KR20050071671A

KR20050071671A - 무기 미립자, 무기 원료 분말 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20050071671A
Application number: KR1020057008060A
Authority: KR
Inventors: 도루 쓰루미; 마사키 요시노; 미네오 사비; 후미오 요시다; 사토시 이시다; 미노루 요네하라; 도시아키 기무라; 아쓰요시 구보타니
Original assignee: 다이이치 고교 세이야쿠 가부시키가이샤; 도레이 가부시끼가이샤; 펄테크 가부시키가이샤
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2003-11-06
Publication date: 2005-07-07
Also published as: EP1561508A1; WO2004041427A1; JPWO2004041427A1; TW200416200A; TWI259169B; CN1708354A; AU2003277567A8; KR100890585B1; US20060051288A1; EP1561508A4; AU2003277567A1

Abstract

입자직경 분포가 첨예한 무기 원료 분말을 얻기 위해, 지르코니아 수화물 미립자 슬러리 등의 원료 액체를 분말화할 때, 입자끼리 열에 의한 응집, 부착 등을 억제하는, 무기 미립자의 새로운 제조 방법을 제공한다. 또, 다성분계인 경우에는 생성되는 입자간, 더 나아가서 입자 내부의 화학적 조성을 균질하게 할 수도 있는, 무기 미립자의 새로운 제조 방법을 제공한다. 원료 액체를 가열하고, 충격파를 부여하는 단계를 포함하는 무기 미립자의 제조 방법.

Description

무기 미립자, 무기 원료 분말 및 그 제조 방법{INORGANIC FINE PARTICLES, INORGANIC RAW MATERIAL POWDER, AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 무기(無機) 미립자, 무기 원료 분말 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 무기 미립자의 제조 방법으로는, 예를 들면, 지르코니아 수화물 미립자 등의 제조 방법에 관한 것이며, 무기 원료 분말의 제조 방법으로는, 예를 들면, 지르코니아 수화물 미립자로부터 지르코니아 원료 분말을 제조하는 방법에 관한 것이다. 또, 이들 방법으로 제조되는 무기 미립자 및 무기 원료 분말에 관한 것이다.

세라믹스의 분말은, 종래부터 금속염의 중화 수산화물, 중화 공침(共沈) 수산화물, 가수분해물 또는 그의 복합물로 이루어지는 수화물을 석출하고, 그 석출물을 정치(靜置) 건조, 분무 건조 등의 건조 방법으로 분말화한 후, 소성하고 분쇄하여 제조되었다.

일본 특개 2000-327416호 공보에는, 지르코니아계 미분말의 제조 방법으로서, 지르코늄염의 수용액에 제2 성분으로서 이트륨 또는 세륨의 염으로 이루어지는 수용액 등을 용해하고, 이 수용액을 급속 건조 후 산소 존재 하에서 소성하고, 그 소성체를 습식 분쇄하고, 건조하여 원료 분말을 얻는 방법이 개시되어 있다. 또, 일본 특개평 5-246720호 공보에는, 수용성 지르코늄염의 가수분해법이나 중화 침전법으로 얻어진 슬러리를 분무 건조하고, 그것을 소성하여 원료 분말로 하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 특개 2000-327416호 공보에 기재된 방법에 의해, 지르코니아계 미분말을 얻는 경우는, 지르코늄염 수용액을 급속히 건조하여 소성하기 위해서, 소성 시에 발생되는 염산 가스에 의한 장치의 부식대책을 취할 필요가 있고, 또한 소성 후의 습식 분쇄 공정이 필수적이다. 한편, 일본 특개평 5-246720호 공보에 기재된 방법의 경우는, 주성분인 지르코늄 화합물과 제2 성분인 이트륨 화합물 등과의 사이에서 가수분해나 중화 침전 조작 시의 석출 거동이 통상은 다르기 때문에 조성의 균질성을 유지하는 것이 곤란하다. 또, 수용액 중에서 생성된 미세한 입자가, 건조 시 수분의 표면 장력의 영향으로 응집되기 때문에, 미세입자를 제조하는 것은 곤란했다. 이 때문에, 얻어진 건조물을 소성하여 지르코니아 원료 분말을 얻는 경우는, 소성 후의 분말을 분쇄하여 미세입자화 및 균일화할 필요가 있었다.

이와 같이, 분무 건조에 의해 제조된 건조물은, 다시 기계적으로 분쇄하면 미세입자가 되지만, 공정이 2단계로 되어, 제조비 측면에서 보더라도 만족할 만한 것은 아니다. 이것은, 정치 건조에 의해 제조된 건조물에 관해서도 동일하다. 또, 분쇄하지 않더라도, 예를 들면, 분무 건조에 의한 건조를 실시하는 경우, 미세한 입자 분말을 얻기 위해서는, 고압 노즐이나, 고속회전하는 애터마이저(atomizer)를 이용하여, 무기 금속 수화물 미립자를 포함한 액적을 될 수 있는 한 미세화하여 건조할 필요가 있었다. 그러나, 이 경우, 노즐의 막힘이나, 애터마이저의 고속회전에 의한 장치의 마모, 물의 표면 장력에 의한 입자끼리의 응집을 피하기 어렵다. 그리고, 물의 표면 장력의 작용을 억제하기 위해서는, 계면활성제 등의 첨가물을 가할 필요가 있어, 고순도의 무기 금속 수화물을 얻는 것은 곤란했다.

그런데, 일본 특개평 9-175812호 공보에는, 규산 화합물 수용액을 펄스충격파에 의해 건조하여 규산 화합물을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법은, 무정형 함수 규산 화합물 분말을 가열 소성하는 경우에, 가열소성 공정에서의 가열탈수 시간을 짧게 하여, 소성 공정의 열부하를 경감하는 것을 목적으로 하여 검토된 것이며, 입자직경 분포가 첨예한(sharp) 입자를 얻는 것에 관해서는 검토되어 있지 않았다.

도 1은, 지르코니아 수화물 미립자의 가수분해 슬러리를 펄스 연소 건조, 정치 건조 또는 분무 건조하여 얻은 지르코니아 수화물 분말의 입자직경 분포이다.

