JPH038715A - 微粒水酸化アルミニウム - Google Patents
微粒水酸化アルミニウムInfo
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- JPH038715A JPH038715A JP1144621A JP14462189A JPH038715A JP H038715 A JPH038715 A JP H038715A JP 1144621 A JP1144621 A JP 1144621A JP 14462189 A JP14462189 A JP 14462189A JP H038715 A JPH038715 A JP H038715A
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Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Paper (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野1
本発明は、微粒なアルミナの原料として使用され、又、
ゴム・プラスチック用フィラー、加工紙用水系スラリー
等として使用される微粒水酸化アルミニウムに関する。
ゴム・プラスチック用フィラー、加工紙用水系スラリー
等として使用される微粒水酸化アルミニウムに関する。
[従来の技術]
微粒水酸化アルミニウムは、微粒アルミナの原料や、各
種フィラーとして、多(の用途が期待される。水酸化ア
ルミニウムは、複数の一次粒子が凝集した二次粒子で構
成されるが、従来−次粒子径も二次粒子径も極めて、小
さい微粒水酸化アルミニウムは知られておらず、このよ
うな水酸化アルミニウムは、多(の用途が想定されるの
で、その開発が期待されていた。
種フィラーとして、多(の用途が期待される。水酸化ア
ルミニウムは、複数の一次粒子が凝集した二次粒子で構
成されるが、従来−次粒子径も二次粒子径も極めて、小
さい微粒水酸化アルミニウムは知られておらず、このよ
うな水酸化アルミニウムは、多(の用途が想定されるの
で、その開発が期待されていた。
微粒水酸化アルミニウムは、水酸化アルミニウムの晶析
及び/又は、粉砕により作られる。
及び/又は、粉砕により作られる。
晶析による方法は工業的にはバイヤー法が一般的であり
、ギブサイトの結晶形態をもつ水酸化アルミニウムが得
られる。水酸化アルミニウムの結晶形態はいろいろある
が、その中でもギブサイトは熱的安定性、結晶性、生産
性、純度に優れている。
、ギブサイトの結晶形態をもつ水酸化アルミニウムが得
られる。水酸化アルミニウムの結晶形態はいろいろある
が、その中でもギブサイトは熱的安定性、結晶性、生産
性、純度に優れている。
晶析は微小な核を発生させ、それを成長させるという工
程を経るのが一般的であるが、この成長工程中では一次
粒子の凝集・崩壊も同時に起こっている。そして、それ
らのバランスが水酸化アルミニウムの物性を左右するこ
とになる。つまり成長・凝集量が、核発生量・崩壊量を
上回ったときには、粒子は粗粒化していき、その逆の場
合には、微粒化していく。また、微粒になるほど一次粒
子同志の凝集力は増大し、たとえ−次粒子が小さ(なっ
てもこの凝集力のために二次粒子径(有姿の平均径)は
増大してしまう。
程を経るのが一般的であるが、この成長工程中では一次
粒子の凝集・崩壊も同時に起こっている。そして、それ
らのバランスが水酸化アルミニウムの物性を左右するこ
とになる。つまり成長・凝集量が、核発生量・崩壊量を
上回ったときには、粒子は粗粒化していき、その逆の場
合には、微粒化していく。また、微粒になるほど一次粒
子同志の凝集力は増大し、たとえ−次粒子が小さ(なっ
てもこの凝集力のために二次粒子径(有姿の平均径)は
増大してしまう。
微粒水酸化アルミニウムを製紙用に使用する場合は、水
スラリーにして使用するため、低粘度であること、グイ
ラタンシー現象が発生しにくい事が要求される。グイラ
タンシー現象とは、水系スラリーにしてせん断速度をま
していくと、急激に応力がかかる現象をいう。本出願人
は特願昭63221679において、凝集度Aが3.0
以下であれば、DI値(Dilatancy Inde
x )が顕著に高(なって、ダイラタンシー現象が発生
しにく(なるという現象にもとづ〈発明を開示している
。一方、物性面では、微粒子である方が、クロスが向上
する。クロスとは、水酸化アルミニウムをコーティング
した紙の光沢をいう。
スラリーにして使用するため、低粘度であること、グイ
ラタンシー現象が発生しにくい事が要求される。グイラ
タンシー現象とは、水系スラリーにしてせん断速度をま
していくと、急激に応力がかかる現象をいう。本出願人
は特願昭63221679において、凝集度Aが3.0
以下であれば、DI値(Dilatancy Inde
x )が顕著に高(なって、ダイラタンシー現象が発生
しにく(なるという現象にもとづ〈発明を開示している
。一方、物性面では、微粒子である方が、クロスが向上
する。クロスとは、水酸化アルミニウムをコーティング
した紙の光沢をいう。
通常得られる水酸化アルミニウム粒子を通常の方法で粉
