JP2015218071A - Fine mullite hollow particle - Google Patents

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広樹 山崎
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Yukiteru Ichinotsubo
幸輝 一坪
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Kenta Masuda
賢太 増田
隆 荻原
Takashi Ogiwara
隆 荻原
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Takayuki Kodera
喬之 小寺
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine mullite hollow particle which can be used widely as heat insulation material, heat shielding material or the like.SOLUTION: A fine mullite hollow particle has a shell that partitions a hollow chamber. The fine mullite hollow particle is characterized in that an average circularity is 0.85 or more, an average particle diameter is 0.5 μm-20 μm, the shell thickness is 500 nm or less, and 95% or more of the particle constituting component is mullite with AlOcontent 60-80 mass% and SiOcontent 20-40 mass%.

Description

本発明は、微小ムライト中空粒子に関する。   The present invention relates to fine mullite hollow particles.

酸化物中空粒子や酸化物多孔質材料は、断熱性材料、遮熱性材料、触媒担体、建築材料等の分野で使用されている。例えば、(特許文献1、非特許文献1、2)フライアッシュ中空粒子はセメント系断熱体の成分として用いられている。しかし、フライアッシュ中空粒子は、粒子径が大きく、有色であることから、薄膜を必要とする断熱性材料、プラスチックフィラー、増感剤等の分野では応用されるに至っていない。また、フライアッシュ中空粒子は熱伝導率がムライトに比べて高く、断熱性に劣る。   Oxide hollow particles and oxide porous materials are used in fields such as heat insulating materials, heat shielding materials, catalyst carriers, and building materials. For example, (Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 and 2) fly ash hollow particles are used as a component of a cement-based heat insulator. However, since fly ash hollow particles have a large particle size and are colored, they have not been applied in the fields of heat insulating materials, plastic fillers, sensitizers and the like that require a thin film. Further, fly ash hollow particles have a higher thermal conductivity than mullite and are inferior in heat insulation.

特表2005−536333号公報JP 2005-536333 A

石炭灰ハンドブック(第4版)、II−83〜II−85(環境技術協会、日本フライアッシュ協会編)Coal ash handbook (4th edition), II-83 to II-85 (Environmental Technology Association, Japan Fly Ash Association) 機能性フィラーの開発技術、209−212頁(株式会社シーエムシー発行)Functional filler development technology, pages 209-212 (issued by CMC Co., Ltd.)

本発明の課題は、粒子径が小さく、断熱性、遮熱性に優れる新たな酸化物中空粒子を提供することにある。   An object of the present invention is to provide new oxide hollow particles having a small particle diameter and excellent heat insulating properties and heat shielding properties.

そこで本発明者は、噴霧熱分解法によりムライト中空粒子を製造し、その粒子径、厚み、形状等について種々検討してきたところ、平均円形度が0.85以上で、平均粒子径が0.5μm〜20μm、殻の厚みが500nm以下でかつ、構成するムライトをAl23含有量60〜80質量%、SiO2含有量20〜40質量%のものとすることにより、熱安定性に優れ、熱伝導率が小さく、断熱性に優れる微小ムライト中空粒子が得られることを見出し、本発明を完成した。 Therefore, the present inventor has produced mullite hollow particles by spray pyrolysis, and has been variously studied on the particle diameter, thickness, shape, etc., and the average circularity is 0.85 or more and the average particle diameter is 0.5 μm. -20 μm, shell thickness is 500 nm or less, and the constituent mullite has an Al 2 O 3 content of 60 to 80% by mass and an SiO 2 content of 20 to 40% by mass. The present inventors have found that fine mullite hollow particles having low thermal conductivity and excellent heat insulation can be obtained.

