KR100804440B1 - 열분해법으로 제조된 산화알루미늄계 과립 및 이의 제조방법 - Google Patents

열분해법으로 제조된 산화알루미늄계 과립 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR100804440B1
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C04B2235/721—Carbon content
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals

Abstract

본 발명은 평균 입자 직경이 5.0 내지 150㎛이고 탬핑 밀도가 300 내지 1200g/ℓ인 물리화학적 특성을 갖는, 열분해법으로 제조된 산화알루미늄계 과립에 관한 것이다. 당해 과립은 산화알루미늄을 물에 분산시킨 다음 분무 건조시키고, 임의로 열처리 및/또는 실란화함으로써 제조한다. 실란화된 형태의 과립은 평균 입자 직경이 5 내지 160㎛이고 탬핑 밀도가 300 내지 1200g/ℓ이며 탄소 함량이 0.3 내지 12.0중량%임을 특징으로 한다. 과립은 특히 촉매 지지체로서, 화장품, 토너 파우더, 페인트 및 래커에서, 연마제 및 광택제로서, 및 유리 및 세라믹 제품의 원료로서 사용된다.
열분해법, 산화알루미늄, 열처리, 실란화, 분무 건조

Description

열분해법으로 제조된 산화알루미늄계 과립 및 이의 제조방법{Granules based on pyrogenically produced aluminium oxide and their production process}
본 발명은 열분해법으로 제조된 산화알루미늄계 과립, 이의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것이다.
산화알루미늄은 AlCl3로부터 승온 또는 화염 가수분해 반응에 의해 제조되는 것으로 공지되어 있다[참조: Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie, 제4판, 제21권, 제464쪽 (1982)].
열분해법 산화알루미늄은 극도의 분말도(fineness), 이에 상응하는 큰 비표면적(BET), 매우 높은 순도, 구형의 입자 형상 및 기공의 부재를 특징으로 한다. 이러한 특징 때문에, 열분해법으로 제조된 산화알루미늄은 촉매용 지지체로서 높은 관심을 모으고 있다[참조: D. Koth et al., Chem. Ing. Techn. 52, 628 (1980)]. 이 용도를 위해서, 열분해법으로 제조된 산화알루미늄은, 예를 들면, 정제화(tabletting) 기기에 의해 기계적으로 형성된다.
본 발명의 목적은 촉매 지지체로서 사용될 수 있는 열분해법으로 제조된 산화알루미늄의 분무 과립을 제공하는 것이다.
본 발명은 다음의 물리화학적 특성을 갖는 열분해법으로 제조된 산화알루미늄계 과립을 제공한다:
평균 입자 직경: 5.0 내지 150㎛
탬핑 밀도(tamped density): 300 내지 1200g/ℓ
본 발명의 바람직한 양태에서, 과립은 평균 입자 직경이 5.0 내지 45㎛이고 탬핑 밀도가 300 내지 550g/ℓ일 수 있다.
본 발명에 따르는 과립은 열분해법으로 제조된 산화알루미늄을 물에 분산시키고, 이를 분무 건조시킨 다음, 수득한 과립을 1 내지 8시간 동안 150 내지 1100℃의 온도에서 임의로 열처리함으로써 제조할 수 있다.
사용되는 추출물은 문헌[참조: Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie, 제4판, 제21권, 제464쪽 (1982)]에 기재된 바와 같은 산화알루미늄로 이루어질 수 있다. 사용 가능한 또 다른 추출물은 BET 비표면적이 115㎡/g을 초과하여 표면적이 크고 시어스(Sears) 값이 8㎖/2g을 초과하는, 열분해법으로 제조된 산화알루미늄이다.
16g의 시료 중량에 대해 측정시, 이 산화알루미늄 분말의 디부틸 프탈레이트 흡수도는 측정이 불가능하다(종말점이 검출될 수 없음).
