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JP2514036B2 - 着色チタン酸カリウム繊維の製造方法 - Google Patents
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JP2514036B2 - 着色チタン酸カリウム繊維の製造方法 - Google Patents

着色チタン酸カリウム繊維の製造方法

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JP2514036B2 JP15723987A JP15723987A JP2514036B2 JP 2514036 B2 JP2514036 B2 JP 2514036B2 JP 15723987 A JP15723987 A JP 15723987A JP 15723987 A JP15723987 A JP 15723987A JP 2514036 B2 JP2514036 B2 JP 2514036B2
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保治 森田
裕二 荒巻
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、着色されたチタン酸カリウム繊維の製造方
法に関する。
〔従来の技術〕
六チタン酸カリウム繊維〔K2O・6TiO2〕や四チタン酸
カリウム繊維〔K2O・4TiO2〕等に代表されるチタン酸カ
リウム繊維は、すぐれた耐熱性、耐摩耗性等を有し、ま
たプラスチックや金属等の強化繊維として好適な補強性
を有する合成無機繊維である。その代表的な製造法とし
て知られている溶融法は、加熱により二酸化チタン(Ti
O2)となるチタン化合物(高純度精製酸化チタン、天然
ルチルサンド等)と、加熱により酸化カリウム(K2O)
となるカリウム化合物(炭酸カリウム等)との混合物を
出発原料とし、該原料混合物を加熱溶融したのち、その
溶融生成物を繊維質の固化物に変え、ついでその化学組
成を目的とする繊維の組成に変換するための脱カリウム
処理、およびその結晶構造を目的とする繊維の結晶構造
に変換するための熱処理(焼成)等の工程を経て目的と
するチタン酸カリウム繊維を得る方法である(特公昭54
−019239号、特開昭58−158688号)。また近時は、チタ
ン酸カリウム繊維の繊維形態の改良や繊維収率の向上等
を目的として種々の改良法、例えば原料の加熱溶融生成
物を急冷して一旦非晶質の固化物となし、ついで脱カリ
ウム処理や熱処理工程等を経て目的とする組成と構造を
もつチタン酸カリウム繊維を得る方法等が提案されてい
る(特願昭61−102875号、同61−206218号、同61−2062
19号等)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
チタン酸カリウム繊維は、屈折率が高く、隠蔽性の強
い白色繊維である。(チタン化合物として天然ルチルサ
ンドを用いて得られる繊維はうすい黄色味を帯びてい
る)。従つて、その繊維を、例えば、プラスチック等に
混入し、または適当なバインダで結合させ、あるいは抄
造することにより得られる成形品は、いずれも白色度が
強く、仮に染料や顔料等の着色剤を添加しても、その色
調が弱められてしまい、成形品に望む色調をもたせるこ
とができない。この対策として、チタン酸カリウム繊維
の表面を顔料や染料等の着色剤と結合剤とを以て被覆す
ることにより、種々の色調を付与するようにしたものが
提案されている(特開昭58−199767号)。しかし、それ
には、着色剤や結合剤を含む処理液の調製、該処理液に
よる繊維の処理および繊維表面に着色剤を固結させるた
めの熱処理等の煩雑な工程を必要とする。
本発明は、上記に鑑み、特別の処理工程を付加するこ
となく、種々の色調を有するチタン酸カリウム繊維を製
造する方法を提供しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段および作用〕
本発明は、溶融法によるチタン酸カリウム繊維の製造
法において、その出発原料であるチタン化合物とカリウ
ム化合物との混合物に、1種または2種以上の着色元素
を0.1〜5重量%配合することを特徴としている。
本発明に使用される着色元素は、例えばCo、Fe、Cu、
V、Ni、Mn等である。原料に配合された着色元素は、得
られる繊維の結晶構造内に取り込まれ、その結果繊維の
可視光領域(400〜800Nm)における吸収帯域が変化す
