JP2705133B2 - ジルコニア質微小中空球状粒子及びその製造方法 - Google Patents

ジルコニア質微小中空球状粒子及びその製造方法

Info

Publication number
JP2705133B2
JP2705133B2 JP21358488A JP21358488A JP2705133B2 JP 2705133 B2 JP2705133 B2 JP 2705133B2 JP 21358488 A JP21358488 A JP 21358488A JP 21358488 A JP21358488 A JP 21358488A JP 2705133 B2 JP2705133 B2 JP 2705133B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
zirconia
spherical particles
hollow spherical
particles
aqueous sol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP21358488A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0264016A (ja
Inventor
光久 坂本
孝政 武居
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tosoh Corp filed Critical Tosoh Corp
Priority to JP21358488A priority Critical patent/JP2705133B2/ja
Publication of JPH0264016A publication Critical patent/JPH0264016A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2705133B2 publication Critical patent/JP2705133B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ジルコニア質微小中空球状粒子及びその製
造方法に関するものである。
[従来の技術] 金属酸化物の微小中空球状粒子を製造する方法とし
て、核となる球状粒子の表面にバインダーを使用して金
属酸化物の微粒子をコーティングし、ついで核の部分を
焼成して除去する方法;高温で溶融し、空気中に噴霧す
る方法等が知られている。
このほか、特公昭57−8064号公報には、焼結性を有す
る無機材料粉末に界面活性剤を添加し、えられる含泡ス
ラリーを熱風中に噴霧して乾燥する方法が示されてい
る。また、特開昭62−191426号公報には、ジルコニウム
塩の水溶液を200℃付近の温度で長時間水熱処理して得
られる単斜晶ジルコニア微結晶の半透明の水性ゾルを、
噴霧乾燥して、膜厚約10μm,粒径約50〜100μmのジル
コニア多結晶からなる微小中空球状粒子を製造する方法
が示されている。
[発明が解決しようとする課題] しかし、これらの方法では、多孔質の中実球,球状で
ない陥没球,破砕粒子などが生じやすく、均一な形状の
中空球状粒子が得られにくい。また、得られたものが中
空球状であっても、殻の膜厚が厚く,カサ比重が大き
い。
本発明の目的は、従来技術では製造することのできな
かった、球状であって、かつ殻の膜厚が均一で薄く、従
ってカサ比重の小さいジルコニア質微小中空球状粒子及
びその製造方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段] すなわち、本発明のジルコニア質微小中空球状粒子
は、 殻が、ジルコニア質微結晶粒子からなり、その膜厚が
5μm未満であり、かつ粒径が10μm以上である ものからなるものであることを要旨とする。
上記の殻の構成材料のジルコニア質は、カルシア,マ
グネシア,イットリア,セリアなどの安定化剤が固溶し
た、高強度の立方晶又は正方晶からなるものが望まし
い。しかし、安定化剤の含有量の小さい、あるいはそれ
をまったく含まない単斜晶からなるものであっても、上
記のような微小球は、十分実用に耐える。
上記本発明のジルコニア質微小中空球状粒子は、 X線結晶子径50A以下の結晶質ジルコニア、X線的に
非晶質であるジルコニア及びX線的に非晶質である水和
ジルコニアのいずれかの一つ又はこれらの混合物からな
る微粒子の水性ゾルに、水溶性高分子を添加し、噴霧乾
燥し、500℃以上の温度で焼成することによって製造す
ることができる。
前記の、殻が安定化剤を固溶したジルコニアからなる
製品を得るには、上記水性ゾルとして安定化剤源が含有
されているものを使用すればよい。たとえば、カルシウ
ム,マグネシウム,イットリウム,セリウムなどの塩の
