特開 2023-68344 撹拌・脱泡処理装置及び生産方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023068344

(43)【公開日】2023-05-17

(54)【発明の名称】撹拌・脱泡処理装置及び生産方法

(51)【国際特許分類】

   B01F 29/90 20220101AFI20230510BHJP

   B01J 19/08 20060101ALI20230510BHJP

   B01D 19/00 20060101ALI20230510BHJP

【ＦＩ】

B01F9/22

B01J19/08 K

B01D19/00 102

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021179358

(22)【出願日】2021-11-02

(71)【出願人】

【識別番号】000145286

【氏名又は名称】株式会社写真化学

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】高岡 文彦

(72)【発明者】

【氏名】井上 洋貴

【テーマコード（参考）】

4D011

4G036

4G075

【Ｆターム（参考）】

4D011AA06

4D011AD03

4G036AA26

4G075AA27

4G075BB08

4G075BB10

4G075BD13

4G075CA47

4G075DA02

4G075EA01

4G075EB01

4G075EB42

4G075EB44

4G075EC01

4G075EC21

4G075ED06

4G075ED08

(57)【要約】

【課題】使い勝手が良好で、且つ、撹拌性能及び脱泡性能の高い撹拌・脱泡処理装置を提供する。
【解決手段】被処理物５を内部に収容する容器１と、容器１が搭載される容器ホルダー１０６と、容器ホルダー１０６を自転軸心周りに自転させ且つ自転軸心を公転させる駆動機構Ｄとを備える撹拌・脱泡処理装置１００であって、プラズマを含むガスを容器１の内部に導くプラズマ誘導部１０を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理物を内部に収容する容器と、前記容器が搭載される容器ホルダーと、前記容器ホルダーを自転軸心周りに自転させ且つ前記自転軸心を公転させる駆動機構とを備える撹拌・脱泡処理装置であって、
プラズマを含むガスを前記容器の内部に導くプラズマ誘導部を備える撹拌・脱泡処理装置。

【請求項2】

前記容器の外部に設けられ、プラズマを発生させるプラズマ発生部を備え、
前記プラズマ誘導部は、前記プラズマ発生部で発生されたプラズマを含むガスを前記容器の内部に導く請求項１に記載の撹拌・脱泡処理装置。

【請求項3】

前記プラズマ誘導部は、前記容器に装着されて当該容器ホルダーの自転と同期して回転可能な自転部と、前記容器ホルダーの公転と同期して回転可能な公転部と、前記自転部及び前記公転部を連結する回転コネクタと、を備え、
前記プラズマ発生部で発生されたプラズマを含むガスが前記公転部と前記回転コネクタと前記自転部とを経由して前記容器の内部に導かれる請求項２に記載の撹拌・脱泡処理装置。

【請求項4】

前記容器は、上端に開口部を有する有底筒状の本体部と、前記本体部の開口部に着脱可能に設けられる蓋体とを備え、
前記プラズマ誘導部の一部は、前記蓋体の中央部を貫通して前記容器の内部に挿入され、
前記蓋体には当該蓋体の端部よりも前記中央部に近い位置に排気用の通気孔が形成されている請求項１～３の何れか一項に記載の撹拌・脱泡処理装置。

【請求項5】

前記プラズマ誘導部は、前記容器の内部に挿入される、プラズマを含むガスを放出するノズルを有する請求項１～４の何れか一項に記載の撹拌・脱泡処理装置。

【請求項6】

前記ノズルは、前記被処理物と接触しない位置に設置される請求項５に記載の撹拌・脱泡処理装置。

【請求項7】

被処理物を内部に収容する容器と、前記容器が搭載される容器ホルダーと、前記容器ホルダーを自転軸心周りに自転させ且つ前記自転軸心を公転させる駆動機構と、プラズマを含むガスを前記容器の内部に導くプラズマ誘導部とを備える撹拌・脱泡処理装置を用いて撹拌及び／又は脱泡された被処理物を生産する生産方法であって、
前記被処理物を内部に収容する前記容器を自公転させ、
前記自公転中の少なくとも一部の時間に前記プラズマを含むガスを前記容器内に供給する生産方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、被処理物を内部に収容する容器と、容器が搭載される容器ホルダーと、容器ホルダーを自転軸心周りに自転させ且つ自転軸心を公転させる駆動機構とを備える撹拌・脱泡処理装置、並びに撹拌及び／又は脱泡された被処理物を生産する生産方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ナノ粒子を含む様々な微細な粒子等を用いて物品を製造することが行われている。このような微細な粒子は、粒子の表面エネルギーが大きいために、細かい一次粒子が凝集して大きな二次粒子となっていることが多く、物品を製造する際には、凝集した状態の二次粒子を解砕して、一次粒子の状態にすることが求められる。

