JPH0664999A

JPH0664999A - チタン酸カリウムウィスカーおよびそれを含む複合材料

Info

Publication number: JPH0664999A
Application number: JP22252292A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Harada; 秀文原田; Yukitsugu Yukitsugu; 幸嗣工道
Original assignee: Titan Kogyo KK
Current assignee: Titan Kogyo KK
Priority date: 1992-08-21
Filing date: 1992-08-21
Publication date: 1994-03-08
Anticipated expiration: 2016-10-15
Also published as: JP3219858B2

Abstract

(57)【要約】【目的】安価な、補強材として優れたチタン酸カリウ
ムウイスカーの提供。【構成】Ｋ_２Ｏ・６ＴｉＯ_２・ｎＨ_２ＯとＫ_２Ｏ・９
ＴｉＯ_２・ｎＨ_２Ｏとを含む層状構造チタン酸カリウム
ウイスカー、ウイスカーの内部にＫ_２Ｏ・６ＴｉＯ_２・
ｎＨ_２Ｏが、ウイスカーの外層にＫ_２Ｏ・９ＴｉＯ_２・
ｎＨ_２Ｏが主に存在する上記ウィスカー、２θ＝１０．
３〜１０．７°付近、および１１．１〜１１．５°付近
にＸ線回折線を有し、かつ前者の強度の後者の強度に対
する比が０．０５〜０．３である上記ウィスカー、さら
にウイスカーの不純物含有量が０．３重量％以下である
上記ウィスカー、および上記のチタン酸カリウムウイス
カーと熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする複合材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、補強材として有用なチタン酸カ
リウムウィスカーおよび該ウィスカーにより強化された
複合材料に係わり、詳細には特定結晶組成を有するチタ
ン酸カリウムウィスカーおよび熱可塑性樹脂をマトリッ
クスとして該ウィスカーを含む複合材料に関する。

【０００２】［従来の技術］強化材として、炭化ケイ素
ウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、ホウ酸アルミニウ
ムウィスカーおよびチタン酸カリウムウィスカー等のウ
ィスカーが知られているが、汎用プラスチックスやエン
ジニアリングプラスチックスの強化材として広く使用さ
れているのはチタン酸カリウムウィスカーだけである。
これは、チタン酸カリウムウィスカー以外のウィスカー
が余りにも高価なためである。しかしながら、プラスチ
ックスの強化材として幅広く使用されている硝子繊維や
ワラストナイトの価格に比べるとチタン酸カリウムウィ
スカーの価格は高く、これが為にチタン酸カリウムウィ
スカーを含む複合材料の用途は著しく限定されている。
該複合材料の用途を広げ、プラスチックスの強化材とし
てのチタン酸カリウムウィスカーの位置づけを更に向上
させる為には、より安価なチタン酸カリウムウィスカー
を開発する必要がある。

【０００３】チタン酸カリウムウィスカーには、層状構
造を有するものとトンネル構造を有するものとがあり、
補強材に適するのはトンネル構造を有するチタン酸カリ
ウムウィスカーとされ、トンネル構造チタン酸カリウム
ウィスカーは一般に層状構造チタン酸カリウムウィスカ
ーから変換する方法で合成されている（公開特許公報昭
５５ー３３７０号公報、昭６０ー１０４５２２号公報、
昭６３−３０４００号公報）。例えば、公開特許公報
昭６３ー３０４００号公報によれば、まず、層状構造チ
タン酸カリウムウィスカーを合成し、この後、該ウィス
カーのカリウムの一部を水中で除去した後に６００℃以
上の温度に加熱することで合成されている。尚、層状構
造を有するチタン酸カリウムウィスカーは吸湿性やカリ
ウムの溶出性が高い（藤木良規、”チタン酸カリウム繊
維の合成に関する研究”、無機材質研究所研究報告書第
３４号、ｐ．２８）。一般に熱可塑性樹脂は水分やアル
カリ成分を嫌う為、層状構造チタン酸カリウムウィスカ
ーを熱可塑性樹脂、特にエンジニアリングプラスチック
スの補強材として利用する試みは特になされなかった。

【０００４】［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ウィスカーは高価な為、該ウ
ィスカーを充填したプラスチックスの価格も必然的に高
く設定せざるを得ず、この為極めて限定した用途でしか
使用されないとの問題点を有していた。そのため安価な
チタン酸カリウムウィスカーの開発が望まれていた。

