JPS63103812A - 真球状シリカ粉末の製造方法 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、その粒度分布がごく狭い範囲に保たれている
真球状のシリカ粉末に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ シリカ粉末は、その製造方法によって煙霧質シリカ、湿
式シリカ、焼成シリカ又は粉砕シリカなど様々な形態の
ものが得られる。かかるシリカ粉末は、その粒子径の大
きさなどに応じて、有機高分子化合物の補強用充填剤や
添加剤などとして広く用いられているが、しかしながら
、例えば、一般に充填剤として用いられる煙霧質シリカ
は、その粒径が余りに小さすぎるために用途によっては
適用できない場合がある。すなわち、用途によっては、
その平均粒子径が０．１戸以上の比較的粒子径の大きい
シリカ粉末が要求されており、それと同時に交通標識や
商店の看板などに用いられる反射テープ又は反射塗料な
どに配合する添加剤として用いる場合には、その形状が
球状であるものが望まれている。

かかるシリカ粉末の製造方法としては、一般に石英を粉
砕して得られる粉砕シリカを金網ふるい分級する方法が
行われている。しかしながら。

このように粉砕・分級して得られたシリカ粉末は、その
分級処理にもかかわらず、粒度分布が極めて広範囲にな
ることから、実用上、不都合が生じることがある。した
がって、この問題を解消するためには得られたシリカ粉
末をさらに分級処理する必要があるが、かかる分級処理
を行うためには特殊な分級機を用いなければならず、た
とえ所望の分級処理を行えたとしても１また上記の方法
では、球状のシリカ粉末を得ることができない。

また、充填剤として汎用されている二酸化ケイ素を主成
分とするガラスピーズは球状であるが、これは、直通す
る加熱炉の下方よりガスバーナーを燃焼させながら、そ
の火焔中に粉砕したガラス微粒子と少量の硫黄との混合
物を通過させることにより、ガラス微粒子を溶融させた
のち、真空中で冷却させる方法（米国特許第２７９４３
０１号公報参照）、前記溶融状態の微粒子を、ドライア
イスや水で冷却する方法（特開昭５４−２９３１８号公
ｗｌ）などにより製造される。しかしながら、かかる方
法で得られるガラスピーズは、その粒度分布がやはり広
くなりすぎ、これは分級処理によっても解消が困難であ
り、また、整った真球状のものが得難いことや二酸化ケ
イ素の含有量の高いものが得られないことなどの問題が
ある。

［発明の目的］ 本発明は上記の問題点を解消し、粒度分布が狭く、はぼ
真球状のシリカ粉末及びその製造方法を提供することを
目的とする。

［発明の構成］ 本発明者らは上記の目的を達成すべく、検討を行った結
果、狭い範囲の粒度分布を有する、はぼ真球状のポリメ
チルシルセスキオキサン粉末を製造原料とすることによ
り、目的とするシリカ粉末を得られるということに着目
して、本発明を完成するに到った。

すなわち本発明は、粒子の形状が各々独立したほぼ真球
状であり、その平均粒子径が０．１〜２０戸であること
を特徴とするシリカ粉末及びその製造方法に関する。

本発明のシリカ粉末の製造原料となるポリメチルシルセ
スキオキサン粉末は、粒子の形状が各々独立したほぼ真
球状で、粒度分布において８０％以上が平均粒子径の±
３０％の範囲にあるもので、次のようにして製造される
。すなわち、メチルトリアルコキシシラン及び／又はそ
の部分加水分解縮合物またはメチルトリアルコキシシラ
ン及び／又はその部分加水分解縮合物と有機溶剤との混
合液を上層にし、アンモニアまたはアミンの水溶液及び
／又はアンモニアまたはアミンと有機溶剤との混合液を
下層にして、これらの界面でメチルトリアルコキシシラ
ン及び／又はその部分加水分解縮合物とアルカリ溶液と
の加水分解・縮合反応を徐々に行なう０反応が進行する
につれ、球状粒子が生成され、下層のアルカリ溶液層に
移行し、下層は乳白色に変化する。