砕し、微粒のギブサイト水酸化アルミニウムを得た場合
には、−次粒子が破壊されるため、B、E、T比表面積
が太き(なる傾向がある。しかも、通常得られる晶析水
酸化アルミニウムを長時間粉砕しても有姿の平均径は1
μm以下とはならず、結晶性も悪くなっていく上に、粒
度分布もブロードになっていく。こうしてできた水酸化
アルミニウムは耐熱性が悪(、フィラーには適さないば
かりか、スラリー特性も悪い。これを解決するためには
、細かい一次粒子より成る水酸化アルミニウムを晶析さ
せ一次粒子を殆んどいためずに凝集をほぐす方法を開発
する必要がある。
砕し、微粒のギブサイト水酸化アルミニウムを得た場合
には、−次粒子が破壊されるため、B、E、T比表面積
が太き(なる傾向がある。しかも、通常得られる晶析水
酸化アルミニウムを長時間粉砕しても有姿の平均径は1
μm以下とはならず、結晶性も悪くなっていく上に、粒
度分布もブロードになっていく。こうしてできた水酸化
アルミニウムは耐熱性が悪(、フィラーには適さないば
かりか、スラリー特性も悪い。これを解決するためには
、細かい一次粒子より成る水酸化アルミニウムを晶析さ
せ一次粒子を殆んどいためずに凝集をほぐす方法を開発
する必要がある。
アルミナは低温で焼結するほど工業的に利用度が高い。
この焼結性は一般的に、
■不純物量の少ないほど、
■α−アルミナ結晶の小さいほど、
向上する。このような高純度・微小a結晶のアルミナを
得るためには、さまざまな方法が考えられるが、水酸化
アルミニウム自身の一次粒子微粒化を図るのも一つの方
法である。なお、この際に使う水酸化アルミニウムの結
晶形はNa2O@の低さ、生産性の良さ、焼成した後の
α結晶の小ささ・粉砕性の良さなどからギブサイトが使
われている。これを晶出によってつくる場合、通常の過
飽和溶液中からの核発生を行ったのでは、できた核は大
きすぎ、〜次粒子平均径が(1)a,5μm以下とはな
らない。種子を添加しても同様に細が(はならない。ま
た、平均径がそれ以下のものが得られたとしても無定形
ゲルやバイアライトなどギブサイト以外の結晶形態を含
んでしまうため、さらに熟成が必要である。熟成により
粒子は成長し、0.6μm以上となってしまう。(無定
形ゲルやバイアライトなどを含むとB、E、T比表面積
は著しく大きくなる。)このように、−次粒子径の極め
て小さいギブサイト状の水酸化アルミニウムを晶出させ
ることは、これまで不可能であった。
得るためには、さまざまな方法が考えられるが、水酸化
アルミニウム自身の一次粒子微粒化を図るのも一つの方
法である。なお、この際に使う水酸化アルミニウムの結
晶形はNa2O@の低さ、生産性の良さ、焼成した後の
α結晶の小ささ・粉砕性の良さなどからギブサイトが使
われている。これを晶出によってつくる場合、通常の過
飽和溶液中からの核発生を行ったのでは、できた核は大
きすぎ、〜次粒子平均径が(1)a,5μm以下とはな
らない。種子を添加しても同様に細が(はならない。ま
た、平均径がそれ以下のものが得られたとしても無定形
ゲルやバイアライトなどギブサイト以外の結晶形態を含
んでしまうため、さらに熟成が必要である。熟成により
粒子は成長し、0.6μm以上となってしまう。(無定
形ゲルやバイアライトなどを含むとB、E、T比表面積
は著しく大きくなる。)このように、−次粒子径の極め
て小さいギブサイト状の水酸化アルミニウムを晶出させ
ることは、これまで不可能であった。
又、微粒水酸化アルミニウムを得るには、晶出した水酸
化アルミニウムを所望の径までに粉砕することが必要で
ある。粉砕するとき、−次粒子の表面を傷めると、分解
開始温度が低下するので、フィラーとして使用するとき
の障害になるという問題点もあった。
化アルミニウムを所望の径までに粉砕することが必要で
ある。粉砕するとき、−次粒子の表面を傷めると、分解
開始温度が低下するので、フィラーとして使用するとき
の障害になるという問題点もあった。
即ち1本発明は、多(の用途が期待できる一次粒子径及
び二次粒子径が共に小さい微粒水酸化アルミニウムを開
発することにあり、さらに、−次粒子径の表面が傷んで
いない微粒水酸化アルミニウムを開発することにある。
び二次粒子径が共に小さい微粒水酸化アルミニウムを開
発することにあり、さらに、−次粒子径の表面が傷んで
いない微粒水酸化アルミニウムを開発することにある。
〔課題を解決するための課題]
本発明は、微粒アルミナの原料として、又、各樟フィラ
ーとして優れた性質をもつ、−次粒子の平均径及び二次
粒子の平均径の共に小さい微粒水酸化アルミニウムを提
供するものであり、その要旨は、 a)−次粒子平均径D1が0.15μm以下b以下法粒
子平均径DRが0.5μm以下c)結晶形がギブサイト であることを特徴とする微粒水酸化アルミニウムである
。
ーとして優れた性質をもつ、−次粒子の平均径及び二次
粒子の平均径の共に小さい微粒水酸化アルミニウムを提
供するものであり、その要旨は、 a)−次粒子平均径D1が0.15μm以下b以下法粒
子平均径DRが0.5μm以下c)結晶形がギブサイト であることを特徴とする微粒水酸化アルミニウムである
。
