【手続補正書】
【提出日】平成31年3月10日(2019.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第一の方法は、熱処理で互いに異なる複数種類の金属が、ないしは、互いに異なる複数種類の金属酸化物が、同時に析出する複数種類の金属化合物について、該複数種類の金属化合物の1種類ずつの金属化合物を、アルコールに分散して複数種類のアルコール分散液を作成する第一の工程と、沸点が前記アルコールより高く、かつ、前記複数種類の金属化合物が同時に熱分解する温度より低い第一の性質と、粘度が前記アルコールより高い第二の性質と、前記アルコールに溶解ないしは混和する第三の性質を兼備する有機化合物を、前記１種類ずつの金属化合物が分散された前記アルコール分散液の各々に混合して複数種類のペーストを作成する第二の工程と、部品ないしは基材の複数箇所の各々に、前記複数種類のペーストの互いに異なる1種類ずつのペーストを塗布する第三の工程と、前記部品ないしは前記基材を熱処理し、前記塗布されたペーストに分散された互いに異なる前記複数種類の金属化合物を同時に熱分解させ、互いに異なる１種類ずつの金属からなる金属微粒子の集まりが、ないしは、互いに異なる１種類ずつの金属酸化物からなる金属酸化物の微粒子の集まりが、前記部品ないしは前記基材の前記ペーストを塗布した複数箇所の各々に同時に析出し、該微粒子が積み重なった微粒子の積層構造を、該部品ないしは該基材の複数箇所の各々に同時に形成する第四の工程とからなり、これら４つの工程を連続して実施する方法が、前記部品ないしは前記基材の複数個所の各々に、前記金属微粒子の積層構造に依って互いに異なる１種類ずつの金属の性質が、ないしは、前記金属酸化物の微粒子の積層構造に依って互いに異なる１種類ずつの金属酸化物の性質が、同時に付与される、部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第一の方法。
【請求項２】
部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第二の方法は、請求項１に従って、複数種類の金属化合物をアルコールに分散した複数種類のアルコール分散液を作成する第一の工程と、請求項１に従って、前記複数種類のアルコール分散液に有機化合物を混合した複数種類のペーストを作成する第二の工程と、部品ないしは基材の新たな性質を付与する複数箇所の各々に、前記複数種類のペーストの1種類ずつのペーストを順番に重ねて塗布する第三の工程と、前記部品ないしは前記基材を熱処理し、前記塗布されたペーストに分散された互いに異なる複数種類の金属化合物を同時に熱分解させ、前記部品ないしは前記基材の新たな性質を付与する複数箇所の各々に、互いに異なる金属からなる金属微粒子が積み重なった複数種類の金属微粒子からなる積層構造が、前記ペーストを塗布した順番に従って同時に形成される、ないしは、互いに異なる金属酸化物からなる金属酸化物の微粒子が積み重なった複数種類の金属酸化物の微粒子の積層構造が、前記ペーストを塗布した順番に従って同時に形成される、第四の工程とからなり、これら４つの工程を連続して実施する方法が、前記部品ないしは前記基材の新たな性質を付与する複数箇所の各々に、互いに異なる金属からなる複数種類の金属の性質、ないしは、互いに異なる金属酸化物からなる複数種類の金属酸化物の性質が同時に付与される、部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第二の方法。
【請求項３】
部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第三の方法は、請求項１に記載した複数種類の金属化合物をアルコールに分散した複数種類のアルコール分散液の少なくとも１種類のアルコール分散液が、請求項１に記載した熱処理で互いに異なる金属が、ないしは、熱処理で互いに異なる金属酸化物が、同時に析出する複数種類の金属化合物を、アルコールに分散した該複数種類の金属化合物のアルコール分散液であり、前記複数種類のアルコール分散液の各々に、有機化合物を混合して請求項１に記載した複数種類のペーストを作成し、さらに、請求項１ないしは請求項２に記載した第三工程と第四工程との処理を連続して部品ないしは基材に実施することに依って、該部品ないしは該基材に、前記複数種類の金属化合物のアルコール分散液における該複数種類の金属化合物が同時に熱分解することで、合金の性質ないしは複数種類の金属酸化物の性質が前記部品ないしは基材に付与される、部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第三の方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載した部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の方法は、前記熱処理で互いに異なる金属が同時に析出する複数種類の金属化合物が、無機物の分子ないしはイオンからなる同一の配位子が、互いに異なる金属イオンに配位結合した互いに異なる金属錯イオンを有する複数種類の無機金属化合物からなる錯体であり、前記金属化合物のアルコール分散液に混合する有機化合物が、カルボン酸エステル類ないしはグリコールエーテル類のいずれかに属する１種類の有機化合物であり、これら２種類の物質を用い、請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載した表面改質の方法に従って部品ないしは基材の表面改質を行う、請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載した部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の方法。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載した部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の方法は、前記熱処理で互いに異なる金属が同時に析出する複数種類の金属化合物が、同一の飽和脂肪酸におけるカルボキシル基を構成する酸素イオンが、互いに異なる金属イオンに共有結合した複数種類のカルボン酸金属化合物であり、前記金属化合物のアルコール分散液に混合する有機化合物が、カルボン酸エステル類、グリコールエーテル類ないしはグリコール類のいずれかに属する１種類の有機化合物であり、これら２種類の物質を用い、請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載した表面改質の方法に従って部品ないしは基材の表面改質を行う、請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載した部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の方法。
【請求項６】
請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載した部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の方法は、前記熱処理で互いに異なる金属酸化物が同時に析出する複数種類の金属化合物が、同一のカルボン酸におけるカルボキシル基を構成する酸素イオンが、互いに異なる金属イオンに配位結合した複数種類のカルボン酸金属化合物からなる錯体であり、前記金属化合物のアルコール分散液に混合する有機化合物が、カルボン酸エステル類、グリコールエーテル類ないしはグリコール類のいずれかに属する１種類の有機化合物であり、これら２種類の物質を用い、請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載した表面改質の方法に従って部品ないしは基材の表面改質を行う、請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載した部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】部品ないしは基材に互いに異なる複数の性質を同時に付与する表面改質の方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属、合金、セラミックス、ガラス、合成樹脂などの様々な材質からなる部品ないしは基材に、互いに異なる複数の性質を付与する表面改質の方法に関する。なお、本発明において、部品を製作する際に用いる材料を基材と定義する。例えば、銅板を加工して銅部品を製造する場合は、銅部品を加工する際に用いる材料である銅板が基材になる。
【背景技術】
【０００２】
部品ないしは基材に新たな性質を付与する表面の改質の多くは、表面の状態を変える前処理を行った後に、必要となる性質を表面に付与する処理を行う。つまり、前処理と改質処理とは不可分の関係にあり、前処理で必要となる表面状態に変え、後処理で表面改質を行う。例えば、撥水性、濡れ性ないしは親水性などの性質に表面を改質する処理では、オゾン処理、プラズマ処理、紫外線照射、電子線照射などの前処理で表面の状態を変え、この後、撥水性、濡れ性ないしは親水性などの反応基を表面に付与する処理を行なう。また、被膜を表面に形成する改質では、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＤＬＣ、溶射、プライマー処理、化成処理などの前処理で表面の状態を変え、この後、表面に被膜を形成する処理を行なう。さらに、金属ないしは合金からなる部品ないしは基材を熱処理で表面の状態を変え、この後、表面の硬度や耐食性を向上させる材質を表面に形成させる処理を行なう。さらに、合成樹脂からなる部品ないしは基材を薬品処理、活性ガス処理、プライマー処理などの前処理で表面の状態を変え、この後、必要となる性質からなる材質を表面に形成させる処理を行う。
いっぽう、前処理の手段に応じて表面の状態に様々な問題や課題がもたらされる。例えば、１．前処理の際に加えた負荷が表面に残留し、後処理で形成した改質層の性質が経時劣化する、２．前処理の製法上の制約から処理層が浅く、後処理で形成した改質層との結合強度が弱く、応力が加わると、改質層が表面から剥離する、３．前処理の製法上の制約から処理層と改質層との結合力が弱く、改質層が表面から剥離する、４．前処理に要する費用が、改質層の形成で得られる性質に比べると高価であり、表面改質に汎用性がない、５．大量の部品や基材を同時に前処理することが困難であり、表面改質に汎用性がない、などの前処理の手段に依って様々な問題や課題がもたらされる。このため、前処理が不要となる表面改質が必要とされている。
【０００３】
さらに、部品ないしは基材に新たな性質を付与する表面改質は、単一の性質を付与するだけではなく、複数種類の性質を付与する改質がある。また、単一の箇所だけではなく、複数の箇所に新たな性質を付与する改質がある。このような表面改質では、付与する性質が多くなるほど、また、付与する箇所が多くなるほど、改質の処理が複雑になる。
例えば、特許文献１に、電子機器の筐体に用いる鋼板として、導電性、電磁波シールド性、耐食性、耐フレーキング性とからなる４つの性質を兼備する被膜が形成された鋼板が提案されている。すなわち、素地鋼板の表面に合金化溶融亜鉛メッキ層を形成し、その上に化学処理皮膜Ａを形成する。合金化溶融亜鉛メッキ層の形成は、メッキ浴中に不純物が混入することを避けるため、素地鋼板の入念な洗浄と乾燥とが事前に必須になる。また、メッキ層を形成した鋼板が、電磁波シールド性を有する高い導電性と耐食性と耐フレーキング性を兼備するには、メッキ層がＦｅ３Ｚｎ１０の相とＦｅＺｎ７の相とで構成され、ＦｅＺｎ１３の相の形成を排除する必要がある。このため、亜鉛の付着量を常時管理することが必須になり、メッキ浴におけるイオン濃度とメッキ浴の温度を一定の値に維持管理する処理が複雑になる。さらに、水系クロメートフリー化成処理液を、メッキ層が形成された鋼板に塗布して乾燥させる化学処理皮膜Ａの形成工程はさらに複雑である。つまり、化成処理液中に不純物が混入することを避けるため、メッキ層が形成された鋼板の入念な洗浄と乾燥との事前の処理が必須になる。さらに、化成処理液は、水を溶媒とし、水溶性ジルコニウム化合物と水分散性微粒子シリカとシランカップリング剤とバナジン酸化合物とリン酸化合物とニッケル化合物とアクリル樹脂エマルジョンとからなる７種類の薬品で構成され、これら７種類の薬品からなる複数の化学反応が同時に進行して、耐食性と耐フレーキング性を兼ねた皮膜が形成されるため、化成処理液における７種類の薬品の濃度とｐＨ値と温度とを一定の値に維持管理する処理が複雑になる。
【０００４】
また、特許文献２には、電子機器の筐体に用いる鋼板として、導電性、電磁波シールド性、耐食性、放熱性とからなる４つの性質を兼備する鋼板が提案されている。すなわち、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板に、２層以上の化成処理皮膜を形成する。化成処理皮膜に当たっては、有機無機複合型の化成処理液に熱放射率の高い顔料を混合するが、下層の皮膜には顔料の添加量を抑えて耐食性を確保し、上層の皮膜は顔料の添加量を増やして熱放射性を増大させる構成になる。また、上層の皮膜は、導電性のカーボンブラックを顔料として用いることで、電磁波シールド性を有する高い導電性を確保する構成になる。いっぽう、有機無機複合型の化成処理液は、無機造膜成分として複数種類のＳｉ化合物を用い、有機造膜成分として水系有機樹脂を用いる。皮膜の耐食性は、皮膜とメッキ鋼板との結合力と、皮膜同士の結合力とに依存するため、化成処理液の焼付けによる皮膜形成が必須になる。このため、異なる組成からなる化成処理液を塗布して焼き付ける工程を、２回以上は繰り返さなければならず、化成処理液の成分が毎回異なるため、化成処理液の塗布量と焼付け温度とを、毎回変えて処理しなければならない。このため、皮膜の層の数が増えるほど、皮膜を形成する処理は複雑になる。なお、上層の皮膜の導電性を増大させ、電磁波シールド性を確保するため、顔料としてカーボンブラックを用いるが、カーボンブラックの中で導電性が相対的に高いアセチレンブラックでも、比抵抗は２.１×１０−３Ωｍと高く、カーボンブラックの添加量を増やしても、電磁波シールド性が得られる導電性の実現は困難である。いっぽう、カーボンブラックの添加量を増やすほど、他の顔料の添加量が少なくなり、これによって、カーボンブラックによって１５０℃近辺の熱輻射の放射性は高まるが、それ以外の温度の熱輻射に依る放射性が低下する問題を引き起こす。このように、一定の温度領域における放熱性を顔料によって得るには、複数種類の顔料を用いなければならず、顔料の全てが導電性に優れていないためを、電磁波シールド性を有する高い導電性は得られない。つまり、顔料によって放熱性と導電性とを両立させることは困難である。
以上に説明したように、付与する性質の数が多くなるほど、また、改質する箇所が多くなるほど、改質する処理が複雑になる。また、複数種類の性質を両立させることが困難になる場合がある。つまり、付与する性質ごとに製法が異なる、あるいは、改質する処理条件が異なる、また、用いる材料が異なる。これによって、付与する性質の数が多くなるほど、また、改質する箇所が多くなるほど、改質処理が複雑になる。このため、新たに付与する性質の数に拘わらず、また、新たな性質を付与する箇所とその数とに拘わらず、極めて簡単な処理を連続して実施することで、部品ないしは基材の複数の箇所に、複数種類の性質が付与できれば、複数種類の性質が付与された部品ないしは基材が安価に製造できる。こうした極めて簡単な連続処理で、部品ないしは基材の複数の箇所に、また、複数種類の性質を付与できる表面改質の技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１２１１９８号公報
