、酸溶液（例え
ば、0.5N HCl水溶液）等が使用されるが、通常冷水で
十分である。
等によるK+イオンの溶出量調節下に解繊化を行って、四
チタン酸カリウム〔K2Ti4O9〕と六チタン酸カリウム〔K
2Ti6O13〕との中間の組成を有する解繊された水和チタ
ン酸カリウム繊維を回収する。この脱カリウム・解繊処
理の洗液として、冷水（常温）、熱水、酸溶液（例え
ば、0.5N HCl水溶液）等が使用されるが、通常冷水で
十分である。
冷水を洗液とし、繊維塊を、例えばその50倍（重量比）
の冷水に浸漬し、撹拌下に脱カリウム処理を行えば四チ
タン酸カリウム相当組成と六チタン酸カリウム相当組成
の混合相を有する水和チタン酸カリウム繊維に組成変換
すると共に解繊される。この水和チタン酸カリウム繊維
における２種の相の比率は特に限定しないが、おおむ
ね、四チタン酸カリウム組成繊維／六チタン酸カリウム
組成繊維＝１〜４（モル比）とすることにより好結果を
得ることができる。むろん、その混合比は、洗液での処
理におけるK+イオンの溶出量により調節される。その処
理において、K+イオン溶出および解繊化を促進するため
に、洗液を撹拌することが望ましい。
の冷水に浸漬し、撹拌下に脱カリウム処理を行えば四チ
タン酸カリウム相当組成と六チタン酸カリウム相当組成
の混合相を有する水和チタン酸カリウム繊維に組成変換
すると共に解繊される。この水和チタン酸カリウム繊維
における２種の相の比率は特に限定しないが、おおむ
ね、四チタン酸カリウム組成繊維／六チタン酸カリウム
組成繊維＝１〜４（モル比）とすることにより好結果を
得ることができる。むろん、その混合比は、洗液での処
理におけるK+イオンの溶出量により調節される。その処
理において、K+イオン溶出および解繊化を促進するため
に、洗液を撹拌することが望ましい。
第１図〔Ｉ〕〜〔IV〕は、繊維塊を、それぞれ100倍、7
5倍、50倍および25倍（容量比）の洗液（冷水）中で、
撹拌下に24時間処理し、回収した混合繊維を乾燥後、熱
処理（1000℃）した後のＸ線回折結果を示したものであ
る。図中、「6T」は六チタン酸カリウム繊維、「4T」は
四チタン酸カリウム繊維である。この例においては、繊
維塊の75倍以下の洗液による処理（図〔II〕〜〔IV〕）
により、四チタン酸カリウム繊維と六チタン酸カリウム
繊維の混合繊維として解繊・回収されている。
5倍、50倍および25倍（容量比）の洗液（冷水）中で、
撹拌下に24時間処理し、回収した混合繊維を乾燥後、熱
処理（1000℃）した後のＸ線回折結果を示したものであ
る。図中、「6T」は六チタン酸カリウム繊維、「4T」は
四チタン酸カリウム繊維である。この例においては、繊
維塊の75倍以下の洗液による処理（図〔II〕〜〔IV〕）
により、四チタン酸カリウム繊維と六チタン酸カリウム
繊維の混合繊維として解繊・回収されている。
上記洗液による処理を経て回収される水和チタン酸カリ
ウム繊維は、組成上、四チタン酸カリウム繊維〔K2Ti4O
9〕と六チタン酸カリウム繊維〔K2Ti6O13〕の混合物に
相当する組成を有しているが、構造的には、その先駆体
である初生相二チタン酸カリウム繊維のなごりをとどめ
ている。この混相組成を有する水和チタン酸カリウム繊
維を乾燥（例えば風乾）したのち、適当な温度（好まし
くは、約1000℃）で焼成することにより、構造変換が生
じ、組成的にも構造的にも完全な四チタン酸カリウム繊
維と六チタン酸カリウム繊維となる。
ウム繊維は、組成上、四チタン酸カリウム繊維〔K2Ti4O
9〕と六チタン酸カリウム繊維〔K2Ti6O13〕の混合物に
相当する組成を有しているが、構造的には、その先駆体
である初生相二チタン酸カリウム繊維のなごりをとどめ
ている。この混相組成を有する水和チタン酸カリウム繊
維を乾燥（例えば風乾）したのち、適当な温度（好まし
くは、約1000℃）で焼成することにより、構造変換が生
じ、組成的にも構造的にも完全な四チタン酸カリウム繊
