JPH10510238A - ゾルゲルアルミナ粒子の焼成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 乾燥されているが未焼成のゾルゲルアルミナは、そのゲルの粒子から揮発性物質が除去される温度を超える温度に維持された炉の中にその乾燥ゲルを供給することによって爆発的に粉砕することができる。適度な高温での焼成は、砥粒として直接使用するのに適するサイズの十分に緻密化されたαアルミナ粒子を生成させることを満足する。

Description

【発明の詳細な説明】 ゾルゲルアルミナ粒子の焼成 発明の背景 本発明は、アルミナ質の砥粒、詳しくは、改良された研削性能を有するゾルゲ ルアルミナ研磨材に関する。 ゾルゲルアルミナ研磨材は、通常、αアルミナ前駆体（常にではないが一般に ベーマイト）のゾル又はゲルを約125 〜200 ℃で乾燥してゲルの水分を除去し、 乾燥したゲルを加熱して砥粒にとって望ましいサイズの粒子にし、多くの場合粒 子を仮焼し（一般に約400 〜800 ℃の温度）、アルミナの中間体を形成させ、次 いでその仮焼物を、例えばγアルミナの中間体からαアルミナの形態に転化する のに十分高い温度で最終的に焼成することによって製造される。簡単なゾルゲル プロセスは、例えば米国特許第4,314,827 号、同4,518,397 号、同4,881,951 号 、イギリス特許出願第2,099,012 号に記載されている。このタイプのゾルゲルア ルミナは、25μｍに及ぶ又はそれ以上の結晶サイズを通常有するが、シリカ、マ グネシアのようなスピネル生成剤、ジルコニア、イットリア、希土類金属酸化物 、チタニア、遷移金属酸化物などの改質用添加剤が少量で使用され、結晶サイズ を約１〜10μｍまで抑えたり、ある物理的特性を向上させることも実施されてい る。 ゾルゲルプロセスの特に望ましい態様において、αアルミナ前駆体は、αアル ミナそのものと同じ結晶構造、及び出来るだけ近い格子定数を有する物質で「種 添加」される。「種添加」は、出来るだけ微細に分割された形態で添加され、ゾ ル又はゲルの全体にわたって均一に分散される。これは最初から添加することも でき、あるい はその場で生成させることもできる。種の役割は、種が存在しない場合に必要な よりもはるかに低い温度で、前駆体の全体にわたって均一にα形態への変態を生 じさせることである。このプロセスは、αアルミナの個々の結晶（即ち、高角度 の粒界によって隣接結晶から隔てられた実質的に同じ結晶配向の領域）のサイズ が非常に均一で、直径が例えば約0.1 〜約0.5 μｍのように実質的に全てがサブ ミクロンである結晶構造を生成する。適切な種には、αアルミナそのものが挙げ られるが、さらに、α酸化第二鉄、亜酸化クロム、チタン酸ニッケル、及びこの ような種が存在しない場合に転化が通常に生じるよりも低い温度で前駆体からα アルミナを発生させるのに有効な、αアルミナに十分近い格子定数を有するその 他の多数の物質が挙げられる。このような種添加ゾルゲルプロセスの例は、米国 特許第4,623,364 号、同4,744,802 号、同4,954,462 号、同4,964,883 号、同5, 192,339 号、同5,215,551 号、同5,219,806 号、及びその他の多くに記載されて いる。 乾燥後のゾルゲルの随意の仮焼は、高温の焼成温度での必要時間を短くするた めに、望ましい場合が多い。このことは、焼成操作が、中間アルミナの形態から α型に転化させ、残存気孔を閉じるようにαアルミナを焼結させ、粒子が砥粒と して首尾よく機能するのに適切な密度と硬度を有することを保証させる役割を果 たすためである。焼成温度は一般に種添加ゾルゲル物質では1300〜1400℃であり 、種添加しないゾルゲルアルミナではそれより約100 ℃高い温度であるが、この 焼成温度での時間が長過ぎることは、結晶成長をもたらし得ることが知られてい る。結晶成長は一般に望ましくないと考えられているため、仮焼を別個に行い、 そのような高温での時間で抑えることが妥当と思われる。この操作は、２つの高 温での操作を維持する余分なコストにもかかわらず行なわれる。 乾燥操作の後に破砕とスクリーニング操作が行われるため、粒は室温まで下げ られ、粒を乾燥するために使用された熱は周囲に放散される。このことは、当然 ながら非常に効率が悪い。 破砕操作は乾燥後に行われるが、これはこの段階ではその物質が割合に容易に 壊れるためである。焼成操作の後までそのままであると、その物質が非常に硬く なり、過度なエネルギーが必要となる。このため、焼成前の段階で破砕すること が常套手段である。また、粒子が小さければ炉の中で焼成温度により迅速に到達 できるため、より効率的であると思われる。 ここで、ゾルゲルプロセスによるアルミナ製造に必要なエネルギー消費を大き く削減することが可能なことが新たに見出された。このことは、従来プロセスの 設計に使用される直観的推論と全く異なる仕方でプロセスを操作することによっ て達成される。本新規なプロセスは、十分に緻密化されて研磨用途に使用するの にうまく適合する非常に望ましい形態のαアルミナ粒子を製造する。しかも、本 システムは、得られる砥粒の設計を可能にするのに十分な融通性がある。 本発明の一般的説明 本発明のプロセスは、少なくとも５重量％の揮発分を有する乾燥後で未焼成の ゾルゲルアルミナを、400 ℃以上の温度に維持された炉の中に直接供給し、爆発 的に粉砕されたアルミナを生成するように温度と滞留時間を調節することを含む 。炉の中の温度が十分に高く且つその中での時間が十分に長い特定の条件下にお いて、ゾルゲルアルミナは、αアルミナ型に直接転化し、理論密度の少なくとも 95％の密度まで焼結することができる。 ゾルゲルアルミナは、一般に、乾燥すると本質的に乾燥ベーマイ トのサイズが数ミリメートルの塊になり、その各分子は水の結合分子を有し、多 くの場合、一部の残存水が乾燥中に完全には除去されない。また、マグネシア、 イットリア、ルビジア、酸化セシウム、又は希土類若しくは遷移金属の酸化物の ような有益な改質剤が、それらの可溶性硝酸塩の形態でゾルゲルに添加されるこ とが多いが、これらもまた、乾燥したゲルの揮発性成分（例えば、窒素酸化物） として加わることができる。硝酸や酢酸のような酸がゾルゲルを分散させるのに 使用された場合、乾燥ゾルゲル中でこの酸の残留物となり得る。一般に、乾燥ゲ ルは、重量で約５〜約50％、好ましくは約10〜約45％、より好ましくは約20〜約 40％の全揮発分を有する。乾燥は一般に約200 ℃より低い温度、より一般にはさ らに低い温度で行われる。このため、乾燥ゲルは、炉の中に供給される時点でか なりの量の揮発性物質を含む。 