JP6734691B2 - Method for producing molded body of synthetic resin having nonflammability and not self-igniting - Google Patents
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Description
本発明は、不燃性を有し自己発火しない合成樹脂の成形体の製造方法に関わる。つまり、成形材料の表面に金属結合した金属のナノ粒子の集まりが析出し、この成形材料の集まりが液体の有機化合物に分散した懸濁液を作成する。この懸濁液を成形機ないしは金型に充填して熱と圧力とを同時に加えると、有機化合物が気化した後に、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが圧縮変形した成形材料を覆い、金属のナノ粒子の金属結合で圧縮変形した成形材料同士が結合し、成形体が製造される。成形体を構成する全ての圧縮変形した成形材料が、金属結合した金属のナノ粒子の集まりからなる気密性の被膜で覆われ、成形体は不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a molded product of synthetic resin which is nonflammable and does not self-ignite. In other words, a group of metal-bonded metal nanoparticles is deposited on the surface of the molding material, and this group of molding material is dispersed in a liquid organic compound to form a suspension. When this suspension is filled in a molding machine or a mold and heat and pressure are applied at the same time, after the organic compound is vaporized, a collection of metal-bonded metal nanoparticles covers the compression-deformed molding material, The molding materials, which are compressed and deformed by the metallic bond of the nanoparticles, are bonded to each other to produce a molded body. All the compression-deformed molding materials constituting the molded body are covered with an airtight coating composed of a collection of metal-bonded metal nanoparticles, and the molded body has the property of being nonflammable and not self-igniting.
本発明に近い技術に難燃性の合成樹脂の製造方法がある。燃えにくい合成樹脂を難燃性合成樹脂と言い、燃えにくい性質として、難燃性、自己消化性、燃焼の遅延性がある。しかし、合成樹脂が有機材料で構成され、その分子の骨格が炭素と水素が主たる構成元素であるため、合成樹脂は燃えやすい性質を持つ。このため、合成樹脂の分子の骨格に塩素や窒素などのいわゆるヘテロ原子と呼ばれる元素を導入して(例えば、特許文献1を参照)、あるいは、難燃化の効果を有するハロゲン化合物、リン化合物、または無機化合物などを添加して(例えば、特許文献2と特許文献3とを参照)、合成樹脂を燃えにくくしている。
しかしながら、塩素元素を導入することやハロゲン化合物を添加することに依り、合成樹脂の燃焼によって有毒性ガスが発生する懸念の払しょくが新たに必要となる。また、リン化合物を添加することに依り、合成樹脂の加水分解性が進行する課題や金型を汚染する課題が新たに発生する。さらに、無機化合物の熱分解温度が低いため、成形温度の高い合成樹脂には適用できない課題が新たに発生する。
これに対し、最も難燃性が高い合成樹脂として、分子の骨格の50wt%以上が塩素から構成されるポリ塩化ビニル樹脂PVCがあり、火災時の安全性が重視される電線被覆材、建材、雨樋、通気などのパイプ類、床材、サッシなどに幅広く用いられている。また、難燃性の指標の一つに、燃やすのに必要な酸素濃度を意味する酸素指数があり、PVCの酸素指数が大気中の酸素濃度の21%を超えるため、自己消化性を持つ。さらに、PVCは燃焼の際の放熱量が他の合成樹脂より低いため、燃焼しても他の材料に比べ延焼しにくい性質を持つ。
しかしながら、PVCは有機溶剤に弱く、65−85℃で軟化し、−20℃で脆化するため、使用できる温度範囲が狭く、また、衝撃力に弱いため、製品の用途が著しく制約される。
このため、合成樹脂の材質に拘わらず合成樹脂が難燃化でき、難燃化の処理で新たな課題や問題点が発生しない汎用性のある合成樹脂の難燃化技術が求められている。
A technique close to the present invention is a method for producing a flame-retardant synthetic resin. A flame-retardant synthetic resin is called a flame-retardant synthetic resin, and the flame-retardant properties include flame retardancy, self-extinguishing property, and combustion retardation. However, since the synthetic resin is composed of an organic material and the skeleton of the molecule is carbon and hydrogen as the main constituent elements, the synthetic resin has a property of being easily burned. Therefore, by introducing an element called a so-called hetero atom such as chlorine or nitrogen into the skeleton of the molecule of the synthetic resin (see, for example, Patent Document 1), or a halogen compound, a phosphorus compound, which has a flame retardant effect, Alternatively, an inorganic compound or the like is added (see, for example,
However, due to the introduction of chlorine element or the addition of a halogen compound, it is necessary to eliminate the fear that a toxic gas is generated due to the combustion of the synthetic resin. Further, the addition of the phosphorus compound causes a new problem that the hydrolyzability of the synthetic resin advances and a problem that the mold is contaminated. Furthermore, since the thermal decomposition temperature of the inorganic compound is low, a new problem that cannot be applied to synthetic resins having a high molding temperature occurs.
On the other hand, as a synthetic resin having the highest flame retardance, there is a polyvinyl chloride resin PVC in which 50 wt% or more of the skeleton of the molecule is chlorine, and a wire coating material, a building material, in which safety in a fire is important. Widely used for rain gutters, ventilation pipes, flooring materials and sashes. Further, one of the indices of flame retardancy is an oxygen index that means the oxygen concentration required for burning, and since the oxygen index of PVC exceeds 21% of the oxygen concentration in the atmosphere, it has self-extinguishing properties. Furthermore, since PVC has a lower heat radiation amount when burned than other synthetic resins, it has a property of being less likely to spread fire than other materials even when burned.
However, PVC is weak in organic solvents, softens at 65 to 85° C., and becomes brittle at −20° C., and therefore has a narrow temperature range in which it can be used, and is weak in impact force, so that application of the product is significantly limited.
For this reason, there is a demand for a versatile synthetic resin flame retarding technique that can make the synthetic resin flame-retardant regardless of the material of the synthetic resin and does not cause new problems or problems in the flame-retardant treatment.
合成樹脂が燃焼する過程は、最初に合成樹脂が加熱され、次に高分子が熱分解し、さらに自己発火して燃焼が始まり、火炎が伝搬する過程を踏む。なお、自己発火とは自らが燃え出すことを言い、発火に必要な熱エネルギーを得ると、つまり、発火点を超える温度に昇温されると、可燃性物質は酸素ガスが存在する雰囲気で燃え出す。加熱過程は、不燃性ないしは難燃性が要求される場面で合成樹脂が使用されるため、全ての合成樹脂は加熱される。また、合成樹脂を構成する全ての高分子が、加熱によって熱分解する。
いっぽう、高分子の熱分解反応は、酸素ガスが存在する雰囲気と、窒素ガス雰囲気とでは大きく異なる。つまり、酸素ガスが存在する雰囲気では、酸化反応による熱分解が連続して起こり、酸化反応は発熱を伴うため、高分子の熱分解を促進させる。また、発熱現象が、熱分解された可燃性ガスに熱エネルギーを与え、可燃性ガスが発火点以上に昇温されると、自己発火して燃焼が開始し、酸素ガスの存在で合成樹脂の燃焼が継続する。いっぽう、窒素ガス雰囲気では、酸化反応は起こらず、吸熱反応を伴う熱分解が連続して起こる。熱分解が吸熱反応であるため、窒素ガス雰囲気での熱分解反応は遅れ、熱分解は酸素ガスが存在する雰囲気に比べて著しく高温側で進む。いっぽう、窒素ガス雰囲気であっても、熱分解によって可燃性ガスが生成され、可燃性ガスが大気雰囲気に移動して発火点以上に昇温されれば、可燃性ガスが自己発火し、火災の起点を作る。
これに対し、合成樹脂の成形体を構成する成形材料、すなわち、個々のペレットないしは個々の粉粒体を、外界を遮断する気密性の被膜で覆う事ができれば、個々の成形材料の体積に相当する狭い領域内で高分子が熱分解する。このため、熱分解で最初に生成される可燃性ガスは、気密性の被膜で覆われた狭い領域内に閉じ込められ、狭い領域内における可燃性ガスが占める分圧が徐々に増大し、その温度における飽和圧力になって熱分解が停止する。従って、開放された窒素雰囲気における熱分解より、より大きな熱エネルギーを与えないと熱分解は進まない。また、可燃性ガスの1モルが22.4リットルの体積を占めるため、ごく微量が熱分解された時点で、閉じ込められた狭い領域内で、その温度における可燃性ガスの飽和圧力になる。さらに、熱分解で2番目以降に生成される可燃性ガスは、すでに最初の可燃性ガスが閉じ込められているため、さらに大きな熱エネルギーを供給しないと熱分解が進まない。この結果、高分子の熱分解は、窒素雰囲気における熱分解より著しく高温側にシフトし、可燃性ガスの発火点を超えて熱分解が進む。この結果、合成樹脂の成形体は、加熱に依る高分子の熱分解で自己発火せず、火災の起点を作らない。さらに、気密性の被膜が一定の結合強度を持てば、被膜内に閉じ込められたガス圧で被膜が破壊されない。これによって、成形材料に酸素ガスが供給されず、成形体は不燃性を持つ。
以上に説明したように、合成樹脂の成形体を構成する全ての成形材料を、一定の結合強度を持つ気密性の被膜で覆えば、成形体は、第一に、火災の起点となる自己発火が起こらない。第二に不燃性を持つため、燃焼に依る有毒ガスと可燃性ガスと黒煙とを発生せず、また、火災が延焼しない。これによって、合成樹脂の成形体に新たな用途が開拓される。
In the process of burning the synthetic resin, first, the synthetic resin is heated, then the polymer is thermally decomposed, and further self-ignited to start combustion, and a flame is propagated. It should be noted that self-ignition means that the substance burns out, and when the heat energy required for ignition is obtained, that is, when the temperature is raised above the ignition point, the combustible substance burns in the atmosphere in which oxygen gas exists. put out. In the heating process, the synthetic resin is used in the scene where nonflammability or flame retardancy is required, and thus all the synthetic resins are heated. Further, all the polymers constituting the synthetic resin are thermally decomposed by heating.
On the other hand, the thermal decomposition reaction of the polymer is greatly different between the atmosphere in which oxygen gas exists and the nitrogen gas atmosphere. That is, in an atmosphere in which oxygen gas exists, thermal decomposition due to an oxidation reaction continuously occurs, and the oxidation reaction is accompanied by heat generation, so that the thermal decomposition of the polymer is accelerated. Further, the exothermic phenomenon gives thermal energy to the thermally decomposed combustible gas, and when the combustible gas is heated to a temperature higher than the ignition point, it self-ignites to start combustion, and in the presence of oxygen gas, the synthetic resin Burning continues. On the other hand, in a nitrogen gas atmosphere, an oxidation reaction does not occur, but thermal decomposition accompanied by an endothermic reaction continuously occurs. Since the thermal decomposition is an endothermic reaction, the thermal decomposition reaction in the nitrogen gas atmosphere is delayed, and the thermal decomposition proceeds remarkably on the high temperature side as compared with the atmosphere in which oxygen gas exists. On the other hand, even in a nitrogen gas atmosphere, if a combustible gas is generated by thermal decomposition and the combustible gas moves to the atmosphere and is heated above the ignition point, the combustible gas self-ignites and causes a fire. Make a starting point.
On the other hand, if the molding material that constitutes the molded body of synthetic resin, that is, the individual pellets or individual powder particles can be covered with the airtight coating that shuts off the external environment, it is equivalent to the volume of the individual molding material. The polymer is thermally decomposed in a narrow area. For this reason, the flammable gas that is initially generated by thermal decomposition is confined in a narrow region covered with an airtight film, and the partial pressure occupied by the flammable gas in the narrow region gradually increases and its temperature rises. At the saturated pressure in, the thermal decomposition stops. Therefore, the thermal decomposition does not proceed unless thermal energy larger than that in the open nitrogen atmosphere is applied. Further, since 1 mol of the combustible gas occupies a volume of 22.4 liters, when a very small amount is pyrolyzed, the saturated pressure of the combustible gas at that temperature is reached in a confined narrow region. Further, in the flammable gas generated in the second and subsequent times by the thermal decomposition, the first combustible gas is already confined, so that the thermal decomposition does not proceed unless further large thermal energy is supplied. As a result, the thermal decomposition of the polymer shifts to a much higher temperature side than the thermal decomposition in the nitrogen atmosphere, and the thermal decomposition proceeds beyond the ignition point of the combustible gas. As a result, the molded body of synthetic resin does not self-ignite due to thermal decomposition of the polymer due to heating, and does not form a starting point of fire. Furthermore, if the airtight coating has a certain bond strength, the gas pressure trapped inside the coating does not destroy the coating. As a result, oxygen gas is not supplied to the molding material, and the molding has incombustibility.
As explained above, if all molding materials that make up a synthetic resin molded body are covered with an airtight coating having a certain bond strength, the molded body will, first of all, be self-igniting, which is the starting point of a fire. Does not happen. Secondly, since it is nonflammable, it does not generate toxic gas, combustible gas, and black smoke due to combustion, and the fire does not spread. This opens up new applications for synthetic resin moldings.
合成樹脂の成形体は、粉粒体ないしはペレットからなる成形材料の集まりを、成形機ないしは金型に充填し、成形材料の集まりを加熱して融解もしくは軟化させ、さらに、熱と圧縮力とを加え、融解もしくは軟化した成形材料を直接結合させ、この後冷却して成形体を製造する。従って、3段落で説明した不燃性を有し自己発火しない性質を持つ成形体を実現する上で次の5つの課題が発生する。第一に、成形材料が、外界を遮断する気密性を有する被膜を形成する物質で覆われる。この成形材料の集まりを成形機ないしは金型に充填し、熱と圧縮力とを同時に加えると、第二に、被膜を形成する物質が、一定の結合強度を持つ気密性の被膜に変わり、第三に、全ての成形材料が気密性の被膜で覆われ、第四に、気密性の被膜を介して成形材料同士が結合し、成形体が形成される。さらに、第五に、成形体の内部に空胞が形成されない。これによって、成形体が火災時に高温にさらされても、空胞の熱膨張が起こらず、気密性の被膜は破壊されない。この結果、火災時に高温下にさらされても、成形体を構成する全ての成形材料が、外界から遮断され、また、酸素ガスの供給が断たれるため、成形体は不燃性を有し自己発火しない性質を維持する。
これらの5つの課題を解決して成形体が製造でき、さらに、気密性の被膜が金属で構成できれば、成形材料は金属の被膜で外界から遮断され、成形材料の集まりからなる成形体は金属の耐熱性と金属の導電性と熱伝導性とを兼備する。これによって、第一に、成形体は、不燃性を有し自己発火しない性質と金属の耐熱性とを持つ。従って、成形体が高温にさらされても燃焼しないため、塩化水素などの有毒性ガスと可燃性ガスなどからなる一切のガスと黒煙とを発生しない。このため、火災時において、合成樹脂の製品の燃焼に依る様々な災害が起こらない。また、第二に、金属より軽量な金属の性質を持つ合成樹脂の成形体に、新たな用途が拡大される。例えば、成形法に準じて電磁波を反射するシールド基材、熱を放出する放熱基材、静電気を帯電させない帯電防止基材などとして成形体が製造できる。さらに、第三に、既存の各種合成樹脂からなる成形材料を気密性の被膜で覆うため、従来の成形方法で成形体が製造でき、2段落で説明した成形材料の組成を変えることに依る課題や問題点が一切発生しない。また、従来の成形体と同様に安価に製造できる。
以上に説明したように、前記した5つの課題が解決できれば、合成樹脂の成形体に画期的な性質が付与され、これによって、画期的な新たな用途が合成樹脂に開拓される。
A synthetic resin molded body is obtained by filling a molding machine or a mold with a group of molding materials made of powder or granules, heating the group of molding materials to melt or soften, and further applying heat and compression force. In addition, the molten or softened molding material is directly bonded and then cooled to produce a molding. Therefore, the following five problems occur in order to realize the molded body having the nonflammability and the property of not self-igniting described in the third paragraph. First, the molding material is covered with a substance that forms an airtight coating that blocks the outside world. When this group of molding materials is filled in a molding machine or a mold and heat and compression force are applied simultaneously, secondly, the substance forming the film changes into an airtight film having a certain bonding strength, and Third, all the molding materials are covered with an airtight coating, and fourth, the molding materials are bonded to each other through the airtight coating to form a molded body. Fifth, no vacuoles are formed inside the molded body. As a result, even if the molded body is exposed to a high temperature during a fire, the thermal expansion of the vacuoles does not occur and the airtight coating is not destroyed. As a result, even if exposed to a high temperature during a fire, all the molding materials that make up the molded body are shielded from the outside world and the supply of oxygen gas is cut off. Maintains the property of not igniting.
If a molded body can be manufactured by solving these five problems and the airtight coating can be made of metal, the molding material is shielded from the outside by the metal coating, and the molded body composed of a collection of molding materials is made of metal. Combines heat resistance, metal conductivity, and heat conductivity. As a result, firstly, the molded body has the property of being nonflammable, not self-igniting, and the heat resistance of metals. Therefore, even if the molded body is exposed to high temperature, it does not burn, so that no gas consisting of toxic gas such as hydrogen chloride and combustible gas and black smoke are generated. Therefore, in the event of a fire, various disasters due to the combustion of synthetic resin products do not occur. Secondly, a new application is expanded to a molded body of synthetic resin having a metal property that is lighter than metal. For example, according to a molding method, a molded body can be manufactured as a shield base material that reflects electromagnetic waves, a heat dissipation base material that releases heat, an antistatic base material that does not charge static electricity, and the like. Furthermore, thirdly, since the existing molding material made of various synthetic resins is covered with the airtight coating, a molded body can be manufactured by the conventional molding method, and the problems caused by changing the composition of the molding material described in the second paragraph. And no problems occur. Further, it can be manufactured at a low cost like the conventional molded body.
As described above, if the above-mentioned five problems can be solved, the molded product of the synthetic resin is imparted with epoch-making properties, whereby epoch-making new applications can be opened up for the synthetic resin.
本発明に関わる合成樹脂の成形材料の表面が金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われた該成形材料の集まりが、液体の有機化合物に分散した懸濁液を製造する製造方法は、
熱分解で金属を析出する金属化合物をアルコールに分散し、該金属化合物が分子状態でアルコールに分散したアルコール分散液を作成し、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度が前記アルコールの粘度より20倍以上高い第二の性質と、融点が20℃より低い第三の性質と、沸点が前記金属化合物の熱分解温度より高い第四の性質とからなる4つの性質を兼備する有機化合物を、前記アルコール分散液に混合し、該有機化合物が前記アルコールに溶解ないしは混和し、該有機化合物が前記アルコール分散液と均一に混ざり合った混合液を作成する、さらに、該混合液に合成樹脂の成形材料の集まりを混合し、該混合液の粘度に応じた厚みで該混合液が前記成形材料に付着した混合物を作成する、この後、該混合物から前記アルコールを気化させる、これによって、前記成形材料の表面に前記金属化合物の微細結晶の集まりが析出し、該金属化合物の微細結晶の集まりが表面に析出した成形材料の集まりが、前記有機化合物に分散した第一の懸濁液が製造される、さらに、該第一の懸濁液を熱処理し、前記金属化合物の微細結晶を熱分解させ、粒状の金属のナノ粒子が前記成形材料の表面に一斉に析出し、隣接する前記粒状の金属のナノ粒子同士が接触する部位で金属結合し、該金属結合した金属のナノ粒子の集まりが前記成形材料の表面を覆う、これによって、該金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われた成形材料の集まりが、前記有機化合物に分散した第二の懸濁液が製造され、合成樹脂の成形材料の表面が金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われた該成形材料の集まりが、液体の有機化合物に分散した懸濁液が製造される懸濁液の製造方法。
A method for producing a suspension in which the surface of the molding material of the synthetic resin according to the present invention is covered with a group of metal nanoparticles bound to a metal and the group of molding materials is dispersed in a liquid organic compound,
A metal compound that deposits a metal by thermal decomposition is dispersed in alcohol to prepare an alcohol dispersion liquid in which the metal compound is dispersed in alcohol in a molecular state, and the first property of dissolving or mixing in the alcohol and the viscosity of the alcohol An organic compound having four properties: a second property that is 20 times higher than the viscosity of, a third property that the melting point is lower than 20° C., and a fourth property that the boiling point is higher than the thermal decomposition temperature of the metal compound. A compound is mixed with the alcohol dispersion liquid, the organic compound is dissolved or mixed in the alcohol, and a mixed liquid in which the organic compound is uniformly mixed with the alcohol dispersion liquid is prepared. A mixture of resin molding materials is mixed to form a mixture in which the liquid mixture has a thickness corresponding to the viscosity of the liquid mixture and adheres to the molding material, after which the alcohol is vaporized from the mixture, whereby A group of fine crystals of the metal compound is deposited on the surface of the molding compound, a group of molding materials deposited on the surface of the fine crystals of the metal compound is a first suspension dispersed in the organic compound. is produced, further heat treatment of the suspension of the first, the fine crystals of the metal compound is thermally decomposed, the nanoparticles of the particulate metal is deposited simultaneously on the surface of the molding material, adjacent said granular Of the metal nanoparticles bound to each other are metal-bonded to each other, and the collection of metal-bonded metal nanoparticles covers the surface of the molding material, thereby covering the metal-bonded metal nanoparticles. A second suspension in which the organic compound is dispersed in the organic compound, and the surface of the synthetic resin molding material is covered with a group of metal-bonded metal nanoparticles. A method for producing a suspension, in which a suspension in which a liquid organic compound is dispersed is produced.
つまり、本製造方法における5つの処理を連続して実施すると、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが成形材料の表面に析出し、この成形材料の集まりが液体の有機化合物に分散した第二の懸濁液が製造される。第二の懸濁液から有機化合物を気化すれば、全ての成形材料が金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われる。この金属結合した金属のナノ粒子の集まりは、一定の結合強度を有する被膜を形成し、この被膜は成形材料が外界から遮断される気密性を有する。これによって、5段落に記載した第一の課題を解決する成形体が製造される。
すなわち、第一に、金属化合物をアルコールに分散すると、金属化合物が分子状態でアルコールに分散し、金属の原料が液相化される。第二に、有機化合物をアルコール分散液に混合すると、有機化合物がアルコールに溶解ないしは混和するため、有機化合物は金属化合物のアルコール分散液と均一に混ざり合って混合液を形成する。第三に、混合液に合成樹脂の成形材料の集まりを混合させると、有機化合物の粘度がアルコールの粘度より20倍以上高いため、混合液の粘度に応じた厚みで混合液が成形材料に付着し、混合液が付着した成形材料の集まりからなる混合物が形成される。第四に、混合物からアルコールを気化させると、金属化合物はアルコールに分散するが有機化合物に分散しないため、金属化合物の微細結晶が、成形材料の表面に一斉に析出する。この結果、金属化合物の微細結晶の集まりが成形材料の表面に析出し、この成形材料の集まりが液体の有機化合物に分散した第一の懸濁液が製造される。第五に、第一の懸濁液を熱処理し金属化合物を熱分解すると、金属化合物の微細結晶の大きさに応じた40−60nmの大きさからなる粒状の金属のナノ粒子が、成形材料の表面に一斉に析出する。金属のナノ粒子は不純物を持たない活性状態で析出するため、隣接した金属のナノ粒子は接触する部位で互いに金属結合し、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが成形材料の表面に析出し、この成形材料の集まりが液体の有機化合物に分散した第二の懸濁液が作成される。なお、金属のナノ粒子は有機化合物と反応せず、金属結合した金属のナノ粒子の集まりを形成した後は、安定した金属のナノ粒子の集まりとして有機化合物と共に第二の懸濁液を構成する。また、有機化合物は吸湿性がないため、液体の有機化合物で外界から遮断された金属結合した金属のナノ粒子の集まりは経時変化しない。従って、第二の懸濁液から有機化合物を気化すれば、全ての成形材料が金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われる。この金属結合した金属のナノ粒子の集まりは、金属のナノ粒子が積み重なり合った積層構造を形成して成形材料を覆うため、金属結合した金属のナノ粒子の集まりは、一定の結合強度を有し、また、気密性の被膜を形成して成形材料を覆う。これによって、5段落の第一の課題が解決される。
また、第二の懸濁液における有機化合物の粘度と混合割合とを変え、さらに、成形材料の混合割合を変えれば、第二の懸濁液における成形材料の滑り性と第二の懸濁液の粘り性とが自在に変わる。さらに、有機化合物の沸点を変えれば、第二の懸濁体に加熱と加圧とを加えて成形体を加工する際に、第二の懸濁液における成形材料の滑り性と第二の懸濁液の粘り性とが自在に変えられ、成形体を加工する際の成形機の制約を受けない。
なお、熱可塑性樹脂の成形材料と一部の熱硬化性樹脂の成形材料は、長さが2ないし3mm程度のペレットで、金属のナノ粒子より5桁も大きい。また、残りの熱硬化性樹脂の成形材料は、粒径が数十μm以上の粉粒体で、金属のナノ粒子より3桁以上も大きい。従って、成形材料に比べて3桁以上も小さい金属のナノ粒子が金属結合し、金属のナノ粒子の集まりとなって、成形材料の表面に析出する。
また、金属化合物の熱分解反応は、最初に金属化合物が金属と無機物ないしは有機物とに分解する。次に、無機物ないしは有機物が気化熱を奪いながら気化し、気化が完了した後に、金属が析出して熱分解反応が完了する。この析出した金属は不純物を含まない。
なお、本製造方法における原料は、熱分解で金属を析出する金属化合物とアルコールと高沸点の有機化合物とからなり、いずれも汎用的な工業用薬品である。また、本製造方法における処理は、第一に金属化合物をアルコールに分散する処理と、第二にアルコール分散液に有機化合物を混合する処理と、第三に混合液に合成樹脂の成形材料の集まりを混合する処理と、第四に混合物からからアルコールを気化させる処理と、第五に第一の懸濁液を熱処理する処理とからなり、これら5つの簡単な処理を連続して実施すると、第二の懸濁液が製造される。このため、第二の懸濁液は、極めて安価な費用で大量に製造できる。
いっぽう、アルコールの沸点と、金属化合物の熱分解で生成される無機物ないしは有機物の沸点とは、各々に温度差があり、気化したアルコールと、気化した無機物ないしは有機物とは、回収機で分離して個別に回収できる。
That is, when the five treatments in the present manufacturing method are continuously performed, a collection of metal-bonded metal nanoparticles is deposited on the surface of the molding material, and the collection of the molding material is dispersed in the liquid organic compound as a second A suspension is produced. Evaporation of the organic compound from the second suspension will cover all the molding material with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. The aggregate of metal-bonded metal nanoparticles forms a coating having a certain bonding strength, and the coating has an airtight property in which the molding material is shielded from the external environment. As a result, a molded body that solves the first problem described in
That is, first, when a metal compound is dispersed in alcohol, the metal compound is dispersed in alcohol in a molecular state, and the metal raw material is liquefied. Second, when the organic compound is mixed with the alcohol dispersion, the organic compound is dissolved or miscible in the alcohol, so that the organic compound is uniformly mixed with the alcohol dispersion of the metal compound to form a mixed solution. Thirdly, when a mixture of synthetic resin molding materials is mixed with the mixed solution, the viscosity of the organic compound is 20 times higher than that of alcohol, so the mixed solution adheres to the molding material with a thickness according to the viscosity of the mixed solution. Then, a mixture composed of a collection of molding materials to which the mixed liquid is attached is formed. Fourthly, when alcohol is vaporized from the mixture, the metal compound is dispersed in the alcohol but not in the organic compound, so that fine crystals of the metal compound are simultaneously precipitated on the surface of the molding material. As a result, a cluster of fine crystals of the metal compound is deposited on the surface of the molding material, and the cluster of the molding material is dispersed in a liquid organic compound to produce a first suspension. Fifthly, when the first suspension is heat-treated to thermally decompose the metal compound, granular metal nanoparticles having a size of 40-60 nm corresponding to the size of the fine crystals of the metal compound become Precipitates simultaneously on the surface. Since metal nanoparticles are deposited in an active state without impurities, adjacent metal nanoparticles are metal-bonded to each other at the contacting site, and a collection of metal-bonded metal nanoparticles is deposited on the surface of the molding material. A second suspension is created in which this mass of molding material is dispersed in a liquid organic compound. It should be noted that the metal nanoparticles do not react with the organic compound, and after forming a group of metal-bonded metal nanoparticles, form a second suspension together with the organic compound as a stable group of metal nanoparticles. .. In addition, since the organic compound does not have hygroscopicity, the collection of metal-bonded metal nanoparticles shielded from the outside by the liquid organic compound does not change with time. Thus, when the organic compound is vaporized from the second suspension, all the molding material is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. Since the collection of metal-bonded metal nanoparticles forms a laminated structure in which metal nanoparticles are stacked to cover the molding material, the collection of metal-bonded metal nanoparticles has a certain bonding strength. Also, an airtight film is formed to cover the molding material. This solves the first problem in
Further, by changing the viscosity and the mixing ratio of the organic compound in the second suspension, and further changing the mixing ratio of the molding material, the slipperiness of the molding material in the second suspension and the second suspension It's toughness changes freely. Furthermore, if the boiling point of the organic compound is changed, the slipperiness of the molding material in the second suspension and the second suspension can be improved when the molded body is processed by applying heat and pressure to the second suspension. The viscosity of the suspension can be freely changed and is not restricted by the molding machine when processing the molded body.
The thermoplastic resin molding material and a part of the thermosetting resin molding material are pellets having a length of about 2 to 3 mm, which is five orders of magnitude larger than the metal nanoparticles. The remaining thermosetting resin molding material is a powder having a particle size of several tens of μm or more, which is three or more digits larger than the metal nanoparticles. Therefore, the metal nanoparticles, which are smaller than the molding material by three orders of magnitude or more, are metal-bonded to form a collection of metal nanoparticles, which are deposited on the surface of the molding material.
In the thermal decomposition reaction of a metal compound, the metal compound is first decomposed into a metal and an inorganic or organic substance. Next, the inorganic or organic substance is vaporized while taking heat of vaporization, and after vaporization is completed, metal is deposited and the thermal decomposition reaction is completed. This deposited metal contains no impurities.
In addition, the raw material in this manufacturing method consists of a metal compound which deposits a metal by thermal decomposition, an alcohol, and an organic compound having a high boiling point, all of which are general-purpose industrial chemicals. Further, the treatment in the present production method is firstly a treatment of dispersing a metal compound in alcohol, a second treatment of mixing an organic compound in an alcohol dispersion, and a third gathering of a synthetic resin molding material in the mixture. Of the mixture, the fourth step of vaporizing the alcohol from the mixture, and the fifth step of heat-treating the first suspension. Two suspensions are produced. Therefore, the second suspension can be manufactured in large quantities at a very low cost.
On the other hand, there is a temperature difference between the boiling point of alcohol and the boiling point of the inorganic or organic substance generated by the thermal decomposition of the metal compound. Can be collected individually.
前記した懸濁液を製造する製造方法において、前記した金属化合物が、無機物の分子ないしは無機物のイオンからなる配位子が、金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体であり、前記したアルコールがメタノールであり、前記した有機化合物が、芳香族カルボン酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類ないしはグリセリンに属するいずれか一種類の有機化合物であり、前記金属化合物として前記無機金属化合物からなる錯体を用い、前記アルコールとしてメタノールを用い、前記有機化合物として前記一種類の有機化合物とを用い、前記した懸濁液を製造する製造方法に従って懸濁液を製造する、前記した懸濁液を製造する製造方法。 In the method of manufacturing the suspension described above, the complex metal compound mentioned above is a ligand composed of molecules or inorganic ions inorganic material, consisting of an inorganic metal compound with a metal complex ion coordinated to the metal ion And the alcohol is methanol, the organic compound is any one kind of organic compound belonging to aromatic carboxylic acid esters, glycols, glycol ethers or glycerin, the inorganic compound as the metal compound. A complex comprising a metal compound is used, methanol is used as the alcohol, the one type of organic compound is used as the organic compound, and a suspension is produced according to a production method for producing the suspension described above. A method for producing a suspension.
つまり、本懸濁液の製造方法における無機金属化合物からなる錯体は、還元雰囲気の180−220℃の比較的低い温度で熱分解が完了して金属を析出する。また、最も汎用的なアルコールであるメタノールに、10重量%に近い割合で分散する。このため、無機金属化合物からなる錯体は、6段落に記載した懸濁液の製造方法において、懸濁液を製造する際の原料になる。
すなわち、無機物の分子ないしは無機物のイオンからなる配位子が、金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体を、還元雰囲気で熱処理すると、配位結合部が最初に分断され、無機物と金属とに分解される。さらに昇温すると、無機物が気化熱を奪って気化し、すべての無機物の気化が完了した後に金属が析出する。つまり、錯体を構成するイオンの中で、分子の中央に位置する金属イオンが最も大きい。このため、金属イオンと配位子との距離が最も長い。従って、錯体を還元雰囲気で熱処理すると、金属イオンが配位子と結合する配位結合部が最初に分断され、金属と無機物とに分解する。さらに温度が上がると、無機物が気化熱を奪って気化し、気化が完了した後に金属が析出する。この際、無機物が低分子量であるため、無機物の分子量に応じた180−220℃の低い温度で無機物の気化が完了する。このような錯体として、アンモニアNH3が配位子となって金属イオンに配位結合するアンミン金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、塩素イオンCl−が、ないしは塩素イオンCl−とアンモニアNH3とが配位子となって金属イオンに配位結合するクロロ金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、シアノ基CN−が配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するシアノ金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、臭素イオンBr−が配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するブロモ金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、沃素イオンI−が配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するヨード金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体などがある。また、このような分子量が小さい無機金属化合物からなる錯体は、合成が容易で最も安価な金属錯イオンを有する金属錯体である。
また、本懸濁液の製造方法における芳香族カルボン酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類ないしはグリセリンに、メタノールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度がメタ―ノールの粘度より20倍以上高い第二の性質と、融点が20℃より低い第三の性質と、沸点が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より高い第四の性質とを兼備する有機化合物がある。このような有機化合物は、いずれも汎用的な工業用薬品である。このため、このような有機化合物は、6段落に記載した懸濁液の製造方法において、懸濁液を製造する際の安価な原料になる。
従って、無機金属化合物からなる錯体のメタノール分散液に、前記した有機化合物のいずれかを混合すると、錯体と有機化合物とが分子状態で均一に混ざり合う。この混合液に、合成樹脂の成形材料の集まりを混合して混合物を作成すると、有機化合物の粘度がメタノールの粘度より20倍以上高いため、混合液の粘度に応じた厚みで混合液が成形材料の表面に付着する。この後、混合物からメタノールを気化させると、錯体はメタノールに分散するが有機化合物に分散しないため、錯体の微細結晶が、成形材料の表面に一斉に析出する。この結果、錯体の微細結晶の集まりが表面に析出した成形材料の集まりが、液体の有機化合物に分散した第一の懸濁液が製造される。この第一の懸濁液を熱処理し、錯体を熱分解すると、錯体の微細結晶の大きさに応じた40−60nmの大きさからなる金属の粒状のナノ粒子が、成形材料の表面に一斉に析出する。この金属のナノ粒子は不純物を持たない活性状態で析出するため、隣接した金属のナノ粒子は接触する部位で互いに金属結合し、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが表面に析出した成形材料の集まりが、液体の有機化合物に分散した第二の懸濁液が製造される。従って、本懸濁液の製造方法における錯体とメタノールと有機化合物とは、6段落に記載した懸濁液の製造方法において、懸濁液を製造する際の第一の安価な原料になる。
なお、熱硬化性樹脂の成形材料を用いる場合は、成形材料の軟化点が無機金属化合物の錯体の熱分解温度より低い。このため、第二の懸濁液を製造する際に、軟化したペレットないしは粉粒体の表面に、錯体の熱分解で金属のナノ粒子の集まりが一斉に析出し、このペレットないしは粉粒体の集まりが有機化合物に分散した第二の懸濁液が製造される。
また、非晶性の熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、ガラス転移温度が無機金属化合物の錯体の熱分解温度より低い成形材料を用いる。このため、第二の懸濁液を製造する際に、軟化したペレット表面に、錯体の熱分解で金属のナノ粒子の集まりが一斉に析出し、このペレットの集まりが有機化合物に分散された第二懸濁液が製造される。
さらに、結晶性の熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、融点が無機金属化合物の錯体の熱分解温度より低い成形材料を用いる。このため、第二の懸濁液を製造する際に、融解したペレットの表面に、錯体の熱分解で金属のナノ粒子の集まりが一斉に析出し、このペレットの集まりが有機化合物に分散した第二懸濁液が製造される。
以上に説明したように、本懸濁液の製造方法に依れば、安価な工業用薬品である無機金属化合物からなる錯体と、最も汎用的なアルコールであるメタノールと、汎用的な工業用薬品である有機化合物とを原料として用い、さらに、様々な材質の合成樹脂の成形材料を用いて第一の懸濁液を製造し、さらに、第一の懸濁液を還元雰囲気の180−220℃の温度で熱処理するだけで、6段落に記載した懸濁液が大量に安価な費用で製造される。
That is, the complex composed of the inorganic metal compound in the method for producing the present suspension undergoes thermal decomposition at a relatively low temperature of 180 to 220° C. in the reducing atmosphere to deposit a metal. Further, it is dispersed in methanol, which is the most general-purpose alcohol, at a ratio close to 10% by weight. Therefore, the complex composed of the inorganic metal compound is a raw material for producing the suspension in the method for producing the suspension described in the sixth paragraph.