る。その吸収帯域の補色が繊維の色として目に映じる。
すなわち、本発明により得られる繊維の色は、繊維表面
に塗布される着色剤によるものではなく、繊維の吸収帯
域の変化により生じた繊維自身の色である。
着色元素は、目的とする繊維の色調に応じて選ばれ
る。例えば、CoやCuの添加により、緑色の繊維、VやNi
の添加により黄色の繊維、Feの添加により褐色の繊維、
またMnの添加によりグレーの繊維が得られ、更に複数種
の着色元素を併用する場合は、それらの中間色をもつ繊
維が得られる。
着色元素は、その単体または酸化物のいずれであって
もよい。原料混合物中におけるその配合量は0.1〜5%
(重量)とする。酸化物の形で配合する場合は、その元
素単体重量に換算して0.1〜5%とする。0.1%を下限値
としたのは、それより少いと、着色効果が不足するから
であり、他方5%を上限値としたのは、5%までの添加
により十分な着色効果が得られ、それを越えると効果が
ほぼ飽和すること、また過剰の添加に伴い繊維の収率や
その品質が悪くなる場合があること等による。
なお、2種以上の着色元素を併用する場合は、各元素
の添加量が5%をこえなければ、その合計量が5%をこ
えても特にさしつかえない。
本発明の繊維製造方法においては、上記のように出発
原料に所定量の着色元素が配合される点を除いて特別の
制限はなく、原料の加熱溶融、溶融生成物の冷却固化、
脱カリウム処理、焼成等の各工程は、公知の一般的条件
下に行ってよい。
原料調製におけるチタン化合物は、高純度精製酸化チ
タン、天然ルチルサンド、天然アナターゼサンド、チタ
ンスラグ等であり、他方カリウム化合物は炭酸カリウム
(K2CO3)が最も一般的かつ好適に使用されるが、その
他水酸化物や硝酸塩、ハロゲン化物等であってもよい。
チタン化合物とカリウム化合物は、TiO2/K2Oのモル比
が約2(1.5〜2.5)となるように配合されるが、そのモ
ル比を3〜6と高目に調節することも可能である。この
チタン化合物とカリウム化合物との混合物に着色元素を
所定量配合して出発原料とし、これを加熱溶融して溶融
生成物を得る。
出発原料が、TiO2/K2Oのモル比を約2に調節したも
のである場合、その加熱溶融生成物を、例えば冷却用金
型に注入し、一方向に指向性凝固させることにより、初
生相繊維として二チタン酸カリウム繊維(K2O・2TiO2
が生成し、その繊維の集合体である繊維質固化物が得ら
れる。これを水または酸水溶液に浸漬し、必要に応じて
プロペラ攪拌等の攪拌を加えてK+5イオンを溶出させる
脱カリウム処理を行って、TiO2/K2Oのモル比を約5ま
で高めたのち、液中より回収して脱水・乾燥し、ついで
焼成することにより四チタン酸カリウムと六チタン酸カ
リウムの混合繊維(K2O・4TiO2,K2O・6TiO2)が得られ
る。出発原料に配合した着色元素が、例えばCoである場
合は、その繊維は緑色である。その繊維を所望により、
再度脱カリウム処理に付して、TiO2/K2Oのモル比が約
6となるまでK+イオンを溶出したのち、脱水・乾燥し、
焼成する工程を経ることにより、緑色の六チタン酸カリ
ウム繊維が得られる。
また、加熱溶融生成物(TiO2/K2Oのモル比:約2)
を金属双ロール法により急冷して非晶質固化物を得たの
ち、これに二酸化チタンを加えて、TiO2/K2Oのモル比
が約4である混合物とし、粉砕し均一化したのち、焼成
することにより四チタン酸カリウム繊維が得られる。出
発原料に配合した着色元素がNiである場合には、その繊
維は鮮かな黄色を呈する。この繊維を脱カリウム処理に
付してTiO2/K2Oのモル比を約6にしたうえ、焼成処理
を行えば、黄色の六チタン酸カリウム繊維が得られる。
更に、出発原料のTiO2/K2Oのモル比を約4となるよ
うに調製したものを加熱溶融して得た溶融生成物を金属
双ロールで急冷し、非晶質固化物となし、これを焼成す
ることにより四チタン酸カリウム繊維が得られる。着色
元素がFeである場合のその繊維は褐色を呈する。これを
脱カリウム処理に付してTiO2/K2Oのモル比を約6にし
たうえ、焼成する工程を付加すれば、褐色の六チタン酸
カリウム繊維が得られる。
上記製造工程は一例であって、その一連の工程に、繊
維収率の向上、繊維の形態の改良等を目的として種々の
改変を加えることに何の妨げもない。
〔実施例〕
実施例1 (1)高純度精製酸化チタン(純度99%)と工業用炭酸
カリウム(純度99%)とをTiO2/K2Oのモル比が2とな
るように混合し、これに着色元素としてCoを酸化物の形
(Co3O4)で0.5%配合して出発原料とする。
(2)上記出発原料を1100℃で加熱溶融したのち、金型
