JP2000000458A

JP2000000458A - 水性分散体と水性分散体中の粗大粒子の測定方法

Info

Publication number: JP2000000458A
Application number: JP10191443A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Motonari; 正之元成; Masayuki Hattori; 雅幸服部; Akira Iio; 章飯尾
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1998-04-13
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2000-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】長時間保管しておいても増粘してゲル化した
り、沈降物が発生したりすることのない分散安定性の良
好な無機粒子の水性分散体を提供する。【解決手段】無機粒子の水性分散体であって、パーテ
ィクルセンサの被測定位置を吸引サンプラーにより吸引
されて通過する液中の粒径１．３μｍ以上の粒子数をパ
ーティクルカウンタにより計数して３０重量％の濃度換
算した１ｍｌ当りの粒子数が１８００００以下であり、
且つ、平均粒子径が０．０５〜０．９μｍの範囲にあ
る、ことを特徴とする水性分散体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化粧品、塗料、半
導体ウェハ等の研磨用スラリー等に用いることができ、
保管中の増粘やゲル化或いは沈降分離等の問題が無く、
安定性に優れた水性分散体、例えば無機粒子の水性分散
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、化粧品、塗料、半導体ウェーハ等
の研磨用スラリーには、不純物が極めて少ない高純度な
原料として、例えばヒュームド法（高温火炎加水分解
法）のような気相法により合成した無機粒子（以下「ヒ
ュームド法無機粒子」という）が用いられている。しか
し、ヒュームド法無機粒子は２次凝集が激しいため、そ
の水性分散体を製造する場合には水中にて凝集体を破壊
・解砕する必要がある。この凝集体の破壊・解砕が不十
分なために粗大粒子が多い場合は、保管中に水性分散体
が経時的に増粘したり、ゲル化して全く流動性を失って
使用できなくなるという問題や、保管中に凝集体が沈殿
して分離するという問題が起こる。従来、無機粒子の凝
集体を破壊・解砕して水性分散体を製造する方法とし
て、ワーリングブレンダーやハイシェアミキサーのよう
な高速撹拌型の分散装置を使用する方法（特開平３−５
０１１２）や、ジェットストリームミキサーのような粉
体導入混合分散機、歯付きコロイドミル／ディゾルバー
／スキム攪拌機を組み合わせた装置（日本アエロジル
（株）カタログＮｏ．１９「アエロジルの取り扱い方
法」Ｐ３８）が知られている。しかし、何れの方法によ
る場合も、凝集体を十分に破壊・解砕することができ
ず、多数の粗大粒子が存在するという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
技術的課題を背景になされたもので、長時間保管してお
いても増粘してゲル化したり、沈降物が発生したりする
ことのない分散安定性の良好な無機粒子の水性分散体を
提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、無機粒子の水
性分散体であって、水性分散体中の無機粒子の濃度を３
０重量％に換算したとき、粒径１．３μｍ以上の粒子数
が１ｍｌ当り１８００００以下であり、且つ、平均粒子
径が０．０５〜０．９μｍの範囲にある、ことを特徴と
する水性分散体である。また、本発明は、上記に於い
て、水性分散体が、攪拌ブレードを副回転軸により回転
させつつ副回転軸を主回転軸により回転させる方式の混
練機の混練槽内の水系媒体中に、無機粒子を添加して分
散して得られる、ことを特徴とする水性分散体である。
また、本発明は、無機粒子の含有量が１重量％以上の無
機粒子水性分散体またはその希釈水性分散体を、光ビー
ムを照射する検出位置を通過させ、該検出位置を通過す
る光ビーム量をフォトセンサで検出し、該検出値と上記
光ビーム照射光量に基づいて所定粒径（例：粒径１．３
μｍ）以上の粒子の通過量を求めることを特徴とする無
機粒子水性分散体中の粗大粒子の測定方法である。上記
粒径１．３μｍ以上の粒子数はリオン株式会社社製の光
遮断方式の粒子検出用センサであるパーティクルセンサ
ＫＳ−６０、同社製の粒子計数器であるパーティクルカ
ウンタＫＬ−１１により測定する。平均粒子径は、大塚
電子株式会社製の『ＬＡＳＥＲＰＡＲＴＩＣＬＥＡ
ＮＡＬＹＺＥＲＳＹＳＴＥＭＰＡＲ−▲３▼』を用
いて動的光散乱法で測定する。本発明の分散後の無機粒
子は２次粒子或いは２次粒子と１次粒子から成る。分散
後の無機粒子の平均粒子径が０．０５μｍ未満であると
水性分散体の粘度が大き過ぎて取り扱いが困難になる。
０．９μｍを超えると、安定性が悪くなって沈降が生ず
る。この粒子径は、無機粒子原料の種類の選択、混練り
時の固形分濃度などによりコントロールすることができ
る。本発明の水性分散体は、例えば、化粧品、塗料、コ
ーティング剤、半導体ウェーハの研磨用スラリー等に用
いることができる。

