WO2000055093A1

WO2000055093A1 - Titanate de potassium lamellaire, son procede de fabrication et materiau de friction

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Publication number: WO2000055093A1
Application number: PCT/JP2000/001617
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Ogawa; Shigeo Takahashi; Nobuki Itoi; Kousuke Inada
Original assignee: Otsuka Chemical Co., Ltd.
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2000-09-21
Also published as: US6677041B1; ES2384788T3; EP1170257B1; AU3193000A; ATE556032T1; EP1170257A4; DK1170257T3; EP1170257A1

Description

明細書板状チタン酸力リゥム及びその製造方法並びに摩擦材技術分野

本発明は、板状 8チタン酸カリウム、板状 6チタン酸カリウム及び板状 4チタン酸力リゥム並びにそれらの製造方法及び摩擦材に関するものである。背景技術

8チタン酸力リウム（Κ₂0 · 8 Τ ί 0₂) 、 6チタン酸カリウム（Κ ₂〇 · 6 T i 0₂) 及び 4チタン酸力リウム（Κ₂0 · 4 Τ ί 0₂) は、通常、繊維状の化合物として得られ、優れた結晶強度と高い断熱性を有することから、摩擦調整剤や樹脂等の強化剤として広く使用されている。しかしながら、従来の 8チタン酸カリウム、 6チタン酸カリウム及び 4チタン酸力リゥムは繊維形状を有しているため嵩高く、流動性に劣り、製造時において供給路の壁に付着して、供給路を閉塞させるといった問題点を有している。また、樹脂強化剤としては、ねじれ方向に加わる力に対する補強性能が十分でないという欠点を有している。また、摩擦剤用途においては、摩擦面における高い効果を確保するため板状のものが要望されている。

しかしながら、 8チタン酸カリウム、 6チタン酸カリウム及び 4チタン酸カリゥムは繊維状に結晶成長する性質があるため、これまでに板状の 8チタン酸力リウム、 6チタン酸力リゥム及び 4チタン酸力リウムは得られていなかった _c 発明の開示

本発明の目的は、板状 8チタン酸カリウム、板状 6チタン酸カリウム及び板状 4チタン酸力リゥム並びにそれらの製造方法及びそれらを用いた摩擦材を提供することにある。

以下、板状 8チタン酸カリウム、板状 6チタン酸カリウム及び板状 4 チタン酸カリウムに共通する事項については、単に「板状チタン酸カリゥム」として説明する。

本発明の板状チタン酸カリウムは、平均長径 1〜 1 0 0 /i m、平均ァスぺクト比 3〜 5 0 0を有することを特徴としている。

本発明の板状チタン酸カリウムの製造方法は、板状チタン酸を水酸化カリゥム溶液中に浸漬した後、焼成することを特徴としている。

板状チタン酸としては、例えば、チタン酸カリウムマグネシウムまたはチタン酸力リゥムリチウムの板状物を酸処理して得られるものを用いることができる。

本発明の製造方法において、焼成温度は、板状 8チタン酸カリウムの場合 4 0 0〜 7 0 0 Cであることが好ましく、さらに好ましくは 4 0 0 〜 6 5 0 °C、さらに好ましくは 4 5 0〜 6 5 0 °C、さらに好ましくは 5 0 0〜 6 5 0 °Cである。また、板状 6チタン酸力リゥムの場合 6 0 0〜 8 0 0 °Cであることが好ましく、板状 4チタン酸力リゥムの場合 7 0 0 〜 8 0 0 °Cが好ましい。

