JPH03243667A - 表面が改質された粉体粒子およびその製造方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、粉体粒子の改質方法、例えばフレーク状ガラ
ス、粉体状ガラスないしは雲母、合成雲母なとをフィラ
ーとした粒子分散系複合材料に混入する粉体粒子の改質
方法及び改質された粉体粒子に間する。

〔従来技術〕

近年、酸化チタンが表面にコーティングされた微細な薄
片状雲母を含む、日焼は防止用の化粧品が用いられるよ
うになった。しかし、これらの化粧品は酸化チタンがア
ナターゼである場合は、その光触媒作用による皮膚の酸
化が懸念されるなどの問題があった０発明者らは先にそ
れらの不具合を解決した、酸化チタンと酸化セリウムを
含有する紫外線吸収フレーク状ガラスを提案した（特開
昭６３−３０７１４２）、Ｌｌかし、このフレーク状ガ
ラスは雲母なとの粉体と較べて若干滑り性が悪く、化粧
品へ適用した場合皮膚表面での伸び性を低下させるため
、化粧品中のフレーク状ガラスの含有率を上げることが
できないという不具合があっｋ。

また、従来より用いられてきた粒子分散系複合材料の１
例を挙げれば、強化プラスチックスに於いては、吸水性
の低下、製品の硬度、曲げ強度、圧縮強度の向上、成形
時の亀裂の発生防止なと、種々の理由から３０〜７０％
のフィラーを樹脂中に分散させることが必須条件になっ
ている。フィラーとしては例えば、炭酸カルシウム、炭
酸マグネシウム、ｉ［バリウム、焼殺石膏、アルミナ、
クレー、カオリン、タルク、ケイ藻土、シリカゲル、珪
酸マグネシウム、雲母及びガラス繊維粉末などがある０
強化プラスチックスの強度を向上させ均一な特性を持っ
た製品を得るためには、これらのフィラーを樹脂中に均
一に分散させることが必要であるので、従来にもまして
均一に分散するフィラーが望まれる。

〔発明が解決使用とする問題点〕

本発明は、以上に述べたような従来用いられているガラ
ス状フレークなとの粉体粒子の滑り性の不具合を解決す
ることを目的とする。例えば、粒子分散系複合材料とし
ての強化プラスチックスにＧ人されるフィラーの分散性
の改善を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、粉体粒子の表面にオルガノシロキサンを含む
組成物を被覆し、硬化してなる、表面が改質された粉体
粒子である。この被覆層の硬化後厚みは好ましくは００
１〜２μｍである。

本発明の粉体粒子の表面にオルガノシロキサンを含む組
成物を被覆硬化するには、好ましくは、次の方法すなわ
ち、　５１０２に換算して５〜３０重量％のオルガノシ
ロキサン及び６０〜８０重量％の有Ｉｍ溶媒の混合Ｍｌ
　００部に対し、フレーク状ガラス、粉体状ガラスない
しは雲母、合成雲母或は炭酸カルシウム、炭酸マグネシ
ウム、＊Ｗバノウム、焼殺石膏、アルミナ、カオリン、
タルク、ケイ藻土、シリカゲル、珪酸マグネシウムなと
の粉体粒子５００〜２０００部を混合して、撹拌しなが
ら乾燥し、次いで８０〜５００℃の温度に数分から数時
間保持することにより得られる。

金属酸化物の被膜形成法の一つとして、知られているゾ
ルゲル法は、金属アルコキシド、例えば、Ｓｉ　（ＯＲ
）＝　　（Ｒ：　アルキル基）をアルコール溶液中で加
水分解して縮合せしめてＳｉ（ＯＨ）４のゾルを調製し
、ついで加熱してゲル化せしめ、最終的にＳ　ｉ　０２
を得る方法である。しかし、この方法を粉体粒子の表面
に適用して粉体粒子特性の改質を試みても、粉体粒子の
付着、々集、摩擦特性に顕著な変化を与えない。

ところが、Ｒ５ｉ　　（ＯＲ）３を出発原料として用い
、５ｉ（ＯＲ）ａの場合と同様にして粉体粒子表面に被
膜を形成させると、驚くべきことに粉体得性は顕著に改
質され、それらの粉体はさらさらして滑り性がよく、擺
水性があり、二次凝集を起こさないことおよび粉体粒子
からの粉体構成イオンの溶出が防止されることが発見さ
れた。