【０００５】本発明は従来よりも安価なチタン酸カリウ
ムウィスカーおよびこれを含む高性能な複合材料を安価
に提供することを目的とする。

【０００６】［課題を解決する手段］本発明者らは上記
の課題を解決する為鋭意研究を行った結果、Ｋ₂Ｏ・６
ＴｉＯ₂・ｎＨ₂ＯとＫ₂Ｏ・９ＴｉＯ₂・ｎＨ₂Ｏとを含
む層状構造チタン酸カリウムウイスカーを熱可塑性樹脂
の補強材として使用することが効果的であることを見出
し、本発明を完成させた。前記したように、従来の補強
材用チタン酸カリウムウィスカーはトンネル構造を有し
たものであり、層状構造チタン酸カリウムウィスカーを
合成する工程と該チタン酸カリウムウィスカーの構造を
トンネル構造に変換する工程の２度の高温での加熱処理
工程を経て製造されており、これが為にチタン酸カリウ
ムウィスカーの価格が高くなる。これに対し、本発明の
チタン酸カリウムウィスカーは層状構造を有しており、
トンネル構造への変換工程を必要としないので、その分
安価に製造することが可能である。

【０００７】本発明のチタン酸カリウムウィスカーは、
層状構造を有してはいるものの、従来の層状構造チタン
酸カリウムウィスカーが持っていた補強材としての欠点
である、高い吸湿性とカリウムの溶出性を克服した、補
強材用の新しい層状構造チタン酸カリウムウィスカーで
ある。

【０００８】即ち、本発明のチタン酸カリウムウィスカ
ーは、Ｋ₂Ｏ・６ＴiＯ₂・ｎＨ₂Ｏ組成を有する層状構造
チタン酸カリウムとＫ₂Ｏ・９ＴiＯ₂・ｎＨ₂Ｏ組成を有
する層状構造チタン酸カリウムウィスカーとの混合相ウ
ィスカーであり、ウイスカーの内部にＫ₂Ｏ・６ＴｉＯ₂
・ｎＨ₂Ｏが、ウイスカーの外層にＫ₂Ｏ・９ＴｉＯ₂・
ｎＨ₂Ｏが主に存在し、２θ＝１０．３〜１０．７°
（ＣｕＫα）付近のＫ₂Ｏ・６ＴiＯ₂・ｎＨ₂Ｏの主回折
線（以下、「Ａ回折線」と称する）と２θ＝１１．１〜
１１．５°（ＣｕＫα）付近のＫ₂Ｏ・９ＴiＯ₂・ｎＨ₂
Ｏの主回折線（以下、「Ｂ回折線」と称する）との強度
比（Ｉ_A／Ｉ_B）が、０．０５〜０．３であることを特徴
とする。

【０００９】更に、不純物量が酸化物換算量で０．３重
量％以下であるチタン酸カリウムウィスカー（以下、本
明細書で「高品位チタン酸カリウムウィスカー」と称
す）においては、ウィスカー自体の強度が高く、この為
に、強度の高い複合材料が得られるとの特徴を有する。

【００１０】本発明にかかるチタン酸カリウムウィスカ
ーは代表的には以下の方法で製造される。一般式Ｋ₂Ｏ
・ｎＴiＯ₂（但し、ｎ＝２．５〜４）で示される割合で
配合されたチタン原料化合物とカリウム原料化合物との
混合物を９００〜１１００℃で焼成して塊状のチタン酸
カリウムウィスカーを生成せしめ、次いで該塊状生成物
を水または温水中に浸漬してチタン酸カリウムウィスカ
ーを単一ウィスカーに分離した後、該スラリーの液温を
５０〜６０℃に昇温し、この後、該スラリーに強酸を添
加して該スラリーのｐＨを３０分以内の時間で６〜８に
調整後、濾過、洗浄した後、次いで２５０〜３５０℃で
乾燥すればよい。

【００１１】このチタン酸カリウムウィスカーの製造に
際し、チタン原料化合物としては、二酸化チタン、含水
酸化チタン、ルチル鉱石等を挙げることができ、カリウ
ム原料化合物としては焼成時にＫ₂Ｏを生じる化合物、
例えばＫ₂Ｏ、ＫＯＨ、Ｋ₂ＣＯ₃およびＫＮＯ₃等を挙げ
ることができる。また、高品位チタン酸カリウムウィス
カーを合成する為には純度の高い原料化合物を使用する
ことが必要である。例えば、塩素法で製造された二酸化
チタンで無機物の表面処理を施していないもの、高純度
酸化チタンあるいは不純物含有量の少ない含水酸化チタ
ン等が有効に使用される。

【００１２】チタン原料化合物とカリウム原料化合物と
の混合割合は、一般式Ｋ₂Ｏ・ｎＴiＯ₂で示してｎが３
〜４の範囲である。即ち、ｎが２．５よりも小さいと目
的とする四チタン酸カリウムウィスカーが合成されがた
く、また、ｎが４よりも大きいと、初生相として四チタ
ン酸カリウムウィスカー中に六チタン酸カリウムウィス
カーが混在するので、塊状のウィスカーを単一ウィスカ
ーに分離することが困難である。

