(57)【要約】【課題】混練に大きな力を要することなく、酸化チタン粉末を主成分とする無機粉末、水および水溶性セルロース誘導体と混練しながらダイから押出して無機粉末成形体を製造しうる方法を提供する。【解決手段】本発明の製造方法は、酸化チタン粉末を主成分とする無機粉末、水および該無機粉末１００質量部あたり０．１質量部〜５質量部の水溶性セルロース誘導体を、前記無機粉末１００質量部あたり１質量部〜５質量部のショ糖脂肪酸エステルと混合して成形材料とし、該成形材料を混練しながらダイから押出して成形することを特徴とする。通常、酸化チタン粉末の結晶型はルチル型、ＢＥＴ比表面積は５〜３０ｍ2／ｇ、粒子径は０．１〜１０μｍ、中心粒子径は０．５〜１μｍ、重装かさ密度は０．２〜０．５ｇ／ｃｍ3である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化チタン粉末を主成分とする無機粉末、水および該無機粉末１００質量部あたり０．１質量部〜５質量部の水溶性セルロース誘導体を、前記無機粉末１００質量部あたり１質量部〜５質量部の親水度９以上のショ糖脂肪酸エステルと混合して成形材料とし、該成形材料を混練しながらダイから押出して成形することを特徴とする無機粉末成形体の製造方法。
【請求項２】
酸化チタン粉末の結晶型がルチル型であり、ＢＥＴ比表面積が５ｍ2／ｇ〜３０ｍ2／ｇであり、粒子径が０．１μｍ〜１０μｍであり、中心粒子径が０．４μｍ〜１μｍであり、重装かさ密度が０．２ｇ／ｃｍ3〜０．８ｇ／ｃｍ3である請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
酸化チタン粉末を主成分とする無機粉末、水および該無機粉末１００質量部あたり０．１質量部〜５質量部の水溶性セルロース誘導体を、前記無機粉末１００質量部あたり１質量部〜５質量部のショ糖脂肪酸エステル類と混合してなる無機粉末成形材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機粉末成形体の製造方法に関し、詳しくは酸化チタン粉末を主成分とする無機粉末を押出成形により成形して成形体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化チタン粉末を含む無機粉末を成形して得られる無機粉末成形体は、これを焼成することにより触媒担体などを製造するための中間体として有用であり、その製造方法として、特許文献１〔特開２００７−２９７２３０号公報〕には、無機粉末として酸化チタン粉末および２０質量％以上の酸化アルミニウム粉末用い、この無機粉末を水および水溶性セルロース誘導体と混練しながらダイから押出して成形する方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９７２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、無機粉末が酸化チタン粉末を主成分とするものである場合には、かかる従来の製造方法では、混練に大きな力を要するという問題があった。
【０００５】
そこで本発明者は、混練に大きな力を要することなく、酸化チタン粉末を主成分とする無機粉末、水および水溶性セルロース誘導体と混練しながらダイから押出して無機粉末成形体を製造しうる方法を開発するべく鋭意検討した結果、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明は、酸化チタン粉末を主成分とする無機粉末、水および該無機粉末１００質量部あたり０．１質量部〜５質量部の水溶性セルロース誘導体を、前記無機粉末１００質量部あたり１質量部〜５質量部の親水度９以上のショ糖脂肪酸エステルと混合して成形材料とし、該成形材料を混練しながらダイから押出して成形することを特徴とする無機粉末成形体の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の製造方法によれば、混練に大きな力を要することなく、酸化チタン粉末を主成分とする無機粉末を水および水溶性セルロース誘導体と混練し、ダイから押出して、無機粉末成形体を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
