JP2008127248A - 無機酸化物又は無機水酸化物の粉末化法 - Google Patents

Abstract

【課題】
緻密で、粉末の粒度分布が狭い微粒子化の可能な、新しい無機酸化物又は無機水酸化物粉末の製造方法を提供する。
【解決手段】
酸、水酸又はその他の溶媒に溶解した無機物溶液を噴霧して薄膜を遠心盤上に生成させる薄膜生成工程、前記薄膜を遠心盤の高速回転により飛散させて、微細液滴化する細粒化工程、生成された微細液滴を結晶化する結晶化工程を含むことを特徴とする無機酸化物又は無機水酸化物の粉末化法とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無機酸化物若しくは無機水酸化物の粉末化法に関するものである。さらに詳しくは、触媒、触媒用担体、活性物質用吸収剤、粘度調節剤、テキスチャー付与剤若しくは凝固防止剤、電池隔離板用成分又は歯磨き若しくは紙用の添加剤、プラスチックの充填剤などに有用な、無機酸化物若しくは無機水酸化物の粉末化法に関するものである。

従来から、無機酸化物や無機水酸化物の粉末は、固相法あるいは共沈澱法などによって得られた無機物溶液からバインダー混合、焼結或いは加熱した後、粉砕工程を経由して製造される方法が知られている。しかしながら何れの製造方法も、加熱、焼結および粉砕に際して多大なエネルギーを必要とし、また、粉砕時に不純物が混入する恐れや、物理的な力による構造的結晶歪が生起する可能性など様々な問題点を有している。また、粉砕工程では、らいかい機、スタンプミル、ディスクミル、ボールミル、ジェットミルなどが用いられるが、１μｍ以下の無機粉を効率よく製造するのは困難である。

そこで、粉砕工程を伴わない方法、すなわち加熱、焼結による粒成長を抑制するための抑制剤の添加、あるいは粒成長が著しく進行する前の状態である仮焼程度に焼結を留めておく方法なども試みられている。前者の粒成長抑制剤を添加する方法は、添加する抑制剤の種類によっては製品の特性に悪影響を及ぼし、また予期せぬ不純物などが混入する恐れもあるために、粒成長抑制剤の使用に際して、その種類および添加方法が制限される。

さらに後者の仮焼程度に留める場合でも、その原材料の焼結が不完全であるために、使用に際して再度高温で焼結する必要があり、製品として成型を行なう場合、焼結過程で原料の収縮などによりひび割れなどが発生しやすく、特別の注意を必要とする。

他方、水熱合成法およびゾル−ゲル法によって無機酸化物や無機水酸化物粉末を得ることも考案されている。しかしながら前者の水熱合成法によるセラミックス粉末の製造には、およそ数十気圧、２００℃以上の反応条件を必要とする工程が含まれるため、実験室レベルでの研究はかなり行なわれているが、工業化する場合には製造装置が複雑になり、実用的ではない。また後者のゾル−ゲル法による粉末化は、近年電子材料の分野における微細加工技術の面で、注目され研究が行なわれてはいるが、生成される粒子の大きさが極めて小さく、二次凝集を起こし易いために取り扱いが複雑になる。

また、熱プラズマ法により、ペロブスカイト型複合酸化物の無機物溶液であるような材料あるいはそれらの混合物から直接無機酸化物粉末の一種であるペロブスカイト型複合酸化物粉末を直接製造する方法も考案されている（特許文献１）。しかしながら無機物溶液材料を供給する際、流動性が良好な材料の場合には比較的容易にプラズマ炎中に材料の供給を行なうことができ、粉体取扱い上の問題点は比較的少ないが、一般的に粒子に分類されるような流動性が劣る材料を取扱う場合には、供給方法などに特別の工夫を必要とする場合が多々発生する。

無機物粉末を湿式法により合成する場合には通常、洗浄乾燥工程を要する。この際、二次凝集を起こしやすい粉末の場合には、乾燥条件の厳密な制御が要求され、さらに条件によっては凝集防止剤の添加なども必要とされる。このため乾燥工程を省力化する製造法が待望されている。

