(57)【要約】分散性が良好であり、移送、保管、輸送などの効率が良く、取扱いが容易な微粒子酸化チタン粉末を製造する方法を提供するものであって、原料酸化チタン粉末を、衝撃又はせん断による解砕機により解砕処理し、解砕処理粉末を得る第一工程と、該解砕処理粉末を、攪拌機を用いて攪拌処理し、微粒子酸化チタン粉末を得る第二工程とを有することを特徴とする微粒子酸化チタン粉末の製造方法である。
2009035128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料酸化チタン粉末を、衝撃又はせん断による解砕機により解砕処理し、解砕処理粉末を得る第一工程と、該解砕処理粉末を、攪拌機を用いて攪拌処理し、微粒子酸化チタン粉末を得る第二工程とを有することを特徴とする微粒子酸化チタン粉末の製造方法。
【請求項２】
前記第一工程が、原料酸化チタン粉末を、高速回転粉砕機又はジェットミルを用いて解砕処理し、解砕処理粉末を得る工程である請求項１に記載の微粒子酸化チタン粉末の製造方法。
【請求項３】
前記第二工程が、解砕処理粉末を、下方にいくにつれて狭まる円錐形容器と、該円錐形容器内で自転及び公転するスクリューとを備える攪拌機を用いて攪拌処理し、微粒子酸化チタン粉末を得る工程である請求項１または請求項２に記載の微粒子酸化チタン粉末の製造方法。
【請求項４】
前記原料酸化チタン粉末が、ハロゲン化チタンを気相酸化して得られる酸化チタン粉末である請求項１に記載の微粒子酸化チタン粉末の製造方法。
【請求項５】
前記ハロゲン化チタンが、四塩化チタンである請求項４に記載の微粒子酸化チタン粉末の製造方法。
【請求項６】
得られる微粒子酸化チタン粉末のＢＥＴ比表面積が１０〜２００ｍ２／ｇである請求項１記載の微粒子酸化チタン粉末の製造方法。
【請求項７】
ＢＥＴ比表面積が１０〜２００ｍ２／ｇであり、且つタップ密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする微粒子酸化チタン粉末。
【請求項８】
ＢＥＴ比表面積が２０〜２００ｍ２／ｇである請求項７記載の微粒子酸化チタン粉末。
【請求項９】
タップ密度が０．５ｇ／ｃｍ３以上である請求項７記載の微粒子酸化チタン粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒、太陽電池、誘電体原料などに好適な、微粒子酸化チタン粉末を製造する方法及び微粒子酸化チタン粉末に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
酸化チタンは、顔料、誘電体原料、紫外線遮蔽材料などの様々な用途に利用されている。また、近年では、光触媒や太陽電池などへの応用も脚光を浴びつつある。このように酸化チタンの用途は多岐に渡るが、性能の向上、小型化、高屈折率、透明性などの要求から、微粒で分散性のよい酸化チタンが求められている。
微粒子酸化チタンの分散性は、酸化チタンの性能を引き出す上で重要な因子である。例えば、光触媒や太陽電池として使用する場合、分散性が悪いと光を透過しにくくなるため、触媒性能、透明性、光電変換効率などの特性を悪化させる。また、代表的な誘電体であるチタン酸バリウムは、炭酸バリウムと酸化チタンの固相反応によって得られ、この反応においては、炭酸バリウムの分解によって生成した酸化バリウムが酸化チタン中に拡散固溶することにより、チタン酸バリウムを生成するといわれている。このため、得られるチタン酸バリウムの粒子径は、酸化チタン粒子の大きさに支配され、微粒のチタン酸バリウムを得るには、微粒で分散性のよい酸化チタンが必要になる。
酸化チタン粉末の製造方法は、硫酸チタニル、四塩化チタン、有機チタン等を液相で加水分解する液相法と、ハロゲン化チタンを酸素あるいは水蒸気等の酸化性ガスと気相で反応させる気相法に大別される。一般的に気相法により得られる酸化チタンは、溶媒を使用しないため、液相法により得られる酸化チタンに比べ、微粒で分散性が良く、また、高温での反応であるため結晶性が優れるなどの特徴を有する。
