(57)【要約】  新規な形状を有し、摩擦材における優れた耐摩耗性や、樹脂組成物における優れた補強性能を有するチタン酸カリウム及びその製造方法並びにそれを用いた摩擦材及び樹脂組成物を得る。  Ｋ２ＴｉｎＯ（２ｎ＋１）（ｎ＝４．０〜１１．０）で表わされるチタン酸カリウムであって、Ｘ線回折における最も強度の高いピーク（２θ）が１１．０°〜１３．５°の範囲にあり、その半価幅が０．５°以上であることを特徴としている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｋ２ＴｉｎＯ（２ｎ＋１）（ｎ＝４．０〜１１．０）で表わされるチタン酸カリウムであって、Ｘ線回折における最も強度の高いピーク（２θ）が１１．０°〜１３．５°の範囲にあり、その半価幅が０．５°以上であることを特徴とするチタン酸カリウム。
【請求項２】
不定形の形状を有することを特徴とする請求項１に記載のチタン酸カリウム。
【請求項３】
不規則な方向に複数の突起が延びる形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載のチタン酸カリウム。
【請求項４】
アメーバ状の形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のチタン酸カリウム。
【請求項５】
平均粒子径が５〜２０μｍの範囲である請求項１〜４のいずれか１項に記載のチタン酸カリウム。
【請求項６】
チタン源及びカリウム源のメカノケミカルな粉砕で得られる粉砕混合物を焼成して得られる２チタン酸カリウムから調製されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のチタン酸カリウム。
【請求項７】
チタン源及びカリウム源をメカノケミカルに粉砕しながら混合する工程と、
粉砕混合物を焼成して２チタン酸カリウムを調製する工程と、
２チタン酸カリウムを酸処理してカリウム分を溶出させた後、焼成する工程とを備えることを特徴とするチタン酸カリウムの製造方法。
【請求項８】
メカノケミカルな粉砕が、振動ミルによる粉砕であることを特徴とする請求項７に記載のチタン酸カリウムの製造方法。
【請求項９】
粉砕混合物の焼成温度が、６５０〜１０００℃の範囲であることを特徴とする請求項７または８に記載のチタン酸カリウムの製造方法。
【請求項１０】
酸処理後の２チタン酸カリウムの焼成温度が、４００〜７００℃の範囲であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のチタン酸カリウムの製造方法。
【請求項１１】
摩擦調整剤として、請求項１〜６のいずれか１項のチタン酸カリウムまたは請求項７〜１０のいずれか１項の方法で製造されたチタン酸カリウムを含有することを特徴とする摩擦材。
【請求項１２】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のチタン酸カリウムまたは請求項７〜１０のいずれか１項の方法で製造されたチタン酸カリウムを含有することを特徴とする樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン酸カリウム及びその製造方法並びに該チタン酸カリウムを含有する摩擦材及び樹脂組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
摩擦材に用いる摩擦調整剤としては、アスベストのような発癌性を持たないチタン酸カリウム繊維が、主に自動車用ブレーキパッドとして広く使用されている。チタン酸カリウム繊維を含む摩擦剤は、摺動性に優れ、良好な制動効果を発揮するにもかかわらず、ブレーキディスクを傷つけないという非常に好ましい利点を有している。【０００３】
しかしながら、チタン酸カリウム繊維は、繊維形状を有しているため、嵩高く、流動性に劣り、製造時において供給路の壁に付着して、供給路を閉塞させるという問題点を有している。このような問題点を解消するため、板状８チタン酸カリウム、板状６チタン酸カリウム、及び板状４チタン酸カリウムなどの板状形状を有するチタン酸カリウムが提案されている（特許文献１及び２など）。【０００４】
しかしながら、耐摩耗性、特に高温域での耐摩耗性をさらに改善することができる摩擦調整剤が求められている。【０００５】
特許文献３においては、長径が５μｍ未満であるチタン酸カリウム微粒子が提案されている。このチタン酸カリウム微粒子は、Ｘ線回折において、回折強度が弱く、半価幅の広い回折線を示すものであるが、十分な摩擦摩耗特性を示すものではない。
【特許文献１】特開２００１−１０６５２６号公報
【特許文献２】特開２００１−２５３７１２号公報
【特許文献３】特開２０００−２５６０１３号公報
【発明の開示】
【０００６】
本発明の目的は、新規な形状を有し、摩擦材における優れた耐摩耗性や、樹脂組成物における優れた補強性能を有するチタン酸カリウム及びその製造方法並びに該チタン酸カリウムを含有する摩擦材及び樹脂組成物を提供することにある。
【０００７】
本発明のチタン酸カリウムは、Ｋ２ＴｉｎＯ（２ｎ＋１）（ｎ＝４．０〜１１．０）で表わされるチタン酸カリウムであって、Ｘ線回折における最も強度の高いピーク（２θ）が１１．０°〜１３．５°の範囲にあり、その半価幅が０．５°以上であることを特徴としている。
【０００８】
