JPH0129813B2

JPH0129813B2 -

Info

Publication number: JPH0129813B2
Application number: JP62293568A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Araya
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1987-11-20
Filing date: 1987-11-20
Publication date: 1989-06-14
Also published as: JPS63183933A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野｝本発明はチタン酸カリウム繊維で強化した樹脂
に係わり、特に該繊維表面にアルカリイオンの溶
出を防止する金属酸化膜を被覆したことを特徴と
する繊維強化樹脂の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、樹脂の強度向上の代表的方法として樹脂
中にガラス繊維、炭素繊維、マイカ、アルミナ繊
維、炭化ケイ素繊維、芳香族ナイロン繊維などの
強化繊維を単一もしくは複合充填することが行わ
れている。中でもガラス繊維は価格が安い、強化
効率が比較的良いなどから各方面に用いられてい
る。しかしながらガラス繊維を樹脂中に分散する
と流動性の低下、強度及び収縮率の異方性の増
加、成形品表面の荒れ、加工機とか金型の磨耗の
増加等欠点も多い。一方、炭素繊維は低摩擦摩耗
化、高弾性率化、導電化などの向上が期待出来る
が、異方性、表面の荒れはガラス繊維と同様の欠
点であるし、価格も非常に限定した用途にしか使
用出来ない。他の強化材についても物性、価格面
で一長一短があり使用拡大は困難なのが現状であ
る。この様な各強化繊維の欠点を改良し得るもの
としてチタン酸カリウム繊維がある。チタン酸カ
リウム繊維は一般式K₂O・nTiO₂で示されｎの異
なる各種のものが合成されている。その中で代表
的化合物はK₂O・bTiO₂で現在樹脂の強化用とし
て検討されている。

公知例としては、特開昭43−8936号に見られる
ように、チタン酸カリウム繊維を金属酸化物、又
は硫酸塩、ハロゲン化物、硝酸塩およびアルミン
酸塩、ジルコル酸塩を加水分解したスラリー中で
処理する記載がある。しかし、これらの方法では
設備か大がかりになるか、製造方法として加水分
解したスラリーをチタン酸カリウム繊維に均一に
分布させることが困難である。

また、特開昭43−38792号にみられるように、
チタン酸アルコラートをガラス繊維に使用する記
載はあるが、チタン酸カリウム繊維のようにアル
カリの溶出しやすいものに適用できるという記載
はない。

チタン酸カリウム繊維の特徴は非常に繊維サイ
ズが小さくしかもその割には繊維長が長い。代表
的なものとしてテイスモーＤ（商品名・大塚化学
薬品(株)製）は繊維径0.2〜0.5μｍ、平均繊維長10
〜20μｍで高アスペクト比（繊維径／繊維長）で
ある。又、機械的強度については引張強度は700
Kg／mm²以上、弾性率28000Kg／mm²以上と推定され
ている。耐熱性も融点が1300〜1350℃と非常に高
い。一方価格的にもエンジニアリングプラスチツ
クとほぼ同程度であり複合化による価格アツプは
一般的には許容できる範囲のものである。この様
なチタン酸カリウム繊維で強化した樹脂は成形品
にした場合強度、寸法の異方性は比較的小さく、
表面で平滑性も良い。又小物成形品にしたときの
微小部への充填流動性も他の強化繊維に比べ良
い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、比較的バランスのとれた強化繊
維であるがその応用は限定されたものである。前
記した様にチタン酸カリウム繊維は一般式K₂O・
nTiO₂で示されるが構成元素であるカリウム
（Ｋ）は若干溶出性である。たとえばチタン酸カ
リウムを水中に分解した場合水の水素イオン濃度
（PH）は７〜９と弱アルカリ性となる。この性質
はチタン酸カリウム繊維を加水分解され易い樹脂
への複合化をさまたげるものである。又、チタン
酸カリウム繊維を配合した樹脂はイオン性不純物
をきらう用途に適用しづらい。

本発明の目的は、アルカリイオンの溶出を防止
したチタン酸カリウム繊維を低コストに提供する
ことにより、あらゆる種類の樹脂とりわけアルカ
リイオンに対して分解反応を生じ易い樹脂に対し
ても該繊維を適用可能とするところにある。

