JP4172926B2 - Alumina hollow particle production equipment - Google Patents

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  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルミナ中空粒子の製造装置に関し、より詳細には、アルミナ中空粒子の粒径制御が可能な製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、材料の軽量化や強度の増強等を目的として、金属等の母材にセラミックス粒子を分散させた複合材料が広く使用されている。中でも、アルミナ中空粒子は、低い熱伝導性と高い熱安定性を備え、また熱間荷重軟化温度や熱間弾性係数、再熱収縮が小さい等の特性を有することから、材料に高付加価値を付与する機能性フィラーとして注目されている。
【0003】
アルミナ中空粒子の製造装置の一つとして、最近、硝酸アルミニウム水溶液に超音波を作用させて硝酸アルミニウム水溶液の微小液滴を霧状に発生させ、この微小液滴を焼成炉に導いて焼成する超音波噴霧熱分解法を用いた製造装置が提案されている。このアルミナ中空粒子の製造装置によれば、微小液滴が瞬時に焼成されるため、真球に近い、微小なアルミナ中空粒子が得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のアルミナ中空粒子の製造装置では、超音波の作用により発生した微小液滴をそのまま焼成炉に送っているため、粒径の異なる種々のアルミナ中空粒子が混在しており、複合材料の原料とするために分級作業を別途必要としている。
【0005】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、超音波噴霧熱分解法を採用しつつ、粒径制御が可能なアルミナ中空粒子の製造装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の請求項1に係るアルミナ中空粒子の製造装置は、硝酸アルミニウム水溶液に超音波を照射して該水溶液の微小液滴を霧状に発生させる超音波発生器と、前記微小液滴を熱分解及び焼成する焼成炉と、前記微小水滴を前記焼成炉内に移動させる移動手段とを備えたアルミナ中空粒子の製造装置であって、前記移動手段が、中心に略水平に挿入された空気導入管より空気を導入して気流を発生させるとともに、下方から霧状の前記微小液滴が供給されて前記空気導入管の高さを浮遊する微小液滴のみを前記気流により前記焼成炉に移動させる液滴選別部を有することを特徴とする。
【0007】
前記構成のアルミナ中空粒子の製造装置によれば、超音波噴霧熱分解法を採用しながら所定粒径以下のアルミナ中空粒子を得ることができる。その際、液滴選別部に供給された霧状の微小液滴のうち、上方を浮遊する、より軽量の、即ちある粒径以下の微小液滴だけを焼成炉内に移動させることができるので、所定粒径以下のアルミナ中空粒子を得ることができる。
なお、使用する硝酸アルミニウム水溶液の濃度によって、異なる粒径のアルミナ中空粒子を得ることができ、更に内部に複数の微小空部を有するスポンジ状のアルミナ中空粒子を得ることも可能である。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図1(A)は本発明のアルミナ中空粒子の製造装置の一実施形態を示す概略構成図、図1(B)は図1(A)における液滴選別部の拡大図、図2はアルミナ中空粒子の生成機構を説明するための模式図、図3はスポンジ状アルミナ中空粒子の生成機構を説明するための模式図、図4(a)は実施例1で得られた再焼成後の粉末の走査型電子顕微鏡写真、図4(b)は実施例1で得られた再焼成後の粉末の透過型電子顕微鏡写真、図5は実施例1で得られた再焼成後の粉末の粒度分布を示すグラフ、図6は実施例2で得られた再焼成後の粉末の透過型電子顕微鏡写真、図7は実施例2で得られた再焼成後の粉末の粒度分布を示すグラフである。
【0011】
図1(A)に示すように、本実施形態のアルミナ中空粒子の製造装置は、硝酸アルミニウム水溶液1を充填する貯蔵容器10と、硝酸アルミニウム水溶液の微小液滴1aを霧状に発生させる超音波発生器11と、所定粒径以下の微小液滴1bのみを焼成炉20に移動させる移動手段である液滴選別部14と、微小液滴1bを熱分解及び焼成させる焼成炉20とを備えている。
また、貯蔵容器10には、微小液滴1aの移動手段である、貯蔵容器10の内部に空気を導入するための空気導入管12、及び液滴選別部14に微小液滴1aを供給する供給管13が備えられている。この供給管13は、上方に設けられた液滴選別部14に向かって垂直に伸びるとともに液滴選別部14の本体15の中央底部に通じている。
【0012】
本実施形態におけるアルミナ中空粒子の製造装置では、先ず、貯蔵容器10に充填した硝酸アルミニウム水溶液1に、超音波発生器11から超音波を照射して硝酸アルミニウム水溶液の微小液滴1aを霧状に発生させる。それと同時に、空気導入管12を通じて一定量の空気を貯蔵容器10に導入し、発生した硝酸アルミニウム水溶液の微小液滴1aを供給管13を通じて液滴選別部14に送る。
【0013】
液滴選別部14は、貯蔵容器10の略真上に備えられており、図1(B)にも拡大して示すように、ガラス球体である本体15の中心に向かって水平に挿入された空気導入管16を備えている。また、空気導入管16は、本体15の一方の側部が外方に向かって筒状に伸びた支持部17によって、水平に把持されているとともに、本体15内部の他方の側部近傍に開口端を有し、導入された空気の噴出口16aを形成している。また、本体15は、他方の側部から空気導入管16と反対方向に伸びた液滴導入管18を有している。液滴導入管18は、焼成炉20の炉管21内の中央部まで水平に伸びている。
【0014】
空気導入管16を通じて本体15に一定量の空気を導入することにより、液滴導入管18に向かって横方向の気流を発生させる。そして、下方の供給管13から流入して本体15の内部を浮遊している硝酸アルミニウム水溶液の微小液滴1aを、この気流により液滴導入管18、更には炉管21の内部に送り出す構成となっている。
