JP6277387B2 - Method for producing forsterite fine particles - Google Patents
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Description
本願発明は、各種陶磁器、透光性装飾材、電子部品等に有用なフォルステライト微粒子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing forsterite fine particles useful for various ceramics, translucent decorative materials, electronic parts and the like.
集積回路の封止材として絶縁性セラミックス(例えばシリカ)微粒子をエポキシ樹脂等の耐熱性樹脂に充填した複合絶縁材料が実用化されている。しかしながら近年の集積回路の高集積化・高容量化に伴い、集積回路内での信号の損失を小さくするために、特に高周波領域での誘電損失の低い絶縁材料が求められている。 A composite insulating material in which insulating ceramics (for example, silica) fine particles are filled in a heat-resistant resin such as an epoxy resin has been put to practical use as an integrated circuit sealing material. However, with the recent increase in integration and capacity of integrated circuits, there is a demand for insulating materials with low dielectric loss, particularly in the high frequency region, in order to reduce signal loss in the integrated circuit.
フォルステライト(Mg2SiO4)やエンスタタイト(MgSiO3)を代表とするマグネシウム及びケイ素含有酸化物は高周波領域における誘電損失が小さく、高い絶縁性を示す材料として知られ、マイクロ波領域で使用される誘電体セラミックスの材料として使用されている。 Magnesium and silicon-containing oxides typified by forsterite (Mg 2 SiO 4 ) and enstatite (MgSiO 3 ) have low dielectric loss in the high frequency region and are known as materials showing high insulation, and are used in the microwave region. It is used as a dielectric ceramic material.
マグネシウム及びケイ素含有酸化物を透光性の複合絶縁材料として使用する場合には、光の散乱を抑制するために、粒子径をできる限り小さくする必要がある。 When using magnesium and a silicon-containing oxide as a translucent composite insulating material, it is necessary to make the particle diameter as small as possible in order to suppress light scattering.
特許文献1では、Mg(OH)2粉末又はMgO粉末と平均一次粒子径10μm以下のSiO2粉末とを水中で混合粉砕して、スプレードライヤーによる噴霧乾燥後、1100℃で焼成し、その後さらに湿式粉砕、噴霧乾燥をすることにより平均一次粒子径が0.05乃至0.15μmのMgO−SiO2系酸化物粉末を製造する方法が開示されている。しかしながら、この手法では焼成後の湿式粉砕を省略すると、1μm以上の粒子となってしまう。このため、製造工程の中で二度の湿式粉砕を必要としており、非常に複雑な製法となっている。 In Patent Document 1, Mg (OH) 2 powder or MgO powder and SiO 2 powder having an average primary particle size of 10 μm or less are mixed and pulverized in water, spray-dried by a spray dryer, fired at 1100 ° C., and then further wetted. A method for producing MgO—SiO 2 oxide powder having an average primary particle size of 0.05 to 0.15 μm by pulverization and spray drying is disclosed. However, in this method, if the wet pulverization after firing is omitted, particles of 1 μm or more are formed. For this reason, wet pulverization is required twice in the manufacturing process, which is a very complicated manufacturing method.
特許文献2では、硝酸マグネシウム水溶液及びケイ酸エチル溶液をマグネシウム量と珪素量とがモル比で2:1になるように混合した混合液を、噴霧熱分解法により900℃にて熱分解することにより、フォルステライト粉末を製造する方法が開示されている。しかしながら、得られる粉末の平均粒子径は0.78μmと大きく、透光性の複合絶縁材料のフィラーとして使用した場合、十分に透光性を上げることができない。 In Patent Document 2, a mixed liquid obtained by mixing a magnesium nitrate aqueous solution and an ethyl silicate solution so that the magnesium amount and the silicon amount are in a molar ratio of 2: 1 is thermally decomposed at 900 ° C. by a spray pyrolysis method. Discloses a method for producing forsterite powder. However, the average particle diameter of the obtained powder is as large as 0.78 μm, and when used as a filler of a translucent composite insulating material, the translucency cannot be sufficiently increased.
