JP2016065176A - 複合粒子の製造方法 - Google Patents
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Description
算出子粒子添加量(W2)=芯粒子比表面積(S)×芯粒子重量(W1)/子粒子比投影面積(A)
で求められる算出子粒子添加量(W2)の0.4倍以上、1.2倍以下であることが好ましい。
また、前記樹脂は、熱又は光硬化性樹脂を含むものであることが好ましい。
本発明の複合粒子の製造方法は、芯粒子、樹脂(好ましくは接着用樹脂、或いは、コーティング用樹脂)、及び微量の溶媒からなり、かつ、流動性指数が35以上である弱湿潤状態の組成物(以下、第1組成物という)を調製した後、この第1組成物に子粒子を加えて混合(攪拌)する点に特徴がある。まず第1組成物では、芯粒子が接着用樹脂でコーティングされかつバインディングされて、大きな凝集物が形成される。しかし、この第1組成物の弱湿潤状態を維持しつつ、子粒子を加えて混合(攪拌)すると、芯粒子/芯粒子間のバインディングは切断される一方で、新たに生じた芯粒子表面と子粒子との間にバインディングが形成され、かつこの芯粒子−子粒子間のバインディングは切断されず、その結果、凝集を解消しつつ芯粒子の表面に子粒子を強く固定でき、所望の複合粒子を形成できる。こういった本発明の製造方法では、溶媒の使用量を抑制できるため、コスト的にも優れており、また固液分離等の工程が不要である点でも優れている。そのため、製造工程が少なく使用装置も少ないので、品質管理が容易で安定した生産も可能である。さらに、処理装置の大型が容易であり、溶媒を少量としているため充填率も高く出来るので、量産性に優れる。
また本発明の製造方法では、接着用樹脂により芯粒子全体がカバーされており、接着用樹脂、或いは子粒子によって芯粒子の弱点(酸化性、吸湿性、溶解性等)をカバーする効果も期待される。特に本発明では、子粒子による被覆状態を調整することも可能である。芯粒子の一部が子粒子で被覆されている場合には、芯粒子の特性と子粒子の表面特性を併せ持つ複合粒子が得られ、芯粒子の表面全体が子粒子で被覆されている場合には、芯粒子の弱点(酸化性、吸湿性、溶解性等)をカバーする効果がよりいっそう効果的に発揮される。
また、第1組成物において、溶媒は、芯粒子と接着用樹脂(接着用樹脂固形分)の合計100質量部に対して、0.1質量部以上であることが好ましく、より好ましくは0.5質量部以上、さらに好ましくは1質量部以上であり、40質量部以下であることが好ましく、より好ましくは30質量部以下、さらに好ましくは20質量部以下である。
溶媒の含有量がこの範囲にあるとき、芯粒子上にコーティングされた樹脂層が子粒子を接着する程度の粘着性を有しており、子粒子と芯粒子の複合化に最適である。
流動性指数は、安息角、圧縮度、スパチュラ角、及び、均一度もしくは凝集度を測定し、各パラメータについて指数を算出して、これらを合計したものである。前記安息角は、粉体を積み上げたときに自発的に崩れることなく安定を保つ斜面の最大角度を意味し、標準篩を振動させてサンプルをロートに通じ、注入法により測定できる。前記圧縮度は、ゆるめの見かけ比重と固めの見かけ比重を測り、この2つの数値の比として求めることができる。前記スパチュラ角は、スパチュラの上に体積する粉体の角度として測定できる。さらに凝集度は、標準篩を用い、一定時間、一定の強さで振動させ、篩上に残った粉体の質量割合として算出でき、均一度は、粒度分布測定、或いは篩分けを実施し、60%篩下粒径を10%篩下粒径で割った値として算出できる。
これらの指数を合計した値である流動性指数は、例えば、パウダーテスターPT−X型(ホソカワミクロン株式会社製)を用いて測定することができる。
第1組成物を調製するときの溶媒と、芯粒子と、接着用樹脂(接着用樹脂固形分)との混合方法は、特に限定されず、例えば、気流混合、撹拌混合が挙げられ、撹拌混合が好ましい。撹拌混合の際、回転数は、100〜10000rpmが好ましく、500〜5000rpmがより好ましい。
