JPH04126534A - 無機質球状化粒子の製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばＩＣの封止材料として用いられる溶
融球状化した無機質粒子の製造方法及びそれに利用され
る装置に関するものである。

〔従来の技術〕

ＩＣの封止剤には、電気絶縁性、低熱膨張率等の機能が
要求される。そこで、一般には溶融処理したアモルファ
ス状のシリカ粒子などの無機質粒子にエポキシ樹脂など
の熱硬化性樹脂を混ぜて、この混合物を用いて封止を行
なっている。近年、この無機質粒子として球形状の粒子
を用いると、流動性に優れ樹脂封止を行ないやすいとい
う長所があることがわかり、球形状の溶融無機質粒子が
多く用いられるに至っている。この球形状の無機質粒子
の製造方法は、例えば特開昭５８−１４５６１３号公報
等に開示されている。この従来の方法においては、炉は
球状化室とその下部に接続された冷却室により構成され
、炉の頂部より原料粉末と共に火炎を噴射して原料粉末
の表面もしくは全体を溶融し、その表面張力で原料粉末
を球状化させている。このようにして球状化処理された
原料粉末を冷却室で冷却固化されて、後続の捕集系に導
かれる。上記捕集系には例えばサイクロン、バグフィル
タ−等の捕集機が設置されている。

従来のバーナーの一例を第６図及び第７図に示す。この
バーナーは円柱状ブロックの内部がテーパ状に割数され
て燃焼部が形成され、該テーパ面の上部には８個の可燃
ガス吐出孔１５が、そして真中のやや下にはやはり８個
の助燃ガス吐出孔１６が形成されている。原料の無機質
粒子は燃焼部の上部に連接された原料供給管１７から供
給される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、以上の様な従来の方法においては、第６図に示
すように、可燃ガスと助燃ガスを平行にあるいは対向さ
せて中心に向けて噴射し、その下流に火炎を形成するタ
イプのバーナーを用いており、さらに原料粉末は可燃ガ
ス吐出孔の中心から火炎中に供給される。このバーナー
では原料粉末を溶融球状化処理するのに有効な高温の火
炎領域はバーナー直下のごく限られた狭い範囲である。

そのため原料粉末が高温の火炎部を通過する時間が非常
に短く、その結果原料粉末の完全な溶融球状化が行われ
ず、球状化率（球状化した粉末の重量／回収した製品粉
末の重量）が低い。また球状化率を上げるためには、使
用する可燃ガスの量を増やす必要があり、製品球状体当
りの可燃ガスの使用量が多くなって燃料原単位が大きく
なるといった問題点もあった。さらに、このような方式
のバーナーでは原料粉末を大量に連続供給すると原料粉
末が凝集しやすく、その結果、凝集した原料粉末が溶融
球状化されず、球状化率が低くなるといった問題点もあ
った。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題を解決して少ない可燃ガス量で効率よ
く、高い球状化率で無機質原料粉末を球状化しうる手段
を提供するものである。

かかる本発明は、炉内に高温火炎および無機質原料粉末
を噴射し、原料粉末を溶融球状化する方法において、可
燃ガスをバーナー内に設けられたノズルから放射状に噴
射し、助燃ガスはバーナー内壁から旋回流を生じるよう
に噴射し、バーナー内の燃焼部後方から無機質原料粉末
を噴射することを特徴とする無機質球状化粒子の製造方
法とその方法に用いられる装置に関するものである。

高温火炎は無機質原料粉末を熔融して球状化しうる温度
と熱量を有するものであればよく、例えば水素ガス、メ
タン、エタン、プロペラ、ブタン、エチレン、アセチレ
ン、ＬＮＧ、ＬＰＧ等の炭化水素ガス、ベンゼン、トル
エン、ガソリン、軽油、灯油等の常温では液状の炭化水
素等の可燃ガスに酸素等の助燃ガスを混合し燃焼させて
形成する。

無機質原料粉末はシリカ、アルミナ、マグネシア等であ
り、粒径は０．１〜５００ｎ程度、好ましくは３〜４０
ｎ程度のものが適当である。

可燃ガスと無機質原料粉末の使用割合は可燃ガス種類、
無機質原料粉末の種類、粒径等によって異なるが通常１
〜１００　（ｋｇ原料／Ｎ−３燃料）程度の範囲から適
宜選択される。