すなわち、本発明は、以下の[1]〜[6]に係るものである。
[1]中空室を区画する殻を有する微小ムライト中空粒子であって、平均円形度が0.85以上、平均粒子径が0.5μm〜20μm、前記殻の厚みが500nm以下、粒子を構成する成分の95%以上がAl23含有量60〜80質量%、SiO2含有量20〜40質量%のムライトであることを特徴とする微小ムライト中空粒子。
[2]熱伝導率が0.005〜0.1W/m・Kである[1]記載の微小ムライト中空粒子。
[3]かさ密度が0.01〜0.3g/cm3である[1]または[2]記載の微小ムライト中空粒子。
[4]粒子強度が0.3〜480MPaである[1]〜[3]のいずれかに記載の微小ムライト中空粒子。
[5]スプレーノズルでアルミニウムおよびケイ素含有溶液を噴霧する噴霧熱分解法で製造されるものである[1]〜[4]のいずれかに記載の微小ムライト中空粒子。
[6]噴霧熱分解法で得られた中空粒子を加熱処理することにより得られるものである[1]〜[5]のいずれかに記載の微小ムライト中空粒子。
That is, the present invention relates to the following [1] to [6].
[1] A micro mullite hollow particle having a shell defining a hollow chamber, having an average circularity of 0.85 or more, an average particle diameter of 0.5 μm to 20 μm, and a thickness of the shell of 500 nm or less. Fine mullite hollow particles characterized in that 95% or more of the components are mullite having an Al 2 O 3 content of 60 to 80 mass% and an SiO 2 content of 20 to 40 mass%.
[2] The fine mullite hollow particles according to [1], having a thermal conductivity of 0.005 to 0.1 W / m · K.
[3] The fine mullite hollow particles according to [1] or [2], wherein the bulk density is 0.01 to 0.3 g / cm 3 .
[4] The fine mullite hollow particles according to any one of [1] to [3], wherein the particle strength is 0.3 to 480 MPa.
[5] The fine mullite hollow particles according to any one of [1] to [4], which are produced by a spray pyrolysis method in which an aluminum and silicon-containing solution is sprayed with a spray nozzle.
[6] The fine mullite hollow particles according to any one of [1] to [5], which are obtained by heat-treating hollow particles obtained by a spray pyrolysis method.

本発明の微小ムライト中空粒子は、熱伝導率が小さく、熱安定性にも優れるため、薄膜を必要とする断熱材料用フィラー、遮熱材料用フィラーとして有用である。   The fine mullite hollow particles of the present invention have a low thermal conductivity and excellent thermal stability, and are therefore useful as fillers for heat insulating materials and heat shielding materials that require a thin film.

本発明微小ムライト中空粒子の走査電子顕微鏡(SEM)像を示す図である。It is a figure which shows the scanning electron microscope (SEM) image of this invention micro mullite hollow particle. 本発明微小ムライト中空粒子の透過型電子顕微鏡(TEM)像を示す図である。It is a figure which shows the transmission electron microscope (TEM) image of this invention micro mullite hollow particle. 本発明微小ムライト中空粒子の粉末X線回折スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the powder X-ray-diffraction spectrum of this invention micro mullite hollow particle. 本発明微小ムライト中空粒子の粒度分布を示す図である。It is a figure which shows the particle size distribution of this invention micro mullite hollow particle.

本発明の微小ムライト中空粒子は、中空室を区画する殻を有する微小ムライト中空粒子であって、平均円形度が0.85以上、平均粒子径が0.5μm〜20μm、前記殻の厚みが500nm以下、粒子を構成する成分の95%以上がムライト(Al23含有量60〜80質量%、SiO2含有量20〜40質量%)であることを特徴とする。 The micro mullite hollow particle of the present invention is a micro mullite hollow particle having a shell defining a hollow chamber, having an average circularity of 0.85 or more, an average particle diameter of 0.5 μm to 20 μm, and a thickness of the shell of 500 nm. Hereinafter, 95% or more of the components constituting the particles are mullite (Al 2 O 3 content 60 to 80% by mass, SiO 2 content 20 to 40% by mass).