【特許文献２】特開２００９−２２０５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上に説明したように、部品ないしは基材に新たな性質を付与する表面の改質は、第一に、前処理が不要であり、第二に、新たに付与する性質の数に拘わらず、また、新たな性質を付与する箇所とその数とに拘わらず、極めて簡単な処理を連続して実施することで、部品ないしは基材の複数の箇所に、また、複数種類の性質が付与できることが求められている。本発明が解決しようとする課題は、これら２つの要件を満たして、部品ないしは基材に新たな性質を付与することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係わる部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第一の方法は、熱処理で互いに異なる複数種類の金属が、ないしは、互いに異なる複数種類の金属酸化物が、同時に析出する複数種類の金属化合物について、該複数種類の金属化合物の1種類ずつの金属化合物を、アルコールに分散して複数種類のアルコール分散液を作成する第一の工程と、沸点が前記アルコールより高く、かつ、前記複数種類の金属化合物が同時に熱分解する温度より低い第一の性質と、粘度が前記アルコールより高い第二の性質と、前記アルコールに溶解ないしは混和する第三の性質を兼備する有機化合物を、前記１種類ずつの金属化合物が分散された前記アルコール分散液の各々に混合して複数種類のペーストを作成する第二の工程と、部品ないしは基材の複数箇所の各々に、前記複数種類のペーストの互いに異なる1種類ずつのペーストを塗布する第三の工程と、前記部品ないしは前記基材を熱処理し、前記塗布されたペーストに分散された互いに異なる前記複数種類の金属化合物を同時に熱分解させ、互いに異なる１種類ずつの金属からなる金属微粒子の集まりが、ないしは、互いに異なる１種類ずつの金属酸化物からなる金属酸化物の微粒子の集まりが、前記部品ないしは前記基材の前記ペーストを塗布した複数箇所の各々に同時に析出し、該微粒子が積み重なった微粒子の積層構造を、該部品ないしは該基材の複数箇所の各々に同時に形成する第四の工程とからなり、これら４つの工程を連続して実施する方法が、前記部品ないしは前記基材の複数個所の各々に、前記金属微粒子の積層構造に依って互いに異なる１種類ずつの金属の性質が、ないしは、前記金属酸化物の微粒子の積層構造に依って互いに異なる１種類ずつの金属酸化物の性質が、同時に付与される、部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第一の方法である点にある。
【０００８】
つまり、表面改質の第一の方法に依れば、いずれも極めて簡単な処理からなる４つの工程を連続して実施することで、部品ないしは基材の複数箇所に、互いに異なる金属微粒子ないしは互いに異なる金属酸化物微粒子からなる複数種類の微粒子の集まりが同時に析出し、これによって、部品ないしは基材の複数箇所に、互いに異なる金属の性質ないしは互いに異なる金属酸化物の性質からなる複数種類の性質が同時に付与される。
すなわち、第一の工程は、互いに異なる１種類の金属化合物をアルコールに分散し、複数種類のアルコール分散液を作成するだけの処理である。第二の工程は、第一の工程で作成した１種類のアルコール分散液の各々に有機化合物を混合して、複数種類のペーストを作成するだけの処理である。第三の工程は、第二の工程で作成した複数種類のペーストの各々を、部品ないしは基材の複数箇所に塗布するだけの処理である。第四の工程は、部品ないしは基材を熱処理するだけの処理である。このような極めて簡単な４つの処理を連続して実施するだけであるため、極めて安価な費用で、部品ないしは基材の複数箇所に、互いに異なる金属の性質、ないしは、互いに異なる金属酸化物の性質からなる複数種類の性質が同時に付与される。
つまり、表面改質の第一の方法に依れば、部品ないしは基材の複数箇所に、互いに異なる１種類の金属酸化物が分散されたペーストを塗布し、この後、１回の熱処理で互いに異なる複数種類の金属化合物が同時に熱分解され、部品ないしは基材の複数箇所に、互いに異なる金属微粒子ないしは互いに異なる金属酸化物微粒子の集まりが同時に析出する。例えば、板状の部品ないしは基材の一方の面に第一のペーストを塗布し、他方の面に第二のペーストを塗布し、この後、１回の熱処理で２種類の金属化合物を同時に熱分解させ、一方の面に第一の金属微粒子ないしは第一の金属酸化物微粒子の集まりが、他方の面に第二の金属微粒子ないしは第二の金属酸化物微粒子の集まりが、同時に析出する。これによって、一方の面に第一の金属ないしは第一の金属酸化物の性質が付与され、他方の面に第二の金属ないしは第二の金属酸化物の性質が同時に付与される。また、板状の部品ないしは基材の表面の一部に第一のペーストを塗布し、表面の他の部位に第二のペーストを塗布し、この後、１回の熱処理で２種類の金属化合物を同時に熱分解させ、表面の一部に第一の金属微粒子ないしは第一の金属酸化物微粒子の集まりが、表面の他の部位に第二の金属微粒子ないしは第二の金属酸化物微粒子の集まりが、同時に析出する。これによって、表面の一部に第一の金属ないしは第一の金属酸化物の性質が付与され、表面の他の部位に第二の金属ないしは第二の金属酸化物の性質が同時に付与される。同様に、３箇所以上の部位に、互いに異なる１種類の金属化合物が分散されたペーストを塗布し、この後、１回の熱処理で３種類以上の金属化合物が同時に熱分解し、３箇所以上の部位に、互いに異なる金属ないしは互いに異なる金属酸化物の性質が同時に付与される。このように、第一の表面改質の方法に依れば、部品ないしは基材の複数箇所に、互いに異なる金属化合物が分散されたペーストを塗布し、この後、１回の熱処理を行うだけの極めて簡単な連続処理で、部品ないしは基材の複数の箇所に、互いに異なる金属ないしは互いに異なる金属酸化物からなる複数種類の性質が同時に付与される。
さらに、第一の表面改質の方法に依れば、部品ないしは基材の前処理は不要になる。つまり、部品ないしは基材の表面に不純物が吸着していても、有機化合物がアルコールで希釈された割合に応じた粘度を有するペーストは、部品ないしは基材の任意の箇所に塗布できる。このペーストを熱処理すると、最初にアルコールが、次に有機化合物が気化し、沸点が低い不純物はアルコールないしは有機化合物と共に気化する。次に金属化合物が熱分解し、金属ないしは金属酸化物と、有機物ないしは無機物とに分解し、沸点が相対的に低い有機物ないしは無機物が気化する際に、沸点が高い不純物が気化する。有機物ないしは無機物の気化が完了すると、金属微粒子ないしは金属酸化物微粒子の集まりが析出する。また、沸点がさらに高い不純物が残ったとしても、不純物の上に金属微粒子ないしは金属酸化物微粒子の集まりが析出する。このため、部品ないしは基材に吸着した不純物は、金属微粒子ないしは金属酸化物微粒子の集まりを析出する上で障害にならず、部品ないしは基材の事前の洗浄と乾燥とが不要になる。
さらに、有機化合物がアルコールに溶解ないしは混和し、アルコールより粘度が高いため、ペーストの粘度は、金属化合物のアルコール分散液に対する有機化合物の混合割合に応じて自在に変えられる。このため、部品ないしは基材がどのような形状でも、どのような大きさでも、また、表面のどのような箇所にも、ペーストが塗布できる。従って、部品ないしは基材の形状と大きさと箇所とに拘わらず、互いに異なる複数種類の性質が付与できる。また、部品ないしは基材が、金属化合物が熱分解する温度にさらされても、不可逆変化しない耐熱性を持てば、部品ないしは基材の材質上の制約はない。
また、金属化合物の熱分解で析出した金属微粒子ないしは金属酸化物微粒子の集まりは、部品ないしは基材のペーストが塗布された箇所に、微粒子の多層構造を形成する。この多層構造の厚みが一定の厚みを持てば、微粒子の性質が優勢になり、この結果、部品ないしは基材が微粒子の性質を示す。いっぽう、金属化合物がアルコールに分散できる濃度の制約があるが、有機化合物がアルコールに溶解ないしは混和するため、金属化合物のアルコール分散液に混合できる有機化合物の割合に制約はない。このため、有機化合物の混合割合を少なくすれば、アルコールが気化すると、有機化合物中に金属化合物の微細結晶が高い濃度で析出する。この金属化合物の微細結晶を熱分解すると、金属ないしは金属酸化物の微粒子が一斉に析出し、部品ないしは基材の表面に、金属化合物の量に応じた微粒子の多層構造が形成される。従って、微粒子の集まりからなる多層構造の層の厚みは、金属化合物のアルコール分散液に対する有機化合物の混合割合に応じて自在に変えられる。なお、金属化合物は汎用的な工業薬品であり、使用する金属化合物の熱分解温度は高いものでも４００℃より低いため、安価な処理費用で部品ないしは基材の表面の複数の箇所に、互いに異なる金属ないしは金属酸化物からなる複数種類の性質が付与できる。
さらに、金属化合物の熱分解では、部品ないしは基材の表面粗さより２桁近く大きさが小さい４０−６０ｎｍの粒状の微粒子が析出する。従って、部品ないしは基材の表面の凹凸に入り込んで微粒子が析出する。また、析出した微粒子は不純物を持たないため、金属微粒子が析出した場合は、隣接する金属微粒子同士が接触部で金属結合し、金属微粒子の集まりは一定の結合強度を持つとともに、アンカー効果で部品ないしは基材の表面と一定の強度を持って結合する。いっぽう、金属酸化物の微粒子は互いに接触部で共有結合ないしはイオン結合しないため、金属酸化物微粒子の集まりは結合強度を持たない。いっぽう、微粒子が極めて小さい粒状微粒子であるため、微粒子が部品ないしは基材の表面と接触する面積は、また、微粒子同士が接触する接触面積は、点に近い極微小の面積である。このため、金属酸化物の微粒子の集まりに一定の結合強度が必要な場合は、析出する金属酸化物の微粒子の集まりに圧縮応力を加えると、金属酸化物微粒子が部品ないしは基材の表面と接触する部位と、金属酸化物微粒子同士の接触部位とに、過大な摩擦熱が発生し、この過大な摩擦熱で、金属酸化物微粒子は部品ないしは基材の表面に接合し、また、金属酸化物微粒子同士が接合し、金属酸化物微粒子の集まりは一定の結合強度を持つ。
以上に説明したように、第一の表面改質の方法に依れば、部品ないしは基材の前処理を実施せずに、互いに異なるペーストを複数の箇所に１回塗布し、この後、１回の熱処理を行なうだけの極めて簡単な連続処理で、部品ないしは基材の複数の箇所に、互いに異なる複数種類の性質が同時に付与される。これによって、５段落で説明した本発明における課題が解決できた。さらに、第一の表面改質の方法は、部品ないしは基材の形状と大きさと新たな性質を付与する箇所との制約はない。さらに、金属化合物が熱分解する温度の耐熱性を持てば、部品ないしは基材の材質上の制約はない。このように、第一の表面改質の方法は、汎用性をもって部品ないしは基材の複数個所に、互いに異なる複数種類の性質が同時に付与できる。
【０００９】
本発明に係わる部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第二の方法は、前記した表面改質の第一の方法に従って、複数種類の金属化合物をアルコールに分散した複数種類のアルコール分散液を作成する第一の工程と、前記した表面改質の第一の方法に従って、前記複数種類のアルコール分散液に有機化合物を混合した複数種類のペーストを作成する第二の工程と、部品ないしは基材の新たな性質を付与する複数箇所の各々に、前記複数種類のペーストの1種類ずつのペーストを順番に重ねて塗布する第三の工程と、前記部品ないしは前記基材を熱処理し、前記塗布されたペーストに分散された互いに異なる複数種類の金属化合物を同時に熱分解させ、前記部品ないしは前記基材の新たな性質を付与する複数箇所の各々に、互いに異なる金属からなる金属微粒子が積み重なった複数種類の金属微粒子からなる積層構造が、前記ペーストを塗布した順番に従って同時に形成される、ないしは、互いに異なる金属酸化物からなる金属酸化物の微粒子が積み重なった複数種類の金属酸化物の微粒子の積層構造が、前記ペーストを塗布した順番に従って同時に形成される、第四の工程とからなり、これら４つの工程を連続して実施する方法が、前記部品ないしは前記基材の新たな性質を付与する複数箇所の各々に、互いに異なる金属からなる複数種類の金属の性質、ないしは、互いに異なる金属酸化物からなる複数種類の金属酸化物の性質が同時に付与される、部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第二の方法である点にある。
【００１０】
つまり、表面改質の第二の方法に依れば、いずれも極めて簡単な処理からなる４つの工程を連続して実施することで、部品ないしは基材の新たな性質を付与する箇所に、互いに異なる金属微粒子の集まり、ないしは、互いに異なる金属酸化物微粒子の集まりからなる多層構造の複数個が積層された微粒子の集まりが同時に形成され、これによって、部品ないしは基材に、互いに異なる金属の性質、ないしは、互いに異なる金属酸化物の性質からなる複数種類の性質が同時に付与される。
すなわち、第一の工程は、互いに異なる１種類の金属化合物をアルコールに分散し、複数種類のアルコール分散液を作成するだけの処理である。第二の工程は、第一の工程で作成した１種類のアルコール分散液の各々に有機化合物を混合して、複数種類のペーストを作成するだけの処理である。第三の工程は、第二の工程で作成した複数種類のペーストの各々を、部品ないしは基材の新たな性質を付与する箇所に、順番に重ねて塗布するだけの処理である。第四の工程は、部品ないしは基材を熱処理するだけの処理である。このような極めて簡単な４つの処理を連続して実施するだけであるため、極めて安価な費用で、部品ないしは基材に、互いに異なる金属の性質、ないしは、互いに異なる金属酸化物の性質からなる複数種類の性質が同時に付与される。
つまり、本表面改質の第二の方法に依れば、複数種類のペーストには、熱処理で互いに異なる金属ないしは互いに異なる金属酸化物が同時に析出する複数種類の金属化合物が分散されているため、部品ないしは基材の新たな性質を付与する箇所に、互いに異なる金属化合物が分散されたペーストを順番に重ねて塗布し、その後、１回の熱処理で複数種類の金属化合物が同時に熱分解され、互いに異なる金属微粒子、ないしは、互いに異なる金属酸化物微粒子からなる多層構造の複数が同時に積層された微粒子の集まりが、部品ないしは基材に形成される。また、新たな性質を付与する箇所が複数の場合は、複数個所に、互いに異なる金属化合物が分散されたペーストを順番に重ねて塗布し、この後、1回の熱処理で複数種類の金属化合物を同時に熱分解し、複数箇所に、互いに異なる金属微粒子、ないしは、互いに異なる金属酸化物微粒子からなる多層構造の複数が同時に積層された微粒子の集まりが、部品ないしは基材に形成される。このため、ペーストに用いる金属化合物の組み合わせを変え、また、ペーストを塗布する順番を変えると、部品ないしは基材に付与される複数種類の性質が様々に変えられる。また、第二の表面改質の方法は、第一の表面改質の方法と同様に、部品ないしは基材の前処理は不要である。この結果、第二の表面改質の方法は、５段落で説明した本発明における課題を解決し、部品ないしは基材に付与される性質は、８段落で説明した第一の表面改質の方法に依って付与される性質よりさらに拡大する。
すなわち、微粒子の集まりからなる多層構造の複数が積層された微粒子の集まりが、導電性、電磁波シールド性、絶縁性ないしは熱伝導性などの性質を示す場合は、１層の厚みが他の層の厚みより厚く、かつ、他の層の厚みが一定の厚みより薄ければ、厚みが厚い層を導電性、絶縁性ないしは熱伝導性の性質を持つ微粒子で構成すれば、微粒子の集まりは導電性、電磁波シールド性、絶縁性ないしは熱伝導性の性質を示す。また、微粒子の集まりが強磁性の性質を示す場合は、硬磁性の微粒子で少なくとも１層を形成し、この層が一定の厚みを形成すれば、他の層がどのような性質の微粒子で構成されても、強磁性の性質を示す。さらに、この微粒子の集まりが、耐食性や表面が硬い性質を示す場合は、表層を耐食性の微粒子ないしは硬度の大きい微粒子で構成すれば、耐食性や表面が硬い性質を示す。いっぽう、微粒子が４０−６０ｎｍの大きさの粒状の形状であるため、複数の多層構造が積層された微粒子の集まりが、どのような性質を持つ微粒子で形成されても、この微粒子の集まりの表面は、必ず４０−６０ｎｍの大きさに近い凹凸を形成する。この表面の粗さは、水滴ないしは油滴の大きさに比べて４桁以上小さいため、水滴ないしは油滴は１８０度に近い接触角を形成し、表面は優れた撥水性ないしは撥油性を示す。従って、表面は優れた防汚性を持つ。さらに、微粒子の集まりの表面が４０−６０ｎｍの大きさの凹凸を形成するため、表面を装飾する素材が表面の凹凸に入り込んで接合し、素材が表面と結合して部品ないしは基材に装飾性が付与できる。このように、微粒子の集まりの多層構造に様々な性質を持たすことができるため、ペーストに用いる金属化合物の組み合わせを変え、また、ペーストを塗布する順番を変えると、部品ないしは基材に同時に付与される複数種類の性質が様々に変わる。この結果、部品ないしは基材の同時に付与される性質が、８段落で説明した第一の表面改質の方法によって同時に付与される性質よりさらに拡大する。
