JPH02258982A - 固体表面への被膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、機能性粒子、中空球或いは触媒、接触材、外
孔材料、断熱保温材、複合材料、傾斜機能材料、電磁気
材料、光学材料等に用いる粒子、短繊維等の固体表面へ
の被膜形成方法に関する。

（従来の技術） 従来、この種の固体表面への被膜形成方法としては、例
えば樹脂ビーズのような粒子を一定の速度で回転させな
がら、これにアルミナのような被膜材粉末と、粘土のよ
うな結合剤とを添加混合して該固体表面に被膜材の被膜
を形成する回転造粒法、また原理的には前記回転造粒法
と同様であるが回転流動部、スプレ一部、乾燥装置等が
一体化したコーテング装置を用いて、例えば医薬品のよ
うな粒子に防湿剤のような被膜材を添加混合して該固体
表面に被膜材の被膜を形成する流動コーティング法、ま
た例えばプラスチック粒子を回転させながら該粒子に静
電気を発生させ、発生した静電気引力によってセラミッ
クス粉末を粒子に引き付けて該粒子表面にセラミックス
被膜を形成するハイブリダイゼーション法、また例えば
プラスチック材の表面に金属被膜を形成するメツキ法等
が知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記固体表面への被膜形成方法のうち、
回転造粒法の場合は、粒径が１〜２■−より小さい粒子
の表面に材質の異なる複数層の被膜を形成することが出
来ないという問題がある。

また流動コーティング法の場合は、粒子相互の凝集によ
って収率が減少するため用いる粒子の大きさは０，５關
以上でなければ充分に粒子表面に均一な被膜を形成する
ことが出来ないという問題がある。

゛またハイブリダイゼーション法の場合は、被膜が形成
される粒子が摩擦によりて容易に静電気を生じ易く、ま
た被膜材も粒子に引き付けられ易い材料でなければなら
ないため、対象となる材料組合わせがプラスチック−セ
ラミックス等に限定されるという問題がある。

またメツキ法の場合は、粉末表面に被覆する被膜材が金
属に限定されるという問題がある。

本発明は前記問題点を解消し、金属、セラミックス、有
機物質等の固体表面に、これ等固体と同−材料或いは異
なる材料の被膜を容易に形成することが出来る被膜形成
方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、前記目的を達成する固体表面への被膜形成
方法について鋭意研究の結果、不溶性固体表面に含浸さ
せたゲル化剤によって固体表面で不溶性粉末を含んだ粘
質物質をゲル化させると該粘質物質は共存している不溶
性粉末を含んだままゲル化し水に不溶となることを知見
した。

本発明は前記知見に基づいてなされたものであって、表
面にゲル化剤を含浸させた不溶性固体を、不溶性粉末を
分散させた粘質物質溶液中に分散させて該固体表面で該
粘質物質をゲル化させることを特徴とする。

また不溶性固体表面に複数層の被膜を形成するために、
表面に被膜が形成された固体表面に新たなゲル化剤を含
浸させた後、該固体を前記不溶性粉末とは異なる材質の
不溶性粉末を分散させた新たな粘質物質溶液中に分散さ
せて該固体表面で該粘質物質をゲル化させてもよい。

本発明の被膜形成方法の対象となる被処理物である不溶
性固体は、金属、セラミックス、無機化合物、有機化合
物等、不溶性でかつゲル化剤を含浸できるものであれば
特にその材質は限定されるものではなく、またその形状
、大きさも特に限定されるものではなく、粒径が２０〜
１００μ−程度の粒子、或いは直径が２０〜１００７１
１１程度、長さが１００〜２，０００　ｔｒｉ程度の単
繊維等、従来法では被膜形成が困難であった微小形状の
ものもその対象となる。

また、被膜を形成するための不溶性粉末としては、前記
不溶性固体と同様の材料が用いられるが、その大きさは
、不溶性固体の表面に不溶性粉末の緻密な被膜を形成す
る等の観点から前記不溶性固体の大きさ（粒径或いは直
径）の１／１０以下り（好ましい。