상기 열분해법으로 제조된 산화알루미늄은 화염 산화 또는 바람직하게는 화염 가수분해 방법을 사용하여 제조할 수 있으며, 이 때 사용되는 출발 물질은 증발성 알루미늄 화합물, 바람직하게는 염화알루미늄이다. 이 산화알루미늄은 독일 특허공보 제199 42 291.0-41호에 기재되어 있다.
본 발명은 또한 다음의 물리화학적 특성을 갖는 열분해법으로 제조된 산화알루미늄계 과립을 제공한다:
평균 입자 직경: 5 내지 160㎛
탬핑 밀도: 300 내지 1200g/ℓ, 바람직하게는 300 내지 600g/ℓ
탄소 함량: 0.3 내지 12.0중량%, 바람직하게는 1.0 내지 6.0중량%
본 발명에 따르는 과립은 열분해법으로 제조된 산화알루미늄을 물에 분산시킨 다음 분무 건조시키고, 수득한 과립을 1 내지 8시간 동안 150 내지 1000℃의 온도에서 임의로 열처리한 후 실란화함으로써 제조할 수 있다.
실란화 반응은 할로실란, 알콕시실란, 실라잔 및/또는 실록산을 사용하여 수행할 수 있다.
할로실란으로서 특히 다음의 물질들을 사용할 수 있다:
(a) 화학식 (RO)3Si(CnH2n+1) 및 화학식 (RO)3Si(CnH2n-1)의 오가노실란[여기서, R은 알킬{예: 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, 부틸}이고, n은 1 내지 20이다],
(b) 화학식 R'x(RO)ySi(CnH2n+1) 및 화학식 (RO)3Si(CnH2n+1)의 오가노실란[여기서, R은 알킬{예: 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, 부틸}이고, R'은 알킬{예: 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, 부틸}이고, R'은 사이클로알킬이고, n은 1 내지 20이고, x+y는 3이고, x는 1.2이고, y는 1.2이다],
(c) 화학식 X3Si(CnH2n+1) 및 화학식 X3Si(CnH2n-1)의 할로오가노실란[여기서, X는 Cl 또는 Br이고, n은 1 내지 20이다],
(d) 화학식 X2(R')Si(CnH2n+1) 및 화학식 X2(R')Si(CnH2n-1)의 할로오가노실란[여기서, X는 Cl 또는 Br이고, R'은 알킬{예: 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, 부틸}이고, R'은 사이클로알킬이고, n은 1 내지 20이다],
(e) 화학식 X(R')2Si(CnH2n+1) 및 화학식 X(R')2Si(CnH2n-1)의 할로오가노실란[여기서, X는 Cl 또는 Br이고, R'은 알킬{예: 메틸, 에틸}이고, R'은 사이클로알킬, n-프로필, i-프로필 또는 부틸이고, n은 1 내지 20이다],
(f) 화학식 (RO)3Si(CH2)m-R'의 오가노실란[여기서, R은 알킬{예: 메틸, 에틸, 프로필}이고, m은 0.1 내지 20이고, R'은 메틸, 아릴{예: -C6H5, 치환된 페닐 잔기}, -C4F9, OCF2-CHF-CF3, -C6F13, -O-CF2-CHF2, -NH2, -N3, -SCN, -CH=CH2, -NH-CH2-CH2-NH2, -N-(CH2-CH2-NH2)2, -OOC(CH3)C=CH2, -OCH2-CH(O)CH2, -NH-CO-N-CO-(CH2)5, -NH-COO-CH3, -NH-COO-CH2-CH3, -NH-(CH2)3Si(OR)3, -Sx-(CH2)3Si(OR)3, -SH, -NR'R"R'''{여기서, R'은 알킬 또는 아릴이고, R"은 H, 알킬 또는 아릴이고, R'''은 H, 알킬, 아릴, 벤질, C2H4NR""R'''''(여기서, R""은 A 또는 알킬이고, R'''''은 H 또는 알킬이다)이다}이다],
