JPS6050728B2 - チタン酸アルカリ金属繊維の製法 - Google Patents
チタン酸アルカリ金属繊維の製法Info
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はチタン酸アルカリ金属繊維の新規な製法に関す
る。
る。
従来より使用されている代表的な無機質繊維として石綿
、ガラス繊維などがあるが、これらはいずれも500’
C以上の高温条件下では長期間使用に耐えることができ
ないものである。
、ガラス繊維などがあるが、これらはいずれも500’
C以上の高温条件下では長期間使用に耐えることができ
ないものである。
一方チタン酸アルカリ金属繊維は100O゜C以上の耐
熱性を有するノとともに熱伝導率が低く断熱特性にすぐ
れ、かつ化学的安定性もすぐれている無機質繊維てあり
、耐火断熱材、ろ過材、複合材料などとして各種分野て
利用されている。かかるチタン酸アルカリ金属繊維の製
法としては種々の方法が提案されているが、大別すれば
一般に水熱合成法、融剤法(フラックス法)および焼成
法にわけられる。
熱性を有するノとともに熱伝導率が低く断熱特性にすぐ
れ、かつ化学的安定性もすぐれている無機質繊維てあり
、耐火断熱材、ろ過材、複合材料などとして各種分野て
利用されている。かかるチタン酸アルカリ金属繊維の製
法としては種々の方法が提案されているが、大別すれば
一般に水熱合成法、融剤法(フラックス法)および焼成
法にわけられる。
水熱合成法としてはたとえば酸化チタンまたは水酸化チ
タンにアルカリ金属を含む水溶液を添加し、400′C
以上かつ2(4)気圧以上で水熱反応させる方法(米国
特許第283362吋明細書参照)、酸化チタンおよび
酸化アルカリ金属(カリウム、ナトリウム、ルビジウム
、セシウムの酸化物など)を含む混合物の溶融固化物を
水に添加し、350℃以上かつ1凹気圧以上で水熱反応
させる方法(米国特許第39520(4)号明細書およ
び特開昭51−49924号公報参照)などがある。融
剤法としては酸化チタンと炭酸カルシウムの混合物に融
剤として塩化カリウム、フッ化カリウムなどのハロゲン
化アルカリ金属を水添加する方法が一般的に知れている
が、モリブデン酸カリウムまたはタングステン酸カリウ
ムを融剤として用いる方法も提案されている(米国特許
第4041143号明細書および特開昭51−1227
叩号公報参照)。焼成法としては酸素含有チタン化合物
と酸素含有アルカリ金属化合物とを混合、成形したもの
を200〜1150℃て焼成する方法が知られているが
、繊維長の長い製品をうるためには融剤とてハロゲン化
アルカリ金属を共存させることが好ましいとされている
(米国特許第3328117号明細書および特公昭42
−27264号公報参照)。また硫酸塩の融解物中で酸
化チタンとアルカリ金属塩を焼成する方法も知られてい
る(米国特許第3760068号明細書および特開昭4
6−4370号公報参照)。以上述べたチタン酸アルカ
リ金属繊維の3つの製法は、いずれも液状物を媒体とし
て繊維を生長せしめるものである。
タンにアルカリ金属を含む水溶液を添加し、400′C
以上かつ2(4)気圧以上で水熱反応させる方法(米国
特許第283362吋明細書参照)、酸化チタンおよび
酸化アルカリ金属(カリウム、ナトリウム、ルビジウム
、セシウムの酸化物など)を含む混合物の溶融固化物を
水に添加し、350℃以上かつ1凹気圧以上で水熱反応
させる方法(米国特許第39520(4)号明細書およ
び特開昭51−49924号公報参照)などがある。融
剤法としては酸化チタンと炭酸カルシウムの混合物に融
剤として塩化カリウム、フッ化カリウムなどのハロゲン
化アルカリ金属を水添加する方法が一般的に知れている
が、モリブデン酸カリウムまたはタングステン酸カリウ
ムを融剤として用いる方法も提案されている(米国特許
第4041143号明細書および特開昭51−1227
叩号公報参照)。焼成法としては酸素含有チタン化合物
と酸素含有アルカリ金属化合物とを混合、成形したもの
を200〜1150℃て焼成する方法が知られているが
、繊維長の長い製品をうるためには融剤とてハロゲン化
アルカリ金属を共存させることが好ましいとされている
(米国特許第3328117号明細書および特公昭42
−27264号公報参照)。また硫酸塩の融解物中で酸
化チタンとアルカリ金属塩を焼成する方法も知られてい
る(米国特許第3760068号明細書および特開昭4
6−4370号公報参照)。以上述べたチタン酸アルカ
リ金属繊維の3つの製法は、いずれも液状物を媒体とし
て繊維を生長せしめるものである。
すなわち、水熱合成法においては水溶液が媒体であり、
融剤法ではフラックス、たとえばハロゲン化アルカリ金
属、アルカリ。金属のタングステン酸塩またはモリブデ
ン酸塩などの溶融液が媒体である。また焼成法において
も所望の繊維長のものをうるためには融剤として塩化カ
リウムなどのハロゲン化アルカリ金属を使用することを
要し、したがつて実質的に融剤法と同・様にフラックス
を媒体として用いているのである。しかしながら、これ
ら液状の媒体によつて繊維を生長せしめる製法では、つ
ぎのような問題を生じている。
融剤法ではフラックス、たとえばハロゲン化アルカリ金
属、アルカリ。金属のタングステン酸塩またはモリブデ
ン酸塩などの溶融液が媒体である。また焼成法において
も所望の繊維長のものをうるためには融剤として塩化カ
リウムなどのハロゲン化アルカリ金属を使用することを
要し、したがつて実質的に融剤法と同・様にフラックス
を媒体として用いているのである。しかしながら、これ
ら液状の媒体によつて繊維を生長せしめる製法では、つ
ぎのような問題を生じている。
すなわち水熱合成法では高価でかつ危険を伴なう高圧発
生装置や高圧反応容器を使用する必要があり、操作も複
雑で連続的製造が困難であるばかりでなく、組成範囲の
広い生成物が生じ、均一な長さの製品がえがたいととい
う欠点がある。融剤法において融剤としての塩化カリウ
ムやフッ化カリウムの使用によつて、塩素やフッ素を含
