JP2015147714A - Method of producing surface-coated porous ceramic particle, and method of producing insulation material using the particle - Google Patents

Method of producing surface-coated porous ceramic particle, and method of producing insulation material using the particle Download PDF

Info

Publication number
JP2015147714A
JP2015147714A JP2014022929A JP2014022929A JP2015147714A JP 2015147714 A JP2015147714 A JP 2015147714A JP 2014022929 A JP2014022929 A JP 2014022929A JP 2014022929 A JP2014022929 A JP 2014022929A JP 2015147714 A JP2015147714 A JP 2015147714A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
porous ceramic
particles
particle
coating
coating liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014022929A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
勝也 神野
Katsuya Jinno
勝也 神野
荒木 健
Takeshi Araki
健 荒木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2014022929A priority Critical patent/JP2015147714A/en
Publication of JP2015147714A publication Critical patent/JP2015147714A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method enabling a surface-coated porous ceramic particle to be stably produced by 1 step process without causing adhesion of particles together.SOLUTION: The method of producing a surface-coated porous ceramic particle is provided that comprises: spraying to a porous ceramic particle jetted in aerial regions from a tip of a nozzle, a coating liquid composed of a molten-state or solution-state organic material supplied from a flow path other than that of the porous ceramic particle; and blowing gas to the porous ceramic particle to which the coating liquid has been sprayed, thereby drying the coating liquid instantaneously. A method of producing insulation material is also provided that comprises mixing the surface-coated porous ceramic particle obtained by the above method with an epoxy resin, and dispersing the particle in the resin.

Description

本発明は、多孔質セラミック粒子の表面に有機材料をコーティングした多孔質セラミック表面コーティング粒子を製造する方法に関する。本発明はまた、本発明により製造された多孔質セラミック表面コーティング粒子を用いた絶縁材の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a porous ceramic surface-coated particle in which an organic material is coated on the surface of the porous ceramic particle. The present invention also relates to a method for producing an insulating material using porous ceramic surface coating particles produced according to the present invention.

従来より、多孔質セラミックは吸着性を有することから、環境用途における水の精製、排ガスの浄化などにおいて、その細孔内部に水やガスを吸着させるための吸着剤として広く用いられている。近年では、エポキシ樹脂組成物の中に多孔質アルミナを含有させることで、エポキシ樹脂の中に含まれるイオン性不純物を吸着させる試みも行われている(たとえば、特開2006−206748号公報(特許文献1)を参照)。   Conventionally, porous ceramics have adsorptivity, and thus have been widely used as adsorbents for adsorbing water and gas inside the pores in purification of water and purification of exhaust gas in environmental applications. In recent years, an attempt has been made to adsorb ionic impurities contained in an epoxy resin by containing porous alumina in the epoxy resin composition (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-206748 (patent). See literature 1)).

しかしながら、特許文献1に開示された発明のように樹脂の中に多孔質セラミックを含有させると、多孔質セラミックの細孔内部に樹脂が浸入してしまう。そのため、熱溶融したポリプロピレンをスプレーノズルで噴霧し多孔質シリカ表面にポリプロピレンを担持させ、その後加熱処理することにより多孔質シリカの表面をポリプロピレンでコーティングする試みも行われている(たとえば、特開2004−311326号公報(特許文献2)を参照。)。   However, when the porous ceramic is contained in the resin as in the invention disclosed in Patent Document 1, the resin enters the pores of the porous ceramic. For this reason, attempts have been made to coat the surface of porous silica with polypropylene by spraying hot-melted polypropylene with a spray nozzle to carry the polypropylene on the surface of the porous silica, and then heat-treating the polypropylene (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-2004). -311326 (Patent Document 2).

特開2006−206748号公報JP 2006-206748 A 特開2004−311326号公報JP 2004-31326 A

従来の多孔質セラミック粒子のコーティング方法では、コーティング材料が細孔内部へ浸入する可能性があり、また加熱処理の際、粒子同士がくっついてしまう虞があった。さらに、コーティング剤を担持させる工程と加熱処理の工程との2段階の工程が必要であった。   In the conventional coating method of porous ceramic particles, there is a possibility that the coating material may enter the inside of the pores, and there is a possibility that the particles adhere to each other during the heat treatment. Furthermore, a two-stage process is required, that is, a process for supporting the coating agent and a heat treatment process.

本発明は、上記課題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、1段階の工程で、粒子同士がくっついてしまうことなく安定して多孔質セラミック表面コーティング粒子を製造できる方法を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to produce porous ceramic surface-coated particles stably in one step without causing the particles to stick together. It is to provide a way that can be done.

本発明の多孔質セラミック表面コーティング粒子の製造方法は、ノズル先端から空中に噴射された多孔質セラミック粒子に、当該多孔質セラミック粒子とは別の流路から供給された溶融状態または溶液状態の有機材料からなるコーティング液を噴きつけ、かつ、コーティング液が噴きつけられた多孔質セラミック粒子にガスを噴きつけてコーティング液を瞬時に乾燥させることを特徴とする。   The method for producing the porous ceramic surface coating particles of the present invention comprises a molten or solution organic material supplied from a flow path different from the porous ceramic particles to the porous ceramic particles injected into the air from the nozzle tip. A coating liquid made of a material is sprayed, and a gas is sprayed onto porous ceramic particles onto which the coating liquid is sprayed to dry the coating liquid instantaneously.

