JP2010221141A - 分散性の向上したセラミックス粉末の製造方法、及びセラミックス粉末の分散液の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分散性が良好で成形体の高密度化が可能な、セラミックス粉末の分散液を提供する。
【解決手段】ラジカル種を生成可能な液体状の媒質Ｓ中に、原料セラミックス粉末、及び当該原料セラミックス粉末を所定の分散媒に分散させるための分散剤を投入し、前記原料セラミックス粉末及び前記分散剤が投入された前記媒質を流動させつつ当該媒質中にて前記ラジカル種を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、分散性の向上したセラミックス粉末、及びセラミックス粉末の分散液の製造方法の製造方法に関する。

セラミックス成形体は、多くの場合、以下の工程によって製造される：セラミックス粉末を所定の媒質中に分散させ、得られた分散液を適宜の形状に成型し、この成型体を焼成する。

ところで、この種のセラミックス成形体を均一かつ高密度で形成するためには、分散液におけるセラミックス粉末の分散性を向上する（すなわち分散状態を均一化する）必要がある。分散性を向上するために、一般的には、媒質中に分散剤が添加される。

分散性をより向上するために、セラミックス粒子表面に対する分散剤の吸着量を多くすることが試みられることがある。このとき、一般的には、例えば、低分子量の分散剤が比較的多量に添加されたり、いわゆる高分子分散剤が添加されたりする。しかしながら、この方法では、余剰の分散剤（すなわちセラミックス粒子表面に吸着していないフリーの分散剤）が比較的多量に生じ、これにより成型体の密度が低下してしまう懸念がある。

上記式において、Ｍは材料粒子表面の分散剤の吸着サイト、Ｄは分散剤、Ｍ−Ｄは吸着サイトに分散剤が吸着したもの、Ｋは平衡定数を示す。上記式の通り、吸着サイトに分散剤が吸着したものＭ−Ｄと、吸着していないフリーの分散剤Ｄとは、平衡関係にある。吸着量を多くするためには分散剤を多く添加する必要がある一方、分散剤を多く添加すると、上述の平衡関係のため、同時にフリーの分散剤が増加してしまう。

本発明は、上述した課題に対処するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、分散性が良好で成形体の高密度化が可能な、セラミックス粉末及びその分散液を提供することにある。

本発明の特徴は、以下の方法で、分散性の向上したセラミックス粉末を製造することにある：（１）ラジカル種を生成可能な液体状の媒質中に、原料セラミックス粉末、及び当該原料セラミックス粉末を所定の分散媒に分散させるための分散剤を投入し、（２）前記原料セラミックス粉末及び前記分散剤が投入された前記媒質を流動させた状態で、当該媒質を加熱しつつ当該媒質中にて前記ラジカル種を生成する。

また、本発明の特徴は、上述の（１）及び（２）の工程によって得られた粉末（改質後セラミックス粉末）を前記分散媒に分散させることで、分散性の良好なセラミックス粉末の分散液を製造することにある。

上述の加熱及びラジカル種の生成は、例えば、前記媒質中に浸漬された一対の電極間に（交流あるいはパルス状の）電圧を印加して当該媒質中にてプラズマ（液中プラズマ）を発生させることで同時に行われ得る。なお、上述の加熱は、前記ラジカル種の生成とは別個に（例えば超音波加熱等を用いて）行われ得る。また、上述の加熱は、局所的なもの（例えば上述の液中プラズマ発生による熱発生）であっても、全体的なものであってもよい。

前記媒質として水溶液が用いられる場合、前記ラジカル種は、典型的には、ＯＨ・又はＨ・となる。また、前記分散剤としては、カルボキシル基を有するものが用いられ得る。

なお、分散性の向上したセラミックス粉末を製造する（処理後の前記媒質中から前記改質後セラミックス粉末を回収する）際には、最後に乾燥工程が行われる（この乾燥工程に先だって、通常は、洗浄工程等が行われるが、必須ではない。）。かかる乾燥工程においては、熱風乾燥、噴霧乾燥、凍結乾燥、等の任意の乾燥プロセスが用いられ得る。そして、かかる乾燥工程を経て得られた前記改質後セラミックス粉末を前記分散媒に分散させることで、分散性の良好なセラミックス粉末が得られる。