混合に用いられる混合機としては、例えば、ヘミスフィアミキサー(杉山重工社製)、アキシャルミキサー(杉山重工社製)、流動層造粒乾燥コーティング装置(パウレック社製)等の気流式混合機;アペックス・グラニュレータ(太平洋機工社製)、プロシェアミキサー(太平洋機工社製)、ハイスピードミキサー(アーステクニカ社製)、スーパーミキサー(カワタ社製)、リボンミキサー(西村機械社製)等の羽根式混合機;等が挙げられる。また混合機は、混合機構に加えて、噴霧ノズル等の液体添加ノズルや、粉体添加口や、排気口、加熱機構等を備えていることが好ましい。
接着用樹脂混合液の粘度が大きくなるほど第1の組成物を弱湿潤状態としやすくなり、子粒子と芯粒子の複合化が容易となる。また、接着用樹脂混合液の粘度が小さいほど、芯粒子と接着用樹脂混合液とをより容易かつ均一に混合することができる。
算出子粒子添加量(W2)=芯粒子の比表面積(S)×芯粒子重量(W1)/子粒子の比投影面積(A)
で求められる算出子粒子添加量(W2)の0.4倍以上であることが好ましく、より好ましくは0.5倍以上、さらに好ましくは0.6倍以上であり、1.2倍以下であることが好ましく、より好ましくは1.1倍以下、さらに好ましくは1.05倍以下である。子粒子の添加量がW2の0.4倍以上であると、子粒子が芯粒子の凝集を効果的に断ち切ることができ、第1組成物と子粒子の混合物の流動性を向上して、複合粒子の凝集を抑制できる。また、子粒子の添加量がW2の1.2倍以下であると、芯粒子に固着せずに遊離している子粒子の量を抑制でき、芯粒子本来の特性(熱特性、機械的特性、電気特性、磁気特性、電磁気特性等)が発揮されやすくなる。
芯粒子の比表面積(S)=6/(芯粒子の見かけ密度×芯粒子の体積平均粒子径)
また、子粒子の比投影面積(A)は、子粒子の形状を球と仮定し、下記式に基づいて算出できる。
子粒子の比投影面積(A)=3/(2×子粒子の体積平均粒子径×子粒子の見かけ密度)
接着用樹脂(接着用樹脂固形分)が熱硬化性樹脂を含む場合、その硬化のための加熱温度は、例えば80℃以上であることが好ましく、より好ましくは90℃以上、さらに好ましくは95℃以上であり、170℃以下であることが好ましく、より好ましくは140℃以下、さらに好ましくは120℃以下である。また、加熱時間は通常、1〜200分であることが好ましく、より好ましくは5〜60分、さらに好ましくは10〜30分である。
また、接着用樹脂(接着用樹脂固形分)が光硬化性樹脂を含む場合、その硬化のためには、例えば波長300〜450nmの紫外線等の活性エネルギー線を照射すればよい。活性エネルギー線の照射時間は、通常1〜120分であることが好ましく、より好ましくは5〜60分、さらに好ましくは10〜30分である。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂;ポリスチレン;ポリ酢酸ビニル;ポリアクリレート、ポリメタクリレート等の(メタ)アクリル系樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニル樹脂;ポリアクリロニトリル;脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド等のアミド樹脂;ポリカーボネート;シリコーン樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂;ABS樹脂(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂)、ACS樹脂(塩素化ポリエチレン−アクリロニトリル−スチレン樹脂)、AES樹脂(アクリロニトリル−エチレン−スチレン樹脂)等のビニル系グラフト共重合体樹脂;ウレタン樹脂;ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド等のフェニレン基含有樹脂;フッ素樹脂;ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン等のポリエーテル樹脂;ポリビニルエーテル樹脂;ポリビニルケトン樹脂;ポリキシリレン樹脂;ポリスルホン樹脂;等が挙げられ、これら樹脂を構成するモノマーを適宜組み合わせた共重合体も含まれる。さらには後述するビニル基を有するモノマー(ビニルモノマー)をラジカル重合することによって得られる樹脂(ビニル系樹脂)であってもよい。
