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公開番号2025019081
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2024195480,2024533840
出願日2024-11-07,2024-02-29
発明の名称多孔質球状シリカ、触媒担体、化粧品、分析カラム、研磨剤、樹脂組成物、および、多孔質球状シリカの製造方法
出願人株式会社トクヤマ
代理人個人,個人
主分類C01B 33/18 20060101AFI20250130BHJP(無機化学)
要約【課題】アルカリ金属の含有率が低減されており、粒子の硬度が高く、破片状粒子の個数が低減された独立球状の多孔質球状シリカとその製造方法を提供する。
【解決手段】体積基準の累積50%径(D50)が2μm以上200μm以下、累積10%径(D10)と、累積90%径(D90)との比(D10/D90)が0.3以上、細孔容積が0.5ml/g以上、8ml/g以下、細孔半径の最頻値が5nm以上、50nm以下、比表面積が50m²/g以上、400m²/g以下、JIS Z8844に規定される方法に従って求めた「試料の破壊が認められたときの試験力」の算術平均値が1.0×10¹mN以上2.0×10¹mN以下、円形度が0.7以下の粒子が20個以下であり、アルカリ金属含有率が50ppm以下である多孔質球状シリカ。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
コールターカウンター法で測定される体積基準の累積５０％径（Ｄ５０）が２μｍ以上２００μｍ以下の範囲にあり、
同じく累積１０％径（Ｄ１０）と、累積９０％径（Ｄ９０）との比（Ｄ１０／Ｄ９０）が０．３以上であり、
ＢＪＨ法による細孔容積が０．５ｍｌ／ｇ以上、８ｍｌ／ｇ以下であり、
ＢＪＨ法による細孔半径の最頻値が５ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であり、
ＢＥＴ法による比表面積が５０ｍ
２
／ｇ以上、４００ｍ
２
／ｇ以下であり、
ＳＥＭ画像で観察される粒子２００個について、円形度が０．７以下の粒子が２０個以下であり、
アルカリ金属含有率が５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする多孔質球状シリカ。
続きを表示（約 430 文字）【請求項２】
請求項１に記載の多孔質球状シリカを含む触媒担体。
【請求項３】
請求項１に記載の多孔質球状シリカを含む化粧品。
【請求項４】
請求項１に記載の多孔質球状シリカを含む分析カラム。
【請求項５】
請求項１に記載の多孔質球状シリカを含む研磨剤。
【請求項６】
請求項１に記載の多孔質球状シリカを含む樹脂組成物。
【請求項７】
フュームドシリカが分散した水相と、非水溶性溶媒を主成分とする有機相からなるＷ／Ｏエマルションを調製する工程、
エマルションを加熱して水相をゲル化させ、ゲル化体分散液を得る工程、及び
生じたゲル化体を液中から回収し噴霧乾燥する工程、
を含んでなる多孔質球状シリカの製造方法。
【請求項８】
噴霧乾燥の噴霧方式が二流体ノズル方式であることを特徴とする請求項７に記載の多孔質球状シリカの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な多孔質球状シリカ、触媒担体、化粧品、分析カラム、研磨剤、樹脂組成物、および、多孔質球状シリカの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
多孔質シリカは種々に検討され、多様な物性を有する多孔質シリカが提案されている。多孔質シリカは、例えば、ケイ酸アルカリ金属水溶液に鉱酸を添加することで中和し、生成した粒子を分離・回収する方法（特許文献１）や、フュームドシリカ分散液を噴霧乾燥する方法（特許文献２）、フュームドシリカ分散液を液中でゲル化させる方法（特許文献３）によって製造される。上記の方法によって製造される多孔質シリカは、細孔容積や細孔径に特徴を持ち、触媒の担体や分析カラムの充填剤としての利用が期待される。さらに工業製品等の研磨剤として使用する場合には、細孔内部へ樹脂が浸入することにより、研磨パット上の樹脂への固定が容易になる。上記用途に球状品を使用することで、粒径の調整や充填率の向上が容易となるといったメリットがある。加えて、多孔質球状シリカは形状由来の滑らかな感触性を有するため、化粧品添加剤としても有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２００４／１０１１３９号パンフレット
