KR20220080123A - 복합 입자 및 복합 입자의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

몰리브덴(Mo)을 함유하는 알루미나 입자와, 상기 알루미나 입자의 표면 상에 마련된 무기 피복부를 제공한다.

Description

복합 입자 및 복합 입자의 제조 방법

본 발명은 복합 입자 및 복합 입자의 제조 방법에 관한 것이며, 특히 알루미나 입자 상에 피복부가 마련된 복합 입자에 관한 것이다.

무기 필러인 알루미나 입자는 다양한 용도로 이용되고 있다. 특히, 고애스펙트비의 판상 알루미나 입자는, 구상 알루미나 입자에 비해 열적 특성, 광학적 특성 등이 더 우수하며, 추가적인 특성 향상이 요구되고 있다.

종래에는, 판상 알루미나 입자가 본래 갖는 상기 특성이나, 분산성 등을 향상시키기 위해, 장경 또는 두께 등의 형상에 특징을 구비한 각종 판상 알루미나 입자가 알려져 있다(특허문헌 1 및 특허문헌 2). 또한, 판상 알루미나 입자의 고애스펙트비화를 목적으로 하여, 형상을 제어하는 방법으로서, 인산 화합물을 형상 제어제로서 첨가하여 수열(hydrothermal) 합성하는 방법(특허문헌 3)이나, 규불화물을 첨가하여 소성하는 방법(특허문헌 4) 등이 알려져 있다.

또한, 판상 알루미나의 제조에 있어서, 결정 제어제로서 규소 또는 규소 원소를 포함하는 규소 화합물을 사용하는 판상 알루미나의 제조 방법(특허문헌 5)도 알려져 있다.

피복 알루미나 입자에 대해서는, 지르코니아 나노 입자가 입자 표면에 균일하게 도포된 알루미나 입자가 알려져 있다(특허문헌 6). 피복 알루미나 입자는, 평균 입경이 0.1㎛ 이상인 알루미나 입자의 표면에 평균 입경이 100nm 이하인 지르코니아 나노 입자를 도포하여 얻어진다.

또한, 그 밖의 피복 입자에 관해서는, 베이스 분말과 구상 황산바륨 입자를 포함하는 복합 분말이 알려져 있다(특허문헌 7). 그리고, 상기 구상 황산바륨 입자는 수평균 입경이 0.5∼5.0㎛이고, 상기 베이스 분말의 표면에 돌출된 형태로 부착되어 있다. 상기 구상 황산바륨 입자의 피복률은, 베이스 분말의 표면적에 대하여 10∼70%이다.

일본국 특개2003-192338호 공보 일본국 특개2002-249315호 공보 일본국 특개평9-59018호 공보 일본국 특개2009-35430호 공보 일본국 특개2016-222501호 공보 일본국 특개2005-306635호 공보 일본국 특개2004-300080호 공보

그러나, 특허문헌 1 내지 5 중 어느 것도 알루미나 입자 및 그 피복부의 피복 특성에 대해 개시되어 있지 않다.

또한, 특허문헌 6에는, 공극량이 적고 치밀하며 높은 인성 및 높은 굴곡강도를 갖는 알루미나 소결체를 얻을 수 있다고 기재되어 있으나, 특허문헌 6에는 알루미나 입자 및 그 피복부의 피복 특성에 대한 기재는 없다.

또한, 특허문헌 7에는 구상 황산바륨 입자의 피복률이 베이스 분말의 표면적에 대하여 10∼70%이면, 복합 입자가 화장품에 혼합되는 경우, 인체의 피부 요철이나 표면 상의 색채적인 결점을 보정하여 자연스러운 마무리를 얻을 수 있음이 개시되어 있으나, 특허문헌 7에는 알루미나 입자와 그 피복부의 피복 특성에 대한 기재가 없어 개선의 여지가 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어지는 것이며, 본 발명의 목적은 피복성이 우수한 복합 입자 및 상기 복합 입자의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 복합 입자를 구성하는 기재인 알루미나 입자의 표면 상에 뮬라이트 및 몰리브덴 중 적어도 하나가 존재하는 경우, 알루미나 입자가 무기 피복부에 의해 피복될 때의 피복 효율이 향상되어, 알루미나 입자가 쉽게 피복됨을 발견하여 본 발명을 완성했다. 즉, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 다음과 같은 태양을 제공한다.

[1] 몰리브덴(Mo)을 포함하는 알루미나 입자와, 상기 알루미나 입자의 표면 상에 마련된 무기 피복부를 포함하는 복합 입자.

[2] 상기 무기 피복부는 산화물로 이루어진 [1]에 기재된 복합 입자.

[3] 상기 산화물은 산화티타늄, 산화철 및 실리카로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 [2]에 기재된 복합 입자.

[4] 상기 무기 피복부는 금속으로 이루어진 [1]에 기재된 복합 입자.

[5] 상기 금속은 은, 니켈, 구리, 금 및 백금으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 [4]에 기재된 복합 입자.

[6] 상기 알루미나 입자는 규소 및 게르마늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 [1]에 기재된 복합 입자.

[7] 상기 알루미나 입자는 표층에 뮬라이트를 포함하는 [6]에 기재된 복합 입자.

[8] 상기 복합 입자는 판상 또는 다면체 형상인 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 복합 입자.

[9] 상기 복합 입자는 판상이고, 상기 복합 입자의 두께가 0.01㎛ 이상 5㎛ 이하이고, 상기 복합 입자의 입경이 0.1㎛ 이상 500㎛ 이하이고, 상기 복합 입자의 애스팩트비가 2 이상 500 이하인 [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 복합 입자.

[10] [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 복합 입자를 포함하는 도료.

[11] 알루미늄 원소를 함유하는 알루미늄 화합물 및 몰리브덴 원소를 함유하는 몰리브덴 화합물을 포함하는 혼합물, 또는

알루미늄 원소를 함유하는 알루미늄 화합물, 몰리브덴 원소를 함유하는 몰리브덴 화합물, 및 알루미나 입자의 형상을 제어하기 위한 형상 제어제를 포함하는 혼합물

을 소성함으로써 알루미나 입자를 제조하는 공정; 및

상기 알루미나 입자의 표면에 무기 피복부를 형성하는 공정

를 포함하는 복합 입자의 제조 방법.

[12] 상기 형상 제어제는 규소, 규소 원소를 함유하는 규소 화합물, 및 게르마늄 원소를 함유하는 게르마늄 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 [11]에 기재된 복합 입자의 제조 방법.

[13] 상기 혼합물은 칼륨 원소를 함유하는 칼륨 화합물을 더 포함하는 [11] 또는 [12]에 기재된 복합 입자의 제조 방법.

[14] 상기 무기 피복부는 산화물로 이루어진 [11]에 기재된 복합 입자의 제조 방법.

[15] 상기 산화물은 산화티타늄, 산화철 및 실리카로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 [14]에 기재된 복합 입자의 제조 방법.

[16] 상기 무기 피복부는 금속으로 이루어진 [11]에 기재된 복합 입자의 제조 방법.

[17] 상기 금속은 은, 니켈, 구리, 금 및 백금으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 [16]에 기재된 복합 입자의 제조 방법.

본 발명에 따르면, 피복성이 우수한 복합 입자를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 복합 입자의 구성의 일례로서, 실시예 1에서 얻어진 복합 입자를 나타내는 전자현미경 이미지.
도 2는, 도 1의 복합 입자의 표면을 확대하여 얻어진 확대 이미지.
도 3은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 복합 입자의 구성의 일례로서, 실시예 2에서 얻어진 복합 입자를 나타내는 전자현미경 이미지.
도 4는, 도 3의 복합 입자의 말단을 확대하여 얻어진 확대 이미지.
도 5는, 도 3의 복합 입자의 표면을 확대하여 얻어진 확대 이미지.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 상세히 설명한다.

<<제1 실시 형태>>

<복합 입자>

제1 실시 형태에 따른 복합 입자는 몰리브덴(Mo)을 함유하는 알루미나 입자와, 상기 알루미나 입자의 표면 상에 마련된 무기 피복부를 포함한다. 본 실시 형태의 알루미나 입자는 판상 형상이고, 복합 입자도 판상 형상이다. 이하, 본 실시 형태에서 판상 형상의 알루미나 입자를 "판상 알루미나 입자", "판상 알루미나" 또는 간단히 "알루미나 입자"라고 한다.

<판상 알루미나 입자>

본 발명에서 말하는 "판상"은, 알루미나 입자의 평균 입경을 두께로 나눈 애스펙트비가 2 이상인 것을 가리킨다. 본 명세서에 있어서, "알루미나 입자의 두께"는 주사형 전자현미경(SEM)에 의해 얻어진 이미지에서 무작위로 선택된 적어도 50개의 판상 알루미나 입자의 측정 두께의 산술 평균값으로 한다. 또한, "알루미나 입자의 평균 입경"은 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정된 체적 기준의 누적 입도 분포로부터, 체적 기준 메디안경 D₅₀으로서 산출된 값으로 한다.

본 실시 형태의 알루미나 입자에 있어서, 후술하는 두께, 입경, 및 애스펙트비의 조건은 알루미나 입자가 판상 형상인 범위에서, 임의의 방법으로 조합할 수 있다. 또한, 이들 조건에서 예시한 수치 범위의 상한값과 하한값의 조합은 자유롭게 설정할 수 있다.

판상 알루미나 입자의 두께는 바람직하게는 0.01㎛ 이상 5㎛ 이하, 바람직하게는 0.03㎛ 이상 5㎛ 이하, 바람직하게는 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.3㎛ 이상 3㎛ 이하, 가장 바람직하게는 0.5㎛ 이상 1㎛ 이하이다.

보다 큰 입경을 갖는 판상 알루미나 입자를 사용하는 경우, 두께는 3㎛ 이상인 것이 바람직하고, 5㎛ 이상 60㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.

상기 두께를 갖는 알루미나 입자는, 높은 애스펙트비 및 우수한 기계적 강도의 점에서 바람직하다.

판상 알루미나 입자의 평균 입경(D₅₀)은 0.1㎛ 이상 500㎛ 이하가 바람직하고, 0.5㎛ 이상 100㎛ 이하가 보다 바람직하고, 1㎛ 이상 50㎛ 이하가 가장 바람직하다.

보다 큰 입경을 갖는 판상 알루미나 입자를 사용하는 경우, 그 평균 입경(D₅₀)은 바람직하게는 10㎛ 이상, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상, 보다 바람직하게는 22㎛ 이상, 가장 바람직하게는 25㎛ 이상, 특히 바람직하게는 31㎛ 이상이다. 평균 입경의 상한값은 특별히 한정되지 않으나, 일례로서, 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자의 평균 입경(D₅₀)은 바람직하게는 10㎛ 이상 500㎛ 이하, 바람직하게는 20㎛ 이상 300㎛ 이하, 보다 바람직하게는 22㎛ 이상 100㎛ 이하, 가장 바람직하게는 25㎛ 이상 100㎛ 이하, 특히 바람직하게는 31㎛ 이상 50㎛ 이하이다.

상기 하한값 이상의 평균 입경(D₅₀)을 갖는 알루미나 입자는, 특히 광반사면의 면적이 크기 때문에 휘도가 우수하다. 또한, 상기 상한값 이하의 평균 입경(D₅₀)을 갖는 알루미나 입자는, 필러로서 사용하기에 최적이다.

판상 알루미나 입자의 두께에 대한 평균 입경의 비인 애스펙트비는 바람직하게는 2 이상 500 이하, 바람직하게는 5 이상 500 이하, 바람직하게는 15 이상 500 이하, 보다 바람직하게는 10 이상 300 이하, 보다 바람직하게는 17 이상 300 이하, 가장 바람직하게는 33 이상 100 이하이다. 판상 알루미나 입자의 애스펙트비가 2 이상인 경우, 판상 알루미나 입자가 2차원의 배합 특성을 가질 수 있어 바람직하며, 판상 알루미나 입자의 애스펙트비가 2 이상 500 이하인 경우, 기계적 강도가 우수하여 바람직하다. 애스펙트비가 15 이상인 경우, 판상 알루미나 입자가 안료로서 사용했을 때에 고휘도가 되기 때문에 바람직하다.

보다 큰 입경을 갖는 판상 알루미나 입자를 사용하는 경우, 두께에 대한 평균 입경의 비인 애스펙트비는 바람직하게는 2 이상 50 이하, 보다 바람직하게는 3 이상 30 이하이다.

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는 원형 판상이어도 되고, 타원형 판상이어도 되지만, 입자 형상은 예를 들어, 다각 판상인 것이 취급성이나 제조 용이성의 관점에서 바람직하다.

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는 어떠한 제조 방법으로도 얻을 수 있지만, 몰리브덴 화합물 및 형상 제어제의 존재 하에서, 알루미늄 화합물을 소성하여 얻어지는 것이 애스펙트비가 더 높고, 분산성 및 생산성이 더욱 향상되는 점에서 바람직하다. 형상 제어제로는, 규소, 규소 화합물 및 게르마늄 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 형상 제어제는 후술하는 뮬라이트의 Si 공급원이 되므로, 규소 또는 규소 원소를 포함하는 규소 화합물을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

상기 제조 방법에서, 몰리브덴 화합물은 플럭스제로 사용된다. 이하, 본 명세서에 있어서, 플럭스제로 몰리브덴 화합물을 사용한 제조 방법을 단순히 "플럭스법"이라고 하는 경우가 있다. 플럭스법에 대해서는 상세히 후술하지만, 소성에 의해 몰리브덴 화합물이 고온에서 알루미늄 화합물과 반응하여 몰리브덴산알루미늄을 형성하고, 이어서 이 몰리브덴산알루미늄이 보다 고온에서 알루미나와 산화몰리브덴으로 더 분해할 때에, 몰리브덴 화합물이 판상 알루미나 입자 내에 도입되는 것으로 생각된다. 산화몰리브덴을 승화, 회수하여 재이용할 수도 있다.

본 실시 형태의 판상 알루미나 입자가 표층에 뮬라이트를 포함하는 경우, 상기 과정에서 형상 제어제로서 배합된 규소를 포함하는 화합물 또는 규소 원소와 알루미늄 화합물이, 몰리브덴을 개재하여 반응함으로써, 상기 뮬라이트가 판상 알루미나 입자의 표층에 형성되는 것으로 생각된다. 뮬라이트의 생성 메카니즘에 관해서는, 보다 상세하게는, 알루미나의 판 표면에서 몰리브덴과 Si 원자의 반응에 의해 Mo-O-Si가 형성되고, 몰리브덴과 Al 원자의 반응에 의해 Mo-O-Al이 형성되고, 고온 소성함으로써 Mo가 탈리함과 함께 Si-O-Al 결합을 갖는 뮬라이트를 형성하는 것으로 생각된다.

판상 알루미늄 입자에 도입되지 않는 산화몰리브덴은, 승화에 의해 회수하여 재이용하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 판상 알루미나의 표면에 부착되는 산화몰리브덴의 양을 저감할 수 있고, 결과적으로, 수지와 같은 유기 바인더나 유리와 같은 무기 바인더 등의 피분산 매체에 분산시킬 때에, 산화몰리브덴이 바인더에 혼입하지 않고, 판상 알루미나 본래의 성질을 최대한으로 부여하는 것이 가능해진다.

본 명세서에서는, 후술하는 제조 방법에 있어서 승화할 수 있는 물질과 승화할 수 없는 물질을 각각, 플럭스제와 형상 제어제라고 칭한다.

알루미나 입자는 높은 α-결정률을 갖고 자형(自形)을 가지므로, 판상 알루미나 입자의 제조에 몰리브덴과 형상 제어제를 사용하는 경우, 우수한 분산성, 우수한 기계적 강도, 고열전도성 및 휘도를 실현할 수 있다.

실시 형태의 판상 알루미나 입자가 표층에 뮬라이트를 포함하는 경우, 판상 알루미나 입자의 표층에서 생성되는 뮬라이트의 양은, 몰리브덴 화합물 및 형상 제어제의 비율을 조정함으로써 제어 가능하다. 특히, 판상 알루미나 입자의 표층에서 생성되는 뮬라이트의 양은, 형상 제어제로 사용되는 규소 또는 규소 원소를 포함하는 규소 화합물의 비율을 조정함으로써 제어 가능하다. 판상 알루미나 입자의 표층에서 생성되는 뮬라이트량의 바람직한 값 및 사용 원료의 바람직한 비율을 후술한다.

휘도 향상의 관점에서, 본 실시 형태의 판상 알루미나 입자는 애스펙트비가 5∼500인 판상 알루미나 입자인 것이 바람직하고, 고상 ²⁷Al NMR 분석에 있어서, 종완화시간 T₁은, 14.1T의 정자기장 강도에 있어서 10∼30ppm의 6배위 알루미늄의 피크에 대하여, 5초 이상이다.

종완화시간 T₁이 5초 이상이라는 것은, 판상 알루미나 입자의 결정성이 높은 것을 의미한다. 고상에서 종완화시간이 긴 경우, 결정의 대칭성이 양호하고 결정성이 높다는 보고가 있다(Susumu Kitagawa et al.: "Solutions of Polynuclear Species and Solid NMR" in Japan Society of Coordination Chemistry Library 4, Sankyo Shuppan Co., Ltd., pp 80~82).

본 실시 형태의 판상 알루미나 입자에 있어서, 종완화시간 T₁은, 바람직하게는 5초 이상이고, 보다 바람직하게는 6초 이상이고, 더 바람직하게는 7초 이상이다.

본 실시 형태의 판상 알루미나 입자에 있어서, 종완화시간 T₁의 상한값은 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 22초 이하, 15초 이하, 12초 이하이다.

상기 예시된 종완화시간 T₁의 수치적 범위의 예는, 5초 이상 22초 이하, 6초 이상 15초 이하, 또는 7초 이상 12초 이하여도 된다.

본 실시 형태의 판상 알루미나 입자에 있어서, 고상 ²⁷Al NMR 분석에 있어서, 14.1T의 정자기장 강도에 있어서 60∼90ppm의 4배위 알루미늄의 피크는 검출되지 않는 것이 바람직하다. 이러한 판상 알루미나 입자는, 배위수가 다른 결정의 포함으로 인한, 결정 대칭성의 뒤틀림에 기인하는 파손이나 탈락의 발생이 용이하지 않은 것으로 생각된다. 따라서, 상기 판상 알루미나 입자는 형상 안정성이 우수한 경향이 있다.

종래에는, XRD 분석 결과 등을 이용하여 무기물의 결정화도를 평가하는 것이 일반적이었다. 그러나, 본 발명자들은 알루미나 입자의 결정도 평가를 위한 지표로서, 종완화시간 T₁을 이용하여 구한 분석 결과가 종래의 XRD 분석보다 더 정확함을 알아냈다. 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는, 종완화시간 T₁이 5초 이상일 때, 알루미나 입자의 결정도가 높다고 할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는, 높은 결정도를 갖기 때문에, 결정면에 대한 난반사를 억제하여 광반사를 개선할 수 있어, 그 결과, 휘도가 우수한 판상 알루미나 광도가 우수한 입자를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명자들은, 종완화시간 T₁의 값, 판상 알루미나 입자의 형상 유지율, 및 수지 조성물의 가공 안정성이 서로 매우 높은 상관 관계가 있음을 알아냈다. 특히, 평균 입경이 10㎛ 이하, 애스펙트비가 30 이하인 판상 알루미나 입자(예를 들어, 실시예 1, 2)에서는 종완화시간 T₁과 판상 알루미나 입자의 형상 유지율의 값 사이, 및 종완화시간 T₁과 수지 조성물의 가공 안정성의 값 사이에 유의미한 상관 관계가 있다. 종완화시간 T₁이 5초 이상인, 본 실시 형태의 판상 알루미나 입자를 수지에 배합하여, 수지 조성물을 제조할 때, 상기 수지 조성물은 가공 안정성이 호적하며, 원하는 형상으로 가공되기 쉽다. 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는 종완화시간 T₁이 긴 값을 가지므로, 높은 결정도를 갖는다. 따라서, 알루미나의 높은 결정도로 인해, 입자의 강도가 높으며, 수지 조성물의 제조 과정에서 수지와 판상 알루미나 입자가 함께 혼합될 때, 판은 쉽게 부서지지 않으며, 또한, 알루미나의 높은 결정도로 인해, 입자 표면의 불균일이 적고, 상기 판상 알루미나 입자는 수지에 대한 접착력이 우수하다. 상술한 이유로, 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는 수지 조성물에 호적한 가공 안정성을 부여한다고 생각된다. 본 실시 형태의 판상 알루미나 입자에 의하면, 판상 알루미나 입자를 수지 조성물 등에 배합한 경우에도, 판상 알루미나 입자 본래의 성능이 호적하게 발휘된다.

종래에는, 구상 알루미나 입자보다 판상 알루미나 입자로부터 결정도가 높은 알루미나 입자를 얻는 것이 어려웠다. 이것은, 판상 알루미나 입자의 경우, 구상 알루미나 입자와 달리 알루미나 입자의 제조 과정에서 결정 성장의 배향을 편향시킬 필요가 있기 때문이라고 생각된다.

이에 반해, 종완화시간 T₁의 값을 만족시키는 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는 판상 형상을 가지면서도 높은 결정도를 갖는다. 따라서, 상기 판상 알루미나 입자는 우수한 열전도성과 같은 판상 알루미나 입자의 장점을 가짐에 더하여, 높은 형상 유지율과 수지 조성물의 호적한 가공 안정성을 갖는 매우 유용한 알루미나 입자이다.

또한, 본 실시 형태의 판상 알루미나 입자에 관해서는, Cu-Kα선을 사용한 X선 회절 측정에 의해 얻어진 회절 피크의 (113)면에 대응하는 2θ = 43.3 ± 0.3도에서의 피크 강도 I(113)에 대한, (006)면에 대응하는 2θ=41.6±0.3도에서의 피크 강도 I(006)의 비 I(006)/I(113)(이하, I(006)/I(113)를 (006/113)비로 약기)는 바람직하게는 0.2 이상 30 이하, 보다 바람직하게는 1 이상 20 이하, 가장 바람직하게는 3 이상 10 이하, 특히 바람직하게는 7.5 이상 10 이하이다. 이 경우의 판상 알루미나 입자는, 예를 들어, 평균 입경(D₅₀)이 10㎛ 이상, 두께가 0.1㎛ 이상이다.

(006/113) 비의 값이 크다는 것은, (113)면에 대한 (006)면의 비가 크며, 평판상 알루미나 입자에서, (006)면 배향에서 결정에 대응하는 면이 현저하게 성장한다는 의미로 이해된다. 이러한 평판상 알루미나 입자는 판상 알루미나의 판상 표면에서 성장한 상면 또는 하면의 면적이 커서, 결과적으로 상면 또는 하면에서 반사된 반사광의 시인성이 증가할 뿐 아니라, (113)면의 배향에서 결정에 대응하는 면의 형성이 억제되어, 입자당 질량이 작음에도 불구하고 높은 휘도가 발휘된다.

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자의 등전점에서의 pH는, 예를 들어, 2∼6의 범위, 바람직하게는 2.5∼5의 범위, 보다 바람직하게는 3∼4의 범위이다. 상기 범위의 등전점에서의 pH를 갖는 판상 알루미나 입자는, 정전 반발력이 강하고, 상기 피분산 매체에 배합했을 때의 분산 안정성을 높일 수 있고, 가일층의 성능 향상을 의도한 커플링 처리제에 의한 표면 처리에 의한 개질(reforming)이 보다 용이해진다.

등전점에서의 pH값은, (i) 시료(20mg)와 10mM KCL 수용액(10mL)을 아와토리렌타로(Thinky Corporation, ARE-310)를 사용한 교반 및 탈포 모드로 3분간 교반하여 얻은 혼합물의 상징액(上澄液)을 얻고, 그 혼합물을 5분간 정치하여, 측정용 시료를 준비하고, (ii) 자동 적정 장치에 의해, 0.1N HCl을 시료에 첨가하여, 제타 전위 측정 장치(Malvern Panalytical Ltd., ZETASIZER NANO ZSP)에서 pH 2까지의 범위에서 제타 전위(인가 전압 100V, 모노모달(monomodal) 모드)를 측정하고, (iii) 전위가 0에 도달하는 등전점에서의 pH를 평가함에 의해, 얻을 수 있다.

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는, 예를 들어, 밀도가 3.70g/㎤ 이상 4.10g/㎤ 이하이고, 바람직하게는 3.72g/㎤ 이상 4.10g/㎤ 이하이고, 보다 바람직하게는 3.80g/㎤ 이상 4.10g/㎤ 이하이다.