本発明の摩擦材は、板状チタン酸カリゥムを摩擦調整剤として含有することを特徴としている。含有量は、 3〜 5 0重量％であることが好ましい。図面の簡単な説明

図 1は、実施例 1において得られた板状 8チタン酸力リゥムの走査型電子顕微鏡写真（倍率 5 0 0 0倍）である。

図 2は、実施例 2において得られた板状 8チタン酸力リゥムの走査型電子顕微鏡写真（倍率 5 0 0 0倍）である。

図 3は、実施例 5において得られた板状 6チタン酸力リゥムの走査型電子顕微鏡写真（倍率 5 0 0 0倍）である。

図 4は、実施例 1において得られた板状 8チタン酸カリゥムの X線回折チヤ一トである。

図 5は、実施例 2において得られた板状 8チタン酸力リゥムの X線回折チヤ一トである。

図 6は、実施例 5において得られた板状 6チタン酸カリウムの X線回折チヤ一トである。

図 7は、実施例 6において得られた板状 4チタン酸カリゥムの X線回折チヤ一トである。発明を実施するための最良の形態

本発明の板状チタン酸力リゥムは、平均長径 1〜 1 0 0 μ m、好ましくは 3〜 3 0 m、平均ァスぺクト比 3〜 5 0 0、好ましくは 3〜 1 0 0、さらに好ましくは 5〜 2 0の板状物である。ここで、平均長径は、いわゆる平均粒子径を意味しており、例えばレーザー回折式粒度分布測定装置によりメジアン径として測定される値である。また、アスペクト比は、平均短径（厚み）に対する平均長径の比（平均長径/平均短径）をいう。平均ァスぺクト比は、走査型電子顕微鏡で平均短径（厚み）を測定し、上記平均長径との比率を算出することにより求めることができる。この場合一般に、走査型電子顕微鏡の視野内で厚みを確認できるもの 2 0個程度について測定し、平均短径の平均値を求める。平均短径（厚み）は、 5 0〜 1 0 0 0 n m程度であることが好ま本発明の板状チタン酸カリゥムの製造方法は、板状チタン酸を水酸化力リゥム溶液中に浸漬し、力リゥムイオンをィンタ一カーレ一トした後、焼成することを特徴としている。板状チタン酸は、酸処理により層間の陽イオンをディンターカーレ一トすることができる化合物を用い、これを酸処理することにより得ることができる。このような化合物としては、板状チタン酸カリゥムマグネシウム及び板状チタン酸カリゥムリチウム等が挙げられる。これらの化合物は、例えば特開平 5— 2 2 1 7 9 5号公報及び本出願人による特願平 1 1— 1 5 8 0 8 6号に開示された方法に従って製造することができる。

板状チタン酸カリウムマグネシウムは、チタン源とカリウム源とマグネシゥム源を混合し、フラックスを添加し、十分混合した後、 1 0 0 0 〜 1 1 0 0 °Cで 1〜 8時間焼成することにより得ることができる。

チタン源としては酸化チタンを含有する化合物より任意に選択でき、具体的には、酸化チタン、ルチル鉱石、水酸化チタンウエットケーキ、含水チタニアを例示できる。

カリウム源としては、加熱により酸化力リゥムを生じる化合物より選択することができ、具体例としては、酸化カリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、硝酸カリウム等が例示できる。中でも炭酸カリウムが好ましい。

マグネシゥム源としては、水酸化マグネシゥム、炭酸マグネシウム、フッ化マグネシウム等を例示できる。

チタン源とカリウム源とマグネシウム源の混合割合としては、 T i ：

K ： M g = 4 ： 2 ： 1 (モル比）の割合を基本とするが、各々 5 %程度であれば変化させても支障ない。前記割合を大きく外れると、板状でない副生物である K ₂M g T i - 0 _{1 5}の析出を生じることがあり、好まなレ、。フラックスとしては、塩化カリウム、フッ化カリウム、モリブデン酸カリウム、タングステン酸カリウムを例示でき、中でも塩化カリウムが好ましい。

フラックスの添加割合としては、前記原料とのモル比（原料：フラックス）で、 3 ：：!〜 3 ： 1 5、好ましくは 3 : 3 . 5〜 3 : 1 0の割合とするのがよい。フラックスの添加量は少ない程経済的に有利であるが、少なすぎると板状結晶が崩れるため好ましくない。

焼成は、電気炉、マツフル炉等任意の方法により行うことができるが、量産する際には、調製した原料を煉瓦状、円柱状等の形状の成形体にプレス成形した上、トンネルキルンを用いて行うのが好ましい。

焼成温度は 1 0 0 0 °C〜 1 1 0 0 °Cの間で 1〜 2 4時間保持することにより行うのが好ましい。昇温、降温速度は特に制限はないが、通常、 3〜 7 °C/分とするのが好ましい。焼成温度が高い程、大型の板状物が得られるが、 1 1 0 0 °Cを超えると溶融により形状が損なわれるので一般に好ましくない。また、保持時間が長い程、粒子形状を大型化することができる。

焼成後はジョークラッシャー、ビンミル等を用いて粗粉砕、微粉砕を行った後、水中に分散させ 5〜 1 0 %程度のスラリーとして撹拌することにより湿式解砕を行うことができる。さらに、必要に応じて分級、ろ過、乾燥して板状のチタン酸カリウムマグネシウムを得る。板状のチタン酸カリゥムマグネシウムは、平均長径 3〜 3 0 μ m程度の比較的小型の本発明の板状チタン酸力リゥムの原料として好適である。

また、チタン酸カリウムリチウムの製造方法としては、例えば、チタン源とカリウム源とリチウム源を混合し、フラックスを添加し、十分混合した後、 8 2 5〜 1 1 5 0 ²Cで 1〜 1 2時間保持する方法が例示できる: チタン源、カリウム源、フラックスとしては、前記のチタン酸力リウムマグネシウムの製造に用いられるものと同様のものを使用することができる。

リチウム源としては、加熱により酸化リチウムを生成し得る化合物より適宜選択することができ、例えば、炭酸リチウム、硝酸リチウム等を例示できる。

チタン源とカリウム源とリチウム源の混合割合としては、 T i : κ : L i = 1 . 7 3 : 0 . 8 : 0 . 2 7 (モル比）の割合を基本とするが、それぞれ 5 %程度であれば変化させても支障ない。また、フラックスの添加割合は、原料 1に対して 1〜4 (モル比）の割合で使用するのがよレ、。フラックスの量が少なすぎると生成物が板状にならず、またフラッタスの量が多すぎると経済的に不利であるため、それぞれ好ましくない。焼成手段は、前記チタン酸力リゥムマグネシウムの製造と同様の手段により行うことができるが、焼成温度は 8 2 5〜 1 1 5 0 °Cの間とし、；!〜 2 4時間保持することにより行うことが好ましい。

