(57)【要約】【課題】流動性、作業性に優れ、造粒による分散性の劣化のない、しかも汎用性の高い造粒二酸化チタン顔料を提供すること。【解決手段】二酸化チタン顔料粉末をバインダーを含まないで造粒してなり、分散度が低くとも−１．５であることを特徴とする造粒二酸化チタン顔料である。さらに、二酸化チタン顔料粉末をバインダーを用いずに０．１〜１０ＭＰａの範囲の圧力で加圧造粒することを特徴とする造粒二酸化チタン顔料の製造方法である。【効果】本発明の造粒二酸化チタン顔料を塗料、インキ、プラスチックス、紙等の各種組成物に配合して用いると、（１）輸送・包装時のハンドリング性や計量精度が改善でき、付着による二酸化チタン顔料の損失を低減できる等、優れた流動性を有し、（２）粉塵の発生が抑制され作業環境を改善できる等、優れた作業性を有し、（３）粉末と同等の分散性を有し、しかも（４）バインダーを用いていないので汎用性が高いものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化チタン顔料粉末をバインダーを含まないで造粒してなり、分散度が低くとも−１．５であることを特徴とする造粒二酸化チタン顔料。
【請求項２】
硬度が１〜２０ｇの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の造粒二酸化チタン顔料。
【請求項３】
二酸化チタン顔料粉末が無機化合物、有機化合物から選ばれる少なくとも１種で表面が被覆されたものであることを特徴とする請求項１記載の造粒二酸化チタン顔料。
【請求項４】
無機化合物がアルミニウム、ケイ素、ジルコニウム、スズの化合物から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項３記載の造粒二酸化チタン顔料。
【請求項５】
有機化合物が多価アルコール、アルカノールアミン、有機ケイ素化合物から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項３記載の造粒二酸化チタン顔料。
【請求項６】
二酸化チタン顔料粉末をバインダーを用いずに０．１〜１０ＭＰａの範囲の圧力で加圧造粒することを特徴とする造粒二酸化チタン顔料の製造方法。
【請求項７】
ロール成形機を用いて加圧造粒することを特徴とする請求項６記載の造粒二酸化チタン顔料の製造方法。
【請求項８】
加圧造粒を少なくとも２回繰り返すことを特徴とする請求項６記載の造粒二酸化チタン顔料の製造方法。
【請求項９】
加圧造粒した後に、分級することを特徴とする請求項６記載の造粒二酸化チタン顔料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は造粒二酸化チタン顔料及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二酸化チタンは可視光の屈折率が高く、白色度、隠ペイ性に優れており、白色顔料として塗料、インキ、プラスチックス、紙等の各種組成物に配合されて広く用いられている。しかし、二酸化チタン顔料粉末は流動性があまり良好ではない。例えば、保管中や前記の各種組成物の製造工程での輸送・移送、フィード、予備混合、包装等の操作の際に、機器の内部で流動不良を生じたり、流動不良により堆積した二酸化チタン顔料粉末が機器内壁に強く付着して機器に閉塞を生じさせる等、生産性を著しく低下させることがある。また、一部の二酸化チタン顔料粉末は発塵性が大きく、作業環境にも影響を与えている。
【０００３】
粉末の流動性及び作業性を改善する方法として、粉末を造粒する技術が提案されている。一般的に粉末の造粒には加圧成形、攪拌成形、押出し成形、転動成形、流動層成形、噴霧乾燥等の機械的な手法が用いられており、ベントナイト、タルク等の粘土鉱物、水、アルコール等の溶媒、ポリビニルアルコール等の高分子化合物等を、成形の際にバインダーとして加えて造粒物の強度を高めている（非特許文献１参照）。また、二酸化チタン等の顔料粉末については、高級脂肪酸またはその金属塩等の分散剤をバインダーとして用いて造粒する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】「造粒ハンドブック」、初版、オーム社刊、１９９１年3月10日、ｐ．１１、２０３−２０４
