JP2009155180A - Particle-linked alumina-silica composite sol and method for manufacturing the same - Google Patents

Particle-linked alumina-silica composite sol and method for manufacturing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alumina-silica composite sol and a method for manufacturing the sol having excellent characteristics such as polishing property and comprising particle-linked alumina-silica composite fine particles dispersed in a dispersion medium. <P>SOLUTION: The particle-linked alumina-silica composite sol comprises the particle-linked alumina-silica composite fine particles dispersed in the dispersion medium, which includes linked structures of two or more alumina-silica composite primary particles having an average particle diameter of 5 to 300 nm measured by an image analysis method, wherein the particle-linked alumina-silica composite fine particles contain spherical particles having a plurality of bump-like projections on the surface as the alumina-silica composite primary particles. A method for manufacturing the sol is also disclosed. Since the particle-linked alumina-silica composite fine particles of the present invention have a specific structure different from normal particle-linked silica fine particles or aspheric alumina-silica composite particles, the obtained particles have excellent packing property, oil absorptivity, electric characteristics, optical characteristics and physical characteristics. An aspheric alumina-silica composite sol relating to the present invention is useful as a polishing material and a polishing composition, and particularly excellent in an effect for high polishing speed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

画像解析法により測定される平均粒子径が5〜300nmの範囲にある球状の1次粒子が2個以上結合してなる粒子連結型アルミナ-シリカ複合微粒子が分散媒に分散してなる
粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルであって、該粒子連結型アルミナ-シリカ複合微粒子がその表面に複数の疣状突起を有するものであることを特徴とする粒子連結型アルミナ-
シリカ複合ゾルおよびその製造方法に関するものである。また、該粒子連結型アルミナ-
シリカ複合ゾルを含む研磨用組成物に関する。
Particle-linked type in which particle-linked alumina-silica composite fine particles formed by bonding two or more spherical primary particles having an average particle diameter in the range of 5 to 300 nm measured by an image analysis method are dispersed in a dispersion medium Alumina-silica composite sol, wherein the particle-coupled alumina-silica composite fine particles have a plurality of hook-shaped protrusions on the surface thereof.
The present invention relates to a silica composite sol and a method for producing the same. The particle-linked alumina
The present invention relates to a polishing composition containing a silica composite sol.

粒子連結型シリカゾルが溶媒に分散してなる粒子連結型シリカゾルのうち、粒子連結型シリカゾルが球状以外の形状からなる粒子連結型シリカゾルとしては、鎖状、数珠状または長球状のものが知られている。この様な粒子連結型シリカゾルは、例えば、各種研磨剤として使用されている。   Of the particle-coupled silica sols in which the particle-coupled silica sol is dispersed in a solvent, the chain-coupled silica sols having a shape other than a spherical shape are known to be chain-like, beaded, or oval. Yes. Such particle-linked silica sols are used as various abrasives, for example.

異形粒子を含む粒子連結型シリカゾルの製造方法としては、特開平1−317115号公報(特許文献1)に、画像解析法による測定粒子径(D1)と窒素ガス吸着法による測定粒子径(D2)の比D1/D2が5以上であり、D1は40〜500ミリミクロン、そして電子顕微鏡観察による5〜40ミリミクロンの範囲内の一様な太さで一平面内のみの伸長を有する細長い形状の非晶質コロイダルシリカ粒子が液状媒体中に分散されてなる粒子連結型シリカゾルの製造方法として、(a)所定の活性珪酸のコロイド水溶液に、水溶性のカルシウム塩またはマグネシウム塩などを含有する水溶液を、所定量添加し、混合する工程、(b) 更
に、アルカリ金属酸化物、水溶性有機塩基又はそれらの水溶性珪酸塩をSiO2/M2O(但し、Mは上記アルカリ金属原子又は有機塩基の分子を表わす。)モル比として20〜200となる
ように加えて混合する工程、(c)前工程によって得られた混合物を60〜150℃で0.5〜40時間加熱する工程からなる製造方法が開示されている。
As a method for producing a particle-coupled silica sol containing irregularly shaped particles, JP-A-1-317115 (Patent Document 1) describes a measurement particle size (D 1 ) by an image analysis method and a measurement particle size (D 1 ) by a nitrogen gas adsorption method. 2 ) The ratio D 1 / D 2 is 5 or more, D 1 is 40 to 500 millimicrons, and stretched only in one plane with a uniform thickness in the range of 5 to 40 millimicrons by electron microscope observation As a method for producing a particle-coupled silica sol in which elongated colloidal silica particles having a solid shape are dispersed in a liquid medium, (a) a water-soluble calcium salt or magnesium salt is added to a predetermined colloidal aqueous solution of active silica (B) Further, an alkali metal oxide, a water-soluble organic base or a water-soluble silicate thereof is added to SiO 2 / M 2 O (where M is the alkali Metal atom or existence Represents a base molecule)) a step of adding and mixing so that the molar ratio is 20 to 200; and (c) a method of heating the mixture obtained in the previous step at 60 to 150 ° C. for 0.5 to 40 hours. Is disclosed.

特開平4−65314号公報(特許文献2)には、画像解析法による測定粒子径(D1ミリミクロン)と窒素ガス吸着法による測定粒子径(D2ミリミクロン)の比D1/D2が3以上
5未満であって、このD1は40〜500ミリミクロンであり、そして電子顕微鏡観察による5
ミリミクロンより大きいが100ミリミクロン以下の範囲内の一様な太さで一平面内のみの
伸長を有する細長い形状の非晶質コロイダルシリカ粒子が液状媒体中に分散されてなるSiO2濃度50重量%以下の安定な粒子連結型シリカゾルの製造方法として、細長い形状の粒子連結型シリカゾルに活性珪酸の水溶液の添加を始めると、原料ゾルのコロイダルシリカ粒子の崩壊が起らずに、元の細長い形状の粒子表面上に、加えられた活性珪酸がシロキサン結合を介して沈積することによって太さの増大した細長い形状のコロイダルシリカが得られることについて開示されている。
Japanese Patent Laid-Open No. 4-65314 (Patent Document 2) describes a ratio D 1 / D 2 between a particle diameter measured by an image analysis method (D 1 millimicron) and a particle diameter measured by a nitrogen gas adsorption method (D 2 millimicron). Is less than 3 and less than 5, and this D 1 is 40 to 500 millimicrons and 5 by electron microscopy.
A SiO 2 concentration of 50 wt% formed by dispersing amorphous colloidal silica particles with a uniform thickness within the range of less than 100 mm but less than 100 mm and having an extension in only one plane in a liquid medium. %, The addition of an aqueous solution of active silicic acid to the elongated particle-coupled silica sol starts without collapsing the colloidal silica particles of the raw sol, and the original elongated shape. It is disclosed that elongated colloidal silica having an increased thickness can be obtained by depositing added active silicic acid on the surface of each particle through a siloxane bond.

特開平4−187512号公報(特許文献3)には、SiO2として0.05〜5.0wt%のアルカリ金属珪酸塩水溶液に、珪酸液を添加して混合液のSiO2/M2O(モル比、Mはアル
カリ金属又は第4級アンモニウム)を30〜60とした後に、Ca,Mg,Al,In,Ti,Z
r,Sn,Si,Sb,Fe,Cuおよび希土類金属からなる群から選ばれた1種または2種
以上の金属の化合物を添加し(添加時期は、前記珪酸液添加の前または添加中でも良い)、 この混合液を60℃以上の任意の温度で一定時間維持し、更に珪酸液を添加して反応液中のSiO2/M2O(モル比)を60〜100としてなる実質的に鎖状形状の粒子連結型シリカゾルが分散したゾルの製造方法が開示されている。
The JP-A 4-187512 (Patent Document 3), the alkali metal silicate aqueous solution 0.05~5.0Wt% as SiO 2, SiO 2 / M 2 O of the mixture by adding silicic acid solution (molar ratio, M is an alkali metal or quaternary ammonium), and is set to 30 to 60, and then Ca, Mg, Al, In, Ti, Z
Add a compound of one or more metals selected from the group consisting of r, Sn, Si, Sb, Fe, Cu and rare earth metals (addition time may be before or during addition of the silicic acid solution) This mixed solution is maintained at an arbitrary temperature of 60 ° C. or higher for a certain period of time, and a silicic acid solution is further added to make the SiO 2 / M 2 O (molar ratio) in the reaction solution substantially 60 to 100 A method for producing a sol in which shaped particle-linked silica sol is dispersed is disclosed.

特許第3441142号公報(特許文献4)には、電子顕微鏡写真の画像解析により求
められる7〜1000nmの長径と 0.3〜0.8 の短径/長径比を有するコロイダルシリカ粒子の数が全粒子中50%以上を占めるシリカの安定なゾルからなる半導体ウェーハーの研磨剤が提案されている。
In Japanese Patent No. 3441142 (Patent Document 4), the number of colloidal silica particles having a major axis of 7 to 1000 nm and a minor axis / major axis ratio of 0.3 to 0.8 determined by image analysis of an electron micrograph is 50% of all particles. A semiconductor wafer polishing agent made of a stable sol of silica occupying the above has been proposed.

特開平7−118008号公報(特許文献5)には、活性珪酸のコロイド水溶液に、水溶性のカルシウム塩、マグネシウム塩又はこれらの混合物の水溶液を添加し、得られた水溶液にアルカリ性物質を加え、得られた混合物の一部を60℃以上に加熱してヒール液とし、残部をフィード液として、当該ヒール液に当該フィード液を添加し、当該添加の間に、水を蒸発させる事によりSiO2濃度6〜30重量%まで濃縮することよりなる細長い形状の粒子連結型シリカゾルの製造法が開示されている。 In JP-A-7-118008 (Patent Document 5), an aqueous solution of a water-soluble calcium salt, magnesium salt or a mixture thereof is added to an aqueous colloidal solution of active silicic acid, and an alkaline substance is added to the obtained aqueous solution. A part of the obtained mixture is heated to 60 ° C. or more to obtain a heel liquid, the remainder is used as a feed liquid, the feed liquid is added to the heel liquid, and water is evaporated during the addition to evaporate SiO 2. A process for producing an elongated particle-coupled silica sol comprising concentrating to a concentration of 6-30% by weight is disclosed.

特開平8−279480号公報(特許文献6)には、(1)珪酸アルカリ水溶液を鉱酸で
中和しアルカリ性物質を添加して加熱熟成する方法、(2)珪酸アルカリ水溶液を陽イオン
交換処理して得られる活性珪酸にアルカリ性物質を添加して加熱熟成する方法、(3)エチ
ルシリケート等のアルコキシシランを加水分解して得られる活性珪酸を加熱熟成する方法、または、(4)シリカ微粉末を水性媒体中で直接に分散する方法等によって製造されるコロイダルシリカ水溶液は、通常、4〜1,000nm(ナノメートル)、好ましくは7〜500nmの粒子径を有するコロイド状シリカ粒子が水性媒体に分散したものであり、SiO2 として0.5〜50重量%、好ましくは0.5〜30重量%の濃度を有する。上記シリカ粒子の粒子形状は、球状、いびつ状、偏平状、板状、細長い形状、繊維状等が挙げられることが記載されている。
In JP-A-8-279480 (Patent Document 6), (1) a method in which an alkali silicate aqueous solution is neutralized with mineral acid, an alkaline substance is added and heat-aged, and (2) the alkali silicate aqueous solution is subjected to cation exchange treatment. A method of heating and aging by adding an alkaline substance to the obtained active silicic acid, (3) a method of heating and aging the active silicic acid obtained by hydrolyzing alkoxysilane such as ethyl silicate, or (4) fine silica powder Colloidal silica aqueous solution produced by, for example, a method of directly dispersing in an aqueous medium usually contains colloidal silica particles having a particle diameter of 4 to 1,000 nm (nanometer), preferably 7 to 500 nm. is obtained by dispersing 0.5 to 50% by weight SiO 2, preferably has a concentration of 0.5 to 30 wt%. It is described that the particle shape of the silica particles includes a spherical shape, a distorted shape, a flat shape, a plate shape, an elongated shape, and a fibrous shape.

特開平11−214338号公報(特許文献7)には、コロイダルシリカ粒子を主材とした研磨材を用いるシリコンウェハーの研磨方法であって、蒸留により精製した珪酸メチルを、メタノール溶媒中でアンモニア又はアンモニアとアンモニウム塩を触媒として水と反応させることにより得られるコロイダルシリカ粒子を用い、且つ該コロイダルシリカ粒子の長径/短径比が、1.4以上であることを特徴とするシリコンウェハーの研磨方法が提案されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 11-214338 (Patent Document 7) discloses a silicon wafer polishing method using an abrasive mainly composed of colloidal silica particles, in which methyl silicate purified by distillation is converted into ammonia or methanol in a methanol solvent. A method for polishing a silicon wafer, characterized by using colloidal silica particles obtained by reacting with ammonia and ammonium salt as a catalyst, and having a major axis / minor axis ratio of 1.4 or more. Has been proposed.

国際公開番号WO00/15552(特許文献8)には、平均粒子径10〜80nmの球状コロイダルシリカ粒子とこの球状コロイダルシリカ粒子を接合する金属酸化物含有シリカからなり、画像解析法による測定粒子径(D1)と球状コロイダルシリカ粒子の平均
粒子径(窒素吸着法による測定粒子径/D2)の比D1/D2が3以上であって、このD1は50〜500nmであり、球状コロイダルシリカ粒子が一平面内のみにつながった数珠状コロイダルシリカ粒子が分散されてなる粒子連結型シリカゾルが記載されている。
International Publication No. WO00 / 15552 (Patent Document 8) is composed of spherical colloidal silica particles having an average particle diameter of 10 to 80 nm and metal oxide-containing silica that joins the spherical colloidal silica particles. The ratio D 1 / D 2 of D 1 ) to the average particle diameter of spherical colloidal silica particles (measured particle diameter by nitrogen adsorption method / D 2 ) is 3 or more, and this D 1 is 50 to 500 nm. A particle-linked silica sol is described in which beaded colloidal silica particles in which silica particles are connected only in one plane are dispersed.

また、その製造方法として、(a)所定の活性珪酸のコロイド水溶液又は酸性粒子連結型シリカゾルに、水溶性金属塩の水溶液を、前記コロイド水溶液又は酸性粒子連結型シリカゾルのSiO2に対して、金属酸化物として1〜10重量%となる量を加えて混合液1
を調製する工程、(b)前記混合液1に、平均粒子径10〜80nm、pH2〜6の酸性球状粒子連結型シリカゾルを、この酸性球状粒子連結型シリカゾルに由来するシリカ含量(A)とこの混合液1に由来するシリカ含量(B)の比A/B(重量比)が5〜100、かつ、この酸性球状粒子連結型シリカゾルとこの混合液1との混合により得られる混合液2の全シリカ含量(A+B)が混合液2においてSiO2濃度5〜40重量%となる量加
えて混合する工程、および、(c)得られた混合液2にアルカリ金属水酸化物、水溶性有機塩基又は水溶性珪酸塩をpHが7〜11となるように加えて混合し、加熱する工程からなる前記粒子連結型シリカゾルの製造方法が記載されている。
Further, as a production method thereof, (a) an aqueous solution of a water-soluble metal salt is added to a predetermined colloidal aqueous solution of active silicic acid or an acidic particle-linked silica sol, and a metal with respect to SiO 2 of the colloidal aqueous solution or acidic particle-linked silica sol Mixture 1 by adding 1 to 10% by weight of oxide
(B) The acidic spherical particle coupled silica sol having an average particle size of 10 to 80 nm and pH 2 to 6 is added to the mixed solution 1 and the silica content (A) derived from the acidic spherical particle coupled silica sol and this The ratio A / B (weight ratio) of the silica content (B) derived from the mixed solution 1 is 5 to 100, and the total amount of the mixed solution 2 obtained by mixing the acidic spherical particle-linked silica sol and the mixed solution 1 A step of adding and mixing the silica content (A + B) in the mixed solution 2 so that the SiO 2 concentration is 5 to 40% by weight; and (c) an alkali metal hydroxide, a water-soluble organic base or It describes a method for producing the particle-coupled silica sol comprising a step of adding a water-soluble silicate so that the pH is 7 to 11, mixing and heating.

