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JP7736220B1 - Plate-like alumina particles and method for producing plate-like alumina particles - Google Patents

Plate-like alumina particles and method for producing plate-like alumina particles

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JP7736220B1 JP2025515322A JP2025515322A JP7736220B1 JP 7736220 B1 JP7736220 B1 JP 7736220B1 JP 2025515322 A JP2025515322 A JP 2025515322A JP 2025515322 A JP2025515322 A JP 2025515322A JP 7736220 B1 JP7736220 B1 JP 7736220B1
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Abstract

鉄元素、ニッケル元素、銅元素、クロム元素、コバルト元素亜鉛元素、スカンジウム元素、及びルテニウム元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素(A)と、チタン元素とを含む、板状アルミナ粒子。Plate-like alumina particles containing titanium and at least one element (A) selected from the group consisting of iron, nickel, copper, chromium, cobalt, zinc, scandium, and ruthenium.

Description

本発明は、板状アルミナ粒子、及び板状アルミナ粒子の製造方法に関する。
本願は、2023年12月27日に日本に出願された、特願2023-221902号に基づき優先権主張し、その内容をここに援用する。
The present invention relates to plate-like alumina particles and a method for producing plate-like alumina particles.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2023-221902, filed on December 27, 2023, the contents of which are incorporated herein by reference.

無機フィラーであるアルミナ粒子は、様々な用途で利用されている。特に、板状のアルミナ粒子は、熱伝導性フィラー、高輝度顔料、化粧料、研磨材、導電性粉体基材、樹脂フィルムの滑剤など幅広い領域で利用されており、特に凝集性が低く、高い分散を有する高アスペクト比の板状アルミナ粒子が求められている。Alumina particles, an inorganic filler, are used in a variety of applications. In particular, plate-shaped alumina particles are used in a wide range of applications, including as thermally conductive fillers, high-brightness pigments, cosmetics, abrasives, conductive powder base materials, and lubricants for resin films. There is a particular demand for plate-shaped alumina particles with high aspect ratios that exhibit low agglomeration and high dispersion.

板状アルミナ粒子の製造方法としては、従来より各種の方法が知られている。例えば、特許文献1には、原料の仮焼工程で弗化アルミニウム等の鉱化剤を添加する方法が知られている。しかしながら、これらの方法は粒子径の制御、特に高アスペクト比の板状アルミナの製造が困難である。また、得られた板状アルミナ粒子が複数枚重なり合ったり、双晶が生じてしまったりなど、凝集の問題がある。 Various methods for producing plate-like alumina particles have been known for some time. For example, Patent Document 1 discloses a method in which a mineralizer such as aluminum fluoride is added during the calcination process of the raw materials. However, these methods make it difficult to control particle size, particularly when producing plate-like alumina with a high aspect ratio. Furthermore, the resulting plate-like alumina particles can overlap or form twin crystals, resulting in problems with aggregation.

サイズ、形状などが制御された板状アルミナ粒子の製造については、近年、種々の報告がある。例えば、特許文献2には、酸化チタンを結晶制御剤として用い、高温融剤である硫酸塩の存在下で1100℃以上の温度で焼成することで、平均粒子径が5~60μm、厚みが1μm以下、アスペクト比20以上である酸化チタンを含む薄片状酸化アルミニウムが報告されている。In recent years, there have been various reports on the production of plate-like alumina particles with controlled size, shape, etc. For example, Patent Document 2 reports the production of flaky aluminum oxide containing titanium oxide with an average particle size of 5 to 60 μm, a thickness of 1 μm or less, and an aspect ratio of 20 or more, by using titanium oxide as a crystallization control agent and firing at a temperature of 1,100°C or higher in the presence of sulfate, a high-temperature flux.

特許文献3では、酸化亜鉛を結晶制御剤として用い、高温融剤である硫酸塩の存在下で1150℃の温度で焼成することで、平均粒子径が15~25μm、厚みが0.1~0.5μm、アスペクト比50~250の酸化亜鉛を含む板状α-アルミナ粒子が報告されている。 Patent document 3 reports that zinc oxide is used as a crystallization control agent and fired at a temperature of 1,150°C in the presence of a sulfate, a high-temperature flux, to produce plate-like α-alumina particles containing zinc oxide with an average particle size of 15 to 25 μm, a thickness of 0.1 to 0.5 μm, and an aspect ratio of 50 to 250.

特許文献4には、酸化亜鉛と酸化スズを結晶制御剤として用い、高温融剤である硫酸塩の存在下で1200℃の温度で焼成することで、平均粒子厚さが0.5μm以下、平均粒子直径が30μm以上、アスペクト比が100以上の酸化亜鉛と酸化スズを含む板状α-アルミナ粒子が報告されている。 Patent document 4 reports that by using zinc oxide and tin oxide as crystallization control agents and firing at a temperature of 1200°C in the presence of a high-temperature flux, sulfate, plate-like α-alumina particles containing zinc oxide and tin oxide with an average particle thickness of 0.5 μm or less, an average particle diameter of 30 μm or more, and an aspect ratio of 100 or more are produced.

特許文献5では、酸化ジルコニウムを結晶制御剤として用い、高温融剤である硫酸塩の存在下で1150℃の温度で焼成することで、平均厚さが0.1~1μmであり、平均径が5~25μmであり、角形比(aspect-ratio)が25~250である板状α-アルミナ粒子が報告されている。 Patent Document 5 reports that by using zirconium oxide as a crystallization control agent and firing at a temperature of 1150°C in the presence of sulfate, a high-temperature flux, plate-shaped α-alumina particles with an average thickness of 0.1 to 1 μm, an average diameter of 5 to 25 μm, and an aspect ratio of 25 to 250 are produced.

特公昭35-6977号公報Special Publication No. 35-6977 特開平9-77512号公報Japanese Patent Application Publication No. 9-77512 特表2008-534417号公報Special Publication No. 2008-534417 特表2010-502539号公報Special Publication No. 2010-502539 特表2017-516734号公報Special Publication No. 2017-516734

しかしながら、これらの方法で得られる板状アルミナは1100℃以上の温度での焼成工程が必要であり、莫大な製造エネルギーを必要としている。昨今、カーボンニュートラルやSDGs等、持続可能な社会のために製造に係るエネルギーの削減を目指す動きが広がっており、焼成温度をより低温にすることが求められている。However, the plate alumina obtained using these methods requires a firing process at temperatures of over 1,100°C, which requires a huge amount of energy to produce. Recently, there has been a growing movement to reduce energy used in manufacturing in order to achieve a sustainable society, such as carbon neutrality and the SDGs, and there is a demand for lower firing temperatures.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、従来より低温の焼成温度で製造できる板状アルミナ粒子、及び該板状アルミナ粒子の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its objective is to provide plate-like alumina particles that can be produced at a lower firing temperature than conventional methods, and a method for producing such plate-like alumina particles.

本発明は、以下の態様を包含する。
(1)鉄元素、ニッケル元素、銅元素、クロム元素、コバルト元素、亜鉛元素、スカンジウム元素、及びルテニウム元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素(A)と、チタン元素とを含む、板状アルミナ粒子。
(2)前記少なくとも1種の元素(A)を、酸化物換算で0.02~2質量%含む、上記(1)に記載の板状アルミナ粒子。
(3)珪素又は珪素化合物を、二酸化珪素換算で、0.1~10質量%含む、上記(1)又は(2)に記載の板状アルミナ粒子。
(4)珪素又は珪素化合物を表層に含む、上記(1)~(3)のいずれか一つに記載の板状アルミナ粒子。
(5)厚みが0.05~1μmであり、平均粒子径が1~30μmであり、かつアスペクト比が5~300である、上記(1)~(4)のいずれか一つに記載の板状アルミナ粒子。
(6)アルミニウム化合物と、モリブデン酸化物と、珪素又は珪素化合物と、鉄元素、ニッケル元素、銅元素、クロム元素、コバルト元素、亜鉛元素、スカンジウム元素、及びルテニウム元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素(A)を含む化合物(A)と、チタン化合物とを混合して混合物を得る工程と、前記混合物を焼成する工程と、を含む、上記(1)~(5)のいずれか一つに記載の板状アルミナ粒子の製造方法。
The present invention includes the following aspects.
(1) Plate-like alumina particles containing titanium and at least one element (A) selected from the group consisting of iron, nickel, copper, chromium, cobalt, zinc, scandium, and ruthenium.
(2) The plate-like alumina particles according to (1) above, which contain 0.02 to 2 mass % of the at least one element (A) calculated as oxide.
(3) Plate-like alumina particles according to (1) or (2) above, containing silicon or a silicon compound in an amount of 0.1 to 10 mass % in terms of silicon dioxide.
(4) Plate-like alumina particles according to any one of (1) to (3) above, which contain silicon or a silicon compound in the surface layer.
(5) Plate-like alumina particles according to any one of (1) to (4) above, having a thickness of 0.05 to 1 μm, an average particle diameter of 1 to 30 μm, and an aspect ratio of 5 to 300.
(6) A method for producing plate-like alumina particles according to any one of (1) to (5) above, comprising the steps of: mixing an aluminum compound, molybdenum oxide, silicon or a silicon compound, a compound (A) containing at least one element (A) selected from the group consisting of iron, nickel, copper, chromium, cobalt, zinc, scandium, and ruthenium, and a titanium compound to obtain a mixture; and calcining the mixture.

本発明によれば、従来より低温の焼成温度で製造できる板状アルミナ粒子、及び該板状アルミナ粒子の製造方法を提供することができる。 The present invention provides plate-like alumina particles that can be produced at a lower firing temperature than conventional methods, as well as a method for producing such plate-like alumina particles.

実施例1で得られた板状アルミナ粒子のSEM観察画像である。1 is an SEM observation image of the plate-like alumina particles obtained in Example 1. 実施例8で得られた板状アルミナ粒子のSEM観察画像である。1 is an SEM observation image of the plate-like alumina particles obtained in Example 8. 比較例1で得られたアルミナ粒子のSEM観察画像である。1 is a SEM observation image of alumina particles obtained in Comparative Example 1. 比較例2で得られたアルミナ粒子のSEM観察画像である。1 is a SEM observation image of alumina particles obtained in Comparative Example 2. 比較例6で得られたアルミナ粒子のSEM観察画像である。1 is a SEM observation image of alumina particles obtained in Comparative Example 6. 比較例8で得られたアルミナ粒子のSEM観察画像である。1 is a SEM observation image of alumina particles obtained in Comparative Example 8.

以下、本発明の一実施形態による板状アルミナ粒子、及び板状アルミナ粒子の製造方法について詳細に説明する。 The following provides a detailed description of the plate-like alumina particles and the method for producing plate-like alumina particles according to one embodiment of the present invention.

<板状アルミナ粒子>
本実施形態に係る板状アルミナ粒子は、鉄元素、ニッケル元素、銅元素、クロム元素、コバルト元素、亜鉛元素、スカンジウム元素、及びルテニウム元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素(A)(以下、単に「元素(A)」ともいう)と、チタン元素とを含む。
<Plate-shaped alumina particles>
The plate-like alumina particles according to this embodiment contain at least one element (A) (hereinafter also simply referred to as "element (A)") selected from the group consisting of iron, nickel, copper, chromium, cobalt, zinc, scandium, and ruthenium, and titanium.

本実施形態において、「板状」とは、アルミナ粒子の平均粒子径を厚みで除したアスペクト比が2以上であることを指す。なお、本明細書において、「アルミナ粒子の厚み」は、走査型電子顕微鏡(SEM)により得られたイメージから、無作為に選出された少なくとも50個の板状アルミナ粒子について測定された厚みの算術平均値とする。また、「アルミナ粒子の平均粒子径」は、レーザー回折粒子径測定装置により測定された体積基準の累積粒度分布から、体積基準メジアン径D50として算出された値とする。 In this embodiment, the term "plate-like" refers to an aspect ratio, calculated by dividing the average particle diameter of alumina particles by their thickness, of 2 or more. In this specification, the "thickness of alumina particles" refers to the arithmetic mean value of thicknesses measured for at least 50 plate-like alumina particles randomly selected from an image obtained by a scanning electron microscope (SEM). The "average particle diameter of alumina particles" refers to the value calculated as the volume-based median diameter D50 from the volume-based cumulative particle size distribution measured by a laser diffraction particle size analyzer.