【００１３】焼成温度は、９００〜１１００℃の範囲が
好ましい。即ち、焼成温度が９００℃より低いと反応が
遅く、得られるチタン酸カリウムウィスカーの長さが短
くなりすぎ、単一ウィスカーへの分離が難しく、束状凝
結物の含有量が多くなる。また、焼成温度が１１００℃
よりも高い場合には塊状のウィスカーを単一ウィスカー
に分離し難くなるため束状凝結物の含有量が多くなり、
補強材として好ましくない。尚、焼成時間は０．５〜４
時間、好ましくは１〜２時間である。

【００１４】塊状焼成物を単一ウィスカーに分離する操
作は、焼成物を適量の水または温水中に投入して１〜５
時間浸漬後、高剪断力を有するミキサーで撹拌すること
によりなされる。該操作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、
ウィスカーは層状構造の四チタン酸カリウム水和物およ
び二チタン酸カリウム水和物として存在する。層間から
カリウムの一部を除去するため該スラリーに酸を添加す
る。この際に、Ｋ₂Ｏ・６ＴiＯ₂・ｎＨ₂Ｏ組成を有する
層状構造チタン酸カリウムとＫ₂Ｏ・９ＴiＯ₂・ｎＨ₂Ｏ
組成を有する層状構造チタン酸カリウムとの混合相ウィ
スカーを得る為には、該スラリーの温度、使用する酸の
種類、酸の添加量および添加速度等が重要である。すな
わち、該スラリーの温度は５０℃以上、好ましくは５０
〜７０℃であり、使用する酸としては、硫酸、塩酸、硝
酸等の強酸であること、これらの酸の添加量および添加
速度は、該スラリーのｐＨが８〜６になる量を３０分以
内の時間で添加することが本発明のウィスカーを得る為
に重要な要件である。

【００１５】Ｋ₂Ｏ・６ＴiＯ₂・ｎＨ₂Ｏ組成を有する層
状構造チタン酸カリウムは、スラリーのｐＨが９以上の
領域で安定な相であるが、この相をウィスカーの結晶体
内部に生成させ、ウィスカー表層部には、スラリーのｐ
Ｈが６〜９で安定なＫ₂Ｏ・９ＴiＯ₂・ｎＨ₂Ｏ組成を有
する層状構造チタン酸カリウムを生成させるために初生
相の四チタン酸カリウムウィスカーに前記のような条件
で組成変換処理を施す。組成変換処理を施した後、濾
過、洗浄するが、組成変換処理から濾過するまでの時間
は５時間以内であることが望ましい。即ち、この時間が
５時間より長くなるとウィスカー結晶体の内部に存在す
るＫ₂Ｏ・６ＴiＯ₂・ｎＨ₂Ｏ相の存在量が徐々に少なく
なるために吸湿性やカリウムの溶出性の高いウィスカー
に変化する。このような構造を有するチタン酸カリウム
ウィスカーの吸湿性やカリウムの溶出性が低下するの
は、Ｋ₂Ｏ・６ＴiＯ₂・ｎＨ₂Ｏ相とＫ₂Ｏ・９ＴiＯ₂・
ｎＨ₂Ｏ相の層間距離の差に起因するものと推察される
が、詳細は不明である。

【００１６】濾過、洗浄後の乾燥温度は２５０〜３５０
℃である。乾燥温度が２５０℃よりも低いと層間に存在
する水の量が多いために補強材として好ましくなく、乾
燥温度を３５０℃より高くしても得られるチタン酸カリ
ウムウィスカーの物性には特に差はなく、製造コストの
点から好ましくない。特に、加熱温度が５００℃を越え
るとトンネル構造を有する六チタン酸カリウムと二酸化
チタンへの分解が始まるためウィスカーの強度が低下す
るとともに、この分解反応に伴って結晶構造中のカリウ
ム成分が結晶表面に析出するので遊離カリウム量が多く
なる。従って、５００℃以上の温度に加熱されたウィス
カーを熱可塑性樹脂の補強材に使用すると該遊離カリウ
ムが樹脂を分解するので好ましくない。

【００１７】尚、Ａ回折線およびＢ回折線は乾燥温度が
高くなるに連れ高角側へ移動する。これは、該両回折線
が層状構造の層間距離に対応しており、乾燥温度の上昇
に連れて層間水の脱水が進行する為である。

