JP2005015303A

JP2005015303A - Method of manufacturing spherical powder, spherical oxide powder and oxide powder

Info

Publication number: JP2005015303A
Application number: JP2003185119A
Authority: JP
Inventors: Seirai Kuruma; 声雷車
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2005-01-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing spherical powder by which a powdery raw material is stably supplied in an excellent dispersion state and the the production of macro-particles or unmelted particles caused by aggregated particles is suppressed. <P>SOLUTION: A treating agent such as stearic acid is added to the powdery raw material 100a supplied to a spherical powder manufacturing apparatus 10 to prevent the aggregation. The powdery raw material 100a to which the treating agent is added is charged into combustion flame F produced by a burner 30 to be melted and after being melted, is moved to the outside of the combustion flame F to be cooled and solidified to be made spherical. The production of the macro-particles is suppressed moreover by jetting an aggregation breaking gas into the inside from the outer periphery side of a powdery raw material supply tube to break the aggregation of the powdery raw material 100a. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、球状粉末の製造方法、球状酸化物粉末、酸化物粉末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、塗料、コンポジット材料等のセラミックスフィラーの製造において、粉末の分散性、充填性、および流動性を向上させるために、粉末の粒子には、球状で表面が平滑である等の特性が必要とされている。
粉末の粒子を球状化させるためには、ゾルゲル法や噴霧熱分解法等の合成法を利用し、球状粒子を直接作る方法があるが、コストや生産量の制限がある。
【０００３】
粉末の粒子を球状化する他の方法としては、燃焼炎や熱プラズマ等の火炎中や、高温電気炉中で粒子を浮遊状態で溶融させ、液体の表面張力を利用して丸くする方法があり、燃焼炎を用いて原料粉末を溶融することにより球状の粉末（球状粉末）を得る方法が一般には用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
ここで、燃焼炎を用いた球状粉末製造装置における処理の流れを説明する。まず、フィーダから供給された原料粉末は、キャリアガスとともに、バーナに搬送される。このバーナには酸素供給手段から酸素が、燃焼ガス供給手段からＬＰＧ等の燃焼ガスがそれぞれ供給されており、バーナによって、バーナの下部に設けられたチャンバ内に燃焼炎が生成される。そして、チャンバ内の燃焼炎中で溶融され球状化された原料粉末は、後段のサイクロンやバグフィルタで回収されるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−４０６８０号公報（特許請求の範囲）
【０００５】
なお、本願明細書中において、粉末とは粒子の集合体を指しており、本来であれば粒子の集合体として粉末と呼ぶのが適当と判断される場合には「粉末」と称し、粉末を構成する単位としての「粒子」と呼ぶのが適当と判断される場合は「粒子」と呼ぶのが好ましいが、実質的にはその基本単位が共通であることから、以下の説明では、特に「粒子」と呼ぶのが好ましい場合を除き、基本的に「粉末」と称することとする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
原料粉末の粒径は、最終的に得ようとする球状粉末の粒径を考慮して決定される。ところが、原料粉末はフィーダに収容されている間に自然凝集してしまう。特に、原料粉末の平均粒径が微細な場合には、自然凝集の程度が著しい。自然凝集した原料粉末がそのままバーナに供給されて溶融処理されると、本来意図していた粒径の数倍の粒径を有する巨大粒子が発生するか、主として凝集体の発生に起因する燃焼炎内部の局所的な温度の低下等により未溶融粒子が発生してしまう。
また、原料粉末の粒径が微細になると、球状粉末製造装置における供給系統において流動性が急激に悪くなる。粉末の流動性が悪いと、フィーダのホッパー内でブリッジングを起こし、供給が止まることがある。また、バーナまでの供給パイプやバーナ内に原料粉末が詰まり、供給が止まったり、脈動がひどくなったりする問題を引き起こす。脈動が発生すると、大量の原料粉末が一気に火炎に入り、溶けきれずにそのまま製品に混入したり、大きな塊のまま熔融されて巨大粒子の発生をもたらしたりするトラブルを引き起こす。
このように、微細な球状粉末の製造においては、いかに原料粉末の流動性を確保し、安定して良好な分散状態で原料粉末を供給することが課題となっている。
【０００７】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、安定して良好な分散状態で原料粉末を供給し、凝集粒子を原因とする巨大粒子または未溶融粒子の発生を抑制できる球状粉末の製造方法等を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
従来、上記のような球状粉末製造装置では、平均粒径が１〜１０μｍの球状粉末を製造していたが、平均粒径１〜２μｍ、最大粒径５μｍといった、より厳しい条件で球状粉末を製造しようとすると、上記したような課題が非常に顕著なものとなり、球状粉末の安定した製造に差し支えが生じるほどであった。
そこで本発明者らが鋭意検討を行った際、その過程でステアリン酸等の高級脂肪酸、もしくはその誘導体、高級炭化水素、高級アルコール等のワックス類に注目した。原料粉末にワックス類で表面処理を施すことで原料粉末の凝集防止を図れるのではないか、と考えるに至ったのである。
【０００９】
そこでなされた本発明の球状粉末の製造方法は、原料粉末を高級脂肪酸、もしくはその誘導体、高級炭化水素、高級アルコールのうちの少なくとも一つからなる処理剤で表面処理する表面処理工程と、表面処理した原料粉末をバーナで発生する燃焼炎中に投入し、燃焼炎内で溶融させることにより球状化させ、さらに原料粉末が燃焼炎外に移動して凝固することで球状粉末を得る球状粉末生成工程と、を備えることを特徴とする。このとき、表面処理工程では、原料粉末と処理剤を所定温度に加熱した後に撹拌することで原料粉末を表面処理する。さらに、前記の所定温度は、少なくとも処理剤の融点以上に設定し、さらには処理剤が燃焼し飛散するか、蒸発して気化する温度領域に設定するのがより好ましい。
加えて、加熱・撹拌後、再度加熱・撹拌工程を繰り返すのも有効である。その場合、再度加熱するに先立ち、処理剤の融点以下にまで一旦冷却させるのが好ましい。これにより、処理剤を原料粉末の表面にまんべんなく付着させることができる。
このような処理剤としては、ステアリン酸、ステアリン酸アミド、硬化ひまし油のいずれかを用いるのが好ましい。
処理剤の原料粉末に対する添加量は、０．１〜５．０重量％とするのが好ましい。
【００１０】
ところで、球状粉末生成工程にて、バーナで発生する燃焼炎中に投入される原料粉末は、原料粉末が凝集状態にあるときにこれを分散させる分散手段により分散させることもできる。