維と六チタン酸カリウム繊維となる。
こうして得られた四チタン酸カリウム繊維と六チタン酸
カリウム繊維との混合繊維を、更に洗液に浸漬し、洗液
のK+濃度の測定等による脱カリウム量調節下に、四チタ
ン酸カリウム繊維からK+イオンを溶出（二次溶出処理）
することにより、該繊維は、構造的には四チタン酸カリ
ウムの層状構造のなごりをとどめたまま、組成的に六チ
タン酸カリウムに相当する水和チタン酸カリウム繊維に
変換する。この二次溶出処理の洗液は、水、熱水などで
あってもよいが、脱カリウム促進のため酸溶液を使用す
るのが好ましい。酸溶液としては、例えば0.01〜0.05N
の酢酸水溶液が好適である。また、必要に応じ、超音波
振動が印加される。
カリウム繊維との混合繊維を、更に洗液に浸漬し、洗液
のK+濃度の測定等による脱カリウム量調節下に、四チタ
ン酸カリウム繊維からK+イオンを溶出（二次溶出処理）
することにより、該繊維は、構造的には四チタン酸カリ
ウムの層状構造のなごりをとどめたまま、組成的に六チ
タン酸カリウムに相当する水和チタン酸カリウム繊維に
変換する。この二次溶出処理の洗液は、水、熱水などで
あってもよいが、脱カリウム促進のため酸溶液を使用す
るのが好ましい。酸溶液としては、例えば0.01〜0.05N
の酢酸水溶液が好適である。また、必要に応じ、超音波
振動が印加される。
二次溶出処理後、洗液から繊維を回収し、乾燥（例え
ば、風乾）し、温度:800〜1000℃、好ましくは900℃で
熱処理（二次熱処理）することにより上記の六チタン酸
カリウム相当組成の水和チタン酸カリウム繊維（四チタ
ン酸カリウム繊維からK+イオンが溶出した繊維）は、四
チタン酸カリウム繊維の層状構造から六チタン酸カリウ
ム繊維のトンネル構造に構造変換する。
ば、風乾）し、温度:800〜1000℃、好ましくは900℃で
熱処理（二次熱処理）することにより上記の六チタン酸
カリウム相当組成の水和チタン酸カリウム繊維（四チタ
ン酸カリウム繊維からK+イオンが溶出した繊維）は、四
チタン酸カリウム繊維の層状構造から六チタン酸カリウ
ム繊維のトンネル構造に構造変換する。
上記四チタン酸カリウム繊維と六チタン酸カリウム繊維
の混合繊維の二次溶出処理およびその後の二次熱処理の
各工程において、六チタン酸カリウム繊維には組成およ
び構造上の変化はなく、四チタン酸カリウム繊維のみ、
組成および構造上の変化が生じて六チタン酸カリウム繊
維に変換する。従って、この二次溶出処理と二次焼成処
理とを経ることにより、四チタン酸カリウム繊維と六チ
タン酸カリウム繊維の混合繊維から六チタン酸カリウム
繊維の単相繊維が得られる。
の混合繊維の二次溶出処理およびその後の二次熱処理の
各工程において、六チタン酸カリウム繊維には組成およ
び構造上の変化はなく、四チタン酸カリウム繊維のみ、
組成および構造上の変化が生じて六チタン酸カリウム繊
維に変換する。従って、この二次溶出処理と二次焼成処
理とを経ることにより、四チタン酸カリウム繊維と六チ
タン酸カリウム繊維の混合繊維から六チタン酸カリウム
繊維の単相繊維が得られる。
かくして得られた繊維は、後記実施例にも示すように、
従来法による繊維と異なって、単繊維形態を有し、微細
で繊維形態の均質性にすぐれ、その繊維径は約0.5〜３
μｍ、繊維長は約10〜30μｍと、細径・長寸である。
従来法による繊維と異なって、単繊維形態を有し、微細
で繊維形態の均質性にすぐれ、その繊維径は約0.5〜３
μｍ、繊維長は約10〜30μｍと、細径・長寸である。
本発明方法を実施例により説明する。二酸化チタン源と
しては天然ルチルサンド（オーストラリア産，純度95.6
％）を使用した。
しては天然ルチルサンド（オーストラリア産，純度95.6
％）を使用した。
実施例１ 〔Ｉ〕原料配合 天然ルチルサンドと炭酸カリウム（99.5％）とを〔TiO2
/K2O〕モル比:2/1の割合で混合。
/K2O〕モル比:2/1の割合で混合。
〔II〕加熱溶融処理および冷却固化処理 上記原料混合物250gを白金ルツボ（容量500ml）に入