なお、本表面改質の方法は、前記した第一の表面改質の方法と同様に、部品ないしは基材の形状と大きさと箇所とに拘わらず、ペーストが塗布できるため、部品ないしは基材の複数箇所に、複数種類の性質を同時に付与できる。また、部品ないしは基材が、金属化合物が熱分解する温度でも不可逆変化しない耐熱性を持てば、部品ないしは基材の材質の制約はない。
【００１１】
本発明に係わる部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第三の方法は、前記した表面改質の第一の方法に記載した複数種類の金属化合物をアルコールに分散した複数種類のアルコール分散液の少なくとも１種類のアルコール分散液が、前記した表面改質の第一の方法に記載した熱処理で互いに異なる金属が、ないしは、熱処理で互いに異なる金属酸化物が、同時に析出する複数種類の金属化合物を、アルコールに分散した該複数種類の金属化合物のアルコール分散液であり、前記複数種類のアルコール分散液の各々に、有機化合物を混合して前記した表面改質の第一の方法に記載した複数種類のペーストを作成し、さらに、前記した表面改質の第一の方法ないしは前記した表面改質の第二の方法に記載した第三工程と第四工程との処理を連続して部品ないしは基材に実施することによって、該部品ないしは該基材に、前記複数種類の金属化合物のアルコール分散液における該複数種類の金属化合物が同時に熱分解することで、合金の性質ないしは複数種類の金属酸化物の性質が付与される、部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第三の方法である点にある。
【００１２】
つまり、表面改質の第三の方法は、第一の方法における同一の温度で熱処理して互いに異なる金属、ないしは、互いに異なる金属酸化物を析出する複数種類の金属化合物の中で、少なくとも１種類のアルコール分散液が、熱処理で互いに異なる金属、ないしは、互いに異なる金属酸化物が、同時に析出する複数種類の金属化合物を用いことのみが、第一の方法と異なる。このため、第一の方法と同様に、いずれも極めて簡単な処理からなる４つの工程を連続して実施することで、部品ないしは基材に、少なくとも１種類の合金の性質ないしは複数の金属酸化物の性質を含む複数種類の性質が同時に付与される。
すなわち、第一の工程は、互いに異なる１種類の金属化合物をアルコールに分散し、複数種類のアルコール分散液を作成するだけの処理である。第二の工程は、第一の工程で作成した１種類のアルコール分散液の各々に有機化合物を混合して、複数種類のペーストを作成するだけの処理である。第三の工程は、第二の工程で作成した複数種類のペーストの各々を、部品ないしは基材の複数箇所に塗布するだけの処理である。第四の工程は、部品ないしは基材を熱処理するだけの処理である。このような極めて簡単な４つの処理を連続して実施するだけであるため、極めて安価な費用で、部品ないしは基材に、少なくとも1種類の合金の性質ないしは複数の金属酸化物の性質を含む複数種類の性質が同時に付与される。
つまり、第三の表面改質の方法に依れば、少なくとも１種類のアルコール分散液は、熱処理で互いに異なる金属が同時に析出する。従って、析出した金属が不純物を含まない活性状態にあるため、互いに異なる金属同士が反応して、これらの金属からなる４０−６０ｎｍの大きさの粒状の合金微粒子が析出する。いっぽう、合金の中には、性質が金属より優れる合金が存在する。このような合金として、例えば、軟磁性合金がある。従って、１種類のアルコール分散液に、熱処理でニッケルと鉄とを同時に析出する２種類の金属化合物を用いれば、微粒子の集まりの多層構造の１層が、ニッケル−鉄合金の微粒子で形成され、部品ないしは基材に優れた軟磁性の性質が付与できる。さらに、軟磁性の性質が互いに異なる合金微粒子、例えば、透磁率の周波数特性が互いに異なる合金微粒子の集まりで、多層構造の複数を形成し、これら多層構造の複数を積層すれば、部品ないしは基材は、広い周波数範囲に及ぶ電磁波を吸収する性質が付与できる。このように、第三の表面改質の方法に依れば、部品ないしは基材に、少なくとも1種類の合金の性質が付与される。
また、第三の表面改質の方法に依れば、少なくとも１種類のアルコール分散液が、熱処理で互いに異なる金属酸化物を同時に析出する。いっぽう、様々な金属酸化物の性質の中で、例えば、熱導電性に優れた金属酸化物と、熱放射性に優れた金属酸化物とが存在する。従って、熱導電性に優れた金属酸化物と、熱放射性に優れた金属酸化物との双方が同時に析出すると、微粒子の集まりの多層構造の１層が、熱伝導性と熱放射性との双方に優れた性質を持ち、部品ないしは基材に優れた熱伝導性と熱放射性とを付与することができる。このように、第三の表面改質の方法に依れば、部品ないしは基材に、複数の金属酸化物の性質が付与される。
以上に説明したように、第三の表面改質の方法に依れば、合金微粒子が、ないしは、複数の金属酸化物微粒子が同時に析出するため、前記した第一の表面改質の方法と前記した第二の表面改質の方法による部品ないしは基材に同時に付与される性質の幅がさらに拡大する。
【００１３】
前記した部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第一から第三のいずれかの表面改質の方法は、前記した熱処理で互いに異なる金属が同時に析出する複数種類の金属化合物が、無機物の分子ないしはイオンからなる同一の配位子が、互いに異なる金属イオンに配位結合した互いに異なる金属錯イオンを有する複数種類の無機金属化合物からなる錯体であり、金属化合物のアルコール分散液に混合する前記した有機化合物が、カルボン酸エステル類ないしはグリコールエーテル類のいずれかに属する１種類の有機化合物であり、これら２種類の物質を用い、前記した表面改質の第一から第三のいずれかの表面改質の方法に従って部品ないしは基材の表面改質を行う、前記した部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第一から第三のいずれかの表面改質の方法である点にある。
【００１４】
つまり、無機金属化合物からなる錯体は、還元雰囲気の１８０−２２０℃の低い温度で熱分解して金属を析出する。従って、無機金属化合物からなる錯体を金属化合物として用いると、耐熱性が低い合成樹脂からなる部品ないしは基材であっても、その表面に金属微粒子の多層構造が形成でき、合成樹脂からなる部品ないしは基材は金属の性質を示す。
すなわち、無機物の分子ないしは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錯体である。
従って、無機物の分子ないしはイオンからなる同一の配位子が、異なる金属イオンに配位結合した互いに異なる金属錯イオンを有する複数種類の無機金属化合物からなる錯体は、還元雰囲気で熱処理すると、同一の温度で配位結合部が分断され、同一の無機物と互いに異なる金属とに分解される。このため、複数種類の無機金属化合物からなる錯体は、前記した第一から第三のいずれかの表面改質の方法における熱処理で互いに異なる金属を析出する複数種類の金属化合物として用いることができる。また、熱処理で互いに異なる複数の金属を同時に析出するため、前記した第三の表面改質の方法における熱処理で複数の金属を同時に析出する複数種類の金属化合物として用いることができる。
以上に説明したように、前記した表面改質の第一から第三のいずれかの表面改質の方法において、金属化合物として、安価な工業用薬品である無機金属化合物からなる錯体を用い、１８０−２２０℃の低い温度で熱処理すると、金属が析出する。従って、無機金属化合物からなる錯体は、部品ないしは基材の表面に金属ないしは合金の性質を付与する原料になる。
また、カルボン酸エステル類ないしはグリコールエーテル類に、沸点がアルコールより高く、かつ、無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より低い第一の性質と、粘度がアルコールより高い第二の性質と、アルコールに溶解ないしは混和する第三の性質とを兼備する有機化合物がある。このため、こうした有機化合物は、前記した表面改質の第一から第三のいずれかの表面改質において、無機金属化合物からなる錯体が分散されたペースト原料になる。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。
従って、無機金属化合物からなる錯体のアルコール分散液に、ないしは、同一の配位子が互いに異なる金属イオンに配位結合した複数種類の無機金属化合物からなる錯体のアルコール分散液に、前記したいずれかの有機化合物を混合すると、錯体と有機化合物とが分子状態で均一に混ざり合ってペーストができる。このペーストを部品ないしは基材に塗布して、１８０−２２０℃の還元雰囲気で熱処理すると、アルコールが気化した後に有機化合物が気化し、さらに錯体が熱分解し、４０−６０ｎｍの大きさの粒状の金属ないしは合金の微粒子の集まりが析出し、部品ないしは基材の表面に微粒子の多層構造を形成する。従って、前記した有機化合物は、無機金属化合物からなる錯体が分散されたペーストの原料になる。
【００１５】
前記した部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第一から第三のいずれかの表面改質の方法は、前記した熱処理で互いに異なる金属が同時に析出する複数種類の金属化合物が、同一の飽和脂肪酸におけるカルボキシル基を構成する酸素イオンが、互いに異なる金属イオンに共有結合した複数種類のカルボン酸金属化合物であり、金属化合物のアルコール分散液に混合する前記した有機化合物が、カルボン酸エステル類、グリコールエーテル類ないしはグリコール類のいずれかに属する１種類の有機化合物であり、これら２種類の物質を用い、前記した表面改質の第一から第三のいずれかの表面改質の方法に従って部品ないしは基材の表面改質を行う、前記した部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第一から第三のいずれかの表面改質の方法である点にある。
【００１６】
つまり、カルボン酸金属化合物は、大気雰囲気の２９０−４３０℃の温度で熱分解して金属を析出する。従って、カルボン酸金属化合物を金属化合物として用いると、熱分解温度が高い合成樹脂に対しても、その表面に金属微粒子の多層構造が形成でき、部品ないしは基材に金属の性質が付与できる。
すなわち、カルボン酸金属化合物を構成するイオンの中で、金属イオンが最も大きい。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金属イオンに共有結合するカルボン酸金属化合物においては、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い。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、カルボン酸が気化熱を奪って気化し、カルボン酸の分子量と数とに応じて、カルボン酸の気化が進み、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挙げられる。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、金属イオンと結合するカルボン酸の分子量とカルボン酸の数とに応じて気化熱を奪い、２９０−４３０℃の大気雰囲気で熱分解が完了する。
従って、同一の飽和脂肪酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが、互いに異なる金属イオンに共有結合する複数種類のカルボン酸金属化合物は、大気雰囲気で熱処理すると、同一の温度で酸素イオンと金属イオンとの共有結合部が最初に分断され、同一のカルボン酸と互いに異なる金属とに分解される。このため、複数種類のカルボン酸金属化合物は、前記した第一から第三のいずれかの表面改質の方法における熱処理で互いに異なる金属を析出する複数種類の金属化合物として用いることができる。また、熱処理で互いに異なる複数種類の金属を同時に析出するため、前記した第三の表面改質の方法における熱処理で複数の金属を同時に析出する複数種類の金属化合物として用いることができる。
なお、不飽和脂肪酸からなるカルボン酸金属化合物は、飽和脂肪酸からなるカルボン酸金属化合物に比べて、炭素原子が水素原子に対して過剰になるため、熱分解によって金属酸化物、例えば、オレイン酸銅の場合は、酸化第一銅Ｃｕ２Ｏと酸化第二銅ＣｕＯとが同時に析出し、酸化第一銅Ｃｕ２Ｏと酸化第二銅ＣｕＯとを銅に還元する処理費用を要する。特に、酸化第一銅Ｃｕ２Ｏは、大気雰囲気より酸素がリッチな雰囲気で一度酸化第二銅ＣｕＯに酸化させ、さらに、還元雰囲気で銅に還元させる必要があるため、処理費用がかさむ。
さらに、前記した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、様々な金属からなる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、１４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くはなるが、錯体より安価な金属化合物である。また、原料となるカルボン酸は、有機酸の沸点の中で相対的に低い沸点を有し、分子量が小さい有機酸であるため、大気雰囲気においては２９０−４３０℃の熱処理で金属が析出する。
以上に説明したように、前記した表面改質の第一から第三のいずれかの表面改質の方法において、金属化合物として、無機金属化合物からなる錯体より安価な工業用薬品であるカルボン酸金属化合物を用い、大気雰囲気の２９０−４３０℃で熱処理すると、金属が析出する。従って、カルボン酸金属化合物は、部品ないしは基材の表面に金属ないしは合金の性質を付与する原料になる。
また、カルボン酸エステル類、グリコールエーテル類ないしはグリコール類に、沸点がアルコールより高く、かつ、前記したカルボン酸金属化合物の熱分解温度より低い第一の性質と、粘度がアルコールより高い第二の性質と、アルコールに溶解ないしは混和する第三の性質とを兼備する有機化合物がある。このため、こうした有機化合物は、前記した表面改質の第一の方法において、カルボン酸金属化合物が分散されたペースト原料になる。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。
従って、カルボン酸金属化合物のアルコール分散液に、ないしは、同一の飽和脂肪酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが異なる金属イオンに共有結合する複数種類のカルボン酸金属化合物のアルコール分散液に、前記したいずれかの有機化合物を混合すると、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ってペーストができる。このペーストを部品ないしは基材に塗布して、２９０−４３０℃の大気雰囲気で熱処理すると、アルコールが気化した後に有機化合物が気化し、さらにカルボン酸金属化合物が熱分解し、４０−６０ｎｍの大きさの粒状の金属微粒子ないしは合金微粒子の集まりが析出し、部品ないしは基材に微粒子の多層構造を形成する。従って、前記した有機化合物は、カルボン酸金属化合物が分散されたペーストの原料になる。
【００１７】
前記した部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第一から第三のいずれかの表面改質の方法は、前記した前記熱処理で互いに異なる金属酸化物が同時に析出する複数種類の金属化合物が、同一のカルボン酸におけるカルボキシル基を構成する酸素イオンが、互いに異なる金属イオンに配位結合した複数種類のカルボン酸金属化合物からなる錯体であり、前記金属化合物のアルコール分散液に混合する前記した有機化合物が、カルボン酸エステル類、グリコールエーテル類ないしはグリコール類のいずれかに属する１種類の有機化合物であり、これら２種類の物質を用い、前記した表面改質の第一から第三のいずれかの表面改質の方法に従って部品ないしは基材の表面改質を行う、前記した部品ないしは基材に複数種類の性質を同時に付与する表面改質の第一から第三のいずれかの表面改質の方法である点にある。