(g) 화학식 (R")x(RO)ySi(CH2)m-R'의 오가노실란[여기서, R"은 알킬이고 x+y는 2이거나, R"은 사이클로알킬이고 x는 1.2이고 y는 1.2이고 m은 0.1 내지 20이고, R'은 메틸, 아릴{예: -C6H5 또는 치환된 페닐 잔기}, -C4F9, -OCF2-CHF-CF3, -C6F13, -O-CF2CHF2, -NH2, -N3, -SCN, -CH=CH2, =NH-CH2-CH2-NH2, -N-(CH2-CH2-NH2)2, -OOC(CH3)C=CH2, -OCH2-CH(O)CH2, -NH-CO-N-CO-(CH2)5, -NH-COO-CH3, -NH-COO-CH2-CH3, -NH-(CH2)3Si(OR)3, -SX-(CH2)3Si(OR)3, -SH-NR'R"R'''{여기서, R'은 알킬 또는 아릴이고, R"은 H, 알킬 또는 아릴이고, R'''은 H, 알킬, 아릴 또는 벤질이다), C2H4NR""R'''''{여기서, R""은 A 또는 알킬이고, R'''''은 H 또는 알킬이다}이다],
(h) 화학식 X3Si(CH2)m-R'의 할로오가노실란[여기서, X는 Cl 또는 Br이고, m은 0.1 내지 20이고, R'은 메틸, 아릴{예: -C6H5 또는 치환된 페닐 잔기}, -C4F9, -OCF2-CHF-CF3, -C6F13, -O-CF2-CHF2, -NH2, -N3, -SCN, -CH=CH2, -NH-CH2-CH2-NH2, -N-(CH2-CH2-NH2)2, -OOC(CH3)C=CH2, -OCH2-CH(O)CH2, -NH-CO-N-CO-(CH2)5, -NH-COO-CH3, -NH-COO-CH2-CH3, -NH-(CH2)3Si(OR)3, -Sx-(CH2)3Si(OR)3 또는 -SH이다],
(i) 화학식 (R)X2Si(CH2)m-R'의 할로오가노실란[여기서, X는 Cl 또는 Br이고, R은 알킬{예: 메틸, 에틸 또는 프로필}이고, m은 0.1 내지 20이고, R'은 메틸, 아릴{예: -C6H5 또는 치환된 페닐 잔기}, -C4H9, -OCF2-CHF-CF3, -C6F13, -O-CF2-CHF2, -NH2, -N3, -SCN, -CH=CH2, -NH-CH2-CH2-NH2, -N-(CH2-CH2-NH2)2, -OOC(CH3)C=CH2, -OCH2-CH(O)CH2, -NH-CO-N-CO-(CH2)5, -NH-COO-CH3, -NH-COO-CH2-CH3, -NH-(CH2)3Si(OR)3{여기서, R은 메틸, 에틸, 프로필 또는 부틸일 수 있다}, -SX-(CH2)3Si(OR)3{여기서, R은 메틸, 에틸, 프로필 또는 부틸일 수 있다} 또는 -SH이다],
(j) 화학식 (R)2XSi(CH2)m-R'의 할로오가노실란[여기서, X는 Cl 또는 Br이고, R은 알킬이고, m은 0.1 내지 20이고, R'은 메틸, 아릴{예: -C6H5 또는 치환된 페닐 잔기}, -C4F9, -OCF2-CHF-CF3, -C6F13, -O-CF2-CHF2, -NH2, -N3, -SCN, -CH=CH2, -NH-CH2-CH2-NH2, -N-(CH2-CH2-NH2)2, -OOC(CH3)C=CH2, -OCH2-CH(O)CH2, -NH-CO-N-CO-(CH2)5, -NH-COO-CH3, -NH-COO-CH2-CH3, -NH-(CH2)3Si(OR)3, -Sx-(CH2)3Si(OR)3 또는 -SH이다],
(k) 화학식
Figure 112007008522918-pct00001
의 실라잔[여기서, R은 알킬이고, R'은 알킬 또는 비닐이다],
(l) D3, D4 또는 D5형 사이클릭 폴리실록산[여기서, D3, D4 및 D5는 화학식 -O-Si(CH3)2-의 단위 3, 4 또는 5개를 갖는 사이클릭 폴리실록산이다], 예를 들면, 화학식
Figure 112007008522918-pct00002
의 옥타메틸사이클로테트라실록산(=D4) 및
(m) 화학식
Figure 112007008522918-pct00003
의 폴리실록산 또는 실리콘 오일[여기서, m은 0, 1, 2, 3, ...