本発明の多孔質セラミック表面コーティング粒子の製造方法における前記有機材料は、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ナイロン、アセチルセルロースまたはポリ乳酸を含有することが好ましい。   The organic material in the method for producing porous ceramic surface coating particles of the present invention preferably contains polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, polyethylene, polypropylene, polybutene, nylon, acetylcellulose, or polylactic acid.

本発明の多孔質セラミック表面コーティング粒子の製造方法における前記多孔質セラミック粒子は、多孔質アルミナ粒子または多孔質シリカ粒子であることが好ましい。   The porous ceramic particles in the method for producing porous ceramic surface coating particles of the present invention are preferably porous alumina particles or porous silica particles.

本発明の多孔質セラミック表面コーティング粒子の製造方法における前記多孔質セラミック粒子は、細孔径が1μm以下であり、かつ、粒子径が300μm未満であることが好ましい。   The porous ceramic particles in the method for producing porous ceramic surface coating particles of the present invention preferably have a pore size of 1 μm or less and a particle size of less than 300 μm.

本発明は、上述した本発明の多孔質セラミック表面コーティング粒子の製造方法で得られた多孔質セラミック表面コーティング粒子を、エポキシ樹脂と混合分散させる、絶縁材の製造方法についても提供する。   This invention also provides the manufacturing method of the insulating material which mixes and disperse | distributes the porous ceramic surface coating particle obtained by the manufacturing method of the porous ceramic surface coating particle of this invention mentioned above with an epoxy resin.

本発明によれば、多孔質セラミック粒子の細孔内部へコーティング材料が浸入することなく、多孔質セラミック粒子の内部の空気成分を残したまま表面のみをコーティングすることができ、粒子同士がくっついてしまう虞がない、従来にない新しい多孔質セラミック表面コーティング粒子の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, the coating material does not penetrate into the pores of the porous ceramic particles, and only the surface can be coated while leaving the air component inside the porous ceramic particles, and the particles adhere to each other. An unprecedented new method for producing porous ceramic surface coating particles can be provided without any fear.

本発明の多孔質セラミック表面コーティング粒子の製造方法の好ましい一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a preferable example of the manufacturing method of the porous ceramic surface coating particle of this invention. コーティングする前の多孔質セラミック粒子3を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the porous ceramic particle 3 before coating. 多孔質セラミック表面コーティング粒子11を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the porous ceramic surface coating particle 11. FIG. 本発明で得られた多孔質セラミック表面コーティング粒子11を用いて製造された絶縁材21を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the insulating material 21 manufactured using the porous ceramic surface coating particle 11 obtained by this invention. 本発明とは異なりコーティング層を形成していない多孔質セラミック粒子3とエポキシ樹脂22とを用いて形成された絶縁材を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the insulating material formed using the porous ceramic particle | grains 3 and the epoxy resin 22 which are not forming the coating layer unlike this invention.

本発明の多孔質セラミック表面コーティング粒子の製造方法は、ノズル先端から空中に噴射された多孔質セラミック粒子に、当該多孔質セラミック粒子とは別の流路から供給された溶融状態または溶液状態の有機材料からなるコーティング液を噴きつけ、かつ、コーティング液が噴きつけられた多孔質セラミック粒子にガスを噴きつけてコーティング液を瞬時に乾燥させることを特徴とする。ここで、図1は、本発明の多孔質セラミック表面コーティング粒子の製造方法の好ましい一例を模式的に示す図である。本発明の多孔質セラミック表面コーティング粒子の製造方法は、図1に示すように、多孔質セラミック粒子3を供給する流路4、溶融状態または溶液状態の有機材料からなるコーティング液5を供給する流路6、ガス7を供給する流路8、ならびに、流路4からの多孔質セラミック粒子3、流路6からのコーティング液5および流路8からのガス7をその先端の噴出口2aから噴き出すノズル2を備える原料分離供給型スプレードライ装置1が好適に用いられる。本発明において、多孔質セラミック粒子3を供給する流路4、コーティング液5を供給する流路6およびガス7を供給する流路8は、それぞれ別の流路であればよいが、図1に示す例のように、流路4の周りに流路6が設けられ、さらに流路6の周りに流路8が設けられるように構成されていることが好ましい。   The method for producing the porous ceramic surface coating particles of the present invention comprises a molten or solution organic material supplied from a flow path different from the porous ceramic particles to the porous ceramic particles injected into the air from the nozzle tip. A coating liquid made of a material is sprayed, and a gas is sprayed onto porous ceramic particles onto which the coating liquid is sprayed to dry the coating liquid instantaneously. Here, FIG. 1 is a diagram schematically showing a preferred example of the method for producing porous ceramic surface coating particles of the present invention. As shown in FIG. 1, the method for producing porous ceramic surface coating particles of the present invention includes a flow path 4 for supplying porous ceramic particles 3, a flow for supplying a coating liquid 5 made of a molten or solution organic material. The path 6, the flow path 8 for supplying the gas 7, the porous ceramic particles 3 from the flow path 4, the coating liquid 5 from the flow path 6, and the gas 7 from the flow path 8 are ejected from the jet outlet 2a at the tip thereof. A raw material separation supply type spray drying apparatus 1 provided with a nozzle 2 is preferably used. In the present invention, the flow path 4 for supplying the porous ceramic particles 3, the flow path 6 for supplying the coating liquid 5, and the flow path 8 for supplying the gas 7 may be different flow paths. As in the example shown, it is preferable that the flow path 6 is provided around the flow path 4, and the flow path 8 is further provided around the flow path 6.