特開2001−11433号公報(特許文献9)には、SiO2として0.5〜10重
量%を含有し、かつ、pHが2〜6である、活性珪酸のコロイド水溶液に、水溶性のII価
又はIII価の金属の塩を単独又は混合して含有する水溶液を、同活性珪酸のコロイド水溶
液のSiO2に対して、金属酸化物(II価の金属の塩の場合はMOとし、III価の金属の塩の場合はM23とする。但し、MはII価又はIII価の金属原子を表し、Oは酸素原子を表
す。)として1〜10重量%となる量を加えて混合し、得られた混合液(1)に、平均粒子径10〜120nm、pH2〜6の酸性球状粒子連結型シリカゾルを、この酸性球状粒子連結型シリカゾルに由来するシリカ含量(A)とこの混合液(1)に由来するシリカ含量(B)の比A/B(重量比)が5〜100、かつ、この酸性球状粒子連結型シリカゾルとこの混合液(1)との混合により得られる混合液(2)の全シリカ含量(A+B)が混合液(2)においてSiO2濃度5〜40重量%となるように加えて混合し混合液(2)
にアルカリ金属水酸化物等をpHが7〜11となるように加えて混合し、得られた混合液(3)を100〜200℃で0.5〜50時間加熱する数珠状の粒子連結型シリカゾルの製造方法が記載されている。
JP-A-2001-11433 (Patent Document 9) describes a water-soluble II in an aqueous colloidal solution of active silicic acid containing 0.5 to 10% by weight as SiO 2 and having a pH of 2 to 6. an aqueous solution containing valence or III valent metal salt singly or as a mixture thereof, with respect to SiO 2 colloid solution having the same active silicic acid in the case of the metal oxide (II valent metal salt and MO, the III In the case of a metal salt of M 2 O 3 , M represents a II or III valent metal atom, and O represents an oxygen atom). Then, to the obtained mixed liquid (1), an acidic spherical particle-coupled silica sol having an average particle size of 10 to 120 nm and pH 2 to 6, the silica content (A) derived from this acidic spherical particle-coupled silica sol and this mixed liquid. The ratio A / B (weight ratio) of the silica content (B) derived from (1) is 5 to 5. 00, and, SiO 2 concentration of 5 to 40 wt in total silica content (A + B) is a mixture (2) of the acidic spherical particles linked sol this mixture (1) and the resulting mixture by mixing (2) % To be mixed and mixed (2)
A bead-like particle-linked type in which an alkali metal hydroxide or the like is added and mixed so that the pH is 7 to 11, and the resulting mixture (3) is heated at 100 to 200 ° C. for 0.5 to 50 hours. A method for producing silica sol is described.

特開2001−48520号公報(特許文献10)には、シリカ濃度1〜8モル/リットル、酸濃度0.0018〜0.18モル/リットルで水濃度2〜30モル/リットルの範囲の組成で、溶剤を使用しないでアルキルシリケートを酸触媒で加水分解した後、シリカ濃度が0.2〜1.5モル/リットルの範囲となるように水で希釈し、次いでpHが7以上となるようにアルカリ触媒を加え加熱して珪酸の重合を進行させて、電子顕微鏡観察による太さ方向の平均直径が5〜100nmであり、長さがその1.5〜50倍の長さの
細長い形状の非晶質シリカ粒子が液状分散体中に分散されている粒子連結型シリカゾルの製造方法が記載されている。
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-48520 (Patent Document 10) describes a composition having a silica concentration of 1 to 8 mol / liter, an acid concentration of 0.0018 to 0.18 mol / liter, and a water concentration of 2 to 30 mol / liter. The alkyl silicate is hydrolyzed with an acid catalyst without using a solvent, diluted with water so that the silica concentration is in the range of 0.2 to 1.5 mol / liter, and then the pH is 7 or more. An alkali catalyst is added and heated to advance the polymerization of silicic acid, and the average diameter in the thickness direction by electron microscope observation is 5 to 100 nm, and the length is 1.5 to 50 times that of a long and thin shape. A method for producing a particle-coupled silica sol in which crystalline silica particles are dispersed in a liquid dispersion is described.

特開2001−150334号公報(特許文献11)には、水ガラスなどのアルカリ金属珪酸塩の水溶液を脱陽イオン処理することにより得られるSiO2濃度2〜6重量%程
度の活性珪酸の酸性水溶液に、アルカリ土類金属、例えば、Ca、Mg、Baなどの塩をその
酸化物換算で上記活性珪酸のSiO2に対し 100〜1500ppmの重量比で添加し、更にこの液中SiO2/M2O (M は、アルカリ金属原子、NH4 又は第4級アンモニウム
基を表す。) モル比が20〜150となる量の同アルカリ物質を添加することにより得られる液を当初ヒール液とし、同様にして得られる2〜6重量%のSiO2濃度と20〜1
50 のSiO2/M2O (M は、上記に同じ。) モル比を有する活性珪酸水溶液をチャージ液として、60〜150℃で前記当初ヒール液に前記チャージ液を、1時間当たり、チャージ液SiO2/当初ヒール液SiO2の重量比として0.05〜1.0 の速度で、液から水を蒸発除去しながら(又はせずに)、添加してなる歪な形状を有する粒子連結型シリカゾルの製造方法が記載されている。
JP 2001-150334 A (Patent Document 11) discloses an acidic aqueous solution of activated silicic acid having a SiO 2 concentration of about 2 to 6% by weight obtained by decation treatment of an aqueous solution of an alkali metal silicate such as water glass. In addition, an alkaline earth metal, for example, a salt of Ca, Mg, Ba or the like is added in a weight ratio of 100 to 1500 ppm with respect to SiO 2 of the above active silicic acid in terms of its oxide, and further SiO 2 / M 2 in this solution. O (M represents an alkali metal atom, NH 4 or a quaternary ammonium group.) The liquid obtained by adding the same alkaline substance in an amount that the molar ratio is 20 to 150 is initially used as the heel liquid. 2 to 6% by weight of SiO 2 concentration and 20 to 1
50 SiO 2 / M 2 O (M is the same as above) An active silicic acid aqueous solution having a molar ratio is used as a charge liquid, and the charge liquid is charged to the initial heel liquid at 60 to 150 ° C. per hour. Particle connected type having a distorted shape formed by adding while removing (or without) water from the liquid at a rate of 0.05 to 1.0 as a weight ratio of SiO 2 / initial heel liquid SiO 2 A method for producing silica sol is described.

特開2003−133267号公報(特許文献12)には、ディッシング(過研磨)を抑制し、基板表面を平坦に研磨することができる研磨用粒子として、平均粒子径が5〜300nmの範囲にある1次粒子が2個以上結合した異形粒子群を含むことを特徴とする研磨用粒子、特には研磨用粒子中の全1次粒子の粒子数に占める、前記異形粒子群を構成する1次粒子の粒子数が5〜100%の範囲にある研磨用粒子が有効でることについて記載がある。   In JP-A-2003-133267 (Patent Document 12), the average particle diameter is in the range of 5 to 300 nm as polishing particles capable of suppressing dishing (overpolishing) and polishing the substrate surface flatly. Abrasive particles comprising a group of irregularly shaped particles in which two or more primary particles are bonded, and in particular, the primary particles constituting the irregularly shaped particle group in the total number of primary particles in the abrasive particles There is a description that polishing particles having a particle number of 5 to 100% are effective.

特開2004−288732号公報(特許文献13)には、非真球状コロイダルシリカ、酸化剤および有機酸を含有し、残部が水であることを特徴とする半導体研磨用スラリーについて開示されており、その中で、非真球状コロイダルシリカの(長径/短径)が1.2〜5.0のものが提案されており、特開2004−311652号公報(特許文献14)にも同様な非真球状コロイダルシリカが開示されている。   JP 2004-288732 A (Patent Document 13) discloses a slurry for semiconductor polishing characterized by containing non-spherical colloidal silica, an oxidizing agent and an organic acid, and the balance being water. Among them, non-spherical colloidal silica (major axis / minor axis) having a major axis / minor axis of 1.2 to 5.0 has been proposed, and a similar non-true one is also disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-311652 (Patent Document 14). Spherical colloidal silica is disclosed.

また、シリカ−アルミナ被覆された鎖状粒子連結型シリカゾルについて、特開2002−3212号公報(特許文献15)には、(a)SiO2 として0.05〜5.0重量%
のアルカリ金属ケイ酸塩水溶液に、ケイ酸液を添加して混合液のSiO2 /M2 O(モル比、Mはアルカリ金属又は第4級アンモニウム)を30〜60とする工程、(b)前記ケイ酸液添加工程の前、添加工程中または添加工程後に、原子価が2価〜4価の金属の1種または2種以上の金属化合物を添加する工程、(c)該混合液を60℃以上の任意の温度で一定時間維持する工程、(d)次いで該反応液に再びケイ酸液を添加して反応液中のSiO2/M2O(モル比)を60〜200とする工程、(e)さらに該反応液にアルカリ側でアルカリケイ酸塩水溶液とアルカリアルミン酸塩水溶液とを同時に添加する工程、からなるシリカ−アルミナ被覆鎖状粒子連結型シリカゾルの製造方法が開示されている。
In addition, regarding a silica-alumina-coated chain-particle-linked silica sol, JP-A No. 2002-3212 (Patent Document 15) discloses (a) 0.05 to 5.0% by weight as SiO 2.
A step of adding a silicic acid solution to the alkali metal silicate aqueous solution to make the mixed solution SiO 2 / M 2 O (molar ratio, M is an alkali metal or quaternary ammonium) 30 to 60, (b) A step of adding one or two or more metal compounds of divalent to tetravalent metals before, during or after the silicic acid solution adding step, (c) A step of maintaining at an arbitrary temperature of 0 ° C. or higher for a certain period of time, (d) a step of adding a silicic acid solution to the reaction solution again to make SiO 2 / M 2 O (molar ratio) in the reaction solution 60 to 200 (E) Further, a method for producing a silica-alumina-coated chain-particle-coupled silica sol comprising the step of simultaneously adding an alkali silicate aqueous solution and an alkali aluminate aqueous solution to the reaction solution on the alkali side is disclosed. .

シリカ系微粒子の表面に突起状構造を有する例として、特開平3−257010号公報(特許文献16)には、シリカ粒子表面に電子顕微鏡で観察して、0.2〜5μmのサイズの連続的な凹凸状の突起を有し、平均粒子径が5〜100μm、BET法比表面積が20m2/g以下、且つ、細孔容積が、0.1mL/g以下であるシリカ粒子に関する記載がある。 As an example having a protruding structure on the surface of silica-based fine particles, JP-A-3-257010 (Patent Document 16) discloses a continuous surface having a size of 0.2 to 5 μm as observed on the surface of the silica particles with an electron microscope. There is a description relating to silica particles having irregular projections, an average particle diameter of 5 to 100 μm, a BET specific surface area of 20 m 2 / g or less, and a pore volume of 0.1 mL / g or less.

また、特開2002−38049号公報(特許文献17)には、母体粒子全面に、実質上球状および/または半球状の突起物を有するシリカ系微粒子であって、該突起物が化学結合により母体粒子に結着していることを特徴とするシリカ系微粒子および母体粒子全面に、実質上球状および/または半球状の突起物を有するシリカ系微粒子であって、該突起物が化学結合により母体粒子に結着してなるシリカ系微粒子について記載がある。更に、(A)特定のアルコキシシラン化合物を加水分解、縮合させてポリオルガノシロキサン粒子を生成させる工程、(B)該ポリオルガノシロキサン粒子を、表面吸着剤により表面処理する工程、および(C)上記(B)工程で表面処理されたポリオルガノシロキサン粒子全面に、該アルコキシシラン化合物を用いて突起を形成させる工程、を含むシリカ系微粒子の製造方法について記載がある。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-38049 (Patent Document 17) discloses silica-based fine particles having substantially spherical and / or hemispherical protrusions on the entire surface of the base particle, and the protrusion is chemically bonded to the base. Silica-based fine particles having substantially spherical and / or hemispherical protrusions on the entire surface of the silica-based fine particles and the base particles, characterized in that they are bound to the particles, wherein the protrusions are chemically bonded to the base particles. There is a description of silica-based fine particles bound to. Furthermore, (A) a step of hydrolyzing and condensing a specific alkoxysilane compound to produce polyorganosiloxane particles, (B) a step of treating the polyorganosiloxane particles with a surface adsorbent, and (C) the above There is a description of a method for producing silica-based fine particles, including a step of forming protrusions on the entire surface of the polyorganosiloxane particles surface-treated in the step (B) using the alkoxysilane compound.

また、特開2004−35293号公報(特許文献18)には、母体粒子全面に、実質上球状および/または半球状の突起物を有するシリカ系粒子であって、該突起物が化学結合により母体粒子に結着しており、かつ母体粒子と突起物における10%圧縮時の圧縮弾性率が、それぞれ異なることを特徴とするシリカ系粒子が開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-35293 (Patent Document 18) discloses silica-based particles having substantially spherical and / or hemispherical protrusions on the entire surface of the base particle, and the protrusion is chemically bonded to the base. Silica-based particles are disclosed that are bound to particles and have different compressive elastic moduli at 10% compression between the base particles and the protrusions.

しかしながら、特開平3−257010号公報(特許文献16)に記載の粒子は平均粒子径が5〜100μmのシリカのみからなるものであり、特開2002−38049号公報(特許文献17)で開示されるシリカ系粒子は、その平均粒子径が実質的には0.5〜30μのみが開示されており、特開2004−35293号公報(特許文献18)についても同様である。
特開平1−317115号公報 特開平4−65314号公報 特開平4−187512号公報 特許第3441142号公報 特開平7−118008号公報 特開平8−279480号公報 特開平11−214338号公報 国際公開WO00/15552公報 特開2001−11433号公報 特開2001−48520号公報 特開2001−150334号公報 特開2003−133267号公報 特開2004−288732号公報 特開2004−311652号公報 特開2002−3212号公報 特開平3−257010号公報 特開2002−38049号公報 特開2004−35293号公報
However, the particles described in JP-A-3-257010 (Patent Document 16) are composed only of silica having an average particle diameter of 5 to 100 μm, and are disclosed in JP-A-2002-38049 (Patent Document 17). As for the silica-based particles, only an average particle diameter of 0.5 to 30 μm is disclosed, and the same applies to JP-A-2004-35293 (Patent Document 18).
JP-A-1-317115 Japanese Patent Laid-Open No. 4-65314 Japanese Patent Laid-Open No. 4-187512 Japanese Patent No. 3441142 Japanese Patent Laid-Open No. 7-118008 JP-A-8-279480 JP-A-11-214338 International Publication WO00 / 15552 JP 2001-11433 A JP 2001-48520 A JP 2001-150334 A JP 2003-133267 A JP 2004-288732 A JP 2004-311652 A JP 2002-3212 A JP-A-3-257010 JP 2002-38049 A JP 2004-35293 A

本発明は、研磨性等の優れた特性を有する、粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子が分散媒に分散してなるアルミナ−シリカ複合ゾルおよびその製造方法を提供することを課題とする。また、該非球状アルミナ−シリカ複合ゾルを含む研磨用組成物を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide an alumina-silica composite sol having particle-connected alumina-silica composite fine particles dispersed in a dispersion medium, and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide a polishing composition containing the non-spherical alumina-silica composite sol.

