JP7232024B2 - Method for producing inorganic oxide hollow particles - Google Patents

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Description

本発明は、無機酸化物中空粒子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing inorganic oxide hollow particles.

中空粒子は、例えば、超音波噴霧装置やノズルを用いて加熱炉内に原料溶液を噴霧し、液滴に熱を加えて熱分解する噴霧熱分解法により製造することができる。このようにして得られた中空粒子は、粒子内部に空隙が存在するため、非中空粒子に比べて軽量性、低誘電特性、断熱・遮熱性、遮音性等の特性に優れることから、電子材料、建築材料、塗料又は樹脂のフィラーとして広く普及している。例えば、電子材料の分野においては、体積平均粒子径、最大粒子径、空隙率、BET比表面積及び純度を特定範囲内に制御することにより、高強度かつ微細で、低誘電特性に優れ、多層プリント基板等の電子材料の製造原料として有用な中空シリカ粒子が得られるとの報告がある(特許文献1)。また、建築材料の分野においては、外径、中空径及び皮の厚さを特定範囲内に制御することにより、高強度で熱遮熱性に優れ、道路用骨材として有用なセラミックス厚皮中空粒子が得られることが報告されている(特許文献2)。 Hollow particles can be produced, for example, by a spray pyrolysis method in which a raw material solution is sprayed into a heating furnace using an ultrasonic atomizer or a nozzle, and droplets are thermally decomposed by heating. Since the hollow particles thus obtained have voids inside the particles, they are superior in properties such as light weight, low dielectric properties, heat insulation/heat insulation, and sound insulation compared to non-hollow particles. It is widely used as a building material, paint or resin filler. For example, in the field of electronic materials, by controlling the volume average particle size, maximum particle size, porosity, BET specific surface area and purity within specific ranges, high strength, fine, excellent low dielectric properties, multi-layer printing It is reported that hollow silica particles useful as raw materials for manufacturing electronic materials such as substrates can be obtained (Patent Document 1). In the field of building materials, by controlling the outer diameter, hollow diameter and skin thickness within a specific range, ceramic thick-walled hollow particles are useful as aggregates for roads, with high strength and excellent heat shielding properties. is reported to be obtained (Patent Document 2).

特開2012-136363号公報JP 2012-136363 A 特開2014-141371号公報JP 2014-141371 A

従来、高強度の無機酸化物中空粒子が種々提案されているが、無機酸化物中空粒子を樹脂等と混練すると割れることがあり、フィラーとしての効果が低下するため、より高強度の無機酸化物中空粒子が望まれている。一方、無機酸化物中空粒子の強度を増大させる方法として、粒子密度の増加が考えられるが、中空率が低下するため、無機酸化物中空粒子の軽量性が損なわれやすい。そのため、軽量性を維持したまま、強度の高い無機酸化物中空粒子が求められている。
本発明の課題は、軽量性を維持したまま、高強度を有する無機酸化物中空粒子の製造方法を提供することにある。
Conventionally, various high-strength inorganic oxide hollow particles have been proposed. Hollow particles are desired. On the other hand, as a method for increasing the strength of inorganic oxide hollow particles, it is conceivable to increase the particle density. Therefore, there is a demand for inorganic oxide hollow particles having high strength while maintaining lightness.
An object of the present invention is to provide a method for producing inorganic oxide hollow particles having high strength while maintaining lightness.

本発明者らは、噴霧熱分解法の工程について種々検討した結果、原料無機化合物含有液を噴霧し液滴を熱分解して無機酸化物中空粒子を形成し、無機酸化物中空粒子を所定の温度に加熱して粒子表面を溶融させた後、軟化状態の無機酸化物中空粒子を所定の温度の雰囲気下にて冷却することで、軽量性を維持したまま、高強度の中空粒子を製造できることを見出し、本発明を完成した。 The inventors of the present invention conducted various studies on the process of the spray pyrolysis method, and found that the raw material inorganic compound-containing liquid was sprayed and the liquid droplets were thermally decomposed to form inorganic oxide hollow particles. It is possible to manufacture high-strength hollow particles while maintaining lightness by cooling the inorganic oxide hollow particles in a softened state in an atmosphere of a predetermined temperature after heating to a temperature to melt the particle surfaces. and completed the present invention.

すなわち、本発明は、次の〔1〕~〔4〕を提供するものである。
〔1〕原料無機化合物含有液の液滴を噴霧する噴霧工程と、
噴霧液滴を熱分解し、無機酸化物中空粒子を形成する熱分解工程と、
無機酸化物中空粒子を融点以上の温度に加熱し、粒子表面を溶融する溶融工程と、
溶融した無機酸化物中空粒子を、該無機酸化物中空粒子の融点よりも50~600℃低い温度の雰囲気下で冷却する冷却工程と、
無機酸化物中空粒子を回収する回収工程
を含む、無機酸化物中空粒子の製造方法。
〔2〕前記冷却工程の冷却時間が、0.01~2.0秒である、〔1〕記載の無機酸化物中空粒子の製造方法。
〔3〕全ての前記工程を一つの装置内で連続的に行う、〔1〕又は〔2〕記載の無機酸化物中空粒子の製造方法。
〔4〕前記原料無機化合物が、アルミニウム化合物、ケイ素化合物、アルカリ金属化合物、2族元素化合物、4族元素化合物及びホウ素化合物から選ばれる1種又は2種以上である、〔1〕~〔3〕のいずれか一に記載の無機酸化物中空粒子の製造方法。
That is, the present invention provides the following [1] to [4].
[1] A spraying step of spraying liquid droplets of the raw material inorganic compound-containing liquid;
a pyrolysis step of pyrolyzing the spray droplets to form inorganic oxide hollow particles;
a melting step of heating the inorganic oxide hollow particles to a temperature equal to or higher than the melting point to melt the particle surfaces;
a cooling step of cooling the molten inorganic oxide hollow particles in an atmosphere at a temperature 50 to 600° C. lower than the melting point of the inorganic oxide hollow particles;
A method for producing inorganic oxide hollow particles, comprising a recovery step of recovering inorganic oxide hollow particles.
[2] The method for producing inorganic oxide hollow particles according to [1], wherein the cooling time in the cooling step is 0.01 to 2.0 seconds.
[3] The method for producing inorganic oxide hollow particles according to [1] or [2], wherein all the steps are performed continuously in one apparatus.
[4] The raw material inorganic compound is one or more selected from an aluminum compound, a silicon compound, an alkali metal compound, a group 2 element compound, a group 4 element compound and a boron compound, [1] to [3] The method for producing inorganic oxide hollow particles according to any one of .

本発明によれば、軽量性を維持したまま、高強度を有する無機酸化物中空粒子を簡便に製造することができる。 According to the present invention, it is possible to easily produce inorganic oxide hollow particles having high strength while maintaining lightness.

