JP6971110B2 - A method for producing a coated particle powder, and a method for producing a dispersion containing the coated particle powder and a dispersion medium. - Google Patents
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Description
本発明は被覆粒子粉体の製造方法、ならびに当該被覆粒子粉体および分散媒を含む分散体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a coated particle powder and a method for producing a dispersion containing the coated particle powder and a dispersion medium.
近年、無機物粒子、有機物粒子、金属粒子等の粒子状材料は、研磨用組成物や、高温構造部材をはじめとして、種々の用途で用いられている。例えば、炭化珪素(SiC)等の無機物粒子は、高硬度であり、高温耐熱性、機械的強度、耐衝撃性、耐摩耗性、耐酸化性および耐食性に優れ、熱膨張係数が小さいことから、その応用への期待が大きい。 In recent years, particulate materials such as inorganic particles, organic particles, and metal particles have been used for various purposes including polishing compositions and high-temperature structural members. For example, inorganic particles such as silicon carbide (SiC) have high hardness, are excellent in high temperature heat resistance, mechanical strength, impact resistance, wear resistance, oxidation resistance and corrosion resistance, and have a small coefficient of thermal expansion. There are great expectations for its application.
粒子状材料の応用に際しては、所望の組成物や材料を形成するに当たり、粒子状材料を分散媒やポリマー材料の媒体中に分散して用いることや、セラミックス粒子等の他の材料と混合して用いることが検討されている。また、粒子状材料を含む分散体や混合物、およびこれらより形成される成形体等の機能向上のため、構成粒子の周囲を所望の機能を付与しうる化合物で被覆した上で分散、混合を行うことが検討されている。これより、周囲を所望の機能を付与しうる化合物で被覆した状態で、媒体に対する高い分散性を有し、他の材料との均一な混合が可能である粒子状材料が特に望まれている。 In the application of particulate matter, in forming a desired composition or material, the particulate material may be dispersed in a dispersion medium or a polymer material medium, or mixed with other materials such as ceramic particles. It is being considered for use. Further, in order to improve the functions of dispersions and mixtures containing particulate matter, and molded bodies formed from these, the surroundings of the constituent particles are coated with a compound capable of imparting a desired function, and then dispersed and mixed. Is being considered. From this, a particulate material having high dispersibility in a medium and capable of uniform mixing with other materials in a state where the surroundings are coated with a compound capable of imparting a desired function is particularly desired.
このような技術として、例えば特許文献1には、SiC粉体の表面を、焼成することによって設けられた、厚みが10nm〜500nmのアルミナ等の酸化物被膜によって被覆することで、SiC粉体の絶縁性が向上しうることが開示されている。また、かかるSiC粉体を含むことで、複合組成物の耐熱性、高熱伝導性および高絶縁性が実現しうることが開示されている。
As such a technique, for example, in
しかしながら、特許文献1に係る技術では、媒体中で粉体の十分な分散性が得られない。
However, in the technique according to
したがって、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、媒体に分散させた際の高い分散性を付与しうる被覆粒子粉体を製造する手段を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a means for producing a coated particle powder capable of imparting high dispersibility when dispersed in a medium.
上記課題を解決すべく、本発明者らは鋭意研究を積み重ねた。その結果、被覆粒子を含む粉体の製造方法において、適切な原料粒子を選択し、被覆成分の原料として適切な化合物を選択し、かつ、被覆成分の原料と、原料粒子と、水とを含む原料分散体をスプレードライする工程を有することによって、上記課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。 In order to solve the above problems, the present inventors have accumulated diligent research. As a result, in the method for producing powder containing coated particles, an appropriate raw material particle is selected, an appropriate compound is selected as a raw material for the coated component, and the raw material for the coated component, the raw material particles, and water are contained. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by having a step of spray-drying the raw material dispersion, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明の上記課題は、以下の手段により解決される;
酸化物、炭化物、窒化物、金属または有機物からなる原料粒子と、水溶性金属塩と、水とを含む原料分散体をスプレードライして粒子集合体(a)を得る工程(A)と、
前記粒子集合体(a)を300℃以上750℃以下の温度で熱処理して粒子集合体(b)を得る工程(B)と、
前記粒子集合体(b)を粉砕することにより、被覆粒子(c)を得る工程(C)と、
を有する、被覆粒子粉体の製造方法。
That is, the above problem of the present invention is solved by the following means;
A step (A) of spray-drying a raw material dispersion containing a raw material particle composed of an oxide, a carbide, a nitride, a metal or an organic substance, a water-soluble metal salt, and water to obtain a particle aggregate (a).
The step (B) of heat-treating the particle aggregate (a) at a temperature of 300 ° C. or higher and 750 ° C. or lower to obtain the particle aggregate (b).
The step (C) of obtaining the coated particles (c) by pulverizing the particle aggregate (b), and
A method for producing a coated particle powder.
本発明によれば、媒体に分散させた際の高い分散性を付与しうる被覆粒子粉体を製造する手段が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, there is provided a means for producing a coated particle powder capable of imparting high dispersibility when dispersed in a medium.
以下、本発明を説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described. The present invention is not limited to the following embodiments.
本明細書において、範囲を示す「X〜Y」は「X以上Y以下」を意味する。また、本明細書において、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20〜25℃)/相対湿度40〜50%RHの条件で行う。 In the present specification, "X to Y" indicating a range means "X or more and Y or less". Further, in the present specification, unless otherwise specified, the operation and the measurement of physical properties are performed under the conditions of room temperature (20 to 25 ° C.) / relative humidity of 40 to 50% RH.
<粉体の製造方法>
本発明の一形態は、酸化物、炭化物、窒化物、金属または有機物からなる粒子と、水溶性金属塩と、水とを含む原料分散体をスプレードライして粒子集合体(a)を得る工程(A)と、
前記粒子集合体(a)を300℃以上750℃以下の温度で熱処理して粒子集合体(b)を得る工程(B)と、
前記粒子集合体(b)を粉砕することにより、被覆粒子(c)を得る工程(C)と、
を有する、被覆粒子粉体の製造方法に関する。
<Powder manufacturing method>
One embodiment of the present invention is a step of spray-drying a raw material dispersion containing particles composed of oxides, carbides, nitrides, metals or organic substances, a water-soluble metal salt, and water to obtain a particle aggregate (a). (A) and
The step (B) of heat-treating the particle aggregate (a) at a temperature of 300 ° C. or higher and 750 ° C. or lower to obtain the particle aggregate (b).
The step (C) of obtaining the coated particles (c) by pulverizing the particle aggregate (b), and
The present invention relates to a method for producing a coated particle powder.
本発明者らは、本発明によって上記課題が解決されるメカニズムを以下のように推定している。 The present inventors presume the mechanism by which the above-mentioned problems are solved by the present invention as follows.
特許文献1に記載されたような被覆粒子は、原料粒子と被覆層に含まれる成分(被覆成分)の原料とを分散媒中で混合し、濾過、乾燥後に焼成することによって製造される。かような製造方法では、焼成時に被覆粒子の形成と同時に被覆粒子の凝集が進行することで、凝集体(被覆粒子集合体)を形成する。例えば、特許文献1に係るアルミナ被覆粒子の製造では、焼成時、アルミナ被覆剤前駆体を加熱する際に、SiC粉体を形成する粒子の凝集が進行する。これより、かような製造方法で製造される被覆粒子は、原料粒子と比較して凝集の度合いが大幅に増加し、これに伴い個々の凝集の度合いの差も大きくなるため、粒径のバラツキの増加も顕著となる。かような被覆粒子粉体は、そのまま媒体に分散させる場合はもちろんのこと、粉砕を行った後に媒体に分散させる場合であっても、高い分散性を有する分散体を得ることは困難である。
The coated particles as described in
一方、本発明の一形態に係る製造方法で製造された粉体に含まれる被覆粒子は、被覆層に含まれる成分(被覆成分)の原料として水溶性金属塩を用い、原料粒子と、水溶性金属塩と、水とを含む原料分散体をスプレードライし、熱処理し、粉砕することにより形成される。また、当該方法で形成される被覆層は、被覆成分の原料と原料粒子との組み合わせが最適化されており、かつスプレードライ法にて被覆成分の原料が原料粒子の表面に付着する。そして、当該製造方法では、焼成時に被覆成分の原料である水溶性金属塩の一部が黒鉛等の成分に変化し、この黒鉛等の成分は剥離剤として機能するため、隣接する被覆粒子の被覆層間の結着が大幅に抑制される。また、当該製造方法では、形成される被覆粒子集合体の強度も大幅に低下する。したがって、その後の粒子集合体を粉砕する際に容易に解砕され、原料粒子の低凝集性を維持したまま被覆粒子粉体が製造される。そのため、当該粒子からなる粉体をそのまま媒体に分散させたとしても、高い分散性を有する分散体を得ることができる。 On the other hand, the coated particles contained in the powder produced by the production method according to one embodiment of the present invention use water-soluble metal salts as raw materials for the components (coated components) contained in the coated layer, and are water-soluble with the raw material particles. It is formed by spray-drying, heat-treating, and pulverizing a raw material dispersion containing a metal salt and water. Further, in the coating layer formed by the method, the combination of the raw material of the coating component and the raw material particles is optimized, and the raw material of the coating component adheres to the surface of the raw material particles by the spray dry method. Then, in the production method, a part of the water-soluble metal salt which is a raw material of the coating component is changed to a component such as graphite at the time of firing, and this component such as graphite functions as a release agent, so that the coating of adjacent coated particles is coated. Bonding between layers is greatly suppressed. Further, in the manufacturing method, the strength of the formed coated particle aggregate is also significantly reduced. Therefore, it is easily crushed when the subsequent particle aggregate is crushed, and the coated particle powder is produced while maintaining the low cohesiveness of the raw material particles. Therefore, even if the powder composed of the particles is dispersed in the medium as it is, a dispersion having high dispersibility can be obtained.
なお、上記メカニズムは推測に基づくものであり、その正誤が本発明の技術的範囲に影響を及ぼすものではない。 The above mechanism is based on speculation, and its correctness does not affect the technical scope of the present invention.
本発明の一形態に係る製造方法では、被覆粒子が製造される。 In the production method according to one embodiment of the present invention, coated particles are produced.
(工程(A))
本発明に係る被覆粒子粉体の製造方法は、酸化物、炭化物、窒化物、金属または有機物からなる原料粒子と、水溶性金属塩と、水とを含む原料分散体をスプレードライして、粒子集合体(a)を得る工程(A)を有する。本工程では、スプレードライ法により、被覆成分の原料である水溶性金属塩で被覆された原料粒子を含む粒子集合体(a)が形成されると考えられる。
(Step (A))
In the method for producing coated particle powder according to the present invention, raw material particles composed of oxides, carbides, nitrides, metals or organic substances, a water-soluble metal salt, and a raw material dispersion containing water are spray-dried to form particles. It has a step (A) of obtaining an aggregate (a). In this step, it is considered that the particle aggregate (a) containing the raw material particles coated with the water-soluble metal salt which is the raw material of the coating component is formed by the spray-drying method.
[原料分散体の準備方法]
原料分散体は、原料粒子と、水溶性金属塩と、水とを含む。
[Preparation method for raw material dispersion]
The raw material dispersion contains raw material particles, a water-soluble metal salt, and water.