That is, cutting ligand consisting of molecules or inorganic ions inorganic material, a complex of an inorganic metal compound with a metal complex ion coordinated to the metal ion, the heat treatment in a reducing atmosphere, the first coordination bond portion And decomposed into inorganic substances and metals. When the temperature is further raised, the inorganic substance takes away the heat of vaporization and is vaporized, and the metal is deposited after the vaporization of all the inorganic substances is completed. That is, of the ions forming the complex, the metal ion located in the center of the molecule is the largest. Therefore, the distance between the metal ion and the ligand is the longest. Therefore, when the complex is heat-treated in a reducing atmosphere, the coordination bond portion where the metal ion binds to the ligand is first divided, and decomposed into a metal and an inorganic substance. When the temperature further rises, the inorganic substance takes away the heat of vaporization and is vaporized, and the metal is deposited after the vaporization is completed. At this time, since the inorganic substance has a low molecular weight, the vaporization of the inorganic substance is completed at a low temperature of 180 to 220° C. according to the molecular weight of the inorganic substance. As such a complex, a complex composed of an inorganic metal compound having an ammine metal complex ion in which ammonia NH 3 serves as a ligand to form a coordinate bond with a metal ion, chlorine ion Cl − , or chlorine ion Cl − and ammonia NH. A complex composed of an inorganic metal compound having a chlorometal complex ion which forms a ligand with 3 and forms a coordinate bond with a metal ion, and a cyano metal with a cyano group CN − serving as a ligand ion and forms a coordinate bond with a metal ion. A complex composed of an inorganic metal compound having a complex ion, a complex composed of an inorganic metal compound having a bromo metal complex ion in which bromine ion Br − serves as a ligand ion to coordinately bond with a metal ion, and an iodine ion I − is coordinated. There is a complex composed of an inorganic metal compound having an iodo metal complex ion that forms a child ion and coordinates-bonds to a metal ion. Further, such a complex composed of an inorganic metal compound having a small molecular weight is a metal complex having a metal complex ion that is easy to synthesize and is the cheapest.
In addition, the first property of being dissolved or miscible in methanol with aromatic carboxylic acid esters, glycols, glycol ethers or glycerin in the method for producing the present suspension, and the viscosity is 20 times or more than that of meta-nol. There is an organic compound which has a high second property, a third property having a melting point lower than 20° C., and a fourth property having a boiling point higher than the thermal decomposition temperature of a complex composed of an inorganic metal compound. All such organic compounds are general-purpose industrial chemicals. Therefore, such an organic compound is an inexpensive raw material for producing a suspension in the method for producing a suspension described in the sixth paragraph.
Therefore, when any one of the above-mentioned organic compounds is mixed with the methanol dispersion liquid of the complex composed of the inorganic metal compound, the complex and the organic compound are uniformly mixed in a molecular state. When a mixture of synthetic resin molding materials is mixed with this mixed solution to form a mixture, the viscosity of the organic compound is 20 times or more higher than the viscosity of methanol, so that the mixed solution has a thickness corresponding to the viscosity of the mixed solution. Adhere to the surface of. After that, when methanol is vaporized from the mixture, the complex is dispersed in methanol but not in the organic compound, so that fine crystals of the complex are simultaneously precipitated on the surface of the molding material. As a result, a first suspension is produced in which the cluster of molding material in which the cluster of fine crystals of the complex is deposited is dispersed in the liquid organic compound. When this first suspension was heat-treated and the complex was thermally decomposed, granular metal nanoparticles having a size of 40-60 nm corresponding to the size of fine crystals of the complex were simultaneously formed on the surface of the molding material. To deposit. Since the metal nanoparticles are deposited in an active state without impurities, adjacent metal nanoparticles are metal-bonded to each other at the contacting site, and a group of metal-bonded metal nanoparticles are deposited on the surface of the molding material. A second suspension is produced in which the mass is dispersed in a liquid organic compound. Therefore, the complex, methanol, and the organic compound in the method for producing the suspension are the first inexpensive raw materials for producing the suspension in the method for producing the suspension described in the sixth paragraph.
When a thermosetting resin molding material is used, the softening point of the molding material is lower than the thermal decomposition temperature of the inorganic metal compound complex. Therefore, when producing the second suspension, on the surface of the softened pellets or powders, a group of metal nanoparticles are simultaneously precipitated by thermal decomposition of the complex, and the pellets or powders are A second suspension is produced in which the mass is dispersed in the organic compound.
When using a molding material made of an amorphous thermoplastic resin, a molding material having a glass transition temperature lower than the thermal decomposition temperature of the complex of the inorganic metal compound is used. Therefore, when the second suspension is produced, a group of metal nanoparticles are simultaneously precipitated on the surface of the softened pellet by the thermal decomposition of the complex, and the group of the pellets is dispersed in the organic compound. Two suspensions are produced.
Further, when using a molding material made of a crystalline thermoplastic resin, a molding material having a melting point lower than the thermal decomposition temperature of the complex of the inorganic metal compound is used. Therefore, when the second suspension is produced, on the surface of the melted pellets, a group of metal nanoparticles are simultaneously precipitated by the thermal decomposition of the complex, and the group of the pellets is dispersed in the organic compound. Two suspensions are produced.
As described above, according to the production method of the present suspension, a complex consisting of an inorganic metal compound which is an inexpensive industrial chemical, methanol which is the most general-purpose alcohol, and a general-purpose industrial chemical. Is used as a raw material, a synthetic resin molding material of various materials is used to produce a first suspension, and the first suspension is further subjected to a reducing atmosphere at 180 to 220° C. A large amount of the suspension described in the sixth paragraph can be produced at a low cost only by heat treatment at the temperature of.
前記した懸濁液を製造する製造方法において、前記した金属化合物が、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが金属イオンに共有結合する第一の特徴と、前記カルボン酸が飽和脂肪酸からなる第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物であり、前記したアルコールがメタノールであり、前記した有機化合物が、芳香族カルボン酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類ないしはグリセリンに属するいずれか一種類の有機化合物であり、前記金属化合物として前記カルボン酸金属化合物を用い、前記アルコールとしてメタノールを用い、前記有機化合物として前記一種類の有機化合物とを用い、前記した懸濁液を製造する製造方法に従って懸濁液を製造する、前記した懸濁液を製造する製造方法。 In the method of manufacturing the suspension described above, the metal compound mentioned above is a first feature of the oxygen ions constituting the carboxyl group of a carboxylic acid is covalently bonded to the metal ion, the said carboxylic acid consists of saturated fatty acids A carboxylic acid metal compound having two characteristics, wherein the alcohol is methanol, and the organic compound is an aromatic carboxylic acid ester, glycols, glycol ethers or any one of glycerin. An organic compound, the carboxylic acid metal compound is used as the metal compound, methanol is used as the alcohol, and the one kind of organic compound is used as the organic compound, according to the production method for producing the suspension described above. A method for producing the suspension, which comprises producing a suspension.
つまり、本懸濁液の製造方法における二つの特徴を持つカルボン酸金属化合物は、大気雰囲気の290−430℃で熱分解が完了し金属を析出する。また、最も汎用的なアルコールであるメタノールに対し、10重量%に近い濃度で分散する。このため、カルボン酸金属化合物は、6段落に記載した懸濁液の製造方法において、懸濁液を製造する際の原料になる。
すなわち、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが金属イオンに共有結合する第一の特徴と、カルボン酸が飽和脂肪酸からなる第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物においては、金属イオンが最も大きいイオンであり、カルボキシル基を構成する酸素イオンと金属イオンとの距離が、他のイオン同士の距離より長くなる。こうした分子構造上の特徴を持つカルボン酸金属化合物を大気雰囲気で熱処理すると、カルボン酸の沸点を超えると、カルボキシル基を構成する酸素イオンと金属イオンとの結合部が最初に分断され、カルボン酸と金属とに分離する。さらに、カルボン酸が飽和脂肪酸から構成される場合は、炭素原子が水素原子に対して過剰となる不飽和構造を持たないため、カルボン酸の分子量と数とに応じて、カルボン酸が気化熱を奪って気化し、気化が完了すると金属が析出する。こうしたカルボン酸金属化合物として、オクチル酸金属化合物、ラウリン酸金属化合物、ステアリン酸金属化合物などがある。なお、オクチル酸の沸点は228℃であり、ラウリン酸の沸点は296℃であり、ステアリン酸の沸点は361℃である。従って、これらのカルボン酸金属化合物は、290−430℃の大気雰囲気で熱分解が完了する。また、メタノールに10重量%に近い割合で分散する。
さらに、カルボン酸金属化合物は、容易に合成できる安価な工業用薬品である。すなわち、最も汎用的な有機酸であるカルボン酸を、強アルカリと反応させるとカルボン酸アルカリ金属化合物が生成され、カルボン酸アルカリ金属化合物を無機金属化合物と反応させると、カルボン酸金属化合物が合成される。従って、有機金属化合物の中で最も安価な有機金属化合物である。このため、9段落で説明した無機金属化合物からなる錯体より熱処理温度が高いが、錯体より安価な金属化合物である。
また、本懸濁液の製造法における芳香族カルボン酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類ないしはグリセリンに、メタノールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度がメタノールの粘度より20倍以上高い第二の性質と、融点が20℃より低い第三の性質と、沸点がカルボン酸金属化合物の熱分解温度より高い第四の性質とを兼備する有機化合物がある。このような有機化合物は、汎用的な工業用薬品である。このため、このような有機化合物は、6段落に記載した懸濁液の製造方法において、懸濁液を製造する際の安価な原料になる。
従って、カルボン酸金属化合物のメタノール分散液に、前記した有機化合物のいずれかを混合すると、カルボン酸金属化合物と有機化合物とが分子状態で均一に混ざり合う。この混合液に、合成樹脂の成形材料の集まりを混合して混合物を作成すると、有機化合物の粘度がメタノールの粘度より20倍以上高いため、混合液の粘度に応じた厚みで混合液が成形材料に付着する。この混合物からメタノールを気化させると、カルボン酸金属化合物はメタノールに分散するが有機化合物に分散しないため、カルボン酸金属化合物の微細結晶が、成形材料の表面に一斉に析出する。この結果、カルボン酸金属化合物の微細結晶の集まりが成形材料の表面に析出し、この成形材料の集まりが、液体の有機化合物に分散した第一の懸濁液が製造される。さらに、第一の懸濁液を熱処理して、カルボン酸金属化合物を熱分解すると、カルボン酸金属化合物の微細結晶の大きさに応じた40−60nmの大きさからなる金属の粒状のナノ粒子が、成形材料の表面に一斉に析出する。この金属のナノ粒子は不純物を持たない活性状態で析出するため、隣接した金属のナノ粒子は接触する部位で互いに金属結合し、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが成形材料の表面に析出し、この成形材料の集まりが、液体の有機化合物に分散した第二の懸濁液が製造される。従って、本懸濁液の製造方法におけるカルボン酸金属化合物とメタノールと有機化合物とは、6段落に記載した懸濁液の製造方法において、懸濁液を製造する第二の安価な原料になる。
なお、非晶性の熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、ガラス転移温度が、無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より高く、かつ、オクチル酸金属化合物の熱分解温度より低い成形材料を用いる。この際、金属のナノ粒子の原料として、オクチル酸金属化合物を用いる。従って、第二の懸濁液を製造する際に、オクチル酸金属化合物の熱分解で金属のナノ粒子の集まりが、軟化したペレット表面に一斉に析出し、こうしたペレットの集まりが有機化合物に分散した第二懸濁液が製造される。
また、結晶性の熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、融点が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より高く、かつ、オクチル酸金属化合物の熱分解温度より低い成形材料を用いる。この際、金属のナノ粒子の原料として、オクチル酸金属化合物を用いる。従って、第二の懸濁液を製造する際に、融解したペレットの表面に、オクチル酸金属化合物の熱分解で、金属のナノ粒子の集まりが一斉に析出し、こうしたペレットの集まりが、有機化合物に分散した第二懸濁液が製造される。
さらに、融点がオクチル酸金属化合物の熱分解温度より高い結晶性の熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、ラウリン酸金属化合物を金属のナノ粒子の原料として用いる。従って、第二の懸濁液を製造する際に、融解したペレットの表面に、ラウリン酸金属化合物の熱分解で、金属のナノ粒子の集まりが一斉に析出し、こうしたペレットの集まりが有機化合物に分散した第二の懸濁液が製造される。
以上に説明したように、本懸濁液の製造方法に依れば、安価な工業用薬品であるカルボン酸金属化合物と、汎用的なアルコールのメタノールと、汎用的な工業用薬品である有機化合物とを原料として用い、さらに、様々な材質の合成樹脂の成形材料を用いて第一の懸濁液を製造し、さらに、第一の懸濁液を大気雰囲気の290−430℃の温度で熱処理するだけで、6段落に記載した懸濁液が大量に安価な費用で製造される。
That is, the carboxylic acid metal compound having the two characteristics in the method for producing the present suspension undergoes thermal decomposition at 290 to 430° C. in the air atmosphere to deposit a metal. Further, it is dispersed at a concentration close to 10% by weight in methanol, which is the most general-purpose alcohol. Therefore, the carboxylic acid metal compound serves as a raw material for producing a suspension in the method for producing a suspension described in the sixth paragraph.
That is, in the carboxylic acid metal compound having both the first characteristic that the oxygen ion constituting the carboxyl group of the carboxylic acid is covalently bonded to the metal ion and the second characteristic that the carboxylic acid is a saturated fatty acid, the metal ion is This is the largest ion, and the distance between the oxygen ion that constitutes the carboxyl group and the metal ion is longer than the distance between other ions. When a carboxylic acid metal compound having such a characteristic in molecular structure is heat-treated in an air atmosphere, when the boiling point of the carboxylic acid is exceeded, the bond between the oxygen ion and the metal ion forming the carboxyl group is first broken, and the carboxylic acid Separates into metal. Furthermore, when the carboxylic acid is composed of a saturated fatty acid, it does not have an unsaturated structure in which carbon atoms are excessive with respect to hydrogen atoms, so that the carboxylic acid has a heat of vaporization depending on the molecular weight and the number of the carboxylic acid. It is vaporized and vaporized, and when vaporization is completed, metal is deposited. Examples of such carboxylic acid metal compounds include octyl acid metal compounds, lauric acid metal compounds, and stearic acid metal compounds. The boiling point of octylic acid is 228°C, the boiling point of lauric acid is 296°C, and the boiling point of stearic acid is 361°C. Therefore, thermal decomposition of these carboxylic acid metal compounds is completed in the air atmosphere at 290 to 430°C. Further, it is dispersed in methanol at a ratio close to 10% by weight.
Further, the carboxylic acid metal compound is an inexpensive industrial chemical that can be easily synthesized. That is, a carboxylic acid, which is the most versatile organic acid, is reacted with a strong alkali to produce a carboxylic acid alkali metal compound, and a carboxylic acid alkali metal compound is reacted with an inorganic metal compound to synthesize a carboxylic acid metal compound. It Therefore, it is the cheapest organometallic compound among organometallic compounds. Therefore, the heat treatment temperature is higher than that of the complex composed of the inorganic metal compound described in the ninth paragraph, but the metal compound is cheaper than the complex.
In addition, the aromatic carboxylic acid esters, glycols, glycol ethers or glycerin used in the method for producing the present suspension have the first property of being dissolved or miscible in methanol and the viscosity of which is 20 times or more higher than that of methanol. There is an organic compound having both the second property, the third property having a melting point lower than 20° C., and the fourth property having a boiling point higher than the thermal decomposition temperature of the carboxylic acid metal compound. Such organic compounds are general-purpose industrial chemicals. Therefore, such an organic compound is an inexpensive raw material for producing a suspension in the method for producing a suspension described in the sixth paragraph.
Therefore, when any one of the above-mentioned organic compounds is mixed with the methanol dispersion of the carboxylic acid metal compound, the carboxylic acid metal compound and the organic compound are uniformly mixed in a molecular state. When a mixture of synthetic resin molding materials is mixed with this mixed solution to form a mixture, the viscosity of the organic compound is 20 times or more higher than the viscosity of methanol, so that the mixed solution has a thickness corresponding to the viscosity of the mixed solution. Adhere to. When methanol is vaporized from this mixture, the carboxylic acid metal compound disperses in methanol but does not disperse in the organic compound, so that fine crystals of the carboxylic acid metal compound are simultaneously precipitated on the surface of the molding material. As a result, a cluster of fine crystals of the metal carboxylate compound is deposited on the surface of the molding material, and a cluster of the molding material is dispersed in a liquid organic compound to produce a first suspension. Furthermore, when the first suspension is heat-treated to thermally decompose the carboxylic acid metal compound, granular metal nanoparticles having a size of 40-60 nm corresponding to the size of fine crystals of the carboxylic acid metal compound are produced. , All at once on the surface of the molding material. Since the metal nanoparticles are deposited in an active state with no impurities, the adjacent metal nanoparticles are metal-bonded to each other at the contacting site, and a collection of metal-bonded metal nanoparticles is deposited on the surface of the molding material. A second suspension is produced in which this mass of molding material is dispersed in a liquid organic compound. Therefore, the carboxylic acid metal compound, methanol, and the organic compound in the method for producing the suspension are second inexpensive raw materials for producing the suspension in the method for producing the suspension described in the sixth paragraph.
When a molding material composed of an amorphous thermoplastic resin is used, the glass transition temperature is higher than the thermal decomposition temperature of the complex composed of the inorganic metal compound, and lower than the thermal decomposition temperature of the metal octylate compound. To use. At this time, a metal octylate compound is used as a raw material for the metal nanoparticles. Therefore, when producing the second suspension, a group of metal nanoparticles by thermal decomposition of the metal octylate compound is simultaneously precipitated on the softened pellet surface, and a group of such pellets dispersed in the organic compound. A second suspension is produced.
When a molding material made of a crystalline thermoplastic resin is used, a molding material having a melting point higher than the thermal decomposition temperature of the complex composed of an inorganic metal compound and lower than the thermal decomposition temperature of the metal octylate compound is used. At this time, a metal octylate compound is used as a raw material for the metal nanoparticles. Therefore, when producing the second suspension, on the surface of the melted pellets, the thermal decomposition of the metal octylate compound causes a simultaneous precipitation of a collection of metal nanoparticles, and the collection of such pellets is an organic compound. A second suspension dispersed in is prepared.
Furthermore, when a molding material made of a crystalline thermoplastic resin having a melting point higher than the thermal decomposition temperature of the metal octylate compound is used, the metal laurate compound is used as a raw material for the metal nanoparticles. Therefore, during the production of the second suspension, on the surface of the molten pellets, the thermal decomposition of the metal laurate compound causes simultaneous precipitation of a collection of metal nanoparticles, and these collections of pellets form an organic compound. A second dispersed suspension is produced.
As described above, according to the method for producing the present suspension, a metal carboxylate compound that is an inexpensive industrial chemical, methanol of a general-purpose alcohol, and an organic compound that is a general-purpose industrial chemical. Are used as raw materials, and further, a first suspension is manufactured using molding materials of various synthetic resins, and the first suspension is heat-treated at a temperature of 290 to 430° C. in an air atmosphere. By doing so, the suspension described in the sixth paragraph can be produced in large quantities at low cost.
前記した製造方法に従って製造した懸濁液を用いて圧縮成形法に依って成形体を製造する製造方法は、前記した製造方法に従って製造した懸濁液を充填するキャビティを、予め前記懸濁液を構成する有機化合物の沸点に昇温し、前記懸濁液を圧縮する成形機を、予め前記キャビティより高い温度に昇温し、この後、前記キャビティに前記懸濁液を充填し、該懸濁液から前記有機化合物を気化させる、さらに、前記キャビティに前記成形機を下ろし、該成形機によって、前記キャビティ内に充填された前記懸濁液を昇温するとともに、徐々に増大する加圧力を加え、前記懸濁液に残存した前記有機化合物を気化させ、さらに、前記懸濁液を構成する成形材料を熱融解もしくは熱軟化させ、この後、該成形材料を圧縮変形させる、この後、前記成形機による加圧を一旦中止し、残存した前記有機化合物の気体をキャビティと成形機とから抜け出させる、さらに、前記成形機によって、再度、前記キャビティ内に充填された前記懸濁液を昇温するとともに、前記加圧力より大きい加圧力を加える、これによって、圧縮変形した前記成形材料が、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われるとともに、隣接する前記金属のナノ粒子同士が金属結合することで、該圧縮変形した成形材料同士が結合され、前記キャビティと前記成形機とで形成される間隙に成形体が製造される、前記した製造方法に従って製造した懸濁液を用いて圧縮成形法に依って成形体を製造する製造方法。 A manufacturing method for manufacturing a molded body by a compression molding method using a suspension manufactured according to the above-mentioned manufacturing method is a method for preparing a cavity for filling the suspension manufactured according to the above-mentioned manufacturing method with the suspension in advance. The temperature of the molding machine that raises the boiling point of the organic compound to be compressed and compresses the suspension is raised in advance to a temperature higher than that of the cavity, and then the cavity is filled with the suspension to suspend the suspension. The organic compound is vaporized from the liquid, and further, the molding machine is lowered into the cavity, and the suspension machine filled in the cavity is heated by the molding machine, and a gradually increasing pressure is applied. , vaporizing the organic compound remaining in the suspension, further, the suspension molding material forming by thermally melting or thermal softening, and after this, to compressive deformation of the molding material, after which the molding machine temporarily stops the pressurization by so get out the air of the organic compounds remaining from the cavity and forming machine, further, by the molding machine again, heated the suspension filled in the cavity as well as, adding the pressure is greater than pressure, whereby the molding material to compressive deformation, with covered a collection of nanoparticles of metals and metal binding, nano particles of the said metal adjacent to the metal binding Thus, the compression-deformed molding materials are bonded to each other, and a molded body is manufactured in a gap formed by the cavity and the molding machine. A compression molding method using a suspension manufactured according to the manufacturing method described above. A manufacturing method for manufacturing a molded article according to.
つまり、本成形体の製造方法に依れば、前記した製造方法で製造した懸濁液を用い、従来の圧縮成形法に近い方法で、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ合成樹脂の成形体が、キャビティと成形機とで形成される間隙に製造される。
すなわち、予めキャビティを、6段落に記載した第二の懸濁液を構成する有機化合物の沸点に昇温する。また、予め成形機をキャビティより高い温度に昇温する。なお、第二の懸濁液は、有機化合物の存在によって滑り性と粘り性とを兼備する。このため、キャビティに第二の懸濁液が容易に充填され、この後、第二の懸濁液から有機化合物の多くが気化する。いっぽう、残存した有機化合物の粘度が高いため、成形材料から有機化合物は離脱せず、成形材料に滑り性をもたらし、成形材料の移動を容易にする。なお、気化した有機化合物は、回収機をキャビティの近くに設置し、回収機で吸引して再利用する。この後、成形機をキャビティに下し、成形機によって第二の懸濁液を昇温させ、また、徐々に増大する加圧力を加える。この際、最初に第二の懸濁液から残りの有機化合物が気化し、第二の懸濁液は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われた成形材料の集まりになる。次に、成形材料が熱融解もしくは熱軟化し、徐々に増大する加圧力によって、成形材料が圧縮変形される。いっぽう、有機化合物の気体は、徐々に増大する加圧力によって、成形材料の集まりに留まれず、成形材料の集まりとキャビティとの隙間と、成形材料の集まりと成形機との隙間とに吐き出る。この後、成形機による加圧を一旦中止し、有機化合物の気体をキャビティと成形機とから抜け出させ、抜け出た気体を回収機で吸引して再利用する。このため、キャビティ内の成形材料の集まりに気体は存在せず、成形体の内部に空胞が形成されない。この後、成形機で前記した加圧力より大きな加圧力を成形材料の集まりに加え、成形材料を昇温しながらさらに圧縮変形する。この結果、圧縮変形した成形材料は金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われる。また、成形材料が金属のナノ粒子が析出した温度より高い温度に昇温されるため、金属結合した金属のナノ粒子が活性状態になって僅かに粗大化し、僅かに粗大化した金属のナノ粒子が再度金属結合する。このため、成形材料を覆っていた金属のナノ粒子の集まりが再度金属結合することで、圧縮変形した成形材料が互いに結合され、成形材料の集まりからなる成形体がキャビティと成形機とで形成される間隙に形成される。この金属結合した金属のナノ粒子の集まりは、金属のナノ粒子が積み重なり合った積層構造を形成して成形材料を覆うため、金属結合した金属のナノ粒子の集まりは、一定の結合強度を有し、気密性の被膜を形成して成形材料を覆う。このため、成形体は内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。また、成形体は金属に近い性質を持つため、例えば、熱伝導性に優れた放熱基材を圧縮成形法で製造できる。
すなわち、金属化合物が熱分解して金属のナノ粒子を析出した温度は、有機化合物の沸点より低いため、有機化合物が気化する際と、熱融解もしくは熱軟化した成形材料が圧縮変形する際とを通じて、金属のナノ粒子の集まりが継続して昇温される。このため、金属のナノ粒子の集まりに、継続して熱エネルギーが供給され、金属のナノ粒子が再び活性状態になる。いっぽう、有機化合物で外界と遮断されていた金属のナノ粒子の集まりは経時変化せず、不純物を持たないため、活性状態になった金属のナノ粒子は、隣接する金属のナノ粒子を取り込んで成長し、僅かに粗大化した金属のナノ粒子が、再び接触部位で互いに金属結合し、改めて金属結合した金のナノ粒子の集まりとなる。こうした金属のナノ粒子が昇温され、活性化され、ナノ粒子が僅かに成長し、僅かに成長したナノ粒子が再度金属結合する過程を、成形材料が昇温されるたびに、キャビティ内で繰り返す。この結果、圧縮変形された成形材料が、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、成形材料を覆う金属のナノ粒子の集まりが金属結合して成形材料が互いに結合し、成形体が形成される。従って、成形体を構成する全ての成形材料が、一定の結合強度を有する金属結合した金属のナノ粒子の集まりからなる被膜で覆われ、全ての成形材料が外界の雰囲気を遮断する気密性の被膜で覆われる。このため、成形体は不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。
なお、成形材料として熱硬化性樹脂を用いる場合は、有機化合物の沸点に昇温されたキャビティ内に第二の懸濁液を充填すると、有機化合物が気化し、また、成形材料が軟化した後に重合反応が始まる。さらに、成形機によって成形材料を昇温させて加圧すると、残存した有機化合物が最初に気化し、次に軟化した成形材料が圧縮変形される。従って、有機化合物が気化した後は、成形材料は金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われる。さらに、成形材料より3桁以上も小さい金属のナノ粒子の集まりが、成形材料の変形に追従して変形し、圧縮変形した成形材料を覆い続ける。また、金属のナノ粒子が析出した温度より高い温度に昇温されるため、金属結合した金属のナノ粒子が成長して僅かに粗大化し、粗大化した金属のナノ粒子が再度金属結合する。このため、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが、重合反応が進んだ成形材料を覆い、成形材料を覆う金属のナノ粒子の集まりが金属結合して成形材料が互いに結合し、熱硬化性樹脂からなる成形体が製造される。
また、熱硬化性樹脂は、昇温するほど重合反応が進み、熱硬化も同時に進むため、熱硬化が進み過ぎた成形材料を圧縮するには過大な加圧力が必要になる。いっぽう、熱硬化性樹脂の軟化点が、無機金属化合物からなる錯体が熱分解する温度より低い。このため、第二の懸濁液を加熱して圧縮する成形機の温度を、錯体が熱分解する温度より高いが、軟化点に応じて錯体の熱分解温度に近づける。これによって、熱硬化が進み過ぎる前の軟化状態にある成形材料が圧縮され、圧縮された成形材料は成形機でさらに昇温されて重合反応が進み、重合反応が進んだ成形材料の集まりからなる熱硬化性樹脂の成形体が製造される。
さらに、成形材料として非晶性の熱可塑性樹脂を用いる場合は、成形機の温度を非晶性樹脂のガラス転移温度より高く、かつ、金属のナノ粒子が析出した温度より高いが、ガラス転移温度に応じて、金属のナノ粒子が析出した温度に近づける。こうして、成形機によって第二の懸濁液に熱と圧力とを同時に加えると、最初に有機化合物が気化し、この後、ペレットの粘性が低下する前に軟化したペレットが圧縮変形する。従って、有機化合物が気化した後は、ペレットは金属結合した金属のナノ粒子の集まりで継続して覆われる。さらに、ペレットより5桁も小さい金属のナノ粒子の集まりが、ペレットの変形に追従して変形し、変形したペレットを覆い続ける。また、金属のナノ粒子が析出した温度より高い温度に昇温されるため、金属結合した金属のナノ粒子が成長して僅かに粗大化し、粗大化した金属のナノ粒子が再度金属結合する。この結果、ペレットが再度金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、ペレットを覆う金属のナノ粒子の集まりが再度金属結合してペレットが互いに結合し、非晶性の熱可塑性樹脂からなる成形体が製造される。
また、成形材料として結晶性の熱可塑性樹脂を用いる場合は、成形機の温度を結晶性樹脂の融点より高く、かつ、金属のナノ粒子が析出した温度より高いが、融点に応じて金属のナノ粒子が析出した温度に近づける。こうして、成形機によって第二の懸濁液に熱と圧力とを同時に加えると、最初に有機化合物が気化し、この後、ペレットの粘性が低下する前に融解したペレットが圧縮変形する。従って、有機化合物が気化した後は、ペレットは金属結合した金属のナノ粒子の集まりで継続して覆われる。さらに、ペレットより5桁も小さい金属のナノ粒子の集まりが、ペレットの変形に追従して変形し、変形したペレットを覆い続ける。また、金属のナノ粒子が析出した温度より高い温度に昇温されるため、金属結合した金属のナノ粒子が成長して僅かに粗大化し、粗大化した金属のナノ粒子が再度金属結合する。この結果、ペレットが再度金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、ペレットを覆う金属のナノ粒子の集まりが再度金属結合して成形材料が互いに結合し、結晶性の熱可塑性樹脂からなる成形体が製造される。
この後、成形機を引き上げ、キャビティから成形体を取り出すと、固化した成形材料の集まりからなる成形体が得られる。この固化した成形材料は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、外界の雰囲気から遮断される。従って、固化した成形材料が結合した成形体は、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。
なお、成形体は内部に空胞がないため、火災時に高温に昇温されても、空胞の体積膨張が起こらず、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが破壊されない。また、成形体が高温に昇温されても、金属のナノ粒子の大きさが3桁以上も小さいため、合成樹脂の体積膨張に、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが追従して変形し、金属結合した金属のナノ粒子の集まりは破壊されない。このため、不燃性と自己発火しない性質とが維持される。
さらに、成形体のリサイクルの際は、金属のナノ粒子を構成する金属の融点と、熱可塑性樹脂の融点、ないしは、熱硬化樹脂の反応温度とは大きく乖離し、かつ、金属の比重と合成樹脂の比重とが大きく乖離するため、リサイクルの際に成形体から金属ナノ粒子の集まりを分離させることは容易で、合成樹脂とナノ粒子の金属とは再利用できる。
以上に説明したように、本成形体の製造方法に依れば、5段落で説明した第2から第5の4つの課題を解決して、圧縮成形法によって、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ合成樹脂の成形体が製造される。
In other words, according to the method for producing the molded article, the suspension produced by the above-described production method is used, and the method is similar to the conventional compression molding method. A synthetic resin molded body having the property not to be produced is manufactured in the gap formed by the cavity and the molding machine.
That is, the cavity is heated in advance to the boiling point of the organic compound forming the second suspension described in the sixth paragraph. Further, the temperature of the molding machine is raised in advance to a temperature higher than that of the cavity. The second suspension has both slipperiness and stickiness due to the presence of the organic compound. Therefore, the cavity is easily filled with the second suspension, and thereafter, most of the organic compound is vaporized from the second suspension. On the other hand, since the residual organic compound has a high viscosity, the organic compound does not separate from the molding material, which causes the molding material to have slipperiness and facilitates the movement of the molding material. The vaporized organic compound is reused by installing a recovery machine near the cavity and aspirating with the recovery machine. Then, the molding machine is lowered into the cavity, the second suspension is heated by the molding machine, and a gradually increasing pressure is applied. At this time, the remaining organic compounds are first vaporized from the second suspension, and the second suspension becomes a set of molding material covered with a set of metal-bonded metal nanoparticles. Next, the molding material is melted or softened by heat, and the molding material is compressed and deformed by the gradually increasing pressure. On the other hand, the gas of the organic compound is not limited to the group of molding materials due to the gradually increasing pressure, and is discharged to the gap between the group of molding materials and the cavity and the gap between the group of molding materials and the molding machine. Thereafter, the pressurization by the molding machine is once stopped, the gas of the organic compound is allowed to escape from the cavity and the molding machine, and the escaped gas is sucked by the recovery machine and reused. Therefore, no gas exists in the collection of molding material in the cavity, and no vacuole is formed inside the molding. After that, a pressing force larger than the above-mentioned pressing force is applied to the cluster of molding materials by the molding machine to further compress and deform the molding materials while raising the temperature. As a result, the compression-deformed molding material is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. Further, since the molding material is heated to a temperature higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, the metal-bonded metal nanoparticles are activated and slightly coarsened, and the metal nanoparticles slightly coarsened. Will be metal-bonded again. For this reason, the collection of metal nanoparticles covering the molding material is re-metal-bonded with each other, so that the compression-deformed molding materials are bonded to each other, and a molded body composed of the collection of molding materials is formed by the cavity and the molding machine. Is formed in the gap. Since the group of metal-bonded metal nanoparticles covers the molding material by forming a laminated structure in which metal nanoparticles are stacked, the group of metal-bonded metal nanoparticles has a certain bonding strength. , Forming an airtight coating to cover the molding material. Therefore, the molded body has no voids inside, is nonflammable, and has the property of not self-igniting. Further, since the molded body has properties close to those of metal, for example, a heat dissipation base material having excellent thermal conductivity can be manufactured by the compression molding method.
That is, since the temperature at which the metal compound is thermally decomposed and the metal nanoparticles are deposited is lower than the boiling point of the organic compound, the vaporization of the organic compound and the compression deformation of the heat-melted or heat-softened molding material are performed. , The collection of metal nanoparticles is continuously heated. Therefore, thermal energy is continuously supplied to the collection of metal nanoparticles, and the metal nanoparticles are activated again. On the other hand, the collection of metal nanoparticles that were shielded from the outside world by organic compounds does not change over time and has no impurities, so activated metal nanoparticles grow by incorporating adjacent metal nanoparticles. Then, the slightly coarsened metal nanoparticles are again metal-bonded to each other at the contact site, and again become a group of metal-bonded gold nanoparticles. The process in which the metal nanoparticles are heated and activated, the nanoparticles slightly grow, and the slightly grown nanoparticles re-metal bond is repeated in the cavity each time the molding material is heated. .. As a result, the compression-deformed molding material is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles, and the collection of metal nanoparticles covering the molding material is metal-bonded to each other to bond the molding material to each other, forming a molded body. To be done. Therefore, all the molding materials constituting the molded body are covered with a film composed of a collection of metal-bonded metal nanoparticles having a certain bonding strength, and all the molding materials have an airtight coating that blocks the external atmosphere. Covered with. Therefore, the molded product has the property of being nonflammable and not self-igniting.
When a thermosetting resin is used as the molding material, when the second suspension is filled in the cavity heated to the boiling point of the organic compound, the organic compound is vaporized and the molding material is softened. The polymerization reaction begins. Further, when the molding material is heated and pressurized by the molding machine, the remaining organic compound is first vaporized, and then the softened molding material is compressed and deformed. Thus, after the organic compound has vaporized, the molding material is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. Furthermore, a collection of metal nanoparticles smaller than the molding material by three digits or more deforms following the deformation of the molding material and continues to cover the compression-deformed molding material. Further, since the temperature is raised to a temperature higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, the metal-bonded metal nanoparticles grow and become slightly coarse, and the coarse metal nanoparticles re-metal bond. Therefore, a collection of metal-bonded metal nanoparticles covers the molding material in which the polymerization reaction has progressed, and a collection of metal nanoparticles covering the molding material forms a metal bond and the molding materials bond to each other, resulting in a thermosetting resin. A molded body made of is produced.
In addition, since the thermosetting resin undergoes a polymerization reaction as the temperature rises and a thermosetting also proceeds at the same time, an excessive pressure is required to compress the molding material that has undergone the thermosetting too much. On the other hand, the softening point of the thermosetting resin is lower than the temperature at which the complex composed of the inorganic metal compound is thermally decomposed. Therefore, the temperature of the molding machine that heats and compresses the second suspension is higher than the temperature at which the complex thermally decomposes, but approaches the thermal decomposition temperature of the complex depending on the softening point. As a result, the molding material in a softened state before the thermosetting progresses excessively is compressed, and the compressed molding material is further heated by the molding machine to cause the polymerization reaction to proceed. A molded body of thermosetting resin is manufactured.
Furthermore, when an amorphous thermoplastic resin is used as the molding material, the temperature of the molding machine is higher than the glass transition temperature of the amorphous resin and higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, but the glass transition temperature Depending on the temperature of the metal nanoparticles. Thus, when heat and pressure are simultaneously applied to the second suspension by the molding machine, the organic compound is first vaporized, and then the softened pellet is compressed and deformed before the viscosity of the pellet is reduced. Thus, after the organic compound has vaporized, the pellet is continuously covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. Furthermore, a group of metal nanoparticles, which is smaller than the pellet by five orders of magnitude, deforms following the deformation of the pellet and continues to cover the deformed pellet. Further, since the temperature is raised to a temperature higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, the metal-bonded metal nanoparticles grow and become slightly coarse, and the coarse metal nanoparticles re-metal bond. As a result, the pellets are again covered with a group of metal nanoparticles that are metal-bonded, and the group of metal nanoparticles that cover the pellet are metal-bonded again and the pellets are bonded to each other, forming from an amorphous thermoplastic resin. The body is manufactured.
When a crystalline thermoplastic resin is used as the molding material, the temperature of the molding machine is higher than the melting point of the crystalline resin and higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, but the temperature of the metal Close to the temperature at which the particles precipitated. Thus, when heat and pressure are simultaneously applied to the second suspension by the molding machine, the organic compound is first vaporized, and thereafter, the melted pellets are compression-deformed before the viscosity of the pellets is reduced. Thus, after the organic compound has vaporized, the pellet is continuously covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. Furthermore, a group of metal nanoparticles, which is smaller than the pellet by five orders of magnitude, deforms following the deformation of the pellet and continues to cover the deformed pellet. Further, since the temperature is raised to a temperature higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, the metal-bonded metal nanoparticles grow and become slightly coarse, and the coarse metal nanoparticles re-metal bond. As a result, the pellet is again covered with a group of metal nanoparticles that are metal-bonded, and the group of metal nanoparticles that cover the pellet is again metal-bonded and the molding material is bonded to each other, forming a crystalline thermoplastic resin. The body is manufactured.
After that, the molding machine is pulled up and the molded body is taken out from the cavity, so that a molded body composed of a collection of solidified molding materials is obtained. This solidified molding material is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles and is shielded from the atmosphere. Therefore, the molded body to which the solidified molding material is bonded has no voids inside, is incombustible, and has the property of not self-igniting.