本発明におけるチタン酸カリウムは、Ｘ線回折における最も強度の高いピーク（２θ）が１１．０°〜１３．５°の範囲にあり、さらに好ましくは１１．０°〜１２．５°の範囲にある。また、このピークの半価幅は０．５°以上であり、さらに好ましくは０．８°以上であり、さらに好ましくは１．０°以上である。本発明のチタン酸カリウムは、従来のチタン酸カリウムに比べ、Ｘ線回折における最も強度の高いピークの半価幅が広いという特徴を有している。
【０００９】
本発明のチタン酸カリウムは、一般に、不定形の形状を有している。すなわち、繊維状や、板状や、粒状の形状ではなく、不規則な形状を有している。具体的には、不規則な方向に複数の突起が延びる形状を有しているものであることが好ましい。すなわち、アメーバ状の形状や、ジグソーパズルのピースのような形状を有しているものであることが好ましい。
【００１０】
本発明のチタン酸カリウムの平均粒子径は、５〜２０μｍの範囲であることが好ましい。平均粒子径は、例えばレーザー回折式粒度分布測定装置により測定することができる。
【００１１】
本発明のチタン酸カリウムは、チタン源及びカリウム源のメカノケミカルな粉砕で得られる粉砕混合物を焼成して得られる２チタン酸カリウムから調製されたものであることが好ましい。より具体的には、この２チタン酸カリウムを酸処理してカリウム分を溶出させた後、焼成して調製されるものであることが好ましい。この２チタン酸カリウムも、本発明のチタン酸カリウムと同様に、上記の不定形の形状を有している。
【００１２】
メカノケミカルな粉砕で得られる粉砕混合物は、後述するように、反応活性の高い粉砕混合物であり、このような反応活性の高い粉砕混合物を焼成して得られる２チタン酸カリウムも反応活性が高いものであると思われる。このような反応活性の高い２チタン酸カリウムを酸処理して所望のチタン酸カリウムの組成となるようにカリウム分を溶出させた後、焼成することにより、本発明のチタン酸カリウムを得ることができる。
【００１３】
本発明のチタン酸カリウムの製造方法は、チタン源及びカリウム源をメカノケミカルに粉砕しながら混合する工程と、得られた粉砕混合物を焼成して２チタン酸カリウムを調製する工程と、この２チタン酸カリウムを酸処理してカリウム分を溶出させた後、焼成する工程とを備えることを特徴としている。
【００１４】
上述のように、チタン源及びカリウム源をメカノケミカルに粉砕しながら混合して得られる粉砕混合物は、反応活性の高い粉砕混合物であり、これを焼成して得られる２チタン酸カリウムも反応活性の高い２チタン酸カリウムであると考えられる。このような２チタン酸カリウムを酸処理して最終生成物である所望のチタン酸カリウムの組成となるように、カリウム分を溶出させた後、焼成することにより、本発明のチタン酸カリウムを製造することができる。
【００１５】
チタン源としては、酸化チタンを含有する化合物を用いることができ、具体的には、酸化チタン、ルチル鉱石、水酸化チタンウェットケーキ、含水チタニアなどが挙げられる。
【００１６】
カリウム源としては、加熱により酸化カリウムを生じる化合物を用いることができ、具体的には、酸化カリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、硝酸カリウムなどが挙げられる。これらの中でも、特に炭酸カリウムが好ましく用いられる。
【００１７】
チタン源とカリウム源との混合割合としては、Ｔｉ：Ｋ＝１．０：１．０（モル比）の割合を基本とするが、それぞれ５％程度であれば変化させても支障はない。
【００１８】
本発明の製造方法において、メカノケミカルな粉砕としては、物理的な衝撃を与えながら粉砕する方法が挙げられる。具体的には、振動ミルによる粉砕が挙げられる。振動ミルによる粉砕処理を行うことにより、混合粉体の摩砕による剪断応力により、原子配列の乱れと原子間距離の減少が同時に起こり、異種粒子の接点部分の原子移動が起こる結果、準安定相が得られると考えられる。これにより、反応活性の高い粉砕混合物が得られると考えられる。
【００１９】
本発明の製造方法においては、上記のようにして得られた粉砕混合物を焼成して２チタン酸カリウムを調製する。粉砕混合物の焼成温度は、６５０〜１０００℃の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは７２０〜８８０℃の範囲である。焼成時間は、０．５時間〜６時間であることが好ましく、さらに好ましくは３時間〜５時間である。焼成温度が低すぎると、繊維状４チタン酸カリウムが生成し、アメーバ状の形状の２チタン酸カリウムの単一組成を得られにくい場合がある。焼成温度が高すぎると、２チタン酸カリウムの形状が柱状となり、アメーバ状の形状が得られにくい場合がある。また、焼成時間が短すぎると、繊維状４チタン酸カリウムが生成し、アメーバ状の形状の２チタン酸カリウムの単一組成を得られにくい場合がある。焼成時間が長すぎると、生産効率が悪くなるため、工業的に適さない場合がある。
【００２０】
本発明の製造方法においては、上記のようにして焼成した２チタン酸カリウムを酸処理してカリウム分を溶出させる。８チタン酸カリウム（ｎ＝８）及びそれに近い組成（ｎ＝７．５０〜８．４９）のチタン酸カリウムを製造する場合には、酸を添加した後のｐＨを、７．５〜８．５の範囲に調整することが好ましい。また、６チタン酸カリウム（ｎ＝６）及びそれに近い組成（ｎ＝５．５０〜６．４９）のチタン酸カリウムを製造する場合には、酸を添加した後のｐＨを、１１．５〜１２．５の範囲に調整することが好ましい。また、４チタン酸カリウム（ｎ＝４）及びそれに近い組成（ｎ＝３．５０〜４．４９）のチタン酸カリウムを製造する場合には、酸を添加した後のｐＨを、１３．０〜１３．５の範囲に調整することが好ましい。