[一般式(1)中、R1は重合性二重結合を有する有機基を表す。
R2は、アルキル基、アリール基、および、アラルキル基よりなる群から選ばれる少なくとも一種の基を表し、重合性二重結合を含まない置換基を有していてもよい。
Xは加水分解性基および/または縮合性基を表す。
mは1から3までの整数を表し、nは0から2までの整数を表す。ただし、m+nは3以下とする。]
R3−L1−* (a)
[一般式(a)中、R3は、ビニル基、又はイソプロペニル基を表し、
L1は、単結合、または、置換基を有していてもよい炭素数1〜18の2価の有機基を表す。
*はシリコン原子との結合手を表す。]
CH2=C(−R4)−COO−L2−* (a1)
CH2=C(−R5)−* (a2)
CH2=C(−R6)−L3−* (a3)
[一般式(a1)中、R4は水素原子またはメチル基を表し、L2は置換基を有していてもよい炭素数1〜20の2価の有機基を表し、*はシリコン原子との結合手を表す。
一般式(a2)中、R5は水素原子またはメチル基を表し、*はシリコン原子との結合手を表す。
一般式(a3)中、R6は水素原子又はメチル基を表し、L3は置換基を有していてもよい炭素数1〜20の2価の有機基を表し、*はシリコン原子との結合手を表す。]
さらに、前記金属化合物(水和物を含む)の単品に限られず、金属化合物を含む混合物であってもよい。この場合、金属化合物と併せて無機顔料、鉱物(特に粘土鉱物)も用いることができる。これらの化合物に含まれる金属としては、例えば、遷移金属(チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅などの第4周期遷移金属;ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀などの第5周期遷移金属:タンタル、タングステン、オスミウム、白金、金、水銀などの第6周期遷移金属など)、典型金属(アルミニウム;亜鉛;カドミウム、インジウム、スズ等の第5周期典型金属;水銀、鉛、ビスマス等の第6周期典型金属など)、アルカリ金属(リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムなど)、アルカリ土類金属(ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムなど)、半金属(ケイ素、アンチモンなど)等を挙げることができる。
酸化亜鉛(ZnO)は、イットリウム、スカンジウム等の第3族元素;チタン、ジルコニウム、ハフニウム等の第4族元素;バナジウム等の第5族元素;ホウ素、インジウム、アルミニウム、ガリウム等の第13族元素;ケイ素、ゲルマニウム等の第14族元素;フッ素等の第17族元素;等がドープされたものであることが好ましい。
酸化スズ(SnO)は、亜鉛等の第12族元素;アルミニウム、インジウム等の第13族元素;アンチモン等の第15族元素;等がドープされたものであることが好ましい。
粒子形状は特に限定は無いが、球形、扁平形、板状形、針状形、棒状形、円錐形等である。
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、
カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル等が挙げられる。
また、第1組成物を調製する際に、予め溶媒量を多くした予備組成物を調製しておく場合、硬化剤は、予備組成物に含めておくことが好ましい。
カチオン重合開始剤としては、芳香族スルホニウム塩系開始剤が好ましい。
なお、粒子が球形でない場合、平均粒子径は、粒子の投影面積と等しい投影面積を有する円の直径(2×(投影面積/π)0.5)を用いるものとする。
上記のような製造方法により得られる複合粒子は、芯粒子と、この芯粒子を被覆する樹脂層と、前記樹脂層内又は樹脂層表面に存在し、この樹脂層によって固定化されている子粒子とから構成されるものであり、この複合粒子も本発明の技術的範囲に包含される。子粒子の固定化の形態には子粒子の一部が樹脂層内に存在し、一部が露出して固定化されている形態も含まれる。例えば、図1(a)に示すように、本発明の複合粒子4は、樹脂層2に被覆された芯粒子1の表面の全部を子粒子3が被覆したものであってもよく、図1(b)に示すように、樹脂層2に被覆された芯粒子1の表面の一部を子粒子3が被覆したものであってもよく、さらに、図1(c)に示すように、子粒子3同士が厚さ方向に重なり合いながら、樹脂層2に被覆された芯粒子1を覆っていてもよい。子粒子の存在形態は、例えば、複合粒子の断面を走査透過電子顕微鏡(STEM)により観察することで確認できる。
