JP2789751B2 - ベルヌーイ法単結晶用原料アルミナの製造法 - Google Patents
ベルヌーイ法単結晶用原料アルミナの製造法Info
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- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
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- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
- C01F7/021—After-treatment of oxides or hydroxides
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Description
に係わり、更に詳細には、得られる単結晶中に気泡の増
加を見ることなく、極めて生産性に優れたベルヌーイ法
単結晶用原料アルミナの製造法に関するものである。
化されている。これらの単結晶製造法の一つにベルヌー
イ(Verneuil)法または火炎熔融(flame fusion)法と
呼ばれる方法がある。
ターで打ち、酸水素炎中に原料粉末を少量ずつ落下させ
溶融した原料を受器台上につもらせ、これを徐々に成長
させることにより単結晶を製造するものである。この方
法はルツボを使用しないので結晶育成中に不純物が混入
しづらく、しかも大きい単結晶を他の製造法に比べて短
時間で得ることができる特徴をもっている。このためこ
の方法で酸化アルミニウ(Al2O3)系、スビネル(MgAl2
O4)系、ルチル(TiO2)系、チタン酸ストロンチウム
(SrTiO3)系、イットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト(Y3Al5O12)系、ガドリニウム・ガリウム・ガーネッ
ト(Gd3Ga5O12)系などの単結晶が人造宝石としてだけ
でなく軸受・腕時計用窓材料などの耐摩耗材料やレーザ
ー材料などの工業材料として多量に製造されている。
頭部に加えられるわずかな振動によってブロッキングを
おこさずに容器底部の網を通して均一に落下しないと単
結晶が得られないという欠点があった。そのため原料粉
末製造に当たっては高純度で溶融させやすいということ
の他にブロッキングを起こさず網を目詰まりさせない流
動性の良い粉末が要求されている。
めに粉末の一次粒子径が1μm以下と細かく流動性を良
くするために嵩密度の低い粉末が使用されていた。流動
性の良い原料粉末としては例えば酸化アルミニウム系単
結晶の場合にはアンモニウムミョウバンを約1000℃で熱
分解して得られる鱗片状のγ−アルミナ粉末が使用され
ている。この粉末は鱗片状をしているため容器内でブロ
ッキングを起こしづらく流動性が良いという特徴をもっ
ている。しかし粉末の嵩密度が非常に小さいので容器が
大きくなりすぎ振動を与えづらく落下量の精度が悪いこ
とと、非常にフワフワしているため酸水素炎の中を落下
させて熔融する際に周囲に吹き飛んでしまう粉末が相当
多く高価な原料から単結晶を得るにもかかわらず収率が
悪いという問題点があった。
は粒度分布の幅が広いため一定の粒径以上の粉末は予め
網で分級して取除いてから単結晶製造に使用している。
このためこの工程でも原料粉末の収率が悪いという問題
があった。
ウム等のベルヌーイ法原料粉末を噴霧乾燥法等により直
径約5〜200μmの球状に造粒、成形することにより、
原料の流動性を増し生産性を改良した方法が開示されて
いる(特開昭59−3093号)。
く、粉末の飛散も少なく流動性に優れているため、生産
性の改良効果は有するが、従来の未造粒品に比し、得ら
れた単結晶中に気泡が増加するという問題があった。
気泡の発生が実質的になく、かつ生産性の改良されたベ
ルヌーイ法単結晶用原料アルミナを得ることを目的と
し、鋭意検討した結果、従来噴霧乾燥による造粒、成形
にあっては必須とされていた有機結合剤を実質的に使用
することなく、特定の比表面積を有する水酸化アルミニ
ウムと特定量の分散剤を使用することにより上記目的を
達成し得ることを見出し、遂に本発明を完成するに至っ
た。
ルミニウムと該酸化アルミニウムに対して約0.2重量%
〜約3重量%の分散剤を水溶液中に分散させスラリー化
した後、該スラリーを噴霧乾燥し、平均二次粒子径10μ
m〜70μm、最大粒子径が130μm以下の酸化アルミニ
ウム造粒体を得ることを特徴とするベルヌーイ法単結晶
用原料アルミナの製造法を提供するにある。
ニウムとしては、従来ベルヌーイ法に適用されている酸
化アルミニウム粉末のうち、平均一次粒子径が約0.1μ
m以下、好ましくは約0.07μm以下で、BET比表面積が
約60m2/g以上のものであればよく、その製造方法は有機
アルミニウムの加水分解法、明礬法、アンモニウムドー
ソナイト法エチレンクロルヒドリン法、アルミニウム水
