JPH08209455A - Potassium titanate fiber and its production - Google Patents

Potassium titanate fiber and its production

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JPH08209455A
JPH08209455A JP3934395A JP3934395A JPH08209455A JP H08209455 A JPH08209455 A JP H08209455A JP 3934395 A JP3934395 A JP 3934395A JP 3934395 A JP3934395 A JP 3934395A JP H08209455 A JPH08209455 A JP H08209455A
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JP
Japan
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component
fiber
potassium titanate
potassium
weight
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JP3934395A
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Japanese (ja)
Inventor
Naomichi Hori
直通 堀
Isao Yamamoto
勲 山本
Yasumasa Tanaka
保正 田中
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NIPPON UISUKAA KK
Otsuka Chemical Co Ltd
Original Assignee
NIPPON UISUKAA KK
Otsuka Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To produce a potassium titanate fiber having suitable fiber shapes and physical properties useful as a composite reinforced material, an abrasion material, a filter material, etc., and to provide a method for producing the fiber in a simple process and enabling the easy adjustment of the physical properties. CONSTITUTION: This potassium titanate fiber has a composition containing 0.1-10wt.% of Al2 O3 and/or SiO2 and fiber shapes of an average fiber diameter of 0.2-2μm and an average fiber length of 5-30μm. Further, the fiber preferably has a nitrogen-absorbing specific surface area of 1-30m<2> /g and a bulk specific gravity (a tap density) of 0.05-0.5g/cc. The fiber is produced by compounding a mixture of (a) titanium oxide and (b) potassium oxide and/or a potassium compound producing potassium oxide by heating (a molar ratio in terms of TiO2 /K2 O: 2.0-8.0) as the main component with (c) metallic titanium [0.1-5wt.% based on the component (a)], and (d) alumina and/or (e) silica [0.1-10wt.% based on the component (a)] followed by baking at a temperature in the range of 900-1200 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックや軽金属
に対する複合強化材、摩擦材、濾過材等に用いられるチ
タン酸カリウム繊維およびその製造方法に係り、詳しく
は特定量のアルミナおよび/またはシリカを含有し、か
つ特定の繊維形状を備えるチタン酸カリウム繊維ならび
に任意の繊維性状を有するチタン酸カリウム繊維の製造
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a potassium titanate fiber used as a composite reinforcing material for plastics and light metals, a friction material, a filtering material and the like, and a method for producing the same, more specifically, a specific amount of alumina and / or silica. The present invention relates to a potassium titanate fiber having a specific fiber shape and a method for producing a potassium titanate fiber having an arbitrary fiber property.

【0002】[0002]

【従来の技術】チタン酸カリウム繊維は、現在、プラス
チックや軽金属の複合補強材、摩擦材あるいは濾過材等
として有用されている。該チタン酸カリウム繊維に求め
られる物性は、適用する用途に応じて様々であるが、一
般的には繊維径と繊維長の比であるアスペクト比の高い
こと、マトリックスとなるプラスチックや軽金属との反
応性が少ない安定した化合物であること、および安価で
あることが要求されている。
2. Description of the Prior Art Potassium titanate fibers are currently used as composite reinforcing materials for plastics and light metals, friction materials, filtering materials and the like. The physical properties required for the potassium titanate fiber vary depending on the application to which it is applied, but generally, the aspect ratio, which is the ratio of the fiber diameter to the fiber length, is high, and the reaction with the plastic or light metal that serves as the matrix. It is required that the compound be a stable compound with little property and be inexpensive.

【0003】従来、チタン酸カリウム繊維の製造手段と
しては、焼成法、フラックス法、溶融法、水熱法、融体
法など多様な方法が知られているが、このうち焼成法、
フラックス法および融体法が工業的に有利な製造技術と
されている。フラックス法は炭酸カリウムと二酸化チタ
ンの混合物を出発原料とし、これに塩化カリウムまたは
弗化カリウムのような融材(フラックス)を添加して反
応させる方法で、得られるチタン酸カリウム繊維は細く
て長いアスペクト性状に優れた繊維形状を有すると共に
単繊維結晶の収率も高いという利点はあるが、高価な融
材を使用することにより製造コスト高になるという経済
的問題と、使用される塩化カリウムや弗化カリウムによ
って塩素や弗素を含む有害かつ腐食性の高いガスの発生
を伴うこと、融材の回収に高価な設備を必要とするうえ
工程が煩雑であるなどの欠点がある。融体法は、炭酸カ
リウムと二酸化チタンの混合物を1100℃以上に加熱
して溶融させたのち急冷固化するプロセスで、得られる
団塊は極めて繊維質に富むものの、その組成は二チタン
酸カリウム繊維(K2Ti2O5) であって、繊維径の太い非晶
質の繊維であるため強度的に弱く、そのままでは利用分
野が制限される欠点がある。
Conventionally, various methods such as a firing method, a flux method, a melting method, a hydrothermal method, and a melt method have been known as means for producing potassium titanate fibers. Among them, the firing method is
The flux method and the melt method are considered to be industrially advantageous manufacturing techniques. The flux method is a method in which a mixture of potassium carbonate and titanium dioxide is used as a starting material, and a melting material (flux) such as potassium chloride or potassium fluoride is added to this to react them. The resulting potassium titanate fibers are thin and long. Although it has the advantage that the yield of single fiber crystals is high as well as having a fiber shape with excellent aspect properties, the economical problem that the manufacturing cost becomes high by using an expensive melting material, and potassium chloride and There are drawbacks such as the generation of harmful and highly corrosive gas containing chlorine and fluorine by potassium fluoride, the need for expensive equipment for recovering the melting material, and the complicated process. The melt method is a process in which a mixture of potassium carbonate and titanium dioxide is heated to 1100 ° C. or higher and melted, and then rapidly cooled and solidified. Although the obtained nodules are extremely rich in fiber, their composition is potassium dititanate fiber K 2 Ti 2 O 5 ), which is an amorphous fiber having a large fiber diameter, is weak in strength and has a drawback that the field of use is limited as it is.

