JPH0347501A - 微粒子高濃度水性分散物の乾燥方法 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は、微粒子の高濃度水性分散物系（ケーキ状、ペ
ースト状を含め以下スラリーと称す）を乾燥するに際し
、気泡を介在させて懸濁粒子間の乾燥凝集力の低減を目
的とする乾燥方法であり、乾燥物の粉砕微粉化が乾燥前
のスラリー中に懸濁していた粒子の粒度分布まで、容易
かつ低コストで行なえるものである。

【従来の技術】

従来、微粒子高濃度スラリーの乾燥に際しては粒子が微
細な程、例えば乾燥物のＢＥＴ比表面積が５ｆｆｌ／ｇ
以上、特に１０ｒｒｆ／ｇ以上で、・更に固形分濃度が
高い程１例えば３０重量％以上、特に６０重量％以上に
なると乾燥凝集力は増大し、乾燥物は強固で破壊し難い
ものとなるため、各種の表面処理剤等を使用して懸濁粒
子の乾燥凝集を防いできた。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら乾燥凝集を防ぐ目的としての表面処理剤は
カルボンａ型陰イオン界面活性剤、脂肪酸及び硫酸エス
テル型陰イオン界面活性剤等に限定され、なおかつこれ
で十分という訳ではなかった。 まして乾燥粉体を顔料または填料として使用する場合に
要求される機能性付与を目的とした表面処理剤では、却
って乾燥凝集を増長させることにもなり、また用途によ
っては無処理の粉体を要求されることもある。 これらの条件を踏まえると、乾燥装置によっては例えば
メディアを使用した流動層方式の乾燥装置でメディア同
志の衝突により乾燥物の解砕を行なう乾燥機、あるいは
解砕機付の気流乾燥機等もあるが、これらの解砕を伴う
乾燥装置の解砕理由は乾燥効率を向上させるために行な
うのであって。 基本的に粉砕を目的としてはいない。 従って乾燥前のスラリー中に懸濁していた粒子の粒度分
布を持つ乾燥粉体を得るためには乾燥エン 程の後に微粉砕、精密分級といった工程を必要とし、製
造コストを大幅に上昇させているのが実情であり、解決
すべき課題となっていた。

【課題を解決するための手段】

本発明者等はかかる実情に鑑み、微粒子の高濃度スラリ
ーに気泡を介在させて乾燥すれば、いかなる乾燥方式の
乾燥装置で乾燥しても懸濁粒子間の乾燥凝集力は低減し
、後の粉砕工程では比較的低エネルギーの解砕機で解砕
するだけで、スラリー中に懸濁していた粒子の粒度分布
を持つ粉体が得られることを見い”だした。 すなわち、微粒子の高濃度水性分散物系に過酸化物、炭
酸塩、無機酸又は有機酸、各種気体のそれぞれにおいて
、常温・常圧下水溶性で、かつ１００℃以下で分解又は
反応により気体を発生させ得る物質の一種類又は二種類
以上を合計して懸濁粒子１冨ｏ１当り０．０００１〜０
．１ｍｏｌを任意の温度で常圧又は加圧下において溶解
させ、加熱又は減圧あるいはその両者により系内に微細
な気泡を発生させながら、水分を蒸発させ乾燥させるこ
とを特徴とする微粒子高濃度水性分散物の乾燥方法をＩ
Ｊ発したのである。 更に、微粒子の高濃度水性分散物系内に抱発生ノズル等
により、任意の温度で常圧又は加圧下において空気泡を
常温常圧換算で１０〜７０容量％混在させながら水分を
蒸発させ乾燥させることを特徴とする微粒子高濃度水性
分散物の乾燥方法も同時に開発して課題を解決したので
ある。 ここで、微粒子の高濃度水性分散物系中の懸濁粒子は、
無機物質の天然産出品又は合成品を水を媒体として摩砕
及び粉砕したものを母体とする粒子とし、　その乾燥物
の粒度がＢＥＴ比表面積で５Ｔｒ！／ｇ以上の粒子と水
からなり、　その固形分濃度が３０重量％以上のもので
ある。 本発明においてＢＥＴ比表面積とは、窒素吸着法を利用
した容量法１重量法、流動法等の吸着測定装置により一