ここで、DR:超音波分散をした後にレーザ回折式粒度
分析計で測定した平 均径、 D、:B、E、T比表面積から算出さ れる径、であり り、=6/ ((B、E、T比表面積)×(真比重)) として算出される。
分析計で測定した平 均径、 D、:B、E、T比表面積から算出さ れる径、であり り、=6/ ((B、E、T比表面積)×(真比重)) として算出される。
また、この水酸化アルミニウムを、ゴム・プラスチック
等のフィラーとして用いる場合には、分解開始温度が低
下しないように、−次粒子径の表面が傷んでいないこと
が必要であり、D8≧DRの条件を満足する必要がある
。
等のフィラーとして用いる場合には、分解開始温度が低
下しないように、−次粒子径の表面が傷んでいないこと
が必要であり、D8≧DRの条件を満足する必要がある
。
ここで、D、:空気透過式によりもとめた比表面積を基
準とした平均径(ブ レーン径)、である。
準とした平均径(ブ レーン径)、である。
さらに、製紙用コーティングスラリー用としては、グイ
ラタンシー現象が発生しにくいように凝集度A=D2/
D、が3以下であることが望ましい。ここで、D2はレ
ーザー回折式粒度分析計で測定した有姿の平均径である
。
ラタンシー現象が発生しにくいように凝集度A=D2/
D、が3以下であることが望ましい。ここで、D2はレ
ーザー回折式粒度分析計で測定した有姿の平均径である
。
ギブサイトは結晶性が良好で、他の水酸化アルミニウム
の結晶形に比べ、脱水を開始する7U度始温度は、−次
粒子が傷むことによって低下する。従って、この用途に
使用する水酸化アルミニウムは、−次粒子が傷んでいな
い方がよい。分解開始温度が低いと、難燃効果を論する
まえに、混練し成形した際に、水酸化アルミニウムの熱
分解により表面が発泡し、商品とならなくなる。
の結晶形に比べ、脱水を開始する7U度始温度は、−次
粒子が傷むことによって低下する。従って、この用途に
使用する水酸化アルミニウムは、−次粒子が傷んでいな
い方がよい。分解開始温度が低いと、難燃効果を論する
まえに、混練し成形した際に、水酸化アルミニウムの熱
分解により表面が発泡し、商品とならなくなる。
具体的には、同一径の粒子で比較した場合、SEM観察
で表面の傷みが認められる粒子は、全く傷んでいない粒
子に比べ、この分解開始温度が20℃から30℃も低下
する。SEM観察において一次粒子の傷みが認められな
いものは、分解開始温度の低下は、たかだか10℃程度
である。
で表面の傷みが認められる粒子は、全く傷んでいない粒
子に比べ、この分解開始温度が20℃から30℃も低下
する。SEM観察において一次粒子の傷みが認められな
いものは、分解開始温度の低下は、たかだか10℃程度
である。
ゴムと配合した場合は、マトリックスとの接触面積が太
き(なるほど、ゴムの性質が改良される。つまり、充填
の効果が大きいわけである。
き(なるほど、ゴムの性質が改良される。つまり、充填
の効果が大きいわけである。
従ってゴム中で良好に分散する微粒子であるほうが接触
面積が大きくなるため、ゴムフィラーとして有用である
。同時に高充填可能にもなる。これにより、難燃効果と
補強効果を合わせもつフィラーになる。
面積が大きくなるため、ゴムフィラーとして有用である
。同時に高充填可能にもなる。これにより、難燃効果と
補強効果を合わせもつフィラーになる。
発明者らの研究により、−次粒子の表面の傷みの程度は
、D、とD8の比で評価できることが判った。表面の傷
んでいない粒子について考えると次式のような関係があ
る。
、D、とD8の比で評価できることが判った。表面の傷
んでいない粒子について考えると次式のような関係があ
る。
DB≧DR
−次粒子が破壊されると、チッピングと称する破片が生
ずる。これが比表面積を増大させ、それを基準にもとめ
た粒子径DBは小さくなる。また、超音波分散を測定し
た後にレーザー回折式粒度分析計で測定した平均径DR
は、累積重量基準のものである。重量基準ではかなりの
重量のチッピングがないと微小側にシフトしないので上
式のような関係が存在していると考えられる。また、こ
の関係は粉砕粉の粒度分布がブロードであることも関係
していると思われる。
ずる。これが比表面積を増大させ、それを基準にもとめ
た粒子径DBは小さくなる。また、超音波分散を測定し
た後にレーザー回折式粒度分析計で測定した平均径DR
は、累積重量基準のものである。重量基準ではかなりの
重量のチッピングがないと微小側にシフトしないので上
式のような関係が存在していると考えられる。また、こ
の関係は粉砕粉の粒度分布がブロードであることも関係
していると思われる。
以上よりこの式を満たすよう、微粒水酸化アルミニウム
の凝集をほぐしたものはゴム・プラスチック用フィラー
として適したものになる。
の凝集をほぐしたものはゴム・プラスチック用フィラー
として適したものになる。
また、紙用途に使用する場合は、7疑集度Aが低いこと
が要求される。粒子は一般的に微粒子となるほど凝集の
度合が激しくなる。
が要求される。粒子は一般的に微粒子となるほど凝集の
度合が激しくなる。
水スラリーにした場合、同時に粘性も著しく高(なる。
