JP5862848B2 - 機能性無機粒子粉末の製造法 - Google Patents

Description

本発明は、優れた流動性並びに疎水性を有すると共に、処理前と処理後の無機粒子粉末のＢＥＴ比表面積値の変化が少ない機能性無機粒子粉末の製造法に関する。

現在、無機粒子粉末は、ゴム・樹脂組成物、塗料、化粧料、磁気記録分野及び印刷記録分野等の各種用途において、補強剤、着色剤、フィラー剤、紫外線遮蔽剤、研磨剤、導電性付与剤あるいは磁性材等として、各種材料に様々な特性を付与するために広く用いられている。

無機粒子粉末を取り扱うプロセスでは、粉体の力学的な特性、すなわち付着・凝集に起因するトラブルが極めて多く、例えば、流動性の低い粉体の場合、ホッパーやサイロといった貯留槽内からの粉体の供給・排出時におけるブリッジやラットホールの形成により、粉体供給装置内で目詰まりするといった問題があるため、無機粒子粉末を含む粉体全般において、流動性の向上が求められている。

また、粉体の流動性に影響する要因の一つに、ファン・デル・ワールス力と呼ばれる粒子間引力があり、粒子サイズが小さくなるほどこの引力の影響は大きくなるため、一般に、微粒子粉末は粗粒子粉末より流動性が悪いことが知られている。近年、無機粒子粉末は微粒子化の傾向にあることから、より一層の流動性向上が求められている。

更に、無機粒子粉末は、粒子表面に水酸基や吸着水分が存在しているため、一般に親水性であり、有機媒体への分散や樹脂への練り込みを行う場合、樹脂や有機媒体等の有機物との親和性に乏しいため、均一に分散することが困難であり、凝集を起こしやすいことが知られている。そこで、樹脂や有機媒体等への分散性向上の点から、無機粒子粉末の粒子表面を疎水化することが求められている。

一般に、従来、シリカなどの無機粒子粉末を疎水化する方法として、シラン化合物や脂肪酸、脂肪酸金属塩等の疎水化剤とを湿式又は乾式混合することが知られている（特許文献１〜６参照）が、これらの方法によると、処理前と処理後の無機粒子粉末のＢＥＴ比表面積値の変化が大きく、疎水化処理をすることで処理後の無機粒子粉末のＢＥＴ比表面積値は大きく減少してしまい、表面積を維持した（表面積が大きい）粒子の設計が困難となるという問題があった。

特開２００２−２５６１７０号公報 特開２００４−１６８５５９号公報 特開２００５−２５５９９７号公報 特開２００６−１１７４４５号公報 特開２００８−１０５９１８号公報 特開２００８−１４３７２５号公報

優れた流動性並びに疎水性を有すると共に、処理前と処理後の無機粒子粉末のＢＥＴ比表面積値の変化が少ない機能性無機粒子粉末は、現在最も要求されているところであるが、これら諸特性を十分に満たすような機能性無機粒子粉末を製造する方法は未だ提供されていない。

そこで、本発明は、優れた流動性並びに疎水性を有すると共に、処理前と処理後の無機粒子粉末のＢＥＴ比表面積の変化が少ない機能性無機粒子粉末を得ることができる機能性無機粒子粉末の製造法を提供することを技術的課題とする。

前記目的は、次の通りの本発明によって達成できる。

即ち、本発明は、無機粒子粉末とカップリング剤とを混合攪拌して無機粒子粉末の粒子表面にカップリング剤を被覆させた後、高級脂肪酸を添加し、混合攪拌して上記カップリング剤被覆の表面に高級脂肪酸を付着させる機能性無機粒子粉末の製造法において、全処理工程を乾式で行うと共に、あらかじめ、上記無機粒子粉末の水分量を添加するカップリング剤の加水分解に必要な水分量の１〜１０倍の範囲に調整しておくと共に、カップリング剤及び高級脂肪酸付着後の無機粒子粉末を１２０〜２１０℃の温度範囲で加熱処理することを特徴とする機能性無機粒子粉末の製造法である（本発明１）。