れ、1100℃で１時間溶解したのち、その溶融物を金属製
冷却皿（直径120mm、深さ10mm）に流し込み、冷却皿の
底面から一方向に凝固させることにより、初生相二チタ
ン酸カリウム繊維〔K2Ti2O5〕の束状集合体である繊維
塊を得た。
れ、1100℃で１時間溶解したのち、その溶融物を金属製
冷却皿（直径120mm、深さ10mm）に流し込み、冷却皿の
底面から一方向に凝固させることにより、初生相二チタ
ン酸カリウム繊維〔K2Ti2O5〕の束状集合体である繊維
塊を得た。
〔III〕K+イオン溶出・解繊処理 上記繊維塊を50倍の冷水中に浸漬し、約24時間を要して
脱カリウムと解繊化を行ったのち、洗液から繊維を回収
した。
脱カリウムと解繊化を行ったのち、洗液から繊維を回収
した。
〔IV〕熱処理 洗液から回収した繊維を乾燥後、1000℃で４時間加熱処
理した。
理した。
得られた繊維を第２図に示す。繊維長は20〜200μｍ、
直径は0.5〜２μｍである。
直径は0.5〜２μｍである。
この繊維は、Ｘ線回折により、四チタン酸カリウム繊維
〔K2Ti4O9〕と六チタン酸カリウム繊維〔K2Ti6O13〕の
混合繊維であり、また化学分析による二酸化チタンとK2
Oの比から、四チタン酸カリウム繊維と六チタン酸カリ
ウム繊維のモル比は1:1であることが認められた。
〔K2Ti4O9〕と六チタン酸カリウム繊維〔K2Ti6O13〕の
混合繊維であり、また化学分析による二酸化チタンとK2
Oの比から、四チタン酸カリウム繊維と六チタン酸カリ
ウム繊維のモル比は1:1であることが認められた。
〔Ｖ〕二次処理 上記混合繊維50gを酢酸水溶液（0.025N）１中に浸漬
して超音波（45KHz）を印加し、約60分を要して処理を
終了し、ついで洗液から繊維を回収し、110℃で乾燥
後、900℃で２時間加熱処理した。
して超音波（45KHz）を印加し、約60分を要して処理を
終了し、ついで洗液から繊維を回収し、110℃で乾燥
後、900℃で２時間加熱処理した。
第３図に得られた繊維を示す。繊維は略完全な単繊維形
態を有し、繊維長は10〜30μｍ、繊維径は0.5〜２μｍ
である。この繊維はＸ線回折により六チタン酸カリウム
繊維単相であることが認められる。
態を有し、繊維長は10〜30μｍ、繊維径は0.5〜２μｍ
である。この繊維はＸ線回折により六チタン酸カリウム
繊維単相であることが認められる。
実施例２ 実施例１の〔Ｉ〕〜〔II〕と同様にして初生相二チタン
酸カリウム繊維の繊維塊を得、これを30倍の冷水に浸漬
してK+イオンの溶出および解繊化を行い、解繊された繊
維を乾燥後、1000℃で４熱時間処理した。
酸カリウム繊維の繊維塊を得、これを30倍の冷水に浸漬
してK+イオンの溶出および解繊化を行い、解繊された繊
維を乾燥後、1000℃で４熱時間処理した。
得られた繊維は、実施例１の〔IV〕で得られたものと同
様第２図に示す繊維形態を有している。またＸ線回折に
より四チタン酸カリウム繊維と六チタン酸カリウム繊維
との混合繊維であり、化学分析値から、両者のモル比は
4:1であることが認められた。
様第２図に示す繊維形態を有している。またＸ線回折に
より四チタン酸カリウム繊維と六チタン酸カリウム繊維
との混合繊維であり、化学分析値から、両者のモル比は
4:1であることが認められた。
ついで、上記混合繊維を、実施例１の〔Ｖ〕と同様の二
次処理に付して、六チタン酸カリウム単相繊維を得た。
繊維は略完全な単繊維形態を有し、繊維サイズは実施例
１のそれと略同じである。
次処理に付して、六チタン酸カリウム単相繊維を得た。
繊維は略完全な単繊維形態を有し、繊維サイズは実施例
１のそれと略同じである。
実施例３ 実施例１の〔Ｉ〕〜〔III〕と同様の工程を経て、繊維
を回収し、乾燥後1050℃で２時間熱処理を行った。得ら
れた繊維は、実施例１〔IV〕で得られた繊維と同様に、
四チタン酸カリウム繊維と六チタン酸カリウム繊維との
