JPH0629122B2 - セラミックマイクロ球の製造方法 - Google Patents
セラミックマイクロ球の製造方法Info
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- JPH0629122B2 JPH0629122B2 JP12327889A JP12327889A JPH0629122B2 JP H0629122 B2 JPH0629122 B2 JP H0629122B2 JP 12327889 A JP12327889 A JP 12327889A JP 12327889 A JP12327889 A JP 12327889A JP H0629122 B2 JPH0629122 B2 JP H0629122B2
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- oil
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- microspheres
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Colloid Chemistry (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は水溶性金属化合物の水溶液に油を混合し超音波
振動により生成した油中水型エマルジョンを加熱するこ
とにより、水分と油分を除去してセラミックマイクロ球
を製造する方法に関する。更に詳しくはセラミックマイ
クロ球の平均粒径を調整する方法に関するものである。
振動により生成した油中水型エマルジョンを加熱するこ
とにより、水分と油分を除去してセラミックマイクロ球
を製造する方法に関する。更に詳しくはセラミックマイ
クロ球の平均粒径を調整する方法に関するものである。
［従来の技術］ 本出願人は、この種のセラミックマイクロ球を製造する
方法として、出発原料として微細なセラミック微粉体を
必要とすることなく、粒度分布幅の狭い、サブミクロン
のオーダの平均粒径を有する方法を特許出願し（特願昭
63-36239、特開平1-301502号公報参照）、更にこの方法
における超音波の周波数を１０kHz〜１００kHzの範囲か
ら選定して、高周波数のときにマイクロ球の平均粒径を
小さくし、低周波数のときにその平均粒径を大きくする
方法について特許出願した（特願昭63-317123、特開平1
-301502号公報参照）。
方法として、出発原料として微細なセラミック微粉体を
必要とすることなく、粒度分布幅の狭い、サブミクロン
のオーダの平均粒径を有する方法を特許出願し（特願昭
63-36239、特開平1-301502号公報参照）、更にこの方法
における超音波の周波数を１０kHz〜１００kHzの範囲か
ら選定して、高周波数のときにマイクロ球の平均粒径を
小さくし、低周波数のときにその平均粒径を大きくする
方法について特許出願した（特願昭63-317123、特開平1
-301502号公報参照）。
［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の方法でセラミックマイクロ球の平均粒径を調
整するためには、周波数を調整できる特殊な超音波発生
機を用意するか、或いは周波数の異なる複数台の超音波
発生機を用意して目標とするマイクロ球の平均粒径毎に
所定の周波数又は超音波発生機を選択する必要があっ
た。
整するためには、周波数を調整できる特殊な超音波発生
機を用意するか、或いは周波数の異なる複数台の超音波
発生機を用意して目標とするマイクロ球の平均粒径毎に
所定の周波数又は超音波発生機を選択する必要があっ
た。
しかし超音波発生機の周波数は現実的に一定の範囲に限
定され、かつきめ細かい周波数設定が困難なため、従来
の方法で所望の平均粒径のマイクロ球を得るには装置的
に容易でない。
定され、かつきめ細かい周波数設定が困難なため、従来
の方法で所望の平均粒径のマイクロ球を得るには装置的
に容易でない。
