JP2010229480A

JP2010229480A - 銀微粒子とその製造方法

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Publication number: JP2010229480A
Application number: JP2009077754A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Uno; 貴博宇野; Akihiro Higami; 晃裕樋上; Yosuke Kawamura; 洋輔川村
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2010-10-14

Abstract

【課題】銀微粒子スラリーを乾燥して解砕し、銀微粒子を回収する際に、解砕し易い銀微粒子とその製造方法を提供する。
【解決手段】平均粒径がサブミクロンの銀微粒子のスラリーに、カルボキシル基またはアミノ基を有する炭素数２個以上の非粘性直鎖有機化合物を投入し、撹拌した後に凍結し、乾燥して解砕することを特徴とする銀微粒子の製造方法、および該方法によって製造された９０μm目開きの篩に対する通過率が９０％以上である銀微粒子凝集体、および該凝集体を解砕して得られる銀微粒子。
【選択図】図１

Description

本発明は解砕し易い銀微粒子とその製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、例えば、平均粒子径がサブミクロンの銀微粒子スラリーを乾燥して解砕し、銀微粒子を回収する際に、解砕し易い銀微粒子とその製造方法に関する。

一般に、湿式法による銀微粒子の製造方法では、析出した銀微粒子が分散したスラリーが得られる。湿式法による銀微粒子の製造方法としては、例えば、硝酸銀溶液にアンモニア水を加えて銀アンミン錯体水溶液を調製し、これにヒドロキノンなどの有機還元剤を添加し、銀微粒子を還元析出させ、銀微粒子が分散したスラリーを得ることができる。この銀微粒子スラリーを脱水乾燥して銀微粒子を回収する。例えば、特表平７−５００３７９号公報（特許文献１）には、シリカゾルの希薄な水性分散液を８０〜１００℃に加熱し、攪拌しながら銀塩溶液と蟻酸塩溶液を添加して銀微粒子の沈澱を生成させ、静置後、上澄み液を除去して回収した銀微粒子沈澱を界面活性剤を添加した水中に懸濁させて洗浄し、洗浄を繰り返した後に脱水し乾燥して銀微粒子を回収する方法が記載されている。

従来の銀微粒子の製造方法は、銀微粒子スラリーを脱水乾燥する工程において、通常、銀微粒子スラリーを濾過して脱水した後に自然乾燥、熱風乾燥、または真空乾燥などの乾燥工程を経て、乾燥物を解砕して銀微粒子を回収している。

しかし、従来の上記製造方法では、銀微粒子スラリーを濾過脱水して乾燥すると、粘土が固まった状態のような乾燥物になり、この乾燥物は硬いブロック状のものであるため解砕し難く、強引に粉砕すると銀微粒子にダメージを与え、銀微粒子が破砕されるために銀微粒子が不規則な形状になり、流動性の良い銀微粒子を得ることができない。

特表平７−５００３７９号公報

本発明は、従来の製造方法における上記問題を解決したものであり、湿式製造した平均粒子径がサブミクロンの銀微粒子スラリーから銀微粒子を回収する際に、解砕時のダメージが少なく、均質な球状の銀微粒子を得ることができる銀微粒子の製造方法を提供する。

本発明によれば、以下の構成によって上記課題を解決した銀微粒子とその製造方法が提供される。
〔１〕平均粒径がサブミクロンであって、カルボキシル基またはアミノ基を有する炭素を２個以上有する非粘性の直鎖有機化合物からなる保護層を粒子表面に有することを特徴とする銀微粒子。
〔２〕平均粒径がサブミクロンであって、カルボキシル基またはアミノ基を有する炭素を２個以上有する非粘性の直鎖有機化合物からなる保護層を粒子表面に有する銀微粒子の凝集体であって、９０μm目開きの篩に対する通過率が９０％以上であることを特徴とする銀微粒子凝集体。
〔３〕平均粒径がサブミクロンの銀微粒子のスラリーに、カルボキシル基またはアミノ基を有する炭素数２個以上の非粘性直鎖有機化合物を投入し、撹拌した後に凍結し、乾燥して解砕することを特徴とする銀微粒子の製造方法。
〔４〕有機化合物の添加量が、銀微粒子スラリーの銀１ｇに対して１０^-10mol〜１０^-1molである上記[３に記載する銀微粒子の製造方法。

本発明の製造方法によれば、銀微粒子表面に有機保護層が存在し、この有機保護層によって個々の銀微粒子が空間的に隔てられているので、銀微粒子凝集体の解砕性が大きく向上する。銀微粒子凝集体の解砕性が良いので、目開きの小さい篩を用いても解砕時間を短縮することができる。

具体的には、例えば、９０μm目開きの篩に対する振動１０分間の通過率が９０％以上の銀微粒子凝集体を形成することができ、解砕時のダメージが殆どない銀微粒子を得ることができる。

本発明の製造方法の一例を示す処理工程図。本発明の製造方法の処理効果を示すグラフ。

以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。本発明の製造方法の一例を図１に示す。
本発明の銀微粒子は、平均粒径がサブミクロンであって、カルボキシル基またはアミノ基を有する炭素を２個以上有する非粘性の直鎖有機化合物からなる保護層を粒子表面に有することを特徴とする銀微粒子である。

