JP2001342010A - 無機質中空粉体とその製造方法 - Google Patents
無機質中空粉体とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】微小粉体からなるとともに内部に閉気孔を具備
する無機質中空粉体と、それを簡単な方法で作製するこ
とのできる製造方法を提供する。 【解決手段】平均粒径が０．１〜１５μｍの大きさの有
機樹脂球の表面に無機化合物、あるいはその前駆体を被
覆した複合体を形成した後、この複合体を加熱処理し
て、前記有機樹脂球を分解除去して無機化合物からなる
皮膜を作製した後、さらに所定温度に加熱して前記無機
化合物からなる皮膜を緻密化して、無機化合物粉体内に
閉気孔を具備する平均粒径２０μｍ以下、内部の平均気
孔径が０．１〜１５μｍ、閉気孔率が３０体積％以上、
ＢＥＴ比表面積が３０ｍ2／ｇ以下の無機質中空粉体を
得る。
する無機質中空粉体と、それを簡単な方法で作製するこ
とのできる製造方法を提供する。 【解決手段】平均粒径が０．１〜１５μｍの大きさの有
機樹脂球の表面に無機化合物、あるいはその前駆体を被
覆した複合体を形成した後、この複合体を加熱処理し
て、前記有機樹脂球を分解除去して無機化合物からなる
皮膜を作製した後、さらに所定温度に加熱して前記無機
化合物からなる皮膜を緻密化して、無機化合物粉体内に
閉気孔を具備する平均粒径２０μｍ以下、内部の平均気
孔径が０．１〜１５μｍ、閉気孔率が３０体積％以上、
ＢＥＴ比表面積が３０ｍ2／ｇ以下の無機質中空粉体を
得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無機質中空粉体お
よびその製造法に関するものである。
よびその製造法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来、無機質中空体は、軽量材、塗料の充
填材、補強用充填材、低誘電率化のための特性改善材、
爆薬の増感剤などの様々な用途に用いるために種々の開
発が行なわれている。
填材、補強用充填材、低誘電率化のための特性改善材、
爆薬の増感剤などの様々な用途に用いるために種々の開
発が行なわれている。
【０００３】このような中空粉体として、例えば、ガラ
ス質の中空粉体やアルミナ、ジルコニアなどの中空粉体
が知られている。これらの中空粉体は、ガラスなどを高
温に加熱溶融して発泡剤によって発泡させながら、粒子
状に吹き飛ばして形成される（特公平２−２７２９５
号）。また、シラスなどの火山ガラス質堆積物を原料と
して、中空ガラス球状体を作製すること（特開昭６１−
２２２９６９号）等が報告されている。
ス質の中空粉体やアルミナ、ジルコニアなどの中空粉体
が知られている。これらの中空粉体は、ガラスなどを高
温に加熱溶融して発泡剤によって発泡させながら、粒子
状に吹き飛ばして形成される（特公平２−２７２９５
号）。また、シラスなどの火山ガラス質堆積物を原料と
して、中空ガラス球状体を作製すること（特開昭６１−
２２２９６９号）等が報告されている。
【０００４】また、金属炭化物やその前駆体を含む溶液
または分散液を微小液滴化し、これを高温雰囲気に微小
液滴を噴霧することによって、炭化物からなる微小中空
体を形成することが提案されている（特開平６−３２１
５２０号）。
または分散液を微小液滴化し、これを高温雰囲気に微小
液滴を噴霧することによって、炭化物からなる微小中空
体を形成することが提案されている（特開平６−３２１
５２０号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の手法による無機中空体によれば、ガラス質材料を原料
とする方法では、ガラス質中に低融点化するために少な
からずアルカリ元素を含有しており、また、これらの無
機中空粉体の平均粒径は、そのほとんどが３０μｍより
も大きいものであった。そのために、アルカリ元素が水
や酸に対して容易に溶出し、耐候性に劣るという欠点が