본 발명의 목적은, 입자직경 분포가 첨예한 무기 원료 분말을 얻기 위해서, 지르코니아 수화물 미립자 슬러리 등 원료 액체를 분말화할 때, 입자끼리의 열에 의한 응집이나 부착 등을 억제하는 새로운 무기 미립자, 무기 원료 분말 및 그들의 제조 방법을 제공하는 것이다. 또한, 다성분계인 경우에도 생성되는 입자 사이, 입자 내부에서도 화학적 조성을 균질하게 할 수 있는 무기 미립자, 무기 원료 분말 및 그들의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하고자 예의 연구를 거듭한 결과, 입자끼리의 응집에 의해서 야기되는, 입자직경 분포가 첨예한 무기 원료 분말을 얻기 위한 여러 가지 문제점, 및 다성분계의 경우에 있어서 균질한 화학적 조성을 가진 미립자를 얻기 위한 여러 가지 문제점을, 원료 액체를 가열하고, 또한 충격파를 부여함으로써 해결할 수 있다는 것을 발견했다. 특히, 원료 액체에 펄스 연소 건조기로 대표되는 충격파를 이용한 건조 방식을 이용함으로써 계면활성제 등의 첨가물을 가하지 않고 해결할 수 있음을 발견했다.

즉, 본 발명은,

원료 액체를 가열하고, 충격파를 부여하는 단계를 포함하는 무기 미립자의 제조 방법에 관한 것이다.

상기 충격파가 초음파 진동인 것이 바람직하다.

원료 액체에 펄스 연소 가스를 접촉시킴으로써 상기 원료 액체의 가열 및 충격파 부여를 행하는 것이 바람직하다.

상기 펄스 연소 가스가, 주파수 범위 50∼1,000Hz, 압력 진폭 ±0.2kg/㎠ 이상, 음압(音壓) 100∼200데시벨 및 접촉가스 온도 100∼1,000℃인 것이 바람직하다.

상기 원료 액체가, 무기 금속 화합물과 용매의 혼합물, 및/또는 무기 금속 화합물의 용액인 것이 바람직하다.

상기 무기 금속 화합물과 용매의 혼합물은, 용매에 불용인 무기 금속 화합물이면 특별히 한정되지 않지만, 무기 금속 수화물과 용매의 혼합물로서, 얻어지는 무기 입자가 무기 금속 수화물 미립자인 것이 바람직하다.

상기 용매에 불용인 무기 금속 수화물과 용매의 혼합물이, 지르코니아 수화물 미립자 슬러리, 산화세륨 수화물 미립자 슬러리, 티타니아 수화물 미립자 슬러리, 함수 규산 화합물 미립자 슬러리 또는 알루미나 수화물 미립자 슬러리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 용매에 불용인 무기 금속 수화물과 용매의 혼합물이, 중화 수산화물, 중화 공침 수산화물, 가수분해물 또는 이들의 복합물로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 용매에 불용인 무기 금속 수화물과 용매의 혼합물 중의 무기 금속 수화물 미립자가 0.01∼50㎛인 것이 바람직하다.

상기 무기 금속 화합물의 용액이, 수용성 무기 금속염의 수용액이고, 얻어지는 무기 입자가 무기 금속염 미립자 또는 그의 변성물(變性物)인 것이 바람직하다.

상기 수용성 무기 금속염의 수용액이, 염화지르코닐 수용액, 황산지르코닐 수용액, 질산지르코닐 수용액, 염화세륨 수용액, 4염화티탄 수용액, 3염화티탄 수용액, 염화알루미늄 수용액, 염화마그네슘 수용액, 염화칼슘 수용액 또는 규산 화합물 수용액 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명은, 상기 제조 방법에 의해서 얻어지는 무기 미립자를 소성 및 분쇄하는 단계를 포함하는 무기 원료 분말의 제조 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 광학적인 측정에 의해서 얻어지는 입도 분포로부터 요구되는 산술 평균 직경에 대한 산술 표준편차의 비율이 0.8 이하인 무기 미립자 및 무기 원료 분말에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 물의 표면 장력의 영향에 의한 응집 작용을 계면활성제 등의 첨가물을 이용하지 않고, 종래의 건조 방법으로 얻어진 무기 금속 수화물과 동일한 정도의 겉보기밀도를 가지며, 입자직경이 작고, 매우 첨예한 입자직경 분포를 가지는 무기 미립자를 얻을 수 있다. 또, 다성분계인 경우에는 미시적으로 본 경우에도 조성이 균질한 무기 미립자를 얻을 수 있다. 또한, 무기 원료 분말의 제조에 있어서, 무기 미립자의 소성 후에 행하는 분쇄 공정을 매우 짧은 시간에 할 수 있다.

본 발명의 무기 미립자의 제조 방법은, 원료 액체를 가열하고, 또한 충격파를 부여함으로써 수행된다. 여기서 원료 액체란, 얻고자 하는 무기 미립자의 무기 금속 화합물을 포함하거나, 또는 변성 등에 의해 얻고자 하는 무기 미립자로 변환되는 것으로서, 액상이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 테트라에틸오르토실리케이트나 티타늄이소프로폭사이드 등의 각종 알콕사이드나, 4염화티탄 등의 상온에서 액체 상태를 나타내는 무기 금속 화합물과 용매의 혼합물, 또는 무기 금속 화합물이 용해된 용액 등을 이용할 수 있다.

여기서 무기 금속 화합물과 용매의 혼합물이란, 얻고자 하는 무기 금속 화합물이 수화물, 산화물, 탄산염, 황산염 등의 화합물로서, 용매 중에 혼합되어 있는 것을 말한다. 구체적으로는 수화물로서, 지르코니아 수화물, 산화세륨 수화물, 티타니아 수화물, 함수 규산 화합물, 알루미나 수화물 등을 들 수 있다. 또, 산화물로는, 산화지르코늄, 산화세륨, 산화티탄 등을 들 수 있고, 탄산염으로는, 탄산지르코늄, 탄산세륨, 탄산칼슘 등을 들 수 있다. 또, 황산염으로는, 황산세륨, 황산알루미늄, 황산마그네슘 등을 들 수 있다.

여기서 용매로서는 물, 에탄올, 메틸에틸케톤, 톨루엔 등이 적합하게 이용된다.

그 중에도, 무기 금속 화합물로서 무기 금속 수화물, 용매로서 물을 이용한 지르코니아 수화물 미립자 슬러리, 세리아 수화물 미립자 슬러리, 티타니아 수화물 미립자 슬러리, 함수 규산 화합물 미립자 슬러리, 및 알루미나 수화물 미립자 슬러리는 배수 처리의 용이성이나 방폭(防爆) 등의 특별한 설비를 필요로 하지 않는 점에서 바람직하게 이용된다. 특히 지르코니아 수화물 미립자 슬러리는 화학적으로 안정된 점에서 바람직하다.

상기 무기 금속 화합물은 단독으로 또는 다른 종류를 혼합하여 사용할 수 있다.

예를 들면, 지르코니아 수화물이란, 산화지르코늄, 수산화지르코늄을 각각 단독으로 함유하거나, 또는 이들의 혼합물과 산화이트륨, 수산화이트륨, 산화 알루미늄, 수산화알루미늄, 산화세륨 및/또는 수산화세륨을 포함한 수화물(이하, 이것을 "복합 지르코니아 수화물"이라 칭함)일 수도 있다.