【００２１】
酸処理に用いる酸としては、特に限定されるものではないが、例えば、硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸、酢酸等の有機酸を用いることができる。酸は必要に応じて２種類以上を併用してもよい。
【００２２】
カリウム分を溶出させた後、吸引濾過などにより濾過し、脱水処理を行う。脱水処理後、焼成することにより最終生成物である本発明のチタン酸カリウムを得ることができる。このときの焼成温度は、４００〜７００℃であることが好ましく、さらに好ましくは４５０〜６５０℃である。また、焼成時間は、０．５時間〜４時間であることが好ましく、さらに好ましくは０．５時間〜１時間である。焼成温度が低すぎると、目的とするＸ線回折パターンと成りにくく、結晶構造もトンネル構造になりにくい場合がある。焼成温度が高すぎると、酸化チタンが析出し、単一組成が得られにくい場合がある。また、焼成時間が短すぎると、目的とするＸ線回折パターンと成りにくく、結晶構造もトンネル構造になりにくい場合がある。焼成時間が長すぎると、生産効率が悪くなるため、工業的に適さない場合がある。
【００２３】
粉砕混合物の焼成及び酸処理後の２チタン酸カリウムの焼成は、電気炉、ロータリーキルン、管状炉、流動焼成炉、トンネルキルン等の各種焼成手段により行うことができる。
【００２４】
焼成後は、ジョークラッシャー、ビンミル等を用いて粗粉砕、及び微粉砕を行い、必要に応じて篩処理や分級等を行う。
【００２５】
以上のように、本発明の製造方法によれば、本発明のチタン酸カリウムを製造することができる。
【００２６】
本発明の摩擦材は、本発明のチタン酸カリウムを摩擦調整剤として含むことを特徴としている。その含有量としては、１〜８０重量％の範囲であることが好ましい。本発明のチタン酸カリウムの含有量が１重量％未満であると、摩擦係数の安定等、摩擦調整剤としての効果を発現しにくい場合がある。８０重量％を越えると、パッド成形が出来にくい場合がある。
【００２７】
本発明の摩擦材は、本発明のチタン酸カリウムを摩擦調整剤として含有しているので、低温から高温域にわたって極めて安定な摩擦摩耗特性（耐摩耗性、摩擦係数等）を発揮し得る。本発明のチタン酸カリウムを含有することにより、良好な摩擦摩耗特性が得られる理由の詳細については明らかでないが、本発明のチタン酸カリウムが、上記のような特定の形状を有しているため、良好な耐摩耗性及び摩擦係数が得られるものと思われる。
【００２８】
従って、本発明の摩擦材は、例えば、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シ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ることができるものであり、制動機能の向上、安定化、耐用寿命の改善効果を得ることができる。
【００２９】
結合材としては摩擦材分野において常用されるものをいずれも使用でき、例えば、フェノール樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂、天然ゴム、ニトリルゴム、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、アクリルゴム、ハイスチレンゴム、スチレンプロピレンジエン共重合体等のエラストマー、ポリアミド樹脂、ポリフェニレルサルファイド樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、熱可塑性液晶ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂等の有機質結合材、アルミナゾル、シリカゾル、シリコーン樹脂等の無機質結合材等を挙げることができる。結合材は、１種を単独で使用でき、場合によっては２種以上の相溶性のあるもの同士を併用してもよい。
【００３０】
本発明の摩擦材は、繊維状物を含んでいてもよい。繊維状物としては従来からこの分野で常用されているものをいずれも使用でき、例えば、アラミド繊維等の樹脂繊維、スチール繊維、黄銅繊維等の金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、ロックウール、木質パルプ等を挙げることができる。これらの繊維状物は１種を単独で使用でき又は２種以上を併用できる。また、これらの繊維状物には、分散性、結合材との密着性向上等のために、アミノシラン系、エポキシシラン系、ビニルシラン系等のシラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、リン酸エステル等で表面処理を施してもよい。
【００３１】
また、本発明の摩擦材は、その好ましい特性を損なわない範囲で、従来からこの分野で常用されている摩擦調整剤を含んでいてもよい。該摩擦調整剤としては、例えば、加硫又は未加硫の天然又は合成ゴム粉末、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、三チタン酸ナトリウム、六チタン酸ナトリウム、六チタン酸カリウム、八チタン酸カリウム等の無機質粉末、銅、アルミニウム、亜鉛、鉄等の金属粉末、アルミナ、シリカ、酸化クロム、酸化チタン、酸化鉄等の酸化物粉末等を挙げることができる。これら従来の摩擦調整剤は、１種を単独で使用してもよいし、必要に応じて２種以上を用いてもよい。
【００３２】