前記目的を達成するための本発明は、以下の通りである。
[1]画像解析法により測定される平均粒子径が5〜300nmの範囲にあるアルミナ−シリカ複合1次粒子が2個以上結合した構造を含む粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子が分散媒に分散してなる粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルであって、該粒子連結型
アルミナ−シリカ複合微粒子が、アルミナ−シリカ複合1次粒子として、表面に複数の疣状突起を有する球状粒子を含むことを特徴とする粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾル。
[2]前記アルミナ−シリカ複合1次粒子の半径の変動係数が3〜30%の範囲にあることを特徴とする[1]記載の粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾル。
[3][1]または[2]に記載の粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルからなる研磨材

[4][1]または[2]に記載の粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルを含むことを特
徴とする研磨用組成物。
[5]画像解析法により測定される平均粒子径が5〜300nmの範囲にある球状のシリカ1次粒子が2個以上結合してなる粒子連結型シリカ微粒子が分散媒に分散してなる粒子連結型シリカゾルに、アルミン酸ナトリウムを該粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対して、0.1〜2.5質量部を連続的にまたは断続的に添加し、次に熟成させることによりアルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子の分散液を調製し、次に、該アルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対し、0.1〜100質量部に相当するアルカリ金属珪酸塩を添加し、熟成した後、更に珪酸液を連続的にまたは断続的に添加することにより、粒子成長させ、突起を形成させることを特徴とする[1]または[2]の何れかに記載の粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルの製造方法
[6]前記珪酸液の使用量が前記アルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対して、シリカ分換算で3〜700質量部の範囲であり、珪酸液の添加を2〜24時間かけて連続的にまたは断続的に行うことを特徴とする[5]記載の粒子連結型アルミナ−シリカ複合ゾルの製造方法。
To achieve the above object, the present invention is as follows.
[1] Particle-linked alumina-silica composite fine particles containing a structure in which two or more alumina-silica composite primary particles having an average particle size measured by an image analysis method in the range of 5 to 300 nm are dispersed are dispersed in a dispersion medium. The particle-coupled alumina-silica composite sol, wherein the particle-coupled alumina-silica composite fine particles include spherical particles having a plurality of hook-shaped protrusions on the surface as primary particles of the alumina-silica composite. A particle-coupled alumina-silica composite sol.
[2] The particle-linked alumina-silica composite sol according to [1], wherein a variation coefficient of a radius of the alumina-silica composite primary particles is in a range of 3 to 30%.
[3] An abrasive comprising the particle-linked alumina-silica composite sol according to [1] or [2].
[4] A polishing composition comprising the particle-linked alumina-silica composite sol according to [1] or [2].
[5] Particle connection in which particle-linked silica fine particles formed by bonding two or more spherical silica primary particles having an average particle diameter in the range of 5 to 300 nm measured by an image analysis method are dispersed in a dispersion medium. Alumina-coated particles are obtained by continuously or intermittently adding 0.1 to 2.5 parts by mass of sodium aluminate to 100 parts by mass of the particle-linked silica fine particles, and then aging. Prepare a dispersion of linked silica fine particles, and then add alkali metal silicate corresponding to 0.1 to 100 parts by mass to 100 parts by mass of the alumina-coated particle-linked silica fine particles, and after aging, Further, the particle-linked alumina-silica according to any one of [1] and [2], wherein the silicic acid solution is added continuously or intermittently to grow particles and form protrusions. Production method of composite sol [6] The amount of the silicic acid liquid used is in the range of 3 to 700 parts by mass in terms of silica with respect to 100 parts by mass of the alumina-coated particle-coupled silica fine particles, and the addition of silicic acid liquid is 2 The method for producing a particle-linked alumina-silica composite sol according to [5], wherein the method is performed continuously or intermittently over 24 hours.

本発明の粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子は、通常の粒子連結型シリカ微粒子または非球状アルミナ-シリカ複合微粒子とは異なる特異な構造を有することから、充填性
、吸油性、電気特性、光学特性あるいは物理特性に優れる。このため本発明に係る非球状アルミナ−シリカ複合ゾルは、たとえば研磨材および研磨用組成物として有用であり、特に高研磨速度の効果において優れるものである。
Since the particle-coupled alumina-silica composite fine particles of the present invention have a unique structure different from normal particle-coupled silica fine particles or non-spherical alumina-silica composite fine particles, filling properties, oil absorption properties, electrical properties, optical properties Or it has excellent physical properties. Therefore, the non-spherical alumina-silica composite sol according to the present invention is useful as, for example, an abrasive and a polishing composition, and is particularly excellent in the effect of a high polishing rate.

[粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾル]
本発明に係る粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルは、平均粒子径が5〜300nmの
範囲にあるアルミナ−シリカ複合1次粒子が2個以上結合した構造を含む粒子連結型アル
ミナ-シリカ複合微粒子が分散媒に分散してなる粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルであって、該粒子連結型アルミナ-シリカ複合微粒子が、アルミナ−シリカ複合1次粒子として、表面に複数の疣状突起を有する球状粒子を含むことを特徴とするものである。ここでアルミナ−シリカ複合微粒子およびアルミナ−シリカ複合1次粒子とは、アルミナからなる部分と、シリカからなる部分とにより構成される微粒子および1次粒子をいう。
[Particle-linked alumina-silica composite sol]
The particle-coupled alumina-silica composite sol according to the present invention is a particle-coupled alumina-silica composite fine particle having a structure in which two or more alumina-silica composite primary particles having an average particle diameter in the range of 5 to 300 nm are combined. A particle-coupled alumina-silica composite sol dispersed in a dispersion medium, wherein the particle-coupled alumina-silica composite fine particle has a plurality of hook-shaped protrusions on the surface as an alumina-silica composite primary particle. It is characterized by including. Here, the alumina-silica composite fine particles and the alumina-silica composite primary particles refer to fine particles and primary particles composed of a portion made of alumina and a portion made of silica.

前記粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルの分散質である粒子連結型アルミナ−シリカ
複合微粒子は、1次粒子として、表面に複数の疣状突起を有する球状粒子、いわば金平糖状球状粒子を含む点で、従来の粒子連結型のシリカ系ゾルと構造上、相違するものである。前記粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子は、その粒子連結型の構造に加えて、疣状突起の存在により、各種用途、例えば、研磨用途、樹脂または被膜形成用成分の充填材、インク受容層の充填材などの用途において、特異な効果を示すことが可能となる。疣状突起については、例えば、非球状アルミナ−シリカ複合ゾルの電子顕微鏡写真にて確認できるものであり、粒子表面に周辺部位より突出した構造または膨らんだ構造をとるものである。
The particle-coupled alumina-silica composite fine particles, which are dispersoids of the particle-coupled alumina-silica composite sol, include, as primary particles, spherical particles having a plurality of hook-shaped protrusions on the surface, that is, so-called confetti-like spherical particles. This is structurally different from conventional particle-linked silica-based sols. The particle-coupled alumina-silica composite fine particles have various applications such as polishing applications, fillers for resin or film forming components, ink-receiving layers, etc. due to the presence of hook-like projections in addition to the particle-coupled structure. In applications such as fillers, it is possible to show unique effects. The hook-shaped protrusions can be confirmed by, for example, an electron micrograph of a non-spherical alumina-silica composite sol, and have a structure protruding from the peripheral portion or a swollen structure on the particle surface.

本発明における粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルの分散質である粒子連結型アルミ
ナ−シリカ複合微粒子は、1次粒子が集合して球状化した形態または凝集して塊状となった形態の粒子群ではなく、2個以上の1次粒子が結合して鎖状、繊維状、その他、異形の形態にある粒子群である。この異形粒子群における1次粒子の結合態様として、1次粒子が2個接合したもの、3個以上鎖状に接合したもの、3個が3点で接合したもの、4個が平面的にあるいはテトラポット型に接合したもの、同様に5個以上の粒子が接合したものなどの他、さらにこれら異形粒子群同士が結合した異形粒子群を挙げることができる。前記粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子を構成する1次粒子は2個以上、好ましくは2〜20個、特に好ましくは3〜10個の範囲で互いに結合してなるものである。1次粒子の数が1個の場合は、例えば、研磨材として適用した場合に、ディッシングを惹起し易い。
The particle-coupled alumina-silica composite fine particles, which are the dispersoid of the particle-coupled alumina-silica composite sol in the present invention, are a group of particles in a form in which primary particles are aggregated to be spheroidized or aggregated into a lump. Rather, it is a particle group in which two or more primary particles are bonded to form a chain, a fiber, or other irregular shapes. As the bonding mode of primary particles in this irregularly shaped particle group, two primary particles are bonded, three or more are bonded in a chain, three are bonded at three points, four are planar or In addition to those bonded in a tetrapot type, similarly those in which five or more particles are bonded, and the like, a deformed particle group in which these deformed particle groups are bonded together can be exemplified. The primary particles constituting the particle-coupled alumina-silica composite fine particles are bonded to each other in a range of 2 or more, preferably 2 to 20, particularly preferably 3 to 10. When the number of primary particles is one, for example, when applied as an abrasive, dishing is likely to occur.

他方、1次粒子が20個を越えて結合していると、結合形態にもよるが、異形粒子群が破壊されることがあり、スクラッチ(線状痕)が発生することがある。また、鎖状の長い異形粒子群の場合は研磨速度が低下することがある。なお、1次粒子が塊状に凝集している場合は後述するチキソトロピー性が発現しないことがあり、単に大きい球状粒子と異なるところが無く、ディッシングを抑制する効果が充分得られない。更にこの場合も、スクラッチが発生することがある。1次粒子が2〜20個の範囲で結合した異形粒子群は、凹凸を有する被研磨面の凹部底面において異形粒子群と底面とが多点接触し、異形粒子群がチキソトロピー性を有しているので研磨時に凹部に堆積した異形粒子群が凹部から容易に移動することがないので凹部の底面は研磨されることがなく、このためディッシングを抑制することができる。   On the other hand, when more than 20 primary particles are bonded, the irregularly shaped particle group may be destroyed and scratches (linear marks) may be generated depending on the bonding form. In the case of a long chain shaped irregularly shaped particle group, the polishing rate may decrease. In addition, when the primary particles are aggregated in a lump shape, the thixotropy described later may not be exhibited, there is no difference from simply large spherical particles, and the effect of suppressing dishing cannot be sufficiently obtained. In this case as well, scratches may occur. The deformed particle group in which the primary particles are bonded in the range of 2 to 20 has a multi-point contact between the deformed particle group and the bottom surface of the concave surface of the polished surface having irregularities, and the deformed particle group has thixotropic properties. Therefore, the irregularly shaped particle group deposited in the concave portion during polishing is not easily moved from the concave portion, so that the bottom surface of the concave portion is not polished, so that dishing can be suppressed.

粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子を構成する1次粒子については、球状粒子から構成されることが好ましいが、その他に卵状、立方体状または棒状の粒子を含有しても構わない。また、1次粒子の粒子径は互いに異なっていても構わない。ここで球状については、目視により、棒状、勾玉状、細長い形状、数珠状、卵状などの異形粒子であると認められない程度であれば構わない。   The primary particles constituting the particle-coupled alumina-silica composite fine particles are preferably composed of spherical particles, but may contain oval, cubic or rod-like particles. Moreover, the particle diameters of the primary particles may be different from each other. Here, the spherical shape is not limited as long as it is not visually recognized as irregularly shaped particles such as a rod shape, a ball shape, an elongated shape, a bead shape, and an egg shape.

上記1次粒子の平均粒子径は5〜300nm、好ましくは20〜80nmの範囲にある。また、更に好適には25〜60nmの範囲が推奨される。
平均粒子径が5nm未満の場合は、1次粒子が凝集して得られる粒子群が塊状になる傾向がある。また、研磨用途においては、チキソトロピー性が発現せずディッシングを抑制する効果が得難くなり、好ましくない。平均粒子径が300nmを越える場合は、例えば
研磨用途においては、粒子が過大であるため研磨速度の低下を招いたり、研磨面にスクラッチ(線状痕)が発生することがある。
The average particle diameter of the primary particles is in the range of 5 to 300 nm, preferably 20 to 80 nm. More preferably, a range of 25 to 60 nm is recommended.
When the average particle diameter is less than 5 nm, the particle group obtained by aggregation of the primary particles tends to be agglomerated. In addition, in polishing applications, thixotropic properties are not exhibited, and it is difficult to obtain an effect of suppressing dishing, which is not preferable. When the average particle diameter exceeds 300 nm, for example, in polishing applications, the particles are excessive, and therefore the polishing rate may be reduced, or scratches (linear marks) may be generated on the polished surface.

前記粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子については、好適には、前記粒子連結型シリカ微粒子を構成する球状粒子の半径の変動係数(CV値)が3〜30%の範囲にあることが好ましい。3%未満の場合は、粒子表面が平滑に近いものとなる。30%を超える場合については、本発明に係る製造方法では調製が容易ではない。粒子径の変動係数(CV値)については、好適には3.5〜20%の範囲が推奨される。また、更に好適には4〜15%の範囲が推奨される。   Regarding the particle-coupled alumina-silica composite fine particles, it is preferable that the variation coefficient (CV value) of the radius of the spherical particles constituting the particle-coupled silica fine particles is in the range of 3 to 30%. When it is less than 3%, the particle surface is almost smooth. When it exceeds 30%, preparation is not easy with the production method according to the present invention. About the variation coefficient (CV value) of a particle diameter, the range of 3.5-20% is recommended suitably. More preferably, the range of 4 to 15% is recommended.

本発明における粒子径の変動係数については、粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子を構成する粒子のうち球状の粒子部分について、該粒子の中心点から粒子外縁に向けて0〜30℃の範囲における半径の変動係数を意味する。   Regarding the coefficient of variation of the particle diameter in the present invention, the radius in the range of 0 to 30 ° C. from the central point of the particle toward the outer edge of the particle of the spherical particles constituting the particle-coupled alumina-silica composite fine particles Means the coefficient of variation.

これについては、より具体的には、粒子連結型アルミナ−シリカ複合ゾルの走査型電子顕微鏡写真(25万倍ないし50万倍)の画像にて、粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子に含まれる各球状粒子について、その外縁上の2点を結ぶ線分のうち最長の線分を描き、該線分を2等分する点を中心点Oとする。この中心点Oから、前記外縁の末端(隣接する球状粒子の外縁との交点等) を通る半直線Sを引き、該半直線Sから5度間隔で、中心点Oを始点とし、前記外縁を通る6本の半直線を描く。半直線Sを含めた計7本の前記半直線と粒子の外縁との各交点から中心点Oまでの長さをそれぞれ測定し、その結果からその粒子の半径の変動係数を算定する。この操作を1個の粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子に含まれる全ての粒子について行い、得られる変動係数のうち最大のものを当該粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子の半径の変動係数とする。そしてこの操作を粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子50個について行い、得られた半径の変動係数の平均値を、粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子の一次粒子の半径の変動係数とする。粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子の一次粒子の半径の変動係数の求め方に関する概略を図1に示した。ここで、「粒子の外縁」とは、走査型電子顕微鏡写真上に現れ、その粒子固有の輪郭を形成する、その粒子と粒子が存在しない部分との境界線を意味する。つまり、その粒子が他の粒子と結合している部分の境界線、およびその粒子が他の粒子と結合することにより生じた境界線は、前記「粒子の外縁」には含まれない。   More specifically, each of the particles contained in the particle-coupled alumina-silica composite fine particles is an image of a scanning electron micrograph (250,000 to 500,000 times) of the particle-coupled alumina-silica composite sol. For a spherical particle, the longest line segment connecting two points on the outer edge of the spherical particle is drawn, and a point that bisects the line segment is defined as a center point O. From this center point O, a half line S passing through the end of the outer edge (intersection with the outer edge of the adjacent spherical particle, etc.) is drawn, and the center point O is the starting point at an interval of 5 degrees from the half line S. Draw 6 half straight lines. The length from each intersection of the seven straight lines including the half line S to the outer edge of the particle to the center point O is measured, and the coefficient of variation of the radius of the particle is calculated from the result. This operation is performed for all particles contained in one particle-coupled alumina-silica composite fine particle, and the maximum variation coefficient obtained is taken as the coefficient of variation of the radius of the particle-coupled alumina-silica composite fine particle. This operation is performed for 50 particle-coupled alumina-silica composite fine particles, and the average value of the obtained coefficient of variation in radius is used as the coefficient of variation in the radius of primary particles of the particle-coupled alumina-silica composite fine particles. An outline of how to obtain the coefficient of variation of the primary particle radius of the particle-coupled alumina-silica composite fine particles is shown in FIG. Here, the “outer edge of the particle” means a boundary line that appears on the scanning electron micrograph and forms a contour unique to the particle and the portion where the particle does not exist. That is, the boundary line of the part where the particle is bonded to another particle and the boundary line generated when the particle is bonded to the other particle are not included in the “outer edge of the particle”.

なお、前記最長の直線が複数存在する場合であって、中心点Oが複数個存在することになる場合は、最も距離が離れた位置にある2つの中心点(O1およびO2)を結ぶ直線を求め、その中心点を改めて中心点Oとする。また、中心点Oから、前記外縁の末端を通る半直線を複数本引ける場合には、中心点Oと外縁との距離が最も長い半直線を、半直線Sとする。   When there are a plurality of the longest straight lines and there are a plurality of center points O, a straight line connecting the two center points (O1 and O2) at the most distant positions is used. The center point is determined again as a center point O. When a plurality of half lines passing through the end of the outer edge can be drawn from the center point O, the half line having the longest distance between the center point O and the outer edge is defined as a half line S.

半径の変動係数が上記範囲にある場合には、その粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子は、好適な疣状突起を有するものであり、特に研磨特性等に優れる。つまり、本発明の粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子は、これを構成する1次粒子のすべてが、表面に複数の疣状突起を有する球状粒子である必要はなく、前記変動係数が上記範囲にあれば、好適な効果をもたらす。   When the variation coefficient of the radius is in the above range, the particle-coupled alumina-silica composite fine particles have suitable hook-shaped protrusions and are particularly excellent in polishing characteristics. That is, in the particle-coupled alumina-silica composite fine particles of the present invention, it is not necessary that all of the primary particles constituting the particles are spherical particles having a plurality of hook-shaped protrusions on the surface, and the coefficient of variation is in the above range. If it exists, a favorable effect is brought about.