特許文献3では、微小中空体無機材料若しくはその前駆物質が液状媒体中に溶解した溶液、又は液状媒体中に分散した分散液を微小液滴化し、該無機材料が焼結又は溶融する高温雰囲気に供給することにより、結晶質微小中空体を製造する方法が開示されている。しかしながら、この手法で得られるフォルステライト中空体の粒子径は2.4μmと大きく、透光性の複合絶縁材料のフィラーとして使用した場合、十分に透光性を上げることができない。 In Patent Document 3, a solution in which a micro hollow inorganic material or a precursor thereof is dissolved in a liquid medium, or a dispersion liquid dispersed in the liquid medium is made into micro droplets, and the high temperature atmosphere in which the inorganic material is sintered or melted is disclosed. A method for producing a crystalline microhollow body by supplying is disclosed. However, the particle diameter of the forsterite hollow body obtained by this method is as large as 2.4 μm, and when used as a filler of a translucent composite insulating material, the translucency cannot be sufficiently increased.
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、各種陶磁器、透光性装飾材、電子部品等に有用であり、特に電子部品用として高周波領域での誘電損失の低い絶縁材料として使用可能であって、且つ粒子の透光性を高めることが可能な微小な粒子径のフォルステライト微粒子の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is useful for various ceramics, translucent decorative materials, electronic parts and the like, and particularly as an insulating material having a low dielectric loss in a high frequency region for electronic parts. It is an object of the present invention to provide a method for producing fine forsterite fine particles having a fine particle diameter that can be used and can improve the translucency of particles.
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、水溶性マグネシウム塩及びコロイダルシリカを含有する溶液を噴霧乾燥し、その後大気中で800乃至1000℃の温度で焼成することにより、粉砕処理工程を経ることなく電子顕微鏡観察による一次粒子径が1乃至200nmの範囲のフォルステライト微粒子の製造が可能であることを見出した。 As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors have spray-dried a solution containing a water-soluble magnesium salt and colloidal silica, and then baked at a temperature of 800 to 1000 ° C. in the atmosphere. It has been found that forsterite fine particles having a primary particle diameter in the range of 1 to 200 nm by electron microscope observation can be produced without going through a pulverization process.
即ち、本願発明は、以下の第1観点乃至第4観点のいずれか一つに記載のフォルステライト微粒子の製造方法に関する。 That is, the present invention relates to a method for producing forsterite fine particles according to any one of the following first to fourth aspects.
第1観点:水溶性マグネシウム塩及びコロイダルシリカをマグネシウム原子とケイ素原子とのモル比(Mg/Si)2で含有する溶液を50℃以上300℃未満の温度雰囲気に噴霧して乾燥し、その後大気中で800乃至1000℃の温度雰囲気で焼成することにより、電子顕微鏡観察による一次粒子径が1乃至200nmの範囲のフォルステライト微粒子を得ることを特徴とするフォルステライト微粒子の製造方法、
第2観点:前記コロイダルシリカの電子顕微鏡観察による一次粒子径が2乃至100nmである第1観点に記載のフォルステライト微粒子の製造方法、
第3観点:前記水溶性マグネシウム塩がマグネシウムの有機酸塩である第1観点又は第2観点に記載のフォルステライト微粒子の製造方法、
第4観点:前記マグネシウムの有機酸塩が、クエン酸マグネシウム、グリコール酸マグネシウム、リンゴ酸マグネシウム、酒石酸マグネシウム、乳酸マグネシウム、マロン酸マグネシウム、コハク酸マグネシウム、酢酸マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種である第3観点に記載のフォルステライト微粒子の製造方法。
First aspect: A solution containing a water-soluble magnesium salt and colloidal silica in a molar ratio of magnesium atom to silicon atom (Mg / Si) 2 is sprayed and dried in a temperature atmosphere of 50 ° C. or more and less than 300 ° C., and then the atmosphere Forsterite fine particles, characterized in that forsterite fine particles having a primary particle diameter in the range of 1 to 200 nm by electron microscope observation are obtained by firing in a temperature atmosphere of 800 to 1000 ° C.
Second aspect: The method for producing forsterite fine particles according to the first aspect, wherein a primary particle diameter of the colloidal silica observed with an electron microscope is 2 to 100 nm,
Third aspect: The method for producing forsterite fine particles according to the first aspect or the second aspect, wherein the water-soluble magnesium salt is an organic acid salt of magnesium,
Fourth aspect: The organic acid salt of magnesium is at least one selected from the group consisting of magnesium citrate, magnesium glycolate, magnesium malate, magnesium tartrate, magnesium lactate, magnesium malonate, magnesium succinate, and magnesium acetate. A method for producing forsterite fine particles according to a third aspect.
