JP3682251B2 - 複合超微粒子含有液状媒体の製造方法およびその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合超微粒子含有液状媒体の製造方法およびその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高機能材料、高度物性材料に適した有機高分子、金属および無機化合物から選ばれる少なくとも１つの材料からなるサブミクロン以下の超微粒子が開発されている。特に、異種の有機高分子が均一に集合した複合超微粒子、有機高分子に金属および無機化合物から選ばれる少なくとも１つのナノオーダの超微粒子が均一に分散、結合された複合超微粒子が注目されている。
【０００３】
このような複合超微粒子（例えば有機高分子と無機化合物の複合超微粒子）を含有する液状媒体は、従来、次のような方法により製造されている。すなわち、２つのノズル部を有する本体を備えた破砕・分散装置を用い、液状媒体に有機高分子と無機化合物微粒子を所望量混合した固液混合流体を前記本体に高圧で導入し、前記２つのノズル部から前記固液混合流体を高速度で噴射して互いに交差・衝突させることにより複合超微粒子含有液状媒体を製造する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した破砕・分散装置を用いた方法では前記固液混合流体中の有機高分子および無機化合物粒子を超微粒子状に破砕、分散することが可能である。しかしながら、有機高分子にナンレベルの無機化合物超微粒子が均一に分散、集合した複合超微粒子を製造することが困難であった。
【０００５】
本発明は、異種の有機高分子が均一に集合した複合超微粒子や、有機高分子に金属および無機化合物から選ばれる少なくとも１つのナノオーダの超微粒子が均一に分散、結合された複合超微粒子を含有する液状媒体を容易かつ量産的に製造することが可能な方法およびその製造装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る複合超微粒子含有液状媒体の製造方法は、互いに異なる材料の超微粒子が液状媒体に分散された分散媒体を調製する工程；
前記分散媒体を出入口を有する第１チャンバ、第２チャンバにそれぞれ高圧で導入する工程；
前記第１，第２のチャンバにそれぞれ高周波電圧を印加して前記第１、第２のチャンバ内を流通する分散媒体をそれぞれ励起させ、さらに各分散媒体に前記高周波電圧の印加位置より下流側で直流電圧を印加して互いに異なる極性に帯電させる工程；および
互いに異なる極性に帯電された前記分散媒体をそれぞれ互いに電気的に分離された２つのノズル部を通して高速度で噴射し、互いに交差・衝突させることによって、前記液状媒体中の超微粒子をその衝突の場で互いに静電凝集させると共に、励起移動で凝集・結合させる工程；
を含むことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る別の複合超微粒子含有液状媒体の製造方法は、有機高分子、金属および無機材料から選ばれる少なくとも１つの材料からなる超微粒子が液状媒体に分散された第１分散媒体を調製する工程；
少なくとも１種の有機高分子超微粒子が液状媒体に分散された第２分散媒体を調製する工程；
出入口を有する第１、第２のチャンバに前記第１，第２の分散媒体をそれぞれ導入する工程；
前記第１、第２のチャンバにそれぞれ高周波電圧を印加して前記第１、第２のチャンバ内を流通する前記第１、第２の分散媒体をそれぞれ励起させ、さらに前記第１、第２の分散媒体に前記高周波電圧の印加位置より下流側で直流電圧を印加して互いに異なる極性に帯電させる工程；および
互いに異なる極性に帯電された第１，第２の分散媒体をそれぞれ互いに電気的に分離された２つのノズル部を通して高速度で噴射して互いに交差・衝突させることによって、前記第１，第２の分散媒体中の超微粒子をその衝突の場で互いに静電凝集させると共に、励起移動で凝集・結合させる工程；
を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に係る複合超微粒子含有液状媒体の製造装置は、互いに異なる材料の超微粒子を液状媒体に分散した分散媒体が導入される出入口を有する第１チャンバと、
前記分散媒体が導入される出入口を有する第２チャンバと、
前記第１、第２のチャンバを流通する前記分散媒体がそれぞれ導入され、それら分散媒体を噴射して互いに交差・衝突させるための互いに電気的分離された２つのノズル部を有する凝集・結合手段と、
前記第１、第２のチャンバ内を流通する前記分散媒体に高周波が透過可能な絶縁部材を通して高周波電圧を印加するための高周波電源と、
前記高周波電圧の印加位置より前記分散媒体の流れ方向の下流側で前記ノズル部までに位置する部材に接続された直流電源と
を具備したことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係る別の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置は、有機高分子、金属および無機材料から選ばれる少なくとも１つの材料からなる超微粒子が液状媒体に分散された第１分散媒体を調製するための第１分散媒体調製手段と、
少なくとも１つの有機高分子超微粒子が液状媒体に分散された第２分散媒体を調製するための第２分散媒体調製手段と、
前記第１分散媒体調製手段から高圧の前記第１分散媒体が導入される出入口を有する第１チャンバと、
前記第２分散媒体調製手段から高圧の前記第２分散媒体が導入される出入口を有する第２チャンバと、
前記第１、第２のチャンバを流通する前記第１、第２の分散媒体がそれぞれ導入され、それら分散媒体を噴射して互いに交差・衝突させるための互いに電気的分離された２つのノズル部を有する凝集・結合手段と、
前記第１、第２のチャンバ内を流通する前記分散媒体に高周波が透過可能な絶縁部材を通して高周波電圧を印加するための高周波電源と、
前記高周波電圧の印加位置より前記第１、第２の分散媒体の流れ方向の下流側で前記ノズル部までに位置する部材に接続された直流電源と
を具備したことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る複合超微粒子含有液状媒体の製造方法およびその装置を図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、この第１実施形態に係る複合超微粒子含有液状媒体の製造装置を示す概略上面図、図２は図１に組み込まれる分散媒体調製機構を示す断面図、図３は図２の分散媒体調製機構の他の使用形態を示す断面図、図４は、図１の製造装置に組み込まれる帯電付与機構の要部断面図、図５は図１の製造装置に組み込まれる超微粒子の集合・結合機構を示す断面図である。
【００１２】
分散媒体調製機構１は、帯電付与機構３０に配管６１、２本の分岐配管６２ａ，６２ｂを通して接続されている。これら分岐配管６２ａ，６２ｂは、例えばポリイミドのような絶縁材料から作られている。前記帯電付与機構３０は、２本の配管６３ａ，６３ｂを含み、これら配管６３ａ，６３ｂを通して超微粒子の集合・結合機構７０に接続されている。前記配管６３ａ，６３ｂは、例えばステンレスのような導電材料から作られ、かつ内面に白金または金の薄膜がコーティングされている。
【００１３】
前記分散媒体調製機構１は、図２および図３に示すように例えば四角錐台形状の空洞部２およびこの空洞部２の上下に連通する上部矩形状穴３，下部矩形状穴４を有するメインブロック５と、前記上下の矩形状穴３，４に挿入固定された上部、下部のブロック６，７と有する本体８を備える。なお、前記四角台錐形状をなす空洞部２はその上下の開口径が前記上下の矩形状穴３，４より小さくなっている。
【００１４】
複数、例えば２つのノズル部９ａ，９ｂは、前記空洞部２の中間内面に位置する前記メインブロック５部分に互いに対向するように形成されている。これらノズル部９ａ，９ｂの先端の開口（吐出口）は、液状媒体に互いに異なる材料を所望量混合した固液混合流体の噴射速度を高める観点から、数ミクロン〜百数十ミクロンの径を有することが好ましい。
【００１５】
前記上部ブロック６は、その上面からネジ穴１０が設けられている。このネジ穴１０には、後述する配管が螺着、接続される。前記ネジ穴１０は、逆円錐形流路１１を通して２つの分岐流路１２ａ，１２ｂに連通されている。前記各分岐流路１２ａ，１２ｂは、それぞれ前記上部ブロック６から前記メインブロック５を通って前記２つのノズル部９ａ，９ｂの先端面まで延出され、その先端面で開口されている。
【００１６】
前記各分岐流路１２ａ，１２ｂに導入された固液混合流体の流速を加速するためのオリフィス部１３ａ，１３ｂは、前記ノズル部９ａ，９ｂの根元に位置する前記各分岐流路１２ａ，１２ｂ部分にそれぞれ介装されている。
【００１７】
前記ノズル部は、３つ以上の複数用いてもよい。前記複数のノズル部は、例えば平面の円形軌跡に等周角度、例えば２つの場合１８０°、３つの場合１２０°、４つの場合９０°の角度で前記メインブロック５に取付けられる。特に、固液混合流体の噴射流同士をバランスよく、かつ高いエネルギーで衝突させる観点から、２，４，６のような偶数のノズル部を前記本体に取付けることが好ましい。
【００１８】
前記複数のノズル部は、固液混合流体を水平方向に噴射させて互いに交差・衝突させるように前記メインブロック５に取付けてもよいが、固液混合流体を斜め方向に噴射させて互いに交差・衝突させるように前記メインブロック５に取付けられることが好ましい。このような構成にすれば、前記複数のノズル部からの固液混合流体噴射流同士の衝突領域または混合流体衝突部材への噴射流の衝突領域を広くすることが可能になる。また、相手側のノズルからの噴射流によりノズル部やメインブロックが損傷されるのを防止することができる。
【００１９】
なお、前記上部ブロック６と前記メインブロック５の繋目に位置する前記各分岐流路１２ａ，１２ｂ部分には、Ｏリング１４ａ，１４ｂがそれぞれ介装されている。
【００２０】
前記下部ブロック７には、その下面からネジ穴１５が設けられている。このネジ穴１５は、円柱状穴１６を通して前記メインブロック５の空洞部２と連通している。なお、前記下部ブロック７のネジ穴１５には、前記配管６１が螺着、接続されている。
【００２１】
少なくとも表面が固液混合流体中の材料（例えば粒子）より硬度の高い材料からなる混合流体衝突部材１７は、前記メインブロック５を貫通して前記空洞部２内に着脱自在に挿入されている。前記混合流体衝突部材１７は、前記空洞部２内に挿入する際、前記ノズル部９ａ，９ｂから噴射される２つの固液混合流体の噴射流交差部に位置され、前記各固液混合流体の噴射流が実質的に前記混合流体衝突部材１７の２つの面に衝突される。
【００２２】
前記混合流体衝突部材１７は、少なくとも表面が前記固液混合流体中の微粒子より硬度の高い材料からなる構造部材を用いればよい。ただし、前記固液混合流体中の所望の材料が複数種である場合には最も硬度の高い材料を基準にし、それより高硬度の材料から混合流体衝突部材を形成する必要がある。前記混合流体衝突部材は、固液混合流体の噴射流による摩耗を抑制するとともに、固液混合流体中の材料（特に金属、無機材料の粒子）への破砕力を高める観点から表面に多数のダイヤモンド粒子が電着された鉄、コバルトなどの金属製基体、またはダイヤモンド焼結体や超硬合金焼結体から製作することが好ましい。前者の表面に多数のダイヤモンド粒子が電着された金属製基体は、平均粒径５〜１０μｍの多数のダイヤモンド粒子を７０％以上の面積率で金属製基体に電着した構造にすることが好ましい。特に、ダイヤモンド焼結体からなる混合流体衝突部材は固液混合流体の噴射流衝突時のエネルギーを破砕力に変換する効率が高く、かつ耐摩耗性に優れているために好適である。
