JP4684549B2 - フェライト被覆粒子状物の製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、粒子状物に対するフェライト被覆方法及びそのためのフェライト製造装置とに関する。
基体表面にフェライト膜を形成する方法としては、フェライト粒子状物とバインダとを混合した組成物を塗布する方法、またはスパッタ等の物理的な付着による方法等の種々の方法が提案されている。
これに対し、近年基体表面にフェライトの結晶を成長させる方法（以下、フェライトメッキ法）が提案された。
フェライトメッキとは、例えば、特許文献１に示されているように、固体表面に、金属イオンとして少なくとも第１鉄イオンを含む水溶液を接触させ、固体表面にＦｅ２＋またはこれと他の水酸化金属イオンを吸着させ、続いて吸着したＦｅ２＋を酸化させることにより、Ｆｅ３＋を得、これが水溶液中の水酸化金属イオンとの間でフェライト結晶化反応を起こし、これによって固体表面にフェライト膜を形成することをいう。
フェライトメッキは、膜を形成しようとする固体が前述した水溶液に対して耐性があれは何でも良い。更に、水溶液を介した反応であるため、温度が比較的低温（常温〜水溶液の沸点以下）でスピネル型フェライト膜を形成できるという特徴がある。そのため、他のフェライト膜作製技術に比べて、固体の限定範囲が小さい。
また、特許文献２には、前述のフェライトメッキ膜を粒子状物に応用する提案がなされている。特許文献２によれば、金属イオンとして少なくとも第１鉄イオンと粒子状物を含む脱酸素溶液に酸化剤溶液を添加して、粒子状物表面にフェライト膜を生成することが提案されている。
しがし、特許文献２において、粒子状物のフェライト被覆は単一の反応容器中で行われており、単一時間に多量の粒子状物をフェライト被覆することには問題がある。
フェライト被覆した粒子状物は、例えば、樹脂、金属、金属酸化物、有機顔料、セルロース、合成高分子材料、セラミックス等々種々考えられるが、量産化を考慮した場合には単一時間に多量の粒子物を効率良くフェライト被覆する必要がある。
更に、単一時間に多量のフェライト被覆粒子状物を得ようとした場合、粒子状物に対する均一なフェライト被覆膜を得るためには、少なくとも第一鉄イオンを含む反応液、少なくとも酸化剤もしくは少なくとも酸素を含んだ酸化媒体、及び粒子状物を効率よく撹伴しなければならない。
特公昭６３−１５９９０号公報
特開昭６３−６５０８５号公報
そこで、本発明の技術的課題は、粒子状物に対するフェライト被覆において、かかる従来の欠点を解消して、工業的な生産性を増し、均一に被覆されたフェライト被覆粒子物の製造装置を提供することにある。
本発明者等は、種々検討の結果、少なくとも第一鉄イオンを含む反応液、少なくとも酸化剤、もしくは少なくとも酸素を含んだ酸化媒体を基体に接触させる機構、フェライト層で被覆される粒子状物が装置内部に連続しで供給、回収される機構、及び少なくとも第一鉄イオンを含む反応液、少なくとも酸化剤、もしくは少なくとも酸素を含んだ酸化媒体、及び粒子状物が超音波により攪拌される機構を備えたフェライト被覆粒子状物の製造装置によって、フェライト被覆粒子状物の工業的な生産性が向上し、また粒子状物がフェライトによって均一に被覆可能であることを見出した。
即ち、本発明によれば、粒子状物を供給し、前記粒子状物の表面をフェライトめっき膜で被覆し、表面が前記フェライトめっき膜で被覆された粒子状物を回収するこれらの操作を連続的に行うフェライト被覆粒子状物の製造装置であって、前記製造装置は少なくとも第一鉄イオンを含む反応液、少なくとも酸化剤もしくは少なくとも酸素を含んだ酸化媒体を流下、噴霧、もしくは液滴の滴下によって前記反応液及び前記酸化媒体を前記粒子状物に接触させて当該粒子状物と直接反応させて、前記粒子状物の表面をフェライトめっき膜で被覆する機構と、前記反応液、前記酸化媒体、及び粒子状物を超音波により攪拌し、前記粒子状物の表面を均一にフェライトめっき膜で被覆するための攪拌手段とを備えることを特徴とするフェライト被覆粒子状物の製造装置が得られる。
本発明によれば、少なくとも第一鉄イオンを含む反応液、少なくとも酸化剤、もしくは少なくとも酸素を含んだ酸化媒体を基体に接触させる機構、及びフェライト層で被覆される粒子状物が装置内部に連続しで供給、回収される機構を備えることによって、工業的な生産性を向上したフェライト被覆粒子状物の製造装置が得られる。
また、本発明によれば、少なくとも第一鉄イオンを含む反応液、少なくとも酸化剤、もしくは少なくとも酸素を含んだ酸化媒体を基体に接触させる機構、フェライト層で被覆される粒子状物が装置内部に連続しで供給、回収される機構、及び少なくとも第一鉄イオンを含む反応液、少なくとも酸化剤、もしくは少なくとも酸素を含んだ酸化媒体及び粒子状物が超音波により攪拌される機構を備えたフェライト被覆粒子状物の製造装置によって、表面がフェライトで均一に覆われたフェライト被覆粒子状物が得られる。以上により、本発明の工業的な利用価値は大である。
まず、本発明を更に詳しく説明する。
