JP3028207B2

JP3028207B2 - 粒状６チタン酸カリウムの製造方法

Info

Publication number: JP3028207B2
Application number: JP8315628A
Authority: JP
Inventors: 淳一大西; 滋男高橋; 樹糸井
Original assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Current assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Priority date: 1996-11-11
Filing date: 1996-11-11
Publication date: 2000-04-04
Anticipated expiration: 2016-11-11
Also published as: JPH10139431A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粒状６チタン酸カ
リウム及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、６チタン酸カリウムとしては、ア
スペクト比が１０以上のウィスカー形状（針状）のもの
が知られている。

【０００３】この６チタン酸カリウムウィスカーは、合
成樹脂の充填材として汎用されており、該ウィスカーを
含む樹脂組成物は、例えば自動車のブレーキ等の摺動部
材、内外装材、ＯＡ機器のキーボード部材等として広く
利用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ウィスカー形状の６チタン酸カリウムには、その形状に
起因する問題点がある。すなわち、６チタン酸カリウム
ウィスカーを合成樹脂に添加すると、比較的少量の添加
でも粘度が著しく上昇するため、その添加量にも限界が
ある。このため、例えばブレーキ等の摺動部材にあって
は、６チタン酸カリウムの添加によってブレーキの鳴き
や振動を減少させ、摩擦係数を安定させる働きがある
が、実際上はその働きを十分に発揮させるだけの量を配
合できない。

【０００５】また、６チタン酸カリウムは、高屈折率で
隠蔽力が強く、物品の白色度を向上させるという特性を
有する。このため、例えば白色ゴムにおいてホワイトカ
ーボンの代替品としての使用が考えられるが、この場合
にも同様に６チタン酸カリウムの充填量が制限されるの
でやはり代替品として役割を十分に果たすことができな
い。

【０００６】さらに、ウィスカー形状の６チタン酸カリ
ウムは、合成樹脂等のマトリックスに混合する際に針状
粒子が折れてカリウム成分を溶出し、その結果としてマ
トリックスの機械的強度、耐久性等を低下させるという
欠点もある。

【０００７】以上の見地より、上記のような問題点のな
い新たな６チタン酸カリウムの開発が切望されているの
が現状である。

【０００８】従って、本発明は、粒状の６チタン酸カリ
ウムを提供することを主な目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記従来技
術の問題点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、特定組成をも
つ材料を原料として使用する場合には粒状の６チタン酸
カリウムが得られることを見出し、本発明を完成するに
至った。

【００１０】すなわち、本発明は、下記の粒状６チタン
酸カリウムの製造方法に係るものである。

【００１１】１．チタン含有化合物（一般式Ｔｉ（Ｏ
Ｒ’） ₄ （式中、Ｒ’は置換又は非置換のアルキル基、
アルケニル基、シクロアルキル基もしくはアラルキル基
からなる群から選ばれた一種又は二種以上の置換基を示
す。）で表わされるチタンアルコキシドを除く。）、カ
リウム含有化合物及びホウ素含有化合物を混合し、焼成
するに際し、当該ホウ素含有化合物の配合量を、当該チ
タン含有化合物から生成する二酸化チタン量に対して５
重量％以上（酸化ホウ素換算）とすることを特徴とす
る、アスペクト比が１０未満である粒状６チタン酸カリ
ウムの製造方法。

【００１２】２．チタン含有化合物が、二酸化チタンで
ある請求項１記載の製造方法。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の粒状６チタン酸カリウム
は、アスペクト比が通常１０未満、好ましくは１〜５で
ある。また、その平均粒子径は通常１〜１０μｍ程度で
あり、平均粒子長さは通常５〜１０μｍ程度である。

【００１４】本発明の粒状６チタン酸カリウムは、例え
ばチタン含有化合物、カリウム含有化合物及びホウ素含
有化合物を混合し、焼成することにより製造できる。

【００１５】チタン含有化合物としては、加熱によって
二酸化チタン（ＴｉＯ₂）を生成するものであれば特に
制限されず、例えばルチル型二酸化チタン、斜方晶系二
酸化チタン（板チタン石）、正方晶系二酸化チタン（鋭
錐石）、単斜晶系二酸化チタン等の二酸化チタンはもと
より、オルトチタン酸、メタチタン酸塩・オルトチタン
酸塩（Ｍ₂ＴｉＯ₃又はＭ₄ＴｉＯ₂、Ｍはナトリウム、カ
リウム等のアルカリ金属）、ＴｉＯＳＯ₄、ＴｉＣｌ₂、
ＴｉＣｌ₃、ＴｉＣｌ₄、Ｔｉ（ＳＯ₄）₂、ＴｉＳ₂（Ｓ
Ｏ₄）₃、Ｔｉ₂Ｏ₃、Ｈ₄ＴｉＯ₄、Ｈ₂ＴｉＯ₃、Ｔｉ（Ｏ
Ｈ）₄等を挙げることができる。これらの中でも、ルチ
ル型二酸化チタン、斜方晶系二酸化チタン、正方晶系二
酸化チタン、オルトチタン酸、Ｔｉ（ＯＨ）₄等が好ま
しい。チタン含有化合物は、単独で使用し又は２種以上
を併用しても良い。

