JPH0659397B2

JPH0659397B2 - 表面処理粉体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0659397B2
Application number: JP60226436A
Authority: JP
Inventors: 良太三好; 茂岸田; 功今井
Original assignee: 有限会社三好化成; 浅田製粉株式会社
Priority date: 1985-10-11
Filing date: 1985-10-11
Publication date: 1994-08-10
Anticipated expiration: 2009-08-10
Also published as: JPS6287237A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、表面処理粉体及びその製造方法に関するもの
であり、特に粉体と表面処理剤との混合物を噴出気流に
よる衝撃力を用いてメカノケミカル的に処理し、粉体表
面上に表面処理剤を吸着又は結合させ、粉体粒子表面の
性状が均一な、表面特性が改良された表面処理粉体及び
その製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

粉体の表面特性を改良（分散性の向上、親油化あるいは
親水化、流動性の改善、付着性の向上）するため、例え
ば、シリコンオイル、カップリング剤、金属セッケン、
各種界面活性剤等を粉体表面にコーティングあるいは吸
着させることが各種フィラー、化粧品、塗料などの多く
の分野で広く行なわれている。

従来、粉体を表面処理する方法として、粉体を水や有
機溶剤等の溶媒中に分散させ、溶媒中に添加した表面処
理剤を吸着させたり、あるいは表面処理剤を溶媒に溶解
し、これを処理すべき粉体に添加し、粉体表面にコーテ
ィングする方法（第１の方法）；粉体と表面処理剤と
の混合物をボールミルに用いて粉砕処理する方法（第２
の方法）；シリコンオイル（例えば、メチルポリシロ
キサン、メチル水素ポリシロキサン等）を溶媒に溶か
し、粉体に添加後混合した乾燥した後これを加熱するこ
とにより焼付けして表面処理する方法（第３の方法）；
無機粉体表面に金属水酸化物の共存下でメチル水素ポ
リシロキサンをボールミルを用いて架橋重合させる方法
（第４の方法：特開昭５４−５６０８３号公報参照）；
アトマイザー等の落槌式粉砕機を用い、粉砕混合と同
時に粉体を表面処理する方法（第５の方法）；等が知ら
れている。

しかしながら、第１の方法及び第２の方法にあっては、
（イ）分散、混合、反応、分離、加熱等の煩雑な工程が
多く作業効率が悪いとともに、工程中に粉体が変質した
り変色が生じる；（ロ）表面処理剤により粉体が造粒し
たり、あるいは凝集したりする；という問題点があっ
た。

又第３の方法にあっては、（イ）２次凝集した粉体粒子
の上から表面処理を施すため、ミクロ的に見ると表面に
はシリコンオイルがコーティングされているが凝集した
内部まで均一に処理することはできない；（ロ）溶媒を
使用するため火災の危険性、加熱・焼付による変色ある
いは変質の発生、更に溶媒、オイルによる２次凝集粒子
の増加；という問題点があった。

更に第４の方法にあっては、（イ）粉体の凝集は少ない
が反応に長時間を要する；（ロ）金属水酸化物が必要で
あったり、ボールミルのボール及びポットの摩耗により
粉体に異物が混入する；等の問題点があった。

そして第５の方法にあっては、粉体全体に対して均一に
衝撃を与えることができないため充分な表面処理効果が
得られない、という問題点があった（例えば、亜鉛華、
酸化チタン、酸化鉄等の微粉末を均一に表面処理するこ
とができない）。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記問題点を解決するため鋭意研究を重ねた
結果、金属セッケン及び分子内にアミノ水素基（Ｎ
Ｈ）、ハロゲン原子、水酸基等の反応性基を有し、この
反応性基が硅素原子に結合している有機硅素化合物から
選ばれた表面処理剤と表面処理する粉体とを混合し、こ
の混合体に噴出気流による衝撃力を加えて粉体を表面処
理することにより、処理粉体の表面が他の物質で汚染さ
れることなく、また２次凝集が起る以前に表面処理剤が
粉体に均一に吸着又は結合して、個々の粉体粒子表面の
性状が均一となることを見出し、この知見に基づいて本
発明をなすに至った。

従って、本発明の目的は、変質、変色、造粒及び凝集等
がなく、個々の粉体粒子表面の性状が均一な表面処理粉
体及びその製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は分散性に優れた表面処理粉体及びそ
の製造方法を提供することにある。

