JPH037697B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は着色剤と結合剤とで被覆された着色さ
れた微細な繊維状チタン酸アルカリに関する。

従来、プラスチツク成形品などの強度、寸法安
定性、その他の物性を向上させるために粉末充填
剤や繊維質充填剤をプラスチツクなどの母材と混
合して成形する寸法が知られており、繊維強化プ
ラスチツク用充填剤としては繊維充填剤が多用さ
れている。

最近、その繊維質充填剤として耐熱性、表面平
滑性、高強度など成形材料などにおけるニーズの
多様化に伴ない、引張強度、曲げ強度、衝撃強
度、熱変形温度、曲げ弾性系数などの物性の改善
に有効な微細繊維状チタン酸アルカリが注目を集
めている。

しかしながら、屈折率の高いチタン酸アルカリ
の白色ウイスカとして一般にえられる繊維状チタ
ン酸アルカリは隠蔽力が大きいため、これを母材
を混入させてえられるものの白色度が強すぎて白
色以外の色調がえにくく、ほかの着色剤と併用し
ても淡色となるか白色基調にその着色剤が点在す
るような状態となる欠点があり、色調においても
ニーズが多様化した現在においてその使用が制約
されるという問題がある。

本発明者らはすでに提案した黒色、紫色または
黄金色としてえられるチタン酸アルカリ（特開昭
57−34025号公報参照）の産業上での利用性を高
めるべく鋭意研究を重ねた結果本発明に到達し
た。

本発明は表面が着色剤および無機質結合剤の混
合物で被覆されてなる着色された微細な繊維状チ
タン酸アルカリからなるプラスチツク成形品用補
強剤を提供する。

本発明において微細な繊維状チタン酸アルカリ
とは一般式M₂OnTiO₂mH₂O（式中、Ｍはアルカ
リ金属、ｎは８以下の正の実数、ｍは４以下の正
の実数または０である）で表わされる化合物をい
い、具体的にはたとえばLi₄TiO₄、Li₂TiO₃、
Na₂Ti₇O₁₅、K₂OTi₄O₉、K₂OTi₆O₁₃、
K₂OTi₈O₁₇およびその水和物などがあげられる。

本発明における繊維状チタン酸アルカリは繊維
長さが0.1μｍ以上、500μｍ以下、好ましくは１〜
200μｍ、アスペクト比が20以上のものである。
その理由はたとえば一般式K₂OTiO₂mH₂O（式
中、ｍは前記と同じ）で表わされる断熱性、電気
絶縁性などにすぐれる６チタン酸カリウムおよび
その水和物からなる繊維状チタン酸アルカリにお
いて、その繊維長が1μｍ以上でアスペクト比が
20以上とくに100以上のものはプラスチツクなど
への分散性がよいばかりでなく、えられる該繊維
を含有する成形物は寸法安定性、表面平滑性、機
械的強度にすぐれているので該繊維は補強剤ない
し物性向上剤として有効である反面、アスペクト
比が10未満の粉末状チタン酸アルカリが同じ粒度
の着色剤と混合するだけで混和された色彩のもの
になるのと異なり、単に着色剤と混合するのみで
は均質な色調のものをうることができないからで
ある。

本発明における微細な繊維状チタン酸アルカリ
は表面が着色剤と結合剤との混合物で覆われた状
態で着色されている。

該表面を覆う着色剤は有機質あるいは無機質の
染料または顔料であり、繊維状チタン酸アルカリ
の耐熱性を活かすばあいには耐熱性の顔料がよ
い。着色剤の粒度としては繊維状チタン酸アルカ
リの繊維長と同じかそれ以下、なかんづく繊維径
と同じか繊維長の1/10以下のものがよい。着色剤
の具体例としてはたとえばニトロ系染料、酸性染
料、アゾ系染料、建染染料、媒染染料などの有機
質染料、ZnO、TiO₂、Fe₂O₃、Fe₃O₄のような金
属酸化物、ZnSのような金属硫化物、Ti−Fe−
Zn系、Co−Al系、Ti−Ni系のような金属固溶
体、PbSO₄のような金属硫酸塩、その他金属の複
塩または錯塩などの無機質顔料、アゾ系顔料、建
染染料系顔料、酸性染料系顔料、媒染染料系顔
料、塩基性染料系顔料、フタロシアニン系顔料、
ニトロソ系顔料などの有機質顔料がある。繊維状
チタン酸アルカリの耐熱性を活かすばあいの着色
剤としては、たとえばTi−Fe−Zn系、Fe−Zn
系、Co−Al系、Co−Al−Cr系、Ti−Ni系のよ
うな琺瑯や陶磁器などの釉薬の顔料がよい。また
食器用、玩具用、医療用となるものに含有させる
ばあいには低毒性の着色剤が好ましい。