解砕、分級、ろ過、乾燥工程は、前記チタン酸カリウムマグネシウムの製造と同様の手段により行うことができる。

チタン酸力リウムリチウムは、平均長径 1 0〜 1 0 0 m程度の比較的大型の本発明の板状チタン酸力リゥムの原料として好適である。

これらの化合物の酸処理によるディンター力レーションに用いる酸としては硫酸、硝酸、塩酸等の鉱酸が例示できる。酸処理は、これらの酸の 1モル Zリットル（ 1 N ) 程度の水溶液中で層間の陽イオンが略完全に溶出されるまで撹拌することにより行うのが好ましい。撹拌は通常 5 時間〜 8時間程度かけて行うのがよい。

得られた板状チタン酸は水洗して次の力リゥムイオンィンタ一力レーシヨン工程に供する ₌ なお、このインタ一カレ一シヨン工程以降の工程の条件により、板状 8チタン酸カリウムが製造されるか、板状 6チタン酸力リゥムが製造されるか、あるいは板状 4チタン酸力リゥムが製造されるかが決定する。以下、板状 8チタン酸カリウムを製造する場合と板状 6チタン酸力リゥムを製造する場合と板状 4チタン酸力リゥムを製造する場合に分けて説明する。

(板状 8チタン酸力リゥムの製造）

力リゥムイオンのィンタ一力レーションは、前記で得られた板状チタン酸を 1〜 3 0 %程度、好ましくは 5〜 2 0 %程度の水酸化力リウム水溶液スラリーとし、スラリー中の水酸化力リゥム濃度がスラリーの p H で 1 1 . 5以上 1 3未満、好ましくは 1 2以上 1 3未満、さらに好ましくは約 1 2となるように、必要に応じて水酸化力リゥムを添加して維持しながら、撹拌を続けることにより行うことができる。撹拌は、好ましくは 1時間以上、より好ましくは 5〜 1 0時間程度行う。

p Hが 1 3以上になると次工程において 6チタン酸力リゥムの副生が多くなるため好ましくなく、 p Hが 1 1 . 5未満では酸化チタンの副生が多くなるため好ましくない- カリウムイオンのインターカレーシヨン完了後、ろ過、水洗、乾燥した後、 4 0 0〜 7 0 0 °C、より好ましくは、 4 0 0〜6 5 0 、より好ましくは 4 5 0〜 6 5 0 、より好ましくは 5 0 0〜 6 5 0 °Cで焼成することにより、板状 8チタン酸カリウムを得ることができる。焼成は、電気炉、マツフノレ炉、口一タリーキノレン等のトンネルキルン、ロータリングキルン等により行うことができる _c

焼成温度が 4 0 0 °Cを下回ると結晶内に水分が残存し、また、焼成温度が 7 0 0 °Cを超えると生成物に酸化チタン、 6チタン酸力リゥムの副生が増えるため好ましくない -

(板状 6チタン酸力リゥムの製造）カリウムィオンのィンタ一力レーションは、前記で得られた板状チタン酸を 1〜 3 0 %程度、好ましくは 5〜 2 0 %程度の水酸化力リゥム水溶液スラリ一とし、スラリ一中の水酸化力リゥム濃度がスラリ一の p H で 1 3 . 5以上 1 4未満、好ましくは約 1 3 . 7 5となるように、必要に応じて水酸化カリウムを添加して維持しながら、撹拌を続けることにより行うことができる。撹拌は、好ましくは 1時間以上、より好ましくは 5〜 1 0時間程度行う。

p Hが 1 4以上になると次工程において 4チタン酸力リゥム及び 2チタン酸カリウムの副生が多くなるため好ましくなく、 p Hが 1 3 . 5未満では次工程において酸化チタンの副生が多くなるため好ましくない。カリウムイオンのインタ一カレ一シヨン完了後、ろ過、水洗、乾燥した後、 6 0 0〜8 0 0 °Cで焼成することにより、板状 6チタン酸力リウムを得ることができる。焼成は、電気炉、マツフル炉、口一タリーキルン等のトンネルキルン、ロータリングキルン等により行うことができる。焼成時間は 3時間以上であることが好ましい。

焼成温度が 6 0 0 °Cを下回ると結晶構造が変化せず、レビドク口サイトとなり 6チタン酸カリウムが得られない場合がある。また、焼成温度が 8 0 0 ^:Cを超えると板状形状が損なわれ、柱状または繊維状結晶となる場合があるため好ましくない。

