JPH0434809A - 繊維状誘電体及びその製法 - Google Patents
繊維状誘電体及びその製法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
強化材、電子・電気材料として有用で、且つ新規な繊維
状誘電体及びその製法に関する。
電体の原料として広く利用されているが、これらのもの
の殆どが粉体であり、専ら焼結して利用されることが多
い。しかしながら粉体であることから、以下に示すよう
な欠点があった。即ち■高性能の焼結体を得るには、粉
体でも微粒子による最密充填が有効な手段であるが、チ
タン酸アルカリ土類金属塩の微粒子を得るためには高度
の加工合成技術が必要であるとともに、得られる焼結体
は原料粉体が微細であればあるほど粒界(粒子同士の接
合点)が増加し、粉体同士の接触不良による欠陥が生じ
、粒界の制御には高度の技術が必要である。
体を後加工(切削、表面研磨など)するのが難しく、焼
結前に所望の形状に成形する必要があり、且つ得られた
焼結体は粉体を焼結することからくる特有のIlさがあ
り、そのことが−層、後加工性を困難にしている。
酸アルカリ土類金属塩について、形状異方性による新し
い性能、用途の探索がはじめられ、繊維形状を示すチタ
ン酸アルカリ土類金属塩の開発が望まれ、水熱合成等^
温特殊反応で繊維状チタン酸アルカリ土類金属塩の合成
が検討されているが、これら公知の方法は反応条件の選
定に高度の熟練を要すると共に、特殊な装置を必要とす
るため、産業上の利用価値は認められなかった。
1〜12の実数である)で示されるM / T iの元
素比が1以上の異性体が知られている。
lのチタン酸アルカリ土類金属塩であり、n=1の元素
比の繊維状アルカリ土類金属塩は公知の製造法で得るこ
とができない。
種の新規チタン酸化合物、製造法及びその用途について
発表しており、チタン酸アルカリ土類金属塩についても
チタン酸物質とアルカリ土類金属塩酸塩の混合物から直
接繊維状チタン酸アルカリ土類金属塩を得るのに有効な
製造法についで特許出願中であり、n=1の純度の高い
繊維状チタン酸アルカリ土類金属塩の製造法についても
提案しているが、これらはいずれもチタン酸アルカリ土
類金属塩からなる繊維状物質であり、繊維形状は合成方
法により、又繊維の機械強度はチタン酸アルカリ土類金
属塩の種類により制限され、ニーズの多様化に対応しに
くい欠点があった。
り得られる繊維状誘電体及びその製法を提供することに
ある。
合化可能で種々のニーズに対応可能な繊維状誘電体及び
その製法を提供することにある。
塩で被覆された繊維状誘電体及びその製法に係る。
比(繊維長/繊維径の比)が10以上の繊維形状を示す
もので、それぞれの繊維長及び繊維径は用途により選択
されるものである。しかしながら繊維径については0.
01μ輪以上のものが好ましく、これより径が細いもの
は補強用複合素材としては強度が不足しやすい。尚、繊
維長についても用途により選択されるものであるが、本
発明の繊維状誘電体を成形材料として均質の強度を提供
するためには繊維長5〜30μ鵠のウィスカー形状のも
のが良く、布帛等として利用する場合は紡糸繊維形状の
ものが好ましい。
の繊維状物質を選択でさ、代表的な具体例としてはガラ
ス繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維等の紡糸型繊維素材
から選択される繊維状物質、又炭化ケイ素ウィスカー、
窒化ケイ素ウィスカーチタン酸塩ウィスカー、酸化亜鉛
ウィスカー、酸化マグネシウムウィスカー等の微細繊維
素材から選択される繊維状物質等が挙げられるが、これ
らの繊維状物質は500℃以上の耐熱性を示し、500
℃の加熱雰囲気で繊維形状が変質もしくは変形(、ない
ものから選定され、更に誘電体素材として用いるため、
電気絶縁性の大きなものが好ましい。尚、本発明におい
ては繊維状物質として特に選定すれば、被覆層であるチ
タン酸アルカリ上j114を馬場との密着性及び均質な
被覆層の形成力が優れている点で、チタン酸塩ウィスカ
ーや酸化チタンウィスカーが好ましい。
としては一般式aM 20 ・T io 2 ・nH2
0(Mはアルカリ金属、aは0≦a≦1の実数、nは0
≦n≦10の実数)で示されるものであり、チタン酸ナ