산화지르코늄 또는 수산화지르코늄, 산화이트륨 또는 수산화이트륨, 산화알루미늄 또는 수산화알루미늄, 또는 산화세륨 또는 수산화세륨은, 지르코늄염, 이트륨염, 알루미늄염 또는 세륨염의 수용액의 가수분해 또는 알칼리 또는 암모니아의 첨가에 의해서 생성할 수 있다.

지르코늄염으로는, 옥시염화지르코늄, 질산지르코닐, 황산지르코닐 등을 들 수 있다. 그 밖에 수산화지르코늄과 산(황산, 염산, 질산 등)의 혼합물을 사용할 수도 있다. 이 중에서도, 경제성, 취급 용이성, 후처리 용이성의 관점에서, 옥시염화지르코늄, 질산지르코닐 또는 수산화지르코늄과 염산 또는 질산의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.

이트륨염으로는, 염화이트륨, 질산이트륨, 황산이트륨 등을 들 수 있다. 그 밖에 수산화이트륨과 산(황산, 염산, 질산 등)의 혼합물을 사용할 수도 있다. 이 중에서도, 경제성, 취급 용이성, 후처리 용이성의 관점에서, 염화이트륨, 질산이트륨 또는 수산화이트륨과 염산 또는 질산의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.

세륨염으로는, 염화세륨, 질산세륨, 황산세륨 등을 들 수 있다. 그 밖에 수산화세륨과 산(황산, 염산, 질산 등)의 혼합물을 사용할 수도 있다. 이 중에서도, 경제성, 취급 용이성, 후처리 용이성의 관점에서, 염화세륨, 질산세륨 또는 수산화세륨과 염산 또는 질산의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.

산화이트륨의 함유량은, 이른바 고강도 지르코니아를 얻는 경우에는, 지르코니아에 대하여, 바람직하게는 1.0∼10중량%, 보다 바람직하게는 2∼6중량%, 더욱 바람직하게는 4.5∼5.5중량%이다. 이 함유량이 1.0중량% 미만이면, 정방정(正方晶) 지르코니아 입자의 안정성이 저하되는 경향이 있다. 또, 10중량%를 넘으면, 입방정(立方晶) 지르코니아 입자의 비율이 증가하여, 이것을 원료에 사용한 소결체의 인성(靭性) 등이 저하되는 경향이 있다.

산화세륨의 함유량은, 지르코니아에 대하여, 바람직하게는 1.0∼77중량%, 보다 바람직하게는 13∼68중량%, 더욱 바람직하게는 26∼68중량%이다. 이 함유량이 1.0중량% 미만이면, 정방정 지르코니아의 안정성이 저하되는 경향이 있다. 또, 77중량%를 넘으면, 경도나 열적 안정성 등이 저하되는 경향이 있다.

또한, 지르코니아 수화물에는, 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 염화알루미늄, 황산알루미늄 등의 알루미늄 화합물을 함유할 수도 있다.

이들을 혼합한 슬러리 중의 복합 무기 금속 수화물 미립자의 입자직경은, 바람직하게는 0.01∼50㎛이며, 보다 바람직하게는 0.05∼50㎛, 더욱 바람직하게는 0.1∼20㎛, 특히 바람직하게는 0.3∼15㎛이다. 이 입자직경이 O.Ol㎛ 미만이면, 펄스 연소 건조를 실시하더라도 응집에 의해 입자직경이 증대되는 경향이 있다. 또, 50㎛을 넘으면, 펄스 연소 가스에 의한 입자의 파쇄효과(破碎效果)가 작아져서, 건조 후의 입자직경이 커지는 경향이 있다.

슬러리 중의 복합 무기 금속 수화물 미립자의, 중화 수산화물, 중화 공침 수산화물, 가수분해물 또는 이들의 복합물의 농도는, 건조물 환산으로, 바람직하게는 5∼50중량%이며, 보다 바람직하게는 5∼45중량%이며, 더욱 바람직하게는 10∼40중량%이며, 특히 바람직하게는 10∼3O 중량%이다. 농도가 5중량% 미만이면, 건조 후의 입자직경이 너무 미세해져서, 포집이 곤란하게 되는 경향이 있다. 또, 농도가 50중량%를 넘으면, 슬러리의 수송 등의 조작이 곤란해지고, 또 건조 후의 입자직경이 커질 뿐 아니라 입자직경 분포가 넓게 퍼지는 경향이 있다.

복합 무기 금속 수화물 미립자, 예를 들면, 지르코니아 입자의 복합물의 혼합 방법으로는, 가용성 지르코늄염류 및 가용성 제2 성분의 염류(및 가용성 알루미늄염류)를 물에 용해하여 혼합 용액을 만든 후, 가수분해하여 지르코늄염류를 수화 지르코니아로 만드는 방법, 지르코늄염류를 수화 지르코니아로 만든 후, 중화 처리한 복합 지르코니아 수화물을 얻는 방법, 상기 혼합 용액을 중화 공침하여 복합수산화물로 하여 복합 지르코니아 수화물을 얻는 방법, 지르코니아 입자와 산화이트륨 입자 및/또는 산화세륨 입자를 각각 단독으로 용매 중에 현탁시킨 후, 이들을 혼합하는 방법, 및 지르코니아 입자와 산화이트륨 입자 및/또는 산화세륨 입자를 혼합한 후에 용매 중에 현탁시키는 방법 등을 들 수 있지만, 이러한 방법에 한정되지 않는다.

슬러리 조제 시에 사용되는 용매로는, 물, 알코올, 물/알코올 혼합 용액, 메틸에틸케톤/물 혼합 용액, 톨루엔 등을 들 수 있다. 이 중에서도, 경제성, 안전성의 관점에서 물 또는 물/알코올 혼합 용액이 바람직하다.

복합 지르코니아 수화물 미립자는, 복합 지르코니아 수화물 미립자 슬러리를 가열하는 동시에 충격파에 접촉시킴으로써 제조할 수 있다.

또, 본 발명의 무기 금속 화합물 미립자의 제조 방법에 있어서, 원료 액체로는 무기 금속 화합물의 용액을 이용할 수도 있다. 이러한 용액에 사용되는 용매로는 물, 알코올, 물/알코올 혼합 용액 등을 들 수 있다. 이 중에서도 경제성, 안전성의 관점에서 물 또는 물/알코올 혼합 용액이 바람직하다.