原料粒子と、水溶性金属塩と、水とを含む原料分散体の調製方法としては、特に限定されないが、例えば、原料粒子および水を含む分散体に水溶性金属塩を添加する方法、水溶性金属塩の水溶液に原料粒子を添加する方法、水を含む分散媒に原料粒子および水溶性金属塩を添加する方法、原料粒子および水を含む分散体と水溶性金属塩の水溶液とを混合する方法等が挙げられる。これらの中でも、水溶性金属塩の水溶液に原料粒子を添加する方法が好ましい。 The method for preparing the raw material dispersion containing the raw material particles, the water-soluble metal salt, and water is not particularly limited, and for example, a method of adding the water-soluble metal salt to the raw material particles and the dispersion containing water, water-soluble. A method of adding raw material particles to an aqueous solution of a metal salt, a method of adding raw material particles and a water-soluble metal salt to a dispersion medium containing water, a method of mixing a dispersion containing raw material particles and water with an aqueous solution of a water-soluble metal salt. And so on. Among these, a method of adding raw material particles to an aqueous solution of a water-soluble metal salt is preferable.
ここで、原料粒子および水を含む分散体および水溶性金属塩の水溶液は、それぞれ市販品でもよいし、合成品でもよい。これらを合成(調製)する場合は、特に制限されず、公知の装置および公知の方法を用いることができる。 Here, the aqueous solution of the dispersion containing the raw material particles and water and the water-soluble metal salt may be a commercially available product or a synthetic product, respectively. When synthesizing (preparing) these, a known device and a known method can be used without particular limitation.
[原料粒子]
本発明に係る原料粒子は、製造される被覆粒子粉体に含まれる被覆粒子の原料粒子であり、被覆粒子粉体が有する特性を概ね決定するものである。本発明に係る原料粒子は、酸化物、炭化物、窒化物、金属または有機物からなる。
[Raw material particles]
The raw material particles according to the present invention are raw material particles of the coated particles contained in the produced coated particle powder, and generally determine the characteristics of the coated particle powder. The raw material particles according to the present invention are made of oxides, carbides, nitrides, metals or organic substances.
酸化物からなる粒子としては、特に制限されないが、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、セリア粒子、チタニア粒子、マグネシア粒子、ベリリア粒子等が挙げられる。炭化物からなる粒子としては、特に制限されないが、例えば、炭化ケイ素(SiC)粒子等が挙げられる。窒化物からなる粒子としては、特に制限されないが、例えば、窒化ケイ素(SiN)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)粒子等が挙げられる。金属からなる粒子としては、特に制限されないが、例えば、ニッケル粒子、銅粒子、銀粒子、金粒子等が挙げられる。有機物からなる粒子としては、特に制限されないが、例えば、ラテックス粒子、ポリスチレン粒子、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子,ポリエステル粒子、ポリイミド粒子、エポキシ粒子、黒鉛粒子等が挙げられる。また、酸化物、炭化物または窒化物からなる粒子としては、酸化窒化物からなる粒子、炭化窒化物からなる粒子等を用いてもよい。これらの中でも、高硬度であり、高温耐熱性、機械的強度、耐衝撃性、耐摩耗性、耐酸化性および耐食性に優れ、熱膨張係数が小さいとの観点から、酸化物、炭化物または窒化物からなる粒子が好ましく、炭化物からなる粒子がより好ましく、SiC粒子がさらに好ましい。 The particles made of oxide are not particularly limited, and examples thereof include silica particles, alumina particles, ceria particles, titania particles, magnesia particles, and beryllia particles. The particles made of carbide are not particularly limited, and examples thereof include silicon carbide (SiC) particles and the like. The particles made of nitride are not particularly limited, and examples thereof include silicon nitride (SiN), boron nitride (BN), and aluminum nitride (AlN) particles. The particles made of metal are not particularly limited, and examples thereof include nickel particles, copper particles, silver particles, and gold particles. The particles made of an organic substance are not particularly limited, and examples thereof include latex particles, polystyrene particles, polymethyl methacrylate (PMMA) particles, polyester particles, polyimide particles, epoxy particles, graphite particles and the like. Further, as the particles made of oxide, carbide or nitride, particles made of oxide nitride, particles made of carbide or the like may be used. Among these, oxides, carbides or nitrides are high in hardness, excellent in high temperature heat resistance, mechanical strength, impact resistance, abrasion resistance, oxidation resistance and corrosion resistance, and have a small coefficient of thermal expansion. Particles made of carbon are preferred, particles made of carbide are more preferred, and SiC particles are even more preferred.
原料粒子の平均一次粒子径は、3000nm以下であることが好ましい。平均一次粒子径がこの範囲であると、被覆粒子粉体を媒体に分散させた際に、より高い分散性を有する分散体が得られる。同様の観点から、原料粒子の平均一次粒子径は、1000nm以下であることがより好ましく、300nm以下であることがさらに好ましい。また、原料粒子の平均一次粒子径は、10nm以上であることが好ましい。平均一次粒子径がこの範囲であると、分散後の再凝集の発生がより抑制され、分散状態がより維持し易くなる。同様の観点から、原料粒子の平均一次粒子径は、50nm以上であることがより好ましく、100nm以上であることがさらに好ましい。ここで、原料粒子の平均一次粒子径の値は、BET法で3〜5回連続で測定した値から算出した原料粒子の比表面積(SA)の平均値に基づき、原料粒子の真密度の値を使用し、原料粒子の形状が真球であると仮定して算出することができる。原料粒子の比表面積の測定は、例えば、マイクロメリテックス社製のFlow SorbII 2300を用いて行うことができる。なお、測定方法の詳細は実施例に記載する。 The average primary particle size of the raw material particles is preferably 3000 nm or less. When the average primary particle size is in this range, a dispersion having higher dispersibility can be obtained when the coated particle powder is dispersed in the medium. From the same viewpoint, the average primary particle size of the raw material particles is more preferably 1000 nm or less, and further preferably 300 nm or less. Further, the average primary particle size of the raw material particles is preferably 10 nm or more. When the average primary particle size is in this range, the occurrence of reaggregation after dispersion is further suppressed, and it becomes easier to maintain the dispersed state. From the same viewpoint, the average primary particle size of the raw material particles is more preferably 50 nm or more, further preferably 100 nm or more. Here, the value of the average primary particle diameter of the raw material particles is the value of the true density of the raw material particles based on the average value of the specific surface area (SA) of the raw material particles calculated from the values measured 3 to 5 times continuously by the BET method. Can be calculated by assuming that the shape of the raw material particles is a true sphere. The specific surface area of the raw material particles can be measured, for example, by using Flow SorbII 2300 manufactured by Micromeritex. The details of the measurement method will be described in Examples.
原料粒子の平均二次粒子径は、10000nm以下であることが好ましい。平均二次粒子径がこの範囲であると、被覆粒子粉体を媒体に分散させた際に、より高い分散性を有する分散体が得られる。同様の観点から、原料粒子の平均二次粒子径は、5000nm以下であることが好ましく、1500nm以下であることがより好ましい。また、原料粒子の平均二粒子径は、10nm以上であることが好ましい。平均二次粒子径がこの範囲であると、原料粒子の被覆を高効率で行うことができる。同様の観点から、原料粒子の平均二次粒子径は、50nm以上であることがより好ましく、100nm以上であることがさらに好ましい。ここで、原料粒子の平均二次粒子径の値は、株式会社堀場製作所製の散乱式粒子径分布測定装置LA−950により測定することができる。なお、測定方法の詳細は実施例に記載する。 The average secondary particle size of the raw material particles is preferably 10,000 nm or less. When the average secondary particle size is in this range, a dispersion having higher dispersibility can be obtained when the coated particle powder is dispersed in the medium. From the same viewpoint, the average secondary particle size of the raw material particles is preferably 5000 nm or less, and more preferably 1500 nm or less. Further, the average two particle diameter of the raw material particles is preferably 10 nm or more. When the average secondary particle size is in this range, the raw material particles can be coated with high efficiency. From the same viewpoint, the average secondary particle size of the raw material particles is more preferably 50 nm or more, further preferably 100 nm or more. Here, the value of the average secondary particle size of the raw material particles can be measured by the scattering type particle size distribution measuring device LA-950 manufactured by HORIBA, Ltd. The details of the measurement method will be described in Examples.
なお、上記平均二次粒子径は、単一粒子、凝集粒子を問わず、測定時の粒子の存在状態において測定される粒子径を表す。 The average secondary particle size represents the particle size measured in the presence of particles at the time of measurement, regardless of whether the particles are single particles or aggregated particles.
また、原料粒子は、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。市販品としては、特に制限されないが、例えば、株式会社フジミインコーポレーテッド製のGC#40,000、GC8,000S等を用いることができる。 Further, as the raw material particles, a commercially available product or a synthetic product may be used. The commercially available product is not particularly limited, but for example, GC # 40,000, GC8,000S and the like manufactured by Fujimi Incorporated Co., Ltd. can be used.
原料粒子は、単独でもまたはこれらの複合物でもまたは2種以上混合して用いてもよい。 The raw material particles may be used alone, in combination thereof, or in combination of two or more.
原料分散体中の原料粒子の含有量は、特に制限されないが、原料分散体の総質量に対して、10質量%以上が好ましい。原料粒子の含有量がこの範囲であると、被覆粒子粉体の生産効率を向上させることができるからである。同様の観点から、原料粒子の含有量は、原料分散体の総質量に対して、15質量%以上がより好ましく、20質量%以上がさらに好ましく、30質量%以上が特に好ましい。また、原料分散体中の原料粒子の含有量は、特に制限されないが、原料分散体の総質量に対して、60質量%以下が好ましい。原料粒子の含有量がこの範囲であると、粘度上昇がより抑制され、スプレードライヤ装置中に原料粒子をより安定的に供給することができる。同様の観点から、原料分散体中の原料粒子の含有量は、原料分散体の総質量に対して、55質量%以下がより好ましく、50質量%以下がさらに好ましい。 The content of the raw material particles in the raw material dispersion is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or more with respect to the total mass of the raw material dispersion. This is because when the content of the raw material particles is within this range, the production efficiency of the coated particle powder can be improved. From the same viewpoint, the content of the raw material particles is more preferably 15% by mass or more, further preferably 20% by mass or more, and particularly preferably 30% by mass or more with respect to the total mass of the raw material dispersion. The content of the raw material particles in the raw material dispersion is not particularly limited, but is preferably 60% by mass or less with respect to the total mass of the raw material dispersion. When the content of the raw material particles is in this range, the increase in viscosity is further suppressed, and the raw material particles can be more stably supplied into the spray dryer device. From the same viewpoint, the content of the raw material particles in the raw material dispersion is more preferably 55% by mass or less, still more preferably 50% by mass or less, based on the total mass of the raw material dispersion.
[水溶性金属塩]
水溶性金属塩は、本発明に係る製造方法において、製造される被覆粒子粉体に含まれる被覆粒子の被覆層に含まれる被覆成分の原料であり、粉体に所望の機能を付与しうるものである。
[Water-soluble metal salt]
The water-soluble metal salt is a raw material for a coating component contained in a coating layer of coated particles contained in the coated particle powder produced in the production method according to the present invention, and can impart a desired function to the powder. Is.
