JPH11147715A - トンネル構造を有する八チタン酸カリウム繊維、その製造方法及びそれを含む複合材料並びに摩擦材 - Google Patents
トンネル構造を有する八チタン酸カリウム繊維、その製造方法及びそれを含む複合材料並びに摩擦材Info
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- JPH11147715A JPH11147715A JP31550697A JP31550697A JPH11147715A JP H11147715 A JPH11147715 A JP H11147715A JP 31550697 A JP31550697 A JP 31550697A JP 31550697 A JP31550697 A JP 31550697A JP H11147715 A JPH11147715 A JP H11147715A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 遊離カリウム量が30ppm以下であるト
ンネル構造を有する八チタン酸カリウム繊維を提供す
る。 【解決手段】 チタン原料化合物とカリウム原料化合
物とを、一般式K2O・nTiO2(但しn=2〜4)
で示される割合で配合混合する工程と、900℃〜12
00℃で焼成して、チタン酸カリウム繊維を生成する工
程と、該繊維を溶液中に浸漬し単繊維に解繊してスラリ
ーを形成する工程と、該スラリーに酸を添加して、pH
を低下させる速度を0.05〜0.1/分に制御しつつ
pHを6.6〜7.0に調製することにより、チタン酸
カリウム繊維の組成がTiO2/K2O(モル比)で
7.95〜8.00の組成となるように処理する工程
と、上記組成のチタン酸カリウム繊維を450〜550
℃で加熱する工程とを含む。
ンネル構造を有する八チタン酸カリウム繊維を提供す
る。 【解決手段】 チタン原料化合物とカリウム原料化合
物とを、一般式K2O・nTiO2(但しn=2〜4)
で示される割合で配合混合する工程と、900℃〜12
00℃で焼成して、チタン酸カリウム繊維を生成する工
程と、該繊維を溶液中に浸漬し単繊維に解繊してスラリ
ーを形成する工程と、該スラリーに酸を添加して、pH
を低下させる速度を0.05〜0.1/分に制御しつつ
pHを6.6〜7.0に調製することにより、チタン酸
カリウム繊維の組成がTiO2/K2O(モル比)で
7.95〜8.00の組成となるように処理する工程
と、上記組成のチタン酸カリウム繊維を450〜550
℃で加熱する工程とを含む。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種熱可塑性樹
脂、液晶ポリマー及び摩擦材等の補強材として有用な八
チタン酸カリウム繊維とその製造方法、さらにはそれを
含む複合材料等に関するものである。
脂、液晶ポリマー及び摩擦材等の補強材として有用な八
チタン酸カリウム繊維とその製造方法、さらにはそれを
含む複合材料等に関するものである。
【0002】
【従来の技術】チタン酸カリウム繊維は、一般式K2O
・nTiO2(但しn=2,4,6,8)で表されるウィスカ
ーであり、補強材、断熱材、イオン交換材及び吸着材等
幅広い分野で用途開拓が進められている人工鉱物繊維で
ある。
・nTiO2(但しn=2,4,6,8)で表されるウィスカ
ーであり、補強材、断熱材、イオン交換材及び吸着材等
幅広い分野で用途開拓が進められている人工鉱物繊維で
ある。
【0003】近年、特にポリアミド、ポリアセタール及
びABS樹脂の熱可塑性樹脂の補強材として、その有用
な地位をかためつつある。
びABS樹脂の熱可塑性樹脂の補強材として、その有用
な地位をかためつつある。
【0004】しかしながら、従来のチタン酸カリウム繊
維は、結晶構造中からの遊離が可能なカリウム量が多く
該遊離カリウムが樹脂を分解するため、その存在を嫌う
熱可塑性樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレート、
ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート等のポ
リエステル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、
液晶ポリマー等)の補強材としては、充分な補強効果が
得られなかった。
維は、結晶構造中からの遊離が可能なカリウム量が多く
該遊離カリウムが樹脂を分解するため、その存在を嫌う
熱可塑性樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレート、
ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート等のポ
リエステル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、
液晶ポリマー等)の補強材としては、充分な補強効果が
得られなかった。
【0005】本発明者らは、これらの問題を解決すべ
く、特開平1-301516号公報において遊離カリウム量が5
ppm以下であるトンネル構造・六チタン酸カリウム繊維
を開示し、一応の成果を得た。しかし、該六チタン酸カ
リウム繊維の製造方法は最後に酸洗浄工程を必要とする
ため工程が複雑化し、また、加熱温度が950〜115
0℃と高いためコスト高となる不満があった。