む有害かつ腐食性のガスが多量に発生し、かつ塩ノ化カ
リウムなどが多量に昇華するため、それらガスの除去装
置が必要になるとともに製造装置に高価な耐食性の材質
を用いる必要があり、さらに解繊工程および水洗工程で
出る排液の処理にも問題があり、高価な排液処埋設備が
必要となるなど製・造設備が高価につくという問題があ
る。
生装置や高圧反応容器を使用する必要があり、操作も複
雑で連続的製造が困難であるばかりでなく、組成範囲の
広い生成物が生じ、均一な長さの製品がえがたいととい
う欠点がある。融剤法において融剤としての塩化カリウ
ムやフッ化カリウムの使用によつて、塩素やフッ素を含
む有害かつ腐食性のガスが多量に発生し、かつ塩ノ化カ
リウムなどが多量に昇華するため、それらガスの除去装
置が必要になるとともに製造装置に高価な耐食性の材質
を用いる必要があり、さらに解繊工程および水洗工程で
出る排液の処理にも問題があり、高価な排液処埋設備が
必要となるなど製・造設備が高価につくという問題があ
る。
さらに融剤を多量に使用したり、高価なモリブデン酸カ
リウム、タングステン酸カリウムを融剤として使用する
ことはコスト高になり、そのため融剤の回収装置が必要
となるが、そうすると設備費が高くつくこととなり、結
局はコスト高はまぬがれえない。また融剤法は繊維長の
バラツキが大きいなど品質の均質性が低いという欠点が
ある。焼成法は工業的に有利な方法と考えられており、
過去米国で大規模に実施された例があるが、焼成法では
一般に他の方法と比較して繊維長の長いものがえられな
いという欠点がある。
リウム、タングステン酸カリウムを融剤として使用する
ことはコスト高になり、そのため融剤の回収装置が必要
となるが、そうすると設備費が高くつくこととなり、結
局はコスト高はまぬがれえない。また融剤法は繊維長の
バラツキが大きいなど品質の均質性が低いという欠点が
ある。焼成法は工業的に有利な方法と考えられており、
過去米国で大規模に実施された例があるが、焼成法では
一般に他の方法と比較して繊維長の長いものがえられな
いという欠点がある。
この欠点は前記のハロゲン化アルカリ金属を融剤として
併用する焼成法においてはある程度解消されているが、
この方法においても依然として塩化カリウムなどのノ釦
ゲン化アルカリ金属を使用することにより、融剤法のば
あいと同様に有毒かつ腐食性のガスが多量に発生し、か
つ塩化カリウムなどが多量に昇華するため、製造装置の
材質として腐食性のない高価な材質を用いる必要があと
ともに該ガスの除去装置が必要となり、さらに排液処埋
設備としても高価なものが必要であるなど設備が高くつ
くという問題がある。また硫酸塩の融解物中で焼成する
方法のばあいも繊維長のバラツキが大きいなど品質の均
質性の点で問題があるとともに硫酸塩の分離、回収また
は排液処理などに問題があり、有利な方法とはいえない
。前記の点に鑑みて、本発明者らはチタン酸アルカリ金
属繊維の工業的に有利な製法を見出すべく鋭意検討を重
ねた結果、えられる製品の品質の均一性、使用エネルギ
ーの省力化、製造設備などの面できわめてすぐれた方法
を見出した。
併用する焼成法においてはある程度解消されているが、
この方法においても依然として塩化カリウムなどのノ釦
ゲン化アルカリ金属を使用することにより、融剤法のば
あいと同様に有毒かつ腐食性のガスが多量に発生し、か
つ塩化カリウムなどが多量に昇華するため、製造装置の
材質として腐食性のない高価な材質を用いる必要があと
ともに該ガスの除去装置が必要となり、さらに排液処埋
設備としても高価なものが必要であるなど設備が高くつ
くという問題がある。また硫酸塩の融解物中で焼成する
方法のばあいも繊維長のバラツキが大きいなど品質の均
質性の点で問題があるとともに硫酸塩の分離、回収また
は排液処理などに問題があり、有利な方法とはいえない
。前記の点に鑑みて、本発明者らはチタン酸アルカリ金
属繊維の工業的に有利な製法を見出すべく鋭意検討を重
ねた結果、えられる製品の品質の均一性、使用エネルギ
ーの省力化、製造設備などの面できわめてすぐれた方法
を見出した。
すなわち本発明は、一般式M2O(TiO2)n(式中
、Mはアルカリ金金属、nは2〜12)で示される組成
を有するチタン酸アルカリ金属繊維を製造するに際し、
(4)酸化チタン、(B)アルカリ金属炭酸酸塩および
(C)500℃以下で分離、気化または燃焼する化合物
(以下、空洞化剤という)の1種または2種以上を混合
し、えられた混合物を100〜500′Cに加熱して空
洞化剤を分解、気化または燃焼せしめて混合物中に空洞
を形成せしめ、ついで600〜1200℃で加熱焼成す
ることを特徴とするチタン酸アルカリ金属繊維の製法に
関する。
、Mはアルカリ金金属、nは2〜12)で示される組成
を有するチタン酸アルカリ金属繊維を製造するに際し、
(4)酸化チタン、(B)アルカリ金属炭酸酸塩および
(C)500℃以下で分離、気化または燃焼する化合物
(以下、空洞化剤という)の1種または2種以上を混合
し、えられた混合物を100〜500′Cに加熱して空
洞化剤を分解、気化または燃焼せしめて混合物中に空洞
を形成せしめ、ついで600〜1200℃で加熱焼成す
ることを特徴とするチタン酸アルカリ金属繊維の製法に
関する。
本発明の製法においては、(4)成分と(B)成分とを
加熱焼成(600〜1200℃)する際に、空洞化剤が
500℃以下で分解、気化または燃焼して混合物中に生
じた空洞にチタン酸アルカリ金属繊維が生長するものと
推察され、従来法のように液状物を媒体として繊維を生
長せしめるものとはまつたく異なる製法である。本発明
において用いる(4)成分である酸化チタンは、アナタ
ーゼ型およびルチル型の二酸化チタンのいずれでもよい
。
加熱焼成(600〜1200℃)する際に、空洞化剤が
500℃以下で分解、気化または燃焼して混合物中に生
じた空洞にチタン酸アルカリ金属繊維が生長するものと
推察され、従来法のように液状物を媒体として繊維を生
長せしめるものとはまつたく異なる製法である。本発明
