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JP7565738B2 - Corrosion inhibitor, anticorrosive paint, laminate, method for manufacturing laminate, and method for preventing corrosion of substrate - Google Patents
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JP7565738B2 - Corrosion inhibitor, anticorrosive paint, laminate, method for manufacturing laminate, and method for preventing corrosion of substrate - Google Patents

Corrosion inhibitor, anticorrosive paint, laminate, method for manufacturing laminate, and method for preventing corrosion of substrate Download PDF

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Description

本発明は、防蝕剤、防蝕塗料、積層体、積層体の製造方法、及び基材の防蝕方法に関する。
本願は、2019年10月9日に、米国に仮出願されたUS62/912,655に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present invention relates to a corrosion inhibitor, an anticorrosive coating, a laminate, a method for producing a laminate, and a method for preventing corrosion of a substrate.
This application claims priority to U.S. Provisional Application No. US 62/912,655, filed October 9, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.

船舶、橋梁、タンク、プラント等の鋼構造物は、臨海部、河口部、水中などに設置され
ることが多く、極めて厳しい腐食環境下に置かれる場合が多い。かかる腐食環境に耐える
ために、これらの構造物の表面には、防蝕塗装を施すのが一般的である。
Steel structures such as ships, bridges, tanks, and plants are often installed in coastal areas, river mouths, underwater, etc., and are often placed in extremely severe corrosive environments. In order to withstand such corrosive environments, it is common for the surfaces of these structures to be coated with anti-corrosion paint.

このような防蝕塗料には、粒子が配合される場合がある。例えば、特許文献1には、樹脂中にチタン又はチタン合金フレークを2~80重量%含有する重防食組成物が開示されている。特許文献2には、樹脂組成物に、薄片状チタン酸カリウム粒子が配合された防食塗料組成物が開示されている。 Such anticorrosive paints may contain particles. For example, Patent Document 1 discloses a heavy-duty anticorrosive composition containing 2 to 80% by weight of titanium or titanium alloy flakes in a resin. Patent Document 2 discloses an anticorrosive paint composition in which flaky potassium titanate particles are blended into a resin composition.

特開平1-170670号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-170670 特開平6-329959号公報Japanese Patent Application Publication No. 6-329959

しかし、防蝕効果を達成するための、さらなる組成物に対する要求は継続して存在する。 However, there continues to be a need for additional compositions to achieve corrosion protection.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、防蝕効果を有する防蝕剤、防蝕塗料、及びそれらが適用された積層体、積層体の製造方法、並びに基材の防蝕方法を提供する。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and provides an anticorrosive agent and an anticorrosive paint having anticorrosive effects, a laminate to which they are applied, a method for manufacturing the laminate, and a method for preventing corrosion of a substrate.

すなわち、本発明は、以下の態様を含む。 That is, the present invention includes the following aspects:

(1)3枚以上の平板状アルミナにより形成され、前記平板状アルミナが固着したカードハウス構造を有し、平均粒子径が3μm以上1000μm以下であるアルミナ粒子を含有する防蝕剤。
(2)前記アルミナ粒子がケイ素及び/又はゲルマニウムを含む、前記(1)に記載の防蝕剤。
(3)前記アルミナ粒子がモリブデンを含む、前記(1)または(2)に記載の防蝕剤。
(4)前記アルミナ粒子100質量%に対するモリブデンの含有量が、三酸化モリブデン換算で、10質量%以下である、前記(3)に記載の防蝕剤。
(5)前記(1)~(4)のいずれか一つに記載の防蝕剤を含有する防蝕塗料。
(6)基材と前記(5)に記載の防蝕塗料を含有する層とを有する積層体。
(7)前記基材が金属である、前記(6)に記載の積層体。
(8)前記(5)に記載の防蝕塗料を基材に塗布することを含む、積層体の製造方法。
(9)前記(5)に記載の防蝕塗料を基材に塗布することを含む、基材の防蝕方法。
(1) A corrosion inhibitor comprising three or more sheets of tabular alumina, the sheets having a house-of-cards structure in which the tabular alumina are fixed together, and containing alumina particles having an average particle size of 3 μm or more and 1,000 μm or less.
(2) The corrosion inhibitor according to (1) above, wherein the alumina particles contain silicon and/or germanium.
(3) The corrosion inhibitor according to (1) or (2) above, wherein the alumina particles contain molybdenum.
(4) The corrosion inhibitor according to (3) above, wherein the molybdenum content relative to 100% by mass of the alumina particles is 10% by mass or less in terms of molybdenum trioxide.
(5) An anticorrosive paint containing the anticorrosive agent according to any one of (1) to (4) above.
(6) A laminate having a substrate and a layer containing the anticorrosive coating material described in (5) above.
(7) The laminate according to (6) above, wherein the substrate is a metal.
(8) A method for producing a laminate, comprising applying the anticorrosive coating material according to (5) above to a substrate.
(9) A method for protecting a substrate from corrosion, comprising applying the anticorrosive coating material according to (5) above to the substrate.

本発明に係る防蝕剤、防蝕塗料、及び積層体によれば、良好な防蝕効果を発揮できる防蝕剤、防蝕塗料、及び積層体を提供できる。
また、本発明に係る積層体の製造方法によれば、良好な防蝕効果を発揮できる積層体を製造できる。
また、本発明に係る基材の防蝕方法によれば、基材に良好な防蝕効果を付与することができる。
According to the anticorrosive agent, anticorrosive paint, and laminate of the present invention, it is possible to provide an anticorrosive agent, anticorrosive paint, and laminate that can exhibit a good anticorrosive effect.
Furthermore, according to the method for producing a laminate according to the present invention, a laminate capable of exhibiting a good corrosion prevention effect can be produced.
Furthermore, according to the method for preventing corrosion of a substrate of the present invention, it is possible to impart a good anticorrosive effect to the substrate.

図1は、実施形態に係るカードハウス構造を有するアルミナ粒子の構成の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an alumina particle having a house-of-card structure according to an embodiment. 図2は、実施形態に係るカードハウス構造を有するアルミナ粒子の構成の他の例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing another example of the configuration of an alumina particle having a house-of-card structure according to the embodiment.

以下、本発明の一実施形態に係る防蝕剤、防蝕塗料、積層体、積層体の製造方法、及び基材の防蝕方法について詳細に説明する。 The following provides a detailed description of an embodiment of the present invention, including an anticorrosive agent, an anticorrosive coating, a laminate, a method for manufacturing a laminate, and a method for preventing corrosion of a substrate.

<防蝕剤>
本発明の一実施形態に係る防蝕剤(以下、「実施形態の防蝕剤」又は単に「防蝕剤」と称する場合がある)は、アルミナ粒子を含有する。アルミナ粒子は、3枚以上の平板状アルミナにより形成され、前記平板状アルミナが固着したカードハウス構造を有し、平均粒子径が3μm以上1000μm以下である。
<Corrosion inhibitor>
The corrosion inhibitor according to one embodiment of the present invention (hereinafter, sometimes referred to as the "corrosion inhibitor of the embodiment" or simply the "corrosion inhibitor") contains alumina particles. The alumina particles are formed of three or more sheets of tabular alumina, have a card-house structure in which the tabular alumina are fixed together, and have an average particle size of 3 μm or more and 1000 μm or less.

本実施形態の防蝕剤に含まれるアルミナ粒子は上記構成を有し、同形状の球状のアルミナ粒子と比較して比表面積が大きい、また平板状アルミナが固着したカードハウス構造を有する。そのため、本実施形態の防蝕剤は防蝕効果に優れたものとなる。
防蝕剤の防蝕効果は、例えば、防蝕剤を塗布対象に塗布した場合、防蝕剤が塗布された部分と、防蝕剤が塗布されていない部分とを比較して、防蝕剤が塗布された部分のほうが、防蝕剤が塗布されていない部分よりも、塗布対象の腐蝕が抑制されていることで確認できる。腐蝕とは、金属の腐食(すなわち錆の発生)や、プラスチックの腐蝕(すなわち劣化)等が挙げられる。
防蝕剤による防蝕効果が発揮されることを示す防蝕性としては、防錆性であってよく、耐塩性又は耐海水性(塩による腐蝕の抑制)であってよく、その他、耐アルカリ性(アルカリによる腐蝕の抑制)、耐酸性(酸による腐蝕の抑制)等が発揮されてもよい。
The alumina particles contained in the corrosion inhibitor of this embodiment have the above-mentioned structure, and have a larger specific surface area than spherical alumina particles of the same shape, and have a house-of-cards structure with tabular alumina particles fixed thereto, so that the corrosion inhibitor of this embodiment has excellent corrosion prevention effect.
The anticorrosive effect of the anticorrosive agent can be confirmed by, for example, comparing a portion of an object to which the anticorrosive agent is applied with a portion to which the anticorrosive agent is not applied, and finding that the portion to which the anticorrosive agent is applied is more inhibited than the portion to which the anticorrosive agent is not applied. Examples of corrosion include metal corrosion (i.e., rust formation) and plastic corrosion (i.e., deterioration).
The corrosion resistance, which indicates that the corrosion inhibitor exerts an anticorrosive effect, may be rust prevention, salt resistance or seawater resistance (inhibition of corrosion caused by salt), and may also be alkali resistance (inhibition of corrosion caused by alkali), acid resistance (inhibition of corrosion caused by acid), etc.

次いで、本実施形態の防蝕剤に含まれるアルミナ粒子について、以下に詳細を説明する。 Next, the alumina particles contained in the corrosion inhibitor of this embodiment will be described in detail below.

[カードハウス構造を有するアルミナ粒子]
カードハウス構造を有するアルミナ粒子は、3枚以上の平板状アルミナにより形成され、前記平板状アルミナが互いに固着したカードハウス構造を有する。以下、カードハウス構造を有するアルミナ粒子を、単にアルミナ粒子と略記することがある。平板状とは、例えば、立体的には六面体の板の形であって、二次元の投影面の形状が角が四つの典型的な四角形であるか(四角板状)、または二次元の投影面の形状が角が五つ以上の多角形(以下、後者を多角板状と称する場合がある)を例示できる。実施形態のアルミナ粒子は、カリウムを含んでいてもよい。実施形態のアルミナ粒子は、ムライト及び/又はゲルマニウム化合物を含んでいてもよい。アルミナ粒子がカードハウス構造を有することで、カードハウス構造を構成する平板状アルミナ由来の内部構造を有すること、同粒子径の球状アルミナ粒子と比較して比表面積が高いことにより、防蝕効果が効果的に発揮される。
[Alumina particles having a house-of-card structure]
The alumina particles having a card house structure are formed by three or more sheets of flat alumina, and have a card house structure in which the flat alumina are fixed to each other. Hereinafter, the alumina particles having a card house structure may be simply abbreviated as alumina particles. The flat plate shape may be, for example, a three-dimensional hexahedral plate shape, and the shape of the two-dimensional projection plane may be a typical quadrangle with four corners (quadrangle plate shape), or the shape of the two-dimensional projection plane may be a polygon with five or more corners (hereinafter, the latter may be referred to as polygonal plate shape). The alumina particles of the embodiment may contain potassium. The alumina particles of the embodiment may contain mullite and/or a germanium compound. The alumina particles have a card house structure, and have an internal structure derived from the flat alumina constituting the card house structure, and have a high specific surface area compared to spherical alumina particles of the same particle diameter, so that the corrosion prevention effect is effectively exerted.

アルミナ粒子の形態は、走査型電子顕微鏡(SEM)により確認することができる。カードハウス構造とは、例えば板状粒子が配向せず複雑に配置した構造であるものを言う。本明細書における「カードハウス構造」とは、3枚以上の平板状アルミナにより形成され、前記平板状アルミナが互いに固着したものを言い(例えば、図1参照)、例えば、3枚以上の平板状アルミナが、2箇所以上の複数箇所で交差し集合したものであり、交差した互いの前記平板状アルミナの面方向は無秩序に配置された状態のことであってよい(図2参照)。交差する位置は平板状アルミナの如何なる位置であっても構わない。無秩序に配置された状態とは、互いの面が交差する向きがX軸、Y軸、Z軸何れの方位においても制限がなく、また、互いの面が交差する角度は如何なる角度であっても構わないことをいう。「平板状アルミナ」の詳細については後に詳記する。 The morphology of the alumina particles can be confirmed by a scanning electron microscope (SEM). The card house structure refers to a structure in which, for example, plate-like particles are arranged in a complex manner without being oriented. In this specification, the card house structure refers to a structure formed by three or more flat alumina sheets, which are fixed to each other (see, for example, FIG. 1), and may refer to a structure in which, for example, three or more flat alumina sheets are intersected and assembled at two or more points, and the intersecting flat alumina sheets may be arranged in a disordered manner in the plane direction (see FIG. 2). The intersecting position may be any position on the flat alumina sheets. The disordered arrangement refers to a state in which the directions in which the planes intersect with each other are not limited in the direction of the X-axis, Y-axis, or Z-axis, and the angles at which the planes intersect with each other may be any angle. Details of the "flat alumina" will be described later.

必要とするアルミナ粒子の平均粒子径により異なるが、防蝕剤として用いる場合は、一つのアルミナ粒子当たりに含まれる平板状アルミナの枚数は、例えば3~10000枚、中でも10~5000枚、特に15~3000枚であることが、性能上でも容易に製造できる上でも好ましい。 Although it depends on the average particle size of the alumina particles required, when used as a corrosion inhibitor, the number of tabular alumina sheets contained in one alumina particle is, for example, 3 to 10,000 sheets, preferably 10 to 5,000 sheets, and especially 15 to 3,000 sheets, from the viewpoints of both performance and ease of production.

平板状アルミナの交差は、3枚以上の平板状アルミナが、何らかの相互作用、例えば、焼成工程により結晶形成する過程で固着して集合したことで発現する。結果として貫入型に見える場合もある。平板状アルミナが互いに強固に固着することでカードハウス構造の強度が増すことになる。 The intersection of the tabular alumina occurs when three or more sheets of tabular alumina adhere to each other through some kind of interaction, for example, by bonding together during the crystal formation process during the firing process. As a result, they may appear to be interpenetrating. The strength of the house-of-cards structure is increased when the tabular alumina adheres firmly to each other.

また、交差とは、2つ以上の面が一つの箇所で交わることを表わし、互いの面が交わる位置・径・面積等に制限はない。また、交差した箇所を起点とした面の方位数は3方位であっても、4方位以上であっても構わない。 Intersection means that two or more faces meet at one point, and there are no restrictions on the position, diameter, area, etc. where the faces intersect. Also, the number of directions of the faces starting from the intersection point can be three, four or more.

また、当カードハウス構造に含まれる平板状アルミナ自体の面の長径、短径、および厚みは如何なるサイズでも良い。また、複数のサイズの平板状アルミナを含むものでも良い。 The major axis, minor axis, and thickness of the surface of the flat alumina itself contained in this card house structure may be of any size. It may also contain flat alumina of multiple sizes.

上記した通り、平板状アルミナは、四角板状のアルミナ、または多角板状のアルミナであっても良い。単一のアルミナ粒子内において、四角板状のアルミナと多角板状のアルミナが片方のみ存在しても、両方存在しても構わず、その比率においても制限は無い。 As mentioned above, the tabular alumina may be either square or polygonal alumina. Within a single alumina particle, either square or polygonal alumina may be present, or both, and there is no restriction on the ratio.

また、カードハウス構造以外に、2枚の平板状アルミナが交差した略X字型(双晶アルミナ粒子と呼ばれる場合がある。図1参照。)、略T字型、略L字型などの粒子や、1枚からなる平板状アルミナを、如何なる状態で含んでいても構わない。優れた流動性を得るためには、これらの含有割合は少ない方が好ましく、3枚以上の平板状アルミナにより形成され、前記平板状アルミナが互いに固着したカードハウス構造を有するアルミナ粒子の含有割合が、重量基準又は個数基準で80%以上が好ましい。より好ましくは90%以上であり、さらに好ましくは95%以上である。双晶や1枚の平板状アルミナは篩分級、風力分級など、一般的な分級操作で容易に含有割合を調整することが可能である。 In addition to the card house structure, the particles may contain particles of an approximately X-shape (sometimes called twin crystal alumina particles; see FIG. 1) in which two flat alumina sheets cross, an approximately T-shape, an approximately L-shape, or a single flat alumina sheet in any state. In order to obtain excellent fluidity, the content ratio of these is preferably low, and the content ratio of alumina particles having a card house structure formed by three or more flat alumina sheets and in which the flat alumina sheets are fixed to each other is preferably 80% or more by weight or number. More preferably, it is 90% or more, and even more preferably, it is 95% or more. The content ratio of twin crystals or a single flat alumina sheet can be easily adjusted by general classification operations such as sieve classification and air classification.

カードハウス構造を有するアルミナ粒子は、その特異な構造上、圧壊強度が非常に高く、外部応力が加わっても容易には圧壊しない。これより、防蝕塗料に配合した際、アルミナ粒子自体の異方性に基づく流動性不良が起こり難い。従って、アルミナ粒子が本来もつ機能を存分に引き出せる上に、仮にそれを板状アルミナ粒子と併せて混合して用いても、長手方向に配向がちな板状アルミナ粒子を、ランダムな方向に存在させることが可能となる。結果として長手方向のみならず、厚さ方向に対しても優れた機械強度、防蝕効果等を発現できる。 Due to their unique structure, alumina particles with a house-of-cards structure have extremely high crushing strength and do not easily collapse even when external stress is applied. As a result, when they are mixed into anti-corrosion paint, poor flow due to the anisotropy of the alumina particles themselves is unlikely to occur. Therefore, not only can the inherent functions of the alumina particles be fully utilized, but even if they are mixed with plate-like alumina particles, the plate-like alumina particles, which tend to be oriented in the longitudinal direction, can be made to exist in random directions. As a result, excellent mechanical strength and anti-corrosion effects can be achieved not only in the longitudinal direction but also in the thickness direction.

アルミナ粒子は、その特異な構造に基づき、粉体としての流動性に優れ、工業製品として応用する為の、ホッパーやフィーダー等、機械搬送の際に用いる供給機の吐出を上げる事が可能となる。アルミナ粒子は、その特有の構造により内部に空隙を持つ為、かさ比重は板状アルミナ粒子と大きくは変わらないが、板状アルミナ粒子と比較し、球形度が高くかつ上述の通り圧壊強度が高く壊れにくいものである為、アルミナ粒子の転がりによる搬送のし易さに与える効果が高いと推測される。 Due to their unique structure, alumina particles have excellent fluidity as a powder, making it possible to increase the discharge of feeders used for mechanical transport, such as hoppers and feeders, for use in industrial products. Alumina particles have internal voids due to their unique structure, so their bulk density is not significantly different from that of plate-like alumina particles, but compared to plate-like alumina particles, they have a higher degree of sphericity and, as mentioned above, have a higher crushing strength and are less likely to break, so it is assumed that the rolling of alumina particles has a significant effect on the ease of transport.

アルミナ粒子は、カードハウス構造を有する。カードハウス構造は上記説明したとおりである。このアルミナ粒子は、好ましくは平板状アルミナが四角形以上の多角形状であって、隣接するアルミナ粒子の少なくとも一部が互いに接触している状態であり、より好ましくは平板状アルミナが五角形以上の多角板状であって、隣接するアルミナ粒子の少なくとも一部が互いに接触しているものである。 The alumina particles have a house-of-cards structure. The house-of-cards structure is as described above. The alumina particles preferably have flat alumina in a polygonal shape having four or more sides, with at least a portion of adjacent alumina particles in contact with each other, and more preferably have flat alumina in a polygonal shape having five or more sides, with at least a portion of adjacent alumina particles in contact with each other.

[結晶形・α結晶化率]
アルミナ粒子は酸化アルミニウムであり、結晶形は特に制限されず、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るものであっても良いが、より機械的な強度に優れる点で、基本的にα結晶形であることが好ましい。
[Crystal form/α crystallization rate]
The alumina particles are aluminum oxide, and the crystal form is not particularly limited. For example, the alumina may be transition alumina having various crystal forms such as γ, δ, θ, κ, etc., or may contain alumina hydrate in transition alumina. However, it is preferable that the a-crystal form is basically the α-crystal form because it has superior mechanical strength.

アルミナ粒子のα結晶化率は、XRD測定により求めることができる。
例えば、後述する広角X線回折(XRD)装置(リガク社製、Ultima IV)を用い、作製した試料を測定試料用ホルダーにのせセットし、Cu/Kα線、40kV/40mA、スキャンスピード2度/分、走査範囲10~70°の条件で測定し、ベースラインに対するα-アルミナのピークの強度比からα結晶化度を求める。α結晶化率は焼成条件や使用する原料により異なり、アルミナ粒子の圧壊強度及び流動性を向上させるとの観点からは、α結晶化率が90%以上であることが好ましく、更に好ましくは95%以上である。なお、測定に供する試料は、アルミナ粒子であっても、何らかの機械処理によりカードハウス構造を解して得た平板状アルミナであっても良い。
The α-crystallization rate of the alumina particles can be determined by XRD measurement.
For example, using a wide-angle X-ray diffraction (XRD) device (Ultima IV, manufactured by Rigaku Corporation) described later, the prepared sample is placed on a holder for measurement samples, and measurement is performed under conditions of Cu/Kα radiation, 40 kV/40 mA, a scan speed of 2 degrees/min, and a scan range of 10 to 70°, and the α-crystallinity is determined from the intensity ratio of the α-alumina peak to the baseline. The α-crystallinity rate varies depending on the firing conditions and the raw materials used, and from the viewpoint of improving the crushing strength and fluidity of the alumina particles, the α-crystallinity rate is preferably 90% or more, and more preferably 95% or more. The sample to be measured may be alumina particles or tabular alumina obtained by breaking down into a card house structure by some mechanical processing.

[平均粒子径]
カードハウス構造を有するアルミナ粒子の平均粒子径は、その構造が形成できる範囲においては如何なるサイズでも構わないが、流動性に優れ、防蝕効果が向上するという点においては平均粒子径3μm以上であり、10μm以上が好ましい。また、サイズが大きすぎると防蝕塗料の塗膜において、カードハウス構造が露出することによる外観不良を起こす可能性がある為、平均粒子径1000μm以下であり、300μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましい。
上記数値の数値範囲の一例としては、3μm以上300μm以下であり、10μm以上100μm以下であってもよい。
なお、本明細書において「アルミナ粒子の平均粒子径」とは、レーザー回折式乾式粒度分布計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。
[Average particle size]
The average particle size of the alumina particles having a house-of-card structure may be any size within the range in which the structure can be formed, but in terms of excellent fluidity and improved corrosion prevention effect, the average particle size is 3 μm or more, preferably 10 μm or more. Also, if the size is too large, the house-of-card structure may be exposed in the coating film of the corrosion-resistant paint, causing poor appearance, so the average particle size is 1000 μm or less, preferably 300 μm or less, and more preferably 100 μm or less.
An example of the range of the above numerical value is 3 μm or more and 300 μm or less, and may be 10 μm or more and 100 μm or less.
In this specification, the "average particle size of alumina particles" refers to a value calculated as a volume-based median diameter D50 from a volume-based cumulative particle size distribution measured by a laser diffraction dry particle size distribution analyzer.

[最大粒子径]
また、アルミナ粒子の体積基準の最大粒子径(本明細書では、以下、単に「最大粒子径」と記載する場合がある。)は特に限定されるものではないが、通常3000μm以下であり、好ましくは1000μm以下、より好ましくは500μm以下である。
[Maximum particle size]
In addition, the maximum particle size of the alumina particles on a volume basis (hereinafter, in this specification, may be simply referred to as "maximum particle size") is not particularly limited, but is usually 3000 μm or less, preferably 1000 μm or less, and more preferably 500 μm or less.

アルミナ粒子の最大粒子径が、上記上限より大きいと、防蝕塗料の塗膜の表面にアルミナ粒子が突出して、外観不良を引き起こす恐れがあるため好ましくない。 If the maximum particle size of the alumina particles is larger than the above upper limit, the alumina particles may protrude from the surface of the anticorrosive paint coating, which may cause poor appearance, which is undesirable.

尚、ここでいうアルミナ粒子の平均粒子径および最大粒子径は、3枚以上の平板状アルミナにより形成され、前記平板状アルミナが互いに固着したカードハウス構造を有するアルミナ粒子そのものをレーザー回折式粒度分布計を用いて測定した乾式法により求めた値である。
また、上記平均粒径及び最大粒子径は、例えば、これを適当な溶剤に分散させ、具体的には、分散安定剤としてヘキサメタリン酸ナトリウム等を含有する純水媒体中にアルミナ粒子を分散させた試料を、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置にて測定する、湿式法により推測することもできる。
The average particle size and maximum particle size of the alumina particles referred to here are values determined by a dry method in which the alumina particles themselves, which are formed from three or more sheets of flat alumina and have a card-house structure in which the flat alumina sheets are adhered to each other, are measured using a laser diffraction particle size distribution meter.
The average particle size and maximum particle size can also be estimated by a wet method, for example, by dispersing the alumina particles in an appropriate solvent, specifically, by measuring a sample prepared by dispersing the alumina particles in a pure water medium containing sodium hexametaphosphate or the like as a dispersion stabilizer using a laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device.

[平板状アルミナのアスペクト比]
平板状アルミナは、多角板状であり、かつ厚みに対する粒子径の比率であるアスペクト比が2~500であることが好ましい。アスペクト比が2以上であると、平板状アルミナ特有の性能を保持した状態でのカードハウス構造の形成に有利であり好ましく、アスペクト比が500以下であると、アルミナ粒子の平均粒子径の調整が容易に行える上、防蝕塗料の塗膜において、カードハウス構造が露出することによる外観不良の発生や機械的強度低下が抑制でき、好ましい。より好ましくは、アスペクト比が5~300、更に好ましくは7~100であり、特に好ましくは10~50である。アスペクト比が10~100であると、平板状アルミナの熱的特性や輝度をはじめとする光学特性に優れ、かつ流動性及び防蝕効果の高いカードハウス構造を有するアルミナ粒子が得られ、実用性の点で好ましい。
[Aspect ratio of plate-like alumina]
The tabular alumina is preferably polygonal and has an aspect ratio, which is the ratio of particle diameter to thickness, of 2 to 500. An aspect ratio of 2 or more is advantageous for forming a house-of-cards structure while maintaining the performance specific to tabular alumina, and an aspect ratio of 500 or less is preferable because it is easy to adjust the average particle diameter of the alumina particles and can suppress the occurrence of poor appearance and reduction in mechanical strength due to the exposure of the house-of-cards structure in the coating film of the anticorrosive paint. More preferably, the aspect ratio is 5 to 300, even more preferably 7 to 100, and particularly preferably 10 to 50. An aspect ratio of 10 to 100 provides alumina particles having a house-of-cards structure that is excellent in optical properties such as thermal properties and brightness of tabular alumina, and has high fluidity and anticorrosive effect, which is preferable in terms of practicality.

なお、本明細書において、平板状アルミナの厚みは、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、10個の厚みを測定した平均値を採用するものとする。 In this specification, the thickness of the alumina plates is determined by measuring the thickness of 10 plates using a scanning electron microscope (SEM) and taking the average value.

また、平板状アルミナの粒子径は、板の輪郭線上の2点間の距離のうち、最大の長さの算術平均値を意味し、その値は走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定された値を採用するものとする。 The particle size of tabular alumina refers to the arithmetic mean value of the longest distance between two points on the contour line of the plate, and this value is measured using a scanning electron microscope (SEM).