あった。しかも、電子部品材料、例えば絶縁基板材料の
１成分として混合、複合化することも行なわれている
が、このような場合にも、絶縁信頼性が劣化するなどの
問題があった。
の手法による無機中空体によれば、ガラス質材料を原料
とする方法では、ガラス質中に低融点化するために少な
からずアルカリ元素を含有しており、また、これらの無
機中空粉体の平均粒径は、そのほとんどが３０μｍより
も大きいものであった。そのために、アルカリ元素が水
や酸に対して容易に溶出し、耐候性に劣るという欠点が
あった。しかも、電子部品材料、例えば絶縁基板材料の
１成分として混合、複合化することも行なわれている
が、このような場合にも、絶縁信頼性が劣化するなどの
問題があった。
【０００６】また、粒子径が３０μｍ以上と大きいと、
これを他の材料と複合化することによって軽量化を図る
場合、大きな無機中空体が破壊源となるために高強度が
要求される構造部材には適用できないものであった。
これを他の材料と複合化することによって軽量化を図る
場合、大きな無機中空体が破壊源となるために高強度が
要求される構造部材には適用できないものであった。
【０００７】また、無機質の炭化物を溶媒とともに高温
雰囲気中に噴霧する方法は、装置が大がかりになるとと
もに、溶媒の揮発とともに球状および中空化するため
に、中空であっても多孔質化しやすく、閉気孔が形成さ
れにくいという問題があった。
雰囲気中に噴霧する方法は、装置が大がかりになるとと
もに、溶媒の揮発とともに球状および中空化するため
に、中空であっても多孔質化しやすく、閉気孔が形成さ
れにくいという問題があった。
【０００８】また、従来の方法では、中空粉体を形成す
る無機材料が限定されており、あらゆる無機材料の中空
粉体を形成することが難しいものであった。
る無機材料が限定されており、あらゆる無機材料の中空
粉体を形成することが難しいものであった。
【０００９】従って、本発明は、無機中空粉体における
上記問題点を解決し、微小粉体からなるとともに内部に
閉気孔を具備する無機質中空粉体と、それを簡単な方法
で作製することのできる製造方法を提供することを目的
とするものである。
上記問題点を解決し、微小粉体からなるとともに内部に
閉気孔を具備する無機質中空粉体と、それを簡単な方法
で作製することのできる製造方法を提供することを目的
とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題に
対して検討を重ねた結果、所定の大きさの有機樹脂球を
用いて、球表面に無機化合物、あるいはその前駆体を形
成してなる複合体を形成し、この複合体を加熱処理して
有機樹脂球を分解除去して無機化合物からなる皮膜を作
製した後、さらに所定温度に加熱して前記無機化合物か
らなる皮膜を緻密化することによって、無機化合物粉体
内に閉気孔を具備する中空粉体が得られることを見いだ
し、本発明に至った。
対して検討を重ねた結果、所定の大きさの有機樹脂球を
用いて、球表面に無機化合物、あるいはその前駆体を形
成してなる複合体を形成し、この複合体を加熱処理して
有機樹脂球を分解除去して無機化合物からなる皮膜を作
製した後、さらに所定温度に加熱して前記無機化合物か
らなる皮膜を緻密化することによって、無機化合物粉体
内に閉気孔を具備する中空粉体が得られることを見いだ
し、本発明に至った。
【００１１】即ち、本発明の無機質中空粉体は、平均粒
径２０μｍ以下、粉体内部の平均気孔径が０．１〜１５
μｍ、閉気孔率が３０％以上、ＢＥＴ比表面積が３０ｍ
2／ｇ以下であることを特徴とするものであって、この
中空粉体を形成する無機質材料は、実質的に単一金属酸
化物からなっても、実質的に２種以上の金属酸化物の混
合物あるいは化合物からなってもよい。また、アルカリ
元素の含有率が酸化物換算で５００ｐｐｍ以下であるこ
とも大きな特徴である。
径２０μｍ以下、粉体内部の平均気孔径が０．１〜１５
μｍ、閉気孔率が３０％以上、ＢＥＴ比表面積が３０ｍ
