酸化珪素粉末の製造方法
【課題】酸化珪素粉末を効率的に低コストで製造する方法を提供する。
【解決手段】 二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末を、不活性ガス又は減圧下１１００℃〜１４５０℃の温度範囲で加熱して一酸化珪素ガスを発生させ、該一酸化珪素ガスを基体表面に析出させることにより酸化珪素粉末を製造する酸化珪素粉末の製造方法において、前記混合原料粉末を、嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上、安息角が３０°以下の球状粉末とすることを特徴とする酸化珪素粉末の製造方法。
【解決手段】 二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末を、不活性ガス又は減圧下１１００℃〜１４５０℃の温度範囲で加熱して一酸化珪素ガスを発生させ、該一酸化珪素ガスを基体表面に析出させることにより酸化珪素粉末を製造する酸化珪素粉末の製造方法において、前記混合原料粉末を、嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上、安息角が３０°以下の球状粉末とすることを特徴とする酸化珪素粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包装用フィルム蒸着用及びリチウムイオン２次電池負極活物質等として有効とされている酸化珪素粉末の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸化珪素粉末の製造方法として、二酸化珪素系酸化物粉末からなる原料混合物を減圧非酸化性雰囲気中で熱処理し、一酸化珪素蒸気を発生させ、この一酸化珪素蒸気を気相中で凝縮させて、０．１μｍ以下の微細アモルファス状の酸化珪素粉末を連続的に製造する方法（特許文献１）、及び、原料珪素を加熱蒸発させて、表面組織を粗とした基体の表面に蒸着させる方法（特許文献２）が知られている。
【０００３】
酸化珪素粉末は高価であり、リチウムイオン２次電池負極活物質材料として本格的な採用を目指した場合、更なるコスト低減が必要となる。そのためには、生産性を大幅に向上でき得る製造装置及び製造方法の確立が必要となってくる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２で示されたような代表的な酸化珪素製造方法においては、コスト低減を念頭においた方法とはいえず、また、生産性向上のための手段が明記されておらず、必ずしも工業的規模の生産に耐え得る製造方法とはいえない。
【０００５】
本発明者らは、上記課題を踏まえ、生産性を上げるため、従来より、種々検討を行い、過去に以下の発明を行った。一つは、特許文献３に開示した方法であり、二酸化珪素粉末を含み、混合度が０．９以上であり、嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ３以上である混合粉末を原料とし、酸化珪素粉末を製造する方法である。また、もう一つは、特許文献４に開示した方法であり、二酸化珪素粉末と金属珪素粉末の混合原料粉末から酸化珪素粉末を製造する方法において、二酸化珪素粉末の平均粒子径が１μｍ以下、金属珪素粉末の平均粒子径が３０μｍ以下である方法である。
【０００６】
特許文献３、４の方法は、反応速度の著しい向上が図れ、それまでの技術に比べ、生産性が大幅に向上することが確認されたが、いまだ市場の要求する生産性には満たないものであり、更なる生産性の向上に向けた技術の確立が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−１０３８１５号公報
【特許文献２】特開平９−１１０４１２号公報
【特許文献３】特開２００１−２２０１２２号公報
【特許文献４】特開２００７−２９０８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、酸化珪素粉末を効率的に低コストで製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末を、不活性ガス又は減圧下１１００℃〜１４５０℃の温度範囲で加熱して一酸化珪素ガスを発生させ、該一酸化珪素ガスを基体表面に析出させることにより酸化珪素粉末を製造する酸化珪素粉末の製造方法において、前記混合原料粉末を、嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上、安息角が３０°以下の球状粉末とすることを特徴とする酸化珪素粉末の製造方法を提供する。
【００１０】
このように、二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末（以下、単に「混合原料粉末」とも呼ぶ。）を、嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上、安息角が３０°以下の球状粉末とすることにより、加熱時の反応性が著しく向上することに加え、ハンドリング性が向上することから、酸化珪素粉末を生産性良く効率的に、すなわち低コストで製造することができる。
【００１１】
この場合、前記混合原料粉末を、前記二酸化珪素粉末と前記金属珪素粉末と水との混合物を攪拌造粒機にて造粒して作製することができる。
このような造粒方法を用いて混合原料粉末を作製することにより、上記の嵩密度及び安息角の規定を満たす混合原料粉末を工業的に作製することができる。
【００１２】
また、前記混合原料粉末の粒子径を０．５ｍｍ〜３０ｍｍとすることが好ましい。
このような粒子径の混合原料粉末とすることにより、嵩密度を大きくすることができるとともに、安息角を小さくすることができ、本発明で用いる混合原料粉末の粉体特性を容易に満たすことができる。
【００１３】
また、前記混合原料粉末の前記二酸化珪素粉末と前記金属珪素粉末の混合モル比を、１＜金属珪素粉末／二酸化珪素粉末＜１．１とすることが好ましい。
このような混合モル比とすることにより、反応残（反応のための原料のうち、反応を行った後も未反応のまま残った部分）を少なくし、反応性を高めることができる。
【００１４】
また、前記二酸化珪素粉末を、平均粒子径が１μｍ以下、ＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上のものとすることが好ましい。
また、前記金属珪素粉末を、平均粒子径が３０μｍ以下、ＢＥＴ比表面積が０．５ｍ２／ｇ以上のものとすることが好ましい。
【００１５】
二酸化珪素粉末及び金属珪素粉末のそれぞれの平均粒子径及びＢＥＴ比表面積をこのようにすれば、十分な反応性及び反応速度を確保することができる。
