JPH0292824A

JPH0292824A - 針状低次酸化チタン及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0292824A
Application number: JP24658588A
Authority: JP
Inventors: Haruo Okuda; 奥田　晴夫; Hideo Takahashi; 英雄高橋
Original assignee: Ishihara Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Ishihara Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-03

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、一般式Ｔｉｄｙ　　（但し、Ｘは、１≦ｘ〈
２の正の実数）で表わされる針状低次酸化チタン及びそ
の製造方法に関する。針状低次酸化チタンは、その導電
性を利用してプラスチックス、ゴム、繊維などの導電性
付与剤或は帯電防止剤として、電子写真複写紙、静電記
録紙などの記録材料の支持体用導電性付与剤としてまた
、塗料用の黒色系、灰色系色材として有用なものであり
、更にその針状性を利用して各種樹脂組成物、ゴム組成
物の強度付与剤としても有用なものである。

〔従来の技術〕

導電性粉末としては、従来からカーボンブランクなどが
広く使用されているが、このものは、樹脂媒体での分散
性が悪く、しかもその安全性に疑問が持たれているため
に、その利用分野は制限される。そこで最近では、球状
の二酸化チタン粉末を還元して得られる低次酸化チタン
（ＴＩＯＸ　　：　ｘは２未満の実数）やチタン酸カリ
ウム繊維を還元して得られる還元チタン酸カリウム繊維
（ＫｚＯ・ｎＴｉ（１＋　　：　ｎは２〜１２の整数、
Ｘは２未満の実数）などの利用が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

導電性付与剤は、その形状が球状のものより針状或は繊
維状である方が樹脂媒体における導電性付与剤同士の接
触が多くなり、より少ない配合量で所望の導電性が得ら
れることから望ましいものである。この点から、チタン
酸カリウム繊維を還元して得られる還元チタン酸カリウ
ム繊維は、導電性付与剤として優れたものであるが、還
元チタン酸カリウム繊維は、機械的強度が小さいために
、樹脂媒体に配合、混練する際に繊維が折れ易く、所望
の導電性が得られ難いという問題点を抱えている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、針状或は繊維状の導電性物質の導電性付
与剤としての優秀性に着目して種々研究した結果、（イ
）公知の針状二酸化チタンは、その原料に由来するアル
カリ金属、アルカリ土類金属、リン化合物などの不純物
を必然的に含存しているが、比較的容易に還元されるこ
と（ロ）針状二酸化チタンを還元して得られる針状低次
酸化チタンは機械的強度が高く、樹脂媒体への配合、混
練でも折れ難いこと及び（ハ）この還元された針状低次
酸化チタンは、粉体抵抗値１〜１０”Ωｃｍ程度を示し
、望ましい導電性付与剤であることなどの知見を得て本
発明を完成したものである。

すなわち本発明は、重量平均長軸長さが１〜１０μｍ、
重量平均長軸長さが０．０２〜０．８μｍであり、一般
式ＴｉＯｘ　　（但し、Ｘは、ｌ≦ｘ＜２の正の実数）
で表わされることを特徴とする針状低次酸化チタンであ
る。

本発明の針状低次酸化チタンは、良好な導電性能を有し
、機械的強度が高く、かつ種々の導電性付与基材に対す
る分散性にも優れており、また導電性能が環境湿度や長
期間の使用に対して安定であるなど優れた特徴を有する
ものである。

本発明の針状低次酸化チタンの長袖は、重量平均長軸長
さとして１〜ｌＯμｍ、望ましくは５〜７μｍであり、
短軸は、重量平均長軸長さとして０．０２〜０．８．１
７１１１　、望ましくは０．０５〜０．２　μｍである
。長軸の長さが前記範囲より短かくなりすぎると粉体抵
抗では問題ないものの、樹脂媒体に配合したときの導電
性付与能が低下する。また長くなりすぎると樹脂媒体で
の分散性が低下し、得られる塗膜、シートの表面平滑性
が悪くなって好ましくない。短軸の長さが前記範囲より
短かくなりすぎると機械的強度が小さくなり、折れやす
い。

また長くなりすぎるとアスペクト比（針状比）が小さく
なるために所望の導電性が得られ難い。従って、予め前
記範囲内の大きさのものを分級手段で選別しておくこと
が望ましい。

本発明の針状低次酸化チタンは、Ｔｊｏｌが還元されて
、その還元度に応じて結合酸素量が異なるＴｉＯｘ　　
（但し、Ｘは１≦ｘ＜２の正の実数）なる組成で表わさ
れるものである。Ｘの値によって針状低次酸化チタンの
色、導電性が変わるので、その用途に応じて適宜Ｘの値
を選定できる。

本発明の針状低次酸化チタンは、各種の樹脂媒体におけ
る分散性が優れているが、用途、樹脂の種類などに応じ
て、必要があればその表面をチタンカップリング剤、シ
ランカップリング剖、多価フルコール、アルカノールア
ミンなどの有機物で被覆したり、特に導電性を重用視し
ない用途の場合は、アルミニウム、ケイ素、チタン、ス
ズ、ジルコニウム、アンチモンなどの酸化物、水酸化物
、水和酸化物のような無機物で被覆してもよい。