平板状アルミナの長径の値は、任意の100個の平板状アルミナ粒子の長径を走査型電子顕微鏡(SEM)により得られたイメージから測定、算出された値を意味する。
尚、平板状アルミナの長径を求める方法は、例えば、アルミナ粒子をSEMで観察し、アルミナ粒子中央に位置する平板状アルミナの最大の長さを測定する方法を用いる。あるいは、アルミナ粒子に風力分級操作を行うことで得られる単片の最大の長さを、SEMで測定する方法を用いても良い。または、平板状アルミナ自体を破壊しない条件下において、何らかの機械処理によりカードハウス構造を解して単片を得て、SEMで最大の長さを測定する方法を用いても良い。
The value of the long diameter of the tabular alumina means a value calculated by measuring the long diameter of any 100 tabular alumina particles from an image obtained by a scanning electron microscope (SEM).
The major axis of the tabular alumina can be measured, for example, by observing the alumina particles with an SEM and measuring the maximum length of the tabular alumina located at the center of the alumina particle. Alternatively, the maximum length of a single piece obtained by performing air classification on the alumina particles can be measured with an SEM. Alternatively, a method can be used in which, under conditions that do not destroy the tabular alumina itself, a card house structure is broken down by some mechanical processing to obtain a single piece, and the maximum length is measured with an SEM.

また、カードハウス構造を有するアルミナ粒子は、例えば、平均粒子径3μm以上1000μm以下が好ましいことから、それを構成する、平板状アルミナは、例えば、厚みが0.01μm~5μm、長径が0.1μm~500μm、厚みに対する長径の比率であるアスペクト比が2~500であることが好ましい。なかでも、このアルミナ粒子を防蝕剤として用いる場合には、その使い勝手が良好なことから、平板状アルミナの厚みが0.03μm~3μmであり、長径が0.5μm~100μmであり、アスペクト比が5~300であることがより好ましい。更に好ましくは、平板状アルミナの厚みが0.1μm~3μmであり、長径が1μm~30μmであり、アスペクト比が10~100である。 In addition, since the alumina particles having a house-of-cards structure preferably have an average particle diameter of, for example, 3 μm to 1000 μm, the tabular alumina constituting them preferably has a thickness of, for example, 0.01 μm to 5 μm, a major axis of 0.1 μm to 500 μm, and an aspect ratio, which is the ratio of the major axis to the thickness, of 2 to 500. In particular, when using these alumina particles as a corrosion inhibitor, it is more preferable that the thickness of the tabular alumina is 0.03 μm to 3 μm, the major axis of 0.5 μm to 100 μm, and the aspect ratio of 5 to 300, because of their ease of use. Even more preferably, the thickness of the tabular alumina is 0.1 μm to 3 μm, the major axis of 1 μm to 30 μm, and the aspect ratio of 10 to 100.

[珪素・ゲルマニウム]
また、カードハウス構造を有するアルミナ粒子は、珪素(珪素原子及び/又は無機珪素化合物)及び/又はゲルマニウム(ゲルマニウム原子及び/又は無機ゲルマニウム化合物)を含有していることが好ましく、なかでも、珪素及び/又はゲルマニウムを、当該平板状アルミナの表面に含有しているものが好ましい。特に、表面に局在的に含有している方が、それを内部に含有しているよりも、より少量で、例えばバインダーとの親和性を効果的に向上させるためには好ましい。
[Silicon and Germanium]
In addition, the alumina particles having a house of cards structure preferably contain silicon (silicon atoms and/or inorganic silicon compounds) and/or germanium (germanium atoms and/or inorganic germanium compounds), and in particular, those containing silicon and/or germanium on the surface of the tabular alumina are preferred. In particular, containing silicon and/or germanium locally on the surface is preferred in smaller amounts than containing it inside, for example, in order to effectively improve affinity with a binder.

当該珪素及びゲルマニウムは、後述するアルミナ粒子の製造方法において、形状制御剤として用いた珪素、珪素化合物、及びゲルマニウム化合物に由来するものであってよい。 The silicon and germanium may be derived from the silicon, silicon compound, and germanium compound used as shape control agents in the method for producing alumina particles described below.

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。実施形態に係る平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珪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 alumina particles may be silicon alone or silicon in a silicon compound. The tabular alumina particles according to the embodiment may contain at least one selected from the group consisting of mullite, Si, SiO 2 , SiO, and aluminum silicate produced by reacting with alumina as silicon or a silicon compound, and may contain the above-mentioned substance in the surface layer. Mullite will be described later.

珪素及び/又はゲルマニウムを含む平板状アルミナの、表面にどの程度の量、珪素及び/又はゲルマニウムが偏在しているかについては、例えば、蛍光X線分析装置(XRF)を用いた分析、ならびに、X線光電子分光法(XPS)を用いた分析で測定することができる。 The amount of silicon and/or germanium unevenly distributed on the surface of the tabular alumina containing silicon and/or germanium can be measured, for example, by analysis using an X-ray fluorescence analyzer (XRF) and analysis using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

一般的に、蛍光X線分析法(XRF)はX線の照射により発生する蛍光X線を検出し、波長と強度を測定することにより材料のバルク組成の定量分析を行う手法である。また、一般的に、X線光電子分光法(XPS)は試料表面にX線を照射し、試料表面から放出される光電子の運動エネルギーを計測することで、試料表面を構成する元素組成の分析を行う手法である。珪素及び/又はゲルマニウムが、平板状アルミナの表面及びその近傍に偏って存在することは、具体的には、生成物のXRF分析結果により求められる[Si]/[Al]%(バルク、モル比)又は[Ge]/[Al]%(バルク、モル比)と比較し、XPS分析結果により求められる[Si]/[Al]%(表面)又は[Ge]/[Al]%(表面)は大きい値を示すか否かから推定できると考えられる。これは、珪素及び/又はゲルマニウムを配合することによって得られた平板状アルミナ表面は、珪素及び/又はゲルマニウムの量が、平板状アルミナの最内部と比較し多い事を意味するからである。尚、上記した様なXRF分析は、株式会社リガク製、Primus IV等を用いて行うことができる。また、XPS分析は、アルバックファイ社製、Quantera SXM等を用いて行うことができる。 In general, X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) is a method for quantitatively analyzing the bulk composition of a material by detecting fluorescent X-rays generated by X-ray irradiation and measuring the wavelength and intensity. In general, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is a method for analyzing the elemental composition of a sample surface by irradiating the sample surface with X-rays and measuring the kinetic energy of photoelectrons emitted from the sample surface. The presence of silicon and/or germanium biased on the surface of the tabular alumina and its vicinity can be estimated from whether the [Si]/[Al]% (surface) or [Ge]/[Al]% (surface) obtained from the XPS analysis result is larger than the [Si]/[Al]% (bulk, molar ratio) or [Ge]/[Al]% (bulk, molar ratio) obtained from the XRF analysis result of the product. This is because the surface of the plate-like alumina obtained by blending silicon and/or germanium has a higher amount of silicon and/or germanium than the innermost part of the plate-like alumina. The above-mentioned XRF analysis can be performed using Primus IV manufactured by Rigaku Corporation. XPS analysis can be performed using Quantera SXM manufactured by ULVAC-PHI, Inc.

アルミナ粒子としては、好ましくは、それを構成する平板状アルミナの表面に珪素原子及び/又は無機珪素化合物が局在的に含有しているのが良い。XPS分析において、Alに対するSiのモル比[Si]/[Al]の値が、0.001以上であることが好ましく、0.01以上であることがより好ましく、0.02以上であることがさらに好ましく、0.1以上であることが特に好ましい。
前記XPS分析のモル比[Si]/[Al]の値の上限は特に限定されるものではないが、0.5以下であってもよく、0.4以下であってもよく、0.3以下であってもよい。
The alumina particles preferably contain silicon atoms and/or inorganic silicon compounds locally on the surface of the tabular alumina constituting the alumina particles. In XPS analysis, the molar ratio of Si to Al, [Si]/[Al], is preferably 0.001 or more, more preferably 0.01 or more, even more preferably 0.02 or more, and particularly preferably 0.1 or more.
The upper limit of the molar ratio [Si]/[Al] in the XPS analysis is not particularly limited, but may be 0.5 or less, 0.4 or less, or 0.3 or less.

アルミナ粒子は、XPS分析において取得された、Alに対するSiのモル比[Si]/[Al]の値が、0.001以上0.5以下であることが好ましく、0.01以上0.4以下であることがより好ましく、0.02以上0.3以下であることがさらに好ましく、0.1以上0.3以下であることが特に好ましい。XPS分析により取得された、Alに対するSiのモル比が上記範囲内であることで、平板状アルミナにより形成されたカードハウス構造を有するアルミナ粒子を容易に取得でき、また得られたアルミナ粒子は、優れた流動性及び圧壊強度を発揮し、防蝕効果を向上できるため好ましい。また、例えばバインダーとの親和性をより良好とすることができる。 The alumina particles preferably have a molar ratio of Si to Al [Si]/[Al] obtained by XPS analysis of 0.001 to 0.5, more preferably 0.01 to 0.4, even more preferably 0.02 to 0.3, and particularly preferably 0.1 to 0.3. When the molar ratio of Si to Al obtained by XPS analysis is within the above range, alumina particles having a card house structure formed by tabular alumina can be easily obtained, and the obtained alumina particles exhibit excellent fluidity and crushing strength, and are preferable because they can improve the corrosion prevention effect. In addition, the affinity with the binder can be improved, for example.

平板状アルミナ表面に珪素原子及び/又は無機珪素化合物の量が多いことで、それが存在しない場合に比べて、平板状アルミナからなるアルミナ粒子の表面性状をより疎水化することができるだけでなく、防蝕剤として用いた際の有機化合物や種々のバインダーやマトリックスとの親和性を向上させる事が可能となる。更に、アルミナ粒子表面に存在する珪素原子及び/又は珪素化合物を反応点として、有機シラン化合物をはじめとする各種カップリング剤との反応へも寄与し、アルミナ表面の表面状態を容易に調整することも可能となる。 The presence of a large amount of silicon atoms and/or inorganic silicon compounds on the surface of the tabular alumina not only makes the surface properties of the alumina particles made of tabular alumina more hydrophobic than when they are not present, but also improves the affinity with organic compounds and various binders and matrices when used as a corrosion inhibitor. Furthermore, the silicon atoms and/or silicon compounds present on the surface of the alumina particles act as reaction points to contribute to reactions with various coupling agents, including organic silane compounds, making it possible to easily adjust the surface condition of the alumina surface.

アルミナ粒子表面のSi量の分析を、上記X線光電子分光(XPS)装置を用いて行う場合、試料を両面テープ上にプレス固定し、以下の条件で組成分析を行うことができる。
・X線源:単色化AlKα、ビーム径100μmφ、出力25W
・測定:エリア測定(1000μm四方)、n=3
・帯電補正:C1s=284.8eV
When the amount of Si on the surface of alumina particles is analyzed using the above-mentioned X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) apparatus, a sample is pressed and fixed onto double-sided tape, and composition analysis can be performed under the following conditions.
X-ray source: Monochromatic AlKα, beam diameter 100 μmφ, output 25 W
Measurement: Area measurement (1000 μm square), n = 3
Charge correction: C1s = 284.8 eV

アルミナ粒子が、更に珪素を含む場合、XRF分析によってSiが検出される。実施形態に係るアルミナ粒子は、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、0.0003以上0.1以下であることが好ましく、0.0005以上0.08以下であることがより好ましく、0.005以上0.05以下であることがより好ましく、0.005以上0.01以下であることがさらに好ましい。 When the alumina particles further contain silicon, Si is detected by XRF analysis. In the alumina particles according to the embodiment, the molar ratio of Si to Al [Si]/[Al] obtained by XRF analysis is preferably 0.0003 or more and 0.1 or less, more preferably 0.0005 or more and 0.08 or less, even more preferably 0.005 or more and 0.05 or less, and even more preferably 0.005 or more and 0.01 or less.

前記XRF分析により取得された前記モル比[Si]/[Al]の値が、上記範囲内であることで、平板状アルミナにより形成されたカードハウス構造を有するアルミナ粒子を容易に取得でき、また得られたアルミナ粒子は、優れた流動性及び圧壊強度を発揮し、防蝕効果を向上できるため好ましい。 When the molar ratio [Si]/[Al] obtained by the XRF analysis is within the above range, alumina particles having a house-of-cards structure formed from tabular alumina can be easily obtained, and the obtained alumina particles exhibit excellent fluidity and crushing strength, and are preferable because they can improve the corrosion prevention effect.

アルミナ粒子は、その製造方法で用いた珪素又は珪素化合物に対応した、珪素を含むものである。XRF分析において取得された、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(SiO)換算で、0.01質量%以上8質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上5質量%以下であることがより好ましく、0.5質量%以上4質量以下であることがさらに好ましく、0.5質量%以上2質量%以下であることが特に好ましい。
珪素の含有量が上記範囲内であることで、平板状アルミナにより形成されたカードハウス構造を有するアルミナ粒子を容易に取得でき、また得られたアルミナ粒子は、優れた流動性及び圧壊強度を発揮し、防蝕効果を向上できるため好ましい。
The alumina particles contain silicon corresponding to the silicon or silicon compound used in the manufacturing method thereof. The silicon content relative to 100 mass% of the alumina particles obtained by XRF analysis is preferably 0.01 mass% to 8 mass% in terms of silicon dioxide (SiO 2 ), more preferably 0.1 mass% to 5 mass% inclusive, even more preferably 0.5 mass% to 4 mass% inclusive, and particularly preferably 0.5 mass% to 2 mass% inclusive.
By having the silicon content within the above range, alumina particles having a house-of-cards structure formed by tabular alumina can be easily obtained, and the obtained alumina particles exhibit excellent fluidity and crushing strength, and can improve the corrosion prevention effect, which is preferable.

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 XRF analysis shall be carried out under the same measurement conditions as those described in the examples below, or under compatible conditions that give the same measurement results.

(ゲルマニウム)
アルミナ粒子は、ゲルマニウムを含んでいてもよい。また、アルミナ粒子は、ゲルマニウムを表層に含んでいてもよい。
使用する原料によっても異なるが、アルミナ粒子は、ゲルマニウム又はゲルマニウム化合物として、例えば、Ge、GeO、GeO、GeCl、GeBr、GeI、GeS、AlGe、GeTe、GeTe3、As、GeSe、GeSAs、SiGe、LiGe、FeGe、SrGe、GaGe等の化合物、及びこれらの酸化物等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。
なお、実施形態に係るアルミナ粒子が含む「ゲルマニウム又はゲルマニウム化合物」と、原料の形状制御剤として用いる「原料ゲルマニウム化合物」とは同じ種類のゲルマニウム化合物であってもよい。
(germanium)
The alumina particles may contain germanium. Also, the alumina particles may contain germanium in a surface layer.
Although it depends on the raw material used, the alumina particles may contain at least one germanium or germanium compound selected from the group consisting of compounds such as Ge, GeO2 , GeO, GeCl2 , GeBr4 , GeI4, GeS2 , AlGe, GeTe, GeTe3 , As2 , GeSe, GeS3As, SiGe, Li2Ge , FeGe, SrGe, GaGe, and oxides thereof, and may contain the above-mentioned substances in the surface layer.
In addition, the "germanium or germanium compound" contained in the alumina particles according to the embodiment and the "raw germanium compound" used as a shape control agent of the raw material may be the same type of germanium compound.

実施形態に係るアルミナ粒子は、それを構成する平板状アルミナの表層にゲルマニウム又はゲルマニウム化合物を含んでいてもよい。表層にゲルマニウム又はゲルマニウム化合物を含むことにより、例えば、樹脂と混合して防蝕塗料を製造する場合に、樹脂とのなじみがよく、アンカー効果により密着性が高まり、より一層防蝕効果に優れた防蝕塗料を提供できる。また、アルミナ粒子の表層にモース硬度の低いゲルマニウム又はゲルマニウム化合物を含むことにより、防蝕塗料を製造する機器を摩耗させ難いものとすることができる。 The alumina particles according to the embodiment may contain germanium or a germanium compound in the surface layer of the tabular alumina constituting the particles. By containing germanium or a germanium compound in the surface layer, for example, when mixed with a resin to produce an anticorrosive paint, it is possible to provide an anticorrosive paint with good compatibility with the resin, and increased adhesion due to the anchor effect, thereby providing an anticorrosive paint with even better anticorrosive effect. In addition, by containing germanium or a germanium compound with a low Mohs hardness in the surface layer of the alumina particles, it is possible to make the equipment used to produce the anticorrosive paint less susceptible to wear.

ゲルマニウム又はゲルマニウム化合物は、平板状アルミナの表層に含まれることで、顕著な防蝕効果及び機器の摩耗低減効果が機器の摩耗低減が発現する。ここで「表層」とは実施形態に係る平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、XPSの検出深さに対応する。尚、このゲルマニウムを含む表層は、10nm以内の非常に薄い層になり、例えば二酸化ゲルマニウムであった場合、表面及び界面における二酸化ゲルマニウム構造の欠陥等が多くなれば、樹脂とのなじみがさらに良好になり、構造欠陥の無い或いは少ない二酸化ゲルマニウムに比べて、更に、防蝕効果を顕著に発揮することができる。
アルミナ粒子は、ゲルマニウム又はゲルマニウム化合物が平板状アルミナの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ゲルマニウム又はゲルマニウム化合物の質量が、前記表層以外における単位体積あたりのゲルマニウム又はゲルマニウム化合物の質量よりも多い状態をいう。ゲルマニウム又はゲルマニウム化合物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。ゲルマニウム又はゲルマニウム化合物は表層に偏在させることで、表層だけでなく表層以外(内層)にもゲルマニウム又はゲルマニウム化合物を存在させる場合に比べて、より少量で、同様水準でゲルマニウム又はゲルマニウム化合物に基づく優れた防蝕効果及び機器の摩耗低減効果を発揮することができる。
Germanium or a germanium compound is contained in the surface layer of the tabular alumina, and thus a remarkable anticorrosive effect and wear-reducing effect of the equipment are exhibited. Here, the "surface layer" refers to within 10 nm from the surface of the tabular alumina particle according to the embodiment. This distance corresponds to the detection depth of XPS. The surface layer containing this germanium is a very thin layer of within 10 nm, and in the case of germanium dioxide, for example, if the germanium dioxide structure on the surface and interface has many defects, it will have better compatibility with the resin, and will be able to exhibit a more remarkable anticorrosive effect than germanium dioxide with no or few structural defects.
The alumina particles preferably have germanium or germanium compounds unevenly distributed on the surface layer of the tabular alumina. Here, "distributed unevenly on the surface layer" refers to a state in which the mass of germanium or germanium compounds per unit volume in the surface layer is greater than the mass of germanium or germanium compounds per unit volume in the other layers. The uneven distribution of germanium or germanium compounds on the surface layer can be determined by comparing the results of surface analysis by XPS and overall analysis by XRF. By distributing germanium or germanium compounds unevenly on the surface layer, it is possible to exert excellent corrosion prevention effects and equipment wear reduction effects based on germanium or germanium compounds at a similar level with a smaller amount than when germanium or germanium compounds are present not only on the surface layer but also on the other layers (inner layers).

XRF分析において取得された、アルミナ粒子100質量%に対するゲルマニウムの含有量は、二酸化ゲルマニウム(GeO)換算で、0.01質量%以上8質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上5質量%以下であることがより好ましく、0.5質量%以上4質量%以下であることがさらに好ましい。 The germanium content relative to 100 mass% of the alumina particles obtained by XRF analysis, calculated as germanium dioxide ( GeO2 ), is preferably 0.01 mass% or more and 8 mass% or less, more preferably 0.1 mass% or more and 5 mass% or less, and even more preferably 0.5 mass% or more and 4 mass% or less.

(ムライト)
実施形態に係るアルミナ粒子は、それを構成する平板状アルミナの表層にムライトを含んでいてもよい。表層にムライトを含むことにより、例えば、樹脂と混合して防蝕塗料を製造する場合に、樹脂とのなじみがよく、アンカー効果により密着性が高まり、より一層防蝕効果に優れた防蝕塗料を提供できる。また、アルミナ粒子の表層にモース硬度の低いムライトを含むことにより、防蝕塗料を製造する機器を摩耗させ難いものとすることができる。
(Mullite)
The alumina particles according to the embodiment may contain mullite in the surface layer of the tabular alumina constituting the alumina particles. By containing mullite in the surface layer, for example, when mixed with a resin to produce an anticorrosive coating, it is possible to provide an anticorrosive coating having a good compatibility with the resin, and an anchor effect to increase adhesion, thereby providing an anticorrosive coating having a better anticorrosive effect. In addition, by containing mullite with a low Mohs hardness in the surface layer of the alumina particles, it is possible to make the equipment for producing the anticorrosive coating less likely to wear out.

ムライトは、平板状アルミナの表層に含まれることで、顕著な防蝕効果及び機器の摩耗低減効果が発現する。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AlSiz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であり、例えば、Al2.85Si6.3、AlSi6.5、Al3.67Si7.5、AlSi、又はAlSi13を含むものである。平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」とは平板状アルミナの表面から10nm以内のことをいう。この距離は、XPSの検出深さに対応する。尚、このムライト表層は、10nm以内の非常に薄い層になり、表面及び界面におけるムライト結晶の欠陥等が多くなれば、樹脂とのなじみがさらに良好になり、結晶欠陥の無い或いは少ないムライトに比べて、更に、防蝕効果を顕著に発揮することができる。
アルミナ粒子は、ムライトが平板状アルミナの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。ムライト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。ムライトは表層に偏在させることで、表層だけでなく表層以外(内層)にもムライトを存在させる場合に比べて、より少量で、同様水準でムライトに基づく優れた防蝕効果及び機器の摩耗低減効果を発揮することができる。
Mullite, when contained in the surface layer of tabular alumina, exhibits a remarkable anticorrosive effect and wear-reducing effect on equipment. The "mullite" that may be contained in the surface layer of alumina particles is a composite oxide of Al and Si and is represented by AlXSiYOz , but the values of x, y , and z are not particularly limited. A more preferred range is Al2Si1O5 to Al6Si2O13 , and includes , for example, Al2.85Si1O6.3 , Al3Si1O6.5 , Al3.67Si1O7.5 , Al4Si1O8 , or Al6Si2O13 . The tabular 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 the surface layer . Here, the "surface layer" refers to within 10 nm from the surface of the tabular alumina. This distance corresponds to the detection depth of XPS. In addition, this mullite surface layer is a very thin layer of 10 nm or less, and if the defects of the mullite crystal on the surface and interface increase, the compatibility with the resin becomes even better, and the anticorrosive effect can be more significantly exhibited compared to mullite with no or few crystal defects.
The alumina particles preferably have mullite unevenly distributed in the surface layer of the tabular alumina. Here, "distributed unevenly in the surface layer" refers to a state in which the mass of mullite per unit volume in the surface layer is greater than the mass of mullite per unit volume in the other parts of the surface layer. The uneven distribution of mullite in the surface layer can be determined by comparing the results of the surface analysis by XPS and the overall analysis by XRF. By distributing mullite unevenly in the surface layer, it is possible to exert excellent corrosion prevention effects and equipment wear reduction effects based on mullite at the same level with a smaller amount than when mullite is present not only in the surface layer but also in the other parts of the surface layer (inner 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。アルミナとSiOとの組み合わせに対して、アルミナとムライトとを必須成分とする組み合わせは、構成原子組成の類似性の高さや、フラックス法を採用した場合には、それに基づく上記Si-O-Alなどの化学結合の形成し易さの観点から、よりアルミナとムライトとが強固に結着し剥がれ難いものとすることが出来る。このことから、Si量が同等水準であれば、アルミナとムライトとを必須成分とする組み合わせは、機器をより長期間に亘って防蝕効果及び機器の摩耗低減効果を発揮出来るため、より好ましい。アルミナとムライトとを必須成分とする組み合わせでの技術的効果は、アルミナとムライトのみでも、アルミナとムライトとシリカでも期待はできるが、どちらかと言えば、前者の二者組み合わせが技術的効果の水準はより高くなる。 Moreover, the mullite of the surface layer may form a mullite layer, or may be in a state where mullite and alumina are mixed. The interface between the mullite and alumina of 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 chemical bonds such as Si-O-Al. In comparison with the combination of alumina and SiO 2 , the combination of alumina and mullite as essential components can be more firmly bonded to the alumina and mullite and is less likely to peel off, from the viewpoint of the high similarity of the constituent atomic composition and the ease of forming chemical bonds such as Si-O-Al based on the flux method when the flux method is adopted. For this reason, if the amount of Si is at the same level, the combination of alumina and mullite as essential components is more preferable because it can exert the corrosion prevention effect and wear reduction effect of the equipment for a longer period of time. The technical effects of a combination containing alumina and mullite as essential components can be expected from either alumina and mullite alone or alumina, mullite and silica, but if anything, the combination of the former two will provide a higher level of technical effect.

また、アルミナ粒子表面のムライトの有無の分析は、リガク社製、Ultima IV等の広角X線回折(XRD)装置を用いて行うことができる。
例えば、試料を0.5mm深さの測定試料用ホルダーにのせ、一定荷重で平らになるように充填し、それを上記広角X線回折(XRD)装置にセットし、Cu/Kα線、40kV/40mA、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う。
2θ=26.2±0.2度に認められるムライトのピーク高さをA、2θ=35.1±0.2度に認められる(104)面のα-アルミナのピーク高さをBとし、2θ=30±0.2度のベースラインの値をCとして、下記の式よりムライトの有無を判定することができる。Rの値は、例えば0.02以上であってよく、0.02以上0.3以下であってもよく、0.05以上0.2以下であってもよく、0.1以上0.12未満であってもよい。
R=(A-C)/(B-C)
(R:α-アルミナの(104)面のピーク高さBに対するムライトのピークの高さAの比)
The presence or absence of mullite on the surface of alumina particles can be analyzed using a wide-angle X-ray diffraction (XRD) device such as Ultima IV manufactured by Rigaku Corporation.
For example, a sample is placed on a measurement sample holder having a depth of 0.5 mm, and is filled flat with a constant load. The sample is then set in the wide-angle X-ray diffraction (XRD) apparatus and measured under the conditions of Cu/Kα radiation, 40 kV/40 mA, a scan speed of 2 degrees/min, and a scan range of 10 to 70 degrees.
The presence or absence of mullite can be determined by the following formula, where the peak height of mullite observed at 2θ=26.2±0.2 degrees is A, the peak height of the (104) plane α-alumina observed at 2θ=35.1±0.2 degrees is B, and the baseline value at 2θ=30±0.2 degrees is C. The value of R may be, for example, 0.02 or more, 0.02 or more and 0.3 or less, 0.05 or more and 0.2 or less, or 0.1 or more and less than 0.12.
R=(A-C)/(B-C)
(R: ratio of mullite peak height A to α-alumina (104) plane peak height B)

[モリブデン]
カードハウス構造を有するアルミナ粒子は、モリブデンを含有していてもよい。
[molybdenum]
The alumina particles having a house-of-card structure may contain molybdenum.

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。 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、後述するように製造方法において、流動性に優れたアルミナ粒子を製造することができる。 Molybdenum has catalytic and optical functions. In addition, by utilizing molybdenum, it is possible to produce alumina particles with excellent fluidity in the manufacturing method described below.

当該モリブデンとしては、特に制限されないが、モリブデン金属の他、酸化モリブデンや一部が還元されたモリブデン化合物、モリブデン酸塩等が含まれる。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平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平板状アルミナ粒子に含まれてもよい。 The molybdenum is not particularly limited, and includes, in addition to molybdenum metal, molybdenum oxide, partially reduced molybdenum compounds, molybdates, etc. The molybdenum compound may be contained in the tabular alumina particles in any of its possible polymorphic forms or in combination, and may be contained in the tabular alumina particles as α-MoO 3 , β-MoO 3 , MoO 2 , MoO, a molybdenum cluster structure, etc.

モリブデンの含有形態は、特に制限されず、カードハウス構造を有するアルミナ粒子の平板状アルミナ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 tabular alumina of alumina particles having a house-of-cards structure, or it may be contained in a form in which it is substituted for part of the aluminum in the crystal structure of the alumina, or it may be a combination of these.

