CN116075360A - 球状粒子材料的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种容易控制粒度分布的球状粒子材料的制造方法。具有：造粒工序，将D50为5μm以下的由无机材料构成的原料粒子材料造粒而形成造粒体；以及球状化工序，将上述造粒体加热熔融而形成D50比上述原料粒子材料大的球状粒子材料。作为用于制造具有所需粒度分布的球状粒子材料的基本方法，采用熔融法。为了通过熔融法制造具有所需粒度分布的球状粒子材料，使用造粒体。

Description

球状粒子材料的制造方法
技术领域
本发明涉及由无机材料形成的球状粒子材料的制造方法，特别涉及能够容易地进行粒径控制的球状粒子材料的制造方法。
背景技术
以往制造由无机材料形成的球状粒子材料的方法已知有以下方法等：通过粉体供给器等将由无机材料构成的粒子材料投入至燃烧可燃气体而形成的火焰，进行加热熔融并骤冷，由此连续进行球状化而制造球状粒子材料的方法(熔融法)；在无机材料为金属氧化物时制造由该金属构成的粒子材料，将该粒子材料投入至氧化气氛下使其爆燃，由此连续制造球状粒子材料的方法(VMC法)。
然而，在用于半导体密封树脂用的填料等的情况下，有时要求极高纯度的球状粒子材料。在这种情况下，优选采用以容易精制的金属为原料的VMC法来制造球状粒子材料。
然而，在VMC法中，未必能够制造出任意粒径的球状粒子材料，因此有时不能得到所需粒径的球状粒子材料。
另一方面，熔融法可以根据熔融前的粒子材料的粒径使制造出的球状粒子材料的粒径变化。因此，在想要得到所期望的粒径的球状粒子材料的情况下，通过粉碎等调整熔融前的成为原料的粒子材料，但粒度分布形状会变宽，因此未必能够以尖锐的粒度分布形状得到所需粒径的粒子材料，实施筛分等来调整粒度分布等会造成浪费。另外，成为原料的粉碎粒子材料为粉碎形状，流动性差，不能连续进行粉体供给，因此有时不能稳定制造。
进而，在粉碎时，有时混入来自粉碎介质、粉碎环境的杂质，所制造的球状粒子材料的纯度提高也有限度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-020900号公报
发明内容
本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其应解决的问题在于提供一种比以往更容易控制粒径和粒度分布的球状粒子材料的制造方法。
为了解决上述问题，本发明人等进行了深入研究。首先，作为用于制造具有所需粒径和粒度分布的球状粒子材料的基本方法，采用熔融法。已知为了通过熔融法制造具有所需粒径和粒度分布的球状粒子材料，需要正确控制供于熔融法的原料的粒度分布。因此，已知有效的是使用将粒径比目标球状粒子材料小的原料粒子材料以成为所需粒度分布的方式进行造粒而得到的造粒体。
发现通过由该造粒体利用熔融法制造球状粒子材料，能够制造具有与造粒体的粒度分布相应的粒度分布的球状粒子材料，完成了本发明。也就是说，由于将粒径小的原料粒子材料造粒而形成所需的粒度分布，所以是不需要实施筛分等便可以由原料无浪费地制造球状粒子材料的方法。
解决上述问题的本发明的球状粒子材料的制造方法具有：造粒工序，将D50为5μm以下的由无机材料构成的原料粒子材料造粒而形成造粒体；以及球状化工序，将上述造粒体加热熔融而形成D50比上述原料粒子材料大的球状粒子材料。应予说明，本说明书中的“D50”是从粒径小的一方排列粒子时以体积基准计位于50％位置的粒子的粒径。同样，“D10”、“D90”是从粒径小的一方起位于10％、90％位置的粒子的粒径。
本发明的球状粒子材料的制造方法通过具有将粒径比目标球状粒子材料小的粒子进行造粒的工序，能够由原料粒子材料无浪费地制造具有目标粒度分布的球状粒子材料。
附图说明
图1是实施例中制造的试样1-1～1-5的造粒体的SEM照片。
