JPH0118009B2 - - Google Patents

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JPH0118009B2
JPH0118009B2 JP57173591A JP17359182A JPH0118009B2 JP H0118009 B2 JPH0118009 B2 JP H0118009B2 JP 57173591 A JP57173591 A JP 57173591A JP 17359182 A JP17359182 A JP 17359182A JP H0118009 B2 JPH0118009 B2 JP H0118009B2
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JP
Japan
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silicic acid
hydrated silicic
external surface
powder
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JP57173591A
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JPS5964518A (ja
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Kyuzo Maeda
Yasutaka Chikaki
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Shionogi and Co Ltd
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Shionogi and Co Ltd
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  • Silicon Compounds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は微粉状水和ケイ酸、殊にその外部表面
積を大きくし、かつ、比表面積に対する比率を一
定の値以上にしたことを特徴とする改良された微
粉状の水和ケイ酸に関するものである。 微粉状水和ケイ酸、すなわち、ケイ酸ソーダを
水の存在下において酸で中和して得られる湿式法
ケイ酸(通常シリカと称される)は、ゴムに対す
る補強剤として、塗料への増粘剤、揺変性付与ま
たは艶消し剤として、合成樹脂に対する揺変性付
与またはフイルム製品のブロツキング防止剤とし
て、また、ジアゾ感光紙に対するコントラスト増
強剤として、さらには農薬の粉剤、水和剤または
粒剤における農薬原体の吸着剤(担体)等として
繁用されており、その用途はかなり多岐に互つて
いる。従つて、このような広範囲な需要をただの
一品種で満足させることはきわめて困難である。
このため、それぞれの用途により好ましく適合す
るように従来からも一次粒子径の変更、分級処理
による二次凝集粒子の均一化および/または適当
な改質剤の添加処理といつた水和ケイ酸の物性改
善が種々提案されており、また、そのように処理
された水和ケイ酸も各々の使用目的において一部
実用に供されている。 一般に業種および用途に関係なく液剤の粉末化
あるいはその他の製剤工程における作業性に関し
ては吸油量の大きい粉末の方が有利であり、水和
ケイ酸についても同様である。 ところで、周知のとおり粉体の吸油量とは、特
定の油(通常あまに油)が単位重量当りの粉体粒
子内の細孔の一部および粒子間の間〓部分に透入
する液量と、さらに該粒子の外表面を濡らす液量
の総計である。これらの3つの部分のうち、細孔
部分は外界の相対湿度に呼応して吸湿し、細孔径
の小さい部分は水で充満し、空で存在することは
特殊な条件下でないと現実にはあり得ない。さら
に、完全に充満していない細孔部分においても相
対湿度に対応する厚みの吸着膜が存在している。
しかも、一般に毛細管に液体が浸透する速度はそ
の細孔径が小さくなるほど低下する。また、粒子
間の間〓については等大球の場合で粒子間に相互
作用がなければ最密充填時の空〓率は粒径とは無
関係に約26%である。しかしながら、実在の微粉
体は粒径が不均一な上に粒子間の相互作用が無視
できないので、複雑な充填構造をとつている。従
つて、粒子間の間〓に浸透する液体の容量も一義
的に決まるものではなく外力に依存するところが
大きい。すなわち、粒径とは別に適度な凝集構造