【0003】

被処理物を撹拌して分散性を高めるための装置として、例えば、マグネチックスターラー、超音波ホモジナイザー、高速ホモミキサー、ビーズミル、プラネタリーミキサーなどがある。

【0004】

但し、従来の装置では、凝集した状態の二次粒子を一次粒子へと十分に解砕できない場合がある。或いは、撹拌処理を行っている間は微粒子が液体中に分散していたとしても、処理後に微粒子が再凝集する場合もある。

【0005】

その他の技術として、特許文献１（特許第6510903号公報）には、分散媒中に粉体を分散させる方法が記載されている。この方法では、プラズマを発生させることで、表面にアルミナが存在する粉体周りのゼータ電位を上昇させ、それにより分散媒中にその粉体を良好に分散させようとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第６５１０９０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載の方法では、分散媒中にプラズマを発生させるための電極を浸しているため、幾つかの問題がある。例えば、電極が放電により損傷して、分散媒へ混入する可能性がある。また、電極で発生する熱により、分散媒が加熱されるという問題がある。更に、電極が分散媒に直接触れるため、分散媒と化学反応を起こさない電極材質を選定する必要がある。また更に、分散媒が有機溶剤などの引火性の高い液体を含む場合、プラズマ発生時に引火する可能性がある。また更に、プラズマを発生させるために、分散媒に電解質を添加する必要がある。

【0008】

以上のように、従来の処理装置は、使い勝手が良好とは言えなかった。

【0009】

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、使い勝手が良好で、且つ、撹拌性能及び脱泡性能の高い撹拌・脱泡処理装置及び生産方法に関する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示の一実施形態に係る撹拌・脱泡処理装置の構成は、被処理物を内部に収容する容器と、前記容器が搭載される容器ホルダーと、前記容器ホルダーを自転軸心周りに自転させ且つ前記自転軸心を公転させる駆動機構とを備える撹拌・脱泡処理装置であって、プラズマを含むガスを前記容器の内部に導くプラズマ誘導部を備えている。
ここで、前記容器の外部に設けられ、プラズマを発生させるプラズマ発生部を備え、前記プラズマ誘導部は、前記プラズマ発生部で発生されたプラズマを含むガスを前記容器の内部に導くように構成してもよい。
また、前記プラズマ誘導部は、前記容器に装着されて当該容器ホルダーの自転と同期して回転可能な自転部と、前記容器ホルダーの公転と同期して回転可能な公転部と、前記自転部及び前記公転部を連結する回転コネクタと、を備え、前記プラズマ発生部で発生されたプラズマを含むガスが前記公転部と前記回転コネクタと前記自転部とを経由して前記容器の内部に導かれるように構成してもよい。

【0011】

上記構成によれば、被処理物を収容した容器を容器ホルダーに搭載して、プラズマ誘導部によってプラズマを含むガスを前記容器の内部に導きながら、駆動機構を動作させることができる。つまり、被処理物の撹拌・脱泡処理を行いながら、被処理物に対してプラズマ処理を行うことで、プラズマ作用で発生するラジカル等の活性種により被処理物に含まれる例えば粒子及び繊維等の分散効果の増強が期待できる。そのため、粒子及び繊維等が凝集していたとしても、それらが解砕又は解繊されることや、それらの再凝集の抑制が期待できる。加えて、容器を自転及び公転させることで被処理物を流動させながらプラズマ照射を行うため、プラズマの作用が被処理物に対して均等に加わるという利点がある。更に、容器を自転及び公転させることで被処理物で生じる熱によりプラズマの作用が強まることで、被処理物に含まれる例えば粒子及び繊維等の分散効果が高まることが期待される。

【0012】

尚、被処理物に含まれる例えば粒子及び繊維等の凝集が進むと、それらのサイズが大きくなるため、被処理物は撹拌・脱泡処理中に空気を巻き込んで、泡を発生させ易くなる場合がある。ところが本構成では、被処理物に含まれる例えば粒子及び繊維等が解砕又は解繊されてそのサイズが小さくなることが期待できる。そのため、被処理物は撹拌・脱泡処理中に空気を巻き込み難くなり得、その結果、泡が発生し難くなり得る。

