JP6588365B2 - 無機酸化物微小中空粒子 - Google Patents
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- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Description
〔2〕耐熱温度が800〜1500℃である〔1〕記載の無機酸化物微小中空粒子。
また、本発明の無機酸化物微小中空粒子の殻は無気孔であり、比較例1のような酸化アルミナのみから構成される中空粒子とは明確に相違する(図2参照)。本発明の無機酸化物微小中空粒子の殻が無気孔であることは、透過型電子顕微鏡(TEM)像、及び水に浮かぶことにより確認できる。本発明の無機酸化物微小中空粒子は、殻が無気孔であることにより、優れた断熱性、遮熱性を有する。
ここで、円形度は、走査型電子顕微鏡写真から粒子の投影面積(A)と周囲長(PM)を測定し、周囲長(PM)に対する真円の面積を(B)とすると、その粒子の円形度はA/Bとして表される。そこで、試料粒子の周囲長(PM)と同一の周囲長を持つ真円を想定すると、周囲長はPM=2πr、面積はB=πr2であるから、B=π×(PM/2π)2となり、この粒子の円形度は、円形度=A/B=A×4π/(PM)2として算出される。100個の粒子について円形度を測定し、その平均値でもって平均円形度とする。なお、本発明の無機酸化物微小中空粒子は、各種フィラーとして混合したときの分散性、混合性など点から、平均円形度は、0.85以上、好ましくは0.90以上である。
ここで、安息角は、中空粒子を薄膜状の断熱材料用フィラー又は、遮熱材料用フィラーとして利用する際の、基材への均一な分散性の点で重要である。安息角は、JIS R 9301−2−2「アルミナ粉末−第2部:物性測定方法−2:安息角」の測定方法、パウダテスタ(ホソカワミクロン社製)などの粉体力学特性測定装置により測定できる。
熱分解ゾーンの温度は、生産コストの点から900〜1650℃が好ましく、1000〜1500℃がより好ましい。この熱分解ゾーンでは、高温で急激に熱分解反応を進めることで、乾燥ゾーンにて形成された中空構造を強固にすることにより、中空室を区画する殻を有する中空粒子であって、殻の厚さの一定な中空粒子が得られる。
原料化合物としては、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、硝酸ナトリウム、硝酸リチウム、オキシ硝酸ジルコニウム二水和物を用いた。
原料化合物を蒸留水に溶解した0.4mol/L含有水溶液を噴霧熱分解装置の溶液タンクに投入した。投入された水溶液は送液ポンプにより、2流体ノズルを介してミスト状に噴霧され、乾燥ゾーン(約900℃)、次いで熱分解ゾーン(約1200℃)を通過させた。バグフィルターを用いて中空粒子を回収した。
実施例2〜3及び比較例1〜7は、実施例1で用いた原料化合物、ほう酸、硝酸カリウム、硫酸チタニルを原料化合物に用いて、目的とする酸化物中空粒子の化学成分となるように原料化合物を選択し、蒸留水に溶解して、0.4mol/L含有水溶液を調製した。0.4mol/L含有水溶液を実施例1と同様に行い、酸化物中空粒子を得た。
平均粒子径は、マイクロトラック(日機装株式会社製)で測定を行い、算出した。圧縮強度は微小圧縮試験機 MCT−510(株式会社島津製作所製)、みかけ密度はアキュピック(株式会社島津製作所製)乾式自動密度計、かさ密度はパウダテスタ(ホソカワミクロン社製)により測定を行った。粒子表面の気孔は、SEM観察により観察を行った。
耐熱温度は、無機酸化物中空粒子5gをるつぼに入れて、所定温度の箱型電気炉内で6時間保持して常温まで放冷した後、目視で中空粒子が溶融していないこと、あるいはSEM像観察で酸化物中空粒子が中空構造を保持していた温度とした。
表2からも明らかなように、比較例1、5、6は、粒子表面に気孔やクラックが生じ、中空構造が不完全となった。これはAl2O3およびZrO2量が範囲外となったためである。比較例2、3、7は、耐熱温度が低くなった。これはアルカリ金属およびアルカリ土類金属が過剰となったためである。比較例4は圧縮強度が小さくなった。これはSiO2が過剰となったためである。実施例1、2、3は、これら比較例よりも完全な中空構造で耐熱温度・圧縮強度が高いことがわかる。
図3から明らかなように、比較例2は3時間後から溶融したのに対し、実施例1は6時間後も中空粒子の形状を保持していた。
Claims (2)
- Al2O3=10〜30質量%、SiO2=55〜80質量%、Li2O=0.1〜5質量%、2族元素酸化物=0.1〜10質量%、Na2O及びK2O=0〜5質量%並びに4族元素酸化物=0〜10質量%で形成された無機酸化物微小中空粒子であって、中空室を区画する殻を有し、当該殻が無気孔であり、平均円形度が0.85以上、殻の厚みが50nm〜1μmであり、平均粒子径0.5〜20μmであることを特徴とする無機酸化物微小中空粒子。
- 耐熱温度が800〜1500℃である請求項1記載の無機酸化物微小中空粒子。
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