JP2022144115A - Inorganic oxide fine hollow particles - Google Patents

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広樹 山崎
Hiroki Yamazaki
賢太 増田
Kenta Masuda
諒一 末松
Ryoichi Suematsu
秀樹 徳田
Hideki Tokuda
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Taiheiyo Cement Corp
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Taiheiyo Cement Corp
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Abstract

To provide inorganic oxide fine hollow particles which have a uniform particle size and are excellent in particle strength and are less likely to be peeled off when the coating film is formed.SOLUTION: There is provided inorganic oxide fine hollow particles having a shell defining a hollow space. A content of an alkali metal oxide is 2 mass% or less, and a content of the calcium oxide is 5 mass% or less, and a total content of silicon oxide, boron oxide and aluminum oxide is 50 mass% or more. A particle size distribution is unimodal, and a particle size gradient calculated by the following formula (1) is 2 or less. Particle size gradient=(D90-D10)/D50...(1), wherein D90 represents a cumulative 90% particle diameter in a volume-based particle size distribution, D10 represents a cumulative 10% particle diameter in a volume-based particle size distribution, and D50 represents a cumulative 50% particle diameter in a volume-based particle size distribution.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、無機酸化物微小中空粒子に関する。 The present invention relates to inorganic oxide fine hollow particles.

無機酸化物中空粒子は、外殻に包囲された空洞を有するため、非中空粒子に比べて軽量性、熱伝導率が小さく、熱安定性に優れており、断熱性材料、遮熱性材料、触媒担体、建築材料、電子材料等として広く普及している。近年、電子機器の高性能化、小型化が急速に進んでおり、電子機器に用いられる塗膜、樹脂製品やフィルム製品は、薄膜化の要望が高く、これら製品に用いられる無機酸化物中空粒子には、微小かつ粒度が均一であることが求められている。 Inorganic oxide hollow particles have cavities surrounded by an outer shell, so compared to solid particles, they are lighter, have lower thermal conductivity, and are superior in thermal stability. It is widely used as a carrier, building material, electronic material, and the like. In recent years, electronic devices are rapidly becoming more sophisticated and smaller, and there is a high demand for thinner coatings, resin products, and film products used in electronic devices. are required to be fine and uniform in particle size.

従来、微小かつ粒度の揃った無機酸化物中空粒子として、例えば、平均粒子径が5~50μmであり、5~50μmの粒子が全体の80%以上である微小中空ガラス球状体が知られている(特許文献1)。また、平均粒子径(体積基準)が15μm以下であり、最大粒子径が45μm以下であり、粒子密度が0.5g/cm3以下であり、 かつ(d10-d90)/d50により算出される粒度勾配が2.0以下であって、ガラスに含まれるB23含有量が9.0~20.0質量%である微小中空ガラス球状体の報告もある(特許文献2)。 Conventionally, micro hollow glass spheres having an average particle diameter of 5 to 50 μm and particles of 5 to 50 μm occupying 80% or more of the whole are known as inorganic oxide hollow particles having a uniform particle size. (Patent Document 1). In addition, the average particle size (by volume) is 15 μm or less, the maximum particle size is 45 μm or less, the particle density is 0.5 g/cm 3 or less, and (d 10 −d 90 )/d 50 is calculated. There is also a report of micro hollow glass spheres having a particle size gradient of 2.0 or less and a B 2 O 3 content of 9.0 to 20.0% by mass in the glass (Patent Document 2).

特開平9-20526号公報JP-A-9-20526 国際公開第2001/2314号WO 2001/2314

しかしながら、特許文献1の無機酸化物中空粒子は、平均粒子径が5~50μmである粒子の割合が80%程度であるから、粒度の均一性の点で改善の余地がある。また、粒度の均一性が低いと、バインダーと混合して塗膜を形成した際に基材から剥離しやすいという問題もある。他方、特許文献2の無機酸化物中空粒子は、製造工程において水浮遊物のみを分級操作により選別しているにも拘わらず、最大粒子径が15μmと大きく、しかも収率が30~45質量%と低いものである。その要因として、微小粒子は分級操作で凝集しやすいため目詰まりを生じたこと、凝集物を解砕する際に粒子の強度が低いため破壊したことなどが推測される。この場合、無機酸化物中空粒子の膜厚を増大して粒子強度を向上させることが考えられるが、中空率が下がることで空気層の占有率が低下するため、断熱性能、誘電特性等の低下が避けられない。
本発明の課題は、粒度が均一で、かつ粒子強度に優れ、塗膜を形成したときに剥離し難い無機酸化物微小中空粒子を提供することにある。
However, in the inorganic oxide hollow particles of Patent Document 1, about 80% of the particles have an average particle diameter of 5 to 50 μm, so there is room for improvement in terms of uniformity of particle size. In addition, if the uniformity of the particle size is low, there is also a problem that when the coating film is formed by mixing with the binder, it is easily peeled off from the substrate. On the other hand, the inorganic oxide hollow particles of Patent Document 2 have a large maximum particle size of 15 μm and a yield of 30 to 45% by mass, despite the fact that only water suspended matter is sorted out in the manufacturing process. and low. The reason for this is presumed to be clogging due to the tendency of fine particles to agglomerate during the classification operation, and the fact that the agglomerates were broken due to their low strength when crushed. In this case, it is conceivable to increase the particle strength by increasing the film thickness of the inorganic oxide hollow particles. is inevitable.
An object of the present invention is to provide fine hollow particles of inorganic oxide which have a uniform particle size, are excellent in particle strength, and are difficult to peel off when a coating film is formed.

本発明者らは、上記課題に鑑み検討した結果、特定の無機酸化物を特定の割合で含む粒子径の小さい中空粒子であって、粒度分布が単峰性で、かつ特定の粒子径に基づいて算出される粒度勾配の小さい中空粒子が、粒子強度に優れ、かつ塗膜を形成したときに剥離し難いことを見出した。 As a result of investigation in view of the above problems, the present inventors have found that hollow particles having a small particle size containing a specific inorganic oxide in a specific ratio, having a unimodal particle size distribution, and based on a specific particle size It has been found that hollow particles having a small particle size gradient calculated by the method have excellent particle strength and are difficult to peel off when a coating film is formed.