〔ノギス法〕
1μm未満及びパール顔料の粒子径を測定する場合はノギス法により測定した。
粒子総個数が200個前後になるようにSEM写真を撮影し、その写真より無作為に選んだ100個の粒子の直径(撮影された粒子(断面)の最大長)をノギスにて計測し、その算術平均径を平均粒子径として算出した。
〔コールターカウンター法〕
1μm以上の粒子径を測定する場合は、コールターカウンター粒度分布測定装置〔(株)ベックマンコールター製、品番:MultiSizer4〕を用いて測定した体積平均粒子径を表示する。
微粒子が確認できる且つ試料台面上が確認できる倍率の複合粒子SEM写真から試料台面上に存在する遊離微粒子数の多少を確認した。
パウダーテスターPT−X型(ホソカワミクロン株式会社製)を用い、下記の4項目(安息角、圧縮度、スパチュラ角、及び、均一度若しくは凝集度)に関する測定を行い、下記換算表(表1、林恒美著「粉体技術ポケットブック」工業調査会、1996年11月1日より)に基づき、安息角、圧縮度、スパチュラ角、及び、均一度若しくは凝集度の各々の指数を算出した。その合計値を流動性指数とした。
複合粒子の粒子径が100μm未満の場合は、測定装置として、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製「FE−SEM S−4800」(冷陰極型の電界放出型電子銃を装備))を使用し、加速電圧20kV、エミッション電流10μA、W.D.=8mm、コンデンサーレンズ5の条件で、複合粒子における微粒子の付着状態、複合粒子の凝集状態、複合粒子に付着せず遊離している微粒子の量について観察を行った。
また、複合粒子の粒子径が100μm以上の場合は、測定装置として、光学顕微鏡(キーエンス社製「デジタルマイクロスコープVHX−1000」)を使用して、複合粒子における微粒子の付着状態、複合粒子の凝集状態、複合粒子に付着せず遊離している微粒子の量について観察を行った。
なお、樹脂層の厚さは走査透過電子顕微鏡(日立ハイテクノロジー社製「HD−2700」)を用いた。走査透過電子顕微鏡観察の際には、複合粒子をエポキシ樹脂に包埋し、ミクロトームで100nm厚の切片を作製した。樹脂粒子と微粒子に含まれる元素の原子量にあまり差がない場合には、四酸化オスミウム(OsO4)で染色を行った。撮影した走査透過電子顕微鏡像に基づいて樹脂層の平均厚さを測定した。
複合粒子及び比較用複合粒子20部、メタノール30部、1mmφジルコニアビーズ200部を250mlマヨネーズビンに仕込み、ペイントシェーカー(東洋精機製作所社製、製品名:試験用分散機(ペイントシェーカー))で3時間撹拌した。複合粒子分散液20部を取り出しメタノール100部で希釈した後、静置し複合粒子を沈降させた。この希釈、沈降を2回繰り返した後、取り出した複合粒子を50℃の乾燥機で24時間乾燥を行なった。得られた複合粒子について走査型電子顕微鏡で観察を行い、微粒子の剥離状態をビーズ分散処理前の粒子と比較し以下の基準で評価した。
◎:ほとんど微粒子の剥離が認められない。
○:少し微粒子の剥離が認められる、約8割程度は残存している。
△:微粒子の半分程度が剥離している。
×:ほとんどの微粒子が剥離している。
パール顔料は薄板状雲母粒子の表面を二酸化チタンで被覆したもので、薄い板状粒子である為前記の評価方法ではパール顔料自体が粉砕されるので、パール顔料のみ次の条件で評価した。
パール顔料複合粒子10部をメタノール20部に入れ、超音波洗浄機(ヤマト科学社製、商品名BRANSON5210)で超音波照射を10分間行ない、これに100部のメタノールを添加し自然沈降させた。複合粒子を取り出し、さらに100部のメタノールで希釈、沈降を行ない、取り出した複合粒子を50℃の乾燥機で24時間乾燥を行なった。得られた複合粒子について走査型電子顕微鏡で観察を行い、微粒子の剥離状態をビーズ分散処理前の粒子と比較し以下の基準で評価した。