また、本発明の製造方法は、平均粒径がサブミクロンの銀微粒子のスラリーに、カルボキシル基またはアミノ基を有する炭素を２個以上有する非粘性の直鎖有機化合物を投入し、撹拌した後に脱水せずに凍結し、乾燥して解砕することを特徴とする銀微粒子の製造方法である。

〔銀微粒子スラリー〕
本発明の製造方法は、平均粒子径がサブミクロンの銀微粒子スラリーを用いる。平均粒子径がサブミクロンの銀微粒子スラリーは、例えば湿式法によって得ることができる。具体的には、例えば、硝酸銀溶液にアンモニア水を加えて銀アンミン錯体水溶液を調製し、これにヒドロキノンなどの有機還元剤を添加し、銀微粒子を還元析出させ、銀微粒子が分散したスラリーを得ることができる。この他に、例えば、固液分離されたブロック状銀微粉末に水等の液体を所定量加え、攪拌等の操作によって均一に混ぜることによっても得られる。

本発明の銀微粒子スラリーは、例えば、平均粒子径０.１μm〜１.０μmの銀微粒子のスラリーである。この平均粒子径がサブミクロンの銀微粒子スラリーは、従来のように濾過脱水して乾燥すると硬い乾燥物になるが、本発明の製造方法によればサブミクロンの銀微粒子スラリーでも解砕性の良い乾燥物を形成することができる。

本発明の銀微粒子スラリーは、銀微粒子濃度が４０質量％〜９５質量％（含液率６０wt％〜５wt％）であるものが好ましい。銀濃度が４０質量％未満であると、凍結時にスラリーの銀微粒子が沈降して水分と分離しやすくなるので、凍結乾燥しても硬い乾燥物になり、解砕性のよい多孔質の乾燥物が得られない。一方、銀濃度が９５質量％より高い場合には水分が少なく、硬い乾燥物になるので好ましくない。

なお、スラリーの好ましい銀微粒子濃度は、具体的には、銀微粒子の平均粒径によって異なり、例えば、平均粒子径１.０μmの銀微粒子は、銀微粒子濃度９３.８％ではスラリー状態であるが、銀微粒子濃度９５.８％では非スラリー状態（粘土状）になる。また、平均粒子径０.２μmの銀微粒子は、銀微粒子濃度８４.２％ではスラリー状態であるが、銀微粒子濃度８８.７％では非スラリー状態（粘土状）になる。本発明の製造方法は、銀微粒子の平均粒径に応じてスラリー状態を維持する銀微粒子濃度の銀微粒子スラリーを用いる。

〔保護層の形成〕
本発明の製造方法は、平均粒径がサブミクロンの銀微粒子のスラリーに、カルボキシル基またはアミノ基を有する炭素数２個以上の非粘性直鎖有機化合物を投入し、銀微粒子表面に上記有機化合物からなる保護層を形成する。有機化合物を添加した後に数分間攪拌して保持するのが好ましい。

使用する有機化合物は、銀微粒子表面に吸着しやすい官能基（カルボキシル基、アミノ基）を有し、粘着性が小さく（非粘着性と云う）、炭素数２個以上の直鎖構造を有する化合物である。この有機化合物としては、例えば、ステアリン酸〔CH₃(CH₂)₁₆COOH〕、セバシン酸〔HOOC(CH₂)₈COOH〕、ｎ−ドデシルアミン塩酸塩〔CH₃(CH₂)₁₁NH₂・HCl〕などを用いることができる。

なお、カルボキシル基を有する有機化合物でも、ポリアクリル酸のように粘性を有する高分子化合物、またフタル酸やタンニン酸のように環状化合物は解砕性を高める効果がない。

上記有機化合物は銀微粒子表面に容易に吸着し、炭素数２個以上の構造を有するので、その立体障害作用によって、銀微粒子が相互に空間的に隔てられることによって粒子間の結合が弱まる。また、この有機化合物は非粘性であるので、有機化合物による粒子の結合効果もなく、従って、この銀微粒子スラリーを凍結して乾燥した銀微粒子凝集体の解砕性が格段に向上する。

上記有機化合物の添加量は、銀微粒子スラリーの銀１ｇに対して１０^-10mol〜１０^-1molが好ましい。有機化合物の添加量が１０^-10molより少ないと、その効果が不十分であり、１０^-1molより多くても効果は大差ない。

〔凍結処理〕
上記有機化合物を添加した銀微粒子スラリーを凍結する。濾過脱水せずに凍結してもよい。銀微粒子スラリーの凍結は、例えば、該スラリーを−４０℃の温度下に１時間保持すればよい。凍結雰囲気は大気下でよく、真空下で行う必要はない。

〔乾燥処理〕
銀微粒子スラリーの凍結後、乾燥し脱水する。乾燥処理は熱風乾燥または真空乾燥の何れでもよい。熱風乾燥は３０〜１００℃の熱風下に凍結物を置けばよい。乾燥処理によって銀微粒子の間に介在している氷結体が蒸発するので、空隙が多く、解砕しやすい多孔質の乾燥物を得ることができる。また、乾燥処理は熱風乾燥でよく、必ずしも真空設備を要しないので容易に実施することができる。乾燥時間は処理量に応じて定めればよい。