一方、分野は異なるが、粉末冶金技術では、ガス噴霧法や遠心力を利用する遠心噴霧法
などが知られている。また、粉体の微粒子化と粒度分布制御のためにガス噴霧法と遠心噴霧法を組み合わせた方法などが提案されている（特許文献２）。これらの方法は噴霧媒体の集中的な力や遠心力により微細液滴を飛散し、その溶滴を冷却することにより容易に粉体が得られる金属粉末製造方法として、有効な手段とされてきた。だが、無機酸化物や無機水酸化物の場合には、これを加熱溶融させることは難しく、溶融させれば、その化学的性質が変化してしまうので、このような方法を取ることは不可能とされていた。
特開平３−２０５３１６号公報 特許第３５１１０８２号公報

そこで本発明は、以上のような背景から、従来技術の問題点を解消し、緻密で、粉末の粒度分布が狭い微粒子化の可能な、新しい無機酸化物又は無機水酸化物粉末の製造方法を提供することを課題としている。

本発明は、上記の課題を解決するものとして以下のことを特徴としている。

第１の発明の無機酸化物又は無機水酸化物の粉末化法は、酸、水酸又はその他の溶媒に溶解した無機物溶液を噴霧して薄膜を遠心盤上に生成させる薄膜生成工程、前記薄膜を遠心盤の高速回転により飛散させて、微細液滴化する細粒化工程、生成された微細液滴を結晶化する結晶化工程を含むことを特徴としている。

第２の発明の無機酸化物又は無機水酸化物の粉末化法は、第１の発明の方法において、溶媒に溶解した無機物溶液では、結晶化工において、その無機材を酸化又は水酸化することを特徴としている。

第３の発明の無機酸化物又は無機水酸化物の粉末化法は、第１の発明の方法において、酸又は水酸に溶解した無機物溶液では、その結晶化工程において、無機酸化物又は無機水酸化物を析出結晶させることで結晶化することを特徴としている。

本発明によれば、無機物溶液を噴霧と遠心とにより均質かつ微細な液滴粒子にしてから、結晶化することにより、所望の化学的性質を有する無機酸化物又は無機水酸化物を得ることができる。

このようにすることで、従来行われていた粉砕などの各種操作を行うことなく、また、従来では望むことができない粒度の揃った微細な無機酸化物又は無機水酸化物の粉末を得ることができる。

図１は、本発明の方法とそのための装置構成の概要を例示したものであるが、たとえばこの図１に示したように、無機物溶液（１）は、ノズル（２）からの、たとえば、酸素、水蒸気、窒素、アルゴン等を用いたガス噴霧により液滴（３）として噴霧され、耐熱・耐食性無機材、例えば、カーボン、セラミックス等からなる遠心盤（４）上に吹き付けられる。

この時のガス圧、使用ガスの種類、ノズルの径等の条件については、無機溶液の種類やその性質、生成させる液滴の大きさ等を考慮して適当に定められる。

一般的には、前記ガス噴霧を用いる場合には、たとえばガス圧２０ｋｇ／ｃｍ^２以下等の条件が考慮される。これらの条件は、液滴（３）の径が、数１０〜数１００ミクロンメートルの範囲内となるように調整される。ガス圧が２０ｋｇ／ｃｍ^２より高圧化されると遠心盤（４）上で跳ね返りや再粉砕され，無機物溶液薄膜の形成が不可能になるおそれがある。

生成されて吹き付けられた液滴（３）は、好ましくは、遠心盤（４）上において厚みの薄い薄膜（５）を生成するようにし、この液滴由来の無機物溶液膜（５）から、遠心盤（４）の回転により微細液滴（６）を生成させる。

そのための前記ガス圧や、無機溶液（１）の供給割合、遠心盤（４）の回転速度、ノズル（２）の端部から遠心盤までの距離等が定められる。

遠心盤（４）については、たとえば
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にも例示したように、平板状のもの（Ａ）でもよいし、無機物溶液の種類によっては、微細液滴（６）を得るために傘型円錐状のもの（Ｂ）等を用いてもよい。

これらの形状については、ノズル（２）の孔径、その広き角度、ガス圧力、さらにはノズル先端からの距離、無機物溶液の粘性等を考慮して選ぶことができる。

遠心盤（４）に使用される材質としては、無機物溶液に化学変化を生じさせたり，遠心盤（４）自体が無機物溶液との接触により腐食したり、変形したりしないようなものを用いる必要がある。