また本発明は、無機粒子粉末の粒子表面がカップリング剤によって被覆されていると共に、該被覆表面が高級脂肪酸によって被覆されている平均粒子径０．０１〜０．３μｍの機能性無機粒子粉末であって、該機能性無機粒子粉末の処理前と処理後のＢＥＴ比表面積値の変化率が６０％以下であることを特徴とする本発明１の方法によって得られる機能性無機粒子粉末である（本発明２）。

また本発明は、処理前の無機粒子粉末の流動性指数に対して１０以上高い流動性指数を有することを特徴とする本発明２の機能性無機粒子粉末である（本発明３）。

また本発明は、メタノールウェッタビリティによる疎水化度が６０％以上であることを特徴とする本発明２又は本発明３の機能性無機粒子粉末である（本発明４）。

また本発明は、無機粒子粉末が、シリカ、チタニア、アルミナ、硫酸バリウム、含水酸化鉄、酸化鉄及び酸化錫から選ばれる１種以上であることを特徴とする本発明２乃至本発明４のいずれかの機能性無機粒子粉末である（本発明５）。

本発明に係る機能性無機粒子粉末の製造法は、処理前と処理後の無機粒子粉末のＢＥＴ比表面積値の変化が少ないと共に、全工程の処理を乾式で行うためにＣＯＤ排出等の問題も生じないため、環境にも配慮した機能性無機粒子粉末の製造法として好適である。

また本発明に係る製造法によって得られた機能性無機粒子粉末は、処理前と処理後の無機粒子粉末のＢＥＴ比表面積の変化が少ないと共に、優れた流動性並びに疎水性を有するため、ゴム・樹脂組成物を初めとする塗料、化粧料、磁気記録分野及び印刷記録分野等の各種用途において、補強剤、着色剤、フィラー剤、紫外線遮蔽剤、研磨剤、導電性付与剤あるいは磁性材等として好適である。

本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。

まず、本発明に係る機能性無機粒子粉末の製造法について述べる。

本発明に係る機能性無機粒子粉末は、カップリング剤と無機粒子粉末とをあらかじめ混合することにより無機粒子粉末の粒子表面をカップリング剤によって被覆した後、高級脂肪酸を加えて混合・攪拌することにより該覆表面を高級脂肪酸によって被覆する機能性無機粒子粉末の製造法において、全処理工程を乾式で行うと共に、あらかじめ、上記無機粒子粉末の水分量を、添加するカップリング剤の加水分解に必要な水分量の１〜１０倍の範囲に調整しておくと共に、カップリング剤及び高級脂肪酸付着後の無機粒子粉末を１２０〜２１０℃の温度範囲で加熱処理することによって得ることができる。

本発明における無機粒子粉末としては特に限定されないが、樹脂練込、塗料及び化粧料等の各用途において、着色剤あるいは機能性付与剤として汎用され、殊に粒子表面が親水性であるシリカ、チタニア、アルミナ、硫酸バリウム、含水酸化鉄（ゲータイト、レピドクロサイト等）、酸化鉄（ヘマタイト、マグヘマイト、マグネタイト等）、酸化錫等を好適に用いることができる。

無機粒子粉末の粒子形状としては、球状、粒状、八面体状、六面体状、多面体状等の粒状粒子粉末、針状、紡錘状、米粒状等の針状粒子粉末及び板状粒子粉末等があり、用途に応じて選べばよい。

本発明における無機粒子粉末は、平均粒子径０．００１〜０．３μｍ、ＢＥＴ比表面積値１．０〜５００ｍ²／ｇであり、メタノールウェッタビリティによる疎水化度は通常０〜４０％である。

本発明における無機粒子粉末のうち、チタニア及び含水酸化鉄又は酸化鉄などの鉄化合物においては、必要により、あらかじめ粒子表面がアルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物から選ばれる少なくとも１種からなる中間被覆物によって被覆されていてもよい。

本発明におけるカップリング剤としては、無機粒子粉末の粒子表面を疎水化できると共に、無機粒子粉末の粒子表面に高級脂肪酸の被覆層を付着・形成することができるものであれば何を用いてもよく、好ましくはシラン系、チタネート系、アルミネート系及びジルコネート系等の各種カップリング剤の一種又は二種以上を好適に用いることができる。より好ましくはシラン系カップリング剤であり、高級脂肪酸とのカップリング性を考慮すれば、更に好ましくはアミノ系シランカップリング剤である。

