JP2008285406A - Silica spherical particle - Google Patents

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Yoshinobu Shichiri
嘉信 七里
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silica spherical particle containing substantially no organic component, free from forming firm aggregation and capable of being easily dispersed in a resin, and the like, as submicron particles having uniform particle-size distribution. <P>SOLUTION: The silica spherical particle has 0.1-0.5 μm average particle diameter in an aqueous dispersion state and ≤26% particle size distribution coefficient S calculated by formula (I): S(%)=(particle diameter standard deviation/average particle diameter)×100 in the particle diameter range and satisfies formula (II): S(%)=aX+b, wherein X represents an average particle diameter (μm), a represents -10 to -6 and b represents 15-27. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリカ球状粒子に関する。さらに詳しくは、本発明は、電子材料用充填材などとして有用な、強固な凝集がなく、樹脂などに粒度分布の揃ったサブミクロン粒子として容易に分散し得るシリカ球状粒子に関するものである。   The present invention relates to silica spherical particles. More specifically, the present invention relates to a spherical silica particle that is useful as a filler for electronic materials and that can be easily dispersed as submicron particles having a uniform particle size distribution in a resin or the like without having strong aggregation.

従来、平均粒子径が1μm以下で、かつ粒度分布の揃ったシリカ、チタニア、アルミナなどの金属酸化物粒子は、各種充填材や研磨剤などとして有用であることが知られているが、特に最近では、電子材料用充填材としての用途が多い。この分野においては、電子部品の細密化や精密化により、特に粒度分布の揃った充填材用粒子が望まれている。   Conventionally, metal oxide particles such as silica, titania, and alumina having an average particle diameter of 1 μm or less and a uniform particle size distribution are known to be useful as various fillers and abrasives. Then, there are many uses as a filler for electronic materials. In this field, there is a demand for particles for fillers having a particularly uniform particle size distribution due to the finer and more precise electronic components.

平均粒子径が1μm以下で、かつ粒子径が揃った金属酸化物粒子は、これまでにも存在するが、工業的に製造することは容易ではない。   Although metal oxide particles having an average particle size of 1 μm or less and a uniform particle size have existed so far, it is not easy to produce industrially.

例えば、天然鉱物の塊を粗粉砕し、さらに微粉砕して微粒子化し、サブミクロン粒子を得ることは可能であるが、未粉砕物の混入が避けられず、粒度分布が広いものとなる。   For example, it is possible to coarsely pulverize a natural mineral lump and further finely pulverize it into fine particles to obtain submicron particles. However, mixing of unpulverized material is unavoidable, and the particle size distribution becomes wide.

また、金属酸化物微粒子を製造する方法としては、ゾル−ゲル法が知られている。このゾル−ゲル法においては、一般にアルコールおよび/又は水などを含む水性媒体中において、加水分解性金属化合物を加水分解処理することが行われ、そして生成した金属酸化物粒子は、所望の大きさとなって、水性媒体中に分散している。この状態においては、該粒子は、一次粒子の単一粒子となっているものや、数個の粒子が凝集しているものもある。特に1μm以下の粒子においては、凝集する傾向が顕著であり、しかも強固に凝集する傾向がある。   A sol-gel method is known as a method for producing metal oxide fine particles. In this sol-gel method, a hydrolyzable metal compound is generally hydrolyzed in an aqueous medium containing alcohol and / or water, and the produced metal oxide particles have a desired size. And dispersed in an aqueous medium. In this state, the particles may be single particles of primary particles, or some particles may be aggregated. Particularly in the case of particles of 1 μm or less, the tendency to agglomerate is prominent and tends to agglomerate firmly.

このようにして得られた加水分解処理液は、濃縮、乾燥処理して脱溶媒を行い、粒子粉体を得る。この乾燥処理においては、通常粒子同士の間に強い引力が働き、二次凝集を引き起こし、しかもこの凝集は解きほぐすことが非常に困難である。上記の乾燥粉体を、改めて溶媒に分散して超音波処理などを施し、沈降した粒子の除去や、上澄みを取り除き、目的の粒子径を有する粒子のみを得ようとしても、収率が悪い上、工業的なスケールには対応しにくい。   The hydrolyzed solution thus obtained is concentrated and dried to remove the solvent to obtain particle powder. In this drying treatment, a strong attractive force usually acts between the particles to cause secondary aggregation, and it is very difficult to unravel this aggregation. The above dry powder is again dispersed in a solvent and subjected to ultrasonic treatment, etc. to remove the settled particles, remove the supernatant, and obtain only particles having the desired particle diameter. It is difficult to cope with industrial scale.

すなわち、一旦強固に二次凝集(一次凝集を含む)してしまった一次粒子の粒子径が1μm以下の、いわゆるサブミクロン金属酸化物粒子は、従来の超音波処理などの後処理では、再度凝集を解くのは非常に困難である。また、一次粒子の粒子径が1μm以上の二次凝集力の比較的弱い凝集粒子であれば、例えば樹脂に対する充填材として使用する場合、樹脂への練り込みの際の混練によるシェアによって、問題にならない場合もあるが、一次粒子の粒子径が1μm以下のサブミクロン粒子では、上記混練時のシェアで凝集を解きほぐすのは困難であり、樹脂中に充填材の金属酸化物粒子が均質に分散しない事態を招来する。その結果、所望する充填材添加効果が得られない。   That is, so-called sub-micron metal oxide particles whose primary particle size has been strongly agglomerated (including primary agglomeration) once and whose particle diameter is 1 μm or less are agglomerated again in post-treatment such as conventional ultrasonic treatment. Is very difficult to solve. Further, if the primary particles have relatively small secondary agglomeration force with a particle size of 1 μm or more, for example, when used as a filler for a resin, a problem is caused by a share by kneading at the time of kneading into the resin. In some cases, submicron particles with a primary particle size of 1 μm or less are difficult to disaggregate due to the share at the time of kneading, and the metal oxide particles of the filler are not uniformly dispersed in the resin. Invite the situation. As a result, a desired filler addition effect cannot be obtained.

一方、このような問題を解決する方法として、二次凝集を軽減するために、加水分解処理液中に粒子が分散された状態で濃縮し、途中でエチレングリコールなどの分散剤を添加し、粒子表面に生じる粒子間引力を軽減させる手段が用いられることがある。ここで得られた分散粒子を含む濃縮液を種粒子液として、加水分解性金属化合物を再度加水分解処理して、粒子径を大きくすることは可能である。この場合、加水分解処理液を濃縮時に再度エチレングリコールなどの分散剤を添加することで所望の大きさまでビルドアップを行い、最終的には脱溶媒により乾燥粒子を得る。また、このような分散剤などの有機成分を含有又はコートすることで、乾燥時の二次凝集を抑制することも試みられている。この方法でも、粒度分布が揃ったサブミクロン粒子を工業的に得ることができる。しかしながら、このような方法で得られた粒子は、ビルドアップの途中で使用されたエチレングリコールなどの有機成分が粒子内部や表面に残留するのを避けられないために、電子部品において、熱的な影響を受ける個所での使用は、その熱によって該有機物が分解して問題となるおそれがある。そのため、使用用途が非常に限定されているのが実状である。   On the other hand, as a method for solving such a problem, in order to reduce secondary aggregation, the particles are concentrated in a state where the particles are dispersed in the hydrolysis treatment liquid, and a dispersant such as ethylene glycol is added in the middle of the particles. A means for reducing the attractive force between particles generated on the surface may be used. It is possible to increase the particle size by hydrolyzing the hydrolyzable metal compound again using the concentrated liquid containing dispersed particles obtained here as a seed particle liquid. In this case, build-up is performed to a desired size by adding a dispersant such as ethylene glycol again at the time of concentration of the hydrolysis treatment liquid, and finally dry particles are obtained by solvent removal. In addition, attempts have been made to suppress secondary aggregation during drying by containing or coating an organic component such as a dispersant. Even with this method, submicron particles having a uniform particle size distribution can be obtained industrially. However, the particles obtained by such a method are unavoidable that organic components such as ethylene glycol used during the build-up remain inside or on the surface. The use in the affected area may cause a problem due to decomposition of the organic matter by the heat. Therefore, the actual situation is that the usage is very limited.

