(57)【要約】【課題】高純度で且つ高い物理的特性をもつシリカ粒子及び表面改質シリカ粒子を製造できる製造方法を提供することを解決すべき課題とする。【解決手段】ウラン及びトリウムの含有量がそれぞれ１．０ｐｐｂ以下、ナトリウム及びカリウムの含有量がそれぞれ５００ｐｐｍ以下、体積平均粒径が２ｎｍ〜２００ｎｍであり、真密度が２．１ｇ／ｃｍ３以上である。アルコキシドから製造されたシリカ粒子はα線源の量や、粒径については満足できるものが製造できるものの、吸湿性が十分でないことが明らかになった。水ガラスから製造したシリカ粒子はウランなどのα線源が除去されておらずα線の発生は避けられなかった。本願発明では純度が高い金属ケイ素をアルカリ溶液に溶解させて水性シリカゾルを製造した。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウラン及びトリウムの含有量がそれぞれ１．０ｐｐｂ以下、
ナトリウム及びカリウムの含有量がそれぞれ５００ｐｐｍ以下、
体積平均粒径が２ｎｍ〜２００ｎｍであり、
真密度が２．１ｇ／ｃｍ３以上であるシリカ粒子。
【請求項２】
ナトリウム及びカリウムの含有量が２５０ｐｐｍ以下である請求項１に記載のシリカ粒
子。
【請求項３】
ウラン及びトリウムの含有量が０．５ｐｐｂ以下である請求項２に記載のシリカ粒子。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの何れか１項に記載のシリカ粒子を製造する方法であって、
金属ケイ素及びケイ素化合物の何れかであるケイ素含有物を５質量％以上残してアルカ
リ溶液に溶解させてアルカリ性ケイ酸塩溶液を製造するアルカリ性ケイ酸塩溶液製造工程
と、得られたアルカリ性ケイ酸塩溶液から水性シリカゾルを形成する水性シリカゾル形成
工程を有することを特徴とするシリカ粒子の製造方法。
【請求項５】
前記ケイ素含有物は金属ケイ素である請求項４に記載のシリカ粒子の製造方法。
【請求項６】
前記アルカリ溶液は揮発性のアルカリ性物質を主成分とする請求項４又は５に記載のシ
リカ粒子の製造方法。
【請求項７】
請求項４〜６の何れか１項に記載のシリカ粒子の製造方法において、
前記水性シリカゾルに対して、シランカップリング剤およびオルガノシラザンによって
表面処理する表面処理工程を持ち、
該シランカップリング剤は、３つのアルコキシ基と、フェニル基、ビニル基、エポキシ
基、メタクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、イソシアネート基、又はアク
リル基と、を持ち、
該シランカップリング剤と該オルガノシラザンとのモル比は、該シランカップリング剤
：該オルガノシラザン＝１：２〜１：１０であることを特徴とする表面改質したシリカ粒
子の製造方法。
【請求項８】
前記表面処理工程は、
前記シリカ粒子を前記シランカップリング剤で処理する第１の処理工程と、
前記シリカ粒子を前記オルガノシラザンで処理する第２の処理工程と、を持ち、
該第２の処理工程は、該第１の処理工程後に行う請求項７に記載の表面改質シリカ粒子
の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリカ粒子、シリカ粒子の製造方法、及び、表面改質シリカ粒子の製造方法
に関し、詳しくはナノメートルオーダーのシリカ粒子、シリカ粒子の製造方法、及び、表
面改質シリカ粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱硬化性樹脂などの樹脂中にシリカ粒子を含有させた樹脂組成物が知られている
。樹脂中にシリカ粒子を含有・分散させることにより樹脂組成物に対して耐熱性を向上し
たり、物理的強度を向上したりできる。
【０００３】
ところで、半導体素子は年々そのプロセスの微細化が進行している。半導体素子はプロ
セスを微細化することにより体積効率の向上、消費電力の低減、動作速度の向上などの性
能向上が期待できる。
【０００４】
このように半導体素子の性能向上を安定して実現するためには半導体の熱的安定性など
を確保する必要がある。そうすることにより半導体素子の耐久性を向上することができる
。例えば、半導体素子を保護するために樹脂組成物にて封止することなどが行われるが、
その樹脂組成物の熱的特性、機械的特性が半導体素子の耐久性に直接影響することになる
。
【０００５】
このような樹脂組成物として先述したようなシリカ粒子を分散させた樹脂組成物を採用
することがあるが、半導体素子を製造するプロセスの微細化に伴い、樹脂組成物に分散す
るシリカ粒子の粒径も小さくすることが求められている。例えば数ｎｍ〜十数ｎｍのオー
ダーのプロセスで加工された半導体素子に対しては、同様に数ｎｍ〜数十ｎｍの粒径をも
つシリカ粒子を採用することが求められる。
【０００６】
ここで、数ｎｍから数十ｎｍ程度の粒径をもつシリカ粒子を製造する方法としては水ガ
ラスを原料として製造する方法（特許文献１）や、シリカ前駆体としてのアルコキシドを
原料にするものなどが知られている。
【０００７】
ところで、半導体素子の微細化・高集積化に伴い、外部からのα線などによる影響が大
きくなっている。例えば半導体素子としてメモリ素子を例に挙げると、メモリ素子は電荷
の蓄積の有無により記憶するデータの種類を保持するが、微細化によって、蓄積される電
荷の大きさも小さくなって、外部から照射されるα線によって変化する程度の電荷によっ
てデータの種類が変化していまい、結果、予期しないデータの変化が生じてしまう。また
、半導体素子に流れる電流の大きさも小さくなるため、α線により生じる電流（ノイズ）
が信号の大きさと比べても相対的に大きくなってしまい誤動作が危惧される。そのために
、半導体素子を封止する樹脂組成物についてもα線生成量が少ないことが求められる。
【０００８】
従来、純度が高いシリカ粒子を製造する方法としては高純度の金属ケイ素や四塩化ケイ
素などの精製が容易なケイ素化合物を製造し、その後、高純度のケイ素化合物からシリカ
粒子を製造する方法が採用されていた。例えば金属ケイ素を酸化してシリカ粒子を得る方
法からはサブマイクロメートルからマイクロメートルオーダーのシリカ粒子を好適に得る