本発明の目的は、粒度分布幅の狭い、サブミクロンのオ
ーダの平均粒径を有するセラミックマイクロ球を、超音
波の周波数の変化によらずに、油中水型エマルジョンを
生成する前の混合液の粘度を調整することにより、所望
の平均粒径に調整し得るセラミックマイクロ球の製造方
法を提供することにある。
ーダの平均粒径を有するセラミックマイクロ球を、超音
波の周波数の変化によらずに、油中水型エマルジョンを
生成する前の混合液の粘度を調整することにより、所望
の平均粒径に調整し得るセラミックマイクロ球の製造方
法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、水溶性金属化合
物が溶解した水溶液にこの水溶液に不溶で水より高沸点
の油を混合し、この混合液に超音波振動を与えて油中水
型エマルジョンを生成し、このエマルジョンを水の沸点
未満の温度で加熱し、前記水溶性金属化合物が溶解する
液滴の水分を蒸発させて油相に球形の水溶性金属化合物
を分解させた後、この分散液を前記水溶性金属化合物が
分解し金属酸化物となる温度以上でこの金属酸化物の粒
成長開始温度未満の温度範囲で加熱して油を蒸発又は分
解して除去し、金属酸化物のマイクロ球を得るセラミッ
クマイクロ球の製造方法の改良である。
物が溶解した水溶液にこの水溶液に不溶で水より高沸点
の油を混合し、この混合液に超音波振動を与えて油中水
型エマルジョンを生成し、このエマルジョンを水の沸点
未満の温度で加熱し、前記水溶性金属化合物が溶解する
液滴の水分を蒸発させて油相に球形の水溶性金属化合物
を分解させた後、この分散液を前記水溶性金属化合物が
分解し金属酸化物となる温度以上でこの金属酸化物の粒
成長開始温度未満の温度範囲で加熱して油を蒸発又は分
解して除去し、金属酸化物のマイクロ球を得るセラミッ
クマイクロ球の製造方法の改良である。
その特徴とするところは、前記水溶液金属化合物が溶解
した水溶液に前記油とともにこの油に不溶であって水溶
性の粘度調整剤を混合して所望の平均粒径のマイクロ球
を得る点にある。
した水溶液に前記油とともにこの油に不溶であって水溶
性の粘度調整剤を混合して所望の平均粒径のマイクロ球
を得る点にある。
本発明の出発原料は目的とするセラミックスを構成する
水溶性金属化合物である。この水溶性金属化合物を所定
の組成比で２０〜５０℃の水に溶解して水溶液を調製す
る。
水溶性金属化合物である。この水溶性金属化合物を所定
の組成比で２０〜５０℃の水に溶解して水溶液を調製す
る。
この水溶液に油と粘度調整剤を混合し、この混合液に超
音波振動を与えて油中水型エマルジョンを生成する。油
は上記水溶液に不溶でありかつ水より高沸点のものであ
れば特に限定されず、毒性及び価格の点からパラフィン
油が望ましい。
音波振動を与えて油中水型エマルジョンを生成する。油
は上記水溶液に不溶でありかつ水より高沸点のものであ
れば特に限定されず、毒性及び価格の点からパラフィン
油が望ましい。
粘度調整剤は、上記混合液の粘度を調整する物質であっ
て、上記混合液をエマルジョンに生成したときにエマル
ジョンの液滴径を調整するために、この油に不溶で、し
かも水溶性である必要がある。粘性の低い粘度調整剤、
例えばメチルアルコール、エチルアルコール等を添加し
て混合液の粘度を低下させると、エマルジョンの液滴が
小さくなりセラミックマイクロ球の平均粒径が小さくな
る。反対に粘性の高い粘度調整剤、例えばポリビニルア
ルコール、メチルセルロース等の水溶性ポリマーを添加
して混合液の粘度を高めると、エマルジョンの液滴が大
きくなりセラミックマイクロ球の平均粒径が大きくな
る。このことから混合液の粘度をこの粘度調整剤により
適宜選定すれば、平均粒径を所望の値にすることができ
る。
て、上記混合液をエマルジョンに生成したときにエマル
ジョンの液滴径を調整するために、この油に不溶で、し
かも水溶性である必要がある。粘性の低い粘度調整剤、
例えばメチルアルコール、エチルアルコール等を添加し
て混合液の粘度を低下させると、エマルジョンの液滴が