本発明の方法においては、前記原料セラミックス粉末及び前記分散剤が投入された前記媒質を流動させた（撹拌した）状態で、当該媒質が加熱されつつ、当該媒質中にて前記ラジカル種が生成する。具体的には、例えば、前記媒質中に浸漬された一対の前記電極間に電圧を印加して当該媒質中にてプラズマ（液中プラズマ）を発生させると、プラズマ発生領域にて、当該媒質が高温・高圧状態（超臨界状態）になるとともに、前記ラジカル種が生成する。

この熱及びラジカル種の作用で、前記原料セラミックス粉末の各粒子における表面に、前記分散剤が、強固（不可逆的）に付着する。この場合、前記表面と前記分散剤との間でラジカル反応が生じ、脱水結合あるいはこれに準ずる化学結合様の付着が起こるものと考えられる。

本発明の方法によれば、前記分散剤の投入量を多量にすることなく（すなわち従来よりも少量の投入量で）当該分散剤の前記表面への付着量を効果的に増加させることができる。あるいは、本発明の方法によれば、余剰の前記分散剤やカップリング剤等の不純物の残留を効果的に抑制することができる。

本発明によって得られた粉末（前記改質後セラミックス粉末）を洗浄しても、不純物の残留は効果的に抑制される。分散剤が各粒子における表面に強固（不可逆的）に付着する（上述の式でＫが非常に大きくなる）ことで、洗浄による分散剤の脱離がほとんど生じないからである。さらに、洗浄を前提とした工程にすることで、吸着サイト全てを安定的に改質すること（分散剤が結合した形にすること）が可能になる。

本発明の方法によって得られた粉末（前記改質後セラミックス粉末）を、前記分散媒に分散させて、スラリーを調製した場合、きわめて良好な分散性を示す。また、かかるスラリーは、上述の通り、余剰の前記分散剤やカップリング剤等の不純物の残留が極めて抑制されたものとなる。したがって、本発明によれば、分散性が良好で成型体の高密度化が可能な、セラミックス粉末及びその分散液を提供することが可能となる。

また、本発明によれば、前記改質後セラミックス粉末の各粒子における表面における前記分散剤の強固（不可逆的）な付着が、当該粒子のほぼ全面に均一に行われる。さらに、結晶状態や粒度分布を不用意に変化させることが効果的に抑制され得る。

液中プラズマによって前記ラジカル種を生成する場合、このプラズマの近傍では衝撃波が作用する。よって、かかる衝撃波によって弱い凝集体を解砕しながら改質を行うことができる。この場合、粉末濃度が高い条件（例えば０．１vol％以上）であっても、粒子のほぼ全面を均一に改質することが可能である。

なお、本発明の方法は、バッチ処理のみならず、流通式のシステムを用いた連続的な処理として行うことが可能である。また、本発明の方法は、酸化物セラミックス粉末の分散性を向上する際に、好適に用いられ得る。特に、粒子径が小さい場合であっても、前記分散剤の付着量を増加させることで、凝集の発生を効果的に抑制することが可能になる。

本発明の製造方法を実施するための装置の一例の要部構成を示す概略図である。 実施例及び比較例の熱重量分析結果を示すグラフである。 実施例及び比較例のＦＴ−ＩＲスペクトルである。 本発明の製造方法を実施するための装置の他の一例の要部構成を示す概略図である。 本発明の製造方法を実施するための装置のさらに他の一例の要部構成を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態及び代表的な実施例について、適宜図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件（記述要件・実施可能要件）を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。

よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。本実施形態に対して施され得る各種の変更（modification）は、当該実施形態の説明中に挿入されると、一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。