の形式により吸油量の大きい粉末を造ることは可
能であり、またこのようなケイ酸粉末も現実に市
販されているが、このような粉末によれば実用時
の複雑な外力により一旦吸液した液状物を一部滲
み出すことがある。 本発明者等はこれらの点に着目し、このような
不都合を解消すべく鋭意研究を重ねた結果、特定
の外部表面積と特定の四塩化炭素蒸気吸着量を保
有した微粉状水和ケイ酸は吸液量(吸油量)も高
く、各種液剤などの製剤化における作業性も良好
であることを見い出し本発明を完成したものであ
る。なお、本明細書にいう「外部表面積」とは、
液体窒素の沸点における通常の窒素ガス吸着によ
る吸着等温線を測定し、この等温線をピアース法
〔Pierce method、(J.Phys.Chem.63 1076
(1959))〕により解析して求めた数値である。 ところで、本発明者等がこのように外部表面積
を重視するのは、現実に存在する水和ケイ酸粉末
の微細孔部分はその殆どが水で充満しており、し
かも実際にはこの含水状態で使用されるため、か
かる状況下では前記微細孔部分は死表面もしくは
死容積として挙動することがきわめて多く、この
場合該微細孔部分は当該水和ケイ酸の吸液能には
何等寄与しないからである。また、仮りに乾燥状
態で使用される場合においても、例えば塗料、樹
脂用等の高分子系の場合では、分子サイズが大き
いための立体障害により水和ケイ酸粉末の細孔内
へ入ることが困難であつて、この場合も該細孔部
分は事実上吸液能には全く関与しないことゝな
る。 さらに、細孔を含まない幾何学的外部表面積か
らは次式により球形換算平均粒子径が求まる。 〔 d=6/ρ×s たゞし、 dは球形換算平均粒子径 ρは水和ケイ酸の真比重 sは幾何学的外部表面積 をそれぞれ示す。〕 そして、さらに上記球形換算平均粒子径(d)と真
比重(ρ)からg当りの粒子数を求めることもで
きる。このことをより具体的に述べると、例えば
水和ケイ酸を合成ゴム用充填剤として用いる場
合、必要以上に比表面積(全表面積、BET法)
が大きく、幾何学的外部表面積が小さい場合には
ゴム分子が水和ケイ酸粒子の細孔部分へ入り難
く、このため該細孔部の表面はゴム補強性への寄
与が小さい。一方、同時に添加される加硫促進剤
および可塑剤のような低分子のものは前記細孔内
へ吸着されてしまい、この結果ゴムの加硫化を減
退(抑制)させるようなことも当然に起り得る。
さらに、外部表面積の小さいことはg当りの粒子
数が少ないことを意味するので、充填量が同じ場
合には補強性の低下にもつながる。従つて、この
ことから小さい外部表面積を持つ水和ケイ酸によ
る補強性で満足できるような場合には、より外部
表面積の大きい水和ケイ酸を用いればその充填量
を減じることも可能である。 また、別の用途として樹脂に対する増粘性の付
与においても水和ケイ酸粉末表面のシラノール基
が重要な役割を演じているが、その場合にも同じ
量を充填使用する場合には外部表面積の大きい程
粒子数/gが多いために増粘効果がより強く発揮
されて有利である。 また、四塩化炭素の蒸気吸着量も粉体の液体保
持性と相関を有するので重要な物性の一指標とな
つている。なお、四塩化炭素の蒸気吸着量の測定
にはベネシ法〔Benesi method、(Ana.Chem
Vol.27 1963〜1964(1955))〕が公知であり、本明
細書にいう四塩化炭素の蒸気吸着量も総てこの方
法により測定したものである。かゝる粉末の四塩
化炭素蒸気吸着量は前述のとおり吸液性および細
孔容積とも密接に関連するものなので、この吸着
量の大きい水和ケイ酸粉末はただ単に外部表面積
のみが大きい水和ケイ酸より担体としての応用面
で有利である。さらに付言すれば、ある分野にお
ける粉末の微細孔の吸液性能への無寄与性につい
ては前述したとおりであるが、本発明者等は細孔
の存在を全く否定するものではなく、あくまで外
部表面積と、その外部表面積が全表面積中に占め
る割合、さらに四塩化炭素吸着量とのバランスが
重要であり、これらの値が特定の範囲にある水和
ケイ酸が農薬用担体あるいはゴム用充填剤等とし
て用いたときに吸液性(吸油性)、作業性およ
び/または補強性等の面できわめて優れたもので
あることを見い出し本発明を完成するに至つた。 すなわち、本発明は、その外部表面積が170
m2/g以上で、かつ、比表面積に対する比率が50
%以上である微粉状水和ケイ酸に関し、また、前
記特徴に加えて本発明は四塩化炭素の蒸気吸着量
が相対圧0.95において0.4g/g以上である微粉
状水和ケイ酸にも関するものである。 外部表面積が170m2/g未満で、しかも比表面
積に対する比率が50%未満の水和ケイ酸は、農薬
