JPH1129319A - 補強性充填剤 - Google Patents
補強性充填剤Info
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- JPH1129319A JPH1129319A JP18274397A JP18274397A JPH1129319A JP H1129319 A JPH1129319 A JP H1129319A JP 18274397 A JP18274397 A JP 18274397A JP 18274397 A JP18274397 A JP 18274397A JP H1129319 A JPH1129319 A JP H1129319A
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- reinforcing
- silica
- reinforcing filler
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微粒子で、かつ、表面活性を有し、ゴム等に
添加して高い補強性を発揮する、廉価な白色系充填剤を
提供する。 【解決手段】 無機鉱物粒子の表面にシリカを表面融合
させるか又は強固に結合させて被覆した補強性充填剤。
添加して高い補強性を発揮する、廉価な白色系充填剤を
提供する。 【解決手段】 無機鉱物粒子の表面にシリカを表面融合
させるか又は強固に結合させて被覆した補強性充填剤。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はゴム等に添加して補
強効果を発現する補強性充填剤（フィラー）に関する。
さらに詳しくは本発明は、天然鉱物資源の表面改質によ
って廉価、簡便に得られる白色系補強性充填剤に関す
る。
強効果を発現する補強性充填剤（フィラー）に関する。
さらに詳しくは本発明は、天然鉱物資源の表面改質によ
って廉価、簡便に得られる白色系補強性充填剤に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来用いられている補強性ゴムフィラー
の代表的なものとしては、タイヤ等に用いられているカ
ーボンブラックが挙げられる。カーボンブラックの粒子
表面には−ＯＨ、＝Ｏ、−ＣＯＯＨ等の官能基の存在が
確認されており、これらがゴムを補強する効果に関与す
ると考えられている。カーボンブラックは比較的安価で
あり、また、補強性にも優れているため、自動車用タイ
ヤ等の補強性充填剤としては多量に用いられている。し
かし、黒色であるためにタイヤ以外の用途への使用は限
定されていた。また、カーボンブラックを使用した廃タ
イヤは焼却時にＣＯ2 等を発生するため、公害対策上、
大型タイヤにおいてホワイトカーボン等の無機フィラー
に少しずつ置換する傾向にある。また、カーボンブラッ
クは耐久性等において他の無機フィラーより劣るため、
カーボンブラックに代わる補強性充填剤の開発が要望さ
れていた。
の代表的なものとしては、タイヤ等に用いられているカ
ーボンブラックが挙げられる。カーボンブラックの粒子
表面には−ＯＨ、＝Ｏ、−ＣＯＯＨ等の官能基の存在が
確認されており、これらがゴムを補強する効果に関与す
ると考えられている。カーボンブラックは比較的安価で
あり、また、補強性にも優れているため、自動車用タイ
ヤ等の補強性充填剤としては多量に用いられている。し
かし、黒色であるためにタイヤ以外の用途への使用は限
定されていた。また、カーボンブラックを使用した廃タ
イヤは焼却時にＣＯ2 等を発生するため、公害対策上、
大型タイヤにおいてホワイトカーボン等の無機フィラー
に少しずつ置換する傾向にある。また、カーボンブラッ
クは耐久性等において他の無機フィラーより劣るため、
カーボンブラックに代わる補強性充填剤の開発が要望さ
れていた。
【０００３】一方、白色系の補強性フィラーとしては微
粉ケイ酸が挙げられる。微粉ケイ酸の補強性はカーボン
ブラックにほぼ匹敵するとされており、ホワイトカーボ
ンと呼ばれている。微粉ケイ酸のゴムの補強作用は、ケ
イ酸表面のシラノール基とゴムとの水素結合が関与して
いるものと考えられている。ケイ酸表面の官能基数は製
造方法によって大きく異なるが、補強性充填剤としての
ホワイトカーボンについては製造コストがかかるため、
ゴムの補強用フィラーとして多用されるには至っていな
い。
粉ケイ酸が挙げられる。微粉ケイ酸の補強性はカーボン
ブラックにほぼ匹敵するとされており、ホワイトカーボ
ンと呼ばれている。微粉ケイ酸のゴムの補強作用は、ケ
イ酸表面のシラノール基とゴムとの水素結合が関与して
いるものと考えられている。ケイ酸表面の官能基数は製
造方法によって大きく異なるが、補強性充填剤としての
ホワイトカーボンについては製造コストがかかるため、
ゴムの補強用フィラーとして多用されるには至っていな