また、ゲル化剤としては、カルシウム、アルミニウム、
バリウム、鉄、銅、ニッケル、クロム、チタン、銀等の
金属イオンを含む塩化物、硫酸塩、硝酸塩等の無機化合
物、メチレンプル、ヘキサレートナイトレート等の有機
化合物、硫酸、硝酸、塩酸、酢酸、シュウ酸、タンニン
酸等の酸類等が挙げられ、例えば硫酸アルミニウムを用
いた場合、該濃度は一般には１〜１０重量％程度、好ま
しくは２〜５重量％とする。該濃度が１重量％以下にな
ると被膜の形成されない固体が増加し、また該濃度が１
０重量％以上になると含浸、乾燥後の固体の二次凝集が
激しくなると共に、膜厚も極めて厚くなる。

不溶性固体表面へのゲル化剤の含浸は、例えばゲル化剤
溶液中に不溶性固体を分散させた後、該固体をゲル化剤
溶液から濾過分離し、該固体を温度７０〜１１０℃程度
の雰囲気中でｌＯ〜１８０分間程度乾燥する。

また、粘質物質としては、アルギン酸、アルギン酸ナト
リウム、アルギン酸アンモニウム、ペクチン酸ナトリウ
ム、ペクチン酸アンモニウム、カラギーナン、寒天、ア
ラビアゴム等が挙げられ、例えばアルギン酸ナトリウム
を用（いた場合、該濃度は一般には０．１〜０．５　ｍ
ｍ％程度とする。該濃度が０．１重量％以下になると固
体表面への被膜形成がムラになり、また該濃度が０．５
重量％以上になると溶液の粘度が高くなり、固体とスラ
リーとの接触が素早く出来なくなる。

前記粘質物質溶液への不溶性粉末の分散量は適宜選択す
ればよいが、例えば粘質物質に、アルギン酸ナトリウム
を用い、不溶性粉末にアルミナを用いた場合、一般には
粘質物質溶液１００重１部に対して該粉末１〜５０重量
部程度とする。

該粉末分散量が１重量部以下になると被膜となる粉末量
が不足して被膜が形成された場所と、形成されない場所
とが生じ、また該粉末分散量が５０重量部以上になると
スラリーの粘度が上昇して好ましくない。

被膜となる不溶性粉末の粘質物質溶液中への分散は例え
ば乳化器等を用いて行なう。

表面にゲル化剤を含浸させた不溶性固体の表面での粘質
物質のゲル化は、例えば容器内で撹拌されている粘質物
質溶液の上方に該固体を二流体ノズルで空気と同時に吹
き飛ばし、次々に落下して来る固体を振動スクリーンを
通過させて撹拌中の粘質物質溶液内に速やかに分散させ
る。

また、ゲル化によって表面に被膜が形成された粘質物質
溶液中の不溶性固体は、例えば該固体を粘質物質溶液か
ら濾過分離し、該固体を水洗し、続いて温度７０〜１１
０℃程度の雰囲気中でｌＯ〜１２０分間程度乾燥する。

また、固体表面への被膜の形成は粘質物質のゲル化によ
って行われるので、粘質物質溶液中にゲル化遅延剤或い
はゲル化促進剤を添加することによって、被膜の膜厚を
調整することが出来る。被膜の膜厚を薄くしたいときは
、該粘質物質溶液中に水酸化アンモニウム、各種リン酸
塩、カチナール（商品名）等のカチオン系界面活性剤、
ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤等の
ゲル化遅延剤を添加すればよく、該ゲル化遅延剤の添加
量は粘質物質溶液１００重量部に対して０．２〜０．５
重量部程度とする。また、被膜の膜厚を厚くしたいとき
は、該粘質物質溶液中にポリエチレングリコール、ポリ
ビニルアルコール等のゲル化促進剤を添加すればよく、
該ゲル化促進剤の添加量は粘質物質溶液１００重量部に
対して１〜５重量部程度とする。

（作　用） 不溶性固体表面に含浸されたゲル化剤のゲル化作用によ
って不溶性粉末を含んだ粘質物質が該固体表面でゲル化
し、水に不溶の被膜となる。

かかる被膜形成を繰り返し行なえば固体表面に多層被膜
を形成する。

粘質物質溶液中にゲル化遅延剤を添加することによって
粘質物質のゲル化は遅延して被膜は薄くなる。該粘質物
質溶液中にゲル化促進剤を添加することによって粘質物
質のゲル化は促進して被膜は厚くなる。