상기 밀도는, 300℃, 3시간의 조건으로 판상 알루미나 입자의 전처리를 행한 후, MICROMERITICS INSTRUMENT CORP.제 건식 자동 밀도계 AccuPyc Ⅱ 1330을 사용하여, 측정 온도 25℃, 헬륨을 캐리어 가스로서 사용한 조건으로 측정할 수 있다.

[알루미나]

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자에 포함되는 "알루미나"는, 산화알루미늄이며, 예를 들어, γ, δ, θ, κ 등의 각종 결정형의 전이 알루미나여도 되고, 또는 전이 알루미나 중에 알루미나 수화물을 포함하고 있어도 된다. 그러나, 보다 기계적 강도 또는 광학 특성이 우수한 점에서, 알루미나는 기본적으로 α 결정형(α형)인 것이 바람직하다. α 결정형은 알루미나의 치밀한 결정 구조이며, 본 실시 형태의 판상 알루미나의 기계적 강도 또는 광학 특성의 향상에 유리하다.

α 결정화율은, 100％에 가능한 한 가까운 쪽이, α 결정형 본래의 성질을 발휘하기 쉬워지므로 바람직하다. 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자의 α 결정화율은, 예를 들어, 90％ 이상이며, 바람직하게는 95％ 이상이고, 보다 바람직하게는 99％ 이상이다.

[규소 및 게르마늄]

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는 규소 및/또는 게르마늄을 포함해도 된다.

상기 규소 또는 게르마늄은 형상 제어제로 사용될 수 있는 규소, 규소 화합물, 및/또는 게르마늄 화합물에 유래하는 것이어도 된다. 규소 또는 게르마늄을 사용하는 경우, 후술하는 제조 방법에 있어서, 휘도가 우수한 판상 알루미나 입자를 제조할 수 있다.

(규소)

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는 규소를 포함해도 된다. 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는 표층에 규소를 포함해도 된다.

여기서, "표층"은 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자의 표면으로부터 10nm 이내의 층을 의미한다. 이 거리는, 실시예에서 측정에 사용된 XPS의 검출 깊이에 상당한다.

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자에 있어서, 실리콘이 표층에 편재(偏在)하고 있어도 된다. 여기서, "표층에 편재하고 있다"는 것은, 상기 표층의 단위 체적당의 규소 질량이 상기 표층 이외의 부분의 단위 체적당의 규소 질량보다 큰 상태를 의미한다. XPS에 의한 표면 분석 결과와 XRF에 의한 전체 분석 결과를 비교함으로써, 표층에 있어서의 실리콘의 편재를 확인할 수 있다.

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자에 포함되는 규소는, 규소 단체여도 되고, 규소 화합물에 있어서의 규소여도 된다. 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는, 뮬라이트, Si, SiO₂, SiO, 및 규소 또는 규소 화합물로서 알루미나와 반응하여 생성되는 규산알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함해도 되고, 상기 물질이 표층에 포함되어도 된다. 다음으로, 뮬라이트에 대해 기재한다.

형상 제어제로서의 규소 또는 규소 원소를 포함하는 규소 화합물을 사용하는 경우, XRF 분석에 의해, 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자로부터 Si를 검출할 수 있다. 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자에 있어서, XRF 분석에 의해 얻어진, Al에 대한 Si의 몰비 [Si]/[Al]의 값이, 예를 들어, 0.04 이하이고, 바람직하게는 0.035 이하이고, 보다 바람직하게는 0.02 이하이다.

또한, 몰비 [Si]/[Al]의 값은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 0.003 이상, 바람직하게는 0.004 이상, 보다 바람직하게는 0.005 이상이다.

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자에 있어서, XRF 분석에 의해 얻어진, Al에 대한 Si의 몰비 [Si]/[Al]의 값이, 예를 들어, 0.003 이상 0.04 이하이고, 바람직하게는 0.004 이상 0.035 이하이고, 보다 바람직하게는 0.005 이상 0.02 이하이다.

XRF 분석에 의해 얻어진, Al에 대한 Si의 몰비 [Si]/[Al]의 값이 상기 범위 내에 있는 판상 알루미나 입자는, 상기 (006/113)비의 값을 만족시키고, 휘도가 보다 바람직하고, 판상 형상이 양호하게 형성된다. 또한, 판상 알루미나 입자의 표면에 부착물이 쉽게 부착되지 않고, 품질이 우수하다. 이 부착물은 SiO₂ 입자로 생각되며, 판상 알루미나 입자의 표층에서의 뮬라이트 생성이 포화 상태가 되어, 과잉이 되는 Si로부터 생성되는 것으로 생각된다.

보다 큰 입경을 갖는 판상 알루미나 입자를 사용하는 경우, 판상 알루미나 입자에 있어서, XRF 분석을 통해 얻어진 Al에 대한 Si의 몰비 [Si]/[Al]의 값은 바람직하게는 0.0003 이상 0.01 이하이고, 바람직하게는 0.0005 이상 0.0025 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0006 이상 0.001 이하이다.

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는, 그 제조 방법에 사용되는 규소 또는 규소 원소를 포함하는 규소 화합물에 상응하는 규소를 포함할 수 있다. 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자 100질량%에 대한 규소의 함유량은, 이산화규소 환산으로, 바람직하게는 10질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.001∼5질량%이고, 더 바람직하게는 0.01∼4질량%이고, 특히 바람직하게는 0.3∼2.5질량%이다.

규소의 함유량이 상기 범위 내인 경우, 판상 알루미나 입자가 상기 (006/113)비의 값을 만족시키고, 휘도가 보다 바람직하고, 판상 형상이 호적하게 형성된다. 또한, 판상 알루미나 입자의 표면에 SiO₂ 입자로 생각되는 부착물이 쉽게 부착되지 않고, 품질이 우수하다.

보다 큰 입경을 갖는 판상 알루미나 입자를 사용하는 경우, 판상 알루미나 입자 100질량%에 대한 규소의 양은, 이산화규소 환산으로, 바람직하게는 10질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.001∼3질량%이고, 가장 바람직하게는 0.01∼1질량%이고, 특히 바람직하게는 0.03∼0.3질량%이다.

(뮬라이트)

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는 뮬라이트를 포함해도 된다. 판상 알루미나 입자의 표층이 뮬라이트를 함유하는 경우, 무기 피복부를 구성하는 무기 재료의 선택성이 향상하여, 판상 알루미나 입자에 효율적으로 무기 피복부를 형성할 수 있다고 생각된다.

뮬라이트가 판상 알루미나 입자의 표층에 포함되는 경우, 현저한 기기의 마모 저감이 발휘된다. 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자가 표층에 포함하는 "뮬라이트"는, Al과 Si와의 복합 산화물이며, Al_xSi_yO_z로 표시되지만, x, y, z의 값에 특별히 제한은 없다. 보다 바람직한 범위는 Al₂Si₁O₅∼Al₆Si₂O₁₃이다. 후술하는 실시예에서, Al_2.85Si₁O_6.3, Al₃Si₁O_6.5, Al_3.67Si₁O_7.5, Al₄Si₁O₈, 또는 Al₆Si₂O₁₃을 포함하는 판상 알루미나 입자의 XRD 피크 강도가 확인했다. 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는, Al_2.85Si₁O_6.3, Al₃Si₁O_6.5, Al_3.67Si₁O_7.5, Al₄Si₁O₈, 및 Al₆Si₂O₁₃로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물을 표층에 포함해도 된다. 여기서, "표층"은 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자의 표면으로부터 10nm 이내의 영역을 의미한다. 이 거리는, 실시예에서 측정에 사용된 XPS의 검출 깊이에 상당한다.

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자에 있어서, 뮬라이트가 표층에 편재하고 있어도 된다. 여기서, "표층에 편재하고 있다"는 것은, 상기 표층의 단위 체적당의 뮬라이트 질량이 상기 표층 이외의 영역의 단위 체적당의 뮬라이트 질량보다 큰 상태를 의미한다. 후술하는 실시예에 나타내는 바와 같이, XPS에 의한 표면 분석 결과와 XRF에 의한 전체 분석 결과를 비교함으로써, 표층에 있어서의 뮬라이트의 편재를 확인할 수 있다.

또한, 표층의 뮬라이트는, 뮬라이트층을 형성하고 있어도 되고, 뮬라이트와 알루미나가 혼재한 상태여도 된다. 표층의 뮬라이트와 알루미나와의 계면은, 뮬라이트와 알루미나가 물리적으로 접촉한 상태여도 되고, 뮬라이트와 알루미나가 Si-O-Al 등의 화학 결합을 형성하고 있어도 된다.

(게르마늄)

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는 게르마늄을 포함해도 된다. 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는 표층에 게르마늄을 포함해도 된다.

사용하는 원료에 따라 다르지만, 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는, 게르마늄 또는 게르마늄 화합물로서, 예를 들어, Ge, GeO₂, GeO, GeCl₂, GeBr₄, GeI₄, GeS₂, AlGe, GeTe, GeTe₃, As₂, GeSe, GeS₃As, SiGe, Li₂Ge, FeGe, SrGe, 및 GaGe, 이들의 산화물 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함해도 되고, 표층에 상기 물질을 포함해도 된다.

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자가 포함하는 "게르마늄 또는 게르마늄 화합물"과, 원료의 형상 제어제로서 사용되는 "원료 게르마늄 화합물"은, 동종의 게르마늄 화합물이어도 된다. 예를 들어, 원료에 GeO₂를 첨가하여 제조된 판상 알루미나 입자로부터 GeO₂가 검출되어도 된다.

게르마늄 또는 게르마늄 화합물이 판상 알루미나 입자의 표층에 포함되는 경우, 현저한 기기의 마모 저감이 발휘된다. 여기서, "표층"은 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자의 표면으로부터 10nm 이내의 영역을 의미한다.

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자에 있어서, 게르마늄 또는 게르마늄 화합물이 표층에 편재하고 있어도 된다. 여기서, "표층에 편재하고 있다"는 것은, 상기 표층의 단위 체적당의 게르마늄 또는 게르마늄 화합물의 질량이 상기 표층 이외의 영역의 단위 체적당의 게르마늄 또는 게르마늄 화합물의 질량보다 큰 상태를 의미한다. 후술하는 실시예에 나타내는 바와 같이, XPS에 의한 표면 분석 결과와 XRF에 의한 전체 분석 결과를 비교함으로써, 표층에 있어서의 게르마늄 또는 게르마늄 화합물의 편재를 확인할 수 있다.

판상 알루미나 입자는, 제조 방법에서 사용하는 원료 게르마늄 화합물에 상응하는 게르마늄을 함유한다. 판상 알루미나 입자 100질량%에 대한 게르마늄의 양은, 이산화게르마늄 환산으로, 바람직하게는 10질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.001∼5질량%이고, 가장 바람직하게는 0.01∼4질량%이고, 특히 바람직하게는 0.1∼3.0질량%이다. 게르마늄의 양이 상기 범위 내인 경우, 게르마늄 또는 게르마늄 화합물의 양이 적절하고, 상기 (006/113)비의 값을 만족시키고, 휘도가 보다 바람직하기 때문에 바람직하다. 게르마늄의 양은 XRF 분석을 통해 확인할 수 있다.

XRF 분석은, 후술하는 실시예에 기재된 측정 조건과 동일한 조건, 또는 동일한 측정 결과가 얻어지는 호환성이 있는 조건 하에서 실시되는 것으로 한다.

또한, 표층의 게르마늄 또는 게르마늄 화합물은, 층을 형성하고 있어도 되고, 게르마늄 또는 게르마늄 화합물과 알루미나가 혼재한 상태여도 된다. 표층의 게르마늄 또는 게르마늄 화합물과 알루미나와의 계면은, 게르마늄 또는 게르마늄 화합물과 알루미나가 물리적으로 접촉한 상태여도 되고, 게르마늄 또는 게르마늄 화합물과 알루미나가 Ge-O-Al 등의 화학 결합을 형성하고 있어도 된다.

[몰리브덴]

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는 몰리브덴을 함유해도 된다. 또한, 판상 알루미나 입자에 있어서, 바람직하게는 표층에 몰리브덴을 함유해도 된다. 이에 의해, 무기 피복부를 구성하는 무기 재료의 선택성이 향상하여, 판상 알루미나 입자에 효율적으로 무기 피복부를 형성할 수 있다.

몰리브덴은, 후술하는 알루미나 입자를 제조하는 방법에 있어서, 플럭스제로서 사용한 몰리브덴 화합물에 유래하는 것이어도 된다.

몰리브덴은 촉매 기능과 광학 기능을 갖는다. 또한, 몰리브덴을 사용하는 경우, 후술하는 제조 방법에 있어서, 판상 형상, 높은 결정성, 및 우수한 휘도를 갖는 판상 알루미나 입자를 제조할 수 있다.

몰리브덴의 사용량을 증가시키는 경우, 입경 및 (006/113)비의 값을 만족시키고, 얻어지는 알루미나 입자의 휘도가 더욱 향상되는 경향이 있다. 또한, 몰리브덴을 사용함으로써, 뮬라이트의 형성을 촉진하고, 높은 애스펙트비와 우수한 분산성을 갖는 판상 알루미나 입자를 제조할 수 있다. 또한, 판상 알루미나 입자에 포함된 몰리브덴의 특성을 이용하여, 산화 반응 촉매, 광학 재료로서의 용도에 판상 알루미나 입자를 적용하는 것이 가능해질 수 있다.

상기 몰리브덴은, 특별히 제한되지 않고, 금속 몰리브덴 뿐 아니라, 산화몰리브덴이나 부분 환원된 몰리브덴 화합물, 몰리브덴산염 등이 포함된다.

몰리브덴은 몰리브덴 화합물이 가질 수 있는 복수의 형태 또는 조합 중 어느 하나로 포함되어도 되며, 판상 알루미나 입자에 α-MoO₃, β-MoO₃, MoO₂, MoO, 몰리브덴 클러스터 구조 등으로 포함되어도 된다.

몰리브덴의 함유 형태는, 특별히 제한되지 않고, 판상 알루미나 입자의 표면에 부착하는 형태로 함유되어 있어도, 알루미나의 결정 구조의 알루미늄의 일부로 치환된 형태로 함유되어 있어도 되고, 이들 조합이어도 된다.

XRF 분석을 통해 얻어진 판상 알루미나 입자 100질량％에 대한 몰리브덴의 양은, 삼산화몰리브덴 환산으로, 바람직하게는 10질량％ 이하이고, 소성 온도, 소성 시간, 및 몰리브덴 화합물의 승화 속도를 조정함으로써, 보다 바람직하게는 0.001∼5질량％이고, 가장 바람직하게는 0.01∼5질량％이고, 특히 바람직하게는 0.1∼1.5질량％이다. 몰리브덴의 양이 10질량％ 이하인 경우, 알루미나의 α 단결정 품질을 향상시키므로 바람직하다.

보다 큰 입경을 갖는 판상 알루미나 입자를 사용하는 경우, 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자 100질량%에 대한 몰리브덴의 양은, 삼산화몰리브덴 환산으로, 바람직하게는 10질량% 이하이고, 소성 온도, 소성 시간, 및 몰리브덴 화합물 승화 속도를 조정함으로써, 보다 바람직하게는 0.1∼5질량%이고, 가장 바람직하게는 0.3∼1질량%이다.

몰리브덴의 양은 XRF 분석을 통해 확인할 수 있다. XRF 분석은, 후술하는 실시예에 기재된 측정 조건과 동일한 조건, 또는 동일한 측정 결과가 얻어지는 호환성이 있는 조건 하에서 실시되는 것으로 한다.

또한, 알루미나 입자 표면 상의 Mo량의 측정은, 상기 X선 광전자 분광(XPS) 장치를 이용하여 행할 수 있다.

[칼륨]

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자는 칼륨을 더 함유해도 된다.

칼륨은, 후술하는 알루미나 입자를 제조하는 방법에 있어서, 플럭스제로서 사용 가능한 칼륨에 유래하는 것이어도 된다.

칼륨을 이용함으로써, 후술하는 알루미나 입자의 제조 방법에 있어서 알루미나 입자의 입경을 적절하게 향상시킬 수 있다.

칼륨은, 특별히 한정되지 않고, 금속 칼륨 뿐 아니라, 산화칼륨, 부분 환원된 칼륨 화합물 등을 사용해도 된다.

칼륨이 함유되는 형태는, 특별히 한정되지 않고, 칼륨이 알루미나 입자의 표면에 부착된 형태, 알루미나의 결정 구조의 알루미늄의 일부가 칼륨으로 치환된 형태, 또는 이들의 조합이어도 된다.

XRF 분석을 통해 얻어지는 알루미나 입자 100질량%에 대한 칼륨의 양은, 산화칼륨(K₂O) 환산으로, 바람직하게는 0.01질량% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.01∼1.0질량%이고, 보다 바람직하게는 0.03∼0.5질량%이고, 특히 바람직하게는 0.05∼0.3질량%이다. 칼륨의 양이 상기 범위 내인 알루미나 입자는, 다면체이고 평균 입경 등의 값이 적절하기 때문에 바람직하다.

(기타 원자)

기타 원자는, 본 발명의 효과를 손상시키지 않으면서, 기계적 강도 또는 전기적 및 자기적 기능을 부여하기 위해 알루미나 입자에 의도적으로 첨가된 원자를 지칭한다.

상기 기타 원자는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 아연, 망간, 칼슘, 스트론튬, 및 이트륨이다. 이들 원자는 단독으로 또는 그 2종 이상을 조합해서 사용될 수 있다.

알루미나 입자의 질량에 대한 알루미나 입자 중의 기타 원자의 양은, 바람직하게는 5질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 2질량% 이하이다.

[불가피한 불순물]

알루미나 입자는 불가피한 불순물을 함유해도 된다.

불가피한 불순물은, 제조에 사용되는 금속 화합물에서 유래하는 불순물을 말하며, 원재료에서 존재하지만, 제조 공정에서 알루미나 입자에 불가피하게 혼입되는 것이며, 기본적으로는 불필요하며, 소량 함유되어 있으나 알루미나 입자의 특성에는 영향을 미치지 않는다.

불가피한 불순물은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 스칸듐, 이트륨, 란탄, 세륨, 나트륨이다. 이들 불가피한 불순물은 단독으로 또는 그 2종 이상이 조합되어 함유될 수 있다.

알루미나 입자의 질량에 대한 알루미나 입자 중의 불가피 불순물의 양은, 바람직하게는 10,000ppm 이하이고, 보다 바람직하게는 1,000ppm 이하이고, 가장 바람직하게는 10∼500ppm이다.

<무기 피복부>

무기 피복부는 알루미나 입자 표면의 적어도 일부를 피복하고, 바람직하게는 알루미나 입자 표면의 적어도 일부를 피복하는 무기 피복층으로 구성된다. 다시 말해, 복합 입자 표면의 적어도 일부가 무기 피복부로 피복되어 있고, 바람직하게는 복합 입자 표면의 적어도 일부가 무기 피복층으로 피복되어 있다.

상기한 바와 같이, 무기 피복부는 알루미나 입자의 표면 상에 마련된다. "알루미나 입자의 표면 상에"라고 하는 것은, 알루미나 입자의 표면 외부를 의미한다. 따라서, 알루미나 입자의 표면 외부에 형성되는 무기 피복부는, 알루미나 입자의 표면 내부에 형성되고, 뮬라이트 및 게르마늄을 함유하는 표층과 명확하게 구별된다.

무기 피복부를 구성하는 무기 화학종은, 알루미나 입자보다 상대적으로 커도 된다. 그러나, 원하는 목적에 따라, 임의의 피복량(또는 피복 두께)을 갖는 무기 피복부를 확실하게 마련할 수 있다는 점에서, 화학종은 알루미나 입자보다 상대적으로 작은 것이 바람직하다. 조합의 예로서는, ㎛ 오더의 알루미나 입자와 150nm 이하의 무기 화학종을 들 수 있다. 알루미나 입자보다 작은 무기 화학종을 사용하여 알루미나 입자의 표면 외부에 무기 피복부를 마련하는 경우, 알루미나 입자의 표면이 명확하게 관찰되도록, 소량의 무기 화학종을 사용하여 알루미나 입자의 표면 외부의 일부에 무기 피복부를 마련할 수 있다. 대안으로서, 알루미나 입자의 표면이 관찰되지 않도록, 다량의 무기 화학종을 사용하여 알루미나 입자의 표면 상에 무기 화학종이 적층된 상태로 알루미나 입자의 표면 상에 무기 피복부를 마련할 수 있다. 무기 피복부를 구성하는 무기 화학종의 형태는 제한되지 않는다. 예를 들어, 사용되는 무기 화학종의 최소량으로 최밀 충전(closest-packing) 구조를 형성하고, 알루미나 입자의 표면을 확실하게 마스킹할 수 있다는 점에서, 형상은 구상 또는 다면체인 것이 바람직하다.

본 발명의 복합 입자는, 몰리브덴을 포함하는 알루미나 입자와 무기 화학종으로 이루어진 무기 피복부로 구성되어 있으며, 알루미나 입자와 무기 화학종의 단순한 혼합으로는 나타낼 수 없는 우수한 특성을 갖는다. 본 발명의 복합 입자에 있어서, ㎛ 오더의 몰리브덴을 함유하는 알루미나 입자와 150nm 이하의 응집되지 않은 무기 화학종의 조합인 경우, 예를 들어, 분자간력(intermolecular force) 또는, 경우에 따라 국부적인 화학 반응으로 인해, 알루미나 입자와 무기 화학종 사이의 상호 작용이 증가한다. 그 결과, 보다 높은 피복 특성, 보다 균일한 무기 피복부, 및 얻어진 무기 피복부의 알루미나 입자로부터의 난박리성과 같은, 특히 우수한 특성을 확실하게 나타낼 수 있다. 알루미나 입자에 함유된 몰리브덴의 기여도 기대할 수 있다. nm 오더의 독립적인 무기종은, 예를 들어, ㎛ 오더의 무기종을 기계적으로 분쇄함으로써 얻을 수 있다. 그러나, 즉시 재응집이 발생하기 때문에, 화학종은 핸들링이 쉽지 않다. 몰리브덴을 함유하지 않은 알루미나 입자나, 응집된 무기종이 사용되면, 알루미나 입자와 무기 화학종의 단순한 혼합물만이 형성된다. 알루미나 입자와 무기 화학종의 단순한 혼합물은 본 발명의 복합 입자의 특성을 발휘하지 않는다. 후술하는 본 발명의 복합 입자 제조 방법에 따르면, 피복 효율이 더 높은 복합 입자를 보다 확실하게 제조할 수 있다.

무기 피복부는, 예를 들어, 산화물 또는 금속으로 이루어질 수 있다. 산화물의 예로서는, 산화티타늄(TiO₂), 산화철(Fe₂O₃) 및 실리카(SiO₂)로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 들 수 있다. 금속의 예로서는, 은(Ag), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 및 백금(Pt)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 들 수 있다.

무기 피복부를 구성하는 산화물 또는 금속의 형태는, 특별히 한정되지 않고, 그 예로서는, 구상, 침상, 다면체 형상, 원판상, 중공상, 다공질 등의 입자 형태를 들 수 있다. 입자 형태를 갖는 산화물 또는 금속으로 이루어지는 입자의 평균 입경은, 예를 들어, 바람직하게는 1nm 이상 500nm 이하이고, 보다 바람직하게는 5nm 이상 200nm 이하이다. 산화물 또는 금속으로 이루어진 입자는 결정질 또는 비정질이어도 된다.

무기 피복부가 무기 피복층인 경우, 알루미나 입자의 표면 상에 형성되는 하나의 무기 피복층의 두께는, 바람직하게는 20nm 이상 400nm 이하이고, 바람직하게는 30nm 이상 300nm 이하이고, 특히 바람직하게는 30 nm 이상 200 nm 이하이다.

무기 피복층이 산화티타늄으로 이루어진 경우, 무기 피복층의 두께를 변화시켜 원하는 간섭색을 얻을 수 있다. 무기 피복층의 두께가 증가하는 경우, 색강도(color intensity)가 증가한다.

무기 피복층이 산화철로 이루어진 경우, 복합 입자의 색상은 적색 또는 적갈색이다.

무기 피복부는 하나의 층으로 구성되어도 되고, 복수의 층으로 구성되어도 된다. 또한, 무기 피복부가 복수의 층으로 구성되는 경우, 상기 복수의 층은 서로 다른 물질로 구성되어도 된다.

[복합 입자의 XRF 피복률]

본 실시 형태에 따른 복합 입자의 XRF 피복률(%)은, 예를 들어, 후술하는 형광 X선(XRF) 분석 장치를 이용하여 얻을 수 있다.