四塩化チタンを原料とし、気相法により微粒子酸化チタンを得る方法は、種々提案されているが、その一つとして、酸化性ガスとして過剰の水蒸気を用いる方法がある。例えば、特開平２００５−１０４７９６号公報には、四塩化チタンガス、酸素ガス、水素ガス及び水蒸気を気相状態下で反応させる際、水蒸気の供給量を、四塩化チタンを酸化する化学当量以上とする方法が開示されている。しかし、得られる酸化チタン粉末は微粒になるに従い、凝集し易くなり、また嵩高くなる。そのため、酸化チタンを微粒とすることにより、遠隔地へ粉末を輸送する際や、粉末をハンドリングする際の効率が悪くなるという問題があった。
そのような問題を解決する手段として、例えば、特開２００４−２１０５８６号公報には、気相酸化法で作製したチタニア−シリカ混晶粒子を、回転羽根を持つ容器に投入し、周速４〜６０ｍ／ｓで攪拌処理を行うことで、粉体の凝集又は立体構造を解離する方法が開示されている。具体的な装置としては、ヘンシェルミキサーが例示されている。しかし、四塩化チタンガスの気相酸化法で作製した酸化チタンは、ヘンシェルミキサーでは十分に凝集を解離できないという問題があった。
また、特開平１０−１９４７４１号公報には、四塩化チタンを気相酸化して得られた二酸化チタン粉末を、加圧ロール式の圧縮機により加圧成形して減容し、嵩密度０．８ｇ／ｃｍ３以上とすることでフレーク状の解れ易い粉体が得られることが示されている。しかし、他の粉末と混合、再分散する場合、効率が悪いという問題があった。
【発明の開示】
【０００３】
したがって、本発明は、微粒でありながら、分散性が良好であり、移送、保管、輸送などの効率が良く、取扱いが容易な微粒子酸化チタン粉末を製造する方法及び微粒子酸化チタン粉末を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、上記の課題を解決すべく、酸化チタン一次粒子が凝集した二次粒子構造を解すことを目的に、鋭意研究を重ねた結果、原料酸化チタン粉末を、衝撃又はせん断による粉砕機により解砕処理した後、攪拌機を用いて攪拌処理して得られた酸化チタン粉末は、微粒子でありながら、分散性が良好であり、移送、保管、輸送などの効率が良く、取扱いが容易であることを見出し、本知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
原料酸化チタン粉末を、衝撃又はせん断による解砕機により解砕処理し、解砕処理粉末を得る第一工程と、該解砕処理粉末を、攪拌機を用いて攪拌処理し、微粒子酸化チタン粉末を得る第二工程とを有することを特徴とする微粒子酸化チタン粉末の製造方法、および
ＢＥＴ比表面積が１０〜２００ｍ２／ｇであり、且つタップ密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする微粒子酸化チタン粉末
を提供するものである。
本発明によれば、分散性が良好であり、移送、保管、輸送などの効率が良く、取扱いが容易な微粒子酸化チタン粉末を製造する方法及び微粒子酸化チタンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、攪拌機である円錐型スクリュー（遊星型）混合機を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
先ず、本発明の微粒子酸化チタン粉末の製造方法について説明する。
本発明の微粒子酸化チタン粉末の製造方法は、衝撃又はせん断による解砕機により解砕処理し、解砕処理粉末を得る第一工程と、該解砕処理粉末を、攪拌機を用いて攪拌処理し、微粒子酸化チタン粉末を得る第二工程とを有することを特徴とするものである。
本発明の方法において用いられる原料酸化チタン粉末としては、ハロゲン化チタンを、通常の気相法、液相法などにより酸化して得られる酸化チタン粉末を挙げることができる。