水溶性金属塩としては、特に制限されず、原料粒子に対する被覆性、および粉体に付与する機能に応じて、公知の水溶性金属塩を適宜選択して用いることができる。 The water-soluble metal salt is not particularly limited, and a known water-soluble metal salt can be appropriately selected and used depending on the coating property on the raw material particles and the function imparted to the powder.
水溶性金属塩における金属の種類としては、特に制限されないが、例えば、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、カルシウム、マグネシウム等の第2族元素、アルミニウム、イットリウム、等が挙げられる。これらの中でも、焼結助剤としての機能性付与を行う場合は、アルミニウム、イットリウムが好ましく、アルミニウムがより好ましい。
The type of metal in the water-soluble metal salt is not particularly limited, and examples thereof include alkali metals such as sodium and potassium,
水溶性金属塩における塩の種類としては、特に制限されないが、例えば、炭酸、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸の塩や、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ナフテン酸、アラキドン酸、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、サリチル酸、没食子酸、メリト酸、ケイ皮酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、アコニット酸、アミノ酸、アントラニル酸、ニトロカルボン酸等のカルボン酸等の有機酸の塩等が挙げられる。これらの中でも、有機酸の塩であることが好ましく、乳酸塩であることがより好ましい。 The type of salt in the water-soluble metal salt is not particularly limited, but is, for example, salts of inorganic acids such as carbonic acid, hydrochloric acid, nitrate and sulfuric acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid and enanthic acid. , Caprilic acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, naphthenic acid, arachidonic acid, docosahexaenoic acid, eikosapentaenoic acid, lactic acid, apple Acids, citric acid, benzoic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, salicylic acid, gallic acid, merit acid, sucrose, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, fumaric acid, maleic acid, Examples thereof include salts of organic acids such as carboxylic acids such as aconitic acid, amino acids, anthranyl acid and nitrocarboxylic acid. Among these, a salt of an organic acid is preferable, and a lactate is more preferable.
具体的な水溶性金属塩としては、特に制限されないが、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、乳酸カルシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、乳酸マグネシウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、塩化イットリウム、硝酸イットリウム、硫酸イットリウム、乳酸イットリウム等が挙げられる。これらの中でも、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、塩化イットリウム、硝酸イットリウム、硫酸イットリウム、乳酸イットリウム等が好ましく、乳酸アルミニウム、乳酸イットリウムがより好ましく、乳酸アルミニウムがさらに好ましい。また、水溶性金属塩は、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。 The specific water-soluble metal salt is not particularly limited, but for example, calcium chloride, calcium nitrate, calcium sulfate, calcium lactate, magnesium chloride, magnesium sulfate, magnesium sulfate, magnesium lactate, aluminum chloride, aluminum nitrate, aluminum sulfate, etc. Examples thereof include aluminum lactate, yttrium chloride, yttrium nitrate, yttrium sulfate, and yttrium lactate. Among these, aluminum chloride, aluminum nitrate, aluminum sulfate, aluminum lactate, yttrium chloride, yttrium nitrate, yttrium sulfate, yttrium lactate and the like are preferable, aluminum lactate and yttrium lactate are more preferable, and aluminum lactate is even more preferable. Further, as the water-soluble metal salt, a commercially available product or a synthetic product may be used.
原料分散体中の水溶性金属塩の含有量は、特に制限されないが、原料分散体の総質量に対して、0.1質量%以上が好ましい。水溶性金属塩の含有量がこの範囲であると、原料粒子を被覆成分でより確実に被覆することができ、被覆成分に由来する機能がより向上する。また、被覆粒子粉体および分散体を含む分散体において、粉体と後述する他の粒子とを併用する場合においてもより凝集が生じ難くなる。よって、より高い分散性を有する分散体を製造することができる。同様の観点から、原料分散体中の水溶性金属塩の含有量は、原料分散体の総質量に対して、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上がさらに好ましい。また、原料分散体中の水溶性金属塩の含有量は、特に制限されないが、原料分散体の総質量に対して、50質量%以下が好ましい。水溶性金属塩の含有量がこの範囲であると、ある程度被覆が進むと被覆による得られる効果は一定となるため、水溶性金属塩の添加量を所定量以下とすることで、経済性および生産効率がより向上するからである。同様の観点から、原料分散体中の水溶性金属塩の含有量は、原料分散体の総質量に対して、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましく、20質量%以下がよりさらに好ましく、10質量%以下が特に好ましい。 The content of the water-soluble metal salt in the raw material dispersion is not particularly limited, but is preferably 0.1% by mass or more with respect to the total mass of the raw material dispersion. When the content of the water-soluble metal salt is in this range, the raw material particles can be more reliably coated with the coating component, and the function derived from the coating component is further improved. Further, in the dispersion including the coated particle powder and the dispersion, aggregation is less likely to occur even when the powder and other particles described later are used in combination. Therefore, it is possible to produce a dispersion having higher dispersibility. From the same viewpoint, the content of the water-soluble metal salt in the raw material dispersion is more preferably 0.5% by mass or more, still more preferably 1% by mass or more, based on the total mass of the raw material dispersion. The content of the water-soluble metal salt in the raw material dispersion is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or less with respect to the total mass of the raw material dispersion. When the content of the water-soluble metal salt is in this range, the effect obtained by the coating becomes constant after the coating progresses to some extent. Therefore, by setting the addition amount of the water-soluble metal salt to a predetermined amount or less, economic efficiency and production can be achieved. This is because the efficiency is further improved. From the same viewpoint, the content of the water-soluble metal salt in the raw material dispersion is more preferably 40% by mass or less, further preferably 30% by mass or less, and further preferably 20% by mass or less, based on the total mass of the raw material dispersion. Even more preferably, 10% by mass or less is particularly preferable.
[分散媒]
原料分散体は、分散媒としての水を含む。水は、原料粒子を分散し、水溶性金属塩を溶解させることで、スプレードライ法を適用可能とする。
[Dispersion medium]
The raw material dispersion contains water as a dispersion medium. Water makes it possible to apply the spray-drying method by dispersing the raw material particles and dissolving the water-soluble metal salt.
水は、不純物をできる限り含有しない水が好ましい。例えば、遷移金属イオンの合計含有量が100ppb以下である水が好ましい。ここで、水の純度は、例えば、イオン交換樹脂を用いる不純物イオンの除去、フィルタによる異物の除去、蒸留等の操作によって高めることができる。具体的には、水としては、例えば、脱イオン水(イオン交換水)、純水、超純水、蒸留水などを用いることが好ましい。 The water is preferably water containing as little impurities as possible. For example, water having a total content of transition metal ions of 100 ppb or less is preferable. Here, the purity of water can be increased by, for example, operations such as removal of impurity ions using an ion exchange resin, removal of foreign substances by a filter, distillation and the like. Specifically, as the water, for example, deionized water (ion-exchanged water), pure water, ultrapure water, distilled water and the like are preferably used.
水に、原料粒子を分散させる手順、方法、および水溶性金属塩を溶解させる手順、方法としては、特に制限されず、公知の手順、方法を用いることができる。 The procedure and method for dispersing the raw material particles in water and the procedure and method for dissolving the water-soluble metal salt are not particularly limited, and known procedures and methods can be used.
原料分散体は、水以外の分散媒をさらに含んでいてもよい。水以外の分散媒は、各成分の分散または溶解のために、有機溶媒であってもよい。この場合、用いられる有機溶媒としては、水と混和する有機溶媒であるアセトン、アセトニトリル、エタノール、メタノール、イソプロパノール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール等が挙げられる。また、これらの有機溶媒を水と混合せずに用いて、各成分を分散または溶解した後に、水と混合してもよい。これら有機溶媒は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。 The raw material dispersion may further contain a dispersion medium other than water. The dispersion medium other than water may be an organic solvent for dispersion or dissolution of each component. In this case, examples of the organic solvent used include acetone, acetonitrile, ethanol, methanol, isopropanol, glycerin, ethylene glycol, propylene glycol and the like, which are organic solvents that are mixed with water. Further, these organic solvents may be used without being mixed with water to disperse or dissolve each component and then to be mixed with water. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more.
ここで、分散媒の総質量中の水の含有量は、水溶性金属塩による原料粒子の被覆をより良好に進行させるとの観点から、50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることが好ましく、100質量%(水のみ)であることがさらに好ましい(上限100質量%)。 Here, the content of water in the total mass of the dispersion medium is preferably 50% by mass or more, preferably 80% by mass or more, from the viewpoint of better coating the raw material particles with the water-soluble metal salt. It is preferably 100% by mass (water only), and more preferably 100% by mass (upper limit 100% by mass).
[他の成分]
原料分散体は、本発明の効果を損なわない限り、他の成分を含んでいてもよい。
[Other ingredients]
The raw material dispersion may contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired.
[スプレードライ法]
スプレードライ法(噴霧乾燥法)は、分散媒(分散液)または溶液を気体雰囲気中に噴出(噴霧)させ、分散媒または溶媒を乾燥させることで、粉体を製造する方法である。スプレードライ法によれば、濃縮、ろ過、粉砕、分級、乾燥という数多くの工程を一挙に瞬間的に行うことができ、容易に粒子集合体を得ることが可能である。なお、本発明においては、スプレードライ法で得られる粒子集合体(a)は、被覆成分の原料である水溶性金属塩によって原料粒子が被覆されてなる粒子の集合体であると考えられる。
[Spray dry method]
The spray-drying method (spray-drying method) is a method for producing a powder by spraying (spraying) a dispersion medium (dispersion liquid) or a solution into a gas atmosphere and drying the dispersion medium or the solvent. According to the spray-drying method, many steps such as concentration, filtration, pulverization, classification, and drying can be performed instantaneously at once, and particle aggregates can be easily obtained. In the present invention, the particle aggregate (a) obtained by the spray-drying method is considered to be an aggregate of particles in which the raw material particles are coated with the water-soluble metal salt which is the raw material of the coating component.
原料分散体を噴霧する気体雰囲気を構成する気体としては、特に制限されないが、例えば、大気雰囲気、酸素雰囲気、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等が挙げられる。 The gas constituting the gas atmosphere for spraying the raw material dispersion is not particularly limited, and examples thereof include an atmospheric atmosphere, an oxygen atmosphere, a nitrogen atmosphere, and an argon atmosphere.
スプレードライ法は、スプレードライヤを用いて行われる。スプレードライヤは、原料分散体をノズルより噴出させ、液滴と気体雰囲気の風(特に熱風)とを混合させることにより乾燥させるものであある。スプレードライヤとしては、市販品を好適に用いることができる。市販品としては、特に制限されないが、例えば、大川原化工機株式会社製 製品名L−8iを用いることができる。 The spray-drying method is performed using a spray dryer. In the spray dryer, the raw material dispersion is ejected from a nozzle and dried by mixing the droplets with the air in a gaseous atmosphere (particularly hot air). As the spray dryer, a commercially available product can be preferably used. The commercially available product is not particularly limited, but for example, product name L-8i manufactured by Ohkawara Kakohiki Co., Ltd. can be used.
