JP4396811B2 - Method for producing composite particles, a manufacturing method of the spherical composite particles - Google Patents

Method for producing composite particles, a manufacturing method of the spherical composite particles Download PDF

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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、コアシェル構造などの複合構造を有する複合粒子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a composite particle and a manufacturing method thereof having a composite structure, such as core-shell structure. 特に、コアシェル構造を有する球状複合粒子の製造方法および球状複合粒子に関する。 In particular, a manufacturing method and a spherical composite particles of the spherical composite particles having a core-shell structure.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
従来より、セラミックス材料や塗料、コンポジット材料などの製造において、粉末に特殊な機能を持たせるために、または粉末の分散性や流動性を向上させるために、コアシェル構造などの複合構造を有する粒子(以下、複合構造を有する粒子を「複合粒子」と称する)の合成方法が研究されている。 Conventionally, ceramic materials and coatings in the production of such composite materials, in order to powder have a special function, or to improve the dispersibility and flowability of the powder, the particles having a composite structure, such as core-shell structure ( hereinafter, the synthesis method of the particles having a composite structure referred to as "composite particles") have been studied. 複合粒子を構成する元素の組合せを適宜選択することにより、複合粒子に様々な物性を持たせることができる。 By appropriately selecting a combination of elements constituting the composite particles can have a variety of properties to the composite particles. こうした複合粒子の用途としては、フィラーや焼結体の原料、圧粉体の原料等が挙げられ、その応用分野は広い。 Applications of these composite particles, the raw material of the filler or sintered body, raw material and the like of the compact, its application field is wider. ここで、複合粒子を作製する方法として、気相から合成するCVD法やプラズマ法、液相からの合成法である噴霧熱分解法、ゾルゲル法、共沈法がある。 Here, as a method for producing a composite particle, CVD method, a plasma method for synthesizing a vapor, spray pyrolysis is a synthesis from the liquid phase, sol-gel method, there is a co-precipitation method.
特開平11−71601号公報には、噴霧熱分解法によってコアシェル構造の複合粒子を得る方法が開示されている。 JP-A-11-71601, a method of obtaining a composite particle of the core-shell structure is disclosed by spray pyrolysis. 具体的には、特開平11−71601号公報では、酸化ケイ素の超微粒子をPd塩の水溶液中に分散させて原料溶液を調製し、かつ、この原料溶液を噴霧して液滴とした後、乾燥、熱分解および結晶化処理して、結晶性Pd粒子を芯材とし、この外表面を一様に被覆する非晶質酸化ケイ素の表面層とからなる複合粒子を得る方法を開示している。 Specifically, in JP-A 11-71601 and JP-ultrafine particles of silicon oxide dispersed in an aqueous solution of Pd salt raw material solution was prepared, and, after the droplets by spraying the raw material solution, dried, treated pyrolysis and crystallization, the crystalline Pd particles as the core material, discloses a method for obtaining a composite particle comprising a surface layer of the amorphous silicon oxide uniformly covering the outer surface .
【0003】 [0003]
ところで、エレクトロニクス分野における各種部品はこれからますます高周波での使用が余儀なくされる。 By the way, various parts in the electronics field is now forced the use of increasingly high frequency. プリント基板も同様であり、また誘電率の高い基板、磁気特性の高い基板、電波を吸収する基板等、種々の特性を有する基板が要求される。 PCB is also similar, also high dielectric constant substrate, high magnetic properties, substrates or the like for absorbing the radio wave, the substrate having various characteristics are required. 近年、粉末を単体として使用するのではなく、粉末を有機ビヒクルと混合したペースト、樹脂材料と複合化した複合材料として高特性の基板を得ることも行われている。 Recently, powder rather than using a single, paste powder mixed with an organic vehicle, and has also been possible as a composite material combined with a resin material to obtain a substrate of high characteristics. 例えば、高周波特性のよい磁性粉末を樹脂に混合、分散させて複合材料とし、この複合材料を用いて磁気特性の高い基板を得たり、同様に誘電特性のよい誘電体セラミックス粉末を樹脂に混合、分散させて複合材料とし、この複合材料を用いて誘電特性の高い基板を得るのである。 For example, mixing a good magnetic powder having high-frequency characteristics to the resin, by dispersing the composite material, mixed or obtain a high magnetic characteristic substrate using the composite material, as well as a good dielectric ceramic powder having dielectric properties to the resin, dispersing a composite material is to obtain high dielectric characteristics substrate using the composite material. ペースト、複合材料として用いられる粉末には、有機ビヒクル、樹脂材料(以下、樹脂材料と総称する)に対する分散性、充填性が要求される。 Paste, the powder used as a composite material, an organic vehicle, a resin material (hereinafter, collectively referred to as a resin material) dispersibility in, filling is required. また、プリント基板以外では、パッケージの分野において、樹脂に電波吸収材料からなる粉末を混合、分散したり、導電性ペーストの分野では、電子回路、抵抗、コンデンサ、ICパッケージ等の部品を製造するための厚膜ペースト中に導電性粒子を混合、分散することが行われている。 Further, other than the printed circuit board in the field of packaging, mixing a powder consisting of wave absorbing material in the resin, or dispersed, in the field of conductive pastes, electronic circuitry, resistors, capacitors, for manufacturing parts such as IC packages mixing conductive particles in a thick film paste, it has been practiced to disperse. このような背景から、特性がよいことのみならず、樹脂材料に対する分散性、充填性に優れることも、粉末に求められる重要な要件となってきている。 Against this background, not only characteristic is good, dispersibility in the resin material, also to be excellent in filling property, it has become an important requirements for powder. なお、本願明細書中において、粉末とは粒子の集合を意味しており、粒子の集合体として粉末と呼ぶのが適当と判断される場合には「粉末」といい、粉末を構成する単位としての「粒子」と呼ぶのが適当と判断される場合には粒子ということにする。 In this specification in the powder and the means a collection of particles, referred to as "powder" when to call the powder as an aggregate of particles is considered appropriate, as a unit constituting the powder to that particles when the to call "particle" is considered appropriate. しかし、その基本単位が共通であるから、その実態に差異がない場合があることは言うまでもない。 However, since the basic unit is common, that there is a case where there is no difference in the actual situation it is needless to say. したがって、「粉末」および「粒子」のいずれの表現を用いることができる場合がある。 Therefore, it may be possible to use any of the expression "powder" and "particles".
【0004】 [0004]
【特許文献1】 [Patent Document 1]
特開平11−71601号公報(特許請求の範囲) JP-11-71601 discloses (claims)
【0005】 [0005]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
上述したCVD法やプラズマ法に代表される気相からの製造方法による粉末は、粒径が微少であり、樹脂材料と混合する用途には不向きである。 Powder due to manufacturing process from the gas phase represented by the above-mentioned CVD method or a plasma method, a particle size small, is not suitable for an application for mixing with the resin material. また、プラズマ・フレームを用いるCVD法やプラズマ法は、キャリア・ガスとして高価なアルゴン・ガスを大量に使用するのに加えて、数百kWの電力を消費するので、コストが高いという問題がある。 Further, CVD method, a plasma method using a plasma-flame, in addition to extensive use of expensive argon gas as a carrier gas, since power is consumed hundreds kW, there is a problem of high cost . そのため、量産プロセスへの応用まではまだ距離があり、応用領域が限定されているのが現状である。 Therefore, until the application to mass production process is still distance, at present, the application area is limited.
一方、液相合成法の一種であるゾルゲル法や共沈法では、粒子の表面に沈殿層を作ることにより層状構造の複合粒子が得られるが、原料に対する制約条件を考慮すると、作製可能な無機化合物の種類はかなり限定されてしまう。 On the other hand, the sol-gel method or a coprecipitation method is a kind of liquid-phase synthesis method, the composite particles of the layered structure is obtained by creating a precipitation layer on the surface of the particle, considering the constraint condition based on the starting material, it can be produced inorganic class of compounds would be rather limited. 具体的には、ゾルゲル法の場合には、原料として使用される金属アルコキシドが安定に存在する元素が少ないし、また共沈法の場合には、原料である塩が水と反応して分解してしまい、不安定となるという制約を受けるからである。 Specifically, in the case of the sol-gel method have a elemental metal alkoxide to be used as a raw material stably exist is small, in the case of the coprecipitation method, a raw material salt is decomposed by reacting with water and will, is because the subject to the constraint that becomes unstable. また、これらの合成法は、粒子を溶液中で処理するが、処理後の粒子を溶液から分離し乾燥させる工程で粒子が凝集を起こしやすい。 These synthetic methods, which process the particles in solution, the particles in step of separating the particles after the treatment from the solution drying tend to be agglomerated. よって、粒径の制御が困難であるという問題があるとともに、廃水処理の問題も伴う。 Therefore, along with a problem that control of particle size it is difficult, involves a problem of waste water treatment.
さらに、液相合成法の一種である噴霧熱分解法では、製造速度が遅いため、生産性が低いという問題がある。 Further, in the spray pyrolysis method is a kind of liquid-phase synthesis method, since production speed is slow, there is a problem of low productivity. また、噴霧熱分解法は溶液を原料としており、熱分解のための高温加熱工程において本来得ようとする金属とは無関係の水分を熱分解するために熱エネルギーを消費してしまう。 Further, the spray pyrolysis method is a solution as a raw material, regardless of moisture and metal to be obtained originally in the high temperature heating step for thermal decomposition consumes thermal energy for pyrolyzing. つまり、加熱エネルギーに対する収率が低い。 In other words, the yield is low to the heating energy.
以上の通りであり、量産性に優れた複合粒子の製造方法はこれまで見出されていない。 It is as described above, a manufacturing method of mass production in good composite particles have not been found so far. そこで本発明は、複合粒子を、コスト高を招くことなく量産できる製造方法を提供する。 The present invention provides a manufacturing method of the composite particles, mass production without incurring high costs. また、本発明は、樹脂材料との複合化に適する粒径を有し、しかも樹脂材料に対する分散性、充填性に優れた球状複合粒子を効率良く得る技術を提供する。 Further, the present invention has a particle size suitable for complexation with a resin material, moreover dispersibility to the resin material, to provide efficiently obtain technology excellent spherical composite particles filling properties.
【0006】 [0006]
上記課題を解決するために、本発明者は様々な検討を行った。 In order to solve the above problems, the present inventors have conducted various studies. その結果、多成分の顆粒粉末を燃焼炎内に供給することが、複合粒子を効率良く得る上で極めて有効であることを知見した。 As a result, supplying the granular powder of the multicomponent into the combustion flame was found that is very effective in efficiently obtaining composite particles. すなわち、本発明は、第1の組成物からなるコア体と、第1の組成物とは異なる第2の組成物からなりかつコア体を被覆する被覆層とを備えた複合粒子を製造する方法であって、第1の組成物となる第1の原料粉体と、第2の組成物となる第2の原料粉体からなる顆粒粉末を酸化性ガスまたは/および不活性ガスとともに燃焼炎内に供給する工程aと、顆粒粉末を燃焼炎内で溶融させることにより、溶融処理物を得る工程bと、溶融処理物を、第1の組成物からなるコア体と、第2の組成物からなりかつコア体を被覆する被覆層とに分離させる工程cと、を備えたことを特徴とする複合粒子の製造方法であって、上記した第1の組成物および第2の組成物の組合せが、以下に示す組合せ1から8のいずれかであることを特徴とする複合粒子の That is, the present invention provides a method of manufacturing a core body made of a first composition, the composite particles with a coating layer and the first composition is coated with it and the core body from the different second composition a is, first a raw material powder comprising a first composition, the second granular powder oxidizing made of a second material powder gas as a composition and / or the combustion flame in conjunction with an inert gas a step a supplying to, by melting the granular powder in a combustion flame, a step b to obtain a melt processed product, the melt treated product, a core body made of a first composition, the second composition it and a method of producing composite particles for a step c which is separated into a coating layer covering the core member, characterized by comprising a combination of the first composition and the second composition described above , of the composite particles, characterized in that the combination 1 below 8 is either 造方法を提供する。 To provide a production method.
組合せ1:第1の組成物が酸化鉄であり、かつ第2の組成物がSiO である。 Combination 1: the first composition is iron oxide, and the second composition is SiO 2.