【００２３】
前記混合流体衝突部材１７は、形状的に任意であるが、前記ノズル部の数に応じてそれらの開口部に対向する面（衝突面）を有する形状、例えば三角柱状にすることが好ましい。このような混合流体衝突部材を用いることによって、前記複数のノズル部から噴射された固液混合流体を前記混合流体衝突部材に衝突させる際、その衝突エネルギーをより効率よく前記固液混合流体中の材料（特に金属、無機材料の粒子）の破壊力に変換することが可能になる。
【００２４】
前記固液混合流体が導入される配管１８は、図１に示すように前記上部ブロック６のネジ穴１０に螺着され、ナット１９により固定されている。高圧圧送ポンプ２０は、前記配管１８に介装されている。バルブ２１は、前記高圧圧送ポンプ２０の上流側の前記配管１８に介装されている。バイパス配管２２は、前記下部ブロック７のネジ穴１５に螺着された前記配管５１から分岐され、その先端が前記高圧圧送ポンプ２０に接続されている。２つのバルブ２３，２４は、前記バイパス配管２２の分岐部付近のバイパス配管２２および前記配管５１の下流側にそれぞれ介装されている。
【００２５】
前記帯電付与機構３０は、互いに平行して配置される支持板３１ａ，３１ｂを備えている。これら支持板３１ａ，３１ｂには、それぞれ２つ（合計４つ）の貫通穴（図示せず）が互いにに対向するように開口されている。円柱部３２およびこの円柱部３２に同心円状に一体的に取付けられた小円柱部３３からなる４つのジョイント部材３４は、前記支持板３１ａ，３１ｂの貫通穴（図示せず）にそれら支持板３１ａ，３１ｂの対向面から前記小円柱部３３が先端側になるようにそれぞれ挿入され、前記円柱部３２と小円柱部３３の段差部を支持板３１ａ，３１ｂの対向面に当接させている。前記各小円柱部３３には、その端面からネジ穴（図示せず）が設けられている。前記各円柱部３２には、その端面から円柱状の窪み部３５がそれぞれ穿設され、かつこの窪み部３５は小径流路３６を通して前記小円柱部３３のネジ穴（図示せず）と連通している。
【００２６】
ナイロンのような絶縁材料からなるキャップ３７が両端部に冠着された例えばステンレスのような導電材料からなる第１，第２の円柱状チャンバ３８，３９は、それらの両端部を前記ジョイント部材３４の円柱部３２の窪み部３５に挿入することにより前記支持板３１ａ，３１ｂの間に互いに平行になるように配置されている。なお、前記第１，第２のチャンバ３８，３９の内部には両端の出入口付近で断面積を狭めた流路４０が長さ方向に穿設されている。を有し、かつ前記各キャップ３７の中央には、前記第１，第２のチャンバ３８，３９の流路４０および前記ジョイント部材３４の小径流路３６と連通する小穴がそれぞれ開口されている。前記第１，第２のチャンバ３８，３９の流路４０が形成される内面には、図４に示すように白金（または金）の薄膜３８ｆ（３９ｆ）がそれぞれコーティングされている。
【００２７】
両端部にネジ穴を有する８本の棒状スペーサ４１は、前記支持板３１ａ，３１の間に前記第１，第２のチャンバ３８，３９を囲み、かつ互いに平行になるように配置されている。８本のネジ４２は、前記支持板３１ａ，３１ｂの対向面と反対側の面から前記棒状スペーサ４２両端部のネジ穴に螺着されている。このような棒状スペーサ４１の前記支持板３１ａ，３１ｂ間への配置およびネジ４２による棒状スペーサ４１の両端部への螺着により前記支持板３１ａ，３１が互いに所定の間隔をあけて固定されると共に、前記ジョイント部材３４の円柱部３２が互いに近づくように移動されてそれら円柱部３２の窪み部３５に両端部が挿入された前記第１，第２のチャンバ３８，３９が前記支持板３１ａ，３１ｂ間に支持固定される。
【００２８】
前記２本の分岐配管６２ａ，６２ｂのねじ切り加工された先端部は、前記支持板３１ａ側に取付けられた２つのジョイント部材３４の小円柱部３３のネジ穴に螺着され、ナット４３により強固に連結固定されている。前記２本の配管６３ａ，６３ｂのねじ切り加工された一端部は、前記支持板３１ｂ側に取付けられた２つのジョイント部材３４の小円柱部３３のネジ穴に螺着され、ナット４４により強固に連結固定されている。
【００２９】
チャンバ受台４５は、前記第１，第２のチャンバ３８，３９の中央付近を支持している。例えば銅のような導電材料からなる円筒状高周波給電部材４６は、前記チャンバ受台４５が位置する前記第１，第２のチャンバ３８，３９の中央付近周囲にそれぞれ配置されている。高周波が透過可能な円筒状絶縁部材４７は、前記各円筒状の高周波給電部材４６の内周面にそれぞれ位置し、前記チャンバ３８，３９の外周面と直接接触している。なお、円筒状高周波給電部材４６および前記円筒状絶縁部材４７は、それぞれ軸方向に２分割され、前記第１，第２のチャンバ３８，３９の中央付近に上下方向から嵌合することによりそれらチャンバ３８，３９の中央付近に配置される。高周波給電端子４８は、前記各高周波給電部材４４にそれぞれ螺着され、ナット４９により固定されている。２本の配線５０は、一端が前記高周波給電端子４８に接続され、他端が高周波電源５１に接続されている。
【００３０】
前記絶縁部材４７は、例えばポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂またはアルミナ、ジルコニアのようなセラミックから作られる。また、前記絶縁部材４７は肉厚が５０〜５００μｍであることが好ましい。このような構成の絶縁部材４７は、前記配線５０，給電端子４８を通して円筒状給電部材４６に供給された高周波電圧を効率よく前記第１，第２のチャンバ３８，３９に印加することが可能になり、かつ前記第１，第２のチャンバ３８，３９を流通する帯電された分散媒体から直流電流が前記高周波経路を逆流して前記高周波電源５１に流れ込んで破損するのを防ぐことが可能になる。
【００３１】
直流電源５２は、高周波電圧の印加位置より前記分散媒体の流れ方向の下流側の部材、例えば前記第１，第２のチャンバ３８，３９に連結される前記配管６３ａ，６３ｂに配線５３，５４を通して一方がプラス、他方がマイナスになるように接続されている。
【００３２】
なお、前記第１、第２のチャンバ３８，３９は、ステンレスのような導電材料のみから作られる場合に限定されない。例えば、ステンレスのような導電材料からなる円柱体の内部に両端の出入口付近で断面積を狭めた流路を長さ方向に穿設し、この流路が位置する内面に高周波が透過可能な絶縁材料からなる薄膜をコーティングして第１、第２のチャンバを構成してもよい。この場合、配線を通して高周波電源に接続される高周波給電端子は前記円柱体に直接取り付けられる。このような構成の第１、第２のチャンバでは、前記薄膜が図４に示す高周波が透過可能な円筒状絶縁部材４７と同様な帯電された分散媒体から直流電圧が高周波電源に逆流するのを防止することができ、かつ構造的に簡素化することが可能になる。
【００３３】
また、前記直流電源５２の配線５３，５４の接続箇所は前記配管６３ａ，６３ｂに限定されない。例えば、前記直流電源の配線を高周波電圧の印加位置より前記分散媒体の流れ方向の下流側の導電材料からなる前記第１，第２のチャンバ３８，３９部分に接続してもよい。また、前記直流電源の配線を後述する集合・結合機構７０の第１、第２のブロック７３ａ，７３ｂに接続してもよい。この場合、集合・結合機構７０の第１、第２のブロック７３ａ，７３ｂは帯電・付与機構を兼用する形態になる。このような直流電源の接続形態では、前記第１，第２のチャンバ３８，３９を流通し、高周波電圧が印加された分散媒体の励起状態を第１、第２のブロックの流路にまで維持させるために、前記配管６３ａ，６３ｂの長さを短くすることが好ましい。
【００３４】
前記集合・結合機構７０は、図５に示すように例えば両側面に開口された矩形穴７１を有する支持本体である矩形状メインブロック７２と、このメインブロック７２の両側面に前記矩形穴７１を囲むように取付けられた第１、第２のブロック７３ａ，７３ｂとを備えている。前記矩形状メインブロック７２は、例えばナイロンのような絶縁材料から作られている。第１、第２のブロック７３ａ，７３ｂは、例えばステンレスのような導電材料から作られている。前記第１、第２のブロック７３ａ，７３ｂは、前記メインブロック７２に対向する面に形成される矩形状突起部７４ａ，７４ｂをそれぞれ有し、これら突起部７４ａ，７４ｂが前記メインブロック７２の矩形穴７１に嵌合されている。
【００３５】
２つのノズル部７５ａ，７５ｂは前記矩形穴７１内において互いに対向するように第１，第２のブロック７３ａ，７３ｂから突出されている。これらのノズル部７５ａ，７５ｂは、前述した分散媒体調製機構１で説明したのと同様な理由から下方に向けて所望の角度で傾斜されていることが好ましい。これらノズル部７５ａ，７５ｂの先端の開口（吐出口）は、分散媒体の噴射速度を高める観点から、数ミクロン〜百数十ミクロンの径を有することが好ましい。
【００３６】
前記第１、第２のブロック７３ａ，７３ｂは、その上部にネジ穴７６ａ，７６ｂがそれぞれ開口されている。これらのネジ穴７６ａ，７６ｂは、逆円錐形穴７７ａ，７７ｂを通して前記第１、第２のブロック７３ａ，７３ｂにそれぞれ形成された流路７８ａ，７８ｂに連通されている。これらの流路７８ａ，７８ｂは、前記２つのノズル部７５ａ，７５ｂの先端面まで延出され、その先端面で開口されている。前記逆円錐形穴７７ａ，７７ｂおよび前記流路７８ａ，７８ｂの内面は、白金または金の薄膜がコーティングされている。前記各流路７８ａ，７８ｂに導入された分散媒体の流速を加速するためのオリフィス部７９ａ，７９ｂは、前記ノズル部７５ａ，７５ｂの根元に位置する前記各流路７８ａ，７８ｂ部分にそれぞれ介装されている。
【００３７】
ネジ穴８０は、前記メインブロック７２の下面から内部に向けて設けられている。このネジ穴８０は、円錐形穴８１および円柱状穴８２を通して前記メインブロック７２の矩形穴７１と連通している。
【００３８】
前記配管６３ａ，６３ｂは、２つの前記ジョイント部材３４に一端部が連結され、かつねじ切り加工された他端部が前記第１，第２のブロック７３ａ，７３ｂのネジ穴７６ａ，７６ｂにそれぞれ螺着され、ナット８３ａ，８３ｂにより強固に固定・接続されている。排出管６４は、そのねじ切り加工された一端部が前記メインブロック７２のネジ穴８０に螺着されている。
【００３９】
次に、第１実施形態に係る複合微粒子含有液状媒体の製造方法を前述した図１〜図５に示す製造装置を参照して説明する。
【００４０】
（分散媒体の調製工程）
まず、図１および図３に示すように分散媒体調製機構１の混合流体衝突部材１７を予め２つのノズル部９ａ，９ｂの固液混合流体の噴射流交差部から外れるように位置させる。
【００４１】
液状媒体に互いに異なる材料を所望量混合した固液混合流体を配管１８を通して高圧圧送ポンプ２０に導入し、ここで高圧力に高めて前記分散媒体調製機構１の上部ブロック６のネジ穴１０内に導入する。この高圧の固液混合流体は、前記上部ブロック６の逆円錐状流路１１を通して分岐流路１２ａ，１２ｂにそれぞれ導入される。これら分岐流路１２ａ，１２ｂに流入された固液混合流体は、オリフィス１３ａ，１３ｂを通過する過程で更に加速され、ノズル部９ａ，９ｂの開口部からメインブロック５の空洞部２内に高速度で噴射させる。この時、互いに対向して配置された前記ノズル部９ａ，９ｂの分岐流路１２ａ，１２ｂは下方に傾斜されているため、前記ノズル部９ａ，９ｂの開口部から噴射された固液混合流体は互いに交差・衝突する。このため、前記固液混合流体中の互いに異なる材料が破砕されて微粒子化されると共に、その微粒子（または超微粒子）が分散されて互いに異なる材料の超微粒子が液状媒体に分散された分散媒体が調製される。
【００４２】