被覆粒子粉体を構成する被覆粒子の粒径は、熱風温度、アトマイザー形状、アトマイザー回転数、熱風排風量、排風温度などのスプレードライヤ運転条件、及びスプレードライヤ供給液の粘度、固形分濃度、原液供給速度などの調整により制御することが可能である。 The particle size of the coated particles constituting the coated particle powder includes the spray dryer operating conditions such as hot air temperature, atomizer shape, atomizer rotation speed, hot air exhaust volume, and exhaust air temperature, and the viscosity and solid content concentration of the spray dryer supply liquid. It can be controlled by adjusting the stock solution supply speed and the like.
スプレードライ法の条件は、特に制限されず、公知の条件を用いることができる。ここで、入口温度(風温度)としては、特に制限されないが、200℃以上250℃以下が好ましい。出口温度(排風温度)としては、特に制限されないが、100℃以上140℃以下が好ましい。アトマイザー形状は、特に制限されないが、ディスク型であることが好ましい。アトマイザー回転数は、特に制限されないが、例えば、18000rpm以上28000rpm以下であることが好ましい。また、排風量、スプレードライヤ供給液の粘度、スプレードライヤ供給液の固形分濃度、スプレードライや供給液の供給速度は、原料分散体やスプレードライヤの種類等に応じて適宜調整することができる。 The conditions of the spray-drying method are not particularly limited, and known conditions can be used. Here, the inlet temperature (wind temperature) is not particularly limited, but is preferably 200 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. The outlet temperature (exhaust air temperature) is not particularly limited, but is preferably 100 ° C. or higher and 140 ° C. or lower. The atomizer shape is not particularly limited, but is preferably a disc type. The atomizer rotation speed is not particularly limited, but is preferably 18,000 rpm or more and 28,000 rpm or less, for example. Further, the amount of exhaust air, the viscosity of the spray dryer supply liquid, the solid content concentration of the spray dryer supply liquid, and the supply speed of the spray dry and the supply liquid can be appropriately adjusted according to the type of the raw material dispersion and the spray dryer.
なお、スプレードライ法については、特開2003−11066号公報、特開2017−61737号公報、特開2017−61738号公報、国際公開第2015/199244号等をはじめとする公知文献の記載を適宜参照することができる。 Regarding the spray-drying method, description of publicly known documents such as JP-A-2003-11066, JP-A-2017-61737, JP-A-2017-61738, International Publication No. 2015/199244, etc. is appropriately described. You can refer to it.
(工程B)
本発明に係る被覆粒子粉体の製造方法は、前記工程(A)で得られた粒子集合体(a)を300℃以上750℃以下の温度で熱処理して粒子集合体(b)を得る工程(B)を有する。本工程では、粒子集合体(a)を熱処理することにより、被覆成分の原料である水溶性金属塩が被覆成分へと変化し、被覆成分が被覆された原料粒子を含む粒子集合体(b)が形成されると考えられる。すなわち、本工程では、被覆粒子が形成される。
(Step B)
The method for producing a coated particle powder according to the present invention is a step of heat-treating the particle aggregate (a) obtained in the step (A) at a temperature of 300 ° C. or higher and 750 ° C. or lower to obtain a particle aggregate (b). (B). In this step, by heat-treating the particle aggregate (a), the water-soluble metal salt which is the raw material of the coating component is changed to the coating component, and the particle aggregate (b) containing the raw material particles coated with the coating component. Is considered to be formed. That is, in this step, coated particles are formed.
熱処理は、特に制限されないが、例えば、黒鉛鞘中で、不活性雰囲気炉等を用いて行うことが好ましい。 The heat treatment is not particularly limited, but is preferably performed in a graphite sheath using an inert atmosphere furnace or the like.
熱処理温度は、300℃以上である。熱処理温度が300℃未満であると、被覆成分の原料である水溶性金属塩を被覆成分へと十分に変化させることができず、被覆成分に由来する機能を十分に得ることができない。同様の観点から、熱処理温度は、400℃以上であることが好ましく、500℃以上であることがより好ましく、550℃以上であることがさらに好ましい。また、熱処理温度は、750℃以下である。熱処理温度が750℃超であると、被覆成分の原料である水溶性金属塩の反応が過度に進行し、その生成物により隣接する被覆粒子の凝集が進行して強固な凝集体(粒子集合体)が形成される。そして、後にこの粒子集合体の粉砕を行ったとしても、製造される粉体は、媒体に分散させた際の高い分散性を有さない。同様の観点から、700℃以下であることが好ましく、650℃以下であることがより好ましく、600℃以下であることがさらに好ましい。 The heat treatment temperature is 300 ° C. or higher. If the heat treatment temperature is less than 300 ° C., the water-soluble metal salt that is the raw material of the coating component cannot be sufficiently changed into the coating component, and the function derived from the coating component cannot be sufficiently obtained. From the same viewpoint, the heat treatment temperature is preferably 400 ° C. or higher, more preferably 500 ° C. or higher, and even more preferably 550 ° C. or higher. The heat treatment temperature is 750 ° C. or lower. When the heat treatment temperature is higher than 750 ° C., the reaction of the water-soluble metal salt, which is the raw material of the coating component, proceeds excessively, and the product causes the aggregation of adjacent coated particles to proceed, resulting in a strong aggregate (particle aggregate). ) Is formed. Even if the particle aggregate is later pulverized, the produced powder does not have high dispersibility when dispersed in a medium. From the same viewpoint, it is preferably 700 ° C. or lower, more preferably 650 ° C. or lower, and even more preferably 600 ° C. or lower.
熱処理時間は、特に制限されないが、30分以上であることが好ましい。この範囲であると、被覆成分である水溶性金属塩から被覆成分の生成をより十分に行うことができ、被覆成分に由来する機能が向上する。同様の観点から、熱処理時間は、1時間以上であることがより好ましく、3時間以上であることがさらに好ましく、4時間以上であることが特に好ましい。また、熱処理時間は、特に制限されないが、60時間以下であることが好ましい。この範囲であると、生産性がより向上する。同様の観点から、熱処理時間は、36時間以下であることがより好ましく、12時間以下であることがさらに好ましく、9時間以下であることが特に好ましい。 The heat treatment time is not particularly limited, but is preferably 30 minutes or more. Within this range, the coating component can be more sufficiently generated from the water-soluble metal salt which is the coating component, and the function derived from the coating component is improved. From the same viewpoint, the heat treatment time is more preferably 1 hour or more, further preferably 3 hours or more, and particularly preferably 4 hours or more. The heat treatment time is not particularly limited, but is preferably 60 hours or less. Within this range, productivity is further improved. From the same viewpoint, the heat treatment time is more preferably 36 hours or less, further preferably 12 hours or less, and particularly preferably 9 hours or less.
熱処理雰囲気は、特に制限されないが、例えば、大気雰囲気、酸素雰囲気、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等が挙げられる。これらの中でも、焼成時の原料粒子の酸化を抑制し、原料粒子由来の特性をより高いレベルで維持するとの観点から、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気であることが好ましく、アルゴン雰囲気であることがさらに好ましい。 The heat treatment atmosphere is not particularly limited, and examples thereof include an atmospheric atmosphere, an oxygen atmosphere, a nitrogen atmosphere, and an argon atmosphere. Among these, a nitrogen atmosphere and an argon atmosphere are preferable, and an argon atmosphere is more preferable, from the viewpoint of suppressing oxidation of the raw material particles during firing and maintaining the characteristics derived from the raw material particles at a higher level. ..
(工程C)
本発明に係る被覆粒子粉体の製造方法は、前記工程(B)で得られた熱処理後の粒子集合体(b)を粉砕することにより、被覆粒子(c)を得る工程(C)を有する。本工程では、粒子集合体(b)の粉砕を行うことにより、被覆粒子粉体を構成する個々の粒子へと解砕する。
(Process C)
The method for producing coated particle powder according to the present invention includes a step (C) of obtaining coated particles (c) by crushing the heat-treated particle aggregate (b) obtained in the step (B). .. In this step, the particle aggregate (b) is crushed into individual particles constituting the coated particle powder.
なお、上述した工程(A)および工程(B)を経ずに形成された従来の粒子集合体は、本工程による粉砕を経ても、均一に解砕することが困難であり、従来の粒子集合体から製造される被覆粒子粉体を媒体に分散させても、高い分散性を有する分散体を得ることが困難となる。 It should be noted that the conventional particle aggregate formed without the above-mentioned steps (A) and (B) is difficult to be uniformly crushed even after being pulverized by this step, and the conventional particle aggregate Even if the coated particle powder produced from the body is dispersed in a medium, it is difficult to obtain a dispersion having high dispersibility.
粉砕の方法としては、特に制限されないが、例えば、ボールミル、ローラーミル、ジェットミル、ハンマーミル、ピンミル、アトライター等を用いて行う方法が挙げられる。これらの中でも、解砕後の被覆粒子粉体の均一性および当該被覆粒子粉体を媒体に分散させた際の分散性向上の観点から、ボールミルで行うことが好ましい。ボールミルとしては、特に制限されないが、例えば、株式会社テックジャム製 製品名ポットミル回転台 ANZ−10D等が挙げられる。 The crushing method is not particularly limited, and examples thereof include a method using a ball mill, a roller mill, a jet mill, a hammer mill, a pin mill, an attritor, and the like. Among these, from the viewpoint of the uniformity of the coated particle powder after crushing and the improvement of the dispersibility when the coated particle powder is dispersed in the medium, it is preferable to use a ball mill. The ball mill is not particularly limited, and examples thereof include a pot mill rotary table ANZ-10D manufactured by Tech Jam Co., Ltd.
ボールミルに用いるボールとしては、特に制限されないが、例えば、アルミナボール等が挙げられる。ボールの直径は、特に制限されないが、0.2mm以上20mm以下であることが好ましく、0.5mm以上10mm以下であることが好ましく、1mm以上5mm以下であることがさらに好ましい。 The ball used in the ball mill is not particularly limited, and examples thereof include alumina balls. The diameter of the ball is not particularly limited, but is preferably 0.2 mm or more and 20 mm or less, preferably 0.5 mm or more and 10 mm or less, and further preferably 1 mm or more and 5 mm or less.
粉砕は、特に制限されないが、粒子集合体(b)を含む分散体の状態で行うことが好ましい。当該分散体の濃度としては、特に制限されないが、分散体の総質量に対して、微粒子集合体(b)の含有量は、1質量%以上60質量%以下であることが好ましく、5質量%以上50質量%以下であることがより好ましく、10質量%以上40質量%以下であることがさらに好ましい。 The pulverization is not particularly limited, but is preferably performed in the state of a dispersion containing the particle aggregate (b). The concentration of the dispersion is not particularly limited, but the content of the fine particle aggregate (b) is preferably 1% by mass or more and 60% by mass or less with respect to the total mass of the dispersion, and is 5% by mass. It is more preferably 50% by mass or less, and further preferably 10% by mass or more and 40% by mass or less.
また、粉砕条件は、特に制限されないが、室温で行うこと好ましい。粉砕時の回転数は、30rpm以上300rpm以下であることが好ましく、50rpm以上250rpm以下であることがより好ましく、100rpm以上200rpm以下であることがさらに好ましい。粉砕の時間は、特に制限されないが、1時間以上500時間以下であることが好ましく、5時間以上250時間以下であることがより好ましい、10時間以上150時間以下であることがさらに好ましく、20時間以上100時間以下であることが特に好ましい。 The pulverization conditions are not particularly limited, but it is preferably performed at room temperature. The rotation speed at the time of crushing is preferably 30 rpm or more and 300 rpm or less, more preferably 50 rpm or more and 250 rpm or less, and further preferably 100 rpm or more and 200 rpm or less. The crushing time is not particularly limited, but is preferably 1 hour or more and 500 hours or less, more preferably 5 hours or more and 250 hours or less, further preferably 10 hours or more and 150 hours or less, and 20 hours. It is particularly preferable that the time is 100 hours or less.