【００１８】チタン酸カリウムウィスカー中に含まれる
不純物の含有量が０．３重量％以下、特にニオブの含有
量がＮｂ₂Ｏ₅換算料で０．１重量％以下の場合に、ウィ
スカーの機械的強度が高くなり、補強材として好まし
い。特に原子価が４価以外の元素やＴｉ⁴⁺のイオン半径
と比較して１０％以上異なるイオン半径を有する元素が
チタン酸カリウムウィスカーの結晶構造中に固溶する場
合にチタン酸カリウムウィスカーの機械的強度が低下す
る割合が大きく好ましくない。また、チタン酸カリウム
ウィスカーの形状は、平均長が５μｍ以上で且つ平均ア
スペクト比（平均長／平均径）が１０以上であることが
好ましい。

【００１９】本発明に使用される熱可塑性樹脂として
は、ポリプロピレン、ＡＢＳ、塩化ビニール等の汎用プ
ラスチックスや、ポリアミド、ポリアセタール、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、
ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー等のエンジ
ニアリングプラスチックス、あるいはこれらのアロイ等
をいい、通常用いられる熱可塑性樹脂は何ら問題なく使
用される。

【００２０】チタン酸カリウムウィスカーとプラスチッ
クスとの配合割合は、チタン酸カリウムウィスカーが３
〜５０重量％である。すなわち、チタン酸カリウムウィ
スカーの配合割合が３重量％より小さい場合にはチタン
酸カリウムウィスカーによりプラスチックスを強化する
効果が非常に小さく、逆にチタン酸カリウムウィスカー
の配合割合が５０％を越える範囲においては、成形加工
性が悪くなるだけではなく、複合材料のコストが高くな
るので好ましくない。

【００２１】本発明にかかる複合材料の製造に際して
は、シランカップリング剤等の表面処理剤による処理を
施されているチタン酸カリウムウィスカーを使用する方
が分散性の点で好ましい。この表面処理されたチタン酸
カリウムウィスカーを使用する方法としては、予め表面
処理剤による処理が施されているものを利用する方法
と、チタン酸カリウムウィスカーとプラスチックスとを
混練する際に表面処理剤を添加する方法とがあるが、予
め表面処理剤による処理が施されたチタン酸カリウムウ
ィスカーを使用する方が、処理剤の効果がより大きい。

【００２２】本発明で使用できるシランカップリング剤
としては、例えば、γ−アミノプロピル・トリエトキシ
シラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピ
ル・トリメトキシシラン等のアミノ系シランカップリン
グ剤、γ−グリシドキシプロピル・トリメトキシシラ
ン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチル・ト
リメトキシシラン等のエポキシ系シランカップリング
剤、ビニル・トリメトキシシラン、ビニル・トリエトキ
シシラン、ビニル・トリス（２−メトキシエトキシ）シ
ラン等のビニル系シランカップリング剤、γ−メルカプ
トプロピル・トリメトキシシラン等のメルカプト系シラ
ンカップリング剤およびγ−メタクリロキシプロピル・
トリメトキシシラン等のアクリル系シランカップリング
剤が使用できる。シランカップリング剤の添加量は、チ
タン酸カリウムウィスカーに対し、２．０重量％以下が
好ましい。即ち、表面処理剤の量がこの量を越えるとか
かる効果が既に飽和しているため、多く加える意味がな
い。

【００２３】本発明の複合材料には、複合材料本来の物
性に悪影響を与えない範囲で、その用途、目的に応じて
難燃剤、熱安定剤、滑剤等の各種添加剤の１種または２
種以上を添加することができる。また、所望の物性を付
加する目的で他の充填材を混合使用することができる。
本発明で使用するチタン酸カリウムウィスカーは従来の
市販ウィスカーよりも少ない添加量でプラスチックスの
強度を所望の強度まで向上させることができるだけでは
なく、従来のチタン酸カリウムウィスカー充填では達成
することができなかった高い機械的強度を持つ複合材料
を得ることができる。

【００２４】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明する。以下の実施例は単に例示の為に記すもので
あり、本発明の範囲がこれらによって制限されるもので
はない。

【００２５】［実施例１］チタン工業製アナターゼ型
二酸化チタン（ＫＡ−１０）１４５０ｇと炭酸カリウム
７４０ｇ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１５０℃／時、焼成温度９５０
℃、保持時間１時間の条件で焼成した後、１５０℃／時
の速度で降温した。

【００２６】焼成物をステンレス製容器中１０リットル
の温水に投入して４時間浸漬した後、３０００ｒｐｍで
撹拌を開始し、浴温度を６０℃に調整した。該スラリー
のｐＨは１２．８であった。５Ｎ−塩酸を滴下して該ス
ラリーのｐＨを７まで１５分で低下させた。更に撹拌を
３０分間続けた後、再度該スラリーのｐＨを７に調整し
た。次いで、濾過、洗浄し、３００℃で乾燥した。