シラン系カップリング剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のビニル系シランカップリング剤、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ系シランカップリング剤、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン等のエポキシ系シランカップリング剤、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のメルカプト系シランカップリング剤、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等のメタクリル系シランカップリング剤、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のウレイド系シランカップリング剤、ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ジスルフィド、ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）テトラスルフィド等のスルフィド系カップリング剤が挙げられる。

チタネート系カップリング剤としては、イソプロピルトリステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル・アミノエチル）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスフェイト）チタネート、テトラ（２−２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスフェイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート等が挙げられる。

アルミネート系カップリング剤としては、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムジイソプロボキシモノエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート等が挙げられる。

ジルコネート系カップリング剤としては、ジルコニウムテトラキスアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビスアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラキスエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシモノエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトネート等が挙げられる。

カップリング剤の被覆量は、無機粒子粉末のＢＥＴ比表面積値とカップリング剤の最小被覆面積（ｍ^２／ｇ）から求めた、無機粒子粉末の粒子表面をカップリング剤が一層被覆するために必要な量の５〜１００％であることが好ましく、より好ましくは７〜１００％である。カップリング剤の被覆量を前記範囲とすることで、効果的に無機粒子粉末の粒子表面に高級脂肪酸の被覆層を付着・形成することができる。

本発明における高級脂肪酸としては、炭素数１２以上の飽和又は不飽和脂肪酸を用いることができる。具体的には、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ｎ−オクタコサン酸、メリシン酸、トリデカン酸、ペンタデカン酸、ヘプタデカン酸、ｎ−ノナデカン酸、ｎ−ヘンエイコサン酸、トリコサン酸、ペンタコサン酸、ノナコサン酸、オレイン酸、リノール酸、イソステアリン酸等が挙げられる。ハンドリング性を考慮すれば、常温において固体であることが好ましい。また、表面被覆処理の均一性を考慮すれば、高級脂肪酸の融点は９０℃以下であることが好ましく、８５℃以下であることがより好ましい。更に、得られる無機粒子粉末の流動性及び疎水性向上効果を考慮すれば、炭素数はより多い方が好ましい。

高級脂肪酸の被覆量は、無機粒子粉末の粒子表面を被覆しているカップリング剤の有機官能基１ｍｏｌに対して０．３〜２．５ｍｏｌであることが好ましく、より好ましくは０．５〜２．０ｍｏｌである。高級脂肪酸の被覆量が無機粒子粉末の粒子表面を被覆しているカップリング剤の有機官能基１ｍｏｌに対して２．５ｍｏｌを超える場合には、ゴム・樹脂組成物やビヒクル中に分散させた際に、カップリング剤によって無機粒子表面に強固に付着させることができなかった高級脂肪酸が脱離しやすくなるため好ましくない。また、高級脂肪酸の被覆量が無機粒子粉末の粒子表面を被覆しているカップリング剤の有機官能基１ｍｏｌに対して０．３ｍｏｌ未満の場合には、十分な流動性及び疎水性を有する機能性無機粒子粉末を得ることが困難となる。

無機粒子粉末の水分量は、添加するカップリング剤の加水分解に必要な水分量の１〜１０倍であり、好ましくは１〜８倍、より好ましくは１〜６倍の範囲に調整しておくことが好ましい。水分量の調整は、常法に従い、加熱もしくは加湿により行えばよい。

無機粒子粉末の粒子表面へのカップリング剤による被覆、及び、該被覆表面への高級脂肪酸の被覆処理は、無機粒子粉末とカップリング剤とを機械的に混合攪拌したり、無機粒子粉末にカップリング剤成分を噴霧しながら機械的に混合攪拌したりすればよい。また、カップリング剤及び高級脂肪酸を均一に無機粒子の粒子表面に被覆するためには、無機粒子粉末の凝集をあらかじめ粉砕機を用いて解きほぐしておくことが好ましい。