において用いる(4)成分である酸化チタンは、アナタ
ーゼ型およびルチル型の二酸化チタンのいずれでもよい
。
(B)成分であるアルカリ金属炭酸塩としては、たとえ
ばナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムなどの
炭酸塩があげられる。
ばナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムなどの
炭酸塩があげられる。
(C)成分である空洞化剤としては、たとえばアルコー
ル類、糖類、穀物類、セルロース類、尿素誘導体などが
あげられる。
ル類、糖類、穀物類、セルロース類、尿素誘導体などが
あげられる。
アルコール類としては、たとえばメタノール、エタノー
ル、アミルアルコール、アリルアルコール、プロバギル
アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、エリトロール、2−ブテンー1,4−ジオール、グ
リセリン、ペンタエリトリツト、アラビツト、ソルビツ
ト、ペプチツト、ポリエチレングリコール、ポリプロピ
レングリコール、ポリグリセリンなどがあげられ、なか
んづくエチレングリコール、エリトロール、グリセリン
、ペンタエリトリツト、ソルビツト、ポリエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコール、ポリグリセリンな
どの多価アルコールが好ましい。
ル、アミルアルコール、アリルアルコール、プロバギル
アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、エリトロール、2−ブテンー1,4−ジオール、グ
リセリン、ペンタエリトリツト、アラビツト、ソルビツ
ト、ペプチツト、ポリエチレングリコール、ポリプロピ
レングリコール、ポリグリセリンなどがあげられ、なか
んづくエチレングリコール、エリトロール、グリセリン
、ペンタエリトリツト、ソルビツト、ポリエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコール、ポリグリセリンな
どの多価アルコールが好ましい。
糖類としては、たとえばエリスロース、リボース、キシ
ロース、アロース、ブドウ糖、ガラクトース、アビオー
ス、マルトース、ラクトース、シヨ糖、マンニノトリオ
ース、セロトリオース、セロテトロース、スタキオース
、澱粉、デキストリンなどがあげられ、なかんづくキシ
ロース、ブドウ糖、ガラクトース、シヨ糖、澱粉および
デキストリンが好ましい。
ロース、アロース、ブドウ糖、ガラクトース、アビオー
ス、マルトース、ラクトース、シヨ糖、マンニノトリオ
ース、セロトリオース、セロテトロース、スタキオース
、澱粉、デキストリンなどがあげられ、なかんづくキシ
ロース、ブドウ糖、ガラクトース、シヨ糖、澱粉および
デキストリンが好ましい。
澱粉としては、たとえばトウモロコシ討粉、バレイシヨ
澱粉などがあげられる。穀物類としては、たとえば小麦
粉、タイズ粉、米粉、ぬかなどがあげられ、なかんづく
小麦粉が好ましい。
澱粉などがあげられる。穀物類としては、たとえば小麦
粉、タイズ粉、米粉、ぬかなどがあげられ、なかんづく
小麦粉が好ましい。
セルロース類としては、たとえばメチルセルロース、ビ
スコース、リグニン、ラクトン、ワニリン、キシラン、
マンナン、木粉、バルブ粉、天然繊維粉などがあげられ
、なかんづく木粉、バルブ粉、天然繊維粉が好ましい。
スコース、リグニン、ラクトン、ワニリン、キシラン、
マンナン、木粉、バルブ粉、天然繊維粉などがあげられ
、なかんづく木粉、バルブ粉、天然繊維粉が好ましい。
天然繊維粉としては、たとえばもめん糸粉などがあげら
れる。尿素誘導体としては、たとえば尿素、ビユレツト
、ウラゾール、シアヌール酸、ウラシル、メチルウレア
、ブチルウレア、アセチルウレア、シユウ酸尿素、チオ
尿素、セミカルバジツド、炭酸グアニジン、アミノグア
ニジン、ニトログアニジン、ビウレア、アゾジカルボン
アミド、バリウムアゾキシレートなどがあげられ、なか
んづく尿素、ビウレア、セミカルバジツド、炭酸グアニ
ジン、アミノグアニジン、アゾジカルボンアミドなどが
好ましい。また前記のほかに水を配合することも考えら
れるが、水は空洞化剤としては作用せず、混合物をlス
ポンジ状となしえない。
れる。尿素誘導体としては、たとえば尿素、ビユレツト
、ウラゾール、シアヌール酸、ウラシル、メチルウレア
、ブチルウレア、アセチルウレア、シユウ酸尿素、チオ
尿素、セミカルバジツド、炭酸グアニジン、アミノグア
ニジン、ニトログアニジン、ビウレア、アゾジカルボン
アミド、バリウムアゾキシレートなどがあげられ、なか
んづく尿素、ビウレア、セミカルバジツド、炭酸グアニ
ジン、アミノグアニジン、アゾジカルボンアミドなどが
好ましい。また前記のほかに水を配合することも考えら
れるが、水は空洞化剤としては作用せず、混合物をlス
ポンジ状となしえない。
しかし他の空洞化剤と併用することによつて、その空洞
化剤の均一な分散を促進することができるので空洞化剤
に加えて添加することを妨げない。前記(4)成分と(
B)成分の配合割合は1:0.3〜17(重量比)が好
ましく、空洞化剤の配合割合は囚成分、(B)成分およ
び空洞化剤の総量中の0.5〜40%(重量%、以下同
様)、なかんづく1〜20%が好ましい。
化剤の均一な分散を促進することができるので空洞化剤
に加えて添加することを妨げない。前記(4)成分と(
B)成分の配合割合は1:0.3〜17(重量比)が好
ましく、空洞化剤の配合割合は囚成分、(B)成分およ
び空洞化剤の総量中の0.5〜40%(重量%、以下同
様)、なかんづく1〜20%が好ましい。
加熱に供する形態としては、容器に入れた状態で加熱し
てもよいし、成形したものを加熱してもよい。
てもよいし、成形したものを加熱してもよい。
(4)成分、(B)成分および空洞化剤を混合してえら
れる混合物中に空洞を形成せしめるのに必要な温度は、