图2是实施例中制造的条件1～3的球状粒子材料和比较例的SEM照片。
图3是表示实施例中制造的条件1的球状粒子材料和条件3的比较例的各树脂组合物的粘度相对于剪切速率的图。
图4是实施例中制造的试样2-1～2-5的造粒体的SEM照片。
图5是实施例中制造的条件4的球状粒子材料和条件5的比较例的SEM照片。
图6是表示实施例中制造的条件4的球状粒子材料和条件5的比较例的各树脂组合物的粘度相对于剪切速率的图。
图7是实施例中制造的试样3-1～3-3的造粒体的SEM照片。
图8是实施例中制造的条件6～8的球状粒子材料和比较例的SEM照片。
具体实施方式
下面根据实施方式对本发明的球状粒子材料的制造方法进行详细说明。本实施方式的球状粒子材料的制造方法是制造由无机材料构成的球状粒子材料的方法。作为构成球状粒子材料的无机材料，没有特别限定，但可以举出以金属氧化物、例如氧化铝、二氧化硅等为主要成分的无机材料。特别优选由氧化铝构成或以氧化铝为主要成分的无机材料。作为主要成分是指以整体质量为基准含有50质量％以上的成为主要成分的材料，优选是指含有60质量％以上、70质量％以上、80质量％以上、90质量％以上、95质量％以上的成为主要成分的材料。另外，也可以判断在每个单独的球状粒子材料中是否为主要成分。
作为本实施方式的球状粒子材料的用途，特别可以例示分散于树脂材料中而形成树脂组合物的作为填料的用途。特别可以举出作为电子材料用的树脂组合物的填料的用途。特别是通过采用氧化铝作为无机材料并用作树脂组合物的填料，因氧化铝的优异的热传导性而能够期待作为性能非常高的热传导性物质(TIM)的应用。
在应用于电子材料用的填料的情况等下，从绝缘可靠性的确保或与树脂的反应性稳定化的观点出发，优选Na的含量为5ppm以下。进而，特别是在用于接近半导体存储器的IC的部分时，除上述以外，优选α射线的产生量少，因此球状粒子材料优选U和Th的含量分别为5ppb以下，更优选U和Th的总量为5ppb以下。
制造的球状粒子材料的球形度没有特别限定，但可以为0.8以上、0.9以上、0.95以上、0.99以上等。球形度作为如下的值算出：用SEM拍摄照片，根据观察到的粒子的面积和周长，利用(球形度)＝{4π×(面积)÷(周长)2)算出。越接近1，越接近正球。具体而言，采用使用图像分析软件(Asahi Kasei Engineering Corporation：A像君)测定100个粒子而得的平均值。
通过本实施方式的球状粒子材料的制造方法制造的球状粒子材料的粒径没有特别限定，但作为下限值，优选为1μm、2μm、3μm、5μm左右，作为上限值，优选为50μm、70μm、100μm、150μm左右。这些上限值和下限值可以任意组合。
本实施方式的球状粒子材料的制造方法具有造粒工序、球状化工序和其他根据需要而采用的工序。
造粒工序是将原料粒子材料造粒而制成造粒体的工序。对于所制造的造粒体，优选球形度高，例如可以为0.8以上、0.9以上、0.95以上等。
对于原料粒子材料，也优选球形度高，例如可以为0.8以上、0.9以上、0.95以上等。原料粒子材料的粒径比最终制造的球状粒子材料的粒径小而且平均粒径(D50)为5μm以下，除此之外，没有特别限定，但作为D50的上限值，可以例示0.1μm、0.3μm、1μm、3μm作为优选值。
在原料粒子材料的D50与球状粒子材料的D50的关系上作为优选范围，优选球状粒子材料的D50为原料粒子材料的D50的10倍以上，更优选为15倍以上，进一步优选为20倍以上。
原料粒子材料可以由构成球状粒子材料的材料构成。例如，优选由氧化铝、二氧化硅构成。另外，原料粒子材料可以是具有单一组成的材料，也可以是具有不同组成的混合物。原料粒子材料可以采用单纯通过粉碎来控制粒径的材料，通过熔融法、VMC法等制造的材料，进而通过组合这些方法而得的方法、进一步通过分级来控制粒径而得的材料等。