く、特開平1-301516号公報において遊離カリウム量が5
ppm以下であるトンネル構造・六チタン酸カリウム繊維
を開示し、一応の成果を得た。しかし、該六チタン酸カ
リウム繊維の製造方法は最後に酸洗浄工程を必要とする
ため工程が複雑化し、また、加熱温度が950〜115
0℃と高いためコスト高となる不満があった。
【0006】一方、チタン酸カリウム繊維がブレーキラ
イニングやクラッチ等の摩擦材として用いられているこ
とは公知の技術であり、[J.A,Mansfield,M.L.Halbersta
dt,S.R.Riccitiello and S.K.Rbee.NASA-TN-D8363(197
6)]ではブレーキライニング材の中のアスベストの代替
繊維として六チタン酸カリウム繊維を使用することによ
り、摩擦と摩耗に対する性能が改善されることが報告さ
れている。これによると高温領域での、フェード現象に
よる摩擦係数の低下及び摩耗量の増加が抑えられている
が、従来のチタン酸カリウム繊維ではまだ十分とはいえ
ず、更なる改良が望まれていた。
イニングやクラッチ等の摩擦材として用いられているこ
とは公知の技術であり、[J.A,Mansfield,M.L.Halbersta
dt,S.R.Riccitiello and S.K.Rbee.NASA-TN-D8363(197
6)]ではブレーキライニング材の中のアスベストの代替
繊維として六チタン酸カリウム繊維を使用することによ
り、摩擦と摩耗に対する性能が改善されることが報告さ
れている。これによると高温領域での、フェード現象に
よる摩擦係数の低下及び摩耗量の増加が抑えられている
が、従来のチタン酸カリウム繊維ではまだ十分とはいえ
ず、更なる改良が望まれていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のチタ
ン酸カリウム繊維は、遊離カリウム含有量が多い為に、
その存在を嫌う熱可塑性樹脂系の補強材として好ましい
ものではなかった。
ン酸カリウム繊維は、遊離カリウム含有量が多い為に、
その存在を嫌う熱可塑性樹脂系の補強材として好ましい
ものではなかった。
【0008】そこで、本発明は、遊離カリウムの存在を
嫌う樹脂の補強材として有用であり、かつ特開平1-3015
16号公報で開示した方法よりも製造コストを安くできる
八チタン酸カリウム繊維及びその製造方法、さらにはそ
れを含む複合材料等を提供することを目的とする。
嫌う樹脂の補強材として有用であり、かつ特開平1-3015
16号公報で開示した方法よりも製造コストを安くできる
八チタン酸カリウム繊維及びその製造方法、さらにはそ
れを含む複合材料等を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、遊離カリ
ウムの含有量が少ないトンネル構造を有する八チタン酸
カリウム繊維を開発せんものと鋭意研究の結果、チタン
原料化合物とカリウム原料化合物とを、一般式K2O・
nTiO2(但しn=2〜4)で示される割合で配合混合
した後、焼成することにより得られる四チタン酸カリウ
ム繊維を酸水溶液中で所定の速度でpHを減少させて処
理することによりチタン酸カリウム繊維中のK2O成分
の一部を抽出し、その組成をTiO2/K2O(モル比)で
7.95〜8.00の範囲に調整後、450〜550℃で加熱すること
により、遊離カリウム含有量が30ppm以下のトンネル構
造を有する八チタン酸カリウム繊維が得られること、更
にこの八チタン酸カリウム繊維が、遊離カリウムの存在
を嫌う樹脂の補強材として有用であること、及び六チタ
ン酸カリウム繊維よりも繊維が柔軟性に富むため、樹脂
との混練時の破損が少なく補強効果が高いことを発見
し、本発明を完成したものである。
ウムの含有量が少ないトンネル構造を有する八チタン酸
カリウム繊維を開発せんものと鋭意研究の結果、チタン
原料化合物とカリウム原料化合物とを、一般式K2O・
nTiO2(但しn=2〜4)で示される割合で配合混合
した後、焼成することにより得られる四チタン酸カリウ
ム繊維を酸水溶液中で所定の速度でpHを減少させて処
理することによりチタン酸カリウム繊維中のK2O成分
の一部を抽出し、その組成をTiO2/K2O(モル比)で
7.95〜8.00の範囲に調整後、450〜550℃で加熱すること
により、遊離カリウム含有量が30ppm以下のトンネル構
造を有する八チタン酸カリウム繊維が得られること、更
にこの八チタン酸カリウム繊維が、遊離カリウムの存在
を嫌う樹脂の補強材として有用であること、及び六チタ
ン酸カリウム繊維よりも繊維が柔軟性に富むため、樹脂
との混練時の破損が少なく補強効果が高いことを発見
し、本発明を完成したものである。
【0010】即ち、本発明のトンネル構造を有する八チ
タン酸カリウム繊維は、遊離カリウム量が30ppm以下で
あることを特徴とする。当該遊離カリウム量は特に10pp
m以下が好ましく、さらに5ppm以下が最適である。
タン酸カリウム繊維は、遊離カリウム量が30ppm以下で
あることを特徴とする。当該遊離カリウム量は特に10pp
m以下が好ましく、さらに5ppm以下が最適である。
【0011】このトンネル構造を有する八チタン酸カリ
ウム繊維は、チタン原料化合物とカリウム原料化合物と
を、一般式K2O・nTiO2(但しn=2〜4)で示され
る割合で配合混合する工程と、900℃〜1200℃で焼成し
て、チタン酸カリウム繊維を生成する工程と、該繊維を
溶液中に浸漬し単繊維に解繊してスラリーを形成する工
