JP2006075668A

JP2006075668A - 表面改質微細粒子の製造方法、この方法を用いた機能性微細粒子分散樹脂チップの製造方法および装置

Info

Publication number: JP2006075668A
Application number: JP2004259455A
Authority: JP
Inventors: Kishihiro Yamaoka; 岸泰山岡; Ippei Muneoka; 一平宗岡
Original assignee: ASADA TEKKO KK; KCK OYO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Current assignee: ASADA TEKKO KK; KCK OYO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】機能性微細粒子を液状あるいはゾル状を呈する溶媒としての合成樹脂中に極めて効率的に均一に分散させることができる。
【解決手段】機能性微細粒子１が吸収し得る給油量に満たない界面改質剤２を機能性微細粒子１に配合した後、摩砕剪断工程Ｐ１を経て機能性微細粒子１の外周面に１０〜数１０オングストロームの膜厚で修飾された表面改質微細粒子を得るとともに、表面改質微細粒子にマトリックス樹脂５を混合し、混練分散することによって前記表面改質微細粒子が前記合成樹脂中に分散させる樹脂チップ製造工程Ｐ３を経ることによりチップ状の粒子分散樹脂チップ６を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、塗料、インキ、カラートナーあるいは各種の機能的なプラスチック製品等の製造に対する適用が好適な表面改質微細粒子の製造方法、この方法を用いた機能性微細粒子分散樹脂チップの製造方法および装置に関するものである。

塗料やインキは、機能性微細粒子が適用された製品の一種であるが、かかる塗料は、主として顔料とビヒクル（溶質である顔料を分散させる溶媒）との混合物である。塗料の場合、ビヒクル中に分散されている顔料は、粒子径が通常０．５μｍ〜１０μｍのものが一般的である。これに対しインキは、通常、塗料の場合より粒子径の小さい０．１μｍ〜０．３μｍの粒子径の顔料が使用される。

これら塗料や塗料やインキの製造において、顔料のビヒクル中での混練分散は、所定の方法でビヒクルの体積分率を決め、分散系の粘度を５×１０^５Ｐａ・ｓ以下に調整をして回分式の混練機、バタフライミキサー、ニーダー、加圧ニーダーあるいはロールミル等により行なっていた。そして、塗料やインキ等の着色剤の機能性微細粒子の表面を改質してビヒクル中に分散させ易くするべく、分散溶媒（ビヒクル）中に少量の界面改質剤を分散させ、これによって機能性微細粒子とビヒクルとでゾル状態またはゲル状態を現出させていたのである。

ところで、近年、機能性微細粒子として数ナノメートルの微細粒子を適用することが多くなっている。かかる粒径の微細粒子は、微細化するに伴い熱力学的に表面エネルギーが増大することから、微細粒子は表面エネルギーを少なくすることにより安定化しようとして互いに凝集し、３０〜５０μｍの二次凝集粒子を形成する傾向にある。この二次凝集粒子は、従来の単純に攪拌する機能のみを備えた混練機等では効率的に解砕することができなかった。

すなわち、液相（ビヒクル）一固相（微細粒子）系において、固相である微細粒子のビヒクル中での分散を効率よく行なうためには、当該分散系に係る剪断力をいかに大きくするかが重要である。分散系の剪断応力は、粘性流体に関する非ニュートン流動から次式によって表すことができる。

τｎ＝η・Ｄｓ＝η・ｖ／ｔ‥‥‥‥‥‥‥‥（１）
但し、式中、τｎは剪断応力、ηは分散系の粘度、ＤおよびＶ／ｔは剪断速度勾配またはずり速度、Ｖは速度、ｔは剪断断が作用する２面間の距離を表す。

また分散系に機能性微細粒子が含まれているとき、式（１）の粘度は分散液のみの場合の抵抗の他に機能性微細粒子の抵抗が加わってくるため、粘度ηに関しアインシュタインは流体力学の見地から分散系の粘度について次式を導いている。

η＝η_０（１＋２．５φ）・・・‥‥‥‥‥‥‥‥（２）
但し、式中、η_０は分散液のみの粘度、φは球形機能性微細粒子の体積分率を表す。

前記式（１）によれば、系に含まれる二次凝集粒子に大きな剪断力てを与えてこれを解砕するには、系の粘度を高め剪断出力を大きくするか、あるいは混練装置の回転速度を高める必要がある。しかしそれには従来の攪拌を主体とした混練機等では限界があり、安全な操業の範囲内では、微細粒子の二次凝集粒子を解砕するまでには至らないというのが現状であった。

ところで本発明者は、かねてより微細粒子の分散や微細粒子の周面に関する技術につき鋭意研究開発を重ねてきた。例えば、特許文献１〜４には本発明者の発明に係る微細粒子の分散や微細粒子の周面に関する技術が開示されている。特許文献１には、機能微細粒子と樹脂との混練分散装置の関する技術が開示され、特許文献２には、有機質高分子粒子と無機質微細粒子との複合粉末の製法が開示され、また、特許文献３には、粒子の粉砕方法が開示されている。さらに、特許文献４に開示の技術では、特許文献３に記載の装置を応用し、超微粉体と樹脂との効率的な混練を達成している。当該技術は、まず、樹脂が固体状態を保つ温度域で超微粉体を解砕し、更に樹脂の溶融温度域に加温してから剪断力を加えることによって、樹脂中に超微粉体を分散させるものである。

特許文献３の技術は、上記式（１）で示したとおり、液相一固相の分散系では効率的に超微細粒子の凝集の解砕と分散は困難であるが、固相一固相の分散系では、より効率的な分散が可能となることを見出した結果得られたものであり、特許文献４の技術は、特許文献３の技術を基礎にしたさらなる新展開の技術である。

詳しくは、粉体と粉体との混練時に作用する剪断力τは、クーロンの摩擦則から次の式（３）で表される。

τ＝δｔａｎφｉ＋Ｃ＝δμｉ＋Ｃ‥‥‥‥‥‥（３）
但し、式中、δは圧縮力、φｉは内部摩擦角、 μｉは摩擦係数、Ｃは付着力を表す。

ここで、粘性流体の分散系に作用する分散に必要な液相一固相系の剪断力は、先に式（１）に示したように、溶融高分子の粘度ηの影響を強く受けるが、「粉体−粉体」同士の混練時における剪断力は、式（３）で示されるように、粉体同士の摩擦係数と圧縮力によって材料に直接作用させることができる。したがって、特許文献３に開示されている技術は、「固相−固相」系での凝集粒子の解砕工程を経ることによって、より効率的な分散が達成できることを示唆しているのである。
特公平０２−００００９２号公報特開平１０−２０２６５３号公報特開２００２−１１５４号公報特開２００２−３４７０２０号公報

しかし、超微細粒子である、いわゆるナノ粒子（例えば前記顔料）を液状あるいはゾル状の溶媒（例えば前記ビヒクル）に均一に分散させるに際し、「固相−固相」系に関する特許文献３および特許文献４の技術がそのまま適用される訳ではなく、当業界においてこれの解決が嘱望されているのが実情であった。

