(57)【要約】【課題】微粒子の他部材への付着を起こり難くし、その結果、作業性や経済性を向上させることができるようにする。【解決手段】微粒子２２に第１コーティング膜ｃ１を備えさせ、前記微粒子２２自身以外の他部材２３に第２コーティング膜ｃ２を備えさせ、前記微粒子２２と前記第１コーティング膜とｃ１の界面における分極電荷、および、前記他部材２３と前記第２コーティング膜ｃ２との界面における分極電荷、に基づき、前記第１コーティング膜ｃ１を備える微粒子２２と前記第２コーティング膜ｃ２を備える他部材２３とが近接するにともなって、それら微粒子２２と他部材２３間に反発力が生ずるようにすることで、前記微粒子２２が前記他部材２３に付着するのを防止する。【選択図】　　　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子が、前記微粒子自身以外の他部材に付着するのを防止する微粒子の付着防止方法であって、
前記微粒子に第１コーティング膜を備えさせ、前記他部材に第２コーティング膜を備えさせ、
前記微粒子と前記第１コーティング膜との界面における分極電荷、および、前記他部材と前記第２コーティング膜との界面における分極電荷、に基づき、前記第１コーティング膜を備える微粒子と前記第２コーティング膜を備える他部材とが近接するにともなって、それら微粒子と他部材間に反発力が生ずるようにする微粒子の付着防止方法。
【請求項２】
前記他部材が、前記微粒子に各種処理を施す処理容器の内壁である請求項１記載の微粒子の付着防止方法。
【請求項３】
前記他部材が、前記微粒子と混合する第２微粒子である請求項１記載の微粒子の付着防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粒子の付着防止方法に関し、さらに詳しくは、微粒子が、前記微粒子自身以外の他部材に付着するのを防止する微粒子の付着防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微粒子を用いることで、例えば、粒子の複合化、粒子の表面改質、粒子形状のコントロール、粒子への融合など、各種粒子材料の高機能化を図ることができることなどから、トナー、化粧品、医薬、顔料、２次電池、燃料電池などの各種分野にて、このような微粒子の応用技術が注目されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、微粒子はその粒径が非常に小さいことから、微粒子を取り扱う際には、例えば、微粒子に各種処理を施す処理容器の壁面に微粒子が付着し易いなど、微粒子が微粒子自身以外の他部材に付着し易く、作業性や経済性があまりよくないという不具合があり、このような不具合を解消できる微粒子の付着防止方法の登場が望まれている。
【０００４】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、微粒子の他部材への付着を起こり難くし、その結果、作業性や経済性を向上させることができる微粒子の付着防止方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、母材にコーティング膜を備えさせることで形成される、前記母材と前記コーティング膜の界面における分極電荷を利用して、反発力を得ることができるという新たな知見を得て、次のような請求項１〜３記載の発明に至った。
【０００６】
請求項１記載の発明の特徴手段は、微粒子が、前記微粒子自身以外の他部材に付着するのを防止する微粒子の付着防止方法であって、
前記微粒子に第１コーティング膜を備えさせ、前記他部材に第２コーティング膜を備えさせ、
前記微粒子と前記第１コーティング膜との界面における分極電荷、および、前記他部材と前記第２コーティング膜との界面における分極電荷、に基づき、前記第１コーティング膜を備える微粒子と前記第２コーティング膜を備える他部材とが近接するにともなって、それら微粒子と他部材間に反発力が生ずるようにするところにある。
【０００７】
〔作用効果〕