なお、本発明の針状低次酸化チタンは、塗料の色材とし
て使用すると、従来のカーボンブラックでは得られない
ような特徴のある色感を得ることができる。

本発明の針状低次酸化チタンは、例えば針状二酸化チタ
ンを金属チタン粉末と混合し、不活性ガス雰囲気中で加
熱したり、針状二酸化チタンをアンモニアガス雰囲気中
で加熱したり、或は針状二酸化チタンと金属チタン粉末
の混合物をアンモニアガス雰囲気中で加熱したりして製
造することができる。

本発明で用いる針状二酸化チタンは、例えば特公昭４７
−４４９７４号に記載されているように、ルチルＴｉｅ
、と塩化ナトリウムのようなアルカル金属塩及びオキシ
−リン化合物とを混合し、次に７２５〜１０００℃で焼
成して得られたり、また特公昭４５１８３７０号に記載
されているようにＴｉ０ｚ源、亜鉛化合物、アルカリ金
属化合物及び燐酸化合物を混合して焼成したりして得ら
れる。このようにして得られる針状二酸化チタンは普通
、焼成の汲水侵出などの手段で可溶性塩が除去されるが
、完全な除去は困難であり、例えば特公昭４７−４４９
７４号の方法で得られる針状二酸化チタンの場合、アル
カリ金属を酸化物として３〜４重量％、リン化合物をＰ
２Ｏ，として４〜６重量％含有しているのが普通である
。本発明においては、このような不純物含有の針状二酸
化チタンをそのまま或は酸、アルカリなどで抽出、除去
して使用することができる。また、このような方法では
、普通長さの不揃いの針状二酸化チタンが得られるが、
加熱処理に先だって分級処理を施し、所望の長さの針状
二酸化チタンを選別して用いるのが望ましい。

針状二酸化チタンと金属チタン粉末の混合物を不活性ガ
ス雰囲気中で加熱する方法においては、両成分の混合割
合、加熱処理条件などは目的とする針状低次酸化チタン
の還元度に応じて適宜選択することができるが、通常針
状二酸化チタン（ＴｉＯ□）と金属チタン（Ｔｉ）の混
合モル比は、１２；１〜１：１の範囲で、加熱処理条件
は例えば窒素、アルゴン、ヘリウムなどの気流による不
活性ガス雰囲気中で８００〜１２００℃、望ましくは８
００〜１０００℃の範囲で行なう。加熱時間は、加熱温
度、原料の混合割合などにより異なり、−概に言えない
が、通常１〜ＩＯ時間である。加熱処理は、種々の型式
の加熱炉を使用して行なうことができるが、工業的には
回転炉中で窒素気流下で行なうのが望ましい。また、還
元反応の際の粒子成長や焼結を抑制したり、生成物の導
電性を高めたりするために、必要に応じ、種々の焼成処
理補助剤、例えばリン、アルカル金属、アルカリ土類金
属、アルミニウム、珪素、亜鉛、ニオブ、タングステン
、タンタルなどの化合物を添加処理することもできる。

前記補助剤の添加量は、針状二酸化チタンと金属チタン
との混合割合、加熱処理条件によって異なり一概に言え
ないが、針状二酸化チタンの重量基準に対して、酸化物
換算で通常０、１〜０，５％である。

このようにして得られた焼成物は、非酸化性雰囲気中で
１００℃以下、望ましくは常温まで放冷し、次いで乾式
法又は湿式法或はそれらを組合せて粉砕し、必要あれば
その後分級したり、前記の有機物、無機物で表面被覆し
たりして本発明の針状低次酸化チタンとする。

前記方法で用いる金属チタン粉末は、微粉状のものでも
、粉状のものでもいずれのものも使用できるが、通常１
００メツシユ以下、望ましくは２００メソシユ以下、特
に望ましくは３５０メソシユ以下の粒度のものである。

針状二酸化チタンをアンモニアガス雰囲気中で加熱する
方法においては、目的とする針状低次酸化チタンの還元
度により異なるが、を通７００〜１０００℃、好ましく
は８００〜９００℃の範囲の温度で１〜ＩＯ時間加熱す
る。この場合も種々の型式の加熱炉を使用して加熱処理
することができるが、工業的には回転炉中で行なうのが
望ましい。焼成物は前記と同様に放冷、粉砕し必要あれ
ば更に分級して本発明の針状低次酸化チタンとする。