い。
【０００４】他に、カオリン等の天然鉱物を微粉砕した
ものが白色系フィラーとして使用されているが、補強性
を有するハードクレーは国内ではほとんど産出しない。
また、補強性充填剤としては数μｍ〜サブミクロンの粒
子を用いる必要があるが、工業的には、粉砕による微粉
化には限界があり、現在の粉砕機では実質、不可能であ
る。また、炭酸カルシウム等のカルシウム系化合物で
は、粉砕による重質炭酸カルシウムは微粉砕が困難なた
め、消石灰スラリーに炭酸ガスを吹き込んで得られる軽
質炭酸カルシウムがフィラーとして用いられている。し
かし、表面が不活性で、ゴム分子に対し化学的にも物理
的にも活性に乏しいため、補強性充填剤ではなく単なる
フィラーとして使用されている。また、微粒子の炭酸カ
ルシウムに有機物処理を行ったものも用いられている
が、加工性は改善されるものの補強性の向上に限界があ
り、さらに補強性の高いものが望まれていた。
ものが白色系フィラーとして使用されているが、補強性
を有するハードクレーは国内ではほとんど産出しない。
また、補強性充填剤としては数μｍ〜サブミクロンの粒
子を用いる必要があるが、工業的には、粉砕による微粉
化には限界があり、現在の粉砕機では実質、不可能であ
る。また、炭酸カルシウム等のカルシウム系化合物で
は、粉砕による重質炭酸カルシウムは微粉砕が困難なた
め、消石灰スラリーに炭酸ガスを吹き込んで得られる軽
質炭酸カルシウムがフィラーとして用いられている。し
かし、表面が不活性で、ゴム分子に対し化学的にも物理
的にも活性に乏しいため、補強性充填剤ではなく単なる
フィラーとして使用されている。また、微粒子の炭酸カ
ルシウムに有機物処理を行ったものも用いられている
が、加工性は改善されるものの補強性の向上に限界があ
り、さらに補強性の高いものが望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明は、
微粒子で、かつ、表面活性を有し、ゴム等に添加して高
い補強性を発揮する、廉価な白色系充填剤を提供するこ
とを目的とする。
微粒子で、かつ、表面活性を有し、ゴム等に添加して高
い補強性を発揮する、廉価な白色系充填剤を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題に
鑑み鋭意研究した結果、天然鉱物資源である無機鉱物粒
子からなる粉体表面をメカノケミカル手段によって改質
することにより、ホワイトカーボン並みの補強性を有す
るコストの低廉な充填剤が得られることを見出し、この
知見に基づき本発明をなすに至った。すなわち本発明
は、（１）無機鉱物粒子の表面にシリカを表面融合させ
るか又は強固に結合させて被覆したことを特徴とする補
強性充填剤、（２）無機鉱物粒子が層状ケイ酸塩鉱物、
硫酸塩鉱物及び炭酸塩鉱物から選ばれる１種以上である
ことを特徴とする（１）項記載の補強性充填剤、（３）
無機鉱物粒子が粘土鉱物−ケイ酸カルシウム複合体であ
ることを特徴とする（１）項記載の補強性充填剤、
（４）粘土鉱物−ケイ酸カルシウム複合体が粘土鉱物と
カルシウム塩及び／又は消石灰とを常圧又は加圧下で反
応させて得たものであることを特徴とする（３）項記載
の補強性充填剤、及び（５）メカノケミカル手段により
シリカを無機鉱物粒子に表面融合させるか又は強固に結
合させて被覆したことを特徴とする（１）、（２）、
（３）又は（４）項記載の補強性充填剤を提供するもの
である。なお、本発明におけるメカノケミカル手段と
は、摩砕、摩擦、延伸、圧縮などの機械的エネルギーを
加える方法により、少なくとも一部に、化学反応（無機
鉱物粒子の表面とシリカとの化学結合）を生じさせるこ
とをいう。本発明におけるメカノケミカル手段には、メ
カノフュージョン、機械的粒子複合化などと呼ばれる技
術も含まれる。ここで無機鉱物粒子表面にシリカが表面
融合又は強固に結合するとは、物理的洗滌などによりシ
リカが容易に離脱等しない程度に結合していることをい
う。
鑑み鋭意研究した結果、天然鉱物資源である無機鉱物粒
子からなる粉体表面をメカノケミカル手段によって改質
することにより、ホワイトカーボン並みの補強性を有す
るコストの低廉な充填剤が得られることを見出し、この
知見に基づき本発明をなすに至った。すなわち本発明
は、（１）無機鉱物粒子の表面にシリカを表面融合させ
るか又は強固に結合させて被覆したことを特徴とする補
強性充填剤、（２）無機鉱物粒子が層状ケイ酸塩鉱物、
硫酸塩鉱物及び炭酸塩鉱物から選ばれる１種以上である
ことを特徴とする（１）項記載の補強性充填剤、（３）
無機鉱物粒子が粘土鉱物−ケイ酸カルシウム複合体であ
ることを特徴とする（１）項記載の補強性充填剤、
（４）粘土鉱物−ケイ酸カルシウム複合体が粘土鉱物と
カルシウム塩及び／又は消石灰とを常圧又は加圧下で反
応させて得たものであることを特徴とする（３）項記載
