JP2003277044A - Method for manufacturing spherical silica - Google Patents

Method for manufacturing spherical silica

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JP2003277044A
JP2003277044A JP2002085302A JP2002085302A JP2003277044A JP 2003277044 A JP2003277044 A JP 2003277044A JP 2002085302 A JP2002085302 A JP 2002085302A JP 2002085302 A JP2002085302 A JP 2002085302A JP 2003277044 A JP2003277044 A JP 2003277044A
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JP
Japan
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spherical silica
silica gel
producing
particle size
crushing
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Application number
JP2002085302A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Yougen
康裕 溶原
Kazuo Morishita
和男 森下
Hajime Sato
一 佐藤
Takashi Mihashi
隆史 三橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing spherical silica synthesized with a sol-gel method suited for uses such as a filler for an IC sealant resin, a substrate, an electronic material and raw materials of highly pure silica glass used in semiconductor manufacturing devices, quartz glass and optical glass or the like, generating no caking thereof in sintering and excellent in breaking into coarse particles. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the spherical silica is characterized in breaking spherical silica gel containing Li, Na, K of which the sum of contents is 10 ppm or less before sintering into the coarse particles by using a screen or the like and subsequently sintering at 600°C or higher. Furthermore, in the method for manufacturing the spherical silica, the spherical silica gel before breaking into the coarse particles is spherical silica gel obtained by being washed with an aqueous acid solution of ≥0.005 mass % concentration and subsequently washed with pure water. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ゾルゲル法による
球状シリカの製造方法に関する。さらに詳しくは、IC
封止材用樹脂の充填材、基板、電子材料や半導体製造装
置用高純度シリカガラス及び石英ガラス、光学ガラスの
原料用途等に適する球状シリカの製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing spherical silica by a sol-gel method. More specifically, IC
The present invention relates to a method for producing spherical silica, which is suitable for use as a filler for a resin for a sealing material, a substrate, high-purity silica glass and quartz glass for electronic materials and semiconductor manufacturing equipment, and a raw material for optical glass.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子産業の急速な発展に伴い、電
子材料用や半導体製造用などに高純度のシリカが使用さ
れるようになったが、製品の高度化につれてシリカに対
する要望は高純度化はもちろんのこと、その他の性能も
望まれるようになった。
2. Description of the Related Art In recent years, with the rapid development of the electronic industry, high-purity silica has been used for electronic materials and semiconductor manufacturing. Of course, it has become desirable to have other performance as well.

【0003】半導体封止材用途では樹脂混合時の流動性
が重視され、フィラーとして球状シリカが用いられるよ
うになった。近年、フリップチップタイプの半導体デバ
イスが開発され、狭い隙間に流しこむ封止材(アンダー
フィル材)が必要とされ、粗粒切れが良く、流動性に優
れた球状シリカが望まれようになった。ここで、粗粒切
れとは平均粒径に対する最大粒径のことを意味し、同じ
平均粒径の場合、より最大粒径が小さな球状シリカ程、
粗粒切れの良い球状シリカを示す。
In the application of semiconductor encapsulating materials, importance has been placed on fluidity at the time of resin mixing, and spherical silica has come to be used as a filler. In recent years, flip-chip type semiconductor devices have been developed, a sealing material (underfill material) that can be poured into a narrow gap is required, and spherical silica that has good coarseness and excellent fluidity has been desired. . Here, coarse grain cutting means the maximum particle diameter with respect to the average particle diameter, and in the case of the same average particle diameter, the smaller the maximum particle diameter of spherical silica,
Shows spherical silica with good coarse grain cutting.

【0004】従来、球状シリカの製法としては、四塩化
珪素、珪酸アルカリを原料とし、合成したシリカを火炎
で溶融球状化する方法、シリコン粒子を酸水素炎で燃焼
酸化させる方法、シリコンアルコキシド、珪酸アルカリ
水溶液等を用いたゾルゲル法などが提案されている。
Conventionally, as a method for producing spherical silica, a method in which silicon tetrachloride or an alkali silicate is used as a raw material, the synthesized silica is melted into a spherical shape by a flame, a method in which silicon particles are burned and oxidized by an oxyhydrogen flame, a silicon alkoxide, and a silicic acid A sol-gel method using an alkaline aqueous solution has been proposed.

【0005】しかしながら、火炎溶融法等の気相で溶融
球状化させる方法では粒子間の固結が起こり易く、粗粒
切れの良い球状シリカは得られなかった。ゾルゲル法は
火炎溶融法に比べ粗粒切れの良い球状シリカが得られる
が、それでも焼成の際に粒子間で固結が起こり、焼成後
の球状シリカに関してはトップサイズが大きくなること
が問題であった。なお、固結とは、融点以下の加熱温度
で粉体の粒子間で焼結し、比較的大きな塊となることを
意味する。
However, in the method of melt spheroidizing in the gas phase such as the flame melting method, solidification between particles is likely to occur, and spherical silica with good coarse grain cutting cannot be obtained. The sol-gel method gives spherical silica with better coarse grain cutting than the flame-melting method, but it still has the problem that solidification occurs between particles during firing and the top size of the spherical silica after firing becomes large. It was Incidentally, the solidification means that the particles of the powder are sintered at a heating temperature equal to or lower than the melting point to form a relatively large lump.