【００１６】
また、前記混合原料粉末の加熱を１００Ｐａ以下の減圧下、１３００℃〜１４３０℃の温度範囲で行うことが好ましい。
このような条件で混合原料粉末の加熱を行うことにより、加熱時の反応性をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の酸化珪素粉末の製造方法によれば、二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末を加熱する際の反応性が著しく向上することに加え、ハンドリング性が向上することから、酸化珪素粉末を生産性良く効率的に、すなわち低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施に用いることができる酸化珪素粉末の製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例にて原料として作製した、酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
上記のように、特許文献３、４の方法はいまだ市場の要求する生産性には満たないものであり、更なる生産性の向上に向けた技術の確立が求められているという課題があった。
なお、特許文献３、４の酸化珪素粉末の製造方法は、下記の反応スキームに従って進行するものである。
Ｓｉ（ｓ）＋ＳｉＯ２（ｓ） → ２ＳｉＯ（ｇ） ・・冷却固化により回収
【００２０】
本発明者らは、上記課題を解決するための方法について鋭意検討を行った。その結果、上記反応の前の原料である二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末の粉体特性を規定することで、著しい反応性の向上及び効率的製造が可能となり、上記反応において、酸化珪素粉末の生産性を高め、コストを低減することができることを見出し、本発明をなすに至った。
【００２１】
以下、本発明について、さらに詳しく説明する。
【００２２】
本発明の酸化珪素粉末の製造方法は、二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末を、不活性ガス又は減圧下１１００℃〜１４５０℃の温度範囲で加熱して一酸化珪素ガスを発生させ、該一酸化珪素ガスを基体表面に析出させることにより酸化珪素粉末を製造するものであり、基本的な反応スキームは、特許文献３、４に記載された反応と同じく、下記の反応スキームに従って進行するものである。
Ｓｉ（ｓ）＋ＳｉＯ２（ｓ） → ２ＳｉＯ（ｇ） ・・冷却固化により回収
【００２３】
本発明では、上記反応の原料である二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末を、嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上、安息角が３０°以下の球状粉末とすることが重要である。
【００２４】
本発明に用いる混合原料粉末の嵩密度は、上記のように０．４ｇ／ｃｍ３以上とする。この嵩密度は０．４５ｇ／ｃｍ３以上とすることがより好ましい。混合原料粉末の嵩密度を０．４ｇ／ｃｍ３以上とすることで、混合原料粉末を構成する個々の二酸化珪素粒子の表面と金属珪素粒子の表面との間の距離が近くなり、加熱時の反応性が向上するとともに、仕込みの際の単位炉内容積に対する仕込み量が増加し、生産性が向上する。このように混合原料粉末の嵩密度を０．４ｇ／ｃｍ３以上とする方法としては、ガス圧、水圧等で圧密化したり、混合原料粉末に水を添加し、その吸着力により圧密化する方法がある。なお、本発明において、嵩密度は、粉体特性測定装置（ホソカワミクロン株式会社製 パウダーテスタＰＴ−Ｒ型）記載の方法により測定できる。
【００２５】
また、本発明の混合原料粉末の安息角は、上記のように３０°以下とする。この安息角は２５°以下とすることがより好ましい。混合原料粉末の安息角が３０°より大きい場合、流動性が悪く、製造装置内への仕込みに人手と時間がかかり、効率的ではないとともに、製造装置内の仕込容器への充填率が悪くなり、嵩密度が低下する。また、混合原料粉末の安息角が３０°より大きい場合には、連続的に原料を供給する方法にて酸化珪素粉末を製造した場合には、供給の脈動が大きくなり、供給量がバラツクといった問題が生じる。一方、本発明のように、安息角が３０°以下の混合原料粉末を用いた場合、仕込みの自動化が容易になることに加え、酸化珪素粉末製造中の原料連続供給も安定し、容易となり、酸化珪素粉末の連続製造も可能となる。なお、本発明において、安息角は、粉体特性測定装置（ホソカワミクロン株式会社製 パウダーテスタＰＴ−Ｒ型）記載の方法により測定できる。
【００２６】
上記の粉体特性（嵩密度及び安息角）を満たすには、混合原料粉末が不定形では困難であり、本発明においては、混合原料粉末の形状は球状とする。混合原料粉末の形状を球状とすることで、粉末の流動性が向上して安息角が３０°以下となるし、粉末の充填率も向上することから、嵩密度も０．４ｇ／ｃｍ３以上とすることができる。
【００２７】
なお、本発明で用いる混合原料粉末の粒子径については、０．５ｍｍ〜３０ｍｍとすることが好ましく、１ｍｍ〜２０ｍｍとすることが特に好ましい。混合原料粉末の粒子径が０．５ｍｍ以上であれば、嵩密度が低下しすぎることはなく、安息角を小さくすることができ、本発明で用いる混合原料粉末の粉体特性を容易に満たすことができる。また、混合原料粉末の粒子径が３０ｍｍ以下であれば、嵩密度が低下しすぎることはなく、本発明で用いる混合原料粉末の粉体特性を容易に満たすことができる。
【００２８】
また、本発明で用いる混合原料粉末の粒度分布に関しては、０．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲でブロードな（分布の幅が広い）ものとすることが好ましい。粒度分布をブロードなものとすることで粉体の細密充填が可能となり、より嵩密度が大きな混合原料粉末を得ることができる。
【００２９】
上記粉体特性を有する球状原料粉末の製造方法については、特に限定されるものではないが、工業的に製造できうる方法としては、二酸化珪素粉末と金属珪素粉末と水との混合物を攪拌造粒機にて造粒する方法が好ましい。
【００３０】
本発明に用いる二酸化珪素粉末の平均粒子径は１μｍ以下とすることが好ましく、０．００１〜０．５μｍとすることがより好ましく、０．００１〜０．１μｍとすることがより好ましい。また、本発明に用いる金属珪素粉末の平均粒子径は３０μｍ以下とすることが好ましく、０．０５〜３０μｍとすることがより好ましく、０．１〜２０μｍとすることが特に好ましい。本発明に用いる二酸化珪素粉末の平均粒子径が１μｍ以下であれば、あるいは、金属珪素粉末の平均粒子径が３０μｍ以下であれば、十分な反応性を確保でき、反応残を少なくすることができるとともに、十分な反応速度を確保することができ、生産性の低下を避けることができる。本発明において、平均粒子径はレーザー光回折法による粒度分布測定における累積重量平均値Ｄ５０（又はメジアン径）等として測定することができる。