本発明の製造方法が適用可能な噴霧熱分解装置の一例を示す模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows an example of the spray-pyrolysis apparatus to which the manufacturing method of this invention is applicable.

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。 Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. Also, for convenience of illustration, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those in the description.

本発明の無機酸化物中空粒子の製造方法は、噴霧工程と、熱分解工程と、溶融工程と、冷却工程と、回収工程を含むものである。ここで、本明細書において「中空粒子」とは、中空室を区画する殻を有する粒子をいい、単なる多孔質とは異なる。
図1は、本発明の製造方法が適用可能な噴霧熱分解装置の一例を示す模式図であり、噴霧熱分解装置10は、全ての前記工程を一つの装置内で連続的に行うことができるため、製造効率に優れ、本発明の製造方法を好適に適用することができる。
The method for producing inorganic oxide hollow particles of the present invention includes a spraying step, a thermal decomposition step, a melting step, a cooling step, and a recovery step. As used herein, the term "hollow particles" refers to particles having shells that define hollow chambers, and is different from mere porous particles.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a spray pyrolysis apparatus to which the manufacturing method of the present invention can be applied, and the spray pyrolysis apparatus 10 can continuously perform all the above steps in one apparatus. Therefore, the production efficiency is excellent, and the production method of the present invention can be suitably applied.

噴霧熱分解装置10は、図1に示されるように、原料無機化合物含有液の噴霧液滴を熱分解し溶融するための反応ゾーンを有する加熱炉1を備えている。加熱炉1の下方には、前記液を噴霧するための噴霧装置2と、前記液を加熱するための加熱装置3が設置されている。噴霧装置2には、前記液を収容するための貯留槽4と、前記液を貯留槽4から噴霧装置2に圧送するための送液ポンプ5が配管を介して連結されている。加熱炉1の上方には、加熱炉1の出口と連結した、軟化状態の無機酸化物中空粒子を冷却するための冷却装置6を備えており、加熱炉1の出口と冷却装置6内にはそれぞれ熱電対7が設置されている。冷却装置6の下流側には、無機酸化物中空粒子を回収するための回収装置8とファン9が設けられている。 The spray pyrolysis apparatus 10, as shown in FIG. 1, includes a heating furnace 1 having a reaction zone for thermally decomposing and melting the spray droplets of the starting inorganic compound-containing liquid. Below the heating furnace 1, a spraying device 2 for spraying the liquid and a heating device 3 for heating the liquid are installed. The spray device 2 is connected to a storage tank 4 for containing the liquid and a liquid feed pump 5 for pressure-feeding the liquid from the storage tank 4 to the spray device 2 via a pipe. A cooling device 6 for cooling the softened inorganic oxide hollow particles is provided above the heating furnace 1 and is connected to the outlet of the heating furnace 1. Thermocouples 7 are installed respectively. A recovery device 8 and a fan 9 for recovering the inorganic oxide hollow particles are provided downstream of the cooling device 6 .

以下、本発明の無機酸化物中空粒子の製造方法の各工程について詳細に説明する。
〔噴霧工程〕
噴霧工程は、原料無機化合物含有液の液滴を噴霧する工程である。
図1に示される噴霧熱分解装置10においては、貯留槽4に収容された原料無機化合物含有液を送液ポンプ5により噴霧装置2へ圧送し、噴霧装置2から原料無機化合物含有液の液滴を噴霧する。
Each step of the method for producing inorganic oxide hollow particles of the present invention will be described in detail below.
[Spraying process]
The spraying step is a step of spraying liquid droplets of the raw material inorganic compound-containing liquid.
In the spray pyrolysis apparatus 10 shown in FIG. 1, the raw material inorganic compound-containing liquid stored in the storage tank 4 is pressure-fed to the spray device 2 by the liquid feed pump 5, and droplets of the raw material inorganic compound-containing liquid are discharged from the spray device 2. to spray.

原料無機化合物としては、無機酸化物を構成する元素を含有し、水等の溶媒に溶解する化合物であれば特に限定されないが、例えば、アルミニウム化合物、ケイ素化合物、アルカリ金属化合物、2族元素化合物、4族元素化合物、ホウ素化合物等を挙げることができる。原料無機化合物は、1種又は2種以上使用することができる。 The raw material inorganic compound is not particularly limited as long as it contains an element constituting an inorganic oxide and is dissolved in a solvent such as water. Examples include an aluminum compound, a silicon compound, an alkali metal compound, a group 2 element compound, Group 4 element compounds, boron compounds and the like can be mentioned. One or two or more raw material inorganic compounds can be used.

アルミニウム化合物、ケイ素化合物としては、中空粒子を形成したときの組成が酸化物となる無機化合物であればよい。例えば、アルミニウム化合物としては、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、アルミニウムイソプロポキシド等の無機化合物が挙げることができる。ケイ素化合物としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、オルトケイ酸テトラエチル、シリカゾル等を挙げることができる。耐熱性、無気孔化の点から、アルミニウム化合物及びケイ素化合物を併用することが好ましい。その場合、ケイ素化合物の使用量は、中空粒子を形成したときの組成中のケイ素酸化物の割合が、アルミニウム酸化物1モルに対して2モル以上となる量が好ましく、より好ましくは2~60モル、更に好ましくは2~10モルである。 The aluminum compound and the silicon compound may be inorganic compounds that form oxides when the hollow particles are formed. Examples of aluminum compounds include inorganic compounds such as aluminum nitrate, aluminum chloride, aluminum sulfate, and aluminum isopropoxide. Examples of silicon compounds include sodium silicate, potassium silicate, tetraethyl orthosilicate, silica sol, and the like. From the viewpoint of heat resistance and non-porosity, it is preferable to use an aluminum compound and a silicon compound together. In that case, the amount of the silicon compound used is preferably such that the proportion of silicon oxide in the composition when hollow particles are formed is 2 mol or more per 1 mol of aluminum oxide, more preferably 2 to 60. mol, more preferably 2 to 10 mol.

アルカリ金属化合物としては、中空粒子を形成したときの組成が酸化物となる無機化合物であればよく、例えば、ナトリウム化合物、カリウム化合物、ルビジウム化合物、セシウム化合物等を挙げることができる。アルカリ金属化合物の使用量は、中空粒子を形成したときの組成中のアルカリ金属酸化物の割合が、アルミニウム酸化物1モルに対して0~40モルとなる量が好ましく、より好ましくは0~30モル、更に好ましくは0.01~20モル、殊更に好ましくは1~10モルである。 The alkali metal compound may be an inorganic compound that becomes an oxide when the hollow particles are formed. Examples thereof include sodium compounds, potassium compounds, rubidium compounds, and cesium compounds. The amount of the alkali metal compound used is preferably such that the ratio of the alkali metal oxide in the composition when the hollow particles are formed is 0 to 40 mol, more preferably 0 to 30 mol, per 1 mol of aluminum oxide. mol, more preferably 0.01 to 20 mol, even more preferably 1 to 10 mol.