程と、該スラリーに酸を添加して、pHを低下させる速度
を0.05〜0.1/分に制御しつつpHを6.6〜7.0に調
製することにより、チタン酸カリウム繊維の組成がTi
O2/K2O(モル比)で7.95〜8.00の組成となるように処
理する工程と、上記組成のチタン酸カリウム繊維を450
〜550℃で加熱する工程とを含むことを特徴とする製造
方法によって製造することができる。
ウム繊維は、チタン原料化合物とカリウム原料化合物と
を、一般式K2O・nTiO2(但しn=2〜4)で示され
る割合で配合混合する工程と、900℃〜1200℃で焼成し
て、チタン酸カリウム繊維を生成する工程と、該繊維を
溶液中に浸漬し単繊維に解繊してスラリーを形成する工
程と、該スラリーに酸を添加して、pHを低下させる速度
を0.05〜0.1/分に制御しつつpHを6.6〜7.0に調
製することにより、チタン酸カリウム繊維の組成がTi
O2/K2O(モル比)で7.95〜8.00の組成となるように処
理する工程と、上記組成のチタン酸カリウム繊維を450
〜550℃で加熱する工程とを含むことを特徴とする製造
方法によって製造することができる。
【0012】本発明で使用されるチタン原料化合物とし
ては、含水酸化チタン、二酸化チタン及びルチル鉱など
を挙げることができ、カリウム原料化合物として焼成時
にK2Oを生じる化合物、例えばK2O,KOH,K2C
O3及びKNO3などを挙げることができる。
ては、含水酸化チタン、二酸化チタン及びルチル鉱など
を挙げることができ、カリウム原料化合物として焼成時
にK2Oを生じる化合物、例えばK2O,KOH,K2C
O3及びKNO3などを挙げることができる。
【0013】焼成温度が900〜1200℃の範囲が好まし
い。即ち、焼成温度900℃より低いと反応が遅く得られ
るチタン酸カリウム繊維の長さが短い。又焼成温度が12
00℃より高いと装置の浸食が激しくなり実用的でない。
尚、焼成時間は1〜10時間、好ましくは3〜5時間が適
切である。
い。即ち、焼成温度900℃より低いと反応が遅く得られ
るチタン酸カリウム繊維の長さが短い。又焼成温度が12
00℃より高いと装置の浸食が激しくなり実用的でない。
尚、焼成時間は1〜10時間、好ましくは3〜5時間が適
切である。
【0014】焼成後のチタン酸カリウム繊維は通常塊状
物であるが、当該塊状焼成物の解繊操作は、焼成物を適
量の溶液中、好ましくは水又は温水中に投入して1〜5
時間浸漬後、攪拌することによりなされる。
物であるが、当該塊状焼成物の解繊操作は、焼成物を適
量の溶液中、好ましくは水又は温水中に投入して1〜5
時間浸漬後、攪拌することによりなされる。
【0015】解繊終了時のスラリーのpHはスラリー濃度
により異なるが、通常12〜13程度であり、チタン酸カリ
ウム繊維は四チタン酸カリウム水和物の状態にある。従
って、この状態でろ過・洗浄・乾燥・焼成の操作を行っ
ても、物理的、化学的に安定なトンネル構造を有する八
チタン酸カリウムの単一相を得ることができず、層状構
造を有する四チタン酸カリウムが混在する。四チタン酸
カリウム中のカリウムは、樹脂と複合化する際に遊離カ
リウムとして挙動する。従って、遊離カリウムを減少さ
せる為には、最終製品中に含まれる四チタン酸カリウム
の含有量を少なくする必要がある。
により異なるが、通常12〜13程度であり、チタン酸カリ
ウム繊維は四チタン酸カリウム水和物の状態にある。従
って、この状態でろ過・洗浄・乾燥・焼成の操作を行っ
ても、物理的、化学的に安定なトンネル構造を有する八
チタン酸カリウムの単一相を得ることができず、層状構
造を有する四チタン酸カリウムが混在する。四チタン酸
カリウム中のカリウムは、樹脂と複合化する際に遊離カ
リウムとして挙動する。従って、遊離カリウムを減少さ
せる為には、最終製品中に含まれる四チタン酸カリウム
の含有量を少なくする必要がある。
【0016】そこでトンネル構造を有する八チタン酸カ
リウムの単一相を得ることを目的として解繊終了後のス
ラリーに酸を添加してスラリーのpHを6.6〜7.0に調整す
る。この時のpHが7.0よりも高い場合には、繊維の組成
がTiO2/K2O(モル比)で7.95よりも小さくなり、次
工程の加熱処理を施しても層状構造四チタン酸カリウム
が残存する為、最終製品中の遊離カリウム含有量を30pp
m以下にすることができない。又、pHが6.6より低い場合
は、四チタン酸カリウム水和物からカリウムイオンの抽
出が進みすぎて最終製品である八チタン酸カリウム繊維
の表面に酸化チタンが生成する為、繊維の強度が低下
し、補強材に適したチタン酸カリウム繊維を得ることが
できない。
リウムの単一相を得ることを目的として解繊終了後のス
ラリーに酸を添加してスラリーのpHを6.6〜7.0に調整す
る。この時のpHが7.0よりも高い場合には、繊維の組成
がTiO2/K2O(モル比)で7.95よりも小さくなり、次
工程の加熱処理を施しても層状構造四チタン酸カリウム
が残存する為、最終製品中の遊離カリウム含有量を30pp
m以下にすることができない。又、pHが6.6より低い場合
は、四チタン酸カリウム水和物からカリウムイオンの抽
出が進みすぎて最終製品である八チタン酸カリウム繊維
の表面に酸化チタンが生成する為、繊維の強度が低下
し、補強材に適したチタン酸カリウム繊維を得ることが
できない。
【0017】ここで重要なのは目的とするpH値までゆっ
くりとpHを下げることであり、pHを低下させる速度を0.