前記液状媒体としては、例えばエチルアルコール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコールのようなアルコール類、メチルエチルケトンのようなケトン類またはジメチルスルホキシド、トルエン、キシレン等の有機溶媒または水を挙げることができる。これらの液状媒体は、分散させる前記材料の種類や組み合わせに応じて単独または混合液の形態で用いることができる。
【００４３】
前記互いに異なる材料としては、有機高分子、金属、無機化合物等を挙げることができる。ここで、互いに異なる材料の組み合わせとしては例えば（ａ）異種の有機高分子を用いる形態、（ｂ）少なくとも１種の有機高分子と金属および無機化合物から選ばれる少なくとも１種とを用いる形態、が挙げられる。
【００４４】
前記有機高分子としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイト、ポリイミド、アクリル酸樹脂、ポリエステル、ポリビニルアルコール、エチレン酢酸ビニルアルコール、またはポリ乳酸のような生分解樹脂等の各種の熱可塑性樹脂を挙げることができる。また、前記有機高分子は前記熱可塑性樹脂の他に熱硬化性樹脂を使用することも可能である。更に、物性の異なる２種以上の有機高分子を用いることを許容する。前記有機高分子は、前記液状媒体に溶解または分散して使用される。前記有機高分子を分散させる場合には、粒径が１０μｍ以下、より好ましくは粒径１μｍ以下の粒子を用いることが望ましい。
【００４５】
前記金属としては、例えば鉄、銀、ステンレス等の全てのものを挙げることができる。前記金属は、粒径が１０μｍ以下、より好ましくは粒径１μｍ以下の粒子を用いることが望ましい。
【００４６】
前記無機化合物としては、例えばガラス、各種の金属塩、または酸化ケイ素、酸化ジルコニムウ、酸化チタン、アルミナ、酸化クロムなどの酸化物系セラミックス、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化硼素などの窒化物系セラミックス、炭化珪素、炭化硼素などの炭化物系セラミックス等を挙げることができる。前記無機化合物は、粒径が１０μｍ以下、より好ましくは粒径１μｍ以下の粒子を用いることが望ましい。
【００４７】
前記液状媒体中に配合される互いに異種の材料の量は、（ａ）異種の有機高分子を用いる場合；１０〜２０重量％、（ｂ）少なくとも１種の有機高分子と金属および無機化合物から選ばれる少なくとも１種とを用いる場合；５〜１５重量％、にすることが好ましい。
【００４８】
前記分散媒体調製機構１の本体８に導入される固液混合流体の加圧力は、５００ｋｇ／ｃｍ²以上にすることが好ましい。前記２つのノズル部９ａ，９ｂから噴射される固液混合流体の噴射速度は、３００ｍ／秒以上にすることが好ましい。前記固液混合流体の加圧力を５００ｋｇ／ｃｍ²未満、前記固液混合流体の噴射流速度を３００ｍ／秒未満にすると、固液混合流体中の有機高分子のような材料を破砕したり、超分散したりすることが困難になる虞がある。前記固液混合流体の加圧力および前記固液混合流体の噴射流速度の上限は、実用上、それぞれ３０００ｋｇ／ｃｍ²、６００ｍ／秒にすることが望ましい。
【００４９】
前記分散媒体調製機構１による前記固液混合流体の破砕、分散操作に際し、その固液混合流体中の材料の種類、組み合わせにより次のような形態を採用することが望ましい。
【００５０】
（１）固液混合流体中の材料が異種の有機高分子である形態
前述したように本体８の空洞部２の交差・衝突部に混合流体衝突部材１７を位置させずに固液混合流体を２つのノズル９ａ，９ｂから噴射して互いに交差・衝突させる。このような手法により固液混合流体中の有機高分子の分子鎖が過度に切断するのを防ぐことができる。
【００５１】
（２）固液混合流体中の材料をより超微粒子化、超分散させる形態
まず、図１に示す配管５１のバルブ２４を閉じ、バイパス配管２２のバルブ２３を開く。つづいて、液状媒体に互いに異なる材料を所望量混合した固液混合流体を配管１８を通して高圧圧送ポンプ２０に導入し、ここで高圧力に高めて上部ブロック６のネジ穴１０内に導入して前記バイパス配管２２まで固液混合流体で満たした後、前記配管１８に介装したバルブ２１を閉じる。つまり、前記バイパス配管２２により高圧圧送ポンプ２０と本体８を閉ループとする。この後、前述したのと同様に固液混合流体を前記ノズル部９ａ，９ｂの開口部から噴射させて互いに交差・衝突させる。交差・衝突操作後の固液混合流体をバイパス配管２２を通して高圧圧送ポンプ２０に返送し、ここで所望の高圧力に高め、本体８の上部ブロック６のネジ穴１０内に導入し、前記ノズル部９ａ，９ｂの開口部から噴射させて互いに交差・衝突させる操作を繰り返す。
【００５２】
このように固液混合流体を互いに交差・衝突させる操作を繰り返すことによって、前記混合流体中の互いに異なる材料が破砕されて超微粒子化すると共に、均一分散され、例えば数百ナノメータ以下の超微粒子が均一に分散された分散媒体を調製することができる。
【００５３】
なお、以下の説明において固液混合流体の流速を計算して前記ノズル部９ａ，９ｂの開口部から噴射されて互いに交差・衝突させた後、その交差・衝突した固液混合流体が再度、交差・衝突する直前までの操作を“１パス”とに称する。
【００５４】
（３）破砕が困難な金属や無機化合物と有機高分子が混合された固液混合流体を破砕・分散させる形態
まず、図２に示すように混合流体衝突部材１７を予め２つのノズル部９ａ，９ｂの固液混合流体の噴射流交差部に実質的に位置するようにメインブロック５を貫通してその空洞部２内に挿入する。つづいて、液状媒体に金属や無機化合物の微粒子と有機高分子を所望量混合した固液混合流体を配管１８を通して高圧圧送ポンプ２０に導入し、ここで高圧力に高めて上部ブロック６のネジ穴１０内に導入する。この高圧の固液混合流体は、前記上部ブロック６の逆円錐状流路１１を通して分岐流路１２ａ，１２ｂにそれぞれ導入される。これら分岐流路１２ａ，１２ｂに流入された固液混合流体は、オリフィス１３ａ，１３ｂを通過する過程で更に加速され、ノズル部９ａ，９ｂの開口部からメインブロック５の空洞部２内に高速度で噴射させる。この時、互いに対向して配置された前記ノズル部９ａ，９ｂの分岐流路１２ａ，１２ｂは下方に傾斜されているため、前記ノズル部９ａ，９ｂの開口部から噴射された固液混合流体は互いに衝突噴射流交差部に実質的に位置させた前記混合流体衝突部材１７に衝突する。このため、前記固液混合流体中の微粒子が受ける衝突エネルギーは前記固液混合流体同士を衝突させる場合に比べて著しく高められる。特に、前記混合流体衝突部材１７の形状を三角柱とすることにより、前記２つのノズル部９ａ，９ｂから噴射された２つの固液混合流体を前記三角柱の混合流体衝突部材１７の２つの面にそれぞれ垂直もしくはほぼ垂直に衝突させることができる。このため、前記固液混合流体中の微粒子に対して一層高い衝突エネルギーを付与することができる。また、前記混合流体衝突部材１７を現有の材料の中で最も硬度の高いダイヤモンドの焼結体から作ることによって、衝突エネルギーの破砕変換効率をより一層向上できる。
【００５５】
その結果、前記固液混合流体同士を衝突させる手法では困難であった前記固液混合流体中の金属や無機化合物の微粒子を効率よく破砕して超微粒子化できると共に、超微粒子の分散化も図ることができる。
【００５６】
なお、前記（３）の形態において前記（２）の形態のように固液混合流体を２つのノズル部９ａ，９ｂから混合流体衝突部材１７に噴射衝突させる操作を複数パス行うことを許容する。
【００５７】
（４）結合し難い異種の有機高分子が混合された固液混合流体を破砕・分散させる形態
まず、液状媒体に互いに異なる有機高分子をそれぞれ所望量混合して例えば２種の固液混合媒体を作る。図１に示す配管６１のバルブ２４を閉じ、バイパス配管２２のバルブを開く。つづいて、一方の前記固液混合流体を配管１８を通して高圧圧送ポンプ２０に導入し、ここで高圧力に高めて上部ブロック６のネジ穴１０内に導入し、前記バイパス配管まで固液混合流体で満たされた後、前記配管１８に介装したバルブ２１を閉じる。ひきつづき、前述したのと同様に固液混合流体を前記ノズル部９ａ，９ｂの開口部から噴射させて互いに交差・衝突させる操作を複数パス行うことにより前記固液混合流体中の有機高分子を超微粒子化し、超分散させる。
【００５８】
次いで、前記高圧圧送ポンプ２０の駆動を停止し、バルブ２１を開いた後、他方の固液混合流体を配管１８を通して高圧圧送ポンプ２０に導入し、このポンプ２０を駆動して高圧力に高めることにより前記一方の固液混合流体に混合する。２種の有機高分子が混合された固液混合流体を前記ノズル部９ａ，９ｂの開口部から噴射させて互いに交差・衝突させる操作を複数パス行う。
【００５９】
このような手法により互いに混合し難い有機高分子がある程度結合されて超微粒子化されると共に超分散化された分散媒体を調整することが可能になる。
【００６０】
なお、前記分散媒体の調製は図１，図２，図３に示す分散媒体調製機構１を用いて行ったが、後述する操作がなされる図１に示す集合・結合機構７０で液状媒体に互いに異なる材料が混合された固液混合流体を導入し、ここで調製された異種の材料が超微粒子化、分散化された分散媒体を利用してもよい。ただし、この集合・結合機構７０を分散媒体の調製機構として兼用させる場合には、前記耐電付与機構３０の第１，第２のチャンバ３８，３９の直流電圧の印加を停止し、これらチャンバ３９，３９を短に流路として利用する。また、前記第１，第２のチャンバ３８，３９の上流側に固液混合流体の導入管を設けると共に、この導入管に高圧圧送ポンプを介装する。
【００６１】
（分散媒体の帯電工程）
前記分散媒体調製機構１で調製した高圧の分散媒体は、配管６１および分岐配管６２ａ，６２ｂを通して帯電付与機構３０のジョインド部材３４の小径流路３６にそれぞれ導入され、さらにジョインド部材３４から第１，第２のチャンバ３８，３９の流路４０内を高速度で流通し、さらにそれらの下流側である配管６３ａ，６３ｂに流出する。
【００６２】
この時、高周波電源５１から所望の高周波電圧を図４に示すように配線５０および給電端子４８を通して円筒状給電部材４６に供給し、これら円筒状給電部材４６から高周波電圧を例えばポリテトラフルオロエチレン製の円筒状絶縁部材４７を透過して前記第１，第２のチャンバ３８，３９に供給する。これにより、前記第１、第２のチャンバ３８，３９内に流通する超微粒子を含む分散媒体は、それぞれ励起される。同時に、直流電源５２から直流電圧を前記高周波電圧の印加位置より下流側である配管６３ａ，６３ｂに配線５３，５４を通して供給する。これにより、第１チャンバ３８内に流通し、既に励起された超微粒子を含む分散媒体は、マイナスに帯電される。また、前記第２チャンバ３９内に流通し、既に励起された超微粒子を含む分散媒体は、プラスに帯電される。このような高周波電圧を印加することによって、前記各分散媒体に揺らぎを生じさせることができるため、その後の直流電圧の印加により前記各分散媒体にそれぞれ充分な量のマイナス帯電、プラス帯電を施すことが可能になる。
【００６３】
なお、前記分散媒体が第１，第２のチャンバ３８，３９の流路４０を流通する過程で、それらの出口付近で流路が狭められているため、前記各分散媒体の流れが加速される。
【００６４】
また、前記高周波電圧の前記第１，第２のチャンバ３８，３９への供給に際し、図４に示すように給電部材４６を前記第１，第２のチャンバ３８，３９に直接接続せずに、それらの間に絶縁部材４７を介在させることによって、前述したプラス、マイナスに帯電した分散流体を通して直流電圧が高周波電源５１に逆流してその電源５１を破損するのを防ぐことが可能になる。
【００６５】
