(57)【要約】【課題】瞬爆技術を適用することにより無機微粒子を高導電性無機微粒子に改質することを目的とする。【解決手段】本発明は、近年開発された瞬爆による微粉砕技術を応用してナノサイズに粉砕した無機微粒子を高導電（熱伝導含む）性微粒子に改質する高導電性微粒子の製造方法である。【選択図】      図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノサイズに粉砕した無機微粒子に、導電性機能溶液を加えてよく混合し、これを圧力容器に入れて蒸気加圧し、その後減圧することにより水蒸気爆発を発生させ、前記微粒子を高導電性微粒子に改質することを特徴とする高導電性無機微粒子の製造方法。
【請求項２】
前記無機微粒子は、ガラスを粉砕して得たシリカであることを特徴とする高導電性無機微粒子の製造方法。
【請求項３】
前記導電性機能溶液は、酸性錆取剤や燐酸、塩酸等の酸であることを特徴とする請求項１に記載の高導電性無機微粒子の製造方法。
【請求項４】
前記蒸気加圧の圧力は１ＭＰＳ未満であることを特徴とする高導電性無機微粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近年開発された瞬爆による微粉砕技術を応用してナノサイズに粉砕した無機微粒子を高導電（熱伝導含む）性微粒子に改質する高導電性微粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリカ等無機微粒子の導電性（伝導性含む）微粒子は、導電性ゴム、静電防止用樹脂を始め各種応用があり、その材料及び用途の面から種々研究されている。
【０００３】
特許公開平７−１５７６６４号公報（熱伝導性シリコーンゴムシート及びその製造方法）には、シリコーンゴムに窒化硼素とセラミック材料又は金属酸化物とを混合して織布にコーティングして得られる熱伝導性シリコーンゴムシート、その製造方法が示されている。
【０００４】
特許公開２００３−１７８７７７号公報（伝導性無機ナノ粒子を含む高分子電解質及びこれを採用した燃料電池）には、ナノサイズの気孔を有する多孔性支持体に含浸されたイオン伝導性物質を含浸させた伝導性無機ナノ粒子を有し、この伝導性無機ナノ粒子が、イオン伝導性高分子膜の極性領域間の凝集により形成されるマイクロチャンネル及びイオン伝導性高分子膜の高分子バックボーンのうち少なくとも一つに含浸されている高分子電解質が示されている。
【０００５】
さらに特許公開２００４−３５２９３号公報（シリカ系粒子、その製造方法及び導電性シリカ系粒子）には、母体粒子全面にわたって、母体粒子と硬度が異なる突起物が化学結合により強固に結着してなり、導電性粒子の母材などとして好適なシリカ系粒子及びこの粒子に導電性被覆層を設けてなる導電性シリカ系粒子が示されている。
【０００６】
これらのように導電性粒子の応用は高く、種々研究開発されているが、シリカ等無機微粒子の導電性をより向上させること、またその効率的製造方法の確立が望まれていた。
【０００７】
一方、特開平１−１８４５５号には、密閉容器中にカーボン粉を入れ、加圧状態にし、これを瞬時に圧力解放することにより、カーボンを平均粒径１μｍ以下に粉砕できるカーボン粉の粉砕方法が示されている。導電性無機粒子と蒸気爆発による微粉砕技術とは全く別の分野であり、相互の関係について示した先行例は無い。
【特許文献１】特許公開平７−１５７６６４号公報、第１頁
【特許文献２】特許公開２００３−１７８７７７号公報、第１頁
【特許文献３】特開２００４−３５２９３号公報、第１頁
【特許文献４】特開平１−１８４５５号公報、第１頁、第２図
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、近年開発された瞬爆技術を応用し、本来導電性の低い無機微粒子を導電性高く改質することができる高導電性無機微粒子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明は、ナノサイズに粉砕した無機微粒子に、導電性機能溶液を加えてよく混合し、これを圧力容器に入れて蒸気加圧し、その後減圧することにより水蒸気爆発を発生させ、前記微粒子を高導電性微粒子に改質することを特徴とする高導電性無機微粒子の製造方法である。
【００１０】
無機微粒子としては、ガラスを粉砕して得たシリカ、ケイ酸ソーダ石材の粉末、その他各種の無機微粒子を用いることができるが、資源再生の観点から、ガラス粉末を用いるのが最も経済的で有用である。微粉砕はミル等による。粒径は１０〜５０ｎｍのものを用いることができる。粒子サイズは用途に応じて定めるものとし、これに限定されない。
【００１１】
導電性機能溶液としては、通常市販の酸性錆取剤や燐酸、塩酸等の酸を用いることができる。配合比率は、例えば市販錆取剤を用いる場合、シリカ微粒子と錆取剤との混合比率を１：０．１〜０．３（重量比）とするのが適切である。ナノサイズの粒子に塗すに十分な量であればよく、これに限定されない。