【特許文献１】特公昭５４−７２８７号公報（第１〜３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記非特許文献１に記載の方法を二酸化チタン顔料粉末に適用する場合、例えば溶媒をバインダーに用いると、溶媒が蒸発する際に二酸化チタン顔料粉末が強固に凝集するため、分散性の低下を来した。そのため、二酸化チタン顔料を一次粒子にまでに再分散させるのに過大なエネルギーを必要とした。また、粘土鉱物や高分子化合物をバインダーとして用いると、適度な硬度を有する造粒物に調整することはできても、白色度、隠ペイ性等の光学特性の低下を来した。一方、前記特許文献１に記載の方法では、分散剤がバインダーとしても作用するので、流動性及び作業性と分散性とのバランスが取れた造粒物が得られるが、上記各種組成物に配合される酸化チタン以外の成分（樹脂成分や添加剤）に適した分散剤を選択する必要があり、適用範囲が大きく限定された。本発明では以上に述べた従来技術の課題を克服し、流動性、作業性に優れ、造粒による分散性の差がほとんど生じない、しかも汎用性の高い造粒二酸化チタン顔料及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らはこれらの課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、バインダーを用いなくても、二酸化チタン顔料の分散性を損なわない造粒二酸化チタン顔料及びその製造方法を見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明は、二酸化チタン顔料粉末をバインダーを含まないで造粒してなり、分散度が低くとも−１．５であることを特徴とする造粒二酸化チタン顔料である。さらに本発明は、二酸化チタン顔料粉末をバインダーを用いずに０．１〜１０ＭＰａの範囲の圧力で加圧造粒することを特徴とする造粒二酸化チタン顔料の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の造粒二酸化チタン顔料を塗料、インキ、プラスチックス、紙等の各種組成物に配合して用いると、（１）輸送・包装時のハンドリング性や計量精度が改善でき、付着による二酸化チタン顔料の損失を低減できる等、優れた流動性を有し、（２）粉塵の発生が抑制され作業環境を改善できる等、優れた作業性を有し、（３）粉末と同等の分散性を有し、しかも（４）バインダーを用いていないので汎用性が高いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は造粒二酸化チタン顔料であって、二酸化チタン顔料粉末をバインダーを含まないで造粒してなり、分散度が低くとも−１．５であることを特徴とする。本発明の造粒二酸化チタン顔料は、流動性、作業性に優れ、しかもバインダーを用いずに造粒されているので汎用性が高く、広範囲の組成物に適用できる。本発明におけるバインダーとは、造粒時に二酸化チタン粒子を結着させる作用を有するものを言い、例えば、ベントナイト、タルク等の粘土鉱物、水、アルコール等の溶媒、ポリビニルアルコール等の高分子化合物、高級脂肪酸またはその金属塩等の分散剤が挙げられる。
【００１０】
本発明における「分散度」は下記の方法で評価したものである。
【００１１】
（分散度の評価方法）
気流式粉砕機（２００ＡＦ型：富士産業社製）を用い、粉砕媒に加圧空気を用いて、造粒二酸化チタン顔料５００ｇを２００ｇ／分の速度で粉砕機に添加して造粒物を粉砕し、元の一次粒子にまで再分散させる。すなわち、造粒前の二酸化チタン顔料粉末の状態に戻す操作を施す。下記の表１に示す処方１にて粉砕前後の試料を各々、容量１３０ｃｃのガラス製容器に仕込み、ペイントコンディショナー（レッドデビル社製）を用いて２０分間分散して分散液を調整した後、下記の表２に示す処方２にて、樹脂成分１重量部に対し二酸化チタン顔料１重量部、固形分体積濃度４６％の塗料とする。これら粉砕前後の試料を用いて作成した塗料を、それぞれ４ミルアプリケーターでガラス板に塗布し、３０分間静置してから、１２０℃の温度で３０分間焼き付け塗膜化する。得られた塗膜の２０°光沢度をグロスメーター（ＧＭ−２６Ｄ型／村上色材研究所製）を用いて計測する。（粉砕前の２０°光沢度）−（粉砕後の２０°光沢度）を算出し、これを「分散度」とする。
【００１２】
本発明ではこの分散度が低くとも−１．５である。即ち、造粒前の二酸化チタン顔料粉末が有する優れた分散性を造粒後も保持している。尚、分散度には特に上限は無いが、本発明においては、通常、粉砕前後で２０°光沢度には有意差が無いので、上限は＋２．０未満となる。従って、本発明の造粒二酸化チタン顔料は、塗料、インキ、プラスチックス、紙等の組成物の製造において工業的に常用される分散機によって剪断力を加えれば、造粒物を一次粒子にまで容易に分散させることができる。
【００１３】
【表１】
2005104997.tif 000002
【００１４】
【表２】
2005104997.tif 000003
【００１５】
