JPS6357688A - 撥水性微粉体水性分散液の製造方法 - 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】 〔３−１産業上の利用分野〕 本発明は、撥水性微粉体水性分散液の製造方法に関する
。更に詳細には、本発明は、特定の有機溶剤を利用して
、撥水性微粉体を水に分散させ、効果的に又簡単に撥水
性微粉体水性分散液を製造する方法に関する。フッ化黒
鉛、カーボンブラック、タルク、酸化マンガン、ポリエ
チレン等の撥水性微粉体を水に分散させて成る撥水性微
粉体水性分散液は、微粉体の表面特性を生かして、スプ
レー式固体潤滑剤、塗膜に撥水性を付与するための水性
塗料への添加剤、エマルジョン生成助剤、化粧品素材へ
の添加剤などとして有利に用いることができる０本発明
の方法により、特殊な技術や高価な装置を必要とせず、
有用な撥水性微粉体水性分散液を廉価に製造することが
できる。

〔３−２従来の技術及びその問題点〕 撥水性微粉体の水性分散液は前記した様に種々の用途に
利用されるが、撥水性微粉体はその名の通り撥水性が非
常に高く水になじまないため、微粉体を無処理のまま水
中に直接分散させて水性分散液とすることは不可能であ
った。従来、このような特性を有する撥水性微粉体の水
性分散液の製造に当っては、撥水性微粉体をアーク放電
下にさらし粉体表面の親水化処理を行なうか、又は界面
活性剤を用いた吸着処理で表面改質を行なう必要があっ
た、然るに、アーク放電処理には高価な装置が必要であ
り、又、界面活性剤を用いた場合は分散液中に界面活性
剤が含まれるため毒性が問題となり、未だ、毒性の低い
撥水性微粉体水性分散液を廉価に提供する技術は確立さ
れていない。

〔３−３問題点を解決するための手段〕本発明者らは、
撥水性微粉体の水中への分散方法及び分散液の安定性の
研究を鋭意行なった結果。

撥水性微粉体を有機溶剤に分散し、その分散液を水と混
合することにより安定な撥水性微粉体の水性分散液が得
られることを知見し１本発明を完成するに至った。

即ち１本発明によれば、誘電率が１０乃至４０であり水
に難溶の有機溶剤と撥水性微粉体を混合して撥水性微粉
体油性分散液とし、該油性分散液と水を混合した後水相
を分離取得することを特徴とする撥水性微粉体水性分散
液の製造方法が提供される。

本発明で言）ところの撥水性微粉体とは、常温で表面エ
ネルギーが約３５　ｅｒｇ／ｃｍ”以下の微粉体を言い
、例えば、フッ化黒鉛、カーボンブラック、ポリエチレ
ン、タルク等の微粉体を挙げることが出来るが、これら
に限定されるものではない。

撥水性微粉体の粒子径は臨界的ではないが１粒子径が大
きくなると水性分散液の安定性が低下するため、好まし
くは１粒子径約０．０１μＩＩｌ〜０．５μ■のものが
用いられる。

本発明の方法ではまず、撥水性微粉体と有機溶剤を混合
し撥水性微粉体油性分散液を調製する。

本発明では有機溶剤の選択が重要であり、誘電率が１０
乃至４０であり、水に難溶の一有機溶剤を用いなくては
ならない１本発明において誘電率とは温度２０℃、周波
数１．０　Ｈｚでの測定値をいい、水に難溶な有機溶剤
とは、水に対する飽和溶解度が２０℃において約２０％
（ｖ／ｗ）以下のものをいう１本発明においては、例え
ばメタノール、エタノール等のアルコールやアセトン等
の様な水溶性の有機溶剤は用いることができない０本発
明で用いる有機溶剤のより好ましい誘電率範囲は１０乃
至３５である。

本発明に用いられる有機溶剤の具体例としては。

メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ニトロベ
ンゼン、オクタツール、ベンゾニトリル等を挙げること
ができる。中でもより好ましい有機溶剤としては、メチ
ルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ニトロベンゼ
ン等を挙げることができる。

撥水性微粉体と有機溶剤の混合比は特に臨界的ではなく
、重量比で１：１乃至１　：　１０００の範囲で変える
ことができる。混合温度及び混合時間も臨界的ではなく
、例えば、Ｏ℃〜３０℃、５分〜１０分で混合すること
ができる。