本発明は、かかる状況に鑑みなされたものであって、機能性微細粒子を液状あるいはゾル状を呈する溶媒としての合成樹脂中に極めて効率的に均一に分散させることができる表面改質微細粒子の製造方法、この製造方法を利用した機能性微細粒子分散樹脂チップの製造方法および装置を提供することを目的としている。

そして、本発明は、機能性微細粒子を界面改質するとき、分散溶媒中に機能性微細粒子と界面改質剤が少量に分散しているゾル状態またはゲル状態の複合物にレオロジー的な流動特性を示す剪断を与えて分散する従来の分散方式を採用するものではなく、界面改質剤を採用した上でのトライボロジー的な摩砕剪断処理を前提とした分散処理により２〜４ｎｍの修飾膜で機能性微細粒子の表面を修飾する方法（本発明の基礎となる方法）を提供し得るものである。

請求項１記載の発明は、機能性微細粒子が吸収し得る量に満たない界面改質剤を機能性微細粒子に配合した後、摩砕剪断処理を施す工程を経て機能性微細粒子の外周面に１０〜数１０オングストロームの膜厚で修飾された表面改質微細粒子を得ることを特徴とする表面改質微細粒子の製造方法である。

かかる構成を採用したことにより、界面改質剤の付与された機能性微細粒子に摩砕剪断工程で摩砕剪断処理が施されるとともに、生成した機能性微細粒子の二次凝集粒子に対しても同様の摩砕剪断処理が施され、これによって機能性微細粒子がさらに微細に摩砕されるとともに、生成した二次凝集粒子も確実、かつ、迅速に解砕され、これによって機能性微細粒子の表面に界面改質剤が所定の厚み寸法（例えばナノ単位の膜厚）で付与された表面改質微細粒子が得られるため、表面改質微細粒子の製造効率が従来の単純に攪拌したり混練するだけの製造方法に比べて格段に向上する。

そして、得られた表面改質微細粒子は、これ自身で機能性を備えた微細粒子（例えば化粧用の微粉体や放香発生用の微粉体、中身と表面とが異なる薬効を備えた薬剤としての微粉体等）として利用することができる他、これらを樹脂中に均一に分散させることによって得られる、いわゆるマトリックス樹脂の機能化原料として好適に使用される。

また、機能性微細粒子あるいは二次凝集粒子の摩砕剪断処理において、機能性微細粒子の表面は、薄層状態の界面改質剤によって修飾されているため、この薄層の界面改質剤が潤滑作用を発揮することで機能性微細粒子等が摩砕剪断用の機器内で詰まって機器の正常な運転が阻害されるような不都合が回避される。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の表面改質微細粒子の製造方法において、表面改質微細粒子に所定の合成樹脂を混合し、混練分散することによって前記表面改質微細粒子を前記合成樹脂中に分散させる樹脂チップ製造工程を経ることにより機能性微細粒子分散樹脂チップを得ることを特徴とする機能性微細粒子分散樹脂チップの製造方法である。

かかる構成によれば、樹脂チップ製造工程において、摩砕剪断工程で得られた表面改質微細粒子に、例えば所定の温度に加熱することによって流動性が付与された所定の合成樹脂を混合して混練分散することにより、表面改質微細粒子は、その表面に膜状で付与された界面改質剤の作用で合成樹脂中に迅速、かつ、均一に分散し、これによって機能性微細粒子分散樹脂チップ（いわゆるマトリックス樹脂）が得られる。

そして、界面改質剤として例えば親水基および親油基の双方を備えた液状の物質を採用した場合、界面改質剤の親水基側が例えば炭素等からなる親水性の機能性微細粒子の表面に付着する一方、界面改質剤の親油基側が外方に向いた状態になるため、流動性を備えた合成樹脂はこの親油基となじみ、これによって表面改質微細粒子は合成樹脂中へ迅速に分散し、これによって機能性微細粒子が合成樹脂中に均一に分散した、いわゆる機能性微細粒子分散樹脂チップが容易に得られる。

また、界面改質剤の作用により、請求項１記載の発明と同様に摩砕剪断用の機器内での詰りの発生が防止される。

請求項３記載の発明は、摩砕剪断工程における摩砕剪断処理をそれぞれ複数段で繰り返した後、前記樹脂チップ製造工程を実行することを特徴とする機能性微細粒子分散樹脂チップの製造方法である。

かかる構成によれば、摩砕剪断工程における摩砕剪断処理をそれぞれ複数段で繰り返すことにより、機能性微細粒子の表面に界面改質剤の修飾膜がより確実に形成される。したがって、得られた表面改質微細粒子を樹脂チップ製造工程の原料として使用することにより、機能性微細粒子が合成樹脂中により均一に分散した機能性微細粒子分散樹脂チップが得られる。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の表面改質微細粒子の製造方法または請求項２若しくは３記載の機能性微細粒子分散樹脂チップの製造方法に使用される機能性微細粒子分散樹脂チップの製造装置であって、円筒状のケーシング内に同心で内装される環状の固定円盤と、この固定円盤に同心で嵌挿され、かつ、駆動手段によって軸回りに回転する回転円盤とを有し、前記回転円盤と前記固定円盤との対向面にそれぞれ摩砕剪断空間を形成するキャビティ内に、被混練捏和物である前記界面改質剤の付与された機能性微細粒子、前記二次凝集粒子または前記表面改質微細粒子と前記合成樹脂との混合物を連続的に供給する供給装置とを備え、前記キャビティは、前記固定円盤と前記回転円盤との軸回りの相対回転によってキャビティ内の前記被混練捏和物に摩砕剪断処理を施し得るべく構成されていることを特徴とする機能性微細粒子分散樹脂チップの製造装置である。

かかる構成の製造装置によれば、機能性微細粒子、二次凝集粒子または表面改質微細粒子と合成樹脂との混合物（被混練捏和物）を、供給手段を介して円筒状のケーシング内に同心で内装される環状の固定円盤と、この固定円盤に同心で嵌挿され、かつ、駆動手段によって軸回りに回転する回転円盤との間に加圧状態で供給することにより、被混練捏和物は、固定円盤および回転円盤の対向面にそれぞれ形成された摩砕剪断空間であるキャビティ内に導入され、固定円盤と回転円盤との軸回りの相対回転によって各キャビティの境界位置にある被混練捏和物は剪断される状態で摩砕剪断処理が施され、これによって極めて高品質の混練捏和物が迅速に得られる。

具体的には、被混練捏和物が機能性微細粒子である場合は、当該機能性微細粒子が分断されてより細粒化が進行し、被混練捏和物が二次凝集粒子である場合は、当該二次凝集粒子が解砕されてより迅速に解砕物が得られ、被混練捏和物が表面改質微細粒子と合成樹脂との混合物である場合は、マトリックス樹脂の中に機能性微細粒子が均一に分散した機能性複合樹脂が得られる。