トリウム、チタン酸カリウム、酸化チタン等が例示され
、工業的に多量に生産され、且つ熱及び電気特性が優れ
ている点でに20・4 T i O2・nH2O,K2
O”6TiO2’nH2O,K20’8 T i O2
(nは前出と同じ)等のチタン酸カリウム塩が好ましい
。尚、これらのチタン酸塩から酸抽出して得られるT
i O2・n Hx O(nは前出と同じ)で示されろ
水和チタニャウイスカーも本発明の繊維状物質として利
用できるが、本発明の代表的製法であるチタン酸塩の水
溶液とアルカリ土類金属化合物の水溶液による不溶化反
応により得られる生成物を500〜1300℃で加熱処
理するとき水利チタニャウイスカーを繊維状物質として
用し)ると、不溶化して沈着したアルカリ土類金属化合
物が反応し、蜜漬性の向上には良い結果を示すが、被覆
層のチタン酸アルカリ土類金属塩の生成反応においては
チタンとアルカリ土類金属のモル比の配合設計、反応制
御に熟練を要する。
チタン酸アルカリ土類金属塩で被覆されたものであり、
チタン酸アルカリ土類金属塩とは一般式 bM’o−T
io□・輪H20(式中、M゛はアルカリ土類金属であ
り、bはo < b≦1、−は0≦−≦10の実数)で
示されるものであり、代表的なものとしてはチタン酸カ
ルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウム、
チタン酸ベリリウム、チタン酸ストロンチウム等、Be
、 Mg、 Cat Sr。
きる。尚、誘電特性から、b=1のものが良く知られて
おり、特にチタン酸バリウムからなる被覆層が好ましい
ものであるが、これに限定されるものではない。又、被
覆層のチタン酸アルカリ土類金属塩は1種又は2種以上
の混合物或いは複合チタン酸アルカリ土類金属塩、例え
ばBa1−x・5rx−TiO2(式中0<x<1であ
る)であっても良く、更には少量の異種金属及び/又は
金属酸化物を共存させても良い。
ルカリ土類金属塩で被覆されたものであり、その被覆量
は利用目的、被覆層と繊維状物質との組み合わせ等によ
り選択され、特に制限されるものではないが、芯材とし
ての繊維状物質の表面を最低0.1ns1好ましくは1
〜50n−の厚さで被覆されるものであり、あまり薄す
ぎると、被覆層の物理特性が不十分で、単に表面改質程
度にとどまり、逆に厚すぎると表面が日凸になり、表面
平滑性が低下し、複合材料用素材として利用するとき、
充jnが低下し、利用効果の発揮が難しく、更にアスペ
クト比(繊維長/繊維径の比)が低下するので複合材料
の物理的強度の発現にも影響を及ぼす。ウィスカー形状
の繊維状物質にあっては、チタン酸アルカリ土類金属塩
層の厚みは最大、ウィスカーの繊維径の1/2、好まし
くは繊維径の1/4程度とするのが好ましい。
状物質の表面にチタン酸アルカリ土類金属塩を被覆する
ための物理的又は化学的手法等の任意の方法が利用でき
る。物理的手法としては芯材である繊維状物質にアルカ
リ土類金属塩の蒸気を沈積させるPVD法が薄膜の被覆
層を形成するのに有利である。又、CVD(気相化学反
応)法も利用できる。
の繊維状誘電体を安価且つ高品位なものにする製法とし
て、本発明の繊維状物質を芯材とし、該繊維状物質の表
面に溶液反応により、チタン化合物とアルカリ土類金属
塩を沈着させ、、00〜1300℃で加熱処理を施す方
法が特に好ましい。
チタン化合物を溶解した溶液とアルカリ土類金属化合物
を溶解した溶液を同時又は別々に、更にはこれらの混合
液に沈殿剤の存在下で撹拌しながら添加し、該繊維状物
質の表面に分散媒に不溶であるチタン化合物及びアルカ
リ土類金属化合物を沈着させるものである。
り選択されるが、一般に分散媒が滑らかに流動又は撹拌
可能な状態が好ましく、通常1〜30%、好ましくは3
〜20%の範囲が好ましく、あまり濃度が低すぎると生
産性が低下する。又あまり濃度が為すぎると本発明の溶
液反応による沈着の均質性に問題が生じるので好ましく
ない。
溶液又は有機溶媒系溶液であり、好ましい具体例として
はチタン酸イオンを含む酸性水溶液、チタン化合物の酸
性水溶液、チタンアルコラードのアルコール溶液などが
挙げられる。
又は有機溶媒系溶液のいずれでも良いが、経済性や環境
汚染性などの観点から見れば水系溶液が好ましい。アル
カリ土類金属化合物としては、ハロゲン化水素酸塩、硝