【０００５】１．パーティクルセンサＫＳ−６０とシリ
ンジサンプラーＫＺ−３０ＷとパーティクルカウンタＫ
Ｌ−１１とによる計数．無機粒子水性分散体中の粗大粒
子は、無機粒子の含有量が１重量％以上の無機粒子水性
分散体またはその希釈水性分散体を、光ビームを照射す
る検出位置を通過させ、該検出位置を通過する光ビーム
量をフォトセンサで検出し、該検出値と上記光ビーム照
射光量に基づいて所定粒径（例：粒径１．３μｍ）以上
の粒子の通過量を求めることによって測定することがで
きる。図１は、リオン株式会社社製の光遮断方式の粒子
検出用センサであるパーティクルセンサＫＳ−６０の検
出位置を通過する際の流量が所定流量（例えば１０ｍｌ
／ｍｉｎ）となるように同社製のシリンジサンプラーＫ
Ｚ−３０Ｗで吸引しつつ、流速が安定した状態での所定
体積（例えば１ｍｌ）当りの所定粒径（例えば粒径１．
３μｍ）以上の粒子数を同社製の粒子計数器であるパー
ティクルカウンタＫＬ−１１により計数する構成を示
す。この構成の測定装置では、センサＫＳ−６０の透明
なフローセル（試料液体の流路）部に交わるように光ビ
ームを照射し、受光側に到達する光を同センサＫＳ−６
０で検出し、被照射領域を通過する粒子によって透過光
が減少することに起因するパルスに基づいてカウンタＫ
Ｌ−１１により被照射領域通過粒子の粒径と個数とを求
めている。この方式を光遮断方式という。なお、光源と
してはＬＥＤランプが用いられ、受光部にはフォトダイ
オードが用いられている。パーティクルセンサＫＳ−６
０とシリンジサンプラーＫＺ−３０Ｗとパーティクルカ
ウンタＫＬ−１１とにより構成される測定装置は、本
来、微粒子数が非常に少ない液体（非常に純度の高い液
体）中の微粒子数の測定に用いられる装置であるが、本
願では、微粒子数が非常に多い水性分散体中の微粒子数
の測定に用いている。このため、本願では、測定対象の
水性分散体を例えば１００倍の体積のイオン交換水で希
釈して該希釈液中の微粒子数を測定し、該測定値から上
記イオン交換水中の微粒子数の測定値を減算し、該減算
結果を希釈前の濃度に換算することにより、当該水性分
散体中の微粒子数を求めている。なお、パーティクルセ
ンサＫＳ−６０は、測定可能な粒径の範囲が１〜４０μ
ｍ、試料流量が略１０ｍｌ／分、個数濃度が０〜２００
０個／ｍｌで、計数損失が５％以下のセンサである。ま
た、このセンサＫＳ−６０と、シリンジサンプラーＫＺ
−３０Ｗ及びパーティクルカウンタＫＬ−１１を組み合
わせることにより０．１ｍｌ単位の測定が可能である。

【０００６】２．無機粒子．本発明で用いられる無機粒
子の製造方法として、例えば気相法、湿式法、ゾルゲル
法等が挙げられる。気相法としては、ヒュームド法（高
湿火炎加水分解法）、ナノフェーズテクノロジー社法
（金属蒸発酸化法）等が挙げられる。また、天然に産出
する無機化合物を粉砕、精製及び／又は分級等行う製造
法も挙げることができる。好ましくは気相法、更に好ま
しくはヒュームド法で製造された無機粒子である。気相
法で得られる無機粒子は高純度であり好ましく、また、
ヒュームド法で得られる無機粒子は高純度の上、比較的
安価であるため特に好ましい。無機粒子としては、酸化
ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニ
ウム、酸化アンチモン、酸化クロム、酸化ゲルマニウ
ム、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化鉄、酸化
マンガン、酸化セリウム等の金属酸化物を例示すること
ができる。これらの中では、酸化ケイ素、酸化アルミニ
ウム、酸化チタン、酸化セリウムが特に好ましい。分散
に供する無機粒子は、一般には粉体であり、小さな粒子
（一次粒子という）の凝集体（二次粒子という）として
存在している。この一次粒子の平均粒子径は、通常、
０．００５〜１μｍである。

【０００７】３．分散方法の例．（ａ）概要．本発明の水性分散体は、例えば、攪拌ブレ
ードを副回転軸により回転させつつ副回転軸を主回転軸
により回転させる方式の混練機の混練槽内の水系媒体中
に上述の無機粒子を添加して分散させることにより得る
ことができる。なお、攪拌ブレードを副回転軸により回
転させつつ副回転軸を主回転軸により回転させる方式
は、一般的に、遊星方式と呼ばれる。

