JPS6287237A - 表面処理粉体及びその製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は表面特性が改良された表面処理粉体及びその製
造方法に関するものである。

（従来の技術） 従来より粉体の表面特性改良のため様々な表面処理が行
なわれて来た。

これらは例えばシリコンオイル、カップリング剤、金属
セッケン、各種界面活性剤等を粉体表面にコーティング
あるいは吸着させることによる、分散性の改良、親油化
あるいは親水化、流動性の改良、付着性の改良等金目的
とするものであり、この技術は各種フィラー、化粧品、
塗料などの多くの分野で広く活用されている。

従来の表面処理方法としては例えば、粉体を水や有機溶
剤等の溶媒中に分散させ該溶媒中に添加した六回処理剤
を吸着させたり、あるいは表面処理剤を溶媒に溶解し、
こｎを処理すべき粉体に添加して該粉体災面にコーティ
ングする、方法が挙げられる。

又、別の方法としては粉体と表面処理剤との混合物をボ
ールミルを用いて粉砕処理する方法がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、これら従来の表面処理方法は分散、混合、反応
、分離、加熱などの煩雑な工程が多く、又この工程の中
で粉体が変質したり変色する等の問題があった。

又表面処理剤により粉体が造粒したり凝集する等の欠点
もあった。

例えばメチルポリシロキサン、メチル水素ポリシロキサ
ン等のシリコンオイルを溶媒に溶かし、粉体に添加後混
合し乾燥した後これを加熱することにより焼付けする表
面処理がよく行なわれている。

この方法は２次凝集した粉体粒子の上から表面処理する
乏め、ミクロ的に見ると表面はシリコンオイルがコーテ
ィングされるが凝集した内部まで均一に処理することは
できない。

又溶媒を使用するため火災の危険性や、加熱、焼付によ
る変色、変質、更に溶媒、オイルによる２次凝集粒子の
増加もあり好ましいものではない。

一方、特開昭５４−５６０８３号公報には無機粉体表面
に金属水酸化物の共存下でメチル水素ポリシロキサンを
ボールミルを用いたメカノケミカル反応により架橋重合
させる方法が記載されている。この方法によれば粉体の
凝集は少ないが反応に長時間を要し、又金属水酸化物が
必要であったり、ボールミルのポール及びポットの摩耗
により粉体に異物が混入する等の問題がある。

又アトマイザ−等の落槌式粉砕機で粉砕混合と同時に粉
体を表面処理する方法も提案されている。

この方法によればいくつかの種類の粉体に対して好まし
い表面処理をすることは可能であるが、粉体全体に対し
て均一に衝撃を与えることができないため、例えば亜鉛
華、酸化チタン、酸化鉄などの微粉末を均一に表面処理
することは困難であった。

前述のように、従来の表面処理粉体は常に好ましい性状
を有するものではなく、又、従来の表面処理方法は煩雑
であり、作業効率も悪かった。

本発明は上記従来技術における問題点を解決するための
ものであり、その目的とするところは変質、変色、造粒
及び凝集等がなく、個々の粒子表面が均一に処理されて
いる表面処理粉体を提供すること及び該表面処理粉体の
筒便迅速で且つ作業効率のよい製造方法を提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明の表面処理粉体（１、粉体を表面処理剤
で処理するにあたり、噴出気流による衝撃力を用いてメ
カノケミカル的に処理して該粉体表面上に該表面処理剤
を吸着又は結合させ之ことを特徴とする。

粉体と表面処理剤との混合物に噴出気流すなわちジェッ
ト気流を吹付げて互いに高速で衝突させ、この衝撃によ
って該粉体表面に該表面処理剤を吸着又は結合させる。

この時粉体及び表面処理剤は数１０　ｍ／５ｅｅ−数１
００　ｙｒ／／　ｓｅｃの速さで互に衝突し、そのエネ
ルギーにより粉体が更に粉砕又は解砕されると同時にそ
の表面活性の大きな面に表面処理剤が均一に強固に吸着
又は結合する。

本発明に用いる粉体としては無機粉体例えば酸化チタン
、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、弁柄、黄色酸化鉄、黒
色酸化鉄、群青、紺青、酸化クロム、水酸化クロム、マ
ンゴバイオレット等の無機顔料、タルク、カオリン、白
雲母、絹雲器その他の雲母類、炭酸マグネシウム、炭酸
カルシウム、硅酸アルミニウム、硅酸マグネシウム、硅
酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、珪ソウ土
その他の体質顔料、雲母チタン、オキシ塩化ビスマス等
の真珠光沢顔料等の粉体、その他各種金属粉体、磁性酸
化鉄、セラミック粉体等が挙げられる。又、有機粉体例
えばプラスチック粉体、トーナー、タール色素等の有機
色素も使用できる。更に無機粉体と有機粉体とを組合せ
て使用してもよい。