酸塩、酢酸塩、ギ酸塩及び水酸化物等のうち、水又は有
機溶媒に可溶のものが使用できる。該アルカリ土類金属
化合物の1種又は2種以上の混合物も使用できる。尚、
入手容易性、反応の容易性などの観点からハロゲン化水
素酸塩、特に塩酸塩及び硝酸塩が好ましく、MgCl2
、Ca Cl 2、BaCf2、Mg(N O3h、C
a(NOl)2、S r(N Os)z、Ba(NOz
)z及びこれらの水和物などである。
散媒不溶のチタン化合物を析出させるもの、又同様にア
ルカリ土類金属化合物を溶解した溶液から分散媒不溶の
化合物を析出させるものであり、一般に加水分解剤、中
和剤、炭酸イオン等が例示でき、溶液がアルコール等で
あれば水を分散媒とするとその*ま沈殿剤として利用で
きるが、本発明においてはアンモニア水等のアルカリ性
水溶液、アルカリ土類金属溶液等の中和剤、更には炭酸
アンモニウム、炭酸ガス、炭酸カルバミン酸水素アンモ
ニウム、重炭酸アンモニウム等の水溶液(炭酸イオンを
含む溶液)が好ましく、特に炭酸イオンを含む溶液は水
不溶のアルカリ土類金属の炭酸塩が繊維状物質の表面に
沈着し、その理由は定かではないが、アルカリ土類金属
の炭酸塩と不溶化したチタン化合物を後で焼成するとチ
タン酸アルカリ土類金属塩が効率良く生成し、他のアル
カリ土類金属塩の沈着物では、焼成条件にもよるが、焼
成するとチタン酸アルカリ土類金属塩以外にアルカリ土
類金属の酸化物や酸化チタンが剛生しやすい、従って本
発明の溶液反応として最も好ましくはチタン酸の酸性溶
液、特に塩酸酸性溶液とアルカリ土類金属の水酸化物及
び/又は塩化物の水溶液及び/又は塩酸水溶液に炭酸ア
ンモニウム等の炭酸イオンを含む水溶液を中和剤として
用い、繊維状物質の水系分散液又は沈殿剤中に繊維状物
質を分散させたものにアルカリ土類金属化合物の塩酸溶
液及びチタン酸の塩酸溶液を撹拌下で添加し、繊維状物
質の表面にチタン化合物及びアルカリ土類金属の炭酸塩
を均質に沈着させた後、1別、水洗更には乾燥する。尚
、これらの反応は室温又は加温のいずれでも進行する。
はないが、各種化合物の溶解度及び繊維状物質の表面へ
の沈着を均質に行う点で通常0.1〜50−1%、好ま
しくは0.5〜20wL%の濃度で行われ、繊維状物質
の表面に沈着させるアルカリ土類金属とチタン化合物の
割合は前述の一般式bM’o・T + 02で示される
チタン酸アルカリ土類金属塩においてb=iのものを得
るためには、M ’ / T i≧1(元素比)となる
ように繊維状物質の表面にアルカリ土類金属化合物、特
に炭酸塩とチタン化合物を沈着させれば良い。本発明で
は上述した方法で得られた繊維状物質の表面に溶液反応
によりチタン化合物とアルカリ土類金属化合物を沈着さ
せたものを500〜1300℃の温度範囲で電気炉、〃
ス炉、高周波炉等の通常の加熱焼成炉で加熱処理するこ
とにより、繊維状物質の表面がチタン酸アルカリ土類金
属塩で被覆された繊維状誘電体が得られる。この時の反
応機構は明らかではないが、X線回折及び赤外線吸収ス
ペクトル分析から加熱処理をすることによりチタン酸又
は水利チタニャが生成し、次いでこれらとアルカリ土類
金属の化合物が熱拡散反応により分解し且つ拡散しつつ
、繊維状物質の表面にて均質にチタン酸アルカリ土類金
属塩が生成するものと考えられる。
リ土類金属の種類、目的物質により特定できないが、一
般に500℃以下ではチタン酸アルカリ土類金属塩が生
成しにくく、1300℃以上では繊維状物質の熱劣化に
よる変形や生成するチタン酸アルカリ土類金属塩が粒成
長し、繊維状物質の表面から脱落したり、粒界が生じ連
続的な被膜が得にくく、誘電特性が低下することがある
。従って500〜1300℃の温度範囲、好ましくは8
00〜1100℃の温度範囲である。又加熱処理時間は
30分〜4時間、好ましくは1〜2時間で反応は完結す
る。
ままでも利用できるが、用途により水洗、酸洗、分級な
どを行う。又更には各種表面処理剤で処理してから利用
することもできる。特に本発明の繊維状誘電体は^分子
材料との複合化により、成形体、フィルム、塗料、接着
剤、繊維素材等に利用できると共に、他のセラミックス
材料との複合化により、繊維強化セラミックス、電子セ
ラミックスとして利用できる。
D、平均繊維径0.3μ曽、平均繊維長15μ−)4.
