JPS6125657B2

JPS6125657B2 -

Info

Publication number: JPS6125657B2
Application number: JP54093460A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Fujiki; Yukihiro Oota
Original assignee: KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO
Current assignee: KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO
Priority date: 1979-07-23
Filing date: 1979-07-23
Publication date: 1986-06-17
Also published as: JPS5617928A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はチタニヤ水和物繊維、チタニヤガラス
繊維の製造法に関するチタニヤ水和物繊維、チタ
ニヤガラス繊維は陽イオン交換剤、陽イオン吸着
剤、過材、触媒及び触媒の担体などに有用なも
のである。

従来、チタニヤガラス繊維は、高圧容器を用い
た水熱法やフラツクス法及び固相反応などによ
り、チタニヤ又はチタン酸アルカリ金属の結晶合
成の際に、特殊の条件下で副合成することができ
ることが知られている。しかしながら、これらの
方法によつて得られるものは、数μ乃至数100μ
程度の長さの繊維のものであり、しかも少量しか
得られず、工業的に製造することが困難である欠
点があつた。

本発明はこの欠点を改良せんとするものであ
り、その目的は高圧容器やフラツクスを必要とせ
ず、工業的に生産が容易で、且つ繊維長の長い繊
維を得られる製造法を提供するにある。

本発明者らは前記目的を達成すべく研究の結
果、一般式M₂O成分・nTiO₂（ただし、ＭはNa、
Ｋ、Rb、又はCsを、ｎは１〜５を示す。）で表わ
されるチタン酸アルカリ金属、又は該チタン酸ア
ルカリ金属の原料である例えば酸化チタンとアル
カリ金属化物の混合物を、その溶融温度に加熱し
て溶融体を生成させ、該溶融体を急冷、放冷、徐
冷又はこれらの組合せにより平均長さ５mm程度の
繊維状に結晶化したものが得られること。また、
該結晶質の繊維状物を鉱酸又は有機酸で処理する
とM₂O成分成分が抽出され、TiO₂・nH₂Oの組成
のものに変えてチタニヤ水和物繊維にすることが
でき、該繊維状物を250℃以下の温度で加熱脱水
処理すると、チタニヤガラス繊維が容易に得られ
ることを知見し、本発明を完成した。

本発明の方法において用いる酸化チタンとして
は、反応性が良好であるアナターゼ型のものが好
ましく、粒度はアルカリ金属成分と反応しやすく
するために細かいことが望ましい。また酸化チタ
ンのみならず、酸化チタンを生成するチタン化合
物を原料として使用してもよい。

本発明の方法において用いるアルカリ金属酸化
物としては、K₂O、Na₂O、Rb₂O、Cs₂Oなどが
あげられ、また該酸化物を生成するアルカリ金属
化合物、例えばKOH、NaOH、RbOH，CsOH、
K₂CO₃、NaCO₃、Rb₂CO₃、Cs₂CO₃、KHCO₃、
NaHCO₃、RbHCO₃、CsHCO₃、KNO₃、
NaNO₃、RbNO₃、CoNO₃、なども原料として使
用してもよい。

前記の如き原料をM₂O成分・nTiO₂（ただし、
０＜ｎ＜５）を生成する割合で配合して溶融する
と、反応してチタン酸アルカリ金属が生成する。
なお、チタン酸アルカリ金属はこの方法に限らず
他の方法で製造してもよい。

得られたチタン酸アルカリ金属又はその原料混
合物を、そのまま又は繊維成形を容易にするため
の粘度調整剤、バインダー剤例えばほう酸アルカ
リ金属等を配合して、それらの溶融点以上の温度
に加熱して溶融体を作り、該溶融体から繊維状を
作る。繊維形成法としては、溶融体を単に冷却す
るだけでも、アルカリ金属成分の量が比較的多い
ため繊維状に結晶化し得られ、例えば溶融体を底
が冷却されている金属製容器の中へ流出させて固
化させることによつて得られる。また、一般のガ
ラス長繊維形成法、プツシングから流出する溶融
体に高圧蒸気を吹付ける蒸気吹付法による短繊維
形成法により容易に得られる。繊維形成を溶融体
を単に冷却する方法においては、繊維の集合した
塊状体として得られるが、これを例えば水に浸漬
して未反応のM₂O成分成分を洗浄すると繊維状
物として分離し得られる。

