JP2007051037A

JP2007051037A - 薄片状αアルミナ粒子の製造方法

Info

Publication number: JP2007051037A
Application number: JP2005238293A
Authority: JP
Inventors: Naoko Yabumoto; 菜穂子薮本; Keisuke Yanai; 啓介矢内
Original assignee: Asahi Kagaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Asahi Kagaku Kogyo Co Ltd
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2007-03-01

Abstract

【課題】工業的規模での実施にも好適な、アルミナ水和物粉末からの薄片状αアルミナ粒子の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の製造方法は、アルミナ水和物粉末を、結晶成長剤を含む鉱化剤粉末と混合し、焼成することを特徴とする。例えばこの鉱化剤粉末は、無機ケイ素化合物などの結晶成長剤０．１〜１０質量部および金属フッ化物などの粉末状の鉱化剤１００質量部の混合粉末であり、アルミナ水和物粉末１００質量部に対して０．５〜５質量部用いる。見掛け気孔率２５％以下のセラミックス材料製の焼成容器およびフタを用い、アルミナ水和物粉末を上記混合粉末と混合したのち、焼成容器に収容し、フタをした状態で加熱して９００〜１３００℃で焼成する。
【選択図】なし

Description

本発明は、薄片状αアルミナ粒子の製造方法に関する。

薄片状αアルミナ粒子は、化粧品原料などとして有用である。かかる薄片状αアルミナ粒子の製造方法として、特許文献１〔特開平９−２２７３３７号公報の段落番号００１５〕には、アルミナ水和物粉末に、それぞれ鉱化剤としてのフッ化水素酸と、結晶成長剤としての酸化ケイ素粉末とを加え、混合し、焼成する方法が記載されている。かかる方法によれば、鉱化剤によりα化が促進され、また結晶成長剤により薄片状に結晶が成長して、目的の薄片状αアルミナ粒子を得ることができる。

特開平９−２２７３３７号公報

しかしながら、上記従来の製造方法において、鉱化剤としてのフッ化水素酸は揮発性があると共に強い腐食性を有することから、保管、運搬、取扱性等の点で問題がある。

そこで本発明者は、このような問題のない、工業的規模での実施にも好適な、アルミナ水和物粉末からの薄片状αアルミナ粒子の製造方法を開発するべく鋭意検討した結果、本発明に至った。

すなわち本発明は、アルミナ水和物粉末を、結晶成長剤を含む鉱化剤粉末と混合し、焼成することを特徴とする薄片状αアルミナ粒子の製造方法を提供するものである。

本発明の製造方法は、工業的規模でアルミナ水和物粉末から薄片状αアルミナ粒子を製造する方法として好適である。

本発明の製造方法に用いられるアルミナ水和物粉末とは、式（１）
Ａｌ₂Ｏ₃・ｎＨ₂Ｏ・・・（１）
〔式中、ｎは０を超え３以下の数を示す。〕
で示されるアルミナ水和物の粉末であって、アルミナ水和物としては、例えば水酸化アルミニウム、γアルミナ、δアルミナ、θアルミナなどが挙げられる。

結晶成長剤を含む鉱化剤粉末は、アルミナ水和物粉末のα化を促進する機能を示す成分である鉱化剤の粉末であって、アルミナ水和物粉末が薄片状に結晶成長することを促進する機能を示す成分である結晶成長剤を含むものであり、例えば結晶成長剤と粉末状の鉱化剤との混合粉末、結晶成長剤としての機能と鉱化剤としての機能を併せ持つ化合物の粉末などが挙げられる。

結晶成長剤としては、例えば酸化ケイ素（シリカ）などのような無機ケイ素化合物、メチルハイドロジェンポリシロキサン、ジメチルポリシロキサンなどのシリコーン化合物などの有機ケイ素化合物などが挙げられ、粉末状であってもよいし液状であってもよい。