本願発明の製造方法により、容易に電子顕微鏡観察による一次粒子径が1乃至200nmの範囲のフォルステライト微粒子を製造することが可能である。 By the production method of the present invention, it is possible to easily produce forsterite fine particles having a primary particle diameter in the range of 1 to 200 nm by observation with an electron microscope.
本願発明により製造されたフォルステライト微粒子は、複合絶縁材料のフィラーとして使用される場合に粒子の透光性を上げることが可能であるだけでなく、高屈折率コーティング剤や反射防止剤、金属、プラスチックス、セラミックス等の複合材料用のマイクロフィラーとしても使用することができる。また、マイクロ波領域で使用される誘電体セラミックス焼結体として使用される場合に、その焼結温度を下げることが可能である。 The forsterite fine particles produced according to the present invention can not only increase the translucency of particles when used as a filler of a composite insulating material, but also a high refractive index coating agent, antireflection agent, metal, It can also be used as a microfiller for composite materials such as plastics and ceramics. Further, when used as a dielectric ceramic sintered body used in the microwave region, the sintering temperature can be lowered.
本願発明はフォルステライト微粒子の製造方法に関するものである。本願発明において水溶性マグネシウム塩及びコロイダルシリカを含有する溶液の調製法は、特に限定されるものではなく、水溶性マグネシウム塩とコロイダルシリカとを水中で任意の手法により適宜混合すればよい。 The present invention relates to a method for producing forsterite fine particles. In the present invention, a method for preparing a solution containing a water-soluble magnesium salt and colloidal silica is not particularly limited, and the water-soluble magnesium salt and colloidal silica may be appropriately mixed in water by an arbitrary technique.
水溶性マグネシウム塩及びコロイダルシリカを含有する溶液において、マグネシウム原子とケイ素原子との割合は、Mg/Siモル比で2である。 In the solution containing the water-soluble magnesium salt and colloidal silica, the ratio of magnesium atom to silicon atom is 2 in terms of Mg / Si molar ratio.
また、水溶性マグネシウム塩及びコロイダルシリカを含有する溶液を調製する際に、水溶性マグネシウム塩は、その粉末を用いてもよいが、予め水溶液として用いることが好ましい。該水溶液のMgO換算の固形分濃度は任意で構わないが、1〜20質量%であることが好ましい。コロイダルシリカは、その水分散液を用いることが好ましく、また、そのSiO2換算の固形分濃度は任意で構わないが、1〜40質量%であることが好ましい。 Moreover, when preparing the solution containing water-soluble magnesium salt and colloidal silica, the water-soluble magnesium salt may use the powder, but it is preferable to use it beforehand as an aqueous solution. The solid content concentration in terms of MgO in the aqueous solution may be arbitrary, but is preferably 1 to 20% by mass. The colloidal silica is preferably used in the form of an aqueous dispersion, and the solid content concentration in terms of SiO 2 may be arbitrary, but is preferably 1 to 40% by mass.
水溶性マグネシウム塩及びコロイダルシリカを含有する溶液の固形分濃度は、任意で構わないが、Mg2SiO4換算で1〜10質量%、より好ましくは2〜5質量%であることが好ましい。 The solid content concentration of the solution containing the water-soluble magnesium salt and colloidal silica may be arbitrary, but is preferably 1 to 10% by mass, more preferably 2 to 5% by mass in terms of Mg 2 SiO 4 .
本願発明において使用される水溶性マグネシウム塩とは、25℃の水に1質量%以上溶解するマグネシウム塩であり、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウムなどのマグネシウムの無機酸塩、クエン酸マグネシウム、グリコール酸マグネシウム、リンゴ酸マグネシウム、酒石酸マグネシウム、乳酸マグネシウム、マロン酸マグネシウム、コハク酸マグネシウム、酢酸マグネシウムなどのマグネシウムの有機酸塩が挙げられる。 The water-soluble magnesium salt used in the present invention is a magnesium salt that dissolves 1% by mass or more in water at 25 ° C., and is an inorganic acid salt of magnesium such as magnesium chloride, magnesium nitrate, magnesium sulfate, magnesium citrate, glycol Examples thereof include organic acid salts of magnesium such as magnesium oxide, magnesium malate, magnesium tartrate, magnesium lactate, magnesium malonate, magnesium succinate, and magnesium acetate.