したがって、余分な有機成分などを含まず、かつ凝集の少ない金属酸化物のサブミクロン粒子が望まれていた。   Accordingly, there has been a demand for metal oxide submicron particles which do not contain extra organic components and have little aggregation.

本発明は、このような事情のもとで、電子材料用充填材などとして有用な有機成分を実質的に含まず、かつ強固な凝集がなく、樹脂などに粒度分布の揃ったサブミクロン粒子として容易に分散し得るシリカ球状粒子を提供することを目的とするものである。   Under such circumstances, the present invention is substantially free of organic components useful as a filler for electronic materials, has no strong aggregation, and is a submicron particle having a uniform particle size distribution in a resin or the like. It is an object to provide spherical silica particles that can be easily dispersed.

本発明者らは、前記の性状を有するシリカ球状粒子を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、ゾル−ゲル法により得られた粒子分散反応液を濃縮、乾燥、焼成処理後、さらに湿式解砕処理し、乾燥することにより、所望の性状を有するシリカ球状粒子が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to develop silica spherical particles having the above-mentioned properties, the present inventors have concentrated, dried, calcined the particle-dispersed reaction liquid obtained by the sol-gel method, and further wet-pulverized it. It discovered that the silica spherical particle which has a desired property was obtained by processing and drying, and came to complete this invention based on this knowledge.

すなわち、本発明は、
(1)水分散状態において、平均粒子径が0.1〜0.5μmの範囲にあり、かつその粒子径域における式(I)
S(%)=(粒子径の標準偏差/平均粒子径)×100 ・・・(I)
より算出される粒度分散係数Sが26%以下であって、式(II)
S(%)=aX+b ・・・(II)
[ただし、Xは平均粒子径(μm)で、0.1〜0.5であり、aは−10〜−6の数、bは15〜27の数である。]
の関係を満たすことを特徴とするシリカ球状粒子、および
(2)ゾル−ゲル法により形成されたものである上記(1)項に記載のシリカ球状粒子
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) In the water dispersion state, the average particle size is in the range of 0.1 to 0.5 μm, and the formula (I) in the particle size region
S (%) = (standard deviation of particle diameter / average particle diameter) × 100 (I)
And the particle size dispersion coefficient S calculated by the formula (II) is 26% or less,
S (%) = aX + b (II)
[However, X is an average particle diameter (micrometer) and is 0.1-0.5, a is the number of -10--6, b is the number of 15-27. ]
And (2) the spherical silica particles described in the above item (1), which are formed by a sol-gel method.

本発明によれば、電子材料用充填材などとして有用な、有機成分を実質的に含まず、かつ強固な凝集がなく、樹脂などに粒度分布の揃ったサブミクロン粒子として容易に分散し得るシリカ球状粒子を提供することができる。   According to the present invention, silica that is useful as a filler for electronic materials, substantially free of organic components, has no strong aggregation, and can be easily dispersed as submicron particles having a uniform particle size distribution in a resin or the like. Spherical particles can be provided.

本発明のシリカ球状粒子は、水分散状態において、平均粒子径が0.1〜0.5μmの範囲にあり、かつその粒子径域における式(I)
S(%)=(粒子径の標準偏差/平均粒子径)×100 ・・・(I)
より算出される粒度分散係数Sが26%以下であって、式(II)
S(%)=aX+b ・・・(II)
[ただし、Xは平均粒子径(μm)で、0.1〜0.5であり、aは−10〜−6の数、bは15〜27の数である。]
の関係を満たす粒子である。
The spherical silica particles of the present invention have an average particle diameter in the range of 0.1 to 0.5 μm in the water dispersion state, and the formula (I) in the particle diameter region.
S (%) = (standard deviation of particle diameter / average particle diameter) × 100 (I)
And the particle size dispersion coefficient S calculated by the formula (II) is 26% or less,
S (%) = aX + b (II)
[However, X is an average particle diameter (micrometer) and is 0.1-0.5, a is the number of -10--6, b is the number of 15-27. ]
The particles satisfy the relationship.

なお、前記の水分散状態における平均粒子径および標準偏差は、以下に示す方法により測定した値である。
〈水分散状態におけるシリカ粒子の平均粒子径および標準偏差の測定方法〉
水50ミリリットル中に試料0.1gを加え、出力150Wの超音波ホモジナイザーにて10分間分散させて、シリカ粒子の水分散液を調製する。次に、粒度分析計(日機装社製「マイクロトラックUPA」)を用い、上記水分散液中のシリカ粒子について粒度分布を測定し、平均粒子径および標準偏差を求める。
The average particle size and standard deviation in the water dispersion state are values measured by the following method.
<Method for measuring average particle size and standard deviation of silica particles in water dispersion>
0.1 g of a sample is added to 50 ml of water and dispersed with an ultrasonic homogenizer with an output of 150 W for 10 minutes to prepare an aqueous dispersion of silica particles. Next, using a particle size analyzer (“MICROTRACK UPA” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.), the particle size distribution of the silica particles in the aqueous dispersion is measured, and the average particle size and standard deviation are obtained.

水分散状態において、前記関係式(I)および(II)を満たすシリカ球状粒子は、水分散状態において、サブミクロンの平均粒子径を有し、かつ粒子径の揃った粒子であり、このようなシリカ粒子は、強固な凝集塊が存在しないため、一般的な混練機を用いて、容易に樹脂などへ分散することができる。   In the water dispersion state, the silica spherical particles satisfying the relational expressions (I) and (II) are particles having an average particle diameter of submicron and uniform particle diameter in the water dispersion state. Since silica particles do not have a strong aggregate, they can be easily dispersed in a resin or the like using a general kneader.

前記の性状を有する本発明のシリカ球状粒子は、以下に示す本発明の方法により、効率よく製造することができる。   The silica spherical particles of the present invention having the above properties can be efficiently produced by the method of the present invention described below.

本発明のシリカ球状粒子を製造する方法においては、ゾル−ゲル法により得られたシリカ粒子を含む反応液を濃縮、乾燥、焼成処理し、次いで一次粒子の凝集塊を含む焼成粉体を湿式解砕処理したのち、乾燥することにより、所望の性状を有するシリカ球状粒子が得られる。   In the method for producing silica spherical particles of the present invention, the reaction solution containing silica particles obtained by the sol-gel method is concentrated, dried and fired, and then the fired powder containing agglomerates of primary particles is subjected to a wet solution. Silica spherical particles having the desired properties are obtained by crushing and then drying.