着色剤の使用量は、着色剤または併用する結合
剤の種類、所望の色調などにより異なるが、通常
繊維状チタン酸アルカリ100部（重量部、以下同
じ）あたり0.01〜50部、なかんづく0.1〜30部で
ある。着色剤の使用量が過少であると母材に含有
させても所望の色調がえられないし、過多である
と繊維状チタン酸アルカリに基づく補強効果が低
減する。

本発明において繊維状チタン酸アルカリの表面
を着色剤と混合した状態で覆う結合剤としては無
機質の結合剤が用いられる。無機質結合剤として
はたとえばコロイダルシリカ、エチルシリケー
ト、ケイ酸塩類、リン酸塩類などがあり、これら
結合剤は１種または２種以上が用いられる。

本発明の繊維状チタン酸アルカリの調製は、た
とえば溶媒や分散媒を用いて溶液状、ラテツクス
状、エマルジヨン状の結合剤液を調製し、これに
着色剤を分散させるか溶解させるかしたのち繊維
状チタン酸アルカリを加えて室温下でまず液状で
被覆された繊維状チタン酸アルカリをえ、ついで
これを乾燥加熱処理し結合剤、着色剤を固着させ
ることにより行なうこことができる。その際、２
種以上の結合剤を併用するばあいであつて単一色
調のものをうるばあいにあつてはそれらが相溶す
るものであることが望ましい。ことにエチルシリ
ケートとポリビニルブチラールをアルコールなど
の共通溶媒に溶かした結合剤溶液はエチルシリケ
ートによる繊維状チタン酸アルカリへの接着性に
対する寄与、ポリビニルブチラールによる顔料
（着色剤）分散性、有機質樹脂への親和性に対す
る寄与があつて、実用性の高いものである。

本発明の繊維状チタン酸アルカリの調製は着色
剤と結合剤と繊維状チタン酸アルカリとを混合し
てまず該チタン酸アルカリに着色剤と結合剤との
混合物が付着したものをえ、ついでこれを加熱処
理することによつても行なうことができる。その
際、加熱処理温度は主として用いる結合剤により
適宜選択され、通常結合剤の耐熱温度の観点から
250℃以下、好ましくは結合剤の熱流動温度以上
ないし150℃以下である。

また所望の色調が２種以上の色相、彩度、明度
などが混合したものであるばあいには、相溶性の
ない２種以上の結合剤の溶液を用い、これらの溶
液に２種以上の着色剤をそれぞれ別個に溶解さる
か分散させたもので繊維状チタン酸アルカリを被
覆し、これを乾燥加熱処理することにより目的物
をうることができる。もちろん、プラスチツク成
形品などの最終製品に２種以上の色相、彩度、明
度などが混合した色調をもたせたいばあい、本発
明の繊維状チタン酸アルカリの単色で色違いのも
のを２種以上用いるようにしてもよい。

前記以外に本発明の繊維状チタン酸アルカリを
調製する方法としては、着色剤の溶液または分散
液に結合剤を溶かすか分散させこれに繊維状チタ
ン酸アルカリを加えるか、溶媒または分散媒に繊
維状チタン酸アルカリを分散させたものに着色剤
と結合剤を溶解させるか分散させて、まず着色剤
と結合剤との混合溶液で覆われた繊維状チタン酸
アルカリをえ、これを乾燥加熱処理して着色剤と
結合剤との混合物を固着させる方法などがある。

本発明の繊維状チタン酸アルカリを調製するに
際し、着色剤と結合剤の配合割合は着色剤と結合
剤の種類、所望の色調などにより適宜選択される
が、通常着色剤100部、結合剤30〜3000部、好ま
しくは着色剤の結合剤に対する臨界着色剤体積濃
度（以下、CPVCという）あたり50〜1000部であ
る。CPVCを過度に超える量の着色剤を用いると
着色剤の繊維状チタン酸アルカリからの脱離がい
ちじるしくなり、CPVCには過少な量の着色剤を
用いると繊維状チタン酸アルカリが合着して粗大
粒子となり母材への分散性が低下する。