中火花放電法、高純度バイヤー法等公知の方法で得られ
たものが適用できる。
の品質に大きく影響するのでできるだけ高純度部品を使
用することが望ましく、通常99.9重量%以上、このまし
くは99.99重量%以上の高純度品を用いると特に良質な
単結晶を得ることができる。
比表面積が約60m2/g以上の酸化アルミニウムを用いるこ
とを必須とする。
場合には、噴霧乾燥に際しスラリー中に例え分散剤を存
在させたとしても、有機結合剤を用いないと得られた造
粒体は球状の造粒体のみならず歪な造粒体や未造粒粉を
含み流動性の改良効果が低い。
α−アルミナを除くγ,δ,ζ,θ,κ,ρ等の結晶構
造を有する遷移アルミナの一種或いはこれらの混合物で
あり、就中γ−アルミナが汎用される。
ルミニウムを酸化アルミニウムに対し約0.2重量%〜約
3重量%の分散剤の存在下、水溶液(水、単独の場合も
ある)中に分散しスラリー化したのち、該スラリーを噴
霧乾燥することにより行われる。
噴霧乾燥条件により一義的ではないが通常約50g/l〜約2
000g/l、好ましくは100g/l〜約1500g/lの範囲で実施す
ればよい。
粉末や分散剤が均一に混合し得る方法であればよく、例
えば撹拌機による機械撹拌、或いはボールミルやアトラ
イター等による湿式混合、さらには超音波分散機を用い
る等の方法が挙げられる。
少ない場合には噴霧乾燥により得られた造粒体は球状の
造粒体のみならずいびつな造粒体や未造粒粉を含み、流
動性が低くなり好ましくなく、他方上記範囲を越える場
合には、流動性の改良効果は見られるものの、これを原
料として得た単結晶中に多数の気泡が残存するので好ま
しくない。
分散剤等特に制限されないが、中性分散剤を用いる場合
には設備に耐腐蝕材料を用いなくてもよいので、推奨さ
れる。
ンモニア等のアルカリ性分散剤,ポリカルボン酸アンモ
ニウム塩、縮合ナフタレンスルホン酸アンモニウム塩、
ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリアクリル酸アミド
系分散剤或いはカルボン酸/スルホン酸共重合体系アン
モニウム塩等が挙げられる。
(約0.5重量%以上)に有機結合剤を用いない。
して有機バインダーが使用されているが、本発明方法に
おいて通常有機結合剤の添加下限である0.5重量%(対
酸化アルミニウム)を越え用いた場合には例え分散剤が
上記範囲で存在していたとしても、これを原料として得
た単結晶中には多数の気泡が残存し、好ましくない。
熔融しやすさによって決定されるが、凝集による気泡発
生防止、さらには酸水素炎の中を落下させる時の飛散に
よる収率悪化を防止する目的より篩別法より求めた平均
二次粒子径を約10μm以上、またあまり大きい場合には
単結晶成長部に落下した後熔融するのに長間を要するの
で平均二次粒子径は約70μm以下が適当である。
が約130μmを越える造粒体が存在する場合には、単結
晶製造時の気泡発生原因となるので、篩別したのち単結
晶用原料として用いることが推奨される。
を製造するための装置としては従来からあるベルヌイ法
単結晶製造装置を使用することができる。
する酸化アルミニウムを用い、特定量の分散剤の存在
下、噴射乾燥し、特定の平均二次粒子径を有する酸化ア
ルミニウム造粒体を得、これをベルヌーイ法単結晶用原
料として用いるという極めて簡単な手法によるものであ
るが、かかる本発明方法により得られた酸化アルミニウ
ム造粒体を用いる場合には、流動性がよく、生産性に優
れるのみならず、気泡の極めて少ない品質の優れた単結
晶が得られるので、その工業的価値は頗る大である。
例、比較例を示すが、本発明はこれらの実施例に限られ
るものではない。
0重量部とPH1.5のHCl水500重量部を混合分散してスラリ
ー状とし、ディスク式噴霧乾燥機で乾燥造粒を行い、平
均二次粒子径40μの造粒体を得た。
ず、非常に流動性に富んでいた。
造方法装置で火炎熔融してサファイヤ単結晶を成長させ
たところ、成長速度30mm/Hrで、得られた単結晶200g中
の気泡は2個以下と良質であった。
と、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム0.5重量
部と水500重量部を混合分散してスラリー状とし、ディ
スク式噴霧乾燥機で乾燥造粒を行い、平均二次粒子40μ
の造粒体を得た。こうして得られた造粒体は球状で、末
造粒粉は見られず、非常に流動性に富んでいた。
造装置で火炎熔融してサファイヤ単結晶を成長させたさ
ころ、成長速度28mm/Hrで、得られた単結晶200g中の気
泡は2個以下と良質であった。
す酸化アルミニウム粉末100重量部と、第1表に示した
分散剤と水を混合分散してスラリー状とし、ディスク式
噴霧乾燥機で乾燥造粒を行った。得られた造粒体の平均
二次粒子径及び形状は第1表に示すす通りであり、非常
に流動性に富んでいた。
造装置で火炎熔融してサファイヤ単結晶を成長させた。
