JPH101376A

JPH101376A - シリカ成形体及びその製造法

Info

Publication number: JPH101376A
Application number: JP21970496A
Authority: JP
Inventors: Toshihito Kuramochi; 豪人倉持; Yoshitaka Kubota; 吉孝窪田
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1996-04-19
Filing date: 1996-08-21
Publication date: 1998-01-06
Anticipated expiration: 2016-08-21
Also published as: JP3981988B2

Abstract

(57)【要約】【課題】断熱材、研磨材等として有用となる、シリカの
超微粉末を多孔体に単独で成形したシリカ成形体及びそ
の製造法を提供する。【解決の手段】主としてシリカ（二酸化珪素）からな
り、かさ密度が０．２〜１．５ｇ／ｃｍ³、ＢＥＴ比表
面積が１５〜４００ｍ²／ｇ、平均粒子径が０．００１
〜０．５μｍであるシリカ成形体において、成形体中の
積算総細孔容積が０．３〜４ｃｍ³／ｇであり、その細
孔の平均細孔径１μｍ以下である細孔の積算細孔容積が
成形体中の積算総細孔容積の７０％以上かつ平均細孔径
０．１μｍ以下である細孔の積算細孔容積が成形体中の
積算総細孔容積の１０％以上であるシリカ成形体及びそ
の製造法を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦、断熱性を利
用する各種の用途、例えば研磨材、断熱材等の用途に好
適なシリカ成形体、及びその製造法として原料であるシ
リカ超微粉末の特性を制御し成形加工に適した粉末とし
た上でシリカ成形体を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より多孔質セラミックスの製造方法
としては、スプレー法、転動法、押出造粒法、圧縮成形
法等が広く用いられている。しかしながら、これら多孔
質セラミックスの用途及びその製造方法には種々の制約
があった。例えば、スプレー法には用いる粉末の形状の
最大径における制約があり、径がおおむね２ｍｍ以下に
限定される。またスプレー法、転動法、押出造粒法で
は、その形状が球状、顆粒状、柱状などに限定され、さ
らに大きさ、形状共に均一なものを造りにくいという欠
点があった。

【０００３】一方、圧縮成形法の中でも機械式プレス特
に流体式パンチプレスは金型や枠中に粉体を入れて成形
する方法であるが、その金型や枠の種類により、例えば
丸形、三角形、四角形、リング形、非平面形等のよう
に、大きさ、形状の一定した種々の成形体を造ることが
でき、しかも成形体表面が比較的滑らかであり、また用
途により形状を適宜選択することができるため工業的に
広く用いられている方法である。

【０００４】しかしながら、圧縮成形法で工業的に歩留
まり良く成形体を得るには原料粉末の粒度特性、粒子性
状、成形性等が特に重要であるため、最適な原料粉末を
調製するのは困難を伴うものであった。特に原料粉末が
超微粉末の場合、中でもシリカ超微粉末の場合には圧縮
成形法に適した原料粉末は殆ど知られておらず、またあ
った場合にもそれを用いて成形された成形体の強度は不
充分であり、成形性または成形体の強度を高めるために
原料粉末以外の助剤を使用しなければならないものであ
るため、シリカ超微粉末を多孔体に単独で成形し、実用
に耐え得る成形体はなかった。

【０００５】このように気相法等の乾式シリカや、ゲル
法、沈降法等の湿式シリカ等の従来法による多孔質の非
晶質シリカ及びその球状シリカは圧縮成形法のシリカ原
料粉末として用いるには種々の問題があり、特に成形時
の流れ性等の流動特性、静電付着等の粒子の表面性状、
圧縮時の成形性等の種々の観点から工業的に歩留まり良
く圧縮成形物を得ることはできなかった。

【０００６】又、例えば、熱伝導度の低い断熱材として
シリカ微小粉体（常圧下、室温で０．０２ｋｃａｌ／ｍ
・時間・℃程度）やガラスウ−ル、シリカウ−ルなどの
繊維状物質（常圧下、室温で０．０３Ｋｃａｌ／ｍ・時
間・℃程度）が知られている。また熱伝導度の低い成形
体としてはシリカ微粉末に添加物を混合して圧縮成形し
たもの、例えばシリカ微粉末と繊維強化材に微小な乳化
剤を混合して圧縮成形したもの（常圧下、室温で０．０
２Ｋｃａｌ／ｍ・時間・℃程度）などがあるが、シリカ
超微粉末を多孔体に単独で成形した成形体は存在しなか
った。