このように、固定円盤に対し回転円盤を同心で回転させるという簡単な操作で、それぞれのキャビティ内に加圧状態で供給された被混練捏和物は、各キャビティの境界位置で「固体−固体」系の剪断処理を施されることになるため、従来のように単純に被混練捏和物をすり潰す捏和処理を施す場合に比較し、格段に破砕効率が向上する。

また、摩砕剪断処理の対象物である機能性微細粒子等は、表面改質微細粒子によって修飾されているため、この表面改質微細粒子が潤滑剤としての役割を果たす。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の機能性微細粒子分散樹脂チップの製造装置と、機能性微細粒子が前記給油量を満たした状態で運転される装置とが多段に設けられていることを特徴とする機能性微細粒子分散樹脂チップの製造装置である。

かかる構成を採用したことにより、被混練捏和物は、摩砕剪断空間を有する固定円盤および回転円盤を備えてなる請求項４記載の製造装置と、従来の機能性微細粒子が給油量を満たした状態で運転される装置との双方で処理されるため、原料としての被混練捏和物の状況や最終製品の品質等を勘案して、これらの最適の組み合わせを選択し得るようになる。

請求項６記載の発明は、請求項４記載の機能性微細粒子分散樹脂チップの製造装置が多段で設けられていることを特徴とする機能性微細粒子分散樹脂チップの製造装置である。

かかる構成を採用したことにより、チップの製造装置が１段で設けられている場合に比較し、より高品質の機能性微細粒子分散樹脂チップが得られる。

請求項１記載の発明（表面改質微細粒子の製造方法）によれば、摩砕剪断工程を経ることにより得られた表面改質微細粒子は、これ自身で機能性を備えた微細粒子（例えば、微細粒子の機能性として、着色性、導電性、磁性、電熱性、圧電性、制振性、遮音性、放射線防護、紫外線防護等）として利用することができる他、これらを樹脂中に均一に分散させることによって得られる、いわゆるマトリックス樹脂の機能化原料として好適に使用することができる。

請求項２記載の発明によれば、樹脂チップ製造工程において、摩砕剪断工程で得られた表面改質微細粒子に、例えば所定の温度に加熱することによって流動性が付与された所定の合成樹脂を混合して混練分散することにより、表面改質微細粒子は、その表面に膜状で付与された界面改質剤の作用で合成樹脂中に迅速、かつ、均一に分散し、これによって機能性微細粒子分散樹脂チップを容易、かつ、迅速に得ることができる。

請求項３記載の発明によれば、摩砕剪断工程における摩砕剪断処理をそれぞれ複数段で繰り返すことにより、機能性微細粒子の表面に界面改質剤の修飾膜がより確実に形成され、これによって得られた表面改質微細粒子を樹脂チップ製造工程の原料として使用することにより、機能性微細粒子が合成樹脂中により均一に分散した機能性微細粒子分散樹脂チップを得ることができる。

請求項４記載の発明によれば、固定円盤に対し回転円盤を同心で回転させるという簡単な操作で、それぞれのキャビティ内に加圧状態で供給された被混練捏和物に対し各円盤のキャビティの境界位置で「固体−固体」系の剪断処理を施されることになるため、従来のように単純に被混練捏和物をすり潰す捏和処理を施す場合に比較し、格段に破砕効率を向上させることができる。

請求項５記載の発明によれば、原料としての被混練捏和物の状況や最終製品の品質等を勘案して、請求項４記載の製造装置と、従来の混練捏和装置との最適の組み合わせを選択することができる。

請求項６記載の発明によれば、チップの製造装置が複数段で設けられるため、１段で設けられている場合に比較し、より高品質の機能性微細粒子分散樹脂チップを製造することができる。

図１は、本発明に係る表面改質微細粒子の製造方法および機能性微細粒子分散樹脂チップの製造方法についてその概要を説明するための工程図である。図１に示すように、界面改質微細粒子４は、機能性微細粒子１および界面改質剤２の混合物に対して摩砕剪断処理を施す摩砕剪断工程Ｐ１および二次凝集粒子解砕工程Ｐ２を経ることによって得られる。また、マトリックス樹脂５は、摩砕剪断工程Ｐ１および二次凝集粒子解砕工程Ｐ２で得られた界面改質微細粒子４に対し引き続き摩砕剪断処理を施すと同時にマトリックス樹脂５に対する分散処理を施す樹脂チップ製造工程Ｐ３を経ることによって製造される。

まず、本発明に係る摩砕剪断工程Ｐ１および二次凝集粒子解砕工程Ｐ２を説明する。これらの工程Ｐ１、Ｐ２では、二次凝集粒子３の解砕Ｐ２１と、解砕された粒子への界面改質剤２の表面修飾Ｐ２２とが行われ、機能性微細粒子１を界面改質剤２でナノ修飾した複合体がつくられる。界面改質剤２の修飾厚さは、２．０〜４．０ｎｍ（２０〜４０オングストローム）に相当する適量を機能性微細粒子１の表面積から計算して配合する。界面改質剤２と機能性微細粒子１との混合系に摩砕剪断処理を施すとき、剪断流動の特性を示すレオロジー的な処理ではなく、トライボロジー的な剪断力を作用させることによって、二次凝集粒子３を一次粒子へ解砕するようにしている。

ついで、樹脂チップ製造工程Ｐ３は、摩砕剪断工程Ｐ１の機能性微細粒子１を界面改質剤２でナノ修飾した界面改質微細粒子４に、マトリックス樹脂５をさらに５ｎｍ前後に相当する微量を配合して機能性微細粒子分散樹脂チップ（以下、粒子分散樹脂チップ６という）を得る工程である。このときの混合系に摩砕剪断処理を施すとき、混合系にはレオロジー的剪断流動特性を示す状態になるが、当該マトリックス樹脂５を熔融させない弾性率が５×１０５Ｎ／ｍ^２以上とする温度に制御し混練分散することによって機能性微細粒子１のマトリックス樹脂５に対する混練分散が行われ、これによって粒子分散樹脂チップ６を得ることができる。

本発明で使用する「機能性微細粒子１」は、最終的に得られる機能性微粉体粒子複合樹脂を利用する塗料・インキ・ブラスチック等に様々な機能を付与できる粒子をいう。近年、分散体に含まれる機能性微細粒子１の微細化が求められているが、粒子が小径であるほど凝集する傾向が高いため、この二次凝粒子（二次凝集粒子３）を解砕して界面改質する技術が切望されていた。また、本発明であれば、凝集力の強い小径微細粒子であっても、剪断分散を効率よく行なうことが可能である。