図1に示す例において、噴出口2aから噴き出された多孔質セラミック粒子3とコーティング液5とは、合流地点9で合流する設計となっており、合流した際に、合流地点9の外側から噴出口2aから噴き出されたガス7が噴きつけられ、コーティング液を瞬時に乾燥させるように構成される。本発明においては、このように多孔質セラミック粒子の表面に噴きつけられたコーティング液を瞬時に乾燥するため、コーティング液が多孔質セラミック粒子の細孔内部へ浸入することなく、多孔質セラミック粒子の表面のみをコーティングすることが可能となる。   In the example shown in FIG. 1, the porous ceramic particles 3 ejected from the ejection port 2 a and the coating liquid 5 are designed to join at the joining point 9, and when joined, from the outside of the joining point 9. A gas 7 ejected from the ejection port 2a is ejected, and the coating liquid is instantly dried. In the present invention, since the coating liquid sprayed on the surface of the porous ceramic particles is dried instantaneously, the coating liquid does not enter the pores of the porous ceramic particles, It is possible to coat only the surface.

ここで、図2は、コーティングする前の多孔質セラミック粒子3を模式的に示す図であり、図3は、コーティング液が乾燥した多孔質セラミック粒子(多孔質セラミック表面コーティング粒子)11を模式的に示す図である。本発明に用いられる、コーティングする前の多孔質セラミック粒子3は、図2に示すように、その表面に細孔12が観察できる。これに対し、コーティング後の多孔質セラミック表面コーティング粒子11は、図3に示すように、その表面にコーティング層13が形成され、多孔質セラミック粒子3の細孔12にコーティング液が浸入しないで、多孔質セラミック粒子3の内部に空気が残存したままでのコーティングが可能となっている。   Here, FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the porous ceramic particles 3 before coating, and FIG. 3 is a schematic diagram of the porous ceramic particles (porous ceramic surface coating particles) 11 from which the coating liquid has been dried. FIG. The porous ceramic particles 3 before coating used in the present invention can have pores 12 observed on the surface thereof as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 3, the coated porous ceramic surface coating particles 11 have a coating layer 13 formed on the surface thereof, and the coating liquid does not enter the pores 12 of the porous ceramic particles 3, Coating can be performed while air remains inside the porous ceramic particles 3.

図1に示す例では、さらに、コーティング液が乾燥した多孔質セラミック粒子(多孔質セラミック表面コーティング粒子)11は、落下して受け皿10に溜まる仕組みとなっている。多孔質セラミック表面コーティング粒子11は乾燥しているため、受け皿10内で多孔質セラミック表面コーティング粒子11同士がくっつくことはない。   In the example shown in FIG. 1, the porous ceramic particles (porous ceramic surface coating particles) 11 from which the coating liquid has been dried further fall and accumulate in the tray 10. Since the porous ceramic surface coating particles 11 are dry, the porous ceramic surface coating particles 11 do not stick to each other in the tray 10.

本発明において、多孔質セラミック粒子3を供給する流路4と、ガス7を供給する流路8とは、同じ圧力で働くように構成されていることが好ましい。これによって、流路4および流路8の圧力とコーティング液を供給する速度とを調節することにより、製造される多孔質セラミック表面コーティング粒子11の表面のコーティング層13の厚みを調節することが可能となる。   In the present invention, the flow path 4 for supplying the porous ceramic particles 3 and the flow path 8 for supplying the gas 7 are preferably configured to work at the same pressure. Thereby, the thickness of the coating layer 13 on the surface of the produced porous ceramic surface coating particles 11 can be adjusted by adjusting the pressure of the flow path 4 and the flow path 8 and the speed of supplying the coating liquid. It becomes.

本発明に用いられる多孔質セラミック粒子3としては、多孔質アルミナ粒子、多孔質シリカ粒子、多孔質炭化ケイ素粒子などを用いることができるが、これらの中でも、コーティング材料との馴染みがよいという理由から、多孔質アルミナ粒子または多孔質シリカ粒子であることが好ましい。   As the porous ceramic particles 3 used in the present invention, porous alumina particles, porous silica particles, porous silicon carbide particles, and the like can be used. Among these, because they are familiar with the coating material, Preferably, the particles are porous alumina particles or porous silica particles.