【0013】

また、被処理物にはプラズマを発生させるための電極を接触させる必要はないため、電極材料が被処理物に混入することもなく、電極で発生する熱により被処理物が加熱されることもなく、電極が被処理物と化学反応を起こすこともない等、使い勝手がよい撹拌・脱泡処理装置が実現される。

【0014】

本開示に係る撹拌・脱泡処理装置の別の構成は、前記容器は、上端に開口部を有する有底筒状の本体部と、前記本体部の開口部に着脱可能に設けられる蓋体とを備え、
前記プラズマ誘導部の一部は、前記蓋体の中央部を貫通して前記容器の内部に挿入され、
前記蓋体には当該蓋体の端部よりも前記中央部に近い位置に排気用の通気孔が形成されている。

【0015】

上記構成によれば、容器の内部に流入したプラズマを含むガスは、蓋体の中央部から被処理物に向けて流れ、被処理物の表面で広がり、本体部の内壁に沿って上昇し、蓋体の端部付近で方向を変えながら容器の内部を循環する。そして、そのような経路で循環した後のガスの一部が通気孔を通って容器の外部に排出される。つまり、通気孔は、容器の内部に供給されて循環した後のガスが到達する部分に設けられている。その結果、容器の内部に供給されたプラズマを含むガスの容器外への排出を遅らせることが期待できる。つまり、容器の内部に流入したプラズマが容器の内部で被処理物に接触する時間が十分に確保され得る。

【0016】

本開示に係る撹拌・脱泡処理装置の更に別の構成は、前記プラズマ誘導部は、前記容器の内部に挿入される、プラズマを含むガスを放出するノズルを有する。

【0017】

上記構成によれば、ノズルの形状を変更することで、被処理物に対するプラズマを含むガスの照射方向等を自在に変更できる。

【0018】

本開示に係る撹拌・脱泡処理装置の更に別の構成は、前記ノズルは、前記被処理物と接触しない位置に設置される。

【0019】

上記構成によれば、ノズルは被処理物に接触しないため、被処理物がノズルの材料と化学反応すること、ノズルに付着している異物が被処理物に混入することなどを防止できる。

【0020】

本開示の一実施形態に係る生産方法は、被処理物を内部に収容する容器と、前記容器が搭載される容器ホルダーと、前記容器ホルダーを自転軸心周りに自転させ且つ前記自転軸心を公転させる駆動機構と、プラズマを含むガスを前記容器の内部に導くプラズマ誘導部とを備える撹拌・脱泡処理装置を用いて撹拌及び／又は脱泡された被処理物を生産する生産方法であって、前記被処理物を内部に収容する前記容器を自公転させ、前記自公転中の少なくとも一部の時間に前記プラズマを含むガスを前記容器内に供給する。

【0021】

上記構成によれば、被処理物を収容した容器を容器ホルダーに搭載して、プラズマ誘導部によってプラズマを含むガスを前記容器の内部に導きながら、駆動機構を動作させることができる。例えば、被処理物に粒子及び繊維等が含まれる場合、被処理物の撹拌・脱泡処理を行いながら、被処理物に対してプラズマ処理を行うことで、プラズマ作用で発生するラジカル等の活性種により被処理物に含まれる粒子及び繊維等の分散効果の増強が期待できる。そのため、粒子及び繊維等が凝集していたとしても、それらが解砕又は解繊されることや、それらの再凝集の抑制が期待できる。加えて、容器を自転及び公転させることで被処理物を流動させながらプラズマ照射を行うため、プラズマの作用が被処理物に対して均等に加わるという利点がある。更に、容器を自転及び公転させることで被処理物で生じる熱によりプラズマの作用が強まることで、被処理物に含まれる例えば粒子及び繊維等の分散効果が高まることが期待される。従って、良好に撹拌及び／又は脱泡された被処理物を生産する生産方法が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】撹拌・脱泡処理装置の例を示す構成図である。