(板状 4チタン酸カリウムの製造）

力リゥムイオンのインタ一力レーションは、前記で得られた板状チタン酸を 1〜 3 0 %程度、好ましくは 5〜 2 0 %程度の水酸化力リゥム水溶液スラリーとし、スラリ一中の水酸化力リゥム濃度がスラリーの p H で 1 4 . 5以上 1 6 . 3未満、好ましくは約 1 5 . 0〜 1 5 . 5となるように、必要に応じて水酸化カリウムを添加して維持しながら、撹拌を続けることにより行うことができる。撹拌は、好ましくは 1時間以上、より好ましくは 5〜 1 0時間程度行う。

p H^S l 6. 3以上になると次工程において 2チタン酸カリゥムの副生が多くなるため好ましくなく、 pHが 14. 5未満では次工程において 6チタン酸カリゥムの副生が多くなるため好ましくない。

カリウムイオンのインタ一カレ一シヨン完了後、ろ過、水洗、乾燥した後、 700〜800 で焼成することにより、板状 4チタン酸カリゥムを得ることができる。焼成は、電気炉、マツブル炉、ロータリーキルン等のトンネルキルン、口一タリングキルン等により行うことができる。焼成時間は 3時間以上であることが好ましい。

焼成温度が 700 Cを下回ると結晶構造が変化せず、レビドク口サイトとなり 4チタン酸力リゥムにならないか、あるいは 2チタン酸力リゥムが析出する場合があるので好ましくない。また、焼成温度が 800°C を超えると板状形状が損なわれ、柱状または繊維状結晶となる場合があるため好ましくない。

なお、上記インターカレーシヨン工程における水酸化カリウムは、粉末、ペレツト、水溶液等の態様で使用することができ、例えば 8 5重量％ペレツトゃ 5〜4 8重量％水溶液等の使用を例示できる。水酸化力リゥムを、粉末、ペレット、水溶液等のいずれの態様で使用するかは、設定すべき水溶液の P Hの値により適宜選択される。

当業者の便宜のため、各々のインターカレーシヨン工程における各々の所定の p Hへの設定に必要な水酸化力リゥム濃度の目安を示せば、 1 8〜 20。Cにおいて、 p H 1 2 ( 1. 46 gZl ) 、 p H 1 2. 5 (3. 09 gZ l ) 、 p H 13. 0 (8. O gZl ) 、 p H 13. 5 (30. 57 gZ l ) 、 p H 1 4 (6 5. 9 7 g / 1 ) 、 p H 1 5 (400 g / 1 ) 、 p H 1 6. 0 (4 8 0 8X 1 ) となる。

インター力レ一ション工程においては、必要に応じてスラリーの p H をモニターし、所定範囲に維持されるように水酸化カリウム（水溶液）の追加または水の追加を行うことができる。

かくして得られる本発明の板状チタン酸カリウムは、その形状及び結晶系に由来する性質を除く他、繊維状チタン酸力リゥムと同様の物理的性質を有しており、繊維状チタン酸カリウムと同様に安定で無毒の化合物である。

さらに樹脂に配合した際に引張強度や曲げ強度といった機械的強度を向上させる効果を有する点においても繊維状チタン酸力リゥムと同様であるが、板状物であるため、高い表面平滑性、摺動特性の実現やねじれ方向に加わる力に対する強度の確保、アイゾット衝撃強度の向上に一層顕著な効果が期待できる。さらに、以下に説明するように、ブレーキ用摩擦材としても一層顕著な効果が期待できる。

本発明の摩擦材は、摩擦調整剤として上記本発明の板状チタン酸力リゥムを含有することを特徴としている。

板状チタン酸カリウムの摩擦材中の配合量は、 3〜 5 0重量％でぁることが好ましい。 3重量％未満であると、摩擦摩耗特性の改善効果を発現させることができない場合があり、また 5 0重量％を超えると、摩擦摩耗特性の効果改善はそれ以上期待できないため経済的に不利となる場合がある。

本発明の摩擦材の具体例としては、例えば基材繊維、摩擦調整剤及び結合剤からなる摩擦材を例示できる。該摩擦材中の各成分の配合割合としては、基材繊維 1〜6 0重量部、摩擦調整剤（板状チタン酸カリウムを含めて） 2 0〜 8 0重量部、結合剤 1 0〜4 0重量部、その他の成分 0〜 6 0重量部を例示できる。

基材繊維としては、例えばァラミド繊維等の樹脂繊維、スチール繊維、黄銅繊維等の金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、ロッ

0 クウ一ル、木質パルプ等を挙げられる。これらの基材繊維は、分散性及び結合剤との密着性向上のためにァミノシラン系、エポキシシラン系またはビニルシラン系等のシラン系力ップリング剤、チタネ一ト系カップリング剤あるいはリン酸エステル等の表面処理を施して用いてもよい。本発明の摩擦材における摩擦調整剤としては、板状チタン酸カリウムに加えて、本発明の効果を損なわない範囲で、他の摩擦調整剤を併用してもよい。例えば、加硫または未加硫の天然、合成ゴム粉末、カシュ一樹脂粉末、レジンダスト、ゴムダスト等の有機物粉末、カーボンブラック、黒鉛粉末、二硫化モリブデン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、クレ一、マイ力、タルク、ケイソゥ土、アンチゴライト、セピオライト、モンモリロナイト、ゼォライト、三チタン酸ナトリウム、五チタン酸ナトリゥム、繊維状チタン酸力リゥム等の無機質粉末、銅、アルミニウム、亜鉛、鉄等の金属粉末、アルミナ、シリカ、酸化クロム、酸化チタン、酸化鉄等の酸化物粉末等が挙げられる。