水溶液;これら元素の水酸化物あるいは酸化物微粒子な
どを水性ゾルに含ませればよい。
水性ゾル中のジルコニアとしてX線結晶子径が50Åを
超えるものを用いると、多孔質の中実球あるいは膜厚の
厚い中空球しか得られない。
本発明における上記ジルコニアの微粒子の水性ゾル
は、たとえば、水溶性ジルコニウム塩の水溶液を約120
℃以下の温度で加熱して加水分解するか(この加熱温度
を上記の範囲よりも高くすると、得られる水性ゾル中の
ジルコニアは50Åよりも大きいものとなる)、又はアン
モニア等によって中和することにより得ることができ
る。また、水溶性ジルコニウム塩の水溶液に、一分子中
に2〜4個のカルボン酸基を有する多価カルボン酸又は
その塩を、ジルコニウム1グラム原子あたり0.5モル以
下添加して加水分解することにより(特開昭60−25562
2)、焼結性の高い、すなわち破砕されにくい中空粒子
を製造することができる水性ゾルを得ることができる。
上記水溶性ジルコニウム塩の水溶液に安定化剤源の塩の
水溶液を共存させて加水分解し又は中和すれば、安定化
剤源の塩の水溶液を含んだ水性ゾルが得られる。もちろ
ん、水性ゾルを生成させてから、安定化剤源である塩の
水溶液,その酸化物などを添加してもよい。
以上のようにして得られた水性ゾルは、通常ゾル濃度
が低いが、そのまままたは濃縮してから、以下の処理に
供する。また、通常、次の水溶性高分子添加の処理の際
にゲル化をおこすのを避けるために、該処理の前にアン
モニアを添加してpHを7又はそれよりやや高くする。
このようにして得られた水性ゾルに水溶性高分子を添
加し、噴霧乾燥する。水溶性高分子を添加しない場合に
は陥没球や中実球が生成し、球状の均一な薄膜球状粒子
が得られない。使用する水溶性高分子は、水に均一に溶
解するものでなければならず、また泡を生じるものであ
ってはならない。このような条件を備えた水溶性高分子
は、噴霧乾燥によって生成するゲルを真球状に保持し、
十分なバインダー効果を発揮する。該水溶性高分子の代
表的なものとしては、ポリエチレングリコール,ポリエ
チレンオキサイド,ポリビニールアルコール,ポリアク
リル酸エステル,ポリメタクリル酸エステル等を挙げる
ことができる。
殻の膜厚が薄く、カサ比重の小さい中空球状粒子を製
造するには、上記のとおり、出発原料である水性ゾル中
のジルコニア質の粒子の結晶子径が微細であることが望
ましいが、その他水性ゾル中のジルコニアの濃度が水性
ゾルに添加する水溶性高分子の添加量等も重要である。
水性ゾル中のジルコニア(ZrO2)の濃度は、高すぎる
と、球状の粒子が得られず、また粒子の形状のバラツキ
の大きいものとなる。いっぽう、低すぎると、ごく微小
な球状粒子,粉末状の粒子,中空でないものなどが得ら
れやすい。その濃度は、35重量%以下、とくに5〜30重
量%の範囲が好適である。また、水性ゾルに対して添加
する水溶性高分子の添加量は、多すぎると、粒子が互い
にくっついてかたまりを生じやすく、いっぽう少なすぎ
ると、粒子が球状となりにくく、粉末状になりがちであ
る。その添加量は、水溶性高分子の種類によっても異な
るが、通常水性ゾル中のジルコニアに対して5重量%以
上、とくに10〜50重量%の範囲が好適である。
噴霧乾燥は、100〜200℃の熱風によって行なえばよ
い。方式はノズル方式やディスク方式などいずれの方式
でも可能である。得られる中空球状粒子の粒径は、水性
ゾル中のジルコニア濃度など,さらにノズル方式の場合
は噴霧乾燥時のノズル圧,ディスク方式の場合はアトマ
イザーの回転数等の条件により変化するが、通常30〜15
0μmの範囲の粒径のものが得られる。
このようにして得られる中空球状粒子のゲルは、カサ
比重が約0.2〜約0.8の範囲であり、500℃以上の温度で
焼成することによりジルコニア微結晶粒子からなる粒径
10μm以上の微小中空球状粒子が得られる。安定化剤
を、たとえばMgOやCaOならば7モル%以上,Y2O3ならば
2モル%以上,CeO2ならば8モル%以上含有した正方晶
あるいは立方晶のジルコニア微結晶粒子からなる中空球
状粒子を得る場合は、噴霧乾燥により得られた中空球状
粒子ゲルを約1000℃〜約1500℃の範囲で焼成するのがよ
い。そのようにして、結晶粒径約0.5μm以下のジルコ
ニア微結晶粒子からなる中空球状粒子が得られる。ま
た、この範囲で焼成することにより粒子間の焼結が進
み、ある程度の強度を有する中空球状粒子が得られる。
安定化剤の含有量が上記の値にみたない、あるいは安定
化剤を含まない単斜晶のジルコニア微結晶粒子からなる
中空球状粒子を得る場合は、約500℃〜約1200℃の範囲
で焼成するのがよい。焼成温度が1200℃越えると、焼成
終了後の冷却の条件によっては、破砕する可能性がある
からである。
以上のようにして得られる微小中空球状粒子は、殻が
膜厚5μm未満、通常約2μm〜約4μmの均一な薄膜