また、水溶性マグネシウム塩としては、水酸化マグネシウムや炭酸マグネシウムなどの水難溶性のマグネシウム塩を塩酸、硝酸、硫酸、クエン酸、グリコール酸、リンゴ酸、酒石酸、乳酸、マロン酸、コハク酸、酢酸などの酸で溶解したものを使用することもできる。 In addition, as water-soluble magnesium salts, poorly water-soluble magnesium salts such as magnesium hydroxide and magnesium carbonate are hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, citric acid, glycolic acid, malic acid, tartaric acid, lactic acid, malonic acid, succinic acid, acetic acid, etc. Those dissolved in acid can also be used.
前記の水溶性マグネシウム塩は、単独で用いることもでき、また、2種以上を混合して用いることもできる。 The water-soluble magnesium salt can be used alone or in combination of two or more.
乾燥時や焼成時に発生するガスの腐食性の観点から、マグネシウムの有機酸塩を使用することが特に好ましい。 From the viewpoint of the corrosiveness of the gas generated during drying or firing, it is particularly preferable to use an organic acid salt of magnesium.
本願発明において使用されるコロイダルシリカとしては特に制限されず、一般にその電子顕微鏡観察による一次粒子径は1乃至1000nmであるが、該一次粒子径は2乃至100nmであることが好ましい。コロイダルシリカの製造方法は特に制限はなく、水ガラスを原料としてコロイド粒子を成長させる方法やシリコンアルコキシドを加水分解した後、粒子成長させる方法などにより製造された市販のコロイダルシリカを用いることができる。 The colloidal silica used in the present invention is not particularly limited. Generally, the primary particle diameter by observation with an electron microscope is 1 to 1000 nm, but the primary particle diameter is preferably 2 to 100 nm. The production method of colloidal silica is not particularly limited, and commercially available colloidal silica produced by a method of growing colloidal particles using water glass as a raw material or a method of growing particles after hydrolyzing silicon alkoxide can be used.
コロイダルシリカは、通常その水分散体が水性シリカゾルとして市販されている(例えば、スノーテックス(登録商標)OXS、スノーテックスO、スノーテックス30等)。また、その有機溶媒分散体がオルガノシリカゾルとして市販されている。オルガノシリカゾルの分散媒は、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル等が知られている。 Colloidal silica is usually commercially available as an aqueous silica sol (for example, Snowtex (registered trademark) OXS, Snowtex O, Snowtex 30). The organic solvent dispersion is commercially available as an organosilica sol. Known dispersion media for organosilica sol include methanol, isopropanol, ethylene glycol, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and ethyl acetate.
得られた水溶性マグネシウム塩及びコロイダルシリカをマグネシウム原子とケイ素原子とのモル比(Mg/Si)2で含有する溶液を乾燥する際、水溶性マグネシウム塩とコロイダルシリカとが均一に混合された状態で乾燥されることが好ましく、スプレードライヤー、ドラムドライヤー、真空乾燥機、凍結乾燥機などにより乾燥することができる。特に溶液における均一な混合状態を維持したまま乾燥可能なため、スプレードライヤーを用いることが好ましい。 When the solution containing the obtained water-soluble magnesium salt and colloidal silica in a molar ratio of magnesium atom to silicon atom (Mg / Si) 2 is dried, the water-soluble magnesium salt and colloidal silica are uniformly mixed It is preferable to dry with a spray dryer, drum dryer, vacuum dryer, freeze dryer or the like. In particular, it is preferable to use a spray dryer because it can be dried while maintaining a uniform mixed state in the solution.
乾燥する際の温度雰囲気は50℃以上300℃未満であり、使用する水溶性マグネシウム塩及びコロイダルシリカの分解温度以下であることが好ましい。 The temperature atmosphere at the time of drying is 50 ° C. or higher and lower than 300 ° C., and is preferably lower than the decomposition temperature of the water-soluble magnesium salt and colloidal silica to be used.
