JPS60210528A - 繊維状チタン酸アルカリ金属の製造方法 - 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〉 本発明は繊維状チタン酸アルカリ金属の製造方法に関し
、更に詳しくは水酸化チタンスラリーと含酸素アルカリ
金属化合物より成る繊維状チタン酸アルカリ金属の製造
方法に関する。

繊維状チタン酸アルカリ金属はプラスチック強化材、摩
擦材料、口過材料、バッテリーの隔膜、顔料、絶縁材料
として知られている。

〈従来技術〉 繊維状チタン酸アルカリ金属の製造法はすでにいろいろ
な方法が提案されでいる。即ち焼成法、溶融法、水熱法
、７ラツクス法及び融体法などが知られている。一般的
にはいずれの方法においてもその原料としては酸化チタ
ンと塩基性酸素含有アルカリ金属化合物を採用している
例が多い。

最近に至ってアスベスト代替材料としての繊維状チタン
酸アルカリ金属が期待されているが、現在入手できる繊
維状チタン酸アルカリ金属はアスペクト比がアスベスト
と比較して小さく実用上アスベストの代替用として対応
できていないのが現状である。

特公昭４２−２７２６４号にはチタン源として含水チタ
ニア、鋭錐石Ｔ　ｉ　Ｏ２、顔料、電子材料粉あるいは
触媒などを製造するための市販硫酸塩法におけるＴｉＯ
２生戒物、よく精製した鋭錐石顔料、粉砕したルチル鉱
石および市販イルメナイトなどが開示されている。又塩
基性酸素含有アルカリ金属化合物としては水酸化アルカ
リ金属や炭酸アルカリ金属などが開示されている。上記
特公昭４２−２７２６４号は前記チタン源と塩基性酸素
含有アルカリ金属化合物との非液体性混合物を２００〜
１１５０℃で焼成し、繊維状チタン酸アルカリ金属を合
成するものであり、径が０．００５〜０．１ミクロンで
長さが径の少なくとも１０倍の粒子寸法をもつコロイド
型に富むものを製造する場合は２００〜８５０℃で焼成
し、また径が０．１〜０．６ミクロンで長さが径の１０
〜１００倍の粒子寸法をもつ顔料型に富むものを製造す
る場合は８５０〜９７５℃で焼成し、また径が０．６〜
３ミクロンで長さが径の１００〜１０００倍の粒子寸法
をもつ絶縁型に富むものを製造する場合は９７５〜１１
５０℃で焼成すれば所望の繊維状チタン酸アルカリ金属
が得られることが記載されている。又、原料の非液体性
混合物にハロゲン化アルカリ金属を加えて焼成する製造
法も開示されている。

しかしながら焼成時に長繊維として成長した目的物の分
離が難しく、解繊工程での繊維の折れが原因で、得られ
たＭ＆維状状チタン酸アルカリ金属Ｍ＆ａ長も実質的に
１０〜２０μＷであり、アスペクト比も５０前後と十分
満足され得るものではなく、工業的用途が極めて限定さ
れたものであった。

〈本発明の目的及び桶成〉 本発明の目的は焼成により生成した繊維質団塊からの分
離が容易であり、解繊工程での繊維の祈れを防止した繊
維状チタン酸アルカリ金属の製造方法を提供することに
ある。

また本発明の目的はアスペクト比が大きく且つ強度も大
であるｍ、錐状チタン酸アルカリ金属の製造方法を提供
することにある。

本発明はｗＬ維状状チタン酸アルカリ金属製造するに当
り、水酸化チタンスラリーをチタン源とし、該スラリー
と含酸素アルカリ金属化合物を混合した後、乾燥し、次
いで９００〜１３００℃の温度で焼成することを特徴と
する繊維状チタン酸アルカリ金属の製造方法に係る。