【0004】これに対し焼成法は、比較的安価な原料、
例えば高純度の二酸化チタンの代わりに原料鉱石である
ルチルサンドまたはアナターゼサンドあるいはイルメナ
イトのアップグレード鉱をチタン系原料として使用する
方法(特開昭60−34617 号公報)が提案されるなど、工
業的なチタン酸カリウム繊維の製法として注目を集めて
いる。ところが、この方法による場合には安定した針状
結晶を有する繊維は生成し得るものの、形状にバラつき
が多いため用途が限定される難点がある。
On the other hand, the firing method is a relatively inexpensive raw material,
For example, a method of using rutile sand or anatase sand which is a raw material ore or an upgrade ore of ilmenite as a titanium-based raw material instead of high-purity titanium dioxide (Japanese Patent Laid-Open No. 60-34617) has been proposed. It has attracted attention as a method for producing potassium titanate fiber. However, according to this method, although fibers having stable needle-like crystals can be produced, there is a problem in that the application is limited because the fibers have many variations in shape.

【0005】このような問題を解消した焼成法の改良方
法として、特開昭62−256799号公報には、酸化
チタン含有鉱石とカリウム化合物の混合物に、チタン粉
末および/または水素化チタン粉末ならびにアルコール
類を添加混合した組成物を加熱焼成することによって繊
維形状の整ったチタン酸カリウム繊維を得る方法が開示
されている。
As a method for improving the firing method which solves the above problems, Japanese Patent Laid-Open No. 62-256799 discloses a mixture of titanium oxide-containing ore and a potassium compound, titanium powder and / or titanium hydride powder and alcohol. It discloses a method of obtaining potassium titanate fibers having a regular fiber shape by heating and firing a composition in which the compounds are added and mixed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】近時、チタン酸カリウ
ム繊維の用途が拡大するに伴い、各用途分野毎にアスペ
クト比に代表される繊維形状をはじめ、嵩比重や比表面
積等に至るまで繊維形状に対する物性上の高品質化が一
層厳しく要望されており、特に例えばプラスチックの強
化材に対してはアスペクト比の高いもの、濾過材や摩擦
材については嵩比重や比表面積の高いものなど、各用途
に最も好適な個別の物性付与が要求されている。したが
って、安価な生産コストで前記要求に沿うためには、高
価な設備や煩雑な工程を採らずに物性を容易に調整し得
る製造技術を開発する必要がある。
Recently, as the applications of potassium titanate fibers have expanded, fibers such as the fiber shape represented by the aspect ratio, the bulk specific gravity, the specific surface area, etc. in each application field can be used. There is a stricter demand for higher quality in terms of physical properties, such as those with a high aspect ratio for plastic reinforcements, and those with a high bulk specific gravity and specific surface area for filtering and friction materials. It is required to provide individual physical properties most suitable for the purpose. Therefore, in order to meet the above requirements at a low production cost, it is necessary to develop a manufacturing technique capable of easily adjusting the physical properties without using expensive equipment and complicated steps.

【0007】本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意
研究を重ねた結果、主原料である酸化チタンと炭酸カリ
ウムのTiO2 /K2 O換算モル比を特定範囲に設定
し、この混合物に金属チタン粉末とアルミナ成分および
/またはシリカ成分を添加混合した組成物を焼成する
と、繊維径や繊維長の繊維形状のほか、嵩比重(タップ
密度)や窒素吸着比表積(N2SA)を特定の範囲内で容易に
所望の物性に調整し得ることを確認した。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors set the TiO 2 / K 2 O conversion molar ratio of titanium oxide and potassium carbonate, which are the main raw materials, to a specific range, and mixed this mixture. When a composition in which metallic titanium powder and an alumina component and / or a silica component are added and mixed is fired, in addition to the fiber shape such as fiber diameter and fiber length, bulk specific gravity (tap density) and nitrogen adsorption ratio surface area (N 2 SA) It was confirmed that the above can be easily adjusted to desired physical properties within a specific range.

【0008】本発明はかかる知見に基づいて開発された
もので、その目的とするところは、複合強化材、摩擦材
または濾過材などの用途に対して好適な物性範囲を備え
るチタン酸カリウム繊維と、前記物性範囲で所望の繊維
形状、嵩比重(タップ密度)および窒素吸着比表面積に
調整可能なチタン酸カリウム繊維の製造方法を提供する
ことにある。
The present invention was developed on the basis of such findings, and an object thereof is to provide a potassium titanate fiber having a physical property range suitable for applications such as a composite reinforcing material, a friction material or a filtering material. Another object of the present invention is to provide a method for producing a potassium titanate fiber capable of adjusting a desired fiber shape, bulk specific gravity (tap density) and nitrogen adsorption specific surface area within the above-mentioned physical property ranges.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるチタン酸カリウム繊維は、Al2 3
および/またはSiO2 を0.1〜10重量%含有する
組成を有し、平均繊維径0.2〜2μm 、平均繊維長5
〜30μm の繊維形状を備えることを主要な構成上の特
徴とし、好ましくは窒素吸着比表面積(N2SA)が1〜30
m2/g、さらには嵩密度(タップ密度)が0.05〜0.
5g/ccの物性を兼備することを付加的要件とするもので
ある。
The potassium titanate fiber according to the present invention for attaining the above-mentioned object comprises Al 2 O 3
And / or has a composition containing 0.1 to 10% by weight of SiO 2 , an average fiber diameter of 0.2 to 2 μm and an average fiber length of 5
The main feature of the composition is to have a fiber shape of ˜30 μm, and the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) is preferably 1 to 30.
m 2 / g, and further has a bulk density (tap density) of 0.05 to 0.
It is an additional requirement to have the physical properties of 5g / cc.