(他の工程)
本発明の一形態に係る被覆粒子粉体の製造方法では、工程(A)〜工程(C)以外の他の工程をさらに有していても良い。他の工程としては、特に制限されず被覆粒子の製造分野で適用される公知の工程が選択されうるが、例えば、ろ過工程、分級工程等が挙げられる。
(Other processes)
The method for producing a coated particle powder according to one embodiment of the present invention may further include steps other than steps (A) to (C). As the other steps, a known step applied in the field of producing coated particles can be selected without particular limitation, and examples thereof include a filtration step and a classification step.
(被覆粒子粉体)
[被覆粒子の構造]
本発明に係る製造方法によって、被覆粒子粉体が製造される。本明細書において被覆粒子とは、原料粒子の少なくとも一部が被覆成分を含む被覆層によって被覆されている粒子を表す。
(Coated particle powder)
[Structure of coated particles]
The coated particle powder is produced by the production method according to the present invention. As used herein, the coated particles refer to particles in which at least a part of the raw material particles is coated with a coating layer containing a coating component.
なお、本明細書において、製造物である被覆粒子粉体とは、複数の被覆粒子、またはこれを含む組成物を表す。本明細書では、便宜上「粉体」との用語を用いているが、当該用語は粉末状(乾燥状態)の物質のみを表すものではなく、分散媒中に分散された状態で存在し、分散媒を揮発させた際に粉末状として得られうる物質をも表すものとする。 In addition, in this specification, a coated particle powder which is a product represents a plurality of coated particles, or a composition containing them. In the present specification, the term "powder" is used for convenience, but the term does not mean only a powdery (dry) substance, but exists in a dispersed state in a dispersion medium and is dispersed. It also represents a substance that can be obtained as a powder when the medium is volatilized.
すなわち、本発明に係る製造方法において、製造物である被覆粒子粉体は、被覆粒子以外の他の成分を含む場合もありうる。ただし、被覆粒子粉体に含まれうる被覆粒子以外の他の成分は、被覆処理における不可避不純物であることが特に好ましい。本明細書において、被覆処理における不可避不純物とは、例えば、原料粒子や未反応の被覆成分の原料、副生成物、必要に応じて添加されうる反応に用いる試薬、原料由来の不純物等の、被覆粒子の形成に関係して含まれうる成分を表す。なお、被覆処理における不可避不純物には、製造過程および製造後に、機能発現を目的として任意に添加しうる成分は含まないものとする。 That is, in the production method according to the present invention, the coated particle powder as a product may contain components other than the coated particles. However, it is particularly preferable that the components other than the coated particles that can be contained in the coated particle powder are unavoidable impurities in the coating treatment. In the present specification, the unavoidable impurities in the coating treatment are, for example, coatings of raw materials, raw materials of unreacted coating components, by-products, reagents used for reactions that can be added as needed, impurities derived from the raw materials, and the like. Represents a component that may be contained in relation to the formation of particles. The unavoidable impurities in the coating treatment do not include components that can be arbitrarily added for the purpose of functional expression during and after the production.
被覆粒子粉体中で被覆粒子が占める割合は、被覆粒子粉体の総質量に対して100質量%であることが最も好ましい。ただし、生産効率等を考慮すると、被覆粒子粉体中で被覆粒子を主成分とすることが好ましく、被覆粒子粉体中で被覆粒子が占める割合が80質量%以上であることがより好ましく、90%質量以上であることがさらに好ましく、99質量%以上であることがよりさらに好ましく、99.9質量%以上であることが特に好ましい(上限100質量%)。 The ratio of the coated particles in the coated particle powder is most preferably 100% by mass with respect to the total mass of the coated particle powder. However, in consideration of production efficiency and the like, it is preferable that the coated particles are the main component in the coated particle powder, and the ratio of the coated particles in the coated particle powder is more preferably 80% by mass or more, 90. %% by mass or more is further preferable, 99% by mass or more is further preferable, and 99.9% by mass or more is particularly preferable (upper limit 100% by mass).
なお、被覆粒子粉体は、これに含まれる被覆粒子以外の他の成分の種類によっては、技術的、経済的な観点から、被覆粒子粉体中における被覆粒子の含有量を、定量的に正確に分析し、または他の成分を除去することが難しい場合もありうる。特に、他の成分が不可避不純物である場合は、分析上の特徴が類似する等の事情から、含有量を、定量的に正確に分析し、または他の成分を除去することの難易度は高くなる傾向がある。ただし、この場合であっても、後述する分析方法によって被覆粒子粉体が被覆粒子を含むことが確認される場合は、被覆粒子粉体は、良好な分散媒への分散性を有し、かつ、原料粒子および被覆粒子の特性に由来する所望の特性を有するものとなる。 The coated particle powder quantitatively accurately determines the content of the coated particles in the coated particle powder from a technical and economic point of view, depending on the types of components other than the coated particles contained therein. It can be difficult to analyze or remove other components. In particular, if other components are unavoidable impurities, the situation of such features on the analysis is similar, the content, the difficulty of removing the quantitatively accurate analysis or other components, the high Tend to be. However, even in this case, if it is confirmed by the analysis method described later that the coated particle powder contains the coated particles, the coated particle powder has good dispersibility in the dispersion medium and has good dispersibility in the dispersion medium. , Will have the desired properties derived from the properties of the raw material particles and the coated particles.
本発明の一形態に係る被覆粒子粉体は、溶剤(好ましくは水)で洗浄した場合や、分散媒(好ましくは水)中に分散させた状態であっても、被覆粒子としての形態を維持することができることが好ましい。 The coated particle powder according to one embodiment of the present invention maintains its form as coated particles even when washed with a solvent (preferably water) or dispersed in a dispersion medium (preferably water). It is preferable to be able to do it.
製造された粒子が被覆層を有することは、走査オージェ電子顕微鏡SAM(Scanning Auger Microscope)であるアルバック製 製品名PHI 710を用いて、測定倍率20000倍、加速電圧10keVとし、測定深度2〜3nmとして、SEM観察を行うとともに、原料粒子のみに含まれる元素(原料粒子がSiC粒子の場合は、例えば、ケイ素元素(Si元素))および被覆層に含まれる被覆成分のみに含まれる元素(すなわち、被覆成分の原料のみに由来する元素であり、例えば、被覆成分が乳酸アルミニウムである場合はアルミニウム元素(Al元素))についてオージェ電子分光法による元素マッピングを行うことにより確認することができる。 The fact that the produced particles have a coating layer means that the measurement magnification is 20000 times, the acceleration voltage is 10 keV, and the measurement depth is 2 to 3 nm, using the product name PHI 710 manufactured by ULVAC, which is a scanning Auger Microscope (SAM). , SEM observation, and elements contained only in the raw material particles (for example, silicon element (Si element) when the raw material particles are SiC particles) and elements contained only in the coating component contained in the coating layer (that is, coating). It is an element derived only from the raw material of the component, and can be confirmed, for example, by performing element mapping by Auger electron spectroscopy for the aluminum element (Al element) when the coating component is aluminum lactate.
ここで、SEM画像で観察される粒子の位置と、原料粒子のみに含まれる元素のオージェ電子像の位置と、被覆層に含まれる被覆成分のみに含まれる(すなわち、被覆成分の原料にのみ由来する)元素のオージェ電子像の位置と、が明確に対応することが確認される場合、原料粒子が被覆成分によって被覆されていると判断することができる。 Here, the position of the particles observed in the SEM image, the position of the Auger electron image of the element contained only in the raw material particles, and the position of the Auger electron image contained only in the coating layer (that is, derived only from the raw material of the coating component). When it is confirmed that the position of the Auger electron image of the element clearly corresponds to the position of the Auger electron image, it can be determined that the raw material particles are covered with the coating component.
なお、測定方法の詳細は実施例に記載する。 The details of the measurement method will be described in Examples.
[被覆粒子の組成]
被覆粒子粉体において、被覆粒子粉体中の水溶性金属塩に由来する金属元素の含有量は、特に制限されないが0.1質量%以上であることが好ましい。被覆粒子粉体中の水溶性金属塩に由来する金属元素の含有量がこの範囲であると、原料粒子の被覆成分を含む被覆層による被覆がより十分となり、被覆層に由来して付与されうる機能をより向上させることができる。同様の観点から、被覆粒子粉体中の水溶性金属塩に由来する金属元素の含有量は、0.5質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることがさらに好ましく、3質量%以上であることが特に好ましい。また、被覆粒子粉体中の水溶性金属塩に由来する金属元素の含有量は、特に制限されないが、40質量%以下であることが好ましい。被覆粒子粉体中の水溶性金属塩に由来する金属元素の含有量がこの範囲であると、ある程度被覆が進んでしまえば被覆により得られる効果は一定となるため、経済性および生産効率が向上するからである。同様の観点から、被覆粒子粉体中の水溶性金属塩に由来する金属元素の含有量は、30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることがさらに好ましく、10質量%以下であることが特に好ましい。被覆粒子粉体中の水溶性金属塩に由来する金属元素の含有量は、蛍光X線分析装置を用いて、XRF法によって、測定することができる。なお、測定方法の詳細は実施例に記載する。
[Composition of coated particles]
In the coated particle powder, the content of the metal element derived from the water-soluble metal salt in the coated particle powder is not particularly limited, but is preferably 0.1% by mass or more. When the content of the metal element derived from the water-soluble metal salt in the coated particle powder is in this range, the coating by the coating layer containing the coating component of the raw material particles becomes more sufficient and can be imparted from the coating layer. The function can be further improved. From the same viewpoint, the content of the metal element derived from the water-soluble metal salt in the coated particle powder is more preferably 0.5% by mass or more, further preferably 1% by mass or more, 3 It is particularly preferable that it is by mass or more. The content of the metal element derived from the water-soluble metal salt in the coated particle powder is not particularly limited, but is preferably 40% by mass or less. If the content of the metal element derived from the water-soluble metal salt in the coated particle powder is within this range, the effect obtained by the coating will be constant once the coating has progressed to some extent, and thus the economic efficiency and production efficiency will be improved. Because it does. From the same viewpoint, the content of the metal element derived from the water-soluble metal salt in the coated particle powder is more preferably 30% by mass or less, further preferably 20% by mass or less, and 10% by mass. The following is particularly preferable. The content of the metal element derived from the water-soluble metal salt in the coated particle powder can be measured by the XRF method using a fluorescent X-ray analyzer. The details of the measurement method will be described in Examples.