【００３１】
また、本発明に用いる二酸化珪素粉末のＢＥＴ比表面積は、５０ｍ２／ｇ以上とすることが好ましく、７０ｍ２／ｇ〜５００ｍ２／ｇとすることがより好ましく、１００ｍ２／ｇ〜４００ｍ２／ｇとすることが特に好ましい。また本発明に用いる金属珪素粉末のＢＥＴ比表面積は、０．５ｍ２／ｇ以上とすることが好ましく、０．５ｍ２／ｇ〜５０ｍ２／ｇとすることがより好ましく、０．５ｍ２／ｇ〜３０ｍ２／ｇとすることが特に好ましい。二酸化珪素粉末のＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上、又は金属珪素粉末のＢＥＴ比表面積が０．５ｍ２／ｇ以上であれば、各々の粒子の接触面積が大きくなることで加熱時の反応性を向上させることができる。なお、このＢＥＴ比表面積の規定は、Ｎ２ガス吸着量によって測定するＢＥＴ１点法にて測定した値である。
【００３２】
この場合、使用する二酸化珪素粉末の種類は特に限定しないが、コスト面でヒュームドシリカを用いることが望ましい。また、金属珪素粉末についても特に限定されるものではなく、塊状の金属珪素をボールミル、媒体攪拌型粉砕機、ジェットミル等一般的な粉砕機を用いて、所定の粒度に粉砕することで作製することができる。
【００３３】
また、混合原料粉末の二酸化珪素粉末と金属珪素粉末との混合割合は、上記反応式からは等モル混合が理想であるが、本発明者らの検討によれば、若干、金属珪素粉末の混合割合が多い方が、加熱時の反応性が向上することが確認された。これは、金属珪素粉末表面の自然酸化膜あるいは反応炉中の微量酸素の存在が影響しているものと推測される。すなわち、混合原料粉末の二酸化珪素粉末と金属珪素粉末の混合モル比を、１＜金属珪素粉末／二酸化珪素粉末＜１．１とすることが好ましい。この混合モル比は、１．０１≦金属珪素粉末／二酸化珪素粉末≦１．０８の範囲であることがより好ましい。金属珪素粉末／二酸化珪素粉末の混合モル比が１を超えていれば、反応残中の二酸化珪素の割合量を少なくすることができ、反応の完全性を高めることができる。また、金属珪素粉末／二酸化珪素粉末の混合モル比が１．１未満であれば、反応残中の金属珪素の割合量を少なくすることができ、同様に反応の完全性を高めることができる。
【００３４】
ここで、二酸化珪素粉末と金属珪素粉末の混合条件は特に限定されないが、混合度が高い程、加熱時の反応性は向上する傾向にあり、混合度を上げる手段としてボールミル型混合機、高速剪断型混合機等が好適に用いられる。
【００３５】
また、場合によっては、混合原料粉末に水を添加し、その吸着力によって接触効率を上げることもできる。なお、この場合、水を添加、混合後、乾燥したものを原料として用いる。ここで、水の添加率により嵩密度を調整することができ、一般的には水添加率が高いほど、嵩密度が高くなる傾向がある。水／原料粉末の比率は、１以上、１．５未満とすることが好ましく、１．０５以上、１．４未満とすることが特に好ましい。水／原料粉末の比率が１以上であれば嵩密度を十分に高くすることができ、容易に本発明の嵩密度の範囲内とすることができる。また、水／原料粉末の比率が１．５未満であれば、混合原料粉末の造粒ができないような事態にはならない。
【００３６】
本発明では、上記物性を有する二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末を、不活性ガス又は減圧下１１００℃〜１４５０℃の温度範囲で加熱して一酸化珪素ガスを発生させる。ここで、加熱時の反応性の向上には、上記反応を行う反応炉の炉内雰囲気、特に真空度が大きく影響する。反応炉内雰囲気は減圧下とすることが望ましく、特に真空度１００Ｐａ以下での反応が好ましい。この真空度は、１〜１００Ｐａとすることが好ましく、１０〜１００Ｐａ程度とすることが特に好ましい。また、本発明の反応雰囲気としては、減圧した不活性ガス雰囲気を当然含む。
【００３７】
また、この反応温度は上記のように１１００℃〜１４５０℃であり、特に１３００〜１４３０℃が好ましい。反応温度が１１００℃より低いと一酸化珪素ガスの蒸気圧が小さく、加熱時の反応性が低下し、反応に長時間を要することで効率が低下するし、逆に１４５０℃より高い場合、原料である金属珪素粉末が溶融し、反応性が低下する。
【００３８】
次に、発生した一酸化珪素ガスを基体表面に析出させることにより酸化珪素粉末を製造する。ここで、一酸化珪素ガスを析出する基体（析出基体）の材質、形状は特に限定されるものではなく、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、銅板、モリブデン、タングステン等の金属、黒鉛、アルミナ、ムライト、炭化珪素、窒化珪素等のセラミックス等がその目的、用途により適宜選定・使用でき、これらの中でも極力Ｆｅ、Ａｌを含有しないものが好ましく、また、その強度、コスト優位性からは、Ｆｅを含むものではあるがＳＵＳを用いることが好ましい。
【００３９】
上記基体上に析出した酸化珪素粉末は、掻き取り等の適宜な手段により回収する。
【００４０】
本発明の酸化珪素粉末の製造方法において、混合原料粉末の加熱及び一酸化珪素ガスの析出に用いる装置は、本発明の条件で加熱及び析出を行うことができるものであれば、特に限定されない。例えば、混合原料粉末の加熱と一酸化珪素ガスの析出を、反応炉内に基体を設置することにより行うこともできるし、反応を行うための反応炉と、析出を行うための析出室を個別に配置することもできる。
【００４１】
また、反応炉や析出室等の大きさ、形状については特に限定されないが、気密性が悪い場合、基体に析出する析出物の酸素量が多くなるため、１００ｌｕｓｅｃ（ルーセック、１リットルの真空容器において、毎秒１μＨｇの圧力上昇のある洩れ量に相当する。１ｌｕｓｅｃ＝１／７６０ａｔｍ・ｍｌ／ｓｅｃ≒１．３２×１０−３ａｔｍ・ｍｌ／ｓｅｃ、１ｌｕｓｅｃ≒１．３３×１０−４Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ）以下の漏れ量である気密性の高い装置が好ましい。
【００４２】
また、製造方式についても特に限定されるものではなく、連続法、回分法等適宜選定されるが、本発明の混合原料粉末は、流動性が高く、原料供給が容易にできるため、連続法において特に大きな効果を得ることができる。
【００４３】
