JPH01183403A - 複合化無機物粉末の製造方法 - Google Patents

複合化無機物粉末の製造方法

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JPH01183403A
JPH01183403A JP384888A JP384888A JPH01183403A JP H01183403 A JPH01183403 A JP H01183403A JP 384888 A JP384888 A JP 384888A JP 384888 A JP384888 A JP 384888A JP H01183403 A JPH01183403 A JP H01183403A
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JP
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powder
solution
inorganic oxide
colloidal
spray
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JP384888A
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Yusaku Shimoda
下田 有作
Nobuo Tanaka
信夫 田中
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/14Methods for preparing oxides or hydroxides in general
    • C01B13/34Methods for preparing oxides or hydroxides in general by oxidation or hydrolysis of sprayed or atomised solutions

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複合化無機物粉末の製造方法に関し、詳しくは
ほぼ真球状の複合化無機物粉末を、大量かつ安価に効率
よく製造する方法に関する。
〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕一般
に、樹脂充填剤、研磨剤、触媒担体、コーティング原料
などとして用いられる無機物粉末は、できるだけ真球に
近いものが好ましい。
このような真球状あるいはこれに近い無機物粉末の製造
方法としては、無機酸化物ゾルを噴霧乾燥する方法が知
られている(特開昭61−270201号公報)。しか
し、この方法によって得られる粒子は、中空で一部に凹
みがあるなどの欠点があった。
ところで、無機物粒子の複合化には、メツキ法。
含浸法あるいはCV D (Che+5ical Va
por Deposition)法等の化学的蒸着法な
どによる方法が知られている。しかし、メツキ法や含浸
法は、原料として用いる粉末が真球状でなければ、生成
する複合化無機物が真球状とならず、また反応にかなり
の時間を要するという欠点がある。一方、CVD法では
、原料の価格が高く、また大量生産には適していないと
いう問題がある。
近年に至って、上記方法を改良するものとして、無機物
粉末と無機物ゾルとの混合物を噴霧乾燥し1.必要に応
じて焼成および/または分級する方法が提案されている
(特開昭62−79841号公報)。
この方法によれば、複合化無機物粉末を得ることができ
るが、原料として用いられる無機物粉末は、金属酸化物
や不溶性金属塩などに限定されるため、限られた種類の
複合化無機物粉末しか製造することができない。また、
噴霧乾燥の温度が0〜100℃と低いため作業効率が悪
く、更にまた、得られる複合化無機物粉末も真球度が充
分でなく、なお−層の改善が望まれていた。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、上記の如き課題を解決して、多種多様で
しかも真球度の高い複合化無機物粉末を効率よく製造す
る方法を開発すべく鋭意研究を重ねた。その結果、無機
酸化物コロイド溶液または無機酸化物ゾルを金属塩水溶
液と混合して、コロイド粒子を一旦凝集させ、次いで得
られる凝集体含有混合物を噴霧乾燥させることにより、
上記課題が解決できることを見出した。
本発明は、このような知見に基づいて完成したものであ
る。