〔実施例〕

実施例１重量平均長軸長さ３．２μｍ、重量平均長軸長さ０．０
６μｍの針状二酸化チタン（Ｔｉｅ、品位９８．５重量
％）に金属チタン粉末（粒度：３２５メツシュ全通品、
純度：　９９．１重量％）をモル比３；１の割合で均一
混合し、この混合物を回転炉に装入して窒素ガス気流の
不活性雰囲気中で８２５℃で３時間加熱した。次いで得
られた生成物を同雰囲気中で７０℃まで冷却し、さらに
大気中で常温まで放冷した。このようにして得られた青
黒色の粉末をパルベライザーで粉砕して本発明の針状低
次酸化チタンを得た。このものは、重量平均長軸長さが
３．０μｍ、重量平均長軸長さが０．０８μｍであった
。

実施例２実施例１で用いたものと同じ針状二酸化チタンを回転炉
に装入し、炉内を窒素ガスで置換した。

その後炉内をアンモニアガスで置換し、更にアンモニア
ガスを少量流しながら８５０℃で３時間加熱した。次い
で得られた生成物を同雰囲気中で１００℃まで冷却し、
窒素雰囲気に切替えて常温まで冷却した。このようにし
て得られた黒色の粉末をパルベライザーで粉砕して本発
明の針状低次酸化チタンを得た。このものは、重量平均
長軸長さが３．１μｍ、重量平均長軸長さが０．０７μ
ｍであった。

試験例１前記実施例１及び２で得られた針状低次酸化チタンと比
較例１としての還元チタン酸カリウム繊維市販品（大隊
化学製ＢＫ−２００）並びに比較例２としての還元球状
酸化チタン市販品（三菱金属製チタンブラック２０Ｍ）
についてその粉体抵抗（９ｃｍ）を次の方法で測定し、
第１表の結果を得た。

（粉体抵抗の測定）試料粉末を１００　ｋｇ／ｃｎｉの圧力で成型して円柱
状圧粉体（直径１８鳳鳳、厚さ３龍）とし、その直流抵
抗を測定し、下記の式から粉体抵抗を算出した。

試験例２実施例及び比較例の各種の試料粉末の各１２ｇをヘキサ
メタリン酸ナトリウムを０．５重量％含有する脱イオン
水１２ｇ及びガラスピーズ２６ｇと混合した後、ペイン
トシェーカー（Ｒｅｄ　ｄｅｖｉ１社＃５１１０）に入
れて、１分間、１５分間及び３０分間振とうして、それ
ぞれのミルベースを調製した。

次に、各ミルベースにポリビニルアルコール（１０重量
％水溶液）を加え、攪拌、混合して乾燥塗膜中の顔料濃
度（顔料／樹脂十顔料）が４０重量％となる塗料を調製
した。この塗料をアート祇（１０備ＸＩＱｃｍ）に乾燥
塗膜が６μｍになるように塗布し、１時間放置後８０℃
で１時間乾燥して試験紙を作成した。デジタルオームメ
ーター（Ｒ−５０６型、川口電気製作所型）でこの試験
紙の電気抵抗を測定し、下記の式から表面抵抗率を算出
して第２表の結果を得た。

表面抵抗率（Ω／口）＝測定値×５０（電極定数）第　
　２　　表〔発明の効果〕従来品である還元チタン酸カリウム繊維及び還元球状酸
化チタンは、そのものの粉体抵抗は非常に小さく良好な
導電性物質であることが第１表から分るが、これらを樹
脂媒体に分散させると、還元球状酸化チタンは殆んど導
電性を発揮できなくなり、また還元チタン酸カリウム繊
維は分散時間が長くなるに従って導電性が著しく低下す
ることがそれぞれ第２表から分かる。これに対して、本
発明の針状低次酸化チタンは、第１表の通り、良好な導
電性能をもつものであり、また、第２表からも明らかな
ように、このものを樹脂媒体に配合し、混練しても優れ
た導電性を示している。このように、本発明の針状低次
酸化チタンは機械的強度が大きいために樹脂媒体への分
散の際に折れ難く、導電性付与剤として優れたものであ
ることが分かる。

Claims

【特許請求の範囲】１、重量平均長軸長さが１〜１０μｍ、重量平均短軸長
さが０．０２〜０．８μｍであり、一般式ＴｉＯ＿ｘ（
但し、ｘは、１≦ｘ＜２の正の実数）で表わされること
を特徴とする針状低次酸化チタン。２、針状二酸化チタンと金属チタン粉末との混合物を不
活性ガス雰囲気中で８００〜１２００℃の範囲の温度に
加熱することを特徴とする重量平均長軸長さが１〜１０
μｍ、重量平均短軸長さが０．０２〜０．８μｍであり
、一般式ＴｉＯ＿ｘ（但し、ｘは、１≦ｘ＜２の正の実
数）で表わされる針状低次酸化チタンの製造方法。３、針状二酸化チタンをアンモニアガス雰囲気中で７０
０〜１０００℃の範囲の温度に加熱することを特徴とす
る重量平均長軸長さが１〜１０μｍ、重量平均短軸長さ
が０．０２〜０．８μｍであり、一般式ＴｉＯ＿ｘ（但
し、ｘは、１≦ｘ＜２の正の実数）で表わされる針状低
次酸化チタンの製造方法。