さらに、前記分散媒体調製機構１と前記帯電付与機構３０とを繋ぐ分岐配管６２ａ，６２ｂを絶縁材料により形成することによって、前述したプラス、マイナスに帯電した分散流体を通して直流電圧が前記分散媒体調製機構１に流れ込むのを防止することができる。
【００６６】
前記高周波電源５１から供給される高周波電圧は、周波数５００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ、電圧２０〜４００Ｖに設定することが好ましい。
【００６７】
前記直流電源５２から供給される直流電圧は、電流０．５〜１０Ａ、電圧１００Ｖ〜５ｋＶに設定することが好ましい。
【００６８】
（超微粒子の凝集・結合による複合超微粒子含有液状媒体の製造工程）
前記第１，第２のチャンバ３８，３９および導電性材料からなる前記配管６３ａ，６３ｂで互いに異なる極性に帯電された分散媒体は、前記配管６３ａ，６３ｂから凝集・結合機構７０の絶縁材料からなるメインブロック７２で分離された導電材料からなる第１，第２のブロック７３ａ，７３ｂのネジ穴７６ａ，７６ｂ内にそれぞれ高圧で導入される。前記第１，第２のブロック７３ａ，７３ｂは、絶縁材料からなるメインブロック７２により電気的に分離されているため、前記高圧の各分散媒体はそれらの帯電量を維持したまま流路７８ａ，７８ｂにそれぞれ導入される。これらの分散媒体は、前記各流路７８ａ，７８ｂのオリフィス７９ａ，７９ｂを通過する過程で更に加速され、ノズル部７５ａ，７５ｂの開口部から前記メインブロック７２の矩形穴７１内に高速度で噴射させる。この時、互いに対向して配置された前記ノズル部７５ａ，７５ｂの流路７８ａ，７８ｂは下方に傾斜されているため、前記ノズル部７５ａ，７５ｂの開口部から噴射された各分散媒体は互いに効率よく交差・衝突する。このような衝突場において、互いに異なる極性に帯電された各分散媒体中の超微粒子は強力に引き付け合って互いに静電凝集するとともに、励起移動により互いに凝集、結合される。その結果、前記ノズル部７５ａ，７５ｂからの噴射手前で分散された互いに異なる材料からなる超微粒子が相互に結合されて異種材料からなる多数の複合超微粒子を含む液状媒体を製造することができる。
【００６９】
前述した複合超微粒子含有液状媒体の製造において、ステンレスのような金属から作られる前記第１、第２の導電チャンバ３８，３９、配管６３ａ，６３ｂおよび凝集・結合機構７０の第１，第２のブロック７３ａ，７３ｂの流路７８ａ，７８ｂに帯電された分散媒体を流通させると、それら部材の内面側から帯電された各分散媒体により電解されて溶解される。特にプラス帯電された分散媒体が流通する部材が顕著に電解されて溶解される。このようなことから、前記第１、第２の導電チャンバ３８，３９の内面、配管６３ａ，６３ｂの内面および凝集・結合機構７０の第１，第２のブロック７３ａ，７３ｂの流路７８ａ，７８ｂ内面に白金または金の薄膜をコーティングすることによって、帯電された前記分散媒体の電解による溶解を防止することができる。
【００７０】
以上、第１実施形態によれば分散媒体を第１、第２のチャンバに導入、流通させ、ここで高周波電圧を印加し、さらに高周波電圧の印加位置より下流側で直流電圧を印加して、それら分散媒体を互いに異なる極性に帯電させ、互いに電気的に分離された流路、ノズル部を通して噴射させ、交差・衝突させる。このような方法により、従来法のように単に液状媒体に異種材料が混合された固液混合流体を交差・衝突させても困難であったそれら異種材料の結合、複合化を達成でき、異種材料、例えば異種の有機高分子、または有機高分子とシリカのような無機化合物がナノレベルで強固に結合された複合超微粒子を含む液状媒体を製造することができる。
【００７１】
このような方法で製造された複合超微粒子含有液状媒体は、長期間の保存に際し、複合超微粒子が凝集、沈降することなく、優れた分散、安定性を有する。前記複合超微粒子含有液状媒体は、ガスバリア膜を始めとする各種の高機能材料、高度物性材料の製造に利用することができる。
【００７２】
また、前述した第１実施形態によれば異種材料、例えば異種の有機高分子、または有機高分子とシリカのような無機化合物がナノレベルで強固に結合された複合超微粒子を含む液状媒体を製造することが可能な製造装置を実現できる。
【００７３】
（第２実施形態）
図６は、この第２実施形態に係る複合超微粒子の製造装置を示す概略上面図、図７は図６に組み込まれる第２分散媒体調製機構を示す断面図である。なお、図６において前述した図１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【００７４】
第１分散媒体調製機構（前述した図２，図３の分散媒体調製機構と同様な構造）１および第２分散媒体調製機構９０は、帯電付与機構３０にそれぞれ配管６５ａ，６５ｂを通して接続されている。これら配管６５ａ，６５ｂは、例えばポリイミドのような絶縁材料から作られている。この帯電付与機構３０は、２本の配管６３ａ，６３ｂを含み、これら配管６３ａ，６３ｂを通して超微粒子の集合・結合機構７０に接続されている。前記配管６３ａ，６３ｂは、例えばステンレスのような導電材料から作られ、かつ内面に白金または金の薄膜がコーティングされている。
【００７５】
前記第１分散媒体調製機構１には、有機高分子、金属および無機化合物化合物から選ばれる少なくとも１種の材料が所望量混合された固液混合流体がその配管１８を通して本体８に導入される。
【００７６】
前記第２分散媒体調製機構９０は、図７に示すように例えば四角錐台形状の空洞部９１およびこの空洞部９１の上下に連通する上部矩形状穴９２，下部矩形状穴９３を有するメインブロック９４と、前記上下の矩形状穴９２，９３に挿入固定された上部、下部のブロック９５，９６と有する本体９７を備える。なお、前記空洞部９１は前記下部ブロック９６内にまで延出されている。前記四角台錐形状をなす空洞部９１はその上下の開口径が前記上下の矩形状穴９２，９３より小さくなっている。
【００７７】
複数、例えば２つのノズル部９８ａ，９８ｂは、前記空洞部９１の中間内面に位置する前記メインブロック９４部分に互いに対向するように形成されている。これらノズル部９８ａ，９８ｂの先端の開口（吐出口）は、液状媒体に少なくとも１種の有機高分子を所望量混合した固液混合流体の噴射速度を高める観点から、数ミクロン〜百数十ミクロンの径を有することが好ましい。
【００７８】
前記上部ブロック９５は、その上面からネジ穴９９が設けられている。このネジ穴９９には、後述する配管が螺着、接続される。前記ネジ穴９９は、逆円錐形流路１００を通して２つの分岐流路１０１ａ，１０１ｂに連通されている。前記各分岐流路１０１ａ，１０１ｂは、それぞれ前記上部ブロック９５から前記メインブロック９４を通って前記２つのノズル部９８ａ，９８ｂの先端面まで延出され、その先端面で開口されている。
【００７９】
前記各分岐流路１０１ａ，１０１ｂに導入された固液混合流体の流速を加速するためのオリフィス部１０２ａ，１０２ｂは、前記ノズル部９８ａ，９８ｂの根元に位置する前記各分岐流路１０１ａ，１０１ｂ部分にそれぞれ介装されている。
【００８０】
前記ノズル部は、３つ以上の複数用いてもよい。前記複数のノズル部は、例えば平面の円形軌跡に等周角度、例えば２つの場合１８０°、３つの場合１２０°、４つの場合９０°の角度で前記メインブロック９４に取付けられる。特に、それらノズル部の個数を２，４，６のような偶数とし、これらのノズル部を前記本体に取付けることにより、前記ノズル部から噴射される固液混合流体をバランスよく、かつ高いエネルギーで衝突させることが可能になる。
【００８１】
前記複数のノズル部は、固液混合流体を水平方向に噴射させて互いに交差・衝突させるように前記メインブロック９４に取付けられている。ただし、固液混合流体を斜め方向に噴射させて互いに交差・衝突させるように前記メインブロック９４に取付けられることが好ましい。このような構成にすれば、前記複数のノズル部からの固液混合流体噴射流同士の衝突領域を広くすることが可能になる。また、相手側のノズルからの噴射流によりノズル部やメインブロックが損傷されるのを防止することができる。
【００８２】
なお、前記上部ブロック９５と前記メインブロック９４の繋目に位置する前記各分岐流路１０１ａ，１０１ｂ部分には、Ｏリング１０３ａ，１０３ｂがそれぞれ介装されている。
【００８３】
前記下部ブロック９６には、その下面からネジ穴１０４が設けられている。このネジ穴１０４は、円錐状穴１０５および円柱状穴１０６を通して前記メインブロック９４の空洞部９１と連通している。なお、前記円柱状穴１０６は前記空洞部９１の圧力を大気圧より高く制御できるように前述した第１分散媒体調製機構１の円柱状穴１６に比べて径を小さくしている。前記下部ブロック９６のネジ穴１０４には、前記配管６５ｂが螺着、接続されている。
【００８４】
前記固液混合流体が導入される配管１０７は、図６に示すように前記上部ブロック９５のネジ穴９９に螺着され、ナット１０８により固定されている。高圧圧送ポンプ１０９は、前記配管１０７に介装されている。バルブ１１０は、前記高圧圧送ポンプ１０９の上流側の前記配管１０７に介装されている。バイパス配管１１１は、前記第２分散媒体調製機構９０側に接続される前記配管６５ｂから分岐され、その先端が前記高圧圧送ポンプ１０９に接続されている。２つのバルブ１１２，１１３は、前記バイパス配管１１１の分岐部付近のバイパス配管１１１および前記配管６５ｂの下流側にそれぞれ介装されている。
【００８５】
次に、第２実施形態に係る複合微粒子含有液状媒体の製造方法を前述した図６および図７に示す製造装置を参照して説明する。
【００８６】
（第１分散媒体の調製工程）
まず、図６および図３に示すように第１分散媒体調製機構１の混合流体衝突部材１７を予め２つのノズル部９ａ，９ｂの固液混合流体の噴射流交差部から外れるように位置させる。
【００８７】
液状媒体に少なくとも１種の有機高分子、金属および無機化合物から選ばれる１種以上の材料を所望量混合した固液混合流体を配管１８を通して高圧圧送ポンプ２０に導入し、ここで高圧力に高めて上部ブロック６のネジ穴１０内に導入する。この高圧の固液混合流体は、前記上部ブロック６の逆円錐状流路１１を通して分岐流路１２ａ，１２ｂにそれぞれ導入される。これら分岐流路１２ａ，１２ｂに流入された固液混合流体は、オリフィス１３ａ，１３ｂを通過する過程で更に加速され、ノズル部９ａ，９ｂの開口部からメインブロック５の空洞部２内に高速度で噴射させる。この時、互いに対向して配置された前記ノズル部９ａ，９ｂの分岐流路１２ａ，１２ｂは下方に傾斜されているため、前記ノズル部９ａ，９ｂの開口部から噴射された固液混合流体は互いに交差・衝突する。このため、前記固液混合流体中の材料（少なくとも１種の有機高分子、金属および無機化合物材料）が互いに破砕されて微粒子化されると共に、その微粒子（または超微粒子）が液状媒体に分散された分散媒体が調製される。
【００８８】
前記液状媒体としては、前記第１実施形態で説明したのと同様なものが用いることができる。液状媒体は、分散させる前記材料の種類や組み合わせに応じて単独または混合液の形態で用いることができる。
【００８９】
前記有機高分子、金属および無機化合物から選ばれる１つ以上の材料としては、（ａ）単独の有機高分子、金属、無機化合物を用いる形態、（ｂ）異種の有機高分子を用いる形態、（ｃ）少なくとも１種の有機高分子と金属および無機化合物から選ばれる少なくとも１種とを用いる形態、が挙げられる。
【００９０】
前記有機高分子、金属および無機化合物としては、前記第１実施形態で説明したのと同様なもの、同様な粒径を有するものを用いることができる。
【００９１】
前記第１分散媒体調製機構１の本体８に導入される固液混合流体の加圧力、前記２つのノズル部９ａ，９ｂから噴射される固液混合流体の噴射速度は、それぞれ５００ｋｇ／ｃｍ²以上、３００ｍ／秒以上にすることが好ましい。
【００９２】
前記液状媒体に配合させる少なくとも１種の有機高分子、金属および無機化合物から選ばれる１種以上の材料の量は、（ａ）単独の有機高分子、金属、無機化合物を用いる場合；１０〜２０重量％、（ｂ）異種の有機高分子を用いる場合；１０〜２０重量％、（ｃ）少なくとも１種の有機高分子と金属および無機化合物から選ばれる少なくとも１種とを用いる場合；５〜１５重量％、にすることが好ましい。
【００９３】
前記第１分散媒体調製機構１による前記固液混合流体の破砕、分散操作に際し、その固液混合流体中の材料の種類、組み合わせにより前記第１実施形態で述べた（１）固液混合流体中の材料が異種の有機高分子である形態、（２）固液混合流体中の材料をより超微粒子化、超分散させる形態、（３）破砕が困難な金属や無機化合物と有機高分子が混合された固液混合流体を破砕・分散させる形態、の操作を採用することが望ましい。
【００９４】
（第２分散媒体の調製工程）
まず、液状媒体に少なくとも１種の有機高分子を所望量混合した固液混合流体を第２分散媒体調製機構９０の配管１０７を通して高圧圧送ポンプ１０９に導入し、ここで圧力に高めて上部ブロック９５のネジ穴９９内に導入する。この高圧の固液混合流体は、前記上部ブロック９５の逆円錐状流路１００を通して分岐流路１０１ａ，１０１ｂにそれぞれ導入される。これら分岐流路１０１ａ，１０１ｂに流入された固液混合流体は、オリフィス１０２ａ，１０２ｂを通過する過程で更に加速され、ノズル部９８ａ，９８ｂの開口部からメインブロック９４の空洞部９１内に高速度で噴射させる。この時、互いに対向して配置された前記ノズル部９８ａ，９８ｂの分岐流路１０１ａ，１０１ｂは下方に傾斜されているため、前記ノズル部９８ａ，９８ｂの開口部から噴射された固液混合流体は互いに効率よく交差・衝突する。このような固液混合流体の交差・衝突に際し、前記下部ブロック９６の円柱状穴１０６の径を絞って前記空洞部９１の圧力を大気圧より高く制御しているため、前記固液混合流体中の有機高分子の分子鎖が過度に切断されることなく、その有機高分子が破砕されて微粒子化されると共に、その微粒子（または超微粒子）が分散される。その結果、少なくとも１種の有機高分子超微粒子が液状媒体に分散された第２分散媒体が調製される。
【００９５】
前記液状媒体としては、前記第１実施形態で説明したのと同様なものが用いることができる。液状媒体は、分散させる前記材料の種類や組み合わせに応じて単独または混合液の形態で用いることができる。
【００９６】
前記少なくとも１種の有機高分子とは、（ａ）単独の有機高分子を用いる形態、（ｂ）異種の有機高分子を用いる形態、が挙げられる。
【００９７】
前記有機高分子としては、前記第１実施形態で説明したのと同様なもの、同様な粒径を有するものを用いることができる。
【００９８】
前記第２分散媒体調製機構９０の本体９７に導入される固液混合流体の加圧力、前記２つのノズル部９８ａ，９８ｂから噴射される固液混合流体の噴射速度は、それぞれ５００ｋｇ／ｃｍ²以上、３００ｍ／秒以上にすることが好ましい。
【００９９】
前記液状媒体に配合される少なくとも１種の有機高分子の量は、１０〜２０重量％にすることが好ましい。
【０１００】
前記第２分散媒体調製機構９０による前記固液混合流体の破砕、分散操作に際し、固液混合流体中の有機高分子をより超微粒子化、超分散させる形態を採用する場合には次のような方法が採用することが望ましい。
【０１０１】
すなわち、図６に示す配管６５ｂのバルブ１１３を閉じ、バイパス配管１１１のバルブ１１２を開く。つづいて、液状媒体に少なくとも１種の有機高分子を所望量混合した固液混合流体を配管１０７を通して高圧圧送ポンプ１０９に導入し、ここで高圧力に高めて上部ブロック９５のネジ穴９９内に導入して前記バイパス配管１１１まで固液混合流体で満たした後、前記配管１０７に介装したバルブ１１０を閉じる。つまり、前記バイパス配管１１１により高圧圧送ポンプ１０９と本体９７を閉ループとする。この後、前述したのと同様に固液混合流体を前記ノズル部９８ａ，９８ｂの開口部から噴射させて大気圧より高い圧力に制御された空洞部８２内で互いに交差・衝突させる。交差・衝突操作後の固液混合流体をバイパス配管１１１を通して高圧圧送ポンプ１０９に返送し、ここで所望の高圧力に高め、本体９７の上部ブロック９５のネジ穴９９内に導入し、前記ノズル部９８ａ，９８ｂの開口部から噴射させて同様に大気圧より高い圧力に制御された空洞部９１内で互いに交差・衝突させる操作を繰り返す。
【０１０２】
このように固液混合流体を互いに交差・衝突させる操作を繰り返すことによって、前記固液混合流体中の少なくとも１種の有機高分子が破砕されて超微粒子化すると共に、均一分散され、例えば数百ナノメータ以下の超微粒子が均一に分散された第２分散媒体を調製することができる。
【０１０３】
（分散媒体の帯電工程）
前記第１分散媒体調製機構１で調製した高圧の第１分散媒体は、配管６５ａを通して帯電付与機構３０のジョインド部材３４の小径流路３６に導入され、さらにジョインド部材３４から第１チャンバ３８の流路４０内を高速度で流通する。前記第２分散媒体調製機構９０で調製した高圧の第２分散媒体は、配管６５ｂを通して帯電付与機構３０のジョインド部材３４の小径流路３６に導入され、さらにジョインド部材３４から第２チャンバ３９の流路４０内を高速度で流通し、さらにそれらの下流側である配管６３ａ，６３ｂに流出する。
【０１０４】
この時、高周波電源５１から所望の高周波電圧を図４に示すように配線５０および給電端子４８を通して円筒状給電部材４６に供給し、これら円筒状給電部材４６から高周波電圧を例えばポリテトラフルオロエチレン製の円筒状絶縁部材４７を透過して前記第１，第２のチャンバ３８，３９に供給する。これにより、前記第１、第２のチャンバ３８，３９内に流通する超微粒子を含む第１、第２の分散媒体は、それぞれ励起される。同時に、直流電源５２から直流電圧を前記高周波電圧の印加位置より下流側である配管６３ａ，６３ｂに配線５３，５４を通して供給する。これにより、第１チャンバ３８内に流通し、既に励起された少なくとも１種の有機高分子、金属および無機化合物から選ばれる１種以上の材料の超微粒子を含む第１分散媒体は、マイナスに帯電される。また、前記第２チャンバ３９内に流通し、既に励起された少なくとも１種の有機高分子の超微粒子を含む第２分散媒体は、プラスに帯電される。このような高周波電圧を印加することによって、前記第１、第２の分散媒体に揺らぎを生じさせることができるため、その後の直流電圧の印加により前記第１、第２の分散媒体にそれぞれ充分な量のマイナス帯電、プラス帯電を施すことが可能になる。
【０１０５】
なお、前記分散媒体が第１，第２のチャンバ３８，３９の流路４０を流通する過程で、それらの出口付近で流路が狭められているため、前記第１，第２の分散媒体の流れが加速される。
【０１０６】
また、前記高周波電圧の前記第１，第２のチャンバ３８，３９への供給に際し、図４に示すように給電部材４６を前記第１，第２のチャンバ３８，３９に直接接続せずに、それらの間に絶縁部材４７を介在させることによって、前述したプラス、マイナスに帯電した第１、第２の分散流体を通して直流電圧が高周波電源５１に逆流してその電源５１を破損するのを防ぐことが可能になる。
【０１０７】
さらに、前記分散媒体調製機構１と前記帯電付与機構３０とを繋ぐ分岐配管６２ａ，６２ｂを絶縁材料により形成することによって、前述したプラス、マイナスに帯電した第１、第２の分散流体を通して直流電圧が前記分散媒体調製機構１、９０に流れ込むのを防止することができる。
【０１０８】
前記高周波電源５１から供給される高周波電圧は、周波数５００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ、電圧２０〜４００Ｖに設定することが好ましい。
【０１０９】
前記直流電源５２から供給される直流電圧は、電流０．５〜１０Ａ、電圧１００Ｖ〜５ｋＶに設定することが好ましい。
【０１１０】
（超微粒子の凝集・結合による複合超微粒子含有液状媒体の製造工程）
前記第１，第２のチャンバ３８，３９および導電性材料からなる前記配管６３ａ，６３ｂで互いに異なる極性に帯電された第１，第２の分散媒体は、前記配管６３ａ，６３ｂから凝集・結合機構７０の絶縁材料からなるメインブロック７２で分離された第１，第２のブロック７３ａ，７３ｂのネジ穴７６ａ，７６ｂ内にそれぞれ高圧で導入される。前記第１，第２のブロック７３ａ，７３ｂは、絶縁材料からなるメインブロック７２により電気的に分離されているため、前記高圧の第１，第２の分散媒体はそれらの帯電量を維持したまま流路７８ａ，７８ｂにそれぞれ導入される。前記第１、第２の分散媒体は、前記各流路７８ａ，７８ｂのオリフィス７９ａ，７９ｂを通過する過程で更に加速され、ノズル部７５ａ，７５ｂの開口部から前記メインブロック７２の矩形穴７１内に高速度で噴射させる。この時、互いに対向して配置された前記ノズル部７５ａ，７５ｂの流路７８ａ，７８ｂは下方に傾斜されているため、前記ノズル部７５ａ，７５ｂの開口部から噴射された第１、第２の分散媒体は互いに効率よく交差・衝突する。このような衝突場において、第１、第２の分散媒体中の異なる極性に帯電された超微粒子は強力に引き付け合って互いに静電凝集するとともに、励起移動により互いに凝集、結合される。その結果、前記ノズル部７５ａ，７５ｂからの噴射手前で分散された少なくとも１種の有機高分子、金属および無機化合物から選ばれる１種以上の材料からなる超微粒子と少なくとも一種の有機高分子の超微粒子とが相互に結合されて異種材料からなる多数の複合超微粒子を含む液状媒体を製造することができる。
【０１１１】
前述した複合超微粒子含有液状媒体の製造において、ステンレスのような金属から作られる前記第１、第２の導電チャンバ３８，３９、配管６３ａ，６３ｂおよび凝集・結合機構７０の第１，第２のブロック７３ａ，７３ｂの流路７８ａ，７８ｂに帯電された第１、第２の分散媒体を流通させると、それら部材の内面側から帯電された第１、第２の分散媒体により電解されて溶解される。特にプラス帯電された分散媒体が流通する部材が顕著に電解されて溶解される。このようなことから、前記第１、第２の導電チャンバ３８，３９の内面、配管６３ａ，６３ｂの内面および凝集・結合機構７０の第１，第２のブロック７３ａ，７３ｂの流路７８ａ，７８ｂ内面に白金または金の薄膜をコーティングすることによって、帯電された前記第１、第２の分散媒体の電解による溶解を防止することができる。
【０１１２】
以上、第２実施形態によれば第１，第２の分散媒体を第１、第２のチャンバに導入、流通させ、ここで高周波電圧を印加し、さらに高周波電圧の印加位置より下流側で直流電圧を印加して、第１、第２の分散媒体を互いに異なる極性に帯電させ、互いに電気的に分離された流路、ノズル部を通して噴射させ、交差・衝突させる。このような方法により、従来法のように単に液状媒体に異種材料が混合された固液混合流体を交差・衝突させても困難であったそれら異種材料の結合、複合化を達成でき、異種材料、例えば異種の有機高分子、有機高分子とシリカのような無機化合物がナノレベルで強固に結合された複合超微粒子を含む液状媒体を製造することができる。
【０１１３】
また、第２実施形態によれば第１，第２の分散媒体調製機構１，９０を用いて第１，第２の分散媒体を調製するため、使用する材料に適した超微粒子化、超分散を行うことが可能になる。具体的には、超微粉化し難いシリカのような無機化合物と有機高分子からなる複合超微粒子を製造する場合、図２に示すように混合流体衝突部材１７を空洞部の噴射流交差・衝突領域に挿入した第１分散媒体調製機構１を用いることによって、無機化合物の破砕を効果的になされ、無機化合物超微粒子が超分散された第１分散媒体を調製でき、第２分散媒体調製機構９０により適度な分子鎖を有する有機高分子超微粒子が超分散された第２分散媒体を調製できる。このため、これら第１，第２の分散媒体を前述した分散媒体の帯電付与機構３０、超微粒子の凝集・結合機構７０を経由させることによって、ナノレベルオーダのシリカのような無機化合物超微粒子が有機高分子超微粒子に結合・合体された複合超微粒子を含む液状媒体を製造することができる。
【０１１４】
このような方法で製造された複合超微粒子含有液状媒体は、長期間の保存に際し、複合超微粒子が凝集、沈降することなく、優れた分散、安定性を有する。前記複合超微粒子含有液状媒体は、ガスバリア膜を始めとする各種の高機能材料、高度物性材料の製造に利用することができる。
【０１１５】
さらに、前述した第１実施形態によれば異種材料、例えば異種の有機高分子、または有機高分子とシリカのような無機化合物がナノレベルで強固に結合された複合超微粒子を含む液状媒体を製造することが可能な製造装置を実現できる。
【０１１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を前述した図面を参照して詳細に説明する。
【０１１７】
（実施例１）
（第１工程）
ジメチルスルホキシドにポリ乳酸（生分解樹脂）を濃度が１０重量％になるように混合して第１固液混合流体を調製した。
【０１１８】
また、ジメチルスルホキシドにポリビニルアルコールを濃度が１０重量％になるように混合して第２固液混合流体を調製した。
【０１１９】
（第２工程）
前述した図１および図３に示す分散媒体調製機構１（混合流体衝突部材１７を空洞部の噴射流交差・衝突領域に挿入しない形態）にジメチルスルホキシドを供給し、その系内を同ジメチルスルホキシドで満たした。つづいて、前記第１固液混合流体を前記分散媒体調製機構１に導入し、下記条件で系内が前記第１固液混合流体で満たされるまで分散操作を５パス行った。
【０１２０】
＜分散条件＞
・分散媒体調製機構本体への固液混合流体導入圧力；２０００Ｋｇ／ｃｍ²、
・２つのノズル部の開口径；１００μｍ。
【０１２１】
（第３工程）
第１固液混合流体が収容された前記分散媒体調製機構１に前記第２固液混合流体を徐々に導入しながら、前記条件で系内が前記第１固液混合流体と前記第２固液混合流体が相互に溶解、分散するまで分散操作を５パス行ってポリ乳酸の超微粒子およびポリビニルアルコールの超微粒子が均一に分散された分散媒体を調製した。
【０１２２】
（第４工程）
前記分散媒体を図１に示す配管６１，分岐配管６２ａ，６２ｂを通して帯電付与機構３０の第１，第２のチャンバ３８，３９にそれぞれ高圧で流通し、さらにそれらの下流側である配管６３ａ，６３ｂに流出させた。この時、高周波電源５１から下記条件の高周波電圧を図４に示すように配線５０および給電端子４８を通して円筒状給電部材４６に供給し、これら円筒状給電部材４６から高周波電圧を例えばポリテトラフルオロエチレン製の円筒状絶縁部材４７を透過して前記第１，第２のチャンバ３８，３９にそれぞれ供給した。同時に、直流電源５２から下記条件の直流電圧を前記高周波電圧の印加位置より下流側である配管６３ａ，６３ｂに配線５３，５４を通して供給した。これにより、第１チャンバ３８内に流通し、既に励起された超微粒子を含む分散媒体は、マイナスに帯電された。また、前記第２チャンバ３９内に流通し、既に励起された超微粒子を含む分散媒体は、プラスに帯電された。
【０１２３】
＜帯電条件＞
・高周波電圧；５ＭＨｚ，５００Ｖ、
・直流電圧；３ｋＶ，３．５ｋＷ。
【０１２４】
（第５工程）
前記配管６３ａ，６３ｂ内でそれぞれ互いに異なる極性に帯電した分散媒体を凝集・結合機構７０に導入し、互いに電気的に分離された開口径が１００μｍの２つのノズル部７５ａ，７５ｂの開口部から空洞部７１内に高圧で噴射して互いに交差・衝突させることによりポリ乳酸とポリビニルアルコールからなる多数の複合微粒子がジメチルスルホキシドに分散された複合微粒子含有ジメチルスルホキシドを得た。
【０１２５】
得られた複合微粒子含有ジメチルスルホキシドは、６ヶ月間に亘って保管しても多数の複合微粒子を構成する各微粒子の分離、および複合超微粒子の沈降や凝集凝縮が認められなかった。
【０１２６】
実施例１の複合微粒子含有ジメチルスルホキシドをシリコンシート上に塗布（プリントコート）し、乾燥することにより厚さ１０μｍのポリ乳酸およびポリビニルアルコールからなる複合膜を形成した。
【０１２７】
（比較例１）
前記実施例１の第１工程で調製したポリ乳酸を含む第１固液混合流体とポリビニルアルコールを含む第２固液混合流体を１：１の比率で撹拌混合することによりポリ乳酸およびポリビニルアルコールを含むジメチルスルホキシドを調製した。つづいて、この溶液をシリコンシート上に塗布（プリントコート）し、乾燥することにより１０μｍの複合膜を形成した。
【０１２８】
（比較例２）
前記実施例１の第３工程で調製したポリ乳酸の超微粒子およびポリビニルアルコールの超微粒子が均一に分散された分散媒体を調製した。この分散媒体をシリコンシート上に塗布（プリントコート）し、乾燥することにより厚さ１０μｍのポリ乳酸およびポリビニルアルコールからなる複合膜を形成した。
【０１２９】
前記実施例１および比較例１，２により得られた複合膜について、製膜状態、膜強度、延展性および膜の外観性を調べた。これらの結果を下記表１に示す。なお、膜強度はシリコンシートから剥離した膜（フィルム）を引っ張ったときの強度、延展性は同フィルムを約１００℃に加熱し、縦横に引っ張った状態で平均的に膜厚が薄くなる。
【０１３０】
【表１】

【０１３１】
前記表１から明らかなように実施例１で得られた複合微粒子含有ジメチルスルホキシドをシリコンシートに塗布、乾燥することにより、強度、延展性が良好で、かつ外観的にも透明で色合いが均一なポリ乳酸およびポリビニルアルコールからなる複合膜を形成できることがわかる。
【０１３２】
（実施例２）
（第１工程）
酸化ケイ素粉末の凝集物（一次粒子の平均粒径；７ｎｍ）を純水に分散させて酸化ケイ素濃度が１２重量％の第１固液混合流体を調製した。つづいて、前述した図６および図２に示す第１分散媒体調製機構１（混合流体衝突部材１７を空洞部の噴射流交差・衝突領域に挿入）に前記第１固液混合流体を導入し、下記条件で前記第１固液混合流体を２つのノズル部９ａ，９ｂから噴射して交差・衝突させる破砕・分散操作を７パス行うことにより酸化ケイ素超微粒子が分散された第１分散媒体を調製した。
【０１３３】
＜破砕・分散条件＞
・第１分散媒体調製機構への第１固液混合流体導入圧力；１５００Ｋｇ／ｃｍ²、
・２つのノズル部の開口径；１００μｍ、
・オリフィス部通過後の固液混合流体の加速度；２５０ｍ／ｓｅｃ、
・混合流体衝突部材；三辺の寸法が８ｍｍ，８ｍｍ，８ｍｍの正三角柱の形状をなすダイヤモンド焼結体。
【０１３４】
（第２工程）
ポリビニルアルコールを純水に溶解、分散させてポリビニルアルコール濃度が１２重量％の第２固液混合流体を調製した。つづいて、前述した図６および図７に示す第２分散媒体調製機構９０に前記第１固液混合流体を導入し、下記条件で前記第２固液混合流体を２つのノズル部９８ａ，９８ｂから噴射して交差・衝突させる分散操作を３パス行うことによりポリビニルアルコール超微粒子が分散された第２分散媒体を調製した。
【０１３５】
＜破砕・分散条件＞
・第１分散媒体調製機構への第２固液混合流体導入圧力；１５００Ｋｇ／ｃｍ²、
・２つのノズル部の開口径；１５０μｍ。
【０１３６】
（第３工程）
前記第１，第２の分散媒体を図６に示す配管６５ａ，６５ｂを通して帯電付与機構３０の第１，第２のチャンバ３８，３９にそれぞれ高圧で流通し、さらにそれらの下流側である配管６３ａ，６３ｂに流出させた。この時、高周波電源５１から下記条件の高周波電圧を図４に示すように配線５０および給電端子４８を通して円筒状給電部材４６に供給し、これら円筒状給電部材４６から高周波電圧を例えばポリテトラフルオロエチレン製の円筒状絶縁部材４７を透過して前記第１，第２のチャンバ３８，３９に供給した。同時に、直流電源５２から下記条件の直流電圧を前記高周波電圧の印加位置より下流側である配管６３ａ，６３ｂに配線５３，５４を通して供給した。これにより、第１チャンバ３８内に流通し、既に励起された酸化ケイ素超微粒子を含む分散媒体は、マイナスに帯電された。また、前記第２チャンバ３９内に流通し、既に励起されたポリビニルアルコール超微粒子を含む分散媒体は、プラスに帯電された。
【０１３７】
＜帯電条件＞
・高周波電圧；２００Ｖ，２ＭＨｚ
・直流電圧；２ｋＶ，２．０ｋＷ。
【０１３８】
（第４工程）
前記配管６３ａ，６３ｂ内でそれぞれ互いに異なる極性に帯電した第１，第２の分散媒体を凝集・結合機構７０に導入し、互いに電気的に分離された開口径が１００μｍの２つのノズル部７５ａ，７５ｂの開口部から空洞部７１内に高圧で噴射して互いに交差・衝突させることにより酸化シリコン超微粒子とポリビニルアルコール超微粒子（混合重量比３：７）とが複合化された多数の複合微粒子を水に分散させた複合微粒子含有水を得た。
【０１３９】
（実施例３）
実施例２の第３工程での帯電条件を高周波電圧；４００Ｖ，４ＭＨｚ、直流電圧；５ｋＶ，３．５ｋＷとした以外、実施例２と同様な方法により酸化シリコン超微粒子とポリビニルアルコール超微粒子（混合重量比３：７）と複合化された多数の複合微粒子を水に分散させた複合微粒子含有水を得た。
【０１４０】
（比較例３）
実施例２で調製した第１，第２の分散媒体を高圧で図６に示す配管６５ａ，６５ｂ、第１，第２のチャンバ３８，３９および配管６３a，６３bを通して凝集・結合機構７０に導入し、開口径が１００μｍの２つのノズル部７５ａ，７５ｂの開口部から空洞部７１内に高圧で噴射して互いに交差・衝突させることにより酸化シリコン超微粒子とポリビニルアルコール超微粒子とが重量比にて３：７の割合で存在する超微粒子含有水を得た。なお、第１，第２のチャンバ３８，３９をそれぞれ流通する第１，第２の分散媒体への高周波電圧の印加、および配管６３a，６３bに流出された第１，第２の分散媒体への直流電圧の印加は、行わなかった。
【０１４１】
得られた実施例２，３および比較例３の超微粒子含有水を上質紙表面の厚さ５μｍのアンカーコート上にロールコータ法によりそれぞれ塗布し、乾燥して厚さ１０μｍのガスバリア層を形成することにより３種のガスバリア性上質紙を製造した。
【０１４２】
実施例２，３および比較例３のガスバリア性上質紙について、酸素透過量および水蒸気透過量を測定した。なお、酸素透過量は日本分光社製商品名；ガスパームを用いて前記積層フィルムから切り出した直径１０ｃｍのサンプルを酸素濃度１００％、２５℃、６５％Ｒ．Ｈで５ｋｇ／ｃｍ²に加圧した条件下で測定した。また、水蒸気透過量はスイスＤｒ．Ｌｙｓｓｙ社製商品名；Ｌ８０−４０００型を用いて前記積層フィルムから切り出した直径１０ｃｍのサンプルをＪＩＳ Ｋ７１２９Ａに準じて４０℃、９０％Ｒ．Ｈの条件下で測定した。その結果を下記表２に示す。
【０１４３】
【表２】

【０１４４】
前記表２から明らかなように実施例２，３のガスバリア性上質紙は、第１、第２の分散媒体に高周波電圧および直流電圧を印加せず、そのまま凝集・結合機構で交差・衝突して得られた酸化シリコン超微粒子とポリビニルアルコール超微粒子が存在する超微粒子含有水を用いる比較例３のガスバリア性上質紙に比べて優れた酸素遮断性および水蒸気遮断性を有することがわかる。
【０１４５】
（実施例４）
（第１工程）
