JP2012082368A - Porous petaloid particle, method for producing the same and friction material for brake containing the porous petaloid particle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、細孔を有する多孔性花弁状粒子、その製造方法および該多孔性花弁状粒子を含むブレーキ用摩擦材に関する。さらに詳しくは、本発明は、摩擦材、塗料、化粧品などの添加剤として有用な多孔性花弁状粒子、その効果的な製造方法および前記多孔性花弁状粒子を含むブレーキ用摩擦材に関するものである。 The present invention relates to porous petal-like particles having pores, a method for producing the same, and a brake friction material including the porous petal-like particles. More specifically, the present invention relates to porous petal-like particles useful as an additive for friction materials, paints, cosmetics, etc., an effective production method thereof, and a brake friction material containing the porous petal-like particles. .
層状粘土鉱物からなる粉体粒子を製造するために、多くの技術が知られている。例えば、スメクタイト型粘土鉱物の層間をアルミナにより架橋して得られる粘土層間架橋多孔体の製造方法(例えば、特許文献1参照)や、イオン交換性の粘土―ケイ酸カルシウム複合体又はケイ酸カルシウムの層間に金属イオンをインターカレーションさせてなることを特徴とする紫外線防御剤(例えば、特許文献2参照)が開示されている。この特許文献2の技術においては、金属イオンとして、鉄族、アルミニウム族、チタン族、亜鉛族、銅族、アルカリ土類金属またはクロム族が用いられている。 Many techniques are known for producing powder particles composed of layered clay minerals. For example, a method for producing a clay interlayer crosslinked porous material obtained by crosslinking between layers of smectite-type clay minerals with alumina (for example, see Patent Document 1), an ion-exchangeable clay-calcium silicate complex, or calcium silicate An ultraviolet protective agent characterized by intercalating metal ions between layers (for example, see Patent Document 2) is disclosed. In the technique of this Patent Document 2, an iron group, an aluminum group, a titanium group, a zinc group, a copper group, an alkaline earth metal, or a chromium group is used as a metal ion.
しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載の技術においては、いずれも層間架橋体の作製は可能であるが、原材料の流動性は改善することができず、原材料の形態は素のままであり、バルクとしての粒子特性の変更はできないという問題がある。
層状粘土鉱物は、薄片のままでは、周囲への付着や配管内への詰まりなどが発生し、ハンドリングが悪い。
However, in both of the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2, it is possible to produce an interlayer crosslinked body, but the fluidity of the raw material cannot be improved, and the form of the raw material remains unchanged. However, there is a problem that the particle characteristics as a bulk cannot be changed.
If lamellar clay minerals remain in the form of flakes, they may be attached to the surroundings or clogged in the piping, and handling is poor.
本発明は、このような状況下になされたもので、原材料として層状粘土鉱物を用いて、流動性を向上させ、ハンドリングを改善してなる、摩擦材や塗料、化粧品などの添加剤として有用な粉体粒子を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made under such circumstances, and is useful as an additive for friction materials, paints, cosmetics, etc., using layered clay mineral as a raw material, improving fluidity and improving handling. The object is to provide powder particles.
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、下記の知見を得た。
金属酸化物微粒子を所定の割合で含む層状粘土鉱物の水懸濁液を、ディスク噴霧乾燥し、次いでこの噴霧乾燥物を300〜900℃の温度にて焼成処理することにより、細孔を有する多孔性花弁状粒子が得られること、そしてこの多孔性花弁状粒子は流動性が良好でハンドリングがよく、特に摩擦材用添加剤として有用であることを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have obtained the following knowledge.
An aqueous suspension of a layered clay mineral containing metal oxide fine particles in a predetermined ratio is subjected to disk spray drying, and then this spray-dried product is baked at a temperature of 300 to 900 ° C. It has been found that the petal-like particles can be obtained, and that the porous petal-like particles have good fluidity and good handling, and are particularly useful as additives for friction materials.
The present invention has been completed based on such findings.
すなわち、本発明は、
(1) 金属酸化物微粒子1〜75質量%を薄層内部に挿入してなる層状粘土鉱物の凝集体を、300〜900℃の温度にて焼成処理してなることを特徴とする多孔性花弁状粒子、
(2) 平均粒子径(d50)が1〜300μmである上記(1)項に記載の多孔性花弁状粒子、
(3) 比表面積が5〜500m2/gである上記(1)または(2)項に記載の多孔性花弁状粒子、
(4) 金属酸化物微粒子が、平均粒子径(d50)1〜50nmのチタニア粒子、ジルコニア粒子、アルミナ粒子およびシリカ粒子の中から選ばれる少なくとも1種である上記(1)〜(3)項のいずれか1項に記載の多孔性花弁状粒子、
(5) 層状粘土鉱物が雲母、カオリナイト、スメクタイト、バーミキュライトまたは緑泥石である上記(1)〜(4)項のいずれか1項に記載の多孔性花弁状粒子、
(6) 上記(1)〜(5)項のいずれか1項に記載の多孔性花弁状粒子の製造方法であって、金属酸化物微粒子を含む層状粘土鉱物の水懸濁液をディスク噴霧乾燥し、次いでこの噴霧乾燥物を300〜900℃の温度にて焼成処理することを特徴とする多孔性花弁状粒子の製造方法、
(7) ディスクアトマイザーを用いてディスク噴霧乾燥を行う上記(6)項に記載の製造方法、
(8) 金属酸化物微粒子を含む層状粘土鉱物の水懸濁液における固形分濃度が、0.5〜10質量%である上記(6)または(7)項に記載の製造方法、および
(9) 上記(1)〜(5)項のいずれか1項に記載の多孔性花弁状粒子を含むことを特徴とするブレーキ用摩擦材、
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) A porous petal obtained by firing a laminar clay mineral aggregate obtained by inserting 1 to 75% by mass of metal oxide fine particles into a thin layer at a temperature of 300 to 900 ° C. Particles,
(2) The porous petal-like particles according to (1) above, wherein the average particle diameter (d 50 ) is 1 to 300 μm,
(3) The porous petal-like particle according to (1) or (2), wherein the specific surface area is 5 to 500 m 2 / g,
(4) Items (1) to (3) above, wherein the metal oxide fine particles are at least one selected from titania particles, zirconia particles, alumina particles and silica particles having an average particle diameter (d 50 ) of 1 to 50 nm. Porous petal-like particles according to any one of
(5) The porous petalous particles according to any one of (1) to (4) above, wherein the layered clay mineral is mica, kaolinite, smectite, vermiculite or chlorite.
(6) The method for producing porous petal-like particles according to any one of (1) to (5) above, wherein a water suspension of a lamellar clay mineral containing metal oxide fine particles is subjected to disk spray drying. Then, this spray-dried product is calcined at a temperature of 300 to 900 ° C., and a method for producing porous petal-like particles,
(7) The production method according to (6) above, wherein the disc spray drying is performed using a disc atomizer.
(8) The production method according to (6) or (7) above, wherein the solid content concentration in the aqueous suspension of the layered clay mineral containing metal oxide fine particles is 0.5 to 10% by mass, and (9) A brake friction material comprising the porous petal-like particles according to any one of (1) to (5) above,
Is to provide.
本発明によれば、摩擦材、塗料、化粧品などの添加剤として有用な多孔性花弁状粒子、その効果的な製造方法および前記多孔性花弁状粒子を含むブレーキ用摩擦材を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the porous petal-like particle useful as additives, such as a friction material, a coating material, and cosmetics, the effective manufacturing method, and the friction material for brakes containing the said porous petal-like particle can be provided. .
