(57)【要約】【課題】凝集率の低い粉体の生産性を向上させる。【解決手段】有機溶媒に分散した粒子を含むスラリーを、筒状容器２０に充填する。筒状容器２０において超臨界状態の二酸化炭素によってスラリーを乾燥させることにより粉体を得る乾燥工程を行う。乾燥工程では、筒状容器２０の一方側の開口２０ａから二酸化炭素を供給しながら筒状容器２０内を昇温しつつ昇圧することにより筒状容器２０内に超臨界状態の二酸化炭素を充填する充填工程を行う。充填工程の後に、筒状容器２０の下方側開口２０ｂから上方側開口２０ａに向けて二酸化炭素を流すことによりスラリーを乾燥させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶媒に分散した粒子を含むスラリーを、筒状容器に充填する工程と、
前記筒状容器において超臨界状態の二酸化炭素によって前記スラリーを乾燥させることにより粉体を得る乾燥工程と、
を備え、
前記乾燥工程は、
前記筒状容器の一方側の開口から二酸化炭素を供給しながら前記筒状容器内を昇温しつつ昇圧することにより前記筒状容器内に超臨界状態の二酸化炭素を充填する充填工程と、
前記充填工程の後に、前記筒状容器の下方側開口から上方側開口に向けて二酸化炭素を流すことにより前記スラリーを乾燥させる工程と、
を有する、粉体の製造方法。
【請求項２】
前記充填工程において、前記筒状容器の上部における超臨界状態の二酸化炭素の濃度が、前記筒状容器の下部における超臨界状態の二酸化炭素の濃度よりも高くなるように、前記筒状容器に二酸化炭素を供給する、請求項１に記載の粉体の製造方法。
【請求項３】
前記充填工程において、前記筒状容器の上方側開口から二酸化炭素を供給する、請求項１又は２に記載の粉体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子径の小さなセラミック材料粉末は、凝集しやすい。凝集していないセラミック材料微粉末を製造する方法としては、セラミック材料粉末を有機溶媒に分散させた後に、有機溶媒を超臨界流体に置換し、乾燥させる方法が知られている（例えば、特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、有機溶媒中に微粒子を分散したスラリーを圧力容器に直接投入し、超臨界乾燥を実施することが記載されている。この方法で、１バッチ当たりの処理量を高めるために投入スラリー量を増やすと、スラリーの深さ方向の厚みが増す。このため、有機溶媒を超臨界二酸化炭素に置換する工程の時間が著しく増加し、生産性を向上させることが困難である。
【０００５】
本発明の主な目的は、凝集率の低い粉体の生産性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る粉体の製造方法では、有機溶媒に分散した粒子を含むスラリーを、筒状容器に充填する。筒状容器において超臨界状態の二酸化炭素によってスラリーを乾燥させることにより粉体を得る乾燥工程を行う。乾燥工程では、筒状容器の一方側の開口から二酸化炭素を供給しながら筒状容器内を昇温しつつ昇圧することにより筒状容器内に超臨界状態の二酸化炭素を充填する充填工程を行う。充填工程の後に、筒状容器の下方側開口から上方側開口に向けて二酸化炭素を流すことによりスラリーを乾燥させる。
【０００７】
本発明に係る粉体の製造方法では、筒状容器にスラリーを充填させて二酸化炭素をフローすることにより、スラリーと二酸化炭素との接触を助長させることができる。従って、スラリーを短時間のうちに乾燥させることができる。その結果、凝集率の低い粉体の生産性を向上させることができる。
【０００８】
本発明に係る粉体の製造方法では、充填工程において、筒状容器の上部における超臨界状態の二酸化炭素の濃度が、筒状容器の下部における超臨界状態の二酸化炭素の濃度よりも高くなるように、筒状容器に二酸化炭素を供給することが好ましい。そうすることにより、乾燥した粉末の飛散を抑制することができる。従って、フィルターや配管の目詰まりを抑制できると共に、粉体の収率を向上することができる。