粉碎没有特别限定，但为了避免杂质的混入，优选采用喷射粉碎机等方法。粉碎也可以应用于通过后述的熔融法、VMC法制造的粒子材料来控制粒度分布。
熔融法是将粒子材料投入高温气氛下使其熔融后进行骤冷而粒子化的方法。在熔融状态下由于表面张力而球状化，在此状态下使其骤冷，由此可以得到球形度高的粒子材料。
VMC法是制造金属氧化物的方法，通过使由金属氧化物中包含的金属构成的金属粒子材料在高温氧化气氛下燃烧(爆燃)，生成金属氧化物，进行骤冷，由此可以得到球形度高的粒子材料。
特别是在使金属粒子材料为铝时，由于产生相当的高温而氧化，所以生成的金属氧化物(氧化铝)暂时气化，若该气体在稀薄状态下被骤冷，则成为球状的5μm以下的微粒。因此，VMC法中，不需要粉碎即可得到该微粒，另外，由于该微粒的熔点变低，所以包含该微粒的造粒体容易进行后续的加热熔融，容易得到球形度高的材料，因此优选。
进而，VMC法由于以容易得到纯度高的材料的金属为原料，所以是能够容易地得到杂质的含量得到控制的粒子材料的方法。特别是作为金属粒子材料，优选Na的含量为5ppm以下。进而，优选U和Th的含量分别为5ppb以下，更优选U和Th的总量为5ppb以下。
在造粒工序中，作为进行造粒的方法，没有特别限定，但可以例示将使原料粒子材料分散于分散介质中而得的浆料组合物喷雾并干燥的喷雾法、对旋转的圆盘供给浆料组合物并将与圆盘接触的浆料通过离心力喷雾并干燥的圆盘法、搅拌造粒法、流动床造粒法等。特别是在喷雾法或圆盘法中，浆料组合物的液滴因表面张力而球状化后进行干燥，因此造粒体成为球状，因此可以得到优异的流动性，以及可以使造粒体的粒度分布狭窄，因此优选。
所制造的造粒体优选粒度分布狭窄，例如优选D90/D10为10.0以下，更优选为5.0以下，进一步优选为3.0以下。
浆料组合物优选含有粘合剂。作为粘合剂，优选由高分子材料构成的粘合剂，特别优选采用在后述的球状化工序中被氧化去除的粘合剂、被分解去除的粘合剂。作为粘合剂，可以例示聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等。
作为使用粘合剂的浓度，优选尽可能稀薄，优选的范围因粘合剂的种类而异，但例如以浆料组合物整体质量为基准优选为0.1％～2％左右。粘合剂以完全溶解于分散介质中的量添加，由此可以抑制粘合剂在得到的造粒体中单独析出。为了使粘合剂完全溶解，除了降低粘合剂的浓度的方法之外，还可以举出将分散介质与粘合剂充分混合的方法。特别是通过在添加原料粒子材料之前混合分散介质和粘合剂，可以促进粘合剂的溶解。另外，优选适当调节分散介质的pH或提高溶解时的温度等来提高溶解性。
粘合剂优选以薄薄地被覆原料粒子材料的表面的方式析出而形成造粒体。如果使得粘合剂不会与原料粒子材料无关地单独析出，则在将粘合剂氧化去除的条件下进行后述的球状化工序的情况下，单独析出的粘合剂的部分塌陷等情况得到抑制，从而可以提高所制造的球状粒子材料的球形度。
球状化工序是将造粒体加热并熔融、将构成造粒体的原料粒子材料间熔合而将造粒体一体化的工序。加热时，可以采用粘合剂可分解的条件。例如，可以例示通过在氧化气氛下进行加热来氧化去除粘合剂的方法。作为氧化去除的气氛，可以采用空气、添加了氧的空气、氧等。
作为加热的条件，可以采用与熔融法类似的条件。即，将造粒体投入高温气氛下，使造粒体的各个粒子漂浮，由此在造粒体的粒子分离的状态下进行加热熔融，然后进行骤冷，由此可以将造粒体直接转换为球状粒子材料。
以由作为球状粒子材料的氧化铝构成的情况为例进行说明，作为加热熔融时的温度，可以采用1000℃～4000℃左右，优选采用1500℃～3500℃左右。
为了将造粒体加热熔融，可以使用将可燃气体燃烧而形成的火焰、等离子体等。将造粒体加热熔融后，通过从高温气氛移至低温气氛，熔融的造粒体被骤冷而得到球状粒子材料。得到的球状粒子材料可以通过过滤器、旋风分离器等进行分级并回收。