XRF分析において取得された、前記アルミナ粒子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(MoO)換算で、好ましくは、10質量%以下であり、焼成温度、焼成時間、フラックス条件を調整する事で、好ましくは、0.001質量%以上8質量%以下であり、より好ましくは、0.01質量%以上8質量%以下であり、さらに好ましくは、0.1質量%以上5質量%以下である。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。 The molybdenum content relative to 100% by mass of the alumina particles obtained by XRF analysis is preferably 10% by mass or less in terms of molybdenum trioxide (MoO 3 ), and by adjusting the firing temperature, firing time, and flux conditions, it is preferably 0.001% by mass or more and 8% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or more and 8% by mass or less, and even more preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less. A molybdenum content of 10% by mass or less is preferable because it improves the α single crystal quality of alumina.

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 XRF analysis shall be carried out under the same measurement conditions as those described in the examples below, or under compatible conditions that give the same measurement results.

アルミナ粒子表面のMo量の分析は、上記のX線光電子分光(XPS)装置を用いて行うことができる。
例えば、上記X線光電子分光(XPS)装置を用い、試料を両面テープ上にプレス固定し、以下の条件で組成分析を行うことができる。XPS分析結果により求められる[Mo]/[Al](モル比)をカードハウス型アルミナ粒子表面のMo量としたとき、Mo量は、0.0005以上であるのが好ましい。
・X線源:単色化AlKα、ビーム径100μmφ、出力25W
・測定:エリア測定(1000μm四方)、n=3
・帯電補正:C1s=284.8eV
The amount of Mo on the surface of the alumina particles can be analyzed using the above-mentioned X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) device.
For example, the composition analysis can be performed by using the above-mentioned X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) device, pressing and fixing a sample onto a double-sided tape, under the following conditions: When the [Mo]/[Al] (molar ratio) determined from the XPS analysis result is taken as the amount of Mo on the surface of the house-of-card-type alumina particle, the amount of Mo is preferably 0.0005 or more.
X-ray source: Monochromatic AlKα, beam diameter 100 μmφ, output 25 W
Measurement: Area measurement (1000 μm square), n = 3
Charge correction: C1s = 284.8 eV

[カリウム]
カードハウス構造を有するアルミナ粒子は、カリウムを含有していてもよい。
[potassium]
The alumina particles having a house-of-card structure may contain potassium.

カリウムは後述のアルミナ粒子の製造方法においてフラックス剤として使用可能なカリウムに由来するものであってよい。
カリウムを活用することにより、後述するアルミナ粒子の製造方法において、流動性に優れるアルミナ粒子を高効率に製造することができる。
The potassium may be derived from potassium that can be used as a fluxing agent in the method for producing alumina particles described below.
By utilizing potassium, alumina particles having excellent fluidity can be produced with high efficiency in the method for producing alumina particles described below.

当該カリウムとしては、特に制限されないが、カリウム金属の他、酸化カリウムや一部が還元されたカリウム化合物等が含まれる。 The potassium is not particularly limited, but includes potassium metal, potassium oxide, partially reduced potassium compounds, etc.

カリウムの含有形態は、特に制限されず、カードハウス構造を有するアルミナ粒子の平板状アルミナ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 potassium is contained is not particularly limited, and it may be contained in a form in which it is attached to the surface of the tabular alumina of alumina particles having a house-of-cards structure, or it may be contained in a form in which it is substituted for part of the aluminum in the crystal structure of the alumina, or it may be a combination of these.

XRF分析において取得された、前記アルミナ粒子100質量%に対するカリウムの含有量が、酸化カリウム(KO)換算で、0.05質量%以上であることが好ましく、0.05~5質量%であることがより好ましく、0.1~3質量%であることがさらに好ましく、0.1~1質量%であることが特に好ましい。カリウムの含有量が上記範囲内であるアルミナ粒子は、カードハウス構造を有し、平均粒径等の値が好適なものとなるため好ましい。また、流動性に優れ、防蝕効果を向上できるため好ましい。 The potassium content relative to 100% by mass of the alumina particles, as calculated by XRF analysis, is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.05 to 5% by mass, even more preferably 0.1 to 3% by mass, and particularly preferably 0.1 to 1% by mass. Alumina particles having a potassium content within the above range are preferred because they have a house-of-cards structure and have suitable values for the average particle size, etc. Furthermore, they are preferred because they have excellent fluidity and can improve the anticorrosive effect.

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 XRF analysis shall be carried out under the same measurement conditions as those described in the examples below, or under compatible conditions that give the same measurement results.

(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 production, are present in raw materials, or are inevitably mixed into alumina particles during the manufacturing process. Although they are not actually necessary, they 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、スカンジウム、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。 Examples of unavoidable impurities include, but are not limited to, magnesium, calcium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, cerium, sodium, etc. These unavoidable impurities may be contained alone or in combination of two or more kinds.

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.

(他の原子)
他の原子は、本発明の効果を阻害しない範囲において、防蝕効果、機械強度、電気や磁性機能付与を目的として意図的にアルミナ粒子に添加されるものを意味する。
(other atoms)
The other atoms refer to those that are intentionally added to the alumina particles for the purpose of imparting anticorrosive effect, mechanical strength, and electrical or magnetic functions, within the scope of not impairing the effects of the present invention.

他の原子としては、特に制限されないが、亜鉛、マンガン、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム等が挙げられる。これらの他の原子は単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。 Other atoms include, but are not limited to, zinc, manganese, calcium, strontium, yttrium, etc. These other atoms may be used alone or in combination of two or more.

アルミナ粒子中の他の原子の含有量は、アルミナ粒子の質量に対して、5質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることがより好ましい。 The content of other atoms in the alumina particles is preferably 5% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less, based on the mass of the alumina particles.

[有機化合物]
一実施形態において、アルミナ粒子は有機化合物を含んでいてもよい。当該有機化合物は、アルミナ粒子の表面に存在し、アルミナ粒子の表面物性を調節する機能を有する。例えば、表面に有機化合物を含んだアルミナ粒子は樹脂との親和性を向上することから、防蝕剤としてアルミナ粒子の機能を最大限に発現することができる。
[Organic Compounds]
In one embodiment, the alumina particles may contain an organic compound. The organic compound is present on the surface of the alumina particles and has a function of adjusting the surface properties of the alumina particles. For example, alumina particles containing an organic compound on the surface improve affinity with resin, and therefore the function of the alumina particles as a corrosion inhibitor can be maximized.

有機化合物としては、特に制限されないが、有機シラン、アルキルホスホン酸、およびポリマーが挙げられる。 Organic compounds include, but are not limited to, organosilanes, alkylphosphonic acids, and polymers.

前記有機シランとしては、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、iso-プロピルトリメトキシシラン、iso-プロピルトリエトキシシラン、ペンチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン等のアルキル基の炭素数が1~22までのアルキルトリメトキシシランまたはアルキルトリクロロシラン類、3,3,3-トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロオクチル)トリクロロシラン類、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、p-クロロメチルフェニルトリメトキシシラン、p-クロロメチルフェニルトリエトキシシラン類等が挙げられる。 The organic silanes include alkyltrimethoxysilanes or alkyltrichlorosilanes having an alkyl group with 1 to 22 carbon atoms, such as methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, iso-propyltrimethoxysilane, iso-propyltriethoxysilane, pentyltrimethoxysilane, and hexyltrimethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl)trichlorosilanes, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, p-chloromethylphenyltrimethoxysilane, and p-chloromethylphenyltriethoxysilanes.

前記ホスホン酸としては、例えばメチルホスホン酸、エチルホスホン酸、プロピルホスホン酸、ブチルホスホン酸、ペンチルホスホン酸、ヘキシルホスホン酸、ヘプチルホスホン酸、オクチルホスホン酸、デシルホスホン酸、ドデシルホスホン酸、オクタデシルホスホン酸、2_エチルヘキシルホスホン酸、シクロヘキシルメチルホスホン酸、シクロヘキシルエチルホスホン酸、ベンジルホスホン酸、フェニルホスホン酸、ドデシルベンゼンホスホン酸が挙げられる。 Examples of the phosphonic acid include methylphosphonic acid, ethylphosphonic acid, propylphosphonic acid, butylphosphonic acid, pentylphosphonic acid, hexylphosphonic acid, heptylphosphonic acid, octylphosphonic acid, decylphosphonic acid, dodecylphosphonic acid, octadecylphosphonic acid, 2_ethylhexylphosphonic acid, cyclohexylmethylphosphonic acid, cyclohexylethylphosphonic acid, benzylphosphonic acid, phenylphosphonic acid, and dodecylbenzenephosphonic acid.

前記ポリマーとしては、例えば、ポリ(メタ)アクリレート類を好適に用いることができる。具体的には、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリエチル(メタ)アクリレート、ポリブチル(メタ)アクリレート、ポリベンジル(メタ)アクリレート、ポリシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ポリt-ブチル(メタ)アクリレート、ポリグリシジル(メタ)アクリレート、ポリペンタフルオロプロピル(メタ)アクリレート等であり、また、汎用のポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニル酢酸エステル、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリイミド、ポリカーボネート等ポリマーを挙げることができる。 As the polymer, for example, poly(meth)acrylates can be suitably used. Specific examples include polymethyl(meth)acrylate, polyethyl(meth)acrylate, polybutyl(meth)acrylate, polybenzyl(meth)acrylate, polycyclohexyl(meth)acrylate, polyt-butyl(meth)acrylate, polyglycidyl(meth)acrylate, polypentafluoropropyl(meth)acrylate, etc., and also include general-purpose polymers such as polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, epoxy resin, polyester, polyimide, polycarbonate, etc.

なお、上記有機化合物は、単独で含まれていても、2種以上を含んでいてもよい。 The organic compounds may be contained alone or in combination of two or more.

有機化合物の含有形態としては、特に制限されず、アルミナと共有結合により連結されていてもよいし、アルミナを被覆していてもよい。 The form in which the organic compound is contained is not particularly limited, and the organic compound may be covalently bonded to the alumina or may coat the alumina.

有機化合物の含有率は、アルミナ粒子の質量に対して、20質量%以下であることが好ましく、10~0.01質量%であることがさらに好ましい。有機化合物の含有率が20質量%以下であると、アルミナ粒子由来の物性発現が容易にできることから好ましい。 The content of the organic compound is preferably 20% by mass or less, and more preferably 10 to 0.01% by mass, relative to the mass of the alumina particles. A content of the organic compound of 20% by mass or less is preferable because it makes it easier to express the physical properties derived from the alumina particles.

[圧壊強度]
アルミナ粒子は、圧縮・せん断等の機械分散により、カードハウス構造が壊れてしまうと本来の流動性を損なう為、圧壊強度はより高いことが好ましい。圧壊強度は、平板状アルミナの交差する位置、数、面積、平板状アルミナの厚みやアスペクト比等により異なる上、種々の用途において求められる圧壊強度は異なり、実用性の面において圧壊強度1MPa~100MPaであることが好ましく、20MPa~100MPaであることがより好ましく、50MPa~100MPaであることが更に好ましい。
アルミナ粒子の圧壊強度は、例えば株式会社ナノシーズ製 微小粒子圧壊力測定装置NS-A100型、あるいは、株式会社島津製作所製MCT-510等を用いて測定する事が可能である。圧壊時のピーク値とベースライン(何も力がかかっていない状況)との差を圧壊力F[N]とし、圧壊強度S[Pa]は次式より算出した10個の値の平均値とする。
[Crushing strength]
Alumina particles preferably have a higher crushing strength because their inherent fluidity is lost if the card house structure is destroyed by mechanical dispersion by compression, shear, etc. The crushing strength varies depending on the intersection position, number, area, thickness, aspect ratio, etc. of the tabular alumina, and the crushing strength required for various applications varies, and from the viewpoint of practicality, the crushing strength is preferably 1 MPa to 100 MPa, more preferably 20 MPa to 100 MPa, and even more preferably 50 MPa to 100 MPa.
The crushing strength of alumina particles can be measured using, for example, a microparticle crushing force measuring device NS-A100 manufactured by Nanoseeds Co., Ltd., or an MCT-510 manufactured by Shimadzu Corporation. The difference between the peak value at the time of crushing and the baseline (a state in which no force is applied) is defined as the crushing force F [N], and the crushing strength S [Pa] is defined as the average value of 10 values calculated by the following formula.

S=2.8F/(π・D
ただし、上記式中、Fは圧壊力[N]、Dは粒子径[m]である。
S=2.8F/(π・D 2 )
In the above formula, F is the crushing force [N] and D is the particle diameter [m].

尚、アルミナ粒子は、上述のように、3枚以上の平板状アルミナにより形成され、固着したカードハウス構造を有する。アルミナ粒子としては、珪素原子及び/又は無機珪素化合物を適度に含むものは、これらを含まないものに比べて、上記した圧壊強度は高いことを本発明者等は知見している。珪素原子及び/又は無機珪素化合物の含有量によっても、上記圧壊強度は異なり、それが適度に多くなる程、粒子の流動性及び圧壊強度は高く出来る。また、例えば、その製造方法として、特定の製造条件を採用することで上記圧壊強度を高めることも可能である。製造条件においても上記圧壊強度を任意に調整することが可能であり、一例を挙げると、焼成温度をより高くすることで、アルミナ粒子の圧壊強度をより高くすることが出来る。 As described above, the alumina particles are formed of three or more flat alumina sheets, and have a card house structure that is fixed together. The inventors have found that alumina particles that contain a moderate amount of silicon atoms and/or inorganic silicon compounds have a higher crushing strength than those that do not. The crushing strength varies depending on the content of silicon atoms and/or inorganic silicon compounds, and the more the content is appropriately high, the higher the fluidity and crushing strength of the particles can be. In addition, for example, the crushing strength can be increased by adopting specific manufacturing conditions as a manufacturing method. The crushing strength can also be adjusted arbitrarily depending on the manufacturing conditions. For example, the crushing strength of the alumina particles can be increased by increasing the firing temperature.

[粉体の流動性]
実施形態に係るアルミナ粒子の粉体は、それを構成するアルミナ自体が特有の構造であることや、好ましくは特定の平均粒子径を有していることにより、板状アルミナ粒子や双晶アルミナ粒子に比べ、粉体としての流動性に優れるが、より流動性を高める為に、一単位のカードハウス構造を成すアルミナ粒子は、当該粒子を構成する全ての平板状アルミナを包摂する様に囲んだ際の体積基準の最大の包囲面の形状が、球状または略球状である事が好ましい。また、必要ならば、更に、流動性向上の為に滑剤や微粒子シリカなどを任意に添着させても構わない。
[Powder fluidity]
The powder of alumina particles according to the embodiment has excellent flowability as a powder compared with plate-like alumina particles and twin crystal alumina particles, because the alumina itself constituting the powder has a unique structure and preferably has a specific average particle diameter, but in order to further improve the flowability, it is preferable that the shape of the maximum surrounding surface on a volume basis when the alumina particles forming a card house structure of one unit are surrounded so as to include all the plate-like alumina constituting the particle is spherical or approximately spherical. Furthermore, if necessary, a lubricant, fine silica particles, etc. may be added arbitrarily to further improve the flowability.

カードハウス構造のアルミナ粒子の粉体としての流動性は、例えば、JIS R9301-2-2による安息角測定等により求めることができる。安息角の値としては、フィーダーやホッパー等による機械搬送において、ホッパーブリッジやフィードネック、供給の不均一化、吐出量低下等の問題が起きにくいことから、50°以下が好ましい。より好ましくは40°以下である。 The fluidity of the powder of card-house structured alumina particles can be determined, for example, by measuring the angle of repose according to JIS R9301-2-2. The value of the angle of repose is preferably 50° or less, since problems such as hopper bridges, feed necks, uneven supply, and reduced discharge volume are unlikely to occur during mechanical transport using feeders, hoppers, etc. A value of 40° or less is more preferable.

アルミナ粒子は、3枚以上の平板状アルミナにより形成され、前記平板状アルミナが互いに固着したカードハウス構造を有し、平均粒子径が1~1000μmであってもよい。より好適には、前記アルミナ粒子の内部構造に、固着したカードハウス構造として、前記3枚以上の平板状アルミナが、2箇所以上の複数箇所で交差し集合したものであり、交差した互いの平板の面方向は無秩序に配置された状態にあるアルミナ粒子であることが好ましい。 The alumina particles may be formed of three or more flat alumina sheets, have a card-house structure in which the flat alumina sheets are bonded together, and have an average particle size of 1 to 1000 μm. More preferably, the alumina particles have an internal structure in which the three or more flat alumina sheets are intersected and assembled at two or more points as a bonded card-house structure, and the intersecting flat plates are arranged in a disorderly manner in the plane direction.

従来公知の双晶アルミナ粒子は、その形状からして、角が目立つ構造であり、実施形態に係るアルミナ粒子よりも転がり難い形状であることから、フィラー(充填剤)として、そもそも充分な流動性が得られない。また、仮に実施形態に係るアルミナ粒子と同一のカードハウス構造を有したアルミナ粒子であったとして、平均粒子径が適度に大きいほうが流動性に優れる。実施形態に係るアルミナ粒子は、カードハウス構造と、その好ましい平均粒子径の相乗効果により、特に優れた流動性を発揮する。 Conventionally known twin crystal alumina particles have a structure with noticeable corners due to their shape, and are less likely to roll than the alumina particles according to the embodiment, so they do not have sufficient fluidity as a filler. In addition, even if alumina particles had the same house-of-cards structure as the alumina particles according to the embodiment, a particle with a moderately large average particle size would have better fluidity. The alumina particles according to the embodiment exhibit particularly excellent fluidity due to the synergistic effect of the house-of-cards structure and the preferred average particle size.

[等電点のpH]
アルミナ粒子の等電点のpHは、例えば2~8の範囲であり、2.5~7の範囲であることが好ましく、3~6の範囲であることがより好ましい。等電点のpHが上記範囲内にあるアルミナ粒子は、静電反発力が高く、それ自体で上記した様な被分散媒体へ配合した際の分散安定性を高めることができ、更なる性能向上を意図したカップリング処理剤等の表面処理による改質がより容易となる。
[pH of isoelectric point]
The pH of the isoelectric point of the alumina particles is, for example, in the range of 2 to 8, preferably in the range of 2.5 to 7, and more preferably in the range of 3 to 6. Alumina particles having an isoelectric point within the above range have a high electrostatic repulsive force, and can enhance the dispersion stability when blended into the above-mentioned dispersion medium, and can be easily modified by surface treatment with a coupling treatment agent or the like for the purpose of further improving performance.

等電点のpHの値は、ゼータ電位測定をゼータ電位測定装置(マルバーン社製、ゼータサイザーナノZSP)にて、試料20mgと10mM KCl水溶液10mLを泡取り錬太郎(シンキー社製、ARE-310)にて攪拌・脱泡モードで3分間攪拌し、5分静置した上澄みを測定用試料とし、自動滴定装置により、試料に0.1N HClを加え、pH=2までの範囲でゼータ電位測定を行い(印加電圧100V、Monomodlモード)、電位ゼロとなる等電点のpHを評価することで得られる。 The pH value of the isoelectric point is obtained by measuring the zeta potential with a zeta potential measuring device (Malvern, Zetasizer Nano ZSP), stirring 20 mg of sample and 10 mL of 10 mM KCl aqueous solution for 3 minutes with a foam remover (Thinky, ARE-310) in stirring/defoaming mode, leaving the supernatant to stand for 5 minutes as the measurement sample, adding 0.1 N HCl to the sample with an automatic titrator, and measuring the zeta potential in the range up to pH = 2 (applied voltage 100 V, Monomodl mode), and evaluating the pH of the isoelectric point where the potential becomes zero.

[比表面積]
アルミナ粒子の粉体の比表面積は、通常50~0.001m/gの範囲であるが、好ましくは10m/g~0.01m/gの範囲、より好ましくは5.0m/g~1m/gの範囲である。上記の範囲にあると、カードハウス構造をなす平板状アルミナの数が適切であり、防蝕効果に優れ、スラリー化した際の粘度の著しい増大もなく加工性に優れる。
[Specific surface area]
The specific surface area of the alumina particle powder is usually in the range of 50 to 0.001 m 2 /g, preferably in the range of 10 m 2 /g to 0.01 m 2 /g, and more preferably in the range of 5.0 m 2 /g to 1 m 2 /g. When it is in the above range, the number of tabular alumina particles forming the card house structure is appropriate, and the corrosion prevention effect is excellent, and there is no significant increase in viscosity when made into a slurry, resulting in excellent processability.

なお、この比表面積は、JIS Z 8830:BET1点法(吸着ガス:窒素)等で測定することができる。 This specific surface area can be measured using JIS Z 8830: BET single point method (adsorption gas: nitrogen), etc.

[空隙率]
アルミナ粒子は、3枚以上の平板状アルミナにより形成され、前記平板状アルミナが互いに固着したカードハウス構造を有することにより、アルミナ粒子内に空隙をもち、空隙の割合が大きいと形状が均一となりやすく流動性も向上する傾向にあることから、当該空隙率は10体積%以上である事が好ましい。より好ましくは30体積%以上である。また、空隙の割合が大きいと、粉体として圧壊強度が低くなる為、空隙率は90体積%以下が好ましい。より好ましくは70体積%以下である。空隙率がこの範囲であると、かさ比重が適当であり、流動性を損なわず、かつハンドリング性も良好である。この空隙率は、JIS Z 8831などの、ガス吸着法や水銀圧入法等の測定により求めることができる。
[Porosity]
The alumina particles are formed of three or more flat alumina sheets, and have a card house structure in which the flat alumina sheets are fixed to each other, so that the alumina particles have voids. When the proportion of voids is large, the shape tends to be uniform and the fluidity tends to be improved, so the void ratio is preferably 10% by volume or more. More preferably, it is 30% by volume or more. In addition, when the proportion of voids is large, the crushing strength of the powder decreases, so the void ratio is preferably 90% by volume or less. More preferably, it is 70% by volume or less. When the void ratio is within this range, the bulk density is appropriate, the fluidity is not impaired, and the handleability is also good. This void ratio can be determined by measurements such as gas adsorption method and mercury porosimetry, such as JIS Z 8831.

簡便には、上記空隙率は、アルミナ粒子を、エポキシ化合物や(メタ)アクリルモノマー等の液状硬化性化合物と混合した後に硬化し、その後断面を切削・研磨後、SEM観察することにより空隙率を推測することができる。 The porosity can be estimated simply by mixing alumina particles with a liquid curable compound such as an epoxy compound or a (meth)acrylic monomer, curing the mixture, and then cutting and polishing the cross section, followed by observing the cross section with a SEM.

<アルミナ粒子の製造方法>
次に、実施形態に係るアルミナ粒子の製造方法の詳細を例示する。本実施形態に係るアルミナ粒子の製造方法は、以下に示すアルミナ粒子の製造方法に限定されない。
<Method of manufacturing alumina particles>
Next, the method for producing alumina particles according to the embodiment will be described in detail, but the method for producing alumina particles according to the embodiment is not limited to the method for producing alumina particles described below.

アルミナ粒子における、その平均粒子径、流動性、比表面積、機械強度、空隙率、平板状アルミナの厚みやアスペクト比等は、後に詳述する製造方法において、調整することができる。製造方法として、例えば、フラックス法を採用する場合には、フラックス剤であるモリブデン化合物(好ましくはさらにカリウム化合物)と、アルミニウム化合物種、アルミニウム化合物の平均粒子径、アルミニウム化合物の純度、珪素、珪素化合物及びゲルマニウム化合物から選ばれる少なくとも一種の形状制御剤の使用割合、その他形状制御剤の種類、その他形状制御剤との使用割合、珪素、珪素化合物及びゲルマニウム化合物から選ばれる少なくとも一種の形状制御剤とアルミニウム化合物との存在状態、その他形状制御剤とアルミニウム化合物との存在状態などにより調整することができる。 The average particle size, fluidity, specific surface area, mechanical strength, porosity, thickness and aspect ratio of the tabular alumina, etc., of the alumina particles can be adjusted in the manufacturing method described in detail later. For example, when a flux method is adopted as the manufacturing method, the average particle size of the aluminum compound, the purity of the aluminum compound, the proportion of at least one shape control agent selected from silicon, silicon compounds and germanium compounds, the type of other shape control agent, the proportion of other shape control agents, the state of existence of at least one shape control agent selected from silicon, silicon compounds and germanium compounds and the aluminum compound, the state of existence of other shape control agents and the aluminum compound, etc.

アルミナ粒子は、カードハウス構造を有することができさえすれば、どの様な製造方法に基づいて得たものであっても良い。しかしながら、既存構造のアルミナを用いて、後処理にて、カードハウス構造という特異構造を有するアルミナを得ることは、製造工程が多段となり生産性が劣るので好ましくない。例えば、既存のアルミナの原料から、構造として選択的にカードハウス構造を形成することができ、かつ、モリブデンを容易にそこに含有させることができ、更にはカリウム、珪素、ゲルマニウム等を容易にそこに含有させることができる、一挙にそれらが満たされるアルミナ粒子の製造方法を採用することが、生産性の観点からも好ましい。 Alumina particles may be obtained based on any manufacturing method as long as they have a house of cards structure. However, using alumina with an existing structure and obtaining alumina with a unique structure such as a house of cards structure through post-treatment is not preferable because it requires multiple manufacturing steps and reduces productivity. For example, it is preferable from the viewpoint of productivity to adopt a manufacturing method for alumina particles that can selectively form a house of cards structure from existing alumina raw materials, can easily contain molybdenum, and can also easily contain potassium, silicon, germanium, etc., and can satisfy all of these requirements at once.

即ちアルミナ粒子を得るに当たっては、より流動性や分散性に優れ、生産性に優れる点で、モリブデン化合物と、珪素、珪素化合物及びゲルマニウム化合物から選ばれる少なくとも一種の形状制御剤と、必要に応じてその他形状制御剤との存在下で、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。
また、製造されるアルミナ粒子のほぼ全てを、カードハウス構造を有するものとでき、より生産性に優れる点で、モリブデン化合物及びカリウム化合物と、珪素、珪素化合物及びゲルマニウム化合物から選ばれる少なくとも一種の形状制御剤と、必要に応じてその他形状制御剤との存在下で、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。
That is, in obtaining alumina particles, it is preferable to obtain them by calcining an aluminum compound in the presence of a molybdenum compound, at least one shape control agent selected from silicon, a silicon compound, and a germanium compound, and, if necessary, other shape control agents, in terms of superior fluidity, dispersibility, and productivity.
In addition, since almost all of the alumina particles produced can have a card house structure and thus have superior productivity, it is preferable to obtain the alumina particles by calcining an aluminum compound in the presence of a molybdenum compound, a potassium compound, at least one shape control agent selected from silicon, a silicon compound and a germanium compound, and, if necessary, other shape control agents.

より詳細には、アルミナ粒子の好ましい製造方法は、モリブデン化合物と、珪素、珪素化合物及びゲルマニウム化合物から選ばれる少なくとも一種の形状制御剤との存在下でアルミニウム化合物を焼成する工程(焼成工程)を含む。焼成工程は焼成対象の混合物を得る工程(混合工程)で得られた混合物を焼成する工程であってもよい。前記混合物は、さらにカリウム化合物を含むことが好ましい。前記混合物は、さらに後述の金属化合物を含むことが好ましい。金属化合物としては、イットリウム化合物が好ましい。 More specifically, a preferred method for producing alumina particles includes a step of calcining an aluminum compound in the presence of a molybdenum compound and at least one shape control agent selected from silicon, a silicon compound, and a germanium compound (calcination step). The calcination step may be a step of calcining a mixture obtained in a step of obtaining a mixture to be calcined (mixing step). The mixture preferably further contains a potassium compound. The mixture preferably further contains a metal compound described below. The metal compound is preferably an yttrium compound.