本発明において用いられるオルガノシロキサンとして 一般式　　Ｒ，’　−Ｓｒ　−（ＯＲ’）４−。

（式中Ｒ′は炭素数１〜３の炭化水素基、Ｒ５は炭素数
１〜３の炭化水素基、Ｃは］または２である。）て示さ
れる有機珪素化合物またはその加水分解物が好適に用い
られる。この一般式で示される有機珪素化合物としては
、下記の様なものが挙げられる。すなわち、ジメチルジ
メトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルト
リエトキシシラン、等である。

オルガノシロキサン溶液において、ＳｉＯ２に換算して
５〜３０重量％とじたのは、５％より少なくすることは
溶媒の量を多くすることになり不経済であり、かつ−回
のコーティング操作では粉体の改質が不十分になるから
である。また３０％を纏えると溶液の粘性が大きくなり
コーティング操作がやりにくくなるだけではなく、必要
以上に被膜が厚くなり粉体粒子が粗大化するので好まし
くない。

また、有機溶媒としてアルコール、エステルなとの割合
を６０〜８０重量％とじたのは、粉体粒子へのコーティ
ング作業が良好な範囲を考慮したからである。下限未満
では液の粘性が大きくなり、上限を越えると不経済にな
る。またこの混合液に必要に応して、着色剤、紫外線吸
収剤などを添加してもよい。

最後のｐｐ＆処理は、オルガノシロキサンの脱水及び脱
アルコールによる成膜のために必要であり、８０℃未満
では硬化が不十分てあり、５００℃を越えると粉体粒子
の改質が不十分になる。鵡処理に要する時間は、８０℃
では数時間、例えばフレーク状粒子の量が１ｋｇでは釣
３０分てよく、また５００℃では数分て十分である。例
えばフレーク状ガラス粒子の量が５００ｇの場合、ルツ
ボに装入して５００℃で１時間保持しても滑り性は失わ
れないが、５５０℃では１０分以上保持すると滑り性は
失われる。

本発明の粉体粒子が優れた表面滑り性を有し、二次凝集
が生じなくなる理由はよく判らないが、粉体粒子表面の
オルガノポリシロキサン被膜中に残存するアルキル基の
作用によるものと思われる。

本発明は、粒子径が５ｍｍ以下の粉体粒子、特に粒子径
が０．１〜５００μｍのものに適用した場合に粉体の漬
り性が著しく向上する。更に好ましくは粉体の長軸と短
軸の比（アスペクト比）が、５０以下の粉体粒子に本発
明を適用すると滑り性は一層良好となる。上記粉体粒子
径は次の様にして求める。即ち、電子顕微鏡で粒子形状
を観察し、粒子の最大長さを測定して求める。

粉体粒子としては上記のようなフレーク状ガラス、粉体
状ガラスないしは雲母、合成雲母或は炭酸カルシウム、
炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、焼殺石膏、アルミナ
、カオリン、タルク、ケイ藻土、シリカゲル、珪酸マグ
ネシウム、アルミニウムフレークのような無機粉体粒子
または金属粉体粒子が好適に使用される。フレーク状粉
体粒子を用いる場合、フレーク状ガラス、雲母、または
合成雲母粒子が遇しており、その寸法はフレーク状ガラ
スでは、　厚味が０．３〜４μｍ、直径が２〜ｌＯＯμ
ｍ１　　アスペクト比が２〜１００のものが通常用いら
れる。また雲母、または合成雲母粒子としては、厚みが
通常０．１〜１μｍ、直径が１０〜１００μｍ、アスペ
クト比が５〜１００のものが通常用いられる。

〔作用〕

本発明の方法により作製された粉体粒子は、表面がオル
ガノシロキサンによって改質されているので、滑り性が
よく通常の粉体に特有の二次凝集を起こすことがない。

更に、オルガノシロキサン被膜は化学的耐久性及び耐水
性に優れているため、雲母、合成雲母、フレーク状ガラ
スなとのフィラー及びウルトラマノン、二酸化チタンＡ
型なとの顔料に本発明を適用するとそれらの粉体粒子か
らのイオンの溶出を防止できる。

また、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウ
ム、アルミナ、カオリン、ケイ藻土、雲母なとの粒子分
散系複合材料のフィラーに本発明を適用すると、フィラ
ーの滑り性がよく二次凝集を生じないため、フィラーは
レジン中へ均一に分散し複合材料の特性を向上させる。

更にまた、本発明によって表面を改質された粉体粒子は
、充填性がよくなることも、その特徴として挙げられる
。

戊に、本発明の詳細な説明するが、これらは、本発明の
適用についての１例であり、粉体特性の改善が望まれて
いるあらゆる分野に本発明の絶大な効果が期待できるの
であり、この実施例が本発明を限定するものではない。