本発明の水酸化チタンスラリーとしては、例えば工業的
に硫酸法による酸化チタン顔料の製造工程における中間
体として製造されるものを例示できる。これはチタン鉱
石あるいはチタンスラグを硫酸で蒸解して抽出により得
たチタニル硫酸溶液を精製後、熱加水分解して調製し、
必要に応じて漂白洗浄されたもの（以下ウェットケーキ
という）で、概路次のような組成である。

Ｔｌ０（ＯＨ）２　４０．４−４９．０重量％（Ｔｉｅ
２換＄３３〜４０重量％） Ｈ２ＳＯ，２，０〜３．２重量％ （Ｔ　ｉ　Ｏ２基準６．１〜９．８重量％）Ｈ２０４７
，８〜５７．６重量％ このものに更に水を加えてＴｉＯ２換算で１０〜３５重
量％のスラリーが好適に使用されるが、このスラリーに
限定されるものではない。

本発明では上記のような水酸化チタンスラリーと含酸素
アルカリ金属化合物を混合した後、乾燥し、次いで９０
０〜１３００℃の温度で焼成することにより目的とする
高７スベクト比の繊維状チタン酸アルカリ金属が得られ
る。上記の混合工程において含酸素アルカリ金属は水酸
化チタンスラリー中の硫酸根の中和剤としての役割及び
繊維状チタン酸アルカリ金属の構成成分としての役割の
双方を有する。

本発明者は種々の中和剤すなわちアルカリ性化合物を検
討した結果、本発明の含酸素アルカリ金属化合物により
中和したスラリーのみが高アスペクト比のａ組状チタン
酸アルカリ金属を製造できるチタン源であることを見い
出した。例えばスラリーをアンモニアで中和した場合は
目的物のＭ＆雑は成長を阻害され好ましくない。

本発明で使用する含酸素アルカリ金属化合物は焼成時に
Ｍ２Ｃ（Ｍはアルカリ金属）を生じる化合物であり、例
えばカリウム、ナトリウム、セシウム、ルビジウムの酸
化物、水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩、修酸塩、硝酸塩な
どを例示できる。このような化合物の例としてはに２０
、ＫＯＨ。

Ｋ２ＣＯ，、ＫＨＣＯ，、Ｋ２Ｃ２０いＫ　Ｎ　Ｏｓ、
Ｎ　ａ　２０、ＮａＯＨ，Ｎａ２ＣＯ，、、ＮａＨＣＯ
３、Ｎａ２Ｃ２０＜、Ｎ　ａ　Ｎ　０３、Ｃ８２０、Ｃ
ｓＯＨ。

Ｃ５２ＣＯ１、Ｃ５ＨＣＯ−１ＣＳ　２　Ｃ２０４、Ｃ
ｓ　Ｎ　０３、Ｒｂ２Ｏ，Ｒｂ０ＨＳＲｂ２ＣＯ３、Ｒ
ｂＨＣＯ３、Ｒｂ２Ｃ２Ｏ４、ＲｂＮ０．などを挙げる
ことができる。

水酸化チタンスラリーと含酸素アルカリ金属化合物との
混合比率はＴｉ０ｚ換算／Ｍ２０換算のモル比は３〜３
．５が好ましいが、本発明はこのモル比に限定されるも
のではない。尚、本発明では含酸素アルカリ金属化合物
を、水酸化チタンスラリーの中和用としても使用するた
め、所望のモル比に若干過剰の含酸素アルカリ金属化合
物を混合することが重要である。含酸素アルカリ金属化
合物は中和後に、更に、反応量を加えても良いし、また
中和分と反応分の総量を加えても良い。また反応助剤と
して若干の塩化カリウムなどを添加することもできる。

本発明に用いるブレンド原料は焼成反応に供するため混
合スラリー中の水を除く必要があるが、その方法として
は加熱、乾燥方式が好適である。反応性を高めるためプ
レスをして形を整えて密度を高くする方が都合が良い。