酸化ケイ素粉末の凝集物（一次粒子の平均粒径；７ｎｍ）およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）微粒子を純水に分散させて酸化ケイ素濃度が１２重量％、ＰＴＦＥ濃度が１重量％の第１固液混合流体を調製した。つづいて、前述した図６および図２に示す第１分散媒体調製機構１（混合流体衝突部材１７を空洞部の噴射流交差・衝突領域に挿入）に前記第１固液混合流体を導入し、下記条件で前記第１固液混合流体を２つのノズル部９ａ，９ｂから噴射して交差・衝突させる破砕・分散操作を７パス行うことにより酸化ケイ素超微粒子およびＰＴＦＥ超微粒子が分散された第１分散媒体を調製した。
【０１４６】
＜破砕・分散条件＞
・第１分散媒体調製機構への第１固液混合流体導入圧力；１５００Ｋｇ／ｃｍ²、
・２つのノズル部の開口径；１００μｍ、
・オリフィス部通過後の固液混合流体の加速度；２５０ｍ／ｓｅｃ、
・混合流体衝突部材；三辺の寸法が８ｍｍ，８ｍｍ，８ｍｍの正三角柱の形状をなすダイヤモンド焼結体。
【０１４７】
（第２工程）
ポリビニルアルコールを純水に溶解、分散させてポリビニルアルコール濃度が１２重量％の第２固液混合流体を調製した。つづいて、前述した図６および図７に示す第２分散媒体調製機構９０に前記第１固液混合流体を導入し、下記条件で前記第２固液混合流体を２つのノズル部９８ａ，９８ｂから噴射して交差・衝突させる分散操作を３パス行うことによりポリビニルアルコール超微粒子が分散された第２分散媒体を調製した。
【０１４８】
＜破砕・分散条件＞
・第１分散媒体調製機構への第２固液混合流体導入圧力；１５００Ｋｇ／ｃｍ²、
・２つのノズル部の開口径；１５０μｍ。
【０１４９】
（第３工程）
前記第１，第２の分散媒体を図６に示す配管６５ａ，６５ｂを通して帯電付与機構３０の第１，第２のチャンバ３８，３９にそれぞれ高圧で流通し、さらにそれらの下流側である配管６３ａ，６３ｂに流出させた。この時、高周波電源５１から下記条件の高周波電圧を図４に示すように配線５０および給電端子４８を通して円筒状給電部材４６に供給し、これら円筒状給電部材４６から高周波電圧を例えばポリテトラフルオロエチレン製の円筒状絶縁部材４７を透過して前記第１，第２のチャンバ３８，３９にそれぞれ供給した。同時に、直流電源５２から下記条件の直流電圧を前記高周波電圧の印加位置より下流側である配管６３ａ，６３ｂに配線５３，５４を通して供給した。これにより、第１チャンバ３８内に流通し、既に励起された酸化ケイ素超微粒子およびＰＴＦＥ超微粒子を含む分散媒体は、マイナスに帯電された。また、前記第２チャンバ３９内に流通し、既に励起されたポリビニルアルコール超微粒子を含む分散媒体は、プラスに帯電された。
【０１５０】
＜帯電条件＞
・高周波電圧；２００Ｖ，２ＭＨｚ
・直流電圧；２ｋＶ，２．０ｋＷ。
【０１５１】
（第４工程）
前記配管６３ａ，６３ｂ内でそれぞれ互いに異なる極性に帯電した第１，第２の分散媒体を凝集・結合機構７０に導入し、互いに電気的に分離された開口径が１００μｍの２つのノズル部７５ａ，７５ｂの開口部から空洞部７１内に高圧で噴射して互いに交差・衝突させることによりＰＴＦＥ超微粒子と酸化シリコン超微粒子とポリビニルアルコール超微粒子（混合重量比９：２７：６４）とが複合化された多数の複合微粒子を水に分散させた複合微粒子含有水を得た。
【０１５２】
（実施例５）
実施例４の第３工程での帯電条件を高周波電圧；４００Ｖ，４ＭＨｚ、直流電圧；５ｋＶ，３．５ｋＷとした以外、実施例４と同様な方法によりＰＴＦＥ超微粒子と酸化シリコン超微粒子とポリビニルアルコール超微粒子（混合重量比９：２７：６４）とが複合化された多数の複合微粒子を水に分散させた複合微粒子含有水を得た。
【０１５３】
（比較例４）
実施例４で調製した第１，第２の分散媒体を高圧で図６に示す配管６５ａ，６５ｂ、第１，第２のチャンバ３８，３９および配管６３ａ，６３ｂを通して凝集・結合機構７０に導入し、開口径が１００μｍの２つのノズル部７５ａ，７５ｂの開口部から空洞部７１内に高圧で噴射して互いに交差・衝突させることによりＰＴＦＥ超微粒子と酸化シリコン超微粒子とポリビニルアルコール超微粒子とが重量比にて９：２７：６４の割合で水に存在する複合微粒子含有水を得た。なお、第１，第２のチャンバ３８，３９をそれぞれ流通する第１，第２の分散媒体への高周波電圧の印加、および配管６３a，６３bに流出された第１，第２の分散媒体への直流電圧の印加は、行わなかった。
【０１５４】
得られた実施例４，５および比較例４の複合微粒子含有水を上質紙表面の厚さ５μｍのアンカーコート上にロールコータ法によりそれぞれ塗布し、乾燥して厚さ１０μｍのガスバリア層を形成することにより３種のガスバリア性上質紙を製造した。
【０１５５】
実施例４，５および比較例４のガスバリア性上質紙について、酸素透過量および水蒸気透過量を実施例２と同様な方法により測定した。その結果を下記表３に示す。
【０１５６】
【表３】

【０１５７】
前記表３から明らかなように実施例４，５のガスバリア性上質紙は、２つの分散媒体に高周波電圧および直流電圧を印加せず、そのまま凝集・結合機構で交差・衝突して得られたＰＴＦＥ超微粒子と酸化シリコン超微粒子とポリビニルアルコール超微粒子が存在する超微粒子含有水を用いる比較例４のガスバリア性上質紙に比べて優れた酸素遮断性および水蒸気遮断性を有することがわかる。
【０１５８】
また、実施例４，５のガスバリア性上質紙は、酸化ケイ素とポリビニルアルコールの複合超微粒子が分散された超微粒子含有水を用いて形成されたガスバリア層を有する実施例２，３のガスバリア性上質紙に比べてより一層酸素遮断性および水蒸気遮断性を有することがわかる。特に、実施例５のガスバリア性上質紙は厚さ７μｍのアルミニウム箔に匹敵する、優れた水蒸気遮断性を有する。
【０１５９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば高機能材料、高度物性材料の製造に適した異種の有機高分子が均一に集合した複合超微粒子や、有機高分子に金属および無機化合物から選ばれる少なくとも１つのナノオーダの超微粒子が均一に分散、結合された複合超微粒子を含有する液状媒体を容易かつ量産的に製造することが可能な方法およびその製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る複合超微粒子の製造装置を示す概略上面図。
【図２】図１に組み込まれる分散媒体調製機構を示す断面図。
【図３】図２の分散媒体調製機構の他の使用形態を示す断面図。
【図４】図１の製造装置に組み込まれる帯電付与機構の要部断面図。
【図５】図１の製造装置に組み込まれる超微粒子の集合・結合機構を示す断面図
【図６】本発明の第２実施形態に係る複合超微粒子の製造装置を示す概略上面図。
【図７】図６に組み込まれる第２分散媒体調製機構を示す断面図。
【符号の説明】
１…分散媒体調製機構（第１分散媒体調製機構）、
２，９１…空洞部、
５，７２，９４…メインブロック、
６，９５…上部ブロック、
７，９６…下部ブロック
９ａ，９ｂ，７５ａ，７５ｂ，９８ａ，９８ｂ…ノズル部、
１２ａ，１２ｂ，１０１ａ，１０１ｂ…分岐流路、
１３ａ，１３ｂ，７９ａ，７９ｂ，１０２ａ，１０２ｂ…オリフィス部、
１７…混合流体衝突部材、
２０…高圧圧送ポンプ、
３０…帯電付与機構、
３８，３９…チャンバ、
４７…円筒状絶縁部材、
５１…高周波電源、
５２…直流電源、
７０…凝集・結合機構、
９０…第２分散媒体調製機構。

Claims (36)

1. 互いに異なる材料の超微粒子が液状媒体に分散された分散媒体を調製する工程；
   前記分散媒体を出入口を有する第１チャンバ、第２チャンバにそれぞれ高圧で導入する工程；
   前記第１，第２のチャンバにそれぞれ高周波電圧を印加して前記第１、第２のチャンバ内を流通する分散媒体をそれぞれ励起させ、さらに各分散媒体に前記高周波電圧の印加位置より下流側で直流電圧を印加して互いに異なる極性に帯電させる工程；および
   互いに異なる極性に帯電された前記分散媒体をそれぞれ互いに電気的に分離された２つのノズル部を通して高速度で噴射し、互いに交差・衝突させることによって、前記液状媒体中の超微粒子をその衝突の場で互いに静電凝集させると共に、励起移動で凝集・結合させる工程；
   を含むことを特徴とする複合超微粒子含有液状媒体の製造方法。
2. 前記液状媒体は、水、アルコールまたは水とアルコールの混合液であることを特徴とする請求項１記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造方法。
3. 前記分散媒体は、液状媒体に互いに異なる材料をそれぞれ混合した複数の固液混合流体を用意し、これら固液混合流体のうち、１つの固液混合流体を複数のノズル部を通して高速度で噴射し、互いに交差・衝突させた後、残りの固液混合流体を既に処理した固液混合流体に順次混合させながら複数のノズル部を通して高速度で噴射し、互いに交差・衝突させることによって調製されることを特徴とする請求項１記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造方法。
4. 前記分散媒体は、液状媒体に互いに異なる材料を混合した固液混合流体を複数のノズル部を通して高速度で噴射し、互いに交差・衝突させることによって調製されることを特徴とする請求項１記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造方法。
5. 前記固液混合流体は、５００ｋｇ／ｃｍ²以上の高圧で複数のノズル部に導入されることを特徴とする請求項３または４記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造方法。
6. 有機高分子、金属および無機材料から選ばれる少なくとも１つの材料からなる超微粒子が液状媒体に分散された第１分散媒体を調製する工程；
   少なくとも１種の有機高分子超微粒子が液状媒体に分散された第２分散媒体を調製する工程；
   出入口を有する第１、第２のチャンバに前記第１，第２の分散媒体をそれぞれ導入する工程；
   前記第１、第２のチャンバにそれぞれ高周波電圧を印加して前記第１、第２のチャンバ内を流通する前記第１、第２の分散媒体をそれぞれ励起させ、さらに前記第１、第２の分散媒体に前記高周波電圧の印加位置より下流側で直流電圧を印加して互いに異なる極性に帯電させる工程；および
   互いに異なる極性に帯電された第１，第２の分散媒体をそれぞれ互いに電気的に分離された２つのノズル部を通して高速度で噴射して互いに交差・衝突させることによって、前記第１，第２の分散媒体中の超微粒子をその衝突の場で互いに静電凝集させると共に、励起移動で凝集・結合させる工程；
   を含むことを特徴とする複合超微粒子含有液状媒体の製造方法。
7. 前記液状媒体は、水、アルコールまたは水とアルコールの混合液であることを特徴とする請求項６記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造方法。
8. 前記第１分散媒体は、液状媒体に有機高分子、金属および無機材料から選ばれる少なくとも１つの材料を混合した固液混合流体を複数のノズル部を通して高速度で噴射し、互いに交差・衝突させることによって調製されることを特徴とする請求項６記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造方法。
9. 金属および無機材料から選ばれる少なくとも１つの材料からなる超微粒子が液状媒体に分散された前記第１分散媒体は、液状媒体に金属および無機材料から選ばれる少なくとも１種の材料からなる粒子を混合した固液混合流体を複数のノズル部を通して前記粒子より硬度の高い材料からなる混合流体衝突部材に噴射・衝突させることによって調製されることを特徴とする請求項６記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造方法。