Since the molded body has no vacuoles inside, even if the temperature is raised to a high temperature during a fire, the volume expansion of the vacuoles does not occur, and the collection of metal-bonded metal nanoparticles is not destroyed. Moreover, even if the temperature of the molded body is raised to a high temperature, since the size of the metal nanoparticles is smaller than three digits, the volume expansion of the synthetic resin causes the collection of metal-bonded metal nanoparticles to deform. , A collection of metal-bonded metal nanoparticles is not destroyed. Therefore, nonflammability and the property of not self-igniting are maintained.
Furthermore, when recycling the molded body, the melting point of the metal constituting the metal nanoparticles, the melting point of the thermoplastic resin, or the reaction temperature of the thermosetting resin is largely different, and the specific gravity of the metal and the synthetic resin Therefore, it is easy to separate the metal nanoparticles from the compact during recycling, and the synthetic resin and the metal of the nanoparticles can be reused.
As described above, according to the method for producing the molded body, the four
前記した製造方法で製造した懸濁液を用いてトランスファ成形法に依って成形体を製造する製造方法は、前記した製造方法で製造した懸濁液を充填するポットを、予め前記懸濁液を構成する有機化合物の沸点に昇温し、前記懸濁液が押し込まれるキャビティを、予め前記ポットより高い温度に昇温し、前記ポットに前記懸濁液を充填し、該懸濁液から前記有機化合物を気化させる、この後、前記ポットに設置されたプランジャーによって、前記ポットに充填された前記懸濁液を昇温するとともに加圧し、前記懸濁液に残存した前記有機化合物を気化させ、さらに、前記懸濁液を構成する成形材料を熱融解もしくは熱軟化させ、この後、該成形材料を前記キャビティ内に押し込む、この後、前記プランジャーに依る加圧を一旦中止し、残存した前記有機化合物の気体を前記キャビティから抜け出させる、さらに、前記プランジャーによって、再度、前記キャビティ内に押し込まれた前記懸濁液を加熱するとともに、徐々に増大する加圧力を加える、これによって、圧縮変形した前記成形材料が、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われるとともに、隣接する前記金属のナノ粒子同士が金属結合することで、該圧縮変形した成形材料同士が結合され、前記キャビティ内に成形体が製造される、前記した製造方法に従って製造した懸濁液を用いてトランスファ成形法に依って成形体を製造する製造方法。 A manufacturing method for manufacturing a molded body by a transfer molding method using the suspension manufactured by the above-described manufacturing method is a method of preparing a pot for filling the suspension manufactured by the above-described manufacturing method with the suspension in advance. The temperature is raised to the boiling point of the organic compound constituting the cavity, and the cavity into which the suspension is pushed is preheated to a temperature higher than the pot, the pot is filled with the suspension, and the compound is vaporized, after this, by installing a plunger in the pot is pressurized while heating the suspension filled in the pot, vaporizing the organic compound remaining in the suspension, Further, the molding material forming the suspension is heat-melted or softened, and then the molding material is pushed into the cavity. Thereafter, the pressurization by the plunger is once stopped, and the remaining A gas of an organic compound is allowed to escape from the cavity, and the suspension is pushed into the cavity again by the plunger, and a gradually increasing pressurizing force is applied, thereby compressing and deforming. the molding materials, together with covered a collection of nanoparticles of metals and metal bonded, by nano particles of the said metal adjacent to metal bonding, molding materials with each other and the compression deformation is coupled, in the cavity A manufacturing method for manufacturing a molded body by a transfer molding method using a suspension manufactured according to the above-described manufacturing method, wherein a molded body is manufactured.
つまり、本成形体の製造方法に依れば、前記した製造方法で製造した懸濁液を用い、従来のトランスファ成形法に近い方法で、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ合成樹脂の成形体が、キャビティ内に製造される。
すなわち、予めポットを、6段落に記載した第二の懸濁液を構成する有機化合物の沸点に昇温する。また、予めキャビティをポットより高い温度に昇温する。なお、第二の懸濁液は、有機化合物の存在によって滑り性と粘り性とを兼備する。このため、ポットに第二の懸濁液が容易に充填され、この後、第二の懸濁液から有機化合物の多くが気化する。いっぽう、残存した有機化合物の粘度が高いため、成形材料から有機化合物は離脱せず、成形材料に滑り性をもたらし、成形材料の移動を容易にする。なお気化した有機化合物は、回収機をポットの近くに設置し、回収機で吸引して再利用する。この後、ポットに充填された第二の懸濁液を、プランジャーで加圧し、スプール、ランチ、ゲートを通過させた後に、キャビティ内に押し込む。キャビティに押し込まれた第二の懸濁液は昇温され、また一定の加圧力が作用する。この際、最初に残りの有機化合物が気化し、第二の懸濁液は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われた成形材料の集まりになる。さらに、成形材料が融解もしくは軟化し、加圧力で圧縮変形する。なお、気化した有機化合物は、加圧力で成形材料の集まりの内部に留まれず、成形材料の集まりとキャビティとの隙間と、成形材料の集まりとプランジャーとの隙間とに吐き出される。この後、プランジャーの加圧を一旦中止し、気体をキャビティから抜け出させ、回収機で吸引して再利用する。このため、キャビティ内の成形材料の集まりに気体は存在せず、成形体の内部に空胞が形成されない。この後、プランジャーによって、スプール、ランチ、ゲートを介して、キャビティ内に押し込まれた成形材料の集まりを、加熱しながら徐々に増大する加圧力で再度圧縮する。この結果、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われた成形材料がさらに変形する。また、成形材料が金属のナノ粒子が析出した温度より高い温度に昇温されるため、金属結合した金属のナノ粒子が活性状態になって僅かに粗大化し、僅かに粗大化した金属のナノ粒子が再度金属結合する。このため、成形材料を覆っていた金属のナノ粒子の集まりが再度金属結合することで、変形した成形材料同士が互いに結合され、成形体がキャビティ内に形成される。この金属結合した金属のナノ粒子の集まりは、金属のナノ粒子が積み重なり合った積層構造を形成して成形材料を覆うため、金属結合した金属のナノ粒子の集まりは、一定の結合強度を有し、また、気密性の被膜を形成して成形材料を覆う。このため、成形体は内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。また、成形体は金属に近い性質を持つため、例えば、熱伝導性に優れた放熱基材をトランスファ成形法で製造できる。
また、13段落で説明したように、金属化合物が熱分解して金属のナノ粒子を析出した温度は、有機化合物の沸点より低いため、有機化合物が気化する際と、熱融解もしくは熱軟化した成形材料が圧縮変形する際とを通じて、金属のナノ粒子の集まりが継続して昇温される。従って、金属のナノ粒子が昇温され、活性化され、ナノ粒子が僅かに成長し、僅かに成長したナノ粒子が再度金属結合する過程を、成形材料が昇温されるたびに、ポット内とキャビティ内とで繰り返す。この結果、圧縮変形された成形材料が、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、成形材料を覆う金属のナノ粒子の集まりが金属結合して成形材料同士が互いに結合し、成形材料の集まりからなる成形体が形成される。従って、成形体を構成する全ての成形材料が、一定の結合強度を有する金属結合した金属のナノ粒子の集まりからなる被膜で覆われ、全ての成形材料が、外界の雰囲気を遮断する気密性の被膜で覆われる。これによって、成形体は不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。
なお、成形材料として熱硬化性樹脂を用いる場合は、13段落で説明したように、第二の懸濁液を加熱して圧縮するキャビティの温度を、無機金属化合物の錯体が熱分解する温度より高いが、熱硬化性樹脂の軟化点に応じて錯体の熱分解温度に近づける。また、キャビティ内で圧縮変形した成形材料が、軟化した固体のペレットないしは粉粒体であるため、成形材料より3桁以上も小さい金属のナノ粒子の集まりが、成形材料の変形に追従して変形し、成形材料を金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆い続ける。この結果、重合反応が進んだ成形材料が金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、金属のナノ粒子の金属結合を介して成形材料が結合され、熱硬化性樹脂からなる成形体が製造される。
また、非晶性の熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、13段落で説明したように、第二の懸濁液を加熱して圧縮するキャビティの温度を、非晶性樹脂のガラス転移温度より高く、かつ、金属のナノ粒子が析出した温度より高いが、ガラス転移温度に応じて金属のナノ粒子が析出した温度に近づける。また、軟化したペレットより5桁も小さい金属のナノ粒子の集まりが、ペレットの変形に追従して変形し、圧縮変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆い続ける。この結果、金属のナノ粒子の金属結合を介して成形材料が結合され、非晶性の熱可塑性樹脂からなる成形体が製造される。
さらに、結晶性の熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、13段落で説明したように、第二の懸濁液を加熱して圧縮するキャビティの温度を、ペレットの融点より高く、かつ、金属のナノ粒子が析出した温度より高いが、融点に応じて金属のナノ粒子が析出した温度に近づける。また、熱融解したペレットより5桁も小さい金属のナノ粒子の集まりが、ペレットの変形に追従して変形し、変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆い続ける。この結果、金属のナノ粒子の集まりの金属結合を介して成形材料が結合され、結晶性の熱可塑性樹脂からなる成形体が製造される。
この後、プランジャーを引き上げ、キャビティから成形体を取り出すと、固化した成形材料の集まりからなる成形体が得られる。固化した成形材料は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、外界の雰囲気を遮断する気密性を持つ。従って、固化した成形材料が結合した成形体は、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。
なお、成形体は内部に空胞がないため、火災時に高温に昇温されても、空胞の体積膨張が起こらず、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが破壊されない。また、成形体が高温に昇温されても、金属のナノ粒子の大きさが3桁以上も小さいため、合成樹脂の体積膨張に、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが追従して変形し、金属結合した金属のナノ粒子の集まりは破壊されない。このため、不燃性と自己発火しない性質とが維持される。
さらに、成形体のリサイクルの際は、金属のナノ粒子を構成する金属の融点と、熱可塑性樹脂の融点、ないしは、熱硬化樹脂の反応温度とは大きく乖離し、かつ、金属の比重と合成樹脂の比重とが大きく乖離するため、リサイクルの際に成形体から金属ナノ粒子の集まりを分離させることは容易で、合成樹脂とナノ粒子の金属とは再利用できる。
以上に説明したように、本成形体の製造方法に依れば、5段落で説明した第2から第5の4つの課題を解決して、トランスファ成形法に依って、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ合成樹脂の成形体が製造される。
In other words, according to the method for producing the molded article, the suspension produced by the above-mentioned production method is used, and the method is similar to the conventional transfer molding method. A molded body of synthetic resin having the property not to be produced is manufactured in the cavity.
That is, the pot is heated in advance to the boiling point of the organic compound forming the second suspension described in the sixth paragraph. Further, the temperature of the cavity is raised in advance to a temperature higher than that of the pot. The second suspension has both slipperiness and stickiness due to the presence of the organic compound. Therefore, the pot is easily filled with the second suspension, and thereafter, most of the organic compounds are vaporized from the second suspension. On the other hand, since the residual organic compound has a high viscosity, the organic compound does not separate from the molding material, which causes the molding material to have slipperiness and facilitates the movement of the molding material. The vaporized organic compound is reused by installing a recovery machine near the pot and sucking it with the recovery machine. After that, the second suspension filled in the pot is pressurized with a plunger, passed through a spool, a lunch, and a gate, and then pushed into the cavity. The temperature of the second suspension pushed into the cavity is raised, and a constant pressure is applied. At this time, the remaining organic compounds are first vaporized, and the second suspension becomes a set of molding materials covered with a set of metal-bonded metal nanoparticles. Furthermore, the molding material melts or softens, and is compressed and deformed by the applied pressure. Note that the vaporized organic compound is not retained inside the group of molding materials by a pressing force, and is discharged into the gap between the group of molding materials and the cavity and the gap between the group of molding materials and the plunger. After that, the pressurization of the plunger is once stopped, the gas is allowed to escape from the cavity, and the gas is sucked by the recovery machine for reuse. Therefore, no gas exists in the collection of molding material in the cavity, and no vacuole is formed inside the molding. Then, the plunger re-compresses the mass of the molding material pushed into the cavity through the spool, the launcher, and the gate with a gradually increasing pressure while heating. As a result, the molding material covered with the collection of metal-bonded metal nanoparticles is further deformed. Further, since the molding material is heated to a temperature higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, the metal-bonded metal nanoparticles are activated and slightly coarsened, and the metal nanoparticles slightly coarsened. Will be metal-bonded again. Therefore, the collection of the metal nanoparticles covering the molding material is again metal-bonded, so that the deformed molding materials are bonded to each other, and the molded body is formed in the cavity. Since the collection of metal-bonded metal nanoparticles forms a laminated structure in which metal nanoparticles are stacked to cover the molding material, the collection of metal-bonded metal nanoparticles has a certain bonding strength. Also, an airtight film is formed to cover the molding material. Therefore, the molded body has no voids inside, is nonflammable, and has the property of not self-igniting. Further, since the molded body has a property close to that of metal, for example, a heat dissipation substrate having excellent thermal conductivity can be manufactured by the transfer molding method.
Further, as described in the 13th paragraph, since the temperature at which the metal compound is thermally decomposed and the metal nanoparticles are deposited is lower than the boiling point of the organic compound, when the organic compound is vaporized and when the organic compound is melted or softened by molding. As the material undergoes compressive deformation, the collection of metallic nanoparticles continues to heat up. Therefore, the process in which the metal nanoparticles are heated and activated, the nanoparticles slightly grow, and the slightly grown nanoparticles re-metal bond with each other in the pot every time the molding material is heated. Repeat in the cavity. As a result, the compression-deformed molding material is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles, the collection of metal nanoparticles covering the molding material are metal-bonded to each other, and the molding materials are bonded to each other. A molded body composed of clusters is formed. Therefore, all the molding materials constituting the molded body are covered with a film composed of a collection of metal-bonded metal nanoparticles having a certain bonding strength, and all the molding materials have an airtightness that shuts off the atmosphere of the outside world. Covered with a film. As a result, the molded body has the property of being nonflammable and not self-igniting.
When a thermosetting resin is used as the molding material, the temperature of the cavity for heating and compressing the second suspension is set to be higher than the temperature at which the complex of the inorganic metal compound is thermally decomposed, as described in the 13th paragraph. Although high, it approaches the thermal decomposition temperature of the complex depending on the softening point of the thermosetting resin. In addition, since the molding material that has been compressed and deformed in the cavity is a softened solid pellet or powder, a collection of metal nanoparticles that are three or more orders of magnitude smaller than the molding material deforms following the deformation of the molding material. Then, the molding material continues to be covered with a collection of metal nanoparticles that are metal-bonded. As a result, the molding material in which the polymerization reaction has proceeded is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles, and the molding material is bonded through the metal bonds of the metal nanoparticles to produce a molded product made of a thermosetting resin. To be done.
When a molding material made of an amorphous thermoplastic resin is used, the temperature of the cavity for heating and compressing the second suspension is set to the glass transition of the amorphous resin, as described in paragraph 13. It is higher than the temperature and higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, but approaches the temperature at which the metal nanoparticles are deposited according to the glass transition temperature. Further, a group of metal nanoparticles smaller by 5 digits than the softened pellet deforms following the deformation of the pellet, and the group of metal nanoparticles in which the compression-deformed pellet is metal-bonded continues to be covered. As a result, the molding material is bonded through the metal bond of the metal nanoparticles, and the molded body made of the amorphous thermoplastic resin is manufactured.
Furthermore, when a molding material made of a crystalline thermoplastic resin is used, the temperature of the cavity for heating and compressing the second suspension is higher than the melting point of the pellet, as described in paragraph 13, and Although it is higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, it is brought close to the temperature at which the metal nanoparticles are deposited depending on the melting point. In addition, a group of metal nanoparticles that is smaller than the heat-melted pellet by five orders of magnitude deforms following the deformation of the pellet, and the group of metal nanoparticles in which the deformed pellet is metal-bonded continues to be covered. As a result, the molding material is bonded through the metal bond of the collection of metal nanoparticles, and the molded body made of the crystalline thermoplastic resin is manufactured.
After that, the plunger is pulled up, and the molded body is taken out from the cavity, so that a molded body made of a collection of solidified molding materials is obtained. The solidified molding material is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles, and has an airtight property that shuts off the atmosphere from the outside. Therefore, the molded body to which the solidified molding material is bonded has no voids inside, is incombustible, and has the property of not self-igniting.
Since the molded body has no vacuoles inside, even if the temperature is raised to a high temperature during a fire, the volume expansion of the vacuoles does not occur, and the collection of metal-bonded metal nanoparticles is not destroyed. Moreover, even if the temperature of the molded body is raised to a high temperature, since the size of the metal nanoparticles is smaller than three digits, the volume expansion of the synthetic resin causes the collection of metal-bonded metal nanoparticles to deform. , A collection of metal-bonded metal nanoparticles is not destroyed. Therefore, nonflammability and the property of not self-igniting are maintained.
Furthermore, when recycling the molded body, the melting point of the metal constituting the metal nanoparticles, the melting point of the thermoplastic resin, or the reaction temperature of the thermosetting resin is largely different, and the specific gravity of the metal and the synthetic resin Therefore, it is easy to separate the metal nanoparticles from the compact during recycling, and the synthetic resin and the metal of the nanoparticles can be reused.
As described above, according to the method for producing the molded article, the four
前記した製造方法で製造した懸濁液を用いて射出成形法に依って成形体を製造する製造方法は、請求項1に記載した製造方法で製造した懸濁液を充填するシリンダーを、予め前記懸濁液を構成する有機化合物の沸点に昇温し、前記懸濁液が射出される金型を、予め前記シリンダーより高い温度に昇温し、前記シリンダーに前記懸濁液を充填し、該懸濁液から前記有機化合物を気化させる、この後、前記シリンダー内に設置されたスクリューによって、前記シリンダーに充填された前記懸濁液を昇温するとともに加圧し、該懸濁液を前記金型内に射出し、前記懸濁液に残存した前記有機化合物を気化させ、さらに、前記懸濁液を構成する成形材料を熱融解もしくは熱軟化させ、この後、該成形材料を圧縮変形させる、この後、前記スクリューに依る加圧を一旦中止し、残存した前記有機化合物の気体を前記金型から抜け出させる、さらに、前記スクリューによって、再度、前記金型内に射出された前記懸濁液に徐々に増大する加圧力を加える、これによって、圧縮変形した前記成形材料が、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われるとともに、隣接する前記金属のナノ粒子同士が金属結合することで、該圧縮変形した成形材料同士が結合され、前記金型内に成形体が製造される、前記した製造方法で製造した懸濁液を用いて射出成形法に依って成形体を製造する製造方法。
A manufacturing method for manufacturing a molded body by an injection molding method using the suspension manufactured by the manufacturing method described above is a method in which a cylinder filled with the suspension manufactured by the manufacturing method according to
つまり、本成形体の製造方法に依れば、前記した製造方法で製造した懸濁液を用い、従来の射出成形法に近い方法で、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ合成樹脂の成形体が、金型内に製造される。
すなわち、予めシリンダーを、6段落に記載した第二の懸濁液を構成する有機合物の沸点に昇温する。また、金型を予めシリンダーより高い温度に昇温する。なお、第二の懸濁液は、有機化合物の存在によって滑り性と粘り性とを兼備する。このため、シリンダーに第二の懸濁液が容易に充填され、この後、第二の懸濁液から有機化合物の多くが気化する。いっぽう、残存した有機化合物の粘度が高いため、成形材料から有機化合物は離脱せず、成形材料に滑り性をもたらし、成形材料の移動を容易にする。なお、気化した有機化合物は、シリンダーの外に配置した回収機で吸引して再利用する。次に、シリンダー内に設置されたスクリューの回転移動で、徐々に増大する加圧力を第二の懸濁液に加え、シリンダー内でスムースに金型側に移動させ、この後、スクリューをより高速回転させ、より大きな加圧力で第二の懸濁液を金型に射出する。金型に射出された第二の懸濁液は昇温され、一定の加圧力が作用する。この際、最初に残りの有機化合物が気化し、第二の懸濁液は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われた成形材料の集まりになる。次に、成形材料が融解もしくは軟化し、さらに、加圧力で圧縮変形される。なお、気化した有機化合物は、加圧力で成形材料の集まりに留まれず、成形材料の集まりと金型との隙間に吐き出される。この後、スクリューに依る加圧を一旦中止し、有機化合物の気体を、金型からシリンダーに移動させ、シリンダーから吐き出させ、吐き出た気体を回収機で吸引して再利用する。このため、金型内の成形材料の集まりに気体は存在せず、成形体の内部に空胞が形成されない。この後、再びスクリューを回転移動させ、徐々に増大する加圧力を金型内の成形材料の集まりに加え、加熱してさらに圧縮変形させる。この結果、圧縮変形した成形材料は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われる。また、成形材料が金属のナノ粒子が析出した温度より高い温度に昇温されるため、僅かに粗大化した金属のナノ粒子が再度金属結合する。このため、成形材料を覆っていた金属のナノ粒子の集まりが再度金属結合することで、圧縮変形した成形材料が互いに結合され、成形材料の集まりからなる成形体が金型内に形成される。この金属結合した金属のナノ粒子の集まりは、金属のナノ粒子が積み重なり合った積層構造を形成して成形材料を覆うため、金属結合した金属のナノ粒子の集まりは、一定の結合強度を有し、また、気密性の被膜を形成して成形材料を覆う。このため、成形体は内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。また、成形体は金属に近い性質を持つため、例えば、熱伝導性に優れた放熱基材を射出成形法で製造できる。
また、13段落で説明したように、金属化合物が熱分解して金属のナノ粒子を析出した温度は、有機化合物の沸点より低いため、有機化合物が気化する際と、熱融解もしくは熱軟化した成形材料が圧縮変形する際とを通じて、金属のナノ粒子の集まりが継続して昇温される。従って、金属のナノ粒子が昇温され、活性化され、ナノ粒子が僅かに成長し、僅かに成長したナノ粒子が再度金属結合する過程を、成形材料が昇温されるたびに、シリンダー内と金型内とで繰り返す。この結果、圧縮変形された成形材料が、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、成形材料を覆う金属のナノ粒子の集まりが金属結合して成形材料が互いに結合し、成形材料の集まりからなる成形体が形成される。従って、成形体を構成する全ての成形材料が、一定の結合強度を有する金属結合した金属のナノ粒子の集まりからなる被膜で覆われ、全ての成形材料が、外界の雰囲気を遮断する気密性の被膜で覆われる。これによって、成形体は、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。
なお、成形材料として熱硬化性樹脂を用いる場合は、13段落で説明したように、第二の懸濁液を加熱して圧縮する金型の温度を、錯体が熱分解する温度より高いが、熱硬化性樹脂の軟化点に応じて錯体の熱分解温度に近づける。また、金型内で圧縮変形した成形材料が、軟化した固体のペレットないしは粉粒体であるため、成形材料より3桁以上も小さい金属のナノ粒子の集まりが、成形材料の変形に追従して変形し、成形材料を金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆い続ける。この結果、重合反応が進んだ成形材料が金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、金属のナノ粒子の金属結合を介して成形材料が結合し、熱硬化性樹脂からなる成形体が製造される。
また、非晶性の熱可塑性樹脂の成形材料を用いて成形体を製造する場合は、13段落で説明したように、第二の懸濁液を加熱して圧縮する金型の温度を、非晶性樹脂のガラス転移温度より高く、かつ、金属のナノ粒子が析出した温度より高いが、ガラス転移温度に応じて、金属のナノ粒子が析出した温度に近づける。また、軟化したペレットより5桁も小さい金属のナノ粒子の集まりが、ペレットの変形に追従して変形し、圧縮変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆い続ける。この結果、成形材料が金属のナノ粒子の金属結合で結合された非晶性の熱可塑性樹脂からなる成形体が製造される。
さらに、結晶性の熱可塑性樹脂の成形材料を用いて成形体を製造する場合は、13段落で説明したように、第二の懸濁液を加熱して圧縮する金型の温度を、成形材料の融点より高く、かつ、金属のナノ粒子が析出した温度より高いが、融点に応じて金属のナノ粒子が析出した温度に近づける。また、熱融解したペレットより5桁も小さい金属のナノ粒子の集まりが、ペレットの変形に追従して変形し、圧縮変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆い続ける。この結果、成形材料が金属のナノ粒子の金属結合で結合された結晶性の熱可塑性樹脂からなる成形体が製造される。
この後、金型を開き、金型から成形体を取り出すと、固化した成形材料の集まりからなる成形体が得られる。固化した成形材料は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、外界の雰囲気から遮断される気密性を持つ。従って、固化した成形材料が結合した成形体は、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。さらに、成形体から不要となるランナーを切断し成形品を得る。
なお、成形体は内部に空胞がないため、火災時に高温に昇温されても、空胞の体積膨張が起こらず、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが破壊されない。また、成形体が高温に昇温されても、金属のナノ粒子の大きさが3桁以上も小さいため、合成樹脂の体積膨張に、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが追従して変形し、金属結合した金属のナノ粒子の集まりは破壊されない。このため、不燃性と自己発火しない性質とが維持される。
さらに、成形体のリサイクルの際は、金属のナノ粒子を構成する金属の融点と、熱可塑性樹脂の融点、ないしは、熱硬化樹脂の反応温度とは大きく乖離し、かつ、金属の比重と合成樹脂の比重とが大きく乖離するため、リサイクルの際に成形体から金属ナノ粒子の集まりを分離させることは容易で、合成樹脂とナノ粒子の金属とは再利用できる。
以上に説明したように、本成形体の製造方法に依れば、5段落で説明した第2から第5の4つの課題を解決して、射出成形法に依って、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ合成樹脂の成形体が製造される。
In other words, according to the method for producing the molded article, the suspension produced by the above-described production method is used, and the method is similar to the conventional injection molding method. A synthetic resin molded body having a property not to be produced is manufactured in the mold.
That is, the cylinder is heated in advance to the boiling point of the organic compound forming the second suspension described in the sixth paragraph. Further, the temperature of the mold is raised in advance to a temperature higher than that of the cylinder. The second suspension has both slipperiness and stickiness due to the presence of the organic compound. As a result, the cylinder is easily filled with the second suspension, after which many of the organic compounds are vaporized from the second suspension. On the other hand, since the residual organic compound has a high viscosity, the organic compound does not separate from the molding material, which causes the molding material to have slipperiness and facilitates the movement of the molding material. In addition, the vaporized organic compound is sucked and reused by a recovery machine arranged outside the cylinder. Then, by the rotational movement of the screw installed in the cylinder, a gradually increasing pressing force is applied to the second suspension, and it is smoothly moved to the mold side in the cylinder. Rotate and inject the second suspension into the mold with greater pressure. The temperature of the second suspension injected into the mold is raised, and a constant pressure is applied. At this time, the remaining organic compounds are first vaporized, and the second suspension becomes a set of molding materials covered with a set of metal-bonded metal nanoparticles. Next, the molding material is melted or softened, and is further compressed and deformed by the applied pressure. Note that the vaporized organic compound is not limited to the group of molding materials by the applied pressure, and is discharged into the gap between the group of molding materials and the mold. After that, the pressurization by the screw is temporarily stopped, the gas of the organic compound is moved from the mold to the cylinder, discharged from the cylinder, and the discharged gas is sucked by the recovery machine and reused. Therefore, there is no gas in the collection of molding material in the mold, and no vacuole is formed inside the molding. After that, the screw is again rotated and moved, and a gradually increasing pressure is applied to the collection of the molding material in the mold, which is further heated and deformed by compression. As a result, the compression-deformed molding material is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. Further, since the temperature of the molding material is raised to a temperature higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, the slightly coarsened metal nanoparticles are metal-bonded again. For this reason, the collection of metal nanoparticles covering the molding material is again metal-bonded, so that the compression-deformed molding materials are bonded to each other, and a molded body composed of the collection of molding materials is formed in the mold. Since the collection of metal-bonded metal nanoparticles forms a laminated structure in which metal nanoparticles are stacked to cover the molding material, the collection of metal-bonded metal nanoparticles has a certain bonding strength. Also, an airtight film is formed to cover the molding material. Therefore, the molded body has no voids inside, is nonflammable, and has the property of not self-igniting. Further, since the molded body has a property close to that of metal, for example, a heat dissipation base material having excellent thermal conductivity can be manufactured by the injection molding method.
Further, as described in the 13th paragraph, since the temperature at which the metal compound is thermally decomposed and the metal nanoparticles are deposited is lower than the boiling point of the organic compound, when the organic compound is vaporized and when the organic compound is melted or softened by molding. As the material undergoes compressive deformation, the collection of metallic nanoparticles continues to heat up. Therefore, the process in which the metal nanoparticles are heated and activated, the nanoparticles slightly grow, and the slightly grown nanoparticles re-metal bond with each other in the cylinder every time the molding material is heated. Repeat in the mold. As a result, the compression-deformed molding material is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles, and the collection of metal nanoparticles covering the molding material is metal-bonded and the molding materials are bonded to each other to form a collection of molding materials. A molded body made of is formed. Therefore, all the molding materials constituting the molded body are covered with a film composed of a collection of metal-bonded metal nanoparticles having a certain bonding strength, and all the molding materials have an airtightness that shuts off the atmosphere of the outside world. Covered with a film. As a result, the molded article has the property of being nonflammable and not self-igniting.
When a thermosetting resin is used as the molding material, the temperature of the mold that heats and compresses the second suspension is higher than the temperature at which the complex thermally decomposes, as described in paragraph 13, It approaches the thermal decomposition temperature of the complex depending on the softening point of the thermosetting resin. In addition, since the molding material that is compressed and deformed in the mold is a softened solid pellet or powder, a collection of metal nanoparticles that are three or more digits smaller than the molding material follows the deformation of the molding material. It deforms and continues to cover the cluster of metal nanoparticles that are metal bonded to the molding material. As a result, the molding material in which the polymerization reaction has progressed is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles, and the molding material is bonded through the metal bonds of the metal nanoparticles to produce a molded product made of a thermosetting resin. To be done.
Moreover, when a molded body is manufactured using a molding material of an amorphous thermoplastic resin, as described in the 13th paragraph, the temperature of the mold for heating and compressing the second suspension is set to Although it is higher than the glass transition temperature of the crystalline resin and higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, it approaches the temperature at which the metal nanoparticles are deposited according to the glass transition temperature. Further, a group of metal nanoparticles smaller by 5 digits than the softened pellet deforms following the deformation of the pellet, and the group of metal nanoparticles in which the compression-deformed pellet is metal-bonded continues to be covered. As a result, a molded body is produced in which the molding material is made of an amorphous thermoplastic resin in which metal nanoparticles are bonded by a metal bond.
Furthermore, when a molded body is manufactured using a crystalline thermoplastic resin molding material, as described in paragraph 13, the temperature of the mold for heating and compressing the second suspension is set to the molding material. Although it is higher than the melting point of the metal nanoparticles and higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, it is brought close to the temperature at which the metal nanoparticles are deposited according to the melting point. Further, a group of metal nanoparticles smaller by 5 orders of magnitude than the heat-melted pellet is deformed following the deformation of the pellet, and the group of metal nanoparticles bonded to the compression-deformed pellet by metal bonding continues to be covered. As a result, a molded body is produced in which the molding material is a crystalline thermoplastic resin in which metal nanoparticles are bonded by a metal bond.
After that, when the mold is opened and the molded product is taken out from the mold, a molded product composed of a collection of solidified molding materials is obtained. The solidified molding material is covered with a group of metal-bonded metal nanoparticles and has an airtight property that is shielded from the atmosphere. Therefore, the molded body to which the solidified molding material is bonded has no voids inside, is incombustible, and has the property of not self-igniting. Further, unnecessary runners are cut from the molded product to obtain a molded product.
Since the molded body has no vacuoles inside, even if the temperature is raised to a high temperature during a fire, the volume expansion of the vacuoles does not occur, and the collection of metal-bonded metal nanoparticles is not destroyed. Moreover, even if the temperature of the molded body is raised to a high temperature, since the size of the metal nanoparticles is smaller than three digits, the volume expansion of the synthetic resin causes the collection of metal-bonded metal nanoparticles to deform. , A collection of metal-bonded metal nanoparticles is not destroyed. Therefore, nonflammability and the property of not self-igniting are maintained.
Furthermore, when recycling the molded body, the melting point of the metal constituting the metal nanoparticles, the melting point of the thermoplastic resin, or the reaction temperature of the thermosetting resin is largely different, and the specific gravity of the metal and the synthetic resin Therefore, it is easy to separate the metal nanoparticles from the compact during recycling, and the synthetic resin and the metal of the nanoparticles can be reused.
As described above, according to the method for producing the molded article, the four problems from the second to the fifth described in
前記した製造方法で製造した懸濁液を用いて押出成形法に依って成形体を製造する製造方法は、請求項1に記載した製造方法で製造した懸濁液を充填するシリンダーを、予め前記懸濁液を構成する有機化合物の沸点に昇温し、前記シリンダーの前方に設置されたダイを、予め前記シリンダーより高い温度に昇温し、前記シリンダーに前記懸濁液を充填し、該懸濁液から前記有機化合物を気化させる、この後、前記シリンダー内に設置されたスクリューによって、前記シリンダー内に充填された前記懸濁液を加圧し、該懸濁液を前記ダイの内側の溝を通過させ、該溝の出口から前記懸濁液を押し出す、これによって、残存した前記有機化合物の気体が前記ダイの出口から気化し、さらに、前記懸濁液を構成する成形材料が熱融解もしくは熱軟化し、この後、該成形材料が圧縮変形し、圧縮変形した前記成形材料が、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われるとともに、隣接する前記金属のナノ粒子同士が金属結合することで、該圧縮変形した成形材料同士が結合され、該成形材料同士が結合された成形体が、前記ダイの溝の出口から押し出される、前記した製造方法で製造した懸濁液を用いて押出成形法に依って成形体を製造する製造方法。
The manufacturing method for manufacturing a molded body by an extrusion molding method using the suspension manufactured by the above-described manufacturing method is a method in which a cylinder filled with the suspension manufactured by the manufacturing method according to
つまり、本成形体の製造方法に依れば、前記した製造方法で製造した懸濁液を用い、従来の押出成形法に近い方法で、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ合成樹脂の成形体が、ダイ(金型)から押し出される。
すなわち、シリンダーを、6段落に記載した第二の懸濁液を構成する有機化合物の沸点に予め昇温する。また、シリンダーの前方に設置されるダイは、予めシリンダーより高い温度に昇温する。なお、第二の懸濁液は、有機化合物の存在によって滑り性と粘り性とを兼備する。このため、シリンダーに第二の懸濁液が容易に充填され、この後、第二の懸濁液から有機化合物の多くが気化する。いっぽう、残存した有機化合物の粘度が高いため、成形材料から有機化合物は離脱せず、成形材料に滑り性をもたらし、成形材料の移動を容易にする。なお、気化した有機化合物は、シリンダーの外に配置した回収機で吸引して再利用する。この後、シリンダー内に設置されたスクリューの回転移動で第二の懸濁液を加圧し、シリンダーの前方に設置された所定の長さを持つダイの内側に形成された狭い体積からなる溝を、加圧された第二の懸濁液を通過させる。これによって、所定の長さを持ち、かつ、断面積が狭い溝を第二の懸濁液が通過するため、第二の懸濁液に継続して加圧力が加わり、また、第二の懸濁液が徐々に昇温される。この際、最初に残りの有機化合物が気化し、第二の懸濁液は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われた成形材料の集まりになる。次に、成形材料が融解もしくは軟化し、さらに、加圧力で圧縮変形される。なお、気化した有機化合物は継続して加圧力を受け、成形材料の集まりに留まれず、成形材料の集まりから吐き出され、ダイの出口から放出され、回収機で回収する。このため、成形材料の集まりに気体は存在せず、成形体の内部に空胞が形成されない。また、成形材料が金属のナノ粒子が析出した温度より高い温度に昇温されるため、僅かに粗大化した金属のナノ粒子が再度金属結合する。このため、成形材料を覆っていた金属のナノ粒子の集まりが再度金属結合することで、圧縮変形した成形材料が互いに結合され、ダイの溝の断面形状からなるシートやチューブやパイプなどの成形体として、溝の出口から押し出される。この金属結合した金属のナノ粒子の集まりは、金属のナノ粒子が積み重なり合った積層構造を形成して成形材料を覆うため、金属結合した金属のナノ粒子の集まりは、一定の結合強度を有し、また、気密性の被膜を形成して成形材料を覆う。このため、成形体は内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。また、成形体は金属に近い性質を持つため、例えば、電磁波を反射するシールド基材や、静電気を帯電させない帯電防止基材を、押出成形法によって製造できる。
また、13段落で説明したように、金属化合物が熱分解して金属のナノ粒子を析出した温度は、有機化合物の沸点より低いため、有機化合物が気化する際と、熱融解もしくは熱軟化した成形材料が圧縮変形する際とを通じて、金属のナノ粒子の集まりが継続して昇温される。従って、金属のナノ粒子が昇温され、活性化され、ナノ粒子が僅かに成長し、僅かに成長したナノ粒子が再度金属結合する過程を、成形材料が昇温されるたびに、シリンダー内とダイ内とで繰り返す。この結果、圧縮変形された成形材料が、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、成形材料を覆う金属のナノ粒子の集まりが金属結合して成形材料が互いに結合し、成形材料の集まりからなる成形体が形成される。従って、成形体を構成する全ての成形材料が、一定の結合強度を有する金属結合した金属のナノ粒子の集まりからなる被膜で覆われ、全ての成形材料が、外界の雰囲気を遮断する気密性の被膜で覆われる。これによって、成形体は、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。
なお、成形材料がダイの内側を通過する際に加えられる加圧力は、ダイの出口が開放されているため他の成形方法より小さい。従って、非晶性の熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、第二の懸濁液を加熱して圧縮するダイの温度を、ガラス転移温度より十分に高くする。これによって、軟化したペレットが容易に圧縮変形する。なお、軟化したペレットは固体であるため粘性が高く、有機化合物が気化した後は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで継続して覆われる。また、ペレットより5桁も小さい金属のナノ粒子の集まりが、ペレットの変形に追従して変形し、変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆い続ける。この結果、変形したペレットが金属のナノ粒子の金属結合で互いに結合され、非晶性の熱可塑性樹脂の成形体がダイの出口から押し出される。
さらに、結晶性の熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、第二の懸濁液を加熱して圧縮するダイの温度を、結晶性樹脂の融点より高くする。なお、融解したペレットは粘性が高く、有機化合物が気化した後は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで継続して覆われる。また、融解したペレットより5桁も小さい金属のナノ粒子の集まりが、融解したペレットの変形に追従して変形し、変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆い続ける。この結果、変形したペレットが金属のナノ粒子の金属結合で結合し、結晶性の熱可塑性樹脂からなる成形体がダイの出口から押し出される。
この後、成形体を引き取り機で引き取り、また、ローラーで巻き取ると、固化した成形材料の集まりからなる成形体が得られる。この固化した成形材料は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、外界の雰囲気を遮断する気密性を持つ。従って、固化した成形材料が結合した成形体は、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。
なお、成形体は内部に空胞がないため、火災時に高温に昇温されても、空胞の体積膨張が起こらず、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが破壊されない。また、成形体が高温に昇温されても、金属のナノ粒子の大きさが3桁以上も小さいため、合成樹脂の体積膨張に、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが追従して変形し、金属結合した金属のナノ粒子の集まりは破壊されない。このため、不燃性と自己発火しない性質とが維持される。
さらに、成形体のリサイクルの際は、金属のナノ粒子を構成する金属の融点と、熱可塑性樹脂の融点、ないしは、熱硬化樹脂の反応温度とは大きく乖離し、かつ、金属の比重と合成樹脂の比重とが大きく乖離するため、リサイクルの際に成形体から金属ナノ粒子の集まりを分離させることは容易で、合成樹脂とナノ粒子の金属とは再利用できる。
以上に説明したように、本成形体の製造方法に依れば、5段落で説明した第2から第5の4つの課題を解決して、押出成形法に依って、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ合成樹脂の成形体が製造される。
In other words, according to the method for producing the present molded body, the suspension produced by the above-mentioned production method is used, and the method is similar to the conventional extrusion molding method. A synthetic resin molded body having a property not to be extruded is extruded from a die (die).