本発明の酸化珪素粉末の製造方法に用いる装置としては、例えば図１に示す連続式の製造装置１００を挙げることができる。ここで、図１に示した製造装置１００は、混合原料粉末５を加熱して反応させるための容器である反応炉２、及び、反応炉２内に設置され、混合原料粉末５を保持する反応容器４を具備する。混合原料粉末５は、スクリューフィーダー１から連続的に反応炉２内に供給される。また、反応炉２内には、反応容器４の外周にヒーター３が設置されている。ヒーター３は、反応容器４内に供給した混合原料粉末５を加熱し、１１００℃〜１４５０℃の温度範囲に保持することができるものである。また、製造装置１００は、反応炉２に連通し、一酸化珪素ガスの析出を行うための析出室６、析出室６内に設置された基体７、及び反応炉２及び析出室６の減圧を行うための真空ポンプ８等を具備する。そのほか、混合原料粉末の加熱を不活性ガス雰囲気下で行う場合には、製造装置１００は反応炉２及び析出室６に不活性ガスを流すための機構（不図示）等を具備することができる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。なお、下記の例において、平均粒子径はレーザー光回折法による粒度分布測定における累積重量平均値（Ｄ５０）として測定した値、ＢＥＴ比表面積はＮ２ガス吸着量によって測定するＢＥＴ１点法にて測定した値、嵩密度と安息角は、粉体特性測定装置（ホソカワミクロン株式会社製 パウダーテスタＰＴ−Ｒ型）記載の方法により測定した値である。
【００４５】
［実施例１］
図１に示す製造装置１００を用いて、酸化珪素粉末を製造した。原料は、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇのヒュームドシリカ粉末と平均粒子径８μｍ、ＢＥＴ比表面積４．８ｍ２／ｇの金属珪素粉末とを、金属珪素粉末／二酸化珪素粉末モル比＝１．０５の割合で混合した混合粉末４０ｋｇに水を６０ｋｇ添加し、攪拌造粒機インテンシブミキサー（日本アイリッヒ株式会社製）にて攪拌造粒を行い、１５０℃で１２時間乾燥・脱水した混合原料粉末である。得られた混合原料粉末は、嵩密度＝０．５２ｇ／ｃｍ３、安息角＝２３°、粒径＝０．５〜５ｍｍの球状の粒子であった（図２参照）。
【００４６】
この混合原料粉末をスクリューフィーダー１に全量仕込んだ後、真空ポンプ（油回転ポンプ）８を作動させ、反応炉２の炉内圧力が１００Ｐａ以下に到達した時点で、ヒーター３に通電し、１４００℃の温度に昇温・保持した。次に、スクリューフィーダー１を作動させ、２ｋｇ／ｈｒの割合で、混合原料粉末５を、内部に容積０．３ｍ３の反応容器４が設置されている反応炉２内に供給した。このようにして反応炉２内で混合原料粉末５を加熱することにより発生した一酸化珪素ガスは、析出室６に移動し、析出室６内に設置されているＳＵＳ製の基体７の表面に酸化珪素として析出した。この運転を２０時間行い、スクリューフィーダー１を停止し、さらに２時間の反応を行った後、ヒーター３への加熱を停止し、運転を終了した。その後、室温まで冷却させ、析出室６内のＳＵＳ製の基体７に析出した酸化珪素を回収した。その結果、反応残量は、０．３ｋｇ、酸化珪素析出量は、３７．３ｋｇであり、運転上特に問題なく、効率的に酸化珪素粉末を製造できることを確認した。
【００４７】
［比較例１］
実施例１と同様な混合粉末４０ｋｇに水を４０ｋｇ添加したものを押出し造粒機にて造粒した造粒物を酸化珪素粉末製造用の混合原料粉末として用いた他は、実施例１と同様な方法で酸化珪素粉末を製造した。なお、上記造粒により得られた混合原料粉末は、円柱状であり、嵩密度＝０．４５ｇ／ｃｍ３、安息角＝３８°、粒径＝２〜２０ｍｍであった。
【００４８】
その結果、反応残量は、４．８ｋｇ、酸化珪素析出量は、３２．５ｋｇであり、実施例１に比べ、生産性に劣るものであった。その原因は、混合原料粉末の流動性が悪いため、その供給時に脈動が起き、供給量のバラツキが大きかったためと推測された。
【００４９】
［比較例２］
実施例１と同様な混合粉末４０ｋｇに水を３０ｋｇ添加したものを、実施例１と同じ攪拌造粒機インテンシブミキサー（日本アイリッヒ株式会社製）にて攪拌造粒を行った他は、実施例１と同様な方法で酸化珪素粉末を製造した。なお、上記造粒により得られた混合原料粉末は、嵩密度＝０．３５ｇ／ｃｍ３、安息角＝２８°、粒径＝０．１〜３ｍｍの球状に近い粒子であった。
【００５０】
その結果、反応残量は、７．２ｋｇ、酸化珪素析出量は、２６．１ｋｇであり、実施例１に比べ、生産性に劣るものであった。加えて、混合原料粉末供給時に微粉の発生が多く、発生した酸化珪素ガスと同伴されることで、原料微粉末が析出室６に混入してしまった。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５２】
１…スクリューフィーダー、 ２…反応炉、 ３…ヒーター、 ４…反応容器、
５…混合原料粉末、 ６…析出室、 ７…基体、 ８…真空ポンプ、
１００…酸化珪素粉末の製造装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包装用フィルム蒸着用及びリチウムイオン２次電池負極活物質等として有効とされている酸化珪素粉末の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸化珪素粉末の製造方法として、二酸化珪素系酸化物粉末からなる原料混合物を減圧非酸化性雰囲気中で熱処理し、一酸化珪素蒸気を発生させ、この一酸化珪素蒸気を気相中で凝縮させて、０．１μｍ以下の微細アモルファス状の酸化珪素粉末を連続的に製造する方法（特許文献１）、及び、原料珪素を加熱蒸発させて、表面組織を粗とした基体の表面に蒸着させる方法（特許文献２）が知られている。
【０００３】
酸化珪素粉末は高価であり、リチウムイオン２次電池負極活物質材料として本格的な採用を目指した場合、更なるコスト低減が必要となる。そのためには、生産性を大幅に向上でき得る製造装置及び製造方法の確立が必要となってくる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２で示されたような代表的な酸化珪素製造方法においては、コスト低減を念頭においた方法とはいえず、また、生産性向上のための手段が明記されておらず、必ずしも工業的規模の生産に耐え得る製造方法とはいえない。
【０００５】
本発明者らは、上記課題を踏まえ、生産性を上げるため、従来より、種々検討を行い、過去に以下の発明を行った。一つは、特許文献３に開示した方法であり、二酸化珪素粉末を含み、混合度が０．９以上であり、嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ３以上である混合粉末を原料とし、酸化珪素粉末を製造する方法である。また、もう一つは、特許文献４に開示した方法であり、二酸化珪素粉末と金属珪素粉末の混合原料粉末から酸化珪素粉末を製造する方法において、二酸化珪素粉末の平均粒子径が１μｍ以下、金属珪素粉末の平均粒子径が３０μｍ以下である方法である。
