JPS63288909A - サブミクロン粒径を有するα−アルミナ粉末を得る方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、αアルミナ粉末の製法に関し、より詳細には
平均粒径分布Ｄ５ｏＯ０１〜１．０μｍを有しかつ３μ
ｍよりも大きい直径を有する粗粒２％未満を含有するα
−アルミナの製法に関する。

発明の背景 既知のように、アルミナは、広範囲の応用、例えば、セ
ラミックスおよび合成サファイア、触媒の分野で使用さ
れている。

別の応用は、研磨剤としての磁気記録媒体の分野での応
用である。

特定の応用の場合には、低含量の不純物を有しかつ平均
粒径分布Ｄ５ｏＯ，１〜１μｍを有しかつ３μよりも大
きい直径を有する粗粒２％未満を含有するアルミナを有
することが必要である。メジアン粒径分布Ｄ５ｏの意味
は、テレンス・アレンによる「パーティクル・サイズ・
メジャーメント（Ｐａｒｔｉｃｌｅ　５ｉｚｅ　Ｍｅａ
ｓｕｒｅＩＩｌｅｎｔ　）　　（チャツプマン・エンド
・ホール、ロンドンバブリッシャー、１９７５年）に記
載されている。

研磨剤として使用するか他の応用で使用するＡ　１２０
３の多くの製法は、技術上周知である。

しかしながら、一般に、それらは、前記特性を有してい
ないアルミナをもたらすという不利を有し、長時間を必
要とする非常に高価な方法を使用することによって得ら
れる。

ベーマイトからα−アルミナを得る方法は、米国特許第
３，１０８，８８８号明細書に記載されている。

この方法は、コロイド異方直径 （ａｎｉｓｏｄｉａｍｅｔｒｉｃ）粒子を有するアルミ
ナ１水和物から出発し、ベーマイトの少なくとも一部分
が転移アルミナ相に転化されるまで３００〜１０００℃
の範囲内の温度で加熱し、次いで、実質上すべてのベー
マイトおよび転移アルミナがα−アルミナに転化される
まで焼結温度よりも高く融点未満の温度で更に加熱する
。

この方法の場合には、平均サイズ約１０μｍを有するα
−アルミナが得られる。

欧州特許出願箱２００，４８７号明細書には、下記工程 （ａ）α酸化アルミニウム１水和物の分散液を調製する
工程 （ｂ）分散液をゲル化する工程 （ｃ）ゲル化分散液を乾燥する工程 （ｄ）固体をか焼する工程 （ｅ）固体を焼結する工程 によって特徴づけられるα−アルミナをベースとするセ
ラミック砥粒を製造するゾルゲル法が記載されている。

この文献の製品は、平均直径５μｍ未満、よりしばしば
約２μ未満を有するドメインを有するとしても、しかし
ながら、前記方法は、ゲル化工程を必要とする。

砥粒の別の方法は、英国特許出願箱 ２．０９９，０１２号明細書に記載されており、（ａ）
焼結助剤を含有する酸化アルミニウム１水和物から分散
液を調製し、 （ｂ）前記分散液をゲル化し、 （ｃ）ゲル化分散液をゲルの泡立ち温度未満の温度で乾
燥して遊離水を蒸発し、 （ｄ）乾燥固体を破砕して粒を形成し、（ｅ）粒を約１
２００℃よりも高い温度に１０分未満で迅速に加熱し、 （ｆ）焼結温度約１２００℃〜約１６５０℃で加熱し続
ける ことを含む。

この方法の複雑なゲル化に加えて、得られたα−アルミ
ナ粒は、直径約５〜２０μｍを有する。

実施された実験研究は、前記特性を有するＡｌ２Ｏ３粉
末を得るためには、これらの方法のすべてが長時間必要
としかつ非常に複雑な操作を包含する更に他の処理を必
要とすることを示した。