ことが可能になり、アルコキシドを経由した方法からはナノメートルから数十ナノメート
ルオーダーのものが好適に得られた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３４６３３２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記実情の中、本発明者らはナノメートルオーダーのシリカ粒子について樹脂組成物に
分散させた後の特性を評価した。その結果、高い純度をもちナノメートルオーダーのシリ
カ粒子については物理的特性が充分でない場合があることを見出した。
【００１１】
本発明は上記発見された課題を解決しようとして案出されたものであり、高純度で且つ
高い物理的特性をもつシリカ粒子及び表面改質シリカ粒子を製造できる製造方法を提供す
ることを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）上記課題を解決するシリカ粒子は、
ウラン及びトリウムの含有量がそれぞれ１．０ｐｐｂ以下、
ナトリウム及びカリウムの含有量がそれぞれ５００ｐｐｍ以下、
体積平均粒径が２ｎｍ〜２００ｎｍであり、
真密度が２．１g/cm3以上である。
【００１３】
従来、体積平均粒径として２ｎｍ〜１００ｎｍの範囲をもち、且つ、α線生成量範囲を
小さくしたり、ウランやトリウムなどの不純物の濃度を低減したシリカ粒子を得ようとす
ると、金属ケイ素に対して純度を高くした後、その純度が高い金属ケイ素からアルコキシ
ドを生成することにより純度が高いシリカを得る方法、金属ケイ素から四塩化ケイ素など
の精製操作が容易なケイ素化合物を生成し、生成したケイ素化合物の純度を向上すること
により、ウランなどのα線源の量を低くした後にシリカを得る方法により、純度が高いシ
リカ粒子を製造していた。
【００１４】
本発明者らの鋭意研究によると、アルコキシドから製造されたシリカ粒子はα線源の量
や、粒径については満足できるものが製造できるものの、吸水性が十分でないことが明ら
かになった。吸水性が高いと、雰囲気中の水分を吸い、樹脂などに分散させたときの安定
性が充分で無いことがあった。とはいっても、水ガラスから製造したシリカ粒子はウラン
などのα線源が除去されておらずα線の発生は避けられなかった。ここで、水ガラスの状
態でナトリウムなどのイオン性物質や、ウランなどのα線源を除去することは困難であっ
たため、天然に存在するシリカから水ガラスを製造してシリカ粒子を製造する場合には純
度が高いシリカ粒子を得ることは困難であった。
【００１５】
しかしながら、従来は粒径が小さく、イオン性物質の含有量及びα線の発生量が少ない
シリカ粒子までは要求されても、更に吸水性が低いシリカ粒子まで得ようとする要求は存
在せず、これらの性質を両立させることは行われてはいなかった。
【００１６】
この課題を解決する目的で、本発明者らが鋭意検討を行った結果、高純度な金属ケイ素
からケイ酸またはケイ酸塩を経由してシリカ粒子を製造することにより高い純度と低い吸
湿性とが両立された高い物理的特性が実現できることを見出し本願発明を完成した。
【００１７】
上述の（１）のシリカ粒子は更に（２）ナトリウム及びカリウムの含有量が２５０ｐｐ
ｍ以下である、及び／又は（３）ウラン及びトリウムの含有量が０．５ｐｐｂ以下である
との性質を持つことが望ましい。
（４）上記課題を解決する本発明のシリカ粒子の製造方法は、（１）〜（３）のうちの何
れかに記載のシリカ粒子を製造する方法であって、
金属ケイ素及びケイ素化合物の何れかであるケイ素含有物を５質量％以上残してアルカ
リ溶液に溶解させてアルカリ性ケイ酸塩溶液を製造するアルカリ性ケイ酸塩溶液製造工程
と、得られたアルカリ性ケイ酸塩溶液から水性シリカゾルを形成する水性シリカゾル形成
工程とを有する。
【００１８】
ケイ素含有物をアルカリ溶液に溶解させてアルカリケイ酸塩溶液を調製することにより
水ガラスに相当する溶液を得るのであるが、アルカリ溶液にケイ素含有物をすべて溶解さ
せるのではなく途中で中断することにより溶解していないケイ素含有物に不純物を濃縮さ
せ、製造したナノシリカに含まれるウランやトリウムの含有量を低減することができる。
【００１９】
上述した（４）の製造方法は、以下に記載の（５）及び／又は（６）の構成要素を加え
ることが出来る。
（５）ケイ素含有物として金属ケイ素を採用すること。金属ケイ素は精製が容易であるか
らである。
（６）前記アルカリ溶液は揮発性のアルカリ性物質を主成分とする。揮発性のアルカリ性
物質（例えばアンモニア）を採用すると、その後のアルカリ性物質の除去が容易になり、
最終的に製造されるシリカ粒子中に残存するアルカリ性物質を低減できる。
（７）上記課題を解決する本発明の表面改質シリカ粒子の製造方法は、上述のシリカ粒子
の製造方法において、前記水性シリカゾルに対して、シランカップリング剤およびオルガ
ノシラザンによって表面処理する表面処理工程を持ち、
該シランカップリング剤は、３つのアルコキシ基と、フェニル基、ビニル基、エポキシ
基、メタクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、イソシアネート基、又はアク
リル基と、を持ち、
該シランカップリング剤と該オルガノシラザンとのモル比は、該シランカップリング剤
：該オルガノシラザン＝１：２〜１：１０である。
【００２０】
この表面処理を行うことにより得られた表面改質シリカ粒子は凝集性が少なくなる。
【００２１】
上述した（７）の製造方法は、下記（８）の構成要素を採用することができる。
（８）前記表面処理工程は、前記シリカ粒子を前記シランカップリング剤で処理する第１
の処理工程と、
前記シリカ粒子を前記オルガノシラザンで処理する第２の処理工程と、を持ち、
該第２の処理工程は、該第１の処理工程後に行う。
【発明の効果】
【００２２】
上述のシリカ粒子は吸水性が上述の範囲にあるため、高い物理的特性を示す。そのため
、高い機械的特性が求められる用途（半導体封止用樹脂組成物など）に適用するのに好適
なものになっている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】試験例１で得られた水性シリカゾルのＳＥＭ写真である。
