(57)【要約】【課題】  従来よりも殻厚が厚く、球形に近く、粒径も揃っており、高強度のフェライト中空粒子を提供する。【解決手段】フェライト粉末同士が焼結して中空構造を形成してなるフェライト中空粒子の製造方法であって、ａ）樹脂粉末と、樹脂粉末よりも小径のフェライト粉末とを圧接させながら混合し、フェライト粉末がその一部を埋込んだ状態で樹脂粉末の表面を被覆してなるフェライト粉末被覆粒子を形成する工程と、  ｂ）得られたフェライト粉末被覆粒子を焼成して、樹脂粉末を焼失させるとともに、フェライト粉末同士を焼結させる工程と、を含むフェライト中空粒子の製造方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト粉末同士が焼結して中空構造を形成してなるフェライト中空粒子の製造方法であって、
ａ）樹脂粉末と、樹脂粉末よりも小径のフェライト粉末とを圧接させながら混合し、フェライト粉末がその一部を埋込んだ状態で樹脂粉末の表面を被覆してなるフェライト粉末被覆粒子を形成する工程と、
ｂ）得られたフェライト粉末被覆粒子を焼成して、樹脂粉末を焼失させるとともに、フェライト粉末同士を焼結させる工程と、
を含むことを特徴とするフェライト中空粒子の製造方法。
【請求項２】
工程ａ）において、フェライト粉末として、少なくとも２種類の粒径の異なる粉末を用い、樹脂粉末と圧接混合することを特徴とする請求項１記載のフェライト中空粒子の製造方法。
【請求項３】
工程ｂ）において、樹脂粉末がガス化する温度に加熱された加熱炉にフェライト粉末被覆粒子を投入し、樹脂粉末を焼失させた後、フェライト粉末の焼結温度にて維持することを特徴とする請求項１または２記載のフェライト中空粒子の製造方法。
【請求項４】
樹脂粒子が、アクリル系樹脂からなる粒子であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のフェライト中空粒子の製造方法。
【請求項５】
工程ａ）の後に、フェライト粉末被覆粒子と、樹脂粉末よりも小径のセラミック粉末とを圧接させながら混合し、セラミック粉末被覆粒子を形成する工程を付加することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のフェライト中空粒子の製造方法。
【請求項６】
セラミック粉末として、粒径の異なる粉末を用い、フェライト粉末被覆粒子と圧接混合することを特徴とする請求項５記載のフェライト中空粒子の製造方法。
【請求項７】
セラミック粉末として、種類の異なる粉末を用い、フェライト粉末被覆粒子と圧接混合することを特徴とする請求項５または６記載のフェライト中空粒子の製造方法。
【請求項８】
セラミック粉末が、アルミナ粉末であることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載のフェライト中空粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェライト粉末同士が焼結して中空構造を形成したフェライト中空粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電磁波遮蔽材料として、プラスチック等の軽量材料にフェライト粉末を分散させ、軽量化とともに成形容易性を図ることが行われている。また、更なる軽量化を目的として、フェライトの中空粒子を用いた電磁波遮蔽材料も知られている。
【０００３】
従来、フェライト中空粒子を得るには、例えば、フェライト粉末を含有するスラリーに樹脂粉末を分散させてフェライト粉末含有スラリーで被覆した樹脂粉末とし、これを加熱処理して樹脂粉末を焼失させて粒子内部を中空化する方法（例えば、特許文献１参照）や、酸化鉄等のフェライトの構成成分となる金属または金属化合物（例えば金属酸化物、金属水酸化物等）を含有する溶液に樹脂粉末を分解させ、フェライト構成成分含有溶液で被覆した樹脂粉末とし、これを加熱処理して樹脂粉末を焼失させて粒子内部を中空化する方法（例えば、特許文献２）等を行っている。
【特許文献１】特開平１０―１８２２６４号公報