また、本発明では、硬度が１〜２０ｇの範囲にあることを特徴とする造粒二酸化チタン顔料である。本発明の造粒二酸化チタン顔料は、前記範囲の硬度を有するので、輸送、移送、保管等の途中では造粒物がほとんど壊れることがない。なお、本発明において硬度は下記方法で算出した値である。
【００１６】
（硬度の測定方法）
電子天秤の上に造粒二酸化チタン顔料を一つ置き、このものを上からスパチュラで圧縮し、破砕した時の天秤の指示値を読み取る。この操作を一試料につき少なくとも２０回繰り返して、それら指示値の平均値を算出し、造粒二酸化チタン顔料の硬度とする。
【００１７】
なお、流動性及び作業性を評価する物性値としては、安息角及び嵩密度を夫々用いた。安息角は、２４メッシュの篩を通した試料を、漏斗を用いて８０ｍｍφの円形テーブル上に山状に注ぎ、試料の山とテーブルと接地角を３箇所で計測し、それらの平均値を用いる。安息角が小さい粉体程、流動性に優れている。本発明の造粒二酸化チタン顔料の安息角は最大でも４５°と小さく、二酸化チタン顔料粉末と比べて良好な流動性を示す。また、二酸化チタン顔料粉末は粒子が小さいので、製造過程で空気を巻き込み易く、流動性以外にも嵩密度が大きく取り扱い難いという作業性に問題もあった。本発明の造粒二酸化チタン顔料は、嵩密度を０．８ｇ／ｃｃ以上に高くすることができ、二酸化チタン顔料粉末と比べて作業性が更に向上する。なお、嵩密度はＪＩＳ  Ｋ５１０１に基づいて測定する。
【００１８】
本発明の造粒二酸化チタン顔料の形状はフレーク状、顆粒状、粒塊状、不定形等特に制限は無く、本発明の効果を損なわない範囲で未造粒の二酸化チタン顔料粉末が含まれていても良い。造粒物の大きさは特に限定されず、流動性、作業性等の所望の効果が得られる範囲で、後述の造粒条件や、分級、壊砕・整粒等の操作により適宜設定することができる。
【００１９】
造粒に用いる二酸化チタン顔料粉末としては、平均粒子径（電子顕微鏡法による一次粒子の５０％粒子径）が０．１〜０．５μｍの範囲の範囲にあるものが、隠ペイ性が高いので好ましく、より好ましい範囲は０．１〜０．４μｍである。その結晶形はルチル型、アナターゼ型のいずれでも良く、またそれらの混合物でも、部分的に非晶質の二酸化チタンが含まれていても良い。また、上記二酸化チタン顔料粉末は、例えば、硫酸チタン溶液を加水分解する所謂硫酸法によって得られるものでも、ハロゲン化チタンを気相酸化する所謂塩素法によって得られるものであっても良く、製造方法は特に限定されない。
【００２０】
一般的に、無機化合物で表面が被覆された二酸化チタン顔料は耐候性・耐光性が、有機化合物の被覆では樹脂成分との親和性が更に改良される。このため、本発明において二酸化チタン顔料粉末としては、予めこれらの少なくとも１種で表面が被覆されたものが好ましい。無機化合物の被覆量は、用途によって異なるが、塗料やインキ組成物に用いる場合は０．１〜１０重量％、プラスチックス組成物の場合は０．０５〜５重量％の範囲が好ましい。有機化合物の好ましい被覆量は通常０．０１〜５重量％の範囲であり、更に好ましい範囲は０．０５〜２重量％である。
【００２１】
本発明で二酸化チタン顔料粉末の表面被覆に用いる無機化合物としては、アルミニウム、ケイ素、ジルコニウム、スズ、チタニウム、アンチモン等の酸化物、水酸化物、水和酸化物、あるいはリン酸塩等が挙げられ、中でも、アルミニウム、ケイ素、ジルコニウム、スズの化合物が好ましい。これらは１種が被覆されていても、２種以上の被覆が積層されたり、２種以上の無機化合物の混合物が被覆されても良く、また、多孔層として被覆されても、緻密層であっても良く、特に制限されない。
【００２２】
本発明で二酸化チタン顔料粉末の表面被覆に用いる有機化合物としては、多価アルコール、アルカノールアミンまたはその誘導体、有機ケイ素化合物、高級脂肪属炭化水素等を用いることができ、中でも、多価アルコール、アルカノールアミン、有機ケイ素化合物が好ましい。具体的には、例えば、多価アルコールとしてはトリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が、アルカノールアミンとしてはトリエチルアミン、トリメチルアミン等が、有機ケイ素化合物としてはジメチルポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン等のポリシロキサン類、アミノシラン、ビニルシラン等のシランカップリング剤、アルキルシラン類、フェニルシラン類、フルオロアルキルシラン類等が、高級脂肪属炭化水素としてはパラフィンワックス、ポリエチレンワックス等が挙げられ、これらが１種被覆されたものであっても、２種以上がを組合せて被覆されたものであっても良い。
【００２３】
