JP4976613B2 - Method for producing silica sol - Google Patents

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【0001】
【発明の属する分野】
本発明は、安定化されたシリカゾルの製造方法に関するものであり、より詳細には、水性媒体中に分散された非晶質シリカ微粒子が細孔を有しているシリカゾルを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般にシリカゾルとは、粒子の大きさが1nm〜1000nmの非晶質シリカ微粒子が水性媒体に、沈降することなく安定に分散しているものであり、コロイダルシリカとも呼ばれている。
【0003】
水性シリカゾルの代表的な製造法は、ケイ酸アルカリの希釈水溶液をイオン交換により脱アルカリし、希釈活性シリカゾルを安定化し、重合し、濃縮し、必要により改質し、精製することから成っている。
特開昭61−158810号公報には、アルカリ金属ケイ酸塩を純水で希釈した後、強酸型陽イオン交換樹脂に接触させて脱アルカリし、更に酸を加えて強酸性とした後、限外濾過膜を用いて不純物を除去して得られるオリゴケイ酸溶液の一部にアンモニア等を加え加熱を行いヒールゾルを調製し、これに残りのオリゴケイ酸溶液を徐々に滴下し、高純度シリカゾルを製造する方法が記載されている。
【0004】
一旦ゲル化したシリカゲルを解膠して安定なシリカゾルを製造することも既に知られており、特公昭48−31839号公報には、一旦ゲル化したシリカゲルをSiOに対し1乃至5モル%のアンモニア等の存在下に解膠して安定なシリカゾルを製造することが記載されている。
【0005】
特公平6−47450号公報には、アルカリ金属ケイ酸塩の水溶液を一旦ゲル化させて得られるシリカヒドロゲルを解膠させることによりシリカゾルを製造する方法において、SiO濃度10〜25重量%のシリカヒドロゲルにアンモニアガスをSiOに対してNH量で10モル%以上になるように加圧吸収させて100〜200℃の加熱下で解膠させることを特徴とするシリカゾルの製造方法が記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
公知のシリカゾルは、非晶質シリカ粒子の粒径が微細であるため、大きな比表面積を有しているが、内部に細孔が存在しないため、シリカゲルに見られるような吸着性を殆ど有していない。
【0007】
このため、シリカゾルはインクジェット記録のインク受理層としても殆ど効果がなく、この問題を解決するため、特開昭60−219083号公報の発明では、インク受理層中にカチオン性コロイダルシリカ及びアニオン性コロイダルシリカを含有させることにより、色素に対する吸着性を付与している。
【0008】
本発明者らは、非晶質シリカ微粒子を細孔が有する状態で水中に安定にゾル化しうること、及びこのシリカゾルは紙などの基体に塗布すると優れた吸着性能が発現されることを見出した
即ち、本発明の目的は、非晶質シリカ微粒子が細孔を有する状態で水中に安定にゾル化したシリカゾルを製造するための方法を提供するにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ケイ酸アルカリ溶液と鉱酸溶液とを、50℃以下の温度で中和処理時のpHが7乃至11となるように混合して、粒状のアルカリヒドロゲルにゲル化させ、生成する粒状のヒドロゲルを、実質上粒状の形態を維持したまま予備洗浄し、次いでpHが4以下となるように酸処理し、この後、本洗浄に付し、水洗後のシリカヒドロゲルを水浸された状態で水熱条件下に解膠することにより、シリカゾルを製造する方法が提供される。
【0010】
【発明の実施形態】
[作用]
本発明の方法によって製造されたシリカゾル(以下、本発明のシリカゾルと呼ぶことがある)は、水性媒体に分散された非晶質シリカ微粒子から成るが、前記非晶質シリカ微粒子が、乾燥状態で測定して、細孔半径30乃至300オングストローム、好適には30乃至200オングストロームに細孔分布のピークを有しており且つその細孔半径の範囲で0.30乃至1.00mL/g、好適には0.35乃至0.90mL/gの細孔容積を有することが特徴である。
【0011】
既に指摘したとおり、公知のシリカゾル(コロイダルシリカ)は、安定化及び重合の段階で細孔が失われており、細孔半径30乃至300オングストローム、好適には30乃至200オングストロームに細孔分布のピークを有していない。添付図面の図1は、市販のシリカゾルを乾燥して、水銀圧入法により求めた細孔分布を示している。この細孔分布曲線によると、細孔半径100000オングストローム以上において、粒子間間隙による細孔が認められるが、細孔半径300オングストローム以下では0.1mL/g以下と僅かしか細孔が存在していない。
【0012】
一方、乾燥剤などとして使用される通常のシリカゲルは、細孔半径がもっと小さい領域、即ち細孔半径が40オングストローム以下に細孔分布のピークを有しており、この微細な細孔半径の細孔が空気中の水分に対する吸着サイトとなっていると解される。
図2は、市販のシリカゲル粒子について、水銀圧入法により求めた細孔分布を示しており、この細孔分布曲線によると、細孔半径10000〜100Å間にはほとんど細孔は存在せず、且つ測定下限附近である細孔半径40オングストローム、若しくはそれ以下の細孔において分布のピークが存在することが示唆されている。
【0013】
これに対して、図3は、本発明のシリカゾルを乾燥し、水銀圧入法により求めた細孔分布を示している。この細孔分布曲線によると、この非晶質シリカ微粒子は細孔半径30乃至300オングストローム、好適には30乃至200オングストロームに細孔分布のピークを有しており、特異な細孔(メソポア)を有することが明らかである。
【0014】
この特徴に加えて、本発明による非晶質シリカゾル粒子は、同じく乾燥状態で水銀圧入法で求めて、細孔半径30乃至300オングストロームの範囲で0.30乃至1.00mL/g、好適には0.35乃至0.90mL/gの細孔容積を有している。
このため、メソポアが有効な各種物質に対して優れた吸着性を示すと共に、大きな吸着容量をも有している。
【0015】
実際に、本発明によるシリカゾルを、インクジェット記録要素のコーティングに用いると、従来のシリカに比して顕著に優れた印字濃度を示す。
後述する例を参照されたい。
例えば、黒インクに対して、市販のシリカゾル(コロイダルシリカ)をコーティングした記録紙では1.85の画像濃度を示し、また市販のインクジェット用シリカをコーティングした記録紙では1.96の画像濃度を示すに過ぎないのに対して、本発明のシリカゾルをコーティングした記録紙では2.45の画像濃度を示すのであって、本発明による予想外の効果が明らかである。
【0016】
本発明のシリカゾルでは、非晶質シリカ微粒子が、電子顕微鏡写真で求めた一次粒子径が100nm未満、好適には50nm以下のものであることが好ましい。上記一次粒子径の範囲にあれば、非晶質シリカ微粒子はブラウン運動により重力沈降に対して安定化され、実際に30日間放置した場合でも沈降を実質上ゼロに抑制することができる。
