JPH0986924A - 球状凝集粒子およびその製造方法 - Google Patents

球状凝集粒子およびその製造方法

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JPH0986924A
JPH0986924A JP7253005A JP25300595A JPH0986924A JP H0986924 A JPH0986924 A JP H0986924A JP 7253005 A JP7253005 A JP 7253005A JP 25300595 A JP25300595 A JP 25300595A JP H0986924 A JPH0986924 A JP H0986924A
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JP
Japan
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particles
aluminum hydroxide
spherical
less
spherical agglomerated
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JP7253005A
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Satoshi Araha
智 新葉
Toshiyuki Mizoe
利之 溝江
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Glanulating (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 0.5μm〜200μmの流動性に優れかつ
機械的強度にも優れた球状の水酸化アルミニウム或いは
遷移アルミナ、αアルミナを、簡便な方法でかつ安価に
提供する。 【解決手段】 Na2 O濃度100g/l以上、Na2
O/Al2 O3 のモル比1.3以下のアルミン酸ソーダ
水溶液を40℃以下に冷却し、次いで攪拌下、該水溶液
中のNa2 O濃度が70g/l以下になる量の水を添加
し、水酸化アルミニウムを析出、濾過、洗浄することに
より、平均二次粒子径が0.5〜200μmであり、該
二次粒子を構成する平均一次粒子の短径が平均二次粒子
径の20分の1以下で、且つ長径/短径の比が10以下
である水酸化アルミニウムの微細粒子で構成された球状
凝集粒子、およびこれを焼成し球状凝集粒子よりなる遷
移アルミナ、αアルミナをを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は微細粒子の凝集粒に
よって構成された球状粒子に関するものであり、詳しく
は難燃剤、各種充填材、触媒担体、顔料、吸着剤等に用
いられる水酸化アルミニウム、遷移アルミナ、αアルミ
ナよりなる球状凝集粒子およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】水酸化アルミニウムは従来より物理学的
特性、結晶学的特性を生かして難燃剤、充填材等に広く
用いられている。これらの用途に用いられている水酸化
アルミニウムは通常過飽和アルミン酸ナトリウム溶液に
種子として微粒の水酸化アルミニウムを添加して晶析を
行うバイヤー法で得られたものである。しかしてバイヤ
ー法で得られた水酸化アルミニウム粒子の形状はギブサ
イトの晶癖を持つ六角柱状から板状もしくは該形状粒子
の凝集体である。一般にこのような異方性形状の粒子を
フィーラーとして樹脂に充填した場合、成形体の機械強
度が向上する反面、反りや変形が起こり精密部品には不
適な材料となる。このような成形体の反りや変形を抑え
るためには球状粒子の充填が望ましい。球状の水酸化ア
ルミニウムを得る方法としては特開昭63−21550
9号公報が開示されている。該公報はアルカリ金属アル
ミン酸塩から水酸化アルミニウムを析出させる間に、ア
ルカリ金属アルミン酸塩のpHを変え、アルカリ金属ア
ルミン酸塩溶液に一価及び多価アルコールを添加するこ
