(57)【要約】【課題】種々の周囲環境において帯電が抑制された粉末組成物を提供する。【解決手段】粒径５μｍ以下の粉末粒子を主に含有し、電気伝導性を有するカーボンナノ材料を含有する粉末組成物を提供する。この粉末組成物では、摩擦などによって粉末粒子に電荷が付与される場合、カーボンナノ材料を通して速やかな電荷の移動が起こって帯電状態が緩和される。したがって、帯電が抑制された粉末組成物となっており、凝集や管壁への付着が抑制されている。カーボンナノ材料は、吸湿性を備えず、その性質は種々の温度、湿度、圧力下で安定しているため、種々の周囲環境で帯電が抑制されて、流動性の低下が抑制される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径５μｍ以下の粉末粒子を主に含有し、
電気伝導性を有するカーボンナノ材料を含有する、粉末組成物。
【請求項２】
カーボンナノ材料を０．０１ｖｏｌ％以上５ｖｏｌ％以下含む、請求項１に記載の粉末組成物。
【請求項３】
粉末組成物の製造方法であって、
ガスに浮遊した状態の粉末を生成する粉末生成工程と、
粉末生成工程で得られる粉末を回収する粉末回収工程と、
前記粉末回収工程より前に、粉末に電気伝導性を有するカーボンナノ材料を添加するカーボンナノ材料添加工程と
を備える、粉末組成物製造方法。
【請求項４】
前記カーボンナノ材料添加工程では、生成した粉末が浮遊するガスにカーボンナノ材料を供給する、請求項３に記載の粉末組成物の製造方法。
【請求項５】
粉末組成物を製造する装置であって、
ガスに浮遊した状態の粉末を生成する粉末生成手段と、
前記粉末生成手段で得られる粉末を含有するガスが流通する空間を備えるガス搬送手段と、
前記ガス搬送手段のガスが流通する空間に、電気伝導性を有するカーボンナノ材料を供給するカーボンナノ材料供給手段と、
ガス搬送手段の出口に設けられる粉末回収手段と
を備える、粉末組成物製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粉末組成物、粉末組成物の製造方法、粉末組成物の製造装置に関し、特に、電気伝導性の小さい材料を主成分に有する粉末組成物、粉末組成物の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
成形体や被膜の成形材料や塗料成分、液晶のスペーサーなど、種々の用途で粉末が利用されている。近年、各種粉末において、より小さい粒径、すなわちミクロン単位の粒径に形成して、品質の向上を図ることが考えられている。ここで、粉末粒子は、粒径が小さくなるにしたがって、粉末粒子の比表面積が増大し、重量は減少する。このため、粒径の小さい粉末では、粉末粒子の自重に比して静電気力や分子間力が相対的に大きくなる。この結果、電気伝導性の小さい材料や絶縁性の材料よりなる粉末では、粉末どうし、あるいは粉末と粉末搬送部の壁面との摩擦で発生する静電気によって、粉末粒子どうしの凝集や粉末粒子への壁面への付着が起こる。これらの現象は、粉末の流動性を低下させるため、均一な粉末供給が困難になる。静電気等による流動性の低下を抑制するため、例えば、有機系界面活性剤やグリセリン、ソルビットなどの多価アルコールや脂肪酸エステルなど有機系帯電防止剤を添加した粉末組成物が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３３０８２６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の有機系帯電防止剤は、親水性の官能基を有するため吸湿性が高い。このため、水分を嫌う粉末には使用できない。また、有機系帯電防止剤が吸収した水分による液架橋で粉末どうしが凝集することがある。
【０００５】
そこで、本発明では、種々の周囲環境において帯電が抑制された粉末組成物を提供することを課題とする。