本特徴手段によれば、微粒子と他部材とが近接し接触しようとしても、微粒子が第１コーティング膜を備え、他部材が第２コーティング膜を備え、微粒子と第１コーティング膜との界面における分極電荷、および、他部材と第２コーティング膜との界面における分極電荷、に基づく反発力により、それら微粒子と他部材間に斥力が生じ、微粒子が他部材とは接触し難くなり、微粒子の他部材への付着を抑制することができるようになる。その結果、作業性や経済性を向上させることができる。
また、同様の理由から、第１コーティング膜を備える微粒子どうしについても、互いの微粒子の、微粒子と第１コーティング膜との界面における分極電荷に基づき、これら微粒子どうしが近接するにともなって、両者間に反発力が生ずることで、微粒子どうしが付着し凝集するのが抑制されることも期待できる。
尚、このような第１コーティング膜を備える微粒子、および、第２コーティング膜を備える他部材は、いずれも、帯電はしておらず電気的には中性であることから、取り扱いが容易で、有利でもある。
【０００８】
請求項２記載の発明の特徴手段は、上記請求項１の特徴手段に加えて、前記他部材が、前記微粒子に各種処理を施す処理容器の内壁であるところにある。
【０００９】
〔作用効果〕
本特徴手段によれば、第１コーティング膜を備える微粒子が、第２コーティング膜を備える処理容器の内壁とは接触し難くなり、結果、微粒子の処理容器の内壁への付着を防止でき、好適である。
【００１０】
請求項３記載の発明の特徴手段は、上記請求項１の特徴手段に加えて、前記他部材が、前記微粒子と混合する第２微粒子であるところにある。
【００１１】
〔作用効果〕
本特徴手段によれば、第１コーティング膜を備える微粒子が、第２コーティング膜を備える第２微粒子とは接触し難くなり、結果、微粒子と第２微粒子とを互いに付着しあうことなく、均一に分散混合することができるようになり、好適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、以下の実験１〜５を行い、微粒子と第１コーティング膜との界面における分極電荷、および、他部材と第２コーティング膜との界面における分極電荷、に基づき、第１コーティング膜を備える微粒子と第２コーティング膜を備える他部材とが近接するにともなって、それら微粒子と他部材間に反発力が生ずることを調べた。
【００１３】
（実験１）
原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ　Ｆｏｒｃｅ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，以下、ＡＦＭと略称する）装置を用い、図１の概略説明図に示すように、探針（カンチレバー）１１の先端に試料微粒子１２を接着させ、探針１１をピエゾ素子１３上に設置される試料平板１４に対して上下方向に走査させ、その探針１１に作用する力を光てこ原理により検出することによって、試料微粒子１２と試料平板１４との距離とそれらの相互作用力との関係曲線（フォースカーブ）を測定した。尚、試料微粒子１２はエポキシ系接着剤で探針１１に接着させた。また、測定は、ＡＦＭ装置をグローブボックス内に設置し、湿り空気と高純度窒素とをグローブボックス内に送り込むことにより所定の湿度雰囲気下で行い、試料微粒子１２と試料平板１４との接触時間は０．３〜０．５ｓ／回とした。
【００１４】
そして、試料微粒子１２として、直径３０μｍの球形ガラスビーズ（微粒子に相当）に、イオンスパッタリングで金コーティング膜（第１コーティング膜に相当）を備えさせたものを用い、試料平板１４として、ステンレス平板（他部材に相当）に、イオンスパッタリングにより金コーティング膜（第２コーティング膜に相当）を備えさせたものを用いて、測定を行った結果を図２（イ）に示す。また、比較例として、試料微粒子１２に単に前記球形ガラスビーズのみを用い、試料平板１４に単に前記ステンレス平板のみを用い、それら金コーティング膜を備えていないもので測定した結果を、図２（ロ）に示す。尚、いずれの測定も、湿度３５％ＲＨ雰囲気にて行った。
【００１５】