(元素(A))
本実施形態において、元素(A)は、鉄元素、ニッケル元素、銅元素、クロム元素、コバルト元素、亜鉛元素、スカンジウム元素、及びルテニウム元素からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、鉄元素、ニッケル元素、銅元素、クロム元素、コバルト元素、亜鉛元素からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、鉄元素、ニッケル元素、クロム元素からなる群より選ばれる少なくとも1種が更に好ましい。
(Element (A))
In this embodiment, the element (A) is at least one selected from the group consisting of iron, nickel, copper, chromium, cobalt, zinc, scandium, and ruthenium, preferably at least one selected from the group consisting of iron, nickel, copper, chromium, cobalt, and zinc, and more preferably at least one selected from the group consisting of iron, nickel, and chromium.

本実施形態において、元素(A)は、入手容易性及び合成容易性の観点から、水酸化鉄、酸化鉄、オキシ水酸化鉄、酸化ニッケル、酸化銅、酸化クロム、酸化コバルト、酸化亜鉛、酸化スカンジウム、及び酸化ルテニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物(A)(以下、単に「化合物(A)」ともいう)に由来することが好ましく、水酸化鉄、酸化鉄、オキシ水酸化鉄、酸化ニッケル、酸化クロム、酸化コバルト、及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物(A)に由来することがより好ましく、水酸化鉄、酸化鉄、オキシ水酸化鉄、酸化ニッケル、及び酸化クロムからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物(A)に由来することが更に好ましい。In this embodiment, from the standpoint of ease of availability and ease of synthesis, element (A) is preferably derived from at least one compound (A) (hereinafter also simply referred to as "compound (A)") selected from the group consisting of iron hydroxide, iron oxide, iron oxyhydroxide, nickel oxide, copper oxide, chromium oxide, cobalt oxide, zinc oxide, scandium oxide, and ruthenium oxide, more preferably derived from at least one compound (A) selected from the group consisting of iron hydroxide, iron oxide, iron oxyhydroxide, nickel oxide, chromium oxide, cobalt oxide, and zinc oxide, and even more preferably derived from at least one compound (A) selected from the group consisting of iron hydroxide, iron oxide, iron oxyhydroxide, nickel oxide, and chromium oxide.

本実施形態の板状アルミナ粒子は、前記元素(A)を、酸化物換算で0.02~2質量%含むことが好ましく、0.04~1.5質量%含むことがより好ましく、0.06~1質量%含むことが更に好ましい。
前記元素(A)の含有量が上記の好ましい範囲内であると、板状アルミナ粒子の生成エネルギーを安定化する為、粒子径を均一化しやすい。また、前記上限値以下であると、板状アルミナ粒子が濃色に呈色することが抑制され、光輝度顔料や化粧料としての使用に好適である。
The plate-like alumina particles of this embodiment preferably contain 0.02 to 2 mass %, more preferably 0.04 to 1.5 mass %, and even more preferably 0.06 to 1 mass % of the element (A) calculated as oxide.
When the content of the element (A) is within the above-mentioned preferred range, the energy required for generating the plate-like alumina particles is stabilized, and the particle size is easily made uniform. When the content is equal to or less than the upper limit, the plate-like alumina particles are prevented from exhibiting a dark color, and are therefore suitable for use as a luminous pigment or a cosmetic.

本実施形態において、前記元素(A)の含有量は、板状アルミナ粒子をXRF(蛍光X線)分析して、予め求められた酸化物の検量線から、元素(A)を構成する各元素の含有量の合計を酸化物換算(質量%)として求めた値である。また、ICP(誘導結合プラズマ)発光分光分析によって、含有率が既知の試料(検量線試料)と強度を比較して、板状アルミナ粒子に含まれる各元素の含有率を算出し、酸化物換算(質量%)することもできる。In this embodiment, the content of element (A) is determined by subjecting the plate-like alumina particles to XRF (X-ray fluorescence) analysis and calculating the total content of each element constituting element (A) in terms of oxide (mass%) from a previously determined oxide calibration curve. Alternatively, the content of each element contained in the plate-like alumina particles can be calculated and calculated in terms of oxide (mass%) by comparing the intensity with that of a sample with a known content (calibration curve sample) using ICP (inductively coupled plasma) atomic emission spectroscopy.

前記元素(A)は、板状アルミナ粒子のコランダム構造において三価のアルミニウム元素が元素(A)で置換された、所謂ドープされた状態で存在している。前記元素(A)の価数は四価のチタン元素も添加することによって、結晶全体の電荷を中性に保つようにドープされる為、元素(A)は2価の元素として存在すると推定される。 The element (A) exists in a so-called doped state, where the trivalent aluminum element is replaced by the element (A) in the corundum structure of the plate-like alumina particles. The valence of the element (A) is doped by adding the tetravalent titanium element so as to maintain the charge of the entire crystal neutral, so it is presumed that the element (A) exists as a divalent element.

(チタン元素)
本実施形態において、チタン元素は、入手容易性及び合成容易性の観点から、酸化チタンに由来することが好ましい。
(titanium element)
In this embodiment, the titanium element is preferably derived from titanium oxide from the viewpoint of availability and ease of synthesis.

本実施形態の板状アルミナ粒子は、チタン元素を、酸化物換算で0.02~2質量%含むことが好ましく、0.04~1.5質量%含むことがより好ましく、0.06~1質量%含むことが更に好ましい。
チタン元素の含有量が上記の好ましい範囲内であると、従来より低い焼成温度(例えば、1000℃以下)で板状アルミナ粒子を製造し得る。また、前記上限値以下であると、板状アルミナ粒子が濃黄色に呈色することが抑制され、光輝度顔料や化粧料としての使用に好適である。
The plate-like alumina particles of this embodiment preferably contain 0.02 to 2 mass % of titanium element, calculated as oxide, more preferably 0.04 to 1.5 mass %, and even more preferably 0.06 to 1 mass %.
When the titanium content is within the above-mentioned preferred range, the plate-like alumina particles can be produced at a lower firing temperature (for example, 1000° C. or lower) than conventionally. Furthermore, when the titanium content is equal to or lower than the above-mentioned upper limit, the plate-like alumina particles are prevented from turning deep yellow, making them suitable for use as a luminous pigment or a cosmetic.

本実施形態において、チタン元素の含有量は、板状アルミナ粒子をXRF(蛍光X線)分析して、予め求められた酸化物の検量線から、チタン元素の含有量の合計を酸化物換算(質量%)として求めた値である。また、ICP(誘導結合プラズマ)発光分光分析によって、含有率が既知の試料(検量線試料)と強度を比較して、板状アルミナ粒子に含まれるチタン元素の含有率を算出し、酸化物換算(質量%)することもできる。In this embodiment, the titanium element content is determined by subjecting the plate-like alumina particles to XRF (X-ray fluorescence) analysis and calculating the total titanium element content, expressed as oxide (mass %), from a previously determined oxide calibration curve. Alternatively, the titanium element content in the plate-like alumina particles can be calculated and calculated as oxide (mass %) by comparing the intensity with that of a sample with a known content (calibration curve sample) using ICP (inductively coupled plasma) atomic emission spectroscopy.

チタン元素は、板状アルミナ粒子のコランダム構造において三価のアルミニウム元素が四価のチタン元素で置換された、所謂ドープされた状態で存在している。 Titanium element exists in a so-called doped state, in which trivalent aluminum element is replaced by tetravalent titanium element in the corundum structure of the plate-shaped alumina particles.

詳しい原理は分からないが、二価の前記元素(A)と四価のチタン元素を焼成時に同時に添加すると、電荷を補償し合うように板状アルミナ粒子の結晶構造中の隣接した二つのアルミニウム原子に元素(A)とチタン元素がそれぞれ一つずつ対置換されることによって、得られる板状アルミナ粒子の光の吸収や反射が変化し、高輝度顔料や化粧料に適した、金属光沢のような銀色が粒子に呈色するものと推測される。 Although the exact principle is unknown, it is thought that when the divalent element (A) and tetravalent titanium element are added simultaneously during firing, two adjacent aluminum atoms in the crystal structure of the plate-like alumina particles are substituted with one element (A) and one titanium element, respectively, to compensate for each other's charges, thereby changing the light absorption and reflection of the resulting plate-like alumina particles and giving the particles a metallic silver color suitable for high-brightness pigments and cosmetics.

アルミナ粒子においては、以下に示す、厚み、粒子径、及びアスペクト比の条件は、それが板状である範囲で、どの様に組み合わせることもできる。また、これら条件で例示する数値範囲の上限値と下限値とは、自由に組み合わせることができる。 For alumina particles, the thickness, particle size, and aspect ratio conditions shown below can be combined in any way as long as they are plate-shaped. Furthermore, the upper and lower limits of the numerical ranges exemplified for these conditions can be freely combined.

板状アルミナ粒子は、厚みが0.05μm以上1μm以下であることが好ましく、0.1μm以上1μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上0.8μm以下であることがさらに好ましい。
上記の厚みを有するアルミナ粒子は、アスペクト比が高く且つ輝度や機械的強度に優れることから好ましい。
The thickness of the plate-like alumina particles is preferably 0.05 μm or more and 1 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 1 μm or less, and even more preferably 0.1 μm or more and 0.8 μm or less.
Alumina particles having the above thickness are preferred because they have a high aspect ratio and are excellent in brightness and mechanical strength.

板状アルミナ粒子は、平均粒子径(D50)が1μm以上30μm以下であることが好ましく、3μm以上30μm以下であることがより好ましく、5μm以上30μm以下であることがさらに好ましい。
上記の下限値以上の平均粒子径(D50)を有するアルミナ粒子は、光の反射面の面積が大きいことから、特に光輝性に優れる。また、上記の上限値以下の平均粒子径(D50)を有するアルミナ粒子は、フィラーとしての使用に好適である。
The average particle diameter (D 50 ) of the plate-like alumina particles is preferably 1 μm or more and 30 μm or less, more preferably 3 μm or more and 30 μm or less, and even more preferably 5 μm or more and 30 μm or less.
Alumina particles having an average particle diameter ( D50 ) equal to or greater than the above lower limit have a large light reflecting surface area and therefore have particularly excellent brilliance. Furthermore, alumina particles having an average particle diameter ( D50 ) equal to or less than the above upper limit are suitable for use as a filler.

板状アルミナ粒子は、厚みに対する平均粒子径の比率であるアスペクト比が5以上300以下であることが好ましく、10以上300以下であることが好ましく、15以上300以下であることが好ましく、20以上200以下であることがより好ましく、30以上150以下であることがさらに好ましい。板状アルミナ粒子のアスペクト比が2以上であると、2次元の配合特性を有し得ることから好ましく、板状アルミナ粒子のアスペクト比が500以下であると、機械的強度に優れることから好ましい。アスペクト比が15以上であると、顔料とした際に高輝度となるため、好ましい。The aspect ratio of the plate-like alumina particles, which is the ratio of the average particle diameter to the thickness, is preferably 5 to 300, more preferably 10 to 300, more preferably 15 to 300, more preferably 20 to 200, and even more preferably 30 to 150. Plate-like alumina particles with an aspect ratio of 2 or more are preferred because they can have two-dimensional blending properties, and plate-like alumina particles with an aspect ratio of 500 or less are preferred because they have excellent mechanical strength. An aspect ratio of 15 or more is preferred because they will have high brightness when used as a pigment.

本実施形態において、板状アルミナ粒子は、厚みが0.05~1μmであり、平均粒子径が1~30μmであり、かつアスペクト比が5~300であることが好ましい。 In this embodiment, it is preferable that the plate-shaped alumina particles have a thickness of 0.05 to 1 μm, an average particle diameter of 1 to 30 μm, and an aspect ratio of 5 to 300.

板状アルミナ粒子は、多角板状、円形板状、楕円形板状であってもよいが、粒子形状は、例えば、多角板状や円形板状であることが、取り扱い性や製造のし易さの点から好ましい。 The plate-shaped alumina particles may be polygonal, circular, or elliptical, but a particle shape such as a polygonal or circular plate is preferred from the standpoint of ease of handling and manufacturing.