また、本発明では、種々の周囲環境における帯電を抑制して粉体を製造する方法、及び粉体製造装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、粒径５μｍ以下の粉末粒子を主に含有し、電気伝導性を有するカーボンナノ材料を含有する粉末組成物を提供する。
この粉末組成物では、摩擦などによって粉末粒子に電荷が付与される場合、カーボンナノ材料を通して速やかな電荷の移動が起こって帯電状態が緩和される。したがって、帯電が抑制された粉末組成物となっており、凝集や管壁への付着が抑制されている。カーボンナノ材料は、吸湿性を備えず、その性質は種々の温度、湿度、圧力下で安定しているため、種々の周囲環境で帯電が抑制されて、流動性の低下が抑制される。
この粉末組成物では、カーボンナノ材料を０．０１ｖｏｌ％以上５ｖｏｌ％以下含むことが好ましい。この範囲であると、カーボンナノ材料によって粒径５μｍ以下の粉末粒子の凝集及び付着を良好に抑制できるとともに、粉末組成物の本来の性質を良好に保持させることができる。特に、粉末組成物が溶射被膜成形の原料の場合、気孔が少なく面粗度の小さい良好な被膜を形成することができる。
なお、本明細書において「電気伝導性を有するカーボンナノ材料」とは、複数の炭素原子がシート状に配列して成り、１ｎｍ〜数百ｎｍ、あるいは数μｍの長さを有する中空構造又は中実構造を備える材料である。
【０００７】
また、本発明では、粉末組成物の製造方法であって、ガスに浮遊した状態の粉末を生成する粉末生成工程と、粉末生成工程で得られる粉末を回収する粉末回収工程と、前記粉末回収工程より前に、粉末に電気伝導性を有するカーボンナノ材料を添加するカーボンナノ材料添加工程とを備える、粉末組成物製造方法を提供する。
この製造方法では、粉末の回収よりも前に電気伝導性を有するカーボンナノ材料を添加するため、初期の段階から粉末の流動による粉末どうし、あるいは粉末と他部材との間の摩擦による帯電をカーボンナノ材料を通して緩和できる。したがって、特に、粉末粒子の凝集や他部材への付着を抑制して粉末組成物を製造することができ、また、帯電が抑制されて流動性の低下が抑制された粉末組成物が得られる。
この方法では、カーボンナノ材料添加工程で、生成した粉末が浮遊するガスにカーボンナノ材料を供給することにより、粉末生成の後、帯電前の可能性が高い粉末粒子群中にカーボンナノ材料を均質な分散状態で添加することができる。このため、特に粉末粒子どうしの凝集が低減された粉末組成物を得ることができる。
【０００８】
さらに、本発明では、粉末組成物を製造する装置であって、ガスに浮遊した状態の粉末を生成する粉末生成手段と、前記粉末生成手段で得られる粉末を含有するガスが流通する空間を備えるガス搬送手段と、前記ガス搬送手段のガスが流通する空間に、電気伝導性を有するカーボンナノ材料を供給するカーボンナノ材料供給手段と、ガス搬送手段の出口に設けられる粉末回収手段とを備える粉末組成物製造装置を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本明細書で開示する粉末組成物は、塗料組成物や溶射材料として好適であるが、これらに限定されず、蒸着、吹き付けなどで用いられる種々のコーティング材料、窯業で使用される素地材料や釉薬、医薬業界や食品業界などで利用される種々の粉末材料など種々の用途で利用される粉末組成物に適用できる。特に、電気伝導性が小さい材料や絶縁性の材料で形成されている微粉末粒子を含む粉末組成物に好適である。したがって、粉末粒子の材料は、金属、セラミック、プラスチック、ゴム、エラストマー、たんぱく質、糖など種々の材料を選択できるが、電気伝導性の小さいセラミック、プラスチック、ゴム、エラストマーなどの粉末粒子を含有する場合に好適である。例えば、金属酸化物や金属炭化物、金属窒化物などの粉末粒子を含有する場合に好適である。具体的には、例えば、タングステンカーバイド（ＷＣ）やジルコニア（ＺｒＯ２）よりなる粉末粒子を含む粉末組成物に好適である。
【００１０】