Figure 112007008522918-pct00004
이고, n은 0, 1, 2, 3, ...
Figure 112007008522918-pct00005
이고, u는 0, 1, 2, 3,...
Figure 112007008522918-pct00006
이고, Y는 Si(CH3)3, Si(CH3)2H, Si(CH3)2OH, Si(CH3)2(OCH3), Si(CH3)2(CnH2n+1){여기서, n은 1 내지 20이다}이고, R은 알킬{예: CnH2n+1(여기서, n은 1 내지 20이다)}, 아릴{예: 페닐 또는 치환된 페닐 잔기), (CH2)n-NH2 또는 H이고, R'은 알킬{예: CnH2n+1(여기서, n은 1 내지 20이다)}, 아릴{예: 페닐 또는 치환된 페닐 잔기), (CH2)n-NH2 또는 H이고, R"은 알킬{예: CnH2n+1(여기서, n은 1 내지 20이다)}, 아릴{예: 페닐 또는 치환된 페닐 잔기), (CH2)n-NH2 또는 H이고, R'''은 알킬{예: CnH2n+1(여기서, n은 1 내지 20이다)}, 아릴{예: 페닐 또는 치환된 페닐 잔기), (CH2)n-NH2 또는 H이다].
수중 분산액은 3 내지 25중량%의 산화알루미늄 농도를 나타낼 수 있다.
분산액의 안정성을 높이고 분무 건조 후의 입자 형태를 개선시키기 위하여 분산액에 유기 보조 물질을 첨가할 수 있다.
예를 들면, 폴리알콜, 폴리에테르, 플루오로카본계 계면활성제, 알콜과 같은 보조 물질이 사용될 수 있다.
분무 건조는 디스크 분무기 또는 노즐 분무기(예: 단일 유체 또는 이중 유체 노즐)를 사용하여 200 내지 600℃의 온도에서 수행할 수 있다.
과립의 열처리는, 예를 들면, 등요(登窯, chamber kiln)와 같은 고정상 및 회전관 건조기와 같은 이동상 모두에서 수행가능하다.
실란화 반응은 상술한 것과 동일한 할로실란, 알콕시실란, 실라잔 및/또는 실록산으로 수행할 수 있고, 임의로 실란화제를 유기 용매(예: 에탄올)에 용해시킬 수 있다.
실란화제로는 바람직하게 실란 트리메톡시옥틸실란, 헥사메틸디실라잔, 아미노프로필트리에톡시실란, 디메틸폴리실록산, 헥사데실트리메톡시실란 및 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란을 사용할 수 있다.
실란화 반응은 실온에서 과립을 실란화제와 함께 분무시킨 후, 혼합물을 1 내지 6시간 동안 105 내지 400℃의 온도에서 열처리함으로써 수행할 수 있다.
다른 방법으로, 과립의 실란화 반응은 증기 형태에서 과립을 실란화제로 처리한 후 혼합물을 0.5 내지 6시간 동안 200 내지 800℃의 온도에서 열처리함으로써 수행할 수 있다.
열처리는, 예를 들면, 질소와 같은 보호 기체하에 수행할 수 있다.
실란화 반응은 분무기가 장착된 가열 가능한 혼합기 및 건조기 내에서 연속식 또는 배치식으로 수행될 수 있다. 적당한 장치는 예컨대 플라우 바(plough bar) 혼합기, 디스크 건조기, 유동화 또는 난류 층 건조기일 수 있다.