【００２７】該チタン酸カリウムウィスカーをＸ線回折
により同定したところ、２θ＝１０．４°のＡ回折線と
２θ＝１１．３°のＢ回折線の強度比（Ｉ_A／Ｉ_B）は
０．１５であった。Ｘ線回折図を第１図に示す。走査型
電子顕微鏡により該ウィスカーを観察したところ、平均
的な長さは１４μｍであり、平均径は０．３μｍであっ
た。また、ＢＥＴ法により比表面積を測定したところ
８．９ｍ²／ｇであった。

【００２８】該チタン酸カリウムウィスカーを化学分析
により調べたところ、Ｎｂ₂Ｏ₅ ０．３５１％、Ａｌ₂Ｏ
₃ ０．０１３％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ０．００８％、ＭｇＯ０．
１０％、ＣａＯ０．１０４％、ＺｎＯ０．０１２％、
Ｐ₂Ｏ₅ ０．００９％、ＳiＯ₂ ０．００６％等の不純物
を含み、純度は９９．３％であった。尚、該ウィスカー
の組成はＴiＯ₂／Ｋ₂Ｏ（モル比）で７．６であった。

【００２９】該ウィスカーを相対湿度８０％の空気中に
１００時間放置した時の吸湿量を調べたところ０．７％
であった。吸湿後のウィスカーをＸ線回折により調べた
が、Ｘ線回折図には特に変化はなかった。また、１００
ミリリットルの純水中に該ウィスカー１０ｇを浸漬し１
０分後の上澄液のｐＨを測定したところ９．３であっ
た。

【００３０】［実施例２］ＴiＯ₂ 原料としてチタン
工業製高純度酸化チタンを使用した他は実施例１と同
様な操作により高品位チタン酸カリウムウィスカーを得
た。

【００３１】該チタン酸カリウムウィスカーをＸ線回折
により同定したところ、２θ＝１０．４°のＡ回折線と
２θ＝１１．３°のＢ回折線の強度比（Ｉ_A／Ｉ_B）は
０．１５であった。走査型電子顕微鏡により該ウィスカ
ーを観察したところ、平均的な長さは１３μｍであり、
平均径は０．３μｍであった。また、ＢＥＴ法により比
表面積を測定したところ８．７ｍ²／ｇであった。

【００３２】該チタン酸カリウムウィスカーを化学分析
により調べたところ、Ｎｂ₂Ｏ₅ ０．０２１％、Ａｌ₂Ｏ
₃ ０．０１３％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ０．００６％、ＭｇＯ０．
００９％、ＣａＯ０．０８４％、ＺｎＯ０．０１１
％、Ｐ₂Ｏ₅ ０．００８％、ＳiＯ₂ ０．００６％等の不
純物を含み、純度は９９．８％であった。尚、該ウィス
カーの組成はＴiＯ₂／Ｋ₂Ｏ（モル比）で７．６であっ
た。

【００３３】該ウィスカーを相対湿度８０％の空気中に
１００時間放置した時の吸湿量を調べたところ０．６％
であった。吸湿後のウィスカーをＸ線回折により調べた
が、Ｘ線回折図には特に変化はなかった。また、１００
ミリリットルの純水中に該ウィスカー１０ｇを浸漬し１
０分後の上澄液のｐＨを測定したところ９．２であっ
た。

【００３４】［実施例３］チタン工業製アナターゼ型
二酸化チタン（ＫＶ−２００）１４５０ｇと炭酸カリウ
ム７４０ｇ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１５０℃／時、焼成温度９５０
℃、保持時間１時間の条件で焼成した後、１５０℃／時
の速度で降温した。

【００３５】焼成物をステンレス製容器中１０リットル
の温水に投入して４時間浸漬した後、３０００ｒｐｍで
撹拌を開始し、浴温度を６０℃に調整した。該スラリー
のｐＨは１２．８であった。５Ｎ−塩酸を滴下して該ス
ラリーのｐＨを７まで１５分で低下させた。更に撹拌を
３０分間続けた後、再度該スラリーのｐＨを７に調整し
た。次いで、濾過、洗浄し、３００℃で乾燥した。

【００３６】該チタン酸カリウムウィスカーをＸ線回折
により同定したところ、２θ＝１０．４°のＡ回折線と
２θ＝１１．３°のＢ回折線の強度比（Ｉ_A／Ｉ_B）は
０．１６であった。走査型電子顕微鏡により該ウィスカ
ーを観察したところ、平均的な長さは１４μｍであり、
平均径は０．３μｍであった。また、ＢＥＴ法により比
表面積を測定したところ８．９ｍ²／ｇであった。