粉末組成物は、粒径５μｍ以下の粉末粒子を主に含有し、電気伝導性を有するカーボンナノ材料を含有する。粒径５μｍ以下の粉末粒子は、一種類でも良いし、２種類以上含まれていても良い。また、粒径５μｍを超える粉末粒子を含有していても良い。粒径５μｍ以下の粉末粒子を主に含有する粉末組成物とは、平均粒径が５μｍ以下の粉末成分を第１成分とする、あるいは平均粒径５μｍ以下の複数の粉末成分全体を１成分としたときに第１成分となる粉末組成物である。
【００１１】
ここで、粉末粒子の大きさにおいて５μｍとは、一般に、粉末粒子にかかる静電気力、分子間力、液架橋力などが流動性に与える影響が大きくなる境界領域である。５μｍを超える場合は、粉末粒子に係る重力が大きいため、これらの力の影響は相対的に小さくなる。粒径５μｍ以下であると、比表面積が増大し、特に絶縁性材料や電気伝導性の小さい材料よりなる粒子では、静電気力の影響が大きくなる。したがって、粉末粒子の大きさについて下限は特になく、製造可能な範囲で所望の大きさ、分布を選択することができる。
【００１２】
粉末粒子の構成、形状は、特に限定されない。単一の材料で形成されていても良いし、複数の材料の混合物より形成されていても良い。また、表面に１以上のコーティング層を備える複合体であっても良い。また、結晶であっても良いし、空隙を備える顆粒状であっても良い。粉末粒子の形状は、球状、管状、軸状、板状など所望の形状である。
【００１３】
カーボンナノ材料は、複数の炭素原子がシート状に配列して成り、１ｎｍ〜数百ｎｍ、あるいは数μｍの長さを有する筒状構造を備える材料である。このようなカーボンナノ材料としては、例えば、一層または多層の筒状構造を形成する単層／多層カーボンナノチューブを挙げることができる。また、筒状構造の一端が筒状部に連続する炭素のシート状体によって閉じているカーボンナノホーンや、複数の炭素原子が筒状あるいは両端が開放された円錐状に結合した単位が連続して配列するカーボンナノファイバを用いることもできる。電気伝導性のより高い材料が好ましく、カーボンナノチューブやカーボンナノホーンが好ましい。これらのカーボンナノ材料は、単一種類でも良いし、複数種類を組み合わせて用いても良い。
【００１４】
カーボンナノ材料の大きさは、特に限定されない。例えば、カーボンナノチューブや、カーボンナノホーン、カーボンナノファイバなど長軸状の材料では、その直径が１ｎｍ以上５０ｎｍ以下のものを好適に使用することができる。また、長さについても上述のとおり特に限定されず、ｎｍオーダーのものからμｍオーダーのものまで使用することができる。電気伝導性が良好であれば、実質的に１ｎｍ未満の材料や、５０ｎｍを超える直径の材料を使用することも可能である。具体的には、例えば、直径０．５ｎｍのカーボンナノチューブや直径１００ｎｍのカーボンナノファイバーを用いても良い。カーボンナノ材料の大きさは、特に限定されないが、粉末組成物の用途や粉末粒子の大きさ、混合しやすさなど目的に応じて種々の大きさ、形状のものを選択することができる。例えば、溶射被膜の原料粉末では、直径１ｎｍに近いカーボンナノ材料を含有していると、形成される被膜が一様で平滑になりやすいため、好ましい。
【００１５】
カーボンナノ材料の粉末組成物中の量は、特に限定されないが、０．０１ｖｏｌ％以上５ｖｏｌ％以下であることが好ましい。この範囲であると、カーボンナノ材料によって粉末組成物中に発生する電荷を良好に除去でき、静電気等に基づく凝集や配管等への付着を抑制できる。また、粉末組成物内での電荷（極性）の偏りを緩和することもできると考えられる。０．０１ｖｏｌ％未満であると、カーボンナノ材料を添加することによる流動性の低下を抑制する効果が十分に得られない。一方、カーボンナノ材料の量が５ｖｏｌ％を超えると、粉末組成物の主たる目的に関する性質にカーボンナノ材料が影響を与えるおそれが高くなる。また、カーボンナノ材料の量が多くなり、主成分に対する粉末組成物の総量が増大する。
【００１６】