前記のゾル−ゲル法により得られたシリカ粒子を含む反応液としては、例えば一般式(III)
MRn ・・・(III)
(式中、Mは珪素原子、Rは加水分解性基、nは珪素原子Mの価数を示し、複数のRはたがいに同一でも異なっていてもよい。)
で表される加水分解性珪素化合物を加水分解処理して得られたものを好ましく挙げることができる。
Examples of the reaction liquid containing silica particles obtained by the sol-gel method include, for example, the general formula (III)
MRn (III)
(In the formula, M represents a silicon atom, R represents a hydrolyzable group, n represents a valence of the silicon atom M, and a plurality of R may be the same or different.)
What was obtained by hydrolyzing the hydrolysable silicon compound represented by these can be mentioned preferably.

前記一般式(III)において、Rで表される加水分解性基としては、珪素原子Mに結合し、加水分解される基であればよく、特に制限されず、例えば水酸基、アルコキシル基、イソシアネート基、塩素原子などのハロゲン原子、オキシハロゲン基、アセチルアセトネート基などが挙げられるが、これらの中で、アルコキシル基、特に炭素数1〜4の低級アルコキシル基が好適である。   In the general formula (III), the hydrolyzable group represented by R is not particularly limited as long as it is a group bonded to the silicon atom M and hydrolyzed. For example, a hydroxyl group, an alkoxyl group, an isocyanate group A halogen atom such as a chlorine atom, an oxyhalogen group, an acetylacetonate group, and the like. Among these, an alkoxyl group, particularly a lower alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable.

シリカ粒子は、樹脂のフィラーなどとしてよく用いられており、前記一般式(III)で表される加水分解性珪素化合物の中で、粒子の原料となる珪素化合物の例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトライソブトキシシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン、テトラ−tert−ブトキシシランなどを挙げることができる。本発明においては、前記一般式(III)で表される加水分解性珪素化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Silica particles are often used as resin fillers, etc. Among the hydrolyzable silicon compounds represented by the general formula (III), examples of silicon compounds used as raw materials for particles include tetramethoxysilane, Examples include tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetraisobutoxysilane, tetra-sec-butoxysilane, and tetra-tert-butoxysilane. In the present invention, the hydrolyzable silicon compound represented by the general formula (III) may be used alone or in combination of two or more.

本発明のシリカ球状粒子を製造する方法において、前記一般式(III)で表される加水分解性珪素化合物を加水分解処理して、シリカ粒子を含む反応液を調製する方法としては、特に制限はなく、従来公知の方法を用いることができる。例えば、該加水分解性珪素化合物を、水および/またはアルコールなどの水性媒体中において、所望により塩基触媒または酸触媒などの加水分解触媒の存在下に加水分解することにより、シリカ粒子を含む反応液を調製することができる。この際、一回の加水分解反応で所望の粒子径を有するシリカ粒子が得られれば、そのまま該反応液を次工程へ供給することができる。   In the method for producing silica spherical particles of the present invention, the method for preparing a reaction solution containing silica particles by hydrolyzing the hydrolyzable silicon compound represented by the general formula (III) is not particularly limited. In addition, a conventionally known method can be used. For example, the hydrolyzable silicon compound is hydrolyzed in an aqueous medium such as water and / or alcohol, optionally in the presence of a hydrolysis catalyst such as a base catalyst or an acid catalyst, thereby containing a reaction liquid containing silica particles. Can be prepared. At this time, if silica particles having a desired particle diameter are obtained by one hydrolysis reaction, the reaction solution can be supplied to the next step as it is.

また、所望の粒子径のシリカ粒子が得られない場合には、このシリカ粒子をシード粒子とし、さらに加水分解反応を行う操作を1回以上繰り返して、所望の粒子径まで該粒子を成長させ、この成長した粒子を含む反応液を次工程へ供給することができる。   In addition, when silica particles having a desired particle size cannot be obtained, the silica particles are used as seed particles, and the operation of further performing a hydrolysis reaction is repeated once or more to grow the particles to a desired particle size, The reaction liquid containing the grown particles can be supplied to the next step.

本発明のシリカ球状粒子を製造する方法においては、このようにして得られたシリカ粒子を含む反応液を、常法に従って、濃縮、乾燥処理し、さらに焼成処理する。このようにして得られた焼成粉体には、一次粒子の凝集塊が含まれているので、該焼成粉体に湿式解砕処理を施す。   In the method for producing the spherical silica particles of the present invention, the reaction solution containing the silica particles thus obtained is concentrated, dried, and further baked according to a conventional method. Since the fired powder obtained in this way contains agglomerates of primary particles, the fired powder is subjected to a wet crushing treatment.

一般に、凝集塊を解砕する手段としては、代表的な例として粉砕機による解砕がある。この粉砕機については乾式及び湿式方式が数多く実用化されている。   In general, as a means for crushing agglomerates, a crusher is used as a typical example. Many pulverizers have been put to practical use.

中でも乾式粉砕機ジェットミルはジェット気流中に粉砕物を送り込み粒子同士の衝突力で破壊し微粉化する。1μm以上の粒子に解砕するには適しているが、未解砕の凝集物の混入があるため乾式分級機が必要となる。このような乾式粉砕機ジェットミルとしては、例えばホソカワミクロンカウンタージェットミル等が挙げられる。   Among them, the dry pulverizer jet mill feeds the pulverized material into the jet stream and breaks it down by the collision force between the particles. Although it is suitable for crushing to particles of 1 μm or more, a dry classifier is required because of the inclusion of uncrushed aggregates. Examples of such a dry pulverizer jet mill include a Hosokawa micron counter jet mill.

また乾式分級機を用いた場合でも、現在の分級レベルでは例えば0.2μm程度の粒子径を持つ粒子のみを抽出することは困難である。また取り扱う粉体によっては付着性が強く分級ができない場合もある。したがって、乾式粉砕機はサブミクロンの粒子に解砕するには不適である。   Even when a dry classifier is used, it is difficult to extract only particles having a particle size of, for example, about 0.2 μm at the current classification level. In addition, depending on the powder to be handled, adhesion may be strong and classification may not be possible. Therefore, dry pulverizers are not suitable for crushing to submicron particles.

一方湿式粉砕機においては、主に従来から行われている高圧ジェット水流衝突型とビーズミル型がよく知られている。前者の高圧ジェット水流衝突型は向かい合った2つのノズルから凝集塊を含んだスラリー液を衝突させ解砕を進行させる方法である。この方法の場合、一次粒子径が0.5μm程度以上であれば凝集塊が解砕される。ただし一次粒子径が0.2μm程度の場合には凝集力が強く解砕されない。したがって0.2μm程度の凝集塊の解砕には不適である。また、解砕機として使用する場合には出力196N/mm2以上の装置が必要となり大型で高価である。 On the other hand, in the wet pulverizer, a high-pressure jet water flow collision type and a bead mill type, which are mainly performed conventionally, are well known. The former type of high-pressure jet water flow collision type is a method in which crushing is caused by collision of slurry liquid containing agglomerates from two nozzles facing each other. In the case of this method, if the primary particle diameter is about 0.5 μm or more, the aggregate is crushed. However, when the primary particle size is about 0.2 μm, the cohesive force is strong and not crushed. Therefore, it is unsuitable for crushing aggregates of about 0.2 μm. Further, when used as a crusher, an apparatus having an output of 196 N / mm 2 or more is required, which is large and expensive.