XRF 피복률(%)은, 예를 들어, 알루미나 입자를 구성하는 산화알루미늄의 양에 대한 무기 피복부를 구성하는 금속 산화물의 양에 기하여 얻어지며, 예를 들어, XRF 분석 결과로부터 얻어진 [MO_x] / [Al₂O₃](질량비)로부터 얻을 수 있다.

[복합 입자의 피복 효율]

본 실시 형태에 따른 복합 입자의 피복 효율은, 후술하는 이론적인 피복률에 대한 XRF 피복률의 비로부터 얻을 수 있다. 피복 효율은, 바람직하게는 30% 이상이고, 보다 바람직하게는 80% 이상이고, 가장 바람직하게는 90% 이상이다.

[복합 입자 표면의 유기 화합물층]

일 실시 형태에서, 복합 입자의 표면 상에 유기 화합물층이 제공될 수 있다. 유기 화합물층을 구성하는 유기 화합물은, 복합 입자의 표면 상에 존재하며, 복합 입자의 표면 물성을 조정하는 기능을 갖는다. 예를 들어, 표면 상에 유기 화합물을 함유하는 복합 입자는, 수지와의 친화성을 향상시켜, 필러로서의 알루미나 입자의 기능을 최대한 발휘할 수 있다.

유기 화합물은, 특별히 한정되지 않고, 그 예로서는, 유기 실란, 알킬포스폰산, 및 폴리머를 들 수 있다.

유기 실란의 예로서는, 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, iso-프로필트리메톡시실란, iso-프로필트리에톡시실란, 펜틸트리메톡시실란, 및 헥실트리메톡시실란 등의 알킬기의 탄소수가 1∼22인 알킬트리메톡시실란류, 및 알킬트리클로로실란류, 3,3,3-트리플루오로프로필트리메톡시실란, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸)트리클로로실란류, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, p-클로로메틸페닐트리메톡시실란, p-클로로메틸페닐트리에톡시실란을 들 수 있다.

포스폰산의 예로서는, 메틸포스폰산, 에틸포스폰산, 프로필포스폰산, 부틸포스폰산, 펜틸포스폰산, 헥실포스폰산, 헵틸포스폰산, 옥틸포스폰산, 데실포스폰산, 도데실포스폰산, 옥타데실포스폰산, 2-에틸헥실포스폰산, 시클로헥실메틸포스폰산, 시클로헥실에틸포스폰산, 벤질포스폰산, 페닐포스폰산, 및 도데실벤젠포스폰산을 들 수 있다.

폴리머에 관해서는, 예를 들어, 폴리(메타)아크릴레이트류를 호적하게 사용할 수 있다. 그 구체적인 예로서는, 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트, 폴리부틸(메타)아크릴레이트, 폴리벤질(메타)아크릴레이트, 폴리시클로헥실(메타)아크릴레이트, 폴리t-부틸(메타)아크릴레이트, 폴리글리시딜(메타)아크릴레이트, 폴리펜타플루오로프로필(메타)아크릴레이트를 들 수 있고, 또한, 범용 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리아세트산비닐, 에폭시 수지, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리카보네이트 등의 폴리머를 들 수 있다.

여기서, 상기 유기 화합물은, 단독 또는 2종 이상이 함유되어도 된다.

유기 화합물의 함유 형태로서는, 특별히 한정되지 않고, 알루미나와 공유 결합에 의해 연결되어 있어도 되고, 알루미나 또는 무기 피복부의 재료를 피복하고 있어도 된다.

알루미나 입자의 질량에 대한 유기 화합물의 양은, 바람직하게는 20질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.01질량% 이상 10질량% 이하이다. 유기 화합물의 양이 20질량％ 이하인 경우, 복합 입자 유래의 물성 발현을 용이하게 할 수 있으므로 바람직하다.

<복합 입자의 제조 방법>

다음으로, 제1 실시 형태에 따른 복합 입자의 제조 방법을 상세하게 예시한다. 본 실시 형태에 따른 복합 입자의 제조 방법은, 이하의 복합 입자의 제조 방법에 한정되지 않는다.

본 실시 형태에 따른 복합 입자의 제조 방법은, 알루미늄 원소를 함유하는 알루미늄 화합물, 몰리브덴 원소를 함유하는 몰리브덴 화합물, 및 알루미나 입자의 형상을 제어하는 형상 제어제를 포함하는 혼합물을 소성하여 알루미나 입자를 제조하는 공정; 및 상기 알루미나 입자의 표면 상에 무기 피복부를 형성하는 공정를 포함한다.

<판상 알루미나 입자의 제조 방법>

복합 입자를 구성하는 판상 알루미나 입자의 제조 방법은, 특별히 한정되지 않고, 공지의 기술이 적의(適宜) 적용될 수 있다. 그러나, 상대적으로 저온에서 높은 α결정화율을 갖는 알루미나 입자를 호적하게 제어할 수 있기 때문에, 바람직하게는 몰리브덴 화합물을 이용한 플럭스법에 의한 제조 방법이 적용된다.

보다 상세하게는, 판상 알루미나 입자의 바람직한 제조 방법은, 몰리브덴 화합물 및 형상 제어제의 존재 하에서, 알루미늄 화합물을 소성하는 공정(소성 공정)를 포함한다. 상기 소성 공정는 소성 대상의 혼합물을 얻는 공정(혼합 공정)에서 얻어진 혼합물을 소성하는 공정이어도 된다.

[혼합 공정]

혼합 공정는, 알루미늄 화합물, 몰리브덴 화합물, 및 형상 제어제를 혼합하여 혼합물로 하는 공정이다. 이하, 혼합물의 내용에 대해서 후술한다.

(알루미늄 화합물)

본 실시 형태에 있어서의 알루미늄 화합물은, 알루미늄 원소를 포함하는 화합물이며, 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자의 원료이다. 상기 알루미늄 화합물은 열처리에 의해 알루미나 입자가 되는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 염화알루미늄, 황산알루미늄, 염기성 아세트산알루미늄, 수산화알루미늄, 베마이트, 슈도베마이트(pseudo-boehmite), 전이 알루미나(γ-알루미나, δ-알루미나, θ-알루미나 등), α-알루미나, 2종 이상의 결정상을 갖는 혼합 알루미나 입자 등을 사용할 수 있고, 전구체로서의 알루미늄 화합물의 형상, 입경, 비표면적 등의 물리 형태는, 특별히 한정되지 않는다.

상세히 후술하는 플럭스법에 따르면, 본 실시 형태에 있어서의 알루미늄 화합물의 형상에 상관없이 알루미늄 화합물을 바람직하게 사용할 수 있고, 그 형상은, 구상 구조, 무정형, 애스펙트비가 높은 구조(예를 들어, 와이어, 섬유, 리본, 튜브 등), 시트 등 중 어느 하나이다.

마찬가지로, 상세히 후술하는 플럭스법에 따르면, 알루미늄 화합물의 입경에 관해서는, 입경이 수㎚ 내지 수백㎛인 알루미늄 화합물의 고체를 호적하게 사용할 수 있다.

알루미늄 화합물의 비표면적은 특별히 한정되는 것이 아니다. 몰리브덴 화합물이 효과적으로 작용하기 위해, 비표면적이 큰 편이 바람직하지만, 소성 조건이나 몰리브덴 화합물의 사용량을 조정함으로써, 비표면적에 상관없이 알루미늄 화합물을 원료로서 사용할 수 있다.

또한, 알루미늄 화합물은, 알루미늄 화합물만으로 이루어지는 것이어도, 알루미늄 화합물과 유기 화합물과의 복합체여도 된다. 예를 들어, 유기 실란을 사용하여, 알루미늄 화합물을 수식하여 얻어지는 유기／무기 복합체, 폴리머를 흡착한 알루미늄 화합물 복합체 등이어도 호적하게 사용할 수 있다. 이들 복합체를 사용하는 경우, 유기 화합물의 함유율로서는, 특별히 한정되지 않고, 판상 알루미나 입자를 효율적으로 제조할 수 있는 관점에서, 상기 함유율은, 바람직하게는 60질량％ 이하이고, 보다 바람직하게는 30질량％ 이하이다.

(형상 제어제)

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자를 형성하기 위해, 형상 제어제를 사용할 수 있다. 형상 제어제는, 몰리브덴 화합물의 존재 하에서, 알루미나 화합물의 소성에 의한, 알루미나의 판상 결정 성장에 중요한 역할을 한다.

형상 제어제의 존재 상태는, 특별히 한정되지 않고, 형상 제어제와 알루미늄 화합물의 물리적 혼합물, 형상 제어제가 알루미늄 화합물의 표면 또는 내부에 균일하게 존재하는 또는 국재(局在)하는 복합체 등을 바람직하게 사용할 수 있다.

또한, 형상 제어제가 알루미늄 화합물에 첨가되어도 되고, 알루미늄 화합물 중에 불순물로서 포함되어도 된다.

형상 제어제는 판상 결정 성장에 중요한 역할을 한다. 통상적으로 행해지는 산화몰리브덴 플럭스법에서는, 산화몰리브덴이 알루미늄 화합물과 반응하여, 몰리브덴산알루미늄을 형성하고, 그 후, 몰리브덴산알루미늄의 분해 과정에서, 화학 포텐셜의 변화가 결정화의 구동력이 되어, 자형 (113)면이 성장하여 육각 양추형(hexagonal bipyramid-type) 다면체 입자를 형성한다. 본 실시 형태의 제조 방법에 있어서, α-알루미나 성장 과정에서 형상 제어제가 입자의 표면 부근에 국재하므로, 자형 (113)면의 성장을 현저히 억제하고, 결과적으로, 면 방향으로의 결정 배향의 성장이 비교적 빨라지고, (001)면 또는 (006)면이 성장하여 판상 형태를 형성할 수 있다. α-결정화율이 높고 몰리브덴을 함유하는 판상 알루미나 입자는, 플럭스제로서 몰리브덴 화합물을 사용함으로써 보다 용이하게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 메커니즘은 단지 추측일 뿐이며, 상기 메커니즘과는 다른 메커니즘을 통해 본 발명의 효과를 얻을지라도 그 메커니즘은 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

상기 형상 제어제의 종류에 관해서는, 보다 애스펙트비가 높고, 보다 분산성이 우수하고, 보다 생산성이 우수한 판상 알루미나 입자를 제조 가능한 점에서, 규소, 규소 화합물, 및 게르마늄 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 규소 또는 규소 화합물과 게르마늄 화합물을 조합하여 사용할 수 있다. 형상 제어제에 관해서는, 규소 또는 규소 원소를 함유하는 규소 화합물이, 뮬라이트의 Si 공급원으로 작용하여 뮬라이트를 효율적으로 생성하기 때문에, 바람직하게 사용된다. 또한, 형상 제어제에 관해서는, 게르마늄 화합물이, 규소 또는 규소 화합물을 사용한 경우에 비해 애스펙트비가 더 높고 입경이 더 큰 판상 알루미나 입자를 생성할 수 있기 때문에, 바람직하게 사용된다.

형상 제어제로서 규소 또는 규소 화합물을 사용하는 상기 플럭스법에 따르면, 표층에 뮬라이트를 포함하는 판상 알루미나 입자를 용이하게 제조하는 것이 가능하다.

원료 게르마늄 화합물을 형상 제어제로 사용하는 상기 플럭스법에 따르면, 게르마늄 또는 게르마늄 화합물을 함유하는 판상 알루미나 입자를 용이하게 제조할 수 있다.

·규소 또는 규소 화합물

규소 또는 규소 원소를 포함하는 규소 화합물로서는, 특별히 한정되지 않고, 공지의 것이 사용될 수 있다. 규소 또는 규소 원소를 포함하는 규소 화합물의 구체예로서는, 금속 규소, 유기 실란, 규소 수지, 규소 미립자, 실리카겔, 메조포러스 실리카, SiC, 뮬라이트 등의 인공 합성 규소 화합물; 바이오 실리카 등의 천연 규소 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중, 조성물을 더 균일하게 형성하여, 알루미늄 화합물과 혼합할 수 있는 관점에서, 유기 실란, 규소 수지, 규소 미립자를 사용하는 것이 바람직하다. 규소 또는 규소 원소를 포함하는 규소 화합물은, 단독으로 사용해도, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 또한, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 형상 제어제는 다른 형상 제어제와 병용할 수 있다.

규소 또는 규소 원소를 포함하는 규소 화합물의 형상은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 구상 구조, 무정형, 애스펙트비가 높은 구조(예를 들어, 와이어, 섬유, 리본, 튜브 등), 시트 등을 바람직하게 사용할 수 있다.

·게르마늄 화합물

형상 제어제로서 사용되는 원료 게르마늄 화합물은, 특별히 한정되지 않고, 공지된 게르마늄 화합물을 사용할 수 있다. 원료 게르마늄 화합물의 구체예로서는, 금속 게르마늄, 이산화게르마늄, 일산화게르마늄, 사염화게르마늄, Ge-C 결합을 갖는 유기 게르마늄 화합물 등을 들 수 있다. 원료 게르마늄 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 또한, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 형상 제어제는 다른 형상 제어제와 병용할 수 있다.

원료 게르마늄 화합물의 형상은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 구상 구조, 무정형, 애스펙트비가 높은 구조(예를 들어, 와이어, 섬유, 리본, 튜브 등), 시트 등을 바람직하게 사용할 수 있다.

(몰리브덴 화합물)

후술하는 바와 같이, 몰리브덴 화합물은, 알루미나의 α 결정 성장에서 플럭스제로서 기능한다.

몰리브덴 화합물은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 산화몰리브덴, 금속 몰리브덴과 산소의 결합에 의해 형성되는 산 라디칼 음이온(MoO_x ^n-)을 함유하는 화합물을 들 수 있다.

산 라디칼 음이온(MoO_x ^n-)을 함유하는 화합물은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 몰리브덴산염, 몰리브덴산나트륨, 몰리브덴산칼륨, 몰리브덴산리튬, H₃PMo₁₂O₄₀, H₃SiMo₁₂O₄₀, NH₄Mo₇O₁₂, 이황화몰리브덴 등을 들 수 있다.

상기 몰리브덴 화합물은 규소를 함유할 수 있다. 이 경우, 규소를 함유한 몰리브덴 화합물은 플럭스제와 형상 제어제의 양쪽의 역할을 한다.

상기 몰리브덴 화합물 중, 승화 용이성 및 비용면에서, 산화몰리브덴이 바람직하게 사용된다. 또한, 상기 몰리브덴 화합물은 단독으로 또는 그 2종 이상을 조합해서 사용될 수 있다.

또한, 몰리브덴산칼륨(K₂Mo_nO_3n+1, n=1∼3)은 칼륨을 함유하기 때문에, 후술하는 칼륨 화합물로서의 기능도 갖는다. 본 실시 형태에 따른 제조 방법에 있어서, 플럭스제로서 몰리브덴산칼륨을 사용하는 것은, 플럭스제로서 몰리브덴 화합물과 칼륨 화합물을 사용하는 것과 마찬가지이다.

(칼륨 화합물)

형상 제어제와 함께 칼륨 화합물을 추가로 사용해도 된다.

칼륨 화합물은, 특별히 한정되지 않고, 염화칼륨, 아염소산칼륨, 염소산칼륨, 황산칼륨, 황산수소칼륨, 아황산칼륨, 아황산수소칼륨, 질산칼륨, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 아세트산칼륨, 산화칼륨, 브롬화칼륨, 브롬산칼륨, 수산화칼륨, 규산칼륨, 인산칼륨, 인산수소칼륨, 황화칼륨, 황화수소칼륨, 몰리브덴산칼륨, 텅스텐산칼륨 등을 들 수 있다. 이때, 칼륨 화합물은 몰리브덴 화합물과 마찬가지로 이성질체를 포함한다. 이들 중, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 산화칼륨, 수산화칼륨, 염화칼륨, 황산칼륨, 몰리브덴산칼륨이 바람직하게 사용되고, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 염화칼륨, 황산칼륨, 몰리브덴산칼륨이 보다 바람직하게 사용된다.

칼륨 화합물은 단독으로 또는 그 2종 이상을 조합해서 사용될 수 있다.

칼륨 화합물은 알루미나의 표층에서 뮬라이트의 효율적인 형성에 기여한다. 또한, 칼륨 화합물은 알루미나 표층에서 게르마늄을 함유하는 층의 효율적인 형성에 기여한다.

또한, 칼륨 화합물은 몰리브덴 화합물과 함께 플럭스제로 사용되는 것이 바람직하다.

상기 화합물 중, 몰리브덴산칼륨은 몰리브덴을 함유하기 때문에, 상기 몰리브덴 화합물로서의 기능을 갖는다. 플럭스제로서 몰리브덴산칼륨을 사용한 경우, 플럭스제로서 몰리브덴 화합물 및 칼륨 화합물을 사용한 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

소성 중 승온 과정의 반응으로 원료를 제조 또는 생성할 때 사용되는 칼륨 화합물로서, 수용성 칼륨 화합물, 예를 들어, 몰리브덴산칼륨은 소성 온도 범위에서도 기화되지 않고 소성 후 세정하여 용이하게 회수할 수 있다. 따라서, 소성로 외부로 방출되는 몰리브덴 화합물의 양도 감소되고, 생산 비용도 현저하게 절감될 수 있다.

플럭스제로서 몰리브덴 화합물 및 칼륨 화합물을 사용하는 경우, 칼륨 화합물의 칼륨 원소에 대한 몰리브덴 화합물의 몰리브덴 원소의 몰비(몰리브덴 원소/칼륨 원소)는, 생산 비용을 더욱 절감할 수 있기 때문에, 바람직하게는 5 이하이고, 보다 바람직하게는 0.01∼3이고, 가장 바람직하게는 0.5∼1.5이다. 몰비(몰리브덴 원소/칼륨 원소)가 상기 범위 내인 경우, 큰 입경을 갖는 판상 알루미나 입자를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.

(금속 화합물)

후술하는 바와 같이, 금속 화합물은 알루미나의 결정 성장을 촉진하는 기능을 갖는다. 금속 화합물은 소성 중에 원하는 대로 사용할 수 있다. 여기서, 금속 화합물은 α-알루미나의 결정 성장 촉진을 위해 사용되기 때문에, 금속 화합물은 본 발명에 따른 판상 알루미나 입자를 제조하기 위한 필수 구성은 아니다.

상기 금속 화합물은, 특별히 한정되지 않고, 바람직하게는 II족 금속 화합물 및 III족 금속 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함한다.

II족 금속 화합물의 예로서는, 마그네슘 화합물, 칼슘 화합물, 스트론튬 화합물, 및 바륨 화합물을 들 수 있다.

III족 금속 화합물의 예로서는, 스칸듐 화합물, 이트륨 화합물, 란탄 화합물, 및 세륨 화합물을 들 수 있다.

여기서, 상기 금속 화합물이란 금속 원소의 산화물, 수산화물, 탄산염, 및 염화물을 말한다. 예를 들어, 이트륨 화합물의 경우, 산화이트륨(Y₂O₃), 수산화이트륨, 및 탄산이트륨을 들 수 있다. 이들 중, 금속 화합물은 금속 원소의 산화물인 것이 바람직하다. 여기서, 이러한 금속 화합물은 이성질체를 포함한다.

이들 중, 제3 주기 원소의 금속 화합물, 제4 주기 원소의 금속 화합물, 제5 주기 원소의 금속 화합물, 또는 제6 주기 원소의 금속 화합물이 바람직하고, 제4 주기 원소의 금속 화합물 또는 제5 주기 원소의 금속 화합물이 보다 바람직하고, 제5 주기 원소의 금속 화합물이 가장 바람직하다. 구체적으로는, 마그네슘 화합물, 칼슘 화합물, 이트륨 화합물, 또는 란탄 화합물이 바람직하게 사용되며, 마그네슘 화합물, 칼슘 화합물, 또는 이트륨 화합물이 보다 바람직하게 사용되며, 이트륨 화합물이 특히 바람직하게 사용된다.

금속 화합물의 첨가량은, 알루미늄 화합물 중의 알루미늄 원자의 질량 환산값에 대하여, 바람직하게는 0.02∼20질량%이고, 보다 바람직하게는 0.1∼20질량%이다. 금속 화합물의 첨가량이 0.02질량% 이상인 경우, 몰리브덴을 함유하는 α-알루미나의 결정 성장이 적절하게 진행될 수 있기 때문에 바람직하다. 한편, 금속 화합물의 첨가량이 20질량% 이하인 경우, 금속 화합물 유래의 불순물이 적은 판상 알루미나 입자를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.

[이트륨]

알루미늄 화합물이 금속 화합물인 이트륨 화합물의 존재 하에서, 소성되는 경우, 이 소성 공정에서 결정 성장이 보다 적절하게 진행되어, α-알루미나 및 수용성 이트륨 화합물이 생성된다. 이 경우, 수용성 이트륨 화합물은, 판상 알루미나 입자로서의 α-알루미나의 표면 상에 국재하기 쉽기 때문에, 필요에 따라 물, 알칼리수, 이들을 가온한 액체 등으로 세정을 행하여, 판상 알루미나 입자로부터 이트륨 화합물을 제거할 수 있다.

상기 알루미늄 화합물, 몰리브덴 화합물, 규소 또는 규소 화합물, 게르마늄 화합물, 칼륨 화합물 등의 사용량은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 원료의 총량을 산화물 환산으로 100질량%로 하는 경우, 다음의 혼합물을 소성해도 된다.

1) 다음을 혼합한 혼합물

Al₂O₃ 환산으로, 바람직하게는 50질량% 이상의 알루미늄 화합물, 보다 바람직하게는 70질량% 이상 99질량% 이하의 알루미늄 화합물, 가장 바람직하게는 80질량% 이상 94.5질량% 이하의 알루미늄 화합물,

MoO₃ 환산으로, 바람직하게는 40질량% 이하의 몰리브덴 화합물, 보다 바람직하게는 0.5질량% 이상 20질량% 이하의 몰리브덴 화합물, 가장 바람직하게는 1질량% 이상 7질량% 이하의 몰리브덴 화합물, 및

SiO₂ 환산 또는 GeO₂ 환산으로, 바람직하게는 0.1질량% 이상 10질량% 이하의 규소, 규소 화합물 또는 게르마늄 화합물, 보다 바람직하게는 0.5질량% 이상 7질량% 미만의 규소, 규소 화합물 또는 게르마늄 화합물, 가장 바람직하게는 0.8질량% 이상 4질량% 이하의 규소, 규소 화합물 또는 게르마늄 화합물.

보다 큰 입경을 갖는 판상 알루미나 입자를 얻기 위해서는, 상기 혼합물에 있어서, MoO₃ 환산으로, 바람직하게는 7질량% 이상 40질량% 이하의 몰리브덴 화합물을 사용하고, 보다 바람직하게는 9질량% 이상 30질량% 이하의 몰리브덴 화합물을 사용하고, 가장 바람직하게는 10질량% 이상 17질량% 이하의 몰리브덴 화합물을 사용한다.

보다 큰 입경을 갖는 판상 알루미나 입자를 얻기 위해서는, 상기 혼합물에 있어서, SiO₂ 환산 및/또는 GeO₂ 환산으로, 바람직하게는 0.4질량% 이상 10질량% 미만, 보다 바람직하게는 0.5 질량% 이상 10질량% 이하, 특히 바람직하게는 1질량% 이상 3질량% 이하의 규소, 규소 화합물 및/또는 게르마늄 화합물이 사용된다.

형상 제어제 중의 규소, 규소 화합물 및/또는 게르마늄 화합물은, 규소 또는 규소 화합물이어도 되고, 게르마늄 화합물이어도 된다.

형상 제어제에 관해서는, 규소 또는 규소 화합물을 단독으로 사용해도 되고, 게르마늄 화합물을 단독으로 사용해도 되거나, 규소 또는 규소 화합물과 게르마늄 화합물의 조합을 사용해도 된다.

게르마늄 화합물을 형상 제어제로서 사용하는 경우, 원료의 총량을 산화물 환산으로 100질량%로 했을 때, GeO₂ 환산으로, 바람직하게는 0.4질량% 이상 1.5질량% 미만, 더 바람직하게는 0.7질량% 이상 1.2질량% 이하의 게르마늄 화합물을 혼합물에 첨가할 수 있다.

상기 원료가 첨가되는(질량%) 조건은, 원료별로 적의 조합할 수 있으며, 첨가되는 각 원료의 하한값과 상한값(질량%)도 적의 조합할 수 있다.

상기 범위 내의 다양한 화합물을 사용하는 경우, (006/113)비의 값을 만족시키고 휘도가 우수한 판상 알루미나 입자를 용이하게 제조할 수 있다.