このような分散手段としては、原料粉末を衝突させることで凝集状態の原料粉末を分散させる構成のもの等、様々なものと用いることができるが、特に、原料粉末を燃焼炎中に供給するための流路に対し、所定の角度でガスを噴射させる構成のものが好適である。
【００１１】
上記したような、請求項１から５のいずれかに記載の球状粉末の製造方法によって、平均粒径が５μｍ以下、最大粒径が１０μｍ以下、より望ましくは平均粒径が３μｍ以下、最大粒径が５μｍ以下である球状酸化物粉末を製造することができる。
その場合、原料粉末としては、燃焼炎内で溶融することにより球状粉末を得るためのものであって、酸化物の粉末の表面を凝集防止のため高級脂肪酸、もしくはその誘導体、高級炭化水素、高級アルコールのうちの少なくとも一つからなる処理剤によって表面処理し、その平均粒径が５μｍ以下であることを特徴とする酸化物粉末を用いるのが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施の形態では、原料粉末に対し、その流動性を高めるための処理剤を添加した後、この原料粉末を球状粉末製造装置に供給し、バーナの燃焼炎中に投入することで、球状粉末を得る。また、燃焼炎を生じさせるバーナに、原料粉末の凝集を解砕するための機構を設ける構成とする。
【００１３】
原料粉末に添加する処理剤としては、分散材、表面処理材として用いられる高級脂肪酸、もしくはその誘導体、高級炭化水素、高級アルコール等のワックス類が好適である。このワックス類としては、より具体的には、ステアリン酸、ステアリン酸アミド、硬化ひまし油が好適である。
これらワックス類は、金属元素が入っていないため、後に詳述する球状化処理を経ても、原料粉末の組成がずれることも無い。
ここで、処理剤の原料粉末に対する添加量は、０．１〜８．０重量％とするのが好ましく、さらには１．０〜５．０重量％とするのが好ましい。
【００１４】
このような処理剤は、原料粉末に混入した後、ほぼ密閉にした容器に入れ（処理剤の飛散を抑えるため）、処理剤の融点以上に加熱した加熱炉（乾燥炉等）に投入するのが好ましい。
このようにして、原料粉末と処理剤を加熱炉中に投入することで、処理剤を溶融し、さらには蒸発させて気化させることも可能であり、これによって原料粉末の表面に薄く均一に付着させることができる。
そして、処理剤と原料粉末を加熱炉に投入した後は、所定時間温度を維持した後、加熱炉からこれらを取り出し、原料粉末と溶融した処理剤を撹拌する。
この、加熱炉での加熱〜撹拌の工程は、必要に応じ、複数回繰り返すのが好ましい。
【００１５】
図１は、上記のようにして処理剤が添加された原料粉末を原料とし、球状粉末を生成するための球状粉末製造装置の構成を説明するための図である。
図１に示すように、球状粉末製造装置１０は、チャンバ２０、チャンバ２０の上部に設けられたバーナ３０を有する。チャンバ２０の下部には、回収容器４１とサイクロン４２とから構成される処理粉末回収手段と、ガス排出手段５０が設けられている。
【００１６】
チャンバ２０は、例えば耐熱性の高いＳＵＳ、アルミナ等で形成され、上下方向に軸線を有した円筒状で、同一の内径を有する円筒壁部２０ａと、その下端部に連続して形成され、下方に行くにしたがい内径が徐々に小さくなるテーパ部２０ｂとを有している。
チャンバ２０の上部は開口しており、この開口部に蓋体２１が設けられている。この蓋体２１は、チャンバ２０の中央部に臨む位置にバーナ３０を備えている。
【００１７】
バーナ３０自体の詳細な構成は後述するが、このバーナ３０は多重管構造をなし、各々の領域に、原料粉末（酸化物の粉末）１００ａを供給する原料粉末供給系統３１、支燃ガスとして酸素を供給する酸素供給系統３２および燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給系統３３が接続されている。
【００１８】
原料粉末供給系統３１から供給する原料粉末１００ａとしては、例えば誘電体材料、磁性材料として用いられる酸化物組成物を用いることができる。誘電体材料としては、例えば、チタン酸バリウム系、チタン酸鉛系、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム系、二酸化チタン系、バリウム・ネオジ・チタニウム系（ＢＮＴ系）の酸化物を挙げることができる。磁性材料としては、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト等を挙げることができる。また、Ｆｅ_２Ｏ_３やＦｅ_３Ｏ_４等の酸化鉄を原料粉末１００ａとして用いることもできる。
原料粉末１００ａの粒径は、最終的に得たい球状粉末の粒径に応じて適宜定めればよい。例えば、最終的に平均粒径１〜２μｍの球状粉末を得たい場合には、１〜２μｍの原料粉末１００ａを用いることができる。
【００１９】
原料粉末１００ａの供給は、空気、酸化性ガス、不活性ガス等のキャリアガスを用いて行われる。酸化性ガスとしては、酸素濃度が２０％以上のガスを用いることができる。不活性ガスとしては、Ｎ_２ガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス、Ｋｒガス、Ｘｅガス、Ｒｎガス等を用いることができる。
【００２０】
このようなバーナ３０は、酸素供給系統３２から供給される酸素と燃焼ガス供給系統３３から供給される燃焼ガスとをチャンバ２０内の下方に向けて噴出しつつ、これに着火することで、チャンバ２０中央部の上部に、燃焼炎Ｆを生成する。
燃焼炎Ｆを得るための燃焼ガスは、特に制限されない。ＬＰＧ、水素、アセチレン等公知の燃焼ガスを用いることができる。
【００２１】
原料粉末１００ａは、燃焼炎Ｆ中に投入され、自然落下しながら燃焼炎Ｆ中に所定時間滞留し、燃焼炎Ｆの熱によって溶融され、または化学的・物理的修飾を受け、チャンバ２０内を落下する。このとき、原料粉末１００ａは、チャンバ２０内を落下する間にその温度が低下し、凝固する。
このようにして燃焼炎Ｆを通過した原料粉末１００ａは、処理粉末１００ｂとなる。なお、化学的・物理的修飾とは、原料粉末１００ａの物質形態、純度、粒子サイズ、粒子構造、形状もしくは表面性状を変化させることを意味する。
【００２２】
上記のような処理が行われるチャンバ２０のテーパ部２０ｂの下端部には、回収容器４１が接続されている。この回収容器４１の側面には、サイクロン４２が接続されている。
チャンバ２０内を落下した処理粉末１００ｂは、回収容器４１の底部に堆積し、またその一部はガスとともにサイクロン４２に送り込まれる。
サイクロン４２では、処理粉末１００ｂが混在したガスの気体（ガス）と固体（処理粉末１００ｂ）とを上下に分離する。ガスと分離された処理粉末１００ｂはサイクロン４２の底部に堆積する。
これら回収容器４１およびサイクロン４２の底部に堆積した処理粉末１００ｂを回収することで、球状の処理粉末（球状粉末、球状酸化物粉末）１００ｃを得ることができるのである。
また、サイクロン４２の上部にはバグフィルタ等のフィルタ装置５２が接続され、サイクロン４２から排出されるガスに残存する処理粉末１００ｃを、フィルタ本体５２ａで回収し、ガスのみを、排風機５３を介して、排出管５４から排出するようになっている。
【００２３】
次に、図２および図３を用いて、バーナ３０について詳述する。
ここで、図２はバーナ３０の断面図である。また、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図、図３（ｃ）は図２のＣ−Ｃ断面図である。以下、原料粉末１００ａの流れを基準として、図２の紙面左側をバーナ３０の上流側、紙面右側をバーナ３０の下流側という。
図２および図３に示すように、バーナ３０は、略円筒状のアウターケース８０内に、アウターケース８０と同心円上に配置された原料粉末供給管（流路）６０を有し、さらに、原料粉末供給管６０の外周を取り囲むようにして所定本数の酸素供給管７０が配列されている。
【００２４】
アウターケース８０の上流側には、燃焼ガス供給系統３３に接続されたチャンバ３３ａと、酸素供給系統３２に接続されたチャンバ３２ａとが設けられている。そして、酸素供給管７０は、チャンバ３３ａを貫通し、酸素供給系統３２に接続されたチャンバ３２ａにその端部が開口するよう設けられている。
そして、酸素供給系統３２から供給された支燃ガスとしての酸素は、チャンバ３２ａ内に供給され、酸素供給管７０内に流入し、バーナ３０の下流側の開口から噴出するようになっている。また、燃焼ガス供給系統３３から供給されたＬＰＧ等の燃焼ガスは、チャンバ３３ａに供給され、アウターケース８０の内側で、かつ酸素供給管７０の外側の空間を通り、バーナ３０の下流側の開口から噴出するようになっている。
これにより、バーナ３０の下流側では、ＬＰＧ等の燃焼ガスと酸素等の支燃ガスとが噴出し、これに着火することで燃焼炎Ｆが発生するようになっている。