【0010】本発明に係るチタン酸カリウム繊維の主要
な物性的特徴は、Al2 3 および/またはSiO2
0.1〜10重量%含有する組成にあり、この特有の成
分組成により各種用途に適合し得る平均繊維径0.2〜
2μm 、平均繊維長5〜30μm の繊維形状を備え、か
つ窒素吸着比表面積(N2SA)1〜30m2/g、嵩比重(タッ
プ密度)0.05〜0.5g/cc範囲の巾広い物性が具備
される。
The main physical characteristic of the potassium titanate fiber according to the present invention is a composition containing 0.1 to 10% by weight of Al 2 O 3 and / or SiO 2. An average fiber diameter of 0.2 to
It has a fiber shape of 2 μm and an average fiber length of 5 to 30 μm, and has a wide range of nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 1 to 30 m 2 / g and bulk specific gravity (tap density) of 0.05 to 0.5 g / cc. Physical properties are provided.

【0011】上記の物性を備えるチタン酸カリウム繊維
は、(a) 酸化チタン(TiO2) と(b)酸化カリウム(K2O)
および/または加熱により酸化カリウムを生成するカリ
ウム化合物を主原料とし、これに (c)金属チタン粉末(T
i)、(d) アルミナ(Al2O3)または加熱によりアルミナを
生成するアルミニウム化合物、および/または (e)シリ
カ(SiO2) または加熱によりシリカを生成するケイ素化
合物を添加混合したのち、900〜1200℃の温度域
で0.5〜10時間焼成する方法により製造される。
The potassium titanate fibers having the above-mentioned physical properties are (a) titanium oxide (TiO 2 ) and (b) potassium oxide (K 2 O).
And / or a potassium compound that produces potassium oxide by heating is used as a main raw material, and (c) metallic titanium powder (T
i), (d) Alumina (Al 2 O 3 ) or an aluminum compound that produces alumina by heating, and / or (e) Silica (SiO 2 ) or a silicon compound that produces silica by heating is added and mixed, and then 900 It is manufactured by a method of firing in a temperature range of ~ 1200 ° C for 0.5 to 10 hours.

【0012】主原料を構成する (a)酸化チタン(TiO2)と
しては、水酸化チタン、アナターゼ型二酸化チタン、ル
チル型二酸化チタン、天然ルチル鉱石およびアップグレ
ードイルメナイト鉱石のいずれか1種または2種以上の
混合物を挙げることができ、また(b) 酸化カリウム(K
2O) および/または加熱により酸化カリウムを生成する
カリウム化合物としては、K2 O、KOH、K2 CO3
またはKNO3 あるいはこれらの2種以上の混合物が使
用される。これら主原料に添加混合する(c) 金属チタン
粉末(Ti)には、金属チタンの精錬工程で得られるスポン
ジチタンのアンダーメッシュ品の使用がコスト面から好
ましいが、水素化チタン粉などを用いることもできる。
As the titanium oxide (TiO 2 ) constituting the main raw material, any one or more of titanium hydroxide, anatase titanium dioxide, rutile titanium dioxide, natural rutile ore and upgraded ilmenite ore can be used. And (b) potassium oxide (K
2 O) and / or potassium compounds that generate potassium oxide by heating include K 2 O, KOH, and K 2 CO 3
Alternatively KNO 3 or a mixture of two or more of these is used. For the metal titanium powder (Ti) to be added and mixed with these main raw materials, it is preferable to use an undermesh product of titanium sponge obtained in the refining process of metal titanium from the viewpoint of cost, but use titanium hydride powder or the like. You can also

【0013】(d) アルミナ(Al2O3) としては、一般に市
販されているアルミナ粉末を適宜に使用することができ
る。しかし、アルミナ粉末に代えて加熱によりアルミナ
を生成する水酸化アルミニウム〔Al(OH)3 〕等のアルミ
ニウム化合物や金属アルミニウム粉末を使用することも
できる。(e) シリカ(SiO2)成分としては、加熱によりシ
リカを生成する水酸化ケイ素〔Si(OH)4 〕等のケイ素化
合物や金属ケイ素粉末を用いることもできるが、コスト
面を考慮するとホワイトカーボンのようなSiO2 含有
率95重量%程度のものが好ましく使用される。
As the (d) alumina (Al 2 O 3 ), generally commercially available alumina powder can be appropriately used. However, instead of the alumina powder, it is also possible to use an aluminum compound such as aluminum hydroxide [Al (OH) 3 ] that produces alumina by heating or a metal aluminum powder. (e) As the silica (SiO 2 ) component, it is also possible to use a silicon compound such as silicon hydroxide [Si (OH) 4 ] that produces silica by heating or a metal silicon powder, but in view of cost, white carbon is used. Those having a SiO 2 content of about 95% by weight are preferably used.

