JPS6350305A - 超微粒子粉末の製造方法および製造装置 - 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】 発明の目的 産業上の利用分野 本発明は超微粒子粉末の製造方法と製造装置に関する。

詳細には、電子材料、触媒あるいは顔料等の原料として
使用される超微粒子粉末の新規な製造方法と製造装置に
関するものである。

従来の技術 従来アルコキシドのような加水分解によりその金属の酸
化物、水酸化物またはその水和物を生成する物質を利用
して液相状態から超微粒子粉末を製造する方法としては
、熱分解法、あるいは沈殿法の一つであるアルコ水分解
法が知られている。

発明が解決しようとする問題点 熱分解法は、溶媒の不完全燃焼による炭素あるいは炭化
物の混入、熱分解に伴うガスの爆発的燃焼等製造プロセ
スの制御が難しく、シかも熱分解がかなりの高温を必要
とすることから低温活性な酸化物粉末を得ることができ
ない欠点があった。

また、アルコキシド加水分解法は従来常圧下で実施され
、アルコキシド加水分解物を濾過、乾燥および粉砕とい
った多くの工程を経て酸化物粉末を得る方法であり、多
くの工程操作が複雑である上に通常の乾燥方法では粒子
が凝集固化して微粉末が得浬く、場合により粉砕を必要
とし、粉砕工程でボールミル等の摩耗粉等による不純物
が混入し易いという欠点があった。

発明の構成 問題点を解決するための手段 本発明は、アルコキシドの加水分解反応がきわめて短時
間に完結することに着目し前記した従来の製造技術に立
脚し、これを改良することにより新規な方法として、ま
たその装置として完成したものである。

本願第一発明は、金属アルコキシドを高温高圧下で加水
分解し、この加水分解直後に噴霧することにより生成す
る前記金属の酸化物、水酸化物またはその水和物を得る
ことを特徴とする超微粒子粉末の製造方法に係る。

本発明の方法において、金属アルコキシドを高温高圧下
で加水分解する方法は、高温高圧状態にした水に金属ア
ルコキシド溶液を高温高圧水と同圧もしくはさらに高圧
に加圧加熱した状態で混合反応させて高圧噴霧する。ま
た１回収は回収部に水と共に直接噴霧する等の方法によ
り行われる。

回収部は噴霧ノズルから噴霧された加水分解生成物を完
全に捕集するためにノズルに連結し、かつノズル側は密
封構造にし、また加水分解により生成した水、アルコー
ル等の溶媒を液状あるいは気化状態にも保でるように回
収部は温度を可変に調整できるようにし１間接あるいは
直接的に粉末の分離を行う。

本発明方法における金属アルコキシドは高温高圧下での
加水分解反応が比較的迅速で取扱いやすいアルコキシド
が好ましく、単一種類のアルコキシドに限らず二種類以
上のアルコキシドにより複合酸化物の超微粒子粉末を得
ることも可能である。

本願第二発明は高圧を発生する供給ポンプを備えた高圧
発生部、高温を発生する熱交換加熱ヒータを備えた高温
発生部、金属アルコキシドを高温高圧下で加水分解噴霧
する高温高圧加水分解部と、この加水分解部で生成する
前記金属の酸化物、水酸化物、またはその水和物を粉末
またはゾル状で回収する回収部とからなることを特徴と
する超微粒子粉末の製造装置に係る。

作用 本願第一発明の方法においては高純度の超微粒子が得ら
れるアルコキシド法の特徴を生かしたまま、高温高圧下
で直接的に加水分解噴霧することにより反応速度を早め
て高温安定相をより容易に得ることができ、噴霧による
急激膨張でさらに微細化を起こして凝集系を防ぐことが
可能となる。

その結果、従来法によればバッチ的に沈殿生成後濾過、
乾燥および粉砕等複雑な多くの工程を要していたのに対
し、本発明方法によれば、加水分解直後に高純度の均一
な超微粒子粉末を、短時間に。