【図２】試験例１で得られた水性シリカゾルのＳＥＭ写真である。
【図３】試験例１で得られた水性シリカゾルのＳＥＭ写真である。
【図４】試験例１及び試験例１５の試料について熱重量分析を行った結果を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明のシリカ粒子及びその製造方法、並びに、半導体封止用樹脂組成物及びその製造
方法について実施形態に基づき以下詳細に説明を行う。
【００２５】
（シリカ粒子）
本実施形態のシリカ粒子は真密度が２．１ｇ／ｃｍ３以上であり、望ましくは２．２ｇ
／ｃｍ３以上である。本明細書における真密度の測定は、４０℃、相対湿度８０％の雰囲
気下に７２時間静置した後、真比重計（真密度計）を用いて算出した。また、吸湿性はカ
ールフィッシャー水分量測定、熱重量測定から求めた。測定前には単位表面積当たり4μm
olになるようにヘキサメチルジシラザンを用いて表面処理を行う。
【００２６】
例えば従来の製造方法であるシランを経由して製造されたシリカ粒子は真密度が2.0ｇ
／ｃｍ３かそれ以下であり、９％程度の吸湿性の値を示し、明確に識別できる。シランを
経由して製造されたシリカ粒子は結晶構造が密で無いために吸湿性が高いことが推認され
る。ここで、後に説明する本実施形態のシリカ粒子の製造方法により製造しうるものも本
実施形態のシリカ粒子の１つである。
【００２７】
本実施形態のシリカ粒子はウラン及びトリウムの含有量がそれぞれ１．０ｐｐｂ以下、
且つ、ナトリウム及びカリウムの含有量がそれぞれ５００ｐｐｍ以下である。ウラン及び
トリウムの含有量はそれぞれ０．５ｐｐｂ以下であることが望ましい。また、ナトリウム
及びカリウムの含有量がそれぞれ２５０ｐｐｍ以下であることが望ましい。つまり、α線
の発生量とイオン性物質の存在量が制限されていることを意味する。このような範囲は特
に純度の向上を行わない場合には到底達成し得ない値である。
【００２８】
また、本実施形態のシリカ粒子は体積平均粒径が２ｎｍ〜２００ｎｍである。体積平均
粒径の測定はレーザ散乱法にて測定したものである。望ましい体積平均粒径の下限として
５ｎｍ、３ｎｍ、２ｎｍが採用できる。望ましい体積平均粒径の上限として１００ｎｍ
、  １５０ｎｍ、２００ｎｍが採用できる。
【００２９】
（シリカ粒子の製造方法）
本実施形態のシリカ粒子の製造方法は上述した本実施形態のシリカ粒子を製造する方法
である。本製造方法はアルカリ性ケイ酸塩溶液製造工程と水性シリカゾル形成工程とを有
する。
【００３０】
アルカリ性ケイ酸塩溶液製造工程はアルカリ溶液にケイ素含有物を溶解させてアルカリ
性ケイ酸塩溶液を製造する工程である。ケイ素含有物は溶解前の全体の質量を基準として
５％以上残して溶解させる。５％以上残るように制御する方法としては溶解温度、溶解時
間、アルカリ溶液の量などを制御することで実現できる。ケイ素含有物は金属ケイ素及び
ケイ素化合物の何れかである。アルカリ溶液としてはアルカリ性物質の水溶液であること
が望ましい。アルカリ性物質としては揮発性の化合物を用いる（特に主成分とすることが
望ましい。）ことが望ましい。例えばアンモニア、第一級アミン、第二級アミン、第三級
アミン、やナトリウム、カリウム、リチウム、アンモニウムからなる無機塩基化合物及び
無機塩の中から選択される１以上の化合物である。アルカリ溶液のアルカリ性物質として
アンモニアを採用し、ケイ素含有物として金属ケイ素を採用する場合には、最終的に製造
するシリカの質量を基準として３〜１５％程度の濃度になるようにすることが望ましい。
また、０．５％〜２．０％程度のアンモニアを加えることが望ましい。
【００３１】
金属ケイ素を直接、アルカリ溶液に溶解させたり、金属ケイ素を酸素と反応させてシリ
カを形成した後に溶解させることができる。特に非晶質のシリカを用いた方が溶解性が向
上できる。また、結晶性のシリカであっても、溶解性を向上することを目的としてアモル
ファス化して溶解性を向上して用いることができる。
【００３２】
金属ケイ素と酸素とを反応してシリカを得る方法としては爆燃法（ＶＭＣ法）と称され
る方法が採用できる。ＶＭＣ法は比表面積が大きい（粒子状）であり且つアモルファス状
のシリカを得ることができる。ＶＭＣ法は、酸素を含む雰囲気中でバーナーにより化学炎
を形成し、この化学炎中に金属ケイ素粉末を粉塵雲が形成される程度の量投入し、爆燃を
起こして球状の酸化物粒子を得る方法である。アルミニウムの含有量について調製を行う
場合には前述の精製工程においてケイ素含有物に対してアルミニウムの含有量を制御する
か、本工程においてアルカリ性ケイ酸塩溶液中のアルミニウムの含有量を調整することに
より行う。
【００３３】
金属ケイ素についてアルカリ性ケイ酸塩溶液製造工程に供する前に精製を行う精製工程
を採用することができる。精製工程は常法を採用することが出来る。特に精製工程は金属
ケイ素におけるα線源（ウラン、トリウム）の量を低減することに特に有効な工程である
。精製の方法は特に限定されない。例えば、精製が容易なケイ素化合物を経由して行う方
法、ゾーンメルティング法、単結晶を析出させる方法などが挙げられる。また、これらの
方法を複数回行ったり、組み合わせたりすることもできる。
【００３４】
水性シリカゾル形成工程は得られたアルカリ性ケイ酸塩溶液（アルカリ性シリカゾルを
含む）から水性シリカゾルを形成する工程である。アルカリ性ケイ酸塩溶液に対して酸を
添加することによりコロイドシリカが生成する。例えばｐＨは２〜９が好ましい。特にｐ
Ｈ４〜７が好ましい。このｐＨ４〜７のシリカゾルは、アルカリ性ケイ酸塩溶液を陽イオ
ン交換樹脂又は陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂で処理し、ｐＨ２〜５の酸性シリカ
ゾルを製造した後、アルカリ金属水酸化物水溶液、アンモニア水、アミン、第４級アンモ
ニウム水酸化物水溶液などの塩基を添加し、ｐＨを４〜７に調整することにより製造出来
る。このゾルは製造後直ちに用いることが好ましい。
【００３５】
ここで、アルカリ性ケイ酸塩溶液中に含まれるＳｉＯ2 濃度は特に限定されないが、５