組合せ2:第1の組成物がAgであり、かつ第2の組成物がSiO である。 Combination 2: first composition is Ag, and the second composition is SiO 2.
組合せ3:第1の組成物がPdであり、かつ第2の組成物がSiO である。 Combination 3: the first composition is Pd, and the second composition is SiO 2.
組合せ4:第1の組成物がPdであり、かつ第2の組成物がBaTiO である。 Combination 4: The first composition is a Pd, and the second composition is BaTiO 3.
組合せ5:第1の組成物がPtであり、かつ第2の組成物がBaTiO である。 Combination 5: first composition is Pt, and the second composition is BaTiO 3.
組合せ6:第1の組成物がPtであり、かつ第2の組成物がTiO である。 Combination 6: the first composition is Pt, and the second composition is TiO 2.
組合せ7:第1の組成物がSnO であり、かつ第2の組成物がAl である。 Combination 7: the first composition is SnO 2, and the second composition is Al 2 O 3.
組合せ8:第1の組成物がNb であり、かつ第2の組成物がSiO である。 Combination 8: first composition is a Nb 2 O 5, and the second composition is SiO 2.
本発明の複合粒子の製造方法によれば、工程bで得られた溶融処理物が工程cでコア体と、コア体を被覆する被覆層とに分離されるので、コア体の調製と被覆層の形成を2段階に分けて行う必要がない。 According to the manufacturing method of the composite particles of the present invention, since the melt-treated product obtained in step b is a core formed in step c, it is separated into a coating layer covering the core material, and the preparation of the core-covering layer there is no need to perform separately formed in two stages. しかも、顆粒粉末を用いるため、粒径の制御が容易となり、樹脂に対する分散性、充填性に優れた粒径の複合粒子を得ることができる。 Moreover, since the use of granular powder, it becomes easy to control the particle size, it is possible to obtain composite particles of the dispersibility in the resin, has excellent filling property particle size. なお、不活性ガスとしては、窒素ガス、Heガス、Neガス、Arガス、Krガス、Xeガス、Rnガス等を用いることができる As the inert gas, it is possible to use nitrogen gas, He gas, Ne gas, Ar gas, Kr gas, Xe gas, and Rn gas.
発明の複合粒子の製造方法において、上述した第1の組成物および第2の組成物を、いずれも酸化物とすることができる。 The method of manufacturing a composite particle of the present invention, the first composition and the second composition as described above, either may be an oxide. 具体的には、第1の組成物および第2の組成物の組合せとして、上述の組合せ1、7、8のいずれかを採用することができる。 Specifically, as a combination of the first composition and the second composition, it may be employed any of the above combinations 1, 7, 8. また、第1の組成物を金属とし、第2の組成物を酸化物とする場合には、上述の組合せ2から6のいずれかを採用することができる。 Also, the first composition and the metal, when the second composition is an oxide, it is possible to adopt any of a combination 2 above 6.
さらに、本発明によれば、複合粒子の形状を球状とすることができる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to the shape of the composite particles with spherical shape. ここで、粉砕により得られた粉末は、粒子の形態が不定形となり、樹脂材料に対する分散性、充填性を確保することができない。 Here, powder obtained by milling in the form of particles becomes amorphous, dispersibility in the resin material, it is impossible to ensure the filling property. つまり、樹脂材料に対する分散性、充填性を確保するための要素として、粒径以外に粒子の形態がある。 That is, dispersibility in the resin material, as an element for ensuring the filling property, there is a form of particle diameter or less outside the particles. 顆粒粉末を燃焼炎内で処理する本発明によれば、樹脂材料との複合化に適した球状の複合粒子を得ることができる According to granular powder of the present invention to process in a combustion flame, it is possible to obtain composite particles of spherical suitable for complexation with the resin material.
【0007】 [0007]
また、本発明は、融点が異なる複数の粉末を非還元性雰囲気下で加熱溶融した後、冷却することで、コアシェル構造の球状複合粒子を得る技術も提供する。 Further, the present invention, after heating and melting the plurality of powder having a melting point different in a non-reducing atmosphere, by cooling, technology provides for obtaining a spherical composite particles having a core-shell structure. すなわち、本発明は、 第1の組成物からなるコア体と、第1の組成物とは異なる第2の組成物からなりかつコア体を被覆する被覆層とを備えたコアシェル構造の球状複合粒子を製造する方法であって、第1の組成物となる第1の原料粉体と、第2の組成物となる第1の原料粉体より融点が高い第2の原料粉体とを含む顆粒粉末を、非還元性雰囲気下で加熱することにより球状体とし、球状体を冷却する過程において、第 1の組成物を前記球状体の中心部に位置させるとともに、第 2の組成物を球状体の表面に位置させてコアシェル構造の球状複合粒子を得ることを特徴とする球状複合粒子の製造方法を提供する。 That is, the present invention includes a core body made of a first composition, the spherical composite particles of core-shell structure and a coating layer covering it and the core member from a different second composition than the first composition a method for producing a granule comprising a first and a raw material powder comprising a first composition and a melting point higher second material powder from the first raw material powder comprising a second composition the powder was a spherical body by heating in a non-reducing atmosphere, in the process of cooling the spherical body, with positioning the first composition in the center of the spherical body, the spherical body and the second composition It is positioned on the surface of which provides a method for producing spherical composite particles characterized by obtaining the spherical composite particles of the core-shell structure. 本発明における球状複合粒子の製造方法において、上記した第1の組成物および第2の組成物の組合せは、上述した組合せ1から8のいずれかである。 In the production method of the spherical composite particles in the present invention, the combination of the first composition and the second composition as described above is either a combination 1 described above 8.
2つの基準、すなわち互いに殆ど反応または固溶せずかつ濡れ性が悪いことを基準として第1の組成物および第2の組成物を選択することで、 より具体的には上述した組合せ1から8のいずれかを選択することで、加熱溶融物である球状体を冷却する過程において、第 1の組成物を球状体の中心部に位置させるとともに、第 2の組成物を球状体の表面に位置させることが可能となる。 Two criteria, namely by selecting the first composition and the second composition, based on the fact and poor wettability little reaction or solid solution with each other, and more specifically a combination 1 above 8 by selecting one of, in the course of cooling the spherical body is molten product the first composition with is located in the center of the spherical body, the position of the second composition to the surface of the spherical body it is possible to.
本発明では、加熱して得られる溶融物としての球状体を、第1の原料粉体が溶融して生成された第1の溶融物と、第2の原料粉体が溶融して生成された第2の溶融物とで構成するとともに、第2の溶融物を第1の溶融物と共存させることができる。 In the present invention, a spherical body as a melt obtained by heating a first melt first material powder was produced by melting, the second material powder is generated by melting together comprise a second melt can coexist second melt to the first melt. ここで、第1の溶融物と第2の溶融物とが共存可能なのは、両者が殆ど反応せず、かつ固溶しないためである。 Here, first of melt and the second melt which can coexist are both hardly react, and in order not to solute.
本発明における球状複合粒子の製造方法では、上述した第2の溶融物、つまり融点の高い方が、第1の溶融物よりも先行して凝固する。 In the manufacturing method of the spherical composite particles in the present invention, a second melt as described above, that is, higher melting point, prior to coagulate than the first melt.
また、球状体を冷却する過程において、球状体を徐冷することが好ましい。 Further, in the process of cooling the spherical body, it is preferable to gradually cooled spheroids.
【0008】 [0008]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
図1(a)は本実施の形態に係る複合粒子の構成を模式的に示す断面図、図1(b)は本実施の形態に係る複合粒子断面のSEM(走査型電子顕微鏡)観察像である。 1 (a) is a cross-sectional view showing the structure of a composite particle according to the present embodiment schematically, FIG. 1 (b) by SEM (scanning electron microscope) observation image of the composite particle cross sections of the present embodiment is there. 図1に示すように、本実施の形態に係る複合粒子(球状複合粒子)10は、コア体1と、このコア体1の表面を覆う被覆層2とからなる2層構造で構成されている。 As shown in FIG. 1, the composite particles according to the present embodiment (the spherical composite particles) 10 includes a core body 1 is composed of a two-layer structure constituted of the coating layer 2 covering the surface of the core body 1 .
【0009】 [0009]
コア体1は金属または酸化物から構成される。 The core body 1 is made of metal or oxide. コア体1を構成する金属としては、例えば銀,パラジウム,白金が挙げられる。 As the metal constituting the core body 1, silver, palladium, platinum and the like, for example. なかでも、複合粒子10を表面絶縁化導電粒子に用いる場合には、導電性が良いうえ、融点が低く溶融しやすいという理由から銀が望ましい。 Among them, in the case of using the composite particles 10 to the surface insulating influencing for good conductive particles after the conductive good, silver for the reason that the melting point tends to melt low desirable.
【0010】 [0010]
コア体1を構成する酸化物としては、公知の誘電体材料、磁性材料、ガラス等の他の材料が広く挙げられる。 The oxide forming the core member 1, a known dielectric materials, magnetic materials, other materials such as glass and the like widely. 但し、本願においてコア体1を酸化物で構成する場合には、上述した組合せ1、7、8にて示した酸化物(酸化鉄,SnO ,Nb )のいずれかを選択する。 However, when forming the core member 1 with an oxide in the present application, to select one of the oxides indicated by combining 1,7,8 described above (iron oxide, SnO 2, Nb 2 O 5 ).
【0011】 [0011]
被覆層2は、コア体1を構成する物質とは異なる物質で構成される。 Coating layer 2 is composed of a material different from the material constituting the core member 1. 具体的には、 上述した組合せ1から8にて示した酸化物( SiO ,BaTiO ,TiO ,Al で被覆層2を構成する。 Specifically, that make up the covering layer 2 by an oxide shown by combining 1 to 8 described above (SiO 2, BaTiO 3, TiO 2, Al 2 O 3).
【0012】 [0012]
本実施の形態に係る複合粒子10は、図1に示したように球状である。 Composite particles 10 in accordance with the present embodiment is spherical, as shown in FIG. 本発明では、粒子の球状度が0.8〜1の場合に、球状であると判断する。 In the present invention, the spherical degree if the grains are 0.8, it is determined that the spherical. 複合粒子10を、その粒子の球状度が0.8〜1であるものとすることにより、複合粒子10を樹脂材料と複合化する際に複合粒子10の充填性が向上する。 The composite particles 10, sphericity of the particles is by assumed to be 0.8, the filling of the composite particles 10 is improved when the composite of the composite particles 10 and the resin material. また、球状度が0.8以上である複合粒子10を用いた場合には、樹脂材料に対して均一に分散しやすくなる。 Further, when the spherical degree is a composite particle 10 is 0.8 or more, it becomes easy to uniformly disperse the resin material. 複合粒子10を球状とする場合の望ましい球状度は0.85〜1、さらには0.9〜1である。 Desirable sphericity in the case of the composite particles 10 and spherical 0.85, even at 0.9. ここで「球状」とは、表面が平滑な完全な球状のほか、極めて真球に近い多面体を含む。 Here, the "spherical", the surface are other smooth perfect sphere, including the polyhedron extremely close to true sphere. 具体的には、Wulffモデルで表されるような安定な結晶面で囲まれた等方的な対称性を有し、かつ球状度が1に近い多面体粒子も含まれる。 Specifically, it has the isotropic symmetry surrounded by stable crystal surfaces, as represented by Wulff model, and the spherical degree is also included a polyhedron particle close to 1. また、微小な凹凸が表面に形成されている粒子、あるいは楕円状の断面を有する粒子であっても、球状度が0.8〜1の範囲にあれば、本発明で言う球状に該当する。 The particle fine irregularities are formed on the surface, or even particles having an elliptical cross-section, a spherical degree if the range of 0.8 to 1, corresponding to spherical in the present invention. ここで「球状度」とは、Wadellの実用球状度、すなわち粒子の投射面積に等しい円の直径と粒子の投射像に外接する最小円の直径の比である。 Here, "sphericity" is practical sphericity of Wadell, that is, the ratio of the diameter of the smallest circle circumscribing the projected image of the diameter and particles equal circle projection area of ​​the grain.