表面処理剤としては有機硅素化合物例えばメチル水素ポ
リシロキサン、７２ンカツプリング剤例えばビニルトリ
クロルシラン、ビニルトリス（βメトキシエトキシ）シ
ラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシ
シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン、β−（５，４−エポキシシクロヘキシル）エチルト
リメトキシシラン、ｒ−グリシドキシプロビルトリメト
キシシラン、ｒ−グリシドキシプロビルメチルジェトキ
シシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピル
トリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）ｒ−アミ
ノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピ
ルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロ
ピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリ
メトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラ
ン、シリル化剤例えばクロロシラン例えばトリメチルク
ロロシラン、ジメチルジクロロシラン、ビニルジメチル
クロロシラン、トリクロロシラン、ビニルトリクロロシ
ラン、エステルシラン例、ｔばトリメチルメトキシシラ
ン、ジメチルジメトキシン２ン、ジメチルジェトキシシ
ラン、シラザン例えばヘキサメチルジシラザン、シロキ
サン例え　　　。

ばヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルシクロナト
２シロキサン、α、ω−ジヒドロキシポリジメチルシロ
キサン並びにジメチルボリシａキシシラザン（重合度ｎ
　＝　２〜５０）が挙げられる。

特に分子内゛例えば分子鎖の末端に反応性基例えばアミ
ノ水素基（ＮＨ）、ハロゲン原子（ＣＺ。

Ｂｒ、Ｉ）、水酸基（ＯＨ）又は７　／ｌ／　ニア　＃
　シ基（ＯＲ）を有する反応性アルキルポリシロキサン
例えばシロキサン繰返し単位ｎ＝２〜５０のジメチルポ
リシロキサンが好ましい。反応性基は直接硅素原子に結
合していてもよいし、他の置換基を隔てて間接的に硅素
原子に結合していてもよい。

市販のシラ／カップリング剤やシリル化剤を使用すると
実用上都合がよい。

分子鎖末端に反応性基を有するジメチルボリ７０キサン
は反応性に富み、噴出気流（ジェット気流）による衝撃
で非常に均一に粉体表面に化学的又は物理的に固定され
るため、分散性の改良効果が顕著である。

すなわち通常のジメチルポリシロキサン油（シリコンオ
イル）では反応性基金持たず、又熱安定性も良いので、
ジェット気流による衝撃金加えても単に表面にコーティ
ングされるだけで、化学的に結合しないため例えばプラ
スチックフィラー用の表面処理剤としてはあまり好まし
くない。

特にプラスチックフィラー用として用いた場合には得ら
れた成形品の曲げ強度と衝撃強度のバランスが最も重要
であり、反応性基を有するジメチルポリシロキサンを用
いた場合にはジメチルポリシロキサンが粉体表面に均一
に吸着又は結合されることによって前記目的が充分に達
せられる。

本発明で用いる他の表面処理剤としては例えばミリスチ
ン酸アルミニウム、ミリスチン酸亜鉛、ミリスチン醒マ
グネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸
亜鉛、ステアリン酸マグネシウムの他炭素数１２〜２１
の脂肪酸の金属セッケン（脂肪酸金属塩）、レシチン及
びその金属塩又はこｎもの混合物、アシルアミノ酸例え
ばアシルグルタミン酸、アシル化コラーゲン、アシル化
リジン等のアミノ酸系界面活性剤金属塩等が挙げられる
。

アシルアミノ酸の金属塩としては例えばＡｔ。

Ｍｇ、　Ｚｎ、　Ｐｂ、　Ｃａ、　Ｚｒ、　Ｔ’ｉ、　
Ｍｎ、　Ｃｕ、　Ｓｎ、　Ｃｒ。

Ｂａ、　Ｎｉ、　Ｃｏ、　Ｆ”ｅ等の金属塩を単独又は
組合せて用いることができる。

上記表面処理剤は単独で用いても良いし又混合して用い
ても良い。

又、上記金属塩を粉体表面に吸着又は結合させる場合、
あらかじめ水又は有機溶媒に分散させるか、溶解させた
ものを用いて、ジェット気流による衝撃を加えると、よ
り均一に吸着又は結合し、同時に乾燥も進むので好都合
である。

本発明に使用する装置としては、ジェット気流式粉砕機
が挙げられる。

ジェット気流式粉砕機は、スパイラル型、ジェットオー
マイザー型、流動層型などに大別され、どのタイプも使
用可能であるが、より均一に効率良く処理出来る流動層
型が最も好ましい。