〜５０質量％が好ましい。そして生成したコロイダルシリカの粒子径は、ＢＥＴ法による
比表面積又はシアーズ法による比表面積からの換算粒子径で４〜３０ｎｍにすることが例
示できる。シアーズ法は、アナレティカル・ケミストリー（ＡＮＡＬＹＴＩＣＡＬ  ＣＨ
ＥＭＩＳＴＲＹ）第２８巻第１２号（１９５６年１２月）第１９８１頁に説明されている
様に、水酸化ナトリウムを用いた滴定による比表面積から換算される粒子径の測定方法で
ある。
【００３６】
・アルミン酸の使用：えられた水性シリカゾルに対して、アルミン酸及び／又はアルミン
酸塩を添加するアルミン酸添加工程を有することが出来る。アルミン酸を添加することに
より水分散品としての安定性が向上する。アルミン酸及び／又はアルミン酸塩の添加はア
ルカリ溶液（アルミン酸アルカリ水溶液）を添加することで行うことができる。使用する
アルミン酸塩としてはアルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、アルミン酸第４級ア
ンモニウム、アルミン酸グアニジンなどの水溶液を用いることが出来るが、工業薬品とし
て市販されているアルミン酸ナトリウム水溶液が特に好ましい。アルミン酸ナトリウム水
溶液のＮａ2 Ｏ／Ａｌ2 Ｏ3 モル比は１．２〜２．０が好ましい。
【００３７】
シリカゾルへのアルミン酸アルカリ水溶液の添加はｐＨ２〜９にした上で、攪拌下に０
〜８０℃、好ましくは５〜６０℃で行なうことが出来る。攪拌はサタケ式、ファウドラー
式、ディスパー型攪拌機、ホモミキサーなどにより行なうことが出来るが、攪拌速度は強
い方が好ましい。添加するアルミン酸アルカリ水溶液はＡｌ2Ｏ3 濃度０．５〜１０重量
％で用いるのが好ましい。アルミン酸アルカリ水溶液の添加時間は長くても差しつかえな
いが、通常１０分以内がよい。
【００３８】
シリカゾルに対するアルミン酸アルカリ水溶液（例えばアルミン酸アンモニウム水溶液
）の添加量は、添加後のシリカゾルのＡｌ2Ｏ3 ／ＳｉＯ2 モル比で０．０００６を越え
るが、０．００４以下が好ましい。特に０．０００８を越えるが、０．００４以下が好ま
しい。得られるシリカゾルはｐＨが５〜１１であり、６〜１０が好ましい。
【００３９】
得たシリカゾルを加熱処理する工程を有することが望ましく、加熱温度は８０〜２５０
℃、特に１００〜２００℃が好ましい。加熱時間は０．５〜２０時間が好ましい。この加
熱にはＳＵＳ製やガラス製の装置及び加圧装置を使用することが出来る。
【００４０】
更にシリカゾルについて、陽イオン交換樹脂又は陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂
との接触を行うことが可能であり、その時の温度は０〜６０℃で使用できるが、特に５〜
５０℃が好ましい。陽イオン交換樹脂としては水素型強酸性陽イオン交換樹脂が好ましく
、市販の工業製品として容易に入手される。その例としては商品名アンバーライトＩＲ−
１２０Ｂが挙げられる。陰イオン交換樹脂としては水酸基型強塩基性陰イオン交換樹脂が
好ましく、市販の工業製品として容易に入手される。その例としては商品名アンバーライ
トＩＲＡ−４１０が挙げられる。
【００４１】
このシリカゾルとイオン交換樹脂との接触は、イオン交換樹脂を充填したカラム中にシ
リカゾルを通液させることにより好ましく行なうことが出来、シリカゾルのカラムを通過
させる速度は１時間当りの空間速度１〜１０程度が好ましい。シリカゾルと陽イオン交換
樹脂及び陰イオン交換樹脂との接触においては、はじめに陽イオン交換樹脂と接触し、次
いで陰イオン交換樹脂と接触するのが好ましく、このシリカゾルを再び陽イオン交換樹脂
と接触させると更に好ましい。
【００４２】
イオン交換樹脂との接触に当たり、得られたシリカゾルを希釈せず、そのままのＳｉＯ
2 濃度で通液することが出来るが、希釈して通液した場合や、得られたシリカゾルのＳｉ
Ｏ2 濃度が低下した場合には、蒸発法や微細多孔性膜を用いる方法などの方法で濃縮する
ことによりＳｉＯ2 濃度を高めることが出来る。イオン交換樹脂への接触により得られた
酸性シリカゾルのｐＨは２〜５である。
【００４３】
・表面処理工程
表面処理工程は、上述の方法にて得られたシリカ粒子に対して、式（１）：−ＯＳｉＸ
１Ｘ２Ｘ３で表される官能基と、式（２）：−ＯＳｉＹ１Ｙ２Ｙ３で表される官能基とが
表面に結合した表面改質シリカ粒子を得る工程である。以下、式（１）で表される官能基
を第１の官能基と呼び、式（２）で表される官能基を第２の官能基と呼ぶ。
【００４４】
第１の官能基におけるＸ１は、フェニル基、ビニル基、エポキシ基、メタクリル基、ア
ミノ基、ウレイド基、メルカプト基、イソシアネート基、又はアクリル基である。Ｘ２、
Ｘ３は、それぞれ、−ＯＳｉＲ３又は−ＯＳｉＹ４Ｙ５Ｙ６である。Ｙ４はＲである。Ｙ
５、Ｙ６は、それぞれ、Ｒ又は−ＯＳｉＲ３である。
【００４５】
第２の官能基におけるＹ１はＲである。Ｙ２、Ｙ３は、それぞれ、−ＯＳｉＲ３又は−
ＯＳｉＹ４Ｙ５Ｙ６である。
【００４６】
第１の官能基および第２の官能基に含まれる−ＯＳｉＲ３が多い程、表面改質シリカ粒
子の表面にＲを多く持つ。第１の官能基および第２の官能基に含まれるＲ（炭素数１〜３
のアルキル基）が多い程、本発明の表面改質シリカ粒子は凝集し難い。
【００４７】
第１の官能基に関していえば、Ｘ２、Ｘ３がそれぞれ−ＯＳｉＲ３である場合に、Ｒの
数が最小となる。また、Ｘ２およびＸ３がそれぞれ−ＯＳｉＹ４Ｙ５Ｙ６であり、かつ、
Ｙ５、Ｙ６がそれぞれ−ＯＳｉＲ３である場合に、Ｒの数が最大となる。
【００４８】
第２の官能基に関していえば、Ｙ２、Ｙ３がそれぞれ−ＯＳｉＲ３である場合に、Ｒの
数が最小となる。また、Ｙ２およびＹ３がそれぞれ−ＯＳｉＹ４Ｙ５Ｙ６であり、かつ、
Ｙ５、Ｙ６がそれぞれ−ＯＳｉＲ３である場合に、Ｒの数が最大となる。
【００４９】
第１の官能基に含まれるＸ１の数、第１の官能基に含まれるＲの数、第２の官能基に含
まれるＲの数は、ＲとＸ１との存在数比や、表面改質シリカ粒子の粒径や用途に応じて適
宜設定すれば良い。
【００５０】
