(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回型気流式粉砕機に二酸化チタン粗顔料と加熱した粉砕媒気体とを供給して二酸化チタン粗顔料を粉砕する方法において、該粉砕機が二酸化チタン粗顔料と有機化合物とが個別に供給されるものであり、予め該粉砕媒気体に液状の有機化合物を添加混合して混合気体とした後、該粉砕機に供給して二酸化チタン粗顔料を粉砕しながら該顔料粒子表面を該有機化合物で被覆処理することを特徴とする二酸化チタン顔料の製造方法。
【請求項２】
液状の有機化合物が有機化合物溶液であることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
液状の有機化合物が有機化合物分散液であることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項４】
有機化合物溶液が水溶液であることを特徴とする請求項２記載の製造方法。
【請求項５】
有機化合物分散液が水分散液であることを特徴とする請求項３記載の製造方法。
【請求項６】
粉砕媒体となる気体を粉砕機に供給する配管内に液状の有機化合物を添加し、配管内で該有機化合物を気化、または霧化させることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項７】
粉砕媒体となる気体が乾燥空気、または乾燥スチームである請求項１記載の製造方法。
【請求項８】
有機化合物が多価アルコールである請求項１、２又は３記載の製造方法。
【請求項９】
有機化合物がアルカノールアミン、またはその誘導体、またはそれらの混合物である請求項１、２又は３記載の製造方法。
【請求項１０】
有機化合物が有機シリコン化合物である請求項１、２又は３記載の製造方法。
【請求項１１】
有機化合物が高級脂肪酸である請求項１、２又は３記載の製造方法。
【請求項１２】
旋回型の気流式粉砕機が、平面形状がいずれも円形である（１）上部プレート、（２）下部プレート及び（３）粉砕媒気体供給リングから少なくとも構成され、（１）上部プレートと（２）下部プレートの間に（３）粉砕媒気体供給リングが挟まれて成り、（１）上部プレートに二酸化チタン供給用配管が備えられ、（３）粉砕媒気体供給リングに粉砕媒気体供給用配管が備えられ、粉砕媒気体供給用配管の側面に液状の有機化合物の供給口が設けられていることを特徴とする請求項６記載の二酸化チタン顔料の製造方法。
【請求項１３】
有機化合物を二酸化チタン顔料の粒子表面に被覆処理するための旋回型気流式粉砕機であって、平面形状がいずれも円形である（１）上部プレート、（２）下部プレート及び（３）粉砕媒気体供給リングから少なくとも構成され、（１）上部プレートと（２）下部プレートの間に（３）粉砕媒気体供給リングが挟まれて成り、（１）上部プレートに二酸化チタン供給用配管が備えられ、（３）粉砕媒気体供給リングに加熱した粉砕媒気体と有機化合物との混合気体供給用配管が備えられ、該混合気体供給用配管の側面に液状の有機化合物の供給口が設けられていることを特徴とする旋回型気流式粉砕機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【本発明の属する技術分野】
本発明は二酸化チタン顔料に優れた分散性を付与するため、有機化合物を工業的、経済的有利に二酸化チタン顔料に処理する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二酸化チタン顔料は白色度に優れ、隠ペイ性、着色力が高いので、白色顔料として塗料、インキ、プラスチックスなどの分野で広く使用されているが、近年製造工程の省力化や、製品の高外観化のため、分散性の優れた二酸化チタン顔料が求められている。二酸化チタン顔料に優れた分散性を付与する手段として二酸化チタン粒子表面を有機化合物の分散剤、または分散助剤で処理する技術が一般的に知られている。
【０００３】
有機化合物を処理した二酸化チタン顔料を製造する方法として、湿式で処理する方法、乾式で混合、処理する方法など各種が知られているが、湿式法では有機化合物が二酸化チタンに強く吸着、または固着する必要があり、使用できる有機化合物種が大きく限定される。
【０００４】
乾式法では上記のような問題が少なく、二酸化チタン顔料の仕上粉砕として乾式粉砕する際に有機化合物を粉砕機に添加すれば連続的に製造でき、さらに気流式粉砕機を用いれば、粉砕効率が優れているばかりでなく、混合性が良好なので二酸化チタン顔料を仕上粉砕すると同時にその粒子表面に有機化合物を均一に処理することができる。
【０００５】
乾式法で処理する場合、有機化合物が固体であれば二酸化チタンと均一に混合するには予め粉砕、整粒しておく必要があるので、水やアルコールなどの溶媒で溶解しておくことが一般的に行われている。また、有機化合物が液体であっても、二酸化チタンに処理する有機化合物の処理量は、二酸化チタン顔料に対して通常約１％以下と比較的微量であるので、高濃度の原液で添加すると添加速度の調整や、二酸化チタン顔料への歩留まり量の調節が困難であるので、溶媒で希釈しておくことも一般的である。