混合繊維であり、そのモル比は1:1であり、かつ第２図
に示す繊維形態を有している。
を回収し、乾燥後1050℃で２時間熱処理を行った。得ら
れた繊維は、実施例１〔IV〕で得られた繊維と同様に、
四チタン酸カリウム繊維と六チタン酸カリウム繊維との
混合繊維であり、そのモル比は1:1であり、かつ第２図
に示す繊維形態を有している。
ついで、上記混合繊維を、実施例１の〔Ｖ〕と同様の二
次処理に付して、六チタン酸カリウム単相繊維を得た。
繊維は略完全な単繊維形態を有し、繊維サイズは実施例
１のそれと略同じである。
次処理に付して、六チタン酸カリウム単相繊維を得た。
繊維は略完全な単繊維形態を有し、繊維サイズは実施例
１のそれと略同じである。
（比較例） 実施例１〔Ｉ〕〜〔II〕と同じ処理を経て初生相二チタ
ン酸カリウム繊維の繊維塊を得る。
ン酸カリウム繊維の繊維塊を得る。
ついで、繊維塊を100倍の冷水中に浸漬し、約24時間を
要してK+イオンの溶出および解繊化を行う。
要してK+イオンの溶出および解繊化を行う。
解繊した繊維を洗液から回収し、110℃で乾燥したの
ち、100℃で４時間熱処理する。
ち、100℃で４時間熱処理する。
得られた繊維を第４図に示す。Ｘ線回折によりこの繊維
は六チタン酸カリウム繊維単相であることが認められ
た。この繊維の長さは20〜200μｍと長寸であるが、複
数本の繊維が凝集したままの複繊維を呈しており、その
直径は10〜30μｍと前記実施例で得られた六チタン酸カ
リウム繊維に比し太い。
は六チタン酸カリウム繊維単相であることが認められ
た。この繊維の長さは20〜200μｍと長寸であるが、複
数本の繊維が凝集したままの複繊維を呈しており、その
直径は10〜30μｍと前記実施例で得られた六チタン酸カ
リウム繊維に比し太い。
本発明によれば、溶融法によって、六チタン酸カリウム
繊維を、略完全な単繊維形態を有する細径・長寸の均質
性に優れた繊維として製造することができる。
繊維を、略完全な単繊維形態を有する細径・長寸の均質
性に優れた繊維として製造することができる。
本発明方法により得られる六チタン酸カリウム繊維は廉
価・良質であり、また繊維形態が均質・良好であるの
で、耐火材、耐熱材、断熱材、摩擦材、耐腐食材、補強
材等として好適であり、各種分野における工学的応用の
拡大・多様化の促進に大きく貢献するものである。
価・良質であり、また繊維形態が均質・良好であるの
で、耐火材、耐熱材、断熱材、摩擦材、耐腐食材、補強
材等として好適であり、各種分野における工学的応用の
拡大・多様化の促進に大きく貢献するものである。
第１図〔Ｉ〕〜〔IV〕は、初生相の集束繊維塊の脱カリ
ウム・解繊化処理後のＸ線回折図、第２図は本発明方法
における混合繊維の繊維形態を示す図面代用顕微鏡写
真、、第３図は本発明方法により得られた六チタン酸カ
リウム繊維の繊維形態を示す図面代用顕微鏡写真（いず
れも、500倍率）、第４図は従来法により得られたチタ
ン酸カリウム繊維の繊維形態を示す図面代用顕微鏡写真
（100倍率）である。 6T:六チタン酸カリウム、4T:四チタン酸カリウム。
ウム・解繊化処理後のＸ線回折図、第２図は本発明方法
における混合繊維の繊維形態を示す図面代用顕微鏡写
真、、第３図は本発明方法により得られた六チタン酸カ
リウム繊維の繊維形態を示す図面代用顕微鏡写真（いず
れも、500倍率）、第４図は従来法により得られたチタ
ン酸カリウム繊維の繊維形態を示す図面代用顕微鏡写真
（100倍率）である。 6T:六チタン酸カリウム、4T:四チタン酸カリウム。
Claims (1)
- 【請求項１】加熱により二酸化チタンとなるチタン化合
物と、加熱により酸化カリウムとなるカリウム化合物と
を、〔二酸化チタン／酸化カリウム〕のモル比が1.5〜
2.5となるように混合した混合物を加熱溶融し、その加
熱溶融物を凝固させて二チタン酸カリウム繊維の束状集
合体である繊維塊を得、 ついで該繊維塊を洗液で処理してK+イオンを溶出させる
と共に解繊することにより、四チタン酸カリウムと六チ