また本発明に用いられる多孔質セラミック粒子3は、細孔径が1μm以下であることが好ましい。細孔径が1μmを超える多孔質セラミック粒子3を用いると、コーティング液が多孔質セラミック粒子の細孔内部へ浸入させないコーティングが困難となる虞があるためである。コーティング液が細孔内部へさらに浸入しにくくなる観点から、多孔質セラミック粒子3の細孔径は400nm以下であることがより好ましい。また、細孔径が小さすぎると毛細管作用によるコーティング材料の細孔内部への浸入速度が速くなるという理由から、多孔質セラミック粒子3の細孔径は30nm以上であることが好ましい。なお、多孔質セラミック粒子3の細孔径は、たとえばSEMを用いて100個以上の細孔の大きさを直接観察し、100個以上の細孔の大きさの平均値を指す。   The porous ceramic particles 3 used in the present invention preferably have a pore diameter of 1 μm or less. This is because if the porous ceramic particles 3 having a pore diameter exceeding 1 μm are used, it may be difficult to perform coating that does not allow the coating liquid to enter the pores of the porous ceramic particles. From the viewpoint of making it difficult for the coating liquid to penetrate into the pores, the pore diameter of the porous ceramic particles 3 is more preferably 400 nm or less. In addition, if the pore diameter is too small, the penetration speed of the coating material into the pores due to capillary action increases, and therefore the pore diameter of the porous ceramic particles 3 is preferably 30 nm or more. The pore diameter of the porous ceramic particles 3 refers to an average value of the size of 100 or more pores by directly observing the size of 100 or more pores using, for example, SEM.

本発明に用いられる多孔質セラミック粒子3は、粒子径が300μm未満であることが好ましい。多孔質セラミック粒子の粒子径が300μm以上であると、多孔質セラミック粒子全体をコーティングするために十分なコーティング液を供給できなくなる虞があるためである。多孔質セラミック粒子のコーティングを粒子表面全体に行なうという理由から、多孔質セラミック粒子の粒子径は200μm以下であることがより好ましい。また、多孔質セラミック粒子の粒子径が小さすぎると、粒子同士が凝集しやすくなってしまうという理由から、多孔質セラミック粒子3の粒子径は10μm以上であることが好ましい。なお、多孔質セラミック粒子3の粒子径は、たとえばSEMを用いて100個以上の粒子の大きさを直接観察し、100個以上の粒子の大きさの平均値を指す。   The porous ceramic particles 3 used in the present invention preferably have a particle size of less than 300 μm. It is because there exists a possibility that it may become impossible to supply sufficient coating liquid for coating the whole porous ceramic particle as the particle diameter of a porous ceramic particle is 300 micrometers or more. The porous ceramic particles preferably have a particle diameter of 200 μm or less because the porous ceramic particles are coated on the entire particle surface. Moreover, if the particle diameter of the porous ceramic particles is too small, the particles are likely to aggregate together, and therefore the particle diameter of the porous ceramic particles 3 is preferably 10 μm or more. The particle diameter of the porous ceramic particles 3 refers to an average value of the sizes of 100 or more particles by directly observing the size of 100 or more particles using, for example, SEM.

また、本発明の方法により製造された多孔質セラミック表面コーティング粒子11は、コーティング層13の厚みが0.1μm以上であることが好ましく、1μm以上であることがより好ましい。コーティング層13の厚みが0.1μm未満である場合には、コーティング層13が薄いために、後述するように多孔質セラミック表面コーティング粒子11とエポキシ樹脂とを混合した際に、エポキシ樹脂がコーティング層13を破壊してしまい、エポキシ樹脂が多孔質セラミック粒子3の細孔内部にまで浸入してしまう虞があるためである。また、コーティング層の厚みが厚すぎるとコーティングの際の乾燥が十分にできないという理由から、コーティング層13の厚みは6μm以下であることが好ましく、4μm以下であることがより好ましい。なお、コーティング層13の厚みは、たとえば多孔質セラミック表面コーティング粒子の断面SEM観察を行ない、100個以上の粒子からコーティング層の厚みを直接観察し、これにより得られた100個以上のコーティング層の厚みの平均値を指す。   In the porous ceramic surface coating particles 11 produced by the method of the present invention, the thickness of the coating layer 13 is preferably 0.1 μm or more, and more preferably 1 μm or more. When the thickness of the coating layer 13 is less than 0.1 μm, since the coating layer 13 is thin, when the porous ceramic surface coating particles 11 and the epoxy resin are mixed as described later, the epoxy resin is coated with the coating layer 13. This is because 13 may be destroyed and the epoxy resin may penetrate into the pores of the porous ceramic particles 3. Moreover, the thickness of the coating layer 13 is preferably 6 μm or less, and more preferably 4 μm or less, because if the coating layer is too thick, the coating layer cannot be dried sufficiently. The thickness of the coating layer 13 is determined by, for example, performing cross-sectional SEM observation of the porous ceramic surface coating particles and directly observing the thickness of the coating layer from 100 or more particles. Refers to the average thickness.

本発明において、コーティング液は溶融状態または溶液状態でも供給可能であるため、溶融状態または溶液状態となる有機材料であれば、特に制限されない。好適な粘度であることから、コーティング液に用いる有機材料としては、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ナイロン、アセチルセルロースまたはポリ乳酸を含有するコーティング液を用いることが好ましい。これらの中でも、多孔質アルミナ粒子表面に馴染みやすいことから、ポリビニルブチラールが特に好ましい。   In the present invention, since the coating liquid can be supplied in a molten state or a solution state, the coating liquid is not particularly limited as long as it is an organic material in a molten state or a solution state. Since the viscosity is suitable, it is preferable to use a coating solution containing polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, polyethylene, polypropylene, polybutene, nylon, acetylcellulose, or polylactic acid as the organic material used for the coating solution. Among these, polyvinyl butyral is particularly preferable because it can be easily adapted to the surface of the porous alumina particles.