とにより、球状の水酸化アルミニウム粒子を得るという
ものである。しかし、該公報に開示された方法で得られ
る粒子は六角柱状粒子が放射状に凝集したものであり見
かけ上球状の外観を有するだけで、実質的には球状では
ない。 従って、該粒子は充填性が悪く、また粒子の強
度が低く樹脂充填材として満足すべき物性は期待できな
い。
【0003】一方、原油クラッキング用流動床触媒担体
として用いられる活性アルミナは粒径100μ程度の球
状粒子が適している。 現在、触媒担体用途に用いられ
る球状粒子は、粉砕等により得られた微粒水酸化アルミ
ニウムをスプレードライヤー等を用いて顆粒化した後に
焼成するというプロセスを経て製造されている。しかし
スプレードライヤーによる顆粒化は高コストなプロセス
であり、得られる活性アルミナの製造コストを引き上げ
ている。特開昭63−215509号公報でも球状活性
アルミナ及びその製法が開示されているが、該粒子の形
態は六角柱状粒子が放射状に凝集した構造であるため、
該粒子を触媒担体に共した場合は相互衝突により粉砕さ
れチッピングが生じやすく触媒担体としての寿命が短く
なるという欠点を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第1の目的
は、優れた寸法安定性を付与する廉価な樹脂充填用無機
フィラーの提供にあり、さらに第2の目的は、流動性に
優れ、かつ高強度を有する特に流動層触媒用担体に適し
た約30μm〜約200μm程度の粗大球状活性アルミ
ナを安価に提供することにある。かかる事情下に鑑み、
本発明者らは操作が容易でかつ低コストで実質的に球状
の粒子を開発すべく鋭意検討した結果、バイヤー法に準
じ特定のアルミン酸ソーダ溶液を特定条件で析出せし
め、さらに必要に応じこれを焼成する場合には、上記目
的を満足した水酸化アルミニウムやアルミナが得られる
ことを見いだし本発明を完成するに至った。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、平均
二次粒子径が0.5〜200μmであり、該二次粒子を
構成する平均一次粒子の短径が平均二次粒子径の20分
の1以下で且つ長径/短径の比が10以下である水酸化
アルミニウムの微細粒子凝集体で構成されたことを特徴
とする球状凝集粒子、さらにはこれら凝集粒子を焼成し
た上記形骸を有する遷移アルミナ、或いはαアルミナの
球状凝集粒子を提供する。さらにはNa2 O濃度100
g/l以上、Na2 O/Al2 O3 のモル比が1.3以
下のアルミン酸ソーダ溶液を攪拌下、Na2 O濃度が7
0g/l以下になる如く水を添加し、液温40度以下で
水酸化アルミニウムを析出させ、次いで該析出物を濾
過、洗浄し、乾燥することを特徴とする平均二次粒子径
が0.5〜200μmであり、該二次粒子を構成する平
均一次粒子の短径が平均二次粒子径の20分の1以下で
且つ長径/短径の比が10以下である球状凝集粒子、さ
らにはこれら凝集粒子を焼成した上記形骸を有する遷移
アルミナ、或いはαアルミナ球状凝集粒子の製造方法を
提供するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明における球状凝集粒子の平均二次粒子径は約0.
5μm〜約200μmであり、さらに用途別では樹脂充
填用フィラーとしては約0.5〜50mμ、好ましくは
約1〜30mμ、触媒担体としては約30μm〜約20
0μm、好ましくは約40μm〜約150μmである。
樹脂充填用フィラーとして適用する場合、平均二次粒子
径が約0.5μm未満では樹脂充填時の混練粘度が高く
なりすぎて混練が困難であり、50μmを越える場合に
は成形体の強度が低下する。また触媒担体用として適用
する場合、30μm未満では流動層触媒としての使用時
に飛散によるロスが大きくなる。
【0007】また、本発明の球状凝集粒子は、1次粒子
の短径が2次粒子の20分の1以下、好ましくは1/2
5〜1/500、且つ長径/短径の比が10以下、好ま
しくは2〜8の凝集体で構成された球状水酸化アルミニ
ウム、或いはこれを焼成してなる遷移アルミナ(活性ア