【0013】 [0013]
複合粒子10を単体として、すなわち、樹脂材料と複合化せずに用いる場合の望ましい平均粒径は0.1〜20μmである。 The composite particles 10 as a single, i.e., the desired average particle size in the case of using without combined with a resin material is 0.1 to 20 [mu] m. この場合における望ましい平均粒径は0.5〜10μm、さらに望ましくは1〜5μmである。 The average particle size preferably in this case 0.5 to 10 [mu] m, more desirably 1 to 5 [mu] m.
一方、複合粒子10を樹脂材料と複合化して用いる場合の望ましい平均粒径は0.5〜10μmである。 On the other hand, the desired average particle size when used in combination the composite particles 10 and the resin material is 0.5 to 10 [mu] m. 複合粒子10の平均粒径が0.5μm未満と小さい場合には、樹脂材料との混練がしにくいという不都合も生じる。 When the average particle diameter of the composite particles 10 is as small as less than 0.5μm, even disadvantageously difficult to kneading with the resin material. 但し、複合粒子10の平均粒径が10μmを超えると、特性は良好であるものの、例えば基板を作製する場合にはパターン等が作製し難く、厚さの薄い平滑な基板を得にくいという問題が生じる。 However, when the average particle size of the composite particle 10 is more than 10 [mu] m, although the characteristics are good, for example, difficult to produce the pattern or the like in the case of manufacturing a substrate, a problem that is difficult to obtain a thin flat substrate thicknesses occur. よって、複合粒子10を樹脂材料と複合化して用いる場合には、複合粒子10の平均粒径を0.5〜10μmとする。 Therefore, when used in a composite of the composite particles 10 and the resin material, and 0.5~10μm an average particle size of the composite particle 10. この場合の望ましい平均粒径は1〜6μm、さらに望ましい平均粒径は1〜3μmである。 Desired average particle size in this case 1 to 6 m, an average particle diameter of more desirable is 1 to 3 [mu] m.
【0014】 [0014]
被覆層2の厚さは、以下のように設定すればよい。 The thickness of the coating layer 2 may be set as follows. すなわち、コア体1が金属で構成される場合に、この金属の酸化防止を主たる目的として被覆層2を形成させる場合には、被覆層2の膜厚は、10nm〜0.3μm、望ましくは20nm〜0.1μmとする。 That is, when the core body 1 is made of a metal, in the case of forming the coating layer 2 to the prevention of oxidation of the metal as a main purpose, the thickness of the coating layer 2, 10Nm~0.3Myuemu, preferably 20nm and ~0.1μm. 一方、コア体1が金属または酸化物で構成される場合に、コア体1とは異なる特性を被覆層2に供与することを主たる目的として被覆層2を形成させる場合には、その目的に応じて被覆層2の膜厚を設定すればよい。 On the other hand, when the core body 1 is made of a metal or oxide, in the case of forming the coating layer 2 as a main purpose of donating properties different from the core body 1 in the coating layer 2, depending on the purpose it may be set the thickness of the coating layer 2 Te. 例えば、コア体1を酸化鉄で構成し、かつ被覆層2をBaTiO で構成して複合粒子10を作製した場合には、磁気特性と誘電体特性を兼備した複合粒子を得ることができる。 For example, if you comprise the core unit 1 with iron oxides, and to produce a composite particle 10 constituting the coating layer 2 in BaTiO 3, it is possible to obtain a composite particle having both magnetic properties and dielectric characteristics. 磁気特性と誘電体特性を兼備した複合粒子は、例えば電波吸収体に用いることができるが、この場合には被覆層2の膜厚は10nm〜1μm、望ましくは20nm〜0.1μmとすればよい。 Composite particles having both magnetic properties and dielectric properties, for example, can be used in the radio wave absorber, the thickness of the coating layer 2 in this case is 10 nm to 1 m, preferably may be the 20nm~0.1μm .
【0015】 [0015]
ここで、本発明に係る球状複合粒子の製造方法では、コア体となる物質を予め準備した上で、その表面に被覆層を形成するという手法を用いるものではない。 Here, in the manufacturing method of the spherical composite particles according to the present invention, after preparing a substance as a core member in advance, it does not use a method of forming a coating layer on its surface. 詳しくは後述するが、本発明では、多成分を含有する溶融処理物を冷却する過程で、コア体1と、被覆層2とに分離させるという新規な手法を採用する。 Although this will be described in detail later, in the present invention, in the process of cooling the melt process containing multicomponent, the core body 1, employs a novel approach that is separated into the covering layer 2. このため、本発明では、コア体1を構成する物質(第1の組成物)と、被覆層2を構成する物質(第2の組成物)とが溶融状態で互いに殆ど反応または固溶しないこと、すなわち両者が共存可能であること、および濡れ性が悪いこと、という2つの条件を満たすようにコア体1を構成する物質および被覆層2を構成する物質を選別する。 Therefore, in the present invention, the material forming the core body 1 (the first composition), the material constituting the coating layer 2 (second composition) and that hardly reacts or solid solution with one another in the molten state , i.e. both can coexist, and it is poor wettability, material sorting constituting the material and the coating layer 2 constituting the core body 1 so as to satisfy the two conditions.
【0016】 [0016]
ここで、上述した濡れ性の悪さの一般的な判断基準を以下に示す。 Here, the following general criteria wettability poor described above.
コア体1を構成する物質と、被覆層2を構成する物質が濡れ性が悪いか否かを判断する際の基準として、それぞれの物質の結合様式を参酌することができる。 A material constituting the core member 1 as a reference in determining whether the bad material wettability constituting the coating layer 2, can be referred to binding mode of each substance. 物質の結合様式としては、金属結合、イオン結合、共有結合等があるが、コア体1を構成する物質の様式と被覆層2を構成する物質の結合様式とが相違する場合には、濡れ性が悪いと判断することができる。 The mode of binding agent, a metal bond, an ionic bond, it is covalently bound, etc., when the binding mode of the material constituting the mode of the material constituting the core body 1 the covering layer 2 is different from the wettability it can be determined that there is bad. 一般的に、コア体1を構成する物質として金属、特に貴金属単体を選択し、一方、被覆層2を構成する物質として共有結合のものを用いることで、コア体1を構成する物質と、被覆層2を構成する物質とを濡れ性の悪い状態とすることができる。 Generally, metals, and in particular selecting the noble metal alone as a material constituting the core member 1, whereas, by using a covalent bond as a substance constituting the coating layer 2, and the material constituting the core member 1, the coating it can be a bad wettability and material constituting the layer 2. 同様に、コア体1を構成する物質として例えばイオン結合の酸化物を選択し、被覆層2を構成する物質として例えば共有結合の酸化物を選択することで、互いに濡れ性の悪い状態とすることができる。 Similarly, to select as the material constituting the core body 1 for example, oxides of ionic bonds, by selecting the oxide materials as for example covalent bonds constituting the coating layer 2, be a bad wettability to each other can.
ここで、コア体1を構成する物質と、被覆層2を構成する物質の両者が酸化物である場合、ならびにコア体1を構成する物質が貴金属単体であり、かつ被覆層2を構成する物質が酸化物である場合を例にし、上記した2つの条件、すなわち、殆ど反応または固溶しないこと、および濡れ性が悪いこと、という条件を満たす物質の組合せを、表1に示しておく。 Here, constituting the material constituting the core body 1, when both the material constituting the coating layer 2 is an oxide, and the material constituting the core body 1 is noble alone, and a coating layer 2 material There is an example in which an oxide, two conditions described above, i.e., almost does not react or solid solution, and it is poor wettability, the combination condition is satisfied substance called, keep in Table 1.
【0017】 [0017]
【表1】 [Table 1]
【0018】 [0018]
また、濡れ性の悪さの判断基準として、コア体1を構成する物質と、被覆層2を構成する物質との界面張力を参酌することができる。 Further, it can be referred as a poor criterion wettability, a substance constituting the core body 1, the interfacial tension between the materials constituting the coating layer 2. 詳細については後述するが、本発明では、コア体1を構成する組成物となる原料粉体(第1の原料粉体)と、被覆層2を構成する組成物となる原料粉体(第2の原料粉体)からなる顆粒粉末を、一旦溶融させて液滴とする。 Although details will be described later, in the present invention, the raw material powder (second to a raw material powder having a composition composing the core body 1 (first material powder), the composition constituting the coating layer 2 the granular powder consisting of raw material powders), once melted and with droplets. この液滴中において、コア体1を構成する組成物と被覆層2を構成する組成物との界面張力が大きいほど、両者間の濡れ性が悪いと判断することができる。 In this droplet in, it can be determined that the higher the interfacial tension between the composition constituting the the composition constituting the core body 1 covering layer 2 is large, the wettability therebetween is poor.
【0019】 [0019]
次に、本発明の複合粒子10の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the composite particle 10 of the present invention. 本実施の形態では、複数の原料粉体から顆粒粉末を作製する顆粒粉末作製工程、顆粒粉末を燃焼炎内に供給する粉体供給工程(工程a)、燃焼炎内で顆粒粉末を溶融させる溶融処理工程(工程b)、溶融処理物をコア体1と被覆層2とに分離させる分離工程(工程c)を含む。 In this embodiment, granular powder preparing step of preparing a granular powder of a plurality of raw material powder, supplies powder supplying step into a granular powder combustion flame (step a), to melt the granular powder in the combustion flame melting process (step b), comprises a separation step of separating the melt processed product to the core body 1 and the cover layer 2 (step c).
【0020】 [0020]
<原料粉体の準備> <Preparation of the raw material powder>
まず後述する顆粒粉末作製工程で使用される複数の原料粉体を準備する。 First providing a plurality of raw material powders used in granular powder manufacturing process to be described later. 図1に示した2層構造を有する複合粒子10を最終的に得たい場合には、コア体1を構成する組成物(第1の組成物)となる原料粉体(第1の原料粉体)と、被覆層2を構成する組成物(第2の組成物)となる原料粉体(第2の原料粉体)とをそれぞれ準備する。 The composite particle 10 having a two-layer structure shown in FIG. 1 when it is desired finally obtained, the raw material powder (first material powder having a composition composing the core body 1 (first composition) a) preparing a composition constituting the coating layer 2 and the (raw material powder serving as the second composition) (second raw material powder) respectively. なお、3層構造を有する複合粒子10を最終的に得たい場合には、3種類の原料粉体を準備すればよい。 In the case where ultimately desired composite particles 10 having a three-layer structure, it may be prepared three kinds of raw material powder. 説明の便宜上、以下では2層構造を有する複合粒子10を得る場合を例にして説明する。 For convenience of explanation, as an example the case of obtaining a composite particle 10 having a two-layer structure in the following.
【0021】 [0021]
2種類の原料粉体の選択は、最終的にどのような特性を有する複合粒子10を得たいか、ということに基づいてなされる。 Selection of the two raw powders, or wants to obtain composite particles 10 having finally what characteristics is made on the basis that. 例えば、誘電特性と磁気特性を兼備した複合粒子10を得たい場合には、誘電体セラミックス粉末と磁性粉末を原料粉体として選択すればよい。 For example, when it is desired to obtain the composite particles 10 having both dielectric and magnetic properties may be selected a dielectric ceramic powder and magnetic powder as the raw material powder. それに加え、上述した2つの条件、すなわち、互いに殆ど反応または固溶しないこと、および濡れ性が悪いこと、という条件を満たすように2種類の原料粉体を選択する。 Additionally, two conditions described above, namely, that hardly reacts or solid solution with each other, and it is poor wettability, selects two kinds of material powder so as to satisfy the condition that. 具体的には、上述した組合せ1から8に基づき、原料粉体を選択する。 Specifically, based on the 8 combinations 1 described above, to select a material powder.
原料粉体の作製方法は特に限定されるものではない。 The method for manufacturing a raw material powder is not particularly limited. 原料粉体としては、金属の酸化物、窒化物、硼化物、硫化物等の化合物及び金属塩、スプレー法などで作製した顆粒粉、粉砕機により粉砕した粉砕粉を用いてもよい。 As the raw material powder, a metal oxide, nitride, boride, compounds and metal salts such as sulfides, spraying granulation powder prepared in like, may be used crushed powder was ground by a pulverizer. また、作製したい組成比として混合した塩を含む水溶液を用いた溶液スプレー法による粉末、また、圧電素子、2流体ノズルまたは4流体ノズルを用いた噴霧熱分解法による粉末でもよい。 Also, the powder with a solution spray method using an aqueous solution containing a salt formed by mixing a composition ratio to be produced also, the piezoelectric element may be a powder by spray pyrolysis method using two-fluid nozzles or four-fluid nozzle.