すなわち本発明は、無機酸化物コロイド溶液または無機
酸化物ゾルと金属塩水溶液を混合してコロイド粒子を凝
集せしめ、得られた凝集体含有混合物を噴霧乾燥するこ
とを特徴とする複合化無機物粉末の製造方法を提供する
とともに、上記無機酸化物コロイド溶液または無機酸化
物ゾルと金属塩水溶液を混合したときに、そのままでは
コロイド粒子が凝集しない場合には、得られた混合物の
DHを調整してコロイド粒子を凝集せしめ、しかる後に
得られた凝集体台を混合物を噴霧乾燥することによって
、複合化無機物粉末を製造する方法をも提供するもので
ある。
本発明で使用する無機酸化物コロイド溶液または無機酸
化物ゾルとしては、Si0g含量が好ましくは1〜50
重量%重量%子リカゾル(コロイタlLt ’yシリカ
 、Aj!zOs含量が好ましくは1〜50重量%重量
%子ルミナゾル、Ti0z含1が好ましくは1〜50重
量%重量%子タニアゾル、Zr0z含量が好ましくは1
〜50重量%重量%子ルコニアク゛ルなどを挙げること
ができる。溶媒としては、水、アルコールなどの極性溶
媒が使用可能であるが、特に水を用いることが好ましい
上記無機酸化物コロイド溶液または無機酸化物ゾルと混
合する金属塩水溶液の金属塩としては、様々なものが使
用可能であるが、例えば、Cr、M。
などの周期律表VIa族金属、Mnなどの■a族金属、
Fe、Co、Niなどの■族金属、CuなどのIb族金
属およびZnなどのnb族金属の硝酸塩、硫酸塩、塩化
物などを挙げることができる。具体的には、硝酸ニッケ
ル、硝酸鉄、硝酸コバルト、硝酸銅、硝酸クロム、硫酸
銅、硫酸鉄、塩化鉄などを挙げることができる。これら
の金属塩のなかでも、■族金属塩が好ましく、特に硝酸
ニッケル。
硝酸鉄、硝酸コバルト、硫酸鉄、塩化鉄などが好ましく
使用される。
上記金属塩水溶液中の金属塩濃度は、飽和濃度以下であ
れば特に制限はないが、一般には、0.1モル/2以上
で飽和濃度以下の範囲が好ましい。
本発明の方法によれば、上記無機酸化物コロイド溶液ま
たは無機酸化物ゾルと金属塩水溶液を混合して、コロイ
ド粒子を凝集させる。無機酸化物コロイド溶液や無機酸
化物ゾルと金属塩水溶液との混合比は特に制限はないが
、通常は得られる複合化無機物粉末中の金属含量が0.
1〜50重量%重量%子囲になるように混合すればよい
なお、無機酸化物コロイド溶液あるいは無機酸化物ゾル
と金属塩水溶液とを混合するだけでコロイド粒子が凝集
する場合もあるが、凝集しない場合には水酸化ナトリウ
ム水溶液などの水酸化アルカリ金属水溶液、アンモニア
水、塩基性緩衝溶液などのpo調節剤を添加してptt
を調整し、金属の水酸化物を生成させ、この金属水酸化
物の凝集効果によってコロイド粒子を凝集化することが
できる。
また、逆に、凝集化が進みすぎて凝集体含有混合物の粘
度が高くなりすぎる場合には、この混合物を噴霧乾燥装
置に供給できなくなるので、溶媒、好ましくは無機酸化
物コロイド溶液あるいは無機酸化物ゾルと同一の溶媒、
例えば水を添加して凝集体を分散させ、粘度を室温で2
00cp(センチボイズ)以下、特に100cp以下に
下げると供給操作等が容易になり好ましい。
本発明の方法では、上記凝集化処理によって得られた凝
集体含有混合物を、噴霧乾燥装置に導入するなどの手法
で噴霧乾燥させる。この噴霧乾燥処理に使用する装置と
しては、噴霧乾燥に一般に使用されている装置が使用可
能である。噴霧乾燥処理条件には、特に制限はなく、従
来一般に用いられている条件下に実施する°ことができ
る。熱風入口温度は、70〜500°Cの範囲で選定す
ることができるが、作業効率の点から100 ”C以上
、特に150°C以上とするのが好ましい。混合物供給
速度は3kg/時間(水分量)以下にするのが好ましい
。また、ノズルの回転数は、5万rps以下、好ましく
は1万〜3万rpa+である。5万rps+を超えると
乾燥粉末が乾燥室内の壁に激突するため真球状をとどめ
にくい。
なお、本発明の方法によって得られる複合化無機物粉末
の平均粒子径は、ノズルの回転数を変更することによっ
て調整可能であり、例えば、ノズルの回転数を1000
rp−とすると平均粒子径は100μm程度となり、ま
た50000rpmとすると平均粒子径は5μm程度と
なる。
本発明の如き凝集化処理を実施することによって、真球
状あるいはそれに近い形状の複合化無機物粉末が効率よ
く得られるメカニズムは必ずしも明らかではないが、次
の如く推察される。
一般に、コロイド溶液の噴霧乾燥においては、乾燥初期
の段階で水分の移動とともにコロイド粒子のうち微細な