モリブデン化合物や珪素化合物として有機化合物を用いた場合には、焼成によりその有機成分は焼失する。すなわち、アルミナ粒子は、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、モリブデンをアルミナ粒子内に取り込む事で、より容易に得られる。酸化モリブデンは昇華するが、これを回収して、再利用することもできる。以下、この製造方法をフラックス法という。このフラックス法については、後に詳記する。 When organic compounds are used as the molybdenum compound or silicon compound, the organic components are burned off by firing. In other words, alumina particles can be obtained more easily by incorporating molybdenum into the alumina particles when 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. The molybdenum oxide sublimes, but can be recovered and reused. Hereinafter, this manufacturing method is called the flux method. This flux method will be described in detail later.

形状制御剤は板状結晶成長に重要な役割を果たす。一般的に行なわれるモリブデン化合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。実施形態の製造方法では、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)の生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生長が速くなり、(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考えられる。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、中でもα結晶化率が90%以上の、モリブデンを含む平板状アルミナからなる、アルミナ粒子をより容易に形成できる。 The shape control agent plays an important role in the growth of plate-like crystals. In the commonly used flux method using a molybdenum compound, molybdenum oxide reacts with an aluminum compound to form aluminum molybdate, and then the change in chemical potential during the decomposition of this aluminum molybdate serves as the driving force for crystallization, forming hexagonal bipyramidal polyhedral particles with well-developed idiomorphic faces (113). In the manufacturing method of the embodiment, the shape control agent is localized near the particle surface during the α-alumina growth process, significantly inhibiting the growth of the idiomorphic faces (113), resulting in relatively fast growth of the crystal orientation in the face direction, and the (001) or (006) face growing, which is believed to form a plate-like shape. By using a molybdenum compound as a flux agent, it is possible to more easily form alumina particles made of tabular alumina containing molybdenum, with a high α-crystallization rate, particularly an α-crystallization rate of 90% or more.

なお、上記メカニズムはあくまで推測のものであり、上記メカニズムと異なるメカニズムによって本発明の効果が得られる場合であっても本発明の技術的範囲に含まれる。 The above mechanism is merely speculative, and even if the effects of the present invention are achieved through a mechanism different from the above mechanism, it is still within the technical scope of the present invention.

前記アルミナ粒子は、モリブデン化合物を活用することにより、アルミナは高いα結晶率を有し、自形を持つことから、マトリックスに対する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。 The alumina particles utilize a molybdenum compound, which gives the alumina a high alpha crystal rate and an idiomorphic shape, allowing for excellent dispersibility in the matrix, mechanical strength, and high thermal conductivity.

また、上記製造方法で得たアルミナ粒子は、粒子にモリブデンを含むことから、通常のアルミナに比べてゼータ電位の等電点が酸性側にシフトしているため、分散性に優れる。また、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。 In addition, the alumina particles obtained by the above manufacturing method have excellent dispersibility because the particles contain molybdenum, and therefore the isoelectric point of the zeta potential is shifted to the acidic side compared to normal alumina. Furthermore, by utilizing the properties of the molybdenum contained in the alumina particles, it may be possible to apply them to applications such as oxidation reaction catalysts and optical materials.

[フラックス法によるアルミナ粒子の製造方法]
アルミナ粒子の製造方法は、特に制限されないが、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化合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 alumina particles using the flux method]
The method for producing the alumina particles is not particularly limited, but 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 a molybdenum compound can be preferably applied.

より詳細には、アルミナ粒子の好ましい製造方法は、モリブデン化合物と、珪素、珪素化合物及びゲルマニウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種の形状制御剤と、必要に応じその他形状制御剤との存在下で、アルミニウム化合物を焼成する工程を含む。 More specifically, a preferred method for producing alumina particles includes a step of calcining an aluminum compound in the presence of a molybdenum compound, at least one shape control agent selected from the group consisting of silicon, silicon compounds, and germanium compounds, and, if necessary, other shape control agents.

本発明者らは、フラックス法において、モリブデン化合物をフラックス剤として用い、形状制御剤を併用して、これらをアルミニウム化合物と混合して焼成する製造方法を採用する際には、原料アルミニウム化合物の大きさ、モリブデン化合物の使用量、(カリウム化合物をフラックス剤として用いる場合にはさらにカリウム化合物の使用量)、形状制御剤の使用量が、アルミナ粒子を選択的に生成できる重要因子であることを、新たに見出した。 The present inventors have newly discovered that when using a flux method in which a molybdenum compound is used as a fluxing agent in combination with a shape control agent, and these are mixed with an aluminum compound and fired, the size of the raw aluminum compound, the amount of molybdenum compound used (and the amount of potassium compound used when a potassium compound is used as a fluxing agent), and the amount of shape control agent used are important factors for selectively producing alumina particles.

フラックス法においては、モリブデン化合物及びカリウム化合物をフラックス剤として用いることも好ましい。
なお、フラックス剤としての、モリブデンとカリウムとを含有する化合物は、例えば、より安価かつ入手が容易な、モリブデン化合物及びカリウム化合物を原料として焼成の過程で生じさせることができる。ここでは、モリブデン化合物及びカリウム化合物をフラックス剤として用いる場合、モリブデンとカリウムとを含有する化合物をフラックス剤として用いる場合、の両者を合わせて、モリブデン化合物及びカリウム化合物をフラックス剤として用いる場合を例に説明する。
In the flux method, it is also preferable to use a molybdenum compound and a potassium compound as fluxing agents.
The compound containing molybdenum and potassium as a fluxing agent can be produced, for example, in the firing process using a molybdenum compound and a potassium compound, which are cheaper and easier to obtain, as raw materials. Here, the case where a molybdenum compound and a potassium compound are used as fluxing agents will be described as an example, combining the case where a molybdenum compound and a potassium compound are used as fluxing agents and the case where a compound containing molybdenum and potassium is used as fluxing agents.

モリブデン化合物を必須のフラックス剤として用い、形状制御剤を併用して、これらをアルミニウム化合物と混合して焼成するアルミナ粒子の製造方法において、三酸化モリブデンの様なモリブデン化合物のみを用いる場合に比べて、モリブデン化合物及びカリウム化合物をフラックス剤として用いる場合、または、モリブデンとカリウムとを含有する化合物をフラックス剤として用いる場合は、焼成工程が、気化し難いモリブデンとカリウムとを含有する化合物の存在下で行われることで、フラックス剤が系外に放出されずに焼成作業環境の悪化が軽減されること、更には、冷却工程で生じたアルミナ粒子とフラックス剤粒子との混合物に含まれる、モリブデンとカリウムとを含有する化合物は水溶性が高いことが多いため、アルミナからモリブデンをより多くより容易に除去することが可能となる。
モリブデン化合物及びカリウム化合物をフラックス剤として用いること、または、モリブデンとカリウムとを含有する化合物をフラックス剤として用いること、及び上記冷却工程を含むことにより、強い解砕を必要とせずにカードハウス構造を有するアルミナ粒子を得ることができ、更にはカードハウス構造を有するアルミナ粒子の収率を非常に高くできる。このことは、かかる構成により、カードハウス構造を有するアルミナ粒子間をフラックス剤が占め、フラックス剤がいわばスペーサーのように働き、粒子同士の融着が防止されることと、フラックス剤を後処理工程において容易に除去可能であることによるものと考えられる。
粒子同士の融着を防止する観点からは、フラックス剤の使用量(酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、モリブデン化合物及びカリウム化合物の配合量)は、Mo換算で2質量%以上であることが好ましい。
In a method for producing alumina particles, in which a molybdenum compound is used as an essential fluxing agent and a shape control agent are used in combination, and these are mixed with an aluminum compound and fired, compared to a case in which only a molybdenum compound such as molybdenum trioxide is used, when a molybdenum compound and a potassium compound are used as fluxing agents, or when a compound containing molybdenum and potassium is used as a fluxing agent, the firing step is carried out in the presence of a compound containing molybdenum and potassium that is difficult to vaporize, so that the fluxing agent is not released outside the system and deterioration of the firing work environment is reduced, and further, since the compound containing molybdenum and potassium contained in the mixture of alumina particles and fluxing agent particles generated in the cooling step is often highly water-soluble, it becomes possible to remove more molybdenum from alumina more easily.
By using a molybdenum compound and a potassium compound as a fluxing agent, or by using a compound containing molybdenum and potassium as a fluxing agent, and by including the cooling step, it is possible to obtain alumina particles having a house-of-cards structure without the need for strong crushing, and furthermore, to very high yield of alumina particles having a house-of-cards structure. This is believed to be because, with such a configuration, the fluxing agent occupies the spaces between the alumina particles having a house-of-cards structure, so to speak, the fluxing agent acts as a spacer, preventing the particles from fusing together, and the fluxing agent can be easily removed in a post-treatment step.
From the viewpoint of preventing fusion between particles, the amount of the flux agent (the amount of the molybdenum compound and the potassium compound when the total amount of the raw materials converted into oxides is taken as 100 mass %) is preferably 2 mass % or more in terms of Mo2K2O7 .

[混合工程]
混合工程は、アルミニウム化合物、モリブデン化合物、形状制御剤等の原料を混合して混合物とする工程である。前記混合物は、さらにカリウム化合物を含んでもよい。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 raw materials such as an aluminum compound, a molybdenum compound, a shape control agent, etc. to obtain a mixture. The mixture may further contain a potassium compound. The contents of the mixture will be described below.

(アルミニウム化合物)
原料アルミニウム化合物は、上記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、水酸化アルミニウム及び/又は遷移アルミナが好ましい。
(Aluminum Compounds)
The raw aluminum compound is a raw material for the alumina particles, and is not particularly limited as long as it becomes alumina by 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, and aluminum hydroxide and/or transition alumina are preferred.

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、有機シラン化合物を用いて、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。有機化合物は、焼成により有機成分は焼失するので、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、カードハウス構造を有する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 be composed of only the aluminum compound, or may be a complex of the aluminum compound and an organic compound. For example, an organic/inorganic complex obtained by modifying an aluminum compound with an organic silane compound, an aluminum compound complex adsorbing a polymer, etc. can be suitably used. When using such complexes, the organic compound content is not particularly limited, since the organic components of the organic compound are burned off by firing. However, from the viewpoint of efficiently producing alumina particles having a house-of-cards structure, the content is preferably 60% by mass or less, and more preferably 30% by mass or less.

アルミニウム化合物の比表面積は特に限定されるものではない。フラックス剤の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。 The specific surface area of the aluminum compound is not particularly limited. Since the molybdenum compound in the fluxing agent acts more effectively, a larger specific surface area is preferable, but by adjusting the firing conditions and the amount of molybdenum compound used, any specific surface area can be used as a raw material.

アルミナ粒子の形状は、下で詳記するフラックス法によれば、原料のアルミニウム化合物の形状を反映する。球状、無定形、アスペクトのある構造体(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用いることができるが、粉体の流動性を向上させるという点において、球状のアルミニウム化合物を用いることが、得られるアルミナ粒子が球状により近くなる為好ましい。 According to the flux method described in detail below, the shape of the alumina particles reflects the shape of the raw material aluminum compound. Any shape, such as spheres, amorphous, aspected structures (wires, fibers, ribbons, tubes, etc.), or sheets, can be used, but in terms of improving the fluidity of the powder, it is preferable to use spherical aluminum compounds, as the resulting alumina particles will be closer to spherical.

また、アルミニウム化合物からのアルミナ粒子の製造方法では、アルミナ粒子の平均粒子径も、基本的には原料のアルミニウム化合物の粒子径を反映する。 In addition, in the method for producing alumina particles from an aluminum compound, the average particle size of the alumina particles also basically reflects the particle size of the raw aluminum compound.

下記するフラックス法によれば、焼成工程において、主に、原料アルミニウム化合物粒子内に平板状アルミナの結晶形成、および近接する3枚以上の平板状アルミナの交差が進行し、固着することで、カードハウス構造となると推測される。これより、得られるカードハウス構造を有するアルミナ粒子の平均粒子径は、主に原料アルミニウム粒子の平均粒子径を反映すると推測される。 According to the flux method described below, it is assumed that during the firing process, the formation of plate-like alumina crystals mainly occurs within the raw aluminum compound particles, and three or more adjacent plate-like alumina crystals cross and adhere to each other, resulting in a house-of-cards structure. It is assumed that the average particle size of the resulting alumina particles having a house-of-cards structure mainly reflects the average particle size of the raw aluminum particles.

従って、原料として、平均粒子径がより小さいアルミニウム化合物を用いた場合、平均粒子径がより小さいアルミナ粒子が得られ易くなり、平均粒子径がより大きいアルミニウム化合物を用いた場合、平均粒子径がより大きいアルミナ粒子が得られ易くなる。 Therefore, when an aluminum compound with a smaller average particle size is used as a raw material, alumina particles with a smaller average particle size are more likely to be obtained, and when an aluminum compound with a larger average particle size is used, alumina particles with a larger average particle size are more likely to be obtained.

アルミナ粒子は、平均粒子径が3μm以上1000μm以下であることが好ましいことから、前記範囲内で、生成させたい特定の平均粒子径のアルミナ粒子に相当する、それと同一ないし略同一の平均粒子径のアルミニウム化合物を用いるようにするのがよい。 Since the alumina particles preferably have an average particle size of 3 μm or more and 1000 μm or less, it is advisable to use an aluminum compound having an average particle size that is the same or nearly the same as the alumina particles of the specific average particle size that is desired to be generated, within the above range.

カードハウス構造を有するアルミナ粒子は、例えば、モリブデン化合物と、珪素、珪素化合物及びゲルマニウム化合物から選ばれる少なくとも一種の形状制御剤と、必要に応じその他形状制御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アルミナ粒子の製造方法にて、平板状アルミナを形成させ、その3枚以上の平板状アルミナを、形成と同時に複数箇所で互いの結晶面と接触させ、交差させ、固着させることにより得る事ができる。その固着により、カードハウス構造が、圧力等の外部応力によって容易には壊れない(解れない)、それが固定された状態が得られる。例えば、平板状アルミナが形成する際のフラックス条件等は、得られるカードハウス構造を有するアルミナ粒子の圧壊強度等に影響する。 Alumina particles having a house-of-cards structure can be obtained, for example, by forming tabular alumina in a method for producing alumina particles including a step of calcining an aluminum compound in the presence of a molybdenum compound, at least one shape control agent selected from silicon, silicon compounds, and germanium compounds, and, if necessary, other shape control agents, and by bringing three or more sheets of tabular alumina into contact with each other's crystal faces at multiple points at the same time as they are formed, intersecting and bonding them together. This bonding makes the house-of-cards structure not easily broken (unraveled) by external stress such as pressure, and provides a fixed state. For example, the flux conditions when the tabular alumina is formed affect the crushing strength of the resulting alumina particles having a house-of-cards structure.

モリブデン化合物の量がより少ないほど、アルミニウム化合物粒子内に3枚以上の平板状アルミナの固着が早くなり、また頻度も高くなるため、圧壊強度の高い強固なカードハウス構造を得ることができる。 The smaller the amount of molybdenum compound, the faster and more frequently three or more flat alumina plates will adhere to an aluminum compound particle, resulting in a strong house-of-cards structure with high crushing strength.

フラックス法に着眼した本発明者等の知見によれば、具体的には例えば、1)原料のアルミニウム化合物として、平均粒子径が2μm以上、中でも4μm以上の、得たいアルミナ粒子の粒子径に対応したアルミニウム化合物を用いて、かつ2)フラックス剤としてのモリブデン化合物の量を、アルミニウム化合物のアルミニウム金属1モルに対して、モリブデン化合物のモリブデン金属として0.005~0.236モルとし、かつ3)形状制御剤としての珪素化合物の量を、アルミニウム化合物のアルミニウム金属1モルに対して、珪素化合物の珪素金属として0.003~0.09モルとした場合、より流動性の高く、より圧壊強度の高いカードハウス構造を有するアルミナ粒子が得られるため好ましい。 According to the findings of the present inventors focusing on the flux method, specifically, for example, when 1) an aluminum compound having an average particle size of 2 μm or more, particularly 4 μm or more, that corresponds to the particle size of the alumina particles to be obtained is used as the raw aluminum compound, 2) the amount of the molybdenum compound as the fluxing agent is 0.005 to 0.236 moles of molybdenum metal in the molybdenum compound per mole of aluminum metal in the aluminum compound, and 3) the amount of the silicon compound as the shape control agent is 0.003 to 0.09 moles of silicon metal in the silicon compound per mole of aluminum metal in the aluminum compound, it is preferable because alumina particles having a card-house structure with higher fluidity and higher crushing strength can be obtained.

フラックス法においては、モリブデン化合物及びカリウム化合物をフラックス剤として用い、形状制御剤として珪素又は珪素化合物を併用して、これらをアルミニウム化合物と混合して焼成するアルミナ粒子の製造方法において、1)特定の平均粒子径の原料アルミニウム化合物を用いて、2)モリブデン化合物及びカリウム化合物の使用量を特定範囲に制限し、かつ、3)珪素又は珪素化合物の使用量を特定範囲に制限することで、特定の平均粒子径の範囲にある、3枚以上の平板状アルミナにより形成され、前記平板状アルミナが互いに固着したカードハウス構造を有することを特徴とするアルミナ粒子を選択的に生成できるので好ましい。 In the flux method, a molybdenum compound and a potassium compound are used as fluxing agents, and silicon or a silicon compound is used in combination as a shape control agent. These are mixed with an aluminum compound and then fired. This is preferable because it allows selective production of alumina particles that are formed of three or more alumina plates within a specific average particle size range and have a card house structure in which the alumina plates are bonded together, by 1) using a raw aluminum compound with a specific average particle size, 2) limiting the amount of molybdenum compound and potassium compound used to a specific range, and 3) limiting the amount of silicon or a silicon compound used to a specific range.

また、カードハウス構造を有するアルミナ粒子は、後述する解砕工程、分級工程により平均粒子径や形状を任意に調整することが可能である。 In addition, the average particle size and shape of the alumina particles having a house-of-cards structure can be adjusted as desired through the crushing and classification processes described below.

(モリブデン化合物)
モリブデン化合物は、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。モリブデン化合物としては、特に制限されないが、酸化モリブデン、モリブデン金属が酸素との結合からなる酸根アニオン(MoO n-)を含有する化合物が挙げられる。
(Molybdenum Compounds)
As described below, the molybdenum compound functions as a fluxing agent in the growth of α-crystals of alumina. The molybdenum compound is not particularly limited, but examples thereof include molybdenum oxide and compounds containing an acid radical anion (MoO x n− ) formed by bonding molybdenum metal with oxygen.

前記酸根アニオン(MoO n-)を含有する化合物としては、特に制限されないが、モリブデン酸、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム、モリブデン酸リチウム、HPMo1240、HSiMo1240、NHMo12、二硫化モリブデン等が挙げられる。 The compound containing the acid radical anion (MoO x n− ) is not particularly limited, but examples thereof include molybdic acid, sodium molybdate, potassium molybdate, lithium molybdate, H 3 PMo 12 O 40 , H 3 SiMo 12 O 40 , NH 4 Mo 7 O 12 , and molybdenum disulfide.

モリブデン化合物にナトリウムまたはシリコンを含むことも可能であり、その場合、該ナトリウムまたはシリコンを含むモリブデン化合物がフラックス剤と形状制御剤と両方の役割を果たす。 The molybdenum compound may also contain sodium or silicon, in which case the molybdenum compound containing sodium or silicon acts as both a flux agent and a shape control agent.

上述のモリブデン化合物のうち、コストの観点から、酸化モリブデンを用いることが好ましい。また、上述のモリブデン化合物は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Of the above molybdenum compounds, it is preferable to use molybdenum oxide from the viewpoint of cost. The above molybdenum compounds may be used alone or in combination of two or more kinds.

また、モリブデン酸カリウム(KMo3n+1、n=1~3)は、カリウムを含むため、後述するカリウム化合物としての機能も有しうる。実施形態の製造方法において、モリブデン酸カリウムをフラックス剤として用いることは、モリブデン化合物及びカリウム化合物をフラックス剤として用いることと同義である。 In addition, potassium molybdate (K 2 Mon O 3n+1 , n=1 to 3) contains potassium and can therefore function as a potassium compound, which will be described later. In the manufacturing method of the embodiment, the use of potassium molybdate as a fluxing agent is synonymous with the use of a molybdenum compound and a potassium compound as fluxing agents.

モリブデン化合物の使用量は、特に制限されないが、アルミニウム化合物のアルミニウム金属1モルに対して、モリブデン化合物のモリブデン金属として0.005~0.236モルであることが好ましく、0.007~0.09モルであることがより好ましく、0.01~0.04モルであることが更に好ましい。モリブデン化合物の使用量が上記範囲にあると、高アスペクト比と優れた分散性を有する平板状アルミナからなるカードハウス構造のアルミナ粒子が得られやすいことから好ましい。また、フラックス法を採用した際に、フラックス剤としてモリブデン化合物を用いた場合には、アルミナ粒子に、モリブデンを含むことから、それを証左に、未知のアルミナ粒子がどの様な製造方法で製造されたかを特定できる。 The amount of the molybdenum compound used is not particularly limited, but is preferably 0.005 to 0.236 moles of molybdenum metal in the molybdenum compound per mole of aluminum metal in the aluminum compound, more preferably 0.007 to 0.09 moles, and even more preferably 0.01 to 0.04 moles. When the amount of the molybdenum compound used is within the above range, it is preferable because alumina particles having a house-of-cards structure made of tabular alumina with a high aspect ratio and excellent dispersibility are easily obtained. In addition, when a molybdenum compound is used as a fluxing agent when the flux method is employed, the alumina particles contain molybdenum, and this evidence can be used to identify the manufacturing method by which the unknown alumina particles were manufactured.

モリブデン化合物及びカリウム化合物をフラックス剤として用いる場合、モリブデン化合物の使用量は、特に制限されないが、アルミニウム化合物のアルミニウム元素に対するモリブデン化合物のモリブデン元素のモル比(モリブデン元素/アルミニウム元素)は、0.01~3.0であることが好ましく、0.1~1.0であることがより好ましく、生産性良く、結晶成長を好適に進行させるために0.30~0.70であることがさらに好ましい。モリブデン化合物の使用量が上記範囲にあると、高アスペクト比と優れた分散性を有する平板状アルミナからなるカードハウス構造のアルミナ粒子が得られやすいことから好ましい。 When a molybdenum compound and a potassium compound are used as fluxing agents, the amount of the molybdenum compound used is not particularly limited, but the molar ratio of the molybdenum element of the molybdenum compound to the aluminum element of the aluminum compound (molybdenum element/aluminum element) is preferably 0.01 to 3.0, more preferably 0.1 to 1.0, and even more preferably 0.30 to 0.70 for good productivity and favorable crystal growth. When the amount of the molybdenum compound used is within the above range, it is preferable because alumina particles having a house-of-cards structure made of tabular alumina with a high aspect ratio and excellent dispersibility are easily obtained.

(カリウム化合物)
モリブデン化合物及びカリウム化合物をフラックス剤として用いる場合、カリウム化合物としては、特に制限されないが、塩化カリウム、亜塩素酸カリウム、塩素酸カリウム、硫酸カリウム、硫酸水素カリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸水素カリウム、硝酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、酢酸カリウム、酸化カリウム、臭化カリウム、臭素酸カリウム、水酸化カリウム、珪酸カリウム、燐酸カリウム、燐酸水素カリウム、硫化カリウム、硫化水素カリウム、モリブデン酸カリウム、タングステン酸カリウム等が挙げられる。この際、前記カリウム化合物は、モリブデン化合物の場合と同様に、異性体を含む。これらのうち、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、酸化カリウム、水酸化カリウム、塩化カリウム、硫酸カリウム、又はモリブデン酸カリウムを用いることが好ましく、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、塩化カリウム、硫酸カリウム、又はモリブデン酸カリウムを用いることがより好ましい。
(Potassium compounds)
When a molybdenum compound and a potassium compound are used as a fluxing agent, the potassium compound is not particularly limited, but includes potassium chloride, potassium chlorite, potassium chlorate, potassium sulfate, potassium hydrogen sulfate, potassium sulfite, potassium hydrogen sulfite, potassium nitrate, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium acetate, potassium oxide, potassium bromide, potassium bromate, potassium hydroxide, potassium silicate, potassium phosphate, potassium hydrogen phosphate, potassium sulfide, potassium hydrogen sulfide, potassium molybdate, potassium tungstate, etc. In this case, the potassium compound includes isomers, as in the case of the molybdenum compound. Among these, it is preferable to use potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium oxide, potassium hydroxide, potassium chloride, potassium sulfate, or potassium molybdate, and it is more preferable to use potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium chloride, potassium sulfate, or potassium molybdate.

なお、上述のカリウム化合物は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The above potassium compounds may be used alone or in combination of two or more.

また、上記と同様に、モリブデン酸カリウムは、モリブデンを含むため、上述のモリブデン化合物としての機能も有しうる。実施形態の製造方法において、モリブデン酸カリウムをフラックス剤として用いることは、モリブデン化合物及びカリウム化合物をフラックス剤として用いることと同義である。 As described above, potassium molybdate contains molybdenum and can therefore function as the molybdenum compound described above. In the manufacturing method of the embodiment, the use of potassium molybdate as a fluxing agent is synonymous with the use of a molybdenum compound and a potassium compound as fluxing agents.

原料仕込み時に用いる又は焼成に当たって昇温過程の反応で生じるカリウム化合物として、水溶性のカリウム化合物、例えばモリブデン酸カリウムは、焼成温度域でも気化することなく、焼成後に洗浄で、容易に回収できるため、モリブデン化合物が焼成炉外へ放出される量も低減され、生産コストとしても大幅に低減することができる。 As potassium compounds used when raw materials are charged or generated in a reaction during the heating process during calcination, water-soluble potassium compounds such as potassium molybdate do not vaporize even at the calcination temperature range and can be easily recovered by washing after calcination, which reduces the amount of molybdenum compounds released outside the calcination furnace and allows for a significant reduction in production costs.

モリブデン化合物及びカリウム化合物をフラックス剤として用いる場合、カリウム化合物のカリウム元素に対するモリブデン化合物のモリブデン元素のモル比(モリブデン元素/カリウム元素)は、5以下であることが好ましく、0.01~3であることがより好ましく、0.5~1.5であることが、生産コストをより低減することができるため、さらに好ましい。前記モル比(モリブデン元素/カリウム元素)が上記範囲内にあると、好ましい粒子サイズのアルミナ粒子が得られる。 When a molybdenum compound and a potassium compound are used as fluxing agents, the molar ratio of the molybdenum element of the molybdenum compound to the potassium element of the potassium compound (molybdenum element/potassium element) is preferably 5 or less, more preferably 0.01 to 3, and even more preferably 0.5 to 1.5, since this further reduces production costs. When the molar ratio (molybdenum element/potassium element) is within the above range, alumina particles of a preferred particle size can be obtained.

(珪素又は珪素化合物)
アルミナ粒子の製造方法においては、珪素又は珪素化合物を形状制御剤として用いると、結果的に得られるアルミナ粒子の流動性等がより良好となる点で好ましい。珪素又は珪素化合物は、モリブデン化合物の存在下でアルミナ化合物を焼成する事による、アルミナの平板状結晶成長に重要な役割を果たす。
(Silicon or silicon compounds)
In the method for producing alumina particles, it is preferable to use silicon or a silicon compound as a shape control agent, since the resulting alumina particles have better fluidity, etc. Silicon or a silicon compound plays an important role in the growth of tabular crystals of alumina by firing an alumina compound in the presence of a molybdenum compound.

