JP2000247626A - 超微粉シリカの製造方法 - Google Patents
超微粉シリカの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高純度かつ高比表面積の超微粉シリカを、シリ
カ原料を用い、工業的な規模で製造すること。 【解決手段】シリカ粉末と、金属シリコン粉末及び／又
は炭素粉末からなる還元剤と、水とを含む混合原料を、
還元雰囲気下の高温で熱処理をしてＳｉＯ含有ガスを生
成させ、それを速やかに酸素を含む雰囲気中で冷却し、
微粒子を捕集することを特徴とする超微粉シリカの製造
方法であり、特に混合原料が、固形分濃度２０〜６０重
量％の水系スラリーであって、その熱処理が火炎である
ことを特徴し、更には冷却が、酸素を含むガスの供給に
よる強制冷却であることを特徴とするものである。
カ原料を用い、工業的な規模で製造すること。 【解決手段】シリカ粉末と、金属シリコン粉末及び／又
は炭素粉末からなる還元剤と、水とを含む混合原料を、
還元雰囲気下の高温で熱処理をしてＳｉＯ含有ガスを生
成させ、それを速やかに酸素を含む雰囲気中で冷却し、
微粒子を捕集することを特徴とする超微粉シリカの製造
方法であり、特に混合原料が、固形分濃度２０〜６０重
量％の水系スラリーであって、その熱処理が火炎である
ことを特徴し、更には冷却が、酸素を含むガスの供給に
よる強制冷却であることを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高純度超微粉シリ
カの製造方法に関する。
カの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ゴム・樹脂の補強等のために、比
表面積の高い超微粉シリカが充填されている。超微粉シ
リカとしては、例えば、四塩化珪素の火炎熱分解法で得
られるシリカ（四塩化珪素法シリカ）、珪酸ソーダを原
料とする含水珪酸シリカ（珪酸ソーダ法シリカ）などが
あり、その比表面積は５０〜５００ｍ2／ｇ程度と非常
に高いものである。
表面積の高い超微粉シリカが充填されている。超微粉シ
リカとしては、例えば、四塩化珪素の火炎熱分解法で得
られるシリカ（四塩化珪素法シリカ）、珪酸ソーダを原
料とする含水珪酸シリカ（珪酸ソーダ法シリカ）などが
あり、その比表面積は５０〜５００ｍ2／ｇ程度と非常
に高いものである。
【０００３】しかしながら、四塩化珪素法シリカは、原
料に高価な四塩化珪素ガスを使用するので高価格であ
り、また珪酸ソーダ法シリカは比較的安価であるが、純
度が９５％程度と低く、用途に制約を受ける。また、い
ずれの方法も量産化プロセスとしては必ずしも十分であ
るとは言えず、高純度超微粉シリカの安価な量産プロセ
スの開発が待たれていた。
料に高価な四塩化珪素ガスを使用するので高価格であ
り、また珪酸ソーダ法シリカは比較的安価であるが、純
度が９５％程度と低く、用途に制約を受ける。また、い
ずれの方法も量産化プロセスとしては必ずしも十分であ
るとは言えず、高純度超微粉シリカの安価な量産プロセ
スの開発が待たれていた。
【０００４】そこで、安価なシリカ原料を用いる製造法
として、シリカ原料と可燃性液体のスラリーを火炎中に
噴霧する方法（特開平１０−２９７９１５号公報）、シ
リカの沸点以上の温度でシリカ原料を加熱し生成した蒸
気を急冷する方法（特開平２−２３３１５号公報）など
が提案されている。
として、シリカ原料と可燃性液体のスラリーを火炎中に
噴霧する方法（特開平１０−２９７９１５号公報）、シ
リカの沸点以上の温度でシリカ原料を加熱し生成した蒸
気を急冷する方法（特開平２−２３３１５号公報）など
が提案されている。
【０００５】しかしながら、特開平１０−２９７９１５
号公報に開示された技術は、基本的には高温火炎による
溶融プロセスであるので、得られたシリカ粒子の平均粒
子径は数ミクロン程度であって、サブミクロンの超微粉
レベルまでには達していない。一方、特開平２−２３３
１５号公報は、気相反応を経由させるため、超微粉を得
ることができるが、シリカの沸点（２２３０℃）以上で
の熱処理が必要となるので、炉材の不純物によって汚染
され低純度品となるか、又は工業的プロセスとして相応
しくない極めて高価な炉体材質にしなければならない。
号公報に開示された技術は、基本的には高温火炎による