なお、本発明で原料粉体とは、粉末、顆粒粉、粉砕粉等、その形態に拘わらず粒子から構成される種々の形態を包含している。 Note that the raw material powder in the present invention, powders, granules powder, crushed powder etc., encompasses a variety of forms consisting of particles regardless of its form. 原料粉体のサイズは、10nm〜5μmの範囲で適宜定めればよい。 The size of the raw material powder may be appropriately determined in the range of 10 nm to 5 [mu] m. なお、コア体1を構成する組成物からなる原料粉体は、被覆層2を構成する組成物からなる原料粉体よりも平均粒径が大きなものとすることが望ましい。 The starting powder comprising a composition constituting the core body 1, it is desirable that the average particle diameter than the raw material powder of the composition constituting the coating layer 2 is large. また、被覆層2を構成する組成物からなる原料粉体の平均粒径、被覆層2を構成する組成物からなる原料粉体の量を制御することで、被覆層2の膜厚を制御することができる。 Further, by controlling the amount of raw material powder of the composition which constitutes the average particle size of the raw material powder of the composition constituting the coating layer 2, the coating layer 2, to control the thickness of the coating layer 2 be able to.
【0022】 [0022]
<顆粒粉末作製工程> <Granular powder manufacturing process>
本実施の形態では、2種類の原料粉体、すなわちコア体1を構成する組成物となる原料粉体および被覆層2を構成する組成物となる原料粉体を混合分散して顆粒粉末とした上で、燃焼炎内に供給する。 In this embodiment, the two kinds of material powder, i.e. the raw material powder mixture dispersed granular powder having a composition composing the raw material powder and a coating layer 2 made of a composition constituting the core body 1 above, it fed into the combustion flame. このように、本発明は、燃焼炎に供給される粉体として顆粒粉末を用いることを1つの特徴としている。 Thus, the present invention is the use of granular powder is one of the features as a powder to be supplied to the combustion flame. これは、各組成を最終的に個々の粒子レベルまで均一に混合するために必要なことはいうまでもないが、顆粒粉末を得る段階で粒度分布の幅を狭く制御でき、しかも、その粒径をも制御することができるためである。 This is of course necessary to mix uniformly the composition until finally individual particle level can be controlled narrower particle size distribution at the stage of obtaining a granular powder, moreover, the particle size This is because it is possible to control also. 顆粒粉末を得る典型的な手法として、スプレー・ノズルを用いた噴霧造粒法がある。 Typical methods to obtain a granular powder, there is a spray granulation method using a spray nozzle. 噴霧造粒法においては、出発原料粉体、つまり、第1の原料粉体および第2の原料粉体をスプレー・ノズルから噴霧するためのスラリを作成する。 In the spray granulation method, the starting material powder, that is, to create a slurry for spraying a first material powder and the second material powder from the spray nozzle. スラリは、出発原料粉末を溶媒に適量添加した後に、ボール・ミルまたはアトライタ等の混合機を用いて混合することにより得ることができる。 Slurry can be obtained by the starting raw material powder after the appropriate amount to the solvent and mixed using a mixer such as a ball mill or attritor. 溶媒として水を用いることができるが、出発原料粉体の分散性を向上するために分散剤を添加することが推奨される。 Although water can be used as a solvent, it is recommended to add a dispersing agent to improve the dispersibility of the starting material powder. 出発原料粉体同士を機械的に結合するための結合剤、例えばPVA(ポリビニルアルコール)を添加することもできる。 Binding agents for mechanically coupling the starting material powder bodies, it may be added, for example, PVA (polyvinyl alcohol).
【0023】 [0023]
原料粉体を含むスラリをスプレー・ノズルまたは回転ディスク等により噴霧して液滴を形成する。 The slurry containing the raw material powder was sprayed by a spray nozzle or a rotating disk to form droplets. ここで、スプレー・ノズルは、上記のスラリと圧縮気体とを噴霧するためのものであり、2流体ノズル、あるいは4流体ノズルを用いることができる。 Here, the spray nozzle is intended for spraying the compressed gas with the slurry, it is possible to use a two-fluid nozzle or 4-fluid nozzle. 圧縮気体とともにスプレー・ノズルから吐出されたスラリは微粒化されて噴霧を形成する。 Together with the compressed gas discharged from the spray nozzle slurry is atomized to form a spray. 噴霧中の液滴の粒径は、スラリと圧縮気体との比率により制御することができる。 The particle size of the droplets in the spray can be controlled by the ratio between the slurry and the compressed gas. 液滴の粒径を制御することにより、最終的に得られる顆粒粉末の粒径を制御することができる。 By controlling the particle size of the droplets, it is possible to control the particle size of the finally obtained granular powder. 噴霧状態のスラリが自由落下する過程で水分を乾燥するための熱を与えることにより、液体成分を乾燥、除去した粉末を得ることができる。 By slurry spraying conditions provide heat for drying the moisture in the course of free fall, the liquid component dried to obtain the removed powder. この熱は、スプレー・ノズルから吐出する気体を加熱気体とする、あるいは噴霧雰囲気に加熱気体を供給することにより与えることができる。 This heat, the gas discharged from spray nozzles and heating gas, or may be provided by supplying the heated gas to the spray atmosphere. 乾燥のためには、100℃以上の加熱気体を用いればよい。 For drying, it may be used 100 ° C. or more heating gas. スプレー・ノズルによる噴霧および乾燥の工程は、所定のチャンバ内で行われる。 Spraying and drying steps by spray nozzles is effected within a given chamber. スプレー・ノズルを用いた噴霧造粒法により得られる粉体は、通常、顆粒粉末である。 Powder obtained by the spray granulation method using a spray nozzle is usually a granular powder. この顆粒粉末の粒径は、前述のように、スラリと圧縮気体との比率によって制御することができる。 The particle size of the granular powder, as described above, can be controlled by the ratio between the slurry and the compressed gas. スラリ同士を衝突させることにより小さな液滴を作成することもできる。 It is also possible to create small droplets by impinging slurry together.
【0024】 [0024]
<粉体供給工程> <Powder supply process>
粉体供給工程では、以上のようにして得られた顆粒粉末を酸化性ガスまたは/および不活性ガスとともに燃焼炎中に供給する。 The powder supplying step for supplying to the combustion flame, the granular powder obtained as described above with an oxidizing gas and / or inert gases. 燃焼炎中に供給される顆粒粉末は、乾式状態で供給することもできるが、当該顆粒粉末を含むスラリとして湿式状態で供給することもできる。 Granular powder fed into the combustion flame, which can be supplied in a dry state, can be supplied in a wet state as a slurry containing the granular powder.
【0025】 [0025]
<溶融処理工程> <Melting process>
粉体供給工程で燃焼炎内に供給された顆粒粉末は、燃焼炎中に所定時間だけ滞留する。 Granular powder of a powder supply step is supplied into the combustion flame is residence predetermined time in the combustion flame. 詳しくは後述するが、燃焼炎内の温度は顆粒粉末の融点以上の温度に制御されている。 Details will be described later, the temperature in the combustion flame is controlled to a temperature higher than the melting point of the granular powder. このため、燃焼炎内に滞留中に顆粒粉末は熱処理され、具体的には、顆粒粉末が溶融し、球状体を構成する。 Therefore, granular powder during staying in the combustion flame is heat treated, specifically, granular powder is melted to form a spherical body. この溶融処理工程は、非還元性雰囲気で行われる。 The melting process is performed in a non-reducing atmosphere.
【0026】 [0026]
<分離工程> <Separation step>
溶融処理工程で得られた球状体は、冷却される過程でコア体1と被覆層2とに分離される。 The obtained spheroids in the melt processing step is divided into the core body 1 and the cover layer 2 in the course of being cooled. ここで、コア体1を構成することとなる組成物と被覆層2を構成することとなる組成物のうち、融点の高い組成物が融点の低い組成物よりも先に凝固し、溶融中の融点の低い組成物中に融点の高い組成物が浮遊した状態が形成される。 Among the possible become composition constituting the become composition and the coating layer 2 constituting the core body 1, a high composition melting point solidifies before lower composition melting point, in the molten high composition melting point lower composition of melting point Submerge is formed. この浮遊物、つまり融点の高い組成物は、融点の低い組成物と殆ど反応または固溶せずかつ両組成物は濡れ性が悪い。 The suspended solids, i.e. high composition of melting point, and both compositions little reaction or solid solution with low melting point composition has poor wettability. このため、まだ溶融中の融点の低い組成物は球状粒子の中心部に位置し、かつ先に凝固した融点の高い組成物は球状粒子の表面に押し出されるような形で球状粒子の表層部に位置することとなる。 Therefore, yet low melting point composition in the molten is located in the center of the spherical particles and high melting point compositions solidify earlier in the surface portion of the spherical particles in a manner pushed out to the surface of the spherical particles It is to be positioned. 一方、球状粒子の冷却が進行すると、球状粒子の中心部に位置していた融点の低い組成物も凝固を開始し、コア体1を形成する。 On the other hand, if the cooling of the spherical particles progresses, low melting point composition was located in the center of the spherical particles also initiate clotting, to form a core body 1. 以上のように、この分離工程では、コア体1と、コア体1を被覆する被覆層2とを備えた球状の複合粒子10が得られるのである。 As described above, this separation step, the core body 1, is the composite particle 10 of the spherical and a coating layer 2 covering the core body 1 is obtained. 分離工程で完全なコアシェル構造を有する複合粒子10を得るためには、溶融処理工程で得られた球状粒子を徐冷することが好ましい。 In order to obtain composite particles 10 having a complete core-shell structure in the separation step is preferably gradual cooling the spherical particles obtained in the melt processing step. 好ましい徐冷の形態は、後述する。 Preferred form of slow cooling will be described later.
【0027】 [0027]
ここで、本実施の形態に係る複合粒子10を作製する場合に好適な製造装置の一例を示す。 Here, an example of a production apparatus suitable in the case of manufacturing a composite particle 10 according to the present embodiment.
【0028】 [0028]
図2は、本発明の複合粒子10の製造方法に好適な球状粉末製造装置200の一例を示す断面図である。 Figure 2 is a sectional view showing an example of a preferred spherical powder production apparatus 200 to the production method of the composite particles 10 of the present invention. 図2に示すように、球状粉末製造装置200は、チャンバ20、バーナ30、処理粉末回収手段40、ガス排出手段50とを有する。 As shown in FIG. 2, the spherical powder production apparatus 200 includes a chamber 20, a burner 30, treated powder collecting means 40, gas exhaust unit 50.
【0029】 [0029]
チャンバ20は、例えば耐熱性の高いアルミナ等で形成され、上下方向に軸線を有した円筒状で、同一の内径を有する円筒壁部20aと、その下端部に連続して形成され、下方にいくにしたがい内径が徐々に小さくなるテーパ部20bとを有している。 Chamber 20 is formed of, for example, high heat resistance such as alumina, in the vertical direction in a cylindrical shape having an axis, a cylindrical wall portion 20a having the same inner diameter, are formed continuously at its lower end, going downward and a tapered portion 20b whose inner diameter becomes gradually smaller as.
チャンバ20の上部は開口しており、この開口部に蓋体21が設けられている。 The upper portion of the chamber 20 is opened, the lid 21 is provided in the opening. この蓋体21は、チャンバ20の中央部に臨む位置にバーナ30を備えており、その外周部には水冷ジャケット21aを内蔵している。 The lid 21 is provided with a burner 30 at a position facing the center of the chamber 20, has a built-in water cooling jacket 21a on its outer periphery. 水冷ジャケット21aは、バーナ30から発生する燃焼炎Fの調節と燃焼炎Fの熱により球状粉末製造装置200が損傷することを防ぐものである。 Water cooling jacket 21a is to prevent the spherical powder production apparatus 200 is damaged by the heat of adjusting the combustion flame F of the combustion flame F generated from the burner 30.