すなわち、本発明は、次の〔1〕~〔8〕を提供するものである。
〔1〕中空室を区画する殻を有する無機酸化物微小中空粒子であって、
アルカリ金属酸化物の含有量が2質量%以下であり、
カルシウム酸化物の含有量が5質量%以下であり、
ケイ素酸化物、ホウ素酸化物及びアルミニウム酸化物の合計含有量が50質量%以上であり、
粒度分布が単峰性であり、かつ下記式(1);
粒度勾配=(D90-D10)/D50 (1)
〔式中、D90は体積基準の粒度分布における累積90%粒子径を示し、D10は体積基準の粒度分布における累積10%粒子径を示し、D50は体積基準の粒度分布における累積50%粒子径を示す。〕
により算出される粒度勾配が2以下である、
無機酸化物微小中空粒子。
〔2〕D100が15μm以下である、前記〔1〕記載の無機酸化物微小中空粒子。
〔3〕D50が0.5~5μmである、前記〔1〕又は〔2〕記載の無機酸化物微小中空粒子。
〔4〕ケイ素酸化物の含有量が20~70質量%である、前記〔1〕~〔3〕のいずれか一に記載の無機酸化物微小中空粒子。
〔5〕ホウ素酸化物の含有量が15~35質量%である、前記〔1〕~〔4〕のいずれか一に記載の無機酸化物微小中空粒子。
〔6〕アルミニウム酸化物の含有量が5~20質量%である、前記〔1〕~〔5〕のいずれか一に記載の無機酸化物微小中空粒子。
〔7〕下記の方法により作製した銅板付き試験片について、JIS K 6854-1に準拠して測定したときに、銅板からの樹脂層の90度はく離接着強さが10N/m超となる、前記〔1〕~〔6〕のいずれか一に記載の無機酸化物微小中空粒子。
〔銅板付き試験片の作製〕
無機酸化物微小中空粒子の乾燥粉5gを、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂と液状ビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合物(平均エポキシ当量165g/モル)30g、液状フェノールノボラック(水酸基当量135g/モル)20g、及びトリフェニルホスフィン1gを混合したエポキシ樹脂液に添加、混合する。樹脂混合物を直角に曲がったたわみ性被着材の上に幅25mm、長さ150mm、厚さ1mm塗工し、水平の銅板に張り付けて、手動の油圧プレス機を使用し、1MPa、10分間圧力を加えて接着する。その後、乾燥機にて80℃12時間乾燥硬化させて試験片を作製する。
〔8〕前記〔1〕~〔7〕のいずれか一に記載の無機酸化物微小中空粒子を含む、樹脂組成物。
That is, the present invention provides the following [1] to [8].
[1] An inorganic oxide fine hollow particle having a shell defining a hollow chamber,
The content of the alkali metal oxide is 2% by mass or less,
The content of calcium oxide is 5% by mass or less,
The total content of silicon oxide, boron oxide and aluminum oxide is 50% by mass or more,
The particle size distribution is unimodal, and the following formula (1);
Particle size gradient = (D 90 - D 10 )/D 50 (1)
[In the formula, D 90 represents the cumulative 90% particle size in the volume-based particle size distribution, D 10 represents the cumulative 10% particle size in the volume-based particle size distribution, and D 50 represents the cumulative 50% in the volume-based particle size distribution. Particle size is indicated. ]
The particle size gradient calculated by is 2 or less,
Inorganic oxide micro hollow particles.
[2] The inorganic oxide fine hollow particles according to [1] above, which have a D 100 of 15 μm or less.
[3] The inorganic oxide fine hollow particles according to [1] or [2], which have a D 50 of 0.5 to 5 μm.
[4] The inorganic oxide fine hollow particles according to any one of [1] to [3], wherein the silicon oxide content is 20 to 70% by mass.
[5] The inorganic oxide fine hollow particles according to any one of [1] to [4], wherein the boron oxide content is 15 to 35% by mass.
[6] The inorganic oxide fine hollow particles according to any one of [1] to [5], wherein the aluminum oxide content is 5 to 20% by mass.
[7] For a test piece with a copper plate prepared by the following method, when measured in accordance with JIS K 6854-1, the 90-degree peel adhesion strength of the resin layer from the copper plate is more than 10 N / m. The inorganic oxide fine hollow particles according to any one of [1] to [6].
[Preparation of test piece with copper plate]
5 g of dry powder of inorganic oxide fine hollow particles, 30 g of a mixture of liquid bisphenol A type epoxy resin and liquid bisphenol F type epoxy resin (average epoxy equivalent: 165 g/mol), 20 g of liquid phenol novolac (hydroxy group equivalent: 135 g/mol), and 1 g of triphenylphosphine is added to the mixed epoxy resin liquid and mixed. The resin mixture is coated on a flexible adherend bent at right angles with a width of 25 mm, a length of 150 mm, and a thickness of 1 mm. and glue. Then, it is dried and cured in a dryer at 80° C. for 12 hours to prepare a test piece.
[8] A resin composition comprising the inorganic oxide fine hollow particles according to any one of [1] to [7].

本発明によれば、粒子径が小さく、粒度が均一であるだけでなく、粒子強度に優れ、かつ塗膜を形成したときに剥離し難い無機酸化物中空粒子を提供することができる。したがって、本発明の無機酸化物微小中空粒子は、配線回路基板や半導体封止材等の電子材料をはじめ、断熱材料、遮熱材料、触媒担体、建築材料等の各種用途に有用である。 According to the present invention, it is possible to provide inorganic oxide hollow particles that not only have a small particle size and a uniform particle size, but also have excellent particle strength and are difficult to peel off when a coating film is formed. Therefore, the inorganic oxide fine hollow particles of the present invention are useful for various applications such as electronic materials such as wiring circuit boards and semiconductor sealing materials, heat insulating materials, heat shielding materials, catalyst carriers, building materials and the like.

実施例4、比較例1で得られた無機酸化物中空粒子の粒度分布を示す図である。4 is a diagram showing the particle size distribution of inorganic oxide hollow particles obtained in Example 4 and Comparative Example 1. FIG.

本明細書において「中空粒子」とは、内部に中空構造を有する粒子であって、中空部を区画する外殻部を有する粒子をいい、粒子の表面から内部へ延びる複数の細孔を有する多孔質粒子とは異なる。なお、中空粒子は、走査型電子顕微鏡(SEM)像により多孔質粒子と明確に区別することができる。 As used herein, the term “hollow particle” refers to a particle having a hollow structure inside and having an outer shell portion that partitions the hollow portion. different from particles. The hollow particles can be clearly distinguished from the porous particles by scanning electron microscope (SEM) images.

本発明の無機酸化物中空粒子は、外殻部がアルカリ金属酸化物、カルシウム酸化物、ケイ素酸化物、ホウ素酸化物及びアルミニウム酸化物を含む無機酸化物により形成されている。このような無機酸化物によって外殻部を構成することにより、粒子径が小さく、粒度が均一で、粒子強度に優れ、塗膜を形成したときに剥離し難い中空粒子になる。かかる観点から、外殻部は、無気孔であることが好ましい。なお、粒子表面が無気孔であることは、走査型電子顕微鏡(SEM)像や、水に浮かぶことにより確認できる。
なお、本明細書において、中空粒子を構成する無機酸化物の各含有量は、蛍光X線分析法にて酸化物換算で測定し化学成分を算出した値である。
The inorganic oxide hollow particles of the present invention have outer shells made of inorganic oxides containing alkali metal oxides, calcium oxides, silicon oxides, boron oxides and aluminum oxides. By forming the outer shell portion from such an inorganic oxide, hollow particles having a small particle size, a uniform particle size, excellent particle strength, and being difficult to peel off when a coating film is formed can be obtained. From this point of view, the outer shell is preferably non-porous. In addition, it can be confirmed by a scanning electron microscope (SEM) image or by floating on water that the particle surface is non-porous.
In this specification, each content of the inorganic oxides constituting the hollow particles is a value obtained by measuring the content in terms of oxide by fluorescent X-ray spectroscopy and calculating the chemical component.

アルカリ金属酸化物としては、例えば、Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2Oを挙げることができる。中でも、微小化、粒度の均一性、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上の観点から、Li2O、Na2O及びK2Oから選択される1又は2以上が好ましく、Na2Oが更に好ましい。
カルシウム酸化物としては、微小化、粒度の均一性、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上の観点から、CaOが好ましい。
ケイ素酸化物としては、微小化、粒度の均一化、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上の観点から、SiO2が好ましい。
ホウ素酸化物としては、微小化、粒度の均一化、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上の観点から、B23が好ましい。
アルミニウム酸化物としては、微小化、粒度の均一化、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上の観点から、Al23が好ましい。
Examples of alkali metal oxides include Li2O , Na2O , K2O , Rb2O and Cs2O . Among them, one or two or more selected from Li 2 O, Na 2 O and K 2 O are preferable from the viewpoint of miniaturization, uniformity of particle size, improvement of particle strength and peel strength of the coating film, and Na 2 O is More preferred.
As the calcium oxide, CaO is preferable from the viewpoint of miniaturization, uniformity of particle size, improvement of particle strength and peel strength of the coating film.
As the silicon oxide, SiO 2 is preferable from the viewpoints of miniaturization, uniformity of particle size, improvement of particle strength and peel strength of the coating film.
As the boron oxide, B 2 O 3 is preferable from the viewpoints of miniaturization, uniformity of particle size, improvement of particle strength and peel strength of the coating film.
As the aluminum oxide, Al 2 O 3 is preferable from the viewpoints of miniaturization, uniformity of particle size, improvement of particle strength and peel strength of the coating film.

アルカリ金属酸化物の含有量は2質量%以下であるが、微小化、粒度の均一化、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上の観点から、1.8質量%以下が好ましく、1.5質量%以下がより好ましく、1.3質量%以下が更に好ましい。なお、アルカリ金属酸化物の含有量の下限値は0質量%であっても構わないが、無機酸化物の融点降下による焼成温度低下の観点から、0.1質量%以上が好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、0.3質量%以上が更に好ましい。
カルシウム酸化物の含有量は、微小化、粒度の均一化、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上の観点から5質量%以下が好ましい。なお、カルシウム酸化物の含有量の下限値は0質量%であっても構わないが、無機酸化物の融点降下による焼成温度低下の観点から、0.5質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましく、1.5質量%以上が更に好ましい。
The content of the alkali metal oxide is 2% by mass or less, but from the viewpoint of miniaturization, uniformity of particle size, improvement of particle strength and peel strength of the coating film, it is preferably 1.8% by mass or less, and 1.5% by mass. % by mass or less is more preferable, and 1.3% by mass or less is even more preferable. The lower limit of the content of the alkali metal oxide may be 0% by mass, but from the viewpoint of lowering the firing temperature due to the lowering of the melting point of the inorganic oxide, it is preferably 0.1% by mass or more, and 0.2% by mass. % by mass or more is more preferable, and 0.3% by mass or more is even more preferable.
The content of calcium oxide is preferably 5% by mass or less from the viewpoint of miniaturization, uniformity of particle size, improvement of particle strength and peel strength of the coating film. Although the lower limit of the content of calcium oxide may be 0% by mass, it is preferably 0.5% by mass or more, and 1.0% by mass, from the viewpoint of lowering the firing temperature due to the lowering of the melting point of the inorganic oxide. % or more is more preferable, and 1.5% by mass or more is even more preferable.