【００１６】カリウム含有化合物としては、加熱により
酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）を生成するものであれば特に制
限されず、例えば酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）はもとより、
水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸カリウム（Ｋ₂Ｃ
Ｏ₃）、硝酸カリウム（ＫＮＯ₃）、炭酸水素カリウム
（ＫＨＣＯ₃）、シュウ酸カリウム（Ｋ₂Ｃ₂Ｏ₄）等を挙
げることができる。これらの中でも、水酸化カリウム、
炭酸カリウム、硝酸カリウム等が好ましい。カリウム含
有化合物は、単独で使用し又は２種以上を併用すること
ができる。

【００１７】ホウ素含有化合物としては、加熱により酸
化ホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）を生成するものであれば特に制限さ
れず、例えば酸化ホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）はもとより、ホウ
素、ホウ酸（Ｈ₃ＢＯ₃）及びその塩（例えばＮａ、Ｋ等
のアルカリ金属塩、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ等のアルカリ土類
金属塩、アンモニウム塩等）、メタホウ酸（（ＨＢ
Ｏ₂）_X）及びその塩（例えばＮａ、Ｋ等のアルカリ金属
塩、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ等のアルカリ土類金属塩、アンモ
ニウム塩等）等を挙げることができる。これらの中で
も、酸化ホウ素、ホウ酸等が好ましい。ホウ素含有化合
物は、単独で使用し又は２種以上を併用できる。

【００１８】チタン含有化合物とカリウム含有化合物と
の配合割合は、用いる原料の種類等に応じて適宜設定す
れば良いが、特に粒状の６チタン酸カリウムを収率良く
製造するという観点から、生成する酸化カリウムと二酸
化チタンのモル比で、通常は酸化カリウム：二酸化チタ
ン＝１：２〜６程度、好ましくは１：３〜５程度とする
のが良い。

【００１９】また、ホウ素含有化合物の配合量は、生成
する酸化ホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）の量を基準として、生成する
二酸化チタンの量に対して通常５重量％以上、好ましく
は５〜１００重量％、より好ましくは１０〜４０重量％
とすれば良い。ホウ素含有化合物の配合量が５重量％を
下回ると、ウィスカー形状の６チタン酸カリウムが生成
するおそれがある。一方、１００重量％を超えて配合し
ても、特にその効果は変わらないので不経済である。

【００２０】本発明の製造方法においては、上記３種の
原料化合物を混合し、焼成することにより、目的物であ
る粒状の６チタン酸カリウムを製造できる。混合は、粉
末等の公知の混合方法によれば良い。混合順序は、特に
制限されず、いずれの順序で混合しても良い。

【００２１】焼成温度は、通常６５０〜１２００℃程
度、好ましくは７５０〜１１００℃程度とすれば良い。
また、焼成時間は、焼成温度に応じて設定すれば良い
が、通常は０．５〜２０時間程度、好ましくは２〜１０
時間程度とすれば良い。焼成雰囲気は、酸化性雰囲気又
は大気中とすれば良い。

【００２２】焼成の際には、チタン酸カリウムウィスカ
ーの焼成時において従来から用いられている各種の添加
剤を用いることもできる。例えば、塩化カリウム、硫酸
カリウム、リン酸カリウム、モリブデン酸カリウム等の
フラックスを添加することもできる。

【００２３】焼成後、冷却した後に、必要に応じて得ら
れた焼結体を解粒し、乾燥しても良い。解粒方法は、公
知の方法に従えば良く、例えば得られた焼結体を適当な
大きさ（通常０．５〜１０ｍｍ程度）まで粉砕し、この
粗粉砕物を水又は温水に投入して撹拌した後、篩を通
し、さらに濾過すれば良い。その際、中性化するため
に、塩酸、硫酸、シュウ酸、硝酸、リン酸等の無機酸、
酢酸等の有機酸等を添加することもできる。乾燥は、公
知の方法に従って行えば良い。

【００２４】本発明の粒状６チタン酸カリウムには、必
要に応じてシラン系カップリング剤、チタン系カップリ
ング剤、アルミニウム系カップリング剤等の公知のカッ
プリング剤により、表面処理を施してもよい。これによ
り、樹脂との濡れ性等を改善することができる。