＜実施形態の製造方法を実施するための装置構成の概要＞
図１は、本発明の製造方法を実施するための装置の一例の要部構成を示す概略図である。この製造装置１は、貯留槽２と、攪拌機３と、液中プラズマ発生装置４と、を備えている。

貯留槽２内には、導電率が調整された水溶液である媒質Ｓが貯留されている。攪拌機３は、貯留槽２内にて媒質Ｓを流動させる（撹拌する）ようになっている。

液中プラズマ発生装置４は、一対の電極４ａを備えている。一対の電極４ａは、貯留槽２に貯留された媒質Ｓ中に浸漬されるように、貯留槽２内に設けられている。また、一対の電極４ａ間に電圧を印加して媒質Ｓ中にてプラズマ（液中プラズマ）を発生させることでラジカル種が生成するように、一対の電極４ａが配置されている。

具体的には、電極４ａは、先端を露出するように、電極ホルダ４ｂに固定されている。一対の電極ホルダ４ｂは、一対の電極４ａが所定のギャップを隔てて対向するように、図示しない支持手段によって支持されている。また、一対の電極４ａは、電源４ｃと電気的に接続されている。

＜実施形態の分散性の向上したセラミックス粉末の製造方法の概要＞
本実施形態の、分散性の向上したセラミックス粉末の製造方法は、以下の工程を含む。
（１）ラジカル種としてのＯＨ・又はＨ・を生成可能な水溶液である媒質Ｓ中に、原料セラミックス粉末及び分散剤を投入する。
（２）原料セラミックス粉末及び分散剤が投入された媒質Ｓを攪拌機３によって流動させつつ（撹拌しつつ）、一対の電極４ａ間に電圧を印加して媒質Ｓ中にてプラズマ（液中プラズマ）を発生させる。すると、プラズマ発生領域にて、当該媒質が高温・高圧状態（超臨界状態）になる。これにより、当該媒質Ｓが加熱されるとともに、当該媒質Ｓ中にてＯＨ・又はＨ・が生成する。

媒質Ｓ中で生成したＯＨ・又はＨ・と熱との作用で、原料セラミックス粉末の各粒子における表面に、分散剤が、強固（不可逆的）に付着する。この場合、当該表面と分散剤との間でラジカル反応が生じ、脱水結合あるいはこれに準ずる化学結合様の付着が起こるものと考えられる。

本実施形態の方法によれば、分散剤の投入量を多量にすることなく（すなわち従来よりも少量の投入量で）当該分散剤の付着量を効果的に増加させることができる。あるいは、余剰の分散剤やカップリング剤等の不純物の残留を効果的に抑制することができる。

以下、本発明の製造方法の一実施例の具体的な工程内容及び評価結果について、比較例と対照しつつ説明する。

＜実施例＞
（Ａ）イオン交換水にＫＣｌを添加することで、導電率を１ｍＳ／ｃｍに調整したＫＣｌ水溶液である媒質を調製した。
（Ｂ）媒質１００ｍｌに、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ_0.52Ｔｉ_0.48）Ｏ₃）粉末５ｇを添加し、３００Ｗ超音波ホモジナイザー（株式会社日本精機製作所社製：品番UＳ−３００Ｔ）で２分間、分散処理を行った。
（Ｃ）上述の分散液に、分散剤としてのヘキサン酸を５ｇ添加した。
（Ｄ）分散剤添加後の分散液を、貯留槽２としての２００ｍｌビーカーに投入し、マグネティックスターラーで撹拌しながら、液中プラズマを発生させた（５分間）。
（Ｅ）上記処理後の分散液を吸引濾過して固形分を採取するとともに、この固形分を酢酸ブチルによる洗浄及び吸引濾過を数回繰り返した後、１００℃で乾燥することで、表面改質後のセラミック粉末を得た。

上記工程（Ｄ）における液中プラズマ発生条件は、以下の通りである：電極４ａは直径１ｍｍ（先端は円筒状）のタングステン電極、電極間ギャップは１ｍｍ、電圧は０Ｖ／２ｋＶのパルス状電圧（２０ｋＨｚ、パルス幅１．７μsec、電源出力２００Ｗ）。