2／ｇ以下であることを特徴とするものであって、この
中空粉体を形成する無機質材料は、実質的に単一金属酸
化物からなっても、実質的に２種以上の金属酸化物の混
合物あるいは化合物からなってもよい。また、アルカリ
元素の含有率が酸化物換算で５００ｐｐｍ以下であるこ
とも大きな特徴である。
【００１２】また、かかる無機質中空粉体を製造する方
法としては、平均粒径が０．１〜１５μｍの有機樹脂球
の表面に無機化合物、あるいはその前駆体を形成した複
合体を形成した後、この複合体を加熱処理して、前記有
機樹脂球を分解除去して無機化合物からなる皮膜を作製
した後、さらに所定温度に加熱して前記無機化合物から
なる皮膜を緻密化して、無機化合物粉体内に閉気孔を具
備する中空粉体を形成することを特徴とするものであ
る。
法としては、平均粒径が０．１〜１５μｍの有機樹脂球
の表面に無機化合物、あるいはその前駆体を形成した複
合体を形成した後、この複合体を加熱処理して、前記有
機樹脂球を分解除去して無機化合物からなる皮膜を作製
した後、さらに所定温度に加熱して前記無機化合物から
なる皮膜を緻密化して、無機化合物粉体内に閉気孔を具
備する中空粉体を形成することを特徴とするものであ
る。
【００１３】前記無機化合物が、実質的に単一金属酸化
物からなっても、実質的に２種以上の金属酸化物の混合
物または複合化合物からなってもよい。
物からなっても、実質的に２種以上の金属酸化物の混合
物または複合化合物からなってもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の無機中空粉体の製
造方法について説明する。本発明によれば、まず、有機
樹脂球を準備する。この有機樹脂球は最終的に得られる
中空粉体における独立平均気孔径を決定する要素である
ことから、有機樹脂球の大きさとしては、平均粒径が
０．１〜１５μｍ、特に２〜５μｍであることが必要で
ある。つまり、０．１μｍよりも小さいと、中空粉体中
の閉気孔が小さく、所定の空隙率を達成することが難し
く、１５μｍよりも大きいと、微小な中空粉体を形成す
ることが困難となるためである。
造方法について説明する。本発明によれば、まず、有機
樹脂球を準備する。この有機樹脂球は最終的に得られる
中空粉体における独立平均気孔径を決定する要素である
ことから、有機樹脂球の大きさとしては、平均粒径が
０．１〜１５μｍ、特に２〜５μｍであることが必要で
ある。つまり、０．１μｍよりも小さいと、中空粉体中
の閉気孔が小さく、所定の空隙率を達成することが難し
く、１５μｍよりも大きいと、微小な中空粉体を形成す
ることが困難となるためである。
【００１５】次に、この有機樹脂球の表面に無機化合物
あるいはその前駆体を被覆する。被覆方法としては、所
定の無機化合物のアルコキシド法や沈殿法等の液相を利
用して有機樹脂球の表面に無機化合物あるいはその前駆
体を析出形成させる手法や、有機樹脂球の表面に、サブ
ミクロンの無機化合物粉末を付着させる手法が挙げられ
るが、有機樹脂球表面に無機化合物を均一に形成する上
で、前者の方が好適である。
あるいはその前駆体を被覆する。被覆方法としては、所
定の無機化合物のアルコキシド法や沈殿法等の液相を利
用して有機樹脂球の表面に無機化合物あるいはその前駆
体を析出形成させる手法や、有機樹脂球の表面に、サブ
ミクロンの無機化合物粉末を付着させる手法が挙げられ
るが、有機樹脂球表面に無機化合物を均一に形成する上
で、前者の方が好適である。
【００１６】その後、得られた複合体を有機樹脂球が分
解消失しうる温度、雰囲気下で１次熱処理して、有機樹
脂を分解除去することによって、無機化合物のみからな
る皮膜内部に空洞を有する見かけ上、中空粉体が形成さ
れる。ところが、この段階では、無機化合物からなる皮
膜は緻密化されておらず、多孔質からなるために、粉体
中の空洞は、閉気孔とはなっておらず、比表面積も大き
い状態である。
解消失しうる温度、雰囲気下で１次熱処理して、有機樹
脂を分解除去することによって、無機化合物のみからな