珪素化合物の珪素はアルミナのα結晶の[113]面に選択的に吸着し、フラックス剤である酸化モリブデンの[113]面への選択的な吸着を抑制することで、(001)面又は(006)面の発達した熱力学的に最も安定的な稠密六方格子の結晶構造を有する平板状形態を形成することができる。これより珪素の量が大きくなる程、(001)面又は(006)面の結晶形成を助長すると推測され、厚みが薄い平板状アルミナが得られる。 The silicon in the silicon compound selectively adsorbs to the [113] plane of the alumina α crystal, suppressing the selective adsorption of the fluxing agent molybdenum oxide to the [113] plane, forming a plate-like shape with a well-developed (001) or (006) plane and a close-packed hexagonal lattice crystal structure that is the most thermodynamically stable. It is presumed that the greater the amount of silicon, the more favorable the formation of crystals in the (001) or (006) plane will be, resulting in a thinner plate-like alumina.

また、珪素は、アルミナのα結晶の[113]面に選択的に吸着し得る十分な量が存在することで、酸化モリブデンの[113]面への選択的な吸着を抑制し、(001)面又は(006)面の発達した熱力学的に最も安定的な稠密六方格子の結晶構造を有する平板状形態を形成することができる。これより珪素の量が大きくなる程、互いの平板状アルミナの交差箇所も、他の箇所と同様に熱力学的に最も安定的な稠密六方格子の結晶構造を有し、強固な固着となり得ると推測される。すなわち、珪素量が適度に多くなる程、得られるカードハウス構造を有するアルミナ粒子の圧壊強度は向上する。 In addition, silicon, when present in a sufficient amount to selectively adsorb to the [113] plane of the alumina α crystal, can suppress selective adsorption of molybdenum oxide to the [113] plane, forming a plate-like shape with a developed (001) or (006) plane and a thermodynamically most stable close-packed hexagonal lattice crystal structure. It is presumed that the greater the amount of silicon, the more likely it is that the intersections between the plate-like alumina will have the thermodynamically most stable close-packed hexagonal lattice crystal structure, as with other points, and can be firmly fixed. In other words, the more appropriately the amount of silicon is increased, the greater the crushing strength of the resulting alumina particles with a house-of-cards structure will be.

珪素又は珪素化合物の種類は特に制限されず、珪素原子のみならず珪素化合物であれば公知のものが使用されうる。これらの具体例としては、金属シリコン(珪素原子)、有機シラン化合物、シリコーン樹脂、シリカ(SiO)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、有機シラン化合物、シリコーン樹脂、シリカ微粒子を用いることが好ましい。なお、上記したものは、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The type of silicon or silicon compound is not particularly limited, and any known silicon compound can be used as long as it is not only silicon atom.Specific examples of these include metal silicon (silicon atom), organic silane compounds, silicone resins, silica (SiO 2 ) fine particles, artificially synthesized silicon compounds such as silica gel, mesoporous silica, SiC, and mullite; natural silicon compounds such as biosilica.Among these, it is preferable to use organic silane compounds, silicone resins, and silica fine particles from the viewpoint of forming a more uniform composite or mixture with aluminum compounds.The above-mentioned may be used alone or in combination of two or more kinds.

この珪素化合物が有機珪素化合物の場合は、焼成することで有機成分が焼失し、珪素原子または無機珪素化合物となって、アルミナ粒子に含有されることになる。珪素化合物が無機珪素化合物の場合は、焼成することで、珪素原子または焼成時の高温で分解しない無機珪素化合物はそのままで、平板状アルミナの表面に局在的に含有されることになる。上記の観点から、同一分子量ならばより少量で珪素原子の含有率を高められる、珪素原子及び/又は無機珪素化合物を用いることが好ましい。 If the silicon compound is an organic silicon compound, the organic components are burned off by firing, becoming silicon atoms or inorganic silicon compounds, which are then contained in the alumina particles. If the silicon compound is an inorganic silicon compound, the silicon atoms or inorganic silicon compounds that do not decompose at the high temperatures of firing are left as they are and are contained locally on the surface of the tabular alumina by firing. From the above viewpoint, it is preferable to use silicon atoms and/or inorganic silicon compounds, which can increase the silicon atom content with a smaller amount at the same molecular weight.

珪素又は珪素化合物の形状は、特に制限されず、例えば、球状、無定形、アスペクトのある構造体(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 the silicon or silicon compound is not particularly limited, and for example, spherical, amorphous, aspected structures (wires, fibers, ribbons, tubes, etc.), sheets, etc. can be suitably used.

珪素又は珪素化合物の使用量は特に制限されないが、アルミナのα結晶の[113]面に選択的に吸着し得る十分な量を用いるようにすることが好ましく、原料とするアルミニウム化合物のアルミニウム金属1モルに対して、珪素化合物の珪素金属として0.003~0.09モルであることが好ましく、0.005~0.04モルであることがより好ましく、0.007~0.03モルが更に好ましい。
モリブデン化合物及びカリウム化合物をフラックス剤として用いる場合、アルミニウム化合物に対する珪素化合物の添加率は、0.01~10質量%であることが好ましく、0.03~7質量%であることがより好ましく、0.03~3質量%であることがさらに好ましい。
珪素化合物の使用量が上記範囲にあると、平板状アルミナのアスペクト比が高く、優れた分散性を有するアルミナ粒子が得られやすいことから好ましい。珪素化合物の量が不十分であると、フラックス剤である酸化モリブデンの[113]面への吸着が十分に抑制できないことが多く、平板状アルミナのアスペクト比が小さく、かつ不均一な平板状アルミナとなる傾向がある。更に、珪素化合物の量が不十分であると、生成するアルミナ粒子が、カードハウス構造でない、多面体状のアルミナとなりやすくなるので好ましくない。また珪素化合物の量が多過ぎると、余剰な珪素が単独で酸化物となる他、3Al・2SiOの様なアルミナ以外の異種結晶を含むこととなるので、好ましくない。
The amount of silicon or the silicon compound used is not particularly limited, but it is preferable to use a sufficient amount that can be selectively adsorbed onto the [113] face of the α-crystal of alumina, and the amount of silicon metal in the silicon compound is preferably 0.003 to 0.09 mol, more preferably 0.005 to 0.04 mol, and even more preferably 0.007 to 0.03 mol, per mol of aluminum metal in the aluminum compound used as the raw material.
When a molybdenum compound and a potassium compound are used as a fluxing agent, the addition ratio of the silicon compound to the aluminum compound is preferably 0.01 to 10 mass%, more preferably 0.03 to 7 mass%, and even more preferably 0.03 to 3 mass%.
When the amount of silicon compound is within the above range, the aspect ratio of the tabular alumina is high, and it is preferable that the alumina particles have excellent dispersibility. When the amount of silicon compound is insufficient, the adsorption of the molybdenum oxide, which is the fluxing agent, to the [113] face is often not sufficiently suppressed, and the aspect ratio of the tabular alumina tends to be small and the tabular alumina tends to be non-uniform. Furthermore, when the amount of silicon compound is insufficient, the alumina particles produced tend to be polyhedral alumina, not a house of cards structure, which is not preferable. Also, when the amount of silicon compound is too large, the excess silicon becomes an oxide by itself, and other crystals other than alumina such as 3Al 2 O 3.2SiO 2 are included, which is not preferable.

また、珪素又は珪素化合物は、上記した通り、アルミニウム化合物に任意に添加しても良いが、アルミニウム化合物中に不純物として含まれていても良い。 As described above, silicon or a silicon compound may be added to the aluminum compound as desired, but may also be contained in the aluminum compound as an impurity.

上記製造方法において、珪素又は珪素化合物の添加方法に特に制限はなく、粉体として直接添加混合するドライブレンド方式や、混合機を用いた混合、または予め溶媒やモノマー等に分散させ添加する方式を用いても良い。 In the above manufacturing method, there is no particular restriction on the method of adding silicon or silicon compounds, and it is possible to use a dry blend method in which silicon or silicon compounds are directly added and mixed as powder, mixing using a mixer, or a method in which silicon or silicon compounds are dispersed in a solvent or monomer beforehand and then added.

モリブデン化合物および珪素化合物の存在下で、アルミニウム化合物を焼成する工程を経る事で、珪素原子及び/又は無機珪素化合物が平板状アルミナの表面及びその近傍に偏在した、カードハウス構造を有するアルミナ粒子を容易に得ることができる。本発明者らの知見では、仕込み時における珪素化合物の使用は、カードハウス構造を容易に得るための重要な要素、一方、焼成により生成したアルミナ粒子の表面及びその近傍に偏在した珪素原子及び/又は無機珪素化合物の存在は、元来、活性点に乏しいアルミナの表面状態に大きな変化をもたらし、それ自体で優れたアルミナの特性を最大限に引き出すだけでなく、更にその活性点を起点とした、反応による表面処理剤との一体化でのより優れた表面状態付与が可能となるといった重要な要素、となる。 By undergoing a process of calcining an aluminum compound in the presence of a molybdenum compound and a silicon compound, alumina particles having a house-of-cards structure in which silicon atoms and/or inorganic silicon compounds are unevenly distributed on the surface of the tabular alumina and in its vicinity can be easily obtained. According to the findings of the present inventors, the use of a silicon compound during preparation is an important factor for easily obtaining a house-of-cards structure, while the presence of silicon atoms and/or inorganic silicon compounds unevenly distributed on the surface of the alumina particles produced by calcination and in its vicinity brings about a significant change in the surface condition of alumina, which originally has few active sites, and is an important factor that not only maximizes the excellent properties of alumina itself, but also makes it possible to impart an even better surface condition by integrating with a surface treatment agent through a reaction starting from the active sites.

(ゲルマニウム化合物)
珪素又は珪素化合物と併用して、又は珪素又は珪素化合物に代えて、形状制御剤としてゲルマニウム化合物を用いてもよい。ゲルマニウム化合物は、モリブデン化合物の存在下でアルミナ化合物を焼成する事による、アルミナの平板状結晶成長に重要な役割を果たす。
(Germanium compounds)
A germanium compound may be used as a shape control agent in combination with silicon or a silicon compound, or in place of silicon or a silicon compound. The germanium compound plays an important role in the growth of tabular crystals of alumina by firing an alumina compound in the presence of a molybdenum compound.

形状制御剤として用いる原料ゲルマニウム化合物としては、特に制限されず、公知のものが使用されうる。原料ゲルマニウム化合物の具体例としては、ゲルマニウム金属、二酸化ゲルマニウム、一酸化ゲルマニウム、四塩化ゲルマニウム、Ge-C結合を有する有機ゲルマニウム化合物等が挙げられる。なお、原料ゲルマニウム化合物は、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。 The raw germanium compound used as the shape control agent is not particularly limited, and known compounds can be used. Specific examples of raw germanium compounds include germanium metal, germanium dioxide, germanium monoxide, germanium tetrachloride, and organic germanium compounds having a Ge-C bond. The raw germanium compounds may be used alone or in combination of two or more kinds. They may also be used in combination with other shape control agents as long as the effect of the present invention is not impaired.

原料ゲルマニウム化合物の形状は、特に制限されず、例えば、球状、無定形、アスペクトのある構造体(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 the raw germanium compound is not particularly limited, and for example, spherical, amorphous, aspected structures (wires, fibers, ribbons, tubes, etc.), sheets, etc. can be suitably used.

ゲルマニウム化合物の使用量は特に制限されないが、原料とするアルミニウム化合物のアルミニウム金属1モルに対して、ゲルマニウム化合物のゲルマニウム金属として0.002~0.09モルであることが好ましく、0.004~0.04モルであることがより好ましく、0.005~0.03モルが更に好ましい。 The amount of germanium compound used is not particularly limited, but it is preferable that the amount of germanium metal in the germanium compound is 0.002 to 0.09 mol per 1 mol of aluminum metal in the aluminum compound used as the raw material, more preferably 0.004 to 0.04 mol, and even more preferably 0.005 to 0.03 mol.

(その他の形状制御剤)
アルミナ粒子において、珪素、珪素化合物及びゲルマニウム化合物から選ばれる少なくとも一種の形状制御剤による平板状アルミナの形成を阻害しない限りにおいて、必要に応じ、流動性や分散性、機械強度、および平均粒子径や平板状アルミナのアスペクト比等を調整する為に、上記以外のその他の形状制御剤を用いても良い。その他の形状制御剤はこれらと同様に、モリブデン化合物の存在下でアルミナ化合物を焼成する事による、アルミナの板状結晶成長に寄与する。
(Other shape control agents)
In the alumina particles, other shape control agents than those mentioned above may be used as necessary, so long as they do not inhibit the formation of tabular alumina by at least one shape control agent selected from silicon, silicon compounds, and germanium compounds, in order to adjust the fluidity, dispersibility, mechanical strength, average particle size, aspect ratio of the tabular alumina, etc. The other shape control agents, like these, contribute to the growth of plate-like crystals of alumina by firing the alumina compound in the presence of a molybdenum compound.

その他の形状制御剤の存在状態は、アルミニウム化合物との接触ができれば、特に制限されない。例えば、形状制御剤とアルミニウム化合物と物理混合物、形状制御剤がアルミニウム化合物の表面または内部に均一または局在に存在した複合体などが好適に用いることができる。 The state in which the other shape control agent is present is not particularly limited as long as it can come into contact with the aluminum compound. For example, a physical mixture of the shape control agent and the aluminum compound, or a complex in which the shape control agent is present uniformly or locally on the surface or inside of the aluminum compound, etc. can be suitably used.

また、その他の形状制御剤は、アルミニウム化合物に任意に添加しても良いが、アルミニウム化合物中に不純物として含まれていても良い。 In addition, other shape control agents may be added to the aluminum compound as desired, but may also be contained in the aluminum compound as impurities.

その他の形状制御剤の添加方法に特に制限はなく、粉体として直接添加混合するドライブレンド方式や、混合機を用いた混合、または予め溶媒やモノマー等に分散させ添加する方式を用いても良い。 There are no particular limitations on the method of adding other shape control agents, and they may be added by dry blending, directly adding the powder, mixing using a mixer, or dispersing the powder in a solvent or monomer beforehand.

その他の形状制御剤の種類については、珪素、珪素化合物及びゲルマニウム化合物から選ばれる少なくとも一種の形状制御剤と同様に、モリブデン化合物の存在下、高温焼成中、酸化モリブデンがα-アルミナの[113]面に選択的な吸着を抑制し、板状形態を形成することが出来れば、特に制限されない。より平板状アルミナのアスペクト比が高く、よりアルミナ粒子の流動性や分散性に優れ、より生産性に優れる点で、モリブデン化合物とアルミニウム化合物を除く金属化合物を用いることが好ましい。または、ナトリウム原子及び/又はナトリウム化合物を用いることがより好ましい。 As for the type of other shape control agent, similarly to at least one shape control agent selected from silicon, silicon compounds, and germanium compounds, there is no particular restriction as long as molybdenum oxide can suppress selective adsorption to the [113] face of α-alumina during high-temperature firing in the presence of a molybdenum compound and form a plate-like shape. It is preferable to use a metal compound other than a molybdenum compound and an aluminum compound, in that the aspect ratio of the plate-like alumina is higher, the alumina particles have better fluidity and dispersibility, and are more productive. Alternatively, it is more preferable to use sodium atoms and/or sodium compounds.

ナトリウム原子及び/又はナトリウム化合物としては、特に制限されず、公知のものが使用されうる。これらの具体例としては、炭酸ナトリウム、モリブデンナトリウム、酸化ナトリウム、硫酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、金属ナトリウム等が挙げられる。これらのうち、工業的に容易入手と取扱いし易さの観点から炭酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウム、酸化ナトリウム、硫酸ナトリウムを用いることが好ましい。なお、ナトリウムあるいはナトリウム原子を含む化合物は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 There are no particular limitations on the sodium atom and/or sodium compound, and known compounds may be used. Specific examples include sodium carbonate, sodium molybdenum, sodium oxide, sodium sulfate, sodium hydroxide, sodium nitrate, sodium chloride, metallic sodium, and the like. Of these, it is preferable to use sodium carbonate, sodium molybdate, sodium oxide, and sodium sulfate from the viewpoint of industrial ease of availability and ease of handling. Sodium or compounds containing sodium atoms may be used alone or in combination of two or more.

ナトリウム原子及び/又はナトリウム化合物の形状は、特に制限されず、例えば、球状、無定形、アスペクトのある構造体(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 the sodium atom and/or sodium compound is not particularly limited, and for example, spherical, amorphous, aspected structures (wires, fibers, ribbons, tubes, etc.), sheets, etc. can be suitably used.

ナトリウム原子及び/又はナトリウム化合物の使用量は特に制限されないが、アルミニウム化合物のアルミニウム金属1モルに対して、ナトリウム金属として0.0001~2モルであることが好ましく、0.001~1モルであることがより好ましい。ナトリウム原子及び/又はナトリウム化合物の使用量が上記範囲にあると、高アスペクト比と優れた分散性を有するアルミナ粒子が得られやすいことから好ましい。 The amount of sodium atoms and/or sodium compounds used is not particularly limited, but is preferably 0.0001 to 2 moles, and more preferably 0.001 to 1 mole, of sodium metal per mole of aluminum metal in the aluminum compound. When the amount of sodium atoms and/or sodium compounds used is within the above range, it is preferable because alumina particles having a high aspect ratio and excellent dispersibility are easily obtained.

(金属化合物)
金属化合物は、後述するように、アルミナの結晶成長を促進する機能を有しうる。当該金属化合物は所望により焼成時に使用されうる。なお、金属化合物は、α-アルミナの結晶成長を促進する機能を有するものであるため、アルミナ粒子の製造に必須ではない。
(Metal Compounds)
The metal compound can have a function of promoting the crystal growth of alumina, as described below. The metal compound can be used during firing as desired. Note that the metal compound has a function of promoting the crystal growth of α-alumina, and is therefore not essential for the production of alumina particles.

金属化合物としては、特に制限されないが、第II族の金属化合物、第III族の金属化合物からなる群から選択される少なくとも1つを含むことが好ましい。 The metal compound is not particularly limited, but preferably contains at least one selected from the group consisting of Group II metal compounds and Group III metal compounds.

前記第II族の金属化合物としては、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、ストロンチウム化合物、バリウム化合物等が挙げられる。 Examples of the Group II metal compounds include magnesium compounds, calcium compounds, strontium compounds, barium compounds, etc.

前記第III族の金属化合物としては、スカンジウム化合物、イットリウム化合物、ランタン化合物、セリウム化合物等が挙げられる。 Examples of the Group III metal compounds include scandium compounds, yttrium compounds, lanthanum compounds, and cerium compounds.

なお上述の金属化合物は、金属元素の酸化物、水酸化物、炭酸化物、塩化物を意味する。例えば、イットリウム化合物であれば、酸化イットリウム(Y)、水酸化イットリウム、炭酸化イットリウムが挙げられる。これらのうち、金属化合物は金属元素の酸化物であることが好ましい。なお、これらの金属化合物は異性体を含む。 The above-mentioned metal compounds refer to oxides, hydroxides, carbonates, and chlorides of metal elements. For example, yttrium compounds include yttrium oxide (Y 2 O 3 ), yttrium hydroxide, and yttrium carbonate. Of these, the metal compounds are preferably oxides of metal elements. These metal compounds include isomers.

これらのうち、第3周期元素の金属化合物、第4周期元素の金属化合物、第5周期元素の金属化合物、第6周期元素の金属化合物であることが好ましく、第4周期元素の金属化合物、第5周期元素の金属化合物であることがより好ましく、第5周期元素の金属化合物であることがさらに好ましい。具体的には、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、イットリウム化合物、ランタン化合物、を用いることが好ましく、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、イットリウム化合物を用いることがより好ましく、イットリウム化合物を用いることが特に好ましい。 Among these, metal compounds of period 3, period 4, period 5, and period 6 are preferred, metal compounds of period 4 and period 5 are more preferred, and metal compounds of period 5 are even more preferred. Specifically, magnesium compounds, calcium compounds, yttrium compounds, and lanthanum compounds are preferred, magnesium compounds, calcium compounds, and yttrium compounds are more preferred, and yttrium compounds are particularly preferred.

金属化合物の添加率は、アルミニウム化合物中のアルミニウム原子の質量換算値に対して、0.02~20質量%であることが好ましく、0.1~20質量%であることがより好ましい。金属化合物の添加率が0.02質量%以上であると、モリブデンを含むα-アルミナの結晶成長が好適に進行しうることから好ましい。一方、金属化合物の添加率が20質量%以下であると、金属化合物由来の不純物の含有量の低いアルミナ粒子を得ることができることから好ましい。 The addition rate of the metal compound is preferably 0.02 to 20 mass% relative to the mass equivalent value of aluminum atoms in the aluminum compound, and more preferably 0.1 to 20 mass%. When the addition rate of the metal compound is 0.02 mass% or more, the crystal growth of α-alumina containing molybdenum can proceed favorably, which is preferable. On the other hand, when the addition rate of the metal compound is 20 mass% or less, alumina particles with a low content of impurities derived from the metal compound can be obtained, which is preferable.

(イットリウム)
金属化合物として、イットリウム化合物の存在下で、アルミニウム化合物を焼成した場合には、この焼成工程において、結晶成長がより好適に進行し、α-アルミナと水溶性イットリウム化合物が生成する。この際に、アルミナ粒子であるα-アルミナの表面に、当該水溶性イットリウム化合物が局在化しやすいことから、必要ならば、水、アルカリ水、これらを温めた液体等にて洗浄を行うことで、イットリウム化合物をアルミナ粒子から除去することができる。
(yttrium)
When an aluminum compound is calcined in the presence of an yttrium compound as a metal compound, crystal growth proceeds more favorably in the calcination step, and α-alumina and a water-soluble yttrium compound are produced. At this time, since the water-soluble yttrium compound is likely to be localized on the surface of the α-alumina, which is an alumina particle, the yttrium compound can be removed from the alumina particles, if necessary, by washing with water, alkaline water, or a liquid obtained by warming these.

モリブデン化合物をフラックス剤として用いる場合、上記のアルミニウム化合物、モリブデン化合物及び形状制御剤の使用量は、特に限定されるものではないが、モリブデン元素を含む化合物を、三酸化モリブデン(MoO)として酸化物換算し、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際に、以下の1)又は2)の混合物を焼成することが挙げられる。
1-1)Al換算で80質量%以上のアルミニウム元素を含むアルミニウム化合物と、
MoO換算で1.0質量%以上のモリブデン化合物と、
SiO換算で0.4質量%以上の珪素又は珪素元素を含む珪素化合物と、
を混合した混合物。
1-2)Al換算で80質量%以上のアルミニウム元素を含むアルミニウム化合物と、
MoO換算で1.0質量%以上のモリブデン化合物と、
GeO換算で0.4質量%以上のゲルマニウム化合物と、
を混合した混合物。
When a molybdenum compound is used as a fluxing agent, the amounts of the aluminum compound, molybdenum compound, and shape control agent used are not particularly limited. Examples of the amount of the compound containing molybdenum element converted into an oxide as molybdenum trioxide ( MoO3 ) and the total amount of the raw material converted into an oxide is taken as 100 mass %, include firing the following mixture 1) or 2):
1-1) an aluminum compound containing 80 mass % or more of aluminum element calculated as Al 2 O 3 ;
A molybdenum compound having a content of 1.0% by mass or more in terms of MoO3 ;
A silicon compound containing 0.4% by mass or more of silicon or silicon element in terms of SiO2 ;
A mixture of the above.
1-2) an aluminum compound containing 80 mass % or more of aluminum element calculated as Al 2 O 3 ;
A molybdenum compound having a content of 1.0% by mass or more in terms of MoO3 ;
A germanium compound having a content of 0.4% by mass or more in terms of GeO2 ;
A mixture of the above.

上記1-1)又は1-2)の混合物を用いることにより、より高効率にカードハウス構造を有するアルミナ粒子を製造可能である。
上記1-1)又は1-2)の混合物を焼成した場合に生じる現象の共通点として、結晶成長の開始初期に、原料として用いたアルミニウム化合物の原形の、少なくとも一部をとどめた状態で、結晶成長が進行することが考えられる。これにより、原料のアルミニウム化合物の一部分をそれぞれ起点として、各々に平板状アルミナが形成されることで、3枚以上の平板状アルミナにより形成され、前記平板状アルミナが互いに固着したカードハウス構造が形成されるものと考えられる。
By using the mixture of 1-1) or 1-2) above, alumina particles having a house-of-cards structure can be produced more efficiently.
A common phenomenon that occurs when the mixture of 1-1) or 1-2) above is fired is that the crystal growth proceeds while at least a part of the original shape of the aluminum compound used as the raw material is retained at the beginning of the crystal growth. As a result, it is considered that plate-like alumina is formed from each part of the raw aluminum compound as a starting point, and a card house structure is formed by three or more plate-like alumina sheets that are fixed to each other.

上記1-1)では、SiO換算で0.4質量%以上の珪素又は珪素元素を含む珪素化合物を使用し、その割合を比較的多く使用することで、原料アルミニウム化合物の形状崩れが抑制され、原料として用いたアルミニウム化合物の形状をとどめることができると考えられる。
上記2)では、GeO換算で0.4質量%以下のゲルマニウム化合物を使用し、その割合を比較的多く使用することで、原料アルミニウム化合物の形状崩れが抑制され、原料として用いたアルミニウム化合物の形状をとどめることができると考えられる。
In the above 1-1), a silicon compound containing 0.4 mass% or more of silicon or silicon element calculated as SiO2 is used, and it is considered that by using a relatively large proportion of this compound, deformation of the raw material aluminum compound is suppressed and the shape of the aluminum compound used as the raw material can be maintained.
In the above 2), a germanium compound of 0.4 mass% or less calculated as GeO2 is used. By using a relatively large proportion of this germanium compound, it is believed that deformation of the raw material aluminum compound is suppressed and the shape of the raw material aluminum compound can be maintained.

上記1-1)において、カードハウス構造を有し、優れた流動性を発揮するアルミナ粒子をより容易に製造可能である点で、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、前記混合物における各原料の配合量は以下であることが好ましい。
上記1-1)において、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、アルミニウム化合物の配合量は、Al換算で80質量%以上であることが好ましく、85質量%以上99質量%以下であることがより好ましく、85質量%以上95質量%以下であることがさらに好ましい。
上記1-1)において、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、モリブデン化合物は、MoO換算で1.0質量%以上であることが好ましく、2.0質量%以上15質量%以下であることがより好ましく、4.0質量%以上10質量%以下であることがさらに好ましい。
上記1-1)において、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、珪素又は珪素元素を含む珪素化合物の配合量は、SiO換算で0.4質量%以上であることが好ましく、0.4質量%以上5.0質量%以下であることがより好ましく、0.5質量%以上2.0質量%以下であることがさらに好ましい。
In the above 1-1), in order to more easily produce alumina particles having a house-of-cards structure and excellent fluidity, it is preferable that the blending amounts of each raw material in the mixture are as follows, when the total amount of raw materials calculated as oxide is 100 mass %.
In the above 1-1), when the total amount of the raw materials calculated as oxides is taken as 100 mass%, the blending amount of the aluminum compound calculated as Al2O3 is preferably 80 mass% or more, more preferably 85 mass% or more and 99 mass% or less, and even more preferably 85 mass% or more and 95 mass% or less.
In the above 1-1), when the total amount of the raw materials calculated as oxides is taken as 100 mass%, the molybdenum compound is preferably 1.0 mass% or more, more preferably 2.0 mass% or more and 15 mass% or less, and even more preferably 4.0 mass% or more and 10 mass% or less, calculated as MoO3 .
In the above 1-1), when the total amount of the raw materials calculated as oxides is taken as 100 mass%, the blending amount of silicon or a silicon compound containing elemental silicon is preferably 0.4 mass% or more, more preferably 0.4 mass% or more and 5.0 mass% or less, and even more preferably 0.5 mass% or more and 2.0 mass% or less, calculated as SiO2.