いずれの場合にも、可能であるとしても、一般に、前記
方法を使用することによって所望の特徴を有するＡ　１
２０３を得ることは、困難である。

例えば、Ａｌ２Ｏ３のゲルを調製することによって出発
するならば、前記特徴を有するα−アルミナ粉末を調製
することは、可能ではない。

本発明は、メジアン粒径分布Ｄｏ、１　〜１μｍを有し
、かつ３μｍよりも大きい粗粒を有していないα−アル
ミナ粉末を得る方法に関する。

発明の概要 予想外なことに、特定の表面積を有するα−アルミナを
粉砕することによって、前記特徴を得ることが可能であ
ることが見出された。

本発明に係る方法は、 （ａ）水和Ａ　１２０３の固体粉末、またはアルミニウ
ム塩の固体水和粉末を表面積２〜１２ｒ＋ｆ／ｇを得る
条件下でか焼処理に付してα−アルミナ粉末に転移し、
次いで、 （ｂ）α−アルミナ粉末を粉砕する ことを含む。

この特定の表面積範囲は、前記直径（Ｄ５゜Ｏ１１〜１
．０μｍおよび３μｍよりも大きい粒子２％未満）を有
する粉末を非常に短い粉砕時間で得るために非常に臨界
的である。本発明者等は、２ｒｄ／ｇ未満の低表面積を
有するα−アルミナ粉末が非常に硬質でありかつ粉砕す
ることが困難である粒子を有することを見出した。アル
ミナ粉末が１２ｒｒ？／ｇよりも高い表面積値を有する
とじても、この場合でさえ粉末を粉砕することは非常に
困難である。

本発明に従って使用できる出発水和Ａｌ２Ｏ３粉末は、
技術上既知のいかなる方法によっても調製できる。例え
ば、有用なアルミナ粉末は、Ａ　Ｉ　　　Ｏ拳　ＨＯＳ
　Ａ　１２０３　・　６Ｈ２ｏ１ＡＩ　　Ｏ・３Ｈ２０
である。

特に良好な結果は、ベーマイト Ａｌ２Ｏ３拳Ｈ２０を使用することによって達成された
。例えば、ビスツ・ケムによってキャタパル（ＣＡＴＡ
ＰＡＬ　Ｒ’）として販売されている商品が、使用でき
る。

好適な固体水和アルミニウム塩としては、ＡｌＣｌ３１
１６Ｈ２０、 Ａｔ（Ｓｏ）　　・１８Ｈ２０が挙げられる。

前記表面積範囲を達成するためには、有用な方法は、前
記出発水和Ａｌ２Ｏ３またはアルミニウム塩を、出発物
質をα−相Ａ　１２０３に転移するのに十分な温度に、
所望の表面積を有するようにさせるのに十分な時間加熱
することを包含する。

一般に、時間範囲は、このか焼処理温度に応じて変化す
る。当業者は、温度と時間との好適な組み合わせを容易
に決定することができる。

例えば、出発物質としてベーマイトを使用する場合にお
ける、か焼温度と操作時間範囲との間の関係を第１図に
示す。図中、曲線ＡおよびＢは、それぞれ本発明の表面
積の上限、即ち、１２ば７ｇ、および下限、即ち、２ｒ
ｒｒ／ｇを有するか焼物を得るための時間一温度条件を
表す。本発明の製品を得るのに有用な時間一温度条件は
、曲線Ａと曲線Ｂとの間からなり、当業者は、本発明の
範囲内の所望の表面積を有する製品を得るのに好適なか
焼時間およびか焼温度を選ぶことができる。

例えば、１３００℃においてベーマイトで出発して、操
作時間は、１５〜約１５０分である。

１４００℃においては、時間範囲は、４〜６４分である
（第１図参照）。

一般に、か焼は、１２００℃において５０〜６０分間行
う。または１２５０℃において６０分間か焼する。

アルミナのα結晶相は、ＪＰＣＤＳＮα１０−１７３に
準拠して粉末のＸ線回折図によって測定する。比表面積
は、窒素を使用する動的ＢＥＴ法に準拠して測定する。

粉砕は、すべての種類のミル中で前記平均直径を得るの
に十分な時間行うことができる。

一般に、粉砕時間は、４〜２６時間、好ましくは８〜２
４時間であり、ボール荷重は、一般にアルミナまたはジ
ルコニアボールまたはアルミナシリンダーからなる。

粉砕は、乾式ボールミル粉砕または湿式ボールミル粉砕
であることができる。また、乾式ボールミル粉砕は、０
．２〜０．３重量％の量の粉砕助剤としての添加剤、例
えば、トリエタノールアミンの存在下で行うことができ
る。

好ましい態様においては、粉砕工程は、湿式ミル粉砕で
ある。か焼アルミナに、装入されるαアルミナに対して
５０〜７５重二％の量の水を装入する。

下記例は、本発明を例示する目的でのみ与えるものであ
って、限定するものではない。

例１ 下記性質：表面積：２６Ｏｒ＋ｆ／ｇ、メジアンサイズ
Ｄ５ｏ：６５μｍ１粗粒９０μｍ：１５重量％、粗粒４
．５μｍ：４５重量％を有するキャタパルＢＲベーマイ
ト２ｋｇをアルミナさや（ボート）に入れ、室温の炉に
導入した。温度を約３０分間で３００℃までランプしく
ｒａｍｐ）　、スチームがベーマイトから放出されなく
なるまで３００℃に保持した。この操作には１時間かか
り、次いで、温度を次の３０分間で６００℃に上げ、同
じ値に別の３０分間維持して水分の最後の痕跡を排除し
、次いで、次の９０分間で１２００℃に上げた。１２０
０℃に到達した後、温度を１時間維持した。終りに、炉
への動力を止め、冷却させた。

このようにして得られたα形態のか焼アルミナは、比表
面積６ｄ１ｇおよびメジアンサイズＤ５０４．３１μｍ
を示す。

か焼アルミナ８００ｇを、１　３／１６〜１／２インチ
のアルミナシリンダー５６３０ｇが充填された速度５４
　ｒｐｍを有する１、５ガロンの乾燥ボールミルに粉砕
助剤としての０．２９６の量のトリエタノールアミン（
Ｔ　Ｅ　Ａ）と−緒に導入した。ミルを設定してタンプ
リングさせ、試料を異なる粉砕時間後に排出した。吸光
沈降技術を使用して、すべての試料をサイズに関して分
析した。２４時間後、メジアンサイズ０．５２μｍを有
する製品を得、３μｍよりも大きい粗粒は不在であった
。

例ＩＡ（比較ｖｓ例１） 温度を１１００℃に上げ、１，２５時間保持した以外は
、例１と同じ方法に従い、同じ量の出発物質［キャタバ
ルＢＲＪに従った。

表面積１１６ｒｒ？／ｇを有するα−アルミナを得た。

か焼アルミナ７００ｇを例１に記載のミルに粉砕助剤と
しての０．２重量％の濃度のＴＥＡと一緒に導入した。

ミルを設定してタンプリングさせ、試料を異なる粉砕時
間後に排出した。吸光沈降技術を使用して、すべての試
料をサイズに関して分析した。物質は高表面積を有する
が、充填は観察されなかった。２４時間後、メジアンサ
イズ１．８８μを有する製品を得、３μｍよりも大きい
粒子は３２％の量で存在していた。

例ＩＢ（比較ｖｓ例１） 表面積２６０ｒｒ？／ｇを有するベーマイト（例１のキ
ャタバルＲＢ　＞を１　　Ｂ／１６〜１／２インチのア
ルミナシリンダーおよび粉砕助剤としての０．１５重量
％の量のＴＥＡと一緒に例１の乾燥ボールミルに導入し
た。ミルを設定してタンプリングさせ、試料を異なる粉
砕時間後に排出し、吸光沈降技術を使用して、サイズに
関して分析した。