溶融プロセスであるので、得られたシリカ粒子の平均粒
子径は数ミクロン程度であって、サブミクロンの超微粉
レベルまでには達していない。一方、特開平２−２３３
１５号公報は、気相反応を経由させるため、超微粉を得
ることができるが、シリカの沸点（２２３０℃）以上で
の熱処理が必要となるので、炉材の不純物によって汚染
され低純度品となるか、又は工業的プロセスとして相応
しくない極めて高価な炉体材質にしなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑み
てなされたものであり、その目的は、高純度の超微粉シ
リカを、シリカ原料を用い、比較的低温度の熱処理によ
って量産化できる製造方法を提供することである。
てなされたものであり、その目的は、高純度の超微粉シ
リカを、シリカ原料を用い、比較的低温度の熱処理によ
って量産化できる製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、シ
リカ粉末と、金属シリコン粉末及び／又は炭素粉末から
なる還元剤と、水とを含む混合原料を、還元雰囲気下の
高温で熱処理をしてＳｉＯ含有ガスを生成させ、それを
速やかに酸素を含む雰囲気中で冷却し、微粒子を捕集す
ることを特徴とする超微粉シリカの製造方法であり、特
に混合原料が、固形分濃度２０〜６０重量％の水系スラ
リーであって、その熱処理が火炎であることを特徴し、
更には冷却が、酸素を含むガスの供給による強制冷却で
あることを特徴とするものである。
リカ粉末と、金属シリコン粉末及び／又は炭素粉末から
なる還元剤と、水とを含む混合原料を、還元雰囲気下の
高温で熱処理をしてＳｉＯ含有ガスを生成させ、それを
速やかに酸素を含む雰囲気中で冷却し、微粒子を捕集す
ることを特徴とする超微粉シリカの製造方法であり、特
に混合原料が、固形分濃度２０〜６０重量％の水系スラ
リーであって、その熱処理が火炎であることを特徴し、
更には冷却が、酸素を含むガスの供給による強制冷却で
あることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、更に詳しく本発明について
説明する。
説明する。
【０００９】本発明で用いるシリカ粉末の種類は特に限
定はされないが、コスト面から珪石を粉砕したシリカ粉
が好ましい。その粒度は、本発明の製造方法がＳｉＯガ
スを経由する反応メカニズムのため、サブミクロンから
１００μｍまでが好ましく、特に１〜３０μｍであるこ
とが望ましい。この範囲を逸脱すると、粗い粒子では、
本発明における熱処理温度においては、ＳｉＯにガス化
させることが困難となる。また、微細粒子では、取扱い
性が悪化するばかりでなく粒子が凝集し同様なＳｉＯガ
ス化の障害が起こる。その純度は、できるだけ高い方が
好ましい。
定はされないが、コスト面から珪石を粉砕したシリカ粉
が好ましい。その粒度は、本発明の製造方法がＳｉＯガ
スを経由する反応メカニズムのため、サブミクロンから
１００μｍまでが好ましく、特に１〜３０μｍであるこ
とが望ましい。この範囲を逸脱すると、粗い粒子では、
本発明における熱処理温度においては、ＳｉＯにガス化
させることが困難となる。また、微細粒子では、取扱い
性が悪化するばかりでなく粒子が凝集し同様なＳｉＯガ
ス化の障害が起こる。その純度は、できるだけ高い方が
好ましい。
【００１０】本発明においては、シリカ粉末に、金属シ
リコン粉末及び／又はカーボン粉末からなる還元剤と水
の両方を配合した混合原料を用いることに大きな特徴が
あり、どちらか一方のみでは、ＳｉＯガス化が十分でな
く、超微粉のシリカ粉を製造することができない。ここ
で、「超微粉」とは、サブミクロン粒子以下を主粒群と
し、比表面積が５０ｍ2／ｇ以上の粉末であると定義さ
れる。
リコン粉末及び／又はカーボン粉末からなる還元剤と水
の両方を配合した混合原料を用いることに大きな特徴が
あり、どちらか一方のみでは、ＳｉＯガス化が十分でな
く、超微粉のシリカ粉を製造することができない。ここ
で、「超微粉」とは、サブミクロン粒子以下を主粒群と
し、比表面積が５０ｍ2／ｇ以上の粉末であると定義さ
れる。
【００１１】本発明のように、還元剤と水の両方を利用
すると、シリカの沸点以下の熱処理であっても、驚くべ
きほどに超微粉が得られる理由については定かでない