図4は本発明のシリカゾルにおける非晶質シリカの電子顕微鏡写真であり、一次粒子径が30nm以下であることがわかる。
【0017】
本発明のシリカゾルは、シリカ濃度が5乃至30重量%、特に10乃至20重量%の範囲にあることが好ましい。濃度が上記範囲にあると、このシリカゾルを各種基体へのコーティングにそのまま使用できるので有利である。濃度が上記範囲を下回ると、ゾルの輸送の際のコストが高くなり、またコーティングの際に水分を蒸発させるためのエネルギーコストが増大するので好ましくなく、また濃度が上記範囲を上回ると、粘度が高くなりすぎて取り扱いが困難となる傾向があるので好ましくない。
本発明のシリカゾルは、濃度が上記範囲にあるにもかかわらず、比較的粘度が低い範囲にあり、例えば温度20℃における粘度が50センチポイズ以下である。
【0018】
本発明のシリカゾルにおける非晶質シリカ微粒子は、乾燥状態で測定して、一般に100乃至200m/g、特に100乃至160m/gのBET比表面積を有するのが好ましい。一般に、比表面積は粒子径とミクロポアとに密接な関係がある。即ち、粒子径が小さくなれば比表面積は大きくなり、ミクロポアが消失してメソポアに移行すると、比表面積は小さくなる。
【0019】
本発明のシリカゾルは、当該ゾルに含まれるナトリウム分の含有量が1000ppm以下、好適には600ppm以下であること、が好ましい。
【0020】
(シリカゾルの調製)
本発明によれば、原料のケイ酸アルカリは、工業製品としてJISに規格されている水ガラスのケイ酸ソーダやケイ酸カリ、さらには酸性白土等の粘土質原料より回収した易反応性のシリカにアルカリ金属の水酸化物溶液を反応させたケイ酸アルカリ等を使用することができる。
ケイ酸アルカリ水溶液におけるSiO濃度は6乃至28重量%の範囲にあるのがよく、SiO:RO(Rはアルカリ金属である)のモル比は、一般に2:1乃至4:1特に2.5:1乃至3.5:1の範囲にあるのがよい。
【0021】
中和反応に用いる鉱酸は、塩酸や硫酸等が一般に使用されるが、これらの混酸を使用することもできる。鉱酸水溶液の濃度は一般に5乃至75重量%、特に10乃至60重量%の範囲にあるのがよい。
【0022】
また、アルミニウムの成分や、アルカリ土類金属成分をシリカゲル粒子中に含有させることもできる。
アルミニウム成分は、SiO 1モルを基準として、Alとして1モル以下の量で用いるのがよく、一方アルカリ土類金属成分は、SiO 1モルを基準として、酸化物基準(MO)として1モル以下の量で用いるのがよい。
【0023】
両原料の接触による中和反応は、両原料のどちらか一方の原料をもう一方の溶液中に攪拌下に添加する方法や、両原料溶液を一定条件下に同時に接触させる方法、例えば二流体ノズルで瞬間混合する方法がある。中和温度は50℃以下であり、中和終了時のpHを7乃至11としてアルカリゾルを生成させる。
【0024】
(予備洗浄)
本発明で高純度且つ高濃度のシリカゾルを得るためには、この段階でナトリウム等の副生塩類を除くことが必要である。予備洗浄には固定式の洗浄装置が推奨されるが、球状ゲルを破壊しない限り、副成塩類を除去できるものであれば連続式の洗浄装置でも構わない。
【0025】
(酸処理・水洗工程)
シリカヒドロゲルがアルカリゲルの場合、ゲル中のアルカリ分を除去するため、硫酸或いは塩酸などの酸で酸処理する。酸処理の程度はヒドロゲルのpHが4以下となるものであればよい。
また、ヒドロゾル中に含有される不純物(副生塩類等)を除くため、更に水洗を行う。水洗の程度は、ヒドロゾル中の不純物の含有量がSiOを基準として0.5重量%以下となるようなものであればよい。
【0026】
(解膠処理工程)
水洗後のヒドロゾルを水浸状態で水熱条件下に解膠処理する。この処理は、オートクレーブを使用して行う。温度は120乃至180℃、特に150乃至170℃が適当であり、処理時間はヒドロゾルの濃度や温度によっても相違するが、一般に0.5乃至10時間程度であるのがよい。なおこの時、必要に応じて解膠助剤を加えても良い。解膠助剤(アンモニア水、アミン化合物、アルカリ金属の水酸化物等)は、雰囲気をアルカリ側にする事によって解膠を促進する為のものであり、解膠が効果的に行われるものであればどれでも良いが、アンモニア水が特に推奨される。
解膠助剤は、ヒドロゲル重量に対し0乃至20重量%で加える事が効果的である。
【0027】
(用途)
本発明のシリカゾルは、インクジェット記録要素のコーティングの他に例えば研磨剤、ブラウン管製造における蛍光体の接着バインダー、顔料や陶磁器の釉薬、顔料、インキの艶消し剤、消泡効果を向上させる媒体、触媒の担体、鋳造における砂型充填剤、フィルムや製紙形成時の滑り止め、床用ワックス類の滑り止めや汚染防止の媒体、蛍光体形成時のバインダー、耐電防止膜の形成媒体、樹脂の充填剤、電池中の電解液のゲル化剤及び揺変や飛散を防止する媒体(バッテリーセパレーター)、繊維処理剤としても有用である。
【0028】
本発明のシリカゾルは、インクジェット記録要素のコーティングに特に有用である。インクジェット記録は、騒音が少なく、高速記録が可能で、しかも多色化が容易である等の利点があり、各種プリンター、ファクシミリ等への応用が行われている。この用途に用いるコート紙では、紙面に付着したインク滴が速やかに紙内に吸収されること、紙面上でのインク滴の拡がりや滲みが抑制されること、濃度のある鮮明な画像が形成されること、及びこの画像が諸堅牢性に優れていること等の特性が要求される。
【0029】
本発明のシリカゾルをコーティングした記録紙ではインクジェット記録において、インク滴の拡がりや滲みを防止するという要求と、画像の濃度や鮮明さを向上させるという要求とを、両立させて満足させ得ると共に、このシリカゾルを用いた記録紙上にインクジェットにより形成される染料ドットは、初期の状態において、色彩の鮮明さや濃度において優れているばかりではなく、経時による光退色乃至光変色も無いという点で優れている。
【0030】
本発明によれば、上述したシリカゾルを、紙等の基体の表面に設けるには、前記シリカゾルを5乃至30重量%、特に15乃至30重量%、及び必要により結着剤を0乃至15重量%、特に0乃至10重量%含み、シリカゾルが3乃至20g/m、特に5乃至15g/mとなるような塗工量で塗布し、乾燥する。
【0031】
結着剤としては、水性系結着剤が有利であり、例えばカルボキシメチルセルローズ、エチルセルローズ、ヒドロキシエチルセルローズ、澱粉、カルボキシメチル澱粉、シアノエチル化澱粉、カゼイン、アラビアゴム、トラガントゴム、デキストリン、ポリビニルアルコール、ビニルエーテル/マレイン酸共重合体、ポリビニルピロリドン、水溶性アクリル樹脂等の水溶性結着剤;自己乳化型アクリル樹脂等の自己乳化型結着剤;スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス等の水性ラテックス系結着剤等が使用される。
【0032】
また、本発明のシリカゾルは単独でインクジェット記録用填剤として使用し得る他に、それ自体公知の他の填剤、例えばアルミナゾル、チタニアゾル、カオリン、通常のシリカ、炭酸カルシウム等と組合せて使用することもできる。