【0030】 [0030]
バーナ30は、各々の領域に、顆粒粉末100aを供給する顆粒粉末供給管31、燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給管32、および酸素を供給する酸素供給管33が接続されている。 Burner 30, to each of the region, supplying the granular powder 100a granular powder supply pipe 31, combustion gas combustion gas supply pipe 32 for supplying, and oxygen supply pipe 33 for supplying oxygen are connected. このようなバーナ30は、燃焼ガス供給管32から供給される燃焼ガスと酸素供給管33から供給される酸素をチャンバ20内の下方に向けて噴出しつつ、これに着火することで、チャンバ20中央部の上部に、燃焼炎Fを生成する。 Such burners 30, the oxygen supplied from the combustion gas and oxygen supply pipe 33 supplied from the combustion gas supply pipe 32 while jetting downward in the chamber 20, by igniting chamber 20 the top of the central portion, for generating a combustion flame F.
【0031】 [0031]
燃焼炎Fを得るための燃焼ガスは、特に制限されない。 Combustion gas for obtaining the combustion flame F is not particularly limited. LPG、水素、アセチレン等公知の燃焼ガスを用いることができる。 It can be used LPG, hydrogen, acetylene, etc. known combustion gases. 酸化物を処理する場合には、燃焼炎Fの酸化度を制御する必要があり、燃焼ガスに対して適当な量の酸素を供給することが望まれる。 When processing oxide, it is necessary to control the oxidation degree of the combustion flame F, it is desirable to provide an appropriate amount of oxygen relative to the combustion gases. LPGを燃焼ガスとして用いる場合にはLPG供給量の5倍の酸素を、アセチレンを燃焼ガスとして用いる場合にはアセチレン供給量の2.5倍の酸素を、また水素を燃焼ガスとして用いる場合には水素供給量の0.5倍の酸素を供給すると等量となる。 Five times the oxygen LPG supply amount in the case of using LPG as a combustion gas, a 2.5-fold oxygen acetylene supply amount in the case of using acetylene as the combustion gases, also in the case of using hydrogen as a combustion gas the equivalent amount is supplied to 0.5 times the oxygen of the hydrogen supply amount. この値を基準として酸素供給量を適宜設定することにより、燃焼炎Fの酸化度を制御することができる。 By setting the oxygen supply amount as appropriate as reference to this value, it is possible to control the oxidation degree of the combustion flame F. これら燃焼ガスの流量は、バーナ30のサイズに応じて適宜定めればよい。 Flow rate of the combustion gas may be appropriately determined according to the size of the burner 30.
燃焼炎Fの温度は、燃焼ガスの種類、量、酸素との比率、顆粒粉末100aの供給量などによって変動する。 Temperature of the combustion flame F varies type of combustion gas, the amount, the ratio of oxygen, such as by the supply amount of the granular powder 100a. LPGを用いる場合には約2100℃まで、アセチレンを用いる場合には約2600℃までの温度を得ることができる。 When using the LPG up to about 2100 ° C., in the case of using the acetylene can be obtained temperatures up to about 2600 ° C..
【0032】 [0032]
燃焼炎Fに対する顆粒粉末100aの供給の手法は、顆粒粉末100aが燃焼炎F内に入る限り制限はない。 Method of supply of the granular powder 100a for combustion flame F is granular powder 100a is not limited as long as entering the combustion flame in F. しかし、バーナ30から燃焼炎Fが生成される方向に沿って供給することが望ましい。 However, it is desirable to provide along the direction in which the combustion flame F is generated from the burner 30. 燃焼炎F内を顆粒粉末100aが通過する時間をより長くするためである。 The combustion flame in F is for a longer time granular powder 100a passes. したがって、燃焼炎Fの下部に達する前に供給した顆粒粉末100aが燃焼炎Fの外に漏洩しないように制御することが望ましい。 Therefore, it is desirable that the granular powder 100a was fed before reaching the bottom of the combustion flame F is controlled so as not to be leaked to the outside of the combustion flame F.
【0033】 [0033]
燃焼炎F中に供給される顆粒粉末100aは、乾式状態で供給することもできるが、当該原料粉末としての顆粒粉末100aを含むスラリとして湿式状態で供給することもできる。 Granular powder 100a fed into the combustion flame F, which can be supplied in a dry state, it can be supplied in a wet state as a slurry containing granular powder 100a as the raw material powder.
【0034】 [0034]
上述した顆粒粉末作製工程で得られる顆粒粉末100aは、その平均粒径が15μm以下、より好ましくは2〜15μmとなるように生成するのが特に好ましい。 Granular powder 100a obtained by the above-mentioned granular powder fabricating step has an average particle size of 15μm or less, and more preferably is particularly preferred to produce such that 2 to 15 [mu] m.
これは、顆粒粉末供給管31における顆粒粉末100aの流動性を高めるためである。 This is to enhance the flowability of the granular powder 100a in granular powder supply tube 31. これにより、顆粒粉末供給管31内で顆粒粉末100aが詰まるのを防止でき、バーナ30に顆粒粉末100aを安定して供給することができる。 This prevents the granular powder 100a is clogged in the granular powder supply tube 31, the granular powder 100a can be stably supplied to the burner 30.
【0035】 [0035]
顆粒粉末100aの供給は、上述したように酸化性ガスまたは/および不活性ガスをキャリア・ガスとして用いて行われる。 Supply of granular powder 100a is performed using an oxidizing gas and / or inert gas as described above as the carrier gas. 本実施の形態では、顆粒粉末100aを用いるので、キャリア・ガスによる搬送性が優れる。 In this embodiment, since use of the granular powder 100a, transportability by the carrier gas is excellent. また、当然のことではあるが、供給する顆粒粉末100aを増加するためには、キャリア・ガス量を増加する必要があり、キャリア・ガスに酸素を用いる場合は、支燃ガスである酸素の量を減少させ、キャリア・ガスと支燃ガスとの混合比率を調整する必要がある。 Moreover, as a matter of course, in order to increase the granular powder 100a supplies, it is necessary to increase the carrier gas quantity, in the case of using oxygen to carrier gas, the amount of oxygen is the oxidizing gas It reduces, it is necessary to adjust the mixing ratio of the carrier gas and oxidizing gas.
【0036】 [0036]
このような球状粉末製造装置200では、バーナ30の燃焼ガス供給管32からLPG等の燃焼ガスおよび酸素供給管33から酸素をバーナ30に供給しながら、着火する。 In such spherical powder production apparatus 200, while supplying the combustion gas and the oxygen supply pipe 33 of the LPG or the like from the combustion gas supply pipe 32 of the burner 30 of oxygen to the burner 30 and ignited. すると、燃焼炎Fが下方に向けて発生する。 Then, the combustion flame F is generated downward.
そして、顆粒粉末供給管31からキャリア・ガスとともに顆粒粉末100aを供給する。 Then, it supplies the granular powder 100a together with the carrier gas from the granular powder feeding pipe 31. 顆粒粉末100aは、バーナ30にて形成された燃焼炎Fに向かって供給される。 Granular powder 100a is supplied toward the combustion flame F formed at the burner 30.
【0037】 [0037]
燃焼炎Fはその燃焼領域内の位置、例えば中心部と外周部において温度が異なる。 Combustion flame F is located in the combustion zone, the temperature is different, for example, in the central portion and the peripheral portion. したがって、顆粒粉末100aの種類と処理の種類によって、燃焼炎Fの大きさ等の調節が行われると共に、顆粒粉末100aの供給先の位置も適宜調節される。 Accordingly, the type and the kind of processing of granular powder 100a, together with the adjustment of the size of the combustion flame F is carried out, the position of the supply destination of granular powder 100a is also adjusted appropriately. 本実施の形態では、顆粒粉末100aを燃焼炎Fの熱により溶融させて球状体、すなわち球状の溶融処理物100bを得る。 In this embodiment, to obtain a granular powder 100a is melted by the heat of the combustion flame F spheroids i.e. the melt processed product 100b spherical. このため、燃焼炎Fの温度を、顆粒粉末100aの融点以上の温度となるように設定する。 Therefore, to set the temperature of the combustion flame F, such that the temperature above the melting point of the granular powder 100a. つまり、顆粒粉末100aを構成する第1の原料粉体および第2の原料粉体のうち、融点が高い方を基準として燃焼炎Fの温度を設定する。 That is, of the first raw material powder and the second material powder constituting the granulated powder 100a, sets the temperature of the combustion flame F as a reference the higher melting point.
大きさや温度が適宜調整された燃焼炎F中に投入された顆粒粉末100aは、燃焼炎F中に所定時間滞留し、燃焼炎Fの熱によって溶融され、または化学的・物理的修飾を受け、チャンバ20内を落下する。 Size and temperature appropriately adjusted combustion flame F granular powder 100a that is charged into the predetermined residence time in the combustion flame F, is melted by the heat of the combustion flame F or undergo chemical and physical modification, falling in the chamber 20. このとき、顆粒粉末100aは、チャンバ20内を落下する間にその温度が低下し、凝固する。 At this time, granular powder 100a, the temperature decreases during the fall in the chamber 20 solidifies. これにより、複合粒子10が得られる。 Thus, the composite particles 10 is obtained.
【0038】 [0038]
上記のような処理が行われるチャンバ20のテーパ部20bの下端部は開口しており、複合粒子10を回収する処理粉末回収手段40としての回収容器41が接続されている。 The lower end of the tapered portion 20b of the chamber 20 to the above-described process is performed is opened, the collection container 41 as treated powder recovery means 40 for recovering the composite particles 10 is connected. この回収容器41の側面には、ガス排出手段50としてのサイクロン51が接続されている。 The sides of the collection container 41, a cyclone 51 as a gas discharge means 50 are connected.
チャンバ20内を落下した複合粒子10は、回収容器41の底部に堆積し、またその一部はガスとともにサイクロン51に送り込まれる。 Composite particles 10 dropped in the chamber 20 is deposited on the bottom of the collection container 41, also a part is fed into the cyclone 51 along with the gas.
サイクロン51では、円筒壁部20aから流れてくる、複合粒子10が混在したガスの気体(ガス)と固体(複合粒子10)とを上下に分離する。 In the cyclone 51, flowing from the cylindrical wall portion 20a, to separate the gas of the gas composite particles 10 are mixed (gas) and solid (composite particles 10) up and down. ガスと分離された複合粒子10はサイクロン51の底部に堆積する。 Composite particles 10 which are separated from the gas is deposited on the bottom of the cyclone 51.
これら処理粉末回収手段40としての回収容器41およびサイクロン51の底部に堆積した複合粒子10を回収することで、球状の複合粒子10を得ることができるのである。 By recovering the composite particles 10 deposited on the bottom of the collection container 41 and the cyclone 51 as those treated powder recovery means 40, it is possible to obtain a composite particle 10 of the spherical.
また、サイクロン51の上部にはバグフィルタ等のフィルタ装置52が接続され、サイクロン51から排出されるガスに残存する複合粒子10を、フィルタ本体52aで回収し、ガスのみを、排風機53を介して、排出管55から排出するようになっている。 Further, the upper part of the cyclone 51 the filter device 52 such as a bag filter is connected, the composite particles 10 remaining in the gas discharged from the cyclone 51, collected in the filter body 52a, only the gas, through the exhauster 53 Te is adapted to discharge from the discharge pipe 55.
【0039】 [0039]
上記のようにして回収された複合粒子10は、球状でありかつコアシェル構造を有する。 Composite particles 10 which are collected in the manner described above, with a spherical and has and core-shell structure. また本実施の形態で得られる複合粒子10の平均粒径は、0.1〜50μm程度であり、特に0.5〜10μm程度の樹脂材料との複合化に適した粒径の粒子を得ることが可能である。 The average particle diameter of the composite particles 10 obtained in this embodiment is about 0.1 to 50 [mu] m, in particular obtain particles having a particle size suitable for complexation with 0.5~10μm approximately resin material it is possible.