まず、本発明の多孔性花弁状粒子について説明する。
[多孔性花弁状粒子]
本発明の多孔性花弁状粒子(以下、単に花弁状粒子と称することがある。)は、金属酸化物微粒子1〜75質量%を薄層内部に挿入してなる層状粘土鉱物の凝集体を、300〜900℃の温度にて焼成処理してなることを特徴とする。
First, the porous petal-like particles of the present invention will be described.
[Porous petal-like particles]
The porous petal-like particles of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as petal-like particles) are an aggregate of lamellar clay minerals formed by inserting 1 to 75% by mass of metal oxide fine particles into a thin layer, It is characterized by being fired at a temperature of 300 to 900 ° C.
本発明の花弁状粒子は、平均粒子径(d50)が1〜300μmの範囲にあることが好ましい。平均粒子径の範囲を1〜300μmとする理由は、1μm未満であると、花弁状態の形成が不十分であり、300μmを超えると、粒子がより球形化し、花弁形状が得られにくくなるのに対し、1〜300μmであると、上述の問題点がなく、摩擦材、塗料、化粧品用などの添加剤に好ましく用いることができるからである。本発明の花弁状粒子の平均粒子径(d50)は、5〜200μmであるのが好ましく、10〜100μmであるのがより好ましい。 The petal-like particles of the present invention preferably have an average particle diameter (d 50 ) in the range of 1 to 300 μm. The reason why the range of the average particle diameter is 1 to 300 μm is that if it is less than 1 μm, the formation of the petal state is insufficient, and if it exceeds 300 μm, the particles become more spherical and the petal shape becomes difficult to obtain. On the other hand, when the thickness is 1 to 300 μm, the above-mentioned problems are not caused, and it can be preferably used for additives for friction materials, paints, cosmetics and the like. The average particle diameter (d 50 ) of the petal-like particles of the present invention is preferably 5 to 200 μm, and more preferably 10 to 100 μm.
なお、花弁状粒子の平均粒子径(d50)は、レーザー回折散乱法式により測定された値である。 The average particle diameter (d 50 ) of the petal-like particles is a value measured by a laser diffraction scattering method.
本発明においては、花弁状粒子の比表面積を、5〜500m2/gの範囲に、好ましくは7〜425m2/gの範囲に、より好ましくは9〜350m2/gの範囲に制御することができる。この比表面積は、層状粘土鉱物の薄層内部に含まれる金属酸化物微粒子の量や、焼成条件などによって、制御することができる。 In the present invention, the specific surface area of petal-like particles, in the range of 5 to 500 m 2 / g, preferably in the range of 7~425m 2 / g, more preferably be controlled within the range of 9~350m 2 / g Can do. This specific surface area can be controlled by the amount of metal oxide fine particles contained in the thin layer of the layered clay mineral, the firing conditions, and the like.
(層状粘土鉱物)
本発明の花弁状粒子を構成する層状粘土鉱物としては、陽イオン交換能を有する、天然粘土鉱物および合成粘土鉱物を挙げることができる。上記天然粘土鉱物および合成粘土鉱物としては、雲母、脆雲母、カオリナイト、スメクタイト、バーミキュライト、緑泥石等を挙げることができ、スメクタイトとしては、モンモリロナイト、サポナイト、バイデライト、ノントロナイト等を挙げることができる。また、雲母をフッ素処理した合成フッ素雲母等を挙げることができ、この合成フッ素雲母は、品質のバラツキが小さいことから層状粘土鉱物として好適であり、合成フッ素雲母としては、ナトリウム四ケイ酸フッ素雲母(NaMg2.5Si4O10F2)を例示することができる。これらの層状粘土鉱物は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Layered clay mineral)
Examples of the layered clay mineral constituting the petal-like particles of the present invention include natural clay minerals and synthetic clay minerals having a cation exchange ability. Examples of the natural clay mineral and the synthetic clay mineral include mica, brittle mica, kaolinite, smectite, vermiculite, chlorite and the like. Examples of the smectite include montmorillonite, saponite, beidellite, nontronite and the like. it can. In addition, synthetic fluorine mica obtained by treating mica with fluorine can be used, and this synthetic fluorine mica is suitable as a layered clay mineral because of small variations in quality. As the synthetic fluorine mica, sodium tetrasilicate fluorine mica is preferable. (NaMg 2.5 Si 4 O 10 F 2 ) can be exemplified. These layered clay minerals may be used alone or in combination of two or more.
層状粘土鉱物の平均粒子径(d50)は0.5〜200μmであるのが好ましく、1〜100μmであるのがより好ましく、5〜60μmであることが特に好ましい。 The average particle diameter (d 50 ) of the layered clay mineral is preferably 0.5 to 200 μm, more preferably 1 to 100 μm, and particularly preferably 5 to 60 μm.
なお、層状粘土鉱物の平均粒子径(d50)は、レーザー回折散乱法式により測定された値である。 The average particle diameter (d 50 ) of the layered clay mineral is a value measured by a laser diffraction scattering method.
(金属酸化物微粒子)
本発明の花弁状粒子において、層状粘土鉱物の薄層内部に挿入されてなる金属酸化物微粒子としては、チタニア粒子、ジルコニア粒子、アルミナ粒子およびシリカ粒子の中から選ばれる少なくとも1種を挙げることができる。
(Metal oxide fine particles)
In the petal-like particles of the present invention, the metal oxide fine particles inserted into the thin layer of the layered clay mineral include at least one selected from titania particles, zirconia particles, alumina particles, and silica particles. it can.
これらの金属酸化物微粒子の平均粒子径(d50)は、インターカレーションの観点から、好ましくは1〜50nm、より好ましくは3〜40nm、さらに好ましくは5〜30nmである。 The average particle diameter (d 50 ) of these metal oxide fine particles is preferably 1 to 50 nm, more preferably 3 to 40 nm, and still more preferably 5 to 30 nm from the viewpoint of intercalation.
この平均粒子径(d50)の制御は、焼成前の層状粘土鉱物の凝集体における金属酸化物微粒子の粒径や、焼成条件を制御することによって行うことができる。 The average particle size (d 50 ) can be controlled by controlling the particle size of the metal oxide fine particles in the aggregate of the layered clay mineral before firing and the firing conditions.
なお、花弁状粒子中の金属酸化物微粒子の平均粒子径(d50)は、透過型電子顕微鏡(TEM)写真に基づいて、下記の方法により測定した値である。 The average particle size (d 50 ) of the metal oxide fine particles in the petal-like particles is a value measured by the following method based on a transmission electron microscope (TEM) photograph.
まず、試料をホルダーに固定後、Ptコーティングしたのち、FIB(集束イオンビーム装置)により、約100nm厚に切断し、その断面の透過型電子顕微鏡(TEM)写真に基づき、花弁状粒子中の金属酸化物微粒子の平均粒子径(d50)を測定する。 First, after fixing the sample to the holder and coating with Pt, it was cut into a thickness of about 100 nm by FIB (focused ion beam device), and the metal in the petal-like particles was based on a transmission electron microscope (TEM) photograph of the cross section. The average particle diameter (d 50 ) of the oxide fine particles is measured.