界面改質微細粒子４は、機能性微細粒子１を当該界面改質剤でナノ修飾した状態の複合体であり、コートする修飾厚さを２．０〜４．０ｎｍ（２０〜４０オングストローム）に相当する適量を当該機能性微細粒子１の表面積から計算して配合する。そして、界面改質剤２と当該機能性微細粒子１との混合系に摩砕剪断を付与するとき、当該機能性微細粒子１と当該界面改質剤２との摩砕剪断作用の関係はレオロジー的剪断流動（「固体−液体」系の剪断流動）の特性を示すことがなく、トライボロジー的な剪断力（「固体−固体」系の剪断力）を作用させることによって当該機能性微細粒子１の二次凝集粒子３を一次粒子へ解砕し、同時に機能性微細粒子１に界面改質剤２がコーティングされる。

機能性微細粒子１の種類は特に限定されないが、以下のものを例示することができる。例えば、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化スズ、酸化アンチモン等の酸化物；水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物；炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸バリウム、ドーソナイト、ハイドロタルサイト等の炭酸塩；硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の硫酸塩；ケイ酸カルシウム（ウォラストナイトやゾノライト）、タルク、クレマイカー、モンモリロナイト、ベントナイト、活性白土、セピオライト、イモゴライセレリサイト等のケイ酸塩；グラファイト、カーボンナノチューフラーレン等の炭素類；その他の金属粉等を挙げることができる。

また、機能性微細粒子１としては、ハンザイエロー、パーマネントイエローＨＲ、トルイジンレッド、キナクリドンレッド、ウオネチングレッド、銅フタロシアニンブルー、銅フタロシアニングリーン、グリンゴールド、ジオキソデインバイオレット等の着色有機顔料；酸化チタン、硫化亜鉛、銅白、リトポン、亜鉛華、カーボンブラック、黒鉛、黒鉄、ベンガラ、鉛丹、朱、モリブデン赤、亜鉛華銅、アンチモン赤、フェロシアン銅、アンバー、酸化鉄、シエナ、黄鉛、ジンククロメート、合成オーカ、チタン黄、ストロンチウム黄、クロム緑、酸化クロム緑、ビリアジン、亜鉛緑、コバルト緑、セルリアン青、エメラルド緑、マンガン青、マンガン紫、紺青、群青等の着色顔料を挙げることができる。

機能性微細粒子１としては、上記の例から１つを選択して使用してもよいし、２以上を選択し混合して用いてもよい。

実施温度を上げない場合や充分な流動性を得たい場合には、樹脂組成物（マトリックス樹脂５）に溶剤を添加する。ここで使用される溶剤としては、マトリックス樹脂５を溶解できるものを選択すればよい。例えばヘキサン等の脂肪族炭化水素類；シクロヘキサン等の環状炭化水素類；ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、スチレン、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン等の芳香族炭化水素類；四塩化炭素、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン、ジクロロメタン、１，１，１−トリクロロエタン、トリクロロブタン、トリクロロエチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素類；クロロシクロヘキサン等のハロゲン化環状炭化水素類；クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、α−ブロモナフタレン等のハロゲン化芳香族炭化水素類；メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｎ−ペンタノール、２−エチルブタノール、２−工チルヘキサノール、メチルイソブチルカルビノール、プロピレングリコール、エチレングリコール、１，３−ブタンジオール、グリセリン等の脂肪族アルコール類；シクロヘキサノール等の環状脂肪族アルコール類；ｍ−クレゾール等の芳香族アルコール類；乳酸エチル、乳酸ｎ−ブチル等の乳酸エステル類；２−ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、２−ブトキシエタノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテルアルコール類；２，２−ジクロロジエチルエーテル等のハロゲン化エーテル類；ジアセトンアルコール等のケトンアルコール類；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシメタン等のエーテル類、ジエチルスルフィド、二硫化炭素、ジメチルスルホキシド等の硫黄系溶媒；プロピレンカーボネート、７−ブチロラクトン等の環状エステル類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソアミルケトン、ジイソブチルケトン、メシチルオキシド等の脂肪族ケトン類；イソホロン、シクロヘキサノン等の環状脂肪族ケトン類；アセトフェノン等の芳香族ケトン類；酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソアミル、酢酸セロソルブ等の酢酸エステル類；イソ酪酸イソブチル等の酪酸エステル類；アセトニトリル、ブチロニトリル等のニトリル類；ニトロメタン、ニトロプロパン、２一二トロプロパン等のニトロ化脂肪族炭化水素類；ニトロベンゼン等のニトロ化芳香族炭化水素類；アニリン等の芳香族アミン類；エタノールアミン等のアミンアルコール類；ホルムアミド、ジメチルホルムアミド等のアミド類；ジプロピルアミン、ジプロピルアミン、ジエチルアミン、シクロヘキシルアミン等のアミン類；モルホリン、Ｎ−メチルー２−ピロリドン等のヘテロサイクル類；ピリジン、フラン等のヘテロアリール類；酢酸、ギ酸、酪酸等の酸類；ベンズアルデヒド等の芳香族アルデヒド類；無水酢酸等の酸無水物類；水；およびこれらから選択される２種以上の混合溶媒を使用することができる。

上記界面改質剤２としては、例えば表１に示すシランカップリング剤を挙げることができる。

また、界面改質剤２として表２に示すアルミネート系カップリング剤を挙げることができる。

さらに、界面改質剤２として表３に示すチタネート系カップリング剤を挙げることができる。

その他、樹脂組成物（マトリックス樹脂５）に高分子分散剤として、味の素株式会社のアジスーパーＰＢ８２１、ＰＮ４１１、ＰＡ１１１やＣｏｌｏｕｒｓ＆ＦｉｎｅＣｈｅｍｉｃａｌｓ社のＳｏｌｓｐｅｒｓｅ３０００，５０００，６０００，９０００，１２０００，１３２４００，１３９４０，１７０００，１７２４０，１７９４０，２００００，２１０００，２２０００，２４０００，２７０００（以上、商品名）を添加してもよいが、添加成分はこれらに限定されるものではない。

本発明による界面改質剤２の機能性微細粒子１に対する配合処理は、「機能性微細粒子１の体積分率」に対して臨界体積分率よりも低い割合で添加した「混合体」とし、当該混合体にトライボロジー的な摩砕剪断力を作用させることにより行われる。

ここで界面改質剤２の「臨界体積積分率」とは、機能性微細粒子１を圧密充填にした場合に生じる空隙に、界面改質剤が吸油量以下に配合された状態における機能性微細粒子１に対する界面改質剤２の体積分率をいう。機能性微細粒子１の圧密充填時の体積分率は、，昭和４６年５月１日共立出版株式会社発行の「塗料の流動と顔料分散初版１４１頁」に記載の以下の式（４）によって行う。