これらを満たす一般的な材料としてはカーボン、サイアロンなどのセラミックスが最適であるが、その他のステンレス、ガラスなどでも使用可能である。

また、無機物溶液の種類、組成等によっては、鉄、銅、アルミニウムなどの表面に酸化皮膜を形成して耐食性を向上したものなども使用できる。

材質の選定においては無機物溶液とのぬれ性の良好の材質が好ましい。
ぬれ性の悪い材質を選択すると遠心盤（４）上で健全な薄膜が形成されず，微細な液滴を生成することができず、粉末の粒子径を制御することもできなくなる。

ただ、いずれの場合にも、この発明において欠かせないことは、無機物溶液（１）の液滴（３）を遠心盤（４）上に吹き付けて無機物溶液の薄膜（５）を生成させることと、この薄膜（５）から遠心力により微細液滴を飛散させて微細粒子化することである。

液滴由来の薄膜（５）については、厚みが薄いほど好ましく、たとえば３００ミクロンメートル以下、さらには１０ミクロンメートル以下にまで薄くするのが適当である。そしてこの薄膜（５）の生成に際しては、液滴（３）は遠心盤（４）に対して吹き付けることが欠かせない。

このため、上記のように、ガスを用いての噴霧という手段を採用してもよいし、無機物溶液に対してピストンやガスにより圧力を加えて押し出し等により液滴を微細化して噴霧するようにしてもよい。

ただ、無機物溶液の結晶化の観点からは、ガス噴霧による液滴（３）の生成という手段が推奨される。

無機酸化物又は無機水酸化物粉末の粒子径制御については、遠心盤（４）上に生成された無機物溶液薄膜（５）を遠心盤（４）の回転速度を変化させることで飛散状態を制御し、飛散した液滴粒子の径を制御することで可能となる。

数１０ミクロン径の粒子径の揃った無機酸化物又は無機過酸化物の粉末を効率よく製造させるには低速回転（５０００〜２００００ｒｐｍ）が好ましい．さらに，数ミクロン以下の粒子径の揃った粉末を効率よく製造するには高速回転（３００００ｒｐｍ以上）であることが望ましい。

本発明により粉末として得られる無機酸化物又は無機水酸化物を構成する無機物元素としては、以下のようなものを例示できる。

たとえばＬｉ、Ｂ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどを挙げることができ、さらに好ましくは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｐｂ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕを挙げることができるが、これのみに限定されるものではない。

ただし本発明における元素としては、元素周期律表の第１族、第２族、第３族、第４族、第５族、第６族、第７族、第８族、第９族、第１０族、第１１族、第１２族、第１３族、第１４族、第１５族であるとし、希土類元素はＳｃ、Ｙを除いた元素とする。

無機物の元素は上記のうちの一種類でもよいし、目的とする粉末によっては複数であってもよい。これらの元素は各種の形態の無機物を構成することができる。すなわち、たとえば、酸化物、無機水和物、無機酸塩、アンモニウム塩、有機酸塩またはアルコキシド、水酸化物、オキシ水酸化物などが例示され、無機酸塩としては、塩酸塩、硝酸塩、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩、有機酸塩としては、蟻酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、コハク酸塩、リンゴ酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩、アジピン酸塩、ムチン酸塩、安息香酸塩、サリチル酸塩、フタル酸塩、イソフタル酸塩、テレフタル酸塩、トリメリット酸塩、セバシン酸塩、ピロメリット酸塩、ステアリン酸塩などを挙げることができ、さらに好ましくは、水酸化物、アンモニウム塩、シュウ酸塩、酢酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩を挙げることができるが、これのみに限定されるものではない。

１種類の無機元素を含有する無機物としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化鉄、水酸化バリウム、水酸化スカンジウム、水酸化イットリウム、水酸化ランタン、水酸化セリウム、水酸化ネオジウム、水酸化サマリウム、水酸化ユウロピウム、アンモニウムミョウバン、シュウ酸マグネシウム、シュウ酸アルミニウム、シュウ酸鉄、シュウ酸バリウム、シュウ酸スカンジウム、シュウ酸イットリウム、シュウ酸ランタン、シュウ酸セリウム、シュウ酸ネオジウム、シュウ酸サマリウム、シュウ酸ユウロピウム、酢酸マグネシウム、酢酸アルミニウム、酢酸鉄、酢酸バリウム、酢酸スカンジウム、酢酸イットリウム、酢酸ランタン、酢酸セリウム、酢酸ネオジウム、酢酸サマリウム、酢酸ユウロピウム、酒石酸マグネシウム、酒石酸アルミニウム、酒石酸鉄、酒石酸バリウム、酒石酸スカンジウム、酒石酸イットリウム、酒石酸ランタン、酒石酸セリウム、酒石酸ネオジウム、酒石酸サマリウム、酒石酸ユウロピウム、クエン酸マグネシウム、クエン酸アルミニウム、クエン酸鉄、クエン酸バリウム、クエン酸スカンジウム、クエン酸イットリウム、クエン酸ランタン、クエン酸セリウム、クエン酸ネオジウム、クエン酸サマリウム、クエン酸ユウロピウムなどを挙げることができるが、これのみに限定されるものではない。