【図2】プラズマ発生部及びプラズマ誘導部の例を概略的に描いた図である。

【図3】容器の内部での被処理物へのプラズマ照射の様子を示す図である。

【図4】容器の蓋体の例を示す図である。

【図5】ノズルの構成例を説明する図である。

【図6】炭素繊維の解砕試験の結果を示す図である。

【図7】炭素繊維の解砕試験の結果を示す図である。

【図8】炭素繊維の解砕試験の結果を示す図である。

【図9】酸化チタンの解砕試験の結果を示す図である。

【図10】酸化チタンの解砕試験の結果を示す図である。

【図11】シリカヒュームの解砕試験の結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に図面を参照して実施形態に係る撹拌・脱泡処理装置１００について説明する。
図１は、撹拌・脱泡処理装置１００の例を示す構成図である。図２は、プラズマ発生部（plasma generator）２及びプラズマ誘導部１０の例を概略的に描いた図である。図示するように、撹拌・脱泡処理装置１００は、被処理物５を内部に収容する容器１と、容器１が搭載される容器ホルダー１０６と、容器ホルダー１０６を自転軸心周りに自転させ且つ自転軸心を公転させる駆動機構Ｄとを備える。加えて、撹拌・脱泡処理装置１００は、プラズマを含むガスを容器１の内部に導くガス通路であるプラズマ誘導部１０を備える。図１には、撹拌・脱泡処理装置１００に二つの容器ホルダー１０６が設けられる例を示しているが、容器ホルダー１０６の数は変更可能である。例えば、撹拌・脱泡処理装置１００に一つの容器ホルダー１０６が設けられる場合、撹拌・脱泡処理装置１００は、回転時のバランスを取るための錘を備えてもよい。

【0024】

図１に示す本実施形態の駆動機構Ｄは、公転歯車１０１、回転ドラム１０２、公転軸１０３、駆動モータ１０４、公転テーブル１０５、自転歯車１０８、中間歯車１０９、太陽歯車１１０、歯車１１１、歯車１１２、及び、歯車１１３を備える。

【0025】

駆動機構Ｄにおいて、公転歯車１０１を有する回転ドラム１０２は、軸受を介して固定軸である公転軸１０３に対して回転自在に支持されている。駆動モータ１０４による回転運動が、公転歯車１０１を介して回転ドラム１０２に伝達され、回転ドラム１０２は、公転軸１０３の公転軸心Ｘ２を中心に回転する。公転テーブル１０５は、回転ドラム１０２に連結されて固定されており、回転ドラム１０２と共に回転する。容器ホルダー１０６は、公転テーブル１０５に対してその自転軸心Ｘ１を中心に回転自在に支持されている。そのため、容器ホルダー１０６は、公転テーブル１０５の回転により、公転軸１０３の公転軸心Ｘ２を中心に回転、即ち、公転する。

【0026】

容器ホルダー１０６は、自転歯車１０８とともに回転するように自転歯車１０８に接続されている。自転歯車１０８は、軸受を介して公転テーブル１０５に回転自在に支持されている中間歯車１０９と噛合する。中間歯車１０９は、太陽歯車１１０と噛合する。太陽歯車１１０は、回転ドラム１０２の外側に配置されており、回転ドラム１０２に対して、軸受を介して回転自在に支持されている。

【0027】

太陽歯車１１０は、歯車１１１に噛合する。歯車１１１には、互いに噛合する歯車１１２及び歯車１１３を介して、パウダーブレーキ等の制動装置１１４の制動力が伝達される。

【0028】

太陽歯車１１０は、制動装置１１４により加えられる制動力が無い場合、即ち、制動力が０の場合、回転ドラム１０２に従動して回転する。

【0029】

制動装置１１４の制動力が歯車１１１を介して太陽歯車１１０に伝達された場合、太陽歯車１１０の回転速度が回転ドラム１０２の回転速度に比べて減少し、太陽歯車１１０の回転速度と回転ドラム１０２に連結されている公転テーブル１０５の回転速度との間に差が生じる。その結果、太陽歯車１１０に対して、中間歯車１０９が相対的に回転する。中間歯車１０９は、自転歯車１０８と噛合するため、自転歯車１０８が回転し、容器ホルダー１０６は、自転軸心Ｘ１を中心に回転、即ち、自転する。

【0030】

上記撹拌・脱泡処理装置１００は、１つの駆動モータ１０４により容器ホルダー１０６を公転及び自転させる構成例であるが、撹拌・脱泡処理装置１００の構成は図１の例に限定するものではない。例えば、撹拌・脱泡処理装置１００は、公転用駆動モータと自転用駆動モータを別々に備え、容器ホルダー１０６を公転及び自転させてもよく、他の構成であってもよい。撹拌・脱泡処理装置１００の容器１の自転の回転速度及び公転の回転速度は、適宜設定できる。

【0031】

撹拌・脱泡処理装置１００は、容器１の外部に設けられ、プラズマを発生させるプラズマ発生部２を備える。プラズマ発生部２は、一対の電極を有し、プラズマを発生させる電圧印加部２ａと、電圧印加部２ａの一対の電極間に電圧を印加する電源部２ｂとを備える。プラズマ発生部２には、ガス供給源３から供給されるガスが供給される。例えば、窒素ガス、アルゴンガスなどがガス供給源３から供給される。そして、ガス供給源３から供給されるガスが電圧印加部２ａに供給されて、そのガスがプラズマ状態になる。ガス供給源３から供給されるガスは、プラズマ発生部２の電圧印加部２ａで発生したプラズマのキャリアガスとして、発生したプラズマをプラズマ誘導部１０へと送る。

【0032】

プラズマ誘導部１０は、プラズマ発生部２で発生されたプラズマを含むガスを容器１の内部に導く。図２に示す例では、プラズマ誘導部１０は、容器１に装着されて容器ホルダー１０６の自転と同期して回転可能な自転部１５と、容器ホルダー１０６の公転と同期して回転可能な公転部１３と、自転部１５及び公転部１３を連結する回転コネクタ１４とを備える。そして、プラズマ発生部２で発生されたプラズマを含むガスが公転部１３と回転コネクタ１４と自転部１５とを経由して容器１の内部に導かれる。加えて、プラズマ誘導部１０は、自転回転及び公転回転の何れも行わない固定部１１と、固定部１１及び公転部１３を連結する回転コネクタ１２とを備える。つまり、プラズマ発生部２で発生されたプラズマを含むガスは、固定部１１と回転コネクタ１２と公転部１３と回転コネクタ１４と自転部１５とを経由して容器１の内部に導かれる。

【0033】

撹拌・脱泡処理装置１００は、撹拌・脱泡処理装置１００の各部及びガス供給源３を制御する制御部４を更に備える。撹拌・脱泡処理装置１００及びガス供給源３は、制御部４の制御により、容器ホルダー１０６に装着された容器１を自公転させ、容器１へのガス供給を行う。制御部４は、例えば、プロセッサ回路と、プログラムを記録したハードディスク、メモリ等の記録媒体とを備え、記録媒体に格納されたプログラムに従って制御処理を実行する。

【0034】

図３は容器１の内部での被処理物５へのプラズマ照射の様子を示す図である。図４は容器１の蓋体１ｂの構成を示す図である。容器１は、上端に開口部を有する有底筒状の本体部１ａと、本体部１ａの開口部に着脱可能に設けられる蓋体１ｂとを備える。図示する例では、本体部１ａの横断面の形状は円形である。つまり、本体部１ａは、円筒の中心軸に沿った方向の一端側が閉じられて底部になり、他端側が開放されて開口部になる。本体部１ａの開口部及び蓋体１ｂも円形である。プラズマ誘導部１０の一部は、蓋体１ｂの中央部を貫通して容器１の内部に挿入される。容器１の内部に挿入されるプラズマ誘導部１０の一部は、容器１の内部に挿入される、プラズマを含むガスを放出するノズル１５ａを有する。ノズル１５ａは自転部１５の一部であり、被処理物５と接触しない位置に設置される。そして、ノズル１５ａから放出されるプラズマを含むガスが、撹拌・脱泡処理中の被処理物５の表面に当たる。

【0035】

制御部４は、駆動機構Ｄ、およびプラズマ誘導部１０に設けられた弁を制御して、被処理物５を内部に収容する容器１を自公転させ、その自公転中の少なくとも一部の時間にプラズマを含むガスを容器１内に供給する。それにより、撹拌・脱泡処理装置１００を用いて撹拌及び／又は脱泡された被処理物５を生産する生産方法が実現される。詳細には、制御部４は、駆動機構Ｄに容器１を同時に自転・公転させて被処理物５の撹拌・脱泡処理を行っている間の全部又は一部の時間に、アクチュエータに弁を開放させ、プラズマ発生部２から容器１に継続的にプラズマを含むガスを供給させる。制御部４は、更に、容器１を同時に自転・公転させて被処理物５の撹拌・脱泡処理を行う前に及び／又はその撹拌・脱泡処理を行った後にも、プラズマ発生部２から容器１にプラズマを含むガスを供給させてもよい。

【0036】

蓋体１ｂにはその蓋体１ｂの端部よりも中央部に近い位置に排気用の通気孔１ｃが形成されている。この通気孔１ｃを経由して、容器１の内側と外側との間で気体が移動できる。本実施形態の場合、プラズマを含むガスが容器１の内部に継続的に供給されている間、通気孔１ｃを経由して、容器１の内部のガスが容器１の外部に継続的に排出される。