撥水性微粉体と有機溶剤の混合方法としては超音波処理
１機械的攪拌等公知の方法を用いることができるが、中
でも超音波処理を用いると特に容易に撥水性微粉体油性
分散液を調製することができる。超音波処理における周
波数は５ＫＨｚ以上であれば良く１通常は約１０〜１０
０ＫＨｚ程度で行なうことができる。

次に、こうして得られた撥水性微粉体油性分散液を水と
混合する。油性分散液と水との混合条件及び混合方法は
、特に臨界的ではなく、混合比１：１〜１　：　１００
０（重量比）及び温度０℃〜３０℃の条件で、前記と同
様の周波数にて超音波処理することにより、２０分〜１
時間で混合することができる。尚、超音波処理に機械的
攪拌を併用することにより、混合時間を短縮することも
できる。また、超音波処理を長く行うと１分子の強制振
動によって分散系全体の温度が上昇して液滴間の合一が
促進されるため、撥水性微粉体の分散効率が低下する°
、この様な液滴間の合一を防ぐため、冷却しつつ超音波
処理を行って、分散系の温度を３０℃以下に保つと、分
散を効率良く行なうことができる。このように油性分散
液と水とを混合すると、油相に分散していた撥水性微粉
体は容易に水相へ移動し、その後水相を分離取得する。

油性分散液を水と混合後、必要により、混合液を静置し
、水相に残存する油滴を水相から除去した後、水相を分
離取得することができる。このようにして、撥水性微粉
体水性分散液を得る。

油性分散液と水との混合過程における撥水性微粉体の水
相への移行状況は、水相の濁度を測定することにより確
認することができる。この濁度測定は目視によっても可
能である０例えば、有機溶剤としてメチルイソブチルケ
トンを用いて調製したフッ化黒鉛微粉体の油性分散液と
水とを混合する場合、超音波処理開始後数分で油相と水
相の界面の両側で白濁が始まる。この時、手動による攪
拌あるいは機械的攪拌によって水相と油相とを短時間混
合することにより、超音波処理時間を短縮することも可
能である。更に超音波処理を続けると系全体が白濁する
。白濁度が低く、まだ油相と水相の間に分離した界面が
認められる場合には、さらに超音波処理を行うとよい、
生じた白濁系はフッ化黒鉛及び油滴を含む水相部分とフ
ッ化黒鉛及び水滴を含む油相部分から成っている。この
乳化白濁系を静置すると、時間とともに白濁度は減少し
、油滴間又は水滴量同志の合一のため油相と水相に分離
する６分離した水相側にはフッ化黒鉛が分散しているた
め、水相全体は濁度はやや低いが白濁している。この白
濁度はフッ化黒鉛粒子の油相中の初濃度が高い程高い。

前述の様に、本発明に用いうる撥水性微粉体の粒子径は
、好ましくは約０．０１〜０．５μｍであるが、これよ
り大きい粒子径の微粉体が含まれていても差し支えない
０例えば、０．０１−数μｍの粒子径分布を有する撥水
性微粉体を用いる場合、この撥水性微粉体を油相に分散
し、その油性分散液を超音波処理により水と混合した後
静置すると、粒子径約０．５μ■以上の粒子は油相とと
もに水相から分離する。従って、用いる撥水性微粉体に
粒子径が約０゜５μ票以上のものが含まれていても、得
られる水性分散液中には粒子径約０．５μｍ以下の撥水
性微粉体のみが選択的に残り、高い安定性を有する水性
分散液が得られる０本発明の方法は、この様な粒子径の
差による撥水性微粉体の挙動の差を利用して、撥水性微
粉体の粒度分布をある程度調えるのにも　　　　′用い
ることができる。

本発明により得られる撥水性微粉体水性分散液は高い安
定性を有しているため、塩類の混入によっても凝集を起
こしにくく、安定な分散状態を維持することができる。

〔３−４発明の効果〕 本発明は、撥水性微粉体の水性分散液を製造するに際し
、まず撥水性微粉体を、誘電率が１０乃至４０であり水
に難溶の有機溶剤に分散せしめた後、得られる油性分散
液と水とを混合して水相を分離取得することにより撥水
性微粉体水性分散液を製造するという全く新しい発想に
基づいており、特殊な技術や装置を必要とせず、又、界
面活性剤を用いないため、毒性の低い撥水性微粉体水性
分散液を廉価に製造することが出来る。