ケイ素酸化物、ホウ素酸化物及びアルミニウム酸化物は、これらの合計含有量が50質量%以上であるが、微小化、粒度の均一化、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上の観点から、55質量%以上が好ましく、65質量%以上がより好ましく、70質量%以上が更に好ましい。なお、かかる合計含有量の上限値は、無機酸化物の融点降下による焼成温度低下の観点から、93質量%以下が好ましい。 The total content of silicon oxides, boron oxides and aluminum oxides is 50% by mass or more. % by mass or more is preferable, 65% by mass or more is more preferable, and 70% by mass or more is even more preferable. The upper limit of the total content is preferably 93% by mass or less from the viewpoint of lowering the firing temperature due to the lowering of the melting point of the inorganic oxides.

ケイ素酸化物、ホウ素酸化物及びアルミニウム酸化物は、これら3種のうち1種以上を含有すればよいが、3種すべてを含有することが、微小化、粒度の均一化、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上の観点から好ましい。
ケイ素酸化物の含有量は、微小化、粒度の均一化、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上の観点から、20~70質量%が好ましく、25~65質量%がより好ましく、30~60質量%が更に好ましく、40~55質量%が殊更に好ましい。
ホウ素酸化物の含有量は、微小化、粒度の均一化、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上の観点から、15~35質量%が好ましく、16~34質量%がより好ましく、17~33質量%が更に好ましく、18~32質量%が殊更に好ましい。
アルミニウム酸化物の含有量は、微小化、粒度の均一化、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上の観点から、5~20質量%が好ましく、5~19質量%がより好ましく、5~18質量%が更に好ましい。
Silicon oxide, boron oxide and aluminum oxide may contain one or more of these three types, but containing all three types is effective for miniaturization, uniformity of particle size, particle strength and coating film It is preferable from the viewpoint of improving the peel strength of.
The content of silicon oxide is preferably 20 to 70% by mass, more preferably 25 to 65% by mass, more preferably 30 to 60%, from the viewpoint of miniaturization, uniformity of particle size, improvement of particle strength and peel strength of the coating film. % by weight is more preferred, and 40 to 55% by weight is even more preferred.
The content of boron oxide is preferably 15 to 35% by mass, more preferably 16 to 34% by mass, more preferably 17 to 33, from the viewpoint of miniaturization, uniformity of particle size, improvement of particle strength and peel strength of the coating film. % by weight is more preferred, and 18 to 32% by weight is even more preferred.
The content of aluminum oxide is preferably 5 to 20% by mass, more preferably 5 to 19% by mass, more preferably 5 to 18% by mass, from the viewpoint of miniaturization, uniformity of particle size, improvement of particle strength and peel strength of the coating film. % by mass is more preferred.

中でも、カルシウム酸化物の含有量を制御することが、微小化、粒度の均一化、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上に最も寄与する。 Above all, controlling the content of calcium oxide contributes most to miniaturization, uniformity of particle size, improvement of particle strength and peel strength of the coating film.

本発明の無機酸化物中空粒子は、外殻部を構成する無機酸化物として上記以外の無機酸化物を含んでいてもよい。例えば、カルシウム酸化物以外の2族元素酸化物、4族元素酸化物を挙げることができる。
カルシウム酸化物以外の2族元素酸化物としては、例えば、MgO、SrO、BaO、RaOを挙げることができる。
4族元素酸化物としては、例えば、TiO2、ZrO2、HfO2を挙げることができる。
なお、これら無機酸化物の含有量は、本発明の効果を阻害しない範囲内で適宜選択することが可能であるが、好適な態様は以下のとおりである。
カルシウム酸化物以外の2族元素酸化物の含有量は、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上の観点から、15質量%以下が好ましく、13質量%以下がより好ましく、11質量%以下が更に好ましい。
4族元素酸化物の含有量は、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上の観点から、5質量%以下が好ましく、3質量%以下がより好ましく、1質量%以下が更に好ましい。
なお、カルシウム酸化物以外の2族元素酸化物及び4族元素酸化物の含有量の下限値は0質量%であっても構わない。
The inorganic oxide hollow particles of the present invention may contain inorganic oxides other than those mentioned above as inorganic oxides constituting the outer shell portion. For example, Group 2 element oxides and Group 4 element oxides other than calcium oxides can be mentioned.
Group 2 element oxides other than calcium oxides include, for example, MgO, SrO, BaO, and RaO.
Examples of Group 4 element oxides include TiO 2 , ZrO 2 and HfO 2 .
The content of these inorganic oxides can be appropriately selected within a range that does not impair the effects of the present invention, and preferred embodiments are as follows.
The content of Group 2 element oxides other than calcium oxides is preferably 15% by mass or less, more preferably 13% by mass or less, from the viewpoint of improving the particle strength and peel strength of the coating film, and further 11% by mass or less. preferable.
The content of the Group 4 element oxide is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and even more preferably 1% by mass or less, from the viewpoint of improving the particle strength and the peel strength of the coating film.
In addition, the lower limit of the content of the group 2 element oxide and the group 4 element oxide other than the calcium oxide may be 0% by mass.

本発明の無機酸化物中空粒子は、微小であることを特徴とする。より具体的には、粒度分布において下記の特性を具備することができる。ここで、本明細書において「粒度分布」とは、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」に準拠して測定される、体積基準の粒度分布をいう。そして、粒度分布は、横軸を粒子径(μm)、縦軸を体積基準の頻度(%)とする分布曲線により表される。なお、レーザ回折・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)を使用することができる。
体積基準の粒度分布における累積100%粒子径(D100)は、微小化、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上の観点から、好ましくは15μm以下であり、より好ましくは13μm以下である。なお、かかるD100の下限値は、断熱性能、誘電特性の向上の観点から、好ましくは5μm以上であり、より好ましくは6μm以上であり、更に好ましくは7μm以上である。
体積基準の粒度分布における累積10%粒子径(D10)は、粒度の均一化、塗膜の剥離強度の向上の観点から、好ましくは0.1μm以上であり、より好ましくは0.3μm以上であり、更に好ましくは0.5μm以上である。なお、かかるD10の上限値は、粒子強度向上の観点から、好ましくは3.0μm以下であり、より好ましくは2.0μm以下であり、更に好ましくは1.5μm以下である。
体積基準の粒度分布における累積50%粒子径、即ち平均粒子径(D50)は、微小化、粒度の均一化の観点から、好ましくは0.5μm以上であり、より好ましくは1.0μm以上であり、更に好ましくは1.5μm以上である。なお、かかるD50の上限値は、粒子強度向上の観点から、5μm以下であり、より好ましくは4.5μm以下であり、更に好ましくは4.0μm以下である。
体積基準の粒度分布における累積90%粒子径(D90)は、微小化、粒度の均一化の観点から、好ましくは3.0μm以上であり、より好ましくは3.5μm以上である。なお、かかるD90の上限値は、粒子強度向上の観点から、10μm以下であり、より好ましくは9.5μm以下である。
The inorganic oxide hollow particles of the present invention are characterized by being minute. More specifically, the particle size distribution can have the following characteristics. As used herein, the term "particle size distribution" refers to a volume-based particle size distribution measured according to JIS R 1629 "Method for measuring particle size distribution of fine ceramic raw materials by laser diffraction/scattering method". The particle size distribution is represented by a distribution curve in which the horizontal axis is the particle diameter (μm) and the vertical axis is the volume-based frequency (%). For example, Microtrac (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) can be used as a particle size distribution measuring device using a laser diffraction/scattering method.
The cumulative 100% particle diameter (D 100 ) in the volume-based particle size distribution is preferably 15 µm or less, more preferably 13 µm or less, from the viewpoints of miniaturization, particle strength, and improvement in peel strength of the coating film. The lower limit of D 100 is preferably 5 μm or more, more preferably 6 μm or more, still more preferably 7 μm or more, from the viewpoint of improving heat insulation performance and dielectric properties.
The cumulative 10% particle diameter (D 10 ) in the volume-based particle size distribution is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.3 μm or more, from the viewpoint of uniforming the particle size and improving the peel strength of the coating film. and more preferably 0.5 μm or more. The upper limit of D 10 is preferably 3.0 µm or less, more preferably 2.0 µm or less, and still more preferably 1.5 µm or less, from the viewpoint of improving particle strength.
The cumulative 50% particle size in the volume-based particle size distribution, that is, the average particle size (D 50 ) is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1.0 μm or more, from the viewpoint of miniaturization and uniformity of particle size. and more preferably 1.5 μm or more. The upper limit of D50 is 5 µm or less, more preferably 4.5 µm or less, still more preferably 4.0 µm or less, from the viewpoint of improving particle strength.
The cumulative 90% particle diameter (D 90 ) in volume-based particle size distribution is preferably 3.0 μm or more, more preferably 3.5 μm or more, from the viewpoint of miniaturization and uniformity of particle size. The upper limit of D 90 is 10 µm or less, more preferably 9.5 µm or less, from the viewpoint of improving particle strength.