湿式粉砕機のビーズミル型粉砕機については機種の選定が重要となる。
水平横型ビーズミルで円筒部の筒が長い場合には、解砕するスラリー液が装置内のコーナなどの溜まりの部分と直線的に通過できる部分に分けられやすいために、滞留時間に差が生じる。このために得られた粒子は解砕が十分に終了した粒子と、応力がかかりすぎて、球形の形が割れてしまった粒子と、解砕が不充分で強固な凝集塊が残されたままの粒子に分かれるなど、好ましくない事態を招来する。そして、処理時間は微妙な調整となり重要なファクターとなる。ここで得られたスラリー液の粒度分布を測定した場合にはブロードな曲線となりやすい。
Selection of the model is important for the bead mill type pulverizer of the wet pulverizer.
When the cylinder of the cylindrical portion is long in the horizontal horizontal bead mill, the slurry liquid to be crushed is easily divided into a reservoir portion such as a corner in the apparatus and a portion that can pass linearly, and thus a difference in residence time occurs. For this reason, the particles obtained were sufficiently disintegrated particles, particles that were too stressed and the spherical shape was broken, and solid agglomerates that were insufficiently disintegrated and remained agglomerated. This leads to an unfavorable situation such as being divided into particles. And processing time becomes a delicate adjustment and becomes an important factor. When the particle size distribution of the slurry liquid obtained here is measured, it tends to be a broad curve.

このような理由から、本発明のシリカ球状粒子を製造する方法においては、焼成粉体の解砕には、湿式ビーズミル型粉砕機を用いるのが好ましく、そして該湿式ビーズミル型粉砕機としては、円筒型粉砕室を有し、かつ該円筒型粉砕室内部の形状において、スラリー液の流入方向長さ/スラリー液の流出方向長さの比が好ましくは1.0以下、より好ましくは0.7以下のものが好適である。図1は、湿式ビーズミル型粉砕機における円筒型粉砕室内部の形状を説明するための図であって、この図において、円筒型粉砕室1内部のスラリー液の流入方向長さ(筒部長さ)はA、スラリー液の流出方向長さ(胴径)はBとなり、したがってA/Bが、好ましくは1以下、より好ましくは0.7以下となる。   For these reasons, in the method for producing silica spherical particles of the present invention, it is preferable to use a wet bead mill type pulverizer for crushing the calcined powder, and the wet bead mill type pulverizer is a cylinder. In the shape of the cylindrical pulverization chamber, the ratio of the length of the slurry inflow direction / the length of the slurry liquid in the outflow direction is preferably 1.0 or less, more preferably 0.7 or less. Are preferred. FIG. 1 is a diagram for explaining the shape of a cylindrical pulverization chamber inside a wet bead mill pulverizer. In this figure, the length of the slurry liquid in the cylindrical pulverization chamber 1 in the inflow direction (length of the cylindrical portion) Is A, and the length of the slurry liquid in the outflow direction (body diameter) is B. Therefore, A / B is preferably 1 or less, more preferably 0.7 or less.

円筒型粉砕室内部の形状が、上記範囲にある湿式ビーズミル型粉砕機を用いた場合も、解砕するスラリー液が装置内のコーナなどの溜まりの部分と直線的に通過できる部分に分けられやすいが、スラリー液の流入方向長さ(円筒部長さ)が、短いためにコーナ部の影響がなくなり、また滞留時間にも差が生じない。さらに、解砕の進行程度と粒子の割れ防止のコントロールは、ビ−ズ径(メディア径)とセパレータクリアランスと処理時間で制御される。そして、処理時間経過が目的時間と比較して2割程度オーバーしても品質の変化(粒子割れ)がないことが分かった。   Even when a wet type bead mill type pulverizer whose shape is in the above range is used, the shape of the cylindrical pulverization chamber is easily divided into a part where the slurry liquid to be crushed can pass linearly with a reservoir part such as a corner in the apparatus. However, since the length of the slurry liquid inflow direction (the length of the cylindrical portion) is short, there is no influence of the corner portion, and there is no difference in the residence time. Furthermore, the degree of progress of crushing and the prevention of particle cracking are controlled by bead diameter (media diameter), separator clearance, and processing time. And even if processing time progress exceeded about 20% compared with the target time, it turned out that there is no quality change (particle cracking).

メディア径の選択は随時行うが、一次粒子径の大きさに合わせて選択する。代表例として一次粒子径が1.0μm以下約0.4μm以上の場合には0.3mm程度のメディアを用い、約0.4μm未満の場合には0.2mm程度のメディアを用いた方が目的の粒子を得やすい。   The media diameter is selected as needed, but is selected according to the size of the primary particle diameter. As a typical example, when the primary particle diameter is 1.0 μm or less and about 0.4 μm or more, about 0.3 mm of media is used, and when it is less than about 0.4 μm, about 0.2 mm of media is used. Easy to obtain particles.

本発明のシリカ球状粒子を製造する方法においては、このようにして、焼成粉体を湿式解砕処理したのち、常法に従って乾燥処理することにより、強固な凝集塊を含まず、所望の性状を有するシリカ球状粒子からなる粉体が得られる。   In the method for producing the spherical silica particles of the present invention, the fired powder is subjected to wet crushing treatment and then dried according to a conventional method, so that it does not contain strong agglomerates and has the desired properties. A powder composed of silica spherical particles is obtained.

次に、本発明のシリカ球状粒子を製造する方法の1例について説明する。   Next, an example of the method for producing the spherical silica particles of the present invention will be described.

まず、加水分解触媒を含む水性媒体を調製する。上記水性媒体としては、水または水と水混和性有機溶剤との混合物を用いることができる。ここで、水混和性有機溶剤の例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどの低級アルコール類、アセトンなどのケトン類などが挙げられる。これらは単独で水と混合してもよいし、2種以上を組み合わせて水と混合してもよい。また、加水分解触媒としては、好ましくはアンモニアおよび/またはアミンが用いられる。アミンとしては、例えばモノメチルアミン、ジメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミンなどを好ましく挙げることができる。このアンモニアやアミンは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよいが、毒性が少なく、除去が容易で、かつ安価なことから、アンモニアが好適である。   First, an aqueous medium containing a hydrolysis catalyst is prepared. As the aqueous medium, water or a mixture of water and a water-miscible organic solvent can be used. Here, examples of the water-miscible organic solvent include lower alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, and ketones such as acetone. These may be mixed with water alone or in combination of two or more with water. As the hydrolysis catalyst, ammonia and / or an amine are preferably used. Preferred examples of the amine include monomethylamine, dimethylamine, monoethylamine, diethylamine, and ethylenediamine. Ammonia and amine may be used alone or in combination of two or more. However, ammonia is preferred because it is less toxic, easy to remove, and inexpensive.

次に、この加水分解触媒を含む水性媒体を攪拌し、かつ温度を0〜50℃程度に維持しながら、これに加水分解性珪素化合物、好ましくはテトラアルコキシシランを連続的に滴下して加水分解、縮合させて、シリカ粒子を形成させる。この際、珪素化合物の濃度が好ましくは20重量%以下、より好ましくは5〜15重量%になるように滴下することが望ましい。滴下時間については特に制限はないが、通常0.5〜5時間程度である。   Next, the aqueous medium containing the hydrolysis catalyst is stirred and the hydrolyzable silicon compound, preferably tetraalkoxysilane, is continuously added dropwise to the hydrolysis while maintaining the temperature at about 0 to 50 ° C. , To form silica particles. At this time, it is desirable to drop the silicon compound so that the concentration is preferably 20% by weight or less, more preferably 5 to 15% by weight. Although there is no restriction | limiting in particular about dripping time, Usually, it is about 0.5 to 5 hours.