溶液状態のコーティング液を用いる場合、溶媒としては特に制限されるものではなく、たとえばエタノール、1−プロパノール、N−ペンチルアルコールなどを挙げることができる。これらの中でも、乾燥しやすいという理由から、エタノールを用いることが好ましい。また、溶液状態のコーティング液を用いる場合、その濃度についても特に制限されないが、3重量%以上であることが好ましく、5重量%以上であることがより好ましい。溶液状態のコーティング液の濃度が3重量%未満である場合には、有機材料の量が少ないために、多孔質セラミック粒子の表面をコーティングした際に、コーティング層が薄くなってしまう虞があるためである。また、溶液の粘度が高すぎるとコーティング液を噴きつけることが困難になるという理由から、溶液状態のコーティング液の濃度は、40重量%以下であることが好ましく、20重量%以下であることがより好ましい。   When a coating solution in a solution state is used, the solvent is not particularly limited, and examples thereof include ethanol, 1-propanol, N-pentyl alcohol and the like. Among these, it is preferable to use ethanol because it is easy to dry. Moreover, when using the coating liquid of a solution state, the density | concentration is not specifically limited, However, It is preferable that it is 3 weight% or more, and it is more preferable that it is 5 weight% or more. When the concentration of the coating solution in the solution state is less than 3% by weight, the amount of organic material is small, and thus the coating layer may become thin when the surface of the porous ceramic particles is coated. It is. In addition, the concentration of the coating liquid in the solution state is preferably 40% by weight or less, and preferably 20% by weight or less, because if the viscosity of the solution is too high, it becomes difficult to spray the coating liquid. More preferred.

図4は、本発明で得られた多孔質セラミック表面コーティング粒子11を用いて製造された絶縁材21を模式的に示す図である。また、図5は、本発明とは異なりコーティング層を形成していない多孔質セラミック粒子3とエポキシ樹脂22とを用いて形成された絶縁材を模式的に示す図である。本発明は、上述した本発明の方法により製造された多孔質セラミック表面コーティング粒子11を、エポキシ樹脂22と混合分散させる、絶縁材21の製造方法についても提供する。従来より、アルミナのフィラーとエポキシ樹脂とで構成される複合材料が絶縁材として適用されることが知られている。しかしながら、エポキシ樹脂の誘電率は4.2である一方で、アルミナの誘電率は9.3と高いため、複合材料全体の誘電率を5.0以下に低誘電率化することは従来困難であった。そこでアルミナの代わりに細孔内部に空気(誘電率:1.0)を有する多孔質アルミナの適用を試みたが、多孔質アルミナの細孔内部にエポキシ樹脂が浸入してしまい、その結果細孔内部の空気がなくなってしまうため低誘電率化は困難になる。それに対して、本発明の方法により製造された多孔質セラミック表面コーティング粒子11は、上述のようにコーティング液が多孔質セラミック粒子の細孔内部へ浸入することなく、多孔質セラミック粒子の表面のみをコーティングしたものである。したがって、このような多孔質セラミック表面コーティング粒子11を用いた本発明の絶縁材の製造方法では、大きな低誘電率化が可能であり、電界強度が低減され、絶縁性能が高められた絶縁材を製造することができる。このような本発明の方法により製造された絶縁材は、たとえばガス遮断器の絶縁部材に適用した場合には、母線部分の小型化が可能となる。   FIG. 4 is a diagram schematically showing an insulating material 21 manufactured using the porous ceramic surface coating particles 11 obtained in the present invention. FIG. 5 is a diagram schematically showing an insulating material formed using the porous ceramic particles 3 and the epoxy resin 22 which are not formed with a coating layer unlike the present invention. The present invention also provides a method for manufacturing the insulating material 21 in which the porous ceramic surface coating particles 11 manufactured by the above-described method of the present invention are mixed and dispersed with the epoxy resin 22. Conventionally, it is known that a composite material composed of an alumina filler and an epoxy resin is applied as an insulating material. However, while the dielectric constant of epoxy resin is 4.2, the dielectric constant of alumina is as high as 9.3, so it has been difficult in the past to reduce the dielectric constant of the composite material to 5.0 or less. there were. Therefore, an attempt was made to apply porous alumina having air (dielectric constant: 1.0) inside the pores instead of alumina, but the epoxy resin entered into the pores of the porous alumina, resulting in pores. Lowering the dielectric constant becomes difficult because the air inside is lost. On the other hand, the porous ceramic surface coated particles 11 produced by the method of the present invention, as described above, do not enter the pores of the porous ceramic particles and the surface of the porous ceramic particles only. It is a coated one. Therefore, in the method for producing an insulating material of the present invention using such porous ceramic surface coating particles 11, an insulating material capable of greatly reducing the dielectric constant, reducing the electric field strength, and improving the insulating performance is obtained. Can be manufactured. When the insulating material manufactured by such a method of the present invention is applied to an insulating member of a gas circuit breaker, for example, the busbar portion can be reduced in size.