結合剤としては、フユノール樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂、天然ゴム、二トリルゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリイソプレンゴム、ァクリゴム、ハイスチレンゴム、スチレンプロピレンジェン共重合体等のエラストマ一、ポリアミド樹脂、ポリフエ二レンサルファイド樹脂、ボリエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、熱可塑性液晶ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂等の有機質結合剤及びアルミナゾル、シリ力ゾル、シリコーン樹脂等の無機質結合剤を例示でさる。

本発明の摩擦材には、前記各成分に加えて、必要に応じて防鲭剤、潤滑剤、研削剤等の成分を配合することができる。本発明の摩擦材の製造に際しては、特に制限はなく、従来公知の摩擦材の製造方法に準じて適宜製造することができる。

本発明の摩擦材の製造方法の一例を挙げれば、基材繊維を結合剤中に分散させ、摩擦調整剤及び必要に応じて配合されるその他の成分を組み合わせて配合して摩擦材組成物を調製し、次いで金型中に該組成物を注入し加圧加熱して結着成形する方法を例示できる。

また、他の一例を挙げれば、結合剤を二軸押出機にて溶融混練し、サィドホッパーから基材繊維、摩擦調整剤及び必要に応じて配合されるその他の成分を組み合わせて配合し、押出成形後、所望の形状に機械加工する方法を例示できる。

また、他の一例を挙げれば、摩擦材組成物を水等に分散させ抄き網上に抄き上げ、脱水してシート状に抄造した後、プレス機にて加熱加圧し結着成形し、得られた摩擦材を適宜切削 ·研磨加工して所望の形状とする方法を例示できる。

本発明の摩擦材は、低温から高温域までの広い温度範囲にわたって、優れた安定した摩擦係数と耐摩耗性を有している。従って、自動車、鉄道車両、航空機、各種産業用機器類等に用いられる制動部材用材料、例えばクラッチフエ一シング用材料及びブレーキライニングゃデイスタパッド等のブレーキ用材料等として用いることにより、制動機能の向上、安定化、耐用寿命の改善効果が得られる。

本発明の摩擦材は、摩擦調整剤として板状チタン酸力リゥムを含有することにより、以下のような作用効果を奏する。

1 ) 摩擦調整剤が板状形状を有しているので安定した摩擦摩耗特性が得られる。

2 ) 摩擦調整剤のァスベタト比が大きいので摩擦材自体の強度の向上に資する。 3) 摩擦調整剤の流動性が高く、原料混合物の調整が容易である。

4) 耐熱性が高く、低温〜高温の広い温度領域で安定した摩擦係数が得られる。

[実施例]

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

(実施例 1 )

1. 板状チタン酸カリウムマグネシウム（K₀.₈Mg₀.₄T i

の合成

アナターゼ酸化チタン粉末 1 3 k g、炭酸力リウム 6. 06 k g、水酸化マグネシウム 2. 4 6 k g、塩化カリウム 8. 48 k g、水 3 リツトルをヘンシェルミキサーを用いて十分に混合した後、 1 9. 6MP a ( 20 0 k g f / c m²) の圧力にて加圧プレスし、 1個約 3 k g程度の煉瓦状の成形物とした。

このものを台車に乗せトンネルキルンにより焼成した。焼成は、 5°C Z分の割合で 1 0 50°Cまで昇温し、 3時間保持した後、 S :,分の割合で室温まで降温することにより行った。

得られた焼成物をジョークラッシヤーを用いて粗粉砕した後、ピンミルを用いて数 mm以下に微粉砕し、次いでこのものを水に分散させ 1 0%のスラリー溶液とし、プロペラ羽根で 1時間撹拌し、湿式解砕を行つた。次いでスラリー液を 200メッシュ（目開き 75 /i m) のフルイに通し、分級を行った。フルイ上の粉体は再度湿式解砕を行い分級を行つた。遠心濾過後、乾燥して、板状チタン酸カリウムマグネシウム（K ₀.₈M g₀₄T i 平均長径 4. 6 μ m, 平均アスペクト比約 1 0)

1 5. 4 6 k gを得た。なお、形状は走査型電子顕微鏡（S EM) 観察により確認し、同定は X線回折法及び蛍光 X線分析により行った。平均長径（メジアン径）はレ一ザ回折式粒度分布測定装置で測定した。

3 2. 酸処理によるディンターカレーシヨン

前工程で得られた板状チタン酸カリゥムマグネシウム（K₀.₈Mg₀.₄T i !.₅0₄) の全量を、 7 0 %硫酸 1 5. 6 8 k gを水 29 3. 5 2 リツトルに溶解させた溶液に分散させ、 5%スラリーとした。撹拌羽根により約 5時間撹拌を続けた後、ろ過、水洗、乾燥して、板状のチタン酸（H ₂T i ₂O_s) 1 1. 9 7 k gを得た。得られた板状チタン酸は、板状チタン酸カリウムマグネシウムとほぼ同様の形状を有していた。なお、形状は S EM観察により確認し、同定は X線回折法及び蛍光 X線分析により行った。平均長径（メジアン径）はレーザ回折式粒度分布測定装置で測定した。