【0040】 [0040]
なお、図2に示したように、球状粉末製造装置200において、チャンバ20内の上部に気流発生部60を設けることが望ましい。 Incidentally, as shown in FIG. 2, the spherical powder production apparatus 200, it is desirable to provide an airflow generating portion 60 in an upper portion of the chamber 20. ここで使用されるガスは被処理物との反応の有無等を考慮して適宜選択することができるが、例えばN 2 、O 2 、Arおよび空気等である。 Here the gas to be used can be appropriately selected in consideration of the presence or absence of a reaction between the object to be treated, for example, N 2, O 2, Ar and air, and the like. 管体61からなる気流発生部60からガスを供給することにより、環状の気流発生部60から噴出される気流Aは、チャンバ20の円筒壁部20aのほぼ全周に沿った、いわゆるエアカーテンのように形成される。 By supplying the gas from the flow generator unit 60 of the tube 61, the air flow A to be ejected from the airflow generating portion 60 of the annular, along the entire circumference substantially cylindrical wall portion 20a of the chamber 20, so-called air curtain It is formed so as. このように、気流発生部60から噴出させた気流Aをチャンバ20の円筒壁部20aに沿って流すことで、燃焼炎F中で溶融されてチャンバ20内を落下する溶融処理物100bは、チャンバ20の円筒壁部20aに近づくとこの気流Aによって下方に流される。 Thus, the airflow A that is ejected from the air stream generating unit 60 by flowing along the cylindrical wall portion 20a of the chamber 20, the molten processed product 100b which is melted in the combustion flame F fall in the chamber 20, the chamber it approaches the cylindrical wall portion 20a of 20 the flows downward by the air flow a. これによって、溶融処理物100bがチャンバ20の円筒壁部20aに付着するのが防止できるのである。 Thus, the melt processed product 100b is able to prevent from adhering to the cylindrical wall portion 20a of the chamber 20.
【0041】 [0041]
完全なコアシェル構造を有する複合粒子10を得るためには、溶融処理物100bを徐冷することが望ましい。 In order to obtain composite particles 10 having a complete core-shell structure, it is desirable to slow cooling of the melt processed product 100b. ここで、チャンバ20内を落下する溶融処理物100bを徐冷する際に好適な球状粉末製造装置300の一例を図3に示す。 Here, an example of a preferred spherical powder production apparatus 300 at the time of annealing the melt processed product 100b falling in the chamber 20 in FIG. 3.
球状粉末製造装置300は、加熱部25a〜25cを設けた点を除けば、球状粉末製造装置300は、上述した球状粉末製造装置200と同一の構造を有している。 Spherical powder production apparatus 300 except having a heating unit 25 a to 25 c, spherical powder production apparatus 300 has the same structure as the spherical powder production apparatus 200 described above. なお、便宜上、図3では気流発生部60を省略してある。 For convenience, it is omitted airflow generation unit 60 in FIG. 3.
球状粉末製造装置300では、円筒壁部20aの外周には、円筒壁部20a内に加熱領域を形成するため、上から順に第1の加熱部25a、第2の加熱部25b、第3の加熱部25cが設けられ、チャンバ20内に加熱領域が形成されている。 In spherical powder production apparatus 300, on the outer circumference of the cylindrical wall portion 20a, to form a heating region in the cylindrical wall portion 20a, the first heating part 25a in order from the top, the second heating part 25b, a third heating part 25c is provided, the heating region is formed in the chamber 20.
【0042】 [0042]
加熱領域では、第1の加熱部25aは、顆粒粉末100aの融点より若干低い温度に設定されている。 In the heating region, the first heating part 25a is set slightly lower than the melting point of the granular powder 100a. さらに、第2の加熱部25bは第1の加熱部25aより低い温度に、第3の加熱部25cは第2の加熱部25bより低い温度にそれぞれ設定されている。 Further, the second heating part 25b is at a lower temperature than the first heating portion 25a, the third heating part 25c is set to the temperature lower than the second heating portion 25b. したがって、円筒壁部20a内の温度は、第1の加熱部25aから第3の加熱部25cまで徐々に低下するようになっている。 Accordingly, the temperature of the cylindrical wall portion 20a is adapted to gradually decrease from the first heating portion 25a to the third heating part 25c. なお、加熱部25a、25b、25cにおける加熱としては、電気による加熱、ガスの燃焼熱による加熱および高周波加熱等の公知の手段が採用され、この中でも炉内の雰囲気の制御が容易であるため電気による加熱が好ましい。 The heating unit 25a, is 25b, the heating in 25c, heated by electricity, is employed a known means such as heating and high-frequency heating by the combustion heat of the gas, electricity for control of the atmosphere in the furnace Among this is easy heating by is preferred. また、燃焼炎Fの全長の10%以上が、加熱部25a〜25cが設けられた領域内に位置していることが望ましい。 Moreover, more than 10% of the total length of the combustion flame F is, it is desirable that the heating unit 25a~25c is located within the area provided.
【0043】 [0043]
燃焼炎Fを通過した溶融処理物100bがチャンバ20の円筒壁部20a内へ浮遊した状態で落下すると、溶融処理物100bが第1〜第3の加熱部25a、25b、25cを通過するにしたがって、それぞれの加熱部25a、25b、25cに応じた温度に順次さらされる。 If the melt processed product 100b that has passed through the combustion flame F falls in a suspended state into the cylindrical wall portion 20a of the chamber 20, in accordance with the melt processed product 100b passes first through third heating parts 25a, 25b, and 25c each of the heating portion 25a, 25b, are sequentially exposed to a temperature corresponding to 25c. したがって、燃焼炎Fに所定時間滞留して高温・溶融状態となった顆粒粉末100aは、その温度が急激に下がることなく、徐々に冷却される。 Therefore, granular powder 100a became hot-melt staying predetermined time in the combustion flame F, without the temperature drops rapidly, is gradually cooled. このように、バーナ30に連続するようにして、溶融処理物100bの進行方向に向かって徐々に温度が低下するような加熱領域を設けることにより、溶融処理物100bを加熱しないでそのまま冷却させる場合に生じる、溶融処理物100bの急激な温度変化を防止できる。 Thus, so as to continuously to the burner 30, by providing a heating region such as temperature gradually toward the traveling direction of the molten treated 100b is lowered, if it is cooled without heating the melt treated product 100b occurs, it is possible to prevent the sudden change in temperature of the molten treated 100b. つまり、溶融処理物100bが急激な温度変化を受けて、完全に相分離が終了しないまま凝固してしまうことを防止できる。 In other words, it is possible to prevent the melt processed product 100b is subjected to rapid temperature changes, completely phase separation resulting in solidified without ends.
【0044】 [0044]
なお、それぞれの加熱部25a、25b、25cにおける加熱温度の設定は、粉末の種類や、処理の目的によっても異なるが、第1の加熱部25aの設定温度は、上述したように顆粒粉末100aの融点近傍(顆粒粉末100aを構成する組成物のうち、融点の低い組成物を基準とする)であることが好ましい。 Incidentally, each of the heating portions 25a, 25b, setting the heating temperature in 25c, the powder type and may differ depending on the purpose of treatment, the set temperature of the first heating unit 25a of the granular powder 100a as described above (of the composition constituting the granular powder 100a, the basis of the low melting point composition) near the melting point is preferably. また、第1の加熱部25aと第2の加熱部25bとの設定温度差、並びに第2の加熱部25bと第3の加熱部25cとの設定温度差は、それぞれ100〜300℃程度であることが好ましい。 The setting temperature difference between the first heating portion 25a and the second heating part 25b, and setting the temperature difference between the second heating portion 25b and the third heating part 25c are each about 100 to 300 ° C. it is preferable. なお、加熱領域における最後の加熱部である第3の加熱部25cにおいては、溶融処理物100bが変質しない温度に設定することが好ましい。 In the third heating part 25c which is the last heating part in the heating region is preferably set to a temperature at which the melt processed product 100b is not deteriorated.
【0045】 [0045]
以上のようにして、燃焼炎Fに所定時間滞留することにより高温に加熱された溶融処理物100bは、燃焼炎Fを通過した瞬間に急速に冷却されることなく、加熱領域を通過することで徐々に冷却される。 As described above, the melt treated product 100b that are heated to a high temperature by a predetermined residence time in the combustion flame F, without being rapidly cooled at the moment of passing through the combustion flame F, by passing through a heating zone gradually cooling. この徐冷により、最終的に得られる複合粒子10を、図1に示したような完全なコアシェル構造のものとすることができる。 This slow cooling, eventually composite particles 10 obtained, can be made of the complete core-shell structure as shown in FIG.
さらに本実施の形態では、粒子の球状度が0.8〜1である複合粒子10を得ることができる。 Further, in this embodiment, can be spherical of the particles to obtain a composite particle 10 is 0.8 to 1. また球状度が0.9〜1、さらには0.95〜1である複合粒子10を得ることもできる。 The sphericity is 0.9 to 1, more can be obtained composite particles 10 is 0.95. 球状度が0.8以上である複合粒子10は、樹脂材料等の他の材料に対して均一に分散しやすくなる。 Composite particles 10 sphericity is 0.8 or more, it becomes easy to uniformly disperse to other materials such as a resin material.
【0046】 [0046]
以上詳述したように、本実施の形態においては、原料粉末を上述した2つの条件を満たすようにして選択しているため、コアシェル構造を有する複合粒子10を容易に得ることができる。 As described in detail above, in the present embodiment, since the raw material powder is selected in the two condition is satisfied as described above, it is possible to obtain a composite particle 10 having a core-shell structure easily. また、溶融処理物100bを徐冷するようにすれば、球状粒子内の相の分離を確実に行うことができる。 Further, if to slow cooling of the melt processed product 100b, it is possible to reliably separate phases within the spherical particles. 複合粒子10によれば、コア体1が担う特性と、被覆層2が担う特性を異ならせることができる。 According to the composite particles 10, and features a core body 1 is responsible, can have different properties covering layer 2 plays. つまり、複数の特性を兼備させることができるため、優れた特性を有する製品や特殊な構造や機能を有する材料や部品を得ることができる。 That is, since it is possible to combine a plurality of properties, it is possible to obtain a material or component having a product and special structures and functions with excellent properties. 具体的には、センサー、電波吸収体、ノイズ対策部品、コンデンサー、共振器等を得ることができる。 Specifically, sensors, electromagnetic wave absorber, anti-noise component, capacitor, it is possible to obtain a resonator or the like.
【0047】 [0047]
なお、以上述べた図3に示した球状粉末製造装置300では、加熱領域が第1〜第3の加熱部25a、25b、25cによって構成されているが、加熱領域は第1の加熱部25aのみで構成してもよく、その他、さらに多い加熱部によって構成されるものであってもよい。 The above in spherical powder production apparatus 300 shown in FIG. 3 mentioned, heating zone first to third heating portions 25a, 25b, are configured by 25c, the heating region only the first heating unit 25a in may be configured, other, or may be constituted by a still larger heating unit. 設ける加熱部の数は、処理する粉末の種類と、目的とする処理の種類によって適宜調節される。 The number of the heating unit provided is a kind of powder to be processed, are adjusted as appropriate depending on the type of process for the purpose. また加熱領域として、溶融処理物100bの落下方向、すなわちバーナ30側から処理粉末回収手段41に向かって温度が下がる温度勾配を付与できる手段であれば、図3に示すような加熱部25a、25b、25cに限定されず、例えば加熱ガスを円筒壁部20a内に吹き込む手段等、他の手段を用いることもできる。 As the heating region, falling direction of the molten treated 100b, that is, if a means capable of imparting a temperature gradient that the temperature decreases towards the treated powder collecting means 41 from the burner 30 side, the heating section 25a as shown in FIG. 3, 25b can not limited to 25c, for example, it means such as blowing heated gas into the cylindrical wall portion 20a, also possible to use other means.
【0048】 [0048]
【実施例】 【Example】
以下本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。 It will be described with reference to specific embodiments thereof below.
(実施例1) (Example 1)
火炎中加水分解法により得た平均粒径30nmのシリカ(SiO 2 )粒子と、沈殿法により得た平均粒径0.2μmの酸化鉄(Fe 23 )粒子とを重量比1:20で混合し、固形分45wt%のスラリを作製した。 And silica (SiO 2) particles having an average particle size of 30nm was obtained by the flame hydrolysis method, the iron oxide having an average particle size of 0.2μm obtained by precipitation (Fe 2 O 3) and particles in a weight ratio of 1:20 mixed, to prepare a solid content 45 wt% of the slurry. なお、スラリ作製に先立ち、シリカ粒子および酸化鉄粒子の融点をそれぞれ測定したところ、シリカ粒子の融点は1730℃、酸化鉄粒子の融点は1570℃であった。 Prior to the slurry making, the melting point of the silica particles and iron oxide particles were measured respectively, the melting point of the silica particles 1730 ° C., the melting point of the iron oxide particles was 1570 ° C..