【０００７】さらに、研磨加工プロセスにおいては、従
来より基板材料等の研磨の対象となる材料（以下、被研
磨材料という）の表面にコロイダル・シリカあるいは酸
化セリウム等の遊離砥粒を水酸化カリウム等の化学薬品
に調合した研磨液を連続的に流しながら不織布タイプや
スウエードタイプ等のポリッシングパッドで磨くことに
よって仕上げており、例えば、特開平５−１５４７６
０、特開平７−３２６５９７には種々の研磨剤と研磨布
を用いてシリコンウエハーの研磨を実施することが開示
されていが、このような従来の方法により研磨加工を行
った場合、研磨中の研磨剤又は研磨布の性能劣化により
これらの取り替えの必要が生じ、研磨作業の効率低下及
び取り替えによる経済面の問題等があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の方法
によるシリカ微小粉体を、例えば断熱材として用いる場
合、粉体を金属製容器等に封入しなければならず、コス
ト高の一因となってしまうとともに金属製容器等の破損
による粉塵の問題があり、ガラスウ−ル、シリカウ−ル
などの繊維状物質を圧縮成形する方法では熱による成形
板の膨れなどが問題となることがあった。金属製容器等
への封入工程を省略するためにシリカ超微粒子を多孔体
に単独で成形することは困難であり、成形性を向上させ
るためにバインダ−等を用いて成形すると固体熱伝導が
大きくなってしまい、また成形性を向上させてかつ熱伝
導率を低く保つために添加物を使用するとその多成分系
の原料を組み合わせるのが困難であり、製造工程が複雑
になるために不均質になりやすく、またコスト高の一因
となっていた。

【０００９】さらに、研磨加工プロセスにおいても、定
盤として被研磨材料に直接接触して研磨することができ
る成形体が、その操作面、経済面から望まれていた。

【００１０】このように、断熱材、研磨材等として有用
な、主としてシリカからなる多孔体の開発が望まれてい
た。

【００１１】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は粉末特性、成形体の微構造、成形方
法等に工夫を凝らすことにより、シリカの超微粉末を多
孔体に単独で成形したシリカ成形体及びその製造法を提
供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意検討を重ねた結果、粉末特性、成形
体の微構造、成形方法等に工夫を凝らすことにより、シ
リカの超微粉末を多孔体に単独で成形したシリカ成形体
及びその製造法並びにその成形体を焼結することで優れ
た性質を有した主としてシリカからなる断熱体、研磨体
等が得られることを見出だし、本発明を完成するに至っ
た。

【００１３】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１４】本発明のシリカ成形体は、主としてシリカ
（二酸化珪素）からなり、かさ密度が０．２〜１．５ｇ
／ｃｍ³、ＢＥＴ比表面積が１５〜４００ｍ²／ｇ、平均
粒子径が０．００１〜０．５μｍであるシリカ成形体に
おいて、成形体中の積算総細孔容積が０．３〜４ｃｍ³
／ｇであり、その細孔の平均細孔径１μｍ以下である細
孔の積算細孔容積が成形体中の積算総細孔容積の７０％
以上かつ平均細孔径０．１μｍ以下である細孔の積算細
孔容積が成形体中の積算総細孔容積の１０％以上であ
る。

【００１５】ここでシリカ成形体の成分としては、主と
してシリカからなり、シリカ成分が全量の９０％以上有
するものが好ましく用いられ、例えば、その種類とし
て、乾式法シリカ、湿式法シリカなどが挙げられる。

【００１６】かさ密度の範囲としては、０．２〜１．５
ｇ／ｃｍ³である。かさ密度が０．２ｇ／ｃｍ³よりも小
さいと形状保持性に問題が生じることがあり、１．５ｇ
／ｃｍ³よりも大きくなると熱伝導率を低く維持しにく
くなったり、研磨加工において適用した場合に被研磨材
料の表面の欠陥が無視できない程度となり平滑な面を得
ることができなくなるなどの問題があり好ましくない。

【００１７】ＢＥＴ比表面積の範囲としては、１５〜４
００ｍ²／ｇの範囲内にあるのが必須であり、その理由
は、４００ｍ²／ｇよりも大きくなると形状保持性に問
題が生じることがあるので好ましくなく、１５ｍ²／ｇ
よりも小さくなると熱伝導率を低く維持しにくくなった
り、研磨加工において適用した場合に被研磨材料の表面
の欠陥が無視できない程度となり平滑な面を得ることが
できなくなるなどの問題があり好ましくないからであ
る。