2族元素化合物としては、中空粒子を形成したときの組成が酸化物となる無機化合物であればよく、例えば、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、ラジウム化合物等を挙げることができる。2族元素化合物の使用量は、中空粒子を形成したときの組成中の2族元素酸化物の割合が、アルミニウム酸化物1モルに対して0~40モルとなる量が好ましく、より好ましくは0~30モル、更に好ましくは0.01~20モル、殊更に好ましくは1~10モルである。 The Group 2 element compound may be an inorganic compound that becomes an oxide when the hollow particles are formed. Examples thereof include calcium compounds, strontium compounds, barium compounds, and radium compounds. The amount of the group 2 element compound used is preferably such that the ratio of the group 2 element oxide in the composition when forming the hollow particles is 0 to 40 mol with respect to 1 mol of aluminum oxide, more preferably 0 to 30 mol, more preferably 0.01 to 20 mol, and even more preferably 1 to 10 mol.

4族元素化合物としては、例えば、チタン化合物、ジルコニウム化合物、ハフニウム化合物等を挙げることができる。4族元素化合物の使用量は、中空粒子を形成したときの組成中の4族元素酸化物の割合が、アルミニウム酸化物1モルに対して0~10モルとなる量が好ましく、より好ましくは0~5モル、更に好ましくは0.01~1モルである。 Examples of Group 4 element compounds include titanium compounds, zirconium compounds, and hafnium compounds. The amount of the Group 4 element compound used is preferably such that the ratio of the Group 4 element oxide in the composition when the hollow particles are formed is 0 to 10 mol with respect to 1 mol of aluminum oxide, more preferably 0 to 5 mol, more preferably 0.01 to 1 mol.

ホウ素化合物は、四ほう酸ナトリウムが好ましい。ホウ素化合物の使用量は、中空粒子を形成したときの組成中のホウ素酸化物の割合が、アルミニウム酸化物1モルに対して0~60モルとなる量が好ましく、より好ましくは0.01~30モル、更に好ましくは1~10モルである。 The boron compound is preferably sodium tetraborate. The amount of the boron compound used is preferably such that the proportion of boron oxide in the composition when hollow particles are formed is 0 to 60 mol, more preferably 0.01 to 30, per 1 mol of aluminum oxide. mol, more preferably 1 to 10 mol.

原料無機化合物としては、得られる無機酸化物中空粒子の軽量性の維持、強度向上の観点から、アルミニウム化合物、ケイ素化合物、アルカリ金属化合物、2族元素化合物、4族元素化合物及びホウ素化合物から選ばれる1種又は2種以上を含有することが好ましく、アルミニウム化合物、ケイ素化合物、アルカリ金属化合物、2族元素化合物及びホウ素化合物から選ばれる1種又は2種以上を含有することがより好ましく、アルミニウム化合物及びケイ素化合物と、アルカリ金属化合物、2族元素化合物及びホウ素化合物から選ばれる1種又は2種以上を含有することが更に好ましい。 The raw material inorganic compound is selected from aluminum compounds, silicon compounds, alkali metal compounds, Group 2 element compounds, Group 4 element compounds and boron compounds from the viewpoint of maintaining the lightness of the inorganic oxide hollow particles obtained and improving the strength. It is preferable to contain one or more, more preferably one or more selected from aluminum compounds, silicon compounds, alkali metal compounds, Group 2 element compounds and boron compounds, aluminum compounds and It is more preferable to contain a silicon compound and one or more selected from an alkali metal compound, a Group 2 element compound and a boron compound.

原料無機化合物を溶解又は分散する溶媒としては、例えば、水、有機溶媒等を挙げることができる。中でも、環境への影響、製造コストの点から、水が好ましい。 Examples of the solvent for dissolving or dispersing the starting inorganic compound include water and organic solvents. Among them, water is preferable from the viewpoint of environmental impact and production cost.

原料無機化合物含有液の濃度は各元素の総量として、得られる無機酸化物中空粒子の密度、強度等を考慮し、0.01mol/L~飽和濃度が好ましく、0.1mol/L~2.0mol/Lがより好ましい。なお、原料無機化合物含有液の濃度を高くすれば、得られる無機酸化物中空粒子の粒子径が大きくなるため、粒子径の大きい中空粒子を得るためには原料無機化合物含有液の濃度を0.3~1.5mol/Lとするのが好ましい。 The concentration of the raw material inorganic compound-containing liquid is preferably 0.01 mol/L to saturated concentration, and 0.1 mol/L to 2.0 mol, considering the density, strength, etc. of the inorganic oxide hollow particles obtained as the total amount of each element. /L is more preferred. If the concentration of the raw material inorganic compound-containing liquid is increased, the particle diameter of the obtained inorganic oxide hollow particles becomes large. It is preferably 3 to 1.5 mol/L.

噴霧装置としては一般的な液滴を形成できれば特に限定されないが、例えば、ノズル、超音波式噴霧装置等を挙げることができる。噴霧装置は、1基又は2基以上設置することが可能である。中でも、生産性の観点から、ノズルが好ましい。ノズルとしては、例えば、2流体ノズル、3流体ノズル、4流体ノズル等を挙げることができる。なお、ノズルの方式には、空気と被噴霧液体とをノズル内部で混合する内部混合方式と、ノズル外部で空気と被噴霧液体を混合する外部混合方式があるが、いずれも採用できる。 The spraying device is not particularly limited as long as it can form general droplets, and examples thereof include a nozzle and an ultrasonic spraying device. It is possible to install one or more spray devices. Among them, a nozzle is preferable from the viewpoint of productivity. Examples of nozzles include two-fluid nozzles, three-fluid nozzles, four-fluid nozzles, and the like. The nozzle system includes an internal mixing system in which the air and the liquid to be sprayed are mixed inside the nozzle, and an external mixing system in which the air and the liquid to be sprayed are mixed outside the nozzle.

噴霧装置への原料無機化合物含有液の送液量は、得られる無機酸化物中空粒子の軽量性の維持、強度向上、生産性の観点から、1~200mL/minが好ましく、2~100mL/minがより好ましく、3~80mL/minが更に好ましい。 The feed amount of the raw material inorganic compound-containing liquid to the spray device is preferably 1 to 200 mL/min, more preferably 2 to 100 mL/min, from the viewpoints of maintaining lightness of the obtained inorganic oxide hollow particles, improving strength, and productivity. is more preferred, and 3 to 80 mL/min is even more preferred.

液滴の平均粒子径は、0.5~60μmが好ましく、1~20μmがより好ましく、1~15μmが更に好ましい。なお、液滴の平均粒子径は、ノズル噴霧口の形状や空気の圧力によって調整することが可能である。 The average particle size of the droplets is preferably 0.5 to 60 μm, more preferably 1 to 20 μm, even more preferably 1 to 15 μm. It should be noted that the average particle size of the droplets can be adjusted by adjusting the shape of the nozzle spray port and the air pressure.

