JPS62149332A - 粒子スラリの調整方法 - Google Patents

粒子スラリの調整方法

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JPS62149332A
JPS62149332A JP60290461A JP29046185A JPS62149332A JP S62149332 A JPS62149332 A JP S62149332A JP 60290461 A JP60290461 A JP 60290461A JP 29046185 A JP29046185 A JP 29046185A JP S62149332 A JPS62149332 A JP S62149332A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液体中で粒子を分散させる粒子スラリの調整力
法に関するものである。
〔従来の技術〕
近年、無機微細粒子の製造技術の進歩は目覚ましく、い
わゆるサブミクロン域の超微粒子が工業的に製造されて
いる。しかし、固体粒子は一般にその粒子径が微細にな
るほど、表面エネルギーが大きくなり粒子間の凝集力も
大きくなるため、v1細な固体粒子を一次粒子にまで微
分散することが困難となることもよく知られている。固
体粒子を液体媒体中で分散させるため、たとえばコロイ
ド番ミル、高速攪拌機、超音波分散機などの分散装置が
利用されているが、サブミクロン域の超微粒子を分散さ
せる場合には、固体粒子の#集を解くことができす、侵
時間分散処理を行なった場合でも、凝集粒子が残存する
という問題があった。
一方、液体媒体中で顔料を分散させたり、粒子径を小さ
くする方法として、Y/11えば米国特許第25814
1号、同2855156号にいわゆるサンドミルが提案
されている。
この方法は、分散中に頻力な剪断エネルギーを付与する
ことができ、倣細な固体粒子を液体媒体中で分散するこ
とができるが、凝集粒子も多数残存し、凝集粒子をスラ
リのろ過等の方法で除去することが必要でるり、この場
合スラリのろ過のため大きなろ過面積を必要とするなど
の問題があった。
また、凝集粒子をできるだけ少なくするために分散時間
を長くすると、−次粒子の粉砕が生じ粒子径分布が広く
なったりさらに攪拌翼の摩耗のため、スラリか汚染され
る等の問題を有していた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をノ眸消する
ことにあり、荷に一次粒子の粉砕を抑制しながらスラリ
中の微細粒子の凝集′f!!:解き、かつ良好な色調の
スラリを効率よく製造する粒子スラリのθパ−整方法を
提供することにある。
〔問題点を)弄決するだめの手段〕
上記本発明の目的は、粒子を液体中に分散させて粒子ス
ラリを調整するに当り、分散させるべき粒子(A)を、
平均粒子径が1.0aa以下であって且つ粒子(A)の
平均一次粒子径の10〜5000倍である粒子(B)と
共に、スラリ形成用液体中で、下記式(I)及び(II
)で示される攪拌粂件で攪拌し、しかる後系から粒子(
B)を分離することにより達成される。
10≦V/I);4000       (I)2≦t
×W≦600        (n)(式中Vは攪拌の
最大周速(m/5ec)、Dは粒子(B)の平均粒子径
(m)、Wは粒子(A)のスラリに対する粒子の)の容
積比(I/1 )、tは攪拌時間を示す。)本発明方法
により分散させる粒子(A)は、スラリ形成性の微細粒
子であれば本質的にはいづれでもよく、具体例としては
、二酸化チタン、シリカ、アルミナ、ジルコニア、−n
化チタン等の金mr*化物、カオリナイト、タルク、ゼ
オライト等の複合酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネ
シウム等の炭酸塩、リン改カルシウム、リン酸リチウム
等のリン酸塩、硫酸カルシウム、(le酢酸リウム等の
(IflC酸塩、窒化チタン等の窒化物、コバルト、鉄
、ニッケル等の金属粉末、活性炭などの無機化合物や顔
料を挙げることができる。
粒子(A)の粒子径は微δ40でめるlπど本発明の効
果が顕著にあられれる1噴同にあり、平均一次粒子径が
lOμ以下、特に5μ以下、最も好ましくは3μ以下の