◎:ほとんど微粒子の剥離が認められない。
○:少し微粒子の剥離が認められる、約8割程度は残存している。
△:微粒子の半分程度が剥離している。
×:ほとんどの微粒子が剥離している。
(有機粒子No.1の作製)
冷却管、温度計、滴下口を備えた四つ口フラスコに、水250部と25%アンモニア水5部とを混合した溶液を入れ、この溶液に攪拌下γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン78部とメタノール125部を混合した溶液を滴下口から添加し、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの加水分解、縮合を行って、シード粒子を調製した。反応開始から1時間後、滴下口から水250部を添加し、2時間反応を行なった。得られた乳濁液(シード粒子分散液)中のシード粒子の粒子径を測定したところ、平均粒子径は5.1μmであった。
さらに30分攪拌した後、別途アニオン性乳化剤(LA−10、第一工業製薬製)6.5部、水610部、及びシクロヘキシルメタクリレート610部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業(株)製、商品名V−65)4.3部を混合しホモジナイザーを用いて5分間乳化分散させてエマルションを調製した。このエマルションをシード粒子分散液に添加し、さらに30分間攪拌を行った。このモノマー吸収後のシード粒子を顕微鏡で観察した結果、モノマーエマルション添加前よりも粒子径が増大しており、シード粒子がモノマーを吸収している事を確認した。モノマーエマルション添加から1時間後、シード粒子分散液に水1kgを加え、窒素雰囲気下で75℃に昇温させて、75℃で3時間保持しラジカル重合を行った。
この様にして得られた乳濁液を自然沈降(デカンテーション)により固液分離し、得られたケーキをメタノールで洗浄し、さらに120℃で2時間真空乾燥を行って有機粒子(1)を得た。有機粒子(1)の粒子径を測定した結果を表2に示す。
(有機粒子No.2の作製)
パドル攪拌羽根、不活性ガス導入管、還流冷却器および温度計を備えたフラスコに、ポリビニルアルコール(クラレポバール205、クラレ社製)3部を溶解した脱イオン水溶液300部を仕込み、さらに予め調製しておいたスチレン75部、ジビニルベンゼン25部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)2部およびチオサリチル酸(TSA)1部を溶解した単量体溶液を仕込んだ。その後、700rpmで攪拌しながら、65℃で3時間反応を行い、さらに、70℃で2時間反応して重合反応を完了させた。反応液を冷却、濾過し、得られた重合生成物を80℃で3時間、熱風乾燥機で乾燥して、有機粒子(2)を得た。得られた有機粒子(2)の粒子径を測定した結果を表2に示す。
(有機微粒子の作製)
攪拌機、温度計、および冷却機を備えたステンレス製の反応釜に、脱イオン水820部およびドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5部を加え、内温を75℃まで昇温し、同温度に保った。他方、上記反応釜とは異なる容器に、メタクリル酸メチル(以下「MMA」と称する)140部とジビニルベンゼン(有効成分81重量%;以下「DVB」と称する)60部とを混合して、単量体組成物200部を調製した。
上記反応釜内を窒素ガスで置換した後、上記単量体組成物20部(単量体組成物全量の10%)、0.4%過酸化水素水50部、および0.4%L−アスコルビン酸水溶液50部を上記反応釜内に添加して、初期重合反応を行った。次いで、上記単量体組成物の残部(単量体組成物全量の90%)180部、0.4重量%過酸化水素水450部、および0.4%L−アスコルビン酸水溶液450部を、各々異なる投入口より反応釜へ6時間かけて均一に滴下した。その後、内温を90℃まで昇温し、同温度で6時間保持して熟成を行い、樹脂微粒子分散液を得た。これらの樹脂微粒子分散液をスプレードライヤ(ヤマト科学社製 製品名パルビスGB22)を用いて乾燥を行ない、有機粒子(3)を得た。有機粒子(3)の粒子径を測定した結果を表2に示す。