【００２５】
また、原料粉末供給管６０は、チャンバ３２ａ、３３ａを貫通し、その上流側は、図示しないフィーダに接続され、下流側は、バーナ３０の下流側にて開口している。フィーダからキャリアガスによって搬送される原料粉末１００ａは、原料粉末供給管６０を通り、バーナ３０の下流側の開口部から燃焼炎Ｆ内へ供給されるようになっている。
【００２６】
この原料粉末供給管６０には、原料粉末１００ａの凝集を解砕するための機構が設けられている。このため、原料粉末供給管６０の中間部には、周方向に連続するスリット６１（あるいは周方向に間隔を有して形成された複数のスリット）が形成されている。
原料粉末供給管６０は、原料粉末供給管６０の外径よりも所定寸法大きな内径を有した外筒６２内に、同心状に設けられている。ここで、原料粉末供給管６０のスリット６１よりも下流側にて、原料粉末供給管６０と外筒６２との隙間には、円筒状のスリーブ６３が設けられ、このスリーブ６３に支持される形で、原料粉末供給管６０は外筒６２の中心部に位置している。
【００２７】
外筒６２も、原料粉末供給管６０と同様、チャンバ３２ａ、３３ａを貫通しており、その上流側の端部にて、外筒６２と原料粉末供給管６０との隙間に、凝集解砕用ガスＧが送り込まれるようになっている。外筒６２と原料粉末供給管６０との隙間の寸法Ｌは、例えば０．５〜１０ｍｍとすることができる。この寸法Ｌを適宜設定することで、凝集解砕用ガスＧの流量および速度を制御することが可能である。
ここで、凝集解砕用ガスＧとしては、上述したキャリアガスと同様のもの、つまり空気、酸化性ガス、不活性ガス等を用いることができる。また、燃焼ガスとして挙げたＬＰＧ、水素、アセチレン等を凝集解砕用ガスＧとして用いてもよい。
【００２８】
スリット６１の下流側において、スリット６１の端面６１ａとスリーブ６３の端面６３ａは連続し、原料粉末供給管６０の軸線に対し、所定の角度θで交差するテーパ面６４を形成している。また、スリット６１の上流側において、スリット６１の端面６１ｂも、原料粉末供給管６０の軸線に対し、所定の角度θでほぼ交差するように形成されている。
【００２９】
これにより、外筒６２と原料粉末供給管６０との隙間に送り込まれた凝集解砕用ガスＧは、スリット６１の部分から原料粉末供給管６０内に流入する。このとき、原料粉末供給管６０の軸線に対し所定の角度θで交差するように形成されたテーパ面６４により、凝集解砕用ガスＧは、原料粉末供給管６０内でキャリアガスおよび原料粉末１００ａの流れに対し、所定角度で交差するように、原料粉末供給管６０内に噴出することになる。これにより、原料粉末１００ａが燃焼炎Ｆ内へ供給される前に、搬送中の原料粉末１００ａに対して凝集解砕用ガスＧを噴射し、原料粉末１００ａの凝集を解砕するのである。
ここで、凝集解砕用ガスＧは、原料粉末供給管６０の軸線に対し５〜８５°の角度で噴射することが望ましい。その角度が５°未満の場合には、凝集解砕用ガスＧによって与えられる原料粉末１００ａに対する衝撃が小さく、原料粉末１００ａから構成される凝集粒子を十分に解砕することが困難であり、また噴射角度が８５°を超えると、原料粉末１００ａが原料粉末供給管６０やテーパ面６４の内壁に付着しやすいからである。
凝集解砕用ガスＧの噴射角度を５〜８５°とするには、テーパ面６４の、原料粉末供給管６０の軸線に対して交差する角度θで５〜８５°とすれば良い。
また、凝集解砕用ガスＧのより望ましい噴射角度は１５〜７５°、さらに望ましくは２０〜６０°である。
【００３０】
また、スリット６１のサイズは、原料粉末供給管６０のサイズや原料粉末１００ａの処理量に応じて適宜設定すればよい。スリット６１の軸方向の位置は、燃焼炎Ｆまでの距離を考慮して決定する。具体的には、燃焼炎Ｆまでの距離が１０〜３００ｍｍの範囲となるようにして、原料粉末供給管６０にスリット６１を形成する。スリット６１から燃焼炎Ｆまでの距離が１０ｍｍ未満になると、確実に凝集粒子を解砕した上で、燃焼炎Ｆに原料粉末１００ａを供給することが困難となる。一方、スリット６１から燃焼炎Ｆまでの距離が３００ｍｍを超えると、一旦凝集が解砕された原料粉末１００ａが、搬送されている間に再凝集するおそれがあるため、好ましくない。
【００３１】
このような構成の球状粉末製造装置１０では、その前段にて処理剤が添加された原料粉末１００ａを、図示しないフィーダからキャリアガスによって原料粉末供給管６０を通して搬送し、バーナ３０の先端部から燃焼炎Ｆ中に投入する。これによって原料粉末１００ａが溶融し、さらに燃焼炎Ｆ外に移動することで冷却・凝固して球状化処理が施され、最終的に処理粉末１００ｃを得ることができるようになっている。
得られた処理粉末１００ｃは、結晶性の良い緻密な粒子や、単結晶粒子や、球形の粒子（球状度の高い粒子）からなる粉末等、処理する目的に応じた、優れた特性を有する。このような処理粉末１００ｃを他の材料と組合せたり、混合する等して用いることにより、優れた特性を有する製品や特殊な構造や機能を有する材料や部品を得ることができる。具体的には、高周波用フィルタ等を得ることができる。
【００３２】
上述したように、球状粉末製造装置１０に対して供給する原料粉末１００ａに、凝集を防止するための処理剤を添加するようにした。これにより、従来に較べ、バーナ３０に供給するために原料粉末１００ａが図示しないフィーダ内に収容されている間に自然凝集しにくく、また搬送中においても凝集しにくくなる。しかも、原料粉末１００ａと処理剤を加熱炉で加熱し、処理剤が少なくとも溶融、さらには気化させることで、処理剤を原料粉末１００ａの表面に薄く均一に、つまりまんべんなく付着させることができ、これによって凝集防止効果もより確実なものとなる。
また、フィーダ内に収容されている間に原料粉末１００ａが自然凝集してしまった場合も、原料粉末供給管６０の外周側からその内部に凝集解砕用ガスＧを噴射することで、原料粉末１００ａの凝集を解砕することができる。
これにより、凝集が解砕され、良好な分散状態で原料粉末１００ａを燃焼炎Ｆ内に導入することが可能となり、巨大粒子や未溶融粒子の発生を抑制することができる。
【００３３】
その結果、従来方式の構成に比較し、巨大粒子の発生および未溶融粒子の発生を大幅に抑制することができ、生成される球状粉末の品質を安定・向上させることができる。仮に巨大粒子が発生すると、燃焼炎Ｆの温度低下、温度分布の不均一化が生じ、原料粉末１００ａの溶融を確実に行うことが困難となり、それにともなって未溶融粒子の発生が増加することとなる。また、巨大粒子の発生率が増加すると、原料粉末１００ａの粒径と球状粉末の粒径との対応関係をとることが困難となり、球状粉末の粒度分布の制御も困難となる。これに対し、本実施の形態における構成によれば、原料粉末１００ａに処理剤を添加することで原料粉末１００ａの凝集を防止することができ、しかも、原料粉末１００ａが凝集したとしても、原料粉末１００ａが燃焼炎Ｆ内に供給されて溶融される段階では、すでにその凝集が解砕されている。その結果、原料粉末１００ａの粒径と球状粉末の粒径との対応関係をとることができ、球状粉末の粒度分布の制御も容易である。これにより、所望の粒度分布を有する球状粉末を確実に得ることができる。
【００３４】
【実施例】
ここで、処理剤の添加による凝集防止効果の評価を行ったのでその結果を示す。
原料：原料には、チタン酸バリウムを用いた。
処理剤：処理剤には、ステアリン酸またはステアリン酸アミドを用いた。
試料１〜６は、上記のような原料と処理剤を以下のような配合比とした。
試料１：原料粉末８００ｇ、処理剤０重量％
試料２：原料粉末８００ｇ、ステアリン酸２．０重量％
試料３：原料粉末８００ｇ、ステアリン酸１．５重量％
試料４：原料粉末８００ｇ、ステアリン酸１．０重量％
試料５：原料粉末８００ｇ、ステアリン酸０．５重量％
試料６：原料粉末８００ｇ、ステアリン酸アミド１．０重量％
ここで、処理剤の量は、原料の量を基準としたものである。
【００３５】
このようにして得られた原料、処理剤を、１００℃に加熱した加熱炉中に投入し、１０分間温度を維持した後、加熱炉から取り出して撹拌した。この、加熱〜撹拌を計３回繰り返した後、冷却後に７４μｍの開口を有した篩を通し、しかる後に、以下の流動性評価を行なった。
【００３６】
流動性の評価には、５００μｍのメッシュを通し、試料１〜６のそれぞれを、下方に位置させた約２０ｍｌのセル（容器）上に落とし、これによって頂点を持つ原料粉末１００ａの山をセル上に形成し、形成された山の安息角（セル表面に対する山の斜面の角度）を計測した。
さらに、セルの上方に突出した山の部分の粉末を、ヘラでセルの上面に沿ってすり切るようにして除去した後、セルに充填された粉末重量を計測し、セルの容量に基づき嵩密度を算出した。
表１および図４、図５は、その結果を示すものである。
【００３７】
【表１】