本発明の花弁状粒子における当該金属酸化物微粒子の含有量は、多孔質構造の観点から、1〜75質量%であることを要し、好ましくは2〜60質量%、より好ましくは5〜50質量%である。この含有量が1質量%未満では、本発明の効果が充分に発揮されず、一方75質量%を超えると、インターカレーションされないで、層状粘土鉱物端部への付着が増大する。 From the viewpoint of the porous structure, the content of the metal oxide fine particles in the petal-like particles of the present invention needs to be 1 to 75% by mass, preferably 2 to 60% by mass, and more preferably 5 to 50%. % By mass. When the content is less than 1% by mass, the effect of the present invention is not sufficiently exerted. On the other hand, when the content exceeds 75% by mass, the intercalation does not occur and adhesion to the layered clay mineral ends increases.
次に、本発明の花弁状粒子の製造方法について説明する。
[花弁状粒子の製造方法]
本発明の花弁状粒子の製造方法は、前述した多孔性花弁状粒子の製造方法であって、金属酸化物微粒子を含む層状粘土鉱物の水懸濁液をディスク噴霧乾燥し、次いでこの噴霧乾燥物を300〜900℃の温度にて焼成処理することを特徴とする。
Next, the manufacturing method of the petal-like particle | grains of this invention is demonstrated.
[Method for producing petal-like particles]
The method for producing petal-like particles of the present invention is the above-described method for producing porous petal-like particles, in which a layered clay mineral aqueous suspension containing metal oxide fine particles is subjected to disk spray drying, and then this spray-dried product. Is calcined at a temperature of 300 to 900 ° C.
(金属酸化物微粒子を含む層状粘土鉱物の水懸濁液の調製)
本発明の花弁状粒子の製造方法においては、まず、前述した金属酸化物微粒子を含む層状粘土鉱物の水懸濁液を調製する。
当該水懸濁液は、例えば下記の方法により調製することができる。
(Preparation of aqueous suspension of layered clay mineral containing metal oxide fine particles)
In the method for producing petal-like particles of the present invention, first, an aqueous suspension of a lamellar clay mineral containing the metal oxide fine particles described above is prepared.
The aqueous suspension can be prepared, for example, by the following method.
まず、水性媒体と層状粘土鉱物とを混合して、該粘土鉱物に十分な層間水を取り込ませ、層間隙が最大限広がったゾルを形成させる。 First, an aqueous medium and a lamellar clay mineral are mixed, and sufficient interstitial water is taken into the clay mineral to form a sol in which the layer gap is maximized.
一方、適当な濃度の有機酸水溶液中に加水分解性金属化合物を加え、20〜70℃程度の温度にて5〜240分間程度、該金属化合物を加水分解・縮合反応させ、金属酸化物前駆体ゾルを形成させる。この際、用いられる有機酸は、金属酸化物前駆体ゾルを安定化させるためのもので、例えば酢酸、シュウ酸、ギ酸などのカルボン酸が挙げられる。 On the other hand, a hydrolyzable metal compound is added to an organic acid aqueous solution having an appropriate concentration, and the metal compound is hydrolyzed and condensed at a temperature of about 20 to 70 ° C. for about 5 to 240 minutes to obtain a metal oxide precursor. A sol is formed. In this case, the organic acid used is for stabilizing the metal oxide precursor sol, and examples thereof include carboxylic acids such as acetic acid, oxalic acid, and formic acid.
次いで、前記の層状粘土鉱物のゾルと、金属酸化物前駆体のゾルとを混合し、通常室温〜100℃程度の温度で10〜300分間程度保持することにより、粘土鉱物に取り込ませた層間水と金属酸化物前駆体ゾルが置換され、粘土鉱物の層間に金属酸化物前駆体ゾルが挟み込まれてインターカレートされる。 Next, the layered clay mineral sol and the metal oxide precursor sol are mixed and maintained at a temperature of about room temperature to about 100 ° C. for about 10 to 300 minutes, thereby intercalating water taken into the clay mineral. And the metal oxide precursor sol are replaced, and the metal oxide precursor sol is intercalated by being sandwiched between clay mineral layers.
なお、前記の加水分解性金属化合物としては、加水分解性を有する、Ti化合物、Zr化合物、Al化合物およびSi化合物を好ましく挙げることができる。また、前記の金属酸化物前駆体ゾルとしては、チタニア前駆体ゾル、ジルコニア前駆体ゾル、アルミナ前駆体ゾルおよびシリカ前駆体ゾルを挙げることができる。 In addition, as said hydrolysable metal compound, Ti compound, Zr compound, Al compound, and Si compound which have hydrolyzability can be mentioned preferably. Examples of the metal oxide precursor sol include titania precursor sol, zirconia precursor sol, alumina precursor sol, and silica precursor sol.
<加水分解性金属化合物>
金属酸化物前駆体ゾルの形成に用いられる加水分解性金属化合物としては、例えば一般式(1)
RnMXm−n …(1)
(式中、Rは非加水分解性基、Mは金属原子で、Ti、Zr、AlまたはSi、Xは加水分解性基または水酸基を示し、mは金属原子Mの価数であり、mが4の場合、nは0〜3の整数、mが3の場合、nは0〜2の整数である。Rが複数ある場合、複数のRはたがいに同一でも異なっていてもよく、Xが複数ある場合、複数のXはたがいに同一でも異なっていてもよい。)
で表される化合物を用いることができる。
<Hydrolyzable metal compound>
Examples of the hydrolyzable metal compound used for forming the metal oxide precursor sol include, for example, the general formula (1)
R n MX m−n (1)
Wherein R is a non-hydrolyzable group, M is a metal atom, Ti, Zr, Al or Si, X is a hydrolyzable group or a hydroxyl group, m is the valence of the metal atom M, and m is In the case of 4, n is an integer of 0 to 3, and when m is 3, n is an integer of 0 to 2. When there are a plurality of R, the plurality of R may be the same or different, and X is When there are a plurality of Xs, the plurality of Xs may be the same or different.)
The compound represented by these can be used.
前記一般式(1)において、Rで表される非加水分解性基としては、官能基を有していてもよい炭化水素基を挙げることができる。上記炭化水素基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基もしくはアルケニル基、シクロアルキル基、アリール基またはアラルキル基を挙げることができる。 In the general formula (1), examples of the non-hydrolyzable group represented by R include a hydrocarbon group which may have a functional group. Examples of the hydrocarbon group include linear or branched alkyl or alkenyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, and aralkyl groups.
前記アルキル基およびアルケニル基は、炭素数1〜25、特に1〜3のものが好ましく、シクロアルキル基は炭素数3〜25、特に3〜6のものが好ましい。アリール基は、炭素数6〜25、特に6〜10のものが好ましく、アラルキル基は炭素数7〜25、特に7〜10のものが好ましい。 The alkyl group and alkenyl group preferably have 1 to 25 carbon atoms, particularly 1 to 3 carbon atoms, and the cycloalkyl group preferably has 3 to 25 carbon atoms, particularly 3 to 6 carbon atoms. The aryl group preferably has 6 to 25 carbon atoms, particularly 6 to 10 carbon atoms, and the aralkyl group preferably has 7 to 25 carbon atoms, particularly 7 to 10 carbon atoms.
前記炭化水素基に導入されていてもよい官能基としては、例えばエステル結合、エーテル結合、エポキシ基、アミノ基、カルボキシ基、カルボニル基、アミド基、メルカプト基、スルホニル基、スルフェニル基、シアノ基、水酸基、ハロゲン原子などが挙げられる。 Examples of the functional group that may be introduced into the hydrocarbon group include an ester bond, an ether bond, an epoxy group, an amino group, a carboxy group, a carbonyl group, an amide group, a mercapto group, a sulfonyl group, a sulfenyl group, and a cyano group. , Hydroxyl group, halogen atom and the like.