〔熱分解工程〕
熱分解工程は、噴霧液滴を熱分解し、無機酸化物中空粒子を形成する工程である。
図1に示される噴霧熱分解装置10においては、加熱炉1下方の噴霧装置2が上向きに原料無機化合物含有液の液滴を噴霧するように配置されており、上向きに噴霧された液滴は加熱装置3により加熱され、原料無機化合物含有液の液滴から溶媒が蒸発し、液滴粒子表面に無機塩が析出して粒子内部に空隙が形成される。更に、熱を加えることで熱分解し、無機塩が酸化され無機酸化物中空粒子が形成される。
[Thermal decomposition process]
The thermal decomposition step is a step of thermally decomposing the spray droplets to form inorganic oxide hollow particles.
In the spray pyrolysis apparatus 10 shown in FIG. 1, the spray device 2 below the heating furnace 1 is arranged so as to spray droplets of the raw material inorganic compound-containing liquid upward, and the upward sprayed droplets Heated by the heating device 3, the solvent evaporates from the droplets of the raw material inorganic compound-containing liquid, the inorganic salt precipitates on the droplet particle surfaces, and voids are formed inside the particles. Furthermore, the inorganic salt is thermally decomposed by applying heat, and the inorganic salt is oxidized to form inorganic oxide hollow particles.

加熱炉の形状は、加熱炉内に旋回流を発生させることができる点で、堅型円筒状が好ましい。加熱炉の大きさは、製造スケールにより適宜選択することができる。 The shape of the heating furnace is preferably a rigid cylindrical shape in that a swirling flow can be generated in the heating furnace. The size of the heating furnace can be appropriately selected depending on the manufacturing scale.

加熱装置は、電気抵抗熱による輻射熱やガスバーナーによる火炎を熱源とした直接加熱、また熱風等の直接加熱が挙げられる。具体的には、燃焼バーナー、熱風ヒータ、電気ヒータ等を挙げることができる。中でも、燃焼バーナーが好ましい。加熱装置は、1基又は2基以上設置することが可能である。なお、燃焼バーナー、熱風ヒータ及び電気ヒータは、一般的に販売されているものあれば、いずれも使用することができる。 Examples of the heating device include direct heating using radiant heat from electric resistance heat, flame from a gas burner as a heat source, and direct heating such as hot air. Specific examples include combustion burners, hot air heaters, electric heaters, and the like. Among them, a combustion burner is preferred. One or more heating devices can be installed. Combustion burners, hot air heaters, and electric heaters can be used as long as they are commercially available.

加熱装置の温度は、噴霧液滴から溶媒が蒸発する温度であれば特に限定されないが、加熱炉内で粒子が析出する必要性から、室温~1500℃の範囲内であって、0.1秒から1分程度で当該蒸発及び析出が生じる温度が好ましい。加熱装置の温度は、好ましくは100~1200℃であり、更に好ましくは150~1000℃である。 The temperature of the heating device is not particularly limited as long as it is a temperature at which the solvent evaporates from the spray droplets. A temperature at which the evaporation and precipitation occur in about 1 minute from . The temperature of the heating device is preferably 100-1200°C, more preferably 150-1000°C.

〔溶融工程〕
溶融工程は、無機酸化物中空粒子を融点以上の温度に加熱し、粒子表面を溶融する工程である。これにより、無機酸化物中空粒子の表面が溶融され、表面に存在する孔が閉塞する。
図1に示される噴霧熱分解装置10においては、無機酸化物中空粒子の表面を溶融するために、例えば、加熱炉1内の反応ゾーンの温度が噴霧装置2の設置位置から加熱炉1の出口方向に向かって順に高くなるように加熱装置を複数基設けることができる。この場合、加熱装置は、加熱炉1の炉芯管の外周に設ければよい。これにより、加熱炉1の反応ゾーンを、熱分解ゾーン及び溶融ゾーンに区画することができる。
[Melting process]
The melting step is a step of heating the inorganic oxide hollow particles to a temperature higher than the melting point to melt the particle surfaces. As a result, the surfaces of the inorganic oxide hollow particles are melted and the pores existing on the surfaces are closed.
In the spray pyrolysis apparatus 10 shown in FIG. 1, in order to melt the surfaces of the inorganic oxide hollow particles, for example, the temperature of the reaction zone in the heating furnace 1 is increased from the installation position of the spray device 2 to the outlet of the heating furnace 1. A plurality of heating devices can be provided so as to increase in order in the direction. In this case, the heating device may be provided on the outer periphery of the furnace core tube of the heating furnace 1 . Thereby, the reaction zone of the heating furnace 1 can be divided into a pyrolysis zone and a melting zone.

溶融ゾーンの加熱装置としては、熱分解工程の加熱装置と同様に、電気式又はガス式の加熱方式を採用することができる。例えば、燃焼バーナー、熱風ヒータ、電気ヒータを1基又は2基以上設置することができる。なお、燃焼バーナー、熱風ヒータ及び電気ヒータは、一般的に販売されているものあれば、いずれも使用することができる。 As the heating device for the melting zone, an electric or gas heating system can be adopted as in the heating device for the pyrolysis step. For example, one or more combustion burners, hot air heaters, and electric heaters can be installed. Any commercially available combustion burner, hot air heater, and electric heater can be used.

加熱装置の温度は、無機酸化物中空粒子の融点以上の温度であれば特に限定されず、無機酸化物中空粒子の種類により適宜設定することができる。溶融により無機酸化物中空粒子表面の孔を効率よく閉塞させる点から、無機酸化物中空粒子の融点よりも50℃以上高い温度が好ましく、100℃以上高い温度がより好ましく、150℃以上高い温度が更に好ましい。なお、経済性の点から、1500℃以下が好ましい。
また、溶融温度が600~1200℃と低い無機酸化物であれば、加熱炉の反応ゾーンのうち熱分解ゾーンと溶融ゾーンの加熱温度を同じ温度に設定してもよい。
The temperature of the heating device is not particularly limited as long as the temperature is equal to or higher than the melting point of the inorganic oxide hollow particles, and can be appropriately set depending on the type of the inorganic oxide hollow particles. From the viewpoint of efficiently closing the pores on the surface of the inorganic oxide hollow particles by melting, the temperature is preferably 50° C. or higher, more preferably 100° C. or higher, and more preferably 150° C. or higher than the melting point of the inorganic oxide hollow particles. More preferred. In addition, 1500 degrees C or less is preferable from an economical point.
Further, if the inorganic oxide has a low melting temperature of 600 to 1200° C., the heating temperature of the thermal decomposition zone and the melting zone of the reaction zones of the heating furnace may be set to the same temperature.