この際上記ブレンド原料に若干の有機系糊剤、界面活性
剤などを加えた方が造形性が良い。プレス圧力としては
造形できるものを選べば良いが一般に２０〜３００ｋｇ
／ｃｍ２、好ましくは５０−１５０ｋＨ／ｃＩ０２の圧
力が適当である。

焼成は広い温度範囲で行なうことができるが、好ましく
は９００〜１３００°Ｃ１より好ましくは１０００〜１
２００°Ｃの範囲で行うのが良い。焼成時間は約１５分
〜６時間が好ましく、更には約３０分〜３時間がより好
ましい。また加熱反応により得られたチタン酸アルカリ
金属を充分に繊維成長させるために徐冷するのが好まし
い。徐冷は広い温度範囲に温度を低下させで行うことが
できるが、通常は９００〜９５０℃の範囲が好ましい。

徐冷後、更に焼成したり、また上記焼成及び徐冷の各操
作を２回以上繰り返す場合は、更に高いアスペクト比の
繊維が得られ好ましい。

上記反応により得られた生成物は団塊であり、繊維質に
富んだものである。本発明ではこの団塊より繊維状チタ
ン酸アルカリ金属を解繊し高７スベクト比のものを得る
。

Ｍ繊工程としては上記生成した繊維物質を水中に投入し
てディスパー撹拌方式などにより解繊処理を行う。この
場合、水中には１時間以上放置し、充分に水となじませ
るのが好ましい。解繊機は公知の各種のものを使用でき
る。充分に解繊処理された繊維に富んだ分散液を口別し
た後に乾燥することにより目的の繊維状チタン酸アルカ
リ金属が得られる。

本発明で得られる繊維状チタン酸アルカリ土属とは、一
般式Ｍ２０・ｎＴｉｏ２（Ｍはアルカリ金属、ｎは２〜
８の実数あるいはこれらの混合物）であり、Ｍ＆維径は
０．１−１μｔｏＳＭ＆ｌＵ艮は５０−３００μＷの範
囲が好ましい。

以下に実施例及び比較例を挙げる。

実施例１ 水酸化チタンスラリー（化学分析値としてＴｉ０２２９
．９重量％、Ｈ２ＳＯ，４，１７重量％）を高速撹拌機
を備えた容器中に入れ、当該水酸化チタンスラリー中に
含まれているＨ２ＳＯ，の中和用及び反応用としての水
酸化カリウムをＴｉＯ２／に２０のモル比が３．３とな
るように加えて充分に混合分散する。次にこの混合スラ
リーを加熱乾燥機中に一夜放置して乾燥させた後に微粉
砕した。これを径６０　ｖ　ｍの金型を用いて２００ｋ
ｇ／ｃｍ２の圧力にて成形して得られた成形体を１１０
０℃のマツフル炉中にて７時間反応させた。得られた反
応生成物を粗砕してから水中に一夜浸漬後、反応生成物
を口側洗浄後、乾燥して繊維状チタン酸カリウムを得た
。得られた、繊維状チタン酸カリウムの収率及び繊維特
性はｔｌＳ１表の如くであった。

実施例２ 実施例１と同様の方法にて得られた反応用成形体を１１
００℃のマツフル炉中にて４時間反応させた後、９５０
℃迄２０℃／ｈｒの速度で徐冷して反応を終了した。炉
内より取り出した反応生成物の［ｌ！処理は実施例１と
同様の方法にて行ない繊維状チタン酸カリウムを得た。

収率及び繊維特性は第１表の如くであった。

実施例３ 実施例１における反応用水酸化カリウムを炭酸カリウム
（試薬１級）を使用した他は実施例１と同様の操作を行
ない、繊維状チタン酸カリウムが得られた。得られた繊
維状チタン酸カリウムの収率及び繊維特性は第１表の如
くであった。