板状アルミナ粒子は、どの様な製造方法に基づいて得られたものであってもよいが、よりアスペクト比が高く、より分散性に優れ、より生産性に優れる点で、モリブデン化合物(特に好ましくは三酸化モリブデン)と形状制御剤の存在下でアルミニウム化合物を焼成する事により得ることが好ましい。形状制御剤は、珪素及び/又は珪素化合物を使用するのがよい。珪素又は珪素元素を含む珪素化合物は後述のムライトのSiの供給元となることから好ましい。
上記製造方法において、モリブデン化合物はフラックス剤として用いられる。本明細書中では、以下、フラックス剤としてモリブデン化合物を用いたこの製造方法を単に「フラックス法」ということがある。フラックス法については、後に詳記する。なお、かかる焼成により、モリブデン化合物がアルミニウム化合物と高温で反応し、モリブデン酸アルミニウムを形成した後、このモリブデン酸アルミニウムが、さらに、より高温でアルミナと酸化モリブデンに分解する際に、モリブデン化合物が板状アルミナ粒子内に取り込まれるものと考えられる。酸化モリブデンが蒸気化し、冷却によって再度固体化するのでそれを回収して、再利用することもできる。
なお、板状アルミナ粒子がムライトを表層に含む場合には、この過程で、形状制御剤として配合された珪素又は珪素原子を含む化合物とアルミニウム化合物が、モリブデンを介し反応することにより、ムライトが板状アルミナ粒子の表層に形成されるものと考えられる。ムライトの生成機構について、より詳しくは、アルミナの板表面にて、モリブデンとSi原子の反応によるMo-O-Siの形成、並びにモリブデンとAl原子の反応によるMo-O-Alの形成が起こり、高温焼成することでMoが脱離するとともにSi-O-Al結合を有するムライトが形成するものと考えられる。
板状アルミナ粒子に取り込まれない酸化モリブデンは、蒸発させることにより回収して、再利用することが好ましい。こうすることで、板状アルミナ表面に付着する酸化モリブデン量を低減でき、樹脂の様な有機バインダーやガラスの様な無機バインダーなどの被分散媒体に分散させる際に、酸化モリブデンがバインダーに混入することがなく、板状アルミナ本来の性質を最大限に付与することが可能となる。
尚、本明細書においては、後記する製造方法において蒸発しうる性質を有するものをフラックス剤、蒸発し得ないものを形状制御剤と称するものとする。
The plate-like alumina particles may be obtained by any production method, but are preferably obtained by firing an aluminum compound in the presence of a molybdenum compound (particularly preferably molybdenum trioxide) and a shape-controlling agent, in terms of a higher aspect ratio, better dispersibility, and better productivity. The shape-controlling agent is preferably silicon and/or a silicon compound. Silicon or a silicon-containing silicon compound is preferred because it serves as a source of Si for mullite, which will be described later.
In the above-mentioned production method, a molybdenum compound is used as a fluxing agent. Hereinafter, this production method using a molybdenum compound as a fluxing agent may be simply referred to as the "flux method." The flux method will be described in detail later. It is believed that, during the firing process, the molybdenum compound reacts with the aluminum compound at high temperature to form aluminum molybdate, which then decomposes into alumina and molybdenum oxide at a higher temperature, resulting in the molybdenum compound being incorporated into the plate-like alumina particles. The molybdenum oxide vaporizes and solidifies again upon cooling, allowing it to be recovered and reused.
It is believed that when the plate-like alumina particles contain mullite in the surface layer, the silicon or silicon atom-containing compound blended as a shape control agent reacts with the aluminum compound via molybdenum during this process, forming mullite in the surface layer of the plate-like alumina particles. More specifically, the mullite formation mechanism is thought to be as follows: on the alumina plate surface, molybdenum reacts with Si atoms to form Mo—O—Si, and molybdenum reacts with Al atoms to form Mo—O—Al, and high-temperature firing causes Mo to be released and mullite having Si—O—Al bonds is formed.
Molybdenum oxide that is not incorporated into the tabular alumina particles is preferably recovered by evaporation and reused. This reduces the amount of molybdenum oxide that adheres to the surface of the tabular alumina, and prevents the molybdenum oxide from being mixed into the binder when the alumina is dispersed in a dispersion medium such as an organic binder like a resin or an inorganic binder like glass, thereby allowing the inherent properties of the tabular alumina to be maximized.
In this specification, a substance that can evaporate in the manufacturing method described below is referred to as a fluxing agent, and a substance that cannot evaporate is referred to as a shape control agent.

前記板状アルミナ粒子の製造において、モリブデン及び形状制御剤を活用することにより、アルミナ粒子は高いα結晶率を有し、自形を持つことから、優れた分散性と機械強度、高熱伝導性を実現することができる。 By utilizing molybdenum and a shape control agent in the production of the plate-shaped alumina particles, the alumina particles have a high alpha crystallinity and are idiomorphic, thereby achieving excellent dispersibility, mechanical strength, and high thermal conductivity.

板状アルミナ粒子がムライトを表層に含む場合には、板状アルミナ粒子の表層に生成されるムライトの量は、モリブデン化合物及び形状制御剤の使用割合によって制御可能であるが、特に形状制御剤として使用される珪素又は珪素元素を含む珪素化合物の使用割合によって制御可能である。板状アルミナ粒子の表層に生成されるムライトの量の好ましい値と、原料の好ましい使用割合については、後に詳記する。 When plate-like alumina particles contain mullite in the surface layer, the amount of mullite formed in the surface layer of the plate-like alumina particles can be controlled by the proportions of the molybdenum compound and shape control agent used, but particularly by the proportion of silicon or a silicon-containing silicon compound used as the shape control agent. The preferred amount of mullite formed in the surface layer of the plate-like alumina particles and the preferred proportions of the raw materials used will be described in detail below.

板状アルミナ粒子は、例えば密度が3.70g/cm以上4.10g/cm以下であり、密度が3.72g/cm以上4.10g/cm以下であることが好ましく、密度が3.80g/cm以上4.10g/cm以下であることがより好ましい。
密度は、300℃3時間の条件で板状アルミナ粒子の前処理を行った後、マイクロメリティックス社製 乾式自動密度計アキュピックII1330を用いて、測定温度25℃、ヘリウムをキャリアガスとして使用した条件で測定できる。
The plate-like alumina particles have a density of, for example, 3.70 g/cm 3 or more and 4.10 g/cm 3 or less, preferably 3.72 g/cm 3 or more and 4.10 g/cm 3 or less, and more preferably 3.80 g/cm 3 or more and 4.10 g/cm 3 or less.
The density can be measured using a Micromeritics dry automatic density meter, Accupyc II1330, at a measurement temperature of 25°C using helium as a carrier gas after pretreating the plate-like alumina particles at 300°C for 3 hours.

[アルミナ]
板状アルミナ粒子に含まれる「アルミナ」は、酸化アルミニウムであり、例えば、γ、δ、θ、κ、等の各種の結晶形の遷移アルミナであっても、または遷移アルミナ中にアルミナ水和物を含んでいてもよいが、より機械的な強度または熱伝導性に優れる点で、基本的にα結晶形(α型)であることが好ましい。α結晶形がアルミナの緻密な結晶構造であり、板状アルミナの機械強度または熱伝導性の向上に有利となる。
α結晶化率は、100%にできるだけ近いほうが、α結晶形本来の性質を発揮しやすくなるので好ましい。板状アルミナ粒子のα結晶化率は、例えば90%以上であり、95%以上であることが好ましく、99%以上であることがより好ましい。
[alumina]
The "alumina" contained in the plate-like alumina particles is aluminum oxide, and may be transition alumina of various crystalline forms, such as γ, δ, θ, and κ, or may contain alumina hydrate in the transition alumina. However, the α-crystalline form (α-type) is generally preferred in terms of superior mechanical strength and thermal conductivity. The α-crystalline form is a dense crystalline structure of alumina, and is advantageous for improving the mechanical strength and thermal conductivity of the plate-like alumina.
The α-crystallinity ratio is preferably as close to 100% as possible, since the inherent properties of the α-crystal form are more easily exhibited. The α-crystallinity ratio of the plate-like alumina particles is, for example, 90% or more, preferably 95% or more, and more preferably 99% or more.

〔珪素〕
実施形態の板状アルミナ粒子は、珪素(Si)を含んでいてもよい。
当該珪素は、形状制御剤として用いることのできる珪素、珪素化合物に由来するものであってよい。これらを活用することにより、後述する製造方法において、優れた光輝性を有する板状アルミナ粒子を製造することができる。
〔silicon〕
The plate-like alumina particles according to the embodiment may contain silicon (Si).
The silicon may be derived from silicon or a silicon compound that can be used as a shape control agent. By utilizing these, plate-like alumina particles having excellent brilliance can be produced in the production method described below.

実施形態の板状アルミナ粒子は、珪素を含んでいてもよい。実施形態に係る板状アルミナ粒子は、珪素を表層に含んでいてもよい。
ここで「表層」とは実施形態に係る板状アルミナ粒子の表面から10nm以内のことをいう。この距離は、実施例において計測に用いたXPSの検出深さに対応する。
The plate-like alumina particles according to the embodiment may contain silicon. The plate-like alumina particles according to the embodiment may contain silicon in the surface layer.
Here, the "surface layer" refers to a region within 10 nm from the surface of the plate-like alumina particle according to the embodiment. This distance corresponds to the detection depth of the XPS used for measurement in the examples.

板状アルミナ粒子は、珪素が表層に偏在していてもよい。ここで「表層に偏在」するとは、前記表層における単位体積あたりの珪素の質量が、前記表層以外における単位体積あたりの珪素の質量よりも多い状態をいう。珪素が表層に偏在していることは、XPSによる表面分析と、XRFによる全体分析の結果を比較することで判別できる。The plate-like alumina particles may have silicon unevenly distributed in the surface layer. "Distributed unevenly in the surface layer" here refers to a state in which the mass of silicon per unit volume in the surface layer is greater than the mass of silicon per unit volume outside the surface layer. The uneven distribution of silicon in the surface layer can be determined by comparing the results of surface analysis by XPS and overall analysis by XRF.

板状アルミナ粒子が含む珪素は、珪素単体であってもよく、珪素化合物中の珪素であってもよい。板状アルミナ粒子は、珪素又は珪素化合物として、ムライト、Si、SiO、SiO、及びアルミナと反応して生成したケイ酸アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種を含んでいてもよく、上記物質を表層に含んでいてもよい。ムライトについては、後述する。 The silicon contained in the plate-like alumina particles may be silicon alone or silicon in a silicon compound. The plate-like alumina particles may contain, as silicon or a silicon compound, at least one selected from the group consisting of mullite, Si, SiO 2 , SiO, and aluminum silicate produced by reaction with alumina, and may contain the above substance in a surface layer. Mullite will be described later.

板状アルミナ粒子は、形状制御剤として珪素又は珪素元素を含む珪素化合物を使用した場合、XRF分析によってSiが検出され得る。板状アルミナ粒子は、XRF分析によって取得された、Alに対するSiのモル比[Si]/[Al]が例えば0.04以下であり、0.035以下であることが好ましく、0.02以下であることがより好ましい。 また、前記モル比[Si]/[Al]の値は、特に限定されるものではないが、例えば0.003以上であり、0.004以上であることが好ましく、0.005以上であることがより好ましい。
板状アルミナ粒子は、XRF分析によって取得された、Alに対するSiのモル比[Si]/[Al]が例えば0.003以上0.04以下であり、0.004以上0.035以下であることが好ましく、0.005以上0.02以下であることがより好ましい。 前記XRF分析により取得された前記モル比[Si]/[Al]の値が、上記範囲内である板状アルミナ粒子は、上記の平均粒径や厚み、アスペクト比の値を満たし、光輝性がより好ましいものとなり、板状形状が良好に形成される。また、付着物が板状アルミナ粒子の表面に付着し難く、品質に優れる。この付着物とは、SiO粒とみられ、板状アルミナ粒子表層でのムライトの生成が飽和状態となり、過剰となったSiに由来して生成されるものと考えられる。
When silicon or a silicon compound containing silicon is used as a shape control agent, Si can be detected in the plate-like alumina particles by XRF analysis. The molar ratio of Si to Al [Si]/[Al] obtained by XRF analysis of the plate-like alumina particles is, for example, 0.04 or less, preferably 0.035 or less, and more preferably 0.02 or less. The value of the molar ratio [Si]/[Al] is not particularly limited, but is, for example, 0.003 or more, preferably 0.004 or more, and more preferably 0.005 or more.
The molar ratio of Si to Al [Si]/[Al] of the plate-like alumina particles obtained by XRF analysis is, for example, 0.003 to 0.04, preferably 0.004 to 0.035, and more preferably 0.005 to 0.02. Plate-like alumina particles having a molar ratio [Si]/[Al] obtained by XRF analysis within the above ranges satisfy the above-mentioned average particle size, thickness, and aspect ratio values, exhibiting better brilliance and forming a good plate-like shape. Furthermore, deposits are less likely to adhere to the surface of the plate-like alumina particles, resulting in excellent quality. These deposits are thought to be SiO2 particles, which are believed to be generated due to excess Si when mullite formation on the surface of the plate-like alumina particles reaches saturation.