表に示す通りで成長速度が早くサファイヤ単結晶は良質
であった。
l2O3の混合粉末100重量部とPH1.5のHCl水500重量部を混
合分散してスラリー状とし、ディスク式噴霧乾燥機で乾
燥造粒して平均二次粒子径25μの造粒体を得た。
破損された造粒体及び造粒されていない粉末アルミナが
多数見られ、流動性が悪かった。この造粒体を原料とし
て通常のベルヌーイ法単結晶製造装置で火炎熔融してサ
ファイヤ単結晶を成長させたところ、アルミナがホッパ
ーに付着したり、ホッパー下の網が目詰まりして定常な
成長ができず、平均成長速度は5mm/Hr低く、得られたサ
ファイヤ単結晶200g中の気泡は18個と多かった。
リビニルアルコール1.5重量部を添加混合し、比較列−
1と同条件で噴霧乾燥して造粒体を得た。造粒体の平均
二次粒子径は40μで球状で流動性に富んでいた。
融したところ、アルミナのホッパー付着や網の目詰まり
はなくなり、サファイヤの成長速度15mm/Hrであった
が、得られた単結晶200g中の気泡は20個以上と多数存在
した。
たアルミナ100重量部と第1表に示した分散剤と水及び
バインダーを混合分散し(比較例−1は有機結合剤を添
加せず)スラリー状とし、ディスク式噴霧乾燥機で乾燥
造粒した得られた造粒体を原料として通常のベルヌーイ
法単結晶製造装置で火炎溶融してサファイヤ単結晶を成
長させた。
の数を第1表に示す。
Claims (2)
- 【請求項1】BET比表面積60m2/g以上の酸化アルミニウ
ムと該酸化アルミニウムに対して約0.2重量%〜約3重
量%の分散剤を水溶液中に分散させスラリー化した後、
該スラリーを噴霧乾燥し、平均二次粒子径10μm〜70μ
m、最大二次粒子径が130μm以下の酸化アルミニウム
造粒体を得ることを特徴とするベルヌーイ法単結晶用原
料アルミナの製造法。 - 【請求項2】分散剤が中性分散剤であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のベルヌーイ法単結晶用原
料アルミナの製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1341456A JP2789751B2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | ベルヌーイ法単結晶用原料アルミナの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1341456A JP2789751B2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | ベルヌーイ法単結晶用原料アルミナの製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03199119A JPH03199119A (ja) | 1991-08-30 |
JP2789751B2 true JP2789751B2 (ja) | 1998-08-20 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1341456A Expired - Lifetime JP2789751B2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | ベルヌーイ法単結晶用原料アルミナの製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2789751B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10138574A1 (de) * | 2001-08-06 | 2003-02-27 | Degussa | Granulate auf Basis von pyrogen hergestelltem Aluminiumoxid, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung |
GB0219815D0 (en) | 2002-08-24 | 2002-10-02 | Accentus Plc | Preparation of small crystals |
WO2007016489A1 (en) * | 2005-08-02 | 2007-02-08 | Radion Mogilevsky | Method for purifying and producing dense blocks |
-
1989
- 1989-12-27 JP JP1341456A patent/JP2789751B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH03199119A (ja) | 1991-08-30 |
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