공급 원료, 분무, 열처리 및 실란화 반응 중의 조건을 변화시킴으로써, 과립의 비표면적, 입자 크기 분포, 탬핑 밀도 및 pH 값과 같은 물리화학적 특성들을 언급한 범위 내에서 조절할 수 있다.
본 발명에 따르는 산화알루미늄 과립에는 다음과 같은 이점이 있다:
유동 거동이 분무 건조되지 않은 산화알루미늄보다 우수하다.
유기 계로의 혼입이 더욱 용이하다.
분산이 더욱 간편하다.
과립화하는 데에 추가의 보조 물질을 필요로 하지 않는다.
분무 건조되지 않고 한정된 응집 크기를 나타내지 않는 산화알루미늄에 비해서, 본 발명에 따르는 산화알루미늄 과립은 한정된 입자 크기를 갖는다.
본 발명에 따르는 산화알루미늄 과립은 먼지를 일으키지 않게 취급할 수 있다.
높은 탬핑 밀도로 인해 운송 포장 비용이 절감된다.
본 발명에 따르는 산화알루미늄 과립은 촉매 지지체로서 사용될 수 있다.
분무 건조되지 않은 산화알루미늄은, 예를 들면, 유체상으로부터 비말 동반(entraining)되기 때문에 상기 목적에는 적합하지 않다.
본 발명에 따르는 과립은 촉매용 지지체, 화장품, 토너 파우더(toner powder), 페인트 및 래커(lacquer)에서, 연마제 및 광택제로서, 및 유리 및 세라믹 제조용 원료로서 사용될 수 있다.
과립은 여러 가지 방법으로 개질될 수 있다.
개질 예는 다음과 같다:
ㆍ 양이온(예: H+, Cs+, 희토류 금속 또는 귀금속 양이온)의 혼입.
ㆍ 적당한 전구체 분자(예: TiCl4, TiBr4, Ti(Oet)4, TiCp2Cl2(Cp=사이클로펜타디에닐), Mn2(CO)10 또는 Fe(CO)5)와의 반응에 의한 재료 또는 금속 산화물의 혼입.
ㆍ 금속 또는 귀금속염 용액의 주입에 의한 귀금속 또는 금속 산화물의 혼입.
본 발명에 따르는 과립은, 예를 들면, 다음의 촉매 반응을 위한 촉매 및 촉매 지지체로서 사용할 수 있다:
탄화수소의 옥시-관능화 반응, 에폭사이드를 수득하기 위한 과산화수소, 알킬 또는 아릴 하이드로퍼옥사이드[예: 3급-부틸 하이드로퍼옥사이드 또는 페닐에틸 하이드로퍼옥사이드(C6H5CH2CH2OOH)] 및/또는 산소를 사용하는 올레핀의 산화 반응, 방향족의 알킬화, 수소화, 탈수소화, 수화, 탈수, 이성체화, 부가 및 제거 반응, 친핵 및 친전자 치환 반응, 방향족 및 헤테로방향족의 수산화 반응, 에폭시/알데히드 전위 반응, 아민화 반응, 아목시화 반응(ammoximation), 중합 반응, 에스테르화 반응 및 에테르화 반응, 촉매적 산화질소 제거 반응.
추가로 본 발명에 따르는 과립은 염료, 향수 및 활성 물질의 지지체로서도 적합하다.
실시예 1
공지된 디자인의 연소기 내에서, 미리 증발시킨 알루미늄 트리클로라이드(AlCl3) 320㎏/h를 100N㎥/h의 수소 및 450N㎥/h의 공기와 함께 연소시킨다.
화염 반응 후, 여과기 또는 사이클론 내에서 표면적이 큰 미분된 산화알루미늄을 동시 생성된 염산 기체와 분리시키며, 이 때 잔류하는 미량의 HCl을 승온에서 습윤 공기로 처리함으로써 모두 제거시킨다.