本発明の他の目的は、上記した本発明からなる
チタン酸カリウム繊維を高電気絶縁性を要求する
樹脂への配合を可能とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の繊維強化樹脂の製造方法は、チタン酸カリウム繊維を用いる繊維強化樹脂の
製造方法において、前記チタン酸カリウム繊維を金属アルコラート
の加水分解した溶液でぬらす工程と、前記溶液でぬらしたチタン酸カリウム繊維を濾
別する工程と、前記濾別したチタン酸カリウム繊維を加熱乾燥
して表面に金属酸化物を形成させる工程と、前記金属酸化物が形成されたチタン酸カリウム
繊維の表面にシランカツプリング剤を形成させる
工程とからなることを特徴とする。

すなわち本発明はチタン酸カリウム繊維の表面
を緻密な金属酸化膜で皮覆しカリウムの拡大散溶
出を防止したのち、その皮膜上にさらにシランカ
ツプリング処理を施こすことによつて、従来のチ
タン酸カリウム繊維を有する欠点を完全に解決し
たものである。固体表面に金属酸化膜を皮覆する
には各種の方法が実用されている。例えば蒸着、
スパツタリング、イオンプレーテイングなどの真
空中での物理的方法が一般的である。チタン酸カ
リウム繊維のような極微細な針状粉末に金属酸化
膜を形成するには上記した方法では非常に困難で
ある。本発明では金属アルコラートの分解反応に
より金属酸化膜を形成することを特徴としてい
る。金属アルコラートを用いたのは、入手のしや
すさ、分解生成物の安定性、薄膜とする場合のし
やすさ、他の金属と複合させる場合の形成上有利
な点、及び均一な分散性による。金属アルコラー
トは常温では低粘度液体から粘ちよう液まで各種
合成可能で、式(1)および式(2)に示されるように加
水分解反応による脱アルコールと熱分解反応によ
る脱水縮合反応によつて金属酸化物を生成する。

M.（OR）ｎ＋nH₂O→Ｍ（OT）ｎ＋nROH (1) Ｍ（OH）ｎ→MOn＋nH₂O (2) Ｍ：金属元素金属アルコラートは通常有機溶媒に適当な濃度
に溶解され処理溶液として使用される。処理方法
は被処理品を溶液中に浸漬後引き上げ加熱乾燥す
る、溶液中に浸漬後溶媒のみ蒸発させたのち加熱
乾燥する、溶液をスプレー塗布したのち加熱乾燥
する。

加熱した被処理品にスプレー塗布する、加熱し
た被処理品を金属アルコラート蒸気中で処理する
など各種の量産的方法が選択出来る。

使用される金属アルコラートは分解反応によつ
て酸化皮膜するものであれば全て本発明に用いる
ことが出来る。代表的な化合物としてはテトラメ
トキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライ
ソプトキシシランなどのテトラアルキルオキシシ
ラン類、テトラプロポキシチタン、テトラプトキ
シチタン、テトラ２―エチルヘキシルチタンなど
のテトラアルキルオキシチタン類およびテトラア
ルキルオキシスズ類、テトラアルキルオキシジル
コニウム類、トリアルキルオキシインジウム類な
どが挙げられる。それらは単独もしくは混合した
状態で用いる。有機溶媒はメタノール、エタノー
ル、イソプロパノールなどのアルコール類、アセ
トンメチルエチルケトン、メチルイソプチルケト
ンなどのケトン類、酢酸メチル、酢酸エチルなど
のエステル類および多価アルコール、芳香族溶媒
などの単独もしくは混合した状態で用いることが
出来る。処理液成分として上記した成分以外に反
応を促進するための各種触媒を用いることも良
い。例えばギ酸、酢酸などの有機カルボン酸、塩
酸、硫酸、硝酸、リン酸などの無機酸、塩化ス
ズ、塩化アルミニウムなどの金属塩化物などであ
る。処理液の濃度は処理方法によつて各濃度が用
いられるが、一般的には金属アルコラート分とし
て0.1wt％〜50wt％で、好ましくは0.5〜wt％〜
20wt％の範囲である。0.1wt％以下では反応後の
皮膜厚が薄くてアルカリイオンの溶出防止効果が
小さく50wt％以上では皮膜が厚くなり過ぎクラ
ツクが生じて処理効果はなくなる。加熱温度はチ
タン酸カリウムの融点以内であれば特に限定する
ものではないが、一般的には50℃〜800℃の範囲
であれば良く好ましくは100℃〜600℃である。50
℃以下であれば緻密な皮膜が得られないし、800
℃以上ではチタン酸カリウム繊維のマトリツクス
からカリウムイオンが皮膜中に熱拡散し処理の効
果は弱くなつてしまう。この様にして得られる金
属酸化膜の厚みは100Å〜1μｍ、好ましくは300
Å〜0.2μｍの範囲で使用される。