That is, the cylinder is preheated to the boiling point of the organic compound forming the second suspension described in the sixth paragraph. Further, the die installed in front of the cylinder is preheated to a temperature higher than that of the cylinder. The second suspension has both slipperiness and stickiness due to the presence of the organic compound. As a result, the cylinder is easily filled with the second suspension, after which many of the organic compounds are vaporized from the second suspension. On the other hand, since the residual organic compound has a high viscosity, the organic compound does not separate from the molding material, which causes the molding material to have slipperiness and facilitates the movement of the molding material. In addition, the vaporized organic compound is sucked and reused by a recovery machine arranged outside the cylinder. After this, the second suspension is pressurized by the rotational movement of the screw installed in the cylinder, and the groove with a narrow volume is formed inside the die with a predetermined length installed in front of the cylinder. , Passing the pressurized second suspension. As a result, the second suspension passes through the groove having the predetermined length and the narrow cross-sectional area, so that the pressing force is continuously applied to the second suspension and the second suspension is applied. The suspension liquid is gradually heated. At this time, the remaining organic compounds are first vaporized, and the second suspension becomes a set of molding materials covered with a set of metal-bonded metal nanoparticles. Next, the molding material is melted or softened, and is further compressed and deformed by the applied pressure. Note that the vaporized organic compound is continuously subjected to a pressure and is not limited to the group of molding materials, but is discharged from the group of molding materials, discharged from the outlet of the die, and collected by the collecting machine. Therefore, there is no gas in the cluster of molding material, and no vacuole is formed inside the molded body. Further, since the temperature of the molding material is raised to a temperature higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, the slightly coarsened metal nanoparticles are metal-bonded again. Therefore, the metal nanoparticles that have covered the molding material are re-metal-bonded to each other, so that the compression-molded molding materials are bonded to each other, and the molded body such as a sheet, tube, or pipe having the cross-sectional shape of the die groove As it is pushed out of the groove exit. Since the collection of metal-bonded metal nanoparticles forms a laminated structure in which metal nanoparticles are stacked to cover the molding material, the collection of metal-bonded metal nanoparticles has a certain bonding strength. Also, an airtight film is formed to cover the molding material. Therefore, the molded body has no voids inside, is nonflammable, and has the property of not self-igniting. Further, since the molded body has a property close to that of metal, for example, a shield base material that reflects electromagnetic waves and an antistatic base material that does not charge static electricity can be manufactured by an extrusion molding method.
Further, as described in the 13th paragraph, since the temperature at which the metal compound is thermally decomposed and the metal nanoparticles are deposited is lower than the boiling point of the organic compound, when the organic compound is vaporized and when the organic compound is melted or softened by molding. As the material undergoes compressive deformation, the collection of metallic nanoparticles continues to heat up. Therefore, the process in which the metal nanoparticles are heated and activated, the nanoparticles slightly grow, and the slightly grown nanoparticles re-metal bond with each other in the cylinder every time the molding material is heated. Repeat in and out of the die. As a result, the compression-deformed molding material is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles, and the collection of metal nanoparticles covering the molding material is metal-bonded and the molding materials are bonded to each other to form a collection of molding materials. A molded body made of is formed. Therefore, all the molding materials constituting the molded body are covered with a film composed of a collection of metal-bonded metal nanoparticles having a certain bonding strength, and all the molding materials have an airtightness that shuts off the atmosphere of the outside world. Covered with a film. As a result, the molded article has the property of being nonflammable and not self-igniting.
The pressure applied when the molding material passes through the inside of the die is smaller than that of other molding methods because the die outlet is open. Therefore, when a molding material made of an amorphous thermoplastic resin is used, the temperature of the die for heating and compressing the second suspension is sufficiently higher than the glass transition temperature. As a result, the softened pellets are easily compressed and deformed. Since the softened pellets are solid, they have high viscosity, and after the organic compound is vaporized, they are continuously covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. In addition, a group of metal nanoparticles smaller by 5 digits than the pellet deforms following the deformation of the pellet, and the group of metal nanoparticles in which the deformed pellet is metal-bonded continues to be covered. As a result, the deformed pellets are bonded to each other by the metal bonding of the metal nanoparticles, and the amorphous thermoplastic resin molded body is extruded from the die exit.
Furthermore, when a molding material made of a crystalline thermoplastic resin is used, the temperature of the die for heating and compressing the second suspension is set higher than the melting point of the crystalline resin. Note that the melted pellet has high viscosity, and after the organic compound is vaporized, the pellet is continuously covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. In addition, a group of metal nanoparticles that is smaller than the melted pellet by five orders of magnitude deforms following the deformation of the melted pellet, and the group of metal nanoparticles that are metal-bonded to the deformed pellet continues to be covered. As a result, the deformed pellets are bonded by the metal bond of the metal nanoparticles, and the molded body made of the crystalline thermoplastic resin is extruded from the exit of the die.
After that, the molded body is taken up by a take-up machine and wound by a roller to obtain a molded body composed of a collection of solidified molding materials. The solidified molding material is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles, and has an airtightness that shields the atmosphere from the outside. Therefore, the molded body to which the solidified molding material is bonded has no voids inside, is incombustible, and has the property of not self-igniting.
Since the molded body has no vacuoles inside, even if the temperature is raised to a high temperature during a fire, the volume expansion of the vacuoles does not occur, and the collection of metal-bonded metal nanoparticles is not destroyed. Moreover, even if the temperature of the molded body is raised to a high temperature, since the size of the metal nanoparticles is smaller than three digits, the volume expansion of the synthetic resin causes the collection of metal-bonded metal nanoparticles to deform. , A collection of metal-bonded metal nanoparticles is not destroyed. Therefore, nonflammability and the property of not self-igniting are maintained.
Furthermore, when recycling the molded body, the melting point of the metal constituting the metal nanoparticles, the melting point of the thermoplastic resin, or the reaction temperature of the thermosetting resin is largely different, and the specific gravity of the metal and the synthetic resin Therefore, it is easy to separate the metal nanoparticles from the compact during recycling, and the synthetic resin and the metal of the nanoparticles can be reused.
As described above, according to the manufacturing method of the molded body, the four problems of the second to fifth described in the
前記した製造方法で製造した懸濁液を用いてエアブロー成形法に依って成形体を製造する製造方法は、請求項1に記載した製造方法で製造した懸濁液を充填するシリンダーを、予め前記懸濁液を構成する有機化合物の沸点に昇温し、チューブ状に押し出された前記懸濁液を挟む一対の金型を、予め前記シリンダーより高い温度に昇温し、前記シリンダーに前記懸濁液を充填し、該懸濁液から前記有機化合物を気化させる、この後、前記シリンダー内に設置されたスクリューによって、前記シリンダー内に充填された前記懸濁液を加圧し、該懸濁液を前記シリンダーの前方に設置されたダイの内側の溝を通過させ、該溝の出口からチューブ状の前記懸濁液として押し出し、該チューブ状の懸濁液を前記一対の金型で挟み、該一対の金型を閉じた後に、エアブロー装置によって前記チューブ状の懸濁液の内側に、徐々に空気圧が増大する圧縮空気を供給し、該チューブ状の懸濁液を前記一対の金型内で膨らませる、これによって、残存した前記有機化合物の気体が前記チューブから気化し、さらに、前記懸濁液を構成する成形材料が熱融解もしくは熱軟化し、この後、該成形材料が圧縮変形し、該圧縮変形した成形材料が、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われるとともに、隣接する前記金属のナノ粒子同士が金属結合することで、該圧縮変形した成形材料同士が結合され、該成形材料同士が結合された成形体が、前記一対の金型内に、中空の成形体として製造される、前記した製造方法で製造した懸濁液を用いてエアブロー成形法に依って成形体を製造する製造方法。
A manufacturing method for manufacturing a molded body by an air blow molding method using the suspension manufactured by the above-mentioned manufacturing method is a method in which the cylinder filled with the suspension manufactured by the manufacturing method according to
本成形体の製造方法に依れば、前記した製造方法で製造した懸濁液を用い、従来のエアブロー成形法に依って中空の成形体を製作する方法に近い方法で、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ中空の成形体が金型内に製造される。
すなわち、シリンダーを、6段落に記載した第二の懸濁液を構成する有機合物の沸点に予め昇温する。一対の金型をシリンダーより高い温度に予め昇温する。なお、第二の懸濁液は、有機化合物の存在によって滑り性と粘り性とを兼備する。このため、シリンダーに第二の懸濁液が容易に充填され、この後、第二の懸濁液から有機化合物の多くが気化する。いっぽう、残存した有機化合物の粘度が高いため、成形材料から有機化合物は離脱せず、成形材料に滑り性をもたらし、成形材料の移動を容易にする。なお、気化した有機化合物は、シリンダーの外に配置した回収機で吸引して再利用する。この後、シリンダー内に設置されたスクリューの回転移動で第二の懸濁液を加圧し、シリンダーの前方に設置されたダイの内側に形成された溝を通過させてチューブ状に押し出す。次に、チューブ状に押し出された第二の懸濁液を一対の金型で挟む。この後、金型を閉じ、金型で挟まれたチューブの内側に、徐々に空気圧が増大する圧縮空気を供給してチューブを膨らませ、チューブを金型の内側に密着させて中空の成形体を形成する。この際、チューブが金型に密着するにつれ昇温され、また、金型に密着させる圧縮応力が増大する。このため、最初に残りの有機化合物が気化し、気化した有機化合物は増大する圧縮応力でチューブ内に留まれず、チューブから吐き出る。従って、チューブの内部に気体は存在せず、中空の成形体の内部に空胞が形成されない。このため、第二の懸濁液は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われた成形材料の集まりになる。次に、成形材料が融解もしくは軟化し、さらに圧縮変形する。また、成形材料が金属のナノ粒子が析出した温度より高い温度に昇温され、僅かに粗大化した金属のナノ粒子が再度金属結合する。これによって、再度金属結合した金属のナノ粒子の集まりで成形材料が互いに結合され、成形材料の集まりからなる中空の成形体が金型内に形成される。この金属結合した金属のナノ粒子の集まりは、金属のナノ粒子が積み重なり合った積層構造を形成して成形材料を覆うため、金属結合した金属のナノ粒子の集まりは、一定の結合強度を有し、また、気密性の被膜を形成して成形材料を覆う。従って、中空の成形体は内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。また、中空の成形体は金属に近い性質を持つため、中空の成形体は導電性と熱伝導性に優れた性質を持つ。
また、13段落で説明したように、金属化合物が熱分解して金属のナノ粒子を析出した温度は、有機化合物の沸点より低いため、有機化合物が気化する際と、熱融解もしくは熱軟化した成形材料が圧縮変形する際とを通じて、金属のナノ粒子の集まりが継続して昇温される。従って、金属のナノ粒子が昇温され、活性化され、ナノ粒子が僅かに成長し、僅かに成長したナノ粒子が再度金属結合する過程を、成形材料が昇温されるたびに、シリンダー内と金型内とで繰り返す。この結果、圧縮変形された成形材料が、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、成形材料を覆う金属のナノ粒子の集まりが金属結合して成形材料が互いに結合し、成形材料の集まりからなる成形体が形成される。従って、成形体を構成する全ての成形材料が、一定の結合強度を有する金属結合した金属のナノ粒子の集まりからなる被膜で覆われ、全ての成形材料が、外界の雰囲気を遮断する気密性の被膜で覆われる。これによって、成形体は、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。
なお、圧縮空気に依る加圧力は、19段落で説明した押出成形方法と同様に、他の成形方法に依る加圧力より小さい。従って、非晶性の熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、一対の金型の温度を、ガラス転移温度より十分に高い温度にする。なお、軟化したペレットは固体であるため、有機化合物が気化した後は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで継続して覆われる。また、軟化したペレットより5桁も小さい金属のナノ粒子の集まりが、ペレットの変形に追従して変形し、変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆い続ける。この結果、変形したペレットが金属のナノ粒子の金属結合で結合され、非晶性の熱可塑性樹脂からなる成形体が金型内に製造される。
さらに、結晶性の熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、一対の金型の温度を、結晶性樹脂の融点より高い温度にする。なお、融解したペレットは粘性が高く、有機化合物が気化した後は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで継続して覆われる。また、融解したペレットより5桁も小さい金属のナノ粒子の集まりが、融解したペレットの変形に追従して変形し、変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆い続ける。この結果、変形したペレットが金属のナノ粒子の金属結合で結合され、結晶性の熱可塑性樹脂からなる中空の成形体が、金型内に製造される。
この後、金型を開き、最初に有機化合物の気体を回収し、次に金型から中空の成形体を取り出し、固化した成形材料の集まりからなる成形体を得る。この固化した成形材料は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、外界の雰囲気を遮断する気密性を持つ。従って、中空の成形体は、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。
なお、成形体は内部に空胞がないため、火災時に高温に昇温されても、空胞の体積膨張が起こらず、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが破壊されない。また、成形体が高温に昇温されても、金属のナノ粒子の大きさが3桁以上も小さいため、合成樹脂の体積膨張に、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが追従して変形し、金属結合した金属のナノ粒子の集まりは破壊されない。このため、不燃性と自己発火しない性質とが維持される。
さらに、成形体のリサイクルの際は、金属のナノ粒子を構成する金属の融点と、熱可塑性樹脂の融点、ないしは、熱硬化樹脂の反応温度とは大きく乖離し、かつ、金属の比重と合成樹脂の比重とが大きく乖離するため、リサイクルの際に成形体から金属ナノ粒子の集まりを分離させることは容易で、合成樹脂とナノ粒子の金属とは再利用できる。
以上に説明したように、本成形体の製造方法に依れば、5段落で説明した第2から第5の4つの課題を解決して、エアブロー成形法に依って、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ合成樹脂の中空の成形体が製造される。
According to the method for producing the present molded body, the suspension produced by the above-mentioned production method is used, and in a method similar to the method for producing a hollow molded body by the conventional air blow molding method, voids are formed inside. In addition, a hollow molded body having a nonflammable property and a non-self-igniting property is manufactured in the mold.
That is, the cylinder is preheated to the boiling point of the organic compound forming the second suspension described in paragraph 6. The pair of molds is preheated to a temperature higher than that of the cylinder. The second suspension has both slipperiness and stickiness due to the presence of the organic compound. As a result, the cylinder is easily filled with the second suspension, after which many of the organic compounds are vaporized from the second suspension. On the other hand, since the residual organic compound has a high viscosity, the organic compound does not separate from the molding material, which causes the molding material to have slipperiness and facilitates the movement of the molding material. In addition, the vaporized organic compound is sucked and reused by a recovery machine arranged outside the cylinder. Then, the second suspension is pressurized by the rotational movement of the screw installed in the cylinder, and is extruded into a tube shape through a groove formed inside the die installed in front of the cylinder. Next, the second suspension extruded into a tube shape is sandwiched by a pair of molds. After that, the mold is closed, compressed air whose air pressure gradually increases is inflated to the inside of the tube sandwiched between the molds, the tube is inflated, and the tube is brought into close contact with the inside of the mold to form a hollow molded body. Form. At this time, the temperature of the tube is increased as the tube is brought into close contact with the mold, and the compressive stress to be brought into close contact with the mold is increased. Therefore, the remaining organic compound is first vaporized, and the vaporized organic compound is not retained in the tube due to the increasing compressive stress and is exhaled from the tube. Therefore, there is no gas inside the tube, and no vacuole is formed inside the hollow molded body. Thus, the second suspension becomes a mass of molding material covered with a mass of metal-bonded metal nanoparticles. Next, the molding material melts or softens, and is further compressed and deformed. Further, the temperature of the molding material is raised to a temperature higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, and the slightly coarsened metal nanoparticles are again metal-bonded. As a result, the molding materials are bonded to each other by the group of metal nanoparticles that are metal-bonded again, and a hollow molded body composed of the group of molding materials is formed in the mold. Since the collection of metal-bonded metal nanoparticles forms a laminated structure in which metal nanoparticles are stacked to cover the molding material, the collection of metal-bonded metal nanoparticles has a certain bonding strength. Also, an airtight film is formed to cover the molding material. Therefore, the hollow molded body has no voids inside, is nonflammable, and has the property of not self-igniting. Further, since the hollow molded body has a property close to that of a metal, the hollow molded body has excellent electrical conductivity and thermal conductivity.
Further, as described in the 13th paragraph, since the temperature at which the metal compound is thermally decomposed and the metal nanoparticles are deposited is lower than the boiling point of the organic compound, when the organic compound is vaporized and when the organic compound is melted or softened by molding. As the material undergoes compressive deformation, the collection of metallic nanoparticles continues to heat up. Therefore, the process in which the metal nanoparticles are heated and activated, the nanoparticles slightly grow, and the slightly grown nanoparticles re-metal bond with each other in the cylinder every time the molding material is heated. Repeat in the mold. As a result, the compression-deformed molding material is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles, and the collection of metal nanoparticles covering the molding material is metal-bonded and the molding materials are bonded to each other to form a collection of molding materials. A molded body made of is formed. Therefore, all the molding materials constituting the molded body are covered with a film composed of a collection of metal-bonded metal nanoparticles having a certain bonding strength, and all the molding materials have an airtightness that shuts off the atmosphere of the outside world. Covered with a film. As a result, the molded article has the property of being nonflammable and not self-igniting.
The pressure applied by the compressed air is smaller than the pressure applied by the other molding methods, as in the extrusion molding method described in the 19th paragraph. Therefore, when a molding material made of an amorphous thermoplastic resin is used, the temperature of the pair of molds is set sufficiently higher than the glass transition temperature. Since the softened pellets are solid, they are continuously covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles after the organic compound is vaporized. Further, a group of metal nanoparticles smaller than the softened pellet by five orders of magnitude deforms following the deformation of the pellet, and the group of metal nanoparticles in which the deformed pellet is metal-bonded continues to be covered. As a result, the deformed pellets are bonded by the metal bond of the metal nanoparticles, and the molded body made of the amorphous thermoplastic resin is manufactured in the mold.
Furthermore, when a molding material made of a crystalline thermoplastic resin is used, the temperature of the pair of molds is set to a temperature higher than the melting point of the crystalline resin. Note that the melted pellet has high viscosity, and after the organic compound is vaporized, the pellet is continuously covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. In addition, a group of metal nanoparticles that is smaller than the melted pellet by five orders of magnitude deforms following the deformation of the melted pellet, and the group of metal nanoparticles that are metal-bonded to the deformed pellet continues to be covered. As a result, the deformed pellets are bonded by metal bonds of metal nanoparticles, and a hollow molded body made of a crystalline thermoplastic resin is manufactured in the mold.
After that, the mold is opened, the gas of the organic compound is first recovered, and then the hollow molded body is taken out from the mold to obtain a molded body composed of a collection of solidified molding materials. The solidified molding material is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles, and has an airtightness that shields the atmosphere from the outside. Therefore, the hollow molded body has a property that it has no vacuoles inside, is nonflammable, and does not self-ignite.
Since the molded body has no vacuoles inside, even if the temperature is raised to a high temperature during a fire, the volume expansion of the vacuoles does not occur, and the collection of metal-bonded metal nanoparticles is not destroyed. Moreover, even if the temperature of the molded body is raised to a high temperature, since the size of the metal nanoparticles is smaller than three digits, the volume expansion of the synthetic resin causes the collection of metal-bonded metal nanoparticles to deform. , A collection of metal-bonded metal nanoparticles is not destroyed. Therefore, nonflammability and the property of not self-igniting are maintained.
Furthermore, when recycling the molded body, the melting point of the metal constituting the metal nanoparticles, the melting point of the thermoplastic resin, or the reaction temperature of the thermosetting resin is largely different, and the specific gravity of the metal and the synthetic resin Therefore, it is easy to separate the metal nanoparticles from the compact during recycling, and the synthetic resin and the metal of the nanoparticles can be reused.
As described above, according to the manufacturing method of the molded body, the four problems of the second to fifth described in
前記した製造方法で製造した懸濁液を用いてサーモフォーミング成形法に依って成形体を製造する製造方法は、請求項1に記載した製造方法で製造した懸濁液を充填するシリンダーを、予め前記懸濁液を構成する有機化合物の沸点に昇温し、前記懸濁液を圧縮する上方の金型と、真空ポンプの吸引ホースが繋がる下方の金型を、予め前記シリンダーより高い温度に昇温し、前記シリンダーに前記懸濁液を充填し、該懸濁液から前記有機化合物を気化させる、この後、前記シリンダー内に設置されたスクリューによって、前記シリンダー内に充填された前記懸濁液を加圧し、該懸濁液を前記シリンダーの前方に設置されたダイの内側の溝を通過させ、該溝の出口からシート状の前記懸濁液として押し出し、該シート状の懸濁液を、前記上方の金型と前記下方の金型との間に挟み、前記真空ポンプを稼働させるとともに、前記上方の金型を前記下方の金型に下ろし、該上方の金型によって、徐々に増大する加圧力を前記シート状の懸濁液に加え、該シート状の懸濁液を、前記下方の金型に密着させるとともに、前記上方の金型で圧縮する、これによって、残存した前記有機化合物の気体が、前記懸濁液を構成する成形材料から気化し、さらに、前記成形材料が熱融解もしくは熱軟化し、この後、該成形材料が圧縮変形し、圧縮変形した前記成形材料が、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われるとともに、隣接する前記金属のナノ粒子同士が金属結合することで、該圧縮変形した成形材料同士が結合され、該成形材料同士が結合した成形体が、前記上方の金型と前記下方の金型とで形成される間隙に製造される、前記した製造方法で製造した懸濁液を用いてサーモフォーミング成形法に依って成形体を製造する製造方法。
Method of manufacturing a molded body depending on the thermoforming molding method using a suspension prepared above was production method, the cylinder filling suspension produced by the production method according to
つまり、本成形体の製造方法に依れば、前記した製造方法で製造した懸濁液を用い、従来のサーモフォーミング成形法に近い方法で、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ合成樹脂の成形体が、上方の金型と下方の金型とで形成される間隙に製造される。なお、本特徴手段は、第四特徴手段で記載した圧縮成形法に近い製法であるが、真空ポンプで成形材料の集まりを金型に密着させるため、圧縮成形法に依る成形体より肉厚が薄い成形体を製造するのに適している。
すなわち、シリンダーを、6段落に記載した第二の懸濁液を構成する有機合物の沸点に予め昇温する。また、一対の金型をシリンダーより高い温度に予め昇温する。なお、第二の懸濁液は、有機化合物の存在によって滑り性と粘り性とを兼備する。このため、シリンダーに第二の懸濁液が容易に充填され、この後、第二の懸濁液から有機化合物の多くが気化する。いっぽう、残存した有機化合物の粘度が高いため、成形材料から有機化合物は離脱せず、成形材料に滑り性をもたらし、成形材料の移動を容易にする。なお、気化した有機化合物は、回収機をシリンダーの近くに設置し、回収機で吸引して再利用する。この後、シリンダー内に設置されたスクリューの移動で第二の懸濁液を加圧し、シリンダーの前方に設置されたダイの内側に形成された溝を通過させ、溝の出口からシート状に押し出す。次に、シート状に押し出された第二の懸濁液を移動させ、一対の金型で挟む。この後、真空ポンプを稼働させ、第二の懸濁液を下方の金型に密着させ、また、上方の金型を下方の金型に下ろし、上方の金型によって徐々に増大する加圧力を第二の懸濁液に加える。この際、最初に残りの有機化合物が気化し、気化した有機化合物は増大する加圧力で成形材料の集まりに留まれず、成形材料の集まりから吐き出る。このため、成形材料の集まりに気体は存在せず、成形体の内部に空隙は形成されない。また、第二の懸濁液は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われた成形材料の集まりになる。次に、成形材料が融解もしくは軟化し、さらに圧縮変形される。また、成形材料が金属のナノ粒子が析出した温度より高い温度に昇温され、僅かに粗大化した金属のナノ粒子が再度金属結合する。これによって、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで成形材料が結合され、上方の金型と下方の金型とで形成される間隙に成形体が形成される。この金属結合した金属のナノ粒子の集まりは、金属のナノ粒子が積み重なり合った積層構造を形成して成形材料を覆うため、金属結合した金属のナノ粒子の集まりは、一定の結合強度を有し、また、気密性の被膜を形成して成形材料を覆う。このため、成形体は、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。また、成形体は金属に近い性質を持つため、例えば、電磁波を反射するシールド基材や、静電気を帯電させない帯電防止基材などが、サーモフォーミング成形法で製造できる。
また、13段落で説明したように、金属化合物が熱分解して金属のナノ粒子を析出した温度は、有機化合物の沸点より低いため、有機化合物が気化する際と、熱融解もしくは熱軟化した成形材料が圧縮変形する際とを通じて、金属のナノ粒子の集まりが継続して昇温される。従って、金属のナノ粒子が昇温され、活性化され、ナノ粒子が僅かに成長し、僅かに成長したナノ粒子が再度金属結合する過程を、成形材料が昇温されるたびに、シリンダー内と金型内とで繰り返す。この結果、圧縮変形された成形材料が、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、成形材料を覆う金属のナノ粒子の集まりが金属結合して成形材料が互いに結合し、成形材料の集まりからなる成形体が形成される。従って、成形体を構成する全ての成形材料が、一定の結合強度を有する金属結合した金属のナノ粒子の集まりからなる被膜で覆われ、全ての成形材料が、外界の雰囲気を遮断する気密性の被膜で覆われる。これによって、成形体は、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。
なお、熱硬化性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、13段落で説明したように、第二の懸濁液を加熱して圧縮する一対の金型の温度を、熱硬化性樹脂の軟化点より高く、かつ、錯体が熱分解する温度より高いが、軟化点に応じて錯体の熱分解温度に近づける。また、金型で圧縮変形された成形材料が、固体のペレットないしは粉粒体であるため、成形材料より3桁以上も小さい金属のナノ粒子の集まりが、成形材料の変形に追従して変形し、成形材料を金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆い続ける。この結果、重合反応が進んだ成形材料が金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、金属のナノ粒子の金属結合を介して成形材料が結合され、熱硬化性樹脂からなる成形体が製造される。
また、非晶性の熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、13段落で説明したように、第二の懸濁液を加熱して圧縮する一対の金型の温度を、非晶性樹脂のガラス転移温度より高く、かつ、金属のナノ粒子が析出した温度より高いが、ガラス転移温度に応じて金属のナノ粒子が析出した温度に近づける。また、軟化したペレットより5桁も小さい金属のナノ粒子の集まりが、ペレットの変形に追従して変形し、変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆い続ける。この結果、変形したペレットが金属のナノ粒子の金属結合で結合され、非晶性の熱可塑性樹脂からなる成形体が製造される。
さらに、結晶性の熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、13段落で説明したように、第二の懸濁液を加熱して圧縮する一対の金型の温度を、成形材料の融点より高く、かつ、金属のナノ粒子が析出した温度より高いが、融点に応じて金属のナノ粒子が析出した温度に近づける。また、融解したペレットより5桁も小さい金属のナノ粒子の集まりが、ペレットの変形に追従して変形し、変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆い続ける。この結果、変形したペレットが金属のナノ粒子の金属結合で結合され、結晶性の熱可塑性樹脂からなる成形体が製造される。
この後、金型を開き、最初に有機化合物の気体を回収し、次に金型から成形体を取り出し、成形材料が固化した成形体を得る。この固化した成形材料は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われ、外界の雰囲気を遮断する気密性を持つ。従って、固化した成形材料が結合した成形体は、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。
なお、成形体は内部に空胞がないため、火災時に高温に昇温されても、空胞の体積膨張が起こらず、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが破壊されない。また、成形体が高温に昇温されても、金属のナノ粒子の大きさが3桁以上も小さいため、合成樹脂の体積膨張に、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが追従して変形し、金属結合した金属のナノ粒子の集まりは破壊されない。このため、不燃性と自己発火しない性質とが維持される。
さらに、成形体のリサイクルの際は、金属のナノ粒子を構成する金属の融点と、熱可塑性樹脂の融点、ないしは、熱硬化樹脂の反応温度とは大きく乖離し、かつ、金属の比重と合成樹脂の比重とが大きく乖離するため、リサイクルの際に成形体から金属ナノ粒子の集まりを分離させることは容易で、合成樹脂とナノ粒子の金属とは再利用できる。
以上に説明したように、本成形体の製造方法に依れば、5段落で説明した第2から第5の4つの課題を解決して、サーモフォーミング成形法に依って、内部に空胞がなく、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ合成樹脂の成形体が製造される。
That is, according to the method for producing the present molded body, the suspension produced by the above-mentioned production method is used, and the method is similar to the conventional thermoforming molding method. A synthetic resin molded body having a non-ignition property is manufactured in a gap formed between the upper mold and the lower mold. Note that this characteristic means is a manufacturing method close to the compression molding method described in the fourth characteristic means, but since a collection of molding material is brought into close contact with the mold by a vacuum pump, it has a wall thickness larger than that of the molded body according to the compression molding method. Suitable for producing thin compacts.
That is, the cylinder is preheated to the boiling point of the organic compound forming the second suspension described in paragraph 6. Further, the temperature of the pair of molds is raised to a temperature higher than that of the cylinder. The second suspension has both slipperiness and stickiness due to the presence of the organic compound. As a result, the cylinder is easily filled with the second suspension, after which many of the organic compounds are vaporized from the second suspension. On the other hand, since the residual organic compound has a high viscosity, the organic compound does not separate from the molding material, which causes the molding material to have slipperiness and facilitates the movement of the molding material. The vaporized organic compound is reused by installing a recovery machine near the cylinder and aspirating with the recovery machine. After this, the second suspension is pressurized by the movement of the screw installed in the cylinder, passes through the groove formed inside the die installed in front of the cylinder, and is extruded into a sheet from the groove outlet. .. Next, the second suspension extruded in a sheet shape is moved and sandwiched by a pair of molds. After that, the vacuum pump is operated to bring the second suspension into close contact with the lower mold, and the upper mold is lowered to the lower mold, so that the pressure applied by the upper mold is gradually increased. Add to the second suspension. At this time, the remaining organic compound is first vaporized, and the vaporized organic compound is not stayed in the group of molding materials due to the increasing pressure, but is discharged from the group of molding materials. Therefore, there is no gas in the collection of molding materials, and no void is formed inside the molding. Also, the second suspension becomes a set of molding materials covered with a set of metal-bonded metal nanoparticles. Next, the molding material is melted or softened, and is further compressed and deformed. Further, the temperature of the molding material is raised to a temperature higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, and the slightly coarsened metal nanoparticles are again metal-bonded. As a result, the molding material is bonded by a collection of metal-bonded metal nanoparticles, and a molding is formed in the gap formed by the upper mold and the lower mold. Since the collection of metal-bonded metal nanoparticles forms a laminated structure in which metal nanoparticles are stacked to cover the molding material, the collection of metal-bonded metal nanoparticles has a certain bonding strength. Also, an airtight film is formed to cover the molding material. Therefore, the molded body has no voids inside, is nonflammable, and has a property of not self-igniting. Further, since the molded body has a property close to that of metal, for example, a shield base material that reflects electromagnetic waves, an antistatic base material that does not charge static electricity, and the like can be manufactured by the thermoforming molding method.
Further, as described in the 13th paragraph, since the temperature at which the metal compound is thermally decomposed and the metal nanoparticles are deposited is lower than the boiling point of the organic compound, when the organic compound is vaporized and when the organic compound is melted or softened by molding. As the material undergoes compressive deformation, the collection of metallic nanoparticles continues to heat up. Therefore, the process in which the metal nanoparticles are heated and activated, the nanoparticles slightly grow, and the slightly grown nanoparticles re-metal bond with each other in the cylinder every time the molding material is heated. Repeat in the mold. As a result, the compression-deformed molding material is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles, and the collection of metal nanoparticles covering the molding material is metal-bonded and the molding materials are bonded to each other to form a collection of molding materials. A molded body made of is formed. Therefore, all the molding materials constituting the molded body are covered with a film composed of a collection of metal-bonded metal nanoparticles having a certain bonding strength, and all the molding materials have an airtightness that shuts off the atmosphere of the outside world. Covered with a film. As a result, the molded article has the property of being nonflammable and not self-igniting.
When a molding material made of a thermosetting resin is used, the temperature of the pair of molds for heating and compressing the second suspension is set to the softening point of the thermosetting resin, as described in paragraph 13. Higher and higher than the temperature at which the complex thermally decomposes, but approaches the thermal decomposition temperature of the complex depending on the softening point. Also, since the molding material that has been compressed and deformed by the mold is a solid pellet or powder, a collection of metal nanoparticles that are three or more digits smaller than the molding material deforms following the deformation of the molding material. , A collection of metal nanoparticles metal-bonded to the molding material continues to be covered. As a result, the molding material in which the polymerization reaction has proceeded is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles, and the molding material is bonded through the metal bonds of the metal nanoparticles to produce a molded product made of a thermosetting resin. To be done.
When a molding material made of an amorphous thermoplastic resin is used, the temperature of the pair of molds for heating and compressing the second suspension is set to the amorphous resin as described in paragraph 13. Although the temperature is higher than the glass transition temperature of and is higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, the temperature is brought close to the temperature at which the metal nanoparticles are deposited according to the glass transition temperature. Further, a group of metal nanoparticles smaller than the softened pellet by five orders of magnitude deforms following the deformation of the pellet, and the group of metal nanoparticles in which the deformed pellet is metal-bonded continues to be covered. As a result, the deformed pellets are bonded by the metal bond of the metal nanoparticles, and a molded body made of the amorphous thermoplastic resin is manufactured.
Furthermore, when a molding material made of a crystalline thermoplastic resin is used, the temperature of the pair of molds for heating and compressing the second suspension is set to be higher than the melting point of the molding material, as described in paragraph 13. It is high and higher than the temperature at which the metal nanoparticles are deposited, but approaches the temperature at which the metal nanoparticles are deposited depending on the melting point. Further, a group of metal nanoparticles smaller than the molten pellet by five orders of magnitude deforms following the deformation of the pellet, and the group of metal nanoparticles in which the deformed pellet is metal-bonded continues to be covered. As a result, the deformed pellets are bonded by the metal bonding of the metal nanoparticles, and a molded product made of a crystalline thermoplastic resin is manufactured.
After that, the mold is opened, the gas of the organic compound is first recovered, and then the molded product is taken out from the mold to obtain a molded product in which the molding material is solidified. The solidified molding material is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles, and has an airtightness that shields the atmosphere from the outside. Therefore, the molded body to which the solidified molding material is bonded has no voids inside, is incombustible, and has the property of not self-igniting.
Since the molded body has no vacuoles inside, even if the temperature is raised to a high temperature during a fire, the volume expansion of the vacuoles does not occur, and the collection of metal-bonded metal nanoparticles is not destroyed. Moreover, even if the temperature of the molded body is raised to a high temperature, since the size of the metal nanoparticles is smaller than three digits, the volume expansion of the synthetic resin causes the collection of metal-bonded metal nanoparticles to deform. , A collection of metal-bonded metal nanoparticles is not destroyed. Therefore, nonflammability and the property of not self-igniting are maintained.
Furthermore, when recycling the molded body, the melting point of the metal constituting the metal nanoparticles, the melting point of the thermoplastic resin, or the reaction temperature of the thermosetting resin is largely different, and the specific gravity of the metal and the synthetic resin Therefore, it is easy to separate the metal nanoparticles from the compact during recycling, and the synthetic resin and the metal of the nanoparticles can be reused.
