JPH04238806A - 水性バインダーへの分散性に優れたシリカ系顔料及び            その用途 - Google Patents

水性バインダーへの分散性に優れたシリカ系顔料及び            その用途

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JPH04238806A
JPH04238806A JP2409583A JP40958390A JPH04238806A JP H04238806 A JPH04238806 A JP H04238806A JP 2409583 A JP2409583 A JP 2409583A JP 40958390 A JP40958390 A JP 40958390A JP H04238806 A JPH04238806 A JP H04238806A
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silica
acid
opal
pigment
clay
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JP2409583A
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Masahide Ogawa
小川 政英
Kunio Goto
後藤 邦男
Yoshinobu Komatsu
善伸 小松
Osamu Suzuki
修 鈴木
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Mizusawa Industrial Chemicals Ltd
Original Assignee
Mizusawa Industrial Chemicals Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、水性バインダーへの分
散性に優れたシリカ系顔料に関するもので、より詳細に
は平滑性、印刷性、書写特性等に優れたコーテイング層
を形成するのに適したシリカ系顔料に関する。また、本
発明はこのシリカ系顔料を用いた感圧複写紙にも関する
。 【0002】 【従来の技術】非晶質シリカ系顔料は、艶消し効果、ア
ンチブロッキング性、インク保持性、不透明性付与等の
種々の特性を有しており、紙等の基体に対するコーテイ
ング組成物中に配合されて広く使用されている。 【0003】非晶質シリカ系顔料には、大別して乾式法
シリカと湿式法シリカとがある。前者のシリカは、四塩
化珪素を酸水素炎中で分解して得られるもので、粒径は
微細であるが表面積(表面活性)は比較的小さい。また
後者のシリカは、珪酸アルカリを酸で中和することによ
り得られるもので、粒径は一般に大きく粒度分布も広い
が、その内部はポーラスで表面活性も比較的大きいもの
である。その他に、非晶質シリカ顔料の特殊なものとし
て、活性白土乃至活性珪酸と呼ばれるものがあり、この
ものは、酸性白土のごときスメクタイト族粘土鉱物を徹
底的に酸処理して、非晶質シリカとしたものであって、
やはり大きな表面活性を有している。 【0004】上記非晶質シリカ系顔料は紙に内填して、
不透明性、インク保持性を向上させ、且つインクの裏抜
けを防止する用途に広く使用され、また紙にコーテイン
グして、インク保持性、平滑性、書写特性等を向上させ
る用途にも広く使用されている。  特に、感圧複写紙
のように、紙基体上に記録層を設ける場合には、この表
面記録層上に上記特性を付与するために、非晶質シリカ
系顔料のコーテイング層中への配合が望ましいものとな
っている。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】大気汚染や環境汚染等
を防止し且つ溶剤コストを低減させるという見地からは
、コーテイング組成物を水性組成物の形で用いることが
必須不可欠のものとなっているが、従来の非晶質シリカ
を水性バインダー中に配合すると、コーテイング組成物
の粘度が著しく増大して塗布作業性がかなり低下すると
いう問題を生じる。これを回避するためには、コーテイ
ング組成物中の固形分濃度をかなり低くしなければなら
ず、これに伴って、生産性が著しく低下し、叉乾燥する
ためのエネルギーコストが著しく増大するという不利益
を生じる。 【0006】特に、スメクタイト族粘土鉱物を酸処理し
て得られる活性白土を水性バインダー中に配合すると、
ポバールショックと称される粒子の凝集を生じ、均一且
つ一様なコーテイング層の形成が困難となる。 【0007】従って、本発明の目的は、従来の非晶質シ
リカ系顔料における上記欠点が解消された、水性バイン
ダーへの分散性に優れたシリカ系顔料を提供するにある
。本発明の他の目的は、水性バインダー中に配合したと
き、粘度の著しい上昇や粒子の凝集を生じることがなく
、しかも平滑性、インク受容性等の印刷適性や書写特性
等に優れたコーテイング層を形成し得るシリカ系顔料を
提供するにある。 【0008】本発明の更に他の目的は、上記特性を有す
る感圧記録層を備えた感圧複写紙を提供するにある。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、面間隔
4.10乃至4.06オングストロームにX線回折ピー
クを有する結晶性シリカと非晶質シリカとの複合体から
なり、50乃至130ml/ 100gの吸油量と70
乃至200m^2/gのBET比表面積を有することを
特徴とする水性バインダーへの分散性に優れたシリカ系
顔料が提供される。 【0010】本発明に用いる複合体では、一般に上記結
晶性シリカと非晶質シリカとが物理的に実質上分離不可
能な状態で存在し、この複合体では、10乃至60重量
%、特に20乃至50重量%の結晶性シリカと40乃至
90重量%、特に50乃至80重量%の非晶質シリカと
を含有しているのが望ましく、またこの複合体では、酸
強度関数H0が+1.5迄の固体酸としての酸量が0.