中空粒子とは、中空室を区画する殻を有する粒子であることをいい、単なる多孔質とは相違する。本発明の粒子が、このような構造を有することは、図1のSEM像及び、図2のTEM像から明らかである。   A hollow particle means a particle having a shell that defines a hollow chamber, and is different from a simple porous material. It is clear from the SEM image of FIG. 1 and the TEM image of FIG. 2 that the particles of the present invention have such a structure.

本発明の微小ムライト中空粒子の形状は、図1及び図2から明らかなように、球状であり、平均円形度は0.85以上である。このような形状は、噴霧熱分解法により製造することにより達成される。
ここで、円形度は、走査型電子顕微鏡写真から粒子の投影面積(A)と周囲長(PM)を測定し、周囲長(PM)に対する真円の面積を(B)とすると、その粒子の円形度はA/Bとして表される。そこで、試料粒子の周囲長(PM)と同一の周囲長を持つ真円の周囲長および面積は、それぞれPM=2πr、B=πr2であるから、B=π×(PM/2π)2となり、この粒子の円形度は、円形度=A/B=A/4π/(PM)2として算出される。100個の粒子について円形度を測定し、その平均値でもって平均円形度とする。なお、本発明の微小ムライト中空粒子は、各種フィラーとして混合したときの分散性、混合性など点から、平均円形度は、0.85以上、好ましくは0.90以上である。
As apparent from FIGS. 1 and 2, the shape of the micro mullite hollow particles of the present invention is spherical, and the average circularity is 0.85 or more. Such a shape is achieved by manufacturing by a spray pyrolysis method.
Here, the circularity is determined by measuring the projected area (A) and the perimeter (PM) of a particle from a scanning electron micrograph, and assuming that the area of a perfect circle with respect to the perimeter (PM) is (B) Circularity is expressed as A / B. Therefore, the circumference and area of a perfect circle having the same circumference as the sample particle (PM) are PM = 2πr and B = πr 2 , respectively, so that B = π × (PM / 2π) 2 . The circularity of the particles is calculated as circularity = A / B = A / 4π / (PM) 2 . The circularity is measured for 100 particles, and the average value is defined as the average circularity. The fine mullite hollow particles of the present invention have an average circularity of 0.85 or more, preferably 0.90 or more from the viewpoint of dispersibility and mixing properties when mixed as various fillers.

本発明の微小ムライト中空粒子の平均粒子径は、0.5μm〜20μmであり、好ましくは1μm〜20μmであり、より好ましくは2μm〜15μmであり、さらに好ましくは3μm〜12μmであり、さらに好ましくは3μm〜10μmである。20μmを超える場合は、一部が0.85未満の円形度となることがあり、好ましくない。なお、平均粒子径の調整は、噴霧に使用するスプレーノズルのノズル径あるいは霧化方式を変えることによって行うことができ、2流体ノズル、4流体ノズル、超音波霧化方式などが利用できる。ここで粒子径は、電子顕微鏡の解析によって測定でき、その平均は、JIS R 1629「ファインセラミックス原料のレーザ回折・散乱法による粒子径分布測定方法」、レーザー回折・散乱法による粒子径分布測定装置として、例えばマイクロトラック(日機装株式会社製)などによって計算できる。   The average particle size of the micro mullite hollow particles of the present invention is 0.5 μm to 20 μm, preferably 1 μm to 20 μm, more preferably 2 μm to 15 μm, still more preferably 3 μm to 12 μm, still more preferably. 3 μm to 10 μm. When it exceeds 20 μm, a part may have a circularity of less than 0.85, which is not preferable. In addition, adjustment of an average particle diameter can be performed by changing the nozzle diameter or atomization system of the spray nozzle used for spraying, and a 2 fluid nozzle, a 4 fluid nozzle, an ultrasonic atomization system etc. can be utilized. Here, the particle size can be measured by analysis with an electron microscope, and the average is JIS R 1629 “Method for measuring particle size distribution by laser diffraction / scattering method of fine ceramic raw material”, Particle size distribution measuring device by laser diffraction / scattering method For example, it can be calculated by a micro truck (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).