かつ少ない工程で製造し得ることとなった。

本願第二発明の装置においては工程操作は容易であり、
不純物の極めて少ない超微粒子粉末が′４１？られる。

実施例 便宜のため、まず本願第二′１発明の製造装置について
図面の実施例により詳細に説明する。

本発明装置は高圧発生部１、高温発生部２．高温高圧加
水分解部３および回収部４により構成される。高圧発生
部１は２０〜２，０００ｋｇ／　ｒＸｊ、２００ｒｃ／
Ｍｉｎの供給ポンプ１１、安全弁およびサクションタン
ク１２の各加水分解液およびアルコキシド注入用の２機
並列よりなりアルコキシド注入用サクションタンクには
パイプラインによりアルコキシド調装装置１３が接続さ
れている。高温発生部２は高圧発生部１に連結して２０
〜４００℃に温度を変更できるヒータを有する熱交換器
を備えて成る。高温高圧加水分解部３は高温高圧水と高
温高圧アルコキシド溶液とを混合して加水分解し、これ
を噴霧する噴霧ノズル１５によりなる。回収部４は高温
高圧加水分解部３に連結して噴霧ノズル１５の噴霧路を
包囲し、かつ噴霧流速度に相応した円筒状槽を有する。

また、噴霧後の水、アルコール等の溶媒などの液状ある
いは気化状態を適切に制御するために温度を可変に調整
できるようにし、その手段として温度制御された熱風を
導入する熱風発生装置１６を設け、さらにその先には粉
末あるいはゾルを回収づ−るためのコレクター１７を連
結した。コレクター］７の周囲には必要に応じて冷却装
置１８が配設されている。

次に上記本願第二発明の装置による本願第一発明の方法
の実施例について説明する。

出発原料であるアルコキシドはＢａ（Ｏｂｕ）ｚ、　５
ｂ（ｊ−ＯＰｒ）３−　　Ａｌ（ｉｏＰｒ）、、　Ｂｉ
（ＯＥｔ）３、５ｉ（ＯＥｔ）、、　　Ｔｉ（ｉｏＰ「
）、、および５ｒ＋（ｌＯＰｒ）４等のアルコキシドを
用いて」―記各一種類あるいは二種類以上のアルコキシ
ドをエタノール、イソプロパツール、ベンゼンあるいは
Ｉ−ルエン等の溶媒に溶解し、ｆＡ度を０．０１−０．
１／１程度に調製する。ついで、調製したアルコキシド
溶液と加水分解液とを高温高圧発生部１および２により
２０−２，０００ｋＨ／ｃｎ、２０−４００℃の高温高
圧下で加水分解部３に注入して加水分解した後、噴霧ノ
ズル１５から噴霧する。噴霧された超微粒子粉末または
ゾルはコレクター１７により捕集される。

実施例１ アルコキシド調製装置１；３でトルエン溶媒を使用して
調製したアンチモンプロポキシド５ｂ（ｉｏｌ’ｒ）ｌ
溶液の濃度をＯ，１ｎｏｉ／ｌに調製したものをサクシ
ョンタンク１２に用意し、高温高圧発生部１および２に
より２００℃、２００ｋｇ／ａｊ、　４０ｍ１／ｎ１ｉ
ｎの条件下で加水分解部３に注入した。同時に脱炭酸し
た蒸留水を２００℃＋　２００ｋｇ／ａ７．１６０ｍ１
／＋＋＋ｉｎの高温高圧下で高温高圧加水分解部３に注
入して加水分解させた後噴霧ノズル１５から噴霧した。

前記条件下で３０分間連続運転して噴霧し、また、熱風
発生装置１６により２００℃に温度制御された熱風を回
収部４に導入して、コレクター１７により直接的に二酸
化アンチモンの超微粒子粉末を得た７また、過剰分の水
、アルコール等の溶媒は冷却装置１８によりコレクター
１７に回収分離した。この結果得られた微粉末は、従来
法では等軸品のみであったのに対し、斜方晶の均一粒子
粉末であった。

実施例２ アルコキシド調製装置１３によりトルエン溶媒を使用し
て調製したアルミニウムイソプロポキシドＡｌ（ｉｏＰ
ｒ）：ｌ溶液の濃度を０．０５ｎ＋ｏｌ／１に調製した
ものをサクションタンク１２に用意し、高温高圧発生部
１および２により２００℃、４００ｋｇ／ａｊ、３０　
ｍ　’ｔ　／　ｍ　ｉｎの条件下で加水分解部３に注入
した。同時に、脱炭酸したエタノール水溶液を２０℃、
４００ｋｇ／ａｊ。