担体として使用する場合にその吸油性において難
点を有し、また各種農薬の製剤工程における吸着
液体の滲み出しといつた不都合をも惹起し、作業
上種々の欠点を有するものである。また、ゴム用
充填剤として用いた場合には充分な補強効果が得
られない。さらに、四塩化炭素の蒸気吸着量につ
いてみても、相対圧0.95において0.4g/g未満
の場合には上記と同様の傾向が見られ、それぞれ
の用途において種々の不都合が現れる。 ところで、現在市販されている代表的な微粉状
水和ケイ酸について、その外部表面積、比表面積
に対するその比率および四塩化炭素(CCl4)の
蒸気吸着量をそれぞれ測定したところ下表のよう
な結果を得た。
【表】 ただし、上表の試料欄中 市販品Aは、塩野義製薬(株)製「カープレツクス
#80」、 市販品Bは、同「カープレツクス#67」、 市販品Cは、同「カプレツクス#1120」、 市販品Dは、徳山曹達(株)製「トクシールP」、 市販品Eは、同「トクシールNR」、 市販品Fは、日本シリカ(株)製「ニツプシール
NS−T」 をそれぞれ示すものである。 上表より明らかなように市販されている公知の
水和ケイ酸は、その何れもが外部表面積が170
m2/g未満か、あるいは仮りに外部表面積が170
m2/gを越えるものであつても、比表面積との比
率が50%未満である(市販品Bの場合)。また、
四塩化炭素の蒸気吸着量についても、それが単に
0.4g/gを越えるものは存在するが、外部表面
積および/またはそれと比表面積との割合の点で
本発明の範囲に含まれるものは存在しない。 従つて、本発明の特徴とする外部表面積が170
m2/g以上で、かつ、比表面積に対する比率が50
%以上である微粉状水和ケイ酸、およびこのよう
な特徴に加えて四塩化炭素の蒸気吸着量が0.4
g/g以上であるような微粉状水和ケイ酸は既存
することなく共に新規なものである。このように
改良された本発明の微粉状水和ケイ酸は農薬担体
用のみならず、広く吸着剤や触媒担体用、ゴム用
補強充填剤および塗料用増粘剤など多用途への利
用が期待できるものである。なお、本発明の微粉
状水和ケイ酸は、特別な製法、特殊な装置を採用
することなく、水の存在下にケイ酸塩(例えばケ
イ酸ソーダ)を酸で分解する公知の湿式製法に準
じて製造されるが、特にその際、両液の濃度、酸
の添加速度および反応系の温度等を適宜調整組み
合せて目的とする品質の水和ケイ酸を得ることが
できる。 以下実施例により本発明の特徴をさらに具体的
に説明する。 実施例 1 (水和ケイ酸の製造) 市販の3号ケイ酸ソーダ(SiO2/Na2Oモル比
3.2)を希釈してNa2O濃度を0.79N(60℃)に調整
する。 この調整液5を加湿式反応釜へ入れて撹拌し
ながら85±2℃の温度下に11.45Nの硫酸をまず
141ml/6分の割合で滴下し、終了後、同濃度の
硫酸を174ml/38分の滴下速度に変更する。同時
に反応液を96℃に昇温する(89℃→96℃、7分)。
以後、反応液の温度を95〜97℃の範囲に保持す
る。 硫酸滴下後、さらに95〜97℃下に40分間の熟成
を行なう。熟成終了後は加熱を止め自然放冷しな
がら11.45Nの硫酸で反応液のPHを4.0に調整し、
30分間このPHを保つ。 次にこの反応生成スラリーをヌツチエにて吸引
過、水洗を行ない反応副生塩を除去する。この
水洗ケーキを再スラリー化し、前記と同様PH4.0
に調整し30分間保持する。引き続き前記と同じよ
うに過水洗を行なう。次いで、熱風乾燥機によ
り水洗ケーキを約30分間で乾燥を行ない、冷後粉
砕して微粉状水和ケイ酸を得る。 このものゝ物性は下記のとおりである。 (1) PH:6.0 (2) 比表面積:225m2/g (3) 外部表面積:180m2/g (4) 比表面積に対する外部表面積の比率:80% (5) 四塩化炭素蒸気吸着量:0.90g/g 実施例 2 (農薬担体としての利用) 第1表に例示した市販品A、D、Fと実施例1
で得た本発明の水和ケイ酸各150gを不二電気製
KDH−3型双軸混合機に入れ撹拌しながらフタ
ル酸ジブチル(以下DBPと略記する)248mlを22
〜23分で注加し、注加終了後さらに10分間撹拌を
行なう。 これらの混合物をそれぞれポリエチレン袋に入
れて密封し、一夜静置して安定化させてから2つ
の方法により粉末性の比較を行なつた。 (1) パウダーテスターによる測定(ホソカワ・ミ
クロンによる) パウダーテスターによる粉末の流動性、噴流
性の評価項目は多いが、こゝでは未処理粉末と
液剤としてDBPをpre−mixした混合粉末につ
き、再現性のよい「ゆるみ見掛比重」と「固め
見掛比重」の測定を行なつた。結果は第2表に
