JPS62235252A - 微細に分割されたセラミツク固体と分散剤とから成る組成物 - Google Patents

微細に分割されたセラミツク固体と分散剤とから成る組成物

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JPS62235252A
JPS62235252A JP62072962A JP7296287A JPS62235252A JP S62235252 A JPS62235252 A JP S62235252A JP 62072962 A JP62072962 A JP 62072962A JP 7296287 A JP7296287 A JP 7296287A JP S62235252 A JPS62235252 A JP S62235252A
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ceramic solid
ceramic
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ジョン・デーヴィッド・ショフィールド
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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】 [発明の利用分野〕 本発明は、微細に分割されたセラミック固体と分散剤と
の新規な分散性組成物および該組成物の有機媒質中への
分散に関する。
[従来の技術] ヒドロキシカルボン酸から誘導された分散剤を含む無機
顔料、レーキおよびトナーの多数の分散液が、英国特許
第1,342,746号明細書の記載から知られている
し発明が解決しようとする問題点コ 本発明者らは微細に分割されたセラミック固体の分散物
がヒドロカルボン酸から誘導される分散剤を使用するこ
とによって製造することもできることを見出だした。多
くのセラミック加工操作においてセラミック固体の分散
物を使用する場合には、極めて高いセラミック固体含量
分散物を可能な最低粘度と組み合わせることが非常に有
利であることがしばしばある。驚くべきことには、本発
明者らは、少なくとも多くの無機顔料を分散させるのに
有効な比較的低分子量の分散剤がセラミック固体を分散
させるのに最も有効であることを見出だした。
乱艮1 [問題点を解決するための手段] 本発明によれば、一次粒子の平均直径が25μ未満であ
る微細に分割されたセラミック固体と、式 %式% (式中、Aは17個の炭素原子を有する2価の脂肪族基
であり、 Jは水素、金属、アンモニウムまたは置換アンモニウム
であり、 Tは任意に置換されたアルキル、シクロアルキル、ポリ
シクロアルキル、アリールまたはボリアリール基であり
、 nは1〜3の整数である)を有する有機化合物の分散剤
とから成る組成物が提供される。
組成物は、例えば、固体の微細に分割された一次粒子上
に分散剤をコーティングしたもののような2成分の緊密
な混合物から成ることができる。
セラミック固体の一次粒子の平均直径は、10μ未満で
あるのが好ましい0組成物を乾燥してもよく、この場合
に、固体の一次粒子は凝集させてもよい。また、組成物
は、好ましくは周囲または加工条件下で液体または少な
くとも可塑性である有機媒質中に固形物を分散させた形
状であってもよい。
組成物は、好ましくはセラミック固体の重量に対して0
.1重量%〜20重量%、更に好ましくは0.2重量%
〜10重量%の分散剤を含む、この分散形においては、
組成物は20重量%〜98重量%のセラミック固体を含
むが、正確な量は固体の性状およびセラミック固体およ
び有機媒質の相対密度とによって変わる。
組成物は、好適な混合技術を用いて成分を混合すること
によって調製することができる。あるいは、分散剤はセ
ラミック固体の調製中にセラミック固体に添加してもよ
く、例えばセラミック固体がその調製の後期段階中で水
中分散液または懸濁液として得られる場合には、分散剤
を溶液またはエマルジョンとして水性混合物に添加して
もよい。
水を生成する混合物から除去してセラミック固体と分散
剤との組成物を生成させてもよい0組成物はセラミック
固体と分散剤との混合物を好ましくは有機媒質中で粉砕
操作に付してセラミック固体の粒度を25μ未満まで、
具体的には10μ未満まで減少させる。有機媒質が揮発
性液体であるときには、組成物を乾燥形にすることを要
する場合には、こめ液体を引き続いて蒸発によって除去
してもよい、有機媒質が周囲温度で固体または可塑性物
質、例えば樹脂である場合には、成分の混合および引き
続く粉砕操作を高温で行い、有機媒質および組成物を液
体または可塑性形にすることもできる。
組成物は、乾燥または分散液の形で、その他の成分、例
えば樹脂(これらは既に有機媒質を構成しない)、結合
剤、流動化剤、沈澱防止剤、可塑剤、およびその他の分
散剤または界面活性剤を含んでいてもよい。
組成物は非水性セラミック法、具体的にはテープ成形、
ドクターブレード法、スリップ成形、押出および射出成
形タイプ法に用いるのに特に好適である。
1−木 固体は如何なるセラミック材料であってもよく、具体的
には微細に粉砕された状態で有機媒質中で安定化するこ
とが所望な物質でよい、好ましい固体は、例えばrMo
dern Cera@ic Engineering」
(D 、 W、 Richerson、  Maree
l  Dekkerにューヨークおよびバーゼル)から
1982年刊行)に記載のセラミック材料の認定された
クラスいずれかからセラミック材料である。
好適なセラミック材料の例は、アルミナ、具体的には焼
成アルミナ、シリカ、ジルコニア(部分的に安定化した
ジルコニアおよび正方晶系ジルコニア多結晶を含む)、
炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、シアロン、金属
チタン酸塩、具体的にはチタン酸バリウム、ミューライ
トおよびコルディエライトである。セラミック固体は、
好ましくは金属酸化物またはシリカまたは金属酸化物の
混合物(シリカとの混合物を含む)である。
11仄1 本発明の組成物が分散物の形である場合には、有機媒質
はこの有機媒質が流体状であるかまたは少なくとも可塑
性形である温度で分散剤が少なくとも部分的には可溶性
である媒質であるべきである。
好適な流動性有機媒質の例は、脂肪族および芳香族炭化
水素およびハロゲン化炭化水素、例えばヘキサン、シク
ロヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン、り四ロベ
ンゼン、クロロホルム、トリクロロエチレンおよび1.