容量21Lのジャケット付きステンレス円筒容器内に粉体全体を撹拌する主羽根および粉体を解砕するチョッパー羽根、温度計を備え、チョッパー羽根近部に樹脂液を供給するノズルを備え、小粒子を投入する投入口と軸封エアー及び溶剤蒸気を排出する排気口及び混合粉体を排出する排出口を備えた粉体混合機に、表2に示す芯粒子を仕込み、主羽根の回転速度を150rpm、チョッパー羽根の回転速度を3000rpmとして芯粒子を撹拌した。
次いで、芯粒子が撹拌されている状態で、表2に示す樹脂混合液をノズルから5分間で添加した。そのまま撹拌混合を20分間行った。粉体温度は26℃であった。
一旦撹拌を停止し、粉体をサンプリングし流動性指数を測定した結果は表2に示した。投入口より、表2に示す微粒子を投入し、さらに同条件で30分間撹拌を行ない、混合粉体を排出口から取り出した。混合粉体は流動性の良い粉体であった。この混合粉体をステンレスバットに入れ、120℃の乾燥機で2時間乾燥・熱処理を行なってエポキシ樹脂を硬化させ複合粒子No.1を得た。この様にして得られた複合粒子No.1の粒子径、樹脂層の厚さ、走査型電子顕微鏡(SEM)観察結果、流動性指数、及び微粒子剥離評価の結果を表2に示す。
ミキサー(カワタ社製、製品名:スーパーミキサーSMV20B(容量20L))に表2に示す芯粒子を仕込み、羽根の回転速度を1200rpmとして芯粒子を撹拌した。
次いで、芯粒子が撹拌されている状態で、表2に示す樹脂混合液をノズルから5分間で添加した。そのまま撹拌混合を30分間行った。粉体温度は28℃であった。
一旦撹拌を停止し、粉体をサンプリングし流動性指数を測定した結果は表2に示した。投入口より、表2に示す子粒子を投入し、ミキサーのジャケットに50℃の温水を流して加温しながら2.5時間撹拌を行ない、溶媒を蒸発させた。その後冷却して混合粉体を排出口から取り出した。混合粉体は流動性の良い粉体であった。この混合粉体を薄く均一に広げ0.2J/cm2の高圧水銀灯を用いて紫外線を照射し光硬化性樹脂を充分に硬化させ、複合粒子No.2を得た。得られた複合粒子No.2の粒子径、樹脂層の厚さ走査型電子顕微鏡(SEM)観察結果、流動性指数、及び微粒子剥離評価の結果を表2に示す。
実施例1で用いた粉体混合装置に、表2に示す芯粒子を仕込み、主羽根の回転速度を185rpm、チョッパー羽根の回転速度を2000rpmで芯粒子を撹拌した。次いで、芯粒子が撹拌されている状態で、表2に示す樹脂混合液をノズルから25分間で添加した。チョッパー羽根の軸封エアー量を増加させ、同条件で3時間撹拌を行ない、溶剤を蒸発させ機内から排出させた。粉体温度は28℃であった。
一旦撹拌を停止し、粉体をサンプリングし流動性指数を測定した結果は表2に示した。投入口より、表2に示す子粒子を投入しさらに撹拌を30分間行なった。その後ジャケットに蒸気を通し、粉体温度を120℃に加熱して2時間保つことで熱処理を行ってエポキシ樹脂を硬化させた。その後冷却し、混合粉体を排出口から取り出し複合粒子No.3を得た。この複合粒子は非常に流動性の良い粉体であった。得られた複合粒子No.3の粒子径、樹脂層の厚さ、走査型電子顕微鏡(SEM)観察結果、流動性指数、及び微粒子剥離評価の結果を表2に示す。
実施例2で使用した粉体混合装置に表2に示す芯粒子を仕込み、羽根の回転速度を1200rpmとして芯粒子を撹拌した。
次いで、芯粒子が撹拌されている状態で、表2に示す樹脂混合液をノズルから5分間で添加しそのまま撹拌混合を40分間行った、粉体温度は27℃であった。
一旦撹拌を停止し、粉体をサンプリングし流動性指数を測定した結果は表2に示した。 投入口より、表2に示す子粒子を投入し、ミキサーのジャケットに80℃の温水を流して加温しながら2時間撹拌を行ない、水分を蒸発させた。さらに撹拌を60分間行なった後、混合粉体を排出口から取り出し複合粒子No.4を得た。この複合粒子は非常に流動性の良い粉体であった。得られた複合粒子No.4は流動性の非常に良い粉体であった。この複合粒子No.4の粒子径、樹脂層の厚さ、光学顕微鏡観察結果、流動性指数、及び微粒子剥離評価の結果を表2に示す。