이러한 무기 금속 화합물의 용액에서 사용되는 무기 금속 화합물로는 수산화물, 염화물, 황산염, 질산염, 알콕사이드 화합물 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 경제성, 안전성의 관점에서, 물에 용해될 수 있는 무기 금속염이 바람직하다. 물에 용해될 수 있는 무기 금속염으로는, 염화물, 황산염, 질산염을 들 수 있다. 이러한 무기 금속염의 수용액으로서 구체적으로는, 염화지르코닐 수용액, 황산지르코닐 수용액, 질산지르코닐 수용액, 염화세륨 수용액, 4염화티탄 수용액, 3염화티탄 수용액, 염화알루미늄 수용액, 염화마그네슘 수용액, 염화칼슘 수용액 등을 들 수 있다. 그 중에서도 염화물 수용액이 경제성, 취급 용이성의 점에서 바람직하다.

본 발명의 무기 미립자의 제조 방법에 있어서, 충격파란 압축성 유체 중에서 압력, 밀도, 온도 등이 급격히 상승하강을 반복하는 상태를 말하고, 초음파, 폭발에 따르는 압축파, 물체의 고속이동, 등을 이용할 수 있다. 그 중에서도 초음파 진동은 경제성, 안전성의 관점에서 바람직하다. 원료 액체의 가열 수단은 특별히 한정되지 않는다. 저항 발열체를 이용하는 전기 가열, 가연(可燃) 가스의 연소에 의한 가스 가열, 재킷 등을 통한 간접 가열 등의 수단을 취할 수 있다.

상기 충격파의 부여 및 가열의 수단으로서, 펄스 연소 가스에 대한 접촉은 단일 수단으로 충격파의 부여와 가열 양자를 동시에 달성할 수 있기 때문에 특히 바람직하다.

펄스 연소 가스를 발생하는 펄스 연소 시스템으로는, 예를 들면, 일본 특개평 8-40720호 공보에 기재된 건조 장치를 들 수 있다. 이 시스템은 펄스 연소기, 건조실, 사이클론, 백필터를 구비하고 있다.

펄스 연소 가스란, 통상 매초 50∼1,000회의 사이클로 맥동하는 연소 가스이다. 이 연소 가스는 펄스 연소기에 의해 발생된다. 상기 연소 가스 분위기 속으로 이송되는 원료 액체는, 열풍 건조 효과를 비롯하여 음압이나 압력을 포함하는 맥동 작용에 의한 물리적 충격 특성에 의해, 미세하면서도 입자직경 분포가 첨예한 액적으로 분할되어 순간적으로 건조된다. 그 기구(機構)는 명확하지 않지만, 보통의 노즐 선단이나 회전 원반으로부터 분사되는 원료 액체의 액주(液柱) 또는 액주가 분열된 후의 액적의 표면에 충격파가 작용하여, 액주나 액적의 표면에 발생된 복수의 파가 서로 충돌에 의해 액주가 균등한 크기의 액적으로 분열되거나, 또는 액적이 균등한 크기의 액적으로 재분열되기 때문에, 단순히 노즐이나 회전 원반 등의 분무 수단만을 이용하는 경우에는 얻을 수 없는 미세하고 입자직경 분포가 첨예한 액적이 생성되는 것으로 추측된다. 이렇게 해서 얻어진 무기 미립자는 물질의 종류에 따라서는 일부 변성 작용을 받지만, 통상은 성분의 화학변화 등을 일으키지 않고, 다성분계의 경우에도 원료 액체로서의 화학 조성의 균질성이 유지되기 때문에, 펄스 연소 시스템은 충격파의 부여 및 가열 수단으로서 효과적이다. 화학적인 균질성이 유지되는 기구는 명확하지 않지만, 전술한 이유에 따라, 얻어지는 액적의 직경이 미세하기 때문에 액적 내부에서의 용질 성분 등의 이동거리가 작아지고, 또 가열 온도가 낮기 때문에 액적 내부에서의 용질 성분 등의 이동속도가 낮게 억제되는 것 등도 균질성이 유지되는 원인의 하나라고 추측되지만, 그것만으로는 충분히 설명할 수 없고, 충격파의 급속한 맥동 작용에 의한, 음파력을 포함하는 물리적 충격 작용이 액적으로부터의 용매 등의 제거에 크게 관여하고 있다고 추측된다.

펄스 연소 가스의 주파수 범위는, 바람직하게는 50∼1,000Hz, 보다 바람직하게는 100∼900Hz, 더욱 바람직하게는 125∼550Hz 이다. 주파수가 50Hz 미만이면, 저주파수에 의한 진동 장애를 발생할 우려가 있다. 또, 주파수가 1,000Hz를 넘으면, 충분한 건조 효과를 얻을 수 없는 경향이 있다.

펄스 연소 가스의 압력 진폭은, 바람직하게는 ±O.2kg/㎠ 이상, 보다 바람직하게는 ±0.4kg/㎠ 이상, 더욱 바람직하게는 ±0.6kg/㎠ 이상이다. 압력 진폭이 ±O.2kg/㎠ 미만이면, 미세한 액적으로의 분할이 충분하지 않고, 생성되는 입자의 분산 효과가 충분히 얻어지지 않는 경향이 있다.

펄스 연소 가스의 음압은, 바람직하게는 100∼200데시벨, 보다 바람직하게는 120∼160데시벨, 더욱 바람직하게는 140∼150데시벨이다. 음압이 100데시벨 미만이면, 분산된 입자 근방에서의 음파에 의한 공기의 반복 감압 작용에 의한 충분한 교반 작용이나 건조 작용이 얻어지지 않는 경향이 있다. 또, 음압이 200데시벨을 넘으면, 방음 대책에 많은 비용이 필요하게 되는 경향이 있다.

펄스 연소 가스의 접촉가스 온도는, 바람직하게는 100∼1,000℃, 보다 바람직하게는 150∼700℃, 더욱 바람직하게는 200∼500℃이다. 접촉가스 온도가 100℃ 미만이면, 입자가 충분히 건조되지 않는 경향이 있다. 또, 접촉가스 온도가 1,000℃를 넘으면, 입자가 열에 의해 변성되기 쉬운 경향이 있다.

펄스 연소 시스템의 장치 재료로는 스테인리스강이 경제성, 보수성의 면에서 적합하게 사용되지만, 액체 원료의 건조에 따라 부식성 가스가 발생되는 경우에는, 테플론(등록상표) 등의 수지나, 내식성이 있는 세라믹스로 건조실 내면을 피복하는 것도 가능하다. 수지로 피복하는 경우에는 건조실 온도를 테플론(등록상표) 등의 수지의 내열 온도 이하로 유지하도록, 펄스 연소 가스의 유량과 온도, 액체 원료의 유량과 용매 등의 휘발성분의 농도를 설정하는 것이 가능하다.