【0033】
更にまた、本発明のシリカゾル(アルミ、アルカリ土類金属を加えたシリカゾルも含む)は、上記のような用途だけでなく、ゾルを噴霧乾燥造粒して、3乃至20μmの体積メジアン径を有する球状シリカゲル系粒子として用いることができる。
この場合、球状シリカゲル系粒子は、二流体ノズルを使用し(気体−液体混合)、シリカゾル液滴を微細化し、乾燥雰囲気温度(出口温度)90乃至150℃の範囲で噴霧して得ることができる。
【0034】
このようにして得られた球状シリカゲル系粒子は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂或いは各種ゴム配合用の充填剤、特にアンチブロッキング剤として有用である。
即ち、該球状シリカゲル系粒子は、比較的高湿度における平衡水分率が比較的低い範囲に抑制されることにより、低吸水性で発泡等の不都合がなく、また他の添加剤との間にも吸着による発色や添加剤の性能低下等の不都合がなく、優れた樹脂フィルム用の配合剤、特にアンチブロッキング剤となりうるものである。
【0035】
アンチブロッキング剤として配合する熱可塑性樹脂としては、オレフィン系樹脂が好適なものであり、特に低−、中−或いは高−密度のポリエチレン、アイソタクティックポリプロピレン、シンジオタクティックポリプロピレン、あるいはこれらのエチレン乃至α−オレフィンとの共重合体であるポリプロピレン系重合体、線状低密度ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリブテン−1、エチレン−ブテン−1共重合体、プロピレン−ブテン−1共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン−1共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、イオン架橋オレフィン共重合体(アイオノマー)、エチレン−アクリル酸エステル共重合体等が挙げられ、これらは単独でも或いは2種以上のブレンド物の形でも使用できる。本発明の球状シリカゲル系粒子は、メタロセン触媒を用いて製造したオレフィン系樹脂フィルムのアンチブロッキング剤として有用であり、従来のアンチブロッキング剤に見られた着色傾向を解消することができる。
【0036】
勿論、本発明のアンチブロッキング剤は、それ自体公知の他の樹脂フィルムにも配合することができ、例えばナイロン6、ナイロン6−6、ナイロン6−10、ナイロン11、ナイロン12等のポリアミド、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熱可塑性ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルフォン、塩化ビニール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、フッ化ビニル樹脂等に配合することもできる。
【0037】
アンチブロッキング剤としての用途の場合、上記球状シリカゲル系粒子を、熱可塑性樹脂100重量部当たり、0.1乃至1.0重量部、特に0.3乃至0.5重量部の量で用いるのがよい。
【0038】
勿論、本発明の球状シリカゲル系粒子は、充填剤として、上記熱可塑性樹脂や、各種ゴム、或いは熱硬化性樹脂に配合することができる。
【0039】
ゴム用のエラストマー重合体としては、例えばニトリル−ブタジエンゴム(NBR),スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、ポリブタジエン(BR)、ポリイソプレン(IIB)、ブチルゴム、天然ゴム、エチレン−プロピレンゴム(EPR)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、ポリウレタン、シリコーンゴム、アクリルゴム等;熱可塑性エラストマー、例えばスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、水素化スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、水素化スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体等が挙げられる。
【0040】
熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、フラン−ホルムアルデヒド樹脂、キシレン−ホルムアルデヒド樹脂、ケトン−ホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、トリアリルシアヌレート樹脂、熱硬化性アクリル樹脂、シリコーン樹脂、或いはこれらの2種以上の組み合わせが挙げられる。
【0041】
充填剤としての用途の場合、上記熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂或いはエラストマー100重量部当たり、10乃至100重量部、特に30乃至60重量部の量で配合することができる。
【0042】
樹脂用配合剤の場合、本発明の球状シリカゲル系粒子と配合すべき樹脂の成形温度よりも低い温度で溶融する常温で固体の有機結合媒質との組成物として使用すると、樹脂中への分散を均一且つ一様に行えると共に、シリカによる摩耗傾向を一層低減させることができるので有利である。
この組成物に用いる固体有機結合媒質としては、(イ) 天然または合成パラフィン、マイクロワックス、ポリエチレンワックス、塩素化ポリエチレンワックス等の炭化水素系のもの、(ロ) ステアリン酸、ラウリン酸等の脂肪酸系のもの、(ハ) ステアリン酸アミド、バルミチン酸アミド、オレイン酸アミド、エシル酸アミド、メチレンビスステアロアミド、エチレンビスステアロアミド等の脂肪酸モノアミド系またはビスアミド系のもの、(ニ) ブチルステアレート、硬化ヒマシ油、エチレングリコールモノステアレート等のエステル系のもの、(ホ) セチルアルコール、ステアリルアルコール等のアルコール系のもの、(ヘ) ステアリン酸鉛、ステアリン酸カルシウム等の金属石ケンおよび(ト) 熱硬化性樹脂の初期縮合物或いはそれらの2種以上の組み合わせなどが挙げられる。
球状シリカゲル系粒子と固体有機結合媒質とは、1:1乃至1:2の重量比で組み合わせ使用するのが望ましい。
【0043】
更に、この球状シリカゲル系粒子は、クロマトグラフィー用担体としても有用である。クロマトグラフィーは、固体吸着剤の粒子を円筒または細片状の層に充填した固定相に気体、液体、溶液などの試料を通し、各成分の分配係数の差を利用して物質を分離する方法として知られている。
【0044】
球状シリカゲル系粒子は、クロマトグラフィー用担体に滴した適度な吸着活性を有すると共に、粒度分布も均斉で、しかも真球に近い形状を有するため、固定相の形成や、吸着、脱着等の操作が容易であり、この用途にも特に適している。
【0045】
