JPWO2021201229A5

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Publication number: JPWO2021201229A5
Application number: JP2022511133A
Authority: JP
Filing date: 2021-04-01
Publication date: 2022-12-16

Description

また、原料粒子として、嵩密度が４０ｇ／Ｌ未満のヒュームドシリカを使用する場合、塩基性水溶液を添加することで原料粒子を凝集処理する際に、容積の大きな処理装置を使用する必要がある。これに加えて、製造されたシリカの嵩密度も低くなる。そして、嵩密度の低いシリカを艶消し剤として使用する場合、塗料用の樹脂組成物中への分散時に、シリカが、樹脂組成物上に浮遊したままの状態で樹脂組成物中への分散が著しく阻害され、樹脂組成物中に均一に分散するのに時間を要したり、あるいは、全く樹脂組成物中に全く分散していかない場合もある。さらに、原料粒子として、嵩密度が４０ｇ／Ｌ未満のヒュームドシリカを使用することで、製造装置のコストが増大すると共に、製造されたシリカを梱包する際の充填重量が少なくなり、輸送コストも増大し易くなる。

一般にヒュームドシリカは極めて嵩密度が低いため、嵩密度の低いヒュームドシリカを塩基性水溶液で処理しようとすると、多量の塩基性水溶液が必要となる。そして、ヒュームドシリカに対して多量の塩基性水溶液を添加した場合、次工程である乾燥工程において、塩基性水溶液が蒸発乾燥する際に、製造されるシリカが著しい収縮を起こして、嵩高い凝集構造を有するシリカを得ることが困難となり易い。したがって、このような観点からも嵩密度を４０ｇ／Ｌ以上とすることが好適である。なお、入手したヒュームドシリカの嵩密度が４０ｇ／Ｌ未満の場合には、脱気プレス機等を用いてヒュームドシリカを圧縮し、嵩密度が４０ｇ／Ｌ～１１０ｇ／Ｌの範囲内に調整したものを塩基性水溶液添加工程に用いればよい。

乾燥工程を経て得られたシリカ（原料粒子に対応する一次粒子が凝集した凝集体）に対しては、粒径や粒度分布を調整するために、通常、粉砕工程を実施することが好ましい。粉砕装置としては、ジェットミル、ピンミルなどの粉砕対象となる粉体の圧縮が生じにくい粉砕装置を使用することが好ましく、特にジェットミルが好ましい。また、このような粉砕装置を用いて乾燥処理後のシリカを粉砕した場合、粒子径^ＣＤ５０と粒径比Ｒとの間には緩い相関関係が観察され、粒子径^ＣＤ５０が小さくなるに従い粒径比Ｒは大きくなる傾向にある。

２．濃度１．４８質量％の水分散液の波長７００ｎｍの光に対する吸光度（τ７００）
τ７００の測定は、Journal of Ceramic Society of Japan １０１[６]、707-712（1993）に開示された測定方法により行った。具体的には、ガラス製のサンプル管瓶（アズワン社製、内容量３０ｍｌ、外径約２８ｍｍ）に粉末サンプル０．３ｇと蒸留水２０ｍｌとを充填した。次に、超音波細胞破砕器（ＢＲＡＮＳＯＮ社製ＤｉｇｉｔａｌＳｏｎｉｆｉｅｒＭｏｄｅｌ２５０、プローブ：１/４インチマイクロチップ）のプローブチップを、サンプル管瓶内に充填した粉末サンプル０．３ｇと蒸留水との混合物の水面下１０ｍｍの位置に設置した。この状態で、出力３９％で（３０Ｗ）、分散時間１８０秒の条件にて超音波攪拌することにより、粉末サンプル０．３ｇを蒸留水に微分散させた水分散液（粉末サンプル０．３ｇ濃度：１．４８質量％）を得た。続いて、得られた水分散液の波長７００ｎｍの光に対する吸光度を分光光度計（日本分光社製、Ｖ－５３０）を用いて測定した。なお、吸光度の測定に用いた測定セルとしては、側面が摺りガラスからなり、かつ、光路長１０ｍｍの石英セルを使用した。