상기 원료 액체를 가열하고, 또한 충격파를 부여함으로써 얻어지는 무기 미립자를 소성, 분쇄, 및 필요에 따라 조립(造粒)함으로써, 무기 원료 분말을 제조할 수 있다. 예를 들면 전술한 지르코니아 수화물 미립자 슬러리를 가열하고, 또한 충격파를 부여함으로써 얻어지는 복합 지르코니아 수화물 미립자를 소성, 분쇄, 및 조립함으로써 지르코니아 원료 분말을 제조할 수 있는 것이다. 소성 장치로는, 온도 상승 속도, 온도 및 특히 비산화물(非酸化物)이나 금속계 무기 원료 분말을 목적으로 하는 경우에는 소성 분위기를 제어할 수 있는 전기로, 진공 소성로, 분위기 소성로, 가스로 및 전자 유도 가열로 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.

소성의 온도로는, 화학 반응이나 고용(固溶) 등, 목적으로 하는 화합물로의 변환이 달성되는 온도로 하는 것이 필요하며, 나아가서 생성되는 입자의 직경, 응집 정도 등이 바람직한 범위가 되도록 적절하게 선택된다. 예를 들면 복합 지르코니아 수화물로부터 복합 지르코니아 산화물 미립자를 얻는 경우에, 바람직하게는 600∼1,100℃이고, 보다 바람직하게는 800∼1,000℃이다. 소성 온도가 600℃ 미만이면, 복합 지르코니아 수화물의 산화에 의해서 얻어지는 산화지르코늄과 제2 성분의 고용이 충분하지 않게 될 뿐 아니라, 수분의 흡착량이 많아져서, 성형품의 소결 시에 작열감량(灼熱減量)이 커지는 경향이 있다. 또, 1,100℃를 넘으면, 생성된 입자가 지나치게 성장하여 소결성이 악화되는 경향이 있다.

소성인 경우의 분위기로는, 산화물계의 원료 분말을 목적으로 하는 경우에는, 보통의 대기압 분위기, 가열용 연소 가스의 분위기가 적합하게 사용되지만, 비산화물계 또는 금속계의 원료 분말을 목적으로 하는 경우에는, 목적에 따라 질소가스 분위기나 진공 분위기, 아르곤 가스 등의 불활성 가스 분위기가 적합하게 이용된다. 이 경우, 예를 들면 탄화물계 원료 분말을 목적으로 하는 경우에는, 소성로 중에 탄소원을 공존시킨 상태로 소성하는 것이 가능하지만, 원료 액체 중에 탄소나 페놀 수지 등의 탄소원이 되는 물질을 미리 용해 내지 분산시켜 놓는 것도 물론 가능하다.

본 발명의 무기 미립자는, 광학적 방법에 의해서 측정되는 2차 입자의 입도 분포로부터 요구되는 산술 평균 직경에 대한 산술 표준편차의 비율(이하, "변동계수"라 칭함)이 바람직하게는 0.8 이하며, 보다 바람직하게는 0.7 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 이하이다. 이 비율이 0.8을 넘으면, 최근 특히 정밀도 요구가 높아지고 있는 분야에서, 무기 원료 분말이나 최종 제품이 불균일하게 되는 원인이 되어 문제가 되는 경우, 및 목적으로 하는 무기 미립자가 어느 특정한 입경 범위 내에 들어가는 것이 요구되는 경우에, 조대(粗大)한 입자나 미세한 입자를 배제해야 하므로, 수율이 저하되는 경우가 있다. 또, 원료 분말을 제조할 목적 등으로 분쇄 처리를 실시하는 경우에, 조대한 입자와 미세한 입자가 혼재되어 있기 때문에, 예를 들면, 전처리나 조분쇄와 미분쇄와 같이 2단계로 분쇄해야 하는 등, 조작이 복잡하게 되는 경우가 있다. 이러한 변동계수는 작으면 작을수록 바람직하고, 실질적으로 0인 것이 바람직하지만, 0.2 정도이면 본 발명의 목적으로는 충분한 경우가 많다. 또, 본 발명의 무기 미립자는, 목적에 따라 크기를 설정할 수 있지만, 원료 분말에 대한 가공 용이성 등을 감안하면, 2차 입자의 산술 평균 직경이 0.l∼20㎛인 것이 바람직하고, 0.2∼5㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.3∼1㎛인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 무기 원료 분말은, 광학적인 방법에 의해서 측정되는 2차 입자의 입도 분포로부터 요구되는 변동계수가, 바람직하게는 0.6 이하며, 보다 바람직하게는 0.5 이하고, 더욱 바람직하게는 0.4 이하이다. 이 비율이 0.6을 넘으면, 이것을 원료로 하는 최종제품의 불균일이 원인이 되거나, 또는 입도를 구비하기 위한 별도 공정이 필요하게 되어 수율이 저하되거나, 조작이 복잡하게 되는 경우가 있다. 이러한 변동계수는 작으면 작을수록 바람직하고, 실질적으로 0인 것이 바람직하지만, 0.2 정도이면 본 발명의 목적으로는 충분한 경우가 많다. 또, 본 발명의 무기 원료 분말의 2차 입자의 산술 평균 직경은 특히 한정되지 않고, 목적에 따라 분쇄 등에 의해 입자 직경을 제어할 수 있지만, O.O1∼1㎛인 것이 바람직하고, 0.03∼0.8㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.05∼0.5㎛인 것이 더욱 바람직하다.

또, 상기에서 말하는 광학적 방법이란, 레이저 회절법을 말하고, 레이저 회절식 입도 분포측정 장치로는, 예를 들면, 島津製作所사제 SALD-2000 등을 들 수 있다.

본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 무기 원료 분말은 입자직경 분포가 첨예하므로, 균일성이 요구되는 여러 가지 용도에 적합하게 이용된다.

예를 들면, 지르코니아 원료 분말은, 그 후의 소성 및 가공에 따라 고강도 및 고인성을 가진 날붙이(cutlery)나 지그(jig), 분쇄 볼, 슬라이딩 부재, 기계 부품, 광통신용 부재 등의 여러 가지 구조 재료로서 사용할 수 있다. 또, 소성하지 않고 연마제, 화장품 등에 첨가하여 사용할 수 있다.

또, 산화티탄 원료 분말은, 광촉매로서 사용할 수 있다.

또, 산화지르코늄과 산화세륨의 고용체 및 상기 고용체와 산화 알루미늄의 혼합 분말은, 자동차의 배기 가스용 삼원 촉매의 담체로서 사용할 수 있다.

이하에, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.

