JPS62195051A - 粒子スラリの調製方法 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明は液体媒体中で、粒子を分散させる粒子スラリの
調製方法に関するものである。

〔従来技術およびその問題点〕

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、微細な固体粒子を一次粒子に寸で微分
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・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、固体粒子の凝集を解くことができず、
長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、例えば米国特許第２５８１４１号、
同２８５５１５６号にいわゆるザンドミルが提案されて
いる。

この方法は、分散中に強力な剪断エネルギーを付与する
ことができ、微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あり、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。

［発明の目的〕 本発明の目的は、」二重した従来技術の欠点を改良し、
−次粒子の粉砕を抑制しながらスラリ中の微細粒子の凝
集を解き、かつ良好な色調のスラリを効率よく製造する
粒子スラリの調製方法に関するものである。

〔発明の構成〕

本発明の前記した目的は粒子を液体中に分散もに下記式
（Ｉ）で表わされる攪拌速度で攪拌し、しかる後粒子（
Ｂ）を粒子（Ａ）のスラリから分離することを特徴とす
る粒子スラリの調製方法。

１００≦Ｖ／Ｄ≦４　［＋　００　　　　　　（］）〔
式中Ｖは攪拌の最大□□□速（ｍ／ｓｅｃ）ｔ　Ｄは粒
子（Ｂ）の平均直径−を表わす。〕 により達成できる。

本発明で使用する固体粒子（Ａ）としては、二酸化チタ
ン、／リカ、アルミナ、ジルコニア、−酸化チタン等の
金属酸化物、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、リン酸カルシウム、リン酸リチウム等のリン酸塩、
硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の硫酸塩、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。

本発明で使用するスラリ化溶媒としては、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ノケトン類、トルエン
、キンレノ、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けることができ
る。

スラリの濃度は好ましくは０．５〜５０重量％、より好
ましくは２〜４０重量％、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
が大きくなり、攪拌動力が高くなるだめ好ましくない。

またスラリ濃度が低すぎる場合には、分散効率が低下す
るため好ましくない。

本発明では分散する固体粒子（Ａ）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１．０胡以下の粒子（Ｂ）とともに攪拌して
スラリを調製する。

粒子（Ｂ）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使用さ
れる。中でもセラミックス、ガラスの小球体が好ましい
。

粒子（Ｂ）の粒子径は、分散する固体粒子（Ａ）の平均
一次粒子径の１０〜５０００倍であり、かつ１．０■以
下であることが必要である。

粒子（Ｂ）の平均径が分散する固体粒子（Ａ）の平均一
次粒子径の５０００倍より大きい場合には固体粒子（Ａ
）の分散性が十分でなく、まだ固体粒子（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（Ｂｌの平均径が分散する固体粒子（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難となり、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、分散する固体
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１０謔以下であることが必
要である。粒子（Ｂ）が、分散する固体粒子（Ａ）の５
０００倍より小さい平均径を有していても平均径が１．
０より大きい場合には、分散する固体粒子（Ａ、）の破
壊が生じ極微細な粒子が生成して、そのだめ粒度分布が
広くなったりさらに、攪拌翼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　ｍｍ未満、
さらに好ましくは０．６瑞未満、最も好１しくは０．１
喘未満である。粒子（Ｂ）の使用量は、スラリの容量に
対し、容量で好ましくは５〜０．１倍、より好ましくは
４〜０．６、最も好ましくは３〜０．５倍量である。粒
子（Ｂ）の使用量がスラリの容量に対して０１容量倍よ
り少ない場合には、分散性が十分でない。また５容量倍
より多くなると攪拌時の流動性が不良となり攪拌が困難
となるため好ましくない。

本発明の方法では、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で攪拌される。

１００≦Ｖ／Ｄ≦４００　０　　　　　　　（Ｄ［式中
りは粒子（Ｂ）の平均直径−１■は攪拌の最大周速（ｍ
／ｓｅｃ）を表わす。］Ｖ／Ｄが１００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４００
０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ｌ′ｃめ好ましくない。好ましいＶ／Ｄは
、１５０＜Ｖ／Ｄ≦３１００．さらに好ましくは２００
＜Ｖ／Ｄ≦２２００である。