が、恐らくは、還元剤と水の相乗作用によって、先ず最
初にシリカ粒子表面のＳｉ原子とＯ原子の結合が水蒸気
によって弱められ、次いで還元剤が作用する結果、Ｓｉ
Ｏへのガス化が著しく促進されることによるものと考え
ている。また、水の存在は、比表面積の増大だけでな
く、還元剤の残留抑制としても作用している。
すると、シリカの沸点以下の熱処理であっても、驚くべ
きほどに超微粉が得られる理由については定かでない
が、恐らくは、還元剤と水の相乗作用によって、先ず最
初にシリカ粒子表面のＳｉ原子とＯ原子の結合が水蒸気
によって弱められ、次いで還元剤が作用する結果、Ｓｉ
Ｏへのガス化が著しく促進されることによるものと考え
ている。また、水の存在は、比表面積の増大だけでな
く、還元剤の残留抑制としても作用している。
【００１２】本発明で使用される還元剤は、金属シリコ
ン粉末及び／又はカーボン粉末を用いる。これらは高純
度であればあるほどよく、中でも、反応熱によるＳｉＯ
ガス化の促進の点から金属シリコンが好適である。還元
剤の量は、反応温度にも左右され限定できないが、概ね
シリカ粉末原料のＳｉＯ2分１モルに対し０．２５〜
１．５モルである。
ン粉末及び／又はカーボン粉末を用いる。これらは高純
度であればあるほどよく、中でも、反応熱によるＳｉＯ
ガス化の促進の点から金属シリコンが好適である。還元
剤の量は、反応温度にも左右され限定できないが、概ね
シリカ粉末原料のＳｉＯ2分１モルに対し０．２５〜
１．５モルである。
【００１３】水の量は、あまり多くてもいけないが、シ
リカ質原料粉末と還元剤との混合物中、少なくとも５重
量％の含水率となる量であればよい。また、水の３０重
量％程度までをエタノール等のアルコールで置き換えて
も良い。
リカ質原料粉末と還元剤との混合物中、少なくとも５重
量％の含水率となる量であればよい。また、水の３０重
量％程度までをエタノール等のアルコールで置き換えて
も良い。
【００１４】本発明で使用される混合原料の形態として
は、スラリー状であってもよく、粉末状であってもよ
い。スラリー状である場合は、その液滴をノズルから火
炎に噴射することが容易となり、一段と生産性を高める
ことができる。その際のスラリー濃度としては、固形分
濃度が概ね２０〜６０重量％であることが好ましい。２
０重量％未満では、生産性が低くなると共に水の蒸発熱
量が多くなり、ＳｉＯへのガス化が阻害される。また６
０重量％をこえると、液滴状で火炎中に噴射することが
困難になると共に、やはりＳｉＯへのガス化が阻害され
る。スラリーを噴射する方法としては、できるだけ液滴
径を微細化できる二流体ノズルが好ましく、特に液滴径
を数μｍまで微細化できる構造のものが好ましい。
は、スラリー状であってもよく、粉末状であってもよ
い。スラリー状である場合は、その液滴をノズルから火
炎に噴射することが容易となり、一段と生産性を高める
ことができる。その際のスラリー濃度としては、固形分
濃度が概ね２０〜６０重量％であることが好ましい。２
０重量％未満では、生産性が低くなると共に水の蒸発熱
量が多くなり、ＳｉＯへのガス化が阻害される。また６
０重量％をこえると、液滴状で火炎中に噴射することが
困難になると共に、やはりＳｉＯへのガス化が阻害され
る。スラリーを噴射する方法としては、できるだけ液滴
径を微細化できる二流体ノズルが好ましく、特に液滴径
を数μｍまで微細化できる構造のものが好ましい。
【００１５】本発明において、混合原料は、還元雰囲気
下の高温で熱処理をされ、ＳｉＯ含有ガスを生成させ
る。熱処理の温度は１７００℃以上が好ましく、特に１
８００〜２１００℃が好ましい。熱処理温度が著しく低
温であると、ＳｉＯへのガス化反応が不十分となる。熱
処理温度の上限には特に制約はないが、シリカの沸点
（２２３０℃）をこえると上記した不都合が生じるの
で、２２３０℃以下が好ましい。
下の高温で熱処理をされ、ＳｉＯ含有ガスを生成させ
る。熱処理の温度は１７００℃以上が好ましく、特に１
８００〜２１００℃が好ましい。熱処理温度が著しく低
温であると、ＳｉＯへのガス化反応が不十分となる。熱
処理温度の上限には特に制約はないが、シリカの沸点
（２２３０℃）をこえると上記した不都合が生じるの
で、２２３０℃以下が好ましい。
【００１６】本発明における熱処理の高温場は、電気炉
や、火炎による燃焼炉等で形成させることができるが、