なお、上記ＰＺＴ粉末は、下記のようして合成したものである：粉末状のＰｂＯ、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂を、上記組成になるように秤量し、これらを、ポリエチレン製ポット内にて、直径２ｍｍのＺｒＯ₂ビーズを用いて湿式混合し、乾燥及び熱処理した。このようにして合成された粉末を走査電子顕微鏡にて観察した結果、当該粉末の粒子径は１００ｎｍ程度、等電点はｐＨ＝６．０程度であった。等電点は、ｐＨ＝２，４，６，８，１０の５点の水中での粉末のゼータ電位を測定して求めたものである。

＜比較例１＞
（Ｂ’）イオン交換水からなる媒質１００ｍｌに、ＰＺＴ粉末５ｇを添加し、３００Ｗ超音波ホモジナイザー（同上）で２分間、分散処理を行った。
（Ｃ）上述の分散液に、分散剤としてのヘキサン酸を５ｇ添加した。
（Ｄ’）分散剤添加後の分散液を、３００Ｗ超音波ホモジナイザー（同上）で２分間、分散処理を行った。
（Ｅ）上記処理後の分散液を吸引濾過して固形分を採取するとともに、この固形分を酢酸ブチルによる洗浄及び吸引濾過を数回繰り返した後、１００℃で乾燥することで、表面改質後のセラミック粉末を得た。

＜比較例２＞
（Ｂ’）イオン交換水からなる媒質１００ｍｌに、ＰＺＴ粉末５ｇを添加し、３００Ｗ超音波ホモジナイザー（同上）で２分間、分散処理を行った。
（Ｃ・Ｄ”）オートクレーブ（オーエムラボテック株式会社製：品番ＭＭＪ−５００）付属のハステロイ（登録商標）製の５００ｍｌ容器に、上述の分散液、及び分散剤としてのヘキサン酸を５ｇ添加し、オートクレーブにセットした後、オートクレーブ付属の攪拌機によって撹拌しながら、４００℃、２５ＭＰａにて、５分間水熱処理した。
（Ｅ）上記処理及び冷却後の分散液を吸引濾過して固形分を採取するとともに、この固形分を酢酸ブチルによる洗浄及び吸引濾過を数回繰り返した後、１００℃で乾燥することで、表面改質後のセラミック粉末を得た。

＜評価結果１：熱重量分析＞
上述の実施例及び比較例によって得られた粉末を熱重量分析装置（株式会社リガク社製：品番ＴＧＡ５０）によって分析した結果を、図２及び表１に示す。なお、この分析は、以下の条件で行ったものである：空気流通下、室温〜５００℃（昇温速度１０℃／ｍｉｎ）。

表１の結果は、上記工程（Ｅ）によっても脱離しない程度に、セラミックス粒子表面に強固に付着した分散剤の量に相当する。この結果から明らかなように、実施例における液中プラズマ処理によるセラミックス粒子表面への分散剤の付着量は、比較例１や２よりも、非常に多くなった。

なお、熱重量分析中の挙動は、図２に示されているように、比較例１が最も低温で分解し、比較例２が最も高温で分解し、実施例はその中間となった。この結果と、後述するＦＴ−ＩＲ分析結果とを総合考慮すると、セラミックス粒子表面に対する分散剤の付着態様は、実施例と比較例１と比較例２とでそれぞれ異なるものと考えられる。

＜評価結果２：ＦＴ−ＩＲ分析＞
上述の実施例及び比較例によって得られた粉末、並びに処理前の原料セラミックス粉末をＫＢｒ粉末で希釈混和して錠剤化することで調製した試料を、ＦＴ−ＩＲ分析装置（株式会社パーキンエルマー社製：製品名ｓｐｅｃｔｒｕｍ２０００）によって拡散反射法で分析した結果を、図３に示す。