さらに、本発明の摩擦材は、防錆剤、潤滑剤、研削剤等の１種又は２種以上を含んでいてもよい。
【００３３】
本発明の摩擦材における各成分の配合割合は、使用する結合材の種類、必要に応じて配合する繊維状物、従来の摩擦調整剤、その他の添加剤等の種類、得ようとする摩擦材に求める摺動特性や機械的特性、その用途等の種々の条件に応じて広い範囲から適宜選択できるが、通常、摩擦材全量に対し、結合材を５〜６０重量％（好ましくは１０〜４０重量％）、摩擦調整剤を１〜８０重量％（好ましくは３〜５０重量％）、繊維状物を６０重量％まで（好ましくは１〜４０重量％）、その他の添加剤を６０重量％までとすればよい。
【００３４】
本発明の摩擦材は、公知の摩擦材の製造方法に従って製造できる。例えば、必要に応じて結合材中に繊維状物を分散させた後、摩擦調整剤及び任意に配合されるその他の成分を混合してまたは別々に加えて混合し、得られる混合物を金型中に注入し、加圧加熱して結着成形すればよい。
【００３５】
また、結合材を二軸押出機にて溶融混練し、サイドホッパーから摩擦調整剤、任意に配合される繊維状物、その他の成分を混合して又は別々に加え、押出成形後、所望の形状に機械加工してもよい。
【００３６】
さらには、必要に応じて結合材中に繊維状物を分散させ、引き続き摩擦調整剤及び任意に配合されるその他の成分を加えて得られる混合物を水等に分散させ、抄き網上に抄き上げ、脱水してシート状に抄造した後、プレス機にて加圧加熱して結着成形し、得られる成形体を適宜切削、研磨加工等を施して所望の形状にすることもできる。
【００３７】
本発明の樹脂組成物は、本発明のチタン酸カリウムを含有することを特徴としている。本発明のチタン酸カリウムを含有することにより、補強性能等を得ることができる。本発明のチタン酸カリウムの含有量は、５〜５０重量％の範囲であることが好ましい。５重量％未満であると、本発明のチタン酸カリウムを含有することにより得られる効果が不十分な場合がある。また、５０重量％を越えると、樹脂への分散が不十分の場合があり、補強性能等の効果が得られにくい場合がある。
【００３８】
本発明の樹脂組成物の樹脂としては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれを用いてもよい。
【００３９】
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルフィド、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、液晶ポリマー、ポリイミド、ポリフタルアミド、フッ素樹脂、超高分子量ポリエチレン、熱可塑性エラストマー、ポリメチルペンテン、生分解プラスチック、ポリアクリロニトリル、繊維素系プラスチックが挙げられる。
【００４０】
熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ジアリルフタレート樹脂、シリコン樹脂、アルキド樹脂が挙げられる。
（発明の効果）
【００４１】
本発明のチタン酸カリウムは、摩擦材における摩擦調整剤として用いることにより優れた耐摩耗性を付与することができ、また樹脂組成物に含有させることにより優れた補強性能を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明に従う実施例１におけるチタン酸カリウムを示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図２】図２は、本発明に従う実施例１におけるチタン酸カリウムを示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】図３は、本発明に従う実施例２におけるチタン酸カリウムを示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図４】図４は、本発明に従う実施例２におけるチタン酸カリウムを示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図５】図５は、振動ミル粉砕混合物のＴＧ曲線を示す図である。
【図６】図６は、ヘンシェルミキサーによる混合物のＴＧ曲線を示す図である。
【図７】図７は、本発明に従う実施例１において得られたチタン酸カリウムのＸ線回折チャートを示す図である。
【図８】図８は、本発明に従う実施例２において得られたチタン酸カリウムのＸ線回折チャートを示す図である。
【図９】図９は、本発明に従う実施例３において得られたチタン酸カリウムのＸ線回折チャートを示す図である。
【図１０】図１０は、本発明に従う実施例４において得られたチタン酸カリウムのＸ線回折チャートを示す図である。
【図１１】図１１は、比較例１において得られたチタン酸カリウムのＸ線回折チャートを示す図である。
【図１２】図１２は、比較例２において得られたチタン酸カリウムのＸ線回折チャートを示す図である。
【図１３】図１３は、比較例３において得られたチタン酸カリウムのＸ線回折チャートを示す図である。
【図１４】図１４は、比較例４において得られたチタン酸カリウムのＸ線回折チャートを示す図である。
【図１５】図１５は、ディスクパッドＡ〜Ｅのディスク温度と摩耗率の関係を示す図である。