【0006】ゾルゲル法では焼成時の固結を回避する方
法が幾つか提案されている。特開平1−234318号
公報によれば、流動乾燥、流動焼成させる方法が挙げら
れているが、完全には粒子間の固結が回避できておら
ず、特にフリップチップ用の封止材用フィラーには不適
であった。なお、固結のない球状シリカとは、焼成によ
り粒子内のみ緻密化され、粒子間では焼結されない粒子
のことを意味する。
In the sol-gel method, several methods for avoiding solidification during firing have been proposed. According to JP-A-1-234318, a method of fluidized drying and fluidized firing is mentioned, but solidification between particles cannot be completely avoided, and particularly a filler for a sealing material for flip chips. Was not suitable for. It should be noted that the non-consolidated spherical silica means particles that are densified only in the particles by firing and are not sintered between the particles.

【0007】固結した粒子は流動性の悪化を招き、ま
た、粗大粒子となり最大粒径を大きくする。一度生成し
た固結した粗大粒子は分級で完全に取り除くことは困難
であり、焼成時に粒子間焼結を生じさせないことが望ま
しい。
The solidified particles cause deterioration of fluidity, and become coarse particles to increase the maximum particle size. It is difficult to completely remove the solidified coarse particles once formed by classification, and it is desirable that sintering between particles does not occur during firing.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ゾル
ゲル法により合成される球状シリカにおいて、焼成の
際、固結を生じさせることなく、粗粒切れの良い球状シ
リカの製造方法を提供することにある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for producing spherical silica having good coarse grain breakage, which does not cause solidification during firing in the spherical silica synthesized by the sol-gel method. Especially.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来法に
おける問題点を改善するために研究を行った結果、ゾル
ゲル法により製造される球状シリカの製造方法におい
て、焼成前の球状シリカゲルに含まれるLi、Na、K
含有量を抑制し、焼成前に解砕することにより、焼成時
の粒子間焼結を抑制できることを見出し、本発明を完成
した。
Means for Solving the Problems As a result of research to improve the problems in the conventional method, the present inventors have found that in the method for producing spherical silica produced by the sol-gel method, the spherical silica before firing is Li, Na, K included
We have found that interparticle sintering during firing can be suppressed by suppressing the content and crushing before firing, and completed the present invention.

【0010】即ち、本発明の第1の発明は「Li、N
a、Kの含有量の合計が10ppm以下の球状シリカゲルを
解砕した後、600℃以上の温度で焼成することを特徴と
する球状シリカの製造方法。」を要旨とする。
That is, the first invention of the present invention is "Li, N
A method for producing spherical silica, characterized in that spherical silica gel having a total content of a and K of 10 ppm or less is crushed and then fired at a temperature of 600 ° C. or higher. Is the gist.

【0011】本発明の第2の発明は「解砕がスクリーン
を使用する解砕方法である前記第1の発明の球状シリカ
の製造方法。」を要旨とする。
The second invention of the present invention is summarized as "a method for producing spherical silica according to the first invention, wherein the crushing is a crushing method using a screen".

【0012】本発明の第3の発明は「解砕前の球状シリ
カゲルが0.005質量%以上の酸水溶液で洗浄した後、純
水で洗浄することにより得られた球状シリカゲルである
前記第1または第2の発明の球状シリカの製造方法。」
を要旨とする。
A third invention of the present invention is the spherical silica gel obtained by washing the spherical silica gel before crushing with an acid aqueous solution of 0.005% by mass or more and then with pure water. 2. The method for producing spherical silica according to the invention of 2. ”
Is the gist.

【0013】Li、Na、Kの含有量の合計が10ppm以
下の球状シリカゲルは特に製法は規定しないが、ゾルゲ
ル法によって製造することができる。ゾルゲル法による
球状シリカゲルの製造方法は、原料としてシリコンアル
コキシド、アルカリ珪酸塩、シリカゾル等の原料段階で
は溶液状またはゾル状であればいずれの原料でも使用で
きる。ゾルゲル法ではこれらの原料を用い、種粒子を成
長させる粒子成長法、原料を懸濁またはエマルション化
させ凝固させる方法等が挙げられる。原料段階で溶液状
またはゾル状であれば問題なく、製造過程で凝固させゲ
ルの状態を経る手法であればいかなる手法でも適用でき
る。原料はコストを考慮するとアルカリ珪酸塩が最も好
ましい。アルカリ珪酸塩は汎用性を考えると珪酸ナトリ
ウムが最も安価で好ましい。その他、珪酸カリウム、珪
酸リチウムも使用できる。
Spherical silica gel having a total content of Li, Na, and K of 10 ppm or less is not particularly specified, but can be manufactured by the sol-gel method. In the method for producing spherical silica gel by the sol-gel method, any raw material such as silicon alkoxide, alkali silicate, and silica sol can be used as long as they are in solution or sol at the raw material stage. In the sol-gel method, using these raw materials, a particle growth method of growing seed particles, a method of suspending or emulsifying the raw materials and solidifying them, and the like can be mentioned. There is no problem if it is in the form of a solution or a sol at the raw material stage, and any method can be applied as long as it is a method of solidifying in a gel state in the manufacturing process. The raw material is most preferably an alkali silicate in consideration of cost. As the alkali silicate, sodium silicate is the most inexpensive and preferable in view of versatility. In addition, potassium silicate and lithium silicate can also be used.