25 ミリ当量/g以下であるのが望ましい。このシリ
カ複合体は、後述するように、オパールCT含有酸性白
土を酸処理することにより得られたものであることが好
ましい。 【0011】本発明の他の態様では、上記シリカ系顔料
、水性バインダー及び有機系顕色剤を含有する組成物を
感圧記録層として設けて成ることを特徴とする感圧複写
紙が提供される。 【0012】 【作用】本発明のシリカ系顔料は、面間隔4.10乃至
4.06オングストロームにX線回折ピークを有する結
晶性シリカと非晶質シリカとの複合体からなっているこ
とが顕著な特徴である。本発明の複合体のX線回折像を
図1に示す。この図1から、本発明の複合体は、面間隔
5.76 乃至2.76 オングストロームの非晶質ラ
インで示される非晶質シリカと、面間隔4.10乃至4
.06オングストロームの比較的シャープな回折ピーク
で示される結晶性シリカとの複合体であることが了解さ
れる。 【0013】結晶性シリカには、クオルツ(Quart
z)、クリストバライト(Cristobalite)
、トリジマイト(Tridymite)、コ−サイト(
Cosite)等の各種のものが知られているが、上記
X線回折像を有するものは、最近の鉱物分類学によれば
、オパールCT(Opal CT) と称されるもので
あり、上記X線回折ピークは面指数[101]に対応す
るものである。このオパールCTは、CTの略号で示さ
れる通り、クリストバライト(Cristobalit
e)とトリジマイト(Tridymite)との不規則
な混合結晶であると言われている。この結晶構造に由来
するためか、オパールCTは、通常の結晶性シリカと異
なった化学的性質及び物理的性質を有しており、例えば
苛性ソーダ等のアルカリと比較的低い温度でも容易に反
応して、珪酸アルカリを生じる。また。このオパールC
Tは、通常の結晶性シリカに比して比重が小さく、粒径
も微細で比表面積も大きい。 【0014】オパールCTは、特定の鉱床中にスメクタ
イト族粘土鉱物中に混入した状態で産出する。即ち、ス
メクタイト族粘土鉱物は、火山灰等の堆積層が地熱や水
圧等の影響を長い年数受けて変質したものと言われてい
るが、この変質の過程で、火山灰を構成する珪酸アルミ
ニウム中の過剰の珪酸分が、スメクタイトから分離して
結晶の形で析出する。析出するシリカの結晶の形は、変
質及び析出の条件等により、クオルツ、クリストバライ
ト、トリジマイト等さまざまであるが、これらの条件が
合ったところでは、シリカがオパールCTを主体とする
ものとして産出することになる訳である。 【0015】本発明は、この特定の結晶性シリカと非晶
質シリカとの複合体を水性バインダー中に配合すると、
粘度の著しい上昇や粒子の凝集を生じることがなく、極
めて分散性に優れた分散液が形成され、しかもこの分散
液を紙等の基体に対する塗布液として使用すると、平滑
性、インク受容性等の印刷適性や書写特性等に優れたコ
ーテイング層が形成されるという新規知見に基づくもの
である。 【0016】本発明の複合体が、水性バインダーに優れ
た分散性を示し、諸特性に優れたコーテイングを形成す
るという事実は、多数の実験の結果、現象として見い出
されたものであって、その理由は未だ十分に解明される
に至っていないが、次のようなものと思われる。 【0017】本発明の複合体の優れた分散性やコーテイ
ングとしての諸特性は、複合体中のオパールCTの存在
によるものである。スメクタイト族粘土鉱物やこのもの
を酸処理して得られる活性白土を水性バインダー中に配
合したとき、ポバールショックと称される粒子の凝集を
生じる理由は、この粘土鉱物や活性白土に含まれる親水
性基と、バインダー樹脂中の親水性基、例えばポバール
中の水酸基との間に、一種の疑似的架橋を生じ、ゲル化
が生じるためと思われる。即ち、オパールCTは、比較
的小さい比重と微細な粒径とを有すること、及びシリカ
の結晶としては比較的表面活性があることに関連して、
水性媒体への分散性に本質的に優れている。しかも、こ
のオパールCTは結晶であるため、バインダー樹脂中の
親水性基との間に疑似的架橋を形成するような親水性基
の濃度が著しく低く、これが水性バインダー中に配合し
ても、粘度の著しい上昇や粒子の凝集を生じることがな
く、極めて分散性に優れた分散液が形成される理由であ
る。更に、このオパールCTは、シリカからなり、比較
的微細な粒径と比較的大きい比表面積を有するため、平
滑性、インク受容性等の印刷適性や書写特性等に優れた
コーテイング層が形成されるものと認められる。 【0018】図3は、本発明の複合体の製造に用いる粘
土鉱物原鉱の鉱物組織を示す走査型電子顕微鏡写真であ
る。図3において、楕円体状乃至棒状のものがオパール
CTであり、ヒラヒラした箔片状の連続したものがスメ
クタイト粘土である。この図3から、オパールCTが形
状が明確でしかも粒子サイズが微細で一様な二次粒子構
造を有する事実が明かとなる。本発明の複合体から形成
されたコーテイングの優れた諸特性は、この二次粒子構
造によるところが大きい。なお、オパールCTの上記二
次粒子構造は、原鉱の状態では観測されるが、種々の処
理を行った後では、観測するのが難しい。これは、図3
に観察されるオパ−ルCTの形状は、強固なものではな
く指間の圧縮とか粉砕等によって簡単に崩れてしまい電
子顕微鏡でその形状を観察することは出来ないものであ
る。従って酸処理後においては、このオパ−ルCTの二
次粒子は、酸処理物の二次粒子構造中に均一に細分散し
埋没されてしまうためと思われる。 【0019】本発明の複合体では、上記オパールCTは
、非晶質シリカとの複合体として存在することも重要で
ある。即ち、非晶質シリカは、オパールCTの二次粒子
を顔料として適度な二次粒子形状に保つ作用と、コーテ
イングとしての諸特性を改善する作用とを有している。 またオパールCTと共存するシリカがポバールショック
等の粘度の異常上昇や凝集を引き起こさなかったのは全
く意外な事実であった。 【0020】本発明に用いる複合体は、50乃至130
ml/100g、特に60乃至120ml/100gの
吸油量と、70乃至200m^2/g、特に80乃至1
50m^2/gのBET比表面積を有することも重要で
ある。吸油量が上記範囲よりも小さい場合や比表面積が
上記範囲よりも小さい場合には、インク受容性や書写特
