JPH0849118A - 六チタン酸ナトリウム複合繊維およびその製造方法 - Google Patents
六チタン酸ナトリウム複合繊維およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH0849118A JPH0849118A JP18112994A JP18112994A JPH0849118A JP H0849118 A JPH0849118 A JP H0849118A JP 18112994 A JP18112994 A JP 18112994A JP 18112994 A JP18112994 A JP 18112994A JP H0849118 A JPH0849118 A JP H0849118A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- crystals
- sodium
- sodium hexatitanate
- amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】補強繊維等として有用な六チタン酸ナトリウム
繊維の特性の改良。 【構成】この繊維は、六チタン酸ナトリウム結晶にチタ
ニア結晶が分散析出した複合結晶相を有する多結晶繊維
である。ＴｉＯ2 とＫ2 Ｏを含む出発原料組成物を加熱
溶融する工程、溶融物を冷却して得た繊維塊（二チタン
酸カリウム結晶繊維を含む）を湿式解繊すると共に、繊
維中のＫイオンの全量を溶出して水和チタン酸繊維を得
る工程、ついで苛性ソーダ水溶液等で繊維中にＮａイオ
ンを吸着（吸着量は１重量％以上，８．５重量％未満）
させる工程、および結晶構造を変換する焼成処理（９０
０〜１２５０℃）を経て製造される。
繊維の特性の改良。 【構成】この繊維は、六チタン酸ナトリウム結晶にチタ
ニア結晶が分散析出した複合結晶相を有する多結晶繊維
である。ＴｉＯ2 とＫ2 Ｏを含む出発原料組成物を加熱
溶融する工程、溶融物を冷却して得た繊維塊（二チタン
酸カリウム結晶繊維を含む）を湿式解繊すると共に、繊
維中のＫイオンの全量を溶出して水和チタン酸繊維を得
る工程、ついで苛性ソーダ水溶液等で繊維中にＮａイオ
ンを吸着（吸着量は１重量％以上，８．５重量％未満）
させる工程、および結晶構造を変換する焼成処理（９０
０〜１２５０℃）を経て製造される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、摺動部材，強化プラス
チックの補強材，樹脂塗料充填材等として有用な、耐摩
耗性，補強性，耐熱性等に優れた、六チタン酸ナトリウ
ム結晶−チタニア結晶からなる複合繊維、およびその製
造方法に関する。
チックの補強材，樹脂塗料充填材等として有用な、耐摩
耗性，補強性，耐熱性等に優れた、六チタン酸ナトリウ
ム結晶−チタニア結晶からなる複合繊維、およびその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】六チタン酸ナトリウム結晶（Ｎａ2 Ｔｉ
6 Ｏ13) の繊維は、耐摩耗性，耐熱性，断熱性，強度等
に優れた合成無機化合物繊維であり、近時はアスベスト
繊維代替品として、多方面の工学的応用が試みられてい
る。六チタン酸ナトリウム繊維は、酸化チタン（ＴｉＯ
2 ）または加熱により酸化チタンとなるチタン化合物
と、酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）または加熱により酸化
ナトリウムとなるナトリウム化合物との混合物を出発原
料として製造される。その工業的製造法の一つである溶
融法によれば、出発原料をＴｉＯ2 ／Ｎａ2Ｏのモル比
が約３となるように調製して加熱溶融し、溶融生成物を
冷却して三チタン酸ナトリウム繊維を含む繊維塊を得た
後、繊維塊を湿式解繊処理し、解繊された繊維を酸水溶
液で処理して繊維からＮａイオンを溶出することによ
り、六チタン酸ナトリウム相当の化学組成をもつ水和チ
タン酸ナトリウムに組成変換し、ついでその水和チタン
酸ナトリウム繊維を焼成処理して結晶構造を変換する工
程を経て、目的とする六チタン酸ナトリウム繊維を得て
いる。
6 Ｏ13) の繊維は、耐摩耗性，耐熱性，断熱性，強度等
に優れた合成無機化合物繊維であり、近時はアスベスト
繊維代替品として、多方面の工学的応用が試みられてい
る。六チタン酸ナトリウム繊維は、酸化チタン（ＴｉＯ
2 ）または加熱により酸化チタンとなるチタン化合物
と、酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）または加熱により酸化
ナトリウムとなるナトリウム化合物との混合物を出発原
料として製造される。その工業的製造法の一つである溶