前記粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルが分散する溶媒については、水、有機溶媒、
またはこれらの混合溶媒のいずれであっても良い。この様な例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類アルミナ−シリカ複合、エーテル類、エステル類、ケトン類など水溶性の有機溶媒を挙げることができる。
For the solvent in which the particle-linked alumina-silica composite sol is dispersed, water, an organic solvent,
Alternatively, any of these mixed solvents may be used. Examples thereof include alcohol-alumina-silica composites such as methyl alcohol, ethyl alcohol, and isopropyl alcohol, water-soluble organic solvents such as ethers, esters, and ketones.

[粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルの製造方法]
本発明の粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルの製造方法は、画像解析法により測定さ
れる平均粒子径が5〜300nmの範囲にある球状のシリカ1次粒子が2個以上結合してなる粒子連結型シリカ微粒子が分散媒に分散してなる粒子連結型シリカゾルに、アルミン酸ナトリウムを該粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対して、0.1〜2.5質量部を連続的にまたは断続的に添加し、次に熟成させることによりアルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子の分散液を調製し、次に、該アルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対し、0.1〜100質量部に相当するアルカリ金属珪酸塩を添加し、熟成した後、更に珪酸液を連続的にまたは断続的に添加することにより、粒子成長させ、突起を形成させる。
[Method for producing particle-linked alumina-silica composite sol]
The method for producing the particle-linked alumina-silica composite sol of the present invention is a particle-linked method in which two or more spherical silica primary particles having an average particle diameter measured by an image analysis method in the range of 5 to 300 nm are bonded. 0.1-2.5 parts by mass of sodium aluminate is continuously or intermittently added to 100 parts by mass of the particle-coupled silica fine particles in a particle-coupled silica sol in which fine silica particles are dispersed in a dispersion medium. And then aging to prepare a dispersion of alumina-coated particle-linked silica fine particles. Next, it corresponds to 0.1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the alumina-coated particle-linked silica fine particles. After adding and aging the alkali metal silicate, the particles are further grown by continuous or intermittent addition of a silicic acid solution to form protrusions.

原料粒子連結型シリカゾル
本発明の粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルの製造方法において、原料の核粒子とし
て使用される粒子連結型シリカゾルの製造方法については、格別限定されるものではなく、公知の粒子連結型シリカゾルを適用することができる。この様な例としては特開2003-133267号に開示されたシリカゾルを挙げることができる。これについては、例えば、テトラエトキシシランを水/メタノール混合溶媒に溶解させたものを用意し、この溶液とアルカリ水溶液とを同時に、60℃〜200℃に保持した水/メタノール混合溶媒に、同時に20時間かけて添加する。添加終了後、さらにこの温度で1〜10時間熟成する。その後、限外濾過膜で未反応のテトラエトキシシラン、メタノール、アンモニアをほぼ完全に除去し、純水を添加してシリカ濃度1質量%に調製し、次いで、250〜350℃のオートクレーブ中で1〜20時間、水熱処理を行い、水熱処理後、両イオン交換樹脂で精製し、濃縮することにより、平均粒子径20nmの粒子が2個の粒子が鎖状に連結した構造からなる粒子連結型シリカゾルを得ることができる。また、同じく特開2003-133267号には、シリカゾル(平均粒子径25nm)をSiO2濃度2質量%に希釈し、ついで、250℃のオートクレーブ中で10時間、水熱処理を行った。水熱処理後、両性イオン交換樹脂で精製し、ついで濃縮してなる粒子連結型シリカゾルの製造方法が記載されており、この製造方法によって得られる粒子連結型シリカゾルも好適に使用することができる。この他にも例えば、特開2007―153672号に開示された製造方法により得られるシリカゾルについても好適に使用することができる。具体的には、平均粒子径が3〜25nmの範囲にあるシリカ微粒子が分散した、pHが2〜8の範囲にあるシリカゾルに、該シリカゾルのシリカ固形分100重量部に対して、ポリ金属塩化合物を0.01〜70重量部添加し、50〜160℃で加熱することを特徴とする製造方法となる。
Raw Material Particle-Linked Silica Sol In the method for producing the particle-coupled alumina-silica composite sol of the present invention, the method for producing the particle-coupled silica sol used as the core particle of the raw material is not particularly limited, and known particles A linked silica sol can be applied. As such an example, a silica sol disclosed in JP-A-2003-133267 can be mentioned. For this, for example, a solution in which tetraethoxysilane is dissolved in a water / methanol mixed solvent is prepared, and this solution and an aqueous alkaline solution are simultaneously mixed in a water / methanol mixed solvent kept at 60 ° C. to 200 ° C. Add over time. After completion of the addition, aging is further performed at this temperature for 1 to 10 hours. Thereafter, unreacted tetraethoxysilane, methanol, and ammonia are almost completely removed with an ultrafiltration membrane, and pure water is added to prepare a silica concentration of 1% by mass, and then 1 in an autoclave at 250 to 350 ° C. A particle-linked silica sol having a structure in which two particles having an average particle diameter of 20 nm are linked in a chain by hydrothermal treatment for -20 hours, after hydrothermal treatment, and purification with both ion exchange resins and concentration. Can be obtained. Similarly, in JP-A-2003-133267, silica sol (average particle size 25 nm) was diluted to a SiO 2 concentration of 2% by mass, and then hydrothermally treated in an autoclave at 250 ° C. for 10 hours. It describes a method for producing a particle-coupled silica sol which is purified by an amphoteric ion exchange resin after hydrothermal treatment and then concentrated, and a particle-coupled silica sol obtained by this production method can also be used suitably. In addition to this, for example, silica sol obtained by the production method disclosed in JP-A-2007-153672 can be suitably used. Specifically, in a silica sol having a pH of 2 to 8 in which silica fine particles having an average particle diameter of 3 to 25 nm are dispersed, a polymetal salt with respect to 100 parts by weight of the silica solid content of the silica sol. The production method is characterized by adding 0.01 to 70 parts by weight of the compound and heating at 50 to 160 ° C.

本発明に係る粒子連結型アルミナ−シリカ複合ゾルの製造方法によれば、原料の粒子連結型シリカ微粒子の構造と類似した構造の粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子が生成する傾向が強いので、原料となる粒子連結型シリカ微粒子の構造については、前記した粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子の構造と類似または相似した構造のものが好ましい。具体的には、2個以上の1次粒子が結合して鎖状、繊維状、その他、異形の形態にある粒子群が含まれる。この異形粒子群における1次粒子の結合態様として、1次粒子が2個接合したもの、3個以上鎖状に接合したもの、3個が3点で接合したもの、4個が平面的にあるいはテトラポット型に接合したもの、同様に5個以上の粒子が接合したものなどの他、さらにこれら異形粒子群同士が結合した異形粒子群を挙げることができる。前記粒子連結型シリカ微粒子は、画像解析法により測定される平均粒子径が5〜300nmの範囲にある球状の1次粒子すなわちシリカ1次粒子が2個以上、好ましくは2〜20個、特に好ましくは3〜10個の範囲で互いに結合してなるものである。粒子連結型シリカ微粒子の平均粒子径は4〜290nm、好ましくは20〜80nmの範囲が推奨される。   According to the method for producing a particle-coupled alumina-silica composite sol according to the present invention, since the particle-coupled alumina-silica composite fine particles having a structure similar to the structure of the raw material particle-coupled silica fine particles are likely to be produced, The structure of the particle-coupled silica fine particles is preferably a structure similar to or similar to the structure of the particle-coupled alumina-silica composite fine particles. Specifically, a group of particles in which two or more primary particles are combined to form a chain, a fiber, or other irregular shapes is included. As the bonding mode of primary particles in this irregularly shaped particle group, two primary particles are bonded, three or more are bonded in a chain, three are bonded at three points, four are planar or In addition to those bonded in a tetrapot type, similarly those in which five or more particles are bonded, and the like, a deformed particle group in which these deformed particle groups are bonded together can be exemplified. The particle-coupled silica fine particles have two or more spherical primary particles, that is, silica primary particles having an average particle diameter measured by an image analysis method in the range of 5 to 300 nm, preferably 2 to 20, particularly preferably. Are bonded to each other in the range of 3-10. The average particle diameter of the particle-linked silica fine particles is recommended to be in the range of 4 to 290 nm, preferably 20 to 80 nm.

アルミン酸ナトリウム
本発明製造方法においては、原料の粒子連結型シリカゾルにアルミン酸ナトリウム(NaAlO2)の水溶液を添加して、粒子連結型シリカゾル表面にアルミナが概ね斑点状に
存在してなるアルミナ被覆粒子連結型シリカゾルを調製する。
Sodium aluminate In the production method of the present invention, an alumina-coated particle in which an aqueous solution of sodium aluminate (NaAlO 2 ) is added to a raw material particle-coupled silica sol, and alumina is present in the form of spots on the particle-coupled silica sol surface A linked silica sol is prepared.

アルミン酸ナトリウム(固形分濃度)は、原料粒子連結型シリカゾルに含まれる粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対して、0.1〜2.5質量部の範囲、好適には0.1〜2.0質量部の範囲で使用される。また、更に好適には0.1〜1.9質量部の範囲が推奨される。アルミン酸ナトリウムの使用量がこの範囲にある場合は、粒子連結型シリカゾルの表面がアルミナで完全に被覆されず、概ねアルミナで斑点状に被覆される模様である。このようなアルミナ被覆粒子連結型シリカゾルの表面は、次式(1)のような化学構造を形成するものと推測される。   Sodium aluminate (solid content concentration) is in the range of 0.1 to 2.5 parts by mass, preferably 0.1 to 2 parts per 100 parts by mass of the particle-coupled silica fine particles contained in the raw material particle-coupled silica sol. Used in the range of 0.0 part by mass. More preferably, the range of 0.1 to 1.9 parts by mass is recommended. When the amount of sodium aluminate used is within this range, the surface of the particle-coupled silica sol is not completely covered with alumina, and is almost covered with alumina in the form of spots. The surface of such an alumina-coated particle-coupled silica sol is presumed to form a chemical structure represented by the following formula (1).

ここで、Al原子付近は、Si原子付近より、水溶性が高いため、後工程の粒子成長の際に粒子成長の基点となり、粒子連結型シリカゾル表面に複数の突起状部分が形成される。このような製造過程を経て、本発明のアルミナ−シリカ複合微粒子となると考えられる。 Here, the vicinity of the Al atom is more water-soluble than the vicinity of the Si atom, so that it becomes a starting point for particle growth during the subsequent particle growth, and a plurality of protruding portions are formed on the surface of the particle-coupled silica sol. It is considered that the alumina-silica composite fine particles of the present invention are obtained through such a manufacturing process.

アルミン酸ナトリウム水溶液を添加する際の温度は、10〜30℃が望ましく、より好ましくは10℃〜28℃の範囲が推奨される。
30℃を超える場合は、アルミン酸ナトリウムの核生成が生じ、後の熟成工程でシリカ−アルミナの被覆が形成され難い。10℃未満では、粒子連結型シリカゾル表面へのアルミン酸ナトリウムの反応が低調であるため、アルミナによる斑点状の被覆が形成され難い。
The temperature at which the sodium aluminate aqueous solution is added is desirably 10 to 30 ° C, and more preferably 10 to 28 ° C is recommended.
When it exceeds 30 ° C., nucleation of sodium aluminate occurs, and it is difficult to form a silica-alumina coating in the subsequent aging step. When the temperature is lower than 10 ° C., the reaction of sodium aluminate on the surface of the particle-coupled silica sol is poor, and therefore, a spot-like coating with alumina is difficult to form.

アルミン酸ナトリウム水溶液の添加については、10分〜10時間かけて、連続的にまたは断続的に添加することが必要である。アルミン酸ナトリウム水溶液を連続的に添加する場合は、所定の添加時間内においてアルミン酸ナトリウム水溶液を均等ないしは均等に相当する割合で添加することが望ましい。また、アルミン酸ナトリウムを断続的に添加する場合も、添加時間内において、アルミン酸ナトリウム水溶液を均等量ずつ、ないしはそれに相当する量毎に添加することが望ましい。   Regarding the addition of the sodium aluminate aqueous solution, it is necessary to add continuously or intermittently over 10 minutes to 10 hours. When the sodium aluminate aqueous solution is continuously added, it is desirable to add the sodium aluminate aqueous solution in an equal or equivalent proportion within a predetermined addition time. Also, when sodium aluminate is intermittently added, it is desirable to add the sodium aluminate aqueous solution in an equal amount or in an equivalent amount within the addition time.

アルミン酸ナトリウム水溶液の添加必要量の全量または必要量の大半を一度に添加した場合、粒子連結型シリカゾル表面へのアルミナの被覆が偏在する場合などがあり、斑点状の被覆を形成することが容易ではなくなるため、結局、目的とするアルミナ−シリカ複合微粒子が得にくくなる。 なお、通常、原料粒子連結型シリカゾルにアルミン酸ナトリウム水溶液を添加する際には、原料粒子連結型シリカゾルを充分に攪拌しながら行う。   When all of the required amount of sodium aluminate aqueous solution or most of the required amount is added at once, the surface of the particle-linked silica sol may be unevenly distributed, making it easy to form a spot-like coating. Therefore, it becomes difficult to obtain the target alumina-silica composite fine particles. Usually, when adding the sodium aluminate aqueous solution to the raw material particle-coupled silica sol, the raw material particle-coupled silica sol is sufficiently stirred.

原料粒子連結型シリカゾルにアルミン酸ナトリウム水溶液を添加した後は、粒子表面にシリカ−アルミナの不均一層を形成させるために熟成を行うことが必要である。
熟成条件としては60〜98℃で1〜7時間行なうことが必要である。熟成温度が60℃未満では、表面をシリカ−アルミナ層にするための時間を要するため、経済的でない。98℃を超える温度での熟成は必要でない。熟成時間が1時間未満では、シリカ−アルミナ層の形成が充分ではないため、目的とする微粒子が得られない。7時間を越える熟成は、必要でない。
After the sodium aluminate aqueous solution is added to the raw material particle-coupled silica sol, aging is required to form a heterogeneous layer of silica-alumina on the particle surface.
As aging conditions, it is necessary to carry out at 60 to 98 ° C. for 1 to 7 hours. If the aging temperature is less than 60 ° C., it takes time to make the surface a silica-alumina layer, which is not economical. Aging at temperatures above 98 ° C is not necessary. If the aging time is less than 1 hour, the formation of the silica-alumina layer is not sufficient, and the desired fine particles cannot be obtained. Aging over 7 hours is not necessary.

粒子成長工程
得られたアルミナ被覆粒子連結型シリカゾルについて、珪酸液の添加前に、アルカリ金属珪酸塩を添加し、シーデイングを行った後、珪酸液を添加することにより粒子成長を行い、更に熟成させてアルミナ−シリカ複合微粒子が溶媒に分散してなるアルミナ−シリカ複合ゾルを調製する。この粒子成長工程について、以下に述べる。
For the alumina-coated particle-coupled silica sol obtained in the particle growth process, after adding the alkali metal silicate and seeding before adding the silicic acid solution, the particles are grown by adding the silicic acid solution and further aged. Thus, an alumina-silica composite sol in which alumina-silica composite fine particles are dispersed in a solvent is prepared. This particle growth process will be described below.

アルカリ金属珪酸塩
本発明の製造方法においては、前工程で得られたアルミナ被覆粒子連結型シリカゾルに、アルカリ金属珪酸塩を添加する。アルカリ金属珪酸塩が加えられていることで、次いで粒子成長用の珪酸液を加える際に、分散媒中に溶解したSiO2 濃度が予め高く設定されるため、核粒子であるアルミナ被覆粒子連結型シリカゾルへの珪酸の析出が早くなる。
Alkali Metal Silicate In the production method of the present invention, an alkali metal silicate is added to the alumina-coated particle-linked silica sol obtained in the previous step. When the alkali metal silicate is added, the concentration of SiO 2 dissolved in the dispersion medium is set high in advance when the silicate solution for particle growth is added next. Precipitation of silicic acid on silica sol is accelerated.