２４時間後、メジアンサイズ３．５９μｍを有する製品
を得、３μｍよりも大きい粒子は６０重量％の量で存在
していた。

例ＩＣ（比較例ｖｓｌ） キャタパルＢベーマイト１０００ｇを蒸留水１５００ｇ
と混合し、８重量％ＨＮＯ３溶液５００ｍ１を徐々に加
えた。次いで、すべてのアルミナが溶解されるまで、混
合物を攪拌下に７０℃に加熱した。ゲルを除去し、トレ
ーに入れて、１００℃の炉中で一晩乾燥した。次いで、
ゲルを１２００℃で１時間か焼して、α−アルミナに転
化した。

か焼物８５０ｇを１　３／１６〜１／２インチのアルミ
ナシリンダーおよび粉砕助剤としての０．１５重量％の
量のＴＥＡと一緒に例１の乾燥ボールミルに導入した。

ミルを設定してタンプリングさせ、異なる粉砕時間後に
排出された試料を、吸光沈降技術を使用してサイズに関
して分析した。

２４時間後、メジアンサイズ分布１．４７μｍを有する
製品を得、３μｍよりも大きい粒子は１７重量％の量で
存在していた。

例２ 例１と同じ方法および同じ量の出発ベーマイトを使用し
た。この場合には、温度を１２５０°Ｃに上げ、２．２
５時間保持した。表面積４，２ｒｒｒ／ｇを有するα−
アルミナを得た。

得られたか焼アルミナ８００ｇを例１に記載のミルに粉
砕助剤としての０．２％の量のＴＥＡと−緒に導入した
。ミルを設定してタンプリングさせ、試料を異なる粉砕
時間後に排出した。吸光沈降技術を使用して、すべての
試料をサイズに関して分析した。２４時間後、メジアン
サイズ０．４４μｍを有する製品を得、３μｍよりも大
きい粗粒は不在であった。

例３ ボックス型炉を使用して例１と同じ方法を実施した。十
分量のキャタバルＢをか焼した。温度を１２００℃に上
げ、１時間保持した。

表面積６ｒｄ／ｇを有するα−アルミナを得た。

か焼アルミナ２４　ｋｇを、１　３／１６〜１／２イン
チのアルミナシリンダー１７０．６ｋｇが充填された速
度２８．８ｒｐｍを有する５２ガロンの乾燥ボールミル
に粉砕助剤としての０．２重量％の濃度のＴＥＡと一緒
に導入した。ミルを設定してタンプリングさせ、試料を
異なる粉砕時間後に排出した。吸光沈降技術を使用して
、すべての試料をサイズに関して分析した。２４時間後
、メジアンサイズ０．４４μｍを有する製品を得、３μ
ｍよりも大きい粗粒は不在であった。

例４ ボックス型炉を使用して例１と同じ方法を使用して、十
分量のキャタバルＢをか焼した。温度を１２００℃に上
げ、１時間保持した。

表面積６ｒｄ／ｇを有するα−アルミナを得た。

か焼アルミナ１７ｋｇを、アルミナシリンダーが充填さ
れた例３に記載の乾燥ボールミルに粉砕助剤としての０
．２重量％の量のＴＥＡと一緒に導入した。ミルを設定
してタンプリングさせ、試料を異なる粉砕時間後に排出
した。吸光沈降技術を使用して、すべての試料をサイズ
に関して分析した。２３時間後、メジアンサイズ０．４
４μｍを有する製品を得、３μｍよりも大きい粗粒は不
在であった。

例５ ボックス型炉を使用して例１と同じ方法を使用して、十
分量のキャタバルＢをか焼した。温度を１２００℃に上
げ、５０分間保持した。

表面積９．６ｒｒ？／ｇを有するα−アルミナを得た。

か焼アルミナ１７）ｃｇを、例３に記載の乾燥ボールミ
ルに粉砕助剤としての０．２％の濃度のＴＥＡと一緒に
導入した。ミルを設定してタンプ、リングさせ、試料を
異なる粉砕時間後に排出した。