本発明の無機質球状化粒子の製造方法に使用される装置
は炉に高温火炎を噴射するバーナーが付設されたもので
ある。

バーナーには可燃ガスを噴射するノズルと助燃ガス吐出
孔と無機質原料粉末供給口を設ける。

可燃ガスを噴射するノズルは可燃ガスを放射状に噴射し
うるように構成する。このため可燃ガスの吐出孔をノズ
ルに複数、例えば３個以上の吐出孔を周方向に略等間隔
に設けてもよく、あるいは全周にスリットを形成しても
よい。

可燃ガスの吐出角度（第１図におけるθ）はバーナー本
体内壁の溶損を防止し、一方、広い燃焼領域を確保する
ため、バーナー中心軸とノズル中心軸が一致している場
合には、バーナー中心軸に対して２０”〜８０°、特に
３０°〜５０°の範囲一設定するのが望ましい。各吐出
孔の吐出角度は一定でなくてもよい。

助燃ガス吐出孔はバーナー本体内壁から旋回流を住じる
ように形成する。助燃ガス吐出角度（第２図におけるφ
）は旋回流による効果の確保のため２０＠以上がよく、
一方、旋回流が強くなりすぎると原料粉末の炉内壁への
付着量が増加し、製品の回収率が低下するので６０°以
下が適当である。

助燃ガスのバーナー軸方向に対する吐出角度は直角に限
定されない。

可燃ガス吐出孔と助燃ガス吐出孔との軸方向の距離Ｌ（
第１図参照）については、可燃ガス吐出孔が助燃ガス吐
出孔よりもバーナー開口側にある場合を（＋）、その逆
を（−）とすると、Ｌが（−）となる場合には燃料ガス
ノズルの先端が溶損する可能性があり、また、（＋）側
０．２５Ｄ　（Ｄ　：バーナー本体内径、第１図参照）
を越える範囲では燃焼が不安定となる場合があるので、
０〜０．２５Ｄの範囲に設定することが望ましい。

無機質原料粉末供給口は助燃ガス吐出孔よりバーナー開
口端から奥方に設ける。この供給口は無機質原料粉末を
均一に供給できるようにすることが好ましく、そのため
に例えば複数の供給口を対称に設けるなどする。

炉におけるバーナーの取付位置は通常は炉の上部である
が、それに限定されるものではなく、炉の構造等に応じ
側壁部又は底部に設けてもよい。

装置の他の設備としては、炉から排出された溶融球状化
粒子の冷却器、捕集器、分級器等を適宜膜ければよい。

〔作用〕

このような高温の火炎中に直接原料粉末を吹込んで溶融
球状化するプロセスにおいては、いかに高温火炎領域を
広範囲に、かつ、安定して形成するか、また、形成され
た高温火炎中にいかに原料粉末を均一に吹込むかという
ことが重要な技術となる。本発明においては、原料粉末
を高温の火炎中に均一に吹込むために、あらかじめ可燃
ガス中に原料粉末を混入させて、原料粉末が可燃ガス中
に十分に混合された状態にしてバーナーに供給すること
で、前記バーナーによる原料粉末の均−分散吹き込みの
効果をより一層高めている。また、助燃ｊス吐出孔に旋
回角度φを持たせているのは、バーナー本体内で助燃ガ
スに旋回流を生じさせるためで、この旋回流によりバー
ナー内側に負圧領域が形成され、この負圧によりガスが
再循環するために燃焼が促進され急速燃焼が実現し、高
温火炎領域を広範囲にしかも安定して形成する。さらに
、この旋回流によりバーナー上部から可燃ガス吐出孔と
助燃ガス吐出孔との間の空間へ供給された原料粉末は高
温の燃焼ガス中に均一分散する。

〔実施例〕 第１図及び第２図に示すバーナーを装着した第３図に示
す装置を用いた。

バーナー１は、２重管状のバーナー本体の内管にあたる
バーナータイル内壁５の閉止端から管状のノズル４が内
方に同軸に突設されている。ノズルの先端は閉止されて
その内面は円錐状に突出しており、先端近傍の側部には
８個の可燃ガス吐出孔３がノズルの軸方向と４５°の角
度で等間隔に穿設されている。バーナータイル内壁５に
は、１６個の助燃ガス吐出孔２が同方向に等間隔をおい
てそれぞれ法線方向と４５＠の角度で穿設されている。

