JPH04202099A - チタン酸アルカリウィスカーの製造方法 - 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］ 本発明はチタン酸アルカリウィスカー、詳しくは例えば
プラスチックス等の補強材、イオン吸着剤、イオン交換
材、分子吸着材、摩擦材、？濾過材、触媒担体、断熱材
その他種々の用途に供される繊維状特にアスペクト比の
高い繊維状チタン酸アルカリウィスカーの製造方法に関
する。

［従来の技術］ 従来のチタン酸アルカリの製造方法としては、例えば原
料混合物を焼成し、固相反応により合成する焼成法（特
開昭５３−２６２９８）、融剤と共に溶融し、融剤中で
チタン酸アルカリの結晶を育成し、冷却後融剤を溶出除
去してチタン酸アルカリを得る融剤法（フラックス法）
（特開昭５ｌ−１２２７００）、主として化学量論的に
調合された混合物を溶融しこれを冷却固化して結晶化さ
せる溶融法（特開昭５ｌ−８９９００）、溶媒を用いて
水の臨界点以上の高温高圧下で合成する水熱法（特開昭
５０−６４５２６号）等があげられる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の焼成法においては結晶性が低く得ら
れる繊維は数μｍの短繊維であり、フラックス法ではフ
ラックスを除去する水洗工程が必要であり、かつフラッ
クスの回収設備を必要としコスト高となる。また溶融法
は結晶が互いに密着したまま成長するので解離処理が困
難であり、かつ得られる繊維は径が太くアスペクト比が
低く強度の点て補強材として好ましくない。

更に水熱法は、高圧下で高アルカリ溶液中で合成操作が
行われるものであるから保安装置を必要とし設備全体と
して費用が高くなり、またＡｇ等の特殊材質を必要とし
、かつ連続操業が難しい。

従来法にはそれぞれ上記のような問題点があり、かつい
ずれもアスペクト比の高いウィスカーを得ることはでき
ない。

本発明者らは高度のアスペクト比を有する高品質のチタ
ン酸アルカリウィスカーを得る方法について鋭意研究の
結果、ハロゲン化アルカリと炭素とを粉末状で共存せし
めたチタン源とアルカリ源の混合粉体を焼成するとアス
ペクト比の高いチタン酸アルカリウィスカーが容易に得
られることを見出し本発明を完成した。

質のチタン酸アルカリウィスカーを高収率で得ることが
でき、成形、水洗その他従来法のような特定の前後処理
工程を要することなく短縮化された工程により効率よく
製造する方法を提供するにある。

［課題を解決するための手段１ 上記目的を達成するため、本発明の方法はチタン源とア
ルカリ源の混合物を焼成して繊維状のチタン酸アルカリ
を製造するに当り、該混合物中に炭素原料及びハロゲン
化アルカリを共存せしめ焼成することを特徴とするもの
である。

チタン源としては例えばＴｉＯ□、ＴｉＯＨ＜等があげ
られ、アルカリ源としては例えばＭ２ＣＯ３（但しＭは
アルカリ金属）があげられる。炭素原料としては主成分
を炭素とする原料であればよく、例えばカーボンブラッ
ク（チャンネルブラック、サーマルブラック、ファーネ
スブラック等）、グラファイト活性炭などがあげられ、
特に限定されるものではないが、灰分やその他の不純物
等が少いものが純度の高い製品を得るためには好ましい
。

ハロゲン化アルカリとしては、ＫＣｊ２、ＫＦ、ＮａＣ
ｌ２、ＮａＦ等があげられ１種又は２種以上を用いるこ
とができ、焼成により蒸発するものが純度の高い製品が
得られるので望ましい。通常これらの原料は通常粉状で
混合して焼成する。

チタン源とアルカリ源の混合比は好ましくは酸化ヂタ：
／　（Ｔ　ｉ　０２　）　、酸化フルカリ（Ｒ２０）換
算モル比でＴｉＯ□／Ｒ２０＝２〜８を主原料として、
炭素原料及びハロゲン化アルカリをそれぞれ０．１〜２
０重量％添加混合して９００〜１２００°Ｃで焼成する
。

［作用］ 焼成により形成されるＴｉＯ２粒子と溶融アルカリとの
固液界面反応が重要であるとの知見を基に研究を重ねた
結果本発明に到達したものであり、本発明における炭素
原料の役割は、瞬間的な燃焼と発生するＣＯガスの還元
雰囲気が固液界面反応を促進するものと推定される。又
焼成物を多孔質化しウィスカーの成長を助長するすなわ
ち極く少いハロゲン化アルカリでありながら、その作用
はハロゲン化アルカリをチタン酸アルカリの結晶成長の
フラックスとして働かせ、反応育成を促し径方向への成
長を抑制し高アスペクト比化させるものである。

Ｍ２０　・ｎＴ　１０２　　（Ｍはアルカリ金属）で示
されるチタン酸アルカリ金属に相当する組成を形成する
チタン源とアルカリ源の原料に加える炭素原料及びハロ
ゲン化アルカリの量は、焼成条件により蒸発可能な添加
量で行なえば、焼成物はチタン酸アルカリのみであるか
ら水洗工程は必要としないものである。