【図１６】図１６は、ディスクパッドＡ〜Ｅのディスク温度と摩耗係数の関係を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明に従う実施例３におけるチタン酸カリウムを示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図１８】図１８は、本発明に従う実施例３におけるチタン酸カリウムを示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図１９】図１９は、本発明に従う実施例４におけるチタン酸カリウムを示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図２０】図２０は、本発明に従う実施例４におけるチタン酸カリウムを示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図２１】図２１は、本発明に従う比較例１におけるチタン酸カリウムを示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図２２】図２２は、本発明に従う比較例１におけるチタン酸カリウムを示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図２３】図２３は、本発明に従う比較例２におけるチタン酸カリウムを示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図２４】図２４は、本発明に従う比較例２におけるチタン酸カリウムを示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図２５】図２５は、本発明に従う実施例において調製した２チタン酸カリウムを示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図２６】図２６は、本発明に従う実施例において調製した２チタン酸カリウムを示す走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明を具体的な実施例により説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【００４４】
（実施例１）
〔粉砕混合物の調製〕
酸化チタン４１８．９４ｇ及び炭酸カリウム３７７．０５ｇをヘンシェルミキサーで混合し、得られた混合物を振動ミルで粉砕しながら０．５時間混合した。【００４５】
図５は、得られた粉砕混合物のＴＧ曲線を示す図である。比較として、ヘンシェルミキサーで混合しただけの混合物を調製し、図６にそのＴＧ曲線を示す。【００４６】
図５と図６の比較から明らかなように、振動ミルを用いてメカノケミカルに粉砕しながら混合した粉砕混合物は、ヘンシェルミキサーで混合した混合物よりも低い温度で重量減少が始まっている。このことから、メカノケミカルに粉砕しながら混合した粉砕混合物は、反応活性が高められていると考えられている。【００４７】
〔２チタン酸カリウムの調製〕
以上のようにして得られた粉砕混合物５０ｇをルツボに充填し、電気炉にて７８０℃で４時間焼成した。得られた生成物は、Ｘ線回折によりＫ２Ｔｉ２Ｏ５であることが確認された。【００４８】
〔酸処理及び焼成〕
得られた２チタン酸カリウム（Ｋ２Ｔｉ２Ｏ５）を用いて、１５重量％スラリー５００ｍｌを調製し、これに７０重量％Ｈ２ＳＯ４水溶液１２．４ｇを加えて１時間撹拌し、ｐＨ８に調整した。このスラリーを炉別、乾燥し、電気炉にて６００℃で１時間焼成した。【００４９】
得られた焼成物をハンマーミルにて解砕し、チタン酸カリウム２８．９２ｇを得た。【００５０】
得られたチタン酸カリウムを、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。図１及び図２は、得られたチタン酸カリウムを示す走査型電子顕微鏡写真である。【００５１】
図１及び図２から明らかなように、得られたチタン酸カリウムは、不定形の形状を有しており、不規則な方向に複数の突起が延びる形状を有している。言い換えれば、アメーバ状の形状、あるいはジグソーパズルのピースの形状を有している。【００５２】
図２５及び図２６は、原料となる２チタン酸カリウムのＳＥＭ写真である。２チタン酸カリウムも同様にアメーバ状の形状、あるいはジグソーパズルのピースの形状を有している。【００５３】
得られたチタン酸カリウムについて、蛍光Ｘ線分析で確認したところ、Ｋ２Ｔｉ７．９Ｏ１６．８の組成を有するチタン酸カリウムであることがわかった。【００５４】
図７は、得られたチタン酸カリウム（本発明７．９チタン酸カリウム）のＸ線回折チャートを示す図である。図７には、繊維状８チタン酸カリウム（既存８チタン酸カリウム）のＸ線回折チャートも併せて示している。【００５５】
図７に示すように、１２．１２°の位置に最も強度の高いピークがあり、このピークの半価幅は３．２４７°であった。なお、Ｘ線回折装置（株式会社リガク製：ＲＩＮＴ２０００）にてＸ線回折の測定を行い、平滑化：加重平均法、バックグラウンド除去：Ｓｏｎｎｅｖｌｔ−Ｖｉｓｓｅｒ法にて処理後、ピークサーチを行い、半価幅を求めた。【００５６】
一方、繊維状８チタン酸カリウムのＸ線回折チャートにおいては、１１．３３５°に最も強度の高いピークが存在しており、その半価幅は０．２３５°であった。【００５７】
従って、本実施例のチタン酸カリウムは、繊維状の８チタン酸カリウムと異なる位置に最も強度の高いピークが存在しており、その半価幅も従来の繊維状８チタン酸カリウムよりも大きなものである。【００５８】
本実施例のチタン酸カリウムの平均粒子径（メディアン径）は１１．０μｍであった。【００５９】