実施例４ 実施例１で使用した水酸化チタンスラリーと同じものに
中和用及び反応用アルカリ金属化合物として炭酸カリウ
ム（試薬１級）を用いてＴ　ｉ　０２換算／に２０のモ
ル比３．５にて添加混合してから、実施例１と同様の操
作を行ない繊維状チタン酸カリウムを得た。得られた繊
維状チタン酸カリウムの収率及びＭ＆維持性は第１表の
如くであった。

比較例１ 実施例１にて使用したのと同じ水酸化チタンスラリーに
中和に必要な所定量のアンモニア水を添加し、次いで反
応用炭酸カリウムをＴｌＯ２／に２０のモル比が３．３
になるように添加混合し、実施例１と同様の操作を行な
いａｍ状チタン酸カリウムを得た。得られたｍ維状チタ
ン酸カリウムの収率及び繊維特性は第１表の如くであっ
た。

比較例２ 比較例１と同様の方法で中和処理した水酸化チタンスラ
リーを日別後洗浄してから乾燥は中に入れて乾燥して含
水チタニャを得た。得られた含水チタニャを使用してＴ
ｉＯ□／に２０のモル比が３．３となるように炭酸カリ
ウム（試薬１級）を添加し、粉末混合機を用いて充分混
合した後、これを径６０ＩＩ１ｍの金型を用いて２００
ｋｇ／ｃ＋ｏ２の圧力にて成形し、得られた成形体を１
１００℃のマツフル炉中にて７時間反応させた。得られ
た反応生成物を粗砕してから水中に一夜浸漬後、反応生
成物を口側洗浄後乾燥して繊維状チタン酸カリウムを得
た。得られた繊維状チタン酸カリウムの収率及び繊維特
性は第１表の如くであった。

比較例３ 市販アナターゼ型酸化チタン［帝国化工（株）製１を使
用し、Ｔ　ｉ　Ｏ２に対して２５重量％に相当する硫酸
カリウム（試薬１級）を添加し、反応用として炭酸カリ
ウム（試薬ｉｔｉ＆＞をＴｉＯ□／に２０のモル比３．
３に相当する量を添加混合した他は実施例１と同様に操
作し繊維状チタン酸カリウムを得た。得られた繊維状チ
タン酸カリウムの収率及び繊維特性は第１表の如くであ
った。

〈本発明の効果〉 本発明の製造法によれば焼成により生成した繊維の繊維
質団塊からの分離が容易であり、解職工程での繊維の折
れを防止することが可能で、アスペクト比が大きく且つ
強度の大きい繊維状チタン酸アルカリ金属を得ることが
できる。

（以　上） 特許出願人　大塚化学株式会社 代　理　人　弁理士　１）村　巌 ＱＯ−

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維状チタン酸アルカリ金属を製造するに当り、
   水酸化チタンスラリーをチタン源とし、該スラリーと含
   酸素アルカリ金属化合物を混合した後、乾燥し、次いで
   ９００〜１３００℃の温度で焼成することを特徴とする
   繊維状チタン酸アルカリ金属の製造方法。
2. （２）水酸化チタンスラリーと含酸素アルカリ金属化合
   物の混合において、ＴｉＯ□／Ｍ２０　（Ｍはアルカリ
   金属である）のモル比が３〜３．５である請求の範囲第
   １項に記載の方法。
3. （３）水酸化チタンスラリー中のＴｉＯ２成分が１０〜
   ３５重量％である請求の範囲第１項に記載の方法。
4. （４）含酸素アルカリ金属化合物がアルカリ金属の酸化
   物、水酸化物及び炭酸塩の群から選ばれた少なくとも１
   種である請求の範囲第１項に記載の方法。
5. （５）繊維状チタン酸アルカリ金属が一般式Ｍ　２０−
   ｎ　Ｔ　＋　０２　（Ｍはアルカリ金属、ｎは２〜８の
   実数あるいはこれらの混合物である）で示される化合物
   である請求の範囲第１項に記載の方法。