上記1-2)において、カードハウス構造を有し、優れた流動性を発揮するアルミナ粒子をより容易に製造可能である点で、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、前記混合物における各原料の配合量は以下であることが好ましい。
上記1-2)において、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、アルミニウム化合物の配合量は、Al換算で80質量%以上であることが好ましく、85質量%以上99質量%以下であることがより好ましく、85質量%以上95質量%以下であることがさらに好ましい。
上記1-2)において酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、モリブデン化合物の配合量は、MoO換算で1.0質量%以上であることが好ましく、2.0質量%以上15質量%以下であることがより好ましく、4.0質量%以上10質量%以下であることがさらに好ましい。
上記1-2)において、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、ゲルマニウム化合物の配合量は、GeO換算で0.4質量%以上であることが好ましく、0.4質量%以上5.0質量%以下であることがより好ましく、0.5質量%以上2.0質量%以下であることがさらに好ましい。
In the above 1-2), in order to more easily produce alumina particles having a house-of-cards structure and excellent fluidity, it is preferable that the blending amounts of each raw material in the mixture are as follows, when the total amount of raw materials calculated as oxide is 100 mass %.
In the above 1-2), when the total amount of the raw materials calculated as oxides is taken as 100 mass%, the blending amount of the aluminum compound calculated as Al2O3 is preferably 80 mass% or more, more preferably 85 mass% or more and 99 mass% or less, and even more preferably 85 mass% or more and 95 mass% or less.
In the above 1-2), when the total amount of the raw materials calculated as oxides is taken as 100 mass%, the blending amount of the molybdenum compound, calculated as MoO3 , is preferably 1.0 mass% or more, more preferably 2.0 mass% or more and 15 mass% or less, and even more preferably 4.0 mass% or more and 10 mass% or less.
In the above 1-2), when the total amount of the raw materials calculated as oxides is taken as 100 mass%, the amount of the germanium compound is preferably 0.4 mass% or more, more preferably 0.4 mass% or more and 5.0 mass% or less, and even more preferably 0.5 mass% or more and 2.0 mass% or less, calculated as GeO2 .

モリブデン化合物及びカリウム化合物をフラックス剤として用いる場合、上記のアルミニウム化合物、モリブデン化合物、カリウム化合物、及び形状制御剤の使用量は、特に限定されるものではないが、モリブデン元素及びカリウム元素を含む化合物、又は、モリブデン元素を含むモリブデン化合物及びカリウム元素を含むカリウム化合物を、モリブデン酸カリウム(Mo)として酸化物換算し、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際に、以下の1)又は2)の混合物を焼成することが挙げられる。
2-1)Al換算で10質量%以上のアルミニウム元素を含むアルミニウム化合物と、
Mo換算で50質量%以上の前記モリブデン化合物及び前記カリウム化合物と、
SiO換算で0.3質量%以上の珪素又は珪素元素を含む珪素化合物と、
を混合した混合物。
2-2)Al換算で50質量%以上のアルミニウム元素を含むアルミニウム化合物と、
Mo換算で30質量%以下の前記モリブデン化合物及び前記カリウム化合物と、
SiO換算で0.01質量%以上の珪素又は珪素元素を含む珪素化合物と、
を混合した混合物。
When a molybdenum compound and a potassium compound are used as fluxing agents, the amounts of the above-mentioned aluminum compound, molybdenum compound, potassium compound, and shape control agent used are not particularly limited. Examples of the amount of the compound containing molybdenum and potassium, or the molybdenum compound containing molybdenum and the potassium compound containing potassium, converted into oxide form as potassium molybdate (Mo2K2O7 ) and the total amount of the raw materials converted into oxide form is taken as 100 mass%, include firing the following mixture 1) or 2):
2-1) an aluminum compound containing 10% by mass or more of aluminum element calculated as Al 2 O 3 ;
50% by mass or more of the molybdenum compound and the potassium compound calculated as Mo2K2O7 ;
A silicon compound containing 0.3% by mass or more of silicon or silicon element in terms of SiO2 ;
A mixture of the above.
2-2) an aluminum compound containing 50% by mass or more of aluminum element calculated as Al 2 O 3 ;
The molybdenum compound and the potassium compound are present in an amount of 30 mass% or less in terms of Mo2K2O7 ;
A silicon compound containing 0.01% by mass or more of silicon or silicon element in terms of SiO2 ;
A mixture of the above.

上記2-1)又は2-2)の混合物を用いることにより、より高効率にカードハウス構造を有するアルミナ粒子を製造可能である。
上記2-1)又は2-2)の混合物を焼成した場合に生じる現象の共通点として、結晶成長の開始初期に、原料として用いたアルミニウム化合物の原形の、少なくとも一部をとどめた状態で、結晶成長が進行することが考えられる。これにより、原料のアルミニウム化合物の一部分をそれぞれ起点として、各々に平板状アルミナが形成されることで、3枚以上の平板状アルミナにより形成され、前記平板状アルミナが互いに固着したカードハウス構造が形成されるものと考えられる。
By using the mixture of 2-1) or 2-2) above, alumina particles having a house-of-cards structure can be produced more efficiently.
A common phenomenon that occurs when the mixture of 2-1) or 2-2) above is fired is that the crystal growth proceeds while at least a part of the original shape of the aluminum compound used as the raw material is retained at the beginning of the crystal growth. As a result, it is considered that a card house structure is formed by three or more sheets of plate-like alumina, with each plate-like alumina starting from a part of the raw aluminum compound, and the plate-like alumina is fixed to each other.

上記2-1)では、SiO換算で0.3質量%以上の珪素又は珪素元素を含む珪素化合物を使用し、その割合を比較的多く使用することで、原料アルミニウム化合物の形状崩れが抑制され、原料として用いたアルミニウム化合物の形状をとどめることができると考えられる。
上記2)では、Mo換算で30質量%以下の前記モリブデン化合物及び前記カリウム化合物を使用し、その割合を比較的少なく使用することで、原料アルミニウム化合物の形状崩れが抑制され、原料として用いたアルミニウム化合物の形状をとどめることができると考えられる。
In the above 2-1), a silicon compound containing 0.3 mass% or more of silicon or silicon element calculated as SiO2 is used, and it is considered that by using a relatively large proportion of this compound, deformation of the raw material aluminum compound is suppressed and the shape of the aluminum compound used as the raw material can be maintained.
In the above-mentioned 2), the molybdenum compound and the potassium compound are used in an amount of 30 mass% or less calculated as Mo2K2O7 . By using the molybdenum compound and the potassium compound in a relatively small proportion, it is considered that the deformation of the raw material aluminum compound is suppressed and the shape of the aluminum compound used as the raw material can be maintained.

上記2-1)において、カードハウス構造を有し、優れた流動性を発揮するアルミナ粒子をより容易に製造可能である点で、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、前記混合物における各原料の配合量は以下であることが好ましい。
上記2-1)において、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、アルミニウム化合物の配合量は、Al換算で10質量%以上であることが好ましく、10質量%以上70質量%以下であることがより好ましく、20質量%以上45質量%以下であることがさらに好ましく、25質量%以上40質量%以下であることが特に好ましい。
上記2-1)において、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、モリブデン化合物及びカリウム化合物の配合量は、Mo換算で50質量%以上であることが好ましく、50質量%以上80質量%以下であることがより好ましく、55質量%以上75質量%以下であることがさらに好ましく、60質量%以上70質量%以下であることがさらに好ましく。
上記2-1)において、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、珪素又は珪素元素を含む珪素化合物の配合量は、SiO換算で0.3質量%以上であることが好ましく、0.3質量%以上5質量%以下であることがより好ましく、0.4質量%以上3質量%以下であることがさらに好ましい。
In the above 2-1), in order to more easily produce alumina particles having a house of card structure and excellent fluidity, it is preferable that the blending amounts of each raw material in the mixture are as follows, when the total amount of raw materials calculated as oxide is 100 mass %.
In the above 2-1), when the total amount of the raw materials calculated as oxides is taken as 100 mass%, the blending amount of the aluminum compound, calculated as Al 2 O 3 , is preferably 10 mass% or more, more preferably 10 mass% or more and 70 mass% or less, even more preferably 20 mass% or more and 45 mass% or less, and particularly preferably 25 mass% or more and 40 mass% or less.
In the above 2-1), when the total amount of the raw materials calculated as oxides is taken as 100 mass%, the blending amount of the molybdenum compound and the potassium compound, calculated as Mo2K2O7 , is preferably 50 mass% or more, more preferably 50 mass% or more and 80 mass% or less, even more preferably 55 mass% or more and 75 mass% or less, and even more preferably 60 mass% or more and 70 mass% or less.
In the above 2-1), when the total amount of the raw materials calculated as oxides is taken as 100 mass%, the blending amount of silicon or a silicon compound containing elemental silicon is preferably 0.3 mass% or more, more preferably 0.3 mass% or more and 5 mass% or less, and even more preferably 0.4 mass% or more and 3 mass% or less, calculated as SiO2.

上記2-2)において、カードハウス構造を有し、優れた流動性を発揮するアルミナ粒子をより容易に製造可能である点で、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、前記混合物における各原料の配合量は以下であることが好ましい。
上記2-2)において、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、アルミニウム化合物の配合量は、Al換算で50質量%以上であることが好ましく、50質量%以上96質量%以下であることがより好ましく、60質量%以上95質量%以下であることがさらに好ましく、70質量%以上90質量%以下であることが特に好ましい。
上記2-2)において酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、モリブデン化合物及びカリウム化合物の配合量は、Mo換算で30質量%以下であることが好ましく、2質量%以上30質量%以下であることがより好ましく、3質量%以上25質量%以下であることがさらに好ましく、4質量%以上10質量%以下であることが特に好ましい。
上記2-2)において、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際の、珪素又は珪素元素を含む珪素化合物の配合量は、SiO換算で0.01質量%以上であることが好ましく、0.01質量%以上5質量%以下であることがより好ましく、0.05質量%以上3質量%以下であることがさらに好ましく、0.15質量%以上3質量%以下であることが特に好ましい。
In the above 2-2), in order to more easily produce alumina particles having a house of card structure and excellent fluidity, it is preferable that the blending amounts of each raw material in the mixture are as follows, when the total amount of raw materials calculated as oxide is 100 mass %.
In the above 2-2), when the total amount of the raw materials calculated as oxides is taken as 100 mass%, the blending amount of the aluminum compound, calculated as Al 2 O 3 , is preferably 50 mass% or more, more preferably 50 mass% or more and 96 mass% or less, even more preferably 60 mass% or more and 95 mass% or less, and particularly preferably 70 mass% or more and 90 mass% or less.
In the above 2-2), when the total amount of the raw materials calculated as oxides is taken as 100 mass%, the blending amount of the molybdenum compound and the potassium compound, calculated as Mo2K2O7 , is preferably 30 mass% or less, more preferably 2 mass% or more and 30 mass% or less, even more preferably 3 mass% or more and 25 mass% or less, and particularly preferably 4 mass% or more and 10 mass% or less.
In the above 2-2), when the total amount of the raw materials calculated as oxides is taken as 100 mass%, the blending amount of silicon or a silicon compound containing elemental silicon is preferably 0.01 mass% or more, more preferably 0.01 mass% or more and 5 mass% or less, even more preferably 0.05 mass% or more and 3 mass% or less, and particularly preferably 0.15 mass% or more and 3 mass% or less, calculated as SiO2.

前記混合物が、さらに上記のイットリウム化合物を含む場合、イットリウム化合物の使用量は、特に限定されるものではないが、好ましくは、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際に、Y換算で5質量%以下のイットリウム化合物を混合することができる。より好ましくは、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際に、Y換算で0.01質量%以上3質量%以下のイットリウム化合物を混合することができる。結晶成長をより好適に進行させるためにさらに好ましくは、酸化物換算した原料全量を100質量%とした際に、Y換算で0.1質量%以上1質量%以下のイットリウム化合物を混合することができる。 When the mixture further contains the above-mentioned yttrium compound, the amount of the yttrium compound used is not particularly limited, but preferably, when the total amount of the raw material calculated as oxide is 100 mass%, 5 mass% or less of the yttrium compound calculated as Y 2 O 3 can be mixed. More preferably, when the total amount of the raw material calculated as oxide is 100 mass%, 0.01 mass% or more and 3 mass% or less of the yttrium compound calculated as Y 2 O 3 can be mixed. In order to more suitably proceed with the crystal growth, more preferably, when the total amount of the raw material calculated as oxide is 100 mass%, 0.1 mass% or more and 1 mass% or less of the yttrium compound calculated as Y 2 O 3 can be mixed.

モリブデン化合物及びカリウム化合物をフラックス剤として用いる場合、モリブデン化合物及びカリウム化合物と、珪素、珪素化合物及びゲルマニウム化合物から選ばれる少なくとも一種の形状制御剤との存在下で、アルミニウム化合物を焼成する工程を経る事で、珪素及び/又はゲルマニウムが平板状アルミナの表面及びその近傍に偏在した、カードハウス構造を有するアルミナ粒子を容易に得ることができる。本発明者らの知見では、仕込み時における珪素、珪素化合物及びゲルマニウム化合物から選ばれる少なくとも一種の形状制御剤の使用は、カードハウス構造を容易に得るための重要な要素、一方、焼成により生成したアルミナ粒子の表面及びその近傍に偏在した珪素及び/又はゲルマニウムの存在は、元来、活性点に乏しいアルミナの表面状態に大きな変化をもたらし、それ自体で優れたアルミナの特性を最大限に引き出すだけでなく、更にその活性点を起点とした、反応による表面処理剤との一体化でのより優れた表面状態付与が可能となるといった重要な要素、となる。 When a molybdenum compound and a potassium compound are used as fluxing agents, alumina particles having a house-of-cards structure in which silicon and/or germanium are unevenly distributed on the surface of tabular alumina and in its vicinity can be easily obtained by carrying out a process of calcining an aluminum compound in the presence of a molybdenum compound and a potassium compound, and at least one shape control agent selected from silicon, a silicon compound, and a germanium compound. According to the findings of the present inventors, the use of at least one shape control agent selected from silicon, a silicon compound, and a germanium compound during preparation is an important factor for easily obtaining a house-of-cards structure, while the presence of silicon and/or germanium unevenly distributed on the surface of alumina particles and in their vicinity produced by calcination brings about a significant change in the surface state of alumina, which is originally poor in active sites, and is an important factor that not only maximizes the excellent properties of alumina itself, but also enables the integration of the surface treatment agent through a reaction starting from the active sites to provide an even better surface state.

[焼成工程]
焼成工程は、好適には、モリブデン化合物と、珪素、珪素化合物及びゲルマニウム化合物から選ばれる少なくとも一種の形状制御剤と、必要に応じその他形状制御剤との存在下で、アルミニウム化合物を焼成する工程である。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ってもよい。
[Firing process]
The calcination step is preferably a step of calcining an aluminum compound in the presence of a molybdenum compound, at least one shape control agent selected from silicon, a silicon compound, and a germanium compound, and optionally other shape control agents. The calcination step may be a step of calcining the mixture obtained in the mixing step.

アルミナ粒子は、例えば、モリブデン化合物、および形状制御剤の存在下で、アルミニウム化合物を焼成することで得られる。上記した通り、この製造方法はフラックス法と呼ばれる。上記したフラックス法に基づくと、平板状アルミナの形成と、3枚以上の左記平板状アルミナの固着に伴うカードハウス構造の形成とは、並行的に進むものと推定される。 Alumina particles can be obtained, for example, by firing an aluminum compound in the presence of a molybdenum compound and a shape control agent. As mentioned above, this manufacturing method is called the flux method. Based on the above-mentioned flux method, it is presumed that the formation of tabular alumina and the formation of a house-of-cards structure involving the adhesion of three or more sheets of the above-mentioned tabular alumina proceed in parallel.

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)。液相のフラックス剤中で結晶成長させることも好ましい方法であり、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, the flux method is a crystal growth method that utilizes the fact that the crystal-flux two-component phase diagram shows a eutectic type. The mechanism of the flux method is assumed to be as follows. That is, when a mixture of solute and flux is heated, the solute and flux become liquid phase. In this case, since the flux is a flux, in other words, since the solute-flux two-component phase diagram shows a eutectic type, the solute melts at a temperature lower than its melting point and forms a liquid phase. If the flux is evaporated in this state, the concentration of the flux decreases, in other words, the effect of the flux in lowering the melting point of the solute is reduced, and the evaporation of the flux becomes the driving force for the crystal growth of the solute (flux evaporation method). It is also a preferable method to grow crystals in a flux agent in the liquid phase, and the solute and flux can also cause crystal growth of the solute 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、自形をもつ結晶体を形成できる等のメリットを有する。 The flux method has the advantages of allowing crystal growth at temperatures much lower than the melting point, allowing precise control of the crystal structure, and allowing the formation of idiomorphic crystals.

フラックスとしてモリブデン化合物を用いたフラックス法による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、モリブデン化合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アルミナ結晶を成長する。そして、例えば、フラックスを蒸発させることで、モリブデン酸アルミニウムが分解し、結晶成長することでアルミナ粒子を得ることができる。すなわち、モリブデン化合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アルミナ粒子が製造されるのである。 The mechanism of alumina particle production by the flux method using a molybdenum compound as a flux is not entirely clear, but it is presumed to be due to the following mechanism, for example. That is, when an aluminum compound is fired in the presence of a molybdenum compound, aluminum molybdate is first formed. At this time, as can be understood from the above explanation, the aluminum molybdate grows alumina crystals at a temperature lower than the melting point of alumina. Then, for example, by evaporating the flux, the aluminum molybdate decomposes, and the crystals grow, resulting in alumina particles. That is, the molybdenum compound functions as a flux, and alumina particles are produced via an intermediate called aluminum molybdate.

ここで、上記フラックス法においてカリウム化合物及び形状制御剤を併用すると、3枚以上の平板状アルミナにより形成されたカードハウス構造を有するアルミナ粒子を高効率に製造することが可能となる。より詳細には、モリブデン化合物とカリウム化合物とを併用すると、まず、モリブデン化合物とカリウム化合物が反応してモリブデン酸カリウムが形成される。同時に、モリブデン化合物がアルミニウム化合物と反応してモリブデン酸アルミニウムを形成する。そして、例えば、モリブデン酸カリウムの存在下でモリブデン酸アルミニウムが分解し、形状制御剤の存在下で結晶成長することで、3枚以上の平板状アルミナにより形成されたカードハウス構造を有するアルミナ粒子を得ることができる。すなわち、モリブデン酸アルミニウムという中間体を経由してアルミナ粒子を製造する際に、モリブデン酸カリウムが存在すると、3枚以上の平板状アルミナにより形成されたカードハウス構造を有するアルミナ粒子が得られるのである。 Here, when a potassium compound and a shape control agent are used in combination in the flux method, it becomes possible to produce alumina particles having a card house structure formed by three or more plate-like alumina sheets with high efficiency. More specifically, when a molybdenum compound and a potassium compound are used in combination, the molybdenum compound and the potassium compound react to form potassium molybdate. At the same time, the molybdenum compound reacts with an aluminum compound to form aluminum molybdate. Then, for example, aluminum molybdate decomposes in the presence of potassium molybdate, and crystals grow in the presence of a shape control agent, thereby obtaining alumina particles having a card house structure formed by three or more plate-like alumina sheets. That is, when alumina particles are produced via an intermediate called aluminum molybdate, if potassium molybdate is present, alumina particles having a card house structure formed by three or more plate-like alumina sheets are obtained.

上記のとおり、カリウム又はカリウム化合物は、モリブデン酸カリウムとして、フラックス剤としての役割を果たす。 As mentioned above, potassium or potassium compounds, such as potassium molybdate, act as fluxing agents.

なお、上記メカニズムはあくまで推測のものであり、上記メカニズムと異なるメカニズムによって本発明の効果が得られる場合であっても本発明の技術的範囲に含まれる。 The above mechanism is merely speculative, and even if the effects of the present invention are achieved through a mechanism different from the above mechanism, it is still within the technical scope of the present invention.

上述したモリブデン酸カリウムの構成は特に制限されないが、通常、モリブデン原子、カリウム原子および酸素原子を含む。構造式としては、好ましくはKMo3n+1で表される。この際は、nは特に制限されないが、1~3の範囲であると、アルミナ粒子成長促進が効果的に機能することから好ましい。なお、モリブデン酸カリウムには他の原子が含まれていてもよく、当該他の原子としては、ナトリウム、マグネシウム、シリコン、等が挙げられる。 The above-mentioned potassium molybdate is not particularly limited in its constitution, but usually contains a molybdenum atom, a potassium atom, and an oxygen atom. The structural formula is preferably represented by K 2 Mon O 3n+1 . In this case, n is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 3, since the alumina particle growth promotion functions effectively. In addition, potassium molybdate may contain other atoms, and examples of the other atoms include sodium, magnesium, silicon, etc.

本発明の一実施形態において、上述の焼成は、金属化合物の存在下で行われてもよい。すなわち、前記焼成は、モリブデン化合物およびカリウム化合物とともに上述金属化合物が併用されうる。これにより、より流動性が優れたアルミナ粒子が製造されうる。そのメカニズムについて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、アルミナ粒子の結晶成長の際に、金属化合物が存在することで、アルミナ結晶核の過剰形成の防止もしくは抑制および/またはアルミナの結晶成長に必要なアルミニウム化合物の拡散促進、換言すれば、結晶核の過剰発生の防止および/またはアルミニウム化合物の拡散速度の上昇の機能が発揮され、アルミナの結晶成長方向のより緻密な制御が可能となり、前駆体の形状を反映させるなどの形状制御が容易となり、より流動性の高いアルミナ粒子が得られると考えられる。なお、上記メカニズムはあくまで推測のものであり、上記メカニズムと異なるメカニズムによって本発明の効果が得られる場合であっても本発明の技術的範囲に含まれる。 In one embodiment of the present invention, the above-mentioned calcination may be performed in the presence of a metal compound. That is, the above-mentioned metal compound may be used in combination with a molybdenum compound and a potassium compound in the calcination. This allows alumina particles with better fluidity to be produced. Although the mechanism is not entirely clear, it is presumed to be due to, for example, the following mechanism. That is, the presence of a metal compound during the crystal growth of alumina particles prevents or suppresses the excessive formation of alumina crystal nuclei and/or promotes the diffusion of aluminum compounds necessary for the crystal growth of alumina, in other words, prevents the excessive generation of crystal nuclei and/or increases the diffusion rate of aluminum compounds, making it possible to more precisely control the direction of alumina crystal growth, making it easier to control the shape, such as by reflecting the shape of the precursor, and it is believed that alumina particles with higher fluidity can be obtained. Note that the above mechanism is merely presumed, and even if the effects of the present invention are obtained by a mechanism different from the above mechanism, it is within the technical scope of the present invention.

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、モリブデン化合物が反応して、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、形状制御剤の作用で平板状アルミナを形成する。また、平板状アルミナは、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、モリブデンを酸化アルミニウム粒子内に取り込む事で得られる。 The firing method is not particularly limited, and can be any known, commonly used method. When the firing temperature exceeds 700°C, the aluminum compound reacts with the molybdenum compound to form aluminum molybdate. Furthermore, when the firing temperature reaches 900°C or higher, the aluminum molybdate decomposes and the shape control agent acts to form tabular alumina. Furthermore, tabular alumina can be obtained by incorporating molybdenum into aluminum oxide particles as aluminum molybdate decomposes to form alumina and molybdenum oxide.

また、焼成する時に、アルミニウム化合物と、形状制御剤と、モリブデン化合物と、カリウム化合物の状態は特に限定されず、モリブデン化合物とカリウム化合物と形状制御剤がアルミニウム化合物に作用できる程度に近接して存在する状態であればよい。具体的には、モリブデン化合物と形状制御剤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、粉砕機等を用いた機械的な混合、乳鉢等を用いた混合であっても良く、乾式状態、湿式状態での混合であっても良い。 In addition, the state of the aluminum compound, shape control agent, molybdenum compound, and potassium compound during firing is not particularly limited, and it is sufficient that the molybdenum compound, potassium compound, and shape control agent are present in such close proximity that they can act on the aluminum compound. Specifically, simple mixing in which powders of the molybdenum compound, shape control agent, and aluminum compound are mixed together, mechanical mixing using a grinder, or mixing using a mortar or the like may be used, and mixing may be performed in a dry or wet state.

焼成温度の条件に特に限定は無く、目的とするアルミナ粒子の平均粒子径、流動性、分散性、平板状アルミナのアスペクト比等により、適宜、決定される。通常、焼成の温度については、最高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℃以上であればよい。 There is no particular limitation on the firing temperature conditions, and the firing temperature is appropriately determined depending on the target average particle size, fluidity, dispersibility, aspect ratio of the tabular alumina, etc. Usually, the firing temperature is sufficient as long as the maximum temperature is 900° C. or higher, which is the decomposition temperature of aluminum molybdate (Al 2 (MoO 4 ) 3 ).

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。 In general, 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 issues with industrial use in terms of the burden on the firing furnace and fuel costs.

アルミナ粒子の上記した様な好適な製造方法は、2000℃を超えるような高温であっても実施可能であるが、1600℃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、α結晶化率が高くアスペクト比の高い平板状アルミナからなるアルミナ粒子を形成することができる。 The above-mentioned preferred method for producing alumina particles can be carried out at high temperatures exceeding 2000°C, but even at temperatures below 1600°C, which is considerably lower than the melting point of α-alumina, it is possible to form alumina particles made of tabular alumina with a high α-crystallization rate and a high aspect ratio.

上記した様な好適な製造方法に依れば、最高焼成温度が900℃~1600℃の条件であっても、平板状アルミナのアスペクト比が高く、α結晶化率が90%以上であるアルミナ粒子の形成を簡便かつ低コストで効率的に行うことができ、最高温度が920~1500℃での焼成がより好ましく、最高温度が950~1400℃の範囲の焼成が最も好ましい。 According to the preferred manufacturing method described above, even if the maximum firing temperature is 900°C to 1600°C, it is possible to easily, efficiently, and at low cost form alumina particles having a high aspect ratio of tabular alumina and an alpha crystallization rate of 90% or more. Firing at a maximum temperature of 920 to 1500°C is more preferable, and firing at a maximum temperature in the range of 950 to 1400°C is most preferable.

焼成温度が高温となるほど、平板状アルミナの交差箇所のα結晶化も、他の箇所と同様に向上し、機械強度に優れるカードハウス構造を有するアルミナ粒子が得られる。 The higher the firing temperature, the more the alpha crystallization at the intersections of the tabular alumina improves, just like at other locations, resulting in alumina particles with a card-house structure that has excellent mechanical strength.

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。平板状アルミナ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。 As for the firing time, it is preferable to raise the temperature to the specified maximum temperature in a range of 15 minutes to 10 hours, and to hold the temperature at the maximum firing temperature for a range of 5 minutes to 30 hours. To efficiently form tabular alumina, it is more preferable to hold the temperature at the firing time for about 10 minutes to 15 hours.

焼成最高温度における保持時間が長時間となるほど、平板状アルミナの交差箇所のα結晶化も、他の箇所と同様に向上し、圧壊強度に優れるカードハウス構造を有するアルミナ粒子が得られる。 The longer the holding time at the maximum firing temperature, the more the alpha crystallization at the intersections of the tabular alumina improves, just like at other locations, resulting in alumina particles with a card-house structure that has excellent crushing strength.

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、空気や酸素のといった含酸素雰囲気や、窒素やアルゴン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 can be obtained. For example, an oxygen-containing atmosphere such as air or oxygen, or an inert atmosphere such as nitrogen or argon is preferable, and an air atmosphere is more preferable 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。焼成炉は昇華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。この際使用されうる焼成炉としては、トンネル炉、ローラーハース炉、ロータリーキルン、マッフル炉等が挙げられる。 The calcination device is not necessarily limited, and a so-called calcination furnace can be used. The calcination furnace is preferably made of a material that does not react with the sublimated molybdenum oxide, and it is preferable to use a highly airtight calcination furnace so that the molybdenum oxide is efficiently utilized. Examples of calcination furnaces that can be used in this case include tunnel furnaces, roller hearth furnaces, rotary kilns, and muffle furnaces.