【００３８】
表１、図４、図５に示すように、試料２〜５において、処理剤を無添加の試料１に比較して安息角が若干ではあるが低く、またステアリン酸の添加量が多いほど、安息角が小さくなる傾向を示している。これに対し、嵩密度は、試料２〜５においてステアリン酸の添加量に関わらずほぼ一定となっている。
これにより、ステアリン酸の添加によって原料粉末１００ａの流動度が高められると言える。
【００３９】
続いて、得られた原料粉末１００ａ（試料１〜１２）を、球状粉末製造装置１０のフィーダ（図示無し）に投入し、バーナ３０で生じる燃焼炎Ｆによって球状化させた。
このとき、バーナ３０では、酸素供給系統３２から酸素を７５ｌ（リットル）／ｍｉｎの流量で供給し、燃焼ガス供給系統３３からＬＰＧを１５ｌ／ｍｉｎの流量で供給して燃焼炎Ｆを発生させ、原料粉末供給系統３１ではキャリアガスとしてＮ_２ガスを７０ｌ／ｍｉｎの流量で供給しつつ、フィーダを１．２０ｒｐｍで駆動することで原料粉末１００ａを燃焼炎Ｆ中に供給して溶融するようにした。
そして、溶融時の原料粉末１００ａの供給状況を観察した。
【００４０】
さらに、上記の溶融処理を行い、処理粉末１００ｃを回収した後に、バーナ３０におけるキャリアガス（Ｎ_２ガス）の流量を１２０〜１４０ｌ／ｍｉｎに上げ、原料粉末供給系統３１の配管中や、バーナ３０の内部に残存している原料粉末１００ａを噴出させ、燃料炎Ｆ中で溶融させた。そして、得られる処理粉末１００ｃを回収した。
その結果、無添加の試料１、添加量０．５重量％の試料５、およびステアリン酸アミドを添加した試料６において、バーナ３０における原料粉末１００ａの詰まりが確認された。
一方、添加量１．０％以上の試料２〜４の場合、詰まりがなかった。
【００４１】
加えて、上記の溶融処理で得られた処理粉末１００ｃの粒度分布を計測した。その結果を図６に示す。
図６に示すように、試料１〜６はいずれも、処理剤を添加しない試料１に較べ、粒度分布のピークが小さい側にシフトしている。また、処理剤が無添加の試料１や、添加量が１％以下の試料４、５においては、５μｍ以上の巨大粒子の存在が認められる。
また、ステアリン酸を１％添加した試料４と、ステアリン酸アミドを１％添加した試料６では、ステアリン酸アミドを添加した試料６のほうが粒度分布の集中度が高い。
【００４２】
図７は、処理剤を無添加の試料１（図７（ａ））と、ステアリン酸を２．０％添加した試料２（図７（ｂ））、ステアリン酸を１．５％添加した試料３（図７（ｃ））の組織写真である。
図７（ａ）に示したように、処理剤を無添加の試料１では、未溶融で球状化していない不定形粒子Ｙが多い。これに対し、図７（ｂ）に示したステアリン酸を２．０％添加した試料２では、図６に示したように、粒度分布が悪く、図７（ｂ）に示したように巨大粒子Ｚが認められるものの、未溶融の不定形粒子Ｙは少なく、溶融は行われている。ステアリン酸を１．５％添加した試料３では、図６に示したように粒度分布が揃っており、図７（ｃ）に示したように、巨大粒子Ｚが少なく、また未溶融の不定形粒子Ｙは少なく、溶融は行われている。
【００４３】
上記のような評価結果から、処理剤を添加することで原料粉末１００ａの流動性を向上させることができる。また、流動性、巨大粒子Ｚや不定形粒子Ｙの抑制といった面を総合すると、処理剤の添加量は、１．５重量％前後とするのが好ましい。
【００４４】
なお、上記実施の形態では、キャリアガスによって搬送される原料粉末１００ａに対し、所定角度で凝集解砕用ガスＧを噴射することのできるバーナ３０の具体的な構造を例示したが、同様の機能を果たすことができるのであれば、適宜他の構造を採用することが可能である。
また、球状粉末製造装置１０のさらに他の部分については、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態に示した構成を取捨選択したり、他の構成への変更、他の構成の追加等を適宜行うことが可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、処理剤を添加することで、原料粉末の流動性を向上させることができ、安定して良好な分散状態での原料粉末の供給を可能とし、また、凝集粒子を原因とする巨大粒子または未溶融粒子の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における粒状粉末製造装置の構成を示す断面図である（バーナは断面視していない）。
【図２】バーナの構成を示す断面図である。
【図３】（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】本発明の実施例を示すもので、処理剤の添加量と安息角の関係を示す図である。
【図５】同、処理剤の添加量と嵩密度との関係を示すものである。
【図６】同、処理剤の添加量と粒径分布の関係を示す図である。
【図７】同、試料１、２、３の組織写真である。
【符号の説明】
１０…球状粉末製造装置、２０…チャンバ、３０…バーナ、３１…原料粉末供給系統、６０…原料粉末供給管（流路）、６１…スリット、６２…外筒、６４…テーパ面、１００ａ…原料粉末（酸化物の粉末）、１００ｃ…処理粉末（球状粉末、球状酸化物粉末）、Ｆ…燃料炎、Ｇ…凝集解砕用ガス、θ…角度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a spherical powder, a spherical oxide powder, and an oxide powder.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the production of ceramic fillers such as paints and composite materials, in order to improve the dispersibility, filling properties, and fluidity of the powder, the powder particles must have characteristics such as a spherical shape and a smooth surface. Has been.
In order to spheroidize powder particles, there is a method of directly producing spherical particles using a synthesis method such as a sol-gel method or a spray pyrolysis method, but there are limitations on cost and production volume.
[0003]
Other methods for spheroidizing powder particles include melting them in a flame such as a combustion flame or thermal plasma or in a high-temperature electric furnace in a floating state and rounding them using the surface tension of the liquid. A method of obtaining a spherical powder (spherical powder) by melting a raw material powder using a combustion flame is generally used (see, for example, Patent Document 1).
Here, the flow of the process in the spherical powder manufacturing apparatus using the combustion flame will be described. First, the raw material powder supplied from the feeder is conveyed to the burner together with the carrier gas. The burner is supplied with oxygen from the oxygen supply means and combustion gas such as LPG from the combustion gas supply means, and the burner generates a combustion flame in a chamber provided in the lower part of the burner. The raw material powder melted and spheroidized in the combustion flame in the chamber is collected by a cyclone or a bag filter at the subsequent stage.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2003-40680 A (Claims)
[0005]
In the specification of the present application, the term “powder” refers to an aggregate of particles. If it is originally deemed appropriate to call the powder as an aggregate of particles, it is referred to as “powder”. When it is determined that the term “particle” as a constituent unit is appropriate, it is preferably called “particle”. However, since the basic unit is substantially the same, in the following explanation, in particular, “ Unless referred to as “particles”, it is basically referred to as “powder”.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The particle size of the raw material powder is determined in consideration of the particle size of the spherical powder to be finally obtained. However, the raw material powder naturally aggregates while being accommodated in the feeder. In particular, when the average particle diameter of the raw material powder is fine, the degree of spontaneous aggregation is remarkable. When the naturally agglomerated raw material powder is supplied to the burner as it is and melt-processed, huge particles having a particle size several times the originally intended particle size are generated or a combustion flame mainly due to the generation of aggregates Unmelted particles are generated due to a local decrease in internal temperature.
Moreover, when the particle size of raw material powder becomes fine, fluidity | liquidity will deteriorate rapidly in the supply system in a spherical powder manufacturing apparatus. Poor flowability of the powder can cause bridging in the feeder hopper and stop feeding. In addition, the raw material powder is clogged in the supply pipe to the burner and the burner, causing a problem that the supply is stopped and the pulsation becomes severe. When pulsation occurs, a large amount of raw material powder enters the flame all at once, causing problems such as being mixed into the product as it is without being melted or being melted as a large lump resulting in the generation of huge particles.
As described above, in the production of fine spherical powder, there is a problem of ensuring the fluidity of the raw material powder and supplying the raw material powder in a stable and stable state.
[0007]