流動層型は処理容器の上部に分級機を設げてあり、所定
の粒径範囲外のものはこの分級機により再び処理ゾーン
に戻される。

一方他のタイプ例えばスパイラル型は粉体の処理を行う
容器内へのジェット気流のフィードｔを調節することに
より粉体と表面処理剤は前記容器内全水平面内で流動し
つつ回転し、この際粒径の大きな粒子は遠心力により容
器の内壁側に、粒径の小さな粒子は容器の中心部側に移
動し自動的に分級される。したがって中心部に吸入口を
設ければ所定粒径範囲の表面処理粉体を得ることができ
る。

ジェット気流に用いる気体としては空気、窒素、スチー
ム等が挙げられる。処理すべき粉体や表面処理剤の性状
に応じて選択するとよい。

ジェット気流は処理容器内に設げた１個又は複数量の噴
出口又は噴出ノズルから噴出させる。

気体として空気を用いてノズルから被処理物に吹付ける
場合、ノズル出口における空気圧は５〜８　Ｋｑ　／　
ｃｔｄ　Ｇとするのが好ましい。粉体の粉砕効率を高め
るため衝撃強度を確保するには特に６句／ｃｊＧ以上の
空気圧を用いるとよい。

表面処理剤は粉体と混合して例えばスクリューフィーグ
等により容器内に供給してもよいし。

又は粉体とは別に容器内に供給してもよい。

粉体と表面処理剤との重量比は、用いる粉体や表面処理
剤の性状及び表面処理粉体に対する要求特性等を考慮し
て選択するが、通常の用途に用いる場合には重量比で粉
体：表面処理剤＝Ｑ、０１〜１０、好ましくは（ＬＯ５
〜５とするとよい。

本発明の方法全一例を挙げて説明すると、まず粗粉砕し
たタルク等の無機粉体に反応性ジメチルポリシロキサン
等の表面処理剤を加えて均一になるまで混合する。

その後ジェット気流式粉砕機にかげてジェット気流によ
り衝撃を加える。この様にして得られ次処理粉体の表面
には、他の物質で汚染されることなく、また２次凝集が
起る以前に表面処理剤が均一に”Ａｌｌλｔ！、４ξ４
さ東う。

（実施例） 以下の実施例において本発明を更に詳細に説明する。な
お、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

実施例１： 平均粒径１０μのタルク２０Ｋｆとジメチルポリシロキ
シシラザン（１＝３０）５０Ｆとをヘンシルミキサーで
１分間混合し、次いで第１図に示す西独アルビネ社製流
動層型ジェットミル１００ＡＦＧ型を用いてノズル空気
圧７　Ｋ４／、−ｉで粉砕し、ジメチルポリシロキサン
を表面に吸着又は結合した表面処理タルク（平均粒径２
μ）をほぼ当量得た。

得られた粉体は、非常になめらかで比容積が高かった。

又、この粉体は強い疎水性を示し友。

第１図に示す装置において、表面処理剤と混合した粉体
１はホッパー２より原料槽５に入り、スクリューフィー
ダ４で粉砕室５に送られる。

粉砕室５内にはノズル６から高圧の空気を噴出させ、表
面処理剤と粉末とは粉砕室内を図中破線の矢印で示すよ
うに流動し、この間に粉体の粉砕及び表面処理が行われ
る。なお、７Ｖｉ各ノズル６の空気圧を等しくするため
の圧力調整リングであり、８は排出口である。第２図は
第１図のノズル６の部分の図中１−（線ＫＧりた拡大断
面図であり、本実施例の装置においてはノズル６は互い
に１２０°の角度で粉砕室５内にその壁面に対して垂直
に突出している。

第５図は本発明の方法に使用することのできる別のジェ
ットミルの例であり、スパイラル型ジェットミルを示す
。粉体及び表面処理剤はホッパー２より粉砕室５内に入
り空気流によって旋回しながら粉体は粉砕及び表面処理
され排出口８より排出される。第４図は第６図の■−■
線に沿った断面図である。

第５図は同様に本発明の方法に使用することのできるジ
エノトオーマイザー型のジェットミルを示す。ホッパー
２より粉砕室５内に表面処理剤とともに導入され之粉体
１は空気吹込口９より吹込まれた空気によって図中実線
矢印で示すように粉砕室５内を循環した後処理されたも
のは排出口８より取出される。