本発明は、主として、乾燥ゾルゲル物質の爆発的粉砕に関するが、これらの物 質は、それ自身では揮発性物質を全く含まない他の物質を含んでもよい。即ち、 乾燥した混合物中の揮発性物質の全含有率が５重量％を上回れば、α又はγアル ミナ粉末、炭化ケイ素（粒子とウィスカーの形態のいずれでもよい）、ジルコニ ア、立方晶窒化ホウ素、及びその他の研磨材のようなゾルゲル物質成分を含める ことができる。 乾燥ゲルの塊が炉の中に投入されると、塊中の揮発性物質は爆発的に膨張し、 それらを飛び散らせ、研磨用途に極めて適するより小さい粒子にする。炉の中で の滞留時間が十分に長いと、そこに滞留するより小さい粒子がα相に容易に転化 し、本質的に十分に緻密化した形態に非常に敏速に焼結する。このプロセスの強 烈性が、それを通例「爆発的粉砕」と言わしめているが、好ましい態様において 、このプロセスは粉砕を通り過ぎてα相への焼成を伴い、場合によ り、本質的に理論密度までの焼結を伴う。温度が幾分低いと、粉砕の程度が若干 下がり、主として大きい片の粉砕と、残存片に弱いラインの発生をもたらし、こ れが以降の粉砕操作で破壊をより容易にする。ここで、これもまた爆発的粉砕と みなされる。 したがって、「爆発的に粉砕された」物質は、乾燥ゾルゲルアルミナ粒子が炉 の中に供給され、外から加える力を全く適用せずに、より小さい粒子に少なくと も部分的に破壊されるときに得られると理解すべきである。 炉の中での滞留時間が割合に短いか炉の温度が割合に低い場合、その物質が炉 から出る時点で、焼結プロセスも、α相への転化さえも完全でないことがある。 このような場合、粒子の一部又は全部がある程度多孔質であり、割合に弱い結合 の大きめの粒子は、別な炉で又はロータリー炉に２回通して理論密度の95％を超 えるまで、焼結させる前に軽度の粉砕操作で破砕することができる。このことは 、非常に強烈な爆発的粉砕は、一部の研磨材用途には有用性が低い非常に細かい 粒子のかなりの量の生成をもたらし得るため、場合により好ましい。比較的強烈 さの低い爆発的粉砕は、見た目に未破壊の粒子であっても、以降の操作で粉砕を 非常に容易にさせる効果を有する。あるいは、また場合により好ましくは、完全 には爆発的に粉砕されなかった焼成後の物質（ある程度の多孔性を有することが 多い）に、水のような揮発性液体を少なくとも部分的に含浸させ、ロータリー炉 にもう一度通して粉砕プロセスを完了させることもできる。 また、上記のような多孔質の生産品を製造する焼成条件の調節は、例えばマグ ネシウム、イットリウム、遷移元素、ルビジウム、セシウム、希土類金属の可溶 性塩の水溶液のような改質剤の溶液で多孔質物質を含浸する機会を与える。焼成 時に、通常これらの物質は 、非常に有効な形態の改質用酸化物を発生し、同時に、爆発的粉砕をもたらすた めに利用可能な揮発性物質を付加する量で発生することができる。 乾燥の前にゲルを押出す場合、押出オリフィスは大きめよりも小さめの方が有 利であることが見出されている。即ち、直径が1.6 mmのオリフィスを通して押出 されたゲルは、６mmのオリフィスを通して押出されたゲルよりも良好に爆発的に 粉砕する。また、丸い押出物は、四角オリフィスを通す押出によって得られるよ うな角のある押出物よりも好ましい。 上記の仕方で調製された砥粒は、より一般的なプロセスで得られた砥粒よりも 、予想以上に良好な研削性能を有することが多い。このことは、粉砕技術が、砥 粒構造に極微欠陥を生じさせ得るタイプの物理的歪みを物質に強いないためと、 理論上想定されている。この理論によらず、上記の性能の改良は驚くべきであり 顕著である。 したがって、本発明は、新規なアルミナ質砥粒にも関係する。爆発的粉砕によ って得られた砥粒はユニークな形状とサイズ分布を有し、これがさらに上記の優 れた研削性能に寄与し得ることが見出されている。これらは、製造プロセスに由 来する均一な横断面形状を有する成形又は押出砥粒と相異する。これらは、特に 最長寸法にそった横断面で、粉砕砥粒に特徴的な不規則な形状を有する。 一般に、非成形プロセスによって製造される砥粒は、より大きい物質の片を粉 砕することによって得られる。このような粉砕を行う基本的な従来技術には、衝 撃粉砕とロール粉砕の２通りがある。衝撃粉砕は、個々の粒が１に近いＬ／Ｄ又 はアスペクト比（最長寸法に直角な最大寸法（Ｄ）に対する最長寸法（Ｌ）の比 ）を有する、割合にごつごつした形状を与える傾向にある。ロール粉砕によって 製造される粒は、比較的弱い形状を有する傾向にあり、このことは 、１より大きい平均アスペクト比を意味する。当然ながら、ロール粉砕された粒 の実際のアスペクト比にはある範囲があるが、殆どの場合、実質的に２より低い 。 「粒サイズ」は、一般に、いろいろなサイズのメッシュの開口を有する一連の 篩を用いて測定される。粒が３つの相互に直角な寸法によって特徴づけられる場 合、「粒サイズ」を定めるにおける支配的寸法は２番目の最大寸法であり、これ は、その最長寸法にそって配向した場合に粒が通過することができる最小の孔の サイズを画定するであろうからである。本発明による砥粒が、従来の砥粒よりも 平均で若干大きければ、それらは粒あたりより大きい平均体積を有し、このこと は事実としていろいろなケースで見られる。 本発明によるアルミナ砥粒は、長手寸法のまわりで非対称であり、製造時の全 ての粒サイズ画分の中で、少なくとも２：１のアスペクト比を有する粒を25％よ り多く、好ましくは少なくとも30％、より好ましくは少なくとも50％含む。 従来のロール粉砕アルミナ砥粒は、製造時の全ての粒サイズ画分の中で、２： １以上のアスペクト比を有する粒を25％以下、通常約19〜25％含む。このことは 、アルミナ砥粒が構成される特定のアルミナによるのではなく、プロセスによっ て決まるものと思われる。即ち、本発明による砥粒は、従来技術の砥粒と識別可 能な程度で相異する。このことは、下記の例で実証されるように、本発明による 砥粒の大きく高められた性能によって最も明確に示される。 図面 図１は、種添加ゾルゲルアルミナの DTAグラフである。 図２は、本発明のプロセスの１つの態様の実施に適する装置の大要の正面図で ある。 発明の詳細な説明 図１は、種添加ゾルゲルの温度を高めながら追跡する示差熱分析(DTA)であり 、この図に示されているグラフから分るように、約400 ℃で吸熱がある。このこ とは、水や酸を含む揮発物の減少、及び塩の分解生成物を示唆する。爆発的粉砕 を起こすのはこの揮発物の減少である。当然ながら、この減少の発生がより迅速 であればある程、分解はより爆発性である。約600 ℃までに、除去される揮発物 の量は顕著に減少し、γアルミナのような無水アルミナ相への転化が完了する。 さらに高い温度において、α相への転化が開始する。