【０００６】
特許文献３、４の方法は、反応速度の著しい向上が図れ、それまでの技術に比べ、生産性が大幅に向上することが確認されたが、いまだ市場の要求する生産性には満たないものであり、更なる生産性の向上に向けた技術の確立が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−１０３８１５号公報
【特許文献２】特開平９−１１０４１２号公報
【特許文献３】特開２００１−２２０１２２号公報
【特許文献４】特開２００７−２９０８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、酸化珪素粉末を効率的に低コストで製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末を、不活性ガス又は減圧下１１００℃〜１４５０℃の温度範囲で加熱して一酸化珪素ガスを発生させ、該一酸化珪素ガスを基体表面に析出させることにより酸化珪素粉末を製造する酸化珪素粉末の製造方法において、前記混合原料粉末を、嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上、安息角が３０°以下の球状粉末とすることを特徴とする酸化珪素粉末の製造方法を提供する。
【００１０】
このように、二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末（以下、単に「混合原料粉末」とも呼ぶ。）を、嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上、安息角が３０°以下の球状粉末とすることにより、加熱時の反応性が著しく向上することに加え、ハンドリング性が向上することから、酸化珪素粉末を生産性良く効率的に、すなわち低コストで製造することができる。
【００１１】
この場合、前記混合原料粉末を、前記二酸化珪素粉末と前記金属珪素粉末と水との混合物を攪拌造粒機にて造粒して作製することができる。
このような造粒方法を用いて混合原料粉末を作製することにより、上記の嵩密度及び安息角の規定を満たす混合原料粉末を工業的に作製することができる。
【００１２】
また、前記混合原料粉末の粒子径を０．５ｍｍ〜３０ｍｍとすることが好ましい。
このような粒子径の混合原料粉末とすることにより、嵩密度を大きくすることができるとともに、安息角を小さくすることができ、本発明で用いる混合原料粉末の粉体特性を容易に満たすことができる。
【００１３】
また、前記混合原料粉末の前記二酸化珪素粉末と前記金属珪素粉末の混合モル比を、１＜金属珪素粉末／二酸化珪素粉末＜１．１とすることが好ましい。
このような混合モル比とすることにより、反応残（反応のための原料のうち、反応を行った後も未反応のまま残った部分）を少なくし、反応性を高めることができる。
【００１４】
また、前記二酸化珪素粉末を、平均粒子径が１μｍ以下、ＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上のものとすることが好ましい。
また、前記金属珪素粉末を、平均粒子径が３０μｍ以下、ＢＥＴ比表面積が０．５ｍ２／ｇ以上のものとすることが好ましい。
【００１５】
二酸化珪素粉末及び金属珪素粉末のそれぞれの平均粒子径及びＢＥＴ比表面積をこのようにすれば、十分な反応性及び反応速度を確保することができる。
【００１６】
また、前記混合原料粉末の加熱を１００Ｐａ以下の減圧下、１３００℃〜１４３０℃の温度範囲で行うことが好ましい。
このような条件で混合原料粉末の加熱を行うことにより、加熱時の反応性をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の酸化珪素粉末の製造方法によれば、二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末を加熱する際の反応性が著しく向上することに加え、ハンドリング性が向上することから、酸化珪素粉末を生産性良く効率的に、すなわち低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施に用いることができる酸化珪素粉末の製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例にて原料として作製した、酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
上記のように、特許文献３、４の方法はいまだ市場の要求する生産性には満たないものであり、更なる生産性の向上に向けた技術の確立が求められているという課題があった。
なお、特許文献３、４の酸化珪素粉末の製造方法は、下記の反応スキームに従って進行するものである。
Ｓｉ（ｓ）＋ＳｉＯ２（ｓ） → ２ＳｉＯ（ｇ） ・・冷却固化により回収
【００２０】
本発明者らは、上記課題を解決するための方法について鋭意検討を行った。その結果、上記反応の前の原料である二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末の粉体特性を規定することで、著しい反応性の向上及び効率的製造が可能となり、上記反応において、酸化珪素粉末の生産性を高め、コストを低減することができることを見出し、本発明をなすに至った。
【００２１】
以下、本発明について、さらに詳しく説明する。
【００２２】
本発明の酸化珪素粉末の製造方法は、二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末を、不活性ガス又は減圧下１１００℃〜１４５０℃の温度範囲で加熱して一酸化珪素ガスを発生させ、該一酸化珪素ガスを基体表面に析出させることにより酸化珪素粉末を製造するものであり、基本的な反応スキームは、特許文献３、４に記載された反応と同じく、下記の反応スキームに従って進行するものである。
Ｓｉ（ｓ）＋ＳｉＯ２（ｓ） → ２ＳｉＯ（ｇ） ・・冷却固化により回収
【００２３】
本発明では、上記反応の原料である二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末を、嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上、安息角が３０°以下の球状粉末とすることが重要である。
【００２４】