空洞化剤を分解、気化または燃焼せしめうる温度であり
、空洞化剤の種類によつて異なるが、100〜500゜
Cで充分である。
れる混合物中に空洞を形成せしめるのに必要な温度は、
空洞化剤を分解、気化または燃焼せしめうる温度であり
、空洞化剤の種類によつて異なるが、100〜500゜
Cで充分である。
なお当然のことではあるが、空洞化剤としては取扱上安
全でかつ臭気が少なく、重金属を含まず、加熱されたと
きに有害ガスなどを発生しないものを選択する必要があ
る。
全でかつ臭気が少なく、重金属を含まず、加熱されたと
きに有害ガスなどを発生しないものを選択する必要があ
る。
ついで空洞が形成せしめられた混合物を連続してまたは
段階的に加熱焼成温度まであげる。
段階的に加熱焼成温度まであげる。
加熱焼成温度は(B)成分の溶融温度によつて異なるが
、600〜1200℃で充分である。加熱操作の好まし
い態様の1つとしては、(4)成分、(B)成分および
空洞化剤の混合物をたとえば約200℃/時の昇温速度
で加熱して混合物中に空洞を形成せしめ、ついで800
〜1100℃に加熱保持して焼成したのち、約200′
C/時で冷却する方法があげられる。
、600〜1200℃で充分である。加熱操作の好まし
い態様の1つとしては、(4)成分、(B)成分および
空洞化剤の混合物をたとえば約200℃/時の昇温速度
で加熱して混合物中に空洞を形成せしめ、ついで800
〜1100℃に加熱保持して焼成したのち、約200′
C/時で冷却する方法があげられる。
このばあい焼成時間は約3〜6時間でよい。かくしてえ
られる焼成体はチタン酸アルカリ金属繊維の塊状物であ
る。
られる焼成体はチタン酸アルカリ金属繊維の塊状物であ
る。
この塊状物の空隙率が高ければ高いほどつぎに施される
解繊処理が容易となるが、通常10〜80%程度の空隙
率でよい。解繊処理は水中で容易に行なうことができ、
単離も容易である。つぎに本発明の方法をスケールアッ
プしたときの工程を順に説明する。
解繊処理が容易となるが、通常10〜80%程度の空隙
率でよい。解繊処理は水中で容易に行なうことができ、
単離も容易である。つぎに本発明の方法をスケールアッ
プしたときの工程を順に説明する。
まず原料のの混合工程については、酸化チタン、アルカ
リ金属炭酸塩および空洞化剤の混合は通常の混合機で充
分な均一混合が可能であり、とくに注意をはらう必要は
ない。
リ金属炭酸塩および空洞化剤の混合は通常の混合機で充
分な均一混合が可能であり、とくに注意をはらう必要は
ない。
つぎに加熱および焼成工程については、電気加.熱およ
び重油、液化石油ガス、都市ガスなどによる燃焼加熱が
いずれも採用される。
び重油、液化石油ガス、都市ガスなどによる燃焼加熱が
いずれも採用される。
加熱装置としては昇温速度、焼成保持時間が自由にコン
トロールできる機構のものが好ましい。本発明の方法は
融剤を使用しない方法であるので、融剤の昇華!物、腐
食性ガスに対する対策を講じた特殊な炉や排ガス処理装
置は必要なく、原料を連続的に供給できる通常使用され
ているトンネル炉のごときもので加熱、焼成を行なうこ
とができる。トンネル炉への原料混合物の供給は高純度
アルグミナルツボなどの容器に該混合物を入れて行なつ
てももよいが、の方法では容器を加熱するために余分の
熱エネルギーを要し、しかも混合物が均一に加熱されが
たいので、あまり好ましい方法ではなく、混合物を容器
入れず直接トンネル炉に供給するのが好ましい。
トロールできる機構のものが好ましい。本発明の方法は
融剤を使用しない方法であるので、融剤の昇華!物、腐
食性ガスに対する対策を講じた特殊な炉や排ガス処理装
置は必要なく、原料を連続的に供給できる通常使用され
ているトンネル炉のごときもので加熱、焼成を行なうこ
とができる。トンネル炉への原料混合物の供給は高純度
アルグミナルツボなどの容器に該混合物を入れて行なつ
てももよいが、の方法では容器を加熱するために余分の
熱エネルギーを要し、しかも混合物が均一に加熱されが
たいので、あまり好ましい方法ではなく、混合物を容器
入れず直接トンネル炉に供給するのが好ましい。
古くから煉瓦、瓦あるいは陶磁器などの製造においては
予め成形したものをトレイまたは台車のうえに乗せて連
続的に供給する方法がとられているのが、本発明の方法
においても均一加熱を考慮した形状に形くずれしない程
度に成形した混合物を供給し、加熱、焼成することが好
ましい。なお融剤を併用する焼成法においては、前記成
形体を用いる方法では製造が困難である。
予め成形したものをトレイまたは台車のうえに乗せて連
続的に供給する方法がとられているのが、本発明の方法
においても均一加熱を考慮した形状に形くずれしない程
度に成形した混合物を供給し、加熱、焼成することが好
ましい。なお融剤を併用する焼成法においては、前記成
形体を用いる方法では製造が困難である。
それは、加熱焼成後も融剤は溶融状態で残存しているが
、これが固化すると焼成体が前記トレイまたは台車に固
着れ、焼成体の取出しが困難となり、作業性が低下する
ためである。それとともに加熱焼7成時に融剤が昇華す
るが、長期間の操業ののちにはトンネル炉壁に付着した
融剤が大きく盛りあがり、トレイや台車に接触するなど
のトラブルが起つたり、あるいは温度コントロールのた
めの排風機や空気循環孔に詰りを生じ、温度コントロー
ルlが困難になるなどの問題があるからである。しかる
に空洞化剤を添加する本発明の方法では前記のごとき焼
成体のトレイや台車への固着が起らず、焼成体の取出し
が容易であるばかりでなく、焼成体同士の間での固着も
起らないので、原料の成形体を積み重ねて供給すること
ができ、これによりトンネル内における熱の損失を最小
限にすることができるなど、作業性および生産性の両面
ですぐれている。トンネル内に供給された原料混合物は
連続的に加熱されて100〜500℃となり、空洞化剤
が分解、気化または燃焼して無数の空洞を形成し、つい
で600〜1200℃ににおい加熱焼成されてチタン酸
アルカリ金属繊維の塊状物となる。