したがって微粒子になるほど凝集度を下げることは困難
になってくる。ここで微粒子として、なおかつ凝集度を
下げることが可能になればクロス・ハンドリングともに
良好な水酸化アルミニウムが得られる。
になってくる。ここで微粒子として、なおかつ凝集度を
下げることが可能になればクロス・ハンドリングともに
良好な水酸化アルミニウムが得られる。
即ち、製紙用のコンテイングスラリー用としては、A=
D2/D、で表わされる凝集度が3,0以下であること
が望ましい。
D2/D、で表わされる凝集度が3,0以下であること
が望ましい。
本発明の微粒水酸化アルミニウムを製造するために、解
決しなければならない問題として、−次粒子の微粒化と
、凝集の問題がある。それに付随する条件としては、ギ
ブサイトであることと粒子を傷めないで、二次粒子の凝
集をほぐすことがある。
決しなければならない問題として、−次粒子の微粒化と
、凝集の問題がある。それに付随する条件としては、ギ
ブサイトであることと粒子を傷めないで、二次粒子の凝
集をほぐすことがある。
核の微粒化には新たな核発生方法を考える必要がある。
ポイントとなるのは、核発生プロセスにおいていかに微
小な多数の核を発生させるかであり、この核の大きさと
数の多少が粒子の大きさを左右する。微小な数多(の核
を発生させるということは前述のように溶液の過飽和度
をいかに高い状態にまでいたらしめるかにかかっており
、その高低が発生数を決定していると考えられる。従っ
て、−次粒子の微粒化手法としては、高過飽和度の状態
をつくる手法が基礎となる。本発明者は、以下に示すア
ルミン酸溶液の部分中和による方法について、詳細に検
討した。
小な多数の核を発生させるかであり、この核の大きさと
数の多少が粒子の大きさを左右する。微小な数多(の核
を発生させるということは前述のように溶液の過飽和度
をいかに高い状態にまでいたらしめるかにかかっており
、その高低が発生数を決定していると考えられる。従っ
て、−次粒子の微粒化手法としては、高過飽和度の状態
をつくる手法が基礎となる。本発明者は、以下に示すア
ルミン酸溶液の部分中和による方法について、詳細に検
討した。
アルミネート溶液を30℃〜60℃に保温しつつ、ホモ
ミキサー(例えば特殊機化工業者製T、にホモミキサー
)などで激しい撹拌を加える。そこへ瞬時に酸(望まし
くはアルミニウム塩)を加えアルカリを部分的に中和す
る。これにより過飽和度は一時的に著しく上昇し、さら
に撹拌を続けていることにより1分から3時間で核の発
生をみる。
ミキサー(例えば特殊機化工業者製T、にホモミキサー
)などで激しい撹拌を加える。そこへ瞬時に酸(望まし
くはアルミニウム塩)を加えアルカリを部分的に中和す
る。これにより過飽和度は一時的に著しく上昇し、さら
に撹拌を続けていることにより1分から3時間で核の発
生をみる。
ここで重要なのは、核発生時の溶液のNa01)を、5
0g/、9〜log/I2の範囲に保ち、かつ温度はl
O℃〜40℃に保つことである。なお混合直後の溶存1
203i1)度は可能なかぎり高く(すなわち過飽和度
は高い状態)なるようにすることが望ましい。こうして
発生させた核を、過飽和アルミネート液(N3086度
: 50g/ 12〜30g/ 12、Aff20a濃
度:40g712〜240g/β)に投入しギブサイト
化させる。
0g/、9〜log/I2の範囲に保ち、かつ温度はl
O℃〜40℃に保つことである。なお混合直後の溶存1
203i1)度は可能なかぎり高く(すなわち過飽和度
は高い状態)なるようにすることが望ましい。こうして
発生させた核を、過飽和アルミネート液(N3086度
: 50g/ 12〜30g/ 12、Aff20a濃
度:40g712〜240g/β)に投入しギブサイト
化させる。
この方法により一次粒子径が0.15μm以下で、凝集
度の低い水酸化アルミニウムを晶析させることができる
。
度の低い水酸化アルミニウムを晶析させることができる
。
なお微粒な核発生の方法としては、上記したアルミン酸
溶液の部分中和による方法の外に、希薄なNa0f(溶
液(10g/ff −12f1g/j2)に金属アルミ
ニウム粉末を投入し溶解することで瞬時に水和し液中の
、1.0.濃度を上げることにより核発生を促す方法も
、採用できよう。
溶液の部分中和による方法の外に、希薄なNa0f(溶
液(10g/ff −12f1g/j2)に金属アルミ
ニウム粉末を投入し溶解することで瞬時に水和し液中の
、1.0.濃度を上げることにより核発生を促す方法も
、採用できよう。
晶出した水酸化アルミニウムの凝集度が極めて低く、二
次粒子径が0.5μm以下であれば、これをそのまま本
発明品として使用できる。
次粒子径が0.5μm以下であれば、これをそのまま本
発明品として使用できる。
二次粒子径が、0.5μmを越える場合、又は、もっと
小さい粒子径の微粒水酸化アルミニウムを得たい場合に
は、これをさらに粉砕する・必要がある。
小さい粒子径の微粒水酸化アルミニウムを得たい場合に
は、これをさらに粉砕する・必要がある。
プラスチックのフィラー用としては、043μm以下の
平均二次粒子径のものがより好ましい。
平均二次粒子径のものがより好ましい。