さらに、２種類の無機元素を含有する無機物の例としては、シュウ酸酸化チタンバリウム、シュウ酸酸化チタンストロンチウム、シュウ酸酸化チタンマグネシウム、シュウ酸酸化チタンカルシウム、シュウ酸アルミニウムマグネシウム、シュウ酸アルミニウムバリウム、シュウ酸マグネシウム鉄、シュウ酸アルミニウムケイ素、酢酸酸化チタンバリウム、酢酸酸化チタンストロンチウム、酢酸酸化チタンマグネシウム、酢酸酸化チタンカルシウム、酢酸アルミニウムマグネシウム、酢酸アルミニウムバリウム、酢酸マグネシウム鉄、酢酸アルミニウムケイ素、クエン酸酸化チタンバリウム、クエン酸酸化チタンストロンチウム、クエン酸酸化チタンマグネシウム、クエン酸酸化チタンカルシウム、クエン酸アルミニウムマグネシウム、クエン酸アルミニウムバリウム、クエン酸マグネシウム鉄、クエン酸アルミニウムケイ素、酒石酸酸化チタンバリウム、酒石酸酸化チタンストロンチウム、酒石酸酸化チタンマグネシウム、酒石酸酸化チタンカルシウム、酒石酸アルミニウムマグネシウム、酒石酸アルミニウムバリウム、酒石酸マグネシウム鉄、酒石酸アルミニウムケイ素などを挙げることができるが、これのみに限定されるものではない。
これら複数の元素を含むものを作成する場合は、これら元素が所望の状態に化合したものを溶液化するか、それぞれ単独で液化してある溶液を混合し、結晶化の段階で化学変化を起こさせるようにすることができる。

無機物の中から選ばれる少なくとも１種類以上の元素を有するアルコキシドあるいは複合アルコキシド、また構成元素のそれぞれの元素のアルコキシドの混合物、さらにはそれらの加水分解生成物など何れでもよく、単一のアルコキシドとしては、マグネシウムメトキシド、マグネシウムエトキシド、マグネシウムプロポキシド、マグネシウムブトキシド、アルミニウムメトキシド、アルミニウムエトキシド、アルミニウムプロポキシド、アルミニウムブトキシド、鉄メトキシド、鉄エトキシド、鉄プロポキシド、鉄ブトキシド、バリウムメトキシド、バリウムエトキシド、バリウムプロポキシド、バリウムブトキシド、スカンジウムメトキシド、スカンジウムエトキシド、スカンジウムプロポキシド、スカンジウムブトキシド、イットリウムメトキシド、イットリウムエトキシド、イットリウムプロポキシド、イットリウムブトキシド、ランタンメトキシド、ランタンエトキシド、ランタンプロポキシド、ランタンブトキシド、セリウムメトキシド、セリウムエトキシド、セリウムプロポキシド、セリウムブトキシド、ネオジウムメトキシド、ネオジウムエトキシド、ネオジウムプロポキシド、ネオジウムブトキシド、サマリウムメトキシド、サマリウムエトキシド、サマリウムプロポキシド、サマリウムブトキシド、ユウロピウムメトキシド、ユウロピウムエトキシド、ユウロピウムプロポキシド、ユウロピウムブトキシドなどを挙げることができるが、これのみに限定されるものではない。また、アルコキシドとしては、中心金属とハロゲン原子が１種類または２種類以上結合したものでもよいが、好ましくは１種類および１個以下が良い。