この反応における攪拌条件は、攪拌羽根の形状アルカリ
溶液の組成などにより変わるが、目的物の真球状かつ粒
度分布の狭い粒子を得るためには、２〜Ｉ　ＯＯｒ、ｐ
、＋ｗ程度の速度で行なうことが好ましく、さらに好ま
しくは５〜５０　ｒ、ｐ、ｔｍである。

上記条件により、上層のメチルトリアルコキシシランの
層が消失するまで反応を行ない、さらに攪拌を続ける。

この攪拌の時間および温度は、その製造量等により変わ
るが、１〜１０時間程度が妥当で、また必要に応じて約
５０℃程度に昇温しでもよい。

次いで、ディスパージョンを金網を通して抜き取り、遠
心分離法あるいは遠心濾過法等により脱水を行ない、得
られたペースト状物を１００〜２２０°Ｃで加熱乾爆後
、ジェットミル粉砕機などを用いて解砕を行なうことに
より、少なくとも９５％以上のものがほぼ真球状で、接
触帯電量が−２００〜−２０００ｔｈｃ／ｇであるポリ
メチルシルセスキオキサン粉末を得ることができる。

このようにして得られたポリメチルシルセスキオキサン
粉末の平均粒子径はとくに制限されないが、０．１〜２
０％であることが真球状の粉末を得やすいことから好ま
しい。

本発明の真珠状シリカ粉末は、このようにして得られた
ポリメチルシルセスキオキサン粉末を熱分解することに
より得ることができる。この熱分解方法としては、ポリ
メチルシルセスキオキサン粉末を、例えばルツボに入れ
たのち、電気炉等で熱分解を行う。この場合の熱分解温
度は、５００〜１３００’Ｏ１好ましくは６００〜１０
００℃である。熱分解温度が５００℃未満であると充分
に熱分解が進行しないために真球状になり難いという問
題があり、また１３００℃を超えるとシリカ自体が溶融
してしまうために粒子どうしが融着してしまう。

かかる熱分解に要する時間は特に限定されないが、５０
０°Ｃ以上の温度に設定した場合は、少なくとも１時間
以上、熱分解を行えばよい。

［発明の効果］ 以上に説明したとおり、本発明の製造方法を適用するこ
とにより、平均粒子径が０．１〜２０゜の粒度分布の狭
い真珠状シリカ粉末を、ごく筒中な方法で得ることがで
きる。

本発明のシリカ粉末は、極めて狭い粒度分布を有する真
球状であることから、反射テープや反射塗料の添加剤と
して用いた場合には、テープ厚や塗料の塗布厚をより薄
くすることができる。

また、シリカ粉末の表面に金属などの導電体をメッキす
ることにより、粒子径の揃った、真球状の導電性粉末を
得ることができ、さらに多方面の分野への適用が可能と
なる。

［実施例］ 以下、実施例を掲げ、本発明をさらに詳しく説明する。

合成例１ 温度計、還流器および攪拌機のついた４ツロフラスコに
水４，０００部と２８％アンモニア水溶液５０部を仕込
み、１００　ｒ、ｐ、ｍで１０分間攪拌して均一なアン
モニア水溶液にした。このアンモニア水溶液に、塩素原
子換算量で１０ｐｐｍのメチルトリメトキシシラン６０
０部を、５ｒ、ｐ、ｍ　テｅｌ拌機を回しながらアンモ
ニア水溶液中に混ざらないようにすみやかに加え、上層
にメチルトリメトキシシラン層、下層にアンモニア水溶
液層の２層状態になるようにした０次いで攪拌機の攪拌
速度を２　Ｏｒ、ｐ、ｍにして２層状態を保持しながら
メチルトリメトキシシランとアンモニア水溶液との界面
において加水分解＠縮合反応を進行させた０反応が進む
につれ、反応物は下層に徐々に沈降し。