ＰＶＣ＝１００ρ_ｂ／（ρ_ｂ＋０．０１ＯＡρ_ｐ）‥‥‥（４）
但し、式中のＰＶＣは機能性微細粒子１の体積分率、ρ_ｂは界面改質剤２の密度（ｇ／ｃｍ^３）、ＯＡは吸油量（界面改質剤２の体積分率）、ρ_ｐは機能性微細粒子１の密度（ｇ／ｃｍ^３）を示す。なお、ＯＡは、一般の顔料のカタログではＤＢＰ給油量（ｃｍ^３／１００ｇ）として示されている。

従来の分散方法では、（４）式から機能性微細粒子１の体積濃度を計算しこれに対する界面改質剤２の吸油量を添加し、混練機等を用いてレオロジー的な剪断分散を行なっていた。ここで「レオロジー的剪断分散」とは、分散系が液体流動挙動を示す状態中に機能性微細粒子１の二次凝集粒子３に剪断分散を行うことをいう。ところが、このレオロジー的剪断分散では、機能性微細粒子１に作用し得る剪断力は極めて低いものであるため、凝集力の高い超微細粒子の二次凝集粒子３自体をマトリックス樹脂５中に分散させることはできても、二次凝集粒子３を微細に剪断分散することはできない。したがって、複数台の分散機を直列、並列で並べて使用しなければならないなど設備コストが嵩むばかりか、分散処理に非常に時間がかかり生産性が劣るものであった。そこで、当該剪断力を高めるべく、上記式（１）に示したように剪断速度や樹脂組成物の粘度を上げると、装置への負担が過度になるために実施が困難であった。

これに対し本発明では、式（２）に示す分散系において二次凝集力の高い機能性微細粒子１を解砕する剪断力を出力するには、式（２）に示す分散系の機能性微細粒子１の体積分率φに関し式（４）からＰＶＣ（φ）を求め、
ついで、以下の式（５）
φｓ＜１００−ＰＶＣ ‥‥‥‥‥‥‥‥（５）
から液体（界面改質剤２）の体積分率を１００−ＰＶＣよりも少ない超臨界体積分率φｓとして求めて配合すると（このことが、本発明の「機能性微細粒子が吸収し得る量に満たない界面改質剤を機能性微細粒子に配合」という事項を指している）、分散系の粘度ηが高まり、式（１）の剪断応力すなわち分散系の弾性率が５×１０^５（Ｎ／ｍ^２）以上になり、機能性微細粒子１の二次凝集粒子３に対してトライボロジー的な剪断力を作用させて剪断と界面改質剤２のコーティングを計ることができる。ここで「トライボロジー的剪断」とは、固体である機能性微細粒子１の二次凝集粒子３を一個の粒子と見なし、その粒子同士を前述の特許文献３の技術により摩砕剪断して解砕処理することをいう。

本発明では、トライボロジー的な剪断分散を可能にするために、摩砕剪断工程Ｐ１で機能性微細粒子１の二次凝集粒子３に対する臨界体積率以下に界面改質剤２を添加することによって、機能性微細粒子１の二次凝集粒子３間に適度な摩擦を生ぜしめ、二次凝集粒子３の粒子の剪断解砕を効率的に行う。これは、流動性の界面改質剤２が無い状態では、乾燥した指先で紙を捲ろうとすると指先が滑るように、二次凝集粒子３間の摩擦が充分でないことになる一方、界面改質剤２を臨界体積濃度以上に添加すると、却って潤滑作用を示し、やはり二次凝集粒子３間の摩擦が減少して、二次凝集粒子３が解砕されることなく移動するダイラタンシー現象が起こり易くなることによる。

ついで、図２〜図４を基に、本発明に係る機能性微細粒子分散樹脂チップの製造装置について説明する。図２は、摩砕剪断工程Ｐ１および樹二次凝集粒子解砕工程Ｐ２に適用される表面改質微細粒子の製造装置の第１実施形態を示す一部断面視の概略側面図である。また、図３は、摩砕剪断工程Ｐ１および樹二次凝集粒子解砕工程Ｐ２に適用される表面改質微細粒子の製造装置の第２施形態を示す一部断面視の概略側面図である。さらに、図４は、摩砕剪断工程Ｐ１、二次凝集粒子解砕工程Ｐ２および樹脂チップ製造工程Ｐ３に適用される機能性微細粒子分散樹脂チップの製造装置の一実施形態を示す一部断面視の概略側面図である。

まず、図２を基に、表面改質微細粒子製造装置１０について説明する。表面改質微細粒子製造装置１０は、機能性微細粒子１を供給する機能性微細粒子供給部２０と、界面改質剤２を供給する界面改質剤供給部３０と、これら機能性微細粒子供給部２０および界面改質剤供給部３０から供給された機能性微細粒子１および界面改質剤２に対して摩砕剪断処理を施す第１摩砕剪断機４０とを備えた基本構成を有している。

前記機能性微細粒子供給部２０は、機能性微細粒子１を貯留する貯留ホッパー２１と、この貯留ホッパー２１の底部から切り出された機能性微細粒子１を第１摩砕剪断機４０の受入ホッパー４４に送り込むスクリューフィーダ２２と、このスクリューフィーダ２２を軸心回りに駆動回転させる駆動モータ２３とを備えて構成され、駆動モータ２３の駆動によるスクリューフィーダ２２の回転で予め設定された所定量の機能性微細粒子１が受入ホッパー４４に向けて送り出されるようになっている。

前記界面改質剤供給部３０は、界面改質剤２を貯留する貯留ホッパー３１と、この貯留ホッパー２１の底部から切り出された界面改質剤２を第１摩砕剪断機４０の受入ホッパー４４に送り込むスクリューフィーダ２２と、このスクリューフィーダ３２を軸心回りに駆動回転させる駆動モータ３３とを備えて構成され、駆動モータ３３の駆動によるスクリューフィーダ３２の回転で予め設定された所定量の界面改質剤２が受入ホッパー４４に向けて送り出されるようになっている。

前記第１摩砕剪断機４０は、横置きで据え付けられた駆動モータ４１と、この駆動モータ４１の駆動軸に同心で一体回転可能に連結されたスクリュー軸４２と、このスクリュー軸４２を同心で覆った筒状ケーシング４３と、この筒状ケーシング４３の基端側（図２の左方）の上部位置に設けられた受入ホッパー４４と、前記スクリュー軸４２の先端側に形成された摩砕剪断部４５とを備えて構成されている。

前記受入ホッパー４４は、貯留ホッパー２１から駆動モータ２３の駆動によるスクリューフィーダ２２の軸心回りの回転によって切り出された機能性微細粒子１と、貯留ホッパー３１から駆動モータ３３の駆動によるスクリューフィーダ３２の回転で切り出された界面改質剤２とを受け入れるものであり、この受入ホッパー４４に受け入れられた機能性微細粒子１および界面改質剤２は、その底部から筒状ケーシング４３内に供給され、駆動モータ４１の駆動によるスクリュー軸４２の軸心回りの回転で摩砕剪断部４５へ向けて圧送されるようになっている。