の補強性充填剤、及び（５）メカノケミカル手段により
シリカを無機鉱物粒子に表面融合させるか又は強固に結
合させて被覆したことを特徴とする（１）、（２）、
（３）又は（４）項記載の補強性充填剤を提供するもの
である。なお、本発明におけるメカノケミカル手段と
は、摩砕、摩擦、延伸、圧縮などの機械的エネルギーを
加える方法により、少なくとも一部に、化学反応（無機
鉱物粒子の表面とシリカとの化学結合）を生じさせるこ
とをいう。本発明におけるメカノケミカル手段には、メ
カノフュージョン、機械的粒子複合化などと呼ばれる技
術も含まれる。ここで無機鉱物粒子表面にシリカが表面
融合又は強固に結合するとは、物理的洗滌などによりシ
リカが容易に離脱等しない程度に結合していることをい
う。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の補強性充填剤は、母核で
ある無機鉱物粒子の表面にシリカを表面融合させるか又
は強固に結合させて被覆したことを特徴とする。本発明
において用いることのできる無機鉱物粒子としては、ま
ず、モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ス
チブンサイトなどの層状ケイ酸塩鉱物、炭酸カルシウ
ム、ドロマイトなどの炭酸塩鉱物、石こう、明ばん石な
どの硫酸塩鉱物などが挙げられ、これらは天然品でも合
成品でもよい。また、これらのいずれかを単独で用いて
も、２種以上を混合して用いてもよい。
ある無機鉱物粒子の表面にシリカを表面融合させるか又
は強固に結合させて被覆したことを特徴とする。本発明
において用いることのできる無機鉱物粒子としては、ま
ず、モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ス
チブンサイトなどの層状ケイ酸塩鉱物、炭酸カルシウ
ム、ドロマイトなどの炭酸塩鉱物、石こう、明ばん石な
どの硫酸塩鉱物などが挙げられ、これらは天然品でも合
成品でもよい。また、これらのいずれかを単独で用いて
も、２種以上を混合して用いてもよい。
【０００８】また、本発明においては、母核粒子として
無機鉱物粒子を化学処理した粘土鉱物−ケイ酸カルシウ
ム複合体を用いることができる。このときの粘土鉱物と
してはカオリン族鉱物、スメクタイト族鉱物、その他非
晶質ケイ酸を生成する鉱物を用いることができ、例えば
酸性白土、モンモリロナイト、ベントナイトなどが挙げ
られる。粘土鉱物−ケイ酸カルシウム複合体は上記の粘
土鉱物とカルシウム源となる化合物、例えばカルシウム
塩、消石灰を水溶液中で常圧又は加圧下で反応させて得
られる。乾燥した粘土鉱物に対しカルシウム源となる化
合物はＣａＯとして１０〜６０重量％用いるのが好まし
く、反応温度は５０〜１８０℃、圧力は常圧〜１０ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 が好ましい。カルシウム塩としては無機・有
機のカルシウム塩及びカルシウム水酸化物、例えば塩化
カルシウム、硝酸カルシウムなどを用いることができ
る。
無機鉱物粒子を化学処理した粘土鉱物−ケイ酸カルシウ
ム複合体を用いることができる。このときの粘土鉱物と
してはカオリン族鉱物、スメクタイト族鉱物、その他非
晶質ケイ酸を生成する鉱物を用いることができ、例えば
酸性白土、モンモリロナイト、ベントナイトなどが挙げ
られる。粘土鉱物−ケイ酸カルシウム複合体は上記の粘
土鉱物とカルシウム源となる化合物、例えばカルシウム
塩、消石灰を水溶液中で常圧又は加圧下で反応させて得
られる。乾燥した粘土鉱物に対しカルシウム源となる化
合物はＣａＯとして１０〜６０重量％用いるのが好まし
く、反応温度は５０〜１８０℃、圧力は常圧〜１０ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 が好ましい。カルシウム塩としては無機・有
機のカルシウム塩及びカルシウム水酸化物、例えば塩化
カルシウム、硝酸カルシウムなどを用いることができ
る。
【０００９】無機鉱物粒子としての上記の粘土鉱物−ケ
イ酸カルシウム複合体は、粒子が微細なうえ表面が活性
を有し、コーティングされたシリカは母核に強く固定さ
れるのでゴム混練時にシリカの被覆層が分離、剥離する
ことがなく、ゴム分子と反応して強い補強性を発揮する
ため好ましい。
イ酸カルシウム複合体は、粒子が微細なうえ表面が活性
を有し、コーティングされたシリカは母核に強く固定さ
れるのでゴム混練時にシリカの被覆層が分離、剥離する
ことがなく、ゴム分子と反応して強い補強性を発揮する
ため好ましい。
【００１０】本発明における無機鉱物粒子の平均粒径
は、適宜設定することができ、特に制限はないが、好ま
しくは１０μｍ以下、より好ましくは０．１〜５μｍと
する。無機鉱物粒子の粒径が大きすぎると鉱物粉体の表
面積が小さく、表面処理後、所望の補強効果を有するも