本発明のもう一つの他の目的は疎水性が良好な表面処理
粉体及びその製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本願の第１の発明は、金属セッケン及び分子内にアミノ
水素基（ＮＨ）、ハロゲン原子、水酸基等の反応性基を
有し、この反応性基が硅素原子に結合している有機硅素
化合物から選ばれた表面処理剤と表面処理する粉体とを
混合し、この混合体に噴出気流による衝撃力を加えてメ
カノケミカル的に粉体を表面処理し、粉体表面上に表面
処理剤を吸着又は結合させて形成した表面処理粉体であ
る。

又本願の第２の発明は、金属セッケン及び分子内にアミ
ノ水素基（ＮＨ）、ハロゲン原子、水酸基等の反応性基
を有し、この反応性基が硅素原子に結合している有機硅
素化合物ら選ばれた表面処理剤と表面処理する粉体とを
噴出気流を用いた粉砕機中に投入し、混合体に噴出気流
による衝撃力を加え、更に混合体を粉砕機中で流動させ
ながら攪拌し、メカノケミカル的に粉体を表面処理し、
粉体表面上に表面処理剤を吸着又は結合させる表面処理
粉体の製造方法である。

〔実施例〕

次に、本発明をその良好な実施例について詳細に説明す
る。

実施例に先立ち先ず本発明を総轄的に説明する。

本発明で使用される粉体としては、無機粉体、例えば酸
化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、弁柄、黄色酸
化鉄、黒色酸化鉄、群青、紺青、酸化クロム、水酸化ク
ロム、マンゴバイオレット等の無機顔料、タルク、カオ
リン、白雲母、絹雲母その他の雲母類、炭酸マグネシウ
ム、炭酸カルシウム、硅酸アルミニウム、硅酸マグネシ
ウム、硅酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、
珪ソウ土その他の体質顔料、雲母チタン、オキシ塩化ビ
スマス等の真珠光沢顔料等の粉体、その他の各種金属粉
体、磁性酸化鉄、セラミック粉体等が挙げられる。又、
有機粉体、例えばプラスチック粉体、タール色素等の有
機色素も使用できる。更に、無機粉体と有機粉体とを組
合せて使用してもよい。

次に、表面処理剤としては、有機硅素化合物、例えばメ
チル水素ポリシロキサン、シランカップリング剤例えば
ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス（βメトキシエ
トキシ）シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルト
リメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメ
トキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシ
ル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロ
ピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメ
チルジエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−ア
ミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチ
ル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−
アミノプロピルトリエトキシシラン，Ｎ−フエニル−γ
−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプト
プロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリ
メトキシシラン、シリル化剤例えばクロロシラン（例え
ばトリメチルクロロシラン）、ジメチルジクロロシラ
ン、ビニルジメチルクロロシラン、トリクロロシラン、
ビニルトリクロロシラン、エステルシラン例えばトリメ
チルメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメ
チルジエトキシシラン、シラザン例えばヘキサメチルジ
シラザン、シロキサン例えばヘキサメチルジシロキサ
ン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、α，ω−ジ
ヒドロキシポリジメチルシロキサン並びにジメチルポリ
シロキシシラザン（重合度：ｎ＝２〜５０）が挙げられ
る。この際有機硅素化合物は反応性及び粉体表面へ均一
に固定されることを考慮し、分子内（例えば分子鎖の末
端）に反応性基、例えばアミノ水素基（ＮＨ）、ハロゲ
ン原子（Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）、水酸基（ＯＨ）又はアルコ
キシ基（ＯＲ）を有するものを用いることが肝要であ
り、反応性アルキルポリシロキサン、例えばシロキサン
繰り返し単位ｎ＝２〜５０のジメチルポリシロキサンが
好ましい。尚、反応性基は直接硅素原子に結合してもよ
いし、他の置換基を隔てて間接的に硅素原子に結合して
もよい。市販のシランカップリング剤やシリル化剤を使
用すると実用上都合がよい。前出の分子鎖末端に反応性
基を有するジメチルポリシロキサンは反応性に富み、噴
出気流（ジェット気流）による衝撃で均一に粉体表面に
化学的又は物理的に固定されるため、分散性の改良効果
が顕著である［表面処理剤に反応性基を有するジメチル
ポリシロキサンを用いた場合には、ジメチルポリシロキ
サンが粉体表面に均一に吸着又は結合されるため、得ら
れた表面処理粉体をプラスチックフィラー用として用い
る場合には、成形品の曲げ強度と衝撃強度のバランスが
良いものが得られる。一方、通常のジメチルポリシロキ
サン油（シリコンオイル）では反応性基を持たず、又熱
安定性も良いので、ジェット気流による衝撃を加えても
単に表面にコーティングされるだけで化学的に結合して
いない。このため、得られた表面処理粉体を例えばプラ
スチックフィラー用の表面処理剤として用いることは得
策ではない］。