、これが固化すると焼成体が前記トレイまたは台車に固
着れ、焼成体の取出しが困難となり、作業性が低下する
ためである。それとともに加熱焼7成時に融剤が昇華す
るが、長期間の操業ののちにはトンネル炉壁に付着した
融剤が大きく盛りあがり、トレイや台車に接触するなど
のトラブルが起つたり、あるいは温度コントロールのた
めの排風機や空気循環孔に詰りを生じ、温度コントロー
ルlが困難になるなどの問題があるからである。しかる
に空洞化剤を添加する本発明の方法では前記のごとき焼
成体のトレイや台車への固着が起らず、焼成体の取出し
が容易であるばかりでなく、焼成体同士の間での固着も
起らないので、原料の成形体を積み重ねて供給すること
ができ、これによりトンネル内における熱の損失を最小
限にすることができるなど、作業性および生産性の両面
ですぐれている。トンネル内に供給された原料混合物は
連続的に加熱されて100〜500℃となり、空洞化剤
が分解、気化または燃焼して無数の空洞を形成し、つい
で600〜1200℃ににおい加熱焼成されてチタン酸
アルカリ金属繊維の塊状物となる。
ついで、解繊工程について述べると、従来の焼成法では
、えられた焼成体を解繊するには特別の装置が必要であ
か、あるいは長時間を要していたが、本発明の方法にお
いては、えられた焼成体は直ちに水を吸収して簡単にく
ずれ、解繊がきわめて容易である。
、えられた焼成体を解繊するには特別の装置が必要であ
か、あるいは長時間を要していたが、本発明の方法にお
いては、えられた焼成体は直ちに水を吸収して簡単にく
ずれ、解繊がきわめて容易である。
その理由は前にも述べたごとく、焼成体に無数の空洞が
形成され、スポンジ状になつているためと考えられる。
つぎに本発明の製法の効果を従来法、とくに融剤を使用
する焼成体と比較して述べる。
形成され、スポンジ状になつているためと考えられる。
つぎに本発明の製法の効果を従来法、とくに融剤を使用
する焼成体と比較して述べる。
(1)繊維長の長いチタン酸アルカリ金属繊維がえられ
る。
る。
従来の融剤を使用する焼成体によるときには平均繊維長
が高々10〜20μ程度のものしかえられないが、本発
明の製法によるときには平均繊維長が150μにまで達
するものがえられる。
が高々10〜20μ程度のものしかえられないが、本発
明の製法によるときには平均繊維長が150μにまで達
するものがえられる。
これは混合物中に無数に形成されている空洞で自由に繊
維が生長することができるためと考えられる。(2)加
熱焼成温度を低くすることができ、かつ焼成時間の短縮
化が可能となり、省エネルギー化を図りうる。
維が生長することができるためと考えられる。(2)加
熱焼成温度を低くすることができ、かつ焼成時間の短縮
化が可能となり、省エネルギー化を図りうる。
この要因は定かではないが、空洞化剤の燃焼により焼成
時の混合物の温度上昇が急速化されるとともに均一な加
熱速度がえられるためと考えられる。(3)繊維長の均
一化が達成でき、しかも収率を高めることができる。
時の混合物の温度上昇が急速化されるとともに均一な加
熱速度がえられるためと考えられる。(3)繊維長の均
一化が達成でき、しかも収率を高めることができる。
前記(2)で示したように焼成時の混合物の温度上昇が
急速化し、同時に均一な加熱速度がえられることにより
、均一な繊維長のものをうることがてきる。
急速化し、同時に均一な加熱速度がえられることにより
、均一な繊維長のものをうることがてきる。
従来の融剤を使用する焼成法によるときには、加熱焼成
時に混合物が均一に加熱されないこと、たとえば表面と
内部とでの加熱速度が異なることによつて、繊維長の不
均一化が生ずるものと考えられる。本発明の製法によつ
てえられるチタン酸アルカリ金属繊維は繊維長が長くな
ればなるほど繊維径も太くなる傾向にあり、直径0.1
〜3.0μ、長さ10〜500μの範囲にある均質な品
質の繊維である。
時に混合物が均一に加熱されないこと、たとえば表面と
内部とでの加熱速度が異なることによつて、繊維長の不
均一化が生ずるものと考えられる。本発明の製法によつ
てえられるチタン酸アルカリ金属繊維は繊維長が長くな
ればなるほど繊維径も太くなる傾向にあり、直径0.1
〜3.0μ、長さ10〜500μの範囲にある均質な品
質の繊維である。
また本発明の製法によるときには、理論収率が98%に
も達し、従来の融剤として塩化カリウムを使用した焼成
法によるときの65%に対して著しい向上を示すもので
ある。
も達し、従来の融剤として塩化カリウムを使用した焼成
法によるときの65%に対して著しい向上を示すもので
ある。
(4)有毒ガスや有毒な昇華物が発生せすかつ解繊工程
などで出る排液の処理も容易である。
などで出る排液の処理も容易である。
前述のごとく、ハロゲン化アルカリ金属を融剤として用
するとハロゲンガスやハロゲン化水素ガスおよび昇華物
の多量の放出があるが、これらはいずれも腐食性が大き
いため高温下での反応装置の材質の選定が困難であり、
かつ高価な排ガス処埋設備が必要となる。
するとハロゲンガスやハロゲン化水素ガスおよび昇華物
の多量の放出があるが、これらはいずれも腐食性が大き
いため高温下での反応装置の材質の選定が困難であり、
かつ高価な排ガス処埋設備が必要となる。
また解繊工程におけるチタン酸アルカリ金属繊維の分離
には多量の水を使用し、副生する酸や融剤の除去を行な
う必要があり、しかもこの排液を未処理のまま工場外へ
排出することは好ましくなく、排液処理が必要となる。
これに対して、本発明においては配合した空洞化剤が加
熱焼成時には燃焼してしまうため、発生するガスは水蒸
気と炭酸ガスのみであり、かつ解繊工程での排液もとく
に有害な物質を含まないから、まつたく公害的な要素が
なく、排ガス、排液処理に特別な設備が必要でなく、設
備費を省減できる。
には多量の水を使用し、副生する酸や融剤の除去を行な
う必要があり、しかもこの排液を未処理のまま工場外へ
排出することは好ましくなく、排液処理が必要となる。
これに対して、本発明においては配合した空洞化剤が加