また、本発明の無機酸化物中空粒子は、粒度分布が単峰性であり、その形状がシャープであることを特徴とする。
本発明の無機酸化物微小中空粒子の粒度分布の一例を図1に示す。無機酸化物中空粒子は、粒度分布において、通常、図1の比較例1に示されるような粒度勾配の大きいブロードな分布となる。これに対し、本発明の無機酸化物微小中空粒子は、粒度分布において、図1の実施例4に示されるように、粒子径の大きな粒子が排除され、粒子径の小さな粒子によって構成された、シャープな形状の単一のピークからなる。このように、本発明の無機酸化物中空粒子は、微小粒子で構成され、かつ粒度が均一であるため、粒子強度が向上するとともに、バインダーを用いて塗膜を形成した際に、粒子がバインダー中に均一に分散され、粒子間にバインダーが十分充填される結果、塗膜の密着性がより高められ剥離し難くなる。
Further, the inorganic oxide hollow particles of the present invention are characterized by having a unimodal particle size distribution and a sharp shape.
An example of the particle size distribution of the inorganic oxide fine hollow particles of the present invention is shown in FIG. Inorganic oxide hollow particles generally have a broad particle size distribution with a large particle size gradient as shown in Comparative Example 1 in FIG. On the other hand, the inorganic oxide fine hollow particles of the present invention are composed of particles with a small particle size, excluding particles with a large particle size, in the particle size distribution, as shown in Example 4 of FIG. It consists of a single peak with a sharp shape. As described above, the inorganic oxide hollow particles of the present invention are composed of fine particles and have a uniform particle size, so that the particle strength is improved, and when a coating film is formed using a binder, the particles are mixed with the binder. As a result of the particles being evenly dispersed and the binder being sufficiently filled between the particles, the adhesion of the coating film is enhanced and it becomes difficult to peel off.

更に、本発明の無機酸化物中空粒子は、上記において説明したとおり、粒径分布がシャープな形状を有するところ、下記式(1)により算出される粒度勾配が2以下であることを特徴とする。 Furthermore, as described above, the inorganic oxide hollow particles of the present invention are characterized by having a sharp particle size distribution and a particle size gradient of 2 or less calculated by the following formula (1). .

粒度勾配=(D90-D10)/D50 (1) Particle size gradient = (D 90 - D 10 )/D 50 (1)

〔式中、D90は体積基準の粒度分布における累積90%粒子径を示し、D10は体積基準の粒度分布における累積10%粒子径を示し、D50は体積基準の粒度分布における累積50%粒子径を示す。〕 [In the formula, D 90 represents the cumulative 90% particle size in the volume-based particle size distribution, D 10 represents the cumulative 10% particle size in the volume-based particle size distribution, and D 50 represents the cumulative 50% in the volume-based particle size distribution. Particle size is indicated. ]

かかる粒度勾配は、粒度の均一化、塗膜の剥離強度のより一層の向上の観点から、1.8以下が好ましく、1.7以下がより好ましく、1.6以下が更に好ましい。なお、かかる粒度勾配の下限値は、樹脂混練時の充填性の向上の観点から、1.0以上が好ましく、1.1以上がより好ましく、1.2以上が更に好ましい。 The particle size gradient is preferably 1.8 or less, more preferably 1.7 or less, and even more preferably 1.6 or less, from the viewpoint of uniforming the particle size and further improving the peel strength of the coating film. The lower limit of the particle size gradient is preferably 1.0 or more, more preferably 1.1 or more, and even more preferably 1.2 or more, from the viewpoint of improving filling properties during resin kneading.

また、本発明の無機酸化物中空粒子の外殻部の厚みは、50nm以上が好ましく、100nm以上が更に好ましく、そして1μm以下が好ましく、500nm以下が更に好ましい。外殻部の厚みを上記範囲とすることで、粒子強度を損なうことなく、中空部を十分確保できるため、断熱性能、誘電特性等を向上させることができる。なお、外殻部の厚みは、走査型電子顕微鏡(SEM)像から測定できる。 In addition, the thickness of the outer shell portion of the inorganic oxide hollow particles of the present invention is preferably 50 nm or more, more preferably 100 nm or more, and preferably 1 μm or less, further preferably 500 nm or less. By setting the thickness of the outer shell portion within the above range, the hollow portion can be sufficiently secured without impairing the particle strength, so that the heat insulation performance, dielectric properties, etc. can be improved. The thickness of the outer shell can be measured from a scanning electron microscope (SEM) image.

本発明の無機酸化物中空粒子の中空率は、断熱性能、誘電特性等の向上の観点から、70%以上が好ましく、75%以上がより好ましく、80%以上が更に好ましい。なお、中空率の上限値は、粒子強度を十分確保する観点から、95%以下が好ましく、90%以下が更に好ましい。ここで、本明細書において「中空率」は、密度計により測定された見かけ密度と真密度とから、下記式により求めるものとする。なお、「真密度」は、空隙部分を取り除くために、箱型電気炉にて融点以上で6時間加熱、冷却した後、密度計で測定するものとする。また、密度計として、例えば、乾式自動密度計アキュピック(島津製作所)を使用することができる。 The hollowness of the inorganic oxide hollow particles of the present invention is preferably 70% or more, more preferably 75% or more, and still more preferably 80% or more, from the viewpoint of improving heat insulating performance, dielectric properties, and the like. The upper limit of the hollowness is preferably 95% or less, more preferably 90% or less, from the viewpoint of ensuring sufficient particle strength. Here, in the present specification, the "hollowness ratio" shall be obtained from the apparent density and the true density measured by a densitometer by the following formula. The "true density" shall be measured with a density meter after heating and cooling for 6 hours at the melting point or higher in a box-type electric furnace in order to remove voids. Also, as a density meter, for example, a dry automatic density meter Accupic (Shimadzu Corporation) can be used.

中空率=(1-見かけ密度÷真密度)×100 Hollowness ratio = (1-apparent density / true density) x 100

本発明の無機酸化物中空粒子の形状は、真球状、扁楕円体や長楕円体等の略球状のいずれであってもよい。平均円形度は、誘電特性の向上の観点から、0.85以上が好ましく、0.90以上が更に好ましい。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。 The shape of the inorganic oxide hollow particles of the present invention may be either a perfect sphere or a substantially spherical shape such as oblate ellipsoid or long ellipsoid. From the viewpoint of improving dielectric properties, the average circularity is preferably 0.85 or more, more preferably 0.90 or more. Here, the "circularity" is obtained by measuring the projected area (A) and perimeter (PM) of a particle from a scanning electron micrograph, and taking the area of a perfect circle with respect to the perimeter (PM) as (B). Particle circularity is expressed as A/B. Therefore, the perimeter and area of a perfect circle having the same perimeter as the sample particle perimeter (PM) are PM=2πr and B=πr 2 respectively, so B=π×(PM/2π) 2 . , the circularity of this particle is calculated as circularity=A/B=A×4π/(PM) 2 . Circularity is measured for 100 particles, and the average value is defined as the average circularity.