【特許文献２】特開平７−２３７９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、何れの方法でも、樹脂粉末の分散状態が悪いと樹脂同士が結着し、得られるフェライト中空粒子は球形ではなく歪な形状となり、粒径も一様とはなり難い。更には、樹脂粉末はフェライト粉末含有スラリーやフェライト構成成分含有溶液に分散後、取り出して乾燥されることから、フェライト粉末やフェライト構成成分の付着量にバラツキが生じたり、付着量が十分でないことが多く、焼成後のフェライトからなる殻の厚さが一様では無く、薄殻のものも数多く含まれる。そのため、これらのフェライト中空粒子を用いて電磁波遮蔽材料を製造した場合、歪な形状のものや薄殻のものに応力が集中して強度的に劣る可能性が高い。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、従来よりも殻厚が厚く、球形に近く、粒径も揃っており、高強度のフェライト中空粒子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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、フェライト粉末同士が焼結して中空構造を形成してなるフェライト中空粒子の製造方法であって、
ａ）樹脂粉末と、樹脂粉末よりも小径のフェライト粉末とを圧接させながら混合し、フェライト粉末がその一部を埋込んだ状態で樹脂粉末の表面を被覆してなるフェライト粉末被覆粒子を形成する工程と、
ｂ）得られたフェライト粉末被覆粒子を焼成して、樹脂粉末を焼失させるとともに、フェライト粉末同士を焼結させる工程と
を含むことを特徴とするフェライト中空粒子の製造方法を提供する。
【０００７】
特に、工程ａ）の後に、フェライト粉末被覆粒子と、樹脂粉末よりも小径のセラミック粉末とを圧接させながら混合し、セラミック粉末被覆粒子を形成する工程を付加することが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、殻厚も厚く、球形に近く、欠落部も無く、また粒径も揃ったフェライト中空粒子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００１０】
図１は本発明のフェライト中空粒子の製造工程を模式的に示す図であり、図２は出発原料として用いるフェライト粉末被覆粒子を模式的に示す拡大図であり、図３はフェライト粉末被覆粒子を得るために好適な製造装置の構成を示す概略図であり、図４は本発明のフェライト中空粒子の他の実施形態を得るための製造工程を示す図である。
【００１１】
本発明では、先ず、図１（ｂ）及び図２に示すように、樹脂粉末１０を、樹脂粉末１０よりも小径のフェライト粉末１１がその一部を埋込んだ状態で被覆した粒子を作製する。
【００１２】
このフェライト粉末被覆粒子を作製するには、例えば図３に示す構成の製造装置１を用いて行う。図示される製造装置１は、回転自在でドラム状を呈するチャンバ２の中心軸に、インナー３とスクレーバー４とを所定距離おいて配置して概略構成されている。インナー３は、樹脂粉末１０とフェライト粉末１１とからなる混合粉体５の取り入れ及び送り出しを円滑に行えるように、チャンバ２の内壁と対向する側の面が断面略半円状を呈しており、またチャンバ２の内壁との間で僅かな隙間を形成している。このような構成の製造装置１として、例えばメカノフュージョンシステム（ホソカワミクロン（株）製「ＡＭ−１５Ｆ」が知られている。
【００１３】
フェライト粉末被覆粒子の作製に際して、先ず、チャンバ２に樹脂粉末１０とフェライト粉末１１との混合粉末５を投入し、チャンバ２を高速で矢印方向に回転させる。この回転に伴い、遠心力により混合粉末５はチャンバ２の内壁に押し付けられる。次いで、混合粉体５がインナー３とチャンバ２の内壁との隙間を通過する際に、剪断力により樹脂粉末１０とフェライト粉末１１とが相互に押し付け合い、フェライト粉末１１の一部が樹脂粉末１０の表面に埋め込まれる。そして、インナー３を通過した混合粉末５はスクレーバー４により掻き取られ、同様のプロセスが繰り返し行われ、最終的に、図２に示したように、樹脂粉末１０の全表面を覆うようにフェライト粉末１１の一部が埋め込まれる。このときのフェライト粉末１１の樹脂粉末１０への埋込量としては、焼成の際の剥離防止をより確実に行うために、粉末体積の５０〜８０％程度が好ましく、処理時間やチャンバ２の内壁とインナー３との隙間を適宜調整する。