板状アルミナ粒子は、その製造方法で用いた珪素又は珪素元素を含む珪素化合物に対応した、珪素を含み得るものである。板状アルミナ粒子100質量%に対する珪素の含有量は、二酸化珪素換算で、好ましくは10質量%以下であり、より好ましくは0.1~10質量%であり、更に好ましくは0.1~5質量%である。
珪素の含有量が上記範囲内であると、上記の平均粒径や厚み、アスペクト比の値を満たし、光輝性がより好ましいものとなり、板状形状が良好に形成される。また、SiO粒とみられる付着物が板状アルミナ粒子の表面に付着し難く、品質に優れる。
The plate-like alumina particles may contain silicon corresponding to the silicon or silicon compound containing elemental silicon used in the production method thereof. The silicon content relative to 100 mass% of the plate-like alumina particles, calculated as silicon dioxide, is preferably 10 mass% or less, more preferably 0.1 to 10 mass%, and even more preferably 0.1 to 5 mass%.
When the silicon content is within the above range, the above-mentioned average particle size, thickness, and aspect ratio values are satisfied, the brilliance is more favorable, the plate-like shape is formed well, and deposits thought to be SiO2 particles are less likely to adhere to the surface of the plate-like alumina particles, resulting in excellent quality.

(ムライト)
実施形態の板状アルミナ粒子は、ムライトを含んでいてもよい。板状アルミナ粒子の表層にムライトを含むことにより、無機被覆部を構成する無機材料の選択性が向上し、板状アルミナ粒子に無機被覆部を効率的に形成することができると推察される。
ムライトは、板状アルミナ粒子の表層に含まれることで、顕著な機器の摩耗低減が発現する。板状アルミナ粒子が表層に含んでもよい「ムライト」は、AlとSiとの複合酸化物でありAlSiと表わされるが、x、y、zの値に特に制限はない。より好ましい範囲はAlSi~AlSi13である。なお、後述の実施例でXRDピーク強度を確認しているのはAl2.85Si6.3、AlSi6.5、Al3.67Si7.5、AlSi、又はAlSi13を含むものである。板状アルミナ粒子は、Al2.85Si6.3、AlSi6.5、Al3.67Si7.5、AlSi、およびAlSi13からなる群から選択される少なくとも一種の化合物を表層に含んでいてもよい。ここで「表層」とは板状アルミナ粒子の表面から10nm以内のことをいう。この距離は、実施例において計測に用いたXPSの検出深さに対応する。
板状アルミナ粒子は、ムライトが表層に偏在していることが好ましい。ここで「表層に偏在」するとは、前記表層における単位体積あたりのムライトの質量が、前記表層以外における単位体積あたりのムライトの質量よりも多い状態をいう。
(Mullite)
The plate-like alumina particles of the embodiment may contain mullite. It is presumed that the inclusion of mullite in the surface layer of the plate-like alumina particles improves the selectivity of the inorganic material constituting the inorganic coating portion, thereby enabling the inorganic coating portion to be efficiently formed on the plate-like alumina particles.
Mullite, when contained in the surface layer of the plate-like alumina particles, significantly reduces wear of equipment. The "mullite" that may be contained in the surface layer of the plate- like alumina particles is a composite oxide of Al and Si and is expressed as AlXSiYOz, with no particular limitations on the values of x, y, and z. A more preferred range is Al2Si1O5 to Al6Si2O13 . Note that the XRD peak intensities confirmed in the examples described below are those containing Al2.85Si1O6.3 , Al3Si1O6.5 , Al3.67Si1O7.5 , Al4Si1O8 , or Al6Si2O13 . The plate- like alumina particles may contain at least one compound selected from the group consisting of Al2.85Si1O6.3 , Al3Si1O6.5 , Al3.67Si1O7.5 , Al4Si1O8 , and Al6Si2O13 in their surface layer. Here, the "surface layer" refers to a region within 10 nm from the surface of the plate - like alumina particle. This distance corresponds to the detection depth of the XPS used for measurements in the examples.
The plate-like alumina particles preferably have mullite unevenly distributed in the surface layer, where "distributed unevenly in the surface layer" means that the mass of mullite per unit volume in the surface layer is greater than the mass of mullite per unit volume outside the surface layer.

また、前記表層のムライトは、ムライト層を形成していてもよく、ムライトとアルミナとが混在した状態であってもよい。表層のムライトとアルミナとの界面は、ムライトとアルミナとが物理的に接触した状態であってもよく、ムライトとアルミナとがSi-O-Alなどの化学結合を形成していてもよい。
The mullite in the surface layer may form a mullite layer, or may be a mixture of mullite and alumina. The interface between the mullite and alumina in the surface layer may be in a state where the mullite and alumina are in physical contact with each other, or the mullite and alumina may form a chemical bond such as Si—O—Al.

[モリブデン]
実施形態の板状アルミナ粒子は、モリブデンを含有してもよい。また、板状アルミナ粒子は、その表層にモリブデンを含んでいるのが好ましい。
当該モリブデンは、後述するアルミナ粒子の製造方法において、フラックス剤として用いたモリブデン化合物に由来するものであってよい。
[molybdenum]
The plate-like alumina particles of the embodiment may contain molybdenum, and preferably contain molybdenum in the surface layer thereof.
The molybdenum may be derived from a molybdenum compound used as a fluxing agent in the method for producing alumina particles described below.

モリブデンは触媒機能、光学的機能を有する。また、モリブデンを活用することにより、後述する製造方法において、板状形状でありながら結晶性が高い、優れた光輝性を有する板状アルミナ粒子を製造することができる。 Molybdenum has catalytic and optical properties. Furthermore, by utilizing molybdenum, it is possible to produce plate-like alumina particles that are highly crystalline and have excellent luster, despite their plate-like shape, using the manufacturing method described below.

モリブデンの使用量を多くすることで、粒子サイズ及び上記の平均粒径や厚み、アスペクト比の値を満たし、得られたアルミナ粒子の光輝性がさらに優れたものとなる傾向がある。さらには、モリブデンを活用することにより、ムライトの形成が促進され、高アスペクト比と優れた分散性を有する板状アルミナ粒子を製造することができる。また、板状アルミナ粒子に含まれたモリブデンの特性を利用して、酸化反応触媒、光学材料の用途に適用することが可能となりうる。 By using a larger amount of molybdenum, the particle size and the above-mentioned average particle size, thickness, and aspect ratio values are met, and the resulting alumina particles tend to have even better brilliance. Furthermore, the use of molybdenum promotes the formation of mullite, making it possible to produce plate-like alumina particles with a high aspect ratio and excellent dispersibility. Furthermore, the properties of molybdenum contained in the plate-like alumina particles may enable their application as oxidation reaction catalysts and optical materials.

モリブデン化合物としては、モリブデン酸化物が好ましく、特に三酸化モリブデンが好ましい。モリブデン酸化物は酸性度が極めて高く、かつ800℃以上では気体状態として反応する為、フラックス剤としてアルミニウム酸化物との反応が殊の外に進行しやすく、未反応の原料や遷移アルミナ等の残存を抑制でき好適である。
モリブデン化合物のとりうる多形のいずれか、または組み合わせで板状アルミナ粒子に含まれてよく、α-MoO、β-MoO、MoO、MoO、モリブデンクラスター構造等として板状アルミナ粒子に含まれてもよい。
As the molybdenum compound, molybdenum oxide is preferred, and molybdenum trioxide is particularly preferred. Molybdenum oxide has extremely high acidity and reacts in a gaseous state at temperatures above 800°C, so it reacts particularly easily with aluminum oxide as a fluxing agent, making it suitable for suppressing the residue of unreacted raw materials and transition alumina.
The molybdenum compound may be contained in the plate-like alumina particles in any of its possible polymorphic forms or in combination, and may be contained in the plate-like alumina particles as α-MoO 3 , β-MoO 3 , MoO 2 , MoO, molybdenum cluster structures, etc.

モリブデンの含有形態は、特に制限されず、板状アルミナ粒子の表面に付着する形態で含まれていても、アルミナの結晶構造のアルミニウムの一部に置換された形態で含まれていてもよいし、これらの組み合わせであってもよい。The form in which molybdenum is contained is not particularly limited, and it may be contained in a form in which it is attached to the surface of the plate-like alumina particles, or in a form in which it is substituted for part of the aluminum in the alumina crystal structure, or a combination of these.

XRF分析において取得された、板状アルミナ粒子100質量%に対するモリブデンの含有量は、三酸化モリブデン換算で、好ましくは、10質量%以下であり、焼成温度、焼成時間、モリブデン化合物の蒸発速度を調整する事で、より好ましくは0.001~5質量%であり、さらに好ましくは0.01~5質量%であり、特に好ましくは0.1~3質量%である。モリブデンの含有量が10質量%以下であると、アルミナのα単結晶品質を向上させることから好ましい。
上記モリブデンの含有量はXRF分析により求めることができる。XRF分析は、後述する実施例に記載の測定条件と同一の条件、又は同一の測定結果が得られる互換性のある条件のもと実施されるものとする。
The molybdenum content relative to 100% by mass of the plate-like alumina particles, as determined by XRF analysis, is preferably 10% by mass or less, calculated as molybdenum trioxide, and by adjusting the firing temperature, firing time, and evaporation rate of the molybdenum compound, the molybdenum content is more preferably 0.001 to 5% by mass, even more preferably 0.01 to 5% by mass, and particularly preferably 0.1 to 3% by mass. A molybdenum content of 10% by mass or less is preferred because it improves the α single crystal quality of the alumina.
The molybdenum content can be determined by XRF analysis, which is carried out under the same conditions as those described in the examples below, or under compatible conditions that give the same measurement results.

また、アルミナ粒子表面のMo量の分析は、X線光電子分光(XPS)装置を用いて行うことができる。 In addition, the amount of Mo on the surface of alumina particles can be analyzed using an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) device.

[不可避不純物]
アルミナ粒子は不可避不純物を含みうる。
[Inevitable impurities]
The alumina particles may contain unavoidable impurities.

不可避不純物は、製造で使用する金属化合物に由来したり、原料中に存在したり、製造工程において不可避的にアルミナ粒子に混入するものであり、本来は不要なものであるが、微量であり、アルミナ粒子の特性に影響を及ぼさない不純物を意味する。 Inevitable impurities are impurities that originate from metal compounds used in manufacturing, are present in raw materials, or are inevitably mixed into alumina particles during the manufacturing process.They are not actually necessary, but are present in trace amounts and do not affect the properties of the alumina particles.

不可避不純物としては、特に制限されないが、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、イットリウム、ランタン、セリウム、ナトリウム、等が挙げられる。これらの不可避不純物は単独で含まれていても、2種以上が含まれていてもよい。 Inevitable impurities include, but are not limited to, magnesium, calcium, strontium, barium, yttrium, lanthanum, cerium, sodium, etc. These inevitable impurities may be present alone or in combination of two or more.

アルミナ粒子中の不可避不純物の含有量は、アルミナ粒子の質量に対して、10000ppm以下であることが好ましく、1000ppm以下であることがより好ましく、10~500ppmであることがさらに好ましい。 The content of unavoidable impurities in the alumina particles is preferably 10,000 ppm or less, more preferably 1,000 ppm or less, and even more preferably 10 to 500 ppm, relative to the mass of the alumina particles.