本発明で用いる他の表面処理剤としては、例えばミリス
チン酸アルミニウム、ミリスチン酸亜鉛、ミリスチン酸
マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン
酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムの他炭素数１２〜２
１の脂肪酸の金属セッケン（脂肪酸金属塩）が挙げられ
る。

尚、上記表面処理剤は単独で用いても良いし又混合して
用いても良いこと勿論である。

本発明に係る表面処理粉体を製造するに当たっては、表
面処理する粉体と金属セッケン及び分子内にアミノ水素
基（ＮＨ）、ハロゲン原子、水酸基等の反応性基を有
し、この反応性基が硅素原子に結合している有機硅素化
合物から選ばれた表面処理剤とを噴出気流を用いた粉砕
機中に投入し、混合体に噴出気流による衝撃力を加え、
更に混合体を粉砕機中で流動させながら攪拌し、メカノ
ケミカル的に粉体を表面処理するが、粉体と表面処理剤
を均一になるまで混合し、例えばスクリューフィーダ等
により処理容器内に供給してもよいし、又は粉体とは別
に処理容器内に供給してもよい。

本発明者の知見では、粉体と表面処理剤との重量比は、
用いる粉体や表面処理剤の性状及び表面処理粉体に対す
る要求特性等を考慮して選択するが、通常の用途に用い
る場合には、粉体に対する表面処理剤の重量部％を０．
０１〜１０重量％の割合で混合することが肝要である。
粉対に対する表面処理剤の重量％を０．０１重量％以下
とした場合には粉体への表面処理効果が得られない。又
１０重量％以上とした場合には、表面処理剤同士の分子
間反応により粉体表面と反応しないものが生じる。なお
特に、粉体全体に均一な衝撃を与え表面処理効果を良好
に保つ上からは、表面処理する粉体に体する表面処理剤
の重量％を０．０５〜５重量％の割合で混合することが
好ましい。

粉砕機中では、粉体及び表面処理剤は高速（数１０ｍ／
ｓｅｃ〜数１００ｍ／ｓｅｃ程度の速さ）で互に衝突
し、そのエネルギーにより粉体が更に粉砕又は解砕され
ると同時にその表面活性の大きな表面処理剤が均一に強
固に吸着又は結合する（処理粉体の表面には、他の物質
で汚染されることなく、また２次凝集が起る以前に表面
処理剤が均一に吸着又は結合される）。

ここで、本発明に係る表面処理粉体を製造するのに用い
るジェット気流式粉砕機を第１図乃至第５図に示す。

ジェット気流式粉砕機は、流動層型、スパイラル型、ジ
ェットオーマイザー型等に大別され、どのタイプのもの
も使用可能であるが、均一に効率良く処理出来る流動層
型のものが最も好ましい。

第１図及び第２図に示す流動層型のものは、処理容器の
上部に分級機を設けてあり、所定の粒径範囲外のものは
この分級機により再び処理ゾーンに戻される。第１図に
示す流動層型の装置において、表面処理剤と混合した粉
体１はホッパー２により原料槽３に投入され、スクリュ
ーフィーダ４で粉砕室５に送られる。粉砕室５内ではノ
ズル６から高圧の空気が噴出しているので表面処理剤と
粉末とは粉砕室５内で図中破線の矢印で示す方向に流動
し、この間に粉体の粉砕及び表面処理が行われる。符号
７は各ノズル６の空気圧を等しくするための圧力調整リ
ング、８は排出口である。第２図はノズル６を示す、第
１図のＩ−Ｉ線拡大断面略図である。本装置ではノズル
６は互いに１２０゜の角度で粉砕室５内において粉砕室
の内壁面から垂直に突出している。