無機粒子粉末の粒子表面へのカップリング剤による被覆、及び、該被覆表面への高級脂肪酸の被覆処理は、粉体層にせん断力を加えることのできる装置を用いることが好ましく、殊に、せん断、へらなで及び圧縮が同時に行える装置、例えば、ホイール型混練機、ボール型混練機、ブレード型混練機、ロール型混練機を用いることができ、本発明の実施にあたっては、ホイール型混練機及びボール型混練機がより効果的に使用できる。

前記ホイール型混練機としては、エッジランナー（「ミックスマラー」、「シンプソンミル」、「サンドミル」と同義語である）、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、コナーミル、リングマラー等があり、好ましくはエッジランナー、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、リングマラーであり、より好ましくはエッジランナーである。前記ボール型混練機としては、振動ミル、回転ミル、サンドグラインダ等があり、好ましくは振動ミルである。前記ブレード型混練機としては、バーチカルグラニュレーター、ヘンシェルミキサー、プラネタリーミキサー、ナウターミキサー等がある。前記ロール型混練機としては、エクストルーダー等がある。

なお、前述のカップリング剤及び高級脂肪酸処理を行った無機粒子粉末を、特開２００８−１４３７２５号記載の高速せん断ミル（具体的には、ハイブリダイザー、ノビルタ等）を用いて処理を行った場合、処理粒子が変色・変質するため好ましくない。

本発明に係る機能性無機粒子粉末は、高級脂肪酸の混合・攪拌後、１２０〜２１０℃の温度範囲で３０分〜３時間加熱処理することによって得ることができる。加熱処理温度は、好ましくは１５０〜２００℃であり、加熱処理時間は好ましくは１〜３時間である。加熱処理温度が２１０℃を超える場合には、無機粒子粉末が変色・変質する可能性があるため好ましくない。また、１２０℃未満の場合には、カップリング剤及び高級脂肪酸を無機粒子粉末の粒子表面に効果的に固着することが困難となる。なお、加熱処理は、乾燥機等を用いて常法に従って行えばよい。

次に、本発明に係る機能性無機粒子粉末について述べる。

本発明に係る機能性無機粒子粉末は、無機粒子粉末の粒子表面がカップリング剤によって被覆されていると共に、該被覆表面が高級脂肪酸によって被覆されている無機粒子粉末からなる。

本発明に係る機能性無機粒子粉末の粒子形状や粒子サイズは、無機粒子粉末の粒子形状や粒子サイズに大きく依存し、無機粒子にほぼ相似する粒子形態を有している。

本発明に係る機能性無機粒子粉末の平均粒子径は、０．０１〜０．３μｍであり、好ましくは０．０１〜０．２５μｍである。平均粒子径が０．０１μｍ未満の場合には、粒子の微細化による分子間力の増大により、ビヒクル中又はゴム・樹脂組成物中における分散が困難となる。

本発明に係る機能性無機粒子粉末のＢＥＴ比表面積値は、１．０〜２５０ｍ^２／ｇが好ましく、より好ましくは２．０〜２００ｍ^２／ｇである。ＢＥＴ比表面積値が１．０ｍ^２／ｇ未満の場合には、粒子が粗大であったり、粒子及び粒子相互間で焼結が生じた粒子となり、ビヒクル中やゴム・樹脂組成物中での分散性に悪影響を与えるので好ましくない。ＢＥＴ比表面積が２５０ｍ^２／ｇを超える場合には、粒子の微細化による分子間力の増大によりビヒクル中やゴム・樹脂組成物中における分散が困難となる。

また、本発明に係る機能性無機粒子粉末の処理前と処理後のＢＥＴ比表面積値の変化率は６０％以下であることが好ましく、より好ましくは５５％以下、更により好ましくは５０％である。

本発明に係る機能性無機粒子粉末のメタノールウェッタビリティ（ＭＷ）による疎水化度は６０％以上であり、好ましくは６５％以上である。メタノールウェッタビリティ（ＭＷ）による疎水化度が６０％未満の場合には、無機粒子粉末の疎水性が十分とはいえず、ビヒクル中又はゴム・樹脂組成物中へ配合した場合、樹脂や有機媒体とのなじみが悪く均一な分散が困難となる。