被覆粒子粉体は、被覆層に由来して付与されうる機能が焼結助剤としての機能である場合、焼結をより効率的に行うとの観点から、鉄元素(Fe元素)、ニッケル元素(Ni元素)の含有量がそれぞれ少ないほど好ましい。具体的には、被覆粒子粉体中のFe元素およびNi元素の含有量は、それぞれ、1質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましい(下限0質量%)。被覆粒子粉体中のFe元素およびNi元素の含有量は、蛍光X線分析装置を用いて、XRF法によって、測定することができる。なお、測定方法の詳細は実施例に記載する。
The coated particle powder has iron element (Fe element) and nickel element from the viewpoint of more efficient sintering when the function that can be imparted from the coating layer is the function as a sintering aid. The smaller the content of (Ni element), the more preferable. Specifically, the contents of Fe element and Ni element in the coated particle powder are preferably 1% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less (
被覆粒子粉体は、分散性の観点から、炭素元素(C元素)を含むことが好ましい。被覆粒子粉体がC元素を含む場合、被覆粒子粉体中のC元素の含有量は、特に制限されないが、被覆粒子粉体の総質量に対して、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることがさらに好ましい。また、被覆粒子粉体中のC元素の含有量は、特に制限されないが、被覆粒子粉体の総質量に対して、70質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましく、50質量%以下であることがさらに好ましく、40質量%以下であることがよりさらに好ましく、30質量%以下であることが特に好ましい。被覆粒子粉体中のC元素の有無および含有量は、赤外吸収法によって、LECO社製 製品名CS−400を用いて測定することができる。なお、測定方法の詳細は実施例に記載する。 The coated particle powder preferably contains a carbon element (C element) from the viewpoint of dispersibility. When the coated particle powder contains element C, the content of element C in the coated particle powder is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or more with respect to the total mass of the coated particle powder. It is more preferably 15% by mass or more, and further preferably 20% by mass or more. The content of element C in the coated particle powder is not particularly limited, but is preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, based on the total mass of the coated particle powder. It is more preferably 50% by mass or less, further preferably 40% by mass or less, and particularly preferably 30% by mass or less. The presence / absence and content of element C in the coated particle powder can be measured by an infrared absorption method using the product name CS-400 manufactured by LECO. The details of the measurement method will be described in Examples.
被覆粒子粉体は、原料粒子由来の元素および水溶性金属塩に由来する金属元素を含むことが好ましく、Si元素、Al元素、酸素元素(O元素)およびC元素を含むことがより好ましい。被覆粒子粉体中にSi元素およびAl元素が存在することは、上記オージェ分光法またはXRFにより、被覆粒子粉体中にO元素およびC元素が存在することは上述する赤外吸収法によりそれぞれ測定することができる。なお、これらの測定方法の詳細は実施例に記載する。 The coated particle powder preferably contains an element derived from raw material particles and a metal element derived from a water-soluble metal salt, and more preferably contains an Si element, an Al element, an oxygen element (O element) and a C element. The presence of Si element and Al element in the coated particle powder is measured by the above Auger spectroscopy or XRF, and the presence of O element and C element in the coated particle powder is measured by the above infrared absorption method, respectively. can do. The details of these measurement methods will be described in Examples.
[平均二次粒子径]
被覆粒子粉体の平均二次粒子径は、2μm(2000nm)以下であることが好ましい。被覆粒子粉体の平均二次粒子径がこの範囲であると、被覆粒子粉体を媒体に分散させた際に、より高い分散性を有する分散体が得られる。同様の観点から、被覆粒子粉体の平均二次粒子径は、1.5μm(1500nm)以下であることがより好ましく、1.5μm(1500nm)未満であることがさらに好ましく、1.0μm(1000nm)以下であることがよりさらに好ましく、500nm以下であることが特に好ましい。また、本発明の一形態に係る製造方法で製造される被覆粒子粉体の平均二次粒子径は、特に制限されないが、10nm以上であることが好ましい。被覆粒子粉体の平均二次粒子径がこの範囲であると、スラリー時の粘度が過度に上昇することなく、ハンドリング性がより良好となる。同様の観点から、被覆粒子粉体の平均二次粒子径は、10nm超であることがより好ましく、20nm以上であることがさらに好ましく、30nm以上であることが特に好ましい。ここで被覆粒子、粉体の平均二次粒子径の値は、測定の適性濃度となるよう被覆粒子粉体を分散媒に分散させた分散体において、株式会社堀場製作所製の散乱式粒子径分布測定装置LA−950により測定することができる。なお、測定方法の詳細は実施例に記載する。
[Average secondary particle size]
The average secondary particle size of the coated particle powder is preferably 2 μm (2000 nm) or less. When the average secondary particle size of the coated particle powder is in this range, a dispersion having higher dispersibility can be obtained when the coated particle powder is dispersed in a medium. From the same viewpoint, the average secondary particle size of the coated particle powder is more preferably 1.5 μm (1500 nm) or less, further preferably less than 1.5 μm (1500 nm), and 1.0 μm (1000 nm). ) Or less, more preferably 500 nm or less. The average secondary particle size of the coated particle powder produced by the production method according to one embodiment of the present invention is not particularly limited, but is preferably 10 nm or more. When the average secondary particle size of the coated particle powder is in this range, the viscosity at the time of slurry does not increase excessively, and the handleability becomes better. From the same viewpoint, the average secondary particle size of the coated particle powder is more preferably 10 nm or more, further preferably 20 nm or more, and particularly preferably 30 nm or more. Here, the values of the average secondary particle diameters of the coated particles and the powder are the scattering type particle diameter distribution manufactured by Horiba Seisakusho Co., Ltd. in the dispersion in which the coated particle powder is dispersed in the dispersion medium so as to have an appropriate concentration for measurement. It can be measured by the measuring device LA-950. The details of the measurement method will be described in Examples.
[原料粒子の平均二次粒子径に対する被覆粒子粉体の平均二次粒子径の比率]
被覆粒子粉体における、原料粒子(被覆前粒子)の平均二次粒子径に対する、被覆粒子粉体の平均二次粒子径の比率(以下、原料粒子に対する平均二次粒子径の比率とも称する)は、特に制限されないが、10以下であることが好ましい。この範囲であると、被覆粒子粉体は、原料粒子の高い分散性を高度に維持したまま、または原料粒子の分散性よりも高い分散性を有した状態で生成される。これより、被覆粒子粉体を媒体に分散させた際に、より高い分散性を有する分散体が得られる。同様の観点から、原料粒子に対する平均二次粒子径の比率は、5以下であることがより好ましく、3以下であることがさらに好ましく、2以下であることがよりさらに好ましく、1.5以下であることが特に好ましい。また、被覆粒子粉体における、原料粒子に対する平均二次粒子径の比率は、特に制限されないが、0.1以上であることが好ましい。この範囲であると、被覆粒子の被覆性をより向上させることができる。同様の観点から、原料粒子に対する平均二次粒子径の比率は、0.5以上であることがより好ましく、0.7以上であることがさらに好ましく、0.8以上であることがよりさらに好ましく、0.9以上であることが特に好ましい。
[Ratio of the average secondary particle size of the coated particle powder to the average secondary particle size of the raw material particles]
The ratio of the average secondary particle size of the coated particle powder to the average secondary particle size of the raw material particles (pre-coated particles) in the coated particle powder (hereinafter, also referred to as the ratio of the average secondary particle size to the raw material particles) is Although not particularly limited, it is preferably 10 or less. Within this range, the coated particle powder is produced while maintaining a high degree of dispersibility of the raw material particles or having a dispersibility higher than that of the raw material particles. As a result, a dispersion having higher dispersibility can be obtained when the coated particle powder is dispersed in the medium. From the same viewpoint, the ratio of the average secondary particle size to the raw material particles is more preferably 5 or less, further preferably 3 or less, further preferably 2 or less, and 1.5 or less. It is particularly preferable to have. The ratio of the average secondary particle diameter to the raw material particles in the coated particle powder is not particularly limited, but is preferably 0.1 or more. Within this range, the coverage of the coated particles can be further improved. From the same viewpoint, the ratio of the average secondary particle size to the raw material particles is more preferably 0.5 or more, further preferably 0.7 or more, and even more preferably 0.8 or more. , 0.9 or more is particularly preferable.
ここで、被覆粒子粉体の平均二次粒子径および原料粒子の平均二次粒子径は、それぞれ上述した方法で求めることができる。 Here, the average secondary particle size of the coated particle powder and the average secondary particle size of the raw material particles can be obtained by the above-mentioned methods, respectively.
[原料粒子の平均一次粒子径に対する被覆粒子粉体の平均二次粒子径の比率]
被覆粒子粉体において、原料粒子(被覆前粒子)の平均一次粒子径に対する、被覆粒子粉体の平均二次粒子径の比率(以下、原料粒子の平均一次粒子径に対する平均二次粒子径の比率とも称する)は、特に制限されないが、50以下であることが好ましい。この範囲であると、被覆粒子粉体を媒体に分散させた際に、より高い分散性を有する分散体を得ることができる。同様の観点から、原料粒子の平均一次粒子径に対する平均二次粒子径の比率は、20以下であることがより好ましく、10以下であることがさらに好ましく、8以下であることが特に好ましい。また、被覆粒子は、原料粒子に水溶性金属塩が被覆されることを経て形成されると考えられることから、被覆粒子粉体における、原料粒子の平均一次粒子径に対する平均二次粒子径の比率は、通常1超となり、原料粒子の凝集性を考慮した生産効率の観点から、3以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましい。
[Ratio of average secondary particle size of coated particle powder to average primary particle size of raw material particles]
In the coated particle powder, the ratio of the average secondary particle size of the coated particle powder to the average primary particle size of the raw material particles (pre-coated particles) (hereinafter, the ratio of the average secondary particle size to the average primary particle size of the raw material particles). (Also referred to as) is not particularly limited, but is preferably 50 or less. Within this range, a dispersion having higher dispersibility can be obtained when the coated particle powder is dispersed in the medium. From the same viewpoint, the ratio of the average secondary particle size to the average primary particle size of the raw material particles is more preferably 20 or less, further preferably 10 or less, and particularly preferably 8 or less. Further, since the coated particles are considered to be formed after the raw material particles are coated with a water-soluble metal salt, the ratio of the average secondary particle size to the average primary particle size of the raw material particles in the coated particle powder. Is usually more than 1, and is preferably 3 or more, and more preferably 5 or more, from the viewpoint of production efficiency in consideration of the agglomeration of raw material particles.
ここで、被覆粒子粉体の平均二次粒子径および原料粒子の平均一次粒子径は、それぞれ上述した方法で求めることができる。 Here, the average secondary particle size of the coated particle powder and the average primary particle size of the raw material particles can be obtained by the above-mentioned methods, respectively.
<分散体の製造方法>
本発明の他の一形態は、本発明の一形態に係る製造方法にて被覆粒子粉体を製造した後、前記被覆粒子粉体と、分散媒とを混合する工程(D)を含む分散体の製造方法に関する。当該製造方法により製造される被覆粒子粉体および分散媒を含む分散体は、高い分散性を有する。
<Manufacturing method of dispersion>
Another embodiment of the present invention is a dispersion comprising a step (D) of producing a coated particle powder by the production method according to the first embodiment of the present invention and then mixing the coated particle powder with a dispersion medium. Regarding the manufacturing method of. The dispersion containing the coated particle powder and the dispersion medium produced by the production method has high dispersibility.