【００１２】
蒸気加圧の圧力は１ＭＰＳ（約１８０℃）より下、例えば０．８〜１．０ＭＰＳで十分である。これ以上高くても良いが、１ＭＰＳ以下では圧力容器の規準を容易にクリアでき、工場生産が容易である。
【００１３】
瞬爆技術について示すと、蒸気釜中に水分含有のカーボン粉を入れておき、圧力を瞬時に抜くことにより水蒸気爆発が起るとされている。しかし、本発明者等は、この圧力の抜き方において独自の手法を加えている。即ち、圧力は瞬時に抜く必要はなく、数秒ないし十数秒の時間をかけて次第に抜くと、ある時点で内部カーボンが連鎖的に自爆する。これを、ここではＯＨＣ瞬爆と呼んでいる。このＯＨＣ瞬爆では、容器内部の気体構成も影響し、場合によって空気や炭酸ガスを混入せしめている所である。
【００１４】
これらＯＨＣ瞬爆では、内部に入れたカーボンの他、蒸気成分含有物質を微粉砕できる。微粉砕するのみならず、内部物質に温度や圧力を与え、拡乱を与え、通常では予測できない異次元的な変化を与えることができる。
【００１５】
そこで、カーボンに変え、無機質微粒子に導電性機能溶液を塗した材料を入れ、ＯＨＣ瞬爆すると、カーボンと同様の瞬爆に晒すことができ、圧力、熱、瞬爆圧力、爆風、拡乱等の予期しない異次元的な作用を与えることができ、無機質微粒子を高導電性無機微粒子に改質することができる。容器に入れ瞬爆させるだけであるので、大量生産も可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、導電性機能溶液を塗した無機質微粒子を蒸気圧で加熱し瞬爆に晒すことで、低導電性無機微粒子を高導電性無機微粒子に改質することができる。
【００１７】
得られた高導電性無機微粒子はナノサイズまで微粉化しているので、太陽光発電素子構成材、その場合の互材の改質、電磁波防止材、静電気防止材、導電性樹脂、被膜、ガラス改質、導電性及び帯電防止用のゴム材等各種用途に多用できる。
【００１８】
本発明の瞬爆は、容器内に入れた原料を水蒸気で加圧し、圧抜きすることで行うことができるので、大量生産に適し、安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最適の形態を説明する。図１は、ＯＨＣ瞬爆装置の概要を示す断面説明図である。図２は、導電性を評価するのに用いたテストピースを示す断面説明図である。
【００２０】
まず、ＯＨＣ瞬爆装置の構成について示す。本発明の一実施形態に係る瞬爆装置１は、本体２と起爆部３と、起爆部３に接続される排気管４とを有する。本体２は、フランジ５を境として開閉可能な圧力容器６（６Ａは圧力容器本体、６Ｂは圧力容器蓋）と、これに接続される入口側の蒸気管７と、圧力容器本体６Ａの内部に備えた２段の棚８、９とを有し、棚８、９には夫々円板状の中蓋１０、１１が配置されている。中蓋１０、１１は、例えば多数の穴の明いたパンチングメタルで構成されるが、これに限定されない。直接飛散防止部材の役目と、粗粒製品捕集材の役目を為す。導電性無機微粒子の製造方法では、これは省略することも可能である。
【００２１】
さらに、前記圧力容器蓋６Ｂには、温度センサ１２と、安全弁１３と、圧力計１４等の所要計器の他、前記起爆部３の主要部である減圧排気弁１５と、水管１６及び水弁１７が設けられている。容器全体は２００℃近くの高温となるので、全体を箱形保温箱１８内に収納している。
【００２２】
前記減圧排気弁１５には、操作レバー１９が設けられ、このレバー１９を引くことにより、内部ガスを外部に接続された接続管４に排気することができる。これにより起爆部３が構成される。
【００２３】
前記蒸気管７には、直列に２つの弁２０、２１が設けられ、管端には図示しない蒸気ボイラの蒸気出力口が接続されている。２つの弁２０、２１を用いるのは安全、安定のためである。両弁２０、２１の中間には炭酸ガス導入用のガス管２２が設けられ、２つのガス管には、ガス弁２３が設けられている。従って、ガス弁２３を開き、蒸気弁２０を開くことにより、炭酸ガスを圧力容器本体６Ａ内に送ることができる。蒸気弁２０は、高精度のものを用いるので、蒸気弁２１又はガス弁２２の洩れがあっても、圧力容器６Ａの内部を撹乱するようなことはない。
【００２４】
前記排気管４の管端は、開放排気しても良いが、別の捕集装置（図示せず）に接続しても良い。ここでは、大気に開放したものの例で示す。
【００２５】
以上の構成の瞬爆装置１は、圧力容器６（６Ａ、６Ｂ）内に原料２４を配置した上で、以下の手順で作動される。
【００２６】
まず、原料２４の水分調整を水管１６より水を出して調節できるが、予め調節されているので、ほとんどその必要はない。次に、減圧排気弁１５のレバー１９を操作してその弁を解き、安全弁（空気抜き弁）１３を開いた状態で、圧力容器６の空気抜きを行う。置換は炭酸ガス及び蒸気で行うことができる。蒸気のみで行う場合は、蒸気弁２０、２１を開き、温度１８０℃、圧力１ＭＰＳを基準に行う。