혼합물이 상기 칼륨 화합물을 더 포함하는 경우, 칼륨 화합물의 사용량은 특별히 한정되지 않는다. 여기서, 원료의 총량을 산화물 환산으로 100질량%로 했을 때, K₂O 환산으로, 바람직하게는 5질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.01질량% 이상 3질량% 이하, 가장 바람직하게는 0.05질량% 이상 1질량% 이하의 칼륨 화합물을 첨가할 수 있다.

칼륨 화합물을 사용하는 경우, 몰리브덴 화합물과의 반응에 의해 생성되는 몰리브덴산칼륨은, Si 확산 효과를 발휘하여 판상 알루미나 입자 표면 상의 뮬라이트 형성의 촉진에 기여한다고 생각된다.

마찬가지로, 칼륨 화합물을 사용하는 경우, 몰리브덴 화합물과의 반응에 의해 생성되는 몰리브덴산칼륨은, 원료 게르마늄 확산 효과를 발휘하여 판상 알루미나 입자의 표면 상의 게르마늄 또는 게르마늄 화합물 형성의 촉진에 기여한다고 생각된다.

소성 중 승온 과정의 반응으로 원료를 제조 또는 생성할 때 사용되는 칼륨 화합물로서, 수용성 칼륨 화합물, 예를 들어, 몰리브덴산칼륨은 소성 온도 범위에서도 기화되지 않고 소성 후 세정하여 용이하게 회수할 수 있다. 따라서, 소성로 외부로 방출되는 몰리브덴 화합물의 양도 감소되고, 생산 비용도 현저하게 절감될 수 있다.

플럭스법에서는, 플럭스제로서 몰리브덴 화합물 및 칼륨 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

여기서, 몰리브덴 및 칼륨을 플럭스제로 함유하는 화합물은, 예를 들어, 더 저렴하고 입수가 용이한 원료로서 몰리브덴 화합물 및 칼륨 화합물을 사용하는 소성 과정에서 제조될 수 있다. 여기서, 플럭스제로 몰리브덴 화합물과 칼륨 화합물을 사용하는 경우와 플럭스제로 몰리브덴과 칼륨을 함유하는 화합물을 사용하는 경우 모두, 플럭스제로 몰리브덴 화합물과 칼륨 화합물을 사용하는 예로서 기술한다.

보다 큰 입경을 갖는 판상 알루미나 입자를 얻기 위해서는, 상기 알루미늄 화합물, 몰리브덴 화합물, 칼륨 화합물, 및 규소 또는 규소 화합물의 사용량을, 원료의 총량을 산화물 환산으로 100질량%로 했을 때, 다음과 같이 하는 것이 바람직할 수 있다.

2) 알루미늄 화합물을 Al₂O₃ 환산으로 10질량% 이상, 몰리브덴 화합물을 MoO₃ 환산으로 20질량% 이상, 칼륨 화합물을 K₂O 환산으로 1질량% 이상, 규소 또는 규소 화합물을 SiO₂ 환산으로 1질량% 미만 혼합하는 혼합물.

원료의 총량을 산화물 환산으로 100질량%로 했을 때, 육각 판상 알루미나의 양을 더욱 증가시킬 수 있는 관점에서, 보다 바람직하게는 다음의 혼합물을 사용할 수 있다.

3) 알루미늄 화합물을 Al₂O₃ 환산으로 20질량% 이상 70질량% 이하, 몰리브덴 화합물을 MoO₃ 환산으로 30질량% 이상 80질량% 이하, 칼륨 화합물을 K₂O 환산으로 5질량% 이상 30질량% 이하, 규소 또는 규소 화합물을 SiO₂ 환산으로 0.001질량% 이상 0.3질량% 이하 혼합하는 혼합물.

원료의 총량을 산화물 환산으로 100질량%로 했을 때, 육각 판상 알루미나의 양을 더욱 증가시킬 수 있는 관점에서, 가장 바람직하게는 다음의 혼합물을 사용할 수 있다.

4) 알루미늄 화합물을 Al₂O₃ 환산으로 25질량% 이상 40질량% 이하, 몰리브덴 화합물을 MoO₃ 환산으로 45질량% 이상 70질량% 이하, 칼륨 화합물을 K₂O 환산으로 10질량% 이상 20질량% 이하, 규소 또는 규소 화합물을 SiO₂ 환산으로 0.01질량% 이상 0.1질량% 이하 혼합한 혼합물.

결정 성장이 보다 적절하게 진행되고 육각 판상 알루미나의 양을 최대화하기 위해, 특히 바람직하게는 다음의 혼합물을 사용할 수 있다.

5) 원료의 총량을 산화물 환산으로 100질량%로 했을 때, 알루미늄 화합물을 Al₂O₃ 환산으로 35질량% 이상 40질량% 이하, 몰리브덴 화합물을 MoO₃ 환산으로 45질량% 이상 65질량% 이하, 칼륨 화합물을 K₂O 환산으로 10질량% 이상 20질량% 이하, 및 규소 또는 규소 화합물을 SiO₂ 환산으로 0.02질량% 이상 0.08질량% 이하 혼합한 혼합물.

상기 범위 내의 다양한 화합물을 첨가하는 경우, 판상 형상이며, 큰 입경 및 우수한 휘도를 갖는 판상 알루미나 입자를 제조할 수 있다. 특히, 몰리브덴 사용량을 늘리고 실리콘 사용량을 어느 정도 줄임으로써, 입경 및 결정자 크기가 더 큰 육각 판상 알루미나 입자를 용이하게 얻을 수 있다. 상기 보다 바람직한 범위 내의 다양한 화합물을 첨가하는 경우, 육각 판상의 알루미나 입자를 용이하게 얻을 수 있고, 그 함유량을 더욱 높일 수 있어, 얻어지는 알루미나 입자가 우수한 휘도를 갖는 경향이 있다.

혼합물이 상기 이트륨 화합물을 더 포함하는 경우, 이트륨 화합물의 사용량은 특별히 한정되지 않는다. 여기서, 원료의 총량을 산화물 환산으로 100질량%로 했을 때, Y₂O₃ 환산으로, 바람직하게는 5질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.01질량% 이상 3질량% 이하의 이트륨 화합물을 첨가할 수 있다. 보다 적절하게 결정 성장을 진행시키기 위해서는, 원료의 총량을 산화물 환산으로 100질량%로 했을 때, Y₂O₃ 환산으로, 보다 바람직하게는 0.1질량% 이상 1질량% 이하의 이트륨 화합물을 첨가할 수 있다.

상기 원료의 사용량의 수치 범위는 그 총함유량이 100질량%를 넘지 않는 한, 적절하게 조합할 수 있다.

[소성 공정]

소성 공정는 몰리브덴 화합물 및 형상 제어제의 존재 하에서, 알루미늄 화합물을 소성하는 공정이다. 소성 공정는 혼합 공정에서 얻어진 혼합물을 소성하는 공정이어도 된다.

판상 알루미나 입자는, 예를 들어, 몰리브덴 화합물 및 형상 제어제의 존재 하에서, 알루미늄 화합물을 소성함으로써 얻을 수 있다. 상기한 바와 같이, 이 제조 방법을 플럭스법이라고 한다.

플럭스법은 용액법으로 분류된다. 플럭스법이란, 보다 상세하게는, 결정-플럭스 2성분계 상태도가 공융형(共融型)을 나타내는 것을 이용한 결정 성장의 방법이다. 플럭스법의 메커니즘은 다음과 같이 추측된다. 즉, 용질 및 플럭스의 혼합물을 가열할 때, 용질 및 플럭스는 액상이 된다. 이때, 플럭스는 융제(融劑)이기 때문에, 환언하면, 용질-플럭스 2성분계 상태도가 공융형을 나타내기 때문에, 용질은, 상기 용질의 융점보다도 낮은 온도에서 용융하고, 액상을 구성하게 된다. 이 상태에서 플럭스를 증발시키는 경우, 플럭스의 농도는 저하하고, 환언하면, 플럭스에 의한 상기 용질의 융점 저하 효과가 저감하고, 플럭스의 증발이 구동력이 되어, 용질의 결정 성장이 일어난다(플럭스 증발법). 용질 및 플럭스는 액상을 냉각함으로써도 용질의 결정 성장을 일으킬 수 있다(서냉법(徐冷法)).

플럭스법은, 융점보다도 훨씬 낮은 온도에서 결정 성장을 일으킬 수 있고, 결정 구조를 정밀하게 제어할 수 있고, 자형면을 갖는 다면체 결정을 형성할 수 있는 등의 메리트를 갖는다.

플럭스로서 몰리브덴 화합물을 사용한 플럭스법에 의한 α-알루미나 입자의 제조에 관해서는, 그 메커니즘이 명확하지는 않지만, 예를 들어, 다음와 같은 메커니즘에 의한 것이라고 추측된다. 즉, 몰리브덴 화합물의 존재 하에서, 알루미늄 화합물을 소성하는 경우, 우선, 몰리브덴산알루미늄이 형성된다. 이때, 상기 몰리브덴산알루미늄은, 상기 설명으로부터도 이해되는 바와 같이, 알루미나의 융점보다 저온에서 α-알루미나 결정을 성장시킨다. 또한, 예를 들어, 몰리브덴산알루미늄의 분해, 플럭스의 증발 등을 거쳐, 결정 성장을 가속화함으로써, 알루미나 입자를 얻을 수 있다. 즉, 몰리브덴 화합물이 플럭스로서 기능하고, 몰리브덴산알루미늄 중간체를 경유하여 α-알루미나 입자가 제조되는 것이다.

플럭스로서 칼륨 화합물을 더 사용했을 경우의, 플럭스법에 의한 α-알루미나 입자의 제조에 관해서는, 그 메커니즘은 명확하지는 않지만, 예를 들어, 다음와 같이 추측된다. 우선, 몰리브덴 화합물과 알루미늄 화합물이 서로 반응하여 몰리브덴산알루미늄을 형성한다. 또한, 예를 들어, 몰리브덴산알루미늄이 분해하여 산화몰리브덴과 알루미나가 되고, 동시에, 분해에 의해 얻어진 산화몰리브덴을 포함하는 몰리브덴 화합물은, 칼륨 화합물과 반응하여 몰리브덴산칼륨을 형성한다. 상기 몰리브덴산칼륨을 포함하는 몰리브덴 화합물의 존재 하에서, 알루미나 결정이 성장함으로써, 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자를 얻을 수 있다.

플럭스법에 의해, (006/113)비의 값을 만족하고, 휘도가 우수한 판상 알루미나 입자를 제조할 수 있다.

소성의 방법은, 특별히 한정되지 않고, 공지 관용의 방법으로 행할 수 있다. 소성 온도가 700℃를 초과하는 경우, 알루미늄 화합물과 몰리브덴 화합물이 반응하여, 몰리브덴산알루미늄을 형성한다. 또한, 소성 온도가 900℃ 이상에 도달하는 경우, 몰리브덴산알루미늄이 분해하고, 형상 제어제의 작용으로 판상 알루미나 입자를 형성한다. 또한, 판상 알루미나 입자에서는, 몰리브덴산알루미늄이 분해함으로써, 알루미나와 산화몰리브덴이 될 때, 몰리브덴 화합물이 산화알루미늄 입자 내에 도입되는 것으로 생각된다.

또한, 소성 온도가 900℃ 이상에 도달하는 경우, 몰리브덴산알루미늄의 분해에 의해 얻어지는 몰리브덴 화합물(예를 들어, 삼산화몰리브덴)이 칼륨 화합물과 반응하여, 몰리브덴산칼륨을 형성하는 것으로 생각된다.

또한, 소성 온도가 1000℃ 이상에 도달하는 경우, 몰리브덴의 존재 하에서, 판상 알루미나 입자의 결정 성장과 함께, 판상 알루미나 입자 표면 상의 Al₂O₃과 SiO₂가 반응하여, 고효율로 뮬라이트를 형성하는 것으로 생각된다.

마찬가지로, 소성 온도가 1000℃ 이상에 도달하는 경우, 몰리브덴의 존재 하에서, 판상 알루미나 입자의 결정 성장과 함께, 판상 알루미나 입자 표면 상의 Al₂O₃과 Ge 화합물이 반응하여, 이산화게르마늄 또는 Ge-O-Al 등을 갖는 화합물을 고효율로 형성하는 것으로 생각된다.

또한, 소성 중, 알루미늄 화합물과, 형상 제어제와, 몰리브덴 화합물의 상태는, 특별히 한정되지 않고, 몰리브덴 화합물 및 형상 제어제가 알루미늄 화합물에 작용할 수 있는 동일한 공간에 존재하면 된다. 구체적으로는, 몰리브덴 화합물과 형상 제어제와 알루미늄 화합물의 혼합은, 몰리브덴 화합물과 형상 제어제와 알루미늄 화합물의 분말을 혼합하는 단순 혼합, 그라인더, 믹서 등을 사용한 기계적 혼합, 유발(乳鉢) 등을 사용한 혼합이어도 되고, 건식 상태, 습식 상태에서의 혼합이어도 된다.

소성 온도의 조건은, 특별히 한정되지 않고, (006/113)비의 값, 목적으로 하는 판상 알루미나 입자의 평균 입경, 애스펙트비, 뮬라이트의 형성, 종완화시간 T₁의 값, 분산성 등에 의해 적의 결정된다. 일반적으로, 소성 온도에 관해서는, 피크 온도는, 몰리브덴산알루미늄(Al₂(MoO₄)₃)의 분해 온도인 900℃ 이상이 바람직하고, 뮬라이트 또는 게르마늄 화합물이 고효율로 형성되는 1000℃ 이상이 보다 바람직하고, 종완화시간 T₁이 5초 이상(고결정성)인 판상 알루미나 입자를 쉽게 얻을 수 있는 1,200℃ 이상이 더 바람직하다.

일반적으로, 소성 후에 얻어지는 α-알루미나의 형상을 제어하고자 하는 경우, α-알루미나의 융점에 가까운 2000℃ 이상의 고온 소성을 행할 필요가 있지만, 소성로에 부하나 연료 비용의 점에서, 산업상 이용에 있어서 큰 과제가 있다.

본 실시 형태의 제조 방법은, 2000℃를 초과하는 고온에서도 실시 가능하지만, 1600℃ 이하와 같은 α-알루미나의 융점보다 훨씬 낮은 온도에서도, 전구체의 형상에 상관없이, α결정화율이 높고 애스펙트비가 높은 판상 형상인 α-알루미나 입자를 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 최고 소성 온도가 900∼1600℃인 조건이어도, 애스펙트비가 높고, α결정화율이 90％ 이상인 판상 알루미나 입자의 형성을 저비용으로 효율적으로 행할 수 있다. 최고 온도 950∼1500℃에서의 소성이 보다 바람직하고, 최고 온도 1000∼1400℃에서의 소성이 더 바람직하고, 최고 온도 1200∼1400℃에서의 소성이 가장 바람직하다.

소성 시간에 관해서는, 소정 최고 온도까지의 승온 시간을 15분∼10시간의 범위에서 행하고, 소성 최고 온도에 있어서의 유지 시간을 5분∼30시간의 범위에서 행하는 것이 바람직하다. 판상 알루미나 입자의 형성을 효율적으로 행하기 위해서는, 10분∼15시간 정도의 소성 유지 시간인 것이 보다 바람직하다.

최고 온도 1000∼1400℃, 소성 유지 시간 10분∼15시간의 조건을 선택하는 경우, 치밀한 α 결정형의 다각 판상 알루미나 입자가 부착하기 어려워, 용이하게 얻어진다.

최고 온도 1200∼1400℃, 소성 유지 시간 10분∼15시간의 조건을 선택하는 경우, 종완화시간 T₁이 5초 이상(고결정성)인 판상 알루미나 입자가 용이하게 얻어진다.

소성의 분위기는, 본 발명의 효과가 얻어지는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 공기나 산소와 같은 산소 함유 분위기나, 질소나 아르곤, 또는 이산화탄소와 같은 불활성 분위기가 바람직하고, 비용을 고려하는 경우, 공기 분위기가 보다 바람직하다.

소성 장치도 반드시 한정되지 않고, 소위 소성로를 사용할 수 있다. 소성로는, 승화한 산화몰리브덴과 반응하지 않는 재질로 구성되어 있는 것이 바람직하고, 또한 산화몰리브덴을 보다 효율적으로 이용하도록, 기밀성이 높은 소성로를 사용하는 것이 바람직하다.

알루미나 입자는, 바람직하게는 몰리브덴 화합물 및 형상 제어제의 존재 하 또는 몰리브덴 화합물, 형상 제어제, 칼륨 화합물 및 금속 산화물의 존재 하에서, 알루미늄 화합물을 소성함으로써 얻어진다.

즉, 알루미나 입자의 바람직한 제조 방법은, 몰리브덴 화합물 및 형상 제어제의 존재 하 또는 몰리브덴 화합물, 형상 제어제 및 칼륨 화합물의 존재 하에서, 알루미늄 화합물을 소성하는 공정(소성 공정)를 포함한다. 바람직하게는, 혼합물은 상기 금속 화합물을 더 함유한다. 금속 화합물에 관해서는, 이트륨 화합물이 바람직하다.

몰리브덴 화합물을 이용한 플럭스법에서는, 산화몰리브덴이 알루미늄 화합물과 반응하여 몰리브덴산알루미늄을 형성하고, 다음으로, 몰리브덴산알루미늄의 분해 과정에서 화학포텐셜의 변화가 결정화의 구동력이 되어, 자형 (113)면이 성장한 육각 양추형 다면체 입자를 형성한다. 그러므로, 형상 제어제가 α-알루미나 성장 과정에서 입자의 표면 부근에 국재하는 경우, 자형 (113)면의 성장을 현저히 억제하고, 결과적으로, 면 방향으로의 결정 배향의 성장이 비교적 빨라지고, (001)면 또는 (006)면이 성장하여 판상 형태를 형성할 수 있다. 따라서, 몰리브덴 화합물을 플럭스제로 사용하는 경우, α-결정화율이 높고 몰리브덴을 함유하는 판상 알루미나 입자를 보다 용이하게 형성할 수 있다.

[냉각 공정]

몰리브덴 화합물 및 칼륨 화합물이 플럭스제로 사용되는 경우, 알루미나 입자의 제조 방법은 냉각 공정를 포함해도 된다. 냉각 공정는, 소성 공정에서 결정 성장한 알루미나를 냉각하는 공정이다. 보다 구체적으로는, 소성 공정에서 얻어진 알루미나 및 액상의 플럭스제를 포함하는 조성물을 냉각시키는 공정이다.

냉각 속도는, 특별히 한정되지 않고, 1∼1,000℃/시간이 바람직하고, 5∼500℃/시간이 보다 바람직하며, 50∼100℃/시간이 가장 바람직하다. 냉각 속도가 1℃/시간 이상인 경우, 제조 시간을 단축할 수 있어 바람직하다. 한편, 냉각속도가 1,000℃/시간 이하인 경우, 열충격에 의해 소성 용기가 파손되기 어렵고 장기간 사용할 수 있어 바람직하다.

냉각 방법은, 특별히 한정되지 않고, 자연 냉각하거나, 냉각 장치를 사용해도 된다.

[후처리 공정]

본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자의 제조 방법은 후처리 공정를 포함해도 된다. 후처리 공정는, 판상 알루미나 입자를 위한 후처리 공정로서, 플럭스제를 제거하는 공정이다. 후처리 공정는, 상기 소성 공정 후에 행해도 되고, 상기 냉각 공정 후에 행해도 되고, 소성 공정 및 냉각 공정 후에 행해도 된다. 또한, 필요에 따라, 이 공정를 2회 이상 반복해도 된다.

후처리 방법의 예로서는, 세정 및 고온 처리를 들 수 있다. 이들은 조합하여 행할 수 있다.

세정 방법은, 특별히 한정되지 않고, 물, 암모니아 수용액, 수산화나트륨 수용액, 또는 산성 수용액으로 세정함으로써 플럭스를 제거할 수 있다.

이 경우, 사용되는 물, 암모니아 수용액, 수산화나트륨 수용액 또는 산성 수용액의 농도 및 양, 세정부(washing part), 세정 시간 등을 적절하게 변경함으로써, 몰리브덴의 양을 제어할 수 있다.

또한, 고온 처리 방법의 예로서는, 플럭스의 승화점 또는 비점 이상으로 승온하는 방법을 들 수 있다.

[분쇄 공정]

소성물은, 판상 알루미나 입자가 부착하여, 본 발명에 호적한 입경의 범위를 만족시키지 않을 경우가 있다. 따라서, 판상 알루미나 입자는, 필요에 따라, 본 발명에 호적한 입경의 범위를 만족시키도록 분쇄해도 된다.

소성물의 분쇄의 방법은, 특별히 한정되지 않고, 볼 밀, 조크러셔(jaw crusher), 제트 밀, 디스크 밀, 스펙트로밀, 그라인더, 믹서 밀 등의 종래 공지의 분쇄 방법을 적용할 수 있다.

[분급 공정]

판상 알루미나 입자는, 평균 입경을 조정하고, 분말의 유동성을 향상하기 위해, 또는 매트릭스를 형성하기 위한 바인더에 배합했을 때의 점도 상승을 억제하기 위해, 분급 처리되는 것이 바람직하다. "분급 처리"란, 입자의 크기에 따라 입자를 그룹별로 분류하는 조작을 말한다.

분급은 습식, 건식 중 어느 것이어도 되지만, 생산성의 관점에서는, 건식 분급이 바람직하다. 건식 분급의 예로서는, 체에 의한 분급 뿐 아니라, 원심력과 유체 항력의 차이에 의해 분급하는 풍력 분급을 들 수 있지만, 분급 정밀도의 관점에서는, 풍력 분급이 바람직하고, 코안다 효과(Coanda effect)를 이용한 기류 분급기, 선회 기류식 분급기, 강제 와류 원심식 분급기, 또는 반자유 와류 원심식 분급기 등의 분급기를 사용하여 행할 수 있다.

상기 분쇄 과정이나 분급 과정은, 유기 화합물층 형성 공정의 전후를 포함하여, 필요에 따라, 임의의 공정에서 행할 수 있다. 예를 들어, 분쇄나 분급의 유무나 그들의 조건 선정에 의해, 얻어지는 판상 알루미나 입자의 평균 입경을 조정할 수 있다.

본 실시 형태의 판상 알루미나 입자 또는 본 실시 형태의 제조 방법에 의해 얻는 판상 알루미나 입자는, 응집이 적은 것 또는 응집하고 있지 않은 것이, 본래의 성질을 발휘하기 쉽고, 피분산 매체에 분산된 상태에서 사용할 경우에 있어서, 취급성 및 분산성이 더 향상되기 때문에, 바람직하다. 판상 알루미나 입자의 제조 방법에 있어서는, 상술한 분쇄 과정이나 분급 과정을 행하지 않고도, 응집이 적은 것 또는 응집하고 있지 않은 것이 얻어지면, 상기 공정를 행할 필요도 없고, 목적이 우수한 성질을 갖는 판상 알루미나를, 높은 생산성으로 제조할 수 있기 때문에, 바람직하다.

[무기 피복부 형성 공정]

다음으로, 상기에서 얻어진 판상 알루미나 입자의 표면 상에 무기 피복부를 형성한다. 본 실시 형태에서, 산화물로 이루어진 무기 피복부가 형성될 수 있다. 층 형성 방법은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 액상법, 기상법을 들 수 있다.

무기 피복부를 형성하기 위한 무기 화학종으로서는, 상술한 것 중 임의의 것을 사용할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 무기종은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 알루미나 입자의 표면 상에 금속 산화물 피막을 형성하는 방법은, 알루미나 입자의 액상 매질 분산액을 금속 산화물 자체 또는 이의 분산액과 혼합하는 공정를 포함해도 된다. 필요에 따라, 추가 여과 및 건조를 행할 수 있다. 또한, 알루미나 입자와 금속 산화물 사이의 상호작용을 증가시키는 점, 더 높은 피복 특성을 얻는 점, 보다 균일한 무기 피복부를 얻는 점, 및 얻어진 무기 피복부가 알루미나 입자로부터 박리되는 것을 방지하는 점 등의 특히 뛰어난 특성을 얻기 위해서, 알루미나 입자 표면 상에 금속 산화물 피복을 형성하는 방법은, 바람직하게는 액체 매질에 용해성을 가지며 금속 산화물의 전구체에 상응하는 금속 무기염 용액을 알루미나 입자 또는 이의 액체 매질 분산액과 혼합하는 공정, 용해된 분자 금속 무기염을 알루미나 입자와 충분히 접촉시킨 후, 150nm 이하의 미세 금속 무기염을 알루미나 입자 상에 퇴적시키는 공정, 및 금속 무기염을 금속 산화물로 전환시키는 공정를 포함한다. 필요에 따라, 추가 여과 및 건조를 행할 수 있다. 금속 무기염을 금속 산화물로 전환시키는 공정에서, 저온 또는 pH 변화로 인해 금속 무기염을 금속 산화물로 전환시키는 것이 용이하지 않은 경우, 필요에 따라, 소성을 행할 수 있다. 이에 의해, 단순 혼합물에서는 얻을 수 없는, 알루미나 입자와 금속 산화물 사이의 강한 상호작용을 얻을 수 있다. 그리하여, 상술한 특히 뛰어난 특성을 용이하게 얻을 수 있다. 무기 피복부를 형성하는 공정에서의 소성 조건은, 알루미나 입자에 대한 조건을 참조하여 최적의 조건을 적절하게 선택함으로써 채택되어도 된다.

