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JP5205638B2 - Method for producing alkali titanate - Google Patents

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JP5205638B2
JP5205638B2 JP2008082500A JP2008082500A JP5205638B2 JP 5205638 B2 JP5205638 B2 JP 5205638B2 JP 2008082500 A JP2008082500 A JP 2008082500A JP 2008082500 A JP2008082500 A JP 2008082500A JP 5205638 B2 JP5205638 B2 JP 5205638B2
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孝司 谷水
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Toho Titanium Co Ltd
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Description

本発明は、チタン酸アルカリの製造方法関するものである。 The present invention relates to a method for producing an alkaline titanate.

チタン酸アルカリは、自動車、鉄道車両、航空機及び産業機械類等における制動装置を構成するブレーキライニング、ディスクパッド、クラッチフェージング等の摩擦摺動部材用の摩擦材として有用な材料である。従来、このよう摩擦材としては、アスベスト(石綿)を有機系または無機系の結合剤に分散させ結着成形させた摩擦材が使用されていた。しかしながら、アスベスト(石綿)は、耐熱性等の摩擦摩耗特性が不十分であるとともに、発癌性等の環境衛生上の問題を有することから、ここ数年、代替品の開発が強く要望されており、これが緊急の課題となっている。   Alkali titanate is a material useful as a friction material for friction sliding members such as brake linings, disk pads, and clutch fading that constitute braking devices in automobiles, railway vehicles, aircraft, industrial machinery, and the like. Conventionally, as such a friction material, a friction material in which asbestos (asbestos) is dispersed in an organic or inorganic binder and formed by binding has been used. However, asbestos (asbestos) has insufficient friction and wear characteristics such as heat resistance, and has environmental health problems such as carcinogenicity, so there has been a strong demand for the development of alternatives in recent years. This is an urgent issue.

このような要望に対し、繊維状のチタン酸カリウムなどのチタン酸アルカリを基材繊維又は摩擦調整剤として用いた摩擦材が提案されている。特にチタン酸カリウム繊維はアスベスト(石綿)のような発癌性を持たず、耐熱性に優れ、フェード現象の防止や摩擦特性の熱安定性向上に有効であるという優れた特性を有している。特に、一般式KO・nTiO(nは1〜12の整数)で示されるチタン酸カリウムの中で、nが6又は8の6チタン酸カリウム繊維又は8チタン酸カリウム繊維は、トンネル構造の結晶構造を有し、これを含有する摩擦材は特に耐熱性等に優れた特性を有している。 In response to such a demand, a friction material using an alkali titanate such as fibrous potassium titanate as a base fiber or a friction modifier has been proposed. In particular, potassium titanate fibers do not have carcinogenic properties such as asbestos, have excellent heat resistance, and have excellent characteristics that are effective in preventing fade phenomenon and improving the thermal stability of friction characteristics. In particular, among the potassium titanates represented by the general formula K 2 O · nTiO 2 (n is an integer of 1 to 12), the potassium 6 titanate fiber or the 8 potassium titanate fiber in which n is 6 or 8 has a tunnel structure. The friction material containing the above crystal structure has particularly excellent heat resistance and the like.

しかしながら、従来のチタン酸カリウム繊維は平均繊維径が0.1〜0.5μm、平均繊維長が10〜20μmのものが多く、世界保健機構(WHO)で推奨されている範囲の繊維(吸入性繊維とするWHOファイバー:平均短径が3μm以下、平均繊維長が5μm以上及びアスペクト比が3以上の繊維状化合物以外)には含まれていない。   However, many conventional potassium titanate fibers have an average fiber diameter of 0.1 to 0.5 μm and an average fiber length of 10 to 20 μm, and are within the range recommended by the World Health Organization (WHO) (inhalability) WHO fiber used as a fiber: other than a fibrous compound having an average minor axis of 3 μm or less, an average fiber length of 5 μm or more, and an aspect ratio of 3 or more.

また、従来のチタン酸アルカリ繊維あるいはチタン酸アルカリウィスカーの製造方法は複雑で、例えばチタン酸カリウムの場合では、酸化チタンなどのチタン化合物と炭酸カリウムなどのカリウム化合物を配合し焼成反応させ、その後水中に浸漬させ解繊し、酸により中和しカリウム成分を調整した後、乾燥させて製造される。特に、耐熱性に優れる6チタン酸カリウム及び8チタン酸カリウムは、トンネル構造を有するためウィスカー状又は繊維状に結晶を成長させることが難しく、先ず層状結晶構造を有する2チタン酸カリウム又は4チタン酸カリウム繊維を合成し、その後pH調整した後、再度焼成してトンネル構造の結晶に変換し、さらに得られた繊維状物は解繊分級などの特別な工程を経る必要がある。このため、製造コストが高く高価な材料になってしまうという問題があった。さらに工業化されているチタン酸カリウム繊維は嵩比重が小さく、流動性に劣り、製造工程において供給不足を生じたり、供給路の壁などに付着して閉塞させたり等の問題点を有していた。また摩擦材の製造時には原材料との均一混合が困難であり、均質な摩擦材を得ることが難しく、品質管理の点でも問題が残されていた。   In addition, the conventional method for producing alkali titanate fibers or alkali titanate whiskers is complicated. For example, in the case of potassium titanate, a titanium compound such as titanium oxide and a potassium compound such as potassium carbonate are mixed and subjected to a firing reaction, and then water is added. It is manufactured by immersing the fiber in a fiber and neutralizing it with an acid to adjust the potassium component, followed by drying. In particular, potassium 6 titanate and potassium 8 titanate, which are excellent in heat resistance, have a tunnel structure, so that it is difficult to grow crystals in a whisker shape or a fiber shape. First, potassium dititanate or tetratitanate having a layered crystal structure. It is necessary to synthesize potassium fibers and then adjust the pH, and then fire again to convert them into tunnel-structure crystals, and the obtained fibrous material needs to undergo a special process such as defibration classification. For this reason, there existed a problem that a manufacturing cost will become expensive material. Furthermore, the potassium titanate fibers that have been industrialized have low bulk specific gravity, poor fluidity, and have problems such as insufficient supply in the production process, and obstruction by adhering to the walls of the supply path. . In addition, when the friction material is manufactured, it is difficult to uniformly mix it with the raw materials, and it is difficult to obtain a uniform friction material, and problems remain in terms of quality control.

これら従来の問題を解消するため、繊維状ではなく、層状・板状のチタン酸アルカリを摩擦調整材として含有する摩擦材が開示されている(例えば特許文献1参照)。この摩擦調整材は、長径10〜500μm、短径(厚み)50〜1000nmの層状・板状のチタン酸カリウムであり、繊維形状を有していないため、流動性が劣り製造工程において供給路を閉塞する等の虞が少なく、加えて吸入による労働環境の悪化を生じることがない。しかしこの場合、チタン酸アルカリを製造する際の製造工程は依然として複雑であり、製造コストが高く経済的なメリットを享受することができていないのが現状である。また同様に、柱状ないし板状等で断面径5μm以上、長さ50μm以上のチタン酸カリウムを基材繊維として含む摩擦剤が開示されている(例えば特許文献2)。しかしこの場合でも上記と同様の問題を解決することはできていない。   In order to solve these conventional problems, a friction material containing a layered / plate-like alkali titanate as a friction adjusting material instead of a fibrous material is disclosed (for example, see Patent Document 1). This friction modifier is a layered / plate-like potassium titanate having a major axis of 10 to 500 μm and a minor axis (thickness) of 50 to 1000 nm, and has no fiber shape, so the fluidity is inferior and the supply path is limited in the production process. There is little risk of obstruction, and in addition, there will be no deterioration of the working environment due to inhalation. However, in this case, the manufacturing process for manufacturing the alkali titanate is still complicated, and the manufacturing cost is high and the economic merit cannot be enjoyed at present. Similarly, there is disclosed a friction agent containing potassium titanate as a base fiber having a columnar shape or a plate shape having a cross-sectional diameter of 5 μm or more and a length of 50 μm or more (for example, Patent Document 2). However, even in this case, the same problem as described above cannot be solved.

また、製造コストを低減するために、チタン源として不純物を比較的多量に含む安価なイルメナイトを原料にチタン酸アルカリを製造する方法が開示されている(例えば特許文献3参照)。この方法では、振動ミルによる摩砕処理を行い、その後所定温度で焼成することでチタン酸リチウムカリウム等を合成している。しかしこの製法では、鉄等の不純物を比較的多量に含むイルメナイト等を原料に使用するため、該製法で製造されるチタン酸アルカリは不純物を多く含み、これを除くための処理が必要となる。また、この製法では製造するチタン酸アルカリの組成を制御することは困難で、特に6チタン酸アルカリを得るためには、一度2又は4チタン酸アルカリ等を製造したのち、水洗又は酸洗し、所定温度で焼成する等の工程を経る必要があり、製造工程が複雑となる問題もある。   Moreover, in order to reduce manufacturing cost, the method of manufacturing an alkali titanate from the cheap ilmenite which contains a comparatively large amount of impurities as a titanium source is disclosed (for example, refer patent document 3). In this method, grinding treatment using a vibration mill is performed, and thereafter, baking is performed at a predetermined temperature to synthesize lithium potassium titanate and the like. However, in this production method, since ilmenite or the like containing a relatively large amount of impurities such as iron is used as a raw material, the alkali titanate produced by the production method contains a large amount of impurities, and treatment for removing this is necessary. In addition, it is difficult to control the composition of the alkali titanate to be produced by this production method. In particular, in order to obtain an alkali 6 titanate, once the 2 or 4 alkali titanate is produced, it is washed with water or pickled, It is necessary to go through a process such as firing at a predetermined temperature, which causes a problem that the manufacturing process becomes complicated.

特開2000−265157号公報JP 2000-265157 A 特開平1−294553号公報JP-A-1-294553 特開2003−335519号公報JP 2003-335519 A

本発明の目的は、上述のような問題点に鑑み、熱安定性が高いうえ、摩擦材用の基材繊維および摩擦調整剤として優れかつ繊維形状の少ない棒状、柱状等の形状を有する簡単で安価なチタン酸アルカリの製造方法提供することにある。また、本発明の目的は、酸化チタンとアルカリ原料を均一に混合でき、反応性がよく、結晶性、純度が高い所望の組成のチタン酸アルカリ化合物が得られるチタン酸アルカリの製造方法を提供することにある。 In view of the above-mentioned problems, the object of the present invention is high in thermal stability and is excellent as a base fiber for a friction material and a friction modifier, and has a simple shape such as a rod shape and a column shape with few fiber shapes. The object is to provide an inexpensive method for producing an alkali titanate. Another object of the present invention is to provide a method for producing an alkali titanate that can uniformly mix titanium oxide and an alkali raw material, provides an alkali titanate compound having a desired composition with good reactivity and high crystallinity and purity. There is.

かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、従来のチタン酸アルカリの製造方法とは異なった新規な製造方法を採用することによって、主に棒状、柱状、円柱状、短冊状あるいは板状の形状を有し、結晶性、純度の高い所望の組成からなるチタン酸アルカリ化合物を容易に得られること、及びこのチタン酸アルカリを摩擦調整材として用いた際に優れた耐熱性を示すことを見出し本発明を完成するに至った。   In such a situation, the present inventors have intensively studied, and as a result, by adopting a novel production method different from the conventional production method of alkali titanate, mainly rod-like, columnar, cylindrical, strip-like or It has a plate-like shape and can easily obtain an alkali titanate compound having a desired composition with high crystallinity and purity, and exhibits excellent heat resistance when this alkali titanate is used as a friction modifier. As a result, the present invention has been completed.