従って、本体15の内部を浮遊する硝酸アルミニウム水溶液の微小液滴1aの中で、空気導入管16の噴出口16aの近傍を浮遊する、所定粒径以下の微小液滴1bだけが気流により炉管21に送り出される。
【0015】
焼成炉20は、中心に横方向に設けられた炉管21と、炉管21を周方向に覆うヒータ22から構成されている。また、炉管21の内部には、液滴選別部14から伸びた液滴導入管18が水平に挿入されている。液滴導入管18は、炉管21の中央部に開口端を有し、液滴選別部14より導入される硝酸アルミニウム水溶液の微小液滴1bを図中左方向に噴出する。炉管21はヒータ22により焼成温度、例えば1200〜1300℃に維持されており、微小液滴1bは、この炉管21を通過する間に分解、焼成されてアルミナ中空粒子30となり、炉管21の端部に堆積する。ここで、焼成炉20における熱分解・焼成時間は、液滴選別部14において空気導入管16から供給される空気量により調整される。また、熱分解、焼成に伴い発生したガス(NOx)は、適当なアルカリ40で洗浄した後、吸収した。
【0016】
上記の分解焼成機構は、図2に模式的に示すように、硝酸アルミニウム水溶液の微小液滴1bは、先ず、その外周部分に存在するアルミニウムイオンが瞬時に酸化されてアルミナからなる外殻30aが形成され、それと同時に外殻30aの内部には硝酸アルミニウムのゲル30bが生成する。次いで、このゲル30bが内包する水分を放出し、この放出に伴ってアルミニウムイオンが外方へと移動しつつ酸化され、生成したアルミナ30cが外殻30aの内壁に順次堆積して外殻30aが厚肉に成長し、最終的にアルミナ中空粒子30になると考えられる。従って、出発材料である硝酸アルミニウム水溶液の微小液滴1bの粒径がほぼ維持されて、アルミナ中空粒子30が得られる。本実施形態では、上記のように液滴選別部14により硝酸アルミニウムの微小液滴1bをその粒径により選別しているため、得られるアルミナ中空粒子30は粒径が揃ったものとなる。
【0017】
また、後述する実施例にも示すように、上記の製造装置によれば、硝酸アルミニウム水溶液の微小液滴1bは、小径になるほど中実のアルミナ粒子となる。この中実粒子の生成機構は、次のように推察される。
【0018】
即ち、液滴の濃度は液滴の粒径によらず同じであるから、焼成により、小径の液滴も大径の液滴と同等の肉厚の外殻30aが生成する。しかし、小径の液滴では、粒径に対して外殻30aの肉厚が相対的に大きくなり、より中心に近い部分まで外殻30aが形成される。そのため、小径の液滴では、中空部が小さくなり、中実粒子となる。
【0019】
後述する実施例にも示すように、中空粒子と中実粒子とは、ある粒径を境にして明確に区別されて生成する。上記の製造装置では、液滴選別部14により、所定粒径以下の微小液滴1bを分別できるが、更に小径の微細な液滴については分別できない。しかし、ある粒径以下の微細な液滴は中実粒子となるため、予め比重差により中実粒子を分離し、その粒径分布を求めておくことにより、以降は中空粒子と中実粒子とを篩により簡便に分別できるようになる。
【0020】
また、本実施形態の製造装置では、硝酸アルミニウム水溶液の濃度により生成するアルミナ中空粒子30の内部構造(中空の形成状態)を制御することができる。
【0021】
図3は、高濃度の硝酸アルミニウム水溶液の微小液滴1bを用いたときのアルミナ中空粒子30の生成状態を模式的に示す図である。焼成に際して、先ず、アルミナからなる外殻30aが同様に形成されるが、ゲル30bがより高濃度、即ち水分含有量が少ないことから、水分の放出が円滑に進行せず、局所的に生成したアルミナ30cが凝集して網目構造に似た組織を形成する。そして、水分が放出された後は、網目構造に由来する小さな空部30dが多数生成し、全体としてスポンジ状のアルミナ中空粒子30となる。
【0022】
以上のように、本実施形態の製造装置によれば、ある粒径範囲にあるアルミナ中空粒子を容易に得ることができる。また、硝酸アルミニウム水溶液の濃度により、内部構造の異なるアルミナ中空粒子を得ることができる。
【0023】
尚、上記の熱分解・焼成により得られるアルミナ中空粒子は、δ−アルミナが支配的である。そこで、1300℃で1時間程度再焼成して、安定なα−アルミナに転化することが好ましい。
【0024】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【0025】
(実施例1)
図1に示す製造装置を用い、0.5Mの硝酸アルミニウム水溶液を処理した。尚、処理条件は以下の通りである。
・空気導入管12への空気供給量:500mL/分
・空気導入管16への空気供給量:100mL/分
・焼成炉20の温度:1300℃
・熱分解・焼成時間:6.8分
【0026】
得られた粉末を取り出し、X線回折分析を行ったところ、δ−アルミナであることが確認された。そこで、粉末を1300℃で1時間、再焼成した。再焼成した粉末をX線回折分析したところ、α−アルミナであることが確認された。
【0027】
また、再焼成後の粉末の走査型電子顕微鏡写真及び透過型電子顕微鏡写真を撮影した。走査型電子顕微鏡写真を図4(a)に、透過型電子顕微鏡写真を図4(b)にそれぞれ示す。これらより、ほぼ球形の中空粒子が生成していることがわかる。
【0028】
更に、再焼成後の粉末の粒度分布を求めた。結果を図5に示すが、大きく2つの分布曲線に分かれており、電子顕微鏡写真との比較から、小径側(a)は中実粒子であり、その平均粒径は56.6nmで、約30〜60nmの粒径範囲であった。また、大径側(b)は中空粒子であり、その平均粒径は275.7nmで、約150〜500nmの粒径範囲であった。
【0029】
(実施例2)