本発明の一形態に係る製造方法で製造される分散体は、特に制限されないが、高い分散性を有することから、高い均一性を有する成形体を形成するための原料や、高い研磨特性を有する研磨用組成物として好ましく用いることができる。 The dispersion produced by the production method according to one embodiment of the present invention is not particularly limited, but has high dispersibility, and thus has a raw material for forming a molded product having high uniformity and high polishing properties. It can be preferably used as a polishing composition.
(工程D)
被覆粒子粉体と、分散媒とを混合する方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
(Step D)
The method for mixing the coated particle powder and the dispersion medium is not particularly limited, and a known method can be used.
[分散媒]
本発明の一形態に係る製造方法で製造される分散体は、分散媒を含む。分散媒は、各成分を分散または溶解させる機能を有する。分散媒は、水を含むことが好ましく、水のみであることがより好ましい。また、分散媒は、各成分の分散または溶解のために、有機溶媒であってもよい。この場合、用いられる有機溶媒としては、水と混和する有機溶媒であるアセトン、アセトニトリル、エタノール、メタノール、イソプロパノール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール等が挙げられる。分散媒は、水と有機溶媒との混合溶媒であってもよい。また、有機溶媒を水と混合せずに用いて、各成分を分散または溶解した後に、水と混合してもよい。これら有機溶媒は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。
[Dispersion medium]
The dispersion produced by the production method according to one embodiment of the present invention contains a dispersion medium. The dispersion medium has a function of dispersing or dissolving each component. The dispersion medium preferably contains water, and more preferably water alone. Further, the dispersion medium may be an organic solvent for dispersion or dissolution of each component. In this case, examples of the organic solvent used include acetone, acetonitrile, ethanol, methanol, isopropanol, glycerin, ethylene glycol, propylene glycol and the like, which are organic solvents that are mixed with water. The dispersion medium may be a mixed solvent of water and an organic solvent. Alternatively, an organic solvent may be used without mixing with water to disperse or dissolve each component and then mix with water. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more.
水は、不純物をできる限り含有しない水が好ましい。例えば、遷移金属イオンの合計含有量が100ppb以下である水が好ましい。ここで、水の純度は、例えば、イオン交換樹脂を用いる不純物イオンの除去、フィルタによる異物の除去、蒸留等の操作によって高めることができる。具体的には、水としては、例えば、脱イオン水(イオン交換水)、純水、超純水、蒸留水などを用いることが好ましい。 The water is preferably water containing as little impurities as possible. For example, water having a total content of transition metal ions of 100 ppb or less is preferable. Here, the purity of water can be increased by, for example, operations such as removal of impurity ions using an ion exchange resin, removal of foreign substances by a filter, distillation and the like. Specifically, as the water, for example, deionized water (ion-exchanged water), pure water, ultrapure water, distilled water and the like are preferably used.
[他の成分]
本発明の一形態に係る製造方法で製造される分散体は、本発明の効果を損なわない限り、他の成分を含んでいてもよい。
[Other ingredients]
The dispersion produced by the production method according to one embodiment of the present invention may contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired.
他の成分が他の粒子である場合は、当該他の粒子は、特に制限されず、公知の粒子を用いることができる。これらの中でも、本発明の一形態に係る製造方法で製造される粉体と併用する場合に凝集が生じ難く、良好な分散性が維持されるとの観点から、アルミナ、酸化銅、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化スズ、酸化カドミウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化ジルコニウム等が好ましい例として挙げられる。 When the other component is another particle, the other particle is not particularly limited, and a known particle can be used. Among these, alumina, copper oxide, iron oxide, from the viewpoint that aggregation is unlikely to occur and good dispersibility is maintained when used in combination with the powder produced by the production method according to one embodiment of the present invention. Preferred examples include nickel oxide, tin oxide, cadmium oxide, zinc oxide, zirconium oxide, and zirconium oxide.
(他の工程)
本発明の一形態に係る分散体の製造方法では、工程(A)〜工程(D)以外の他の工程をさらに有していても良い。
(Other processes)
The method for producing a dispersion according to one embodiment of the present invention may further include steps other than steps (A) to (D).
本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、特記しない限り、「%」および「部」は、それぞれ、「質量%」および「質量部」を意味する。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to the following examples. Unless otherwise specified, "%" and "part" mean "% by mass" and "part by mass", respectively.
<粉体の製造>
(粉体1の製造)
水2.64質量部に、水溶性金属塩である乳酸アルミニウム(分子式:Al(C3H5O3)3)0.2質量部を添加し、攪拌して混合した後、原料粒子であるSiC粒子1(GC#40,000、株式会社フジミインコーポレーテッド製、粉体)1.88質量部をさらに添加し、プライミクス社製 高速分散機ホモディスパー 2.5型)にて、30分間混合して原料分散体を得た。
<Powder production>
(Manufacturing of powder 1)
To 2.64 parts by mass of water, aluminum lactate are water soluble metal salt (molecular formula: Al (C 3 H 5 O 3) 3) was added 0.2 part by weight, were mixed with stirring, the starting material particles Add 1.88 parts by mass of SiC particles 1 (GC # 40,000, manufactured by Fujimi Incorporated Co., Ltd., powder) and mix for 30 minutes with a high-speed disperser Homo Disper 2.5 type manufactured by Primix. Obtained a raw material dispersion.
次いで、得られた原料分散体を、株式会社大川原化工機株式会社スプレードライヤ 製品名L−8iにて、ディスク回転数23000rpm、入口温度230℃、出口温度130℃で条件で噴霧乾燥して、生成物である粒子集合体(a)を得た。 Next, the obtained raw material dispersion was spray-dried under the conditions of a disk rotation speed of 23000 rpm, an inlet temperature of 230 ° C., and an outlet temperature of 130 ° C. under the conditions of spray dryer Co., Ltd., Ohkawara Kakohki Co., Ltd. A particle aggregate (a), which is an object, was obtained.
そして、得られた粒子集合体(a)を、アルゴン雰囲気下、600℃、6時間加熱し、粒子集合体(b)を得た。 Then, the obtained particle aggregate (a) was heated at 600 ° C. for 6 hours under an argon atmosphere to obtain a particle aggregate (b).
その後、得られた粒子集合体(b)55gを500ml容量のポリエチレン容器にいた後、3mmアルミナボールを250mlの嵩になるまで投入し、100mlの水を加えたのちボールミル(株式会社テックジャム製 製品名ポットミル回転台 ANZ−10D)にて回転数200rpmで48時間粉砕して、粉体1を調製した。
Then, 55 g of the obtained particle aggregate (b) was placed in a polyethylene container having a capacity of 500 ml, 3 mm alumina balls were added until the volume became 250 ml, 100 ml of water was added, and then a ball mill (a product manufactured by Tech Jam Co., Ltd.) was added.
(粉体2の製造)
上記粉体1の製造において、粒子集合体(b)の加熱を、大気雰囲気下、500℃で行ったこと以外は同様にして、粉体2を調製した。
(Manufacturing of powder 2)
In the production of the
(粉体3の製造)
原料粒子であるSiC粒子1(GC#40,000、株式会社フジミインコーポレーテッド製、粉体)の20質量%水分散体を準備した。次いで原料粒子であるSiC粒子1 100質量部に対してアルミン酸ナトリウムを50質量部添加し、攪拌しながらこれを溶解させて、pH13.1の原料分散体を得た。続いて、得られた原料分散体に9.9質量%の硝酸水溶液を添加し、pH11.5とした後、分散体をpH11.5からpH10.6の間で60分間保持させ、その後、9.9質量%の硝酸水溶液をさらに添加してpH10の分散体を得た。そして、分散体に対するSiC粒子の濃度(含有量)が10質量%となるように純水を添加し、粉体を含む分散体を調製した。その後、得られた分散体を105℃で12時間乾燥後、1000℃で4時間焼成して粉体3を調整した。
(Manufacturing of powder 3)
下記表1に、上記の各粉体の製造に使用した原料についてまとめた。 Table 1 below summarizes the raw materials used in the production of each of the above powders.
<粉体の分析>
(組成分析)
上記得られた各粉体について、LECO社製 製品名CS−400を用いて、ムライト鞘に0.10gの試料を計り取り、測定を実施し、O元素の有無および粉体の総質量に対するC元素の含有量(質量%)を確認した。
<Powder analysis>
(Composition analysis)
For each of the above obtained powders, a sample of 0.10 g was measured in a mulite sheath using the product name CS-400 manufactured by LECO, and measurement was carried out. The element content (mass%) was confirmed.
これらの結果を下記表1に示す。 These results are shown in Table 1 below.
また、上記得られた粉体1についてはコールドプレスにて圧粉体にし、株式会社島津製作所製の蛍光X線分析装置 LAB CENTER XRF−1700を用いて、蛍光X線(X−ray Fluorescence、XRF)分析法によりSi元素、Al元素、Ni元素およびFe元素の有無、ならびに粉体の総質量に対するAl元素、Fe元素およびNi元素の含有量をさらに確認した。
Further, the
(構造分析)
上記得られた各粉体について、走査オージェ電子顕微鏡SAM(Scanning Auger Microscope)(アルバック製 製品名PHI 710)を用いて、測定倍率20000倍、加速電圧10keVとし、測定深度2〜3nmとして、SEM観察を行うとともに、Si元素およびAl元素についてオージェ電子分光法による元素マッピングを行った。
(Structural analysis)
For each of the obtained powders, SEM observation was performed using a scanning Auger electron microscope SAM (Manning Auger Spectroscopy) (product name PHI 710 manufactured by ULVAC) at a measurement magnification of 20000 times, an acceleration voltage of 10 keV, and a measurement depth of 2 to 3 nm. At the same time, element mapping was performed for Si element and Al element by Auger electron spectroscopy.
ここで、SEM画像で観察される粒子の位置と、原料粒子に含まれる元素であるSi元素のオージェ電子像の位置と、被覆層に含まれる被覆成分中の(すなわち、被覆成分の原料である乳酸アルミニウムに由来する)Al元素のオージェ電子像の位置と、が明確に対応することが確認される場合、SiC粒子がAlを含む被覆成分によって被覆されていると判断した。そして、被覆が確認された場合、被覆粒子(c)が形成され、被覆粒子粉体が製造されたものと判断した。 Here, the position of the particles observed in the SEM image, the position of the Auger electron image of the Si element which is an element contained in the raw material particles, and the position of the Auger electron image in the coating component contained in the coating layer (that is, the raw material of the coating component). When it is confirmed that the position of the Auger electron image of the Al element (derived from aluminum lactate) clearly corresponds to the position, it is determined that the SiC particles are covered with a coating component containing Al. When the coating was confirmed, it was determined that the coated particles (c) were formed and the coated particle powder was produced.
これらの結果を下記表1に示す。 These results are shown in Table 1 below.
(原料粒子であるSiC粒子の平均一次粒子径)
SiC粒子の平均一次粒子径(nm)は、約0.2gのSiC粒子について、BET法で3〜5回連続で測定した値から算出したSiC粒子の比表面積(SA)の平均値を基に、SiC粒子の真密度の値を使用し、SiC粒子の形状が真球であると仮定して算出した。
(Average primary particle size of SiC particles as raw material particles)
The average primary particle diameter (nm) of the SiC particles is based on the average value of the specific surface area (SA) of the SiC particles calculated from the values measured 3 to 5 times continuously by the BET method for the SiC particles of about 0.2 g. , The value of the true density of the SiC particles was used, and the calculation was made assuming that the shape of the SiC particles is a true sphere.