２００ａ＋１．／ｌｌ１ｉｎの高温高圧下で加水分解さ
せた後噴霧ノズル１５から噴霧した。前記条件下で３０
分間連続運転して噴霧し１回収部４に導入してコレクタ
ー１７によりゾル状の水和アルミナを得た。

実施例３ アルコキシド調製装置１；３によりベンゼン溶媒を使用
して調製したチタンイソプロポキシドＴｊ（ｉｏＰｒ）
、溶液の濃度をＯ，１ｍｏｌハに調製したものをサクシ
ョンタンク１２に用意し、実施例１と同一条件、同−装
置下で反応を行った。この結果得ら九だ微粉末はアナタ
ーゼ形の酸化チタンの均一な超微粒子粉末であった。

実施例４ 一フルコキシド調製装置１３によりトルエン溶媒を使用
して調製したアンチモンイソプロポキシド５ｂ（ｉｏＰ
ｒ）ｊとアルミニウムイソプロポキシドＡｌ（ｉ。

Ｐｒ　）　、のモル濃度比１：１の複合アルコキシド溶
液の濃度を０，１ｎｏｉ／ｌに調製したものをサクショ
ンタンク１２に用意し、高温高圧発生部１および２によ
り３００℃、５００ｋｇ／ｃｎｆ、３０ｍ１／ｗｉｎの
高温高圧条件下で加水分解部３に注入した。同時に脱炭
酸したエタノール水溶液を３００℃、５００ｋｇ／ａｊ
、２００ｍ１／ｗｉｎ　。

の高温高圧条件下で加水分解部３に注入して加水分解さ
せた後噴霧ノズル１５から噴霧した。前記条件下で６０
分間連続運転して噴霧し、熱風発生装置１６により２５
０でに温度制御した熱風を回収部４に導入し、コレクタ
ー１７により直接的に三酸化アンチモン−水和アルミナ
複合酸化物の超微粒子粉末を得た。また、過剰分の水、
アルコールおよびトルエン溶媒は冷却装置１８によりコ
レクター１７に回収分離した。この結果得られた複合粉
末は、化学分析の結果、極めて均一な粒子であり、従来
法であれば１　、０００℃仮焼において生成するアンチ
モン酸アルミニウムＡｌ５ｂ０４が低温度側の８００℃
仮焼において得られた。

実施例５ アルコキシド調製装置１３によりトルエン学課を使用し
て調製したアンチモンイソプロポキンド５ｂ（ｉｏＰｒ
）３とチタンイソプロポキシドＴｉ　（ｉｏＰｒ）４の
モル濃度比３：２の複合アルコキシド溶液の濃度を０．
１１ａｏｌ／に調製したものをサクションタンク１２に
用意し、実施例４と同一条件、同一装置で反応を行った
。この結果得られた複合粉末は、実施例４と同様に極め
て均一な粒子であり、高温安定相のアンチモン酸チタン
Ｓｂ、　Ｔｉ２０□。が低温度側で生成する結果が得ら
れた。

発明の効果 本願第一および第二発明により得られる超微粒子粉末は
一次粒子の粒子径０．１μｍ以下の均一な粒子であって
、アルコキシド自体が精製可能であるため、不純物も少
ない高純度の物質であり、二種類以上のアルコキシドを
調合することにより均一な成分組成をもった粉末を生成
することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本願第二発明装置の実施例の主要部を示す概略図
である。 １・・高圧発生部、２・・・高温発生部、３・・・高温
高圧加水分解部、４・・・回収部、１１・・・供給ポン
プ、１２・・・サクションタンク、１３・・・アルコキ
シド調製装置、１４・・・熱交換器、１５・・・噴霧ノ
ズル、１６・・・熱風発生装置、１７・・・コレクター
、１８・・・冷却装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属アルコキシドを高温高圧下で加水分解し、こ
   の加水分解直後に噴霧することにより前記金属の酸化物
   、水酸化物、またはその水和物を得ることを特徴とする
   超微粒子粉末の製造方法
2. （２）高圧を発生する供給ポンプを備えた高圧発生部、
   高温を発生する熱交換加熱ヒータを備えた高温発生部、
   金属アルコキシドを高温高圧下で加水分解噴霧する高温
   高圧加水分解部と、この加水分解部で生成する前記金属
   の酸化物、水酸化物、またはその水和物を粉末またはゾ
   ル状で回収する回収部とからなることを特徴とする超微
   粒子粉末の製造装置