助燃ガス吐出孔２の位置は可燃ガス吐出孔３より０．１
Ｄ後退している。バーナータイル内壁５の閉止端には２
個所に無機質原料粉末供給口６が対称に設けられ、そこ
に原料供給管７が接続している。

このバーナー１は底部が拡径された２段筒状の炉本体ｌ
Ｏの頂部に取付けられている。ノズルには可燃ガス供給
管８が接続され、一方、助燃ガス吐出孔２には助燃ガス
供給管９が接続されている。

炉本体ｌＯは溶融球状化を行う溶融帯と、その下部に接
続された冷却帯により構成され、さらに該冷却帯から冷
却室１２を介してサイクロン１３が設置されている。１
４はブロワ−である。

以上述べた装置で、バーナーから可燃ガスとしてＬ　Ｐ
　Ｇ　１５Ｎｍ’／ｈｒ、助燃ガスとして酸素７５Ｎｍ
’／ｈｒ、原料粉末として平均粒径　　ｐのシリカ粉末
を１８０　ｋｇ　／　ｈ　ｒの条件で炉内に噴射し、溶
融球状化試験を行ったところ、球状化率（９５％）で、
しかも不純物混入のない高品位の熔融球状化シリカ粒子
を得た。

尚、比較のために第６図に示すバーナーを用いて球状化
試験を行った結果を比較例として、本実施例の結果と共
に第１表に示す。また、本実施例および比較例により得
られた球状化粒子の顕微鏡写真を第４図及び第５図に示
す。

第１表 〔発明の効果〕 本発明によって、高温の溶融可能な火炎領域を広くする
ことが可能になるのと同時に、旋回する高温ガス流によ
って原料粉末が均一分散し、粒子とガスとの熱授受が瞬
時に行われるため、溶融球状化が促進される。その結果
、従来方法よりも球状化率が上がる。また、同じ球状化
率を得る場合にも従来方法よりも少ない可燃ガス量で溶
融可能となり、燃料原単位が小さくなる等のメリットが
ある。

本発明によれば、高純度の無機質球状化粒子を非常に効
率良く安定して得られる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で使用されたノく−ナーの要部
縦断面図であり、第２図は両畦出孔を通るように切断し
た横断面図である。第３図は本発明の実施例で使用され
た装置の概略図である。第４図は実施例で得られた溶融
球状化粒子のそして第５図は比較例で得られた溶融球状
化粒子の構造を示す図面代用の顕微鏡写真である。第６
図は従来のバーナーの一例の断面図であり、第７図はそ
の平面図である。 １・・・バーナー ２・・・助燃ガス吐出孔 ３・・・可燃ガス吐出孔 ４・・・ノズル ５・・・バーナータイル内壁 ６・・・無機質原料粉末供給口 ア・・・原料供給管 ８・・・可燃ガス供給管 ９・・・助燃ガス供給管 １０・・・炉本体 １１・・・原料ホッパー １２・・・冷却室 １３・・・サイクロン １４・・・ブロワ−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉内に高温火炎および無機質原料粉末を噴射し、
   原料粉末を溶融球状化する方法において、可燃ガスをバ
   ーナー内に設けられたノズルから放射状に噴射し、助燃
   ガスはバーナー内壁から旋回流を生じるように噴射し、
   バーナー内の燃焼部後方から無機質原料粉末を噴射する
   ことを特徴とする無機質球状化粒子の製造方法
2. （２）炉に高温火炎を噴射するバーナーを設けた装置に
   おいて、該バーナーの中央部に可燃ガスを放射状に噴射
   するノズルを設け、バーナーにはその内壁から助燃ガス
   の旋回流を生じるように形成した助燃ガス吐出孔を設け
   、前記ノズルの開口端を助燃ガス吐出孔よりもバーナー
   開口端側に設け、無機質原料粉末供給口を助燃ガス吐出
   孔よりバーナー開口端から奥方に設けたことを特徴とす
   る無機質球状化粒子製造装置