種添加ゾルゲル物質を用い ると、これは約1150℃又はさらに低い温度で生じる。これは、図１のピークで示 される。種添加しないゾルゲルの場合、グラフは非常に似ているが、但し、α型 への転化のピークはかなり高い温度の1250℃付近で生じる。 本発明の実施のためには、揮発物が飛散を始める温度で加熱することを必要と するに過ぎない。当然ながら、最低限よりも高い温度が、最大限の爆発作用を有 する非常に迅速な分解にとって好都合である。しかしながら、加熱が十分に迅速 であれば、上記範囲の下限での穏やかな温度でも効果的に採用することができる 。 上記範囲の下限温度（即ち、αアルミナが未だ生成していない温度）が採られ た場合、爆発的に粉砕された物質は、α相への転化を完了させるため、また、（ 所望により）本質的に理論密度まで物質を焼結させるため（一般に、95％を上回 ることが行われる）、さらなる焼成操作に供される必要がある。このことは、追 加の費用を必要とするが、全ての操作が同時に行われる場合に標準的な炉である 炭化ケイ素チューブよりもはるかに頑丈ではるかに安価なロータリー炉の材料の 使用が可能である。 爆発的粉砕に供される前に、ゾルゲルアルミナは、一般に、約20 0 ℃よりも低い、より好ましくはかなり低い温度の例えば約75〜約175 ℃で乾燥 される。 前述のように、乾燥されたゾルゲル物質の大きめの粒は、最大限の膨張と爆発 的粉砕を達成するように、出来るだけ迅速に加熱されるようにすることが非常に 望ましい。図２の大要の立面図と部分的断面図に示された装置は、これらの要件 に首尾よく合致する。直径約0.5 〜１cmの未粉砕の乾燥ゾルゲルアルミナ粒子が ホッパー１に供給され、そこから振動フィーダー２を通して第２フィーダー３ま で供給される。この第２フィーダーは、粒子を空気エダクター４に送り出し、次 にポート５を通って入る圧縮空気の流れを用いて粒子を加速し、導管６を通して 粒子を搬送し、炉の中の高温ゾーンに近いポイント８で、上側端部と下側端部を 有するロータリー炉７に送入する。運転の中で、粒子が高温ゾーンに入ったとき に粒子は爆発し、粉砕された粒子は炉の下側端部９から出る。 爆発的粉砕プロセスにおいて、乾燥ゲルの塊の加熱は、最大限の爆発効果を得 るように敏速に行われることが好ましい。図２に示したものと異なる別な設計も この要件を満たすことができるが、本プロセスを実施するために極めて適切な炉 は、水平に対してある角度で傾斜したチューブを有するロータリー炉であって、 その軸のまわりで回転し、外からの熱によって加熱されるチューブを有する炉で ある。チューブの回転は、チューブの中の塊又は粒子が一定の運動をし、一部の 塊又は粒子のみがチューブに接触して加熱され、他の部分を加熱から排除するこ とが生じないことを確保する。チューブの回転速度と傾斜角度は、炉の中での滞 留時間を決める。これらのパラメーターは、塊の中からの揮発性物質の蒸発が徐 々にではなく迅速に生じることを確保するように調節することが好ましい。この ことは、塊の爆発的破壊の後に生成した粒子が、焼成と緻密化のた めに最大限の時間を費すことを可能にさせるためでもある。 所望により、バッチ炉（所望により流動床を備える）やマイクロ波又は誘導加 熱炉などの別な炉の設計も使用可能である。 アルミナの焼結に必要なオーダーの加熱温度で使用されるロータリー炉は、一 般に、炭化ケイ素チューブを有する。このことは、長さにそった温度変化や、チ ューブの長さにそった異なる箇所での異なる箇所などの、プロセスの物理的に厳 しい条件に耐えることができるその性能に由来する。また、炭化ケイ素は、例え ば硝酸塩の残留物が除去されるときに発生し得る酸性ガスに耐えることができる 。ここで、爆発的粉砕と、最大限の焼結が生じる温度よりも低い温度でのα型へ の転化を行うことを目的とした場合、約1200℃までの温度に耐えることができる 金属合金、例えば「インコネル」を使用することができる。 ロータリー炉を用いると、本発明のプロセスは、約１秒〜約30分間、好ましく は約２秒〜約20分間の高温ゾーンでの滞留時間を必要とする。このような滞留時 間を得るには、チューブの仰角は、好ましくは約１°〜約60°、より好ましくは 約３°〜約20°、回転速度は、約0.5 〜20 rpm以上、より好ましくは約１〜約15 rpmである。 種添加ゾルゲルアルミナを焼成するとき、ロータリー炉の高温ゾーンの加熱温 度は、通常約400 ℃〜約15000℃、より好ましくは約600 ℃〜約1400℃である。 種添加していないゾルゲルアルミナについては、高温ゾーンは、好ましくは約40 0 ℃〜約1650℃、より好ましくは約600 ℃〜約1550℃の温度に維持される。 本発明の爆発的粉砕プロセスによって得られる粒子は、特徴的なアスペクト比 を有する傾向にあり、即ち、１つの寸法が他のものより実質的に長い寸法を有す る。このような粒子は、研磨布紙の用途に特に有用である。 本発明のプロセスは、特に研磨用途を目的とするあらゆるタイプのゾルゲル粒 子の製造に適用可能である。ゾルゲルは種添加されていても種添加されていなく てもよく、採用される条件の唯一の相異は、ゾルゲルが種添加されていない場合 はより高い焼成温度が一般に必要なことである。また、微細に分割されたαアル ミナ粒子がブロック状に生成した部分的に焼結した焼結アルミナにも適用可能で あり、この場合、液体で含浸し、次いで爆発的に粉砕して砥粒を製造する。 本発明のプロセスは、従来技術に典型的な物理的粉砕工程を除去可能なため、 乾燥ゲルをドライヤーから炉の中に直接供給することができる。このことは、か なりの時間とエネルギーコストを削減する。 好ましい態様の説明 次に、本発明のプロセスを、特にロータリー炉の中での種添加ゾルゲルアルミ ナの焼成に関して説明する。これらの例は例証の目的に過ぎなく、本発明の基本 的な範囲に何ら制限を与えるものではない。 例１ 10,000グラムの脱イオン水に、脱イオン水中の種の６％スラリーの6,000 グラ ムを加えることによって作成した、約120 ｍ²／ｇのBET 表面積を有するαアル ミナ種晶と74,657グラムの脱イオン水のスラリーをロスミキサーに充填した。さ らに、36.00 kgのベーマイト（Condea GmbH 社より商標「Disperal」として販売 ）を添加し、減圧し、５分間にわたって撹拌した。次いで混合物を撹拌しながら 減圧下に維持し、5,014 グラムの脱イオン水中の70％硝酸の1,671 グラムの溶液 を添加し、さらに５〜10分間にわたって撹拌した。次 いで減圧を解除し、混合物をインラインミキサーホモジナイザを通過させ、同時 にその混合物に、5,014 グラムの脱イオン水中の70％硝酸の1,671 グラムの溶液 を注入することによってその混合物をゲル化させた。 