【0014】焼成前の球状シリカゲルは平均粒径で0.1
〜100μm程度の粒子が好ましい。特にアンダーフィル材
のように狭い隙間に浸透させる用途に使用する場合、最
大粒径は平均粒径の4倍以下の粒度分布を有する球状シ
リカゲルを使用することが好ましい。また、一般に粒径
が小さくなるに従って粒子間焼結が起こりやすくなる
が、本発明による方法は特に平均粒径が0.1〜20μmの球
状シリカゲル粒子の焼成に対して有効である。
The spherical silica gel before firing has an average particle size of 0.1.
Particles of about 100 μm are preferred. In particular, when used for the purpose of permeating a narrow gap such as an underfill material, it is preferable to use spherical silica gel having a particle size distribution in which the maximum particle size is 4 times or less of the average particle size. In general, interparticle sintering tends to occur as the particle size decreases, but the method according to the present invention is particularly effective for firing spherical silica gel particles having an average particle size of 0.1 to 20 μm.

【0015】焼成前の球状シリカゲルに含まれるLi、
Na、Kの各元素の含有量の合計は10ppm以下でなけれ
ばならない。10ppmを超えた場合、焼成時の粒子間焼結
が発生し、樹脂配合時に所望の流動特性が発現しない。
流動特性とは樹脂配合時の粘度、狭い隙間へ浸透する時
間で表される。流動特性を最大限向上させるためにはL
i、Na、Kの各元素は5ppm以下が好ましく、特に1ppm
以下で極めて良好な流動特性を示す。これらアルカリ金
属の中で特にNaを低減させることが必要であり、Na
を1ppm以下にすることが好ましく、さらに、Naを0.2p
pm以下に抑制することで流動特性は飛躍的に向上する。
Li contained in the spherical silica gel before firing,
The total content of each element of Na and K must be 10ppm or less. If it exceeds 10 ppm, inter-particle sintering will occur during firing, and desired flow characteristics will not be exhibited when the resin is blended.
Flowability is represented by the viscosity of the resin when blended and the time it takes to penetrate into narrow gaps. L to maximize flow characteristics
5ppm or less is preferable for each element of i, Na and K, especially 1ppm
The following shows very good flow properties. Among these alkali metals, it is particularly necessary to reduce Na.
Is preferably 1 ppm or less, and Na is 0.2 p
By controlling the pressure to be pm or less, the flow characteristics are dramatically improved.

【0016】これらの不純物の含有率は、適宜の分析手
段により直接測定することができるが、例えば、シリカ
を弗化水素水溶液で加熱溶解し、シリカ分をSiF4
して気化させ、残分をICP−MSで分析することによ
り不純物濃度を測定することができる。
The content of these impurities can be directly measured by an appropriate analysis means. For example, silica is heated and dissolved in an aqueous solution of hydrogen fluoride to vaporize the silica as SiF 4 , and the residue is subjected to ICP. The impurity concentration can be measured by analyzing with MS.

【0017】球状シリカを樹脂に混合した際、良好な流
動特性を発現させるためには焼成前の原料である球状シ
リカゲルのLi、Na、Kの含有量を低減させると同時
に焼成前の球状シリカゲルの解砕が必須となる。解砕は
ジェットミル、ピンミル、ボールミル、ロールミル、振
動篩、超音波篩等で処理できるが、特に、スクリーンを
使用する解砕方法が最も効果的である。また、スクリー
ンを使用する方法の中でも水平円筒状のスクリーンの内
部に原料をフィードし、スクリーン内部に取り付けられ
たブレードを高速回転させることにより、連続的に解砕
させる方法(例えば、ターボ工業製ターボスクリーナ
ー)がコスト的に最も好ましい。
When the spherical silica is mixed with the resin, the content of Li, Na and K of the raw material spherical silica gel before firing is reduced and at the same time the spherical silica gel before firing is made to exhibit good flow characteristics. Crushing is essential. The crushing can be carried out by a jet mill, a pin mill, a ball mill, a roll mill, a vibrating screen, an ultrasonic screen or the like, and the crushing method using a screen is most effective. In addition, among the methods using a screen, a method of feeding the raw material into the inside of a horizontal cylindrical screen and continuously crushing it by rotating a blade attached inside the screen at a high speed (for example, Turbo Industrial Turbo Screener) is the most preferable in terms of cost.

【0018】スクリーンの材質は特に規定しないが、金
属分の混入が無いものがよく、これを満足するために樹
脂製のスクリーンが好ましい。樹脂の種類は特に規定し
ないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、カ
ーボン、アクリル、ポリエステル、ポリイミド、フッ素
系樹脂等が使用できる。
Although the material of the screen is not particularly specified, it is preferable that the metal content is not mixed, and a resin screen is preferable in order to satisfy this. The type of resin is not particularly limited, but polyethylene, polypropylene, nylon, carbon, acryl, polyester, polyimide, fluororesin, etc. can be used.

【0019】球状シリカゲルの解砕に用いるスクリーン
は、解砕する球状シリカゲルの最大粒径の10倍以下の
目開きを有するスクリーンを使用することがよく、好ま
しくは1〜5倍の目開きを有するスクリーンを使用す
る。さらに好ましくは1〜3倍の目開きを有するスクリ
ーンを使用することがよい。
As the screen used for crushing the spherical silica gel, it is preferable to use a screen having an opening of 10 times or less of the maximum particle size of the spherical silica gel to be crushed, preferably 1 to 5 times. Use the screen. It is more preferable to use a screen having a mesh size of 1 to 3 times.