アルカリ金属珪酸塩としては、珪酸ナトリウム(水硝子)、珪酸カリウム、珪酸リチウムなどがあり、第3級アンモニウム珪酸塩としては珪酸トリエタノールアミン、第4級アンモニウム珪酸塩としては、珪酸テトラメタノールアンモニウム、珪酸テトラエタノールアンモニウムなどが使用される。通常、これらのアルカリ金属珪酸塩は水溶液の形態で使用される。   Examples of the alkali metal silicate include sodium silicate (water glass), potassium silicate, and lithium silicate. The tertiary ammonium silicate includes triethanolamine silicate, the quaternary ammonium silicate includes tetramethanol ammonium silicate, For example, tetraethanolammonium silicate is used. Usually, these alkali metal silicates are used in the form of an aqueous solution.

アルミナ被覆粒子連結型シリカゾルへのアルカリ金属珪酸塩の添加は、通常、室温〜99℃の範囲で行われるが、好ましくは、室温で行なわれる。
アルミナ被覆粒子連結型シリカゾルへのアルカリ金属珪酸塩の添加量については、アルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対し、0.1〜100質量部が好ましい。アルカリ金属珪酸塩の添加量が0.1質量部未満では、SiO2 濃度濃度に実質的な影響が見られない。100質量部を超える場合は、シリカの析出を招く場合があり、好ましくない。
The addition of the alkali metal silicate to the alumina-coated particle-coupled silica sol is usually performed in the range of room temperature to 99 ° C., but is preferably performed at room temperature.
The amount of the alkali metal silicate added to the alumina-coated particle-coupled silica sol is preferably 0.1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the alumina-coated particle-coupled silica fine particles. When the addition amount of the alkali metal silicate is less than 0.1 parts by mass, no substantial influence is observed on the SiO 2 concentration. When the amount exceeds 100 parts by mass, silica may be precipitated, which is not preferable.

アルカリ金属珪酸塩の添加量については、より好適には1〜50質量部の範囲が推奨される。また、更に好適には、2〜20質量部の範囲が推奨される。
アルカリ金属珪酸塩添加後において、シリカ固形分濃度が、1〜10質量%となるようにアルカリ金属珪酸塩を添加することが好ましい。
About the addition amount of an alkali metal silicate, the range of 1-50 mass parts is recommended more suitably. More preferably, the range of 2 to 20 parts by mass is recommended.
After adding the alkali metal silicate, it is preferable to add the alkali metal silicate so that the silica solid content concentration is 1 to 10% by mass.

熟成(シーデイング)
アルミナ被覆非球状シリカゾルに対して、アルカリ金属珪酸塩を添加後、75〜98℃にて、10分〜1時間程度攪拌を継続することにより熟成(シーデイング)を行う。熟成することにより粒子の緻密化または均一化を高めることができる。
Aging
After adding the alkali metal silicate to the alumina-coated non-spherical silica sol, aging is performed by continuing stirring at 75 to 98 ° C. for about 10 minutes to 1 hour. Aging can increase the densification or homogenization of the particles.

珪酸液
本発明の製造方法において使用される珪酸液とは、水溶性珪酸塩を脱アルカリすることにより調製されるものであり、通常は珪酸塩の水溶液を陽イオン交換樹脂で処理するなどの方法で脱アルカリして得られる珪酸の低重合物の水溶液である。この種の珪酸液は、通常、pHは2〜4、SiO2濃度約10質量%以下、好ましくは2〜7質量%のものが、
常温でのゲル化が生じ難く、比較的安定であり、実用的な原料として使用される。
Silicic acid solution The silicic acid solution used in the production method of the present invention is prepared by dealkalizing a water-soluble silicate, and usually a method of treating an aqueous silicate solution with a cation exchange resin. This is an aqueous solution of a low-polymerized silicic acid obtained by dealkalization at 1. This type of silicic acid solution usually has a pH of 2 to 4 and a SiO 2 concentration of about 10% by mass or less, preferably 2 to 7% by mass.
Gelation at normal temperature hardly occurs, it is relatively stable, and is used as a practical raw material.

このような珪酸液の添加速度は、核粒子の平均粒子径や分散液中の濃度によって異なるが、核粒子以外に微粒子が発生しない範囲で添加することが好ましい。また、珪酸液の添加は所望の平均粒子径のアルミナ−シリカ複合微粒子が得られるまで、1回であるいは複数回繰り返して添加することができる。   The addition speed of such a silicic acid solution varies depending on the average particle diameter of the core particles and the concentration in the dispersion, but is preferably added within a range where fine particles other than the core particles are not generated. Further, the silicic acid solution can be added once or repeatedly until alumina-silica composite fine particles having a desired average particle diameter are obtained.

珪酸液の添加量については、アルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対して、5〜300質量部の範囲が好ましい。5質量部未満では、疣状突起の生成に影響しない。300質量部を超える場合は、シリカ成分が過剰となり、疣状突起の生成が見られな
い場合がある。珪酸液の添加量については、好適には6〜200質量部の範囲が推奨される。また、更に好適には、7〜150質量部の範囲が推奨される。
About the addition amount of a silicic acid liquid, the range of 5-300 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of alumina covering particle | grain connection type | formula silica fine particles. If it is less than 5 mass parts, it does not affect the production | generation of a hook-shaped processus | protrusion. When the amount exceeds 300 parts by mass, the silica component becomes excessive, and generation of hook-like protrusions may not be observed. About the addition amount of a silicic acid liquid, the range of 6-200 mass parts is recommended suitably. More preferably, the range of 7 to 150 parts by mass is recommended.

このような珪酸液を70〜99℃にて、2〜24時間かけて、連続的にまたは断続的に添加する。添加温度が70℃未満では粒子成長に過度に時間を要したり、粒子成長自体が進行しない場合がある。99℃を超えると沸騰するため、粒子成長が阻害される場合がある。添加時間については、一度に全量添加することは適切ではなく、上記範囲の時間をかけて連続的にまたは断続的に添加することにより、粒子成長が行なわれる。   Such a silicic acid solution is continuously or intermittently added at 70 to 99 ° C. over 2 to 24 hours. When the addition temperature is less than 70 ° C., excessive time may be required for particle growth, or particle growth itself may not proceed. If it exceeds 99 ° C., it boils, and thus particle growth may be inhibited. Regarding the addition time, it is not appropriate to add the whole amount at once, and particle growth is performed by adding continuously or intermittently over the time in the above range.

珪酸液を添加した後、必要に応じて70〜99℃の温度範囲で0. 5〜5時間熟成することができる。このような熟成を行うと、得られるアルミナ−シリカ複合微粒子中のNaイオン含有量がさらに減少することがあり、また粒子径分布がより均一になる傾向がある。さらに必要に応じて、限外濾過膜などを用いて過剰のイオンを除去し、所望の濃度に濃縮または希釈して粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルを得ることができる。また、限外濾過膜法、蒸留法などで水溶媒を前記した有機溶媒に溶媒置換した粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルを得ることもできる。   After adding the silicic acid solution, it can be aged in the temperature range of 70 to 99 ° C. for 0.5 to 5 hours as necessary. When such aging is performed, the content of Na ions in the resulting alumina-silica composite fine particles may be further reduced, and the particle size distribution tends to be more uniform. Further, if necessary, excess ions can be removed using an ultrafiltration membrane or the like, and concentrated or diluted to a desired concentration to obtain a particle-linked alumina-silica composite sol. It is also possible to obtain a particle-linked alumina-silica composite sol in which an aqueous solvent is replaced with the above organic solvent by an ultrafiltration membrane method, a distillation method or the like.

[研磨材および研磨用組成物]
本発明の粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルは、それ自体で研磨材として適用可能な
ものであり、更には、他の成分(研磨促進剤等)と共に通常の研磨用組成物を構成することも可能である。 本発明に係る研磨用組成物は、粒子連結型アルミナ-シリカ複合微粒
子が溶媒に分散したものである。溶媒としては通常、水を用いるが、必要に応じてメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類を用いることができ、他にエーテル類、エステル類、ケトン類など水溶性の有機溶媒を用いることができる。研磨材中の研磨用シリカ粒子の濃度は2〜50重量%、さらには5〜30重量%の範囲にあることが好ましい。濃度が2重量%未満の場合は、基材や絶縁膜の種類によっては濃度が低すぎて研磨速度が遅く生産性が問題となることがある。シリカ粒子の濃度が50重量%を越えると研磨材の安定性が不充分となり、研磨速度や研磨効率がさらに向上することもなく、また研磨処理のために分散液を供給する工程で乾燥物が生成して付着することがあり傷(スクラッチ)発生の原因となることがある。
[Abrasive and polishing composition]
The particle-linked alumina-silica composite sol of the present invention can be applied as an abrasive by itself, and can also constitute a normal polishing composition together with other components (such as a polishing accelerator). Is possible. The polishing composition according to the present invention is obtained by dispersing particle-linked alumina-silica composite fine particles in a solvent. As the solvent, water is usually used, but alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, and isopropyl alcohol can be used as necessary, and water-soluble organic solvents such as ethers, esters, and ketones are also used. be able to. The concentration of the abrasive silica particles in the abrasive is preferably in the range of 2 to 50% by weight, more preferably 5 to 30% by weight. If the concentration is less than 2% by weight, the concentration may be too low depending on the type of substrate or insulating film, resulting in a slow polishing rate and productivity. If the concentration of silica particles exceeds 50% by weight, the stability of the abrasive will be insufficient, the polishing rate and the polishing efficiency will not be further improved, and the dried product will be removed in the step of supplying the dispersion for polishing treatment. It may be generated and attached, which may cause scratches.

本発明に係る研磨用組成物には、被研磨材の種類によっても異なるが、必要に応じて従来公知の過酸化水素、過酢酸、過酸化尿素などおよびこれらの混合物を添加して用いることができる。このような過酸化水素等を添加して用いると被研磨材が金属の場合には効果的に研磨速度を向上させることができる。また、必要に応じて硫酸、硝酸、リン酸、フッ酸等の酸、あるいはこれら酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩およびこれらの混合物などを添加して用いることができる。この場合、複数種の材質の被研磨材を研磨する際に、特定成分の被研磨材の研磨速度を速めたり、遅くすることによって、最終的に平坦な研磨面を得ることができる。   The polishing composition according to the present invention varies depending on the type of the material to be polished, but it may be used by adding a conventionally known hydrogen peroxide, peracetic acid, urea peroxide, or a mixture thereof as necessary. it can. When such hydrogen peroxide or the like is added and used, when the material to be polished is a metal, the polishing rate can be effectively improved. If necessary, an acid such as sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid or hydrofluoric acid, or a sodium salt, potassium salt, ammonium salt or a mixture thereof can be added. In this case, when a plurality of kinds of materials to be polished are polished, a flat polishing surface can be finally obtained by increasing or decreasing the polishing rate of the material to be polished having a specific component.

その他の添加剤として、例えば、金属被研磨材表面に不動態層あるいは溶解抑制層を形成して基材の浸食を防止するためにイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾチアゾールなどを用いることができる。また、上記不動態層を攪乱するためにクエン酸、乳酸、酢酸、シュウ酸、フタル酸、クエン酸等の有機酸あるいはこれらの有機酸塩などの錯体形成材を用いることもできる。研磨材スラリーの分散性や安定性を向上させるためにカチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性系の界面活性剤を適宜選択して添加することができる。さらに、上記各添加剤の効果を高めるためなどに必要に応じて酸または塩基を添加して研磨材スラリーのpHを調節することができる。   As other additives, for example, imidazole, benzotriazole, benzothiazole and the like can be used in order to form a passive layer or a dissolution suppressing layer on the surface of the metal polishing material to prevent erosion of the substrate. In order to disturb the passive layer, a complex forming material such as an organic acid such as citric acid, lactic acid, acetic acid, oxalic acid, phthalic acid, citric acid, or an organic acid salt thereof may be used. In order to improve the dispersibility and stability of the abrasive slurry, a cationic, anionic, nonionic or amphoteric surfactant can be appropriately selected and added. Furthermore, the pH of the abrasive slurry can be adjusted by adding an acid or a base as necessary in order to enhance the effect of each additive.

[実施例および比較例で用いた分析方法]
以下に本発明の好適な実施例を述べるが、実施例および比較例における各種特性の測定方法については、特に断りの無い限り、以下に記す通り、実施した。また、その結果については表1〜5に記した。
[Analysis methods used in Examples and Comparative Examples]
Hereinafter, preferred examples of the present invention will be described. Measurement methods of various characteristics in the examples and comparative examples were carried out as described below unless otherwise specified. The results are shown in Tables 1-5.

[1]画像解析法による粒子連結型アルミナ−シリカ複合一次粒子の平均粒子径測定
走査型電子顕微鏡(株式会社日立製作所製、H−800)により、粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子を倍率25万倍(ないしは50万倍)で写真撮影して得られる写真投影図において、一つの連結した粒子の両端の2個について、直径の最大値をとり、その平均値を当該連結粒子における、一次粒子の平均粒子径とし、同様の測定を50個の連結型粒子について行い、その平均粒子径を、粒子連結型アルミナ−シリカ複合一次粒子の平均粒子径とした。
[1] Measurement of average particle size of particle-coupled alumina-silica composite primary particles by image analysis method Using a scanning electron microscope (H-800, manufactured by Hitachi, Ltd.), the particle-coupled alumina-silica composite fine particles were scaled to 250,000. In a photographic projection obtained by taking a photograph at a magnification (or 500,000 times), the maximum value of the diameter is taken for two ends of one connected particle, and the average value of the primary particles in the connected particle is taken. The same measurement was performed for 50 linked particles, and the average particle size was defined as the average particle size of the particle-linked alumina-silica composite primary particles.

[2]一次粒子の半径変動係数の測定方法
粒子連結型アルミナ−シリカ複合ゾルの走査型電子顕微鏡写真(25万倍ないし50万倍)の画像にて、粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子に含まれる各球状粒子について、その外縁上の2点を結ぶ線分のうち最長の線分lを描き、該線分lを2等分する点を中心点Oとする。この中心点Oから、前記外縁の末端P(隣接する球状粒子の外縁との交点等) を通る半直線Sを引き、該半直線Sから5度間隔で、中心点Oを始点とし、前記外縁を通る6本の半直線を描く。半直線Sを含めた計7本の前記半直線と粒子の外縁との各交点から中心点Oまでの長さをそれぞれ測定し、その結果からその粒子の半径の変動係数を算定する。この操作を1個の粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子に含まれる全ての粒子について行い、得られる変動係数のうち最大のものを当該粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子の半径の変動係数とする。そしてこの操作を粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子50個について行い、得られた半径の変動係数の平均値を、粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子の一次粒子の半径の変動係数とする。粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子の一次粒子の半径の変動係数の求め方に関する概略を図1に示した。ここで、「粒子の外縁」とは、走査型電子顕微鏡写真上に現れ、その粒子固有の輪郭を形成する、その粒子と粒子が存在しない部分との境界線を意味する。つまり、その粒子が他の粒子と結合している部分の境界線、およびその粒子が他の粒子と結合することにより生じた境界線は、前記「粒子の外縁」には含まれない。
[2] Method for measuring radius variation coefficient of primary particles Included in particle-coupled alumina-silica composite fine particles in the image of scanning electron micrograph (250,000 to 500,000 times) of particle-coupled alumina-silica composite sol For each spherical particle, the longest line segment l is drawn out of the line segments connecting the two points on the outer edge, and the point that bisects the line segment l is set as the center point O. From this center point O, a half line S passing through the end P of the outer edge (intersection with the outer edge of an adjacent spherical particle, etc.) is drawn, and the center point O is the starting point at intervals of 5 degrees from the half line S. Draw 6 half-lines through. The length from each intersection of the seven straight lines including the half line S to the outer edge of the particle to the center point O is measured, and the coefficient of variation of the radius of the particle is calculated from the result. This operation is performed for all particles contained in one particle-coupled alumina-silica composite fine particle, and the maximum variation coefficient obtained is taken as the coefficient of variation of the radius of the particle-coupled alumina-silica composite fine particle. This operation is performed for 50 particle-coupled alumina-silica composite fine particles, and the average value of the obtained coefficient of variation in radius is used as the coefficient of variation in the radius of primary particles of the particle-coupled alumina-silica composite fine particles. An outline of how to obtain the coefficient of variation of the primary particle radius of the particle-coupled alumina-silica composite fine particles is shown in FIG. Here, the “outer edge of the particle” means a boundary line that appears on the scanning electron micrograph and forms a unique contour of the particle and a portion where the particle does not exist. That is, the boundary line of the part where the particle is bonded to another particle and the boundary line generated when the particle is bonded to the other particle are not included in the “outer edge of the particle”.