·其他工序
作为其他工序，可以在将原料粒子材料造粒之前进行表面处理或对得到的球状粒子材料进行表面处理。作为表面处理，可以例示使其与硅烷偶联剂、硅氮烷类等硅烷化合物反应。通过硅烷偶联剂，可以在球状粒子材料的表面引入各种官能团。
进而，可以对所制造的球状粒子材料进行分级操作。例如通过筛分、风力分级等分级操作，可以制造具有所需粒度分布的球状粒子材料。
进而，还可以添加具有1nm～20nm左右的粒径的微细的无机物粒子(二氧化硅等)。微细的无机物粒子的添加量以整体质量为基准可以为0.1％～2％左右。
可以对原料粒子材料进行清洗。在粒径小的原料粒子材料的状态下，含有的杂质容易通过清洗而去除。例如，可以单独或组合利用纯水的清洗、利用包含盐酸等挥发性高的酸的水溶液的酸清洗等进行清洗。
实施例
以下依据实施例对本发明的球状粒子材料的制造方法进行详细说明。
(试验1-1：造粒条件的研究)
为了得到D50为3～10μm左右的造粒体，进行了以下试验。具有该程度的D50的球状粒子材料难以通过VMC法由氧化铝直接制造。作为原料粒子材料，使用氧化铝粒子(D50为0.2μm：超高纯度类型：Admatechs制：AO-902，Na含量小于1ppm，U含量小于1ppb，Th含量小于1ppb)。Na含量使用Agilent Technologies公司制ICP-AES进行分析，U和Th含量使用Agilent Technologies公司制ICP-MS进行分析。使用它进行造粒，制造造粒体(造粒工序)。造粒时，制备浆料组合物。浆料组合物如下制备：相对于原料粒子材料100质量份，将作为粘合剂的PVA(分子量Mw约为10万，JAPAN VAM&POVAL CO.，LTD.制PXP-18，8wt％水溶液)换算成PVA固体成分为1.0质量份，最后以浆料组合物的pH成为10的方式混合氨水(26质量％)。以固体成分浓度成为表1所记载的浓度的方式加入纯水。这里固体成分浓度是指由干燥时残留的固体成分的质量算出的值。
将所制备的浆料组合物使用喷嘴型喷雾干燥器(大川原化工机株式会社制喷嘴型喷雾干燥器NB-12：喷嘴形式RJ-50)造粒。造粒条件将空气压力(喷雾压)和浆料组合物供给量设为表1所记载的值。而且，干燥室入口温度设为150℃，出口温度为88～100℃。将得到的造粒体的D50示于表1。
应予说明，回收方法是在造粒工序后回收造粒体的方法。旋风分离器是能够捕集粒径大致为3μm以上的粒子的分级手段，袋式过滤器是只要是亚微米级的粒子就能够捕集几乎全部量的粒子的分级手段。将得到的各试样的造粒体的SEM照片示于图1。
[表1]
Figure BPA0000334493390000071
由表1可知，造粒体的D50的值即使不改变原料粒子材料的D50也可以通过改变造粒条件来控制。由图1可知，可以得到致密且球形度高的造粒体。特别可知，随着制造的造粒体的D50相对于原料粒子材料的D50变大，可以得到更致密的造粒体。在试样1-1～1-5中，可知造粒体的D50为原料粒子材料的D50的20倍以上，通过造粒体的D50相对于原料粒子材料的D50至少为20倍以上，可以得到优选的造粒体。
(试验1-2)
对于得到的造粒体(试样1-5)，将氧(二次氧)以14Nm3/h供给至炉内，同时将丙烷气体(LPG)5Nm3/h与氧(一次氧)6Nm3/h一起供给并使其燃烧而形成火焰，通过作为进料气体的氧(进料氧)使造粒体漂浮并供给到该火焰中，由此将造粒体熔融，然后骤冷而得到球状粒子材料，通过旋风分离器和袋式过滤器回收该球状粒子材料(球状化工序)。炉内的温度约为2000℃。进料气体的供给速度量在条件1下为10Nm3/h，在条件2下为8Nm3/h。另外，条件3以通过作为一般的氧化铝的制造方法的拜耳法制造的市售品的粉碎状氧化铝粒子的住友化学株式会社制ALM-43(D50：3.7μm)为比较例的试验试样，除此之外，在与条件1相同条件下进行球状化工序的试验。将熔融条件、熔融的试样、得到的球状粒子材料示于表2。
