JPH0283300A - チタン酸カリウムウィスカーの熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はチタン酸カリウムウィスカーの熱処理方法に関
・し、特にチタン酸カリウムウィスカーの製造工程にお
いてウィスカー中の結晶水を除去するために、チタン酸
カリウムウィスカーを乾燥・焼成するチタン酸カリウム
ウィスカーの熱処理方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、建築用壁材や天井材などとしてアスベストを用い
た製品が大量に使用されてきた。しかし、このアスベス
トは発癌性を有していることが発見されたことから、近
年、その使用が制限されつつある。したがって、その代
替品として、最近、アスベストに類似した諸性質を有し
、かつ、アスベストよりも各種の優れた特性を有してい
るチタン酸カリウムウィスカーが特に注目されるように
なった。

このようなチタン酸カリウムウィスカーは、般に酸化チ
タン含有鉱石と酸化カリウムとを混合して、加熱焼成し
た後、水で処理して氷河溶分を抽出し、これを濾過する
ことによって製造される６ しかし、チタン酸カリウムウィスカーの結晶は、ＫｚＴ
ｉＯｉ、ＫｚＴｌｚＯｓ、Ｋ２Ｔｉ２Ｏ５、ＫｚＴｉｓ
Ｏ＋ｓ、ＫＪｔｓＯ＋ｔなどの化合物の種類によってそ
の状態が異なり、これらの中で一番安定した結晶形がＫ
ＪｌａＯ＋１（六チタン酸カリウム）である。

従って、チタン酸カリウムウィスカーの製造工程中でウ
ィスカーの長さを大きく成長させるためには、前記ＫＪ
ｉＩｌＯ＋ｉの結晶の形で成長させる必要性がある。し
かしながら、原料のモル比をに２ＣＯ。

／Ｔ１０２＝１／６に調整してＫＪｉｅＯ＋３を製造し
ようとしても、実際にはＫＪｉ４０＋＋ができ易く、必
ずしもにＪｉ６０＋：＋は製造されない。

そこで、実際に工業的にＫＪｉａＯ１３を製造するには
、原料のモル比をに２ＣＯ３／Ｔｉｎ□＝ｌ／３に調整
し、先ずＫＪｉ４０９を製造した後、余分なカリウム成
分を沸騰水、稀酸などで除去して、安定なＫＪ１ａＯ＋
ｓの状態へ変換させている。

しかし、この調整工程において余分なカリウム成分が抜
けた後には０１１イオンが侵入して、結晶水としてチタ
ン酸カリウムウィスカーに含有される。

このようにして製造された結晶水を含有するチタン酸カ
リウムウィスカーより、結晶水を除去するためにチタン
酸カリウムウィスカーには熱処理が施される。

熱処理の方法と１．、では、従来、静置方式、トンネル
キルン方式、ロータリーキルン方式などの各種方式によ
り水分除去及び結晶水除去が行なわれていた。

［発明が解決しようとする課題１ しかしながら、前記静置方式による熱処理では撹拌する
ことができないために、内部にまで均一な熱処理を施す
には長時間を必要とし、そのために生産効率が低く、ま
た、連続的生産方式が採用できないので大量生産には不
向きであるという欠点がある。

また、前記トンネルキルン方式では、連続的に生産する
ことはできるが、静置方式と同様に撹拌効率が低いため
に、生産効率を高めることができないといった欠点があ
る。

さらに、ロータリーキルン方式では、撹拌効率が高いこ
とや連続化ができる点で優れた方法であるが、チタン酸
カリウムウィスカーの場合には転勤造粒現象が発生し易
いために、造粒されたチタン酸カリウムウィスカーの内
部にまで均一な熱処理を施すことが困難である６また。

低コストでチタン酸カリウムウィスカーを熱処理するた
めには、処理能力を向上させる必要性があるが、嵩比重
が小さいので大量の処理を行なうためには装置が大型化
し、設備投資が大きくなるという問題がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は上記課題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、
チタン酸カリウムウィスカーを気流に分散させた状態で
火炎中に導入することにより、ウィスカーが造粒される
こと無く、短い滞留時間で効率的に熱処理することがで
き、大量生産が可能であることを見い出し本発明を完成
するに至った。

すなわち、本発明は、結晶水を含有するチタン酸カリウ
ムウィスカーを火炎中に導入することを特徴とするチタ
ン酸カリウムウィスカーの熱処理方法である。

［発明の詳細な説明］ 凹 本発明において用いられる結晶水を含有するチタン酸カ
リウムウィスカーの製造方法としては、通常のチタン酸
カリウムウィスカーの製造方法によって製造されたもの
で、結晶内に水を含有し高温熱処理を必要とするもので
ある。