【０００６】
上記の添加方法では溶媒を最終的に除去する必要があるが、気流式粉砕機では粉砕機内部の温度を上げて有機化合物溶液を粉砕機内で気化、または霧化させているので、この熱によって溶媒を蒸発させ、除去することが可能となる。しかし、この方法では有機化合物溶液が粉砕機内に添加されると同時に急激に膨張するため、添加口近辺の材質を著しく磨耗させ、粉砕機の耐久性を損ねるばかりでなく、磨耗物が混入し製品を汚染する。また、粉砕機内で乱流が発生するので、製品を粉砕機からサイクロンなどの集塵機を用いて回収する際に、排気系から飛散する二酸化チタン顔料の量が多く収率が下がってしまう。収率の低下を防止するために粉砕媒気体の供給量を減らすこともできるが、粉砕効率が低下する。液体の有機化合物を原液で添加する場合でも、二酸化チタンに処理するには気流式粉砕機内部を加温して気化、または霧化させるので同様の問題が生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする問題点】
本発明では以上に述べた従来技術の問題点を克服し、分散性に優れた二酸化チタン顔料を工業的、経済的に有利に製造する方法を提供するためになされたものである。
【０００８】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、液体の有機化合物、液体または固体の有機化合物を溶解または希釈した溶液、及びにそれらの分散液を予め気化、または霧化させた状態で加熱した粉砕媒気体と混合し、気流式粉砕機に供給すれば、粉砕機を磨耗させることなく、また十分な量の粉砕媒気体を供給しても収率を下げることなく、分散性が優れた有機化合物処理の二酸化チタン顔料を製造できるとの知見に基づき本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、気流式粉砕機に二酸化チタン粗顔料と加熱した粉砕媒気体とを供給して二酸化チタン粗顔料を粉砕する方法において、予め該粉砕媒気体に液状の有機化合物を添加混合して混合気体とした後、該粉砕機に供給して二酸化チタン粗顔料を粉砕しながら該顔料粒子表面を該有機化合物で被覆処理することを特徴とする二酸化チタン顔料の製造方法である。
【発明実施の形態】
【００１０】
本発明では、液状の有機化合物を加熱した粉砕媒気体と接触させ、気化、または霧化し、粉砕媒気体との混合気体として気流式粉砕機に供給し、二酸化チタンを粉砕しながらその粒子表面に有機化合物を処理する。このようにして液状の有機化合物を予め気化、または霧化した状態で粉砕機に供給すると、前記の粉砕機の磨耗や、粉砕機内で乱流の発生による収率の低下といった問題が生じ難い。液状の有機化合物はスプレーなどで微細化して供給してもよいが、粉砕媒気体が粉砕機供給用の配管内で高い流速を与えられているなら、液状の有機化合物を該配管内に添加するだけで十分に気化または霧化される。
【００１１】
本発明で用いる液状の有機化合物には特に制限は無く、液体のものの原液、液体または固体のものを溶解または希釈した溶液、及びこれらの分散液などいずれの形態でも良い。溶解、または希釈に用いる溶媒は水、またはアルコールなどの有機溶剤のいずれでもよいが、有機化合物が水に容易に溶解するものであれば、作業性や安全性の点で水が望ましい。また、分散液に用いる分散媒も特に制限は無いが、同様の理由で水が望ましい。疎水性を有する有機化合物はアルコールなどの水との相溶性を有する有機溶媒を少量加えて水溶液とすることもでき、少量の分散剤を用いるなどして水分散液として用いることもできる。有機化合物溶液、または分散液の濃度は添加作業が効率よく行える粘度になるように適宜調節する。
【００１２】
有機化合物種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などの多価アルコールや、トリエタノールアミンなどのアルカノールアミン、またはその誘導体、またはそれらの混合物や、シロキサン、シランカップリング剤などの有機シリコン系化合物、ステアリン酸などの高級脂肪酸など一般的に酸化チタン顔料に適用されるものであれば特に制限は無い。また、2種以上の有機化合物を混合液として用いることもできる。
【００１３】
本発明で用いる気流式粉砕機に特に制限はないが、ジェットミルのような旋回型が粉砕効率が良く、二酸化チタンと有機化合物との混合性も良いので特に好ましい。また、粉砕媒気体は経済性の点で乾燥空気や乾燥スチームが好ましい。本発明では有機化合物が粉砕機への添加前に十分に気化、または霧化していることが必要なので、粉砕媒気体を有機化合物の融点、または溶媒、または分散媒の沸点より少なくとも高い温度に加熱しなければならない。粉砕媒気体の加熱温度は用いる有機化合物種や、溶媒種、分散媒種によって異なるが、例えば有機化合物水溶液や水分散液の場合、１２０〜３００℃が好ましく、さらに好ましくは１２０〜２００℃である。