〔無機粉末〕
本発明の製造方法に適用される無機粉末は、酸化チタン粉末を主成分とするものであり、１００質量％、即ち全量が酸化チタン粉末であってもよいし、酸化チタン粉末の含有量が９０質量％以上で、例えば酸化アルミニウム粉末などのような酸化チタン粉末以外の無機粉末を１０質量％以下で含むものであってもよい。
【０００９】
〔酸化チタン粉末〕
酸化チタン粉末としては通常、結晶型がルチル型のものが用いられる。酸化チタン粉末のＢＥＴ比表面積は通常５ｍ2／ｇ〜３０ｍ2／ｇ、好ましくは１０ｍ2／ｇ〜２０ｍ2／ｇであり、粒子径は通常０．１μｍ〜１０μｍ、好ましくは０．２μｍ〜５μｍであり、中心粒子径は通常０．４μｍ〜１μｍ、好ましくは０．５μｍ〜０．８μｍであり、重装かさ密度は通常０．２ｇ／ｃｍ3〜０．８ｇ／ｃｍ3、好ましくは０．３ｇ／ｃｍ3〜０．６ｇ／ｃｍ3である。
【００１０】
〔水〕
水の使用量は、容易に混練し、ダイから押出して成形することができる程度であればよく、特に限定されるものではないが、成形材料を構成する全固形分の吸液率に対して通常は６０％〜１００％、好ましくは６５％〜９５％である。成形材料を構成する全固形分の吸液率は、ＪＩＳ  Ｋ６２２１(1992)「ゴム用カーボンブラック試験法」に記載の吸油量の試験方法（Ｂ法）に準拠してカーボンブラックに代えて成形材料を構成する全ての固形分を、ＤＰＢ（フタル酸ジブチル）に代えて純水をそれぞれ用いて測定される。
【００１１】
〔水溶性セルロース誘導体〕
水溶性セルロース誘導体とは、セルロースから導かれる誘導体であって水溶性のものであり、その１％水溶液についてＢ型粘度計により測定した粘度が２５０ｍＰａ・ｓ〜１０００ｍＰａ・ｓのものが好ましく使用される。このような水溶性セルロース誘導体としては、例えばユケン工業(株)から市販されている「セランダーＹＢ−１５２Ａ」、信越化学(株)から市販されている「６５ＳＨ−１０００」などが挙げられる。
【００１２】
〔ショ糖脂肪酸エステル〕
ショ糖脂肪酸エステルとは、ショ糖と脂肪酸、例えばステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、オレイン酸、ラウリン酸とのエステル化合物であって、例えばショ糖ステアリン酸エステル、ショ糖パルミチン酸エステル、ショ糖パルミチン酸エステル、ショ糖ミリスチン酸エステル、ショ糖オレイン酸エステル、ショ糖ラウリン酸エステルなどが挙げられる。
【００１３】
ショ糖脂肪酸エステルは、親水度９以上、好ましくは１３以上のものが用いられ、比較的低い圧力でダイから押出しができる点で、好ましくは１５．５以下である。
【００１４】
かかるショ糖脂肪酸エステルとしては、例えば三菱化学フーズ(株)から市販されている「Ｓ−９７０」（ショ糖ステアリン酸エステル、親水度９）、「Ｓ−１１７０」（ショ糖ステアリン酸エステル、親水度１１）、「Ｓ−１５７０」（ショ糖ステアリン酸エステル、親水度１５）、「Ｓ−１６７０」（ショ糖ステアリン酸エステル、親水度１６）、「Ｐ−１５７０」（ショ糖パルミチン酸エステル、親水度１５）、「Ｍ−１６９５」（ショ糖ミリスチン酸エステル、親水度１６）、「Ｏ−１５７０」（ショ糖オレイン酸エステル、親水度１５）、「Ｌ−１６９５」（ショ糖ラウリン酸エステル、親水度１６）などが挙げられる。
【００１５】
〔成形材料〕
本発明の製造方法では、かかる無機粉末を水、水溶性セルロース誘導体、ショ糖脂肪酸エステルと混合して成形材料とする。
【００１６】
水溶性セルロース誘導体の使用量は、酸化チタン粉末１００質量部あたり０．１質量部〜５質量部、好ましくは３質量部以下である。水溶性セルロース誘導体の使用量が０．１質量部未満では、ダイから押出されても成形体としての形状を維持しにくくなり、５質量部を超えると、ダイから押出す際に過大な圧力を要するようになる。
【００１７】
ショ糖脂肪酸エステルの使用量は、酸化チタン粉末１００質量部あたり１質量部〜５質量部、好ましくは３質量部以下である。ショ糖脂肪酸エステルの使用量が１質量部未満では、本発明の効果が十分なものとならず、５質量部を超えると、ダイから押出されても成形体としての形状を維持しにくくなる。
【００１８】