【0049】 [0049]
このスラリを4流体ノズルを備えたスプレードライヤで噴霧造粒し、平均粒径4.8μmの顆粒粉末を作製した。 The slurry was spray granulated in a spray drier with four fluid nozzle to produce a granular powder having an average particle size of 4.8 .mu.m. この顆粒粉末は、2種類の化合物粒子が接触状態で集合した粉体である。 The granular powder is a powder two compounds particles are assembled in contact. またこの顆粒粉末の球状度は0.98であった。 The sphericity of the granular powder was 0.98. また、その粒度分布を測定したところ、10%径が1.8μm、90%径が6.8μmであった。 The measured particle size distribution, 10% diameter of 1.8 .mu.m, 90% size was 6.8 [mu] m. なお、10%径とは、測定された粉末の全体積を100%として累積カーブを求めたとき、その累積カーブが10%となる点の粒径をいう。 Here, the 10% diameter, when determined a cumulative curve of the total volume of the measured powder as 100% refers to the particle size of the point where the cumulative curve becomes 10%. 同様に90%径とは、前記累積カーブが90%となる点の粒径をいう。 Similarly, the 90% diameter means the particle diameter of the point where the cumulative curve becomes 90%. したがって、10%径と90%径の差が小さいほど粒度分布幅が狭く、前記差が大きいほど粒度分布幅が広いことを意味する。 Therefore, as the particle size distribution width difference 10% diameter and the 90% size is small narrow meaning as particle size distribution is wide the difference is large.
【0050】 [0050]
図3の装置を用いて燃焼ガス供給管32からLPGを、酸素供給管33から酸素を供給しつつ燃焼炎Fを発生させ、この燃焼炎F内に、酸素をキャリア・ガスとして前述の顆粒粉末を供給して熱処理を行った。 The LPG from the combustion gas supply pipe 32 using the apparatus of FIG. 3, while supplying oxygen from an oxygen supply pipe 33 to generate a combustion flame F, in the combustion flame in F, the above-mentioned granular powder with oxygen as carrier gas the supplies were subjected to a heat treatment. なお、燃焼炎F発生のための酸素流量は10.0L/min、LPG流量は2.0L/minである。 The oxygen flow rate for combustion flame F generated 10.0 L / min, LPG flow rate is 2.0L / min. また、キャリア・ガスとしての酸素流量は300ml/minである。 The oxygen flow rate as the carrier gas is 300 ml / min. なお、溶融処理物が徐冷されるように、第1〜第3の加熱部25a〜25cの温度はそれぞれ1600℃、1500℃、1400℃に設定した。 Incidentally, the melt processed product is to be gradually cooled, first to third temperature of the heating unit 25a~25c respectively 1600 ° C., 1500 ° C., was set to 1400 ° C..
熱処理後に得られた粉末の平均粒径は3.2μm、10%径が1.2μm、90%径が5.2μmであった。 The average particle size of the powder obtained after heat treatment 3.2 .mu.m, 10% diameter of 1.2 [mu] m, 90% diameter was 5.2 .mu.m. 粉末を構成する粒子の球状度は0.97に達していた。 Sphericity of the particles constituting the powder had reached 0.97. サンプリングされた粒子のSEM(走査型電子顕微鏡)観察像を図4に示しておく。 The SEM (scanning electron microscope) observation image of the sampled particles leave shown in FIG. 図4に示すように、サンプリングされた粒子はほぼ真球状であった。 As shown in FIG. 4, the sampled particles were almost spherical.
【0051】 [0051]
サンプリングされた粒子を切断し、断面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察した結果、図1に示したように粒子が2相に分離していることが確認された。 Cutting the sampled particles, the section was observed with a SEM (scanning electron microscope), it was confirmed that the particles as shown in FIG. 1 is separated into two phases. 具体的には、酸化鉄がコア体1を形成し、また酸化鉄よりも融点の高いシリカが被覆層2を形成して複合粒子10を構成していた。 Specifically, the iron oxide to form a core body 1, also silica having a melting point higher than iron oxide constituted the composite particles 10 to form a coating layer 2. シリカが形成する被覆層2の膜厚は300〜700nmであった。 The film thickness of the coating layer 2 silica forms was 300 to 700 nm.
【0052】 [0052]
(実施例2) (Example 2)
1.0mol/L硝酸銀溶液に対して、火炎中加水分解法により得た平均粒径30nmのシリカ(SiO 2 )粒子を3.5wt%混合分散し、スラリを作製した。 Against 1.0 mol / L silver nitrate solution, a silica (SiO 2) particles having an average particle size of 30nm was obtained by the flame hydrolysis method was 3.5 wt% mixed and dispersed to prepare a slurry. このスラリを実施例1と同様の要領で噴霧造粒し、平均粒径3.8μmの顆粒粉末を作製した。 The slurry was spray-granulated in the same manner as in Example 1 to prepare a granular powder having an average particle size of 3.8 .mu.m. この顆粒粉末はシリカ粒子と酸化銀が接触状態で集合した粉体であり、この顆粒粉末の球状度は0.98であった。 The granular powder is a powder of silver oxide and silica particles are assembled in contact, sphericity of the granular powder was 0.98. またその粒度分布を測定したところ、10%径が1.2μm、90%径が5.3μmであった。 The Measurement of the particle size distribution, 10% diameter of 1.2 [mu] m, 90% diameter was 5.3 .mu.m. なお、銀粒子の融点は940℃である。 The melting point of the silver particles is 940 ° C..
【0053】 [0053]
図2の装置にて燃焼炎Fを発生させ、この燃焼炎F内に、酸素をキャリア・ガスとして前述の顆粒粉末を供給した。 To generate a combustion flame F in the apparatus of FIG. 2, the combustion flame in F, oxygen was fed the above granular powder as the carrier gas. なお、燃焼炎F発生のための酸素流量は10.0L/min、LPG流量は2.0L/minである。 The oxygen flow rate for combustion flame F generated 10.0 L / min, LPG flow rate is 2.0L / min. また、キャリア・ガスとしての酸素流量は300ml/minである。 The oxygen flow rate as the carrier gas is 300 ml / min.
得られた粉末の平均粒径は2.8μmであり、SEM(走査型電子顕微鏡)観察により、大半の粒子が球状であり、全体的な球状度は0.96に達した。 The average particle diameter of the obtained powder is 2.8 .mu.m, the SEM (scanning electron microscope) observation, the majority of the particles are spherical, the overall sphericity reached 0.96. また、粒度分布を測定したところ、10%径が1.0μm、90%径が3.9μmであった。 The measured particle size distribution, 10% diameter of 1.0 .mu.m, 90% size was 3.9 .mu.m. また、サンプリングされた粒子を切断し、断面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察した結果、銀がコア体1を形成し、また銀よりも融点の高いシリカ粒子が被覆層2を形成して複合粒子10を構成していた。 Further, cutting the sampled particles, the section was observed with a SEM (scanning electron microscope), silver forms a core body 1, also a high silica particles melting point than silver to form a coating layer 2 made up the composite particles 10. シリカ粒子が形成する被覆層2の膜厚は300〜600nmであった。 The film thickness of the coating layer 2 which silica particles form was 300 to 600 nm.
【0054】 [0054]
(実施例3) (Example 3)
沈殿法により得た平均粒径0.5μmのPd粒子と、沈殿法により得た平均粒径0.1μmのBaTiO 3粒子とを重量比100:5で混合し、固形分60wt%のスラリを作製した。 Prepared by mixing at 5, the solids 60 wt% slurry: and Pd particles having an average particle size of 0.5μm obtained by precipitation, BaTiO 3 weight and particle ratio of the average particle diameter of 0.1μm was obtained by precipitation 100 did. なお、スラリ作製に先立ち、Pd粒子およびBaTiO 3粒子の融点をそれぞれ測定したところ、Pd粒子の融点は1550℃、BaTiO 3粒子の融点は1670℃であった。 Prior to the slurry produced was measured the melting point of Pd particles and BaTiO 3 particles, respectively the melting point of Pd particles 1550 ° C., the melting point of the BaTiO 3 particles was 1670 ° C..
このスラリを実施例1と同様の要領で噴霧造粒し、平均粒径4.6μmの顆粒粉末を作製した。 The slurry was spray-granulated in the same manner as in Example 1 to prepare a granular powder having an average particle size of 4.6 .mu.m. この顆粒粉末の球状度は0.98であった。 Sphericity of the granular powder was 0.98. また、その粒度分布を測定したところ、10%径が1.1μm、90%径が6.2μmであった。 The measured particle size distribution, 10% diameter of 1.1 .mu.m, 90% size was 6.2 .mu.m.
【0055】 [0055]
実施例1と同様に、図3の装置にて燃焼炎Fを発生させ、この燃焼炎F内に、酸素をキャリア・ガスとして前述の顆粒粉末を供給した。 As in Example 1, to generate a combustion flame F in the apparatus of FIG. 3, the combustion flame in F, oxygen was fed the above granular powder as the carrier gas. なお、燃焼炎F発生のための酸素流量は10.0L/min、LPG流量は2.0L/minである。 The oxygen flow rate for combustion flame F generated 10.0 L / min, LPG flow rate is 2.0L / min. また、キャリア・ガスとしての酸素流量は2.0ml/minである。 The oxygen flow rate as the carrier gas is 2.0 ml / min. なお、溶融処理物が徐冷されるように、第1〜第3の加熱部25a〜25cの温度はそれぞれ1550℃、1500℃、1450℃に設定した。 Incidentally, the melt processed product is to be gradually cooled, first to third temperature of the heating portion 25a~25c of 1550 ° C., respectively, 1500 ° C., was set to 1450 ° C..
得られた粉末の平均粒径は3.8μmであり、SEM(走査型電子顕微鏡)観察により、大半の粒子が球状であり、全体的な球状度は0.93に達した。 The average particle diameter of the obtained powder is 3.8 .mu.m, the SEM (scanning electron microscope) observation, the majority of the particles are spherical, the overall sphericity reached 0.93. また、粒度分布を測定したところ、10%径が0.9μm、90%径が5.8μmであった。 The measured particle size distribution, 10% diameter of 0.9 .mu.m, 90% size was 5.8 [mu] m. サンプリングされた粒子を切断し、断面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察した結果、Pdがコア体1を形成し、また、Pdよりも融点の高いBaTiO 3が被覆層2を形成して複合粒子10を構成していた。 Cutting the sampled particles, the section was observed with a SEM (scanning electron microscope), Pd form a core body 1, also is BaTiO 3 having a melting point higher than Pd to form a coating layer 2 complex made up the particles 10. BaTiO 3が形成する被覆層2の膜厚は50〜80nmであった。 The film thickness of the coating layer 2 which BaTiO 3 is formed was 50 to 80 nm.
【0056】 [0056]
(比較例1) (Comparative Example 1)
ともに沈殿法により得た平均粒径0.1μmの酸化チタン(TiO 2 )粉末と平均粒径0.15μmの炭酸バリウム(BaCO 3 )粉末をモル比1.0:1.0で混合し、固形分50wt%のスラリを作成した。 Both titanium oxide (TiO 2) powder and barium carbonate having an average particle diameter 0.15μm with a mean particle size of 0.1μm obtained by precipitation (BaCO 3) powder molar ratio of 1.0 were mixed with 1.0, solid We have created a minute 50wt% of the slurry. このスラリを噴霧造粒し、平均粒径11.5μmの顆粒粉末を作成した。 The slurry was spray-granulated to prepare a granular powder having an average particle diameter of 11.5 .mu.m. この顆粒粉末は、2種類の化合物粒子が接触状態で集合した粉体である。 The granular powder is a powder two compounds particles are assembled in contact. またこの顆粒粉末の球状度は0.92、タップ密度は2.0g/cm 3であった。 The sphericity of the granular powder is 0.92 and the tap density was 2.0 g / cm 3. また、その粒度分布を測定したところ、10%径が1.3μm、90%径が19.6μmであった。 Also, the place where the particle size distribution was measured, 10% diameter of 1.3 .mu.m, 90% size was 19.6μm.