【００１８】平均粒子径の範囲としては、０．００１〜
０．５μｍの範囲内にあるのが必須であり、その理由
は、成形体の平均粒子径が０．００１μｍよりも小さく
なるということは原料粉末の１次粒子径が０．００１μ
ｍよりも小さくなければならず、多孔体に単独で成形す
ることが非常に難しくなるために実用的でなく、逆に
０．５μｍよりも大きくなると、例えば、かさ密度を上
記範囲に維持するためにはＢＥＴ比表面積を上記範囲に
維持することが難しくなったり、研磨加工において適用
した場合に被研磨材料の表面の欠陥が無視できない程度
となり平滑な面を得ることができなくなるなどの問題が
生じるので好ましくないからである。

【００１９】この時、成形体の曲げ強度及び圧縮強度は
自ずと１ｋｇ／ｃｍ²以上となる。上記の成形体中の積
算総細孔容積は０．３〜４ｃｍ³／ｇであることが必須
である。何故ならば、積算総細孔容積が４ｃｍ³／ｇよ
りも大きくなると形状保持性に問題が生じることがある
ので実用的でなく、０．３ｃｍ³／ｇよりも小さいと低
い熱伝導率を維持できにくく、又、研磨加工において適
用した場合には、被研磨材料の表面の欠陥が無視できな
い程度となり平滑な面を得ることができなくなるなどの
問題が生じるからである。

【００２０】上記の成形体中の細孔分布は平均細孔径１
μｍ以下である細孔の積算細孔容積が成形体中の積算総
細孔容積の７０％以上かつ平均細孔径０．１μｍ以下で
ある細孔の積算細孔容積が成形体中の積算総細孔容積の
１０％以上であることが必須である。この理由として、
この細孔分布の範囲であれば、多孔体へ単独で成形する
ことが容易となり、又、より低い熱伝導度を維持できる
からである。

【００２１】上記の成形体中の細孔モ−ド径の範囲とし
ては、０．０１〜０．３μｍ、細孔メジアン径の範囲と
しては、多孔体へ単独で成形することを容易とし、又、
より低い熱伝導度を維持するために、０．０１〜０．３
μｍであることが好ましい。このとき平均細孔径は０．
０１〜０．８μｍとなる。

【００２２】本明細書においては、「細孔モ−ド径」は
微分細孔分布において微分値が最大となるところの細孔
径を意味し、「細孔メジアン径」は積分細孔分布におい
て積算総細孔容積の最小値と最大値の中央値に対応する
細孔径を意味する。尚、細孔モ−ド径、細孔メジアン径
は体積基準であり、平均細孔径（Ｄｐ、とする）は水銀
圧入法により測定した細孔構造の結果の中、比容積（単
位重量当たりの体積であり、Ｖ、とする）と比表面積
（単位重量当たりの表面積であり、Ｓ、とする）の値か
ら、公知の下記（１）式により算出できる。

【００２３】Ｄｐ＝４Ｖ／Ｓ（単位は任意に換算する）（１）次に本発明のシリカ成形体の製造法について説明する。

【００２４】尚、本明細書において「焼結」という語
は、焼成をも包含した意味で用いられることがある。

【００２５】本発明のシリカ成形体の製造法は、上記特
徴を満たす成形体が製造できれば特に限定されるもので
はない。例えば、主としてシリカからなる粉末を成形、
焼成して得られる。原料粉末の主としてシリカからなる
粉末の粉末特性は形状保持性がよく、低い熱伝導度を維
持でき、又、研磨加工プロセスへの適用が可能な成形体
が得られれば特に限定されるものではないが、ＢＥＴ比
表面積が２５〜４００ｍ²／ｇ、平均粒子径が０．５〜
５０μｍであり、かつＢＥＴ比表面積から算出される１
次粒子径をＤｂ（単位はμｍ）、平均粒子径をＤｓ（単
位はμｍ）としたときにこれらの関係が１≦Ｄｓ／Ｄｂ
≦４０００の範囲にあり、粉末かさ密度が２０〜１４０
ｇ／リットルである粉末を用い、この粉末を予備成形し
た後に分級してＢＥＴ比表面積が２５〜４００ｍ²／
ｇ、平均粒子径が１０〜３００μｍであり、かつ１≦Ｄ
ｓ／Ｄｂ≦２００００の範囲にあり、粉末かさ密度が５
０〜５００ｇ／リットルとなるように粉末特性を制御し
て成形用の原料粉末とすることが好ましい。このような
粉末特性を有する粉末となるような処理を施して用いる
と上記特徴を有するシリカ成形体を得ることが容易とな
る。

