(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相法によって製造された比表面積が７０〜１０５ｍ2/gの二酸化チタンを用い、該二酸化チタンを流動槽内で湿潤空気と高温下で向流接触させて脱塩酸処理する際に、脱塩酸処理後の塩素含有量が次式[Ｉ]で与えられる塩素含有量Ｘよりも小さくなるように二酸化チタンの槽内滞留時間および槽内温度を制御して脱塩酸処理することを特徴とする低塩素二酸化チタンの製造方法。
Ｘ＝２.０Ｅ(６.２−Ｙ)＋Ｚ …[Ｉ]
（式中のＹは１〜１０wt％の二酸化チタン水分散液のｐＨであり、Ｙ＝３.５〜４.５）
（式中のＺは補正係数であり、Ｙ＝３.５〜４.５においてＺ＝３０Ｅ(５.５−Ｎ)〔Ｎは水酸基の密度であり、３.８〜７.０個/nm2〕）
【請求項２】
流動槽内での二酸化チタンの滞留時間を１５〜６０分、流動槽の温度を４５０〜６５０℃に制御する請求項１に記載する製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は塩素含有量の少ない二酸化チタンとその製造法に関する。詳しくは、光触媒あるいはシリコーンゴムの耐熱・難燃剤等の高比表面積と低塩素が要求される用途に適する二酸化チタンであって、気相法によって製造された二酸化チタン微粒子を所定の指標に従って脱塩酸処理することにより、塩素含有量を低減した二酸化チタンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気相法二酸化チタンの脱塩酸処理は、従来、縦型円筒形加熱炉での向流接触、または回転式加熱炉での転動等により行われている。例えば、特開１０−２５１０２１号公報には、比表面積９９ｍ2/ｇの気相法二酸化チタンを脱塩素処理して塩素含有量を２８００ppmに低減した例が記載されている。残留する塩素分は脱塩酸処理によって一定レベルまで低減することができるものの、二酸化チタンの応用分野によっては従来の含有塩素量レベルでは不十分な場合がある。特に、比表面積値の高いものは残留塩素分が高く、要求されるレベルに達しないことがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
二酸化チタンの残存塩素分についての要求レベルはその用途によってさまざまである。具体的には、例えば触媒に使用する場合、二酸化チタンは比表面積が大きいほど光触媒効果が高いが、含有塩素量が高いと触媒活性を低下させるので、高比表面積を有し、かつ塩素含有量の少ない二酸化チタンが要求される。また、シリコーンゴムの耐熱難燃剤として使われる場合、高比表面積であるほどその効果は高いが、塩素はゴム硬化時の触媒毒となるため塩素含有量の少ないものが要求される。しかしながら、従来の脱塩酸処理法ではこれらの要求を満たすことがしばしば困難であった。
【０００４】
本発明は、二酸化チタンについて、従来の脱塩酸処理における上記問題を解決したものであり、比表面積が大きく、しかも塩素含有量が大幅に少ない二酸化チタンの製造方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、二酸化チタンの水分散液のｐＨを指標とし、この指標を含む基準式で与えられる塩素量以下となるように、脱塩酸工程の処理条件を制御して残存塩素量を低減することを特徴とする。すなわち、本発明によれば以下の構成からなる低塩素二酸化チタンの製造方法が提供される。
【０００６】
〔１〕気相法によって製造された比表面積が７０〜１０５ｍ2/gの二酸化チタンを用い、該二酸化チタンを流動槽内で湿潤空気と高温下で向流接触させて脱塩酸処理する際に、脱塩酸処理後の塩素含有量が次式[Ｉ]で与えられる塩素含有量Ｘよりも小さくなるように二酸化チタンの槽内滞留時間および槽内温度を制御して脱塩酸処理することを特徴とする低塩素二酸化チタンの製造方法。
Ｘ＝２.０Ｅ(６.２−Ｙ)＋Ｚ …[Ｉ]
（式中のＹは１〜１０wt％の二酸化チタン水分散液のｐＨであり、Ｙ＝３.５〜４.５）
（式中のＺは補正係数であり、Ｙ＝３.５〜４.５においてＺ＝３０Ｅ(５.５−Ｎ)〔Ｎは水酸基の密度であり、３.８〜７.０個/nm2〕）
〔２〕流動槽内での二酸化チタンの滞留時間を１５〜６０分、流動槽の温度を４５０〜６５０℃に制御する上記[１]に記載する製造方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。
本発明の二酸化チタンは、気相法によって製造された比表面積が７０〜１０５ｍ2/gの二酸化チタンを用い、該二酸化チタンを流動槽内で湿潤空気と高温下で向流接触させて脱塩酸処理する際に、脱塩酸処理後の塩素含有量が次式[Ｉ]で与えられる塩素含有量Ｘよりも小さくなるように二酸化チタンの槽内滞留時間および槽内温度を制御して脱塩酸処理することを特徴とする低塩素二酸化チタンの製造方法である。
Ｘ＝２.０Ｅ(６.２−Ｙ)＋Ｚ …[Ｉ]
（式中のＹは１〜１０wt％の二酸化チタン水分散液のｐＨであり、Ｙ＝３.５〜４.５）