粉砕する際、−次粒子の表面を実質的に傷めなければ1
分解開始温度を殆んど低下させず、各種フィラー用に使
用できる。以後便宜上実質的に一次粒子の表面を傷めな
いで、粉砕する(−次粒子にほぐす)ことを解砕といい
、−射的な粉砕、即ち一次粒子の表面の損傷を伴なう粉
砕を、単に粉砕という。
分解開始温度を殆んど低下させず、各種フィラー用に使
用できる。以後便宜上実質的に一次粒子の表面を傷めな
いで、粉砕する(−次粒子にほぐす)ことを解砕といい
、−射的な粉砕、即ち一次粒子の表面の損傷を伴なう粉
砕を、単に粉砕という。
上記の方法で製造した微粒水酸化アルミニウムは、−次
粒子の接触面積が小さ(、解砕に適している。
粒子の接触面積が小さ(、解砕に適している。
解砕法には湿式・乾式が考えられるが、−次粒子を崩壊
させず解砕するためには、基本的に一次粒子の大きさ・
凝集度などの違いによりその方法を選別すべきである。
させず解砕するためには、基本的に一次粒子の大きさ・
凝集度などの違いによりその方法を選別すべきである。
湿式は、後に乾燥をする際、再凝集がおきやすいため、
解砕後にスプレードライヤーを使うなど、乾燥方法を工
夫する必要がある。アトライタ(三井三池化工機■製媒
体撹拌型ミル)などは有効な解砕手段である。一方で、
乾式は、−JR的に、バッキングがおきやすい。−成粒
が傷つきやすい、解砕効果が弱いなど多くの難点がある
が、例えば、−次粒子が0.15μ市以下の粒子の乾式
解砕にはエツジランナー(フレットミル)′を用いるこ
とにより、凝集度を3.0以下にまで低下させることが
可能となる。
解砕後にスプレードライヤーを使うなど、乾燥方法を工
夫する必要がある。アトライタ(三井三池化工機■製媒
体撹拌型ミル)などは有効な解砕手段である。一方で、
乾式は、−JR的に、バッキングがおきやすい。−成粒
が傷つきやすい、解砕効果が弱いなど多くの難点がある
が、例えば、−次粒子が0.15μ市以下の粒子の乾式
解砕にはエツジランナー(フレットミル)′を用いるこ
とにより、凝集度を3.0以下にまで低下させることが
可能となる。
粉砕機構は、摩砕、・衝撃・せん断に類別されるが、−
射的な粉砕機は、動力として消費されるエネルギーをい
かに粉砕エネルギーとして使用するかに重点がおかれて
おり、いきおいエネルギー消費型作用メカニズムとなり
、強力なものとなる。
射的な粉砕機は、動力として消費されるエネルギーをい
かに粉砕エネルギーとして使用するかに重点がおかれて
おり、いきおいエネルギー消費型作用メカニズムとなり
、強力なものとなる。
これを水酸化アルミニウムに適用した場合、硬度の関係
から、凝集をほぐすのみならず、−成粒の破壊にまで至
らしめてしまう。また、同一粉砕機でも、被粉砕物の形
状・硬度・粒径等により、粉砕機構は異なって(る。し
たがって解砕を行う際には、粉砕機の選定に加え、・被
解砕物の特性をも考慮しな(ではならない。
から、凝集をほぐすのみならず、−成粒の破壊にまで至
らしめてしまう。また、同一粉砕機でも、被粉砕物の形
状・硬度・粒径等により、粉砕機構は異なって(る。し
たがって解砕を行う際には、粉砕機の選定に加え、・被
解砕物の特性をも考慮しな(ではならない。
本発明の微粒水酸化アルミニウムの製造において使用し
たエツジランナーは、前述の晶析によってえられた微粒
水酸化アルミニウムの解砕に特異的に効果がある。例え
ば、−成粒が1μm程度の通常の凝集粒水酸化アルミニ
ウムを、エツジランナーにて処理した場合、粉砕エネル
ギーが強力に作用し、−成粒を傷めてしまうことになる
。
たエツジランナーは、前述の晶析によってえられた微粒
水酸化アルミニウムの解砕に特異的に効果がある。例え
ば、−成粒が1μm程度の通常の凝集粒水酸化アルミニ
ウムを、エツジランナーにて処理した場合、粉砕エネル
ギーが強力に作用し、−成粒を傷めてしまうことになる
。
前記の方法で晶析させた水酸化アルミニウムは一次粒子
径が0.15μm以下であり、かつ、接着面積の小さい
(したがって易解砕性の)凝集粒であり、エツジランナ
ーで解砕でき、凝集度が3.0以下、あるいはD6≧D
7となるような水酸化アルミニウムが製造可能となった
。
径が0.15μm以下であり、かつ、接着面積の小さい
(したがって易解砕性の)凝集粒であり、エツジランナ
ーで解砕でき、凝集度が3.0以下、あるいはD6≧D
7となるような水酸化アルミニウムが製造可能となった
。
〔実施例1
広義の粉砕方法による一次粒子の表面の傷み具合の程度
を、調べるため以下の試験を行った。
を、調べるため以下の試験を行った。
第1表において、No、 1− No、 4は、粉砕(
解砕でない)、NO35〜NO,I Oは、解砕を行っ
たものである。使用した晶析水酸化アルミニウムNO,
1−NO,8は、通常の方法で晶析させた水酸化アルミ
ニウム、NO,9〜No、 l Oは、前記の方法で晶
析させた非常に微粒な水酸化アルミニウムである。
解砕でない)、NO35〜NO,I Oは、解砕を行っ
たものである。使用した晶析水酸化アルミニウムNO,
1−NO,8は、通常の方法で晶析させた水酸化アルミ
ニウム、NO,9〜No、 l Oは、前記の方法で晶