量産化、雰囲気の調整の容易さ、局所的な温度分布の設
け易さ等から燃焼炉が望ましい。その燃料ガスとして
は、水素、ＬＰＧ、天然ガス、アセチレンガス、プロパ
ンガス、ブタン等が使用され、またその助燃ガスとして
は、空気、酸素が使用される。
や、火炎による燃焼炉等で形成させることができるが、
量産化、雰囲気の調整の容易さ、局所的な温度分布の設
け易さ等から燃焼炉が望ましい。その燃料ガスとして
は、水素、ＬＰＧ、天然ガス、アセチレンガス、プロパ
ンガス、ブタン等が使用され、またその助燃ガスとして
は、空気、酸素が使用される。
【００１７】本発明において、熱処理の高温場は、シリ
カ粉末のＳｉＯへのガス化を促進させるために、還元雰
囲気に保つ必要がある。電気炉の場合は、水素、炭化水
素、一酸化炭素等の炉内に還元ガスを供給することによ
って行われ、燃焼炉の場合は、燃料ガスと助燃ガスの比
を制御して行われる。具体的には、助燃ガスの供給量を
理論値よりも１０〜７０％程度少なく供給して行われ
る。極端な還元状態にすると、製品にカーボンが残留す
るので注意が必要である。
カ粉末のＳｉＯへのガス化を促進させるために、還元雰
囲気に保つ必要がある。電気炉の場合は、水素、炭化水
素、一酸化炭素等の炉内に還元ガスを供給することによ
って行われ、燃焼炉の場合は、燃料ガスと助燃ガスの比
を制御して行われる。具体的には、助燃ガスの供給量を
理論値よりも１０〜７０％程度少なく供給して行われ
る。極端な還元状態にすると、製品にカーボンが残留す
るので注意が必要である。
【００１８】混合原料の供給は、電気炉による場合は、
高温場に保たれた炉に、還元ガスの流れと同じ向きに又
は逆向きにして連続供給されることが好ましい。燃焼炉
の場合は、還元雰囲気の火炎中に噴射される。噴射は、
二流体ノズルなどのスプレー噴霧器、超音波噴霧器、回
転円板噴霧器等を用いて行われるが、二流体ノズルが量
産性、ＳｉＯへのガス化促進の点で最適である。
高温場に保たれた炉に、還元ガスの流れと同じ向きに又
は逆向きにして連続供給されることが好ましい。燃焼炉
の場合は、還元雰囲気の火炎中に噴射される。噴射は、
二流体ノズルなどのスプレー噴霧器、超音波噴霧器、回
転円板噴霧器等を用いて行われるが、二流体ノズルが量
産性、ＳｉＯへのガス化促進の点で最適である。
【００１９】二流体ノズルによる噴射の場合、混合原料
は、スラリーとして供給されることが望ましい。また、
そのノズル構造は、スラリー噴霧によって形成される液
滴が微小になり、しかも閉塞しづらいものが好ましく、
例えばスラリー噴霧先端開口部の口径を２ｍｍ以上と
し、スラリー噴霧用ガスのノズル先端部におけるガス速
度が１０ｍ／秒以上、特に１００〜４００ｍ／秒とする
ことが好ましい。
は、スラリーとして供給されることが望ましい。また、
そのノズル構造は、スラリー噴霧によって形成される液
滴が微小になり、しかも閉塞しづらいものが好ましく、
例えばスラリー噴霧先端開口部の口径を２ｍｍ以上と
し、スラリー噴霧用ガスのノズル先端部におけるガス速
度が１０ｍ／秒以上、特に１００〜４００ｍ／秒とする
ことが好ましい。
【００２０】上記のようにして、混合原料が熱処理され
ることによってＳｉＯ含有ガスが生成するので、本発明
ではそれを速やかに高温場から排出し、酸素を含む雰囲
気中で冷却する。ＳｉＯ含有ガスの排出は、電気炉によ
る場合は、排気される還元ガスに混合されて行われる
が、積極的に吸引して行うこともできる。燃焼炉の場合
は、通常の溶融炉で溶融物を捕集系へ輸送するときのよ
うに、積極的に吸引することによって行われる。
ることによってＳｉＯ含有ガスが生成するので、本発明
ではそれを速やかに高温場から排出し、酸素を含む雰囲
気中で冷却する。ＳｉＯ含有ガスの排出は、電気炉によ
る場合は、排気される還元ガスに混合されて行われる
が、積極的に吸引して行うこともできる。燃焼炉の場合
は、通常の溶融炉で溶融物を捕集系へ輸送するときのよ
うに、積極的に吸引することによって行われる。
【００２１】次いで、ＳｉＯ含有ガスは、酸素を含む雰
囲気中で酸化されてＳｉＯがシリカ微粒子となり、捕集
される。この操作は、電気炉、燃焼炉のいずれの場合
も、ＳｉＯ含有ガスをバグフィルター等の捕集系に空気
等の酸素を含むガスで輸送することによって行うことが