また、添加剤と共に混合してもよい。添加剤としては、例えば酸化チタンゾルなどの無機バインダー、グリセリンなどが挙げられる。
【００１９】
〔混練〕
本発明の製造方法では、かかる成形材料を混練する。混練方法としては、例えば一軸混練押出機、二軸混練押出機などの通常の混練押出機を用いる通常の方法が挙げられる。
【００２０】
〔成形〕
混練押出機により混練されることにより、成形材料は、混練押出機に取付けられたダイから、そのまま押出されて、成形される。ダイとしては通常の成形に用いるものを使用することができ、目的とする成形体の形状に応じて適宜選択される。
【００２１】
このようにして成形材料を押出すことにより、目的の無機粉末成形体を得ることができる。得られた無機粉末成形体は通常、乾燥される。
【００２２】
かくして得られた無機粉末成形体の形状は特に限定されるものではなく、例えば円柱状であってもよいし、中空の筒状であってもよい。
【００２３】
〔無機粉末成形焼成体〕
本発明の製造方法により得られた無機粉末成形体は、例えば、これを焼成することにより無機粉末成形焼成体とすることができる。焼成温度は通常５００℃〜１０００℃である。焼成により得られた無機粉末成形焼成体は、例えば触媒を担持するための担体として有用である。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例により限定されるものではない。
【００２５】
なお、用いた酸化アルミニウム粉末および得られた成形体の評価方法は以下のとおりである。
（１）粒子径
レーザー散乱式粒度分布計〔Ｈｏｎｅｙ Ｗｅｌｌ社製「μトラックＨＲＡ（Ｘ−１００）」〕にて粒子径分布を求めて最小粒子径および最大粒子径を測定した。
（２）中心粒子径
上記で求めた粒子径分布から、質量（重量）基準で累積質量％ヒストグラムを求め、質量百分率５０％に相当する径〔Ｄ50〕として求めた。
（３）ＢＥＴ比表面積
比表面積測定装置〔マウンテック社製、「Ｍａｃｓｏｒｂ  Ｍｏｄｅｌ−１２０１」〕を用いて窒素吸着法により求めた。
（４）重装かさ密度
ホソカワミクロン社製「パウダテスタ  Ｔｙｐｅ−Ｅ」を用いて測定した。
（５）水溶性セルロース誘導体の粘度
純水９９質量部に水溶性セルロース誘導体１質量部を６０℃で溶解させたのち冷却し、Ｂ型粘度計を用いて２６℃で測定した。
（６）吸液率
各実施例および比較例で用いたと同じ酸化チタン粉末、水溶性セルロース、ショ糖ステアリン酸エステルおよびチタニアゾルを各実施例および比較例におけると同じ質量比で混合し、得られた混合物について、ＪＩＳ  Ｋ６２２１(1992)「ゴム用カーボンブラック試験方法」に記載の吸油量の試験方法（Ｂ法）に準拠して、カーボンブラックに代えて上記で得た混合物を、ＤＢＰ（フタル酸ジブチル）に代えて純水をそれぞれ用いて測定を行い、ＤＢＰの使用量に代えて上記で用いた純水およびチタニアゾルに含まれる水分の合計量を用いて、成形材料を構成する全固形分の吸液率を算出した。
【００２６】
実施例１
酸化チタン粉末〔昭和タイタニウム社製「Ｆ−１Ｒ」、ルチル型、ＢＥＴ比表面積１６ｍ2／ｇ、最小粒子径０．３μｍ、最大粒子径３μｍ、中心粒子径０．６μｍ、重装かさ密度０．３５ｇ／ｃｍ3〕１００質量部、水溶性セルロース誘導体〔ユケン工業社製「セランダーＹＢ−１５２Ａ」、粘度３２０ｍＰａ・ｓ、粉末状〕１質量部およびショ糖ステアリン酸エステル〔三菱化学フーズ社製「Ｓ−１５７０」、親水度１５、粉末状〕２質量部を混合し、これに純水２３．３質量部およびチタニアゾル〔堺化学社製「ＣＳＢ」、固形分４０質量％、水分６０質量％〕１２．５質量部を加えて酸化チタン粉末成形材料を得た。この成形材料を構成する全固形分の吸液率は０．３６８ｇ／ｇであり、この成形材料の液充満度は７７％であった。
【００２７】
上記で得た成形材料を一軸混練押出機〔宮崎鉄工社製「ＭＰ−３０」、スクリュー径３０ｍｍ〕に供給速度０．２ｋｇ／分で連続的に供給しながら、上記混練押出機に取付けたダイから連続的に押出して、直径３ｍｍの円柱状の成形体を得た。この混練押出機〔ＭＰ−３０〕には、混練に要する力が過大となると、運転を停止する安全装置が装備されている。混練中、混練に要する力が過大となることはなく、安全装置の作動により運転が停止することはなかった。