<板状アルミナ粒子の製造方法>
板状アルミナ粒子の製造方法は、特に制限されず、公知の技術が適宜適用されうるが、相対的に低温で高α結晶化率を有するアルミナを好適に制御することができる観点から、好ましくはモリブデン酸化物を利用したフラックス法での製造方法が適用されうる。
<Method of manufacturing plate-like alumina particles>
The method for producing the plate-like alumina particles is not particularly limited, and known techniques can be applied as appropriate. However, from the viewpoint of being able to suitably control alumina having a high α-crystallization rate at a relatively low temperature, a production method using a flux method utilizing molybdenum oxide is preferably applied.

板状アルミナ粒子の好ましい製造方法は、モリブデン酸化物と、珪素化合物と、所望により任意の添加剤(例えば、金属または遷移金属添加剤)との存在下でアルミニウム化合物を焼成する工程を含む。前記金属または遷移金属添加剤は特に限定せず、例えば、1属~13属の範囲に任意な金属または遷移金属を用いることができ、より好ましくは、鉄元素、ニッケル元素、銅元素、クロム元素、コバルト元素、亜鉛元素、スカンジウム原子、及びルテニウム元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素(A)を含む化合物(A)(以下、単に「化合物(A)」ともいう)と、チタン化合物である。
より詳細には、板状アルミナ粒子の好ましい製造方法は、アルミニウム化合物、モリブデン化合物と、珪素化合物と、金属または遷移金属添加剤とを混合して混合物を得る工程と、前記混合物を焼成する工程と、を含む。
A preferred method for producing plate-like alumina particles includes a step of calcining an aluminum compound in the presence of molybdenum oxide, a silicon compound, and, if desired, any additive (e.g., a metal or transition metal additive). The metal or transition metal additive is not particularly limited and may be, for example, any metal or transition metal in the range of Groups 1 to 13, and is more preferably a compound (A) (hereinafter simply referred to as "compound (A)") containing at least one element (A) selected from the group consisting of iron, nickel, copper, chromium, cobalt, zinc, scandium, and ruthenium, and a titanium compound.
More specifically, a preferred method for producing plate-like alumina particles includes the steps of mixing an aluminum compound, a molybdenum compound, a silicon compound, and a metal or transition metal additive to obtain a mixture, and calcining the mixture.

[混合工程]
混合工程は、モリブデン酸化物と、珪素化合物と、化合物(A)と、チタン化合物とを混合して混合物を得る工程である。以下、混合物の内容について説明する。
[Mixing process]
The mixing step is a step of mixing a molybdenum oxide, a silicon compound, the compound (A), and a titanium compound to obtain a mixture. The contents of the mixture will be described below.

(アルミニウム化合物)
アルミニウム化合物は、本実施形態の板状アルミナ粒子の原料であり、熱処理によりアルミナになるものであれば特に限定されず、例えば、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩基性酢酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、ベーマイト、擬ベーマイト、遷移アルミナ(γ-アルミナ、δ-アルミナ、θ-アルミナなど)、α-アルミナ、二種以上の結晶相を有する混合アルミナなどが使用でき、これら前駆体としてのアルミニウム化合物の形状、粒子径、比表面積等の物理形態については、特に限定されるものではないが、反応性の観点、原料が安価に入手しやすいことなどから水酸化アルミニウムが特に好ましい。
(aluminum compounds)
The aluminum compound is a raw material for the plate-like alumina particles of this embodiment, and is not particularly limited as long as it becomes alumina upon heat treatment. For example, aluminum chloride, aluminum sulfate, basic aluminum acetate, aluminum hydroxide, boehmite, pseudo-boehmite, transition alumina (γ-alumina, δ-alumina, θ-alumina, etc.), α-alumina, mixed alumina having two or more crystal phases, etc. can be used. The physical form of these aluminum compounds as precursors, such as shape, particle size, and specific surface area, is not particularly limited, but aluminum hydroxide is particularly preferred from the viewpoint of reactivity and because the raw material is easily available at low cost.

下で詳記するフラックス法によれば、アルミニウム化合物の形状は、例えば、球状、無定形、高アスペクト比のある構造体(ワイヤ、ファイバー、リボン、チューブなど)、シートなどのいずれであっても好適に用いることができる。 According to the flux method described in detail below, the aluminum compound can be suitably used in any shape, such as spherical, amorphous, high aspect ratio structures (wires, fibers, ribbons, tubes, etc.), or sheets.

同様に、アルミニウム化合物の粒子径は、下で詳記するフラックス法によれば、数nmから数百μmまでのアルミニウム化合物の固体を好適に用いることができる。 Similarly, the particle size of the aluminum compound can be suitably determined using the flux method described in detail below, with solid aluminum compounds ranging from a few nm to several hundred μm.

アルミニウム化合物の比表面積も特に限定されるものではない。モリブデン化合物が効果的に作用するため、比表面積が大きい方が好ましいが、焼成条件やモリブデン化合物の使用量を調整する事で、いずれの比表面積のものでも原料として使用することができる。There are no particular restrictions on the specific surface area of the aluminum compound. A larger specific surface area is preferable for the molybdenum compound to function more effectively, but by adjusting the firing conditions and the amount of molybdenum compound used, any specific surface area can be used as a raw material.

また、アルミニウム化合物は、アルミニウム化合物のみからなるものであっても、アルミニウム化合物と有機化合物との複合体であってもよい。例えば、有機シランを用いて、アルミニウム化合物を修飾して得られる有機/無機複合体、ポリマーを吸着したアルミニウム化合物複合体などであっても好適に用いることができる。これらの複合体を用いる場合、有機化合物の含有率としては、特に制限はないが、板状アルミナ粒子を効率的に製造できる観点より、当該含有率は60質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましい。The aluminum compound may consist solely of the aluminum compound, or may be a composite of the aluminum compound and an organic compound. For example, organic/inorganic composites obtained by modifying an aluminum compound with an organosilane, or aluminum compound composites with polymer adsorbed thereon, can also be used suitably. When using these composites, there are no particular restrictions on the organic compound content, but from the perspective of efficiently producing plate-like alumina particles, the content is preferably 60% by mass or less, and more preferably 30% by mass or less.

(珪素又は珪素化合物)
珪素又は珪素元素を含む珪素化合物としては、特に制限されず、公知のものが使用されうる。珪素又は珪素元素を含む珪素化合物の具体例としては、金属シリコン、有機シラン、シリコン樹脂、シリカ微粒子、シリカゲル、メソポーラスシリカ、SiC、ムライト等の人工合成シリコン化合物;バイオシリカ等の天然シリコン化合物等が挙げられる。これらのうち、アルミニウム化合物との複合、混合がより均一的に形成できる観点から、有機シラン、シリコン樹脂、シリカ微粒子を用いることが好ましい。なお、シリコン又は珪素元素を含む珪素化合物は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、本発明における効果を損なわない限りにおいて、他の形状制御剤と併用して使用してもよい。
(Silicon or silicon compounds)
The silicon or silicon compound containing silicon element is not particularly limited, and known compounds can be used. Specific examples of silicon or silicon compound containing silicon element include artificially synthesized silicon compounds such as metallic silicon, organosilanes, silicon resins, silica microparticles, silica gel, mesoporous silica, SiC, and mullite; and natural silicon compounds such as biosilica. Among these, organosilanes, silicon resins, and silica microparticles are preferably used from the viewpoint of forming a more uniform composite or mixture with an aluminum compound. Silicon or silicon compounds containing silicon element may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, they may be used in combination with other shape control agents as long as the effects of the present invention are not impaired.

珪素又は珪素元素を含む珪素化合物の形状は、特に制限されず、例えば、球状、無定形、高アスペクト比のある構造体(ワイヤ、ファイバー、リボン、チューブなど)、シートなどを好適に用いることができる。 The shape of silicon or silicon compounds containing elemental silicon is not particularly limited, and for example, spherical, amorphous, high aspect ratio structures (wires, fibers, ribbons, tubes, etc.), sheets, etc. can be suitably used.

(モリブデン酸化物)
モリブデン酸化物は、後述するように、アルミナのα結晶成長においてフラックス剤として機能する。モリブデン酸化物としては、特に制限されないが、反応性の観点から三酸化モリブデンが好ましい。
(Molybdenum oxide)
As will be described later, molybdenum oxide functions as a fluxing agent in the growth of α-crystals of alumina. Although there are no particular limitations on the molybdenum oxide, molybdenum trioxide is preferred from the viewpoint of reactivity.

上述のモリブデン酸化物のうち、蒸発し易く、かつコストの観点から、三酸化モリブデンを用いることが好ましい。三酸化モリブデンは800℃付近で気化し、液体や固体よりもエネルギーの高いガス状態となって板状化(α化)を促進するので、低温焼成に好適である。また、上述のモリブデン酸化物は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。Of the molybdenum oxides listed above, molybdenum trioxide is preferred because it is easily vaporized and is cost-effective. Molybdenum trioxide vaporizes at around 800°C, becoming a gas with higher energy than liquid or solid, which promotes plate formation (alpha conversion), making it suitable for low-temperature firing. The molybdenum oxides listed above may be used alone or in combination of two or more.

(化合物(A))
化合物(A)としては、入手容易性及び合成容易性の観点から、水酸化鉄、酸化鉄、オキシ水酸化鉄、酸化ニッケル、酸化銅、酸化クロム、酸化コバルト、酸化亜鉛、酸化スカンジウム及び酸化ルテニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物が好ましく、水酸化鉄、酸化鉄、オキシ水酸化鉄、酸化ニッケル、酸化クロム、酸化コバルト及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物がより好ましく、酸化鉄、水酸化鉄、オキシ水酸化鉄、酸化ニッケル及び酸化クロムからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物が特に好ましい。
(Compound (A))
From the viewpoints of availability and ease of synthesis, compound (A) is preferably at least one compound selected from the group consisting of iron hydroxide, iron oxide, iron oxyhydroxide, nickel oxide, copper oxide, chromium oxide, cobalt oxide, zinc oxide, scandium oxide, and ruthenium oxide, more preferably at least one compound selected from the group consisting of iron hydroxide, iron oxide, iron oxyhydroxide, nickel oxide, chromium oxide, cobalt oxide, and zinc oxide, and particularly preferably at least one compound selected from the group consisting of iron oxide, iron hydroxide, iron oxyhydroxide, nickel oxide, and chromium oxide.

(チタン化合物)
チタン化合物としては、入手容易性及び合成容易性の観点から、酸化チタンが好ましい。
(Titanium compounds)
As the titanium compound, titanium oxide is preferred from the viewpoints of availability and ease of synthesis.

上記のアルミニウム化合物、モリブデン酸化物、珪素又は珪素化合物、化合物(A)、チタン化合物等の使用量は特に限定されないが、例えば、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際に、以下の混合物を焼成することが挙げられる。
1)Al換算で、好ましくは80質量%以上のアルミニウム化合物、より好ましくは85質量%以上95質量%以下のアルミニウム化合物、さらに好ましくは87質量%以上95質量%以下のアルミニウム化合物と、
MoO換算で、好ましくは20質量%以下のモリブデン酸化物、より好ましくは2質量%以上18質量%以下のモリブデン酸化物、さらに好ましくは5質量%以上15質量%以下のモリブデン酸化物と、
SiO換算で、好ましくは0.1質量%以上1.5質量%以下の珪素又は珪素化合物、より好ましくは0.2質量%以上1.3質量%未満の珪素又は珪素化合物、さらに好ましくは0.3質量%以上1.0質量%以下の珪素又は珪素化合物と、
酸化物換算で、好ましくは0.05質量%以上1.5質量%以下の化合物(A)、より好ましくは0.07質量%以上1.0質量%未満の化合物(A)、さらに好ましくは0.1質量%以上0.5質量%以下の化合物(A)と、
好ましくは0.05質量%以上1.5質量%以下のチタン化合物、より好ましくは0.07質量%以上1.0質量%未満のチタン化合物、さらに好ましくは0.1質量%以上0.5質量%以下のチタン化合物と、
を、混合した混合物。
The amounts of the aluminum compound, molybdenum oxide, silicon or silicon compound, compound (A), titanium compound, etc. used are not particularly limited. For example, when the total amount of raw materials calculated as oxides is taken as 100 mass %, the following mixture may be fired.
1) an aluminum compound in an amount of preferably 80% by mass or more , more preferably 85% by mass or more and 95% by mass or less, and even more preferably 87% by mass or more and 95% by mass or less, calculated as Al 2 O 3;
Molybdenum oxide, calculated as MoO3 , is preferably 20% by mass or less, more preferably 2% by mass or more and 18% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or more and 15% by mass or less,
In terms of SiO2 , preferably 0.1 mass% or more and 1.5 mass% or less of silicon or silicon compounds, more preferably 0.2 mass% or more and less than 1.3 mass% of silicon or silicon compounds, and even more preferably 0.3 mass% or more and 1.0 mass% or less of silicon or silicon compounds;
The compound (A) is present in an amount of preferably 0.05% by mass or more and 1.5% by mass or less, more preferably 0.07% by mass or more and less than 1.0% by mass, and even more preferably 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less, calculated as an oxide;
Preferably, the titanium compound is present in an amount of 0.05% by mass or more and 1.5% by mass or less, more preferably 0.07% by mass or more and less than 1.0% by mass, and even more preferably 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less, of a titanium compound;
A mixed mixture.