吸光沈降技術を使用して、すべての試料をサイズに関し
て分析した。２３時間後、メジアンサイズ０．５０μｍ
を有する製品を得、３μｍよりも大きい粗粒は不在であ
った。

珂ゑ ボックス型炉を使用して例１と同じ方法を使用して、十
分量のキャタパルＢをか焼した。温度を１２５０’Ｃに
上げ、２．２５時間保持した。

表面積４．７ｍ２／ｇを有するα−アルミナを得た。

か焼アルミナ１７ｋｇを、例３に記載の乾燥ボールミル
に粉砕助剤としての０．　２重皿％の量のＴＥＡと一緒
に導入した。ミルを設定してタンプリングさせ、試料を
異なる粉砕時間後に排出しな。

吸光沈降技術を使用して、すべての試料をサイズに関し
て分析した。２３時間後、メジアンサイズ０．４３μｍ
を有する製品を得、３μｍよりも大きい粗粒は不在であ
った。

例７ 例１と同じ方法および同じ量の出発物質を使用して、温
度を１２００℃に上げ、約５５分間保持した。

表面積７．　２ｔｒｒ／ｇを有するα−アルミナを得た
。

か焼アルミナ３４１．６ｇおよび水 １０４６．８ｇ　（固体粒子２５重量％）を、１／４イ
ンチのジルコニアボール７．４００が充填された速度５
４　ｒｐｍを有する１、５ガロンの湿潤砂ミルに導入し
た。ミルを設定してタンプリングさせ、試料を異なる粉
砕時間後に排出した。

吸光沈降技術を使用して、すべての試料をサイズに関し
て分析した。２４時間後、メジアンサイズ０．２５μｍ
を有する製品を得、３μｍよりも大きい粗粒は不在であ
った。

例８ 例１と同じ方法を使用して、温度を１２００℃に上げ、
６０分間保持した。

表面積６ｄ７ｇを有するα−アルミナ粉末を得た。　・ か焼アルミナ６８３．２ｇおよび水６８３．　２ｇ（固
体粒子５０重量％）を例７に記載のミルに導入した。ミ
ルを設定してタンプリングさせ、試料を異なる粉砕時間
後に排出した。吸光沈降技術を使用して、すべての試料
をサイズに関して分析した。２４時間後、メジアンサイ
ズ０．２８μｍを有し３μｍよりも大きい粗粒を有して
いない製品を得た。

例９ 例１と同じ方法を使用して、温度を１２００℃に上げ、
６０分間保持した。

表面積５ｍ２／ｇを有するα−アルミナを得た。

か焼アルミナ３０６．６ｇおよび水９１９．７ｇ（固体
粒子２５％）を、１．５ｍ＋ｓのジルコニアボール８５
９５ｇが充填された速度５４ｒｐｍを有する１、５ガロ
ンの湿潤砂ミルに導入した。ミルを設定してタンプリン
グさせ、試料を異なる粉砕時間後に排出した。吸光沈降
技術を使用して、すべての試料をサイズに関して分析し
た。２４時間後、メジアンサイズ０．２３μｍを有する
製品を得た。粒径は、製品のほとんど１００％の場合に
１．０μｍ未満であった。

例１０ 十分量のキャタバルＲＢを１４００℃で１８分間か焼し
た。表面積４．８ｍ２／ｇを有するαアルミナを得た。

か焼アルミナ８００ｇを、例１の乾燥ボールミルに１　
３／１６〜１／２インチのアルミナシリンダーおよび粉
砕助剤としての０．１５重二％の量のＴＥＡと一緒に導
入した。ミルを設定してタンプリングさせ、異なる粉砕
時間後に排出された試料を、吸光沈降技術を使用してサ
イズに関して分析した。２４時間後、メジアンサイズ０
．４３μｍを有する製品を得、３μｍよりも大きい粗粒
は不在であった。