【００２６】ここで、ＢＥＴ比表面積から１次粒子径を
算出する方法としては、１次粒子を球形と仮定し、下記
（２）式により求めることができる。

【００２７】Ｄｂ＝６／（Ｓ×２．２）（２）式中、ＳはＢＥＴ比表面積（単位はｍ²／ｇ）、Ｄｂは
１次粒子径（単位はμｍ）を示し、シリカの理論密度を
２．２ｇ／ｃｍ³とする。

【００２８】又、このような粉末の処理法としては、例
えばプレス成形で予備成形した後、ふるい等を用いて分
級する方法などが挙げられる。予備成形圧力の範囲とし
ては、成形性の悪化を防ぐために、５〜１０００ｋｇ／
ｃｍ²の範囲が好ましい。

【００２９】これらの主としてシリカからなる粉末の成
形方法は特に限定されるものではなく、プレス成形等の
手法で成形すればよい。プレス成形の場合にはかさ比重
が０．９ｇ／ｃｍ³以上であるカ−ボン型を用い、十分
な空気抜きを行いながら成形することが特に好ましい。
ここでカ−ボン型を用いて十分な空気抜きを行いながら
成形するのは、成形体内にガスが残留して圧力解放時に
成形体の破損等の問題が生じることを防止するためであ
る。このカ−ボン型としては、成形型としての強度を確
保し成形中に破損することを防止するために、かさ比重
が０．９ｇ／ｃｍ³以上の材質が好ましい。また、充分
な空気抜きを行う方法としては、加圧時の加圧速度を遅
くする、保圧時間を長くする、加圧時や保圧時に脱気す
るなどの方法が例示できる。

【００３０】次に、シリカ成形体への成形圧力として
は、その形状を保持して取扱いを容易にし、又、例えば
研磨加工へ適用した場合には被研磨材料の材質を保つた
めに、５〜１０００ｋｇ／ｃｍ²の範囲が好ましい。

【００３１】さらに、粉末の成形性を向上させるため、
スプレ−ドライ法や転動法などにより造粒したり、バイ
ンダ−、ワックス等を添加してもよい。成形性を向上さ
せるために成形前にワックスやバインダ−などの有機物
を添加する場合には、焼成前に脱脂することが好まし
い。脱脂の方法は特に限定されるものではないが、例え
ば大気脱脂、又は窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活
性雰囲気中での加圧脱脂などが挙げられる。また、同様
の効果を得るために、水分を添加し、その後焼成操作の
前に乾燥させることも可能である。

【００３２】このようにして成形したシリカ成形体は、
その特性を具備していればそのまま使用してもよいが、
形状保持性を改善するために一度焼成してもよい。この
場合の焼成温度としては、形状保持性を向上させ、又、
例えば、研磨加工へ適用した場合に被研磨材料の表面状
態を良くしたり、低い熱伝導度を維持するために、５０
０〜１０００℃の範囲が好ましい。

【００３３】このように、原料粉末特性、予備成形など
の粉末処理法、成形条件、焼成条件等をそれぞれ適宜選
択してシリカ成形体を作製できる製造条件であればなん
ら問題ないとともに、上記記載の特性を有する粉末を２
種類以上混ぜて製造しても良い。

【００３４】本発明のシリカ成形体は、研磨材、断熱
材、触媒担体、吸着剤や、芳香剤，殺菌剤等を担持させ
るための薬剤担体などの用途に使用可能である。

【００３５】本発明のシリカ成形体は原料粉末特性、成
形体の微構造、成形方法等に工夫を凝らすことによりシ
リカの超微粉末を多孔体に単独で成形して得られたもの
であり、原料粉末特性、成形条件、焼成条件等を適宜選
択することで達成されたものと思われる。しかしなが
ら、このような推測はなんら本発明を拘束するものでは
ない。

【００３６】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて更に詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、各評価は以下に示した方法によって実施した。

【００３７】（１）ＢＥＴ比表面積シリカ成形体を砕いた後、ＭＯＮＯＳＯＲＢ（米国ＱＵ
ＡＮＴＡＣＨＲＯＭＥ社製）を用い、ＢＥＴ式１点法に
より測定した。

【００３８】（２）粉末の平均粒子径シリカ超微粉末をサンプルとし、ＣＯＵＬＴＥＲＬＳ
１３０（ＣＯＵＬＴＥＲＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ社
製）を用いて液体モジュールで測定した。測定値は体積
基準である。

