JPH051208B2

JPH051208B2 -

Info

Publication number: JPH051208B2
Application number: JP24984485A
Authority: JP
Inventors: Hiroharu Takei; Toshikazu Oyama; Yasuo Fukatsu; Masahiro Maeno
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1985-11-07
Filing date: 1985-11-07
Publication date: 1993-01-07
Also published as: JPS62108727A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は疎水性微粒シリカの製造方法に係り、
特に従来のいわゆる湿式法による疎水性微粒シリ
カの製造方法の改良に関する。［従来の技術］塗料、印刷インキ、天然ゴム、化学品等の沈降
防止剤やチクソトロピー剤、接着剤、印刷イン
キ、シリコーンゴム、医薬、化粧品等の増粘剤、
繊維、紙等の摩擦抵抗や、コントラストの改善の
ための添加剤、シリコーン樹脂、ポリエステル、
ポリエチレン樹脂等の各種ゴムの添加剤等として
疎水性微粒シリカが広く利用されている。一般に、微粒シリカの製造法は、湿式法、乾式
法に大別される。これらのうち、湿式法には、下
記、のような方法がある。珪素ソーダを出発原料として、これを酸で処
理した後、洗浄、濾別し、次いで乾燥解砕して
微粒シリカを製造する方法。シリカヒドロゲルを出発原料とし、シリカヒ
ドロゲル中の水をメタノール、エタノール、ア
セトン等の有機媒体でおきかえて、オルガノゲ
ルをつくり、これを有機媒体の臨界点以上に高
温高圧養生して有機媒体を気化させて分離し、
次いで解砕して微粒シリカを製造する方法。また、乾式法では、下記の方法が代表的であ
る。四塩化珪素蒸気を水素及び酸素の存在下、
1000℃以上の高温で燃焼させ、更に仮焼して解
砕し微粒シリカを製造する方法。しかして、従来、微粒シリカに疎水性を付与さ
せる必要がある場合には、上記〜の方法にお
いて、生成シリカを解砕する工程の前後で、表面
処理剤としてシリカラツプリング剤、チタネート
カツプリング剤等を添加混合して疎水性を付与す
る方法が採られている。［発明が解決しようとする問題点］上記従来の微粒シリカの製造方法のうち、乾式
法には一般に高圧処理を必要とし、有利な方法と
はいえない。また湿式法のうち、の方法では、
出発原料が珪酸ソーダに限定され、またの方法
ではシリカヒドロゲルの脱水を容易にするために
有機質媒体を用いてオルガノゲル化し、その臨界
点以上に高温高圧養生して有機媒体を気化し、分
離し解砕するという数多くの工程を要し、いずれ
も工業的に不利であつた。しかも、疎水性微粒シリカを製造するには、更
に疎水性を付与させることを目的として、生成シ
リカの解砕前後に表面処理を行う必要があり、そ
の製造工程は極めて煩雑なものとなる上に、解砕
前後に於る表面処理では、得られる疎水性微粒シ
リカの疎水性等が不均一なものとなり易い等の問
題があつた。［問題点を解決するための手段］本発明者らは、上記従来の問題点を解決し、幅
広い出発原料から容易に疎水性微粒シリカを製造
する方法を提供するべく種々検討を重ねた結果、
珪酸質出発原料を酸処理後分別されたシリカヒド
ロゲルに特定の表面処理剤を添加混合し、高温高
圧養生すことによつて、シリカの微粒化と表面処
理とを同時に行うことができ、疎水性微粒シリカ
を短時間で安価に製造することができることを見
い出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は、珪酸質原料の酸処理により析
出するシリカヒドロゲルを、シランカツプリング
剤で処理した後、高温高圧養生することを特徴と
するものである。以下に本発明を詳細に説明する。本発明において、珪酸質原料としては、珪酸ソ
ーダ、アルミノ珪酸塩を主成分とする鉱物、具体
的にはカオリナイト、ハロイサイト、酸性白土、
デイツカイト等の粘土鉱物等の１種又は２種以上
が用いられ、これらのうち珪酸ソーダ又はハロイ
サイトが好ましい。このような珪酸質原料の酸処理に用いる酸とし
ては、硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸等が用いられ
る。酸処理は、例えば20〜40重量％濃度の硫酸を
用い、これを珪酸質原料１重量部に対して0.5〜
6.0重量部添加することによるのが好適である。珪酸質原料の酸処理によりシリカヒドロゲルが
析出する。析出したシリカヒドロゲルは通常の濾
過処理により濾別し、好ましくは透析法等により
十分に水洗し、酸や珪酸質原料から溶出した不純
物イオンを除去する。次いで、この水洗したシリカヒドロゲルをシラ
ンカツプリング剤で処理する。このシランカツプ