[表2]
Figure BPA0000334493390000081
由表可知，得到的球状粒子材料具有与原料粒子材料相同程度的纯度，通过将通过纯度容易提高的VMC法制造的粒子用于原料粒子材料，可以得到纯度高的球状粒子材料。
可知由于球状粒子材料的粒径取决于造粒体的粒径，所以只要改变造粒条件就可以制造任意大小的球状粒子材料。具体而言，得到的球状粒子材料的D50在条件1下为4.4μm，在条件2下为4.7μm。由于造粒体的D50为4.0μm，所以可以说所得到的球状粒子材料和造粒体的粒径几乎相同程度。即，可知如果通过造粒工序预先调整粒径和粒度分布，则可以通过球状化工序得到将它们维持在相同程度的熔融球状粒子。
特别是在这次的喷雾法中，容易控制造粒体的粒径和粒度分布。可知如D90/D10低于3.0的粒度分布非常尖锐的材料不需要实施筛分等，便可以由原料无浪费地制造球状粒子材料。另外，得到的球状粒子材料在条件1的情况下为0.98，在条件2的情况下为0.97，也如图2所示，可以得到球形度高的材料。认为是因为原料粒子材料为5μm以下的微粒，熔点变低，因此包含大量该材料的造粒体容易进行之后的加热熔融，容易得到球形度高的材料。
另一方面，与上述不同，在使用了ALM-43的比较例中，可知即使在与上述相同条件下熔融，也有时会混入未完全熔融的材料。由此，降低熔融后的球形度。
图3表示将在条件1下得到的球状粒子材料和在条件3下得到的比较例以成为体积基准计为80％的方式分别分散于东都化成株式会社制液状环氧树脂ZX-1059而得到的液体通过流变仪、TA Instruments公司制ARES-G2进行粘度测定的结果。可知在条件1下得到的液状树脂组合物的流动性高，粘度低。认为这是因为在条件1下得到的球形度极高。
(试验2-1)
为了得到D50为70～80μm左右的造粒体，进行了以下试验。具有该程度的D50的球状粒子材料也难以通过VMC法由氧化铝直接制造。作为原料粒子材料，使用粒径不同的两种氧化铝粒子(原料粒子材料A：D50为9.0μm：Admatechs制：通常纯度类型AO-509，Na含量小于1ppm)和(原料粒子材料B：D50为0.2μm：Admatechs制：通常纯度类型AO-502，Na含量小于1ppm)，进行造粒，制造造粒体(造粒工序)。应予说明，Na含量使用Agilent Technologies公司制ICP-AES进行测定。
造粒时制备浆料组合物。浆料组合物将原料粒子材料A和原料粒子材料B的组成比(质量份)设为表2所示的值。将混合了原料粒子材料A和原料粒子材料B的浆料组合物的平均粒径视为原料粒子材料的D50。将作为粘合剂的PVA(分子量Mw约为10万，JAPAN VAM&POVAL CO.，LTD.制PXP-18，8wt％水溶液)以换算成PVA固体成分为1.0质量份、固体成分浓度成为表3所示的值的方式加入纯水，然后添加氨水(26质量％)直到pH成为表2所示的值。
将所制备的浆料组合物使用圆盘型喷雾干燥器(大川原化工机株式会社制：OUDT-25，圆盘形式MC-125)造粒。作为造粒条件，将圆盘转速、干燥室入口温度和出口温度示于表3。浆料组合物的供给量为68kg/h。
[表3]
Figure BPA0000334493390000101
在试样2-1～2-5中，D50为70～80μm左右。由表3和图4可知，通过提高原料粒子材料B的含有率，原料粒子材料D50(组合物平均粒径)变小。可知与此相伴，造粒体的球形度上升。特别是，如果造粒体的D50为原料粒子材料D50(组合物平均粒径)的15倍以上，则造粒体的球形度超过0.90，因此可以得到优异的流动性，可期待在熔融工序中粉体供给稳定。进而，如后所述，熔融后的球状粒子材料的球形度变得极高。
(试验2-2)