小さくなりセラミックマイクロ球の平均粒径が小さくな
る。反対に粘性の高い粘度調整剤、例えばポリビニルア
ルコール、メチルセルロース等の水溶性ポリマーを添加
して混合液の粘度を高めると、エマルジョンの液滴が大
きくなりセラミックマイクロ球の平均粒径が大きくな
る。このことから混合液の粘度をこの粘度調整剤により
適宜選定すれば、平均粒径を所望の値にすることができ
る。
またエマルジョンを生成する際にはエマルジョンを長時
間安定に存在させるために乳化剤を使用した方がよい。
この乳化剤はイオン系乳化剤、非イオン系乳化剤等のい
ずれの乳化剤でもよい。上記水溶液１００重量部に対し
て油は３５〜１００重量部また乳化剤は１〜６重量部混
合し、粘度調整剤は、粘度調整剤自体の粘度及び目標と
する平均粒系により異なるが、上記水溶液１００重量部
に対して１０重量部以下の割合で混合する。
間安定に存在させるために乳化剤を使用した方がよい。
この乳化剤はイオン系乳化剤、非イオン系乳化剤等のい
ずれの乳化剤でもよい。上記水溶液１００重量部に対し
て油は３５〜１００重量部また乳化剤は１〜６重量部混
合し、粘度調整剤は、粘度調整剤自体の粘度及び目標と
する平均粒系により異なるが、上記水溶液１００重量部
に対して１０重量部以下の割合で混合する。
上記混合液は超音波振動により油中水型エマルジョンに
生成する。エマルジョンの生成を超音波振動以外の攪拌
式ホモジナイザ、圧力式ホモジナイザ等の手段で行った
場合には、液滴の径は部分的にサブミクロンのオーダと
なるが、平均的にサブミクロンのオーダとならず、しか
もその液滴径の分布幅は広いため、最終的に得られるセ
ラミックマイクロ球の平均粒径が大きくかつ不揃いとな
る。このため超音波振動以外の方法は本発明に適しな
い。この超音波の周波数は１０kHz〜１００kHzの範囲か
ら超音波発生機の仕様に基づいて選択する。超音波は一
般的に可聴域より上の周波数、すなわち２０kHz以上の
音波であるが、本発明では１０kHzの周波数においても
液滴の平均径をサブミクロンのオーダにすることができ
るので、周波数が１０kHz以上で２０kHz未満の音波につ
いても、超音波の用語を用いる。
生成する。エマルジョンの生成を超音波振動以外の攪拌
式ホモジナイザ、圧力式ホモジナイザ等の手段で行った
場合には、液滴の径は部分的にサブミクロンのオーダと
なるが、平均的にサブミクロンのオーダとならず、しか
もその液滴径の分布幅は広いため、最終的に得られるセ
ラミックマイクロ球の平均粒径が大きくかつ不揃いとな
る。このため超音波振動以外の方法は本発明に適しな
い。この超音波の周波数は１０kHz〜１００kHzの範囲か
ら超音波発生機の仕様に基づいて選択する。超音波は一
般的に可聴域より上の周波数、すなわち２０kHz以上の
音波であるが、本発明では１０kHzの周波数においても
液滴の平均径をサブミクロンのオーダにすることができ
るので、周波数が１０kHz以上で２０kHz未満の音波につ
いても、超音波の用語を用いる。
生成したエマルジョンを加熱して水溶性金属化合物が溶
解する液滴の水分を蒸発させるときの加熱温度は、高温
の方が迅速に液滴の水分を除去できるが、１００℃を越
えると水の沸騰が起きエマルジョンが壊れるので、１０
０℃未満、望ましくは７０〜９５℃がよい。
解する液滴の水分を蒸発させるときの加熱温度は、高温
の方が迅速に液滴の水分を除去できるが、１００℃を越
えると水の沸騰が起きエマルジョンが壊れるので、１０
０℃未満、望ましくは７０〜９５℃がよい。
更に油を蒸発又は分解するとともに水溶性金属化合物を
熱分解するときの加熱温度は、水溶性金属化合物が分解
し金属酸化物となる温度以上でこの金属化合物の粒成長
開始温度未満の温度であることが必要である。
熱分解するときの加熱温度は、水溶性金属化合物が分解
し金属酸化物となる温度以上でこの金属化合物の粒成長
開始温度未満の温度であることが必要である。
［作用］ 水溶性金属化合物が溶解した水溶液に油と粘度調整剤を
混合し、必要により乳化剤を加えて超音波振動を与える
と、超音波による強力なキャビテーション効果が混合液