この粉末組成物は、カーボンナノ材料の電気伝導性により、粉末組成物の帯電が良好に抑制されており、粒径５μｍ以下の粉末粒子を主に含有していても、静電気等による粉末粒子どうしの凝集や粉末粒子の搬送部となる配管やノズルなどへの付着が良好に抑制されている。したがって、本粉末組成物は、良好な流動性を維持することができる。特に、カーボンナノ材料は、吸湿性を備えず、また、有機材料と比較して熱にも安定であるため、種々の条件での使用において静電気の除去や中和の効果を得ることができ、種々の条件で流動性を良好に維持する粉末組成物となっている。また、加熱によって燃焼させることでカーボンナノ材料を粉末組成物または粉末組成物から得られる材から除去することができる。このとき、炭素原子のみからなるカーボンナノ材料では有害物質が発生せず、安全である。
【００１７】
本粉末組成物の製造方法について説明する。
粉末組成物の粉末成分は、公知の造粒方法、粉末製造方法を使用することができる。例えば、カーボンナノ材料以外の粉末成分は、機械的な粉砕法でも良いし、化学的な成長法でも良い。粒径５μｍ以下の粒子を主に含有するため、これらは典型的には、成長法によって製造することが好ましい。成長法には、大きく分けて気相法と液相法とがあるが、特に限定されず、どちらの方法を使用することもできる。気相法としては、蒸発凝縮法（ＰＶＤ法）や気相反応法（ＣＶＤ法）を用いることができ、液相法としては、溶媒蒸発法、沈殿法を用いることができる。
【００１８】
カーボンナノ材料は、公知のアーク放電法やＣＶＤ法（化学蒸着法）を用いて製造された材料を使用することができ、市販のものをそのまま、あるいは適宜、精製、選別などして使用することができる。
【００１９】
以下、図１を参照して、粉末製造装置の第１の実施形態である装置１０を用いて本発明の一実施形態の粉末組成物を製造する方法について説明する。
まず、装置１０の構成について説明する。装置１０は、ＣＶＤ法のうち電気炉法によって粉末粒子を製造する粉末生成手段１２と、粉末粒子を含有するガスを搬送するガス流通部１４と、カーボンナノ材料供給手段１６と、粉末回収手段１８とを備えている。
【００２０】
粉末生成手段１２は、図１に示すように、密閉状に形成された反応管２１によって構成されている。反応管２１の一端には、反応管２１の内部に連通して設けられたキャリアガス供給部２７および反応ガス供給部２５が設けられている。キャリアガス供給部２７および反応ガス供給部２５は、ノズル２７ａ，２５ａと、図示しないポンプ、タンクなどのガス供給手段とを備えている。キャリアガス供給部２７は、反応管２１内に所定の流量のキャリアガスを供給する。キャリアガス供給部２７のノズル２７ａの先方（図１では右側）に、原料設置部２３が設けられている。原料設置部２３は、粉末の固体原料を設置するためのボートである。
反応ガス供給部２５は、原料設置部２３に設置される原料と反応するガスを、所定の流量で反応管２１内に供給する。反応ガス供給部２５のノズル２５ａの先端は、原料設置部２３より先方に位置している。
【００２１】
反応管２１の外周には、ヒーター２９及びクーラー３１が設けられている。ヒーター２９は、熱によって固体原料の気化を補助するとともに、反応ガスと気化した固体原料とを反応させる。ヒーター２９は、原料設置部２３より後方（図１の左側）から反応ガス供給部２５のノズル２５ａの先端より先方まで範囲において、反応管２１の外周に沿って設けられている。
クーラー３１は、生成した粉末粒子を含有するガスを冷却する。クーラー３１は、本実施形態では、ヒーター３１より先方の反応管２１の外周を被覆する管状部に形成されており、冷媒が循環する内部空間を備える公知の構成である。
【００２２】
ガス流通部１４は、反応管２１の先方側の端部に連通して設けられた管状部であり、反応後のガスを粉末回収手段１８まで搬送する部分である。なお、本実施形態の反応管２１のヒーター２９の後半部分以降からガス流通部１４の先方側端部までが、本発明のガス搬送手段に対応する。
【００２３】