【０００８】（ｂ）遊星方式の混練機．図２は遊星方式
の混練機を模式的に示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側
面図である。図示のように、遊星方式の混練機の混練槽
10内には、副回転軸ａの周囲を矢印方向へ回転する攪拌
ブレード11a と、副回転軸ｂの周囲を矢印方向へ回転す
る攪拌ブレード11b が設けられているとともに、これら
２個の副回転軸ａ，ｂを矢印方向へ回転させる主回転軸
ｃが設けられている。即ち、遊星方式の混練機とは、攪
拌ブレードが副回転軸の周囲を回転（自転）し、且つ、
副回転軸が主回転軸の周囲を回転（公転）するように構
成された混練機である。このように設けられた攪拌ブレ
ード11a,11b は複雑な軌跡で運動するため、混練槽内の
流体は均一に混練され、凝集体は十分に分断され、その
結果、多量の粉体を比較的少量の液体中に効率良く分散
することが可能となる。なお、図２では、副回転軸がａ
とｂの２本の場合が示されているが、副回転軸は１本で
もよく、３本以上でもよい。また、副回転軸を複数本設
ける場合は、各副回転軸を等間隔に設けてもよく、等間
隔でなくともよい。また、図２では、１本の副回転軸当
り２枚の攪拌ブレードが１組として設けられているが、
１枚の攪拌ブレードでもよく、３枚以上の攪拌ブレード
を１組として設けてもよい。また、攪拌ブレードの副回
転軸と同軸に又は攪拌ブレードの副回転軸とは別軸に高
速回転翼を設けて、該高速回転翼により凝集体の分断・
分散能力を更に向上させてもよい。また、図２では、主
回転軸ｃ及び副回転軸ａ，ｂが、何れも上面視で反時計
方向へ回転する場合が示されているが、主回転軸と副回
転軸の回転方向を相互に反対方向に設定して、攪拌ブレ
ードの運動の軌跡を変えてもよい。また、図２では、攪
拌ブレード11a,11b が、両端部間で湾曲するとともに捩
じれている、所謂ひねり形状の場合が示されているが、
攪拌ブレードの形状としては、混練槽内の流体を均一に
混練でき、凝集体を十分に分断でき、その結果として、
多量の粉体を比較的少量の液体中に効率良く分散させる
ことができる形状であれば、他の形状を採用してもよ
い。上記の要請を満たす遊星方式の混練機としては、例
えば、下記の名称で提供されている混練機が挙げられ
る。例えば、万能混合攪拌機（ダルトン（株）製）、ユ
ニバーサルミキサー（（株）パウレック製）、ＫＰＭパ
ワーミックス（（株）栗本鐡工所）、プラネタリーニー
ダーミキサー（アシザワ（株）製）、Ｔ．Ｋ．ハイビス
ディスパーミックス（特殊機化工業（株）製）、プラネ
タリーディスパー（浅田鉄工（株））等が好ましく用い
られる。特に、自転・公転運動を行う攪拌ブレードと高
速回転翼（ディスパー）を組み合わせた装置であるプラ
ネタリーディスパーや、Ｔ．Ｋ．ハイビスディスパーミ
ックスが、多量の粉体を比較的少量の液体中に短時間で
均一化に分散させ得るため、好ましい。

【０００９】（ｃ）分散時の濃度．無機粒子を水系媒体
中で分散する濃度としては、３０〜７０重量％、好まし
くは３５〜６０重量％であり、さらに好ましくは４０〜
５０重量％である。固形分濃度が３０重量％以下では分
散効率が悪いため、得られた水性分散体中に凝集物が多
量に残り、保管中に沈降・分離する問題が生じたり、増
粘してゲル化する場合もある。一方、濃度が７０重量％
以上と高すぎると、分散装置の負荷が大きすぎて攪拌動
作が停止する問題が生じたり、その状態で無理に攪拌動
作を続けると過剰に分散されてしまうため、再凝集によ
り１０μｍ以上の粗大粒子が多量に発生する場合もあ
る。

【００１０】（ｄ）添加方法．無機粒子は、連続的また
は間欠的に添加しながら水系媒体中に分散処理すること
が望ましい。はじめから必要量の粉体を添加すると、均
一に分散させることが困難なばかりでなく、負荷が大き
すぎて攪拌機が停止するという問題も生ずる。添加する
方法としては、固形分濃度２０重量％程度までは速やか
に投入し、その後は、混練機の電流値（負荷）を監視し
つつ過負荷にならないように粉体を連続的または間欠的
に添加すると良い。粉体の投入装置としては、スクリュ
ーで搬送する方式等を挙げることができる。