액상법에 관해서는, 예를 들어, 판상 알루미나 입자가 분산된 분산액을 조제하고, 필요에 따라, 분산액의 pH를 조정하고 가열한다. 그 후, 상기 분산액에, 염화티타늄과 같은 금속 염화물을 함유하는 수용액을 적하한다. 이 경우, 알칼리성 수용액으로 pH를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 그 후, 상기 분산액을 일정 시간 교반하고, 여과, 세정, 건조를 거쳐 분말을 얻는다. 따라서, 판상 형태의 알루미나 입자의 표면 상에는, 산화티타늄과 같은 산화물로 이루어진 무기 피복부가 형성된다. 또한, 무기 피복부를 다른 산화물로서 산화철 또는 실리카로 형성해도 된다. 또한, 무기 피복부는 산화티타늄, 산화철 및 실리카 중에서 선택되는 복수의 산화물로 형성될 수 있다.

이 공정에서, 산화물 대신 금속으로 이루어진 무기 피복부를 형성할 수 있다. 이 경우, 무기 피복부는 액상법, 기상법 등에 따라 형성될 수 있으며, 예를 들어, 은, 니켈, 구리, 금 또는 백금 등으로 이루어진 무기 피복부가, 판상 형태의 알루미나 입자 표면 상에 형성된다. 또한, 은, 니켈, 구리, 금 및 백금 중에서 선택되는 복수의 금속으로 이루어진 무기 피복부를 형성해도 된다.

또한, 이 공정에서, 판상 알루미나 입자의 표면의 적어도 일부가 피복되도록, 무기 피복층을 형성해도 된다. 이 경우, 예를 들어, 금속 산화물 또는 금속으로 이루어진 입자가 부착한 상태로 층이 형성된다.

[유기 화합물층 형성 공정]

일 실시 형태에 있어서, 복합 입자의 제조 방법은, 무기물 피복부 형성 공정 후에 무기물 피복부의 표면(복합 입자의 표면이라고도 함) 상에 유기 화합물층을 형성하는 유기 화합물층 형성 공정을 더 포함해도 된다. 상기 유기 화합물층 형성 공정은, 통상적으로, 소성 공정 후, 또는 후처리 공정 후에 행해진다.

유기 화합물층을 형성하는 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 공지의 방법이 적의 이용될 수 있다. 예를 들어, 유기 화합물을 함유하는 용액을 복합 입자와 접촉시켜, 건조하는 방법을 들 수 있다.

여기서, 유기 화합물층의 형성에 사용되는 유기 화합물의 예로서는, 유기 실란 화합물을 들 수 있다.

(유기 실란 화합물)

복합 입자가 규소 원자 및/또는 무기 규소 화합물을 함유하는 경우, 규소 원자 및/또는 무기 규소 화합물을 함유하지 않는 경우와 달리 상술한 표면 개질 효과를 기대할 수 있다. 또한, 규소 원자 및/또는 무기 규소 화합물을 함유하는 복합 입자는, 유기 실란 화합물과 반응하여 반응 생성물을 얻는데 사용할 수도 있다. 규소 원자 및/또는 무기 규소 화합물을 함유하는 복합 입자와 비교하여, 규소 원자 및/또는 무기 규소 화합물을 함유하는 복합 입자와 유기 실란 화합물과의 반응 생성물은, 복합 입자의 표면 상에 국재화된 규소 원자 및/또는 무기 규소 화합물과 유기 실란 화합물과의 반응에 의거하여, 매트릭스와의 친화성을 더욱 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다.

유기 실란의 예로서는, 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, iso-프로필트리메톡시실란, iso-프로필트리에톡시실란, 펜틸트리메톡시실란, 헥실트리메톡시실란 등의 알킬기의 탄소수가 1∼22인 알킬트리메톡시실란류, 알킬트리클로로실란류, 3,3,3-트리플루오로프로필트리메톡시실란, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸)트리클로로실란류, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, p-클로로메틸페닐트리메톡시실란, p-클로로메틸페닐트리에톡시실란류, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 등의 에폭시실란류, γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, 및 γ-우레이도프로필트리에톡시실란 등의 아미노실란류, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란과 같은 메르캅토실란, p-스티릴트리메톡시실란, 비닐트리클로로실란, 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란과 같은 비닐실란, 및 γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란을 들 수 있고, 추가로 에폭시계, 아미노계, 비닐계 폴리머 타입 실란을 들 수 있다. 여기서, 유기 실란 화합물은 단독으로 함유되도 되고, 2종 이상을 함유해도 된다.

유기 실란 화합물은, 반응에 의해 복합 입자의 표면 상에 규소 원자 및/또는 무기 규소 화합물의 적어도 일부 또는 전부와 공유 결합되어도 되고, 복합 입자의 일부 뿐 아니라 전체가 상기 반응 생성물로 피복되어도 된다. 알루미나의 표면 상에 유기 실란 화합물을 제공하는 방법에 관해서는, 침지 또는 화학 기상 증착(CVD)에 의한 부착을 사용할 수 있다.

유기 실란 화합물의 사용량은, 복합 입자의 표면에 함유되는 규소 원자 또는 무기 규소 화합물의 질량에 대한 규소 원자 기준, 바람직하게는 20질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.01∼10질량%이다. 유기 실란 화합물의 사용량이 20질량％ 이하인 경우, 복합 입자 유래의 물성 발현을 용이하게 할 수 있으므로 바람직하다.

규소 원자 및/또는 무기 규소 화합물을 함유하는 복합 입자와 유기 실란 화합물과의 반응은, 종래 공지의 필러의 표면 개질 방법에 따라 행할 수 있다. 예를 들어, 유체 노즐을 사용하는 스프레이법, 전단력을 이용하는 교반법, 볼 밀, 믹서를 이용한 건식법, 또는 수성 또는 유기 용매를 사용하는 습식법을 사용할 수 있다. 전단력을 이용한 처리는, 본 실시 형태에서 사용하는 복합 입자가 파손되지 않을 정도로 행하는 것이 바람직하다.

건식법에서의 계내 온도 또는 습식법에서의 처리 후의 건조 온도는, 유기 실란 화합물의 종류에 따라, 열분해가 일어나지 않는 범위에서 적절하게 결정된다. 예를 들어, 유기 실란 화합물을 상기와 같이 처리하는 경우, 80∼150℃의 온도가 바람직하다.

<수지 조성물>

일 실시 형태에서, 실시 형태에 따른 수지 및 복합 입자를 함유하는 수지 조성물이 제공된다. 수지는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 열경화성 수지, 열가소성 수지를 들 수 있다.

수지 조성물을 경화시켜 수지 조성물의 경화물을 얻을 수 있고, 경화 및 성형하여 수지 조성물의 성형체를 얻을 수 있다. 성형을 위해, 수지 조성물은 용융 및 혼련과 같은 처리를 적절하게 행할 수 있다. 성형 방법의 예로서는, 압축 성형, 사출 성형, 압출 성형 및 발포 성형을 들 수 있다. 그 중에서도, 압출 성형기를 사용한 압출 성형이 바람직하고, 2축 압출기를 사용한 압출 성형이 보다 바람직하다.

수지 조성물을 코팅제, 도료 등으로 사용하는 경우, 수지 조성물을 도포 대상에 도포하여, 수지 조성물의 경화물을 갖는 피복을 형성할 수 있다.

<수지 조성물의 제조 방법>

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 수지 조성물의 제조 방법이 제공된다.

상기 제조 방법은, 본 실시 형태에 따른 복합 입자와 수지를 혼합하는 공정를 포함한다. 복합 입자에 관해서는, 상술의 것을 사용하므로 그 설명을 생략한다.

여기서, 표면 처리된 복합 입자를 사용할 수 있다.

또한, 복합 입자는, 단독으로 또는 그 2종 이상을 조합해서 사용될 수 있다.

또한, 복합 입자와 기타 필러(알루미나, 스피넬, 질화붕소, 질화알루미늄, 산화마그네슘, 탄산마그네슘 등)의 조합을 사용해도 된다.

복합 입자의 함유량은, 수지 조성물 100질량%에 대하여, 바람직하게는 5∼95질량%이고, 보다 바람직하게는 10∼90질량%이고, 더 바람직하게는 30∼80질량%이다. 복합 입자의 함유량은, 복합 입자의 높은 열전도성을 효율적으로 발휘할 수 있기 때문에, 5질량% 이상인 것이 바람직하다. 한편, 수지 조성물의 함유량은, 성형성이 우수한 수지 조성물을 얻을 수 있기 때문에, 95질량% 이하인 것이 바람직하다.

수지 조성물을 코팅제, 도료 등으로 사용하는 경우, 우수한 휘도를 발휘하고 도막 형성을 용이하게 하는 관점에서, 복합 입자의 함유량은, 수지 조성물의 고형분 질량 100질량%에 대하여, 바람직하게는 0.1%∼95%이고, 보다 바람직하게는 1질량%∼50질량%이고, 더 바람직하게는 3질량%∼30질량%이다.

(수지)

수지는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 열가소성 수지, 열경화성 수지를 들 수 있다.

열가소성 수지는, 특별히 한정되지 않고, 성형 재료 등에 사용되는 종래 공지의 수지를 사용할 수 있다. 그 구체예로서는, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리비닐아세테이트 수지, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐클로라이드 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리페닐렌옥사이드 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리알릴설폰 수지, 열가소성 폴리이미드 수지, 열가소성 우레탄 수지, 폴리아미노비스말레이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 비스말레이미드트리아진 수지, 폴리메틸펜텐 수지, 불소 수지, 액정 중합체, 올레핀-비닐알코올 공중합체, 이오노머 수지, 폴리아릴레이트 수지, 아크릴로니트릴-에틸렌-스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 및 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체를 들 수 있다.

열경화성 수지는, 가열, 방사선 또는 촉매의 존재에 의해 경화되는 경우, 실질적 불용성 및 불융성으로 변화될 수 있는 특성을 갖는 수지로서, 일반적으로, 성형 재료에 사용되는 종래 공지의 수지가 사용된다. 그 구체적인 예로서는, 페놀노볼락 수지, 크레졸노볼락 수지 등의 노볼락페놀 수지; 레졸페놀 수지, 예를 들어, 미변성 레졸페놀 수지, 동유(tung oil), 아마인유, 호두유 등으로 변성된 오일 변성 레졸페놀 수지 등의 페놀 수지; 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지; 지방쇄 변성 비스페놀형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지; 비페닐(biphenyl)형 에폭시 수지, 폴리알킬렌글리콜형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지; 요소 수지, 멜라민 수지 등의 트리아진환을 갖는 수지; (메트)아크릴 수지, 비닐에스테르 수지 등의 비닐 수지; 및 불포화 폴리에스테르 수지, 비스말레이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 규소 수지, 벤즈옥사진환을 갖는 수지, 및 시아네이트에스테르 수지를 들 수 있다.

상기 수지는 단독으로 또는 그 2종 이상을 조합해서 사용될 수 있다. 이 경우, 2종 이상의 열가소성 수지를 사용해도 되고, 2종 이상의 열경화성 수지를 사용해도 되고, 1종 이상의 열가소성 수지 및 1종 이상의 열경화성 수지를 사용해도 된다.

수지량은, 수지 조성물 100질량%에 대하여, 바람직하게는 5∼90질량%이고, 보다 바람직하게는 10∼70질량%이다. 수지량이 5질량% 이상인 경우, 수지 조성물에 우수한 성형성을 부여할 수 있으므로 바람직하다. 한편, 수지량이 90질량% 이하인 경우, 성형에 의해 화합물의 높은 열전도율을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.

(경화제)

필요에 따라, 경화제를 수지 조성물에 혼합해도 된다.

경화제는, 특별히 한정되지 않고, 공지된 것을 사용할 수 있다.

그 구체적인 예로서는, 아민 화합물, 아미드 화합물, 산무수물 화합물, 페놀 화합물을 들 수 있다.

아민 화합물의 예로서는, 디아미노디페닐메탄, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 디아미노디페닐설폰, 이소포론디아민, 이미다졸, BF₃-아민 착체, 및 구아니딘 유도체를 들 수 있다.

아미드 화합물의 예로서는, 디시안디아미드, 리놀렌산의 이량체와 에틸렌디아민으로부터 합성된 폴리아미드 수지를 들 수 있다.

산무수물 화합물의 예로서는, 무수프탈산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 무수말레산, 테트라히드로무수프탈산, 메틸테트라히드로무수프탈산, 메틸무수나드산, 헥사히드로무수프탈산, 메틸헥사히드로무수프탈산을 들 수 있다.

페놀 화합물의 예로서는, 페놀노볼락 수지, 크레졸노볼락 수지, 방향족 탄화수소 포름알데히드 수지 변성 페놀 수지, 디시클로펜타디엔페놀 부가형 수지, 페놀아랄킬 수지(자일록 수지), 레조르시놀노볼락 수지와 포름알데히드로 대표되는 폴리히드록시 화합물로부터 합성된 다가 페놀노볼락 수지, 나프톨아랄킬 수지, 트리메틸올메탄 수지, 테트라페닐올에탄 수지, 나프톨노볼락 수지, 나프톨-페놀 공축합 노볼락 수지, 나프톨-크레졸 공축합 노볼락 수지, 비페닐 변성 페놀 수지(페놀 핵이 비스메틸렌기를 통해 연결된 다가 페놀 화합물), 비페닐 변성 나프톨 수지(페놀 핵이 비스메틸렌기를 통해 연결된 다가 나프톨 화합물), 아미노트리아진 변성 페놀 수지(페놀 핵이 멜라민, 벤조구아나민 등을 통해 연결된 다가 페놀 화합물) 및 알콕시기 함유 방향환 변성 노볼락 수지(페놀 핵과 알콕시기 함유 방향족환이 포름알데히드를 통해 연결된 다가 페놀 화합물) 등의 다가 페놀 화합물을 들 수 있다.

상기 경화제는 1종 또는 2종 이상을 사용해도 된다.

(경화 촉진제)

필요에 따라, 경화 촉진제를 수지 조성물에 혼합해도 된다.

경화 촉진제는, 조성물이 경화될 때 경화를 촉진시키는 기능을 갖는다.

경화 촉진제는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 인 화합물, 제3급 아민류, 이미다졸류, 유기산 금속염, 루이스산, 아민 착염을 들 수 있다.

상기 경화 촉진제는 1종 또는 2종 이상이어도 된다.

(경화 촉매)

필요에 따라, 경화 촉매를 수지 조성물에 혼합해도 된다.

경화 촉매는, 경화제 대신에 에폭시기를 갖는 화합물의 경화 반응을 진행시키는 기능을 갖는다.

경화 촉매는, 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 열중합 개시제 및 활성 에너지선 중합 개시제가 사용된다.

여기서, 경화 촉매는 단독으로 또는 그 2종 이상을 조합해서 사용해도 된다.

(점도 조정제)

필요에 따라, 점도 조정제를 수지 조성물에 혼합해도 된다.

점도 조정제는 조성물의 점도를 조정하는 기능을 갖는다.

점도 조정제는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 유기 폴리머, 폴리머 입자, 및 무기 입자를 들 수 있다.

여기서, 점도 조정제는 1종 또는 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

(가소제)

필요에 따라, 가소제를 수지 조성물에 혼합해도 된다.

가소제는 열가소성 합성 수지의 가공성, 유연성, 내후성 등을 향상시키는 기능을 갖는다.

가소제는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 프탈산에스테르, 아디프산에스테르, 인산에스테르, 트리멜리트산에스테르, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 및 폴리실록산을 들 수 있다.

여기서, 상기 가소제는 1종 또는 2종 이상의 조합이어도 된다.

[혼합 공정]

본 실시 형태에 따른 수지 조성물은, 복합 입자와 수지, 필요에 따라, 다른 혼합물을 혼합함으로써 얻을 수 있다. 혼합 방법은, 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 방법을 혼합을 위해 사용한다.

상기 수지가 열경화성 수지인 경우, 열경화성 수지와 복합 입자의 일반적인 혼합 방법에 관해서는, 소정량 첨가된 열경화성 수지, 복합 입자, 및 필요에 따라, 기타 성분을 믹서 등에 의해 충분히 혼합하고, 3개 롤러 등을 사용하여 혼련하여, 유동성을 갖는 액상 조성물을 얻는 방법을 예로 들 수 있다. 또한, 다른 실시 형태에서, 열경화성 수지와 복합 입자 등의 혼합 방법에 관해서는, 소정량 첨가된 열경화성 수지, 복합 입자, 및 필요에 따라, 기타 성분을 믹서 등에 의해 충분히 혼합하고, 믹싱 롤러, 압출기 등에 의해 용융 혼련하고 냉각하여, 고체 조성물을 얻는 방법이 하나의 예시이다.

혼합 상태에 관해서는, 경화제, 촉매 등을 첨가하는 경우, 경화성 수지 및 이들의 혼합물이 충분히 균일하게 혼합되어 있으면 좋고, 복합 입자가 균일하게 분산 혼합되어 있는 것이 보다 바람직하다.

수지가 열가소성 수지인 경우의 열가소성 수지, 복합 입자 등의 일반적인 혼합 방법에 관해서는, 열가소성 수지, 복합 입자, 및 필요에 따라, 기타 성분을, 다양한 믹서, 예를 들면, 텀블러와 헨셸 믹서를 사용하여, 미리 혼합하여, 밴버리 믹서, 롤러, 브라벤더, 1축 혼련 압출기, 2축 혼련 압출기, 니더 또는 믹싱 롤러 등의 믹서에 의해 용융 혼련하는 방법이 하나의 예시이다. 여기서, 용융 혼련 온도는, 특별히 한정되지 않고, 일반적으로 100∼320℃의 범위이다.

수지 조성물의 유동성 및 복합 입자 등의 필러의 충전성을 더욱 향상시키기 위해, 수지 조성물에 커플링제를 외첨해도 된다. 여기서, 커플링제를 외첨하는 경우, 수지와 복합 입자 사이의 부착력이 더욱 향상되고, 수지와 복합 입자 사이의 계면 열저항이 감소하며, 수지 조성물의 열전도율이 향상된다.

상기 커플링제는 단독으로 또는 그 2종 이상을 조합해서 사용해도 된다.

커플링제의 첨가량은, 특별히 한정되지 않고, 수지 질량에 대하여, 바람직하게는 0.01∼5질량%이고, 보다 바람직하게는 0.1∼3질량%이다.

일 실시 형태에 따르면, 수지 조성물은 열전도 재료로 사용된다.

수지 조성물에 포함되는 복합 입자는 수지 조성물에 우수한 열전도율을 제공하기 때문에, 수지 조성물은 절연성 방열 부재로서 바람직하게 사용된다. 따라서, 기기의 방열 기능을 향상시킬 수 있고, 기기의 크기 및 중량을 감소시킬 수 있어, 고성능에 기여할 수 있다.

수지 조성물에 함유되는 복합 입자는 휘도가 우수하기 때문에, 수지 조성물은 코팅제, 도료 등으로 적절하게 사용된다.

<경화물의 제조 방법>

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 경화물의 제조 방법이 제공된다. 상기 제조 방법은, 상기에서 제조된 수지 조성물을 경화시키는 공정를 포함한다.

경화 온도는, 특별히 한정되지 않고, 20∼300℃가 바람직하고, 50∼200℃가 보다 바람직하다.

경화 시간은, 특별히 한정되지 않고, 0.1∼10시간이 바람직하고, 0.2∼3시간이 보다 바람직하다.

경화물의 형상은, 원하는 용도에 따라 다양하며, 당 기술분야의 통상의 기술자가 적절히 설계할 수 있다.

상술한 수지 조성물, 수지 조성물의 제조 방법 및 경화물에는 판상 형상의 복합 입자를 사용하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 후술하는 다면체 형상의 복합 입자를 사용해도 된다.

<<제2 실시 형태>>

<복합 입자>

제2 실시 형태에 따른 복합 입자는 몰리브덴(Mo)을 함유하는 알루미나 입자와, 상기 알루미나 입자의 표면 상에 마련된 무기 피복부를 포함한다. 본 실시 형태의 알루미나 입자는 다면체 형상이고, 복합 입자도 다면체 형상이다. 이하, 본 실시 형태에서 다면체 형상의 알루미나 입자를 "다면체 알루미나 입자", "다면체 알루미나" 또는 간단히 "알루미나 입자"라고 한다.

<다면체 알루미나 입자>

본 실시 형태의 다면체 알루미나 입자는, ㎛ 오더 이하의 크기를 갖는 몰리브덴을 함유하는 입자이다. ㎛ 오더 이하란, 평균 입경이 1,000㎛ 이하임을 의미하며, 1㎛∼1,000㎛의 ㎛ 범위 및 1,000nm 미만의 nm 범위를 포함한다.

일반적으로, 순도가 높은 산화알루미늄이 열전도율이 높은 것으로 알려져 있다. 그 이유는, 불순물 성분이 포논(phonon)의 산란을 일으키고 열전도율을 감소시키기 때문이다. 본 실시 형태의 알루미나 입자는 몰리브덴을 함유하고 있음에도 불구하고 높은 열전도율을 발휘하고, 경우에 따라, 원료 유래의 불순물을 추가적으로 함유하고, 소량의 산화알루미늄 성분을 갖는다.

미지의 산화알루미늄이 본 발명에 사용된 알루미나 입자에 상당하는지 여부는, 예를 들어, 착색의 존재에 의거하여 결정할 수 있다. 본 실시 형태의 알루미나 입자는, 산화알루미늄의 일반적인 백색 입자가 아니라, 담청색(light blue) 내지 흑색에 가까운 암청색(dark blue)을 띠며, 몰리브덴의 양이 증가할수록 더 짙어지는 특성을 갖는다. 또한, 소량의 기타 금속을 첨가하는 경우, 예를 들어, 크롬을 첨가하는 경우, 입자가 적색이 되고, 니켈을 첨가하는 경우, 입자가 황색이 되며, 본 실시 형태의 알루미나 입자는 백색이 아닌 유색 입자가 된다.

[결정 형태 및 α-결정화율]

알루미나 입자는 산화알루미늄이며, 결정 형태는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, γ, δ, θ, κ 등의 다양한 결정 형태의 전이 알루미나를 사용해도 되고, 알루미나 수화물이 도입된 전이 알루미나를 사용해도 된다. 기본적으로, α 결정형이, 우수한 기계적 강도 및 열전도율의 관점에서 바람직하다.

알루미나 입자의 α-결정화율은, 상기한 바와 같이, XRD 측정을 통해 결정할 수 있다. α-결정화율은, 소성 조건 및 사용 원료에 따라 달라지며, 알루미나 입자의 압괴강도 및 유동성을 향상시키기 위하여, α-결정화율은, 바람직하게는 90% 이상이고, 보다 바람직하게는 95% 이상이다.

[평균 입경]

알루미나 입자의 평균 입경은, 바람직하게는 3㎛ 이상 300㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 10㎛ 이상 100㎛이다.

여기서, 본 명세서에서의 "알루미나 입자의 평균 입경"은 레이저 회절식 건식 입도 분포 분석기를 이용하여 측정한 체적 기준 누적 입도 분포로부터, 체적 기준 메디안경 D₅₀으로서 산출한 값이다.

[최대 입경]

또한, 알루미나 입자의 체적 기준 최대 입경(이하, 간단히 「최대 입경」이라고 함)은, 특별히 한정되지 않고, 일반적으로 1,000㎛ 이하, 보다 바람직하게는 500㎛ 이하이다.

알루미나 입자의 최대 입경이 상한값보다 큰 경우, 입자를 용매나 매트릭스인 바인더에 첨가하여 사용할 때, 최종 적용 형태에 따라, 바인더층의 표면에서 알루미나 입자가 돌출될 위험 및 외관 불량 발생의 관점에서 바람직하지 않다.