前記一般式(1)において、Xのうちの加水分解性基としては、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、ケトオキシム基、アシルオキシ基、ハロゲン原子などを挙げることができる。mは金属原子Mの価数を示し、MがTi、ZrおよびSiである場合は4であり、Alである場合は3である。mが4である場合には、nは0〜3の整数であり、0〜2の整数であることが好ましく、0または1であることがより好ましい。mが3である場合には、nは0〜2の整数であり、0または1であることが好ましい。 In the general formula (1), examples of the hydrolyzable group in X include an alkoxy group, an alkenyloxy group, a ketoxime group, an acyloxy group, and a halogen atom. m represents the valence of the metal atom M, and is 4 when M is Ti, Zr and Si, and 3 when Al. When m is 4, n is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, and more preferably 0 or 1. When m is 3, n is an integer of 0 to 2, and is preferably 0 or 1.
前記一般式(1)で表される加水分解性金属化合物の好ましいものとしては、例えばテトラエトキシチタン、テトラ−n−プロポキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラ−n−ブトキシチタン、テトライソブトキシチタン、テトラ−sec−ブトキシチタン、テトラ−tert−ブトキシチタン、テトラアセトキシチタン、メチルトリエトキシチタン、ビニルトリエトキシチタン、フェニルトリエトキシチタン、メチルトリ−n−プロポキシチタン、ビニルトリ−n−プロポキシチタン、メチルトリイソプロポキシチタン、ビニルトリイソプロポキシチタン、フェニルトリイソプロポキシチタンなどのチタン化合物、および前記チタン化合物におけるチタンを、ジルコニウムまたはシランに置き換えたジルコニウム化合物またはシラン化合物、さらにはトリエトキシアルミニウム、トリ−n−プロポキシアルミニウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリ−n−ブトキシアルミニウム、トリイソブトキシアルミニウム、トリ−sec−ブトキシアルミニウム、ビニルジエトキシアルミニウム、フェニルジエトキシアルミニウム、メチルジ−n−プロポキシアルミニウム、ビニルジ−n−プロポキシアルミニウム、メチルジイソプロポキシアルミニウム、ビニルジイソプロポキシアルミニウム、フェニルジイソプロポキシアルミニウムなどのアルミニウム化合物を挙げることができる。これらの加水分解性金属化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Preferred examples of the hydrolyzable metal compound represented by the general formula (1) include tetraethoxy titanium, tetra-n-propoxy titanium, tetraisopropoxy titanium, tetra-n-butoxy titanium, tetraisobutoxy titanium, Tetra-sec-butoxy titanium, tetra-tert-butoxy titanium, tetraacetoxy titanium, methyl triethoxy titanium, vinyl triethoxy titanium, phenyl triethoxy titanium, methyl tri-n-propoxy titanium, vinyl tri-n-propoxy titanium, methyl triiso Titanium compounds such as propoxy titanium, vinyl triisopropoxy titanium, and phenyl triisopropoxy titanium, and zirconium compounds or silicon in which the titanium in the titanium compound is replaced with zirconium or silane. Compounds, further triethoxyaluminum, tri-n-propoxyaluminum, triisopropoxyaluminum, tri-n-butoxyaluminum, triisobutoxyaluminum, tri-sec-butoxyaluminum, vinyldiethoxyaluminum, phenyldiethoxyaluminum, Examples thereof include aluminum compounds such as methyldi-n-propoxyaluminum, vinyldi-n-propoxyaluminum, methyldiisopropoxyaluminum, vinyldiisopropoxyaluminum, and phenyldiisopropoxyaluminum. These hydrolyzable metal compounds may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
(ディスク噴霧乾燥処理)
本発明の花弁状粒子の製造方法においては、前記のようにして調製した金属酸化物前駆体ゾルを含む層状粘土鉱物の水懸濁液(粘土鉱物の層間に金属酸化物前駆体ゾルがインターカレートされている。)をディスク噴霧乾燥処理する。
(Disc spray drying process)
In the method for producing petal-like particles of the present invention, an aqueous suspension of a layered clay mineral containing the metal oxide precursor sol prepared as described above (the metal oxide precursor sol is intercalated between the clay mineral layers). The disc is spray-dried.
本発明者らは、前記の金属酸化物前駆体ゾルを含む層状粘土鉱物の水懸濁液の噴霧乾燥装置として、二流体ノズル式スプレードライヤー、ディスクアトマイザー式スプレードライヤーなどの種々の装置を試みたが、ディスクアトマイザー式スプレードライヤーを用いてディスク噴霧乾燥処理することにより初めて花弁状粒子が得られることを見出した。 The present inventors tried various devices such as a two-fluid nozzle spray dryer and a disk atomizer spray dryer as a spray drying device for the aqueous suspension of the layered clay mineral containing the metal oxide precursor sol. However, it has been found that petal-like particles can be obtained for the first time by disc spray drying using a disc atomizer spray dryer.
本発明の花弁状粒子の製造方法においてディスク噴霧乾燥処理は、金属酸化物前駆体ゾルを含む層状粘土鉱物の水懸濁液を回転するディスクアトマイザーにより噴霧乾燥することが好ましい。ディスクアトマイザーとしては、大川原化工機(株)製のM型ディスクアトマイザー、K型ディスクアトマイザー、N型ディスクアトマイザーを用いるのが好ましく、M型ディスクアトマイザーを用いるのが特に好ましい。 In the method for producing petal-like particles of the present invention, the disc spray-drying treatment is preferably spray-dried by a disc atomizer that rotates an aqueous suspension of a layered clay mineral containing a metal oxide precursor sol. As the disk atomizer, it is preferable to use an M-type disk atomizer, a K-type disk atomizer, or an N-type disk atomizer manufactured by Okawara Chemical Industry Co., Ltd., and it is particularly preferable to use an M-type disk atomizer.
本発明の花弁状粒子の製造方法においては、水懸濁液中の固形分濃度は、ディスク噴霧乾燥処理の円滑化や、花弁状粒子の形成の観点から、0.5〜10質量%であることが好ましく、0.75〜8質量%であることがより好ましく、1.0〜7質量%であることがさらに好ましい。この固形分濃度が0.5質量%未満では、水分の乾燥量が多くなって、生産効率が悪くなり、一方10質量%を超えると、水懸濁液の粘度が増大して効率的な装置への送液ができなくなる。 In the method for producing petal-like particles of the present invention, the solid content concentration in the aqueous suspension is 0.5 to 10% by mass from the viewpoint of facilitating the disc spray drying process and the formation of petal-like particles. It is preferable that it is 0.75-8 mass%, It is more preferable that it is 1.0-7 mass%. If the solid content concentration is less than 0.5% by mass, the dry amount of water increases, resulting in poor production efficiency. On the other hand, if the solid content concentration exceeds 10% by mass, the viscosity of the aqueous suspension increases and an efficient apparatus is obtained. It becomes impossible to send liquid to
(焼成処理)
本発明の花弁状粒子の製造方法においては、前述のようにして得られた噴霧乾燥物を、300〜900℃の温度にて焼成処理する。この焼成処理温度が300℃未満では焼成が不充分となり、一方900℃を超えると花弁中の金属酸化物粒子が成長し、粒径が大きくなり、花弁状粒子の比表面積の低下が大きくなる。また、1100℃近辺になると花弁同士の融着が生じる。
(Baking process)
In the method for producing petal-like particles of the present invention, the spray-dried product obtained as described above is fired at a temperature of 300 to 900 ° C. When the firing temperature is less than 300 ° C., firing is insufficient. On the other hand, when the firing temperature exceeds 900 ° C., the metal oxide particles in the petals grow, the particle size increases, and the specific surface area of the petal-like particles decreases greatly. Further, when the temperature is around 1100 ° C., the petals are fused.