【0014】原料成分の混合組成は、(a) 成分と (b)成
分の混合比をTiO2 /K2 O換算モル比で2.0〜
8.0の範囲とし、(a) 成分に対する (c)成分の添加量
を0.1〜5重量%、(d) 成分および/または (e)成分
の添加量を0.1〜10重量%にそれぞれ設定する。こ
れらの混合比率が前記の範囲を外れると、目的とするA
2 3 および/またはSiO2 を0.1〜10重量%
含有する組成を有し、かつ平均繊維径0.2〜2μm 、
平均繊維長5〜30μm の繊維形状が得られず、さら
に、窒素吸着比表面積(N2SA)1〜30m2/g、嵩比重(タ
ップ密度)0.05〜0.5g/cc範囲の性状を備えるチ
タン酸カリウム繊維を得ることができなくなる。
The mixing composition of the raw material components is such that the mixing ratio of the component (a) and the component (b) is 2.0 to TiO 2 / K 2 O conversion molar ratio.
The amount of component (c) added to component (a) is 0.1 to 5% by weight, and the amount of component (d) and / or component (e) added is 0.1 to 10% by weight. Set to each. When the mixing ratio of these is out of the above range, the desired A
0.1 to 10% by weight of l 2 O 3 and / or SiO 2
Has a composition containing and an average fiber diameter of 0.2 to 2 μm,
A fiber shape with an average fiber length of 5 to 30 μm was not obtained, and the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) was 1 to 30 m 2 / g and the bulk specific gravity (tap density) was 0.05 to 0.5 g / cc. It becomes impossible to obtain the potassium titanate fiber provided with.

【0015】(a) 成分と (b)成分に (c)〜(e) 成分を添
加した混合物は、900〜1200℃の温度域で焼成処
理してチタン酸カリウム繊維に転化させる。900℃未
満の焼成温度ではチタン酸カリウム繊維が円滑に生成せ
ず、また1200℃を越える加熱は目的とする繊維形状
や物性を備えるチタン酸カリウム繊維の生成を阻害する
結果を招くとともに、製造原価を高めるため好ましくな
い。
The mixture obtained by adding the components (c) to (e) to the component (a) and the component (b) is subjected to a firing treatment in the temperature range of 900 to 1200 ° C. to be converted into potassium titanate fibers. If the firing temperature is lower than 900 ° C, potassium titanate fibers are not smoothly produced, and if the heating temperature is higher than 1200 ° C, the production of potassium titanate fibers having the desired fiber shape and physical properties is hindered and the production cost is reduced. Is not preferable because it increases the

【0016】上記の方法において、(c) 成分、(d) 成分
および/または (e)成分の添加量を調整して (a)成分お
よび (b)成分のTiO2 /K2 O換算モル比を一定に維
持しながら同一の温度ならびに時間の焼成処理を施す
と、上述した物性範囲内において繊維形状、嵩比重(タ
ップ密度)および窒素吸着比表面積(N2SA)を任意に制御
することができる。
In the above method, the addition amount of the component (c), the component (d) and / or the component (e) is adjusted to adjust the molar ratio of the component (a) and the component (b) in terms of TiO 2 / K 2 O. If the calcination treatment is performed at the same temperature and time while maintaining a constant value, the fiber shape, bulk specific gravity (tap density), and nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) can be arbitrarily controlled within the above-mentioned physical property range. it can.

【0017】とくに、(a) 成分および (b)成分のTiO
2 /K2 O換算混合モル比を2.0〜8.0の範囲内と
し、(a) 成分に対して (c)成分0.1〜5重量%および
(d)成分0.1〜10重量%を各添加した混合物を、9
00〜1200℃の温度域で0.5〜10時間焼成する
条件を設定するとにより平均繊維径0.2〜0.7μm
の高いアスペクト性状を付与することができ、また (a)
成分および (b)成分のTiO2 /K2 O換算混合モル比
を同様に2.0〜8.0の範囲内とし、(a) 成分に対し
て (c)成分0.1〜5重量%および (e)成分0.1〜1
0重量%を添加した混合物を、900〜1200℃の温
度域で0.5〜10時間焼成することにより平均繊維径
0.8μm 以上の極太繊維形状のチタン酸カリウム繊維
を得ることが可能となる。
In particular, the TiO as the component (a) and the component (b)
The mixing molar ratio in terms of 2 / K 2 O is within the range of 2.0 to 8.0, and the component (c) is 0.1 to 5% by weight with respect to the component (a).
The mixture containing 0.1 to 10% by weight of the component (d) was added to 9
By setting the conditions for firing for 0.5 to 10 hours in the temperature range of 00 to 1200 ° C., the average fiber diameter is 0.2 to 0.7 μm.
It is possible to give a high aspect property of (a)
Similarly, the TiO 2 / K 2 O conversion molar ratio of the component and the component (b) is in the range of 2.0 to 8.0, and the component (c) is 0.1 to 5% by weight relative to the component (a). And (e) component 0.1 to 1
By firing the mixture containing 0% by weight in the temperature range of 900 to 1200 ° C. for 0.5 to 10 hours, it becomes possible to obtain potassium titanate fibers in the form of very thick fibers having an average fiber diameter of 0.8 μm or more. .