点又は多点法で測定されたものとする１以上の手段を更
に詳述すると、次のようになる。 本発明において使用されるスラリー中に懸濁する粒子は
、無機物質の天然産出品又は合成品で、珪酸、カオリン
クレー、ロウ石クレー、タルク、アスベスト、マイカ、
ベントナイト、ゼオライト。 珪砂粉、軽石粒、長石粉、ホワイトカーボン、ウオラス
トナイト、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、珪酸ア
ルミニウム、炭酸マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウ
ム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、塩基性炭酸
カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム、酸化
アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン、炭化
珪素、窒化珪素、塩基性炭酸亜鉛、チタン酸バリウム、
沈降硫酸バリウム、炭酸バリウム、珪酸ジルコン、酸化
ジルコン、チタン酸カリ、二硫化モリブデン。 酸化鉄、酸化亜鉛、二酸化アンチモン、リサージ等を水
を媒体として摩砕及び粉砕した粒子であり。 これらの粒子を母体として有機又は無機物の表面処理剤
で処理されたものも含め、更にこれらの乾燥物のＢＥＴ
比表面積が５ｒｔ？／ｇ以上の粒子とする。 これらの粒子をＩ！！濁させたスラリーに気泡を混在さ
せる方法として、スラリーの粘度、懸濁粒子。 乾燥方式のそれぞれの条件及び種類に応じて気泡の発生
方法を考慮する必要はあるものの、過酸化物、炭酸塩、
無機酸及び有機酸、各種気体のそれぞれにおいて、常温
・常圧下水溶性で、かつ１００℃以下で分解又は反応に
より気体を発生させ得る物質の一種類又は二種類以上を
合計して懸濁粒子１ｍｏ１当たり０．０００１〜０．１
ｍｏｌ好ましくは０．００１〜０．０５ｍｏｌを任意の
温度で常圧又は加圧下において溶解させ、加熱又は減圧
あるいはその両者により発生させた気泡、あるいは系内
に泡発生ノズル等により、任意の温度で常圧又は加圧下
において常温常圧換算で１０〜７０容量％好ましくは３
０〜５０容量％混在させた空気泡等、これらの気泡が乾
燥時における懸濁粒子の乾燥凝集を低減させることを見
出した。 上記スラリー中の気泡割合の範囲を下回る気泡量では、
個々の懸濁粒子間に一様に気泡が介在せず、乾燥凝集を
低減させるまでに至らない。また気泡量が上記範囲を超
える場合も、気泡同志の衝突合併により懸濁粒子の大き
さを上回る大気泡となり１個々の粒子間に介在でき、な
くなるために乾燥凝集の低減効果は減退する。 ここで使用される水溶性の過酸化物としては、過酸化水
素、過酸化ナトリウム、過マンガン酸カリウム、過マン
ガン酸カルシウム、過マンガン酸ナトリウム等が挙げら
れる。これらのなかでも過酸化水素が好ましい、また水
溶性の炭酸塩としては、炭酸アンモニウム、炭酸カルバ
ミン酸水素アンモニウム、炭酸水素アンモニウム等が好
適である。 次に、水溶性の無機酸又は有機酸については。 スラリー中の懸濁粒子が酸と反応して気体を発生させ得
る物質に限定され１例えば塩酸、硫酸、硝酸、燐酸及び
蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸。 マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クエン酸等が
挙げられる。更に水溶性の気体としては。 二酸化炭素、二酸化硫黄、塩素等が挙げられるが。 これらのなかでは二酸化炭素が最適である。 空気泡を混在させる場合はエアレーション法によるが、