焼成処理温度は、好ましくは500〜900℃、より好ましくは700〜900℃の範囲である。 The firing temperature is preferably in the range of 500 to 900 ° C, more preferably 700 to 900 ° C.
室温から、前記範囲における所定の温度までの昇温速度は、10〜500℃/hの範囲であることが好ましく、50〜400℃/hの範囲であることがより好ましく、100〜350℃/hの範囲であることがさらに好ましい。 The rate of temperature increase from room temperature to a predetermined temperature in the above range is preferably in the range of 10 to 500 ° C / h, more preferably in the range of 50 to 400 ° C / h, and 100 to 350 ° C / h. More preferably, it is in the range of h.
また、所定の温度に到達してからの保持時間は、通常0.5〜24時間程度、好ましくは1.0〜16時間、より好ましくは2.0〜12時間である。焼成処理後は、室温まで放冷する。 The holding time after reaching the predetermined temperature is usually about 0.5 to 24 hours, preferably 1.0 to 16 hours, more preferably 2.0 to 12 hours. After the baking treatment, it is allowed to cool to room temperature.
この焼成処理により、細孔を有する多孔性花弁状粒子が得られる。この細孔を有する多孔性花弁状粒子は流動性が良好であって、ハンドリングがよく、また比表面積を、前述したように5〜500m2/gの範囲に、好ましくは7〜425m2/gの範囲に、より好ましくは9〜350m2/gの範囲に制御することができる。 By this firing treatment, porous petal-like particles having pores are obtained. The porous petal-like particles having pores have good fluidity and good handling, and the specific surface area is in the range of 5 to 500 m 2 / g, preferably 7 to 425 m 2 / g as described above. More preferably, it can be controlled within the range of 9 to 350 m 2 / g.
本発明の多孔性花弁状粒子は、摩擦材、塗料、化粧品などの添加剤として有用であり、特に摩擦材用の添加剤として好適に用いられる。 The porous petal-like particles of the present invention are useful as additives for friction materials, paints, cosmetics and the like, and are particularly suitably used as additives for friction materials.
次に、本発明のブレーキ用摩擦材について説明する。
[ブレーキ用摩擦材]
本発明のブレーキ用摩擦材は、前述した本発明の多孔性花弁状粒子を含むことを特徴とする。
Next, the brake friction material of the present invention will be described.
[Brake friction material]
The brake friction material of the present invention includes the above-described porous petal-like particles of the present invention.
本発明のブレーキ用摩擦材は、バインダー樹脂、固体潤滑材、繊維状補強材、摩擦調整材およびその他フィラーなどを含む摩擦材形成用材料を用い、常法に従って成形することにより、得ることができる。 The brake friction material of the present invention can be obtained by molding in accordance with a conventional method using a friction material forming material including a binder resin, a solid lubricant, a fibrous reinforcing material, a friction modifier, and other fillers. .
本発明のブレーキ用摩擦材においては、当該摩擦材形成用材料における補強材や摩擦調整材などのその他フィラーとして、前述した本発明の多孔性花弁状粒子を用いる。これにより、本発明のブレーキ用摩擦材は、相手材の摩耗抑制の効果を奏する。 In the brake friction material of the present invention, the above-described porous petal-like particles of the present invention are used as other fillers such as a reinforcing material and a friction modifier in the friction material forming material. As a result, the brake friction material of the present invention has an effect of suppressing wear of the counterpart material.
当該摩擦材形成用材料におけるバインダー樹脂としては、特に制限はなく、従来、ブレーキ用摩擦材において、バインダー樹脂として知られている公知の熱硬化性樹脂、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリベンゾオキサジン樹脂などの中から、任意のものを適宜選択して用いることができる。 There is no restriction | limiting in particular as binder resin in the said friction material formation material, Conventionally known thermosetting resin known as binder resin in the friction material for brakes, for example, phenol resin, epoxy resin, polybenzoxazine resin Any one can be appropriately selected and used.
当該摩擦材形成用材料における固体潤滑材としては、従来摩擦材に潤滑材として使用されている公知のものの中から、任意のものを適宜選択して併用することができる。この潤滑材の具体例としては、黒鉛、フッ化黒鉛、カーボンブラックや、硫化スズ、二硫化タングステン等の金属硫化物、さらにはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、窒化硼素などを挙げることができ、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 As the solid lubricant in the friction material forming material, an arbitrary one can be appropriately selected and used in combination from known materials conventionally used as a lubricant for friction materials. Specific examples of this lubricant include graphite, fluorinated graphite, carbon black, metal sulfides such as tin sulfide and tungsten disulfide, and polytetrafluoroethylene (PTFE), boron nitride, and the like. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
当該摩擦材形成用材料における繊維状補強材としては、有機繊維および無機繊維のいずれも用いることができる。有機繊維としては、高強度の芳香族ポリアミド繊維(アラミド繊維;デュポン社製、商品名「ケブラー」など)、耐炎化アクリル繊維、ポリイミド繊維、ポリアクリレート繊維、ポリエステル繊維などを挙げることができる。一方、無機繊維としては、チタン酸カリウム繊維、バサルト繊維、炭化珪素繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ワラストナイトなどの他、アルミナシリカ系繊維などのセラミック繊維、ステンレス繊維、銅繊維、黄銅繊維、ニッケル繊維、鉄繊維などの金属繊維等を挙げることができる。これらの繊維状物質は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 As the fibrous reinforcing material in the friction material forming material, both organic fibers and inorganic fibers can be used. Examples of organic fibers include high-strength aromatic polyamide fibers (aramid fibers; manufactured by DuPont, trade name “Kevlar”, etc.), flame-resistant acrylic fibers, polyimide fibers, polyacrylate fibers, polyester fibers, and the like. On the other hand, as inorganic fibers, in addition to potassium titanate fibers, basalt fibers, silicon carbide fibers, glass fibers, carbon fibers, wollastonite, etc., ceramic fibers such as alumina silica fibers, stainless fibers, copper fibers, brass fibers, Examples thereof include metal fibers such as nickel fibers and iron fibers. These fibrous substances may be used alone or in combination of two or more.
また、当該摩擦材形成用材料における摩擦調整材としては、特に制限はなく、従来摩擦材に摩擦調整材として使用されている公知のものの中から、任意のものを適宜選択することができる。この摩擦調整材の具体例としては、マグネシア、酸化鉄などの金属酸化物;ケイ酸ジルコニウム;炭化ケイ素;銅、真ちゅう、亜鉛、鉄などの金属粉末類やチタン酸塩粉末等の無機摩擦調整材、NBR、SBR、タイヤトレッドなどのゴムダストや、カシューダストなど有機ダスト等の有機摩擦調整材を挙げることができる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a friction modifier in the said friction material formation material, Arbitrary things can be suitably selected from the well-known things used as a friction modifier in the conventional friction material. Specific examples of the friction modifier include metal oxides such as magnesia and iron oxide; zirconium silicate; silicon carbide; metal powders such as copper, brass, zinc and iron, and inorganic friction modifiers such as titanate powder. And organic friction modifiers such as rubber dust such as NBR, SBR, and tire tread, and organic dust such as cashew dust. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
当該摩擦材形成用材料においては、補強材や摩擦調整材などのその他フィラーとして、本発明の多孔性花弁状粒子以外に、膨潤性粘土鉱物を含有させることもできる。この膨潤性粘土鉱物としては、例えばカオリン、タルク、スメクタイト、バーミキュライト、雲母などが挙げられる。 In the friction material forming material, as other fillers such as a reinforcing material and a friction modifier, a swellable clay mineral can be contained in addition to the porous petal-like particles of the present invention. Examples of the swellable clay mineral include kaolin, talc, smectite, vermiculite, and mica.