即ち、本発明は、平均粒径が0.1から10mmの凝集体又は造粒体のチタン化合物及びアルカリ金属化合物を振動ロッドミルにより粉砕混合し、該混合により得た混合物を焼成反応させてチタン酸アルカリを製造する製造方法であって、前記チタン化合物が酸化チタンであるチタン酸アルカリの製造方法である。本発明は凝集体又は造粒体を原料としているため、粉砕混合の際に均一に混合でき、特に振動ロッドミルにより粉砕・混合することで該ミル内部への粉砕物の固着が少ない均一な混合ができる。また、固着又は凝集を防止する添加剤を含め粉砕混合することにより固着等を抑制し、より均一な混合をすることも可能である。
添加剤としてはアルコール類等を添加すると良い。また、混合物に、金属チタン粉又は水素化チタン粉を含めても良い。本発明では、チタン酸化合物として酸化チタンの凝集体又は造粒体を用いることが好ましく、また、アルカリ金属化合物としてアルカリ金属の炭酸塩および水酸化物を用いることが好ましい。かかる本発明の製造方法を用いることで、4チタン酸アルカリ又は/及び6チタン酸アルカリが簡便かつ安価に製造することができる。また、アルカリ金属化合物はカリウム、ナトリウム及びリチウムから選択される少なくとも1つからなる化合物を原料として製造することが好ましい。特に、チタン酸カリウムを製造する際には、焼成温度範囲を800〜1300℃とすることで、所望組成のチタン酸カリウムを製造することができる。特に、焼成の際の昇温速度を調整するとともに、焼成温度を高くすることで平均短径及び平均長さ(平均長径)の大きい(長い)チタン酸カリウムを製造することができる。即ち、昇温速度を0.5℃〜2℃/分とし、焼成温度を1000〜1300℃とすると、平均短径3μm以上10μm以下、平均アスペクト比(長径/短径)が1.5から10のチタン酸カリウムを得ることができる。また、昇温速度を2℃〜5℃/分とし、昇温速度を1000〜1300℃とすると、平均短径が1μm以上3μm以下、平均長径が3μm以上5μm以下のチタン酸カリウムを得ることもできる。
That is, in the present invention, an aggregate or granulated titanium compound and an alkali metal compound having an average particle diameter of 0.1 to 10 mm are pulverized and mixed by a vibrating rod mill, and the mixture obtained by the mixing is subjected to a firing reaction to thereby obtain titanic acid. A production method for producing an alkali , wherein the titanium compound is titanium oxide . Since the present invention uses agglomerates or granulated materials as raw materials, it can be uniformly mixed during pulverization and mixing, and in particular, by mixing and pulverizing with a vibrating rod mill, uniform mixing with less sticking of pulverized material to the inside of the mill can be achieved. it can. In addition, it is possible to suppress sticking by mixing with an additive for preventing sticking or agglomeration to achieve more uniform mixing.
As additives, alcohols and the like are preferably added. Moreover, you may include a titanium metal powder or a titanium hydride powder in a mixture. In the present invention, it is preferable to use an aggregate or granulated body of titanium oxide as the titanate compound, and it is preferable to use an alkali metal carbonate and hydroxide as the alkali metal compound. By using such a production method of the present invention, alkali 4 titanate or / and alkali 6 titanate can be produced easily and inexpensively. The alkali metal compound is preferably produced using a compound comprising at least one selected from potassium, sodium and lithium as a raw material. In particular, when potassium titanate is produced, potassium titanate having a desired composition can be produced by setting the firing temperature range to 800 to 1300 ° C. In particular, it is possible to produce potassium titanate having a large (long) average minor axis and average length (average major axis) by adjusting the rate of temperature rise during firing and increasing the firing temperature. That is, when the temperature rising rate is 0.5 ° C. to 2 ° C./min and the firing temperature is 1000 ° C. to 1300 ° C., the average minor axis is 3 μm or more and 10 μm or less, and the average aspect ratio (major axis / minor axis) is 1.5 to 10. Of potassium titanate can be obtained. Moreover, when the temperature increase rate is 2 ° C. to 5 ° C./min and the temperature increase rate is 1000 to 1300 ° C., potassium titanate having an average minor axis of 1 μm to 3 μm and an average major axis of 3 μm to 5 μm may be obtained. it can.

本発明によれば、繊維形状のチタン酸アルカリの生成を抑制し、短径の比較的大きい(好ましくは平均径3μm以上の)板状・柱状等のチタン酸アルカリを簡便かつ安価に製造することができる。本発明では、凝集体又は造粒体のチタン化合物とカリウム化合物などのアルカリ金属化合物を先ず振動ミル、特に振動ロットミルにて均一に粉砕混合することによって、その後の焼成反応が均一に進行する。このため、焼成反応後の成分調整工程を行なうことなく目的とする組成のチタン酸アルカリ、特に4チタン酸カリウム又は/及び6チタン酸カリウムを得ることが可能となる。またこれを含有してなる摩擦材は、低温から高温域までの広い温度範囲にわたって安定し優れた摩擦係数と耐摩耗性を有するので、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、クラッチフェージング用材料及びブレーキライニングやディスクパッド等のブレーキ用材料等として用いた場合、制動機能の向上、安定化、耐用寿命の改善効果が得られる。   According to the present invention, production of a fiber-shaped alkali titanate is suppressed, and a plate-like or columnar alkali titanate having a relatively short minor axis (preferably having an average diameter of 3 μm or more) is easily and inexpensively produced. Can do. In the present invention, the aggregate or granulated titanium compound and the alkali metal compound such as a potassium compound are first uniformly ground and mixed in a vibration mill, particularly a vibration lot mill, so that the subsequent firing reaction proceeds uniformly. For this reason, it becomes possible to obtain the alkali titanate of the target composition, especially potassium 4 titanate or / and 6 potassium titanate, without performing the component adjustment step after the firing reaction. In addition, friction materials containing this material are stable over a wide temperature range from low to high temperatures and have excellent friction coefficient and wear resistance, so they are used in automobiles, railway vehicles, aircraft, various industrial equipment, etc. When used as a brake member material, for example, a clutch fading material and a brake material such as a brake lining or a disk pad, the braking function is improved, stabilized, and the service life is improved.

以下、本発明にかかるチタン酸アルカリの製造方法について詳細に説明する。
本発明の製造方法に用いるチタン化合物は、例えば、二酸化チタン、亜酸化チタン、オルトチタン酸又はその塩、メタチタン酸又はその塩、水酸化チタン、ペルオクソチタン酸又はその塩などを、単独あるいはこれらを2種以上組合せて用いることができる。これらの中でも好ましくは二酸化チタンである。これはアルカリ金属化合物との混合性及び反応性に優れ、また安価な為である。その結晶形としてはルチル型あるいはアナターゼ型が好ましい。特に、ルチル型二酸化チタンを用いた場合、得られるチタン酸アルカリの結晶が大きくなり好ましい。
Hereinafter, the manufacturing method of the alkali titanate concerning this invention is demonstrated in detail.
The titanium compound used in the production method of the present invention is, for example, titanium dioxide, titanium suboxide, orthotitanic acid or a salt thereof, metatitanic acid or a salt thereof, titanium hydroxide, peroxotitanic acid or a salt thereof alone or in combination. Can be used in combination of two or more. Among these, titanium dioxide is preferable. This is because it is excellent in miscibility and reactivity with the alkali metal compound and is inexpensive. The crystal form is preferably a rutile type or anatase type. In particular, when rutile type titanium dioxide is used, the resulting alkali titanate crystals are preferable.

本発明では、これらチタン化合物の凝集体又は造粒体を原料として用いる。その中でも、特に二酸化チタンの凝集体(顆粒を含む)又は造粒体が好ましく、その平均粒径は好ましくは0.1mm以上、より好ましくは0.5〜10mm、さらに好ましくは0.5〜1mmである。これは平均粒径が小さすぎるとアルカリ金属化合物との混合の際、均一に混合できず、またより均一に混合するため振動ミルなどの粉砕エネルギーの大きいミルで混合した場合、固着して混合が困難になる為である。また大きすぎると均一混合が困難となり、効率が悪くなる為である。ただし、10mmを超える大きな凝集体、造粒体であっても、解砕、粉砕により10mm以下とすることで、本発明のチタン化合物の凝集体又は造粒体として用いることができる。   In the present invention, aggregates or granules of these titanium compounds are used as raw materials. Among these, an aggregate (including granules) or a granulated body of titanium dioxide is particularly preferable, and the average particle size is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.5 to 10 mm, and further preferably 0.5 to 1 mm. It is. If the average particle size is too small, it cannot be uniformly mixed with the alkali metal compound, and in order to mix more uniformly, when mixed with a mill having a high pulverization energy such as a vibration mill, it is fixed and mixed. This is because it becomes difficult. On the other hand, if it is too large, uniform mixing becomes difficult and the efficiency becomes poor. However, even a large aggregate or granulated body exceeding 10 mm can be used as an aggregate or granulated body of the titanium compound of the present invention by making it 10 mm or less by crushing and pulverizing.

ここで、本発明における凝集体とは、一次粒子が凝集した二次粒子、二次粒子が凝集した三次粒子、又は/及びそれ以上のn次粒子が凝集したn+1次粒子(nは3以上の整数)などの粗大粒子(顆粒を含む)を形成したものを言い、平均粒径が0.1mm以上10mm以下の比較的大きなものを言う。一方、平均粒径が数μm程度(大きくても20μm程度)の二酸化チタン粉末や二酸化チタン粉末の凝集体など、通常1次粒子が単分散することが困難な為に二次粒子を形成しているようなものは含まない。但し、本発明の凝集体は、かかる二酸化チタン粉末を微量含んでいるもの(均一混合に支障を生じない程度の微量含んでいるもの)であっても良い。
ここで、本発明において好ましく用いられる酸化チタン凝集体のSEM写真を図1に、また従来の市販の酸化チタン粉末(顔料用)のSEM写真を図2に示す。
Here, the aggregate in the present invention is a secondary particle in which primary particles are aggregated, a tertiary particle in which secondary particles are aggregated, and / or an n + 1 primary particle in which more n-order particles are aggregated (n is 3 or more). An integer) or the like formed with coarse particles (including granules), and an average particle diameter of 0.1 mm or more and 10 mm or less. On the other hand, since the primary particles are usually difficult to monodisperse, such as titanium dioxide powder having an average particle size of about several μm (at most about 20 μm) or aggregates of titanium dioxide powder, secondary particles are formed. It does not include such things. However, the agglomerate of the present invention may contain a small amount of such titanium dioxide powder (a small amount that does not hinder uniform mixing).
Here, an SEM photograph of a titanium oxide aggregate preferably used in the present invention is shown in FIG. 1, and an SEM photograph of a conventional commercially available titanium oxide powder (for pigment) is shown in FIG.

また、本発明におけるチタン化合物の凝集体又は造粒体の平均粒径とはJISK0069の化学製品のふるい分け試験方法に従って測定した値をいう。なお本明細書中において、凝集体又は造粒体の平均粒径と言った場合、特にことわりが無い限り本方法により測定したものである。   In addition, the average particle size of the aggregate or granulated titanium compound in the present invention refers to a value measured according to a JISK0069 chemical product screening test method. In the present specification, the average particle diameter of the aggregate or granule is measured by this method unless otherwise specified.

このような二酸化チタンの凝集体は、硫酸チタンや硫酸チタニルから製造されるもの(硫酸法酸化チタン)や四塩化チタンを気相で酸化あるいは加水分解して製造されるもの(気相法酸化チタン)、あるいは四塩化チタン水溶液あるいはアルコキシチタンを中和または加水分解して製造することができる。特に、通常、これらは顔料用酸化チタンなどの最終製品とする前の製造工程において、凝集粒子の粉砕、解砕あるいは分級等して粒度調整を行い、粗大粒子を除去するが、本発明では、この処理前の中間製品、所謂クリンカーを原料とすることが好ましい。即ち、これらクリンカーは本発明の好ましいチタン化合物の凝集体であり、該凝集体を原料とすることで、アルカリ金属化合物との粉砕混合の際に混合物の固着を抑制して均一混合することが可能となり、その結果原料の成分調整等の処理を経ずに所望のチタン酸アルカリを製造することが可能となる。   Such titanium dioxide aggregates are produced from titanium sulfate or titanyl sulfate (sulfuric acid method titanium oxide), or produced by oxidizing or hydrolyzing titanium tetrachloride in the gas phase (gas phase method titanium oxide). ), Or by neutralizing or hydrolyzing a titanium tetrachloride aqueous solution or alkoxy titanium. In particular, usually, in the production process before making the final product such as titanium oxide for pigments, the aggregated particles are pulverized, crushed or classified to adjust the particle size and remove coarse particles. It is preferable to use an intermediate product before this treatment, so-called clinker. That is, these clinker is a preferred aggregate of the titanium compound of the present invention, and by using the aggregate as a raw material, it is possible to uniformly mix the mixture by suppressing sticking of the mixture during pulverization and mixing with the alkali metal compound. As a result, it is possible to produce a desired alkali titanate without undergoing treatment such as component adjustment of the raw material.

また、チタン化合物の凝集体の替わりに、チタン化合物の造粒体を用いても良い。かかる造粒体は、市販の微粒酸化チタンをスプレードライにより造粒したり、バインダーを添加して混練し造粒したりすること等により製造できる。このようなチタン化合物の造粒体を原料として用いることで、振動ミルなどの粉砕エネルギーの大きい機械的な混合手段を採用しても、振動ミルの内壁への付着や固着などが抑制できる。この結果、上述の凝集体のチタン化合物と同様、チタン化合物とアルカリ金属化合物を均一に混合することができる。   Further, instead of the aggregate of titanium compound, a granulated body of titanium compound may be used. Such a granulated body can be produced by granulating commercially available fine titanium oxide by spray drying, adding a binder, kneading and granulating, or the like. By using such a granulated body of a titanium compound as a raw material, even if a mechanical mixing means such as a vibration mill with a high pulverization energy is employed, adhesion or sticking to the inner wall of the vibration mill can be suppressed. As a result, the titanium compound and the alkali metal compound can be uniformly mixed as in the above-described aggregate titanium compound.