得られた乾燥粉の焼成は、大気中の温度雰囲気が800乃至1000℃の範囲である。また、焼成時間は0.5乃至50時間であり、好ましくは1乃至20時間で行われる。焼成時の温度雰囲気が1000℃を超える場合、得られるフォルステライト微粒子の一次粒子径が200nmよりも大きくなるため、複合絶縁材料のフィラーとして使用する際などにおいて粒子の透光性を上げることが困難になり、好ましくない。また、焼成時の温度雰囲気が800℃未満の場合には、水溶性マグネシウム塩とコロイダルシリカとが十分に反応せず、フォルステライト微粒子を得ることができないため好ましくない。 The dried powder obtained is fired in a temperature range of 800 to 1000 ° C. in the air. The firing time is 0.5 to 50 hours, preferably 1 to 20 hours. When the temperature atmosphere during firing exceeds 1000 ° C., the primary particle diameter of the obtained forsterite fine particles becomes larger than 200 nm, so it is difficult to increase the translucency of the particles when used as a filler of a composite insulating material. This is not preferable. Moreover, when the temperature atmosphere at the time of baking is less than 800 degreeC, since a water-soluble magnesium salt and colloidal silica do not fully react and a forsterite microparticle cannot be obtained, it is unpreferable.
本発明において電子顕微鏡観察による一次粒子径とは、透過型電子顕微鏡を用いて観察される個々の微粒子の粒子径を指す。 In the present invention, the primary particle diameter by electron microscope observation refers to the particle diameter of individual fine particles observed using a transmission electron microscope.
以下、実施例及び比較例を挙げて、本願発明をより具体的に説明するが、本願発明は下記の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to the following Example.
[製造例1]クエン酸マグネシウム水溶液の製造
純水2058.8gにクエン酸一水和物(関東化学(株)製、特級、99.5質量%)253.5gを溶解し、10.0質量%クエン酸水溶液を得た。得られたクエン酸水溶液を撹拌しながら水酸化マグネシウム(関東化学(株)製、1級、95.0%)105.7gを添加し、室温下で1時間撹拌することにより、クエン酸マグネシウム水溶液を得た。得られたクエン酸マグネシウム水溶液の固形分濃度(MgO換算)は2.9質量%であった。
[Production Example 1] Production of magnesium citrate aqueous solution 253.5 g of citric acid monohydrate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., special grade, 99.5% by mass) was dissolved in 2058.8 g of pure water to obtain 10.0 mass. % Aqueous citric acid solution was obtained. While stirring the obtained aqueous citric acid solution, 105.7 g of magnesium hydroxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., first grade, 95.0%) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. Got. Solid content concentration (MgO conversion) of the obtained magnesium citrate aqueous solution was 2.9 mass%.
[製造例2]グリコール酸マグネシウム水溶液の製造
純水113.4gにグリコール酸(東京化成工業(株)製、98.0質量%)15.2gを溶解し、11.6質量%グリコール酸水溶液を得た。得られたグリコール酸水溶液を撹拌しながら水酸化マグネシウム(関東化学(株)製、1級、95.0質量%)5.8gを添加し、室温下で1時間撹拌することにより、グリコール酸マグネシウム水溶液を得た。得られたグリコール酸マグネシウム水溶液の固形分濃度(MgO換算)は3.0質量%であった。
[Production Example 2] Production of magnesium glycolate aqueous solution 15.2 g of glycolic acid (98.0% by mass, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 113.4 g of pure water, and 11.6% by mass of glycolic acid aqueous solution was obtained. Obtained. While stirring the resulting aqueous glycolic acid solution, 5.8 g of magnesium hydroxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., first grade, 95.0% by mass) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, whereby magnesium glycolate An aqueous solution was obtained. Solid content concentration (MgO conversion) of the obtained magnesium glycolate aqueous solution was 3.0 mass%.