本発明の微小ムライト中空粒子の粒子径分布(粒度分布)は、せまい程好ましく、粒子の80%以上が平均粒子径の±5.0μmにあるのが好ましく、粒子の80%以上が平均粒子径の±4.5μmにあるのがより好ましく、粒子の80%以上が平均粒子径の±4.0μmにあるのがさらに好ましい。   The particle size distribution (particle size distribution) of the micro mullite hollow particles of the present invention is preferably as narrow as possible, and 80% or more of the particles are preferably within ± 5.0 μm of the average particle size, and 80% or more of the particles have an average particle size. The average particle diameter is more preferably ± 4.5 μm, and more preferably 80% or more of the particles are within the average particle diameter of ± 4.0 μm.

本発明の微小ムライト中空粒子の殻の厚みは、500nm以下であり、1〜400nmが好ましく、10〜300nmがより好ましく、50〜200nmがさらに好ましい。殻の厚みが500nmを超えると、中空室が十分でなく、熱伝導率が十分に小さい粒子とならない。また、殻の厚みが小さすぎる場合には、粒子の強度が十分でない可能性がある。殻の厚みは透過型電子顕微鏡(TEM)像から測定できる。   The thickness of the shell of the micro mullite hollow particles of the present invention is 500 nm or less, preferably 1 to 400 nm, more preferably 10 to 300 nm, and further preferably 50 to 200 nm. When the thickness of the shell exceeds 500 nm, the hollow chamber is not sufficient, and particles having sufficiently small thermal conductivity are not obtained. If the shell thickness is too small, the strength of the particles may not be sufficient. The thickness of the shell can be measured from a transmission electron microscope (TEM) image.

本発明の微小ムライト中空粒子は、粒子を構成する成分の95%以上がムライト(Al23含有量60〜80質量%、SiO2含有量20〜40質量%)であり、96%以上がムライト(Al23含有量60〜80質量%、SiO2含有量20〜40質量%)であるのがより好ましく、97%以上がムライト(Al23含有量60〜80質量%、SiO2含有量20〜40質量%)であるのがさらに好ましい。粒子を構成する成分が上記の構成のムライトでない場合には、熱安定性、比表面積の点で好ましくない。ムライト中のAl23含有量は65〜80質量%がより好ましく、SiO2含有量は20〜35質量%がより好ましい。また、Al23及びSiO2以外の成分としては、原料や製造上混入する不可避成分であり、例えばFe23、CaO、TiO2などが挙げられる。ムライト及びムライト中のAl23及びSiO2の構成比率は、蛍光X線分析によって算出できる。 In the minute mullite hollow particles of the present invention, 95% or more of the components constituting the particles are mullite (Al 2 O 3 content 60 to 80% by mass, SiO 2 content 20 to 40% by mass), and 96% or more. More preferably, it is mullite (Al 2 O 3 content 60 to 80% by mass, SiO 2 content 20 to 40% by mass), and 97% or more is mullite (Al 2 O 3 content 60 to 80% by mass, SiO 2 2 content is more preferably 20 to 40% by mass). In the case where the component constituting the particles is not mullite having the above structure, it is not preferable in terms of thermal stability and specific surface area. The Al 2 O 3 content in mullite is more preferably 65 to 80% by mass, and the SiO 2 content is more preferably 20 to 35% by mass. As the components other than Al 2 O 3 and SiO 2, is inevitable component mixed on raw materials and manufacturing, for example, Fe 2 O 3, CaO, etc. TiO 2 and the like. The constituent ratio of mullite and Al 2 O 3 and SiO 2 in mullite can be calculated by fluorescent X-ray analysis.