本発明に用いる混合原料粉末の嵩密度は、上記のように０．４ｇ／ｃｍ３以上とする。この嵩密度は０．４５ｇ／ｃｍ３以上とすることがより好ましい。混合原料粉末の嵩密度を０．４ｇ／ｃｍ３以上とすることで、混合原料粉末を構成する個々の二酸化珪素粒子の表面と金属珪素粒子の表面との間の距離が近くなり、加熱時の反応性が向上するとともに、仕込みの際の単位炉内容積に対する仕込み量が増加し、生産性が向上する。このように混合原料粉末の嵩密度を０．４ｇ／ｃｍ３以上とする方法としては、ガス圧、水圧等で圧密化したり、混合原料粉末に水を添加し、その吸着力により圧密化する方法がある。なお、本発明において、嵩密度は、粉体特性測定装置（ホソカワミクロン株式会社製 パウダーテスタＰＴ−Ｒ型）記載の方法により測定できる。
【００２５】
また、本発明の混合原料粉末の安息角は、上記のように３０°以下とする。この安息角は２５°以下とすることがより好ましい。混合原料粉末の安息角が３０°より大きい場合、流動性が悪く、製造装置内への仕込みに人手と時間がかかり、効率的ではないとともに、製造装置内の仕込容器への充填率が悪くなり、嵩密度が低下する。また、混合原料粉末の安息角が３０°より大きい場合には、連続的に原料を供給する方法にて酸化珪素粉末を製造した場合には、供給の脈動が大きくなり、供給量がバラツクといった問題が生じる。一方、本発明のように、安息角が３０°以下の混合原料粉末を用いた場合、仕込みの自動化が容易になることに加え、酸化珪素粉末製造中の原料連続供給も安定し、容易となり、酸化珪素粉末の連続製造も可能となる。なお、本発明において、安息角は、粉体特性測定装置（ホソカワミクロン株式会社製 パウダーテスタＰＴ−Ｒ型）記載の方法により測定できる。
【００２６】
上記の粉体特性（嵩密度及び安息角）を満たすには、混合原料粉末が不定形では困難であり、本発明においては、混合原料粉末の形状は球状とする。混合原料粉末の形状を球状とすることで、粉末の流動性が向上して安息角が３０°以下となるし、粉末の充填率も向上することから、嵩密度も０．４ｇ／ｃｍ３以上とすることができる。
【００２７】
なお、本発明で用いる混合原料粉末の粒子径については、０．５ｍｍ〜３０ｍｍとすることが好ましく、１ｍｍ〜２０ｍｍとすることが特に好ましい。混合原料粉末の粒子径が０．５ｍｍ以上であれば、嵩密度が低下しすぎることはなく、安息角を小さくすることができ、本発明で用いる混合原料粉末の粉体特性を容易に満たすことができる。また、混合原料粉末の粒子径が３０ｍｍ以下であれば、嵩密度が低下しすぎることはなく、本発明で用いる混合原料粉末の粉体特性を容易に満たすことができる。
【００２８】
また、本発明で用いる混合原料粉末の粒度分布に関しては、０．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲でブロードな（分布の幅が広い）ものとすることが好ましい。粒度分布をブロードなものとすることで粉体の細密充填が可能となり、より嵩密度が大きな混合原料粉末を得ることができる。
【００２９】
上記粉体特性を有する球状原料粉末の製造方法については、特に限定されるものではないが、工業的に製造できうる方法としては、二酸化珪素粉末と金属珪素粉末と水との混合物を攪拌造粒機にて造粒する方法が好ましい。
【００３０】
本発明に用いる二酸化珪素粉末の平均粒子径は１μｍ以下とすることが好ましく、０．００１〜０．５μｍとすることがより好ましく、０．００１〜０．１μｍとすることがより好ましい。また、本発明に用いる金属珪素粉末の平均粒子径は３０μｍ以下とすることが好ましく、０．０５〜３０μｍとすることがより好ましく、０．１〜２０μｍとすることが特に好ましい。本発明に用いる二酸化珪素粉末の平均粒子径が１μｍ以下であれば、あるいは、金属珪素粉末の平均粒子径が３０μｍ以下であれば、十分な反応性を確保でき、反応残を少なくすることができるとともに、十分な反応速度を確保することができ、生産性の低下を避けることができる。本発明において、平均粒子径はレーザー光回折法による粒度分布測定における累積重量平均値Ｄ５０（又はメジアン径）等として測定することができる。
【００３１】
また、本発明に用いる二酸化珪素粉末のＢＥＴ比表面積は、５０ｍ２／ｇ以上とすることが好ましく、７０ｍ２／ｇ〜５００ｍ２／ｇとすることがより好ましく、１００ｍ２／ｇ〜４００ｍ２／ｇとすることが特に好ましい。また本発明に用いる金属珪素粉末のＢＥＴ比表面積は、０．５ｍ２／ｇ以上とすることが好ましく、０．５ｍ２／ｇ〜５０ｍ２／ｇとすることがより好ましく、０．５ｍ２／ｇ〜３０ｍ２／ｇとすることが特に好ましい。二酸化珪素粉末のＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上、又は金属珪素粉末のＢＥＴ比表面積が０．５ｍ２／ｇ以上であれば、各々の粒子の接触面積が大きくなることで加熱時の反応性を向上させることができる。なお、このＢＥＴ比表面積の規定は、Ｎ２ガス吸着量によって測定するＢＥＴ１点法にて測定した値である。
【００３２】
この場合、使用する二酸化珪素粉末の種類は特に限定しないが、コスト面でヒュームドシリカを用いることが望ましい。また、金属珪素粉末についても特に限定されるものではなく、塊状の金属珪素をボールミル、媒体攪拌型粉砕機、ジェットミル等一般的な粉砕機を用いて、所定の粒度に粉砕することで作製することができる。
【００３３】
また、混合原料粉末の二酸化珪素粉末と金属珪素粉末との混合割合は、上記反応式からは等モル混合が理想であるが、本発明者らの検討によれば、若干、金属珪素粉末の混合割合が多い方が、加熱時の反応性が向上することが確認された。これは、金属珪素粉末表面の自然酸化膜あるいは反応炉中の微量酸素の存在が影響しているものと推測される。すなわち、混合原料粉末の二酸化珪素粉末と金属珪素粉末の混合モル比を、１＜金属珪素粉末／二酸化珪素粉末＜１．１とすることが好ましい。この混合モル比は、１．０１≦金属珪素粉末／二酸化珪素粉末≦１．０８の範囲であることがより好ましい。金属珪素粉末／二酸化珪素粉末の混合モル比が１を超えていれば、反応残中の二酸化珪素の割合量を少なくすることができ、反応の完全性を高めることができる。また、金属珪素粉末／二酸化珪素粉末の混合モル比が１．１未満であれば、反応残中の金属珪素の割合量を少なくすることができ、同様に反応の完全性を高めることができる。
【００３４】
ここで、二酸化珪素粉末と金属珪素粉末の混合条件は特に限定されないが、混合度が高い程、加熱時の反応性は向上する傾向にあり、混合度を上げる手段としてボールミル型混合機、高速剪断型混合機等が好適に用いられる。
【００３５】