또한, 여기에서 언급된 알루미나 입자의 평균 입경 및 최대 입경은, 예를 들어, 적절한 용매에 입자를 분산시키는 습식법에 의해 추정할 수 있고, 구체적으로는, 분산 안정화제로서 헥사메타인산나트륨 등을 함유하는 순수(pure water) 매질에 알루미나 입자가 분산된 시료를, 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정 장치를 사용하여, 측정한다.

또한, 평균 입경 및 최대 입경은, 레이저 회절식 입도 분포 분석기를 이용하여, 알루미나 입자 자체를 측정하는 건식법에 의해 알아낼 수 있다.

[몰리브덴]

본 실시 형태에 따른 알루미나 입자는 몰리브덴을 함유해도 된다. 또한, 다면체 알루미나 입자에 있어서, 바람직하게는 입자의 표층에 몰리브덴을 함유해도 된다. 따라서, 입자 또는 그 표층에 몰리브덴을 함유함으로써, 무기 피복부를 구성하는 무기 재료의 선택성이 향상되고, 다면체 알루미나 입자에서 무기 피복부를 효율적으로 형성할 수 있다고 생각된다.

후술하는 알루미나 입자의 제조 방법에 있어서, 플럭스제로서 사용되는 몰리브덴 화합물로부터 몰리브덴이 유래할 수 있다.

몰리브덴은 촉매 기능과 광학 기능을 갖는다. 또한, 몰리브덴을 사용하는 경우, 후술하는 제조 방법에서는 열전도율이 우수한 알루미나 입자를 제조할 수 있다.

몰리브덴은, 특별히 한정되지 않고, 금속 몰리브덴 뿐 아니라, 산화몰리브덴, 부분 환원된 몰리브덴 화합물, 몰리브덴산염 등을 사용해도 된다. 몰리브덴은, 몰리브덴 화합물이 가질 수 있는 여러 형태 중 임의의 형태 또는 이들의 조합으로 다면체 알루미나 입자에 함유되어도 되고, 다면체 알루미나 입자에 α-MoO₃, β-MoO₃, MoO₂, MoO, 몰리브덴 클러스터 구조 등으로 도입되어도 된다.

몰리브덴이 함유되는 형태는, 특별히 한정되지 않고, 몰리브덴이 다면체 알루미나의 표면에 부착된 형태, 알루미나의 결정 구조의 알루미늄의 일부가 몰리브덴으로 치환된 형태, 또는 이들의 조합이어도 된다.

XRF 분석을 통해 얻어진 다면체 알루미나 입자 100질량%에 대한 몰리브덴의 양은, 삼산화몰리브덴(MoO₃) 환산으로, 바람직하게는 20질량% 이하이고, 소성 온도, 소성 시간 및 플럭스 조건을 조정함으로써, 바람직하게는 0.01질량% 이상 18질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.01질량% 이상 10질량% 이하이고, 가장 바람직하게는 0.05질량% 이상 5질량% 이하이다. 몰리브덴의 양이 5질량％ 이하인 경우, 알루미나의 α 단결정 품질을 향상시킬 수 있으므로 바람직하다.

또한, 알루미나 입자 표면 상의 Mo량의 측정은, 상기 X선 광전자 분광(XPS) 장치를 이용하여 행할 수 있다.

[칼륨]

알루미나 입자는 칼륨을 더 함유해도 된다.

칼륨은, 후술하는 알루미나 입자를 제조하는 방법에 있어서, 플럭스제로서 사용 가능한 칼륨에 유래하는 것이어도 된다.

칼륨을 사용하는 경우, 후술하는 알루미나 입자의 제조 방법에 있어서, 피복 효율이 우수한 알루미나 입자를 고효율로 제조할 수 있다.

칼륨은, 특별히 한정되지 않고, 금속 칼륨 뿐 아니라, 산화칼륨, 부분 환원된 칼륨 화합물 등을 사용해도 된다.

칼륨이 함유되는 형태는, 특별히 한정되지 않고, 칼륨이 다면체 알루미나의 표면에 부착된 형태, 알루미나의 결정 구조의 알루미늄의 일부가 칼륨으로 치환된 형태, 또는 이들의 조합이어도 된다.

XRF 분석을 통해 얻어지는 다면체 알루미나 입자 100질량%에 대한 칼륨의 양은, 산화칼륨(K₂O) 환산으로, 바람직하게는 0.01질량% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.01∼1질량%이고, 가장 바람직하게는 0.03∼0.5질량%이고, 특히 바람직하게는 0.05∼0.3질량%이다. 칼륨의 양이 상기 범위 내인 알루미나 입자는, 다면체이고 평균 입경 등의 값이 적절하기 때문에 바람직하다.

[기타 원자]

기타 원자는, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 기계적 강도 또는 전기적 및 자기적 기능을 부여하기 위해 알루미나 입자에 의도적으로 첨가된 원자를 지칭한다.

상기 기타 원자는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 아연, 망간, 칼슘, 스트론튬, 및 이트륨이다. 이들 원자는 단독으로 또는 그 2종 이상을 조합해서 사용될 수 있다.

알루미나 입자의 질량에 대한 알루미나 입자 중의 기타 원자의 양은, 바람직하게는 5질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 2질량% 이하이다.

<무기 피복부>

무기 피복부는 알루미나 입자 표면의 적어도 일부를 피복하고, 바람직하게는 알루미나 입자 표면의 적어도 일부를 피복하는 무기 피복층으로 구성된다. 다시 말해, 복합 입자 표면의 적어도 일부가 무기 피복부로 피복되어 있고, 바람직하게는 복합 입자 표면의 적어도 일부가 무기 피복층으로 피복되어 있다.

상기한 바와 같이, 무기 피복부는 알루미나 입자의 표면 상에 마련된다. "알루미나 입자의 표면 상에"라고 하는 것은, 알루미나 입자의 표면 외부를 의미한다. 따라서, 알루미나 입자의 표면 외부에 형성되는 무기 피복부는, 알루미나 입자의 표면 내부에 형성되고, 뮬라이트 및 게르마늄을 함유하는 표층과 명확하게 구별된다.

무기 피복부를 구성하는 무기 화학종은, 알루미나 입자보다 상대적으로 커도 된다. 그러나, 원하는 목적에 따라, 임의의 피복량(또는 피복 두께)을 갖는 무기 피복부를 확실하게 마련할 수 있다는 점에서, 화학종은 알루미나 입자보다 상대적으로 작은 것이 바람직하다. 조합의 예로서는, ㎛ 오더의 알루미나 입자와 150nm 이하의 무기 화학종을 들 수 있다. 알루미나 입자보다 작은 무기 화학종을 사용하여 알루미나 입자의 표면 외부에 무기 피복부를 마련하는 경우, 알루미나 입자의 표면이 명확하게 관찰되도록, 소량의 무기 화학종을 사용하여 알루미나 입자의 표면 외부의 일부에 무기 피복부를 마련할 수 있다. 대안으로서, 알루미나 입자의 표면이 관찰되지 않도록, 다량의 무기 화학종을 사용하여 알루미나 입자의 표면 상에 무기 화학종이 적층된 상태로 알루미나 입자의 표면 상에 무기 피복부를 마련할 수 있다. 무기 피복부를 구성하는 무기 화학종의 형태는 제한되지 않는다. 예를 들어, 사용되는 무기 화학종의 최소량으로 최밀 충전(closest-packing) 구조를 형성하고, 알루미나 입자의 표면을 확실하게 마스킹할 수 있다는 점에서, 형상은 구상 또는 다면체인 것이 바람직하다.

본 발명의 복합 입자는, 몰리브덴을 포함하는 알루미나 입자와 무기 화학종으로 이루어진 무기 피복부로 구성되어 있으며, 알루미나 입자와 무기 화학종의 단순한 혼합으로는 나타낼 수 없는 우수한 특성을 갖는다. 본 발명의 복합 입자에 있어서, ㎛ 오더의 몰리브덴을 함유하는 알루미나 입자와 150nm 이하의 응집되지 않은 무기 화학종의 조합인 경우, 예를 들어, 분자간력(intermolecular force) 또는, 경우에 따라 국부적인 화학 반응으로 인해, 알루미나 입자와 무기 화학종 사이의 상호 작용이 증가한다. 그 결과, 보다 높은 피복 특성, 보다 균일한 무기 피복부, 및 얻어진 무기 피복부의 알루미나 입자로부터의 난박리성과 같은, 특히 우수한 특성을 확실하게 나타낼 수 있다. 알루미나 입자에 함유된 몰리브덴의 기여도 기대할 수 있다. nm 오더의 독립적인 무기종은, 예를 들어, ㎛ 오더의 무기종을 기계적으로 분쇄함으로써 얻을 수 있다. 그러나, 즉시 재응집이 발생하기 때문에, 화학종은 핸들링이 쉽지 않다. 몰리브덴을 함유하지 않은 알루미나 입자나, 응집된 무기 화학종이 사용되는 경우, 알루미나 입자와 무기 화학종의 단순한 혼합물만이 형성된다. 그러한 알루미나 입자와 무기 화학종의 단순한 혼합물은 본 발명의 복합 입자의 특성을 발휘하지 않는다. 후술하는 본 발명의 복합 입자 제조 방법에 따르면, 피복 효율이 더 높은 복합 입자를 보다 확실하게 제조할 수 있다.

무기 피복부는, 예를 들어, 산화물 또는 금속으로 이루어질 수 있다. 산화물의 예로서는, 산화티타늄(TiO₂), 산화철(Fe₂O₃) 및 실리카(SiO₂)로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 들 수 있다. 금속의 예로서는, 은(Ag), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 및 백금(Pt)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 들 수 있다.

무기 피복부를 구성하는 산화물 또는 금속의 형태는, 특별히 한정되지 않고, 그 예로서는, 구상, 침상, 다면체 형상, 원판상, 중공상, 다공질 등의 입자 형태를 들 수 있다. 입자 형태를 갖는 산화물 또는 금속으로 이루어지는 입자의 평균 입경은, 예를 들어, 바람직하게는 1nm 이상 500nm 이하이고, 보다 바람직하게는 5nm 이상 200nm 이하이다. 산화물 또는 금속으로 이루어진 입자는 결정질 또는 비정질이어도 된다.

무기 피복부는 하나의 층으로 구성되어도 되고, 복수의 층으로 구성되어도 된다. 또한, 무기 피복부가 복수의 층으로 구성되는 경우, 상기 복수의 층은 서로 다른 물질로 구성되어도 된다.

[복합 입자의 XRF 피복률]

본 실시 형태에 따른 복합 입자의 XRF 피복률(%)은, 예를 들어, 후술하는 형광 X선(XRF) 분석 장치를 이용하여 얻을 수 있다.

XRF 피복률(%)은, 예를 들어, 알루미나 입자를 구성하는 산화알루미늄의 양에 대한 무기 피복부를 구성하는 금속 산화물의 양에 기하여 얻어지며, 예를 들어, XRF 분석 결과로부터 얻어진 [MO_x] / [Al₂O₃](질량비)로부터 얻을 수 있다.

[복합 입자의 피복 효율]

본 실시 형태에 따른 복합 입자의 피복 효율은, 후술하는 이론적인 피복률에 대한 XRF 피복률의 비로부터 얻을 수 있다. 피복 효율은, 바람직하게는 30% 이상이고, 보다 바람직하게는 80% 이상이고, 가장 바람직하게는 90% 이상이다.

<복합 입자의 제조 방법>

다음으로, 제1 실시 형태에 따른 복합 입자의 제조 방법을 상세하게 예시한다. 본 실시 형태에 따른 복합 입자의 제조 방법은, 이하의 복합 입자의 제조 방법에 한정되지 않는다.

본 실시 형태에 따른 복합 입자의 제조 방법은, 알루미늄 원소를 함유하는 알루미늄 화합물, 몰리브덴 원소를 함유하는 몰리브덴 화합물, 및 알루미나 입자의 형상을 제어하는 형상 제어제를 포함하는 혼합물을 소성하여 알루미나 입자를 제조하는 공정, 및 상기 알루미나 입자의 표면 상에 무기 피복부를 형성하는 공정를 포함한다.

본 실시 형태에 따른 복합 입자를 구성하는 알루미나 입자는, 몰리브덴을 함유하는 한, 어떠한 제조 방법에 의거하여 얻어도 된다. 알루미나 입자는, mm 오더 이상의 큰 크기를 갖는 몰리브덴을 포함하는 산화알루미늄을 ㎛ 오더로 분쇄하여 얻을 수 있지만, 이를 얻기 위해서 더 높은 에너지가 필요하고, 입도 분포가 넓어지기 때문에 바람직하지 않다.

따라서, 알루미나 입자는, 분급없이도 입도 분포를 샤프하게 할 수 있고, 열전도율, 및 생산성이 우수하기 때문에, 몰리브덴 화합물의 존재 하에서, 알루미늄 화합물을 소성하는 공정에서 얻어지는 산화알루미늄이 바람직하다. 즉, 구체적으로, 본 실시 형태에서 사용되는 알루미나 입자에 관해서는, 소성 공정에서, 바람직하게는 몰리브덴 화합물이 알루미늄 화합물과 고온에서 반응하여 몰리브덴산알루미늄을 형성하는 공정 및 상기 몰리브덴산알루미늄이 더 고온에서 산화알루미늄 및 산화몰리브덴으로 추가적으로 분해하는 공정가 포함된다. 이러한 공정에서, 산화알루미늄 입자에 몰리브덴 화합물이 함유되고, 산화알루미늄은, 입경 및 형상이 제어되는 고순도 결정이 된다. 이하, 이 제조 방법을 플럭스법이라고 한다. 플럭스법에 대해서는 후술한다.

알루미나 입자의 형상, 크기, 비표면적 등은, 사용하는 알루미늄 화합물과 몰리브덴 화합물의 비율, 소성 온도 및 소성 시간을 선택함으로써 제어할 수 있다.

예를 들어, 알루미나 입자는, β, γ, δ, θ 등의 다양한 결정 형태를 가져도 되고, 기본적으로는 α 결정 형태가, 우수한 열전도율의 관점에서 바람직하다. 일반적인 α형 산화알루미늄의 결정 구조는 조밀 육방 격자(closed-packed hexagonal lattice)이며, 열역학적으로 가장 안정한 결정 구조는 [001]면이 성장한 판상 형태이다. 그러나, 후술하는 플럭스법에서는, 몰리브덴 화합물의 존재 하에서, 알루미늄 화합물을 소성함으로써, 몰리브덴 화합물이 플럭스제로서 작용하여, 주결정면이 [001]면 이외의 결정면인 α결정화율이 높고, 특히, α결정화율이 90% 이상인 몰리브덴을 함유하는 알루미나 입자를 보다 용이하게 형성할 수 있다. 주결정면이 [001]면 이외의 결정면이라고 함은, 미립자의 전체 면적에 대하여, [001]면의 면적이 20% 이하인 것을 의미한다.

실시 형태에 따른 알루미나 입자는, 상기한 바와 같이, 다면체 형상을 갖는다. 알루미나 입자가 다면체 입자인 경우, 수지 조성물에 용이하게 충전될 수 있는 이점이 있다. 예를 들어, 후술하는 플럭스법에서, 플럭스제로 몰리브덴 화합물을 사용하는 경우, 기본적으로 구에 가까운 다면체 입자를 얻을 수 있고, 구에 가까운 다면체 입자의 형태가, 수지 조성물에 쉽게 충전되기 때문에 유리하다. 특히, 가장 큰 평면의 면적이 구조물 면적의 1/8 이하, 특히 바람직하게는 가장 큰 평면의 면적이 구조물 면적의 1/16 이하인 입자가 적절하게 얻어진다.

또한, 상기 알루미나 입자가 다면체 입자이면, 수지 조성물에서 입자들이 서로 접촉하게 되는 경우, 열전도율이 높은 표면 접촉이 일어나는 것으로 생각되며, 충전율이 구상 입자인 경우와 동일하더라도, 높은 열전도율을 얻을 수 있다고 생각된다.

또한, 일반적으로 행해지고 있는 다량의 플럭스제를 사용하는 플럭스법에 의해 얻어지는 산화알루미늄은, 육각 양추 형상이며 예각을 갖는다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 복합 입자를 함유하는 수지 조성물을 제조하는 경우, 기기 파손 등의 문제가 발생한다. 그러나, 본 실시 형태에서 사용하는 산화알루미늄은 기본적으로 육각 양추 형상이 아니기 때문에, 기기 파손 등의 문제가 발생하기 어렵다. 또한, 본 실시 형태의 산화알루미늄은, 기본적으로 8개 이상의 면을 갖는 다면체이고, 구형에 가까운 형상을 가지기 때문에, 기기 파손 등의 문제가 발생하기 어렵다는 특징이 있다.

알루미나 입자의 평균 입경은, 1,000㎛ 이하이면 특별히 한정되지 않고, 수지 조성물로서의 사용을 고려하는 경우, 바람직하게는 0.1㎛(100nm)∼100㎛이다. 알루미나 입자의 평균 입경이 0.1㎛ 이상인 경우, 수지 조성물에 충전할 때, 수지 조성물의 점도가 낮게 유지되어, 작업성 등에 바람직하다. 또한, 본 발명에서 사용하는 산화알루미늄의 평균 입경이 100㎛ 이하일 때, 예를 들어, 열가소성 수지 조성물에 있어서, 성형품의 표면이 거칠어지기 어려워, 양호한 성형품을 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 예를 들어, 열경화성 수지 조성물은, 기재와 기재를 접합할 때, 경화물과 기재의 계면에서의 접착 강도가 저하되지 않고, 냉각 및 가열 사이클 등에서의 내균열성 및 접착 계면에서의 박리성이 우수하기 때문에, 바람직하다. 상기와 동일한 이유로, 본 발명에서 사용되는 산화알루미늄의 보다 바람직한 평균 입경은 1㎛∼50㎛이다.

또한, 예를 들어, 후술하는 플럭스법에서, 알루미늄 화합물을 원료로 해서 얻어지는 알루미나 입자의 비표면적이, 알루미늄 화합물에 비해, 소성에 의해 현저하게 감소한다. 알루미늄 화합물의 성질 및 소성 조건에 따라, 얻어진 알루미나 입자의 비표면적은, 0.0001㎡/g∼50㎡/g 범위이고, 0.001㎡/g∼10㎡/g의 것이 적절하게 얻어진다.

플럭스제로서 몰리브덴 화합물을 사용하는 플럭스법에서는, 고온 소성 처리로 인해, 사용되는 몰리브덴 화합물의 대부분이 승화되지만, 일부 몰리브덴이 잔류하여, 몰리브덴을 함유하는 산화알루미늄이 얻어진다. 알루미나 입자 중의 몰리브덴의 양은, 바람직하게는 10질량% 이하이고, 소성 온도, 소성 시간, 및 몰리브덴 화합물의 승화율을 조정함으로써, 1질량% 이하로 저감하는 것이 보다 적절하다.

알루미나 입자에 함유되는 몰리브덴의 형태는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 금속 몰리브덴, 삼산화몰리브덴, 부분 환원된 이산화몰리브덴 등의 몰리브덴 화합물, 및 산화알루미늄 구조의 알루미늄의 일부가 몰리브덴으로 치환된 형태를 들 수 있다.

(알루미늄 화합물)

본 실시 형태에 있어서의 알루미늄 화합물은, 알루미늄 원소를 포함하는 화합물이며, 본 실시 형태에 따른 판상 알루미나 입자의 원료이다. 상기 알루미늄 화합물은 열처리에 의해 알루미나 입자가 되는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 염화알루미늄, 황산알루미늄, 염기성 아세트산알루미늄, 수산화알루미늄, 베마이트, 슈도베마이트(pseudo-boehmite), 전이 알루미나(γ-알루미나, δ-알루미나, θ-알루미나 등), α-알루미나, 2종 이상의 결정상을 갖는 혼합 알루미나 입자 등을 사용할 수 있고, 전구체로서의 알루미늄 화합물의 형상, 입경, 비표면적 등의 물리 형태는, 특별히 한정되지 않는다.

상세히 후술하는 플럭스법에 따르면, 본 실시 형태에 있어서의 알루미늄 화합물의 형상에 상관없이 알루미늄 화합물을 바람직하게 사용할 수 있고, 그 형상은, 구상 구조, 무정형, 애스펙트비가 높은 구조(예를 들어, 와이어, 섬유, 리본, 튜브 등), 시트 등 중 어느 하나이다.

마찬가지로, 상세히 후술하는 플럭스법에 따르면, 알루미늄 화합물의 입경에 관해서는, 입경이 수㎚ 내지 수백㎛인 알루미늄 화합물의 고체를 호적하게 사용할 수 있다.

알루미늄 화합물의 비표면적은 특별히 한정되는 것이 아니다. 비표면적이 큰 경우, 몰리브덴 화합물이 효과적으로 작용하기 때문에 바람직하다. 그러나, 소성 조건 및 몰리브덴 화합물의 사용량을 조정함으로써, 어떠한 비표면적을 갖는 것도 원료로서 사용할 수 있다.

또한, 알루미늄 화합물은, 알루미늄 화합물만으로 이루어지는 것이어도, 알루미늄 화합물과 유기 화합물과의 복합체여도 된다. 예를 들어, 유기 실란을 사용하여, 알루미늄 화합물을 수식하여 얻어지는 유기／무기 복합체, 폴리머를 흡착한 알루미늄 화합물 복합체 등이어도 호적하게 사용할 수 있다. 이들 복합체를 사용하는 경우, 유기 화합물의 함유율로서는, 특별히 한정되지 않고, 판상 알루미나 입자를 효율적으로 제조할 수 있는 관점에서, 상기 함유율은, 바람직하게는 60질량％ 이하이고, 보다 바람직하게는 30질량％ 이하이다.

(몰리브덴 화합물)

몰리브덴 화합물은, 예를 들어, 산화몰리브덴 또는 금속 몰리브덴과 산소의 결합에 의해 형성되는 산 라디칼 음이온(MoO_x ^n-)을 함유하는 화합물이어도 된다.

금속 몰리브덴과 산소의 결합에 의해 형성된 산 라디칼 음이온을 함유하는 화합물은 고온 소성에 의해 삼산화몰리브덴으로 전환될 수 있는 한 특별히 한정되지 않는다. 이와 같은 몰리브덴 화합물에 관해서는, 예를 들어, 몰리브덴산, 헵타몰리브덴산헥사암모늄, 몰리브덴산디암모늄, 인몰리브덴산, 이황화몰리브덴 등을 적절히 사용할 수 있다.

몰리브덴 화합물의 사용량은, 특별히 한정되지 않고, 알루미늄 화합물의 금속 알루미늄 1몰에 대하여, 몰리브덴 화합물의 금속 몰리브덴으로서, 바람직하게는 0.01∼1몰이고, 보다 바람직하게는 0.015∼0.8몰이고, 가장 바람직하게는 0.02∼0.6몰이다. 또한, 플럭스법을 사용하는 경우, 플럭스제로 몰리브덴 화합물을 사용하는 경우, 알루미나 입자에 몰리브덴이 함유되어 있기 때문에, 이것을 증거로 하여, 미지의 알루미나 입자가 생성되는 제조 방법을 결정할 수 있다.

(칼륨 화합물)

플럭스법에서, 혼합물은 칼륨을 포함하는 칼륨 화합물을 더 포함해도 된다. 즉, 플럭스제로서 몰리브덴 화합물 및 칼륨 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

플럭스제로서 몰리브덴 화합물 및 칼륨 화합물을 사용하는 경우, 칼륨 화합물은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 염화칼륨, 아염소산칼륨, 염소산칼륨, 황산칼륨, 황산수소칼륨, 아황산수소칼륨, 중아황산칼륨, 질산칼륨, 탄산칼륨, 중탄산칼륨, 아세트산칼륨, 산화칼륨, 브롬화칼륨, 브롬산칼륨, 수산화칼륨, 규산칼륨, 인산칼륨, 인산수소칼륨, 황화칼륨, 황화수소칼륨, 몰리브덴산칼륨 및 텅스텐산칼륨을 들 수 있다. 이 경우, 칼륨 화합물은 몰리브덴 화합물과 마찬가지로 이성질체를 포함한다. 이들 중, 탄산칼륨, 중탄산칼륨, 산화칼륨, 수산화칼륨, 염화칼륨, 황산칼륨, 또는 몰리브덴산칼륨이 바람직하게 사용되고, 탄산칼륨, 중탄산칼륨, 염화칼륨, 황산칼륨, 또는 몰리브덴산칼륨이 보다 바람직하게 사용된다.

여기서, 상기 칼륨 화합물은 단독으로 또는 그 2종 이상을 조합해서 사용해도 된다.