【００３９】（３）かさ密度試料を電子天秤で測定した重量と、マイクロメーターで
測定した形状寸法とから算出した。

【００４０】（４）成形体の平均粒子径シリカ成形体の一部を、走査型電子顕微鏡ＩＳＩ−１３
０（明石製作所製）で観察し、インタセプト法により求
めた。

【００４１】（５）細孔構造シリカ成形体を、ポアサイザ９３２０（島津製作所製）
を用い、水銀圧入法により測定した。

【００４２】（６）曲げ強度１２×５×４０ｍｍの角柱状試験片を作製し、島津オ−
トグラフＩＳ−１０Ｔ（島津製作所製）を用い、スパン
２０ｍｍ、クロスヘッド速度０．５ｍｍ／分で負荷を加
えて、３点曲げ強度を測定した。

【００４３】（７）熱伝導度オ−トΛ ＨＣ−０７２型（英弘精機製）を用い、高温
側４０℃、低温側１０℃の温度で測定した。

【００４４】（８）圧縮強度ＪＩＳ−Ｒ−１６０８に準拠し、シリカ成形体の試験片
を、島津オ−トグラフＩＳ−１０Ｔ（島津製作所製）を
用い、クロスヘッド速度０．５ｍｍ／分で負荷を加えて
測定した。

【００４５】（９）粉末かさ密度ＪＩＳ−Ｋ−５１０１のみかけ密度試験方法の静置法に
準拠し、粉末を０．５０ｍｍのふるいを通して分散落下
させ、３０．０ｍｌのステンレス製シリンダに受け、山
盛りになったところで直線状へらですり切り、シリンダ
内の重量を測定し、次式（３）により求めた。

【００４６】Ｅ＝Ｗ／３０（３）式中、Ｅは粉末かさ密度（単位はｇ／ｍｌ）、Ｗはシリ
ンダ内粉末重量（単位はｇ）、３０はシリンダ内容積
（単位はｍｌ）であり、粉末かさ密度の単位は任意に換
算する。本明細書においては、測定したみかけ密度を粉
末かさ密度として表記した。

【００４７】（１０）研磨試験直径２８０ｍｍ、厚さ１５ｍｍのシリカ成形体の平板状
試験片を作製し、成形体の表面を平坦に整えた後、小型
平面研磨装置ＦＰＭ−３０（コパル電子製）の金属製定
盤に装着した。これを定盤回転数５０ｒｐｍ、定盤への
被研磨材料の押圧力５８０ｇ／ｃｍ²の条件のもとで、
被研磨材料としてシリコンウエハーを用い、研磨液とし
て３０℃の水酸化カリウム水溶液（ｐＨ＝１２）を用い
て、研磨液を１５０ｍｌ／時間の速度で滴下して研磨し
た。研磨後、シリコンウエハーの表面を顕微鏡（ＯＬＹ
ＭＰＵＳ製、型式：ＢＨ−２）で観察した。評価に際し
ては、極めて平滑でスクラッチ等のない良好な面である
場合を○、平滑にもならずに研磨加工できない場合を
×、とした。

【００４８】（１１）成形体の耐久性試験直径２８０ｍｍ、厚さ１５ｍｍのシリカ成形体の平板状
試験片を作製し、作製したシリカ成形体の研磨試験を継
続的に行い、１時間毎に成形体を取り出してその表面状
態を目視にて観察し、ひび、割れ、欠け等の破損の有無
を観察した。評価に際しては成形体の破損が生じるまで
の時間を調べた。

【００４９】実施例１表１に示す特性のシリカ粉末を圧力７ｋｇ／ｃｍ²にて
油圧プレス機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍの
シリカ成形体を得、これを焼成炉（光洋リンドバーグ社
製、型式：５１６６８）にて７００℃で２時間焼成して
シリカ成形体を得た。得られたシリカ成形体を２００ｍ
ｍ角に加工した後、前記した方法により、シリカ成形体
のかさ密度、細孔径分布、ＢＥＴ表面積、細孔容積の測
定値、モード径、メジアン径、曲げ強度、熱伝導率等の
測定を行ない、その結果を表２に示した。

【００５０】

【表１】

【００５１】

【表２】

【００５２】実施例２表１に示す特性のシリカ粉末を実施例１と同様の操作に
より２００ｍｍ角に加工されたシリカ成形体を得、実施
例１と同様に測定を行ない、その結果を表２に示した。

【００５３】実施例３表１に示す特性のシリカ粉末を焼成温度を９００℃とし
た以外は実施例１と同様の操作により２００ｍｍ角に加
工されたシリカ成形体を得、実施例１と同様に測定を行
ない、その結果を表２に示した。