【００１８】
つまり、カルボン酸金属化合物からなる錯体は、大気雰囲気の１８０−３４０℃の温度で熱分解して金属酸化物を析出する。従って、熱分解温度が高い合成樹脂に対しても、その表面に金属酸化物微粒子の多層構造が形成でき、部品ないしは基材に金属酸化物の性質が付与できる。
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配位子になって、金属イオンに近づいて配位結合するカルボン酸金属化合物からなる錯体は、最も大きいイオンである金属イオンに酸素イオンが近づいて配位結合するため、両者の距離は短くなる。これによって、金属イオンに配位結合する酸素イオンが、金属イオンの反対側で共有結合するイオンとの距離が最も長くなる。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の錯体は、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が金属イオンの反対側で共有結合するイオンとの結合部が最初に分断され、金属イオンと酸素イオンとの化合物である金属酸化物とカルボン酸とに分解する。さらに昇温すると、カルボン酸が気化熱を奪って気化し、配位結合するカルボン酸の分子量と、配位結合するカルボン酸の数とに応じて、カルボン酸の気化が進み、気化が完了すると、金属酸化物が析出して熱分解を終える。こうしたカルボン酸金属化合物として、酢酸金属化合物、カプリル酸金属化合物、安息香酸金属化合物、ナフテン酸金属化合物などがある。なお、酢酸の沸点は１１８℃で、カプリル酸の沸点は２３７℃で、安息香酸の沸点は２４９℃である。また、ナフテン酸は５員環をもつ飽和脂肪酸の混合物で、一般式ではＣｎＨ２ｎ―１ＣＯＯＨで示され、主成分は沸点が２６８℃で、分子量が１７０のＣ９Ｈ１７ＣＯＯＨからなる。従って、これらカルボン酸金属化合物からなる錯体は、配位結合するカルボン酸の分子量と、配位結合するカルボン酸の数とに応じて、１８０−３４０℃の大気雰囲気で熱分解が完了する。
従って、同一のカルボン酸におけるカルボキシル基を構成する酸素イオンが、互いに異なる金属イオンに配位結合する複数種類のカルボン酸金属化合物からなる錯体は、大気雰囲気で熱処理すると、同一の温度で酸素イオンと金属イオンとの配位結合部が最初に分断され、同一のカルボン酸と互いに異なる金属酸化物とに分解される。このため、複数種類のカルボン酸金属化合物からなる錯体は、前記した第一から第三のいずれかの表面改質の方法における熱処理で互いに異なる金属酸化物を析出する複数種類の金属化合物として用いることができる。また、熱処理で互いに異なる複数種類の金属酸化物を同時に析出するため、前記した第三の表面改質の方法における熱処理で複数の金属酸化物を同時に析出する複数種類の金属化合物として用いることができる。
さらに、前記したカルボン酸金属化合物からなる錯体は、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、様々な金属からなる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。また、原料となるカルボン酸は、有機酸の沸点の中で相対的に低い沸点を有し、分子量が小さい有機酸であるため、大気雰囲気においては１８０−３４０℃程度の熱処理で金属酸化物が析出する。
以上に説明したように、前記した表面改質の第一から第三のいずれかの表面改質の方法において、安価な工業用薬品であるカルボン酸金属化合物からなる錯体は、１８０−３４０℃の低い温度で熱処理すると、部品ないしは基材の表面に金属酸化物が析出する。従って、カルボン酸金属化合物からなる錯体は、部品ないしは基材の表面に金属酸化物の性質を付与する原料になる。
また、カルボン酸エステル類、グリコールエーテル類ないしはグリコール類に、沸点がアルコールより高く、かつ、前記したカルボン酸金属化合物の錯体の熱分解温度より低い第一の性質と、粘度がアルコールより高い第二の性質と、アルコールに溶解ないしは混和する第三の性質とを兼備する有機化合物がある。このため、このような有機化合物は、前記した表面改質の第一から第三のいずれかの表面改質の方法において、カルボン酸金属化合物の錯体が分散されたペースト原料になる。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。
従って、カルボン酸金属化合物の錯体のアルコール分散液に、ないしは、同一のカルボン酸におけるカルボキシル基を構成する酸素イオンが、互いに異なる金属イオンに配位結合する複数種類のカルボン酸金属化合物の錯体のアルコール分散液に、前記したいずれかの有機化合物を混合すると、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ってペーストができる。このペーストを部品ないしは基材に塗布して、１８０−３４０℃の大気雰囲気で熱処理すると、アルコールが気化した後に有機化合物が気化し、さらにカルボン酸金属化合物が熱分解し、４０−６０ｎｍの大きさの粒状の金属酸化物微粒子が、ないしは、複数種類の金属酸化物微粒子が同時に析出し、部品ないしは基材に金属酸化物の性質を付与する。従って、前記した有機化合物は、カルボン酸金属化合物からなる錯体が分散されたペーストの原料になる。
【００１９】
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【００２０】
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【００２１】
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【００２２】
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【００２３】
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【００２４】
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【００２５】
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【００２６】
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【００２７】
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【００２８】
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【００２９】
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【００３０】
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【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】熱延鋼板が、Ａｌ２Ｏ３の微粒子とＦｅ３Ｏ４の微粒子とで覆われた断面を模式的に示す説明図である。
【図２】熱延鋼板が、Ａｌ２Ｏ３の微粒子とＴｉＯ２の微粒子とで一方の面が、Ｆｅ３Ｏ４の微粒子で他方の面が覆われた断面を模式的に示す説明図である。
【図３】ＰＩ樹脂フィルムの表面が、Ａｌ２Ｏ３の微粒子とＭｇＯの微粒子とで覆われ、ＭｇＯの層の上に電極パターンが形成された断面を模式的に説明する図である。
【図４】ＰＥＴ樹脂フィルムの一方の面にＸ軸方向の電極パターンを形成し、他方の面にＹ軸方向の電極パターンを形成した断面を模式的に説明する図である。
【図５】メッシュデミスターを構成する生地の形状を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
実施形態１
本実施形態は、無機物の分子ないしは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に関わる実施形態である。錯体は、第一にアルコールに分散し、第二に熱分解で金属微粒子を析出する性質を兼備する。
最初に、アルコールに分散する金属化合物の実施形態を説明する。ここでは金属を銅とし、銅化合物を例として説明する。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の析出に参加できなくなる。従って、銅化合物は溶剤に溶解せず、溶剤に分散する性質を持つことが必要になる。また、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。従って、このような無機銅化合物は、銅化合物として適切でない。
次に、銅化合物は、熱分解で銅を析出しなければならない。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の一つ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、耐熱性が低い部品ないしは基材にも金属の性質が付与できる。いっぽう、無機物の分子ないしはイオンが配位子となって、分子構造の中央に位置する銅イオンに配位結合して銅の錯イオンを形成する銅錯体は、無機物の分子量が小さいため、還元雰囲気での熱分解温度は、有機銅化合物が大気雰囲気で熱分解する温度より低い。このため、銅錯体は有機銅化合物より高価な物質ではあるが、より低い熱処理温度で銅微粒子の集まりを析出するため、耐熱性が低い部品ないしは基材に銅の性質が付与できる。
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、銅錯体が形成される分子構造において、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、還元雰囲気で熱処理すると、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。
このような性質を持つ銅錯体をアルコールに分散し、この分散液に有機化合物を溶解ないしは混和してペーストを製造する。このペーストを部品ないしは基材に塗布して還元雰囲気で熱処理する。最初にアルコールが気化すると、ペーストに分散されていた銅錯体が、微細な結晶として有機化合物中に析出する。次に有機化合物が気化すると、部品ないしは基材の表面に、銅錯体の微細結晶の集まりからなる薄い皮膜が形成される。さらに昇温すると、薄い皮膜状の銅錯体の熱分解が始まり、銅錯体が銅と無機物とに分解される。さらに無機物の気化が完了した後に、銅は粒状の微粒子を形成して銅錯体の熱分解反応を終える。この際、アルコールに分散した銅錯体のモル濃度に応じて銅の粒状微粒子の集まりが析出し、銅が不純物を持たない活性状態にあるため、粒状微粒子は互いに接触する接触点で金属結合して多層構造を、部品ないしは基材の表面に形成する。
このような銅錯体として、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り、銅錯体の中でも安価に製造できる。こうした銅錯体は、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％近くの分散濃度まで分散する。このような銅錯体として、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、例えば、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。
以上に説明したように、より低い熱処理温度で金属が析出し、析出した金属の性質を部品ないしは基材に付与する金属化合物として、無機物の分子ないしはイオンが配位子となって、分子構造の中央に位置する金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する金属錯体が望ましい。また合金の性質を付与する場合は、同一の配位子からなる複数種類の金属錯体を用いる。つまり、複数種類の金属錯体が同一の配位子から構成されるため、複数種類の金属錯体が同時に無機物と複数の金属とに熱分解し、無機物の気化が完了した後に各々の金属錯体のモル濃度に応じて複数の金属が析出する。複数の金属は不純物を持たない活性状態にあるため、金属錯体のモル濃度に応じた組成からなる合金が生成される。このため、このような複数種類の金属錯体は合金の原料になる
【００３３】
実施形態２
本実施形態は、本実施形態は、飽和脂肪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と共有結合するカルボン酸金属化合物に関わる実施形態である。前記した金属錯体と同様に、カルボン酸金属化合物は、第一にアルコールに分散し、第二に熱分解で金属微粒子を析出する性質を兼備する。
ここで、金属を銅として銅化合物について説明する。分子量が小さい無機物の分子ないしはイオンが、銅イオンに配位結合する銅錯イオンを有する無機銅化合物である銅錯体は、３２段落で説明したアンミン銅錯体やクロロ銅錯体がある。これらの銅錯体は、汎用的な有機酸からなる有機銅化合物に比べると高価である。いっぽう、有機銅化合物は銅を析出する。有機銅化合物から銅が生成される化学反応の中で、最も簡単な化学反応に熱分解反応がある。さらに、有機銅化合物の合成が容易でれば、有機銅化合物が安価に製造できる。こうした性質を兼備する有機銅化合物に、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが銅イオンに共有結合するカルボン酸銅化合物がある。
つまり、カルボン酸銅化合物を構成するイオンの中で、最も大きいイオンは銅イオンである。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、銅イオンに共有結合すれば、銅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銅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、カルボン酸と銅とに分解する。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銅が析出する。なお、還元雰囲気でのカルボン酸銅化合物の熱分解は、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銅化合物の熱分解では、酸化銅が含まれる。
いっぽう、カルボン酸銅化合物の中で、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銅イオンに近づいて配位結合するカルボン酸銅は、銅イオンと酸素イオンとの距離が短くなり、反対に、酸素イオンが銅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銅化合物の熱分解反応は、酸素イオンが銅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、酸化銅が析出する。
さらに、カルボン酸銅化合物は、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銅化合物である。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、硫酸銅などの無機銅化合物と反応させると、カルボン酸銅化合物が生成される。このため、有機銅化合物の中で最も安価な銅化合物である。