The present invention has been made on the basis of such a technical problem, and it is possible to supply raw material powder in a stable and good dispersed state, and to suppress the generation of giant particles or unmelted particles caused by aggregated particles. It aims at providing the manufacturing method etc. of powder.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Conventionally, in the spherical powder manufacturing apparatus as described above, a spherical powder having an average particle diameter of 1 to 10 μm is manufactured. However, a spherical powder is manufactured under more severe conditions such as an average particle diameter of 1 to 2 μm and a maximum particle diameter of 5 μm. When trying to do so, the problems as described above became very remarkable, and there was a problem in the stable production of spherical powder.
Therefore, when the present inventors diligently studied, in the process, attention was paid to waxes such as higher fatty acids such as stearic acid or derivatives thereof, higher hydrocarbons and higher alcohols. They came to think that the raw material powder could be surface treated with waxes to prevent the raw material powder from agglomerating.
[0009]
A method for producing the spherical powder of the present invention made therewith includes a surface treatment step of surface-treating a raw material powder with a treatment agent comprising at least one of a higher fatty acid or a derivative thereof, a higher hydrocarbon, and a higher alcohol, and a surface treatment. A spherical powder generation process in which the raw material powder is put into a combustion flame generated in a burner, melted in the combustion flame to be spheroidized, and further, the raw material powder moves out of the combustion flame and solidifies to obtain a spherical powder And. At this time, in the surface treatment step, the raw material powder and the treatment agent are heated to a predetermined temperature and then stirred to surface-treat the raw material powder. Further, the predetermined temperature is preferably set to at least the melting point of the processing agent, and more preferably set to a temperature range in which the processing agent burns and scatters or evaporates and vaporizes.
In addition, it is also effective to repeat the heating / stirring process again after heating / stirring. In that case, it is preferable to cool it once to below the melting point of the treating agent before heating again. Thereby, a processing agent can be made to adhere evenly to the surface of raw material powder.
As such a treatment agent, it is preferable to use any of stearic acid, stearamide, and hardened castor oil.
The amount of treatment agent added to the raw material powder is preferably 0.1 to 5.0% by weight.
[0010]
By the way, in the spherical powder generating step, the raw material powder introduced into the combustion flame generated by the burner can be dispersed by a dispersing means for dispersing the raw material powder when it is in an agglomerated state.
As such a dispersing means, various means can be used such as a structure in which the raw material powder collides with the raw material powder, and in particular, for supplying the raw material powder into the combustion flame. A configuration in which gas is injected at a predetermined angle with respect to the flow path is preferable.
[0011]
According to the method for producing a spherical powder according to any one of claims 1 to 5 as described above, the average particle size is 5 μm or less, the maximum particle size is 10 μm or less, more desirably the average particle size is 3 μm or less, and the maximum particle size is Can produce a spherical oxide powder having a thickness of 5 μm or less.
In this case, the raw material powder is used to obtain a spherical powder by melting in a combustion flame, and the surface of the oxide powder is prevented from agglomerating with higher fatty acids or derivatives thereof, higher hydrocarbons, higher It is preferable to use an oxide powder which is surface-treated with a treatment agent comprising at least one of alcohols and has an average particle size of 5 μm or less.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
In the present embodiment, after adding a treatment agent for improving the fluidity of the raw material powder, the raw material powder is supplied to the spherical powder manufacturing apparatus and put into the combustion flame of the burner. Get. Moreover, it is set as the structure which provides the mechanism for crushing aggregation of raw material powder in the burner which produces a combustion flame.
[0013]
As the treating agent to be added to the raw material powder, waxes such as higher fatty acids or derivatives thereof, higher hydrocarbons, higher alcohols and the like used as dispersing agents and surface treatment materials are suitable. More specifically, stearic acid, stearamide, and hardened castor oil are suitable as the waxes.
Since these waxes do not contain a metal element, the composition of the raw material powder does not deviate even after a spheroidizing treatment described in detail later.
Here, the amount of the treatment agent added to the raw material powder is preferably 0.1 to 8.0% by weight, and more preferably 1.0 to 5.0% by weight.
[0014]
After such a treatment agent is mixed in the raw material powder, it is put in an almost sealed container (in order to suppress the dispersion of the treatment agent), and then put into a heating furnace (such as a drying furnace) heated to a temperature higher than the melting point of the treatment agent. Is preferred.
In this way, by introducing the raw material powder and the treatment agent into the heating furnace, it is possible to melt the treatment agent and further evaporate it to vaporize it, so that it adheres thinly and uniformly to the surface of the raw material powder. Can be made.
Then, after the processing agent and the raw material powder are put into the heating furnace, after maintaining the temperature for a predetermined time, they are taken out from the heating furnace, and the raw material powder and the molten processing agent are stirred.
The steps of heating to stirring in the heating furnace are preferably repeated a plurality of times as necessary.
[0015]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a spherical powder production apparatus for producing a spherical powder using the raw material powder to which the treatment agent has been added as described above as a raw material.
As shown in FIG. 1, the spherical powder manufacturing apparatus 10 includes a chamber 20 and a burner 30 provided on the upper portion of the chamber 20. At the lower part of the chamber 20, a processing powder recovery means composed of a recovery container 41 and a cyclone 42 and a gas discharge means 50 are provided.
[0016]