る皮膜内部に空洞を有する見かけ上、中空粉体が形成さ
れる。ところが、この段階では、無機化合物からなる皮
膜は緻密化されておらず、多孔質からなるために、粉体
中の空洞は、閉気孔とはなっておらず、比表面積も大き
い状態である。
【００１７】そこで、本発明によれば、さらに昇温にて
２次熱処理を施し、上記処理後の粉体の無機化合物から
なる皮膜を緻密化する。この場合の２次熱処理の温度
は、無機化合物の組成等に応じて緻密化が進行し得る温
度に加熱される。この２次熱処理によって、一次処理後
の一次粉体における皮膜の緻密化の進行とともに、粉体
の比表面積も次第には小さくなり、緻密な無機化合物か
らなる皮膜内に閉気孔を有する中空粉体を作製すること
ができる。
２次熱処理を施し、上記処理後の粉体の無機化合物から
なる皮膜を緻密化する。この場合の２次熱処理の温度
は、無機化合物の組成等に応じて緻密化が進行し得る温
度に加熱される。この２次熱処理によって、一次処理後
の一次粉体における皮膜の緻密化の進行とともに、粉体
の比表面積も次第には小さくなり、緻密な無機化合物か
らなる皮膜内に閉気孔を有する中空粉体を作製すること
ができる。
【００１８】なお、本発明の上記の製造方法によれば、
有機樹脂球の大きさによって、中空粉体の大きさを任意
に定めることができ、有機樹脂球の大きさを平均で０．
１〜１５μｍとすることによって、内部の平均気孔径が
０．１〜１５μｍであり、平均粒径が２０μｍ以下の微
細な中空粉体を作製することができる。また、かかる中
空粉体は、閉気孔率が３０％以上、特に４０％以上であ
ることも大きな特徴であって、この閉気孔率が３０％よ
りも低いと、軽量化等を目的とした部材等に適用した場
合に、充分な効果が得られないという問題がある。ま
た、本発明の中空粉体は、無機化合物からなる皮膜が緻
密質からなるために、ＢＥＴ比表面積が３０ｍ2／ｇ以
下、特に１５ｍ2／ｇ以下であることも大きな特徴であ
る。
有機樹脂球の大きさによって、中空粉体の大きさを任意
に定めることができ、有機樹脂球の大きさを平均で０．
１〜１５μｍとすることによって、内部の平均気孔径が
０．１〜１５μｍであり、平均粒径が２０μｍ以下の微
細な中空粉体を作製することができる。また、かかる中
空粉体は、閉気孔率が３０％以上、特に４０％以上であ
ることも大きな特徴であって、この閉気孔率が３０％よ
りも低いと、軽量化等を目的とした部材等に適用した場
合に、充分な効果が得られないという問題がある。ま
た、本発明の中空粉体は、無機化合物からなる皮膜が緻
密質からなるために、ＢＥＴ比表面積が３０ｍ2／ｇ以
下、特に１５ｍ2／ｇ以下であることも大きな特徴であ
る。
【００１９】しかも、本発明の上記の製造方法において
は、有機樹脂球の表面に形成する無機化合物の種類は何
ら問うものではなく、有機樹脂球の表面に被覆可能なも
のであれば、あらゆる無機化合物によって、中空粉体を
形成することができることも大きな特徴である。
は、有機樹脂球の表面に形成する無機化合物の種類は何
ら問うものではなく、有機樹脂球の表面に被覆可能なも
のであれば、あらゆる無機化合物によって、中空粉体を
形成することができることも大きな特徴である。
【００２０】従って、従来のようなガラスのみならず、
あらゆる無機化合物、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｚ
ｒＯ2、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯの群
から選ばれる１種による単一金属化合物、特に酸化物か
らなる中空粉体を形成することができる。
あらゆる無機化合物、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｚ
ｒＯ2、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯの群
から選ばれる１種による単一金属化合物、特に酸化物か