融法によれば、出発原料をＴｉＯ2 ／Ｎａ2Ｏのモル比
が約３となるように調製して加熱溶融し、溶融生成物を
冷却して三チタン酸ナトリウム繊維を含む繊維塊を得た
後、繊維塊を湿式解繊処理し、解繊された繊維を酸水溶
液で処理して繊維からＮａイオンを溶出することによ
り、六チタン酸ナトリウム相当の化学組成をもつ水和チ
タン酸ナトリウムに組成変換し、ついでその水和チタン
酸ナトリウム繊維を焼成処理して結晶構造を変換する工
程を経て、目的とする六チタン酸ナトリウム繊維を得て
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記六チタン酸ナトリ
ウム繊維の製造工程では、出発原料の加熱溶融処理に約
１３００℃もの高温を必要とするため、溶解装置の腐食
損傷によるメインテナンスの負担が大きく、また溶融物
を冷却して得られた繊維塊の解繊処理が困難（繊維同士
が強く固結している）であるため、得られる繊維の形状
・サイズの均質性に乏しく、かつ収率も低いという欠点
がある。本発明者等は、溶融法による六チタン酸ナトリ
ウム繊維の製造工程および繊維特性の改良を目的とする
研究過程において、出発原料の組成配合の調整により、
加熱溶融および解繊工程での困難を解消し得ると共に、
繊維の組成変換を行う酸処理工程および結晶構造を変換
する焼成処理工程の工夫により、六チタン酸ナトリウム
結晶にチタニア結晶が分散析出した多結晶繊維が得ら
れ、このものは六チタン酸ナトリウム単相繊維を凌ぐ優
れた特性を有することを見出した。本発明はこの知見に
基づいて完成されたものである。
ウム繊維の製造工程では、出発原料の加熱溶融処理に約
１３００℃もの高温を必要とするため、溶解装置の腐食
損傷によるメインテナンスの負担が大きく、また溶融物
を冷却して得られた繊維塊の解繊処理が困難（繊維同士
が強く固結している）であるため、得られる繊維の形状
・サイズの均質性に乏しく、かつ収率も低いという欠点
がある。本発明者等は、溶融法による六チタン酸ナトリ
ウム繊維の製造工程および繊維特性の改良を目的とする
研究過程において、出発原料の組成配合の調整により、
加熱溶融および解繊工程での困難を解消し得ると共に、
繊維の組成変換を行う酸処理工程および結晶構造を変換
する焼成処理工程の工夫により、六チタン酸ナトリウム
結晶にチタニア結晶が分散析出した多結晶繊維が得ら
れ、このものは六チタン酸ナトリウム単相繊維を凌ぐ優
れた特性を有することを見出した。本発明はこの知見に
基づいて完成されたものである。
【０００４】本発明の六チタン酸ナトリウム複合繊維
は、六チタン酸ナトリウム結晶〔Ｎａ 2 Ｔｉ6 Ｏ13〕に
チタニア結晶〔ＴｉＯ2 〕が分散析出した複合相を有す
る多結晶繊維であることを特徴としている。上記複合相
を有する本発明の六チタン酸ナトリウム複合繊維の製造
方法は、ＴｉＯ2 または加熱によりＴｉＯ2 を生成する
チタン化合物と、Ｋ2 Ｏまたは加熱によるＫ2 Ｏを生成
するカリウム化合物を、ＴｉＯ2 ／Ｋ2 Ｏのモル比が
１．５〜２．５となる割合に配合した混合物を加熱溶融
し、加熱溶融物を冷却して二チタン酸カリウム繊維から
なる繊維塊を得、上記繊維塊を、液中に浸漬して解繊
し、かつ繊維中のＫイオンの全量を溶出することによ
り、水和二チタン酸の多結晶繊維を得、上記水和二チタ
ン酸繊維を、Ｎａイオンを含む溶液で処理することによ
り、水和チタン酸結晶の層間にＮａ量が１重量％以上
で、８．５重量％未満の量となるまでＮａイオンを吸着
させた後、温度９００〜１２５０℃で焼成処理すること
を特徴としている。
は、六チタン酸ナトリウム結晶〔Ｎａ 2 Ｔｉ6 Ｏ13〕に
チタニア結晶〔ＴｉＯ2 〕が分散析出した複合相を有す
る多結晶繊維であることを特徴としている。上記複合相
を有する本発明の六チタン酸ナトリウム複合繊維の製造
方法は、ＴｉＯ2 または加熱によりＴｉＯ2 を生成する
チタン化合物と、Ｋ2 Ｏまたは加熱によるＫ2 Ｏを生成
するカリウム化合物を、ＴｉＯ2 ／Ｋ2 Ｏのモル比が
１．５〜２．５となる割合に配合した混合物を加熱溶融
し、加熱溶融物を冷却して二チタン酸カリウム繊維から
なる繊維塊を得、上記繊維塊を、液中に浸漬して解繊
し、かつ繊維中のＫイオンの全量を溶出することによ
り、水和二チタン酸の多結晶繊維を得、上記水和二チタ
ン酸繊維を、Ｎａイオンを含む溶液で処理することによ
り、水和チタン酸結晶の層間にＮａ量が１重量％以上
で、８．５重量％未満の量となるまでＮａイオンを吸着
させた後、温度９００〜１２５０℃で焼成処理すること
を特徴としている。
【０００５】
【作用】本発明の複合繊維は、六チタン酸ナトリウム結
晶にチタニア結晶が分散析出した複合結晶相を有する。
チタニア結晶はルチル相（Ｒ相）、もしくはアナターゼ
相（Ａ相）として複合繊維中に存在するが、いずれも六