【０００９】
本発明に係る粉体の製造方法では、充填工程において、筒状容器の上方側開口から二酸化炭素を供給することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、凝集率の低い粉体の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る粉体の製造装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る粉体の製造装置１の模式図である。製造装置１は、高い分散状体の微細な粉体を製造するための装置である。粉体は、例えば、有機物質からなるものであってもよいし、無機物質からなるものであってもよい。粉体は、例えば、金属酸化物粉体であってもよい。金属酸化物粉体の具体例としては、例えば、セラミック粉体等が挙げられる。
【００１４】
製造装置１は、二酸化炭素供給部１０と、筒状容器としてのカラム２０と、ポンプ１１と、開閉弁１２，１３と、背圧弁１４と、回収容器１５とを備えている。
【００１５】
二酸化炭素供給部１０は、二酸化炭素を供給する機構である。二酸化炭素供給部１０は、例えば、二酸化炭素が収容されたボンベや、二酸化炭素発生機構等により構成することができる。
【００１６】
二酸化炭素供給部１０は、カラム２０に接続されている。具体的には、二酸化炭素供給部１０は、カラム２０の一方側開口２０ａと、他方側開口２０ｂとに接続されている。カラム２０の容積は、例えば、０．０１Ｌ以上１５００Ｌ以下程度とすることができる。カラム２０のアスペクト比（カラム２０の高さ／カラム２０の直径）は、例えば、２以上１５以下程度とすることができる。
【００１７】
二酸化炭素供給部１０とカラム２０の一方側開口２０ａとの間には、開閉弁１２が設けられている。開閉弁１２が開放されているときは、二酸化炭素供給部１０からの二酸化炭素が、ポンプ１１によって加圧され、カラム２０の一方側開口２０ａからカラム２０に供給される。
【００１８】
二酸化炭素供給部１０とカラム２０の他方側開口２０ｂとの間には、開閉弁１３が設けられている。開閉弁１３が開放されているときは、二酸化炭素供給部１０からの二酸化炭素が、ポンプ１１によって加圧され、カラム２０の他方側開口２０ｂからカラム２０に供給される。
【００１９】
カラム２０の一方側開口２０ａには、回収容器１５が接続されている。カラム２０からの粉体は、回収容器１５に回収される。
【００２０】
カラム２０の一方側開口２０ａと回収容器１５との間には、背圧弁１４が設けられている。この背圧弁１４によって、カラム２０内の圧力が調整される。
【００２１】
次に、製造装置１を用いて粉体を製造する方法について説明する。
【００２２】
（スラリー充填工程）
まず、有機溶媒に粒子を分散させることによりスラリーを調製する。
【００２３】
次に、スラリーを、筒状容器としてのカラム２０に充填する。
【００２４】
（乾燥工程）
次に、カラム２０に二酸化炭素を流入させ、カラム２０において二酸化炭素を超臨界状態とすることによりスラリーを乾燥させる。これにより、粉体を得ることができる。
【００２５】
詳細には、まず、カラム２０の一方側の開口から二酸化炭素を供給し、他方側の開口からは二酸化炭素を供給せず、背圧弁１４を閉鎖し、カラム２０を昇温しつつ昇圧することにより、カラム２０に超臨界状体の二酸化炭素を充填する。二酸化炭素は、カラム２０の上方側の開口２０ａから供給することが好ましい。具体的には、開閉弁１３を閉鎖し、開閉弁１２を開放することにより、カラム２０の上方側の開口２０ａから二酸化炭素を供給する。
【００２６】