本発明の微小ムライト中空粒子の熱伝導率は、0.005〜0.1W/m・Kが好ましく、0.005〜0.08W/m・Kがより好ましく、0.01〜0.06W/m・Kがさらに好ましい。本発明の微小ムライト中空粒子は熱伝導率が小さいため、断熱材料、遮熱材料として優れている。ここで、熱伝導率は、迅速熱伝導率計QTM−500(京都電子工業社製)を用いた非定常熱線法により測定できる。   The thermal conductivity of the micro mullite hollow particles of the present invention is preferably 0.005 to 0.1 W / m · K, more preferably 0.005 to 0.08 W / m · K, and 0.01 to 0.06 W / K. m · K is more preferable. Since the micro mullite hollow particles of the present invention have a low thermal conductivity, they are excellent as heat insulating materials and heat shielding materials. Here, the thermal conductivity can be measured by an unsteady hot wire method using a rapid thermal conductivity meter QTM-500 (manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.).

本発明の微小ムライト中空粒子のかさ密度は、0.01〜0.3g/cm3であるのが好ましく、0.02〜0.3g/cm3であるのがより好ましく、0.03〜0.3g/cm3であるのがさらに好ましい。かさ密度は、JIS R 1628「ファインセラミックス粉末のかさ密度測定方法」の測定方法、パウダテスタ(ホソカワミクロン社製)などの粉体力学特性測定装置により測定できる。 The bulk density of the fine mullite hollow particles of the present invention is preferably from 0.01 to 0.3 g / cm 3, more preferably from 0.02~0.3g / cm 3, 0.03~0 More preferably, it is 3 g / cm 3 . The bulk density can be measured by a measurement method of JIS R 1628 “Measurement Method of Bulk Density of Fine Ceramics Powder” or a powder mechanical property measurement device such as a powder tester (manufactured by Hosokawa Micron).

本発明の微小ムライト中空粒子の粒子強度は、0.3〜480(90%生存時)MPaであるのが好ましく、0.3〜320MPaであるのがより好ましく、0.3〜40MPaであるのがさらに好ましい。粒子強度は、ASTM D 3102-78に準拠した水銀圧入ポロシメーターにより測定できる。   The particle strength of the micro mullite hollow particles of the present invention is preferably 0.3 to 480 (90% survival time) MPa, more preferably 0.3 to 320 MPa, and 0.3 to 40 MPa. Is more preferable. Particle strength can be measured with a mercury intrusion porosimeter in accordance with ASTM D 3102-78.

本発明の微小ムライト中空粒子の圧縮強度は、10〜800MPaであるのが好ましく、20〜700MPaであるのがより好ましく、30〜500MPaであるのがさらに好ましい。ここで圧縮強度は、微小圧縮試験機 MCT-510(株式会社島津製作所製)により測定できる。   The compressive strength of the micro mullite hollow particles of the present invention is preferably 10 to 800 MPa, more preferably 20 to 700 MPa, and further preferably 30 to 500 MPa. Here, the compressive strength can be measured by a micro compression tester MCT-510 (manufactured by Shimadzu Corporation).

本発明の微小ムライト中空粒子の安息角は、30〜70°であるのが好ましく、40〜60°であるのがより好ましく、45〜55°であるのがさらに好ましい。
ここで、安息角は、ムライト中空粒子を薄膜状の断熱材料用フィラー又は、遮熱材料用フィラーとして利用する際の、基材への均一な分散性の点で重要であり、パウダテスタ(ホソカワミクロン社製)などの粉体力学特性測定装置により測定できる。
The angle of repose of the micro mullite hollow particles of the present invention is preferably 30 to 70 °, more preferably 40 to 60 °, and still more preferably 45 to 55 °.
Here, the angle of repose is important in terms of uniform dispersibility in the base material when the mullite hollow particles are used as a thin-film filler for a heat insulating material or a filler for a heat shielding material. It can be measured by a powder mechanical property measuring apparatus such as

本発明の微小ムライト中空粒子は、例えば噴霧熱分解法により製造することができる。具体的には、2流体ノズルや4流体ノズル等の流体ノズルでアルミニウムおよびケイ素含有水溶液を噴霧する噴霧熱分解法により製造することができる。   The fine mullite hollow particles of the present invention can be produced, for example, by a spray pyrolysis method. Specifically, it can be produced by a spray pyrolysis method in which an aluminum and silicon-containing aqueous solution is sprayed with a fluid nozzle such as a two-fluid nozzle or a four-fluid nozzle.