0.9Mの硝酸アルミニウム水溶液を実施例1と同条件にて処理し、再焼成後の粉末の透過型電子顕微鏡写真を撮影した。図6に示すように、内部に中空部が形成されたスポンジ状の中空粒子であることがわかる。また、再焼成後の粉末の粒度分布を求めたところ、図7に示すように、平均粒径568nmで、約150〜900nmの粒径範囲であった。尚、実施例1の結果を基に、予め篩により中実粒子は除去した。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のアルミナ中空粒子の製造装置によれば、所定粒径以下の硝酸アルミニウム水溶液の微小液滴のみを焼成炉に移動させる液滴選別部を有しているので、超音波噴霧熱分解法を採用しつつ、粒径の揃ったアルミナ中空粒子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアルミナ中空粒子の製造方法の一実施形態を示し、(A)は概略構成図であり、(B)は図1(A)における液滴選別部の拡大図である。
【図2】アルミナ中空粒子の生成機構を説明するための模式図である。
【図3】スポンジ状アルミナ中空粒子の生成機構を説明するための模式図である。
【図4】実施例1で得られた再焼成後の粉末の顕微鏡写真であり、(a)は走査型電子顕微鏡写真であり、(b)は透過型電子顕微鏡写真である。
【図5】実施例1で得られた再焼成後の粉末の粒度分布を示すグラフである。
【図6】実施例2で得られた再焼成後の粉末の透過型電子顕微鏡写真である。
【図7】実施例2で得られた再焼成後の粉末の粒度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
1 硝酸アルミニウム水溶液
1a 硝酸アルミニウム水溶液の微小液滴
1b 硝酸アルミニウム水溶液の所定粒径以下の微小液滴
10 貯蔵容器
11 超音波発生器
12 空気導入管
13 供給管
14 液滴選別部
15 本体
16 空気導入管
16a 噴出部
17 支持部
18 液滴導入管
20 焼成炉
21 炉管
22 ヒータ
30 アルミナ中空粒子
30a 外殻
30b ゲル
30c アルミナ
30d 微小空部
40 アルカリ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a production apparatus for hollow alumina particles, and more particularly to a production apparatus capable of controlling the particle diameter of hollow alumina particles.
[0002]
[Prior art]
For example, composite materials in which ceramic particles are dispersed in a base material such as metal are widely used for the purpose of reducing the weight of the material and increasing the strength. Among these, alumina hollow particles have low thermal conductivity and high thermal stability, and have characteristics such as hot load softening temperature, hot elastic modulus, and low reheat shrinkage. It attracts attention as a functional filler to be imparted.
[0003]
As one of the production equipment for hollow alumina particles, recently, an ultrasonic wave is applied to an aluminum nitrate aqueous solution to generate fine droplets of the aluminum nitrate aqueous solution in the form of a mist. A manufacturing apparatus using a sonic spray pyrolysis method has been proposed. According to this alumina hollow particle manufacturing apparatus, minute droplets are fired instantaneously, so that minute alumina hollow particles close to a true sphere can be obtained.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional alumina hollow particle production apparatus, the fine droplets generated by the action of ultrasonic waves are sent to the firing furnace as they are, so that various alumina hollow particles having different particle diameters are mixed, and the composite material In order to use it as a raw material, classification work is required separately.
[0005]