性の改善が不十分である。一方、吸油量が上記範囲より
も大きい場合や比表面積が上記範囲よりも大きい場合に
は、水性バインダー中に配合したとき、粘度の著しい上
昇や粒子の凝集を生じ易くなり、分散性が低下しやすい
。 【0021】更にまたこの複合体を構成する非昌質シリ
カは、酸強度関数Hoが+1.5迄の固体酸としての酸
量が0.25ミリ当量/g以下であることも重要である
。 このことは非昌質シリカがポバールショック等の粘
度の異常上昇や凝集を引き起こさない、もう一つの要因
である。 【0022】 【発明の好適態様】(複合体)本発明のシリカ系顔料は
、既に述べたとおり、面間隔4.10乃至4.06オン
グストロームにX線回折ピークを有する結晶性シリカ、
即ちオパールCTと非晶質シリカとの複合体からなって
いる。この非晶質シリカは、層状の非晶質シリカであっ
て、層状構造のスメクタイト粘土鉱物が酸処理により非
昌質化されたものから成り、上記層状粘度鉱物の形骸を
とどめている。この非晶質シリカは、面間隔5.76 
乃至2.76 オングストロームのブロードなX線回折
パターンにより存在が確認される。この顔料において、
結晶性シリカと非晶質シリカとは物理的に実質上分離不
可能な状態で存在するが、それらの存在は、化学分析と
X−線回折により確認される。図4は本発明の電子顕微
鏡写真である。この電子顕微鏡写真から、本発明の複合
体は、全体的に高度に均質化されており、オパ−ルCT
の形状乃至構造を直接確認することはできない。 【0023】この複合体は、10乃至60重量%の結晶
性シリカと40乃至90重量%の非晶質シリカとを含有
している。この複合体におけるシリカの含有量は90%
以上、特に92乃至96%であり、スメクタイト粘土鉱
物の酸処理品であることに関連して、アルミナ分、鉄分
、アルカリ土類金属成分等を微量含有している。化学組
成を示すと表1の通りである。 【0024】 【表1】 SiO2     90.0  〜  96.0  (
重量%)Al2O3      0.5  〜   2
.0Fe2O3      0.1  〜   0.5
MgO       0.1  〜   0.5CaO
       0.1  〜   0.5Ig.los
s      3.0  〜   6.0【0025】
本発明に用いるシリカ系顔料は、オパールCT型結晶性
シリカと非晶質シリカとの複合体であることに由来して
、50乃至130ml/100g、特に60乃至120
ml/100g の吸油量と、70乃至200m^2/
g、特に80乃至150m^2/gのBET比表面積を
有する。また、この複合体では、酸強度関数HOが+1
.5迄の固体酸としての酸量が0.25ミリ当量/g以
下と比較的小さい。更に、この複合体は、平均粒径が6
μm以下であって特に2乃至5μmの範囲内にあり、し
かも粒径が10μm以上である粒子がゼロであることが
望ましい。   【0026】(製造法)本発明のシリカ複合体は、オパ
ールCTを含有するスメクタイト粘土鉱物、特に酸性白
土を酸処理することにより得られる。酸性白土は、鉱物
分類学上、モンモリロナイト族粘土鉱物に属し、二つの
SiO4 の四面体層がAlO6 八面体層を間に挟ん
でサンドイッチされた三層構造を基本単位としており、
この基本単位の三層構造がさらにC軸方向に多数積層さ
れて層状結晶構造を構成しているアルミノケイ酸塩であ
る。 この層状結晶構造はベントナイトで代表されるモンモリ
ロナイト族粘土鉱物類に共通している。しかしながら、
本邦酸性白土の化学構造上の特徴は、ベントナイトが風
化してモンモリロナイトの基本単位である三層構造中の
AlO6 八面体層のAl原子の一部がマグネシウムや
カルシウム等のアルカリ土類金属で置換され、その原子
価を補うように水素イオンが結合しいるところにある。 したがって、酸性白土は食塩水溶液中に懸濁させてその
pHを測定すると、前記水素イオンがナトリウム(Na
)イオンで置換され、酸性を示す。一方、ベントナイト
は交換性陽イオンが大部分ナトリウム(Na)であるた
め、pHも中性から微アルカリ性を示し、水膨潤性も大
きいのが特徴であるが、酸性白土ではナトリウムイオン
がアルカリ土類金属で置換され、アルカリ金属成分が少
なく、しかも風化を受けているため、水膨潤性はいくぶ
ん低下している。しかし、ケイ酸分の含有量が高いこと
から吸着能や触媒能の点ではベントナイトより高い性能
を有している。  一般に、酸性白土の比表面積は50
乃至200m^2/gの範囲にあり、吸油量は45乃至
80ml/100g の範囲にある。また、これらのモ
ンモリロナイト族粘土鉱物はその生成起因から、主成分
であるモンモリロナイトに流紋岩や凝灰岩で構成されて
いる火山ガラスや微粒鉱物を含有しており、粗粒の長石
は未変性のまま残っている。したがって、酸性白土の鉱
床はモンモリロナイト以外に結晶性ケイ酸(SiO2 
)である石英やα−クリストバライト、さらに結晶性ケ
イ酸塩である長石や沸石等の結晶性岩石類を含有してい
るのが一般である。 【0027】その岩石類の含有量は産地や鉱床あるいは
粘土採取の位置等によってもかなり相違するが、粘土の
無水物換算で15乃至35重量%含有しているのが普通
である。  本発明で用いる酸性白土としては、本邦で
産出する任意の酸性白土を使用することができる。また
、所謂サブベントナイト(Ca型ベントナイト)と呼ば
れるモンモリロナイト族粘土鉱物も本発明の酸性白土の
中に含ませることができる。代表的酸性白土のX線回折
図を図2に示す。また下記表2に酸性白土(100℃乾
燥品)の一般的化学組成の一例を示す。酸性白土が含有
している岩石類のクリストバライト、石英、長石等は、
比重差を利用した分離方法(水簸や風簸等の分級手段)
で前もって分離することができる。また、この中で結晶
性ケイ酸のクリストバライトはアルカリと容易に反応し
てケイ酸アルカリに転化できるので、この方法でも除去
することができる。これらの方法によって、層状結晶構
造物の純度を向上させることができる。 【0028】 【表2】 SiO2      58.0  〜  76.0  
(重量%)Al2O3     12.0  〜  2
3.0  Fe2O3      2.0  〜   
3.5MgO        3.0  〜   7.