〔実施例〕

実施例１ オルガノシロキサン（メチルトリメトキシシランとエチ
ルトリエトキシシランの混合物）３０重置％（Ｓ　ｉ　
０２に換算して２７％）、およびイソプロピルアルコー
ル７０重量％からなる混合液（神東塗料■、商品名グラ
セラム＃３００）１００部にイソプロピルアルコール１
００部を加えて希釈した溶液５０ｇを、フレーク状ガラ
ス（日本硝子繊維■、商品名ガラスフレークＲＣＦＦＸ
５、厚み１．６μｍ５　幅５μｍ）５００ｇに加え、乳
鉢中で撹拌しながら、イソプロピルアルコールを揮発せ
しめた。室温で十分に屹燥されたフレーク状ガラス粒子
はさらさらになっていて滑り性がよい。

これを乾燥器中で２００℃、１５分間保持した後取り出
して表面が改質されたフレーク状ガラスを得た。このフ
レーク状粒子の表面には約０．０１４μｍ厚みの、オル
ガノポリシロキサンの層で被覆されていた。このフレー
ク状ガラスをロートに注入し、ガラス板上に落下させて
安息角を測定したところ、約０度であった６表面改質を
行なっていないフレーク状ガラスの安息角は５０度であ
ったから、本発明により粉体粒子の滑り性が著しく向上
することが分かる。

また、この様にして表面が改質されたフレーク状ガラス
の嵩比重を測定したところ０．８８であり、未処理品の
嵩比重が０．６４であるのと比較すると約３０％の充填
率の向上があった。

実施例２ オルガノシロキサン３０重量％及びイソプロピルアルコ
ール７０重量％からなる混合液（神東塗料■、グラセラ
ム＃３００）１００部にイソプロピルアルコール１００
部を加えて希釈した溶液４Ｏｇを、アルミナ（片山化学
■）５００ｇに加え、乳鉢中で撹拌しながら、イソプロ
ピルアルコールを揮発させた。以後は、実施例１と同様
の操作をして表面が改質されたアルミナを得た。このア
ルミナはその表面にオルガノポリシロキサンの層が被覆
されており、そのオルガノポリシロキサンの付着量はア
ルミナに対して約１．２重量％てあった。

このアルミナは滑り性がよく、実施例１と同様にして測
定した安息角は約０度であった。

実施例３ 実施例１と同様のグラセラムの希釈液４０ｇを、天然雲
母粉（−日本マイカ製作所：　雲母粉Ｂ２０００、厚み
ｌｕｍ、＠ｌＯａｍ）５００ｇに加え、以後実施例１と
同様の操作をして表面が改質された雲母粉を得た。この
雲母粉はさらさらしており、上方から落下させると白煙
状を呈するほとてあった・ 〔効果〕 以上で口述した如く、本発明の方法で得られた表面が改
質された粉体粒子は、滑り性がよく、付着、二次凝集が
生じない上に、粉体粒子からのイオンの溶出を防止する
ので、化粧品に適用されるフレーク状ガラス、雲母、合
成雲母の場合は特に効果が著しい。

また、強化プラスチックスなとの粒子分散系複合材料に
混入する炭酸カルシウム、アルミナ、タルク、ガラス繊
維粉末、雲母なとのフィラーに本発明を適用すると、フ
ィラー混入時にフィラーの二次凝集を生じないので、フ
ィラーは母材中に均一に分散され、複合材料の特性向上
に効果がある。

更にまた、本発明によって表面を改質された粉体粒子は
、充填性が大幅に向上するので、粉体を焼結するのに効
果がある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉体粒子の表面にオルガノシロキサンを含む組成
   物を被覆し硬化してなる、表面が改質された粉体粒子。
2. （２）前記被覆層の硬化後厚みは０．０１〜２μｍであ
   る特許請求の範囲第１項記載の表面が改質された粉体粒
   子。
3. （３）前記粉体粒子は、厚味が０．３〜４μｍ、直径が
   １０〜１００μｍ、アスペクト比が２〜１００のフレー
   ク状ガラスである特許請求の範囲第１項記載の表面が改
   質された粉体粒子。
4. （４）ＳｉＯ＿２に換算して５〜３０重量％のオルガノ
   シロキサン及び６０〜８０重量％の有機溶媒の混合液１
   ００部に対し、粉体粒子５００〜２０００部を混合して
   、この混合物を撹拌しながら乾燥し、次いで加熱するこ
   とを特徴とする、表面が改質された粉体粒子の製造方法
   。