05〜0.1/分、即ち、pHを1低下させるのに10〜20分を要
するのがよい。10分より短い時間(即ち、pH低下速度が
0.1/分より大きい場合)だと繊維の芯部と表面とで組
成の不均一化が起き、繊維が折れた場合に破断面から遊
離カリウムが出て、樹脂を分解する問題が生じるので好
ましくない。又、20分より長くしても(0.05/分より小
さい場合)効果は変わらないので工業的には好ましくな
い。
くりとpHを下げることであり、pHを低下させる速度を0.
05〜0.1/分、即ち、pHを1低下させるのに10〜20分を要
するのがよい。10分より短い時間(即ち、pH低下速度が
0.1/分より大きい場合)だと繊維の芯部と表面とで組
成の不均一化が起き、繊維が折れた場合に破断面から遊
離カリウムが出て、樹脂を分解する問題が生じるので好
ましくない。又、20分より長くしても(0.05/分より小
さい場合)効果は変わらないので工業的には好ましくな
い。
【0018】次に、目的のpHまで低下させても、攪拌を
さらに続けると、四チタン酸カリウムの層間からカリウ
ムイオンが溶出する為pHが高くなるので、酸滴下後の30
分間攪拌を続けた場合のpHの上昇幅が0.3以下、好まし
くは0.2以下、特に好ましくは0.1以下になるまで酸を適
宜追加添加すればよい。pHの上昇幅が小さくなるほど、
最終的に得られる八チタン酸カリウムの遊離カリウム量
が少なくなるが、組み合わせて使用する樹脂等の遊離カ
リウムに対する耐久性によって30ppmの範囲内で使い分
ければよい。
さらに続けると、四チタン酸カリウムの層間からカリウ
ムイオンが溶出する為pHが高くなるので、酸滴下後の30
分間攪拌を続けた場合のpHの上昇幅が0.3以下、好まし
くは0.2以下、特に好ましくは0.1以下になるまで酸を適
宜追加添加すればよい。pHの上昇幅が小さくなるほど、
最終的に得られる八チタン酸カリウムの遊離カリウム量
が少なくなるが、組み合わせて使用する樹脂等の遊離カ
リウムに対する耐久性によって30ppmの範囲内で使い分
ければよい。
【0019】尚、目的pHまでの低下速度が上記範囲より
速いと、目的pH到達後長時間該pHで保持しても、カリウ
ムイオンの溶出量は多くなるので前記低下速度の制御は
特に重要である。
速いと、目的pH到達後長時間該pHで保持しても、カリウ
ムイオンの溶出量は多くなるので前記低下速度の制御は
特に重要である。
【0020】スラリーのpHを調整する為に添加する酸と
しては、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、酢酸等が使用でき
る。酸濃度は上記のpHの低下速度に対応して定められ、
解繊終了後のスラリー100g/Lに対し、1〜5N(規定)
のものを用いることを目安とする。
しては、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、酢酸等が使用でき
る。酸濃度は上記のpHの低下速度に対応して定められ、
解繊終了後のスラリー100g/Lに対し、1〜5N(規定)
のものを用いることを目安とする。
【0021】組成変換処理を施した後の加熱温度は450
〜550℃であり、この温度範囲に物温が達すると水分が
脱離して、トンネル構造を有する八チタン酸カリウム繊
維が生成する。
〜550℃であり、この温度範囲に物温が達すると水分が
脱離して、トンネル構造を有する八チタン酸カリウム繊
維が生成する。
【0022】加熱温度が450℃より低い場合には、繊維
の芯部に微量の層状構造四チタン酸カリウムが残存する
為、樹脂と複合化する際に繊維が折れた場合に破断面か
ら遊離カリウムが出て樹脂を分解する問題が生じるので
好ましくない。
の芯部に微量の層状構造四チタン酸カリウムが残存する
為、樹脂と複合化する際に繊維が折れた場合に破断面か
ら遊離カリウムが出て樹脂を分解する問題が生じるので
好ましくない。
【0023】又加熱温度が550℃より高い場合は、酸化
チタンと六チタン酸カリウムへの分解が始まり、繊維の
強度が低下するため補強材用として好ましくなくなる。
チタンと六チタン酸カリウムへの分解が始まり、繊維の
強度が低下するため補強材用として好ましくなくなる。
【0024】チタン酸カリウム繊維中の遊離カリウム含
有量は、チタン酸カリウム繊維の所定量を水中に分散し
た後、煮沸することによって溶出したカリウムを、高周
波誘導結合プラズマ発光分光分析法、炎光分光分析法、
原子吸光分光分析法などにより測定することができる。
又チタン酸カリウムの結晶構造から遊離したカリウム
は、煮沸後の水溶液中において水酸化カリウムとして存
在する為、溶液のpHを測定し、算出することも可能であ
る。
有量は、チタン酸カリウム繊維の所定量を水中に分散し
た後、煮沸することによって溶出したカリウムを、高周
波誘導結合プラズマ発光分光分析法、炎光分光分析法、
原子吸光分光分析法などにより測定することができる。
又チタン酸カリウムの結晶構造から遊離したカリウム
は、煮沸後の水溶液中において水酸化カリウムとして存
在する為、溶液のpHを測定し、算出することも可能であ
る。
【0025】本発明のトンネル構造を有する八チタン酸
カリウム繊維は、熱可塑性樹脂用の補強剤として好適で
ある。
カリウム繊維は、熱可塑性樹脂用の補強剤として好適で
ある。
【0026】従って、上記トンネル構造を有する八チタ
ン酸カリウム繊維と熱可塑性樹脂とを用いて複合材料を
好適に形成できる。複合材料中の上記繊維と樹脂との比
率は特に限定されないが、樹脂97〜50部に対して繊維3