図３に示されているように、処理前の原料セラミックス粉末で見られた孤立水酸基に対応するピーク（３６８０ｃｍ^-1）が、実施例及び各比較例にて消失している。その反面、実施例及び各比較例においては、ＣＯＯ伸縮振動に起因する１５４０及び１４２０ｃｍ^-1のピークが現れている。よって、実施例及び各比較例の処理（Ｄ、Ｄ’、及びＤ”）で、上述の孤立水酸基に対して、カルボキシル基を有する分散剤がイオンあるいは脱水結合的に付着（結合）していることが考えられる。

ＯＨ伸縮振動に起因する３０００〜３７００ｃｍ^-1のピーク、並びに、ＣＯＯ伸縮振動に起因する１５４０及び１４２０ｃｍ^-1のピークの形状が、実施例と比較例１と比較例２とでそれぞれ異なる。また、上述のように、熱重量分析中の分解挙動も、実施例と比較例１と比較例２とでそれぞれ異なる。よって、上述の通り、セラミックス粒子表面に対する分散剤の付着態様は、実施例と比較例１と比較例２とでそれぞれ異なるものと考えられる。

実施例においては、各比較例とは異なり、Ｃ＝Ｏ伸縮振動に起因する１７１０ｃｍ^-1のピークが強く現れた。但し、ＣＨ伸縮振動に起因する２９００〜３０００ｃｍ^-1のピークは強くはなっていない。よって、実施例における粒子とヘキサン酸との付着は、物理吸着ではなく、上述のような、化学結合的な付着（本実施例では、エステルに近い形での付着）であると考えられる。

さらに、かかるＦＴ−ＩＲ分析結果は、吸着量の多さが実施例、比較例１、比較例２、の順となった上述の熱重量分析の結果と対応する。

すなわち、上述の通り、比較例２においては、処理前の原料セラミックス粉末と比較すると、孤立水酸基に対応するピークが減少している。また、比較例１においては、比較例２に加えて、３２００ｃｍ^-1付近のブロードな水酸基ピークが減少している。さらに、実施例においては、比較例１に加えて、３４００ｃｍ^-1付近の水酸基ピークが減少している。そして、このような水酸基ピークの減少態様が、吸着量（上述の熱重量分析の結果）と対応するものと考えられる。

＜評価結果３：分散性＞
上述の実施例によって得られた粉末を、トルエン中に添加して、３００Ｗ超音波ホモジナイザー（同上）で２分間、分散処理を行ったところ、良好で安定な分散性のスラリーが得られた。

ここで、実施例、比較例１、及び比較例２によって得られた粉末を、水／トルエンの２相分離溶液中に混合して、分散性を確認したところ、実施例、比較例１、及び比較例２のいずれも、得られた粉末はトルエン相側に分散した。これは、実施例、比較例１、及び比較例２によって得られた粉末のいずれにおいても、表面修飾剤としてのヘキサン酸が粒子表面に付着していることを意味する。

但し、上記評価した水／トルエンの２相分離溶液を１日静置した後、再度振り混ぜて混合すると、比較例２においては粉末が水相に移った。一方、実施例及び比較例１においては、粉末は粉末が水相に移らなかった。これは、実施例及び比較例１においてはヘキサン酸が強固に付着しているのに対して、比較例２においては弱く付着しているためにヘキサン酸が脱離し粉末が水相に移ったことを意味する。なお、静置後、比較例２の粉末のみ、トルエン相の中で沈降していた。

この分散性の評価結果と上述のＦＴ−ＩＲ分析結果とを総合考慮すると、比較例２よりも比較例１、比較例１よりも実施例の方が、孤立水酸基以外の水酸基との反応による不可逆的な強吸着がより多く生じている、ということができる。

ところで、プラズマ発生部への粉末の接近距離は、ラジカル反応や熱エネルギー、衝撃波を有効に利用する上で、重要なパラメーターである。そこで、攪拌条件を変えることにより、接近距離と反応状態の関係について評価した。

