JPS6131316A - 還元チタン酸アルカリ金属塩の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は還元チタン酸アルカリ金属塩の製造法に関する
。

還元チタン酸アルカリ金属塩は導電性を有しており、導
電性材料として有用である。

（従来の技術） 科学技術の発達とニーズの多様化に伴ない高性能、多機
能素材の開発が活発に行われ、プラスチック業界にあっ
ても導電性高分子材料の開発についての研究が種々試み
られており、例えばカーボン粒子もしくはＭ＆維又は銅
、銀、金等の金属粉を導電性充填剤として用いた高分子
材料が提案されている。しかしながら、カーボン粒子、
カーボン繊維、銅、銀、金等の金属粉等は、いずれも黒
色又は金属独自の色調を有するものであり、しかもこれ
ら導電性充填剤はカーボン繊維を除外非補強性の充填剤
である。又、カーボン繊維は当初高性能強化剤として開
発されたが最近に至っては導電性付与剤としての研究が
盛んである。しかしながらカーボン繊維自体が高価であ
るため経済効果から見てあまり高充填できず、従って導
電性付与効果にもおのずと限界がある。

本発明者はプラスチック充填剤としてはバランスの良い
性能を発揮するチタン酸アルカリ金属塩、特に繊維状チ
タン酸アルカリ金属塩に注目し、導電性組成物、金属被
膜を有するチタネート及びその製造法、還元チタン酸ア
ルカリ金属塩の製造法等、導電性を付与したチタン酸ア
ルカリ金属塩を開発し特許出願中である。しかしながら
先願のこれらの技術は今だ充分なものとは言いがたい、
即ち、例えばチタン酸アルカリ金属塩の表面に導電性を
有する金属被膜を形成する技術においてはチタン酸アル
カリ金属塩に対し、同量もしくは５〜１０倍の金属材料
が必要であり産業上の利用性は低く、また還元すること
によりチタン酸アルカリ金属塩に導電性を付与する技術
は還元温度が高いこと、還元時間が氏（必要であること
などから、結晶の大きさが変化したりして所望の導電性
を有するチタン酸アルカリ金属塩を得ることが困難であ
つた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的はチタン酸アルカリ金属塩を、おだやかな
還元条件で還元して、導電性に優れた還元チタン酸アル
カリ金属塩を製造する方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は一般式Ｍ　２Ｏ−ｎＴ　ｉｏ　２（式中Ｍはア
ルカリ金属、ｎは２〜１２の整数を意味する）で示され
る組成のチタン酸アルカリ金属塩にカルシウムカーバイ
ドを添加し、不活性ガス雰囲気あるいは還元性雰囲気下
で焼成することを特許とする還元チタン酸アルカリ金属
塩の製造法に係る。

本発明において、原料のチタン酸アルカリ金属塩は公知
の化合物であり、従来大別して水熱合成法、融剤法（７
ラツクス法）及び焼成法等で製造されているものである
。本発明では、前記一般式に包含される限り公知のチタ
ン酸アルカリ金属塩をいずれも使用でき、例えばチタン
酸ナトリウム、チタン酸カリフム、チタン酸リチウム等
が挙げられる。特に式に、Ｏ・（４〜６　）Ｔ　ｉｏ　
２で表わされるチタン酸カリウムは、耐火・断熱性、機
械的強度が優れ、しかも充填剤として用いた時、表面平
滑性が優れている点有利である。チタン酸アルカリ金属
塩は、一般に粉末又は繊維状の単結晶体であるが、本発
明ではこれらいずれの形態でも使用可能である。しかし
、なかでも繊維状物質が好ましく、一般的には繊維状の
チタン酸カリウムが爽用上好ましいものであり、このう
ち繊維長５μｍ以上、アスペクト比２０以上、特に１０
０以上のものが補強性充填剤としで適している。

本発明に使用するカルシウムカーバイドは実質的に入手
可能な工業用カルシウムカーバイドでも充分である。そ
の粒径は小さい方がよく、好ましくは】００メツシユ以
下、より好ましくは２００メツシユ以下である。カルシ
ウムカーバイドの添加量はチタン酸アルカリ金属塩１０
０重量部に対し、好ましくは０．５〜２０重量部、より
好ましくは１〜１０重量部である。