らなる中空粉体を形成することができる。
【００２１】また、２種以上の金属化合物との混合物あ
るいは化合物によって中空粉体を形成することもでき、
２種以上の混合系では、上記の有機樹脂球を除去した後
の熱処理による緻密化処理を低温で行なうことができ
る。
るいは化合物によって中空粉体を形成することもでき、
２種以上の混合系では、上記の有機樹脂球を除去した後
の熱処理による緻密化処理を低温で行なうことができ
る。
【００２２】しかも、本発明の製造方法によれば、ガラ
スなどの発泡によって形成する場合、必然的にアルカリ
金属が含有されるが、本発明によれば、上記のように、
あらゆる任意の無機化合物によって中空粉体を形成でき
るために、アルカリ金属量が５００ｐｐｍ以下、特に３
００ｐｐｍ以下とすることができる。
スなどの発泡によって形成する場合、必然的にアルカリ
金属が含有されるが、本発明によれば、上記のように、
あらゆる任意の無機化合物によって中空粉体を形成でき
るために、アルカリ金属量が５００ｐｐｍ以下、特に３
００ｐｐｍ以下とすることができる。
【００２３】
【実施例】実施例１ テトラメトキシシラン：１０００ｇに対し、平均粒径が
０．１５μｍ、２．０μｍ、５．０μｍ、１０．０μ
ｍ、１５．０μｍの単分散アクリル樹脂球をそれぞれ１
５０ｇ添加し撹拌しながらさらに水５００ｇを添加して
加水分解反応を開始させた。
０．１５μｍ、２．０μｍ、５．０μｍ、１０．０μ
ｍ、１５．０μｍの単分散アクリル樹脂球をそれぞれ１
５０ｇ添加し撹拌しながらさらに水５００ｇを添加して
加水分解反応を開始させた。
【００２４】ゲル化したものを＃１００のナイロンメッ
シュを用いて粉砕し、２００℃で真空乾燥を行い、さら
に振動ミルを用いて粉砕した。この状態の粉体のＢＥＴ
比表面積はいずれもほぼ３００ｍ2／ｇであった。作製
した粉体を電子顕微鏡にて観察した結果、アクリル樹脂
球の表面にシリカゲルが被覆されたものが凝集した状態
であった。
シュを用いて粉砕し、２００℃で真空乾燥を行い、さら
に振動ミルを用いて粉砕した。この状態の粉体のＢＥＴ
比表面積はいずれもほぼ３００ｍ2／ｇであった。作製
した粉体を電子顕微鏡にて観察した結果、アクリル樹脂
球の表面にシリカゲルが被覆されたものが凝集した状態
であった。
【００２５】得られたこの粉末をアルミナ製るつぼに入
れ大気中４５０℃、５時間の条件で保持し、有機樹脂分
を完全に分解消失させた。その後、さらに温度を上げ、
１０００℃〜１６００℃の温度で１０時間保持して粉体
を作製した。
れ大気中４５０℃、５時間の条件で保持し、有機樹脂分
を完全に分解消失させた。その後、さらに温度を上げ、
１０００℃〜１６００℃の温度で１０時間保持して粉体
を作製した。
【００２６】作製した粉体のＢＥＴ比表面積を測定し、
また、ピクノメーターによって粉体密度を測定し理論密
度で割ることで閉気孔率を計算した。
また、ピクノメーターによって粉体密度を測定し理論密
度で割ることで閉気孔率を計算した。
【００２７】また、粉体の断面の走査電子顕微鏡写真を
観察して、任意に抽出した１０個の粉体中の空隙のうち
最大のものを気孔径の平均値とみなした。評価結果を表
１に示す。
観察して、任意に抽出した１０個の粉体中の空隙のうち
最大のものを気孔径の平均値とみなした。評価結果を表
１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】この実施例によれば、熱処理温度が１４０
０℃よりも低い場合、粉体は多孔質のままで、閉気孔率
は０であり、中空粉体にはならなかった。さらに熱処理
温度を１４００℃以上に高めた場合、ＢＥＴ比表面積は
３０ｍ2／ｇ以下に減少し、同時に閉気孔率が３０体積
％以上の中空粉体を作製することができた。
０℃よりも低い場合、粉体は多孔質のままで、閉気孔率
は０であり、中空粉体にはならなかった。さらに熱処理
温度を１４００℃以上に高めた場合、ＢＥＴ比表面積は
３０ｍ2／ｇ以下に減少し、同時に閉気孔率が３０体積