【0057】 [0057]
実施例1と同様に、図3の装置にて燃焼炎Fを発生させ、この燃焼炎F内に、酸素をキャリア・ガスとして前述の顆粒粉末を供給した。 As in Example 1, to generate a combustion flame F in the apparatus of FIG. 3, the combustion flame in F, oxygen was fed the above granular powder as the carrier gas. なお、燃焼炎F発生のための酸素流量は12.0L/min、LPG流量は2.3L/minである。 The oxygen flow rate for combustion flame F generated 12.0 L / min, LPG flow rate is 2.3 L / min. また、キャリア・ガスとしての酸素流量は1.0L/minである。 The oxygen flow rate as the carrier gas is 1.0 L / min.
得られた粉末の平均粒径は8.6μmであり、SEM(走査型電子顕微鏡)観察により、大半の粒子が平滑な表面を持ち、全体的な球状度は0.95に達した。 The average particle diameter of the obtained powder was 8.6 [mu] m, by SEM (scanning electron microscope) observation, the majority of the particles have a smooth surface, the overall sphericity reached 0.95. また、粒度分布を測定したところ、10%径が1.1μm、90%径が11.3μmであり、タップ密度は2.8g/cm 3であった。 The measured particle size distribution, 10% diameter of 1.1 .mu.m, 90% diameter is 11.3Myuemu, tap density was 2.8 g / cm 3. 但し、サンプリングされた粒子を切断し、断面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察した結果、相は分離しておらず、複合粒子とはなっていなかった。 However, cutting the sampled particles, the section was observed with a SEM (scanning electron microscope), the phase is not separated, has not been a composite particle. なお、X線回折により得られた球状粉末の構成相を観察したところ、チタン酸バリウム(BaTiO 3 )が主相をなしていることから、BaCO 3とTiO 2が反応していることが確認された。 Incidentally, observation of the constituent phases of the spherical powder obtained by X-ray diffraction, since the barium titanate (BaTiO 3) forms the main phase, it was confirmed that BaCO 3 and TiO 2 are reacted It was.
【0058】 [0058]
なお、以上の実施の形態では、2相に分離された複合粒子10を得る方法について詳述したが、互いに殆ど反応または固溶せず、かつ濡れ性が悪い複数の組成物を適宜選択することで、3相以上の相構造を有する複合粒子10を得ることも可能である。 Incidentally, in the above embodiment has been described in detail how to obtain the composite particles 10 which are separated into two phases, with little reaction or solid solution with each other, and by appropriately selecting the wettability is poor more compositions in, it is also possible to obtain a composite particle 10 having three or more phases structure.
【0059】 [0059]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
本発明によれば、複合粒子を、コスト高を招くことなく量産することができる。 According to the present invention, can be mass-produced without the composite particles, it increases the cost. また、本発明によれば、樹脂材料との複合化に適する粒径を有し、しかも樹脂材料に対する分散性、充填性に優れた球状複合粒子が提供される。 Further, according to the present invention, has a particle size suitable for complexation with a resin material, moreover dispersibility to the resin material, excellent spherical composite particles filling properties is provided.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】 (a)は本実施の形態に係る複合粒子の構成を模式的に示す断面図、(b)は本実施の形態に係る複合粒子断面のSEM(走査型電子顕微鏡)観察像である。 [1] (a) is a sectional view schematically showing the structure of a composite particle according to the present embodiment, (b) is a SEM (scanning electron microscope) observation image of the composite particle cross sections of the present embodiment is there.
【図2】 本実施の形態に係る複合粒子の製造方法に好適な球状粉末製造装置の一例を示す断面図である。 It is a sectional view showing an example of a preferred spherical powder production apparatus to the production method of the composite particles according to [2] The present embodiment.
【図3】 本実施の形態に係る複合粒子の製造方法に好適な球状粉末製造装置の他の例を示す断面図である。 It is a cross-sectional view showing another example of a suitable spherical powder production apparatus to the production method of the composite particles according to [3] this embodiment.
【図4】 実施例1でサンプリングされた粒子のSEM(走査型電子顕微鏡)観察像である。 [4] SEM of the sampled particles in Example 1 (scanning electron microscope) is an observation image.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1…コア体、2…被覆層、10…複合粒子(球状複合粒子)、100a…顆粒粉末、100b…溶融処理物(球状体)、200,300…球状粉末製造装置 1 ... core body, 2 ... cover layer, 10 ... composite particles (spherical composite particles), 100a ... granular powder, 100b ... molten processed product (spheroids), 200, 300 ... spherical powder production apparatus

Claims (8)

  1. 第1の組成物からなるコア体と、前記第1の組成物とは異なる第2の組成物からなりかつ前記コア体を被覆する被覆層とを備えた複合粒子を製造する方法であって、 A core member comprising a first composition, to a process for manufacturing a composite particle having a coating layer covering it and the core body from the different second composition and said first composition,
    前記第1の組成物となる第1の原料粉体と、前記第2の組成物となる第2の原料粉体とからなる顆粒粉末を酸化性ガスまたは/および不活性ガスとともに燃焼炎内に供給する工程aと、 A first material powder comprising said first composition, the second granular powder oxidizing gas and a second raw material powder comprising a composition and / or the combustion flame in conjunction with an inert gas and process a supply,
    前記顆粒粉末を前記燃焼炎内で溶融させることにより、溶融処理物を得る工程bと、 By melting the granular powder in the combustion flame, and step b to obtain a melt processed,
    前記溶融処理物を、前記第1の組成物からなるコア体と、前記第2の組成物からなりかつ前記コア体を被覆する被覆層とに分離させる工程cと、 The melt processed product, the step c for separating a core body made of the first composition, to a coating layer covering it and said core member from said second composition,
    を備えたことを特徴とする複合粒子の製造方法であって、 The method of manufacturing the composite particles comprising the,
    前記第1の組成物および前記第2の組成物の組合せが、以下に示す組合せ1から8のいずれかであることを特徴とする複合粒子の製造方法 Method for producing composite particles combination of the first composition and the second composition, characterized in that any one of a combination 1 shown below 8.
    組合せ1:前記第1の組成物が酸化鉄であり、かつ前記第2の組成物がSiO である。 Combination 1: said first composition is iron oxide, and the second composition is SiO 2.
    組合せ2:前記第1の組成物がAgであり、かつ前記第2の組成物がSiO である。 Combination 2: the first composition is Ag, and the second composition is SiO 2.
    組合せ3:前記第1の組成物がPdであり、かつ前記第2の組成物がSiO である。 Combination 3: the first composition is a Pd, and the second composition is SiO 2.
    組合せ4:前記第1の組成物がPdであり、かつ前記第2の組成物がBaTiO である。 Combination 4: the first composition is a Pd, and the second composition is BaTiO 3.
    組合せ5:前記第1の組成物がPtであり、かつ前記第2の組成物がBaTiO である。 Combination 5: the first composition is Pt, and the second composition is BaTiO 3.
    組合せ6:前記第1の組成物がPtであり、かつ前記第2の組成物がTiO である。 Combination 6: the first composition is Pt, and the second composition is TiO 2.
    組合せ7:前記第1の組成物がSnO であり、かつ前記第2の組成物がAl である。 Combination 7: the first composition is a SnO 2, and said second composition is Al 2 O 3.
    組合せ8:前記第1の組成物がNb であり、かつ前記第2の組成物がSiO である。 Combination 8: the first composition is a Nb 2 O 5, and the second composition is SiO 2.
  2. 前記第1の組成物および前記第2の組成物の組合せが、前記組合せ1、7、8のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の複合粒子の製造方法 The combination of the first composition and the second composition, method of producing composite particles according to claim 1, characterized in that any one of the combinations 1, 7, 8.
  3. 前記第1の組成物および前記第2の組成物の組合せが、前記組合せ2から6のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の複合粒子の製造方法。 The combination of the first composition and the second composition, method of producing composite particles according to claim 1, characterized in that any one of the combination 2 to 6.
  4. 前記複合粒子は球状であることを特徴とする請求項1 から3のいずれか1項に記載の複合粒子の製造方法。 Method of producing composite particles according to any one of claims 1 3, wherein the composite particles are spherical.
  5. 第1の組成物からなるコア体と、前記第1の組成物とは異なる第2の組成物からなりかつ前記コア体を被覆する被覆層とを備えたコアシェル構造の球状複合粒子を製造する方法であって、 Method for producing a core body made of a first composition, the first consisting different second composition than the composition and the spherical composite particles of the core-shell structure and a coating layer covering the core member there is,
    前記第1の組成物となる第1の原料粉体と、前記第2の組成物となる前記第1の原料粉体より融点が高い第2の原料粉体とを含む顆粒粉末を、非還元性雰囲気下で加熱することにより球状体とし、 The first and the raw material powder to be the first composition, the granular powder containing said higher melting point than the first material powder comprising a second composition the second material powder, the non-reducing a spherical body by heating under sexual atmosphere,
    前記球状体を冷却する過程において、前記第 1の組成物を前記球状体の中心部に位置させるとともに、前記第 2の組成物を前記球状体の表面に位置させてコアシェル構造の球状複合粒子を得ることを特徴とする球状複合粒子の製造方法であって、 In the process of cooling the spherical body, the pre-Symbol first composition together is positioned in the center of the spherical body, before SL and the second composition is positioned on the surface of the spherical body spherical composite core-shell structure a method of manufacturing a spherical composite particles characterized by obtaining the particles,
    前記第1の組成物および前記第2の組成物の組合せが、以下に示す組合せ1から8のいずれかであることを特徴とする球状複合粒子の製造方法 Method for producing spherical composite particles, wherein the combination of the first composition and the second composition is either a combination 1 shown below 8.
    組合せ1:前記第1の組成物が酸化鉄であり、かつ前記第2の組成物がSiO である。 Combination 1: said first composition is iron oxide, and the second composition is SiO 2.
    組合せ2:前記第1の組成物がAgであり、かつ前記第2の組成物がSiO である。 Combination 2: the first composition is Ag, and the second composition is SiO 2.
    組合せ3:前記第1の組成物がPdであり、かつ前記第2の組成物がSiO である。 Combination 3: the first composition is a Pd, and the second composition is SiO 2.
    組合せ4:前記第1の組成物がPdであり、かつ前記第2の組成物がBaTiO である。 Combination 4: the first composition is a Pd, and the second composition is BaTiO 3.
    組合せ5:前記第1の組成物がPtであり、かつ前記第2の組成物がBaTiO である。 Combination 5: the first composition is Pt, and the second composition is BaTiO 3.
    組合せ6:前記第1の組成物がPtであり、かつ前記第2の組成物がTiO である。 Combination 6: the first composition is Pt, and the second composition is TiO 2.
    組合せ7:前記第1の組成物がSnO であり、かつ前記第2の組成物がAl である。 Combination 7: the first composition is a SnO 2, and said second composition is Al 2 O 3.
    組合せ8:前記第1の組成物がNb であり、かつ前記第2の組成物がSiO である。 Combination 8: the first composition is a Nb 2 O 5, and the second composition is SiO 2.
  6. 加熱して得られる前記球状体は、前記第1の原料粉体が溶融して生成された第1の溶融物と、前記第2の原料粉体が溶融して生成され、かつ前記第1の溶融物と共存する第2の溶融物とからなることを特徴とする請求項5に記載の球状複合粒子の製造方法。 The spherical body obtained by heating has a first melt the first material powder was produced by melting, the second material powder is produced by melting, and the first the method of producing spherical composite particles according to claim 5, characterized in that it consists of a second melt coexisting with the melt.
  7. 前記第2の溶融物が、前記第1の溶融物よりも先行して凝固することを特徴とする請求項6に記載の球状複合粒子の製造方法。 It said second melt method for producing spherical composite particles according to claim 6, characterized in that solidifies ahead of the first melt.
  8. 前記球状体を冷却する過程において、前記球状体は徐冷されることを特徴とする請求項5に記載の球状複合粒子の製造方法。 In the process of cooling the spherical body, the manufacturing method of the spherical composite particles according to claim 5, characterized in that the spherical body is slowly cooled.
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