ゲルを乾燥し、大きさが約0.25cm〜１cmの塊に砕き、これらの塊を炉の中に入 れた。この乾燥したゾルゲルの塊を、長さ213 cm×直径15cmの炭化ケイ素チュー ブを備え、1405℃に維持される50cmの高温ゾーンを有するロータリー炉の中に直 接供給した。チューブは水平に対して６°傾け、約18 rpmで回転させた。 この塊をある範囲の粒子サイズまで爆発的に粉砕し、それから物理的テスト用 に50Ｔの大きさのグリットを取り出した。加熱される物質がロータリー炉を通る 時間は約１〜２分間であった。加熱されたグリットは3.8 ｇ／ccを上回る密度を 有し、直径約0.2 μｍの微晶質アルミナを含んでなった。 比較のため、同じゾルゲル生成物を同じ仕方で乾燥させ、ロール粉砕して−24 メッシュの粒子にし、これを通常のロータリー炉の中で通常の仕方で加熱する前 に、約800 ℃で仮焼した。このグリットは、本発明による爆発的粉砕のものと同 様なサブミクロンのアルミナ結晶を含んでなった。 次いでこれら２つのサンプルより、厳密に同じ量のグリット、基材、基礎接着 剤、及び上引き接着剤を用い、研磨ベルトを作成した。各ベルトは、１平方メー トルの表面積あたり590 グラムのグリットを支持し、幅6.4 cm×長さ152.4 cmで あった。ベルトの表面は１分間あたり9,000 ｍ走行し、これを用い、6.8 kgの付 加圧力下の冷却水を使用しながらSUS304ステンレス鋼を４分間にわたって切断し た。 通常のグリットを用いて作成したベルトは、上記時間の中で74グ ラムを切断したが、爆発的粉砕によるグリットは94グラムを切断し、従来のベル トに対して27％の改良がみられた。 例２ 約＋24Ｔのサイズを有する室温の種添加ゾルゲルアルミナの乾燥塊を、図２に 示したものと実質的に同じ装置を用い、1000℃に維持されたロータリー炉の高温 ゾーンの中に約2.25〜約4.5 kg／ｈの速度で直接供給した。この炉は、例１で使 用したものと同じであるが、但し、チューブを約10 rpmで回転させ、水平に対し て約７°傾けた。ゲル粒子は炉の中で爆発的に粉砕し、そのグリットサイズ分布 を下記の表１に示す。 別な工程において、上記の爆発的に粉砕させた物質を3.8 ｇ／ccを上回る密度 までさらに焼結させた。この焼結物質のサイズ範囲を下記の表２に示す。 このグリットの双方の場合において、アルミナはサブミクロンの結晶の形態で ある。 例３ この例は、本発明の新規な砥粒とその調製を例証する。 未焼成の種添加アルミナゲルを次のようにして調製した。２つのシグマブレー ドと押出スクリューを備えた高固形分用のJaygo ミキサーの中に、148 kgのベー マイト（登録商標Disperal，Condea社より入手）と40kgの脱イオン水を投入した 。このミキサーを、逆方向に走行するスクリューを用い、約５分間撹拌した。水 系αアルミナスラリー（110 ｍ²／ｇを超えるBET 表面積を有するαアルミナの 固形分４％の分散系を29kg）を添加し、混合をさらに８分間続けた。22％硝酸を 30kg添加し、混合をさらに20分間続けた。最後に、押出スクリューを前方向に動 作させ、得られたゲルを6.3 mmの押出ダイを通して押出した。次いでこの押出さ れたゲルを約30〜35重量％の水分まで乾燥させた。次いで乾燥した押出ゲルを２ つに分けた。 第１の画分はロール粉砕し、600 〜800 ℃で仮焼し、次いでロータリーキルン 中で理論密度の97％を超えるまで焼結させた。次いで焼結したグリットを篩にか けて50Ｔのサイズを取り出し、これらのグリットをアスペクト比と研削性能につ いて評価した。これは、通常のロール粉砕された弱い形状の(weak-shaped)ゾル ゲルアルミナ砥粒を代表する。 第２の画分は、例２に記載の方法によって理論密度の97％を上回る密度まで処 理したが、但し、爆発的粉砕に供する前の物質を、予め篩にかけて＋10メッシュ にし、微粉を除去した。爆発的に粉砕させた生産品から、同様にして50Ｔサイズ を篩にかけて取り出した。この画分を同様にアスペクト比の測定と研削性能の評 価に供した。アスペクト比の測定 測定すべきグリットを、50Ｔのサイズについては−45＋50、36Ｔのサイズにつ いては−30＋35に篩分けした。 使用した装置は、Nikon Micro Nikkor 55 mmのマクロレンズを装着したDage M TIO PA−81高分解能白黒カメラを備え、グリット像を捕えるためにBencher M2光 学スタンドに取り付けた。グリットを黒い紙の上に散布し（白色の粒子のため） 、視野の中の複数のグリットについて写真を撮影した。 天井の蛍光灯のみから照明を与え、影や過度な照光は避けた。 取り付け用ブラケットの上部穴とカメラ背部の中央穴を用いて光学スタンドに カメラを装着し、光学スタンドの垂直走行器は約44cmの位置に固定した。レンズ 開口はＦ−2.8 にセットした。光学スタンドの台の上に計測用定規を置き、カメ ラの焦点を合わせ、所望の長さの線を設定し、具体的には10mm又は10,000μｍに 合わせるようにして装置を較正した。 砥粒を載せた黒い紙をいろいろな視野に移動し、いろいろなグリットを測定し た。 像を捕え、Compix C Imaging 1280／Simple 51 ソフトウェアシステムを用い て解析した。検出の際のグリットエッジの固定を一層容易にするため、像増強モ ードで鮮明化操作を行った。次いで二進像を形成させ、像を編集し、二つの粒が 互いに接触していないことを確認し、あるいは明らかに異形の像を排除した。紙 に由来する像 の全てのバックグラウンドノイズを除去するため、検出砥粒の最小サイズ範囲を 200 平方μｍに設定した。この最小値の設定は、テストされるグリットをある程 度排除するとは見られなかった。 Simple 51 ソフトウェアを用いて採取した測定値は、視野内の各グリットの面 積、最大長さ、最大幅を含んだ。これらのパラメーターを求めるには、通例では １つのサンプル粉末あたり少なくとも200 〜250 グリットを測定する。次いで採 取したデータをマイクロソフトの Excel（登録商標）（Release 5.0）に移し、 平均、標準偏差、アスペクト比、及び関連累積データを求めた。研削性能の評価 砥粒を、フェノール系接着剤コーティングを有する布基材の上に、標準的コー ティング重量で静電塗装した。次いで接着剤を硬化させた。次いでフェノール樹 脂の上引き接着剤層を砥粒の上に施し、この上引き接着剤層を硬化させた。この 研磨布紙材料から、長さ152.4 cm×幅6.35cmのエンドレスベルトを作成した。こ のベルトを一定の力のモードでテストし、914.4 表面メートル／分の線速度とし 、水系冷却剤を用い、6.8 kgの力によってSUS304ステンレス鋼を切削した。