5gを3.75Nの水酸化ナトリウム水溶液350mZ
中に均一に分散後、撹拌下でチタン酸(TiQ 、 −
2Hto ) 2.3g (0,02mol)及び塩化
バリウム(BaC12)4.2g (0,02曽o1)
を5Nの塩酸水溶液400−1に溶解したものを約1時
間かけて滴下する。
70) 4.6g(0,04+mol)を脱イオン水5
0−1に溶解したものを約30分かけて滴下し、室温撹
拌下で約1時間反応させ、その後、1別、水洗、乾燥す
ることにより、チタン酸カリウムウィスカーの表面にチ
タン酸バリウム前駆体が均質に付着した白色粉末10.
4gを得た。この白色粉末を白金ルツボに移し、900
℃で約2時間加熱処理を施すことにより、白色粉末9.
1.が得られた。この白色粉末をXIIIA回折分析す
るとチタン酸カリウムとチタン酸バリウム(BaO−T
io□)の複合体であり、電子顕微鏡観察によると、チ
タン酸バリウムがチタン酸カリウムウィスカーの表面を
均質に被覆した繊維状誘電体であることが判明した。第
1図は実施例1で得られた繊維状誘電体のX線回折チャ
ートであり、第2図はその加熱処理前の電子顕微41I
(SEM)写真であり、第3図はその加熱処理後のSE
M写真である。
gC1z ・6 H20) 4.Ig(0,02mol
)に変更した以外は同様の方法によりチタン酸カリウム
ウィスカーの表面にチタン酸マグネシウム前駆体が均質
に付着した白色粉末7.5gを得た。
、白色粉末6.9gが得られ、X線回折及び電子顕微鏡
観察の結果、得られた白色粉末はチタン酸カリウムとチ
タン酸マグネシウム(MgO−Ti02)の複合体であ
り、チタン酸カリウムウィスカーの表面にチタン酸マグ
ネシウムが均一に被覆されたウィスカー状物質であった
。
Cj!、 ・2 H,O) 2.6g(0,02mol
)に変更した以外は同様の方法によりチタン酸カリウム
ウィスカーの表面にチタン酸カルシウム前駆体が均質に
付着した白色粉末8.1gを得た。
り、白色粉末6.9gが得られ、X線回折及び電子顕微
鏡観察の結果、得られた白色粉末はチタン酸カリウムと
チタン酸カルシウム(CaO−Ti02)の複合体であ
り、チタン酸カリウムウィスカーの表面にチタン酸カル
シウムが均一に被覆されたウィスカー状物質であった。
と炭酸バリウム(B *CO*)19.7g(0,1m
ol)をアルミナボールミル中で均一に混合したものを
金型成形器に充填し、20kg/ cm”の圧力で約3
0分間加圧成形することにより、直径4c−1厚み2.
5cmの円板状の成形体を作成した。このものを白金ル
ツボに移し、700℃で約3時間加熱焼成することによ
り、白色の焼結体23.1.が得られた。この焼結体は
X線回折によればアモルファスの挙動を示し同定できな
いが、元素分析の結果からBa:58.7%、Ti:2
G、6%、0;20,7%の組成を持ち、BaO・Ti
1tの元素比と良く一致するものであった。
酸中に室温で溶解することにより、Ba;2.94%、
Ti:1,03%(BJIO−Ti02として5智t%
、0.215sol/1)を含む溶液を調製した。
T )1G、を4Nの水酸化ナトリウム水溶液250曽
ffi中に均一に分散した後、前記■で調製したB1+
とTi4+イオンを含む塩酸溶液200mNを実施例1
と同法にて滴下し、引き続き炭酸アンモニウム(前出)
jig(0,1mol)を脱イオン水100−1に溶解
した水溶液を実施例1のようにして滴下し、室温にて約
1時間反応させ、1別、水洗を行うことにより、チタニ
ャウイスカーの表面にチタン酸バリウム前駆体が均質に
付着した1色粉末22.7gを得た。
とにより目的の白色粉末19.8gが得られた。
(ルチル)とチタン酸バリウム(Ba0・Ti02)の
複合体であり、チタニャウイスカーの表面がチタン酸バ
リウムで被覆されたウィスカー状物質が確認された。
ムウィスカー(大板化学製、テイスモーN)10gに変
更した以外は同様の方法で行い、チタン酸カリウムウィ
スカーの表面がチタン酸バリウムにて均一に被覆された
繊維状誘電体(平均繊維径0.45μ−1平均繊維11
5μm) 19.7gfyX#回折及び電子顕微鏡観察
の結果より確認された。
ウムウィスカー(大板化学製、スワナイ) MgaB
2OS) 10gに変更した以外は同様の方法に従って
行い、ホウ酸マグネシウムウィスカーの表面にチタン酸
バリウム(BaO・T + 02 )が均一に被覆され
た繊維状誘電体(平均繊維径0.711m。
子顕微鏡観察の結果より確認された。
D> 4.5g−+ l’ >Ml(T i02・2
H2O)2.3g及び塩化バリウム4.2gをポリエチ
レンの袋の中に入れよく震蕩し、均質混合物としたにの
混合物を白金ルツボに移し、900℃にて約2時周加熱
処理を施すことにより白色粉末(一部焼結部分あり)S
、S、、が得られた。この白色粉末をX線回折したとこ
ろ、原料のチタン酸カリウムウィスカーのピーク以外は
確認できなかった。又得られた白色粉末の電子顕微鏡観
察を行ったところ、チタン酸カリウムウィスカーと粉粒
状物質が確認され、ウィスカー状物質と粉粒状物質の混
合物であった。
を行うことにより、白色粉末フ、4gの前駆体が得られ
た。この白色粉末を実施例1と同様の方法で900℃で
約2時間加熱処理を施すことにより、白色粉末(平均繊
維径0.3μ論、平均繊維長13μ輪) 7.Ogが得
られたが、このものをX線回折及び電子顕微鏡観察を行
ったところ、チタン酸カリウムウィスカーと酸化バリウ
