JPH04367600A - 六チタン酸アルカリウィスカー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複合材料の補強材として
利用する。

【０００２】本発明は六チタン酸カリウムウィスカー、
六チタン酸ナトリウムウィスカー、その他六チタン酸ア
ルカリウィスカー、およびこれらの混合物に関する。

【０００３】ここでウィスカーとは針状結晶であって、
そのアスペクト比が１０以上のものをいう。

【０００４】

【従来の技術】近年、技術の高度化は飛躍的に進行して
新材料としての複合材が種々開発されている。軽くて高
強度、高弾性、耐摩耗性等、配合される補強材も多種多
様化されているなかで、チタン酸アルカリ繊維、特にウ
ィスカー状の繊維が、その物性に着目されつつある。

【０００５】チタン酸アルカリの中で代表的なものとし
ては、二チタン酸アルカリおよび四チタン酸アルカリ、
六チタン酸アルカリがある。その中で最も化学的に安定
なものは六チタン酸アルカリである。しかし、この六チ
タン酸アルカリの表面をガラス質で覆うものは報告され
ていない。

【０００６】また、耐火性繊維であるアルミナ繊維にガ
ラス質を被覆する技術が提案されている（特公昭５６−
３６１５５号公報）。しかし、この技術は繊維長が長く
、またその径も太い繊維についてガラス質を被覆するも
のであるため、その利用範囲は限られていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このため、従来の六チ
タン酸アルカリウィスカーをガラス、陶磁器、釉薬等の
補強材として利用しようとした場合、界面の密着性が弱
く、複合材料の強度が低いものであった。

【０００８】本発明は、密着性にすぐれた補強材を得る
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス質で表
面が覆われた六チタン酸アルカリウィスカーに特徴があ
る。

【００１０】

【作用】二チタン酸アルカリあるいは四チタン酸アルカ
リのウィスカーを先行して合成し、ついで六チタン酸ア
ルカリとするための余剰のアルカリをガラス形成酸化物
を添加混合することにより、アルカリ含有ガラス相を生
成させ、ウィスカー本体を六チタン酸アルカリにする。 アルカリとガラス形成酸化物は高温で非常に結合しやす
く、ウィスカー表面にまぶされたガラス形成酸化物は加
熱により、アルカリを吸収してウィスカー表面にアルカ
リ含有ガラスとしてコーティングされる。反応式を代表
的なケイ酸の場合で示すと、 　　（６／４）Ｒ２　Ｔｉ４Ｏ９　＋Ｓｉ　Ｏ２　→Ｒ
２　Ｔｉ６Ｏ１３＋（１／２）Ｒ２　Ｓｉ２Ｏ５　　　
　　３Ｒ２　Ｔｉ２Ｏ５　＋４Ｓｉ　Ｏ２　→Ｒ２　Ｔ
ｉ６Ｏ１３＋２Ｒ２　Ｓｉ２Ｏ５　　　　　　　　　　
　　　　　　　（Ｒはアルカリ金属）である。

【００１１】このときの温度はアルカリ含有ガラスが溶
融する温度で、かつ六チタン酸アルカリが溶融しない温
度であり、なるべく高く設定する。実用的には７００　
〜１３５０℃が好ましい。

【００１２】添加混合するガラス形成酸化物とは、代表
的なものとして、ケイ酸、ホウ酸、リン酸等であり、天
然の物質としては、粘土、石英、長石、ホウ砂等がある
。また工業製品では石英、非晶質シリカ、ガラス屑等も
使える。また添加する時点は焼成途中でもよく、あるい
は一旦炉外に出して混合して、再度焼成してもよい。 エネルギーコストを考慮すれば焼成途中あるいは加熱中
の７００　〜１３５０℃で混合することが効率的である
。

【００１３】この表面がガラス質で覆われた六チタン酸
アルカリウィスカーは、ガラス質等との密着性に優れて
おり、それら物質の補強材としてきわめて有用である。 また、本発明の六チタン酸アルカリウィスカーを焼結さ
せると特異な焼結体を得ることができる。さらに、本来
ウィスカーは補強材に使われるものであるから、ガラス
形成酸化物を混合して成形し、内部に六チタン酸アルカ
リを充填したガラス焼結体を直接製造することも可能で
ある。

【００１４】

【実施例】

実施例（１） 粉末状に焼成して得られた長さ８０μｍの二チタン酸カ
リウムあるいは四チタン酸カリウムのウィスカーと石英
粉末あるいは酸化ホウ素を常温でヘンシェルミキサーで
１分間混合し、これを１１００℃で３０分焼成した。そ
の結果を表１に示す。いずれもウィスカー表面がケイ酸
カリウムガラスあるいはホウ酸カリウムガラスで覆われ
た六チタン酸カリウムウィスカーを得た。

【００１５】

【表１】 図１にこの生成物の顕微鏡観察スケッチを示す。

【００１６】実施例（２） 粉末状の四チタン酸カリウムを１１００℃、２０ｋｇ／
Ｈｒで焼成しているロータリーキルンの中程に　４．３
ｋｇ／Ｈｒの速度でガラス屑粉末をチューブで送り、焼
成中の四チタン酸カリウムに添加し、そのまま１１００
℃で焼成した。その結果長さ８０μｍのケイ酸カリウム
ガラスで覆われたウィスカーを得た。これをＸ線回折で
結晶を同定したところ六チタン酸カリウムであった。

【００１７】また、同条件下で、焼成中の四チタン酸カ
リウムに、カオリン粉末を　４．８ｋｇ／Ｈｒの速度で
送り、アルミケイ酸カリウムガラスで覆われた六チタン
酸カリウムウィスカーを得た。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、ガラス質で表面が
覆われた六チタン酸アルカリウィスカーの構造は、この
形態は新規なものであり、これをこのままの形態でガラ
ス質と調和する各種の機械部材、建築用材、電気材料、
その他物質の補強材として利用すると、これらの物質と
の密着性がよくきわめて有用である。

【００１９】特に、本発明の六チタン酸アルカリウィス
カーは、アルミナ繊維に比べてその繊維長が短く、また
その繊維径が細く繊維も分散しているため、陶磁器、釉
薬等のガラス質材料の補強材として使用するに適してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例六チタン酸アルカリウィスカーの
顕微鏡観察スケッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ガラス質で表面が覆われた六チタン酸
   アルカリウィスカー。