〔解砕処理〕
上記乾燥処理して得た乾燥物（銀微粒子凝集体）を解砕して銀微粒子を回収する。解砕は振動を与える程度でよく、ボールミルなどの粉砕を行う必要がない。上記乾燥物を一般の振動篩装置に投入し、例えば、振幅４０mm、振動数３００回/分で、１０分間程度振動するだけで、９０μm目開きの篩を９０％以上通過する状態に解砕することができる。このように、本発明の上記製造方法によれば、解砕性の良い銀微粒子凝集体を得ることができる。具体的には、９０μm目開きの篩に対する通過率が９０％以上の銀微粉末凝集体を得ることができる。

〔銀微粒子〕
本発明の銀微粒子凝集体（乾燥物）は振動を与える程度で解砕することができるので、解砕時に銀微粒子が受けるダメージが殆どなく、銀微粒子が破断されないので、金属光沢のない均質な球状の銀微粒子を得ることができる。なお、従来の製造方法のように硬い乾燥物では、これを粉砕するときに大きな圧力が加わるので銀微粒子が破断されやすく、破断面が金属光沢を示すので、金属光沢の多い銀微粒子になる。具体的には、本発明の製造方法によれば、好ましくは、銀微粉末３０ｇ中の金属光沢の輝点数が１個以下の銀微粒子を得ることができる。なお、従来の方法によって製造した銀微粒子は、解砕時にダメージを受けるので、銀微粉末３０ｇ中の金属光沢の輝点数は概ね１０個以上になる。

以下、本発明の実施例を比較例と共に示す。各例において、銀微粒子スラリーは、アンモニア水を加えた硝酸銀溶液にヒドロキノン液を添加して銀（平均粒径0.2μm）を還元析出させ、これを回収して洗浄し、含液率１４.０％に調製したものを用いた。なお、解砕率Ｘ（銀粉の通過割合％）は篩に投入された量Ｍ１に対する篩処理された量Ｍ２の割合〔Ｘ＝〔Ｍ２／Ｍ１×100％〕である。

〔実施例１〕
銀微粒子スラリー３５０ｇ（含液率１４.０％、銀量３０１ｇ）に、おのおのステアリン酸、セバシン酸、ｎ−ドデシルアミン塩酸塩を添加した。添加量はスラリー中の銀１ｇに対して５×１０^-6mol/gである。添加後、５分間攪拌を続けた後に−４０℃に冷却し、この温度に１時間保持して凍結した。この凍結物を５０℃の熱風に１８時間さらして乾燥した。この乾燥物（銀微粒子凝集体）を振動篩装置に投入し、９０μm目開きの篩を用い、振幅４０mm、毎分３００回の振動を与えて解砕した。この結果を表１および図２に示した。

〔比較例１〕
有機化合物として、ポリアクリル酸、ドデシル硫酸ナトリウム、タンニン酸、フタル酸を用いた以外は実施例１と同様にして銀微粒子スラリーを凍結し、乾燥して解砕した。この結果を表１および図２に示した。

表１および図２に示すように、ステアリン酸、セバシン酸、ｎ−ドデシルアミン塩酸塩を添加した本発明の試料は、銀粉の通過割合（解砕率）が何れも１０分の篩時間で９０％以上である。一方、他の有機化合物を用いた比較試料の解砕率は何れも１０分の篩時間で４７％〜７２％であり、本発明の試料に比べて大幅に低い。

〔実施例２〕
ステアリン酸、セバシン酸、ｎ−ドデシルアミン塩酸塩の添加量を表２に示す量にした以外は実施例１と同様にして銀微粒子スラリーを凍結し、乾燥して解砕した。この結果を表２に示した。表２に示すように、何れの試料についても、有機化合物の添加量が銀１ｇに対して１０^-10mol〜１０^-1molにおいて、有機化合物を添加しない場合の解砕率７０％よりも高い解砕率を示し、解砕率が良い。

Claims

平均粒径がサブミクロンであって、カルボキシル基またはアミノ基を有する炭素を２個以上有する非粘性の直鎖有機化合物からなる保護層を粒子表面に有することを特徴とする銀微粒子。
平均粒径がサブミクロンであって、カルボキシル基またはアミノ基を有する炭素を２個以上有する非粘性の直鎖有機化合物からなる保護層を粒子表面に有する銀微粒子の凝集体であって、９０μm目開きの篩に対する通過率が９０％以上であることを特徴とする銀微粒子凝集体。
平均粒径がサブミクロンの銀微粒子のスラリーに、カルボキシル基またはアミノ基を有する炭素数２個以上の非粘性直鎖有機化合物を投入し、撹拌した後に凍結し、乾燥して解砕することを特徴とする銀微粒子の製造方法。
有機化合物の添加量が、銀微粒子スラリーの銀１ｇに対して１０^-10mol〜１０^-1molである請求項３に記載する銀微粒子の製造方法。