カーボンナノ材料供給手段１６は、ガス流通部１４の流通空間内に連通して設けられている。カーボンナノ材料供給手段１６は、ホッパー４１、スクリュ−コンベヤ４３、および供給管４５を備えている。ホッパー４１及びスクリュ−コンベヤ４３は、予め生成されたカーボンナノ材料を所定の量ずつ均等に供給する。供給管４５は、一端がスクリュ−コンベヤ４３の先端の下方に配置されており、他端がガス流通部１４内に配置されている管状部材である。ガス流通部１４内に配置される端部は、ガス流通部１４内でガスの流通方向に向かって開口している。
【００２４】
粉末回収手段１８は、粉末を受容する容器状の受容部５１と、粉末以外のガスを排出するためのガス排出部５２とを備えている。本実施形態では、受容部５２は球状に形成されており、上部に開口５１ａを有する。ガス流通部１４の排出側の端部は、開口５１ａから受容部５１内に挿入されて設けられている。ガス排出部５２は、受容部５１の内部から開口５１ａを通って外部まで延びる管状部材である。
【００２５】
次に、装置１０を用いて粉末組成物を製造する方法について説明する。
（粉末生成工程）
粉末生成工程では公知の原料を用いて所望の粉末を生成する。例えば、ニッケル（Ｎｉ）の粉末粒子を生成する場合は、原料設置部２３に塩化ニッケル（ＮｉＣｌ２）を設置し、反応ガス供給部２５から水素（Ｈ２）を供給する。また、タングステンカーバイド（ＷＣ）の粉末粒子を生成する場合は、原料設置部２３に塩化タングステン（ＷＣｌ６）を設置し、反応ガス供給部２５から水素（Ｈ２）およびメタン（ＣＨ４）を供給する。
【００２６】
反応管２１をヒーター２９で所定の温度に加熱し、キャリアガス供給部２７から所定の流量でキャリアガス（不活性ガス）を送り込んで、固体原料を気化させて先方（図１中右側）へ送る。また、反応ガス供給部２５から、反応ガスを所定の流量で送り込む。図１の装置１０では、気化した固体原料を十分加熱した後で、反応ガスと混合させ、反応ガスとの混合によって速やかに化学反応させてより微細な粉末粒子を生成させる。
【００２７】
（カーボンナノ材料添加工程）
生成した粉末粒子を含むガスをクーラー３１で冷却して、副反応の進行や粉末の肥大化を抑制して所望の粒径の粉末粒子とする。粉末粒子を含むガスは、キャリアガス及び反応ガスの流れによって、後方から先方へと移動し、ガス流通部１４に流入する。
【００２８】
ガス流通部１４に、カーボンナノ材料供給手段１６から、ガス中に含まれる粉末粒子の量に対して所定の割合となるようにカーボンナノ材料を供給する。カーボンナノ材料供給手段１６のホッパー４１にカーボンナノ材料を投入し、スクリュ−コンベヤ４３、供給管４５を通して、所定の流量でガス流通部１４内に分散状態するようにカーボンナノ材料を供給する。
【００２９】
（粉末回収工程）
粉末粒子及びカーボンナノ材料を含有するガスを、ガス流通部１４内を通して、粉末回収手段１８の受容部５１まで搬送する。図１に示すガス流通部１４の内径は、受容部５１に向かって小さくなっており、ガス流通部１４の内壁と粉末粒子および粉末粒子同士が擦れる。この摩擦によって粉末粒子側に付与される電荷は、カーボンナノ材料を介して速やかに除去される。粉末粒子及びカーボンナノ材料を受容部５１に沈殿、あるいは残留させて粉末組成物を回収する。また、ガスは、ガス排出部５２を通して外部に排出する。なお、受容部５１の内壁と粉末粒子、又は受容部５１内での粉末粒子どうしの摩擦により粉末組成物に付与される電荷も、カーボンナノ材料を介して速やかに除去される。
【００３０】
この製造方法によれば、粉末粒子をガスに浮遊した状態で生成し、このガス中にカーボンナノ材料を供給する。このため、粉末粒子の帯電の原因となる摩擦が起こるより前にカーボンナノ材料を添加でき、粉末粒子に電荷が付与されるとカーボンナノ材料を通して速やかに電荷を移動させて、帯電を抑制できる。したがって、製造段階における粉末粒子同士の凝集や、ガス流通部１４の内壁への付着やガス流通部１４の詰まりを抑制して粉末組成物を製造できる。特に、粉末粒子の凝集をより早い段階で抑制することができるため、粒径が５μｍ以下の小さい粉末粒子を含有していても、分散性の高い粉末組成物を得ることができる。また、上述のとおり、この方法によって得られる粉末組成物は、カーボンナノ材料によって帯電が抑制されており、良好な流動性が維持されている。この方法は、粒子として取り扱い可能なカーボンナノ材料を用いることによって、ガス中の粉末粒子へ直接、帯電防止の材料を混合することができるものである。