실시예

(지르코니아 수화물의 조제)

가수분해 슬러리

옥시염화지르코늄 94.2mol%와 염화이트륨 5.8mol%를 포함하는 수용액을 끓여 가수분해한 후, 28% 암모니아수로 중화하여 침전물을 얻었다. 얻어진 침전물을 이온교환수로 세정액이 질산은 수용액에 의한 백탁(白濁)이 없어질 때까지 수세했다. 수세 후의 침전물을 건조물 환산으로 20중량%가 되도록 조정하여 가수분해 슬러리를 얻었다. 이 슬러리 중의 복합 지르코니아 수화물 미립자는 O.1㎛였다.

중화 공침 슬러리

옥시염화지르코늄 94.2mol%와 염화이트륨 5.8mol%를 포함하는 수용액에 28% 암모니아수를 첨가하고 중화하여 침전물을 얻었다. 얻어진 침전물을 이온교환수로 세정액이 질산은 수용액에 의한 백탁이 없어질 때까지 수세했다. 수세 후의 침전물을 건조물 환산으로 10중량%가 되도록 조정하여 중화 공침 슬러리를 얻었다. 이 슬러리 중의 복합 지르코니아 수화물 미립자는 19.2㎛였다.

(지르코니아 수화물 미립자의 소성 및 분쇄)

복합 지르코니아 수화물 미립자 슬러리를 건조하여 얻은 복합 지르코니아 수화물 미립자를, 전기로를 이용하여 800∼1,000℃에서 소성했다. 소성 후의 분말을 AIMEX사제 연속식 레디밀(ready mill)(타입 SLG-03)로 소정시간 분쇄한다.

(분말 물성 측정)

1) 입자 측정 방법

측정 장치: 레이저 회절식 입도 분포측정 장치(島津製作所사제 SALD-2000)

측정 시료의 조제: 0.3% 헥사메타인산나트륨 용액에 건조물 농도 0.2%가 되도록 시료를 가하고, 100W의 초음파 발생 장치에서 2분간 처리하여, 시료를 분산시켰다. 그 후, 입자직경을 측정했다. 얻어진 각 입경 구분마다의 빈도 데이터로부터 다음 식에 의해서 변동계수를 구했다.

여기서, Da는 산술 평균 직경(㎛), Qi는 구분 i에서의 빈도 분포치(%), Xi는 구분 i에서의 대표 입자직경(㎛), Σi는 구분 i에 관한 총합, σ는 산술 표준편차(㎛), R은 변동계수이다.

2) BET 비표면적

측정 장치: Gemini 2360(島津製作所사제)

측정 기체: 질소

측정 시료의 조제 및 측정 방법: 샘플 셀에 일정량의 시료를 넣어 질소를 흐르게 하고, 200℃에서 30분간 가열하여 탈가스를 행하고, 샘플 셀과 밸런스 셀에 동시에 흡착 가스(질소)를 흐르게 하여, 양쪽 셀 사이의 압력차를 검출하여 샘플의 표면적을 계산한다.

3) 분말의 겉보기 비중 측정

측정 장치: 파우더 테스터(Hosokawa Micro사제)

측정 시료의 조제 및 측정 방법: 일정 용량의 빈 컵의 중량을 측정해 놓고, 거기로 진동에 의해 250㎛의 체를 통과시킨 샘플을 낙하하여, 컵에 들어간 샘플의 중량으로부터 비중을 계산한다.

4) 결정상(結晶相)의 동정

측정 장치: X선 회절계 RAD-C 시스템(理學電機社제)

분말 X선 회절법에 의한 각 결정상의 회절 피크로부터 면적 강도를 구하고, 다음 식에 적용함으로써 각 결정상을 구했다.

M = [{Im(111)+Im(11-1)}/{Im(111)+Im(11-1)+Ic+t(111)}]×100

C = [Ic+t(111)/{Im(111)+Im(11-1)+Ic+t(111)}]×

[Ic(400)/{Ic(400)+It(400)+It(004)}]×100

T = 100-M-C

여기에서, M은 단사정계 지르코니아 mol%, C는 입방정계 지르코니아 mol%, T는 정방정 지르코니아 mol%이며, 첨자의 m은 단사정계 지르코니아, c는 입방정계 지르코니아, t는 정방정 지르코니아 및 c+t은 입방정계 지르코니아와 정방정 지르코니아의 양자를 나타내고, 또한 ()(괄호) 속의 수치는 각각의 면지수(面指數)이며, 이들 첨자가 첨가된 I는 각 결정상의 각 면지수에서의 면적 강도를 나타낸다.

실시예 1

상기에서 얻어진 가수분해 슬러리를 펄스 연소 건조했다. 펄스 연소 건조 장치로는, Pultech Corporation제 Hypulcon(등록상표) 25형을 사용했다. 펄스 연소 건조 장치에 의해 발생되는 펄스 연소 가스는, 주파수 550HZ, 압력 진폭 ±0.8kg/㎠, 음압 145데시벨, 접촉가스 온도 280℃로 했다. 슬러리를 입구 온도 190∼200℃, 출구 온도 80℃가 되는 조건으로 건조하여, 건조물을 200메쉬 스테인리스강 금속망으로 체질했다. 상기 체로 체질한 미립자의 입자직경을 측정했다. 이러한 입자의 입자직경 분포에 관한 변동계수는 0.45였다. 이어서, 이 분말을 800℃ 및 1,000℃에서 소성했다. 상기 소성체의 입자직경 및 BET 비표면적을 측정했다. 이어서, 이 소성체를 소정 시간 분쇄하여, 분쇄물을 얻었다. 상기 분쇄물에 대해 입자직경을 측정했다. 결과를 표 1, 표 2 및 도 1에 나타낸다.

실시예 2

상기에서 얻어진 중화 공침 슬러리를 펄스 연소 건조했다. 사용한 펄스 연소 건조 장치 및 그에 따라 발생되는 펄스 연소 가스는, 실시예 1과 동일하게 했다. 얻어진 건조물을, 상기와 같이 200메쉬 스테인리스강 금속망으로 체질했다. 상기 체질한 미립자의 입자직경을 측정했다. 변동계수는 0.63였다. 이어서, 이 분말을 800℃ 및 1,000℃에서 소성했다. 그 소성체의 입자직경 및 BET 비표면적을 측정했다. 이어서, 이 소성체를 소정 시간 분쇄하여, 분쇄물을 얻었다. 그 분쇄물에 대해 입자직경을 측정했다. 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

실시예 3

가수분해 슬러리 중의 침전물의 농도를 건조물 환산으로 40중량%으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 했다. 얻어진 미립자의 입경의 변동계수는 0.77였다.