チタン酸ナトリウム結晶に比べて高融点および高硬度を
有する〔六チタン酸ナトリウム結晶：融点約１３００
℃，モース硬度約３〜４、Ｒ型チタニア結晶：融点約１
８００℃，モース硬度約７〜7.5,Ａ型チタニア結晶：約
１０００℃でＲ型に転位，モース硬度約5.5〜６〕。本
発明の六チタン酸ナトリウム複合繊維は、チタニア結晶
の分散析出による混相効果として、六チタン酸ナトリウ
ム単相繊維に比べて耐摩耗性や耐熱性が高く、かつ改良
された剪断強度等を有する。
晶にチタニア結晶が分散析出した複合結晶相を有する。
チタニア結晶はルチル相（Ｒ相）、もしくはアナターゼ
相（Ａ相）として複合繊維中に存在するが、いずれも六
チタン酸ナトリウム結晶に比べて高融点および高硬度を
有する〔六チタン酸ナトリウム結晶：融点約１３００
℃，モース硬度約３〜４、Ｒ型チタニア結晶：融点約１
８００℃，モース硬度約７〜7.5,Ａ型チタニア結晶：約
１０００℃でＲ型に転位，モース硬度約5.5〜６〕。本
発明の六チタン酸ナトリウム複合繊維は、チタニア結晶
の分散析出による混相効果として、六チタン酸ナトリウ
ム単相繊維に比べて耐摩耗性や耐熱性が高く、かつ改良
された剪断強度等を有する。
【０００６】本発明の製造方法における出発原料は、チ
タン化合物とカリウム化合物とを、ＴｉＯ2 ／Ｋ2 Ｏ
（モル比）が１．５〜２．５となる割合に混合して調製
されるので、加熱溶融処理は、約１１５０℃以下の比較
的低い温度域で達成される。
タン化合物とカリウム化合物とを、ＴｉＯ2 ／Ｋ2 Ｏ
（モル比）が１．５〜２．５となる割合に混合して調製
されるので、加熱溶融処理は、約１１５０℃以下の比較
的低い温度域で達成される。
【０００７】加熱溶融物を冷却して得られる繊維塊の初
生相繊維である二チタン酸カリウム結晶は層状構造を有
し、このものは水中に浸漬して活発な水和反応を生起す
るので、解繊処理を容易に達成でき、かつ繊維中のＫイ
オンの溶出およびＮａイオンの吸着処理も効率よく達成
される。
生相繊維である二チタン酸カリウム結晶は層状構造を有
し、このものは水中に浸漬して活発な水和反応を生起す
るので、解繊処理を容易に達成でき、かつ繊維中のＫイ
オンの溶出およびＮａイオンの吸着処理も効率よく達成
される。
【０００８】二チタン酸カリウム繊維からＫイオンの全
量を溶出して得られる水和チタン酸繊維にＮａイオンを
吸着させるのは、その後の焼成処理で六チタン酸ナトリ
ウム結晶を生成させるためであり、そのＮａ吸着量が
８．５重量％未満に調整されていることにより、六チタ
ン酸ナトリウム結晶と共に、チタニア結晶を析出させる
ことが可能となる。すなわち、Ｎａイオンを吸着した水
和チタン酸繊維の組成を「ＴｉＯ2 ／Ｎａ 2 Ｏ」のモル
比で表すと、ナトリウムの吸着量が８．５重量％である
場合のＴｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏ（モル比）は６であり、これ
を焼成処理して得られる最終繊維は六チタン酸ナトリウ
ム結晶単相繊維であってチタニア結晶を有しない。これ
に対し、ナトリウム吸着量を８．５重量％未満（ＴｉＯ
2 ／Ｎａ2 Ｏ＞６）に調整された繊維では、六チタン酸
ナトリウム結晶組成に対してＴｉ分が余剰となり、この
ため焼成処理過程で六チタン酸ナトリウム結晶の他に、
余剰のＴｉ分がチタニア結晶として析出するのである。
本発明の複合繊維を構成する六チタン酸ナトリウム結晶
とチタニア結晶との量比は、Ｎａイオンの吸着量（繊維
中のナトリウム含有量）により任意の量比に調整され
る。
量を溶出して得られる水和チタン酸繊維にＮａイオンを
吸着させるのは、その後の焼成処理で六チタン酸ナトリ
ウム結晶を生成させるためであり、そのＮａ吸着量が
８．５重量％未満に調整されていることにより、六チタ
ン酸ナトリウム結晶と共に、チタニア結晶を析出させる
ことが可能となる。すなわち、Ｎａイオンを吸着した水
和チタン酸繊維の組成を「ＴｉＯ2 ／Ｎａ 2 Ｏ」のモル
比で表すと、ナトリウムの吸着量が８．５重量％である
場合のＴｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏ（モル比）は６であり、これ
を焼成処理して得られる最終繊維は六チタン酸ナトリウ
ム結晶単相繊維であってチタニア結晶を有しない。これ
に対し、ナトリウム吸着量を８．５重量％未満（ＴｉＯ
2 ／Ｎａ2 Ｏ＞６）に調整された繊維では、六チタン酸
ナトリウム結晶組成に対してＴｉ分が余剰となり、この
ため焼成処理過程で六チタン酸ナトリウム結晶の他に、
余剰のＴｉ分がチタニア結晶として析出するのである。
本発明の複合繊維を構成する六チタン酸ナトリウム結晶
とチタニア結晶との量比は、Ｎａイオンの吸着量（繊維
中のナトリウム含有量）により任意の量比に調整され
る。