【0020】球状シリカゲル解砕後の焼成方法は特に規
定しないが、例えば石英等の容器に入れ電気炉で600〜1
500℃の任意の温度で焼成することができる。また、そ
の他の方法として、流動焼成炉・ロータリーキルン・火
炎焼成炉などを用いることもできる。場合によって、焼
成後に極弱く固結していることもあるが、再度スクリー
ンを用いて解砕することで全く固結のない球状シリカが
得られる。
The calcination method after the crushing of the spherical silica gel is not particularly specified, but for example, it is put in a container such as quartz and the temperature is 600 to 1 in an electric furnace.
It can be fired at any temperature of 500 ° C. Further, as other methods, a fluidized firing furnace, a rotary kiln, a flame firing furnace, or the like can be used. In some cases, it may be extremely weakly solidified after firing, but by crushing again using a screen, spherical silica having no solidification can be obtained.

【0021】一般に球状シリカ表面のシラノール基が多
いほど樹脂配合粘度が高くなる傾向にあるため、低シラ
ノール化させる必要がある。焼成温度により球状シリカ
表面のシラノール基量が変化するため、低シラノール化
させるためには、焼成温度は1000〜1300℃が好ましい。
特に樹脂配合時の流動特性を極限まで高めるためには11
50〜1250℃が好ましい。
Generally, the more silanol groups on the surface of the spherical silica, the higher the resin compounding viscosity, so it is necessary to reduce the silanol content. Since the amount of silanol groups on the surface of the spherical silica changes depending on the firing temperature, the firing temperature is preferably 1000 to 1300 ° C in order to reduce the silanol content.
In particular, in order to maximize the flow characteristics when compounding resin, 11
50-1250 degreeC is preferable.

【0022】樹脂配合時の流動特性を高めるためには球
状シリカはより真球状であることが好ましい。焼成前の
球状シリカゲルの真球度は焼成後の球状シリカの真球度
に大きく影響するため、真球度が0.9〜1.0であることが
好ましい。真球度Aは粒子の長軸(D1[μm])と短軸
(D2[μm])の比で表される。
It is preferable that the spherical silica is more spherical in order to improve the flow characteristics when the resin is compounded. Since the sphericity of the spherical silica gel before firing has a great influence on the sphericity of the spherical silica after firing, the sphericity is preferably 0.9 to 1.0. The sphericity A is represented by the ratio of the major axis (D1 [μm]) and the minor axis (D2 [μm]) of the particle.

【0023】A=D2/D1 焼成前の球状シリカゲルはアルカリ金属以外の金属元素
も低減することが好ましい。特にアルカリ土類金属はア
ルカリ金属と同等レベルまで低減させることが好まし
い。その他の金属元素に関しても5ppm以下であることが
好ましい。特に流動特性を向上させたい場合はSiとO
を除く、全ての各元素を1ppm以下にすることが好まし
い。
A = D2 / D1 It is preferable that the spherical silica gel before firing also reduces metal elements other than alkali metals. Particularly, it is preferable to reduce the alkaline earth metal to the same level as that of the alkali metal. The content of other metal elements is also preferably 5 ppm or less. Especially when it is desired to improve the flow characteristics, Si and O
It is preferable that all the elements except 1 are less than 1 ppm.

【0024】本発明において、球状シリカゲルは50m2
/g以上の比表面積を有するシリカを意味する。比表面
積が50m2/g以上有する球状シリカゲルは表面にシラノ
ール基が多数残っており、粒子間のシラノール基が脱水
縮合するため粒子間焼結が起こり易い。本発明では比表
面積が200m2/g以上の球状シリカゲルを焼成した場合で
も粒子間の焼結が発生しない。また、アルカリ金属を2p
pm以下まで低減させ、焼成前に解砕することにより、比
表面積500〜1000m2/g程度の球状シリカゲルを焼成した
場合でも粒子間の焼結が発生しない。
In the present invention, the spherical silica gel is 50 m 2
It means silica having a specific surface area of not less than / g. A large number of silanol groups remain on the surface of spherical silica gel having a specific surface area of 50 m 2 / g or more, and silanol groups between particles are dehydrated and condensed, so that interparticle sintering is likely to occur. In the present invention, even when the spherical silica gel having a specific surface area of 200 m 2 / g or more is fired, sintering between particles does not occur. In addition, 2p alkali metal
By reducing to pm or less and crushing before firing, sintering between particles does not occur even when firing spherical silica gel having a specific surface area of about 500 to 1000 m 2 / g.

【0025】本発明の球状シリカゲルの製造方法は特に
限定しないが、アルカリ珪酸塩水溶液と酸を使用した方
法により製造することが好ましい。具体的には、アルカ
リ珪酸塩水溶液を分散相として細粒状に分散させた油中
水滴型(W/O型)エマルションを調製し、調製した油
中水滴型(W/O型)エマルションを酸と混合し、球状
シリカゲルを生成させる。使用する酸は鉱酸が好まし
く、特に硫酸が好ましい。不純物の抽出に関し、反応後
の酸濃度が10質量%以上として球状シリカゲルを生成さ
せることが好ましい。さらに生成した球状シリカゲルを
含む反応液を加熱し、不純物を抽出する。加熱温度は5
0℃以上が好ましい。加熱後、得られた球状シリカゲル
を洗浄し、乾燥させることにより、球状シリカゲルが得
られる。
The method for producing the spherical silica gel of the present invention is not particularly limited, but it is preferably produced by a method using an aqueous solution of alkali silicate and an acid. Specifically, a water-in-oil type (W / O type) emulsion in which fine particles are dispersed as an aqueous dispersion of an alkali silicate solution is prepared, and the prepared water-in-oil type (W / O type) emulsion is treated with an acid. Mix to form spherical silica gel. The acid used is preferably a mineral acid, especially sulfuric acid. Regarding extraction of impurities, it is preferable to generate spherical silica gel with an acid concentration after the reaction of 10% by mass or more. Further, the reaction liquid containing the generated spherical silica gel is heated to extract impurities. Heating temperature is 5
It is preferably 0 ° C or higher. After heating, the obtained spherical silica gel is washed and dried to obtain spherical silica gel.