上記の原料配合(質量%)の条件は原料ごとに自由に組み合わせてよく、各原料配合(質量%)における下限値と上限値についても自由に組み合わせることができる。 The above raw material composition (mass%) conditions can be freely combined for each raw material, and the lower and upper limits for each raw material composition (mass%) can also be freely combined.

上記の範囲で各種化合物を使用することで、上記の平均粒径や厚み、アスペクト比の値を満たし、光輝性に優れた板状アルミナ粒子を容易に製造できる。 By using various compounds within the above ranges, it is possible to easily produce plate-shaped alumina particles that meet the above average particle size, thickness, and aspect ratio values and have excellent brilliance.

[焼成工程]
焼成工程は、前記混合工程で得られた混合物を焼成する工程である。上記した通り、この製造方法はフラックス法と呼ばれる。
[Firing process]
The firing step is a step of firing the mixture obtained in the mixing step. As described above, this manufacturing method is called the flux method.

フラックス法は、溶液法に分類される。フラックス法とは、より詳細には、結晶-フラックス2成分系状態図が共晶型を示すことを利用した結晶成長の方法である。フラックス法のメカニズムとしては、以下の通りであると推測される。すなわち、溶質およびフラックスの混合物を加熱していくと、溶質およびフラックスは液相となる。この際、フラックスは融剤であるため、換言すれば、溶質-フラックス2成分系状態図が共晶型を示すため、溶質は、その融点よりも低い温度で溶融し、液相を構成することとなる。この状態で、フラックスを蒸発させると、フラックスの濃度は低下し、換言すれば、フラックスによる前記溶質の融点低下効果が低減し、フラックスの蒸発が駆動力となって溶質の結晶成長が起こる(フラックス蒸発法)。なお、溶質およびフラックスは液相を冷却することによっても溶質の結晶成長を起こすことができる(徐冷法)。The flux method is classified as a solution method. More specifically, it is a crystal growth method that takes advantage of the eutectic structure of the crystal-flux binary phase diagram. The mechanism of the flux method is presumed to be as follows: When a mixture of solute and flux is heated, the solute and flux become liquid. Because the flux is a flux, in other words, because the solute-flux binary phase diagram is eutectic, the solute melts at a temperature lower than its melting point and forms a liquid phase. When the flux is evaporated in this state, the flux concentration decreases; in other words, the effect of the flux on lowering the melting point of the solute is reduced, and the evaporation of the flux acts as the driving force for crystal growth of the solute (flux evaporation method). Note that solute and flux can also be grown by cooling the liquid phase (slow cooling method).

フラックス法は、融点よりもはるかに低い温度で結晶成長をさせることができる、結晶構造を精密に制御できる、自形をもつ板状体結晶体を形成できる等のメリットを有する。 The flux method has advantages such as the ability to grow crystals at temperatures much lower than the melting point, the ability to precisely control the crystal structure, and the ability to form idiomorphic plate-shaped crystals.

フラックスとしてモリブデン酸化物を用いたフラックス法によるα-アルミナ粒子の製造では、そのメカニズムは必ずしも明らかではないが、例えば、以下のようなメカニズムによるものと推測される。すなわち、モリブデン酸化物の存在下でアルミニウム化合物を焼成すると、まず、モリブデン酸アルミニウムが形成される。この際、当該モリブデン酸アルミニウムは、上述の説明からも理解されるように、アルミナの融点よりも低温でα-アルミナ結晶を成長する。そして、例えば、モリブデン酸アルミニウムの分解、フラックスの蒸発等を経て、結晶成長が加速されることでアルミナ粒子を得ることができる。すなわち、モリブデン酸化物がフラックスとして機能し、モリブデン酸アルミニウムという中間体を経由してα-アルミナ粒子が製造されるのである。 The mechanism by which α-alumina particles are produced using the flux method, which uses molybdenum oxide as a flux, is not entirely clear, but it is believed to be based on the following mechanism, for example. Specifically, when an aluminum compound is calcined in the presence of molybdenum oxide, aluminum molybdate is first formed. As can be seen from the above explanation, this aluminum molybdate grows α-alumina crystals at a temperature lower than the melting point of alumina. Then, through, for example, the decomposition of aluminum molybdate and the evaporation of the flux, crystal growth is accelerated, resulting in the production of alumina particles. In other words, molybdenum oxide functions as a flux, and α-alumina particles are produced via an intermediate called aluminum molybdate.

上記フラックス法により、上記の平均粒径や厚み、アスペクト比の値を満たし、光輝性に優れた板状アルミナ粒子を製造することができる。 The above flux method makes it possible to produce plate-shaped alumina particles that meet the above average particle size, thickness, and aspect ratio values and have excellent brilliance.

焼成の方法は、特に限定はなく、公知慣用の方法で行う事ができる。焼成温度が700℃を超えると、アルミニウム化合物と、モリブデン酸化物が反応して、モリブデン酸アルミニウムを形成する。さらに、焼成温度が900℃以上になると、モリブデン酸アルミニウムが分解し、珪素又は珪素化合物の作用で板状アルミナ粒子を形成する。また、板状アルミナ粒子では、モリブデン酸アルミニウムが分解することで、アルミナと酸化モリブデンになる際に、モリブデン化合物が酸化アルミニウム粒子内に取り込まれるものと考えられる。また、その理由は必ずしも明らかではないが、チタン元素は生成途中のアルミナに取り込まれることで反応進行に必要なエネルギーを低下させ、元素(A)も生成途中のアルミナに価数変化を伴いながら取り込まれ、粒子の持つエネルギーを一定にすることで反応時期を揃えることができる。
さらに、焼成温度が900℃以上となると、モリブデンの存在下、板状アルミナ粒子の結晶成長とともに、板状アルミナ粒子表面のAlとSiOが反応し、高効率にムライトを形成するものと考えられる。
ただし、本実施形態においては、製造に係るエネルギーの削減の観点から、焼成温度は1000℃以下であることが好ましい。
The calcination method is not particularly limited and can be performed by any known or conventional method. When the calcination temperature exceeds 700°C, the aluminum compound and molybdenum oxide react to form aluminum molybdate. Furthermore, when the calcination temperature exceeds 900°C, the aluminum molybdate decomposes and forms plate-like alumina particles due to the action of silicon or a silicon compound. In addition, in the plate-like alumina particles, it is thought that when the aluminum molybdate decomposes to form alumina and molybdenum oxide, the molybdenum compound is incorporated into the aluminum oxide particles. Furthermore, although the reason for this is not entirely clear, the incorporation of titanium element into the alumina during production reduces the energy required for reaction progression, and element (A) is also incorporated into the alumina during production with a change in valence, and by maintaining the energy possessed by the particles constant, the reaction time can be synchronized.
Furthermore, when the firing temperature is 900° C. or higher, in the presence of molybdenum, the crystals of the plate-like alumina particles grow, and Al 2 O 3 and SiO 2 on the surfaces of the plate-like alumina particles react with each other, forming mullite with high efficiency.
However, in this embodiment, from the viewpoint of reducing the energy required for production, the firing temperature is preferably 1000° C. or less.

また、焼成する時に、アルミニウム化合物と、珪素又は珪素化合物と、モリブデン酸化物と、化合物(A)と、チタン化合物の状態は特に限定されず、珪素又は珪素化合物と、モリブデン酸化物と、化合物(A)と、チタン化合物がアルミニウム化合物に作用できる同一の空間に存在すれば良い。具体的には、珪素又は珪素化合物と、モリブデン酸化物と、化合物(A)と、チタン化合物とアルミニウム化合物との粉体を混ぜ合わせる簡便な混合、例えばヘンシルミキサーで良く、混合前後で原料の粒度分布や比表面積、嵩比重などが変化しないことが望ましい。Furthermore, the state of the aluminum compound, silicon or silicon compound, molybdenum oxide, compound (A), and titanium compound during firing is not particularly limited, as long as they are present in the same space where they can act on the aluminum compound. Specifically, a simple mixer, such as a Henschel mixer, can be used to mix powders of silicon or silicon compound, molybdenum oxide, compound (A), titanium compound, and aluminum compound. It is desirable that the particle size distribution, specific surface area, bulk density, etc. of the raw materials do not change before and after mixing.

焼成温度の条件に特に限定は無く、目的とする板状アルミナ粒子の上記の平均粒子径や厚み、アスペクト比、ムライトの形成、分散性等により、適宜、決定される。通常、焼成の温度については、最低温度がモリブデン酸アルミニウム(Al(MoO)の分解温度である900℃以上が好ましく、未反応の原料を残存させずに高アスペクト比の板状アルミナを高効率に形成される900~1000℃がより好ましい。 There are no particular limitations on the firing temperature conditions, and the firing temperature is appropriately determined depending on the above-mentioned average particle size and thickness of the target plate-like alumina particles, aspect ratio, mullite formation, dispersibility, etc. Generally, the minimum firing temperature is preferably 900°C or higher, which is the decomposition temperature of aluminum molybdate (Al 2 (MoO 4 ) 3 ), and more preferably 900 to 1000°C, at which plate-like alumina with a high aspect ratio can be formed with high efficiency without leaving any unreacted raw materials.

一般的に、焼成後に得られるα-アルミナの形状を制御しようとすると、α-アルミナの融点に近い2000℃以上の高温焼成を行う必要があるが、焼成炉へ負担や燃料コストの点から、産業上利用する為には大きな課題がある。 Generally, in order to control the shape of α-alumina obtained after firing, it is necessary to perform high-temperature firing at 2000°C or higher, which is close to the melting point of α-alumina. However, there are major challenges to industrial use in terms of the burden on the firing furnace and fuel costs.

実施形態の製造方法は、2000℃を超えるような高温であっても実施可能であるが、1000℃以下というα-アルミナの融点よりかなり低い温度であっても、前駆体の形状にかかわりなくα結晶化率が高くアスペクト比の高い板状形状となるα-アルミナを形成することができる。 The manufacturing method of the embodiment can be carried out even at high temperatures exceeding 2000°C, but even at temperatures below 1000°C, which is significantly lower than the melting point of alpha-alumina, it is possible to form alpha-alumina with a high alpha crystallization rate and a plate-like shape with a high aspect ratio, regardless of the shape of the precursor.

本発明の一実施形態によれば、最高焼成温度が900~1000℃の条件であっても、アスペクト比が高く、α結晶化率が90%以上である板状アルミナ粒子の形成を低コストで効率的に行うことができる。 According to one embodiment of the present invention, even under conditions where the maximum firing temperature is 900 to 1000°C, it is possible to efficiently form plate-shaped alumina particles with a high aspect ratio and an alpha crystallization rate of 90% or more at low cost.

焼成の時間については、所定最高温度への昇温時間を15分~10時間の範囲で行い、且つ焼成最高温度における保持時間を5分~30時間の範囲で行うことが好ましい。板状アルミナ粒子の形成を効率的に行うには、10分~15時間程度の時間の焼成保持時間であることがより好ましい。
最高温度900~1000℃かつ10分~15時間の焼成保持時間の条件を選択することで、緻密なα結晶形の多角板状アルミナ粒子が凝集し難く、容易に得られる。
Regarding the calcination time, it is preferable that the time required to raise the temperature to the predetermined maximum temperature is in the range of 15 minutes to 10 hours, and that the time required to maintain the calcination temperature is in the range of 5 minutes to 30 hours. In order to efficiently form plate-like alumina particles, a calcination maintenance time of about 10 minutes to 15 hours is more preferable.
By selecting conditions of a maximum temperature of 900 to 1000°C and a firing holding time of 10 minutes to 15 hours, dense α-crystalline polygonal plate-like alumina particles can be easily obtained without aggregation.