ものが好ましく用いられる。
本発明で用いる液体即ちスラリ化溶媒も粒子(A)をス
ラー化しうるものであれば本質的にはいづれでもよく、
具体例としては、水、メタノール、エタノール、エチレ
ングリコール等のアルコール、アセトン、メチルエチル
ケトン等のケトン類、トルエン、キシレン、ペンタン、
ヘキサン等の炭化水素、酢酸エチル、酪酸ブチル等のエ
ステル類等を挙げることができる。
スラリの濃度即ちスラリ中の粒子(A)の&m /ff
iは好ましくは0.5〜50重量%、より好1しくは2
〜40重11%、最も好ましくは3〜30重量%である
。スラリの濃度が高すぎる場合にはスラリ粘度が大きく
な伏、攪拌動力が高くなるため好ましくない。またスラ
リ濃度がイ1(すぎる場合には、分散効率が低下するた
め好ましくない。
本発明では分散させるべき固体粒子fA)を該固体粒子
の平均一次粒子径の10〜5000倍の粒子径を有し、
かつ平均粒子径がLoan以下の粒子(B)とともに1
9.拝してスラリを調整することを本質とする。
粒子(I3)の平均径が分散させるべき固体粒子(A)
の平均−仄粒子径の5(I001きより大きい場合には
固体粒子(A)の分散性が十分でなく、また固体粒子(
A)の粉砕も生じ一次粒子径分布が広くなる等の問題を
生じる。また粒子(B)の平均径が分散させるべき固体
粒子(A)の平均一次粒子径の10倍より小さい時には
、固体粒子(A)のスラリから粒子(B)を分離するこ
とが困雉となり、スラリ中に粒子(B)が混入するなど
の問題を生じ好ましくない。好ましい粒子(B)の平均
径は、分散させるべき面体粒子(A)の平均一次粒子径
の15〜4000倍、更に好ましくは、20〜3000
倍である。
さらに粒子(B)の平均径は】、OU以下であることが
必要である。粒子(B)が、分散させるべき固体粒子(
A)の5000倍より小さい平均径を有していても平均
径が1.OUより大きい場合には、分散させるべき固体
粒子(A)の破壊が生じ電機、+41な粒子か生成して
、そのため粒度分布が広くなったりさらに、攪拌溪の摩
耗が生じスラリか汚染するなどの問題が生じ好ましくな
い。
粒子(B)の平均径は、好ましくは0.4闘未満、さら
VC好ましくは0.3 am未満、ノ1ヨも好ましくは
0.1 y未満である。
尚粒子(A)の平均一次粒子径とは非1凝集状聾での昭
々の粒子の粒子径の平均値をいい、従って凝集粒子を癌
加する場合にはそれらを構成する個々の粒子の平均粒子
径をいう。
粒子(B)の平均粒子径も個々の粒子の粒子径の平均唾
全いう。
粒子(B)は上記条件を満足する限りその化学組成寺v
Cは特に限定されないが、非凝集性の粒子であることが
一般的には好ましい。粒子(B)の具体例としては、ア
ルミナ、ジルコニア、チタニア等のセラミックスや、ガ
ラス、スチール等の粒子がめる。中でもセラミックス、
ガラスの小球体が好ましい。
本発明の方法では、上記した条件を満足する粒子(B)
を用いると共に、使用する粒子(B)の平均直径りに対
し、式(I)で示される最大周速Vで攪拌することを本
質とする。
10≦V/D≦4000       (+)C式中り
は粒子(B)の平均直径(−1■は攪拌の最大周速(r
n / sec )を表わす。) v/1〕が10未満の時は固体粒子(A)の分散性が十
分でなく、またV/Dが4000より大きい時は、もは
や粒子の分散性向上効果は小さくなり、一方で攪拌翼の
摩耗が生じスラリの汚染などの問題が生じるため好まし
くない。好ましいv/Dは、100<V/D≦3100
、さらに好ましく1i200(V/D≦2200である
また本発明の方法では、粒子(A)のスラリに対する粒
子(B)の攪拌容器内での容積比(I/1 )と攪拌時
間が次の条件を満足するよう操作されることを本質とす
る。
2≦t×W≦600       (II)(式中Wは
、粒子(A)のスラリに対する粒子(B)の攪拌容器内
での容積比(l/l)、tは分数時間(min)を表わ
す。)tXWが2より小さい時には、分散性が十分でな
く、凝集粒子が残存する。またtXWが600より大き
いllk!fVcは、分散性向上効果が認められなくな
り逆に分散粒子の再凝集や粉砕等の問題が生じ好1しく
ない。好ましくは5≦t≦500、最も好ましくは10
≦t≦300である。
また、好ましい粒子(A)のスラリと粒子(I3)の1