[実施例1]
コロイダルシリカ(スノーテックス(登録商標)OXS、日産化学工業(株)製、シリカ濃度10.6質量%、電子顕微鏡観察による一次粒子径5nm)283.4gに純水1196.1gを混合後、製造例1で得られたクエン酸マグネシウム水溶液1334.8gを添加し、室温下で30分間撹拌した。得られた混合液の比重は1.04、粘度は1.8mPa・s、pHは5.2であった。得られた混合液2500gをスプレードライヤー(パルビスミニスプレーGA−22型、ヤマト科学(株)製)を使用して、入口温度180℃、アトマイジングエアー圧力1.35kgf/cm2、アスピレーター流量0.30m3/分混合液の送液速度5g/分の条件にて乾燥を行った。このときの出口温度は80±2℃であり、99.6gの白色乾燥粉が得られた。得られた乾燥粉43.1gを坩堝に入れ、電気炉を使用して大気中で500℃の温度で2時間焼成し、次いで大気中で800℃の温度で2時間焼成することにより、白色粉末12.4gを得た。得られた白色粉末をX線回折分析により同定したところ、生成相はフォルステライトのほぼ単一相であり、窒素吸着法による比表面積は18.4m2/gであった。X線回折チャートを図1に示した。また、透過型電子顕微鏡による観察より一次粒子径は30乃至50nmであった。透過型電子顕微鏡写真を図2に示した。
[Example 1]
Colloidal silica (Snowtex (registered trademark) OXS, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., silica concentration 10.6% by mass, primary particle diameter 5 nm by electron microscope observation) mixed with 283.4 g of pure water, manufactured 1334.8 g of the magnesium citrate aqueous solution obtained in Example 1 was added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixture had a specific gravity of 1.04, a viscosity of 1.8 mPa · s, and a pH of 5.2. Using a spray dryer (Palvis mini spray GA-22 type, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.), 2500 g of the obtained mixed solution was used at an inlet temperature of 180 ° C., an atomizing air pressure of 1.35 kgf / cm 2 , and an aspirator flow rate of 0. Drying was performed under the condition of a liquid feeding speed of 5 g / min of a mixed solution of 30 m 3 / min. At this time, the outlet temperature was 80 ± 2 ° C., and 99.6 g of white dry powder was obtained. 43.1 g of the obtained dry powder was put in a crucible and fired in the atmosphere at a temperature of 500 ° C. for 2 hours using an electric furnace, and then fired in the atmosphere at a temperature of 800 ° C. for 2 hours to obtain a white powder. 12.4 g was obtained. When the obtained white powder was identified by X-ray diffraction analysis, the produced phase was almost a single phase of forsterite, and the specific surface area by the nitrogen adsorption method was 18.4 m 2 / g. The X-ray diffraction chart is shown in FIG. The primary particle size was 30 to 50 nm as observed by a transmission electron microscope. A transmission electron micrograph is shown in FIG.
[実施例2]
コロイダルシリカ(スノーテックス(登録商標)OXS、日産化学工業(株)製、シリカ濃度10.6質量%、電子顕微鏡観察による一次粒子径5nm)28.3gに純水337.3gを混合後、製造例2で得られたグリコール酸マグネシウム水溶液134.4gを添加し、室温下で30分間撹拌した。得られた混合液の比重は1.02、粘度は1.8mPa・s、pHは5.3であった。得られた混合液500gをスプレードライヤー(パルビスミニスプレーGA−22型、ヤマト科学(株)製)を使用して、入口温度180℃、アトマイジングエアー圧力1.35kgf/cm2、アスピレーター流量0.30m3/分、混合液の送液速度5g/分の条件にて乾燥を行った。このときの出口温度は80±2℃であり、11.1gの白色乾燥粉を得た。得られた乾燥粉2.0gを坩堝に入れ、電気炉を使用して大気中で500℃の温度で2時間焼成し、次いで大気中で800℃の温度で2時間焼成することにより、白色粉末0.5gを得た。得られた粉末をX線回折分析により同定したところ、生成相はフォルステライトのほぼ単一相であり、窒素吸着法による比表面積は18.1m2/gであった。また、透過型電子顕微鏡による観察より一次粒子径は30乃至50nmであった。
[Example 2]
Colloidal silica (Snowtex (registered trademark) OXS, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., silica concentration 10.6 mass%, primary particle diameter 5 nm by electron microscope observation) mixed with 28.3 g of pure water 337.3 g 134.4 g of the magnesium glycolate aqueous solution obtained in Example 2 was added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixture had a specific gravity of 1.02, a viscosity of 1.8 mPa · s, and a pH of 5.3. Using a spray dryer (Palvis mini spray GA-22 type, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.), 500 g of the obtained mixed liquid was used at an inlet temperature of 180 ° C., an atomizing air pressure of 1.35 kgf / cm 2 , and an aspirator flow rate of 0. Drying was performed under the conditions of 30 m 3 / min and a liquid feed rate of 5 g / min. At this time, the outlet temperature was 80 ± 2 ° C., and 11.1 g of white dry powder was obtained. The obtained dry powder (2.0 g) is put in a crucible and baked in the atmosphere at a temperature of 500 ° C. for 2 hours using an electric furnace, and then baked in the atmosphere at a temperature of 800 ° C. for 2 hours to obtain a white powder. 0.5 g was obtained. When the obtained powder was identified by X-ray diffraction analysis, the produced phase was a substantially single phase of forsterite, and the specific surface area by the nitrogen adsorption method was 18.1 m 2 / g. The primary particle size was 30 to 50 nm as observed by a transmission electron microscope.