0  CaO        1.0  〜   4.
0Ig.loss       5.0  〜  10
.0  【0029】一方、酸性白土の酸処理物は、一
般に油脂類等の精製剤である活性白土や触媒の担体さら
には感圧記録紙用の顕色剤として従来より広く利用され
ているが、その一般的化学組成は表3に示す通りである
。従来の用途における酸性白土の酸処理物(又は活性白
土)の特徴は、シリカの含有量が90%以下、好ましく
は85%以下であって、且つ特にアルミナの含有量が多
いことである。このことは従来の用途における酸性白土
の酸処理物は、いずれも強い個体酸を有するものである
。 【0030】 【表3】 SiO2     60.0  〜  90.0  (
重量%)Al2O3      3.5  〜  13
.0  Fe2O3      0.7  〜   3
.5MgO       2.0  〜   7.0 
 CaO       1.0  〜   4.0Ig
.loss      5.0  〜  12.0  
      【0031】酸処理は、酸性白土を硫酸や
塩酸等の鉱酸溶液で処理して、含有される塩基性成分の
少なくとも一部を溶出せしめ、洗浄することにより行わ
れる。この酸処理によって本来酸性白土が有する層状結
晶構造の大部分が破壊され、シリカの含有量が85%以
上になると、X線結晶学的に非晶質となる。ケイ酸(S
iO2 )の含有量は増加し、このことによって、比表
面積は増大し、吸着能等の物性は向上する。一般に、比
表面積は180乃至300m^2/gの範囲にあり、吸
油量は50乃至120ml/100gの範囲にあって、
更にまた酸強度関数HOが+1.5迄の個体酸を0.3
5乃至1.0ミリ当量/g有するものである。 【0032】本発明に使用する原料酸性白土は、前述し
たX線解折及び電子顕微鏡観察等によってオパ−ルCT
の含有量を測定し、且つその酸性白土における微細構造
(添付図3参照)を観察することによって選択すること
が出来る。上記のように選択された原料酸性白土を、必
要により石砂分離、浮力選鉱、磁力選鉱、水簸、風簸等
の精製操作に賦した後、酸処理する。 【0033】酸としては、塩酸、硫酸等の鉱酸が使用さ
れる。用いる酸の濃度は鉱酸の種類によって異なるが、
硫酸の場合は、10乃至98重量%、特に30乃至60
重量%で、酸処理の温度は70乃至95℃の範囲が好適
であり、酸処理時間は10乃至40時間の内から、前述
の条件を満足するように、温度と時間との組合せを、原
料の違いや、酸濃度に応じて選択する。原料と酸との接
触は、粒状の原料を酸処理する方法や、スラリ−状で酸
処理する方法等により行なう。この酸処理によって原料
中のFe、Al、Ca、Mg、Na、K等の金属成分が
塩として溶出され、この溶出液を濾過分離し、次いで十
分に水洗することによって、非晶質シリカと結晶性シリ
カとの複合体から成る酸性白土の酸処理物が得られる。 【0034】一般に、フィラーを用いて内填紙又は塗工
紙を製造するに際に、フィラ−による装置の摩耗が問題
となる。この摩耗傾向を低減させるために、後述するご
とく、粗大粒子を物理的に分離除去して平均粒径をより
細かくすることの他に、酸性白土を酸処理して複合体を
製造する際、非晶質シリカ分の表面硬度を高くならない
ように酸処理をするのがよい。 【0035】このため、前述した酸濃度、酸処理温度及
び時間の範囲の内でも、マイルドな酸処理が望ましい。 本発明においては、上記酸処理物を湿式粉砕処理に賦し
、このスラリ−状物を50乃至90℃で加熱処理をした
のち濾過をし、得られた含水量が40乃至70重量%の
ケ−キ状物を本発明の製品とすることが出来る。更に上
記酸処理物を80乃至200℃で乾燥させたのち乾式粉
砕、分級処理に賦してSiO2としての含有量が90乃
至96重量%で、平均粒径が2乃至6μmの本発明の製
品とすることが出来る。 【0036】更にまた上記酸処理物を80乃至200℃
で乾燥をしたのち湿式粉砕処理に賦し、次いでこのスラ
リ−状物を必要により液体サイクロンで分級した後、濾
過し、平均粒径が2乃至6μmのケ−キを本発明の製品
とすることも出来る。 【0037】(用途)本発明のシリカ系顔料は、これを
、水性バインダ−及び有機系顕色剤を含有する組成物と
して紙の表面に塗布して感圧複写紙の記録層として使用