〔冷却工程〕
冷却工程は、溶融した無機酸化物中空粒子を、該無機酸化物中空粒子の融点よりも50~600℃低い温度の雰囲気下で冷却する工程である。冷却工程において、溶融工程で軟化した無機酸化物中空粒子が融点よりも低い温度に速やかに冷却されるため、軽量性を維持したまま、高強度の無機酸化物中空粒子となる。
[Cooling process]
The cooling step is a step of cooling the molten inorganic oxide hollow particles in an atmosphere at a temperature 50 to 600° C. lower than the melting point of the inorganic oxide hollow particles. In the cooling step, the inorganic oxide hollow particles that have been softened in the melting step are rapidly cooled to a temperature lower than the melting point, so that the inorganic oxide hollow particles have high strength while maintaining lightness.

無機酸化物中空粒子の冷却方法は、無機酸化物中空粒子を急速かつ均一に冷却できれば特に限定されないが、例えば、気体を加熱炉内外に導入する空冷方式、水を噴霧する水冷方式等が挙げられる。無機酸化物中空粒子の冷却方法は、無機酸化物中空粒子を融点よりも低い温度に速やかに冷却できれば、直接、間接問わず、いずれでも構わない。 The method for cooling the inorganic oxide hollow particles is not particularly limited as long as the inorganic oxide hollow particles can be cooled rapidly and uniformly. . Any method, whether direct or indirect, may be used to cool the inorganic oxide hollow particles as long as the inorganic oxide hollow particles can be rapidly cooled to a temperature lower than the melting point.

図1に示される噴霧熱分解装置10においては、噴霧熱分解装置10の加熱炉1の反応ゾーンの出口と、回収装置8への配管曲がり部の間に冷却装置6が設置されている。無機酸化物中空粒子の温度を管理するために、加熱炉1の出口と、冷却装置6内にそれぞれ熱電対7が設置され、加熱炉1の出口を通過した無機酸化物中空粒子の温度を取得し、取得した温度に基づいて、冷却装置6内へ吹き込む気体量や気体温度を制御することにより、冷却装置6内の雰囲気温度が無機酸化物中空粒子の融点よりも50~600℃低い温度となるように調整される。 In the spray pyrolysis apparatus 10 shown in FIG. 1, a cooling device 6 is installed between the outlet of the reaction zone of the heating furnace 1 of the spray pyrolysis apparatus 10 and the bend of the pipe to the recovery device 8 . In order to control the temperature of the inorganic oxide hollow particles, a thermocouple 7 is installed in each of the outlet of the heating furnace 1 and the cooling device 6, and the temperature of the inorganic oxide hollow particles passing through the outlet of the heating furnace 1 is obtained. Then, by controlling the amount of gas blown into the cooling device 6 and the gas temperature based on the obtained temperature, the ambient temperature in the cooling device 6 is 50 to 600 ° C. lower than the melting point of the inorganic oxide hollow particles. adjusted to be

冷却装置内への気体の吹き込みは、例えば、加熱炉の出口付近に気体導入口を設け、この導入口に気体を冷却装置に向かって送り込めばよい。また、ノズルを使用して気体や水を送り込んでもよい。気体導入口やノズルは、1基又は2基以上設置してもよく、噴霧熱分解装置のスケールに応じて適宜設定することができる。
また、気体導入口やノズルの設置角度は、冷却装置に対して垂直でも、所定の角度を設けてもよく、適宜選択することができる。
気体としては、空気でも、不活性ガスでもよく、適宜選択することができる。
気体の温度は、無機酸化物中空粒子を速やかに所望の温度に冷却できれば特に限定されず、室温でも、室温以下に冷却してもよい。
気体の流量は、無機酸化物中空粒子を所望の温度に冷却し、かつ加熱炉の出口から回収装置8への配管方向へ無機酸化物中空粒子を移送できれば特に限定されないが、好ましくは400L/min以上であり、より好ましくは600L/min以上であり、更に好ましくは700L/min以上であり、また冷却効率の観点から、好ましくは3000L/min以下であり、より好ましくは2500L/min以下であり、更に好ましくは2000L/min以下である。気体の流量の範囲としては、好ましくは400~3000L/minであり、より好ましくは600~2500L/minであり、更に好ましくは700~2000L/minである。
In order to blow the gas into the cooling device, for example, a gas introduction port may be provided near the exit of the heating furnace, and the gas may be sent toward the cooling device through this introduction port. Alternatively, a nozzle may be used to inject gas or water. One or more gas inlets or nozzles may be installed, and can be appropriately set according to the scale of the spray pyrolysis apparatus.
Moreover, the installation angle of the gas introduction port and the nozzle may be perpendicular to the cooling device, or may be set at a predetermined angle, and can be appropriately selected.
The gas may be air or an inert gas, and can be appropriately selected.
The temperature of the gas is not particularly limited as long as the inorganic oxide hollow particles can be rapidly cooled to the desired temperature, and the gas may be cooled to room temperature or below room temperature.
The flow rate of the gas is not particularly limited as long as it can cool the inorganic oxide hollow particles to a desired temperature and transfer the inorganic oxide hollow particles from the outlet of the heating furnace to the recovery device 8 in the piping direction, but is preferably 400 L/min. above, more preferably 600 L/min or more, more preferably 700 L/min or more, and from the viewpoint of cooling efficiency, preferably 3000 L/min or less, more preferably 2500 L/min or less, More preferably, it is 2000 L/min or less. The gas flow rate range is preferably 400 to 3000 L/min, more preferably 600 to 2500 L/min, still more preferably 700 to 2000 L/min.

冷却時間は、得られる無機酸化物中空粒子の軽量性の維持、強度向上の観点から、好ましくは0.01秒以上であり、より好ましくは0.05秒以上であり、更に好ましくは0.1秒以上であり、また冷却効率の観点から、好ましくは2.0秒以下であり、より好ましくは1.5秒以下であり、更に好ましくは1.0秒以下である。冷却時間の範囲としては、好ましくは0.01~2.0秒であり、より好ましくは0.05~1.5秒であり、更に好ましくは0.1~1.0秒である。 The cooling time is preferably 0.01 seconds or more, more preferably 0.05 seconds or more, and still more preferably 0.1 second, from the viewpoint of maintaining the lightness of the resulting inorganic oxide hollow particles and improving the strength. seconds or more, and from the viewpoint of cooling efficiency, it is preferably 2.0 seconds or less, more preferably 1.5 seconds or less, and even more preferably 1.0 seconds or less. The cooling time range is preferably 0.01 to 2.0 seconds, more preferably 0.05 to 1.5 seconds, still more preferably 0.1 to 1.0 seconds.