また繊維状チタン酸アルカリに対する着色剤、
結合剤および溶媒または分散媒の混合物の使用割
合は、繊維状チタン酸アルカリの吸油量以上とす
るのがよく、用いる繊維状チタン酸アルカリの繊
維長、アスペクト比あるいは結合剤、溶媒ないし
分散媒の種類により異なるが、通常繊維状チタン
酸アルカリ100部、該混合物50〜1000部、好まし
くは150〜300部とするのがよい。該混合物の使用
割合が50部末満であると繊維状チタン酸アルカリ
の表面に該混合物が均質に被覆せずに不均一な色
調となり、他方1000部を超えると該混合物中の結
合剤含量が多いばあい被覆層が厚くなりすぎて繊
維状チタン酸アルカリがその特性を低下させた
り、凝集して母材への分散性が低下し、また該混
合物中の溶媒ないし分散媒が多いばあい後続の乾
燥加熱処理時間が長くなり、好ましくない。

本発明の繊維状チタン酸アルカリをうるに際
し、前記以外に用いうる補助剤としては分散助
剤、消泡剤、増粘剤などの液性調整剤、体質顔
料、シランカツプリング剤、チタン酸エステル類
系カツプリング剤、結合剤の硬化助剤などがあげ
られる。

本発明の繊維状チタン酸アルカリはカメラ、テ
レビジヨン、ラジオのようなハウジング素材、自
動車素材、歯車、軸受けなど寸法安定性、構造強
度、耐摩耗性などが要求されるプラスチツク素材
の補強剤として、歯科用素材、人口臓器などの医
療用素材、レコード、テープなどの音響素材など
表面平滑性が要求されるものの充填材としてとく
に有用であり、プラスチツクに対する補強効果を
有し、プラスチツクの表面平滑性、寸法安定性、
耐摩耗性を損なうことなく所望の色調の成形品を
あたえ、産業上の利用性の高いものである。

つぎに実施例をあげて本発明の着色された微細
な繊維状チタン酸アルカリを説明する。

実施例 １ 赤色顔料（クロモフアインレツド6830大日精化
工業(株)製）２部をリチウムシリケート40％溶液
（日産化学工業(株)製）５部含む脱イオン水300部か
らなる結合剤の水溶液に加えて撹拌下に均質に分
散させ、これに繊維長20μｍ、アスペクト比100
の繊維状チタン酸アルカリ（テイスモＤ大塚化学
薬品(株)製）100部を加え、混練機で均質に混練後
180℃の恒温乾燥機中で３時間乾燥加熱処理して
表面が赤色顔料と結合剤とで被覆された繊維状チ
タン酸アルカリをえた。

えられた赤色で微細な繊維状チタン酸アルカリ
20部をポリエーテルサルホン樹脂100部中に分散
含有させたものは口腔外科用の医療用高分子素材
として色相、表面平滑性にすぐれたものであつ
た。

実施例 ２ エチルシリケート（日本コルコート化学(株)製）
20部、ポリビニルブチラール３部をエチルアルコ
ール2000部に溶解させた結合剤溶液中に黄色顔料
（日本フエロー(株)製）を加えて撹拌下に均質に分
散させ、これに繊維長20μｍ、アスペクト比100
の繊維状チタン酸アルカリ（テイスモＤ）1000部
を加えて混練機で均質に混練後80℃の熱風中でパ
イプ移送して乾燥加熱処理しバツクフイルターで
回収した。この間の所要時間は10分間であつた。
このようにして黄色に着色された微細な繊維状チ
タン酸アルカリをえた。

試験例 １ 実施例１で得られた繊維状チタン酸アルカリを
300〜400℃の雰囲気中に１時間保持した後、取り
出し、これを電子顕微鏡により観察したところ、
表面より顔料の剥離が認められなかつた。

試験例 ２ リチウムシリケートの代りにシランカツプリン
グ剤であるγ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ンを用いた以外は実施例１と同様にして得た繊維
状チタン酸アルカリを300〜400℃の雰囲気中に１
時間保持した後、取り出し、これを電子顕微鏡に
より観察したところ、表面より顔料が脱落してい
るのが認められた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面が着色剤および無機質結合剤の混合物で
   被覆されてなる着色された微細な繊維状チタン酸
   アルカリからなるプラスチツク成形品用補強材。 ２ 繊維状チタン酸アルカリの繊維長が1μｍ以
   上、200μｍ以下、アスペクト比が20以上である
   特許請求の範囲第１項記載の補強材。