前記摩砕剪断部４５は、筒状ケーシング４３から下流側（図２の左方）に向けてスクリュー軸４２と同心で延設された複数の環状の固定円盤４５１と、隣設された固定円盤４５１間に同心で僅かの隙間を有して介設された複数の回転円盤４５２とを備えて構成されている。隣設される固定円盤４５１間には、内径寸法が回転円盤４５２の外径寸法より僅かに大きい環状の介設円盤が挟持され、この介設円盤と固定円盤４５１とが交互に重ね合わされた状態で図略のタイロッドが貫通されることにより一体化して筒状ケーシング４３に固定されている。

前記回転円盤４５２は、スクリュー軸４２の先端から同心で図２の左方に向けて延設された図略のスプライン軸に一体回転可能に外嵌され、駆動モータ４１の駆動によりスクリュー軸４２と同心で一体回転するようになっている。

そして、固定円盤４５１および回転円盤４５２の各対向面には、それぞれ機能性微細粒子１および界面改質剤２の混合物が嵌り込む凹部であるキャビティが形成され、前記混合物が各キャにティに圧入された状態で回転円盤４５２が回転することにより、両キャビティの境界面に位置した混合物がトライボロジー的な摩砕剪断作用を受け、これによって機能性微細粒子１の二次凝集粒子３が解砕されるとともに、機能性微細粒子１の界面改質剤２による表面修飾が行われるようになっている。

かかる摩砕剪断部４５において、固定円盤４５１の外周には図略のジャケットが設けられ、このジャケットに熱媒体を流通させることによって回転円盤４５２内の温度を調節し得るようになっている。

この実施形態の表面改質微細粒子製造装置１０にあっては、摩砕剪断部４５から排出された界面改質微細粒子４（図１）は、それ自身が製品として出荷される。

つぎに、図３を基に、摩砕剪断工程Ｐ１および樹二次凝集粒子解砕工程Ｐ２に適用される表面改質微細粒子の製造装置の第２施形態について説明する。図３に示すように、第２実施形態の表面改質微細粒子製造装置１１は、第１摩砕剪断機４０と同様に構成された第２摩砕剪断機５０が第１摩砕剪断機４０の下流端に接続されている点が第１実施形態の表面改質微細粒子製造装置１０と相違している。

第２摩砕剪断機５０は、第１摩砕剪断機４０と同様に構成され、第１摩砕剪断機４０のものと同一の機能を備えた駆動モータ５１と、スクリュー軸５２と、筒状ケーシング５３と、受入ホッパー５４と、摩砕剪断部５５とを備えて構成されている。摩砕剪断部５５は、表面改質微細粒子製造装置１０の摩砕剪断部４５と同様に、固定円盤５５１と、同心でスクリュー軸５２と一体回転する回転円盤５５２とを備えている。

受入ホッパー５４は、第１摩砕剪断機４０の下流端から排出された界面改質微細粒子４を受け入れて第２摩砕剪断機５０の筒状ケーシング５３内の上流端に供給するように配設されている。

第２実施形態の表面改質微細粒子製造装置１１によれば、表面改質微細粒子製造装置１０の運転で得られた界面改質微細粒子４に対してさらに第２摩砕剪断機５０の摩砕剪断部５５で摩砕剪断処理が施されるため（すなわち、２段階で摩砕剪断処理が施されるため）、界面改質微細粒子４は、その構成要素である機能性微細粒子１にさらなる解砕処理が施されるとともに、機能性微細粒子１の界面に対する界面改質剤２の修飾処理がさらに進行し、これによって高品質の界面改質微細粒子４を得ることができる。

ついで、図４を基に、摩砕剪断工程Ｐ１、二次凝集粒子解砕工程Ｐ２および樹脂チップ製造工程Ｐ３の全てに適用される（すなわち、粒子分散樹脂チップ６の製造に供される）機能性微細粒子分散樹脂チップの製造装置（以下機能性樹脂チップ製造装置１２という）について説明する。図４に示すように、機能性樹脂チップ製造装置１２は、前記表面改質微細粒子製造装置１１の下流端に摩砕剪断押出機６０がさらに接続されることによって構成されている。

前記摩砕剪断押出機６０は、マトリックス樹脂５を供給するマトリックス樹脂供給部７０と、前記第１および第２摩砕剪断機４０，５０と同様に構成された混練剪断部８０と、この混練剪断部８０の下流端（図４の左方）からさらに同心で延設された押出部９０とからなっている。

前記マトリックス樹脂供給部７０は、表面改質微細粒子製造装置１１の第２摩砕剪断機５０から導出される界面改質微細粒子４に同伴させてマトリックス樹脂５を混練剪断部８０に供給するものであり、マトリックス樹脂５を貯留する貯留ホッパー７１と、この貯留ホッパー７１の底部から導出されたマトリックス樹脂５を送り出すスクリューフィーダ７２と、このスクリューフィーダ７２を軸心回りに駆動回転させる駆動モータ７３とを備えて構成されている。

したがって、駆動モータ７３の駆動でスクリューフィーダ７２を回転させることにより、貯留ホッパー７１内のマトリックス樹脂５は、スクリューフィーダ７２の回転に誘導されて貯留ホッパー７１から抜き出され、第２摩砕剪断機５０から導出された界面改質微細粒子４と合流されることになる。

前記混練剪断部８０は、第１および第２摩砕剪断機４０，５０のものと同様に構成され、かつ、同一の機能を有する駆動モータ８１、スクリュー軸８２、筒状ケーシング８３、受入ホッパー８４および摩砕剪断部８５を備えている。前記受入ホッパー８４には、第２摩砕剪断機５０からの界面改質微細粒子４と、貯留ホッパー７１からのマトリックス樹脂５とが同時に払い出され、両者は受入ホッパー８４で合流した後、筒状ケーシング８３内の上流端に供給されるようになっている。

前記摩砕剪断部８５は、第１および第２摩砕剪断機４０，５０のものと同様の固定円盤８５１およびスクリュー軸８２と同心で一体回転する回転円盤８５２とを備えて構成されている。これら固定円盤８５１および回転円盤８５２の機能は、第１および第２摩砕剪断機４０，５０のものと同様である。

したがって、第２摩砕剪断機５０から供給された界面改質微細粒子４と、マトリックス樹脂供給部７０から供給されたマトリックス樹脂５とが受入ホッパー８４で合流して混合物となり、この混合物が混練剪断部８０に供給されると、当該混合物は、回転円盤８５２の回転により固定円盤８５１との間の前記キャビティを介した摩砕剪断処理によって界面改質微細粒子４がマトリックス樹脂５中に効率的に確実に分散していき、これによってマトリックス樹脂５内に界面改質微細粒子４が均等に分散した粒子分散熔融樹脂７が形成される。

前記押出部９０は、混練剪断部８０で形成された粒子分散熔融樹脂７を外部に押し出すものであり、最下流側の回転円盤８５２から同心で延設された押出スクリュー９１と、この押出スクリュー９１に同心、かつ、略摺接状態で外嵌された円筒状の押出ケーシング９２と、この押出ケーシング９２の下流端（図４の左方）に設けられたギヤポンプ９３とを備えている。