気相法により得られる原料酸化チタン粉末としては、ハロゲン化チタンの蒸気を、気相中で加水分解又は酸化させて得られるものを挙げることができる。液相法により得られる原料酸化チタン粉末としては、ハロゲン化チタン、硫酸チタニル、チタンアルコキシド等のチタン塩を中和または加水分解して得られるものを挙げることができる。また、その他、原料酸化チタン粉末としては、ハロゲン化チタン、硫酸チタニル、チタンアルコキシド、有機チタン塩等のチタン塩溶液を、加熱された酸化雰囲気中に噴霧することにより得られるものを挙げることができる。
特に、原料酸化チタン粉末としては、四塩化チタン、三塩化チタン等のハロゲン化チタンの蒸気、すなわち、ハロゲン化チタンガスを、気相中で加水分解又は酸化させることにより得られる酸化チタン一次粒子の凝集物が好ましく、上記酸化チタン一次粒子の凝集物のうち、四塩化チタンの蒸気を用いて得られるものがより好ましい。
ハロゲン化チタンガスを、気相中で加水分解又は酸化させると、微粒な酸化チタンの一次粒子が生成するものの、生成した酸化チタンの一次粒子は凝集し易いので、加水分解又は酸化反応により得られる酸化チタンは、微粒な酸化チタンの一次粒子が凝集した二次粒子、すなわち、酸化チタン一次粒子の凝集物となる。
以下、原料酸化チタン粉末を作製する具体的方法として、四塩化チタンガスを、気相中で加水分解又は酸化させる方法について詳述する。
原料酸化チタン粉末を作製する具体的方法としては、
（１）四塩化チタンガスと、酸素ガスとを接触させ反応させる方法、
（２）四塩化チタンガスと、酸素ガス及び水素ガスとを接触させ反応させる方法、
（３）四塩化チタンガスと、水蒸気とを接触させ反応させる方法、あるいは、
（４）四塩化チタンガスと、水素ガス、酸素ガス及び水蒸気とを接触させ反応させる方法
により、四塩化チタンガスを気相中で加水分解又は酸化させる方法を挙げることができる。
上記（１）〜（４）の原料酸化チタン粉末作製方法では、四塩化チタンガスを反応部に供給し、該反応部で、（１）の方法では酸素ガス、（２）の方法では酸素ガス及び水素ガス、（３）の方法では水蒸気、（４）の方法では水素ガス、酸素ガス及び水蒸気と接触させ反応させるが、反応部への四塩化チタンガスの供給量に対する、酸素ガスと水蒸気の総供給量を、四塩化チタンを全て酸化する化学当量以上とすることが望ましい。特に、水蒸気の供給量が、四塩化チタンを全て酸化する化学当量以上であると、酸化チタンの生成反応が均一に行われるため、生成する酸化チタンの結晶制御がし易くなり、高比表面積でルチル化率の高いルチル型の酸化チタン粉末や、高比表面積でアナターゼ型の酸化チタン粉末を得易くなる。
ここで、四塩化チタンを全て酸化する化学当量とは、四塩化チタンを酸素または水蒸気で反応させる場合の水蒸気の化学当量を意味し、酸素の場合、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）１モルに対して酸素（Ｏ２）が１モル、水蒸気の場合、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）１モルに対して水蒸気（Ｈ２Ｏ）が２モルである。
上記（３）および（４）の方法において、反応部に供給する供給ガスを標準状態としたときガスの体積比で、四塩化チタンガスの５倍以上の水蒸気を供給することが好ましく、四塩化チタンガスの７倍以上の水蒸気を供給することがより好ましい。
また、上記（２）および（４）の方法においては、反応部への水素ガスの供給量に対する、酸素ガスの供給量を、水素をすべて燃焼させる化学当量以上とすることが好ましく、ここで、水素をすべて燃焼させる化学当量とは、水素（Ｈ２）ガス２モルに対して酸素（Ｏ２）ガスが１モルである。水素ガスを供給することで、ルチル化率を上げることができる。
具体的には、反応部に供給する供給ガスを標準状態としたときガスの体積比で、水素（Ｈ２）ガスの２倍以上の酸素（Ｏ２）ガスを供給し反応させることが好ましい。
上記（１）〜（４）の原料酸化チタン粉末方法において、反応部に供給する供給ガスの供給量について、各供給ガスを標準状態としたときの四塩化チタンガス１リットルに対する水素ガス、酸素ガス及び水蒸気の体積比を表１及び表２に示す。表１は、アナターゼ型の原料酸化チタン粉末を作製する場合の体積比、表２はルチル型の原料酸化チタン粉末を作製する場合の体積比を示す。