実施例２： 平均粒径８μのマイカ２０Ｋｇとミリスチン酸ソーダ６
０（１２）とをＶプレンダーで充分混合した後西独アル
ピネ社製流動層型ジェットミル２０ＯＡ　ＦＧ型内に投
入し、次に濃度２００　？／ｌの塩化アルミニウム水溶
液１．２ｔを加えながら、ノズル空気圧１０Ｋｙ／ｃｒ
Ｉで粉砕し、ミリスチン酸アルミニウムを表面に吸着又
は結合した表面処理マイカ（平均粒径５μ）をほぼ当量
得た。

得られた粉体は疎水性があり、皮膚への付着性も良かつ
た。

実施例６： 磁性酸化鉄（チタン工業■社製γ−ＭＲＤ）５麺と精製
大豆レシチン（純度９９％）１５（ｌとをＶプレンダー
で充分混合し、次いで実施例１と同じ条件で同じ装置及
び方法を用いて粉砕し、大豆レシチンを表面に吸着又は
結合した表面処理磁性粉をほぼ当量得た。

次に上記表面処理磁性酸化鉄を用いて下記組成の磁性塗
料を作った。部は重量部を示す。

六回処理γ−ＭＲＤ　　　　　　　　　　１（１３）部
塩化ビニール酢酸ビニール共重合体　　　２０部ポリウ
レタン樹脂　　　　　　　　　　　２０部メチルエチル
ケトン　　　　　　　　　１５０部メチルイソブチルケ
トン　　　　　　　１５０部アルミナ　　　　　　　　
　　　　　　５部上記組成物をボールミル中に投入し混
合、分散した。なお比較例として未処理γ−ＭＲＤに大
豆レシチンｉＶプレンダーを使用して同様の方法で混合
したものを用いて同様に磁性塗料を作で）た。

前記実施例及び比較例の磁性塗料を、分散時間１２時間
の時点で各々サンプリングし、ボリエステルフィルム上
べ乾燥塗膜５μになる様アプリケーターで塗布乾燥し分
散状態を走査型電子顕微鏡で観察した。

その結果本発明の表面処理したｒ−ＭＲＤは均一に分散
してい友が、一方未処理のｒ−ＭＲＤに大豆レシチンを
混合したものは凝集粒子が多く分散は不充分であった。

実施例４： 酸化チタン（石原産業■社製ＣＲ−５０）２０Ｋｆとジ
メチルポリシロキサンクロリド（ｎ＝５０）４００９と
をヘンシルミキサーで良く混合し、実施例１と同様の粉
砕機により同様の方法を用いてノズル空気圧６　Ｋｙ　
／　ｃｌで粉砕し六回処理酸化チタンを得た。得られた
粉体は、１次粒子（平均粒径α３μ）まで解砕され、２
次凝集はまったくなく、疎水性のある粉体となった。

この表面処理酸化チタン及び比較例として未処理の酸化
チタンをアマニ油中に１０重量％添加した分散液二種を
調製し、各々攪拌して比較テストを行なりた結果、表面
処理酸化チタンは分散性が良く、又、沈降し難かった。

実施例５： 黒酸化鉄（チタン工業■社製ＢＬ−１００）２０句とメ
チル水素ポリシロキサンａａＯｆ　トにヘンシルミキサ
ーで混合し、セイシン企業社製ジェットオーマイザー（
（１２）（１２））型（ノズル空気圧６にダ／−）を用
いてフィード量２　Ｋ４　／ｈ　ｒで粉砕し表面処理点
酸化鉄を得た。

得られた黒酸化鉄は実施例４で得られた六回処理酸化チ
タンと比較し若干疎水性は弱かったが凝集がなくなめら
かな粉体となった。

実施例６： 攪拌しながらヘーステアロイルーし一グルタミン酸モノ
ナトリウムの１０チ水溶液に硫酸亜鉛（１ｍｏ１７ｔ　
）を当量よりも過剰に加え、Ｎ−ステア０イル−し−グ
ルタミン酸亜鉛を調製した。

次いでこれを遠心脱水機で脱水後、水洗して過剰の硫酸
亜鉛及び硫酸ナトリクム全除去し６０℃で２４時間熱風
乾燥した。

更にこれをピンミルで細かく粉砕した。

平均粒径１５μのタルク２０Ｋｆと前記方法で調製した
Ｎ−ステアロイル−Ｌ−グルタミン酸亜鉛α６に４とを
西独アルピネ社製流動層型ジェットミル２００ＡＦＧ型
内に投入し、ノズル空気圧９　Ｋｑ／　７、分級機の回
転数５５０　Ｏｒ、ｐｏｍの条件下で粉砕し平均粒径５
μの表面処理メルクを得た。