図２（ロ）よりわかるように、金コーティング膜をしてないものでは、互いが近接するにつれ、遠距離から静電気引力が働き、試料微粒子が試料平板にひきつけられながら接触した。これに対し、図２（イ）に示すように、金コーティング膜を備えさせたものでは、互いが近接するにつれて、大きな反発力が作用するようになり、互いに反発しながら近づいていき、その後接触するということが確認された。
【００１６】
（実験２）
球形ガラスビーズに変えて、ステンレス粒子（直径約５μｍ）を用いたこと以外は、実験１と同様にして測定を行った。いずれも金コーティング膜を備えさせてあるステンレス粒子及びステンレス平板との測定結果を図３（イ）に、いずれも金コーティング膜を備えていないステンレス粒子とステンレス平板との測定結果を図３（ロ）に示す。前者の測定は湿度３５％ＲＨにて、後者の測定は湿度３０％ＲＨにて行った。
【００１７】
図３よりわかるように、実験１の結果と同様に、金コーティング膜を備えていないものでは、互いが近接するにつれて静電気引力が働く（図３（ロ）参照）のに対し、金コーティング膜を備えさせたものでは、互いが近接するにつれて、大きな反発力が作用するようになり、互いに反発しながら近づいていき、その後接触するということが確認された（図３（イ）参照）。
【００１８】
（実験３）
次に、試料微粒子として金粒子を用いたこと以外は、実験１と同様にして、金粒子と、ステンレス平板に金コーティング膜を備えさせてある試料平板との関係を調べた。その結果を、図４に示す。
【００１９】
図４よりわかるように、金粒子と金コーティング膜を備える試料平板との間では、反発力は生じず、互いが近接するにつれ遠距離から静電気引力が働くことが確認された。
【００２０】
以上の実験１〜３の結果より、コーティング膜を備える試料微粒子とコーティング膜を備える試料平板との組み合わせの場合には、それらコーティング膜を備える試料微粒子及び試料平板の互いが近接するにつれて、大きな反発力が作用するようになることがわかった。この大きな反発力の発生メカニズムを調べるために、実験４を行った。
【００２１】
（実験４）
測定を種々の湿度の下で行ったこと以外は、実験１と同様にして測定を行った。そして、試料微粒子１２として、直径３０μｍの球形ガラスビーズ（微粒子に相当）に、イオンスパッタリングで金コーティング膜（第１コーティング膜に相当）を備えさせたものを用い、試料平板１４として、ステンレス平板（他部材に相当）に、イオンスパッタリングにより金コーティング膜（第２コーティング膜に相当）を備えさせたものを用いて、測定を行った結果を図５（イ）に示す。また、比較例として、試料微粒子１２に単に前記球形ガラスビーズのみを用い、試料平板１４に単に前記ステンレス平板のみを用い、それら金コーティング膜を備えていないもので測定した結果を、図５（ロ）に示す。
【００２２】
図５（ロ）からわかるように、金コーティング膜を備えていないものでは、湿度が低くなるにつれ、より遠距離から引力が作用するが、４０％ＲＨ以上の高湿度雰囲気下では、そのような引力の作用が認められなかった。このような湿度に対する依存関係より、金コーティング膜を備えさせてないものでは、互いが近接するにつれ、遠距離から静電気引力が働いていることがわかる。
これに対して、図５（イ）に示すように、金コーティング膜を備えさせているものでは、湿度にほとんど依存することなく、互いが近接するにつれて、大きな反発力が作用し互いに反発しながら近づいていき、その後接触するということが認められた。
このことより、微粒子に金コーティング膜を備えさせたもの、ステンレス平板に金コーティング膜を備えさせたものでは、各々が帯電状態となることに基づいて上述のような反発力が作用しているのではなく、図６のモデル図に示すように、金コーティング膜を備えさせたことにより分極が起こり、微粒子２２と金コーティング膜ｃ１との界面における分極電荷、および、ステンレス平板２３と金コーティング膜ｃ２との界面における分極電荷、に基づき、金コーティング膜ｃ１を備える試料微粒子１２と金コーティング膜ｃ２を備える試料平板１４とが近接するにともなって、それら試料微粒子１２と試料平板１４間（微粒子２２とステンレス平板２３間）に反発力が作用するようになるものと推測される。