また、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化カルシウムなどを含有させることができる。 Further, calcium carbonate, barium sulfate, calcium hydroxide and the like can be contained.
なお、当該摩擦材形成用材料においては、前記の潤滑材、摩擦調整材およびその他フィラーの中で無機系フィラーは、当該材料中への分散性を良好なものとするために、有機化合物で処理されたフィラーを用いることができる。 In the friction material forming material, among the lubricant, friction modifier and other fillers, the inorganic filler is treated with an organic compound in order to improve dispersibility in the material. Filled fillers can be used.
有機化合物で処理されたフィラーとしては、例えば膨潤性粘土鉱物を始め、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、マグネシア、アルミニウム粉、銅粉、亜鉛粉、黒鉛あるいは硫化スズ、二硫化タングステンなどの、有機化合物による処理物を挙げることができる。 Examples of fillers treated with organic compounds include treatment with organic compounds such as swellable clay minerals, calcium carbonate, barium sulfate, magnesia, aluminum powder, copper powder, zinc powder, graphite, tin sulfide, and tungsten disulfide. You can list things.
本発明の摩擦材を作製するには、前述した摩擦材形成用材料を金型などに充填し、常温にて5〜30MPa程度の圧力で予備成形し、次いで温度130〜190℃程度、圧力10〜100MPa程度の条件で、5〜35分間程度加熱・加圧成形したのち、必要に応じ160〜270℃程度の温度で1〜10時間程度、熱処理を行うことで、所望の摩擦材を作製することができる。 In order to produce the friction material of the present invention, the above-mentioned friction material forming material is filled in a mold or the like, preformed at room temperature and at a pressure of about 5 to 30 MPa, and then at a temperature of about 130 to 190 ° C. and a pressure of 10 After heating and pressure forming for about 5 to 35 minutes under about 100 MPa conditions, heat treatment is performed at a temperature of about 160 to 270 ° C. for about 1 to 10 hours as necessary to produce a desired friction material. be able to.
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、各例における諸特性は以下に示す方法により求めた。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
Various characteristics in each example were determined by the following methods.
<得られた多孔性花弁状粒子>
(1)平均粒子径(d50)
レーザー回折散乱法式により、粒度分布装置[ベックマン・コールター社製、機種名「LS13320」]を用い、平均粒子径(d50)を測定した。
<Porous petal-like particles obtained>
(1) Average particle diameter (d 50 )
The average particle diameter (d 50 ) was measured using a particle size distribution device [manufactured by Beckman Coulter, model name “LS13320”] by a laser diffraction scattering method.
(2)比表面積、細孔分布
ガス吸着比表面積測定装置[(株)島津製作所製、機種名「Gemini」]を用いて、比表面積および細孔分布を測定した。
(2) Specific surface area and pore distribution The specific surface area and pore distribution were measured using a gas adsorption specific surface area measuring apparatus [manufactured by Shimadzu Corporation, model name “Gemini”].
(3)安息角
安息角測定装置[ホソカワミクロン社製、機種名「パウダーテスタ」]を用いて、安息角を測定した。安息角の値が小さいほど流動性がよい。
(3) Angle of repose The angle of repose was measured using an angle of repose measuring apparatus [manufactured by Hosokawa Micron Corporation, model name “Powder Tester”]. The smaller the angle of repose, the better the fluidity.
(4)花弁状粒子中のチタニア粒子の平均粒子径(d50)
透過型電子顕微鏡(TEM)[日立ハイテク社製、機種名「STEM HD−2000」]写真に基づき、下記の方法に従ってチタニア粒子の平均粒子径(d50)を測定した。
まず、試料をホルダーに固定後、Ptコーティングしたのち、FIB(集束イオンビーム装置)により、約100nm厚に切断し、その断面の前記TEM写真に基づき、花弁状粒子中のチタニア粒子の平均粒子径(d50)を測定した。
(4) Average particle diameter of titania particles in petal-like particles (d 50 )
Based on a transmission electron microscope (TEM) [manufactured by Hitachi High-Tech, model name “STEM HD-2000”], the average particle diameter (d 50 ) of titania particles was measured according to the following method.
First, after fixing the sample to the holder and coating with Pt, it was cut into a thickness of about 100 nm by FIB (focused ion beam device), and the average particle diameter of titania particles in the petal-like particles was cut based on the TEM photograph of the cross section. (D 50 ) was measured.
(5)花弁状粒子中のチタニア粒子の含有率
下記の計算式
チタニア粒子含有率(質量%)=[使用アルコキシチタンのTiO2換算質量/(使用膨潤性合成雲母質量+使用アルコキシチタンのTiO2換算質量)]×100
に従って算出する。
(5) Content of titania particles in petal-like particles The following calculation formula Titania particle content (mass%) = [TiO 2 equivalent mass of used alkoxy titanium / (use swellable synthetic mica mass + TiO 2 of used alkoxy titanium) Equivalent mass)] × 100
Calculate according to
実施例1
(1)膨潤性合成雲母懸濁液の調製
層状粘土鉱物である膨潤性合成雲母(コープケミカル(株)製 ME−100)75gにイオン交換水2925gを加えた後、24時間攪拌して、合成雲母濃度が2.5質量%である合成雲母懸濁液を調製した。
Example 1
(1) Preparation of Swellable Synthetic Mica Suspension After adding 2925 g of ion-exchanged water to 75 g of swellable synthetic mica (ME-100 manufactured by Coop Chemical Co., Ltd.) which is a layered clay mineral, the mixture was stirred for 24 hours to synthesize. A synthetic mica suspension having a mica concentration of 2.5% by mass was prepared.
(2)チタニア前駆体ゾルの調製
イオン交換水645gに酢酸965gを加えて酢酸60質量%濃度の水溶液を作製し、これにテトラブトキシチタン160gを添加して、25℃にて1時間攪拌して、チタニア前駆体ゾルを調製した。
(2) Preparation of titania precursor sol Add 965 g of acetic acid to 645 g of ion-exchanged water to prepare an aqueous solution having a concentration of 60% by mass of acetic acid, add 160 g of tetrabutoxy titanium, and stir at 25 ° C. for 1 hour. A titania precursor sol was prepared.
(3)膨潤性合成雲母の層間へのチタニア前駆体ゾルのインターカレート
上記(1)で得られた合成雲母懸濁液に、上記(2)で得られたチタニア前駆体ゾルを加えて、室温で2時間攪拌することにより、膨潤性合成雲母の層間へチタニア前駆体ゾルをインターカレートした。
次いで、この混合液を遠心分離器により固液分離したのち、固形分の水洗を充分に行った。TiO2含有率は30質量%である。
(3) Intercalation of titania precursor sol between layers of swellable synthetic mica To titania precursor sol obtained in (2) above was added to the synthetic mica suspension obtained in (1) above. By stirring at room temperature for 2 hours, the titania precursor sol was intercalated between the layers of the swellable synthetic mica.