【0026】希薄な酸で洗浄することにより、アルカリ
金属等の球状シリカゲルへの吸着を抑制することができ
る。洗浄液中のアルカリ金属イオン濃度が100ppm以上と
なる場合は再度希薄な酸で洗浄することが好ましい。酸
の種類は鉱酸が好ましく、特に硫酸が好ましい。濃度は
0.005質量%以上が好ましく、0.005〜20質量%が好適に
用いられる。硫酸濃度はコストを考慮するとより希薄で
ある方が好ましく、また、アルカリ金属の洗浄効果を考
慮すると0.1〜3質量%が特に好ましい。
By washing with a dilute acid, the adsorption of alkali metal or the like onto the spherical silica gel can be suppressed. When the concentration of alkali metal ions in the cleaning liquid is 100 ppm or more, it is preferable to perform cleaning again with a dilute acid. As the kind of acid, mineral acid is preferable, and sulfuric acid is particularly preferable. The concentration is
0.005 mass% or more is preferable, and 0.005 to 20 mass% is used suitably. The sulfuric acid concentration is preferably diluted in consideration of the cost, and is preferably 0.1 to 3% by mass in consideration of the cleaning effect of the alkali metal.

【0027】洗浄方法は特に限定しないが球状シリカゲ
ルのケーキ層を形成させ、ケーキ層に希薄な酸もしくは
純水を通過させ、洗浄する方法(ケーキリンス)と球状
シリカゲルを希薄な酸もしくは純水に分散させ、球状シ
リカゲルをろ過する方法(リパルプリンス)が適用でき
る。これらの組合せ、複数回洗浄処理することで所望の
純度の球状シリカゲルを得ることができる。洗浄に使用
する酸量は含水球状シリカゲルに含まれる水分の1〜5
倍程度で適宜選択することができる。
The washing method is not particularly limited, but a method of forming a cake layer of spherical silica gel and passing a dilute acid or pure water through the cake layer to wash it (cake rinse) and making the spherical silica gel into a dilute acid or pure water. A method of dispersing and filtering spherical silica gel (repulp rinse) can be applied. Spherical silica gel having a desired purity can be obtained by a combination of these treatments and washing treatments multiple times. The amount of acid used for washing is 1 to 5 of the water content contained in the hydrous spherical silica gel.
It can be appropriately selected by about double.

【0028】[0028]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。EXAMPLES The present invention will be described below based on examples.

【0029】実施例1 1>球状シリカゲルの製造 1-1)エマルションの調製 アルカリ珪酸塩水溶液としてJIS3号水ガラスを濃縮
し、粘度を25℃で約0.4Pa・s程度に調整した。SiO2分は
約30質量%、Na2O分は約10質量%であった。連続相形成
用液体としてイソパラフィン系炭化水素油(「アイソゾ
ール400」、日本石油化学工業製)、乳化剤としてソ
ルビタンモノオレート(「レオドールSP−O10」、
花王製)を使用した。濃縮した水ガラス、アイソゾール
400、レオドールSP−O10をそれぞれ20kg、7.5k
g、0.18kg秤量した。各原料を混合し、攪拌機で粗攪拌
した後、インライン型乳化機を用いて2980rpmの回転数
で乳化させ、乳化液415gを採取した。
Example 1 1> Production of spherical silica gel 1-1) Preparation of emulsion JIS No. 3 water glass was concentrated as an aqueous alkali silicate solution, and the viscosity was adjusted to about 0.4 Pa · s at 25 ° C. The SiO 2 content was about 30 mass%, and the Na 2 O content was about 10 mass%. Isoparaffinic hydrocarbon oil (“Isosol 400”, manufactured by Nippon Petrochemical Industry) as a liquid for forming a continuous phase, sorbitan monooleate (“Reodol SP-O10”) as an emulsifier,
Kao) was used. Concentrated water glass, Isozol 400, Rheodor SP-O10 20kg, 7.5k respectively
g, 0.18 kg was weighed. The respective raw materials were mixed and roughly stirred with a stirrer, and then emulsified with an in-line emulsifier at a rotation speed of 2980 rpm to obtain 415 g of an emulsion.