タン酸カリウムの中間組成を有する水和チタン酸カリウ
ム繊維を回収し、 これを乾燥後、熱処理に付して結晶構造を変換すること
により、四チタン酸カリウム繊維と六チタン酸カリウム
繊維の混合繊維を得、 上記混合繊維を洗液で処理して四チタン酸カリウム繊維
からK+イオンを溶出することにより、該繊維を六チタン
酸カリウム組成の水和チタン酸カリウム繊維に組成変換
した上、熱処理を施して該水和チタン酸カリウム繊維を
六チタン酸カリウム繊維に構造変換することにより、六
チタン酸カリウム単相繊維を得ることを特徴とする六チ
タン酸カリウム繊維の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61102875A JPH0788278B2 (ja) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | 六チタン酸カリウム繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61102875A JPH0788278B2 (ja) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | 六チタン酸カリウム繊維の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62260796A JPS62260796A (ja) | 1987-11-13 |
| JPH0788278B2 true JPH0788278B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=14339068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61102875A Expired - Lifetime JPH0788278B2 (ja) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | 六チタン酸カリウム繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0788278B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01301516A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-12-05 | Titan Kogyo Kk | トンネル構造・六チタン酸カリウム繊維，その製造方法及びそれを含む複合材料 |
| JP2946107B2 (ja) * | 1990-06-26 | 1999-09-06 | 株式会社クボタ | 六チタン酸カリウム多結晶繊維の製造方法 |
| CN106986389A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-07-28 | 山东玉皇新能源科技有限公司 | 一种利用氧化石墨生产过程废硫酸制备硫酸锰的方法 |
| CN112018355B (zh) * | 2020-08-14 | 2022-06-24 | 五邑大学 | 一种三维棒状钛酸钾材料的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6121915A (ja) * | 1984-07-06 | 1986-01-30 | Kubota Ltd | チタン化合物繊維の製造方法 |
-
1986
- 1986-05-01 JP JP61102875A patent/JPH0788278B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62260796A (ja) | 1987-11-13 |
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