する。有機系顕色剤を使用する感圧複写紙の製造に際し
ては、前記顕色剤を1乃至3重量%、水性バインダ−を
1乃至5重量%、本発明のシリカ系顔料を2乃至40重
量%、特に5乃至20重量%を含む水性スラリ−組成物
を製造し、この水性スラリ−を紙の表面に塗布し、乾燥
する。この場合スラリ−の塗工量は、乾燥基準で紙表面
当たりのシリカ−系顔料として5乃至10g/m^2、
特に6乃至8g/m^2となる範囲がよい。この水性ス
ラリ−を紙の表面に高速で塗工させ、得られた紙が平滑
性に優れたものであるためには、後述する水性バインダ
−を含む上記スラリ−が、ポバ−ルショックを生ぜず、
しかも上記スラリ−のシリカ−系顔料のスラリ−濃度が
2乃至40重量%、特に5乃至20重量%であって、且
つ粘度が5乃至500cps、特に10乃至150cp
s であることが望ましい。 【0038】塗工するに当たっては、ロ−ルコ−タ−法
、エヤ−ドクタ−法、ブレ−ドコ−タ−法等の方法を使
用することが出来る。また本発明のシリカ系顔料は、上
記水性分散体組成物において、ポバ−ルショク及び粘度
上昇を起こさない範囲において、増量や平滑性、印刷性
、書写特性等の改良助剤として炭酸カルシュウム、タル
ク、カオリン、焼成カオリン等の他の顔料を併用して配
合することが出来る。 【0039】水性バインダ−としては、水性ラテックス
系のスチレン−ブタジェン共重合体ラテックス、カルボ
キシル変成スチレンブタジエン共重合体ラテックス、水
溶性バインダ−系のポリビニルアルコ−ル、カルボキシ
メチルセルロ−ス、シアノエチル化澱粉、カゼイン等の
1種又は2種以上を組合せて使用することが出来る。有
機系の顕色剤としては、各種ヘェノ−ル化合物、ノボラ
ック型ヘェノ−ル樹脂、芳香族カルボン酸、又はそれら
の多価金属塩が使用される。 【0040】本発明の感圧記録紙に用いるロイコ色素と
しては、トリフェニルメタン系、フルオラン系スピロピ
ラン系、ロ−ダミンラクタム系、オ−ラミン系、フェノ
チアジン系等のロイコ色素が単独又は2種以上の組合せ
で使用される。これらのロイコ色素のマイクロカプセル
の層を設けた上葉紙と組合わせて、感圧紀録の用途に供
する。 【0041】また本発明のシリカ系顔料は、記録層を形
成するバインダ−に前記水性バインダ−を用いた感熱記
録紙及びインクジェット記録紙にも使用することができ
る。 【0042】 【実施例】本発明を次の実施例で具体的に説明する。 実施例1 スメクタイト型粘土鉱物である山形県櫛引町産の原料酸
性白土を酸処理して本発明によるシリカ系顔料を調製し
た。 【0043】 〔原料酸性白土の組成(重量%)〕 SiO2             74.87   
       Al2O3             
10.0                     
  Fe2O3              3.63
           MgO           
    3.95        CaO      
         2.08         Ig.
loss             6.23    
     なお図3は、原料酸性白土の走査型電子顕微
鏡写真であり、その鉱物組織は明瞭な複合粒子構造から
なっていることが分かる。また原料中の全シリカ当たり
37.7重量%のオパ−ルCTを含有している。 【0044】〔シリカ系顔料の調製とその物性〕水分5
0%の上記原料粉末能300Kgをスラリ−濃度27%
の水性分散体とした後、90℃に加温し撹拌下に濃度9
8%の硫酸溶液150を注加し、撹拌下に上記温度で1
2時間反応させた後、硫酸根が無くなるまで濾過、水洗
をし、次いで120℃で24時間乾燥させた後、ボ−ル
ミルで粉砕し分級して本発明似寄るシリカ系顔料を得た
。得られた顔料の物性を下記方法で測定してその結果を
表4乃至5に示した。 その結果、本発明のシリカは従来のシリカに比較して、
特に吸油量、比表面積、細孔容積等が小さく且つシリカ
表面は弱い個体酸しかなく、全酸量も酸強度Hoが+1
.5迄の酸量として0.100ミリ当量/gを示すよう
に弱い固体酸で 、しかも極めて少量である事が理解さ
れる。 【0045】なお得られた顔料は、全SiO2として9
3.8重量%、そのうちオパ−ルCTが全SiO2当た