The chamber 20 is formed of, for example, SUS, alumina, or the like having high heat resistance, and has a cylindrical shape having an axis in the vertical direction. The chamber 20 is formed continuously with a cylindrical wall portion 20a having the same inner diameter and a lower end portion thereof. The taper portion 20b has an inner diameter that gradually decreases as it goes to.
The upper portion of the chamber 20 is open, and a lid 21 is provided in the opening. The lid 21 includes a burner 30 at a position facing the center of the chamber 20.
[0017]
Although the detailed configuration of the burner 30 itself will be described later, the burner 30 has a multi-tube structure, and a raw material powder supply system 31 for supplying a raw material powder (oxide powder) 100a to each region and oxygen as a combustion supporting gas. An oxygen supply system 32 that supplies gas and a combustion gas supply system 33 that supplies combustion gas are connected.
[0018]
As the raw material powder 100a supplied from the raw material powder supply system 31, for example, an oxide composition used as a dielectric material or a magnetic material can be used. Examples of the dielectric material include barium titanate-based, lead titanate-based, calcium titanate, strontium titanate-based, titanium dioxide-based, and barium-neodi-titanium-based (BNT-based) oxides. Examples of the magnetic material include Mn—Zn ferrite, Ni—Zn ferrite, Mn—Mg—Zn ferrite, Ni—Cu—Zn ferrite, and the like. Further, iron oxide such as Fe ₂ O ₃ or Fe ₃ O ₄ can be used as the raw material powder 100a.
The particle size of the raw material powder 100a may be appropriately determined according to the particle size of the spherical powder to be finally obtained. For example, when it is desired to finally obtain a spherical powder having an average particle diameter of 1 to 2 μm, a raw material powder 100a having a diameter of 1 to 2 μm can be used.
[0019]
Supply of the raw material powder 100a is performed using carrier gas, such as air, oxidizing gas, an inert gas. As the oxidizing gas, a gas having an oxygen concentration of 20% or more can be used. As the inert gas, N ₂ gas, He gas, Ne gas, Ar gas, Kr gas, Xe gas, Rn gas, or the like can be used.
[0020]
Such a burner 30 ignites the oxygen supplied from the oxygen supply system 32 and the combustion gas supplied from the combustion gas supply system 33 toward the lower side of the chamber 20, thereby igniting the chamber. The combustion flame F is produced | generated to the upper part of 20 center part.
The combustion gas for obtaining the combustion flame F is not particularly limited. Known combustion gases such as LPG, hydrogen, and acetylene can be used.
[0021]
The raw material powder 100a is put into the combustion flame F, stays in the combustion flame F for a predetermined time while falling down naturally, is melted by the heat of the combustion flame F, or is subjected to chemical / physical modification, and the inside of the chamber 20 Fall. At this time, the raw material powder 100a is solidified as its temperature drops while dropping in the chamber 20.
The raw material powder 100a that has passed through the combustion flame F in this way becomes the treated powder 100b. The chemical / physical modification means changing the material form, purity, particle size, particle structure, shape or surface property of the raw material powder 100a.
[0022]
A recovery container 41 is connected to the lower end of the tapered portion 20b of the chamber 20 where the above processing is performed. A cyclone 42 is connected to the side surface of the collection container 41.
The processing powder 100b dropped in the chamber 20 is deposited on the bottom of the collection container 41, and a part of the processing powder 100b is sent to the cyclone 42 together with the gas.
In the cyclone 42, the gas (gas) mixed with the processing powder 100 b and the solid (the processing powder 100 b) are separated vertically. The treated powder 100 b separated from the gas is deposited on the bottom of the cyclone 42.
By collecting the processing powder 100b deposited on the bottoms of the recovery container 41 and the cyclone 42, a spherical processing powder (spherical powder, spherical oxide powder) 100c can be obtained.
A filter device 52 such as a bag filter is connected to the upper part of the cyclone 42, and the processing powder 100 c remaining in the gas discharged from the cyclone 42 is collected by the filter main body 52 a, and only the gas is passed through the blower 53. Thus, the gas is discharged from the discharge pipe 54.
[0023]
Next, the burner 30 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
Here, FIG. 2 is a sectional view of the burner 30. 3A is a sectional view taken along the line AA in FIG. 2, FIG. 3B is a sectional view taken along the line BB in FIG. 2, and FIG. 3C is a sectional view taken along the line CC in FIG. Hereinafter, the left side of the paper surface of FIG. 2 is referred to as the upstream side of the burner 30 and the right side of the paper surface is referred to as the downstream side of the burner 30 based on the flow of the raw material powder 100a.
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the burner 30 has a raw material powder supply pipe (flow channel) 60 disposed concentrically with the outer case 80 in a substantially cylindrical outer case 80, A predetermined number of oxygen supply pipes 70 are arranged so as to surround the outer periphery of the powder supply pipe 60.
[0024]
A chamber 33 a connected to the combustion gas supply system 33 and a chamber 32 a connected to the oxygen supply system 32 are provided on the upstream side of the outer case 80. The oxygen supply pipe 70 passes through the chamber 33a and is provided so that an end thereof is opened in the chamber 32a connected to the oxygen supply system 32.
The oxygen as the combustion support gas supplied from the oxygen supply system 32 is supplied into the chamber 32 a, flows into the oxygen supply pipe 70, and is ejected from the opening on the downstream side of the burner 30. Combustion gas such as LPG supplied from the combustion gas supply system 33 is supplied to the chamber 33a, passes through the space inside the outer case 80 and outside the oxygen supply pipe 70, and is an opening on the downstream side of the burner 30. Erupts from.
Thereby, on the downstream side of the burner 30, a combustion gas such as LPG and a combustion supporting gas such as oxygen are ejected, and a combustion flame F is generated by igniting the combustion gas.
[0025]
The raw material powder supply pipe 60 passes through the