上記した好適な製造方法では、カードハウス構造を有するアルミナ粒子が選択的に得られ、当該アルミナ粒子を個数基準で全体の60%以上の割合で含んだ粉体が容易に得られる。前記製造方法の中でより好適な条件を選択して製造することにより、前記アルミナ粒子の中でも、前記3枚以上の平板状アルミナが、2箇所以上の複数箇所で交差し集合したものであり、交差した互いの平板の面方向は無秩序に配置された状態にあるカードハウス構造を有するアルミナ粒子を個数基準で全体の80%以上の割合で含んだ粉体が、より容易に得ることができるので好ましい。 In the preferred manufacturing method described above, alumina particles having a house-of-cards structure are selectively obtained, and a powder containing the alumina particles at a ratio of 60% or more of the total on a number basis can be easily obtained. By selecting more suitable conditions within the manufacturing method, it is possible to more easily obtain a powder containing alumina particles having a house-of-cards structure in which the three or more flat alumina particles are intersected and assembled at two or more points, and the intersecting flat plates are arranged in a disorderly manner in the surface direction, at a ratio of 80% or more of the total on a number basis.

[冷却工程]
モリブデン化合物及びカリウム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 and a potassium compound are used as fluxing agents, the method for producing alumina particles may include a cooling step. The cooling step is a step of cooling the alumina crystal-grown in the firing step. More specifically, the cooling step may be a step of cooling a composition containing the alumina obtained by the firing step and the fluxing agent in a liquid phase.

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 preferable because it can shorten the manufacturing time. On the other hand, a cooling rate of 1000°C/hour or less is preferable 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。 There are no particular limitations on the cooling method, and the material may be cooled naturally or using a cooling device.

[後処理工程]
実施形態に係る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、カードハウス構造を有するアルミナ粒子の後処理工程であり、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 alumina particles according to the embodiment may include a post-treatment step. The post-treatment step is a post-treatment step for alumina particles having a house-of-cards structure, and is a step for removing a fluxing agent. The post-treatment step may be performed after the above-mentioned firing step, after the above-mentioned cooling step, or after the firing step and the cooling step. In addition, 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 may be combined.

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 water solution, sodium hydroxide water solution, and acidic water 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 or boiling point of the flux.

[粉砕工程]
焼成物はアルミナ粒子が凝集して、実施形態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、アルミナ粒子は、必要に応じて、実施形態に好適な粒子径の範囲を満たすように粉砕してもよい。
[Crushing process]
In the fired product, the alumina particles may aggregate and may not satisfy the particle size range suitable for the embodiment, so the alumina particles may be pulverized as necessary to satisfy the particle size range suitable for the embodiment.

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。 The method for grinding the fired product is not particularly limited, and any conventional grinding method such as a ball mill, jaw crusher, jet mill, disk mill, spectromill, grinder, or mixer mill can be used.

[分級工程]
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する。
[Classification process]
The alumina particles are preferably subjected to classification treatment in order to adjust the average particle size and improve the flowability of the powder, or to suppress an increase in viscosity when mixed with a binder for forming a matrix.

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。 Classification can be either wet or dry, but from the viewpoint of productivity, dry classification is preferred. Dry classification includes classification using a sieve, as well as wind classification, which classifies based on the difference between centrifugal force and fluid drag, but from the viewpoint of classification accuracy, wind 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.

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、得られるアルミナ粒子の平均粒子径を調整することができる。アルミナ粒子の平均粒子径は、その安息角と密接な関係にあり、上記した様なアルミナ粒子自体の製造方法や製造条件だけで充分に調整が行えなかった場合であっても、分級等の条件選定によりアルミナ粒子の平均粒子径を変化させる(間接的に安息角を変化させる)ことにより、アルミナ粒子の流動性を調整することができる。 The above-mentioned grinding and classification processes can be carried out at any stage required, including before or after the organic compound layer formation process described below. Depending on whether or not grinding and classification are carried out and the conditions for carrying out the grinding and classification, for example, the average particle size of the resulting alumina particles can be adjusted. The average particle size of the alumina particles is closely related to the angle of repose, and even if the manufacturing method and manufacturing conditions for the alumina particles themselves as described above are not sufficient for adjustment, the fluidity of the alumina particles can be adjusted by changing the average particle size of the alumina particles (indirectly changing the angle of repose) by selecting the conditions for classification, etc.

具体的には、例えば、目的とする平均粒子径のカードハウス構造を有するアルミナ粒子が無い場合には、より大きな平均粒子径のアルミナ粒子を分級等することで、より小さな平均粒子径を有する、同一平均粒子径同士の対比においては、公知のアルミナ粒子より流動性が優れた、カードハウス構造を有するアルミナ粒子が得られる。 Specifically, for example, when alumina particles having a house-of-cards structure and a desired average particle size are not available, alumina particles having a larger average particle size can be classified, etc., to obtain alumina particles having a smaller average particle size and a house-of-cards structure that has better fluidity than known alumina particles having the same average particle size.

[有機化合物層形成工程]
一実施形態において、上記したアルミナ粒子の製造方法は、平板状アルミナの表面に有機化合物層を形成する有機化合物層形成工程をさらに含んでいてもよい。当該有機化合物層形成工程は、必要であれば、当該有機化合物が分解しない温度、通常、焼成工程の後、または後処理工程の後に行われる。
[Organic compound layer formation process]
In one embodiment, the above-mentioned method for producing alumina particles may further include an organic compound layer forming step of forming an organic compound layer on the surface of the tabular alumina. For example, the treatment is carried out at a temperature at which the organic compound does not decompose, usually after a baking step or after a post-treatment step.

アルミナ粒子の平板状アルミナの表面に有機化合物層を形成する方法としては、特に制限されず、公知の方法が適宜採用されうる。例えば、有機化合物を含む溶液又は分散液をモリブデンを含むアルミナ粒子に接触させ、乾燥する方法等が挙げられる。 The method for forming an organic compound layer on the surface of the tabular alumina of the alumina particles is not particularly limited, and any known method can be appropriately adopted. For example, a method in which a solution or dispersion containing an organic compound is brought into contact with alumina particles containing molybdenum and then dried can be mentioned.

なお、この有機化合物層の形成に使用されうる有機化合物としては、例えば有機シラン化合物が挙げられる。 An example of an organic compound that can be used to form this organic compound layer is an organic silane compound.

(有機シラン化合物)
カードハウス構造を有するアルミナ粒子は、珪素原子及び/又は無機珪素化合物含む場合には、それを含まない場合に比べて上記した様な表面改質効果が期待できるが、更に、珪素原子及び/又は無機珪素化合物を含むアルミナ粒子と、有機シラン化合物との反応物とした上で用いることもできる。珪素原子及び/又は無機珪素化合物を含有しかつカードハウス構造を有するアルミナ粒子に比べて、それと有機シラン化合物との反応物であるカードハウス構造を有するアルミナ粒子の方が、アルミナ粒子を構成する平板状アルミナ粒子表面に局在化する珪素原子及び/又は無機珪素化合物と、有機シラン化合物との反応に基づき、マトリックスとの親和性をより良好とすることができ好ましい。
(Organosilane Compound)
When the alumina particles having a card house structure contain silicon atoms and/or inorganic silicon compounds, the above-mentioned surface modification effect can be expected compared to when they do not contain them, but they can also be used after being reacted with alumina particles containing silicon atoms and/or inorganic silicon compounds and organic silane compounds.Compared to the alumina particles containing silicon atoms and/or inorganic silicon compounds and having a card house structure, the alumina particles having a card house structure, which are the reaction product of the silicon atoms and/or inorganic silicon compounds and organic silane compounds, can have better affinity with the matrix based on the reaction between the silicon atoms and/or inorganic silicon compounds localized on the surface of the tabular alumina particles constituting the alumina particles and the organic silane compounds, and are preferable.

前記有機シラン化合物としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、iso-プロピルトリメトキシシラン、iso-プロピルトリエトキシシラン、ペンチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン等のアルキル基の炭素数が1~22までのアルキルトリメトキシシランまたはアルキルトリクロロシラン類、3,3,3-トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロオクチル)トリクロロシラン類、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、p-クロロメチルフェニルトリメトキシシラン、p-クロロメチルフェニルトリエトキシシラン類等、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のビニルシラン、さらに、エポキシ系、アミノ系、ビニル系の高分子タイプのシランが挙げられる。なお、上記有機シラン化合物は、単独で含まれていても、2種以上を含んでいてもよい。 Examples of the organic silane compounds include alkyltrimethoxysilanes or alkyltrichlorosilanes having an alkyl group with 1 to 22 carbon atoms, such as methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, isopropyltrimethoxysilane, isopropyltriethoxysilane, pentyltrimethoxysilane, and hexyltrimethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl)trichlorosilanes, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, p-chloromethylphenyltrimethoxysilane, p-chloromethylphenyltriethoxysilanes, and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane. Examples of the organic silane include epoxy silanes such as silane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, and β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane; amino silanes such as γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β(aminoethyl)γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β(aminoethyl)γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, and γ-ureidopropyltriethoxysilane; mercapto silanes such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane; p-styryltrimethoxysilane, vinyltrichlorosilane, vinyltris(β-methoxyethoxy)silane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane; and polymeric epoxy, amino, and vinyl silanes. The organic silane compounds may be used alone or in combination of two or more.

有機シラン化合物は、反応により、アルミナ粒子の平板状アルミナの表面の珪素原子及び/又は無機珪素化合物の少なくとも一部又は全部と共有結合により連結されていればよく、アルミナ一部だけでなく全体が上記反応物で被覆されていてもよい。アルミナ表面への提供方法としては、浸漬による付着や化学蒸着(CVD)を採用することができる。 The organic silane compound may be covalently bonded to at least some or all of the silicon atoms and/or inorganic silicon compounds on the surface of the tabular alumina of the alumina particles, and the alumina may be entirely or partially covered with the reactant. The method of providing the alumina surface may be attachment by immersion or chemical vapor deposition (CVD).

有機シラン化合物の使用量は、アルミナ粒子の平板状アルミナの表面に含有される珪素原子又は無機珪素化合物の質量に対して、珪素原子基準で、20質量%以下であることが好ましく、10~0.01質量%であることがさらに好ましい。有機シラン化合物の使用量が20質量%以下であると、アルミナ粒子由来の物性発現が容易にできることから好ましい。 The amount of the organosilane compound used is preferably 20% by mass or less, and more preferably 10 to 0.01% by mass, based on silicon atoms, relative to the mass of silicon atoms or inorganic silicon compounds contained on the surface of the tabular alumina of the alumina particles. When the amount of the organosilane compound used is 20% by mass or less, it is preferable because it is easy to express the physical properties derived from the alumina particles.

珪素原子及び/又は無機珪素化合物を含むアルミナ粒子と、有機シラン化合物との反応は、公知慣用のフィラーの表面改質方法により行なう事ができ、例えば、流体ノズルを用いた噴霧方式、せん断力のある攪拌、ボールミル、ミキサー等の乾式法、水系または有機溶剤系等の湿式法を採用することができる。せん断力を利用した処理は、実施形態で用いるアルミナ粒子の破壊が起こらない程度にして行うことが望ましい。 The reaction between the alumina particles containing silicon atoms and/or inorganic silicon compounds and the organic silane compound can be carried out by a known and commonly used method for modifying the surface of fillers, such as a spray method using a fluid nozzle, a dry method using stirring with shear force, a ball mill, a mixer, or a wet method using a water-based or organic solvent-based system. It is desirable to carry out the treatment using shear force to the extent that the alumina particles used in the embodiment are not destroyed.

乾式法における系内温度ないしは湿式法における処理後の乾燥温度は、有機シラン化合物の種類に応じ、それが熱分解しない領域で適宜決定される。例えば、上記した様な有機シラン化合物で処理する場合は、80~150℃の温度が望ましい。 The system temperature in the dry method or the drying temperature after treatment in the wet method is appropriately determined according to the type of organosilane compound within the range where it does not thermally decompose. For example, when treating with the organosilane compounds described above, a temperature of 80 to 150°C is desirable.

[後加工工程]
アルミナ粒子の製造方法では、その効果を損なわない限り、当該アルミナ粒子の製造の途中に任意工程を追加したり、後処理工程を追加し、任意に粒度や形状等を調整しても良い。例えば、転動造粒や圧縮造粒等の造粒工程、結着剤をバインダーとしたスプレードライ製法による造粒などが挙げられ、市販の機器を用いて容易に得る事ができる。
[Post-processing process]
In the method for producing alumina particles, as long as the effect is not impaired, any step may be added during the production of the alumina particles, or a post-treatment step may be added to arbitrarily adjust the particle size, shape, etc. For example, a granulation step such as rolling granulation or compression granulation, or granulation by a spray-drying method using a binding agent as a binder may be mentioned, and the alumina particles can be easily obtained using commercially available equipment.

<防蝕塗料>
本実施形態の防蝕剤は防蝕塗料中に好適に配合される。本発明の一実施形態として、実施形態の防蝕剤を含有する防蝕塗料(以下、「実施形態の防蝕塗料」又は単に「防蝕塗料」と称する場合がある)を提供できる。防蝕塗料は、車両、橋梁、プラント施設などの鋼製の構造物の防蝕塗料、鉄部錆止め塗料、特に下塗り用の鉄部錆止め塗料として好適に用いられる。
<Anti-corrosion paint>
The corrosion inhibitor of the present embodiment is preferably blended in the corrosion inhibitor. As one embodiment of the present invention, an anticorrosive paint containing the corrosion inhibitor of the embodiment (hereinafter, sometimes referred to as "anticorrosive paint of the embodiment" or simply "anticorrosive paint") can be provided. The anticorrosive paint is preferably used as an anticorrosive paint for steel structures such as vehicles, bridges, and plant facilities, an iron rust prevention paint, and particularly as an iron rust prevention paint for undercoat.

本実施形態の防蝕塗料は、上記アルミナ粒子に加え、必要に応じて、各種任意成分を含有することができる。当該任意成分としては、例えば、溶剤、樹脂、乾燥促進剤、硬化剤、硬化促進剤、増粘剤、沈降防止剤、ハジキ防止剤、ダレ止め剤、流展剤、消泡剤、紫外線吸収剤、光安定剤、上記アルミナ粒子に該当しないその他顔料等が挙げられる。 The anticorrosive coating of this embodiment may contain various optional components, if necessary, in addition to the alumina particles. Examples of the optional components include solvents, resins, drying accelerators, hardeners, hardening accelerators, thickeners, anti-settling agents, anti-cracking agents, anti-sagging agents, flow-extending agents, anti-foaming agents, UV absorbers, light stabilizers, and other pigments that do not fall under the category of the alumina particles.

本発明の一実施形態として、実施形態のアルミナ粒子と、溶剤と、樹脂とを含有する防蝕塗料を提供できる。
本発明の一実施形態として、実施形態のアルミナ粒子と、溶剤と、樹脂と、乾燥促進剤とを含有する防蝕塗料を提供できる。
As one embodiment of the present invention, there can be provided an anticorrosive coating material containing the alumina particles of the embodiment, a solvent, and a resin.
As one embodiment of the present invention, there can be provided an anticorrosive coating material containing the alumina particles of the embodiment, a solvent, a resin, and a drying accelerator.

防蝕塗料の粘度を低下させ、塗布を容易とする観点からは、防蝕塗料に溶剤が含有されることが好ましい。溶剤は、上記アルミナ粒子を分散させることができる。溶剤は、上記任意成分を分散又は溶解させることができる。
溶剤としては、例えば、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコールなどのアルコール系溶剤;酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;メチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート等のエーテルエステル系溶剤;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤;ヘキサン、ヘプタン、ホワイトスピリッツ等の脂肪族炭化水素系溶剤;ミネラルスピリット等の芳香族炭化水素と脂肪族炭化水素の混合系溶剤;水、これらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されない。
From the viewpoint of reducing the viscosity of the anticorrosive coating material and facilitating application, it is preferable that the anticorrosive coating material contains a solvent. The solvent is capable of dispersing the alumina particles. The solvent is capable of dispersing or dissolving the optional components.
Examples of the solvent include alcohol-based solvents such as ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, and isobutyl alcohol; ester-based solvents such as ethyl acetate, propyl acetate, and butyl acetate, and ketone-based solvents such as methyl ethyl ketone, methyl butyl ketone, and cyclohexanone; ether ester-based solvents such as methyl cellosolve acetate and butyl cellosolve acetate; amide-based solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide; aromatic hydrocarbon-based solvents such as toluene and xylene; aliphatic hydrocarbon-based solvents such as hexane, heptane, and white spirits; mixed solvents of aromatic hydrocarbons and aliphatic hydrocarbons such as mineral spirits; water, mixtures thereof, and the like, but are not limited to these.

防蝕塗料の総質量100質量%に対する、溶剤の含有割合は、例えば3~90質量%であってよく、5~85質量%であってよい。 The solvent content relative to the total mass of the anticorrosive paint (100 mass%) may be, for example, 3 to 90 mass%, or 5 to 85 mass%.

防蝕塗料の総質量100質量%に対する、固形分(溶剤等の揮発成分を除いた成分)の含有割合は、例えば10~97質量%であってよく、15~95質量%であってよい。 The content of solids (components excluding volatile components such as solvents) relative to the total mass of the anticorrosive paint (100% by mass) may be, for example, 10 to 97% by mass, or 15 to 95% by mass.

防蝕塗料に含まれるアルミナ粒子同士を結着させ、且つ、基材と防蝕塗料との密着性を高めるとの観点から、防蝕塗料に樹脂が含有されることが好ましい。
樹脂としては、塗料に配合できる任意の樹脂を用いることができ、従来公知の樹脂を用いてもよい。樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、塩ビ酢ビ共重合樹脂、ポリアミド樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種類以上を組合せて用いてもよい。
防蝕塗料中の樹脂(固形分)の含有割合は、防蝕塗料の固形分(溶剤等の揮発成分を除いた成分)の総質量100質量%に対して、5質量%以上であってもよく、10~97質量%であってもよく、30~80質量%であってもよい。
From the viewpoint of bonding the alumina particles contained in the anticorrosive coating material together and increasing the adhesion between the substrate and the anticorrosive coating material, it is preferable that the anticorrosive coating material contains a resin.
As the resin, any resin that can be blended in a paint can be used, and a conventionally known resin may be used. Examples of the resin include acrylic resin, polyester resin, alkyd resin, urethane resin, epoxy resin, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer resin, polyamide resin, melamine resin, etc. One type of resin may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The content of the resin (solid content) in the anticorrosive coating may be 5 mass % or more, 10 to 97 mass %, or 30 to 80 mass % relative to 100 mass % of the total mass of the solid content of the anticorrosive coating (components excluding volatile components such as solvents).

防蝕効果を効果的に発揮させるとの観点から、防蝕塗料中のアルミナ粒子の含有割合は、防蝕塗料の固形分(溶剤等の揮発成分を除いた成分)の総質量100質量%に対して、3質量%以上であってもよく、3~95質量%であってもよく、10~70質量%であってもよく、20~60質量%であってもよい。 From the viewpoint of effectively exerting the anticorrosion effect, the content of alumina particles in the anticorrosion paint may be 3% by mass or more, 3 to 95% by mass, 10 to 70% by mass, or 20 to 60% by mass relative to 100% by mass of the total mass of the solids content of the anticorrosion paint (components excluding volatile components such as solvents).

顔料容積濃度(PVC)は、バインダー成分と顔料との比率を表し、顔料容積/顔料容積+バインダー成分容積で表される値である。
臨界顔料容積濃度(CPVC)は、顔料粒子間の全ての隙間がバインダー成分で満たされるポイントである。
バインダー成分としては、上記の樹脂が挙げられる。
The pigment volume concentration (PVC) represents the ratio of the binder component to the pigment, and is a value expressed as pigment volume/pigment volume+binder component volume.
The critical pigment volume concentration (CPVC) is the point at which all the interstices between the pigment particles are filled with binder components.
The binder component includes the above-mentioned resins.

防蝕効果を効果的に発揮させ、塗膜の強度を適度に向上させるとの観点から、防蝕塗料中のアルミナ粒子の含有割合は、アルミナ粒子を顔料とした場合の臨界顔料容積濃度(CPVC)におけるアルミナ粒子の含有量100質量%に対し、例えば、30~90質量%となるように配合されてよく、50~80質量%となるように配合されてよい。 From the viewpoint of effectively exerting the anticorrosive effect and appropriately improving the strength of the coating film, the content of alumina particles in the anticorrosive paint may be, for example, 30 to 90 mass % or 50 to 80 mass % relative to 100 mass % of the alumina particle content at the critical pigment volume concentration (CPVC) when the alumina particles are used as a pigment.

また、同様に防蝕効果を効果的に発揮させ、塗膜の強度を適度に向上させるとの観点から、p/b(顔料/バインダー成分)の質量比は、例えば、0.1~10であってよく、0.5~2であってよく、0.7~1.5であってよい。 Furthermore, from the viewpoint of effectively exerting the anticorrosive effect and appropriately improving the strength of the coating film, the mass ratio of p/b (pigment/binder component) may be, for example, 0.1 to 10, 0.5 to 2, or 0.7 to 1.5.

乾燥促進剤としては、例えば、コバルト乾燥剤を例示でき、ナフテン酸コバルト、オクテン酸コバルト、ステアリン酸コバルト等が挙げられる。 Examples of drying accelerators include cobalt desiccants, such as cobalt naphthenate, cobalt octenate, and cobalt stearate.

上記アルミナ粒子に該当しないその他顔料としては、着色顔料、体質顔料等の各種顔料が挙げられる。
前記着色顔料としては、求める色相や性能にあわせて従来公知の顔料を適宜使用することができ、例えば、アゾ系、ベンツイミダゾロン系、イソインドリノン・イソインドリン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、ジケトピロロピロール系、キノフタロン系、ペリレン・ペリノン系、チオインジゴ系、アントラキノン系、スレン系、等の有機顔料、酸化鉄、カーボンブラック、酸化チタン、硫化亜鉛、等の無機顔料が挙げられ、また、体質顔料としては、例えば、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、タルク、カオリン等が挙げられる。
また、防蝕顔料として用いることのできる、亜鉛粉末、アルミ粉末等の各種金属又は金属塩を併用してもよい。
Examples of other pigments that do not fall under the category of alumina particles include various pigments such as color pigments and extender pigments.
As the coloring pigment, conventionally known pigments can be appropriately used depending on the desired hue and performance. Examples of the coloring pigment include organic pigments such as azo pigments, benzimidazolone pigments, isoindolinone-isoindoline pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone pigments, dioxazine pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, quinophthalone pigments, perylene-perinone pigments, thioindigo pigments, anthraquinone pigments, and threne pigments, and inorganic pigments such as iron oxide, carbon black, titanium oxide, and zinc sulfide. Examples of the extender pigments include barium sulfate, calcium carbonate, talc, and kaolin.
Furthermore, various metals such as zinc powder and aluminum powder or metal salts which can be used as anticorrosive pigments may be used in combination.

本実施形態の防蝕塗料は、例えば、上記アルミナ粒子と、必要に応じて、上記した任意成分とを、混合することを含む方法により、製造することができる。その際に用いることができる混合機としては、サンドミル、ホモミキサー、ホモジナーザー、コロイドミル、マイクロフルイダイザー、ソノレーター、キャビトロン等が挙げられる。 The anticorrosive coating of this embodiment can be produced, for example, by a method including mixing the above-mentioned alumina particles and, if necessary, the above-mentioned optional components. Examples of mixers that can be used in this process include a sand mill, homomixer, homogenizer, colloid mill, microfluidizer, sonolator, and cavitron.

<積層体>
実施形態の防蝕塗料が塗布された基材は、基材と実施形態の防蝕塗料を含有する層とを有する積層体として提供可能である。かかる積層体は、基材に防蝕性が付与された有用なものである。防蝕塗料を含有する層としては、実施形態の防蝕塗料の硬化物が挙げられる。防蝕塗料の硬化物は、例えば、基材に塗布された防蝕塗料の塗膜を、常温乾燥又は加熱硬化させることで形成可能である。
<Laminate>
The substrate coated with the anticorrosive coating of the embodiment can be provided as a laminate having the substrate and a layer containing the anticorrosive coating of the embodiment. Such a laminate is useful in that anticorrosive properties are imparted to the substrate. An example of the layer containing the anticorrosive coating is a cured product of the anticorrosive coating of the embodiment. The cured product of the anticorrosive coating can be formed, for example, by drying at room temperature or curing by heating the coating of the anticorrosive coating applied to the substrate.

上記の防蝕塗料を含有する層の乾燥膜厚は、一例として、50~700μmが好ましく、60~300μmがより好ましい。乾燥膜厚が上記範囲にあることで、防蝕効果が良好に発揮される。 The dry film thickness of the layer containing the above-mentioned anticorrosive coating is, for example, preferably 50 to 700 μm, more preferably 60 to 300 μm. When the dry film thickness is within the above range, the anticorrosive effect is well exhibited.

基材としては、特に制限されるものではないが、好ましくは、金属又は金属含有物が挙げられ、より具体的には、上記の車両、橋梁、プラント施設などの鋼製の構造物又はその一部を例示できる。 The substrate is not particularly limited, but is preferably a metal or a metal-containing material, and more specifically, examples of the substrate include the above-mentioned vehicles, bridges, plant facilities, and other steel structures or parts thereof.

<方法>
本実施形態の防蝕塗料は、基材に塗布して用いることができる。すなわち、一実施形態において、本発明は、上記防蝕塗料を基材に塗布することを含む、積層体の製造方法を提供する。本実施形態の積層体の製造方法によれば、防蝕性を有する上記の積層体を製造できる。
防蝕塗料の塗布方法としては、特に限定されず、ロールコート、スプレー、刷毛、ヘラ、バーコーター、浸漬塗装にて行う事ができる。塗装後の後処理方法としては、常温乾燥~加熱硬化を行うことができる。加熱硬化する場合の加熱温度は、50~250℃の範囲が好ましく、60~230℃の範囲が特に好ましい。加熱時間は、2~30分の範囲が好ましく、5~20分の範囲が特に好ましい。
Methods
The anticorrosive coating material of the present embodiment can be used by applying it to a substrate. That is, in one embodiment, the present invention provides a method for producing a laminate, which includes applying the anticorrosive coating material to a substrate. According to the method for producing a laminate of the present embodiment, the laminate having anticorrosive properties can be produced.
The method of applying the anticorrosive coating is not particularly limited, and can be roll coating, spraying, brushing, spatula, bar coater, or dip coating. As a post-treatment method after coating, room temperature drying to heat curing can be performed. When heat curing is performed, the heating temperature is preferably in the range of 50 to 250°C, and more preferably in the range of 60 to 230°C. The heating time is preferably in the range of 2 to 30 minutes, and more preferably in the range of 5 to 20 minutes.

上述のとおり、本実施形態の防蝕塗料が、アルミナ粒子を含有することにより、その塗膜の化学安定性や強度を向上させ、防蝕塗料は防蝕効果に優れたものとなる。カードハウス構造を有する実施形態のアルミナ粒子は、同形状の球状のアルミナ粒子と比較して比表面積が大きく、優れた防蝕効果を発揮する。
また、本実施形態の防蝕塗料が、アルミナ粒子を含有することで、塗膜に分散したアルミナ粒子が腐蝕成分の金属への拡散を効率よく防ぐことにより、鉄等の金属の腐蝕を抑制する効果が期待される。
また、防蝕塗料が上記の樹脂を含有することにより、樹脂によるバリアー効果による防蝕効果が発揮される。
As described above, the anticorrosive coating of the present embodiment contains alumina particles, which improves the chemical stability and strength of the coating film, and the anticorrosive coating has excellent anticorrosive effect. The alumina particles of the embodiment having a card house structure have a larger specific surface area than spherical alumina particles of the same shape, and exhibit excellent anticorrosive effect.
In addition, since the anticorrosive paint of this embodiment contains alumina particles, the alumina particles dispersed in the coating film are expected to efficiently prevent the diffusion of corrosive components into the metal, thereby suppressing the corrosion of metals such as iron.
Furthermore, when the anticorrosive paint contains the above-mentioned resin, the resin provides a barrier effect to prevent corrosion.