次いで、繊維状生成物は、鉱酸又は有機酸、好
ましくは塩酸水溶溶液でアルカリ金属成分を抽出
する。

この抽出は、急激におこなうと、表面部分のみ
のアルカリ金属成分を抽出することとなり、芯部
のアルカリ金属成分が充分に除去できない欠点が
ある。したがつて、ある程度の時間をかけて浸漬
することが望ましい。

稀薄な酸水溶液は、沸点以下の温度に加温して
用いても良い。さらに、抽出効果を増大させるた
めに、撹拌、循環等の操作をおこなつても良い。
稀薄な酸水溶液としては、無機酸、有機酸のいず
れであつても良いが、生成物を不純にしないもの
を用いることが望ましい。抽出割合は、繊維物の
組成がTiO₂・nH₂O・（０＜ｎ≦５）となるよう
に抽出する。

アルカリ金属成分を抽出処理することによつて
TiO₂・nH₂O組成を有するチタニヤ水和物繊維が
得られる。このチタニヤ水和物繊維は、もとのチ
タン酸アルカリ金属の構造を保持し、アルカリ金
属イオンがH⁺又はH₃O⁺イオンなどと置換した構
造を有する結晶質中間相であり、膨潤・脱水特性
イオン交換性を有する。

次いで、得られたチタニヤ水和物繊維を250℃
以下の温度で加熱脱水処理することによつて、チ
タニヤガラス繊維が得られる。この加熱脱水処理
の温度は、当然、チタニヤガラスの安定領域であ
る250℃以下でなければならない。

この繊維は多価カチオンなどに対するすぐれた
イオン吸着性、液体又は気体の清浄過性を有
し、また触媒及び触媒の担体としても有効であ
る。

さらに、得られたチタニヤ水和物繊維又はチタ
ニヤガラス繊維を250℃を超え1200℃以下の温度
範囲内で加熱すると、アナターゼ型又はルチル型
結晶質のチタニヤ繊維が得られる。加熱温度が
250℃を超え900℃以下の温度範囲ではアナターゼ
型の結晶質チタニヤ繊維が生成し、900℃を超え
1200℃以下の温度範囲ではルチル型の結晶質チタ
ニヤ繊維が生成する。この繊維は前記の吸着剤、
過剤、触媒又は触媒の担体としての用途のほ
か、絶縁材料、1840℃の融点を持つ耐熱・断熱材
料として有用なものである。

実施例１ TiO₂・K₂CO₃の各粉末をモル比で２：１の割
合に混合した。該混合物約45ｇを100ml白金ルツ
ボに充填し、1100℃で約30分間加熱溶融した。該
溶融物を水で底を冷却している200mlの金属製容
器の中へ流出して急冷し繊維状に結晶させた。得
られたものは平均５mmの長さの繊維状物の塊状集
合体であつた。これを水中に約１時間浸漬し、末
反応のK₂O成分を洗浄すると、繊維状物は分離さ
れた。この場合、塊状集合体に繊維軸に対して垂
直方向から圧縮応力を加えると繊維状物の分離が
促進される。

分離された繊維状物は直径0.1〜0.5mmの束状で
平均約５mmの長さのものであつた。偏光顕微鏡下
では強い干渉色と伸長方向で直消光する結晶体で
あつた。対陰極にCu Ｋαを使用した粉末Ｘ線回
折図、20＝11゜，29゜，48゜附近にブロードなピ
ークを示すだけであるから、極めて結晶性の悪い
繊維である。これを900℃に加熱して結晶化を良
くすると、K₂Ti₄O₉相と末知相（K₂T₂O₅相と思
われる）の２相からなることが分つた。