chambers

32 a and 33 a, the upstream side thereof is connected to a feeder (not shown), and the downstream side is opened on the downstream side of the burner 30. The raw material powder 100a conveyed by the carrier gas from the feeder passes through the raw material powder supply pipe 60 and is supplied into the combustion flame F from the opening on the downstream side of the burner 30.
[0026]
The raw material powder supply pipe 60 is provided with a mechanism for crushing the aggregation of the raw material powder 100a. Therefore, slits 61 (or a plurality of slits formed at intervals in the circumferential direction) that are continuous in the circumferential direction are formed in the intermediate portion of the raw material powder supply pipe 60.
The raw material powder supply pipe 60 is concentrically provided in an outer cylinder 62 having an inner diameter larger than the outer diameter of the raw material powder supply pipe 60 by a predetermined dimension. Here, a cylindrical sleeve 63 is provided in the gap between the raw material powder supply pipe 60 and the outer cylinder 62 on the downstream side of the slit 61 of the raw material powder supply pipe 60, and is supported by the sleeve 63. The raw material powder supply pipe 60 is located at the center of the outer cylinder 62.
[0027]
Similarly to the raw material powder supply pipe 60, the outer cylinder 62 passes through the

chambers

32a and 33a, and is used for agglomeration in the gap between the outer cylinder 62 and the raw material powder supply pipe 60 at the upstream end thereof. Gas G is sent in. The dimension L of the gap between the outer cylinder 62 and the raw material powder supply pipe 60 can be set to 0.5 to 10 mm, for example. By appropriately setting the dimension L, it is possible to control the flow rate and speed of the coagulation / disintegration gas G.
Here, as the coagulation / disintegration gas G, the same carrier gas as described above, that is, air, oxidizing gas, inert gas, or the like can be used. Further, LPG, hydrogen, acetylene, etc. mentioned as the combustion gas may be used as the coagulation / disintegration gas G.
[0028]
On the downstream side of the slit 61, the end surface 61 a of the slit 61 and the end surface 63 a of the sleeve 63 are continuous to form a tapered surface 64 that intersects the axis of the raw material powder supply pipe 60 at a predetermined angle θ. Further, on the upstream side of the slit 61, the end surface 61 b of the slit 61 is also formed so as to substantially intersect the axis of the raw material powder supply pipe 60 at a predetermined angle θ.
[0029]
Thereby, the coagulation / disintegration gas G fed into the gap between the outer cylinder 62 and the raw material powder supply pipe 60 flows into the raw material powder supply pipe 60 from the slit 61 portion. At this time, due to the tapered surface 64 formed so as to intersect the axis of the raw material powder supply pipe 60 at a predetermined angle θ, the coagulation / disintegration gas G is transferred into the carrier gas and the raw material powder 100a in the raw material powder supply pipe 60. To flow into the raw material powder supply pipe 60 so as to intersect at a predetermined angle. Thereby, before the raw material powder 100a is supplied into the combustion flame F, the coagulation / disintegration gas G is injected to the raw material powder 100a being conveyed, and the aggregation of the raw material powder 100a is crushed.
Here, the coagulation / pulverization gas G is desirably injected at an angle of 5 to 85 ° with respect to the axis of the raw material powder supply pipe 60. When the angle is less than 5 °, the impact on the raw material powder 100a given by the coagulation / pulverization gas G is small, and it is difficult to sufficiently pulverize the aggregated particles composed of the raw material powder 100a. This is because if the spray angle exceeds 85 °, the raw material powder 100a tends to adhere to the inner wall of the raw material powder supply pipe 60 and the tapered surface 64.
In order to set the spray angle of the coagulation / disintegration gas G to 5 to 85 °, the angle θ of the tapered surface 64 intersecting the axis of the raw material powder supply pipe 60 may be set to 5 to 85 °.
Further, a more preferable injection angle of the coagulation / disintegration gas G is 15 to 75 °, and more preferably 20 to 60 °.
[0030]
Further, the size of the slit 61 may be appropriately set according to the size of the raw material powder supply pipe 60 and the processing amount of the raw material powder 100a. The position of the slit 61 in the axial direction is determined in consideration of the distance to the combustion flame F. Specifically, the slit 61 is formed in the raw material powder supply pipe 60 so that the distance to the combustion flame F is in the range of 10 to 300 mm. When the distance from the slit 61 to the combustion flame F is less than 10 mm, it becomes difficult to supply the raw material powder 100a to the combustion flame F after reliably crushing the aggregated particles. On the other hand, if the distance from the slit 61 to the combustion flame F exceeds 300 mm, the raw material powder 100a that has been crushed once may be re-agglomerated while being conveyed, which is not preferable.
[0031]
In the spherical powder manufacturing apparatus 10 having such a configuration, the raw material powder 100a to which the processing agent is added in the preceding stage is conveyed through the raw material powder supply pipe 60 by a carrier gas from a feeder (not shown) and burned from the tip of the burner 30. Put in flame F. As a result, the raw material powder 100a is melted, and further moved out of the combustion flame F to be cooled and solidified to be subjected to spheroidization treatment, and finally, the treated powder 100c can be obtained.
The obtained treated powder 100c has excellent characteristics according to the purpose of treatment, such as fine particles with good crystallinity, single crystal particles, and powder composed of spherical particles (particles with high sphericity). By using such a processed powder 100c in combination with or mixing with other materials, it is possible to obtain products having excellent characteristics and materials and parts having special structures and functions. Specifically, a high frequency filter or the like can be obtained.
[0032]
As described above, the processing agent for preventing aggregation is added to the raw material powder 100a supplied to the spherical powder manufacturing apparatus 10. As a result, compared to the prior art, the raw material powder 100a is less likely to spontaneously agglomerate while being supplied in a feeder (not shown) to be supplied to the burner 30, and is less likely to agglomerate during conveyance. In addition, by heating the raw material powder 100a and the processing agent in a heating furnace so that the processing agent is at least melted and vaporized, the processing agent can be thinly and evenly attached to the surface of the raw material powder 100a, that is, evenly distributed. As a result, the effect of preventing aggregation is further ensured.
Further, even when the raw material powder 100a is naturally agglomerated while being accommodated in the feeder, the raw material powder is injected from the outer peripheral side of the raw material powder supply pipe 60 to the inside thereof by injecting the agglomeration gas G Aggregation of 100a can be crushed.
Thereby, agglomeration is crushed, the raw material powder 100a can be introduced into the combustion flame F in a well dispersed state, and generation of giant particles and unmelted particles can be suppressed.
[0033]
As a result, compared to the configuration of the conventional method, the generation of huge particles and the generation of unmelted particles can be greatly suppressed, and the quality of the produced spherical powder can be stabilized and improved. If huge particles are generated, the temperature of the combustion flame F is lowered and the temperature distribution becomes non-uniform, which makes it difficult to reliably melt the raw material powder 100a, and the generation of unmelted particles increases accordingly. Become. Further, when the generation rate of giant particles increases, it becomes difficult to establish a correspondence between the particle size of the raw material powder 100a and the particle size of the spherical powder, and it becomes difficult to control the particle size distribution of the spherical powder. On the other hand, according to the configuration in the present embodiment, it is possible to prevent the aggregation of the raw material powder 100a by adding the treatment agent to the raw material powder 100a, and even if the raw material powder 100a is aggregated, the raw material powder In the stage where 100a is supplied into the combustion flame F and melted, the agglomeration has already been crushed. As a result, the correspondence between the particle size of the raw material powder 100a and the particle size of the spherical powder can be taken, and the particle size distribution of the spherical powder can be easily controlled. Thereby, the spherical powder which has a desired particle size distribution can be obtained reliably.
[0034]
【Example】
Here, the results of the evaluation of the anti-aggregation effect due to the addition of the treatment agent are shown.
Raw material: Barium titanate was used as the raw material.
Treatment agent: Stearic acid or stearamide was used as the treatment agent.
In Samples 1 to 6, the raw materials and the processing agent as described above were mixed at the following ratio.
Sample 1: 800 g of raw material powder, 0% by weight of treatment agent
Sample 2: 800 g of raw material powder, 2.0% by weight of stearic acid
Sample 3: 800 g of raw material powder, 1.5% by weight of stearic acid
Sample 4: 800 g of raw material powder, 1.0% by weight of stearic acid
Sample 5: Raw material powder 800 g, stearic acid 0.5 wt%
Sample 6: 800 g of raw material powder, 1.0% by weight of stearamide
Here, the amount of the treating agent is based on the amount of the raw material.
[0035]
The raw materials and treatment agent thus obtained were put into a heating furnace heated to 100 ° C., maintained at the temperature for 10 minutes, and then taken out from the heating furnace and stirred. This heating to stirring was repeated 3 times in total, and after cooling, the mixture was passed through a sieve having an opening of 74 μm, and thereafter, the following fluidity evaluation was performed.
[0036]
For evaluation of fluidity, a 500 μm mesh is passed through and each of samples 1 to 6 is dropped onto a cell (container) of about 20 ml positioned below, whereby a peak of raw material powder 100a having a vertex is placed on the cell. The angle of repose of the formed mountain (the angle of the slope of the mountain with respect to the cell surface) was measured.
Furthermore, after removing the powder at the peak protruding above the cell by scraping along the top surface of the cell with a spatula, the weight of the powder filled in the cell is measured, and the bulk density is determined based on the cell capacity. Was calculated.
Table 1 and FIGS. 4 and 5 show the results.
[0037]
[Table 1]

