JP2001214287A - 素材の表面加工方法および装置 - Google Patents
素材の表面加工方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属または無機材料による素材もしくは金属
膜または無機表面皮膜に、繊維状からブロック状の多孔
質層を全体形状も多彩に簡単な設備で安価に形成できる
技術の提供。 【解決手段】 純水、金属塩水溶液、金属の有機溶媒と
の混合溶液、金属を含む酸性溶液、または金属を含むア
ルカリ性溶液などの一種からなる媒体に、純アルミニュ
ウムまたはアルミニュウム合金による素材もしくはスパ
ッタリング、メッキなどで形成した金属膜を有する素材
を反応容器２内で浸漬し、反応容器２内温度を５０〜１
０００℃、圧力を０．１〜１００ＭＰａに調整して水熱
処理することにより、前記素材の表面に繊維状からブロ
ック状のアルミナ多孔質層を形成する。
膜または無機表面皮膜に、繊維状からブロック状の多孔
質層を全体形状も多彩に簡単な設備で安価に形成できる
技術の提供。 【解決手段】 純水、金属塩水溶液、金属の有機溶媒と
の混合溶液、金属を含む酸性溶液、または金属を含むア
ルカリ性溶液などの一種からなる媒体に、純アルミニュ
ウムまたはアルミニュウム合金による素材もしくはスパ
ッタリング、メッキなどで形成した金属膜を有する素材
を反応容器２内で浸漬し、反応容器２内温度を５０〜１
０００℃、圧力を０．１〜１００ＭＰａに調整して水熱
処理することにより、前記素材の表面に繊維状からブロ
ック状のアルミナ多孔質層を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水熱処理による表
面多孔質層の形成、材料表面のエッチングを行なうよう
にした素材の表面加工方法およびそれに使用する装置に
関する。
面多孔質層の形成、材料表面のエッチングを行なうよう
にした素材の表面加工方法およびそれに使用する装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】素材表面に多孔質層を形成したりエッチ
ングを施したりするような微細な加工を必要とする場合
がある。尚、この場合のエッチングとは、表面の微細な
荒れ、凹凸などを平滑化することをいう。従来、触媒担
体やイオン交換体に適するような多孔質表面を個体に設
ける場合、例えば、アルミナ粉末を圧粉、燒結し成形体
としたり、あるいはシリカゲルの様にゾルゲル反応に際
して貧溶媒を加えることによって設けていた。一方、個
体表面をエッチングする場合、表面を食刻する腐食性の
溶液が必要となる。
ングを施したりするような微細な加工を必要とする場合
がある。尚、この場合のエッチングとは、表面の微細な
荒れ、凹凸などを平滑化することをいう。従来、触媒担
体やイオン交換体に適するような多孔質表面を個体に設
ける場合、例えば、アルミナ粉末を圧粉、燒結し成形体
としたり、あるいはシリカゲルの様にゾルゲル反応に際
して貧溶媒を加えることによって設けていた。一方、個
体表面をエッチングする場合、表面を食刻する腐食性の
溶液が必要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の方法
では、例えば、燒結によって触媒単体やイオン交換体を
得る場合には全体形状は成形型に限定され、形状変更の
場合は成形型の準備から必要となるし、手間の掛ったも
のとなっているうえに、細孔の形成も難しい。また、表
面の多孔性やその形状が重要な材料の一つとしてクロマ
トグラフィ充填剤がある。このクロマトグラフィー充填
剤はその表面積を大きくするために「吸着口」と呼ばれ
るポアを持つ。この吸着口の内部表面に非常に多くの官
能基を導入し、分離のための選択性や吸着効率を向上さ
せている。この内部官能基には、サンプル分子は拡散の
みによって運ばれ、分離のためのインタラクションが起
こる。そして「サンプル分子と内部官能基の接触する時
間」を充分に取ることが、クロマトグラフィーにおける
絶対条件である。従来の液体クロマトグラフィー充填剤
は低い流速でなければ、充填剤の内部表面の官能基をう
まく活用できない、分離や吸着能がバッファーの流速に
依存する、などの問題を抱えている。これに対し、それ
らを改善した充填剤としてパーフュージョンクロマトグ
ラフィがある。このパーフュージョンクロマトグラフィ
ー充填剤は「貫通孔」と呼ばれる大きなポアと、「吸着
孔」と呼ばれる小さなポアの２種類を合わせ持ってい
る。よって、サンプル分子は貫通孔を通って充填剤のす
みずみまで瞬時に運ばれる。充填剤表面官能基との距離
は（充填剤粒径に関係なく）非常に短くなっている。こ
のパーフュージョンクロマトグラフィー充填剤は、充填
剤粒子径に比べて高分離能と高吸着能を持つ、バッファ
ー流速に分離と吸着能が影響を受けない、などの画期的
な性能を有している。従来、シリカゲルでクロマトグラ
フィー充填剤を製作する場合、ゾルゲル法が用いられて
いたが、シリカゲルの場合ゾルゲル法による多孔化の制
御は困難であり、得られるシリカゲルは大きなポアか小
さなポアかのどちらかを有するゲルに限定され、パーフ
ュージョンクロマトグラフィ充填剤としての機能は実現
できなかった。一方、エッチングの場合は、腐食性溶液
の廃液処理が必要となるから、それらの処理設備やその
要員なども必要となってコストアップの原因ともなって
いるなどの問題があった。
では、例えば、燒結によって触媒単体やイオン交換体を
得る場合には全体形状は成形型に限定され、形状変更の
場合は成形型の準備から必要となるし、手間の掛ったも
のとなっているうえに、細孔の形成も難しい。また、表
面の多孔性やその形状が重要な材料の一つとしてクロマ
トグラフィ充填剤がある。このクロマトグラフィー充填
剤はその表面積を大きくするために「吸着口」と呼ばれ
るポアを持つ。この吸着口の内部表面に非常に多くの官
能基を導入し、分離のための選択性や吸着効率を向上さ
せている。この内部官能基には、サンプル分子は拡散の
みによって運ばれ、分離のためのインタラクションが起
こる。そして「サンプル分子と内部官能基の接触する時
間」を充分に取ることが、クロマトグラフィーにおける
絶対条件である。従来の液体クロマトグラフィー充填剤
は低い流速でなければ、充填剤の内部表面の官能基をう
まく活用できない、分離や吸着能がバッファーの流速に
依存する、などの問題を抱えている。これに対し、それ
らを改善した充填剤としてパーフュージョンクロマトグ
ラフィがある。このパーフュージョンクロマトグラフィ
ー充填剤は「貫通孔」と呼ばれる大きなポアと、「吸着
孔」と呼ばれる小さなポアの２種類を合わせ持ってい
る。よって、サンプル分子は貫通孔を通って充填剤のす
みずみまで瞬時に運ばれる。充填剤表面官能基との距離
は（充填剤粒径に関係なく）非常に短くなっている。こ
のパーフュージョンクロマトグラフィー充填剤は、充填
剤粒子径に比べて高分離能と高吸着能を持つ、バッファ
ー流速に分離と吸着能が影響を受けない、などの画期的
な性能を有している。従来、シリカゲルでクロマトグラ
フィー充填剤を製作する場合、ゾルゲル法が用いられて
いたが、シリカゲルの場合ゾルゲル法による多孔化の制
御は困難であり、得られるシリカゲルは大きなポアか小
さなポアかのどちらかを有するゲルに限定され、パーフ
ュージョンクロマトグラフィ充填剤としての機能は実現
できなかった。一方、エッチングの場合は、腐食性溶液
の廃液処理が必要となるから、それらの処理設備やその
要員なども必要となってコストアップの原因ともなって
いるなどの問題があった。
【０００４】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであって、その目的とするところは、金属ま
たは無機材料による素材、またはスパッタリング、メッ
キなどで形成した金属膜または無機表面皮膜を有する素
材表面に、繊維状ないしブロック状の多孔質層を簡単に
形成でき、特にクロマトグラフィー充填剤や触媒担体と
して最適であり、しかも全体形状も多彩に簡単な設備で
安価に形成できるようにした技術を提供することにあ
る。
されたものであって、その目的とするところは、金属ま
たは無機材料による素材、またはスパッタリング、メッ
キなどで形成した金属膜または無機表面皮膜を有する素
材表面に、繊維状ないしブロック状の多孔質層を簡単に
形成でき、特にクロマトグラフィー充填剤や触媒担体と
して最適であり、しかも全体形状も多彩に簡単な設備で
安価に形成できるようにした技術を提供することにあ
る。
【０００５】また、本発明は別の目的として、廃液処理
が不要で環境を汚損することのない、安全で経済的な材
料表面のエッチング技術を提供することにある。
が不要で環境を汚損することのない、安全で経済的な材
料表面のエッチング技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明請求項１記載の素材の表面加工方法では、純
水，金属塩水溶液，金属の有機溶媒との混合溶液，金属
を含む酸性溶液，または金属を含むアルカリ性溶液など
の一種からなる媒体に、金属または無機材料による素材
もしくはスパッタリングまたはメッキなどで形成した金
属膜または無機表面皮膜を有する素材を反応容器内で浸
漬し、反応容器内温度を５０〜１０００℃、圧力を０．
１〜１００ＭＰａに調整して水熱処理することにより、
前記素材の表面に繊維状ないしブロック状の多孔質層を
形成することを特徴とする。
に本発明請求項１記載の素材の表面加工方法では、純
水，金属塩水溶液，金属の有機溶媒との混合溶液，金属
を含む酸性溶液，または金属を含むアルカリ性溶液など
の一種からなる媒体に、金属または無機材料による素材
もしくはスパッタリングまたはメッキなどで形成した金
属膜または無機表面皮膜を有する素材を反応容器内で浸
漬し、反応容器内温度を５０〜１０００℃、圧力を０．
１〜１００ＭＰａに調整して水熱処理することにより、
前記素材の表面に繊維状ないしブロック状の多孔質層を
形成することを特徴とする。
【０００７】請求項２記載の素材の表面加工方法では、
請求項１記載の素材の表面加工方法において、前記金属
塩水溶液，金属の有機溶媒との混合溶液，金属を含む酸
性溶液，または金属を含むアルカリ性溶液などの金属
が、チタン，シリコン，アルミニュウム，またはストロ
ンチュウムであることを特徴とする。
請求項１記載の素材の表面加工方法において、前記金属
塩水溶液，金属の有機溶媒との混合溶液，金属を含む酸
性溶液，または金属を含むアルカリ性溶液などの金属
が、チタン，シリコン，アルミニュウム，またはストロ
ンチュウムであることを特徴とする。
【０００８】請求項３記載の素材の表面加工方法では、
水，金属塩水溶液，有機溶剤と水の混合溶液，酸性溶
液，またはアルカリ性溶液などの一種からなる媒体に、
金属，有機材料または無機材料からなる素材を反応容器
内で浸漬し、反応容器内温度を５０〜１０００℃、圧力
を０．１〜１００ＭＰａに調整して水熱処理することに
より、前記素材の表面にエッチングを行なうことを特徴
とする。
水，金属塩水溶液，有機溶剤と水の混合溶液，酸性溶
液，またはアルカリ性溶液などの一種からなる媒体に、
金属，有機材料または無機材料からなる素材を反応容器
内で浸漬し、反応容器内温度を５０〜１０００℃、圧力
を０．１〜１００ＭＰａに調整して水熱処理することに
より、前記素材の表面にエッチングを行なうことを特徴
とする。
【０００９】請求項４記載の素材の表面加工方法では、
請求項１ないし請求項３のうちいずれかの項に記載の素
材の表面加工方法において、前記金属がアルミニュウム
またはチタンであることを特徴とする。尚、前記アルミ
ニュウムには純アルミニュウムやアルミニュウム合金を
含むものとする。
請求項１ないし請求項３のうちいずれかの項に記載の素
材の表面加工方法において、前記金属がアルミニュウム
またはチタンであることを特徴とする。尚、前記アルミ
ニュウムには純アルミニュウムやアルミニュウム合金を
含むものとする。
【００１０】請求項５記載の素材の表面加工方法では、
請求項１ないし請求項４のうちいずれかの項に記載の素
材の表面加工方法において、前記無機材料がガラスまた
は水晶またはセラミックスであることを特徴とする。
請求項１ないし請求項４のうちいずれかの項に記載の素
材の表面加工方法において、前記無機材料がガラスまた
は水晶またはセラミックスであることを特徴とする。
【００１１】請求項６記載の素材の表面加工装置では、
請求項１ないし請求項５のうちいずれかの項に記載の素
材の表面加工方法に使用する表面加工装置であって、加
熱炉内に反応容器を備え、該反応容器には液状媒体の導
入路と排出路とが連通され、かつ反応容器内には前記媒
体に浸漬される蓄熱体が底部に挿入され、該蓄熱体は前
記挿入状態で媒体の対流を促進させる間隙を多数配置さ
せることを特徴とする。
請求項１ないし請求項５のうちいずれかの項に記載の素
材の表面加工方法に使用する表面加工装置であって、加
熱炉内に反応容器を備え、該反応容器には液状媒体の導
入路と排出路とが連通され、かつ反応容器内には前記媒
体に浸漬される蓄熱体が底部に挿入され、該蓄熱体は前
記挿入状態で媒体の対流を促進させる間隙を多数配置さ
せることを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明の素材の表面加工方法では、反応容器内
温度を５０〜１０００℃の範囲内で調整し、かつ反応容
器内圧力を０．１〜１００ＭＰａの範囲内で調整し、そ
の反応容器内において金属または無機材料などの素材あ
るいは金属膜または無機表面皮膜などを有する素材に水
熱処理を施すのみで、表面に繊維状からブロック状の多
孔質層が得られる。従って、触媒単体やイオン交換体と
しての応用が考えられる製品を簡単に全体形状も多彩
に、簡単な設備で安価に形成できる。
温度を５０〜１０００℃の範囲内で調整し、かつ反応容
器内圧力を０．１〜１００ＭＰａの範囲内で調整し、そ
の反応容器内において金属または無機材料などの素材あ
るいは金属膜または無機表面皮膜などを有する素材に水
熱処理を施すのみで、表面に繊維状からブロック状の多
孔質層が得られる。従って、触媒単体やイオン交換体と
しての応用が考えられる製品を簡単に全体形状も多彩
に、簡単な設備で安価に形成できる。
【００１３】また、本発明の素材の表面加工方法では、
反応容器内温度を５０〜１０００℃の範囲内で調整し、
かつ反応容器内圧力を０．１〜１００ＭＰａの範囲内で
調整して素材に水熱処理を施すのみで、水、あるいはご
く一般的な薬品を用いた水溶液だけでエッチングを行な
うことができるから、廃液処理が不要で環境を汚損する
ことがなく、安全で経済的である。
反応容器内温度を５０〜１０００℃の範囲内で調整し、
かつ反応容器内圧力を０．１〜１００ＭＰａの範囲内で
調整して素材に水熱処理を施すのみで、水、あるいはご
く一般的な薬品を用いた水溶液だけでエッチングを行な
うことができるから、廃液処理が不要で環境を汚損する
ことがなく、安全で経済的である。
【００１４】また、本発明の素材の表面加工装置では、
反応容器内の蓄熱体は液状媒体に浸漬される蓄熱体が底
部に挿入され、該蓄熱体は前記挿入状態で媒体の対流を
促進させる間隙を多数配置させるから、反応容器内は蓄
熱体による加熱で自己対流拡散して均一温度となってい
る媒体によって満たされ高温（高圧）による反応を急速
に開始し均質で良好な製品を得ることができる。また、
これら蓄熱体は独立した固体であるため、液状媒体の注
入ごとに繰り返される熱応力を緩和させ、容器の耐熱疲
労性を向上させる効果もある。
反応容器内の蓄熱体は液状媒体に浸漬される蓄熱体が底
部に挿入され、該蓄熱体は前記挿入状態で媒体の対流を
促進させる間隙を多数配置させるから、反応容器内は蓄
熱体による加熱で自己対流拡散して均一温度となってい
る媒体によって満たされ高温（高圧）による反応を急速
に開始し均質で良好な製品を得ることができる。また、
これら蓄熱体は独立した固体であるため、液状媒体の注
入ごとに繰り返される熱応力を緩和させ、容器の耐熱疲
労性を向上させる効果もある。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は本実施の形態のワー
クの水熱処理を行なう表面加工装置を示す説明図であ
る。まず表面加工装置１を説明すると、２は反応容器で
あって電気炉３内に設置され、その反応室４は媒体導入
管５と媒体排出管９によって外部と連通されている。前
記反応室４は媒体６を導入し、電熱線７によって５０〜
１０００℃に加熱可能となっている。８は反応室４の温
度管理用のセンサ、１０はワーク、１１は反応容器の蓋
体、１２は密封部の冷却体、１３はシールである。
に基づいて詳細に説明する。図１は本実施の形態のワー
クの水熱処理を行なう表面加工装置を示す説明図であ
る。まず表面加工装置１を説明すると、２は反応容器で
あって電気炉３内に設置され、その反応室４は媒体導入
管５と媒体排出管９によって外部と連通されている。前
記反応室４は媒体６を導入し、電熱線７によって５０〜
１０００℃に加熱可能となっている。８は反応室４の温
度管理用のセンサ、１０はワーク、１１は反応容器の蓋
体、１２は密封部の冷却体、１３はシールである。
【００１６】また、１４はステンレスボールからなる蓄
熱体であり、反応室４の底部に多数挿入されている。こ
の蓄熱体１４は積層することによりボール同士の間に媒
体６の対流を促進させる間隙を多数配置させるから、反
応室４内は予め加熱されていた蓄熱体１４によって加熱
され自己対流拡散して均一温度となっている媒体６によ
って満たされ高温（高圧）による反応を急速に開始する
ことになる。この蓄熱体１４の採用により、特に反応容
器２の熱応力による疲労を回避でき、装置の延命化にも
効果がある。このような装置において、前記反応室４は
ワーク１０を挿入後、蓋体１１で密栓して前記温度範囲
で反応室内部を０．１〜１００ＭＰａに保持することに
より、一般条件領域から超臨界領域まで適宜設定してワ
ーク１０の表面処理を行なうことができる。
熱体であり、反応室４の底部に多数挿入されている。こ
の蓄熱体１４は積層することによりボール同士の間に媒
体６の対流を促進させる間隙を多数配置させるから、反
応室４内は予め加熱されていた蓄熱体１４によって加熱
され自己対流拡散して均一温度となっている媒体６によ
って満たされ高温（高圧）による反応を急速に開始する
ことになる。この蓄熱体１４の採用により、特に反応容
器２の熱応力による疲労を回避でき、装置の延命化にも
効果がある。このような装置において、前記反応室４は
ワーク１０を挿入後、蓋体１１で密栓して前記温度範囲
で反応室内部を０．１〜１００ＭＰａに保持することに
より、一般条件領域から超臨界領域まで適宜設定してワ
ーク１０の表面処理を行なうことができる。
【００１７】上記条件に媒体６とワーク１０の材質の選
定によってワーク表面に多孔質層の形成、またはワーク
表面にエッチングを行なうことができる。 １．表面に多孔質層を形成する場合； ワーク素材：金属または無機材料あるいは純アルミニュ
ウムまたはアルミニュウム合金による素材、またはスパ
ッタリング、メッキなどで形成した金属膜を有する素
材、 媒体：純水、またはチタン、シリコン、アルミニュウ
ム、ストロンチウムなど各種金属塩水溶液、酸性または
アルカリ性溶液、有機溶媒との混合溶液、 ２．表面にエッチングを行なう場合； ワーク素材：各種金属、有機材料、無機材料、 媒体：水、酸性またはアルカリ性水溶液、有機溶剤と水