以下に実施例を比較例と共に挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はそれら実施例によって何ら限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below with examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

<アルミナ粒子の合成>
[合成例1]アルミナ粒子の合成
水酸化アルミニウム(日本軽金属株式会社製、平均粒子径40μm)144.8gと、二酸化珪素(関東化学株式会社製、特級)0.95gと、三酸化モリブデン(太陽鉱工株式会社製)5gとを乳鉢で混合し、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1100℃で10時間焼成を行なった。降温後、坩堝を取り出し、97.0gの薄青色の粉末を得た。得られた粉末を乳鉢で、106μm篩を通るまで解砕した。
続いて、得られた前記薄青色粉末の100gを0.5%アンモニア水の150mLに分散し、分散溶液を室温(25℃以上30℃以下程度)で0.5時間攪拌後、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、94.0gの粉末を得た。その後、コアンダ効果を利用した気流分級機((株)パウダーシステムズ製ハイプレック分級機 HPC-ZERO型)で微粒成分を分級除去し、アルミナ粒子粉末66gを得た。また、ゼータ電位の測定を行ったところ、得られたアルミナ粒子の等電点はpH5.3であることが解った。
得られた粉末は、SEM観察により、3枚以上の平板状アルミナにより形成され、固着したカードハウス構造を有するアルミナ粒子であることを確認した。得られた粉末の平均粒子径を測定したところ、35μmであった。また、カードハウス構造を構成する平板状アルミナ自体は、形状が多角板状で、厚みが400nm,平均粒子径が8μm、アスペクト比が20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。また、α化率は99%以上(ほぼ100%)であった。また、蛍光X線定量分析(XRF)の結果から、得られた粒子は、ケイ素を二酸化ケイ素換算で0.71質量%含み、モリブデンを三酸化モリブデン換算で0.76質量%含み、Alに対するSiのモル比[Si]/[Al]は0.007であった。
また、得られた粉末をX線光電子分光法(XPS)で分析した結果、アルミナ粒子の平板状アルミナの表面組成の[Si]/[Al]は0.24であり、蛍光X線定量分析のバルク組成の[Si]/[Al]%値より大幅に高く、珪素原子及び/又は無機珪素化合物が平板状アルミナの表面に偏在することを確認した。
また、XRD測定により平板状アルミナの表面にムライト層の形成を確認した。
また、得られた粉末の比表面積を測定したところ、1.4(m/g)であり、安息角は33°であることが解った。
更に、得られた粉末を株式会社ナノシーズ製 微小粒子圧壊力測定装置NS-A100型を用い、圧壊強度を算出した結果、28MPaであった。
<Synthesis of alumina particles>
[Synthesis Example 1] Synthesis of Alumina Particles 144.8 g of aluminum hydroxide (manufactured by Nippon Light Metals Co., Ltd., average particle size 40 μm), 0.95 g of silicon dioxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., special grade), and 5 g of molybdenum trioxide (manufactured by Taiyo Koko Co., Ltd.) were mixed in a mortar to obtain a mixture. The obtained mixture was placed in a crucible and fired at 1100° C. for 10 hours in a ceramic electric furnace. After cooling, the crucible was removed to obtain 97.0 g of a light blue powder. The obtained powder was crushed in a mortar until it passed through a 106 μm sieve.
Next, 100 g of the obtained light blue powder was dispersed in 150 mL of 0.5% ammonia water, and the dispersion solution was stirred at room temperature (approximately 25°C to 30°C) for 0.5 hours, after which the ammonia water was removed by filtration, and the molybdenum remaining on the particle surface was removed by washing with water and drying, to obtain 94.0 g of powder. Then, fine particles were classified and removed using an air classifier utilizing the Coanda effect (Hyplec Classifier HPC-ZERO type manufactured by Powder Systems Co., Ltd.), to obtain 66 g of alumina particle powder. In addition, when the zeta potential was measured, it was found that the isoelectric point of the obtained alumina particles was pH 5.3.
The obtained powder was confirmed by SEM observation to be an alumina particle having a card house structure formed by three or more flat alumina sheets and fixed together. The average particle size of the obtained powder was measured to be 35 μm. It was also confirmed that the flat alumina itself constituting the card house structure had a polygonal plate shape, a thickness of 400 nm, an average particle size of 8 μm, and an aspect ratio of 20. Furthermore, when XRD measurement was performed, a sharp scattering peak derived from α-alumina appeared, and no alumina crystal system peak other than the α crystal structure was observed. The α conversion rate was 99% or more (almost 100%). Furthermore, the result of X-ray fluorescence quantitative analysis (XRF) showed that the obtained particles contained 0.71 mass% silicon in terms of silicon dioxide, 0.76 mass% molybdenum in terms of molybdenum trioxide, and the molar ratio of Si to Al [Si]/[Al] was 0.007.
In addition, the powder obtained was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and the surface composition [Si]/[Al] of the tabular alumina of the alumina particles was found to be 0.24, which was significantly higher than the [Si]/[Al]% value of the bulk composition determined by X-ray fluorescence quantitative analysis, confirming that silicon atoms and/or inorganic silicon compounds were unevenly distributed on the surface of the tabular alumina.
Furthermore, the formation of a mullite layer on the surface of the tabular alumina was confirmed by XRD measurement.
Furthermore, the specific surface area of the resulting powder was measured and found to be 1.4 (m 2 /g), and the angle of repose was found to be 33°.
Furthermore, the crushing strength of the obtained powder was calculated using a microparticle crushing strength measuring device NS-A100 manufactured by Nano Seeds Corporation, and was found to be 28 MPa.

[合成例2]アルミナ粒子の合成
水酸化アルミニウム(日本軽金属株式会社製、平均粒子径60μm)144.8gと、二酸化珪素(関東化学株式会社製、特級)0.90gと、三酸化モリブデン(太陽鉱工株式会社製)5gとを乳鉢で混合し、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1100℃で10時間焼成を行なった。降温後、坩堝を取り出し、96.0gの薄青色の粉末を得た。得られた粉末を乳鉢で、106μm篩を通るまで解砕した。
続いて、得られた前記薄青色粉末の100gを0.5%アンモニア水の150mLに分散し、分散溶液を室温(25℃以上30℃以下程度)で0.5時間攪拌後、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、94.0gの粉末を得た。その後、コアンダ効果を利用した気流分級機((株)パウダーシステムズ製ハイプレック分級機 HPC-ZERO型)で微粒成分を分級除去し、アルミナ粒子粉末65gを得た。また、ゼータ電位の測定を行ったところ、得られたアルミナ粒子の等電点はpH5.2であることが解った。
得られた粉末は、SEM観察により、3枚以上の平板状アルミナにより形成され、固着したカードハウス構造を有するアルミナ粒子であることを確認した。得られた粉末の平均粒子径を測定したところ、55μmであった。また、カードハウス構造を構成する平板状アルミナ自体は、形状が多角板状で、厚みが400nm,長径が9μm、アスペクト比が23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。また、α化率は99%以上(ほぼ100%)であった。また、蛍光X線定量分析(XRF)の結果から、得られた粒子は、ケイ素を二酸化ケイ素換算で0.70質量%含み、モリブデンを三酸化モリブデン換算で0.73質量%含み、Alに対するSiのモル比[Si]/[Al]は0.007であった。
また、得られた粉末をX線光電子分光法(XPS)で分析した結果、アルミナ粒子の平板状アルミナの表面組成の[Si]/[Al]は0.24であり、蛍光X線定量分析のバルク組成の[Si]/[Al]%値より大幅に高く、珪素原子及び/又は無機珪素化合物が平板状アルミナの表面に偏在することを確認した。
また、XRD測定により平板状アルミナの表面にムライト層の形成を確認した。
また、得られた粉末の比表面積を測定したところ、1.4(m/g)であり、安息角は30°であることが解った。
更に、得られた粉末を株式会社ナノシーズ製 微小粒子圧壊力測定装置NS-A100型を用い、圧壊強度を算出した結果、29MPaであった。
[Synthesis Example 2] Synthesis of Alumina Particles 144.8 g of aluminum hydroxide (manufactured by Nippon Light Metals Co., Ltd., average particle size 60 μm), 0.90 g of silicon dioxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., special grade), and 5 g of molybdenum trioxide (manufactured by Taiyo Koko Co., Ltd.) were mixed in a mortar to obtain a mixture. The obtained mixture was placed in a crucible and fired at 1100° C. for 10 hours in a ceramic electric furnace. After cooling, the crucible was removed to obtain 96.0 g of a light blue powder. The obtained powder was crushed in a mortar until it passed through a 106 μm sieve.
Next, 100 g of the obtained light blue powder was dispersed in 150 mL of 0.5% ammonia water, and the dispersion solution was stirred at room temperature (25°C to 30°C) for 0.5 hours, after which the ammonia water was removed by filtration, and the molybdenum remaining on the particle surface was removed by washing with water and drying, to obtain 94.0 g of powder. Then, fine particles were classified and removed using an air classifier utilizing the Coanda effect (Hyplec Classifier HPC-ZERO type, manufactured by Powder Systems Co., Ltd.), to obtain 65 g of alumina particle powder. In addition, when the zeta potential was measured, it was found that the isoelectric point of the obtained alumina particles was pH 5.2.
The obtained powder was confirmed by SEM observation to be an alumina particle having a card house structure formed by three or more flat alumina sheets and fixed together. The average particle size of the obtained powder was measured to be 55 μm. It was also confirmed that the flat alumina itself constituting the card house structure had a polygonal plate shape, a thickness of 400 nm, a major axis of 9 μm, and an aspect ratio of 23. Furthermore, when XRD measurement was performed, a sharp scattering peak derived from α-alumina appeared, and no alumina crystal system peak other than the α crystal structure was observed. The α conversion rate was 99% or more (almost 100%). Furthermore, the result of X-ray fluorescence quantitative analysis (XRF) showed that the obtained particles contained 0.70 mass% silicon in terms of silicon dioxide, 0.73 mass% molybdenum in terms of molybdenum trioxide, and the molar ratio of Si to Al [Si]/[Al] was 0.007.
In addition, the powder obtained was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and the surface composition [Si]/[Al] of the tabular alumina of the alumina particles was found to be 0.24, which was significantly higher than the [Si]/[Al]% value of the bulk composition determined by X-ray fluorescence quantitative analysis, confirming that silicon atoms and/or inorganic silicon compounds were unevenly distributed on the surface of the tabular alumina.
Furthermore, the formation of a mullite layer on the surface of the tabular alumina was confirmed by XRD measurement.
Furthermore, the specific surface area of the resulting powder was measured and found to be 1.4 (m 2 /g), and the angle of repose was 30°.
Furthermore, the crushing strength of the obtained powder was calculated using a microparticle crushing strength measuring device NS-A100 manufactured by Nano Seeds Corporation, and was found to be 29 MPa.

<合成例で得られたアルミナ粒子、及び市販の球状アルミナ粒子の評価>
[走査電子顕微鏡によるアルミナ粒子の形状分析]
上記合成例で得られたアルミナ粒子、及び市販の球状アルミナ粒子(デンカ株式会社製、DAS-30)を試料として、これらを両面テープにてサンプル支持台に固定し、それを表面観察装置(キーエンス社製、VE-9800)にて観察して、アルミナ粒子のカードハウス構造の有無を確認した。
<Evaluation of alumina particles obtained in synthesis examples and commercially available spherical alumina particles>
[Analysis of the shape of alumina particles using a scanning electron microscope]
The alumina particles obtained in the above synthesis examples and commercially available spherical alumina particles (DAS-30, manufactured by Denka Co., Ltd.) were used as samples, which were fixed to a sample support stand with double-sided tape and observed with a surface observation device (VE-9800, manufactured by Keyence Corporation) to confirm the presence or absence of the card house structure of the alumina particles.

[平板状アルミナの長径Lの計測]
平板状アルミナの長径Lは、アルミナ粒子中央に位置する任意の100個の平板状アルミナについて、板の輪郭線上の2点間の距離のうち、最大の長さを、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定し、算術平均値として算出した。
[Measurement of the major axis L of the plate-like alumina]
The long diameter L of the tabular alumina was calculated as the arithmetic average value of the maximum length between two points on the outline of the plate for any 100 tabular alumina particles located at the center of the alumina particle, measured using a scanning electron microscope (SEM).

[平板状アルミナの厚みDの計測]
走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、10個の厚みを測定した平均値を採用し、厚みD(μm)とした。
[Measurement of thickness D of plate-like alumina]
The thickness of 10 pieces was measured using a scanning electron microscope (SEM), and the average value was used as the thickness D (μm).

[平板状アルミナのアスペクト比L/D]
アスペクト比は下記の式を用いて求めた。
(アスペクト比)=(平板状アルミナの長径L/平板状アルミナの厚みD)
[Aspect ratio L/D of plate-like alumina]
The aspect ratio was calculated using the following formula.
(Aspect ratio)=(long diameter L of plate-like alumina / thickness D of plate-like alumina)

[粒度分布測定によるアルミナ粒子の平均粒子径測定]
作製した試料を、レーザー回折式乾式粒度分布計(日本レーザー社製、HELOS(H3355)&RODOS)を用いて、分散圧0.3MPa、引圧90hPaの条件で測定し、体積基準の累積粒度分布から、D50(μm)を求めて、これをアルミナ粒子の平均粒子径とした。
[Measurement of average particle size of alumina particles by particle size distribution measurement]
The prepared sample was measured using a laser diffraction type dry particle size distribution analyzer (HELOS (H3355) & RODOS, manufactured by Japan Laser Corporation) under conditions of a dispersion pressure of 0.3 MPa and a suction pressure of 90 hPa, and D50 (μm) was calculated from the volume-based cumulative particle size distribution, which was defined as the average particle size of the alumina particles.

[安息角の計測]
試料を300g用意し、JIS R9301-2-2に準じた方法で、試料の安息角を測定した。
[Measurement of angle of repose]
A 300 g sample was prepared, and the angle of repose of the sample was measured according to the method of JIS R9301-2-2.

[比表面積の計測]
作製した試料を300℃3時間の条件で前処理を行った後、マイクロメリティックス社製、TriStar3000を用いて前処理後の試料の比表面積を測定した。
[Measurement of specific surface area]
The prepared samples were pretreated at 300° C. for 3 hours, and the specific surface area of the pretreated samples was measured using a TriStar 3000 manufactured by Micromeritics.

[XRDピーク強度比・ムライトの有無の分析]
作製した試料を0.5mm深さの測定試料用ホルダーにのせ、一定荷重で平らになるように充填し、それを広角X線回折(XRD)装置(株式会社リガク製 Ultima IV)にセットし、Cu/Kα線、40kV/40mA、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。
2θ=26.2±0.2度に認められるムライトのピーク高さをA、2θ=35.1±0.2度に認められる(104)面のα-アルミナのピーク高さをBとし、2θ=30±0.2度のベースラインの値をCとして下記の式よりムライトの有無を判定した。
値が0.02以上はムライトが「有」とし、0.02未満はムライトが「無」と判定した。
[XRD peak intensity ratio and analysis of the presence or absence of mullite]
The prepared sample was placed on a measurement sample holder with a depth of 0.5 mm, and packed flat with a constant load. The sample was then set in a wide-angle X-ray diffraction (XRD) device (Ultima IV, manufactured by Rigaku Corporation) and measured under the conditions of Cu/Kα radiation, 40 kV/40 mA, a scan speed of 2 degrees/min, and a scan range of 10 to 70 degrees.
The peak height of mullite observed at 2θ = 26.2 ± 0.2 degrees was designated as A, the peak height of the (104) plane α-alumina observed at 2θ = 35.1 ± 0.2 degrees was designated as B, and the baseline value at 2θ = 30 ± 0.2 degrees was designated as C. The presence or absence of mullite was determined by the following formula.
A value of 0.02 or more was judged as "present" for mullite, and a value of less than 0.02 was judged as "absent" for mullite.

Figure 0007565738000001
Figure 0007565738000001

[平板状アルミナ表層のSi量]
X線光電子分光(XPS)装置Quantera SXM(アルバックファイ社)を用い、作製した試料を両面テープ上にプレス固定し、以下の条件で組成分析を行った。
[Si content in plate-like alumina surface layer]
The prepared sample was press-fixed onto double-sided tape and subjected to composition analysis under the following conditions using an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) apparatus Quantera SXM (ULVAC-PHI, Inc.).

(測定条件)
・X線源:単色化AlKα、ビーム径100μmφ、出力25W・測定:エリア測定(1000μm四方)、n=3
・帯電補正:C1s=284.8eV
(Measurement conditions)
X-ray source: Monochromatic AlKα, beam diameter 100 μmφ, output 25 W Measurement: Area measurement (1000 μm square), n = 3
Charge correction: C1s = 284.8 eV

XPS分析結果により求められる[Si]/[Al]を平板状アルミナ粒子表層のSi量とした。 The amount of Si in the surface layer of the tabular alumina particles was determined as [Si]/[Al] based on the results of XPS analysis.

[α化率の分析]
作製した試料を0.5mm深さの測定試料用ホルダーにのせ、一定荷重で平らになる様充填し、それを広角X線回折装置(株式会社リガク製 Ultima IV)にセットし、Cu/Kα線、40kV/40mA、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。α-アルミナと遷移アルミナの最強ピーク高さの比よりα化率を求めた。
[Analysis of Alpha Conversion Rate]
The prepared sample was placed on a measurement sample holder with a depth of 0.5 mm, packed flat under a constant load, and set in a wide-angle X-ray diffractometer (Ultima IV, manufactured by Rigaku Corporation) and measured under conditions of Cu/Kα radiation, 40 kV/40 mA, scan speed of 2 degrees/min, and scan range of 10 to 70 degrees. The α conversion rate was calculated from the ratio of the strongest peak heights of α-alumina and transition alumina.

[アルミナ粒子内に含まれるSi量の分析]
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[Si]/[Al]をアルミナ粒子内のSi量とした。
XRF分析結果により求められるケイ素量を、アルミナ粒子100質量%に対する二酸化ケイ素換算(質量%)により求めた。
[Analysis of Si content in alumina particles]
Using a Primus IV X-ray fluorescence (XRF) analyzer (manufactured by Rigaku Corporation), about 70 mg of the prepared sample was placed on filter paper, covered with a PP film, and subjected to composition analysis.
The [Si]/[Al] ratio determined from the results of the XRF analysis was taken as the amount of Si in the alumina particles.
The amount of silicon determined from the results of XRF analysis was calculated in terms of silicon dioxide (mass %) relative to 100 mass % of the alumina particles.

[アルミナ粒子内に含まれるMo量の分析]
蛍光X線分析装置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モリブデン量を、アルミナ粒子100質量%に対する三酸化モリブデン換算(質量%)により求めた。
[Analysis of Mo content in alumina particles]
About 70 mg of the prepared sample was placed on filter paper and covered with a PP film, and a composition analysis was performed using a Primus IV fluorescent X-ray analyzer (manufactured by Rigaku Corporation).
The amount of molybdenum determined from the results of the XRF analysis was calculated in terms of molybdenum trioxide (mass %) relative to 100 mass % of the alumina particles.

[圧壊強度の計測]
圧壊強度は、株式会社ナノシーズ製 微小粒子圧壊力測定装置NS-A100型を用いて測定した。圧壊時のピーク値とベースライン(何も力がかかっていない状況)との差を圧壊力F[N]とし、圧壊強度S[Pa]は次式より算出した10個の値の平均値とした。
S=2.8F/(π・D
上記式中、Fは圧壊力[N]、Dは粒子径[m]である。
[Measurement of crushing strength]
The crushing strength was measured using a microparticle crushing force measuring device NS-A100 manufactured by Nanoseeds Co., Ltd. The difference between the peak value at the time of crushing and the baseline (when no force is applied) was taken as the crushing force F [N], and the crushing strength S [Pa] was taken as the average value of 10 values calculated using the following formula.
S=2.8F/(π・D 2 )
In the above formula, F is the crushing force [N] and D is the particle diameter [m].

[等電点の測定]
ゼータ電位測定をゼータ電位測定装置(マルバーン社、ゼータサイザーナノZSP)にて行った。試料20mgと10mM KCl水溶液10mLを泡取り錬太郎(シンキー社、ARE-310)にて攪拌・脱泡モードで3分間攪拌し、5分静置した上澄みを測定用試料とした。自動滴定装置により、試料に0.1N HClを加え、pH=2までの範囲でゼータ電位測定を行い(印加電圧100V、Monomodlモード)、電位ゼロとなる等電点のpHを評価した。
[Measurement of isoelectric point]
Zeta potential measurements were performed using a zeta potential measuring device (Malvern Instruments, Zetasizer Nano ZSP). 20 mg of sample and 10 mL of 10 mM KCl aqueous solution were stirred for 3 minutes in a stirring/defoaming mode using a foam remover (Thinky Corporation, ARE-310), and the supernatant was left to stand for 5 minutes to be used as the measurement sample. Using an automatic titration device, 0.1 N HCl was added to the sample, and zeta potential measurements were performed in the range up to pH = 2 (applied voltage 100 V, Monomodl mode), and the pH of the isoelectric point where the potential becomes zero was evaluated.

原料化合物の酸化物換算の配合(全体を100質量%とする)と、合成例で得られた各アルミナ粒子の評価結果を以下の表1に示す。なお、表1中、「N.D.」はnot detectedの略であり、不検出であることを表す。 The oxide equivalent composition of the raw material compounds (total is 100 mass%) and the evaluation results of each alumina particle obtained in the synthesis example are shown in Table 1 below. In Table 1, "N.D." stands for "not detected" and indicates that it was not detected.

Figure 0007565738000002
Figure 0007565738000002

<防蝕塗料の作製>
[実施例1~2、比較例1~2]
変性アルキド樹脂(商品名“Beckosol(登録商標)11-035”、固形分50質量%)にCPVC(臨界顔料体積濃度)が75%となるよう、表2に示すアルミナ顔料を添加した。次いで、コバルト乾燥剤を下記希釈の前の塗料の2質量%の量で添加した後、噴霧に適した濃度となるようキシレンで希釈して、防蝕塗料を得た。
<Preparation of anti-corrosion paint>
[Examples 1-2, Comparative Examples 1-2]
An alumina pigment shown in Table 2 was added to a modified alkyd resin (product name "Beckosol (registered trademark) 11-035", solid content 50 mass %) so that the CPVC (critical pigment volume concentration) was 75%. Next, a cobalt drier was added in an amount of 2 mass % of the paint before dilution described below, and then the paint was diluted with xylene to a concentration suitable for spraying to obtain an anticorrosion paint.

<防錆性の評価>
実施例1及び2並びに比較例1及び2の防蝕塗料について、以下のとおり防錆性の評価を行った。試験パネルとして、冷間圧延鋼板を用意した。この試験パネルは、アセトンで洗浄した後、1時間静置した。防蝕塗料の塗布の前に、試験パネルの裏面を車両用グレードのクリアコート(商品名“2K Topcaots”)でコートした。次いで、試験パネルに、実施例1及び2並びに比較例1及び2の各防蝕塗料を噴霧塗布し、0.1524mmの膜厚を有する乾燥フィルムを形成した。このフィルムは室温で72時間にて硬化させたものである。
<Evaluation of rust prevention>
The corrosion-resistant coatings of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated for rust prevention as follows. A cold-rolled steel plate was prepared as a test panel. The test panel was washed with acetone and then left to stand for 1 hour. Prior to application of the corrosion-resistant coating, the back surface of the test panel was coated with a clear coat of automotive grade (trade name "2K Topcaots"). Each of the corrosion-resistant coatings of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 was then spray-coated onto the test panel to form a dry film having a film thickness of 0.1524 mm. The film was cured at room temperature for 72 hours.

0.5%塩化ナトリウムを含有した脱イオン水を入れたウォーターバスを用意し、30℃で保持した。上記防蝕塗料が噴霧されたパネルの一部を、9日間ウォーターバスに沈め、観察した。1~9日の各日パネルの写真(4日目と5日目以外)を取得した。 A water bath containing deionized water containing 0.5% sodium chloride was prepared and kept at 30°C. A portion of the panel sprayed with the above anticorrosive paint was submerged in the water bath for 9 days and observed. Photographs of the panel were taken on each of the 1st to 9th days (except for the 4th and 5th days).

評価の結果を表2に示す。
〇:試験パネルに錆が確認できない
×:試験パネルの浸漬部の50面積%以上で錆が確認される
The evaluation results are shown in Table 2.
◯: No rust was observed on the test panel. ×: Rust was observed on 50% or more of the immersed area of the test panel.

Figure 0007565738000003
Figure 0007565738000003

表2から、実施例1~2の防蝕塗料は、比較例1~2の防蝕塗料よりも、防錆性が良好であることが確かめられた。 From Table 2, it was confirmed that the anticorrosive paints of Examples 1 and 2 had better rust prevention properties than the anticorrosive paints of Comparative Examples 1 and 2.

各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、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。また、本発明は各実施形態によって限定されることはなく、請求項(クレーム)の範囲によってのみ限定される。 The configurations and combinations thereof in each embodiment are merely examples, and additions, omissions, substitutions, and other modifications of the configurations are possible without departing from the spirit of the present invention. Furthermore, the present invention is not limited to each embodiment, but is limited only by the scope of the claims.

本実施形態の防蝕剤によれば、良好な防蝕効果を有する防蝕剤を提供することができる。 The corrosion inhibitor of this embodiment can provide an inhibitor with good corrosion prevention effect.

Claims (8)

3枚以上の平板状アルミナにより形成され、前記平板状アルミナが固着したカードハウス構造を有し、平均粒子径が3μm以上1000μm以下であるアルミナ粒子を含有し、
前記アルミナ粒子がモリブデンを含む、防蝕剤。
The alumina powder is formed of three or more sheets of tabular alumina, has a card house structure in which the tabular alumina particles are fixed together, and contains alumina particles having an average particle size of 3 μm or more and 1000 μm or less.
The alumina particles comprise molybdenum .
前記アルミナ粒子がケイ素及び/又はゲルマニウムを含む、請求項1記載の防蝕剤。 The corrosion inhibitor according to claim 1, wherein the alumina particles contain silicon and/or germanium. 前記アルミナ粒子100質量%に対するモリブデンの含有量が、三酸化モリブデン換算で、10質量%以下である、請求項記載の防蝕剤。 2. The corrosion inhibitor according to claim 1 , wherein the content of molybdenum is 10% by mass or less, calculated as molybdenum trioxide, relative to 100% by mass of the alumina particles. 請求項1~のいずれか一項に記載の防蝕剤を含有する防蝕塗料。 An anticorrosive paint comprising the anticorrosive agent according to any one of claims 1 to 3 . 基材と請求項に記載の防蝕塗料を含有する層とを有する積層体。 A laminate comprising a substrate and a layer containing the anticorrosive coating according to claim 4 . 前記基材が金属である、請求項に記載の積層体。 The laminate of claim 5 , wherein the substrate is a metal. 請求項に記載の防蝕塗料を基材に塗布することを含む、積層体の製造方法。 A method for producing a laminate, comprising applying the anticorrosive coating according to claim 4 to a substrate. 請求項に記載の防蝕塗料を基材に塗布することを含む、基材の防蝕方法。 A method for protecting a substrate from corrosion, comprising applying the anticorrosive coating material according to claim 4 to the substrate.
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