【0030】1-2)球状シリカゲルの凝固・不純物抽出
・洗浄処理 28%硫酸水溶液を575g調製し、室温で攪拌しながら、こ
れに前述の乳化液415gを添加した。添加終了後、室温下
でさらに40分間攪拌を続けた。次いで攪拌下で62質量%
工業用硝酸40gを添加し、さらに20分間攪拌した後、攪
拌下で100℃に加熱し、30分間保持した。この処理によ
って、乳濁状の反応液はオイル相(上層)と球状シリカ
ゲルが分散した水相(下層)とに分離した。
1-2) Coagulation of spherical silica gel, extraction of impurities, and washing treatment 575 g of 28% aqueous sulfuric acid solution was prepared, and 415 g of the above-mentioned emulsion was added thereto while stirring at room temperature. After the addition was completed, stirring was continued at room temperature for another 40 minutes. Then 62% by mass under stirring
40 g of industrial nitric acid was added, and the mixture was further stirred for 20 minutes, heated to 100 ° C. under stirring, and kept for 30 minutes. By this treatment, the emulsion-like reaction liquid was separated into an oil phase (upper layer) and an aqueous phase in which spherical silica gel was dispersed (lower layer).

【0031】オイル相を除き、水相中の球状シリカゲル
をヌッチェにより濾過し、ヌッチェ上の球状シリカゲル
ケーキ層に1質量%硫酸水溶液を200g通過させ、ケーキ
リンスした。さらに、ケーキリンスした球状シリカゲル
を1質量%の硫酸水溶液300gでリパルプリンスを10分間
行い、ヌッチェで脱液した。さらに、純水500gでケーキ
リンスした後、脱液し、さらに純水500gでリパルプリン
スを行った。純水によるケーキリンスとリパルプリンス
はリパルプリンスの洗浄脱液のpHが4以上になるまで繰
り返した。リパルプリンスの洗浄脱液のpHが4以上を
示した段階でヌッチェを用いて脱水し、球状シリカゲル
を得た。
The oil phase was removed, and the spherical silica gel in the aqueous phase was filtered with a Nutsche, and 200 g of a 1 mass% sulfuric acid aqueous solution was passed through the spherical silica gel cake layer on the Nutsche to rinse the cake. Further, the cake-rinsed spherical silica gel was repulp rinsed with 300 g of a 1% by mass sulfuric acid aqueous solution for 10 minutes, and then dewatered with a Nutsche. Furthermore, the cake was rinsed with 500 g of pure water, then dewatered, and further repulped with 500 g of pure water. The cake rinsing and the repulp rinsing with pure water were repeated until the pH of the washing and deliquoring of the repulp rinse became 4 or more. At the stage where the pH of the repulp rinse washes and dewatered was 4 or more, dehydration was performed using a Nutsche to obtain spherical silica gel.

【0032】得られた球状シリカゲルのアルカリ金属含
有量を分析した結果、Li、Na、Kがそれぞれ<0.1p
pm、0.1ppm、<0.1ppmであった。
As a result of analyzing the alkali metal content of the obtained spherical silica gel, Li, Na, and K were found to be <0.1 p, respectively.
It was pm, 0.1 ppm, and <0.1 ppm.

【0033】2>球状シリカゲルの乾燥・解砕・焼成工
程 得られた球状シリカゲルを温度120℃で20時間乾燥し、1
00gの乾燥球状シリカゲルを得た。乾燥後、得られた乾
燥球状シリカゲルをターボ工業製ターボスクリーナーT
S250×200を使用し、ポリエステル製目開き27μ
mのスクリーンを通過させ、解砕した。スクリーンを通
過した乾燥球状シリカゲルを石英製ビーカーにて1150℃
で2時間焼成し、球状シリカを得た。
2> Drying / crushing / calcining step of spherical silica gel The obtained spherical silica gel is dried at a temperature of 120 ° C. for 20 hours, and 1
00 g of dry spherical silica gel was obtained. After drying, the resulting dried spherical silica gel was used as Turbo Screwer T made by Turbo Industry.
Using S250 x 200, polyester aperture 27μ
It was passed through a m screen and crushed. Dry spherical silica gel that passed through the screen was heated to 1150 ° C in a quartz beaker.
It was calcined for 2 hours to obtain spherical silica.

【0034】焼成して得られた球状シリカについて分析
したところ、Li、Na、Kなどのアルカリ金属、C
a、Mgなどのアルカリ土類金属及びCr、Fe、Cu
等遷移金属の各元素の濃度は1ppm以下であり、また、U
およびThの放射性元素の合計は0.1ppb以下であった。
得られた球状シリカについての各種の測定並びに観察結
果を表1、2に示す。得られた球状シリカの平均粒径は
4.0μm、最大粒径は12μmであり、比重は2.19であっ
た。BET法で測定した比表面積は0.7m2/gで理論値の
1.0倍であった。また、電子顕微鏡写真より真球度が0.9
以上である粒子の含有率が99%以上であり、表面の平滑
性も良好であった。
When the spherical silica obtained by firing was analyzed, alkali metals such as Li, Na and K, C
a, alkaline earth metals such as Mg and Cr, Fe, Cu
Concentration of each element of isotransition metal is 1ppm or less, and U
The total of radioactive elements of Th and Th was 0.1 ppb or less.
Tables 1 and 2 show the results of various measurements and observations of the obtained spherical silica. The average particle size of the obtained spherical silica is
The particle size was 4.0 μm, the maximum particle size was 12 μm, and the specific gravity was 2.19. The specific surface area measured by the BET method is 0.7 m 2 / g, which is the theoretical value.
It was 1.0 times. The sphericity is 0.9 from the electron micrograph.
The content of the above particles was 99% or more, and the smoothness of the surface was good.