・〃拌谷器内での容積比Wは01〜4.0、より好まし
くは01〜3でおる。分散処理後のスラリは、例えばろ
過、沈降分離等の方法で粒子(B)を分離する。
本発明の方法は、回分式、連続式のいずれでも実施する
ことかでさる、回分式の場合には、1枚又は籾数枚の攪
拌厚を備えた分散装+Uに、粒子(A)のスラリおよび
粒子(B)を加え、本発明の方法で規定した攪拌染注で
攪拌する。分散終T後、分散槽内又は分散4・ハとは別
に設けた分離設備を用いて加圧、減圧又は常圧ろ過、ま
たは自然沈降、遠心性、−’f=などの方法で、粒子(
B)を分離することにより粒子(A)のスラリを得るこ
とができる。連続式の場合には、1a又は↑す0枚の攪
拌翼を備えた分散装置ダに、粒子(B)を加え、連bh
的に粒子(A)のスラリを添加し分散を行なう。この場
合、分数装置からのスラリ排出口にフィルタを設ii’
jj L、粒子(8) 4分離して粒子(A)スラリを
得ることができる。また粒子fA)のスラリを連続的に
供給して分散を行ない、粒子fB)を含む粒子(A)の
スラリを連続的に排出し、分散槽とは別に収けたろ過、
沈降槽、サイクロン、スーパーデカンタ−などの分離設
備を用いて粒子(B)を分離し、粒子(A)のスラリを
連続的に取り出すとともに、分離した粒子(B)を分散
槽にリサイクルする方法などを用いることができる。
分離後のスラリはその後必要に工6じてさらにスラリの
ろ過を行ない、粗大な一次粒子を除去することもできる
〔実施例〕
以下実施例を挙げて本発明を烙らに詳述する。
なお、実施例中の部は1■量部を表わす。またスラリの
粒子径は、島津製作所製遠心沈降式粒度測定機CP−2
型を用いて測定した値である。
さらに、粗大粒子は、ヨシミツ精機製グラインドゲージ
およびスラリを顕微鋳゛覗察して評価を行なった。
実施例I BET法比表面積換算径(平均一次粒子径)0.35μ
の炭酸カルシウム(白石工業製ツネックスE)10部と
エチレングリコール100都およびリン#0.43部お
よびトリエチルアミン0.43部を混合し、ホモゲナイ
ザーで攪拌して炭酸カルシウムのエチレンクリコールス
ラリを調製した。
このスラリ中の炭酸カルシウムの平均径は2.3μで、
5μ以上の凝集粒子が8%存在していた。
このスラリ100谷蚕都に、平均粒子径0.09ggの
ガラスピーズ(ガラスピーズ/炭酸カル7ウムの平均−
次粒子ft比=257)100谷+44、部を加え、−
g径16 cmφの十字蝋を用いて3000 rpmで
2時間攪拌した1、(V/D=2793、txW=12
0) 分敢終丁後、400メツシユ金網でろ堝して、ガラスピ
ーズを除去し、分離してイ1tだ炭へχカルシウムスラ
リをさらに3μフイルタでろ過した。得られたスラリ中
の炭酸カル/ラムの平均径は038μてあり、グライン
ドゲージで測定した粗大fニア子に2μ以ドであつ々1
)4たスラリをカバーグラスにはさみ、顕微鏡で評価し
た結果、2μ以上の凝集粒子は認められず良好な分散状
態を示していた。
比較実施例1 実施例1で0.09mmのガラスピーズにかえて1.5
藷のガラスピーズ合剤いる以外は実施例1と全く同様に
分散し、スラリを調整した。ガラスピーズ/炭酸カルシ
ウム平均一次粒子径比=4280、V/I) = 16
.8、t−W=120である。
得られたスラリの平均粒子径は0.80μrn、グライ
ンドゲージで測定した粗大粒子は6μmであった。また
顕微鏡で粒子の分散状態を観察すると、極微;Nilな
粒子とともに2〜4μInの#集粒子が多数存在してい
た。さらに得られたスラリは灰白色に着色していた。
実施クリ2、比較実施ν112 ダメナルテレフタレート100部にエチレンクリコール
60部および酢酸マンガン0.04部を加え、150〜
240℃で4時間メタノールを除去しつつエステル交換
反応を行なった。
次いでリン酸0.02部、三酸化アンチモン0.03部
を加え、さらに実施例1および比較実施例1で得たエチ
レングリコールスラリ2.2部を添加したのち1 ff
1m Hy以下の高真空で3時間重縮合反応を行ない炭
酸カルシウムを0.2重址チ含有するポリエチレンテレ
7タレートヲ得た。
このポリマを用いて押出4→でシート状に押し田し、横
縦各々3倍ずつに延伸して得たフィルムは、顕微光波干
渉計で測定したところ1.θμ【n以上の粗大突起は認