第３図及び第４図に示すスパイラル型のものは、粉体の
処理を行う容器内へのジェット気流のフィード量を調節
することにより、粉体と表面処理剤は前記容器内を水平
面内で流動しつつ回転し、この際粒径の大きな粒子は遠
心力により容器の内壁側に、粒径の小さな粒子は容器の
中心部側に移動し自動的に分級される。したがって、中
心部に吸入口を設ければ所定粒径範囲の表面処理粉体を
得ることができる。このスパイラル型の装置では、粉体
及び表面処理剤はホッパー１２より粉砕室１５内に入り
空気流によって旋回しながら粉体は粉砕及び表面処理さ
れ排出口１８により排出される。第４図は第３図のII−
II線断面略図である。

第５図に示すジェットオーマイザー型のものでは、ホッ
パー２２より粉砕室２５内に表面処理剤とともに導入さ
れた粉体２１は空気吹込口２９より吹込まれた空気によ
って図中実線矢印で示すように粉砕室２５内を循環した
後処理され、表面処理粉体は排出口２８より取出され
る。

ジェット気流は処理容器内に設けた１個又は複数個の噴
出口又は噴出ノズルから噴出させる。又、ジェット気流
に用いる気体としては空気、窒素、スチーム等が挙げら
れる。処理すべき粉体や表面処理剤の性状に応じて選択
するとよい。

気体として空気を用いてノズルから被処理物に吹付ける
場合、ノズル出口における空気圧は５〜８ｋｇ／ｃｍ^２
Ｇとするのが好ましい。特に粉体の粉砕効率を高めるた
め衝撃強度を確保するには、６ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ以上の空
気圧を用いるとよい。５ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ以下では噴出気
流の衝撃が小さく充分なメカノケミカル反応が得られな
い。また８ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ以上では装置が大掛かりとな
りコスト高となって実用性に乏しい。

以下は本発明の実施例についての説明である。

実施例１：平均粒径１０μのタルク２０ｋｇとジメチルポリシロキ
シシラザン（ｎ＝３０）５０ｇとをヘンシルミキサーで
１分間混合し、次いで第１図に示す独アルピネ社製流動
層型ジェットミル１００ＡＦＧ型を用いてノズル空気圧
７ｋｇ／ｃｍ^２で粉砕し、ジメチルポリシロキサンを表
面に吸着又は結合した二次凝集のない（分散性のよい）
表面処理タルク（平均粒径２μ）をほぼ当量得た。

粉体に対する表面処理剤の重量％は０．２５重量％とな
る。

得られた粉体は、非常になめらかで比容積が高かった。
又、この粉体は強い疎水性を示した。

実施例２：平均粒径８μのマイカ２０ｋｇとミリスチン酸ソーダ６
００ｇとをＶブレンダーで充分混合した後独アルピネ社
製流動層型ジェットミル２００ＡＦＧ型内に投入し、次
に濃度２００ｇ／の塩化アルミニウム水溶液１．２
を加えながら、ノズル空気圧１０ｋｇ／ｃｍ^２で粉砕
し、ミリスチン酸アルミニウムを表面に吸着又は結合し
た二次凝集のない（分散性のよい）表面処理マイカ（平
均粒径５μ）をほぼ当量得た。

粉体に対する表面処理剤の重量％は３重量％となる。

得られた粉体は疎水性があり、皮膚への付着性も良かっ
た。

実施例３：酸化チタン（石原産業（株）社製ＣＲ−５０）２０ｋｇ
とジメチルポリシロキサンクロリド（ｎ＝５０）４００
ｇとをヘンシルミキサーで良く混合し、実施例１と同様
の粉砕機により同様の方法を用いてノズル空気圧６ｋｇ
／ｃｍ^２で粉砕し表面処理酸化チタンを得た。得られた
粉体は、１次粒子（平均粒径０．３μ）まで解砕され、
２次凝集はまったくなく（分散性の極めて良好な）、疎
水性のある粉体となった。

粉体に対する表面処理剤の重量％は２重量％となる。

この表面処理酸化チタン及び比較例として未処理の酸化
チタンをアマニ油中に１０重量％添加した分散液二種を
調整し、各々攪拌して比較テストを行った結果、表面処
理酸化チタンは分散性が良く、又沈降し難かった。