【表１】
2009035128.tif 000003
（注意：但し、水蒸気と酸素ガスの合計量を、四塩化チタンを全て酸化する化学当量以上とし、さらに、水素ガスを供給する場合は、酸素ガスの供給量を、水素をすべて燃焼させる化学当量以上とする。）
【表２】
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（注意：但し、水蒸気と酸素ガスの合計量を、四塩化チタンを全て酸化する化学当量以上とし、さらに、水素ガスを供給する場合は、酸素ガスの供給量を、水素をすべて燃焼させる化学当量以上とする。）
上記（１）〜（４）の原料酸化チタン粉末の作製方法において、四塩化チタンガス、水素ガス、酸素ガス及び水蒸気の供給速度は、反応スケール又は各供給ガスを供給するノズル径等により異なるので適宜設定することができるが、反応部での各供給ガス、特に四塩化チタンガスの供給速度は乱流域になるように設定することが望ましい。また、上記四塩化チタンガス、水素ガス、酸素ガス及び水蒸気を、アルゴンや窒素のごとき不活性ガスで希釈し、反応部に供給し反応させることもできる。
上記（１）〜（４）の原料酸化チタン粉末の作製方法において、四塩化チタンの供給量に対する水素ガス、酸素ガス及び水蒸気の供給量の比を、表１記載の比とすることで、高比表面積でかつルチル化率の低いアナターゼ型原料酸化チタン粉末を得ることができ、また、表２記載の比とすることで、高比表面積でかつルチル化率の高いルチル型原料酸化チタン粉末を得ることができる。
また、上記（１）〜（４）の原料酸化チタン粉末の作製方法において、四塩化チタンガス、水素ガス、酸素ガス及び水蒸気を反応部に供給する際に、予熱した状態で供給することが望ましく、予熱温度は５００℃以上が好ましく、５００〜９００℃がより好ましい。
そして、上記（１）〜（４）の原料酸化チタン粉末の作製方法においては、各供給ガスが反応部で反応し、原料酸化チタン粉末が生成する。反応部の反応温度は、酸化チタンが生成する温度以上、具体的には５００℃以上であることが好ましく、５５０〜９００℃であることがより好ましい。
上記（１）〜（４）の原料酸化チタン粉末の作製方法においては、各供給ガスの予熱温度及び反応温度を制御することによって、生成する原料酸化チタン粉末のルチル化率（ルチル含有率）を制御することができる。ルチル化率１０％以下のようにルチル化率の低いアナターゼ型酸化チタン粉末を製造する場合、予熱温度は５００〜８００℃であることが好ましく、５５０〜８００℃であることがより好ましい。
一方、ルチル化率９０％以上のようにルチル化率の高いルチル型酸化チタン粉末を製造する場合、予熱温度は８００℃を超え９００℃以下であることが好ましく、８５０〜９００℃であることがより好ましい。
上記（１）〜（４）の原料酸化チタン粉末の作製方法においては、各供給ガスを反応させて、原料酸化チタン粉末を生成させた後、生成粒子の凝集を防ぐために、少なくとも酸化チタン粒子が焼成する温度以下、具体的には３００℃未満まで可及的速やかに、原料酸化チタン粉末を冷却する。
上記（１）〜（４）の原料酸化チタン粉末の作製方法においては、次いで、必要に応じて、得られた原料酸化チタン粉末を、真空中又は空気若しくは窒素ガス雰囲気中で加熱し、あるいは、スチーム又はアルコールと接触させることにより、原料酸化チタン粉末中に残留する塩素分を除去してもよい。また、次いで、塩素分が除去された原料酸化チタン粉末を、必要に応じて、分級又は篩分してもよい。
本発明の方法においては、第一工程において、原料酸化チタン粉末を衝撃またはせん断による解砕機により解砕処理し、解砕処理粉末を得る。
解砕機としては、高速回転粉砕機又はジェットミル等が挙げられる。高速回転粉砕機は、ピン、ブレードなどを高速回転させ、衝撃又はせん断により、粉体の粉砕を行う装置である。高速回転粉砕機としては、例えば、ピンミルなどが挙げられる。高速回転粉砕機では、ピンやブレードの周速は、１００〜２００ｍ／ｓｅｃであることが好ましい。また、ジェットミルは、高圧でノズルから噴射する空気などの気体に粉体を巻き込み、粒子相互又は粒子と衝撃板との衝突により、粉体の粉砕を行う装置である。