粉末状の鉱化剤としては、例えばフッ化アルミニウム、フッ化亜鉛、フッ化カリウム、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カルシウムなどの金属フッ化物の粉末が挙げられ、金属元素が目的とする薄片状αアルミナ粒子と同じアルミニウムであることから、フッ化アルミニウムの粉末が好ましく用いられる。

結晶成長剤と粉末状の鉱化剤との混合粉末は、例えば結晶成長剤が粉末状である場合には、粉末状の結晶成長剤と粉末状の鉱化剤とを撹拌して混合することにより調製することができ、結晶成長剤を均一に含む鉱化剤粉末が容易に得られる点でボールミル、振動ミルなどの分散機を用いて十分な動力で撹拌することが好ましい。また、結晶成長剤としてシリカゾルなどのように粒子径が極めて小さい粉末を用いる場合には、結晶成長剤の粉末を水などの揮発性の溶媒に分散させて分散液とし、粉末状の鉱化剤に噴霧したのち、溶媒を揮発させることにより担持させて、鉱化剤粉末を調製してもよい。

結晶成長剤が液状である場合には、液状の結晶成長剤をそのままの状態で、または揮発性の溶媒に分散もしくは溶解させた状態で、粉末状の鉱化剤に噴霧することにより担持させて、鉱化剤粉末を調製することができる。

結晶成長剤の使用量は、粉末状の鉱化剤に対して通常０．１質量倍〜１０質量倍、好ましくは０．２５質量倍〜５質量倍である。

アルミナ水和物粉末と、結晶成長剤を含む鉱化剤粉末とは、例えばＶ型混合機、ナウターミキサーなどの混合機を用い、十分な動力で撹拌することにより、均一に混合されることが好ましい。

本発明の薄片状αアルミナ粒子の製造方法において、結晶成長剤を含む鉱化剤粉末の使用量は、アルミナ水和物粉末１００質量部あたり通常０．５質量部〜５質量部、好ましくは１質量部〜４質量部、さらに好ましくは２質量部〜３質量部である。

アルミナ水和物粉末を鉱化剤粉末と混合したのち、通常は、焼成容器に収容し、フタをした状態で加熱することにより、焼成する。焼成容器およびフタとしては通常、セラミックス材料製のものが用いられ、焼成容器およびフタを構成するセラミックス材料としては、例えばアルミナ材料、ムライト材料などが挙げられる。

焼成容器およびフタを構成するセラミックス材料の見掛け気孔率は、２５％以下であることが、平均差し渡し径(ｄ)と平均厚み(ｔ)との比で示されるアスペクト比(ｄ／ｔ)がより大きな薄片状αアルミナ粒子が得られる点で好ましく、気孔が全くなくて見掛け気孔率が０％であってもよい。見掛け気孔率２５％以下のセラミックス材料で構成された焼成容器およびフタとしては、例えばアルミナ粒子を成形し、焼成により、互いに焼結させて得られるアルミナ材料製のものが市販されている。

焼成温度は通常９００℃〜１３５０℃、好ましくは１０００℃〜１１００℃であり、焼成時間は通常５時間〜１０時間である。焼成は通常、大気中で行われる。

本発明の製造方法により得られる薄片状αアルミナ粒子は、平均差し渡し径(ｄ)が通常３μｍ〜１６μｍ、平均厚み(ｔ)が通常０．１μｍ〜０．５μｍ、アスペクト比(ｄ／ｔ)が通常３以上、好ましくは２０以上、通常４０以下の形状であるので、例えば、そのままでパウダーファンデーションなどの化粧品に含まれる体質顔料、自動車などのタイヤのゴムに充填されて用いられるタイヤゴム用充填材、合成樹脂材料の機械的強度を向上させるための合成樹脂用充填材などとして用いることができる。また、薄片状αアルミナ粒子は、表面に金属酸化物をコーティングして、体質顔料として用いることもできる。