以上の方法で処理されたチタン酸カリウム繊維
は、樹脂との濡れ性の改良のために公知であるシ
ランカツプリング剤などを用いたカツプリング処
理を施すことが出来る。カツプリング処理皮膜の
厚みは一般的には単分子層レベル〜500Å程度で
あるがこの範囲に限定されるものではない。

〔実施例〕

以下に実施例を述べながら本発明をさらに説明
する。

実施例１チタン酸カリウム繊維テイスモーＤ（大塚化学
薬品(株)）１Kgを下記組成の処理液に撹拌しながらテトラメトキシシラン 200ml 酢酸 10ml イソプロピルアルコール２常温浸漬５分間し、過剰の処理液を濾別し、処
理品を密閉容器内で80℃の熱風で撹拌しながら加
熱乾燥した。そのあと500℃で１時間静置状態で
焼成した。この繊維を二軸混練押出機（PCM―
30 池貝鉄鋼(株)）を用いポリカーボネート（パン
ライトレー1225L 帝人化成(株)）に20wt％配合し
たペレツトを作製した。ペレツトは白色外観を示
し光沢のある状態で得られた。分子量を溶液粘度
法で測定したところ未使用ポリカーボネートがＭ
＝22300に対し、ペレツトはＭ＝21600であり顕著
な分子量低下はなかつた。

実施例２チタン酸カリウム繊維テイスモーD1Kgを撹拌
しながら下記組成の処理液を全量噴霧した。

テトラメトキシシラン 100ml テトラブトキシチタン 20ml トリクロルトリフルオロエタン１その後400℃２時間焼成した。この繊維を実施
例１と同様にポリカーボネートに30wt％配合し
たペレツトを作製したが、外観、分子量とも異常
なかつた。

比較例１チタン酸カリウム繊維テイスモーＤを全く表面
処理をしない状態で実施例１と同様ポリカーボネ
ートに対し20wt％配合したペレツトを作製した。
ペレツトは外観が濃い黄白色となり表面は荒れた
ものが得られた。分子量を測定したところ未使用
ポリカーボネートがＭ＝22600に対し、ペレツト
はＭ＝12400と極端な分子量の低下が見られた。

実施例３実施例１と同様の処理を施したチタン酸カリウ
ム繊維にさらにγ―グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン（SH6040 トーレシリコン製）の
1.0wt％イソプイパノール＋0.1wt％酢酸溶液をス
プレーし、130℃１時間燥成した。処理品を２軸
混煉押出機（PCM―30）を用いポリカーボネー
ト（Ｌ―1225L）に30wt％配合したペレツトを作
製した。この材料の曲げ強さは1850Kg／cm²で、実
施例１で得た材料の強さは1620Kg／cm²に対して向
上しておりカツプリング処理による強化効率の向
上が確認された。ポリカーボネート単体では曲げ
強度は910Kg／cm²だつた。

上記実施例で本発明の具体例を一部述べたが、
金属アルコラートの種類、処理液組成、処理方法
適用樹脂などは実施例の範囲に限定されるもので
はない。

〔発明の効果〕

本発明によつてチタン酸カリウム繊維をあらゆ
る樹脂に配合することが可能となつた。特に加水
分解の生じ易い樹脂例えばポリカーボネートにも
物性低下を生じさせることなく配合でき、成形外
観を重要視する外装部品例えば時計用ケース、カ
メラケース、VTRケースなどに応用出来る。又
高寸法精度を要求する分野にも応用可能である。

Claims

【特許請求の範囲】１チタン酸カリウム繊維を用いる繊維強化樹脂
の製造方法において、前記チタン酸カリウム繊維を金属アルコラート
の加水分解した溶液でぬらす工程と、前記溶液でぬらしたチタン酸カリウム繊維を濾
別する工程と、前記濾別したチタン酸カリウム繊維を加熱乾燥
して表面に金属酸化物を形成させる工程と、前記金属酸化物が形成されたチタン酸カリウム
繊維の表面にシランカツプリング剤を形成させる
工程とからなることを特徴とする繊維強化樹脂の
製造方法。