〔回収工程〕
回収工程は、冷却工程後の無機酸化物中空粒子を回収する工程である。これにより、軽量性を維持したまま、高強度の無機酸化物中空粒子を得ることができる。
無機酸化物中空粒子の回収には、粉体捕集装置を用いることができる。粉体捕集装置は、一般的に販売されているものであれば、いずれも使用することができるが、例えば、バグフィルターやサイクロン捕集装置等が挙げられる。また、無機酸化物中空粒子の回収にあたっては、フィルターを通過させることにより粒子径の調整をすることもできる。
図1に示す噴霧熱分解装置においては、回収装置8として、バグフィルターが設置されている。
[Recovery process]
The recovery step is a step of recovering the inorganic oxide hollow particles after the cooling step. This makes it possible to obtain inorganic oxide hollow particles having high strength while maintaining lightness.
A powder collector can be used to collect the inorganic oxide hollow particles. Any commercially available powder collector can be used, and examples thereof include bag filters and cyclone collectors. Moreover, in recovering the inorganic oxide hollow particles, the particle size can be adjusted by passing the particles through a filter.
In the spray pyrolysis apparatus shown in FIG. 1, a bag filter is installed as the recovery device 8 .

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、噴霧乾燥装置10は、図1に示されるように、噴霧装置2が加熱炉1の下部に設置されているが、加熱炉の上部に設置されていても構わない。また、噴霧乾燥装置10は、噴霧装置2、加熱炉1、冷却装置6の順に並んでいれば、縦型に限らず、横型や斜め型であってもよい。
また、本発明においては、無機酸化物中空粒子の軽量性の維持、高強度向上、生産効率の観点から、前述した噴霧工程、熱分解工程、溶融工程、冷却工程及び回収工程を一つの装置内で連続的に行うことが好ましい。
The present invention has been described in detail above based on its preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications are possible for the present invention without departing from the gist thereof. For example, in the above-described embodiment, the spray drying device 10 has the spray device 2 installed below the heating furnace 1 as shown in FIG. 1, but may be installed above the heating furnace. Further, the spray drying apparatus 10 is not limited to a vertical type, and may be a horizontal type or an oblique type as long as the spraying device 2, the heating furnace 1, and the cooling device 6 are arranged in this order.
Further, in the present invention, from the viewpoint of maintenance of lightness of inorganic oxide hollow particles, improvement of high strength, and production efficiency, the above-mentioned spraying process, thermal decomposition process, melting process, cooling process, and recovery process are carried out in one apparatus. is preferably carried out continuously.

本発明の方法により製造される無機酸化物中空粒子は、以下の特性を具備することができる。
無機酸化物中空粒子の平均粒子径は、通常0.5~50μmであり、好ましくは0.5~20μmであり、更に好ましくは1~10μmである。ここで、本明細書において「平均粒子径」とは、JIS R 1629に準拠して試料の粒度分布を体積基準で作成したときに積算分布曲線の50%に相当する粒子径(d50)を意味する。なお、粒子径分布測定装置として、例えば、マイクロトラック(日機装株式会社製)を使用することができる。
The inorganic oxide hollow particles produced by the method of the present invention can have the following properties.
The average particle size of the inorganic oxide hollow particles is usually 0.5 to 50 μm, preferably 0.5 to 20 μm, more preferably 1 to 10 μm. Here, the "average particle size" as used herein means the particle size (d50) corresponding to 50 % of the cumulative distribution curve when the particle size distribution of the sample is created on a volume basis in accordance with JIS R 1629. means. As a particle size distribution measuring device, for example, Microtrac (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) can be used.

無機酸化物中空粒子の粒子密度は、通常0.1~2.5g/cm3であり、好ましくは0.2~1.0g/cm3であり、更に好ましくは0.3~0.6g/cm3である。ここで、本明細書において「粒子密度」とは、JIS R 1620に準拠して気体置換法により測定した値をいう。粒子密度測定装置として、例えば、乾式自動密度計「アキュピック(島津製作所製)」を使用することができる。 The particle density of the inorganic oxide hollow particles is usually 0.1 to 2.5 g/cm 3 , preferably 0.2 to 1.0 g/cm 3 , more preferably 0.3 to 0.6 g/cm 3 . cm3 . As used herein, the term "particle density" refers to a value measured by a gas replacement method in accordance with JIS R 1620. As a particle density measuring device, for example, a dry automatic density meter “Accupic (manufactured by Shimadzu Corporation)” can be used.

無機酸化物中空粒子の50%残存強度は、通常1~1000MPaであり、好ましくは2~250MPaであり、より好ましくは5~50MPaであり、更に好ましくは12~30MPaである。ここで、本明細書において「50%残存強度」とは、粉体加圧法により測定した値をいい、具体的には後掲の実施例に記載の方法により測定することができる。 The 50% residual strength of the inorganic oxide hollow particles is usually 1 to 1000 MPa, preferably 2 to 250 MPa, more preferably 5 to 50 MPa, still more preferably 12 to 30 MPa. Here, the term "50% residual strength" as used herein refers to a value measured by a powder pressing method, and specifically can be measured by the method described in Examples below.

また、無機酸化物中空粒子は、形状がほぼ球状(平均円形度0.85以上)であり、かつ殻の厚みが4500nm以下のものが好ましい。 ここで、「円形度」は、走査型電子顕微鏡写真から粒子の投影面積(A)と周囲長(PM)を測定し、周囲長(PM)に対する真円の面積を(B)とすると、その粒子の円形度はA/Bとして表される。そこで、試料粒子の周囲長(PM)と同一の周囲長を持つ真円の周囲長および面積は、それぞれPM=2πr、B=πr2であるから、B=π×(PM/2π)2となり、この粒子の円形度は、円形度=A/B=A×4π/(PM)2として算出される。100個の粒子について円形度を測定し、その平均値でもって平均円形度とする。なお、本発明の酸化物中空粒子は、各種フィラーとして混合したときの分散性、混合性など点から、平均円形度は、0.85以上、好ましくは0.90以上である。 The inorganic oxide hollow particles preferably have a substantially spherical shape (average circularity of 0.85 or more) and a shell thickness of 4500 nm or less. Here, the "circularity" is obtained by measuring the projected area (A) and perimeter (PM) of a particle from a scanning electron micrograph, and taking the area of a perfect circle with respect to the perimeter (PM) as (B). Particle circularity is expressed as A/B. Therefore, the perimeter and area of a perfect circle having the same perimeter as the sample particle perimeter (PM) are PM=2πr and B=πr 2 respectively, so B=π×(PM/2π) 2 . , the circularity of this particle is calculated as circularity=A/B=A×4π/(PM) 2 . Circularity is measured for 100 particles, and the average value is defined as the average circularity. The oxide hollow particles of the present invention have an average circularity of 0.85 or more, preferably 0.90 or more in terms of dispersibility and mixability when mixed as various fillers.

無機酸化物中空粒子の殻の厚みは、通常4500nm以下であり、好ましくは1~2000nmであり、より好ましくは10~500nmであり、更に好ましくは50~350nmである。なお、殻の厚みは、透過型電子顕微鏡(TEM)像から測定できる。 The shell thickness of the inorganic oxide hollow particles is usually 4500 nm or less, preferably 1 to 2000 nm, more preferably 10 to 500 nm, and still more preferably 50 to 350 nm. The shell thickness can be measured from a transmission electron microscope (TEM) image.