り47.2%である。 【0046】測定方法−1 1)X線回折 理学電機  製X線回折装置RAD−1Bシステムを用
いて測定した。 タ−ゲット    Cu フィルタ−    単湾曲グラファイトモノクロメ−タ
− 検出噐        SC 電圧          40 KVP電流     
     20 mA 走査速度      1°/min ステップサ    0.02° ンプリング スリット      DS 1°RS 0.15 mm
 SS 1°モノクロ      RS 0.80 m
mメ−タ− 照角          6° 2)ハンタ−白色度 東京電色  製オ−トマチック反射TR−600型を用
いた。 【0047】3)吸油量 JISK−5101に準処して測定した。 4)比表面積 カルロエルバ社製 Sorptomatic Seri
es 1800を使用し、BET法により測定した。 【0048】5)平均細孔半径 カルロエルバ社製 Sorptomatic Seri
es 1800を使用し、CI−BET法により測定し
た。 6)平均粒子径(メジアン径)コ−ルタ−カウンタ−社
製コ−ルタ−カウンタ−モデルTA−  型を用いて測
定した。 【0049】7)固体酸(酸量と酸強度)n−ブチルア
ミン吸着法の一つであるBenesi法に準処して、種
々のハメット指示薬を用い、0.1Nn−ブチルアミン
−ベンゼン溶液にて滴定し、固体酸量(ミリ当量/g)
と酸強度(Ho)を測定した。 指示薬                 Ho(ハメ
ット指数)メチルレッド           +4.
8ジメチルイエロ−       +3.3ベンゼンア
ジゾジフェ   +1.5 ニルアミン ジシンナマルアセトン   −3.0 ベンザルアセトフェノン −5.6 アントラキノン         −8.28)オパ−
ルCTの結晶度 オパ−ルCTは、その(101)面間隔が。温度、圧力
の上昇にともなつて減少し、4.12から4.05Åへ
と変化することが認められている。この変化によってオ
パ−ルCTの(101)面のX線回折ピ−クもよりシャ
−プになる傾向にある。また4.05Å以下の場合は、
オパ−ルCTとしては存在せず、依り結晶学的に緻密な
結晶性シリカである石英に転移することも確認されてい
る(Mizutani,S.,1977:Contri
b.Mineral.Petorol., 61,12
9−140参照)。従って、オパ−ルCTの結晶度は、
(101)面のX線回折ピ−クの位置が4.12から4
.05Åに近ずく程、結晶度の高いオパ−ルCTといえ
る。 【0050】9)オパ−ルCTと非晶質シリカの定量法
オパ−ルCTの定量をX線回折法による検量線定量法の
一つである内部標準法によって行なった。  検量線作
成の標準物質としては、NIST製(米国商務局標準局
)標準物質1878α−石英、同1879α−クリスト
バライトを用いた。検量線作成用及び被測定用の内部標
準物質としては、試薬一級のアナタ−ゼ型酸化チタンを
用いた。非晶質シリカの定量は、上記方法で求めた石英
とオパ−ルCTの合量と被測定試料の重量とから求めた
。 【0051】実施例2 原料のスメクタイト型粘土鉱物に新潟県新発田市産の酸
性白土を用いた以外には、実施例1と同様にして本発明
のシリカ系顔料を調製し、その結果を表4乃至5に示し
た。 〔原料酸性白土の組成(重量%)〕 SiO2           71.25Al2O3
           13.10Fe2O3    
        3.67MgO          
   2.65CaO             2.
18Ig.losss          6.82ま
た原料中の全シリカ当たり27.8%能オパ−ルCTを
含有している。なお得られた顔料は、全SiO2として
92.6重量%、そのうちオパ−ルCTが全SiO2当
たり36.1%である。 【0052】実施例3 原料のスメクタイト型粘土鉱物に新潟県新発田市産の原
料酸性白土を用いた以外には、実施例1と同様にして本
発明のシリカ系顔料を調製し、その結果を表4乃至5に
示した。 〔原料酸性白土の組成(重量%)〕 SiO2           77.95Al2O3
           10.21Fe2O3    
        1.88MgO          
   2.13CaO             2.