本発明において、チタン酸アルカリを製造する際の原料の混合比率は、アルカリ金属化合物が焼成反応後生成するチタン酸アルカリ(MO・nTiO):Mはアルカリ金属)を1モルとしたとき、凝集体又は造粒体のチタン化合物をチタン原子として0.5〜10モル、好ましくは1〜8モルであり、アルカリ金属化合物はアルカリ金属原子として1〜3モル、好ましくは1.5〜2.5モルである。特に、4チタン酸カリウムを製造する場合には、焼成反応した後生成する4チタン酸カリウム(KO・4TiO)を1モルとしたとき、二酸化チタン凝集体又は造粒体をチタン原子として3.5〜4.5モル、好ましくは3.8〜4.2モル、特に好ましくは4.0モルであり、カリウム化合物はカリウム原子として1.8〜2.2モル、好ましくは1.9〜2.1モル、特に好ましくは2モルである。6チタン酸カリウムを製造する場合には、焼成反応した後生成する6チタン酸カリウム(KO・6TiO)を1モルとしたとき、二酸化チタン凝集体又は造粒体をチタン原子として5.5〜6.6モル、好ましくは5.8〜6.2モル、特に好ましくは6.0モルであり、カリウム化合物はカリウム原子として1.8〜2.2モル、好ましくは1.9〜2.1モル、特に好ましくは2モルである。この際、後述するように凝集体又は造粒体のチタン化合物とアルカリ金属化合物の混合物に、金属チタン粉あるいは水素化チタン粉を添加する場合、金属チタン粉あるいは水素化チタン粉は酸化され二酸化チタンとなるため、金属チタン粉あるいは水素化チタン粉は上記凝集体又は造粒体のチタン化合物のチタン源として含め、混合比率を調整する必要がある。 In the present invention, when the alkali titanate is produced, the mixing ratio of the raw materials is set to 1 mol of alkali titanate (M 2 O · nTiO 2 ): M is an alkali metal formed after the alkali metal compound is subjected to the firing reaction. The aggregate or granulated titanium compound is 0.5 to 10 mol, preferably 1 to 8 mol, as a titanium atom, and the alkali metal compound is 1 to 3 mol, preferably 1.5 to 2 as an alkali metal atom. .5 moles. In particular, in the case of producing potassium tetratitanate, when 1 mole of potassium tetratitanate (K 2 O · 4TiO 2 ) produced after the baking reaction is 1 mol, the titanium dioxide aggregate or granule is used as a titanium atom. It is 3.5 to 4.5 mol, preferably 3.8 to 4.2 mol, particularly preferably 4.0 mol, and the potassium compound is 1.8 to 2.2 mol, preferably 1.9, as a potassium atom. -2.1 mol, particularly preferably 2 mol. In the case of producing potassium 6 titanate, when 1 mole of potassium 6 titanate (K 2 O · 6TiO 2 ) produced after the calcination reaction is 1 mol, the titanium dioxide aggregate or granule is used as a titanium atom. 5 to 6.6 mol, preferably 5.8 to 6.2 mol, particularly preferably 6.0 mol, and the potassium compound is 1.8 to 2.2 mol, preferably 1.9 to 2, as a potassium atom. .1 mol, particularly preferably 2 mol. At this time, as described later, when adding metal titanium powder or titanium hydride powder to a mixture of titanium compound and alkali metal compound in an aggregate or granulation, the metal titanium powder or titanium hydride powder is oxidized and titanium dioxide. Therefore, it is necessary to adjust the mixing ratio by including the metal titanium powder or titanium hydride powder as a titanium source of the titanium compound in the aggregate or granulated body.

本発明では、このように原料比を調整するだけで、最終製造物であるチタン酸アルカリの組成を制御することができる。従来の方法では、チタン化合物とアルカリ金属化合物を反応させる際、反応性が低くアルカリ金属化合物がロスするため、アルカリ金属化合物を理論量よりも過剰に使用していた。しかしながら本発明の方法では、目的とするチタン酸アルカリの最終組成とほぼ同じ理論量のチタン化合物とアルカリ金属化合物を混合し原料として用い焼成反応することによって、目的とする組成のチタン酸アルカリを得ることができる。   In the present invention, the composition of the alkali titanate that is the final product can be controlled simply by adjusting the raw material ratio in this way. In the conventional method, when the titanium compound and the alkali metal compound are reacted, the alkali metal compound is used in excess of the theoretical amount because the reactivity is low and the alkali metal compound is lost. However, in the method of the present invention, an alkali titanate having a target composition is obtained by mixing a titanium compound and an alkali metal compound having a theoretical amount almost the same as the final composition of the target alkali titanate and performing a firing reaction using them as raw materials. be able to.

本発明における混合方法としては、乾式混合法又は湿式混合法のいずれも採用することができるが、工程簡略化の観点から乾式混合法が好ましい。但し、混合の際に用いられる混合手段としては、従来のV型ブレンダー、ボールミル等の手段では凝集体又は造粒体のチタン化合物とアルカリ金属化合物を十分均一に混合できない。このため、振動ミル、振動ロッドミル、振動ボールミル、ビーズミル、ターボミル、遊星ボールミルなどの機械的粉砕手段を採用することが望ましい。特に好ましくは、粉砕メディアとして棒状のロッドを充填した振動ロッドミルが好ましい。振動ロッドミルでは、凝集体又は造粒体のチタン化合物とアルカリ金属化合物を粉砕しながら混合することで、ロッド間のある程度粒径の大きい粉末を粉砕する一方、ボールミルのようにより細かい粉末を過粉砕することが少ない。特に酸化チタンは、元来、表面に存在する水酸基のため付着性が強く、また粒径が小さくなるほど比表面積も大きくなり、過粉砕されると振動ミル内部に粉砕物が固着され易くなるが、本発明ではこのような粉砕物の固着が抑制され、他の混合方法に比べ均一な粉砕混合が可能となる。特に、上述したようなチタン化合物の凝集体等として二酸化チタンの凝集体又は造粒体を原料として用い、これを振動ロッドミルによって粉砕混合した場合、二酸化チタンの粗大粒子を粉砕して解砕し、ある程度微細な1次粒子などの過粉砕が抑制される。この結果、二酸化チタンのミル内部における固着が抑制され、均一混合することができる。一方、二酸化チタン顔料等の粉末を原料とすると微細な一次粒子までが過粉砕され易く、固着し易くなり均一混合が困難である。また、イルメナイト等のチタン鉱石を原料とする場合にはチタン酸アルカリの組成制御が困難となるため、純粋な二酸化チタンを用いるのが好ましい。   As a mixing method in the present invention, either a dry mixing method or a wet mixing method can be adopted, but the dry mixing method is preferable from the viewpoint of simplifying the process. However, as a mixing means used for mixing, a conventional V-type blender, ball mill, or the like cannot sufficiently uniformly mix the titanium compound and the alkali metal compound in the aggregate or granulated body. For this reason, it is desirable to employ mechanical grinding means such as a vibration mill, a vibration rod mill, a vibration ball mill, a bead mill, a turbo mill, and a planetary ball mill. Particularly preferred is a vibrating rod mill filled with rod-shaped rods as grinding media. In the vibrating rod mill, the titanium compound and the alkali metal compound in the aggregate or granulated material are mixed while being pulverized to pulverize a powder having a large particle size between the rods, while excessively pulverizing a finer powder like a ball mill. There are few things. In particular, titanium oxide has strong adhesion due to hydroxyl groups originally present on the surface, and the specific surface area increases as the particle size decreases, and when pulverized, the pulverized material is easily fixed inside the vibration mill. In the present invention, such sticking of the pulverized material is suppressed, and uniform pulverization and mixing can be achieved as compared with other mixing methods. In particular, when using titanium dioxide aggregate or granulated material as a raw material as an aggregate of titanium compound as described above, and pulverizing and mixing with a vibrating rod mill, the coarse particles of titanium dioxide are pulverized and crushed. Overpulverization of primary particles that are fine to some extent is suppressed. As a result, sticking of titanium dioxide inside the mill is suppressed, and uniform mixing can be achieved. On the other hand, when a powder such as a titanium dioxide pigment is used as a raw material, fine primary particles are easily over-pulverized, easily fixed, and uniform mixing is difficult. In addition, when titanium ore such as ilmenite is used as a raw material, it is difficult to control the composition of alkali titanate, and therefore it is preferable to use pure titanium dioxide.

なお、本発明において、「均一」との表記は、本発明における凝集体又は造粒体のチタン化合物を原料としない場合、例えば二酸化チタン粉末等の顔料を原料とし、これをアルカリ金属化合物と混合した場合と比べ均一に原料が分散していることを表す。もしくは、本発明における振動ミル、特に振動ロッドミルにより混合した場合と比べ、例えば、従来のV型ブレンダーやボールミル等により混合した場合と比べて均一に原料が分散していることを表す。   In the present invention, the expression “uniform” refers to the case where the aggregate or granulated titanium compound in the present invention is not used as a raw material, for example, a pigment such as titanium dioxide powder is used as a raw material, and this is mixed with an alkali metal compound. This indicates that the raw material is uniformly dispersed as compared with the case of the above. Or it represents that the raw material is uniformly distributed compared with the case where it mixes with the vibration mill in this invention, especially a vibration rod mill, for example compared with the case where it mixes with the conventional V-type blender, a ball mill, etc.

また、振動ミル、特に振動ロットミルにてチタン化合物とアルカリ金属化合物を粉砕・混合する場合、アルコール類を適量添加することが望ましい。アルコールの添加量としては、チタン化合物とアルカリ金属化合物、また後述する凝集防止剤などの添加剤を含め、全ての粉砕物の重量に対し対して0.1〜3.0重量%、さらには0.3〜1.0重量%とすることが好ましい。また、粉砕・混合の際、ミル内部の温度を添加するアルコール類の沸点以上で行い、アルコールを気化させながら粉砕混合することが好ましい。これによりミル内部におけるチタン化合物の付着や固着を抑制でき、チタン化合物の凝集体とアルカリ金属化合物がより均一に分散した混合物を得ることができる。なお、アルコール類としてはメタノール、エタノール、アミルアルコール、アリルアルコール、プロパギルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、エリトロール、2−プテン−1,4−ジオール、グリセリン、ペンタエリトリット、アラビット、ソルビット、ペプチット、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリグリセリンなどが挙げられる。これらのなかでも沸点の比較的低いメタノールおよびエタノールが好ましい。   Further, when a titanium compound and an alkali metal compound are pulverized and mixed in a vibration mill, particularly a vibration lot mill, it is desirable to add an appropriate amount of alcohol. The amount of alcohol added is 0.1 to 3.0% by weight with respect to the weight of all pulverized products, including titanium compounds and alkali metal compounds, and additives such as anti-agglomeration agents to be described later. It is preferable to set it as 3 to 1.0 weight%. Further, it is preferable that the pulverization and mixing be performed at a temperature equal to or higher than the boiling point of the alcohol to which the temperature inside the mill is added, and the pulverization and mixing be performed while the alcohol is vaporized. Thereby, adhesion and adhesion of the titanium compound inside the mill can be suppressed, and a mixture in which the aggregate of the titanium compound and the alkali metal compound are more uniformly dispersed can be obtained. Alcohols include methanol, ethanol, amyl alcohol, allyl alcohol, propargyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, erythrol, 2-ptene-1,4-diol, glycerin, pentaerythritol, arabit, sorbit, peptide. , Polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyglycerin and the like. Of these, methanol and ethanol having a relatively low boiling point are preferred.

さらに、振動ミルなどの混合容器内でのチタン化合物の凝集や固着を抑制するため、凝集防止剤や潤滑剤などの添加剤を添加しても良い。添加剤としては、チタン化合物とアルカリ金属化合物混合物を焼成する際に、分解、燃焼あるいは気化し、生成したチタン酸アルカリ中に残存しないものが好ましい。このような添加剤としては、セルロース類、脂肪酸類、糖類、穀物物、尿素類、ポリマーなどが挙げられる。具体的には、メチルセルロース、リグニン、木粉、パルプ粉、天然繊維粉、ステアリン酸、ステアリン酸アンモニウム、ソルビタンジステアレート、キシロース、ブドウ糖、ガラクトース、ショ糖、澱粉、デキストリンなどの糖類、小麦粉、大豆粉、米粉、糖、尿素、ビウレア、セミカルバジッド、炭酸グアニジン、アミノグアニジン、アゾジカルボンアミド、アクリル樹脂粉、ポリプロピレン粉末、ポリエチレン粉末、ポリスチレン粉末などが挙げられるが、とりわけ固体状でかつ粉末状である木粉、パルプ粉、天然繊維粉が好ましい。   Furthermore, an additive such as an anti-agglomeration agent or a lubricant may be added to suppress aggregation and adhesion of the titanium compound in a mixing container such as a vibration mill. The additive is preferably an additive that does not remain in the generated alkali titanate by decomposition, combustion, or vaporization when the titanium compound and alkali metal compound mixture is fired. Examples of such additives include celluloses, fatty acids, saccharides, cereals, ureas, polymers, and the like. Specifically, sugars such as methylcellulose, lignin, wood powder, pulp powder, natural fiber powder, stearic acid, ammonium stearate, sorbitan distearate, xylose, glucose, galactose, sucrose, starch, dextrin, wheat flour, soybean Powder, rice flour, sugar, urea, biurea, semicarbazide, guanidine carbonate, aminoguanidine, azodicarbonamide, acrylic resin powder, polypropylene powder, polyethylene powder, polystyrene powder, etc. Some wood powder, pulp powder and natural fiber powder are preferred.

また、本発明における混合方法として、湿式混合法を用いる場合、溶媒としては純水、アルコールやアセトン、MEK、THF等の通常の有機溶媒等が用いられるが、混合粉末の分散性を向上させて均一に混合させるために、界面活性剤や分散剤を併用することが好ましい。   As a mixing method in the present invention, when a wet mixing method is used, pure water, a normal organic solvent such as alcohol, acetone, MEK, or THF is used as the solvent, but the dispersibility of the mixed powder is improved. In order to mix uniformly, it is preferable to use a surfactant and a dispersant in combination.

また、凝集体又は造粒体のチタン化合物とアルカリ金属化合物の混合物に、必要により、さらに金属チタン粉あるいは水素化チタン粉を含ませてもよい。この場合、チタン化合物中のチタン原子1モルに対して0.01〜0.2モル、さらには0.03〜0.1モルとすることが好ましい。このように金属チタン粉あるいは水素化チタン粉を配合すると、反応容器内での焼成時に同時に燃焼して反応容器内部の温度分布の発生を抑制し、反応をより均一に行うことができ、結果として目的とする組成のチタン酸アルカリを得ることができる。   Further, if necessary, the mixture of the aggregate or granulated titanium compound and alkali metal compound may further contain metal titanium powder or titanium hydride powder. In this case, it is preferable to set it as 0.01-0.2 mol with respect to 1 mol of titanium atoms in a titanium compound, Furthermore, it is preferable to set it as 0.03-0.1 mol. When titanium titanium powder or titanium hydride powder is blended in this way, it can be burned at the same time in the reaction vessel to suppress the occurrence of temperature distribution inside the reaction vessel, and the reaction can be performed more uniformly. An alkali titanate having a desired composition can be obtained.