This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the manufacturing apparatus of the alumina hollow particle which can control particle size, employ | adopting an ultrasonic spray pyrolysis method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an apparatus for producing hollow alumina particles according to claim 1 of the present invention comprises an ultrasonic generator that irradiates an aqueous solution of aluminum nitrate with ultrasonic waves and generates fine droplets of the aqueous solution in the form of a mist. , An alumina hollow particle production apparatus comprising a firing furnace for thermally decomposing and firing the micro droplets and a moving means for moving the micro water droplets into the firing furnace, the moving means being substantially at the center. Air is introduced from a horizontally inserted air introduction tube to generate an air flow, and only the minute droplets that are supplied from below and are suspended in the height of the air introduction tube are supplied with the air flow. It has the droplet selection part moved to the inside of the above-mentioned calcination furnace.
[0007]
According to the alumina hollow particle manufacturing apparatus having the above-described configuration, it is possible to obtain alumina hollow particles having a predetermined particle size or less while employing an ultrasonic spray pyrolysis method. At that time, among the mist-like microdrops supplied to the droplet sorting section, only the lighter, that is, the microdroplets with a certain particle size or less floating above can be moved into the firing furnace. Alumina hollow particles having a predetermined particle size or less can be obtained.
Depending on the concentration of the aqueous aluminum nitrate solution used, alumina hollow particles having different particle diameters can be obtained, and further, sponge-like alumina hollow particles having a plurality of minute voids inside can be obtained.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. FIG. 1 (A) is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an alumina hollow particle production apparatus of the present invention, FIG. 1 (B) is an enlarged view of a droplet sorting section in FIG. 1 (A), and FIG. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the generation mechanism of particles, FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the generation mechanism of sponge-like alumina hollow particles, and FIG. 4 (a) is a diagram of the powder after recalcination obtained in Example 1. Scanning electron micrograph, FIG. 4B is a transmission electron micrograph of the powder after recalcination obtained in Example 1, and FIG. 5 is the particle size distribution of the powder after refiring obtained in Example 1. 6 is a transmission electron micrograph of the powder after recalcination obtained in Example 2, and FIG. 7 is a graph showing the particle size distribution of the powder after refiring obtained in Example 2.