用いられるアルミニウムおよびケイ素の原料としては、ムライトを形成したときの組成がAl23 60〜80質量%、SiO2 20〜40質量%になる組成の無機塩、酸化物粒子、酸化物粒子の分散液およびゾル溶液であればよい。 As the raw materials of aluminum and silicon to be used, inorganic salts, oxide particles, oxide particles having a composition in which the composition when forming mullite is 60 to 80% by mass of Al 2 O 3 and 20 to 40% by mass of SiO 2 are used. Any dispersion and sol solution may be used.

アルミニウムおよびケイ素含有溶液は、アルミニウム化合物およびケイ素化合物を、水あるいはエタノール等の有機溶媒と混合して、調製できる。溶媒としては、水と有機溶媒を混合したものも用いることができる。アルミニウム化合物としては、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウム酸化物、アルミニウム酸化物のゾルなどの化合物を用いることができる。ケイ素化合物としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、オルトケイ酸テトラエチル、ケイ素酸化物、シリカゾルなどを用いることができる。アルミニウムおよびケイ素含有溶液の濃度は、各金属の総量として、0.01mol/L〜2.0mol/Lが好ましく、0.1mol/L〜1.0mol/Lがより好ましい。なお、アルミニウムおよびケイ素含有溶液中には、リンゴ酸、クエン酸や乳酸などの有機酸を添加してもよい。   The aluminum and silicon-containing solution can be prepared by mixing an aluminum compound and a silicon compound with water or an organic solvent such as ethanol. As the solvent, a mixture of water and an organic solvent can also be used. As the aluminum compound, compounds such as aluminum nitrate, aluminum chloride, aluminum sulfate, aluminum isopropoxide, aluminum oxide, and aluminum oxide sol can be used. As the silicon compound, sodium silicate, potassium silicate, tetraethyl orthosilicate, silicon oxide, silica sol and the like can be used. The concentration of the aluminum and silicon-containing solution is preferably 0.01 mol / L to 2.0 mol / L, more preferably 0.1 mol / L to 1.0 mol / L, as the total amount of each metal. An organic acid such as malic acid, citric acid or lactic acid may be added to the aluminum and silicon-containing solution.

アルミニウムおよびケイ素含有溶液は、2流体ノズルで噴霧するのが、粒子径の調整、生産性の点で好ましい。ここで2流体ノズルの方式には、空気とアルミニウムおよびケイ素含有溶液とをノズル内部で混合する内部混合方式と、ノズル外部で空気とアルミニウムおよびケイ素含有水溶液を混合する外部混合方式があるが、いずれも採用できる。   The aluminum and silicon-containing solution is preferably sprayed with a two-fluid nozzle from the viewpoints of particle size adjustment and productivity. Here, the two-fluid nozzle method includes an internal mixing method in which air and aluminum and silicon-containing solution are mixed inside the nozzle, and an external mixing method in which air, aluminum and silicon-containing aqueous solution are mixed outside the nozzle. Can also be adopted.