【０００９】次に本発明の複合繊維の製造方法について
工程順に説明する。 〔出発原料の調製〕出発原料は、ＴｉＯ2 または加熱に
よりＴｉＯ2 を生成するチタン化合物（例えば、精製ア
ナターゼ, 酸化チタン水和物, 天然ルチル鉱石等) と、
Ｋ2 Ｏまたは加熱によりＫ2 Ｏを生成するカリウム化合
物（例えば，炭酸カリウム，炭酸水素カリウム，水酸化
カリウム等）を配合することにより調製される。出発原
料のＴｉＯ2 ／Ｋ2 Ｏ（モル比）を、１．５〜２．５の
範囲に限定しているのは、比較的低温域で加熱溶融を達
成でき、かつ初生相繊維としての二チタン酸カリウム繊
維を効率よく生成させることができるからである。
工程順に説明する。 〔出発原料の調製〕出発原料は、ＴｉＯ2 または加熱に
よりＴｉＯ2 を生成するチタン化合物（例えば、精製ア
ナターゼ, 酸化チタン水和物, 天然ルチル鉱石等) と、
Ｋ2 Ｏまたは加熱によりＫ2 Ｏを生成するカリウム化合
物（例えば，炭酸カリウム，炭酸水素カリウム，水酸化
カリウム等）を配合することにより調製される。出発原
料のＴｉＯ2 ／Ｋ2 Ｏ（モル比）を、１．５〜２．５の
範囲に限定しているのは、比較的低温域で加熱溶融を達
成でき、かつ初生相繊維としての二チタン酸カリウム繊
維を効率よく生成させることができるからである。
【００１０】〔加熱溶融および溶融物の冷却凝固処理〕
出発原料の加熱溶融処理は、融点以上の温度域に適当時
間（概ね、０．５〜４Ｈｒ）加熱保持することにより達
成される。加熱温度は原料の配合組成比により異なる
が、約９５０〜１１５０℃であり、約１１５０℃を越え
る高温加熱は必要としない。加熱溶融生成物を、適当な
容器（例えば，銅製ベセル）に移し冷却凝固することに
より、初生相として繊維状の二チタン酸カリウム結晶が
束状に集合した繊維塊を得る。
出発原料の加熱溶融処理は、融点以上の温度域に適当時
間（概ね、０．５〜４Ｈｒ）加熱保持することにより達
成される。加熱温度は原料の配合組成比により異なる
が、約９５０〜１１５０℃であり、約１１５０℃を越え
る高温加熱は必要としない。加熱溶融生成物を、適当な
容器（例えば，銅製ベセル）に移し冷却凝固することに
より、初生相として繊維状の二チタン酸カリウム結晶が
束状に集合した繊維塊を得る。
【００１１】〔解繊処理およびＫイオン溶出処理〕上記
繊維塊を液中に浸漬し、多結晶繊維に解繊すると共に、
繊維中のＫイオンの全量を溶出させる。繊維塊の解繊
は、水中に適当時間（約１夜）浸漬することにより水和
膨潤反応が生じ、結晶の層間の剥離・劈開により多結晶
繊維への解繊が達成される。解繊処理の促進のために、
所望により攪拌を加えることができるが、緩和な攪拌で
よく、繊維同士の結合を強制的に分離するための剪断力
を作用させるような強い攪拌は必要としない。解繊処理
に強い攪拌作用を必要としないことは、繊維の折損・粉
化等を防止し、高アスペクト比を有する繊維サイズの揃
った均質な繊維の回収を可能とする。Ｋイオンの溶出
は、処理液を酸水溶液として効率よく達成できる。例え
は、０．８％以上の硫酸水溶液，０．８％以上の塩酸等
が好適に使用される。溶出処理の促進のために、必要に
応じ緩和な攪拌が加えられる。
繊維塊を液中に浸漬し、多結晶繊維に解繊すると共に、
繊維中のＫイオンの全量を溶出させる。繊維塊の解繊
は、水中に適当時間（約１夜）浸漬することにより水和
膨潤反応が生じ、結晶の層間の剥離・劈開により多結晶
繊維への解繊が達成される。解繊処理の促進のために、
所望により攪拌を加えることができるが、緩和な攪拌で
よく、繊維同士の結合を強制的に分離するための剪断力
を作用させるような強い攪拌は必要としない。解繊処理
に強い攪拌作用を必要としないことは、繊維の折損・粉
化等を防止し、高アスペクト比を有する繊維サイズの揃
った均質な繊維の回収を可能とする。Ｋイオンの溶出
は、処理液を酸水溶液として効率よく達成できる。例え
は、０．８％以上の硫酸水溶液，０．８％以上の塩酸等
が好適に使用される。溶出処理の促進のために、必要に
応じ緩和な攪拌が加えられる。
【００１２】〔ナトリウム吸着処理〕Ｋイオンの全量を
溶出した水和チタン酸繊維に対するＮａイオン吸着量
（繊維のナトリウム含有量）は、１重量％以上で，８．
４重量％を越えない範囲内（５７≧ＴｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏ
＞６）に調整される。その吸着量を１重量％以上とする
のは、それに満たないと、その後の焼成工程で六チタン
酸ナトリウム結晶を析出させることができず、他方吸着
量を８．５重量％より低く値に制限するのは、それを越
えると、焼成工程で六チタン酸ナトリウム結晶は生成し
ても、チタニア結晶を析出させることができなくなるか
らである。上記Ｎａイオン吸着処理は、例えば水酸化ナ