3. アル力リ処理による力リゥムイオンのィンタ一カレーシヨン前工程で得られた板状チタン酸の全量を水 1 1 2. 2 9リツトルに分散させ、 1 0 %スラリーとし、 p Hが終始 1 2前後に維持されるように 8 5%水酸化カリゥムを加えながら、攪拌羽根により約 5時間撹拌を続けた後、ろ過、水洗、 1 1 0°C 2時間乾燥した。 8 5%水酸化カリウムの添加量は合計で 74 1 gであった。

4. 板状 8チタン酸カリウムの合成

次いで、このものを電気炉により 500°Cにて 3時間焼成し、板状 8 チタン酸カリウム（平均長径 4. 2 μ m、平均アスペクト比約 1 0 ) 1 3. 3 6 k gを得た。なお、形状は S EM観察により確認し、同定は X 線回折法及び蛍光 X線分析により行った。平均長径（メジアン径）はレ一ザ回折式粒度分布測定装置で測定し、平均短径は S EM観察で測定した。図 1は、得られた板状 8チタン酸カリウムの S EM写真である。図 4は、得られた板状 8チタン酸力リゥムの X線回折チヤ一トである。

(実施例 2)

平均長径 9 /X m、平均ァスぺクト比約 1 0のチタン酸力リウムリチウ

4 ム（K₀.₈L i ₀.₂₇T i L Oj を原料として用いた以外は、上記実施例 1 と同様にして、板状 8チタン酸カリウムを製造した。得られた板状 8チタン酸カリウムの平均長径は 9. 4 mであり、平均アスペクト比は約 1 0であった。なお、形状は S EM観察により確認し、同定は X線回折法及び蛍光 X線分析により行った。平均長径（メジアン径）はレーザ回折式粒度分布測定装置で測定し、平均短径は S EM観察で測定した。図 2は、得られた板状 8チタン酸カリウムの S EM写真である。図 5は、得られた板状 8チタン酸力リゥムの X線回折チヤ一トである。

(実施例 3)

Ko. _s L i ₂ T i , ₈ 0₄で表される板状チタン酸力リウムリチウムを塩酸中で酸処理し、板状チタン酸とした後、これを飽和 KOH水溶液中に分散し p Hを約 1 2とし、 2時間攪拌した。濾別分離した後、 6 0 0°Cで 2時間焼成し、板状 8チタン酸力リゥムを得た。

(実施例 4)

実施例 3で得られた板状 8チタン酸カリウム（平均長径 50〜60 / m、平均短径（厚み） 0. 3 μ m、平均ァスぺクト比約 1 80〜 200 ) 20重量部、ァラミド繊維（商品名「ケプラーパルプ」、平均長 3 mm、東レ株式会社製） 1 0重量部、結合剤（フエノール樹脂） 20重量部、硫酸バリゥム 50重量部を混合した原料混合物を、加圧力 3 00 k g f Z c ms 、常温、 1分間で予備成形した後、金型による結着成形（加圧力 1 50 k g f /c m₂ 、温度 1 70°C、時間 5分間）を行い、成形後、熱処理（ 1 80°Cで 3時間保持）した。金型から取り出した後、研磨加ェを施して供試ディスクパッド A ( J I S D 44 1 1試験片）を得た。

摩擦調整剤の流動性は良好であり、原料混合物の調製は容易であった。

(実施例 5) 1. 板状チタン酸カリウムマグネシウム（K。.₈M g。.₄T i _sO J の合成

アナターゼ酸化チタン粉末 1 4. 73 k g、炭酸カリウム 6. 3 8 k g、水酸化マグネシゥム 2. 7 9 k g, 塩化力リウム 1 0. 0 3 k g、水 2リットルをヘンシェルミキサーを用いて十分に混合した後、 1 9. 6MP a ( 200 k g f c m²)の圧力にて加圧プレスし、 1個約 3 k g程度の煉瓦状の成形物とした。

このものを台車に乗せトンネルキルンにより焼成した。焼成は、 5°C 分の割合で 1 0 50°Cまで昇温し、 3時間保持した後、 5°C/分の割合で室温まで降温することにより行った。

得られた焼成物をジョークラッシャ一を用いて粗粉砕した後、ピンミルを用いて数 mm以下に微粉砕し、次いでこのものを水に分散させ 1 0%のスラリー溶液とし、プロペラ羽根で 1時間撹拌し、湿式解碎を行つた。次いでスラリー液を 200メッシュ（目開き 7 5 m) のフルイに通し、分級を行った。フルイ上の粉体は再度湿式解砕を行い分級を行つた。遠心濾過後、乾燥して、板状チタン酸カリウムマグネシウム（K 。. sMg ₀.₄T i _{1 6}〇₄、平均長径 4. 6 μ m、平均ァスぺクト比約 1 0 ) 1 7. 80 k gを得た。なお、形状は走査型電子顕微鏡（S EM) 観察により確認し、同定は X線回折法及び蛍光 X線分析により行った。平均長径（メジアン径）はレーザ回折式粒度分布測定装置で測定した。