As described above, according to the method for manufacturing the molded body, the four problems of the second to the fifth described in
実施形態1
様々な材質の合成樹脂からなる成形材料を用いて、本発明における不燃性を有し自己発火しない性質を持つ成形体を製造する実施形態を説明する。
合成樹脂は熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とに大別される。熱硬化性樹脂は加熱によって軟化し、さらに加熱すると重合反応が起こり、粘度が低下する一方で、高分子の網目構造が形成されて分子量が増大して硬化が始まり、もとの高分子に戻らない。また、昇温されるほど重合反応が進み、重合反応の進展に伴い熱硬化が進む。このため、熱硬化が進み過ぎたペレットないしは粉粒体を圧縮するには、過大な加圧力が必要になる。従って、熱硬化性樹脂の成形体の製造は、ペレットないしは粉粒体の集まりを加熱して軟化させ、硬化し過ぎる前のペレットないしは粉粒体の集まりを加圧して直接結合させ、さらに昇温し、結合したペレットないしは粉粒体の重合反応を進める。この結果、重合反応が進んだペレットないしは粉粒体の集まりからなる成形体が製造される。
本発明の目的は、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ成形体を製造することである。従って、本発明の目的を達成するには、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが成形材料を覆い、成形材料を覆う金属のナノ粒子の集まりの金属結合で成形材料同士が結合すればよい。いっぽう、熱硬化性樹脂のペレットないしは粉粒体の軟化点は、無機金属化合物からなる錯体が熱分解する温度より低い。このため、ペレットないしは粉粒体の集まりを加熱して圧縮する成形機ないしは金型の温度を、錯体の熱分解温度より高いが、軟化点に応じて錯体の熱分解温度に近い温度に設定する。これによって、熱硬化が進み過ぎる前にペレットないしは粉粒体が圧縮できる。また、有機化合物が気化した後は、成形材料は金属結合した金属のナノ粒子の集まりで継続して覆われる。さらに、ペレットないしは粉粒体より3桁以上も小さい金属のナノ粒子の集まりは、ペレットないしは粉粒体の圧縮変形に追従して変形し、変形したペレットないしは粉粒体を、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆い続ける。また、金属のナノ粒子の集まりが析出した温度より高い温度に昇温されるため、金属結合した金属のナノ粒子が成長して僅かに粗大化し、僅かに粗大化した金属のナノ粒子が再度金属結合する。このため、再度金属結合した金属のナノ粒子の集まりがペレットないしは粉粒体を覆い、ペレットないしは粉粒体を覆う金属のナノ粒子の集まりが再度金属結合することでペレットないしは粉粒体が互いに結合する。これによって、本発明の目的が達成される。
なお、熱硬化性樹脂は軟化点を超えると、成形材料が軟化するが重合反応が徐々に進み、重合反応の進捗度に応じて成形材料が硬化する。従って、所定の大きさの加圧力で成形材料を圧縮しないと、重合反応が進んだペレットないしは粉粒体が変形しない。いっぽう、押出成形法とエアブロー成形法は、軟化したペレットないしは粉粒体に大きな加圧力を加えることができないため、熱硬化性樹脂を用いた成形体の製造には不向きである。
An embodiment for producing a molded body having nonflammability and not self-ignition according to the present invention by using molding materials made of various synthetic resins will be described.
Synthetic resins are roughly classified into thermosetting resins and thermoplastic resins. The thermosetting resin is softened by heating, and when it is further heated, a polymerization reaction occurs and the viscosity decreases, while a polymer network structure is formed, the molecular weight increases and curing begins, and the polymer returns to the original polymer. Absent. Further, the higher the temperature is, the more the polymerization reaction proceeds, and the thermosetting progresses as the polymerization reaction progresses. Therefore, an excessive pressure is required to compress the pellets or powder particles that have undergone excessive heat curing. Therefore, in the production of a thermosetting resin molded body, a pellet or a collection of powder or granules is heated to be softened, and a pellet or a collection of powder or granules before being over-cured is directly bonded by pressing, and further heated. Then, the polymerization reaction of the combined pellets or powder is proceeded. As a result, a molded body composed of a collection of pellets or powders that have undergone the polymerization reaction is produced.
The object of the present invention is to produce a shaped body which is nonflammable and which does not self-ignite. Therefore, in order to achieve the object of the present invention, a collection of metal-bonded metal nanoparticles covers the molding material, and the molding materials are bonded to each other by metal bonding of the collection of metal nanoparticles covering the molding material. On the other hand, the softening point of the thermosetting resin pellet or powder is lower than the temperature at which the complex of the inorganic metal compound is thermally decomposed. For this reason, the temperature of the molding machine or the mold for heating and compressing the pellets or the aggregate of powder and granules is set to a temperature higher than the thermal decomposition temperature of the complex but close to the thermal decomposition temperature of the complex depending on the softening point. .. This allows the pellets or granules to be compressed before the thermosetting proceeds too much. Further, after the organic compound is vaporized, the molding material is continuously covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. Furthermore, a collection of metal nanoparticles smaller than the pellets or particles by at least three digits is deformed following the compressive deformation of the pellets or particles, and the deformed pellets or particles are made of metal-bonded metal. A collection of nanoparticles keeps covering. Further, since the temperature of the collection of metal nanoparticles is raised to a temperature higher than the deposition temperature, the metal-bonded metal nanoparticles grow and become slightly coarse, and the slightly coarse metal nanoparticles become metal again. Join. Therefore, a collection of metal nanoparticles that are metal-bonded again covers the pellet or powder, and a collection of metal nanoparticles that covers the pellet or powder is remetal-bonded so that the pellets or powder are bound to each other. To do. This achieves the object of the present invention.
When the thermosetting resin exceeds the softening point, the molding material is softened, but the polymerization reaction gradually proceeds, and the molding material is cured according to the progress of the polymerization reaction. Therefore, unless the molding material is compressed with a predetermined amount of pressure, the pellets or powders that have undergone the polymerization reaction do not deform. On the other hand, the extrusion molding method and the air blow molding method are not suitable for producing a molded product using a thermosetting resin, because a large pressure cannot be applied to the softened pellet or powder.
これに対し、熱可塑性樹脂は、加熱すると軟化してゴム状の弾性を示す状態となり、さらに加熱を続けると弾性を失って流動状態(液相)に近づく。この際、非晶性樹脂と結晶性樹脂とでは、結晶度が大きく異なるため、加熱時の挙動が異なる。なお、結晶性樹脂には非晶性部分が混在し、結晶性部分の占める体積割合を結晶度という。同様に、非晶性樹脂は、一部に結晶性部分が混在し、非晶性部分の占める体積割合を非晶度という。
つまり、非晶性の熱可塑性樹脂を昇温すると、無定形の高分子の鎖が結合した脆い状態からゴム状の弾性を示す状態に移る。この転移をガラス転移と言い、ガラス転移する温度をガラス転移温度と呼ぶ。このガラス転移温度以下では、分子の主鎖がガラス状に凍結した固化状態にあるが、ガラス転移温度を超えると、分子の主鎖が回転や振動の運動を開始し、温度の上昇と共に弾性率が直線的に低下する。さらに昇温すると、ゴム状の流動状態から弾性を失った液状の流動状態に近づくが、結晶度が低いため、全ての高分子が液状に転移する温度が明確でなく、融点を持たない。従って、非晶性樹脂の成形体の製造では、ガラス転移温度を超えた温度までペレットの集まりを昇温し、軟化したペレットを加圧して圧縮変形させ、圧縮変形したペレットを直接結合させて成形体を製造する。
本発明の目的は、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ成形体を製造することである。従って、金属結合した金属のナノ粒子の集まりがペレットを覆い、かつ、ペレットを覆う金属のナノ粒子の集まりが金属結合することでペレット同士が結合すればよい。いっぽう、ペレットの集まりを加熱して圧縮する成形機ないしは金型の温度を、有機化合物の沸点より高く、かつ、ペレットのガラス転移温度より高いが、ガラス転移温度に近づける。これによって、ペレットの粘性が低下する前にペレットが圧縮変形する。また、有機化合物が気化した後は、ペレットは金属結合した金属のナノ粒子の集まりで継続して覆われる。さらに、ペレットより5桁も小さい金属のナノ粒子の集まりが、ペレットの変形に追従して変形し、圧縮変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆い続ける。また、金属のナノ粒子の集まりが析出した温度より高い温度に昇温され、金属結合した金属のナノ粒子が成長して僅かに粗大化し、僅かに粗大化した金属のナノ粒子が再度金属結合する。このため、再度金属結合した金属のナノ粒子の集まりがペレットを覆い、ペレットを覆う金属のナノ粒子の集まりが再度金属結合することでペレットが互いに結合し、成形体が製造される。これによって、本発明の目的が達成される。
なお、ガラス転移温度が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より低い非晶性樹脂として次の熱可塑性樹脂がある。ポリ塩化ビニル樹脂PVCのガラス転移温度は80℃で、ポリカーボネート樹脂PSのガラス転移温度は90℃で、アクリル樹脂PMMAのガラス転移温度は100℃で、ABS樹脂のガラス転移温度は100−125℃で、ポリカーボネート樹脂PCのガラス転移温度は145℃である。従って、これらの非晶性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、無機金属化合物からなる錯体を用いて第二の懸濁液を作成し、第二の懸濁液を加熱して圧縮する温度を、有機化合物の沸点より高く、かつ、錯体の熱分解温度に近づければ、ペレットの粘性が低下する前にペレットが圧縮変形され、ペレットの変形に追従して金属結合した金属のナノ粒子の集まりが変形し、圧縮変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆う。また、圧縮変形したペレットを覆う金属のナノ粒子の集まりが金属結合してペレットが互いに結合し、成形体が製造される。
なお、PC樹脂を除く非晶性樹脂のガラス転移温度は、錯体の熱分解温度より100℃以上低い。しかし、これらの成形材料を用いる場合でも、第二の懸濁液において、成形材料の表面に金属結合した金属のナノ粒子の集まりが析出する。このため、第二の懸濁液を加熱して圧縮する際に、有機化合物が気化すると、PC樹脂の成形材料より粘性が低下しているが、これらの成形材料は、確実に金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われる。つまり、メタノールが気化した後に、全ての成形材料の表面に金属化合物の微細結晶の集まりが析出して第一の懸濁液が製造される。このため、第二の懸濁液を製造する際に、全ての成形材料の表面に金属結合した金属のナノ粒子の集まりが析出する。これによって、成形体を製造する際に、有機化合物が気化すると、全ての成形材料は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われる。
また、ガラス転移温度が、無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より高い非晶性樹脂として次の熱可塑性樹脂がある。ポリスルホン樹脂PSUのガラス転移温度は190℃で、ポリアリレート樹脂PARのガラス転移温度は193℃で、ポリフェニレンエーテル樹脂PPEのガラス転移温度は211℃で、ポリエーテルイミド樹脂PEIのガラス転移温度は217℃で、ポリエーテルサルホン樹脂PESのガラス転移温度は225℃で、ポリアミドイミド樹脂PAIのガラス転移温度は280℃である。従って、これらの非晶性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、無機金属化合物からなる錯体を用いて第二の懸濁液を作成し、第二の懸濁液を加熱して圧縮する温度を、有機化合物の沸点より高く、かつ、ガラス転移温度に近づければ、ペレットの粘性が低下する前にペレットが圧縮変形し、ペレットの変形に追従して金属結合した金属のナノ粒子の集まりが変形し、変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆う。また、変形したペレットを覆う金属のナノ粒子の集まりが金属結合してペレットが互いに結合し、非晶性樹脂からなる成形体が製造される。
さらに、ガラス転移温度が、オクチル酸金属化合物の熱分解温度より高い非晶性の熱可塑性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、オクチル酸金属化合物を用いて第二の懸濁液を作成し、第二の懸濁液を加熱して圧縮する温度を、有機化合物の沸点より高く、かつ、ガラス転移温度に近づければ、ペレットの粘性が低下する前にペレットが圧縮変形され、ペレットの変形に追従して金属結合した金属のナノ粒子の集まりが変形し、変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆う。また、変形したペレットを覆う金属のナノ粒子の集まりが金属結合することでペレットが互いに結合し、成形体が製造される。
On the other hand, the thermoplastic resin is softened when heated to be in a rubber-like elasticity state, and loses elasticity when heated further and approaches a fluid state (liquid phase). At this time, since the amorphous resin and the crystalline resin have large differences in crystallinity, the behavior during heating is different. An amorphous portion is mixed in the crystalline resin, and the volume ratio of the crystalline portion is called crystallinity. Similarly, in the amorphous resin, a crystalline portion is partially mixed, and the volume ratio of the amorphous portion is referred to as the amorphous degree.
In other words, when the temperature of the amorphous thermoplastic resin is raised, the brittle state in which the chains of the amorphous polymer are bound to the state in which the rubber-like elasticity is exhibited. This transition is called glass transition, and the temperature at which glass transition occurs is called glass transition temperature. Below this glass transition temperature, the main chain of the molecule is in a solidified state frozen into a glass, but above the glass transition temperature, the main chain of the molecule begins to rotate and vibrate, and the elastic modulus increases with increasing temperature. Decreases linearly. When the temperature is further raised, the rubber-like flow state approaches the liquid flow state in which elasticity has been lost, but since the crystallinity is low, the temperature at which all the polymers transition to the liquid state is not clear and has no melting point. Therefore, in the production of a molded product of an amorphous resin, the pellets are heated to a temperature exceeding the glass transition temperature, the softened pellets are pressed and deformed by compression, and the compression-deformed pellets are directly bonded and molded. Manufacture the body.
The object of the present invention is to produce a shaped body which is nonflammable and which does not self-ignite. Therefore, it is sufficient that the metal nanoparticles bonded to each other cover the pellets and the metal nanoparticles covering the pellets are bonded to each other by metal bonding. On the other hand, the temperature of a molding machine or a mold for heating and compressing a collection of pellets is higher than the boiling point of the organic compound and higher than the glass transition temperature of the pellets, but close to the glass transition temperature. This causes the pellet to compressively deform before the viscosity of the pellet decreases. In addition, after the organic compound is vaporized, the pellet is continuously covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. Furthermore, a group of metal nanoparticles smaller by 5 digits than the pellet deforms following the deformation of the pellet, and the group of metal nanoparticles in which the compression-deformed pellet is metal-bonded continues to be covered. Further, the temperature of the collection of metal nanoparticles is raised to a temperature higher than the deposition temperature, the metal-bound metal nanoparticles grow and become slightly coarse, and the slightly coarse metal nanoparticles re-metal bond. .. Therefore, the group of metal nanoparticles that are metal-bonded again covers the pellet, and the group of metal nanoparticles that cover the pellet is metal-bonded again to bond the pellets to each other, whereby a molded body is manufactured. This achieves the object of the present invention.
The following thermoplastic resins are amorphous resins having a glass transition temperature lower than the thermal decomposition temperature of a complex composed of an inorganic metal compound. The glass transition temperature of polyvinyl chloride resin PVC is 80° C., the glass transition temperature of polycarbonate resin PS is 90° C., the glass transition temperature of acrylic resin PMMA is 100° C., the glass transition temperature of ABS resin is 100-125° C. The glass transition temperature of the polycarbonate resin PC is 145°C. Therefore, when using a molding material composed of these amorphous resins, a second suspension is prepared using a complex composed of an inorganic metal compound, and the temperature at which the second suspension is heated and compressed is controlled. , If the temperature is higher than the boiling point of the organic compound and is close to the thermal decomposition temperature of the complex, the pellet is compressed and deformed before the viscosity of the pellet is reduced, and the metal-bonded metal nanoparticles are collected following the deformation of the pellet. Are deformed, and the compression-deformed pellets are covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. Further, a group of metal nanoparticles covering the compressed and deformed pellets are metal-bonded to each other, and the pellets are bonded to each other to manufacture a molded body.
The glass transition temperature of the amorphous resin excluding the PC resin is 100° C. or more lower than the thermal decomposition temperature of the complex. However, even when these molding materials are used, a collection of metal-bonded metal nanoparticles is deposited on the surface of the molding material in the second suspension. For this reason, when the organic compound is vaporized when the second suspension is heated and compressed, the viscosity is lower than that of the PC resin molding material. Covered with a collection of nanoparticles. That is, after the methanol is vaporized, a cluster of fine crystals of the metal compound is deposited on the surfaces of all the molding materials to produce the first suspension. Therefore, when the second suspension is produced, a collection of metal-bonded metal nanoparticles is deposited on the surfaces of all molding materials. As a result, when the organic compound is vaporized during the production of the molded body, all the molding materials are covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles.
Further, the following thermoplastic resins are amorphous resins having a glass transition temperature higher than the thermal decomposition temperature of a complex composed of an inorganic metal compound. The glass transition temperature of the polysulfone resin PSU is 190°C, the glass transition temperature of the polyarylate resin PAR is 193°C, the glass transition temperature of the polyphenylene ether resin PPE is 211°C, and the glass transition temperature of the polyetherimide resin PEI is 217°C. The glass transition temperature of the polyether sulfone resin PES is 225°C, and the glass transition temperature of the polyamideimide resin PAI is 280°C. Therefore, when using a molding material composed of these amorphous resins, a second suspension is prepared using a complex composed of an inorganic metal compound, and the temperature at which the second suspension is heated and compressed is controlled. , If the temperature is higher than the boiling point of the organic compound and is close to the glass transition temperature, the pellet will be compressed and deformed before the viscosity of the pellet is reduced, and the collection of metal-bonded metal nanoparticles will be deformed following the deformation of the pellet. The deformed pellets are then covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. In addition, a group of metal nanoparticles covering the deformed pellets are metal-bonded to each other so that the pellets are bonded to each other, whereby a molded body made of an amorphous resin is manufactured.
Furthermore, when the glass transition temperature is a molding material composed of an amorphous thermoplastic resin higher than the thermal decomposition temperature of the metal octylate compound, a second suspension is prepared using the metal octylate compound, If the temperature at which the second suspension is heated and compressed is higher than the boiling point of the organic compound and is close to the glass transition temperature, the pellets are compression-deformed before the viscosity of the pellets is reduced, resulting in deformation of the pellets. Following this, the group of metal-bonded metal nanoparticles is deformed, and the deformed pellet is covered with the group of metal-bonded metal nanoparticles. Further, the aggregate of the metal nanoparticles covering the deformed pellets is metal-bonded to each other, so that the pellets are bonded to each other to manufacture a molded body.
いっぽう、結晶性の熱可塑性樹脂は結晶度が高いため、ゴム状の流動状態から弾性を失った液状の流動状態に移る転移が完了する温度、つまり、融点が明確に現れる。従って、結晶性樹脂からなる成形体の製造は、融点を超える温度まで成形材料を昇温し、融解した成形材料を圧縮変形させ、変形した成形材料同士を直接結合させて成形体を形成する。
本発明の目的は、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ成形体を製造することである。従って、金属結合した金属のナノ粒子の集まりが成形材料を覆い、成形材料を覆う金属のナノ粒子の集まりが金属結合することで成形材料が結合すればよい。いっぽう、成形材料の集まりを加熱して圧縮する成形機ないしは金型の温度を、有機化合物の沸点より高く、かつ、成形材料の融点より高いが融点に近い温度とし、融解したペレットの粘性が低下する前にペレットを圧縮変形させる。従って、有機化合物が気化した後に、ペレットは金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われる。さらに、ペレットより5桁も小さい金属のナノ粒子の集まりが、ペレットの変形に追従して変形し、変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆い続ける。また、金属のナノ粒子の集まりが昇温され、金属結合した金属のナノ粒子が成長して僅かに粗大化し、僅かに粗大化した金属のナノ粒子が再度金属結合する。このため、再度金属結合した金属のナノ粒子の集まりがペレットを覆い、ペレットを覆う金属のナノ粒子の集まりが再度金属結合してペレットが互いに結合する。これによって、本発明の目的が達成される。
なお、結晶性の熱可塑性樹脂の中で、以下の合成樹脂は融点が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より低い。低密度ポリエチレン樹脂LDPEの融点は95−130℃で、高密度ポリエチレン樹脂HDPEの融点は120−140℃である。ポリプロピレン樹脂PPの融点は168℃である。ポリ弗化ビニリデン樹脂PVDFの融点は134−169℃である。ポリアミド樹脂PAの中で融点が低いPA12の融点は179℃である。ポリアセタール樹脂POMの融点は175℃である。これらの結晶性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、無機金属化合物からなる錯体を用いて第二の懸濁液を作成し、第二の懸濁液を加熱して圧縮する温度を、有機化合物の沸点より高く、かつ、錯体の熱分解温度に近づければ、ペレットの粘性が低下する前にペレットが圧縮変形され、ペレットの変形に追従して金属結合した金属のナノ粒子の集まりが変形し、変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆う。また、変形したペレットを覆う金属のナノ粒子の集まりが金属結合してペレットが互いに結合し、ペレットの集まりからなる成形体が製造される。
次に説明する結晶性の熱可塑性樹脂の融点は、無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より高く、オクチル酸金属化合物の熱分解温度より低い。ポリエチレンテレフタレート樹脂PETの融点は245℃で、ポリ塩化ビニリデン樹脂PVDCの融点は210℃で、ポリアミド樹脂PAの中で最もポピュラーなPA6の融点は225℃で、PA66の融点は265℃で、ポリブチレンテレフタレート樹脂PBTの融点は232−267℃で、ポリフェニレンサルファイド樹脂PPSの融点は280℃で、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂PCTFEの融点は220℃であり、酢酸セルロース樹脂CAの融点は230℃である。これらの結晶性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、無機金属化合物からなる錯体を用いて第二の懸濁液を作成し、第二の懸濁液を加熱して加圧する温度を、有機化合物の沸点より高く、かつ、融点より高いが、融点に近づければ、ペレットの粘性が低下する前にペレットが圧縮変形され、ペレットの変形に追従して金属結合した金属のナノ粒子の集まりが変形し、変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆う。また、変形したペレットを覆う金属のナノ粒子の集まりが金属結合してペレットが互いに結合し、成形体が製造される。
さらに、次の結晶性の熱可塑性樹脂の融点は、オクチル酸金属化合物の熱分解温度より高い。ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂PFAの融点は310℃であり、ポリテトラフルオロエチレン樹脂PTFEの融点は327℃である。また、液晶ポリマーLCPの融点は、ラウリン酸金属化合物の熱分解温度より10℃高い370℃である。従って、液晶ポリマーを除く結晶性樹脂は、オクチル酸金属化合物を原料として用い、液晶ポリマーはラウリン酸金属化合物を原料として用い、第二の懸濁液を作成し、第二の懸濁液を加熱して加圧する温度を、融点より高いが、融点に近づければ、ペレットの粘性が低下する前にペレットが圧縮変形され、ペレットの変形に追従して金属結合した金属のナノ粒子の集まりが変形し、変形したペレットを金属結合した金属のナノ粒子の集まりが覆う。また、変形したペレットを覆う金属のナノ粒子の集まりが金属結合してペレットが互いに結合し、成形体が製造される。
On the other hand, since the crystalline thermoplastic resin has a high degree of crystallinity, the temperature at which the transition from the rubber-like flow state to the liquid flow state in which elasticity has been lost is completed, that is, the melting point clearly appears. Therefore, in the production of a molded body made of a crystalline resin, the molded material is heated to a temperature exceeding the melting point, the melted molded material is compressed and deformed, and the deformed molded materials are directly bonded to each other to form a molded body.
The object of the present invention is to produce a shaped body which is nonflammable and which does not self-ignite. Therefore, it is sufficient that the group of metal nanoparticles bonded to the metal covers the molding material, and the group of metal nanoparticles covering the molding material bonds to the molding material by metal bonding. On the other hand, the temperature of the molding machine or mold that heats and compresses the set of molding material is set higher than the boiling point of the organic compound and higher than the melting point of the molding material but close to the melting point, and the viscosity of the melted pellets decreases. The pellets are compressed and deformed before. Thus, after the organic compound has vaporized, the pellet is covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. Further, a group of metal nanoparticles smaller by 5 digits than the pellet deforms following the deformation of the pellet, and the group of metal nanoparticles in which the deformed pellet is metal-bonded continues to be covered. In addition, the collection of metal nanoparticles is heated, the metal-bonded metal nanoparticles grow and become slightly coarse, and the slightly coarse metal nanoparticles re-metal bond. Therefore, the group of metal nanoparticles that are metal-bonded again covers the pellet, and the group of metal nanoparticles that covers the pellet is again metal-bonded and the pellets are bonded to each other. This achieves the object of the present invention.
Among the crystalline thermoplastic resins, the following synthetic resins have melting points lower than the thermal decomposition temperature of the complex composed of the inorganic metal compound. The low-density polyethylene resin LDPE has a melting point of 95-130°C, and the high-density polyethylene resin HDPE has a melting point of 120-140°C. The melting point of polypropylene resin PP is 168°C. The melting point of polyvinylidene fluoride resin PVDF is 134-169°C. Among polyamide resins PA, PA12 having a low melting point has a melting point of 179°C. The melting point of the polyacetal resin POM is 175°C. When a molding material composed of these crystalline resins is used, a second suspension is prepared using a complex composed of an inorganic metal compound, and the temperature at which the second suspension is heated and compressed is set to the organic compound. If the temperature is higher than the boiling point of the complex and the temperature is close to the thermal decomposition temperature of the complex, the pellet is compressed and deformed before the viscosity of the pellet is reduced, and the aggregate of metal-bonded metal nanoparticles is deformed following the deformation of the pellet. , A collection of metal-bonded metal nanoparticles covering the deformed pellet. In addition, a group of metal nanoparticles covering the deformed pellets are metal-bonded to each other, and the pellets are bonded to each other, whereby a molded body composed of the pellets is manufactured.
The melting point of the crystalline thermoplastic resin described below is higher than the thermal decomposition temperature of the complex composed of the inorganic metal compound and lower than the thermal decomposition temperature of the metal octylate compound. Polyethylene terephthalate resin PET has a melting point of 245° C., polyvinylidene chloride resin PVDC has a melting point of 210° C., PA6, which is the most popular polyamide resin PA, has a melting point of 225° C., PA66 has a melting point of 265° C., and polybutylene. The melting point of the terephthalate resin PBT is 232-267° C., the melting point of the polyphenylene sulfide resin PPS is 280° C., the melting point of the polychlorotrifluoroethylene resin PCTFE is 220° C., and the melting point of the cellulose acetate resin CA is 230° C. When using a molding material composed of these crystalline resins, a second suspension is prepared using a complex composed of an inorganic metal compound, and the temperature at which the second suspension is heated and pressurized is adjusted to the organic compound. The boiling point is higher than the melting point and higher than the melting point, but if it approaches the melting point, the pellet is compressed and deformed before the viscosity of the pellet decreases, and the collection of metal-bonded metal nanoparticles deforms following the deformation of the pellet. The deformed pellets are then covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. In addition, a group of metal nanoparticles covering the deformed pellets are metal-bonded to each other and the pellets are bonded to each other, whereby a molded body is manufactured.
Further, the melting point of the following crystalline thermoplastic resin is higher than the thermal decomposition temperature of the metal octylate compound. The melting point of the perfluoroalkoxy fluororesin PFA is 310°C, and the melting point of the polytetrafluoroethylene resin PTFE is 327°C. The melting point of the liquid crystal polymer LCP is 370° C., which is higher than the thermal decomposition temperature of the metal laurate compound by 10° C. Therefore, the crystalline resin excluding the liquid crystal polymer uses a metal octylate compound as a raw material, and the liquid crystal polymer uses a metal laurate compound as a raw material to prepare a second suspension and heat the second suspension. If the temperature to pressurize is higher than the melting point but close to the melting point, the pellet is compressed and deformed before the viscosity of the pellet decreases, and the collection of metal-bonded metal nanoparticles deforms following the deformation of the pellet. The deformed pellets are then covered with a collection of metal-bonded metal nanoparticles. In addition, a group of metal nanoparticles covering the deformed pellets are metal-bonded to each other and the pellets are bonded to each other, whereby a molded body is manufactured.
次に、25段落から27段落に説明した本発明の成形体が、不燃性を有し自己発火しない性質を持つことを、合成樹脂を構成する高分子の熱分解反応から説明する。高分子の熱分解反応は、酸素ガスが存在する雰囲気と、窒素雰囲気とでは大きく異なる。つまり、酸素ガスが存在する雰囲気での熱分解は、酸化反応に依る熱分解であるため発熱を伴う。この発熱現象が、酸化されやすい有機物質からなる高分子の熱分解を促進させ、また、熱分解の途上で生成される可燃性ガスが自己発火する。これに対し、窒素雰囲気での熱分解では酸化反応が起こらず、吸熱反応に依る熱分解が起こり、発熱現象が生じない。このため、高分子が熱分解を開始する温度は、酸素ガスが存在する雰囲気に比べて大幅に遅れて高温側にシフトする。例えば、高密度ポリエチレン樹脂の熱分解は、大気雰囲気では250℃付近で開始するのに対し、窒素雰囲気では400℃付近と150℃も高温側にシフトする。
いっぽう、高分子は窒素雰囲気で、発火点が537℃のメタン、発火点が510℃のエタン、発火点が450℃のプロパンなどのパラフィン系炭化水素ガスや、発火点が450℃のエチレン、発火点が498℃のプロピレンなどのオレフィン系炭化水素ガスや、発火点が498℃のベンゼン、発火点が480℃のトルエンなどの芳香族炭化水素ガスや、発火点が500℃より高いタール、発火点が490℃のモノスチレンからなる液状物質に分解される。
また、窒素雰囲気での合成樹脂の熱分解の開始温度と終了温度とは次の通りである。ポリアセタール樹脂POMは280℃で始まり420℃で終了する。ポリスチレン樹脂PSは350℃で始まり460℃付近で終了する。ポリエチレンテレフタレート樹脂PETが425℃で始まり480℃付近で終了する。ポリプロピレン樹脂PPが370℃で始まり500℃付近で終了する。高密度ポリエチレン樹脂HDPEが400℃で始まり520℃付近で終了する。ポリテトラフルオルエチレン樹脂PTFEは490℃で始まり640℃付近で終了する。なお、ポリ塩化ビニル樹脂PVC樹脂は、不燃性で有害の塩化水素ガスHClの離脱が、吸熱反応を伴って220℃付近から始まり260℃付近で急激に進行し360℃まで続く。この後、420℃付近から吸熱を伴う高分子の熱分解が始まり、発火点が498℃のベンゼンを生成して550℃付近で終了し、固体の残査(灰分)を10%残す。ノボラック型フェノール樹脂の熱分解反応は、260℃付近から可塑剤の脱離が始まり、360℃付近まで続き、この後、390℃から吸熱を伴う高分子の熱分解が始まり、発火点が715℃のフェノールや発火点が626℃のクレゾールなどの液状モノマーを生成し、700℃付近で終了し、固体の残査(灰分)を65%残す。
従って、PP樹脂、HDPE樹脂、PTFE樹脂が窒素雰囲気で昇温される場合であっても、これらの樹脂が熱分解すると、プロパン、エタン、トルエンなどの炭化水素ガスが生成され、さらに、これら可燃性ガスが大気雰囲気に移動して発火点以上に昇温されれば、可燃性ガスが自己発火し、火災の起点を作る。また、PVC樹脂は、熱分解でベンゼンを生成し、さらに、大気雰囲気に移動して498℃以上に昇温されれば、ベンゼンが自己発火する。さらに、ノボラック型フェノール樹脂は、熱分解してクレゾールを生成し、さらに、大気雰囲気に移動して626℃以上に昇温されれば、クレゾールが自己発火する。
これに対し、本発明における成形体を構成する全ての成形材料は、金属結合した金属のナノ粒子の集まりからなる気密性の被膜で覆われる。このため、高分子の熱分解は、窒素雰囲気での熱分解とは全く異なる。つまり、窒素雰囲気が開放された雰囲気であるため、熱分解で生成される可燃性ガスは窒素雰囲気中に順次気化するため、温度の上昇に伴って可燃性ガスが順次生成される熱分解が進み、可燃性ガスが順次窒素雰囲気に放出される。いっぽう、本発明における気密性の被膜で覆われた高分子は、熱分解で生成される最初の可燃性ガスは、成形材料の体積に相当する狭い領域内に閉じ込められ、狭い領域内における可燃性ガスの分圧が増大し、その温度での飽和圧力となって熱分解が停止する。従って、熱分解を進めるには、開放された雰囲気における熱分解より大きな熱エネルギーを高分子に与える必要がある。さらに、生成されたガスの1モルに相当する量が22.4リットルの体積を占める。このため、ごく微量の可燃性ガスが生成された時点で、狭い領域内における可燃性ガスの分圧がその温度での飽和圧力になり、窒素ガスの雰囲気に比べて生成される可燃性ガスの量は極めて少ない。また、熱分解で生成される2番目以降の可燃性ガスは、最初の可燃性ガスが閉じ込められているため、さらに大きな熱エネルギーが供給されないと熱分解が進まない。この結果、本発明における気密性の被膜で覆われた成形材料は、窒素雰囲気における熱分解温度より、著しく高温側で熱分解反応が進み、高分子の熱分解で生成される各種可燃性ガスの発火点を超えて熱分解する。従って、本発明における成形体は自己発火しない。また、金属結合した金属のナノ粒子の集まりからなる気密性の被膜は一定の結合強度を持ち、狭い領域を占めるガスの分圧で被膜が破壊されない。これによって、成形材料に酸素ガスを供給されず、成形体は不燃性を持つ。この結果、本発明における成形体は、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ。
Next, the fact that the molded article of the present invention described in paragraphs 25 to 27 has the property of being nonflammable and not self-igniting will be described from the thermal decomposition reaction of the polymer constituting the synthetic resin. The thermal decomposition reaction of the polymer is greatly different between the atmosphere in which oxygen gas is present and the nitrogen atmosphere. That is, thermal decomposition in an atmosphere containing oxygen gas is accompanied by heat generation because it is thermal decomposition due to oxidation reaction. This exothermic phenomenon accelerates the thermal decomposition of the polymer composed of an easily oxidizable organic substance, and the flammable gas generated during the thermal decomposition is self-ignited. On the other hand, in the thermal decomposition in the nitrogen atmosphere, the oxidation reaction does not occur, the thermal decomposition occurs due to the endothermic reaction, and the exothermic phenomenon does not occur. For this reason, the temperature at which the polymer starts thermal decomposition shifts to the high temperature side significantly later than in the atmosphere in which oxygen gas exists. For example, the thermal decomposition of the high-density polyethylene resin starts in the vicinity of 250° C. in the air atmosphere, while in the nitrogen atmosphere, the vicinity of 400° C. and 150° C. shift to the high temperature side.
On the other hand, the polymer is nitrogen atmosphere, methane with an ignition point of 537°C, ethane with an ignition point of 510°C, paraffinic hydrocarbon gas such as propane with an ignition point of 450°C, ethylene with an ignition point of 450°C, ignition. Olefinic hydrocarbon gas such as propylene having a point of 498°C, benzene having an ignition point of 498°C, aromatic hydrocarbon gas such as toluene having an ignition point of 480°C, tar having an ignition point higher than 500°C, ignition point Is decomposed into a liquid substance composed of monostyrene at 490°C.
The starting temperature and the ending temperature of the thermal decomposition of the synthetic resin in the nitrogen atmosphere are as follows. The polyacetal resin POM begins at 280°C and ends at 420°C. The polystyrene resin PS starts at 350° C. and ends near 460° C. The polyethylene terephthalate resin PET begins at 425°C and ends near 480°C. The polypropylene resin PP begins at 370°C and ends near 500°C. The high density polyethylene resin HDPE begins at 400°C and ends near 520°C. Polytetrafluoroethylene resin PTFE starts at 490°C and ends at around 640°C. In the case of polyvinyl chloride resin PVC resin, desorption of non-flammable and harmful hydrogen chloride gas HCl starts from around 220° C. accompanied by an endothermic reaction and rapidly progresses around 260° C. and continues up to 360° C. After that, thermal decomposition of the polymer accompanied by endotherm starts at around 420° C., benzene having an ignition point of 498° C. is formed, and ends at around 550° C., leaving 10% solid residue (ash). The thermal decomposition reaction of the novolac type phenolic resin starts desorption of the plasticizer at around 260°C and continues to around 360°C, after which thermal decomposition of the polymer with endotherm starts at 390°C and the ignition point is 715°C. And a liquid monomer such as cresol having an ignition point of 626° C. is produced, and the reaction is completed at around 700° C., leaving 65% of solid residue (ash content).
Therefore, even when the PP resin, the HDPE resin, and the PTFE resin are heated in a nitrogen atmosphere, when these resins are thermally decomposed, hydrocarbon gases such as propane, ethane, and toluene are generated, and further, these combustible materials are burned. When the volatile gas moves to the atmosphere and is heated above the ignition point, the flammable gas self-ignites and creates the starting point of the fire. Further, the PVC resin produces benzene by thermal decomposition, and when it is moved to the atmosphere and heated to 498° C. or higher, benzene self-ignites. Furthermore, the novolac-type phenolic resin is thermally decomposed to produce cresol, and when it is moved to the atmosphere and heated to 626° C. or higher, cresol self-ignites.
On the other hand, all the molding materials constituting the molded body of the present invention are covered with an airtight coating composed of a collection of metal-bonded metal nanoparticles. Therefore, the thermal decomposition of the polymer is completely different from the thermal decomposition in the nitrogen atmosphere. In other words, since the nitrogen atmosphere is an open atmosphere, the combustible gas generated by thermal decomposition is sequentially vaporized in the nitrogen atmosphere, so that the thermal decomposition proceeds as the temperature rises and the combustible gas is sequentially generated. The combustible gas is sequentially released into the nitrogen atmosphere. On the other hand, the polymer covered with the airtight coating in the present invention is such that the first combustible gas generated by pyrolysis is confined in a narrow region corresponding to the volume of the molding material, and the flammability in the narrow region is increased. The partial pressure of the gas increases, reaching a saturation pressure at that temperature, and thermal decomposition stops. Therefore, in order to proceed the thermal decomposition, it is necessary to give the polymer higher thermal energy than the thermal decomposition in the open atmosphere. Furthermore, an amount corresponding to 1 mol of the produced gas occupies a volume of 22.4 liters. For this reason, when a very small amount of combustible gas is generated, the partial pressure of the combustible gas in the narrow region becomes the saturation pressure at that temperature, and the combustible gas generated compared to the atmosphere of nitrogen gas The quantity is extremely small. In addition, since the first flammable gas is confined in the second and subsequent combustible gases generated by the thermal decomposition, the thermal decomposition does not proceed unless further large thermal energy is supplied. As a result, the molding material covered with the airtight coating in the present invention, the pyrolysis reaction proceeds at a temperature significantly higher than the pyrolysis temperature in the nitrogen atmosphere, and various flammable gases produced by the pyrolysis of the polymer are generated. Thermal decomposition occurs beyond the ignition point. Therefore, the molded article of the present invention does not self-ignite. Further, the airtight coating composed of a collection of metal-bonded metal nanoparticles has a certain bonding strength, and the coating is not destroyed by the partial pressure of the gas occupying a narrow region. As a result, oxygen gas is not supplied to the molding material, and the molding has incombustibility. As a result, the molded product of the present invention has the property of being nonflammable and not self-igniting.