攪拌を２０ｒｐｍで実施すると、プラズマ発生部から４０ｍｍ離れた容器底部を粉末が回転するだけの状態となる。その状態では、まったく処理が進まず、比較例２と同等の結果となった。攪拌速度を次第に大きくし、４０ｒｐｍ程度で分散性の改善が見られた。その時の粉末と電極の距離は、２０ｍｍ程度まで接近していた。

また、攪拌速度を１０００ｒｐｍまで大きくすると、その渦により、プラズマ近傍、具体的には１ｍｍ未満まで粉末が供給された。但し、その場合、粉末は黒く変色した。この理由は、過大な熱エネルギーの供給が原因で、粉末に熱分解や炭化が生じたことであると思われる。

以上から、好ましい条件は、プラズマ発生部への粉末の接近距離が、１ｍｍ以上、２０ｍｍ以下である。なお、本結果から、実施例では、攪拌は２００ｒｐｍで実施した。

＜変形例の例示列挙＞
なお、上述の実施形態や実施例は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の代表的な具体化の一例を単に示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の実施形態や実施例に何ら限定されるものではない。したがって、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、上述の実施形態や実施例に対して種々の変形が施され得ることは、当然である。

以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたもの限定されるものではない。また、複数の変形例の全部又は一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、互いに複合的に適用され得る。

本発明（特に、本発明の課題を解決するための手段を構成する各構成要素における、作用的・機能的に表現されているもの）は、上述の実施形態や、下記変形例の記載に基づいて限定解釈されてはならない。このような限定解釈は、（先願主義の下で出願を急ぐ）出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。

本発明は、上述の実施形態で示された具体的な装置構成に限定されない。

例えば、電極４ａの材質や形状、ギャップ幅、媒質Ｓの種類や導電率、等についても、プラズマが発生する条件であれば特段の限定はない。

液中プラズマが発生することで媒質Ｓが加熱され、この熱によってラジカルの付加反応が促進される。このとき、貯留槽２を外部から冷却する等の方法で、媒質Ｓの温度を沸点以下に抑制しつつほぼ一定となるように制御することが好ましい。これにより、ラジカルの付加反応の促進のためのプラズマの熱エネルギーを一定に保つことができる（熱エネルギーが少ないと反応が進みにくく、多いと気泡が発生するためにラジカルを有効に利用できない）。

導電率を調整する材料については、水に溶解するものであれば、特に限定はなく、例えば、水溶性の塩（カチオンとしてＨ、Ｋ、Ｎａ、ＮＨ_４、アニオンとしてＣｌ、ＮＯ_３，ＳＯ_４、ＯＨ）などを用いることができる。特に、粉末の表面電荷が小さくなるようにｐＨを調整することで、反応性を向上させることができる。表面電荷がラジカル種の接近を阻害するためである。具体的には、ｐＨは等電点の±３以内が好ましい。

攪拌条件について：粉末は、ラジカル発生場所の近傍に供給する必要がある。ラジカル、熱、衝撃波の３種類のエネルギーを効率良く伝えるため、ラジカル発生部から１ｍｍ以上、２０ｍｍ以内に粉末を供給することが好ましい。１ｍｍ未満の場合は熱エネルギーが強すぎるため、修飾剤が熱分解してしまう。２０ｍｍより大きい場合は、反応が生じない。

粉末種類について：粉末は、表面に水酸基を持つ粉末であれば、材料種類は限定されないが、水酸基が多いほど好ましい。反応量も増加し、結果として分散が向上するためである。具体的には、ZrO₂、TiO₂、Al₂O₃、CeO₂、SiO₂、Fe₂O₃、Nb₂O₅、Y₂O₃、NiOに代表される酸化物セラミックスや、BaTiO₃、Pb(Zr_xTi_1-x)O₃、LiCoO₂に代表される複合酸化物が挙げられる。また、粒子径については、液中で分散できる大きさ以下であればよい。

印加電圧としては、高周波、マイクロ波、等の任意のものが利用可能である。また、正電位側のみならず負電位側にもピークを持つ波形も利用可能である。ただし、出力が大きすぎると、有機成分が分解する傾向にあり、小さいとプラズマが発生しない傾向にあるため、１０W〜５００Wの範囲が好ましい。