[0011]
As shown in FIG. 1 (A), the alumina hollow particle production apparatus of the present embodiment includes a storage container 10 filled with an aqueous aluminum nitrate solution 1 and ultrasonic waves that generate fine droplets 1a of the aqueous aluminum nitrate solution in a mist form. A generator 11, a droplet sorting unit 14 that is a moving unit that moves only the minute droplets 1 b having a predetermined particle size or less to the firing furnace 20, and a firing furnace 20 that thermally decomposes and fires the minute droplets 1 b are provided. Yes.
Further, the supply to the storage container 10 is supplied to supply the micro droplet 1a to the air introduction pipe 12 for introducing the air into the storage container 10 and the droplet sorting unit 14, which are means for moving the micro droplet 1a. A tube 13 is provided. The supply pipe 13 extends vertically toward the droplet sorting unit 14 provided above and communicates with the center bottom of the main body 15 of the droplet sorting unit 14.
[0012]
In the production apparatus for hollow alumina particles in the present embodiment, first, the aluminum nitrate aqueous solution 1 filled in the storage container 10 is irradiated with ultrasonic waves from the ultrasonic generator 11 to form fine droplets 1a of the aluminum nitrate aqueous solution in a mist form. generate. At the same time, a certain amount of air is introduced into the storage container 10 through the air introduction pipe 12, and the generated fine droplets 1 a of the aluminum nitrate aqueous solution are sent to the droplet sorting unit 14 through the supply pipe 13.
[0013]
The droplet sorting unit 14 is provided almost directly above the storage container 10 and is inserted horizontally toward the center of the main body 15 which is a glass sphere, as shown in an enlarged view in FIG. An air introduction pipe 16 is provided. The air introduction pipe 16 is horizontally held by a support portion 17 having a side portion of the main body 15 extending in a cylindrical shape toward the outside, and is opened near the other side portion inside the main body 15. It has an end and forms an inlet 16a for the introduced air. The main body 15 has a droplet introduction tube 18 extending from the other side in the direction opposite to the air introduction tube 16. The droplet introduction tube 18 extends horizontally to the central portion in the furnace tube 21 of the firing furnace 20.
[0014]
By introducing a certain amount of air into the main body 15 through the air introduction tube 16, a lateral air flow is generated toward the droplet introduction tube 18. Then, the micro droplet 1a of the aluminum nitrate aqueous solution flowing in from the lower supply tube 13 and floating inside the main body 15 is sent out to the droplet introduction tube 18 and further to the furnace tube 21 by this air flow. It has become.
Therefore, among the fine droplets 1a of the aluminum nitrate aqueous solution floating inside the main body 15, only the fine droplets 1b having a predetermined particle diameter or less floating near the jet port 16a of the air introduction tube 16 are flown into the furnace tube. 21 is sent out.
[0015]
The firing furnace 20 includes a furnace tube 21 provided in the lateral direction at the center and a heater 22 that covers the furnace tube 21 in the circumferential direction. Further, a droplet introduction tube 18 extending from the droplet sorting unit 14 is horizontally inserted into the furnace tube 21. The droplet introduction tube 18 has an open end at the center of the furnace tube 21 and ejects a micro droplet 1b of an aluminum nitrate aqueous solution introduced from the droplet sorting unit 14 in the left direction in the figure. The furnace tube 21 is maintained at a firing temperature, for example, 1200 to 1300 ° C. by the heater 22, and the micro droplet 1 b is decomposed and fired to pass through the furnace tube 21 to become alumina hollow particles 30. Deposit at the end of the. Here, the thermal decomposition and firing time in the firing furnace 20 is adjusted by the amount of air supplied from the air introduction pipe 16 in the droplet sorting section 14. Further, the gas (NOx) generated during pyrolysis and firing was absorbed after washing with an appropriate alkali 40.