【００１１】（ｅ）アルカリ又は酸の添加．上述の分散
体に、酸又はアルカリを添加すると、最終的に得られた
無機粒子の水性分散体の安定性が向上するため好まし
い。酸を添加する場合は、最終的に希釈した後に得られ
る無機粒子の水性分散体のｐＨが７〜２の範囲が好まし
い。また、アルカリを添加する場合は、最終的に希釈し
た後に得られる無機粒子の水性分散体のｐＨが７〜１２
の範囲が好ましい。ｐＨが２より低かったり、ｐＨが１
２より高かったりすると、無機粒子が溶解したり、粒子
が凝集するという問題が生ずる。酸又はアルカリの添加
の時期は、あらかじめ水系分散媒中に添加する方法、無
機粉体添加途中、無機粉体添加後、混練途中、混練後、
の何れの工程でも良い。好ましくは、混練途中、又は混
練後の希釈（希釈については後述する）前である。この
混練途中、又は混練後の希釈前の時期に添加すると、添
加による凝集物の発生を防止することができる。酸とし
ては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸等の無機酸
や、酢酸、フタル酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロ
トン酸、ポリアクリル酸、マレイン酸、ソルビン酸等の
有機酸、等を用いることができる。好ましくは、１価の
酸である塩酸、硝酸、酢酸である。アルカリとしては、
例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リ
チウム、アンモニア等の無機塩基、エチレンジアン、ト
リエチルアミン、ピペラジンなどのアミン類等を用いる
ことができる。

【００１２】（ｆ）希釈等．前記の分散工程で得られた
水性分散体は、混練工程後に希釈することが望ましい。
希釈する程度は、分散された無機粒子の種類や混練時の
固形分濃度によって異なるが、水系媒体で希釈すること
により、混練時の固形分濃度より５重量％程度以上、固
形分濃度を低下させることが望ましい。混練工程時の固
形分濃度のままでは高粘度であるため取り扱いが困難で
あるばかりでなく、保管中に更に増粘したり、ゲル化す
るという問題が生ずる。希釈する方法としては、混練機
に直接水系媒体を投入する方法が、混練機より取り出し
易くなるため好ましい。混練工程の後、更に均一性を高
めるために、さらに別の混練機もしくは分散装置を用い
て分散処理することで、本発明の水性分散体を得ること
もできる。その場合には、例えば、コーレス型高速攪拌
分散機、ホモミキサー、高圧ホモジナイザーまたはビー
ズミルを、好ましく用いることができる。また、前述の
分散工程で用いる混練機、分散装置、粉体投入装置とし
ては、水性分散体中への金属汚染をできるだけ防ぐた
め、ポリウレタンやテフロンやエポキシ樹脂等のライニ
ングや、ジルコニア等のセラミックスライニングを、内
壁や撹拌羽根等の接液部・接粉部に施して、耐磨耗性を
高めたものが好ましい。

【００１３】（ｇ）分散工程で用いる装置の他の例．前
述の遊星方式の装置の他に、分散工程では、例えば、
（イ）無機粒子を吸引しながら水系媒体中に直接分散で
きる粉体導入混合分散機（商品名：ジェットストリーム
ミキサー（三田村理研工業（株））等）、（ロ）流体を
衝突させて分散させる高圧ホモジナイザー（商品名：マ
ントンガウリンホモジナイザー（同栄商事（株）），ベ
ルトリホモジナイザー（日本精機製作所（株）），マイ
クロフルイダイザー（みづほ工業（株）），ナノマイザ
ー（月島機械（株）），ジーナスＰＹ（白水化学工業
（株））、システムオーガナイザー（日本ビーイーイー
（株）），アルティマイザー（伊藤忠産機（株））等）
等を用いることができる。また、ビーズミルのような分
散機も使用できる。ビーズの材料としては、例えば、無
アルカリガラス、アルミナ、ジルコン、ジルコニア、チ
タニア、チッ化ケイ素が好ましい。分散処理は、一種類
の分散機を使用しても良く、２種類以上の分散機を複数
回使用しても良い。遊星方式の装置に加えて、遊星方式
以外の装置を分散工程で用いる場合、無機粒子の水性分
散体中への金属汚染をできるだけ防ぐため、ポリウレタ
ンやテフロンやエポキシ樹脂等のライニングや、ジルコ
ニア等のセラミックスライニングを、内壁や撹拌羽根等
の接液部に施して耐磨耗性を高めたものが好ましいこと
は前述の遊星方式の装置の場合と同様である。