以试样2-3的造粒体为实施例的试验试样，以通过作为一般的氧化铝的制造方法的拜耳法制造的市售品的氧化铝粒子(住友化学株式会社制AL-420A，D50：95μm)为比较例的试验试样，进行球状化工序的试验(条件4、条件5)。应予说明，AL-420A以成为与试样2-3的造粒体相同程度的粒径和粒度分布形状的方式预先进行筛分而调整。
作为球状化工序的条件，条件4、条件5均将氧(二次氧)以82Nm3/h供给至炉内，同时将丙烷气体(LPG)35Nm3/h与氧(一次氧)82Nm3/h一起供给并使其燃烧而形成火焰，使试验试样以21～23kg/h的速度漂浮于作为进料气体的氧(进料氧)12Nm3/h并供给到该火焰中，由此将造粒体熔融，然后骤冷而得到球状粒子材料，通过旋风分离器回收该球状粒子材料。炉内的温度约为2300℃。将各个球状粒子材料的物性示于表4。另外，将得到的球状粒子材料的SEM照片示于图5。
[表4]
Figure BPA0000334493390000102
由表4和图5可知，尽管相同的熔融条件，球形度在条件4为0.98与在条件5(比较例)为0.94不同，可以得到球形度极高的球状粒子材料。认为这是因为如上所述造粒体(试样2-3)的球形度为0.97，由于优异的流动性而在熔融工序中实现了粉体供给的稳定化。
这里，认为如条件5(比较例)所示通常存在粒径越大越难以球状化的倾向，但条件4的原料粒子材料包含5μm以下的微粒，因此认为容易加热熔融并容易得到球形度高的材料。
另外，这次也可知如D90/D10低于3.0的粒度分布非常尖锐的材料不需要实施筛分等，便可由原料无浪费地制造球状粒子材料。
图6表示将在条件4下得到的球状粒子材料和在条件5下得到的比较例以成为体积基准计为85％的方式分别分散于东都化成株式会社制液状环氧树脂ZX-1059而得到的液体通过流变仪进行粘度测定的结果。可知在条件4下得到的液状树脂组合物的流动性高，粘度低。认为这是因为在条件4下得到的球形度极高。
进而，Na的值在实施例中显示出与原料粒子材料同等的低值。因此，可知通过提高原料粒子材料的纯度，也可以提高所制造的球状粒子材料的纯度。例如，可知对于U、Th的含量，也可以通过降低原料粒子材料的含量来降低。
(试验3-1)
为了得到D50为20～30μm左右的造粒体，进行了以下试验。具有该程度的D50的球状粒子材料也难以通过VMC法由氧化铝直接制造。作为原料粒子材料，使用粒径不同的3种氧化铝粒子(原料粒子材料A：D50为9.0μm：Admatechs制：通常纯度类型AO-509，Na含量小于1ppm)、(原料粒子材料B：D50为0.2μm：Admatechs制：通常纯度类型AO-502，Na含量小于1ppm)、(原料粒子材料：D50为0.2μm：超高纯度类型：Admatechs制：AO-902，Na含量小于1ppm，U含量小于1ppb，Th含量小于1ppb)，进行造粒，制造造粒体(造粒工序)。将得到的各个造粒体的SEM照片示于图7。
造粒时制备浆料组合物。浆料组合物是以表5所示的值混合原料粒子材料A和原料粒子材料B的组成比(质量份)而得的组合物、分别单独使用原料粒子材料B、原料粒子材料C而得的组合物这3种。这里，将混合了原料粒子材料A和原料粒子材料B的浆料组合物的平均粒径视为原料粒子材料的D50。
另外，作为单独粘合剂，换算成PVA固体成分混合了1.0质量份的PVA(分子量Mw约为10万，JAPAN VAM&POVAL CO.，LTD.制PXP-18，8wt％水溶液)。以固体成分浓度成为表5所示的值的方式加入纯水后，添加氨水(26质量％)直到pH成为表5所示的值。
将所制备的浆料组合物使用圆盘型喷雾干燥器(大川原化工机株式会社制：OUDT-25，圆盘形式MC-125)造粒。作为造粒条件，将圆盘转速、干燥室入口温度和出口温度示于表5。浆料组合物的供给量为35kg/h。
[表5]
Figure BPA0000334493390000121