好ましい。この場合、ガスの導入位置と流量によって、
平均粒子径、比表面積を調整することができる。特に、
燃焼炉による場合は、火炎を通過したＳｉＯ含有ガス
は、まだ１６００℃程度以上の高温になっているので、
火炎の終わりからわずかに離れた部分から酸素を含むガ
スを供給し、強制冷却させることが好ましい。
囲気中で酸化されてＳｉＯがシリカ微粒子となり、捕集
される。この操作は、電気炉、燃焼炉のいずれの場合
も、ＳｉＯ含有ガスをバグフィルター等の捕集系に空気
等の酸素を含むガスで輸送することによって行うことが
好ましい。この場合、ガスの導入位置と流量によって、
平均粒子径、比表面積を調整することができる。特に、
燃焼炉による場合は、火炎を通過したＳｉＯ含有ガス
は、まだ１６００℃程度以上の高温になっているので、
火炎の終わりからわずかに離れた部分から酸素を含むガ
スを供給し、強制冷却させることが好ましい。
【００２２】
【実施例】以下、実施例、比較例をあげて更に具体的に
本発明を説明する。
本発明を説明する。
【００２３】実施例１ シリカ粉末（平均粒子径２μｍ、最大粒子径６０μｍ）
のＳｉＯ2分１．０モルに対して金属シリコン粉末（平
均粒子径１０μｍ、最大粒子径１００μｍ）０．８モル
からなる混合粉末１００重量部と純水５０重量部とを混
合し、それを薄型容器内に１０ｋｇ入れ、温度１７００
℃に保持されたプッシャ−型電気炉へバッチ連続で供給
した。また、混合原料の送入と同じ方向から水素ガスを
導入し、水素ガス及び発生したガスを反対方向上部に設
けられた排気孔からブロワ−で吸引し、更に空気と接触
させ冷却しながらバグフィルタ−で微粒子を捕集した。
のＳｉＯ2分１．０モルに対して金属シリコン粉末（平
均粒子径１０μｍ、最大粒子径１００μｍ）０．８モル
からなる混合粉末１００重量部と純水５０重量部とを混
合し、それを薄型容器内に１０ｋｇ入れ、温度１７００
℃に保持されたプッシャ−型電気炉へバッチ連続で供給
した。また、混合原料の送入と同じ方向から水素ガスを
導入し、水素ガス及び発生したガスを反対方向上部に設
けられた排気孔からブロワ−で吸引し、更に空気と接触
させ冷却しながらバグフィルタ−で微粒子を捕集した。
【００２４】得られた微粒子は、比表面積７０ｍ2／
ｇ、１μｍ以上の粗粒の含有割合が１重量％未満、Ｓｉ
Ｏ2純度が９９．０重量％の超微粉シリカであった。
ｇ、１μｍ以上の粗粒の含有割合が１重量％未満、Ｓｉ
Ｏ2純度が９９．０重量％の超微粉シリカであった。
【００２５】実施例２ 燃焼炉を用いて、超微粉シリカを製造した。燃焼炉は、
内炎と外炎が形成できるように、二重管構造のＬＰＧ−
酸素混合型バーナーが炉頂に設けられており、そのバー
ナーの中心部には更にスラリー噴射用の二流体ノズルが
取り付けられている。そして、二流体ノズルの中心から
スラリーが、またその周囲から酸素がそれぞれ火炎に噴
射される。火炎の形成は、二重管構造バーナーのそれぞ
れの噴射口の細孔から、外炎形成用と内炎形成用のＬＰ
Ｇ−酸素の混合ガスが噴射されることによって行われ、
ＬＰＧと酸素ガス量の制御によってそれらの温度と雰囲
気が調整される。火炎が形成されている部分は反応部で
あり、火炎の形成によって空気層との接触が断たれてい
る。また、反応部の側壁は、アルミナ質断熱材で保護さ
れており、その反応部の終わりの付近に空気導入孔が設
けられ、生成したガスが急冷酸化できるようになってい
る。生成物は、ブロワーで捕集系に送られ、バグフィル
ターで捕集される。
内炎と外炎が形成できるように、二重管構造のＬＰＧ−
酸素混合型バーナーが炉頂に設けられており、そのバー
ナーの中心部には更にスラリー噴射用の二流体ノズルが
取り付けられている。そして、二流体ノズルの中心から
スラリーが、またその周囲から酸素がそれぞれ火炎に噴
射される。火炎の形成は、二重管構造バーナーのそれぞ
れの噴射口の細孔から、外炎形成用と内炎形成用のＬＰ
Ｇ−酸素の混合ガスが噴射されることによって行われ、
ＬＰＧと酸素ガス量の制御によってそれらの温度と雰囲
気が調整される。火炎が形成されている部分は反応部で
あり、火炎の形成によって空気層との接触が断たれてい
る。また、反応部の側壁は、アルミナ質断熱材で保護さ
れており、その反応部の終わりの付近に空気導入孔が設
けられ、生成したガスが急冷酸化できるようになってい
る。生成物は、ブロワーで捕集系に送られ、バグフィル