なお、この焼成に当ってはトンネル炉等が使用できるの
で、連続焼成を行なうことができる。

［実施例１］ 炭酸カリウム］、、１５ｋｇ、酸化チタン４．００ｋｇ
、カーボンブラック、０．３６ｋｇ、塩化カリウム０．
４０ｋｇを、２０℃ヘンシエルミキザーで混合し、１１
００°Ｃで２時間焼成した。焼成物をＸ線回折で同定し
たところ、六チタン酸カリウムであった。又、走査型電
子顕微鏡で拡大してみると、平均繊維径０７μｍ、平均
繊維長３０μｍの単繊維状態にある高アスペクト比のも
のであった。

［実施例２］ 炭酸ナトリウム０．８８ｋｇ、酸化チタン４．００ｋｇ
、人造黒鉛６．７０ｋｇ、塩化ナトリウム０．２０ｋｇ
、弗化カリウム０．４０ｋｇ混合し、１１００°Ｃて１
５時間焼成した。Ｘ線回折で、得られた生成相は、六チ
タン酸ナトリウムで、平均繊維径０．８μｍ、平均繊維
長４０μｍの単繊維状態の高アスペクト比のものである
。

［実施例３］ 炭酸カリウム１．７２ｋｇ、酸化チタン３．９７ｋｇ、
カーボンブラック０．０３ｋｇ、弗化カリウム０．０２
に、ｇの混合物を、１０００°Ｃで３０分間焼成、得ら
れた生成相は、匹チタン酸カリウムで、平均繊維径０　
５１ｔｍ、平均繊維長５０μｍの単繊維状態の高アスペ
クト比のものである。

［比較例１１ 炭酸カリウム１．１５ｋｇ、酸化チタン４００ｋｇを実
施例１と同様に、混合、焼成を行ない、評価を行なった
。

生成相は、六チクン酸カリウムであるが、平均繊維径１
．５μｍ、平均繊維長２．０μｍの棒状が焼結した塊状
のものである。

［比較例２１ 炭酸カリウム１．１’５ｋｇ、酸化チタン４００ｋｇ、
カーボンブラック０．３６ｋｇを同様の混合、焼成を行
ない評価した。

生成相は、六チタン酸カリウムであるが、平均繊維径１
３μｍ、平均繊維長２．５μｍの棒状が焼結した塊状の
ものである。

［比較例３〕 炭酸カリウム１．１５ｋｇ、酸化チタン４．００ｋｇ、
塩化カリウム０．４０ｋｇを同様の混合、焼成を行ない
評価した。

生成相は、六チクン酸カリウムであるが、平均繊維径１
．０μｍ、平均繊維長５μｍの棒状が焼　　結した塊状
のものである。

以上、説明した様に本発明により、得られるチタン酸ア
ルカリは、その応用として、利用されやすい高アスペク
ト比の繊維形状として容易に得られるものである。

又、本発明によるチタン酸アルカリウィスカーは、欠陥
の少ない高品質のものと１で得られるのも特徴である。

第１図は、本実施例１で得られたものの透過型電子顕微
鏡写真である。従来のフラックス法で得られたものは、
第２図のように転位、欠陥がみられるが、本発明で得ら
れたものは、結晶欠陥はほとんどみられない。

［発明の効果］ 本発明によれば、従来の方法では得られなかった直線状
でアスペクト比が極めて高い高品質のチタン酸アルカリ
ウィスカーが、焼成後水中ての水洗工程又は水中での解
離操作等特別の後処理を必要とせずに高収率に得られ、
工程も簡単で短縮され、低コストデ製造できるので極め
て有益である。また数ミリ以上の長繊維の製造も可能で
あり、利用分野の拡大が可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は透過型電子顕微鏡写真で、第１図は本発明方法で
得られたチタン酸アルカリウィスカーであり、第２図は
従来のフラックス法で得られたチタン酸アルカリ繊維で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、チタン源とアルカリ源の混合物を焼成して繊維状の
   チタン酸アルカリを製造するに当り、該混合物中に炭素
   原料及びハロゲン化アルカリを共存せしめて焼成するこ
   とを特徴とするチタン酸アルカリウィスカーの製造方法
   。 ２、チタン源とアルカリ源の混合比は、酸化チタン（Ｔ
   ｉＯ＿２）、酸化アルカリ（Ｒ＿２Ｏ）換算モル比でＴ
   ｉＯ＿２／Ｒ＿２Ｏ＝２〜８である請求項１記載のチタ
   ン酸アルカリウィスカーの製造方法。 ３、Ｍ＿２Ｏ・ｎＴｉＯ＿２（但しＭはアルカリ金属）
   で示されるチタン酸アルカリ金属に相当する組成を形成
   するチタン源とアルカリ源の原料に加える炭素原料及び
   ハロゲン化アルカリの量は、それぞれ０．１〜２０重量
   ％である請求項１記載のチタン酸アルカリウィスカーの
   製造方法。