噴霧されたミストは、100〜600℃の乾燥ゾーン、次いで600〜1600℃の熱分解ゾーンを通過させることにより、熱分解され、ムライト中空粒子となる。乾燥ゾーンの温度は、中空性を保つための点から350〜550℃が好ましく、400〜500℃がより好ましい。この乾燥ゾーンによりミストの外側が、乾燥されて無機化合物の膜を形成し、それを起点に内部液が乾燥されるため、粒子が中空形状に形成される。
熱分解ゾーンの温度は、生産コストの点から700〜950℃が好ましく、800〜900℃がより好ましい。この熱分解ゾーンでは、高温で急激に熱分解反応を進めることで、乾燥ゾーンにて形成された中空構造を強固にすることにより、中空室を区画する殻を有するムライト中空粒子であって、殻の厚さの薄い中空粒子が得られる。
The sprayed mist is pyrolyzed by passing through a drying zone of 100 to 600 ° C. and then a pyrolysis zone of 600 to 1600 ° C. to form mullite hollow particles. The temperature of the drying zone is preferably 350 to 550 ° C., more preferably 400 to 500 ° C. from the viewpoint of maintaining hollowness. In this drying zone, the outside of the mist is dried to form a film of an inorganic compound, and the internal liquid is dried starting from the film, so that the particles are formed in a hollow shape.
The temperature of the pyrolysis zone is preferably 700 to 950 ° C, more preferably 800 to 900 ° C from the viewpoint of production cost. The pyrolysis zone is a mullite hollow particle having a shell that defines a hollow chamber by advancing a pyrolysis reaction at a high temperature, thereby strengthening the hollow structure formed in the drying zone. Hollow particles having a thickness of 5 mm are obtained.

得られた中空粒子は、フィルターを通過させるなど分級して、粒子径の調整をしてもよい。得られた中空粒子は、これを1000℃以上、好ましくは1150〜1250℃に加熱することにより前記組成のムライトからなる中空粒子が得られる。   The obtained hollow particles may be classified by passing through a filter and the particle diameter may be adjusted. The obtained hollow particles are heated to 1000 ° C. or higher, preferably 1150 to 1250 ° C., to obtain hollow particles made of mullite having the above composition.

本発明の微小ムライト中空粒子は、前記のように中空構造を有し、かつ熱伝導率が低いことから、断熱材料用フィラー、遮熱材料用フィラーとして有用である。また、平均粒子径0.5μm〜20μmという微細な粒子であることから、薄膜状の断熱材料用フィラー、遮熱材料用フィラーとして特に有用である。従って、断熱性、遮熱性が要求される各種容器、隔壁、床、屋根等に薄膜状の断熱材、遮熱材を形成するのに有利である。   The fine mullite hollow particles of the present invention have a hollow structure as described above and have a low thermal conductivity, and thus are useful as fillers for heat insulating materials and heat shielding materials. Moreover, since it is a fine particle | grain with an average particle diameter of 0.5 micrometer-20 micrometers, it is especially useful as a thin film-form filler for heat insulation materials, and a filler for thermal insulation materials. Therefore, it is advantageous to form a thin film-like heat insulating material and heat insulating material on various containers, partition walls, floors, roofs, etc. that require heat insulating properties and heat insulating properties.

断熱性組成物又は遮熱性組成物とするには、本発明の微小ムライト中空粒子に、耐熱性塗料、耐熱性樹脂などを配合することができる。これらの組成物中の微小ムライト中空粒子の含有量は、5〜90質量%が好ましく、10〜80質量%がより好ましい。   In order to obtain a heat-insulating composition or a heat-insulating composition, a heat-resistant paint, a heat-resistant resin, or the like can be blended with the fine mullite hollow particles of the present invention. The content of the fine mullite hollow particles in these compositions is preferably 5 to 90% by mass, and more preferably 10 to 80% by mass.

次に実施例を挙げて本発明を説明する。   Next, an Example is given and this invention is demonstrated.

実施例1
硝酸アルミニウム、オルトケイ酸テトラエチルを蒸留水に溶解した0.2mol/Lアルミニウムおよびケイ素含有水溶液を噴霧熱分解装置の溶液タンクに投入した。投入された水溶液は送液ポンプにより、2流体ノズルを介してミスト状に噴霧され、乾燥ゾーン(約450℃)、次いで熱分解ゾーン(約900℃)を通過させた。バグフィルターを用いて中空粒子を回収した。得られた中空粒子を約1200℃で焼成し、目的とする微小ムライト中空粒子を得た。
Example 1
0.2 mol / L aluminum in which aluminum nitrate and tetraethyl orthosilicate were dissolved in distilled water and a silicon-containing aqueous solution were charged into the solution tank of the spray pyrolysis apparatus. The introduced aqueous solution was sprayed in the form of a mist through a two-fluid nozzle by a liquid feed pump, and passed through a drying zone (about 450 ° C.) and then a thermal decomposition zone (about 900 ° C.). Hollow particles were collected using a bag filter. The obtained hollow particles were fired at about 1200 ° C. to obtain the desired fine mullite hollow particles.