また、この球状シリカゲル系粒子は、半導体封止用の吸湿性充填剤として用いることができる。該粒子は、樹脂組成物の配合性や成形性等にも優れていると共に、配合樹脂の流動性にも優れており、しかも樹脂中での水分吸着性、水分保持性及びその持続性にも優れている。
この吸湿性充填剤が含有した半導体封止用樹脂組成物の調製に当たっては、エポキシ樹脂、硬化剤、吸湿性充填剤或いは更に無機充填剤を配合ブレンドし、ミキサー或いはローラー等で混練して、成形用の組成物とし、これをトランジスター、IC、LSI等の半導体素子の封止用の被覆、成形モールド、収納容器(パッケージ)等の成形に用いる。勿論、半導体封止用樹脂組成物は、液体乃至半固体の形で、パッケージの容器と蓋との接着に用いることもできる。
【0046】
【実施例】
本発明を次の実施例で具体的に説明をする。なお、各種物性についての測定方法は次の通りである。
【0047】
[測定方法]
(1)細孔分布(水銀圧入法)
150℃、3時間乾燥した試料0.5gを水銀圧入式ポロシメーター(マイクロメリテイクス社製オートポア9220)を用いて、18乃至43500オングストロームのポアサイズを測定し、細孔容積を求めた。
【0048】
(2)粒子径
TEM(透過型電子顕微鏡写真)より粒子の一次粒径を求めた。
【0049】
(3)BET比表面積
Micromeritics社製 ASAP2010を使用し、BET法により測定した。
【0050】
(4)Na含有量
原子吸光分析により求めた。なお、シリカゾルは乾燥したもので測定を行った。
【0051】
(5)インクジェット紙の評価
水30gにフィラー6.5gをホモデスパーで900RPM、10分間分散。その後13%PVA117溶液20g添加(但し、本発明品、SNOWTEX Cの時は添加せず)し、さらに900RPM、10分間分散後普通紙に塗布(8g/m2)。
一晩風乾後EPSON PM-750Cで印字し、Fuji densitometer FSD-103で印字濃度を測定した。
【0052】
(実施例1)
SiO基準で22重量%濃度の珪酸ソーダ溶液(A液)と、13重量%濃度の硫酸(B液)とを先端部に混合部を有する二流体ノズルを用いて、pHが9になるように両者を混合した後吐出し、球状ヒドロゲルを得た。回収した球状ゲルは直ちに予備洗浄を施した。充分に予備洗浄が施された球状ヒドロゲルを、硫酸溶液を張ったタンクに入れ攪拌しながら、pHが1.0以下になるまで酸処理を行った。酸処理後のヒドロゲルを充分に水洗し,球状水洗ゲルを得た。次に球状水洗ゲルをオートクレーブに移し水に浸漬し解膠処理を行った。この時、解膠助剤としてヒドロゲル重量に対して1%のアンモニア水を添加した。170℃において4時間処理した後,オートクレーブを開放した所、実質的な残渣はなく、低粘性で透明感のある乳白色のシリカゾルとなっていた。
シリカゾルについて物性測定を行い、その結果を表1に示す。また、TEM写真を図1に示す。
【0053】
(実施例2)
実施例1と同様に調製した球状水洗ゲルについて解膠助剤を添加せずに170℃、4時間の解膠処理をオートクレーブを用いて行った。本処理にて得られた生成物は実施例1と遜色のないゾル状物質であった。得られたシリカゾルについて物性測定を行い、その結果を表1に示す。
【0054】
(実施例3)
実施例1で得たシリカゾルについて、蒸発法による濃縮処理を行いSiO濃度20%の濃縮シリカゾルを得た。得られたゾルのTEM写真を図5に示す。
濃縮ゾルについて物性測定を行い、その結果を表1に示す。また、実際に普通紙に濃縮ゾルを塗布し、インクジェット方式による印刷を施したときの発色性能を測定した結果を表2に示す。
【0055】
(比較例1)
実施例1と同様に球状シリカゲルを調製した後、予備洗浄をせずに、実施例1と同様の酸処理、水洗を施し、球状水洗ゲルを得た。実施例2と同様に解膠助剤を添加せずにオートクレーブにて解膠処理を施した。170℃、4時間処理した後、オートクレーブを開放した所、球状ヒドロゲルの残渣は認められないものの白濁した、比較的粘性の高いシリカスラリーを得た。得られたシリカスラリーの物性測定を行い結果を表1に示す。
【0056】
(比較例2)
市販のコロイダルシリカ(スノーテックスC)を用意した。物性測定の結果を表1に示す。また、処方に従って普通紙に塗布し、実際にインクジェット方式による印刷をし、発色性能を測定した結果を表2に示す。
【0057】
【表1】

Figure 0004976613
【0058】
【表2】
Figure 0004976613
【0059】
(応用例)
実施例1で得たシリカゾルを入口温度300℃、出口温度120℃のスプレードライヤーを用いて乾燥し、平均粒子径7.8μmの球状粒子を得た。この球状粒子を樹脂100重量部当たり0.3重量部添加した厚さ100μmのLLDPEフィルムを作成し、フィルムのブロッキング性、スクラッチ性を測定した。
【0060】
ブロッキング性は、2枚のフィルムを重ね、200g/cmの荷重をかけ40℃で24時間放置後、フィルムの剥がれ易さを調べたところ、フィルムが抵抗なく剥がれ、ブロッキング性が良好であることが確認された。
【0061】
スクラッチ性については、製膜5時間後フィルム2枚を重ね指で擦ったときの傷付きの程度を調べたところ、フィルムにほとんど傷がついていなかった。
【0062】
(参考例)
実施例2、比較例1で得られたシリカゾルを試験管に入れ静置して様子を観察した。実施例2の試料は30日間静置しても沈降がほとんど起こっていなかったが、比較例1の試料は一週間で沈降が起こっていた。
【0063】
【発明の効果】
本発明によれば、非晶質シリカ微粒子が細孔を有する状態で水中に安定にゾル化したシリカゾルの製造方法を提供することができる。
また、従来の解膠法と異なり簡単な操作で高濃度且つ安定性の高いシリカゾルを得ることができる。
更に本発明によるシリカゾルは適度な細孔を有しており、インクジェット用コート剤として用いた場合、従来のコート剤と比較して優れたインク吸着特性及び発色性能を示し有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】市販のシリカゾル(比較例2)を乾燥して、水銀圧入法により求めた細孔分布を示す図である。
【図2】市販のシリカゲル粒子について、水銀圧入法により求めた細孔分布を示す図である。
【図3】本発明のシリカゾル(実施例1)を乾燥し、水銀圧入法により求めた細孔分布を示す図である。
【図4】本発明の実施例1で得られたシリカゾルの粒子構造を示すTEM写真である。
【図5】本発明の実施例3で得られたシリカゾルの粒子構造を示すTEM写真である。[0001]
[Field of the Invention]
  The present invention relates to a stabilized silica solIs related to the manufacturing method ofMore specifically, a silica sol in which amorphous silica fine particles dispersed in an aqueous medium have pores.How to manufactureAbout.