【0035】不純物金属含有量の測定はICP−MS
(横河電機製ModelPMS−2000)を用いて行っ
た。
ICP-MS was used to measure the impurity metal content.
(Model PMS-2000 manufactured by Yokogawa Electric Corporation).

【0036】粒径はBECKMAN COULTER社製LS-130を用い
て測定した。平均粒径はメディアン値、最大粒径は篩下
が100.00%を示した粒径を表す。32μm篩上は50gのサ
ンプルを150gの純水でスラリー化し、ステンレス製篩を
通過させた後、篩上残分を乾燥させ、測定した。
The particle size was measured using LS-130 manufactured by BECKMAN COULTER. The average particle size is the median value, and the maximum particle size is the particle size under the sieve showing 100.00%. On the 32 μm sieve, 50 g of a sample was slurried with 150 g of pure water, passed through a stainless steel sieve, and the residue on the sieve was dried and measured.

【0037】20μm隙間浸透性は得られた球状シリカを
ジャパンエポキシレジン製エピコート815をシリカ配
合率65質量%(球状シリカ26gとエピコート81514gを
混合)で均一混合したものを75℃の温度に加熱した幅5m
m、隙間寸法20μm、長さ18mmの隙間を有する金型の一
方に測定試料を垂らし、毛細管現象により片端にまで浸
透した時間を測定して、時間(分)で表示した。
20 μm gap permeability The obtained spherical silica was uniformly mixed with Japan epoxy resin Epicoat 815 at a silica compounding ratio of 65% by mass (mixing spherical silica 26 g and Epicoat 81514 g) and heated to a temperature of 75 ° C. Width 5m
The measurement sample was hung on one side of a mold having a gap of m, a gap size of 20 μm, and a length of 18 mm, and the time it took for one end to penetrate due to a capillary phenomenon was measured and displayed in time (minutes).

【0038】樹脂配合粘度はジャパンエポキシレジン製
エピコート815とシリカをシリカ配合率70質量%(シ
リカ粒子28gとエピコート81512gを混合)で混合した
際の粘度であり、50℃で測定した。粘度計は東機産業製
RE80R型(E型粘度計)を使用した。
The resin compounding viscosity is the viscosity when Epicoat 815 manufactured by Japan Epoxy Resin and silica are mixed at a silica compounding ratio of 70% by mass (silica particles 28 g and Epicoat 81512 g are mixed) and are measured at 50 ° C. As the viscometer, RE80R type (E type viscometer) manufactured by Toki Sangyo was used.

【0039】実施例2 解砕時のスクリーン目開きを24μmとした以外は実施例
1と同様にして、球状シリカを得た。得られた球状シリ
カについての各種の測定並びに観察結果を表1、2に示
す。
Example 2 Spherical silica was obtained in the same manner as in Example 1 except that the screen opening at the time of crushing was 24 μm. Tables 1 and 2 show the results of various measurements and observations of the obtained spherical silica.

【0040】実施例3 原料の水ガラスを希釈し、SiO2分を15質量%に調整した
モノを使用した。その他は実施例2と同様にして、球状
シリカを得た。得られ球状シリカについての各種の測定
並びに観察結果を表1、2に示す。
Example 3 A raw material was prepared by diluting water glass as a raw material and adjusting the SiO 2 content to 15% by mass. Otherwise in the same manner as in Example 2, spherical silica was obtained. The results of various measurements and observations on the obtained spherical silica are shown in Tables 1 and 2.

【0041】比較例1 実施例1で乾燥後に得られた乾燥球状シリカゲルを解砕
せずに石英製ビーカーに入れ、箱型電気炉にて1150℃で
焼成し、球状シリカを得た。得られた球状シリカについ
ての各種の測定並びに観察結果を表1、2に示す。
Comparative Example 1 The dried spherical silica gel obtained after drying in Example 1 was placed in a quartz beaker without crushing and was fired at 1150 ° C. in a box-type electric furnace to obtain spherical silica. Tables 1 and 2 show the results of various measurements and observations of the obtained spherical silica.

【0042】比較例2 実施例1で反応後に得られた球状シリカゲルを1質量%
硫酸を使用せずに純水のみで洗浄した。その他は実施例
1と同様にして、球状シリカを得た。得られた球状シリ
カについての各種の測定並びに観察結果を表1、2に示
す。
Comparative Example 2 1% by mass of spherical silica gel obtained after the reaction in Example 1
It was washed with pure water alone without using sulfuric acid. Otherwise in the same manner as in Example 1, spherical silica was obtained. Tables 1 and 2 show the results of various measurements and observations of the obtained spherical silica.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明の方法によれば、ゾルゲル法によ
り粗粒切れの良い球状シリカを得ることができる。本発
明の方法で得られた球状シリカは、従来技術と比較し
て、粒径分がシャープであり、粗粒含量が極めて少ない
ため、電子部品の中で特に狭い隙間に流し込むような液
状封止材用充填材として好適に用いることができる。
According to the method of the present invention, it is possible to obtain spherical silica with good coarse grain breakage by the sol-gel method. The spherical silica obtained by the method of the present invention has a sharp particle size and has a very small amount of coarse particles, as compared with the prior art, so that liquid sealing such as pouring into particularly narrow gaps in electronic parts is possible. It can be suitably used as a filler for materials.