本発明に係る機能性無機粒子粉末の流動性は、未処理の無機粒子粉末に対して１０以上、好ましくは１５以上向上する。

次に、本発明に係る機能性無機粒子粉末を添加したゴム・樹脂組成物について述べる。

ゴム・樹脂組成物における構成基材としては、機能性無機粒子粉末と周知のゴム又は熱可塑性樹脂と共に、必要により、滑剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、各種安定剤等の添加剤が配合される。

樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソブチレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルペンテン、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、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ＥＰＤＭ−スチレン共重合体、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ロジン・エステル、ロジン、天然ゴム、合成ゴム等を用いることができる。

＜作用＞
本発明において重要な点は、カップリング剤と無機粒子粉末とを混合することにより無機粒子粉末の粒子表面をカップリング剤によって被覆した後、高級脂肪酸を加えて混合・攪拌することにより該覆表面を高級脂肪酸によって被覆する機能性無機粒子粉末の製造法において、全処理工程を乾式で行うと共に、あらかじめ、上記無機粒子粉末の水分量を、添加するカップリング剤の加水分解に必要な水分量の１〜１０倍の範囲に調整しておくと共に、カップリング剤及び高級脂肪酸付着後の無機粒子粉末を１２０〜２１０℃の温度範囲で３０分〜３時間加熱処理することによって得られた機能性無機粒子粉末は、優れた流動性並びに疎水性を有するという事実である。

本発明に係る機能性無機粒子粉末が優れた流動性並びに疎水性を有する理由として、本発明者は、全処理工程を乾式で行うことにより、カップリング剤の加水分解反応が無機粒子粉末の水分を利用して、選択的に無機粒子粉末の粒子表面で行われるようになること、また、カップリング剤による処理前に無機粒子粉末の水分量をコントロールすることにより、無機粒子粉末の粒子表面で効果的にカップリング反応を行わせることができたことによるものと考えている。

更に、カップリング剤及び高級脂肪酸による付着後の無機粒子粉末を１２０〜２１０℃の温度範囲で３０分〜３時間加熱処理することにより、無機粒子粉末の粒子表面へのカップリング剤の加水分解反応及びカップリング剤と高級脂肪酸とのカップリング反応をより完結させて無機粒子表面への結合を強固にすると共に、高級脂肪酸による均一な被覆を促進することができたためと考えている。

本発明の代表的な実施の形態は、次の通りである。

無機粒子粉末及び機能性無機粒子粉末の平均粒子径は、電子顕微鏡を用いて写真撮影を行い、そこに示された粒子３５０個の粒子径をそれぞれ測定し、その平均値で示した。

比表面積値はＢＥＴ法により測定した値で示した。

ＢＥＴ比表面積値の変化率は、処理前と処理後の粒子粉末の比表面積値を上記ＢＥＴ法により測定し、下記数１に従って算出した値である。

＜数１＞
ＢＥＴ比表面積値の変化率（％）＝（（ＢＥＴ（Ｂ）−ＢＥＴ（Ａ））／ＢＥＴ（Ｂ））×１００
ＢＥＴ（Ｂ）：カップリング剤処理前の無機粒子粉末のＢＥＴ比表面積値
ＢＥＴ（Ａ）：処理後の無機粒子粉末のＢＥＴ比表面積値

無機粒子粉末の水分量（％）は、カールフィッシャー法により測定した値で示した。

無機粒子粉末の粒子表面に被覆されているカップリング剤及び高級脂肪酸の被覆量は、「堀場金属炭素・硫黄分析装置ＥＭＩＡ−２２００型」（株式会社堀場製作所製）を用いて炭素量を測定することにより求めた。

無機粒子粉末及び機能性無機粒子粉末の疎水化度は、メタノールウェッタビリティ法（ＭＷ法）により、次の様な手順で測定して求めた。あらかじめ、所定のメタノール濃度（５ｖｏｌ％きざみ）となるようメタノールと水の混合用液を作製しておく。それぞれの濃度のメタノール溶液５０ｍｌを１００ｍｌのビーカーに入れ、試料粉末０．２ｇを添加する。次に、マグネチックスターラーで攪拌し、試料粉末全量が沈降したメタノール溶液と沈降しなかったメタノール溶液の濃度から、メタノールウェッタビリティ値を求めた。