ルミナ)或いはαアルミナであることが必須である。本
発明において凝集を形成する1次粒子の粒径が2次粒子
の粒径の20分の1より大きい場合は2次粒子の表面の
凹凸が大きくなり流動性、耐機械的強度等が低下し良好
な充填物性、触媒物性が得られない。また1次粒子の形
状についても同様な現象が生じるため、長径/短径の比
は10以下である必要がある。
【0008】本発明の球状凝集水酸化アルミニウム粒子
の結晶型はギブサイトまたはバイヤライトもしくはこれ
らの混晶である。粒子が無定型の結晶で構成されている
場合には加熱時の分解温度が低くなり、樹脂成形時に熱
分解、脱水反応が起こり製品の外観不良、強度不足を引
き起こす可能性がある。さらに触媒用途に用いる場合は
該形骸を有する水酸化アルミニウムを焼成して遷移アル
ミナ、活性アルミナとして使用される。
【0009】本発明の上記物性を有する球状凝集粒子の
製造方法は特に制限されるものではないが、例えば以下
に示した様な簡便な方法で得られる。高過飽和度のアル
ミン酸ソーダ水溶液を攪拌しつつ、水をすばやく添加す
る。水を添加後の液温は40℃以下、好ましくは0℃〜
35℃、より好ましくは5℃〜30℃であり、その状態
でしばらく放置し、析出した水酸化アルミニウムを濾過
し、洗浄、乾燥して本発明の球状水酸化アルミニウムを
得ることができる。当該製法で用いられるアルミン酸ソ
ーダ溶液は1.3以下のモル比を有し、かつNa2 O換
算のソーダ濃度は100g/l以上であることが望まし
い。また、水で希釈後のアルミン酸ソーダ水溶液中のソ
ーダ濃度はNa2 O換算で70g/l以下、液温は約4
0℃以下、好ましくは約35℃以下にする。それ故、予
めアルミン酸ソーダ溶液を40℃付近、或いは40℃以
下に冷却後、水を添加して析出せしめてもよく、また水
の代わりに希薄なアルミン酸ソーダ溶液を用いてもよ
い。アルミン酸ソーダ水溶液中への水の添加は可能な限
り速やかに行うことが好ましく、特に制限されるもので
はないが、工業的規模で実施する場合には、容器内にア
ルミン酸ソーダ溶液と水を同時に添加、供給し、攪拌し
つつ析出せしめる方法が推奨される。析出時間はアルミ
ン酸ソーダ溶液の濃度、析出時の液温等にもよるが、通
常攪拌下、約5時間〜約10日、普通には約10時間〜
約5日間保持した後、必要に応じて析出した水酸化アル
ミニウムを溶液中に保持し(熟成)、析出物を濾過、洗
浄、乾燥すればよい。濾過、洗浄、乾燥は通常のバイヤ
ー法に於ける公知の方法が適用される。
【0010】このような方法を採用することにより通常
平均二次粒子径が0.5〜200μmであり、該二次粒
子を構成する平均一次粒子の短径が平均二次粒子径の2
0分の1以下で且つ長径/短径の比が10以下である微
細粒子が凝集した水酸化アルミニウムの球状凝集粒子が
得られる。
【0011】また、このようにして得られた水酸化アル
ミニウムの球状凝集粒子を数秒〜24時間、400℃〜
1200℃の温度で焼成することにより上記形骸を有す
る遷移アルミナを得ることができる。更にαアルミナを
得る場合には約1時間〜約48時間、約1000℃〜約
1200℃の温度で焼成すればよい。上記に於いて遷移
アルミナとはρ、χ、δ、η、κ、γ等の結晶形を有す
る、水酸化アルミニウムを焼成しαアルミナに至までの
所謂、中間アルミナをさすものである。また、その焼成
装置は電気炉、トンネルキルン、流動焼成炉等のバイヤ
ー法、或いはアルミニウムアルコキサイトの加水分解法
等により公知の焼成装置を適用すればよい。
【0012】
【実施例】以下に本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
尚、本実施例に於いて凝集粒子の大きさは得られた粒子
を走査型顕微鏡写真に撮り、その視野内に見られる粒子
より20個を無作為に選択し測定した平均値を用いた。
【0013】実施例1 10℃に冷却した800mlのアルミン酸ソーダ水溶液
(モル比:Na2 O/Al2 O3 =1.2、Na2 O含
有量=300g/1)を2リットルのセパラブルフラス
コに仕込み、200rpmの速度で撹拌しながら、10