[比較例1]
コロイダルシリカ(スノーテックス(登録商標)OXS、日産化学工業(株)製、シリカ10.6質量%、電子顕微鏡観察による一次粒子径5nm)28.3gに純水119.6gを混合後、製造例1で得られたクエン酸マグネシウム水溶液133.5gを添加し、室温下で30分間撹拌した。得られた混合液の比重は1.04、粘度は1.8mPa・s、pHは5.2であった。得られた混合液281.4gをシャーレに移し、温風乾燥機を使用して、80℃の温度で12時間乾燥し、22.4gの白色乾燥粉が得られた。得られた乾燥粉5.0gを坩堝に入れ、電気炉を使用して大気中で500℃の温度で2時間焼成し、次いで大気中で800℃の温度で2時間に渡り焼成することにより、白色粉末0.5gが得られた。得られた粉末をX線回折分析により同定したところ、生成相はフォルステライト、酸化マグネシウム及びエンスタタイトの混合相であった。X線回折チャートを図1に示した。
[Comparative Example 1]
Colloidal silica (Snowtex (registered trademark) OXS, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., 10.6% by mass of silica, primary particle diameter 5 nm by electron microscope observation) was mixed with 28.3 g of pure water, and then, production example 133.5 g of the magnesium citrate aqueous solution obtained in 1 was added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixture had a specific gravity of 1.04, a viscosity of 1.8 mPa · s, and a pH of 5.2. 281.4 g of the obtained mixed liquid was transferred to a petri dish and dried for 12 hours at a temperature of 80 ° C. using a warm air dryer, to obtain 22.4 g of white dry powder. By putting 5.0 g of the obtained dry powder in a crucible and firing it in the atmosphere at a temperature of 500 ° C. for 2 hours using an electric furnace, and then firing in the atmosphere at a temperature of 800 ° C. for 2 hours, 0.5 g of white powder was obtained. When the obtained powder was identified by X-ray diffraction analysis, the product phase was a mixed phase of forsterite, magnesium oxide and enstatite. The X-ray diffraction chart is shown in FIG.