カルボン酸銅化合物の組成式はＣｕ（ＣＯＯＲ）２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）。カルボン酸銅化合物を構成する物質の中で、組成式の中央に位置する銅イオンＣｕ２＋が最も大きい。従って、銅イオンＣｕ２＋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、銅イオンＣｕ２＋と酸素イオンＯ−との距離が最大になる。この理由は、銅原子の２重結合における共有結合半径は１１５ｐｍ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。このため、このような分子構造の特徴を持つカルボン酸銅化合物は、カルボン酸の沸点を超えると、結合距離が最も長い銅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、銅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銅が析出する。こうしたカルボン酸銅化合物として、オクチル酸銅、ラウリン酸銅、ステアリン酸銅などがある。このようなカルボン酸銅化合物の多くは、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、カルボン酸銅化合物は低い温度で熱分解し、銅を析出させる熱処理費用が安価で済む。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なり、また、飽和脂肪酸の気化熱が大きいため、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。
また、分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸である場合は、直鎖構造の飽和脂肪酸より鎖の長さが短くなるため、沸点は低く、気化熱も小さい。これによって、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は、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、銅を析出する原料として、オクチル酸銅Ｃｕ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）２が望ましい。オクチル酸銅は、大気雰囲気において２９０℃で熱分解が完了して銅が析出し、メタノールやｎ−ブタノールなどに１０重量％近く分散する。
同様に、アルミニウムを析出する原料としてオクチル酸アルミニウムＡｌ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）３が、鉄を析出する原料としてオクチル酸鉄Ｆｅ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）３が、ニッケルを析出する原料としてオクチル酸ニッケルＮｉ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）２が最も望ましい。
また、同一の飽和脂肪酸におけるカルボキシル基を構成する酸素イオンが、互いに異なる金属イオンに共有結合する複数種類のカルボン酸金属化合物を大気雰囲気で熱処理すると、飽和脂肪酸の沸点を超えると、複数種類のカルボン酸金属化合物が同時に飽和脂肪酸と複数種類の金属とに分解され、さらに、飽和脂肪酸の気化が進み、気化が完了した後に各々のカルボン酸金属化合物のモル濃度に応じて複数の金属が同時に析出し、これらの金属はいずれも不純物を持たない活性状態にあるため、カルボン酸金属化合物のモル濃度に応じた合金が生成される。このため、このような複数種類のカルボン酸金属化合物は、合金の原料になる。
【００３４】
実施形態３
本実施形態は、カルボン酸におけるカルボキシル基を構成する酸素イオンが、金属イオンに配位結合するカルボン酸金属化合物からなる錯体に関する実施形態である。このカルボン酸金属化合物は、熱分解で金属酸化物を析出する。ここでは、金属酸化物の中で、優れた熱伝導性と絶縁性とを併せ持つ酸化マグネシウムＭｇＯないしは酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３の原料となるカルボン酸金属化合物ついて説明する。なお、酸化マグネシウムは熱伝導度が６０Ｗ／ｍＫであり、体積抵抗率が１０１４Ωｃｍ以上の絶縁体である。また、酸化アルミニウムは熱伝導度が４０Ｗ／ｍＫであり、体積抵抗率が１０１４Ωｃｍ以上の絶縁体である。ちなみに、アルミニウムの熱伝導率は２３６Ｗ／ｍＫである。
マグネシウム化合物ないしはアルミニウム化合物は、第一にアルコールに分散し、第二に熱分解で酸化マグネシウムないしは酸化アルミニウムを析出する２つの性質を兼備する。亜硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、硝酸マグネシウムなどの無機マグネシウム化合物は、水およびアルコールに溶解し、多くのマグネシウムイオンが酸化マグネシウムの析出に参加できない。同様に、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウムなどの無機アルミニウム化合物は、水およびアルコールに溶解し、多くのアルミニウムイオンが酸化アルミニウムの析出に参加できなくなる。また、無機マグネシウム化合物ないしは無機アルミニウム化合物は、アルコールに分散しない。このため、熱分解で酸化マグネシウムないしは酸化アルミニウムを析出する物質は、無機金属化合物ではなく有機金属化合物が望ましい。
さらに、有機金属化合物は熱分解で金属酸化物を析出しなければならない。いっぽう、有機金属化合物から金属酸化物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、有機金属化合物のアルコール分散液を昇温するだけで、有機金属化合物が熱分解して金属酸化物が析出する。さらに、有機金属化合物の合成が容易でれば、有機金属化合物を安価に製造できる。こうした性質を兼備する有機金属化合物に、最も汎用的な有機酸であるカルボン酸との金属化合物であるカルボン酸金属化合物がある。
つまり、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが、金属イオンと共有結合するカルボン酸金属化合物は、３３段落で説明したように、熱分解で金属が析出する。従って、熱分解で金属酸化物を析出するカルボン酸金属化合物は、金属イオンと結合する酸素イオンとの距離が短く、酸素イオンが金属イオンの反対側で結合するイオンと結合する距離が最も長い分子構造上の特徴を持つ必要がある。つまり、カルボン酸金属化合物を昇温させると、カルボン酸の沸点において、酸素イオンが金属イオンの反対側で結合するイオンと結合する部位が最初に切れ、金属イオンと酸素イオンとの化合物、つまり、金属酸化物とカルボン酸とに分解する。このような分子構造上の特徴を持つカルボン酸金属化合物は、カルボキシル基を構成する酸素イオンが配位子になって金属イオンに近づいて配位結合するカルボン酸金属化合物からなる錯体である。
また、有機金属化合物の中でカルボン酸金属化合物は、３３段落で説明したように、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金属化合物であり、有機酸の沸点が低いため熱分解温度が比較的低い。このため、カルボキシル基を構成する酸素イオンが、配位子となって金属イオンに近づいて配位結合するカルボン酸金属化合物からなる錯体は、安価な工業用薬品であり、熱処理費用も安価で済む。こうしたカルボン酸金属化合物として、酢酸金属化合物、カプリル酸金属化合物、安息香酸金属化合物、ナフテン酸金属化合物などが挙げられる。このようなカルボン酸金属化合物は、カルボン酸の分子量と、配位結合するカルボン酸の数とに応じて熱分解反応が進む。なお、酢酸の沸点は１１８℃で、カプリル酸の沸点は２３７℃で、安息香酸の沸点は２４９℃である。また、ナフテン酸は５員環をもつ飽和脂肪酸の混合物で、一般式ではＣｎＨ２ｎ−１ＣＯＯＨで示され、主成分は沸点が２６８℃で、分子量が１７０のＣ９Ｈ１７ＣＯＯＨからなる。また、このようなカルボン酸金属化合物は、メタノールやｎ−ブタノールに対して１０重量％近くまで分散する。
従って、酸化マグネシウムないしは酸化アルミニウムを熱分解で析出する原料は、酢酸金属化合物、カプリル酸金属化合物、安息香酸金属化合物、ナフテン酸金属化合物などからなるカルボン酸マグネシウム化合物ないしはカルボン酸アルミニウム化合物が望ましい。
なお、カルボキシル基を構成する酸素イオンが配位子になって、金属イオンに配位結合するカルボン酸金属化合物は有機金属化合物である。一方、３２段落で説明した金属錯体は、無機物の分子ないしはイオンが配位子となって、金属イオンに配位結合する金属錯イオンを有する無機金属化合物である。また、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、カルボン酸に比べて分子量が小さいため、熱分解温度はカルボン酸金属化合物の熱分解温度より低い。いっぽう、カルボン酸金属化合物は、最も汎用的な有機酸の金属化合物であるため、無機金属化合物からなる錯体より合成が容易で、安価な金属化合物である。
【００３５】
実施形態４
本実施形態は、第一にアルコールに溶解ないしは混和し、第二にアルコールより粘度が高く、第三に、無機金属化合物からなる錯体と２種類のカルボン酸金属化合物とからなる３種類の金属化合物の中で、少なくとも１種類の金属化合物が熱分解する温度より沸点が低い、これら３つの性質を兼備する有機化合物に関する実施形態である。これら３つの性質を兼備する有機化合物は、前記した３種類の金属化合物の中で、少なくとも１種類の金属化合物が分散されペーストの原料になる。このような有機化合物に、カルボン酸エステル類、グリコール類、ないしは、グリコールエーテル類に属する有機化合物がある。
なお、無機金属化合物からなる錯体は１８０−２２０℃で熱分解し、金属を析出するカルボン酸金属化合物は２９０−４３０℃で熱分解し、金属酸化物を析出するカルボン酸金属化合物は１８０−３４０℃で熱分解する。従って、沸点が１８０℃より低ければ、３種類の金属化合物が分散されたペーストの原料になる。また、沸点が２９０℃より低ければ、金属酸化物を析出するカルボン酸金属化合物の一部と、金属を析出するカルボン酸金属化合物とが分散されたペーストの原料になる。さらに、沸点が３４０℃より低ければ、金属を析出するカルボン酸金属化合物の一部が分散されたペースト原料になる。
【００３６】
最初にカルボン酸エステル類について説明する。カルボン酸エステル類は、飽和カルボン酸からなる第一のエステル類と、不飽和カルボン酸からなる第二のエステル類と、芳香族カルボン酸からなる第三のエステル類とからなる、３種類のエステル類に分けられる。
最初に、飽和カルボン酸からなるエステル類の中で、メタノールに溶解し、メタノールより粘度が高く、沸点が１８０℃より低いカルボン酸エステルは、分子量が１５８．２であるカプリル酸メチル（オクタン酸メチルともいう）、ないしは分子量が１７２．３であるカプロン酸ブチル（ヘキサン酸ブチルともいう）より分子量が小さいカルボン酸エステルである。なお、カプリル酸メチルの沸点は１９１℃であり、カプロン酸ブチルの沸点は２０７℃である。
次に、飽和カルボン酸からなるエステル類の中で、メタノールに溶解し、メタノールより粘度が高く、沸点が２９０℃より低いカルボン酸エステルは、分子量が２５６．４であるミリスチン酸エチル（テトラデカン酸エチルともいう）より分子量が小さい、ないしは、分子量が２２８．４であるカプリン酸ブチル（デカン酸ブチルともいう）以下の分子量を持つカルボン酸エステルである。なお、ミリスチン酸エチルの沸点は２９５℃であり、カプリル酸ブチルの沸点は２７５℃である。
さらに、飽和カルボン酸からなるエステル類の中で、メタノールに溶解し、メタノールより粘度が高く、沸点が３４０℃より低い性質を持つカルボン酸エステルは、分子量が２９８．５であるステアリン酸ブチル（オクタデカン酸ブチルともいう）より分子量が小さいカルボン酸エステルである。ちなみに、ステアリン酸ブチルの沸点は３８９℃である。
【００３７】
第二のエステル類である不飽和カルボン酸からなるエステル類で、メタノールに混和し、メタノールより粘度が高く、沸点が１８０℃より低いカルボン酸エステルは、分子量が１９８であるメタクリル酸オクチルより分子量が小さいカルボン酸エステルである。ちなみに、メタクリル酸プロピルの沸点は１４１℃で、メタクリル酸オクチルの沸点は２３５℃である。
次に、不飽和カルボン酸のエステル類の中で、メタノールに溶解し、メタノールより粘度が高く、沸点が２９０℃より低いカルボン酸エステルは、分子量が１６２であるメタクリル酸フェニル以下の分子量のカルボン酸エステルである。なお、メタクリル酸フェニルの沸点は２４９℃で、オレイン酸メチルの沸点は３５１℃である。
さらに、不飽和カルボン酸からなるエステル類の中で、メタノールに溶解ないしは混和し、メタノールより粘度が高く、沸点が３４０℃より低いカルボン酸エステルは、分子量が２９６．６であるオレイン酸メチルより分子量が小さいカルボン酸エステルである。なお、オレイン酸メチルの沸点は３５１℃である。
【００３８】
第三のエステル類である芳香族カルボン酸からなるエステル類の中で、メタノールに溶解し、メタノールより粘度が高く、沸点が１８０℃より低いカルボン酸エステルは、分子量が１３６である安息香酸メチルより分子量が小さいカルボン酸エステルである。なお、安息香酸メチルの沸点は１９９．５℃である。
また、芳香族カルボン酸からなるエステル類の中で、メタノールに溶解ないしは混和し、メタノールより粘度が高く、沸点が２９０℃より低いカルボン酸エステルは、分子量が１９４であるフタル酸ジメチル以下の分子量のカルボン酸エステルである。なお、フタル酸ジメチルの沸点は２８４℃である。
さらに、芳香族カルボン酸からなるエステル類の中で、メタノールに混和し、メタノールより粘度が高く、沸点が３４０℃より低いカルボン酸エステルは、分子量が２７８であるフタル酸ジブチルより分子量が小さいカルボン酸エステルである。なお、フタル酸ジブチルの沸点は３４０℃である。以上に説明したように、カルボン酸エステル類には、３５段落で説明した３つの性質を兼備する多くの有機化合物が存在し、金属化合物を分散させるペーストの原料になる。
【００３９】
次に、グリコール類について説明する。グリコール類には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールからなる６種類のグリコールがある。
エチレングリコールはメタノール溶解し、メタノールより粘度が高く、沸点が１９７℃の液状モノマーである。ジエチレングリコールはメタノールに溶解し、メタノールより粘度が高く、沸点が２４４℃の液状モノマーである。プロピレングリコールはメタノールと混和し、メタノールより粘度が高く、沸点が１８８℃の液状モノマーである。ジプロピレングリコールはメタノールに溶解し、メタノールより粘度が高く、沸点が２３２℃の液状モノマーである。トリプロピレングリコールはメタノールと混和し、メタノールより粘度が高く、沸点が２６５℃の液状モノマーである。いずれも沸点が２９０℃より低いグリコールである。
以上に説明したように、グリコール類には、３５段落で説明した３つの性質を兼備する多くの有機化合物が存在し、金属化合物を分散させるペーストの原料になる。
【００４０】
最後に、グリコールエーテル類について説明する。グリコールエーテル類は、エチレングリコール系エーテルと、プロピレングリコール系エーテルと、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールの各々の末端の水素をアルキル基で置換したジアルキルグリコールエーテルとの３種類がある。いずれのグリコールエーテルは、メタノールに溶解し、メタノールより粘度が高い。
最初に、エチレングリコール系エーテルの中で、沸点が１８０℃より低い性質を持つものは、沸点が１２４．５℃のメチルグリコールと、沸点が１４１．８℃のイソプロピルグリコールと、沸点が１５９℃であるアリルグリコールと、沸点が１６０．５℃のイソブチルグリコールと、沸点が１７１．２℃であるブチルグリコールがある。
次に、沸点が２９０℃より低い性質を持つものは、沸点が２２９℃の２エチルヘキシルグリコールと、沸点が２３１℃の部ジルジグリコールと、沸点が２４５℃のフェニルグリコールと、沸点が２４９℃のメチルトリグリコールと、沸点が２５６℃のベンジルグリコールと、沸点が２５９℃のヘキシルジグリコールと、沸点が２７１℃のブチルトリグリコールと、沸点が２７２℃の２エチルヘキシルグリコールと、沸点が２８３℃のフェニルジグリコールがある。
さらに、沸点が３４０℃より低いものは、沸点が２９５℃のメチルポリグリコールと、沸点が３０２℃のベンジルジグリコールがある。
【００４１】
プロピレングリコール系エーテルの中で、沸点が１８０℃より低い性質を持つものは、沸点が１２１℃のメチルプロピレングリコールと、沸点が１４６℃であるメチルプロピレングリコールアセテートと、沸点が１４９．８℃のプロピルプロピレングリコールと、沸点が１７０．２℃のブチルプロピレングリコールがある。