下層は反応物が浮遊して白濁し、上層のメチルトリメト
キシシラン層は、徐々に層が薄くなり、約３時間で消失
した（目視により確認）、さらに温度を５０〜６０℃に
保持し、同条件で３時間攪拌を行った後、２５℃に冷却
した０次いで析出した生成物をｌＯＯメツシュの金網で
濾過後、遠心分離により脱水してケーキ状にし、このケ
ーキ層を２００℃の乾燥基中で乾燥させた。これをラボ
ジェットを用いて解砕して、白色粉末を得た。

このようにして得たポリメチルシルセスキオキサン粉末
を、電子顕微鏡で観察したところ、粒子径のＸ軸とＹ軸
の比が１．０−１．２であるほぼ真球状であり、平均粒
子径が約１．９戸のものであった。

実施例１ 磁気るつぼ中に、合成例１で得られたポリメチルシルセ
スキオキサン粉末を秤取したのち、該るつぼをオートマ
ケック型マツフル炉（Ｍｌ三陽理化学器械製作所製）内
に入れた０次いで、６０分かけて室温からａｏｏ’ｃま
で昇温させたのち、さら４４同温度で１時間保持した。

その後、室温まで冷却してシリカ粉末を得た。得られた
シリカ粉末のポリメチルシルセスキオキサン粉末に対す
る熱分解減量を測定したところ、その減量率は１２．５
％であった（これは熱分解によって縮小したもので、ポ
リメチルシルセスキオキサンが熱分解し、さらに酸化し
てシリカになりうるに十分な値である）。

このようにして得られたシリカ粉末を電子顕微鏡で観察
したところ、該シリカ粒子は、はぼ真球状であり、粒子
間における融着もなく、各々独立した状態で存在してい
た。また、平均粒子径は１．３〜１．６戸であり、これ
はポリメチルシルセスキオキサン粉末の平均粒子径より
も、約２６％小さかった。

合成例２ 合成例１における２８％濃度アンモニア水溶液の量を１
００部、２層状態にした後の攪拌速度を１５　ｒ、ｐ、
ｍにした以外は合成例１と同様の方法にて、平均粒子径
１．２μｍの真球状ポリメチルシルセスキオキサン粉末
を得た。

合成例３ 合成例１における２８％濃度アンモニア水溶液の量を２
５部、２層状態にした後の攪拌速度を３　Ｏｒ、ｐ、ｍ
にした以外は合成例１と同様の方法にて、平均粒子径３
．０μｍの真球状ポリメチルシルセスキオキサン粉末を
得た。

実施例２及び３ 合成例２及び３で得られたポリメチルシルセスキオキサ
ン粉末を、各々、回転数１Ｏｒｐｍで、９００℃に設定
された連続回転式燃焼炉（Ｒ３−Ｃ型、高林理化株製）
を用いて１時間熱分解処理を行ったのち、室温まで冷却
して、シリカ粉末を得た。

得られたシリカ粉末を電子顕微鏡で観察したところ、い
ずれの場合もほぼ真球状であり、粒子間における融着も
なかった。また合成例２のポリメチルシルセスキオキサ
ン粉末から得られたシリカ粉末は、平均粒子径が０．９
μｍであり、重量減少４６１２　、６％であった。同様
に、合成例３の場合は、平均粒子径が２．２戸であり、
重量減少率が１２．４％であった。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）粒子の形状が各々独立したほぼ真球状であり、そ
   の平均粒子径が０．１〜２０μｍであることを特徴とす
   るシリカ粉末。
2. （２）粒子の形状が各々独立したほぼ真球状であるポリ
   メチルシルセスキオキサン粉末を、５００〜１３００℃
   の温度で熱分解することを特徴とする真球シリカ粉末の
   製造方法。