なお、本発明のアルカリ金属化合物としては、カリウム、ナトリウム及びリチウム化合物から選択される1種又は2種以上の金属であることが好ましい。特に、摩擦調整剤として有用なチタン酸カリウムの原料であるカリウム化合物が好ましい。また、リチウムイオン二次電池の電極材料として有用なチタン酸リチウムの原料であるリチウム化合物も好ましく用いられる。またアルカリ金属化合物としては、これらの炭酸塩、水酸化物、シュウ酸塩などであり、焼成反応において溶融するものが好ましく、特に炭酸塩または水酸化物が好ましい。これらは、チタン化合物との焼成反応において、溶融あるいは分解し、反応が起き易く、また分解した後も炭酸ガスや水などが生成するのみで製品中に不純物が残存せず好ましい。チタン酸カリウムを製造する場合、カリウム化合物としては、酸化カリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、シュウ酸カリウムなどが用いられ、好ましくは炭酸カリウムが用いられる。これらのカリウム化合物は単独もしくは2種以上組合せて用いることができる。チタン酸ナトリウムを製造する場合、ナトリウム化合物として、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、シュウ酸ナトリウムなどが用いられ、好ましくは炭酸ナトリウムである。チタン酸リチウムを製造する場合、炭酸リチウム、水酸化リチウムであり、炭酸リチウムが好ましい。また、本発明においては、チタン酸カリウムを製造する場合、酸化チタンなどのチタン化合物と炭酸カリウムなどのカリウム化合物を混合して焼成反応を行う。この場合、炭酸リチウムなどのリチウム化合物をカリウム化合物に混合することによって、得られるチタン酸カリウムの形状が制御され好ましい。また、マグネシウム化合物やバリウム化合物などのアルカリ土類金属化合物を添加することによっても繊維状の結晶の生成を抑制でき好ましい。なお、チタン酸アルカリの生成に影響しない程度に、他の化合物、例えば無機酸化物などを微量に添加しても構わない。この無機酸化物としては、例えば、CeO、WO、ZrO、Zr(CO、CaCOなどが挙げられる。 The alkali metal compound of the present invention is preferably one or more metals selected from potassium, sodium and lithium compounds. In particular, a potassium compound which is a raw material of potassium titanate useful as a friction modifier is preferable. Moreover, a lithium compound which is a raw material of lithium titanate useful as an electrode material for a lithium ion secondary battery is also preferably used. The alkali metal compounds are carbonates, hydroxides, oxalates and the like of these, and those that melt in the firing reaction are preferred, and carbonates or hydroxides are particularly preferred. These are preferable because they are easily melted or decomposed in the calcination reaction with the titanium compound, and the reaction easily occurs, and carbon dioxide gas, water, etc. are generated after the decomposition, and no impurities remain in the product. When producing potassium titanate, potassium oxide, potassium carbonate, potassium hydroxide, potassium oxalate, or the like is used as the potassium compound, and potassium carbonate is preferably used. These potassium compounds can be used alone or in combination of two or more. When producing sodium titanate, sodium carbonate, sodium hydroxide, sodium oxalate, or the like is used as the sodium compound, preferably sodium carbonate. When manufacturing lithium titanate, they are lithium carbonate and lithium hydroxide, and lithium carbonate is preferable. In the present invention, when potassium titanate is produced, a titanium compound such as titanium oxide and a potassium compound such as potassium carbonate are mixed to perform a baking reaction. In this case, the shape of the obtained potassium titanate is preferably controlled by mixing a lithium compound such as lithium carbonate with the potassium compound. In addition, addition of an alkaline earth metal compound such as a magnesium compound or a barium compound is also preferable because the formation of fibrous crystals can be suppressed. It should be noted that other compounds, such as inorganic oxides, may be added in a minute amount so as not to affect the production of alkali titanate. As the inorganic oxide, for example, CeO 2, WO 3, ZrO 2, Zr (CO 3) 2, etc. CaCO 3 and the like.

上記のようにして得られた凝集体又は造粒体のチタン化合物とアルカリ金属化合物の均一混合物を、焼成してチタン化合物とアルカリ金属化合物を反応させる。これにより棒状、柱状、円柱状、短冊状、粒状及び/又は板状のチタン酸アルカリが得られる。焼成は反応容器内で行なうか、あるいは当該混合物にバインダーなどを添加して成型体を形成してこれを直接焼成する。反応性や得られるチタン酸アルカリの形状を考慮すると、反応容器に混合物全体を充填して焼成することが好ましい。   The uniform mixture of the aggregate or granulated titanium compound and alkali metal compound obtained as described above is fired to react the titanium compound and the alkali metal compound. Thereby, a rod-like, columnar, columnar, strip-like, granular and / or plate-like alkali titanate is obtained. Firing is performed in a reaction vessel, or a binder is added to the mixture to form a molded body, which is directly fired. In consideration of the reactivity and the shape of the alkali alkali titanate obtained, it is preferable to fill the reaction vessel with the entire mixture and to fire.

焼成のための反応容器としてはセラミックス製が好ましく、アルミナ等の通常のセラミックス材料からなるものであって、上記混合物を載置又は装入したときに混合物との間になるべく空気が侵入し難い形状のものが用いられる。具体的には、円筒状物、凹部を有する円柱状物、凹部を有する方形状物、皿状物、等が挙げられる。このうち、円柱状物又は方形状物であってこれらの一部に形成された凹部がある程度の深さを有するものは、焼成において空気中の酸素の侵入を防止するため好ましい。   The reaction vessel for firing is preferably made of ceramics and is made of a normal ceramic material such as alumina, and when the above mixture is placed or charged, it is difficult for air to enter between the mixture. Is used. Specific examples include a cylindrical object, a columnar object having a recess, a rectangular object having a recess, a dish-like object, and the like. Among these, a cylindrical or rectangular object having a certain depth of recesses formed in a part of these is preferable in order to prevent infiltration of oxygen in the air during firing.

また、上記セラミックス製反応容器に上記混合物を充填するに当たり、セラミックス製反応容器と混合物との間の少なくともセラミックス製反応容器の底部に、炭化する材質からなるシート材を介在させることが好ましい。このように、シート材を介在させることにより、焼成時に混合物中のアルカリ金属化合物が溶融して、アルカリ金属化合物がロスしたり、セラミックス製反応容器に溶融したアルカリ金属化合物が浸透したりすることを回避できる。また、これらのシート材は、少なくともセラミックス製反応容器の凹部が形成する内壁部における前記混合物との接触部に介在させると、カリウム化合物のロスや、セラミックス製反応容器への浸透をより確実に回避できるためより好ましい。さらに、これらのシート材は、セラミックス製反応容器の凹部が形成する内壁部全体に介在させると、アルカリ金属化合物のロスや、セラミックス製反応容器への浸透を略完全に回避できるため特に好ましい。   Further, when filling the ceramic reaction vessel with the mixture, it is preferable to interpose a sheet material made of carbonized material at least at the bottom of the ceramic reaction vessel between the ceramic reaction vessel and the mixture. In this way, by interposing the sheet material, the alkali metal compound in the mixture melts at the time of firing, the alkali metal compound is lost, or the molten alkali metal compound penetrates into the ceramic reaction vessel. Can be avoided. Moreover, when these sheet materials are interposed at least in the inner wall portion formed by the concave portion of the ceramic reaction vessel in contact with the mixture, the loss of potassium compounds and the penetration into the ceramic reaction vessel can be avoided more reliably. It is more preferable because it is possible. Furthermore, it is particularly preferable that these sheet materials are interposed in the entire inner wall portion formed by the concave portion of the ceramic reaction vessel because the loss of the alkali metal compound and the penetration into the ceramic reaction vessel can be avoided almost completely.

炭化する材質からなるシート材は、焼成したときに炭化し、且つ、最終的に焼失すると共に、焼成時に軟化物又は流動物を生成しない材質のものが用いられ、具体的には、紙、天然繊維、樹皮又は熱硬化性樹脂が用いられる。例えば、紙の場合には、炭化し難く軟化する塩化ビニール等のようなものが張り合わされていない通常の紙が用いられ、いわゆる未晒クラフト紙、両更晒クラフト紙、片艶晒などの包装用紙、段ボール原紙、新聞用紙、上質紙、中質紙、再生紙、書籍用紙、キャストコート紙、アート紙、PPC用紙などの情報用紙等が用いられる。また、天然繊維としては、例えば綿、麻、絹等が用いられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等が用いられる。シート材の形状は、シート、織布、不織布又は袋とする。   The sheet material made of carbonized material is carbonized when fired and finally burned out, and is made of a material that does not generate softened or fluidized material when fired. Fiber, bark or thermosetting resin is used. For example, in the case of paper, ordinary paper that is hard to be carbonized and softened such as vinyl chloride that is softened is used, and so-called unbleached kraft paper, double-bleached kraft paper, packaging such as single gloss bleach Information paper such as paper, cardboard base paper, newspaper paper, high-quality paper, medium-quality paper, recycled paper, book paper, cast-coated paper, art paper, PPC paper, and the like are used. Moreover, as natural fiber, cotton, hemp, silk, etc. are used, for example. Moreover, as a thermosetting resin, a phenol resin, an epoxy resin, a melamine resin etc. are used, for example. The shape of the sheet material is a sheet, a woven fabric, a non-woven fabric, or a bag.

焼成温度はチタン酸アルカリの種類また結晶形により焼成温度は異なるが、チタン酸カリウムの場合、通常800〜1300℃、好ましくは1000〜1300℃で行なう。得られるチタン酸カリウムの形状は、この焼成温度を調整することで制御でき、焼成温度をより高温で行うことでより大きなチタン酸カリウムを得ることができる。但し、800℃より低いと十分に反応が進まない。また、1300℃を超えるような高温で焼成するにはそれに耐え得る炉が必要であり、高コストとなる上、チタン酸カリウムの融点と近くなり、溶融し形状も制御が困難となるため1300℃以下での焼成が好ましい。また、チタン酸リチウムにおいてスピネル型の結晶構造を有するLiTi12の場合、通常800〜1000℃、好ましくは850〜950℃である。またLiTiOの場合には、通常950〜1450℃、好ましくは950〜1200℃である。6チタン酸ナトリウムの場合、通常400〜900℃、好ましくは500〜800℃である。また焼成時間は、前記温度範囲で1〜10時間、好ましくは2〜5時間である。焼成反応後、常温まで冷却するが、昇温速度は、室温から前記焼成温度まで0.5〜10℃/分、好ましくは0.5〜5℃/分の速度で行う。冷却速度は前記焼成温度から300℃まで0.5〜10℃/分、好ましくは1〜5℃/分の比較的遅い冷却速度で行う。このように焼成温度、昇温速度及び冷却速度を調整することにより、本発明のチタン酸アルカリを得ることができる。特に、本発明のチタン酸カリウムの製造法では、このような焼成温度、比較的低速の昇温速度及び比較的低速の冷却速度にすることにより、チタン酸カリウムの粒子成長が促進され、より短径の大きい棒状、柱状または板状の結晶を得ることができる。中でも、焼成温度及び昇温速度を調整することにより、平均短径の長さを制御することができる。例えば、焼成温度を1000℃〜1300℃、昇温速度を0.5〜2℃/分とすると、平均短径3μm以上10μm以下のチタン酸カリウムを得ることができる。ここで、焼成温度については温度が高いほど、昇温速度については速度が遅いほど、得られるチタン酸カリウムの平均短径は大きくなる。なお、昇温速度を2℃/分より速くすると、特に、昇温速度を2℃から5℃/分とすると、平均短径が1μm以上3μm以下のチタン酸カリウムを得ることもできる。 The firing temperature varies depending on the type and crystal form of the alkali titanate, but in the case of potassium titanate, it is usually 800 to 1300 ° C, preferably 1000 to 1300 ° C. The shape of the obtained potassium titanate can be controlled by adjusting the firing temperature, and larger potassium titanate can be obtained by performing the firing temperature at a higher temperature. However, when the temperature is lower than 800 ° C., the reaction does not proceed sufficiently. Further, firing at a high temperature exceeding 1300 ° C. requires a furnace capable of withstanding it, which is expensive and close to the melting point of potassium titanate, making it difficult to control the shape and 1300 ° C. The following firing is preferred. In the case of Li 4 Ti 5 O 12 having a spinel crystal structure in lithium titanate, the temperature is usually 800 to 1000 ° C., preferably 850 to 950 ° C. In the case of Li 2 TiO 3 is also usually 950 to 1,450 ° C., preferably from 950 to 1200 ° C.. In the case of 6 sodium titanate, the temperature is usually 400 to 900 ° C, preferably 500 to 800 ° C. Moreover, baking time is 1 to 10 hours in the said temperature range, Preferably it is 2 to 5 hours. Although it cools to normal temperature after a baking reaction, a temperature increase rate is 0.5-10 degree-C / min from room temperature to the said baking temperature, Preferably it carries out at the rate of 0.5-5 degree-C / min. The cooling rate is 0.5 to 10 ° C./min, preferably 1 to 5 ° C./min, from the baking temperature to 300 ° C. Thus, the alkali titanate of this invention can be obtained by adjusting a calcination temperature, a temperature increase rate, and a cooling rate. In particular, in the method for producing potassium titanate according to the present invention, by using such a firing temperature, a relatively slow temperature increase rate and a relatively slow cooling rate, the growth of potassium titanate particles is promoted and shortened. A rod-like, columnar or plate-like crystal having a large diameter can be obtained. Especially, the length of an average minor axis is controllable by adjusting a calcination temperature and a temperature increase rate. For example, when the firing temperature is 1000 ° C. to 1300 ° C. and the rate of temperature rise is 0.5 to 2 ° C./min, potassium titanate having an average minor axis of 3 μm or more and 10 μm or less can be obtained. Here, the average minor axis of the obtained potassium titanate increases as the temperature increases with respect to the firing temperature and as the rate of temperature increase decreases. It should be noted that when the temperature rising rate is higher than 2 ° C./min, in particular, when the temperature rising rate is 2 ° C. to 5 ° C./min, potassium titanate having an average minor axis of 1 μm or more and 3 μm or less can be obtained.