図４は、本発明の製造方法を実施するための装置の他の一例の要部構成を示す概略図である。図４に示されているように、製造装置１は、さらに、媒質循環機５を備えていてもよい。この媒質循環機５は、媒質循環路５ａと、流動ポンプ５ｂと、湿式解砕機５ｃと、を備えている。

媒質循環路５ａにおける入口５ａ１は、貯留槽２の底部にて開口するように設けられている。また、媒質循環路５ａにおける出口５ａ２は、貯留槽２の上部にて開口するように設けられている。すなわち、媒質循環路５ａは、貯留槽２の底部から媒質Ｓを導出するとともに、導出された当該媒質Ｓを貯留槽２の上部に還流させるように設けられている。

流動ポンプ５ｂは、媒質循環路５ａにおける入口５ａ１から出口５ａ２に向けて媒質Ｓを送出するように、媒質循環路５ａに介装されている。湿式解砕／粉砕機５ｃは、媒質循環路５ａに介装されていて、媒質Ｓ中のセラミックス粉末凝集体を解砕／粉砕するようになっている。

かかる構成の製造装置１においては、流動ポンプ５ｂの動作によって、貯留槽２内にて媒質Ｓが流動する（よって、図４に示されている構成においては、攪拌機３は省略され得る。）。このとき、湿式解砕／粉砕機５ｃにて、媒質Ｓ中のセラミックス粉末凝集体が解砕／粉砕される。

本変形例の、流通式の装置構成によれば、解砕と分散剤の強固な付着とを同時かつ連続的に行うことが可能となる。

図５は、本発明の製造方法を実施するための装置のさらに他の一例の要部構成を示す概略図である。図５に示されているように、液中プラズマ発生装置４は、媒質循環路５ａに介装されていてもよい。すなわち、かかる変形例においては、液中プラズマ発生槽４ｄが、媒質循環路５ａに介装されている。この液中プラズマ発生槽４ｄには、電極４ａを保持した一対の電極ホルダ４ｂが装着されている。

本変形例の構成においても、上述の変形例（図４参照）と同様に、解砕と改質とを同時かつ連続的に処理することが可能となる。さらに、本変形例の構成によれば、媒質循環機５の動作によって媒質循環路５ａを通過する媒質Ｓ中のほとんどの粒子に対して、改質処理を均一かつ良好に施すことが可能になる。

本発明で用いられる原料セラミックス粉末は、媒質に投入される際に、粉末状でもスラリー状でも構わない。後者の場合、セラミックス粉末が分散した状態で媒質に投入されるため、改質がより均一に行われる。この場合の分散方法としては、ビーズを用いた湿式粉砕、ジェットミルや超音波を用いたホモジナイザー、等の、一般的な湿式法を用いることができる。このスラリーを得るための分散媒は、改質時の媒質と同一であっても異なっていてもよく、使用する粉末と相性の良いものを適宜用いることができる。

また、改質後の分散液は、そのままでもよいし、乾燥により粉末化されてもよいし、濃縮等によりペースト化されてもよい。

その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の範囲内に含まれることは当然である。また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。さらに、本明細書にて引用した先行出願や公報の開示内容（明細書及び図面を含む）は、本明細書の一部を構成するものとして援用され得る。

１…製造装置 ２…貯留槽 ３…攪拌機
４…液中プラズマ発生装置
４ａ…電極 ４ｂ…電極ホルダ ４ｃ…電源
４ｄ…液中プラズマ発生槽
５…媒質循環機
５ａ…媒質循環路 ５ａ１…入口 ５ａ２…出口
５ｂ…流動ポンプ ５ｃ…湿式解砕機
Ｓ…媒質

特開２００１−３０２２７号公報 特開２００１−１０６５７８号公報 特開２００１−１３０９６８号公報 特開２００８−１３８１０号公報 特許第３９２５９３２号公報

Claims (12)