【0018】[0018]

【作用】本発明により提供されるチタン酸カリウム繊維
は、Al2 3 および/またはSiO2 を0.1〜10
重量%の範囲で含有しており、この特有の成分組成によ
り各種用途に適合し得る平均繊維径0.2〜2μm 、平
均繊維長5〜30μm の繊維形状を有し、かつ嵩比重
(タップ密度)0.05〜0.5g/cc、窒素吸着比表面
積(N2SA)1〜30m2/g範囲の巾広い物性が具備される。
The potassium titanate fiber provided by the present invention contains Al 2 O 3 and / or SiO 2 in an amount of 0.1-10.
It has a fiber shape of 0.2 to 2 μm in average fiber length and 5 to 30 μm in average fiber length, which is suitable for various applications due to its unique component composition, and has a bulk specific gravity (tap density). ) A wide range of physical properties such as 0.05 to 0.5 g / cc and a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 1 to 30 m 2 / g are provided.

【0019】また、本発明に係る製造方法によれば、主
原料となる (a)成分と(b) 成分の混合比をTiO2 /K
2 O換算モル比として2.0〜8.0の範囲に調整し、
これに対して (c)〜(e) 成分を適宜に選択した添加混合
物を焼成処理することにより上記物性範囲内において所
望の平均繊維形状、嵩比重および窒素吸着比表面積に制
御することができる。この際、(c) 成分は主原料と混合
して焼成する際にチタン酸カリウム繊維を効率よく生成
させるための反応促進剤として機能し、また (d)成分お
よび (e)成分はそれぞれ単独もしくは併用することによ
り反応調整剤的な作用を営む。このため、 (c)〜(e) 成
分を特定された添加混合範囲内で適宜に増減することに
より、主原料成分の混合比率を変えることなく、しかも
一定の焼成条件(焼成温度 900〜1200℃、焼成時間 0.5
〜10時間)において所望の物性が容易に付与される。一
方、繊維表面はアルミナおよび/またはシリカによって
コーティングされており、比表面積の向上ならびに優れ
た耐候性を与えるために寄与する。このような作用が相
俟って、簡易な条件設定により各用途目的に好適な繊維
形状および物性を備えるチタン酸カリウム繊維を工業的
に製造することが可能となる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, the mixing ratio of the component (a) and the component (b), which are the main raw materials, is TiO 2 / K.
Adjust the molar ratio of 2 O in the range of 2.0 to 8.0,
On the other hand, it is possible to control the desired average fiber shape, bulk specific gravity, and nitrogen adsorption specific surface area within the above-mentioned physical properties by subjecting the additive mixture in which the components (c) to (e) are appropriately selected to a firing treatment. At this time, the component (c) functions as a reaction accelerator for efficiently producing potassium titanate fibers when mixed with the main raw material and fired, and the component (d) and the component (e) are used alone or When used together, it acts like a reaction modifier. Therefore, by appropriately increasing / decreasing the components (c) to (e) within the specified addition and mixing range, the mixing ratio of the main raw material components is not changed and the baking conditions are constant (baking temperature 900 to 1200 ° C). , Firing time 0.5
The desired physical properties are easily imparted within 10 hours). On the other hand, the fiber surface is coated with alumina and / or silica, which contributes to the improvement of the specific surface area and the provision of excellent weather resistance. Combined with such actions, it becomes possible to industrially produce potassium titanate fiber having a fiber shape and physical properties suitable for each purpose of use by simply setting the conditions.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明する。しかし、本発明の範囲はこれらの実施
例に限定されるものではない。
EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below in comparison with comparative examples. However, the scope of the invention is not limited to these examples.

【0021】実施例1 市販のアナターゼ型酸化チタン〔テイカ(株)製、JA−
1〕6mol に対し1.9mol の顆粒状炭酸カリウム〔旭
ガラス(株)製〕を配合して主原料とし、該主原料に添
加剤として金属チタン粉末を酸化チタンに対して3重量
%とAl2 3粉末を酸化チタンに対して3重量%の量
比で添加し、ビニール袋中で予備ブレンドしたのちハン
マーミル〔ホソカワミクロン(株)製、“パルペライザ
ー”〕で2次粉砕混合した。混合原料をニッケル製ルツ
ボに入れ、電気炉中にセットして1070℃で2時間焼
成した。ついで、焼成物をポリ容器中の水に投入し1時
間浸漬したのち、コロイドミル〔特殊機化工業(株)
製、“マイコロイダー”〕で解繊処理を施した。得られ
たスラリーを分級し、微粒側を硫酸にてpH7.5まで
カリウム量の調整を行った。このスラリーを濾過し、6
00℃の温度で1時間熱処理を行い、熱処理品を分散し
分級した。
Example 1 Commercially available anatase type titanium oxide [manufactured by Teika Co., Ltd., JA-
1] 6 mol of 1.9 mol of granular potassium carbonate (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) was used as a main raw material, and metallic titanium powder was added as an additive to the main raw material in an amount of 3% by weight with respect to titanium oxide and Al. 2 O 3 powder was added in an amount ratio of 3% by weight to titanium oxide, pre-blended in a vinyl bag, and then secondary pulverized and mixed with a hammer mill ("Pulperizer" manufactured by Hosokawa Micron Corp.). The mixed raw material was placed in a nickel crucible, set in an electric furnace, and fired at 1070 ° C. for 2 hours. Then, the fired product is placed in water in a plastic container and immersed for 1 hour, and then a colloid mill [Special Kika Kogyo Co., Ltd.
Manufactured by "My Colloider"]. The obtained slurry was classified, and the fine particle side was adjusted with sulfuric acid to adjust the amount of potassium to pH 7.5. The slurry is filtered, 6
Heat treatment was performed at a temperature of 00 ° C. for 1 hour to disperse and classify the heat treated product.