実施形態2
本実施形態は、9段落に記載した無機金属化合物からなる錯体に関わる実施形態である。本発明に関わる金属化合物は、第一にアルコールに分散し、第二に熱分解で金属を析出する2つの性質を兼備する。ここでは金属を銅とし、2つの性質を兼備する銅化合物として、無機物からなる分子ないしはイオンが配位子となって銅イオンに配位結合する銅錯イオンを有する無機金属化合物からなる銅錯体が適切であることを説明する。
最初に、分子量が小さい無機銅化合物のアルコール分散性を説明する。塩化銅、硫酸銅、硝酸銅などの無機銅化合物はアルコールに溶解し、銅イオンが溶出してしまい、多くの銅イオンが銅微粒子の析出に参加できない。さらに、酸化銅、塩化銅、硫化銅などの無機銅化合物はアルコール類に分散しない。このため、こうした分子量が小さい無機銅化合物は、アルコールに分散する性質を持たないので、銅化合物として適切でない。
いっぽう、銅化合物は、熱分解で銅を析出する。銅化合物から銅が生成される化学反応の中で、最も簡単な処理による化学反応に熱分解反応がある。つまり、銅化合物を昇温するだけで、銅化合物が熱分解して銅が析出する。さらに、銅化合物の熱分解温度が低ければ、融点もしくは軟化点が低い多くの合成樹脂の成形材料を銅の微粒子で覆うことができる。さらに、銅化合物の合成が容易であれば、銅微粒子の安価な原料になる。このような銅化合物として、無機物からなる低分子量の分子ないしはイオンが配位子となって、銅イオンに配位結合する銅錯イオンを有する無機金属化合物からなる銅錯体がある。つまり、配位子が低分子量で、配位子の数が少なく、無機金属化合物を形成する無機物の分子量が小さいため、銅錯体の熱分解温度は低い。さらに、こうした銅錯イオンからなる銅錯体は分子量が小さいため、他の銅錯イオンからなる銅錯体より合成が容易で安価である。
すなわち、銅錯体を構成する分子の中で、銅イオンが最も大きい。ちなみに、銅原子の共有結合半径は132±4pmであり、一方、窒素原子の共有結合半径の71±1pmであり、酸素原子の共有結合半径は66±2pmである。このため、銅錯体の分子構造において、分子ないしはイオンからなる配位子が、銅イオンに配位結合する配位結合部の距離が最も長い。従って、熱処理においては、最初に配位結合部が分断され、金属と無機物とに分解し、無機物の気化が完了した後に銅が析出する。
このような無機物からなる低分子量の分子ないしはイオンが配位子となる銅錯イオンとして、アンモニアNH3が配位子となって銅イオンに配位結合するアンミン錯体、塩素イオンCl−が、ないしは、塩素イオンCl−とアンモニアNH3とが配位子となって銅イオンに配位結合するクロロ錯体は、他の銅錯体に比べて合成が容易であるため、銅錯体の中でも安価に製造できる。こうした銅錯イオンからなる銅錯体は、アンモニアガスや水素ガスなどの還元性雰囲気で熱処理すると、配位結合部位が最初に分断され、200℃程度の比較的低い温度で熱分解が完了して銅が析出する。また、メタノールやn−ブタノールなどのアルコールに10重量%近くの濃度まで分散する。こうした銅錯体として、テトラアンミン銅錯イオン[Cu(NH3)4]2+ないしはヘキサアンミン銅錯イオン[Cu(NH3)6]2+を持つ銅錯体があり、このような銅錯イオンからなる無機化合物として、テトラアンミン銅硝酸塩[Cu(NH3)4](NO3)2ないしはヘキサアンミン銅硫酸塩[Cu(NH3)6]SO4がある。
また、銀錯体としては、例えば、塩化ジアンミン銀[Ag(NH3)2]Cl、硫酸ジアンミン銀[Ag(NH3)2]2SO4、硝酸ジアンミン銀[Ag(NH3)2]NO3などがある。このような銀錯体は、還元性雰囲気で熱処理すると、配位結合部位が最初に分断され、200℃程度の低い温度で無機物の気化が完了して銀が析出する。また、メタノールやn−ブタノールに10重量%近くの濃度まで分散する。
以上に説明したように、無機金属化合物からなる錯体は、配位子が低分子量で、配位子の数が少なく、無機金属化合物を形成する無機物の分子量が小さいため、熱分解温度が最も低く、合成が容易で最も安価な金属錯体である。従って、無機金属化合物からなる錯体は、金属結合した金属のナノ粒子が有機化合物に析出した懸濁液で、合成樹脂の成形材料を覆う第一の金属の原料になる。
なお、25段落で説明したように、熱硬化性樹脂の軟化点が、無機金属化合物からなる錯体が熱分解する温度より低い。また、26段落で説明したように、一部の非晶性樹脂のガラス転移温度が錯体の熱分解温度より低い。従って、これらの合成樹脂の成形材料を懸濁液で覆う際は、無機金属化合物からなる錯体を金属のナノ粒子の原料として用いる。
The present embodiment is an embodiment relating to the complex composed of the inorganic metal compound described in paragraph 9. The metal compound according to the present invention has two properties of firstly dispersing in alcohol and secondly depositing metal by thermal decomposition. Here, copper is used as the metal, and as the copper compound having two properties, a copper complex composed of an inorganic metal compound having a copper complex ion in which a molecule or ion composed of an inorganic substance functions as a ligand to coordinate with the copper ion Explain that it is appropriate.
First, the alcohol dispersibility of an inorganic copper compound having a small molecular weight will be described. Inorganic copper compounds such as copper chloride, copper sulfate, and copper nitrate are dissolved in alcohol, copper ions are eluted, and many copper ions cannot participate in the deposition of copper fine particles. Further, inorganic copper compounds such as copper oxide, copper chloride and copper sulfide do not disperse in alcohols. Therefore, such an inorganic copper compound having a small molecular weight is not suitable as a copper compound because it has no property of being dispersed in alcohol.
On the other hand, copper compounds deposit copper by thermal decomposition. Among the chemical reactions in which copper is produced from a copper compound, the chemical reaction by the simplest treatment is a thermal decomposition reaction. That is, only by raising the temperature of the copper compound, the copper compound is thermally decomposed and copper is deposited. Furthermore, if the thermal decomposition temperature of the copper compound is low, it is possible to cover many molding materials of synthetic resin having a low melting point or softening point with fine particles of copper. Further, if the copper compound is easily synthesized, it becomes an inexpensive raw material for the copper fine particles. As such a copper compound, there is a copper complex composed of an inorganic metal compound having a copper complex ion that forms a ligand with a low-molecular weight molecule or ion composed of an inorganic substance and forms a ligand. That is, since the ligand has a low molecular weight, the number of ligands is small, and the molecular weight of the inorganic substance forming the inorganic metal compound is small, the thermal decomposition temperature of the copper complex is low. Furthermore, since the copper complex containing such a copper complex ion has a small molecular weight, it is easier and cheaper to synthesize than the copper complex containing another copper complex ion.
That is, the copper ion is the largest among the molecules constituting the copper complex. Incidentally, the covalent bond radius of the copper atom is 132±4 pm, while the covalent bond radius of the nitrogen atom is 71±1 pm, and the covalent bond radius of the oxygen atom is 66±2 pm. Therefore, in the molecular structure of the copper complex, a ligand composed of a molecule or an ion has the longest distance of a coordination bond portion that coordinates with the copper ion. Therefore, in the heat treatment, the coordination bond portion is first divided and decomposed into a metal and an inorganic substance, and copper is deposited after vaporization of the inorganic substance is completed.
As a copper complex ion in which a low-molecular weight molecule or ion made of such an inorganic substance serves as a ligand, an ammine complex in which ammonia NH 3 serves as a ligand and forms a coordinate bond with a copper ion, or a chlorine ion Cl − , or Since a chloro complex in which chlorine ion Cl − and ammonia NH 3 serve as ligands and coordinate-bonds to a copper ion is easier to synthesize than other copper complexes, it can be produced at a low cost among copper complexes. .. When a copper complex composed of such copper complex ions is heat-treated in a reducing atmosphere such as ammonia gas or hydrogen gas, the coordination bond site is first divided, and thermal decomposition is completed at a relatively low temperature of about 200° C. Is deposited. Further, it is dispersed in an alcohol such as methanol or n-butanol to a concentration of about 10% by weight. As such a copper complex, there is a copper complex having a tetraammine copper complex ion [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ or a hexaammine copper complex ion [Cu(NH 3 ) 6 ] 2+, and an inorganic compound composed of such a copper complex ion. Examples thereof include tetraammine copper nitrate [Cu(NH 3 ) 4 ](NO 3 ) 2 or hexaammine copper sulfate [Cu(NH 3 ) 6 ]SO 4 .
As the silver complex, for example, diammine silver chloride [Ag (NH 3) 2] Cl,
As described above, in the complex composed of the inorganic metal compound, the ligand has a low molecular weight, the number of ligands is small, and the molecular weight of the inorganic substance forming the inorganic metal compound is small, so that the thermal decomposition temperature is the lowest. , Is the cheapest metal complex that is easy to synthesize. Therefore, the complex composed of the inorganic metal compound is a suspension in which the metal-bonded metal nanoparticles are deposited on the organic compound and serves as a first metal raw material for covering the molding material of the synthetic resin.
As described in paragraph 25, the softening point of the thermosetting resin is lower than the temperature at which the complex composed of the inorganic metal compound is thermally decomposed. Further, as described in paragraph 26, the glass transition temperature of some amorphous resins is lower than the thermal decomposition temperature of the complex. Therefore, when the molding material of these synthetic resins is covered with the suspension, a complex composed of an inorganic metal compound is used as a raw material of metal nanoparticles.
実施形態3
本実施形態は、11段落に記載したカルボン酸金属化合物に関わる実施形態である。つまり、29段落で説明した無機金属化合物からなる錯体を、成形材料を覆う金属のナノ粒子の第一の原料とすると、カルボン酸金属化合物は第二の原料になる。
本発明に関わる金属化合物は、第一にアルコールに分散し、第二に熱分解で金属を析出する2つの性質を兼備する。ここでは金属をクロムとし、2つの性質を兼備する物質として、カルボン酸クロム化合物が適切であることを説明する。
最初に、分子量が小さい無機クロム化合物のアルコール分散性を説明する。酸化クロムCr2O3、塩化クロムCrCl3、硝酸クロムCr(NO3)3などの無機クロム化合物はアルコールに溶解し、クロムイオンCr3+がアルコール分散液に溶出し、多くのクロムイオンがクロム微粒子の析出に参加できない。硫酸クロムCr(SO4)3、酢酸クロムCr(CH3COO)3、リン酸クロムCrPO4などの無機クロム化合物は、アルコールに分散しない。こうした分子量が小さい無機クロム化合物は、アルコールに分散しないので、クロム化合物として適切でない。
なお、無機クロム化合物の中で、28段落で説明した無機物からなる低分子量の分子ないしはイオンが、クロムイオンに配位結合するクロム錯イオンを有する無機クロム化合物として、例えば、ヘキサアンミンクロム塩酸塩[Cr(NH3)6]Cl3がある。このクロム錯体は、成形材料を覆うクロム微粒子の第一の原料となる。
ここで、有機クロム化合物について説明する。有機クロム化合物は、熱分解でクロムを析出する。有機クロム化合物からクロムが生成される化学反応の中で、最も簡単な化学反応に熱分解反応がある。つまり、有機クロム化合物を昇温するだけで、熱分解でクロムが析出する。さらに、有機クロム化合物の熱分解温度が低ければ、多くの合成樹脂の成形材料をクロムの微粒子で覆うことができる。さらに、有機クロム化合物の合成が容易であれば、クロム微粒子の安価な原料になる。こうした性質を兼備する有機クロム化合物に、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンがクロムイオンに共有結合するカルボン酸クロム化合物がある。さらに、合成樹脂の融点もしくは軟化点が、カルボン酸クロム化合物の熱分解温度より高ければ、金属結合したクロム微粒子で成形材料を覆うことができる。従って、カルボン酸クロム化合物の熱分解温度が低いことが望ましい。
すなわち、カルボン酸クロム化合物を構成するイオンの中で、最も大きいイオンはクロムイオンである。従って、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが、クロムイオンに共有結合すれば、クロムイオンとカルボキシル基を構成する酸素イオンとの距離が、イオン同士の距離の中で最も長い。こうしたカルボン酸クロム化合物を大気雰囲気で昇温させると、カルボン酸の沸点を超えると、カルボン酸とクロムとに分解する。さらに昇温すると、カルボン酸が飽和脂肪酸で構成されれば、カルボン酸が気化熱を伴って気化し、カルボン酸の気化した後にクロムが析出する。なお、還元雰囲気でのカルボン酸クロム化合物の熱分解は、大気雰囲気での熱分解より高温側で進むため、大気雰囲気での熱分解のほうが熱処理費用は安価で済む。また、カルボン酸が不飽和脂肪酸であれば、炭素原子が水素原子に対して過剰になるため、不飽和脂肪酸からなるカルボン酸クロム化合物が熱分解すると、酸化クロムが析出する。
いっぽう、カルボン酸クロム化合物の中で、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが配位子となってクロムイオンに近づいて配位結合するカルボン酸クロム化合物は、クロムイオンと酸素イオンとの距離が短くなり、反対に、酸素イオンがクロムイオンと反対側で結合するイオンとの距離が最も長くなる。このような分子構造の特徴を持つカルボン酸クロム化合物の熱分解反応は、酸素イオンがクロムイオンと反対側で結合するイオンとの結合部が最初に分断され、この結果、酸化クロムが析出する。
さらに、カルボン酸クロム化合物は、カルボン酸が最も汎用的な有機酸であるため、合成が容易で最も安価な有機クロム化合物である。つまり、カルボン酸を水酸化ナトリウムなどの強アルカリ溶液中で反応させると、カルボン酸アルカリ金属化合物が生成される。このカルボン酸アルカリ金属化合物を、硫酸クロムなどの無機クロム化合物と反応させると、カルボン酸クロム化合物が生成される。このため、有機クロム化合物の中で最も安価な有機クロム化合物である。
すなわち、カルボン酸クロム化合物の組成式はCr(COOR)3で表わせられる。Rは炭化水素で、この組成式はCmHnである(ここでmとnとは整数)。カルボン酸クロム化合物を構成する物質の中で、組成式の中央に位置するクロムイオンCr3+が最も大きい。従って、クロムイオンCr3+とカルボキシル基を構成する酸素イオンO−とが共有結合する場合は、クロムイオンCr3+と酸素イオンO−との距離が最大になる。この理由は、クロム原子の3重結合における共有結合半径は103pmであり、酸素原子の2重結合における共有結合半径は57pmであり、炭素原子の2重結合における共有結合半径は67pmであることによる。このような分子構造上の特徴を持つカルボン酸クロム化合物は、カルボン酸の沸点を超えると、結合距離が最も長いクロムイオンとカルボキシル基を構成する酸素イオンとの結合部が最初に分断され、クロムとカルボン酸とに分離する。さらに昇温すると、カルボン酸が飽和脂肪酸であれば、カルボン酸が気化熱を伴って気化し、カルボン酸の気化が完了した後にクロムが析出する。こうしたカルボン酸クロム化合物として、オクチル酸クロム、ラウリン酸クロム、ステアリン酸クロムなどがある。このようなカルボン酸クロム化合物は、メタノールやn−ブタノールなどのアルコールに10重量%近くの分散濃度まで分散する。また、金属石鹸として市販されている安価な工業用薬品である。
さらに、飽和脂肪酸の沸点が低ければ、カルボン酸クロム化合物は低い温度で熱分解する。飽和脂肪酸を構成する炭化水素が長鎖構造である場合は、長鎖が長いほど、つまり、飽和脂肪酸の分子量が大きいほど、飽和脂肪酸の沸点が高く、熱分解温度が高くなる。ちなみに、分子量が200.3であるラウリン酸の大気圧での沸点は296℃であり、分子量が284.5であるステアリン酸の大気圧での沸点は361℃である。
いっぽう、分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸は、直鎖構造の飽和脂肪酸より鎖の長さが短く、沸点がさらに低くなる。これによって、さらに低い温度で熱分解する。また、分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸は極性を持つため、分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸からなるカルボン酸銅化合物も極性を持ち、アルコールなどの極性を持つ有機溶剤に相対的に高い割合で分散する。このような分岐構造の飽和脂肪酸としてオクチル酸がある。オクチル酸は構造式がCH3(CH2)3CH(C2H5)COOHで示され、CHでCH3(CH2)3とC2H5とのアルカンに分岐され、CHにカルボキシル基COOHが結合する。オクチル酸の大気圧での沸点は228℃であり、ラウリン酸より沸点が68℃低い。このため、クロムを析出する原料として、オクチル酸銅Cr(C7H15COO)3が望ましい。オクチル酸クロムは、大気雰囲気において290℃で熱分解が完了してクロムが析出する。
同様に、銅の原料としてオクチル酸銅Cu(C7H15COO)2が、アルミニウムの原料としてオクチル酸アルミニウムAl(C7H15COO)3が、鉄の原料としてオクチル酸鉄Fe(C7H15COO)3が、ニッケルの原料としてオクチル酸ニッケルNi(C7H15COO)2が望ましい。このように、オクチル酸金属化合物は様々な金属イオンで構成され、金属結合した金属のナノ粒子が有機化合物に析出した懸濁液で、合成樹脂の成形材料を覆う第二の原料になる。
いっぽう、26段落で説明したように、ガラス転移温度が最も高い非晶性樹脂は、ガラス転移温度が280℃のポリアミドイミド樹脂である。また、27段落で説明したように、融点が最も高い結晶性樹脂は、融点が370℃の液晶ポリマーである。また、オクチル酸金属化合物の熱分解温度が290℃で、ラウリン酸金属化合物の熱分解温度が360℃である。従って、ガラス転移点が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より高い非晶性樹脂と、液晶ポリマーを除く結晶性樹脂とからなる成形材料を懸濁液で覆う際は、オクチル酸金属化合物を金属のナノ粒子の原料として用い、液晶ポリマーからなる成形材料を用いる場合のみ、ラウリン酸金属化合物を金属のナノ粒子の原料として用いることになる。
The present embodiment is an embodiment relating to the carboxylic acid metal compound described in the eleventh paragraph. That is, when the complex composed of the inorganic metal compound described in paragraph 29 is used as the first raw material of the metal nanoparticles covering the molding material, the metal carboxylate compound becomes the second raw material.
The metal compound according to the present invention has two properties of firstly dispersing in alcohol and secondly depositing metal by thermal decomposition. Here, it is explained that chromium is a metal and a chromium carboxylate compound is suitable as a substance having both properties.
First, the alcohol dispersibility of an inorganic chromium compound having a small molecular weight will be described. Inorganic chromium compounds such as chromium oxide Cr 2 O 3 , chromium chloride CrCl 3 , and chromium nitrate Cr(NO 3 ) 3 are dissolved in alcohol, chromium ions Cr 3+ are eluted in the alcohol dispersion liquid, and many chromium ions are fine chromium particles. Can not participate in the precipitation. Inorganic chromium compounds such as chromium sulfate Cr(SO 4 ) 3 , chromium acetate Cr(CH 3 COO) 3 , and chromium phosphate CrPO 4 do not disperse in alcohol. Such an inorganic chromium compound having a small molecular weight is not suitable as a chromium compound because it does not disperse in alcohol.
Among the inorganic chromium compounds, examples of inorganic chromium compounds having a chromium complex ion in which a low-molecular weight molecule or ion composed of an inorganic substance described in paragraph 28 has a chromium complex ion coordinate-bonded to a chromium ion include hexaammine chromium hydrochloride [ There is Cr(NH 3 ) 6 ]Cl 3 . This chromium complex serves as the first raw material for the chromium fine particles that cover the molding material.
Here, the organic chromium compound will be described. The organic chromium compound deposits chromium by thermal decomposition. Among the chemical reactions in which chromium is produced from the organic chromium compound, the simplest chemical reaction is the thermal decomposition reaction. That is, only by raising the temperature of the organic chromium compound, chromium is deposited by thermal decomposition. Furthermore, if the pyrolysis temperature of the organic chromium compound is low, many synthetic resin molding materials can be covered with fine particles of chromium. Furthermore, if the synthesis of the organic chromium compound is easy, it becomes an inexpensive raw material for the chromium fine particles. As an organic chromium compound having such properties, there is a chromium carboxylate compound in which oxygen ions constituting a carboxyl group of a carboxylic acid are covalently bonded to chromium ions. Further, if the melting point or softening point of the synthetic resin is higher than the thermal decomposition temperature of the chromium carboxylate compound, the molding material can be covered with the metal-bonded chromium fine particles. Therefore, it is desirable that the pyrolysis temperature of the chromium carboxylate compound is low.
That is, of the ions forming the chromium carboxylate compound, the largest ion is the chromium ion. Therefore, if the oxygen ion forming the carboxyl group of the carboxylic acid is covalently bonded to the chromium ion, the distance between the chromium ion and the oxygen ion forming the carboxyl group is the longest among the ions. When the temperature of such a carboxylic acid chromium compound is raised in the atmosphere, when it exceeds the boiling point of the carboxylic acid, it decomposes into carboxylic acid and chromium. When the temperature is further raised, if the carboxylic acid is composed of a saturated fatty acid, the carboxylic acid is vaporized with heat of vaporization, and chromium is deposited after vaporization of the carboxylic acid. Since the thermal decomposition of the chromium carboxylate compound in the reducing atmosphere proceeds on a higher temperature side than the thermal decomposition in the atmospheric atmosphere, the thermal decomposition in the atmospheric atmosphere requires less heat treatment cost. Further, when the carboxylic acid is an unsaturated fatty acid, the carbon atoms become excessive with respect to the hydrogen atoms, so that when the chromium carboxylate compound composed of the unsaturated fatty acid is thermally decomposed, chromium oxide is deposited.
On the other hand, among chromium carboxylate compounds, a chromium carboxylate compound in which an oxygen ion forming a carboxyl group of a carboxylic acid functions as a ligand to approach a chromium ion to form a coordinate bond is a distance between the chromium ion and the oxygen ion. Is shortened, and conversely, oxygen ions have the longest distance between chromium ions and ions bound on the opposite side. In the thermal decomposition reaction of a chromium carboxylate compound having such a characteristic of the molecular structure, the bonding part between the oxygen ion and the ion bonded to the opposite side of the chromium ion is first divided, and as a result, chromium oxide is deposited.
Furthermore, the carboxylic acid chromium compound is an organic chromium compound that is easy to synthesize and cheapest because carboxylic acid is the most general-purpose organic acid. That is, when a carboxylic acid is reacted in a strong alkaline solution such as sodium hydroxide, an carboxylic acid alkali metal compound is produced. When this alkali metal carboxylate compound is reacted with an inorganic chromium compound such as chromium sulfate, a chromium carboxylate compound is produced. Therefore, it is the cheapest organic chromium compound among the organic chromium compounds.
That is, the composition formula of the chromium carboxylate compound is represented by Cr(COOR) 3 . R is a hydrocarbon, the composition formula of which is C m H n (where m and n are integers). Among the substances constituting the chromium carboxylate compound, the chromium ion Cr 3+ located in the center of the composition formula is the largest. Therefore, when the chromium ion Cr 3+ and the oxygen ion O − forming the carboxyl group are covalently bonded, the distance between the chromium ion Cr 3+ and the oxygen ion O − becomes maximum. The reason for this is that the triple bond of the chromium atom has a covalent bond radius of 103 pm, the double bond of the oxygen atom has a covalent bond radius of 57 pm, and the double bond of the carbon atom has a covalent bond radius of 67 pm. .. When the carboxylic acid chromium compound having such a characteristic in molecular structure is used, when the boiling point of the carboxylic acid is exceeded, the bond between the chromium ion having the longest bonding distance and the oxygen ion constituting the carboxyl group is first broken, and the chromium compound is separated. And carboxylic acid. When the temperature is further raised, if the carboxylic acid is a saturated fatty acid, the carboxylic acid is vaporized with heat of vaporization, and chromium is deposited after the vaporization of the carboxylic acid is completed. Examples of the chromium carboxylate compound include chromium octylate, chromium laurate, and chromium stearate. Such a chromium carboxylate compound is dispersed in an alcohol such as methanol or n-butanol to a dispersion concentration of about 10% by weight. It is also an inexpensive industrial chemical that is commercially available as metal soap.
Further, if the saturated fatty acid has a low boiling point, the chromium carboxylate compound will thermally decompose at a low temperature. When the hydrocarbon constituting the saturated fatty acid has a long chain structure, the longer the long chain, that is, the larger the molecular weight of the saturated fatty acid, the higher the boiling point of the saturated fatty acid and the higher the thermal decomposition temperature. By the way, the boiling point of lauric acid having a molecular weight of 200.3 at atmospheric pressure is 296° C., and the boiling point of stearic acid having a molecular weight of 284.5 at atmospheric pressure is 361° C.
On the other hand, a saturated fatty acid having a branched chain structure has a shorter chain length and a lower boiling point than a saturated fatty acid having a straight chain structure. This causes thermal decomposition at a lower temperature. Further, since the saturated fatty acid having a branched chain structure is polar, the carboxylic acid copper compound composed of the saturated fatty acid having a branched chain structure is also polar and is dispersed at a relatively high ratio in a polar organic solvent such as alcohol. .. Octyl acid is a saturated fatty acid having such a branched structure. Octyl acid has a structural formula represented by CH 3 (CH 2 ) 3 CH(C 2 H 5 )COOH, is branched by CH into an alkane of CH 3 (CH 2 ) 3 and C 2 H 5, and has a carboxyl group on CH. COOH binds. The boiling point of octylic acid at atmospheric pressure is 228°C, which is 68°C lower than that of lauric acid. Therefore, as a raw material for depositing chromium, copper octylate Cr(C 7 H 15 COO) 3 is desirable. Chromium octylate undergoes thermal decomposition at 290° C. in the air atmosphere to deposit chromium.
Similarly, copper octylate Cu(C 7 H 15 COO) 2 is used as the copper raw material, aluminum octylate Al(C 7 H 15 COO) 3 is used as the aluminum raw material, and iron octylate Fe(C 7 ) is used as the iron raw material. H 15 COO) 3 is preferably nickel octylate Ni(C 7 H 15 COO) 2 as a raw material of nickel. As described above, the metal octylate compound is composed of various metal ions, and is a suspension in which the metal-bonded metal nanoparticles are deposited on the organic compound and serves as a second raw material for covering the molding material of the synthetic resin.
On the other hand, as described in paragraph 26, the amorphous resin having the highest glass transition temperature is a polyamideimide resin having a glass transition temperature of 280°C. Further, as described in paragraph 27, the crystalline resin having the highest melting point is a liquid crystal polymer having a melting point of 370°C. The thermal decomposition temperature of the metal octylate compound is 290°C, and the thermal decomposition temperature of the metal laurate compound is 360°C. Therefore, when covering a molding material composed of an amorphous resin having a glass transition point higher than the thermal decomposition temperature of a complex composed of an inorganic metal compound and a crystalline resin excluding a liquid crystal polymer with a suspension, the metal octylate compound is used. The metal laurate compound is used as a raw material for metal nanoparticles only when a molding material made of a liquid crystal polymer is used as a raw material for metal nanoparticles.
実施形態4
本実施形態は、メタノールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度がメタノールの粘度より20倍以上高い第二の性質と、融点が20℃より低い第三の性質と、沸点が金属化合物の熱分解温度より高い第四の性質とを兼備する有機化合物に関する実施形態である。これら4つの性質を兼備する有機化合物として、芳香族カルボン酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類ないしはグリセリンのいずれかに属する有機化合物が存在する。なお、無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度は180−220℃であり、沸点が220℃より高い有機化合物は、錯体の熱分解で析出した金属のナノ粒子の集まりと共に懸濁液を構成する。また、オクチル酸金属化合物の熱分解温度は290℃であり、沸点が290℃より高い有機化合物は、オクチル酸金属化合物の熱分解で析出した金属のナノ粒子の集まりと共に懸濁液を構成する。さらに、ラウリン酸金属化合物の熱分解温度は360℃であり、沸点が360℃より高い有機化合物は、ラウリン酸金属化合物の熱分解で析出した金属のナノ粒子の集まりと共に懸濁液を構成する。なおメタノールは20℃で0.59mPa秒の粘度を持つ。また、グリセリンはメタノールに溶解し、290℃の沸点を持ち、20℃で1499mPa秒の粘度を持つ液体である。
This embodiment has a first property of being dissolved or miscible in methanol, a second property of which viscosity is 20 times or more higher than that of methanol, a third property of which melting point is lower than 20° C., and a boiling point of which is a metal compound. It is an embodiment relating to an organic compound having a fourth property higher than a thermal decomposition temperature. As organic compounds having these four properties, there are organic compounds belonging to any of aromatic carboxylic acid esters, glycols, glycol ethers and glycerin. The thermal decomposition temperature of the complex composed of an inorganic metal compound is 180 to 220° C., and the organic compound having a boiling point higher than 220° C. constitutes a suspension together with a collection of metal nanoparticles deposited by thermal decomposition of the complex. .. The thermal decomposition temperature of the metal octylate compound is 290° C., and the organic compound having a boiling point higher than 290° C. forms a suspension together with a collection of metal nanoparticles deposited by the thermal decomposition of the metal octylate compound. Furthermore, the thermal decomposition temperature of the metal laurate compound is 360° C., and the organic compound having a boiling point higher than 360° C. constitutes a suspension together with the collection of metal nanoparticles deposited by the thermal decomposition of the metal laurate compound. Methanol has a viscosity of 0.59 mPa sec at 20°C. Glycerin is a liquid that dissolves in methanol and has a boiling point of 290°C and a viscosity of 1499 mPa sec at 20°C.
次の芳香族カルボン酸エステル類は、メタノールに溶解ないしは混和し、融点が20℃以下の液体である。フタル酸ジメチルは沸点が283℃で、粘度が25℃で17mPa秒である。フタル酸ジエチルは沸点が295℃で、粘度が20℃で13mPa秒である。フタル酸ジブチルは沸点が340℃で、粘度が38℃で10mPa秒である。フタル酸ジ2−エチルヘキシルは沸点が386℃で、粘度が20℃で81mPa秒である。フタル酸ジイソノニルは沸点が403℃で、20℃の粘度が78mPa秒である。
こうした芳香族カルボン酸エステルは、合成樹脂、ラッカー、接着剤、塗料、工業用インクなどの可塑剤として使用されている汎用的な工業用薬品である。
The following aromatic carboxylic acid esters are liquids having a melting point of 20° C. or lower, which are dissolved or mixed in methanol. Dimethyl phthalate has a boiling point of 283° C. and a viscosity of 17 mPa sec at 25° C. Diethyl phthalate has a boiling point of 295°C and a viscosity of 13 mPa sec at 20°C. Dibutyl phthalate has a boiling point of 340°C and a viscosity of 10 mPa sec at 38°C. Di2-ethylhexyl phthalate has a boiling point of 386°C and a viscosity of 81 mPa sec at 20°C. Diisononyl phthalate has a boiling point of 403° C. and a viscosity at 20° C. of 78 mPa sec.
Such aromatic carboxylic acid esters are general-purpose industrial chemicals used as plasticizers for synthetic resins, lacquers, adhesives, paints, industrial inks and the like.
次のグリコール類はメタノールに溶解し、融点が20℃以下の液体である。モノエチレングリコールは沸点が197℃で粘度が20℃で21mPa秒である。ジエチレングリコールは沸点が244℃で粘度が20℃で36mPa秒である。トリエチレングリコールは沸点が288℃で粘度が20℃で48mPa秒である。テトラエチレングリコールは沸点が329℃で粘度が20℃で55mPa秒である。
こうしたグリコール類は、不凍液・流体の可視化用トレーサに用いられ、また、合成樹脂や繊維、溶剤、界面活性剤、食品添加物、医薬品などの原料に多用され、保湿剤としてシャンプー、化粧品などにも使われている汎用的な工業用薬品である。
The following glycols are liquids that dissolve in methanol and have a melting point of 20° C. or lower. Monoethylene glycol has a boiling point of 197° C. and a viscosity of 20° C. of 21 mPa sec. Diethylene glycol has a boiling point of 244°C and a viscosity of 36 mPa sec at 20°C. Triethylene glycol has a boiling point of 288° C. and a viscosity of 20° C. of 48 mPa sec. Tetraethylene glycol has a boiling point of 329°C and a viscosity of 20 mC at 55 mPa sec.
These glycols are used as tracers for visualization of antifreeze liquids and fluids, and are also frequently used as raw materials for synthetic resins, fibers, solvents, surfactants, food additives, pharmaceuticals, etc. It is a general-purpose industrial chemical that is used.
次のグリコールエーテル類はメタノールに溶解し、融点が20℃以下の液体である。フェニルジグリコールは沸点が245℃で、粘度が20℃で31mPa秒である。ベンジルジグリコールは沸点が302℃で、粘度が20℃で19mPa秒である。フェニルプロピレングリコールは沸点が243℃で、粘度が20℃で23mPa秒である。
こうしたグリコールエーテル類は、塗料、インキ、染料、写真複写液、洗浄剤、電解液、ソリュブルオイル、作動油、ブレーキ液、冷媒、凍結防止剤等に使用されている汎用的な工業用薬品である。
The following glycol ethers are liquids that dissolve in methanol and have a melting point of 20° C. or lower. Phenyldiglycol has a boiling point of 245° C. and a viscosity at 20° C. of 31 mPa sec. Benzyl diglycol has a boiling point of 302° C. and a viscosity of 20 mC at 19 mPa sec. Phenylpropylene glycol has a boiling point of 243°C and a viscosity of 20 mC at 23 mPa sec.
Such glycol ethers are general-purpose industrial chemicals used in paints, inks, dyes, photocopying liquids, cleaning agents, electrolytes, soluble oils, hydraulic oils, brake fluids, refrigerants, antifreeze agents, etc. ..
実施例1
本実施例は、フェノール樹脂の成形材料の表面に金属結合した銅のナノ粒子の集まりが析出し、この成形材料の集まりが有機化合物に分散した懸濁液を製造する実施例である。銅のナノ粒子の原料として、29段落で説明した熱分解温度が200℃のテトラアンミン銅硝酸塩[Cu(NH3)4](NO3)2(例えば、三津和化学薬品株式会社の製品)を用いた。また、有機化合物として、33段落で説明した沸点が244℃で、融点が−10.5℃で、粘度が20℃で36mPa秒の性質を持つジエチレングリコール(例えば、株式会社日本触媒の製品)を用いた。ジエチレングリコールの粘度は、メタノールの61倍の粘度を持つ。さらに、フェノール樹脂の成形材料として、軟化点が120−126℃のペレット(例えば、明和化成株式会社の製品のAH−PM(H))を用いた。なお、銅の融点は1085℃であり、大気中の酸素と反応して酸化第二銅CuOの被膜を形成し、被膜はさらなる酸化の進行を防ぐ性質を持つ。
最初に、テトラアンミン銅硝酸塩の51g(0.2モルに相当する)が10重量%になるようにメタノールに分散し、この分散液にジエチレングリコールが10重量%になるように混合した。この混合液に、予め除湿乾燥機で乾燥させた1.1kgのペレットを混合した。この混合物を容器に入れ、水素ガス雰囲気で熱処理した。最初に65℃に昇温してメタノールを気化し、さらに、210℃に1分間放置し、テトラアンミン銅硝酸塩を熱分解し、試料1を作成した。さらに、試料1の一部を取り出して容器に入れ、大気雰囲気で245℃まで昇温し、ジエチレングリコールを気化し、試料2を作成した。
次に、試料1と試料2とを電子顕微鏡で観察した。電子顕微鏡は、JFEテクノリサーチ株式会社が所有する極低加速電圧SEMを用いた。この装置は100Vからの極低加速電圧による表面観察が可能で、導電性の被膜を形成せずに直接表面が観察できる。
最初に、試料1と試料2との表面からの反射電子線について、900−1000Vの間にある2次電子線を取り出して画像処理を行った。2種類の試料の表面全体が、40−60nmの大きさからなる粒状微粒子の集まりで覆われていた。
次に、2種類の試料の表面からの反射電子線について、900−1000Vの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、画像の濃淡で粒子の材質を分析した。いずれの粒状微粒子にも濃淡が認められず、微粒子は単一原子から構成されていることが分かった。
さらに、2種類の試料の表面からの特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理し、粒子を構成する元素の種類を分析した。粒状微粒子は銅原子のみで構成されていたため、2種類の試料の表面の粒状微粒子は、銅の粒状微粒子である。
また、試料2について、複数個所の表面抵抗を表面抵抗計によって測定した(例えば、シムコジャパン株式会社の表面抵抗計ST−4)。表面抵抗値は1×106Ω/□であったため、金属に近い表面抵抗を有した。
さらに、試料2を切断し、断面の複数個所を電子顕微鏡で観察した。複数の断面からの反射電子線について、900−1000Vの間にある2次電子線を取り出して画像処理を行った。粒状の微粒子が6層前後の厚みで積み重なって結合し、ペレットを覆っていた。
以上の観察結果から、試料2は、銅のナノ粒子が6層前後の厚みで積み重なって結合した銅のナノ粒子の集まりでペレットが覆われたペレットの集まりである。これによって、ペレットの表面抵抗は金属に近い表面抵抗を持った。また、試料1は、ペレットの表面に、銅のナノ粒子の集まりが6層前後の厚みで積み重なって結合した銅のナノ粒子の集まりが析出し、このペレットの集まりがジエチレングリコールに分散した懸濁液である。
なお、フェノール樹脂のペレットは、軟化点が120−126℃で、150℃の70−86秒でゲル化される。つまり、無機金属化合物の錯体を熱分解する過程で、ペレットはゲル化される。いっぽう、試料1を作成する際にメタノールが気化すると、テトラアンミン銅硝酸塩の微細結晶の集まりがペレットの表面に析出し、ペレットの表面が微細結晶の集まりで覆われ、このペレットの集まりがジエチレングリコールに分散した懸濁液になる。さらに昇温するとペレットは軟化するが、微細結晶の集まりは軟化したペレットを覆い続ける。さらに、テトラアンミン銅硝酸塩が熱分解する過程に至ると、ペレットはゲル化されるが、所定の粘度を持つゲル化したペレットは微細結晶の集まりで覆われ続ける。このため、ゲル化したペレットの表面で微細結晶の集まりが熱分解し、ゲル化したペレットの表面に、金属結合した銅のナノ粒子の集まりが析出し、このペレットがジエチレングリコールに分散した懸濁液が作成され、試料1が得られる。なお、ゲル化したペレットは、210℃に短時間さらされただけであるため、ペレットの重合反応は進んでいない。
以上の結果から、フェノール樹脂の成形材料の表面に、金属結合した銅のナノ粒子の集まりが析出し、この成形材料の集まりが有機化合物に分散した懸濁液が製造できた。なお、本実施例は一例に過ぎない。無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度に対して、軟化点がより低い温度である25段落で説明した熱硬化性の樹脂を、ガラス転移温度がより低い温度である26段落で説明した非晶性の熱可塑性樹脂を、あるいは、融点がオクチル酸金属化合物の熱分解温度より低い27段落で説明した結晶性の熱可塑性樹脂を成形材料として用い、さらに、29段落で説明した無機金属化合物からなる錯体を、金属のナノ粒子の原料として用いると、様々な材料構成の懸濁液が製造できる。
Example 1
This example is an example of producing a suspension in which a group of metal-bonded copper nanoparticles is deposited on the surface of a phenol resin molding material and the group of the molding material is dispersed in an organic compound. As a raw material of copper nanoparticles, tetraammine copper nitrate [Cu(NH 3 ) 4 ] (NO 3 ) 2 (for example, a product of Mitsuwa Chemical Co., Ltd.) having a thermal decomposition temperature of 200° C. described in paragraph 29 is used. I was there. In addition, as the organic compound, diethylene glycol having a boiling point of 244°C, a melting point of -10.5°C, and a viscosity of 20°C and a viscosity of 36 mPa sec (for example, a product of Nippon Shokubai Co., Ltd.) is used as the organic compound. I was there. The viscosity of diethylene glycol is 61 times that of methanol. Further, pellets having a softening point of 120 to 126° C. (for example, AH-PM(H), a product of Meiwa Kasei Co., Ltd.) were used as a molding material of the phenol resin. Note that the melting point of copper is 1085° C., it reacts with oxygen in the atmosphere to form a cupric oxide CuO film, and the film has the property of preventing further oxidation.