【００３７】該チタン酸カリウムウィスカーを化学分析
により調べたところ、Ｎｂ₂Ｏ₅ ０．１３２％、Ａｌ₂Ｏ
₃ ０．０１４％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ０．００８％、ＭｇＯ０．
００９％、ＣａＯ０．１０１％、ＺｎＯ０．０１０
％、Ｐ₂Ｏ₅ ０．０１０％、ＳiＯ₂ ０．００７％等の不
純物を含み、純度は９９．５％であった。尚、該ウィス
カーの組成はＴiＯ₂／Ｋ₂Ｏ（モル比）で７．６であっ
た。

【００３８】該ウィスカーを相対湿度８０％の空気中に
１００時間放置した時の吸湿量を調べたところ０．７％
であった。吸湿後のウィスカーをＸ線回折により調べた
が、Ｘ線回折図には特に変化はなかった。また、１００
ミリリットルの純水中に該ウィスカー１０ｇを浸漬し１
０分後の上澄液のｐＨを測定したところ９．３であっ
た。

【００３９】［実施例４］チタン工業製アナターゼ型
二酸化チタン（ＫＡ−１０）１４１０ｇと炭酸カリウム
７３０ｇ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２００℃／時、焼成温度１００
０℃、保持時間１時間の条件で焼成した後、１５０℃／
時の速度で降温した。

【００４０】焼成物をステンレス製容器中１０リットル
の温水に投入して４時間浸漬した後、３０００ｒｐｍで
撹拌を開始し、浴温度を６０℃に調整した。該スラリー
のｐＨは１２．９であった。５Ｎ−塩酸を滴下して該ス
ラリーのｐＨを６．５まで１０分で低下させた。更に撹
拌を３０分間続けた後、再度該スラリーのｐＨを６．５
に調整した。次いで、濾過、洗浄し、２９０℃で乾燥し
た。

【００４１】該チタン酸カリウムウィスカーをＸ線回折
により同定したところ、２θ＝１０．３°のＡ回折線と
２θ＝１１．４°のＢ回折線の強度比（Ｉ_A／Ｉ_B）は
０．１１であった。走査型電子顕微鏡により該ウィスカ
ーを観察したところ、平均的な長さは１４μｍであり、
平均径は０．４μｍであった。また、ＢＥＴ法により比
表面積を測定したところ８．２ｍ²／ｇであった。

【００４２】該チタン酸カリウムウィスカーを化学分析
により調べたところ、Ｎｂ₂Ｏ₅ ０．３５３％、Ａｌ₂Ｏ
₃ ０．０１３％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ０．００９％、ＭｇＯ０．
１１％、ＣａＯ０．１０３％、ＺｎＯ０．０１１％、
Ｐ₂Ｏ₅ ０．００９％、ＳiＯ₂ ０．００６％等の不純物
を含み、純度は９９．２％であった。尚、該ウィスカー
の組成はＴiＯ₂／Ｋ₂Ｏ（モル比）で８．２であった。

【００４３】該ウィスカーを相対湿度８０％の空気中に
１００時間放置した時の吸湿量を調べたところ０．７％
であった。吸湿後のウィスカーをＸ線回折により調べた
が、Ｘ線回折図には特に変化はなかった。また、１００
ミリリットルの純水中に該ウィスカー１０ｇを浸漬し１
０分後の上澄液のｐＨを測定したところ９．３であっ
た。

【００４４】［比較例１］チタン工業製アナターゼ型
二酸化チタン（ＫＡ−１０）１４５０ｇと炭酸カリウム
７４０ｇ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１５０℃／時、焼成温度９５０
℃、保持時間１時間の条件で焼成した後、１５０℃／時
の速度で降温した。

【００４５】焼成物をステンレス製容器中１０リットル
の温水に投入して４時間浸漬した後、３０００ｒｐｍで
撹拌を開始し、浴温度を６０℃に調整した。該スラリー
のｐＨは１２．８であった。５Ｎ−塩酸を滴下して該ス
ラリーのｐＨを７まで６０分で低下させた。更に撹拌を
３０分間続けた後、再度該スラリーのｐＨを７に調整し
た。次いで、濾過、洗浄し、３００℃で乾燥した。

【００４６】該チタン酸カリウムウィスカーをＸ線回折
により同定したところ、２θ＝１０．４°付近のＫ₂Ｏ
・６ＴiＯ₂・ｎＨ₂Ｏ回折線は観察されず、Ｋ₂Ｏ・９Ｔ
iＯ₂・ｎＨ₂Ｏの単一相であった。Ｘ線回折図を第２図
に示す。走査型電子顕微鏡により該ウィスカーを観察し
たところ、平均的な長さは１４μｍであり、平均径は
０．３μｍであった。また、ＢＥＴ法により比表面積を
測定したところ９．２ｍ²／ｇであった。