【0022】このようにして得られたチタン酸カリウム
繊維は、図1に示した電子顕微鏡写真(SEM写真)の
とおり極めて整った繊維形状を呈しており、針状単結晶
の8チタン酸カリウム繊維であることが確認された。そ
の繊維物性を測定したところ、表1に示す結果が得られ
た。なお、各物性の測定は、平均繊維長については光学
顕微鏡の画像をテレビモニターに写し出しその画像をコ
ンピューターで解析したデーターから算出し、平均繊維
径の測定方法は分散してサンプリングした繊維をSEM
にて写真撮影しその写真から各繊維をルーペにて測定し
倍率換算した。標準偏差については平均繊維径を測定す
るため撮影したSEM写真を基にルーペで計測したデー
ターから計算した。また、窒素吸着比表面積については
BET多点連続流動法〔湯浅アイオニクス(株)製、カ
ンタソープ型、QS-17 〕で測定した。
The potassium titanate fiber thus obtained has an extremely regular fiber shape as shown in the electron microscope photograph (SEM photograph) shown in FIG. 1, and is a needle-like single crystal potassium octatitanate fiber. Was confirmed. When the physical properties of the fiber were measured, the results shown in Table 1 were obtained. For the measurement of each physical property, the average fiber length was calculated from the data obtained by displaying an image of an optical microscope on a television monitor and analyzing the image with a computer. The average fiber diameter was measured by SEM of dispersedly sampled fibers.
Each fiber was measured with a magnifying glass and the magnification was converted. The standard deviation was calculated from the data measured with a magnifying glass based on the SEM photograph taken to measure the average fiber diameter. The nitrogen adsorption specific surface area was measured by the BET multipoint continuous flow method [Yuasa Ionics Co., Ltd., Cantersoap type, QS-17].

【0023】実施例2 実施例1と同一の主原料に対し、添加剤として金属チタ
ン粉末を酸化チタンに対して3重量%とSiO2 粉末を
酸化チタンに対して3重量%添加した。以後の操作条件
は実施例1と同一にしてチタン酸カリウム繊維を製造し
た。得られたチタン酸カリウム繊維は、図2の電子顕微
鏡写真に示したように整った繊維形状を呈しており、8
チタン酸カリウム繊維であることが確認された。その繊
維物性を測定した結果を表1に併載した。
Example 2 To the same main raw material as in Example 1, 3% by weight of metallic titanium powder and 3% by weight of SiO 2 powder were added as additives, respectively, to titanium oxide. The subsequent operating conditions were the same as in Example 1 to produce potassium titanate fiber. The obtained potassium titanate fiber has a regular fiber shape as shown in the electron micrograph of FIG.
It was confirmed to be potassium titanate fiber. The results of measuring the physical properties of the fibers are also shown in Table 1.

【0024】実施例3 実施例1と同一の主原料に対し、添加剤として金属チタ
ン粉末を酸化チタンに対し3重量%、SiO2 粉末1.
5重量%およびAl2 3 粉末1.5重量%をそれぞれ
添加した。以後の操作条件は実施例1と同一にしてチタ
ン酸カリウム繊維を製造した。得られたチタン酸カリウ
ム繊維は、図3の電子顕微鏡写真に示したように整った
繊維形状を呈しており、8チタン酸カリウム繊維である
ことが確認された。その繊維物性を測定した結果を表1
に併載した。
Example 3 With respect to the same main raw material as in Example 1, metal titanium powder as an additive was added in an amount of 3% by weight based on titanium oxide, and SiO 2 powder 1.
5% by weight and 1.5% by weight of Al 2 O 3 powder were added respectively. The subsequent operating conditions were the same as in Example 1 to produce potassium titanate fiber. The obtained potassium titanate fiber had a regular fiber shape as shown in the electron micrograph of FIG. 3, and it was confirmed to be octapotassium titanate fiber. The results of measuring the physical properties of the fiber are shown in Table 1.
It was also published in.

【0025】実施例4 実施例1において、焼成温度を1040℃、焼成時間を
3時間に変えたほかは全て同一の操作条件によりチタン
酸カリウム繊維を製造した。得られたチタン酸カリウム
繊維は、8チタン酸カリウム繊維であり、繊維物性は表
1に併載したとおりであった。
Example 4 A potassium titanate fiber was produced under the same operating conditions as in Example 1, except that the firing temperature was changed to 1040 ° C. and the firing time was changed to 3 hours. The obtained potassium titanate fiber was potassium octatitanate fiber, and the fiber physical properties were as listed in Table 1.

【0026】実施例5 実施例2において、焼成温度を1040℃、焼成時間を
3時間に変えたほかは全て同一の操作条件によりチタン
酸カリウム繊維を製造した。得られたチタン酸カリウム
繊維は、8チタン酸カリウム繊維であり、繊維物性は表
1に併載したとおりであった。
Example 5 A potassium titanate fiber was produced under the same operating conditions as in Example 2, except that the firing temperature was changed to 1040 ° C. and the firing time was changed to 3 hours. The obtained potassium titanate fiber was potassium octatitanate fiber, and the fiber physical properties were as listed in Table 1.

【0027】実施例6 実施例3において、焼成温度を1040℃、焼成時間を
3時間に変えたほかは全て同一の操作条件によりチタン
酸カリウム繊維を製造した。得られたチタン酸カリウム
繊維は、8チタン酸カリウム繊維であり、繊維物性は表
1に併載したとおりであった。
Example 6 A potassium titanate fiber was produced under the same operating conditions as in Example 3, except that the firing temperature was changed to 1040 ° C. and the firing time was changed to 3 hours. The obtained potassium titanate fiber was potassium octatitanate fiber, and the fiber physical properties were as listed in Table 1.