からなり、カサ比重約0.3〜約1.5の範囲、粒径約30μm
〜約150μmの範囲のものである。
以下、本発明について具体例を示して説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。
[発明の効果] 本発明のジルコニア質微小中空球状粒子は、膜厚が均
一でかつ薄い。しかも融点の高いかつ熱伝導率の低いジ
ルコニアを材料とするので、耐火性や断熱性に優れてお
り、したがって、そのうち正方晶又は立方晶のものは、
耐火材や断熱材料としての用途が期待される。また、単
斜晶のものは、化粧品など比較的低い温度で使用される
ものの充填材として好適である。
本発明の方法によれば、上記のジルコニア質微小中空
球状粒子を容易に製造することかできる。
[実施例] 実施例1 オキシ塩化ジルコニウム8水塩(試薬特級 純度99.0
%以上)を水に溶解させて、ジルコニウムの濃度ZrO2
算約300g/の水溶液を調製した。この水溶液に酸化イ
ットリウム(試薬特級 純度99.9%以上)を塩酸で溶解
した水溶液及び水を添加してイットリウムをY2O3換算で
3モル%含有しジルコニウムの濃度がZrO2換算約50g/
である水溶液を調製した。この水溶液を撹拌しながら10
0℃で60時間保持して加熱加水分解した。この時の加水
分解率は約95%であった。
得られた水性ゾルは乳白色の不透明ゾルであり、X線
回折から求めたジコニア微粒子の結晶子径は約30Åであ
った。この水性ゾルを減圧下に濃縮し、アンモニア水を
添加してpHを約7に調製した。ついで、ポリエチレング
リコールの水溶液を添加して、ジルコニアの濃度ZrO2
算約150g/,ジルコニアに対するポリエチレングリコ
ールの固形物換算含有量約20重量%の水性ゾルを調製し
た。この水性ゾルをディスク式のスプレードライヤーに
供給して、噴霧乾燥した。アトマイザーの回転数は約1
0,000rpm、熱風温度は約150℃であった。その結果、カ
サ比重約0.4、平均粒径約60μmの中空球状粒子のゲル
が得られた、このゲルを約500℃で脱脂したのち、1400
℃で2時間保持して焼成した。その結果、カサ比重約1.
0、殻の膜厚ほぼ均一な約3μm、粒径50μmの、ジル
コニア質中空球状粒子が得られた。その外観および断面
の走査型電子顕微鏡による写真をそれぞれ第1図及び第
2図に示す。
実施例2 オキシ塩化ジルコニウムを水に溶解させて、ジルコニ
ウムの濃度ZrO2換算約300g/の水溶液を調製した。こ
の水溶液に酸化イットリウムを塩酸で溶解した水溶液,
シュウ酸の水溶液及び水を添加して、イットリウムをY2
O3換算3モル%含有し、シュウ酸をジルコニウム1グラ
ム原子に対して0.05モル含有し、ジルコニウムの濃度が
ZrO2換算約200g/である水溶液を調製した。
この混合水溶液をガラス容器に入れ、撹拌しながら約
100℃で20時間加熱した。その結果、白濁した不透明の
水性ゾルが得られた。加水分解率は約90%であった。こ
の水性ゾルにアンモニア水を添加してpHを約7とした。
生成した水和ジルコニア微粒子のX線回折ピークは非常
にブロードであり、実質的に非晶質であった。
このゾルにポリビニルアルコールの水溶液を添加し、
ジルコニアの濃度がZrO2換算約150g/,ジルコニアに
対するポリビニルアルコール固形物換算約25重量%の水
性ゾルを調製した。この水性ゾルを噴霧乾燥して、カサ
比重約0.4の中空球状粒子のゲルをえた。このゲルを約5
00℃で加熱脱脂し、1300℃で2時間保持して焼成した。
その結果、カサ比重約0.8、殻の膜厚約3μmの均一薄
膜からなる平均粒径約70μmのジルコニア質微小中空球
状粒子が得られた。
比較例1 実施例1と同様にして、イットリウムをY2O3換算で3
モル%含有し、ジルコニウムの濃度がZrO2換算約50g/
である水溶液を調製した。この水溶液を撹拌しながら10
0℃で60時間保持して加熱加水分解した。得られた水性
ゾルにアンモニア水を添加してpHを約7に調製した。つ
いで、減圧下濃縮乾燥し、800℃で2時間焼成した。得
られた粉末のX線結晶子径は約200Åであった。この粉
末に水を加えてボールミルにより粉砕し、粒径約0.5μ
mのジルコニア微粒子からなるスラリーを調製した。
このスラリーにポリエチレングリコールをジルコニア
に対して固形分換算で約20重量%添加し、熱風中で噴霧
乾燥した。
得られたゲルはカサ比重が約0.9であり、500℃付近で
加熱脱脂後1400℃で2時間保持して焼成した。その結
果、粒径約60μm,カサ比重約2.3の多孔質の中実球が得
られ、中空の球状粒子は得られなかった。
比較例2 ポリエチレングリコールを添加しない外は実施例1と
同様にしてジルコニアの濃度がZrO2換算で約150g/の
水性ゾルを調製した。この水性ゾルを実施例1と同様に
して熱風中で噴霧乾燥した。その結果、カサ比重が約1.