本発明において不活性ガス雰囲気とは反応炉内のガスが
本発明の焼成温度範囲でチタン酸アルカリ金属塩と反応
しないものであることを意味し、アルゴンガス、窒素ガ
スなどを挙げることが出来る。又、還元性雰囲気とは反
応炉のガスが全く存在していないかあるいは水素ガス、
アンモニアガスなどで充満されている雰囲気を意味する
１本発明で使用できる窒素ガス等の各種不活性ガス、水
素ガス、アンモニアガスなどは実質的に入手可能な工業
用がスで充分であり、特別の精製は必要でない。

本発明の還元チタン酸アルカリ金属塩は、上述のチタン
酸アルカリ金属塩とカルシウムカーバイドの混合物を不
活性ガス雰囲気又は還元性雰囲気で焼成することにより
製造することができる。後に実施例で詳述するが例えば
チタン酸アルカリ金属塩とカルシウムカーバイドの混合
物を密閉型高温加熱炉に入れてから減圧下で系内の空気
を除去するか又は炉内に窒素ガス等の不活性ガスを導入
し空気を窒素でまず置換し、次いで昇温しで加熱還元す
るか、又は昇温した後に水素ガス等の還元性ガスを導入
し、所定の温度で反応を行なわしめ、チタン酸アルカリ
金属塩の結晶より酸素を引きぬいて酸素欠陥を生成させ
ることにより導電性を付与させるのがよい。

本発明の焼成温度としては、好ましくは約５００〜１０
００℃、より好ましくは約６００〜９００℃の範囲であ
り、焼成時間は、通常約１０〜１８０分、好ましくは約
２０〜６０分の範囲である。焼成時間が上記範囲の場合
は、チタン酸アルカリ金属塩の形状を損わず優れた導電
性を付与するため特に好ましい。

（発明の効果） 本発明ゆ係る還元されたチタン酸アルカリ金属塩は、還
元前のチタン酸アルカリ金属塩の諸物性、特に耐熱性、
複合材料として用いた時の補強性及び表面平滑性等の特
長を何ら失うことなく、導電性が付与され、複合材料と
して用いた時、帯電防止、静電気除去、導電性材料等の
ニーズ適合性が、従来の還元チタン酸アルカリ金属塩等
に比し改善され、特にシート、紙、布帛、フィルム等の
導電材料等への適合性に関し、補強性、表面平滑性を失
することなく導電性を付加出来る処理剤として産業利用
性の高いものである。本発明の導電性チタン酸アルカリ
金属塩はプラスチックの補強材料、導電性ペーパーの充
填剤、導電性インキ等の種々の用途に広く使用され得る
。

（実　施　例） 以下に実施例を挙げて説明する。

実施例１ 繊維状チタン酸カリウム［繊維長１５〜２０μ、繊維径
０．２〜０．３μｍ、大概化学（株）、商品名ナイスモ
１５ｇと、粉砕したカルシウムカーバイド［東洋電化工
業（株）製１０，５．をよく混合し、該混合物を３０１
の白金製の容器にみたし、シリコニット製管状電気炉内
に移し、室温で窒素がスを１５０１１１１７’分の流量
で約１時間流し雰囲気調整後、窒素ガス導入を続けなが
ら昇温させ、約９００℃に６０分間保持して加熱焼成し
た。

そのあと、電気炉の電源を切って放冷し、２００℃まで
冷却後、容器を炉外に取り出した。容器より焼成物を取
り出し大量の水に分散した後、口別乾燥すると還元チタ
ン酸カリウムが得られた。原料の繊維状チタン酸カリウ
ムが白色物質であるのに対し、得られた還元チタン酸カ
リウムは青黒色に帯色していた。

実施例２ 繊維状チタン酸カリウム（実施例１と同じもの）５ｇと
、３２５メツシユバスに粉砕したカルシウムカーバイド
［東洋電化工業（株）製１０，５ｇを充分に混合し、該
混合物を３０−１の白金製の容器にみたし、シリコニッ
ト製管状電気炉内に移し、室温で窒素ガスを１５０ｍ１
／分の流量で約１時間流し、雰囲気調整後、窒素ガス導
入下で５００℃まで昇温させた０次いで導入ガスを水素
ガスに切り換え、水素ガスを流量１２０ｍ１／分で導入
しながら８５０℃で４０分間保持し加熱焼成した。

そのあと電気炉の電源を切って、水素ガスを流したまま
放冷し、２００℃で導入がスを窒素がスに切り換えたの
ち、白金製の容器を炉外に取り出した。容器より焼成物
を取り出し大量の水に分散させて後、口別乾燥すると還
元チタン酸カリウムが得られた。！ｇ料の繊維状チタン
酸カリウムが白色物質であるのに対し、得られた還元チ
タン酸カリウムは青味がかった黒色に帯色していた。

実施例３ 繊維状チタン酸カリウム（実施例１と同じもの）５００
ｇと、　３２５／ツシユバスに粉砕したカルシウムカー
バイド［東洋電化工業（株）製１５０ｇ、ポリエチレン
グリコール５０ｇ１水２０００ｍ　ｌを混合してスラリ
ー状となし、スプレードライ装置でスプレードライし、
粉体を得た。この粉体５ｇを３０１の白金板の容器に満
たし、シリコニット製管状電気炉内に移し、室温で窒素
ガスを１５０ｍ１／分の流量で約１時間流し、雰囲気調
整後、窒素ガス導入下で炉内温度を５００’Ｃ＊で昇温
させた。このあと導入ガスをアンモニアガスに切り換え
てから、更に温度を上昇させ８００’Ｃとなし、この温
度で４５分間維持し焼成を行った。ついで電気炉の電源
を切り、アンモニアガスを導入しながら放冷し、２００
℃で導入がスを窒素ガスに切り換えた後、白金板の容器
を炉外に取り出した。焼成物を水中に投入し、充分洗浄
を行ない、口別乾燥すると還元チタン酸カリウムが得ら
れた。得られた還元チタン酸カリウムは黒色に帯色して
いた。

実施例４ チタン酸ナトリウム［大域化学（株）製１５８及びカル
シウムカーバイド［３２５メツシユバス、東洋電化工業
（株）！ｌ！１０．３ｇを充分に混合し、該混合物を３
０１の白金板の容器にみたし、シリコニット製管状電気
炉内へ移し、室温で窒素ガスを１５０＋ｌ／分の流量で
約１時間流し、炉内雰囲気を調整する。こののち炉内温
度を５００℃まで昇温させた後、アルゴン／水素（１：
１　）の混合がスを１２０ｍ１／分で流しながら炉内温
度を８５０℃に上げてから６０分間この温度を維持し焼
成を行う。ついで電気炉の電源を切り、２００℃まで自
然冷却をしてから導入ガスを窒素に切りかえ、白金板の
容器を炉外に取り出し、反応を終了した。以下は実施例
２と同様の操作を行ない、青黒色に帯色した還元チタン
酸ナトリウムを得た。

試験例１ 上記で得られた各々の還元チタン酸アルカリ金属塩９０
部、流動パラフィン１０部を乳鉢で良く混合後、内径１
０＋＊ｍ、長さ２０ｍ−の金型にて５０ｋｇ／ａｍ”で
１０分間、加圧成型した後、成型体の両面に銀ペースト
を塗布し、デジタルマルチメーター（タケグ理研社Ｉり
を用いて導電性を測定し、体積抵抗率を下式で換算算出
した。結果を第１表に示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式Ｍ＿２Ｏ・ｎＴｉＯ＿２（式中Ｍはアルカ
   リ金属、ｎは２〜１２の整数を意味する）で示される組
   成のチタン酸アルカリ金属塩にカルシウムカーバイドを
   添加し、不活性ガス雰囲気あるいは還元性雰囲気下で焼
   成することを特徴とする還元チタン酸アルカリ金属塩の
   製造法。
2. （２）焼成温度が５００〜１０００℃である請求の範囲
   第１項に記載の製造法。
3. （３）チタン酸アルカリ金属塩が繊維状である請求の範
   囲第１項に記載の製造法。