〔３−５実施例〕 次に１本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本
発明の範囲は実施例に限定されるものではない、実施例
において撥水性微粉体として用いているフッ化黒鉛は、
撥水性の極めて高い微粉体として知られている。フッ化
黒鉛は、フッ素と炭素とを高温下で直接反応させて得ら
れる層状高分子化合物〔一般式：　　（ＣＦｘ）ｎ）で
あり、反応温度及び原料炭素の結晶化度を変えることに
より１種々のＦ／Ｃ比を有するフッ化黒鉛が得られてい
る。

フッ化黒鉛は近年新しい工業材料として注目されてきて
おり、その特異な諸性質から、例えば電池の活物質、潤
滑剤、防濡剤、防汚剤、撥水撥油剤などの用途にその需
要が急増している。フッ化黒鉛についての更に詳しい説
明については１例えば、ソリッド・ステイト・アイオニ
クス、第１巻、第８７〜１１０頁（１９８０年）（Ｓｏ
ｌｉｄ　５ｔａｔｅ　Ｉｏｎｉｃｓ、　Ｖｏｌ、１．　
ｐ、ｐ。

８７−１１０（１９８０））を参照することができる。

尚、以下の実施例において、撥水性微粉体の水相での分
散性の評価は、水相に残存する油滴を水相から除去した
後、水相の濁度を目視により観察することにより行なっ
た。また、得られた撥水性微粉体水性分散液の経時的安
定性及び塩類添加後の安定性の評価も、濁度を観察する
ことにより行なった。

１〜５　び　較例１〜４ 平均粒子径０．２μｍ、粒子径分布０．１μｍ〜４μｍ
（但し、０．１μｍ以下の粒子径のものも約３．２ｗｔ
１含む、）のフッ化黒鉛（ＣＦ）ｎ微粉体（商品名：セ
フボン、セントラル硝子株式会社製）Ｉｇを、第１表に
示した各有機溶剤２０ｆｆ１１中に投入し、２９ＫＨｚ
、１５０Ｗで室温にて５分間超音波処理を行い、フッ化
黒鉛の油性分散液を得た。得られた各油性分散液をそれ
ぞれ１００ｍ１の水中に投入し、２９ＫＨｚ、１５０１
で室温にて２０分間超音波処理を行った。得られた水性
分散液を室温で２４時間静置した後水相を分離取得した
。尚、２４時間静置した時点で、水相が白濁しているも
の及びフッ化黒鉛の分散不良のため水相が白濁していな
いものがあったが、水相が白濁しているものについても
、粗い粒子のフッ化黒鉛が沈澱又は浮上しているのが認
められた０分離取得した水相の白濁度を目視によりｗ４
察することにより、フッ化黒鉛の分散性を調べた。得ら
れた結果を第１表の分散性の欄に示す。

上記で得た水相のうち分散性の良好であった水性分散液
について、更に室温で静置し、目視により経時的に白濁
度を観察することにより水性分散液の安定性を評価した
。得られた結果を第１表の安定性の欄に示す。

去】０１灸 撥水性微粉体水性分散液の安定性に与える塩類添加の影
響を調べるため以下の実験を行なった。

有機溶剤として、メチルイソブチルケトン及びニトロベ
ンゼンを用いて、実施例２及び５と同様の方法によりフ
ッ化黒鉛水性分散液を得た。第２表に示す様に、各種の
濃度を有するＫＣＩ水溶液１００ｇに対し、得られたフ
ッ化黒鉛水性分散液１０ｇ又は１５ｇを添加混合した後
室温で静置し、目視により経時的な状態変化を観察して
安定性を評価した。

結果を第２表に示す。

注）Ｏ・・・・・・良好 Ｘ−・・・・・凝集沈殿

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電率が１０乃至４０であり水に難溶の有機溶剤
   と撥水性微粉体を混合して撥水性微粉体油性分散液とし
   、該油性分散液と水を混合した後水相を分離取得するこ
   とを特徴とする撥水性微粉体水性分散液の製造方法。
2. （２）該有機溶剤の誘電率が１０乃至３５であることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の方法。
3. （３）該撥水性微粉体がフッ化黒鉛であることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記載の方
   法。