のが得られない。また、小さすぎると再凝集する場合が
ある。粒子の形は、球状の他、層状、板状、繊維状な
ど、どのようなものでもよい。
は、適宜設定することができ、特に制限はないが、好ま
しくは１０μｍ以下、より好ましくは０．１〜５μｍと
する。無機鉱物粒子の粒径が大きすぎると鉱物粉体の表
面積が小さく、表面処理後、所望の補強効果を有するも
のが得られない。また、小さすぎると再凝集する場合が
ある。粒子の形は、球状の他、層状、板状、繊維状な
ど、どのようなものでもよい。
【００１１】本発明において無機鉱物粒子表面に被覆さ
れるシリカは、無機鉱物粒子の粒径の１／１０〜１／１
００のものが好ましく、平均粒径が０．８μｍ以下であ
ることが好ましい。また、一次粒子径が１０〜１００ｎ
ｍであることが好ましく、２０〜５０ｎｍがさらに好ま
しい。シリカの粒径が大きすぎると無機鉱物の粒子への
緻密な被覆ができなくなり、表面性の改質が不十分とな
り十分な補強性を付与することができない。本発明の充
填剤のシリカ微粒子の皮膜は、無機鉱物の粒子の表面を
完全に覆うのが好ましいが、少なくとも６割以上覆って
いることが必要である。シリカ微粒子の使用量は、無機
鉱物の種類により異なるが、通常、無機鉱物の１０〜５
０重量％、好ましくは２０〜３０重量％である。母核粒
子の被覆層としての皮膜の厚さが０．０１〜５．０μ
ｍ、好ましくは０．０５〜２．０μｍとなるようにする
のが好ましい。
れるシリカは、無機鉱物粒子の粒径の１／１０〜１／１
００のものが好ましく、平均粒径が０．８μｍ以下であ
ることが好ましい。また、一次粒子径が１０〜１００ｎ
ｍであることが好ましく、２０〜５０ｎｍがさらに好ま
しい。シリカの粒径が大きすぎると無機鉱物の粒子への
緻密な被覆ができなくなり、表面性の改質が不十分とな
り十分な補強性を付与することができない。本発明の充
填剤のシリカ微粒子の皮膜は、無機鉱物の粒子の表面を
完全に覆うのが好ましいが、少なくとも６割以上覆って
いることが必要である。シリカ微粒子の使用量は、無機
鉱物の種類により異なるが、通常、無機鉱物の１０〜５
０重量％、好ましくは２０〜３０重量％である。母核粒
子の被覆層としての皮膜の厚さが０．０１〜５．０μ
ｍ、好ましくは０．０５〜２．０μｍとなるようにする
のが好ましい。
【００１２】本発明における無機鉱物とシリカの表面融
合又は強固な結合は、例えば前述したメカノケミカル手
段により形成することができる。その実施態様を述べる
と、粉体に対し装置の回転運動による物理的な力を作用
させる機械的複合処理を行った場合がある。この場合、
例えば母核粒子とシリカ微粒子は回転するケーシングの
内壁に遠心力で固定され、このケーシング内には円弧状
のヘッドを持つ静止したアームがあり、このヘッドとケ
ーシング内壁との曲率の差により両者の間にかみ込まれ
た粉体層が急激に圧縮されながら強力なせん断を受ける
ことにより、複合粒子（コーティング粒子）が形成され
る。このような表面改質には一般に微粉砕機として用い
られている装置を用いることができ、例えば、高速回転
式衝撃粉砕機（ピンミル、ディスクミル）、摩砕式ミ
ル、媒体攪拌型粉砕機、コスモス（商品名、川崎重工業
社製）、メカノフュージョンシステム（商品名、ホソカ
ワミクロン社製）、メカノミル（商品名、岡田精工社
製）、シータ・コンポーザ（商品名、徳寿工作所社製）
などがあり、特にメカノフュージョンシステムが好まし
く用いられる。
合又は強固な結合は、例えば前述したメカノケミカル手
段により形成することができる。その実施態様を述べる
と、粉体に対し装置の回転運動による物理的な力を作用
させる機械的複合処理を行った場合がある。この場合、
例えば母核粒子とシリカ微粒子は回転するケーシングの
内壁に遠心力で固定され、このケーシング内には円弧状
のヘッドを持つ静止したアームがあり、このヘッドとケ
ーシング内壁との曲率の差により両者の間にかみ込まれ
た粉体層が急激に圧縮されながら強力なせん断を受ける
ことにより、複合粒子（コーティング粒子）が形成され
る。このような表面改質には一般に微粉砕機として用い
られている装置を用いることができ、例えば、高速回転
式衝撃粉砕機（ピンミル、ディスクミル）、摩砕式ミ
ル、媒体攪拌型粉砕機、コスモス（商品名、川崎重工業
社製）、メカノフュージョンシステム（商品名、ホソカ
ワミクロン社製）、メカノミル（商品名、岡田精工社
製）、シータ・コンポーザ（商品名、徳寿工作所社製）
などがあり、特にメカノフュージョンシステムが好まし
く用いられる。
【００１３】上記の機械的複合化による複合粒子の生成
過程は、以下のように考えられる。まず、母核粒子の表
面にシリカ微粒子が付着、成長し、処理時間とともに付
着率を増しながら、母核粒子の比表面積は減少してい
く。そして付着率の増加が停止した後、母核粒子表面の
シリカ微粒子が緻密化し、処理時間とともに比表面積は