以下、実施例を挙げて、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。但し、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The embodiments of the present invention will now be described more specifically with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

1.融点の測定
無機酸化物中空粒子の融点は、JIS M 8801に準拠し、酸化性雰囲気にて測定した。
1. Measurement of Melting Point The melting point of the inorganic oxide hollow particles was measured in an oxidizing atmosphere in accordance with JIS M 8801.

2.平均粒子径の測定
無機酸化物中空粒子の平均粒子径は、粒子径分布測定装置としてマイクロトラック(日機装株式会社製)を使用し、JIS R 1629に準拠して体積基準の粒度分布を作成し、積算分布曲線の50%に相当する粒子径(d50)を求めた。
2. Measurement of average particle size The average particle size of the inorganic oxide hollow particles was measured using a Microtrac (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) as a particle size distribution measuring device to create a volume-based particle size distribution in accordance with JIS R 1629. A particle diameter (d 50 ) corresponding to 50% of the integrated distribution curve was determined.

3.粒子密度の測定
無機酸化物中空粒子の粒子密度は、JIS R 1620に準拠して乾式自動密度計「アキュピック(島津製作所製)」により測定した。
3. Measurement of Particle Density The particle density of the inorganic oxide hollow particles was measured according to JIS R 1620 with a dry automatic densitometer “Accupic (manufactured by Shimadzu Corporation)”.

4.粒子強度の測定
粒子強度は、次の粉体加圧法により測定した。
(1)無機酸化物中空粒子とエタノールとを重量比4:1で混合し、試料を調製した。
(2)試料を圧力成形器に入れ、油圧プレス機で所定の圧力(10MPa,20MPa,30MPa)を印加した。
(3)所定の圧力を印加した状態で1分間静置した。
(4)圧力成形器から試料を取り出し、80℃で2時間乾燥した。
(5)密度測定機(アキュピック,島津製作所製)で、加圧後の無機酸化物中空粒子の密度を測定した。
4. Measurement of Particle Strength Particle strength was measured by the following powder pressing method.
(1) A sample was prepared by mixing inorganic oxide hollow particles and ethanol at a weight ratio of 4:1.
(2) The sample was placed in a pressure former, and a predetermined pressure (10 MPa, 20 MPa, 30 MPa) was applied with a hydraulic press.
(3) Leave for 1 minute while a predetermined pressure is applied.
(4) The sample was removed from the pressure former and dried at 80°C for 2 hours.
(5) The density of the inorganic oxide hollow particles after pressurization was measured with a density measuring machine (Accupic, manufactured by Shimadzu Corporation).

そして、加圧前後の無機酸化物中空粒子の密度から、下記式により、所定圧力ごとの残存率を算出し、残存率と印加圧力のグラフより、50%残存時の圧力を読み取った。 Then, from the density of the inorganic oxide hollow particles before and after pressurization, the residual ratio for each predetermined pressure was calculated by the following formula, and the pressure at 50% residual was read from the graph of residual ratio and applied pressure.

残存率P[%]=(1-ρ/y)/ρ×(1/x-1/y)×100 Survival rate P [%] = (1-ρ/y)/ρ x (1/x-1/y) x 100

〔式中、ρは、加圧後の密度を示し、yは、中空殻の真密度を示し、xは、加圧前の密度を示す。〕
なお、中空殻の真密度は、空隙部分を取り除くために、箱型電気炉にて融点以上で6時間加熱、冷却した後、密度測定機で測定した。
[In the formula, ρ represents the density after pressing, y represents the true density of the hollow shell, and x represents the density before pressing. ]
The true density of the hollow shell was measured with a density measuring instrument after heating for 6 hours at the melting point or higher in a box-type electric furnace and cooling in order to remove voids.

実施例1
図1に示す噴霧熱分解装置を用いて無機酸化物中空粒子の製造を行った。この噴霧熱分解装置は、長さ3000mm、内径300mmである炉芯管とその外周にヒータを有する加熱炉と、その下流に回収装置を備え、加熱炉の反応ゾーンの出口と、回収装置側の配管曲がり部との間に空冷による冷却装置を設置した。冷却装置内に熱電対Aを設置し、加熱炉の反応ゾーン出口に熱電対Bを設置した。また、加熱炉の出口付近に気体導入口を設け、この導入口から冷却装置に向かって空気を吹き込む機構を設けた。
原料無機化合物(コロイダルシリカ、オルトケイ酸テトラエチル、硝酸アルミニウム九水和物、硝酸マグネシウム六水和物、硝酸カルシウム四水和物、四ほう酸ナトリウム十水和物)を蒸留水30リットル中に、表1に示すモル比になるように溶解し、原料無機化合物含有液を調製した。原料無機化合物含有液を貯留槽に投入し、貯留槽から原料無機化合物含有液を送液ポンプで2流体ノズルに送液してミスト状に噴霧し、加熱炉の反応ゾーン内(1000℃)で加熱した。なお、2流体ノズルの運転条件は、ノズルエアー量を100L/min、送液量を67mL/minとした。反応ゾーン出口付近に設けた気体導入口から25℃の空気を880L/minの速度で冷却装置内に向かって吹き込み、冷却装置内にて軟化状態の無機酸化物中空粒子を急冷し、その後バグフィルターを用いて無機酸化物中空粒子を回収した。なお、反応ゾーン出口付近の温度(熱電対A)は1000℃であり、冷却装置内の雰囲気温度(熱電対B)は798℃であった。無機酸化物中空粒子の製造条件及び分析結果を表2に示す。なお、表2中、冷却時間とは、冷却装置内を無機酸化物中空粒子が通過した時間である。
Example 1
Inorganic oxide hollow particles were produced using the spray pyrolysis apparatus shown in FIG. This spray pyrolysis apparatus includes a furnace core tube having a length of 3000 mm and an inner diameter of 300 mm, a heating furnace having a heater on its outer periphery, and a recovery device downstream of the furnace. A cooling device using air cooling was installed between the bent part of the pipe. Thermocouple A was installed in the cooling system, and thermocouple B was installed at the reaction zone outlet of the heating furnace. Also, a gas inlet was provided near the outlet of the heating furnace, and a mechanism for blowing air from this inlet toward the cooling device was provided.
Raw material inorganic compounds (colloidal silica, tetraethyl orthosilicate, aluminum nitrate nonahydrate, magnesium nitrate hexahydrate, calcium nitrate tetrahydrate, sodium tetraborate decahydrate) were added to 30 liters of distilled water, and was dissolved so as to have the molar ratio shown in , to prepare a raw material inorganic compound-containing liquid. The raw material inorganic compound-containing liquid is put into a storage tank, and the raw material inorganic compound-containing liquid is sent from the storage tank to a two-fluid nozzle by a liquid sending pump, sprayed in a mist state, and placed in a reaction zone (1000 ° C.) of a heating furnace. heated. The operating conditions of the two-fluid nozzle were a nozzle air amount of 100 L/min and a liquid feeding amount of 67 mL/min. Air at 25°C is blown into the cooling device at a rate of 880 L/min from a gas inlet provided near the exit of the reaction zone to rapidly cool the softened inorganic oxide hollow particles in the cooling device, and then the bag filter. was used to recover the inorganic oxide hollow particles. The temperature near the outlet of the reaction zone (thermocouple A) was 1000°C, and the ambient temperature (thermocouple B) in the cooling device was 798°C. Table 2 shows the production conditions and analysis results of the inorganic oxide hollow particles. In addition, in Table 2, the cooling time is the time for the inorganic oxide hollow particles to pass through the inside of the cooling device.