【００５４】実施例４表１に示す特性のシリカ粉末をプレス成形圧力を１００
ｋｇ／ｃｍ²とした以外は実施例３と同様の操作により
２００ｍｍ角に加工されたシリカ成形体を得、実施例１
と同様に測定を行ない、その結果を表２に示した。

【００５５】実施例５表１に示す特性のシリカ粉末を実施例１と同様の操作に
より２００ｍｍ角に加工されたシリカ成形体を得、実施
例１と同様に測定を行ない、その結果を表２に示した。

【００５６】実施例６表１に示す特性のシリカ粉末を圧力３０ｋｇ／ｃｍ²に
て油圧プレス機を用いて予備成形した後に３２メッシュ
のステンレス製ふるいにより分級して、表１に示す特性
の成形用の原料粉末とした。これを圧力３３ｋｇ／ｃｍ
²にて油圧プレス機を用いてプレス成形して直径２８０
ｍｍに成形し、これを焼成炉（光洋リンドバーグ社製、
型式：５１６６８）にて７００℃で２時間焼成してシリ
カ成形体を得、得られたシリカ成形体を２００ｍｍ角に
加工した後、実施例１と同様に測定を行ない、その結果
を表２に示した。

【００５７】比較例１表１に示す特性のシリカ粉末を圧力７ｋｇ／ｃｍ²にて
油圧プレス機を用いてプレス成形して、直径２８０ｍｍ
に成形しようとしたが、成形体の形状保持性が悪く、各
測定に供する試料を得るに至らなかった。

【００５８】比較例２表１に示す特性のシリカ粉末を圧力７ｋｇ／ｃｍ²にて
油圧プレス機を用いてプレス成形して、直径２８０ｍｍ
に成形しようとしたが、成形体の形状保持性が悪く、各
測定に供する試料を得るに至らなかった。

【００５９】比較例３〜６以下に示す市販商品を用い、前記した方法により、かさ
密度、熱伝導率等の測定を行ない、その結果を表３に示
した。

【００６０】比較例３、４合成石英ガラス発泡体（信
越石英製）…シリカガラス比較例５ファインフレックス１３００ハードボー
ド（ニチアス製）…アルミノシリケート系酸化物比較例６スーパーシリカ１０００ボード（ニチア
ス製）…ケイ酸カルシウム

【００６１】

【表３】

【００６２】実施例７表４に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原
料粉末を、圧力５０ｋｇ／ｃｍ²にて油圧プレス機を用
いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形体を
得、これを焼成炉（光洋リンドバーグ社製、型式：５１
６６８）にて９００℃で２時間焼成してシリカ成形体を
得た。これを前記記載の評価方法により評価した。表５
には得られた結果として、シリカ成形体のかさ密度、Ｂ
ＥＴ比表面積、平均粒子径、圧縮強度、細孔容積の測定
値、細孔径分布、モ−ド径、メジアン径と、得られたシ
リカ成形体による研磨試験結果及び耐久性試験結果を示
す。

【００６３】

【表４】

【００６４】

【表５】

【００６５】実施例８表４に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原
料粉末を、圧力３０ｋｇ／ｃｍ²にて油圧プレス機を用
いて予備成形した後に３２メッシュのステンレス製ふる
いにより分級して、表４に示す特性の成形用の原料粉末
とした。これを圧力３３ｋｇ／ｃｍ²にて油圧プレス機
を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形体
を得、これを焼成炉（光洋リンドバーグ社製、型式：５
１６６８）にて７００℃で２時間焼成してシリカ成形体
を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表
５に示した。

【００６６】実施例９表４に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原
料粉末にパラフィンワックス（日本精蝋製、ＳＰ−０１
４５）を原料粉末：パラフィンワックス＝４：１の体積
比で混合した後、１５０℃に３０分間加熱し更に混合し
混合粉末とした。これを圧力１００ｋｇ／ｃｍ²にて油
圧プレス機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシ
リカ成形体を得た。これを４００℃、１．５ｋｇ／ｃｍ
²、窒素中で加圧装置（ネムス製）を用いて加圧脱脂し
た後、焼成炉（光洋リンドバーグ社製、型式：５１６６
８）にて９００℃で２時間焼成してシリカ成形体を得
た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表５に
示した。