国際公開第２０１９／１３１８７３号パンフレット
国際公開第２０２２／１５４０１４号パンフレット
【非特許文献】
【０００４】
「ファインセラミックスの焼結」、粉体工学会誌、Ｖｏｌ．２５、Ｎｏ．１２、（１９８８）、ｐ．８０５－８１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、多孔質シリカはその多孔質構造に由来した易崩壊性を有するため、長期間使用される触媒の担体や、流体中で使用される分析カラムの充填剤の用途では、耐久性に課題があった。また、工業製品等の研磨剤の用途では、樹脂への混錬工程で粒子形状の歪みや粒子破壊が生じ、ハンドリング性が悪化する問題があった。一般に無機材料の硬度を上昇させる方法として、焼成する手法が取られているが（非特許文献１）、ケイ酸ナトリウムを原料とする特許文献１に記載の多孔質シリカでは、原料由来のナトリウムの含有によって生じる融点降下により、高温下での焼成では細孔が閉塞し、多孔質構造を維持することができない。
【０００６】
フュームドシリカ分散液を噴霧乾燥して得られる特許文献２に記載の多孔質シリカでは、焼成後の圧縮強度が低く、硬度の高いシリカを得ることはできない。フュームドシリカ分散液を液中でゲル化して得られる特許文献３に記載の多孔質シリカでは、焼成によって粒子同士の凝集し、解砕工程が必要となるが、この工程で破片状の微粉が生じ、粒子全体としての円形度が低下する。上記微粉の混入は、当該多孔質球状シリカを分析カラムの充填剤の用途で使用した場合、カラム閉塞の要因となり、また当該多孔質球状シリカを化粧品添加剤として使用した場合、感触性が悪化する。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、アルカリ金属の含有率が低減されており、粒子の硬度が高く、破片状粒子の個数が低減された独立球状の多孔質球状シリカとその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねてきた。その結果、多孔質球状シリカの製造工程において、フュームドシリカ分散液を液中でゲル化させることによって得られたゲル化体を、噴霧乾燥した後に焼成することにより、アルカリ金属の含有率が低減されており、粒子の硬度が高く、破片状粒子の個数が低減された独立球状の多孔質球状シリカを製造することができることを見出し、以下の本発明を完成するに至った。
【０００９】
［１］コールターカウンター法で測定される体積基準の累積５０％径（Ｄ５０）が２μｍ以上２００μｍ以下の範囲にあり、
同じく累積１０％径（Ｄ１０）と、累積９０％径（Ｄ９０）との比（Ｄ１０／Ｄ９０）が０．３以上であり、
ＢＪＨ法による細孔容積が０．５ｍｌ／ｇ以上、８ｍｌ／ｇ以下であり、
ＢＪＨ法による細孔半径の最頻値が５ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であり、
ＢＥＴ法による比表面積が５０ｍ
２
／ｇ以上、４００ｍ
２
／ｇ以下であり、
ＪＩＳＺ８８４４に規定される方法に従って、負荷速度を０．４４６２ｍＮ／ｓｅｃとして求めた粒子１０個についての「試料の破壊が認められたときの試験力」の算術平均値が１．０×１０
１
ｍＮ以上２．０×１０
１
ｍＮ以下であり、
ＳＥＭ画像で観察される粒子２００個について、円形度が０．７以下の粒子が２０個以下であり、
アルカリ金属含有率が５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする多孔質球状シリカ。
【００１０】
［２］［１］に記載の多孔質球状シリカを含む触媒担体。
［３］［１］に記載の多孔質球状シリカを含む化粧品。
［４］［１］に記載の多孔質球状シリカを含む分析カラム。
（【００１１】以降は省略されています）

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