さらに減少する。こうして、母核粒子とシリカ微粒子が
回転するケーシングの内壁に固定され、曲率を有したヘ
ッドを持つインナーピースとの間隙で強力な圧縮力のも
とに非常に強いせん断作用を受ける。圧縮とせん断効果
が同時に作用するため、個々の粒子が粉体層内で回転運
動する傾向を持ち、粒子間相対摩擦により粒子の融合化
が促進されることによりシリカ微粒子の緻密な被覆層
（コーティング層）が母核粒子の表面に強固に（少なく
とも一部において）結合した複合粒子が形成される。し
たがって、装置の回転運動の応力条件と処理時間を変え
ることで複合粒子の被覆層（コーティング層）の微構造
を変えることが可能である。また、この機械的処理によ
り昇温するが、この時の温度は２０〜２００℃、好まし
くは８０〜１５０℃とする。このときの応力条件は、少
なくとも無機鉱物の破壊限界以下となるように回転数や
装置の幾何学因子、装置内の空気の流れ等を調整する必
要があり、好ましくは１００〜３０００ｒｐｍ、さらに
好ましくは９００〜２５００ｒｐｍで処理を行う。処理
時間は、通常１分以上、好ましくは５〜９０分である。
過程は、以下のように考えられる。まず、母核粒子の表
面にシリカ微粒子が付着、成長し、処理時間とともに付
着率を増しながら、母核粒子の比表面積は減少してい
く。そして付着率の増加が停止した後、母核粒子表面の
シリカ微粒子が緻密化し、処理時間とともに比表面積は
さらに減少する。こうして、母核粒子とシリカ微粒子が
回転するケーシングの内壁に固定され、曲率を有したヘ
ッドを持つインナーピースとの間隙で強力な圧縮力のも
とに非常に強いせん断作用を受ける。圧縮とせん断効果
が同時に作用するため、個々の粒子が粉体層内で回転運
動する傾向を持ち、粒子間相対摩擦により粒子の融合化
が促進されることによりシリカ微粒子の緻密な被覆層
（コーティング層）が母核粒子の表面に強固に（少なく
とも一部において）結合した複合粒子が形成される。し
たがって、装置の回転運動の応力条件と処理時間を変え
ることで複合粒子の被覆層（コーティング層）の微構造
を変えることが可能である。また、この機械的処理によ
り昇温するが、この時の温度は２０〜２００℃、好まし
くは８０〜１５０℃とする。このときの応力条件は、少
なくとも無機鉱物の破壊限界以下となるように回転数や
装置の幾何学因子、装置内の空気の流れ等を調整する必
要があり、好ましくは１００〜３０００ｒｐｍ、さらに
好ましくは９００〜２５００ｒｐｍで処理を行う。処理
時間は、通常１分以上、好ましくは５〜９０分である。
【００１４】このようにして得られたコーティング粒子
は表面が活性化されており、ゴムに混練した際、ゴム分
子と強固に結合できるため、補強性充填剤として用いる
ことができる。ホワイトカーボンのような補強性の強い
フィラーは、ゴムと混練するとカーボンブラックと同様
にフィラー表面に多量のゴムがゲル化付着し、強度が向
上することが知られている。したがって本発明の補強性
充填剤の場合も、同様の補強作用を発現する。本発明の
補強性充填剤は溶媒を用いない乾式法で製造できるた
め、得られた充填剤に溶媒が残存することがない。ま
た、溶媒を除去するプロセスを必要とせず、製造工程を
簡略化できる。
は表面が活性化されており、ゴムに混練した際、ゴム分
子と強固に結合できるため、補強性充填剤として用いる
ことができる。ホワイトカーボンのような補強性の強い
フィラーは、ゴムと混練するとカーボンブラックと同様
にフィラー表面に多量のゴムがゲル化付着し、強度が向
上することが知られている。したがって本発明の補強性
充填剤の場合も、同様の補強作用を発現する。本発明の
補強性充填剤は溶媒を用いない乾式法で製造できるた
め、得られた充填剤に溶媒が残存することがない。ま
た、溶媒を除去するプロセスを必要とせず、製造工程を
簡略化できる。
【００１５】
【実施例】次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明する。参考例（粘土鉱物−ケイ酸カルシウム複合
体の合成）酸性白土をボールミルで粗砕して水簸し、土
砂分離を行った後、２４時間湿式粉砕してスラリーとし
た。スラリー溶液を攪拌しながら９０℃に加熱し、塩化
カルシウム１０％水溶液を加え、炭酸ナトリウムで中和
後、同温度で５時間加熱攪拌を続けた。反応するカルシ
ウム塩がＣａＯとして乾燥粘土に対し３０重量％となる
ようにした。ついで、濾過、水洗し、１１０℃の恒温乾
燥器で乾燥し、粉砕して、モンモリロナイト−ケイ酸カ
ルシウム複合体（平均粒径２μｍ）を得た。
に説明する。参考例（粘土鉱物−ケイ酸カルシウム複合
体の合成）酸性白土をボールミルで粗砕して水簸し、土
砂分離を行った後、２４時間湿式粉砕してスラリーとし
た。スラリー溶液を攪拌しながら９０℃に加熱し、塩化
カルシウム１０％水溶液を加え、炭酸ナトリウムで中和