칼륨 화합물은 알루미나의 표층에서 뮬라이트의 효율적인 형성에 기여한다. 또한, 칼륨 화합물은 알루미나 표층에서 게르마늄을 함유하는 층의 효율적인 형성에 기여한다.

또한, 칼륨 화합물은 몰리브덴 화합물과 함께 플럭스제로 사용되는 것이 바람직하다.

상기 화합물 중, 몰리브덴산칼륨은 몰리브덴을 함유하기 때문에, 상기 몰리브덴 화합물로서의 기능을 갖는다. 플럭스제로서 몰리브덴산칼륨을 사용한 경우, 플럭스제로서 몰리브덴 화합물 및 칼륨 화합물을 사용한 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

소성 중 승온 과정의 반응으로 원료를 제조 또는 생성할 때 사용되는 칼륨 화합물로서, 수용성 칼륨 화합물, 예를 들어, 몰리브덴산칼륨은 소성 온도 범위에서도 기화되지 않고 소성 후 세정하여 용이하게 회수할 수 있다. 따라서, 소성로 외부로 방출되는 몰리브덴 화합물의 양도 감소되고, 생산 비용도 현저하게 절감될 수 있다.

플럭스제로서 몰리브덴 화합물 및 칼륨 화합물을 사용하는 경우, 칼륨 화합물의 칼륨 원소에 대한 몰리브덴 화합물의 몰리브덴 원소의 몰비(몰리브덴 원소/칼륨 원소)는, 생산 비용을 더욱 절감할 수 있기 때문에, 바람직하게는 5 이하이고, 보다 바람직하게는 0.01∼3이고, 가장 바람직하게는 0.5∼1.5이다. 몰비(몰리브덴 원소/칼륨 원소)가 상기 범위 내인 경우, 큰 입경을 갖는 알루미나 입자를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.

(금속 화합물)

후술하는 바와 같이, 금속 화합물은 알루미나의 결정 성장을 촉진하는 기능을 갖는다. 금속 화합물은 소성 중에 원하는 대로 사용할 수 있다. 여기서, 금속 화합물은 α-알루미나의 결정 성장 촉진을 위해 사용되기 때문에, 금속 화합물은 본 발명에 따른 알루미나 입자를 제조하기 위한 필수 구성은 아니다.

상기 금속 화합물은, 특별히 한정되지 않고, 바람직하게는 II족 금속 화합물 및 III족 금속 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함한다.

II족 금속 화합물의 예로서는, 마그네슘 화합물, 칼슘 화합물, 스트론튬 화합물, 및 바륨 화합물을 들 수 있다.

III족 금속 화합물의 예로서는, 스칸듐 화합물, 이트륨 화합물, 란탄 화합물, 및 세륨 화합물을 들 수 있다.

여기서, 상기 금속 화합물이란 금속 원소의 산화물, 수산화물, 탄산염, 및 염화물을 말한다. 예를 들어, 이트륨 화합물의 경우, 산화이트륨(Y₂O₃), 수산화이트륨, 및 탄산이트륨을 들 수 있다. 이들 중, 금속 화합물은 금속 원소의 산화물인 것이 바람직하다. 여기서, 이러한 금속 화합물은 이성질체를 포함한다.

이들 중, 제3 주기 원소의 금속 화합물, 제4 주기 원소의 금속 화합물, 제5 주기 원소의 금속 화합물, 또는 제6 주기 원소의 금속 화합물이 바람직하고, 제4 주기 원소의 금속 화합물 또는 제5 주기 원소의 금속 화합물이 보다 바람직하고, 제5 주기 원소의 금속 화합물이 가장 바람직하다. 구체적으로는, 마그네슘 화합물, 칼슘 화합물, 이트륨 화합물, 또는 란탄 화합물이 바람직하게 사용되며, 마그네슘 화합물, 칼슘 화합물, 또는 이트륨 화합물이 보다 바람직하게 사용되며, 이트륨 화합물이 특히 바람직하게 사용된다.

금속 화합물의 첨가량은, 알루미늄 화합물 중의 알루미늄 원자의 질량 환산값에 대하여, 바람직하게는 0.02∼20질량%이고, 보다 바람직하게는 0.1∼20질량%이다. 금속 화합물의 첨가량이 0.02질량% 이상인 경우, 몰리브덴을 함유하는 α-알루미나의 결정 성장이 적절하게 진행될 수 있기 때문에 바람직하다. 한편, 금속 화합물의 첨가량이 20질량% 이하인 경우, 금속 화합물 유래의 불순물이 적은 알루미나 입자를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.

(이트륨)

알루미늄 화합물이 금속 화합물인 이트륨 화합물의 존재 하에서, 소성되는 경우, 이 소성 공정에서 결정 성장이 보다 적절하게 진행되어, α-알루미나 및 수용성 이트륨 화합물이 생성된다. 이 경우, 수용성 이트륨 화합물은, 알루미나 입자인 α-알루미나의 표면 상에 국재하기 쉽기 때문에, 필요에 따라 물, 알칼리수, 이들을 가온한 액체 등으로 세정을 행하여, 알루미나 입자로부터 이트륨 화합물을 제거할 수 있다.

플럭스제로서 몰리브덴 화합물을 사용하는 경우, 알루미늄 화합물 및 몰리브덴 화합물의 사용량은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 원료의 총량을 산화물 환산으로 100질량%로 하는 경우, 다음의 혼합물을 소성해도 된다.

1) 다음을 혼합한 혼합물

알루미늄 원소를 함유하는 알루미늄 화합물을 Al₂O₃ 환산으로 70질량% 이상, 및

몰리브덴 화합물을 MoO₃ 환산으로 1질량% 이상.

상기 1)에서, 원료의 총량을 산화물 환산으로 100질량%로 하는 경우, 몰리브덴 화합물의 양은 MoO₃ 환산으로, 바람직하게는 1질량% 이상이고, 보다 바람직하게는 1질량% 이상 10질량% 이하이고, 가장 바람직하게는 2질량% 이상 8질량% 이하이다.

플럭스제로 몰리브덴 화합물 및 칼륨 화합물을 사용하는 경우, 알루미늄 화합물, 몰리브덴 화합물, 칼륨 화합물, 및 이트륨 화합물의 사용량은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 원료의 총량이 산화물 환산으로 100질량%로 하는 경우, 다음의 혼합물을 소성해도 된다.

2) 다음을 혼합한 혼합물

알루미늄 원소를 함유하는 알루미늄 화합물을 Al₂O₃ 환산으로 30질량% 이상,

몰리브덴 화합물을 MoO₃ 환산으로 30질량% 이상,

칼륨 화합물을 K₂O 환산으로 10질량% 이상,

이트륨 화합물을 Y₂O₃ 환산으로 0.05질량% 이상.

상기 2)에서, 원료의 총량을 산화물 환산으로 100질량%로 하는 경우, 몰리브덴 화합물의 양은 MoO₃ 환산으로, 바람직하게는 30질량% 이상이고, 보다 바람직하게는 30질량% 이상 60질량% 이하이고, 가장 바람직하게는 40질량% 이상 50질량% 이하이다.

상기 2)에서, 원료의 총량을 산화물 환산으로 100질량%로 하는 경우, 칼륨 화합물의 양은 K₂O 환산으로, 바람직하게는 10질량% 이상이고, 보다 바람직하게는 10질량% 이상 30질량% 이하이고, 가장 바람직하게는 12질량% 이상 20질량% 이하이다.

상기 2)에서, 원료의 총량을 산화물 환산으로 100질량%로 하는 경우, 이트륨 화합물의 양은 Y₂O₃ 환산으로, 바람직하게는 0.05질량% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.05질량% 이상 1질량% 이하이고, 가장 바람직하게는 0.1질량% 이상 0.5질량% 이하이다.

[소성 공정]

소성 공정는 몰리브덴 화합물의 존재 하에서, 알루미늄 화합물을 소성하는 공정이다. 상기한 바와 같이, 이 제조 방법을 플럭스법이라고 한다. 본 발명의 수지 조성물에는, ㎛ 오더 이하의 몰리브덴을 함유하는 산화알루미늄이 함유된다. 따라서, 플럭스제로서 몰리브덴 화합물을 다량으로 사용하고, 상당히 긴 시간을 요하는 제조 방법은, mm 오더 이상의 큰 크기를 갖는 몰리브덴을 함유하는 산화알루미늄이 제조되기 때문에 바람직하지 않다.

소성 방법은, 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 방법을 사용할 수 있다. 소성 온도가 700℃를 초과하는 경우, 알루미늄 화합물이 몰리브덴 화합물과 반응하여 몰리브덴산알루미늄을 형성한다. 또한, 소성 온도가 900℃ 이상인 경우, 몰리브덴산알루미늄이 산화알루미늄과 산화몰리브덴으로 분해될 때, 산화알루미늄 입자에 몰리브덴 화합물이 도입됨으로써, 몰리브덴산알루미늄이 얻어진다.

또한, 소성 중, 알루미늄 화합물과 몰리브덴 화합물의 상태는, 알루미늄 화합물 상에 작용할 수 있도록 동일한 공간에 몰리브덴 화합물이 제공되는 한, 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로, 양자가 혼합되지 않은 상태에서도, 분말을 혼합하는 단순 혼합, 그라인더 등을 이용한 기계적 혼합, 유발 등을 상용한 혼합을 사용해도 되고, 건식 상태 또는 습식 상태에서의 혼합을 행해도 된다.

소성 온도 조건은, 특별히 한정되지 않고, 원하는 알루미나 입자의 입경, 형태 등에 따라 적절히 결정된다. 일반적으로, 소성 온도는 몰리브덴산알루미늄(Al₂(MoO₄)₃)의 분해 온도 이상인 900℃ 이상이어도 된다. 특히, 구체에 가까운 다면체 입자에 있어서, 본 발명에서 사용되는 α-결정화율이 90% 이상인 알루미나 입자를 효율적으로 형성하기 위해서는, 바람직하게는 950∼1,100℃의 범위에서 소성을 행하고, 가장 바람직하게는 970∼1,050℃의 범위이다.

일반적으로, 소성 후에 얻어지는 α-알루미나의 형상을 제어하고자 하는 경우, α-알루미나의 융점에 가까운 2000℃ 이상의 고온 소성을 행할 필요가 있지만, 소성로에 부하나 연료 비용의 점에서, 산업상 이용에 있어서 큰 과제가 있다.

알루미나 입자는 2,000℃를 초과하는 고온에서도 생성될 수 있다. 그러나, 플럭스법을 사용하는 경우, 전구체의 형상에 상관없이, 1,600℃ 이하인 α-알루미나의 융점보다 훨씬 낮은 온도에서도, α-결정화율이 높고 다면체 형상을 갖는 산화알루미늄을 형성할 수 있다.

상기 플럭스법에서는, 최대 소성 온도 조건이 900℃∼1,600℃인 경우에도, 거의 구상에 가깝고, α-결정화율이 90% 이상이고, 높은 열전도율을 갖는 산화알루미늄 입자를 저비용으로 효율적으로 형성할 수 있다. 최고 온도 950∼1,500℃의 범위에서 소성하는 것이 보다 바람직하고, 최고 온도 1,000∼1,400℃의 범위에서 소성하는 것이 가장 바람직하다.

소성 시간에 관해서는, 소정 최고 온도까지의 승온 시간을 15분∼10시간의 범위에서 행하고, 소성 최고 온도에 있어서의 유지 시간을 5분∼30시간의 범위에서 행하는 것이 바람직하다. 알루미나 입자의 형성을 효율적으로 행하기 위해서는, 10분∼5시간 정도의 소성 유지 시간인 것이 보다 바람직하다.

소성의 분위기는, 본 발명의 효과가 얻어지는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 공기나 산소와 같은 산소 함유 분위기나, 질소나 아르곤, 또는 이산화탄소와 같은 불활성 분위기가 바람직하고, 비용을 고려하는 경우, 공기 분위기가 보다 바람직하다.

소성 장치도 반드시 한정되지 않고, 소위 소성로를 사용할 수 있다. 소성로는, 승화한 산화몰리브덴과 반응하지 않는 재질로 구성되어 있는 것이 바람직하고, 또한 산화몰리브덴을 보다 효율적으로 이용하도록, 기밀성이 높은 소성로를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 알루미나 입자의 결정 상태를 조정하거나 입자 표면 상의 불순물을 제거하기 위하여, 몰리브덴을 함유하는 산화알루미늄을 형성한 후, 알루미나 입자가 형성되는 온도 이상의 고온에서 추가 소성을 행해도 된다.

알루미나 입자는, 바람직하게는 몰리브덴 화합물 및 칼륨 화합물의 존재 하 또는 몰리브덴 화합물, 칼륨 화합물 및 금속 산화물의 존재 하에서, 알루미늄 화합물을 소성함으로써 얻어진다.

즉, 알루미나 입자의 바람직한 제조 방법은, 몰리브덴 화합물 및 칼륨 화합물의 존재 하 또는 몰리브덴 화합물, 칼륨 화합물 및 금속 산화물의 존재 하에서, 알루미늄 화합물을 소성하는 공정(소성 공정)를 포함한다. 바람직하게는, 혼합물은 상기 금속 화합물을 더 함유한다. 금속 화합물에 관해서는, 이트륨 화합물이 바람직하다.

몰리브덴 화합물을 이용한 플럭스법에서는, 산화몰리브덴이 알루미늄 화합물과 반응하여 몰리브덴산알루미늄을 형성하고, 다음으로, 몰리브덴산알루미늄의 분해 과정에서 화학포텐셜의 변화가 결정화의 구동력이 되어, 자형 (113)면이 성장한 육각 양추형 다면체 입자를 형성한다. 따라서, 플럭스제로 몰리브덴 화합물을 사용하는 경우, α-결정화율이 높은 알루미나 입자, 특히 α-결정화율이 90% 이상인 몰리브덴을 함유하는 다면체 알루미나로 이루어진 알루미나 입자를 보다 용이하게 형성할 수 있다.

여기서, 상기 메커니즘과는 다른 메커니즘을 통해 본 발명의 효과를 얻을지라도 그 메커니즘은 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

[냉각 공정]

몰리브덴 화합물 및 칼륨 화합물이 플럭스제로 사용되는 경우, 알루미나 입자의 제조 방법은 냉각 공정를 포함해도 된다. 냉각 공정는, 소성 공정에서 결정 성장한 알루미나를 냉각하는 공정이다. 보다 구체적으로는, 소성 공정에서 얻어진 알루미나 및 액상의 플럭스제를 포함하는 조성물을 냉각시키는 공정이다.

냉각 속도는, 특별히 한정되지 않고, 1∼1,000℃/시간이 바람직하고, 5∼500℃/시간이 보다 바람직하며, 50∼100℃/시간이 가장 바람직하다. 냉각 속도가 1℃/시간 이상인 경우, 제조 시간을 단축할 수 있어 바람직하다. 한편, 냉각속도가 1,000℃/시간 이하인 경우, 열충격에 의해 소성 용기가 파손되기 어렵고 장기간 사용할 수 있어 바람직하다.

냉각 방법은, 특별히 한정되지 않고, 자연 냉각하거나, 냉각 장치를 사용해도 된다.

[후처리 공정]

본 실시 형태에 따른 복합 입자의 제조 방법은 후처리 공정를 포함해도 된다. 후처리 공정는, 다면체 입자를 위한 후처리 공정로서, 플럭스제를 제거하는 공정이다. 후처리 공정는, 상기 소성 공정 후에 행해도 되고, 상기 냉각 공정 후에 행해도 되고, 소성 공정 및 냉각 공정 후에 행해도 된다. 또한, 필요에 따라, 이 공정를 2회 이상 반복해도 된다.

후처리 방법의 예로서는, 세정 및 고온 처리를 들 수 있다. 이들은 조합하여 행할 수 있다.

세정 방법은, 특별히 한정되지 않고, 물, 암모니아 수용액, 수산화나트륨 수용액, 산성 수용액으로 세정함으로써 플럭스제를 제거할 수 있다.

이 경우, 사용되는 물, 암모니아 수용액, 수산화나트륨 수용액 또는 산성 수용액의 농도 및 양, 세정부, 세정 시간 등을 적절하게 변경함으로써, 몰리브덴의 양을 제어할 수 있다.

또한, 고온 처리 방법의 예로서는, 플럭스의 승화점 또는 비점 이상으로 승온하는 방법을 들 수 있다.

[무기 피복부 형성 공정]

다음으로, 상기에서 얻어진 다면체 입자의 표면 상에 무기 피복부를 형성한다. 본 실시 형태에서, 산화물로 이루어진 무기 피복부가 형성될 수 있다. 층 형성 방법은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 액상법, 기상법을 들 수 있다.

무기 피복부를 형성하기 위한 무기 화학종으로서는, 상술한 것 중 임의의 것을 사용할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 무기종은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 알루미나 입자의 표면 상에 금속 산화물 피막을 형성하는 방법은, 알루미나 입자의 액상 매질 분산액을 금속 산화물 자체 또는 이의 분산액과 혼합하는 공정를 포함해도 된다. 필요에 따라, 추가 여과 및 건조를 행할 수 있다. 또한, 알루미나 입자와 금속 산화물 사이의 상호작용을 증가시키는 점, 더 높은 피복 특성을 얻는 점, 보다 균일한 무기 피복부를 얻는 점, 및 얻어진 무기 피복부가 알루미나 입자로부터 박리되는 것을 방지하는 점 등의 특히 뛰어난 특성을 얻기 위해서, 알루미나 입자 표면 상에 금속 산화물 피복을 형성하는 방법은, 바람직하게는 액체 매질에 용해성을 가지며 금속 산화물의 전구체에 상응하는 금속 무기염 용액을 알루미나 입자 또는 이의 액체 매질 분산액과 혼합하는 공정, 용해된 분자 금속 무기염을 알루미나 입자와 충분히 접촉시킨 후, 150nm 이하의 미세 금속 무기염을 알루미나 입자 상에 퇴적시키는 공정, 및 금속 무기염을 금속 산화물로 전환시키는 공정를 포함한다. 필요에 따라, 추가 여과 및 건조를 행할 수 있다. 금속 무기염을 금속 산화물로 전환시키는 공정에서, 저온 또는 pH 변화로 인해 금속 무기염을 금속 산화물로 전환시키는 것이 용이하지 않은 경우, 필요에 따라, 소성을 행할 수 있다. 이에 의해, 단순 혼합물에서는 얻을 수 없는, 알루미나 입자와 금속 산화물 사이의 강한 상호작용을 얻을 수 있다. 그리하여, 상술한 특히 뛰어난 특성을 용이하게 얻을 수 있다. 무기 피복부를 형성하는 공정에서의 소성 조건은, 알루미나 입자에 대한 조건을 참조하여 최적의 조건을 적절하게 선택함으로써 채택되어도 된다.

액상법에 관해서는, 예를 들어, 알루미나 입자가 분산된 분산액을 조제하고, 필요에 따라, 분산액의 pH를 조정하고 가열한다. 그 후, 상기 분산액에, 염화티타늄과 같은 금속 염화물을 함유하는 수용액을 적하한다. 이 경우, 알칼리성 수용액으로 pH를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 그 후, 상기 분산액을 일정 시간 교반하고, 여과, 세정, 건조를 거쳐 분말을 얻는다. 따라서, 다면체 형태의 알루미나 입자의 표면 상에는, 산화티타늄과 같은 산화물로 이루어진 무기 피복부가 형성된다. 또한, 무기 피복부를 다른 산화물로서 산화철 또는 실리카로 형성해도 된다. 또한, 무기 피복부는 산화티타늄, 산화철 및 실리카 중에서 선택되는 복수의 산화물로 형성될 수 있다.

이 공정에서, 산화물 대신 금속으로 이루어진 무기 피복부를 형성할 수 있다. 이 경우, 무기 피복부는 액상법, 기상법 등에 따라 형성될 수 있으며, 예를 들어, 은, 니켈, 구리, 금 또는 백금 등으로 이루어진 무기 피복부가, 다면체 형태의 알루미나 입자 표면 상에 형성된다. 또한, 은, 니켈, 구리, 금 및 백금 중에서 선택되는 복수의 금속으로 이루어진 무기 피복부를 형성해도 된다.

또한, 이 공정에서, 알루미나 입자의 표면의 적어도 일부가 피복되도록, 무기 피복층을 형성해도 된다. 이 경우, 예를 들어, 금속 산화물 또는 금속으로 이루어진 입자가 부착한 상태로 층이 형성된다.

[실시예]

이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 후술하지만, 본 발명은 다음의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

먼저, 복합 입자의 기재로서의 판상 알루미나를 제조했다. 수산화알루미늄(평균 입경 10㎛, Nippon Light Metal Co., Ltd.제) 146.2g(Al₂O₃의 산화물 환산으로, 92.2질량%), 삼산화몰리브덴(Taiyo Koko Co., Ltd.제) 5.0g(MoO₃의 산화물 환산으로, 4.9질량%), 및 이산화규소(평균 입경 3㎛, Fuji Silysia Chemical, Ltd.제) 3.0g(SiO₂의 산화물 환산으로, 2.9질량%)을 유발에 의해 혼합하여 혼합물을 얻었다. 얻어진 혼합물을 도가니에 넣고, 5℃/min의 조건 하에서, 세라믹 전기로에 의해 1,100℃로 가열하고, 1,100℃에서 10시간 두어, 소성했다. 다음으로, 5℃/min의 조건 하에서, 실온으로 온도를 낮추고, 도가니를 취출하여, 담청색 분말 98.0g을 얻었다. 얻어진 분말을 2mm 체를 통과할 때까지 유발에 의해 분쇄했다.

이어서, 얻어진 담청색 분말 95.0g을 0.25% 암모니아수 300mL에 분산시키고, 상기 분산액을 실온(25∼30℃)에서 3시간 동안 교반한 후, 106㎛ 체를 통과시키고, 암모니아수를 여과하여 제거하고, 수세 및 건조를 행하여, 입자 표면 상에 잔존하는 몰리브덴을 제거하여 담청색 분말 90.0g을 얻었다. D₅₀값이 5㎛인 판상 알루미나 입자를 얻었다.

다음으로, D₅₀값이 5㎛인 판상 알루미나 입자 5g을 물 45mL에 분산시켜 분산액을 얻었다. 1몰 HCl을 사용하여 분산액의 pH를 1.8로 조정함과 동시에, 분산액의 온도를 70℃로 조정했다. 분산액을 교반하면서, 1.5% TiCl₄ 수용액 23g을 8시간 이내에 적하했다(이론적 피복율 11.1%). 동시에, 2% NaOH 수용액 39g을 사용하여 분산액의 pH를 1.8로 유지했다. TiCl₄ 수용액을 적하한 후, 추가로 4시간 동안 분산액을 교반하고, 분산액을 여과 및 수세했다. 110℃에서 10시간 동안 건조 후, 분말 5.32g을 얻었다.

분말 5.32g을 800℃에서 2시간 동안 소성했다. 이에 의해, 산화티타늄으로 피복된 판상 알루미나 입자의 시료 5.30g을 얻었다.

<실시예 2>

실시예 1과 마찬가지의 제조 방법에 의해, D₅₀값이 5㎛인 판상 알루미나 입자를 제조했다. 판상 알루미나 7.5g을 물 75mL에 분산시켜 분산액을 얻었다. 1몰 HCl을 사용하여 분산액의 pH를 2.7로 조정함과 동시에, 분산액의 온도를 75℃로 조정했다. 분산액을 교반하면서 8.1% FeCl₃ 수용액을 2시간 이내에 0.17g/min의 속도로 적하했다(이론적 피복율 11.1%). 동시에, 5% NaOH 수용액 20g을 사용하여 분산액의 pH를 2.7로 유지했다. FeCl₃ 수용액을 적하한 후, 추가로 4시간 동안 분산액을 교반하고, 분산액을 여과 및 수세했다. 110℃에서 10시간 동안 건조 후, 분말 8.25g을 얻었다.

분말 5g을 800℃에서 2시간 동안 소성했다. 이에 의해, 산화철(III)로 피복된 판상 알루미나 입자의 시료 4.90g을 얻었다. 이들 복합 입자의 색은 적갈색이었다.

<실시예 3>

D₅₀값이 13㎛인 판상 알루미나 입자를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 산화티타늄이 피복된 판상 알루미나 입자의 시료 5.0g을 얻었다.

<실시예 4>

실시예 3과 마찬가지의 제조 방법에 의해, D₅₀값이 13㎛인 판상 알루미나 입자를 제조했다.

D₅₀값이 13㎛인 판상 알루미나 입자를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 마찬가지의 방법에 의해, 산화철(III)이 피복된 판상 알루미나 입자의 시료 5.0g을 얻었다. 이들 복합 입자의 색은 적갈색이었다.