析させた非常に微粒な水酸化アルミニウムである。
NO,1〜4は川崎重工業((7)製振動ミル(型式5
M−0,6)を用いて、アルミナボール15n+n$、
R比lOの条件で水酸化アルミニウム(ギブサイト)を
粉砕したものである。振動ミルの粉砕は強力であるため
、−次粒子が破壊されており、DsをD8が太き(上回
っているのがわかる。NO65〜toは一次粒子を傷め
ないように凝集をほぐしたものである。解砕の手段は、
DHによりかえており、D、がD3と等しいか、もしく
はDRがり、より小さくなるようにしている。
M−0,6)を用いて、アルミナボール15n+n$、
R比lOの条件で水酸化アルミニウム(ギブサイト)を
粉砕したものである。振動ミルの粉砕は強力であるため
、−次粒子が破壊されており、DsをD8が太き(上回
っているのがわかる。NO65〜toは一次粒子を傷め
ないように凝集をほぐしたものである。解砕の手段は、
DHによりかえており、D、がD3と等しいか、もしく
はDRがり、より小さくなるようにしている。
第1表
(以下余白)
なお解砕扮と粉砕粉の違いを明確にするために、D、l
の比較的近い、N017とNO,4の水酸化アルミニウ
ムの粒子構造を示すSEM写真を第1図に示した。−成
粒子の傷んでいる様子がよくわかる。
の比較的近い、N017とNO,4の水酸化アルミニウ
ムの粒子構造を示すSEM写真を第1図に示した。−成
粒子の傷んでいる様子がよくわかる。
第2表にA≦3.0にした微粒水酸化アルミニウムの例
を示す。
を示す。
第2表
No、 l−No、 6が比較例、NO,7〜No、
10が実施例である。この表において八Tは解砕(又は
粉砕)前と解砕(又は粉砕)後の分解開始温度の差であ
る。この差が大きいほど、−成粒子の傷みが激しいこと
を意味している。分解開始温度は、T G −D T
A型示差熱天秤(理学電機■製THERMOFLEX
TG81)0 ) ニよッテ調ヘタ。八T=0というの
は解砕処理も粉砕処理もしていないことを示す。
10が実施例である。この表において八Tは解砕(又は
粉砕)前と解砕(又は粉砕)後の分解開始温度の差であ
る。この差が大きいほど、−成粒子の傷みが激しいこと
を意味している。分解開始温度は、T G −D T
A型示差熱天秤(理学電機■製THERMOFLEX
TG81)0 ) ニよッテ調ヘタ。八T=0というの
は解砕処理も粉砕処理もしていないことを示す。
NO,1は昭和電工噛製の微粒水酸化アルミニウム ハ
イシライトH−42である。
イシライトH−42である。
NO12及び3はN081をフレットミル(松本鋳造製
鉄所製サンドミルType MPV−0,5)で条件を
変え、処理したものである。No、 2は乾式、N01
3は湿式である。NO12は凝集度が多少下がったもの
のΔT = 15℃となり、SEMでも一次粒子に傷み
が認められる。No、 3については一次粒子の破壊が
起こったため、B、E、T比表面積がほぼ倍増し、分解
開始温度も著しく低下している。
鉄所製サンドミルType MPV−0,5)で条件を
変え、処理したものである。No、 2は乾式、N01
3は湿式である。NO12は凝集度が多少下がったもの
のΔT = 15℃となり、SEMでも一次粒子に傷み
が認められる。No、 3については一次粒子の破壊が
起こったため、B、E、T比表面積がほぼ倍増し、分解
開始温度も著しく低下している。
N014及びNO,6は昭和電工■製の最微粒水酸化ア
ルミニウムであるハイシライトH−43である。H−4
2にくらべ、−成粒子が小さくなったため、凝集度はあ
がっている。
ルミニウムであるハイシライトH−43である。H−4
2にくらべ、−成粒子が小さくなったため、凝集度はあ
がっている。
N015はN094をマイクロニーダ−(三喜製作所製
床置き型マイクロニーグー)で湿式処理したものである
。八Tはかなり低下しており、SEMからも一次粒子が
かなり傷んでいるのが観察された。
床置き型マイクロニーグー)で湿式処理したものである
。八Tはかなり低下しており、SEMからも一次粒子が
かなり傷んでいるのが観察された。
NO,l−No、 6のいずれも凝集度は低いが、B、
E、T比表面積も低い。
E、T比表面積も低い。
実施例N007〜lOは、次のような条件で製造したも
のである。
のである。
NaOH濃度が150 g / ff、Al2zO8濃
度が120g/2のアルミン酸ソーダ溶液に、比重が1
.310g/cc、アルミナ濃度8.0wt%、温度4
0℃の硫酸ばんどと、温度40℃の水を、撹拌・混合し
、NaoHfi度が50g/、9となるようにした。こ
の状態で、撹拌を2時間から3時間続け、B、E、T比
表面積が100rn’/ gの種晶を得た。ここに種子
率が40%となるように前述のアルミン酸ソーダ溶液な
加え、50℃で10時間の析出をおこなった。なお、こ
こでいう柚子率とは(種晶のAff、O,分)/(析出
に用いたアルミネート液中のA220分)のパーセンテ
ージである。
度が120g/2のアルミン酸ソーダ溶液に、比重が1
.310g/cc、アルミナ濃度8.0wt%、温度4
0℃の硫酸ばんどと、温度40℃の水を、撹拌・混合し
、NaoHfi度が50g/、9となるようにした。こ