さらに複合アルコキシドとしてはアルミニウムバリウムメトキシド、アルミニウムバリウムエトキシド、アルミニウムバリウムプロポキシド、アルミニウムバリウムブトキシド、アルミニウムマグネシウムメトキシド、アルミニウムマグネシウムエトキシド、アルミニウムマグネシウムプロポキシド、アルミニウムマグネシウムブトキシド、マグネシウム鉄メトキシド、マグネシウム鉄エトキシド、マグネシウム鉄プロポキシド、マグネシウム鉄ブトキシド、アルミニウムケイ素メトキシド、アルミニウムケイ素エトキシド、アルミニウムケイ素プロポキシド、アルミニウムケイ素ブトキシドなどを挙げることができるが、これのみに限定されるものではない。この場合にアルコキシドとしては、中心金属とハロゲン原子が１種類または２種類以上結合したものでもよいが、好ましくは１種類および１個以下がよい。

アルコキシドは、加水分解されていてもよく、これはアルコキシドの混合物または複合アルコキシドに加水分解剤を添加することにより、あるいは加水分解剤中にアルコキシドの混合物または複合アルコキシドを添加することにより行なわれる。加水分解剤は、酸ま
たはアルカリ水溶液、さらには水などが使用可能であるが、これのみに限定されるものではない。酸またはアルカリとしては、無機酸、有機酸、有機アミン類、水酸化物など何れでも良く、例えば無機酸としては、硝酸、リン酸、硫酸、塩酸、有機酸としては、蟻酸、シュウ酸、酢酸、プロピオン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、アジピン酸、ムチン酸、安息香酸、サリチル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリト酸、セバシン酸、ピロメリト酸、ステアリン酸、有機アミン類としては、トリメチルアミン、ジメチルアミン、水酸化物としては、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどを挙げることができるが、これのみに限定されるものではない。

本発明において、アルコキシドあるいは混合物、または複合アルコキシドに前述した溶媒あるいは加水分解剤を添加すると、条件によっては、ゾル溶液あるいは生成したゲルがスラリー状または塊状になる場合があるが、何れの場合も使用可能である。スラリー状または塊状になる場合には適宜ゲルを砕いて使用すればよく、完全に溶媒中に溶解させる必要はない。

前述した無機化合物、すなわち無機酸化物の無機材溶液であるような材料は、無機化合物調製時に無機物と置換可能な元素からなる化合物、例えば酸化物などを添加し、無機化合物中の無機物の一部が置換された無機化合物でもよく、無機化合物は、混合した酸、例えば予めシュウ酸とクエン酸を混合して調製したものでもよい。また無機化合物に、さらに各種無機酸化物あるいはガラスを添加配合してもよい。この添加配合する場合、前述した無機化合物調製時に、各種無機酸化物あるいはガラスを添加して、その無機化合物中に混在させてもよい。また添加配合する際、無機化合物は溶媒中に溶解および／または分散させておいたものでもよく、添加した後に溶媒中に溶解および／または分散させてもよい。

また添加剤は溶媒中に溶解させたものでも良い。さらに、本発明による無機酸化物の無機材溶液であるような材料あるいは添加剤などが、溶媒中に溶解および／または分散状態が、所定の状態にならない場合に、酸またはアルカリ水溶液など、あるいは界面活性剤などの添加剤をさらに添加して、所定の状態に調整を行なってもよい。

以上のような無機物は１種又は２種以上の混合で用いることができる。

複数種の混合では、それら複数の無機物の全てを溶解する酸、水酸又は溶媒を一種類使用する場合と、混合する無機物の一部を溶解する酸、水酸又は溶媒を複数使用する場合とが考えられる。

後者の場合は、溶解した溶液が相互に混合できる濡れ性が同様なものでなければ、一体化した微粉末を得ることは困難である。

混合溶液の混合が困難な場合は、界面活性剤を使用することも可能である。
界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤または非イオン活性剤などが適宜使用できる。例えばデシル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、臭化ドデシルトリメチルアンモニウム、塩化ドデシルピリジニウム、ドデシルジメチルアンモニオプロパンカルボキシラート、Ｎ−ドデシル−Ｎ，Ｎ−ジメチルグリシン、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート（ＴＷＥＥＮ ２０）、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート（ＴＷＥＥＮ ４０）などを挙げることができるが、これのみに限定されるものではない。