【００１４】
また、フェライト粉末１１として、粒径の異なる粉末を使用してもよい。例えば、大小２種類のフェライト粉末を用いると、フェライト粉末被覆粒子において、大径のフェライト粉末同士で形成される隙間に小径のフェライト粉末が入り込んだ状態が得られ、より緻密で強固なフェライト中空粒子が得られる。
【００１５】
尚、上記のような圧接混合に際して、チャンバ２を加熱してもよい。加熱により樹脂粉末１０が軟化し、フェライト粉末１１が埋込みやすくなる。但し、インナー３による押圧作用により若干発熱するため、特に時間の短縮等の必要がない場合には常温で行うことができる。
【００１６】
次いで、このようにして得られたフェライト粉末被覆子を電気炉に投入し、樹脂粉末１０をガス化して焼失させるとともに、フェライト粉末１１を焼結させる。このフェライト粉末１１の焼結により、図１（ｃ）に示すように樹脂粉末１０が焼失して形成された空孔２０を取り囲むようにフェライト粉末１１が焼結した殻が生成し、フェライト中空粒子２５が形成される。
【００１７】
このようにして得られるフェライト中空粒子２５は球形に近く、粒径も揃ったものとなる。また、フェライト粉末１１は樹脂粉末１０に一部が埋設した状態で焼成されるため、焼結までの間に離脱等を起こすことがないため、フェライト中空粒子２５は欠落部が無く、厚いものとなる。
【００１８】
尚、焼成条件は、樹脂粉末１０が完全にガス化し、かつフェライト粉末１１が十分に焼結するように、温度と時間とを樹脂粉末１０及びフェライト粉末１１の種類に応じて適宜選択する必要がある。また、加熱様式は、室温から徐々に昇温してもよいが、樹脂粉末１０がガス化する温度に加熱しておいた電気炉にフェライト粉末被覆子を投入することが好ましい。これにより、樹脂粉末１０が瞬時に焼失して、フェライト中空粒子２１はより球形に近いものとなる。
【００１９】
また、樹脂粉末１０の種類に制限はないが、安価で、より低温側で、しかも瞬時に分解するものが好ましく、例えばポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン等からなる粉末を好適に使用できる。特にポリメチルメタクリレートは、これらの中でも最も低温（約３５０℃）でほぼ完全にガス化して焼失することから好ましいといえる。樹脂粉末１０の粒径にも制限がなく、目的とするフェライト中空粒子２５の粒径に応じて適宜選択される。
【００２０】
本発明では、上記のフェライト中空粒子２５の強度をより向上させるために、フェライト中空粒子２５をセラミック粉末からなる層で被覆することが好ましい。
【００２１】
即ち、図４に製造工程を示すように、先ず、上記に従い樹脂粉末１０とフェライト粉末１１とを圧接混合し、図４（ｂ）に示すフェライト粉末被覆粒子２０を得る。次いで、このフェライト粉末被覆粒子と、セラミック粉末とを同様に厚接混合し、図４（ｃ）に示すようなフェライト粉末被覆粒子をセラミック粉末１２で被覆したセラミック粉末被覆粒子を作製する。そして、このセラミック粉末被覆粒子を焼成して樹脂粉末１０を焼失させるとともに、フェライト粉末１１同士の焼結とセラミック粉末１２同士の焼結とを同時に行うことにより、図４（ｄ）に示すような、フェライト粉末１１からなる内層とセラミック粉末１２からなる外層との２層構造のフェライト中空粒子（フェライト内包セラミック中空粒子）３０が得られる。従って、焼成条件として、フェライト粉末１１及びセラミック粉末１２が共に焼結することが必要である。
【００２２】
セラミック粉末１２としては、空気中での焼結が可能であることから、酸化物系や窒化物系の粉末が好ましく、中でも安価で、容易に入手でき、汎用性も有し、また焼結性も比較的高いことから、アルミナ粉末やシリカ粉末等が好ましいといえるが、これらに限定されることはない。また、セラミック粉末１２は、粒径の異なる粉末を使用してもよい。例えば、大小２種類のセラミック粉末を用いると、セラミック粉末被覆粒子において、大径のセラミック粉末同士で形成される隙間に小径のセラミック粉末が入り込んだ状態が得られ、より緻密で強固なセラミック粉末からなる層が得られる。更には、異なる材質のセラミック粉末１２を組み合わせることもできる。