（実施ｆ１４） 本発明の具体的実施例について説明する。

実施例１ 粒径５０〜２００　ｊｒｓのケイ酸ジルコニウムの球状
粒子を濃度３重量％の硫酸アルミニウムのゲル化剤水溶
液中に分散させた後、該水溶液を目開き５０ＩＩｍのナ
イロン製ふるいを用いて濾過して粒子と濾液に分離し、
ふるい上の粒子を温度７０℃の熱風中で３０分間乾燥し
て表面に硫酸アルミニウムが含浸した粒子を作成した。

次に濃度０．２重量％のアルギン酸ナトリウム水溶液１
００重量部に平均粒径２Ｊｌのアルミナ粉末５重量部と
平均粒径１．５　ｊｍのケイ酸ジルコニウム粉末５重量
部を夫々加えて乳化器で５分間混合し、分散させた粘質
物質溶液を撹拌しつつ該溶液中にゲル化剤を含浸させた
粒子を二流体ノズルを用いて空気と共に吹込み、粒子と
粘質物質とを接触させて粒子表面で粘質物質をゲル化剤
でゲル化させて粒子表面に被膜を形成した。次に該粒子
が分散している粘質物質溶液を目開き５０ａ＋のナイロ
ン製ふるいを用いて濾過して粒子と濾液に分離し、ふる
い上の粒子を水５００ｃｃで１回、次いでエタノール５
０ｃｃで２回洗浄後、温度７０℃の熱風中で８０分間乾
燥して、表面に被膜が形成された粒子を作成した。

作成された粒子をＷＩ微鏡で調べたところケイ酸ジルコ
ニウム粒子表面に厚さ１０〜３０１ｍのアルミナとケイ
酸ジルコニウムの混合物の被膜が形成されていた。

実施例２ 実施例１で作成されたアルミナとケイ酸ジルコニウムの
混合物の被膜（第１被膜）が形成さ゛れた粒子の表面に
実施例１と同様の方法で新たなゲル化剤を含浸させた粒
子を作成した。次に粘質物質溶液として濃度０．２重量
％のアルギン酸ナトリウム水溶液１００重量部に平均粒
径２ｐｍのアルミナ粉末１０重量部を加えて乳化器で５
分間混合し、分散させた溶液を用いた以外は実施例１と
同様の方法で第１被膜の表面に第２被膜が形成された粒
子を作成した。更に第２被膜が形成された粒子の表面に
実施例１と同様の方法で新たなゲル化剤を含浸させた粒
子を作成した。

次に粘質物質溶液として濃度０．２７ｉｆｆｉ％のアル
ギン酸ナトリウム水溶液１００重量部に平均粒径５ｐｔ
ａのクロム酸ランタン粉末１０重量部を加えて乳化器で
５分間混合し、分散させた溶液を用いた以外は実施例１
と同様の方法で第２被膜の表面に第３被膜が形成された
粒子を作成した。

作成された粒子を実施例１と同一方法で調べたところケ
イ酸ジルコニウム粒子表面に第１被膜として厚さ１０〜
３０ｐｍのアルミナとケイ酸ジルコニウムの混合物被膜
、第２被膜として厚さ５〜２（ｌｊｉのアルミナ被膜、
第３被膜として厚さ１０〜３０ｐｒａのクロム酸ランタ
ン被膜が形成されていた。

実施例３ 粘質物質溶液としてこれに更にゲル化遅延剤としてラウ
リル硫酸ナトリウム０．４重量部を添加混合した溶液を
用いた以外は実施例１と同様の方法で表面に被膜が形成
された粒子を作成した。

作成された粒子を実施例１と同一方法で調べたところケ
イ酸ジルコニウム粒子表面に厚さ５〜１５ｐｒｎのアル
ミナとケイ酸ジルコニウムの混合物の被膜が形成されて
いた。従って被膜の膜厚はゲル化遅延剤が添加されてい
ない実施例１に比してｌＱ１ｍ程度薄く形成されたこと
が１認された。

実施例４ 粘質物質溶液としてこれに更にゲル化促進剤としてポリ
エチレングリコール５１１Ｎ１部を添加混合した溶液を
用いた以外は実施例１と同様の方法で表面に被膜を備え
る粒子を作成した。