また、図１及び図２に示すように、本実施例のチタン酸カリウムは、アメーバ状の形状を有しており、従来の繊維状、板状、粒状の８チタン酸カリウムとは明らかに異なる形状を有するものである。【００６０】
（実施例２）
実施例１と同様にして調製した２チタン酸カリウム（Ｋ２Ｔｉ２Ｏ５）を用いて１５重量％スラリー５００ｍｌを調製し、これに７０重量％Ｈ２ＳＯ４水溶液１０．４ｇを加えて１時間撹拌し、ｐＨ１２に調整した。この水性スラリーを炉別、乾燥し、電気炉にて６００℃で１時間焼成した。得られた焼成物をハンマーミルにて解砕し、チタン酸カリウム２９．８８ｇを得た。【００６１】
得られたチタン酸カリウムは、蛍光Ｘ線分析で確認したところ、Ｋ２Ｔｉ６．１Ｏ１３．２の組成を有していた。【００６２】
図８は、得られたチタン酸カリウム（本発明６．１チタン酸カリウム）のＸ線回折チャートを示す図である。図８には、繊維状６チタン酸カリウム（既存６チタン酸カリウム）のＸ線回折チャートを併せて示している。図８に示しているように、本実施例のチタン酸カリウムは、１１．５８°に最も強度の高いピークが存在しており、その半価幅は１．３８８°であった。一方、従来の繊維状６チタン酸カリウムは、１１．４８４°に最も強度の高いピークが存在し、その半価幅は０．１８８°であった。【００６３】
図３及び図４は、本実施例のチタン酸カリウムのＳＥＭ写真である。【００６４】
なお、本実施例のチタン酸カリウムの平均粒子径（メディアン径）は１３．２μｍであった。【００６５】
（実施例３）
実施例１と同様にして調製した２チタン酸カリウム（Ｋ２Ｔｉ２Ｏ５）を用いて３重量％スラリー５００ｍｌを調製し、１時間撹拌し、ｐＨ１２．８に調整した。その後炉別、乾燥し、電気炉にて６００℃で１時間焼成した。得られた焼成物をハンマーミルにて解砕し、チタン酸カリウム３０．８６ｇを得た。【００６６】
得られたチタン酸カリウムは、蛍光Ｘ線分析で確認したところ、Ｋ２Ｔｉ４．８Ｏ１０．６の組成を有していた。【００６７】
図９は、得られたチタン酸カリウム（本発明４．８チタン酸カリウム）のＸ線回折チャートを示す図である。図８には、２チタン酸カリウム（既存２チタン酸カリウム）のＸ線回折チャートを併せて示している。図９に示しているように、本実施例のチタン酸カリウムは、１１．３８°に最も強度の高いピークが存在しており、その半価幅は１．０８２°であった。一方、２チタン酸カリウムは、１３．５８°に最も強度の高いピークが存在し、その半価幅は０．２１２°であった。【００６８】
図１７及び図１８は、本実施例のチタン酸カリウムのＳＥＭ写真である。【００６９】
なお、本実施例のチタン酸カリウムの平均粒子径（メディアン径）は１２．２μｍであった。【００７０】
（実施例４）
実施例１と同様にして調製した２チタン酸カリウム（Ｋ２Ｔｉ２Ｏ５）を用いて１５重量％スラリー５００ｍｌを調製し、これに７０重量％Ｈ２ＳＯ４水溶液１４．０ｇを加えて１時間撹拌し、ｐＨ６に調整した。この水性スラリーを炉別、乾燥し、電気炉にて６００℃で１時間焼成した。得られた焼成物をハンマーミルにて解砕し、チタン酸カリウム２８．０２ｇを得た。【００７１】
得られたチタン酸カリウムは、蛍光Ｘ線分析で確認したところ、Ｋ２Ｔｉ１０．９Ｏ２２．８の組成を有していた。【００７２】
図１０は、得られたチタン酸カリウム（本発明１０．９チタン酸カリウム）のＸ線回折チャートを示す図である。図１０には、酸化チタン（既存酸化チタン）のＸ線回折チャートを併せて示している。図１０に示しているように、本実施例のチタン酸カリウムは、１１．４２°に最も強度の高いピークが存在しており、その半価幅は１．１０６°であった。一方、酸化チタンは、２５．３０°に最も強度の高いピークが存在し、その半価幅は０．１６５°であった。【００７３】
図１９及び図２０は、本実施例のチタン酸カリウムのＳＥＭ写真である。【００７４】
なお、本実施例のチタン酸カリウムの平均粒子径（メディアン径）は１１．５μｍであった。【００７５】
（比較例１）
実施例１と同様にして調製した２チタン酸カリウム（Ｋ２Ｔｉ２Ｏ５）を用いて１０重量％スラリー５００ｍｌを調製し、１時間撹拌し、ｐＨ１３．４に調整した。その後、この水性スラリーを炉別、乾燥し、電気炉にて６００℃で１時間焼成した。得られた焼成物をハンマーミルにて解砕し、チタン酸カリウム３２．３９ｇを得た。【００７６】
得られたチタン酸カリウムは、蛍光Ｘ線分析で確認したところ、Ｋ２Ｔｉ３．６３Ｏ８．２６の組成を有していた。【００７７】
図１１は、得られたチタン酸カリウム（３．６チタン酸カリウム）のＸ線回折チャートを示す図である。図１１には、２チタン酸カリウム（既存２チタン酸カリウム）のＸ線回折チャートを併せて示している。図１１に示しているように、本比較例のチタン酸カリウムは、１１．２８°に最も強度の高いピークが存在しており、その半価幅は０．９４１°であった。【００７８】
図２１及び図２２は、本比較例のチタン酸カリウムのＳＥＭ写真である。【００７９】
なお、本比較例のチタン酸カリウムの平均粒子径（メディアン径）は１３．７μｍであった。【００８０】
（比較例２）
実施例１と同様にして調製した２チタン酸カリウム（Ｋ２Ｔｉ２Ｏ５）を用いて１５重量％スラリー５００ｍｌを調製し、これに７０重量％Ｈ２ＳＯ４水溶液１５．０ｇを加えて１時間撹拌し、ｐＨ５．５に調整した。この水性スラリーを炉別、乾燥し、電気炉にて６００℃で１時間焼成した。得られた焼成物をハンマーミルにて解砕し、チタン酸カリウム２７．４４ｇを得た。【００８１】
得られたチタン酸カリウムは、蛍光Ｘ線分析で確認したところ、Ｋ２Ｔｉ１５．４Ｏ３１．７の組成を有していた。【００８２】