また、場合によっては、混合原料粉末に水を添加し、その吸着力によって接触効率を上げることもできる。なお、この場合、水を添加、混合後、乾燥したものを原料として用いる。ここで、水の添加率により嵩密度を調整することができ、一般的には水添加率が高いほど、嵩密度が高くなる傾向がある。水／原料粉末の比率は、１以上、１．５未満とすることが好ましく、１．０５以上、１．４未満とすることが特に好ましい。水／原料粉末の比率が１以上であれば嵩密度を十分に高くすることができ、容易に本発明の嵩密度の範囲内とすることができる。また、水／原料粉末の比率が１．５未満であれば、混合原料粉末の造粒ができないような事態にはならない。
【００３６】
本発明では、上記物性を有する二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末を、不活性ガス又は減圧下１１００℃〜１４５０℃の温度範囲で加熱して一酸化珪素ガスを発生させる。ここで、加熱時の反応性の向上には、上記反応を行う反応炉の炉内雰囲気、特に真空度が大きく影響する。反応炉内雰囲気は減圧下とすることが望ましく、特に真空度１００Ｐａ以下での反応が好ましい。この真空度は、１〜１００Ｐａとすることが好ましく、１０〜１００Ｐａ程度とすることが特に好ましい。また、本発明の反応雰囲気としては、減圧した不活性ガス雰囲気を当然含む。
【００３７】
また、この反応温度は上記のように１１００℃〜１４５０℃であり、特に１３００〜１４３０℃が好ましい。反応温度が１１００℃より低いと一酸化珪素ガスの蒸気圧が小さく、加熱時の反応性が低下し、反応に長時間を要することで効率が低下するし、逆に１４５０℃より高い場合、原料である金属珪素粉末が溶融し、反応性が低下する。
【００３８】
次に、発生した一酸化珪素ガスを基体表面に析出させることにより酸化珪素粉末を製造する。ここで、一酸化珪素ガスを析出する基体（析出基体）の材質、形状は特に限定されるものではなく、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、銅板、モリブデン、タングステン等の金属、黒鉛、アルミナ、ムライト、炭化珪素、窒化珪素等のセラミックス等がその目的、用途により適宜選定・使用でき、これらの中でも極力Ｆｅ、Ａｌを含有しないものが好ましく、また、その強度、コスト優位性からは、Ｆｅを含むものではあるがＳＵＳを用いることが好ましい。
【００３９】
上記基体上に析出した酸化珪素粉末は、掻き取り等の適宜な手段により回収する。
【００４０】
本発明の酸化珪素粉末の製造方法において、混合原料粉末の加熱及び一酸化珪素ガスの析出に用いる装置は、本発明の条件で加熱及び析出を行うことができるものであれば、特に限定されない。例えば、混合原料粉末の加熱と一酸化珪素ガスの析出を、反応炉内に基体を設置することにより行うこともできるし、反応を行うための反応炉と、析出を行うための析出室を個別に配置することもできる。
【００４１】
また、反応炉や析出室等の大きさ、形状については特に限定されないが、気密性が悪い場合、基体に析出する析出物の酸素量が多くなるため、１００ｌｕｓｅｃ（ルーセック、１リットルの真空容器において、毎秒１μＨｇの圧力上昇のある洩れ量に相当する。１ｌｕｓｅｃ＝１／７６０ａｔｍ・ｍｌ／ｓｅｃ≒１．３２×１０−３ａｔｍ・ｍｌ／ｓｅｃ、１ｌｕｓｅｃ≒１．３３×１０−４Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ）以下の漏れ量である気密性の高い装置が好ましい。
【００４２】
また、製造方式についても特に限定されるものではなく、連続法、回分法等適宜選定されるが、本発明の混合原料粉末は、流動性が高く、原料供給が容易にできるため、連続法において特に大きな効果を得ることができる。
【００４３】
本発明の酸化珪素粉末の製造方法に用いる装置としては、例えば図１に示す連続式の製造装置１００を挙げることができる。ここで、図１に示した製造装置１００は、混合原料粉末５を加熱して反応させるための容器である反応炉２、及び、反応炉２内に設置され、混合原料粉末５を保持する反応容器４を具備する。混合原料粉末５は、スクリューフィーダー１から連続的に反応炉２内に供給される。また、反応炉２内には、反応容器４の外周にヒーター３が設置されている。ヒーター３は、反応容器４内に供給した混合原料粉末５を加熱し、１１００℃〜１４５０℃の温度範囲に保持することができるものである。また、製造装置１００は、反応炉２に連通し、一酸化珪素ガスの析出を行うための析出室６、析出室６内に設置された基体７、及び反応炉２及び析出室６の減圧を行うための真空ポンプ８等を具備する。そのほか、混合原料粉末の加熱を不活性ガス雰囲気下で行う場合には、製造装置１００は反応炉２及び析出室６に不活性ガスを流すための機構（不図示）等を具備することができる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。なお、下記の例において、平均粒子径はレーザー光回折法による粒度分布測定における累積重量平均値（Ｄ５０）として測定した値、ＢＥＴ比表面積はＮ２ガス吸着量によって測定するＢＥＴ１点法にて測定した値、嵩密度と安息角は、粉体特性測定装置（ホソカワミクロン株式会社製 パウダーテスタＰＴ−Ｒ型）記載の方法により測定した値である。
【００４５】
［実施例１］
図１に示す製造装置１００を用いて、酸化珪素粉末を製造した。原料は、ＢＥＴ比表面積２００ｍ２／ｇのヒュームドシリカ粉末と平均粒子径８μｍ、ＢＥＴ比表面積４．８ｍ２／ｇの金属珪素粉末とを、金属珪素粉末／二酸化珪素粉末モル比＝１．０５の割合で混合した混合粉末４０ｋｇに水を６０ｋｇ添加し、攪拌造粒機インテンシブミキサー（日本アイリッヒ株式会社製）にて攪拌造粒を行い、１５０℃で１２時間乾燥・脱水した混合原料粉末である。得られた混合原料粉末は、嵩密度＝０．５２ｇ／ｃｍ３、安息角＝２３°、粒径＝０．５〜５ｍｍの球状の粒子であった（図２参照）。
【００４６】
この混合原料粉末をスクリューフィーダー１に全量仕込んだ後、真空ポンプ（油回転ポンプ）８を作動させ、反応炉２の炉内圧力が１００Ｐａ以下に到達した時点で、ヒーター３に通電し、１４００℃の温度に昇温・保持した。次に、スクリューフィーダー１を作動させ、２ｋｇ／ｈｒの割合で、混合原料粉末５を、内部に容積０．３ｍ３の反応容器４が設置されている反応炉２内に供給した。このようにして反応炉２内で混合原料粉末５を加熱することにより発生した一酸化珪素ガスは、析出室６に移動し、析出室６内に設置されているＳＵＳ製の基体７の表面に酸化珪素として析出した。この運転を２０時間行い、スクリューフィーダー１を停止し、さらに２時間の反応を行った後、ヒーター３への加熱を停止し、運転を終了した。その後、室温まで冷却させ、析出室６内のＳＵＳ製の基体７に析出した酸化珪素を回収した。その結果、反応残量は、０．３ｋｇ、酸化珪素析出量は、３７．３ｋｇであり、運転上特に問題なく、効率的に酸化珪素粉末を製造できることを確認した。