分散に要する時間は、分散する固体粒子（Ａ）の特性や
分散条件により任意であるが、通常２０分〜２０時間、
好ましくは６０分〜１０時間である。

分散時間が２０分より短かい場合には、分散性が不十分
で凝集粒子が多数残存し、一方、２０時間より長い場合
にはもはや分散性向上効果は認められなくなり、逆に分
散粒子の再凝集や粉砕等の問題が生じ好ましくない。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。

分離後のスラリはその後必要に応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。

〔発明の効果〕

本発明の方法により目的とする粒子をほぼ一次粒子にま
で微分散することができ、粗大な凝集粒子を含まない均
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、
射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だめ
糸切れや、ポリマフィルタのる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。

以下実施例を挙げて本発明をさらに詳述する。

なお、実施例中の部は重量部を表わす。またスラリの粒
子径は、高滓製作所製遠心沈降式粒度測定機ａｐ−２型
を用いて測定した値である。

さらに、粗大粒子は、ヨンミツ精機製グラインドゲージ
およびスラリを顕微鏡観察して評価を行なった。

実施例１ 電子顕微鏡で測定した平均−炭粒子径が０．２５μｍ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部とトリエチルアミン０．２６部を混合
し、これに平均粒子径０．０９＋ｎ＋ｎのガラスピーズ
（ガラスピーズ／酸化チタン粒径比＝３６０　）　３０
０容量部を加え翼径１６ＣｒｎΦの十字翼を用いて３０
００ｒｐｍで２時間攪拌した。（Ｖ／Ｄ＝２７９．３　
）分散終了後４００メツンユ金綱でろ過して、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
２μｍフィルタでろ過した。得られたスラリ中の酸化チ
タンの平均径は０，２６μｍでありグラインドゲージで
測定しだ粗粒は１μｍ以下であった。またスラリをカバ
ーグラスにはさみ、顕微鏡で評価した結果、１μｍ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
訪のガラスピーズを用いる以外は実施例１と全く同様に
分散し、スラリを調整した。ガラスピーズ／酸化チタン
粒径比−６，０００、Ｖ／Ｄ＝１６．８である。

得られたスラリの平均粒子径は０，３０μｍグラインド
ゲージで測定した粗大粒子は３μｍであった。また顕微
鏡で粒子の分散状態を観察すると、極微細な粒子ととも
に１〜３μｍの凝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。

実施例２、比較実施例２ ジメチルテレフタレート１００部にエチレングリコール
６０部および酢酸マンガン０．０４　部を加え、１５０
〜２４０℃で４時間メ訛−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００２部、三酸化アンチモン０．０３部を
加え、さらにエチレングリコールスラリ６部を添加した
のち１　ｍｍＨｇ以下の高真空で３時間重縮合反応を行
ない酸化チタンを１０重量置板有するポリエチレンテレ
フタレートを得た。

このポリマを用いて押出機でシート状に押し出し、横綱
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３０７５μｍ以上の粗大突起は認め
ら力ず、良好な粒子の分散性を示していた。一方、比較
実施例１で得たスラリを用いて同様にフィルム化し測定
した結果、１μｍ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。

比較実施例３ 実施例１で十字具の回転数３０００　ｒｐｍを１００　
Ｏｒｐｍにする以外は、実施レリ６と全く同様にして分
散しスラリを調整した。Ｖ／Ｄは９５．１である。

得られたスラリの平均粒子径は０４μｍ１グラインドゲ
ージで測定した粗大粒子は４μｍであった。また顕微鏡
で粒子の分散状態を観察すると２〜４μｍの凝集粒子が
多数存在していた。

実施例６ 電子顕微鏡で測定した平均粒子径が０．５０μｍの合成
炭酸力ルンウム１５部とエチレングリコール１００部お
よびリン酸１部とトリエチルアミン１部を混合し、これ
に平均粒子径０．０５　ｍｍのガラスピーズ（ガラスピ
ーズ／炭酸カルシウム粒径比＝１００）をエチレングリ
コール１００部に相当する容量の１．２容量倍加え、翼
径３０ｃｍΦの十字具を用いて３０００　ｒｐｍで３時
間攪拌した。（Ｖ／Ｄ＝９４２）分散終了後５００メツ
シユ金綱でろ過してガラスピーズを除去し分離して得た
炭酸カルシウムスラリ′を更に３μｍフィルターでろ過
した。得られたスラリ中の炭酸力ルンウムの平均粒子径
は０．５２μｍであり、グラインドゲージで測定しだ粗
粒は２μｍ以下であった。捷だ、スラリをカバーガラス
にはさみ顕微鏡で評価した結果、２μｍ以上の凝集粒子
は認められなかった。さらにスラリの色調は良好な白色
をしていた。