[0002]
[Prior art]
In general, silica sol is a dispersion in which amorphous silica fine particles having a particle size of 1 nm to 1000 nm are stably dispersed in an aqueous medium without settling, and is also called colloidal silica.
[0003]
A typical method for producing an aqueous silica sol consists of dealkalising a dilute aqueous solution of alkali silicate by ion exchange, stabilizing, polymerizing, concentrating, modifying, and purifying as necessary. .
JP-A-61-158810 discloses a method in which an alkali metal silicate is diluted with pure water, contacted with a strong acid cation exchange resin, dealkalized, and further acidified to make it strongly acidic. Prepare a heel sol by adding ammonia to a part of the oligosilicic acid solution obtained by removing impurities using an outer filtration membrane and heating it, and gradually drop the remaining oligosilicic acid solution on this to produce a high-purity silica sol. How to do is described.
[0004]
It is already known to produce a stable silica sol by peptizing once gelled silica gel. Japanese Patent Publication No. 48-31839 discloses that once gelled silica gel is SiO 2.2On the other hand, it is described that a stable silica sol is produced by peptization in the presence of 1 to 5 mol% ammonia or the like.
[0005]
Japanese Patent Publication No. 6-47450 discloses a method for producing silica sol by peptizing a silica hydrogel obtained by once gelling an aqueous solution of an alkali metal silicate.2Ammonia gas is added to silica hydrogel with a concentration of 10 to 25% by weight.2Against NH3There is described a method for producing a silica sol, characterized in that it is pressure-absorbed to an amount of 10 mol% or more and peptized under heating at 100 to 200 ° C.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The known silica sol has a large specific surface area because the particle size of the amorphous silica particles is fine, but has almost no adsorptivity as seen in silica gel because there are no pores inside. Not.
[0007]
For this reason, silica sol has little effect as an ink receiving layer for ink jet recording, and in order to solve this problem, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-219083, cationic colloidal silica and anionic colloidal are included in the ink receiving layer. By containing silica, adsorptivity to the dye is imparted.
[0008]
  The present inventors have shown that amorphous silica fine particles can be stably solated in water with pores, and that this silica sol exhibits excellent adsorption performance when applied to a substrate such as paper.Found.
  That is, an object of the present invention is to provide a silica sol that is stably solated in water with amorphous silica fine particles having pores.A method for manufacturingprovideIt is in.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  According to the present invention, an alkali silicate solution and a mineral acid solution, Mix at a temperature of 50 ° C. or lower so that the pH during neutralization is 7 to 11,The granular hydrogel is gelled into a granular alkaline hydrogel and the substantially granular form is maintained.Pre-wash, then acid treatment to pH below 4;A method for producing a silica sol is provided by subjecting the silica hydrogel after the main washing to peptization under hydrothermal conditions while being immersed in water.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Action]
  Of the present inventionManufactured by the methodSilica sol(Hereinafter, it may be called the silica sol of the present invention)Is composed of amorphous silica fine particles dispersed in an aqueous medium, and the amorphous silica fine particles have a pore radius of 30 to 300 angstroms, preferably 30 to 200 angstroms, measured in a dry state. It has a distribution peak and has a pore volume in the range of the pore radius of 0.30 to 1.00 mL / g, preferably 0.35 to 0.90 mL / g.
[0011]
As already pointed out, the known silica sol (colloidal silica) has lost pores at the stage of stabilization and polymerization, and has a pore distribution peak at a pore radius of 30 to 300 angstroms, preferably 30 to 200 angstroms. Does not have. FIG. 1 of the accompanying drawings shows the pore distribution obtained by drying a commercially available silica sol and obtained by mercury porosimetry. According to this pore distribution curve, pores due to inter-particle gaps are observed at pore radii of 100,000 angstroms or more, but there are only a few pores of 0.1 mL / g or less at pore radii of 300 angstroms or less. .
[0012]
On the other hand, ordinary silica gel used as a desiccant has a pore distribution peak in a region having a smaller pore radius, that is, a pore radius of 40 angstroms or less. It is understood that the hole is an adsorption site for moisture in the air.
FIG. 2 shows the pore distribution obtained by the mercury intrusion method for commercially available silica gel particles. According to this pore distribution curve, there are almost no pores with a pore radius of 1000 to 100 mm, and It is suggested that a distribution peak exists in pores having a pore radius of 40 angstroms or less, which is close to the measurement lower limit.
[0013]
On the other hand, FIG. 3 shows the pore distribution obtained by drying the silica sol of the present invention and determining by mercury porosimetry. According to this pore distribution curve, the amorphous silica fine particles have a pore distribution peak at a pore radius of 30 to 300 angstroms, preferably 30 to 200 angstroms, and have unique pores (mesopores). It is clear to have.
[0014]
In addition to this feature, the amorphous silica sol particles according to the present invention are also obtained by mercury porosimetry in a dry state, and 0.30 to 1.00 mL / g, preferably within a pore radius range of 30 to 300 angstroms, It has a pore volume of 0.35 to 0.90 mL / g.
For this reason, mesopores exhibit excellent adsorptivity to various effective substances and also have a large adsorption capacity.
[0015]
In fact, when the silica sol according to the present invention is used for coating of an ink jet recording element, the print density is remarkably superior to that of conventional silica.
See the examples below.
For example, for black ink, a recording paper coated with commercially available silica sol (colloidal silica) exhibits an image density of 1.85, and a recording paper coated with commercially available inkjet silica exhibits an image density of 1.96. In contrast, the recording paper coated with the silica sol of the present invention shows an image density of 2.45, and the unexpected effect of the present invention is clear.
[0016]
In the silica sol of the present invention, it is preferable that the amorphous silica fine particles have a primary particle diameter of less than 100 nm, preferably 50 nm or less, as determined by an electron micrograph. Within the above range of the primary particle diameter, the amorphous silica fine particles are stabilized against gravity sedimentation by Brownian motion, and the sedimentation can be suppressed to substantially zero even when actually left for 30 days.
FIG. 4 is an electron micrograph of amorphous silica in the silica sol of the present invention, showing that the primary particle diameter is 30 nm or less.