そこで、備えさせる金コーティング膜の厚みを変化させて、測定を行ったところ、図７に示すように、金コーティング膜の厚みが大きくなると、反発力が小さくなりさらには発生しなくなるという結果が得られた。これは、金コーティング膜の厚みが大きくなると、その金コーティング膜により分極電荷の影響が小さくなり、反発力が得られ難くなることを示唆している。
【００２３】
（実験５）
これまでは試料微粒子と試料平板との関係について調べたが、次に、微粒子状の試料間での関係について調べた。
具体的には、スライドガラス上に薄くエポキシ樹脂系接着剤を塗り、第一試料微粒子をよく分散させスライドガラス上に接着させて、そのスライドガラスをピエゾ素子上に設置し、実験１と同様にして、スライドガラス上の第一試料微粒子と、探針の先端に接着される第二試料微粒子との距離と相互作用力との関係を測定した。尚、測定にあたっては、高解像度望遠レンズを用いたｃｃｄカメラで探針先端の第二試料微粒子周囲の画像を観察することで、スライドガラス上に接着される第一試料微粒子と、探針の先端に接着される第二試料微粒子との関係が確実に測定されるようにした。
第一試料微粒子として、直径３０μｍの球形ガラスビーズ（微粒子に相当）に、イオンスパッタリングで金コーティング膜（第１コーティング膜に相当）を備えさせたものを用い、第二試料微粒子として、直径３０μｍの球形ガラスビーズ（第２微粒子（他部材）に相当）に、イオンスパッタリングにより金コーティング膜（第２コーティング膜に相当）を備えさせたものを用いて、測定を行った結果を図８（イ）に示す。また、比較例として、第１試料微粒子および第２試料微粒子いずれも、単に前記球形ガラスビーズのみを用いそれら金コーティング膜を備えていないもので測定した結果を、図８（ロ）に示す。尚、いずれの測定も、湿度３５％ＲＨ雰囲気にて行った。
【００２４】
図８より、第一試料微粒子と第二試料微粒子間（微粒子状の試料間）でも、やはり、金コーティング膜を各々に備えさせることにより、互いが近接するにつれて、大きな反発力が作用するようになることが確認された。
【００２５】
以上のような実験１〜５を行うことで、先述した請求項１〜３の各々の特徴手段による作用効果が得られることが実証される。
【００２６】
（適用例）
次に、本発明の一適用例について説明する。
例えば、図９に例示するような粉体処理装置Ａを用いて、粉体の表面に微粒子を付着させて複合化処理を行う場合に、先に例示したように、前記微粒子２２に第１コーティング膜ｃ１を備えさせ（図６参照）、図９に示すように、前記粉体処理装置Ａの処理部（処理容器に相当）３３の内壁３３ａに第２コーティング膜ｃ２を備えさせておいて、複合化処理を行うようにすればよい。
【００２７】
前記微粒子２２に第１コーティング膜ｃ１を備えさせるにあたっては、微粒子２２の外側に、物理的気相成長法（ＰＶＤ法：真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング、ＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）、レーザーアブレーション法等）や化学的気相成長法（ＣＶＤ法：熱ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＲＦプラズマＣＶＤ、ＥＣＲプラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ、レーザーＣＶＤ、ＡＬＥ（原子層エピタキシー法）等）や液相成長法（めっき法、陽極酸化、塗布法、ゾル−ゲル法等）などの各種方法によって、第１コーティング膜ｃ１を備えさせればよい。因みに、この第１コーティング膜ｃ１は、その厚みが薄いほどよい。微粒子１２と第１コーティング膜ｃ１との界面における分極電荷に起因する反発力としてより大きなものを期待できるからである。さらに第１コーティング膜ｃ１の重量比率が少なくなれば、粉体製品に本来求められる特性をより適切に得ることができ、好適である。
【００２８】