【0037】

図３に示すように、プラズマを含むガスは、蓋体１ｂの方から本体部１ａの底に向けて放出されている。また、通気孔１ｃは、蓋体１ｂに形成されている。図示する例では、２つの通気孔１ｃは、ノズル１５ａを間に挟むように、蓋体１ｂの端部よりも中央部に近い位置に配置されている。つまり、円形の蓋体１ｂの中心部にノズル１５ａが配置され、円形の蓋体１ｂの径方向外側の端部よりも蓋体１ｂの中心部に近い位置に各通気孔１ｃが配置されている。その結果、図３に矢印で示すように、容器１の内部に供給されたプラズマを含むガスは被処理物５に当たり、本体部１ａの内壁に沿って上昇し、蓋体１ｂの端部付近で方向を変えながら容器１の内部を循環し、その後、蓋体１ｂに形成された通気孔１ｃから容器１の外部に排出される。このように、通気孔１ｃは、容器１の内部に供給されて循環した後のガスが到達する部分に設けられている。その結果、容器１の内部に供給されたプラズマを含むガスの容器１の外部への排出を遅らせることが期待できる。つまり、プラズマと被処理物５との接触時間が長くなるという利点がある。

【0038】

図５はノズル１５ａの構成例を説明する図である。図５（ａ）は、ノズル１５ａの先端から、ノズル１５ａの中心軸に沿って平行にガスが直線的に放出され、且つ、ノズル１５ａの中心軸から離れる方向に向けてガスが直線的に放出されるタイプのノズルである。図５（ｂ）は、ノズル１５ａの先端から、ノズル１５ａの中心軸に沿って平行に相対的に多くのガスが直線的に放出され、その周囲ではノズル１５ａの中心軸に沿って平行に相対的に少ない量のガスが直線的に放出されるタイプのノズルである。図５（ｃ）は、ノズル１５ａの先端から、ノズル１５ａの中心軸に沿って平行に全てのガスが直線的に放出されるタイプのノズルである。図５（ｄ）は、ノズル１５ａの先端から、ノズル１５ａの中心軸に沿って平行に、且つ、ノズル１５ａの中心軸から離れる方向に向けて、ほぼ同じ量のガスが放出されるタイプのノズルである。図５（ｄ）のノズル１５ａは、図１５（ａ）のノズル１５ａよりも広い範囲にガスが放出される。このように、ノズル１５ａから放出されるガスの方向及び量を適宜設定できる。

【0039】

次に、被処理物５にプラズマ照射を行いながら撹拌・脱泡処理を行った場合の効果について説明する。

【0040】

（１）試験１：炭素繊維（０．３ｇ）の解砕試験
撹拌・脱泡処理の条件は以下の通りである。
被処理物５：炭素繊維 ０．３ｇ、水 ５０ｇ
公転回転速度：１０００ｒｐｍ
自転回転速度：１０００ｒｐｍ
時間：６００秒

【0041】

炭素繊維は、株式会社クレハから販売されているクレカチョップＫＧＦ－２００を用いた。クレカチョップのグレードはＭ－２００７Ｓであり、炭素繊維の直径は１４．５μｍである。

【0042】

プラズマの照射条件は以下の通りである。
プラズマ発生部２は、株式会社魁半導体のチューブ内壁大気圧プラズマ装置Ｓ５０００－Ｔを用いた。電源は単相１００Ｖ（６０Ｈｚ）、１０Ａである。ガス供給源３からプラズマ発生部２へは、窒素ガスをガス圧力：０．３ＭＰａ、ガス流量：３０Ｌ／ｍｉｎで供給した。チューブ内壁大気圧プラズマ装置Ｓ５０００－Ｔにおいて、「ＨＶ ＴＩＭＥＲ」の操作部は９９９９秒に設定し、「電力調整」の操作部は１００に設定した。加えて、解砕試験の開始時には、公転回転速度が１０００ｒｐｍに達したタイミングで、チューブ内壁大気圧プラズマ装置Ｓ５０００－Ｔのスイッチを手動操作して、ガス供給とプラズマ照射とを連動して開始させた。また、解砕試験の終了時には、減速開始タイミングで、チューブ内壁大気圧プラズマ装置Ｓ５０００－Ｔのスイッチを手動操作して、ガス供給とプラズマ照射とを連動して停止させた。ノズル１５ａは、図５（ａ）に示すタイプを用いた。

【0043】

図６は、炭素繊維の解砕試験の結果を示す図である。具体的には、図６は、上記条件でプラズマ照射を行いながら撹拌・脱泡処理装置１００で撹拌・脱泡処理を行った後と、プラズマ照射を行わずに撹拌・脱泡処理装置１００で撹拌・脱泡処理を行った後と、プラズマ照射を行わずに容器１を手に持って１０秒間だけ振ること、即ち「手混ぜ」で被処理物５を撹拌した後とのそれぞれの場合において、被処理物５に含まれる炭素繊維を光学顕微鏡で観察した結果を示す画像である。拡大倍率は２００倍及び５００倍である。図示するように、プラズマ照射を行わなかった場合、複数の炭素繊維が凝集したままになっている。それに対して、プラズマ照射を行った場合、複数の炭素繊維が良好に解砕されていることが分かる。

【0044】

図７は、炭素繊維の解砕試験の結果を示す図である。具体的には、図７は、上記条件でプラズマ照射を行いながら撹拌・脱泡処理装置１００で撹拌・脱泡処理を行った後と、プラズマ照射を行わずに撹拌・脱泡処理装置１００で撹拌・脱泡処理を行った後と、プラズマ照射を行わずに容器１を手に持って１０秒間だけ振る「手混ぜ」で被処理物５を撹拌した後とのそれぞれの場合において、被処理物５をパルスＮＭＲにより測定した結果を示す図である。縦軸に示すＲｓｐ値が大きいほど、水中に含まれる粒子の分散性が高いことを示している。このパルスＮＭＲは、マジェリカ・ジャパン株式会社から販売されているMagnoMeter XRSを用いて測定した。図示するように、「手混ぜ」で被処理物５を撹拌した場合、Ｒｓｐ値は最も小さくなった。プラズマ照射を行いながら撹拌・脱泡処理を行った場合、Ｒｓｐ値は最も大きくなり、炭素繊維の分散性が最も高まったことが示された。それに対して、プラズマ照射を行わずに撹拌・脱泡処理を行った場合、「手混ぜ」よりはＲｓｐ値は大きい、即ち、分散性は高まったものの、プラズマ照射を行った場合と比べると、炭素繊維の分散性は低いままであった。

【0045】

（２）試験２：炭素繊維（２ｇ）の解砕試験
撹拌・脱泡処理の条件は以下の通りである。
被処理物５：炭素繊維 ２ｇ、水 ５０ｇ
公転回転速度：１０００ｒｐｍ
自転回転速度：１０００ｒｐｍ
時間：１８００秒

【0046】

炭素繊維は、株式会社クレハから販売されているクレカチョップＫＧＦ－２００を用いた。クレカチョップのグレードはＭ－２００７Ｓであり、炭素繊維の直径は１４．５μｍである。

【0047】

図８は、炭素繊維の解砕試験の結果を示す図である。具体的には、図８は、上記実験１と同じ条件でプラズマ照射を行いながら撹拌・脱泡処理装置１００で撹拌・脱泡処理を行った後と、プラズマ照射を行わずに撹拌・脱泡処理装置１００で撹拌・脱泡処理を行った後とでの、被処理物５を観察した結果を示す画像である。尚、撹拌・脱泡処理を終了した後、撹拌・脱泡処理で用いた容器１とは別の蓋付きの透明の瓶に被処理物５を移し替えた。そして、処理直後から１０分後までの被処理物５の経時的な状態変化の様子を撮影した。

【0048】

図８から明らかなように、プラズマ照射を行っていない場合、１分後の段階から既に炭素繊維の沈殿が顕著に現れている。更に、その後も炭素繊維の沈殿は速く進んでいる。これは、炭素繊維が十分に解砕されておらず、炭素繊維が大きな凝集体で残っていたためだと考えられる。それに対して、プラズマ照射を行った場合、１分後の段階では炭素繊維の沈殿は殆ど現れていない。そして、時間経過と共に、炭素繊維の沈殿が緩やかに進んでいる。加えて、プラズマ照射を行っていない場合、被処理物５の表面に、即ち水の液面に多くの炭素繊維が浮遊しており、水中に分散されなかった炭素繊維が液面に多く存在していたことが分かる。

【0049】

（３）試験３：酸化チタン（０．３ｇ）の解砕試験
撹拌・脱泡処理の条件は以下の通りである。
被処理物５：酸化チタン ０．３ｇ、水 １００ｇ
公転回転速度：１０００ｒｐｍ
自転回転速度：１０００ｒｐｍ
時間：３００秒

【0050】

酸化チタンは、堺化学工業株式会社から販売されているＳＴＲ－１００Ｎを用いた。ＳＴＲ－１００ＮのＸ線測定による一次粒子径は１６ｎｍであり、比表面積は１００ｍ^２／ｇである。