【0028】実施例7 実施例4において、焼成温度を1100℃に変えたほか
は全て同一の操作条件によりチタン酸カリウム繊維を製
造した。得られたチタン酸カリウム繊維は、8チタン酸
カリウム繊維であり、繊維物性は表1に併載したとおり
であった。
Example 7 Potassium titanate fibers were produced under the same operating conditions as in Example 4, except that the firing temperature was changed to 1100 ° C. The obtained potassium titanate fiber was potassium octatitanate fiber, and the fiber physical properties were as listed in Table 1.

【0029】比較例1 実施例1と同一の主原料に対し、添加剤として金属チタ
ン粉末のみを酸化チタンに対し3重量%添加混合した。
以後の操作条件は実施例1と同一にしてチタン酸カリウ
ム繊維を製造した。得られたチタン酸カリウム繊維は、
図4の電子顕微鏡写真に示したように形状が不均一な繊
維形状を呈するものであった。また、表1に併載したよ
うに繊維物性も実施例に比べて劣るものであった。
Comparative Example 1 To the same main raw material as in Example 1, 3 wt% of metallic titanium powder alone as an additive was added and mixed with titanium oxide.
The subsequent operating conditions were the same as in Example 1 to produce potassium titanate fiber. The obtained potassium titanate fiber is
As shown in the electron micrograph of FIG. 4, the fiber had a nonuniform fiber shape. In addition, as also shown in Table 1, the fiber physical properties were inferior to those of the examples.

【0030】[0030]

【表1】 〔表注〕*標準偏差は、平均繊維径を測定したSEM写真からルーペで計測した データから計算した。[Table 1] [Table Note] * The standard deviation was calculated from the data measured with a magnifying glass from the SEM photograph of the average fiber diameter.

【0031】表1の結果から明らかなとおり、本発明の
要件を満たす実施例によれば焼成条件を温度900〜1
200℃、焼成時間を0.5〜10時間の範囲において
添加成分の種類および添加量比を選択することにより繊
維形状および嵩比重、窒素吸着比表面積等の性状を所望
の範囲に調整し得ることが認められる。これに対し、添
加成分が金属チタン粉末のみの比較例1では、繊維形状
が不揃いのうえ、嵩比重が極端に高くなる結果を示し
た。
As is clear from the results shown in Table 1, according to the examples satisfying the requirements of the present invention, the firing conditions were set to a temperature of 900-1.
It is possible to adjust the fiber shape and properties such as bulk specific gravity and nitrogen adsorption specific surface area within a desired range by selecting the type of additive component and the ratio of addition amount within the range of 200 ° C. and firing time of 0.5 to 10 hours. Is recognized. On the other hand, in Comparative Example 1 in which the additive component was only metallic titanium powder, the fiber shape was uneven and the bulk specific gravity was extremely high.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上のとおり、本発明によればプラスチ
ックや軽金属に対する複合強化材、摩擦材および濾過材
として好適な繊維形状ならびに物理的性状を備えるチタ
ン酸カリウム繊維と、これを簡易な操作手段により所望
の物性に調整可能な製造方法を提供することができる。
さらに、付随的効果として生成されるチタン酸カリウム
繊維は表面がアルミナまたは/およびシリカで被覆され
た複合形態となるから、優れた耐候性を付与することも
できる。したがって、用途面の拡大を図ることができ
る。
As described above, according to the present invention, potassium titanate fiber having a fiber shape and physical properties suitable for a composite reinforcing material, a friction material and a filtering material for plastics and light metals, and a simple operating means for the fiber. Thus, it is possible to provide a production method in which desired physical properties can be adjusted.
Furthermore, since the potassium titanate fiber produced as an incidental effect is in a composite form in which the surface is coated with alumina or / and silica, excellent weather resistance can be imparted. Therefore, it is possible to expand the application.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、実施例1で得られたチタン酸カリウム
繊維の繊維形状を示したた電子顕微鏡拡大写真(倍率:
3000倍)である。
FIG. 1 is an electron microscope enlarged photograph showing the fiber shape of the potassium titanate fiber obtained in Example 1 (magnification:
3000 times).

【図2】図2は、実施例2で得られたチタン酸カリウム
繊維の繊維形状を示したた電子顕微鏡拡大写真(倍率:
3000倍)である。
FIG. 2 is an electron microscope enlarged photograph showing the fiber shape of the potassium titanate fiber obtained in Example 2 (magnification:
3000 times).

【図3】図3は、実施例3で得られたチタン酸カリウム
繊維の繊維形状を示したた電子顕微鏡拡大写真(倍率:
3000倍)である。
FIG. 3 is an electron microscope enlarged photograph showing the fiber shape of the potassium titanate fiber obtained in Example 3 (magnification:
3000 times).

【図4】図4は、比較例1で得られたチタン酸カリウム
繊維の繊維形状を示したた電子顕微鏡拡大写真(倍率:
3000倍)である。
FIG. 4 is an electron microscope enlarged photograph showing the fiber shape of the potassium titanate fiber obtained in Comparative Example 1 (magnification:
3000 times).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 保正 神奈川県茅ヶ崎市茅ヶ崎3−3−5 日本 ウイスカー株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasumasa Tanaka 3-3-5 Chigasaki, Chigasaki City, Kanagawa Japan Whisker Company Limited