0のゲルが得られ、1400℃で2時間保持して焼成したと
ころ、粒径約60μm,カサ比重約1.9の多孔質の中実球が
得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、それぞれ実施例1でえたジルコニ
ア質中空球状粒子及びその断面の粒子構造を示す走査型
電子顕微鏡写真である。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】殻がジルコニア質微結晶粒子からなり、そ
    の膜厚が5μm未満であり、かつ粒径が10μm以上であ
    るジルコニア質微小中空球状粒子。
  2. 【請求項2】殻のジルコニア質が安定化剤を含有するも
    のである特許請求の範囲(1)項記載のジルコニア質微
    小中空球状粒子。
  3. 【請求項3】X線結晶子径50A以下の結晶質ジルコニ
    ア、X線的に非晶質であるジルコニア及びX線的に非晶
    質である水和ジルコニアのいずれかの一つ又はこれらの
    混合物からなる微粒子の水性ゾルに、水溶性高分子を添
    加し、噴霧乾燥し、500℃以上の温度で焼成することを
    特徴とするジルコニア質微小中空球状粒子の製造方法。
  4. 【請求項4】水性ゾルに安定化剤源が含有されている特
    許請求の範囲(3)項記載のジルコニア質微小中空球状
    粒子の製造方法。
JP21358488A 1988-08-30 1988-08-30 ジルコニア質微小中空球状粒子及びその製造方法 Expired - Fee Related JP2705133B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21358488A JP2705133B2 (ja) 1988-08-30 1988-08-30 ジルコニア質微小中空球状粒子及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21358488A JP2705133B2 (ja) 1988-08-30 1988-08-30 ジルコニア質微小中空球状粒子及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0264016A JPH0264016A (ja) 1990-03-05
JP2705133B2 true JP2705133B2 (ja) 1998-01-26

Family

ID=16641622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21358488A Expired - Fee Related JP2705133B2 (ja) 1988-08-30 1988-08-30 ジルコニア質微小中空球状粒子及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2705133B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2111141A1 (en) * 1992-12-11 1994-06-12 Kazuo Sunahara Process for producing crystalline microballoons
US6893994B2 (en) * 2002-08-13 2005-05-17 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Plasma spheroidized ceramic powder
JP2005263600A (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 Yazaki Corp ジルコニア中空粒子の製造方法。
CN101870588B (zh) * 2009-04-21 2012-10-31 河北勇龙邦大新材料有限公司 一种制备空心陶瓷微珠的方法与装置
CN113149077B (zh) * 2021-03-04 2023-02-17 中国科学院过程工程研究所 一种非晶金属氧化物中空多壳层材料的制备方法及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0264016A (ja) 1990-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6982073B2 (en) Process for making nano-sized stabilized zirconia
CA1145563A (en) Non-fused aluminum oxide-based abrasive mineral
JP5356639B2 (ja) ジルコニア微粉末及びその製造方法
JP3284413B2 (ja) 水和ジルコニアゾルおよびジルコニア粉末の製造方法
JP5356665B2 (ja) ジルコニア焼結体
JP2705133B2 (ja) ジルコニア質微小中空球状粒子及びその製造方法
Sizgek et al. Production of titanate microspheres by sol-gel and spray-drying
JPH0214823A (ja) 酸化イットリウムで安定化された酸化ジルコニウムのサブミクロン粉末の製造法
JPH05193948A (ja) ジルコニア粉末およびその製造方法
JP3959762B2 (ja) 固体電解質用ジルコニア微粉末及びその製造方法
JPH0154300B2 (ja)
Belov et al. Preparation of spherical Yttria‐stabilized zirconia powders by reactive‐spray atomization
JPH0230663A (ja) ジルコニア質焼結体およびその製造方法
JP2008285356A (ja) 特異な表面を有するケイ素系微粒子、その製造方法及びこの微粒子を使用した化粧料。
CN108545766B (zh) 中空α-半水石膏超大微球及其制备方法
JP3257095B2 (ja) ジルコニア粉末の製造方法
JPH04930B2 (ja)
JPS6357383B2 (ja)
JPH01301520A (ja) アルミナ・ジルコニア複合粉末の製造方法
JP2006143551A (ja) ジルコニア粉末
JPS62191426A (ja) ジルコニア多結晶マイクロバル−ン及びその製造方法
JPH0292825A (ja) 酸化ジルコニウム微粉末の製造方法
JP3896614B2 (ja) ジルコニア粉末及びその製造法
JP3008517B2 (ja) 水和ジルコニア乾燥粉末
JPH0470259B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees