Die Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten Verfahren zur Herstellung von &agr;-Aluminiumoxidteilchen, die Schleif- und Poliervorgänge mit hoher Effizienz durchführen, und sie gelangten infolgedessen zur vorliegenden Erfindung.

Das heißt, durch die vorliegende Erfindung erfolgt die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von &agr;-Aluminiumoxidteilchen, umfassend die Stufen:

• (1) Erhitzen eines Gemischs, das amorphes Aluminiumoxid und ein pyrolysierbares Salz enthält, bei einer Temperatur, die nicht niedriger als die Temperatur, bei der das pyrolysierbare Salz zersetzt wird, und niedriger als die Temperatur, bei der sich das amorphe Aluminiumoxid in &agr;-Aluminiumoxid umwandelt, ist; und
• (2) Calcinieren des Produkts unter einem Wasserdampfpartialdruck von 600 Pa oder weniger.

Das Verfahren zur Herstellung von &agr;-Aluminiumoxidteilchen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Stufe (1), in der das Gemisch, das amorphes Aluminiumoxid und ein pyrolysierbares Salz enthält, auf eine Temperatur, die nicht niedriger als die Temperatur, bei der das pyrolysierbare Salz zersetzt wird, und niedriger als die Temperatur ist, bei der sich das amorphe Aluminiumoxid in &agr;-Aluminiumoxid umwandelt, ist, erhitzt wird.

Das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendete amorphe Aluminiumoxid weist in einem mittels eines Röntgendiffraktometers gemessenen Röntgenbeugungsspektrum keinen deutlichen Peak auf und liegt üblicherweise in der Form von Teilchen vor. Das amorphe Aluminiumoxid kann sich wie im Folgenden beschrieben in &agr;-Aluminiumoxid umwandeln, und die Umwandlungstemperatur hierfür beträgt üblicherweise etwa 600 °C oder mehr. Das amorphe Aluminiumoxid kann beispielsweise durch ein Verfahren der Hydrolyse einer Aluminiumverbindung erhalten werden.

Die Aluminiumverbindung ist typischerweise ein Aluminiumsalz einer Säure oder ein Aluminiumalkoxid. Die Säure ist eine anorganische Säure, wie Salpetersäure, Schwefelsäure, Kohlensäure und Salzsäure, oder eine organische Säure, wie Oxalsäure, Essigsäure, Stearinsäure, Milchsäure und Laurinsäure. Beispiele für die Aluminiumsalze umfassen anorganische Aluminiumsalze, wie Aluminiumnitrat, Ammoniumaluminiumnitrat, Aluminiumsulfat, Ammoniumaluminiumsulfat, Aluminiumcarbonat, Ammoniumaluminiumcarbonat, Aluminiumchlorid und Ammoniumalaun; und organische Aluminiumsalze, wie Aluminiumoxalat, Aluminiumacetat, Aluminiumstearat, Aluminiumlactat und Aluminiumlaurat. Wenn ein Aluminiumsalz, das wasserlöslich ist, verwendet wird, wird eine wässrige Lösung des Aluminiumsalzes durch Mischen des Aluminiumsalzes mit Wasser erhalten. Da die wässrige Lösung üblicherweise sauer ist, kann eine Hydrolyse des Aluminiumsalzes durch Mischen des Aluminiumsalzes und einer Base durchgeführt werden. Beispielsweise wird das Aluminiumsalz in Wasser gelöst, wobei eine wässrige Lösung erhalten wird, und die wässrige Lösung wird dann mit einer Base gemischt, wobei ein Hydrolysat des Aluminiumsalzes erhalten wird. Beispiele für die mit der wässrigen Lösung gemischte Base umfassen eine wässrige Ammoniumcarbonatlösung, wässrige Ammoniumbicarbonatlösung, wässriges Ammoniak. Die Hydrolyse ergibt üblicherweise eine Aufschlämmung, die ein Hydrolysat und ein Lösemittel, wie Wasser oder dergleichen, enthält. Wenn das Aluminiumsalz hydrolysiert wird, kann ein Impfkristall, der im Folgenden beschrieben wird, der wässrigen Lösung vor der Hydrolyse zugesetzt werden. Wenn die den Impfkristall enthaltende wässrige Lösung durch Mischen mit der Base hydrolysiert wird, wird eine Aufschlämmung erhalten, die ein Hydrolysat in homogener Dispersion mit dem Impfkristall enthält. Ein Feststoff wird durch Abdampfen eines Lösemittels aus der Aufschlämmung oder durch Filtrieren der Aufschlämmung und anschließendes Trocknen unter Bildung von amorphem Aluminiumoxid erhalten. Das erhaltene amorphe Aluminiumoxid kann ferner pulverisiert werden.

Beispiele für das Aluminiumalkoxid umfassen Aluminiumisopropoxid, Aluminium-sek-butoxid und Aluminium-tert-butoxid. Das Aluminiumalkoxid, das üblicherweise in einem organischen Lösemittel löslich ist, kann durch Mischen des Aluminiumalkoxids mit dem organischen Lösemittel eine Aluminiumalkoxidlösung bilden. Eine Hydrolyse des Aluminiumalkoxids wird durch Zugabe von Wasser zu der Aluminiumalkoxidlösung durchgeführt. Die Hydrolyse ergibt üblicherweise eine Aufschlämmung, die ein Hydrolysat, das organische Lösemittel und Wasser enthält. Wenn das Aluminiumalkoxid hydrolysiert wird, kann der Impfkristall der Aluminiumalkoxidlösung vor der Hydrolyse zugesetzt werden. Wenn die den Impfkristall enthaltende Aluminiumalkoxidlösung durch Mischen mit Wasser hydrolysiert wird, wird eine Aufschlämmung, die ein Hydrolysat in homogener Dispersion mit dem Impfkristall enthält, erhalten. Ein Feststoff wird durch Abdampfen des organischen Lösemittels und von Wasser aus der Aufschlämmung oder durch Filtrieren des Aufschlämmungsgemischs und anschließendes Trocknen unter Bildung von amorphem Aluminiumoxid erhalten. Das erhaltene amorphe Aluminiumoxid kann ferner pulverisiert werden.

Ein in der vorliegenden Erfindung verwendetes pyrolysierbares Salz ist ein Salz, das bei einer niedrigeren Temperatur als der Temperatur, bei der sich das im Vorhergehenden beschriebene amorphe Aluminiumoxid in &agr;-Aluminiumoxid umwandelt, zersetzbar ist. Beispiele für die pyrolysierbaren Salze umfassen anorganische Ammoniumsalze, wie Ammoniumnitrat, Ammoniumsulfat, Ammoniumsulfit, Ammoniumbisulfat, Ammoniumhydrogensulfat, Ammoniumchlorid, Ammoniumperchlorat, Ammoniumsulfid, Ammoniumthiosulfat, Ammoniumamidosulfat, Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat und Ammoniumborat; und organische Ammoniumsalze, wie Ammoniumformiat, Ammoniumoxalat, Ammoniumbenzoat, Ammoniumacetat, Ammoniumstearat, Ammoniumlactat, Ammoniumlaurat, Ammoniumadipat, Ammoniumalginat und Ammoniumhydrogentartrat. Die Menge des pyrolysierbaren Salzes beträgt üblicherweise 100 Gewichtsteile oder mehr, vorzugsweise 200 Gewichtsteile oder mehr und 1000 Gewichtsteile oder weniger, vorzugsweise 800 Gewichtsteile oder weniger, bezogen auf 100 Gewichtsteile des amorphen Aluminiumoxids.

Ein Gemisch aus dem amorphen Aluminiumoxid und dem pyrolysierbaren Salz kann durch Mischen des im Vorhergehenden beschriebenen amorphen Aluminiumoxids und des pyrolysierbaren Salzes hergestellt werden. Ein Impfkristall kann dem erhaltenen Gemisch zugesetzt werden.

Alternativ kann das Gemisch aus dem amorphen Aluminiumoxid und dem pyrolysierbaren Salz durch Mischen des Aluminiumsalzes, beispielsweise anorganischer Aluminiumsalze und organischer Aluminiumsalze, mit wässrigem Ammonium zur partiellen Hydrolyse des Aluminiumsalzes und anschließendes Entfernen von Wasser aus dem Produkt hergestellt werden.

Das erhaltene Gemisch wird erhitzt. Das Erhitzen wird bei einer Temperatur, die nicht niedriger als die Temperatur, bei der das pyrolysierbare Salz zersetzt wird, und niedriger als die Temperatur, bei der sich das amorphe Aluminiumoxid in &agr;-Aluminiumoxid umwandelt, ist, durchgeführt. Die Heiztemperatur beträgt üblicherweise etwa 100 °C oder höher, vorzugsweise etwa 300 °C oder höher, noch bevorzugter etwa 350 °C oder höher und üblicherweise weniger als etwa 600 °C. Das Erhitzen (im Folgenden als "Pyrolyse" bezeichnet) kann unter den im Folgenden angegebenen Bedingungen, dass die Heizrate von normaler Temperatur zur Zersetzungstemperatur des pyrolysierbaren Salzes üblicherweise etwa 50 °C/Stunde oder mehr, vorzugsweise etwa 100 °C/Stunde oder mehr und üblicherweise etwa 1000 °C/Stunde oder weniger, vorzugsweise etwa 500 °C/Stunde oder weniger beträgt; die Pyrolysedauer üblicherweise etwa 10 min oder mehr, vorzugsweise etwa 30 min oder mehr und üblicherweise etwa 24 h oder weniger, vorzugsweise etwa 10 h oder weniger beträgt, durchgeführt werden. Die Pyrolyse kann unter Verwendung von beispielsweise einem Röhrenelektroofen, Muffelelektroofen, Tunnelofen, Ferninfrarotofen, Mikrowellenofen, Schachtofen, Reflexionsofen, Drehofen und Rollenherdofen durchgeführt werden. Aufgrund der Gaserzeugung durch das pyrolysierbare Salz bei der Pyrolyse wird die Pyrolyse vorzugsweise mit Austragen des Gases oder Durchleiten eines Inertgases, wie Stickstoff und Argon, durchgeführt. Wenn ein Impfkristall verwendet wird, kann der Impfkristall mit einem durch die Pyrolyse erhaltenen Gemisch zugesetzt werden.