〜50部が好ましく、樹脂95〜60部に対して繊維5〜40部
がさらに好ましい。
ン酸カリウム繊維と熱可塑性樹脂とを用いて複合材料を
好適に形成できる。複合材料中の上記繊維と樹脂との比
率は特に限定されないが、樹脂97〜50部に対して繊維3
〜50部が好ましく、樹脂95〜60部に対して繊維5〜40部
がさらに好ましい。
【0027】使用する熱可塑性樹脂の種類は特に限定さ
れないが、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリブ
チレンテレフタレート樹脂及びポリフェニレンサルファ
イド樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ま
しい。
れないが、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリブ
チレンテレフタレート樹脂及びポリフェニレンサルファ
イド樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ま
しい。
【0028】上記トンネル構造を有する八チタン酸カリ
ウム繊維は、摩擦材としても好適に使用できる。
ウム繊維は、摩擦材としても好適に使用できる。
【0029】上記の熱可塑性樹脂用補強剤、複合材料及
び摩擦材等において、八チタン酸カリウム繊維と組み合
わせて使用する材料は、結合剤として各種熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂、ゴム系樹脂等、摩擦摩耗調整剤とし
て各種有機物粉末、無機物粉末等を使用目的に応じて適
宜選択できる。
び摩擦材等において、八チタン酸カリウム繊維と組み合
わせて使用する材料は、結合剤として各種熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂、ゴム系樹脂等、摩擦摩耗調整剤とし
て各種有機物粉末、無機物粉末等を使用目的に応じて適
宜選択できる。
【0030】
【実施例1】アナターゼ型酸化チタン1400gと炭酸カリ
ウム800gとを乾式混合した後、アルミナ製ルツボに入
れ、電気炉中で昇温速度250℃/時、保持温度1050℃、
保持時間3時間の条件で焼成した後、200℃/時の速度
で降温した。
ウム800gとを乾式混合した後、アルミナ製ルツボに入
れ、電気炉中で昇温速度250℃/時、保持温度1050℃、
保持時間3時間の条件で焼成した後、200℃/時の速度
で降温した。
【0031】焼成物をステンレス製容器中10Lの温水に
投入して5時間浸漬した後、600rpmで攪拌を開始し、浴
温を60℃に調整した。このときのpHは12であった。5N
−塩酸を滴下して1時間でpHを6.8に調整した(pH低下
速度0.09/分)。この後攪拌を更に続けると四チタン酸
カリウムの層間からカリウムイオンが溶出する為、pHが
高くなるが、塩酸滴下後、30分間攪拌を続けた場合のpH
の上昇が0.1以下になるまで、30分間隔で塩酸を滴下し
てpHを6.8に調整した。
投入して5時間浸漬した後、600rpmで攪拌を開始し、浴
温を60℃に調整した。このときのpHは12であった。5N
−塩酸を滴下して1時間でpHを6.8に調整した(pH低下
速度0.09/分)。この後攪拌を更に続けると四チタン酸
カリウムの層間からカリウムイオンが溶出する為、pHが
高くなるが、塩酸滴下後、30分間攪拌を続けた場合のpH
の上昇が0.1以下になるまで、30分間隔で塩酸を滴下し
てpHを6.8に調整した。
【0032】ろ過後、500℃で1時間焼成してチタン酸
カリウム繊維を得た。この繊維をX線回折により同定し
たところ、トンネル構造を有する八チタン酸カリウムの
単一相であった。又、光学顕微鏡により繊維を観察した
ところ、平均的な繊維長は50μm程度であった。
カリウム繊維を得た。この繊維をX線回折により同定し
たところ、トンネル構造を有する八チタン酸カリウムの
単一相であった。又、光学顕微鏡により繊維を観察した
ところ、平均的な繊維長は50μm程度であった。
【0033】
【実施例2】組成変換処理において、塩酸滴下後30分間
攪拌を続けた場合のpHの上昇幅が0.3以下になるまで30
分間隔で塩酸を滴下してpHを6.8に調整した他は実施例
1と同一条件で平均繊維長50μm程度のトンネル構造を
有する八チタン酸カリウムの単一相を得た。
攪拌を続けた場合のpHの上昇幅が0.3以下になるまで30
分間隔で塩酸を滴下してpHを6.8に調整した他は実施例
1と同一条件で平均繊維長50μm程度のトンネル構造を
有する八チタン酸カリウムの単一相を得た。
【0034】
【実施例3】組成変換処理において、pHを7.0に調整し
た他は実施例1と同一条件で平均繊維長50μm程度のト
ンネル構造を有する八チタン酸カリウムの単一相を得
た。
た他は実施例1と同一条件で平均繊維長50μm程度のト
ンネル構造を有する八チタン酸カリウムの単一相を得
た。
【0035】
【比較例1】組成変換処理において、5N−塩酸の滴下
速度を速くして15分間でpHを12から6.8に調整(pH低
下速度0.35/分)した他は、実施例1と同一条件で平均
繊維長50μm程度のトンネル構造を有する八チタン酸カ
リウムの単一相を得た。
速度を速くして15分間でpHを12から6.8に調整(pH低
下速度0.35/分)した他は、実施例1と同一条件で平均
繊維長50μm程度のトンネル構造を有する八チタン酸カ
リウムの単一相を得た。
【0036】
【比較例2】組成変換処理後の焼成温度を実施例1の50