ターで捕集される。
【００２６】実施例１で使用したのと同じシリカ粉末と
シリコン粉末を等モルの割合で配合した混合粉末を純水
に入れ、スラリー濃度５０％のスラリーを調製した。こ
れを二流体ノズル（アトマックス社製「型番ＢＮＨ１６
０Ｓ−ＩＳ」）の中心から、燃焼炉の火炎中に２０ｋｇ
／ｈの割合で噴射した。噴射には、ゲ−ジ圧０．３ＭＰ
ａ、ガス量約１２Ｎｍ3／ｈの酸素ガスを使用した。
シリコン粉末を等モルの割合で配合した混合粉末を純水
に入れ、スラリー濃度５０％のスラリーを調製した。こ
れを二流体ノズル（アトマックス社製「型番ＢＮＨ１６
０Ｓ−ＩＳ」）の中心から、燃焼炉の火炎中に２０ｋｇ
／ｈの割合で噴射した。噴射には、ゲ−ジ圧０．３ＭＰ
ａ、ガス量約１２Ｎｍ3／ｈの酸素ガスを使用した。
【００２７】一方、バーナーからは、内炎用として、Ｌ
ＰＧ：６Ｎｍ3／ｈと酸素ガス：１２Ｎｍ3／ｈ（完全燃
焼量の４０％相当分）の混合ガスを、スラリーの噴射部
分が還元炎で覆われるように噴射すると共に、外炎用と
して、バーナーの最外周の空隙から、ＬＰＧ：４Ｎｍ3
／ｈと酸素ガス：１６Ｎｍ3／ｈ（完全燃焼量の８０％
相当分）の混合ガスを噴射し、内炎と外部の空気層を遮
断した。また、空気導入孔からの空気供給量を４００Ｎ
ｍ3／ｈとした。
ＰＧ：６Ｎｍ3／ｈと酸素ガス：１２Ｎｍ3／ｈ（完全燃
焼量の４０％相当分）の混合ガスを、スラリーの噴射部
分が還元炎で覆われるように噴射すると共に、外炎用と
して、バーナーの最外周の空隙から、ＬＰＧ：４Ｎｍ3
／ｈと酸素ガス：１６Ｎｍ3／ｈ（完全燃焼量の８０％
相当分）の混合ガスを噴射し、内炎と外部の空気層を遮
断した。また、空気導入孔からの空気供給量を４００Ｎ
ｍ3／ｈとした。
【００２８】捕集された粉末について、比表面積、粒度
分布測定による１μｍ以上の粗粒割合及びＳｉＯ2の純
度を測定した。また、噴射部を覆っている内炎部の温度
をＷ−Ｒｅの熱電対で火炎中心部で測定した。更に、内
炎部の還元性の判断を酸素濃度を測定することによって
行った。それらの結果を製造条件と共に表１に示す。
分布測定による１μｍ以上の粗粒割合及びＳｉＯ2の純
度を測定した。また、噴射部を覆っている内炎部の温度
をＷ−Ｒｅの熱電対で火炎中心部で測定した。更に、内
炎部の還元性の判断を酸素濃度を測定することによって
行った。それらの結果を製造条件と共に表１に示す。
【００２９】実施例３〜７ 比較例１〜２ バーナー内周部のＬＰＧと酸素ガスの供給量と、空気導
入孔からの空気供給量を種々変えたこと以外は、実施例
２と同様にして超微粉シリカを製造した。なお、比較例
２は炉頂部の一部より空気を取り入れて極端に酸化雰囲
気状態とした。それらの結果を表１に示す。
入孔からの空気供給量を種々変えたこと以外は、実施例
２と同様にして超微粉シリカを製造した。なお、比較例
２は炉頂部の一部より空気を取り入れて極端に酸化雰囲
気状態とした。それらの結果を表１に示す。
【００３０】比較例３ 実施例２で用いたスラリー原料の代わりに、シリカ粉末
とシリコン粉末を等モルの割合で配合した混合粉末をテ
ーブルフィーダーを用い、１０ｋｇ／ｈで供給した。そ
の結果を表１に示す。
とシリコン粉末を等モルの割合で配合した混合粉末をテ
ーブルフィーダーを用い、１０ｋｇ／ｈで供給した。そ
の結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１より、本発明の実施例２〜７では、高
純度の超微粉シリカが得られ、また、実施例５〜７よ
り、冷却空気量が多いほど高純度超微粉シリカの比表面
積は増加することが確認された。一方、内炎部の雰囲気
を酸化性とした比較例１と比較例２、及び混合原料に水
を存在させない比較例３では、比表面積が低く、１μｍ
以上の粗粒が多く生成した。
純度の超微粉シリカが得られ、また、実施例５〜７よ
り、冷却空気量が多いほど高純度超微粉シリカの比表面
積は増加することが確認された。一方、内炎部の雰囲気
を酸化性とした比較例１と比較例２、及び混合原料に水
を存在させない比較例３では、比表面積が低く、１μｍ
以上の粗粒が多く生成した。
【００３３】実施例８〜１０ 比較例４ シリカ粉末と還元剤としての金属シリコン粉末又はカー
ボン粉末との割合を種々変えたこと以外は、実施例２と
同様にして超微粉シリカを製造した。それらの結果を表