Die vorliegende Erfindung umfasst ferner eine Stufe (2) des Calcinierens des Produkts von Stufe (1) oder eine optionale Stufe zur Herstellung des Gemischs, das amorphes Aluminiumoxid und ein pyrolysierbares Salz enthält, gemäß der obigen Beschreibung.

Die Calcination wird unter der Bedingung eines Wasserdampfpartialdrucks von 600 Pa oder weniger (Taupunkt: 0 °C oder weniger im Falle eines Atmosphärengesamtdrucks von 0,1 MPa), zweckmäßigerweise 165 Pa oder weniger (Taupunkt: –15 °C oder weniger), vorzugsweise 40 Pa oder weniger (Taupunkt: –30 °C oder weniger) durchgeführt. Die Calcination kann in der Atmosphäre von Luft oder eines Inertgases, wie Stickstoff und Argon, durchgeführt werden, sofern die Atmosphäre die oben beschriebene Bedingung des Wasserdampfpartialdrucks ausreichend erfüllt. Ferner kann die Calcination beliebig unter Normaldruck (1 atm), in einer Atmosphäre erhöhten Drucks oder verminderten Drucks durchgeführt werden. Die Calcinierungstemperatur ist nicht niedriger als die Temperatur, bei der sich das amorphe Aluminiumoxid in &agr;-Aluminiumoxid umwandelt. Die Calcinierungstemperatur beträgt üblicherweise 600 °C oder mehr, vorzugsweise 700 °C oder mehr und üblicherweise 1000 °C oder weniger, vorzugsweise 950 °C oder weniger. Die Heizrate bis zu der Temperatur, bei der sich das amorphe Aluminiumoxid in &agr;-Aluminiumoxid umwandelt, beträgt üblicherweise etwa 50 °C/Stunde oder mehr, vorzugsweise etwa 100 °C/Stunde oder mehr und etwa 1000 °C/Stunde oder weniger, vorzugsweise etwa 500 °C/Stunde oder weniger; und die Calcinierungsdauer beträgt üblicherweise etwa 10 min oder mehr, vorzugsweise etwa 30 min oder mehr und üblicherweise etwa 24 Stunden oder weniger, vorzugsweise etwa 10 Stunden oder weniger.

Die Calcination kann unter Verwendung von beispielsweise einem Röhrenelektroofen, Muffelelektroofen, Tunnelofen, Ferninfrarotofen, Mikrowellenofen, Schachtofen, Reflexionsofen, Drehofen und Rollenherdofen durchgeführt werden. Aufgrund der Möglichkeit, dass bei der Calcination Wasser aus dem amorphen Aluminiumoxid erzeugt wird, wird die Calcination üblicherweise unter Verwendung eines Ofens des Durchgangstyps durchgeführt, bei dem ein hinsichtlich des Wasserdampfpartialdrucks angepasstes Gas eingeführt und gleichzeitig das Gas aus dem Ofen ausgeblasen wird. Für den Fall, dass der Wasserdampfpartialdruck in der Calcinierungsatmosphäre bei 600 Pa oder weniger gehalten wird, kann die Calcination unter Verwendung eines Ofens eines geschlossenen Typs durchgeführt werden.

Die Calcination wird vorzugsweise in Gegenwart eines Impfkristalls durchgeführt. Der Impfkristall ist beispielsweise ein aus &agr;-Aluminiumoxid, Diaspor, Eisenoxid, Chromoxid oder Titanoxid bestehendes Teilchen. Der Impfkristall weist eine spezifische Oberfläche nach BET von üblicherweise etwa 12 m²/g oder mehr, vorzugsweise etwa 15 m²/g oder mehr und üblicherweise etwa 150 m²/g oder weniger, vorzugsweise etwa 50 m²/g oder weniger auf. Die Menge des Impfkristalls beträgt üblicherweise etwa 1 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise etwa 2 Gew.-% oder mehr, noch stärker bevorzugt etwa 5 Gew.-% oder mehr und üblicherweise etwa 50 Gew.-% oder weniger, vorzugsweise etwa 30 Gew.-% oder weniger, bezogen auf das amorphes Aluminiumoxid und ein pyrolysierbares Salz enthaltende Gemisch. Der Impfkristall wird ferner vorzugsweise einer Pulverisierung unterzogen.