全体に均一に加わり、前記水溶液がサブミクロンのオー
ダの液滴にまで細分割されて油相に分散する。ここで粘
度調整剤が混合液の粘度を低下させる物質であれば、液
滴の平均径は小さくなり、また粘度調整剤が混合液の粘
度を高める物質であれば、液滴の平均径は大きくなり、
結果としてマイクロ球の所望の平均粒径を決めることが
できる。
混合し、必要により乳化剤を加えて超音波振動を与える
と、超音波による強力なキャビテーション効果が混合液
全体に均一に加わり、前記水溶液がサブミクロンのオー
ダの液滴にまで細分割されて油相に分散する。ここで粘
度調整剤が混合液の粘度を低下させる物質であれば、液
滴の平均径は小さくなり、また粘度調整剤が混合液の粘
度を高める物質であれば、液滴の平均径は大きくなり、
結果としてマイクロ球の所望の平均粒径を決めることが
できる。
このエマルジョンを加熱して水溶性金属化合物が溶解す
る液滴の水分を蒸発させると、液滴が濃縮され、油相に
サブミクロンのオーダの球形の水溶性金属化合物が分散
する。
る液滴の水分を蒸発させると、液滴が濃縮され、油相に
サブミクロンのオーダの球形の水溶性金属化合物が分散
する。
この水溶性金属化合物が分散した油液を加熱して油を蒸
発又は分解するとともに水溶性金属化合物を熱分解させ
れば、サブミクロンのオーダの金属酸化物のマイクロ球
が得られる。
発又は分解するとともに水溶性金属化合物を熱分解させ
れば、サブミクロンのオーダの金属酸化物のマイクロ球
が得られる。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の製造方法によれば、粒度分
布幅の狭い、サブミクロンのオーダの平均粒径を有する
セラミックマイクロ球を、超音波の周波数の変化によら
ずに、油中水型エマルジョンを生成する前の混合液の粘
度を粘度調整剤の添加により調整することによって、所
望の平均粒径に調整することができる。
布幅の狭い、サブミクロンのオーダの平均粒径を有する
セラミックマイクロ球を、超音波の周波数の変化によら
ずに、油中水型エマルジョンを生成する前の混合液の粘
度を粘度調整剤の添加により調整することによって、所
望の平均粒径に調整することができる。
［実施例］ 次に本発明の実施例を比較例とともに説明する。
〈実施例１〉 ZrO(NO3)2・2H2O 10gを40℃の水25gに溶解して水溶液を
調製した。この水溶液にパラフィン油50gと粘度調整剤
としてメチルアルコール2gと乳化剤としてポリ・オキシ
エチレン・ノニルフェニル・エーテル1gを加えて粘度2.
7cPの混合液を調製した。この混合液に超音波発生機(Br
anson社製B-30)により15秒間超音波振動を与えて油中水
型エマルジョンを生成した。この時の超音波の周波数は
30kHzであった。このエマルジョンを乾燥器に入れ大気
圧下80℃の温度で8時間乾燥し、水を蒸発させて除去し
た。エマルジョンはZrO2粒子が分散する懸濁液となっ
た。この懸濁液を大気圧下700℃の温度で3時間焼成し油
を分解して除去し、ZrO2球を得た。走査型電子顕微鏡に
よりこのZrO2球の粒径を測定したところ、平均粒径が0.
08μｍで粒度分布幅が±0.02μｍの極めて微細でバラツ
キの少ないZrO2の単分散セラミックマイクロ球であっ
た。
調製した。この水溶液にパラフィン油50gと粘度調整剤
としてメチルアルコール2gと乳化剤としてポリ・オキシ
エチレン・ノニルフェニル・エーテル1gを加えて粘度2.
7cPの混合液を調製した。この混合液に超音波発生機(Br
anson社製B-30)により15秒間超音波振動を与えて油中水
型エマルジョンを生成した。この時の超音波の周波数は
30kHzであった。このエマルジョンを乾燥器に入れ大気
圧下80℃の温度で8時間乾燥し、水を蒸発させて除去し
た。エマルジョンはZrO2粒子が分散する懸濁液となっ
た。この懸濁液を大気圧下700℃の温度で3時間焼成し油
を分解して除去し、ZrO2球を得た。走査型電子顕微鏡に
よりこのZrO2球の粒径を測定したところ、平均粒径が0.