비교예 1

상기에서 얻어진 가수분해 슬러리를 스테인리스강제 팔레트(pallet)에 넣고, 105℃의 열풍 건조기로 수분을 증발시키고, 정치 건조했다. 건조 후, 유발로 건조물을 분쇄하여, 200메쉬 스테인리스강 금속망으로 체질했다. 상기 체질한 분말의 입자직경을 측정했다. 얻어진 분말의 변동계수는 0.91였다. 이어서, 이 분말을 800℃ 및 1,000℃에서 소성했다. 상기 소성체의 입자직경 및 BET 비표면적을 측정했다. 이어서, 이 소성체를 소정 시간 분쇄하여, 분쇄물을 얻었다. 상기 분쇄물에 대해 입자직경을 측정했다. 결과를 표 1, 표 2 및 도 1에 나타낸다.

비교예 2

상기에서 얻어진 가수분해 슬러리를 분무 건조했다. 분무 건조 장치로는, 大川原製作所사제 L-12 타입을 사용했다. 슬러리를, 2유체 노즐을 이용하여 입구 온도 180℃, 출구 온도 80℃가 되는 조건으로 건조하여, 건조물을 290메쉬 스테인리스강 금속망으로 체질했다. 상기 체질한 분말의 입자직경을 측정했다. 변동계수는 1.01였다. 이어서, 이 분말을 800℃ 및 1,000℃에서 소성했다. 상기 소성체의 입자직경 및 BET 비표면적을 측정했다. 이어서, 이 소성체를 소정 시간 분쇄하여, 분쇄물을 얻었다. 상기 분쇄물에 대해 입자직경을 측정했다. 결과를 표 1, 표 2 및 도 1에 나타낸다.

비교예 3

상기에서 얻어진 중화 공침 슬러리를 정치 건조했다. 건조 방법은 비교예 1과 동일하게 했다. 얻어진 미립자의 입경의 변동계수는 0.95였다.

비교예 4

상기에서 얻어진 중화 공침 슬러리를 분무 건조했다. 건조 장치 및 건조 방법은 비교예 2와 동일했다. 얻어진 미립자의 입경의 변동계수는 0.98였다.

다음에 또 다른 실시예로서, 염화지르코닐 수용액을 이용한 예를 나타낸다.

실시예 4

(염화지르코닐 수용액의 조제)

순도 95%의 옥시염화지르코늄 8수화물 6252.8g과, 산화이트륨 환산으로 18.35%의 이트륨을 함유하는 염화이트륨 6수화물의 수용액 702g 및 특급 시약인 염화알루미늄 6수화물 34.2g을 12.135kg의 이온교환수에 교반시키면서 용해시켰다.

상기 방법으로 얻어진 지르코늄염 수용액을 펄스 연소 가스충격파 시스템으로 처리했다. 펄스 연소 가스충격파 시스템으로는, Pultech Corporation제 Hypulcon HP-2형을 사용했다. 펄스 연소 가스충격파 시스템에 의해 발생되는 펄스 연소 가스의 주파수는 900Hz, 압력 진폭은 ±0.25kg/㎠, 음압은 120데시벨, 접촉가스 온도는 150℃로 했다. 수용액을 처리실 및 출구온도가 70℃가 되는 조건으로 처리하여, 얻어진 분말상의 고형물 입자를 550℃ 및 1,000℃에서 1시간 가열처리하여 이른바 고강도 산화지르코늄 분말을 얻었다. 종래 기술과 같이 각 금속 원자가 균일하게 분포되어 있지 않은 경우, 이트륨의 분포에 착안하면 이트륨이 적거나 또는 존재하지 않는 부분의 분말로부터는 단사정계 지르코니아의 회절 피크가 얻어지지만, 본 실시예에서 얻어진 분말의 결정상은 어느 온도로 가열처리한 경우에도 정방정 단일상이며, 단사정계 지르코니아의 회절 피크는 발현되지 않고, 얻어진 분말은 미시적으로 보더라도 화학적 조성이 균질한 것을 확인할 수 있었다.

비교예 5

실시예 4와 동일한 지르코늄염 수용액을, 東京理化機械社제 스프레이 드라이어 SD-2를 이용하여, 건조 온도 110℃에서 분무 건조했다. 얻어진 건조물 입자를 550℃에서 1시간 가열 처리하여 고강도 지르코니아 분말을 얻었다. 얻어진 분말의 결정상은 정방정 및 단사정계를 나타내고, 단사정계 지르코니아의 양은 21.8mol% 였다. 따라서, 얻어진 분말은 미시적으로는 화학적 조성이 다른 부분이 있어, 균질성이 떨어지는 것이었다.

실시예 5

(염화지르코닐 수용액의 조제)

옥시염화지르코늄 8수화물(유리(遊離) 염화수소 함유 5중량%)을 증류수에 용해하고, 1.5mol%/L의 수용액을 조제했다. 이 수용액을 Pultech Corporation제의 소형 펄스 연소 가스충격파 시스템, Hypulcon HP-2형 기기를 이용하여 건조했다. 펄스 연소 건조 장치에 의해 발생되는 펄스 연소 가스는, 주파수 125Hz, 압력 진폭 ±0.5kg/㎠, 음압 160데시벨, 접촉 가스 온도 500℃로서, 평균 처리량 1.5L/hr, 건조실 온도 60℃로 처리했다. 얻어진 분말의 수분 및 염소량을 분석한 결과, 수분 농도는 16.9%, 염소 성분 농도는 32.8%였다. 즉, 건조 온도가 10O℃ 이하임에도 불구하고, 원료인 ZrOCl₂.8H₂O로부터 결정수 및 유리되지 않은 염소의 일부까지도 제거되어 있는 것이 확인되고, 화학조성이 ZrO₁ _.01Cl₁ _.98·2H₂O라고 추정되는 분말을 얻을 수 있었다.

비교예 6

실시예 3과 동일한 수용액을 東京理化機械社제 소형 스프레이 드라이어 SD-2를 이용하여, 건조 온도 110℃에서 분무 건조했다. 얻어진 분말의 수분 및 염소량은, 각각 44.7% 및 22.0%였다. 즉, 100℃ 이상의 온도로 건조했음에도 불구하고, 자유수(自由水), 유리 염화수소 이외의 것은 제거되어 있지 않고, 얻어진 건조 분말은 원료 분말과 동일하게 화학조성이 ZrOCl₂·8H₂O였다.

[표 1]

[표 2]

도 1로부터, 본 발명의 펄스 연소 가스로 슬러리 중의 복합 지르코니아 수화물 미립자를 건조시킴으로써, 물의 표면 장력의 영향에 의한 응집 작용 등을 계면활성제 등의 첨가물을 첨가하지 않고 억제하여, 건조물의 입자직경을 작게 할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또, 이 입자는, 매우 첨예한 입자직경 분포를 가졌다.