1.1−1−リクロロエタン;ケトン、例えばイソブチ
ルケトン、シクロヘキサノンおよびイソホロン;エステ
ル、例えば酢酸ブチルおよび酢酸プロピル;エーテル、
例えばテトラヒドロフランおよび2−ブトキシエチルア
セテート;および少なくとも4個の炭素原子を有するア
ルコールである高級アルコール、例えばn−ブタノール
およびヘキサノールである。上記の媒質は、分散剤が混
合物中で可溶性のままであるという条件で、3個以下の
炭素原子を有するアルコールである低級アルコール、例
えばメタノール、エタノールおよびインプロパツール、
グリコール、例えばエチレングリコールおよびプロピレ
ングリコールおよびグリコールエーテル、例えば2−エ
トキシドエタノールのような極性有機媒質と混合して用
いることができる。このタイプの組成物が流体である場
合には、テープ成形、ドクターブレードおよびスリップ
成形タイプ法に用いるのに特に好適である。
周囲または加工条件下で流体または少なくとも可塑性で
ある好適な有機媒質の例は、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、詳細
にはこれらのポリマーの低分子量形のもの、パラフィン
およびポリエチレンワックスおよび少なくとも10個の
炭素原子を有するアルコールである脂肪性アルコール、
例えばヘキサデカノールおよびオクタデカノールである
この型の組成物は処理条件下で可塑性の場合には、射出
成形および押出成形タイプ法に使用するのに特に好適で
ある。
分散物 分散剤は、一般式 %式% ] (式中、A、J、Tおよびnは総て上記定義の通りであ
る)を有する有機化合物である。
基Tにおける任意の置換基には、ヒドロキシ、ハロおよ
びアルコキシ基がある。任意の置換基がヒドロキシ基で
ある場合には、分散剤は単にヒドロキシカルボン酸を重
合し、任意に適当な塩基性物質を用いて中和することに
よって誘導しておいてもよい。その他の場合には、末端
停止基は、構造 −C−OH (但し、Tはヒドロキシ基を置換基として有さない) を有する連鎖停止化合物を重合工程に包含させることに
よって誘導してもよい。
2価の脂肪族基Aの好ましい例は CH)  (CH2)S  C(CH2L。−または CH,−(CH2)s−C−CI4□−CH=CH−(
C)(2)、− である。
Jが金属である場合には、好ましい金属はリチウム、ナ
トリウム、カリウムおよびアルカリ土類金属である。J
が置換アンモニウム基である場合には、好ましい基はエ
フタデシルアミン、ジエチルアミンおよびトリエチルア
ミンのようなアルキルアミン;トリエタノールアミンの
ようなアルカノールアミン2アニリンおよびトルイジン
のようなアリールアミン:およびエチレンジアミン、ジ
エチレントリアミンおよびトリエチレンテトラミンのよ
うなジーおよびポリ−アミンから誘導されるものもであ
る。
分散剤は、例えば12−ヒドロキシステアリン酸または
リシノール酸のような好適なヒドロキシカルボン酸を、
好適な連鎖停止剤、例えば非ヒドロキシ置換カルボン酸
、好ましくは少なくとも10個の炭素原子を有するアル
カン酸またはアルケン酸、例えばステアリン酸、オレイ
ン酸、リノール酸またはリルン酸の存在で且つ任意には
チタン酸テトラブチル、ナフテン酸ジルコニウム、酢酸
亜鈴またはトルエンスルホン酸のような好適なエステル
化触媒の存在で、150〜250℃の温度で加熱するこ
とによって調製することができる。エステル化反応で生
成した水を反応媒質から除去し、これは反応混合物上に
窒素流を通過させ、またはトルエンまたはキシレンのよ
うな溶媒の存在で反応を行い、且つ水が生成したら留去
することによって好都合に行うことができる。
分散剤が金属塩である場合には、上記エステル化反応か
らの生成物を金属の酸化物、水酸化物または炭酸塩と共
に150〜250℃の好都合な温度で加熱することによ