First, 51 g (corresponding to 0.2 mol) of tetraammine copper nitrate was dispersed in methanol so as to be 10% by weight, and diethylene glycol was mixed at 10% by weight with this dispersion. 1.1 kg of pellets previously dried by a dehumidifying dryer were mixed with this mixed solution. This mixture was placed in a container and heat-treated in a hydrogen gas atmosphere. First, the temperature was raised to 65° C. to vaporize the methanol, and the mixture was allowed to stand at 210° C. for 1 minute to thermally decompose the tetraammine copper nitrate to prepare
Next, the
First, with respect to the reflected electron beams from the surfaces of the
Next, the reflected electron beams from the surfaces of the two types of samples were subjected to image processing by extracting energy in the range of 900 to 1000 V, and the material of the particles was analyzed by the lightness and darkness of the images. No shade was observed in any of the granular particles, indicating that the particles were composed of a single atom.
Further, the energy of the characteristic X-rays from the surface of the two kinds of samples and the intensity thereof were image-processed, and the kinds of elements constituting the particles were analyzed. Since the granular fine particles were composed only of copper atoms, the granular fine particles on the surfaces of the two types of samples were copper granular fine particles.
Further, the surface resistance of
Further, the
From the above observation results,
The phenol resin pellets have a softening point of 120 to 126°C and are gelled at 150°C for 70 to 86 seconds. That is, the pellet is gelated in the process of thermally decomposing the complex of the inorganic metal compound. On the other hand, when methanol is vaporized during the preparation of
From the above results, it was possible to produce a suspension in which a group of metal-bonded copper nanoparticles was deposited on the surface of the phenol resin molding material, and the group of the molding material was dispersed in the organic compound. Note that this embodiment is merely an example. The thermosetting resin described in paragraph 25, which has a lower softening point with respect to the thermal decomposition temperature of the complex composed of an inorganic metal compound, is the amorphous resin described in paragraph 26, which has a lower glass transition temperature. -Based thermoplastic resin or the crystalline thermoplastic resin whose melting point is lower than the thermal decomposition temperature of the metal octylate compound described in paragraph 27 is used as a molding material, and further comprises the inorganic metal compound described in paragraph 29. When the complex is used as a raw material for metal nanoparticles, suspensions having various material constitutions can be produced.
実施例2
本実施例は、実施例1におけるテトラアンミン銅硝酸塩の2倍の102g(0.4モルに相当する)が10重量%になるようにメタノールに分散し、この分散液にジエチレングリコールが10重量%になるように混合した。この混合液に、実施例1と同様に、1.1kgのフェノール樹脂のペレットを混合した。この混合物を容器に入れ、実施例1と同様にメタノールを気化させた後に、水素ガス雰囲気の210℃で熱処理し、試料3を作成した。さらに、実施例1と同様に、試料3の一部を取り出して容器に入れ、大気雰囲気の245℃で熱処理し、試料4を作成した。
実施例1と同様に、試料3と試料4とを電子顕微鏡で観察した。また、試料4の表面抵抗を測定した結果、1×104Ω/□の表面抵抗で、試料2よりさらに金属に近づいた表面抵抗を有した。さらに、試料4を切断し、断面の複数個所を電子顕微鏡で観察した結果、微粒子が12層前後の厚みで積み重なって結合した微粒子の集まりが、ペレットを覆っていた。
この結果、試料4は、銅のナノ粒子が12層前後の厚みで積み重なって結合した銅のナノ粒子の集まりでペレットが覆われ、このペレットの集まりである。また、試料3は、ペレットの表面に、銅のナノ粒子が12層前後の厚みで積み重なって結合した銅のナノ粒子の集まりが析出し、このペレットの集まりがジエチレングリコールに分散した懸濁液である。
以上の結果から、合成樹脂のペレットを覆う金属のナノ粒子が積み重なって結合する金属のナノ粒子の厚みが、ペレットの使用量に対する無機金属化合物からなる錯体のメタノールへの分散量で決まる。従って、懸濁液を原料として用いて成形体を成形する際に、成形体により金属に近い導電性と熱伝導性とを付与させる場合は、ペレットの使用量に対する無機金属化合物からなる錯体のメタノールへの分散量を増やせばよい。
Example 2
In this example, 102 g (corresponding to 0.4 mol), which is twice the amount of tetraammine copper nitrate in Example 1, was dispersed in methanol so that the concentration was 10% by weight, and diethylene glycol was 10% by weight in this dispersion. As mixed. In the same manner as in Example 1, 1.1 kg of phenol resin pellets were mixed with this mixed solution. This mixture was put in a container, methanol was vaporized in the same manner as in Example 1, and then heat-treated at 210° C. in a hydrogen gas atmosphere to prepare
As in Example 1,
As a result, in the
From the above results, the thickness of the metal nanoparticles to which the metal nanoparticles covering the pellets of the synthetic resin are stacked and bonded is determined by the amount of the complex of the inorganic metal compound dispersed in methanol with respect to the amount of the pellets used. Therefore, when forming a molded body using a suspension as a raw material, when imparting conductivity and thermal conductivity close to that of a metal to the molded body, methanol of a complex consisting of an inorganic metal compound relative to the amount of pellets used is used. It is sufficient to increase the amount of dispersion.
実施例3
本実施例は、ポリエーテルサルホン樹脂PESの成形材料の表面に、クロムのナノ粒子が積み重なって結合したクロムのナノ粒子の集まりが析出し、このペレットの集まりが有機化合物に分散した懸濁液を製造する実施例である。クロムのナノ粒子の原料として、30段落で説明したオクチル酸クロムCr(C7H15COO)3(例えば、和光純薬工業株式会社の製品)を用いた。また、有機化合物として、34段落で説明した沸点が302℃で、融点が−50℃で、粘度が20℃で19.3mPa秒の性質を持つベンジルジグリコール(例えば、日本乳化剤株式会社の製品)を用いた。ベンジルジグリコールの粘度は、メタノールの33倍の粘度を持つ。さらに、ポリエーテルサルホン樹脂としてガラス転移温度が225℃のペレット(例えば、住友化学株式会社の製品スミカエクセル4100G)を用いた。なお、クロムの融点は1907℃と高く、表面はすぐさま酸化クロムCr2O3の不動態を形成するのでさびにくい性質を持つ。
最初に、オクチル酸クロムの96g(0.2モルに相当する)が10重量%になるようにメタノールに分散し、この分散液にベンジルジグリコールが20重量%になるように混合した。この混合液に、予め除湿乾燥機で乾燥させた1.2kgのペレットを混合した。次に、この混合物を容器に入れ、大気雰囲気で熱処理した。最初に、65℃に昇温してメタノールを気化し、さらに、290℃に1分間放置し、オクチル酸クロムを熱分解し、試料5を作成した。さらに、試料5の一部を取り出して容器に入れ、大気雰囲気で305℃まで昇温し、ベンジルジグリコールを気化し、試料6を作成した。
次に、試料5と試料6とを、実施例1と同様に電子顕微鏡で観察した。最初に、2種類の試料の表面からの反射電子線について、900−1000Vの間にある2次電子線を取り出して画像処理を行った。試料表面はいずれの部位も、40−60nmの大きさからなる粒状微粒子が、表面全体を覆っていた。
次に2種類の試料の表面からの反射電子線について、900−1000Vの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、画像の濃淡で粒子の材質を分析した。いずれの粒状微粒子にも濃淡が認められなかったので、単一原子から構成されていることが分かった。
さらに、2種類の試料の表面からの特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理し、粒子を構成する元素の種類を分析した。粒状微粒子はクロム原子のみで構成されていたため、クロムの粒状微粒子である。
また、試料6について、実施例1と同様に複数個所の表面抵抗を表面抵抗計によって測定した。表面抵抗値は1×107Ω/□であったため、金属に近い表面抵抗を有した。
さらに、試料6を切断し、断面の複数個所を電子顕微鏡で観察した。複数の断面からの反射電子線について、900−1000Vの間にある2次電子線を取り出して画像処理を行った。粒状の微粒子が6層前後の厚みで積み重なって結合し、ペレットの表面を覆っていた。
以上の結果から、試料6は、クロムのナノ粒子が6層前後の厚みで積み重なって結合したクロムのナノ粒子の集まりがペレットを覆い、このペレットの集まりからなる。これによって、ペレットの表面抵抗は金属に近い表面抵抗を持った。試料5は、ペレットの表面に、クロム微粒子の集まりが6層前後の厚みで積み重なって結合したクロムのナノ粒子の集まりが析出し、このペレットの集まりがベンジルジグリコールに分散した懸濁液である。
以上の結果から、PES樹脂のペレットの表面に、金属結合したクロムのナノ粒子の集まりが析出し、このペレットの集まりが有機化合物に分散した懸濁液が製造できた。なお、本実施例は一例に過ぎない。無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度に対して、ガラス転移温度がより高い温度である26段落で説明した非晶性の熱可塑性樹脂を、あるいは、オクチル酸金属化合物の熱分解温度に対して、融点がより高い温度である27段落で説明した結晶性の熱可塑性樹脂を成形材料として用い、さらに、30段落で説明したオクチル酸金属化合物を金属のナノ粒子の原料として用いると、様々な材料構成の懸濁液が製造できる。
Example 3
In this example, a group of chromium nanoparticles in which chromium nanoparticles are stacked and bonded is deposited on the surface of a molding material of a polyether sulfone resin PES, and the group of the pellets is dispersed in an organic compound. It is an example of manufacturing. The chromium octylate Cr(C 7 H 15 COO) 3 (for example, a product of Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) described in paragraph 30 was used as a raw material for the chromium nanoparticles. Further, as an organic compound, benzyldiglycol having a property of having a boiling point of 302° C., a melting point of −50° C., and a viscosity of 20° C. of 19.3 mPa sec as described in the 34th paragraph (for example, a product of Nippon Emulsifier Co., Ltd.). Was used. The viscosity of benzyldiglycol is 33 times that of methanol. Further, pellets having a glass transition temperature of 225° C. (for example, Sumika Excel 4100G manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) were used as the polyether sulfone resin. In addition, since the melting point of chromium is as high as 1907° C. and the surface immediately forms a passivation of chromium oxide Cr 2 O 3 , it has a property of being resistant to rust.
First, 96 g (corresponding to 0.2 mol) of chromium octylate was dispersed in methanol so as to be 10% by weight, and benzyldiglycol was mixed at 20% by weight with this dispersion. 1.2 kg of pellets previously dried by a dehumidifying dryer were mixed with this mixed solution. Next, this mixture was put into a container and heat-treated in an air atmosphere. First, the temperature was raised to 65° C. to vaporize methanol, and the mixture was allowed to stand at 290° C. for 1 minute to thermally decompose chromium octylate to prepare
Next,
Next, the reflected electron beams from the surfaces of the two types of samples were subjected to image processing by extracting energy in the range of 900 to 1000 V, and the material of the particles was analyzed by the lightness and darkness of the images. Since no gradation was observed in any of the granular particles, it was found that they consist of a single atom.
Further, the energy of the characteristic X-rays from the surface of the two kinds of samples and the intensity thereof were image-processed, and the kinds of elements constituting the particles were analyzed. Since the granular particles were composed only of chromium atoms, they were chromium granular particles.
Further, as for the sample 6, the surface resistance at a plurality of locations was measured by a surface resistance meter in the same manner as in Example 1. Since the surface resistance value was 1×10 7 Ω/□, it had a surface resistance close to that of metal.
Further, the sample 6 was cut and a plurality of cross sections were observed with an electron microscope. With respect to reflected electron beams from a plurality of cross sections, secondary electron beams lying between 900 and 1000 V were extracted and image processing was performed. Granular particles were stacked and bonded to each other with a thickness of about 6 layers to cover the surface of the pellet.
From the above results, in the sample 6, the aggregate of the chromium nanoparticles in which the chromium nanoparticles are stacked and bonded to each other in the thickness of about 6 layers covers the pellet, and the aggregate of the pellet is formed. Thereby, the surface resistance of the pellet had a surface resistance close to that of metal.
From the above results, a cluster of metal-bonded chromium nanoparticles was deposited on the surface of the PES resin pellet, and a suspension in which the pellet cluster was dispersed in an organic compound could be manufactured. Note that this embodiment is merely an example. With respect to the thermal decomposition temperature of the complex composed of the inorganic metal compound, the amorphous thermoplastic resin described in paragraph 26, which has a higher glass transition temperature, or the thermal decomposition temperature of the metal octylate compound, When the crystalline thermoplastic resin described in paragraph 27, which has a higher melting point, is used as a molding material, and the metal octylate compound described in paragraph 30 is used as a raw material for metal nanoparticles, various materials can be obtained. A suspension of composition can be produced.
実施例4
本実施例は、実施例3におけるオクチル酸クロムの使用量の2倍の192g(0.4モルに相当する)が10重量%になるようにメタノールに分散し、この分散液にベンジルジグリコールが10重量%になるように混合した。この混合液に、実施例3と同様に、1.2kgのポリエーテルサルホン樹脂のペレットを混合した。この混合物を容器に入れ、実施例3と同様に、メタノールを気化させた後に、大気雰囲気の290℃で熱処理し、試料7を製作した。さらに、試料7の一部を取り出し、大気雰囲気の305℃で熱処理し、試料8を作成した。
実施例3と同様に、試料7と試料8とを電子顕微鏡で観察した。また、試料8の表面抵抗を測定した結果、表面抵抗は1×105Ω/□であり、試料6よりさらに金属に近づいた。さらに、試料8を切断し、断面の複数個所を電子顕微鏡で観察した結果、40−60nmの大きさのクロムのナノ粒子が12層前後の厚みで積み重なって結合し、ペレットを覆っていた。この結果、試料8は、クロムのナノ粒子が12層前後の厚みで積み重なって結合したクロムのナノ粒子の集まりがペレットを覆い、このペレットの集まりからなる。また、試料7は、ペレットの表面に、クロムのナノ粒子が12層前後の厚み積み重なって結合したクロムのナノ粒子の集まりが析出し、このペレットの集まりがジエチレングリコールに分散した懸濁液である。
以上の観察結果から、実施例2と同様に、合成樹脂のペレットを覆う金属のナノ粒子が積み重なって結合する金属のナノ粒子の厚みが、ペレットの使用量に対するオクチル酸金属化合物のメタノールへの分散量で決まる。従って、成形体を成形する際に、成形体により金属に近い導電性と熱伝導性とを付与させる場合は、ペレットの使用量に対するオクチル酸金属化合物のメタノールへの分散量を増やせばよい。
Example 4
In this example, 192 g (corresponding to 0.4 mol), which is twice the amount of chromium octylate used in Example 3, was dispersed in methanol so as to be 10% by weight, and benzyldiglycol was added to this dispersion. It was mixed so as to be 10% by weight. 1.2 kg of polyethersulfone resin pellets were mixed with this mixed solution in the same manner as in Example 3. This mixture was put in a container, methanol was vaporized in the same manner as in Example 3, and then heat-treated at 290° C. in the air atmosphere to prepare Sample 7. Further, a part of Sample 7 was taken out and heat-treated at 305° C. in the air atmosphere to prepare Sample 8.
As in Example 3, Sample 7 and Sample 8 were observed with an electron microscope. Further, as a result of measuring the surface resistance of Sample 8, the surface resistance was 1×10 5 Ω/□, which was closer to that of metal than Sample 6. Further, as a result of cutting the sample 8 and observing a plurality of cross-sections with an electron microscope, it was found that chromium nanoparticles having a size of 40-60 nm were stacked and bonded to each other with a thickness of about 12 layers to cover the pellet. As a result, in the sample 8, a group of chromium nanoparticles in which chromium nanoparticles are stacked and bonded to each other with a thickness of about 12 layers covers the pellet, and the pellet is composed of the pellet. Further, Sample 7 is a suspension in which a group of chromium nanoparticles in which chromium nanoparticles are stacked in a thickness of about 12 layers and bonded to each other is deposited on the surface of the pellet, and the pellet group is dispersed in diethylene glycol.
From the above observation results, as in Example 2, the thickness of the metal nanoparticles to which the metal nanoparticles covering the synthetic resin pellets are stacked and bonded is determined by the dispersion of the metal octylate compound in methanol with respect to the amount of the pellets used. It depends on the quantity. Therefore, when the molded body is provided with conductivity and thermal conductivity close to that of a metal when the molded body is molded, the amount of the metal octylate compound dispersed in methanol may be increased with respect to the amount of the pellets used.
実施例5
本実施例は、ポリエチレンテレフタレートPET樹脂の成形材料の表面に金属結合した銅のナノ粒子の集まりが析出し、この成形材料の集まりが有機化合物に分散した懸濁液を製造する実施例である。銅のナノ粒子の原料は、実施例1で用いたテトラアンミン銅硝酸塩[Cu(NH3)4](NO3)2である。また、有機化合物は、34段落で説明した沸点が243℃で、融点が12.5℃で、粘度が20℃で23mPa秒の性質を持つフェニルプロピレングリコール(例えば、株式会社日本触媒の製品)である。この有機化合物の粘度は、メタノールの39倍である。また、融点が245℃のPET樹脂は、市販のリサイクル成形材料のペレットを用いた。
最初に、テトラアンミン銅硝酸塩の51g(0.2モルに相当する)が10重量%になるようにメタノールに分散し、この分散液にフェニルプロピレングリコールが15重量%になるように混合した。この混合液に、予め洗浄と乾燥とを行なった1.2kgのペレットを混合した。この混合物を容器に入れ、水素ガス雰囲気で熱処理した。最初に65℃に昇温してメタノールを気化し、さらに、200℃に5分間放置し、テトラアンミン銅硝酸塩を熱分解し、試料9を作成した。さらに、試料9の一部を取り出して容器に入れ、大気雰囲気で243℃に昇温し、フェニルプロピレングリコールを気化し、試料10を作成した。
実施例1と同様に、試料9と試料10とを電子顕微鏡で観察した。また、試料10の表面抵抗を測定した結果、1×106Ω/□の表面抵抗で、金属に近い表面抵抗を有した。さらに、試料10を切断し、断面の複数個所を電子顕微鏡で観察した結果、微粒子が6層前後の厚みで積み重なって結合した微粒子の集まりが、ペレットを覆っていた。
この結果、試料10は、銅のナノ粒子が6層前後の厚みで積み重なって結合した銅のナノ粒子の集まりでペレットが覆われたペレットの集まりである。試料9は、ペレットの表面に、銅のナノ粒子が6層前後の厚みで積み重なって結合した銅のナノ粒子の集まりが析出し、このペレットの集まりがフェニルプロピレングリコールに分散した懸濁液である。
以上の結果から、PET樹脂の成形材料の表面に、金属結合した銅のナノ粒子の集まりが析出し、この成形材料の集まりが有機化合物に分散した懸濁液が製造できた。なお、本実施例は一例に過ぎない。無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度に対して、軟化点がより低い温度である25段落で説明した熱硬化性の樹脂と、ガラス転移温度がより低い温度である26段落で説明した非晶性の熱可塑性樹脂を、あるいは、オクチル酸金属化合物の熱分解温度に対して、融点がより低い温度である27段落で説明した結晶性の熱可塑性樹脂を成形材料として用い、さらに、29段落で説明した無機金属化合物からなる錯体を、金属のナノ粒子の原料として用いると、様々な材料構成の懸濁液が製造できる。
Example 5
This example is an example of producing a suspension in which a collection of metal-bonded copper nanoparticles is deposited on the surface of a polyethylene terephthalate PET resin molding material, and the molding material is dispersed in an organic compound. The raw material of the copper nanoparticles is the tetraammine copper nitrate [Cu(NH 3 ) 4 ](NO 3 ) 2 used in Example 1. Further, the organic compound is a phenylpropylene glycol (for example, a product of Nippon Shokubai Co., Ltd.) having a property of having a boiling point of 243° C., a melting point of 12.5° C., and a viscosity of 20° C. and a viscosity of 23 mPa sec described in the 34th paragraph. is there. The viscosity of this organic compound is 39 times that of methanol. Further, as the PET resin having a melting point of 245° C., a pellet of a commercially available recycled molding material was used.
First, 51 g (corresponding to 0.2 mol) of tetraammine copper nitrate was dispersed in methanol so as to be 10% by weight, and phenylpropylene glycol was mixed at 15% by weight with this dispersion. 1.2 kg of pellets that had been washed and dried in advance were mixed with this mixed solution. This mixture was placed in a container and heat-treated in a hydrogen gas atmosphere. First, the temperature was raised to 65° C. to vaporize the methanol, and the mixture was allowed to stand at 200° C. for 5 minutes to thermally decompose tetraammine copper nitrate to prepare Sample 9. Further, a part of the sample 9 was taken out and placed in a container, heated to 243° C. in the air atmosphere to vaporize phenylpropylene glycol, and a sample 10 was prepared.
As in Example 1, Sample 9 and Sample 10 were observed with an electron microscope. In addition, as a result of measuring the surface resistance of Sample 10, the surface resistance was 1×10 6 Ω/□, which was close to that of a metal. Further, as a result of cutting the sample 10 and observing a plurality of sections in a cross section with an electron microscope, a group of fine particles in which fine particles were stacked and bonded with a thickness of about 6 layers covered the pellet.
As a result, the sample 10 is a set of pellets in which the pellets are covered with a set of copper nanoparticles in which copper nanoparticles are stacked and bonded in a thickness of about 6 layers. Sample 9 is a suspension in which a collection of copper nanoparticles in which copper nanoparticles are stacked and bonded in a thickness of about 6 layers is deposited on the surface of the pellet, and the collection of the pellet is dispersed in phenylpropylene glycol. ..
From the above results, a cluster of metal-bonded copper nanoparticles was deposited on the surface of the PET resin molding material, and a suspension in which the cluster of the molding material was dispersed in the organic compound could be manufactured. Note that this embodiment is merely an example. With respect to the thermal decomposition temperature of the complex composed of an inorganic metal compound, the thermosetting resin described in paragraph 25 having a lower softening point and the amorphous described in paragraph 26 having a lower glass transition temperature. Or a crystalline thermoplastic resin having a melting point lower than the thermal decomposition temperature of the metal octylate compound is used as a molding material. When the complex composed of the inorganic metal compound described above is used as a raw material for metal nanoparticles, suspensions having various material configurations can be produced.
実施例6
本実施例は、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂PFAの成形材料の表面に金属結合したクロムのナノ粒子の集まりが析出し、この成形材料の集まりが有機化合物に分散した懸濁液を製造する実施例である。クロムのナノ粒子の原料は、実施例3で用いたオクチル酸クロムである。また、有機化合物として、33段落で説明した沸点が329℃で融点が−5.6℃で、粘度が20℃で55mPa秒の性質を持つテトラエチレングリコール(例えば、株式会社日本触媒の製品)を用いた。成形材料として、融点が310℃であるペルフルオロアルコキシフッ素樹脂PFAのペレット(例えば、ダイキン工業株式会社の製品AP−230)を用いた。
最初に、オクチル酸クロムの96g(0.2モルに相当する)が10重量%になるようにメタノールに分散し、この分散液にテトラエチレングリコールが10重量%になるように混合した。この混合液に、予め除湿乾燥機で乾燥させた1.2kgのペレットを混合した。次に、この混合物を容器に入れ、大気雰囲気で熱処理した。最初に、65℃に昇温してメタノールを気化し、さらに、290℃に1分間放置し、オクチル酸クロムを熱分解し、試料11を作成した。さらに、試料5の一部を取り出して容器に入れ、大気雰囲気で330℃まで昇温し、テトラエチレングリコールを気化し、試料12を作成した。
実施例3と同様に、試料11と試料12とを電子顕微鏡で観察した。また、試料12の表面抵抗を測定した結果、表面抵抗は1×107Ω/□であった。さらに、試料12を切断し、断面の複数個所を電子顕微鏡で観察した結果、40−60nmの大きさのクロムのナノ粒子が6層前後の厚みで積み重なって結合し、ペレットを覆っていた。この結果、試料12は、クロムのナノ粒子が12層前後の厚みで積み重なって結合したクロムのナノ粒子の集まりがペレットを覆い、このペレットの集まりからなる。また、試料11は、ペレットの表面に、クロムのナノ粒子が6層前後の厚み積み重なって結合したクロムのナノ粒子の集まりが析出し、このペレットの集まりがジエチレングリコールに分散した懸濁液である。
以上の結果から、PFA樹脂のペレットの表面に、金属結合したクロムのナノ粒子の集まりが析出し、この成形材料の集まりが有機化合物に分散した懸濁液が製造できた。なお、本実施例は一例に過ぎない。オクチル酸金属化合物の熱分解温度に対して、ガラス転移温度がより高い温度の非晶性の熱可塑性樹脂を、融点がより高い温度の結晶性の熱可塑性樹脂を成形材料として用い、オクチル酸金属化合物を金属のナノ粒子の原料として用いると、様々な材料構成の懸濁液が製造できる。
Example 6
This example is an example of producing a suspension in which a group of metal-bonded chromium nanoparticles is deposited on the surface of a perfluoroalkoxy fluororesin PFA molding material, and the molding material is dispersed in an organic compound. .. The raw material for the chromium nanoparticles is the chromium octylate used in Example 3. In addition, as the organic compound, tetraethylene glycol (for example, a product of Nippon Shokubai Co., Ltd.) having the property of having a boiling point of 329° C., a melting point of −5.6° C., and a viscosity of 20° C. of 55 mPa seconds as described in the 33rd paragraph is used. Using. As the molding material, pellets of perfluoroalkoxy fluororesin PFA having a melting point of 310° C. (for example, product AP-230 manufactured by Daikin Industries, Ltd.) were used.
First, 96 g of chromium octylate (corresponding to 0.2 mol) was dispersed in methanol so as to be 10% by weight, and tetraethylene glycol was mixed at 10% by weight with this dispersion. 1.2 kg of pellets previously dried by a dehumidifying dryer were mixed with this mixed solution. Next, this mixture was put into a container and heat-treated in an air atmosphere. First, the temperature was raised to 65° C. to vaporize methanol, and the mixture was allowed to stand at 290° C. for 1 minute to thermally decompose chromium octylate to prepare Sample 11. Further, a part of
Similar to Example 3, Sample 11 and Sample 12 were observed with an electron microscope. Moreover, as a result of measuring the surface resistance of Sample 12, the surface resistance was 1×10 7 Ω/□. Further, as a result of cutting the sample 12 and observing a plurality of sections in a cross section with an electron microscope, it was found that chromium nanoparticles having a size of 40-60 nm were stacked and bonded in a thickness of about 6 layers to cover the pellet. As a result, in the sample 12, a group of chromium nanoparticles in which chromium nanoparticles are stacked and bonded to each other with a thickness of about 12 layers covers the pellet, and the sample 12 is composed of the pellet. In addition, Sample 11 is a suspension in which a group of chromium nanoparticles in which chromium nanoparticles are stacked and bonded to each other in a thickness of about 6 layers is deposited on the surface of the pellet, and the pellet group is dispersed in diethylene glycol.
From the above results, it was possible to manufacture a suspension in which a group of metal-bonded chromium nanoparticles was precipitated on the surface of the PFA resin pellet, and the group of the molding material was dispersed in the organic compound. Note that this embodiment is merely an example. Compared to the thermal decomposition temperature of the metal octylate compound, an amorphous thermoplastic resin having a higher glass transition temperature and a crystalline thermoplastic resin having a higher melting point are used as a molding material. When the compound is used as a raw material for metal nanoparticles, suspensions having various material constitutions can be produced.
実施例7
本実施例は、実施例1で製造した試料1と実施例2で製造した試料3とを用い、圧縮成形法に依って、図1に図示する厚みが2mmのパッキン1を製作した。なお、パッキン1の外側の形状を持つキャビティを、ジエチレングリコールの沸点の244℃に予め昇温した。パッキン1の内側の形状を持つ成形機を255℃に予め昇温した。このキャビティに試料1ないしは試料3を充填し、成形機をキャビティに下ろし、加圧力が30秒間に20MPaまで昇圧する加圧力を、成形機によってキャビティ内の試料1ないしは試料3に加え、30秒間放置した。この後、成形機の加圧力を抜き、キャビティ内のジエチレングリコールの気体を回収機で吸引した。さらに、成形機によって30MPaの加圧力を、キャビティ内の試料1ないしは試料3に加えた。成形機を引き上げ、キャビティ内のパッキン1を取り出した。
次に、試料1ないしは試料3を用いて成形したパッキン1の一部を、試料13ないしは試料14として切り出し、実施例1と同様に表面と切断面とを電子顕微鏡で観察した。双方のパッキン1の表面は、試料1と試料3とは異なり、50−70nmの大きさに粗大化した銅のナノ粒子の集まりで覆われていた。また、試料13の断面は試料2とは異なり、粗大化した銅のナノ粒子が5層前後の厚みで積み重なって結合してペレットを覆っていた。試料14は試料4とは異なり、粗大化した銅のナノ粒子が10層前後の厚みで積み重なって結合してペレットを覆っていた。
また、2種類のパッキン1の各々2個ずつを、2mの高さから落下させたが、僅かな打痕が形成されるだけで、パッキン1はいずれも壊れなかった。このため、銅のナノ粒子の集まりで成形材料が互いに結合した成形品は、一定の機械的強度を持つことが分かった。
さらに、2種類のパッキン1の2個ずつを、大気雰囲気の800℃に昇温された熱処理炉に5分間放置し、パッキン1を取り出し、パッキン1の一部を試料15と試料16して切り出し、実施例1と同様に、表面と切断面とを電子顕微鏡で観察した。双方のパッキン1の表面は、暗赤色からなる滑らかな状態になった。さらに、試料15の表面と試料16の表面からの特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理し、表面を構成する元素の種類を分析した結果、表面は酸化第二銅CuOで構成されていた。また、試料15の断面と試料16の断面とを電子顕微鏡で観察した結果、試料13と試料14とは異なり、全てのペレットが黒色の液状物質と固体の灰分とに分解された。さらに、試料15は、試料13のペレットを覆う銅のナノ粒子の粒界が消え、全てのペレットが、銅の連続したバルクからなる約300nmの厚みの波状にうねった被膜で覆われた。また、試料16は、試料14のペレットを覆う銅のナノ粒子の粒界が消え、全てのペレットが、銅の連続したバルクからなる約600nmの厚みの波状にうねった被膜で覆われた。
以上に説明したように、大気雰囲気の800℃で熱処理した結果、パッキン1の表層は酸化第二銅に酸化されたが、パッキン1の内部は、全てのペレットが銅の被膜で覆われた状態で熱分解が進行し、液状物質と固体の灰分とに分解された。従って、パッキン1を構成するペレットは銅の被膜で外界から遮断され、パッキン1は不燃性と自己発火しない性質を持つ。また、ペレットを覆っていた金属結合した銅のナノ粒子の集まりは、昇温に伴ってナノ粒子が成長して粒界が粗大化し、800℃まで昇温された結果、銅のナノ粒子の粒界が消え、銅の連続したバルクからなる被膜に変わったと考えられる。従って、少なくとも800℃における不燃性と自己発火しない性質とをパッキンに持たせるには、ペレットを銅のナノ粒子が6層を形成して積み重なって結合した懸濁液を原料として用いればよい。
また、本実施例では、圧縮成形法で不燃性と自己発火しない性質を持つパッキンを製作したが、パッキンの製作は一例に過ぎない。懸濁液を充填するキャビティの形状が自在に変えられ、また、キャビティに充填された懸濁液を加圧する成形機の形状も自在に変えられる。このため、パッキンに限らず、様々な形状からなる不燃性と自己発火しない性質を持つ成形体が製作できる。さらに、成形材料はフェノール樹脂に限らず、実施例1の35段落に記載したように、他の熱硬化性樹脂や非晶性の熱可塑性樹脂や結晶性の熱可塑性樹脂からなる様々な成形材料を用いることができる。また、成形材料を結合する金属のナノ粒子は銅のナノ粒子に限らず、29段落で説明した無機金属化合物からなる錯体を用いることで、様々な金属からなるナノ粒子の集まりで成形材料を結合させることができる。
Example 7
In this example, using the
Next, a part of the
Two pieces of each of the two kinds of packing 1 were dropped from a height of 2 m, but only slight dents were formed, and none of the
Further, two of each of the two kinds of
As described above, as a result of the heat treatment at 800° C. in the air atmosphere, the surface layer of the
Further, in the present embodiment, the packing having the non-combustibility and the property of not self-igniting was manufactured by the compression molding method, but the manufacturing of the packing is only an example. The shape of the cavity filled with the suspension can be freely changed, and the shape of the molding machine for pressurizing the suspension filled in the cavity can be freely changed. Therefore, not only the packing but also molded articles having various shapes and having nonflammability and self-ignition characteristics can be manufactured. Further, the molding material is not limited to the phenol resin, and as described in the paragraph 35 of Example 1, various molding materials composed of other thermosetting resin, amorphous thermoplastic resin or crystalline thermoplastic resin. Can be used. In addition, the metal nanoparticles that bind the molding material are not limited to the copper nanoparticles, but by using the complex composed of the inorganic metal compound described in the paragraph 29, the molding material is bonded to a group of nanoparticles composed of various metals. Can be made
実施例8
本実施例は、実施例1で製造した試料1と実施例2で製造した試料3とを用い、トランスファ成形法で、図2に図示する厚みが5mmの歯車2を製作した。なお、試料1ないしは試料3を押し込む一対の金型からなるキャビティは、その内側が歯車2の形状を持つ。
試料を充填するポットを、予めジエチレングリコールの沸点である244℃に昇温した。また、試料を押し込む一対の金型を、255℃に予め昇温した。次に、ポットに試料1ないしは試料3を充填した。さらに、ポット内に設置されたプランジャーによって、試料1ないしは試料3を型締めされた金型内に30MPaの加圧力で押し込んだ。この後、プランジャーの加圧を一旦中止し、金型内のガスを回収機で吸引した。さらに、プランジャーによって、加圧力が30秒間に40MPaまで昇圧する加圧力を金型内にある試料に加え、30秒間保持した。この後、プランジャーを引き上げ、金型を開き歯車2を取り出した。
次に、成形した歯車2の一部を、試料17ないしは試料18として切り出し、実施例1と同様に表面と切断面とを電子顕微鏡で観察した。双方の歯車2の表面は、試料2ないしは試料4とは異なり、50−70nmの大きさの粗大化した銅のナノ粒子の集まりで覆われていた。試料17の断面は試料2とは異なり、銅のナノ粒子が5層前後の厚みで積み重なって結合してペレットを覆っていた。また、試料18は試料4とは異なり、銅のナノ粒子が10層前後の厚みで積み重なって結合しペレットを覆っていた。
また、2種類の歯車2の各々2個ずつを、2mの高さから落下させたが、僅かな打痕が形成されるだけで、歯車2はいずれも壊れなかった。このため、銅のナノ粒子の集まりで成形材料が互いに結合した成形品は、一定の機械的強度を持つことが分かった。
さらに、2種類の歯車2の各々2個ずつを、実施例7と同様に、大気雰囲気の800℃に5分間放置し、この後、成形品を取り出し、成形品の一部を試料19と試料20として切り出し、実施例1と同様に、表面と切断面とを電子顕微鏡で観察した。双方の歯車2の表面が、実施例7と同様に、暗赤色からなる滑らかな状態になり、表面は酸化第二銅CuOで構成されていた。また、試料19の断面と試料20の断面とを電子顕微鏡で観察した結果、実施例7と同様に、全てのペレットが黒色の液状物質と固体の灰分とに分解されていた。さらに、試料19は、試料17のペレットを覆う銅のナノ粒子の粒界が消え、全てのペレットは、銅の連続したバルクからなる約300nmの厚みの波状にうねった被膜で覆われていた。また、試料20は、試料18のペレットを覆う銅のナノ粒子の粒界が消え、銅の連続したバルクからなる約600nmの厚みの波状にうねった被膜で覆われていた。
以上に説明したように、歯車2を大気雰囲気の800℃で熱処理した結果、実施例7と同様に、歯車2の表層は酸化第二銅に酸化されたが、歯車2の内部は、全てのペレットが銅の被膜で覆われた状態で熱分解が進行し、液状物質と固体の灰分とに分解された。従って、歯車2を構成する全てのペレットは、銅の被膜で外界から遮断され、歯車2は不燃性と自己発火しない性質を持つ。従って、少なくとも800℃における不燃性と自己発火しない性質とを歯車に持たせるためには、実施例7と同様に、ペレットを銅のナノ粒子が6層を形成して積み重なって結合した懸濁液を原料として用いればよいことが分かった。
また、本実施例では、トランスファ成形法で不燃性と自己発火しない性質を持つ歯車を製造したが、歯車の製造は一例に過ぎない。懸濁液が押し込まれる一対の金型の形状が自在に変えられるため、歯車に限らず、様々な形状の不燃性と自己発火しない性質を持つ成形体が製作できる。さらに、成形材料はフェノール樹脂に限らず、35段落に記載したように、他の熱硬化性樹脂や非晶性の熱可塑性樹脂や結晶性の熱可塑性樹脂からなる様々な成形材料を用いることができる。また、成形材料を結合する金属のナノ粒子は銅のナノ粒子に限らず、29段落で説明した無機金属化合物からなる錯体を用いることで、様々な金属からなるナノ粒子の集まりで成形材料を結合させることができる。
以上に説明したように、成形材料がフェノール樹脂からなる懸濁液を用いて、実施例7では圧縮成形法に依って、実施例8ではトランスファ成形法で成形体を製作した。成形材料としてフェノール樹脂に限らず他の熱硬化性樹脂を用いることができ、25段落で説明したように、押出成形法とエアブロー成形法とを除く成形法であれば、軟化点を超えたペレットないしは粉粒体の集まりに、大きな加圧力を加えることができ、様々な成形法に依って様々な形状からなる不燃性と自己発火しない性質を持つ成形体が製作できる。
Example 8
In this example, using the
The pot filled with the sample was previously heated to 244° C., which is the boiling point of diethylene glycol. Further, the temperature of the pair of molds into which the sample was pushed was raised to 255° C. in advance. Next, the pot was filled with
Next, a part of the molded
Two of the two kinds of
Further, two of each of the two kinds of
As described above, as a result of heat-treating
Further, in this embodiment, a gear having a non-combustibility and a property of not self-igniting was manufactured by the transfer molding method, but the manufacture of the gear is merely an example. Since the shapes of the pair of molds into which the suspension is pushed can be freely changed, not only gears but also various shapes of non-combustible and self-igniting molded articles can be manufactured. Further, the molding material is not limited to the phenol resin, and as described in paragraph 35, various molding materials made of other thermosetting resin, amorphous thermoplastic resin or crystalline thermoplastic resin may be used. it can. In addition, the metal nanoparticles that bind the molding material are not limited to the copper nanoparticles, but by using the complex composed of the inorganic metal compound described in the paragraph 29, the molding material is bonded to a group of nanoparticles composed of various metals. Can be made
As described above, using the suspension in which the molding material is the phenol resin, the molded body was manufactured by the compression molding method in Example 7 and by the transfer molding method in Example 8. As the molding material, not only phenol resin but also other thermosetting resin can be used. As described in paragraph 25, pellets having a softening point exceeding the softening point can be used as long as they are molding methods other than the extrusion molding method and the air blow molding method. Or, a large pressing force can be applied to the aggregate of the powder and granules, and a molded body having various shapes and nonflammability and non-self-ignition property can be manufactured by various molding methods.