[0017]
The silica sol of the present invention preferably has a silica concentration in the range of 5 to 30% by weight, particularly 10 to 20% by weight. When the concentration is within the above range, this silica sol can be advantageously used as it is for coating on various substrates. If the concentration is below the above range, the cost for transporting the sol is high, and the energy cost for evaporating the moisture during coating is not preferable, and if the concentration is above the above range, the viscosity is low. This is not preferable because it tends to be too high and difficult to handle.
The silica sol of the present invention has a relatively low viscosity despite the concentration being in the above range, for example, the viscosity at a temperature of 20 ° C. is 50 centipoise or less.
[0018]
The amorphous silica fine particles in the silica sol of the present invention are generally 100 to 200 m as measured in a dry state.2/ G, especially 100-160m2It preferably has a BET specific surface area of / g. In general, the specific surface area is closely related to the particle diameter and the micropores. That is, the specific surface area increases as the particle size decreases, and the specific surface area decreases as the micropores disappear and migrate to mesopores.
[0019]
The silica sol of the present invention preferably has a sodium content of 1000 ppm or less, preferably 600 ppm or less.
[0020]
(Preparation of silica sol)
According to the present invention, the raw material alkali silicate is an easily reactive silica recovered from clay-based raw materials such as water glass sodium silicate and potassium silicate, which are standardized as industrial products, and acid clay. It is possible to use an alkali silicate obtained by reacting an alkali metal hydroxide solution.
SiO in alkali silicate aqueous solution2The concentration should be in the range of 6 to 28% by weight, SiO 22: R2The molar ratio of O (R is an alkali metal) should generally be in the range of 2: 1 to 4: 1, especially 2.5: 1 to 3.5: 1.
[0021]
As the mineral acid used for the neutralization reaction, hydrochloric acid, sulfuric acid, etc. are generally used, but these mixed acids can also be used. The concentration of the aqueous mineral acid solution should generally be in the range of 5 to 75% by weight, in particular 10 to 60% by weight.
[0022]
Moreover, the component of aluminum and an alkaline-earth metal component can also be contained in a silica gel particle.
Aluminum component is SiO2  Based on 1 mole, Al2O3Is preferably used in an amount of 1 mol or less, while the alkaline earth metal component is SiO 22  It is preferable to use 1 mol or less as an oxide standard (MO) based on 1 mol.
[0023]
  Neutralization reaction by contact of both raw materials is a method of adding one raw material of both raw materials to the other solution with stirring, a method of simultaneously contacting both raw material solutions under a certain condition, such as a two-fluid nozzle There is a way to mix instantly.The neutralization temperature is 50 ° C. or lower, and an alkali sol is generated by setting the pH at the end of neutralization to 7 to 11.
[0024]
(Preliminary cleaning)
In order to obtain high-purity and high-concentration silica sol in the present invention, it is necessary to remove by-product salts such as sodium at this stage. A fixed-type cleaning device is recommended for the preliminary cleaning, but a continuous cleaning device may be used as long as it can remove by-product salts as long as the spherical gel is not destroyed.
[0025]
(Acid treatment / water washing process)
When the silica hydrogel is an alkali gel, acid treatment is performed with an acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid in order to remove the alkali content in the gel. The degree of acid treatment is not particularly limited as long as the pH of the hydrogel is 4 or less.
Further, in order to remove impurities (by-product salts, etc.) contained in the hydrosol, further washing with water is performed. The degree of washing with water is that the content of impurities in the hydrosol is SiO 22As long as it is 0.5% by weight or less based on the above.
[0026]
(Peptization process)
The hydrosol after washing with water is peptized under hydrothermal conditions in a water immersion state. This treatment is performed using an autoclave. The temperature is suitably 120 to 180 ° C., particularly 150 to 170 ° C., and the treatment time is generally about 0.5 to 10 hours, although it varies depending on the concentration and temperature of the hydrosol. At this time, a peptizer may be added as necessary. Peptization aids (ammonia water, amine compounds, alkali metal hydroxides, etc.) are intended to promote peptization by bringing the atmosphere to the alkali side and are effective in peptization. Any one is acceptable, but ammonia water is particularly recommended.
It is effective to add the peptization aid at 0 to 20% by weight based on the hydrogel weight.
[0027]
(Use)
The silica sol of the present invention includes, for example, abrasives, phosphor adhesive binders in the manufacture of cathode ray tubes, pigments and ceramic glazes, pigments, ink matting agents, media for improving the defoaming effect, catalysts, as well as inkjet recording element coatings Carrier, sand-type filler in casting, anti-slip when forming film and paper, anti-slip and anti-contamination medium for floor wax, binder when forming phosphor, anti-static film forming medium, resin filler, It is also useful as a gelling agent for electrolyte in a battery, a medium (battery separator) for preventing fluctuation and scattering, and a fiber treatment agent.
[0028]
The silica sols of the present invention are particularly useful for coating inkjet recording elements. Inkjet recording has advantages such as low noise, high-speed recording, and easy multi-coloring, and is applied to various printers, facsimiles, and the like. With coated paper used for this purpose, ink droplets adhering to the paper surface are quickly absorbed into the paper, spreading and bleeding of the ink droplets on the paper surface are suppressed, and a clear image with high density is formed. And characteristics such as excellent fastness of the image.
[0029]
The recording paper coated with the silica sol of the present invention can satisfy both the requirements for preventing the spread and bleeding of ink droplets and the requirement for improving the density and sharpness of the image in ink jet recording. Dye dots formed by inkjet on recording paper using silica sol are excellent not only in color sharpness and density in the initial state, but also in that there is no photobleaching or discoloration over time.
[0030]
According to the present invention, in order to provide the above-described silica sol on the surface of a substrate such as paper, the silica sol is 5 to 30% by weight, particularly 15 to 30% by weight, and if necessary, the binder is 0 to 15% by weight. In particular, it contains 0 to 10% by weight, and silica sol is 3 to 20 g / m.2, Especially 5 to 15 g / m2Apply at a coating amount such that
[0031]
As the binder, an aqueous binder is advantageous, for example, carboxymethyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, starch, carboxymethyl starch, cyanoethylated starch, casein, gum arabic, tragacanth gum, dextrin, polyvinyl alcohol, Water-soluble binders such as vinyl ether / maleic acid copolymer, polyvinyl pyrrolidone, and water-soluble acrylic resin; Self-emulsifying binders such as self-emulsifying acrylic resin; Aqueous latex type binders such as styrene-butadiene copolymer latex A dressing or the like is used.
[0032]
The silica sol of the present invention can be used alone as a filler for ink jet recording, and can be used in combination with other fillers known per se, such as alumina sol, titania sol, kaolin, ordinary silica, calcium carbonate and the like. You can also.
[0033]
Furthermore, the silica sol of the present invention (including the silica sol to which aluminum and alkaline earth metal are added) has a volume median diameter of 3 to 20 μm by spray drying granulation of the sol as well as the above-mentioned uses. It can be used as spherical silica gel particles.