って好都合に調製することができる1分散剤がアンモニ
ウム塩である場合には、上記エステル化反応からの生成
物を好都合な温度、例えばエステル化反応生成物の融点
よりも若干高い温度で、適当なアミンと共に加熱するこ
とによって製造することができる。かかる塩は、粉砕操
作の際に直接製造してもよい。
本発明を以下の実施例によって更に説明するが、総ての
部および百分率は特に断らないかぎり重量によるもので
ある。
分車」ロー 商用銘柄の12−ヒドロキシステアリン酸1000gお
よびチタン酸テトラブチル1gの混合物を、窒素下で1
70〜180℃の温度で16時間撹拌した。生成物は粘
稠な液体であり、酸価は34mgKOH/gであった。
それ故、生成物の分子量は1650であり、nの平均値
は4.5であった。
分J!Jl ステアリン酸100I?、商用銘柄の12−ヒドロキシ
ステアリン酸335gおよびチタン酸テトラブチル0.
9gの混合物を、窒素下で170〜180℃の温度で約
16時間撹拌したところ、酸価は73mgKOH/IF
であった。生成物は淡褐色であり、室温で一部固化する
。生成物の分子量は768であり、nの平均値は1.6
であった。
11肚1ヱi 表1は、同表に記載した出発物質の重量および反応条件
を用いること以外は、分散剤1に記載の方法と同じ方法
で行った一連の調製を上げている。
3   112   15G    94.4 594
 1.04    45   150   66.7 
841 1.8リシノール酸(A K Z O製N O
U RAc1dC380,N0URは商標である)10
0g、オレイン酸43gおよびチタン酸テトラブチル0
.3gの混合物を、窒素下で170〜180℃で約16
時間撹拌したところ、その酸価は76.7m1FKOH
/gとなった。生成物は淡褐色液体である。
分子量は731であり、nの平均値は1.6である。
立上n N0URAc1cl  C5803216gおよびチタ
ン酸テトラブチル6gの混合物を窒素下で180〜18
5℃で15.5時間撹拌した。生成物は淡褐色粘稠性液
体であり、その酸価は31−gKOH/yである0分子
量は1810であり、nの平均値は5.5である。
光1肚影 分散剤20y(0,0273モル〉を、高剪断撹拌下で
4.08g(0,0273モル)のトリチルエタノール
アミンを75.92g水に溶解したものに加えた。生成
するエマルジョンを水100yで更に希釈して12%(
+1/w)生成物エマルジョンわ得た。これ以降はこの
エマルジョンを分散剤8/水と表わす。
1お び   IA 下記の配合を有する2種類の分散物を、高速分散装置上
で成分を混合した後、混合物を高エネルギーボールミル
粉砕を20分間行うことによって調製した。
1          1A アルミナ^−16Sに  74.1.    アルミナ
八−16SC74,1゜分散剤2  1.48.  分
散剤2  1.48yHBPF    14.07y 
 HBPF    14.07tこれらの配合物はいず
れも重量で計算すると、82.6%のアルミナを含む。
アルミナA−16SGはAluminiumCompa
ny  of  America  (ALCOA)製
であり、極限結晶寸法は0.3〜0.5μである。
HBPFは、沸点が240〜260℃の主として脂肪族
蒸溜物の高沸点石油分画である。
いずれの生成する分散物も解′a集し、粒子の平均直径
は5μ未満であった0両分散物の粘弾性をHaake 
 Rotoviseo  RV 2ビスコメーターを用
いて計測し、結果を表2に示す。
2お  び     2A 2種類の分散物を、実施例1および比較例IAに準じて
製造した分散物の一部を採取して、既知重量のHBPF
を加え、高エネルギーボールミル上で5分間混合するこ
とによって調製した。使用した分散物およびHBPFの
重量を、以下に示す。
それ故、両処方は、重量によって計算したところ76.