本発明の方法においては、第一工程において、原料酸化チタン粉末を解砕機により解砕処理し、解砕処理粉末を得る。得られる解砕処理粉末は、第一工程による処理前よりもタップ密度が若干増加するものの、その比表面積、一次粒子径、粒度分布幅はほとんど変化しない。従って、第一工程においては、原料酸化チタン粉末の一次粒子の凝集を緩やかに解す作用を施していると考えられる。
そして、本発明の方法においては、第二工程において、上記解砕処理粉末を、攪拌機を用いて攪拌処理し、微粒子酸化チタン粉末を得る。
上記攪拌機としては、例えば、水平円筒型混合機、Ｖ型混合機、二重円錐型混合機、リボン型混合機、高速流動型混合機、回転円板型混合機、攪拌型混合機、円錐型スクリュー（遊星型）混合機などの攪拌機等を挙げることができる。
上記攪拌機は、容器内に投入された解砕処理粉末に対して、複数の方向から流れを与えるものが効率面から好ましく、このような攪拌機としては、上記円錐型スクリュー（遊星型）混合機を挙げることができる。
円錐型スクリュー（遊星型）混合機は、下方にいくにつれて狭まる円錐形容器と、円錐形容器内で自転及び公転するスクリューとを備える攪拌機である。
攪拌機である円錐型スクリュー（遊星型）混合機に備えられているスクリューは、円錐形容器内で、円錐形容器の内壁に並行に傾斜して伸張し、円錐形容器の内壁に並行に傾斜している自転軸の周りを自転すると共に、円錐形容器の内壁に沿って、円錐形容器の中心軸の周りを公転する。
攪拌機である円錐型スクリュー（遊星型）混合機について、図１を参照しつつ説明する。図１は、円錐型スクリュー（遊星型）混合機を示す模式的な断面図であり、円錐形容器の中心軸に沿う断面形状を示している。なお、図１に示す円錐型スクリュー（遊星型）混合機は、該混合機の一例であり、これに限定されるものではない。
図１中、円錐型スクリュー（遊星型）混合機からなる攪拌機１は、下方にいくにつれて狭くなる円錐形容器２と、該円錐形容器２の上部に設置される蓋３と、軸心が円錐形容器２の中心軸１０と重なるように、蓋３に回転可能に付設される垂直軸４と、垂直軸４を回転駆動させるために、垂直軸４に付設される公転モーター５と、一端が垂直軸４に繋がり、他端が自転モーター９に繋がっている公転アーム６と、公転アーム６の他端に取り付けられている自転モーター９と、スクリュー８が外周に形成され、軸心が円錐形容器２の内壁に並行するように配置されてなり、一端が自転モーター９に繋がっている傾斜心棒７とにより構成されている。
上記スクリュー８は、円錐形容器２内で、傾斜心棒７の外周部に螺旋状に巻回しつつ上下方向に伸張している。
上記スクリュー８は、自転モーター９で傾斜心棒７を回転させることにより、円錐形容器２の内壁に並行して傾斜している自転軸１１を中心軸として、自転する。
また、スクリュー８は、公転モーター５を作動させ、垂直軸４を回転させることにより、円錐形容器２の内壁に沿って、円錐形容器２の中心軸１０を中心軸として、公転する。
攪拌機１は、スクリュー８が自転することにより、円錐形容器２内に上方向に粉体の流れを生じさせ、且つスクリュー８が公転することにより、円錐形容器２内の公転方向に渦巻き状の粉体の流れを生じさせる。スクリュー８が遊星運動することにより、円錐形容器２内に粉体の下方向の流れが生じる。
円錐型スクリュー（遊星型）混合機からなる攪拌機１としては、例えば、株式会社西村機械製作所製「ＮＶＢミキサー」、ホソカワミクロン株式会社製「ナウタミキサ」等を挙げることができる。
本発明の方法においては、第二工程で、攪拌機を用いて解砕処理粉末を攪拌処理することにより、微粒子酸化チタン粉末を得る。第二工程の処理を施すことにより、原料酸化チタンのタップ密度を更に増加させることができ、粒度分布幅が狭く、均一な微粒子酸化チタン粉末を得ることができる。
本発明の方法において、得られる微粒子酸化チタン粉末は、一次粒子の凝集が解されてなるものである。
本発明の方法において、得られる微粒子酸化チタン粉末中に含まれる一次粒子の平均粒径は、ＳＥＭ写真での画像解析による平均粒径で、１００ｎｍ以下、好ましくは５〜７０ｎｍである。