図１２は、得られたチタン酸カリウム（１５チタン酸カリウム）のＸ線回折チャートを示す図である。図１２には、酸化チタン（既存酸化チタン）のＸ線回折チャートを併せて示している。図１２に示しているように、本比較例のチタン酸カリウムは、１１．６８°にブロードなピークが存在しており、その半価幅は１．１０６°であった。【００８３】
図２３及び図２４は、本比較例のチタン酸カリウムのＳＥＭ写真である。【００８４】
なお、本比較例のチタン酸カリウムの平均粒子径（メディアン径）は１１．５μｍであった。【００８５】
（比較例３）
酸化チタン２６．３２ｇ、炭酸カリウム２３．６８ｇ、及び脱イオン水１００ｇを、ナスフラスコにて混合し、エバポレーターにて濃縮乾固し、混合物を得た。その混合物５０ｇをルツボに充填し、電気炉にて７８０℃で４時間焼成した。【００８６】
得られた生成物のＸ線回折チャートを図１３に示す。【００８７】
図１３に示すように、得られた生成物（湿式混合）は、Ｋ２Ｔｉ２Ｏ５と繊維状の４チタン酸カリウムとの混合物であった。図１３には、繊維状４チタン酸カリウム（既存４チタン酸カリウム）のＸ線回折チャートを併せて示す。【００８８】
（比較例４）
酸化チタン５４２．００ｇ、炭酸カリウム２１６．８０ｇ、及び炭酸リチウム４１．２０ｇをヘンシェルミキサーにて混合し、その混合物５０ｇをルツボに充填し、電気炉にて９２０℃で４時間焼成した。得られた生成物はＸ線回折よりＫ０．８Ｌｉ０．２７Ｔｉ１．７３Ｏ３．９であった。【００８９】
得られたＫ０．８Ｌｉ０．２７Ｔｉ１．７３Ｏ３．９を用いて１５重量％スラリー５００ｍｌを調製し、これに７０重量％Ｈ２ＳＯ４水溶液３７ｇを加えて２時間撹拌し、この水性スラリーを炉別、水洗を行い、乾燥して、Ｈ０．９７Ｔｉ１．７３Ｏ３．９５を得た。【００９０】
得られたＨ０．９７Ｔｉ１．７３Ｏ３．９５を１５重量％スラリーに調製し、８５重量％ＫＯＨ水溶液１６．７ｇを加えて４時間攪拌し、この水性スラリーを炉別、水洗を行い、乾燥し、電気炉にて６００℃で１時間焼成した。【００９１】
得られた焼成物を、ハンマーミルで解砕し、板状チタン酸カリウム２６．６ｇを得た。【００９２】
得られた板状チタン酸カリウムを蛍光Ｘ線分析にて確認したところ、Ｋ２Ｔｉ８．１Ｏ１７．２であった。また、平均粒子径（メディアン径）は３．２μｍであった。【００９３】
図１４に得られた板状チタン酸カリウムのＸ線回折チャートを示す。【００９４】
実施例１〜４及び比較例１〜４における、原料混合物を得るための混合方式、Ｋ２ＴｉｎＯ（２ｎ＋１）におけるｎ値、平均粒子径、及び粒子形状を表１に示す。【００９５】
【表１】
2008123046.tif 000003
【００９６】
また、実施例１〜４及び比較例１〜２並びに繊維状４チタン酸カリウム、繊維状６チタン酸カリウム、及び繊維状８チタン酸カリウムのＸ線回折チャートにおける最高ピーク強度の位置と半価幅を表２に示す。【００９７】
【表２】
2008123046.tif 000004
【００９８】
表２に示す結果から明らかなように、本発明に従うチタン酸カリウムは、Ｘ線回折における最も強度の高いピーク（２θ）が１１．０°〜１３．５°の範囲にあり、その半価幅が０．５°以上であることがわかる。【００９９】
＜摩擦材における摩擦調整剤としての検討＞
なお、以下に示す「部」は「重量部」である。【０１００】
（応用例１）（８チタン酸カリウム）
実施例１で得られたＫ２Ｔｉ７．９Ｏ１６．８のアメーバ状チタン酸カリウム２０部、アラミド繊維１０部、フェノール樹脂２０部、硫酸バリウム５０部を混合し、２５ＭＰａの圧力下にて１分間予備成形をした後、２０ＭＰａの圧力下および１７０℃の温度で５分間、金型による結着成形を行い、引き続き１８０℃で３時間熱処理した。成型物を金型から取り出し、研磨化工を施してディスクパッドＡ（ＪＩＳ  Ｄ  ４４１１試験片）を製造した。【０１０１】
（応用例２）（６チタン酸カリウム）
実施例２で得られたＫ２Ｔｉ６．１Ｏ１３．２のアメーバ状チタン酸カリウム２０部、アラミド繊維１０部、フェノール樹脂２０部、硫酸バリウム５０部を混合し、２５ＭＰａの圧力下にて１分間予備成形をした後、２０ＭＰａの圧力下および１７０℃の温度で５分間、金型による結着成形を行い、引き続き１８０℃で３時間熱処理した。成型物を金型から取り出し、研磨化工を施してディスクパッドＢ（ＪＩＳ  Ｄ  ４４１１試験片）を製造した。【０１０２】
（応用例３）（５チタン酸カリウム）
実施例３で得られたＫ２Ｔｉ４．８Ｏ１０．６のアメーバ状チタン酸カリウム２０部、アラミド繊維１０部、フェノール樹脂２０部、硫酸バリウム５０部を混合し、２５ＭＰａの圧力下にて１分間予備成形をした後、２０ＭＰａの圧力下および１７０℃の温度で５分間、金型による結着成形を行い、引き続き１８０℃で３時間熱処理した。成型物を金型から取り出し、研磨化工を施してディスクパッドＣ（ＪＩＳ  Ｄ  ４４１１試験片）を製造した。【０１０３】
（応用例４）（１１チタン酸カリウム）
実施例４で得られたＫ２Ｔｉ１０．９Ｏ２２．８のアメーバ状チタン酸カリウム２０部、アラミド繊維１０部、フェノール樹脂２０部、硫酸バリウム５０部を混合し、２５ＭＰａの圧力下にて１分間予備成形をした後、２０ＭＰａの圧力下および１７０℃の温度で５分間、金型による結着成形を行い、引き続き１８０℃で３時間熱処理した。成型物を金型から取り出し、研磨化工を施してディスクパッドＤ（ＪＩＳ  Ｄ  ４４１１試験片）を製造した。【０１０４】
（比較応用例１）