0℃から400℃に低下させた他は、実施例1と同一条件で
平均繊維長50μm程度のトンネル構造を有する八チタン
酸カリウムの単一相を得た。
0℃から400℃に低下させた他は、実施例1と同一条件で
平均繊維長50μm程度のトンネル構造を有する八チタン
酸カリウムの単一相を得た。
【0037】
【実験例1】次いで実施例1、2、3、比較例1及び2
で得られた生成物及び市販の八チタン酸カリウム繊維
(大塚化学ティスモD)を石川式らいかい機等で粉砕した
後、所定量採取して水中に分散後、10分間煮沸し、水溶
液中のカリウムイオン量を日本ジャーレルアッシュ製IC
AP-505型高周波誘導結合プラズマ発光分析装置により分
析し、又水溶液中の塩素イオン量を日立製作所製分光光
度計100-0101により分析した。
で得られた生成物及び市販の八チタン酸カリウム繊維
(大塚化学ティスモD)を石川式らいかい機等で粉砕した
後、所定量採取して水中に分散後、10分間煮沸し、水溶
液中のカリウムイオン量を日本ジャーレルアッシュ製IC
AP-505型高周波誘導結合プラズマ発光分析装置により分
析し、又水溶液中の塩素イオン量を日立製作所製分光光
度計100-0101により分析した。
【0038】これにより塩化カリウムとして含まれるカ
リウム除去してチタン酸カリウムの結晶構造から溶出し
た遊離カリウム量を算出した。結果を表1に示す。
リウム除去してチタン酸カリウムの結晶構造から溶出し
た遊離カリウム量を算出した。結果を表1に示す。
【0039】尚、粉砕物の繊維長は約7μmであり、実
施例及び比較例で得られた生成物間では、特に差は認め
られなかった。
施例及び比較例で得られた生成物間では、特に差は認め
られなかった。
【0040】
【比較例3】R.Marchandらの方法(Mat.Res.Bull.,15,11
29(1980))に準じて、以下の方法により八チタン酸カリ
ウム繊維を合成した。
29(1980))に準じて、以下の方法により八チタン酸カリ
ウム繊維を合成した。
【0041】アナターゼ型酸化チタン1400gと硝酸カリ
ウム886gとを乾式混合した後(TiO2/KNO3モル比=2)、ア
ルミナ製ルツボにいれ、1000℃で2日間焼成した。
ウム886gとを乾式混合した後(TiO2/KNO3モル比=2)、ア
ルミナ製ルツボにいれ、1000℃で2日間焼成した。
【0042】焼成物をステンレス製容器中10Lの温水中
に投入して5時間浸漬した後600rpmで12時間攪拌を行っ
た。
に投入して5時間浸漬した後600rpmで12時間攪拌を行っ
た。
【0043】該スラリー1Lを量り取り、純水43L加えて
希釈した(100ml中の4チタン酸カリウム量は10モル)。
このときのpHは12であった。0.1N−硝酸を添加しながら
5分でpHを12から7に調整した(pH低下速度1.0/
分)。30分間攪拌を続けた場合のpHの上昇が0.1以下に
なるまで、30分間隔で塩酸を滴下してpHを7に調整し
た。その後、5日間pH7で攪拌保持した。ろ過後、500
℃で1時間焼成してチタン酸カリウム繊維を得た。
希釈した(100ml中の4チタン酸カリウム量は10モル)。
このときのpHは12であった。0.1N−硝酸を添加しながら
5分でpHを12から7に調整した(pH低下速度1.0/
分)。30分間攪拌を続けた場合のpHの上昇が0.1以下に
なるまで、30分間隔で塩酸を滴下してpHを7に調整し
た。その後、5日間pH7で攪拌保持した。ろ過後、500
℃で1時間焼成してチタン酸カリウム繊維を得た。
【0044】この繊維をX線回折により同定したとこ
ろ、トンネル構造を有する八チタン酸カリウムの単独相
であった。また、光学顕微鏡により繊維を観察したとこ
ろ平均的な繊維長は80μm程度であった。
ろ、トンネル構造を有する八チタン酸カリウムの単独相
であった。また、光学顕微鏡により繊維を観察したとこ
ろ平均的な繊維長は80μm程度であった。
【0045】
【表1】
【0046】表1により、本発明によるチタン酸カリウ
ム繊維の遊離カリウム含有量が少ないことが明らかであ
り、本発明のチタン酸カリウムは、繊維の芯部まで遊離
カリウムが除去されていることが判る。
ム繊維の遊離カリウム含有量が少ないことが明らかであ
り、本発明のチタン酸カリウムは、繊維の芯部まで遊離
カリウムが除去されていることが判る。
【0047】
【実験例2】本発明のチタン酸カリウム繊維の有用性
を、遊離カリウムの存在を最も嫌う樹脂の一つとされる
ポリカーボネートにより調べた。
を、遊離カリウムの存在を最も嫌う樹脂の一つとされる
ポリカーボネートにより調べた。
【0048】ポリカーボネート樹脂(三菱瓦斯化学製、
商品名:ユーピロンS-2000)70部とチタン酸カリウム繊
維(エポキシ系シランカップリング剤0.5%処理品)30部
とをナカタニ機械製AS-30,2軸押出機により290℃の温
度で溶融・混合した後、ストランドを水冷・切断してペ
レットを得た。
商品名:ユーピロンS-2000)70部とチタン酸カリウム繊
維(エポキシ系シランカップリング剤0.5%処理品)30部
とをナカタニ機械製AS-30,2軸押出機により290℃の温
度で溶融・混合した後、ストランドを水冷・切断してペ
レットを得た。
【0049】得られたペレットを山城精機製作所製SAV-
30-30型射出成形機により、射出成形(シリンダー温度29
0℃、金型温度90℃)し、引張試験片及び曲げ試験片を得
た。
30-30型射出成形機により、射出成形(シリンダー温度29
0℃、金型温度90℃)し、引張試験片及び曲げ試験片を得