이렇게 하여 수득한 표면적이 큰 열분해법 산화알루미늄은 표 1에 기재된 물 리화학적 특성을 갖는다. 표 1에는 비교를 위하여 프랑크푸르트 소재의 데구사-휠스(Degussa-Huls) AG에서 시판중인 열분해법 산화알루미늄에 대한 데이터도 기재되어 있다.
단위 본 발명에 따르는 표면적이 큰 산화알루미늄 Alu 130 산화알루미늄 C
BET 비표면적 ㎡/g 121 100
시어스 값 (pH 4 내지 9) ㎖/2 g 9.38 7.05
pH 4% 수성 분산액 4.93 4.5
건조 손실 중량% 3.3 3.0
벌크 밀도 g/ℓ 55 48
탬핑 밀도 g/ℓ 63 57
DBP 흡수 중량% 측정할 수 없음, 종말점을 검출할 수 없음 231
DBP: 디부틸 프탈레이트
시어스 값의 측정은 유럽 특허공보 제0 717 088호에 기재되어 있다.
실시예 2
열분해법으로 제조된 산화알루미늄으로서 다음의 물리화학적 특성을 갖는 산화알루미늄을 사용한다. 이는 문헌[참조: the pigment publication series no. 56 "Highly disperse metal oxides from the Aerosil process", 4th edition, February 1989, Degussa AG]으로부터 공지되어 있다.
산화알루미늄 C
CAS 등록 번호 1344-28-1
BET 표면적1) ㎡/g 100±15
평균 주입자 크기 nm 13
탬핑 밀도2) g/ℓ 약 80
단위 용적당 중량10) g/㎖ 약 3.2
공급자의 작업 후 건조 손실률 % <5
점화 손실률4)7)(1000℃에서 2시간) % <3
pH 값5)(4% 수용성 분산액중) 4.5 내지 5.5
SiO2 8) <0.1
Al2O3 8) <99.6
Fe2O3 8) <0.2
TiO2 8) >0.1
ZrO2 8) -
HfO2 8) -
HCl8)9) <0.5
스크린 과크기6)(모커법, 45㎛) % <0.05
1) DIN 66131에 따름 2) DIN ISO 787/XI, JIS K 5101/18에 따름(스크리닝되지 않음) 3) DIN ISO 787/Ⅱ, ASTM D 280, JIS K 5101/21에 따름 4) DIN 55921, ASTM D 1208, JIS K 5101/23에 따름 5) DIN ISO 787/Ⅸ; ASTM D 1208, JIS K 5101/24에 따름 6) DIN ISO 787/XⅧ; JIS K 5101/20에 따름 7) 105℃에서 2시간 동안 건조된 재료에 대한 값 8) 1000℃에서 2시간 동안 하소된 재료에 대한 값 9) HCl 함량은 점화 손실의 일부분임 10) 공기 비교 비중계를 사용하여 측정함
산화알루미늄은 휘발성 알루미늄 화합물을 수소 및 공기의 폭발성 기체 화염 중에 분무시켜서 제조한다. 대부분의 경우 삼염화알루미늄이 사용된다. 이 물질은 폭발성 기체 반응 중에 생성된 물의 작용하에 가수분해되어 산화알루미늄와 염산으로 된다. 화염을 떠난 후 산화알루미늄은 이른바 응고 구역으로 들어가고, 여기서 산화알루미늄 제1 입자 및 제1 집합체가 응집된다. 이 단계에서 일종의 에어로졸 형태를 갖는 생성물을 사이클론 내의 공존하는 기체상 물질로부터 분리한 후 습윤 고온 공기로 후처리한다.
이 방법으로 수득되는 산화알루미늄의 입자 크기는 반응 조건, 예를 들면, 화염 온도, 수소 또는 산소 함량, 알루미늄 트리클로라이드의 양, 화염 내에서의 체류 시간 또는 응고 구획의 길이에 의해 변화될 수 있다.