【００４７】該チタン酸カリウムウィスカーを化学分析
により調べたところ、Ｎｂ₂Ｏ₅ ０．３５１％、Ａｌ₂Ｏ
₃ ０．０１３％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ０．００８％、ＭｇＯ０．
１０％、ＣａＯ０．１０４％、ＺｎＯ０．０１２％、
Ｐ₂Ｏ₅ ０．００９％、ＳiＯ₂ ０．００６％等の不純物
を含み、純度は９９．３％であった。尚、該ウィスカ
ーの組成はＴiＯ₂／Ｋ₂Ｏ（モル比）で９．０であっ
た。

【００４８】該ウィスカーを相対湿度８０％の空気中に
１００時間放置した時の吸湿量を調べたところ２．３％
であった。吸湿後のウィスカーをＸ線回折により調べた
が、Ｘ線回折図には特に変化はなかった。また、１００
ミリリットルの純水中に該ウィスカー１０ｇを浸漬し１
０分後の上澄液のｐＨを測定したところ９．９であっ
た。

【００４９】［比較例２］チタン工業製アナターゼ型
二酸化チタン（ＫＡ−１０）１４５０ｇと炭酸カリウム
７４０ｇ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１５０℃／時、焼成温度９５０
℃、保持時間１時間の条件で焼成した後、１５０℃／時
の速度で降温した。

【００５０】焼成物をステンレス製容器中１０リットル
の温水に投入して４時間浸漬した後、３０００ｒｐｍで
撹拌を開始し、浴温度を６０℃に調整した。該スラリー
のｐＨは１２．８であった。５Ｎ−塩酸を滴下して該ス
ラリーのｐＨを９．５まで６０分で低下させた。更に撹
拌を３０分間続けた後、再度該スラリーのｐＨを９．５
に調整した。次いで、濾過、洗浄し、３００℃で乾燥し
た。

【００５１】該チタン酸カリウムウィスカーをＸ線回折
により同定したところ、２θ＝１０．５°近辺のＫ₂Ｏ
・９ＴiＯ₂・ｎＨ₂Ｏ回折線は観察されず、Ｋ₂Ｏ・６Ｔ
iＯ₂・ｎＨ₂Ｏの単一相であった。Ｘ線回折図を第３図
に示す。走査型電子顕微鏡により該ウィスカーを観察し
たところ、平均的な長さは１４μｍであり、平均径は
０．３μｍであった。また、ＢＥＴ法により比表面積を
測定したところ９．０ｍ²／ｇであった。

【００５２】該チタン酸カリウムウィスカーを化学分析
により調べたところ、Ｎｂ₂Ｏ₅ ０．３５１％、Ａｌ₂Ｏ
₃ ０．０１３％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ０．００８％、ＭｇＯ０．
１０％、ＣａＯ０．１０４％、ＺｎＯ０．０１２％、
Ｐ₂Ｏ₅ ０．００９％、ＳiＯ₂ ０．００６％等の不純物
を含み、純度は９９．３％であった。尚、該ウィスカ
ーの組成はＴiＯ₂／Ｋ₂Ｏ（モル比）で６．０であっ
た。

【００５３】該ウィスカーを相対湿度８０％の空気中に
１００時間放置した時の吸湿量を調べたところ１．９％
であった。吸湿後のウィスカーをＸ線回折により調べた
が、Ｘ線回折図には特に変化はなかった。また、１００
ミリリットルの純水中に該ウィスカー１０ｇを浸漬し１
０分後の上澄液のｐＨを測定したところ１０．９であっ
た。

【００５４】［比較例３］比較例１および比較例
２で得られたチタン酸カリウムウィスカーを種々の割合
で混合して、室温で相対湿度８０％の空気中に１００時
間放置した時の吸湿量、１００ミリリットルの純水中に
ウィスカー１０ｇを浸漬し１０分後の上澄液のｐＨを調
べた。結果を第１表に示す。

【００５５】［実施例５］実施例１〜４および比較例１、２の
チタン酸カリウムウィスカー表面に０．６％のγ−グリ
シドキシプロピル・トリメトキシシランを処理した試料
２０重量部とポリアセタール樹脂（ポリプラスチックス
製、商品名：ジュラコンＭ−９０）８０重量部とを、ナ
カタニ機械製２軸押出機ＡＳ−３０により２５０℃で溶
融、混練してペレットとした。真空乾燥器を使用して、
１１０℃で１０時間乾燥した後、山城精機製作所製ＳＡ
Ｖ−３０−３０型射出成形機により、シリンダー温度２
００〜２１０℃、金型温度８０℃の条件で射出成形し、
引張強度および曲げ強度測定用試験片を得た。強度測定
結果を第２表に示す。