テス トの最後に、20分間で切削された合計のステンレス鋼を求めた。 調製したグリットは、平均切断法で測定して、平均で約0.2 〜約0.4 μｍのα アルミナ結晶からなる微晶質構造を有した。評価結果 上記の結果より、爆発的に粉砕されたグリットは、研削性能が極 めて優れており、また、2.0 以上のＬ／Ｄ比を有するグレインをはるかに多い割 合で有する点で、比較例のサンプルの弱い形状のグレインと極めて相異すること が明白である。 例４ この例は、例３と同じように行ったが、但し、若干異なるゾルゲルプロセスを 使用した。例におけるその他の点はいずれも同等である。 比較例のグリットと本発明によるグリットを調製するために用いた方法は次の 通りである。混合用タンクに、908 kgの水、120ｍ²／ｇを上回る表面積を有する αアルミナ種晶を４重量％含む希釈αアルミナ種晶スラリーの118 kg（Diamonit e の低純度アルミナ媒体を用い、Sweco ミル中でサブミクロンのαアルミナの８ ％水分散系を粉砕することによって調製）、及び21％硝酸の41kgを充填した。高 速の分散ブレードを用いてこの混合物を撹拌し、また、減圧して気泡を除いた。 pHは約４であった。次いでこの混合物をインラインのホモジナイザにポンプで導 き、同時に21％硝酸を0.6 リットル／分で供給して均質化させた。得られたゲル を乾燥して約30〜35％の水分にした。 次いで乾燥させたゲルを二つに分け、例３に記載したと同様にしてさらに処理 し、評価した。結果を次に示す。 このデータは、やはり低い固形分でのプロセスを用いて、通常プロセスによっ て得られたグレインと本発明のプロセスによって得ら れたものとでは顕著な相異があることを示す。 例５ この例は、例３に記載したのと同じプロセスであるが、但し、グリットサイズ を評価した。50Ｔグリットの代わりに、36Ｔサイズの画分を取り出し、評価した 。結果は次の通りであった。 このように、長めのグリットの相対数は、通常の仕方でロール粉砕によって得 られた数のわずか142 ％であるが、研削性能に及ぼすその効果は依然として極め て大きい。 例６ この例は、同じ標準の45／50サイズに対して評価した７通りの物質の寸法と重 量の相異を示す。３つは、本発明でクレイムした仕方でそれぞれ爆発粉砕した種 添加ゾルゲルアルミナ物質のいろいろなサンプルである。その他のものとして、 本発明による粉砕グリットを作成したものと同様な種添加ゾルゲルアルミナ物質 から、ロール粉砕プロセスによって作成した３通りのサンプルを示す。最後のサ ンプルは、スリーエム社より品名「321 Cubitron」として市販のアルミナ系砥粒 である。この砥粒は、種添加しないゾルゲルアルミナプロセスによって製造され 、少量のイットリアと希土類金属酸化物によって改質されたものと理解される。 この砥粒は機械的粉砕操作によって製造されたものと考えられる。これは、平均 切断法で約１〜７μｍの直径を有するアルミナ結晶を含む結晶構造を有する。 結果を次の表３に示す。 測定法は上記の例３と同等であるが、但し、高さの測定を白色光干渉法を用い て行った。これらのデータは、全サンプルに共通なグリットサイズ（45／50）の ため、グリットサイズを決める寸法（幅）はサンプルの全体を通して約54μｍの 相異があるに過ぎないが、平均の高さと幅の双方は重複した領域を示し、平均高 さとそれに由来する平均重量は、本発明による粉砕グリットが従来技術のロール 粉砕グリットよりも大きくて重いことを明確に示している。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年２月２１日 【補正内容】 明細書 ゾルゲルアルミナは、一般に、乾燥すると本質的に乾燥ベーマイトのサイズが 数ミリメートルの塊になり、その各分子は水の結合分子を有し、多くの場合、一 部の残存水が乾燥中に完全には除去されない。また、マグネシア、イットリア、 ルビジア、酸化セシウム、又は希土類若しくは遷移金属の酸化物のような有益な 改質剤が、それらの可溶性硝酸塩の形態でゾルゲルに添加されることが多いが、 これらもまた、乾燥したゲルの揮発性成分（例えば、窒素酸化物）として加わる ことができる。硝酸や酢酸のような酸がゾルゲルを分散させるのに使用された場 合、乾燥ゾルゲル中でこの酸の残留物となり得る。一般に、乾燥ゲルは、重量で 約５〜約50％、好ましくは約10〜約45％、より好ましくは約20〜約40％の全揮発 分を有する。乾燥は一般に約200 ℃より低い温度、より一般にはさらに低い温度 で行われる。このため、乾燥ゲルは、炉の中に供給される時点でかなりの量の揮 発性物質を含む。 高温に急激に暴露することによる激しい脱水が、欧州特許出願第0176476 号公 開明細書と同0518106 号公開明細書に開示されているが、ヒドロアルギライトの 微粉末に適用されており、ベーマイト又は反応成形体の製造の中間工程としての 目的に過ぎない。 本発明は、主として、乾燥ゾルゲル物質の爆発的粉砕に関するが、これらの物 質は、それ自身では揮発性物質を全く含まない他の物質を含んでもよい。即ち、 乾燥した混合物中の揮発性物質の全含有率が５重量％を上回れば、α又はγアル ミナ粉末、炭化ケイ素（粒子とウィスカーの形態のいずれでもよい）、ジルコニ ア、立方晶窒化ホウ素、及びその他の研磨材のようなゾルゲル物質成分を含める ことができる。 乾燥ゲルの塊が炉の中に投入されると、塊中の揮発性物質は爆発的に膨張し、 それらを飛び散らせ、研磨用途に極めて適するより小 さい粒子にする。炉の中での滞留時間が十分に長いと、そこに滞留するより小さ い粒子がα相に容易に転化し、本質的に十分に緻密化した形態に非常に敏速に焼 結する。このプロセスの強烈性が、それを通例「爆発的粉砕」と言わしめている が、好ましい態様において、このプロセスは粉砕を通り過ぎてα相への焼成を伴 い、場合により、本質的に理論密度までの焼結を伴う。温度が幾分低いと、粉砕 の程度が若干下がり、主として大きい片の粉砕と、残存片に弱いラインの発生を もたらし、これが以降の粉砕操作で破壊をより容易にする。ここで、これもまた 爆発的粉砕とみなされる。 したがって、「爆発的に粉砕された」物質は、乾燥ゾルゲルアルミナ粒子が炉 の中に供給され、外から加える力を全く適用せずに、より小さい粒子に少なくと も部分的に破壊されるときに得られると理解すべきである。 次に、本発明のプロセスを、特にロータリー炉の中での種添加ゾルゲルアルミ ナの焼成に関して説明する。これらの例は例証の目的に過ぎなく、本発明の基本 的な範囲に何ら制限を与えるものではない。 