トリウム水溶液，炭酸カリウム水溶液等を処理液とし、
適当時間浸漬することにより達成される。図１は、水酸
化ナトリウム水溶液を処理液によるＮａ吸着処理の水溶
液濃度（重量％）と、繊維中のＮａイオン吸着量（重量
％）との関係を示している（但し、処理液量：固形分の
５０倍量（重量），処理時間：４Hr）。処理液の水酸化
ナトリウム濃度を高めるに伴ってＮａイオン吸着量は増
大している。図は、処理液量および処理時間を一定の値
に固定しいるが、Ｎａイオンの吸着量は処理液の濃度，
液量，ｐＨ調整，処理時間等により任意に制御すること
ができる。
溶出した水和チタン酸繊維に対するＮａイオン吸着量
（繊維のナトリウム含有量）は、１重量％以上で，８．
４重量％を越えない範囲内（５７≧ＴｉＯ2 ／Ｎａ2 Ｏ
＞６）に調整される。その吸着量を１重量％以上とする
のは、それに満たないと、その後の焼成工程で六チタン
酸ナトリウム結晶を析出させることができず、他方吸着
量を８．５重量％より低く値に制限するのは、それを越
えると、焼成工程で六チタン酸ナトリウム結晶は生成し
ても、チタニア結晶を析出させることができなくなるか
らである。上記Ｎａイオン吸着処理は、例えば水酸化ナ
トリウム水溶液，炭酸カリウム水溶液等を処理液とし、
適当時間浸漬することにより達成される。図１は、水酸
化ナトリウム水溶液を処理液によるＮａ吸着処理の水溶
液濃度（重量％）と、繊維中のＮａイオン吸着量（重量
％）との関係を示している（但し、処理液量：固形分の
５０倍量（重量），処理時間：４Hr）。処理液の水酸化
ナトリウム濃度を高めるに伴ってＮａイオン吸着量は増
大している。図は、処理液量および処理時間を一定の値
に固定しいるが、Ｎａイオンの吸着量は処理液の濃度，
液量，ｐＨ調整，処理時間等により任意に制御すること
ができる。
【００１３】〔焼成処理〕所定量のＮａイオンを吸着さ
せた繊維は、化学組成的には、六チタン酸ナトリウム結
晶とチタニア結晶との混相に相当する組成を有している
が、結晶構造は、先駆体である二チタン酸カリウム結晶
の層状構造の名残りをとどめている。焼成処理は、これ
を六チタン酸ナトリウム結晶とチタニア結晶に構造変換
する処理である。焼成処理は、９００〜１２５０℃の温
度域に加熱保持することにより達成される。処理温度の
下限を９００℃とするのは、それより低い温度では、得
られる複合繊維の結晶性が悪く、化学的に不安定である
からであり、１２５０℃を上限とするのは、六チタン酸
ナトリウム結晶の溶融を防止するためである。焼成処理
を低温側（約９７０℃以下）で行う場合のチタニア結晶
はアナターゼ相として析出し、高温度側（約１０５０℃
以上）ではルチル相として析出する。中間の温度域（約
１０００℃前後）ではアナターゼ相とルチル相の両相が
生成する。なお、焼成処理による結晶構造の変換反応
は、上記温度域に数分間保持することにより達成される
が、処理時間は結晶粒の焼結とそれによる繊維強度とも
関係するので、繊維強度を高める点から数時間（例えば
１〜５Ｈｒ）の処理を行うのが望ましい。
せた繊維は、化学組成的には、六チタン酸ナトリウム結
晶とチタニア結晶との混相に相当する組成を有している
が、結晶構造は、先駆体である二チタン酸カリウム結晶
の層状構造の名残りをとどめている。焼成処理は、これ
を六チタン酸ナトリウム結晶とチタニア結晶に構造変換
する処理である。焼成処理は、９００〜１２５０℃の温
度域に加熱保持することにより達成される。処理温度の
下限を９００℃とするのは、それより低い温度では、得
られる複合繊維の結晶性が悪く、化学的に不安定である
からであり、１２５０℃を上限とするのは、六チタン酸
ナトリウム結晶の溶融を防止するためである。焼成処理
を低温側（約９７０℃以下）で行う場合のチタニア結晶
はアナターゼ相として析出し、高温度側（約１０５０℃
以上）ではルチル相として析出する。中間の温度域（約
１０００℃前後）ではアナターゼ相とルチル相の両相が
生成する。なお、焼成処理による結晶構造の変換反応
は、上記温度域に数分間保持することにより達成される
が、処理時間は結晶粒の焼結とそれによる繊維強度とも
関係するので、繊維強度を高める点から数時間（例えば
１〜５Ｈｒ）の処理を行うのが望ましい。
【００１４】上記工程を経て得られる本発明の六チタン
酸ナトリウム複合繊維は、高アスペクト比を有し、かつ
ウィスカ等の極微細単結晶繊維と異なる多結晶繊維形態
を有する。その繊維サイズは、直径約１０〜６０μｍ，
長さ約８０〜４００μｍ，アスペクト比約２〜１０であ
り、摩擦材・摺動部材等の基材繊維、塗料充填材等とし
て好適である。その複合繊維の六チタン酸ナトリウム結
晶とチタニア結晶との量比は、ナトリウム溶出工程にお
けるＮａイオンの溶出量の制御により、目的とする繊維
の用途や要求特性に応じた高低任意の量比に調整するこ