[0016]
As schematically shown in FIG. 2, the above-described decomposition and firing mechanism is such that the aluminum droplet aqueous solution 1 b has an aluminum shell present in the outer peripheral portion thereof is instantly oxidized and the outer shell 30 a made of alumina is formed. At the same time, an aluminum nitrate gel 30b is formed inside the outer shell 30a. Next, the moisture contained in the gel 30b is released, and along with this release, aluminum ions are oxidized while moving outward, and the generated alumina 30c is sequentially deposited on the inner wall of the outer shell 30a. It is thought that it grows thick and eventually becomes alumina hollow particles 30. Therefore, the particle diameter of the microdroplets 1b of the aluminum nitrate aqueous solution as the starting material is substantially maintained, and the alumina hollow particles 30 are obtained. In this embodiment, since the aluminum nitrate fine droplets 1b are sorted by the particle size by the droplet sorting unit 14 as described above, the resulting alumina hollow particles 30 have a uniform particle size.
[0017]
Moreover, as shown also in the Example mentioned later, according to said manufacturing apparatus, the micro droplet 1b of aluminum nitrate aqueous solution becomes a solid alumina particle, so that it becomes a small diameter. The generation mechanism of the solid particles is assumed as follows.
[0018]
That is, since the concentration of the droplets is the same regardless of the particle size of the droplets, the outer shell 30a having a wall thickness equivalent to that of the large-diameter droplets is generated by firing. However, in the case of a small-diameter droplet, the thickness of the outer shell 30a is relatively large with respect to the particle size, and the outer shell 30a is formed up to a portion closer to the center. Therefore, in a small-diameter droplet, the hollow portion becomes small and becomes a solid particle.
[0019]
As shown also in the Example mentioned later, a hollow particle and a solid particle produce | generate by distinguishing clearly on the boundary of a certain particle size. In the manufacturing apparatus described above, the liquid droplet sorting unit 14 can sort out the fine liquid droplets 1b having a predetermined particle diameter or less, but cannot separate fine liquid droplets having a smaller diameter. However, since fine droplets with a certain particle size or less become solid particles, the solid particles are separated in advance by the difference in specific gravity, and the particle size distribution is obtained in advance. Can be easily separated with a sieve.
[0020]
Moreover, in the manufacturing apparatus of this embodiment, the internal structure (hollow formation state) of the alumina hollow particles 30 produced | generated can be controlled with the density | concentration of aluminum nitrate aqueous solution.
[0021]
FIG. 3 is a diagram schematically showing a state of formation of the alumina hollow particles 30 when the fine droplet 1b of the high concentration aluminum nitrate aqueous solution is used. At the time of firing, first, an outer shell 30a made of alumina is similarly formed. However, since the gel 30b has a higher concentration, that is, a lower water content, the release of water does not proceed smoothly and is generated locally. The alumina 30c aggregates to form a structure similar to a network structure. Then, after the moisture is released, a large number of small voids 30d derived from the network structure are generated, and the whole of the sponge-like alumina hollow particles 30 is obtained.
[0022]
As described above, according to the manufacturing apparatus of the present embodiment, alumina hollow particles in a certain particle size range can be easily obtained. Further, alumina hollow particles having different internal structures can be obtained depending on the concentration of the aqueous aluminum nitrate solution.
[0023]
The alumina hollow particles obtained by the above pyrolysis / firing are predominantly δ-alumina. Therefore, it is preferable to refire at 1300 ° C. for about 1 hour to convert to stable α-alumina.
[0024]
【Example】
The present invention will be further described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[0025]
(Example 1)
A 0.5M aluminum nitrate aqueous solution was treated using the production apparatus shown in FIG. The processing conditions are as follows.
-Air supply amount to the air introduction tube 12: 500 mL / min-Air supply amount to the air introduction tube 16: 100 mL / min-Temperature of the firing furnace 20: 1300 ° C
・ Pyrolysis and firing time: 6.8 minutes [0026]
When the obtained powder was taken out and subjected to X-ray diffraction analysis, it was confirmed to be δ-alumina. Therefore, the powder was refired at 1300 ° C. for 1 hour. X-ray diffraction analysis of the refired powder confirmed that it was α-alumina.