100mlのサンプル瓶に表3に示す芯粒子30部と、表3に示す子粒子6部を投入し均一に混合した。この予備混合粉体を衝撃力による表面処理装置(奈良機械製作所社製、製品名ハイブリダイゼーションシステム0型)に全量投入し、回転盤周速度80m/sで3分間表面処理操作を行なった。排出口から複合粒子を取り出し、比較用複合粒子No.1を得た。
この比較用複合粒子No.1は流動性の良い粉体であった。得られた比較用複合粒子No.1の粒子径、樹脂層の厚さ、走査型電子顕微鏡(SEM)観察結果、流動性指数、及び、微粒子剥離評価の結果を表3に示す。
樹脂混合液として表3に示す通りの樹脂混合液を用い、表3に示す通りの子粒子を用いたこと以外は実施例1と同様の操作を行ない、比較用複合粒子No.2を得た。この比較用複合粒子No.2の流動性は非常に悪い粉体であった。得られた比較用複合粒子No.2の粒子径、樹脂層の厚さ、走査型電子顕微鏡(SEM)観察結果、流動性指数、及び微粒子剥離評価の結果を表3に示す。
樹脂混合液として表3に示す通りの樹脂混合液を用い、表3に示す通りの子粒子を用いたこと以外は実施例1と同様の操作を行ない、比較用複合粒子No.3を得た。この比較用複合粒子No.3の流動性は比較的良い粉体であった。得られた比較用複合粒子No.3の粒子径、樹脂層の厚さ、走査型電子顕微鏡(SEM)観察結果、流動性指数、及び微粒子剥離評価の結果を表3に示す。
撹拌機、還流冷却器、温度計および窒素導入管を備えた3000mLの四つ口フラスコに、界面活性剤(第一工業製薬株式会社製、商品名「ハイテノール(登録商標)N−08」)3.2gを含む水溶液1200gを仕込み、次いで、スチレン320部にラウリルペルオキシド(LPO)2部およびチオサリチル酸(TSA)1部を溶解した単量体溶液を仕込んだ後、T.K.ホモミクサ(プライミクス(株)製)により5000rpmで5分間撹拌して均一な懸濁液とし、さらに、脱イオン水150部を添加した。次いで、フラスコ内に窒素ガスを吹き込みながら液温が75℃になるまで昇温して2時間加熱し、さらに90℃で2時間加熱して、スチレンの重合反応を進行させた。得られた固形物を濾別し、十分に水洗した。得られた有機粒子(4)の体積平均粒子径を測定した結果は、後述の表3に示す。
次に、得られた有機粒子(4)を、イオン交換水1200gおよびポリビニルアルコール(PVA:株式会社クラレ製、商品名「クラレポバール(登録商標)PVA−205」)4gが添加された四つ口フラスコに分散させて、均一な分散液とした。その後、子粒子コロイダルシリカ(日産化学工業株式会社製、商品名「スノーテックス(登録商標)ZL」、固形分40%、平均粒子径80nm)40gを添加し、比較芯粒子No.1(ポリスチレン:PS)、子粒子(コロイダルシリカ)、および水溶性高分子(ポリビニルアルコール)を含む液体を得た。この液体に、10%硫酸水溶液10g、およびグルタルアルデヒド溶液36gを添加し、さらに80℃で2時間加熱した。得られた固形分を濾別し、十分に水洗した後、80℃で6時間乾燥させた。乾燥後、固形物を小型粉砕器で解砕し、比較用複合粒子No.4を300g得た。
2 樹脂層
3 子粒子
4 複合粒子
Claims (5)
- 芯粒子、樹脂、及び溶媒を含み、溶媒含有量が0.5質量%以上であり、かつ、流動性指数が35以上である第1組成物を調製し、
この第1組成物と、前記芯粒子よりも粒子径が小さい子粒子とを混合する複合粒子の製造方法。 - 前記第1組成物中の溶媒含有量が30質量%以下である請求項1に記載の製造方法。
- 前記子粒子の平均粒子径dfと前記芯粒子の平均粒子径dcの比(df/dc)が0.2以下である請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記子粒子の添加量が、下記式
算出子粒子添加量(W2)=芯粒子比表面積(S)×芯粒子重量(W1)/子粒子比投影面積(A)
で求められる算出子粒子添加量(W2)の0.4倍以上、1.2倍以下である請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。 - 前記樹脂は、熱又は光硬化性樹脂を含む請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
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