【００１４】
本発明で有機化合物を処理される二酸化チタンは、ルチル型結晶構造を有するものであっても、アナタ−ゼ型の結晶構造を有するものであっても、それらの混合物のいずれでもよい。また、硫酸法と呼ばれる硫酸チタンを液相で加水分解、焼成する方法で得られたものや、塩素法と呼ばれる四塩化チタンを気相酸化する方法で得られたものや、それらの混合物であっても良い。さらには、有機化合物を処理する前にアルミニウム、ケイ素、チタニウム、ジルコニウムなどの無機物の酸化物、または含水酸化物で被覆されていても良い。
【００１５】
【実施例】
次に実施例によって本発明をさらに説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
実施例１
図1及び図２に示す旋回型気流式粉砕機を用い、粉砕媒気体としての高圧乾燥スチーム（ａ）を約３００℃に加熱して粉砕機の粉砕媒気体供給用配管（４）に供給し、該粉砕媒気体供給用配管（４）に設けた有機化合物溶液供給口（Ａ）よりトリメチロールエタン水溶液を添加し、二酸化チタン・ＣＲ―６０（石原産業（株）製塩素法小粒子径アルミナ処理品）を粉砕しながら、トリメチロールエタンをその粒子表面に処理して試料を調製した。
【００１６】
実施例２
二酸化チタンとしてＣＲ―５０（石原産業（株）製塩素法中粒子径アルミナ処理品）を用いた以外、実施例１と同様の方法で試料を調製した。
【００１７】
実施例３
二酸化チタンとしてＣＲ―５８（石原産業（株）製塩素法大粒子径アルミナ処理品）を用いた以外、実施例１と同様の方法で試料を調製した。
【００１８】
実施例４
二酸化チタンとしてＣＲ―９３（石原産業（株）製塩素法大粒子径アルミナ／シリカ処理品）を用いた以外、実施例１と同様の方法で試料を調製した。
【００１９】
比較例１
粉砕機上部プレート（１）に設けた有機化合物溶液供給口（Ｂ）よりトリメチロールエタン水溶液を添加した以外、実施例１と同様の方法で試料を調製した。
【００２０】
比較例２
二酸化チタンとしてＣＲ―５０を用いた以外、比較例１と同様の方法で試料を調製した。
【００２１】
比較例３
二酸化チタンとしてＣＲ―５８を用いた以外、比較例１と同様の方法で試料を調製した。
【００２２】
比較例４
二酸化チタンとしてＣＲ―９３を用いた以外、比較例１と同様の方法で試料を調製した。
【００２３】
評価１
実施例１〜４、及び比較例１〜4で得られた試料に固定された有機化合物の量を、高周波燃焼式有機物分析器（ＨＯＲＩＢＡ（株）製）を用いて炭素（Ｃ）の含有量として測定した。
【００２４】
評価２
実施例１〜４、及び比較例１〜4で得られた試料の収率を下式で求めた。
収率（％）＝（試料の総回収量÷粉砕前二酸化チタンの総供給量）×１００
【００２５】
評価３
実施例１〜４に示した方法を約１年間実施したが、粉砕機の上部プレート（１）には磨耗は認められなかった。しかし、比較例１〜４に示す方法で同様にしたところ、粉砕機の上部プレート（１）の、特に有機化合物溶液供給口（Ｂ）近辺が著しく磨耗していた。これらの実施例１〜４及び比較例１〜４に示した方法を実施した場合の粉砕機の上部プレート（１）の摩耗度について、摩耗が認められなかったものを○、著しく摩耗していたものを×と評価した。
【００２６】
評価１〜３の結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
0004523684.tif 000002
【００２８】
【発明の効果】
本発明の製造方法では、液状の有機化合物を加熱した粉砕媒気体と接触させ、これと混合することで、予め気化、または霧化した状態で有機化合物溶液、または分散液が気流式粉砕機に供給されるので、粉砕機内で乱流の発生を抑制することができるため、粉砕機の材質を磨耗させること無く、工業的、経済的に有利に分散性の優れた有機化合物処理二酸化チタン顔料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に用いる旋回式気流粉砕機の側面図を示す。
【図２】図２は本発明に用いる旋回式気流粉砕機の上部の平面図を示す。
【符号の説明】
（１）上部プレート
（２）下部プレート
（３）粉砕媒気体供給リング
（４）粉砕媒気体供給用配管
（５）粉砕媒気体供給口
（６）二酸化チタン供給用配管
（７）集塵機
（８）排気ダクト
（Ａ）実施例１〜４で用いた有機化合物溶液供給口
（Ｂ）比較例１〜４で用いた有機化合物溶液供給口
（ａ）粉砕媒気体（乾燥スチーム）
（ｂ）二酸化チタン（粉砕前）
（ｃ）有機化合物処理二酸化チタン顔料（製品）
（ｄ）排気ガス
【図１】
0004523684.tif 000003
【図２】
0004523684.tif 000004