在试样3-1～3-3中，D50为20～30μm左右。由表5和图7可知，通过提高原料粒子材料B的含有率，原料粒子材料D50(组合物平均粒径)变小。伴随于此，确认到造粒体的球形度上升。特别是可知，如果造粒体的D50为原料粒子材料D50(组合物平均粒径)的20倍以上，则造粒体的球形度为0.95以上。
(试验3-2)
以试样3-1～3-3的造粒体为实施例的试验试样，进行球状化工序的试验(条件6～条件8)。
作为球状化工序的条件，条件6～条件8均将氧(二次氧)以82Nm3/h供给至炉内，同时将丙烷气体(LPG)35Nm3/h与氧(一次氧)82Nm3/h一起供给并使其燃烧而形成火焰，使试验试样以40～80kg/h的速度漂浮于作为进料气体的氧(进料氧)12Nm3/h而供给到该火焰中，由此将造粒体熔融，然后骤冷而得到球状粒子材料，通过旋风分离器回收该球状粒子材料。炉内的温度约为2300℃。
将各个球状粒子材料的物性示于表6，图8表示SEM照片。
[表6]
Figure BPA0000334493390000122
与上述其他粒径的情况同样，得到的球状粒子材料具有与原料粒子材料相同程度的纯度，因此可以说通过将利用纯度容易提高的VMC法制造的粒子用于原料粒子材料，可以容易地得到纯度高的球状粒子材料。
确认了由于球状粒子材料的粒径取决于造粒体的粒径，所以只要改变造粒条件就可以制造任意大小的球状粒子材料。即，如果通过造粒工序预先调整粒径和粒度分布，则可以得到将它们维持在相同程度的熔融球状粒子。
另外，如表6和图8所示，确认了即使是在本条件下得到的球状粒子材料，球形度也极高。
这样，根据本发明，可以无浪费地得到不仅Na含量极少，U、Th含量也极少，极高的球形度且任意粒径和尖锐的粒度分布的球状粒子材料。

Claims (10)

1.一种球状粒子材料的制造方法，具有：
造粒工序，将D50为5μm以下的由无机材料构成的原料粒子材料造粒而形成造粒体；以及
球状化工序，将所述造粒体加热熔融而形成D50比所述原料粒子材料大的球状粒子材料。
2.根据权利要求1所述的球状粒子材料的制造方法，其中，所述球状粒子材料的D50为所述原料粒子材料的D50的10倍以上。
3.根据权利要求1或2所述的球状粒子材料的制造方法，其中，所述造粒工序是通过将所述原料粒子材料、粘合剂和分散介质的混合物即浆料组合物喷雾干燥而造粒的工序，
所述球状化工序是在于氧化气氛下能够将所述粘合剂氧化去除的条件下进行的工序。
4.根据权利要求3所述的球状粒子材料的制造方法，其中，所述浆料组合物中的所述粘合剂完全溶解于所述分散介质。
5.根据权利要求3或4所述的球状粒子材料的制造方法，其中，所述浆料组合物的pH为9以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的球状粒子材料的制造方法，其中，所述无机材料以整体质量为基准含有50％以上的氧化铝，
所述原料粒子材料是通过爆燃工序来制造的，该工序通过使由金属铝构成的金属粒子材料在氧化气氛下爆燃而制成氧化铝。
7.根据权利要求6所述的球状粒子材料的制造方法，其中，所述金属粒子材料的Na的含量为5ppm以下，
所述球状粒子材料的Na的含量为5ppm以下。
8.根据权利要求6或7所述的球状粒子材料的制造方法，其中，所述金属粒子材料的U和Th的含量为5ppb以下，
所述球状粒子材料的U和Th的含量为5ppb以下。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的球状粒子材料的制造方法，其中，所述造粒体的D50为所述原料粒子材料的D50的10倍以上。
10.根据权利要求9所述的球状粒子材料的制造方法，其中，所述球状粒子材料的D90/D10为3.0以下。
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