【００２８】
比較例１
ショ糖ステアリン酸エステル〔Ｓ−１５７０〕を用いず、純水の使用量を２４．５質量部とした以外は実施例１と同様に操作して成形材料を得、成形体を得ようとしたが、混練中に、混練に要するトルクが過大となり、安全装置が作動して運転停止となる現象が頻発した。なお、この成形材料を構成する全固形分の吸液率は０．３９１ｇ／ｇであり、この成形材料の液充満度は７７％であった。
【００２９】
実施例２
水溶性セルロース誘導体〔セランダーＹＢ−１５２Ａ〕の使用量を２質量部とし、純水の使用量を２５．１質量部とした以外は実施例１と同様に操作して成形材料を得、成形体を得た。この成形材料を構成する全固形分の吸液率は０．３８９ｇ／ｇであり、この成形材料の液充満度は７７％であった。混練中、混練に要する力が大きくなることはなく、安全装置の作動により運転が停止することはなかった。
【００３０】
比較例２
ショ糖ステアリン酸エステル〔Ｓ−１５７０〕を用いず、純水の使用量を２６．７質量部とした以外は実施例２と同様に操作して成形材料を得、成形体得ようとしたが、混練中に、混練に要するトルクが過大となり、安全装置が作動して運転停止となる現象が頻発した。なお、この成形材料を構成する全固形分の吸液率は０．４１７ｇ／ｇであり、この成形材料の液充満度は７７％であった。
【００３１】
比較例３
水溶性セルロース誘導体〔セランダーＹＢ−１５２Ａ〕を使用せず、純水の使用量を２４．１質量部とした以外は実施例１と同様に操作して成形材料を得、成形体を得ようとしたが、混練に要するトルクが過大となり、安全装置が作動して運転停止となった。なお、この成形材料を構成する全固形分の吸液率は０．３８２ｇ／ｇであり、この成形材料の液充満度は７７％であった。
【００３２】
実施例３
水溶性セルロース誘導体〔セランダーＹＢ−１５２Ａ〕の使用量を０．５質量部とし、純水の使用量を２４．５質量部とした以外は実施例１と同様に操作して成形材料を得、成形体を得た。この成形材料を構成する全固形分の吸液率は０．３７１ｇ／ｇであり、この成形材料の液充満度は８０％であった。混練中、混練に要する力が大きくなることはなく、安全装置の作動により運転が停止することはなかった。
【００３３】
実施例４
ショ糖ステアリン酸エステル〔Ｓ−１５７０〕に代えてショ糖ステアリン酸エステル〔三菱化学フーズ社製「Ｓ−１１７０」、親水度１１、粉末状〕２質量部を用いた以外は実施例３と同様に操作して、成形材料を得、成形体を得た。この成形材料を構成する全固形分の吸液率は０．３７１ｇ／ｇであり、この成形材料の液充満度は８０％であった。混練中、混練に要する力が大きくなることはなく、安全装置の作動により運転が停止することはなかった。
【００３４】
実施例５
ショ糖ステアリン酸エステル〔Ｓ−１５７０〕に代えてショ糖ステアリン酸エステル〔三菱化学フーズ社製「Ｓ−１６７０」、親水度１６、粉末状〕２質量部を用いた以外は実施例３と同様に操作して、成形材料を得、成形体を得た。この成形材料を構成する全固形分の吸液率は０．３７１ｇ／ｇであり、この成形材料の液充満度は８０％であった。混練中、混練に要する力が大きくなることはなく、安全装置の作動により運転が停止することはなかったが、押出しに要する圧力は実施例３および実施例４と比較して高い圧力を示した。
【００３５】
比較例４
ショ糖ステアリン酸エステル〔Ｓ−１５７０〕に代えてショ糖ステアリン酸エステル〔三菱化学フーズ社製「Ｓ−５７０」、親水度５、粉末状〕２質量部を用いた以外は実施例３と同様に操作して、成形材料を得、成形体を得ようとしたが、混練に要するトルクが過大となり、安全装置が作動して運転停止となった。なお、この成形材料を構成する全固形分の吸液率は０．３７１ｇ／ｇであり、この成形材料の液充満度は８０％であった。
【００３６】
比較例５
ショ糖ステアリン酸エステル〔Ｓ−１５７０〕に代えてショ糖ステアリン酸エステル〔三菱化学フーズ社製「Ｓ−７７０」、親水度５、粉末状〕２質量部を用いた以外は実施例３と同様に操作して、成形材料を得、成形体を得ようとしたが、混練に要するトルクが過大となり、安全装置が作動して運転停止となった。なお、この成形材料を構成する全固形分の吸液率は０．３７１ｇ／ｇであり、この成形材料の液充満度は８０％であった。