本発明の無機酸化物中空粒子の粒子強度は、十分な強度を確保する観点から、18MPa以上が好ましく、20MPa以上がより好ましく、23MPa以上が更に好ましい。ここで、本明細書において「粒子強度」とは、加圧成型プレス機で中空粒子に印加した際の無機酸化物蛍光体中空粒子残存率が50%時の粒子強度である。具体的には、後掲の実施例に記載の方法により測定することができる。 From the viewpoint of ensuring sufficient strength, the particle strength of the inorganic oxide hollow particles of the present invention is preferably 18 MPa or higher, more preferably 20 MPa or higher, and even more preferably 23 MPa or higher. Here, the term "particle strength" as used herein means the particle strength when the residual ratio of inorganic oxide phosphor hollow particles is 50% when applying pressure to the hollow particles with a pressure molding press. Specifically, it can be measured by the method described in Examples below.

また、本発明の無機酸化物中空粒子は、それを用いて所定の方法により作製した銅板付き基材について、JIS K 6854-1に準拠して測定したときに、銅板からの樹脂層の90度はく離接着強さを、好ましくは10N/m超とすることができる。このように、本発明の無機酸化物微小中空粒子は、微小かつ粒度が均一であるため、バインダーに粒子を分散させた際に粒子間にバインダーが十分に充填され、塗膜の密着性が高められ剥離し難くなる。なお、銅板付き基材の作製方法は、後掲の実施例に記載の方法にしたがうものとする。 In addition, the inorganic oxide hollow particles of the present invention, when measured in accordance with JIS K 6854-1 for a substrate with a copper plate produced by a predetermined method using it, the resin layer from the copper plate 90 degrees The peel bond strength can preferably be greater than 10 N/m. As described above, since the inorganic oxide micro hollow particles of the present invention are fine and uniform in particle size, when the particles are dispersed in the binder, the binder is sufficiently filled between the particles, and the adhesion of the coating film is enhanced. It becomes difficult to peel off. The method for producing the base material with a copper plate follows the method described in the examples below.

本発明の無機酸化物中空粒子は、断熱材料、遮熱材料、触媒担体、建築材料、電子材料等に適用することができる。とりわけ、本発明の無機酸化物中空粒子は、粒度が均一で、粒子強度及び塗膜の剥離強度に優れる微小粒子であることから、電子材料、とりわけ配線回路基板、半導体封止材等に有用である。 The inorganic oxide hollow particles of the present invention can be applied to heat insulating materials, heat shielding materials, catalyst carriers, building materials, electronic materials and the like. In particular, the inorganic oxide hollow particles of the present invention are microparticles having a uniform particle size and excellent particle strength and coating peel strength, and are therefore useful for electronic materials, especially wiring circuit boards, semiconductor sealing materials, and the like. be.

また、本発明の無機酸化物中空粒子は、微小な粒子であるため、媒体への分散性にも優れる。
媒体としては特に限定されないが、本発明の効果を享受しやすい点で、例えば、樹脂、塗料、ゴム、溶剤を挙げることができる。
媒体として樹脂を用いた場合には、電子材料、例えば、配線回路基板や半導体封止材等を形成するための樹脂組成物とすることができる。なお、樹脂としては、配線回路や半導体封止材の分野において一般的に使用されているものであれば、特に限定されない。
Moreover, since the inorganic oxide hollow particles of the present invention are fine particles, they are excellent in dispersibility in a medium.
Although the medium is not particularly limited, examples thereof include resins, paints, rubbers, and solvents in that the effects of the present invention can be easily obtained.
When a resin is used as the medium, it can be a resin composition for forming an electronic material such as a wiring circuit board or a semiconductor sealing material. The resin is not particularly limited as long as it is commonly used in the fields of wiring circuits and semiconductor sealing materials.

樹脂組成物中の無機酸化物中空粒子の含有量は、その用途により適宜選択可能であるが、通常1~97質量%であり、好ましくは5~60質量%であり、更に好ましくは15~40質量%である。 The content of the inorganic oxide hollow particles in the resin composition can be appropriately selected depending on the application, but is usually 1 to 97% by mass, preferably 5 to 60% by mass, more preferably 15 to 40% by mass. % by mass.

また、樹脂組成物は、有機溶媒に溶解又は分散したワニスの形態であってもよく、該ワニスを基材に含浸させてプリプレグとすることもできる。
ワニス中の固形分(不揮発分)濃度は、その用途に応じて適宜選択可能であるが、通常5~80質量%であり、好ましくは10~70質量%である。
ワニスを含浸させる基材としては特に限定されず、例えば、無機繊維、有機繊維、炭素繊維等が挙げられる。なお、含浸は、浸漬(ディッピング)や塗布等によって行うことができる。
Moreover, the resin composition may be in the form of a varnish dissolved or dispersed in an organic solvent, and a base material may be impregnated with the varnish to form a prepreg.
The solid content (non-volatile content) concentration in the varnish can be appropriately selected according to its use, but it is usually 5 to 80% by mass, preferably 10 to 70% by mass.
The substrate to be impregnated with the varnish is not particularly limited, and examples thereof include inorganic fibers, organic fibers, carbon fibers and the like. The impregnation can be performed by immersion (dipping), application, or the like.

更に、例えば、金属箔付基板上に、上記したワニスを塗布した後、加熱・硬化を行って金属基板上に樹脂層を形成した後、金属をエッチングにより除去して導体パターンを形成することにより配線回路基板を製造することもできる。なお、ワニスを基材上に塗布する際には、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法)、スリットダイ塗布法(スリット塗布法)、バー塗布法等の適宜の塗布法を採用することができる。 Furthermore, for example, after applying the above-described varnish on a substrate with metal foil, heating and curing are performed to form a resin layer on the metal substrate, and then the metal is removed by etching to form a conductor pattern. A wired circuit board can also be manufactured. When applying the varnish on the base material, an appropriate coating method such as a spray method, roll coating method, spin coating method (spin coating method), slit die coating method (slit coating method), bar coating method, etc. can be used. can be adopted.

媒体と無機酸化物中空粒子との混合方法は特に限定されないが、例えば、各成分をミキサー等によって十分に均一に撹拌及び混合した後、ミキシングロール、押出機、ニーダー、ロール、エクストルーダー等を用いて混練すればよい。なお、混合条件は、混合方法により適宜設定することができる。 The method of mixing the medium and the inorganic oxide hollow particles is not particularly limited. kneading is done. In addition, mixing conditions can be appropriately set according to the mixing method.

本発明の無機酸化物中空粒子の製造方法は、上記構成を有する無機酸化物中空粒子を得ることができれば特に限定されないが、例えば、原料化合物を含む被噴霧液体を、噴霧熱分解装置内に装着された噴霧装置から噴霧し、噴霧された液滴(ミスト)を熱分解する方法を挙げることができる。 The method for producing inorganic oxide hollow particles of the present invention is not particularly limited as long as the inorganic oxide hollow particles having the above configuration can be obtained. and a method of thermally decomposing the sprayed liquid droplets (mist).

原料化合物としては、酸化物を構成する元素としてアルカリ金属、カルシウム、ケイ素、ホウ素及びアルミニウムから選択される1又は2以上の元素を含有する化合物を挙げることができる。かかる化合物としては、水に溶解する化合物であれば特に限定されないが、例えば、無機塩、有機塩、アルコキシドを挙げられ、1又は2以上を含有することができる。無機塩としては、例えば、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、水酸化物、ハロゲン化物を挙げられる。有機塩としては、例えば、ギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、シュウ酸塩、クエン酸塩を挙げることができる。 Examples of raw material compounds include compounds containing one or more elements selected from alkali metals, calcium, silicon, boron and aluminum as elements constituting oxides. Such a compound is not particularly limited as long as it is a compound that dissolves in water. Examples thereof include inorganic salts, organic salts, and alkoxides, and may contain one or more. Inorganic salts include, for example, nitrates, sulfates, carbonates, hydroxides, and halides. Organic salts include, for example, formates, acetates, propionates, oxalates, and citrates.