Figure 0007232024000001
Figure 0007232024000001

実施例2
反応ゾーン出口付近に設けた導入口から25℃の空気を1680L/minの速度で冷却装置内に向かって吹き込み、冷却装置内の雰囲気温度(熱電対B)を260℃に調整したこと以外は、実施例1と同様の操作により無機酸化物中空粒子を製造した。無機酸化物中空粒子の製造条件及び分析結果を表2に示す。
Example 2
Air of 25 ° C. was blown into the cooling device at a rate of 1680 L / min from an inlet provided near the exit of the reaction zone, and the atmosphere temperature (thermocouple B) in the cooling device was adjusted to 260 ° C. Inorganic oxide hollow particles were produced in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the production conditions and analysis results of the inorganic oxide hollow particles.

比較例1
反応ゾーン出口付近に設けた導入口から空気の吹き込みを行わなかったこと以外は、実施例1と同様の操作により無機酸化物中空粒子を製造した。なお、冷却装置内の雰囲気温度(熱電対B)は964℃であった。無機酸化物中空粒子の製造条件及び分析結果を表2に示す。
Comparative example 1
Inorganic oxide hollow particles were produced in the same manner as in Example 1, except that air was not blown in through an inlet provided near the outlet of the reaction zone. The ambient temperature (thermocouple B) in the cooling device was 964°C. Table 2 shows the production conditions and analysis results of the inorganic oxide hollow particles.

比較例2
反応ゾーン出口付近に設けた導入口から25℃の空気を320L/minの速度で冷却装置内に向かって吹き込み、冷却装置内の雰囲気温度(熱電対B)を887℃に調整したこと以外は、実施例1と同様の操作により無機酸化物中空粒子を製造した。無機酸化物中空粒子の製造条件及び分析結果を表2に示す。
Comparative example 2
Air of 25 ° C. was blown into the cooling device at a rate of 320 L / min from the inlet provided near the reaction zone outlet, and the atmosphere temperature (thermocouple B) in the cooling device was adjusted to 887 ° C. Inorganic oxide hollow particles were produced in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the production conditions and analysis results of the inorganic oxide hollow particles.

比較例3
反応ゾーン出口付近に設けた導入口から25℃の空気を2050L/minの速度で冷却装置内に向かって吹き込み、冷却装置内の雰囲気温度(熱電対B)を235℃に調整したこと以外は、実施例1と同様の操作により無機酸化物中空粒子を製造した。無機酸化物中空粒子の製造条件及び分析結果を表2に示す。なお、無機酸化物中空粒子の一部がひび割れたため、粒子強度の測定を断念した。
Comparative example 3
Air of 25 ° C. was blown into the cooling device at a rate of 2050 L / min from an inlet provided near the exit of the reaction zone, and the atmosphere temperature (thermocouple B) in the cooling device was adjusted to 235 ° C. Inorganic oxide hollow particles were produced in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the production conditions and analysis results of the inorganic oxide hollow particles. Since some of the inorganic oxide hollow particles were cracked, the measurement of particle strength was abandoned.

Figure 0007232024000002
Figure 0007232024000002

表2から、溶融により軟化状態の無機酸化物中空粒子を、該無機酸化物中空粒子の融点よりも50~600℃低い温度の雰囲気下で速やかに冷却することで、軽量性を維持したまま、高強度を有する無機酸化物中空粒子を製造できることがわかる。 From Table 2, by rapidly cooling the inorganic oxide hollow particles in a softened state by melting in an atmosphere at a temperature 50 to 600 ° C. lower than the melting point of the inorganic oxide hollow particles, while maintaining the lightness, It can be seen that inorganic oxide hollow particles having high strength can be produced.

1 加熱炉
2 噴霧装置
3 加熱装置
4 貯留槽
5 送液ポンプ
6 冷却装置
7 熱電対
8 回収装置
9 ファン
10 噴霧熱分解装置
REFERENCE SIGNS LIST 1 heating furnace 2 spray device 3 heating device 4 storage tank 5 liquid transfer pump 6 cooling device 7 thermocouple 8 recovery device 9 fan 10 spray pyrolysis device

Claims (2)

アルミニウム化合物及びケイ素化合物と、アルカリ金属化合物、2族元素化合物及びホウ素化合物から選ばれる1種又は2種以上を0.01mol/Lから飽和濃度で含有する原料無機化合物含有液を1~200mL/minで噴霧装置に送液し、平均粒子径が0.5~60μmである液滴を噴霧する噴霧工程と、
噴霧液滴を熱分解し、無機酸化物中空粒子を形成する熱分解工程と、
無機酸化物中空粒子を融点以上の温度に加熱し、粒子表面を溶融する溶融工程と、
溶融した無機酸化物中空粒子を、該無機酸化物中空粒子の融点よりも50~600℃低い温度の雰囲気下で0.01~2.0秒冷却する冷却工程と、
無機酸化物中空粒子を回収する回収工程
を含む、無機酸化物中空粒子の製造方法。
1 to 200 mL/min of a raw material inorganic compound-containing liquid containing an aluminum compound and a silicon compound, and one or more selected from alkali metal compounds, group 2 element compounds and boron compounds at a concentration from 0.01 mol/L to saturation. A spraying step of feeding the liquid to the spraying device and spraying droplets having an average particle size of 0.5 to 60 μm ;
a pyrolysis step of pyrolyzing the spray droplets to form inorganic oxide hollow particles;
a melting step of heating the inorganic oxide hollow particles to a temperature equal to or higher than the melting point to melt the particle surfaces;
a cooling step of cooling the molten inorganic oxide hollow particles for 0.01 to 2.0 seconds in an atmosphere at a temperature 50 to 600° C. lower than the melting point of the inorganic oxide hollow particles;
A method for producing inorganic oxide hollow particles, comprising a recovery step of recovering inorganic oxide hollow particles.
全ての前記工程を一つの装置内で連続的に行う、請求項1記載の無機酸化物中空粒子の製造方法。 2. The method for producing inorganic oxide hollow particles according to claim 1, wherein all the steps are performed continuously in one apparatus.
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