実施例４：黒酸化鉄（チタン工業（株）社製ＢＬ−１００）２０ｋ
ｇとメチル水素ポリシロキサン４００ｇとをヘンシルミ
キサーで混合し、セイシン企業社製ジェットオーマイザ
ー（０２０２）型（ノズル空気圧６ｋｇ／ｍ^２）を用い
てフィード量２ｋｇ／ｈｒで粉砕し表面処理黒酸化鉄を
得た。

粉体に体する表面処理剤の重量％は２重量％となる。

得られた黒酸化鉄は実施例３で得られた表面処理酸化チ
タンと比較し若干疎水性は弱かったが凝集がなくなめら
かな（分散性の良い）粉体となった。

〔発明の効果〕

本発明によれば次の効果を奏する。

本発明によって得られる表面処理粉体は、粒子の凝集や
造粒がなく非常になめらかな感触を有し、又表面処理剤
の種類や配合比を選択することにより種々の表面性状の
ものを容易に得ることができるため、各種用途（例えば
化粧品用、プラスチック用、インキ用、塗料用としての
顔料及びフィラー並びに食品、金属材料、医薬品、電
気、磁性材料、セラミックなどの各種分野における添加
材）に利用でき、基材との親和性、分散性、流動性、付
着性に優れ、更に基材の材料強度の向上が図れる。

又本発明に係る表面処理粉体の製造方法は、従来の方法
（表面処理材を溶媒に溶かして処理すべき粉体と混合
し、次いで乾燥させる方法）に比べて工程が簡単である
ため作業効率が良好であり表面処理粉体のコストダウン
を図ることができる。

更に、溶媒を使わないため防災面での安全性が高く、作
業環境を損なわないため衛生面でも好ましい。又加熱工
程がないため加熱時に異臭が発生するなどの問題も生じ
ない。

加うるに、ボールミルや落槌式粉砕機を用いて粉砕と同
時に表面処理する方法に比べて、表面処理剤が粉体表面
に均一に吸着又は結合し、吸着強度又は結合強度が大き
い表面処理粉体が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る表面処理粉体の製造に使用する流
動層型ジェットミルの一例を示す断面図、第２図は第１
図のＩ−Ｉ線拡大断面略図、第３図は本発明に係る表面
処理粉体の製造に使用するスパイラル型ジェットミルの
一例を示す断面略図、第４図は第３図のII−II線断面略
図、第５図は本発明に係る表面処理粉体の製造に使用す
るジェットオーマイザー型ジェットミルの一例を示す断
面略図である。１……粉体２……ホッパー３……原料槽４……スクリューフィーダ５……粉砕室６……ノズル７……圧力調整リング８……排出口１２……ホッパー１５……粉砕室１８……排出口２１……粉体２２……ホッパー２５……粉砕室２８……排出口２９……空気吹込口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｋ 9/06 ＫＣＱ 7242−4ＪＣ０９Ｃ 3/08 ＰＢＵ 6904−4Ｊ 3/12 ＰＣＨ 6904−4Ｊ (56)参考文献特開昭62−83029（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−61627（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属セッケン及び分子内にアミノ水素基
（ＮＨ）、ハロゲン原子、水酸基等の反応性基を有し、
この反応性基が硅素原子に結合している有機硅素化合物
から選ばれた表面処理剤と表面処理する粉体とを混合
し、この混合体に噴出気流による衝撃力を加えてメカノ
ケミカル的に粉体を表面処理し、粉体表面上に表面処理
剤を吸着又は結合させて形成した表面処理粉体。
【請求項２】金属セッケン及び分子内にアミノ水素基
（ＮＨ）、ハロゲン原子、水酸基等の反応性基を有し、
この反応性基が硅素原子に結合している有機硅素化合物
から選ばれた表面処理剤と表面処理する粉体とを噴出気
流を用いた粉砕機中に投入し、混合体に噴出気流による
衝撃力を加え、更に混合体を粉砕機中で流動させながら
攪拌し、メカノケミカル的に粉体を表面処理し、粉体表
面上に表面処理剤を吸着又は結合させる表面処理粉体の
製造方法。