比較例４で得られたＫ２Ｔｉ８．１Ｏ１７．２の板状チタン酸カリウム２０部、アラミド繊維１０部、フェノール樹脂２０部、硫酸バリウム５０部を混合し、２５ＭＰａの圧力下にて１分間予備成形をした後、２０ＭＰａの圧力下および１７０℃の温度で５分間、金型による結着成形を行い、引き続き１８０℃で３時間熱処理した。成型物を金型から取り出し、研磨化工を施してディスクパッドＥ（ＪＩＳ  Ｄ  ４４１１試験片）を製造した。【０１０５】
（試験例１）（摩擦材−摩擦摩耗試験）
応用例１〜４及び比較応用例１で得られたディスクパッドＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及びＥにつき、ＪＩＳ  Ｄ  ４４１１「自動車用ブレーキライニング」の規定に準じて低速式摩擦摩耗試験（ディスク摩擦面：ＦＣ２５ねずみ鋳鉄、面圧：０．９８ＭＰａ、摩擦速度７ｍ／秒）を行って、摩耗率（ｃｍ３／ｋｇｍ）及び摩擦係数（μ）を測定した。結果を図１５及び図１６に示す。【０１０６】
図１５及び図１６から明らかなように、本発明のアメーバ状チタン酸カリウムを用いたディスクパッドＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、板状チタン酸カリウムを用いたディスクパッドＥに比べ、摩耗率が小さく、耐摩耗性に優れていることがわかる。【０１０７】
＜樹脂組成物の補強材としての検討＞
なお、以下に示す「部」は「重量部」である。【０１０８】
（応用例５）
実施例１で得られたＫ２Ｔｉ７．９Ｏ１６．８のアメーバ状チタン酸カリウム３０部、ＰＰＳ樹脂５０部、ポリテトラフルオロエチレン１０部、硫酸カリウム１０部を６０ｍｍ単軸スクリュー押出機を用いてペレットを製造した。得られたペレットを成形温度３４０℃、射出圧力（１次圧力）１２００ｋｇｆ／ｃｍ２、保圧（２次圧）５００ｋｇｆ／ｃｍ２、射出・保圧時間２０秒の条件で射出成形することにより、摩耗試験片（外径２５．６ｍｍ、内径２０ｍｍ、高さ１５ｍｍの中空円筒）を作製した。【０１０９】
（比較応用例２）
６チタン酸カリウム繊維（断面径０．３〜１μｍ、アスペクト比１０）３０部、ＰＰＳ樹脂５０部、ポリテトラフルオロエチレン１０部、硫酸カリウム１０部を６０ｍｍ単軸スクリュー押出機を用いてペレットを製造した。得られたペレットを成形温度３４０℃、射出圧力（１次圧力）１２００ｋｇｆ／ｃｍ２、保圧（２次圧）５００ｋｇｆ／ｃｍ２、射出・保圧時間２０秒の条件で射出成形することにより、摩耗試験片（外径２５．６ｍｍ、内径２０ｍｍ、高さ１５ｍｍの中空円筒）を作製した。【０１１０】
（試験例２）（樹脂組成物−摩擦摩耗試験）
応用例５及び比較応用例２で得られた摩耗試験片を鈴木式摩擦摩耗試験（荷重１０ｋｇｆ／ｃｍ２、周速度３０ｃｍ／秒、走行距離１０ｋｍ）を行い、摩擦係数、比摩耗量（ｍｍ３／ｋｇｆ・ｋｍ）、相手材比摩耗量（ｍｍ３／ｋｇｆ・ｋｍ）を求めた。結果を表３に示す。【０１１１】
【表３】
2008123046.tif 000005
【０１１２】
表３から明らかなように、本発明のアメーバ状チタン酸カリウムを用いた試験片は、従来の６チタン酸カリウム繊維に比べ、比摩耗量が少なく、また相手材（炭素鋼、Ｓ４５Ｃ）の比摩耗量も無いことがわかる。【０１１３】
（試験例３）（樹脂組成物−引張試験）
また、応用例５及び比較応用例２におけるのと同条件で射出成形を行い、引張強さ：ＪＩＳ  Ｋ  ７１１３、及びアイゾット衝撃値：ＪＩＳ  Ｋ  ７１１０の各試験の試験サンプルを作製し、それぞれの値を測定した。【０１１４】
【表４】
2008123046.tif 000006
【０１１５】
表４から明らかなように、本発明のアメーバ状チタン酸カリウムを用いた試験片は、アイゾット衝撃値が高いことがわかる。
【図１】
2008123046.tif 000007
【図２】
2008123046.tif 000008
【図３】
2008123046.tif 000009
【図４】
2008123046.tif 000010
【図５】
2008123046.tif 000011
【図６】
2008123046.tif 000012
【図７】
2008123046.tif 000013
【図８】
2008123046.tif 000014
【図９】
2008123046.tif 000015
【図１０】
2008123046.tif 000016
【図１１】
2008123046.tif 000017
【図１２】
2008123046.tif 000018
【図１３】
2008123046.tif 000019
【図１４】
2008123046.tif 000020
【図１５】
2008123046.tif 000021
【図１６】
2008123046.tif 000022
【図１７】
2008123046.tif 000023
【図１８】
2008123046.tif 000024
【図１９】
2008123046.tif 000025
【図２０】
2008123046.tif 000026
【図２１】
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【図２２】
2008123046.tif 000028
【図２３】
2008123046.tif 000029
【図２４】
2008123046.tif 000030
【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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