例１０Ａ（比較ｖｓ例１０） 十分量のキャタバルＲＢを１４２０℃で１９時間か焼し
た。表面積０．３ｎｆ／ｇを有するαアルミナを得た。

同じか焼アルミナ８００ｇを、例１に記載の乾燥ボール
ミルに１　３／１６〜１／２インチのアルミナシリンダ
ーおよび粉砕助剤としての０．　２重量％の量のＴＥＡ
と一緒に導入した。ミルを設定してタンプリングさせ、
吸光沈降技術を使用して、試料をサイズに関して分析し
た。

２４時間後、メジアンサイズ２．９８μｍを有する製品
を得、３μｍよりも大きい粗粒は、５０重ｆｆ１９６の
量で存在していた。

例１１ 十分量のＡｌ　　Ｏ・３Ｈ２０を１２００℃で３時間２
０分間か焼した。表面積６ｄ／ｇを有するαアルミナを
得た。

このようにして得られたか焼アルミナ８００ｇを、例１
に記載の乾燥ボールミルに１　３／１６〜１／２インチ
のアルミナシリンダーおよび粉砕助剤としての０．２重
量％の瓜のＴＥＡと一緒に導入した。

ミルを設定してタンプリングさせ、異なる粉砕時間後に
排出された試料を、吸光沈降技術を使用してサイズに関
して分析した。２４時間後、メジアンサイズ分布０．４
１μｍを有する製品を得、３μｍよりも大きい粗粒は不
在であった。

例１２ 十分量のＡｌＣｌ３・６Ｈ２０を１２５０℃で１時間か
焼した。表面積５．３ｒｒ？／ｇを有するαアルミナを
得た。

同じか焼アルミナ８００ｇを、例１の乾燥ボールミルに
１　３／１６〜１／２インチのアルミナシリンダーおよ
び粉砕助剤としての０．２重量％の量のＴＥＡと一緒に
導入した。

ミルを設定してタンプリングさせ、異なる粉砕時間後に
排出された試料を、吸光沈降技術を使用してサイズに関
して分析した。メジアンサイズ０．４８μｍを有する製
品を得、３μｍよりも大きい粗粒は不在であった。

【図面の簡単な説明】 第１図はか焼温度とか焼時間との間の関係を示すグラフ
である。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 カ′　友剋　引手　間　　ｆ＋） 気１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）水和Ａｌ＿２Ｏ＿３、または水和塩化アルミ
   ニウムもしくは水和硫酸アルミニウムの固体粉末をか焼
   して表面積２〜１２ｍ＾２／ｇを有するα−相アルミナ
   を生成し、 （ｂ）α−相アルミナを、粉末形態のα−アルミナを得
   るのに十分な時間粉砕する ことを特徴とするメジアン粒径分布Ｄ＿５＿００．１〜
   １μｍを有し、かつ、３μｍよりも大きい粗粒を有する
   粉末形態のα−アルミナを得る方法。 ２、前記か焼を１２００℃の温度で５０〜 ６０分間行う、請求項１に記載の方法。 ３、か焼を１２５０℃で１時間行う、請求項１に記載の
   方法。 ４、固体粉末が、Ａｌ＿２Ｏ＿３・１Ｈ＿２Ｏである、
   請求項１に記載の方法。 ５、前記固体粉末が、Ａｌ＿２Ｏ＿３・３Ｈ＿２Ｏであ
   る、請求項１に記載の方法。 ６、前記固体粉末が、ＡｌＣｌ＿３・６Ｈ＿２Ｏである
   、請求項１に記載の方法。 ７、粉砕時間が、４〜２６時間である、請求項１に記載
   の方法。 ８、粉砕時間が、８〜２４時間である、請求項７に記載
   の方法。 ９、粉砕工程が、湿式ミル粉砕である、請求項１に記載
   の方法。 １０、前記か焼処理を１２００〜１４００℃の温度で４
   〜１５０分間行う、請求項１に記載の方法。