前記粉体処理装置Ａは、基台３１に設置したほぼ円筒形状のケーシング３２、と、そのケーシング３２の内部に設けられるほぼ円筒形状でしかも鉛直方向に沿う軸芯まわりで回転自在な処理部３３と、その処理部３３の内壁３３ａに対し相対回転自在となるように処理部３３内部に配設されるプレスヘッド３４とを備え、処理部３３とプレスヘッド３４との間に押圧力およびせん断力を発生させて、粉体の表面に微粒子を付着させる複合化処理を行うものである。ここでは、図９に示すように、処理部３３の内壁３３ａに、第２コーティング膜ｃ２を備えさせてある。この第２コーティング膜ｃ２は、先述した第１コーティング膜ｃ１と同様、物理的気相成長法や化学的気相成長法や液相成長法などの各種方法により備えさせればよい。
【００２９】
尚、図９に例示する粉体処理装置Ａでは、プレスヘッド３４によって押圧力等を付与された粉体や微粒子は、主に、処理部３３の内壁３３ａの下部に設けた孔部３６を介して外方に排出され、処理部３３の底部外周に形成される羽根部材３７によって、再び処理部３３内に供給されるようにしてある。図示しないが、このような羽根部材やプレスヘッドに第２コーティング膜を備えさせておいて、それらへの微粒子の付着が抑制されるようにしてあってもよい。
【００３０】
また、前記第１コーティング膜や第２コーティング膜は、各々の界面における分極電荷に基づいて微粒子と処理部（他部材）間に反発力が生ずれば、如何なる材質のものからなるものでもよく、例えば、金等の各種金属や合金や樹脂材料などから任意に形成すればよい。尚、この第１コーティング膜と第２コーティング膜とは異質材からなるものでもよいし、同質材からなるものでもよい。
【００３１】
（その他の適用例）
本発明は、上述した適用例に限られるものではなく、以下にその他の適用例について説明する。
〈１〉　先の実施形態では処理容器の一例として、微粒子に粉体との複合化処理を施すもの（前記処理部）をあげて説明したが、処理容器は、微粒子に各種処理（例えば混合処理や攪拌処理など）を施すものであれば如何なるものでもよい。
〈２〉　また、そのような処理容器に限らず、例えば、図示しないが微粒子と混合する第２微粒子を他部材としてもよく、このときは、微粒子と第２微粒子とを互いに付着しあうことなく、均一に分散混合することができるようになる。
〈３〉　また、本発明はこれまでに説明したものに限らず、次のような用途に利用することもできる。例えば、超微細な表面処理を行うサンドブラスターの研磨剤として第１コーティング膜を備える微粒子を用いれば、微粒子が凝集することなく微細な研磨処理が施されることを期待できる。また、微粒子に第１コーティング膜を備えさせておいてサイロ等の貯留装置に貯留しておけば、その貯留装置の排出口の閉塞や、貯留装置内での棚吊り現象の発生が抑制されることを期待できる。そして、エア搬送の際に、気体圧送搬送装置の内部に第２コーティング膜を、微粒子に第１コーティング膜を備えさせておけば、微粒子の付着や詰まり等による搬送トラブルの発生が抑制されることを期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡＦＭ装置による測定方法を説明する概念図
【図２】実験１の結果を示すグラフ（イ）本発明の一実施例、（ロ）比較例
【図３】実験２の結果を示すグラフ（イ）本発明の一実施例、（ロ）比較例
【図４】実験３の結果を示すグラフ
【図５】実験４の結果を示すグラフ（イ）本発明の一実施例、（ロ）比較例
【図６】本発明の説明概念図
【図７】第１コーティング膜（第２コーティング膜）の厚みと反発力との関係を示すグラフ
【図８】実験５の結果を示すグラフ（イ）本発明の一実施例、（ロ）比較例
【図９】本発明の一適用例を示す説明図
【符号の説明】
ｃ１　　第１コーティング膜
ｃ２　　第２コーティング膜
２２　　微粒子
２３　　他部材
３３　　処理容器（他部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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