なお、Ｘ２、Ｘ３、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ５、及びＹ６の何れかは、隣接する官能基のＸ２、
Ｘ３、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ５、及びＹ６の何れかと−Ｏ−にて結合しても良い。例えば、第１
の官能基のＸ２、Ｘ３、Ｙ５、及びＹ６の何れかが、この第１の官能基に隣接する第１の
官能基のＸ２、Ｘ３、Ｙ５、及びＹ６の何れかと−Ｏ−にて結合していても良い。同様に
、第２の官能基のＹ２、Ｙ３、Ｙ５、及びＹ６の何れかが、この第２の官能基に隣接する
第２の官能基のＹ２、Ｙ３、Ｙ５、及びＹ６の何れかと−Ｏ−にて結合していても良い。
さらには、第１の官能基のＸ２、Ｘ３、Ｙ５、及びＹ６の何れかが、この第１の官能基に
隣接する第２の官能基のＹ２、Ｙ３、Ｙ５、及びＹ６の何れかと−Ｏ−にて結合していて
も良い。
【００５１】
本発明の表面改質シリカ粒子において、第１の官能基と第２の官能基との存在数比が１
：１２〜１：６０であれば、表面改質シリカ粒子の表面にＸ１とＲとがバランス良く存在
する。このため、第１の官能基と第２の官能基との存在数比が１：１２〜１：６０である
表面改質シリカ粒子は、樹脂に対する親和性および凝集抑制効果に特に優れる。また、Ｘ
１が表面改質シリカ粒子の単位表面積（ｎｍ２）あたり０．５〜２．５個であれば、表面
改質シリカ粒子の表面に充分な数の第１の官能基が結合し、第１の官能基および第２の官
能基に由来するＲもまた充分な数存在する。したがってこの場合にも、樹脂に対する親和
性および表面改質シリカ粒子の凝集抑制効果が充分に発揮される。
【００５２】
何れの場合にも、表面改質シリカ粒子の単位表面積（ｎｍ２）あたりのＲは、１個〜１
０個であるのが好ましい。この場合には、表面改質シリカ粒子の表面に存在するＸ１の数
とＲの数とのバランスが良くなり、樹脂に対する親和性および表面改質シリカ粒子の凝集
抑制効果との両方がバランス良く発揮される。
【００５３】
本発明の表面改質シリカ粒子においては、シリカ粒子の表面に存在していた水酸基の全
部が第１の官能基または第２の官能基で置換されているのが好ましい。第１の官能基と第
２の官能基との和が、表面改質シリカ粒子の単位表面積（ｎｍ２）あたり２．０個以上で
あれば、本発明の表面改質シリカ粒子において、シリカ粒子の表面に存在していた水酸基
のほぼ全部が第１の官能基または第２の官能基で置換されているといえる。
【００５４】
本発明の表面改質シリカ粒子は、表面にＲを持つ。これは、赤外線吸収スペクトルによ
って確認できる。詳しくは、本発明の表面改質シリカ粒子の赤外線吸収スペクトルを固体
拡散反射法で測定すると、２９６２±２ｃｍ−１にＣ−Ｈ伸縮振動の極大吸収がある。
【００５５】
また、上述したように本発明の表面改質シリカ粒子は凝集し難い。
【００５６】
なお、本発明の表面改質シリカ粒子は、例え僅かに凝集した場合にも、超音波処理する
ことによって再度分散可能である。詳しくは、本発明の表面改質シリカ粒子をメチルエチ
ルケトンに分散させたものに、発振周波数３９ｋＨｚ、出力５００Ｗの超音波を照射する
ことで、本発明の表面改質シリカ粒子を実質的に一次粒子にまで分散できる。このときの
超音波照射時間は１０分間以下で良い。本発明の表面改質シリカ粒子が一次粒子にまで分
散したか否かは、粒度分布を測定することで確認できる。詳しくは、この表面改質シリカ
粒子のメチルエチルケトン分散材料をマイクロトラック装置等の粒度分布測定装置で測定
し、表面改質シリカ粒子の粒度分布があれば、本発明の表面改質シリカ粒子が一次粒子に
まで分散したといえる。
【００５７】
本発明の表面改質シリカ粒子は、凝集し難いため、水やアルコール等の液状媒体に分散
されていない表面改質シリカ粒子として提供できる。この場合、液状媒体の持ち込みがな
いために、樹脂材料用のフィラーとして好ましく用いられる。
【００５８】
また、本発明の表面改質シリカ粒子は凝集し難いために、水で容易に洗浄できる。この
ため、本発明の表面改質シリカ粒子は、電子部品用の表面改質シリカ粒子に適用できる。
【００５９】
本発明の表面改質シリカ粒子の製造方法は、水を含む液状媒体中で、シランカップリン
グ剤およびオルガノシラザンによってシリカ粒子を表面処理する工程（表面処理工程）を
持つ。シランカップリング剤は、３つのアルコキシ基と、フェニル基、ビニル基、エポキ
シ基、メタクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、イソシアネート基、又はア
クリル基（すなわち上記のＸ１）とを持つ。
【００６０】
シランカップリング剤で表面処理することで、シリカ粒子の表面に存在する水酸基がシ
ランカップリング剤に由来する官能基で置換される。シランカップリング剤に由来する官
能基は式（３）；−ＯＳｉＸ１Ｘ４Ｘ５で表される。式（３）で表される官能基を第３の
官能基と呼ぶ。第３の官能基におけるＸ１は式（１）で表される官能基におけるＸ１と同
じである。Ｘ４、Ｘ５は、それぞれ、アルキコキシ基である。オルガノシラザンで表面処
理することで、第３の官能基のＸ４、Ｘ５がオルガノシラザンに由来する−ＯＳｉＹ１Ｙ
２Ｙ３（式（２）で表される官能基、第２の官能基）で置換される。シリカ粒子の表面に
存在する水酸基の全てが第３の官能基で置換されていない場合には、シリカ粒子の表面に
残存する水酸基が第２の官能基で置換される。このため、表面処理された表面改質シリカ
粒子の表面には、式（１）：−ＯＳｉＸ１Ｘ２Ｘ３で表される官能基（すなわち第１の官
能基）と、式（２）：−ＯＳｉＹ１Ｙ２Ｙ３で表される官能基と（すなわち第２の官能基
）が結合する。なお、シランカップリング剤とオルガノシラザンとのモル比は、シランカ
ップリング剤：オルガノシラザン＝１：２〜１：１０であるため、得られた表面改質シリ
カ粒子における第１の官能基と第２の官能基との存在数比は理論上１：１２〜１：６０と
なる。
【００６１】
表面処理工程においては、シリカ粒子をシランカップリング剤及びオルガノシラザンで
同時に表面処理しても良い。または、先ずシリカ粒子をシランカップリング剤で表面処理
し、次いでオルガノシラザンで表面処理しても良い。または、先ずシリカ粒子をオルガノ