前記押出スクリュー９１は、摩砕剪断部８５で得られた粒子分散熔融樹脂７をギヤポンプ９３へ向けて送り出すものであり、前記ギヤポンプ９３は、押出スクリュー９１によって送り出されてきた粒子分散熔融樹脂７にさらに圧力をかけて外部に排出するためのものである。また、押出ケーシング９２の下流側には、押出ケーシング９２内の圧力を検出する圧力センサ９４と、押出ケーシング９２から排出される直前の粒子分散熔融樹脂７の温度を検出する温度センサ９５が設けられている。かかる圧力センサ９４および温度センサ９５が検出した検出信号は、摩砕剪断押出機６０の運転制御のために使用される。

前記押出ケーシング９２の外周面には、押出ケーシング９２内の粒子分散熔融樹脂７の温度を維持するための、加熱媒体が供給されるジャケット９６が外嵌され、これによって押出ケーシング９２内の粒子分散熔融樹脂７の所定の温度が維持されるようになっている。

そして、機能性樹脂チップ製造装置１２においては、摩砕剪断押出機６０から導出された粒子分散熔融樹脂７は、気流輸送装置１００による輸送で製品として取り出されるようになっている。気流輸送装置１００は、押出ケーシング９２の下流端に接続されたカッター装置１０１と、このカッター装置１０１の下流側に設けられた吸引ブロワ１０２と、この吸引ブロワ１０２の下流側に設けられた製品ホッパー１０３と、吸引ブロワ１０２を介してカッター装置１０１と製品ホッパー１０３との間に配設された送気管１０４とを備えている。

前記カッター装置１０１は、押出ケーシング９２から連続的に押し出される粒子分散熔融樹脂７に対して切断処理を施し、所定のサイズの粒子分散樹脂チップ６を形成させるものである。かかるカッター装置１０１には、押出ケーシング９２の下流端の粒子分散樹脂排出孔に臨んで所定のカッターが設けられ、このカッターの往復動によって排出孔から排出される粒子分散熔融樹脂７を連続的に所定のサイズに切断して粒子分散樹脂チップ６を形成させるようになっている。

そして、カッター装置１０１で形成された粒子分散樹脂チップ６は、吸引ブロワ１０２の駆動による気流に同伴して送気管１０４を気流輸送され、製品ホッパー１０３に収納されるようになっている。製品ホッパー１０３に収納された粒子分散樹脂チップ６は、適宜底部の製品取出し口から取り出されて出荷される。

このように構成された機能性樹脂チップ製造装置１２によれば、まず、最上段の表面改質微細粒子製造装置１０の第１摩砕剪断機４０において機能性微細粒子１と界面改質剤２との混合物に摩砕剪断処理が施され、このとき二次凝集粒子３の解砕が行われるとともに、機能性微細粒子１の表面に界面改質剤２が修飾される（図１に示す摩砕剪断工程Ｐ１および二次凝集粒子解砕工程Ｐ２）。これによって得られた界面改質微細粒子４は、中断の第２摩砕剪断機５０に供給され、ここで再度の摩砕剪断処理が施された後、さらに良好に摩砕剪断処理の施された界面改質微細粒子４にマトリックス樹脂５が添加され、これらの混合物が摩砕剪断押出機６０に供給される。

そして、摩砕剪断押出機６０に供給された摩砕剪断部４５とマトリックス樹脂５との混合物は、筒状ケーシング８３内でマトリックス樹脂５の熔融温度まで加熱される。これによってゾル状に軟化したマトリックス樹脂５は、界面改質微細粒子４とともにスクリュー軸８２の駆動で混練剪断部８０へ送られ、摩砕剪断部８５において回転円盤８５２と固定円盤８５１とにより摩砕剪断処理が施され、マトリックス樹脂５が熔融しているマトリックス樹脂５内に分散していくことになる。ここで得られた粒子分散熔融樹脂７は、カッター装置１０１で切断処理が施されて粒子分散樹脂チップ６になり、気流輸送で製品ホッパー１０３へ収納される。

本発明の効果を確認するために、塗料（ラッカー）を例に挙げて製造試験を実施した。表４は、塗料の原料の配合成分および比較例１、比較例２および実施例についての配合割合を示す一覧表である。また、図５は、製品の塗料における機能性微細粒子１としてのカーボンブラックの粒度分布を示す分布図である。

比較例１は、市販の塗料におけるカーボンブラックの粒度がどの程度のものであるかを調べたものであり、市販の自動車用黒色ラッカー塗料を対象とし、そのカーボンブラックの粒度分布を、出願人の一人である淺田鉄工株式会社が、株式会社堀場製作所製のレーザー解析・散乱式粒度分布測定装置「ＬＡ−９２０」を使用して測定した。カーボンブラックの分散状態は図５に示す通りであり、平均粒子径は０．５μｍであった。

比較例２は、従来型のレオロジー流動体中（すなわち、カーボンブラックが吸収し得る給油量を満たした状態における溶媒中でのカーボンブラックの流動中）でカーボンブラックを溶媒中に剪断分散させたときのカーボンブラックの粒度を調べたものである。

比較例２では実施例と比較する目的があるカーボンブラック（ａ）の配合量は、メーカーのカタログ値の給油量１５０（ｃｍ^３／１００ｇ）から上記の式（４）によって計算すると表４に示す比較例２に示す分散剤（ｂ）の配合比率となる。因みに、分散剤（ａ）は、溶剤６０％を含む液状のものであり、しかも、この配合比率では、機能性微細粒子（すなわちカーボンブラック）が吸収し得る給油量を満たした状態になる。

そして、カーボンブラック（ａ）１６ｇと分散剤（ｂ）３９ｇとを株式会社東洋精機製作所製のラボプラストミルを使用して１０分間混練分散した（分散後の見かけ粘度は約１，０００ｐｓのレオロジー的剪断挙動である）。

ついで、溶剤５０％を含む液状のアクリル樹脂（ｃ）およびキシレン（ｆ）を必要量加えて淺田鉄工株式会社製のラボ・ディスパーにて分散し塗料にした。その結果の分散状態は図５に示す通りであり、カーボンブラックは、平均粒子径が８．２μｍと分散粒子径が大きい凝集粒子になっていることが確認された。通常はこの平均粒子径を比較例１と同じ粒子径に分散するためには、溶剤とアクリル樹脂を追加しデスパーで粘度を調節した後にメディアミルを通して凝集粒子を分散している。このように、従来式の分散操作では多くの装置と工程とが必要になるのである。

そして、実施例は、本発明に係るトライボロジー的摩砕剪断によるナノ修飾に関するものであり、従来型のレオロジー流動体中でカーボンブラックの剪断分散処理を施した比較例２との比較を目的としたものである。