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。

なお、各実施例で得た薄片状αアルミナ粒子の平均差し渡し径(ｄ)および平均厚み(ｔ)は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、任意に選んだ１０個の薄片状αアルミナ粒子の差し渡し径と厚みを測定し、それぞれの数平均値として求めた。
薄片状αアルミナ粒子の結晶型は、粉末Ｘ線回折装置〔フィリップス社製、「Ｘ’Ｐｅｒｔ−ＭＰＤ」〕を用いて得たＸ線回折スペクトルから同定した。
焼成容器およびフタを構成するセラミックス材料の見掛け気孔率は、ＪＩＳＲ２２０５による測定値である。

実施例１
フッ化アルミニウムの粉末〔ステラケミファ社製、「光学用フッ化アルミニウム」〕１１．５ｇに、メチルハイドロジェンポリシロキサン〔信越化学工業社製「ＫＦ−９９−Ｐ」、液状〕３．９ｇを噴霧して加え、撹拌後、１３０℃にて３時間加熱して乾燥させて、粉末状混合物を得た。

市販の水酸化アルミニウム粉末〔住友化学社製「Ｃ−３０１」〕６００ｇに、上記で得た粉末状混合物の全量を加え、分散機〔東洋精機製作所社製「塗料用分散機」〕にて１０分間、撹拌混合した後、全量（６１５ｇ）を、アルミナ材料製の焼成容器〔ヨータイ社製、見掛け気孔率１９％、内寸法は縦２００ｍｍ×横２００ｍｍ×高さ７０ｍｍ（内容積(Ｖ)は４．８４Ｌ）、側壁の厚みは１０ｍｍ〕に入れ、アルミナ材料製のフタ〔ヨータイ社製、見掛け気孔率１９％、寸法は縦２２０ｍｍ×横２２０ｍｍ×厚み１０ｍｍ〕を被せた。なお、このときの水酸化アルミニウム粉末およびフッ化アルミニウム粉末の合計質量(Ｍ)と、フタを被せた状態での焼成容器の内容積(Ｖ)との比(Ｍ／Ｖ)は０．１２７ｋｇ／Ｌであった。次いで、大気中、電気炉にて１１００℃に加熱し、同温度を６時間保持して焼成して、白色粉末を得た。この白色粉末をＳＥＭにて観察したところ、平均差し渡し径(ｄ)は７μｍ、平均厚み(ｔ)は０．２μｍの薄片状の粒子であった。アスペクト比(ｄ／ｔ)は３５である。また、この白色粉末の結晶型はαアルミナであった。結果を第１表に示す。

実施例２
フッ化アルミニウムの粉末〔ステラケミファ社製、「光学用フッ化アルミニウム」１１．５ｇおよびシリカ粉末〔龍森社製「クリスタライトＶＸ−５Ｘ」、中心粒子径１μｍ〕３．９ｇを内容積３５０ｍＬのボールミルにより４時間、撹拌混合して、粉末状混合物を得た。

水酸化アルミニウム粉末〔Ｃ−３０１〕６００ｇに、上記で得た粉末状混合物の全量を加え、分散機〔東洋精機製作所社製「ペイントシェーカー」〕にて１０分間、撹拌混合した後、実施例１と同様に操作して、白色粉末を得た。この白色粉末の評価結果を第１表に示す。

実施例３
フッ化アルミニウムの粉末〔ステラケミファ社製、「光学用フッ化アルミニウム」、粉末状〕０．５８ｋｇおよびシリカゾル〔デグサ社製「Ｒ−９７２」、粉末状〕０．２０ｋｇをボールミルにより４時間撹拌混合して、混合粉末を得た。

水酸化アルミニウム粉末〔Ｃ−３０１〕３０ｋｇに、上記で得たフッ化アルミニウム粉末の全量を加え、Ｖ型混合機〔ニシワ社製、混合部容積０．３ｍ³〕にて１時間、撹拌混合した。混合後の混合物のうち６００ｇを、実施例１で用いたと同様の焼成容器に入れ、実施例１で用いたと同様のフタを被せ、実施例１と同様に焼成して、白色粉末を得た。この白色粉末の評価結果を第１表に示す。