【００３１】
また、この装置１０では、従来と同様の構成の装置においてガス流通部１４（ガス搬送手段の一部）にカーボンナノ材料供給手段１６を設けることにより、粉末粒子の生成の直後のより早い時期から粉末粒子の帯電を抑制できるとともに、粉末粒子とカーボンナノ材料との混合装置を必要とせず、効率が良い。
【００３２】
次に、図２を参照して粉末製造装置の第２の実施形態である装置６０について説明する。装置６０は、液相法のうち溶媒蒸発法によって粉末を製造する粉末生成手段６２と、得られる粉末を含有するガスが流通するガス流通部６４と、カーボンナノ材料供給手段６６と、粉末回収手段６８とを備えている。
【００３３】
粉末生成手段６２は、超音波装置７３と、原料溶液貯留部７５と、ガス供給部７７と、反応管７１と、ヒーター７９とを備えている。
超音波装置７３は、原料溶液貯留部７５に超音波を供給して、原料溶液貯留部７５中の溶液を蒸発させる公知の構成である。
原料溶液貯留部７５は、得ようとする粉末粒子の原料となる金属塩が溶解した溶液を貯留する部分である。原料溶液貯留部７５の上部は開口に形成されている。
ガス供給部７７は、原料溶液貯留部７５の上部に、上方に向かって所定の流量でガスを供給する手段であり、図示しないポンプおよびガス貯留部と、ノズル７７ａとを備えている。ガス供給部７７からは、キャリアガス及び適宜反応ガスを供給する。
反応管７１は、原料溶液貯留部７５の上部を包囲して上方に延びる筒状部材である。反応管７１の上端は、ガス流通部６４と連結されている。
ヒーター７９は、反応管７１の中央外周部分を包囲する筒状に形成されている。本実施形態では、ヒーター７９は、より下方に設けられた乾燥用ヒーター７９ａとより上方に設けられた反応用ヒーター７９ｂとを備えている。
【００３４】
ガス流通部６４は、反応管７１の上端に連結された管状部材で、ガスが流通可能な内部空間を備えている。ガス流通部６４は、反応管７１の上端と粉末回収手段６８とを接続している。なお、第２の実施形態の装置６０において、反応管７１のヒーター７９より上方からガス流通部６４にかけては、本発明のガス搬送手段に対応する。
【００３５】
カーボンナノ材料供給手段６６は、ガス流通部６４にカーボンナノ材料を供給する手段で、ホッパー８１とスクリューコンベヤ８３と供給管８５とを備えており、第１の実施形態と同様の構成であるため、説明を省略する。
また、粉末回収手段６８は、受容部９１とガス排出部９２とを備えており、第１の実施形態と同様の構成であるため、説明を省略する。
【００３６】
この装置６０を用いて粉末組成物を製造する方法について説明する。
粉末生成工程では、まず、所望の原料を含む溶液を調製して、原料溶液貯留部７５に供給する。原料溶液は、公知の方法で作成することができる。例えば、酸化チタンの粉末粒子を製造する場合は、硫酸チタンとアンモニア水とを加えて水酸化チタンのゲル状溶液を調製し、硝酸で解膠した溶液を用いることができる。また、Ｍｇ０．５Ｍｎ０．５Ｆｅ２Ｏ４の複合金属酸化物を製造する場合は、硝酸マグネシウム、硝酸マンガン、および硝酸鉄（ＩＩＩ）をエタノールに溶解させた溶液を用いることができる。
【００３７】
原料溶液貯留部７５に溶液を投入し、超音波装置７３を作動させ、また、適宜加熱することにより、溶液の組成を保有する液滴を発生させることができる。また、ガス供給７７からキャリアガス（反応ガスを含む）を所定の流量で供給することにより、原料溶液の液滴を含むガスを反応管７１に送り込む。
【００３８】
反応管７１内のガスをヒーター７９で加熱することにより、主に乾燥用ヒーター７９ａ部分で溶媒を蒸発させ、主に反応用ヒーター７９ｂ部分で熱分解反応を起こして、目的とする物質を粉末粒子状に生成させる。粉末粒子を含むガスは、反応管７１の上方まで移動し、ガス流通部６４まで移動する。
【００３９】