【００４７】
［比較例１］
実施例１と同様な混合粉末４０ｋｇに水を４０ｋｇ添加したものを押出し造粒機にて造粒した造粒物を酸化珪素粉末製造用の混合原料粉末として用いた他は、実施例１と同様な方法で酸化珪素粉末を製造した。なお、上記造粒により得られた混合原料粉末は、円柱状であり、嵩密度＝０．４５ｇ／ｃｍ３、安息角＝３８°、粒径＝２〜２０ｍｍであった。
【００４８】
その結果、反応残量は、４．８ｋｇ、酸化珪素析出量は、３２．５ｋｇであり、実施例１に比べ、生産性に劣るものであった。その原因は、混合原料粉末の流動性が悪いため、その供給時に脈動が起き、供給量のバラツキが大きかったためと推測された。
【００４９】
［比較例２］
実施例１と同様な混合粉末４０ｋｇに水を３０ｋｇ添加したものを、実施例１と同じ攪拌造粒機インテンシブミキサー（日本アイリッヒ株式会社製）にて攪拌造粒を行った他は、実施例１と同様な方法で酸化珪素粉末を製造した。なお、上記造粒により得られた混合原料粉末は、嵩密度＝０．３５ｇ／ｃｍ３、安息角＝２８°、粒径＝０．１〜３ｍｍの球状に近い粒子であった。
【００５０】
その結果、反応残量は、７．２ｋｇ、酸化珪素析出量は、２６．１ｋｇであり、実施例１に比べ、生産性に劣るものであった。加えて、混合原料粉末供給時に微粉の発生が多く、発生した酸化珪素ガスと同伴されることで、原料微粉末が析出室６に混入してしまった。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５２】
１…スクリューフィーダー、 ２…反応炉、 ３…ヒーター、 ４…反応容器、
５…混合原料粉末、 ６…析出室、 ７…基体、 ８…真空ポンプ、
１００…酸化珪素粉末の製造装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末を、不活性ガス又は減圧下１１００℃〜１４５０℃の温度範囲で加熱して一酸化珪素ガスを発生させ、該一酸化珪素ガスを基体表面に析出させることにより酸化珪素粉末を製造する酸化珪素粉末の製造方法において、前記混合原料粉末を、嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上、安息角が３０°以下の球状粉末とすることを特徴とする酸化珪素粉末の製造方法。
【請求項２】
前記混合原料粉末を、前記二酸化珪素粉末と前記金属珪素粉末と水との混合物を攪拌造粒機にて造粒して作製することを特徴とする請求項１に記載の酸化珪素粉末の製造方法。
【請求項３】
前記混合原料粉末の粒子径を０．５ｍｍ〜３０ｍｍとすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の酸化珪素粉末の製造方法。
【請求項４】
前記混合原料粉末の前記二酸化珪素粉末と前記金属珪素粉末の混合モル比を、１＜金属珪素粉末／二酸化珪素粉末＜１．１とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の酸化珪素粉末の製造方法。
【請求項５】
前記二酸化珪素粉末を、平均粒子径が１μｍ以下、ＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上のものとすることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の酸化珪素粉末の製造方法。
【請求項６】
前記金属珪素粉末を、平均粒子径が３０μｍ以下、ＢＥＴ比表面積が０．５ｍ２／ｇ以上のものとすることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の酸化珪素粉末の製造方法。
【請求項７】
前記混合原料粉末の加熱を１００Ｐａ以下の減圧下、１３００℃〜１４３０℃の温度範囲で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の酸化珪素粉末の製造方法。
【請求項１】
二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を含む混合原料粉末を、不活性ガス又は減圧下１１００℃〜１４５０℃の温度範囲で加熱して一酸化珪素ガスを発生させ、該一酸化珪素ガスを基体表面に析出させることにより酸化珪素粉末を製造する酸化珪素粉末の製造方法において、前記混合原料粉末を、嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上、安息角が３０°以下の球状粉末とすることを特徴とする酸化珪素粉末の製造方法。
【請求項２】
前記混合原料粉末を、前記二酸化珪素粉末と前記金属珪素粉末と水との混合物を攪拌造粒機にて造粒して作製することを特徴とする請求項１に記載の酸化珪素粉末の製造方法。
【請求項３】
前記混合原料粉末の粒子径を０．５ｍｍ〜３０ｍｍとすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の酸化珪素粉末の製造方法。
【請求項４】
前記混合原料粉末の前記二酸化珪素粉末と前記金属珪素粉末の混合モル比を、１＜金属珪素粉末／二酸化珪素粉末＜１．１とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の酸化珪素粉末の製造方法。
【請求項５】
前記二酸化珪素粉末を、平均粒子径が１μｍ以下、ＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上のものとすることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の酸化珪素粉末の製造方法。
【請求項６】
前記金属珪素粉末を、平均粒子径が３０μｍ以下、ＢＥＴ比表面積が０．５ｍ２／ｇ以上のものとすることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の酸化珪素粉末の製造方法。
【請求項７】
前記混合原料粉末の加熱を１００Ｐａ以下の減圧下、１３００℃〜１４３０℃の温度範囲で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の酸化珪素粉末の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１９７２０７（Ｐ２０１２−１９７２０７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６３７３３（Ｐ２０１１−６３７３３）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]