示すとおりである。
【表】 上表において、未処理粉末の見掛比重が小さ
くても(すなわち、蒿高を意味する)、液体
(ここではDBP)を添加混合した粉末のゆる
み、固めの両見掛比重値が大きくなることは第
3次凝集による粉末性の低下、あるいは吸液性
の低下を意味する。この点においても本発明の
水和ケイ酸は、液剤混合による見掛比重の増加
度が小さい。 (2) 空気透過法による第3次凝集径の測定 DBPを添加、混合した前記試料の第3次凝
集径を測定し、粉末度の優劣の比較を行なつ
た。測定方法としては、島津製作所製恒圧式粉
体比表面積測定装置SS−100型を用い通常の方
法によつて測定した。結果は下表に示すとおり
である。
【表】 上の結果でも明らかなとおり本発明の水和ケ
イ酸は、未処理の場合に対するDBP添加の場
合でも第3次凝集径の増加の度合が他の市販品
よりも小さくて粉末性の点で優れていることが
分る。 実施例 3 (ゴム配合試験) 実施例1で得た本発明の水和ケイ酸と第1表中
例示した数種の市販品を下記の配合に基き、通常
のロール式ゴム用混練機を用いて混練し、加硫後
のゴム片に対する補強効果を観察した。結果は第
1図および第2図に示すとおりである。 配合(単位重量部) SBR#1778 400 ステアリン酸 4 硫 黄 7 亜鉛華 4 促進剤 (1) ヘキサメチレンテトラミン 4 (2) ジフエニルグアニジン 6 (3) 2−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩 3 充填剤(水和ケイ酸) 240 ジエチレングリコール 12(ml) 加硫温度 144℃ プレス圧 51.5Kg/cm2 結果は第1図、第2図に示すようにゴムへの補
強効果と充填用水和ケイ酸の外部表面積との間に
相関性があり、硬度および耐摩耗性の点からも本
発明品の如く外部表面積が170m2/g以上あるこ
とが必要であることが分る。 また、比表面積に対する外部表面積の比率につ
いても、市販品Bのようにその外部表面積が170
m2/g以上あつても比表面積に対する比率が40%
のものでは充分な補強効果を発揮するには至ら
ず、この点からも当該比率が50%以上であるとい
うことが本発明にとつて必須の要件であることが
分る。 実施例 4 (不飽和ポリエステル樹脂増粘試験) 300mlのビーカーに不飽和ポリエステル樹脂
(日本ユニカ(株)製「エスポールMG2967A」)100
gを秤取し、これに各種の水和ケイ酸をそれぞれ
5g添加する。 次に、水和ケイ酸粉末が樹脂に濡れるまで直径
50mm、平板タービン羽根の撹拌翼で手動により予
備分散を行なう。その後、1345rpm.下に30分間
撹拌を行ない分散を完了させる。分散液を1〜10
mmHgの減圧下に約2分間で脱泡を行ない、30分
間室内に静置し、粘度の測定を行つた。(粘度
計:東京計測(株)ビスメトロンVA型を使用)結果
を下表に示す。
【表】 上表に示すとおり水和ケイ酸の充填量が同じ
で、あつても、本発明品は他の市販水和ケイ酸よ
りも増粘効果について優れていることが分る。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は各種水和ケイ酸のゴムに
対する補強効果を硬度と耐摩耗性の点からみた結
果を図示したものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 その外部表面積が170m2/g以上で、かつ、
    比表面積に対する比率が50%以上である微粉状水
    和ケイ酸。 2 四塩化炭素の蒸気吸着量が相対圧0.95におい
    て0.4g/g以上である特許請求の範囲第1項記
    載の微粉状水和ケイ酸。
JP17359182A 1982-10-01 1982-10-01 微粉状水和ケイ酸 Granted JPS5964518A (ja)

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JPS5964518A JPS5964518A (ja) 1984-04-12
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US4251281A (en) * 1976-06-04 1981-02-17 Rhone-Poulenc Industries Synthetic amorphous silica for elastomeric reinforcement and methods therefor

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