該製造方法としては、例えば炭酸カリウムと二酸化チタ
ンの混合物を６００〜１２００’ｃで一定時間焼成する
「焼成法」、炭酸カリウムと二酸化チタンの混合物に融
剤として塩化カリウム又はフッ化カリウムを又はモリブ
デン酸カリウム、タングステン酸カリウムを添加して反
応させる「フラックス法Ｊ、炭酸カリウムと二酸化チタ
ンの混合物を１１００℃以上に加熱し溶融したものを急
冷固化する「溶融法」、水酸化カリウムと酸化チタンの
存在下で圧力２０００〜４０００気圧、温度４００〜８
００　’Ｃの条件で合成する「水熱法」及び酸化チタン
と炭酸カリウムを混合して溶融させ急冷固化し、その後
の処理により、チタン酸カリウムや六ヂタン酸カリウム
の各種繊維に誘導する「融体法」などや、出願人が提案
した特開昭６２−２５６７９９号公開公報に記載さてい
る、（ａｔ酸化チタン含有鉱石と、（ｂ）酸化カリウム
及び加熱により酸化カリウムを生成するカリウム化合物
との混合物に、（ｃｌ　チタン粉末及び／又は水素化チ
タン粉末並びに（ｄ＋　アルコール類を添加混合して粉
砕し、得られた組成物を加熱焼成した後、ｔｅｌ水又は
温水にで処理して木耳溶分を抽出することによって製造
する方法がある。

これらの製造方法の中では、特開昭６２−２５６７９９
号公開公報に記載されている方法がチタン酸カリウムウ
ィスカーを安価に製造することができるので好ましい。

灸鴛 本発明の熱処理工程に導入されるチタン酸カリウムウィ
スカーは、予め十分に分散され、か−〕、乾燥したもの
であることが好ましい。

そのため、含水率の高いプレスケーキは１例えば解砕機
付の熱風乾燥機によって乾燥分散される。この場合に用
いられる熱風は、チタン酸カリウムウィスカーの熱処理
から排出される熱風を利用することができる。乾燥に用
いられる熱風の温度は１００〜５００℃１通常２００〜
４００℃である。

乾燥分散されたウィスカーは、バッグフィルター又はサ
イクロンにより捕集され、熱処理工程に送られる。

旌処虚 乾燥されたチタン酸カリウムウィスカーは、なお結晶水
を含んでおり、この結晶水を除去するために火炎中に導
入して焼成される６ 火炎による焼成は、火炎の温度が５５０〜１１００℃、
好ましくは８００〜１１００℃の範囲内で、滞留時間を
０．１〜５秒、好ましくは０．５〜１．０秒となるよう
な速度で供給して処理することにより、結晶水が放出さ
れて実質的に結晶水を含まない安定なチタン酸カリウム
ウィスカーが得られる。

火焔による熱処理は、効率的に熱を伝えるために乾燥分
散されたウィスカーをバーナーの燃焼用空気に混入する
ことにより、バーナーの燃焼と同時に熱処理を行なうこ
ともできる。

熱処理されたウィスカーは燃焼ガスによって搬送され、
サイクロンで捕集分離される。ウィスカーの分離された
燃焼ガスは、その一部又は全部を前記乾燥工程のプレス
ケーキの乾燥用熱風として利用することができる。

本発明の他の実施態様として、プレスケーキを分散乾燥
して得られる、ウィスカーを含む熱風を直接火焔熱処理
機に導入する方法がある。ただし、この場合には熱処理
機の熱排ガスは、そのまま乾燥用熱ガスに循環して用い
ると、水分が蓄積されるので、熱交換機等により乾燥用
空気を加熱して排熱利用を行なう必要がある。

［実施例］ 本発明のチタン酸カリウムウィスカーの熱処理方法を以
下に実施例を挙げて具体的に説明する。

実施例１ 天然産ルヂルサンド（ＴｉＯ□分９０重量％以上）と、
　Ｋ、Ｃ０３扮末をモル比３：ｌの割合で混合し、その
混合物に対して５重量％のＴｉ扮末（２０メツシユアン
ダー）と　０．５重量％のメタノールを添加しボールミ
ルにて１時間粉砕混合を行ない、この混合物５００ｇを
電気炉にて１０５０℃の温度で２時間焼成した。

その後、焼成物を除冷した後取り出し５これを小割りし
て３Ｉ２の冷水中に入れ、５時間撹拌解繊処理を行なっ
た。得られたスラリーを更にコロイドミルにて１０分間
解繊して繊維を分離した。

解繊後のスラリーを２００メツシユの篩にて残渣と繊維
部に分け、得られた２００メツシユアンダーのスラリー
を濾過（真空濾過）してプレスケーキを得た。

濾過によって得られた繊維部分の一部を取り出して１５
０℃にて乾燥させたところ、平均繊維径ｌ７１ｍ　　平
均繊維長さ５０μｍで、六チタン酸カリウム繊維の含量
が６０重遺％、四チタン酸カリウム繊維の含量が４０重
量％のチタン酸カリウムウィスカーであった。

得られたプレスケーキを第１図に示す如き気流方式の乾
燥・焼成装置によって処理した６該乾燥・焼成装置の第
１段目の乾燥装置１では、含水率６０〜７０重量％及び
２重量％の結晶水を持ったチタン酸カリウムウィスカー
の凝集物（プレスケーキ）２を、分散分級機能３を備え
ている気流乾燥機４の熱風配管５に供給された熱風６に
て約４００°Ｃの温度で乾燥を行なった。