なお、前記最長の直線が複数存在する場合であって、中心点Oが複数個存在することになる場合は、最も距離が離れた位置にある2つの中心点(O1およびO2)を結ぶ直線を求め、その中心点を改めて中心点Oとする。また、中心点Oから、前記外縁の末端を通る半直線を複数本引ける場合には、中心点Oと外縁との距離が最も長い半直線を、半直線Sとする。   When there are a plurality of the longest straight lines and there are a plurality of center points O, a straight line connecting the two center points (O1 and O2) at the most distant positions is used. The center point is determined again as a center point O. When a plurality of half lines passing through the end of the outer edge can be drawn from the center point O, the half line having the longest distance between the center point O and the outer edge is defined as a half line S.

[3]シアーズ法による比表面積測定および平均粒子径測定
1)SiO2として1.5gに相当する試料をビーカーに採取してから、恒温反応槽(2
5℃)に移し、純水を加えて液量を90mlにする。(以下の操作は、25℃に保持した恒温反応槽中にて行った。)
2)pH3.6になるように0.1モル/L塩酸水溶液を加える。
3)塩化ナトリウムを30g加え、純水で150mlに希釈し、10分間攪拌する。
4)pH電極をセットし、攪拌しながら0.1モル/L水酸化ナトリウム溶液を滴下して、pH4.0に調整する。
5)pH4.0に調整した試料を0.1モル/L水酸化ナトリウム溶液で滴定し、pH8.7〜9.3の範囲での滴定量とpH値を4点以上記録して、0.1モル/L水酸化ナトリウム溶液の滴定量をX、その時のpH値をYとして、検量線を作る。
6)次の式(2)からSiO21.5g当たりのpH4.0〜9.0までに要する0.1
モル/L水酸化ナトリウム溶液の消費量V(ml)を求め、後記式(3)に従って比表面
積SA[m2/g]を求める。
[3] Specific surface area measurement and average particle diameter measurement by Sears method 1) A sample corresponding to 1.5 g as SiO 2 was collected in a beaker, and then a constant temperature reaction vessel (2
5 ° C.) and add pure water to make the volume 90 ml. (The following operations were performed in a constant temperature reaction tank maintained at 25 ° C.)
2) Add 0.1 mol / L hydrochloric acid aqueous solution so that pH becomes 3.6.
3) Add 30 g of sodium chloride, dilute to 150 ml with pure water and stir for 10 minutes.
4) A pH electrode is set, and 0.1 mol / L sodium hydroxide solution is added dropwise with stirring to adjust the pH to 4.0.
5) The sample adjusted to pH 4.0 was titrated with 0.1 mol / L sodium hydroxide solution, and the titer and pH value in the range of pH 8.7 to 9.3 were recorded at 4 points or more. A calibration curve is prepared, where X is the titer of 1 mol / L sodium hydroxide solution and Y is the pH value at that time.
6) 0.1 required for pH 4.0 to 9.0 per 1.5 g of SiO 2 from the following formula (2)
The consumption amount V (ml) of the mol / L sodium hydroxide solution is obtained, and the specific surface area SA [m 2 / g] is obtained according to the following formula (3).

また、平均粒子径D1(nm)は、式(4)から求める。   Further, the average particle diameter D1 (nm) is obtained from the equation (4).

(ここで、ρは粒子の密度(g/cm3)を表す。 シリカの場合は2.2を代入する。

但し、上記式(2)における記号の意味は次の通りである。
A:SiO21.5g当たりpH4.0〜9.0までに要する0.1モル/L水酸化ナト
リウム溶液の滴定量(ml)
f :0.1モル/L水酸化ナトリウム溶液の力価
C :試料のSiO2濃度(%)
W :試料採取量(g)
(Where ρ represents the particle density (g / cm 3 ). In the case of silica, 2.2 is substituted.
)
However, the meanings of the symbols in the above formula (2) are as follows.
A: Titration amount of 0.1 mol / L sodium hydroxide solution required for pH 4.0 to 9.0 per 1.5 g of SiO 2 (ml)
f: Potency of 0.1 mol / L sodium hydroxide solution C: SiO 2 concentration of sample (%)
W: Sampling amount (g)

[4]BET法(窒素吸着法)による比表面積測定および平均粒子径測定
粒子連結型シリカゾル50mlをHNO3でpH3.5に調整し、1−プロパノール4
0mlを加え、110℃で16時間乾燥した試料について、乳鉢で粉砕後、マッフル炉にて500℃、1時間焼成し、測定用試料とした。そして、比表面積測定装置(ユアサアイオニクス製、型番マルチソーブ12)を用いて窒素吸着法(BET法)を用いて、窒素の吸着量から、BET1点法により比表面積を算出した。
[4] Specific surface area measurement and average particle diameter measurement by BET method (nitrogen adsorption method) 50 ml of particle-coupled silica sol was adjusted to pH 3.5 with HNO 3 , and 1-propanol 4
A sample which was added with 0 ml and dried at 110 ° C. for 16 hours was pulverized in a mortar and then baked in a muffle furnace at 500 ° C. for 1 hour to obtain a measurement sample. And the specific surface area was computed by the BET 1 point method from the adsorption amount of nitrogen using the nitrogen adsorption method (BET method) using the specific surface area measuring apparatus (The product made from Yuasa Ionics, model number multisorb 12).

具体的には、試料0.5gを測定セルに取り、窒素30v%/ヘリウム70v%混合ガス気流中、300℃で20分間脱ガス処理を行い、その上で試料を上記混合ガス気流中で液体窒素温度に保ち、窒素を試料に平衡吸着させる。次に、上記混合ガスを流しながら試料温度を徐々に室温まで上昇させ、その間に脱離した窒素の量を検出し、予め作成した検量線により、粒子連結型シリカゾルの比表面積を算出した。また、得られた比表面積(SA)を前記式(4)に代入して平均粒子径D1を求めた。   Specifically, 0.5 g of a sample is taken in a measurement cell, degassed for 20 minutes at 300 ° C. in a mixed gas stream of nitrogen 30 v% / helium 70 v%, and then the sample is liquidized in the mixed gas stream. Keep nitrogen temperature and allow nitrogen to equilibrate to sample. Next, the sample temperature was gradually raised to room temperature while flowing the mixed gas, the amount of nitrogen desorbed during that time was detected, and the specific surface area of the particle-coupled silica sol was calculated using a calibration curve prepared in advance. Further, the obtained specific surface area (SA) was substituted into the formula (4) to determine the average particle diameter D1.

[5]アルミナ被覆粒子連結型シリカゾルの固形分測定
試料(アルミナ被覆粒子連結型シリカゾル分散液)2gをルツボにて蒸発乾固し、得ら
れた固形物を1000℃にて1時間焼成後、デシケーターに入れ冷却して秤量する。これらの重量差よりアルミナ被覆粒子連結型シリカゾルの含有量を求めた。
[5] Measurement of solid content of alumina-coated particle-coupled silica sol 2 g of sample (alumina-coated particle-coupled silica sol dispersion) was evaporated to dryness with a crucible, and the resulting solid was fired at 1000 ° C. for 1 hour, and then desiccator Cool and weigh. The content of the alumina-coated particle-linked silica sol was determined from these weight differences.

[6]アルミニウム基板に対する研磨特性の評価方法
研磨用スラリーの調製
各実施例および各比較例で得たシリカ濃度20質量%の粒子連結型アルミナ-シリカ複
合ゾルに、H22、HEDP(1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジスルホン酸)および超純水を加えて、シリカ9重量%、H220.5重量%、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジスルホン酸0.5重量%の研磨用スラリーを調製し、さらに必要に応じてHNO3を加えて、pH2の研磨用スラリーを調製した。
[6] Evaluation Method of Polishing Characteristics for Aluminum Substrate Preparation of Polishing Slurry Particle-connected alumina-silica composite sol having a silica concentration of 20% by mass obtained in each Example and each Comparative Example was added to H 2 O 2 , HEDP (1 -Hydroxyethylidene-1,1-disulfonic acid) and ultrapure water were added, silica 9% by weight, H 2 O 2 0.5% by weight, 1-hydroxyethylidene-1,1-disulfonic acid 0.5% by weight A polishing slurry having a pH of 2 was prepared by adding HNO 3 as necessary.

被研磨基板
被研磨基板として、アルミニウムディスク用基板を使用した。このアルミニウムディスク用基板は、アルミニウム基板にNi−Pを10μmの厚さに無電解メッキ(Ni88%とP12%の組成の硬質Ni−Pメッキ層)をした基板(95mmΦ/25mmΦ−1.27mmt)を使用した。なお、この基板は一次研磨済みで、表面粗さ(Ra)は0.17nmであった。
Polishing Substrate An aluminum disk substrate was used as the polishing substrate. This aluminum disk substrate is a substrate (95 mmΦ / 25 mmΦ-1.27 mmt) obtained by electrolessly plating Ni-P to a thickness of 10 μm (a hard Ni-P plating layer having a composition of Ni88% and P12%) on an aluminum substrate. It was used. This substrate was first polished and the surface roughness (Ra) was 0.17 nm.

研磨試験
上記被研磨基板を、研磨装置(ナノファクター(株)製:NF300)にセットし、研磨パッド(ロデール社製「アポロン」)を使用し、基板荷重0.05MPa、テーブル回転速度30rpmで研磨用スラリーを20g/分の速度で5分間供給して研磨を行った。
研磨前後の被研磨基材の重量変化を求めて研磨速度を計算した。
Polishing test The above substrate to be polished is set in a polishing apparatus (manufactured by Nano Factor Co., Ltd .: NF300), and a polishing pad (“Apollon” manufactured by Rodel) is used and polished at a substrate load of 0.05 MPa and a table rotation speed of 30 rpm. Polishing was performed by supplying the slurry for 5 minutes at a rate of 20 g / min.
The polishing rate was calculated by determining the weight change of the substrate to be polished before and after polishing.

スクラッチ発生
スクラッチの発生については、アルミニウムディスク用基板を上記と同様に研磨処理した後、超微細欠陥・可視化マクロ装置(VISION PSYTEC社製、製品名:Micro−MAX)を使用し、Zoom15にて全面観察し、65.97cm2に相当する
研磨処理された基板表面のスクラッチ(線状痕)の個数を数えて合計した。
[合成例1]
Scratch generation Regarding the generation of scratches, after polishing the substrate for an aluminum disk in the same manner as described above, the entire surface was measured with Zoom 15 using an ultra-fine defect / visualization macro device (product name: Micro-MAX, manufactured by VISION PSYTEC). The number of scratches (linear traces) on the polished substrate surface corresponding to 65.97 cm 2 was counted and totaled.
[Synthesis Example 1]

粒子連結型シリカゾル(A)の製造
テトラエトキシシラン(※1)532.5gを水/メタノール混合溶媒(水とメタノールの重量比=2/8)2450gに溶解させたものを2982.5g調製し、この溶液と濃度0. 25質量%のアンモニア水溶液596. 4gとを同時に、60℃に保持した水/メタノール混合溶媒(純水139. 1gとメタノール169. 9gとを混合)に、同時に20時間かけて添加した。
Production of Particle-Linked Silica Sol (A) 2982.5 g of a solution obtained by dissolving 532.5 g of tetraethoxysilane (* 1) in 2450 g of a water / methanol mixed solvent (weight ratio of water and methanol = 2/8) was prepared, This solution and 596.4 g of an aqueous ammonia solution having a concentration of 0.25% by mass were simultaneously added to a water / methanol mixed solvent (mixed with 139.1 g of pure water and 169.9 g of methanol) kept at 60 ° C. for 20 hours. Added.

添加終了後、さらにこの温度で3時間熟成した。その後、限外濾過膜で未反応のテトラエトキシシラン、メタノール、アンモニアをほぼ完全に除去し、純水を添加してシリカ濃度1重量%に調製した。次いで、300℃のオートクレーブ中で10時間、水熱処理を行った。水熱処理後、両イオン交換樹脂で精製し、濃縮し、平均粒子径20nmの粒子が2〜5個、平均的に球状粒子が4個鎖状に連結した構造からなる固形分濃度20重量%の粒子連結型シリカゾル(A)を得た。
※1:(多摩化学(株)製:エチルシリケート28、SiO2 =28重量%)
[合成例2]
After completion of the addition, the mixture was further aged at this temperature for 3 hours. Thereafter, unreacted tetraethoxysilane, methanol and ammonia were removed almost completely with an ultrafiltration membrane, and pure water was added to prepare a silica concentration of 1% by weight. Next, hydrothermal treatment was performed in an autoclave at 300 ° C. for 10 hours. After hydrothermal treatment, it is purified with both ion exchange resins, concentrated, and has a solid content concentration of 20% by weight consisting of a structure in which 2 to 5 particles having an average particle diameter of 20 nm and 4 spherical particles are averagely connected in a chain form. A particle-linked silica sol (A) was obtained.
* 1: (Tama Chemical Co., Ltd .: ethyl silicate 28, SiO2 = 28% by weight)
[Synthesis Example 2]

粒子連結型シリカゾル(B)の製造
合成例1において、純水を添加してシリカ濃度0. 5重量%に調製した以外は合成例1と同様にして固形分濃度20重量%の粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾル(B)を得た
。得られた粒子連結型シリカゾル(B)は、平均粒子径20nmの粒子が1〜4個、平均的に球状粒子が3個鎖状に連結した構造からなっていた。
[合成例3]
Production of particle-linked silica sol (B) Particle-coupled alumina having a solid content concentration of 20% by weight in the same manner as in Synthesis Example 1 except that pure water was added to prepare a silica concentration of 0.5% by weight. A silica composite sol (B) was obtained. The obtained particle-coupled silica sol (B) had a structure in which 1 to 4 particles having an average particle diameter of 20 nm and 3 spherical particles on average were linked in a chain.
[Synthesis Example 3]

粒子連結型シリカゾル(C)の製造
合成例1において、純水を添加してシリカ濃度2. 5重量%に調製した以外は合成例1と同様にして固形分濃度20重量%の粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾル(C)を得た
。得られた粒子連結型シリカゾル(C)は、平均粒子径20nmの粒子が2〜8個、平均的に球状粒子が6個鎖状に連結した構造からなっていた。
[合成例4]
Production of particle-linked silica sol (C) Particle-coupled alumina having a solid content of 20% by weight in the same manner as in Synthesis Example 1 except that pure water was added to adjust the silica concentration to 2.5% by weight. A silica composite sol (C) was obtained. The obtained particle-coupled silica sol (C) had a structure in which 2 to 8 particles having an average particle diameter of 20 nm and 6 spherical particles on average were linked in a chain.
[Synthesis Example 4]

粒子連結型シリカゾル(D)の製造
シリカゾル(触媒化成工業(株)製:カタロイドSI−50,画像解析法による平均粒子径25nm、SiO2 濃度48重量%)をSiO2 濃度2重量%に希釈し、ついで、250℃のオートクレーブ中で10時間、水熱処理を行った。水熱処理後、両性イオン交換樹脂で精製し、ついで濃縮し、平均粒子径25nmの粒子が1〜6個、平均的に4個鎖状あるいはテトラポット状に連結した構造からなる固形分濃度20重量%の粒子連結型シリカゾル(D)を得た。
Production of particle-linked silica sol (D) Silica sol (manufactured by Catalytic Chemical Industry Co., Ltd .: Cataloid SI-50, average particle diameter 25 nm by image analysis method, SiO2 concentration 48% by weight) was diluted to SiO2 concentration 2% by weight. Hydrothermal treatment was performed in an autoclave at 250 ° C. for 10 hours. After hydrothermal treatment, it is purified with an amphoteric ion exchange resin, then concentrated, and a solid content concentration of 20% by weight having a structure in which 1 to 6 particles having an average particle diameter of 25 nm are connected in an average of 4 chains or tetrapots. % Particle-linked silica sol (D) was obtained.

合成例1の方法で調製した粒子連結型シリカゾル(画像解析法により測定された比表面積から換算された一次平均粒子径20nm、平均連結個数4、比表面積139m2/g)
に純水を加えて、シリカ濃度15.4重量%に調整した。
Particle-linked silica sol prepared by the method of Synthesis Example 1 (primary average particle diameter 20 nm converted from specific surface area measured by image analysis method, average number of connected particles 4, specific surface area 139 m 2 / g)
Pure water was added to adjust the silica concentration to 15.4% by weight.