次に、本発明は造粒二酸化チタン顔料の製造方法であって、二酸化チタン顔料粉末をバインダーを用いずに０．１〜１０ＭＰａの範囲の圧力で加圧造粒することを特徴とする。本発明の製造方法では、二酸化チタン顔料粉末を前記範囲の圧力で加圧造粒することで、バインダーを用いなくとも、造粒による分散性の低下がほとんどなく、しかも流動性及び作業性に優れた造粒二酸化チタン顔料が得られる。圧力が前記範囲より低いと十分な流動性及び作業性が得られず、高いと分散性が低下してしまう。より好ましい圧力の範囲は、０．１〜５ＭＰａである。
【００２４】
加圧造粒には、ロール成形機、プレス成形機、打錠成形機等の公知の加圧成形機を用いることができ、中でもロール成形機は多量の二酸化チタン顔料粉末を連続造粒できるので工業的に好ましい。造粒時の圧力を前記範囲に制御するには、ロール成形機を用いる場合、ロールのクリアランス、回転数、二酸化チタン顔料粉末の供給量等を調整したり、ロール面の材質を金属、プラスチックス、ゴム等から適宜選択することで行う。ロール成形機としては、例えば、開放式ロール、ブリケッティングロール等が挙げられ、ロール表面は平滑であっても波型であっても良く、凹状のポケットや凸状のブリケットが設けられていてもよく、特に制限は無い。ロール数やロール径は生産量に応じて適宜選択できるが、ロール数は２本のものが一般的である。
【００２５】
加圧造粒を少なくとも２回繰り返すと、得られる造粒二酸化チタン顔料の流動性、作業性及び分散性を調整し易いので、特に好ましい。その方法は、一旦、加圧造粒した顔料を回収し、さらに加圧造粒する、所謂、バッチ式で加圧造粒を繰り返すことでも行えるが、所望の造粒回数に相当する加圧成形機を用意して連続的に加圧造粒を繰り返すと、生産性が良く好ましい。造粒後は振動篩、サイクロン等の乾式分級機を用いて分級するのが好ましく、必要に応じて分級し易い大きさに壊砕・整粒してから分級してもよい。
【実施例】
【００２６】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００２７】
実施例１〜６
二酸化チタン顔料粉末としてタイペーク（登録商標）ＣＲ−５０（石原産業製：酸化アルミニウム被覆）、タイペーク（登録商標）ＣＲ−５０−２（石原産業製：酸化アルミニウム、多価アルコール被覆）、タイペーク（登録商標）ＣＲ−９０（石原産業製：酸化アルミニウム、酸化ケイ素被覆）を用い、それぞれ２０ｋｇを、２本ロール成形機を２機用いて１．４ＭＰａで連続的に加圧造粒した後、目開きが３ｍｍの振動篩で分級して本発明の造粒二酸化チタン顔料を得た。これらを実施例１〜３（試料Ａ〜Ｃ）とする。また、加圧圧力を３．４ＭＰａに変えた以外は実施例１〜３と同様にして造粒二酸化チタン顔料を得た。これらを実施例４〜６（試料Ｄ〜Ｆ）とする。
【００２８】
比較例１
ＣＲ−５０を水に分散させ２００ｇ／リットルの水性スラリーとした後、スプレードライヤー（ＦＬ−１２型：大河原加工機製）を用い、３ミリリットル／分で入口温度２３０℃、出口温度１２０℃で噴霧乾燥して造粒した。これを比較例１（試料G）とする。
【００２９】
比較例２
１４．４ｋｇのＣＲ−５０をプロシェアーミキサー（ＷＢ‐７５型／太平洋機工製）を用い、３０００回転で３分間攪拌して造粒した。これを比較例２（試料H）とする。
【００３０】
比較例３
加圧圧力を１５ＭＰａとした以外は、実施例１と同様にして比較試料の造粒酸化チタン顔料を得た。これを比較例３（試料I）とする。
【００３１】
比較例４〜６
実施例１〜６で用いた二酸化チタン顔料粉末を比較例４〜６（試料J〜L）とする。
た。
【００３２】
実施例１〜６及び比較例１〜３で得られた各試料（Ａ〜Ｉ）の分散度及び硬度を測定した。また、実施例１〜６及び比較例１、２、４〜６の各試料（Ａ〜Ｈ、Ｊ〜Ｌ）について、安息角、嵩密度の測定も行った。
【００３３】
結果を表３に示す。本発明の造粒二酸化チタン顔料は輸送、移送、保管等の途中では造粒物がほとんど壊れることがない程度の硬度を有し、しかも造粒による分散性の低下がほとんどなく、造粒前の二酸化チタン顔料粉末の分散性が保持されていることが判る。また、二酸化チタン顔料粉末より安息角が小さいので流動性に優れ、嵩密度が大きく作業性にも優れていることが判る。噴霧乾燥や攪拌成形では硬度の高い造粒物に造粒できても、造粒前より分散性が低下していることが判る。
【００３４】
【表３】
2005104997.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の造粒二酸化チタン顔料は、分散性、流動性、作業性の何れにも優れたものであるため、このものを塗料、インキ、プラスチックス、紙等の各種組成物に配合して用いるのに有用である。