との混合溶液、各種金属塩水溶液、などがある。
定によってワーク表面に多孔質層の形成、またはワーク
表面にエッチングを行なうことができる。 １．表面に多孔質層を形成する場合； ワーク素材：金属または無機材料あるいは純アルミニュ
ウムまたはアルミニュウム合金による素材、またはスパ
ッタリング、メッキなどで形成した金属膜を有する素
材、 媒体：純水、またはチタン、シリコン、アルミニュウ
ム、ストロンチウムなど各種金属塩水溶液、酸性または
アルカリ性溶液、有機溶媒との混合溶液、 ２．表面にエッチングを行なう場合； ワーク素材：各種金属、有機材料、無機材料、 媒体：水、酸性またはアルカリ性水溶液、有機溶剤と水
との混合溶液、各種金属塩水溶液、などがある。
【００１８】（実施例１） ワーク素材：アルミニュウム合金板 媒体：純水 温度：２００℃ 圧力：８．５ＭＰａ 反応時間：３ｍｉｎ 以上の設定条件により、アルミニュウム板表面に繊維状
からブロック状のアルミナ多孔質層が形成された。図２
（イ）は処理前の原板表面写真（×３０，０００）、
（ロ）は処理後の表面写真（×３０，０００）より、い
ずれも縮小コピーしたものである。
からブロック状のアルミナ多孔質層が形成された。図２
（イ）は処理前の原板表面写真（×３０，０００）、
（ロ）は処理後の表面写真（×３０，０００）より、い
ずれも縮小コピーしたものである。
【００１９】（実施例２） ワーク素材：アルミニュウム合金板 媒体：希酢酸水溶液 温度：２００℃ 圧力：８．５ＭＰａ 反応時間：３ｍｉｎ 以上の設定条件により、アルミニュウム板表面に繊維状
からブロック状のアルミナ多孔質層が形成された。図３
（イ）は処理後の表面写真（×１０，０００）、（ロ）
は同表面写真（×３０，０００）より，いずれも縮小コ
ピーしたものである。
からブロック状のアルミナ多孔質層が形成された。図３
（イ）は処理後の表面写真（×１０，０００）、（ロ）
は同表面写真（×３０，０００）より，いずれも縮小コ
ピーしたものである。
【００２０】（実施例３） ワーク素材：アルミニュウム合金板 媒体：希硝酸水溶液 温度：２００℃ 圧力：８．５ＭＰａ 反応時間：３ｍｉｎ 以上の設定条件により、アルミニュウム板表面に繊維状
からブロック状のアルミナ多孔質層が形成された。図４
（イ）は処理後の表面写真（×１０，０００）、（ロ）
は同表面写真（×３０，０００）より、いずれも縮小コ
ピーしたものである。以上、実施例１から実施例３まで
の処理アルミニュウム合金板は、その表面の形態におい
て、触媒担体やイオン交換体としての使用が可能とな
る。ワーク素材は、反応処理前後に機械加工などによっ
て必要な形状に加工できるから、少量多品種のものでも
安価に設けることができる。
からブロック状のアルミナ多孔質層が形成された。図４
（イ）は処理後の表面写真（×１０，０００）、（ロ）
は同表面写真（×３０，０００）より、いずれも縮小コ
ピーしたものである。以上、実施例１から実施例３まで
の処理アルミニュウム合金板は、その表面の形態におい
て、触媒担体やイオン交換体としての使用が可能とな
る。ワーク素材は、反応処理前後に機械加工などによっ
て必要な形状に加工できるから、少量多品種のものでも
安価に設けることができる。
【００２１】（実施例４） ワーク素材：アルミニュウム合金板 媒体：リン酸ナトリュウム水溶液 温度：２００℃ 圧力：８．５ＭＰａ 反応時間：３ｍｉｎ 以上の設定条件により、アルミニュウム板表面の平滑化
が確認された。図５（イ）は処理後の表面写真（×１
０，０００）、（ロ）は同表面写真（×３０，０００）
より、いずれも縮小コピーしたものである。以上、実施
例４の処理方法はごく一般的な薬品を用いた水溶液だけ
でエッチング処理を行なうことができるから、廃液も安
全であり廃液処理を簡素化することができる。
が確認された。図５（イ）は処理後の表面写真（×１
０，０００）、（ロ）は同表面写真（×３０，０００）
より、いずれも縮小コピーしたものである。以上、実施
例４の処理方法はごく一般的な薬品を用いた水溶液だけ
でエッチング処理を行なうことができるから、廃液も安
全であり廃液処理を簡素化することができる。
【００２２】（実施例５）次に、シリカゲルに多孔質層
を形成する場合について説明する。１）充填率０．６５
での反応；シリカゲル（Ｓｉｌ−６０）１．０ｇ、水
３．２５ｇを、リアクター（１０ｃｍ×０．８ｃｍＩ．
Ｄ）（５．０ｍｌ）に封入し、温度３３０℃および３８
０℃に設定した溶融塩槽にそれぞれ３０分間浸し、反応
させた（Ｓｉｌ−Ｌｉｑｕｉｄ、Ｓｉｌ−ＳＦＣ１）。
水中冷却後、内容物を取り出し、水で洗浄した後、ＴＨ
Ｆで置換、乾燥させた。 ２）充填率０．５での反応；シリカゲル（Ｓｉｌ−６
０）１．０ｇ、水３．２５ｇを、バルブ付リアクター
（１０ｃｍ×０．８ｃｍＩ．Ｄ）（６．５ｍｌ）に封入