焼成の雰囲気としては、本発明の効果が得られるのであれば特に限定されないが、例えば、空気や酸素といった含酸素雰囲気や、窒素やアルゴン、または二酸化炭素といった不活性雰囲気が好ましく、コストの面を考慮した場合は空気雰囲気がより好ましい。 The firing atmosphere is not particularly limited as long as the effects of the present invention are obtained, but for example, an oxygen-containing atmosphere such as air or oxygen, or an inert atmosphere such as nitrogen, argon, or carbon dioxide are preferred, and an air atmosphere is more preferred when cost is taken into consideration.

焼成するための装置としても必ずしも限定されず、いわゆる焼成炉を用いることができる。焼成炉は蒸発した酸化モリブデンと反応しない材質で構成されていることが好ましく、さらに酸化モリブデンを効率的に利用するように、密閉性の高い焼成炉を用いる事が好ましい。The calcination equipment is not necessarily limited, and a so-called calcination furnace can be used. It is preferable that the calcination furnace be made of a material that does not react with the evaporated molybdenum oxide. Furthermore, it is preferable to use a highly airtight calcination furnace so that the molybdenum oxide is used efficiently.

モリブデン酸化物を用いたフラックス法では、酸化モリブデンがアルミニウム化合物と反応することでモリブデン酸アルミニウムを形成させ、次いで、このモリブデン酸アルミニウムが分解する過程における化学ポテンシャルの変化が結晶化の駆動力となっているため、自形面(113)の発達した六角両錘型の多面体粒子が形成する。そして、形状制御剤が、α-アルミナ成長過程において粒子表面近傍に局在化することで、自形面(113)の成長が著しく阻害される結果、相対的に面方向の結晶方位の成長が速くなり、(001)面又は(006)面が成長し、板状形態を形成することができると推察される。よって、モリブデン化合物をフラックス剤として用いることで、α結晶化率が高い、モリブデンを含む板状アルミナ粒子をより容易に形成できる。 In the flux method using molybdenum oxide, molybdenum oxide reacts with an aluminum compound to form aluminum molybdate. The change in chemical potential during the decomposition of this aluminum molybdate acts as the driving force for crystallization, resulting in the formation of hexagonal bipyramidal polyhedral particles with well-developed idiomorphic (113) planes. Furthermore, it is believed that the shape control agent localizes near the particle surface during the α-alumina growth process, significantly inhibiting the growth of the idiomorphic (113) planes, resulting in relatively rapid growth of the crystal orientation in the plane direction, leading to the growth of the (001) or (006) planes and the formation of a plate-like morphology. Therefore, using a molybdenum compound as a flux agent makes it easier to form molybdenum-containing plate-like alumina particles with a high α-crystallization rate.

[冷却工程]
モリブデン化合物をフラックス剤として用いる場合、アルミナ粒子の製造方法は、冷却工程を含んでいてもよい。当該冷却工程は、焼成工程において結晶成長したアルミナを冷却する工程である。より具体的には、焼成工程により得られたアルミナ及び液相のフラックス剤を含む組成物を冷却する工程であってよい。
[Cooling process]
When a molybdenum compound is used as a fluxing agent, the method for producing alumina particles may include a cooling step. The cooling step is a step of cooling the alumina crystals grown in the firing step. More specifically, the cooling step may be a step of cooling a composition containing the alumina obtained in the firing step and the liquid-phase fluxing agent.

冷却速度は、特に制限されないが、1~1000℃/時間であることが好ましく、5~500℃/時間であることがより好ましく、50~100℃/時間であることがさらに好ましい。冷却速度が1℃/時間以上であると、製造時間が短縮されうることから好ましい。一方、冷却速度が1000℃/時間以下であると、焼成容器がヒートショックで割れることが少なく、長く使用できることから好ましい。 The cooling rate is not particularly limited, but is preferably 1 to 1000°C/hour, more preferably 5 to 500°C/hour, and even more preferably 50 to 100°C/hour. A cooling rate of 1°C/hour or more is preferred because it can shorten the manufacturing time. On the other hand, a cooling rate of 1000°C/hour or less is preferred because the firing container is less likely to crack due to heat shock and can be used for a long time.

冷却方法は特に制限されず、自然放冷であっても、冷却装置を使用してもよい。 The cooling method is not particularly limited, and can be left to cool naturally or a cooling device can be used.

[後処理工程]
実施形態に係る板状アルミナ粒子の製造方法は、後処理工程を含んでいてもよい。当該後処理工程は、板状アルミナ粒子に対する後処理工程であり、フラックス剤を除去する工程である。後処理工程は、上述の焼成工程の後に行ってもよいし、上述の冷却工程の後に行ってもよいし、焼成工程および冷却工程の後に行ってもよい。また、必要に応じて、2度以上繰り返し行ってもよい。
[Post-processing process]
The method for producing plate-like alumina particles according to the embodiment may include a post-treatment step. The post-treatment step is a post-treatment step for the plate-like alumina particles, and is a step for removing a fluxing agent. The post-treatment step may be performed after the firing step, after the cooling step, or after the firing step and the cooling step. Furthermore, the post-treatment step may be repeated two or more times as necessary.

後処理の方法としては、洗浄および高温処理が挙げられる。これらは組み合わせて行うことができる。Post-treatment methods include washing and high-temperature treatment, which can be performed in combination.

前記洗浄方法としては、特に制限されないが、水、アンモニア水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、酸性水溶液で洗浄することにより除去することができる。 The cleaning method is not particularly limited, but it can be removed by washing with water, an aqueous ammonia solution, an aqueous sodium hydroxide solution, or an acidic aqueous solution.

この際、使用する水、アンモニア水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、酸性水溶液の濃度、使用量、および洗浄部位、洗浄時間等を適宜変更することで、モリブデン含有量を制御することができる。 In this case, the molybdenum content can be controlled by appropriately changing the concentration and amount of water, ammonia aqueous solution, sodium hydroxide aqueous solution, and acidic aqueous solution used, as well as the cleaning area and cleaning time.

また、高温処理の方法としては、フラックスの昇華点または沸点以上に昇温する方法が挙げられる。 Another high-temperature treatment method is to raise the temperature above the sublimation point or boiling point of the flux.

[粉砕工程]
焼成物は板状アルミナ粒子が凝集して、本発明に好適な粒子径の範囲を満たさない場合がある。そのため、板状アルミナ粒子は、必要に応じて、本発明に好適な粒子径の範囲を満たすように粉砕してもよい。
焼成物の粉砕の方法は特に限定されず、ボールミル、ジョークラッシャー、ジェットミル、ディスクミル、スペクトロミル、グラインダー、ミキサーミル等の従来公知の粉砕方法を適用できる。
[Crushing process]
In the fired product, the plate-like alumina particles may aggregate and not satisfy the particle size range suitable for the present invention. Therefore, the plate-like alumina particles may be pulverized as necessary to satisfy the particle size range suitable for the present invention.
The method for pulverizing the fired product is not particularly limited, and any conventionally known pulverizing method such as a ball mill, jaw crusher, jet mill, disk mill, spectromill, grinder, or mixer mill can be used.

[分級工程]
板状アルミナ粒子は、平均粒子径を調整し、粉体の流動性を向上するため、またはマトリックスを形成するためのバインダーに配合したときの粘度上昇を抑制するために、好ましくは分級処理される。「分級処理」とは、粒子の大きさによって粒子をグループ分けする操作をいう。
分級は湿式、乾式のいずれでも良いが、生産性の観点からは、乾式の分級が好ましい。乾式の分級には、篩による分級のほか、遠心力と流体抗力の差によって分級する風力分級などがあるが、分級精度の観点からは、風力分級が好ましく、コアンダ効果を利用した気流分級機、旋回気流式分級機、強制渦遠心式分級機、半自由渦遠心式分級機などの分級機を用いて行うことができる。
上記した粉砕工程や分級工程は、後述する有機化合物層形成工程の前後を含めて、必要な段階において行うことができる。これら粉砕や分級の有無やそれらの条件選定により、例えば、得られる板状アルミナ粒子の平均粒子径を調整することができる。
[Classification process]
The plate-like alumina particles are preferably classified to adjust the average particle size, improve the flowability of the powder, or suppress an increase in viscosity when blended with a binder to form a matrix. "Classification" refers to an operation of classifying particles into groups based on their size.
The classification may be either wet or dry, but from the viewpoint of productivity, dry classification is preferred. Dry classification includes classification using a sieve and air classification that classifies based on the difference between centrifugal force and fluid drag, but from the viewpoint of classification accuracy, air classification is preferred, and can be performed using a classifier such as an air classifier that utilizes the Coanda effect, a swirling air classifier, a forced vortex centrifugal classifier, or a semi-free vortex centrifugal classifier.
The above-mentioned pulverization step and classification step can be carried out at any stage necessary, including before or after the organic compound layer forming step described later. Depending on whether or not pulverization or classification is performed and the conditions for performing them, for example, the average particle size of the obtained plate-like alumina particles can be adjusted.

実施形態の板状アルミナ粒子、或いは実施形態の製造方法で得る板状アルミナ粒子は、凝集が少ないもの或いは凝集していないものが、本来の性質を発揮しやすく、それ自体の取扱性により優れており、また被分散媒体に分散させて用いる場合において、より分散性に優れる観点から、好ましい。板状アルミナ粒子の製造方法においては、上記した粉砕工程や分級工程は行わずに、凝集が少ないもの或いは凝集していないものが得られれば、上記工程を行う必要もなく、目的の優れた性質を有する板状アルミナを、生産性高く製造することが出来るので好ましい。 The plate-like alumina particles of the embodiment, or the plate-like alumina particles obtained by the manufacturing method of the embodiment, are preferably those with little or no agglomeration, as they are more likely to exhibit their inherent properties, are easier to handle, and have better dispersibility when dispersed in a dispersion medium. In the manufacturing method of plate-like alumina particles, if particles with little or no agglomeration can be obtained without performing the above-mentioned crushing and classification steps, then the above steps are not necessary, and plate-like alumina with the desired excellent properties can be produced with high productivity, which is preferable.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples.

[走査電子顕微鏡による板状アルミナ粒子の形状分析]
走査型電子顕微鏡SEM-EDS JEOL7000(日本電子株式会社製)を用いて、15kVの加速電圧条件下で測定した。
[Shape analysis of plate-like alumina particles using a scanning electron microscope]
The measurement was carried out using a scanning electron microscope SEM-EDS JEOL7000 (manufactured by JEOL Ltd.) under an accelerating voltage condition of 15 kV.

[蛍光X線による板状アルミナ粒子の組成分析]
蛍光X線(XRF)分析装置PrimusIV (株式会社リガク製)を用い、作製した試料約70mgをろ紙にとり、PPフィルムをかぶせて組成分析を行った。XRF分析結果により求められる各種元素量を、酸化物換算(質量%)することで、各種酸化物の含有量を算出した。
[Composition analysis of plate-like alumina particles using fluorescent X-rays]
Using a Primus IV X-ray fluorescence (XRF) analyzer (manufactured by Rigaku Corporation), approximately 70 mg of the prepared sample was placed on filter paper and covered with a PP film for composition analysis. The amounts of various elements obtained from the XRF analysis results were converted into oxide amounts (mass%) to calculate the contents of various oxides.

[X線回折(XRD)法による結晶相の分析]
作製した試料を0.5mm深さの測定試料用ホルダー(リガク社製品)のくぼみ部分に過不足のない適切な分量をのせ、板ガラスを軽く押し付けながら引くことで測定面が平滑になるように充填し、それを広角X線回折(XRD)装置Ultima IV(株式会社リガク製)にセットし、Cu/Kα線、40kV/30mA、スキャンスピード2度/分、走査範囲10~70度の条件で測定を行った。
[Crystalline Phase Analysis by X-ray Diffraction (XRD)]
An appropriate amount of the prepared sample was placed in a recess of a 0.5 mm deep measurement sample holder (a product of Rigaku Corporation), and the plate glass was pulled while gently pressing down to fill the sample so that the measurement surface was smooth. The sample was then set in a wide-angle X-ray diffraction (XRD) device, Ultima IV (manufactured by Rigaku Corporation), and measurement was carried out under the conditions of Cu/Kα radiation, 40 kV/30 mA, a scan speed of 2 degrees/minute, and a scan range of 10 to 70 degrees.