2. 酸処理によるディンターカレーシヨン

前工程で得られた板状チタン酸力リウムマグネシウム（K。.₈Mg。.₄ T i ,.604) の全量を、 3 5 %硫酸 36. l k gを水 1 4 1. 9 リットルに溶解させた溶液に分散させ、 1 0%スラリーとした。撹拌羽根により約 5時間撹拌を続けた後、ろ過、水洗、乾燥して、板状のチタン酸（H 2T i ₂〇₅) 1 2. 0 3 k gを得た。得られた板状チタン酸は、板状チ

6 タン酸カリウムマグネシウムとほぼ同様の形状を有していた。なお、形状は S EM観察により確認し、同定は X線回折法及び蛍光 X線分析により行った。平均長径（メジアン径）はレーザ回折式粒度分布測定装置で測定した。

3. アルカリ処理によるカリウムイオンのインタ一カレ一シヨン前工程で得られた板状チタン酸の全量を水 1 1 4. 4 リツトルに分散させ、 1 0%スラリーとし、 p Hが終始 1 3. 7 5前後に維持されるように 8 5 %水酸化力リゥムを加えながら、攪拌羽根により約 5時間撹拌を続けた後、ろ過、水洗、 1 1 0°C 2時間乾燥した。 8 5%水酸化カリゥムの添加量は合計で 6. 9 9 k gであった。

4. 板状 6チタン酸カリウムの合成

次いで、このものを電気炉により 700°Cにて 3時間焼成し、板状 6 チタン酸カリウム（平均長径 4. 2 μ m、平均アスペクト比約 1 0) 1 3. 8 7 k gを得た。なお、形状は S EM観察により確認し、同定は X 線回折法及び蛍光 X線分析により行った。平均長径（メジアン径）はレ一ザ回折式粒度分布測定装置で測定し、平均短径は S EM観察で測定した。図 3は、得られた板状 6チタン酸カリウムの S EM写真である。図 6は、得られた板状 6チタン酸力リゥムの X線回折チヤ一トである。

(実施例 6)

上記実施例 5の工程 2で得られた板状チタン酸を用いて板状 4チタン酸カリウムを製造した。具体的には、板状チタン酸 50 gを 40 %水酸化力リゥム水溶液 800 m l に分散し、プロペラ羽根にて 500 r p m、 24時間撹拌を行った。この間 PHは終始 1 5程度に維持されていた。このスラリーを吸引濾過器にて濾過し、濾過ケーキを 1 1 0°Cで乾燥した後、電気炉で 800¾ 2時間焼成した。なお、昇温速度は 5°CZ分とした。得られた粉末を X線回折法及び蛍光 X線分析により同定したとこ

7 ろ、 4チタン酸カリウムであった。平均長径（メジアン径）はレ一ザ回折式粒度分布測定装置で測定し、平均短径は S EMで観察した。その結果、得られた粉末の平均長径は 3. であり、平均アスペクト比は約 1 5であった。図 7は、得られた板状 4チタン酸カリゥムの X線回折チャートである。

(実施例 7)

実施例 5で得られた板状 6チタン酸カリゥム 20重量部、ァラミド繊維（商品名「ケブラ一パルプ」、平均長 3 mm、東レ株式会社製） 1 0 重量部、結合剤（フエノール樹脂） 20重量部、硫酸バリウム 50重量部を混合した原料混合物を、加圧力 3 0 0 k g f m2 、常温、 1分間で予備成形した後、金型による結着成形（加圧力 1 50 k g f Z c m ² 、温度 1 70°C、時間 5分間）を行い、成形後、熱処理（1 80 で 3時間保持）した。金型から取り出した後、研磨加工を施して供試ディスクパッド A ( J I S D 44 1 1試験片）を得た。

(実施例 8 )

実施例 6で得られた板状 4チタン酸力リウム 20重量部、ァラミド繊維（商品名「ケブラ一パルプ」、平均長 3 mm、東レ株式会社製） 1 0 重量部、結合剤（フエノール樹脂） 20重量部、硫酸バリウム 50重量部を混合した原料混合物を、加圧力 3 0 0 k g f Zc m2 、常温、 1分間で予備成形した後、金型による結着成形（加圧力 1 50 k g f Zc m 2 、温度 1 70°C、時間 5分間）を行い、成形後、熱処理（1 80°Cで 3時間保持）した。金型から取り出した後、研磨加工を施して供試ディスクパッド A (J I S D 44 1 1試験片）を得た。