1%のアルミナを含む。
これらの生成する分散物は解凝集し、粒子の平均直径は
5μ未満であった0両分散物の粘弾性をrイaake 
 Rotovisco  RV 2ビスコメーターを用
いて測定し、結果を表3に示す。
3および   3A 2種類の分散物を、実施例2および比較例2Aに準じて
製造した分散物の一部を採取して、既知重量のHBPF
を加え、高エネルギーボールミル上で5分間混合するこ
とによって調製した。使用した分散物およびHBPFの
重量を、以下に示す。
それ故、両処方は、重量によって計算したところ67.
2%のアルミナを含む。
これらの生成する分散物は解凝集し、粒子の平均直径は
5μ未満であった0両分散物の粘弾性をHaake  
Rotoviseo  RV 2ビスコメーターを用い
て測定し、結果を表4に示す。
表2.3および4から本発明の範囲内にある組成物(実
施例1,2および3)は、同じ量のアルミナを含むが本
発明の範囲外にある組成物(比較例LA、2Aおよび3
A)よりも粘度が低いことが判る。
表  2 剪断速度     粘度(ポアズ) ”         1     1 13.06     2.584   6.71926
.12     2.584   5.68552.2
4     2.455   4.781104.5 
    2.390   4.070209、(12,
2813,715 417,92,2613,166 835,82,0673,214 表3 剪断速度     粘度(ポアズ) 1Q4.5     0.3230   0.3B76
209.02     0.3941   0.471
6417.94     0.4361   0.53
30835.8     0.4361   0.57
341672      0.4522   0.58
953343      0.4321   0.55
72表4 剪断速度      粘度(ポアズ) )”          3     3417.98
     0゜1292   0.1615835.8
2     0.169B    0.1938118
2      0.1736   0.1965167
2      0.1738   0.2019236
4      0.1759   0.1987334
3      0.1817   0.2051酸化ジ
ルコニウム   酸化ジルコニウム5C−15106,
4g5C−15106,49分散剤6  2.13g 
  分散剤7  2.139HB P F   13.
50y  HB P F   13.50gこれらの配
合物はいずれも重量で計算すると、82.6%の酸化ジ
ルコニウムを含む。
酸化ジルコニウムは5C−15の等級であり、平均粒度
は2μ未満であり、MagnesiumE 1ektr
on  of  Manchester、英国製である
いずれの生成する分散物も解凝集し、粒子の平均直径は
5μ未満であった。両分散物の粘弾性をHaake  
Rotovisco  RV2ビスコメーターを用いて
計測し、結果を表5に示す。
表5から、本発明の範囲内にある組成物(実施例4)は
、同じ量のアルミナを含むが本発明の範囲外にある組成
物(比較例4A)よりも粘度が低いことが判る。
表  5 剪断速度     粘度(ポアズ) J’          4     46.53  
    14.47   68.2213.06   
   10.34   45.4026.12    
  7.236   28.4352.24     
 4.910   17.83104.5      
3.876   11.63209       3.
069   7.753417.9      2.5
84   5.491835.8      2.42
3   4.19916フ2            
 2.140       3.9975〜8および 
  5A アルミナ(ALCOA  A−163G)をハラフィン
ワックス(軟化点、44〜48℃)および分散剤の混合
物にB rabender  P Iastograp
h(RTM)を用いて50℃で分散した。 B rab
encler社、ドユイスベルクーアムーライン、西ド
イツ製の装置は、一体性のトルクメーターを備えたツイ
ン・シグマ・ブレード・ミキサーである0通常は30分
間混合した後に得られる定常状態のトルクの指示は、粘
稠な分散物の流動性の一般に受は入れられている測定値
である。トルクが高いと、高粘度である事を示す。
表6はこれらの実施例および比較例で用いたアルミナ、
パラフィンワックスおよび分散剤の量を示す。
重量で計算した場合の存在するアルミナの%および10
0 rpmでの定常状態でのトルクの指示〈メートル・
ダラム単位)も上げている。
表6 31.88g ステア リン酸 41.88g 51.88g 0.639 9〜12お     9A〜12A これらの実験は、アルミナの代わりに酸化ジルコニウム
(等級5C−15,平均粒度2μ未満、Magnesi
um   Elektron   of   Manc
hester、英国製)を用いたこと以外は、実施例5
〜8および比較例5Aと同様の方法で行った。用いた成
分、その量、重量で計算した酸化ジルコニウムの%およ
び定常状態でのトルクの指示を、表7に示す。
表  7 ステア 11.755゜ 21.88゜ 22.029 ステア リン酸 0.70g 表6および7の実施例および比較例から、それぞれの特