充填工程の後に、カラム２０の下方側の開口２０ｂから上方側の開口２０ａに向けて二酸化炭素を流す。具体的には、開閉弁１２を閉鎖し、開閉弁１３を開放し、背圧弁１４を開放する。これにより、カラム２０の下方側の開口２０ｂから上方側の開口２０ａに向けて二酸化炭素を流す。その結果、スラリーが乾燥し、高い分散状体にある粉体が得られる。得られた粉体は、回収容器１５に回収される。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態では、カラム２０にスラリーを充填して二酸化炭素をフローするため、スラリーと二酸化炭素との接触を助長させることができる。従って、スラリーを短時間のうちに乾燥させることができる。その結果、凝集率の低い粉体の生産性を向上させることができる。
【００２８】
また、乾燥工程において、まず、カラム２０の一方側の開口から二酸化炭素を供給し、カラム２０に超臨界状体の二酸化炭素を充填する。このようにすることにより、カラム２０の上部における超臨界状態の二酸化炭素の濃度が、カラム２０の下部における超臨界状態の二酸化炭素の濃度よりも高くなる。すなわち、カラム２０の上部に、超臨界状態の二酸化炭素濃度が高い層が形成される。このため、乾燥した粉末の飛散を抑制することができる。従って、フィルターや配管の目詰まりを抑制できると共に、粉体の収率を向上することができる。
【００２９】
以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
【００３０】
（実施例１）
実験装置として、日本分光株式会社製、超臨界二酸化炭素流体システムと、カラム型圧力容器（内容積：１０ｍｌ（Ｄ＝１０ｍｍφ、Ｌ＝１２８ｍｍ）上フィルタ：焼結金属フィルタ（目開き１μｍ）下フィルタ：拡散用プレートフィルタ（目開き１０μｍ））を使用した。
【００３１】
上記カラム型圧力容器に、金属酸化物粒子として、チタン酸バリウムナノ粒子５体積％と、アルコール（製品名：エネキン）９５体積％とを混合して得られたスラリーを９ｍｌ充填した。なお、エネキンの組成は、以下の通りである。
【００３２】
（エネキンの組成）
・エタノール                  ８７．９質量％
・２−プロパノール            １０．４質量％
・メチルエチルケトン          １．７質量％
次に、カラム型圧力容器の上部から二酸化炭素を３ｍｌ／分の流量でフローさせながら条件（１）〜条件（３）の温度、圧力に到達するまで昇温、昇圧した。
条件（１）；４０℃、１５ＭＰａ
条件（２）；８０℃、１５ＭＰａ
条件（３）；１００℃、１５ＭＰａ
なお、条件（１）〜条件（３）の温度、圧力下にあるカラム型圧力容器内の二酸化炭素は超臨界状態となる。
【００３３】
上記圧力に到達後、二酸化炭素のフローを停止させ、１０分間保持した。
【００３４】
その後、カラム型圧力容器に下部から二酸化炭素を３ｍｌ／分の流量でフローした。カラム型圧力容器内のスラリーに含まれる有機溶媒が二酸化炭素と置換され、金属酸化物が乾燥粉となった。有機溶媒が二酸化炭素により完全に置換された後に、二酸化炭素のフローを停止し、カラム型圧力容器内の圧力を大気圧まで減圧した。
【００３５】
なお、有機溶媒が二酸化炭素と完全に置換されたことは以下の方法により確認できる。スラリーに含まれる有機溶媒は、二酸化炭素と置換された後にカラム型圧力容器の上部から排出される。カラム型圧力容器から排出された二酸化炭素の重量を測定し、投入した初期の量と比較することで、有機溶媒が二酸化炭素と完全に置換されたことを確認できる。
【００３６】
次に、カラム型圧力容器を室温まで放冷した。その後、カラム型圧力容器から、チタン酸バリウム粉末を取り出した。その結果、高い収率でチタン酸バリウム粉末が得られたことを確認した。
【符号の説明】
【００３７】
１  製造装置
１０  二酸化炭素供給部
１１  ポンプ
１２，１３  開閉弁
１４  背圧弁
１５  回収容器
２０  カラム
２０ａ，２０ｂ  開口
【図１】
2016107166.tif 000003