このようにして得られたシリカ粒子が、所望の粒子径を有する場合は、該反応液はそのまま濃縮、乾燥工程へ供給する。また、所望の粒子径に達しない場合には、前記反応液中のアルコール、アンモニアやアミンなどの揮発性有機成分を留去させて、シリカシード粒子の水分散液を得たのち、次工程の成長反応に用いる。   When the silica particles thus obtained have a desired particle size, the reaction solution is directly supplied to the concentration and drying step. If the desired particle size is not reached, volatile organic components such as alcohol, ammonia and amine in the reaction solution are distilled off to obtain an aqueous dispersion of silica seed particles. Used for growth reaction.

加水分解触媒を含む水性媒体に、上記のシリカシード粒子の水分散液を加えて攪拌し、温度を0〜50℃に維持しながら、前記と同じ原料の加水分解性珪素化合物を連続的に滴下して加水分解、縮合反応を行い、シリカシード粒子を成長させ、所望の粒子径のシリカ粒子を含む反応液を得る。   To the aqueous medium containing the hydrolysis catalyst, the above silica seed particle aqueous dispersion is added and stirred, and while maintaining the temperature at 0 to 50 ° C., the same raw material hydrolyzable silicon compound is continuously added dropwise. Then, hydrolysis and condensation reactions are performed to grow silica seed particles to obtain a reaction liquid containing silica particles having a desired particle size.

次に、前記のシリカ粒子を含む反応液を、例えば振動乾燥機などにより、常法に従って濃縮、乾燥処理し、シリカ粒子からなる乾燥粉体を得る。この乾燥粉体を、さらに700〜900℃程度の温度にて、酸素を含むガス雰囲気下で焼成処理することにより、焼成シリカ粒子粉体を得る。さらに、このようにして得られた焼成シリカ粒子粉体は、一次粒子が凝集した塊が含まれているので、前述したように湿式ビーズミル型粉砕機を用いて、湿式解砕処理を行う。この湿式解砕処理で得られたシリカ粒子の水分散液を、常法に従って乾燥処理することにより、所望の性状を有するシリカ球状粒子が得られる。   Next, the reaction liquid containing the silica particles is concentrated and dried by a conventional method using, for example, a vibration drier to obtain a dry powder composed of silica particles. The dried powder is further fired at a temperature of about 700 to 900 ° C. in a gas atmosphere containing oxygen to obtain a fired silica particle powder. Furthermore, since the calcined silica particle powder thus obtained contains a lump in which primary particles are aggregated, wet crushing is performed using a wet bead mill type pulverizer as described above. Silica spherical particles having desired properties can be obtained by drying the aqueous dispersion of silica particles obtained by this wet crushing treatment according to a conventional method.

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例1
(1)シード粒子の製造
攪拌機を備えた100リットルの反応容器を恒温槽にセットし、メタノール37kg、25重量%濃度のアンモニア水26kg及び水23kgを入れ、攪拌機で混合しながら30℃に加温した。次いでこの混合液を攪拌しながら、テトラエトキシシラン5.8kgを毎分50gの速度で連続的に添加した。添加後、ロータリエバポレータによりメタノール及びアンモニアを除去し、シリカシード粒子の水分散液を得た。このシリカシード粒子の走査型電子顕微鏡(SEM)測定による平均粒子径は0.14μmであった。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
Example 1
(1) Production of seed particles A 100-liter reaction vessel equipped with a stirrer is set in a thermostatic bath, and 37 kg of methanol, 26 kg of 25 wt% ammonia water and 23 kg of water are added and heated to 30 ° C. while mixing with a stirrer. did. Next, 5.8 kg of tetraethoxysilane was continuously added at a rate of 50 g / min while stirring the mixed solution. After the addition, methanol and ammonia were removed by a rotary evaporator to obtain an aqueous dispersion of silica seed particles. The average particle diameter of the silica seed particles measured by scanning electron microscope (SEM) was 0.14 μm.

(2)焼成シリカ粒子の製造
攪拌機を備えた100リットルの反応容器を恒温槽にセットし、メタノール20kg、25重量%濃度のアンモニア水15kg及び水1.6kgを入れ、更に上記(1)で得られたシリカシード粒子の水分散液(平均粒子径0.14μm、重量濃度9%)を10kg添加し、シード粒子分散液を得た。この分散液を30℃に加温し、攪拌しながら、テトラエトキシシラン36kgを毎分100gの速度で連続的に添加して加水分解縮合反応を行い、シリカシード粒子を成長させた。この成長反応により生成したシリカ粒子は、その平均粒子径が0.23μm(SEM測定)となり、極めて粒度分布が狭い球状粒子であった。
水封式真空ポンプ、コンデンサー、加熱用ジャケットを備えた内容量50リットル、実容量27リットルの振動乾燥機(中央加工機製「VHS−30型」)に解砕用のナイロンボール(25mmφ)を15kg入れ、上記で得られたシリカ粒子の水分散液100リットルのうち25リットルを上記乾燥機に入れ、乾燥機本体を105℃に加熱しながら、53MPaの減圧条件で濃縮操作を開始した。振動乾燥機内の液量が15リットルまで濃縮した時点で、更にシリカ分散液10リットルを乾燥機内に導入し濃縮操作を行った。このような濃縮操作を繰り返すことにより、最初にシリカ粒子水分散液を導入してから4時間後に水分散液全量が15リットルまで濃縮された。次に乾燥機中の濃縮液15リットルに純水10リットルを注入して、更に濃縮操作を行い、アルコール及びアンモニアを除去しつつ、未反応のテトラエトキシシランの加水分解を完結させた。純水の注入が終了してから、振動乾燥機に5.1kNの振動力による振動を加えながら、更に1時間の濃縮操作を行うことにより水分が除去され、粉体化したシリカ粒子が得られた。更に引き続き105℃で3時間シリカ粒子を乾燥させた。
乾燥後のシリカ粒子をアルミナるつぼに入れて電気炉内にセットし、酸素気流下、室温から800℃まで3時間かけて昇温し、この温度で9時間保持した後、室温まで3時間かけて降温して、焼成シリカ粒子を得た。
(2) Production of calcined silica particles A 100-liter reaction vessel equipped with a stirrer is set in a thermostatic bath, 20 kg of methanol, 15 kg of 25 wt% ammonia water and 1.6 kg of water are added, and further obtained in (1) above. 10 kg of the resulting silica seed particle aqueous dispersion (average particle size 0.14 μm, weight concentration 9%) was added to obtain a seed particle dispersion. This dispersion was heated to 30 ° C., and while stirring, 36 kg of tetraethoxysilane was continuously added at a rate of 100 g / min to carry out a hydrolytic condensation reaction to grow silica seed particles. The silica particles produced by this growth reaction were spherical particles having an average particle size of 0.23 μm (SEM measurement) and a very narrow particle size distribution.
15 kg of nylon balls (25 mmφ) for crushing in a vibration dryer (“VHS-30 type” manufactured by Chuo Processing Machine) with an internal capacity of 50 liters and an actual capacity of 27 liters equipped with a water-sealed vacuum pump, condenser and heating jacket Then, 25 liters out of 100 liters of the aqueous dispersion of silica particles obtained above were placed in the dryer, and the concentration operation was started under a reduced pressure condition of 53 MPa while heating the dryer body to 105 ° C. When the amount of liquid in the vibration dryer was concentrated to 15 liters, 10 liters of silica dispersion was further introduced into the dryer to perform concentration operation. By repeating such concentration operation, the total amount of the aqueous dispersion was concentrated to 15 liters 4 hours after the silica particle aqueous dispersion was first introduced. Next, 10 liters of pure water was poured into 15 liters of concentrated liquid in the dryer, and further concentration operation was performed to complete hydrolysis of unreacted tetraethoxysilane while removing alcohol and ammonia. After the injection of pure water is completed, moisture is removed by applying a concentration operation for another hour while applying vibration by a vibration force of 5.1 kN to the vibration dryer to obtain powdered silica particles. It was. Subsequently, the silica particles were dried at 105 ° C. for 3 hours.
Silica particles after drying are put in an alumina crucible and set in an electric furnace, heated in an oxygen stream from room temperature to 800 ° C. over 3 hours, held at this temperature for 9 hours, and then brought to room temperature over 3 hours. The temperature was lowered to obtain calcined silica particles.