本発明の絶縁材の製造方法の具体的な手順は、本発明の方法で得られた多孔質セラミック表面コーティング粒子11を用いること以外は、従来公知の適宜の手順を適用すればよい。たとえばまず、エポキシ樹脂の主剤を加熱し、その中へ、エポキシ樹脂の主剤の加熱温度と同等の温度に予め加熱した多孔質セラミック表面コーティング粒子11を投入し、均一に分散させながら混合する。その後、硬化剤を添加し、さらに均一に分散させながら混合した後、エポキシ樹脂内の空気を除くために、たとえば真空での脱気を行なう。その後、成型し、エポキシ樹脂を硬化させることで、図4に示したような絶縁材21を製造することができる。   The specific procedure of the method for producing an insulating material of the present invention may be any conventionally known appropriate procedure except that the porous ceramic surface coating particles 11 obtained by the method of the present invention are used. For example, first, the main component of the epoxy resin is heated, and the porous ceramic surface coating particles 11 preheated to a temperature equivalent to the heating temperature of the main component of the epoxy resin are put therein and mixed while being uniformly dispersed. Thereafter, a curing agent is added and mixed while further uniformly dispersed, and then deaerated in a vacuum, for example, in order to remove air in the epoxy resin. Thereafter, the insulating material 21 as shown in FIG. 4 can be manufactured by molding and curing the epoxy resin.

絶縁材21の製造に用いる多孔質セラミック表面コーティング粒子11とエポキシ樹脂22との混合比率は特に制限はないが、重量比で1:9〜8:2の範囲内であることが好ましく、4:6〜7:3の範囲内であることがより好ましい。本発明で得られた絶縁材は、多孔質セラミック表面コーティング粒子とエポキシ樹脂との混合比率にかかわらず、エポキシ樹脂22が多孔質セラミック表面コーティング粒子11の細孔内部に浸入することがなく、多孔質セラミック粒子3の細孔内の空気は保持され、上述のような低誘電率化がなされた絶縁材21を製造することができる。   The mixing ratio of the porous ceramic surface coating particles 11 and the epoxy resin 22 used for the production of the insulating material 21 is not particularly limited, but is preferably in the range of 1: 9 to 8: 2 by weight. More preferably, it is in the range of 6-7: 3. The insulating material obtained in the present invention is porous without the epoxy resin 22 entering the pores of the porous ceramic surface coating particles 11 regardless of the mixing ratio of the porous ceramic surface coating particles and the epoxy resin. Air in the pores of the porous ceramic particles 3 is retained, and the insulating material 21 having the low dielectric constant as described above can be manufactured.

以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.

<実施例1>
図1に示した原料分離供給型スプレードライ装置1を用い、細孔径が10〜60nm、粒子径が40〜80μmの多孔質アルミナ粒子を流路4に供給し、コーティング液5として、エタノールに溶解させて各濃度(2.0重量%、3.0重量%、4.0重量%、5.0重量%、10重量%、20重量%または30重量%)の溶液となるように調製したポリビニルブチラールを流路6に供給した。また、多孔質アルミナ粒子を供給するための流路4の圧力とガスを供給するための流路8の圧力(ガス供給圧力)とを共に1.0MPaとし、コーティング液5の供給速度を1.0ml/minとした。このようにして、多孔質アルミナ粒子の表面をポリビニルブチラールでコーティングした多孔質セラミック表面コーティング粒子を製造した。
<Example 1>
1 is used to supply porous alumina particles having a pore size of 10 to 60 nm and a particle size of 40 to 80 μm to the flow path 4 and dissolved in ethanol as a coating solution 5 To prepare a solution of each concentration (2.0 wt%, 3.0 wt%, 4.0 wt%, 5.0 wt%, 10 wt%, 20 wt% or 30 wt%) Butyral was supplied to the channel 6. Moreover, both the pressure of the flow path 4 for supplying porous alumina particles and the pressure of the flow path 8 for supplying gas (gas supply pressure) are 1.0 MPa, and the supply speed of the coating liquid 5 is 1. 0 ml / min. In this way, porous ceramic surface coated particles in which the surface of the porous alumina particles was coated with polyvinyl butyral were produced.

得られた多孔質セラミック表面コーティング粒子を走査型電子顕微鏡(JXA−8230、日本電子株式会社製)で観察したところ、多孔質アルミナ粒子の表面をポリビニルブチラールでコーティングしている様相が観察できた。また、得られた多孔質セラミック表面コーティング粒子を電子線マイクロアナライザ(JXA−8230、日本電子株式会社製)で断面観察すると、多孔質アルミナ粒子の細孔内部にポリビニルブチラールが浸入することなく、表面のみにポリビニルブチラールが存在することが観察された。さらに、断面観察より多孔質アルミナ表面をコーティングするポリビニルブチラールの層(コーティング層)の厚みを求めると、表1に示すようにポリビニルブチラールの濃度が大きいほど、コーティング層の厚みが大きいことが観察できた。   When the obtained porous ceramic surface coating particles were observed with a scanning electron microscope (JXA-8230, manufactured by JEOL Ltd.), it was possible to observe the aspect in which the surfaces of the porous alumina particles were coated with polyvinyl butyral. Moreover, when the obtained porous ceramic surface coating particles are observed by a cross-section with an electron beam microanalyzer (JXA-8230, manufactured by JEOL Ltd.), the surface of the porous alumina particles does not enter the pores of the porous alumina particles. Only the presence of polyvinyl butyral was observed. Furthermore, when the thickness of the polyvinyl butyral layer (coating layer) that coats the porous alumina surface is determined by cross-sectional observation, it can be observed that the greater the polyvinyl butyral concentration is, the greater the coating layer thickness is, as shown in Table 1. It was.