し、温度３３０℃および３８０℃に設定した溶融塩槽に
それぞれ３０分間浸し、反応させた。水中冷却し反応終
了後、内容物を取り出し、水で洗浄した後、ＴＨＦで置
換、乾燥させた。 ３）結果 図７，図８に温度３３０℃、充填率０．６５の液体状態
（Ｓｉｌ−Ｌｉｑｕｉｄ）および３８０℃、充填率０．
６５の超臨界で処理したシリカゲル（Ｓｉｌ−ＳＦＣ
１）の走査型電子顕微鏡写真を示した。出発原料Ｓｉｌ
−６０の表面（図６参照）と比較すると、Ｓｉｌ−Ｌｉ
ｑｕｉｄ、Ｓｉｌ−ＳＦＣ１ともＳｉｌ−６０よりも表
面のポアは大きくなった。さらにＳｉｌ−Ｌｉｑｕｉｄ
よりもＳｉｌ−ＳＦＣ１の方がよりポアが大きくなって
いるのが確認される。さらに図９に示すように、臨界点
により近い３８０℃、充填率０．５での処理を行なった
シリカゲルに、スポンジ状の表面が確認された。表面上
ではあるが、マクロポアの生成が確認されることから、
パーフュージョンクロマトグラフィー用充填剤への展開
が大いに期待できる。即ち、本方法によって表面のポア
は密度（圧力、温度）制御だけで、ミクロポアからマク
ロポアまで幅広い制御が可能となった。尚、本方法によ
ってポアを制御したシリカゲルをカラムに充填し、ＳＥ
Ｃ測定を行った結果を図１０に示す。 試料：ポリスチレン標準試料 カラム：５．０×０．４６ｃｍ 移動層：ＴＨＦ 流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ 温度：３０℃ 図により、Ｓｉｌ−ＳＦＣ１は、Ｓｉｌ−６０に比較し
て排除限界分子量Ｍlim が増大しているのが確認でき
る。元来、シリカゲルは調製の際のポア生成において微
妙な制御が困難であったが、本方法を採用することによ
り、このような微妙なＭlim の制御が可能となった。以
上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具
体的な構成はこの実施の形態に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあ
っても、本発明に含まれる。
を形成する場合について説明する。１）充填率０．６５
での反応；シリカゲル（Ｓｉｌ−６０）１．０ｇ、水
３．２５ｇを、リアクター（１０ｃｍ×０．８ｃｍＩ．
Ｄ）（５．０ｍｌ）に封入し、温度３３０℃および３８
０℃に設定した溶融塩槽にそれぞれ３０分間浸し、反応
させた（Ｓｉｌ−Ｌｉｑｕｉｄ、Ｓｉｌ−ＳＦＣ１）。
水中冷却後、内容物を取り出し、水で洗浄した後、ＴＨ
Ｆで置換、乾燥させた。 ２）充填率０．５での反応；シリカゲル（Ｓｉｌ−６
０）１．０ｇ、水３．２５ｇを、バルブ付リアクター
（１０ｃｍ×０．８ｃｍＩ．Ｄ）（６．５ｍｌ）に封入
し、温度３３０℃および３８０℃に設定した溶融塩槽に
それぞれ３０分間浸し、反応させた。水中冷却し反応終
了後、内容物を取り出し、水で洗浄した後、ＴＨＦで置
換、乾燥させた。 ３）結果 図７，図８に温度３３０℃、充填率０．６５の液体状態
（Ｓｉｌ−Ｌｉｑｕｉｄ）および３８０℃、充填率０．
６５の超臨界で処理したシリカゲル（Ｓｉｌ−ＳＦＣ
１）の走査型電子顕微鏡写真を示した。出発原料Ｓｉｌ
−６０の表面（図６参照）と比較すると、Ｓｉｌ−Ｌｉ
ｑｕｉｄ、Ｓｉｌ−ＳＦＣ１ともＳｉｌ−６０よりも表
面のポアは大きくなった。さらにＳｉｌ−Ｌｉｑｕｉｄ
よりもＳｉｌ−ＳＦＣ１の方がよりポアが大きくなって
いるのが確認される。さらに図９に示すように、臨界点
により近い３８０℃、充填率０．５での処理を行なった
シリカゲルに、スポンジ状の表面が確認された。表面上
ではあるが、マクロポアの生成が確認されることから、
パーフュージョンクロマトグラフィー用充填剤への展開
が大いに期待できる。即ち、本方法によって表面のポア
は密度（圧力、温度）制御だけで、ミクロポアからマク
ロポアまで幅広い制御が可能となった。尚、本方法によ
ってポアを制御したシリカゲルをカラムに充填し、ＳＥ
Ｃ測定を行った結果を図１０に示す。 試料：ポリスチレン標準試料 カラム：５．０×０．４６ｃｍ 移動層：ＴＨＦ 流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ 温度：３０℃ 図により、Ｓｉｌ−ＳＦＣ１は、Ｓｉｌ−６０に比較し
て排除限界分子量Ｍlim が増大しているのが確認でき
る。元来、シリカゲルは調製の際のポア生成において微
妙な制御が困難であったが、本方法を採用することによ
り、このような微妙なＭlim の制御が可能となった。以
上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具
体的な構成はこの実施の形態に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあ
っても、本発明に含まれる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の素材