上記無機物を溶液化したものとしては以下の３種類がある。
１．溶媒に溶解したもの
２．酸に溶解したもの
３．水酸に溶解したの
上記無機材を溶解する溶媒としては、有機溶媒に限定されるものではなく、無機溶媒でも良く、もちろん溶解すれば水でもよい。

有機溶媒としては、アルコール系、ケトン系、エーテル系、炭化水素系、ハロゲン系炭化水素系など何れでも良いが、好ましくは化学組成式において、炭素原子の他は、水素および／または酸素原子のみを含有した有機溶媒が良く、さらに好ましくは、炭素原子が８個以下の有機溶媒が良い。具体例としてはメタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、トルエン、キシレンなどを挙げることができるが、これのみに限定されるものではない。
また無機溶媒としては、液体アンモニア、液体二酸化炭素、シリコーンオイルなどが挙げられるが、通常良く使用されるものとしては、水との混合物である酸またはアルカリ水溶液が挙げられる。

このような溶媒を使用する場合、上記のような無機物として、予め酸化、水酸化した無機酸化物又は水酸化物を溶解して無機物溶液とすることも可能である。

無機物を溶解する酸又は水酸としては、無機酸、有機酸、有機アミン類、水酸化物など何れでもよく、例えば無機酸としては、硝酸、リン酸、硫酸、塩酸、有機酸としては、蟻酸、シュウ酸、酢酸、プロピオン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、アジピン酸、ムチン酸、安息香酸、サリチル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリト酸、セバシン酸、ピロメリト酸、ステアリン酸、有機アミン類としては、トリメチルアミン、ジメチルアミン、水酸化物としては、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどを挙げることができるが、これのみに限定されるものではない。

前述した無機物溶液を生成する過程で適宜分散溶媒を添加してもよく、一旦乾燥させてから溶媒に溶解させてもよい。なお、一部が溶解しない分散状態で残った場合でも、本発明の処理中に溶解することができるものであればよい。

本発明の粉末化法において、前記飛散した微細液滴としての微細粒子（６）を結晶化するには、加熱することによるが、その加熱は、たとえば図１に例示したように、チャンバー（７）の側壁に設けた加熱装置（８Ａ）による場合と加熱蒸気との接触による場合とがある。もちろん、これらに限定されることはない。また、加熱装置（８Ａ）としてはプラズマ装置を用いることができる。

何れの場合も、微細液滴（６）が、遠心盤（４）から離脱した後、チャンバー（７）の側壁への衝突する前に結晶化するように温度などを設定することが望ましい。

加熱蒸気による場合は、水又は酸若しくは水酸の加熱蒸気を用いることにより、無機物質・材料研究機構を酸化若しくは水酸化しながら結晶化することができる。
酸化・水酸化していない無機物溶液を粉末化処理するのに有用である。

なおチャンバー（７）の周囲に配した加熱装置（８Ａ）は、微細液滴を飛散中に結晶化する為のものであり、加熱蒸気を使用しない場合、あるいは、上記の加熱では熱量が不足する場合などに使用するものである。また、粉末捕集装置（９）に向かうダクト中に設けた加熱装置（８Ｂ）は、粉末を捕集中に加熱して、乾燥、完全結晶化などを行う為のものである。

酸又は水酸に溶解した無機酸化物又は無機水酸化物の場合には、微細液滴（６）となっ
た段階で急速に加熱されて、飛散中に析出結晶し結晶化するものと考えられる。
この場合、結晶化の完成を飛散中に行うことは、ほとんどの場合不可能と思われるので、飛散中には析出結晶して結晶化するものと思われる。
完全な結晶を得られる場合があるが、その場合は、チャンバー（７）内に結晶化後に放置することにより結晶化が完成したものと思われる。

なお、加熱装置（８Ａ）のみでは、熱量が不足する場合は、薄膜（５）を析出結晶直前の温度にまで予備加熱するように遠心盤（４）を加熱することが有効である。

完全に結晶化した粉末を回収する場合は、数分以上、数時間、結晶化温度以上、溶融温度未満の温度（例えば、１００℃〜１５００℃）に維持してチャンバー内若しくは回収タンク内に放置する必要がある。