実施例４
フッ化アルミニウムの粉末〔ステラケミファ社製、「光学用フッ化アルミニウム」〕１１．５ｇおよびシリカゾル〔コロイダルシリカ、触媒化成社製「ＯＳＣＡＬ−１４３２」、固形分濃度３０質量％、溶媒はイソプロピルアルコール〕６．５ｇ（固形分１．９５ｇ）を混合し、１３０℃にて６時間乾燥して、粉末状混合物を得た。

水酸化アルミニウム粉末〔Ｃ−３０１〕６００ｇに、上記で得た粉末状混合物の全量を加え、撹拌棒を用いて手動で掻き混ぜた後、全量（６１３ｇ）を、実施例１と同様に操作して、白色粉末を得た。この白色粉末の評価結果を第１表に示す。

実施例５
アルミナ材料製の焼成容器およびフタに代えて、ムライト材料製の焼成容器〔朝日濾過材社製、見掛け気孔率４０％、内寸法縦２２０ｍｍ×横２２０ｍｍ×高さ１０２ｍｍ、厚みは１２ｍｍ〕およびムライト材料製のフタ〔朝日濾過材社製、見掛け気孔率４０％、寸法は縦２２０ｍｍ×横２２０ｍｍ、厚みは１２ｍｍ〕を用いた以外は実施例１と同様に操作して、白色粉末を得た。この白色粉末の評価結果を第１表に示す。

比較例１
水酸化アルミニウム粉末〔Ｃ−３０１〕６００ｇに、フッ化アルミニウム粉末〔ステラケミファ社製、「光学用フッ化アルミニウム」〕１１．５ｇを加え、次いで液状メチルハイドロジェンポリシロキサン〔ＫＦ−９９−Ｐ〕３．９ｇを加えて撹拌棒により手動で掻き混ぜて混合し、１３０℃にて３時間乾燥した後、全量（６１５ｇ）を、実施例１同様に操作して、白色粉末を得た。得られた白色粉末をＳＥＭにて観察したところ、粒子径は概ね０．３μｍであったが、形状は全て球状または不定形であり、薄片状のものは見られなかった。評価結果を第１表に示す。

第１表
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ｄ(μｍ) ｔ(μｍ) ｄ／ｔ
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実施例１７０．２３５
実施例２７０．２３５
実施例３７０．２３５
実施例４５０．２２５
実施例５６１．２５
比較例１^*1 （０．３μｍ） −
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＊１：薄片状のものは見られなかった。

Claims

アルミナ水和物粉末を、結晶成長剤を含む鉱化剤粉末と混合し、焼成することを特徴とする薄片状αアルミナ粒子の製造方法。
前記鉱化剤粉末が、結晶成長剤および粉末状の鉱化剤の混合粉末である請求項１に記載の製造方法。
結晶成長剤が無機ケイ素化合物または有機ケイ素化合物である請求項２に記載の製造方法。
結晶成長剤の使用量が、粉末状の鉱化剤に対して０．１質量倍〜１０質量倍である請求項２または請求項３に記載の製造方法。
前記鉱化剤粉末の使用量が、アルミナ水和物粉末１００質量部に対して０．５質量部〜５質量部である請求項１〜請求項４のいずれかに記載の製造方法。
見掛け気孔率２５％以下のセラミックス材料製の焼成容器およびフタを用い、前記アルミナ水和物粉末を前記混合粉末と混合したのち、前記焼成容器に収容し、前記フタをした状態で加熱して焼成する請求項１〜請求項５のいずれかに記載の製造方法。
９００℃〜１３００℃で焼成する請求項１〜請求項６のいずれかに記載の製造方法。