【００６７】実施例１０表４に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原
料粉末にパラフィンワックス（日本精蝋製、ＳＰ−０１
４５）を原料粉末：パラフィンワックス＝４：１の体積
比で混合した後、１５０℃に３０分間加熱し更に混合し
混合粉末とした。これを圧力１００ｋｇ／ｃｍ²にて油
圧プレス機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシ
リカ成形体を得た。これを４００℃、１．５ｋｇ／ｃｍ
²、窒素中で加圧装置（ネムス製）を用いて加圧脱脂し
た後、焼成炉（光洋リンドバーグ社製、型式：５１６６
８）にて９００℃で２時間焼成してシリカ成形体を得
た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表５に
示した。

【００６８】実施例１１表４に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原
料粉末にパラフィンワックス（日本精蝋製、ＳＰ−０１
４５）を原料粉末：パラフィンワックス＝４：１の体積
比で混合した後、１５０℃に３０分間加熱し更に混合し
混合粉末とした。これを圧力１００ｋｇ／ｃｍ²にて油
圧プレス機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシ
リカ成形体を得た。これを４００℃、１．５ｋｇ／ｃｍ
²、窒素中で加圧装置（ネムス製）を用いて加圧脱脂し
た後、焼成炉（光洋リンドバーグ社製、型式：５１６６
８）にて９５０℃で２時間焼成してシリカ成形体を得
た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表５に
示した。

【００６９】実施例１２表４に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原
料粉末に、添加物としてアクリル系バインダー（中央理
化工業製、リカボンドＳＡ−２００）及びステアリン酸
エマルジョン（中京油脂製、セロゾール９２０）を原料
粉末：アクリル系バインダー（固形分換算）：ステアリ
ン酸エマルジョン（固形分換算）：水分＝１００：１
７：１：２５１の重量比で混合してスラリー化した。こ
のスラリーをスプレードライヤー（大川原化工機製、型
式：ＬＴ−８）を用いて造粒粉末を調製し、油圧プレス
機を用いてプレス成形（圧力：１００ｋｇ／ｃｍ²）し
て直径２８０ｍｍに成形してシリカ成形体を得た。これ
を４００℃、１．５ｋｇ／ｃｍ²、窒素中で加圧装置
（ネムス製）を用いて加圧脱脂した後、焼成炉（光洋リ
ンドバーグ社製、型式：５１６６８）にて９５０℃で２
時間焼成してシリカ成形体を得た。これを実施例１と同
様の方法により評価し、表５に示した。

【００７０】実施例１３表４に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原
料粉末を、圧力１００ｋｇ／ｃｍ²にて油圧プレス機を
用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形体を
得、これを焼成炉（光洋リンドバーグ社製、型式：５１
６６８）にて７００℃で２時間焼成してシリカ成形体を
得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表４
に示した。

【００７１】実施例１４表４に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原
料粉末を、圧力５０ｋｇ／ｃｍ²にて油圧プレス機を用
いて予備成形した後に３２メッシュのステンレス製ふる
いにより分級して、表４に示す特性の成形用の原料粉末
とした。これを圧力１００ｋｇ／ｃｍ²にて油圧プレス
機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形
体を得、これを焼成炉（光洋リンドバーグ社製、型式：
５１６６８）にて９００℃で２時間焼成してシリカ成形
体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、
表５に示した。

【００７２】実施例１５表４に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原
料粉末を、圧力３０ｋｇ／ｃｍ²にて油圧プレス機を用
いて予備成形した後に３２メッシュのステンレス製ふる
いにより分級して、表４に示す特性の成形用の原料粉末
とした。これを圧力１００ｋｇ／ｃｍ²にて油圧プレス
機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形
体を得、これを焼成炉（光洋リンドバーグ社製、型式：
５１６６８）にて９７５℃で２時間焼成してシリカ成形
体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、
表５に示した。

【００７３】実施例１６表４に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原
料粉末を、圧力５０ｋｇ／ｃｍ²にて油圧プレス機を用
いて予備成形した後に３２メッシュのステンレス製ふる
いにより分級して、表４に示す特性の成形用の原料粉末
とした。これを圧力１００ｋｇ／ｃｍ²にて油圧プレス
機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形
体を得、これを焼成炉（光洋リンドバーグ社製、型式：
５１６６８）にて９７５℃で２時間焼成してシリカ成形
体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、
表５に示した。

【００７４】実施例１７表４に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原
料粉末を、圧力３０ｋｇ／ｃｍ²にて油圧プレス機を用
いて予備成形した後に３２メッシュのステンレス製ふる
いにより分級して、表４に示す特性の成形用の原料粉末
とした。これを圧力１００ｋｇ／ｃｍ²にて油圧プレス
機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形
体を得、これを焼成炉（光洋リンドバーグ社製、型式：
５１６６８）にて１０００℃で２時間焼成してシリカ成
形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価
し、表５に示した。