前記加熱装置（８Ａ）（８Ｂ）として、高周波誘導プラズマ装置を用いることができる。プラズマ炎を微細液滴（６）の飛散先にて発生させ、プラズマ炎中を微細液滴（６）が通過するようにして加熱することができる。用いるプラズマ源としては、好ましくは、高周波誘導プラズマ、マイクロ波誘導プラズマあるいはＥＣＲプラズマなどが良いが、これのみに限定されるものではなく、たとえば直流アークプラズマも使用可能である。また通常の熱プラズマに限定されるものではなく、グロー状態のプラズマでもよい。

プラズマ炎中に微細液滴（６）を供給する方法では、元素の組み合わせおよび含有量比によっては、複合酸化物の粉末化も可能である。
例えばペロブスカイト型あるいはスピネル型などの構造を有する粉末が製造できる。ペロブスカイト型構造を有する例としては、コンデンサー材料である強誘電体の酸化チタンバリウムおよびこれの誘導体が挙げられる。またスピネル型構造を有する例としては、耐摩耗性材料である酸化アルミニウムマグネシウムなどが挙げられる。

本発明において製造される無機酸化物粉末は、単純酸化物である無機酸化物粉末、例えば酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化バリウム、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ネオジウム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウムなどに限定されるものではなく、前述した２種類以上の元素によって構成された複合酸化物であるペロブスカイト型あるいはスピネル型などの構造を有する無機酸化物粉末、例えば酸化チタンバリウム、酸化チタン鉛、酸化アルミニウムマグネシウム、酸化アルミニウムバリウムなども製造可能であり、さらには酸化マグネシウム鉄、酸化アルミニウムケイ素などの無機酸化物粉末も含まれるが、これのみに限定されるものではない。

以下、実施例により具体的に説明する。
四塩化チタン（純度９９．９％）に水を加え、四塩化チタンの濃度が１モル／リットルの水溶液を調整した。この水溶液３リットルを還流冷却器及び攪拌装置付きの反応槽に装入し、沸点付近（１０４℃）まで加熱し、約３０分間保持して無機酸化物の溶液を調製した。

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の装置構成において、前記無機物溶液（１）を試料容器に投入し、下方の２ｍｍ径のノズル口（２）から空気ガスジェットをガス圧力０．６ＭＰａで噴出させ、４０度角のコニカルジェットを構成させ、この空気ガスジェット内部に試料溶液を自由落下させて微少液滴として遠心盤（４）上に吹き付けた。

遠心盤（４）にはサイアロンセラミックス製（日立金属工業（株））の
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（Ａ）のような直径５０ｍｍφの円盤状のものを用いて、回転速度を４００００ｒｐｍ一定として行った。

チャンバー（７）内には水蒸気を１．０Ｎｍ^３ ／ｈｒで導入した。
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中のチャンバー（７）内の最高温度帯域を８００℃にして粉末を回収した。得られた試料の形態観察は電界放出型走査型電子顕微鏡（ＨＩＴＡＣＨＩ Ｓ−５０００）を用い、加速電圧１０ｋＶにて行った。結果を図３に示す。さらに前記粒子のＸ線回折測定の結果９９％以上の結晶性酸化チタンであることが確認された。

実施例に用いた装置の概略図である。 遠心盤の形状を示す正面図である。 噴霧乾燥、８００℃で仮焼したＴｉＯ_２粉末の図面代用ＳＥＭ写真である。

符号の説明

１：無機物溶液
２：ガス噴霧ノズル
３：ガス噴霧により噴霧された無機溶液
４：遠心盤
５：無機物溶液薄膜
６：微細液滴
７：チャンバー
８Ａ，８Ｂ：加熱装置
９：粉末捕集装置

Claims (3)

1. 酸、水酸又はその他の溶媒に溶解した無機物溶液を噴霧して薄膜を遠心盤上に生成させる薄膜生成工程、前記薄膜を遠心盤の高速回転により飛散させて、微細液滴化する細粒化工程、生成された微細液滴を結晶化する結晶化工程を含むことを特徴とする無機酸化物又は無機水酸化物の粉末化法。
2. 請求項１に記載の粉末化法において、溶媒に溶解した無機物溶液では、結晶化工程において、無機物を酸化又は水酸化することを特徴とする無機酸化物又は無機水酸化物の粉末化法。
3. 請求項１に記載の粉末化法において、酸又は水酸に無機物を溶解した無機溶液では、その結晶化工程において、無機酸化物又は無機水酸化物を析出結晶させることで結晶化することを特徴とする無機酸化物又は無機水酸化物の粉末化法。