JP2000256013A - チタン酸カリウム微粒子 - Google Patents

チタン酸カリウム微粒子

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Abstract

(57)【要約】 【課題】形状特性の優れた、吸入性繊維の形状、寸法を
有しない、チタン酸カリウム微粒子を提供する。 【解決手段】長径が５μｍ未満で長径と短径との比が３
未満である粒子が個数比率で７０〜１００％以上、Ｘ線
回折における回折強度が低く、低結晶性で、比表面積が
２０〜５０ｍ２／ｇであるチタン酸カリウム微粒子であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック、摩
擦材、塗料、潤滑材、耐熱材、断熱材、紙の添加剤等に
使用されるチタン酸カリウムに関し、特に衛生面に関わ
る形状的特性を重視したチタン酸カリウム微粒子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】チタン酸カリウムは、元来、繊維形状を
有し、長さが数μｍ〜数十μｍ、径が１μｍ以下、比表
面積が２０ｍ２／ｇ未満、通常５〜１０ｍ２／ｇ程度で
ある。その繊維形状を生かし、プラスチック、塗料、摩
擦材等の分野で主に補強材として実用化され、広く普及
している。しかし、繊維状粉末は、嵩高く、流動性が悪
く、扱いにくいという性質がある。さらに繊維状粉末は
粉塵が発生しやすく作業環境上の問題もある。
【０００３】アスベストの発ガン性が問題になっている
が、その原因は繊維状の形状に関係するとの見方もあ
る。アスベストに限らず、繊維材料について、スタント
ン（Ｓｔａｎｔｏｎ）の仮説では、繊維の径が０．２５
μｍ以下で長さが８μｍ以上の繊維が催腫瘍性が高いと
している。しかし、工業的に有用な繊維材料は作業環境
での規準を設け利用されている。ＩＬＯ（世界労働機
関）では直径が３μｍ以下、長さが５μｍ以上かつ長さ
と直径との比が３以上の繊維を吸入性繊維としている。
ＡＩＡ（国際石綿協会）、ＤＦＧ（Ｄｅｕｔｓｃｈｅ
Ｆｏｒｓｃｈｕｎｇｓｇｅｍｅｉｎｓｃｈａｆｔ：ドイ
ツ調査協会）も同様の繊維を繊維状ダストとして管理す
るものとしている。
【０００４】チタン酸カリウム繊維が呼吸器系などの健
康に影響を生ずる可能性については明らかではないが、
繊維性が不用な用途に用いる場合には、危険な繊維のサ
イズとして考えられる吸入性繊維は無いことが望まし
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は安全性の観点
に立脚して、形状特性の優れた、吸入性繊維の形状、寸
法を有しない、チタン酸カリウム微粒子を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために鋭意開発されたもので、長径が５μｍ未満
である粒子からなることを特徴とするチタン酸カリウム
微粒子を提供する。また、長径が５μｍ未満でその長径
と短径との比が３未満の微粒子が粒子個数で７０％〜１
００％であることを特徴とするチタン酸カリウム微粒子
が好適である。ＩＬＯ等の基準で長径寸法は５μｍ以上
のものが吸入性繊維であるとされているので本発明では
長径を５μｍ未満に限定した。
【０００７】本発明のチタン酸カリウムはＩＬＯ等の吸
入性繊維の基準から外れているものであるがより高い安
全性に配慮して粒子径とともに長径と短径との比につい
て３未満の微粒子が個数で７０％〜１００％とした。さ
らに、本発明のチタン酸カリウムは比表面積が２０〜５
０ｍ２／ｇであることが好ましい。従来のチタン酸カリ
ウムの比表面積は通常５〜１０ｍ２／ｇで最大でも２０
ｍ２／ｇ未満であったが、本発明では、従来の比表面積
より遥かに大きい２０〜５０ｍ２／ｇとした。粒子が小
さく比表面積が大きいので、分散性、反応性、触媒性等
に富む。しかし５０ｍ２／ｇを越えるものは製造上高価
となり、特性上のメリットもないので５０ｍ２／ｇを上
限とした。
【０００８】本発明のチタン酸カリウムはＫ２Ｏ・ｎＴ
ｉＯ２（ｎ＝１〜８）のものである。上記特性を有する
本発明に係るチタン酸カリウムはＫ２ＣＯ３等のＫ源と
ＴｉＯ２等のＴｉ源の混合物を焼成し、長径が５μｍ未
満の微粒子を生成させ、水を加えてスラリー化し、酸を
加えて余分のＫを溶出して目的組成に変換し、脱水後、
熱処理を経て製造することができる。このようにして得
られたチタン酸カリウム粒子はＸ線回折において、回折
強度が弱く、半価幅の拡い回折線を示す。このことは結
晶性が乏しいことを示しており、繊維状でないことを示
している。回折図の特徴の１つに、（２００）／（３１
０）の回折強度が３以下であることが認められるが、結
晶学的な理由は不明である。
【０００９】なお、本発明のチタン酸カリウムには用途
上問題のない範囲のものには平板状の厚さが薄い粒子も
含まれても良いし、またＫ源と未反応のＴｉＯ２やチタ
ン酸カリウムの熱分解で生成したＴｉＯ２が少量共存し
ていてもよい。さらに、１次粒子が集合した２次粒子を
含んでいてもよい。原料のＫ源をＮａ２ＣＯ３等のＮａ
源に変えれば、チタン酸ナトリウムの微粒子を得ること
もできる。本発明のチタン酸カリウムは微粒子であるの
で均一な摺動面を形成し、ブレーキ材等として優れた摺
動特性を有する。また、プラスチック等に配合すれば寸
法精度が高く、精密成型品の材料として適している。ま
た、繊維状のチタン酸カリウムに比べ高配合が可能なこ
とや、高い比表面積を持っていることで、それらの特性
を生かした補強性を必要としない分野への応用が期待さ
れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】チタン酸カリウムは、高白色度、
低モース硬度、低熱伝導率、高屈折率といった物性を持
ち、耐熱性、耐薬品性、摺動特性に優れる物質としての
特性を有している。従って、補強材としての用途以外
に、プラスチック、摩擦材、塗料、紙等への添加剤や潤
滑剤、耐熱材、断熱材、電気絶縁材、イオン交換体、触
媒等として利用することもできる。更に、繊維状粉末
が、嵩高く流動性が悪く扱いにくいのに対し、本発明の
チタン酸カリウムは、これらの欠点が改良されている点
で、適用範囲は広い。その適用において、目的に沿うよ
う、カップリング処理等の表面処理を施すこともでき、
また、必要に応じ造粒することも可能である。
【００１１】チタン酸カリウム微粒子は、プラスチック
等に配合することで、耐摩擦摩耗特性を付与するため、
摺動部品等の用途に適している。ブレーキ等の摩擦材に
用いた場合には、従来のチタン酸カリウム粉末を用いる
よりも、摩擦係数が安定する等のすぐれた摩擦性能を発
揮することが見い出されている。その理由は、明らかで
はないが、本発明のチタン酸カリウム微粒子の特性が作
用しているものと思われる。
【００１２】
【実施例】Ｋ２ＣＯ３とＴｉＯ２との混合物の配合割
合、焼成条件を変えることで、粒子形状分布の異なる焼
成物を得た。次いで、それぞれの焼成物に水を加えてス
ラリー化し、更にＨＣｌを加えてＫ＋イオンを溶出させ
ることによってＴｉＯ２／Ｋ２Ｏモル比を調整した後、
熱処理を加え、Ｋ２Ｏ・８ＴｉＯ２微粒子を得た。得ら
れたＫ２Ｏ・８ＴｉＯ２微粒子の電子顕微鏡画像を解析
処理し、個々の粒子の長径と短径の寸法及び長径／短径
比を求め、長径／短径比が３未満、３以上の割合、及び
それぞれの最小値、最大値、平均値を調べた。
【００１３】また比表面積の測定はＮ２ガス吸着のＢＥ
Ｔ法により求め、（２００）／（３１０）回折強度比
は、粉末Ｘ線回折測定で求めた。結果を表１に示す。図
１は実施例１で得られた本発明のチタン酸カリウムの１
０，０００倍の代表的な顕微鏡写真、比較として示した
図２は通常のチタン酸カリウムの１０，０００倍の顕微
鏡写真である。実施例の粒子はすべて長径が５μｍ未満
であり、大部分が長径／短径比が３未満の不定形微粒子
であり、平板状のもの及び長径／短径比が３以上の微細
な針状物を少量含んでいる。図２に示す従来のチタン酸
カリウムは繊維径が３μｍ以下で長さは５μｍ以上の長
い繊維形状である。
【００１４】実施例１〜３で得られた粒子形状は、表１
に示すように長径が５μｍ以上のものは認められない。
次に両者のＸ線回折パターンを図３に示した。なお、Ｘ
線回折測定に使用したスリットは、ＤＳ＝１°、ＳＳ＝
１°、ＲＳ＝０．３ｍｍである。従来の通常の８チタン
酸カリウムは結晶性を示す鋭いピータが見られるが、本
願のチタン酸カリウムはほとんど鋭いピークを示さな
い。図３では（２００）／（３１０）の回折強度比は従
来品では１０．１を示しているが、実施例では１．３で
ある。実施例２、３においても表１に示すように、Ｘ線
回折の（２００）／（３１０）回折強度比は、３以下で
ある。
【００１５】また、従来の８チタン酸カリウムのＢＥＴ
比表面積を測定した結果、１０．５ｍ２／ｇであった
が、本実施例では、表１に示すように、２０ｍ２／ｇ以
上の高い値を示している。次に、図４は本発明の実施例
２の粒子について短径と長径の関係をプロットしたグラ
フである。長径が５μｍ未満の粒子のみであった。ま
た、長径／短径比が３未満の領域Ａにほとんどの粒子
（７９．５％）が存在する。長径／短径比が３以上で、
長径が５μｍ以下の領域Ｂにも粒子は２０．５％存在す
るが、ＩＬＯ等の基準である短径が３μｍ以下、長径が
５μｍ以上かつ長径／短径の比が３以上の領域Ｃからは
確実に外れている。実施例２についても、表１に示すよ
うに、長径／短径比が３未満の領域Ａに９１．３％、長
径／短径比が３以上の領域Ｂに８．７％が分布してい
る。実施例３については領域Ａのみに存在している。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【発明の効果】本発明のチタン酸カリウム微粒子は、衛
生面において問題となる寸法の粒子が全くなく各種用途
の原料物質として広く用いることができるチタン酸カリ
ウムで、貢献するところが大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の１０，０００倍の顕微鏡写真である。
【図２】比較例の１０，０００倍の顕微鏡写真である。
【図３】Ｘ線回折図である。
【図４】実施例の粒径と長さの分布を示すグラフであ
る。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 長径が５μｍ未満である粒子からなるこ
    とを特徴とするチタン酸カリウム微粒子。
  2. 【請求項２】 長径と短径との比が３未満の微粒子が粒
    子個数で７０％〜１００％であることを特徴とする請求
    項１記載のチタン酸カリウム微粒子。
  3. 【請求項３】 比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであるこ
    とを特徴とする請求項１又は２記載のチタン酸カリウム
    微粒子。
  4. 【請求項４】 Ｘ線回折における回折強度が低く、低結
    晶性であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
    記載のチタン酸カリウム微粒子。
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