【００７５】実施例１８表４に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原
料粉末を、圧力３０ｋｇ／ｃｍ²にて油圧プレス機を用
いて予備成形した後に３２メッシュのステンレス製ふる
いにより分級して、表４に示す特性の成形用の原料粉末
とした。これを圧力１００ｋｇ／ｃｍ²にて油圧プレス
機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形
体を得、これを焼成炉（光洋リンドバーグ社製、型式：
５１６６８）にて１０００℃で８時間焼成してシリカ成
形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価
し、表５に示した。

【００７６】比較例７表４に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原
料粉末を、圧力１０ｋｇ／ｃｍ²にて油圧プレス機を用
いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形体を
得、これを焼成炉（モトヤマ製、型式：ＳＵＰＥＲ−
Ｃ）にて１３００℃で２時間焼成してシリカ成形体を得
た。これを実施例１と同様の方法により評価した。表５
には得られた結果として、シリカ成形体のかさ密度、Ｂ
ＥＴ比表面積、細孔容積の測定値と、得られたシリカ成
形体による研磨試験結果、耐久性試験結果を示す。

【００７７】比較例８表４に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原
料粉末を、圧力１０ｋｇ／ｃｍ²にて油圧プレス機を用
いてプレス成形して直径２８０ｍｍに成形してシリカ成
形体を得ることを試みたが、得られたシリカ成形体の形
状保持性が悪く、各測定及び試験に供しうるシリカ成形
体を得るに至らなかった。

【００７８】

【発明の効果】本発明のシリカ成形体は、シリカを基材
とした断熱材のけい酸カルシウム断熱材などよりも良好
な断熱性を示し、保温材、断熱材など各種分野への応用
が期待できる。又、研磨材等として使用する場合のよう
な物理的又は化学的劣化が著しくなる作業の分野におい
て耐久性が優れており、又、粉末の特性制御、成形方法
等に工夫を凝らすことにより、シリカ超微粉末を圧縮成
形法によって多孔体へ単独で成形する際の成型加工が容
易となる製造方法である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主としてシリカ（二酸化珪素）からなり、
かさ密度が０．２〜１．５ｇ／ｃｍ³、ＢＥＴ比表面積
が１５〜４００ｍ²／ｇ、平均粒子径が０．００１〜
０．５μｍであるシリカ成形体において、成形体中の積
算総細孔容積が０．３〜４ｃｍ³／ｇであり、その細孔
の平均細孔径１μｍ以下である細孔の積算細孔容積が成
形体中の積算総細孔容積の７０％以上かつ平均細孔径
０．１μｍ以下である細孔の積算細孔容積が成形体中の
積算総細孔容積の１０％以上であることを特徴とするシ
リカ成形体。
【請求項２】請求項１に記載のシリカ成形体において、
成形体中の細孔モ−ド径が０．０１〜０．３μｍ、細孔
メジアン径が０．０１〜０．３μｍであることを特徴と
するシリカ成形体。
【請求項３】請求項１又は２に記載のシリカ成形体を製
造する方法においてシリカ粉末を原料として使用し、こ
の粉末を予備成形した後に分級して、平均粒子径を原料
シリカ粉末より大きくすることを特徴とするシリカ成形
体の製造法。
【請求項４】請求項３に記載のシリカ成形体の製造法に
おいて、原料粉末として使用するシリカ粉末のＢＥＴ比
表面積が２５〜４００ｍ²／ｇ、平均粒子径が０．５〜
５０μｍであり、かつＢＥＴ比表面積から算出される１
次粒子径をＤｂ（単位はμｍ）、平均粒子径をＤｓ（単
位はμｍ）としたときにこれらの関係が１≦Ｄｓ／Ｄｂ
≦４０００の範囲にあり、粉末かさ密度が２０〜１４０
ｇ／リットルであり、この粉末を予備成形した後に分級
したシリカ粉末のＢＥＴ比表面積が２５〜４００ｍ²／
ｇ、平均粒子径が１０〜３００μｍであり、かつ１≦Ｄ
ｓ／Ｄｂ≦２００００の範囲にあり、粉末かさ密度が５
０〜５００ｇ／リットルとすることを特徴とするシリカ
成形体の製造法。
【請求項５】請求項３又は４に記載のシリカ成形体の製
造方法において、かさ比重が０．９ｇ／ｃｍ³以上であ
るカ−ボン型を用い、空気抜きを十分に行いながらシリ
カ粉末をプレス成形することを特徴とするシリカ成形体
の製造法。