熱焼成時には燃焼してしまうため、発生するガスは水蒸
気と炭酸ガスのみであり、かつ解繊工程での排液もとく
に有害な物質を含まないから、まつたく公害的な要素が
なく、排ガス、排液処理に特別な設備が必要でなく、設
備費を省減できる。
】)えられたチタン酸アルカリ金属繊維の塊状物の解繊
が容易である。
が容易である。
繊維塊状物の解繊操作は、適量の水に投入し、浸漬後攪
拌し、解繊された繊維をデカンテーシヨンを繰り返すこ
とによつて分取するこててからなるが、融剤を使用する
焼成法においてはえられる焼成体が緻密て非常に固く、
そのため水を用いる通常の解繊処理法では解繊が困難で
あり、特殊な解繊処理法を採用しなければならないが、
そうすると解繊時に繊維の切断などが起つて繊維長が短
かくなり、一層繊維長の不均一化が促進されるという欠
点がある。
拌し、解繊された繊維をデカンテーシヨンを繰り返すこ
とによつて分取するこててからなるが、融剤を使用する
焼成法においてはえられる焼成体が緻密て非常に固く、
そのため水を用いる通常の解繊処理法では解繊が困難で
あり、特殊な解繊処理法を採用しなければならないが、
そうすると解繊時に繊維の切断などが起つて繊維長が短
かくなり、一層繊維長の不均一化が促進されるという欠
点がある。
これに対して、本発明においてはえられた繊維塊状物は
空洞化剤によつて無数の空洞が形成され、かつ塊状物自
体が膨張しているので、解繊にもつとも都合のよいスポ
ンジ状となつており、単に水に投入するだけてきわめて
容易に解繊する。
空洞化剤によつて無数の空洞が形成され、かつ塊状物自
体が膨張しているので、解繊にもつとも都合のよいスポ
ンジ状となつており、単に水に投入するだけてきわめて
容易に解繊する。
したがつて特別な解繊工程を必要とせす、しかも解繊処
理時に繊維長の不均一化が生じず、均一な長繊維のチタ
ン酸アルカリ金属繊維を高収率でうることができるとい
う効果が奏される。このように本発明の製法は従来の液
状物を媒体として繊維を生長させる方法とはまつたく異
なり、空洞化剤が分解、気化または燃焼して生じた空洞
を媒体として繊維を生長させるものであり、しかも品質
の均質化や設備費の省減を達成し、かつ有毒ガスなどを
発生せしめないきわめて工業的にすぐれたチタン酸アル
カリ金属繊維の製法である。
理時に繊維長の不均一化が生じず、均一な長繊維のチタ
ン酸アルカリ金属繊維を高収率でうることができるとい
う効果が奏される。このように本発明の製法は従来の液
状物を媒体として繊維を生長させる方法とはまつたく異
なり、空洞化剤が分解、気化または燃焼して生じた空洞
を媒体として繊維を生長させるものであり、しかも品質
の均質化や設備費の省減を達成し、かつ有毒ガスなどを
発生せしめないきわめて工業的にすぐれたチタン酸アル
カリ金属繊維の製法である。
つぎに実施例および比較例をあげて本発明の詳細な説明
する。
する。
!ζ施例1〜11および比較例1〜2
囚成分としてアナターゼ型酸化チタン30ダと(B)成
分として炭酸カリウム15yを乳鉢中に入れ、これに第
1表に示される添加剤を5y加え、乳棒でよく混合した
。
分として炭酸カリウム15yを乳鉢中に入れ、これに第
1表に示される添加剤を5y加え、乳棒でよく混合した
。
えられた試料を容量100m1の高純度アルミナ製ルツ
ボに入れ、電気炉(炉室の巾2507177!、高さ2
50Tf0n1奥行50『)中で昇温速度200℃/時
、保持温度970℃、保持時間3時間の条件で加熱焼成
したのち、降温速度200℃/時で冷却た。加熱焼成さ
れた試料をビーカー中の500mtの水に投入し、10
分間浸漬後200rpmで20分間攪拌したのち、デカ
ンテーシヨンにより繊維質の部分と凝集物とに分別した
。凝集物は再度新しい水500mL中で前記と同様に攪
拌分別した。繊維質のゅ3部分を集めて吸引p過し、2
50゜Cで3時間乾燥してチタン酸カリウム繊維をえた
。えられたチタン酸カリウム繊維の収量および平均維長
を第1表に示す。
ボに入れ、電気炉(炉室の巾2507177!、高さ2
50Tf0n1奥行50『)中で昇温速度200℃/時
、保持温度970℃、保持時間3時間の条件で加熱焼成
したのち、降温速度200℃/時で冷却た。加熱焼成さ
れた試料をビーカー中の500mtの水に投入し、10
分間浸漬後200rpmで20分間攪拌したのち、デカ
ンテーシヨンにより繊維質の部分と凝集物とに分別した
。凝集物は再度新しい水500mL中で前記と同様に攪
拌分別した。繊維質のゅ3部分を集めて吸引p過し、2
50゜Cで3時間乾燥してチタン酸カリウム繊維をえた
。えられたチタン酸カリウム繊維の収量および平均維長
を第1表に示す。
平均繊維長は日本レギュレーター(株)製のルーゼツク
ス5(4)型をを用いてQL値を求め、これから算出し
た。
ス5(4)型をを用いてQL値を求め、これから算出し
た。
ルーゼツクス5(4)型は顕微鏡にセットされたサンプ
ルをテレビジョンに写し出し、画像を観察して測定する
方式のものである。なお第1表においてPEGはポリエ
チレングリコールを表わし、そのあとの数値は平均分子
量である。
ルをテレビジョンに写し出し、画像を観察して測定する
方式のものである。なお第1表においてPEGはポリエ
チレングリコールを表わし、そのあとの数値は平均分子
量である。
第1表から、PEGを添加したばあい(実施例1〜11
)は塩化カリウムまたは水を添加したばあい(比較例1
〜2)にくらべて繊維の収量がよくかつ繊維長がいちじ
るしく長いことがわかる。
)は塩化カリウムまたは水を添加したばあい(比較例1
〜2)にくらべて繊維の収量がよくかつ繊維長がいちじ
るしく長いことがわかる。
解繊された繊維の収量の差は解繊の難易をある程度表わ
している。もちろん解繊の難易には繊維長も関連し、繊
維長の長いものほど解繊が容易てある。なお比較例1〜
2においてはえられた焼成体はそのままてはヒーカー中
ての攪拌解繊が困難てあつたのて、攪拌可能な塊に砕い
て攪拌解繊した。実施例12〜21 アナターゼ型酸化チタン50yおよび炭酸カリウム25