ガス流通部６４を通るガスに、第１の実施形態の場合と同様に、カーボンナノ材料供給手段６６によって、所定量のカーボンナノ材料をガスの流通方向と同じ方向に向かって供給する。これにより、粉末粒子にカーボンナノ材料を混合する。
その後、ガス流通部６４から粉末粒子及びカーボンナノ材料を含むガスを粉末回収手段６８に排出し、受容部９１に粉末粒子とカーボンナノ材料とを含む粉末組成物を回収し、ガスをガス排出部９２から排出する。
【００４０】
この装置６０でも、第１の実施形態と同様に、生成後の粉末粒子がガスに浮遊しており、集合状態に回収する前に、カーボンナノ材料を供給することができる。このため、粉末組成物の製造段階で、粉末粒子が凝集することを抑制して良好な分散性を備える粉末組成物を製造することができる。
【００４１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。
カーボンナノ材料供給手段は、ガス搬送手段のどこに設けても良い。例えば、図１に示す気相法では、反応管２１のクーラー３１と同じ部分にカーボンナノ材料供給手段１６を設けて、冷却と同時にカーボンナノ材料を供給しても良い。また、図２に示す液相法では、反応管７１のヒーター７９より上方にカーボンナノ材料供給手段６６を設けて、カーボンナノ材料を供給しても良い。また、カーボンナノ材料供給手段は、公知の粒子状物を供給可能な構成とすることができ、本実施形態に限定されないことは、もちろんである。例えば、ホッパー、ベルトコンベヤ、篩を備える手段や、供給管と制御手段によって制御された開閉弁とを備える構成などであっても良い。
また本製造方法では、カーボンナノ材料は、粉末粒子の生成を妨げない範囲でより早く、粉末粒子と混合状態に添加されることが好ましい。したがって、例えば、カーボンナノ材料の存在によって粉末生成反応が妨げられない場合は、キャリアガスや反応ガスとともに、反応管内に供給しておき、粉末の生成と同時にカーボンナノ材料が混合された粉末組成物を得るようにしても良い。
【００４２】
【実施例】
（粉末組成物の作成）
図１に示す装置１０において、原料設置部２３に塩化タングステンを載置して、反応ガス供給部２５からメタンおよび水素の混合ガスを、キャリアガス供給部２７から窒素ガスを、それぞれ所定量だけ供給した。そして、反応管２１内の反応部分の温度が１１００℃となるようにヒーター２９で加熱して塩化タングステンと混合ガスとを反応させ、平均粒径が３μｍのタングステンカーバイド（ＷＣ）の粉末粒子を製造した。また、カーボンナノ材料供給手段１６から、カーボンナノチューブ粉末（直径１ｎｍ）をＷＣ粉末粒子に対して０．０５ｖｏｌ％となるように連続的に供給し、粉末回収手段１８で乾燥した粉末組成物を得た。これを実施例１の粉末組成物とした。
【００４３】
実施例２では、実施例１と同様の方法により、流量や混合ガス組成比、反応管の反応部分の温度などを、適宜、調節して、平均粒径４μｍのＷＣ粉末粒子を生成し、実施例１と同一のカーボンナノチューブ粉末をＷＣ粉末粒子に対して５ｖｏｌ％となるように供給して、同様にして乾燥した粉末組成物を得た。
また、実施例３では、実施例２と同様にして平均粒径４μｍのＷＣ粉末粒子を生成し、カーボンナノチューブ粉末（直径４０ｎｍ）をＷＣ粉末粒子に対して５ｖｏｌ％となるように供給して、同様にして乾燥した粉末組成物を得た。
【００４４】
また、比較例１として、実施例１と同様にして、平均粒径３μｍのＷＣ粉末粒子を製造し、カーボンナノチューブ粉末を供給せずに回収して乾燥した粉末組成物を得た。
また、比較例２として、実施例２と同様にして平均粒径４μｍのＷＣ粉末粒子を生成し、実施例１と同じカーボンナノチューブ粉末をＷＣ粉末粒子に対して２０ｖｏｌ％となるように供給して、同様にして乾燥した粉末組成物を得た。
実施例１〜３、および比較例１，２のタングステンカーバイドの平均粒径およびカーボンナノ材料の直径、含有率を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2004362801.tif 000002