すなわち、実施例においては、カーボンブラック（ａ）に対して固形状の界面改質剤（ｄ）を同量で配合して、淺田鉄工株式会社製コンバートミキサーで混合した後、本発明装置（上記機能性樹脂チップ製造装置１２）である淺田鉄工株式会社製のミラクルＫＣＫ３２型を５０℃で操作して摩砕剪断工程Ｐ１における解砕Ｐ２１および表面修飾Ｐ２２（図１）を実行し、カーボンブラック（ａ）および界面改質剤（ｄ）の混合物に固形状の界面改質剤（ｄ）を２．１３（ｎｍ）の膜厚で表面修飾し、これによってカーボンブラック（ａ）に対し表面改質処理を施した。この時の見かけ弾性率は約１×１０６（Ｎ／ｍ^２）以上であり、トライボロジー的摩砕剪断処理を実行することができる。

これを冷却後粉砕しアクリル樹脂（ｅ）と配合し、ミラクルＫＣＫ３２型を１００℃で操作して混練分散した。分散時の見かけ粘度は約５０，０００ｐｓのレオロジー的剪断挙動である。これを冷却後粉砕して１ｍｍ以下の粒子分散樹脂チップ６にした。

つぎに、アクリル樹脂（ｃ）およびキシレン（ｆ）を必要量加えて淺田鉄工株式会社製ラボ・ディスパーにて分散処理し塗料を得た。この塗料におけるカーボンブラックの粒度分布は図５に示す通りであり、平均粒子径が０．２４８μｍであった。

因みに、比較例２および実施例により得られた塗料の粒度分布は、大阪市立工業研究所に測定を委託した。大阪市立工業研究所では、株式会社堀場製作所製のレーザー解析・散乱式粒度分布測定装置「ＬＡ−９２０」を使用して測定している。

これらの測定結果から、機能性微細粒子が吸収し得る給油量に満たない界面改質剤を機能性微細粒子に配合した後、摩砕剪断処理を施す工程を経て機能性微細粒子の外周面に１０〜数１０オングストロームの膜厚で修飾された表面改質微細粒子を得る本発明方法が優れたものであることを確認することができた。

本発明に係る表面改質微細粒子の製造方法および機能性微細粒子分散樹脂チップの製造方法についてその概要を説明するための工程図である。摩砕剪断工程Ｐ１および樹二次凝集粒子解砕工程Ｐ２に適用される表面改質微細粒子の製造装置の第１実施形態を示す一部断面視の概略側面図である。摩砕剪断工程Ｐ１および樹二次凝集粒子解砕工程Ｐ２に適用される表面改質微細粒子の製造装置の第２施形態を示す一部断面視の概略側面図である。摩砕剪断工程Ｐ１、二次凝集粒子解砕工程Ｐ２および樹脂チップ製造工程Ｐ３に適用される機能性微細粒子分散樹脂チップの製造装置の一実施形態を示す一部断面視の概略側面図である。製品の塗料における機能性微細粒子１としてのカーボンブラックの粒度分布を示す分布図である。

符号の説明

１機能性微細粒子
２界面改質剤
３二次凝集粒子
４界面改質微細粒子
５マトリックス樹脂
６粒子分散樹脂チップ
７粒子分散熔融樹脂
１０，１１表面改質微細粒子製造装置
１２機能性樹脂チップ製造装置２０機能性微細粒子供給部
２１貯留ホッパー２２スクリューフィーダ
２３駆動モータ３０界面改質剤供給部
３１貯留ホッパー３２スクリューフィーダ
３３駆動モータ４０第１摩砕剪断機
４１駆動モータ４２スクリュー軸
４３筒状ケーシング４４受入ホッパー
４５摩砕剪断部４５１固定円盤
４５２回転円盤
５０第２摩砕剪断機５１駆動モータ
５２スクリュー軸５３筒状ケーシング
５４受入ホッパー５５摩砕剪断部
５５１固定円盤５５２回転円盤
６０摩砕剪断押出機
７０マトリックス樹脂供給部７１貯留ホッパー
７２スクリューフィーダ７３駆動モータ
８０混練剪断部８１駆動モータ
８２スクリュー軸８３筒状ケーシング
８４受入ホッパー８５摩砕剪断部
８５１固定円盤８５２回転円盤
９０押出部
９１押出スクリュー９２押出ケーシング
９３ギヤポンプ９４圧力センサ
９５温度センサ９６ジャケット
１００気流輸送装置１０１カッター装置
１０２吸引ブロワ１０３製品ホッパー
１０４送気管Ｐ１摩砕剪断工程
Ｐ２二次凝集粒子解砕工程Ｐ３樹脂チップ製造工程

Claims

機能性微細粒子が吸収し得る量に満たない界面改質剤を機能性微細粒子に配合した後、摩砕剪断処理を施す工程を経て機能性微細粒子の外周面に１０〜数１０オングストロームの膜厚で修飾された表面改質微細粒子を得ることを特徴とする表面改質微細粒子の製造方法。
請求項１記載の表面改質微細粒子の製造方法において、表面改質微細粒子に所定の合成樹脂を混合し、混練分散することによって前記表面改質微細粒子を前記合成樹脂中に分散させる樹脂チップ製造工程を経ることにより機能性微細粒子分散樹脂チップを得ることを特徴とする機能性微細粒子分散樹脂チップの製造方法。
前記摩砕剪断工程における摩砕剪断処理をそれぞれ複数段で繰り返した後、前記樹脂チップ製造工程を実行することを特徴とする請求項２記載の機能性微細粒子分散樹脂チップの製造方法。
請求項１記載の表面改質微細粒子の製造方法または請求項２若しくは３記載の機能性微細粒子分散樹脂チップの製造方法に使用される機能性微細粒子分散樹脂チップの製造装置であって、
円筒状のケーシング内に同心で内装される環状の固定円盤と、この固定円盤に同心で嵌挿され、かつ、駆動手段によって軸回りに回転する回転円盤とを有し、前記回転円盤と前記固定円盤との対向面にそれぞれ摩砕剪断空間を形成するキャビティ内に、被混練捏和物である前記界面改質剤の付与された機能性微細粒子、前記二次凝集粒子または前記表面改質微細粒子と前記合成樹脂との混合物を連続的に供給する供給装置とを備え、前記キャビティは、前記固定円盤と前記回転円盤との軸回りの相対回転によってキャビティ内の前記被混練捏和物に摩砕剪断処理を施し得るべく構成されていることを特徴とする機能性微細粒子分散樹脂チップの製造装置。
請求項４記載の機能性微細粒子分散樹脂チップの製造装置と、機能性微細粒子が給油し得る量を満たした状態で運転される装置とが多段に設けられていることを特徴とする機能性微細粒子分散樹脂チップの製造装置。
請求項４記載の機能性微細粒子分散樹脂チップの製造装置が多段で設けられていることを特徴とする機能性微細粒子分散樹脂チップの製造装置。