この粒子連結型シリカゾル6500gに、12℃にて、アルミン酸ナトリウム[化学式:NaAlO2]の0.9重量%水溶液850g(粒子連結型シリカゾルのシリカ分100質量部に対して、アルミン酸ナトリウムが0.76質量部に相当)を攪拌しながら4時間かけて均等に添加した。そして、90℃に昇温して、3時間熟成した。 850 g of 0.9 wt% aqueous solution of sodium aluminate [chemical formula: NaAlO 2 ] was added to 6500 g of the particle-coupled silica sol at 12 ° C. .76 parts by mass) was added evenly over 4 hours with stirring. And it heated up to 90 degreeC and age | cure | ripened for 3 hours.

得られたアルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子の分散液について前記[4]の固形分測定方法により固形分(アルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子)の含有量を測定したところ13.7重量%であった。このアルミナ被覆粒子連結型シリカゾル1199gに純水を加えて、濃度2.9重量%に調製した。   The content of solid content (alumina-coated particle-coupled silica fine particles) of the obtained dispersion of alumina-coated particle-coupled silica fine particles was measured by the solid content measurement method of [4] and found to be 13.7% by weight. . Pure water was added to 1199 g of this alumina-coated particle-coupled silica sol to prepare a concentration of 2.9% by weight.

このアルミナ被覆粒子連結型シリカゾル5586gに、3号水硝子(シリカ濃度24重量%)を27g(アルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対して、シリカ分4.0質量部に相当)添加し、98℃まで昇温した後30分間熟成し、シリカ濃度3重量%の珪酸液4305g(前記熟成終了後のアルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対して、珪酸液のシリカ分が79.7質量部に相当)を7時間かけて撹拌しながら徐々に添加した。添加完了後、98℃にて1時間熟成した。   27 g of No. 3 water glass (silica concentration 24 wt%) is added to 5586 g of this alumina-coated particle-coupled silica sol (equivalent to 4.0 parts by mass of silica with respect to 100 parts by mass of alumina-coated particle-coupled silica fine particles). The mixture was aged for 30 minutes after being heated to 98 ° C., and 4305 g of a silica solution having a silica concentration of 3% by weight (the silica content of the silica solution was 79.100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the alumina-coated particle-coupled silica fine particles after the completion of the aging. 7 parts by mass) was gradually added over 7 hours with stirring. After completion of the addition, the mixture was aged at 98 ° C. for 1 hour.

その後、限外膜(SIP−1013)にて常に液面が一定となるように純水を供給しながら濃縮を行い、水溶液の電導度が一定となるまで行い、その後シリカ濃度が12重量%になるまで濃縮し、次いで30%になるまでロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルの特徴を表5に記す。製造条件を表1〜4に記
す。また、この粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルの走査型電子顕微鏡写真(倍率:2
50000倍)を図2に示す。
Thereafter, concentration is performed while supplying pure water so that the liquid level is always constant at the outer membrane (SIP-1013) until the electric conductivity of the aqueous solution becomes constant, and then the silica concentration becomes 12% by weight. Concentrated to 30% and then concentrated to 30% on a rotary evaporator. Table 5 shows the characteristics of the obtained particle-linked alumina-silica composite sol. Manufacturing conditions are described in Tables 1-4. Further, a scanning electron micrograph of this particle-linked alumina-silica composite sol (magnification: 2)
20000) is shown in FIG.

合成例2の方法で調製した粒子連結型シリカゾル(画像解析法により測定された比表面積から換算された一次平均粒子径20nm、平均連結個数3、比表面積139m2/g)
に純水を加えて、シリカ濃度15.4重量%に調整した。
Particle-linked silica sol prepared by the method of Synthesis Example 2 (primary average particle diameter 20 nm converted from specific surface area measured by image analysis method, average number of connections 3, specific surface area 139 m 2 / g)
Pure water was added to adjust the silica concentration to 15.4% by weight.

この粒子連結型シリカゾル6500gに、14℃にて、アルミン酸ナトリウム[化学式:NaAlO2]の0.9重量%水溶液482g(粒子連結型シリカゾルのシリカ分100質量部に対して、アルミン酸ナトリウム0.43質量部に相当)を攪拌しながら2時間かけて均等に添加した。そして、90℃に昇温して、3時間熟成した。 At 14 ° C., 482 g of a 0.9 wt% aqueous solution of sodium aluminate [Chemical Formula: NaAlO 2 ] was added to 6500 g of this particle-coupled silica sol (0.1 parts of sodium aluminate with respect to 100 parts by mass of silica in the particle-coupled silica sol). 43 parts by mass) was added evenly over 2 hours with stirring. And it heated up to 90 degreeC and age | cure | ripened for 3 hours.

得られたアルミナ被覆粒子連結型シリカゾルについて前記[4]の固形分測定方法により固形分(アルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子)の含有量を測定したところ14.4重
量%であった。このアルミナ被覆粒子連結型シリカゾル1463gに純水を加えて、濃度2.7重量%に調製した。
With respect to the obtained alumina-coated particle-coupled silica sol, the solid content (alumina-coated particle-coupled silica fine particles) was measured by the solid content measurement method of [4] above, and was found to be 14.4% by weight. Pure water was added to 1463 g of this alumina-coated particle-coupled silica sol to prepare a concentration of 2.7% by weight.

このアルミナ被覆粒子連結型シリカゾル7163gに、3号水硝子(シリカ濃度24重量%)を41g(アルミナ被覆粒子連結型シリカゾル100質量部に対して、シリカ分10.9質量部に相当)添加し、98℃まで昇温した後30分熟成し、シリカ濃度3重量%の珪酸液2641g(前記熟成終了後のアルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対して、珪酸液のシリカ分が32.4質量部に相当)を10時間かけて撹拌しながら徐々に添加した。添加完了後、98℃にて1時間熟成した。   41 g (corresponding to 10.9 parts by mass of silica with respect to 100 parts by mass of alumina-coated particle-linked silica sol) of No. 3 water glass (silica concentration: 24 wt%) was added to 7163 g of this alumina-coated particle-linked silica sol, After the temperature was raised to 98 ° C., the mixture was aged for 30 minutes, and 2641 g of a silica solution having a silica concentration of 3% by weight (the silica content of the silica solution was 32.4% with respect to 100 parts by mass of the alumina-coated particle-coupled silica fine particles after completion of the aging. (Corresponding to parts by mass) was gradually added over 10 hours with stirring. After completion of the addition, the mixture was aged at 98 ° C. for 1 hour.

その後、限外膜(SIP−1013)にて常に液面が一定となるように純水を供給しながら濃縮を行い、水溶液の電導度が一定となるまで行い、その後シリカ濃度が12重量%になるまで濃縮し、次いで30%になるまでロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルの特徴を表5に記す。製造条件を表1〜4に記
す。また、この粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルの走査型電子顕微鏡写真(倍率:2
50000倍)を図3に示す。
Thereafter, concentration is performed while supplying pure water so that the liquid level is always constant at the outer membrane (SIP-1013) until the electric conductivity of the aqueous solution becomes constant, and then the silica concentration becomes 12% by weight. Concentrated to 30% and then concentrated to 30% on a rotary evaporator. Table 5 shows the characteristics of the obtained particle-linked alumina-silica composite sol. Manufacturing conditions are described in Tables 1-4. Further, a scanning electron micrograph of this particle-linked alumina-silica composite sol (magnification: 2)
30000) is shown in FIG.

合成例3の方法で調製した粒子連結型シリカゾル(画像解析法により測定された比表面積から換算された一次平均粒子径20nm、平均連結個数6、比表面積139m2/g)
に純水を加えて、シリカ濃度15.4重量%に調整した。
Particle-coupled silica sol prepared by the method of Synthesis Example 3 (primary average particle diameter 20 nm converted from specific surface area measured by image analysis method, average number of connections 6, specific surface area 139 m 2 / g)
Pure water was added to adjust the silica concentration to 15.4% by weight.

この粒子連結型シリカゾル6500gに、25℃にて、アルミン酸ナトリウム[化学式:NaAlO2]の0.9重量%水溶液1488g(粒子連結型シリカゾルのシリカ分100質量部に対して、アルミン酸ナトリウムが1.34質量部に相当)を攪拌しながら6時間かけて均等に添加した。そして、90℃に昇温して、3時間熟成した。 1488 g of a 0.9 wt% aqueous solution of sodium aluminate [Chemical Formula: NaAlO 2 ] at 25 ° C. was added to 6500 g of this particle-coupled silica sol (1 part of sodium aluminate was 100 parts by mass of silica in the particle-coupled silica sol). Equivalent to 34 parts by mass) was added evenly over 6 hours with stirring. And it heated up to 90 degreeC and age | cure | ripened for 3 hours.

得られたアルミナ被覆粒子連結型シリカゾルについて前記[4]の固形分測定方法により固形分(アルミナ被覆粒子連結型シリカゾル)の含有量を測定したところ12.7重量%であった。このアルミナ被覆粒子連結型シリカゾルの882gに純水を加えて、濃度2.8重量%に調製した。   With respect to the obtained alumina-coated particle-coupled silica sol, the solid content (alumina-coated particle-coupled silica sol) was measured by the solid content measurement method of [4] above, and found to be 12.7% by weight. Pure water was added to 882 g of this alumina-coated particle-linked silica sol to prepare a concentration of 2.8% by weight.

このアルミナ被覆粒子連結型シリカゾル4074gに、3号水硝子(シリカ濃度24重量%)を48g(アルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対して、10.1質量部に相当)添加し、87℃まで昇温した後30分熟成し、温度を87℃に維持しながら、シリカ濃度3重量%の珪酸液5961g(前記熟成終了後のアルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対して、珪酸液のシリカ分が156.9質量部に相当)を7時間かけて撹拌しながら徐々に添加した。添加完了後、87℃にて1時間熟成した。   To 4074 g of this alumina-coated particle-coupled silica sol, 48 g of No. 3 water glass (silica concentration 24 wt%) (corresponding to 10.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of alumina-coated particle-coupled silica fine particles) was added, and 87 The mixture was aged for 30 minutes after the temperature was raised to 0 ° C., while maintaining the temperature at 87 ° C., 5961 g of silicic acid solution having a silica concentration of 3% by weight (based on 100 parts by mass of the alumina-coated particle-coupled silica fine particles after completion of the aging) The silica content of the liquid was equivalent to 156.9 parts by mass) and was gradually added with stirring over 7 hours. After completion of the addition, the mixture was aged at 87 ° C. for 1 hour.

その後、限外膜(SIP−1013)にて常に液面が一定となるように純水を供給しながら濃縮を行い、水溶液の電導度が一定となるまで行い、その後シリカ濃度が12重量%になるまで濃縮し、次いで30%になるまでロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた粒子連結型アルミナ−シリカ複合ゾルの特徴を表5に記す。製造条件を表1〜4に記す。   Thereafter, concentration is performed while supplying pure water so that the liquid level is always constant at the outer membrane (SIP-1013) until the electric conductivity of the aqueous solution becomes constant, and then the silica concentration becomes 12% by weight. Concentrated to 30% and then concentrated to 30% on a rotary evaporator. Table 5 shows the characteristics of the obtained particle-linked alumina-silica composite sol. Manufacturing conditions are described in Tables 1-4.

合成例4の方法で調製した粒子連結型シリカゾル(画像解析法により測定された比表面積から換算された一次平均粒子径25nm、平均連結個数4、比表面積108m2/g)
に純水を加えて、シリカ濃度15.4重量%に調整した。
Particle-linked silica sol prepared by the method of Synthesis Example 4 (primary average particle diameter 25 nm converted from specific surface area measured by image analysis method, average number of connected particles 4, specific surface area 108 m 2 / g)
Pure water was added to adjust the silica concentration to 15.4% by weight.

この粒子連結型シリカゾル6500gに、25℃にて、アルミン酸ナトリウム[化学式:NaAlO2]の0.9重量%水溶液142g(粒子連結型シリカゾルのシリカ分100質量部に対して、アルミン酸ナトリウム0.13質量部に相当)を攪拌しながら30分かけて均等に添加した。そして、90℃に昇温して、3時間熟成した。 At 25 ° C, 142 g of 0.9 wt% aqueous solution of sodium aluminate [chemical formula: NaAlO 2 ] was added to 6500 g of this particle-coupled silica sol (0.1 parts of sodium aluminate with respect to 100 parts by mass of silica in the particle-coupled silica sol). 13 parts by mass) was added uniformly over 30 minutes with stirring. And it heated up to 90 degreeC and age | cure | ripened for 3 hours.

得られたアルミナ被覆粒子連結型シリカゾルの分散液について前記[4]の固形分測定方法により固形分(アルミナ被覆粒子連結型シリカゾル)の含有量を測定したところ15.1重量%であった。このアルミナ被覆粒子連結型シリカゾル水溶液1199gに純水を加えて、濃度2.9重量%に調製した。   The content of the solid content (alumina-coated particle-coupled silica sol) of the obtained dispersion liquid of alumina-coated particle-coupled silica sol was measured by the solid content measurement method of [4] and found to be 15.1% by weight. Pure water was added to 1199 g of this alumina-coated particle-linked silica sol aqueous solution to prepare a concentration of 2.9% by weight.

このアルミナ被覆粒子連結型シリカゾルの水溶液6243gに、3号水硝子(シリカ濃度24重量%)を27g(アルミナ被覆粒子連結型シリカゾル100質量部に対して、4.0質量部に相当)添加し、98℃まで昇温した後30分熟成し、温度を98℃に維持しながら、シリカ濃度3重量%の珪酸液4305g(前記熟成終了後のアルミナ被覆粒子連結型シリカゾル水溶液のシリカ分100質量部に対して、珪酸液のシリカ分が79.7質量部に相当)を7時間かけて撹拌しながら徐々に添加した。添加完了後、98℃にて1時間熟成した。   27 g of No. 3 water glass (silica concentration 24 wt%) was added to 6243 g of this alumina-coated particle-linked silica sol aqueous solution (equivalent to 4.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the alumina-coated particle-coupled silica sol), The temperature was raised to 98 ° C. and then aged for 30 minutes. While maintaining the temperature at 98 ° C., 4305 g of silica solution having a silica concentration of 3% by weight On the other hand, the silica content of the silicic acid solution corresponds to 79.7 parts by mass) was gradually added over 7 hours with stirring. After completion of the addition, the mixture was aged at 98 ° C. for 1 hour.

その後、限外膜(SIP−1013)にて常に液面が一定となるように純水を供給しながら濃縮を行い、水溶液の電導度が一定となるまで行い、その後シリカ濃度が12重量%になるまで濃縮し、次いで30%になるまでロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた粒子連結型シリカゾルの特徴を表5に記す。製造条件を表1〜4に記す。   Thereafter, concentration is performed while supplying pure water so that the liquid level is always constant at the outer membrane (SIP-1013) until the electric conductivity of the aqueous solution becomes constant, and then the silica concentration becomes 12% by weight. Concentrated to 30% and then concentrated to 30% on a rotary evaporator. The characteristics of the obtained particle-linked silica sol are shown in Table 5. Manufacturing conditions are described in Tables 1-4.

合成例4の方法で調製した粒子連結型シリカゾル(画像解析法により測定された比表面積から換算された一次平均粒子径25nm、平均連結個数4、比表面積108m2/g)
に純水を加えて、シリカ濃度15.4重量%に調整した。
Particle-linked silica sol prepared by the method of Synthesis Example 4 (primary average particle diameter 25 nm converted from specific surface area measured by image analysis method, average number of connected particles 4, specific surface area 108 m 2 / g)
Pure water was added to adjust the silica concentration to 15.4% by weight.

この粒子連結型シリカゾル6500gに、25℃にて、アルミン酸ナトリウム[化学式:NaAlO2]の0.9重量%水溶液1983g(粒子連結型シリカゾルのシリカ分100質量部に対して、アルミン酸ナトリウムが1.78質量部に相当)を攪拌しながら8時間かけて均等に添加した。そして、90℃に昇温して、3時間熟成した。 At 25 ° C., 1983 g of a 0.9 wt% aqueous solution of sodium aluminate [chemical formula: NaAlO 2 ] was added to 6500 g of this particle-coupled silica sol (1 part of sodium aluminate was 100 parts by mass of silica content of the particle-coupled silica sol). .78 parts by mass) was added evenly over 8 hours with stirring. And it heated up to 90 degreeC and age | cure | ripened for 3 hours.

得られたアルミナ被覆粒子連結型シリカゾルについて前記[4]の固形分測定方法により固形分(アルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子)の含有量を測定したところ12.0重量%であった。このアルミナ被覆粒子連結型シリカゾル1199gに純水を加えて、濃度2.9重量%に調製した。   The content of solid content (alumina-coated particle-coupled silica fine particles) of the obtained alumina-coated particle-coupled silica sol was measured by the solid content measurement method of [4] and found to be 12.0% by weight. Pure water was added to 1199 g of this alumina-coated particle-coupled silica sol to prepare a concentration of 2.9% by weight.