[0038]
As shown in Table 1, FIG. 4 and FIG. 5, in Samples 2 to 5, the angle of repose is slightly lower compared to Sample 1 with no treatment agent added, and the more the amount of stearic acid added, The angle of repose tends to decrease. On the other hand, the bulk density in samples 2 to 5 is almost constant regardless of the amount of stearic acid added.
Thereby, it can be said that the fluidity of the raw material powder 100a is increased by the addition of stearic acid.
[0039]
Subsequently, the obtained raw material powder 100a (samples 1 to 12) was put into a feeder (not shown) of the spherical powder production apparatus 10 and spheroidized by the combustion flame F generated in the burner 30.
At this time, in the burner 30, oxygen is supplied from the oxygen supply system 32 at a flow rate of 75 l (liter) / min, and LPG is supplied from the combustion gas supply system 33 at a flow rate of 15 l / min to generate the combustion flame F. In the raw material powder supply system 31, the raw material powder 100a is supplied into the combustion flame F and melted by driving the feeder at 1.20 rpm while supplying N ₂ gas as a carrier gas at a flow rate of 70 l / min. I did it.
And the supply condition of the raw material powder 100a at the time of melting was observed.
[0040]
Furthermore, after performing the above-described melting treatment and collecting the treated powder 100c, the flow rate of the carrier gas (N ₂ gas) in the burner 30 is increased to 120 to 140 l / min, and in the piping of the raw material powder supply system 31, The raw material powder 100a remaining inside 30 was ejected and melted in the fuel flame F. And the processing powder 100c obtained was collect | recovered.
As a result, clogging of the raw material powder 100a in the burner 30 was confirmed in the non-added sample 1, the sample 5 having an addition amount of 0.5% by weight, and the sample 6 to which stearamide was added.
On the other hand, in the case of Samples 2 to 4 with an addition amount of 1.0% or more, there was no clogging.
[0041]
In addition, the particle size distribution of the treated powder 100c obtained by the above melting treatment was measured. The result is shown in FIG.
As shown in FIG. 6, all of Samples 1 to 6 are shifted to a smaller particle size distribution peak compared to Sample 1 to which no treatment agent is added. In Sample 1 to which no treatment agent was added and

Samples

4 and 5 having an addition amount of 1% or less, the presence of giant particles of 5 μm or more was observed.
Also, in the sample 4 to which 1% of stearic acid is added and the sample 6 to which 1% of stearic acid amide is added, the sample 6 to which stearic acid amide is added has a higher degree of concentration of the particle size distribution.
[0042]
FIG. 7 shows sample 1 (FIG. 7 (a)) to which no treatment agent was added, sample 2 to which 2.0% of stearic acid was added (FIG. 7 (b)), and sample to which 1.5% of stearic acid was added. It is a structure photograph of 3 (Drawing 7 (c)).
As shown in FIG. 7A, the sample 1 to which no treatment agent is added contains a large number of amorphous particles Y that are unmelted and not spheroidized. On the other hand, in the sample 2 to which 2.0% of stearic acid shown in FIG. 7 (b) is added, the particle size distribution is poor as shown in FIG. 6, and the giant particles are shown in FIG. 7 (b). Although Z is observed, unmelted amorphous particles Y are few and melting is performed. In sample 3 to which 1.5% of stearic acid was added, the particle size distribution was uniform as shown in FIG. 6, and there were few large particles Z as shown in FIG. The particles Y are few and melting is performed.
[0043]
From the evaluation results as described above, the fluidity of the raw material powder 100a can be improved by adding the treatment agent. Further, considering the aspects of fluidity, suppression of the giant particles Z and the irregular particles Y, the addition amount of the treatment agent is preferably about 1.5% by weight.
[0044]
In the above embodiment, the specific structure of the burner 30 capable of injecting the coagulation / disintegration gas G at a predetermined angle with respect to the raw material powder 100a conveyed by the carrier gas is exemplified. As long as the above can be achieved, other structures can be employed as appropriate.
Further, for other parts of the spherical powder manufacturing apparatus 10, unless otherwise departing from the gist of the present invention, the configuration shown in the above embodiment is selected, changed to another configuration, or added to another configuration. Etc. can be appropriately performed.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by adding the treatment agent, the fluidity of the raw material powder can be improved, and the raw material powder can be stably supplied in a good dispersion state. The generation of giant particles or unmelted particles due to aggregated particles can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a granular powder production apparatus in the present embodiment (a burner is not seen in cross section).
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a burner.
3A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2, and FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
FIG. 4, showing an example of the present invention, is a diagram showing the relationship between the amount of treatment agent added and the angle of repose.
FIG. 5 shows the relationship between the amount of treatment agent added and the bulk density.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the amount of treatment agent added and the particle size distribution.
FIG. 7 is a structure photograph of

Samples

1, 2, and 3;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Spherical powder manufacturing apparatus, 20 ... Chamber, 30 ... Burner, 31 ... Raw material powder supply system, 60 ... Raw material powder supply pipe (flow path), 61 ... Slit, 62 ... Outer cylinder, 64 ... Tapered surface, 100a ... Raw material Powder (oxide powder), 100c ... treated powder (spherical powder, spherical oxide powder), F ... fuel flame, G ... coagulation gas, θ ... angle

Claims

原料粉末と、高級脂肪酸、もしくはその誘導体、高級炭化水素、高級アルコールのうちの少なくとも一つからなる処理剤とを、所定温度に加熱した後に撹拌することで前記原料粉末を表面処理する表面処理工程と、
表面処理した前記原料粉末をバーナで発生する燃焼炎中に投入して溶融させることにより球状化させ、さらに前記原料粉末が燃焼炎外に移動することによって凝固することで球状粉末を得る球状粉末生成工程と、
を備えることを特徴とする球状粉末の製造方法。A surface treatment step of surface-treating the raw material powder by stirring the raw material powder and a treatment agent comprising at least one of higher fatty acids or derivatives thereof, higher hydrocarbons, and higher alcohols after heating to a predetermined temperature. When,
Spherical powder generation that obtains a spherical powder by putting the raw material powder that has been surface-treated into a combustion flame generated in a burner and melting it, and then solidifying it by moving the raw material powder out of the combustion flame Process,
A method for producing a spherical powder, comprising:

前記処理剤はステアリン酸、ステアリン酸アミド、硬化ひまし油のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の球状粉末の製造方法。The method for producing a spherical powder according to claim 1, wherein the treatment agent is any one of stearic acid, stearamide, and hardened castor oil.

前記処理剤の前記原料粉末に対する添加量が０．１〜８．０重量％であることを特徴とする請求項１または２に記載の球状粉末の製造方法。The method for producing a spherical powder according to claim 1 or 2, wherein the amount of the treatment agent added to the raw material powder is 0.1 to 8.0 wt%.

前記球状粉末生成工程にて、前記バーナで発生する燃焼炎中に投入される前記原料粉末は、当該原料粉末が凝集状態にあるときにこれを分散させる分散手段により分散されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の球状粉末の製造方法。In the spherical powder generating step, the raw material powder introduced into the combustion flame generated in the burner is dispersed by a dispersing means for dispersing the raw material powder when the raw material powder is in an agglomerated state. The manufacturing method of the spherical powder in any one of Claim 1 to 3.

前記原料粉末が凝集状態にあるときにこれを分散させるため、前記原料粉末を燃焼炎中に供給するための流路に対し、所定の角度でガスを噴射させることを特徴とする請求項４に記載の球状粉末の製造方法。The gas is injected at a predetermined angle to a flow path for supplying the raw material powder into the combustion flame in order to disperse the raw material powder when it is in an agglomerated state. A method for producing the spherical powder as described.

請求項１から５のいずれかに記載の球状粉末の製造方法により製造され、平均粒径が５μｍ以下、最大粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする球状酸化物粉末。A spherical oxide powder produced by the method for producing a spherical powder according to claim 1, having an average particle size of 5 μm or less and a maximum particle size of 10 μm or less.

燃焼炎内で溶融することにより球状粉末を得るための酸化物の粉末であって、
前記酸化物の粉末の表面が、凝集防止のため高級脂肪酸、もしくはその誘導体、高級炭化水素、高級アルコールのうちの少なくとも一つからなる処理剤によって表面処理し、その平均粒径が５μｍ以下であることを特徴とする酸化物粉末。An oxide powder for obtaining a spherical powder by melting in a combustion flame,
The surface of the oxide powder is surface-treated with a treatment agent comprising at least one of higher fatty acids or derivatives thereof, higher hydrocarbons, and higher alcohols to prevent aggregation, and the average particle size is 5 μm or less. An oxide powder characterized by that.