シラザンで表面処理し、次いでシランカップリング剤で表面処理し、さらにその後にオル
ガノシラザンで表面処理しても良い。何れの場合にも、シリカ粒子の表面に存在する水酸
基全てが第２の官能基で置換されないように、オルガノシラザンの量を調整すれば良い。
なお、シリカ粒子の表面に存在する水酸基は、全てが第３の官能基で置換されても良いし
、一部のみが第３の官能基で置換され、他の部分が第２の官能基で置換されても良い。第
３の官能基に含まれるＸ４、Ｘ５は、全て第２の官能基で置換されるのが良い。
【００６２】
なお、オルガノシラザンの一部を、第２のシランカップリング剤で置き換えても良い。
第２のシランカップリング剤としては、３つのアルコキシ基と、１つのアルキル基とを持
つものを用いることができる。この場合には、第３の官能基に含まれるＸ４、Ｘ５が、第
２のシランカップリング剤に由来する第４の官能基で置換される。第４の官能基は式（４
）；−ＯＳｉＹ１Ｘ６Ｘ７で表される。Ｙ１は第２の官能基におけるＹ１と同じＲであり
、Ｘ６、Ｘ７はそれぞれアルコキシ基または水酸基である。第４の官能基に含まれるＸ６
、Ｘ７は、オルガノシラザンに由来する第２の官能基で置換されるか、または、別の第４
の官能基で置換される。この場合には、表面改質シリカ粒子の表面に存在するＲの量をさ
らに多くする事ができる。なお、オルガノシラザンの一部を、第２のシランカップリング
剤に置き換える場合、第２のシランカップリング剤で表面処理した後に、再度オルガノシ
ラザンで表面処理する必要がある。第４の官能基に含まれるＸ６、Ｘ７を、最終的にはオ
ルガノシラザンに由来する第２の官能基で置換するためである。
【００６３】
オルガノシラザンの一部を第２のシランカップリング剤で置き換える場合、上述した第
１の官能基に含まれるＸ４、Ｘ５は、オルガノシラザンに由来する第２の官能基で置換さ
れるか、第２のシランカップリング剤に由来する第４の官能基で置換される。Ｘ４、Ｘ５
が第４の官能基で置換された場合、第４の官能基に含まれるＸ６、Ｘ７は、第２の官能基
で置換されるか、別の第４の官能基によって置換される。第４の官能基に含まれるＸ６、
Ｘ７が別の第４の官能基によって置換された場合、第４の官能基に含まれるＸ６、Ｘ７は
、第２の官能基で置換される。このため第２のシランカップリング剤は、第１のカップリ
ング剤及びオルガノシラザンのみで表面処理する場合（オルガノシラザンを第２のシラン
カップリング剤で置き換えなかった場合）に設定されるオルガノシラザンの量（ａ）ｍｏ
ｌに対して、最大限５ａ／３ｍｏｌ置き換えることができる。この場合に必要になるオル
ガノシラザンの量は、８ａ／３ｍｏｌである。
【００６４】
シランカップリング剤および第２のシランカップリング剤のアルコキシ基は特に限定し
ないが、比較的炭素数の小さなものが好ましく、炭素数１〜１２であることが好ましい。
アルコキシ基の加水分解性を考慮すると、アルコキシ基はメトキシ基、エトキシ基、プロ
ポキシ基、ブトキシ基の何れかであることがより好ましい。
【００６５】
シランカップリング剤として、具体的には、フェニルトリメトキシシラン、ビニルトリ
メトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、２−（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、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシ
ドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロ
キシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３
−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメ
トキシシランが挙げられる。
【００６６】
オルガノシラザンとしては、シリカ粒子の表面に存在する水酸基およびシランカップリ
ング剤に由来するアルコキシ基を、上述した第２の官能基で置換できるものであれば良い
が、分子量の小さなものを用いるのが好ましい。具体的には、テトラメチルジシラザン、
ヘキサメチルジシラザン、ペンタメチルジシラザン等が挙げられる。
【００６７】
第２のシランカップリング剤としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキ
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、ヘキシ
ルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン等が挙げられる。
【００６８】
なお、表面処理工程において、シランカップリング剤の重合や第２のシランカップリン
グ剤の重合を抑制するため、重合禁止剤を加えても良い。重合禁止剤としては、３，５−
ジブチル−４−ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、ｐ−メトキシフェノール（メトキノン）
等の一般的なものを用いることができる。
【００６９】
本発明の表面改質シリカ粒子の製造方法は、表面処理工程後に固形化工程を備えても良
い。固形化工程は、表面処理後の表面改質シリカ粒子を鉱酸で沈殿させ、沈殿物を水で洗
浄・乾燥して、表面改質シリカ粒子の固形物を得る工程である。上述したように、一般的
なシリカ粒子は非常に凝集し易いため、一旦固形化したシリカ粒子を再度分散するのは非
常に困難である。しかし、本発明の表面改質シリカ粒子は凝集し難いため、固形化しても
凝集し難く、また、例え凝集しても再分散し易い。なお、上述したように、表面改質シリ
カ粒子を水で洗浄することで、電子部品等の用途に用いられる表面改質シリカ粒子を容易
に製造できる。なお、洗浄工程においては、表面改質シリカ粒子の抽出水（詳しくは、シ
リカ粒子を１２１℃で２４時間浸漬した水）の電気伝導度が５０μＳ／ｃｍ以下となるま
で、洗浄を繰り返すのが好ましい。
【００７０】
固形化工程で用いる鉱酸としては塩酸、硝酸、硫酸、リン酸などが例示でき、特に塩酸