(3)目的とするシリカ粒子の製造
上記(2)で得られた焼成シリカ粒子を2kg、純水1.5kgを5リットルの手付きビーカ(ポリエチレン製)に入れスパチュラを用いて分散させた。
焼成シリカ粒子中には乾燥時や焼成時にできた多くの凝集塊が存在しており、このままSCミルで解砕を行うとスクリーンを詰まらせる可能性があるため、予備解砕を行うことにした。
(3) Production of target silica particles 2 kg of the fired silica particles obtained in the above (2) and 1.5 kg of pure water were placed in a 5-liter beaker (made of polyethylene) and dispersed using a spatula.
In the fired silica particles, there are many agglomerates formed at the time of drying or firing, and crushing with the SC mill may clog the screen, so we decided to perform preliminary crushing. .

予備解砕機は三井鉱山製アトライタNS−1型を用いた。このアトライタに予め5mmφジルコニアビーズ12kgを充填した。上記の分散したシリカ粒子水分散液をアトライタに入れ300rpmで30分間分散させた。同様に焼成シリカ粒子を2kg、純水1.5kgを5リットルの手付きビーカ(ポリエチレン製)に入れスパチュラを用いて分散させた。この分散したシリカ粒子水分散液をアトライタに入れ300rpmで30分間分散させた。再度、焼成シリカ粒子を2kg、水1.5kgを5リットルの手付きビーカ(ポリエチレン製)に入れスパチュラを用いて分散させた。この分散したシリカ粒子水分散液をアトライタに入れ192rpmで30分間分散させた。このように3回予備解砕を行い、合計約10.5kg、重量濃度で57.1%の分散液を得た。
ここで得られた分散液を湿式解砕機(三井鉱山製「SCミル100型」)の原料とした。
As a preliminary crusher, Mitsui Mine Attritor NS-1 type was used. This attritor was previously filled with 12 kg of 5 mmφ zirconia beads. The dispersed silica particle aqueous dispersion was placed in an attritor and dispersed at 300 rpm for 30 minutes. Similarly, 2 kg of calcined silica particles and 1.5 kg of pure water were placed in a 5 liter hand-held beaker (made of polyethylene) and dispersed using a spatula. This dispersed silica particle aqueous dispersion was placed in an attritor and dispersed at 300 rpm for 30 minutes. Again, 2 kg of the fired silica particles and 1.5 kg of water were placed in a 5 liter hand-held beaker (made of polyethylene) and dispersed using a spatula. This dispersed silica particle aqueous dispersion was placed in an attritor and dispersed at 192 rpm for 30 minutes. Thus, preliminary crushing was performed three times, and a total of about 10.5 kg of a dispersion having a weight concentration of 57.1% was obtained.
The dispersion obtained here was used as a raw material for a wet crusher (“SC Mill 100 type” manufactured by Mitsui Mine).

SCミルには0.2mmφジルコニアビーズを440g充填した。アトライタで予備解砕を行ったシリカ粒子水分散液をSCミルに投入し回転数1800rpmで運転を開始した。運転開始から1時間経過した後に、粒度分布の確認を行い、十分に解砕されていることを確認した後に約10kgのシリカ粒子水分散液をポリエチレン製の容器に取り出した。上記粒度分布の確認は島津製作所製レーザ回折粒度分布測定機「SALD−2000J」を用いて行った。なお、試料調製は通常予備分散で行われる超音波ホモジナイザー照射は行わず、装置内蔵の超音波分散のみで行った。また、測定の際に用いる屈折率の設定は1.60−0.10iとした。   The SC mill was filled with 440 g of 0.2 mmφ zirconia beads. The silica particle aqueous dispersion preliminarily crushed with an attritor was put into an SC mill, and the operation was started at a rotational speed of 1800 rpm. After 1 hour from the start of operation, the particle size distribution was confirmed, and after confirming that it was sufficiently crushed, about 10 kg of silica particle aqueous dispersion was taken out into a polyethylene container. The particle size distribution was confirmed using a laser diffraction particle size distribution analyzer “SALD-2000J” manufactured by Shimadzu Corporation. Note that sample preparation was performed only by ultrasonic dispersion incorporated in the apparatus, without performing ultrasonic homogenizer irradiation which is usually performed by preliminary dispersion. The refractive index used for the measurement was set to 1.60-0.10i.

次にSCミルで得られたシリカ粒子水分散液の濃縮・乾燥を行った。
加熱用ジャケットを備えた内容量47リットル、実容量30リットルの濃縮乾燥機ブラボー(新幸インベスト製「IV型」)に、上記で得られたシリカ粒子水分散液10kg全量を入れて蓋をし、底部アジテーションを90rpmで攪拌し、更にサイドカッター1670rpmで回転させた。乾燥機本体は蒸気により105℃に加熱しながら、ブロアーにて吸引し濃縮操作を開始した。ブラボー内のシリカ粒子水分散液は1時間経過した後、液体から粉体へと変化してきた。この時点で更にサイドカッターの回転数を3000rpmに上げた。更に引き続き105℃で3時間シリカ粒子を乾燥させたのち、乾燥機を停止し取り出した。
Next, the silica particle aqueous dispersion obtained by the SC mill was concentrated and dried.
Put the total amount of 10 kg of the silica particle aqueous dispersion obtained above into a concentrating dryer Bravo (Shinko Invest "Type IV") with an internal volume of 47 liters and a heating capacity of 30 liters equipped with a heating jacket. The bottom agitation was stirred at 90 rpm and further rotated with a side cutter at 1670 rpm. The dryer main body was sucked with a blower while being heated to 105 ° C. with steam, and the concentration operation was started. The silica particle aqueous dispersion in Bravo changed from liquid to powder after 1 hour. At this time, the rotational speed of the side cutter was further increased to 3000 rpm. Further, after the silica particles were dried at 105 ° C. for 3 hours, the dryer was stopped and taken out.

このようにして得られたシリカ粒子は、明細書本文記載の方法に従い、粒度分析計「マイクロトラックUPA」(日機装社製)で水分散状態における粒子分布を測定した結果、平均粒子径が0.2μm、粒度分散係数Sが13.2%で式(II)の条件を満たす粒子径分布の揃った粒子であった。   The silica particles thus obtained were measured for particle distribution in an aqueous dispersion state with a particle size analyzer “Microtrac UPA” (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) according to the method described in the specification text. The particles had a particle size distribution of 2 μm, a particle size dispersion coefficient S of 13.2%, and satisfying the condition of the formula (II).

実施例2
(1)シード粒子の製造
実施例1(1)と同様にして、シリカシード粒子の水分散液を得た。このシード粒子の走査型電子顕微鏡測定による平均粒子径は0.14μmであった。
Example 2
(1) Production of seed particles In the same manner as in Example 1 (1), an aqueous dispersion of silica seed particles was obtained. The average particle size of the seed particles measured by scanning electron microscope was 0.14 μm.