また、本発明の方法において、得られる微粒子酸化チタン粉末の粒度分布（ＳＰＡＮ）は、１〜２、好ましくは１〜１．８である。なお、本発明において、粒度分布（ＳＰＡＮ）は、レーザー光散乱回折法粒度測定機を用い、粒度を測定し、体積統計値のＤ９０（体積積算粒度分布における積算粒度で９０％の粒径（μｍ））、Ｄ５０（体積積算粒度分布における積算粒度で５０％の粒径（μｍ））、Ｄ１０（体積積算粒度分布における積算粒度で１０％の粒径（μｍ））を求め、下記式で算出される値である。
粒度分布（ＳＰＡＮ）＝（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０
また、該第二工程を行い得られる微粒子酸化チタン粉末のＢＥＴ比表面積は、１０〜２００ｍ２／ｇが好ましく、２０〜２００ｍ２／ｇがより好ましく、３０〜２００ｍ２／ｇがさらに好ましい。
また、本発明の方法において、得られる微粒子酸化チタン粉末のタップ密度は、０．４ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、０．５ｇ／ｃｍ３以上がさらに好ましい。タップ密度の上限は、特に制限されないが、１．１ｇ／ｃｍ３が好ましい。なお、本発明において、タップ密度は、セイシン企業社製「タップデンサー  ＫＹＴ−４０００」等の測定装置を用い、以下の測定方法により測定される。
先ず、測定試料を、補助カップを備えた５０ｍｌカップに５〜１５ｇ充填し、この測定装置にて３００回タッピングさせる。次いで、補助カップを取り外して、測定試料の充填面の目盛りを正確に読み取る。そして、次式によりタップ密度を求める。
タップ密度（ｇ／ｍｌ）＝試料質量（ｇ）／読み取り目盛り（ｍｌ）
本発明の方法において、第一工程及び第二工程の処理を行うことにより、粒径が大きい原料酸化チタン粉末が、微細に解砕され且つ解砕後の粒子が凝集し難いので、得られる微粒子酸化チタン粉末の粒度測定でのＤ５０及びＤ９０が小さく、粒度分布（ＳＰＡＮ）が狭く、ＢＥＴ比表面積が大きく、且つタップ密度が高くなる。そして、本発明の微粒子酸化チタン粉末の製造方法により得られる微粒子酸化チタン粉末は、粒度測定でのＤ５０が小さく且つＢＥＴ比表面積が大きいので、微細でありながら、分散性がよい。また、本発明の微粒子酸化チタン粉末の製造方法により得られる微粒子酸化チタン粉末は、タップ密度が高いので、移送、保管、輸送などの効率が良く、取扱いが容易である。
本発明の微粒子酸化チタン粉末は、ＢＥＴ比表面積が１０〜２００ｍ２／ｇであり、且つタップ密度が０．４ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とするものである。
そして、本発明の微粒子酸化チタン粉末のＢＥＴ比表面積は、２０〜２００ｍ２／ｇが好ましく、３０〜２００ｍ２／ｇがより好ましい。また、本発明の微粒子酸化チタン粉末のタップ密度は、０．５ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、タップ密度の上限は、特に制限されないが、１．１ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。本発明の微粒子酸化チタン粉末のＢＥＴ比表面積が、２０〜２００ｍ２／ｇであることにより、微粒子酸化チタン粉末の粒径が小さくなり、微粒子でありながら、分散性が良好となる。また、本発明の微粒子酸化チタン粉末のタップ密度が、０．４ｇ／ｃｍ３以上であることにより、移送、保管、輸送などの効率が向上し、取扱いが容易となる。
本発明の微粒子酸化チタン粉末がルチル型酸化チタン粉末の場合、ルチル化率が８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。ルチル化率が８０％以上であることにより、紫外線遮蔽効果が高い、高屈折率であるなど、光学的特性に優れる材料を提供できる。また、本発明の微粒子酸化チタン粉末がアナターゼ型酸化チタン粉末である場合、ルチル化率が３０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましく、１０％以下であることがさらに好ましい。ルチル化率が３０％以下であることにより、好適な光触媒材料とすることができる。