08Ig.losss          5.93ま
た原料中の全シリカ当たり48.7%能オパ−ルCTを
含有している。なお得られた顔料は、全SiO2として
95.2重量%、そのうちオパ−ルCTが全SiO2当
たり59.5%である。 【0053】実施例4 実施例1で用いた含有水分50%の酸性白土粉末300
Kgをスラリ−濃度27%の水性分散体とした後、90
℃に加温し、撹拌下に98%の硫酸溶液150を注加し
た。その後上記温度で12時間、撹拌下に反応させた後
、濾過水洗し硫酸根を除去し、次いでこのスラリ−をボ
−ルミルで5時間湿式粉砕をした後、液体サイクロンで
分級をし得られたスラリ−を70乃至90℃で加温処理
をしてから濾過をし、含水率54%のケ−キからなる本
発明もシリカ系顔料を調製し、その結果を表4乃至5に
示した。 【0054】なお得られた顔料は、全SiO2として9
4.2重量%、そのうちオパ−ルCTが全SiO2当た
り43.7%である。 【0055】実施例5 実施例4と同様にして得られた水洗上がりの硫酸反応物
を120℃で24時間乾燥させた後、ボ−ルミルで乾式
粉砕をし分級して本発明のシリカ系顔料を調製し、その
結果を表4乃至5に示した。なお得られた顔料は、全S
iO2として94.2重量%、そのうちオパ−ルCTが
全SiO2当たり43.7%である。 【0056】比較例1 実施例1において反応温度を80℃、硫酸濃度を73%
、硫酸量を120、反応時間を2時間とした以外は、実
施例1と同様にしてシリカ系顔料を調製し、その結果を
表4乃至5に示した。なお得られた顔料は、全SiO2
として85.6重量%、そのうちオパ−ルCTが全Si
O2当たり43.1%である。 【0057】比較例2 オパ−ルCTを含まないスメクタイト型粘土鉱物である
米国アリゾナ州チト−産の原料酸性白土を用い対外は、
実施例1と同様にして、シリカ系顔料を調製し、その結
果を表4乃至5に示した。 〔原料酸性白土の組成(重量%)〕 SiO2           58.54Al2O3
           20.64Fe2O3    
        1.16MgO          
   4.92CaO             3.
15Ig.losss          8.59な
お得られた顔料は、全SiO2として94.2重量%、
そのうちオパ−ルCTが全SiO2当たり0%である。 【0058】比較例3鹿児島県三島村産のオパ−ル珪石
を用いた以外は、実施例1と同様にして、シリカ系顔料
を調製し、その結果を表4乃至5に示した。 〔原料酸性白土の組成(重量%)〕 SiO2           93.63Al2O3
            2.64Fe2O3    
        0.24MgO          
   0.02CaO             0.
08Ig.losss          2.86な
お得られた顔料は、全SiO2として97.2重量%、
そのうちオパ−ルCTが全SiO2当たり87.2%で
ある。 【0059】比較例4 比較例2で得たシリカ系顔料と比較例3で得たシリカ系
顔料とを7:3の重量比で混合して、シリカ系顔料を調
製し、その結果を表4乃至5に示した。 【0060】実施例6 実施例1乃至5及び比較例1乃至4で得られたシリカ系
顔料を9.25部及びポリビニルアルコ−ル(PVA)
20部、またはスチレンブタジェンラテックス(SBR
)20部をビ−カ−に入れ、次いで固形分濃度が21%
になるように蒸留水を加え、十分に分散させて塗工液を
調整した。この塗工液を市販の上質紙に塗工量7g/m
^2(乾燥固形分)となるように、塗工用ロッドにて塗
工し、次いで風乾させて感圧紙シ−トとした。 【0061】本シ−トの平滑度、発色能、印刷適性等を
評価し、その結果を表6乃至7に、塗工液のPVA及び
SBRショックの評価結果を表8にそれぞれ示した。 【0062】測定方法−2 10)平滑度試験 JIS  P−8119に準して測定した。 11)発色試験 実施例6で得られた感圧紙シ−トと市販のクレスタルバ
イオレットラクトン(CVL)紙を重ねて、3.5Kg
/cm^2 にて加圧し、発色後螢光灯に時間暴露した
後の発色濃度を目視により評価した。 【0063】目視評価基準:  良、△やや良、X不良
12)印刷適性 実施例6で得られた感圧紙シ−トに、タイプ印刷し、顕
微鏡にてインクのにじみ具合を評価した。 目視評価基準:  良、△やや良、X不良13)PVA
ショック試験 蒸留水100部に対して、試薬炭酸カルシウム40部と
顔料として、実施例1乃至5及び比較例1乃至4で得ら
れたシリカ系顔料及び試薬のタルク、試薬カオリンを1
5部をそれぞれ添加し 500rpmで5分間撹拌する
。次いで濃度10%PVA水溶液を上記顔料に対して0
.3%(固形分)添加し、PVAショックを目視観察す
る。 更に30秒間の撹拌後、東京計器製のDVL−B型デジ
タル粘度計で25℃、1分間後の粘度(cp)を測定し
た。 【0064】また、試薬炭酸カルシウムを用いずに顔料
を蒸留水100部に対して30部添加したものについて
も評価した。なおSVRショック試験は、SVRを用い
た以外はPVAショック試験と同様にして評価した。 目視評価基準: PVA又はSVRショック無し   
                    X PVA又はSVRショック有り 【0065】 【表4】                     各種顔料の
物性  実  施  例              
  1      2        3      
4        5  ハンタ−白色度(%)   
   89.2     90.0     87.3
     91.8     90.6  吸油量(m
l/100g)    79       90   
    61       85       82 
 比表面積(m^2/g)         121.
5    145.8    89.2     12
2.1    121.9  平均粒子径(1μm) 
       5.2      5.2      
4.6      2.4      3.5  個体
酸(ミリ当量/g)      0.100    0
.086    0.081    0.100   
 0.100  全細孔容積(cc/g)      
0.991    1.165    0.817  
  0.993    0.993  平均細孔半径(
Å)          38.81    39.3
3    43.76    38.38    38
.35  オパ−ルCT結晶度(Å)    4.08
     4.09     4.09     4.