アルカリ金属含有化合物としては、例えば、リチウム含有化合物、ナトリウム含有化合物、カリウム含有化合物、ルビジウム含有化合物、セシウム含有化合物を挙げることができる。中でも、微小化、粒度の均一化、粒子強度及び塗膜の剥離強度の向上の観点から、リチウム含有化合物、ナトリウム含有化合物及びカリウム含有化合物から選択される1又は2以上が好ましく、ナトリウム含有化合物が更に好ましい。ナトリウム含有化合物の具体例としては、例えば、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、水酸化ナトリウム、硫酸ナトリウム、ホウ酸ナトリウム等のナトリウム塩が挙げられる。なお、ナトリウム含有化合物以外のアルカリ金属含有化合物の具体例としては、ナトリウム含有化合物と同様の塩を挙げることができる。 Examples of alkali metal-containing compounds include lithium-containing compounds, sodium-containing compounds, potassium-containing compounds, rubidium-containing compounds, and cesium-containing compounds. Among them, one or more selected from lithium-containing compounds, sodium-containing compounds and potassium-containing compounds is preferable from the viewpoint of miniaturization, uniformity of particle size, improvement of particle strength and peel strength of coating film, and sodium-containing compounds are More preferred. Specific examples of sodium-containing compounds include sodium salts such as sodium nitrate, sodium chloride, sodium hydroxide, sodium sulfate, and sodium borate. Specific examples of the alkali metal-containing compound other than the sodium-containing compound include salts similar to those of the sodium-containing compound.

カルシウム含有化合物としては、例えば、カルシウム塩を挙げることができる。カルシウム塩としては、例えば、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸カルシウムが挙げられる。
ホウ素含有化合物としては、例えば、ホウ酸塩、ホウ酸を挙げることができる。ホウ酸塩としては、例えば、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム等のメタホウ酸塩、四ホウ酸ナトリウム、四ホウ酸カリウム等の四ホウ酸塩、五ホウ酸ナトリウム、五ホウ酸カリウム等の五ホウ酸塩等が挙げられる。
Calcium-containing compounds include, for example, calcium salts. Calcium salts include, for example, calcium nitrate, calcium chloride, calcium hydroxide, calcium formate, calcium acetate, and calcium propionate.
Boron-containing compounds include, for example, borates and boric acid. Examples of the borate include metaborate such as sodium borate and potassium borate, tetraborate such as sodium tetraborate and potassium tetraborate, pentaborate such as sodium pentaborate and potassium pentaborate. and acid salts.

ケイ素含有化合物としては、例えば、ケイ酸アルコキシドを挙げることができる。ケイ酸アルコキシドとしては、例えば、オルトケイ酸テトラメチル(TMOS)、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)、オルトケイ酸テトラプロピル(TPOS)、テトラブトキシシランが挙げられる。
アルミニウム含有化合物としては、例えば、アルミニウム塩、アルミニウムアルコキシドを挙げることができる。アルミニウム塩としては、例えば、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、燐酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、酢酸アルミニウム、シュウ酸アルミニウムが挙げられる。アルミニウムアルコキシドとしては、例えば、アルミニウムメトキシド、アルミニウムエトキシド、アルミニウムイソプロポキシドが挙げられる。
ケイ素及びアルミニウム含有化合物としては、例えば、アルミノケイ酸塩を挙げることができる。アルミノケイ酸塩としては、例えば、アルミノケイ酸ナトリウム、アルミノケイ酸カリウム、アルミノケイ酸カルシウムが挙げられる。
また、アルミニウム酸化物、ケイ素酸化物を溶媒に分散した溶液、アルミニウム酸化物、ケイ素酸化物のゾル溶液も原料化合物溶液として用いることができる。
Silicon-containing compounds include, for example, silicic acid alkoxides. Silicic acid alkoxides include, for example, tetramethyl orthosilicate (TMOS), tetraethyl orthosilicate (TEOS), tetrapropyl orthosilicate (TPOS), and tetrabutoxysilane.
Examples of aluminum-containing compounds include aluminum salts and aluminum alkoxides. Examples of aluminum salts include aluminum nitrate, aluminum sulfate, aluminum chloride, aluminum phosphate, aluminum hydroxide, aluminum acetate, and aluminum oxalate. Examples of aluminum alkoxides include aluminum methoxide, aluminum ethoxide and aluminum isopropoxide.
Silicon and aluminum containing compounds can include, for example, aluminosilicates. Examples of aluminosilicates include sodium aluminosilicate, potassium aluminosilicate, and calcium aluminosilicate.
A solution of aluminum oxide or silicon oxide dispersed in a solvent, or a sol solution of aluminum oxide or silicon oxide can also be used as the raw material compound solution.

本発明においては、原料化合物として、アルカリ金属、カルシウム、ケイ素、ホウ素及びアルミニウム以外の元素を含有する化合物が更に含まれていてもよい。
このような化合物としては水に溶解する金属化合物であれば特に限定されないが、例えば、カルシウム含有化合物以外の2族元素含有化合物、4族元素含有化合物を挙げることができる。カルシウム含有化合物以外の2族元素含有化合物としては、例えば、マグネシウム塩、ストロンチウム塩、バリウム塩、ラジウム塩が挙げられる。また、4族元素含有化合物としては、例えば、チタン塩、ジルコニウム塩、ハフニウム塩が挙げられる。その他、亜鉛塩、イットリウム塩を挙げることができる。これら化合物は、1又は2以上を使用することができる。これら金属の塩としては、例えば、無機塩、有機塩、アルコキシドが挙げられ、その具体例は上記において説明したとおりである。
In the present invention, the starting compounds may further contain compounds containing elements other than alkali metals, calcium, silicon, boron and aluminum.
Such a compound is not particularly limited as long as it is a metal compound that dissolves in water. Group 2 element-containing compounds other than calcium-containing compounds include, for example, magnesium salts, strontium salts, barium salts, and radium salts. Examples of Group 4 element-containing compounds include titanium salts, zirconium salts, and hafnium salts. Other examples include zinc salts and yttrium salts. One or more of these compounds can be used. Examples of salts of these metals include inorganic salts, organic salts, and alkoxides, and specific examples thereof are as described above.

これら原料化合物の中でも、本発明の効果を享受しやすい点で、アルカリ金属塩、カルシウム塩、ケイ酸アルコキシド、アルミニウムアルコキシド、アルミノケイ酸塩、ホウ酸塩及びホウ素から選択される1又は2以上と、必要によりマグネシウム塩、ストロンチウム塩、バリウム塩、チタン塩及びジルコニウム塩から選択される1又は2以上を含むことが好ましい。 Among these raw material compounds, one or more selected from alkali metal salts, calcium salts, silicate alkoxides, aluminum alkoxides, aluminosilicates, borates and boron, since the effects of the present invention are easily received; If necessary, it preferably contains one or more selected from magnesium salts, strontium salts, barium salts, titanium salts and zirconium salts.

被噴霧液体は、原料化合物を、水又はエタノール等の有機溶媒と混合して調製できる。なお、原料化合物の配合割合は、上記した組成の無機酸化物微小中空粒子となるように、原料化合物の種類に応じて適宜調整すればよい。 The liquid to be sprayed can be prepared by mixing the raw material compound with water or an organic solvent such as ethanol. The mixing ratio of the raw material compounds may be appropriately adjusted according to the kind of the raw material compounds so as to obtain the inorganic oxide fine hollow particles having the composition described above.

被噴霧液体中の原料化合物濃度は、各元素の総量として、0.01mol/L~2.0mol/Lが好ましく、0.1mol/L~1.0mol/Lがより好ましい。 The raw material compound concentration in the liquid to be sprayed 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 element.

噴霧熱分解装置は、熱分解炉の形状が堅型円筒状であることが好ましく、熱分解炉の大きさは、製造スケールにより適宜選択することができる。 In the spray pyrolysis apparatus, the pyrolysis furnace preferably has a rigid cylindrical shape, and the size of the pyrolysis furnace can be appropriately selected depending on the production scale.

噴霧装置としては、例えば、2流体ノズル、3流体ノズル、4流体ノズル等の流体ノズルを挙げることができる。ここで、流体ノズルの方式には、気体と原料溶液とをノズル内部で混合する内部混合方式と、ノズル外部で気体と原料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。ノズルに供給する気体としては、例えば、空気や、窒素、アルゴン等の不活性ガス等を使用することができる。中でも、経済性の観点から、空気が好ましい。なお、噴霧装置は、1基又は2基以上設置することができる。 Examples of spray devices include fluid nozzles such as two-fluid nozzles, three-fluid nozzles, and four-fluid nozzles. Here, the fluid nozzle system includes an internal mixing system in which the gas and the raw material solution are mixed inside the nozzle and an external mixing system in which the gas and the raw material solution are mixed outside the nozzle, and both can be employed. As the gas supplied to the nozzle, for example, air, inert gas such as nitrogen or argon, or the like can be used. Among them, air is preferable from the viewpoint of economy. One or two or more spray devices can be installed.