ここで、ルチル化率の測定方法は、ＡＳＴＭ  Ｄ３７２０−８４の方法に従いＸ線回折測定を行い、ルチル型結晶酸化チタンの最強回折線（面指数１１０）のピーク面積（Ｉｒ）と、アナターゼ型結晶酸化チタンの最強回折線（面指数１０１）のピーク面積（Ｉａ）を求め、次式により算出される。
ルチル化率（重量％）＝１００−１００／（１＋１．２×Ｉｒ／Ｉａ）
式中、前記ピーク面積（Ｉｒ）及びピーク面積（Ｉａ）は、Ｘ線回折スペクトルの該当回折線におけるベースラインから突出した部分の面積をいい、その算出方法は公知の方法で行えばよく、例えば、コンピュータ計算、近似三角形化などの手法により求められる。
本発明の微粒子酸化チタン粉末は、不純物元素の含有量が極めて少ない高純度であることが望ましく、本発明の微粒子酸化チタン粉末に含まれるＦｅ、Ａｌ、Ｓｉ及びＮａが、各々１００質量ｐｐｍ未満であることが好ましく、２０質量ｐｐｍ未満であることが特に好ましく、また、Ｃｌが１０００質量ｐｐｍ未満であることが好ましく、５００質量ｐｐｍ未満であることが特に好ましく、５０質量ｐｐｍ未満であることがより好ましい。
また、本発明の微粒子酸化チタン粉末に含まれる一次粒子の平均粒径は、ＳＥＭ写真での画像解析による平均粒径で、１００ｎｍ以下であることが好ましく、５〜７０ｎｍであることが特に好ましい。本発明の微粒子酸化チタン粉末の一次粒子の平均粒径が上記範囲内にあることにより、例えば積層セラミックコンデンサの積層数が増加し、誘電体層および電極層が薄層化しても対応できる。
また、本発明の微粒子酸化チタン粉末の粒度分布（ＳＰＡＮ）は、特に制限されないが、好ましくは１〜２、特に好ましくは１〜１．８である。
本発明の微粒子酸化チタン粉末は、本発明の微粒子酸化チタン粉末の製造方法により、好適に作製することができる。
【実施例】
【０００６】
次に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は、これの実施例によって何ら制限されるものではない。
なお、以下の実施例および比較例において、酸化チタン粉末のルチル化率（％）、ＢＥＴ比表面積（ｍ２／ｇ）、タップ密度（ｇ／ｃｍ３）、一次粒子の平均粒径（ｎｍ）、粒度及び粒度分布（μｍ）は、以下の方法により測定したものである。
＜ルチル化率＞
ＡＳＴＭ  Ｄ  ３７２０−８４に従いＸ線回折パターンにおける、ルチル型結晶酸化チタンの最強干渉線（面指数１１０）のピーク面積（Ｉｒ）と、酸化チタン粉末の最強干渉線（面指数１０１）のピーク面積（Ｉａ）を求め前述の算出式より求めた。なお、Ｘ線回折測定条件は下記の通りである。
（Ｘ線回折測定条件）
回折装置  ＲＡＤ−１Ｃ（株式会社リガク製）
Ｘ線管球  Ｃｕ
管電圧・管電流  ４０ｋＶ、３０ｍＡ
スリット  ＤＳ−ＳＳ：１度、ＲＳ：０．１５ｍｍ
モノクロメータ  グラファイト
測定間隔  ０．００２度
計数方法  定時計数法
＜ＢＥＴ比表面積＞
ＢＥＴ法により求めた。
＜タップ密度＞
株式会社セイシン企業社製「タップデンサー  ＫＹＴ−４０００」測定装置を用い、以下の測定方法により測定した。
先ず、測定試料を、補助カップを備えた５０ｍｌカップに５〜１５ｇ充填し、該測定装置にて３００回タッピングさせる。次いで、上記補助カップを取り外して、測定試料の充填面の目盛りを正確に読み取る。そして、次式によりタップ密度を求めた。
タップ密度（ｇ／ｍｌ）＝試料質量（ｇ）／読み取り目盛り（ｍｌ）
＜一次粒子の平均粒径＞
ＳＥＭ写真からインターセプト法にて一次粒子の粒径を測定し、平均粒径を算出した。なお、ＳＥＭ撮影条件、インターセプト法条件は下記の通りである。
（ＳＥＭ撮影条件）
装置    ＨＩＴＡＣＨＩ  Ｓ−４７００
倍率    １０万倍
（インターセプト法）
ＳＥＭ写真に１ｃｍ間隔で線を引き、一次粒子の輪郭と線の交点をその粒子の直径とする。上記方法で一次粒子５００個の平均粒径を求めた。