以上のようにして得られたチタン酸アルカリは、必要に応じて機械的に解砕または粉砕する。特に短径が3μm以下で長径が5μm以上の繊維状のチタン酸カリウムが含まれている場合については、長径が5μm以上のものを解砕し、5μm未満とすることが好ましい。ここで、機械的に解砕または粉砕する手段は公知の手段を採用することができ、振動ミル、振動ボールミル、ビーズミル、ターボミル、遊星ボールミルなどが用いられる。また必要に応じて解砕または粉砕後のチタン酸アルカリを分級または篩別する。特に繊維状のチタン酸カリウムを含む場合には短径が3μm以下のもの、あるいは粉末状のものを除去するため、分級または篩別することが好ましい。   The alkali titanate obtained as described above is mechanically crushed or pulverized as necessary. In particular, in the case where fibrous potassium titanate having a minor axis of 3 μm or less and a major axis of 5 μm or more is contained, it is preferable to crush those having a major axis of 5 μm or more to be less than 5 μm. Here, known means can be adopted as the means for mechanically crushing or crushing, and a vibration mill, a vibration ball mill, a bead mill, a turbo mill, a planetary ball mill, and the like are used. If necessary, the alkali titanate after pulverization or pulverization is classified or sieved. In particular, when fibrous potassium titanate is included, classification or sieving is preferably performed in order to remove those having a minor axis of 3 μm or less or powders.

また、上記の繊維状、棒状または柱状のチタン酸カリウムなどのチタン酸アルカリは、凝集体あるいは顆粒状・塊状としても良い。凝集体等にすることによって、チタン酸アルカリ自体の取扱が非常に容易になり、作業環境への飛散や吸引などを防止することができる。これらの平均径は20〜200μm、好ましくは50〜100μmであり、後述する摩擦材として他の成分と配合する際、凝集が解け棒状または柱状のチタン酸アルカリが均一に分散する程度に凝集していることが好ましい。なお、ここでの平均径とは、走査型電子顕微鏡写真の画像解析によって200個程度についてその径を測定し、それを平均した値をいう。この凝集体のチタン酸アルカリとしては、上述した焼成反応後の凝集物でもよく、さらにこの凝集物を上記径範囲になるように機械的に解砕または粉砕、必要に応じて篩別または分級して調製してもよい。あるいは、焼成して得られたチタン酸アルカリを解砕または粉砕した後、溶媒を添加して噴霧乾燥等により造粉して凝集体あるいは顆粒状体又は塊状体に調製しても良い。   The alkali titanate such as the fiber-like, rod-like or columnar potassium titanate may be aggregated, granulated or massive. By using an agglomerate or the like, handling of the alkali titanate itself becomes very easy, and scattering and suction to the work environment can be prevented. These average diameters are 20 to 200 μm, preferably 50 to 100 μm. When blended with other components as a friction material to be described later, the agglomeration is dissolved so that the rod-like or columnar alkali titanate is uniformly dispersed. Preferably it is. Here, the average diameter means a value obtained by measuring the diameters of about 200 by image analysis of scanning electron micrographs and averaging the diameters. The alkali titanate of the aggregate may be the aggregate after the baking reaction described above, and the aggregate is mechanically crushed or pulverized so as to be in the above diameter range, and sieved or classified as necessary. May be prepared. Alternatively, the alkali titanate obtained by firing may be pulverized or pulverized, and then added with a solvent and milled by spray drying or the like to prepare an aggregate, granule or mass.

以上のように、本発明のチタン酸アルカリの製造方法は、凝集体又は造粒体のチタン化合物とアルカリ金属化合物を粉砕して均一混合した後、焼成反応を行うので、結晶性、純度が高い所望の組成のチタン酸アルカリ化合物が得られる。特にチタン酸カリウムの製造において従来焼成反応後に行っていた、pH調整や酸洗浄などによる成分調整を行わずとも、目的とする4チタン酸カリウム、6チタン酸カリウム、又はこれらの混合物を直接焼成反応によって製造することができる。このような本発明の方法で得られたチタン酸カリウムは、平均短径(又は平均厚み)が3.0〜10μmであり、かつ平均アスペクト比(長径/短径)が1.5〜10である棒状、柱状、円柱状、短冊状あるいは板状の形状を有する。ここでの平均短径および平均長さ(平均長径)は、走査型電子顕微鏡写真の画像解析によって測定したものであり200個程度についてその粒子径を測定し、それを平均した値をいう(以下記載の実施例における平均短径、平均長さ(平均長径)も同様にして測定したものである)。平均アスペクト比は、同様に走査型電子顕微鏡で平均短径と平均長さ(平均長径)を測定し、その比率を算出することによって求めたものである。上記のチタン酸カリウムを、機械的に解砕または粉砕し、アスペクト比が3未満、好ましくは2.5未満に調整することも好ましい態様である。なお、焼成温度の他、昇温速度を調整することによって、平均短径1〜3μmのチタン酸カリウムを得ることも可能である。この場合には、平均短径が3μm以下と短いが、必要により解砕または粉砕等することで、平均長径を3μm〜5μmとすることができ、WTO推奨の範囲内にあるチタン酸カリウムを得ることができる。   As described above, the method for producing an alkali titanate of the present invention has high crystallinity and purity because the aggregated or granulated titanium compound and the alkali metal compound are pulverized and uniformly mixed and then subjected to a firing reaction. An alkali titanate compound having a desired composition is obtained. In particular, in the production of potassium titanate, the target potassium titanate, 6 potassium titanate, or a mixture thereof can be directly subjected to the firing reaction without adjusting the components such as pH adjustment and acid washing, which has been conventionally performed after the firing reaction. Can be manufactured by. The potassium titanate obtained by such a method of the present invention has an average minor axis (or average thickness) of 3.0 to 10 μm and an average aspect ratio (major axis / minor axis) of 1.5 to 10. It has a certain rod shape, columnar shape, columnar shape, strip shape or plate shape. Here, the average minor axis and the average length (average major axis) were measured by image analysis of scanning electron micrographs, and the particle diameters of about 200 particles were measured and averaged (referred to below). The average minor axis and average length (average major axis) in the described examples were also measured in the same manner). Similarly, the average aspect ratio is obtained by measuring the average minor axis and the average length (average major axis) with a scanning electron microscope and calculating the ratio. It is also a preferred embodiment that the potassium titanate is mechanically crushed or pulverized and the aspect ratio is adjusted to less than 3, preferably less than 2.5. It is also possible to obtain potassium titanate having an average minor axis of 1 to 3 μm by adjusting the heating rate in addition to the firing temperature. In this case, the average minor axis is as short as 3 μm or less, but if necessary, the average major axis can be 3 μm to 5 μm by crushing or grinding, and potassium titanate within the WTO recommended range is obtained. be able to.

また、本発明の方法で製造したチタン酸カリウムは、一般式KO・nTiO(式中、nは1〜12の整数。)で表わされるが、好ましくは、nが2、4、6および8であり、特に好ましくはnが4の4チタン酸カリウム、nが6の6チタン酸カリウム、又はこれらの混合物である。これらは摩擦調整剤として用いた際、耐熱性に優れており、また、繊維状の形状を有するチタン酸カリウムの生成をより少なくできるためである。 The potassium titanate produced by the method of the present invention is represented by the general formula K 2 O · nTiO 2 (where n is an integer of 1 to 12), preferably n is 2, 4, 6 And n is particularly preferably potassium tetratitanate with n = 4, potassium hexatitanate with n = 6, or a mixture thereof. These are because when they are used as friction modifiers, they are excellent in heat resistance, and the production of potassium titanate having a fibrous shape can be reduced.

さらに、本発明のチタン酸アルカリのうちチタン酸カリウムは、上述した特定の形状、即ち棒状、柱状、円柱状、短冊状あるいは板状等の形状を有するチタン酸カリウムの他、粉末の形状を有するチタン酸カリウムとの混合物であってもよい。粉末形状のチタン酸カリウムの混合物にすることによって、より流動性が向上し、これを摩擦材に用いた場合に比較的均一に分散できるため、結果的に摩擦材の耐熱性を向上させることができる。   Further, among the alkali titanates of the present invention, potassium titanate has a powder shape in addition to the specific shape described above, that is, potassium titanate having a rod shape, columnar shape, columnar shape, strip shape, plate shape, or the like. It may be a mixture with potassium titanate. By making a mixture of powdery potassium titanate, the fluidity is further improved, and when this is used in a friction material, it can be dispersed relatively uniformly, and as a result, the heat resistance of the friction material can be improved. it can.

このようにして得たチタン酸カリウムなどのチタン酸アルカリは摩擦材の摩擦調整剤として使用できる。チタン酸アルカリの摩擦材中の配合量は、3.0〜50重量%であることが好ましい。3.0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、50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ためである。   The alkali titanate such as potassium titanate thus obtained can be used as a friction modifier for the friction material. The blending amount of the alkali titanate in the friction material is preferably 3.0 to 50% by weight. If the amount is less than 3.0% by weight, the effect of improving the friction and wear characteristics may not be exhibited. If the amount exceeds 50% by weight, no further improvement in the effect of the friction and wear characteristics can be expected, which is economically disadvantageous. It is to become.

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することができる。該摩擦材中の各成分の配合割合としては、基材繊維1〜60重量部、摩擦調整剤(チタン酸カリウムなどのチタン酸アルカリを含め)20〜80重量部、結合剤10〜40重量部、その他の成分0〜60重量部を例示できる。   As a specific example of the friction material of the present invention, for example, a friction material comprising a base fiber, a friction modifier and a binder can be exemplified. As a mixing ratio of each component in the friction material, 1 to 60 parts by weight of a base fiber, 20 to 80 parts by weight of a friction modifier (including alkali titanate such as potassium titanate), and 10 to 40 parts by weight of a binder. And 0 to 60 parts by weight of other components.

基材繊維としては、例えばアラミド繊維等の樹脂系繊維、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、ロックウール、木質パルプ及びチタン酸カリウム繊維等を挙げられる。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、シランカップリング剤、チタネー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剤を施して用いてもよい。   Examples of the base fiber include resin fibers such as aramid fibers, metal fibers such as steel fibers and brass fibers, carbon fibers, glass fibers, ceramic fibers, rock wool, wood pulp, and potassium titanate fibers. These base fibers may be used after being subjected to a surface treatment agent such as a silane coupling agent, a titanate coupling agent, or a phosphate ester in order to improve dispersibility and adhesion to the binder.

本発明の摩擦材における摩擦調整剤としては、本発明の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、カシュー樹脂粉末、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、クレー、マイカ、タルク、ケイソウ土、アンチゴライト、セピオライト、モンモリロナイト、ゼオライト、あるいは銅、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。   As the friction modifier in the friction material of the present invention, in addition to the potassium titanate of the present invention, other friction modifiers may be used in combination as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, organic powder such as vulcanized or unvulcanized natural, synthetic rubber powder, cashew resin powder, resin dust, rubber dust, carbon black, graphite powder, molybdenum disulfide, barium sulfate, calcium carbonate, clay, mica, talc, Examples thereof include diatomaceous earth, antigolite, sepiolite, montmorillonite, zeolite, metal powder such as copper, aluminum, zinc and iron, and oxide powder such as alumina, silica, chromium oxide, titanium oxide and iron oxide.

結合剤としては、フェノール樹脂、メラニン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、DAP(ジアリルフタレート)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、高分子エラストマー等のゴム又はエラストマー、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂及び熱可塑性液晶性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、シリカゾル等の無機質結合剤を例示できる。   As binders, thermosetting resins such as phenol resin, melanin resin, epoxy resin, acrylic resin, DAP (diallyl phthalate) resin, urea resin, natural rubber, nitrile rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, poly Examples include rubbers such as isoprene rubber and polymer elastomers, elastomers, polyamide resins, polyphenylene sulfide resins, organic resins such as thermoplastic resins such as polyimide resins and thermoplastic liquid crystalline resins, and inorganic binders such as alumina sol and silica sol.

本発明の摩擦材には、前記各成分に加えて、必要に応じて防錆剤、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。   In addition to the above components, the friction material of the present invention may contain components such as a rust inhibitor, a lubricant, and an abrasive as necessary. There is no restriction | limiting in particular in the case of manufacture of the friction material of this invention, According to the manufacturing method of a conventionally well-known friction material, it can manufacture suitably.

本発明にかかる摩擦材の製造方法の一例として、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することで摩擦材組成物を調整し、次いで金型中に該組成物を投入し加圧加熱して結着成形する方法が例示できる。   As an example of the method for producing a friction material according to the present invention, a base material fiber is dispersed in a binder, and a friction material composition is blended by combining a friction modifier and other components blended as necessary. An example is a method in which the composition is adjusted, and then the composition is put into a mold and heated under pressure to perform binder molding.