実施例9
本実施例は、実施例3で製造した試料5と実施例4で製造した試料7とを用い、射出成形法に依って、図3に図示したはすば内歯車3を製作した。このため、試料5ないしは試料7を充填するシリンダーを、ベンジルジグリコールの沸点である302℃に予め昇温し、また、試料5ないしは試料7が射出される金型を、315℃に予め昇温した。次に、試料5ないしは試料7をシリンダーに充填し、この後、シリンダー内に設置されたスクリューの移動によって、3段階に分けて10MPaずつ加圧力を連続して増やし、30MPaの加圧力を試料5ないしは試料7に加え、金型内に射出した。この後、スクリューに依る加圧を一旦中止し、金型内のベンジルジグリコールをシリンダーの外側から回収機で吸引した。さらに、スクリューの移動によって、加圧力が30秒間に40MPaまで昇圧する加圧力を金型内の試料に加えた。この後、金型を開いてはすば内歯車3を取り出した。
次に、試料5ないしは試料7を用いて成形したはすば内歯車3の一部を、試料21ないしは試料22として切り出し、実施例1と同様に表面と切断面とを電子顕微鏡で観察した。双方のはすば内歯車3の表面は、試料6ないしは試料8の表面とは異なり、50−70nmの大きさの粗大化したクロムのナノ粒子の集まりで覆われた。試料21の断面は試料6の断面とは異なり、粗大化したクロムのナノ粒子が5層前後の厚みで積み重なって結合してペレットを覆っていた。試料22の断面は試料8の断面とは異なり、粗大化したクロムのナノ粒子が10層前後の厚みで積み重なって結合してペレットを覆っていた。
また、2種類のはすば内歯車3の各々2個ずつを、2mの高さから落下させたが、僅かな打痕が形成されるだけで、はすば内歯車3は壊れなかった。このため、クロムのナノ粒子の集まりで成形材料が互いに結合した成形品は、一定の機械的強度を持つ。
さらに、2種類のはすば内歯車3の各々2個ずつを、実施例7と同様に、大気雰囲気の800℃に5分間放置し、この後、成形品を取り出し、成形品の一部を試料23と試料24として切り出し、実施例1と同様に、表面と切断面とを電子顕微鏡で観察した。双方のはすば内歯車3の表面は、暗緑色からなる滑らかな状態になり、酸化クロムCr2O3で構成されていた。また、試料23の断面と試料24の断面とを電子顕微鏡で観察した結果、実施例7と同様に、全てのペレットが黒色の液状物質と固体の灰分とに分解されていた。さらに、試料23は試料21のペレットを覆うクロムのナノ粒子の粒界が消え、全てのペレットは、クロムの連続したバルクからなる約300nmの厚みの波状にうねった被膜で覆われていた。試料24は試料22のペレットを覆うクロムのナノ粒子の粒界が消え、全てのペレットは、クロムの連続したバルクからなる約600nmの厚みの波状にうねった被膜で覆われていた。
以上に説明したように、はすば内歯車3を大気雰囲気の800℃で熱処理した結果、はすば内歯車3の表層は酸化クロムに酸化されたが、はすば内歯車3の内部は、全てのペレットがクロムの被膜で覆われた状態で熱分解が進行し、液状物質と固体の灰分とに分解された。従って、はすば内歯車3を構成する全てのペレットは、クロムの被膜で外界から遮断され、はすば内歯車3は不燃性と自己発火しない性質を持つ。また、はすば内歯車3を覆っていた金属結合したクロムのナノ粒子の集まりは、昇温に伴ってナノ粒子が成長して粒界が粗大化し、800℃まで昇温された結果、クロムのナノ粒子の粒界が消え、クロムの連続したバルクからなる被膜に変わったと考えられる。
従って、少なくとも800℃における不燃性と自己発火しない性質とをはすば内歯車に持たせるためには、実施例7および実施例8と同様に、ペレットをクロムのナノ粒子が6層を形成して積み重なって結合した懸濁液を原料として用いればよいことが分かった。
また、本実施例では、射出成形法で不燃性と自己発火しない性質を持つはすば内歯車を製造したが、はすば内歯車の製作は一例に過ぎない。懸濁液を射出する金型の形状が自在に変えられるため、様々な形状からなる不燃性と自己発火しない性質を持つ成形体が製作できる。また、成形材料はPES樹脂に限らず、実施例3の37段落に記載したように、他の非晶性の熱可塑性樹脂や結晶性の熱可塑性樹脂からなる様々な成形材料を用いることができる。また、成形材料を結合する金属のナノ粒子はクロムのナノ粒子に限らず、30段落で説明したオクチル酸金属化合物を用いることで、様々な金属からなるナノ粒子の集まりで成形材料を結合させることができる。
Example 9
In this example, using the
Next, a part of the helical
Also, two of each of the two types of helical
Further, two of each of the two types of
As described above, as a result of heat-treating the helical
Therefore, in order to allow the helical internal gear to have non-combustibility at least at 800° C. and a property of not self-igniting, the pellets were formed with six layers of chromium nanoparticles in the same manner as in Examples 7 and 8. It has been found that a suspension that has been stacked and bound can be used as a raw material.
Further, in this embodiment, the helical internal gear having the non-combustibility and the property of not self-igniting was manufactured by the injection molding method, but the manufacturing of the helical internal gear is merely an example. Since the shape of the mold for injecting the suspension can be freely changed, it is possible to manufacture molded articles having various shapes, that is, non-combustible and not self-igniting. Further, the molding material is not limited to the PES resin, and as described in the 37th paragraph of Example 3, various molding materials made of other amorphous thermoplastic resin or crystalline thermoplastic resin can be used. .. In addition, the metal nanoparticles that bind the molding material are not limited to the chromium nanoparticles, but by using the metal octylate compound described in paragraph 30, the molding material can be bound by a collection of nanoparticles composed of various metals. You can
実施例10
本実施例は、実施例3で製造した試料5と実施例4で製造した試料7を用い、押出成形法に依って、図4に断面形状を図示した長さが10cmの六角パイプ4を製作した。
このため、試料5ないしは試料7を充填するシリンダーを、ベンジルジグリコールの沸点である302℃に予め昇温し、また、試料5ないしは試料7が押し出されるダイを315℃に予め昇温した。次に、シリンダーに試料5ないしは試料7を充填し、シリンダー内のスクリューを15MPaの加圧力をかけて、ゆっくり回転移動させ、シリンダーの前方にあるダイの内側の溝から、六角パイプ4として押し出した。
次に、押し出された2種類の六角パイプ4の一部を、試料25ないしは試料26として切り出し、実施例1と同様に表面と切断面とを電子顕微鏡で観察した。双方の六角パイプ4の表面は、試料6ないしは試料8の表面とは異なり、50−70nmの大きさの粗大化したクロムのナノ粒子の集まりで覆われた。試料25の断面は試料6の断面とは異なり、粗大化したクロムのナノ粒子が5層前後の厚みで積み重なって結合してペレットを覆っていた。試料26の断面は試料8の断面とは異なり、粗大化したクロムのナノ粒子が10層前後の厚みで積み重なって結合してペレットを覆っていた。
また、2種類の六角パイプ4の各々2個ずつを、2mの高さから落下させたが、僅かな打痕が形成されるだけで、六角パイプ4は壊れなかった。このため、クロムのナノ粒子の集まりで成形材料が互いに結合した成形品は、一定の機械的強度を持つことが分かった。
さらに、2種類の六角パイプ4の各々2個ずつを、実施例7と同様に、800℃の大気雰囲気に5分間放置し、成形品を取り出し、成形品の一部を試料27と試料28として切り出し、実施例1と同様に、表面と切断面とを電子顕微鏡で観察した。双方の六角パイプ4の表面が、実施例9と同様に、暗緑色からなる滑らかな状態になり、酸化クロムで構成されていた。また、試料27の断面と試料28の断面とを電子顕微鏡で観察した結果、実施例7と同様に、全てのペレットが黒色の液状物質と固体の灰分とに分解されていた。さらに、試料27は試料25のペレットを覆うクロムのナノ粒子の粒界が消え、全てのペレットは、クロムの連続したバルクからなる約300nmの厚みの波状にうねった被膜で覆われていた。また、試料28は試料22のペレットを覆うクロムのナノ粒子の粒界が消え、全てのペレットは、クロムの連続したバルクからなる約600nmの厚みの波状にうねった被膜で覆われていた。
以上に説明したように、六角パイプ4を大気雰囲気の800℃で熱処理した結果、実施例9と同様に、六角パイプ4の表層は酸化クロムに酸化されたが、六角パイプ4の内部は、全てのペレットがクロムの被膜で覆われた状態で熱分解が進行し、液状物質と固体の灰分とに分解された。従って、六角パイプ4を構成する全てのペレットは、クロムの被膜で外界から遮断され、六角パイプ4は不燃性と自己発火しない性質を持つ。
従って、少なくとも800℃における不燃性と自己発火しない性質とを六角パイプ4に持たせるためには、実施例9と同様に、ペレットをクロムのナノ粒子が6層を形成して積み重なって結合した懸濁液を原料として用いればよいことが分かった。
また、本実施例では、射出成形法で不燃性と自己発火しない性質を持つ六角パイプを製造したが、六角パイプの製作は一例に過ぎない。懸濁液を押し出す溝の形状が自在に変えられ、様々な形状の不燃性と自己発火しない性質を持つ成形体が製作できる。さらに、成形材料はPES樹脂に限らず、実施例3の37段落に記載したように、他の非晶性の熱可塑性樹脂や結晶性の熱可塑性樹脂からなる様々な成形材料を用いることができる。また、成形材料を結合する金属のナノ粒子は銅に限らず、30段落で説明したオクチル酸金属化合物を用いることで、様々な金属からなるナノ粒子の集まりで成形材料を結合させることができる。
以上に説明したように、成形材料がPES樹脂からなる懸濁液を用いて、実施例9では射出成形法に依って、実施例10では押出成形法で成形体を製作した。成形材料としてPES樹脂に限らず他の非晶性の熱可塑性樹脂を用いることができ、26段落で説明したように、ガラス転移温度を超えた温度までペレットの集まりを昇温し、軟化したペレットを加圧して圧縮変形させることで、様々な成形法に依って様々な形状からなる不燃性と自己発火しない性質を持つ成形体が製作できる。
Example 10
In this example, the
Therefore, the cylinder for filling the
Next, a part of the extruded two kinds of
Two pieces of each of the two types of
Further, two pieces of each of the two kinds of
As described above, as a result of heat-treating the
Therefore, in order to provide the
In addition, in this embodiment, a hexagonal pipe having the properties of noncombustibility and non-self-ignition is manufactured by the injection molding method, but the production of the hexagonal pipe is merely an example. The shape of the groove that pushes out the suspension can be freely changed, and various shapes of non-combustible and self-igniting molded articles can be manufactured. Further, the molding material is not limited to the PES resin, and various molding materials made of other amorphous thermoplastic resin or crystalline thermoplastic resin can be used as described in the 37th paragraph of Example 3. .. Further, the metal nanoparticles binding the molding material are not limited to copper, and the metal octylate compound described in the 30th paragraph is used, whereby the molding material can be bonded by a collection of nanoparticles composed of various metals.
As described above, using the suspension in which the molding material is PES resin, a molded body was manufactured by the injection molding method in Example 9 and by the extrusion molding method in Example 10. As the molding material, not only the PES resin but also another amorphous thermoplastic resin can be used, and as explained in the 26th paragraph, the aggregate of pellets is heated to a temperature exceeding the glass transition temperature to soften the pellets. By pressurizing and compressing and deforming, it is possible to manufacture molded articles having various shapes and nonflammability and non-self-igniting properties according to various molding methods.
実施例11
本実施例は、実施例5で製造した試料9を用い、エアブロー成形法で、図5に図示した厚みが0.3mmのボトル5を製造した。
このため、押出成形機のシリンダーを、フェニルプロピレングリコールの沸点の243℃に予め昇温した。また、チューブ状に押し出された懸濁体を挟む一対の金型を、255℃に予め昇温した。なお、一対の金型の内側は、製作する容器の外側の形状になる。次に、シリンダーに懸濁液を充填し、シリンダー内のスクリューを15MPaの加圧力をかけて、ゆっくり回転移動させ、シリンダーの前方にあるダイの内側の溝から、外径が1cmで肉厚が0.17cmのチューブとして押し出した。このチューブを一対の金型で挟み、金型を閉じた後に、エアブロー装置によってチューブの内側に、30秒間に20MPaまで昇圧する圧縮空気を供給し、チューブを一対の金型に張り付けさせ、1分間保持した。この後、圧縮空気の供給を中止し、膨らんだチューブから気体を吸引した。さらに、エアブロー装置によって、膨らんだチューブの内側に、40MPaの圧縮空気を送り込んで膨らんだチューブを加圧した。この後、金型を開いてボトル5を取り出した。
次に、ボトル5の一部を試料29として切り出し、実施例1と同様に表面と切断面とを電子顕微鏡で観察した。ボトル5の表面は試料9とは異なり、50−70nmの大きさの粗大化した銅のナノ粒子の集まりで覆われていた。試料29の断面は試料10の断面とは異なり、粗大化した銅のナノ粒子が5層前後の厚みで積み重なって結合してペレットを覆っていた。
また、2個のボトル5を、2mの高さから落下させたが、僅かな打痕が形成されるだけで、ボトル5は壊れなかった。このため、銅のナノ粒子の集まりで成形材料が互いに結合した成形品は、一定の機械的強度を持つことが分かった。
さらに、2個のボトル5を、実施例7と同様に、大気雰囲気の800℃に5分間放置した。成形品を取り出し、成形品の一部を試料30として切り出し、実施例1と同様に、表面と切断面とを電子顕微鏡で観察した。ボトル5の表面が、実施例7と同様に、暗赤色からなる滑らかな状態になり、酸化第二銅CuOで構成されていた。また、試料30の断面を電子顕微鏡で観察した結果、実施例7と同様に、全てのペレットが黒色の液状物質と固体の灰分とに分解されていた。さらに、試料30は試料29のペレットを覆う銅のナノ粒子の粒界が消え、銅の連続したバルクからなる約300nmの厚みの波状にうねった被膜で覆われていた。
以上に説明したように、ボトル5を大気雰囲気の800℃で熱処理した結果、ボトル5の表層は酸化第二銅に酸化されたが、ボトル5の内部は、全てのペレットが銅の被膜で覆われた状態で熱分解が進行し、液状物質と固体の灰分とに分解された。従って、ボトル5を構成する全てのペレットは、銅の被膜で外界から遮断され、ボトル5は不燃性と自己発火しない性質を持つ。また、ボトル5を覆っていた金属結合した銅のナノ粒子の集まりは、昇温に伴ってナノ粒子が成長して粒界が粗大化し、800℃まで昇温された結果、銅のナノ粒子の粒界が消え、銅の連続したバルクからなる被膜に変わったと考えられる。
また、本実施例では、エアブロー成形法で不燃性と自己発火しない性質を持つボトルを製造したが、ボトルの製作は一例に過ぎない。押し出されたチューブを挟む一対の金型の形状が自在に変えられるため、様々な形状からなる不燃性と自己発火しない性質を持つ中空の成形体が製作できる。さらに、成形材料はPET樹脂に限らず、実施例5の39段落に記載したように、熱硬化性樹脂や非晶性の熱可塑性樹脂や他の結晶性の熱可塑性樹脂からなる様々な成形材料を用いることができる。また、成形材料を結合する金属のナノ粒子は銅のナノ粒子に限らず、29段落で説明した無機金属化合物からなる錯体を用いることで、様々な金属からなるナノ粒子の集まりで成形材料を結合させることができる。
Example 11
In this example, the sample 9 manufactured in Example 5 was used to manufacture the
Therefore, the cylinder of the extruder was preheated to 243° C., which is the boiling point of phenylpropylene glycol. In addition, the pair of molds sandwiching the suspension extruded into a tube shape was preheated to 255°C. The inside of the pair of molds has the shape of the outside of the container to be manufactured. Next, the cylinder was filled with the suspension, and a screw in the cylinder was applied with a pressure of 15 MPa to slowly rotate it. From the groove inside the die in front of the cylinder, the outer diameter was 1 cm and the wall thickness was Extruded as a 0.17 cm tube. After sandwiching this tube with a pair of molds and closing the molds, compressed air that increases the pressure to 20 MPa in 30 seconds is supplied to the inside of the tube by an air blow device, and the tube is attached to the pair of molds for 1 minute. Held After this, the supply of compressed air was stopped and the gas was sucked from the inflated tube. Further, compressed air of 40 MPa was sent to the inside of the swollen tube by an air blow device to pressurize the swollen tube. Then, the mold was opened and the
Next, a part of the
Also, the two
Further, the two
As described above, as a result of heat-treating the
Further, in this embodiment, a bottle having a non-combustible property and a property of not self-igniting was produced by the air blow molding method, but the production of the bottle is only an example. Since the shape of the pair of molds sandwiching the extruded tube can be freely changed, it is possible to manufacture a hollow molded body having various shapes such as nonflammability and self-ignition. Further, the molding material is not limited to the PET resin, and as described in the 39th paragraph of Example 5, various molding materials composed of a thermosetting resin, an amorphous thermoplastic resin, or another crystalline thermoplastic resin. Can be used. In addition, the metal nanoparticles that bind the molding material are not limited to the copper nanoparticles, but by using the complex composed of the inorganic metal compound described in the paragraph 29, the molding material is bonded to a group of nanoparticles composed of various metals. Can be made
実施例12
本実施例は、実施例6で製造した試料11を用い、サーモフォーミング成形法で図6に図示した厚みが1mmの容器6を製造した。このため、押出成形機のシリンダーをテトラエチレングリコールの沸点である329℃に予め昇温した。また、シート状に押し出された懸濁体を挟む一対の金型を、340℃に予め昇温した。なお、一対の金型のうち下方の金型は、容器6の外径の形状を持ち、下部の一部が真空ポンプの吸引ホースに繋がる。また、一対の金型うち上方の金型は、容器6の内径の形状を持つ。次に、シリンダーに試料11を充填し、シリンダー内のスクリューを15MPaの加圧力をかけて、ゆっくり回転移動させ、シリンダーの前方にあるダイの内側の溝から、幅が3.1cmで厚みが0.6mmのシートとして押出した。さらに、シートを一対の金型の間に挟んだ。この後、真空ポンプを稼働させ、上方の金型を下方の金型に対して0.5mmの距離まで下ろすとともに、加圧力が30秒間に20MPaまで昇圧する加圧力を、上方の金型によってシートに加え、1分間放置した。この後、上方の金型の加圧を中止した。さらに、上方の金型によって30MPaの加圧力を加えた。この後、上方の金型を引き上げて、下方の金型内の容器6を取り出した。
次に、容器6の一部を試料31として切り出し、実施例1と同様に表面と切断面とを電子顕微鏡で観察した。容器6の表面は試料11とは異なり、50−70nmの大きさの粗大化したクロムのナノ粒子の集まりで覆われていた。試料31の断面は試料11の断面とは異なり、粗大化したクロムのナノ粒子が5層前後の厚みで積み重なって結合してペレットを覆った。
また、2個の容器6を、2mの高さから落下させたが、僅かな打痕が形成されるだけで、容器6は壊れなかった。このため、クロムのナノ粒子の集まりで成形材料が互いに結合した成形品は、一定の機械的強度を持つことが分かった。
さらに、2個の容器6を実施例7と同様に、大気雰囲気の800℃に5分間放置した。この後、容器6の一部を試料32として切り出し、実施例1と同様に、表面と切断面とを電子顕微鏡で観察した。容器6の表面は、実施例9と同様に、暗緑色からなる滑らかな状態になり、酸化クロムCr2O3で構成されていた。また、試料32の断面を電子顕微鏡で観察した結果、実施例7と同様に、全てのペレットが黒色の液状物質と固体の灰分とに分解されていた。さらに、試料32は、試料31のペレットを覆うクロムのナノ粒子の粒界が消え、クロムの連続したバルクからなる約300nmの厚みの波状にうねった被膜で覆われていた。
以上に説明したように、容器6を大気雰囲気の800℃で熱処理した結果、容器6の表層は酸化クロムに酸化されたが、容器6の内部は、全てのペレットがクロムの被膜で覆われた状態で熱分解が進行し、液状物質と固体の灰分とに分解された。従って、容器6を構成する全てのペレットは、クロムの被膜で外界から遮断され、容器6は不燃性と自己発火しない性質を持つ。また、容器6を覆っていた金属結合したクロムのナノ粒子の集まりは、昇温に伴ってナノ粒子が成長して粒界が粗大化し、800℃まで昇温された結果、クロムのナノ粒子の粒界が消え、クロムの連続したバルクからなる被膜に変わった。
本実施例では、サーモフォーミング成形法で不燃性と自己発火しない性質を持つ容器を製造したが、容器の製作は一例に過ぎない。押し出されたチューブを挟む一対の金型の形状が自在に変えられるため、様々な形状からなる不燃性と自己発火しない性質を持つ中空の成形体が製作できる。さらに、成形材料はPAF樹脂に限らず、実施例6の40段落に記載したように、オクチル酸金属化合物の熱分解温度に対して、ガラス転移温度がより高い温度の非晶性の熱可塑性樹脂を、また、融点がより高い温度の結晶性の熱可塑性樹脂を成形材料として用いることができる。また、成形材料を結合する金属のナノ粒子はクロムのナノ粒子に限らず、30段落で説明したオクチル酸金属化合物を用いることで、様々な金属からなるナノ粒子の集まりで成形材料を結合させることができる。
Example 12
In this example, the sample 11 manufactured in Example 6 was used to manufacture the container 6 having a thickness of 1 mm illustrated in FIG. 6 by the thermoforming molding method. Therefore, the cylinder of the extruder is preheated to 329° C., which is the boiling point of tetraethylene glycol. In addition, a pair of molds sandwiching the sheet-shaped extruded suspension was preheated to 340°C. The lower mold of the pair of molds has the shape of the outer diameter of the container 6, and a part of the lower part is connected to the suction hose of the vacuum pump. The upper mold of the pair of molds has the shape of the inner diameter of the container 6. Next, the cylinder was filled with the sample 11, and the screw in the cylinder was slowly rotated by applying a pressure of 15 MPa, and the width was 3.1 cm and the thickness was 0 from the groove inside the die in front of the cylinder. It was extruded as a 0.6 mm sheet. Further, the sheet was sandwiched between a pair of molds. Then, the vacuum pump is operated to lower the upper mold to a distance of 0.5 mm with respect to the lower mold, and the pressing force for increasing the pressing force to 20 MPa in 30 seconds is applied to the sheet by the upper mold. And left for 1 minute. After this, the pressurization of the upper mold was stopped. Further, a pressure of 30 MPa was applied by the upper mold. Then, the upper mold was pulled up and the container 6 in the lower mold was taken out.
Next, a part of the container 6 was cut out as a sample 31, and the surface and the cut surface were observed with an electron microscope as in Example 1. Unlike the sample 11, the surface of the container 6 was covered with a cluster of coarse particles of chromium having a size of 50 to 70 nm. The cross section of the sample 31 was different from the cross section of the sample 11 and the coarsened chromium nanoparticles were stacked and bonded with a thickness of about 5 layers to cover the pellet.
Further, the two containers 6 were dropped from a height of 2 m, but only slight dents were formed and the containers 6 were not broken. Therefore, it was found that the molded product in which the molding materials are bonded to each other by the aggregate of the chromium nanoparticles has a certain mechanical strength.
Further, the two containers 6 were left at 800° C. for 5 minutes in the air atmosphere in the same manner as in Example 7. After that, a part of the container 6 was cut out as a sample 32, and the surface and the cut surface were observed with an electron microscope as in Example 1. As in Example 9, the surface of the container 6 was in a smooth state of dark green and was composed of chromium oxide Cr 2 O 3 . Further, as a result of observing the cross section of the sample 32 with an electron microscope, all the pellets were decomposed into a black liquid substance and a solid ash as in Example 7. Further, in Sample 32, the grain boundary of the chromium nanoparticles covering the pellet of Sample 31 disappeared, and the sample 32 was covered with a corrugated film having a thickness of about 300 nm and formed of a continuous bulk of chromium.
As described above, as a result of heat-treating the container 6 at 800° C. in the air atmosphere, the surface layer of the container 6 was oxidized to chromium oxide, but inside the container 6, all the pellets were covered with the chromium film. In the state, thermal decomposition proceeded and was decomposed into a liquid substance and solid ash. Therefore, all the pellets constituting the container 6 are shielded from the outside by the chromium coating, and the container 6 has the property of being nonflammable and not self-igniting. In addition, the collection of metal-bonded chromium nanoparticles that covered the container 6 was heated up to 800° C. as a result of the growth of the nanoparticles and coarsening of the grain boundaries as the temperature increased. The grain boundaries disappeared, and the coating changed to a continuous bulk of chromium.
In this embodiment, a container having nonflammability and non-self-igniting properties was manufactured by the thermoforming molding method, but the manufacturing of the container is merely an example. Since the shape of the pair of molds sandwiching the extruded tube can be freely changed, it is possible to manufacture a hollow molded body having various shapes such as nonflammability and self-ignition. Further, the molding material is not limited to the PAF resin, and as described in the 40th paragraph of Example 6, an amorphous thermoplastic resin having a higher glass transition temperature with respect to the thermal decomposition temperature of the metal octylate compound. Alternatively, a crystalline thermoplastic resin having a higher melting point can be used as a molding material. In addition, the metal nanoparticles that bind the molding material are not limited to the chromium nanoparticles, but by using the metal octylate compound described in paragraph 30, the molding material can be bound by a collection of nanoparticles composed of various metals. You can
以上に説明した実施例は一部の事例に過ぎない。つまり、29段落で説明した無機金属化合物からなる錯体、ないしは、30段落で説明したカルボン酸金属化合物をアルコールに分散し、このアルコール分散液に、錯体ないしはカルボン酸金属化合物の熱分解温度より沸点が高い有機化合物を、32−34段落で説明した有機化合物から選択して混合し、さらに、この混合液に、錯体ないしはカルボン酸金属化合物の熱分解温度に応じた軟化点、ガラス転移温度ないしは融点を持つ合成樹脂からなる成形材料を、25−27段落に説明した合成樹脂の成形材料から選択して混合し、この混合物を熱処理し、錯体ないしはオクチル酸金属化合物を熱分解すると、様々な材質の金属のナノ粒子の集まりで覆われた様々な材質からなる成形材料が有機化合物に分散された懸濁液が製造される。従って、実施例1−6に説明した懸濁液は懸濁液の一例に過ぎない。
さらに、懸濁液を構成する有機化合物の粘度と懸濁液における有機化合物の混合割合を変え、また、懸濁液における成形材料の混合割合を変えると、成形体を製造する際に懸濁液が有する滑り性と粘り性とが自在に変えられる。このため、懸濁液を原料として用い、成形体を加工する際に用いる成形機の種類と金型の形状との制約はない。従って、実施例7−12に説明した成形方法と成形体の形状は、一例に過ぎない。
このように、本発明に依れば、様々な金属からなる金属のナノ粒子の集まりが成形材料を外界から遮断するとともに、金属のナノ粒子の金属結合で成形材料が結合した成形体が、様々な成形法に依って様々な形状の成形体として製作できる。この成形体は、内部に空胞が形成されず、かつ、不燃性を有し自己発火しない性質を持つ画期的な成形体である。
さらに、成形体を構成する成形材料の全てが、金属結合した金属のナノ粒子の集まりで被覆されるため、金属より軽量な成形体が、金属の耐熱性と金属の性質とを持つ。これによって、従来の合成樹脂の成形体に対し、新たな機能用途が開拓される。例えば、成形方法に準じて、電磁波を反射するシールド基材、熱を放出する放熱基材、静電気を帯電させない帯電防止基材などの成形体が製造できる。
The embodiments described above are only some examples. That is, the complex composed of the inorganic metal compound described in paragraph 29 or the carboxylic acid metal compound described in paragraph 30 is dispersed in alcohol, and the alcohol dispersion has a boiling point higher than the thermal decomposition temperature of the complex or the metal carboxylic acid compound. A high organic compound is selected from the organic compounds described in the paragraphs 32-34 and mixed, and the mixture is added with a softening point, a glass transition temperature or a melting point depending on the thermal decomposition temperature of the complex or the metal carboxylate compound. When a molding material composed of the synthetic resin is selected from the molding materials of the synthetic resin described in paragraphs 25-27 and mixed, and the mixture is heat-treated to thermally decompose the complex or the metal octylate compound, the metal of various materials is mixed. A suspension in which a molding material made of various materials and covered with a collection of nanoparticles is dispersed in an organic compound is produced. Therefore, the suspensions described in Examples 1-6 are merely examples of suspensions.
Furthermore, if the viscosity of the organic compound that constitutes the suspension and the mixing ratio of the organic compound in the suspension are changed, and if the mixing ratio of the molding material in the suspension is changed, the suspension is used when producing a molded body. The slipperiness and tenacity of the can be freely changed. Therefore, there is no restriction on the type of molding machine and the shape of the mold used when processing the molded body using the suspension as the raw material. Therefore, the molding method and the shape of the molded body described in Examples 7-12 are merely examples.
As described above, according to the present invention, a group of metal nanoparticles composed of various metals shields the molding material from the outside world, and a molding body in which the molding material is bonded by metal bonding of the metal nanoparticles has various shapes. It can be manufactured as a molded body of various shapes according to various molding methods. This molded product is an epoch-making molded product in which no vacuoles are formed inside, and which is nonflammable and does not self-ignite.
Furthermore, since all of the molding materials that form the molded body are covered with a group of metal-bonded metal nanoparticles, the molded body that is lighter than the metal has the heat resistance of the metal and the properties of the metal. This opens up new functional applications for the conventional synthetic resin moldings. For example, according to the molding method, a molded body such as a shield substrate that reflects electromagnetic waves, a heat radiation substrate that releases heat, and an antistatic substrate that does not charge static electricity can be manufactured.
1 パッキン 2 歯車 3 はすば内歯車 4 六角パイプ 5 ボトル 6 容器
1 Packing 2
Claims (9)
熱分解で金属を析出する金属化合物をアルコールに分散し、該金属化合物が分子状態でアルコールに分散したアルコール分散液を作成し、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度が前記アルコールの粘度より20倍以上高い第二の性質と、融点が20℃より低い第三の性質と、沸点が前記金属化合物の熱分解温度より高い第四の性質とからなる4つの性質を兼備する有機化合物を、前記アルコール分散液に混合し、該有機化合物が前記アルコールに溶解ないしは混和し、該有機化合物が前記アルコール分散液と均一に混ざり合った混合液を作成する、さらに、該混合液に合成樹脂の成形材料の集まりを混合し、該混合液の粘度に応じた厚みで該混合液が前記成形材料に付着した混合物を作成する、この後、該混合物から前記アルコールを気化させる、これによって、前記成形材料の表面に前記金属化合物の微細結晶の集まりが析出し、該金属化合物の微細結晶の集まりが表面に析出した成形材料の集まりが、前記有機化合物に分散した第一の懸濁液が製造される、さらに、該第一の懸濁液を熱処理し、前記金属化合物の微細結晶を熱分解させ、粒状の金属のナノ粒子が前記成形材料の表面に一斉に析出し、隣接する前記粒状の金属のナノ粒子同士が接触する部位で金属結合し、該金属結合した金属のナノ粒子の集まりが前記成形材料の表面を覆う、これによって、該金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われた成形材料の集まりが、前記有機化合物に分散した第二の懸濁液が製造され、合成樹脂の成形材料の表面が金属結合した金属のナノ粒子の集まりで覆われた該成形材料の集まりが、液体の有機化合物に分散した懸濁液が製造される懸濁液の製造方法。 A method for producing a suspension in which a surface of a molding material of a synthetic resin is covered with a group of metal nanoparticles bonded to a metal and the group of molding materials is dispersed in a liquid organic compound,
A metal compound that deposits a metal by thermal decomposition is dispersed in alcohol to prepare an alcohol dispersion liquid in which the metal compound is dispersed in alcohol in a molecular state, and the first property of dissolving or mixing in the alcohol and the viscosity of the alcohol An organic compound having four properties: a second property that is 20 times higher than the viscosity of, a third property that the melting point is lower than 20° C., and a fourth property that the boiling point is higher than the thermal decomposition temperature of the metal compound. A compound is mixed with the alcohol dispersion liquid, the organic compound is dissolved or mixed in the alcohol, and a mixed liquid in which the organic compound is uniformly mixed with the alcohol dispersion liquid is prepared. A mixture of resin molding materials is mixed to form a mixture in which the liquid mixture has a thickness corresponding to the viscosity of the liquid mixture and adheres to the molding material, after which the alcohol is vaporized from the mixture, whereby A group of fine crystals of the metal compound is deposited on the surface of the molding compound, a group of molding materials deposited on the surface of the fine crystals of the metal compound is a first suspension dispersed in the organic compound. is produced, further heat treatment of the suspension of the first, the fine crystals of the metal compound is thermally decomposed, the nanoparticles of the particulate metal is deposited simultaneously on the surface of the molding material, adjacent said granular Of the metal nanoparticles bound to each other are metal-bonded to each other, and the collection of metal-bonded metal nanoparticles covers the surface of the molding material, thereby covering the metal-bonded metal nanoparticles. A second suspension in which the organic compound is dispersed in the organic compound, and the surface of the synthetic resin molding material is covered with a group of metal-bonded metal nanoparticles. A method for producing a suspension, in which a suspension in which a liquid organic compound is dispersed is produced.
A manufacturing method for manufacturing a molded body by a thermoforming molding method using the suspension manufactured by the manufacturing method according to claim 1, is to fill the suspension manufactured by the manufacturing method according to claim 1. The cylinder is heated in advance to the boiling point of the organic compound that constitutes the suspension, and the upper mold for compressing the suspension and the lower mold to which the suction hose of the vacuum pump is connected are The temperature is raised to a high temperature, the suspension is filled in the cylinder, and the organic compound is vaporized from the suspension, and then the cylinder is filled by a screw installed in the cylinder. The suspension is pressurized, the suspension is passed through a groove inside a die installed in front of the cylinder, and the sheet-like suspension is extruded from the outlet of the groove to suspend the sheet-like suspension. Suspended liquid is sandwiched between the upper mold and the lower mold, the vacuum pump is operated, the upper mold is lowered to the lower mold, by the upper mold, A gradually increasing pressing force is applied to the sheet-like suspension, and the sheet-like suspension is brought into close contact with the lower mold and compressed by the upper mold, thereby remaining. The gas of the organic compound is vaporized from the molding material forming the suspension , and the molding material is thermally melted or heat-softened, and thereafter, the molding material is deformed by compression, and the molding material is compressed and deformed. molded but with covered a collection of nanoparticles of metals and metal binding, nano particles of the said metal adjacent by metal bond, which is bonded molding material each other and the compression deformation was bound molding materials with each other A body is produced in a gap formed by the upper die and the lower die by a thermoforming method using a suspension produced by the production method according to claim 1. A manufacturing method for manufacturing a body.
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