乾燥されたチタン酸カリウムウィスカーはバッグフィル
ター７に導かれてそこで補集され、その底部に設けられ
たロータリーバルブ７ａにで排出されて第２段の焼成装
置８に移送される。

第２段目の焼成装置８では、前記ロータリーバルブ７ａ
より排出されたチタン酸カリウムウィスカーを、空気流
９の中に供給して５２０ｇ／ｍ’の割合で混合分散させ
たにの空気流９は焼成に使用するガスバーナー１０の燃
焼に必要な量の酸素を供給するためと、チタン酸カリウ
ムウィスカーの分散を行なうためとの両方の役目を果し
ている。

前記混合分散物を第２段目の焼成装置８の焼成室１１内
に２０ｍ／秒の流速で供給し、液化石油ガス１２とガス
バーナーＩＯを用いて混合燃焼させた。このガスバーナ
ーＩＯの火炎１３の最高温度を１１００℃に調節して、
分散されたチタン酸カリウムウィスカーの火炎１３での
滞留時間を０．２秒に制御して瞬時の内に焼成処理を行
なった６それによってチタン酸カリウムウィスカーの結
晶をに２Ｔ１６０１３に変性して安定化させた。

このように焼成されたチタン酸カリウムウィスカーは熱
風１４の上昇気流に乗ってサイクロンＩ５にて補集した
。

捕集されたチタン酸カリウムウィスカー１６は品質検査
を行なって製品として出荷される。この品質検査の結果
、得られたチタン酸カリウムウィスカーは含水ｉ　０．
！４量％以下、アスペクト比が５０以上のもので、結晶
形がＫＪｉｅＯ＋＊のチタン酸カリウムウィスカーであ
ることが判明した。

また、サイクロン１５内でチタン酸カリウムウィスカー
より分離された熱風１７は、前記第１１ｘの乾燥工程の
乾燥装置ｌの熱風配管５４：戻されて熱風６として再利
用された。

この製造方法においてガスの燃焼により発生する水分や
、除去された結晶水などより発生する水分は、乾燥工程
の排ガスと共に大気に放出されるか、あるいは他の排熱
利用装置へ供給される。

実施例２ 実施例１において、前記ロータリーバルブ７ａより排出
されたチタン酸カリウムウィスカーを。

空気流９の中に供給する代わりに５別の空気流に混合分
散させ、第２段目の焼成装置８の焼成室１１内のバーナ
ー１０上約Ｉｎの火炎内に２０ｍ／秒のＩｍ速で供給し
た。ガスバーナーＩＯの火炎１３の最高温度を１１００
℃に調節して、送入分散されたチタン酸カリウムウィス
カーを瞬時に焼成処理を行なった。得られた焼成品は実
施例１で得られたものと実質的に同じであった。

［発明の効果］ 本発明のチタン酸カリウムウィスカーの熱処理方法は、
気流乾燥と気流焼成を組合わせることによって、熱効率
が良く、エネルギーのロスを少な（した熱処理が可能と
なり、大幅なコストダウンを行なうことができる。

また、焼成工程の排熱を乾燥工程に循環させることによ
り、サイクロンで補集できなかったチタン酸力１１ウム
ウィスカーも再度乾燥・焼成の工程を経て最終的に製品
として捕集できる。

しかも、本発明の方法は連続的に操業できるので大量生
産が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例における気流方式の乾燥・焼成装
置を用いたチタン酸カリウムウィスカーの熱処理方法の
製造工程図である。 ｌ：乾燥装置 ２：結晶水を持ったチタン酸カリウムウィスカーの凝集
物（プレスケーキ） ３：分散分級機能　　　４：気流乾燥機５　ニ ア　ニ ア８　： ８　＝ １０　： ｌ　２　： ｌ　４　： １６　： １７　： 熱風配管 バックフィルタ ロータリーバルブ 焼成装置 ガスバーナー 液化石油ガス 熱風 チタン酸力 執風 ９：空気流 ｌｌ：焼成室 １３：火災 １５・サイクロン ノウムライスカー ６：熱風 出願人　東邦チタニウム株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）結晶水を含有するチタン酸カリウムウィスカーを
   火炎中に導入することを特徴とするチタン酸カリウムウ
   ィスカーの熱処理方法。
2. （２）火炎の温度が５５０〜１１００℃である、請求項
   １に記載のチタン酸カリウムウィスカーの熱処理方法。
3. （３）火炎中に導入される結晶水を含有するチタン酸カ
   リウムウィスカーが、予め熱風にて乾燥されたものであ
   る、請求項１￥又は￥２に記載のチタン酸カリウムウィ
   スカーの熱処理方法。
4. （４）チタン酸カリウムウィスカーの熱処工程から排出
   される熱風の少なくとも一部を、結晶水を含有するチタ
   ン酸カリウムウィスカーの乾燥工程に循環使用する、請
   求項１〜３のいずれかに記載のチタン酸カリウムウィス
   カーの熱処理方法。