Figure 2015147714
Figure 2015147714

次に、ポリビニルブチラールの濃度を5重量%に固定し、原料分離供給型スプレードライ装置1におけるガス供給圧力、コーティング液供給速度をそれぞれ変化させ、得られた多孔質セラミック表面コーティング粒子のコーティング層の厚みを測定した。結果を表2に示す。   Next, the concentration of polyvinyl butyral is fixed to 5% by weight, the gas supply pressure and the coating liquid supply speed in the raw material separation supply type spray drying apparatus 1 are changed, and the coating layer of the obtained porous ceramic surface coating particles The thickness was measured. The results are shown in Table 2.

Figure 2015147714
Figure 2015147714

表2に示されるように、ガス供給圧力が小さいほどコーティング層の厚みが大きくなった。また、コーティング液供給速度が大きいほどコーティング層の厚みが大きくなることが分かった。   As shown in Table 2, the thickness of the coating layer increased as the gas supply pressure decreased. Moreover, it turned out that the thickness of a coating layer becomes large, so that a coating liquid supply rate is large.

<実施例2>
エポキシ樹脂の主剤(ビスフェノールA型エポキシ樹脂EP−4100、株式会社ADEKA製)を130℃に加熱し、その中へ予め130℃に加熱した多孔質セラミック表面コーティング粒子(実施例1と同様に細孔径が10〜60nm、粒子径が40〜80μmの多孔質アルミナ粒子の表面に、ポリビニルブチラールで厚み1μmのコーティング層を形成)を投入し、均一に分散させるために回転数70rpmで1時間混合した。多孔質セラミック表面コーティング粒子50重量%に対しエポキシ樹脂50重量%の混合比率となるようにした。その後、硬化剤(MHAC−P、日立化成工業株式会社製)を加えた後、回転数70rpmで10分間加熱した。次に、エポキシ樹脂内の空気を除くために1分間真空脱気を行い、その後、成型し、130℃で12時間硬化することで図4に示したような絶縁材を製造した。また、コーティング層を形成していない多孔質アルミナ粒子を用い、同様に図5に示したような絶縁材も形成した。得られた各絶縁材について、4192A LF IMPEDANCE ANALYZER(横河ヒューレット・パッカード社製)を用いて誘電率を測定したところ、図5に示した絶縁材で6.0であったのに対し、図4に示した絶縁材では4.5と低誘電率化されていた。
<Example 2>
Porous ceramic surface-coated particles (pore size as in Example 1) were heated to 130 ° C. in the epoxy resin main component (bisphenol A type epoxy resin EP-4100, manufactured by ADEKA Corporation) and previously heated to 130 ° C. Was formed on the surface of porous alumina particles having a particle diameter of 10 to 60 nm and a particle diameter of 40 to 80 μm, and a 1 μm-thick coating layer was formed with polyvinyl butyral. The mixing ratio was 50% by weight of epoxy resin with respect to 50% by weight of porous ceramic surface coating particles. Thereafter, a curing agent (MHAC-P, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was added, followed by heating at a rotation speed of 70 rpm for 10 minutes. Next, in order to remove the air in the epoxy resin, vacuum deaeration was performed for 1 minute, and after that, molding was performed and curing was performed at 130 ° C. for 12 hours to produce an insulating material as shown in FIG. Moreover, the insulating material as shown in FIG. 5 was similarly formed using the porous alumina particle | grains which have not formed the coating layer. About each obtained insulating material, when the dielectric constant was measured using 4192A LF IMPEDANCE ANALYZER (made by Yokogawa Hewlett-Packard Co.), it was 6.0 with the insulating material shown in FIG. In the insulating material shown in FIG. 4, the dielectric constant was lowered to 4.5.

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 原料分離供給型スプレードライ装置、2 ノズル、2a 噴出口、3 多孔質セラミック粒子、4 流路、5 コーティング液、6 流路、7 ガス、8 流路、9 合流地点、10 受け皿、11 多孔質セラミック表面コーティング粒子、12 細孔、13 コーティング層、21 絶縁材、22 エポキシ樹脂。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Raw material separation supply type spray drying apparatus, 2 nozzle, 2a spout, 3 porous ceramic particle, 4 flow path, 5 coating liquid, 6 flow path, 7 gas, 8 flow path, 9 junction, 10 saucer, 11 porous Ceramic surface coating particles, 12 pores, 13 coating layer, 21 insulating material, 22 epoxy resin.