の状態で、撹拌を2時間から3時間続け、B、E、T比
表面積が100rn’/ gの種晶を得た。ここに種子
率が40%となるように前述のアルミン酸ソーダ溶液な
加え、50℃で10時間の析出をおこなった。なお、こ
こでいう柚子率とは(種晶のAff、O,分)/(析出
に用いたアルミネート液中のA220分)のパーセンテ
ージである。
こうしてできたスラリーを、濾過・洗浄・乾燥を行った
後、フレットミルで解砕した。
後、フレットミルで解砕した。
運転条件は、回転数4Orpm 、圧力2kgf/cr
d、運転時間5分、 100g/バッチである。これら
を見るとB、E、T比表面積は20rn″/g以上であ
るが凝集度は3.0以下と低(、かつ八Tは一次粒子の
傷みがSEXで観察される限界の10℃以下となってい
る。例示したもののX線回折結晶ピークパターンはいず
れもギブサイトのみであり、ビクノメーター法で比重を
測定しても理論値と同様の結果かえられた。
d、運転時間5分、 100g/バッチである。これら
を見るとB、E、T比表面積は20rn″/g以上であ
るが凝集度は3.0以下と低(、かつ八Tは一次粒子の
傷みがSEXで観察される限界の10℃以下となってい
る。例示したもののX線回折結晶ピークパターンはいず
れもギブサイトのみであり、ビクノメーター法で比重を
測定しても理論値と同様の結果かえられた。
次に測定方法について説明する。
有姿の平均径DBは、レーザー回折式粒度分析計LEE
DS&N0RTHEUP INSTRUMENTS社製
ノマイクロトラックS P A 型にて測定した値であ
る。分散剤としてヘキサメタリン酸ソーダの0.3g/
I2水溶液にサンプルを加え、棒で撹拌し、それを分散
剤濃度が0.3g/I2となっているリサーキュレータ
ー中に添加し、測定した。D2は、この累積重量粒度分
布の50%粒径とした。平均径DRはD2の測定とほぼ
同じであるが、前処理において棒で撹拌するところを超
音波で5分間分散させたものである。
DS&N0RTHEUP INSTRUMENTS社製
ノマイクロトラックS P A 型にて測定した値であ
る。分散剤としてヘキサメタリン酸ソーダの0.3g/
I2水溶液にサンプルを加え、棒で撹拌し、それを分散
剤濃度が0.3g/I2となっているリサーキュレータ
ー中に添加し、測定した。D2は、この累積重量粒度分
布の50%粒径とした。平均径DRはD2の測定とほぼ
同じであるが、前処理において棒で撹拌するところを超
音波で5分間分散させたものである。
B、E、T比表面積はQUANTACHROME社の比
表面積測定装置0口ANTASORB (モデルNO,
QS−14)にて測定した。
表面積測定装置0口ANTASORB (モデルNO,
QS−14)にて測定した。
D1算出の際の微粒水酸化アルミニウムの真比重は、ギ
ブサイトの理論値2.42g/Ctrl’を使用した。
ブサイトの理論値2.42g/Ctrl’を使用した。
本発明になる微粒水酸化アルミニウムは、粒径にくらべ
、凝集度が非常に低いため、フィラーとしてゴム・プラ
スチックなどへ混練した際に、よく分散された製品がで
きる。
、凝集度が非常に低いため、フィラーとしてゴム・プラ
スチックなどへ混練した際に、よく分散された製品がで
きる。
第3表にゴムへ配合したさいの補強効果のデータを示す
。
。
第3表
1)配合
2)架橋条件 160℃X10m1n ・・・・・・5
LIJB 20m1n −Compression3
)架橋特性 実施例は、第2表におけるN017の微粒水酸化アルミ
ニウムであり、比較例はハイシライトE(−42である
。第3表においてはT8は引っ張り破断強度を示す。実
施例のほうがT、が倍増している。つまり、補強効果が
あられれているのがわかる。また、応力T、がかかった
ときの伸びE8も太き(、なって、ゴムの弾力性は落ち
ていないのがわかる。Mloo(ゴムを2倍の長さに伸
ばしたときの応力)も増加している。
LIJB 20m1n −Compression3
)架橋特性 実施例は、第2表におけるN017の微粒水酸化アルミ
ニウムであり、比較例はハイシライトE(−42である
。第3表においてはT8は引っ張り破断強度を示す。実
施例のほうがT、が倍増している。つまり、補強効果が
あられれているのがわかる。また、応力T、がかかった
ときの伸びE8も太き(、なって、ゴムの弾力性は落ち
ていないのがわかる。Mloo(ゴムを2倍の長さに伸
ばしたときの応力)も増加している。
これは、B、E、T比表面積が大きいことともあいまっ
て、製品の引っ張り強度を増加させるのに役立ち、補強
剤としての用途がひらけることを意味する。また、第2
図に実施例のTEM写真を示す。これからもわかるよう
に−次結晶が破壊されていないため、分解開始温度も低
下していない。これは樹脂・プラスチックなどへ混練し
、成形する際にうける熱によっても分解しないことにな
り、成形体表面が発泡しないという成形上の利点になる
。さらに水酸化アルミニウムの特性から、成形体に難燃
性を付与することになる。
て、製品の引っ張り強度を増加させるのに役立ち、補強
剤としての用途がひらけることを意味する。また、第2