[比較例2]
コロイダルシリカ(スノーテックス(登録商標)OXS、日産化学工業(株)製、シリカ濃度10.6質量%、電子顕微鏡観察による一次粒子径5nm)28.3gに純水247.1gを混合後、水酸化マグネシウム(関東化学(株)製、1級、95.0質量%)5.8gを添加し、室温下で30分間撹拌した。水酸化マグネシウムの20℃における水溶解度は0.001質量%である。得られた混合液の比重は1.04、粘度は1.9mPa・s、pHは9.5であった。得られた混合液をスプレードライヤー(パルビスミニスプレーGA−22型、ヤマト科学(株)製)を使用して、入口温度180℃、アトマイジングエアー圧力1.35kgf/cm2、アスピレーター流量0.30m3/分、混合液の送液速度5g/分の条件にて乾燥を行った。このときの出口温度は80±2℃であり、4.8gの白色乾燥粉が得られた。得られた乾燥粉1.0gを坩堝に入れ、電気炉を使用して大気中で500℃の温度で2時間焼成し、次いで大気中で800℃の温度で2時間焼成することにより、白色粉末0.7gを得た。得られた粉末をX線回折分析により同定したところ、生成相は酸化マグネシウムと非晶質の混合相であった。
[Comparative Example 2]
Colloidal silica (Snowtex (registered trademark) OXS, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., silica concentration 10.6% by mass, primary particle diameter 5 nm by electron microscope observation) was mixed with 28.3 g of pure water 247.1 g, 5.8 g of magnesium oxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., first grade, 95.0% by mass) was added and stirred at room temperature for 30 minutes. Magnesium hydroxide has a water solubility at 20 ° C. of 0.001% by mass. The obtained mixture had a specific gravity of 1.04, a viscosity of 1.9 mPa · s, and a pH of 9.5. The obtained mixture was sprayed using a spray dryer (Palvis Mini Spray GA-22, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.), inlet temperature 180 ° C., atomizing air pressure 1.35 kgf / cm 2 , aspirator flow rate 0. Drying was performed under the conditions of 30 m 3 / min and a liquid feed rate of 5 g / min. At this time, the outlet temperature was 80 ± 2 ° C., and 4.8 g of white dry powder was obtained. 1.0 g of the obtained dry powder is put into a crucible and fired in the atmosphere at a temperature of 500 ° C. for 2 hours using an electric furnace, and then in the atmosphere at a temperature of 800 ° C. for 2 hours. 0.7 g was obtained. When the obtained powder was identified by X-ray diffraction analysis, the product phase was a mixed phase of magnesium oxide and amorphous.
<全光線透過率測定>
[試験例1]
実施例1と同様にして調製したフォルステライト微粒子1gとイソプロパノール9gとをガラスビン(容量20mL)に収容し、10分間超音波処理を行うことにより、フォルステライト微粒子スラリーを得た。得られたフォルステライト微粒子スラリーを25μmのアプリケーターを用いてガラス板上に塗布した後、100℃にて10分間乾燥し、フォルステライト微粒子の被膜を形成した。得られた被膜の全光透過率Tt値を分光ヘーズメーター(NDH5000、日本電色工業(株))により測定したところ、Tt値は95%であった。
<Total light transmittance measurement>
[Test Example 1]
Forsterite fine particle slurry was obtained by accommodating 1 g of forsterite fine particles and 9 g of isopropanol prepared in the same manner as in Example 1 in a glass bottle (capacity 20 mL) and performing ultrasonic treatment for 10 minutes. The obtained forsterite fine particle slurry was coated on a glass plate using a 25 μm applicator and then dried at 100 ° C. for 10 minutes to form a forsterite fine particle coating. When the total light transmittance Tt value of the obtained film was measured with a spectroscopic haze meter (NDH5000, Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.), the Tt value was 95%.
[試験例2]
フォルステライト微粒子として丸ス釉薬合資会社製のHFF−SO(窒素吸着法による比表面積は8.7m2/g)を使用した以外は試験例1と同様にして、フォルステライト微粒子スラリーを得た。得られたフォルステライト微粒子スラリーを25μmのアプリケーターを用いてガラス板上に塗布した後、100℃にて10分間乾燥し、フォルステライト微粒子の被膜を形成した。得られた被膜の全光透過率Tt値をヘーズメーター(NDH5000、日本電色工業(株))により測定したところ、Tt値は86%であった。
[Test Example 2]
A forsterite fine particle slurry was obtained in the same manner as in Test Example 1 except that HFF-SO (specific surface area by nitrogen adsorption method was 8.7 m 2 / g) manufactured by Marusu Kayaku Co., Ltd. was used as the forsterite fine particles. The obtained forsterite fine particle slurry was coated on a glass plate using a 25 μm applicator and then dried at 100 ° C. for 10 minutes to form a forsterite fine particle coating. When the total light transmittance Tt value of the obtained coating film was measured with a haze meter (NDH5000, Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.), the Tt value was 86%.
Claims (4)
The organic acid salt of magnesium is at least one selected from the group consisting of magnesium citrate, magnesium glycolate, magnesium malate, magnesium tartrate, magnesium lactate, magnesium malonate, magnesium succinate, and magnesium acetate. The method for producing forsterite fine particles according to 1.
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