(2)焼成シリカ粒子の製造
攪拌機を備えた100リットルの反応容器を恒温槽にセットし、メタノール32kg、アンモニア水21kg及び水9kgを入れ、更に上記(1)で得られたシリカシード粒子の水分散液(平均粒子径0.14μm、重量濃度9%)を1.6kg添加し、シード粒子分散液を得た。この分散液を30℃に加温し、攪拌しながら、テトラエトキシシラン36kgを毎分100gの速度で連続的に添加して加水分解縮合反応を行い、シリカシード粒子を成長させた。この成長反応により生成したシリカ粒子は、その平均粒子径が0.47μm(SEM測定)となり、極めて粒度分布が狭い球状粒子であった。
以下、実施例1(2)と同様な操作を行い、焼成シリカ粒子を得た。
(2) Production of calcined silica particles A 100-liter reaction vessel equipped with a stirrer is set in a thermostatic bath, 32 kg of methanol, 21 kg of aqueous ammonia and 9 kg of water are added, and the water of silica seed particles obtained in (1) above is further added. 1.6 kg of a dispersion (average particle size 0.14 μm, weight concentration 9%) was added to obtain a seed particle dispersion. This dispersion was heated to 30 ° C., and while stirring, 36 kg of tetraethoxysilane was continuously added at a rate of 100 g / min to carry out a hydrolytic condensation reaction to grow silica seed particles. The silica particles produced by this growth reaction had a mean particle size of 0.47 μm (SEM measurement) and were spherical particles with a very narrow particle size distribution.
Thereafter, the same operation as in Example 1 (2) was performed to obtain calcined silica particles.

(3)目的とするシリカ粒子の製造
上記(2)で得られた焼成シリカ粒子を用い、実施例1(3)と同様な操作を行い、目的のシリカ粒子を得た。
このようにして得られたシリカ粒子は、明細書本文記載の方法により、粒度分析計「マイクロトラックUPA」(日機装社製)で水分散状態における粒度分布を測定した結果、平均粒子径が0.5μm、粒度分散係数Sが18.0%で式(II)の条件を満たす粒子径分布の揃った粒子であった。
(3) Manufacture of the target silica particle Using the baked silica particle obtained by said (2), operation similar to Example 1 (3) was performed, and the target silica particle was obtained.
The silica particles thus obtained were measured for particle size distribution in an aqueous dispersion state with a particle size analyzer “Microtrac UPA” (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) by the method described in the specification text. The particles had a particle size distribution of 5 μm, a particle size dispersion coefficient S of 18.0% and a particle size distribution satisfying the condition of the formula (II).

比較例1
実施例1において、(2)で得られた焼成シリカ粒子、すなわち(3)の製造工程を経ていないシリカ粒子を比較例1の粒子とした。
この粒子は、水分散状態における平均粒子径及び粒度分散係数Sを、粒度分析計「マイクロトラックUPA」(日機装社製)により測定しようとしたが、凝集塊が多く存在し、粒子径領域がサブミクロン粒子径域より大きいところにあるため、測定不能であった。なお、後述の試験例において、レーザ回折粒度分布計で測定した平均粒子径は8.520μmであった。
Comparative Example 1
In Example 1, the calcined silica particles obtained in (2), that is, the silica particles not subjected to the production process of (3) were used as the particles of Comparative Example 1.
This particle tried to measure the average particle size and particle size dispersion coefficient S in the water dispersion state with a particle size analyzer “Microtrac UPA” (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). Since it is larger than the micron particle size range, measurement was impossible. In the test examples described later, the average particle diameter measured with a laser diffraction particle size distribution meter was 8.520 μm.

試験例1
実施例1および比較例1で得られたシリカ粒子について、以下のようにして水への分散性、水分散液中のシリカ粒子の粒度分布および分散状態を調べた。
(1)水への分散性
水50ミリリットル中に試料0.1gを入れ、超音波ホモジナイザー(出力150W)にて分散し、実施例1のサンプルと比較例1のサンプルの水へ分散されるために必要な時間を比較したところ、実施例1のサンプルは10分であったが、比較例1のサンプルは20分であった。
Test example 1
For the silica particles obtained in Example 1 and Comparative Example 1, the dispersibility in water, the particle size distribution of the silica particles in the aqueous dispersion, and the dispersion state were examined as follows.
(1) Dispersibility in water 0.1 g of sample is placed in 50 ml of water and dispersed by an ultrasonic homogenizer (output: 150 W), so that the sample of Example 1 and the sample of Comparative Example 1 are dispersed in water. As a result, the sample of Example 1 was 10 minutes, while the sample of Comparative Example 1 was 20 minutes.

(2)水分散液中のシリカ粒子の粒度分布
上記(1)で得られた実施例1および比較例1のシリカ粒子の水分散液についてレーザ回折粒度分布測定機(島津製作所製「SALD−2000J」)を用い、広粒子径範囲について粒度分布を測定した。実施例1の結果を図2に、比較例1の結果を図3に示す。また粒度分析計(日機装社製「マイクロトラックUPA」)を用い、サブミクロン粒子径域での粒度分布を測定した。実施例1の結果を図4に示す。なお、比較例1は測定不能であった。
(2) Particle size distribution of silica particles in aqueous dispersion Laser dispersion particle size distribution measuring machine ("SALD-2000J" manufactured by Shimadzu Corporation) was used for the aqueous dispersion of silica particles of Example 1 and Comparative Example 1 obtained in (1) above. The particle size distribution was measured over a wide particle size range. The result of Example 1 is shown in FIG. 2, and the result of Comparative Example 1 is shown in FIG. Moreover, the particle size distribution in the submicron particle diameter region was measured using a particle size analyzer ("Microtrac UPA" manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The result of Example 1 is shown in FIG. In Comparative Example 1, measurement was impossible.

レーザ回折粒度分布測定機による広粒子径範囲の粒度分布においては、図2および図3から分かるように、実施例1では、平均値が約0.2μmであって、0.07〜0.4μmの間に分布しているが、比較例1では、平均値が約8.5μmであって、1〜50μmの間に分布している。   In the particle size distribution in the wide particle diameter range by the laser diffraction particle size distribution analyzer, as can be seen from FIGS. 2 and 3, in Example 1, the average value is about 0.2 μm, and 0.07 to 0.4 μm. In Comparative Example 1, the average value is about 8.5 μm and is distributed between 1 and 50 μm.

また、粒度分析計によるサブミクロン粒子径域での粒度分布においては、図4から分かるように、実施例1では、0.2μmを中位径としてみると±0.1μm以内に分布しており、粒度分散係数をみても13.2%であって、非常に粒子径が揃っている。これに対し、比較例1では、粒子径領域が大きいところにあり、測定不能であった。   In addition, in the particle size distribution in the submicron particle diameter range by the particle size analyzer, as can be seen from FIG. 4, in Example 1, when the median diameter is 0.2 μm, the distribution is within ± 0.1 μm. The particle size dispersion coefficient is 13.2%, and the particle diameters are very uniform. On the other hand, in Comparative Example 1, the particle size area was large and measurement was impossible.