が望ましい。鉱酸はそのまま用いても良いが、鉱酸水溶液として用いるのが好ましい。鉱
酸水溶液における鉱酸の濃度は０．１質量％以上が望ましく、０．５質量％以上が更に望
ましい。鉱酸水溶液の量は、洗浄対象である表面改質シリカ粒子の質量を基準として６〜
１２倍程度にすることができる。
【００７１】
鉱酸水溶液による洗浄は複数回数行うことも可能である。鉱酸水溶液による洗浄は表面
改質シリカ粒子を鉱酸水溶液に浸漬後、撹拌することが望ましい。また、浸漬した状態で
１時間から２４時間、更には７２時間程度放置することができる。放置する際には撹拌を
継続することもできるし、撹拌しないこともできる。鉱酸含有液中にて洗浄する際には常
温以上に加熱することもできる。
【００７２】
その後、洗浄して懸濁させた表面改質シリカ粒子をろ取した後、水にて洗浄する。使用
する水はアルカリ金属などのイオンを含まない（例えば質量基準で１ｐｐｍ以下）ことが
望ましい。例えば、イオン交換水、蒸留水、純水などである。水による洗浄は鉱酸水溶液
による洗浄と同じく、表面改質シリカ粒子を分散、懸濁させた後、ろ過することもできる
し、ろ取した表面改質シリカ粒子に対して水を継続的に通過させることによっても可能で
ある。水による洗浄の終了時期は、上述した抽出水の電気伝導度で判断しても良いし、表
面改質シリカ粒子を洗浄した後の排水中のアルカリ金属濃度が１ｐｐｍ以下になった時点
としても良いし、抽出水のアルカリ金属濃度が５ｐｐｍ以下になった時点としても良い。
なお、水で洗浄する際には常温以上に加熱することもできる。
【００７３】
表面改質シリカ粒子の乾燥は、常法により行うことができる。例えば、加熱や、減圧（
真空）下に放置する等である。
【００７４】
乾燥以外で表面改質シリカ粒子を脱水する方法として、含水している表面改質シリカ粒
子に対して、水よりも沸点が高い水系有機溶媒を添加後、その水系有機溶媒に溶解可能な
混合材料を混合し、水を除去する方法を用いることができる。水系有機溶媒としてはプロ
ピレングリコールモノメチルエーテル（プロピレングリコール−１−メチルエーテル、沸
点１１９℃程度；プロピレングリコール−２−メチルエーテル、沸点１３０℃程度）、ブ
タノール（沸点１１７．７℃）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（沸点２０４℃程度）、γ
−ブチロラクトン（沸点２０４℃程度）などが例示できる。
【００７５】
混合材料は、水系有機溶媒よりも沸点が高い有機化合物である。沸点が水系有機溶媒及
び水よりも高いので、最終的に表面改質シリカ粒子と共に残存することになる。混合材料
はそのまま、又は、反応することで高分子にすることもできる。混合材料は、表面改質シ
リカ粒子を分散するマトリクスを形成することもできる。混合材料は、含水した表面改質
シリカ粒子に対して水系有機溶媒を添加した状態で、分散乃至溶解できる化合物である。
混合材料は高分子であっても低分子であっても良い。混合材料は、エポキシ基、オキセタ
ン基、水酸基、ブロックされたイソシアネート基、アミノ基、ハーフエステル基、アミッ
ク基、カルボキシ基、及び炭素-炭素二重結合基を化学構造中に有することが望ましい。
これらの官能基は好適な反応条件を設定することで互いに結合可能な官能基（重合性官能
基）であり、混合材料の分子量を向上できる。好適な反応条件としては単純に加熱や光照
射を行ったり、熱や光照射によりラジカルやイオン（アニオン、カチオン）などの反応性
種を生成したり、それらの官能基間を結合する反応開始剤（重合開始剤）を添加して加熱
や光照射を行うことなどである。重合反応に際して必要な化合物を硬化剤として添加した
り、その反応に対する触媒を添加することもできる。
【００７６】
混合材料としては重合により高分子材料を形成する単量体や、上述したような重合性官
能基により修飾した高分子材料が好ましいものとして挙げられる。例えば、硬化前の、エ
ポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などのプレポリマーが好適である。
【００７７】
水（更には水系有機溶媒も）を除去することで、混合材料中に表面改質シリカ粒子が混
合乃至分散した状態とすることができる。
【００７８】
（フィラー含有組成物）
本実施形態のフィラー含有組成物は上述の表面改質シリカ粒子と樹脂材料（及び／又は
樹脂材料前駆体、以下「樹脂材料等」と記載する）とを混合したものである。表面改質シ
リカ粒子と樹脂材料等との混合比は特に限定しないが、表面改質シリカ粒子の量が多い方
が熱的安定性に優れたものになる。
【００７９】
更に上述の表面改質シリカ粒子は球形度が高いため樹脂材料等中への充填性が高く、金
属材料の含有量、Ｎａ、Ｋなどのイオン性物質の量などを好適に制御することが容易なた
め水による抽出物により電気伝導性を示すことがなくなり電子機器に好適に用いることが
できる。
【００８０】
樹脂材料等は何らかの条件下で硬化可能な組成物である。例えば、プレポリマーと硬化
剤との混合物である。硬化剤は硬化直前に混合しても良い。樹脂材料等としてはその種類
は特に限定しない。例えば、エポキシ基、オキセタン基、水酸基、ブロックされたイソシ
アネート基、アミノ基、ハーフエステル基、アミック基、カルボキシ基及び炭素-炭素二
重結合基を化学構造中に有することが望ましい。これらの官能基は好適な反応条件を設定
することで互いに結合可能な官能基（重合性官能基）であり、適正な反応条件を選択する
ことにより樹脂材料等を硬化させることができる。硬化させるための好適な反応条件とし
ては単純に加熱や光照射を行ったり、熱や光照射によりラジカルやイオン（アニオン、カ
チオン）などの反応性種を生成したり、それらの官能基間を結合する反応開始剤（重合開
始剤）を添加して加熱や光照射を行うことなどである。重合反応に際して必要な化合物を
硬化剤として添加したり、その反応に対する触媒を添加することもできる。
【００８１】
樹脂材料等としては重合により高分子材料を形成する単量体や、上述したような重合性
官能基により修飾した高分子材料が好ましいものとして挙げられる。例えば、硬化前の、
エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などのプレポリマーが好適である。特に熱的
安定性の高いものにする場合にはエポキシ樹脂を主体として組成物を構成することが望ま
しい。
【実施例】
【００８２】
（試験例１）
トリウムが７０ｐｐｂ、ウランが３０ｐｐｂ、ナトリウムが１０ｐｐｍ、アルミニウム
が５００ｐｐｍ、カリウムが５０ｐｐｍ、鉄が１００ｐｐｍである金属ケイ素100質量部
、イオン交換水２０００質量部、５％水酸化ナトリウム水溶液5質量部の混合溶液を加熱攪拌した（アルカリ性ケイ酸塩溶液製造工程及び水性シリカゾル形成工程）。
【００８３】
未反応（未溶解）の金属ケイ素をろ過により分離した。未反応の金属ケイ素は１６質量
部であった。溶解した金属ケイ素は水性シリカゾルとなった。得られた水性シリカゾルは
トリウムが０．２ｐｐｂ、ウランが０．１ｐｐｂ、ナトリウムが１０ｐｐｍ、アルミニウ
ムが２０ｐｐｍ、カリウム及び鉄が１ｐｐｍ未満（検出限界以下）、体積平均粒径が５ｎ
ｍであった。得られた水性シリカゾルのＳＥＭ写真を図１〜３に示す。
【００８４】
未反応の金属ケイ素はトリウムが２６０ｐｐｂ、ウランが１５０ｐｐｂ、ナトリウムが
１３０ｐｐｍ、アルミニウムが３６００ｐｐｍ、カリウムが３００ｐｐｍ、鉄が６００ｐ
ｐｍであった。真比重は２．２g/cm3であり、吸湿性２％だった。
【００８５】
以上の結果より溶解を中断することで生成する水性シリカゾルの純度が向上できること
が分かった。
【００８６】
（試験例２）
水酸化ナトリウム水溶液に代えて５％アンモニア水溶液を用いた以外は試験例１と同様
の試験を行った。
【００８７】
（試験例３）
水酸化ナトリウム水溶液に代えて５％水酸化カリウム水溶液を用いた以外は試験例１と
同様の試験を行った。
【００８８】
（試験例４）
水酸化ナトリウム水溶液に加えて５％アンモニア水溶液を用いた以外は試験例１と同様
の試験を行った。
【００８９】
（試験例５）
金属ケイ素のトリウム及びウランのそれぞれの含有量を１．０ｐｐｂ以下にした以外は
試験例１と同様の試験を行った。
【００９０】
（試験例６）
金属ケイ素のトリウム及びウランのそれぞれの含有量を１．０ｐｐｂ以下にした以外は
試験例２と同様の試験を行った。
【００９１】
（試験例７）
金属ケイ素のトリウム及びウランのそれぞれの含有量を１．０ｐｐｂ以下にした以外は
試験例３と同様の試験を行った。
【００９２】
（試験例８）
金属ケイ素のトリウム及びウランのそれぞれの含有量を１．０ｐｐｂ以下にした以外は
試験例４と同様の試験を行った。
【００９３】
（試験例９）
原料に試験例１で得られた水性シリカゾル（体積平均粒径５ｎｍ）を１０質量部添加し
た以外は試験例１と同様の試験を行った。
【００９４】
（試験例１０）
原料に試験例９で得られた水性シリカゾル（体積平均粒径１０ｎｍ）を１０質量部添加
した以外は試験例１と同様の試験を行った。
【００９５】
（試験例１１）
金属ケイ素を反応開始後、２時間おきに３分の１ずつ添加した以外は試験例４と同様の
試験を行った。
【００９６】
（試験例１２）
水酸化ナトリウム水溶液の量を１００質量部にした以外は試験例１と同様の試験を行っ
た。
【００９７】
（試験例１３）
水酸化ナトリウム水溶液に代えて５％水酸化カリウム水溶液を用いた以外は試験例１２
と同様の試験を行った。
【００９８】
（試験例１４）
金属ケイ素のトリウム及びウランのそれぞれの含有量を１０００ｐｐｂ以上にした以外
は試験例１と同様の試験を行った。
【００９９】
（試験例１５：アルコシキド法）
テトラメチルオルトシリケート１００質量部、純水１２００質量部を混合して第１液を
得た。１％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド１質量部、純水１８００質量部を混合
して第２液とした。第２液を加熱撹拌しながら第１液を一定速度で添加した。
【０１００】
（試験例１６：アルミン酸ナトリウム処理）
試験例９で得られた水性シリカゾル100重量部と1％アルミン酸ナトリウム水溶液2重量部
を混合し、８０℃、７２ｈ加熱した。得られた水性シリカゾルに含まれるアルミニウムは
反応前後で１ppm未満から１２００ppmへ増加していた。
【０１０１】
・評価
各試験例にて得られたシリカ粒子について表１に示す。Ｕ、Ｔｈ、Ｎａ、Ｋの量はＩＣ
Ｐ−ＭＳにて測定した。粒子径はＢＥＴ比表面積から算出した。また、試験例１及び試験
例１５について熱重量分析（加熱速度：５℃／分）の結果を図４に示した。
【０１０２】
【表１】
2014208585.tif 000002
【０１０３】
表より明らかなように、ウラン及びトリウムの量は試験例１４以外、すべて１ｐｐｂ以
下になった。なお、原料のウラン及びトリウム濃度が１０００ｐｐｂを超えていても得ら
れた水性シリカゾル中のウラン濃度は１０ｐｐｂ、トリウム濃度は１ｐｐｂであり、十分
効果的なウラン及びトリウム除去が可能であった。
【０１０４】
Ｎａ及びＫについてはアルカリ溶液に含まれるアルカリ性物質としてＮａを大量に添加
した試験例１２、Ｋを大量に添加した試験例１３以外では両者共に低い値を示した。従っ
て、ＮａやＫの量を必要な程度にまで低くすることにより目標とするＮａ、Ｋの濃度を実
現することが可能であることが分かった。
【０１０５】
得られた水性シリカゾルの粒径はシリカ（水性シリカゾル）を添加することで制御可能
であった（試験例９、１０）。両者の結果から添加した水性シリカゾルの粒径に応じて得
られる水性シリカゾルの粒径も変化することが分かった。なお、アルコキシド法よりも小
さな粒径をもつ水性シリカゾルが得られた。また、アルコキシド法にて得られた試験例１
４の水性シリカゾルは吸湿性が９％である、その他の水性シリカゾルよりも大きな吸水性
を示した。
【０１０６】
試験例１〜１４のいずれも得られた水性シリカゾルに含まれるウラン、トリウムは原料
の濃度より低くなった。
【図１】
2014208585.tif 000003
【図２】
2014208585.tif 000004
【図３】
2014208585.tif 000005
【図４】
2014208585.tif 000006