無機粒子粉末及び機能性無機粒子粉末の流動性は、「パウダテスタ」（ホソカワミクロン株式会社製）を用いて、安息角（度）、圧縮度（％）、スパチュラ角（度）、凝集度の各粉体特性値を測定し、該各測定値を同一基準の数値に置き換えた各々の指数を求め、各々の指数を合計した流動性指数で示した。流動性指数が１００に近いほど、流動性が優れていることを意味する。

次に、実施例及び比較例を示す。

無機粒子１〜６：
無機粒子粉末として、表１に示す特性を有する無機粒子粉末及び無機粉末を準備した。

カップリング剤Ａ〜Ｃ：
カップリング剤として表２に示す諸特性を有するカップリング剤を用意した。

高級脂肪酸Ａ〜Ｃ、脂肪酸：
高級脂肪酸として表３に示す諸特性を有する高級脂肪酸及び脂肪酸を用意した。

実施例１
＜機能性無機粒子粉末の製造＞
無機粒子１（種類：シリカ、粒子形状：粒状、平均粒子径：１５ｎｍ、ＢＥＴ比表面積値：２０３．８ｍ^２／ｇ、流動性：５７、疎水化度（メタノールウェッタビリティ）（ＭＷ）：０％）８．０ｋｇを９０℃に予熱した攪拌混合造粒機「バーチカルグラニュレーター ＶＧ−１００型」（製品名、株式会社パウレック製）に投入し、２０分間撹拌を行い、粒子の凝集を軽く解きほぐすと共に、水分量を４．０％に調整した。

次いで、カップリング剤Ａ（種類：３−アミノプロピロトリエトキシシラン、最小被覆面積：３５４ｍ^２／ｇ、カップリング剤Ａ １ｇの加水分解に必要な水分量：０．２４ｇ／ｇ）４００ｇを、上記無機粒子粉末に添加し、３０分間混合攪拌を行った。このときのカップリング剤Ａによる処理量は４．７７重量％であり、カップリング剤Ａによる無機粒子１の表面被覆率は８．７％であった。

次いで、高級脂肪酸Ａ（種類：ステアリン酸、融点：６９．６℃）８００ｇを、上記カップリング剤で被覆された無機粒子粉末に添加し、６０分間混合攪拌を行った後、乾燥機を用いて１８０℃で６０分間加熱処理を行い、実施例１の機能性無機粒子粉末を得た。このときの高級脂肪酸による処理量は８．７２重量％であり、カップリング剤Ａの有機官能基１ｍｏｌに対する高級脂肪酸の被覆量は１．５６ｍｏｌであった。

得られた機能性無機粒子粉末の平均粒子径は１５．８ｎｍ、ＢＥＴ比表面積値は１０２．７ｍ^２／ｇ、流動性は７６、疎水化度（メタノールウェッタビリティ）（ＭＷ）は７５％であり、処理前と処理後のＢＥＴ比表面積値の変化率は４９．６％であった。

実施例２〜７、比較例１〜６
無機粒子粉末の種類、調湿による水分量、カップリング剤の種類及び添加量、高級脂肪酸の種類及び添加量、加熱処理温度及び時間の処理条件を種々変化させた以外は、前記実施例１と同様にして機能性無機粒子粉末を得た。

比較例７（特開２００６−１１７４４５号公報 実施例２の追試実験）：
撹拌機、温度計及びコンデンサーを付けた５００ｍＬ三つ口フラスコに脱イオン水１００ｍＬ、カップリング剤Ａ １ｇを添加し、攪拌下、無機粒子１ ２０ｇをゆっくり添加し、室温で３０分間、表面処理を行った。３０分後、ろ過して無機粒子１のカップリング剤Ａによる処理物を得た。次に３００ｍＬのビーカーに高級脂肪酸Ａ ２．５ｇ、トルエン１００ｍＬを添加して攪拌しながら６０℃に加熱し、溶解し、これに上記無機粒子１のカップリング剤Ａによる処理物を添加、攪拌し、９５℃で２時間共沸させて、比較例７の無機粒子粉末を得た。得られた比較例７の無機粒子粉末の諸特性を表５に示す。