さらに、実施例２において酸化チタンスラリにかえて、
合成炭酸カルシウムがポリマに対して０．５％になるよ
うに合成炭酸カルシウムスラリを添加する以外は、実施
例２と全く同様にして重合および製膜を行なった。フィ
ルム表面には均一な突起が多数形成され、かつ１μｍ以
上の粗大な突起は認められず、良好な粒子分散性を有し
ていた。

実施例４ 電子顕微鏡で測定した平均−欠粒径が１．２０μｍのカ
オリナイト２０部とエチレングリコ−６６，７）をエチ
レングリコール１００部に相当する容量の１．５容量倍
加え、翼径５０ｚΦの十字具を用いて３５００　ｒｐｍ
で２時間攪拌した。

（Ｖ／Ｄ＝１１４５　）分散終了後２００メツシユ金綱
でろ過してガラスピーズを除去し、分離して得たスラリ
中のカオリナイトの平均粒子径は１．２４μｍであり、
グラインドゲージによる測定、および顕微鏡による評価
では３μｍ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。

実施例５ 電子顕微鏡で測定した平均−炭粒子径が０．２１μｍの
硫酸バリウム３０部と水１００部を混合し、これに平均
粒子径０．０３ｍｍのガラスピーズ（ガラスピーズ／硫
酸バリウム粒径比１４３）を水１００部に相当する容量
の０．８容量倍加え、翼径５０ｍの孔あき円盤翼を用い
て、３０００ｒｐｍで１時間２０分攪拌した。（Ｖ／Ｄ
＝２６１８）分散終了後１５μｍ金属焼結フィルターで
ガラスピーズを除去し分離して得た、硫酸バリウムスラ
リを更に６μｍフィルターでろ過した。得られたスラリ
中の硫酸バリウムの平均粒子径は０．２２μｍであり、
グラインドゲージによる測定および顕微鏡による評価で
は１μｍ以上の凝集粒子および０．０５μｍ以下の微細
粒子が少なく、良好な分散状態を示していた。

さらにスラリの色調は良好な白色を示していた。

比較実施例４ 実施例３で００５脇のガラスピーズにかえて１．５咽の
ガラスピーズを用いる以外は実施例３と全く同様にして
分散し、スラリを調整した。

ガラスピーズ／炭酸カル７ウム比＝３０００、Ｖ／Ｄ＝
３１．４である。

得られたスラリ中の炭酸カルシウムの平均粒子径は０．
６８μｍ１グラインドゲージで測定した粗大粒子は５μ
ｍであった。また、顕微鏡で粒子の分散状態を観察する
と１〜３μｍの凝集粒子および０．１μｍ以下の極微細
粒子が多数点在し、粒子径が不揃いであった。さらに得
られたスラリは灰白色に着色していた。

比較実施例５ 実施例５で孔あり円盤翼の回転数３０００　ｒｐｍを５
０００　ｒｐｍにする以外は実施例４と全く同様にして
分散し、スラリを調整した。Ｖ／Ｄ二４３６３である。

得られたスラリの平均粒子径は０．１８μｍであった。

また顕微鏡で粒子の分散状態を観察すると０．０５μｍ
以下の粉砕微細粒子が多数点在しており、粒子径が不揃
いであった。

さらに得られたスラリは灰白色に着色していた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 粒子を液体中に分散して、粒子スラリを調整するにあた
   り、分散する粒子（Ａ）の平均一次粒子径の１０〜５０
   ００倍の平均径を有し、かつ、平均粒子径が１．０ｍｍ
   以下の粒子（Ｂ）とともに下記式（ I ）で示される攪
   拌速度で撹拌し、しかる後粒子（Ｂ）を粒子（Ａ）のス
   ラリから分離することを特徴とする粒子スラリの調製方
   法。 １００≦Ｖ／Ｄ≦４０００（ I ） 〔式中Ｖは攪拌の最大周速（ｍ／ｓｅｃ）、Ｄは粒子（
   Ｂ）の平均直径（ｍｍ）を表わす。〕