[真密度]
真密度(g/cm3)は、以下のように測定した。まず、SiC粒子を30gビーカーに入れ、その後純水を70g入れ攪拌を行った。次いで、るつぼにSiC粒子水分散体を固形分(粉体)で約15gとなるように入れ、市販のホットプレートを使用して、約200℃で水分を蒸発させる。さらに、SiC粒子の空隙に残留した水分も除去するために、電気炉(アドバンテック株式会社製、焼成炉)にて300℃で1時間の熱処理を行い、処理後の乾燥SiC粒子を乳鉢で擂り潰す。次に、あらかじめ精密天秤(株式会社エー・アンド・デイ製、GH−202)にて重量を測定した100ml比重瓶(Wa(g))に、上記にて作製した乾燥SiC粒子を10g入れて重量を測定した(Wb(g))後、エタノールを20ml加えて、減圧したデシケータ内で30分間脱気した。その後、比重瓶内をエタノールで満たし、栓をして重量を測定する(Wc(g))。SiC粒子の重量測定を終えた比重瓶は内容物を廃棄し、洗浄後にエタノールで満たし重量を測定する(Wd(g))。これらの重量と測定時のエタノールの温度(t(℃))から、下記式1および下記式2で真密度を算出する。
[True Density]
The true density (g / cm 3 ) was measured as follows. First, SiC particles were placed in a 30 g beaker, and then 70 g of pure water was placed and stirred. Next, the SiC particle aqueous dispersion is placed in a crucible so that the solid content (powder) is about 15 g, and the water is evaporated at about 200 ° C. using a commercially available hot plate. Furthermore, in order to remove the water remaining in the voids of the SiC particles, heat treatment is performed at 300 ° C. for 1 hour in an electric furnace (manufactured by Advantech Co., Ltd., firing furnace), and the treated dried SiC particles are crushed in a mortar. .. Next, 10 g of the dried SiC particles prepared above was placed in a 100 ml specific gravity bottle (Wa (g)) whose weight was measured in advance with a precision balance (GH-202, manufactured by A & D Co., Ltd.) and weighed. After measuring (Wb (g)), 20 ml of ethanol was added, and the mixture was degassed in a reduced pressure desiccator for 30 minutes. Then, the inside of the specific density bottle is filled with ethanol, plugged, and the weight is measured (Wc (g)). After the weight of the SiC particles has been measured, the contents of the specific gravity bottle are discarded, and after washing, the bottle is filled with ethanol and the weight is measured (Wd (g)). From these weights and the temperature of ethanol (t (° C.)) at the time of measurement, the true density is calculated by the following
上記式2中、Sgは、SiC粒子の真密度(g/cm3)を表し;
Waは、比重瓶の重量(g)を表し;
Wbは、試料(乾燥SiC粒子)および比重瓶の合計重量(g)を表し;
Wcは、試料(乾燥SiC粒子)、エタノールおよび比重瓶の合計重量(g)を表し;
Wdは、エタノールおよび比重瓶の合計重量(g)を表し;
Ldは、上記式1で求められたエタノールの比重(g/cm3)を表す。
In the
Wa represents the weight (g) of the specific gravity bottle;
Wb represents the total weight (g) of the sample (dried SiC particles) and the specific gravity bottle;
Wc represents the total weight (g) of the sample (dried SiC particles), ethanol and specific gravity bottle;
Wd represents the total weight (g) of ethanol and specific density bottles;
Ld represents the specific gravity (g / cm 3 ) of ethanol obtained by the
[BET比表面積]
BET比表面積(m2/g)は、以下のように測定した。まず、SiC粒子を乳鉢で擂り潰し、あらかじめ重量を測定したセル(Wa’(g))にSiC粒子を約0.2g入れて重量を測定した(Wb’(g))後、5分以上、比表面積計(株式会社島津製作所製、flowsorb II 2300)の加温部で180℃に保温した。その後、測定部に装着し、脱気時の吸着面積(A[m2])を計測した。当該A値を用いて、下記式3により、比表面積SA[m2/g]を求めた。
[BET specific surface area]
The BET specific surface area (m 2 / g) was measured as follows. First, the SiC particles were crushed in a dairy pot, and about 0.2 g of the SiC particles were placed in a cell (Wa'(g)) whose weight was measured in advance and the weight was measured (Wb'(g)), and then 5 minutes or more. The temperature was kept at 180 ° C. in the heating part of a specific surface area meter (manufactured by Shimadzu Corporation, flowersorb II 2300). After that, it was attached to the measuring unit and the adsorption area (A [m 2 ]) at the time of degassing was measured. Using the A value, the specific surface area SA [m 2 / g] was determined by the following formula 3.
上記式3中、SAは、SiC粒子のBET比表面積(m2/g)を表し;
Aは、脱気時の吸着面積(m2)を表し;
Wa’は、セルの重量(g)を表し;
Wb’は、試料(乾燥SiC粒子)およびセルの合計重量(g)を表す。
In the above formula 3, SA represents the BET specific surface area (m 2 / g) of the SiC particles;
A represents the adsorption area (m 2) at the time of degassing;
Wa'represents the weight (g) of the cell;
Wb'represents the total weight (g) of the sample (dried SiC particles) and the cell.
原料粒子であるSiC粒子の平均一次粒子径を表1に示す。 Table 1 shows the average primary particle size of the SiC particles, which are the raw material particles.
(平均二次粒子径、粒度分布)
原料粒子である各SiC粒子および上記得られた各粉体を構成する粒子の平均二次粒子径および粒度分布は、株式会社堀場製作所製の散乱式粒子径分布測定装置LA−950により測定した。
(Average secondary particle size, particle size distribution)
The average secondary particle size and particle size distribution of each SiC particle as a raw material particle and the particles constituting each of the obtained powders were measured by a scattering type particle size distribution measuring device LA-950 manufactured by Horiba Seisakusho Co., Ltd.
ここで、各SiC粒子については、SiC粒子を10質量%水分散体を用いて測定を行った。また、各粉体については、粉体を含む分散体を、それぞれ前記装置で適正濃度と表示されるまで純水で希釈して、測定を行った。 Here, for each SiC particle, the SiC particle was measured using a 10% by mass aqueous dispersion. Further, for each powder, the dispersion containing the powder was diluted with pure water until the appropriate concentration was displayed by the apparatus, and the measurement was performed.
原料粒子である各SiC粒子および上記得られた各粉体の平均二次粒子径を表1に示す。 Table 1 shows the average secondary particle diameters of each SiC particle as a raw material particle and each of the obtained powders.
(媒体中での分散性評価)
原料粒子である各SiC粒子の平均二次粒子径に対する上記得られた各粉体の平均二次粒子径の比率(原料粒子に対する平均二次粒子径の比率)を、分散性の評価の基準として用いた。ここで、原料粒子に対する平均二次粒子径の比率が10以下である場合は、実用上許容される分散性を有するものとする。
(Evaluation of dispersibility in the medium)
The ratio of the average secondary particle size of each of the obtained powders to the average secondary particle size of each SiC particle as the raw material particle (the ratio of the average secondary particle size to the raw material particle) is used as a criterion for evaluating the dispersibility. Using. Here, when the ratio of the average secondary particle size to the raw material particles is 10 or less, it is assumed that the dispersibility is practically acceptable.
また、原料粒子である各SiC粒子の平均一次粒子径に対する上記得られた各粉体の平均二次粒子径の比率(原料粒子の平均一次粒子径に対する平均二次粒子径の比率)も、分散性の評価の基準として確認した。 Further, the ratio of the average secondary particle size of each of the obtained powders to the average primary particle size of each SiC particle as the raw material particles (the ratio of the average secondary particle size to the average primary particle size of the raw material particles) is also dispersed. Confirmed as a criterion for sexual evaluation.
原料粒子である各SiC粒子および上記得られた各各粉体について、これらの算出結果を表1に示す。 Table 1 shows the calculation results of each SiC particle which is a raw material particle and each of the obtained powders.
また、原料粒子であるSiC粒子1、実施例に係る粉体1および比較例に係る粉体3の粒度分布を表すグラフを図1に示す。図1において、破線は原料粒子であるSiC粒子1の粒度分布を、実線は粉体1の粒度分布を、一点破線は粉体3の粒度分布をそれぞれ表す。
Further, FIG. 1 shows a graph showing the particle size distribution of
表1の結果から、本発明に係る実施例の粉体1および粉体2は、媒体に対する分散性が極めて良好であることが確認された。他方、本発明の範囲外である比較例の粉体3は、分散性が著しく劣ることが確認された。
From the results in Table 1, it was confirmed that the
ここで、実施例の粉体1は、実施例の粉体2と比較して、粉体の総質量に対する炭素含有量がより多く、理論値により近い値となっていたことから、原料粒子であるSiC粒子の酸化が抑制され、原料粒子由来の特性がより高いレベルで維持された被覆微粒子粉体であると考えられる。
Here, since the
また、実施例の粉体1は、Si元素、Al元素、O元素を含むこと、および粉体の総質量に対するAl元素の含有量、Fe元素の含有量およびNi元素の含有量は、それぞれ、3.3質量%、0質量%、0質量%であることを確認した。
Further, the
さらに、本発明に係る実施例の粉体1および粉体2を分散媒である水にそれぞれ分散させた後、水を蒸発させて粉体を取り出した場合であっても、上記と同様の結果が得られた。これより、粉体1および粉体2は、乾燥状態であっても、媒体に分散させた状態であっても、被覆粒子としての形態を維持することができることを確認した。
Further, even when the
そして、実施例の粉体1および2を用いて、これらの粉体と、等電点が5以上の他の粒子と、分散媒とを含む分散体を製造した場合、製造される分散体は極めて良好な分散性および高い均一性を実現することができる。
Then, when a dispersion containing these powders, other particles having an isoelectric point of 5 or more, and a dispersion medium is produced using the
Claims (5)
前記粒子集合体(a)を300℃以上750℃以下の温度で熱処理して粒子集合体(b)を得る工程(B)と、
前記粒子集合体(b)を粉砕することにより、被覆粒子(c)を得る工程(C)と、
を有し、
前記SiC粒子の平均一次粒子径は、10nm以上3000nm以下であり、
前記SiC粒子の平均二次粒子径は、10nm以上10000nm以下である、被覆粒子粉体の製造方法。 A step (A) of spray-drying a raw material dispersion containing SiC particles , aluminum lactate, and water to obtain a particle aggregate (a).
The step (B) of heat-treating the particle aggregate (a) at a temperature of 300 ° C. or higher and 750 ° C. or lower to obtain the particle aggregate (b).
The step (C) of obtaining the coated particles (c) by pulverizing the particle aggregate (b), and
Have a,
The average primary particle size of the SiC particles is 10 nm or more and 3000 nm or less.
The average secondary particle diameter of the SiC particles, Ru der least 10000nm less 10 nm, a manufacturing method of the coated particle powder.
前記被覆粒子粉体と、分散媒とを混合する工程(D)を含む分散体の製造方法。 After producing the coated particle powder by the production method according to any one of claims 1 to 4,
A method for producing a dispersion, which comprises a step (D) of mixing the coated particle powder and a dispersion medium.
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