【００１４】４．濾過．本発明の無機粒子の水性分散体
中に存在する粗大粒子を十分に除去するためには、分散
後、さらに、フィルターで濾過処理することが好まし
い。フィルターとしては、デプス型のデプスカートリッ
ジフィルター（アドバンテック東洋社、日本ポール社
等）の他、フィルターバック式（ＩＳＰ社）のフィルタ
ーを用いることができる。デプス型のフィルターとは、
濾過材の孔構造が入口側で粗く、出口側で細かく、且
つ、入口側から出口側へ向かうにつれて連続的に又は段
階的に細かくなるフィルターである。即ち、濾過材が十
分に厚いために（例：０．２〜２ｃｍ）、該濾過材を通
過する流体中から多量の異物を捕集できるフィルターで
ある。例えば、図３（ｂ）に示すように、孔構造が、流
体の侵入（入口）側で粗く、排出（出口）側で細かく、
且つ、侵入側から排出側へ向かうにつれて連続的に又は
段階的（段階は、１段階でもよく、２段階以上でもよ
い）に細かくなるように設計された厚さｄの濾過材であ
る。これにより、粗大粒子の中でも比較的大きな粒子は
侵入側付近で捕集され、比較的小さな粒子は排出側付近
で捕集され、全体として、粗大粒子はフィルターの厚み
方向の各部分で捕集される。その結果、粗大粒子の捕集
が確実に行われるとともに、フィルターが目詰まりし難
くなってその寿命を長くできる効果がある。また、望ま
しくは、図３（ｂ）に示すように、繊維の太さが、流体
の侵入（入口）側で太く、排出（出口）側で細く設計さ
れることにより、空隙率が、流体の侵入側と排出側の間
で略一様とされた濾過材が用いられる。ここで、空隙率
とは、流体の通過方向に直交する平面内の単位断面積当
りの空隙の割合である。このように空隙率が略一様であ
るため、濾過時の圧力損失が小さくなり、粗大粒子の捕
集条件が厚さ方向で略一様となる。さらに、比較的低圧
のポンプを用いることができる。デプス型フィルター
は、図３（ａ）に示すような中空円筒形状のカートリッ
ジタイプのフィルター201 でもよく、また、図４（ｂ）
に示すような袋状タイプのフィルター202 でもよい。中
空円筒形状のフィルター201 の場合は、濾過材の厚みを
所望の厚さに設計できる利点がある。袋状タイプの場合
は、流体が袋内から袋外へ通過するようにフィルター部
200(図４（ａ）参照）内に設けられるため、交換時に、
被濾過物をフィルター202 と一緒に除去できるという効
果がある。このようなデプス型フィルターを、例えば、
図４（ａ）に示すフィルター部200 内にセットして用い
ることにより、無機粒子を水系媒体中に添加して分散さ
せた分散体中から、粗大粒子を除去することができる。
なお、フィルターの孔構造を適切に選択することで、除
去する粗大粒子の粒径をコントロールできる。図４
（ａ）は、分散機101 内の水系媒体中に無機粒子を添加
して分散させ、この分散体をタンク102 内に貯留した
後、該タンク102 から送り出してポンプＰによりフィル
ター部200 に圧送し、該フィルター部200 内にセットし
たフィルター201 （又は202 ）により濾過した後、弁V1
を経て再びタンク102 内に戻すという循環を繰り返すこ
とで分散体内の粗大粒子を十分に除去した後、弁V1を閉
じるとともに弁V2を開いて、粗大粒子除去後の水性分散
体をタンク300 内に貯留するシステムを示す。なお、図
４（ａ）では、循環式のシステムが示されているが、１
回パス方式のシステムを用いてもよい。また、１回パス
方式の場合、加圧ポンプＰに代えて、タンクを空気圧等
で加圧してフィルター処理してもよい。なお、遠心分離
法を組み合わせて用いてもよい。また、孔構造が大きい
フィルターを前段に組み合わせてプレフィルターとして
使用すると、更に目詰まりし難くなって、デプス型フィ
ルターの寿命を長くできる効果がある。

【００１５】

【実施例】後述の実施例１〜５の水性分散体、及び後述
の比較例１〜３の水性分散体の各々について、何れもリ
オン株式会社製のパーティクルカウンタＫＬ−１１、パ
ーティクルセンサＫＳ−６０、及びシリンジサンプラＫ
Ｚ−３０Ｗから成る測定装置を用いて、下記のように粒
径１．３μｍ以上の粒子数を測定した。まず、希釈用イ
オン交換水中の粒径１．３μｍ以上の１ｍｌ当りの粒子
数を計数して、これを計数値Ａとした。即ち、ＰＥ製容
器に希釈用イオン交換水を１００ｍｌ程度入れ、５分間
超音波処理を行った後、粒径１．３μｍ以上の１ｍｌ当
りの粒子数を測定した。測定は４回実施し、初回を除く
３回の測定値の平均値を計数値Ａとした。なお、測定値
が５０を越えた場合はイオン交換水製造装置のフィルタ
ー交換をし、測定値が５０未満であることを確認した後
再測定して、計数値Ａを求めた。次に、測定対象の水性
分散体を上記イオン交換水で希釈して粒径１．３μｍ以
上の１ｍｌ当りの粒子数を計数し、これを計数値Ｂとし
た。即ち、上記とは別のＰＥ製容器にイオン交換水を９
９ｍｌ入れて５分間超音波処理を行った後、３０重量％
の濃度に調整した測定対象の水性分散体をマイクロピペ
ットで１．０ｍｌ添加し、樹脂製の棒で静かに攪拌した
後、粒径１．３μｍ以上の１ｍｌ当りの粒子数を測定
し、これを計数値Ｂとした。こうして測定した計数値Ａ
と計数値Ｂより、正味のカウント数（希釈後の液体中の
粒径１．３μｍ以上の１ｍｌ当りの粒子数）Ｎを、『Ｎ
＝Ｂ−Ａ』として求めた。なお、３０重量％の濃度換算
で１ｍｌ当たりの１．３μｍ以上の粒子数を求める場合
には、上記カウント数Ｎを１００倍する必要がある。平
均粒子径は、大塚電子株式会社製の『ＬＡＳＥＲＰＡ
ＲＴＩＣＬＥＡＮＡＬＹＺＥＲＳＹＳＴＥＭＰＡ
Ｒ−▲３▼』を用いて動的光散乱法で測定した。