In this case, the spherical silica gel particles can be obtained by using a two-fluid nozzle (gas-liquid mixing), atomizing silica sol droplets, and spraying them in a drying atmosphere temperature (exit temperature) of 90 to 150 ° C. .
[0034]
The spherical silica gel particles thus obtained are useful as a thermoplastic resin, a thermosetting resin or a filler for blending various rubbers, particularly as an antiblocking agent.
That is, the spherical silica gel particles have a low water absorption and no inconvenience such as foaming because the equilibrium moisture content at a relatively high humidity is suppressed to a relatively low range, and also between other additives. There are no inconveniences such as coloring due to adsorption and performance deterioration of additives, and it can be an excellent compounding agent for resin films, particularly an antiblocking agent.
[0035]
As the thermoplastic resin to be blended as the antiblocking agent, an olefin resin is suitable, and particularly, low-, medium- or high-density polyethylene, isotactic polypropylene, syndiotactic polypropylene, or ethylene or these a polypropylene polymer which is a copolymer with α-olefin, linear low density polyethylene, ethylene-propylene copolymer, polybutene-1, ethylene-butene-1 copolymer, propylene-butene-1 copolymer, An ethylene-propylene-butene-1 copolymer, an ethylene-vinyl acetate copolymer, an ion-crosslinked olefin copolymer (ionomer), an ethylene-acrylic acid ester copolymer, etc. may be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Can also be used in the form of blends. The spherical silica gel-based particles of the present invention are useful as an anti-blocking agent for olefin resin films produced using a metallocene catalyst, and can eliminate the coloring tendency seen in conventional anti-blocking agents.
[0036]
Of course, the antiblocking agent of the present invention can be blended with other resin films known per se, such as polyamides such as nylon 6, nylon 6-6, nylon 6-10, nylon 11 and nylon 12, and polyethylene. It can also be blended in thermoplastic polyesters such as terephthalate and polybutylene terephthalate, polycarbonate, polysulfone, vinyl chloride resin, vinylidene chloride resin, and vinyl fluoride resin.
[0037]
In the case of use as an antiblocking agent, the spherical silica gel particles are used in an amount of 0.1 to 1.0 parts by weight, particularly 0.3 to 0.5 parts by weight, per 100 parts by weight of the thermoplastic resin. Good.
[0038]
Of course, the spherical silica gel particles of the present invention can be blended with the thermoplastic resin, various rubbers, or thermosetting resins as a filler.
[0039]
Examples of elastomer polymers for rubber include nitrile-butadiene rubber (NBR), styrene-butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber (CR), polybutadiene (BR), polyisoprene (IIB), butyl rubber, natural rubber, ethylene- Propylene rubber (EPR), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), polyurethane, silicone rubber, acrylic rubber, etc .; thermoplastic elastomers such as styrene-butadiene-styrene block copolymer, styrene-isoprene-styrene block copolymer, hydrogen Styrene-butadiene-styrene block copolymer, hydrogenated styrene-isoprene-styrene block copolymer, and the like.
[0040]
Examples of the thermosetting resin include phenol-formaldehyde resin, furan-formaldehyde resin, xylene-formaldehyde resin, ketone-formaldehyde resin, urea formaldehyde resin, melamine-formaldehyde resin, alkyd resin, unsaturated polyester resin, epoxy resin, bis A maleimide resin, a triallyl cyanurate resin, a thermosetting acrylic resin, a silicone resin, or a combination of two or more of these may be used.
[0041]
In the case of use as a filler, it can be blended in an amount of 10 to 100 parts by weight, particularly 30 to 60 parts by weight per 100 parts by weight of the thermoplastic resin, thermosetting resin or elastomer.
[0042]
In the case of a resin compounding agent, when used as a composition of the spherical silica gel particles of the present invention and a solid organic binding medium that melts at a temperature lower than the molding temperature of the resin to be blended, dispersion into the resin This is advantageous because it can be performed uniformly and uniformly and the wear tendency due to silica can be further reduced.
The solid organic binding medium used in this composition includes (a) hydrocarbons such as natural or synthetic paraffin, microwax, polyethylene wax, chlorinated polyethylene wax, and (b) fatty acids such as stearic acid and lauric acid. (C) fatty acid monoamide type or bisamide type such as stearic acid amide, valmitic acid amide, oleic acid amide, esylic acid amide, methylene bisstearamide, ethylene bisstearamide, (d) butyl stearate , Ester casts such as hydrogenated castor oil, ethylene glycol monostearate, (e) alcohols such as cetyl alcohol, stearyl alcohol, (f) metal soaps such as lead stearate, calcium stearate, and (g) Initial condensate of thermosetting resin or a combination of two or more thereof Combined, and the like.
The spherical silica-based particles and the solid organic binding medium are desirably used in combination at a weight ratio of 1: 1 to 1: 2.
[0043]
Further, the spherical silica gel particles are useful as a carrier for chromatography. Chromatography is a method of separating substances by passing a sample of gas, liquid, solution, etc. through a stationary phase filled with solid adsorbent particles in a cylindrical or strip-like layer and using the difference in the distribution coefficient of each component. Known as.
[0044]
Spherical silica gel-based particles have moderate adsorption activity dropped on a chromatography carrier, have a uniform particle size distribution, and have a shape close to a true sphere, so that operations such as stationary phase formation, adsorption, and desorption can be performed. It is easy and is particularly suitable for this application.
[0045]
Moreover, this spherical silica gel type particle | grain can be used as a hygroscopic filler for semiconductor sealing. The particles are not only excellent in the compounding property and moldability of the resin composition, but also excellent in the fluidity of the compounded resin, and also in the moisture adsorption property, moisture retention property and sustainability in the resin. Are better.
In preparing the resin composition for encapsulating a semiconductor containing this hygroscopic filler, an epoxy resin, a curing agent, a hygroscopic filler or further an inorganic filler is blended and kneaded with a mixer or a roller, and then molded. This composition is used for molding a semiconductor element such as a transistor, IC, LSI, etc., molding, molding mold, storage container (package) and the like. Of course, the resin composition for encapsulating a semiconductor can also be used for bonding a package container and a lid in a liquid or semi-solid form.
[0046]
【Example】
The present invention is specifically described in the following examples. In addition, the measuring method about various physical properties is as follows.
[0047]
[Measuring method]
(1) Pore distribution (mercury intrusion method)
A pore size of 18 to 43500 angstroms was measured for 0.5 g of a sample dried at 150 ° C. for 3 hours using a mercury intrusion porosimeter (Autopore 9220 manufactured by Micromeritics) to determine the pore volume.
[0048]
(2) Particle size
The primary particle size of the particles was determined from TEM (transmission electron micrograph).