本発明のフェライト被覆粒子状物の製造装置では、少なくとも第１鉄イオンを含む反応液、少なくとも酸化剤、もしくは、少なくとも酸素を含んだ酸化媒体を基体に接触させる機構、及びフェライト層で被覆される粒子状物が装置内部に連続しで供給、回収される機構を備えることによって、工業的な生産性を向上させるものである。
さらに、詳しく述べると、本発明のフェライト被覆粒子状物の製造装置では、第一鉄イオンを含む反応液、少なくとも酸化剤、少なとも酸素を含んだ酸化媒体を基体に接触させる機構、フェライト層で被覆される粒子状物が装置内部に連続して供給、回収される機構、及び少なくとも第一鉄イオンを含む反応液、少なくとも酸化剤、もしくは、少なくとも酸素を含んだ酸化媒体、及び粒子状物が超音波により攪拌される機構を備えることによって、表面がフェライトで均一に覆われたフェライト被覆粒子状物を得るものである。
次に、本発明のフェライト被覆粒子状物の製造装置を図を用いて更に詳細に説明する。
図１は本発明のフェライトメッキ膜製造装置の概略構成を示す図である。図１においては、メッキポット（容器）１内部が見えるように、メッキポット１を仮想線で示してある。メッキポット１の中心には、中心シャフト２が配置されている。中心シャフト２には、螺旋状の回転羽３が固定されており、中心シャフト２が回転するとメッキポット１内部で回転羽３も同時に回転する。これらは、供給及び回収が連続的におこなわれる機構を構成する。
粒子状物は供給口４から供給され、回転羽３が回転することで、ポット内部を順次排出口５へ攪拌されながら送られる。メッキポット１には、少なくとも第１鉄イオンを含む反応液、少なくとも酸化剤もしくは少なくとも酸素を含んだ酸化媒体をポット内部へ供給する少なくとも酸化剤、少なとも酸素を含んだ酸化媒体を基体に接触させる機構としての供給ノズル６，７が配置され、ポット内部を攪拌されながら送られる粒子状物に反応液、酸化媒体を適宜供給することで、粒子状物の表面にフェライト層が形成される。これらは基体に流下して接触させる構成であるが、噴霧や液滴の滴下であっても良いことは勿論である。更に、粒子状物、反応液、酸化媒体は、攪拌手段である超音波ホーン８によって均一に攪拌される。尚、超音波ホーンの設置位置、本数は必要に応じて適宜調整することが出来る。
それでは、本発明の製造の具体例を述べる。
（例）
純水１リットル（以下、Ｌと示す）に対して、ＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏを１０ｇ、ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏを２．３９ｇ、ＺｎＣｌ２を０．２７ｇそれぞれ溶解した反応液を作製した。別の溶液として、純水１Ｌに対してＮａＮＯ２を２ｇ溶解した酸化液を作製した。
純水１リットル（以下、Ｌと示す）に対して、ＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏを１０ｇ、ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏを２．３９ｇ、ＺｎＣｌ２を０．２７ｇそれぞれ溶解した反応液を作製した。別の溶液として、純水１Ｌに対してＮａＮＯ２を２ｇ溶解した酸化液を作製した。
これらの溶液を用いて、図１に示したような装置を用いてフェライト膜を作製した。フェライト膜の作製は、以下の手順で行った。
粒子状物は平均粒径１００μｍのカルボニルＦｅ粒子とし、内容積１Ｌのメッキポット１に連続して供給した。Ｆｅ粒子を供給するメッキポット１内部の温度は９０℃で一定に保ち、またポット１内には、窒素ガスを１．５Ｌ／ｍｉｎで供給しで非酸化性雰囲気を得た。
反応液、酸化液の流量は１０ｍＬ／ｍｉｎに調整し、Ｆｅ粒子に連続的に供給し、更に反応液、酸化液、Ｆｅ粒子は超音波ホーンから供給される超音波によって攪拌した。
Ｆｅ粒子は、メッキポット１内に１時間滞留するように回転羽３の回転数を調整した。
得られたＦｅ粉末は、黒褐色を呈しており、得られた量は７ｋｇであった。
（比較例１）
純水１Ｌに対しでＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏを１０ｇ、ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏを２．３９ｇ、ＺｎＣ１２を０．２７ｇそれぞれ溶解した反応液を作製した。別の溶液として、純粋１Ｌに対して、ＮａＮＯ２を２ｇ溶解した酸化液を作製した。
純水１Ｌに対しでＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏを１０ｇ、ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏを２．３９ｇ、ＺｎＣ１２を０．２７ｇそれぞれ溶解した反応液を作製した。別の溶液として、純粋１Ｌに対して、ＮａＮＯ２を２ｇ溶解した酸化液を作製した。