＜粒度及び粒度分布測定＞
レーザー光散乱回折法粒度測定機（ＬＡ−９２０：堀場製作所製）を用い、適量の酸化チタン粉末を純水に懸濁させてから、分散剤を添加し、超音波をかけて３分間分散させ、粒度を測定し、体積統計値の粒度分布を求めた。なお、粒度分布は、Ｄ９０（体積積算粒度分布における積算粒度で９０％の粒径（μｍ））、Ｄ５０（体積積算粒度分布における積算粒度で５０％の粒径（μｍ））、Ｄ１０（体積積算粒度分布における積算粒度で１０％の粒径（μｍ））を求め、粒度分布（ＳＰＡＮ）を下記式で算出した。
ＳＰＡＮ＝（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０
［原料酸化チタン粉末ａの調製］
四塩化チタンを気相中で酸素ガス、水素ガス及び水蒸気と接触させて酸化する気相法により、原料酸化チタン粉末を調製した。
まず、多重管バーナーを上部に具備した内径２００ｍｍの気相反応管において、多重管バーナーに、６００℃に予熱し気化させた四塩化チタンガスを、窒素ガスで希釈して供給し、一方、別の供給ノズルから、６００℃に予熱した水素ガス、酸素ガス及び水蒸気を供給して、気相反応管内で６５０℃にて、四塩化チタンの酸化反応を行った。このとき、各供給ガスの供給量を、標準状態として、四塩化チタンを１００リットル／分、酸素ガスを６０リットル／分、水素ガスを３０リットル／分、水蒸気を１０００リットル／分とした。その後、気相反応管の下部に位置する冷却部に、室温の乾燥空気を１０００リットル／分で供給することにより、得られた生成物を冷却した。次いで、冷却処理した生成物を、温度３５０℃で、水蒸気と空気の混合ガスと接触させることにより、塩素分の除去を行い、原料酸化チタン粉末ａを得た。この原料酸化チタン粉末の特性を表３に示す。
（実施例１）
原料酸化チタン粉末ａを、ホソカワミクロン製ピンミル「コロプレックス」にて解砕し、解砕処理粉末を得た。解砕条件は、原料酸化チタン粉末ｂ  ３００ｋｇ、供給速度１００ｋｇ／ｈ、周速１５０ｍ／ｓｅｃである。次いで、得られた解砕処理粉末を、ホソカワミクロン株式会社製「ナウタミキサ」（容量５０００リットル）にて攪拌処理し、微粒子酸化チタン粉末を得た。攪拌処理条件は、解砕処理粉末３００ｋｇ、公転回転数１ｒｐｍ、自転回転数８０ｒｐｍである。微粒子酸化チタン粉末の特性を表３に示す。
（比較例１）
原料酸化チタン粉末ａを、ホソカワミクロン製ピンミル「コロプレックス」にて解砕し、解砕処理粉末を得た。解砕条件は、原料酸化チタン粉末ａ  ３００ｋｇ、供給速度１００ｋｇ／ｈ、周速１５０ｍ／ｓｅｃである。解砕処理粉末の特性を表３に示す。
（比較例２）
原料酸化チタン粉末ａを、ホソカワミクロン株式会社製「ナウタミキサ」にて攪拌処理し、酸化チタン粉末を得た。攪拌処理条件は、原料酸化チタン粉末ａ  ３００ｋｇ、公転回転数１ｒｐｍ、自転回転数８０ｒｐｍである。得られた酸化チタン粉末の特性を表３に示す。
【表３】
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実施例１で得られた微粒子酸化チタン粉末は、比較例１で得られた解砕処理粉末、比較例２で得られた酸化チタン粉末及び原料酸化チタン粉末ａに比べ、タップ密度が高く且つＤ５０及びＤ９０が小さく、ＳＰＡＮが狭い。このことから、本発明の方法に従い、第一工程及び第二工程の両方の処理を行うことにより、原料酸化チタン粉末が微細に解砕された、微粒子酸化チタン粉末を得ることができることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０００７】
本発明によれば、分散性が良好であり、移送、保管、輸送などの効率が良く、取扱いが容易な微粒子酸化チタン粉末を製造する方法及び微粒子酸化チタンを提供することができる。
【図１】
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【国際調査報告】
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