図に実施例のTEM写真を示す。これからもわかるよう
に−次結晶が破壊されていないため、分解開始温度も低
下していない。これは樹脂・プラスチックなどへ混練し
、成形する際にうける熱によっても分解しないことにな
り、成形体表面が発泡しないという成形上の利点になる
。さらに水酸化アルミニウムの特性から、成形体に難燃
性を付与することになる。
[発明の効果]
本発明になる微粒水酸化アルミニウムは、−成粒子径及
び二次粒子径が極めて小さいので、易焼結アルミナの原
料等として、又、各種フィラーとして、極めて好適であ
る。アルミナは、微粒子になるほど低温で焼結する傾向
がある。低温焼結、つまり易焼結アルミナは省エネルギ
ー・コスト低減という意味で、非常に有用である。この
易焼結アルミナを得るには、その原料となる水酸化アル
ミニウムを微粒化することも一つの方法である。
び二次粒子径が極めて小さいので、易焼結アルミナの原
料等として、又、各種フィラーとして、極めて好適であ
る。アルミナは、微粒子になるほど低温で焼結する傾向
がある。低温焼結、つまり易焼結アルミナは省エネルギ
ー・コスト低減という意味で、非常に有用である。この
易焼結アルミナを得るには、その原料となる水酸化アル
ミニウムを微粒化することも一つの方法である。
また、−成粒子の表面が傷んでいないものは、分解開始
温度の低下が少な(、ゴムやプラスチック用フィラーと
して極めて優れている。
温度の低下が少な(、ゴムやプラスチック用フィラーと
して極めて優れている。
一方、凝集度が低いものは水系スラリーにした場合に、
低粘度であり、又ダイラタンシー現象が発生しにくい。
低粘度であり、又ダイラタンシー現象が発生しにくい。
低粘度スラリーが製紙業界で特に尊重されることは前述
の通りであるが、非常に微粒の、−成粒が破壊されてい
ない水酸化アルミニウムは、紙の表面に塗工したとき、
平滑性と光沢以上、 述べたように、 本発明の水酸化アルミニ ラムは、 工業的に極めてすぐれた原料である。
の通りであるが、非常に微粒の、−成粒が破壊されてい
ない水酸化アルミニウムは、紙の表面に塗工したとき、
平滑性と光沢以上、 述べたように、 本発明の水酸化アルミニ ラムは、 工業的に極めてすぐれた原料である。
ルミニウムの粒子構造を示すSEM写真であり、第2図
は、 第2表の N017の水酸化アルミニウム の粒子構造を示すTEM写真である。
は、 第2表の N017の水酸化アルミニウム の粒子構造を示すTEM写真である。
Claims (3)
- (1)a)一次粒子平均径D_1が0.15μm以下b
)二次粒子平均径D_Rが0.5μm以下c)結晶形が
ギブサイト であることを特徴とする微粒水酸化アルミニウム。 ここで、D_R:超音波分散をした後にレーザー回折式
粒度分析計で測定した平均径、 D_1:B.E.T比表面積から算出される径、であり D_1=6/{(B.E.T比表面積)× (真比重)}である。 - (2)請求項(1)記載の水酸化アルミニウムであって D_B≧D_R であることを特徴とする微粒水酸化アルミニウム。 ここで、D_B:空気透過式によりもとめた比表面積を
基準とした平均径(ブ レーン径)、である。 - (3)請求項(1)記載の水酸化アルミニウムであって
凝集度Aが3.0以下であることを特徴とする微粒水酸
化アルミニウム。 ここで、A=D_2/D_1であり、D_2はレーザー
回折式粒度分析計で測定した有姿の平均径である。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1144621A JPH038715A (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 微粒水酸化アルミニウム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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1989
- 1989-06-06 JP JP1144621A patent/JPH038715A/ja active Granted
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KR101374985B1 (ko) * | 2005-11-24 | 2014-03-14 | 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 | 깁사이트 유형 수산화 알루미늄 입자 |
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JP2015211086A (ja) * | 2014-04-24 | 2015-11-24 | 味の素株式会社 | プリント配線板の絶縁層用樹脂組成物 |
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JPH054337B2 (ja) | 1993-01-19 |
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