[粒度分布測定]
レーザー回折式粒度分布計HELOS(H3355)&RODOS、R3:0.5/0.9-175μm(株式会社日本レーザー製)を用い、分散圧3bar、引圧90mbarの乾式条件で測定した。
[Particle size distribution measurement]
The measurement was carried out using a laser diffraction particle size distribution analyzer HELOS (H3355) & RODOS, R3: 0.5/0.9-175 μm (manufactured by Nippon Laser Co., Ltd.) under dry conditions of a dispersion pressure of 3 bar and a suction pressure of 90 mbar.

[金属光沢の評価]
各実施例及び比較例において、反応完結は下記の基準にしたがって評価した。
○:粉体を皮膚に直接伸ばして塗った時に金属光沢のような光輝性を目視で確認できた。
×:粉体を皮膚に直接伸ばして塗った時に金属光沢のような光輝性を目視で確認できなかった。
[Evaluation of metallic gloss]
In each of the Examples and Comparative Examples, the completion of the reaction was evaluated according to the following criteria.
◯: When the powder was directly spread on the skin, a metallic luster-like shine was visually confirmed.
×: When the powder was directly spread on the skin, no metallic luster or shine was visually observed.

[反応完結の評価]
各実施例及び比較例において、反応完結は下記の基準にしたがって評価した。
○:SEM観察とXRDにより原料、もしくは遷移アルミナが確認されなかった。
×:SEM観察とXRDにより原料、もしくは遷移アルミナが確認された。
[Evaluation of reaction completion]
In each of the Examples and Comparative Examples, the completion of the reaction was evaluated according to the following criteria.
◯: The raw material or transition alumina was not confirmed by SEM observation and XRD.
x: Raw material or transition alumina was confirmed by SEM observation and XRD.

[実施例1]
水酸化アルミニウム(日本軽金属株式会社製、平均粒径1.2μm)10gと、三酸化モリブデン(日本無機化学工業株式会社製)1gと、二酸化珪素(東ソー・シリカ株式会社製)0.05gと、酸化水酸化鉄(関東化学製)0.0115gと、酸化チタン(日本アエロジル株式会社製)0.0103gとをポリ袋に量り込み、5分間手で振盪混合することで混合物を得た。得られた混合物を坩堝に入れ、セラミック電気炉にて5℃/分の条件で1000℃まで昇温し、1000℃で10時間保持し焼成を行なった。その後5℃/分の条件で室温まで降温後、坩堝を取り出し、白銀色の粉末を得た。続いて、得られた白銀色粉末のを0.25%アンモニア水の300mLに分散し、分散溶液を室温(25~30℃)で2時間攪拌後、106μm篩を通し、ろ過によりアンモニア水を除き、水洗浄と乾燥を行う事で、粒子表面に残存するモリブデンを除去し、白銀色の粉末を得た。SEM観察と粒度分布測定により、原料がすべて消費していることを確認し、平均粒子径が21.6μmの板状アルミナ粒子であることを確認した。さらに、XRD測定を行ったところ、α-アルミナに由来する鋭い散乱ピークが表れ、α結晶構造の以外のアルミナ結晶系ピークは観察されなかった。結果を表2~3に示す。
[Example 1]
10 g of aluminum hydroxide (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., average particle size 1.2 μm), 1 g of molybdenum trioxide (manufactured by Nippon Inorganic Chemical Industry Co., Ltd.), 0.05 g of silicon dioxide (manufactured by Tosoh Silica Corporation), 0.0115 g of iron hydroxide oxide (manufactured by Kanto Chemical), and 0.0103 g of titanium oxide (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) were weighed into a plastic bag and mixed by hand shaking for 5 minutes to obtain a mixture. The resulting mixture was placed in a crucible, heated to 1000 ° C. at 5 ° C./min in a ceramic electric furnace, and held at 1000 ° C. for 10 hours for firing. After that, the temperature was lowered to room temperature at 5 ° C./min, and the crucible was removed to obtain a silvery white powder. The resulting silvery-white powder was then dispersed in 300 mL of 0.25% aqueous ammonia. The dispersion was stirred for 2 hours at room temperature (25-30°C), then filtered through a 106 μm sieve to remove the aqueous ammonia. The remaining molybdenum on the particle surface was removed by washing with water and drying, yielding a silvery-white powder. SEM observation and particle size distribution measurement confirmed that all raw materials had been consumed, confirming that the particles were plate-like alumina particles with an average particle size of 21.6 μm. Furthermore, XRD analysis revealed a sharp scattering peak derived from α-alumina, with no alumina crystalline peaks other than those of the α-crystalline structure. The results are shown in Tables 2 and 3.

[実施例2~10]
表1に示す原料配合を用いた以外は、実施例1と同様にして板状アルミナ粒子を得た。結果を表2~3に示す。
[Examples 2 to 10]
Plate-like alumina particles were obtained in the same manner as in Example 1, except that the raw material composition shown in Table 1 was used. The results are shown in Tables 2 and 3.

[比較例1]
水酸化アルミニウム(日本軽金属株式会社製、平均粒径1.2μm)10gと、三酸化モリブデン(日本無機化学工業株式会社製)1gと、二酸化珪素(東ソー・シリカ株式会社製)0.05gとをポリ袋に量り込み、5分間手で振盪混合することで混合物を得た。得られた混合物を坩堝に入れ、セラミック電気炉にて5℃/分の条件で1000℃まで昇温し、1000℃で10時間保持し焼成を行なった。その後5℃/分の条件で室温まで降温後、坩堝を取り出し、青白色の粉末を得た。続いて、得られた青白色の粉末を0.25%アンモニア水の300mLに分散し、分散溶液を室温(25~30℃)で2時間攪拌後、106μm篩を通し、ろ過によりアンモニア水を除き、水洗浄と乾燥を行う事で、粒子表面に残存するモリブデンを除去し、青白色の粉末を得た。SEM観察と粒度分布測定により、アルミナ粒子と原料の微細粒子の混合物であることを確認した。さらに、XRD測定を行ったところ、α-アルミナに由来する鋭い散乱ピークとδ―アルミナに由来する鋭い散乱ピークが表れ、反応が完結していないことを確認した。結果を表2~3に示す。
[Comparative Example 1]
10 g of aluminum hydroxide (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., average particle size 1.2 μm), 1 g of molybdenum trioxide (manufactured by Nippon Inorganic Chemical Industry Co., Ltd.), and 0.05 g of silicon dioxide (manufactured by Tosoh Silica Corporation) were weighed into a plastic bag and mixed by hand shaking for 5 minutes to obtain a mixture. The resulting mixture was placed in a crucible and heated to 1000°C at 5°C/min in a ceramic electric furnace. It was then held at 1000°C for 10 hours for firing. The temperature was then lowered to room temperature at 5°C/min, and the crucible was removed to obtain a bluish-white powder. The resulting bluish-white powder was then dispersed in 300 mL of 0.25% aqueous ammonia. The dispersion was stirred at room temperature (25-30°C) for 2 hours, and then filtered through a 106 μm sieve to remove the aqueous ammonia. The resulting mixture was then washed with water and dried to remove any remaining molybdenum on the particle surface, yielding a bluish-white powder. SEM observation and particle size distribution measurement confirmed that the product was a mixture of alumina particles and fine particles of the raw material. Furthermore, XRD measurement revealed sharp scattering peaks due to α-alumina and δ-alumina, confirming that the reaction was not complete. The results are shown in Tables 2 and 3.

[比較例2~8]
表1に示す原料配合を用いた以外は、実施例1と同様にしてアルミナ粒子を得た。結果を表2~3に示す。
[Comparative Examples 2 to 8]
Alumina particles were obtained in the same manner as in Example 1, except that the raw material composition shown in Table 1 was used. The results are shown in Tables 2 and 3.

表2~3に示す結果から、実施例1~10では、焼成温度1000℃でも、金属光沢のような光輝性を有する板状アルミナ粒子が製造できることが確認された。 The results shown in Tables 2 and 3 confirm that in Examples 1 to 10, plate-shaped alumina particles with a lustrous metallic luster can be produced even at a firing temperature of 1000°C.

図1は、実施例1で得られた板状アルミナ粒子のSEM観察画像である。図2は、実施例8で得られた板状アルミナ粒子のSEM観察画像である。図3は、比較例1で得られたアルミナ粒子のSEM観察画像である。図4は、比較例2で得られたアルミナ粒子のSEM観察画像である。
図1~4に示す結果から、実施例1及び8では反応が完結し、板状のアルミナ粒子のみが得られたことが確認できる。なお、炭酸カリウムを併用し、モリブデン酸塩を系中で発生させフラックス剤とした場合、未反応原料等が残存することが確認された。
Fig. 1 is an SEM image of the plate-like alumina particles obtained in Example 1. Fig. 2 is an SEM image of the plate-like alumina particles obtained in Example 8. Fig. 3 is an SEM image of the alumina particles obtained in Comparative Example 1. Fig. 4 is an SEM image of the alumina particles obtained in Comparative Example 2.
1 to 4, it can be seen that the reaction was completed and only plate-like alumina particles were obtained in Examples 1 and 8. It was also confirmed that when potassium carbonate was used in combination to generate molybdate in the system and use it as a fluxing agent, unreacted raw materials remained.

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。 While preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. Additions, omissions, substitutions, and other modifications to the configuration are possible without departing from the spirit of the present invention. The present invention is not limited by the above description, but is limited only by the scope of the appended claims.

Claims (6)

鉄元素、ニッケル元素、銅元素、クロム元素、コバルト元素及び亜鉛元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素(A)と、チタン元素とを含む、板状アルミナ粒子であって、
前記元素(A)は、前記板状アルミナ粒子のコランダム構造において三価のアルミニウム元素が前記元素(A)で置換された状態で存在する、板状アルミナ粒子。
Plate-like alumina particles containing titanium and at least one element (A) selected from the group consisting of iron, nickel, copper, chromium, cobalt, and zinc,
The element (A) is present in a state in which trivalent aluminum is substituted with the element (A) in the corundum structure of the plate-like alumina particles.
前記少なくとも1種の元素(A)を、酸化物換算で0.02~2質量%含む、請求項1に記載の板状アルミナ粒子。 The plate-like alumina particles according to claim 1 contain 0.02 to 2 mass% of the at least one element (A) in terms of oxide. 珪素又は珪素化合物を二酸化珪素換算で、0.1~10質量%含む、請求項1又は2に記載の板状アルミナ粒子。 The plate-like alumina particles according to claim 1 or 2 contain 0.1 to 10 mass% silicon or a silicon compound, calculated as silicon dioxide. 珪素又は珪素化合物を表層に含む、請求項3に記載の板状アルミナ粒子。 The plate-like alumina particles according to claim 3, which contain silicon or a silicon compound in the surface layer. 厚みが0.05~1μmであり、平均粒子径が1~30μmであり、かつアスペクト比が5~300である、請求項1又は2に記載の板状アルミナ粒子。 The plate-like alumina particles according to claim 1 or 2 have a thickness of 0.05 to 1 μm, an average particle diameter of 1 to 30 μm, and an aspect ratio of 5 to 300. アルミニウム化合物と、モリブデン酸化物と、珪素又は珪素化合物と、鉄元素、ニッケル元素、銅元素、クロム元素、コバルト元素及び亜鉛元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素(A)を含む化合物(A)と、チタン化合物とを混合して混合物を得る工程と、
前記混合物を焼成する工程と、
を含む、請求項1又は2に記載の板状アルミナ粒子の製造方法。
a step of mixing an aluminum compound, a molybdenum oxide, silicon or a silicon compound, a compound (A) containing at least one element (A) selected from the group consisting of iron, nickel, copper, chromium, cobalt , and zinc, and a titanium compound to obtain a mixture;
calcining the mixture;
The method for producing plate-like alumina particles according to claim 1 or 2, comprising:
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