Die durch das im Vorhergehenden beschriebene Herstellungsverfahren erhaltenen &agr;-Aluminiumoxidteilchen weisen einen &agr;-Anteil von etwa 90 % oder mehr, vorzugsweise etwa 95 % oder mehr und einen durchschnittlichen Primärteilchendurchmesser von etwa 10 nm oder mehr und etwa 200 nm oder weniger auf. Die &agr;-Aluminiumoxidteilchen führen Schleif- und Poliervorgänge mit hoher Effizienz durch.

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele, die nicht als Beschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung betrachtet werden sollen, detaillierter beschrieben.

Die Eigenschaften von &agr;-Aluminiumoxid und einem Impfkristall wurden durch die im Folgenden angegebenen Verfahren bewertet.

Er wird nach der im Folgenden angegebenen Gleichung (i) unter Verwendung der Peakintensität I_25,6 bei 2&thgr; = 25,6°, die der Peakintensität von &agr;-Aluminiumoxid (012) entspricht, und der Peakintensität I₄₆ bei 2&thgr; = 46°, die der Peakintensität eines von &agr;-Aluminiumoxid verschiedenen Übergangsaluminiumoxids entspricht, aus einem Beugungsspektrum, das unter den Bedingungen von Strahlungsquelle: CuK&agr;-Strahl, 40 kV × 20 mA, Monochromator: Graphit, unter Verwendung eines Pulverröntgendiffraktometers ermittelt wurde, berechnet: &agr;-Anteil = I_25,6/(I_25,6 + I₄₆) × 100(%)(i)

Aus einer Transmissionselektromikrographie von &agr;-Aluminiumoxidpulver wurde der Maximaldurchmesser längs einer konstanten Richtung der einzelnen Primärteilchen von beliebigen 20 oder mehr Teilchen ermittelt und der Durchschnittswert der Messwerte berechnet.

Sie wurde unter Verwendung eines Analysators der spezifischen Oberfläche (Handelsname "FLOWSORB II 2300", hergestellt von Shimadzu Corporation) mit einem Stickstoffadsorptionsverfahren ermittelt.

50 (fünfzig) g Probe und 5,4 kg Aluminiumoxidmedium mit einem Durchmesser von 15 mm wurden in eine Schwingmühle mit einem Innenvolumen von 3,3 1 gegeben. Anschließend wurde die Schwingmühle 12 min betrieben und dann wurden die &agr;-Aluminiumoxidteilchen gewonnen. 2 Gewichtsteile der &agr;-Aluminiumoxidteilchen wurden mit 98 Gewichtsteilen Wasser gemischt, wobei eine Suspension erhalten wurde. Monokristalliner Ferrit wurde durch kontinuierliches Zuführen mit der Suspension gemahlen bzw. abgeschliffen. Die verringerte Dicke des monokristallinen Ferrits pro Zeiteinheit des Betriebs wurde ermittelt. Die relative Schleifrate wurde durch den Wert der ermittelten Schleifrate (= verringerte Dicke pro Zeiteinheit), bezogen auf die Schleifrate eines Aluminiumoxids hoher Reinheit (Handelsname "AKP-20", hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.), berechnet und unter Festlegung der Schleifrate des Aluminiumoxids hoher Reinheit als 100 dargestellt.

Ein (1) Gewichtsteil Probe wurde mit 95 Gewichtsteilen Wasser und 0,01 Gewichtsteilen Dispergiermittel (Handelsname: "SN Dispersant 5468", hergestellt von Sannopco Ltd.) unter Bildung einer Aufschlämmung gemischt; die Aufschlämmung wurde durch ein Mediumrührmahlwerk (Handelsname: "1/4G single cylinder type SandGrinder", hergestellt von Aimex Co., Ltd.) mit den folgenden Bedingungen:

Medium: Zirconiumdioxidperlen mit einem Durchmesser von 0, 65 mm

Rührgeschwindigkeit: 2000 Umin^–1

Verweilzeit: 30 min

dispergiert. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der der Dispersionsbehandlung unterzogenen Probe wurde unter Verwendung eines Analysators der Teilchengrößenverteilung (Handelsname: "Microtrac", hergestellt von Nikkiso Co., Ltd.) ermittelt, um ihn als Index der Dispergierbarkeit zu verwenden. Je kleiner der durchschnittliche Teilchendurchmesser ist, umso hervorragender ist die Dispergierbarkeit.