得られ次表面処理メルクは疎水性があり、皮膚につける
となめらかで伸びが良かった。

（発明の効果） 上述のように本発明の表面処理粉体は、粒子の凝集や造
粒がなく非常になめらかな感触を有し、又、表面処理剤
の種類や配合比を選択することにより、穐々の表面性状
のもの全容易に得ることができる念め、各種用途例えば
化粧品用、プラスチック用、インキ用、塗料用としての
顔料及びフィラー並びに食品、金属材料、医薬品。

電気、磁性材料、セラミックなどの各種分野における添
加材に利用でき基材との親和性、分散性、流動性、付着
性に優れ、更に基材の材料強度の向上などの効果がある
。

更に本発明の表面処理粉体の製造方法は、従来の表面処
理剤を溶媒に溶かして処理すべき粉体と混合し、次いで
乾燥させる方法に比べて工程が簡単であり作業効率が向
上し、コストダウンができる。又、溶媒を使わないため
防災面で安全性が高く、作業環境を損なわない定め衛生
面でも好ましい。又、加熱工程がない次め加熱時に異臭
が発生するなどの問題も生じない。

更にボールミルや落槌式粉砕機を用いて粉砕と同時に表
面処理する方法に比べて、條面処理を１が粉体表面に均
一に吸着又は結合し、吸着強度又は結合強度も犬ぎい。

又、粉砕能力が向上するため生産性が増大する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の表面処理粉体の製造方法に使用する流
動層型ジェットミルの一例を示す断面図、 第２図は第１図の装置のノズル部分の図中Ｉ−■線に沿
った拡大断面図、 第５図は本発明の方法に使用するスパイラル型ジェット
ミルの一例を、示す断面図、第４図は第５図のＩＩ−Ｉ
Ｉ線に浴りた断面図。 第５図は本発明の方法に使用するジェットオーマイザー
型ジェットミルの一例を示す断面図である。 図中、 １・・・粉体　２・・・ホッパー　３・・・原料槽　４
・・・スクリューフィーダ　５・・・粉砕室　６・・・
ノズル７・・・圧力調整リング　８・・・排出口　９・
・・空気吹込口

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉体を表面処理剤で処理するにあたり、噴出気流
   による衝撃力を用いてメカノケミカル的に処理して該粉
   体表面上に該表面処理剤を吸着又は結合させたことを特
   徴とする表面処理粉体。
2. （２）表面処理剤が有機硅素化合物であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の表面処理粉体。
3. （３）有機硅素化合物が分子内にアミノ水素基（ＮＨ）
   、ハロゲン原子、水酸基又はアルコキシ基を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の表面処理粉体
   。
4. （４）アミノ水素基（ＮＨ）、ハロゲン原子、水酸基又
   はアルコキシ基が硅素原子に直接結合していることを特
   徴とする特許請求の範囲第５項記載の表面処理粉体。
5. （５）表面処理剤が金属セッケンであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の表面処理粉体。
6. （６）表面処理剤がレシチン、その塩又はこれらの混合
   物であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   表面処理粉体。
7. （７）表面処理剤がアシルアミノ酸金属塩であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表面処理粉体。
8. （８）容器内に粉体と表面処理剤とを供給し、該粉体と
   該表面処理剤の混合物に該容器内に設けた噴出部より気
   流を吹付け、該混合物を該容器内で流動させつつ攪拌し
   て該粉体表面上に該表面処理剤を吸着又は結合させるこ
   とを特徴とする表面処理粉体の製造方法。
9. （９）表面処理剤が有機硅素化合物であることを特徴と
   する特許請求の範囲第８項記載の表面処理粉体の製造方
   法。
10. （１０）有機硅素化合物が分子内にアミノ水素基（ＮＨ
    ）、ハロゲン原子、水酸基又はアルコキシ基を有するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の表面処理粉
    体の製造方法。
11. （１１）アミノ水素基（ＮＨ）、ハロゲン原子、水酸基
    又はアルコキシ基が硅素原子に直接結合していることを
    特徴とする特許請求の範囲第 １０項記載の表面処理粉体の製造方法。
12. （１２）表面処理剤が金属セッケンであることを特徴と
    する特許請求の範囲第８項記載の表面処理粉体の製造方
    法。
13. （１３）表面処理剤がレシチン、その塩又はこれらの混
    合物であることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載
    の表面処理粉体の製造方法。
14. （１４）表面処理剤がアシルアミノ酸金属塩であること
    を特徴とする特許請求の範囲第８項記載の表面処理粉体
    の製造方法。
15. （１５）粉体と表面処理剤との混合物を流動させつつ攪
    拌する容器が流動層型ジェット気流式粉砕機であること
    を特徴とする特許請求の範囲第８項記載の表面処理粉体
    の製造方法。