【００２７】
これらの空気抜き操作において、炭酸ガス置換をどのように行うか、次いで蒸気置換をどのように行うかは、細かなノウハウ技術が必要である。要するに、このようにして空気抜きまでが行われる。空気抜きまでが完了すると、温度及び圧力の平衡を確認し、爆発手順に移る。この時点で、圧力容器６内のガス中に、体積比で炭酸ガス３〜１０％を含める。これにより、爆発が調子よくなる。
【００２８】
空気抜き弁の圧力を大気圧又はそれより少し上の圧力に設定しておくと、レギュレータの役目を果す。爆発は手動で行う。操作者がレバー１９を引くと、圧力容器６中の圧力が抜ける。
【００２９】
しばらくすると、圧力容器６内でポポンとはじける音がする。これが爆発（ＯＨＣ瞬爆）である。爆発が終了すると少し時間が経ってからレバーから手を離し、蒸気弁２０、２１を開き、再度圧力調整する。このとき、炭酸ガスも少量導入し、炭酸ガス量３〜１０％を保つ。
【００３０】
爆発は、同一原料２４に対し数十分の間隔で数回、例えば５回行うことができる。これらの結果、完全爆発を終えて爆発作業を終了する。
【００３１】
これら爆発作業の工程に伴って、圧力容器６中の原料２４は爆発し、粒子混じりの気流２５を発生し、この気流２５は、中蓋１０、１１、減圧排気弁１５、排気管４を通り排気される。しかし、気流は全て排気されるのではなく、内部に充満すると考えられる。順次性質の異なる気流２６、２７となって拡散される。気流２５には、爆発による大径粒子が多量に含まれている。２６、２７では、大径粒子が除かれている。
【００３２】
中蓋１０、１１は、気流に混ざる微粒子の捕獲を行うものであるが、前述のように、中蓋１０、１１は、無くても良い。ナノ微粉砕が目的ではなく、各サイズの混合物を得ることができる。ただし、捕獲に応じて異質の高導電性無機微粒子を得ることは予測できる。目下研究中である。原料２４は、温度、圧力を受けて爆発に晒され、爆発による圧力を受けて、部分的には微粉砕を行いつつ、相互を拡拌し、拡乱される。これらの作用について詳述するのは困難である。いずれにしても、高温、圧力下の下で水蒸気爆発が生じ、通常予測できない変化が生ずる。
【００３３】
本発明の原料２４としては、カーボンでなく、ガラス粉体をナノサイズ１０〜５０ｍｍにミル粉砕したものに、市販錆取剤又は燐酸溶液５：１（重量比）を加え、再度ミルで混合したものを用いる。混合後に一度乾燥させるのは構わない。
【００３４】
以上の原料２４を前記ＯＨＣ瞬爆装置１の圧力容器６内に入れ、ＯＨＣ瞬爆させると、原料２４は、1部さらに微粉砕される。しかし、無機材料であるので、粒径破壊は余り行われず、原料投入時点の粒径に対し、サイズを余り大きく変えることはない。しかし、ＯＨＣ瞬爆するので、温度、圧力、気流による変化が与えられ、ナノサイズ粒子の表面及び突起ないし断面中で機能溶液の成分浸透効果の如き作用が発生し、全体的、部分的に導電性高く変化する。
【００３５】
瞬爆前の原料を２４Ａとし、瞬爆後の製品を２４Ｂとすると、原料２４Ａは、瞬爆により、一部破壊が生じると共に、表面に付着した導電性機能溶液の成分が絡み、導電性が全く変化してしまう。
【００３６】
図２に示すテストピースを用いて実験すると、次の表１に示す結果を得た。
【表１】
2006120344.tif 000003
【００３７】
図２に示すテストピース２８は、ガラス板２９に非導電性の糊３０を塗り、その上にテスト材料をふりかけ、最低厚み、即ち、ふりかけ粉体を逆さにして取り除いたときの残りの粉末による厚みに仕上げ、一定距離Ｌを置いて抵抗計（テスター）の針を当て、抵抗値を測定したものである。燐酸を希塩酸に代えても同様の結果を得た。さらに、電子プラズマにかけることでも電気が通ることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】瞬爆装置の概要を示す断面説明図である。
【図２】テストピースの断面説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  瞬爆装置
２  本体
３  起爆部
４  排気管
５  フランジ
６  圧力容器
６Ａ  圧力容器本体
６Ｂ  圧力容器蓋
７  蒸気導入管
８、９、２７、２８  棚
１０、１１  中蓋
１２  温度センサ
１３  安全弁
１４  圧力計
１５  減圧排気弁
１６  水管
１７  水弁
１８  保温箱
１９  レバー
２０  蒸気
２１  ガス管
２２  ガス弁
２４  原料
２５、２６、２７  気流  
【図１】
2006120344.tif 000004
【図２】
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