加圧下において多孔質板又は微分散ノズル等を通して空
気を送り込む方法により微細な空気泡をスラリーの中に
混在させることができ、懸濁粒子の乾燥凝集を低減させ
る目的には効果的である。 以上の気泡を混在させたスラリーの乾燥装置としては、
乾燥方式として気流乾燥法、流動層乾燥法１通気乾燥法
、噴霧乾燥法、真空乾燥法、伝導熱乾燥法、輻射熱乾燥
法等を利用し、固体、液体。 気体燃料及び電気加熱、抵抗加熱、誘導加熱、電界加熱
、高周波加熱、遠赤外線加熱等を熱源とする乾燥装置が
使用できる。

【作用及び効果】

微粒子高濃度水性分散物に対して、上記の各種物質を特
定の範囲内で添加処理することにより、微粒子高濃度水
性分散物内に微細な気泡が均一に内在され、乾燥時に懸
濁粒子間の乾燥凝集力を低減させることができる。 ここで、乾燥凝集力とは、粒子間に働く相互作用（凝集
力）として■普遍的に粒子間で働く場合（分子間力と静
電気力）と■粒子間に存在する液体又は固体を介して働
く場合（液体、固体架橋による力）とに大別される中で
後者をいう。 また、この乾燥凝集力つまり後者の液体架橋による力は
液体架橋内部の毛管負圧と界面張力による引力が粒子間
に働く結果であり、この引力は粒子間距離及び粒子径と
負の相関を示す。 次にスラリーの乾燥過程を固・液・気系の構造形態から
説明すると、スラリーは水分の蒸発に伴いＩ）泥しよう
域、　ｔｒ）毛管域、ｍ）素状域、■）懸吊域、　■）
吸着域といった構造形態を経て乾燥が行なわれる。 ■）泥しよう域；乾燥前のスラリー状態であり、ここで
の粒子間の相互作用は前述■の分子間力による。 ■）毛管域；水は飽和毛管液の状態で粒子層の空隙郡全
体に充満しているものの、粒子同志は毛管力による大き
な相互作用を受けるようになる。 ■）索状域；水は合体架橋液となり粒子層に毛管負圧と
界面張力による相互作用を働かせ、粒子間は密着し収縮
限界状態となる。 ＩＶ）懸吊域；水は架橋液として粒子間の細部で主に界
面張力による相互作用を働かせる結果、乾燥凝集はより
強固なものとなる。この時点までで乾燥凝集はほぼ終結
すると考えられる。 この乾燥凝集力つまり液体架橋による力は粒子間距離及
び粒子径と負の相関を示す訳であるから、粒子間に介在
する気泡がスラリー中の粒子同志の間隔を広げ更に上述
の毛管域、素状域、懸吊域においても粒子間距離を維持
する作用をし、乾燥凝集力を低減させると思ねれる。 従来より公知のカルボン酸型陰イオン界面活性剤等の表
面処理剤による粒子表面の荷電電位から生じる電気的斥
力も、高濃度時における懸濁粒子の乾燥凝集を防ぐまで
に至らないので、本発明による気泡のような強力な作用
が得られない。 上記作用は、特に乾燥物の粒度がＢＥＴ比表面積で５ｒ
ｒｌ’／ｇ以上の粒子からなる固形分濃度３０重量％以
上のスラリーを乾燥する場合、スラリー内での気泡の介
在が懸濁粒子間の凝集力を低減させ、上述のように、乾
燥装置の種類を問わず乾燥凝集の少ない乾燥物を得る方
法として、極めて有効である。 本発明の方法は、以上のような作用により、乾燥前のス
ラリー中に懸濁していた粒子の粒度分布を持つ乾燥粉体
を得るべ〈実施していた乾燥工程後の微粉砕や精密分級
といった工程を必要とせず、製造コストの大幅な低減を
図ることができたのである。

【実施例】

以下実施例によって本発明を具体的に説明するが１本発
明はこれらによって何ら限定されるものではない。 実施例１ カオリン（Ａｌ、０３−２５ｉＯ，−２Ｈ，０）　１０
０部に対して分散剤としてポリリン酸ソーダ０．３部を
添加して固形分濃度が６０重量％になるようデイスパー
で水に懸濁させ、このスラリーをユニバーサルミルＨ８
型（三井三池化工機）により乾燥物のＢＥＴ比表面積（
ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ　ＦｌｏｗＳｏｒｂＩＩ　
２３００）　Ｓ　＝ＬＬ、５ｉ／ｇでかつセデイグラフ
（ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ　５０００１１！Ｔ）に
よる平均粒子径り、、、＝０．９ｐｍとなるように湿式
摩砕を行なった。このスラリーの粒度分布を第１図に示
す。 粒度分布測定はＸ線透過方式のセディグラフ（ｍｉｃｒ
ｏｍｅｒｉｔｉｃｓ　５０００ＥＴ）を用いて、ヘキサ
メタリン酸ナトリウムの０．２重量％水溶液を溶媒とし
、試料を３〜７重量％加えた懸濁液をマグネチックスタ
ーラーで３分間撹拌後、超音波分散を５分間行なったも
のについて測定した。 このようにして得たスラリーに常温常圧下で懸濁カオリ
ン１ｍｏｌ当たり過酸化水素０．０１５ｍｏｌを添加し
デイスパー撹拌の後１箱型通気乾燥機を用いて１３０℃
で乾燥を行ない、　この乾燥物を分級機を使用しないで
ミクロンミル（細部ミクロン）のみで１パスの粉砕を行
なった。 このようにして得九カオリン粉末の粒度分布をセディグ
ラフにより測定した結果を第２図に示す。 比較例１ 上記実施例１の中で過酸化水素、を使用しないで乾燥し
、同様の粉砕を行なって得たカオリン粉末の粒度分布測
定結果を同じく第２図中に点線で示す。 実施例２ 重質炭酸カルシウム１００部に対してポリアクリル酸ソ
ーダ０．７部を添加して固形分濃度が７５重量％になる
ようデイスパーで水に懸濁させ、このスラリーをパール
ミル（ＰＭ２５ＴＥＸ−Ｈ型アシザワ）により乾燥物の
ＢＥＴ比表面積Ｓ　＝　１２．５ｒｒｒ／　ｇでかっセ
ディグラフＤ、＝０．９−となるように湿式摩砕を行な
った。このスラリーの粒度分布を第３図に示す。 このようにして得たスラリーに常温下、ゲージ圧力４に
／ｄで二酸化炭素（純度９９％）を吹き込みにより常温
室圧下気体換算で３５容量％溶解させ、このスラリーを
　スプレィドライヤー（ＭＳ−１０型三菱化工機）を使
用して、圧力−３００ｍＨ，Ｏテ３００℃の熱風中にス
プレィノズルより一気に噴霧させて乾燥を行なった。 このようにして得た重質炭酸カルシウム粉末の粒度分布
をセディグラフにより測定した結果を第４図に示す。 比較例２ 上記実施例２の中で二酸化炭素を使用しないで乾燥して
得た重質炭酸カルシウム粉末の粒度分布測定結果を同じ
く第４図に点線で示す。 実施例３ 酸化チタン（ルチルタイプ）１００部に対して分散剤と
してポリリン酸ソーダ０．４部を添加して固形分濃度が
７０重量％になるようデイスパーで水に懸濁させ、　こ
のスラリーをユニバーサルミル（）（Ｓ型三井三池化工
機）により乾燥物のＢＥＴ比表面積５＝１４．５−７ｇ
で、かつセディグラフＤ、、＝０．７μｓとなるように
湿式摩砕を行なった。その粒度分布は第５図のとおりで
ある。 このようにして得たスラリーに常温常圧下で懸濁酸化チ
タン１ａ＋ｏｌ当たり炭酸水素アンモニウム０．００１
５ｍｏｌを添加し、デイスパー撹拌の後、真空乾燥機を
用いて８０℃で乾燥を行ない、この乾燥物を分級機を使
用しないでミクロンミル（細部ミクロン）のみで１バス
の粉砕を行なった。 得られた酸化チタン粉末の粒度分布をセディグラフによ
り測定した結果を第６図に示す。 比較例３ 上記実施例３の中で炭酸水素アンモニラを使用しないで
乾燥し、同様の粉砕を行なって得た酸化チタン粉末の粒
度分布測定結果を同じく第６図に点線で示す。 実施例４ 重質炭酸カルシウム１００部に対して分散剤としてポリ
アクリル酸ソーダ０．５部を添加して固形分濃度が７５
重量％になるようデイスパーで水に懸濁させ、　このス
ラリーをユニバーサルミル（Ｈ８型三井三池化工機）に
より乾燥物のＢＥＴ比表面積Ｓ　＝　１２．５ｒｒＦ／