作成された粒子を実施例１と同一方法で調べたところケ
イ酸ジルコニウム粒子表面に厚さ３０〜５０１ＩＡのア
ルミナとケイ酸ジルコニウムの混合物の被膜が形成され
ていた。従って被膜の膜厚はゲル化促進剤が添加されて
いない実施例１に比して２０ｐｍ程度厚く形成されたこ
とが確認された。

実施例５ 粒径１００〜２００　ｊｍのカーボンの造粒物粒子を、
濃度５）ｔａ％の塩化カルシウムのゲル化剤水溶液中に
添加し、沸騰させた後、該水溶液を目開き５０ｊｍのナ
イロン製ふるいを用いて濾過し粒子と濾液に分離し、ふ
るい上の粒子を温度８０”Ｃの熱風中で６０分間乾燥し
て表面に塩化カルシウムを含浸させた粒子を作成した。

次に粘質物質溶液として濃度０．２重量％のアルギン酸
ナトリウムの粘質物質水溶液１００重量部に粒度４００
メツシユ以下の麦飯石粉末１０１ｆｉ部を加えて乳化器
で５分間混合して麦飯石粉末を分散させた後、これにラ
ウリル硫酸ナトリウム０，２重量部を添加混合した溶液
を用いた以外は実施例１と同様の方法で表面に被膜が形
成された粒子を作成した。

作成された粒子を実施例１と同様の方法で調べたところ
カーボン粒子表面に厚さ３０〜５０１１０１の麦飯石の
被膜が形成されていた。

実施例６ ゲル化剤溶液として濃度３重量％の塩化ニッケルを、粘
質物質溶液として濃度０．２重量％のアルギン酸ナトリ
ウム水溶液１００重量部に粒径０．０２＃ｍのニッケル
超微粒子（真空冶金■製）５重量部を加えて乳化器で　
分間混合し、分散させた溶液を用いた以外は実施ＰＪ１
と同様の方法で表面に粉末の被膜を備える粒子を作成し
た。

作成された粒子を実施例１と同様の方法で調べたところ
ケイ酸ジルコニウム粒子表面に厚さｌＯ〜２０ｊｍのニ
ッケルの被膜が形成されていた。

本実施例では、不溶性固体としてケイ酸ジルコニウム、
カーボンを用いたが、プラスチックビーズのようなプラ
スチック材を用いるときは、プラスチックビーズを例え
ば紙ヤスリ上に噴霧してその表面に凹凸を形成させる表
面処理を施すことによってプラスチック材の表面に、ま
たガラスピーズのようなガラス材を用いるときは、フッ
酸による表面の凹凸形成によってガラス材の表面にゲル
化剤を含浸させることが出来て、該表面にも被膜を形成
することが出来る。

（発明の効果） このように本発明によるときは、不溶性固体表面に含浸
されたゲル化剤のゲル化作用によって粘質物質を共存し
ている不溶性粉末を含んだままゲル化させて該表面に被
膜を形成させるようにしたので、表面にゲル化剤を含浸
させることが出来る不溶性固体であれば該表面に該固体
と同−材料或いは異なる材料の被膜を容易に形成するこ
とが出来る等の効果がある。

また、前記被膜の形成を繰り返せば、固体表面に材質の
異なった複数層の被膜を容品に形成することが出来る。

また、粘質物質溶液へのゲル化遅延剤或いはゲル化促進
剤の添加によって固体表面に形成される被膜の膜厚を容
易に調整することが出来る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、表面にゲル化剤を含浸させた不溶性固体を、不溶性
   粉末を分散させた粘質物質溶液中に分散させて該固体表
   面で該粘質物質をゲル化させることを特徴とする固体表
   面への被膜形成方法。 ２、表面に被膜が形成された固体表面に新たなゲル化剤
   を含浸させた後、該固体を前記不溶性粉末とは異なる材
   質の不溶性粉末を分散させた新たな粘質物質溶液中に分
   散させて該固体表面で該粘質物質をゲル化させることを
   特徴とする請求項１に記載の固体表面への被膜形成方法
   。 ３、前記粘質物質溶液にゲル化遅延剤を添加して該粘質
   物質のゲル化を遅延させて固体表面に形成される被膜の
   膜厚を薄くするようにしたことを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の固体表面への被膜形成方法。 ４、前記粘質物質溶液にゲル化促進剤を添加して該粘質
   物質のゲル化を促進させて固体表面に形成される被膜の
   膜厚を厚くするようにしたことを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の固体表面への被膜形成方法。