後、同温度で５時間加熱攪拌を続けた。反応するカルシ
ウム塩がＣａＯとして乾燥粘土に対し３０重量％となる
ようにした。ついで、濾過、水洗し、１１０℃の恒温乾
燥器で乾燥し、粉砕して、モンモリロナイト−ケイ酸カ
ルシウム複合体（平均粒径２μｍ）を得た。
【００１６】実施例１ 市販の軽質炭酸カルシウム（平均粒径２．０μｍ）７０
重量％とシリカ微粒子（平均粒径０．８μｍ）３０重量
％をメカノフュージョンシステム ＡＭ−１５Ｆ型（商
品名、ホソカワミクロン社製）で２，０００ｒｐｍにて
５０分間処理し、シリカ微粒子を被覆（コーティング）
して白色の補強性充填剤（平均粒径２μｍ、シリカ皮膜
厚０．１μｍ）を得た。このものを電子顕微鏡で観察し
たところ、軽質炭酸カルシウムの表面に微粒子のシリカ
が表面コーティングされていることが確認された。ま
た、この補強性充填剤の赤外分光曲線を炭酸カルシウ
ム、シリカ微粒子のそれとともに図１に示した。この補
強性充填剤は図１に示されるようにシリカに見られる１
０００〜１１００ｃｍ-1及び９６０ｃｍ-1、８００ｃｍ
-1、４８０ｃｍ-1付近の（Ｓｉ−Ｏ及びＳｉ−ＯＨによ
る吸収）ピークが認められた。これは母核粒子の表面は
微粒子シリカにより覆われていることを示しているもの
である。
重量％とシリカ微粒子（平均粒径０．８μｍ）３０重量
％をメカノフュージョンシステム ＡＭ−１５Ｆ型（商
品名、ホソカワミクロン社製）で２，０００ｒｐｍにて
５０分間処理し、シリカ微粒子を被覆（コーティング）
して白色の補強性充填剤（平均粒径２μｍ、シリカ皮膜
厚０．１μｍ）を得た。このものを電子顕微鏡で観察し
たところ、軽質炭酸カルシウムの表面に微粒子のシリカ
が表面コーティングされていることが確認された。ま
た、この補強性充填剤の赤外分光曲線を炭酸カルシウ
ム、シリカ微粒子のそれとともに図１に示した。この補
強性充填剤は図１に示されるようにシリカに見られる１
０００〜１１００ｃｍ-1及び９６０ｃｍ-1、８００ｃｍ
-1、４８０ｃｍ-1付近の（Ｓｉ−Ｏ及びＳｉ−ＯＨによ
る吸収）ピークが認められた。これは母核粒子の表面は
微粒子シリカにより覆われていることを示しているもの
である。
【００１７】実施例２ 参考例で得た複合体７０重量％と、実施例１で用いたと
同じシリカ微粒子３０重量％を実施例１と全く同様に処
理し、白色の補強性充填剤（平均粒径２μｍ、シリカ皮
膜厚０．１μｍ）を得た。得られた補強性充填剤粒子を
電子顕微鏡で観察したところ、シリカ微粒子が母核粒子
であるモンモリロナイト−ケイ酸カルシウム複合体表面
に緻密な被覆（コーティング）層を形成していることが
確認できた。
同じシリカ微粒子３０重量％を実施例１と全く同様に処
理し、白色の補強性充填剤（平均粒径２μｍ、シリカ皮
膜厚０．１μｍ）を得た。得られた補強性充填剤粒子を
電子顕微鏡で観察したところ、シリカ微粒子が母核粒子
であるモンモリロナイト−ケイ酸カルシウム複合体表面
に緻密な被覆（コーティング）層を形成していることが
確認できた。
【００１８】比較例１ 実施例１で用いたと同じ軽質炭酸カルシウムをそのまま
充填剤とした。 比較例２ 実施例１で用いたと同じ軽質炭酸カルシウム７０重量％
及びシリカ微粒子３０重量％を混合してそのまま充填剤
とした。 比較例３ 市販の重質炭酸カルシウム（平均粒径２．３μｍ）をそ
のまま充填剤とした。 比較例４ 市販のソフトクレー（平均粒径２．５μｍ）をそのまま
充填剤とした。 比較例５、６ 脂肪酸表面処理を行った軽質炭酸カルシウム（平均粒径
０．１μｍ）をそのまま充填剤とした。脂肪酸被覆量は
５％（比較例５）及び２％（比較例６）である。
充填剤とした。 比較例２ 実施例１で用いたと同じ軽質炭酸カルシウム７０重量％
及びシリカ微粒子３０重量％を混合してそのまま充填剤
とした。 比較例３ 市販の重質炭酸カルシウム（平均粒径２．３μｍ）をそ
のまま充填剤とした。 比較例４ 市販のソフトクレー（平均粒径２．５μｍ）をそのまま
充填剤とした。 比較例５、６ 脂肪酸表面処理を行った軽質炭酸カルシウム（平均粒径
０．１μｍ）をそのまま充填剤とした。脂肪酸被覆量は
５％（比較例５）及び２％（比較例６）である。
【００１９】試験例 上記各実施例及び比較例の充填剤と表１に示す各原料と
を表１に示す配合比で混合し、混練した。加硫は蒸気プ
レス（蒸気圧４ｋｇｆ／ｃｍ2 ）で、表２及び表３に示
す通り１５分、３０分又は４５分行った。得られたゴム
の引張強さ及び引き裂き強さを（ＪＩＳＫ６３０１）
（加硫ゴム物理試験方法）に準じて試験した。結果を表
２及び表３に示した。
を表１に示す配合比で混合し、混練した。加硫は蒸気プ
レス（蒸気圧４ｋｇｆ／ｃｍ2 ）で、表２及び表３に示
す通り１５分、３０分又は４５分行った。得られたゴム
の引張強さ及び引き裂き強さを（ＪＩＳＫ６３０１）
（加硫ゴム物理試験方法）に準じて試験した。結果を表