물리화학적 특성은 다음의 측정방법을 사용하여 측정한다:
BET 표면적을 질소를 사용하여 DIN 66 131에 따라 측정한다.
탬핑 밀도의 측정은 DIN ISO 787/XI에 따른다.
탬핑 밀도 측정의 기본
탬핑 밀도(이전에는 탬핑 용적)는 한정된 조건하에 졸팅(jolting) 용적계 내에서 다져진 후의 분말의 질량 및 용적 지수와 동일하다. DIN ISO 787/XI에 따르면 탬핑 밀도는 g/㎤로 표시한다. 그러나, 열처리된 산화물의 탬핑 밀도는 매우 낮기 때문에 g/ℓ로 표시한다. 건조, 스크리닝 및 탬핑 조작의 반복 역시 생략한다.
탬핑 밀도를 측정하기 위한 장치
졸팅 용적계
측정용 실린더
실험실용 저울(판독성 0.01g)
탬핑 밀도 측정의 수행
200±10㎖의 과립을 졸팅 용적계의 측정용 실린더 안에 공동 없이 표면이 수평이 되도록 붓는다. 도입한 시료의 질량을 0.01g의 정확도로 측량한다. 시료가 담긴 측정용 실린더를 졸팅 용적계 위의 홀더 안에 놓고 1250회 탬핑시킨다.
탬핑 밀도 측정의 평가
Figure 112004004837358-pct00007
pH 값은 4% 수성 분산액 중에서, 소수성 촉매 지지체의 경우에는 1:1의 물:메탄올 중에서 측정한다.
pH 값 측정을 위한 시약
증류수 또는 탈이온수, pH > 5.5
메탄올, 분석용 등급
완충 용액, pH 7.00 pH 4.66
pH 값 측정을 위한 장치
실험실용 저울(판독성 0.1g)
유리 비이커, 250㎖
자기 교반기
자기 교반기 바, 길이 4㎝
복합 pH 전극
pH 측정기
분배용 병, 100㎖
pH 값 측정을 위한 조작방법
측정은 DIN/ISO 787/Ⅸ에 따라 수행한다:
눈금 보정: pH 값을 측정하기에 앞서 측정기를 완충 용액으로 눈금 보정한다. 몇 가지 측정을 연속적으로 수행하는 경우 1회의 눈금 보정으로 충분하다.
소수성 과립 4g을 250㎖의 유리 비이커 내에서 메탄올 48g(61㎖)과 함께 페이스트로 만들고 현탁액을 물 48g(48㎖)으로 희석시키고 pH 전극을 담그어 5분간 자석 교반기(회전 속도 약 1000분-1)로 교반시킨다. 교반기가 멈추면 1분간 방치한 후 pH 값을 읽는다. 결과는 소수점 1자리까지 표시한다.
건조 감량의 측정
DIN ISO 787 Ⅱ에 언급된 10g의 시료 중량과 달리, 건조 감량은 1g의 시료 중량을 사용하여 측정한다.
냉각시키기에 앞서 뚜껑을 덮는다. 건조는 2회 수행하지 않는다.
먼지가 나지 않도록 하면서 약 1g의 시료를 105℃에서 건조시킨 바닥 연결 뚜껑(ground joint lid)을 갖는 중량 접시에서 0.1㎎의 정확도로 중량하고 105℃의 건조기(drying cabinet) 내에서 2시간 동안 건조시킨다. 데시케이터 내의 블루겔 (blue gel) 위에서 뚜껑을 덮고 냉각시킨 후 중량을 다시 측정한다.
Figure 112004004837358-pct00008
결과는 소수점 1자리까지 표시한다.
건조된 재료(105℃에서 2시간)에 대한 점화 손실의 측정(1000℃에서 2시간)
점화 손실 측정의 기본
점화 손실을 1000℃에서 측정한다. 이 온도에서, 물리적으로 결합된 물은 물론 화학적으로 결합된 물도 제거한다.