％以上の中空粉体を作製することができた。
【００３０】なお、作製した中空粉体について、Ｘ線回
折測定を行なって結果、いずれもＳｉＯ2（クオーツ）
またはクリストバライトからなる結晶相からなることが
わかった。また、ＩＣＰ発光分光分析の結果、この粉体
中におけるアルカリ金属の総量は酸化物換算で４０ｐｐ
ｍ以下と非常に少ないものであった。
折測定を行なって結果、いずれもＳｉＯ2（クオーツ）
またはクリストバライトからなる結晶相からなることが
わかった。また、ＩＣＰ発光分光分析の結果、この粉体
中におけるアルカリ金属の総量は酸化物換算で４０ｐｐ
ｍ以下と非常に少ないものであった。
【００３１】実施例２ 食塩水溶液と、珪酸アルカリ水溶液と、平均粒径５、１
０μｍのアクリル樹脂球の混合液にさらに塩酸を加え、
ｐＨ６、８０℃に維持し、熟成を行い、アクリル樹脂球
の表面にシリカゲルの皮膜を析出させた平均粒径が６μ
ｍおよび１１μｍの複合体を得た。
０μｍのアクリル樹脂球の混合液にさらに塩酸を加え、
ｐＨ６、８０℃に維持し、熟成を行い、アクリル樹脂球
の表面にシリカゲルの皮膜を析出させた平均粒径が６μ
ｍおよび１１μｍの複合体を得た。
【００３２】得られた複合体をアルカリ成分が５００ｐ
ｐｍ以下となるまで酸洗浄した。そして、洗浄後の複合
体を、さらにＢ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＺｒＯ
2のうちの少なくと１種を含む水溶液に浸漬した後、こ
れを乾燥して有機樹脂球の表面に、シリカゲルと上記金
属化合物を被覆した複合体を作製した。
ｐｍ以下となるまで酸洗浄した。そして、洗浄後の複合
体を、さらにＢ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＺｒＯ
2のうちの少なくと１種を含む水溶液に浸漬した後、こ
れを乾燥して有機樹脂球の表面に、シリカゲルと上記金
属化合物を被覆した複合体を作製した。
【００３３】この粉末を大気中、４５０℃で５時間熱処
理して有機樹脂分を完全に分解消失させた。そして、８
００℃〜１５００℃の温度範囲で熱処理し、実施例１の
場合と同様の評価を行った。評価結果を表２、表３に示
す。
理して有機樹脂分を完全に分解消失させた。そして、８
００℃〜１５００℃の温度範囲で熱処理し、実施例１の
場合と同様の評価を行った。評価結果を表２、表３に示
す。
【００３４】
【表２】
【００３５】
【表３】
【００３６】熱処理を全く行なわなかった場合（試料Ｎ
ｏ．３１、３７、４３、４９、５５）粉体は多孔質のま
まであり閉気孔率は０％のままで中空粉体は形成されな
かった。また、複合化した酸化物の種類によって中空粉
体が形成されるための熱処理温度は様々変化し、ＺｎＯ
の場合、８００℃以上、ＢａＯ、ＣａＯ，ＺｒＯ2の場
合、１５００℃以上、Ｂ2Ｏ3では８５０℃以上での熱処
理によって、中空粉体が形成され比表面積３０ｍ2／ｇ
以下となり同時に２０体積％以上の閉気孔が形成された
が、Ｂ2Ｏ3の場合、１０００℃よりも温度が高いと、粉
体が凝集して閉気孔が形成されなかった。
ｏ．３１、３７、４３、４９、５５）粉体は多孔質のま
まであり閉気孔率は０％のままで中空粉体は形成されな
かった。また、複合化した酸化物の種類によって中空粉
体が形成されるための熱処理温度は様々変化し、ＺｎＯ
の場合、８００℃以上、ＢａＯ、ＣａＯ，ＺｒＯ2の場
合、１５００℃以上、Ｂ2Ｏ3では８５０℃以上での熱処
理によって、中空粉体が形成され比表面積３０ｍ2／ｇ
以下となり同時に２０体積％以上の閉気孔が形成された
が、Ｂ2Ｏ3の場合、１０００℃よりも温度が高いと、粉
体が凝集して閉気孔が形成されなかった。
【００３７】また、作製した各中空粉体について、Ｘ線
回折測定を行なって主結晶相を同定した結果、試料Ｎ
ｏ．３２〜３６、６２〜６６では、クオーツ、試料Ｎ
ｏ．４２、４８、５４、７２、７８、８４ではアモルフ
ァス、試料Ｎｏ．５７〜６０、８７〜９０ではクリスト