とができる。
酸ナトリウム複合繊維は、高アスペクト比を有し、かつ
ウィスカ等の極微細単結晶繊維と異なる多結晶繊維形態
を有する。その繊維サイズは、直径約１０〜６０μｍ，
長さ約８０〜４００μｍ，アスペクト比約２〜１０であ
り、摩擦材・摺動部材等の基材繊維、塗料充填材等とし
て好適である。その複合繊維の六チタン酸ナトリウム結
晶とチタニア結晶との量比は、ナトリウム溶出工程にお
けるＮａイオンの溶出量の制御により、目的とする繊維
の用途や要求特性に応じた高低任意の量比に調整するこ
とができる。
【００１５】
〔１〕出発原料の調製 精製アナターゼ粉末（純度：９９％）と、炭酸カリウム
粉末（純度：９９％）とを、ＴｉＯ2 ／Ｋ2 Ｏ（モル
比）が２となる割合に配合し均一に混合。 〔２〕加熱溶融および溶融物の冷却凝固 出発原料を白金ルツボに入れ、加熱炉内で１１００℃に
１時間加熱保持。溶融物を銅皿に流し込み、冷却・凝固
させて繊維塊を得る。
粉末（純度：９９％）とを、ＴｉＯ2 ／Ｋ2 Ｏ（モル
比）が２となる割合に配合し均一に混合。 〔２〕加熱溶融および溶融物の冷却凝固 出発原料を白金ルツボに入れ、加熱炉内で１１００℃に
１時間加熱保持。溶融物を銅皿に流し込み、冷却・凝固
させて繊維塊を得る。
【００１６】〔３〕湿式解繊およびＫイオン溶出処理 繊維塊を水中に浸漬し一夜放置する。繊維塊は水和反応
に伴う膨潤・劈開により解繊を達成。ついで、工業用硫
酸（６２．５％）を添加し、繊維中のＫイオンの全量を
溶出して水和チタン酸繊維を得る。液量：固形分に対し
１００倍量（重量）、硫酸添加量：固形分に対し８０重
量％、処理時間：４Hr。
に伴う膨潤・劈開により解繊を達成。ついで、工業用硫
酸（６２．５％）を添加し、繊維中のＫイオンの全量を
溶出して水和チタン酸繊維を得る。液量：固形分に対し
１００倍量（重量）、硫酸添加量：固形分に対し８０重
量％、処理時間：４Hr。
【００１７】〔４〕Ｎａイオンの吸着処理 水和チタン酸繊維を脱水・乾燥（８０℃，一晩）の後、
吸着処理に付す。 処理液：水に工業用苛性ソーダ（水酸化ナトリウム４８
％水溶液）を添加して調製 液量 ：５０倍（固形分に対する重量比） 処理時間：４Hr 〔５〕焼成処理 Ｎａ吸着処理液から回収した繊維を、所定温度に加熱
（加熱時間：２時間）する。
吸着処理に付す。 処理液：水に工業用苛性ソーダ（水酸化ナトリウム４８
％水溶液）を添加して調製 液量 ：５０倍（固形分に対する重量比） 処理時間：４Hr 〔５〕焼成処理 Ｎａ吸着処理液から回収した繊維を、所定温度に加熱
（加熱時間：２時間）する。
【００１８】表１は、上記工程における処理条件および
最終繊維の結晶相等を示している。表中、「最終繊維」
欄の「６ＴＮ」は、六チタン酸ナトリウム結晶、「Ｒ」
はルチル相チタニア結晶、「Ａ」はアナターゼ相チタニ
ア結晶を表している。Ｎａイオン吸着処理における吸着
量の調節により、六チタン酸ナトリウム結晶とチタニア
結晶とからなる複合繊維が得られ、その結晶相の量比
は、Ｎａイオンの吸着量により制御され、チタニア結晶
は、焼成温度によりルチル相やアナターゼ相として生成
していることがわかる。なお、最終繊維の繊維サイズ
（走査型電子顕微鏡による）は、平均繊維径２５μｍ，
平均繊維長１５０μｍ，アスペクト比６であった。
最終繊維の結晶相等を示している。表中、「最終繊維」
欄の「６ＴＮ」は、六チタン酸ナトリウム結晶、「Ｒ」
はルチル相チタニア結晶、「Ａ」はアナターゼ相チタニ
ア結晶を表している。Ｎａイオン吸着処理における吸着
量の調節により、六チタン酸ナトリウム結晶とチタニア
結晶とからなる複合繊維が得られ、その結晶相の量比
は、Ｎａイオンの吸着量により制御され、チタニア結晶
は、焼成温度によりルチル相やアナターゼ相として生成
していることがわかる。なお、最終繊維の繊維サイズ
（走査型電子顕微鏡による）は、平均繊維径２５μｍ，
平均繊維長１５０μｍ，アスペクト比６であった。
【００１９】
【表１】
【００２０】
−デイスクパツドとその摩擦特性− （１）デイスクパツドの製作 下記組成物を予備成形（加圧力：１５ＭＰａ，温度：常
温，時間：１分間）の後、金型に充填して結着成形（加
圧力：１５ＭＰａ、温度：１７０℃，時間：５分間）
し、離型後、熱処理（１８０℃で３時間保持）を施し、
ついで研磨加工を加えて供試ディスクパツドＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄを得る。 基材繊維 ３０重量部 結合剤（フエノール樹脂） ２０重量部 摩擦調整剤（硫酸バリウム） ５０重量部 〔供試パツドＡ〕基材繊維として、前記実施例欄、表１
のNo.1（発明例）の六チタン酸ナトリウム複合繊維を使
用。 〔供試パツドＢ〕基材繊維として、前記実施例欄、表１