められず、良好な粒子の分散性を示していた。−力、比
較実施例1で得たスラリを用いて同1ボにフィルム化し
測定した結果、1.5μmn以上の粗大突起が多数認め
られ粒子の分散性は不良であった。1 比較実施例3 実施例1で十字翼の回転数3000rprnを100r
 prnにする以外は、実施例1と全く四球にして分散
しスラIJ’r調整しfc。V/Dtま9.3、tXW
は120である。。
得られたスラリの平均粒子径は09μ【n、グラインド
ゲージで測定した粗大粒子は7μmnで騎った。またν
rS微睦で粒子の分散状態を燗祭すると2〜4/zmの
凝、1μ粒子が多数存在していた。
実施例2 BET比表面積換算径0.17μの炭酸カルシウム(白
艶華A、白石工業掬製)5部と、エチレングリコール1
00部およびリンI’l!’20.43部およびモノエ
チルアミン0.2 MSをホモゲナイザーで攪拌し、炭
酸カルシウムのエチレングリコールスラリを作成した。
このスラリ中の粒子の平均径は、1.5μであり3μ【
n以上の凝集粒子が10%存在していた。
このスラリ100容量部に、直径0.07u+のガラス
ピーズ50容量部を加え、スラリとした。
直径20口のディスク翼を、3枚有する攪拌翼を備えた
円筒状の攪拌装置にガラスピーズおよび炭酸カルシウム
を有するスラリを下部から連続的に供給し、上部から連
続的に抜き出しながら回転数、滞留時間を変更して分散
テストを行なった。この時の分散容器内の炭酸カルシウ
ムのエチレングリコールとガラスピーズの容積比(t/
l)Wは0.5である。分散終了後のガラスピーズ含有
スラリは自然沈降法で、ガラスピーズを分離した。
スラリ中の分散状態は表1に示す通りであった。
実施例3 電子顕微鏡で6111定した平均一次粒子径が03μの
酸化チタン40部とエチレングリコール200部および
リン酸0.26都とトリエチルアミン0.26部を混合
した。得られたスラリ中のttl化チクチタン均匝は0
.571であった。スラリ1508fi’、部に平均粒
子径0.09TLMのガラスピーズ(ガラスピーズ/酸
化722粒径比=300)300谷情部を加え僑径20
c7nφの十字興を・用いて2500rp+nで2時間
攪拌した。(V/D=291.WXt=480)分散終
了後400メツシユ金網でろ過して、ガラスピーズを除
去し、分離して得た酸化チタンスラリをさらに2μフイ
ルタでろ過した。得られたスラリ中の酸化チタンの平均
径は0.3μでありグラインドゲージで測定した粗粒は
1μ以下であった。またスラリをカバーグラスにはさみ
、顕微鏡で評価した紺果、1μ以上の凝集粒子は認めら
れず、良好な分散状jμを示していた。
〔発明の効果〕
不発明の方法により目的とする粒子をほぼ一次粒子にま
で倣分散することができ、租太な凝集粒子を含1ない均
一分散したスラリを得ることができる。
本発明の方法で得たスラリをポリエステルの製造工程に
添加した場合、凝集粒子がなく、均一に粒子が分散した
ポリエステルを製造でき、表面平滑な繊維、フィルム、
i、を出成形品等の成形品を得ることができる。
さらに、凝集粒子がなく均一に粒子が分散しているため
糸切れや、ポリマフィルタのろ圧上昇等の成形時のトラ
ブルが少なく、また得られた成形品も粗大突起やフィッ
シュ・アイなどの欠点が極めて少なくなる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 粒子を液体中に分散させて粒子スラリを調整するに当り
    、分散させるべき粒子(A)を、平均粒子径が1.0m
    m以下であつて且つ粒子(A)の平均一次粒子径の10
    〜5000倍である粒子(B)と共に、スラリ形成用液
    体中で、下記式( I )及び(II)で示される攪拌条件
    で攪拌し、しかる後系から粒子(B)を分離することを
    特徴とする粒子スラリの調整方法。 10≦V/D≦4000( I ) 2≦t×W≦600(II) (式中Vは攪拌の最大周速(m/sec)、Dは粒子(
    B)の平均粒子径(mm)、Wは粒子(A)のスラリに
    対する粒子(B)の容積比(l/l)、tは攪拌時間を
    示す。)
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