例１ 10,000グラムの脱イオン水に、脱イオン水中の種の６％スラリーの6,000 グラ ムを加えることによって作成した、約120 ｍ²／ｇのBET 表面積を有するαアル ミナ種晶と74,657グラムの脱イオン水のスラリーをロスミキサーに充填した。さ らに、36.00 kgのベーマイト（Condea GmbH 社より商標「Disperal」として販売 ）を添加し、減圧し、５分間にわたって撹拌した。次いで混合物を撹拌しながら 減圧下に維持し、5,014 グラムの脱イオン水中の70％硝酸の1,671 グラムの溶液 を添加し、さらに５〜10分間にわたって撹拌した。次いで減圧を解除し、混合物 をインラインミキサーホモジナイザを通過させ、同時にその混合物に、5,014 グ ラムの脱イオン水中の70％硝酸の1,671 グラムの溶液を注入することによってそ の混合物をゲル化させた。 ゲルを乾燥し、大きさが約0.25cm〜１cmの塊に砕き、これらの塊を炉の中に入 れた。この乾燥したゾルゲルの塊を、長さ213 cm×直径15cmの炭化ケイ素チュー ブを備え、1405℃に維持される50cmの高温ゾーンを有するロータリー炉の中に直 接供給した。チューブは水平に対して６°傾け、約18 rpmで回転させた。 この塊をある範囲の粒子サイズまで爆発的に粉砕し、それから物理的テスト用 に50Ｔ（＞ 300μｍ，＜ 355μｍ）の大きさのグリットを取り出した。加熱され る物質がロータリー炉を通る時間は約１〜２分間であった。加熱されたグリット は3.8 ｇ／ccを上回る密度を有し、直径約0.2 μｍの微晶質アルミナを含んでな った。 比較のため、同じゾルゲル生成物を同じ仕方で乾燥させ、ロール粉砕して−24 メッシュ（＜ 710μｍ）の粒子にし、これを通常のロータリー炉の中で通常の仕 方で加熱する前に、約800 ℃で仮焼した。このグリットは、本発明による爆発的 粉砕のものと同様なサブミクロンのアルミナ結晶を含んでなった。 次いでこれら２つのサンプルより、厳密に同じ量のグリット、基材、基礎接着 剤、及び上引き接着剤を用い、研磨ベルトを作成した。各ベルトは、１平方メー トルの表面積あたり590 グラムのグリットを支持し、幅6.4 cm×長さ152.4 cmで あった。ベルトの表面は１分間あたり9,000 ｍ走行し、これを用い、6.8 kgの付 加圧力下の冷却水を使用しながらSUS304ステンレス鋼を４分間にわたって切断し た。 通常のグリットを用いて作成したベルトは、上記時間の中で74グラムを切断し たが、爆発的粉砕によるグリットは94グラムを切断し、従来のベルトに対して27 ％の改良がみられた。 例２ 約＋24Ｔ（＞ 710μｍ）のサイズを有する室温の種添加ゾルゲルアルミナの乾 燥塊を、図２に示したものと実質的に同じ装置を用い、1000℃に維持されたロー タリー炉の高温ゾーンの中に約2.25〜約4.5 kg／ｈの速度で直接供給した。この 炉は、例１で使用したものと同じであるが、但し、チューブを約10 rpmで回転さ せ、水平に対して約７°傾けた。ゲル粒子は炉の中で爆発的に粉砕し、そのグリ ットサイズ分布を下記の表１に示す。 別な工程において、上記の爆発的に粉砕させた物質を3.8 ｇ／ccを上回る密度 までさらに焼結させた。この焼結物質のサイズ範囲を下記の表２に示す。 このグリットの双方の場合において、アルミナはサブミクロンの結晶の形態で ある。 例３ この例は、本発明の新規な砥粒とその調製を例証する。 未焼成の種添加アルミナゲルを次のようにして調製した。２つのシグマブレー ドと押出スクリューを備えた高固形分用のJaygo ミキサーの中に、148 kgのベー マイト（登録商標Disperal，Condea社より入手）と40kgの脱イオン水を投入した 。このミキサーを、逆方向 に走行するスクリューを用い、約５分間撹拌した。水系αアルミナスラリー（11 0ｍ²／ｇを超えるBET 表面積を有するαアルミナの固形分４％の分散系を29kg） を添加し、混合をさらに８分間続けた。22％硝酸を30kg添加し、混合をさらに20 分間続けた。最後に、押出スクリューを前方向に動作させ、得られたゲルを6.3 mmの押出ダイを通して押出した。次いでこの押出されたゲルを約30〜35重量％の 水分まで乾燥させた。次いで乾燥した押出ゲルを２つに分けた。 第１の画分はロール粉砕し、600 〜800 ℃で仮焼し、次いでロータリーキルン 中で理論密度の97％を超えるまで焼結させた。次いで焼結したグリットを篩にか けて50Ｔ（＞ 300μｍ，＜ 355μｍ）のサイズを取り出し、これらのグリットを アスペクト比と研削性能について評価した。これは、通常のロール粉砕された弱 い形状の(weak-shaped)ゾルゲルアルミナ砥粒を代表する。 第２の画分は、例２に記載の方法によって理論密度の97％を上回る密度まで処 理したが、但し、爆発的粉砕に供する前の物質を、予め篩にかけて＋10メッシュ （＞２mm）にし、微粉を除去した。爆発的に粉砕させた生産品から、同様にして 50Ｔ（＞ 300μｍ，＜ 355μｍ）サイズを篩にかけて取り出した。この画分を同 様にアスペクト比の測定と研削性能の評価に供した。アスペクト比の測定 測定すべきグリットを、50Ｔのサイズについては−45＋50（＜ 355μｍ，＞ 3 00μｍ）、36Ｔのサイズについては−30＋35（＜ 600μｍ，＞ 500μｍ）に篩分 けした。 使用した装置は、Nikon Micro Nikkor 55 mmのマクロレンズを装着したDage M TIO PA−81高分解能白黒カメラを備え、グリット像を捕えるためにBencher M2光 学スタンドに取り付けた。グリットを黒い紙の上に散布し（白色の粒子のため） 、視野の中の複数のグリッ トについて写真を撮影した。 天井の蛍光灯のみから照明を与え、影や過度な照光は避けた。 取り付け用ブラケットの上部穴とカメラ背部の中央穴を用いて光学スタンドに カメラを装着し、光学スタンドの垂直走行器は約44cmの位置に固定した。レンズ 開口はＦ−2.8 にセットした。光学スタンドの台の上に計測用定規を置き、カメ ラの焦点を合わせ、所望の長さの線を設定し、具体的には10mm又は10,000μｍに 合わせるようにして装置を較正した。 砥粒を載せた黒い紙をいろいろな視野に移動し、いろいろなグリットを測定し た。 請求の範囲 １．乾燥されているが未焼成のゾルゲルアルミナを含み、且つ少なくとも５重 量％の揮発分を有する組成物を爆発的に粉砕する方法であって、その組成物の粒 子を約400 ℃〜1600℃の温度に維持された炉の中に直接供給し、炉の中での滞留 時間を調節し、爆発的に粉砕されたアルミナ粒子を生成させる爆発的粉砕方法。 ２．炉がチューブ式ロータリー炉である請求項１に記載の方法。 ３．炉の中の最高温度ゾーン（高温ゾーン）での滞留時間が約１秒間〜約30分 間である請求項１に記載の方法。 ４．チューブが水平に対して１〜約60°の角度で傾斜した請求項２に記載の方 法。 ５．チューブが約0.5 〜約40 rpmで回転する請求項４に記載の方法。 ６．炉の中に供給される乾燥ゾルゲルアルミナ含有組成物が、約５〜約60重量 ％の揮発性物質を含む請求項１に記載の方法。 ７．乾燥ゾルゲルアルミナ含有組成物が、炉の高温ゾーンの付近に直接供給さ れる請求項１に記載の方法。 ８．炉の中での温度と滞留時間が、α層を形成させ、且つ理論密度の少なくと も95％まで焼結させるのに十分である請求項１に記載の方法。 ９．炉が、アルミナを焼結させるのに必要な温度より低く維持され、爆発的に 粉砕された物質が、その後で実質的に理論密度まで焼結される請求項１に記載の 方法。 10．爆発的に粉砕される物質が、焼結される前に、粒子サイズをさらに調節す る粉砕工程に供される請求項９に記載の方法。 11．爆発的に粉砕される物質が、焼結工程に供される前に、希土 類金属、遷移金属、ルビジウム、セシウム、及びイットリウムからなる群より選 択された金属の可溶性塩の溶液で処理される請求項９に記載の方法。 12．乾燥されているが未焼成の種添加されたゾルゲルアルミナを含み、且つ約 20〜約40重量％の揮発性物質を含む組成物を爆発的に粉砕する方法であって、そ の組成物を約600 ℃〜約1500℃の温度に維持された高温ゾーンを有するチューブ 式ロータリー炉の中に供給し、そのチューブが、水平に対して約２°〜約20°の 角度で傾斜し、約２〜約20 rpmで回転する爆発的粉砕方法。 13．炉の中での温度と滞留時間が、α層を形成させ、且つ理論密度の少なくと も95％まで焼結させるのに十分である請求項12に記載の方法。 14．炉が、アルミナを焼結させるのに必要な温度より低く維持され、爆発的に 粉砕された物質が、その後で実質的に理論密度まで焼結される請求項12に記載の 方法。 15．爆発的に粉砕される物質が、焼結される前に、粒子サイズをさらに調節す る粉砕工程に供される請求項14に記載の方法。 16．爆発的に粉砕された物質が、焼結工程に供される前に、希土類金属、遷移 金属、ルビジウム、セシウム、及びイットリウムからなる群より選択された金属 の可溶性塩の溶液で処理される請求項14に記載の方法。 17．乾燥されているが未焼成の、約20〜約40重量％の揮発性物質を含む種添加 されていないゾルゲルアルミナを爆発的に粉砕する方法であって、その乾燥ゾル ゲルを約600 ℃〜約1650℃の温度に維持された高温ゾーンを有するチューブ式ロ ータリー炉の中に供給し、そのチューブが、水平に対して約３°〜約20°の角度 で傾斜し、約１〜約20 rpmで回転する爆発的粉砕方法。 18．炉の中での温度と滞留時間が、α層を形成させ、且つ理論密度の少なくと も95％まで焼結させるのに十分である請求項17に記載の方法。 19．炉が、アルミナを焼結させるのに必要な温度より低く維持され、爆発的に 粉砕された物質が、その後で実質的に理論密度まで焼結される請求項17に記載の 方法。 20．爆発的に粉砕された物質が、焼結される前に、粒子サイズをさらに調節す る粉砕工程に供される請求項19に記載の方法。 21．爆発的に粉砕された物質が、焼結工程に供される前に、希土類金属、遷移 金属、ルビジウム、セシウム、及びイットリウムからなる群より選択された金属 の可溶性塩の溶液で処理される請求項19に記載の方法。 22．長手寸法のまわりで非対称であり、製造後のその任意のグリットサイズ画 分の中で、少なくとも２：１のアスペクト比を有するグリットを25％より多く含 み、且つ理論密度の少なくとも95％の密度を有するアルミナ砥粒。 23．２：１を上回るアスペクト比を有するグリットの割合が30％を超える請求 項22に記載のアルミナ砥粒。 24．0.01〜10μｍのサイズを有する焼結アルミナ結晶を含んでなる請求項22に 記載のアルミナ砥粒。 25．アルミナ結晶子がサブミクロンの大きさである請求項24に記載のアルミナ 砥粒。 26．マグネシウム、ジルコニウム、希土類金属、遷移金属、ルビジウム、セシ ウム、及びイットリウムの酸化物からなる群より選択された１種以上の酸化物を 10％以下混和することによって改質された焼結アルミナを含んでなる請求項22に 記載のアルミナ砥粒。 27．請求項22に記載の砥粒を含んでなる結合砥粒製品。 28．請求項25に記載の砥粒を含んでなる結合砥粒製品。 29．請求項26に記載の砥粒を含んでなる結合砥粒製品。 30．請求項22に記載の砥粒を含んでなる研磨布紙。 31．請求項25に記載の砥粒を含んでなる研磨布紙。 32．請求項26に記載の砥粒を含んでなる研磨布紙。 【手続補正書】 【提出日】１９９７年１２月４日 【補正内容】 請求の範囲 １．乾燥されているが未焼成のゾルゲルアルミナを含み、且つ少なくとも５重 量％の揮発分を有する組成物を爆発的に粉砕する方法であって、その組成物の粒 子を400 ℃〜1600℃の温度に維持された炉の中に直接供給し、炉の中での滞留時 間を調節し、爆発的に粉砕されたアルミナ粒子を生成させる爆発的粉砕方法。 ２．ゾルゲルアルミナが種添加されたゾルゲルアルミナである請求項１に記載 の方法。 ３．ゾルゲルアルミナが種添加されていないゾルゲルアルミナである請求項１ に記載の方法。 ４．炉がチューブ式ロータリー炉である請求項１に記載の方法。 ５．炉の中の最高温度ゾーン（高温ゾーン）での滞留時間が１秒間〜30分間で ある請求項１に記載の方法。 ６．チューブが水平に対して１〜60°の角度で傾斜した請求項４に記載の方法 。 ７．チューブが0.5 〜40 rpmで回転する請求項６に記載の方法。 ８．炉の中に供給される乾燥ゾルゲルアルミナ含有組成物が、５〜60重量％の 揮発性物質を含む請求項１に記載の方法。 ９．乾燥ゾルゲルアルミナ含有組成物が、炉の高温ゾーンの付近に直接供給さ れる請求項１に記載の方法。 10．炉の中での温度と滞留時間が、α層を形成させ、且つ理論密度の少なくと も95％まで焼結させるのに十分である請求項１に記載の方法。 11．炉が、アルミナを焼結させるのに必要な温度より低く維持され、爆発的に 粉砕された物質が、その後で実質的に理論密度まで焼結される請求項１に記載の 方法。 12．爆発的に粉砕される物質が、焼結される前に、粒子サイズをさらに調節す る粉砕工程に供される請求項11に記載の方法。 13．爆発的に粉砕される物質が、焼結工程に供される前に、希土類金属、遷移 金属、ルビジウム、セシウム、及びイットリウムからなる群より選択された金属 の可溶性塩の溶液で処理される請求項11に記載の方法。 14．長手寸法のまわりで非対称であり、製造後のその任意のグリットサイズ画 分の中で、少なくとも２：１のアスペクト比を有するグリットを25％より多く含 み、且つ理論密度の少なくとも95％の密度を有するアルミナ砥粒。 