(3)水分散液中の分散状態
上記(1)で得られた実施例1および比較例1のシリカ粒子の水分散液について、シリカ粒子の分散状態をSEMで観察した。図5に、実施例1のSEM写真図を、図6に、比較例1のSEM写真図を示す。なお、図5、図6において、(a)は撮影倍率が5000倍の場合、(b)は撮影倍率が15000倍の場合である。
これらの図から、実施例1では凝集塊がないが、比較例1では、観察できる大きい凝集塊があることが分かる。
(3) Dispersion State in Aqueous Dispersion Regarding the silica particle aqueous dispersions of Example 1 and Comparative Example 1 obtained in (1) above, the dispersion state of the silica particles was observed by SEM. FIG. 5 shows an SEM photograph of Example 1, and FIG. 6 shows an SEM photograph of Comparative Example 1. 5 and 6, (a) shows the case where the shooting magnification is 5000 times, and (b) shows the case where the shooting magnification is 15000 times.
From these figures, it can be seen that there is no aggregate in Example 1, but there is a large aggregate that can be observed in Comparative Example 1.

以上の評価結果から、実施例1と比較例1においては、分散性に大きな差があることが証明できる。
本発明の水分散状態において、粒子径が揃ったサブミクロン粒子を樹脂へ混練した場合にも、せん断効果により、容易に一次粒子状態に分散されることが推察される。
From the above evaluation results, it can be proved that there is a large difference in dispersibility between Example 1 and Comparative Example 1.
In the water dispersion state of the present invention, it is presumed that even when submicron particles having a uniform particle size are kneaded into a resin, they are easily dispersed into primary particle states due to the shear effect.

本発明によれば、電子材料用充填材などとして有用な、有機成分を実質的に含まず、かつ強固な凝集がなく、樹脂などに粒度分布の揃ったサブミクロン粒子として容易に分散し得るシリカ球状粒子を得ることができる。   According to the present invention, silica that is useful as a filler for electronic materials, substantially free of organic components, has no strong aggregation, and can be easily dispersed as submicron particles having a uniform particle size distribution in a resin or the like. Spherical particles can be obtained.

湿式ビーズミル型粉砕機における円筒型粉砕室内部の形状を説明するための図である。It is a diagram for explaining the shape of a cylindrical pulverizing chamber portion of wet-type bead mill pulverizer. 実施例1で得られたシリカ粒子の水分散液について、レーザ回折粒度分布測定機を用い、広粒子径範囲で測定した粒度分布図である。It is the particle size distribution figure measured about the aqueous dispersion liquid of the silica particle obtained in Example 1 in the wide particle diameter range using the laser diffraction particle size distribution measuring machine. 比較例1で得られたシリカ粒子の水分散液について、レーザ回折粒度分布測定機を用い、広粒子径範囲で測定した粒度分布図である。It is the particle size distribution figure measured about the aqueous dispersion liquid of the silica particle obtained by the comparative example 1 in the wide particle diameter range using the laser diffraction particle size distribution measuring machine. 実施例1で得られたシリカ粒子の水分散液について、粒度分析計を用い、サブミクロン粒子径域で測定した粒度分布図である。It is the particle size distribution figure measured about the aqueous dispersion liquid of the silica particle obtained in Example 1 in the submicron particle diameter area using the particle size analyzer. 実施例1で得られたシリカ粒子の水分散状態を示すSEM写真図である。3 is a SEM photograph showing the water dispersion state of the silica particles obtained in Example 1. FIG. 比較例1で得られたシリカ粒子の水分散状態を示すSEM写真図である。4 is a SEM photograph showing the water dispersion state of silica particles obtained in Comparative Example 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 円筒型粉砕室   1 Cylindrical grinding chamber

Claims (2)

水分散状態において、平均粒子径が0.1〜0.5μmの範囲にあり、かつその粒子径域における式(I)
S(%)=(粒子径の標準偏差/平均粒子径)×100 ・・・(I)
より算出される粒度分散係数Sが26%以下であって、式(II)
S(%)=aX+b ・・・(II)
[ただし、Xは平均粒子径(μm)で、0.1〜0.5であり、aは−10〜−6の数、bは15〜27の数である。]
の関係を満たすことを特徴とするシリカ球状粒子。
In the water dispersion state, the average particle size is in the range of 0.1 to 0.5 μm, and the formula (I) in the particle size region
S (%) = (standard deviation of particle diameter / average particle diameter) × 100 (I)
And the particle size dispersion coefficient S calculated by the formula (II) is 26% or less,
S (%) = aX + b (II)
[However, X is an average particle diameter (micrometer) and is 0.1-0.5, a is the number of -10--6, b is the number of 15-27. ]
Silica spherical particles characterized by satisfying the relationship:
ゾル−ゲル法により形成されたものである請求項1記載のシリカ球状粒子。   The spherical silica particles according to claim 1, which are formed by a sol-gel method.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP2012006789A (en) * 2010-06-24 2012-01-12 Fuji Xerox Co Ltd Silica particles, and method for producing the same
JP2012006796A (en) * 2010-06-25 2012-01-12 Fuji Xerox Co Ltd Silica particle and method of producing the same
US8962139B2 (en) 2011-01-20 2015-02-24 Fuji Xerox Co., Ltd. Resin particle and method for producing the same
US9243145B2 (en) 2013-01-28 2016-01-26 Fuji Xerox Co., Ltd. Silica composite particles and method of preparing the same
JP2016079278A (en) * 2014-10-15 2016-05-16 株式会社アドマテックス Inorganic filler and method for producing the same, resin composition and molded article
US9394413B2 (en) 2011-01-19 2016-07-19 Fuji Xerox Co., Ltd. Resin particle and method for producing the same
US9708191B2 (en) 2011-12-01 2017-07-18 Fuji Xerox Co., Ltd. Silica composite particles and method of preparing the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01230421A (en) * 1988-03-11 1989-09-13 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd Porous spherical silica fine particle
JPH05310965A (en) * 1992-05-14 1993-11-22 Teijin Ltd Biaxially oriented polyester film
JPH0656418A (en) * 1992-07-31 1994-03-01 Ohara Inc Production of inorganic oxide particle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01230421A (en) * 1988-03-11 1989-09-13 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd Porous spherical silica fine particle
JPH05310965A (en) * 1992-05-14 1993-11-22 Teijin Ltd Biaxially oriented polyester film
JPH0656418A (en) * 1992-07-31 1994-03-01 Ohara Inc Production of inorganic oxide particle

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP2012006789A (en) * 2010-06-24 2012-01-12 Fuji Xerox Co Ltd Silica particles, and method for producing the same
US9187502B2 (en) 2010-06-24 2015-11-17 Fuji Xerox Co., Ltd. Silica particles and method for producing the same
JP2012006796A (en) * 2010-06-25 2012-01-12 Fuji Xerox Co Ltd Silica particle and method of producing the same
US8871344B2 (en) 2010-06-25 2014-10-28 Fuji Xerox Co., Ltd. Hydrophobization treatment of silica particles
US9394413B2 (en) 2011-01-19 2016-07-19 Fuji Xerox Co., Ltd. Resin particle and method for producing the same
US8962139B2 (en) 2011-01-20 2015-02-24 Fuji Xerox Co., Ltd. Resin particle and method for producing the same
US9708191B2 (en) 2011-12-01 2017-07-18 Fuji Xerox Co., Ltd. Silica composite particles and method of preparing the same
US9243145B2 (en) 2013-01-28 2016-01-26 Fuji Xerox Co., Ltd. Silica composite particles and method of preparing the same
JP2016079278A (en) * 2014-10-15 2016-05-16 株式会社アドマテックス Inorganic filler and method for producing the same, resin composition and molded article

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