フロントページの続き (72)発明者 三橋 隆史 神奈川県横浜市鶴見区大黒町10番1号 三 菱レイヨン株式会社化成品開発研究所内 Fターム(参考) 4G072 AA25 AA28 BB07 CC10 GG01 GG03 HH19 HH21 HH22 JJ11 JJ13 LL06 MM01 MM23 MM26 MM31 MM35 MM36 PP05 PP17 RR05 RR07 RR12 SS01 TT01 TT19 TT20 Continued front page    (72) Inventor Takashi Mitsuhashi             3-10-1, Daikokucho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa             Ryo Rayon Co., Ltd., Chemical Products Development Laboratory F term (reference) 4G072 AA25 AA28 BB07 CC10 GG01                       GG03 HH19 HH21 HH22 JJ11                       JJ13 LL06 MM01 MM23 MM26                       MM31 MM35 MM36 PP05 PP17                       RR05 RR07 RR12 SS01 TT01                       TT19 TT20

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Li、Na、Kの含有量の合計が10ppm
以下の球状シリカゲルを解砕した後、600℃以上の温度
で焼成することを特徴とする球状シリカの製造方法。
1. The total content of Li, Na and K is 10 ppm.
A method for producing spherical silica, comprising crushing the following spherical silica gel and then firing at a temperature of 600 ° C. or higher.
【請求項2】 球状シリカゲルがアルカリ珪酸塩から製
造された球状シリカゲルである請求項1記載の球状シリ
カの製造方法。
2. The method for producing spherical silica according to claim 1, wherein the spherical silica gel is spherical silica gel produced from an alkali silicate.
【請求項3】 球状シリカゲルの平均粒径が0.1〜100μ
m、最大粒径が平均粒径の4倍以下である請求項1又は
2記載の球状シリカの製造方法。
3. The average particle size of the spherical silica gel is 0.1-100 μm.
The method for producing spherical silica according to claim 1 or 2, wherein m and the maximum particle size are 4 times or less the average particle size.
【請求項4】 解砕がスクリーンを使用する解砕方法で
ある請求項1乃至3いずれかに記載の球状シリカの製造
方法。
4. The method for producing spherical silica according to claim 1, wherein the crushing is a crushing method using a screen.
【請求項5】 スクリーン目開きが球状シリカゲルの最
大粒径の10倍以下である請求項4記載の球状シリカの製
造方法。
5. The method for producing spherical silica according to claim 4, wherein the screen opening is 10 times or less the maximum particle size of the spherical silica gel.
【請求項6】 スクリーンが樹脂製である請求項4又は
5記載の球状シリカの製造方法。
6. The method for producing spherical silica according to claim 4, wherein the screen is made of resin.
【請求項7】 解砕前の球状シリカゲルが0.005質量%
以上の酸水溶液で洗浄した後、純水で洗浄することによ
り得られた球状シリカゲルである請求項1乃至6いずれ
かに記載の球状シリカの製造方法。
7. The spherical silica gel before crushing is 0.005% by mass.
The method for producing spherical silica according to any one of claims 1 to 6, which is spherical silica gel obtained by washing with the aqueous acid solution and then with pure water.
【請求項8】 球状シリカゲルの製法が以下の(1)〜(5)
の工程を含むことを特徴とする請求項1乃至7いずれか
に記載の球状シリカの製造方法。 (1)アルカリ珪酸塩水溶液を分散相として細粒状に分散
させた油中水滴型(W/O型)エマルションを調製する
乳化工程 (2) (1)で調製した油中水滴型(W/O型)エマルショ
ンを酸と混合し、球状シリカゲルを生成させる凝固工程 (3) (2)で生成した球状シリカゲルを含む反応液を加熱
し、不純物を抽出する抽出工程 (4) (3)で不純物を抽出した球状シリカゲルを洗浄し、
乾燥させる乾燥工程
8. The method for producing spherical silica gel is as follows (1) to (5)
The method for producing spherical silica according to any one of claims 1 to 7, characterized by including the step of. (1) An emulsification step for preparing a water-in-oil type (W / O type) emulsion in which fine particles are dispersed using an aqueous solution of alkali silicate as a dispersion phase (2) Water-in-oil type (W / O type) prepared in (1) Type) emulsion is mixed with acid to produce spherical silica gel. Coagulation step (3) The reaction liquid containing spherical silica gel produced in (2) is heated to extract impurities in the extraction step (4) (3). Wash the extracted spherical silica gel,
Drying process to dry
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005187302A (en) * 2003-12-26 2005-07-14 Mitsubishi Rayon Co Ltd High purity non-magnetic metal oxide powder and its producing method
WO2011093142A1 (en) 2010-01-26 2011-08-04 堺化学工業株式会社 Silica particles, process for production of same, and resin composition containing same
JP2014208585A (en) * 2013-03-29 2014-11-06 株式会社アドマテックス Silica particles, method for manufacturing silica particles, and method for manufacturing surface-modified silica particles

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005187302A (en) * 2003-12-26 2005-07-14 Mitsubishi Rayon Co Ltd High purity non-magnetic metal oxide powder and its producing method
JP4691321B2 (en) * 2003-12-26 2011-06-01 三菱レイヨン株式会社 Method for producing high-purity silicon oxide powder
WO2011093142A1 (en) 2010-01-26 2011-08-04 堺化学工業株式会社 Silica particles, process for production of same, and resin composition containing same
JP2014208585A (en) * 2013-03-29 2014-11-06 株式会社アドマテックス Silica particles, method for manufacturing silica particles, and method for manufacturing surface-modified silica particles

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