15．２：１を上回るアスペクト比を有するグリットの割合が30％を超える請求 項14に記載のアルミナ砥粒。 16．0.01〜10μｍのサイズを有する焼結アルミナ結晶を含んでなる請求項14に 記載のアルミナ砥粒。 17．アルミナ結晶子がサブミクロンの大きさである請求項16に記載のアルミナ 砥粒。 18．マグネシウム、ジルコニウム、希土類金属、遷移金属、ルビジウム、セシ ウム、及びイットリウムの酸化物からなる群より選択された１種以上の酸化物を 10％以下混和することによって改質された焼結アルミナを含んでなる請求項14に 記載のアルミナ砥粒。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キャウンド，オラップ ケー. アメリカ合衆国，マサチューセッツ 01532，ノースボロウ，ヘンロック ドラ イブ 18 (72)発明者 オーン，ローレンス イー. アメリカ合衆国，マサチューセッツ 01453，レオミンスター，フランクリン ストリート １，アパートメント ＃１ (72)発明者 ヤング，マーク アール. アメリカ合衆国，マサチューセッツ 01505，ボイルストン，ニコラス アベニ ュ 40

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．乾燥されているが未焼成のゾルゲルアルミナを含み、且つ少なくとも５重 量％の揮発分を有する組成物を爆発的に粉砕する方法であって、その組成物の粒 子を約400 ℃〜1600℃の温度に維持された炉の中に直接供給し、炉の中での滞留 時間を調節し、爆発的に粉砕されたアルミナ粒子を生成させる爆発的粉砕方法。 ２．炉がチューブ式ロータリー炉である請求項１に記載の方法。 ３．炉の中の最高温度ゾーン（高温ゾーン）での滞留時間が約１秒間〜約30分 間である請求項１に記載の方法。 ４．チューブが水平に対して１〜約60°の角度で傾斜した請求項２に記載の方 法。 ５．チューブが約0.5 〜約40 rpmで回転する請求項４に記載の方法。 ６．炉の中に供給される乾燥ゾルゲルアルミナ含有組成物が、約５〜約60重量 ％の揮発性物質を含む請求項１に記載の方法。 ７．乾燥ゾルゲルアルミナ含有組成物が、炉の高温ゾーンの付近に直接供給さ れる請求項１に記載の方法。 ８．炉の中での温度と滞留時間が、α層を形成させ、且つ理論密度の少なくと も95％まで焼結させるのに十分である請求項１に記載の方法。 ９．炉が、アルミナを焼結させるのに必要な温度より低く維持され、爆発的に 粉砕された物質が、その後で実質的に理論密度まで焼結される請求項１に記載の 方法。 10．爆発的に粉砕される物質が、焼結される前に、粒子サイズをさらに調節す る粉砕工程に供される請求項９に記載の方法。 11．爆発的に粉砕される物質が、焼結工程に供される前に、希土 類金属、遷移金属、ルビジウム、セシウム、及びイットリウムからなる群より選 択された金属の可溶性塩の溶液で処理される請求項９に記載の方法。 12．乾燥されているが未焼成の種添加されたゾルゲルアルミナを含み、且つ約 20〜約40重量％の揮発性物質を含む組成物を爆発的に粉砕する方法であって、そ の組成物を約600 ℃〜約1500℃の温度に維持された高温ゾーンを有するチューブ 式ロータリー炉の中に供給し、そのチューブが、水平に対して約２°〜約20°の 角度で傾斜し、約２〜約20 rpmで回転する爆発的粉砕方法。 13．炉の中での温度と滞留時間が、α層を形成させ、且つ理論密度の少なくと も95％まで焼結させるのに十分である請求項12に記載の方法。 14．炉が、アルミナを焼結させるのに必要な温度より低く維持され、爆発的に 粉砕された物質が、その後で実質的に理論密度まで焼結される請求項12に記載の 方法。 15．爆発的に粉砕される物質が、焼結される前に、粒子サイズをさらに調節す る粉砕工程に供される請求項14に記載の方法。 16．爆発的に粉砕された物質が、焼結工程に供される前に、希土類金属、遷移 金属、ルビジウム、セシウム、及びイットリウムからなる群より選択された金属 の可溶性塩の溶液で処理される請求項14に記載の方法。 17．乾燥されているが未焼成の、約20〜約40重量％の揮発性物質を含む種添加 されていないゾルゲルアルミナを爆発的に粉砕する方法であって、その乾燥ゾル ゲルを約600 ℃〜約1650℃の温度に維持された高温ゾーンを有するチューブ式ロ ータリー炉の中に供給し、そのチューブが、水平に対して約３°〜約20°の角度 で傾斜し、約１〜約20 rpmで回転する爆発的粉砕方法。 18．炉の中での温度と滞留時間が、α層を形成させ、且つ理論密度の少なくと も95％まで焼結させるのに十分である請求項17に記載の方法。 19．炉が、アルミナを焼結させるのに必要な温度より低く維持され、爆発的に 粉砕された物質が、その後で実質的に理論密度まで焼結される請求項17に記載の 方法。 20．爆発的に粉砕された物質が、焼結される前に、粒子サイズをさらに調節す る粉砕工程に供される請求項19に記載の方法。 21．爆発的に粉砕された物質が、焼結工程に供される前に、希土類金属、遷移 金属、ルビジウム、セシウム、及びイットリウムからなる群より選択された金属 の可溶性塩の溶液で処理される請求項19に記載の方法。 22．請求項１に記載の方法によって爆発的に粉砕された砥粒を含む結合砥粒製 品。 23．請求項12に記載の方法によって爆発的に粉砕された砥粒を含む結合砥粒製 品。 24．請求項17に記載の方法によって爆発的に粉砕された砥粒を含む結合砥粒製 品。 25．請求項１に記載の方法によって爆発的に粉砕された砥粒を含む研磨布紙。 26．請求項12に記載の方法によって爆発的に粉砕された砥粒を含む研磨布紙。 27．請求項17に記載の方法によって爆発的に粉砕された砥粒を含む研磨布紙。 28．長手寸法のまわりで非対称であり、製造後のその任意のグリットサイズ画 分の中で、少なくとも２：１のアスペクト比を有するグリットを25％より多く含 み、且つ理論密度の少なくとも95％の密 度を有するアルミナ砥粒。 29．２：１を上回るアスペクト比を有するグリットの割合が30％を超える請求 項28に記載のアルミナ砥粒。 30．0.01〜10μｍのサイズを有する焼結アルミナ結晶を含んでなる請求項28に 記載のアルミナ砥粒。 31．アルミナ結晶子がサブミクロンの大きさである請求項30に記載のアルミナ 砥粒。 32．マグネシウム、ジルコニウム、希土類金属、遷移金属、ルビジウム、セシ ウム、及びイットリウムの酸化物からなる群より選択された１種以上の酸化物を 10％以下混和することによって改質された焼結アルミナを含んでなる請求項28に 記載のアルミナ砥粒。