バライトの結晶相からなることがわかった。また、ＩＣ
Ｐ発光分光分析の結果、この粉体中におけるアルカリ金
属の総量は酸化物換算でいずれも３００ｐｐｍ以下と非
常に少ないものであった。
回折測定を行なって主結晶相を同定した結果、試料Ｎ
ｏ．３２〜３６、６２〜６６では、クオーツ、試料Ｎ
ｏ．４２、４８、５４、７２、７８、８４ではアモルフ
ァス、試料Ｎｏ．５７〜６０、８７〜９０ではクリスト
バライトの結晶相からなることがわかった。また、ＩＣ
Ｐ発光分光分析の結果、この粉体中におけるアルカリ金
属の総量は酸化物換算でいずれも３００ｐｐｍ以下と非
常に少ないものであった。
【００３８】実施例３ 平均粒径：０．４μｍのＡｌ2Ｏ3と平均粒径：０．４μ
ｍのＺｎＯと、Ａｌ2Ｏ3とＺｎＯの比率が重量比で１０
０：０、７５：２５、５０：５０、２５：７５、０：１
００の５種の比率混合した。そして、この無機化合物と
平均粒径が２μｍの有機アクリル樹脂球を無機成分：有
機成分＝２：５の体積比率になるように計量し、奈良機
械製ハイブリダイザーを用いて混合処理した。処理後の
粉末について電子顕微鏡写真で観察した結果、有機樹脂
球の表面にＡｌ2Ｏ3とＺｎＯの混合粉末が付着した状態
であることがわかった。
ｍのＺｎＯと、Ａｌ2Ｏ3とＺｎＯの比率が重量比で１０
０：０、７５：２５、５０：５０、２５：７５、０：１
００の５種の比率混合した。そして、この無機化合物と
平均粒径が２μｍの有機アクリル樹脂球を無機成分：有
機成分＝２：５の体積比率になるように計量し、奈良機
械製ハイブリダイザーを用いて混合処理した。処理後の
粉末について電子顕微鏡写真で観察した結果、有機樹脂
球の表面にＡｌ2Ｏ3とＺｎＯの混合粉末が付着した状態
であることがわかった。
【００３９】この粉末を大気中、４５０℃で５時間熱処
理して有機樹脂分を完全に分解消失させた。そして、こ
の複合体を９００℃〜１６００℃の温度範囲で熱処理
し、実施例１，２と同様に評価した。評価結果を表４に
示す。
理して有機樹脂分を完全に分解消失させた。そして、こ
の複合体を９００℃〜１６００℃の温度範囲で熱処理
し、実施例１，２と同様に評価した。評価結果を表４に
示す。
【００４０】
【表４】
【００４１】Ａｌ2Ｏ3：ＺｎＯの比率によって、中空粉
体が形成される温度が変化しており、Ａｌ2Ｏ3１００％
では１６００℃で、中空粉体が形成された。Ａｌ2Ｏ3：
ＺｎＯ＝７５：２５では、１１００℃以上、Ａｌ2Ｏ3：
ＺｎＯ＝５０：５０では、１０００℃以上、Ａｌ2Ｏ3：
ＺｎＯ＝２５：７５では、１０００℃以上、ＺｎＯ１０
０％では、１６００℃の加熱温度で、閉気孔率が２０％
以上の中空粉体を作製することができた。
体が形成される温度が変化しており、Ａｌ2Ｏ3１００％
では１６００℃で、中空粉体が形成された。Ａｌ2Ｏ3：
ＺｎＯ＝７５：２５では、１１００℃以上、Ａｌ2Ｏ3：
ＺｎＯ＝５０：５０では、１０００℃以上、Ａｌ2Ｏ3：
ＺｎＯ＝２５：７５では、１０００℃以上、ＺｎＯ１０
０％では、１６００℃の加熱温度で、閉気孔率が２０％
以上の中空粉体を作製することができた。
【００４２】また、作製した各中空粉体について、Ｘ線
回折測定によって主結晶相の同定を行なった結果、試料
Ｎｏ．９５では、Ａｌ2Ｏ3、試料Ｎｏ．９９、１００、
１０３〜１０５、１０８〜１１０では、ＺｎＯ・Ａｌ2
Ｏ3、試料Ｎｏ．１１５ではＺｎＯが観察された。ま
た、ＩＣＰ発光分光分析の結果、この粉体中におけるア
ルカリ金属の総量は酸化物換算でいずれも７０ｐｐｍ以
下と非常に少ないものであった。
回折測定によって主結晶相の同定を行なった結果、試料
Ｎｏ．９５では、Ａｌ2Ｏ3、試料Ｎｏ．９９、１００、
１０３〜１０５、１０８〜１１０では、ＺｎＯ・Ａｌ2
Ｏ3、試料Ｎｏ．１１５ではＺｎＯが観察された。ま
た、ＩＣＰ発光分光分析の結果、この粉体中におけるア
ルカリ金属の総量は酸化物換算でいずれも７０ｐｐｍ以
下と非常に少ないものであった。
【００４３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば有