[0027]
In addition, a scanning electron micrograph and a transmission electron micrograph of the powder after refiring were taken. A scanning electron micrograph is shown in FIG. 4 (a), and a transmission electron micrograph is shown in FIG. 4 (b). From these, it can be seen that substantially spherical hollow particles are generated.
[0028]
Furthermore, the particle size distribution of the powder after recalcination was determined. The result is shown in FIG. 5, which is roughly divided into two distribution curves. From a comparison with an electron micrograph, the small diameter side (a) is solid particles, the average particle diameter is 56.6 nm, about 30 The particle size range was ˜60 nm. Moreover, the large diameter side (b) was a hollow particle, the average particle diameter was 275.7 nm, and was the particle size range of about 150-500 nm.
[0029]
(Example 2)
A 0.9M aluminum nitrate aqueous solution was treated under the same conditions as in Example 1, and a transmission electron micrograph of the powder after recalcination was taken. As shown in FIG. 6, it can be seen that the particles are sponge-like hollow particles having hollow portions formed therein. Moreover, when the particle size distribution of the powder after recalcination was calculated | required, as shown in FIG. 7, it was an average particle diameter of 568 nm, and was the particle size range of about 150-900 nm. In addition, based on the result of Example 1, solid particles were previously removed with a sieve.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the alumina hollow particle production apparatus of the present invention, since it has a droplet sorting unit that moves only micro droplets of an aluminum nitrate aqueous solution having a predetermined particle size or less to a firing furnace, While adopting the sonic spray pyrolysis method, alumina hollow particles having a uniform particle diameter can be obtained.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show an embodiment of a method for producing alumina hollow particles of the present invention, in which FIG. 1A is a schematic configuration diagram, and FIG. 1B is an enlarged view of a droplet sorting unit in FIG.
FIG. 2 is a schematic view for explaining a generation mechanism of alumina hollow particles.
FIG. 3 is a schematic view for explaining a generation mechanism of sponge-like alumina hollow particles.
FIG. 4 is a micrograph of the powder after recalcination obtained in Example 1, (a) is a scanning electron micrograph, and (b) is a transmission electron micrograph.
5 is a graph showing the particle size distribution of the powder after recalcination obtained in Example 1. FIG.
6 is a transmission electron micrograph of the powder after refired obtained in Example 2. FIG.
7 is a graph showing the particle size distribution of the powder after recalcination obtained in Example 2. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Aluminum nitrate aqueous solution 1a Microdroplet 1b of aluminum nitrate aqueous solution Microdroplet 10 of aluminum nitrate aqueous solution below predetermined particle size 10 Storage container 11 Ultrasonic generator 12 Air introduction pipe 13 Supply pipe 14 Droplet sorter 15 Main body 16 Air introduction Pipe 16a Ejection part 17 Support part 18 Droplet introduction pipe 20 Firing furnace 21 Furnace pipe 22 Heater 30 Alumina hollow particles 30a Outer shell 30b Gel 30c Alumina 30d Micro void 40 Alkali

Claims (1)

硝酸アルミニウム水溶液に超音波を照射して該水溶液の微小液滴を霧状に発生させる超音波発生器と、前記微小液滴を熱分解及び焼成する焼成炉と、前記微小水滴を前記焼成炉内に移動させる移動手段とを備えたアルミナ中空粒子の製造装置において、
前記移動手段が、中心に略水平に挿入された空気導入管より空気を導入して気流を発生させるとともに、下方から霧状の前記微小液滴が供給されて前記空気導入管の高さを浮遊する微小液滴のみを前記気流により前記焼成炉に移動させる液滴選別部を有することを特徴とするアルミナ中空粒子の製造装置。
An ultrasonic generator for irradiating an aqueous solution of aluminum nitrate with ultrasonic waves to generate fine droplets of the aqueous solution in a mist form, a firing furnace for thermally decomposing and firing the fine droplets, and the fine water droplets in the firing furnace In the apparatus for producing alumina hollow particles provided with moving means for moving to
The moving means introduces air from an air introduction tube inserted substantially horizontally in the center to generate an air flow, and the mist-like micro droplets are supplied from below to float the height of the air introduction tube. apparatus for producing alumina hollow particles characterized by having a droplet sorting unit that moves only the microdroplets in the sintering furnace by the air flow.
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