점화 손실 측정을 위한 장치
도가니 뚜껑을 갖는 자기 도가니
전기로
분석용 저울 (판독성 0.1㎎)
데시케이터
점화 손실 측정의 수행
DIN 55 921과 달리, 예비건조시키지 않은 재료 0.3 내지 1g을 미리 하소시킨 도가니 뚜껑이 장착된 자기 도가니 내에서 0.1㎎의 정확도로 측량하고, 1000℃의 전기로에서 2시간 동안 하소시킨다. 먼지가 나지 않도록 주의한다. 시료를 냉각시키는 동안에도 전기로 내에 두는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 전기로의 가열을 천천히 하여야 자기 도가니 내의 심각한 공기 난류가 비교적 없다. 온도가 1000℃에 도달하면, 추가로 2시간 동안 계속 하소시킨다. 그런 후 시료를 도가니 뚜껑으로 덮고 데시케이터 내에서 블루겔 위에 놓고 중량 감량을 측정한다.
점화 손실 측정의 평가
점화 손실은 105℃에서 2시간 동안 건조된 시료에 대하여 측정되기 때문에 다음의 산출식이 수득된다:
Figure 112004004837358-pct00009
[여기서, m0은 시료 중량(g)이고, DL은 건조 감량(%)이며, m1은 하소된 시료의 중량(g)이다]
결과는 소수점 1자리까지 표시한다.
본 발명에 따르는 과립의 제조
열분해법으로 제조된 산화알루미늄을 회전자/고정자 원리로 운전되는 분산 장치를 사용하여 탈이온수 내에 분산시킨다. 얻어진 분산액을 분무 건조시킨다. 마무리 처리된 생성물을 여과기 또는 사이클론을 사용하여 분리시킨다.
분무된 과립은 전기로에서 열처리시킬 수 있다.
분무 건조 및 임의로 열처리된 과립을 실란화하기 위해 혼합기에 넣고, 격렬하게 혼합하면서 임의로 먼저 물과 함께, 그다음 실란화제와 함께 분무시킨다. 분무가 완료되면 추가로 15 내지 30분간 계속 혼합한 후 1 내지 4시간 동안 100 내지 400℃에서 열처리를 수행한다.
사용된 물은 염산과 같은 산을 사용하여 pH 7 내지 1로 산성화시킬 수 있다. 사용된 실란화제는 에탄올과 같은 용매 중에 용해시킬 수 있다.
Figure 112004004837358-pct00010
Figure 112004004837358-pct00011
Figure 112004004837358-pct00012
Figure 112004004837358-pct00013

Claims (5)

  1. 평균 입자 직경이 5.0 내지 150㎛이고 탬핑 밀도(tamped density)가 300 내지 1200g/ℓ인 물리화학적 특성을 갖는, 열분해법으로 제조된 산화알루미늄계 과립.
  2. 열분해법으로 제조된 산화알루미늄을 물에 분산시키고, 분무 건조시킨 다음, 수득한 과립을 1 내지 8시간 동안 150 내지 1100℃의 온도에서 임의로 열처리함을 특징으로 하는, 제1항에 따르는 과립의 제조방법.
  3. 평균 입자 직경이 5 내지 160㎛이고 탬핑 밀도가 300 내지 1200g/ℓ이며 탄소 함량이 0.3 내지 12.0중량%인 물리화학적 특성을 갖는, 열분해법으로 제조된 산화알루미늄계 과립.
  4. 열분해법으로 제조된 산화알루미늄을 물에 분산시키고, 분무 건조시킨 다음, 수득한 과립을 1 내지 8시간 동안 150 내지 1100℃의 온도에서 임의로 열처리시킨 후 실란화함을 특징으로 하는, 제3항에 따르는 과립의 제조방법.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 촉매 지지체로서, 화장품, 토너 파우더(toner powder), 페인트 및 래커(lacquer)에서, 연마제 및 광택제로서, 및 유리 및 세라믹 제조용 원료로서 사용되는 과립.
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