機樹脂球の表面に無機成分を析出あるいは付着させ、加
熱によって有機樹脂球を分解除去した後、さらに加熱す
ることで種々の組成の閉気孔を有する無機質中空粉体を
容易に作製することが可能となる。また、アルカリ元素
を実質的に含まないため様々な用途への適応が可能とな
る。しかも、空孔径および隔壁の厚さについても自由に
設計することが可能であるために構造材料への適用にお
いても強度劣化などの問題発生を防ぐことができる。
機樹脂球の表面に無機成分を析出あるいは付着させ、加
熱によって有機樹脂球を分解除去した後、さらに加熱す
ることで種々の組成の閉気孔を有する無機質中空粉体を
容易に作製することが可能となる。また、アルカリ元素
を実質的に含まないため様々な用途への適応が可能とな
る。しかも、空孔径および隔壁の厚さについても自由に
設計することが可能であるために構造材料への適用にお
いても強度劣化などの問題発生を防ぐことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０１Ｇ 9/00 Ｃ０１Ｇ 25/02 ４Ｇ０７５ 25/02 Ｂ０１Ｊ 13/02 Ｚ Ｆターム(参考） 4G005 AA04 AB06 AB13 AB30 BA20 DA05Y DA12Z DA13Z DA18Z DC58Y DD27W DD59W EA06 EA09 EA10 4G042 DA01 DA02 DB11 DB31 DC03 DD01 DE03 DE09 4G047 AA04 AB01 AC03 AD03 4G048 AA02 AA03 AA05 AB02 AB05 AC08 AD03 AE05 AE08 4G072 AA32 AA35 BB05 BB16 GG01 GG03 HH18 JJ46 KK17 MM01 MM36 RR05 TT01 TT06 UU07 UU30 4G075 AA27 BA05 BA10 CA02 CA51 DA13
Claims (7)
- 【請求項１】平均粒径２０μｍ以下、内部の気孔の平均
気孔径が０．１〜１５μｍ、閉気孔率が３０体積％以
上、ＢＥＴ比表面積が３０ｍ2／ｇ以下であることを特
徴とする無機質中空粉体。 - 【請求項２】実質的に単一金属酸化物からなることを特
徴とする請求項１記載の無機質中空粉体。 - 【請求項３】実質的に２種以上の金属酸化物の混合物ま
たは化合物からなることを特徴とする請求項１記載の無
機質中空粉体。 - 【請求項４】アルカリ元素の含有率が酸化物換算で５０
０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の無
機質中空粉体。 - 【請求項５】平均粒径が０．１〜１５μｍの有機樹脂球
の表面に無機化合物、あるいはその前駆体を被覆した複
合体を形成した後、この複合体を加熱処理して、前記有
機樹脂球を分解除去して無機化合物からなる皮膜を作製
した後、さらに所定温度に加熱して前記無機化合物から
なる皮膜を緻密化して、無機化合物粉体内に閉気孔を具
備する中空粉体を形成することを特徴とする無機質中空
粉体の製造方法。 - 【請求項６】前記無機化合物が、実質的に単一金属酸化
物からなる請求項５記載の無機質中空粉体の製造方法。 - 【請求項７】前記無機化合物が、実質的に２種以上の金
属酸化物の混合物または複合化合物からなる請求項５記
載の無機質中空粉体の製造方法。
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|---|---|
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- 2000-05-30 JP JP2000160748A patent/JP4822576B2/ja not_active Expired - Lifetime
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