　ｇでかつセディグラフＤ、ｇ＝０．９−となるように
湿式摩砕を行なった。その粒度分布は第７図に示す。 このようにして得たスラリーに常温常圧下で懸濁炭酸カ
ルシウム１　ｍｏｌ当たり　アクリル酸モノマー０．０
０３ｍｏｌを添加しニーダ−撹拌後ミクロンドライヤー
（ＭＤＶ−１型細部ミクロン）を用いて３００℃で乾燥
を行なった。 このようにして得た重質炭酸カルシウム粉末の粒度分布
をセディグラフにより測定した結果を第８図に示す。 比較例４ 上記実施例４の中でアクリル酸モノマーを使用しないで
乾燥して得た重質炭酸カルシウム粉末の粒度分布測定結
果を同じく第８図に点線で示す。 実施例５ 重質炭酸カルシウム１００部に対してポリアクリル酸ソ
ーダ０．７部を添加して固形分濃度が７５重葉％になる
ようデイスパーで水にｓｉさせ、このスラリーをパール
ミル（ＰＭ２５７ＥＸ−Ｈ型アシザワ）により乾燥物の
ＢＥＴ比表面積５＝１２．５ｒｆ／ｇでかつセディグラ
フＤ１．ｇ＝０．０−となるように湿式摩砕を行なった
。その粒度分布は第９図のとおりである。 このようにして得たスラリーに常温下、ゲージ圧力４ｋ
ｇ／ａＪで空気を多孔質板を通して常温室圧下気体換算
で３５容量％吹き込み、このスラリーをスプレィドライ
ヤー（ＭＳ−１０型三菱化工機）を使用して、圧カー３
００ｍＨ，Ｏ水柱で３００℃の熱風中にスプレィノズル
より一気に噴霧させて乾燥を行なった。 このようにして得た重質炭酸カルシウム粉末の粒度分布
をセディグラフにより測定した結果を第１０図に示す。 比較例５ 上記実施例５の中で空気を使用しないで乾燥して得た重
質炭酸カルシウム粉末の粒度分布測定結果を同じく第１
０図に点線で示す。 以上のごとく、第１図〜第１０図のグラフの対比で明ら
かなように、本発明による乾燥方法で乾燥した乾燥物の
粒度は、乾燥方式及び懸濁粒子の種類を問わずスラリー
中に懸濁していた時の粒子の粒度分布と殆ど同じ分布を
示すことが分かる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１０図はＸ線透過方式のセディグラフによっ
て得られた粒度分布のグラフであり、第１゜３．５，７
．９図は乾燥前スラリーの粒度分布を示し、第２．４，
６，８，１０図は乾燥後入ラリ−の粒度分布を示す１図
中、実線は本発明方法によるもの、点線は従来法による
ものである。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　微粒子の高濃度水性分散物系に過酸化物、炭酸塩、
   無機酸又は有機酸、各種気体のそれぞれにおいて、常温
   ・常圧下水溶性で、かつ１００℃以下で分解又は反応に
   より気体を発生させ得る物質の一種類又は二種類以上を
   合計して懸濁粒子１ｍｏｌ当り０．０００１〜０．１ｍ
   ｏｌを任意の温度で常圧又は加圧下において溶解させ、
   加熱又は減圧あるいはその両者により系内に微細な気泡
   を発生させながら、水分を蒸発させ乾燥させることを特
   徴とする微粒子高濃度水性分散物の乾燥方法。 ２　微粒子の高濃度水性分散物系内に泡発生ノズル等に
   より、任意の温度で常圧又は加圧下において空気泡を常
   温常圧換算で１０〜７０容量％混在させながら水分を蒸
   発させ乾燥させることを特徴とする微粒子高濃度水性分
   散物の乾燥方法。 ３　微粒子の高濃度水性分散物系中の懸濁粒子は、無機
   物質の天然産出品又は合成品を水を媒体として摩砕又は
   粉砕したものを母体とする粒子とし、その乾燥物の粒度
   がＢＥＴ比表面積で５ｍ＾２／ｇ以上の粒子と水からな
   り、その固形分濃度が３０重量％以上である請求項１又
   は２記載の微粒子高濃度水性分散物の乾燥方法。