Claims (5)

ノズル先端から空中に噴射された多孔質セラミック粒子に、当該多孔質セラミック粒子とは別の流路から供給された溶融状態または溶液状態の有機材料からなるコーティング液を噴きつけ、かつ、コーティング液が噴きつけられた多孔質セラミック粒子にガスを噴きつけてコーティング液を瞬時に乾燥させる、多孔質セラミック表面コーティング粒子の製造方法。   A coating liquid made of an organic material in a molten state or a solution state supplied from a flow path different from the porous ceramic particles is sprayed onto the porous ceramic particles injected into the air from the nozzle tip, and the coating liquid is A method for producing porous ceramic surface coating particles, wherein a gas is sprayed onto the sprayed porous ceramic particles to instantaneously dry the coating liquid. 前記有機材料が、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ナイロン、アセチルセルロースまたはポリ乳酸を含有する、請求項1に記載の多孔質セラミック表面コーティング粒子の製造方法。   The method for producing porous ceramic surface-coated particles according to claim 1, wherein the organic material contains polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, polyethylene, polypropylene, polybutene, nylon, acetylcellulose, or polylactic acid. 前記多孔質セラミック粒子が、多孔質アルミナ粒子または多孔質シリカ粒子である、請求項1または2に記載の多孔質セラミック表面コーティング粒子の製造方法。   The method for producing porous ceramic surface-coated particles according to claim 1 or 2, wherein the porous ceramic particles are porous alumina particles or porous silica particles. 前記多孔質セラミック粒子は、細孔径が1μm以下であり、かつ、粒子径が300μm未満である、請求項1〜3のいずれかに記載の多孔質セラミック表面コーティング粒子の製造方法。   The said porous ceramic particle is a manufacturing method of the porous ceramic surface coating particle in any one of Claims 1-3 whose pore diameter is 1 micrometer or less and whose particle diameter is less than 300 micrometers. 請求項1〜4のいずれかに記載の方法で得られた多孔質セラミック表面コーティング粒子を、エポキシ樹脂と混合分散させる、絶縁材の製造方法。   The manufacturing method of the insulating material which mixes and disperse | distributes the porous ceramic surface coating particle obtained by the method in any one of Claims 1-4 with an epoxy resin.
JP2014022929A 2014-02-10 2014-02-10 Method of producing surface-coated porous ceramic particle, and method of producing insulation material using the particle Pending JP2015147714A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014022929A JP2015147714A (en) 2014-02-10 2014-02-10 Method of producing surface-coated porous ceramic particle, and method of producing insulation material using the particle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014022929A JP2015147714A (en) 2014-02-10 2014-02-10 Method of producing surface-coated porous ceramic particle, and method of producing insulation material using the particle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015147714A true JP2015147714A (en) 2015-08-20

Family

ID=53891435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014022929A Pending JP2015147714A (en) 2014-02-10 2014-02-10 Method of producing surface-coated porous ceramic particle, and method of producing insulation material using the particle

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015147714A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106064023A (en) The preparation of a kind of functional graphene oxide composite membrane and application
KR20150123220A (en) Porous aluminum sintered compact
JP2014144454A (en) Microporous hollow fiber membranes formed from perfluorinated thermoplastic polymers
KR20160026070A (en) Manufacturing method of gas separator membrane
CN103813981B (en) The manufacture method of carbon film
FR3060601A1 (en) ADHESIVE COMPOSITION AND ITS USE IN ELECTRONICS
KR20100098248A (en) Manufacturing method of porous ceramic structure, porous ceramic structure using the method, manufacturing method of ceramic polymer complex using the method and ceramic polymer complex
JP2008514816A (en) Manufacturing method of hermetic crystalline mullite layer using thermal spraying method
KR20200125950A (en) Method of making the coating
TW201202171A (en) Production method of ceramic connection member
JP2015147714A (en) Method of producing surface-coated porous ceramic particle, and method of producing insulation material using the particle
CN108237220A (en) A kind of composite powder and its preparation method and application
JP2015151333A (en) Manufacturing method of porous ceramic particles with coated surface, and manufacturing method of composite material and insulation material using the same
US8206623B2 (en) Process for producing ceramic fine particles, and ceramic fine particle producing apparatus used therein
JP2010261069A (en) Spray deposit film and method for manufacturing the same
KR20130089408A (en) Coating material for thermal spray using ceramic composite materials and fabrication method and coating method therof
CN110743387A (en) End capping method for tubular ceramic membrane
JP6395145B2 (en) Polyimide-silica composite porous body and method for producing the same
US20140083753A1 (en) Method of forming copper wiring, method of manufacturing wiring board, and wiring board
CN110180404A (en) A kind of novel double-layer hollow-fibre membrane and its preparation method and application for membrane distillation
KR102331313B1 (en) Slurry for electrostatic slurry spray deposition and method for forming coating layer using the same
JP2017031470A (en) Joint material and manufacturing method of joint material
KR101317641B1 (en) Manufacturing method of polyamideimide-based porous membrane
US10851449B2 (en) Thermal spray slurry
KR20130006681A (en) Insulation coating method for metal base, insulation coated metal base, and semiconductor manufacturing apparatus using same