被噴霧液体の流量は、通常1~100L/hであり、好ましくは3~80L/hであり、更に好ましくは5~60L/hである。 The flow rate of the liquid to be sprayed is generally 1 to 100 L/h, preferably 3 to 80 L/h, more preferably 5 to 60 L/h.

噴霧装置から噴霧された液滴は、熱分解炉内の加熱装置により加熱されて無機化合物を含む膜が形成され、それを起点に無機酸化物中空粒子が形成される。
液滴の噴出速度は、通常1~50m/sであり、好ましくは5~35m/sであり、更に好ましくは10~20m/sである。
The droplets sprayed from the spraying device are heated by the heating device in the pyrolysis furnace to form a film containing an inorganic compound, starting from which inorganic oxide hollow particles are formed.
The ejection speed of droplets is usually 1 to 50 m/s, preferably 5 to 35 m/s, more preferably 10 to 20 m/s.

加熱装置は、例えば、燃焼バーナー、熱風ヒータ、電気ヒータ等を挙げることができる。加熱装置は、1基又は2基以上設置することが可能である。なお、燃焼バーナー、熱風ヒータ及び電気ヒータは、一般的に販売されているものあれば、いずれも使用することができる。
加熱装置の温度は、400~1800℃が好ましく、600~1500℃がより好ましく、700~1400℃が更に好ましく、800~1200℃がより更に好ましい。このような温度であれば、熱分解が十分となり、また粒子が熱分解炉外に排出されたときに粒子同士が凝集し難くなる。
Examples of the heating device include combustion burners, hot air heaters, electric heaters, and the like. One or more heating devices can be installed. Any commercially available combustion burner, hot air heater, and electric heater can be used.
The temperature of the heating device is preferably 400 to 1800°C, more preferably 600 to 1500°C, even more preferably 700 to 1400°C, and even more preferably 800 to 1200°C. At such a temperature, thermal decomposition is sufficient, and the particles are less likely to agglomerate when discharged from the thermal decomposition furnace.

熱分解反応によって生じた無機酸化物中空粒子は、熱分解炉の下流側から回収される。無機酸化物中空粒子の回収は、高性能サイクロン粉体回収機やバグフィルターを用いた粉体回収装置を用いることができる。 The inorganic oxide hollow particles produced by the pyrolysis reaction are recovered from the downstream side of the pyrolysis furnace. Inorganic oxide hollow particles can be recovered by using a high-performance cyclone powder recovery machine or a powder recovery device using a bag filter.

以下、実施例を挙げて、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。但し、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The embodiments of the present invention will now be described more specifically with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

1.化学組成の分析
無機酸化物中空粒子をプレス機で成型してブリケットを作製し、そのブリケットを蛍光X線分析装置(ZSX primus II、リガク社製)にて酸化物換算で測定し化学成分を算出した。
1. Analysis of chemical composition Inorganic oxide hollow particles are molded with a press to produce briquettes, and the briquettes are measured in terms of oxides with a fluorescent X-ray analyzer (ZSX primus II, manufactured by Rigaku) to calculate chemical components. did.

2.粒度分布の測定、粒度勾配の算出
粒子径分布測定装置(MT3000II、マイクロトラックベル社製)を用い、JIS R 1629に準拠して体積基準の粒度分布を作成し、D100、D90、D50、D10を求め、下記式(1)により粒度勾配を算出した。
2. Measurement of Particle Size Distribution, Calculation of Particle Size Gradient Using a particle size distribution analyzer (MT3000II, manufactured by Microtrack Bell), a volume-based particle size distribution was created in accordance with JIS R 1629, and D 100 , D 90 , D 50 , D 10 , and the particle size gradient was calculated by the following formula (1).

粒度勾配=(D90-D10)/D50 (1) Particle size gradient = (D 90 - D 10 )/D 50 (1)

〔式中、D90は体積基準の粒度分布における累積90%粒子径を示し、D10は体積基準の粒度分布における累積10%粒子径を示し、D50は体積基準の粒度分布における累積50%粒子径を示す。〕 [In the formula, D 90 represents the cumulative 90% particle size in the volume-based particle size distribution, D 10 represents the cumulative 10% particle size in the volume-based particle size distribution, and D 50 represents the cumulative 50% in the volume-based particle size distribution. Particle size is indicated. ]

3.粒子強度の測定
粒子強度は、次の粉体加圧法により測定した。
(1)中空粒子とエタノールとを質量比4:1で混合し、試料を調製した。
(2)試料を圧力成形器に入れ、油圧プレス機で所定の圧力(10MPa、20MPa、30MPa)を印加した。
(3)所定の圧力を印加した状態で1分間静置した。
(4)圧力成形器から試料を取り出し、80℃で2時間乾燥した。
(5)微小圧縮試験機(MCT-510、島津製作所社製)を用い、加圧後の中空粒子の密度を測定した。
3. Measurement of Particle Strength Particle strength was measured by the following powder pressing method.
(1) Hollow particles and ethanol were mixed at a mass ratio of 4:1 to prepare a sample.
(2) The sample was placed in a pressure former, and a predetermined pressure (10 MPa, 20 MPa, 30 MPa) was applied with a hydraulic press.
(3) Leave for 1 minute while a predetermined pressure is applied.
(4) The sample was removed from the pressure former and dried at 80°C for 2 hours.
(5) Using a microcompression tester (MCT-510, manufactured by Shimadzu Corporation), the density of the hollow particles after compression was measured.

そして、加圧前後の中空粒子の密度から、下記式により、所定圧力ごとの残存率を算出し、残存率と印加圧力のグラフより、50%残存時の圧力を読み取った。なお、密度の測定には、上記した密度測定機を使用し、中空殻の真密度は、空隙部分を取り除くために、箱型電気炉にて融点以上で6時間加熱、冷却した後に測定した。 Then, from the density of the hollow particles before and after pressurization, the residual rate for each predetermined pressure was calculated by the following formula, and the pressure at 50% residual was read from the graph of the residual rate and the applied pressure. The density was measured using the above-described density measuring instrument, and the true density of the hollow shell was measured after heating at the melting point or higher for 6 hours in a box-shaped electric furnace and cooling in order to remove voids.

残存率P[%]=(1-ρ/y)/ρ×(1/x-1/y)×100 Survival rate P [%] = (1-ρ/y)/ρ x (1/x-1/y) x 100

〔式中、ρは、加圧後の密度を示し、yは、中空殻の真密度を示し、xは、加圧前の密度を示す。〕 [In the formula, ρ represents the density after pressing, y represents the true density of the hollow shell, and x represents the density before pressing. ]

4.90度はく離接着強さの試験
下記の方法で作製した試験片を、90度はく離試験機(P90-200N、イマダ社製)にセットし、JIS K 6854-1:1999に準拠して50mm/分の引張速度で、銅板からの樹脂層の90度はく離接着強さを測定し、下記の基準で評価した。
4. Test of 90 degree peel adhesive strength A test piece prepared by the following method is set in a 90 degree peel tester (P90-200N, manufactured by Imada Co., Ltd.), JIS K 6854-1: 50 mm in accordance with 1999 /min, the 90-degree peel adhesion strength of the resin layer from the copper plate was measured and evaluated according to the following criteria.

〔銅板付き試験片の作製〕
無機酸化物微小中空粒子の乾燥粉5gを、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂と液状ビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合物(平均エポキシ当量165g/モル)30g、液状フェノールノボラック(水酸基当量135g/モル)20g、及びトリフェニルホスフィン1gを混合したエポキシ樹脂液に添加・混合した。樹脂混合物を直角に曲がったたわみ性被着材の上に幅25mm、長さ150mm、厚さ1mm塗工し、水平の銅板に張り付けて、手動の油圧プレス機を使用し、1MPa、10分間圧力を加えて接着させた。その後、乾燥機にて80℃12時間乾燥硬化させて試験片を作製した。
[Preparation of test piece with copper plate]
5 g of dry powder of inorganic oxide fine hollow particles, 30 g of a mixture of liquid bisphenol A type epoxy resin and liquid bisphenol F type epoxy resin (average epoxy equivalent: 165 g/mol), 20 g of liquid phenol novolak (hydroxy group equivalent: 135 g/mol), and 1 g of triphenylphosphine was added to and mixed with the mixed epoxy resin liquid. The resin mixture is applied on a flexible adherend bent at right angles and coated with a width of 25 mm, a length of 150 mm, and a thickness of 1 mm. was added to adhere. Then, it was dried and cured in a dryer at 80° C. for 12 hours to prepare a test piece.