【００１６】保存安定性は、２５℃で保管した場合の沈
澱物の有無で評価した。また、スクラッチは、研磨機と
してラップマスターＳＦＴ社製の定盤径３８０ｍｍのＬ
Ｍ−１５を用い、該研磨機の定盤にロデール・ニッタ社
製のパッドＩＣ１０００を張り付け、該パッドにシリコ
ンウエハーを装着して、水性分散体を濃度１０％に希釈
して用いて各々３０分間研磨し、研磨後にシリコンウエ
ハーを洗浄乾燥して、微分干渉顕微鏡を用いた目視で表
面観察を行い、表面欠陥（スクラッチ）の有無を調べ
た。なお、研磨条件は、加工圧力１００ｇ／ｃｍ² 、定
盤回転数３０ｒｐｍ、研磨剤供給量１００ｃｃ／分とし
た。

【００１７】実施例１．日本アエロジル（株）社製のア
エロジル＃５０（ヒュームドシリカ（二酸化珪素）６ｋ
ｇを、遊星式混練り機（商品名・ＴＫハイビスディスパ
ーミックス，ＨＤＭ−３Ｄ−２０型，特殊機化工業
（株）社製）を用い、イオン交換水６ｋｇ中に、ひねり
ブレードを主回転軸１０ｒｐｍと副回転軸３０ｒｐｍで
回転させ、混練りしながら３０分かけて連続的に添加し
た。添加後、さらに１時間、固形分濃度５０重量％濃度
の状態で、ひねりブレードの副回転軸を３０ｒｐｍで回
転させる混練り操作と、直径８０ｍｍのコーレス型高速
回転翼の副回転軸を２０００ｒｐｍで回転させるディス
パー処理を、それぞれ主回転軸を１０ｒｐｍで回転させ
ながら同時に実施し、６０分間継続した。その後、２０
重量％濃度の水酸化カリウム水溶液を０．３１０８ｋｇ
添加し、ひねりブレードの副回転軸を３０ｒｐｍで回転
させる混練り操作と、直径８０ｍｍのコーレス型高速回
転翼の副回転軸を２０００ｒｐｍで回転させるディスパ
ー処理を、それぞれ主回転軸を１０ｒｐｍで回転させな
がら同時に実施する操作を１０分間行った。得られた水
性分散体をイオン交換水で希釈して、３０重量％濃度の
二酸化珪素の水性分散体を得た。これを更に、ポアサイ
ズ５μｍのデプスカートリッジフィルター処理すること
により粗大粒子を除去した。得られた二酸化珪素水性分
散体の平均粒子径は０．２０μｍ、ｐＨは１０．６であ
った。こうして得られた水性分散体を前述のようにして
粒径１．３μｍ以上の１ｍｌ当りの正味の粒子数を求め
たところ３０重量％の濃度換算で１６００００であり、
粒径分布は、図５のようであった。スクラッチは認めら
れなかった。また、保存安定性は２ヶ月以上であった。実施例２．実施例２では、混練り時の固形分濃度を４０
重量％濃度とした以外は、実施例１と同様に水性分散体
を得た。得られた二酸化珪素水性分散体の平均粒子径は
０．２５μｍ、ｐＨは１０．５であった。また、得られ
た水性分散体を前述のようにして粒径１．３μｍ以上の
１ｍｌ当りの正味の粒子数を求めたところ、３０重量％
の濃度換算で６５０００であり、粒径分布は、図６のよ
うであった。スクラッチは認められなかった。また、保
存安定性は２ヶ月以上であった。実施例１と実施例２の
粒径分布を示す図５と図６より、測定装置による粒径の
測定範囲を１．３μｍより小さく設定した場合は、図中
左寄りの破線部に示す測定結果が得られるものと考えら
れる。本願では、測定装置の精度を考慮して粒径１．３
μｍ以上の粒子数を測定しているが、１．３μｍより粒
径の小さい範囲で精度を出し得る測定装置を用いるので
あれば、その精度を出し得る範囲に応じた粒径以上の粒
子数を測定するように構成してもよい。その場合には、
図５や図６中左寄りの破線部に示すような測定結果が得
られるものと考えられる。その測定結果に基づいて、当
該粒径以上の粒子数を示してもよい。例えば、粒径１．