摩擦調整剤の流動性は良好であり、原料混合物の調製は容易であった ₃

8 産業上の利用可能性

本発明の板状チタン酸力リゥムは、樹脂に配合した際に引っ張り強度や曲げ強度といった機械的強度を向上させる効果を有すると共に、板状物であるため、高い表面平滑性、摺動特性の実現やねじり方向に加わる力に対する強度の確保、アイゾット衝撃強度の向上に一層顕著な効果が期待できる。さらに、本発明の板状チタン酸カリウムは、摩擦部材に含有させる摩擦調整材として用いた場合、流動性が良く、原料混合物の調整が容易である。また、このような本発明の板状チタン酸カリウムを摩擦調整材として含有した摩擦材は、耐熱性が高く、低温〜高温の広い温度領域で安定した摩擦係数を得ることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 平均長径 1〜： 1 0 0 μ m、平均ァスぺクト比 3〜 5 0 0の板状 8 チタン酸カリゥム。

2 . 平均長径 1〜： 1 0 0 m、平均ァスぺクト比 3〜 1 0 0であることを特徴とする請求項 1に記載の板状 8チタン酸カリゥム。

3 . 板状チタン酸を p H l l . 5以上 p H 1 3未満の水酸化カリウム溶液中に浸漬した後、焼成することを特徴とする板状 8チタン酸カリゥムの製造方法。

4 . 板状チタン酸が、チタン酸カリウムマグネシウムまたはチタン酸力リゥムリチウムの板状物を酸処理して得られるものであることを特徴とする請求項 3に記載の板状 8チタン酸力リゥムの製造方法。

5 . 焼成温度が 4 0 0〜 7 0 0 °Cであることを特徴とする請求項 3または 4に記載の板状 8チタン酸力リゥムの製造方法。

6 . 焼成温度が 4 0 0〜 6 5 0 °Cであることを特徴とする請求項 3または 4に記載の板状 8チタン酸力リゥムの製造方法。

7 . 摩擦調整剤として板状 8チタン酸力リゥムを含有することを特徴とする摩擦材。

8 . 板状 8チタン酸カリゥムを 3〜 5 0重量％含有することを特徴とする請求項 7に記載の摩擦材。

9 . 前記板状 8チタン酸カリウムが、請求項 1または 2に記載の板状 8チタン酸力リゥムまたは請求項 3〜 6のいずれか 1項に記載の方法により製造された板状 8チタン酸力リウムであることを特徴とする請求項 7または 8に記載の摩擦材。

1 0 . 平均長径：！〜 1 0 0 μ m、平均ァスぺクト比 3〜 5 0 0の板状 6チタン酸力リウム。

1 1. 板状チタン酸を p H 1 3. 5以上 p H 1 4未満の水酸化力リウム溶液中に浸漬した後、焼成することを特徴とする板状 6チタン酸カリゥムの製造方法。

1 2. 板状チタン酸が、チタン酸カリウムマグネシウムまたはチタン酸カリゥムリチウムの板状物を酸処理して得られるものであることを特徴とする請求項 1 1に記載の板状 6チタン酸力リゥムの製造方法。

1 3. 焼成温度が 6 0 0〜 80 0°Cであることを特徴とする請求項 1 1または 1 2に記載の板状 6チタン酸力リゥムの製造方法。

1 4. 摩擦調整剤として板状 6チタン酸カリゥムを含有することを特徴とする摩擦材。

1 5. 板状 6チタン酸力リウムを 3〜5 0重量％含有することを特徴とする請求項 1 4に記載の摩擦材。

1 6. 前記板状 6チタン酸カリウムが、請求項 1 0に記載の板状 6チタン酸カリゥムまたは請求項 1 1〜 1 3のいずれか 1項に記載の方法により製造された板状 6チタン酸力リゥムであることを特徴とする請求項 1 4または 1 5に記載の摩擦材。

1 7. 平均長径 1〜 1 0 0 μ m、平均ァスぺクト比 3〜 50 0の板状

4チタン酸力リウム。

1 8. 板状チタン酸を p H 1 4. 5以上 p H I 6. 3未満の水酸化力リウム溶液中に浸漬した後、焼成することを特徴とする板状 4チタン酸力リゥムの製造方法。

1 9. 板状チタン酸が、チタン酸カリウムマグネシウムまたはチタン酸力リゥムリチウムの板状物を酸処理して得られるものであることを特徴とする請求項 1 8に記載の板状 4チタン酸力リゥムの製造方法。

20. 焼成温度が 7 0 0〜 8 0 0 °Cであることを特徴とする請求項 1 8または 1 9に記載の板状 4チタン酸力リゥムの製造方法。

2

2 1 . 摩擦調整剤として板状 4チタン酸カリゥムを含有することを特徴とする摩擦材。

2 2 . 板状 4チタン酸カリゥムを 3〜5 0重量％含有することを特徴とする請求項 2 1に記載の摩擦材。

2 3 . 前記板状 4チタン酸カリウムが、請求項 1 7に記載の板状 4チタン酸カリゥムまたは請求項 1 8〜 2 0のいずれか 1項に記載の方法により製造された板状 4チタン酸力リゥムであることを特徴とする請求項 2 1または 2 2に記載の摩擦材。