定の濃度のアルミナまたは酸化ジルコニウムに対しては
、本発明の範囲内にある組成物の粘度は本発明の範囲外
にある組成物の粘度よりも低いことが判った。
13〜18 表8に記載の処方を有する分散物は、成分をボールミル
で16時間粉砕することによって調製した。生成する分
散物はいずれも流動性であり、平均直径が10g未満の
粒子を有した。
表8 等級XA100O>7g      0.15g   
   )リフffUS B P 3 ハ、沸点範囲が1
10〜120℃の主として脂肪族蒸溜物の石油分画であ
る。
尺m アルミナ(等級XA  1000>7g、分散剤6を0
.21yおよびトルエン2.799の混合物を16時間
ボールミルで粉砕し、更に150gのトルエンを用いて
、分散剤をミルがら取り出した。
次に、希分散剤を真空で加熱および回転することによっ
て、トルエンを除去した。生成する生成物の重量は、約
7.2Jであり、分散剤と緊密に混合されたセラミック
粉末から成っている。
実」11λ」− アルミナ(等iXA  1000)を500gの水中で
スラリーとして、(上記おいて調製した)分散剤8の1
2%エマルジョン30gを高剪@撹拌下で加えた。更に
30分間撹拌した後、生成するスラリーを濾過して、更
に200gの水で線状下、プレスゲーキを70℃で乾燥
すると、分散剤と緊密に混合されたセラミック粉末から
成る生成物を生じた。−FA線状液を分析したところ、
分散剤の89%はセラミック粉末上に吸着されていた。
(外5名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一次粒子の平均直径が25μ未満である微細に分割
    されたセラミック固体と、式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Aは17個の炭素原子を有する2価の脂肪族基
    であり、 Jは水素、金属、アンモニウムまたは置換アンモニウム
    であり、 Tは任意に置換されたアルキル、シクロアルキル、ポリ
    シクロアルキル、アリールまたはポリアリール基であり
    、 nは1〜3の整数である)を有する有機化合物の分散剤
    とから成る組成物。 2、セラミック固体の一次粒子の平均直径が10μ未満
    である、特許請求の範囲第1項記載の組成物。 3、セラミック固体の重量に対して0.1重量%〜20
    重量%の分散剤を含む、特許請求の範囲第1項または第
    2項のいずれか1項記載の組成物。 4、セラミック固体がアルミナ、シリカ、ジルコニア、
    炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、シアロン、金属
    チタン酸塩、ミューライトおよびコルディエライトから
    選択される、特許請求の範囲第1〜3項のいずれか1項
    記載の組成物。 5、セラミック固体が金属酸化物、シリカまたは金属酸
    化物の混合物であってシリカとの混合物を包含する、特
    許請求の範囲第1〜3項のいずれか1項記載の組成物。 6、2価の脂肪族基Aが ▲数式、化学式、表等があります▼ または ▲数式、化学式、表等があります▼ である、特許請求の範囲1〜5項のいずれか1項記載の
    組成物。 7、セラミック固体を分散し且つこの分散剤が少なくと
    も部分的に可溶性である有機媒質をも含む、特許請求の
    範囲第1〜6項記載の組成物。 8、20重量%〜98重量%のセラミック固体を含む、
    特許請求の範囲第7項記載の組成物。 9、セラミック固体を、処理条件下で少なくとも可塑性
    であり且つポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレ
    ン、ポリメチルメタクリレート、パラフィンワックスお
    よび脂肪性アルコールから選択される有機媒質中に分散
    されている、特許請求の範囲第7項または第8項のいず
    れか1項記載の組成物。 10、樹脂、結合剤、流動化剤、沈澱防止剤、可塑性お
    よびその他の分散剤または界面活性剤をも含む、特許請
    求の範囲第1〜9項のいずれか1項記載の組成物。 11、一次粒子の平均直径が25μ未満である微細に分
    割されたセラミック固体を含む組成物の製造法であって
    、セラミック固体の調製の際に分散剤を加え、またはセ
    ラミック固体と分散剤との混合物を粉砕操作に付すこと
    から成り、分散剤が式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Aは17個の炭素原子を有する2価の脂肪族基
    であり、 Jは水素、金属、アンモニウムまたは置換アンモニウム
    であり、 Tは任意に置換されたアルキル、シクロアルキル、ポリ
    シクロアルキル、アリールまたはポリアリール基であり
    、 nは1〜3の整数である)を有する有機化合物であるこ
    とを特徴とする製造法。
JP62072962A 1986-03-26 1987-03-26 微細に分割されたセラミツク固体と分散剤とから成る組成物 Pending JPS62235252A (ja)

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