２に示す。
ボン粉末との割合を種々変えたこと以外は、実施例２と
同様にして超微粉シリカを製造した。それらの結果を表
２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】表２より、還元剤を添加しない場合は、１
μｍ以上の粗粒が大量に生成したが、適量の還元剤の使
用により、超微粉となることが確認された。
μｍ以上の粗粒が大量に生成したが、適量の還元剤の使
用により、超微粉となることが確認された。
【００３６】実施例１１ 純水の２０重量％をエタノールに置換した調製されたス
ラリーを用いたこと以外は、実施例２と同様にして超微
粉シリカを製造した。その結果、比表面積１４０ｍ2／
ｇ、１μｍ以上の粗粒１重量％未満、ＳｉＯ2純度９
９．７重量％となり、実施例２よりも比表面積及びＳｉ
Ｏ2純度が向上した。
ラリーを用いたこと以外は、実施例２と同様にして超微
粉シリカを製造した。その結果、比表面積１４０ｍ2／
ｇ、１μｍ以上の粗粒１重量％未満、ＳｉＯ2純度９
９．７重量％となり、実施例２よりも比表面積及びＳｉ
Ｏ2純度が向上した。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、高純度かつ高比表面積
の超微粉シリカを、シリカ原料を用い、シリカの沸点
（２２３０℃）よりも低い温度で熱処理をしても製造す
ることができるので、量産化が容易となる。
の超微粉シリカを、シリカ原料を用い、シリカの沸点
（２２３０℃）よりも低い温度で熱処理をしても製造す
ることができるので、量産化が容易となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G072 AA28 BB05 CC11 CC16 GG03 HH01 HH14 JJ02 JJ03 LL01 LL05 MM01 PP17 RR03 RR04 RR21 UU08 UU09
Claims (3)
- 【請求項１】 シリカ粉末と、金属シリコン粉末及び／
又は炭素粉末からなる還元剤と、水とを含む混合原料
を、還元雰囲気下の高温で熱処理をしてＳｉＯ含有ガス
を生成させ、それを速やかに酸素を含む雰囲気中で冷却
し、微粒子を捕集することを特徴とする超微粉シリカの
製造方法。 - 【請求項２】 混合原料が、固形分濃度２０〜６０重量
％の水系スラリーであって、その熱処理が火炎であるこ
とを特徴とする請求項１記載の超微粉シリカの製造方
法。 - 【請求項３】 冷却が、酸素を含むガスの供給による強
制冷却であることを特徴とする請求項２記載の超微粉シ
リカの製造方法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP04450899A JP3960700B2 (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 超微粉シリカの製造方法 |
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| DE10007785A DE10007785B4 (de) | 1999-02-23 | 2000-02-21 | Verfahren zum Herstellen eines ultrafeinen Siliciumdioxidpulvers |
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| JP2003013002A (ja) * | 2001-07-03 | 2003-01-15 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 樹脂基板用エポキシ樹脂ワニス |
| JP2003034521A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-02-07 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 微細球状シリカ粉末の製造方法 |
| JP2003149855A (ja) * | 2001-11-14 | 2003-05-21 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 疎水性シリカ微粉体、その製造方法および用途 |