【００２３】
また、フェライト粉末１１からなる内層と、セラミック粉末１２からなる外層との殻厚の比率は制限されるものではなく、目的に応じて適宜設定できる。
【実施例】
【００２４】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
（実施例１）
メカノフュージョンシステム（ホソカワミクロン（株）製「ＡＭ−１５Ｆ」；図３参照）に、平均粒径２０μｍに分級されたポリメチルメタクリレート粉末を５０重量％、平均粒径０．２μｍに分級されたフェライト粉末を４７．５重量％及び平均粒径０．０１μｍに分級されたフェライト粉末を２．５重量％の割合で混合して投入し、チャンバを２５００ｒｐｍで３０分間回転させ、フェライト粉末被覆被覆粒子を得た。尚、インナーとチャンバとの隙間を１ｍｍとした。
【００２５】
そして、得られたフェライト粉末被覆粒子を７００℃に加熱した電気炉に入れ、５℃／分の昇温速度でフェライト粉末の焼結温度である１４００℃まで加熱し、同温度で３時間保持した後、１０℃／分の降温速度で室温まで冷却した。
【００２６】
得られた粒子を走査型電子顕微鏡で観察したところ、個々の粒子は厚い殻で形成された中空粒子であり、球形に近く、欠落部も無く、また粒径も揃っていた。
【００２７】
（実施例２）
メカノフュージョンシステム（ホソカワミクロン（株）製「ＡＭ−１５Ｆ」；図３参照）に、平均粒径２０μｍに分級されたポリメチルメタクリレート粉末を５０重量％、平均粒径０．２μｍに分級されたフェライト粉末を４７．５重量％及び平均粒径０．０１μｍに分級されたフェライト粉末を２．５重量％の割合で混合して投入し、チャンバを２５００ｒｐｍで３０分間回転させて圧接混合し、フェライト粉末被覆被覆粒子を得た。尚、インナーとチャンバとの隙間を１ｍｍとした。
【００２８】
次いで、得られたフェライト粉末被覆粒子と、平均粒径０．２μｍに分級されたアルミナ粉末とを用い同様に圧接混合してアルミナ粉末被覆粒子を得た。
【００２９】
そして、得られたアルミナ粉末被覆粒子を７００℃に加熱した電気炉に入れ、５℃／分の昇温速度でアルミナ粉末の焼結温度である１６００℃まで加熱し、同温度で３時間保持した後、１０℃／分の降温速度で室温まで冷却した。
【００３０】
得られた粒子を走査型電子顕微鏡で観察したところ、個々の粒子は２層構造で、厚い殻で形成された中空粒子であり、球形に近く、欠落部も無く、また粒径も揃っていた。
【００３１】
（比較例１）
平均粒径０．２μｍに分級されたフェライト粉末を含有するスラリーに、平均粒径２０μｍに分級されたポリメチルメタクリレート粉末を分散させた。次いで、フェライト粉末含有スラリーからポリメチルメタクリレート粉末を取り出し、乾燥してフェライト粉末で被覆されたポリメチルメタクリレート粉末を得た。そして、このフェライト粉末で被覆されたポリメチルメタクリレート粉末を用い、実施例１と同様に焼成した。
【００３２】
得られた粒子を走査型電子顕微鏡で観察したところ、幾つかの粒子が結合したような数珠状の中空粒子が多数存在していた。また、殻厚も薄く、一部が欠落した中空粒子も存在していた。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のフェライト中空粒子の製造工程を模式的に示す図である。
【図２】フェライト粉末被覆粒子を模式的に示す拡大図である。
【図３】図２に示すフェライト粉末被覆粒子を製造するために好適な装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】本発明のフェライト中空粒子の他の実施形態（フェライト内包セラミック中空粒子）を製造する工程を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  製造装置
２  チャンバ
３  インナー
４  スクレーバー
１０  樹脂粉末
１１  フェライト粉末
２５  フェライト中空粒子
３０  フェライト中空粒子（フェライト内包セラミック中空粒子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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