比較例８（特開２００８−１４３７２５号公報 実施例１の追試実験）：
無機粒子１ ５．０ｋｇをエッジランナー「ＭＰＵＶ−２型」（製品名、株式会社松本鋳造鉄工所製）に投入し、２９４Ｎ／ｃｍ（３０Ｋｇ／ｃｍ）で３０分間撹拌を行い、粒子の凝集を軽く解きほぐした。

次いで、カップリング剤Ａ ２５０ｇを、エッジランナーを稼動させながら上記無機粒子１に添加し、５８８Ｎ／ｃｍ（６０Ｋｇ／ｃｍ）の線荷重で３０分間混合攪拌を行った。なお、このときの撹拌速度は２２ｒｐｍで行った。

次いで、高級脂肪酸Ａ ５００ｇを、エッジランナーを稼動させながら上記カップリング剤被覆無機粒子に添加し、５８８Ｎ／ｃｍ（６０Ｋｇ／ｃｍ）の線荷重で３０分間混合攪拌を行った。なお、このときの撹拌速度は２２ｒｐｍで行った。

次いで、カップリング剤と高級脂肪酸によって被覆された無機粒子粉末１００ｇを高速せん断ミルに入れ、２４５０ｒｐｍの回転数で２０分間、高速せん断処理を行い、比較例８の無機粒子粉末を得た。得られた無機粒子粉末は黄色に変色していた。得られた比較例８の無機粒子粉末の諸特性を表５に示す。

このときの製造条件を表４に、得られた機能性無機粒子粉末の諸特性を表５に示す。

本発明に係る機能性無機粒子粉末の製造法は、処理前と処理後の無機粒子粉末のＢＥＴ比表面積値の変化が少ないので、機能性無機粒子粉末の製造法として好適である。

また本発明に係る製造法によって得られた機能性無機粒子粉末は、処理前と処理後の無機粒子粉末のＢＥＴ比表面積の変化が少ないと共に、優れた流動性並びに疎水性を有するため、ゴム・樹脂組成物をはじめとする塗料、化粧料、磁気記録分野及び印刷記録分野等の各種用途において、補強剤、着色剤、フィラー剤、紫外線遮蔽剤、研磨剤、導電性付与剤あるいは磁性材等として好適である。

Claims (4)

1. 無機粒子粉末とカップリング剤とを混合攪拌して無機粒子粉末の粒子表面にカップリング剤を被覆させた後、高級脂肪酸を添加し、混合攪拌して上記カップリング剤被覆の表面に高級脂肪酸を付着させる機能性無機粒子粉末の製造法において、前記カップリング剤は、シラン系、チタネート系、アルミネート系及びジルコネート系のカップリング剤の一種又は二種以上を用い、前記高級脂肪酸は、炭素数１２以上の飽和又は不飽和脂肪酸を用い、全処理工程を乾式で行うと共に、あらかじめ、上記無機粒子粉末の水分量を添加するカップリング剤の加水分解に必要な水分量の１〜１０倍の範囲に調整しておくと共に、カップリング剤及び高級脂肪酸付着後の無機粒子粉末を１２０〜２１０℃の温度範囲で加熱処理することを特徴とする機能性無機粒子粉末の製造法。
2. 得られる機能性無機粒子粉末が、無機粒子粉末の粒子表面がカップリング剤によって被覆されていると共に、該被覆表面が高級脂肪酸によって被覆されている平均粒子径０．０１〜０．３μｍの機能性無機粒子粉末であって、該機能性無機粒子粉末の処理前と処理後のＢＥＴ比表面積値の変化率が６０％以下であり、メタノールウェッタビリティによる疎水化度が６０％以上である請求項１記載の機能性無機粒子粉末の製造法。
3. 得られる機能性無機粒子粉末が、処理前の無機粒子粉末の流動性指数に対して１０以上高い流動性指数を有する請求項１又は２に記載の機能性無機粒子粉末の製造法。
4. 得られる機能性無機粒子粉末は、無機粒子粉末が、シリカ、チタニア、アルミナ、硫酸バリウム、含水酸化鉄、酸化鉄及び酸化錫から選ばれる１種以上である請求項１〜３のいずれかに記載の機能性無機粒子粉末の製造法。