粒子はど液滴表面に移動して、第6図(イ)に模式的に
示すように、微細粒子の表面層が形成される。この表面
層は、粗大な粒子からなる液滴内部に比較して迅速に乾
燥される傾向にあり、乾燥によって固化すると内部の水
分が表面に移動しに((なる、このため、内部の水分の
蒸発速度が表面層を通って外部に放出される速度より大
きくなると、表面固体層の弱い部分を破って蒸気が逃げ
、第6図(ロ)に示すように、くぼみをもった中空状の
粒子が生成することになる。
これに対し、本発明のように凝集化処理を施すと、生成
した凝集体においては粒子間力が強いため、水分の移動
とともに微細な粒子が表面に移動することはまれであり
、コロイド溶液におけるような表面層は形成されない。
液滴も高分子状の網目構造をとっ−ていると考えられ、
水分が表面に移動する速度も速(、邪魔されることもな
い。従って、表面固体層を破って内部の水分が蒸発する
ことがないのは勿論のこと、内部の水分が乾燥後期まで
残ることもなく、その結果、中実の真球状あるいはそれ
に近い形状の粉末が得られるものと考えられる。
上記のようにして得られた真球状複合化無機物粉末は、
さらに焼成して、粉末の不純物、塩素イオン、硝酸イオ
ン、硫酸イオンなどの陰イオンを除去するのが好ましい
。この焼成処理は200〜600°Cで行うことができ
るが、特に450〜600″Cの範囲で行うのが好まし
い。また、この焼成処理に続いて粉末を分級し、粒子径
のそろった粉末を得ることもできる。
なお、本発明の方法によって得られる粉末が複合化無機
物粉末であることは、得られた粉末をE P MA (
Electron Probe Micro−Anal
ysis)で表面観察することによって確認した。例え
ば、シリカゾルと硝酸ニッケルとの混合物から、本発明
の方法によって最終的に得られた粉末をEPMAで表面
観察したところ、各粉末中にSiとNiが存在し、S 
i OzとNiOの複合体が一つの粉末として得られる
ことが確認された。
また、本発明においては、得られた粉末を走査型電子顕
微鏡(SEM)にて1000倍に拡大した写真から、各
粒子の最長径と最短径とを測定し、次の式に従って真球
度を求めた。
真球度−最短径/最長径 本発明の方法によれば、真球度が0.9〜1.0の範囲
にはいる粒子を少なくとも90%含む粉末を得ることが
可能であり、本発明における真球状の粉末とは、このよ
うな真球度分布を有する粉末を意味するものである。
なお、粒子同士が付着したものや、陥没のあるものは、
真球状であったとしても、あまり好ましいものではない
〔実施例〕
次に、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳しく説
明する。
実施例1 コロイドシリカ水溶液(Sift 17wt%)1.0
6kgと硝酸ニッケル水溶液(1,34モル/1)20
0dを混合した。この混合物はすぐに凝集し、粘性が高
いため水を1!加えて均質化した。このときの粘度は2
5°Cで100cpであった。
この混合物を噴霧乾燥装置(大河原化工機■製L−8型
スプレードライヤ、回転ディスク径50閣、乾燥壁80
0s(内径)×1200111m(長さ)。
ノズル回転数15.OOOrpm、温度250°C1供
給速度2.5kg/時間)で乾燥した。得られた粉末を
450℃で2時間焼成し、その後走査型電子顕微鏡(S
EM)で観察したところ、中実真球状であることが判っ
た。この粒子構造(形状)の52M写真を第1図に示す
さらに、この粉末をレーザー回折粒度分析計での測定し
た七ころ、平均粒径は2.5μmであった。またその組
成は、S i Ozが90賀t%、NiOが10−t%
であった。
実施例2 コロイドシリカ水溶液(Sift  17wt%)17
5gと硝酸鉄水溶液(0,67モルA010dを混合し
た。この混合物に5%アンモニア水を15II11加え
溶液を凝集させた。これに水を100d加え、粘度を7
0cp(25”C)にして、実施例1と同様の方法で噴
霧乾燥をした。
得られた粉末を450℃で1時間焼成した。この粉末を
SEMで観察したところ、中実真球状であることが判っ
た。この粒子構造(形状)の52M写真を第2図に示す
、また、この粉末の平均粒径は20μm、組成はSin
g 99wt%、FezO31wt%であった。
実施例3 コロイドシリカ水tri (SiCh 17wt%)1
00gと硝酸ニッケル水溶液(1,95モル/f)50
mを混合した。この混合物はかなり凝集するが、粘度が
100cp(25°C)と低いため、そのまま、実施例