표 1로부터, 본 발명에 의해서 얻어진 지르코니아 수화물 미분말의 충전 겉보기 밀도는, 정치 건조 또는 분무 건조하여 얻어진 지르코니아 수화물 분말의 입자와 동일한 정도인 것으로 밝혀졌다. 또, 본 발명에 의해서 얻어진 지르코니아 수화물 미분말의 입자직경을, 가수분해 슬러리를 이용한 경우는, 약 5㎛ 이하로 할 수 있고, 중화 공침 슬러리를 이용한 경우는, 약 20㎛ 이하로 할 수 있었다.

또, 펄스 연소 건조에서는, 스프레이의 막힘이나 고속회전에 의한 장치의 마모를 일으키지 않았다.

표 2로부터, 본 발명에 의해서 얻어진 지르코니아 수화물 미립자를 소성한 후에 행하는 분쇄 공정에서, 입자직경을 균일하게 하기 위한 분쇄시간을 매우 짧게 할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

실시예 4와 비교예 5의 비교로부터, 본 발명에 의해서 얻어진 고강도 산화지르코늄 분말은, 거시적 뿐 아니라 미시적으로, 산화지르코늄에 대한 산화이트륨의 비율이 일정한 범위 내에 있고, 화학적 균질성이 매우 높은 분말임이 밝혀졌다.

실시예 5와 비교예 6의 비교로부터, 본 발명에 의해서 얻어진 옥시염화지르코늄 미립자는, 비교예의 경우보다 저온으로 처리되었음에도 불구하고, 통상은 보다 고온에 노출하지 않으면 제거할 수 없는 결정수 및 유리되지 않은 염소의 일부가 제거되어 있다. 이것은 결정수보다도 결합력이 약한 자유수가 실시예보다 더욱 낮은 온도에서 이미 제거되어 있음을 의미한다. 충격파의 급속한 맥동 작용에 의한 액적 표면의 교반 효과, 또는 압력 변동중의 저압 부분에 의한 자유수의 증발촉진 효과 등이 그 이유로 추정되지만, 명확하지는 않다. 본 발명의 제조 방법에 의해, 통상적 방법에 비하여 보다 낮은 온도에서 분말 합성이 가능한 것으로 밝혀졌다. 본 발명의 방법을 이용하면, 실시예 4 및 5에 예시한 강산성 물질 등의 고부식성 물질을 취급하는 경우에도, 가열 온도가 낮아도 되기 때문에, 테플론(등록상표) 등의 수지의 사용도 가능해지므로, 장치 재료의 선택폭이 넓어져서 경제적이다.

본 발명은, 티탄산바륨 등의 전자 세라믹스 원료의 합성, 산화티탄 광촉매나 자동차 배기가스용 3원 촉매 담체, 질화물, 탄화물이나 붕소화물 등의 비산화물 세라믹스 원료의 합성, 나아가서 분말야금 등에서 사용되는 금속 재료, 수지나 섬유의 충전제 등에도 응용할 수 있지만, 그 응용 범위가 이러한 것에 한정되는 것은 아니다.

Claims

원료 액체를 가열하고, 충격파를 부여하는 단계를 포함하는 무기 미립자(無機微粒子)의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 충격파가 초음파인 것을 특징으로 하는 무기 미립자의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 원료 액체에 펄스(pulse) 연소 가스를 접촉시킴으로써 상기 원료 액체의 가열 및 충격파 부여를 행하는 것을 특징으로 하는 무기 미립자의 제조 방법.
제3항에 있어서,

상기 펄스 연소 가스가, 주파수 범위 50∼1,000Hz, 압력 진폭 ±0.2kg/㎠ 이상, 음압(音壓) 100∼200데시벨 및 접촉가스 온도 100∼1,000℃인 것을 특징으로 하는 무기 미립자의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 원료 액체가, 무기 금속 화합물과 용매의 혼합물, 및/또는 무기 금속 화합물의 용액인 것을 특징으로 하는 무기 미립자의 제조 방법.
제5항에 있어서,

상기 무기 금속 화합물과 용매의 혼합물이, 용매에 불용인 무기 금속 수화물과 용매의 혼합물이고, 얻어지는 무기 입자가 무기 금속 수화물 미립자인 것을 특징으로 하는 무기 미립자의 제조 방법.
제6항에 있어서,

상기 용매에 불용인 무기 금속 수화물과 용매의 혼합물이, 지르코니아 수화물 미립자 슬러리, 산화세륨 수화물 미립자 슬러리, 티타니아 수화물 미립자 슬러리, 함수 규산 화합물 미립자 슬러리 또는 알루미나 수화물 미립자 슬러리 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무기 미립자의 제조 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,

상기 용매에 불용인 무기 금속 수화물과 용매의 혼합물이, 중화 수산화물, 중화 공침(共沈) 수산화물, 가수분해물 또는 이들의 복합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무기 미립자의 제조 방법.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용매에 불용인 무기 금속 수화물과 용매의 혼합물 중의 무기 금속 수화물 미립자의 입자직경이 0.01∼50㎛인 것을 특징으로 하는 무기 미립자의 제조 방법.
제5항에 있어서,

상기 무기 금속 화합물의 용액이, 수용성 무기 금속염의 수용액이고, 얻어지는 무기 입자가 무기 금속염 미립자 또는 그의 변성물(變性物)인 것을 특징으로 하는 무기 미립자의 제조 방법.
제10항에 있어서,

상기 수용성 무기 금속염의 수용액이, 염화지르코닐 수용액, 황산지르코닐 수용액, 질산지르코닐 수용액, 염화세륨 수용액, 4염화티탄 수용액, 3염화티탄 수용액, 염화알루미늄 수용액, 염화마그네슘 수용액, 염화칼슘 수용액 또는 규산 화합물 수용액 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무기 미립자의 제조 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의해서 얻어지는 무기 미립자를 소성 및 분쇄하는 단계를 포함하는 무기 원료 분말의 제조 방법.
광학적 방법에 의해서 측정되는 2차 입자직경의 입도 분포로부터 구해지는 산술 평균 직경에 대한 산술 표준편차의 비율이 0.8 이하인 무기 미립자.
광학적 방법에 의해서 측정되는 2차 입자직경의 입도 분포로부터 구해지는 산술 평균 직경에 대한 산술 표준편차의 비율이 0.6 이하인 무기 원료 분말.
제13항에 있어서,

상기 2차 입자의 산술 평균 직경이 0.1∼20㎛인 것을 특징으로 하는 무기 미립자.
제14항에 있어서,

상기 2차 입자의 산술 평균 직경이 0.01∼1㎛인 것을 특징으로 하는 무기 원료 분말.