| KR100503675B1 (ko) * | 2002-03-09 | 2005-07-25 | 임진영 | 고순도 실리카의 제조방법 |
| JP2006251267A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Ricoh Co Ltd | 非磁性１成分現像剤 |
| JP2013242495A (ja) * | 2012-05-23 | 2013-12-05 | Konica Minolta Inc | 静電荷像現像用トナー及び電子写真画像形成方法 |
| JP2014149480A (ja) * | 2013-02-04 | 2014-08-21 | Konica Minolta Inc | 静電潜像現像用現像剤及び電子写真画像形成方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US6718800B2 (en) * | 1999-03-08 | 2004-04-13 | Fitel Usa Corp. | Method of collapsing a tube for an optical fiber preform |
| US7052541B2 (en) | 2002-06-19 | 2006-05-30 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Color compositions |
| US7425235B2 (en) | 2005-02-11 | 2008-09-16 | The Board Of Regents Of The University Of Texas System | Color compositions and methods of manufacture |
| KR101539856B1 (ko) * | 2012-10-16 | 2015-07-27 | 주식회사 엘지화학 | 규소 산화물의 제조방법 |
| DE102012020510B4 (de) * | 2012-10-19 | 2019-02-14 | Ask Chemicals Gmbh | Formstoffmischungen auf der Basis anorganischer Bindemittel und Verfahren zur Herstellung von Formen und Kerne für den Metallguss |
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|---|---|---|---|---|
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| US3087789A (en) * | 1955-09-27 | 1963-04-30 | Goodrich Co B F | Method of making a particulate, solid silicon monoxide product |
| GB1255498A (en) * | 1968-08-13 | 1971-12-01 | Monsanto Chemicals | Production of finely divided silica |
| JP3633091B2 (ja) * | 1996-04-09 | 2005-03-30 | 旭硝子株式会社 | 微小無機質球状中実体の製造方法 |
-
1999
- 1999-02-23 JP JP04450899A patent/JP3960700B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-02-14 US US09/503,163 patent/US6333013B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-02-21 DE DE10007785A patent/DE10007785B4/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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