yにPEGlOOOまたは木粉を第2表に示す量加え、
乳鉢中でよく混合した。
している。もちろん解繊の難易には繊維長も関連し、繊
維長の長いものほど解繊が容易てある。なお比較例1〜
2においてはえられた焼成体はそのままてはヒーカー中
ての攪拌解繊が困難てあつたのて、攪拌可能な塊に砕い
て攪拌解繊した。実施例12〜21 アナターゼ型酸化チタン50yおよび炭酸カリウム25
yにPEGlOOOまたは木粉を第2表に示す量加え、
乳鉢中でよく混合した。
えられた試料を内径60WrIn1高さ4hの円筒形金
型に充填し、ブレス圧100kgIcdて成形し、直径
約60Tr$11厚さ約2−の円盤状の成形品を作製し
た。この成形品を実施例1と同様にして加熱焼成、解繊
処理してチタン酸カリウム繊維をえた。結果を第2表に
示す。実施例22〜40および比較例3〜7第3表に示
す添加剤を5y用いたほかは実施例12と同様にしてチ
タン酸カリウム繊維をえた。
型に充填し、ブレス圧100kgIcdて成形し、直径
約60Tr$11厚さ約2−の円盤状の成形品を作製し
た。この成形品を実施例1と同様にして加熱焼成、解繊
処理してチタン酸カリウム繊維をえた。結果を第2表に
示す。実施例22〜40および比較例3〜7第3表に示
す添加剤を5y用いたほかは実施例12と同様にしてチ
タン酸カリウム繊維をえた。
実施例41〜60添加剤の種類および添加量ならびに焼
成温度および時間を第4表に示すごとくかえたほかは実
施例1とまつたく同様にしてチタン酸カリウム繊維をえ
た。
成温度および時間を第4表に示すごとくかえたほかは実
施例1とまつたく同様にしてチタン酸カリウム繊維をえ
た。
結果を第4表に示す。第4表において,,−*HS−5
00Nは平均分子量500のポリプロピレングリコール
、DlOL,−2000は平均分子量2000のポリプ
ロピレングリコール、f訳−3050は平均分子量30
00のポリプロピレングリコールであり、いずれも三井
日曹ウレタン(株)製のものである。実施例61アナタ
ーゼ型酸化チタン500k9、炭酸カリウム25k9お
よびPEG4OOOの6k9をスーパーミキサ〜Srl
V4B2OO型〔(株)川田製作所製〕に投入し、40
0rpmで3分間混合した。
00Nは平均分子量500のポリプロピレングリコール
、DlOL,−2000は平均分子量2000のポリプ
ロピレングリコール、f訳−3050は平均分子量30
00のポリプロピレングリコールであり、いずれも三井
日曹ウレタン(株)製のものである。実施例61アナタ
ーゼ型酸化チタン500k9、炭酸カリウム25k9お
よびPEG4OOOの6k9をスーパーミキサ〜Srl
V4B2OO型〔(株)川田製作所製〕に投入し、40
0rpmで3分間混合した。
粉体の温度は75℃に達し、PEG4OOOは溶融し液
状となり、均一な混合物がえられた。混合物を9k9ご
と竪型自動ブレス成形機でブレス圧100k91d(ゲ
ージ圧)で成形して外径200m:!n1内径100m
m1高さ1印順の円筒形の成形体を作製した。500T
!UrL×1000順の大きさの台車上に耐スポールD
(高純度アルミナ製)のトレイ(大きさ240TmIn
×45−)4枚を乗せ、そのうえに1台車あたり2列×
4列で2段積みに前記成形体を合計32個(総重量28
8k9)積み並べた。
状となり、均一な混合物がえられた。混合物を9k9ご
と竪型自動ブレス成形機でブレス圧100k91d(ゲ
ージ圧)で成形して外径200m:!n1内径100m
m1高さ1印順の円筒形の成形体を作製した。500T
!UrL×1000順の大きさの台車上に耐スポールD
(高純度アルミナ製)のトレイ(大きさ240TmIn
×45−)4枚を乗せ、そのうえに1台車あたり2列×
4列で2段積みに前記成形体を合計32個(総重量28
8k9)積み並べた。
このように成形体を積んだ台車を順次連続的にマイクロ
キルン(高砂工業(株)製)内に1台車7紛の速度で自
動供給した。用いたマイクロキルンは全長14rn,で
14台車が入り、予熱ゾーン、焼成ゾーン、冷却ゾーン
に別かれ、液化石油ガスバーナー燃焼方式で自動的に温
度コントロールができるようになつている。成形体が焼
成ゾーンにおいて970℃で4時間40分間加熱焼成さ
れるようにした。マイクロキルンに供給した台車は供給
後約川時間で排出されてくる。加熱焼成されて排出され
た成形体は重量が1個あたり平均7.5k9となり、体
積は28.2%増加したいた。
キルン(高砂工業(株)製)内に1台車7紛の速度で自
動供給した。用いたマイクロキルンは全長14rn,で
14台車が入り、予熱ゾーン、焼成ゾーン、冷却ゾーン
に別かれ、液化石油ガスバーナー燃焼方式で自動的に温
度コントロールができるようになつている。成形体が焼
成ゾーンにおいて970℃で4時間40分間加熱焼成さ
れるようにした。マイクロキルンに供給した台車は供給
後約川時間で排出されてくる。加熱焼成されて排出され
た成形体は重量が1個あたり平均7.5k9となり、体
積は28.2%増加したいた。
排出された成形体は簡易な破砕機で砕かれパケットコン
ベアで輸送されて5Tr1の水中に連続的に投入され攪
拌、解繊された。解繊後のスラリー状物は順次ポンプで
貯槽に送られた。貯槽中のスラリー状物は分級機に送ら
れ、分級したのち自動遠心分離機に供給された。分級機
で解繊されていない凝集物は分級され、、自動的に攪拌
解繊工程に戻されるようになつているが、その量は全体
の1〜2%にすぎなかつた。遠心分離機で分離したチタ
ン酸カリウム繊維は通常ののロータリー式ドライヤーに
定量的に供給され、250゜Cで乾燥された。
ベアで輸送されて5Tr1の水中に連続的に投入され攪
拌、解繊された。解繊後のスラリー状物は順次ポンプで
貯槽に送られた。貯槽中のスラリー状物は分級機に送ら
れ、分級したのち自動遠心分離機に供給された。分級機
で解繊されていない凝集物は分級され、、自動的に攪拌
解繊工程に戻されるようになつているが、その量は全体
の1〜2%にすぎなかつた。遠心分離機で分離したチタ