08     4.08【0066】 【表5】              各種顔料の物性  比  
較  例                 1   
   2        3      4     
     ハンタ−白色度(%)      82.6
     91.0     90.8     90
.9       吸油量(ml/100g)    
64       142        45   
  111         比表面積(m^2/g)
         97.7     218.6  
  18.9     155.4      平均粒
子径(1μm)        5.5      6
.1      2.6      5.2     
   固体酸(ミリ当量/g)      0.380
    0.095    0.026    0.7
10      全細孔容積(cc/g)      
1.067    1.326    0.497  
  1.062      平均細孔半径(Å)   
       42.68    50.46    
56.05    52.38      オパ−ルC
T結晶度(Å)    4.05     4.05 
             4.08     【00
67】なお、表6乃至表7に記載する比較例5、6、7
は、それぞれ試薬タルク、試薬カオリン及び試薬炭酸カ
ルシウム顔料の結果を示す。 【0068】 【表6】             顔  料  種      
  平滑度(秒)  発色濃度(CVL)  印刷適性
               実施例1     1
05.6                     
                         
  2      89.6            
                         
           3      88.2   
                         
                    4    
 123.7                   
                         
    5     118.5          
                         
       比較例1      80.7    
                       △ 
                    2    
  83.1             X     
         △               
      3      85.7        
     X              X    
                 4      8
4.2             X        
      △                  
   5      70.6           
  X              X       
              6      73.0
             X           
   X                     
7      50.0             X
              X【0069】 【表7】            PVA系塗工液の粘度(cp)
及びショック      顔 料 種      炭酸
カルシウム+顔料           顔 料 単 
味                    粘度(c
p)  ショック      粘度(cp)  ショッ
ク      実施例1       268    
                 14      
                2       2
90                   103 
                     3   
    288                  
   20                    
  4       294            
         18              
        5       287      
               16        
        比較例1       343   
     X             42    
      X            2     
  543                   3
50                      3
       389        X      
       11          X     
       4       465       
 X           333         
 X            5       345
                   280   
       X            6    
   458                   
290          【0070】 【表8】     SBR系塗工液の粘度(cp)及びショック 
     顔 料 種      炭酸カルシウム+顔
料        顔 料 単 味         
           粘度(cp)  ショック  
    粘度(cp)  ショック      実施例
1       140              
       14                
      2       136        
             17          
            3       158  
                   16    
                  4      
 156                     
17                      5
       151               
      15                比
較例1       185        X   
          19             
             2       355 
       X           220   
                       3 
      111        X       
      15                 
         4       278     
   X           187       
               5       35
8                     15 
                         
  6       460            
       185          【0071
】 【発明の効果】本発明によれば、面間隔4.10乃至4
.06ÅにX線回折ピークを有する結晶性シリカ(オパ
ールCT)と非晶質シリカとの複合体からなり、50乃
至130ml/100gの吸油量と70乃至200m^
2/gのBET比表面積を有するシリカ系顔料を用いる
ことにより、従来の非晶質シリカ系顔料における種々の
欠点を解消して、水性バインダーへの分散性を著しく向
上させることができ、これにより水性バインダー中に配
合したとき、粘度の著しい上昇や粒子の凝集を生じるこ
とがなく、しかも平滑性、インク受容性等の印刷適性や
書写特性等に優れたコーテイング層を形成することがで
きる。この非晶質シリカは、上記特性を有する感圧記録
層を備えた感圧複写紙の製造に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシリカ系顔料のX線回折線図である。
【図2】本発明のシリカ系顔料の原料である酸性白土の
X線回折線図である。
【図3】本発明のシリカ系顔料の原料に用いる粘土鉱物
(酸性白土)の鉱物組織を示す走査型電子顕微鏡写真(
倍率:10000倍)である。
【図4】本発明のシリカ系顔料(複合体)の粒子構造を
示す走査型電子顕微鏡写真(倍率:10000倍)であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】面間隔4.10 乃至4.06 オングス
    トロームにX線回折ピークを有する結晶性シリカと非晶
    質シリカとの複合体からなり、50乃至130ml/1
    00gの吸油量と70乃至 200m^2 /gのBE
    T比表面積を有することを特徴とする水性バインダーへ
    の分散性に優れたシリカ系顔料。 【請求項2】結晶性シリカと非晶質シリカとが物理的に
    実質上分離不可能な状態で存在する請求項1記載のシリ
    カ系顔料。 【請求項3】前記複合体が10乃至60重量%の結晶性
    シリカと40乃至90重量%の非晶質シリカとを含有す
    る請求項1記載のシリカ系顔料。         【
    請求項4】酸強度関数H0 が+1.5 迄の固体酸と
    しての酸量が0.25ミリ当量/g以下である請求項1
    記載のシリカ系顔料。 【請求項5】前記複合体がオパールCT含有酸性白土の
    酸処理により得られたものである請求項1記載のシリカ
    系顔料。 【請求項6】請求項1記載のシリカ系顔料、水性バイン
    ダー及び有機系顕色剤を含有する組成物を感圧記録層と
    して設けて成ることを特徴とする感圧複写紙。
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