のNo.3（発明例）の六チタン酸ナトリウム複合繊維を使
用。 〔供試パツドＣ〕基材繊維として、前記実施例欄、表１
のNo.6（比較例）の六チタン酸ナトリウム単相繊維を使
用。 〔供試パツドＤ〕基材繊維としてアスベルト繊維（６ク
ラス）を使用。
温，時間：１分間）の後、金型に充填して結着成形（加
圧力：１５ＭＰａ、温度：１７０℃，時間：５分間）
し、離型後、熱処理（１８０℃で３時間保持）を施し、
ついで研磨加工を加えて供試ディスクパツドＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄを得る。 基材繊維 ３０重量部 結合剤（フエノール樹脂） ２０重量部 摩擦調整剤（硫酸バリウム） ５０重量部 〔供試パツドＡ〕基材繊維として、前記実施例欄、表１
のNo.1（発明例）の六チタン酸ナトリウム複合繊維を使
用。 〔供試パツドＢ〕基材繊維として、前記実施例欄、表１
のNo.3（発明例）の六チタン酸ナトリウム複合繊維を使
用。 〔供試パツドＣ〕基材繊維として、前記実施例欄、表１
のNo.6（比較例）の六チタン酸ナトリウム単相繊維を使
用。 〔供試パツドＤ〕基材繊維としてアスベルト繊維（６ク
ラス）を使用。
【００２１】（２）摩擦摩耗試験 各供試パツドから試験片を切出し、ＪＩＳ Ｄ４４１１
「自動車用ブレーキライニング」の規定に準拠した定速
式摩擦摩耗試験（デイスク摩擦面；ＦＣ２５ねずみ鋳
鉄、面圧：９８０ｋＰａ、摩擦速度：７ｍ／S ）を行つ
て摩耗率（ｃｍ3／Ｎ・ｍ）および摩擦係数（μ）を測
定し、図１および図２に示す結果を得た。本発明の六チ
タン酸ナトリウム複合繊維を使用した供試パッドＡおよ
びＢは、供試パツドＣ（六チタン酸カリウム単相繊維使
用）やＤ（アスベスト繊維使用）に比べ低温域から高温
域に亘つて高い摩擦係数を有し（図１）、かつ高い摩耗
抵抗性を有している（図２）。
「自動車用ブレーキライニング」の規定に準拠した定速
式摩擦摩耗試験（デイスク摩擦面；ＦＣ２５ねずみ鋳
鉄、面圧：９８０ｋＰａ、摩擦速度：７ｍ／S ）を行つ
て摩耗率（ｃｍ3／Ｎ・ｍ）および摩擦係数（μ）を測
定し、図１および図２に示す結果を得た。本発明の六チ
タン酸ナトリウム複合繊維を使用した供試パッドＡおよ
びＢは、供試パツドＣ（六チタン酸カリウム単相繊維使
用）やＤ（アスベスト繊維使用）に比べ低温域から高温
域に亘つて高い摩擦係数を有し（図１）、かつ高い摩耗
抵抗性を有している（図２）。
【００２２】
【発明の効果】本発明の複合繊維は、六チタン酸ナトリ
ウム結晶にチタニア結晶が分散混在した複合結晶相を有
する効果として、六チタン酸ナトリウム単相繊維に比べ
て、硬度、耐摩耗性、剪断強度等にすぐれている。従っ
て、これを例えば自動車等の制動装置を構成する摺動部
材の基材繊維として適用する場合は、改良された摩擦摩
耗特性を得ることができる。また、耐熱・耐摩耗塗料の
充填剤、強化プラスチツクの補強繊維、耐火・断熱材等
の用途において、六チタン酸カリウム単相繊維に代え本
発明の複合繊維を使用することにより、その材料特性を
更に高めることも可能である。
ウム結晶にチタニア結晶が分散混在した複合結晶相を有
する効果として、六チタン酸ナトリウム単相繊維に比べ
て、硬度、耐摩耗性、剪断強度等にすぐれている。従っ
て、これを例えば自動車等の制動装置を構成する摺動部
材の基材繊維として適用する場合は、改良された摩擦摩
耗特性を得ることができる。また、耐熱・耐摩耗塗料の
充填剤、強化プラスチツクの補強繊維、耐火・断熱材等
の用途において、六チタン酸カリウム単相繊維に代え本
発明の複合繊維を使用することにより、その材料特性を
更に高めることも可能である。
【図１】Ｎａ吸着処理における処理液のＮａイオン濃度
と繊維のＮａイオン吸着量の関係を示すグラフである。
と繊維のＮａイオン吸着量の関係を示すグラフである。
【図２】定速式摩擦摩耗試験によるデイスクパツドの摩
擦係数測定結果を示すグラフである。
擦係数測定結果を示すグラフである。
【図３】定速式摩擦摩耗試験によるデイスクパツドの摩
耗率測定結果を示すグラフである。
耗率測定結果を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】 六チタン酸ナトリウム結晶にチタニア結
晶が分散析出した複合相を有する多結晶繊維であること
を特徴とする六チタン酸ナトリウム複合繊維。 - 【請求項２】 ＴｉＯ2 または加熱によりＴｉＯ2 を生
成するチタン化合物と、Ｋ2 Ｏまたは加熱によるＫ2 Ｏ
を生成するカリウム化合物を、ＴｉＯ2 ／Ｋ 2 Ｏのモル
比が１．５〜２．５となる割合に配合した混合物を加熱
溶融し、 加熱溶融物を冷却して二チタン酸カリウム繊維からなる
繊維塊を得、 上記繊維塊を、液中に浸漬して解繊し、かつ繊維中のＫ
イオンの全量を溶出することにより、水和二チタン酸の