ン酸カリウム繊維は通常ののロータリー式ドライヤーに
定量的に供給され、250゜Cで乾燥された。
かくしてえられたチタン酸カリウム繊維はK2O(Tl
O2)4(鴇0の組成を有し、平均繊維長が56.5μ
であり、その収量は1台車あたり平均104.5kgで
、平均収率は98.8%であつた。
O2)4(鴇0の組成を有し、平均繊維長が56.5μ
であり、その収量は1台車あたり平均104.5kgで
、平均収率は98.8%であつた。
えられたチタン酸カリウム繊維の粉末をX線回折によつ
て分析した。第5表にその結果を標準品(4・チタン酸
カリウムスタンタード)のデータ(JCPDS粉末回折
データ集)と比較して示す。X線回折は理学電機(株)
製ガイガーフレックスRAD−11A型を用いてえられ
たものである。また第1図にえられたチタン酸カリウム
繊維の顕微鏡写真を示す。写真において横方向に示され
ているスケールの目盛の最小間隔は5μを表わす。
て分析した。第5表にその結果を標準品(4・チタン酸
カリウムスタンタード)のデータ(JCPDS粉末回折
データ集)と比較して示す。X線回折は理学電機(株)
製ガイガーフレックスRAD−11A型を用いてえられ
たものである。また第1図にえられたチタン酸カリウム
繊維の顕微鏡写真を示す。写真において横方向に示され
ているスケールの目盛の最小間隔は5μを表わす。
第1図は本発明による実施例61でえられたチタン酸カ
リウム繊維の顕微鏡写真であり、写真において横方向に
示されているスケールの目盛の最小間隔は5μを表わす
。
リウム繊維の顕微鏡写真であり、写真において横方向に
示されているスケールの目盛の最小間隔は5μを表わす
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 一般式M_2O(TiO_2)n(式中、Mはアル
カリ金属、nは2〜12)で示される組成を有するチタ
ン酸アルカリ金属繊維を製造するに際し、(A)酸化チ
タン、(B)アルカリ金属炭酸塩および(C)500℃
以下で分解、気化または燃焼する化合物の1種または2
種以上を混合し、えられた混合物を100〜500℃に
加熱して該(C)成分を分解、気化または燃焼せしめて
混合物中に空洞を形成せしめ、ついで600〜1200
℃で加熱焼成することを特徴とするチタン酸アルカリ金
属繊維の製法。 2 前記(C)成分が多価アルコール、糖類、穀物類、
セルロース類または尿素誘導体である特許請求の範囲第
1項記載の製法。 3 多価アルコールがエチレングリコール、エリトロー
ル、グリセリン、ペンタエリトリツト、ソルビット、ポ
リプロピレングリコールまたはポリグリセリンである特
許請求の範囲第2項記載の製法。 4 糖類がキシロース、ブドウ糖、ガラクトース、シヨ
糖、澱粉またはデキストリンである特許請求の範囲第2
項記載の製法。 5 穀物類が小麦粉、ダイズ粉、米穀またはぬかであ特
許請求の範囲第2項記載の製法。 6 セルロース類が木粉、天然繊維粉またはパルプ粉で
ある特許請求の範囲第2項記載の製法。 7 尿素誘導体が尿素、ビウレア、セミカルバジツド、
炭酸グアニジン、アミノグアニジンまたはアゾジカルボ
ンアミドである特許請求の範囲第2項記載の製法。 8 前記(C)成分の配合割合が(A)成分(B)およ
び(C)成分の総量中の0.5〜40重量%である特許
請求の範囲第1項または第2項記載の製法。 9 加熱焼成後の空隙率が10〜80%である特許請求
の範囲第1項記載の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10659780A JPS6050728B2 (ja) | 1980-08-01 | 1980-08-01 | チタン酸アルカリ金属繊維の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10659780A JPS6050728B2 (ja) | 1980-08-01 | 1980-08-01 | チタン酸アルカリ金属繊維の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5734025A JPS5734025A (en) | 1982-02-24 |
| JPS6050728B2 true JPS6050728B2 (ja) | 1985-11-09 |
Family
ID=14437559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10659780A Expired JPS6050728B2 (ja) | 1980-08-01 | 1980-08-01 | チタン酸アルカリ金属繊維の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6050728B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6428784U (ja) * | 1987-08-07 | 1989-02-20 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60112619A (ja) * | 1983-11-21 | 1985-06-19 | Otsuka Chem Co Ltd | 変成されたチタン酸アルカリの製造方法 |
-
1980
- 1980-08-01 JP JP10659780A patent/JPS6050728B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6428784U (ja) * | 1987-08-07 | 1989-02-20 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5734025A (en) | 1982-02-24 |
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