た。
【0050】引張試験は、JIS K7113、曲げ試験はJIS K
7203に準拠して測定した。結果を表2に示す。
7203に準拠して測定した。結果を表2に示す。
【表2】
【0051】表2より明らかなように、本発明のチタン
酸カリウム繊維補強効果の方が著しく大である。
酸カリウム繊維補強効果の方が著しく大である。
【0052】比較例のチタン酸カリウムを充填した試験
片が黄色を帯びていることから樹脂が分解したことが分
かる。
片が黄色を帯びていることから樹脂が分解したことが分
かる。
【0053】従って、比較例のチタン酸カリウムの遊離
カリウム含有量が多い為に樹脂が分解し、補強効果が低
下したものと判断される。
カリウム含有量が多い為に樹脂が分解し、補強効果が低
下したものと判断される。
【0054】
【実験例3】ポリカーボネート樹脂(出光石油化学製、
商品名:タフロンA-2500)85部とチタン酸カリウム繊維1
5部とをナカタニ機械製2軸押出機AS-30により、290℃
で溶融・混練てペレット化した。得られたペレットを実
施例2と同様な条件で射出成形し、強度測定用試験片を
作製した。試験結果を表3に示す。
商品名:タフロンA-2500)85部とチタン酸カリウム繊維1
5部とをナカタニ機械製2軸押出機AS-30により、290℃
で溶融・混練てペレット化した。得られたペレットを実
施例2と同様な条件で射出成形し、強度測定用試験片を
作製した。試験結果を表3に示す。
【表3】
【0055】
【実験例4】ポリカーボネート樹脂(三菱瓦斯化学製、
商品名:ユーピロンS-2000)40部、ABS樹脂(宇部サイ
コン製、商品名:サイコラックUT-30)40部及びチタン酸
カリウム繊維(エポキシ系シランカップリング剤1.0%処
理品)20部とを280℃で溶融・混合してペレットを得た。
商品名:ユーピロンS-2000)40部、ABS樹脂(宇部サイ
コン製、商品名:サイコラックUT-30)40部及びチタン酸
カリウム繊維(エポキシ系シランカップリング剤1.0%処
理品)20部とを280℃で溶融・混合してペレットを得た。
【0056】得られたペレットを実施例2と同様な条件
で射出成形し、強度測定用試験片を作製した。試験結果
を表4に示す。
で射出成形し、強度測定用試験片を作製した。試験結果
を表4に示す。
【表4】
【0057】
【実験例5】ポリブチレンテレフタレート樹脂(ポリプ
ラスチックス製、商品名:ジュラネックス 2000)70部と
チタン酸カリウム繊維(エポキシ系シランカップリング
剤0.8%処理品)30部とをナカタニ機械製2軸押出機AS-3
0により、250℃で溶融・混練してペレット化した。得ら
れたペレットを山城精機製作所製 SAV-30-30型 射出成
形機により、射出成形(シリンダー温度250℃、金型温度
70℃)し、引張試験片及び曲げ試験片を作製した。試験
結果を表5に示す。
ラスチックス製、商品名:ジュラネックス 2000)70部と
チタン酸カリウム繊維(エポキシ系シランカップリング
剤0.8%処理品)30部とをナカタニ機械製2軸押出機AS-3
0により、250℃で溶融・混練してペレット化した。得ら
れたペレットを山城精機製作所製 SAV-30-30型 射出成
形機により、射出成形(シリンダー温度250℃、金型温度
70℃)し、引張試験片及び曲げ試験片を作製した。試験
結果を表5に示す。
【表5】
【0058】
【実験例6】ポリブチレンテレフタレート樹脂とチタン
酸カリウム繊維との混合比率を85:15とした他は、実施
例5同様な条件で試験した。試験結果を表6に示す。
酸カリウム繊維との混合比率を85:15とした他は、実施
例5同様な条件で試験した。試験結果を表6に示す。
【表6】
【0059】
【実験例7】ポリフェニレンサルファイド樹脂(呉羽化
学工業製、商品名:フオートロンKPS#214)60部とチタン
酸カリウム繊維(エポキシ系シランカップリング剤1.0%
処理品)40部とをナカタニ機械製2軸押出機AS-30によ
り、320℃で溶融・混練してペレット化した。得られた
ペレットを山城精機製作所製 SAV-30-30型 射出成形機
により、射出成形(シリンダー温度320℃、金型温度150
℃)し、引張試験片及び曲げ試験片を作製した。試験結
果を表7に示す。
学工業製、商品名:フオートロンKPS#214)60部とチタン
酸カリウム繊維(エポキシ系シランカップリング剤1.0%
処理品)40部とをナカタニ機械製2軸押出機AS-30によ
り、320℃で溶融・混練してペレット化した。得られた
ペレットを山城精機製作所製 SAV-30-30型 射出成形機
により、射出成形(シリンダー温度320℃、金型温度150
℃)し、引張試験片及び曲げ試験片を作製した。試験結
果を表7に示す。
【表7】
【0060】
【実験例8】ポリフェニレンサルファイド樹脂とチタン
酸カリウム繊維との混合比率を80:20とした他は、実施
例7と同様な条件で試験した。結果を表8に示す。
酸カリウム繊維との混合比率を80:20とした他は、実施
例7と同様な条件で試験した。結果を表8に示す。
【表8】
【0061】
【発明の効果】本発明のトンネル構造を有する八チタン
酸カリウム繊維は、遊離カリウム含有量が30ppm以下と
少ない為に、各種熱可塑性系樹脂、液晶ポリマー及び摩
擦材等の遊離カリウムの存在を嫌う素材の補強材として
好適である。
酸カリウム繊維は、遊離カリウム含有量が30ppm以下と
少ない為に、各種熱可塑性系樹脂、液晶ポリマー及び摩
擦材等の遊離カリウムの存在を嫌う素材の補強材として