沸点が２９０℃より低い性質を持つものは、沸点が２３１℃のブチルプロピレンジグリコールと、沸点が２４２℃のメチルプロピレンジグリコールと、沸点が２４３℃のフェニルプロピレングリコールと、沸点が最も高い２７４℃のブチルプロピレントリグリコールとがある。
【００４２】
ジアルキルグリコールエーテルの中で、沸点が１８０℃より低いものは、沸点が８５．２℃のジメチルグリコールと、沸点が１６２℃のジメチルジグリコールと、沸点が１７１℃のジメチルプロピレンジグリコールと、沸点が１７６℃のメチルエチルジグリコールとがある。
沸点が２９０℃より低い性質を持つものは、沸点が１８９℃のジエチルジグリコールと、沸点が２１６℃のジメチルトリグリコールと、沸点が２５５℃のジブチルジグリコールがある。
以上に説明したように、グリコールエーテル類には、３５段落で説明した３つの性質を兼備する多くの有機化合物が存在し、金属化合物を分散させるペーストの原料になる。
【００４３】
実施例１
本実施例は、最も汎用的な鋼板である熱延鋼板（ＳＰＨＣ）の一方の面を、耐食性と熱伝導性と熱放射性に優れた酸化アルミニウムの微粒子で覆い、他方の面を強磁性と導電性と耐食性とを兼備するマグネタイトＦｅ３Ｏ４の微粒子で覆う実施例である。なお、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３の熱伝導率は４０Ｗ／ｍＫである。熱放射率は、０−３００℃の温度に相当する熱放射率が０．６−０．９の値を持つ。従って、酸化アルミニウムの微粒子で覆われた鋼板は、表面に効率よく熱が伝わり、表面から効率よく熱が放射される。また、マグネタイトの導電率は２．５×１０４／Ω・ｍで金属に近い。さらに、磁気キュリー温度が５８０℃と高く、常温ではニッケルの２倍近い自発磁化を持つ強磁性体である。従って、マグネタイトの微粒子同士が磁気吸着するとともに、マグネタイトの微粒の集まりが熱延鋼板に磁気吸着し、導電性によって電磁波シールド性をもたらす。また、酸化アルミニウムとマグネタイトとの双方は、化学的に極めて安定な酸化物である。さらに、鋼板の表面は、微粒子によって優れた撥水性と撥油性とをもたらす。従って、このような熱延鋼板を電子機器のケースとして用いる場合は、電子デバイスが発する熱が、効率よくケースに伝わるとともに、効率よく外部に放熱され、これによって、電子デバイスの動作寿命を延ばすことができる。また、ケースは、電磁波シールドの機能も併せ持つ。
酸化アルミニウムの原料として、モル質量が５４０．５グラム／モルのナフテン酸アルミニウム（例えば日本化学産業株式会社の製品）を用いた。また、マグネタイトの原料として、モル質量が３９８．２グラム／モルのナフテン酸鉄（例えば日本化学産業株式会社の製品）を用いた。さらに、有機化合物としてモル質量が２２２．４グラム／モルで、メタノールの２６倍の粘度を持ち、沸点が２９５℃のフタル酸ジエチル（ＣＨ３ＣＨ２）２（Ｃ６Ｈ４（ＣＯＯ）２）（例えば昭和化学株式会社の製品）を用いた。なお、フタル酸ジエチルは、合成樹脂の可塑剤として汎用的に用いられ、溶剤や香料の保留剤としても用いられている工業用薬品である。
【００４４】
最初に、ナフテン酸アルミニウムの０．４モルに相当する２１６グラムを、メタノールに１０重量％として分散させ、この分散液にフタル酸ジエチルの０．２モルに相当する４４．５グラムを混合し、撹拌してペースト１を作成した。また、ナフテン酸鉄の０．２モルに相当する７９．６グラムを、メタノールに１０重量％として分散させ、この分散液にフタル酸ジエチルの０．１モルに相当する２２．２グラムを混合し、撹拌してペースト２を作成した。
次に、２種類のペーストを熱延鋼板の双方の面に塗布し、熱延鋼板を熱処理し、熱延鋼板が微粒子の集まりで覆われる構造を明らかにする。このため、厚さが１．６ｍｍの熱延鋼板を１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさで切断し、片面にペースト１を１０μｍの厚みで印刷し、その後、他方の面と側面とにペースト２を１０μｍの厚みで印刷し、１０枚の試料を作成した。
さらに、試料の上の面がペースト１で印刷された面になるように、試料１０枚をアルミナからなるセラミック基板の上に載せ、もう一枚のセラミック基板をその上に載せ、試料１０枚をセラミック基板で挟み、１ｋｇの荷重をセラミック基板に加え、大気雰囲気で熱処理した。最初に、６５℃まで昇温してメタノールを気化し、気化したメタノールを回収した。その後、３００℃まで昇温してフタル酸ジエチルを気化し、気化したフタル酸ジエチルを回収した。さらに３４０℃まで昇温し、３４０℃に５分間放置し、ナフテン酸アルミニウムとナフテン酸鉄とを熱分解し、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３の微粒子と酸化第一鉄ＦｅＯの微粒子を同時に析出させた。この後、この後１℃／ｍｉｎ．の昇温速度で３８０℃まで昇温し、３８０℃に２分間放置し、酸化第一鉄ＦｅＯをマグネタイトＦｅ３Ｏ４に酸化させた。この後、５kgの荷重をセラミック基板に載せて冷却し、セラミック基板から試料を取り出した。
【００４５】
次に、切断した試料の断面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の極低加速電圧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試料の表面が観察できる。
最初に、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にある２次電子線を取り出して画像処理を行ない、切断面を観察した。この結果、切断面の上部が、４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子の集まりが互いに結合し、２０層に近い多層構造を形成していた。切断面の下部は、同様に４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子の集まりが互いに結合し、１０層に近い多層構造を形成していた。また、切断面の左右の端部は、４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子の集まりが、中央部分で１０層に近い多層構造が、上部と下部とに繋がる部分で１５層に近い多層構造が形成され、不均一な厚みからなる多層構造が形成された。
さらに、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、画像の濃淡によって粒状の微粒子の材質を観察した。いずれの部位も濃淡が認められため、複数種類の元素から構成されることが分かった。
次に、特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理し微粒子を構成する元素を特定した。切断面の上部の微粒子は、アルミニウム原子と酸素原子との双方が均一に存在し、偏在する箇所が見られなかったため、酸化アルミニウムからなる粒状の微粒子である。切断面の下部の微粒子は、鉄原子と酸素原子との双方が均一に存在し、偏在する箇所が見られなかったため、酸化鉄からなる粒状の微粒子である。さらに、ＳＥＭの機能にＥＢＳＰ解析機能を付加し、結晶構造の解析を行なった。この結果、酸化鉄からなる粒状の微粒子がマグネタイトＦｅ３Ｏ４であることが確認できた。また、切断面の左右の端部の微粒子は、上部の一部が酸化アルミニウムであり、その他の部位はマグネタイトであった。なおＥＢＳＰ解析機能とは、試料に電子線を照射したとき、反射電子が試料中の原子面によって回折されることによってバンド状のパターンを形成し、このバンドの対称性が結晶系に対応し、バンドの間隔が原子面間隔に対応しているため、このパターンを解析することで、結晶方位や結晶系が解析できる。
本実施例において作成した試料の断面を、図１に拡大して模式的に示す。熱延鋼板１の一方の面に酸化アルミニウムからなる粒状の微粒子２が２０層に近い多層構造を形成し、他方の面にマグネタイトからなる粒状の微粒子３が１０層に近い多層構造を形成した。
本実施例の結果から、熱延鋼板の表面に２種類のペーストを塗布し、その後、一度の熱処理で、熱伝導性と熱放射性と耐食性と撥水性と撥油性との性質と、電磁波シールド性と耐食性との性質が付与されることが分かった。なお、本実施例では熱延鋼板を用いたが、熱延鋼板に限らず他の鋼板でもあるいは合金鋼板でもよい。
【００４６】
実施例２
本実施例は、実施例１における酸化アルミニウムの微粒子で覆われた熱延鋼板の表面が、さらに酸化チタンＴｉＯ２からなる微粒子の集まりで覆われる実施例である。つまり、酸化チタンは紫外線を吸収して強い光酸化力を発揮するため、表面に吸着した有機物は光酸化力で水と二酸化炭素に分解し、表面が常に清浄な状態に保たれるセルフクリーニングを行う。また、酸化チタンは化学的に安定した金属酸化物であるため耐食性を持つ。なお、酸化チタンの原料は、モル質量が７３２．６グラム／モルのナフテン酸チタン（例えば、三津和化学薬品株式会社の製品）を用いた。
【００４７】
最初に、ナフテン酸アルミニウムの０．４モルに相当する２１６グラムを、メタノールに１０重量％として分散させ、この分散液にフタル酸ジエチルの０．２モルに相当する４４．５グラムを混合し、撹拌してペースト１を作成した。次に、ナフテン酸チタンの０．２モルに相当する１４６．５グラムをメタノールに１０重量％として分散させ、この分散液にフタル酸ジエチルの０．１モルに相当する２２．２グラムを混合し、撹拌してペースト２を作成した。さらに、ナフテン酸鉄の０．２モルに相当する７９．６グラムを、メタノールに１０重量％として分散させ、この分散液にフタル酸ジエチルの０．１モルに相当する２２．２グラムを混合し、撹拌してペースト３を作成した。
次に、熱延鋼板の表面にペースト１を塗布し、さらに、その上にペースト２を塗布し、また、裏面にペースト３を塗布し、この後、熱延鋼板を熱処理し、熱延鋼板が微粒子の集まりで覆われる構造を明らかにする。このために、厚さが１．６ｍｍの熱延鋼板を１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさで切断し、片面にペースト１を１０μｍの厚みで印刷し、この後、その上にペースト２を１０μｍの厚みで印刷した。その後、もう一方の面と側面とに、ペースト３を１０μｍの厚みで印刷し、このような試料を１０枚作成した。
さらに、試料の上の面がペースト２で印刷された面になるように、試料１０枚をアルミナからなるセラミック基板の上に載せ、もう一枚のセラミック基板をその上に載せ、試料１０枚をセラミック基板で挟み、１ｋｇの荷重をセラミック基板に加え、大気雰囲気で熱処理した。最初に、６５℃まで昇温してメタノールを気化し、気化したメタノールを回収した。その後、３００℃まで昇温してフタル酸ジエチルを気化し、気化したフタル酸ジエチルを回収した。さらに３４０℃まで昇温し、３４０℃に５分間放置し、ナフテン酸アルミニウムとナフテン酸チタンとナフテン酸鉄とを熱分解し、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３の微粒子と酸化チタンＴｉＯ２と酸化第一鉄ＦｅＯの微粒子を同時に析出させた。この後、この後１℃／ｍｉｎ．の昇温速度で３８０℃まで昇温し、３８０℃に２分間放置し、酸化第一鉄ＦｅＯをマグネタイトＦｅ３Ｏ４に酸化させた。この後、５ｋｇの荷重をセラミック基板に載せて冷却し、セラミック基板から試料を取り出した。
【００４８】
次に、切断した試料の断面を実施例１と同様に電子顕微鏡で観察した。
最初に、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にある２次電子線を取り出して画像処理を行ない、切断面を観察した。この結果、切断面の上部が、４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子の集まりが互いに結合し、３０層に近い多層構造を形成していた。切断面の下部は、同様に４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子の集まりが互いに結合し、１０層に近い多層構造を形成していた。また、切断面の左右の端部は、４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子の集まりが、中央部分で１０層に近い多層構造が、上部と下部とに繋がる部分で１５層に近い多層構造が形成され、不均一な厚みからなる多層構造が形成された。
さらに、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、画像の濃淡によって粒状の微粒子の材質を観察した。いずれの部位も濃淡が認められため、複数種類の元素から構成されることが分かった。
次に、特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理し微粒子を構成する元素を特定した。切断面の上部の微粒子は、アルミニウム原子と酸素原子との双方が均一に存在する層と、チタン原子と酸素原子との双方が均一に存在する層とから構成されていたため、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３の粒状微粒子の層の上に、酸化チタンＴｉＯ２の粒状微粒子の層が形成された。また、酸化アルミニウムの微粒子の層は、酸化チタンの微粒子の層の厚みの２倍であった。切断面の下部の微粒子は、鉄原子と酸素原子との双方が均一に存在し、偏在する箇所が見られなかったため、酸化鉄からなる粒状の微粒子である。さらに、ＳＥＭの機能にＥＢＳＰ解析機能を付加し、結晶構造の解析を行なった。この結果、酸化鉄からなる粒状の微粒子がマグネタイトＦｅ３Ｏ４であることが確認できた。また、切断面の左右の端部の微粒子は、上部の一部が酸化アルミニウムであり、その他の部位はマグネタイトであった。
本実施例において作成した試料の断面を、図２に拡大して模式的に示す。熱延鋼板４の一方の面に酸化アルミニウムの粒状微粒子５が２０層に近い多層構造を形成し、さらにその上に、酸化チタンの粒状微粒子６が１０層に近い多層構造を形成し、他方の面にマグネタイトからなる粒状の微粒子７が１０層に近い多層構造を形成した。
本実施例の結果から、熱延鋼板の表面に３種類のペーストを塗布し、その後、一度の熱処理で、熱伝導性と熱放射性との性質と、表面が自己クリーニングを行う性質と耐食性と撥水性と撥油性との性質と、電磁波シールド性と耐食性との性質が付与されることが分かった。なお、本実施例では熱延鋼板を用いたが、熱延鋼板に限らず他の鋼板でもあるいは合金鋼板でもよい。
【００４９】
実施例３
本実施例は、最も汎用的な熱硬化性樹脂であるノボラック型フェノール樹脂の成形品に、一方の面を酸化アルミニウムの微粒子で覆い、他方の面を銅の微粒子で覆う。このようなフェノール樹脂を電子機器のケースとして用いる場合は、電子デバイスが発する熱が、効率よくケースに伝わるとともに、効率よく外部に放熱され、これによって、電子デバイスの動作寿命を延ばすことができる。また、ケースは、電磁波シールドの機能も併せ持つ。
なお、ノボラック型フェノール樹脂は３８８℃から熱分解が始まるため、３８０℃以下の温度に昇温されても性質が不可逆変化しない。つまり、合成樹脂を昇温すると、所定の温度から合成樹脂の分子構造に変化が現れ、次第に低分子量の物質に不可逆変化する熱分解が進む。こうした熱分解が開始される温度は、合成樹脂の重量変化が始まる温度であり、熱重量分析（ＴＧ）によって測定される。従って、合成樹脂を高温にさらしても、合成樹脂の重量変化が起こらなければ、合成樹脂の性質は変わらない。従って、熱分解温度が３８０℃より低い金属化合物であれば、フェノール樹脂の表面に析出する微粒子の原料になる。
酸化アルミニウムの原料として、モル質量が４５６．６グラム／モルのカプリル酸アルミニウムＡｌ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）３（オクタン酸アルミニウムともいう、例えば、三津和化学薬品株式会社の製品）を用いた。また、銅の原料として、モル質量が３５０．０グラム／モルのオクチル酸銅Ｃｕ［ＣＨ３（ＣＨ２）３ＣＨ（Ｃ２Ｈ５）ＣＯＯ］２（２−エチルヘキサン銅ともいう、例えば、三津和化学薬品株式会社の製品）を用いた。さらに、有機化合物として、モル質量が６２．１グラム／モルで、メタノールの３２倍の粘度を持ち、沸点が１９７．３℃のエチレングリコール（ＣＨ２ＯＨ）２（例えば、三協化学株式会社の製品)を用いた。なお、エチレングリコールは、ポリエチレンテレフタレート樹脂の主原料であり、また、ポリエステル繊維・樹脂の原料であり、さらに、水と混合してエンジンの不凍液としても広く用いられている汎用的な工業用薬品である。