10. 前記第２分散媒体は、液状媒体に少なくとも１つの有機高分子を混合した固液混合流体を大気圧より高い圧力下で複数のノズル部を通して高速度で噴射し、互いに交差・衝突させることによって調製されることを特徴とする請求項６記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造方法。
11. 前記固液混合流体は、５００ｋｇ／ｃｍ²以上の高圧で複数のノズル部に導入されることを特徴とする請求項８ないし１０いずれか記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造方法。
12. 互いに異なる材料の超微粒子を液状媒体に分散した分散媒体が導入される出入口を有する第１チャンバと、
    前記分散媒体が導入される出入口を有する第２チャンバと、
    前記第１、第２のチャンバを流通する前記分散媒体がそれぞれ導入され、それら分散媒体を噴射して互いに交差・衝突させるための互いに電気的分離された２つのノズル部を有する凝集・結合手段と、
    前記第１、第２のチャンバ内を流通する前記分散媒体に高周波が透過可能な絶縁部材を通して高周波電圧を印加するための高周波電源と、
    前記高周波電圧の印加位置より前記分散媒体の流れ方向の下流側で前記ノズル部までに位置する部材に接続された直流電源と
    を具備したことを特徴とする複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
13. 前記第１、第２のチャンバは、導電材料から作られ、前記高周波電源はこれら第１、第２のチャンバに高周波が透過可能な絶縁部材を通して接続されることを特徴とする請求項１２記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
14. 前記凝集・結合手段は、両側面に開口された穴を有する絶縁性の支持本体と、この支持本体の両側面に前記穴を塞ぐようにそれぞれ取付けられ、前記第１，第２のチャンバとそれぞれ接続される流路を有する導電材料からなる２つのブロック状部材と、これらブロック状部材にそれぞれ前記各流路と連通するように形成され、前記穴内に前記分散媒体を噴射して互いに交差・衝突させるための２つのノズル部とを備えることを特徴とする請求項１２記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
15. 前記第１、第２のチャンバは、導電材料から作られ、これら第１、第２のチャンバの内面および前記ブロック状部材の流路内面は、白金または金からなる膜が形成されていることを特徴とする請求項１４記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
16. 分散媒体調製手段は、さらに前記第１、第２の導電チャンバの上流側に配置され、かつ
    前記分散媒体調製手段は内部に空洞部を有し、かつ液状媒体に異なる材料を混合した固液混合流体が高圧で導入される複数の流路する本体と、この本体に前記各流路と連通するように形成され、前記空洞部内に前記固液混合流体を噴射して互いに交差・衝突させるための複数のノズル部と、前記本体に前記空洞部と連通するように設けられた排出部と、前記本体に前記各ノズル部から噴射される複数の前記固液混合流体の噴射流交差部に対して離接自在に挿入され、少なくとも前記液状媒体が衝突される表面が前記材料より高硬度の物質からなる混合流体衝突部材とを備えることを特徴とする請求項１２記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
17. 前記分散媒体調製手段の複数のノズル部は、前記固液混合流体を斜め方向に噴射させて互いに交差・衝突させるように前記本体に取付けられていることを特徴とする請求項１６記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
18. 前記分散媒体調製手段の前記混合流体衝突部材は、表面にダイヤモンド粒子が電着された金属基材からなることを特徴とする請求項１６記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
19. 前記分散媒体調製手段の前記混合流体衝突部材は、ダイヤモンド焼結体からなることを特徴とする請求項１６記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
20. 前記分散調製媒体手段は、２つのノズル部を有し、かつ前記混合流体衝突部材は前記２つのノズル部から噴射される固液混合流体が衝突される２つの面を持つ三角柱形状をなすことを特徴とする請求項１６記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
21. 前記第１、第２のチャンバは、導電材料から作られ、前記直流電源は前記高周波電圧の印加位置より前記分散媒体の流れ方向の下流側の前記第１、第２のチャンバ部分に接続されていることを特徴とする請求項１２記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
22. 前記直流電源は、前記第１、第２のチャンバと前記凝集・結合手段を繋ぐ配管に接続されていることを特徴とする請求項１２記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
23. 前記直流電源は、前記凝集・結合手段の前記２つのブロック状部材に接続されていることを特徴とする請求項１４記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
24. 有機高分子、金属および無機材料から選ばれる少なくとも１つの材料からなる超微粒子が液状媒体に分散された第１分散媒体を調製するための第１分散媒体調製手段と、
    少なくとも１つの有機高分子超微粒子が液状媒体に分散された第２分散媒体を調製するための第２分散媒体調製手段と、
    前記第１分散媒体調製手段から高圧の前記第１分散媒体が導入される出入口を有する第１チャンバと、
    前記第２分散媒体調製手段から高圧の前記第２分散媒体が導入される出入口を有する第２チャンバと、
    前記第１、第２のチャンバを流通する前記第１、第２の分散媒体がそれぞれ導入され、それら分散媒体を噴射して互いに交差・衝突させるための互いに電気的分離された２つのノズル部を有する凝集・結合手段と、
    前記第１、第２のチャンバ内を流通する前記分散媒体に高周波が透過可能な絶縁部材を通して高周波電圧を印加するための高周波電源と、
    前記高周波電圧の印加位置より前記第１、第２の分散媒体の流れ方向の下流側で前記ノズル部までに位置する部材に接続された直流電源と
    を具備したことを特徴とする複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
25. 前記第１分散媒体調製手段は、内部に空洞部を有し、かつ液状媒体に有機高分子、金属および無機材料から選ばれる少なくとも１種の材料を混合した固液混合流体が高圧で導入される複数の流路する本体と、この本体に前記各流路と連通するように形成され、前記空洞部内に前記固液混合流体を噴射して互いに交差・衝突させるための複数のノズル部と、前記本体に前記空洞部と連通するように設けられた排出部と、前記本体に前記各ノズル部から噴射される複数の固液混合流体の噴射流交差部に対して離接自在に挿入され、少なくとも前記固液混合流体が衝突される表面が前記材料より高硬度の物質からなる混合流体衝突部材とを備えることを特徴とする請求項２４記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
26. 前記第１分散媒体調製手段の複数のノズル部は、前記固液混合流体を斜め方向に噴射させて互いに交差・衝突させるように前記本体に取付けられていることを特徴とする請求項２５記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
27. 前記第１分散媒体調製手段の前記混合流体衝突部材は、表面にダイヤモンド粒子が電着された金属基材からなることを特徴とする請求項２５記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
28. 前記第１分散調製手段の前記混合流体衝突部材は、ダイヤモンド焼結体からなることを特徴とする請求項２５記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
29. 前記第１分散調製手段は、２つのノズル部を有し、かつ前記混合流体衝突部材は、前記２つのノズル部から噴射される固液混合流体が衝突される２つの面を持つ三角柱形状をなすことを特徴とする請求項２５記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
30. 前記第２分散媒体調製手段は、内部に空洞部を有し、かつ液状媒体に少なくとも１種の有機高分子が混合された固液混合流体が高圧で導入される複数の流路する本体と、この本体に前記各流路と連通するように形成され、前記空洞部内に前記固液混合流体を噴射して互いに交差・衝突させるための複数のノズル部と、前記本体に前記空洞部と連通するように設けられ、前記空洞部内の圧力調節を兼ねる排出部とを備えることを特徴とする請求項２４記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
31. 前記第１、第２のチャンバは、導電材料から作られ、前記高周波電源は前記第１、第２のチャンバに高周波が透過可能な絶縁部材を通して接続されることを特徴とする請求項２４記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
32. 前記凝集・結合手段は、両側面に開口された穴を有する絶縁性の支持本体と、この支持本体の両側面に前記穴を塞ぐようにそれぞれ取付けられ、前記第１，第２のチャンバとそれぞれ接続される流路を有する２つのブロック状部材と、これらブロック状部材にそれぞれ前記各流路と連通するように形成され、前記穴内に前記分散媒体を噴射して互いに交差・衝突させるための２つのノズル部とを備えることを特徴とする請求項２４記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
33. 前記第１、第２のチャンバは、導電材料から作られ、これら第１、第２のチャンバの内面および前記ブロック状部材の流路内面は、白金または金からなる膜が形成されていることを特徴とする請求項３２記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
34. 前記第１、第２のチャンバは、導電材料から作られ、前記直流電源は前記高周波電圧の印加位置より前記第１、第２の分散媒体の流れ方向の下流側の前記第１、第２のチャンバ部分に接続されていることを特徴とする請求項２４記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
35. 前記直流電源は、前記第１、第２のチャンバと前記凝集・結合手段を繋ぐ配管に接続されていることを特徴とする請求項２４記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。
36. 前記直流電源は、前記凝集・結合手段の前記２つのブロック状部材に接続されていることを特徴とする請求項３２記載の複合超微粒子含有液状媒体の製造装置。

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