08μｍで粒度分布幅が±0.02μｍの極めて微細でバラツ
キの少ないZrO2の単分散セラミックマイクロ球であっ
た。
〈実施例２〉 実施例１のメチルアルコールの代りに粘度調整剤として
ポリビニルアルコール0.25gを実施例１の水溶液に加え
て混合し粘度38.0cPの混合液を調製した以外は、実施例
１と同様にしてZrO2球を得た。実施例１と同様にこのZr
O2球の粒径を測定したところ、平均粒径が1.1μｍで粒
度分布幅が±0.2μｍであった。このZrO2球は実施例１
のZrO2球より平均粒径が大きくかつ粒度分布幅の広くな
ったが、なお微細でバラツキの少ない単分散セラミック
マイクロ球であった。
ポリビニルアルコール0.25gを実施例１の水溶液に加え
て混合し粘度38.0cPの混合液を調製した以外は、実施例
１と同様にしてZrO2球を得た。実施例１と同様にこのZr
O2球の粒径を測定したところ、平均粒径が1.1μｍで粒
度分布幅が±0.2μｍであった。このZrO2球は実施例１
のZrO2球より平均粒径が大きくかつ粒度分布幅の広くな
ったが、なお微細でバラツキの少ない単分散セラミック
マイクロ球であった。
〈比較例〉 実施例１の水溶液に粘度調整剤を全く添加せずに粘度3.
4cPの混合液を調製した以外は、実施例１と同様にしてZ
rO2球を得た。実施例１と同様にこのZrO2球の粒径を測
定したところ、平均粒径が0.1μｍで粒度分布幅が±0.2
μｍの極めて微細でバラツキの少ないZrO2の単分散セラ
ミックマイクロ球であった。
4cPの混合液を調製した以外は、実施例１と同様にしてZ
rO2球を得た。実施例１と同様にこのZrO2球の粒径を測
定したところ、平均粒径が0.1μｍで粒度分布幅が±0.2
μｍの極めて微細でバラツキの少ないZrO2の単分散セラ
ミックマイクロ球であった。
実施例１、実施例２及び比較例の結果から粘度調整剤を
水溶液に加えて混合液の粘度を調整することにより、セ
ラミックマイクロ球の平均粒径を調整することが判明し
た。
水溶液に加えて混合液の粘度を調整することにより、セ
ラミックマイクロ球の平均粒径を調整することが判明し
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０１Ｇ 25/02
Claims (3)
- 【請求項１】水溶性金属化合物が溶解した水溶液にこの
水溶液に不溶で水より高沸点の油を混合し、この混合液
に超音波振動を与えて油中水型エマルジョンを生成し、
このエマルジョンを水の沸点未満の温度で加熱し、前記
水溶性金属化合物が溶解する液滴の水分を蒸発させて油
相に球形の水溶性金属化合物を分解させた後、この分散
液を前記水溶性金属化合物が分解し金属酸化物となる温
度以上でこの金属酸化物の粒成長開始温度未満の温度範
囲で加熱して油を蒸発又は分解して除去し、金属酸化物
のマイクロ球を得るセラミックマイクロ球の製造方法で
あって、 前記水溶液金属化合物が溶解した水溶液に前記油ととも
にこの油に不溶であって水溶性の粘度調整剤を混合して
所望の平均粒径のマイクロ球を得ることを特徴とするセ
ラミックマイクロ球の製造方法。 - 【請求項２】油がパラフィン油であって、粘度調整剤が
メチルアルコールである請求項１記載のセラミックマイ
クロ球の製造方法。 - 【請求項３】粘度調整剤が水溶性ポリマーである請求項
１記載のセラミックマイクロ球の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12327889A JPH0629122B2 (ja) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | セラミックマイクロ球の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12327889A JPH0629122B2 (ja) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | セラミックマイクロ球の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02303537A JPH02303537A (ja) | 1990-12-17 |
| JPH0629122B2 true JPH0629122B2 (ja) | 1994-04-20 |
Family
ID=14856610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12327889A Expired - Lifetime JPH0629122B2 (ja) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | セラミックマイクロ球の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629122B2 (ja) |
-
1989
- 1989-05-17 JP JP12327889A patent/JPH0629122B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02303537A (ja) | 1990-12-17 |
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