Next, this mixed solution was subjected to solid-liquid separation with a centrifuge, and then the solid content was sufficiently washed with water. The TiO 2 content is 30% by mass.
(4)ディスク噴霧乾燥処理
上記(3)で水洗した固形分にイオン交換水を加え、固形分濃度2.5質量%の懸濁液を調製してディスクアトマイザー噴霧乾燥機[大川原化工機社製、機種名「CL−8型」]に供し、回転数20000rpm、送液速度28g/min、乾燥温度180℃の条件にてディスク噴霧乾燥処理を行った。
(4) Disc spray drying treatment Ion-exchanged water is added to the solid content washed in (3) above to prepare a suspension with a solid content concentration of 2.5% by mass, and a disc atomizer spray dryer [Okawara Kako Co., Ltd. , Model name “CL-8 type”], and the disc spray drying process was performed under the conditions of a rotational speed of 20000 rpm, a liquid feed speed of 28 g / min, and a drying temperature of 180 ° C.
(5)焼成処理
上記(4)で得られた噴霧乾燥物を、下記の条件で焼成処理を行い、細孔を有する多孔性花弁状粒子を得た。
<焼成条件>
室温→500℃:昇温速度250℃/h
500℃保持時間:2時間
500℃→室温:放冷
(5) Firing treatment The spray-dried product obtained in (4) was fired under the following conditions to obtain porous petal-like particles having pores.
<Baking conditions>
Room temperature → 500 ° C .: Temperature rising rate 250 ° C./h
500 ° C. holding time: 2 hours 500 ° C. → room temperature: allowed to cool
得られた多孔性花弁状粒子におけるTiO2含有率、比表面積、安息角、平均粒子径(d50)、乾燥方法、焼成条件などを第1表に示す。
また、図1に比表面積を柱状グラフで示すと共に、図2に細孔分布をグラフで示す。
Table 1 shows the TiO 2 content, specific surface area, angle of repose, average particle diameter (d 50 ), drying method, firing conditions and the like in the obtained porous petal-like particles.
FIG. 1 shows the specific surface area as a columnar graph, and FIG. 2 shows the pore distribution as a graph.
実施例2
実施例1(2)におけるテトラブトキシチタン量を160g(TiO2含有率30質量%)から、240g(TiO2含有率45質量%)に変更した以外は、実施例1と同様な操作を行い、細孔を有する多孔性花弁状粒子を得た。
Example 2
Except for changing the amount of tetrabutoxytitanium in Example 1 (2) from 160 g (TiO 2 content 30 mass%) to 240 g (TiO 2 content 45 mass%), the same operation as in Example 1 was performed, Porous petal-like particles having pores were obtained.
得られた多孔性花弁状粒子におけるTiO2含有率、比表面積、安息角、平均粒子径(d50)、乾燥方法、焼成条件などを第1表に示す。
また、図1に比表面積を柱状グラフで示すと共に、図2に細孔分布をグラフで示す。
Table 1 shows the TiO 2 content, specific surface area, angle of repose, average particle diameter (d 50 ), drying method, firing conditions and the like in the obtained porous petal-like particles.
FIG. 1 shows the specific surface area as a columnar graph, and FIG. 2 shows the pore distribution as a graph.
実施例3
実施例1(2)におけるテトラブトキシチタン量を160g(TiO2含有率30質量%)から、320g(TiO2含有率60質量%)に変更した以外は、実施例1と同様な操作を行い、細孔を有する多孔性花弁状粒子を得た。
Example 3
Except for changing the amount of tetrabutoxytitanium in Example 1 (2) from 160 g (TiO 2 content 30 mass%) to 320 g (TiO 2 content 60 mass%), the same operation as in Example 1 was performed, Porous petal-like particles having pores were obtained.
得られた多孔性花弁状粒子におけるTiO2含有率、比表面積、安息角、平均粒子径(d50)、乾燥方法、焼成条件などを第1表に示す。
また、図1に比表面積を柱状グラフで示すと共に、図2に細孔分布をグラフで示す。さらに、図3は多孔性花弁状粒子の内部を示す透過型電子顕微鏡(TEM)[日立ハイテク社製、機種名「STEM HD−2000」]写真、図8は多孔性花弁状粒子の外観を示す走査型電子顕微鏡(SEM)[日立ハイテク社製、機種名「S−4800」]写真である。
Table 1 shows the TiO 2 content, specific surface area, angle of repose, average particle diameter (d 50 ), drying method, firing conditions and the like in the obtained porous petal-like particles.
FIG. 1 shows the specific surface area as a columnar graph, and FIG. 2 shows the pore distribution as a graph. 3 is a transmission electron microscope (TEM) showing the inside of the porous petal-like particles [manufactured by Hitachi High-Tech, model name “STEM HD-2000”], and FIG. 8 is an external view of the porous petal-like particles. It is a scanning electron microscope (SEM) [manufactured by Hitachi High-Tech, model name “S-4800”].
実施例4
実施例1(2)におけるテトラブトキシチタン量を160g(TiO2含有率30質量%)から、240g(TiO2含有率45質量%)に変更すると共に、実施例1(5)における焼成条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様な操作を行い、細孔を有する多孔性花弁状粒子を得た。
<焼成条件>
室温→700℃:昇温速度250℃/h
700℃保持時間:2時間
700℃→室温:放冷
Example 4
While changing the amount of tetrabutoxy titanium in Example 1 (2) from 160 g (TiO 2 content 30 mass%) to 240 g (TiO 2 content 45 mass%), the firing conditions in Example 1 (5) are as follows. Except for the change as described above, the same operation as in Example 1 was performed to obtain porous petal-like particles having pores.
<Baking conditions>
Room temperature → 700 ° C .: Temperature rising rate 250 ° C./h
700 ° C. holding time: 2 hours 700 ° C. → room temperature: allowed to cool
得られた多孔性花弁状粒子におけるTiO2含有率、比表面積、安息角、平均粒子径(d50)、乾燥方法、焼成条件などを第1表に示す。
また、図1に比表面積を柱状グラフで示すと共に、図2に細孔分布をグラフで示す。さらに、図4は多孔性花弁状粒子の内部を示すTEM写真、図9は多孔性花弁状粒子の外観を示すSEM写真である。
Table 1 shows the TiO 2 content, specific surface area, angle of repose, average particle diameter (d 50 ), drying method, firing conditions and the like in the obtained porous petal-like particles.
FIG. 1 shows the specific surface area as a columnar graph, and FIG. 2 shows the pore distribution as a graph. Further, FIG. 4 is a TEM photograph showing the inside of the porous petal-like particle, and FIG. 9 is an SEM photograph showing the appearance of the porous petal-like particle.
実施例5
実施例1(2)におけるテトラブトキシチタン量を160g(TiO2含有率30質量%)から、240g(TiO2含有率45質量%)に変更すると共に、実施例1(5)における焼成条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様な操作を行い、細孔を有する多孔性花弁状粒子を得た。
<焼成条件>
室温→900℃:昇温速度250℃/h
900℃保持時間:2時間
900℃→室温:放冷
Example 5
While changing the amount of tetrabutoxy titanium in Example 1 (2) from 160 g (TiO 2 content 30 mass%) to 240 g (TiO 2 content 45 mass%), the firing conditions in Example 1 (5) are as follows. Except for the change as described above, the same operation as in Example 1 was performed to obtain porous petal-like particles having pores.