【００５０】
最初に、カプリル酸アルミニウムの０．４モルに相当する１８３グラムを、メタノールに１０重量％として分散させ、この分散液にエチレングリコールの０．２モルに相当する１２．４グラムを混合し、撹拌してペースト１を作成した。またオクチル酸銅の０．２モルに相当する７０グラムを、メタノールに１０重量％として分散させ、この分散液にエチレングリコールの０．１モルに相当する６．２グラムを混合し、撹拌してペースト２を作成した。
次に、２種類のペーストをフェノール樹脂の表面と裏面とに塗布し、さらに、フェノール樹脂を熱処理し、フェノール樹脂が微粒子の集まりで覆われる構造を明らかにする。このために、厚さが１ｍｍのフェノール樹脂を１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさで切断し、片面にペースト１を１０μｍの厚みで印刷し、その後、もう一方の面と側面とに、ペースト２を１０μｍの厚みで印刷し、このような試料を１０枚作成した。
さらに、試料の上の面がペースト１で印刷された面になるように、試料１０枚をアルミナからなるセラミック基板の上に載せ、さらに、もう一枚のセラミック基板をその上に載せ、試料１０枚をセラミック基板で挟み、１ｋｇの荷重をセラミック基板に加え、大気雰囲気で熱処理した。最初に、６５℃まで昇温してメタノールを気化し、気化したメタノールを回収した。その後、２００℃まで昇温してエチレングリコールを気化し、気化したエチレングリコールを回収した。さらに、３００℃まで昇温し、３００℃に５分間放置し、カプリル酸アルミニウムとオクチル酸銅とを熱分解し、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３の微粒子と銅の微粒子を同時に析出させた。この後、５ｋｇの荷重をセラミック基板に載せて冷却し、セラミック基板から試料を取り出した。
【００５１】
次に、実施例１と同様に、切断した試料の切断面を電子顕微鏡で観察した。
最初に、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にある２次電子線を取り出して画像処理を行ない、切断面を観察した。この結果、切断面の上部は、４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子の集まりが互いに結合し、２０層に近い多層構造を形成した。切断面の下部は、４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子の集まりが互いに結合し、１０層に近い多層構造を形成していた。また、切断面の左右の端部は、４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子の集まりが、中央部分で１０層に近い多層構造が、上部と下部とに繋がる部分で１５層に近い多層構造が形成され、不均一な厚みからなる多層構造が形成された。
さらに、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、画像の濃淡によって切断面を観察した。切断面の上部は、濃淡が認められため、複数種類の元素から構成されることが分かった。切断面の下部は、濃淡がないため、同一の原子で構成されることが分かった。また、切断面の左右の端部は、上部の一部に濃淡が認められ、その他の部位は濃淡がなかった。
次に、特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理し微粒子を構成する元素を特定した。切断面の上部の微粒子は、アルミニウム原子と酸素原子との双方が均一に存在し、偏在する箇所が見られなかったため、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３の粒状の微粒子である。切断面の下部の微粒子は、銅原子のみが存在したため、銅の粒状の微粒子である。また、切断面の左右の端部の微粒子は、上部の一部が酸化アルミニウムであり、その他の部位は銅であった。本実施例の試料の断面構造は、図１に示したものと同様であるため図示しない。
本実施例の結果から、フェノール樹脂の成形品の表面に、２種類のペーストを塗布し、その後、一度の熱処理で、フェノール樹脂に熱伝導性と熱放射と撥水性と撥油性との性質と、導電性と電磁波シールド性との性質が付与されることが分かった。なお、合成樹脂の熱分解が始まる温度が、金属化合物の熱分解温度である３００℃より高ければ、フェノール樹脂に限らず他の熱硬化性ないしは熱可塑性の樹脂を用いることができる。
いっぽう、実施例２と同様にして、酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりの表面に、さらに、酸化チタンからなる微粒子の集まりを析出させれば、実施例２と同様に、酸化チタンの微粒子によって表面が自己クリーニングを行う。また、実施例３では、酸化アルミニウムの原料としてカプリル酸アルミニウムを用いたため、酸化チタンの原料としてカプリル酸チタン（オクタン酸チタンともいう）を用いれば、1回の熱処理で、酸化アルミニウムと酸化チタンと銅とからなる３種類の微粒子が同時に析出する。
【００５２】
実施例４
本実施例は、透明基材であるホウケイ酸ガラスに様々な性質を付与する。なお、ホウケイ酸ガラスの熱膨張率が、ソーダガラスの熱膨張率の１／３程度であるため、ホウケイ酸ガラスは５００℃に近い耐熱性を持つ。本実施例は、ホウケイ酸ガラスの一方の面を、耐食性と熱伝導性と熱放射性に優れ、光の屈折率が１．７６である酸化アルミニウムの微粒子で覆う。他方の面を光の屈折率が０．６である銅の微粒子で覆う。なお、屈折率が０．６である銅で構成されるため、屈折率が１．５であるガラスの屈折率より充分に小さいため視覚反射率が低くなる。さらに、屈折率で一義的に決まる全光線透過率は、酸化アルミニウムで８５％、銅で８８％となり、２ｍｍの板厚のフロートガラスの９０％に近い透過率であるため、微粒子の集まりからなる多層構造を、フロートガラスに近い透過率で光が透過する。さらに、微粒子の大きさが可視光線の波長（３８０−７８０ｎｍ）より十分に小さい。いっぽう、光の散乱を示すレイリー散乱式における散乱係数は、入射光の波長に対する粒子径の比率の４乗に大きく依存し、また、粒子径の２乗に依存するため、微粒子の集まりにおける散乱係数は極めて小さな値になり、微粒子で覆われたホウケイ酸ガラスは、高い透明性を維持する。この結果、酸化アルミニウムの微粒子によって、熱伝導性と熱放射性と撥水性と撥油性との性質が付与される。また、銅微粒子によって、低い視覚反射率と、導電性と電磁波シールド性との性質が付与される。また、ホウケイ酸ガラスの透明性は維持される。
【００５３】
実施例２と同様に、酸化アルミニウムの原料としてカプリル酸アルミニウムを用い、銅の原料としてオクチル酸銅を用い、有機化合物としてエチレングリコールを用いた。
最初に、カプリル酸アルミニウムの０．２モルに相当する９１．５グラムを、メタノールに１０重量％として分散させ、この分散液にエチレングリコールの０．１モルに相当する６．２グラムを混合し、撹拌してペースト１を作成した。また、オクチル酸銅の０．２モルに相当する７０グラムを、メタノールに１０重量％として分散させ、この分散液にエチレングリコールの０．１モルに相当する６．２グラムを混合し、撹拌してペースト２を作成した。
次に、２種類のペーストをホウケイ酸ガラスの表面と裏面とに塗布し、ホウケイ酸ガラスを熱処理し、ホウケイ酸ガラスが微粒子の集まりで覆われる構造を明らかにする。このために、厚さが２ｍｍのホウケイ酸ガラスを１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさで切断し、片面にペースト１を１０μｍの厚みで印刷し、その後、もう一方の面と側面とに、ペースト２を１０μｍの厚みで印刷し、このような試料を１０枚作成した。
さらに、試料の上の面がペースト１で印刷された面になるように、試料１０枚をアルミナからなるセラミック基板の上に載せ、さらに、もう一枚のセラミック基板をその上に載せ、試料１０枚をセラミック基板で挟み、１ｋｇの荷重をセラミック基板に加え、大気雰囲気で熱処理した。最初に、６５℃まで昇温してメタノールを気化し、気化したメタノールを回収した。その後、２００℃まで昇温してエチレングリコールを気化し、気化したエチレングリコールを回収した。さらに、３００℃まで昇温し、３００℃に５分間放置し、カプリル酸アルミニウムとオクチル酸銅とを熱分解し、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３の微粒子と銅の微粒子を同時に析出させた。この後、５ｋｇの荷重をセラミック基板に載せて冷却し、セラミック基板から試料を取り出した。
【００５４】
次に、実施例１と同様に、切断した試料の切断面を電子顕微鏡で観察した。
最初に、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にある２次電子線を取り出して画像処理を行ない、切断面を観察した。この結果、双方の面が、４０−６０ｎｍの大きさの粒状の微粒子の集まりが互いに結合し、１０層に近い微粒子の集まりの多層構造を形成していた。また、切断面の左右の端部は、４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子の集まりが、中央部分で１０層に近い多層構造が、上部と下部とに繋がる部分で１５層に近い多層構造が形成され、不均一な厚みからなる多層構造が形成された。
さらに、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、微粒子を構成する元素を分析した。切断面の上部の微粒子は、濃淡が認められため、複数種類の元素から構成されることが分かった。切断面の下部は、濃淡がないため、同一の原子で構成されることが分かった。また、切断面の左右の端部は、上部の一部に濃淡が認められ、その他の部位は濃淡がなかった。
次に、特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理し、微粒子を構成する元素を特定した。切断面の上部の微粒子は、アルミニウム原子と酸素原子との双方が均一に存在し、偏在する箇所が見られなかったため、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３の粒状の微粒子である。切断面の下部の微粒子は、銅原子のみが存在したため、銅の粒状の微粒子である。また、切断面の左右の端部の微粒子は、上部の一部が酸化アルミニウムであり、その他の部位は銅であった。本実施例の試料の断面構造は、図１に示したものと同様であるため図示しない。
本実施例の結果から、ホウケイ酸ガラスの表面に２種類のペーストを塗布し、その後一度の熱処理で、熱伝導性と熱放射と撥水性と撥油性との性質と、低い視覚反射率と導電性と電磁波シールド性との性質が付与されることが分かった。なお、透明基材の耐熱性が、金属化合物の熱分解温度である３００℃より高ければ、ホウケイ酸ガラスに限らず、他の透明基材を用いることができる。
いっぽう、実施例２と同様にして、酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりの表面に、さらに、酸化チタンからなる微粒子の集まりを析出させれば、実施例２と同様に、酸化チタンの微粒子によって表面が自己クリーニングを行う。また、実施例４では、酸化アルミニウムの原料としてカプリル酸アルミニウムを用いたため、酸化チタンの原料としてカプリル酸チタン（オクタン酸チタンともいう）を用いれば、1回の熱処理で、酸化アルミニウムと酸化チタンと銅とからなる３種類の微粒子が同時に析出する。
【００５５】
実施例５
本実施例は、熱分解温度が５００℃以上のポリイミド（ＰＩ）樹脂フィルムの一方の面を、耐食性と熱伝導性と熱放射性に優れた酸化アルミニウムの微粒子で覆い、他方の面を耐食性と熱伝導率が酸化アルミニウムの１．５倍となる６０Ｗ／ｍＫを持つ酸化マグネシウムの微粒子で覆う。さらに、酸化マグネシウムの微粒子の表面の一部に、銅微粒子の集まりで電極パターンを形成する。なお、ＰＩ樹脂の熱伝導率は０．１８Ｗ／ｍＫと小さい。ＰＩ樹脂の熱膨張率は２７×１０−６／℃で、酸化マグネシウムの熱膨張率は１１×１０−６／℃で、銅の熱膨張率は１６．８×１０−６／℃である。従って、このようなＰＩ樹脂フィルムを、電子回路を実装するフレキシブル基板として用いると、ＰＩ樹脂に接着層を介して銅箔の回路パターンを形成した従来のフレキシブル基板に比べて、熱伝導性と放熱特性に加えて、耐熱性と耐熱衝撃性とが著しく向上する。
酸化マグネシウムの原料として、モル質量が３４６．７グラム／モルのカプリル酸マグネシウムＭｇ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）２（オクタン酸マグネシウムともいう、例えば、三津和化学薬品株式会社の製品）を用いた。また、実施例２と同様に、酸化アルミニウムの原料としてカプリル酸アルミニウムを用い、銅の原料としてオクチル酸銅を用いた。また、ＰＩ樹脂フィルムとして、厚みが１００μｍのフィルムを用いた(例えば、東レデュポン株式会社の製品)。
【００５６】
最初に、カプリル酸アルミニウムの０．２モルに相当する９１．５グラムを、メタノールに１０重量％として分散させ、この分散液にエチレングリコールの０．１モルに相当する６．２グラムを混合し、撹拌してペースト１を作成した。また、カプリル酸マグネシウムの０．２モルに相当する６９グラムを、メタノールに１０重量％として分散させ、この分散液にエチレングリコールの０．１モルに相当する６．２グラムを混合し、撹拌してペースト２を作成した。さらに、オクチル酸銅の０．２モルに相当する７０グラムを、メタノールに１０重量％として分散させ、この分散液にエチレングリコールの０．１モルに相当する６．２グラムを混合し、撹拌してペースト３を作成した。
次に、ペースト１とペースト２とを、ＰＩ樹脂フィルムの双方の面に塗布し、ペースト３をペースト２の上の一部に塗布し、ＰＩ樹脂フィルムを熱処理し、ＰＩ樹脂に形成される微粒子の構造を明らかにする。このために、ＰＩ樹脂フィルムを１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさで切断し、片面にペースト１を１０μｍの厚みで印刷し、その後、もう一方の面と側面とに、ペースト２を１０μｍの厚みで印刷した。さらに、ペースト２の上に、ペースト３を、幅が１ｍｍで長さが１０ｃｍで厚みが１０μｍとして印刷し、このような試料を１０枚作成した。
さらに、試料の上の面がペースト１で印刷された面になるように、試料１０枚をアルミナからなるセラミック基板の上に載せ、さらに、もう一枚のセラミック基板をその上に載せ、試料１０枚をセラミック基板で挟み、１ｋｇの荷重をセラミック基板に加え、大気雰囲気で熱処理した。最初に、６５℃まで昇温してメタノールを気化し、気化したメタノールを回収した。その後、２００℃まで昇温してエチレングリコールを気化し、気化したエチレングリコールを回収した。さらに、３００℃まで昇温し、３００℃に５分間放置し、カプリル酸アルミニウムとカプリル酸マグネシウムとオクチル酸銅とを熱分解し、酸化アルミニウムの微粒子と酸化マグネシウムの微粒子と銅微粒子とを同時に析出させた。この後、５ｋｇの荷重をセラミック基板に載せて冷却し、セラミック基板から試料を取り出した。
【００５７】
次に、実施例１と同様に、切断した試料の切断面を電子顕微鏡で観察した。
最初に、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にある２次電子線を取り出して画像処理を行ない、切断面を観察した。この結果、双方の面が、４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子の集まりが互いに結合し、１０層に近い微粒子の集まりの多層構造を形成していた。また、一方の面の上に、４０−６０ｎｍの大きさの粒状の微粒子の集まりが、１０層に近い微粒子の集まりを形成した。