の表面加工方法にあっては、前記方法を採用したため、
反応容器内温度を５０〜１０００℃の範囲内で調整し、
かつ反応容器内圧力を０．１〜１００ＭＰａの範囲内で
調整して金属または無機材料などの素材あるいは金属膜
または無機表面皮膜などを有する素材に水熱処理を施す
のみで、表面に繊維状からブロック状の多孔質層が得ら
れる。従って、触媒単体やイオン交換体としての応用が
考えられる良好な製品を簡単に全体形状も多彩に、簡単
な設備で安価に形成できるという効果が得られる。
の表面加工方法にあっては、前記方法を採用したため、
反応容器内温度を５０〜１０００℃の範囲内で調整し、
かつ反応容器内圧力を０．１〜１００ＭＰａの範囲内で
調整して金属または無機材料などの素材あるいは金属膜
または無機表面皮膜などを有する素材に水熱処理を施す
のみで、表面に繊維状からブロック状の多孔質層が得ら
れる。従って、触媒単体やイオン交換体としての応用が
考えられる良好な製品を簡単に全体形状も多彩に、簡単
な設備で安価に形成できるという効果が得られる。
【００２４】また、反応容器内温度を５０〜１０００℃
の範囲内で調整し、かつ反応容器内圧力を０．１〜１０
０ＭＰａの範囲内で調整して、金属、有機材料または無
機材料からなる素材に水熱処理を施すのみで、水、ある
いはごく一般的な薬品を用いた水溶液だけでエッチング
を行なうことができ、廃液処理が不要で環境を汚損する
ことがなく、安全で経済的であるという効果が得られ
る。
の範囲内で調整し、かつ反応容器内圧力を０．１〜１０
０ＭＰａの範囲内で調整して、金属、有機材料または無
機材料からなる素材に水熱処理を施すのみで、水、ある
いはごく一般的な薬品を用いた水溶液だけでエッチング
を行なうことができ、廃液処理が不要で環境を汚損する
ことがなく、安全で経済的であるという効果が得られ
る。
【００２５】また、本発明の素材の表面加工装置では、
反応容器内の蓄熱体は液状媒体に浸漬される蓄熱体が底
部に挿入され、該蓄熱体は前記挿入状態で媒体の対流を
促進させる間隙を多数配置させるから、反応容器内は蓄
熱体による加熱で自己対流拡散して均一温度となってい
る媒体によって満たされ高温（高圧）による反応を急速
に開始することができる。また、このため、均質で良好
な製品を得ることができる。更に、反応容器２の熱応力
による疲労を回避でき、装置の延命化が図れるなどの効
果が得られる。
反応容器内の蓄熱体は液状媒体に浸漬される蓄熱体が底
部に挿入され、該蓄熱体は前記挿入状態で媒体の対流を
促進させる間隙を多数配置させるから、反応容器内は蓄
熱体による加熱で自己対流拡散して均一温度となってい
る媒体によって満たされ高温（高圧）による反応を急速
に開始することができる。また、このため、均質で良好
な製品を得ることができる。更に、反応容器２の熱応力
による疲労を回避でき、装置の延命化が図れるなどの効
果が得られる。
【図１】本発明実施の形態におけるワークの水熱処理の
要領を示す説明図である。
要領を示す説明図である。
【図２】実施例１の反応後のアルミニュウム板表面を示
す顕微鏡写真である。
す顕微鏡写真である。
【図３】実施例２の反応後のアルミニュウム板表面を示
す顕微鏡写真である。
す顕微鏡写真である。
【図４】実施例３の反応後のアルミニュウム板表面を示
す顕微鏡写真である。
す顕微鏡写真である。
【図５】実施例４の反応後のアルミニュウム板表面を示
す顕微鏡写真である。
す顕微鏡写真である。
【図６】実施例５の出発原料シリカゲル（Ｓｉｌ−６
０）の走査型電子顕微鏡写真である。
０）の走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】実施例５の３３０℃、充填率０．６５の液体状
態（Ｓｉｌ−Ｌｉｑｕｉｄ）の走査型電子顕微鏡写真で
ある。
態（Ｓｉｌ−Ｌｉｑｕｉｄ）の走査型電子顕微鏡写真で
ある。
【図８】実施例５の３８０℃、充填率０．６５の超臨界
状態（Ｓｉｌ−ＳＦＣ１）の走査型電子顕微鏡写真であ
る。
状態（Ｓｉｌ−ＳＦＣ１）の走査型電子顕微鏡写真であ
る。
【図９】実施例５の３８０℃、充填率０．５の超臨界状
態でのシリカゲルの走査型電子顕微鏡写真である。
態でのシリカゲルの走査型電子顕微鏡写真である。
【図１０】実施例５のＳｉｌ−ＳＦＣ、Ｓｉｌ−６０の
ＳＥＣ校正曲線を示す図である。
ＳＥＣ校正曲線を示す図である。
１ 表面加工装置 ２ 反応容器 ３ 電気炉 ４ 反応室 ５ 媒体導入管 ６ 媒体 １０ ワーク（アルミニュウム板）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２３Ｆ 1/20 Ｃ２３Ｆ 1/20 (72)発明者 西田 久雄 山口県下松市大字西豊井1394番地鋼鈑工業 株式会社内 (72)発明者 永岡 昭二 熊本県熊本市月出７−１−６−502 (72)発明者 平山 忠一 熊本県熊本市下南部町373番地12号 Ｆターム(参考） 4G059 AA01 AC30 4K057 WA05 WB01 WB05 WB08 WE02 WE04 WE12 WE30 WG02 WG10 WM03 WM17