また、別の一例として、結合剤を二軸押出機にて溶解混練し、サイドポ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、所望の形状に機繊加工する方法が例示できる。   As another example, the binder is dissolved and kneaded in a twin-screw extruder, and the side fiber is combined with the base fiber, the friction modifier, and other components blended as necessary, and after extrusion molding. An example of the method for machine-fiber processing into a desired shape can be given.

また、さらに別の一例として、摩擦材組成物を水等に分散させ抄き網上に抄き上げ、脱水してショ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。   As yet another example, the friction material composition is dispersed in water, etc., and is made on a papermaking net, dehydrated and made into a short shape, and then heated and pressed with a press machine to form a binder. An example is a method of appropriately cutting and polishing the obtained friction material to obtain a desired shape.

本発明に係るチタン酸アルカリの製造方法はその製造工程を簡略化でき、コスト的に有利である。また製造できるチタン酸カリウムは繊維形状のものが少なく棒状、柱状、円柱状、短冊状あるいは板状等の特定形状を有しているため流動性等の点で優位であり、摩擦材として用いた場合、低温から高温域までの広い温度範囲にわたって安定し優れた摩擦係数と耐摩耗性を有するので、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、クラッチフェージング用材料及びブレーキライニングやディスクパッド等のブレーキ用材料として好適である。また、本発明の方法でチタン酸リチウムを製造した場合、原料のチタン化合物とリチウム化合物を均一に混合できるため、所望の組成のチタン酸リチウムが安価に得ることができ、リチウムイオン二次電池の電極材料に適した材料を提供することができる。   The method for producing an alkali titanate according to the present invention can simplify the production process and is advantageous in terms of cost. In addition, potassium titanate that can be produced is advantageous in terms of fluidity because it has few fiber shapes and has a specific shape such as a rod, column, column, strip, or plate, and was used as a friction material In this case, it is stable over a wide temperature range from a low temperature to a high temperature range and has an excellent friction coefficient and wear resistance. Therefore, a material for a brake member used in automobiles, railway vehicles, aircraft, various industrial equipments, etc., for example, a clutch It is suitable for fading materials and brake materials such as brake linings and disc pads. In addition, when lithium titanate is produced by the method of the present invention, since the raw material titanium compound and lithium compound can be uniformly mixed, lithium titanate having a desired composition can be obtained at low cost. A material suitable for the electrode material can be provided.

次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって本発明はこれに制限されるものではない。   Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, this is merely an example, and the present invention is not limited thereto.

(実施例1)
平均粒径0.8mmの凝集体の酸化チタン(図1)8.7kgと粉末状炭酸カリウム2.7kg、チタン粉末447gおよび木屑897gを、内容積250リットル、直径19mm、長さ1430mm、3200g/ロッド、SS製の円柱状ロッドメディア3010kgを充填した振動ミル(中央化工機社製、商品名FV250)に充填し、さらにメタノール65g添加して、振幅8mm、振動数1000回/分、内温80℃で15分粉砕処理し、混合物を得た。得られた混合物500gを上部が開放されたセラミックス製反応容器内に充填し、これを電気炉に入れ、12時間かけて室温から1050℃に昇温し、その後1000〜1100℃の範囲で5.5時間焼成した。その後、13時間かけて室温まで冷却し、常温まで冷却した後該焼成物を取り出した。この焼成物、即ち凝集状のチタン酸カリウムのSEM写真を図3に示した。かかる焼成物は凝集状であるため、この焼成物を解砕機(ホソカワミクロン社製、パルベライザー)で解砕し所望形状の焼成物を得た。
Example 1
Aggregate titanium oxide (FIG. 1) 8.7 kg, pulverized potassium carbonate 2.7 kg, titanium powder 447 g and wood chips 897 g with an internal volume of 250 liters, a diameter of 19 mm, a length of 1430 mm, 3200 g / Rod, filled into a vibration mill (Chuo Kako Co., Ltd., trade name FV250) filled with 3010 kg of cylindrical rod media made of SS, added with 65 g of methanol, amplitude 8 mm, frequency 1000 times / minute, internal temperature 80 The mixture was ground at 15 ° C. for 15 minutes to obtain a mixture. 500 g of the obtained mixture was filled in a ceramic reaction vessel having an open top, placed in an electric furnace, heated from room temperature to 1050 ° C. over 12 hours, and then in the range of 1000 to 1100 ° C. Baked for 5 hours. Then, it cooled to room temperature over 13 hours, and after cooling to normal temperature, this baked product was taken out. An SEM photograph of this fired product, ie, aggregated potassium titanate, is shown in FIG. Since this baked product is agglomerated, this baked product was crushed with a crusher (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, Pulverizer) to obtain a baked product having a desired shape.

このようにして得られた焼成物は棒状、柱状又は円柱状であった。また、その平均短径は3.0μm、平均長さ(平均長径)は5.9μm、平均アスペクト比は1.97であった。また、X線回折でこの焼成物を分析したところ6チタン酸カリウムの単相結晶であり、未反応の酸化チタンは含まれていなかった。このように、本発明の製造方法では簡便な方法により所望の組成のチタン酸カリウムを製造でき、かつその形状はWHOで推奨されている範囲(平均短径が3μm以下、平均繊維長が5μm以上及びアスペクト比が3以上の繊維状化合物以外)に含まれるものが多数を占めるものであった。   The fired product thus obtained was rod-shaped, columnar, or cylindrical. The average minor axis was 3.0 μm, the average length (average major axis) was 5.9 μm, and the average aspect ratio was 1.97. Further, when the fired product was analyzed by X-ray diffraction, it was a single-phase crystal of potassium titanate and did not contain unreacted titanium oxide. Thus, in the production method of the present invention, potassium titanate having a desired composition can be produced by a simple method, and the shape is a range recommended by WHO (average minor axis is 3 μm or less, average fiber length is 5 μm or more. And other than the fibrous compound having an aspect ratio of 3 or more).

(実施例2)
平均粒径0.8mmの凝集体の酸化チタンの代わりに、平均粒径1.5mmの凝集体の酸化チタンを用いた以外は実施例1と同様に実験を行った。このようにして得られた焼成物の平均短径は3.2μm、平均長さ(平均長径)は6.0μm、平均アスペクト比は1.88であった。また、これをX線回折で分析したところ6チタン酸カリウムの単相結晶であり、未反応の酸化チタンは含まれていなかった。
(Example 2)
Experiments were performed in the same manner as in Example 1 except that aggregate titanium oxide having an average particle size of 1.5 mm was used instead of aggregate titanium oxide having an average particle size of 0.8 mm. The fired product thus obtained had an average minor axis of 3.2 μm, an average length (average major axis) of 6.0 μm, and an average aspect ratio of 1.88. Further, when this was analyzed by X-ray diffraction, it was a single-phase crystal of potassium hexatitanate and did not contain unreacted titanium oxide.

(実施例3)
平均粒径0.8mmの凝集体の酸化チタン7.2kgと粉末状炭酸カリウム2.7kg、チタン粉末350gおよび木屑897gを、内容積200リットル、直径19mm、長さ1430mmの円柱状ロッドメディア3010kgを充填した振動ミルに充填し、さらにメタノール65g添加して、内温80℃で15分粉砕処理し、混合物を得た。得られた混合物500gを上部が開放されたセラミックス製反応容器内に充填し、これを電気炉に入れ、12時間かけて室温から1050℃に昇温し、その後1000〜1100℃の範囲で5.5時間焼成した。その後、13時間かけて室温まで冷却し、常温まで冷却した後該焼成物を取り出した。該焼成物は凝集状であるため、所望の大きさにすべく該焼成物を解砕機で解砕しチタン酸カリウムを得た。
(Example 3)
Agglomerated 7.2 kg of aggregate with an average particle diameter of 0.8 mm, 2.7 kg of powdered potassium carbonate, 350 g of titanium powder, and 897 g of wood chips, and 20010 kg of cylindrical rod media having an internal volume of 200 liters, a diameter of 19 mm and a length of 1430 mm The mixture was filled into a vibration mill, 65 g of methanol was further added, and the mixture was pulverized at an internal temperature of 80 ° C. for 15 minutes to obtain a mixture. 500 g of the obtained mixture was filled in a ceramic reaction vessel having an open top, placed in an electric furnace, heated from room temperature to 1050 ° C. over 12 hours, and then in the range of 1000 to 1100 ° C. Baked for 5 hours. Then, it cooled to room temperature over 13 hours, and after cooling to normal temperature, this baked product was taken out. Since the calcined product was agglomerated, the calcined product was pulverized with a pulverizer to obtain a desired size to obtain potassium titanate.

このようにして得られた焼成物の平均短径は3.2μm、平均長さ(平均長径)は6.2μm、平均アスペクト比は1.9であった。この焼成物をX線回折で分析したところ、6チタン酸カリウムと4チタン酸カリウムのピークが見られ、この2種類のチタン酸カリウムの混合組成物であることが判明した。また、未反応の酸化チタンは含まれていなかった。このように、本発明の製造方法では簡便な方法により所望のチタン酸カリウムを製造でき、かつその形状はWHOで推奨されている範囲に含まれるものが多数を占めていた。   The fired product thus obtained had an average minor axis of 3.2 μm, an average length (average major axis) of 6.2 μm, and an average aspect ratio of 1.9. When this fired product was analyzed by X-ray diffraction, peaks of potassium hexatitanate and potassium tetratitanate were observed, and it was found that this was a mixed composition of these two types of potassium titanate. Moreover, unreacted titanium oxide was not contained. As described above, in the production method of the present invention, a desired potassium titanate can be produced by a simple method, and many of the shapes are included in the range recommended by WHO.

(実施例4)
実施例1と同一の混合物500gを上部が開放されたセラミックス製反応容器内に充填し、これを電気炉に入れ、室温から1150℃に昇温し、その後1100〜1200℃の範囲で5.5時間焼成した。その後、室温まで冷却し、常温まで冷却した後該焼成物を取り出した。昇温速度、降温速度は実施例1と同様とした。この焼成物、即ち凝集状のチタン酸カリウムのSEM写真を図4に示した。該焼成物は凝集状であるため、所望の大きさにすべく該焼成物を解砕機で解砕した。
Example 4
500 g of the same mixture as in Example 1 was filled in a ceramic reaction vessel having an open top, placed in an electric furnace, heated from room temperature to 1150 ° C., and then 5.5 to 1150-1200 ° C. Baked for hours. Then, after cooling to room temperature and cooling to room temperature, the fired product was taken out. The temperature increase rate and temperature decrease rate were the same as in Example 1. An SEM photograph of this fired product, ie, aggregated potassium titanate, is shown in FIG. Since the fired product is agglomerated, the fired product was crushed with a crusher to obtain a desired size.

このようにして得られた焼成物の形状は棒状または柱状(長径と短径がほぼ同じサイズも含む)であった。また、この平均短径は4μm、平均長さ(平均長径)は15μm、平均アスペクト比は3.7であった。また、この焼成物をX線回折により分析すると、6チタン酸カリウムの単相であることが判明した。また、未反応の酸化チタンは含まれていなかった。このように、本発明の製造方法では簡便な方法により所望の組成及び形状を有するチタン酸カリウムが製造できる。   The shape of the fired product thus obtained was rod-shaped or columnar (including a size in which the major axis and the minor axis are almost the same). The average minor axis was 4 μm, the average length (average major axis) was 15 μm, and the average aspect ratio was 3.7. Further, when this fired product was analyzed by X-ray diffraction, it was found to be a single phase of potassium hexatitanate. Moreover, unreacted titanium oxide was not contained. Thus, in the production method of the present invention, potassium titanate having a desired composition and shape can be produced by a simple method.

(実施例5)
実施例1と同一の混合物500gを上部が開放されたセラミックス製反応容器内に充填し、これを電気炉に入れ、室温から1250℃に昇温し、その後1200〜1300℃の範囲で5.5時間焼成した。その後、室温まで冷却し、常温まで冷却した後該焼成物を取り出した。昇温速度、降温速度は実施例1と同様とした。この焼成物、即ち凝集状のチタン酸カリウムのSEM写真を図5に示した。該焼成物は凝集状であるため、所望の大きさにすべく該焼成物を解砕機で解砕した。
(Example 5)
500 g of the same mixture as in Example 1 was filled in a ceramic reaction vessel having an open top, placed in an electric furnace, heated from room temperature to 1250 ° C., and then 5.5 to 1200 to 1300 ° C. Baked for hours. Then, after cooling to room temperature and cooling to room temperature, the fired product was taken out. The temperature increase rate and temperature decrease rate were the same as in Example 1. An SEM photograph of this fired product, ie, aggregated potassium titanate, is shown in FIG. Since the fired product is agglomerated, the fired product was crushed with a crusher to obtain a desired size.