1. 分散性の向上したセラミックス粉末の製造方法であって、
   ラジカル種を生成可能な液体状の媒質中に、原料セラミックス粉末、及び当該原料セラミックス粉末を所定の分散媒に分散させるための分散剤を投入し、
   前記原料セラミックス粉末及び前記分散剤が投入された前記媒質を流動させた状態で、当該媒質を加熱しつつ当該媒質中にて前記ラジカル種を生成する
   ことを特徴とする、分散性の向上したセラミックス粉末の製造方法。
2. 請求項１に記載の、分散性の向上したセラミックス粉末の製造方法であって、
   前記原料セラミックス粉末をあらかじめスラリー状にしてから前記媒質中に投入することを特徴とする、
   分散性の向上したセラミックス粉末の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の、分散性の向上したセラミックス粉末の製造方法であって、
   前記媒質中に浸漬された一対の電極間に電圧を印加して当該媒質中にてプラズマを発生させることで、当該媒質を加熱しつつ当該媒質中にて前記ラジカル種を生成させ、
   前記原料セラミックス粉末をプラズマ発生部から１ｍｍ以上、２０ｍｍ以内に供給することを特徴とする、分散性の向上したセラミックス粉末の製造方法。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載の、分散性の向上したセラミックス粉末の製造方法であって、
   前記媒質は水溶液であることを特徴とする、分散性の向上したセラミックス粉末の製造方法。
5. 請求項４に記載の、分散性の向上したセラミックス粉末の製造方法であって、
   前記ラジカル種はＯＨ・及び／又はＨ・であることを特徴とする、分散性の向上したセラミックス粉末の製造方法。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１項に記載の、分散性の向上したセラミックス粉末の製造方法であって、
   前記分散剤がカルボキシル基を有することを特徴とする、分散性の向上したセラミックス粉末の製造方法。
7. セラミックス粉末の分散液の製造方法であって、
   ラジカル種を生成可能な液体状の媒質中に、原料セラミックス粉末、及び当該原料セラミックス粉末を所定の分散媒に分散させるための分散剤を投入し、
   前記原料セラミックス粉末及び前記分散剤が投入された前記媒質を流動させた状態で、当該媒質を加熱しつつ当該媒質中にて前記ラジカル種を生成することで、前記原料セラミックス粉末の表面を前記分散剤によって改質した改質後セラミックス粉末を得て、
   得られた前記改質後セラミックス粉末を前記分散媒中に分散させることを特徴とする、
   セラミックス粉末の分散液の製造方法。
8. 請求項７に記載の、セラミックス粉末の分散液の製造方法であって、
   前記原料セラミックス粉末をあらかじめスラリー状にしてから前記媒質中に投入することを特徴とする、
   セラミックス粉末の分散液の製造方法。
9. 請求項７又は請求項８に記載の、セラミックス粉末の分散液の製造方法であって、
   前記媒質中に浸漬された一対の電極間に電圧を印加して当該媒質中にてプラズマを発生させることで、当該媒質を加熱しつつ当該媒質中にて前記ラジカル種を生成させ、
   前記原料セラミックス粉末をプラズマ発生部から１ｍｍ以上、２０ｍｍ以内に供給することを特徴とする、セラミックス粉末の分散液の製造方法。
10. 請求項７ないし請求項９のうちのいずれか１項に記載の、セラミックス粉末の分散液の製造方法であって、
    前記媒質は水溶液であることを特徴とする、セラミックス粉末の分散液の製造方法。
11. 請求項１０に記載の、セラミックス粉末の分散液の製造方法であって、
    前記ラジカル種はＯＨ・及び／又はＨ・であることを特徴とする、セラミックス粉末の分散液の製造方法。
12. 請求項７ないし請求項１１のうちのいずれか１項に記載の、セラミックス粉末の分散液の製造方法であって、
    前記分散剤がカルボキシル基を有することを特徴とする、セラミックス粉末の分散液の製造方法。

Images