０μｍ以上の粒子数を示すように構成してもよい。実施例３．実施例１に於いて、混練りによる分散時の固
形分濃度を４５重量％濃度とした点、及び混練りによる
分散後の水性分散体を、単結晶ダイヤモンド製ユニット
を備えた高圧ホモジナイザー（商品名・ジーナスＰＹモ
デルＰＲＯ２−１５（（株）ジーナス社製））を用いて
更に分散処理し、更にポアサイズ５μｍのデプスカート
リッジフィルター処理を行った以外は、実施例１と同様
に水性分散体を得た。得られた二酸化珪素水性分散体の
平均粒子径は０．２３μｍ、ｐＨは１０．６であった。
また、得られた水性分散体を前述のようにして粒径１．
３μｍ以上の１ｍｌ当りの正味の粒子数を求めたとこ
ろ、３０重量％の濃度換算で４３０００であった。スク
ラッチは認められなかった。また、保存安定性は２ヶ月
以上であった。実施例４．実施例３に於いて、２０重量％濃度の水酸化
カリウム水溶液を、アエロジル分散前のイオン交換水に
投入した以外は、実施例３と同様に水性分散体を得た。
得られた二酸化珪素水性分散体の平均粒子径は０．２３
μｍ、ｐＨは１０．６であった。また、得られた水性分
散体を前述のようにして粒径１．３μｍ以上の１ｍｌ当
りの正味の粒子数を求めたところ、３０重量％の濃度換
算で８２０００であった。スクラッチは認められなかっ
た。また、保存安定性は２ヶ月以上であった。実施例５．実施例１に於いて、アエロジル＃５０（ヒュ
ームドシリカ（二酸化珪素）９ｋｇを、遊星式混練り機
（商品名・ＴＫハイビスディスパーミックス，ＨＤＭ−
３Ｄ−２０型，特殊機化工業（株）社製）を用い、イオ
ン交換水９ｋｇ中に、ひねりブレードを主回転軸１０ｒ
ｐｍと副回転軸３０ｒｐｍで回転させ、混練りしながら
６０分かけて連続的に添加した点以外は、実施例１と同
様に水性分散体を得た。得られた二酸化珪素水性分散体
の平均粒子径は０．２２μｍ、ｐＨは１０．６であっ
た。また、得られた水性分散体を前述のようにして粒径
１．３μｍ以上の１ｍｌ当りの正味の粒子数を求めたと
ころ、３０重量％の濃度換算で６４０００であった。ス
クラッチは認められなかった。また、保存安定性は２ヶ
月以上であった。実施例６．金属蒸発酸化法アルミナ（商品名・Ｎａｎｏ
ｔｅｋ：ナノフェーズテクノロジー社製，シーアイ化成
（株）扱い）６ｋｇを、遊星式混練り機（商品名・ＴＫ
ハイビスディスパーミックス、ＨＤＭ−３Ｄ−２０型、
特殊機化工業（株）社製）を用い、１Ｎ硝酸０．７２ｋ
ｇをイオン交換水５．２８ｋｇ希釈した溶液中に、ひね
りブレードを主回転軸１０ｒｐｍと副回転軸３０ｒｐｍ
で回転させ、混練りしながら３０分かけて連続的に添加
した。添加後、イオン交換水を３ｋｇ添加し、固形分濃
度を４０重量％に調整し、更にひねりブレードの副回転
軸を３０ｒｐｍで回転させる混練り操作と、直径８０ｍ
ｍのコーレス型高速回転翼の副回転軸を２０００ｒｐｍ
で回転させるディスパー処理を、それぞれ主回転軸を１
０ｒｐｍで回転させながら同時に実施し、６０分間継続
した。得られた水性分散体をイオン交換水で希釈して、
２０重量％濃度の金属蒸発酸化法アルミナの水性分散体
を得た。これを更に３μｍのデプスカートリッジフィル
ター処理することにより、粗大粒子を除去した。得られ
た水性分散体の平均粒子径は０．１３μｍ、ｐＨは４．
２であった。また、得られた水性分散体を前述のように
して粒子径１．３μｍ以上の１ｍｌ当りの正味の粒子数
を求めたところ３０重量％の濃度換算で１５０００であ
った。スクラッチは認められず、保存安定性は２カ月以
上であった。