このアルミナ被覆粒子連結型シリカゾル4552gに、3号水硝子(シリカ濃度24重量%)を22g(アルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対して、4.0質量部に相当)添加し、98℃まで昇温した後30分熟成し、温度を98℃に維持しながら、シリカ濃度3重量%の珪酸液4343g(前記熟成終了後のアルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対して、珪酸液のシリカ分が98.7質量部に相当)を7時間かけて撹拌しながら徐々に添加した。添加完了後、98℃にて1時間熟成した。   To 4552 g of this alumina-coated particle-coupled silica sol, 22 g of No. 3 water glass (silica concentration 24 wt%) was added (corresponding to 4.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of alumina-coated particle-coupled silica fine particles). The mixture was aged for 30 minutes after the temperature was raised to 0 ° C., and while maintaining the temperature at 98 ° C., 4343 g of silica solution having a silica concentration of 3% by weight (based on 100 parts by mass of the alumina-coated particle-linked silica fine particles after completion of the aging) The silica content of the liquid corresponds to 98.7 parts by mass) was gradually added with stirring over 7 hours. After completion of the addition, the mixture was aged at 98 ° C. for 1 hour.

その後、限外膜(SIP−1013)にて常に液面が一定となるように純水を供給しながら濃縮を行い、水溶液の電導度が一定となるまで行い、その後シリカ濃度が12重量%になるまで濃縮し、次いで30%になるまでロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルの特徴を表5に記す。製造条件を表1〜4に記
す。
[比較例1]
Thereafter, concentration is performed while supplying pure water so that the liquid level is always constant at the outer membrane (SIP-1013) until the electric conductivity of the aqueous solution becomes constant, and then the silica concentration becomes 12% by weight. Concentrated to 30% and then concentrated to 30% on a rotary evaporator. Table 5 shows the characteristics of the obtained particle-linked alumina-silica composite sol. Manufacturing conditions are described in Tables 1-4.
[Comparative Example 1]

合成例1の方法で調製した粒子連結型シリカゾル(画像解析法により測定された比表面積から換算された一次平均粒子径20nm、平均連結個数4、比表面積139m2/g)
に純水を加えて、シリカ濃度2.8重量%に調整した。
Particle-linked silica sol prepared by the method of Synthesis Example 1 (primary average particle diameter 20 nm converted from specific surface area measured by image analysis method, average number of connected particles 4, specific surface area 139 m 2 / g)
Pure water was added to adjust the silica concentration to 2.8% by weight.

この粒子連結型シリカゾル5761gに、3号水硝子(シリカ濃度24重量%)を40g(粒子連結型シリカゾル中の粒子連結型シリカゾル100質量部に対して、3号水硝子のシリカ分6.0質量部に相当)添加し、98℃まで昇温した後30分熟成し、温度を98℃に維持しながら、シリカ濃度3重量%の珪酸液4199g(前記粒子連結型シリカゾル中の粒子連結型シリカゾル100質量部に対して、珪酸液のシリカ分が78.2質量部に相当)を7時間かけて撹拌しながら徐々に添加した。添加完了後、98℃にて1時間熟成した。   No. 3 water glass (silica concentration: 24% by weight) is 4061 g of this particle-coupled silica sol (61 wt%) with respect to 100 parts by mass of the particle-coupled silica sol in the particle-coupled silica sol. The mixture was heated to 98 ° C. and aged for 30 minutes. While maintaining the temperature at 98 ° C., 4199 g of silica solution having a silica concentration of 3% by weight (particle-coupled silica sol 100 in the particle-coupled silica sol 100) The silica content of the silicic acid solution corresponds to 78.2 parts by mass with respect to parts by mass) was gradually added with stirring over 7 hours. After completion of the addition, the mixture was aged at 98 ° C. for 1 hour.

その後、限外膜(SIP−1013)にて常に液面が一定となるように純水を供給しながら濃縮を行い、水溶液の電導度が一定となるまで行い、その後シリカ濃度が12重量%になるまで濃縮し、次いで30%になるまでロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた粒子連結型シリカゾルの特徴を表5に記す。製造条件を表1〜4に記す。
[比較例2]
Thereafter, concentration is performed while supplying pure water so that the liquid level is always constant at the outer membrane (SIP-1013) until the electric conductivity of the aqueous solution becomes constant, and then the silica concentration becomes 12% by weight. Concentrated to 30% and then concentrated to 30% on a rotary evaporator. The characteristics of the obtained particle-linked silica sol are shown in Table 5. Manufacturing conditions are described in Tables 1-4.
[Comparative Example 2]

合成例2の方法で調製した粒子連結型シリカゾル(画像解析法により測定された比表面積から換算された一次平均粒子径20nm、平均連結個数3、比表面積139m2/g)
に純水を加えて、シリカ濃度2.8重量%に調整した。
Particle-linked silica sol prepared by the method of Synthesis Example 2 (primary average particle diameter 20 nm converted from specific surface area measured by image analysis method, average number of connections 3, specific surface area 139 m 2 / g)
Pure water was added to adjust the silica concentration to 2.8% by weight.

この粒子連結型シリカゾル3972gに、3号水硝子(シリカ濃度24重量%)を46g(粒子連結型シリカゾル中の粒子連結型シリカゾル100質量部に対して、3号水硝子のシリカ分10.0質量部に相当)添加し、98℃まで昇温した後30分熟成し、温度を87℃に維持しながら、シリカ濃度3重量%の珪酸液5983g(前記粒子連結型シリカゾル中の粒子連結型シリカゾル100質量部に対して、珪酸液のシリカ分が161.7質量部に相当)を7時間かけて撹拌しながら徐々に添加した。添加完了後、87℃にて1時間熟成した。   3972 g of this particle-coupled silica sol is 46 g of No. 3 water glass (silica concentration 24 wt%) (10.0 mass parts of silica of No. 3 water glass with respect to 100 parts by mass of the particle-coupled silica sol in the particle-coupled silica sol). The mixture was heated to 98 ° C. and aged for 30 minutes. While maintaining the temperature at 87 ° C., 5983 g of a silica solution having a silica concentration of 3% by weight (particle-coupled silica sol 100 in the particle-coupled silica sol 100) The silica content of the silicic acid solution corresponds to 161.7 parts by mass with respect to parts by mass) and was gradually added with stirring over 7 hours. After completion of the addition, the mixture was aged at 87 ° C. for 1 hour.

その後、限外膜(SIP−1013)にて常に液面が一定となるように純水を供給しながら濃縮を行い、水溶液の電導度が一定となるまで行い、その後シリカ濃度が12重量%になるまで濃縮し、次いで30%になるまでロータリーエバポレーターで濃縮した。得られたシリカゾルの特徴を表5に記す。製造条件を表1〜4に記す。
[比較例3]
Thereafter, concentration is performed while supplying pure water so that the liquid level is always constant at the outer membrane (SIP-1013) until the electric conductivity of the aqueous solution becomes constant, and then the silica concentration becomes 12% by weight. Concentrated to 30% and then concentrated to 30% on a rotary evaporator. The characteristics of the obtained silica sol are shown in Table 5. Manufacturing conditions are described in Tables 1-4.
[Comparative Example 3]

合成例1の方法で調製した粒子連結型シリカゾル(画像解析法により測定された比表面積から換算された一次平均粒子径20nm、平均連結個数4、比表面積139m2/g)
に純水を加えて、シリカ濃度15.4重量%に調整した。
Particle-linked silica sol prepared by the method of Synthesis Example 1 (primary average particle diameter 20 nm converted from specific surface area measured by image analysis method, average number of connected particles 4, specific surface area 139 m 2 / g)
Pure water was added to adjust the silica concentration to 15.4% by weight.

この粒子連結型シリカゾル6500gに、25℃にて、アルミン酸ナトリウム[化学式:NaAlO2]の0.9重量%水溶液2833g(粒子連結型シリカゾルのシリカ分100質量部に対して、アルミン酸ナトリウムが2.55質量部に相当)を攪拌しながら12時間かけて均等に添加した。そして、90℃に昇温して、3時間熟成した。 To 25, 000 g of this particle-coupled silica sol, 2833 g of a 0.9 wt% aqueous solution of sodium aluminate [Chemical Formula: NaAlO 2 ] (2 parts of sodium aluminate was added to 100 parts by mass of silica in the particle-coupled silica sol). Equivalent to .55 parts by mass) was added evenly over 12 hours with stirring. And it heated up to 90 degreeC and age | cure | ripened for 3 hours.

得られたアルミナ被覆粒子連結型シリカゾルについて前記[4]の固形分測定方法により固形分(アルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子)の含有量を測定したところ11.0重量%であった。このアルミナ被覆粒子連結型シリカゾル1494gに純水を加えて、濃度
2.9重量%に調製した。
The content of solid content (alumina-coated particle-coupled silica fine particles) of the obtained alumina-coated particle-coupled silica sol was measured by the solid content measurement method of [4] and found to be 11.0% by weight. Pure water was added to 1494 g of this alumina-coated particle-coupled silica sol to prepare a concentration of 2.9% by weight.

このアルミナ被覆粒子連結型シリカゾル8483gに、3号水硝子(シリカ濃度24重量%)を41g(アルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対して、4.0質量部に相当)添加し、98℃まで昇温した後30分熟成し、温度を98℃に維持しながら、シリカ濃度3重量%の珪酸液4190g (前記熟成終了後のアルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対して、珪酸液のシリカ分が51.1質量部に相当)を7時間かけて撹拌しながら徐々に添加した。添加完了後、98℃にて1時間熟成した。 その後、限外膜(SIP−1013)にて常に液面が一定となるように純水を供給しながら濃縮を行い、水溶液の電導度が一定となるまで行い、その後シリカ濃度が12重量%になるまで濃縮し、次いで30%になるまでロータリーエバポレーターで濃縮した。得られたシリカゾルの特徴を表5に記す。製造条件を表1〜4に記す。   41 g (corresponding to 4.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of alumina-coated particle-linked silica fine particles) of No. 3 water glass (silica concentration: 24% by weight) was added to 8483 g of this alumina-coated particle-linked silica sol, 98 The mixture was aged for 30 minutes after the temperature was raised to 0 ° C., and while maintaining the temperature at 98 ° C., 4190 g of a silica solution having a silica concentration of 3% by weight (based on 100 parts by mass of the alumina-coated particle-linked silica fine particles after completion of the aging) The silica content of the liquid was equivalent to 51.1 parts by mass) and was gradually added with stirring over 7 hours. After completion of the addition, the mixture was aged at 98 ° C. for 1 hour. Thereafter, concentration is performed while supplying pure water so that the liquid level is always constant at the outer membrane (SIP-1013) until the electric conductivity of the aqueous solution becomes constant, and then the silica concentration becomes 12% by weight. Concentrated to 30% and then concentrated to 30% on a rotary evaporator. The characteristics of the obtained silica sol are shown in Table 5. Manufacturing conditions are described in Tables 1-4.

本発明の粒子連結型アルミナ−シリカ複合ゾルは、研磨材および研磨用組成物として有用であり、アルミニウムディスク(アルミニウムまたはその基材上のメッキ層)や半導体多層配線基板のアルミニウム配線、光ディスクや磁気ディスク用ガラス基板、液晶ディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、ガラス質材料の鏡面加工などに利用が可能である。また、樹脂成型物やコーテイング被膜の充填剤、化粧料の成分、吸着剤、凝集促進剤、滓下げ剤、増粘剤、土壌硬化剤などとしても利用可能である。   The particle-coupled alumina-silica composite sol of the present invention is useful as an abrasive and a polishing composition, and includes an aluminum disk (aluminum or a plating layer on a base material thereof), an aluminum wiring of a semiconductor multilayer wiring board, an optical disk and a magnetic material. It can be used for disk glass substrates, liquid crystal display glass substrates, photomask glass substrates, mirror finishing of glassy materials, and the like. It can also be used as a filler for resin moldings and coating films, cosmetic ingredients, adsorbents, aggregation promoters, suspending agents, thickeners, soil hardeners, and the like.

粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子の一次粒子の半径の変動係数の求め方に関する概略図Schematic diagram on how to determine the coefficient of variation of the primary particle radius of particle-linked alumina-silica composite particles 実施例1で調製された粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルの走査型電子顕微鏡写真(倍率:250,000倍)Scanning electron micrograph of the particle-linked alumina-silica composite sol prepared in Example 1 (magnification: 250,000 times) 実施例2で調製された粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルの走査型電子顕微鏡写真(倍率:250,000倍)Scanning electron micrograph of the particle-linked alumina-silica composite sol prepared in Example 2 (magnification: 250,000 times)

符号の説明Explanation of symbols

l・・線分
O・・中心点
P・・外縁の末端
S・・半直線
l ... Line segment O ... Center point P ... Outer edge S ... Half line

Claims (6)

画像解析法により測定される平均粒子径が5〜300nmの範囲にあるアルミナ−シリカ複合1次粒子が2個以上結合した構造を含む粒子連結型アルミナ−シリカ複合微粒子が分散媒に分散してなる粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルであって、該粒子連結型アル
ミナ−シリカ複合微粒子が、アルミナ−シリカ複合1次粒子として、表面に複数の疣状突起を有する球状粒子を含むことを特徴とする粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾル。
Particle-linked alumina-silica composite fine particles having a structure in which two or more alumina-silica composite primary particles having an average particle diameter measured by an image analysis method in the range of 5 to 300 nm are combined are dispersed in a dispersion medium. A particle-coupled alumina-silica composite sol, wherein the particle-coupled alumina-silica composite fine particles include spherical particles having a plurality of hook-shaped protrusions on the surface as primary alumina-silica composite particles. Particle-linked alumina-silica composite sol.
前記アルミナ−シリカ複合1次粒子の半径の変動係数が3〜30%の範囲にあることを特徴とする請求項1記載の粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾル。   2. The particle-coupled alumina-silica composite sol according to claim 1, wherein the variation coefficient of the radius of the alumina-silica composite primary particles is in the range of 3 to 30%. 請求項1または2に記載の粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルからなる研磨材。   An abrasive comprising the particle-linked alumina-silica composite sol according to claim 1 or 2. 請求項1または2に記載の粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルを含むことを特徴とす
る研磨用組成物。
A polishing composition comprising the particle-linked alumina-silica composite sol according to claim 1.
画像解析法により測定される平均粒子径が5〜300nmの範囲にある球状のシリカ1次粒子が2個以上結合してなる粒子連結型シリカ微粒子が分散媒に分散してなる粒子連結型シリカゾルに、アルミン酸ナトリウムを該粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対して、0.1〜2.5質量部を連続的にまたは断続的に添加し、次に熟成させることによりアルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子の分散液を調製し、次に、該アルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対し、0.1〜100質量部に相当するアルカリ金属珪酸塩を添加し、熟成した後、更に珪酸液を連続的にまたは断続的に添加することにより、粒子成長させ、突起を形成させることを特徴とする請求項1または請求項2の何れかに記載の粒子連結型アルミナ-シリカ複合ゾルの製造方法。   A particle-coupled silica sol in which two or more spherical silica primary particles having an average particle diameter measured by an image analysis method in the range of 5 to 300 nm bonded together are dispersed in a dispersion medium. Then, 0.1 to 2.5 parts by mass of sodium aluminate is continuously or intermittently added to 100 parts by mass of the particle-coupled silica fine particles, and then aged, thereby aging. After preparing a dispersion of fine particles, and then adding alkali metal silicate corresponding to 0.1 to 100 parts by mass to 100 parts by mass of the alumina-coated particle-coupled silica fine particles and aging, a silicic acid solution is further added. 3. The particle-coupled alumina-silica composite according to claim 1, wherein particles are grown to form protrusions by continuously or intermittently adding. A method for producing a composite sol. 前記珪酸液の使用量が前記アルミナ被覆粒子連結型シリカ微粒子100質量部に対して、シリカ分換算で3〜700質量部の範囲であり、珪酸液の添加を2〜24時間かけて連続的にまたは断続的に行うことを特徴とする請求項5記載の粒子連結型アルミナ−シリカ複合ゾルの製造方法。   The amount of the silicic acid solution used is in the range of 3 to 700 parts by mass in terms of silica relative to 100 parts by mass of the alumina-coated particle-coupled silica fine particles, and the addition of the silicic acid solution is continuously performed over 2 to 24 hours. 6. The method for producing a particle-linked alumina-silica composite sol according to claim 5, wherein the method is carried out intermittently.
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