<실시예 5>

FeCl₃ 수용액을 적하하는 시간을 4시간 이내로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 4와 마찬가지의 방법에 의해, 산화철(III)이 피복된 판상 알루미나 입자의 시료 5.0g을 얻었다. 이들 복합 입자의 색은 적갈색이었다.

<실시예 6>

FeCl₃ 수용액을 적하하는 시간을 7시간 이내로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 4와 마찬가지의 방법에 의해, 산화철(III)이 피복된 판상 알루미나 입자의 시료 5.0g을 얻었다. 이들 복합 입자의 색은 적갈색이었다.

<실시예 7>

복합 입자의 기재로서의 판상 알루미나 입자를 제조했다. 일반적으로 시판되는 수산화알루미늄(평균 입경 1∼2㎛) 100g(Al₂O₃의 산화물 환산으로, 90.1질량%), 삼산화몰리브덴(Taiyo Koko Co., Ltd.제) 6.5g(MoO₃의 산화물 환산으로, 9.0질량%), 및 이산화규소(특급, Kanto Chemical Co., Inc.제) 0.65g(SiO₂의 산화물 환산으로, 0.9질량%)을 유발에 의해 혼합하여 혼합물을 얻었다. 얻어진 혼합물을 도가니에 넣고, 5℃/min의 조건 하에서, 세라믹 전기로에 의해 1,200℃로 가열하고, 1,200℃에서 10시간 두어, 소성했다. 다음으로, 5℃/min의 조건 하에서, 실온으로 온도를 낮추고, 도가니를 취출하여, 담청색 분말 67.0g을 얻었다. 얻어진 분말을 2mm 체를 통과할 때까지 유발에 의해 분쇄했다.

이어서, 얻어진 담청색 분말 65.0g을 0.25% 암모니아수 250mL에 분산시키고, 상기 분산액을 실온(25∼30℃)에서 3시간 동안 교반한 후, 106㎛ 체를 통과시키고, 암모니아수를 여과하여 제거하고, 수세 및 건조를 행하여, 입자 표면 상에 잔존하는 몰리브덴을 제거하여 담청색 분말 60.0g을 얻었다. D₅₀값이 28㎛인 판상 알루미나 입자를 얻었다.

SEM 관찰에 따르면, 얻어진 분말은 다각 판상의 판상 알루미나 입자이며, 응집체가 매우 적고, 핸들링성이 우수한 것이 확인되었다. 또한, XRD 측정 시, α-알루미나 유래의 샤프한 산란 피크가 나타났고, α 결정 구조 이외의 알루미나 결정 피크는 관찰되지 않았으며, 판상 알루미나는 조밀 결정 구조였다. 또한, 얻어진 입자는, 형광 X선 정량 분석 결과, 삼산화몰리브덴 환산으로 0.61%의 몰리브덴을 함유함을 확인했다.

다음으로, D₅₀값이 28㎛인 판상 알루미나 입자를 얻은 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 산화티타늄이 피복된 판상 알루미나 입자의 시료 5.0g을 얻었다.

<실시예 8>

실시예 7과 마찬가지의 제조 방법에 의해, D₅₀값이 28㎛인 판상 알루미나 입자를 제조했다.

D₅₀값이 28 ㎛인 판상 알루미나 입자를 사용하고, FeCl₃ 수용액을 적하하는 시간을 1시간 이내로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 2와 마찬가지의 방법에 의해, 산화철(III)이 피복된 판상 알루미나 입자의 시료 5.0g을 얻었다. 이들 복합 입자의 색은 적갈색이었다.

<실시예 9>

실시예 7과 마찬가지의 제조 방법에 의해, D₅₀값이 28㎛인 판상 알루미나 입자를 제조했다.

D₅₀값이 28㎛인 판상 알루미나 입자를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 마찬가지의 방법에 의해, 산화철(III)이 피복된 판상 알루미나 입자의 시료 5.0g을 얻었다. 이들 복합 입자의 색은 적갈색이었다.

<실시예 10>

FeCl₃ 수용액을 적하하는 시간을 4시간 이내로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 9와 마찬가지의 방법에 의해, 산화철(III)이 피복된 판상 알루미나 입자의 시료 5.0g을 얻었다. 이들 복합 입자의 색은 적갈색이었다.

<실시예 11>

FeCl₃ 수용액을 적하하는 시간을 7시간 이내로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 9와 마찬가지의 방법에 의해, 산화철(III)이 피복된 판상 알루미나 입자의 시료 5.0g을 얻었다. 이들 복합 입자의 색은 적갈색이었다.

<실시예 12>

FeCl₃ 수용액을 적하하는 시간을 11시간 이내로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 9와 마찬가지의 방법에 의해, 산화철(III)이 피복된 판상 알루미나 입자의 시료 5.0g을 얻었다. 이들 복합 입자의 색은 적갈색이었다.

<실시예 13>

이산화규소 대신에 이산화게르마늄을 사용하고, 일반적으로 시판되는 수산화알루미늄(평균 입경 1∼2㎛) 100g(Al₂O₃의 산화물 환산으로, 90.1질량%), 삼산화몰리브덴(Taiyo Koko Co., Ltd.제) 6.5g(MoO₃의 산화물 환산으로, 9.0질량%), 및 이산화게르마늄(Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co., Ltd.제) 0.65g(GeO₂의 산화물 환산으로, 0.9질량%)을 유발에 의해 혼합하여 혼합물을 얻은 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 산화티타늄이 피복된 판상 알루미나 입자의 시료 5.0g을 얻었다.

<실시예 14>

복합 입자의 기재로서의 판상 알루미나 입자를 제조했다. 산화알루미늄(CHALCO, Shandong에서 시판, 전이 알루미나, 평균 입경 45㎛) 50g(Al₂O₃의 산화물 환산으로, 35.9질량%), 삼산화몰리브덴(Taiyo Koko Co., Ltd.제) 67g(MoO₃의 산화물 환산으로, 48.2질량%), 이산화규소(Kanto Chemical Co., Inc.제) 0.025g(SiO₂의 산화물 환산으로, 0.0질량%), 탄산칼륨(Kanto Chemical Co., Inc.제) 32g(K₂O의 산화물 환산으로, 15.7질량%), 및 산화이트륨(Kanto Chemical Co., Inc.제) 0.25g(Y₂O₃의 산화물 환산으로, 0.2질량%)을 유발에 의해 혼합하여 혼합물을 얻었다. 얻어진 혼합물을 도가니에 넣고, 5℃/min의 조건 하에서, 세라믹 전기로에 의해 1,000℃로 가열하고, 1,000℃에서 24시간 두어, 소성했다. 다음으로, 5℃/min의 조건 하에서, 실온으로 온도를 낮추고, 도가니를 취출하여, 담청색 분말 136g을 얻었다.

이어서, 얻어진 담청색 분말 136g을 약 1% 수산화나트륨 수용액으로 세정했다. 다음으로, 진공 여과를 계속하면서 순수 세정을 행했다. 110℃에서 건조를 행하여, α-알루미나로 이루어진 판상 알루미나 입자를 담청색 분말로 47g 얻었다. D₅₀값이 50㎛인 판상 알루미나 입자를 얻었다.

다음으로, D₅₀값이 50㎛인 판상 알루미나 입자를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 산화티타늄이 피복된 판상 알루미나 입자의 시료 5.0g을 얻었다.

<실시예 15>

복합 입자의 기재로서의 다면체 알루미나 입자를 제조했다. 산화알루미늄(CHALCO, Shandong에서 시판, 전이 알루미나, 평균 입경 45㎛) 50g(Al₂O₃의 산화물 환산으로, 35.7질량%), 삼산화몰리브덴(Aladdin Industrial Corporation제) 66.75g(MoO₃의 산화물 환산으로, 47.7질량%), 탄산칼륨(Aladdin Industrial Corporation제) 33.75g(K₂O의 산화물 환산으로, 16.4질량%), 및 이트륨 산화물(Aladdin Industrial Corporation제) 0.25g(Y₂O₃의 산화물 환산으로, 0.2질량%)을 유발에 의해 혼합하여 혼합물을 얻었다. 얻어진 혼합물을 도가니에 넣고, 5℃/min의 조건 하에서, 세라믹 전기로에 의해 950℃로 가열하고, 10시간 두어, 소성했다. 다음으로, 5℃/min의 조건 하에서, 실온으로 온도를 낮추고, 도가니를 취출하여, 내용물을 탈이온수로 세정했다. 마지막으로, 150℃에서 2시간 동안 건조하여, 몰리브덴이 함유된 청색 α-알루미나 분말을 얻었다. D₅₀값이 50㎛인 다면체 알루미나 입자를 얻었다.

다음으로, D₅₀값이 50㎛인 다면체 알루미나 입자를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 산화티타늄이 피복된 다면체 알루미나 입자의 시료 5.0g을 얻었다.

<실시예 16>

복합 입자의 기재로서의 다면체 알루미나 입자를 제조했다. 수산화알루미늄(평균 입경 12㎛, Nippon Light Metal Co., Ltd.제) 146.2g(Al₂O₃의 산화물 환산으로, 95.0질량%), 및 삼산화몰리브덴(Taiyo Koko Co., Ltd.제) 5.0g(MoO₃의 산화물 환산으로, 5.0질량% 환산)을 유발에 의해 혼합하여 혼합물을 얻었다. 얻어진 혼합물을 도가니에 넣고, 5℃/min의 조건 하에서, 세라믹 전기로에 의해 1,000℃로 가열하고, 1,000℃에서 10시간 두어, 소성했다. 다음으로, 5℃/min의 조건 하에서, 실온으로 온도를 낮추고, 도가니를 취출하여, 내용물을 탈이온수로 세정했다. 마지막으로, 150℃에서 2시간 동안 건조하여, 몰리브덴이 함유된 청색 α-알루미나 분말 98.0g을 얻었다. D₅₀값이 5㎛인 다면체 알루미나 입자를 얻었다.

다음으로, D₅₀값이 5㎛인 다면체 알루미나 입자를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 산화티타늄이 피복된 다면체 알루미나 입자의 시료 5.0g을 얻었다.

<실시예 17>

실시예 16과 마찬가지의 제조 방법에 의해, D₅₀값이 5㎛인 다면체 알루미나 입자를 제조했다.

다음으로, D₅₀값이 5㎛인 다면체 알루미나 입자를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 마찬가지의 방법에 의해, 산화철(III)이 피복된 다면체 알루미나 입자의 시료 5.0g을 얻었다. 이들 복합 입자의 색은 적갈색이었다.

<비교예 1>

D₅₀값이 30㎛인 시판되는 알루미나 입자(제품명 "A-SF-60" 정저우 리서치 인스티튜트 오브 칼코사제)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 마찬가지의 방법에 의해, 산화철(III)이 피복된 다면체 알루미나 입자의 시료 5.0g을 얻었다. 이들 복합 입자의 색은 담적색(light red)이었다.

[표 1]

[표 2]

<<평가>>

실시예 1 내지 17 및 비교예 1의 복합 입자 분말의 시료 뿐 아니라, 실시예 1, 3, 7, 13 내지 16에서 얻은 알루미나 입자, 및 비교예 1에서 사용한 알루미나 입자에 대해, 다음의 평가를 실시했다. 측정 방법은 다음과 같다.

[알루미나 입자의 장경 L의 측정]

레이저 회절 입도 측정 장치(SALD-7000, Shimadzu Corporation제)를 사용하고, 알루미나 분말 1mg을 0.2wt% 헥사메타인산나트륨(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.제) 수용액에 분산시켜 총 18g을 얻었고, 이것을 측정용 시료로 사용하고, 평균 입경 D₅₀값(㎛)을 장경 L로 결정했다.

[알루미나 입자의 두께 D의 측정]

주사형 전자현미경(SEM)을 이용하여, 50개소의 두께를 측정한 평균값을 두께 D(㎛)로 결정했다.

[애스펙트비 L/D]

애스펙트비는 다음의 공식을 이용하여 결정했다.

애스펙트비 = 알루미나 입자의 장경 L / 알루미나 입자의 두께 D

[알루미나 입자 표면 상의 뮬라이트 유무의 판정]

산화티타늄의 경우에, 고온의 진한 황산, 산화철(III)의 경우에, 황산을 사용하여, 복합 입자의 무기 피복층을 용해시켜, 알루미나 입자를 노출시키고, 생성된 시료를 두께 0.5mm의 측정 시료용 홀더에 올려놓아, 일정 하중으로 평평해지도록 충전하고, 그것을 광각 X선 회절(XRD) 장치(Ultima IV, Rigaku Corporation제)에 세트하고, Cu/Kα선, 40kV/30mA, 스캔 스피드 2도/분, 주사 범위 10∼70도의 조건 하에서 측정을 행했다.

2θ＝26.2±0.2도에 관찰되는 뮬라이트의 피크 높이를 A, 2θ＝35.1±0.2도에 관찰되는 (104)면의 α-알루미나의 피크 높이를 B, 2θ＝30±0.2도의 베이스 라인의 값을 C로 하여, 다음의 식에 따라, 뮬라이트의 유무를 판정했다.

R의 값이 0.02 이상인 경우, 뮬라이트가 알루미나 입자의 표면 상에 "존재"인 것으로, R의 값이 0.02 미만인 경우, 뮬라이트가 알루미나 입자의 표면에 "부재"인 것으로 판정했다. 다음의 식에 나타낸 바와 같이, R은 α-알루미나의 (104)면 상의 피크의 높이 B에 대한 뮬라이트 피크의 높이 A의 비이다.

R = (A-C) / (B-C)

[알루미나 입자 표면 상의 Mo량의 판정]

X선 광전자 분광(XPS) 장치(Quantera SXM, ULVAC-PHI, Inc.제)를 사용하여, 제조한 시료를 양면 테이프 상에 프레스 고정하고, 다음의 조건 하에서 조성 분석을 행했다.

·X선원: 단색화 AlKα, 빔경 100㎛φ, 출력 25W

·측정: 에어리어 측정(1000㎛ 사방), n＝3

·대전 보정: C1s＝284.8eV

XPS 분석 결과에 의해 구해지는 [Mo]／[Al]을 알루미나 입자 표면 상의 Mo량으로 세트했다. Mo량이 0.0005 이상인 경우, Mo이 알루미나 입자의 표면 상에 "존재"인 것으로, Mo량이 0.0005 미만인 경우, Mo이 알루미나 입자의 표면에 "부재"인 것으로 판정했다.

[이론적 피복율]

복합 입자의 이론적 피복율(%)은, Fe₂O₃ 또는 TiO₂의 대전 질량과 알루미나의 대전 질량의 비(무기 피복층 질량/알루미나 질량)로부터 산출했다. Fe₂O₃ 와 TiO₂의 대전 질량은 각각, FeCl₃와 TiCl₄의 대전량으로부터 구할 수 있다.

[XRF 피복율]

형광 X선(XRF) 분석 장치(Primus IV, Rigaku Corporation제)를 사용하여, 제조한 시료 약 70㎎을 여과지에 취하여, PP 필름을 씌워 조성 분석을 행했다.

복합 입자의 XRF 피복율(%)은, XRF 분석 결과로부터 구한 [TiO₂]/[Al₂O₃] 또는 [Fe₂O₃]/[Al₂O₃](질량비)로부터 결정했다.

[피복 효율]

복합 입자의 피복 효율(%)은, 상기 이론적 피복율에 대한 XRF 피복율의 비로부터 구했다.

[피복 평가]

복합 입자의 피복 효율(%)이 90% 이상인 경우, 우수 "A"로, 피복 효율(%)이 80% 이상 90% 미만인 경우, 양호 "B"로, 피복 효율(%)이 30% 이상 80% 미만인 경우, 거의 양호 "C"로, 피복 효율(%)이 30% 미만인 경우, 불량 "D"로 평가되었다. 평가 결과를 표 1 및 표 2에 나타냈다.

먼저, 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 12에서 얻어진 분말에서, XRD 피크강도비의 값이 0.02 이상이고, 뮬라이트가 존재했다. 한편, 실시예 13 내지 17에서 얻어진 분말에서는, 뮬라이트의 존재가 확인되지 않았다.

또한, 실시예 1 내지 17 및 비교예 1에서 얻어진 분말은, 표 1에 기재된 입도(D₅₀), 두께 및 애스펙트비의 값을 가짐을 확인했다.

실시예 1의 판상 알루미나 입자의 SEM 관찰 사진을 도 1 및 도 2에 나타냈다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 판상 알루미나 표면은 산화티타늄(TiO₂) 미립자로 피복되어 있음을 확인했다.

실시예 2의 판상 알루미나 입자의 SEM 관찰 사진을 도 3 내지 도 5에 나타낸다.

도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 실시예 2의 판상 알루미나 표면은 산화철(III)(Fe₂O₃) 미립자로 피복되어 있음을 확인했다.

또한, 실시예 1 내지 12의 복합 입자에서는, D₅₀값이 5㎛, 13㎛ 또는 28㎛인 판상 알루미나 입자를 사용하였으며, 판상 알루미나 표면 상에 Mo 및 Si의 존재가 확인되었고, 판상 알루미나의 표면 상에 뮬라이트의 존재가 확인되었다. 따라서, 무기 피복층을 산화티타늄 또는 산화철(III)로 형성하는 경우, 피복 효율은 어떤 경우에도 80% 이상으로 양호 또는 우수했다. 따라서, 판상 알루미나의 표면 상에 Mo 및 뮬라이트가 존재하는 경우, 판상 알루미나 상에 산화티타늄과 산화철(III)의 무기 피복층을 둘 다 형성하기 용이함을 알아냈다. 특히, 실시예 2, 5, 6, 8 내지 12에서, 무기 피복층을 산화철(III)로 형성하는 경우, 피복 효율은 어떤 경우에도 90% 이상으로 우수했다. 따라서, 판상 알루미나의 표면 상에 Mo 및 뮬라이트가 존재하는 경우, 판상 알루미나 상에 산화철(III)의 무기 피복층을 형성하기 매우 용이함을 알아냈다. 또한, 실시예 7에서, 무기 피복층을 산화티타늄으로 형성하는 경우, 피복 효율은 90% 이상으로 우수했다. 따라서, 판상 알루미나의 표면 상에 Mo 및 뮬라이트가 존재하는 경우, 판상 알루미나 상에 산화티타늄의 무기 피복층을 형성하기 매우 용이함을 알아냈다.

실시예 13의 복합 입자에서, D₅₀값이 22㎛인 판상 알루미나 입자를 사용하여, 판상 알루미나 표면 상의 Mo의 존재를 확인했다. 따라서, 무기 피복층을 산화티타늄으로 형성하는 경우, 피복 효율은 87.5% 이상으로 양호했다. 따라서, 판상 알루미나의 표면 상에 Mo이 존재하는 경우, 판상 알루미나 상에 산화티타늄의 무기 피복층을 형성하기 용이함을 알아냈다.

실시예 14의 복합 입자에서, D₅₀값이 50㎛인 판상 알루미나 입자를 사용하여, 판상 알루미나 표면 상의 Mo의 존재를 확인했다. 따라서, 무기 피복층을 산화티타늄으로 형성하는 경우, 피복 효율은 33.3%로 거의 양호했다. 따라서, 판상 알루미나의 표면 상에 Mo이 존재하는 경우, 판상 알루미나 상에 산화티타늄의 무기 피복층을 형성하기 용이함을 알아냈다.

실시예 15의 복합 입자에서, D₅₀값이 50㎛인 다면체 알루미나 입자를 사용하여, 다면체 알루미나 표면 상의 Mo의 존재를 확인했다. 따라서 무기 피복층을 산화티타늄으로 형성하는 경우, 피복 효율은 90%로 우수했다. 따라서, 다면체 알루미나의 표면 상에 Mo이 존재하는 경우, 다면체 알루미나 상에 산화티타늄의 무기 피복층을 형성하기 매우 용이함을 알아냈다.

실시예 16의 복합 입자에서, D₅₀값이 5㎛인 다면체 알루미나 입자를 사용하여, 다면체 알루미나 표면 상의 Mo의 존재를 확인했다. 따라서 무기 피복층을 산화티타늄으로 형성하는 경우, 피복 효율은 91.7%로 우수했다. 따라서, 다면체 알루미나의 표면 상에 Mo이 존재하는 경우, 다면체 알루미나 상에 산화티타늄의 무기 피복층을 형성하기 매우 용이함을 알아냈다.

실시예 17의 복합 입자에서, D₅₀값이 5㎛인 다면체 알루미나 입자를 사용하여, 다면체 알루미나 표면 상의 Mo의 존재를 확인했다. 따라서, 무기 피복층을 산화철(III)로 형성하는 경우, 피복 효율은 34.8%로 거의 양호했다. 따라서, 다면체 알루미나의 표면 상에 Mo이 존재하는 경우, 다면체 알루미나 상에 산화티타늄의 무기 피복층을 형성하기 용이함을 알아냈다.

또한, 산화철(III)이 피복된 실시예 2, 4 내지 6, 8 내지 12, 17에서는, 적색 또는 적갈색을 나타내는 것을 확인했다.

한편, 비교예 1의 복합 입자에서, D₅₀값이 30㎛인 시판되는 판상 알루미나 입자를 사용하여, XRD 측정에 따라, 판상 알루미나는 α-결정 구조를 가짐을 확인했다. 또한, 판상 알루미나 표면 상의 Mo 및 Si의 존재는 확인되지 않았고, 판상 알루미나 상의 뮬라이트의 존재도 확인되지 않았다. 따라서, 무기 피복층을 산화철(III)로 형성하는 경우, 피복 효율은 2.30%로 불량했다.

본 발명의 복합 입자는 무기 피복부의 피복 효율이 높기 때문에, 인쇄 잉크, 도료, 차량용 코팅, 산업용 코팅, 열전도성 필러, 화장료, 연마재, 고휘도 안료, 활제, 전도성 분말 기재, 세라믹 재료 등에 적합하게 사용될 수 있다.

Claims (17)

1. 몰리브덴(Mo)을 포함하는 알루미나 입자와, 상기 알루미나 입자의 표면 상에 마련된 무기 피복부를 포함하는 복합 입자.
2. 제1항에 있어서,
   상기 무기 피복부는 산화물로 이루어진, 복합 입자.
3. 제2항에 있어서,
   상기 산화물은 산화티타늄, 산화철 및 실리카로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는, 복합 입자.
4. 제1항에 있어서,
   상기 무기 피복부는 금속으로 이루어진, 복합 입자.
5. 제4항에 있어서,
   상기 금속은 은, 니켈, 구리, 금 및 백금으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는, 복합 입자.
6. 제1항에 있어서,
   상기 알루미나 입자는 규소 및 게르마늄으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함하는, 복합 입자.
7. 제6항에 있어서,
   상기 알루미나 입자는 알루미나 입자의 표층에 뮬라이트를 포함하는, 복합 입자.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복합 입자는 판상 또는 다면체 형상 중 어느 하나인, 복합 입자.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복합 입자는 판상이고, 상기 복합 입자의 두께가 0.01㎛ 이상 5㎛ 이하이고, 상기 복합 입자의 입경이 0.1㎛ 이상 500㎛ 이하이고, 상기 복합 입자의 애스펙트비가 2 이상 500 이하인, 복합 입자.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 복합 입자를 포함하는 도료.
11. 알루미늄 원소를 함유하는 알루미늄 화합물과 몰리브덴 원소를 함유하는 몰리브덴 화합물을 포함하는 혼합물, 또는
    알루미늄 원소를 함유하는 알루미늄 화합물, 몰리브덴 원소를 함유하는 몰리브덴 화합물, 및 알루미나 입자의 형상을 제어하기 위한 형상 제어제를 포함하는 혼합물
    을 소성함으로써, 알루미나 입자를 제조하는 공정; 및
    상기 알루미나 입자의 표면 상에 무기 피복부를 형성하는 공정
    를 포함하는 복합 입자의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 형상 제어제는 규소, 규소 원소를 함유하는 규소 화합물, 및 게르마늄 원소를 함유하는 게르마늄 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는, 복합 입자의 제조 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 혼합물은, 칼륨 원소를 함유하는 칼륨 화합물을 더 포함하는, 복합 입자의 제조 방법.
14. 제11항에 있어서,
    상기 무기 피복부는 산화물로 이루어진, 복합 입자의 제조 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 산화물은 산화티타늄, 산화철 및 실리카로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는, 복합 입자의 제조 방법.
16. 제11항에 있어서,
    상기 무기 피복부는 금속으로 이루어진, 복합 입자의 제조 방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 금속은 은, 니켈, 구리, 금 및 백금으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는, 복합 입자의 제조 방법.

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