1と同様の方法で噴霧乾燥した。
得られた粉末を450℃で1時間焼成しSEMで観察し
たところ、中実真球状であることが判った。
この粒子構造(形状)の52M写真を第3図に示す。ま
た、この粉末の平均粒径は30μm2組成はSing 
70wt%、NiO30wt%であった。
比較例 コロイドシリカ水溶液(S!Ox 17wt%)530
gと硝酸鉄水溶液(0,63モル/l1)200−を混
合した。この混合液は凝集せず、このまま、実施例1と
同様の方法で噴霧乾燥した。得られた粉末を450°C
で2時間焼成し、SEMで観察したところ、形状はへこ
みの多い球状のものであることが判った。この粒子構造
(形状)の52M写真を第4図に示す。また、この粉末
の平均粒径は34μm、組成はSiOz90wt%、F
eze310wt%であった。
実施例4 コロイドシリカ水溶液(SiO□ 17wt%)106
gと硝酸ニッケル水溶液(1,34モル/i)20mを
混合した。この混合物はすぐに凝集し、水をtooy加
え均質化した。粘度は25℃で100cpであった。こ
の混合物を噴霧乾燥装置(ノズル回転数20.00 O
rpm 、温度110℃。
供給速度1.2kg/時間)で乾燥した。得られた粉末
を450℃で1時間焼成した。この粉末をSEMで観察
したところ、中実真球状であることが判った。この粒子
構造(形状)の52M写真を第5図に示す。また、この
粉末の平均粒径は20μm、組成は5fOz 90wt
%、 Ni0 1011℃%であった。
〔発明の効果〕
本発明の方法によれば、真球状あるいはこれに極めて近
い形状の複合化無機物粉末を効率よく得ることができる
。しかも、噴霧乾燥処理における噴霧乾燥機のノズル回
転数を調節することによって、粉末の平均粒子径を5〜
100μmの範囲内で容易にコントロールすることがで
き、その上噴霧乾燥処理における温度を100°C以上
に設定できるので作業効率が高く、大量且つ安価に真球
状複合化無機物粉末を得ることができる。また、原料と
して水溶性金属塩を使用することができるので、多種多
様の複合化無機物粉末を得ることができる。
したがって、本発明によって得られる複合化無機物粉末
は、その高い真球状および平滑な表面を有するため、樹
脂充填剤、研磨剤、触媒担体、コーティング原料などに
好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1〜5図は、それぞれ実施例1.実施例2゜実施例3
.比較例および実施例4で得られた粉末の粒子構造の走
査型電子顕微鏡(SEM)写真である。 第6図(イ)および(ロ)は、それぞれ、通常のコロイ
ド溶液における液滴の構成およびこれを噴霧乾燥して得
られる、くぼみを有する粒子の構成を模式的に示したも
のである。 第11図 ’ 2 F・:C ::?3コl゛〈; り・N 、、IIA 第6図 (イ) C口)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)無機酸化物コロイド溶液または無機酸化物ゾルと
    金属塩水溶液を混合してコロイド粒子を凝集せしめ、得
    られた凝集体含有混合物を噴霧乾燥することを特徴とす
    る複合化無機物粉末の製造方法。
  2. (2)無機酸化物コロイド溶液まには無機酸化物ゾルを
    金属塩水溶液と混合し、次いで得られた混合物のpHを
    調整してコロイド粒子を凝集せしめ、しかる後に得られ
    た凝集体含有混合物を噴霧乾燥することを特徴とする複
    合化無機物粉末の製造方法。
JP384888A 1988-01-13 1988-01-13 複合化無機物粉末の製造方法 Pending JPH01183403A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992009543A1 (en) * 1990-12-03 1992-06-11 Manville Corporation Method of preparing ceramic hollow particles
FR2715399A1 (fr) * 1994-01-24 1995-07-28 Nof Corp Procédé de fabrication d'une manière d'allumage granulaire, et matière obtenue par ce procédé.
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