【００４６】
（溶射被膜の形成）
実施例１〜３及び比較例１，２の各粉末組成物を原料として、ＪＩＳ規格のＳＣＭ４１５（浸炭焼入れ品）を基材として、粉末組成物供給量を５ｇ／ｍｉｎとして、装置ＪＰ−５０００（ＴＡＦＡ社製）を用いて高速フレーム溶射し、溶射被膜を形成した。
得られた溶射被膜について、走査型電子顕微鏡による観察およびエネルギー分散型Ｘ線分析法により、溶射被膜表面での凝集粒子の有無を確認した。また、溶射被膜断面における気孔率、溶射被膜表面の面粗度について測定した。ここで、気孔率は、溶射被膜断面の走査型電子顕微鏡像における気孔部の占有面積の比率である。面粗度は触針式表面粗さ計で測定した。また、溶射時の粉末搬送通路の壁面への粉末組成物の付着状態を観察した。これらの結果を表２に示す。
【００４７】
【表２】
2004362801.tif 000003
【００４８】
この結果によれば、実施例１〜３及び比較例２のカーボンナノチューブ粉末を含む粉末組成物では、凝集および搬送通路の壁面への付着がなかった。これに対し、実施例１と同じＷＣ粉末粒子よりなる比較例１では、凝集及び付着の両方が観察された。このことから、カーボンナノチューブ粉末を供給することにより、粉末組成物の帯電を良好に抑制できることが明らかとなった。
【００４９】
また、これらの粉末組成物から形成した溶射被膜では、カーボンナノチューブ粉末を体積含有率０．０５ｖｏｌ％以上５ｖｏｌ％以下含む実施例１〜３は、カーボンナノチューブ粉末を含まない比較例１と比較して、気孔率、面粗度のいずれも低い値を示した。特に面粗度は半分以下の２５μｍ以下であり、被膜の平滑性を向上できることがわかった。これは、実施例１〜３では、ＷＣ粉末粒子の凝集がなく、かつ搬送通路の壁面への付着がないため、より良好な分散状態でＷＣ粉末粒子を供給することができ、より均一な被膜が形成できるためであると考えられる。一方、カーボンナノチューブ粉末の直径が１ｎｍであるが体積含有率が２０ｖｏｌ％である比較例２では、気孔率および面粗度の両方が比較例１より大きくなっており、カーボンナノチューブ粉末の存在が無視できないほど大きくなることがわかった。カーボンナノ材料の含有率が高くなると、カーボンナノ材料の存在によってＷＣが存在しない部分ができるため、これにより、不均一な膜が形成されやすくなると考えられる。
また、カーボンナノチューブ粉末の体積含有率が同じで、カーボンナノチューブ粉末の直径が異なる実施例２と実施例３とを比較すると、カーボンナノ材料の直径が大きい方が、気孔率、面粗度を低下させる傾向がみられた。
【００５０】
【発明の効果】
本発明では、種々の周囲環境において帯電が抑制された粉末組成物を提供すること、また、種々の周囲環境における帯電を抑制して粉体を製造する方法及び粉体製造装置を提供することにより、粒径が小さい粉末組成物の流動性を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る粉末製造装置を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る粉末製造装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１０，６０  装置
１２，６２  粉末生成手段
１４，６４  ガス流通部
１６，６６  カーボンナノ材料供給手段
１８，６８  粉末回収手段
２１，７１  反応管
２３  原料設置部
２５  反応ガス供給部
２７  キャリアガス供給部
２５ａ，２７ａ，７７ａ  ノズル
２９，７９  ヒーター
３１  クーラー
４１，８１  ホッパー
４３，８３  スクリューコンベヤ
４５，８５  供給管
５１，９１  受容部
５１ａ  開口
５２，９２  ガス排出部
７３  超音波装置
７５  原料溶液貯留部
７７  ガス供給部
７９ａ  乾燥用ヒーター
７９ｂ  反応用ヒーター
【図１】
2004362801.tif 000004
【図２】
2004362801.tif 000005