〔評価基準〕
〇:90度はく離接着強さが10N/m超である
×:90度はく離接着強さが10N/m以下である
〔Evaluation criteria〕
○: 90 degree peeling adhesive strength is over 10 N / m ×: 90 degree peeling adhesive strength is 10 N / m or less

実施例1~6及び比較例1、2
原料化合物(コロイダルシリカ、オルトケイ酸テトラエチル、硝酸アルミニウム九水和物、硝酸マグネシウム六水和物、硝酸カルシウム四水和物、ホウ酸、四ほう酸ナトリウム十水和物)を蒸留水30リットル中に、表1のモル濃度となるように溶解させ、原料化合物水溶液を溶液タンクに投入した。次に、投入された原料化合物水溶液を送液ポンプにより2流体ノズルに送液してミスト状に噴霧し、炉内(1000℃)で加熱した。なお、2流体ノズルの運転条件は、ノズルエアー量100L/min、送液量67mL/minとした。そして、炉の反応ゾーン出口に設置した冷却機構にて急冷し、その後バグフィルターを用いて無機酸化物中空粒子を回収した。
Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2
Raw material compounds (colloidal silica, tetraethyl orthosilicate, aluminum nitrate nonahydrate, magnesium nitrate hexahydrate, calcium nitrate tetrahydrate, boric acid, sodium tetraborate decahydrate) in 30 liters of distilled water, It was dissolved so as to have the molar concentration shown in Table 1, and the raw material compound aqueous solution was put into the solution tank. Next, the charged raw material compound aqueous solution was sent to a two-fluid nozzle by a liquid sending pump, sprayed in a mist state, and heated in a furnace (1000° C.). The operating conditions of the two-fluid nozzle were a nozzle air amount of 100 L/min and a liquid feed amount of 67 mL/min. Then, it was quenched by a cooling mechanism installed at the outlet of the reaction zone of the furnace, and then the inorganic oxide hollow particles were collected using a bag filter.

Figure 2022144115000002
Figure 2022144115000002

得られた無機酸化物中空粒子について、化学組成及び粒度を分析し、粒子強度及び90度はく離接着強さを評価した。これらの結果を表2に示す。また、実施例4及び比較例1で得られた無機酸化物中空粒子の粒度分布を示す図1に示す。 The resulting inorganic oxide hollow particles were analyzed for chemical composition and particle size, and evaluated for particle strength and 90-degree peel adhesive strength. These results are shown in Table 2. In addition, the particle size distribution of the inorganic oxide hollow particles obtained in Example 4 and Comparative Example 1 is shown in FIG.

Figure 2022144115000003
Figure 2022144115000003

表2から、本実施例の無機酸化物中空粒子は、粒子径が小さく、粒度が均一であるだけでなく、粒子強度に優れ、かつ塗膜である樹脂組成物を形成したときに剥離し難いことがわかる。 From Table 2, it can be seen that the inorganic oxide hollow particles of this example not only have a small particle diameter and a uniform particle size, but also have excellent particle strength and are difficult to peel off when a resin composition that is a coating film is formed. I understand.

Claims (8)

中空室を区画する殻を有する無機酸化物微小中空粒子であって、
アルカリ金属酸化物の含有量が2質量%以下であり、
酸化カルシウムの含有量が5質量%以下であり、
酸化ケイ素、酸化ホウ素及び酸化アルミニウムの合計含有量が50質量%以上であり、
粒度分布が単峰性であり、かつ下記式(1);
粒度勾配=(D90-D10)/D50 (1)
〔式中、D90は体積基準の粒度分布における累積90%粒子径を示し、D10は体積基準の粒度分布における累積10%粒子径を示し、D50は体積基準の粒度分布における累積50%粒子径を示す。〕
により算出される粒度勾配が2以下である、
無機酸化物微小中空粒子。
An inorganic oxide fine hollow particle having a shell defining a hollow chamber,
The content of the alkali metal oxide is 2% by mass or less,
The content of calcium oxide is 5% by mass or less,
The total content of silicon oxide, boron oxide and aluminum oxide is 50% by mass or more,
The particle size distribution is unimodal, and the following formula (1);
Particle size gradient = (D 90 - D 10 )/D 50 (1)
[In the formula, D 90 represents the cumulative 90% particle size in the volume-based particle size distribution, D 10 represents the cumulative 10% particle size in the volume-based particle size distribution, and D 50 represents the cumulative 50% in the volume-based particle size distribution. Particle size is indicated. ]
The particle size gradient calculated by is 2 or less,
Inorganic oxide micro hollow particles.
100が15μm以下である、請求項1記載の無機酸化物微小中空粒子。 2. The inorganic oxide fine hollow particles according to claim 1 , wherein D100 is 15 [mu]m or less. 50が0.5~5μmである、請求項1又は2記載の無機酸化物微小中空粒子。 3. The inorganic oxide fine hollow particles according to claim 1, wherein D 50 is 0.5 to 5 μm. 酸化ケイ素の含有量が20~70質量%である、請求項1~3のいずれか1項に記載の無機酸化物微小中空粒子。 The inorganic oxide fine hollow particles according to any one of claims 1 to 3, wherein the silicon oxide content is 20 to 70% by mass. 酸化ホウ素の含有量が15~35質量%である、請求項1~4のいずれか1項に記載の無機酸化物微小中空粒子。 The inorganic oxide fine hollow particles according to any one of claims 1 to 4, wherein the content of boron oxide is 15 to 35% by mass. 酸化アルミニウムの含有量が5~20質量%である、請求項1~5のいずれか1項に記載の無機酸化物微小中空粒子。 The inorganic oxide fine hollow particles according to any one of claims 1 to 5, wherein the content of aluminum oxide is 5 to 20% by mass. 下記の方法により作製した銅板付き試験片について、JIS K 6854-1に準拠して測定したときに、銅板からの樹脂層の90度はく離接着強さが10N/m超となる、請求項1~6のいずれか1項に記載の無機酸化物微小中空粒子。
〔銅板付き試験片の作製〕
無機酸化物微小中空粒子の乾燥粉5gを、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂と液状ビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合物(平均エポキシ当量165g/モル)30g、液状フェノールノボラック(水酸基当量135g/モル)20g、及びトリフェニルホスフィン1gを混合したエポキシ樹脂液に添加、混合する。樹脂混合物を直角に曲がったたわみ性被着材の上に幅25mm、長さ150mm、厚さ1mm塗工し、水平の銅板に張り付けて、手動の油圧プレス機を使用し、1MPa、10分間圧力を加えて接着する。その後、乾燥機にて80℃12時間乾燥硬化させて試験片を作製する。
For a test piece with a copper plate prepared by the following method, when measured in accordance with JIS K 6854-1, the 90 degree peel adhesion strength of the resin layer from the copper plate is greater than 10 N / m, claims 1- 7. The inorganic oxide fine hollow particles according to any one of 6.
[Preparation of test piece with copper plate]
5 g of dry powder of inorganic oxide fine hollow particles, 30 g of a mixture of liquid bisphenol A type epoxy resin and liquid bisphenol F type epoxy resin (average epoxy equivalent: 165 g/mol), 20 g of liquid phenol novolak (hydroxy group equivalent: 135 g/mol), and 1 g of triphenylphosphine is added to the mixed epoxy resin liquid and mixed. The resin mixture is applied on a flexible adherend bent at right angles and coated with a width of 25 mm, a length of 150 mm, and a thickness of 1 mm. and glue. After that, it is dried and cured in a dryer at 80° C. for 12 hours to prepare a test piece.
請求項1~7のいずれか1項に記載の無機酸化物中空粒子を含む、樹脂組成物。 A resin composition comprising the inorganic oxide hollow particles according to any one of claims 1 to 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102644460B1 (en) * 2023-12-27 2024-03-07 홍은정 Functional waterproofing material composition for composite waterproofing of newly established and repaired asphalt bridge surfaces and construction method for composite waterproofing of newly established and repaired asphalt bridge surfaces using the same

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