２及び表３に示した。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
【表３】
【００２３】表２及び表３の結果より、実施例１及び２
の補強性充填剤を用いたゴムの強度は引張強さ、引き裂
き強さとも十分であり、特に母核として粘土鉱物−ケイ
酸カルシウム複合体を用いると非常に高い補強性を有す
る充填剤が得られることがわかる。実施例２で得られた
補強性充填剤の補強性はホワイトカーボンに匹敵するも
のであり、従来のゴム補強性フィラーに代えて用いるこ
とのできる白色系充填剤であることがわかる。
の補強性充填剤を用いたゴムの強度は引張強さ、引き裂
き強さとも十分であり、特に母核として粘土鉱物−ケイ
酸カルシウム複合体を用いると非常に高い補強性を有す
る充填剤が得られることがわかる。実施例２で得られた
補強性充填剤の補強性はホワイトカーボンに匹敵するも
のであり、従来のゴム補強性フィラーに代えて用いるこ
とのできる白色系充填剤であることがわかる。
【００２４】
【発明の効果】本発明の充填剤は、無機鉱物粒子の表面
を改質したことにより、ホワイトカーボンとほぼ同等の
高い補強性を有する。天然窯業資源を原料とするため廉
価に得ることができ、また、溶媒を用いない乾式法で製
造できるため、溶媒除去の工程を必要とせず製造工程を
簡略化することができる。さらに、本発明の充填剤は白
色粉末であるため着色性に優れ、カーボンブラックを用
いることのできなかった種々の用途にも使用が可能であ
る。ゴム等に添加してその強度とともに耐久性等の物性
も向上させるという優れた効果を奏する。
を改質したことにより、ホワイトカーボンとほぼ同等の
高い補強性を有する。天然窯業資源を原料とするため廉
価に得ることができ、また、溶媒を用いない乾式法で製
造できるため、溶媒除去の工程を必要とせず製造工程を
簡略化することができる。さらに、本発明の充填剤は白
色粉末であるため着色性に優れ、カーボンブラックを用
いることのできなかった種々の用途にも使用が可能であ
る。ゴム等に添加してその強度とともに耐久性等の物性
も向上させるという優れた効果を奏する。
【図１】実施例１で得られた補強性充填剤、炭酸カルシ
ウム及びシリカ微粒子の赤外分光曲線を示す。
ウム及びシリカ微粒子の赤外分光曲線を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０９Ｃ 3/06 Ｃ０９Ｃ 3/06 (72)発明者 三好 潔治 山口県山口市朝田1163−３ (72)発明者 前野 昌弘 山口県宇部市東小羽山４−８−39 (72)発明者 桑原 東方 栃木県黒磯市美原町４−821
Claims (5)
- 【請求項１】 無機鉱物粒子の表面にシリカを表面融合
させるか又は強固に結合させて被覆したことを特徴とす
る補強性充填剤。 - 【請求項２】 無機鉱物粒子が層状ケイ酸塩鉱物、硫酸
塩鉱物及び炭酸塩鉱物から選ばれる１種以上であること
を特徴とする請求項１記載の補強性充填剤。 - 【請求項３】 無機鉱物粒子が粘土鉱物−ケイ酸カルシ
ウム複合体であることを特徴とする請求項１記載の補強
性充填剤。 - 【請求項４】 粘土鉱物−ケイ酸カルシウム複合体が粘
土鉱物とカルシウム塩及び／又は消石灰とを常圧又は加
圧下で反応させて得たものであることを特徴とする請求
項３記載の補強性充填剤。 - 【請求項５】 メカノケミカル手段によりシリカを無機
鉱物粒子に表面融合させるか又は強固に結合させて被覆
したことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の補
強性充填剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18274397A JPH1129319A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 補強性充填剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18274397A JPH1129319A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 補強性充填剤 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1129319A true JPH1129319A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16123667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18274397A Pending JPH1129319A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 補強性充填剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1129319A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003535008A (ja) * | 2000-05-30 | 2003-11-25 | アンヴァンシル | アルキル−またはアリール−ハロゲンシランの調製のためのケイ素粉末 |