<Baking conditions>
Room temperature → 900 ° C .: Temperature rising rate 250 ° C./h
900 ° C. holding time: 2 hours 900 ° C. → room temperature: allowed to cool
得られた多孔性花弁状粒子におけるTiO2含有率、比表面積、安息角、平均粒子径(d50)、乾燥方法、焼成条件などを第1表に示す。
また、図1に比表面積を柱状グラフで示すと共に、図2に細孔分布をグラフで示す。さらに図5は、多孔性花弁状粒子の内部を示すTEM写真である。
Table 1 shows the TiO 2 content, specific surface area, angle of repose, average particle diameter (d 50 ), drying method, firing conditions and the like in the obtained porous petal-like particles.
FIG. 1 shows the specific surface area as a columnar graph, and FIG. 2 shows the pore distribution as a graph. FIG. 5 is a TEM photograph showing the inside of porous petal-like particles.
実施例6
実施例1(5)において、焼成条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様な操作を行い、細孔を有する多孔性花弁状粒子を得た。
<焼成条件>
室温→300℃:昇温速度250℃/h
300℃保持時間:2時間
300℃→室温:放冷
Example 6
In Example 1 (5), except having changed baking conditions as follows, operation similar to Example 1 was performed and the porous petal-like particle | grains which have a pore were obtained.
<Baking conditions>
Room temperature → 300 ° C .: Temperature rising rate 250 ° C./h
300 ° C. holding time: 2 hours 300 ° C. → room temperature: allowed to cool
得られた多孔性花弁状粒子におけるTiO2含有率、比表面積、安息角、平均粒子径(d50)、乾燥方法、焼成条件などを第1表に示す。また、図1に比表面積を柱状グラフで示すと共に、図2に細孔分布をグラフで示す。さらに図7は多孔性花弁状粒子の内部を示すTEM写真である。 Table 1 shows the TiO 2 content, specific surface area, angle of repose, average particle diameter (d 50 ), drying method, firing conditions and the like in the obtained porous petal-like particles. FIG. 1 shows the specific surface area as a columnar graph, and FIG. 2 shows the pore distribution as a graph. FIG. 7 is a TEM photograph showing the inside of the porous petal-like particles.
比較例1
原料の膨潤性合成雲母(前出)をそのまま使用し、熱風炉で乾燥処理したのち、実施例1(5)と同様な焼成条件にて焼成処理を行った。
Comparative Example 1
The raw material swellable synthetic mica (supra) was used as it was, and after drying in a hot air furnace, a baking treatment was performed under the same baking conditions as in Example 1 (5).
得られた粉体粒子における比表面積、安息角、平均粒子径(d50)、乾燥方法、焼成条件などを第1表に示す。
また、図1に比表面積を柱状グラフで示すと共に、図2に細孔分布をグラフで示す。
Table 1 shows the specific surface area, angle of repose, average particle diameter (d 50 ), drying method, firing conditions and the like of the obtained powder particles.
FIG. 1 shows the specific surface area as a columnar graph, and FIG. 2 shows the pore distribution as a graph.
比較例2
膨潤性合成雲母を用い、実施例1における(5)及び(6)の操作を行い、粉体粒子を得た。
Comparative Example 2
Using swellable synthetic mica, the operations (5) and (6) in Example 1 were performed to obtain powder particles.
この粉体粒子における比表面積、安息角、平均粒子径(d50)、乾燥方法、焼成条件などを第1表に示す。
また、図1に比表面積を柱状グラフで示すと共に、図2に細孔分布をグラフで示す。さらに図6は粉体粒子の内部を示すTEM写真であり、シート間(縞状の間)に粒子は認められない。
Table 1 shows the specific surface area, angle of repose, average particle diameter (d 50 ), drying method, firing conditions and the like of the powder particles.
FIG. 1 shows the specific surface area as a columnar graph, and FIG. 2 shows the pore distribution as a graph. Further, FIG. 6 is a TEM photograph showing the inside of the powder particles, and no particles are observed between the sheets (between stripes).
表1、図1、図2および各TEM写真より、テトラブトキシチタンを添加していない比較例1、2に対し、実施例1〜3ではテトラブトキシチタンの濃度増加とともに比表面積と細孔(メソ気孔)の増大が認められる。 From Table 1, FIG. 1, FIG. 2 and each TEM photograph, in Comparative Examples 1 and 2 in which no tetrabutoxy titanium was added, in Examples 1 to 3, the specific surface area and pores (meso An increase in pores is observed.
実施例2、4および5より、焼成処理温度の上昇により比表面積の減少が認められる。一方、焼成処理温度の上昇に伴い層間に挿入されているTiO2粒子サイズの増大が認められる。 From Examples 2, 4 and 5, a decrease in specific surface area is observed with an increase in the firing temperature. On the other hand, an increase in the size of the TiO 2 particles inserted between the layers is recognized as the firing temperature rises.
実施例6より、焼成処理温度が300℃でも、比較例2に比べ比表面積の増大およびTiO2粒子の成長が確認された。これより焼成処理温度は300℃以上必要であることが認められる。
また、実施例では安息角が減少しており、流動性の向上が認められる。
From Example 6, even when the firing temperature was 300 ° C., an increase in specific surface area and growth of TiO 2 particles were confirmed as compared with Comparative Example 2. From this, it is recognized that the firing temperature is required to be 300 ° C. or higher.
Further, in the examples, the angle of repose is decreased, and an improvement in fluidity is recognized.
以上から、本技術を用いることで薄層間にTiO2を挿入した膨潤性合成雲母を作製し花弁状の粒子とすることでメソポアのサイズを変化させることができるとともに、粒子のバルク体としての流動性の向上が可能となり有用である。 From the above, it is possible to change the size of mesopores by producing a swellable synthetic mica in which TiO 2 is inserted between thin layers by using this technology, and making it a petal-like particle, and as a bulk body of particles The fluidity can be improved, which is useful.
実施例7及び比較例3
第2表に示す配合組成の摩擦材形成用材料を予備成形(20MPa、10秒間保持)後、熱成形型へ投入し、150℃、40MPaにて6分間加熱・加圧成形したのち、この成形体を250℃にて3時間熱処理後、所定の寸法に加工してブレーキ用摩擦材を作製した。
Example 7 and Comparative Example 3
The material for forming a friction material having the composition shown in Table 2 is preformed (20 MPa, held for 10 seconds), then charged into a thermoforming mold, heated and pressure-molded at 150 ° C. and 40 MPa for 6 minutes, and then molded. The body was heat treated at 250 ° C. for 3 hours and then processed into a predetermined size to produce a brake friction material.
このブレーキ用摩擦材について、摩擦試験機(曙エンジニア社製)を使用し、JASO−C406−82に準拠して摩擦性能試験を実施した。その結果を第2表に示す。 About this brake friction material, the friction performance test was implemented based on JASO-C406-82 using the friction tester (made by Sakai Engineer company). The results are shown in Table 2.
本発明の細孔を有する多孔性花弁状粒子は、流動性が良好でハンドリングがよく、摩擦材、塗料、化粧品用などの添加剤として有用で、特に摩擦材用添加剤として好適に用いられる。 The porous petal-like particles having pores of the present invention have good fluidity and good handling, are useful as additives for friction materials, paints, cosmetics and the like, and are particularly suitably used as additives for friction materials.
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2010
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