リング剤による処理方法は、特に制限はないが、
シリカヒドロゲルをシランカツプリング剤の水溶
液又はアルコール溶液中に添加した後、十分に撹
拌混合し、適当な時間浸漬放置した後、ゲルを濾
過分離する方法が有利である。この場合、シリカ
ヒドロゲルは、シリカヒドロゲル１重量部に対し
てシランカツプリング剤0.005〜0.05重量部、好
ましくは0.02重量部となるように添加混合するの
が好適である。シランカツプリング剤処理により得られたゲル
は、次いで高温高圧養生する。この養生は、オー
トクレーブ等の装置によつて行なうことができ
る。また、この養生は、撹拌下に行つても撹拌せ
ずに行つてもいずれでも良い。撹拌を行なうに
は、撹拌羽根付オートクレーブ等の撹拌式高温高
圧養生槽等を用いれば良い。養生条件は、飽和水
蒸気圧５〜87Kg／cm²、温度150〜300℃で20〜90分
間行うのが好適である。このような高温高圧養生
により、疎水性の微粒シリカが容易に製造され
る。本発明においては、このような高温高圧養生を
行つた後、高温高圧養生槽の脱気弁を開放するな
どして槽内の蒸気を放出（脱気）することによ
り、生成物を急冷するのが好ましい。この急冷に
より生成物はより一層微粒化され、超微粒シリカ
が得られる。得られた微粒シリカは、更に解砕等
の粒度調整を行うことにより、より高度に微粒化
又は粒度の均一化を図ることが可能である。な
お、かかる脱気・急冷処理を行なうことにより微
粒化が促進されるのは、生成物が乾燥された状態
で冷却されるようになり、冷却途中における凝縮
液媒体による粒子の面結合、粒成長が回避される
ためであると推察される。［作用］本発明の方法によれば、シリカの微粒化と疎水
性付与を同時に行うことが可能である。これは、
珪酸質原料を酸処理して析出したシリカヒドロゲ
ルに、シランカツプリング剤を添加混合して高温
高圧養生すると、シリカヒドロゲル中の水分子が
蒸気化することにより微粒状のシリカが得られ、
またシランカツプリング剤がシリカヒドロゲル中
のOH基と反応して、微粒シリカの表面にシラン
カツプリング剤の有機反応基が残留することによ
つて、疎水性が付与されるためと推察される。このようにシリカの表面処理と微粒化を同時に
行うことにより、微粒シリカに疎水性が極めて均
一に付与される。更に、高温高圧養生の生成シリカを急冷（脱
気）することによつて、微粒化はより一層助長さ
れることとなる。［実施例］以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以
下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例において「％」及び「部」はそれ
ぞれ「重量％」及び「重量部」を示す。実施例１ SiO₂含有率15％の珪酸ソーダ（３号）１部と
25％硫酸0.67部とを混合することにより生成した
シリカヒドロゲル１部に対し、純水10部を用いて
透析洗浄し、シリカヒドロゲル中のNa⁺イオン、
SO^2- ₄イオンを除去して水洗浄シリカヒドロゲル
を調製した。このゲル１部を表面処理剤（メトキシシラン系
カツプリング剤）0.02部と水0.3部との混合液中
に添加し、10分間撹拌後、１昼夜浸漬放置した。
放置後、濾別したゲルをオートクレーブに装入
し、３℃／minで230℃まで昇温して230℃に１時
間保持した。その後オートクレーブ内の蒸気を放
出して急冷し、次いでオートクレーブから取り出
すことにより微粒シリカを得た。得られたシリカは平均粒子径0.1μ以下の微粒シ
リカであり、しかも疎水性を示した。この疎水性
微粒シリカを天然ゴム、合成ゴム、ポリエチレン
にそれぞれ添加したところ、その分散性は非常に
良好であつた。実施例２実施例１と同様にして調製した水洗浄ゲル１部
を、実施例１で使用した表面処理剤0.02部とメタ
ノール0.3部との混合液に添加し、10分間撹拌後、
１昼夜浸漬放置した。放置後、濾別したゲルをオ
ートクレーブに装入し、２℃／minで190℃まで
昇温し、190℃に0.5時間保持し、その後オートク
レーブ内の蒸気を放出して急冷した。次いでオー
トクレーブから取り出すことにより微粒シリカを
得た。得られたシリカは、疎水性を示す超微粒シ
リカであつた。実施例３珪酸質原料として表−１に示す化学組成のハロ
イサイト１部を用い、これに35％硫酸６部を加え
て、５時間加熱分解し、溶出したAl³⁺イオンを
濾別除去し、残留ケーキを水20部で洗浄して非晶
質シリカを調製した。この非晶質シリカ１部を実施例１で使用した表
面処理剤0.01部とメタノール0.3部との混合液に
添加し、10分間撹拌後、１昼夜浸漬放置した。放
置後、濾別したゲルをオートクレーブに装入し、
２℃／minで200℃まで昇温して200℃に0.5時間
保持し、その後オートクレーブ内の蒸気を放出し
て急冷し、次いでオートクレーブから取り出すこ
とにより微粒シリカを得た。得られたシリカは、
疎水性を示す微粒シリカであつた。