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Al2 3 および/またはSiO2
0.1〜10重量%含有する組成を有し、平均繊維径
0.2〜2μm 、平均繊維長5〜30μm の繊維形状を
備えることを特徴とするチタン酸カリウム繊維。
1. A fiber having a composition containing 0.1 to 10% by weight of Al 2 O 3 and / or SiO 2 and having a fiber shape with an average fiber diameter of 0.2 to 2 μm and an average fiber length of 5 to 30 μm. A potassium titanate fiber characterized by:
【請求項2】 窒素吸着比表面積(N2SA)が、1〜30m2
/gである請求項1記載のチタン酸カリウム繊維。
2. A nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 1 to 30 m 2
The potassium titanate fiber according to claim 1, which is / g.
【請求項3】 嵩比重(タップ密度)が、0.05〜
0.5g/ccである請求項1又は2記載のチタン酸カリウ
ム繊維。
3. The bulk specific gravity (tap density) is 0.05 to
The potassium titanate fiber according to claim 1, which has an amount of 0.5 g / cc.
【請求項4】 (a) 酸化チタン(TiO2) と(b) 酸化カリ
ウム(K2O) および/または加熱により酸化カリウムを生
成するカリウム化合物を主原料とし、これに(c) 金属チ
タン粉末(Ti)、(d) アルミナ(Al2O3)または加熱により
アルミナを生成するアルミニウム化合物、および/また
は (e)シリカ(SiO2) または加熱によりシリカを生成す
るケイ素化合物を添加混合したのち、900〜1200
℃の温度域で焼成することを特徴とするチタン酸カリウ
ム繊維の製造方法。
4. A main raw material comprising (a) titanium oxide (TiO 2 ) and (b) potassium oxide (K 2 O) and / or a potassium compound which produces potassium oxide by heating, and (c) metallic titanium powder (Ti), (d) alumina (Al 2 O 3 ) or an aluminum compound that produces alumina by heating, and / or (e) silica (SiO 2 ) or after adding and mixing a silicon compound that produces silica by heating, 900-1200
A method for producing a potassium titanate fiber, which comprises firing in a temperature range of ° C.
【請求項5】 (a) 成分と (b)成分の混合比をTiO2
/K2 O換算モル比で2.0〜8.0の範囲とし、(a)
成分に対する (c)成分の添加量を0.1〜5重量%、
(d) 成分および/または (e)成分の添加量を0.1〜1
0重量%に設定する請求項4記載のチタン酸カリウム繊
維の製造方法。
5. The mixing ratio of the component (a) and the component (b) is TiO 2
/ K 2 O converted molar ratio is in the range of 2.0 to 8.0, (a)
0.1 to 5% by weight of the component (c) is added to the component,
The addition amount of the component (d) and / or the component (e) is 0.1 to 1
The method for producing potassium titanate fiber according to claim 4, wherein the amount is set to 0% by weight.
【請求項6】 請求項4または5の方法において、(c)
成分、(d) 成分および/または (e)成分の添加量を調整
することにより (a)成分および (b)成分のTiO2 /K
2 O換算モル比を一定に維持し、かつ焼成温度ならびに
焼成時間を変更することなく、繊維形状、嵩比重(タッ
プ密度)および窒素吸着比表面積(N2SA)を任意に制御す
ることを特徴とするチタン酸カリウム繊維の製造方法。
6. The method according to claim 4 or 5, wherein (c)
TiO 2 / K of the component (a) and the component (b) by adjusting the addition amount of the component, the component (d) and / or the component (e)
A feature that the fiber shape, bulk specific gravity (tap density) and nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) are arbitrarily controlled without changing the 2 O conversion molar ratio and without changing the firing temperature and firing time. And a method for producing potassium titanate fiber.
【請求項7】 請求項4または5の方法において、(a)
成分および (b)成分のTiO2 /K2 O換算混合モル比
を2.0〜8.0の範囲内とし、(a) 成分に対して (c)
成分0.1〜5重量%および (d)成分0.1〜10重量
%を添加した混合物を、900〜1200℃の温度域で
0.5〜10時間焼成することを特徴とする高いアスペ
クト比を示すチタン酸カリウム繊維の製造方法。
7. The method according to claim 4 or 5, wherein (a)
The mixing molar ratio of TiO 2 / K 2 O conversion of the component and the component (b) is within the range of 2.0 to 8.0, and the component (a) is mixed with the component (c).
A high aspect ratio, characterized in that the mixture containing 0.1 to 5% by weight of the component and 0.1 to 10% by weight of the component (d) is fired in the temperature range of 900 to 1200 ° C. for 0.5 to 10 hours. Showing a method for producing potassium titanate fiber.
【請求項8】 請求項4または5の方法において、(a)
成分および (b)成分のTiO2 /K2 O換算混合モル比
を2.0〜8.0の範囲内とし、(a) 成分に対して(c)
成分0.1〜5重量%および (e)成分0.1〜10重量
%を添加した混合物を、900〜1200℃の温度域で
0.5〜10時間焼成することを特徴とする極太繊維形
状のチタン酸カリウム繊維の製造方法。
8. The method according to claim 4 or 5, wherein (a)
The mixing molar ratio of TiO 2 / K 2 O conversion of the component and the component (b) is within the range of 2.0 to 8.0, and the component (a) is mixed with the component (c).
Extra-thick fiber shape characterized in that a mixture containing 0.1 to 5% by weight of the component and 0.1 to 10% by weight of the component (e) is fired in the temperature range of 900 to 1200 ° C. for 0.5 to 10 hours. 1. A method for producing potassium titanate fiber.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009035166A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 Kubota Corporation Noncrystalline composite alkali metal titanate composition and friction material
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US10316918B2 (en) * 2011-06-07 2019-06-11 Hitachi Chemical Company, Ltd. Non-asbestos friction material composition

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