【００１８】比較例１．比較例１は、混練り法やフィル
ター処理法を用いず、高圧法のみによって分散を行った
ものである。ここでいう高圧法とは、単結晶ダイヤモン
ド製ユニットを備えた高圧ホモジナイザー（商品名・ジ
ーナスＰＹモデルＰＲＯ２−１５（（株）ジーナス社
製））を用いて５００ｋｇ／ｃｍ² で処理することをい
う。即ち、１０リットルのポリ容器にイオン交換水８ｋ
ｇを計り取り、アエロジル＃５０（ヒュームド法シリカ
（二酸化珪素））２ｋｇを、アクリル樹脂製の棒で攪拌
することによって予備分散を行った。次に、単結晶ダイ
ヤモンド製ユニットを備えた高圧ホモジナイザー（商品
名・ジーナスＰＹモデルＰＲＯ２−１５（（株）ジーナ
ス社製））を用いて５００ｋｇ／ｃｍ² で１回処理した
後、２０重量％濃度の水酸化カリウム水溶液を０．１０
３６ｋｇ添加し、更に高圧ホモジナイザーで１回処理し
て、二酸化珪素水性分散体を得た。得られた二酸化珪素
水性分散体の平均粒子径は０．２５μｍ、ｐＨは１０．
６であった。また、得られた水性分散体を前述のように
して粒径１．３μｍ以上の１ｍｌ当りの正味の粒子数を
求めたところ、３０重量％の濃度換算で２４００００で
あった。スクラッチが認められた。また、保存安定性は
悪く、７日で沈殿が生じた。比較例２．実施例４に於いて、高圧法を実施しないこ
と、及びフィルター処理を実施しないこと以外は、実施
例４と同様に処理することでヒュームド法シリカの水性
分散体の調整を試みた。得られた二酸化珪素水性分散体
の平均粒子径は０．２１μｍ、ｐＨは１０．７であっ
た。また、得られた水性分散体を前述のようにして粒径
１．３μｍ以上の１ｍｌ当りの正味の粒子数を求めたと
ころ、３０重量％の濃度換算で４７００００であった。
スクラッチが認められた。また、保存安定性は悪く、３
日で沈殿が生じた。比較例３．実施例５に於いて、フィルター処理を実施し
ないこと以外は、実施例５と同様に処理することで、ヒ
ュームド法シリカの水性分散体の調整を試みた。得られ
た二酸化珪素水性分散体の平均粒子径は０．２４μｍ、
ｐＨは１０．５であった。また、得られた水性分散体を
前述のようにして粒径１．３μｍ以上の１ｍｌ当りの正
味の粒子数を求めたところ、３０重量％の濃度換算で１
９００００であった。スクラッチが認められた。また、
保存安定性は悪く、７日で沈殿が生じた。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】本発明の気相法無機粒子の水性分散体
は、長時間保管しておいても増粘してゲル化したり、沈
降物が発生したりすることが無く分散安定性が良好であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】粗大粒子の測定原理を示す説明図。

【図２】遊星方式の混練機を示し、（ａ）は上面図、
（ｂ）は側面図。

【図３】（ａ）は中空円筒形状のデプス型のカートリッ
ジフィルターを模式的に示す斜視図、（ｂ）はデプス型
フィルターの厚み方向の孔構造と遷移径を説明する模式
図。

【図４】（ａ）は図２のデプス型フィルターを用いて濾
過するシステムの一例を示す構成図、（ｂ）は袋錠のデ
プス型フィルターを模式的に示す斜視図。

【図５】実施例１の粒径分布を示す特性図。

【図６】実施例２の粒径分布を示す特性図。

【符号の説明】

１０遊星方式の混練機の混練槽ａ副回転軸１１ａ攪拌ブレードｂ副回転軸１１ｂ攪拌ブレードｃ主回転軸

フロントページの続き (72)発明者飯尾章東京都中央区築地二丁目11番24号ジェイエスアール株式会社内Ｆターム(参考） 4G065 AA01 AA02 BA20 BB06 CA11 DA02 DA06 DA09 EA03 GA02 GA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機粒子の水性分散体であって、水性分散体中の無機粒子の濃度を３０重量％に換算した
とき、粒径１．３μｍ以上の粒子数が１ｍｌ当り１８０
０００以下であり、且つ、平均粒子径が０．０５〜０．
９μｍの範囲にある、ことを特徴とする水性分散体。
【請求項２】請求項１に於いて、前記水性分散体は、攪拌ブレードを副回転軸により回転
させつつ副回転軸を主回転軸により回転させる方式の混
練機の混練槽内の水系媒体中に、無機粒子を添加して分
散して得られる、ことを特徴とする水性分散体。
【請求項３】無機粒子の含有量が１重量％以上の無機
粒子水性分散体またはその希釈水性分散体を、光ビーム
を照射する検出位置を通過させ、該検出位置を通過する
光ビーム量をフォトセンサで検出し、該検出値と上記光
ビーム照射光量に基づいて所定粒径以上の粒子の通過量
を求めることを特徴とする無機粒子水性分散体中の粗大
粒子の測定方法。