（式中のＺは補正係数であり、Ｙ＝３.５〜４.５においてＺ＝３０Ｅ(５.５−Ｎ)〔Ｎは水酸基の密度であり、３.８〜７.０個/nm2〕）
【０００８】
気相法で製造された二酸化チタンは、その製造工程において四塩化チタンガスの加水分解反応によって塩酸が発生し、これが生成した二酸化チタン粒子に吸着されることによって塩素分を含むようになる。この塩素分は塩酸に由来するので親水性を示し、二酸化チタン粉体の水分散液のｐＨと相関を有する。一方、この水分散液のｐＨは二酸化チタンの表面に存在する水酸基の影響を強く受ける。これらのことから、二酸化チタンの水分散液のｐＨ値に相当する水素イオン濃度から算出される吸着塩酸中の塩素量と、実測した二酸化チタンの塩素含有量とは一般には一致しない。
【０００９】
このように、二酸化チタンの水分散液のｐＨは塩素含有量を直ちに示すものではないが、本発明は、二酸化チタンの水分散液のｐＨ(Ｙ)と残留塩素量(Ｘppm)との間に次式[Ｉ]に示す関係があることを見い出した。なお、式中、Ｚは補正係数、２.０Ｅは１０のべき指数、水分散液の濃度は１〜１０wt％である。
Ｘ＝２.０Ｅ(６.２−Ｙ)＋Ｚ      …[Ｉ]
【００１０】
本発明の低塩素二酸化チタンは、上記式[Ｉ]を指標とし、気相法によって製造された二酸化チタンを流動槽内で加熱して脱塩酸処理する際に、その処理条件を制御することによって、塩素含有量を上記式[Ｉ]で与えられるＸの値より小さくしたものである。具体的には、例えば、比表面積が７０〜１０５ｍ2/gの二酸化チタンについて、その水分散液(４wt％)のｐＨが３.５〜４.５であるとき、Ｚ＝３０Ｅ(５.５−Ｎ)〔Ｎは水酸基の密度であり、３.８〜７.０個/nm2〕で与えられる上記式[Ｉ]のＸの値より塩素含有量を小さくしたものである。
【００１１】
二酸化チタン粉末を流動槽に入れ、湿潤空気を槽内に導入し、高温下で二酸化チタン粉末と向流接触させることによって脱塩酸処理する場合、その処理条件を制御することによって上記式[Ｉ]で示されるＸの値よりも残留塩素分を低減できることが見い出された。具体的には、槽内に滞留する粉体量を検知するレベル計と粉体排出量を制御するロータリーバルブからなる滞留時間制御手段を備えた脱塩酸流動槽を用い、槽内に導入した二酸化チタン粉末と、槽下部から導入した湿潤空気とを高温下で向流接触させることにより脱塩酸処理する場合、所定温度範囲において二酸化チタン粉末の滞留時間を所定時間以上に制御することにより、二酸化チタンの残留塩素分が急激に低下する。なお、脱塩酸処理装置として流動槽を示したが、流動槽は回転式加熱炉に較べて設置スペースが狭くて済み、構造が単純なので設備費が安く、経済的に有利である。
【００１２】
一般的な脱塩酸処理工程において、二酸化チタン粉末の好ましい滞留時間は概ね１５〜６０分である。滞留時間が１５分未満では脱塩酸効果が殆ど進まい。一方、滞留時間が６０分を上回ると脱塩酸効果がそれ以上あまり進展せず、むしろ単位処理時間あたりの生産量が低下するので好ましくない。また脱塩酸工程における加熱温度は４５０〜６５０℃が好ましい。処理温度が４５０℃に満たないと滞留時間を長くしても脱塩酸の進行が著しく遅くなる。一方、処理温度が６５０℃を上回ると二酸化チタンが黄色に着色し始めると共に脱塩酸装置の材料を損傷する危惧も生じるので好ましくない。
【００１３】
本発明の低塩素二酸化チタンの粒度は、比表面積（ＢＥＴ法）が７０〜１０５ｍ2/gのものが好ましい。種々の用途において、７０ｍ2/g以上の高比表面積を有し、かつ低塩素の二酸化チタン粉末が求められている。なお、比表面積が１０５ｍ2/gより大きいと脱塩酸装置における流動状態が大きな影響を受け、脱塩酸効果が低下する。
【００１４】
【実施例】
内径０.５ｍの円筒縦型流動槽の脱塩酸装置を用い、四塩化チタンの加水分解反応で得られた二酸化チタン粉末をこの脱塩酸装置に供給し、高温下で湿潤空気と向流接触させ、式[Ｉ]のＸ値より塩素含有量が小さくなるように脱塩酸処理を行った。この処理結果を処理条件と共に表１に示した。また、式[Ｉ]の塩素量Ｘとサンプルから抽出した塩素量の実測値とを対比して表１に示した。本発明に係る二酸化チタン粉末は何れも塩素含有量の実測値が式[Ｉ]の塩素量Ｘよりも小さい。
【００１５】
【表１】
0005099465.tif 000002
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の脱塩酸法では要求を満たすことがしばしば困難であった低塩素に対する要求レベルを達成した高比表面積の二酸化チタンを提供することが可能である。また、本発明の製造方法によれば、二酸化チタン水分散液のｐＨをパラメータとして脱塩酸工程を管理することができるので、極めて容易かつ制御性良く、低塩素二酸化チタンを製造することができる。一般的には、脱塩酸処理後の塩素含有量はサンプルから塩素分を抽出して測定するが、この測定には数時間必要であり、実操業の工程をリアルタイムで管理することができない。一方、本発明の方法によれば、製造した二酸化チタンの水分散液のｐＨを測定することにより、短時間(数分)で塩素含有量を推定できるので、製造工程の管理を迅速に行うことができる。