このようにして得られた焼成物の形状は棒状または柱状(長径と短径がほぼ同じサイズも含む)であった。また、この平均短径は6μm、平均長さ(平均長径)は27μm、平均アスペクト比は4.5であった。また、その含有割合は、短径が3〜10μm、長径が5〜45μmのものを50%以上含むものであった。すなわち、平均短径5μm以上、平均長さ(平均長径)20μm以上の比較的大きな棒状又は柱状の焼成物が得られた。この焼成物をX線回折により分析すると、6チタン酸カリウム単相であることが判明した。また、未反応の酸化チタンは含まれていなかった。このように、本発明の製造方法では簡便な方法により所望のチタン酸カリウムを製造でき、かつ、その形状はWHOで推奨されている範囲内に含まれるものが多数を占めていた。   The shape of the fired product thus obtained was rod-shaped or columnar (including a size in which the major axis and the minor axis are almost the same). The average minor axis was 6 μm, the average length (average major axis) was 27 μm, and the average aspect ratio was 4.5. Moreover, the content rate included 50% or more of a thing with a minor axis of 3-10 micrometers and a major axis of 5-45 micrometers. That is, a relatively large rod-shaped or columnar fired product having an average minor axis of 5 μm or more and an average length (average major axis) of 20 μm or more was obtained. When this fired product was analyzed by X-ray diffraction, it was found to be a potassium hexatitanate single phase. Moreover, unreacted titanium oxide was not contained. As described above, in the production method of the present invention, a desired potassium titanate can be produced by a simple method, and many of the shapes are included in the range recommended by WHO.

(実施例6)
実施例1の凝集体の酸化チタン8.7kgを、市販の酸化チタンをスプレードライにより造粒した平均粒径0.3mmの造粒体8.9kgに替え、他は実施例1と同様として実験を行った。この場合においても実施例1と同様に、X線回折の結果、6チタン酸カリウムの単相結晶が得られ、未反応の酸化チタンは含まれていないことが分かった。またその形状も平均短径が3μmより大きいものであり、WHOで推奨されている範囲内のものが得られた。
(Example 6)
The experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that 8.7 kg of titanium oxide of the aggregate of Example 1 was replaced with 8.9 kg of granulated material having an average particle diameter of 0.3 mm obtained by granulating commercially available titanium oxide by spray drying. Went. Also in this case, as in Example 1, as a result of X-ray diffraction, a single-phase crystal of potassium hexatitanate was obtained, and it was found that no unreacted titanium oxide was contained. Also, the shape has an average minor axis larger than 3 μm, and a shape within the range recommended by WHO was obtained.

以上、実施例1乃至6及び図3乃至5から解るように、焼成温度を高くすることで得られるチタン酸カリウムの形状を大きくすることができる。具体的には焼成温度を1000から1100℃、1100から1200℃、1200から1300℃と高くすると、得られるチタン酸カリウムの平均短径は約3μm、4μm、6μmと大きくなり、平均長さ(平均長径)も、約6μm、15μm、27μmと大きくなる。従って、この焼成温度を調整することで所望形状のチタン酸カリウムを得ることができる。しかも本発明の製造方法では原料を均一混合できるため、得られる焼成物に未反応の酸化チタンは含まれず、かつ、原料組成を調整するだけで所望組成のチタン酸カリウムを得ることができる。   As described above, as can be seen from Examples 1 to 6 and FIGS. 3 to 5, the shape of the potassium titanate obtained by increasing the firing temperature can be increased. Specifically, when the firing temperature is increased from 1000 to 1100 ° C., from 1100 to 1200 ° C., and from 1200 to 1300 ° C., the average minor axis of the obtained potassium titanate increases to about 3 μm, 4 μm, and 6 μm, and the average length (average The major axis is also increased to about 6 μm, 15 μm, and 27 μm. Therefore, the potassium titanate having a desired shape can be obtained by adjusting the firing temperature. In addition, since the raw materials can be uniformly mixed in the production method of the present invention, unreacted titanium oxide is not included in the obtained fired product, and potassium titanate having a desired composition can be obtained simply by adjusting the raw material composition.

(実施例7)
実施例1における焼成パターンを、「7時間かけて室温から1050℃に昇温し、その後1000〜1100℃の範囲で5.5時間焼成した。その後、8時間かけて室温まで冷却し、常温まで冷却した」と変更した以外は、実施例1と同様ににして焼成物を得た。かかる焼成物は短径が3μm以下で長径が5μm以上の繊維状のチタン酸カリウムを多く含む凝集体であったため、この焼成物を解砕し所望形状(WTOで推奨されている範囲の形状)の焼成物Tを得た。図6は、この焼成物Tであるチタン酸カリウムのSEM写真である。
(Example 7)
The firing pattern in Example 1 was “heated from room temperature to 1050 ° C. over 7 hours, and then fired in the range of 1000 to 1100 ° C. for 5.5 hours. A fired product was obtained in the same manner as in Example 1 except that it was changed to “cooled”. Since the fired product was an agglomerate containing a large amount of fibrous potassium titanate having a minor axis of 3 μm or less and a major axis of 5 μm or more, the fired product was crushed to obtain a desired shape (a shape in a range recommended by WTO). A fired product T was obtained. FIG. 6 is an SEM photograph of potassium titanate, which is the fired product T.

このようにして得られた焼成物Tは棒状、柱状又は円柱状であった。また、その平均短径は1.9μm、平均長さ(平均長径)は4.1μm、平均アスペクト比は2.3であった。また、X線回折でこの焼成物を分析したところ6チタン酸カリウムの単相結晶であり、未反応の酸化チタンは含まれていなかった。このように、本発明の製造方法では簡便な方法により所望の組成のチタン酸カリウムを製造できる。また、このチタン酸カリウムの短径は3μm以下の形状ではあるものの、平均長径が5μm以下であり、その形状はWHOで推奨されている範囲(平均短径が3μm以下、平均繊維長が5μm以上及びアスペクト比が3以上の繊維状化合物以外)に含まれるものが多数を占めるものであった。   The fired product T thus obtained was rod-shaped, columnar, or cylindrical. The average minor axis was 1.9 μm, the average length (average major axis) was 4.1 μm, and the average aspect ratio was 2.3. Further, when the fired product was analyzed by X-ray diffraction, it was a single-phase crystal of potassium titanate and did not contain unreacted titanium oxide. Thus, in the production method of the present invention, potassium titanate having a desired composition can be produced by a simple method. In addition, although the minor axis of this potassium titanate has a shape of 3 μm or less, the average major axis is 5 μm or less, and the shape is a range recommended by WHO (average minor axis is 3 μm or less, average fiber length is 5 μm or more. And other than the fibrous compound having an aspect ratio of 3 or more).

(実施例8)
平均粒径0.8mmの凝集体の酸化チタン(図1)75.26kgと粉末状炭酸リチウム48.13kg、チタン粉末2.21kgおよび木屑3.72kgを、内容積250リットル、直径19mm、長さ1430mm、3200g/ロッド、SS製の円柱状ロッドメディア3010kgを充填した振動ミル(中央化工機社製、商品名FV250)に充填し、さらにメタノール65g添加して、振幅8mm、振動数1000回/分、内温80℃で15分粉砕処理し、混合物を得た。得られた混合物5kgを上部が開放されたセラミックス製反応容器内に充填し、これを電気炉に入れ、12時間かけて室温から1050℃に昇温し、その後1000〜1100℃の範囲で4時間焼成した。その後、15時間かけて室温まで冷却し、常温まで冷却した後該焼成物を取り出した。この焼成物は解砕機(ホソカワミクロン社製、パルベライザー)で解砕し所望形状の焼成物とした。このようにして得られた焼成物の形状は、燐片状、大きさは5〜16μmであった。また、X線解析で分析すると、その組成はLiTiOの単相結晶であり、未反応の酸化チタンは含まれていなかった。
(Example 8)
Aggregated titanium oxide (Fig. 1) 75.26 kg, powdered lithium carbonate 48.13 kg, titanium powder 2.21 kg and wood chips 3.72 kg, inner volume 250 liters, diameter 19 mm, length 1430 mm, 3200 g / rod, filled in a vibration mill (Chuo Kako Co., Ltd., trade name FV250) filled with 3010 kg of cylindrical rod media made of SS, added with 65 g of methanol, amplitude 8 mm, frequency 1000 times / minute The mixture was pulverized at an internal temperature of 80 ° C. for 15 minutes to obtain a mixture. 5 kg of the obtained mixture was filled in a ceramic reaction vessel having an open top, placed in an electric furnace, heated from room temperature to 1050 ° C. over 12 hours, and then in the range of 1000 to 1100 ° C. for 4 hours. Baked. Then, it cooled to room temperature over 15 hours, and after cooling to normal temperature, this baked product was taken out. This fired product was crushed with a crusher (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, Pulverizer) to obtain a fired product having a desired shape. The fired product thus obtained had a flake shape and a size of 5 to 16 μm. Further, when analyzed by X-ray analysis, the composition was a single-phase crystal of Li 2 TiO 3 and no unreacted titanium oxide was contained.

(比較例1)
平均粒径1.0μm(ここでの平均粒径はSEM写真の画像解析で測定(上述の画像解析と同様の測定を)したものである。以下記載の「平均粒径」も同様(但し凝集体の平均粒径は除く)である。)の顔料用酸化チタン(図2に示す)8.7kg、粉末状炭酸カリウム5.1kg、および700gのチタン粉末をV型ブレンダー(徳寿製作所社製)にて、室温、15分間混合した。ここでV型ブレンダーを用いたのは、実施例1と同様の振動ミルで混合すると、混合が困難な為である(以下の比較例2を参照)。得られた混合物500gを上部が開放されたセラミックス製反応容器内に充填し、これを電気炉に入れ、1100℃で3時間の焼成を行った。その後13時間かけて室温まで冷却し、常温まで冷却した後該焼成物を取り出した。該焼成物を取り出した後、3リットルの冷水中に浸してスラリー状とし、該スラリーをコロイドミル(ホソカワミクロン社製、商品名ディスパーミル)によって解繊して繊維状物質を分離した。解繊分離したスラリーを中和した後、真空濾過法によって、濾過することによりケーキ状物質を得、該ケーキ状物質を乾燥し、800℃に昇温して30分間熱処理を行った。このようにして、繊維径が平均0.5μm、繊維長が50μmの単体の6チタン酸カリウム繊維を得た。このチタン酸カリウム繊維のSEM写真を図7に示した。
(Comparative Example 1)
Average particle diameter: 1.0 μm (The average particle diameter here was measured by image analysis of SEM photographs (measurement similar to the above-mentioned image analysis). The average particle size of the aggregate is excluded).) 8.7 kg of titanium oxide for pigment (shown in FIG. 2), 5.1 kg of powdered potassium carbonate, and 700 g of titanium powder are V-type blenders (manufactured by Tokuju Seisakusho) At room temperature for 15 minutes. The reason why the V-type blender was used here is that mixing is difficult when the same vibration mill as in Example 1 is used (see Comparative Example 2 below). 500 g of the obtained mixture was filled in a ceramic reaction vessel having an open top, placed in an electric furnace, and baked at 1100 ° C. for 3 hours. Then, it cooled to room temperature over 13 hours, and after cooling to normal temperature, this baked product was taken out. After the fired product was taken out, it was immersed in 3 liters of cold water to form a slurry, and the slurry was defibrated by a colloid mill (trade name Disper Mill, manufactured by Hosokawa Micron Corporation) to separate the fibrous material. After neutralizing the defibrated and separated slurry, it was filtered by a vacuum filtration method to obtain a cake-like substance. The cake-like substance was dried, heated to 800 ° C., and heat-treated for 30 minutes. In this way, single potassium 6-titanate fibers having an average fiber diameter of 0.5 μm and a fiber length of 50 μm were obtained. An SEM photograph of this potassium titanate fiber is shown in FIG.

(比較例2)
平均粒径0.8mmの凝集体の酸化チタンの代わりに、平均粒径1.0μmの顔料用酸化チタン粉末を用いた以外は実施例1と同様の実験を行った。しかしこの場合、混合する際に酸化チタン粉末が振動ロッドミル内で全酸化チタンの1/3〜1/2程度も固着してしまい混合が困難であった。即ち、上記各実施例の場合と比べ均一に混合することが出来なかった。そして、これを焼成反応して得られた焼成物をX線回折で分析したところ、酸化チタン、4チタン酸カリウムおよび6チタン酸カリウムの混合相結晶であり、未反応の酸化チタンが残留していた。
(Comparative Example 2)
An experiment similar to that of Example 1 was performed except that the titanium oxide powder for pigment having an average particle diameter of 1.0 μm was used instead of the aggregate titanium oxide having an average particle diameter of 0.8 mm. However, in this case, when mixing, the titanium oxide powder was fixed to about 1/3 to 1/2 of the total titanium oxide in the vibrating rod mill, and mixing was difficult. That is, it was not possible to mix uniformly as compared with the above examples. And when the baked product obtained by baking this was analyzed by X-ray diffraction, it was a mixed phase crystal of titanium oxide, potassium titanate and potassium titanate, and unreacted titanium oxide remained. It was.

(比較例3)
平均粒径1.0μmの酸化チタン粉末8.7kgと粉末状炭酸カリウム2.7kg、チタン粉末447gおよび木屑897gを、V型ブレンダーに充填し、さらにメタノール65g添加して、15分混合し、混合物を得た。得られた混合物500gを上部が開放されたセラミックス製反応容器内に充填し、これを電気炉に入れ、12時間かけて室温から1050℃に昇温し、その後1000〜1100℃の範囲で5.5時間焼成した。その後、13時間かけて室温まで冷却し、常温まで冷却した後該焼成物を取り出した。この焼成物を解砕機(ホソカワミクロン社製、パルベライザー)で解砕し所望の形状とした。
(Comparative Example 3)
8.7 kg of titanium oxide powder having an average particle diameter of 1.0 μm, 2.7 kg of powdered potassium carbonate, 447 g of titanium powder and 897 g of wood chips are charged into a V-type blender, and 65 g of methanol is further added, and mixed for 15 minutes. Got. 500 g of the obtained mixture was filled in a ceramic reaction vessel having an open top, placed in an electric furnace, heated from room temperature to 1050 ° C. over 12 hours, and then in the range of 1000 to 1100 ° C. Baked for 5 hours. Then, it cooled to room temperature over 13 hours, and after cooling to normal temperature, this baked product was taken out. The fired product was pulverized with a pulverizer (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, Pulverizer) to obtain a desired shape.