Claims (6)
- 【請求項１】 純水，金属塩水溶液，金属の有機溶媒と
の混合溶液，金属を含む酸性溶液，または金属を含むア
ルカリ性溶液などの一種からなる媒体に、金属または無
機材料による素材もしくはスパッタリングまたはメッキ
などで形成した金属膜または無機表面皮膜を有する素材
を反応容器内で浸漬し、反応容器内温度を５０〜１００
０℃、圧力を０．１〜１００ＭＰａに調整して水熱処理
することにより、前記素材の表面に繊維状ないしブロッ
ク状の多孔質層を形成することを特徴とする素材の表面
加工方法。 - 【請求項２】 前記金属塩水溶液，金属の有機溶媒との
混合溶液，金属を含む酸性溶液，または金属を含むアル
カリ性溶液などの金属が、チタン，シリコン，アルミニ
ュウム，またはストロンチュウムであることを特徴とす
る請求項１記載の素材の表面加工方法。 - 【請求項３】 水，金属塩水溶液，有機溶剤と水の混合
溶液，酸性溶液，またはアルカリ性溶液などの一種から
なる媒体に、金属，有機材料または無機材料からなる素
材を反応容器内で浸漬し、反応容器内温度を５０〜１０
００℃、圧力を０．１〜１００ＭＰａに調整して水熱処
理することにより、前記素材の表面にエッチングを行な
うことを特徴とする素材の表面加工方法。 - 【請求項４】 前記金属がアルミニュウムまたはチタン
であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうち
いずれかの項に記載の素材の表面加工方法。 - 【請求項５】 前記無機材料がガラスまたは水晶または
セラミックスであることを特徴とする請求項１ないし請
求項４のうちいずれかの項に記載の素材の表面加工方
法。 - 【請求項６】 前記請求項１ないし請求項５のうちいず
れかの項に記載の素材の表面加工方法に使用する表面加
工装置であって、加熱炉内に反応容器を備え、該反応容
器には液状媒体の導入路と排出路とが連通され、かつ反
応容器内には前記媒体に浸漬される蓄熱体が底部に挿入
され、該蓄熱体は前記挿入状態で媒体の対流を促進させ
る間隙を多数配置させることを特徴とする素材の表面加
工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000020828A JP2001214287A (ja) | 2000-01-28 | 2000-01-28 | 素材の表面加工方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000020828A JP2001214287A (ja) | 2000-01-28 | 2000-01-28 | 素材の表面加工方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001214287A true JP2001214287A (ja) | 2001-08-07 |
Family
ID=18547328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000020828A Pending JP2001214287A (ja) | 2000-01-28 | 2000-01-28 | 素材の表面加工方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001214287A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017057500A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 内部流路処理のための超臨界水による方法 |
-
2000
- 2000-01-28 JP JP2000020828A patent/JP2001214287A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017057500A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 内部流路処理のための超臨界水による方法 |
| US10221488B2 (en) | 2015-09-18 | 2019-03-05 | General Electric Company | Supercritical water method for treating internal passages |
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