【００５６】比較例１および２のチタン酸カリウムウ
ィスカーとポリアセタール樹脂とを混練する際には、樹
脂の分解による刺激性のガスが多く発生するとともに、
得られた試験片は黄色を帯びていた。これに対し、実施
例１〜４のチタン酸カリウムウィスカーとポリアセタ
ール樹脂とを混練する際は、ガスの発生量は樹脂のみを
混練した時と特に差はなく、また得られた試験片は白色
であった。

【００５７】［実施例６］実施例５で使用した試料２０重量部と
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）８０重量部とを
ナカタニ機械製２軸押出機ＡＳ−３０により２５０℃で
溶融、混練してペレットとした。真空乾燥器を使用し
て、１００℃で１０時間乾燥した後、山城精機製作所製
ＳＡＶ−３０−３０型射出成形機により、シリンダー温
度２５０℃、金型温度７０℃の条件で射出成形し、引張
強度および曲げ強度測定用試験片を得た。強度測定結果
を第３表に示す。

【００５８】試験片を１８０℃で１０時間加熱した後にその強度を測
定したところ、実施例１〜４で得られたチタン酸カリウ
ムウィスカーを使用した試験片は強度がやや向上し良好
な熱安定性を示したのに対し、比較例１および２で得
られたチタン酸カリウムウィスカーを使用した試験片は
強度が低下し、熱安定性に劣っていた。

【００５９】［実施例７］実施例１〜４で得られた
チタン酸カリウムウィスカー表面に０．７％のγ−アミ
ノプロピル・トリメトキシシランを処理した試料２０重
量部とナイロン６６樹脂（宇部興産製、商品名：ＵＢＥ
ナイロン２０２０Ｂ）８０重量部とを、ナカタニ機械製
２軸押出機ＡＳ−３０により２８０℃で溶融、混練して
ペレットとした。真空乾燥器を使用して、１００℃で１
０時間乾燥した後、山城精機製作所製ＳＡＶ−３０−３
０型射出成形機により、シリンダー温度２８０℃、金型
温度８０℃の条件で射出成形し、引張強度および曲げ強
度測定用試験片を得た。強度測定結果を第４表に示す。

【００６０】［実施例８］実施例１〜４で得られたチタン酸カリ
ウムウィスカー７重量部とポリプロピレン樹脂（宇部興
産製、商品名：ＵＢＥポリプロＪ７０９ＨＫ）９３重量
部とを、ナカタニ機械製２軸押出機ＡＳ−３０により２
２０℃で溶融、混練してペレットとした。真空乾燥器を
使用して、１００℃で１０時間乾燥した後、山城精機製
作所製ＳＡＶ−３０−３０型射出成形機により、シリン
ダー温度２２０℃、金型温度８０℃の条件で射出成形
し、引張強度および曲げ強度測定用試験片を得た。強度
測定結果を第５表に示す。

【００６１】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で得られたチタン酸カリウムウィスカ
ーのＸ線回折図である。

【図２】比較例１で得られたチタン酸カリウムウィスカ
ーのＸ線回折図である。

【図３】比較例２で得られたチタン酸カリウムウィスカ
ーのＸ線回折図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｋ₂Ｏ・６ＴｉＯ₂・ｎＨ₂ＯとＫ₂Ｏ・９
ＴｉＯ₂・ｎＨ₂Ｏとを含む層状構造チタン酸カリウムウ
イスカー。
【請求項２】ウイスカーの内部にＫ₂Ｏ・６ＴｉＯ₂・
ｎＨ₂Ｏが、ウイスカーの外層にＫ₂Ｏ・９ＴｉＯ₂・ｎ
Ｈ₂Ｏが主に存在する、請求項１記載のチタン酸カリウ
ムウイスカー。
【請求項３】２θ＝１０．３〜１０．７°付近、およ
び１１．１〜１１．５°付近にＸ線回折線を有し、かつ
前者の強度の後者の強度に対する比が０．０５〜０．３
である、請求項１または２記載のチタン酸カリウムウイ
スカー。
【請求項４】ウイスカーの不純物含有量が０．３重量
％以下である、請求項１から３のいずれかに記載のチタ
ン酸カリウムウイスカー。
【請求項５】熱可塑性樹脂と請求項１から４のいずれ
かに記載のチタン酸カリウムウイスカーとを含むことを
特徴とする複合材料。