このようにして得られた焼成物の平均短径は2.5μm、平均長さ(平均長径)は8.5μm、平均アスペクト比は3.4であった。また、X線回折で分析したところ、その組成は酸化チタン、4チタン酸カリウムおよび6チタン酸カリウムの混合相結晶であり、未反応の酸化チタンが残留していた。   The fired product thus obtained had an average minor axis of 2.5 μm, an average length (average major axis) of 8.5 μm, and an average aspect ratio of 3.4. When analyzed by X-ray diffraction, the composition was a mixed phase crystal of titanium oxide, potassium titanate and potassium titanate, and unreacted titanium oxide remained.

(比較例4)
イルメナイト粉末9.1kgと粉末状炭酸カリウム2.7kg、チタン粉末447gおよび木屑897gをV型ブレンダーに充填し、さらにメタノール65g添加して、15分混合し混合物を得た。得られた混合物500gを上部が開放されたセラミックス製反応容器内に充填し、これを電気炉に入れ、12時間かけて室温から1000℃に昇温し、その後1000〜1100℃の範囲で5.5時間焼成した。その後、13時間かけて室温まで冷却し、常温まで冷却した後該焼成物を取り出した。この焼成物を解砕機(ホソカワミクロン社製、パルベライザー)で解砕し所望の形状とした。
(Comparative Example 4)
A V-type blender was charged with 9.1 kg of ilmenite powder, 2.7 kg of powdered potassium carbonate, 447 g of titanium powder, and 897 g of wood chips, and 65 g of methanol was further added, followed by mixing for 15 minutes to obtain a mixture. 500 g of the obtained mixture was filled in a ceramic reaction vessel having an open top, placed in an electric furnace, heated from room temperature to 1000 ° C. over 12 hours, and then in the range of 1000 to 1100 ° C. Baked for 5 hours. Then, it cooled to room temperature over 13 hours, and after cooling to normal temperature, this baked product was taken out. The fired product was pulverized with a pulverizer (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, Pulverizer) to obtain a desired shape.

このようにして得られた焼成物の平均短径は2.7μm、平均長さ(平均長径)は8.6μm、平均アスペクト比は3.2であった。また、これをX線回折で分析したところ、酸化チタン、4チタン酸カリウムおよび6チタン酸カリウムの他、鉄を1.5重量%含有する混合相結晶であった。即ち、未反応の酸化チタンおよび不純物の鉄を含有するものであった。   The fired product thus obtained had an average minor axis of 2.7 μm, an average length (average major axis) of 8.6 μm, and an average aspect ratio of 3.2. When this was analyzed by X-ray diffraction, it was a mixed phase crystal containing 1.5% by weight of iron in addition to titanium oxide, potassium titanate, and potassium hexatitanate. That is, it contained unreacted titanium oxide and impurity iron.

(比較例5)
円柱状ロッドメディアを充填した振動ミルでの混合に変えてV型ブレンダーにより混合した以外は実施例1と同様として実験を行った。この場合、均一混合が行えず、焼成反応して得た焼成物をX線回折により分析したところ、酸化チタン、4チタン酸カリウムおよび6チタン酸カリウム混合相結晶であり、未反応の酸化チタンが残留していた。
(Comparative Example 5)
The experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that the mixing was performed using a V-type blender instead of mixing using a vibration mill filled with a cylindrical rod medium. In this case, uniform mixing could not be performed, and the fired product obtained by firing reaction was analyzed by X-ray diffraction. As a result, it was a titanium oxide, potassium titanate and potassium titanate mixed phase crystal, and unreacted titanium oxide was It remained.

(実施例9)摩擦材の調製
実施例1で得られたチタン酸カリウム15重量部、アラミド繊維(商品名「ケブラーパルプ」長さ3.0mm、東レ・デュポン株式会社製)3重量部、結合剤(フェノール樹脂)10重量部、有機添加剤(カシューダスト)9重量部、黒鉛潤滑剤10重量部、銅粉末8重量部、硫酸バリウム30重量部をミキサー(アイリッヒ社製、アイリッヒインテンシブミキサー)で十分に混合して金型に充填し、結着成型(加圧力;150kgf/cm2、温度170℃、5分間)を行ない、成形後、離型して熱処理(180℃で3時間保持)を施した。その後、研磨加工を行い本発明の摩擦材を得た。尚、有機添加剤、潤滑剤、酸化物粉末は、通常摩擦材に添加されるものを使用した。
(Example 9) Preparation of friction material 15 parts by weight of potassium titanate obtained in Example 1, aramid fiber (trade name “Kevlar Pulp” length: 3.0 mm, manufactured by Toray DuPont Co., Ltd.), 3 parts by weight, bonding 10 parts by weight of additive (phenolic resin), 9 parts by weight of organic additive (cashew dust), 10 parts by weight of graphite lubricant, 8 parts by weight of copper powder, 30 parts by weight of barium sulfate Mix thoroughly and fill in the mold, and perform binding molding (pressing force; 150 kgf / cm2, temperature 170 ° C, 5 minutes), mold, release, and heat treatment (kept at 180 ° C for 3 hours) gave. Then, the grinding | polishing process was performed and the friction material of this invention was obtained. Note that organic additives, lubricants, and oxide powders that were normally added to friction materials were used.

上記のようにして得られた摩擦材を用い、JASO(自動車技術者協会規格)C406のフルサイズダイナモ試験により、ブレーキパッドとしての摩擦性能の評価を行い、その結果を表1に示した。尚、試験装置および測定条件は以下の通り行なった。
試験機:シングル型フルサイズダイナモ試験機
試験条件:
車両:トヨタカムリ
タイヤ寸法:185/70/SR13
タイヤ有効半径:287mm
イナーシャ:44.1kg・m2
フロントブレーキ
形式:PD51
シリンダー径:51mm
ロータ有効半径:96.5mm
ロータ寸法:243mm
ロータ厚み:18.0mm
形式:ベンチレーテッド
Using the friction material obtained as described above, the friction performance as a brake pad was evaluated by a full size dynamo test of JASO (Automotive Engineers Association) C406, and the results are shown in Table 1. The test apparatus and measurement conditions were as follows.
Testing machine: Single-type full-size dynamo testing machine Testing conditions:
Vehicle: Toyota Camry Tire size: 185/70 / SR13
Effective tire radius: 287mm
Inertia: 44.1kg ・ m2
Front brake Model: PD51
Cylinder diameter: 51mm
Effective rotor radius: 96.5mm
Rotor dimensions: 243mm
Rotor thickness: 18.0mm
Format: Ventilated

(実施例10)
実施例3で得られたチタン酸カリウムを用い、実施例9と同様に摩擦材を調製し評価を行なった。得られた結果を表1に併載した。
(Example 10)
Using the potassium titanate obtained in Example 3, a friction material was prepared and evaluated in the same manner as in Example 9. The obtained results are listed in Table 1.

(比較例6)
比較例1で得られたチタン酸カリウムを用い、実施例9と同様に摩擦材を調製し評価を行なった。得られた結果を表1に併載した。
(Comparative Example 6)
Using the potassium titanate obtained in Comparative Example 1, a friction material was prepared and evaluated in the same manner as in Example 9. The obtained results are listed in Table 1.

上記の結果、本発明の方法で得られたチタン酸カリウムを摩擦材として用いた場合、従来のチタン酸カリウムに比べ、各速度における摩擦係数が高くブレーキ効率が高く、また、スピード間の摩擦係数の低下が少なく安定しており(スピードスプレッド)、ブレーキパッドとしての摩擦性能に優れていることがわかる。   As a result, when the potassium titanate obtained by the method of the present invention is used as a friction material, the friction coefficient at each speed is high and the brake efficiency is high compared to conventional potassium titanate, and the friction coefficient between speeds. It can be seen that there is little drop in the stability (speed spread) and the friction performance as a brake pad is excellent.

本発明にかかる凝集体の酸化チタンの走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of the titanium oxide of the aggregate concerning this invention. 市販の顔料用酸化チタンの走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of a commercially available titanium oxide for pigment. 本発明の製造方法により製造したチタン酸カリウムの走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of potassium titanate manufactured by the manufacturing method of the present invention. 本発明の製造方法による別の焼成条件により製造したチタン酸カリウムの走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of potassium titanate manufactured by another baking condition by the manufacturing method of the present invention. 本発明の製造方法による更に別の焼成条件により製造したチタン酸カリウムの走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of the potassium titanate manufactured on the other baking conditions by the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法による更に別の焼成条件により製造したチタン酸カリウムの走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of the potassium titanate manufactured on the other baking conditions by the manufacturing method of this invention. 従来の製造方法により製造したチタン酸カリウム繊維の走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of the potassium titanate fiber manufactured with the conventional manufacturing method.

Claims (14)

平均粒径が0.1mm以上10mm以下の凝集体又は造粒体のチタン化合物及びアルカリ金属化合物を振動ロッドミルにより混合し、該混合して得た混合物を焼成させてチタン酸アルカリを製造するチタン酸アルカリの製造方法であって、前記チタン化合物が酸化チタンであることを特徴とするチタン酸アルカリの製造方法。 Titanate having an average particle size of the titanium compound of the following aggregates or granules 10mm above 0.1mm and an alkali metal compound is mixed by a vibration rod mill, to produce an alkali titanate by firing a mixture obtained by the mixing A method for producing an alkali titanate, wherein the titanium compound is titanium oxide. 前記アルカリ金属化合物がアルカリ金属の炭酸塩および水酸化物であることを特徴とする請求項1に記載のチタン酸アルカリの製造方法。2. The method for producing an alkali titanate according to claim 1, wherein the alkali metal compound is an alkali metal carbonate or hydroxide. 前記混合する際、固着又は凝集を防止する為の添加剤を更に含め混合することを特徴とする請求項1又は2に記載のチタン酸アルカリの製造方法。The method for producing an alkali titanate according to claim 1 or 2, further comprising an additive for preventing sticking or aggregation when mixing. 前記添加剤がアルコール類であることを特徴とする請求項3に記載のチタン酸アルカリの製造方法。The said additive is alcohol, The manufacturing method of the alkali titanate of Claim 3 characterized by the above-mentioned. 前記混合する際、金属チタン粉又は水素化チタン粉を更に含め混合することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のチタン酸アルカリの製造方法。The method for producing an alkali titanate according to any one of claims 1 to 4, wherein the titanium titanium powder or the titanium hydride powder is further mixed in the mixing. 前記アルカリ金属化合物がカリウム、ナトリウムおよびリチウムから選択される少なくとも1種からなる化合物であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のチタン酸アルカリの製造方法。The method for producing an alkali titanate according to any one of claims 1 to 5, wherein the alkali metal compound is a compound composed of at least one selected from potassium, sodium and lithium. 前記チタン酸アルカリが4チタン酸カリウム又は/及び6チタン酸カリウムであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のチタン酸アルカリの製造方法。The method for producing an alkali titanate according to any one of claims 1 to 5, wherein the alkali titanate is potassium tetratitanate and / or potassium 6 titanate. 前記焼成が800℃から1300℃の温度範囲内でなされることを特徴とする請求項7に記載のチタン酸アルカリの製造方法。The method for producing an alkali titanate according to claim 7, wherein the baking is performed in a temperature range of 800 ° C to 1300 ° C. 前記焼成が、昇温速度0.5℃から2℃/分、焼成温度1000℃から1300℃でなされることを特徴とする請求項7に記載のチタン酸アルカリの製造方法。The method for producing an alkali titanate according to claim 7, wherein the baking is performed at a temperature rising rate of 0.5 ° C to 2 ° C / min and a baking temperature of 1000 ° C to 1300 ° C. 前記焼成が、昇温速度2℃から5℃/分、焼成温度1000℃から1300℃でなされることを特徴とする請求項7に記載のチタン酸アルカリの製造方法。The method for producing an alkali titanate according to claim 7, wherein the baking is performed at a temperature rising rate of 2 ° C to 5 ° C / min and a baking temperature of 1000 ° C to 1300 ° C. 請求項9又は10に記載の方法で得られたチタン酸アルカリを造粉して凝集体、顆粒状体又は塊状体に調製したことを特徴とするチタン酸アルカリの製造方法。A method for producing an alkali titanate, wherein the alkali titanate obtained by the method according to claim 9 or 10 is milled to prepare an aggregate, granule or mass. 前記チタン酸アルカリの形状が、棒状、柱状、円柱状、短冊状又は板状であることを特徴とする請求項11に記載のチタン酸アルカリの製造方法。The method for producing an alkali titanate according to claim 11, wherein the alkali titanate has a rod shape, a columnar shape, a columnar shape, a strip shape, or a plate shape. 請求項9に記載の方法で得られたチタン酸アルカリの平均短径が3μm以上10μm以下、平均アスペクト比が1.5以上10以下であることを特徴とするチタン酸アルカリの製造方法。The alkali titanate obtained by the method according to claim 9 has an average minor axis of 3 μm or more and 10 μm or less, and an average aspect ratio of 1.5 or more and 10 or less. 請求項10に記載の方法で得られたチタン酸アルカリの平均短径が1μm以上3μm以下、平均長径が3μm以上5μm以下であることを特徴とするチタン酸アルカリの製造方法。11. The method for producing an alkali titanate, wherein the alkali titanate obtained by the method according to claim 10 has an average minor axis of 1 μm to 3 μm and an average major axis of 3 μm to 5 μm.
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