ム及び極微量と思われるBa0・5 T io 2の組
成をもっ粉粒体が確認され、本発明の目的の材料は得る
ことができなかった。
アルカリ土類金属塩系誘電体の新しい用途に供すること
が可能である。即ち、該誘電体が異方性形状を有するた
め、高分子材料やセラミックス材料に複合させて使用す
る新しい用途を可能とする。又本発明の繊維状物質の表
面にチタン酸アルカリ土類金属塩の前駆体を被覆せしめ
て、その後加熱処理を施すことにより、目的とする繊維
状誘電体を合成する製法は全く新規であり、その工業化
において産業上利用性の^いものである。
ャートであり、第2図はその加熱処理前の電子顕微*(
SEM)写真であり、第3図はその加熱処理後のSEM
写真である。 (以 上) 出 願 人 大塚化学株式会社 代 理 人 弁理士 1)村 巖 第2図 第8図 手続補正書1適( 平成2年9月21日
Claims (5)
- (1)繊維状物質の表面がチタン酸アルカリ土類金属塩
で被覆された繊維状誘電体。 - (2)繊維状物質がチタン酸塩である請求項1記載の繊
維状誘電体。 - (3)繊維状物質が酸化チタン系繊維である請求項1記
載の繊維状誘電体。 - (4)繊維状物質の表面に溶液反応によりチタン化合物
とアルカリ土類金属塩を沈着させ、500〜1300℃
で加熱処理を施すことを特徴とする繊維状誘電体の製法
。 - (5)溶液反応がチタン化合物の水溶液とアルカリ土類
金属化合物の水溶液による不溶化反応である請求項4記
載の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2142939A JP2711583B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 繊維状誘電体及びその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2142939A JP2711583B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 繊維状誘電体及びその製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0434809A true JPH0434809A (ja) | 1992-02-05 |
| JP2711583B2 JP2711583B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=15327160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2142939A Expired - Lifetime JP2711583B2 (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 繊維状誘電体及びその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2711583B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7179230B2 (en) | 2000-04-25 | 2007-02-20 | Arkray, Inc. | Pulsimeter and measuring system comprising the same |
| JP2009240093A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Nippon Steel Corp | システム操作盤 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0369511A (ja) * | 1989-08-07 | 1991-03-25 | Daishinku Co | 繊維状誘電体およびその製造方法 |
| JPH03237100A (ja) * | 1990-02-14 | 1991-10-22 | Daishinku Co | チタン酸金属塩繊維とその製造方法 |
-
1990
- 1990-05-30 JP JP2142939A patent/JP2711583B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0369511A (ja) * | 1989-08-07 | 1991-03-25 | Daishinku Co | 繊維状誘電体およびその製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US7179230B2 (en) | 2000-04-25 | 2007-02-20 | Arkray, Inc. | Pulsimeter and measuring system comprising the same |
| JP2009240093A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Nippon Steel Corp | システム操作盤 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2711583B2 (ja) | 1998-02-10 |
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