| WO2004009711A1 (ja) * | 2002-07-19 | 2004-01-29 | Shiraishi Kogyo Kaisha Ltd. | 改質炭酸カルシウム及びこれを含むポリマー組成物並びにそれらの製造方法 |
| JP2010090225A (ja) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | ベーストレッド用ゴム組成物及びタイヤ |
| JP2010155884A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Jgc Catalysts & Chemicals Ltd | 熱可塑性樹脂組成物およびフィルム |
| JP2010155735A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Jgc Catalysts & Chemicals Ltd | 薄片状複合シリカ微粒子分散液およびその製造方法 |
| JP2015524858A (ja) * | 2012-07-02 | 2015-08-27 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーＥ．Ｉ．Ｄｕ Ｐｏｎｔ Ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ Ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | 改変充填剤粒子を用いて充填剤入りポリマー材料を製造するための方法 |
-
1997
- 1997-07-08 JP JP18274397A patent/JPH1129319A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003535008A (ja) * | 2000-05-30 | 2003-11-25 | アンヴァンシル | アルキル−またはアリール−ハロゲンシランの調製のためのケイ素粉末 |
| JP4782968B2 (ja) * | 2000-05-30 | 2011-09-28 | ロディア シリコンヌ エス．アー．エス． | アルキル−またはアリール−ハロゲンシランの調製のためのケイ素粉末 |
| WO2004009711A1 (ja) * | 2002-07-19 | 2004-01-29 | Shiraishi Kogyo Kaisha Ltd. | 改質炭酸カルシウム及びこれを含むポリマー組成物並びにそれらの製造方法 |
| JPWO2004009711A1 (ja) * | 2002-07-19 | 2005-11-17 | 白石工業株式会社 | 改質炭酸カルシウム及びこれを含むポリマー組成物並びにそれらの製造方法 |
| KR100939818B1 (ko) | 2002-07-19 | 2010-02-02 | 시라이시 고교 가부시키가이샤 | 개질 탄산칼슘, 이를 포함하는 폴리머 조성물 및 이들의제조 방법 |
| JP2010090225A (ja) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | ベーストレッド用ゴム組成物及びタイヤ |
| JP2010155884A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Jgc Catalysts & Chemicals Ltd | 熱可塑性樹脂組成物およびフィルム |
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| JP2015524858A (ja) * | 2012-07-02 | 2015-08-27 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーＥ．Ｉ．Ｄｕ Ｐｏｎｔ Ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ Ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | 改変充填剤粒子を用いて充填剤入りポリマー材料を製造するための方法 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070731 |