【００２５】また、本発明の粒状６チタン酸カリウム
は、必要に応じて、公知の方法に従い、例えば水等のバ
インダーを適量混合し、造粒し、平均粒子径０．０５〜
５ｍｍ程度、好ましくは１〜３ｍｍ程度の顆粒とするこ
ともできる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、アスペクト比１０未満
（好ましくは１〜５）の粒状６チタン酸カリウムが提供
される。このため、これを合成樹脂等のマトリックスに
充填する場合は、ウィスカー形状のものに比べ著しく多
い量（通常５〜９０重量％程度）も支障なく充填できる
ので、６チタン酸カリウムが本来有する特性、例えば摺
動特性、高屈折率等を有効に発揮し得る。

【００２７】また、本発明方法には、次のような利点が
ある。すなわち、従来のウィスカー形状の６チタン酸カ
リウムを収率良く製造するには、少なくとも１０５０℃
以上に焼成することが必要であったが、本発明の方法に
よれば、それよりも１５０〜２００℃程度低い温度でも
６チタン酸カリウムを製造でき、工業的規模での実施に
適している。

【００２８】このような特長をもつ本発明の粒状６チタ
ン酸カリウムは、例えば、実質的に全ての熱可塑性樹脂
及び熱硬化性樹脂の充填材として使用でき、その樹脂組
成物は自動車ブレーキ等の摺動部材、内外装材、ＯＡ機
器の構造部材、その他電子部品材料等として好適に使用
できる。

【００２９】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げ、本発明を具
体的に説明する。

【００３０】実施例１〜２及び比較例１〜２表１に記載の配合量（ｇ）で、二酸化チタン、炭酸カリ
ウム、酸化ホウ素及び塩化カリウムを混合した。この混
合物を焼成炉に入れ、５０℃から表１に示す焼成温度ま
でそれぞれ５時間かけて昇温し、この焼成温度を５時間
保持した後、１時間を要して６００℃まで冷却した。次
いで、生成した焼結体を焼成炉から取り出して室温まで
冷却した。

【００３１】この焼結体を１．５ｍｍまで粗粉砕し、こ
れを２００ｍｌの脱イオン水とともに５００ｍｌの４口
フラスコに入れた後、上記フラスコを８０℃のウォータ
ーバスに漬けた。内容物を８００ｒｐｍで３時間撹拌し
た後、２００メッシュ篩を通し、パスしたスラリーを濾
過し、これにより得られた粉末を乾燥した。

【００３２】得られた４種の粉末を、それぞれＸ線回折
により分析した。また、走査型電子顕微鏡（倍率：１０
００倍）で観察して平均粒子径と平均粒子長さを求め
た。結果を表１に併記する。実施例１の本発明粒状６チ
タン酸カリウムのＸ線回折チャートを図１、電子顕微鏡
写真を図２にそれぞれ示す。

【００３３】

【表１】比較例３二酸化チタンに対する酸化ホウ素の比率を１重量％にし
て焼結体を製造した。

【００３４】表２に示す原料を用いた以外は実施例１と
同様にして焼結体を製造し、その粉末を得た。得られた
粉末を実施例１と同様にしてＸ線回折分析及び走査型電
子顕微鏡（倍率：１０００倍）による観察を行った。そ
の結果を表２に示す。

【００３５】

【表２】表１及び２の結果から、所定量の酸化ホウ素を添加する
ことにより、粒状（アスペクト比約２〜４）の６チタン
酸カリウムが確実に得られることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の粒状６チタン酸カリウムのＸ線回折チ
ャートである。

【図２】本発明の粒状６チタン酸カリウムの粒子構造を
示す電子顕微鏡写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−9948（ＪＰ，Ａ) 特開平７−53214（ＪＰ，Ａ) 特開平５−139808（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−167017（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C01G 23/00 C08K 3/24 C08K 7/18 C09K 3/14 ＣＡ（ＳＴＮ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】チタン含有化合物（一般式Ｔｉ（ＯＲ’）
₄ （式中、Ｒ’は置換又は非置換のアルキル基、アルケ
ニル基、シクロアルキル基もしくはアラルキル基からな
る群から選ばれた一種又は二種以上の置換基を示す。）
で表わされるチタンアルコキシドを除く。）、カリウム
含有化合物及びホウ素含有化合物を混合し、焼成するに
際し、当該ホウ素含有化合物の配合量を、当該チタン含
有化合物から生成する二酸化チタン量に対して５重量％
以上（酸化ホウ素換算）とすることを特徴とする、アス
ペクト比が１０未満である粒状６チタン酸カリウムの製
造方法。
【請求項２】チタン含有化合物が、二酸化チタンである
請求項１記載の製造方法。