℃の脱イオン水1120mlを2秒間で加え、10℃で
16時間撹拌し、熟成を行ったのち、析出した水酸化ア
ルミニウムを濾過、分離し、脱イオン水で洗浄後、12
0℃で2時間乾燥して水酸化アルミニウムを得た。得ら
れた水酸化アルミニウムを走査型顕微鏡写真により観察
したところ、1次粒子の短径は0.2μ、長径/短径は
6.5、2次粒子の粒径は8.1μで、実質、球状の凝
集粒子であった。
【0014】実施例2 10℃に冷却した200mlのアルミン酸ソーダ水溶液
(モル比:Na2 O/Al2 O3 =1.2、Na2 O含
有量=300g/1)を2リットルのセパラブルフラス
コに仕込み、200rpmの速度で撹拌しながら、10
℃の脱イオンン水1800mlを2秒間で加え、10℃
で5日間撹拌し、熟成を行ったのち、析出した水酸化ア
ルミニウムを濾過、分離し、脱イオン水で洗浄後、12
0℃で2時間乾燥して水酸化アルミニウムを得た。得ら
れた水酸化アルミニウムを走査型顕微鏡写真により観察
したところ、1次粒子の短径は1.8μm、長径/短径
は2、2次粒子の粒径は41.2μで、実質、球状の凝
集粒子であった。
【0015】
【発明の効果】本発明で得られた球状凝集水酸化アルミ
ニウム及びこれを焼成して得られる遷移アルミナ、活性
アルミナ粒子は、微粒子の凝集によって構成され、2次
粒子表面の凹凸が該2次粒子直径に対して小さいことよ
り、樹脂充填用フィラーとして用いた場合には成形体の
反りや変形をが少なく、また原油クラッキング用触媒担
体として用いた場合には、流動性、耐粉化性等の機械的
強度にも優れており、しかもバイヤー法に準じた簡便、
平易な製造方法により得ることが可能で廉価であること
より、その産業上の利用価値は頗る大なるものである。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均二次粒子径が0.5〜200μmで
    あり、該二次粒子を構成する平均一次粒子の短径が平均
    二次粒子径の20分の1以下で且つ長径/短径の比が1
    0以下である水酸化アルミニウムの微細粒子で構成され
    たことを特徴とする球状凝集粒子。
  2. 【請求項2】 水酸化アルミニウム粒子が、少なくとも
    バイヤライト、あるいはギブサイトの結晶形を主として
    有する粒子で構成されることを特徴とする請求項1記載
    の球状凝集粒子。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の水酸化アルミニウムの球
    状凝集粒子を熱処理して得られた該球状凝集粒子の形骸
    を保持した遷移アルミナよりなる球状凝集粒子。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の水酸化アルミニウムの球
    状凝集粒子を熱処理して得られた該球状凝集粒子の形骸
    を保持したαアルミナよりなる球状凝集粒子。
  5. 【請求項5】 Na2 O濃度100g/l以上、Na2
    O/Al2 O3 のモル比が1.3以下のアルミン酸ソー
    ダ溶液を攪拌下、Na2 O濃度が70g/l以下になる
    如く水を添加し、液温40℃以下で水酸化アルミニウム
    を析出させ、次いで該析出物を濾過、洗浄し、乾燥する
    ことを特徴とする請求項1記載の球状凝集粒子の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 請求項5の方法で得た球状凝集粒子を数
    秒〜24時間、400℃〜1200℃の温度で焼成する
    ことを特徴とする請求項3記載の遷移アルミナよりなる
    球状凝集粒子の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項5の方法で得た球状凝集粒子を1
    時間〜48時間、1000℃〜1200℃の温度で焼成
    することを特徴とする請求項4記載のαアルミナよりな
    る球状凝集粒子の製造方法。
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