得られた微小ムライト中空粒子の走査電子顕微鏡(SEM)写真を図1に、透過型電子顕微鏡(TEM)写真を図2に示す。図1及び図2より、得られた粒子が平均円形度0.92であり、平均粒子径約5.9μm、殻の厚さが50〜100nmであることがわかる。   A scanning electron microscope (SEM) photograph of the obtained micro mullite hollow particles is shown in FIG. 1, and a transmission electron microscope (TEM) photograph is shown in FIG. 1 and 2, the obtained particles have an average circularity of 0.92, an average particle diameter of about 5.9 μm, and a shell thickness of 50 to 100 nm.

得られた微小ムライト中空粒子の粉末X線回折スペクトルを図3に示す。図3より、中空粒子がムライト(Al22 60〜80質量%、SiO2 20〜40質量%)で構成されていることがわかる。 The powder X-ray diffraction spectrum of the obtained fine mullite hollow particles is shown in FIG. FIG. 3 shows that the hollow particles are composed of mullite (Al 2 O 2 60-80% by mass, SiO 2 20-40% by mass).

得られた微小ムライト中空粒子の粒度分布の測定結果を図4に示す。図4より粒度分布は、シャープで平均粒径が5.9μmであることがわかる。   The measurement result of the particle size distribution of the obtained micro mullite hollow particles is shown in FIG. FIG. 4 shows that the particle size distribution is sharp and the average particle size is 5.9 μm.

得られた微小ムライト中空粒子の諸特性を表1に示す。   Various characteristics of the obtained micro mullite hollow particles are shown in Table 1.

Claims (6)

中空室を区画する殻を有する微小ムライト中空粒子であって、平均円形度が0.85以上、平均粒子径が0.5μm〜20μm、前記殻の厚みが500nm以下、粒子を構成する成分の95%以上がAl23含有量60〜80質量%、SiO2含有量20〜40質量%のムライトであることを特徴とする微小ムライト中空粒子。 A fine mullite hollow particle having a shell defining a hollow chamber, having an average circularity of 0.85 or more, an average particle diameter of 0.5 μm to 20 μm, a thickness of the shell of 500 nm or less, and 95 of the components constituting the particle % Mullite having an Al 2 O 3 content of 60 to 80 mass% and an SiO 2 content of 20 to 40 mass%. 熱伝導率が0.005〜0.1W/m・Kである請求項1記載の微小ムライト中空粒子。   The fine mullite hollow particles according to claim 1, having a thermal conductivity of 0.005 to 0.1 W / m · K. かさ密度が0.01〜0.3g/cm3である請求項1または2記載の微小ムライト中空粒子。 The fine mullite hollow particles according to claim 1 or 2, having a bulk density of 0.01 to 0.3 g / cm 3 . 粒子強度が0.3〜480MPaである請求項1〜3のいずれかに記載の微小ムライト中空粒子。   The fine mullite hollow particles according to any one of claims 1 to 3, wherein the particle strength is 0.3 to 480 MPa. スプレーノズルでアルミニウムおよびケイ素含有溶液を噴霧する噴霧熱分解法で製造されるものである請求項1〜4のいずれかに記載の微小ムライト中空粒子。   The fine mullite hollow particles according to any one of claims 1 to 4, which are produced by a spray pyrolysis method in which an aluminum and silicon-containing solution is sprayed with a spray nozzle. 噴霧熱分解法で得られた中空粒子を加熱処理することにより得られるものである請求項1〜5のいずれかに記載の微小ムライト中空粒子。   The fine mullite hollow particles according to any one of claims 1 to 5, which are obtained by heat-treating hollow particles obtained by a spray pyrolysis method.
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