[0049]
(3) BET specific surface area
ASAP2010 manufactured by Micromeritics was used, and measurement was performed by the BET method.
[0050]
(4) Na content
It was determined by atomic absorption analysis. The silica sol was dried and measured.
[0051]
(5) Evaluation of inkjet paper
Disperse 6.5 g of filler in 30 g of water at 900 RPM for 10 minutes with a homodesper. Thereafter, 20 g of a 13% PVA117 solution was added (however, it was not added in the case of the present product, SNOWTEX C), and after 900 RPM dispersion for 10 minutes, it was applied to plain paper (8 g / m 2).
After air drying overnight, printing was performed with EPSON PM-750C, and the printing density was measured with Fuji densitometer FSD-103.
[0052]
Example 1
SiO2Using a two-fluid nozzle having a mixing part at the tip of a 22 wt% sodium silicate solution (A liquid) and 13 wt% sulfuric acid (B liquid) so that the pH is 9 Were mixed and then discharged to obtain a spherical hydrogel. The collected spherical gel was immediately pre-washed. The spherical hydrogel that had been sufficiently pre-washed was placed in a tank filled with a sulfuric acid solution and stirred, and then acid-treated until the pH became 1.0 or less. The hydrogel after acid treatment was washed thoroughly with water to obtain a spherical water-washed gel. Next, the spherical water-washed gel was transferred to an autoclave and immersed in water for peptization. At this time, 1% ammonia water with respect to the hydrogel weight was added as a peptizer. After treatment at 170 ° C. for 4 hours, when the autoclave was opened, there was no substantial residue, and a milky white silica sol having a low viscosity and a transparent feeling was obtained.
The physical properties of silica sol were measured and the results are shown in Table 1. A TEM photograph is shown in FIG.
[0053]
(Example 2)
The spherical water-washed gel prepared in the same manner as in Example 1 was subjected to peptization at 170 ° C. for 4 hours using an autoclave without adding a peptizer. The product obtained by this treatment was a sol-like substance that was not inferior to Example 1. Physical properties of the obtained silica sol were measured, and the results are shown in Table 1.
[0054]
(Example 3)
The silica sol obtained in Example 1 is subjected to a concentration treatment by an evaporation method to obtain SiO.2A concentrated silica sol having a concentration of 20% was obtained. A TEM photograph of the obtained sol is shown in FIG.
The physical properties of the concentrated sol were measured, and the results are shown in Table 1. In addition, Table 2 shows the results of measuring the color development performance when the concentrated sol was actually applied to plain paper and printed by the inkjet method.
[0055]
(Comparative Example 1)
After preparing spherical silica gel in the same manner as in Example 1, acid treatment and washing in the same manner as in Example 1 were performed without preliminary washing to obtain a spherical water washing gel. In the same manner as in Example 2, the peptization treatment was performed in an autoclave without adding the peptization aid. After the treatment at 170 ° C. for 4 hours, when the autoclave was opened, a silica slurry which was cloudy and relatively viscous was obtained although no spherical hydrogel residue was observed. The physical properties of the obtained silica slurry were measured and the results are shown in Table 1.
[0056]
(Comparative Example 2)
Commercially available colloidal silica (Snowtex C) was prepared. The results of physical property measurement are shown in Table 1. In addition, Table 2 shows the results of coating on plain paper according to the prescription, actually printing by the ink jet method, and measuring the color development performance.
[0057]
[Table 1]
Figure 0004976613
[0058]
[Table 2]
Figure 0004976613
[0059]
(Application examples)
The silica sol obtained in Example 1 was dried using a spray dryer having an inlet temperature of 300 ° C. and an outlet temperature of 120 ° C. to obtain spherical particles having an average particle size of 7.8 μm. An LLDPE film having a thickness of 100 μm was prepared by adding 0.3 part by weight of the spherical particles per 100 parts by weight of the resin, and the blocking property and scratch property of the film were measured.
[0060]
The blocking property is 200g / cm by stacking two films.2When the film was allowed to stand at 40 ° C. for 24 hours and the ease of peeling of the film was examined, it was confirmed that the film peeled without resistance and the blocking property was good.
[0061]
As for the scratch property, when the degree of scratching when two films were rubbed with a finger after 5 hours of film formation was examined, the film was hardly scratched.
[0062]
(Reference example)
The silica sol obtained in Example 2 and Comparative Example 1 was placed in a test tube and allowed to stand to observe the state. The sample of Example 2 had hardly settled even after standing for 30 days, but the sample of Comparative Example 1 had settled in one week.
[0063]
【The invention's effect】
  According to the present invention, a silica sol in which amorphous silica fine particles are stably solated in water with pores.Manufacturing methodCan be provided.
  Also, unlike conventional peptization methods, high concentration and stability can be achieved with simple operations.highA silica sol can be obtained.
  Furthermore, the silica sol according to the present invention has moderate pores, and when used as an inkjet coating agent, it is useful because it exhibits excellent ink adsorption characteristics and color development performance as compared with conventional coating agents.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a graph showing pore distributions obtained by drying a commercially available silica sol (Comparative Example 2) and obtaining by mercury porosimetry.
FIG. 2 is a diagram showing the pore distribution obtained by a mercury intrusion method for commercially available silica gel particles.
FIG. 3 is a diagram showing the pore distribution obtained by drying the silica sol of the present invention (Example 1) and determining by mercury porosimetry.
FIG. 4 is a TEM photograph showing the particle structure of the silica sol obtained in Example 1 of the present invention.
FIG. 5 is a TEM photograph showing the particle structure of the silica sol obtained in Example 3 of the present invention.

Claims (2)

ケイ酸アルカリ溶液と鉱酸溶液とを、50℃以下の温度で中和処理時のpHが7乃至11となるように混合して、粒状のアルカリヒドロゲルにゲル化させ、生成する粒状のヒドロゲルを、実質上粒状の形態を維持したまま予備洗浄し、次いでpHが4以下となるように酸処理し、この後、本洗浄に付し、水洗後のシリカヒドロゲルを水浸された状態で水熱条件下に解膠することにより、シリカゾルを製造する方法。An alkali silicate solution and a mineral acid solution are mixed at a temperature of 50 ° C. or lower so that the pH during neutralization is 7 to 11, and gelled into a granular alkaline hydrogel. , Pre-washing while maintaining a substantially granular form , then acid-treating so that the pH is 4 or less, and then subjecting to main washing, and hydrothermally hydrolyzing the silica hydrogel after water washing A process for producing a silica sol by peptizing under conditions. 前記シリカゾルがインクジェット用コート剤として使用されるものである請求項1に記載の方法。The method according to claim 1, wherein the silica sol is used as an inkjet coating agent.
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