粒子状物は、平均粒径１００μｍのカルボニルＦｅ粒子とし、反応容器中の純水１Ｌに十分均一に分散可能な量を投入した。また、反応容器中の純水は、予め窒素ガスにより脱酸素を行った。
反応液、酸化液の流量は１０ｍＬ／ｍｉｎに調整し、反応容器内に連続的に供給した。その間、反応液中のｐＨはアンモニア水を適宜供給することで６〜８に保った。また、反応容器内の温度は９０℃で一体に保った。反応時間は１時間とした。得られたＦｅ粉末は黒褐色を呈しており、得られた量は５０ｇであった。
（比較例２）
純水１Ｌに対して、ＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏを１０ｇ、ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏを２．３９ｇ、ＺｎＣ１２を０．２７ｇそれそれ溶解した反応液を作製した。別の溶液としで、鈍水１Ｌに対しでＮａＮＯ２を２ｇ溶解した酸化液を作製した。
純水１Ｌに対して、ＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏを１０ｇ、ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏを２．３９ｇ、ＺｎＣ１２を０．２７ｇそれそれ溶解した反応液を作製した。別の溶液としで、鈍水１Ｌに対しでＮａＮＯ２を２ｇ溶解した酸化液を作製した。
これらの溶液を用いて、図１に示したような装置を用いでフェライト膜を作製した。
フェライト膜の作製は、以下の手順で行った。
粒子状物は平均粒径１００μｍのカルボニルＦｅ粒子とし、内容積１Ｌのメッキポット１に連続して、供給した。Ｆｅ粒子を供給するメッキポット１内部の温度は９０℃で一定に保ち、またメッキポット１内には窒素がスを１．５Ｌ／ｍｉｎで供給しで非酸化性雰囲気を得た。
反応液、酸化成の流量は１０ｍＬ／ｍｉｎに調整し、Ｆｅ粒子に連続的に供給した。
Ｆｅ粒子はメッキポット１内に１時間滞留するように回転羽３の回転数を調整した。
得られたＦｅ粉末は、黒褐色を呈しでおり、得られた量は７ｋｇであった。
下記表１に、本発明例、比較例１においで１時間フェライト被覆処理を施した後のＦｅ粉末の収量を示した。
上記表１から分かるように、本発明例においでフェライト被覆Ｆｅ粉末の収量は１４０倍に増加している。即ち、本発明例においで工業的な生産性を向上したフェライト被覆粒子状物の製造装置が得られた。
図２は本発明例に示したように超音波によって反応液、酸化液、Ｆｅ粒子を攪拌した場合のフェライト被覆Ｆｅ粒子の概略断面図を図３に本発明例と同じ設備を用いで超音波による攪拌を行わなかった場合のフェライト被覆Ｆｅ粒子の概略断面図である。
図２及び図３から分かるように、反応液、酸化液、Ｆｅ粒子を超音波によって、攪拌することによって、表面が均一にフェライトで被覆されたＦｅ粒子が得られた。
フェライト被覆粒子状物は、本発明例以外の金属扮末でも同様の効果が得られる。また、金属粉末以外の樹脂、金属酸化物、有機顔料、セルロース、合成高分子材料、セラミックス及び繊維状粒子、扁平状粒子においても同様の効果が得られる。
本発明に係るフェライト被膜製造装置は、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、磁気ヘッド、磁気光学素子、マイクロ波素子、磁歪素子、磁気音響素子用のフェライト被覆粒子状物の製造に適用できる。
１ メッキポット
２ 中心シャフト
３ 回転羽
４ 供給口
５ 排出口
６，７ 供給ノズル
８ 超音波ホーン
９，１０ Ｆｅ粉末断面
１１，１２ 被覆フェライト断面
１０１ フェライトメッキ膜製造装置
２ 中心シャフト
３ 回転羽
４ 供給口
５ 排出口
６，７ 供給ノズル
８ 超音波ホーン
９，１０ Ｆｅ粉末断面
１１，１２ 被覆フェライト断面
１０１ フェライトメッキ膜製造装置
Claims (1)
- 粒子状物を供給し、前記粒子状物の表面をフェライトめっき膜で被覆し、表面が前記フェライトめっき膜で被覆された粒子状物を回収するこれらの操作を連続的に行うフェライト被覆粒子状物の製造装置であって、
前記製造装置は少なくとも第一鉄イオンを含む反応液、少なくとも酸化剤もしくは少なくとも酸素を含んだ酸化媒体を流下、噴霧、もしくは液滴の滴下によって前記反応液及び前記酸化媒体を前記粒子状物に接触させて当該粒子状物と直接反応させて、前記粒子状物の表面をフェライトめっき膜で被覆する機構と、
前記反応液、前記酸化媒体、及び粒子状物を超音波により攪拌し、前記粒子状物の表面を均一にフェライトめっき膜で被覆するための攪拌手段とを備える
ことを特徴とするフェライト被覆粒子状物の製造装置。
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| JP2003411218A JP4684549B2 (ja) | 2003-12-10 | 2003-12-10 | フェライト被覆粒子状物の製造装置 |
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