【表】実施例４珪酸質原料として表−２に示す化学組成の酸性
白土１部を用い、これに20％硫酸12部を加え、８
時間加熱分解し、溶出したAl³⁺やFe³⁺イオンを
濾別除去し、残留ケーキを水20部で洗浄した。ケ
ーキ中の粗粒物（結晶性物質）は水ひすることに
より除去し、非晶質シリカを調製した。この非晶質シリカ１部を実施例１で使用した表
面処理剤0.01部とメタノール1.0部との混合液に
添加し、10分間撹拌後、１昼夜浸漬放置した。放
置後、濾別したゲルをオートクレーブに装入し、
２℃／minで190℃迄昇温して、190℃に0.5時間
保持し、その後オートクレーブ内の蒸気を放出し
て急冷し、次いでオートクレーブから取り出すこ
とにより微粒シリカを得た。得られたシリカは、
疎水性を示す微粒シリカであつた。

【表】［発明の効果］以上記述した通り、本発明の疎水性微粒シリカ
の製造方法は、任意の珪酸質原料を用い、これを
酸処理して得られるシリカヒドロゲルをシランカ
ツプリング剤で処理した後、高温高圧養生するも
のであつて、出発原料が限定されず、シリカの微
粒化と疎水性付与を同時に達成することができ、
少ない製造工程で、容易、安価かつ短時間に、良
好な性能の疎水性微粒シリカを製造することがで
きる。本発明により製造される疎水性微粒シリカは、
塗料、印刷インキ、天然ゴム、化学品等の沈降防
止剤として、あるいはチクソトロピー剤、接着
剤、印刷インキ、シリコーンゴム、医薬、化粧品
等の増粘剤として、その他繊維、紙等の摩擦抵抗
や、コントラストの改善のための添加剤として、
更にシリコーン樹脂、ポリエステル、ポリエチレ
ン樹脂等の各種ゴムの添加剤等として極めて有用
である。

Claims

【特許請求の範囲】１珪素質原料の酸処理により析出するシリカヒ
ドロゲルを、シランカツプリング剤で処理した
後、養生槽中で高温高圧養生することを特徴とす
る疎水性微粒シリカの製造方法。２高温高圧養生後に、養生槽から蒸気を放出さ
せて生成物を急冷することを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の疎水性微粒シリカの製造方
法。