さらに、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、微粒子を構成する元素を分析した。切断面の上部と下部との微粒子は、濃淡が認められため、複数種類の元素から構成されることが分かった。また、切断面の下部の上に形成された微粒子は、濃淡が認めらなかったため、1種類の原子で構成される。
次に、特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理し、微粒子を構成する元素を特定した。切断面の上部の微粒子は、アルミニウム原子と酸素原子との双方が均一に存在し、偏在する箇所が見られなかったため、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３からなる微粒子である。切断面の下部の微粒子は、マグネシウム原子と酸素原子との双方が均一に存在し、偏在する箇所が見られなかったため、酸化マグネシウムＭｇＯからなる微粒子である。さらに、切断面の下部の上に形成された微粒子は、銅原子だけが存在したため、銅微粒子である。
本実施例において作成した試料の断面を、図３に拡大して模式的に示す。ＰＩ樹脂フィルム８の上部に、酸化アルミニウムからなる粒状の微粒子９が１０層に近い多層構造を形成し、下部に酸化マグネシウムからなる粒状の微粒子１０が１０層に近い多層構造を形成し、さらに、下部の一部に銅からなる粒状の微粒子１１が１０層に近い多層構造を形成した。
本実施例の結果から、ＰＩ樹脂フィルムに３種類のペーストを塗布し、その後一度の熱処理で、熱伝導性と熱放射と絶縁性とが付与され、さらに、電極パターンが形成されることが分かった。従って、ＰＩ樹脂フィルムは、耐熱性と耐熱衝撃性とに優れたフレキシブル基板として用いることができる。なお、フィルムの耐熱性が、金属化合物の熱分解温度である３００℃より高ければ、ＰＩ樹脂フィルムに限らず、他のフィルムを用いることができる。
【００５８】
実施例６
本実施例は、熱分解温度が４４０℃のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂からなる透明フィルムの両面に、銅微粒子の集まりで電極パターンを形成する。両面に電極パターンが形成されたＰＥＴフィルムを重ね合わせ、圧縮荷重をかけて一体化させると、投影型静電容量方式のタッチパネルとして用いることができる。つまり、２枚のＰＥＴフィルムには、Ｘ軸方向とＹ軸方向との電極パターンが形成されているため、タッチパネルに指を触れると、ＰＥＴフィルムは誘電率が２．９の誘電体であるため、２枚のＰＥＴフィルムが形成する静電容量が変化し、この静電容量の値からをタッチ位置が検出できる。
また、光の屈折率が０．６である銅は、ＰＥＴフィルムの屈折率１．６より小さいため視覚反射率が低い。また、全光線透過率は８８％となり、２ｍｍの板厚のフロートガラスの９０％に近い透過率であるため、微粒子の集まりからなる多層構造は、高い透過率で光が透過する。さらに、微粒子の大きさが可視光線の波長（３８０−７８０ｎｍ）より一桁小さいため、光の散乱を示すレイリー散乱式における散乱係数は極めて小さな値になり、微粒子の集まりで覆われたＰＥＴフィルムは、高い透明性を維持する。
なお、銅の原料として実施例２のオクチル酸銅を用い、有機化合物は実施例２のエチレングリコールを用いた。ＰＥＴフィルムとして、厚みが５０μｍのフィルムを用いた（例えば、帝人デュポン株式会社の製品）。
【００５９】
最初に、オクチル酸銅の０．４モルに相当する１４０グラムをメタノールに１０重量％として分散させ、この分散液にエチレングリコールの０．２モルに相当する１２．４グラムを混合し、撹拌してペーストを作成した。次に、ペーストをＰＥＴ樹脂フィルムの両面に電極パターンの形状として塗布し、この後、ＰＥＴ樹脂フィルムを熱処理し、ＰＥＴ樹脂に形成される銅微粒子の構造を明らかにする。このため、ＰＥＴ樹脂フィルムを１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさで切断し、片面に、Ｘ軸方向に幅が１００μｍで長さが１０ｃｍで厚みが１０μｍからなる直線状のペーストのパターンを５００μｍの間隔で印刷し、その後、もう一方の面に、Ｙ軸方向に幅が１００μｍで長さが１０ｃｍで厚みが１０μｍからなる直線状のペーストのパターンを５００μｍの間隔で印刷し、このような試料を１０枚作成した。なお、ペーストの印刷によって、様々な形状のパターンが形成できるため、パターン形状は本実施例に限らない。
この後、２枚の試料が接するペーストのパターンが互いに直交するように重ね合わせ、重ね合わせた試料をアルミナのセラミック基板の上に載せ、さらに、もう一枚のセラミック基板をその上に載せ、重ね合わせた試料の５組をセラミック基板で挟み、１ｋｇの荷重をセラミック基板に加え、大気雰囲気で熱処理した。最初に、６５℃まで昇温してメタノールを気化し、気化したメタノールを回収した。その後、２００℃まで昇温してエチレングリコールを気化し、気化したエチレングリコールを回収した。さらに、３００℃まで昇温し、３００℃に５分間放置し、オクチル酸銅を熱分解して銅微粒子を析出させた。この後、５ｋｇの荷重をセラミック基板に載せて冷却し、セラミック基板から試料の５組を取り出した。
【００６０】
次に、Ｘ軸方向に形成されたペーストのパターンの中央部分で１組の試料を切断し、Ｙ軸方向に形成されたペーストのパターンの中央部分で１組の試料を切断し、実施例１と同様に、切断した試料の切断面を電子顕微鏡で観察した。
最初に、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にある２次電子線を取り出して画像処理を行ない、切断面を観察した。この結果、Ｘ軸方向とＹ軸方向との双方に形成されたパターンには、４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子の集まりが互いに結合し、２０層に近い微粒子の集まりの多層構造を形成していた。
さらに、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、微粒子を構成する元素を分析した。微粒子には濃淡が認めらなかったため、1種類の原子で構成される。
次に、特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理し、微粒子を構成する元素を特定した。銅原子だけが存在したため、微粒子は銅の微粒子である。
本実施例において作成したＸ軸方向に形成されたパターンの中央部で切断した1組の断面の一部を、図４に拡大して模式的に示す。ＰＥＴ樹脂フィルム１２の上部に、銅の微粒子１３が、Ｘ軸方向の電極パターンとして２０層に近い多層構造を形成し、下部に、銅の微粒子１４が、Ｙ軸方向の電極パターンとして、幅が１００μｍの電極パターンが５００μｍの間隔で２０層に近い多層構造を形成した。
本実施例の結果から、ＰＥＴフィルムにペーストを塗布し、その後一度の熱処理で、電極パターンが、表面と裏面に形成される。従って、２枚のＰＥＴフィルムを重ね合わせ、圧縮荷重をかけて一体化させると、耐熱性と耐熱衝撃性とに優れた投影型静電容量方式のタッチパネルが製作用できる。なお、フィルムの耐熱性が、金属化合物の熱分解温度である３００℃より高ければ、ＰＥＴフィルムに限らず他の透明フィルムを用いることができる。
いっぽう、実施例２と同様にして、ＰＥＴフィルムの一方の面に、酸化チタンからなる微粒子の集まりを析出させれば、実施例２と同様に、酸化チタンの微粒子によって表面が自己クリーニングを行う。なお、実施例４では、銅の原料としてオクチル酸銅を用いたため、酸化チタンの原料としてカプリル酸チタンを用いれば、1回の熱処理で、銅と酸化チタンとからなる２種類の微粒子が同時に析出する。
【００６１】
実施例７
本実施例は、メッシュデミスターに触媒作用を有する合金の微粒子の集まりを形成する。メッシュデミスターは、線径が０．１２−０．２５ｍｍの金属線を図５に示す形状に編んだ生地１４に、ロールで波付け加工を施し、この後、必要な大きさに切断し、層ごとに波付け方向を違えてマット状に積層したものである。このため、９４−９８％に及ぶ空間率と大きな接触面積を持つ。従って、線材の表面の殆どが空間に露出しているため、表面積は非常に大きくなり、圧力損失はきわめて小さい。また、メッシュデミスターを通過する気体の容積は大きい。このようなメッシュデミスターに、比表面積が極めて大きいナノレベルの大きさの合金微粒子の集まりを結合させれば、合金微粒子は極めて効率よく通過する気体と接触する。さらに、合金微粒子が触媒作用を持てば、極めて高い効率で触媒作用が発揮できる。また、波付けされた金網ごとに、互いに異なる組成からなる合金微粒子の集まりを結合させ、これらの金網が波付け方向を違えてマット状に積層すれば、組み立てられたメッシュデミスターは、複数種類の触媒作用を持つ。これによって、触媒作用の効果が合金微粒子の複数種類に応じて拡大できる画期的な作用効果がもたらされる。
本実施例では、線径が０．１２ｍｍのアルミニウムからなる線が、接触面積が１７４０ｍ２／ｍ３で空間率９４．５％を構成するニットメッシュパッド（後藤商事株式会社の型式Ｍ１７４０）から、波付けされた金網を、１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさに２枚切り出した。一枚の金網に、銅の組成割合が６０％でパラジウムの組成割合が４０％とからなるＣｕ０．６Ｐｄ０．４の微粒子を結合させ、もう一枚の金網に、白金とルテニウムとの組成が３対１であるＰｔ３Ｒｕ１の微粒子を結合させる。これらの合金は、還元性ガスが吸着することで、表面の触媒機能を失う被毒性はない。
【００６２】
金属の原料として、アンミンＮＨ３が金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する錯体を用いた。従って、同一の配位子からなる錯体であるため、複数種類の錯体を還元雰囲気で熱処理すると、同一の温度で複数の金属が同時に析出し、合金を生成する。パラジウムの原料は、モル質量が３０９．６グラム／モルのテトラアンミンパラジウムジクロライド［Ｐｄ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２・Ｈ２Ｏ（例えば三津和化学薬品株式会社の製品）である。また、銅の原料は、モル質量が２５５．７グラム／モル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）である。さらに、白金の原料は、モル質量が２９８．７グラム／モルのテトラアンミン白金塩化物［Ｐｔ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２・Ｈ２Ｏ（例えば三津和化学薬品株式会社の製品）である。また、ルテニウムの原料は、モル質量が３０９．６グラム／モルのヘキサアンミンルテニウム塩化物［Ｒｕ（ＮＨ３）６］Ｃｌ３（例えば三津和化学薬品株式会社の製品）である。さらに、有機化合物として、モル質量が３１．０グラム／モルのメチルグリコールＣＨ３Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）−Ｈ（例えば日本乳化剤株式会社の製品）を用いた。メチルグリコールは、沸点が１２４．５℃でメタノールに溶解し、メタノールの２．９倍の粘度を持つ。また、水、エタノール及びジエチルエーテルに極めて溶けやすいため、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、冷媒等の汎用溶剤として用いられている。
【００６３】
最初に、テトラアンミン銅硝酸塩の０．０６モルに相当する１５．３グラムと、テトラアンミンパラジウムジクロライドの０．０４モルに相当する１２．４グラムとを、メタノールに１０重量％として分散させ、この分散液にメチルグリコールの１モルに相当する３１グラムを混合し、撹拌してペースト１を作成した。さらに、テトラアンミン白金塩化物の０．０７５モルに相当する２２．４グラムと、ヘキサアンミンルテニウム塩化物の０．０２５モルに相当する７．７グラムとを、メタノールに１０重量％として分散させ、この分散液にメチルグリコールの１モルに相当する３１グラムを混合し、撹拌してペースト２を作成した。
次に、金網の１枚をペースト１が入った容器に浸漬した後に引き上げた。もう一枚の金網をペースト２が入った容器に浸漬した後に引き上げた。この後、２枚の金網を同時に熱処理した。最初に、６５℃まで昇温してメタノールを気化し、気化したメタノールを回収した。その後、アンモニアガス雰囲気において、１２５℃まで昇温してメチルグリコールを気化し、気化したメチルグリコールを回収した。さらに、２００℃まで昇温し、２００℃に５分間放置し、４種類の錯体を熱分解して合金微粒子を析出させた。
【００６４】
次に２枚の金網を切断し、実施例１と同様に、切断した試料の切断面を電子顕微鏡で観察した。最初に、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にある２次電子線を取り出して画像処理を行ない、切断面を観察した。この結果、双方の金網の切断面は、４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子の集まりで覆われ、５層に近い微粒子の集まりで多層構造を形成していた。
さらに、反射電子線の９００−１０００Ｖの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、微粒子を構成する元素を分析した。微粒子には濃淡が認められたため、複数種類の原子で構成される。
次に、特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理し、微粒子を構成する元素を特定した。いっぽうの金網の切断面の微粒子は、銅原子とパラジウム原子とが３対２の割合で存在し、偏在する箇所が見られなかったため、銅パラジウム合金Ｃｕ０．６Ｐｄ０．４からなる微粒子である。他方の金網の切断面は、白金原子とルテニウム原子とが３対１の割合で存在し、偏在する箇所が見られなかったため、白金ルテニウム合金Ｐｔ３Ｒｕ１からなる微粒子である。
本実施例の結果から、メッシュデミスターを構成する金網に、互いに異なる成分からなるペーストを塗布し、その後、一度の熱処理で、金網が互いに異なる合金微粒子の集まりで覆われることが分かった。従って、こうした金網の波付け方向を違えてマット状に積層すれば、組み立てられたメッシュデミスターは、複数種類の触媒作用を持つ。これによって、触媒作用の効果が合金微粒子の種類に応じて拡大できる。なお、合成樹脂の熱分解が始まる温度が、金属化合物の熱分解温度である２００℃より高ければ、合成樹脂からなるメッシュデミスターを用いることができる。大きな空間率と大きな接触面積を持つメッシュフィルターも、複数種類の触媒の機能を付与する基材として用いることができる。
【００６５】
部品ないしは基材の前処理を実施せずに、互いに異なるペーストを複数の箇所に塗布し、ないしは、互いに異なるペーストを順番に重ねて塗布し、この後、１回の熱処理を行なうだけで、互いに異なる金属ないしは金属酸化物からなる複数種類の性質が付与されことを７つの実施例をもって説明した。本発明は、第一に、実施形態１−３で説明した様々な金属化合物が、様々な金属、合金ないしは金属酸化物の原料として用いることができ、第二に、実施形態４で説明した様々な有機化合物が、ペーストを構成する有機化合物として用いることができ、第三に、部品ないしは基材がどのような形状でも、どのような大きさでも、どのような箇所にも、ペーストが塗布でき、第四に、部品ないしは基材が、金属化合物が熱分解する温度にさらされても、不可逆変化しない耐熱性を持てば、部品ないしは基材の材質上の制約はない。このため、７つの実施例に限らず、様々な部品ないしは基材の複数の箇所に、互いに異なる金属ないしは金属酸化物からなる複数種類の性質が付与することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  熱延鋼板    ２  酸化アルミニウムの微粒子    ３  マグネタイトの微粒子
４  熱延鋼板    ５  酸化アルミニウムの微粒子    ６  酸化チタンの微粒子
７  マグネタイトの微粒子    ８  ＰＩ樹脂フィルム    ９  酸化アルミニウムの微粒子
１０  酸化マグネシウムの微粒子    １１  銅微粒子    １２  ＰＥＴ樹脂フィルム
１３  銅微粒子（Ｘ軸方向の電極）    １４  銅微粒子（Ｙ軸方向の電極）
１５  金属線からなる生地