内に注入し、初生相二チタン酸カリウム繊維からなる固
形物を得る。
(3)上記繊維質固化物を、50倍量の常温水に浸漬し、
プロペラ攪拌下、24時間を要して、TiO2/K2Oのモル比
が約4となるまでK+イオンを溶出させる。水中より、回
収し、脱水・乾燥後、1000℃で焼成して繊維を得る。X
線回折は、得られた繊維が四チタン酸カリウムと六チタ
ン酸カリウムの混合繊維であることを示す。繊維は鮮や
かな緑色を呈する。繊維長:10〜30μm、繊維径:0.5〜
2.0μm。
(4)上記緑色の混合繊維を10倍量の硫酸水溶液(0.5
%)に浸漬し、プロペラ攪拌下、1時間を要してK+イオ
ンを溶出させて、TiO2/K2Oのモル比を約6となしたう
え、水中より回収し、脱水・乾燥後、800℃で焼成する
ことにより、緑色の六チタン酸カリウム繊維を得た。
実施例2 (1)天然ルチルサンド(純度95%)と工業用炭酸カリ
ウム(純度99%)とを、TiO2/K2Oのモル比が2となる
ように混合し、これに着色元素として金属Ni粉末を5%
配合して出発原料とする。
(2)上記出発原料を1100℃で加熱溶融したのち、溶融
生成物を高速回転する金属双ロールにより急冷して非晶
質固化物を得る。この非晶質固化物に二酸化チタン粉末
を加えてTiO2/K2Oのモル比が4である混合物となし、
粉砕均一化後、1000℃で焼成する工程を経て四チタン酸
カリウム繊維を得た(X線回折)。得られた繊維は鮮や
かな黄色を呈する。繊維長:1〜20μm、繊維径:0.2〜1.
0μm。
(3)上記黄色の四チタン酸カリウム繊維を10倍量の常
温水に浸漬し、プロペラ攪拌下、K+イオンを溶出させて
TiO2/K2Oのモル比を6にし、脱水・乾燥後、800℃で焼
成することにより、緑色の六チタン酸カリウム繊維を得
た(X線回折)。繊維形態は上記四チタン酸カリウム繊
維と同じである。
実施例3 (1)天然ルチルサンド(純度95%)と工業用炭酸カリ
ウム(純度99%)とを、TiO2/K2Oのモル比が4となる
ように混合し、これに着色元素として、5%のFeを酸化
物(Fe2O3)の形で配合して出発原料とする。
(2)上記出発原料を1380℃で加熱溶融したのち、高速
回転する金属双ロールにより急冷して非晶質固化物を得
る。この非晶質固化物を1000℃で焼成して四チタン酸カ
リウム繊維を得る(X線回折)。得られた繊維は褐色を
呈する。繊維長:1〜20μm、繊維径:0.2〜1.0μm。
(3)上記褐色の四チタン酸カリウム繊維を10倍量の常
温水に浸漬し、プロペラ攪拌下、K+イオンを溶出させて
TiO2/K2Oのモル比を6にし、脱水・乾燥後、800℃で焼
成することにより、褐色の六チタン酸カリウム繊維を得
た(X線回折)。繊維形態は上記四チタン酸がカリウム
繊維と同じである。
〔発明の効果〕
本発明方法によれば種々の色調を有するチタン酸カリ
ウム繊維が得られる。その繊維の着色は、出発原料に微
量の着色元素を添加するだけでよく、染料等の着色剤を
繊維表面に塗布する場合のような煩雑な処理工程を必要
としないので、極めて効率的かつ経済的に着色繊維を製
造することができる。また、繊維を染料等の着色剤で被
覆したものである場合は、外的条件(使用環境での熱影
響、化学的溶損等)により変色・退色等が生じるおそれ
があるが、本発明により得られる繊維の色調は繊維自身
の色調であるから、そのような問題がなく色調の安定性
にすぐれている。しかも、その色調は、着色元素の種類
・組合せにより自由に選択することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−2730(JP,A) 特開 昭58−199767(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加熱により二酸化チタンとなるチタン化合
    物と、加熱により酸化カリウムとなるカリウム化合物と
    の混合物を出発原料として溶融法によりチタン酸カリウ
    ム繊維を製造する方法において、 前記チタン化合物とカリウム化合物との混合物に、1種
    または2種以上の着色元素の単体もしくはその酸化物を
    0.1〜5重量%(酸化物の場合は、単体換算値)配合す
    ることを特徴とする着色チタン酸カリウム繊維の製造方
    法。
  2. 【請求項2】着色元素が、Co、Fe、Cu、V、Ni、または
    Mnである上記第1項に記載の着色チタン酸カリウム繊維
    の製造方法。
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