多結晶繊維を得、 上記水和二チタン酸繊維を、Ｎａイオンを含む溶液で処
理することにより、水和チタン酸結晶の層間にＮａ量が
１重量％以上で、８．５重量％未満の量となるまでＮａ
イオンを吸着させた後、 温度９００〜１２５０℃で焼成処理することを特徴とす
る請求項１に記載の六チタン酸ナトリウム複合繊維の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18112994A JPH0849118A (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | 六チタン酸ナトリウム複合繊維およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18112994A JPH0849118A (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | 六チタン酸ナトリウム複合繊維およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0849118A true JPH0849118A (ja) | 1996-02-20 |
Family
ID=16095383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18112994A Pending JPH0849118A (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | 六チタン酸ナトリウム複合繊維およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0849118A (ja) |
-
1994
- 1994-08-02 JP JP18112994A patent/JPH0849118A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0684215B1 (en) | Composite fibers of potassium hexatitanate and titanium dioxide | |
| EP2189419A1 (en) | Noncrystalline composite alkali metal titanate composition and friction material | |
| CN114394617A (zh) | 钛酸钾粉末及其制造方法、摩擦调整材料、树脂组合物、摩擦材料以及摩擦部件 | |
| JP3393276B2 (ja) | 複合チタン化合物粉末およびその製造方法 | |
| JP2678810B2 (ja) | 八チタン酸カリウム多結晶繊維の製造方法 | |
| JPH0849118A (ja) | 六チタン酸ナトリウム複合繊維およびその製造方法 | |
| JP2946107B2 (ja) | 六チタン酸カリウム多結晶繊維の製造方法 | |
| JP4144817B2 (ja) | 六チタン酸カリウム単結晶繊維の製造方法 | |
| JP3185007B2 (ja) | 六チタン酸ナトリウム繊維の製造方法 | |
| JPH0849117A (ja) | 六チタン酸ナトリウム複合繊維およびその製造方法 | |
| JP2990565B2 (ja) | 摩擦材 | |
| JP3008241B2 (ja) | 六チタン酸カリウム複合繊維およびその製造方法 | |
| JPH09278440A (ja) | 繊維状無機化合物の製造方法 | |
| JP3256869B2 (ja) | 高緻密質六チタン酸カリウムバリウム繊維の製造方法 | |
| JP4236455B2 (ja) | チタン酸カルシウム複合多結晶繊維及びその製造方法 | |
| JPH10287424A (ja) | 複合チタン化合物の製造方法 | |
| JP2816908B2 (ja) | 六チタン酸カリウム繊維の製造方法 | |
| JPH0987929A (ja) | 高緻密質チタン化合物多結晶繊維の製造方法 | |
| JP3324768B2 (ja) | 六チタン酸カリウム繊維 | |
| JP3188061B2 (ja) | 六チタン酸ナトリウム繊維の製造方法 | |
| JP3030121B2 (ja) | 補強材用六チタン酸カリウム繊維 | |
| JPH0457922A (ja) | 六チタン酸カリウム多結晶繊維の製造方法 | |
| JP3028398B2 (ja) | チタン酸ナトリウム繊維の製造方法 | |
| KR0142839B1 (ko) | 헥사티탄산칼륨과 이산화티탄의 복합섬유 | |
| JPH0853553A (ja) | 摩擦材 |