３．嵩密度（ρ）
嵩密度の測定は以下の手順で実施した。まず、容量が１Ｌの樹脂性メスシリンダーを電子天秤の上に設置した後に風袋引きをし、次に、樹脂性メスシリンダーに粉末サンプルを約１Ｌ充填し重量Ｍ（ｇ）を記録する。ついで、タッピング高さ（落下距離）を１０ｃｍとして、手で三十回タッピングを行った後の容積Ｖ（ｍｌ）を測定し、下式（２）に基づき嵩密度ρを計算した。
・式（２）嵩密度ρ＝１０００×Ｍ／Ｖ（ｇ／Ｌ）

８．ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量
シリカ粉末のＤＢＰ吸油量は、あさひ総研社製吸油量測定装置Ｈ５０００型を使用して、ＪＩＳＫ６２１７－４に基づき測定した。

＜塗料の調製＞
塗料用の樹脂組成物（大日精化社製、Ｌｅａｔｈｅｒｏｉｄ（レザロイド）ＬＵ－１５００（芳香族系ウレタン塗料樹脂固形分２０％））５０ｇと、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）３３．３ｇと、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）１６．７ｇと、各実施例および比較例のシリカ粉末２．５ｇとを混合した混合物を、ホモミキサーで８０００ｒｐｍ（周速１１．７ｍ／Ｓ）６分間分散処理することで、塗料（クリアー塗料）を調製した。

（実施例１）
原料粒子として比表面積が３００ｍ^２／ｇ、τ７００が０．０８４、嵩密度が７５ｇ／Ｌ、粒子密度が２.２０９ｇ／ｃｍ^３のヒュームドシリカを用いた。この原料粒子５Ｋｇを内容積３００Ｌのヘンシェル型ミキサー中に投入して攪拌混合した後、ミキサー内に窒素ガスを導入することによりミキサー内の雰囲気ガスを窒素ガスに置換した。続いて、ミキサー内の温度を８０℃に加熱した状態で、濃度２５質量％のアンモニア水２５０ｍｌを一流体ノズルを使用して流量５００ｍｌ／ｈｒにてミキサー内に供給することで、原料粒子をアンモニア水により湿潤させた湿潤混合物を得た。なお、実施例１において原料粒子として用いたヒュームドシリカは、何らの表面処理もなされていないものである。この点は、他の実施例および比較例において原料粒子として用いたヒュームドシリカも同様である。

（比較例７）
原料粒子として比表面積が２９７ｍ^２／ｇ、τ７００が０．０８４、嵩密度が２７ｇ／Ｌ、粒子密度が２．２０８ｇ／ｃｍ^３のヒュームドシリカを用いた。この原料粒子５Ｋｇを内容積３００Ｌのヘンシェル型ミキサー中に投入して攪拌混合した後、ミキサー内に窒素ガスを導入することによりミキサー内の雰囲気ガスを窒素ガスに置換した。続いて、ミキサー内の温度を常温（２５℃）に保持した状態で、濃度１０ｐｐｍのアンモニア水（ｐＨ＝１０．２）７５０ｍｌを一流体ノズルを使用して流量５００ｍｌ／ｈｒにてミキサー内に供給することで、原料粒子をアンモニア水により湿潤させた湿潤混合物を得た。

（比較例１３）
原料粒子として比表面積が２９７ｍ^２／ｇ、τ７００が０．０８４、嵩密度が５４ｇ／Ｌ、粒子密度が２．２０８ｇ／ｃｍ^３のヒュームドシリカを用いた。この原料粒子５Ｋｇを内容積３００Ｌのヘンシェル型ミキサー中に投入して攪拌混合した後、ミキサー内に窒素ガスを導入することによりミキサー内の雰囲気ガスを窒素ガスに置換した。続いて、ミキサー内の温度を７０℃に加熱した状態で、ＪＩＳＫ１４０８で規定される３号ケイ酸ナトリウムを濃度１質量％に希釈したケイ酸ナトリウム水溶液（ｐＨ１０．８）３０００ｍｌをミキサー内に供給することで、原料粒子をケイ酸ナトリウム水溶液により湿潤させた湿潤混合物を得た。