次いで、得られた繊維状物を1N―HCl水溶液
100mlに対して10ｇの割合で浸漬し、約１時間撹
拌しながらK₂O成分の抽出を行つた後、水洗、風
乾してチタニヤ水和物繊維を得た。該チタニヤ水
和物の粉末Ｘ線回折図は２θ〕10゜，25.6゜，
48.6゜附近にブロードなピークを示す結晶質繊維
であつた。

また、溶融物を別容器への流出にかえて、か
ら取り出したルツポの底を水で急冷して繊維状物
を作り、これを前記と同じ処理を行つた。また、
溶融させた後、炉の電源を切り、炉の中でルツボ
の底に冷却物を接触させて冷却して繊維状物を作
り、これを前記と同じ処理を行つたところ、いず
れの方法においても同様なチタニヤ水和物繊維が
得られた。また、溶融体を急冷して得た塊状物を
水で処理を省略して直接1NのHCl水溶液で処理
し、繊維の分離とK₂O成分の抽出を同時に行つて
も同様のチタニヤ水和物繊維が得られた。

実施例２実施例１の方法で得たチタニヤ水和物繊維を
100〜250℃で加熱脱水処理を行うことにより、チ
タニヤガラス繊維が得られた。該チタニヤガラス
繊維の粉末Ｘ線回折図は回折ピークを示さなかつ
た。

実施例３実施例１の方法で作成した該溶融体をプツシン
グから流出させそれに高圧空気を吹きつけて繊維
化した。飛散物は束状繊維の集合体であり、この
集合体は実施例１と同様に水で処理することによ
り更に細い繊維に分離することができる。得られ
た繊維の組成については900℃で加熱処理して調
べたがK₂Ti₄O₉相と未知相（K₂Ti₂O₅と思われ
る）の混合相であつた。

次いで得られた繊維状物を1NのHCl水溶液を用
いて実施例１と同様の処理を施すことによりチタ
ニヤ水和物繊維を得た。

次いで実施例２の方法と同じ処理によりチタニ
ヤガラス繊維、更に該チタニヤガラス繊維を500
℃で加熱処理することによりアナターゼ型のチタ
ニヤ繊維を得ることが出来た。

以上のように、本発明によると、従来長い繊維
長の物が得られず、しかも工業的生産の困難であ
つたチタニヤ水和物繊維及びチタニヤガラス繊維
を、複雑な装置を必要とせず工業的多量生産が容
易で、且つ長繊維の物も容易に得られる優れた効
果を奏するものである。

Claims

【特許請求の範囲】１一般式M₂O・nTiO₂（ただし、ＭはNa、Ｋ、
Rb又はCsを、ｎは１〜５を表わす）で示される
チタン酸アルカリ金属又は該チタン酸アルカリ金
属の原料混合物を、その溶融温度以上に加熱して
溶融体となし、該溶融体を冷却する過程で結晶質
の繊維状物を成形させ、次いで得られた繊維状物
を、鉱酸又は有機酸で処理することによりM₂O
成分を抽出してTiO₂・nH₂O（ただし、０＜ｎ≦
５）の組成のチタニヤ水和物繊維とすることを特
徴とするチタニヤ水和物繊維の製造法。２一般式M₂O・nTiO₂（ただし、ＭはNa、Ｋ、
Rb又はCsを、ｎは１〜５を表わす）で示される
チタン酸アルカリ金属又は該チタン酸アルカリ金
属の原料混合物を、その溶融温度以上に加熱して
溶融体となし、該溶融体を冷却する過程で結晶質
の繊維状態を成形させ、次いで得られた繊維状物
を、鉱酸又は有機酸を処理することによりM₂O
成分を抽出してTiO₂・nH₂O（ただし、０＜ｎ≦
５）の組成のチタニヤ水和物繊維となし、これを
250℃以下の温度で加熱脱水処理することを特徴
とするチタニヤガラス繊維の製造法。