好適である。
【0062】又、本発明のトンネル構造を有する八チタ
ン酸カリウム繊維は、六チタン酸カリウム繊維よりも柔
軟性に富むので、樹脂との混練時の破損が少なく、補強
効果がより高い。
ン酸カリウム繊維は、六チタン酸カリウム繊維よりも柔
軟性に富むので、樹脂との混練時の破損が少なく、補強
効果がより高い。
【0063】本発明のトンネル構造を有する八チタン酸
カリウム繊維の製造方法は、酸洗浄工程が不要になると
共に、加熱温度を低下できるので、低コスト化が可能で
ある。
カリウム繊維の製造方法は、酸洗浄工程が不要になると
共に、加熱温度を低下できるので、低コスト化が可能で
ある。
【0064】又、本発明の摩擦材は、使用される八チタ
ン酸カリウム繊維の遊離カリウムが30ppm以下であるの
で、従来のチタン酸カリウム繊維を使用したときに起こ
っていた遊離カリウムによる、摩擦材を形成する他の樹
脂や充填材の劣化がほとんどない。また、吸湿性も従来
品と比べかなり低いものである。その結果、前記の摩擦
係数の低下や摩耗量の増加をきわめて良好に抑えること
ができる。
ン酸カリウム繊維の遊離カリウムが30ppm以下であるの
で、従来のチタン酸カリウム繊維を使用したときに起こ
っていた遊離カリウムによる、摩擦材を形成する他の樹
脂や充填材の劣化がほとんどない。また、吸湿性も従来
品と比べかなり低いものである。その結果、前記の摩擦
係数の低下や摩耗量の増加をきわめて良好に抑えること
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08L 69/00 C08L 69/00 81/02 81/02 D01F 9/08 D01F 9/08 Z // C08J 5/04 C08J 5/04 C08L 69:00
Claims (6)
- 【請求項1】 遊離カリウム量が30ppm以下であること
を特徴とする、トンネル構造を有する八チタン酸カリウ
ム繊維。 - 【請求項2】 チタン原料化合物とカリウム原料化合物
とを、一般式K2O・nTiO2(但しn=2〜4)で示さ
れる割合で配合混合する工程と、 900℃〜1200℃で焼成して、チタン酸カリウム繊維を生
成する工程と、 該繊維を溶液中に浸漬し単繊維に解繊してスラリーを形
成する工程と、 該スラリーに酸を添加して、pHを低下させる速度を0.
05〜0.1/分に制御しつつpHを6.6〜7.0に調製する
ことにより、チタン酸カリウム繊維の組成がTiO2/
K2O(モル比)で7.95〜8.00の組成となるように処理す
る工程と、 上記組成のチタン酸カリウム繊維を450〜550℃で加熱す
る工程とを含むことを特徴とする請求項1記載のトンネ
ル構造を有する八チタン酸カリウム繊維の製造方法。 - 【請求項3】 請求項1記載のトンネル構造を有する八
チタン酸カリウム繊維を含有する熱可塑性樹脂用補強
材。 - 【請求項4】 請求項1記載のトンネル構造を有する八
チタン酸カリウム繊維と熱可塑性樹脂とを含有する複合
材料。 - 【請求項5】 上記熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート
樹脂、ABS樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、
及びポリフェニレンサルファイド樹脂からなる群より選
ばれる少なくとも1種である請求項4記載の複合材料。 - 【請求項6】 請求項1記載のトンネル構造を有する八
チタン酸カリウム繊維を含有することを特徴とする摩擦
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31550697A JPH11147715A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | トンネル構造を有する八チタン酸カリウム繊維、その製造方法及びそれを含む複合材料並びに摩擦材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31550697A JPH11147715A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | トンネル構造を有する八チタン酸カリウム繊維、その製造方法及びそれを含む複合材料並びに摩擦材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11147715A true JPH11147715A (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=18066180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31550697A Pending JPH11147715A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | トンネル構造を有する八チタン酸カリウム繊維、その製造方法及びそれを含む複合材料並びに摩擦材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11147715A (ja) |
-
1997
- 1997-11-17 JP JP31550697A patent/JPH11147715A/ja active Pending
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