【0051】

図９は、酸化チタンの解砕試験の結果を示す図である。具体的には、図９は、上記実験１と同じ条件でプラズマ照射を行いながら撹拌・脱泡処理装置１００で撹拌・脱泡処理を行った後と、プラズマ照射を行わずに撹拌・脱泡処理装置１００で撹拌・脱泡処理を行った後での、被処理物５に含まれる酸化チタンを光学顕微鏡で観察した結果を示す画像である。拡大倍率は、２００倍、５００倍、１０００倍である。図示するように、何れの倍率の画像を見ても、プラズマ照射を行わなかった場合、酸化チタンが凝集したままになっている。それに対して、プラズマ照射を行った場合、酸化チタンが解砕されている。

【0052】

（４）試験４：酸化チタン（１０ｇ）の解砕試験
撹拌・脱泡処理の条件は以下の通りである。
被処理物５：酸化チタン １０ｇ、水 ５０ｇ
公転回転速度：１２００ｒｐｍ
自転回転速度：１２００ｒｐｍ
時間：３００秒
酸化チタンは、堺化学工業株式会社から販売されているＳＴＲ－１００Ｎを用いた。ＳＴＲ－１００ＮのＸ線測定による一次粒子径は１６ｎｍであり、比表面積は１００ｍ^２／ｇである。

【0053】

図１０は、酸化チタンの解砕試験の結果を示す図である。具体的には、図１０は、上記実験１と同じ条件でプラズマ照射を行いながら撹拌・脱泡処理装置１００で撹拌・脱泡処理を行った後と、プラズマ照射を行わずに撹拌・脱泡処理装置１００で撹拌・脱泡処理を行った後と、容器１を手に持って１０秒間だけ振る「手混ぜ」で被処理物５を撹拌した後とのそれぞれの場合において、被処理物５をパルスＮＭＲにより測定した結果を示す図である。縦軸に示すＲｓｐ値が大きいほど、水中に含まれる粒子の分散性が高いことを示している。このパルスＮＭＲは、マジェリカ・ジャパン株式会社から販売されているMagnoMeter XRSを用いて測定した。図示するように、「手混ぜ」で被処理物５を撹拌した場合、Ｒｓｐ値は最も小さくなった。プラズマ照射を行いながら撹拌・脱泡処理を行った場合、Ｒｓｐ値は最も大きくなり、酸化チタンの分散性が最も高まったことが示された。それに対して、プラズマ照射を行わずに撹拌・脱泡処理を行った場合、「手混ぜ」よりはＲｓｐ値は大きい、即ち、分散性は高まったものの、プラズマ照射を行った場合と比べると、酸化チタンの分散性は低いままであった。

【0054】

（５）試験５：シリカヒュームの解砕試験
撹拌・脱泡処理の条件は以下の通りである。
被処理物５：シリカヒューム ２０ｇ、水 ３０ｇ
公転回転速度：１２００ｒｐｍ
自転回転速度：１２００ｒｐｍ
時間：３００秒
シリカヒュームは、啓和ファインマテリアル株式会社から販売されているＳＮ－５を用いた。

【0055】

図１１は、シリカヒュームの解砕試験の結果を示す図である。具体的には、図１１は、上記実験１と同じ条件でプラズマ照射を行いながら撹拌・脱泡処理装置１００で撹拌・脱泡処理を行った後と、プラズマ照射を行わずに撹拌・脱泡処理装置１００で撹拌・脱泡処理を行った後と、容器１を手に持って１０秒間だけ振る「手混ぜ」で被処理物５を撹拌した後とのそれぞれの場合において、被処理物５をパルスＮＭＲにより測定した結果を示す図である。縦軸に示すＲｓｐ値が大きいほど、水中に含まれる粒子の分散性が高いことを示している。このパルスＮＭＲは、マジェリカ・ジャパン株式会社から販売されているMagnoMeter XRSを用いて測定した。図示するように、「手混ぜ」で被処理物５を撹拌した場合、Ｒｓｐ値は最も小さくなった。プラズマ照射を行いながら撹拌・脱泡処理を行った場合、Ｒｓｐ値は最も大きくなり、シリカヒュームの分散性が最も高まったことが示された。それに対して、プラズマ照射を行わずに撹拌・脱泡処理を行った場合、「手混ぜ」よりはＲｓｐ値は大きい、即ち、分散性は高まったものの、プラズマ照射を行った場合と比べると、シリカヒュームの分散性は低いままであった。

【0056】

以上のように、本実施形態の撹拌・脱泡処理装置１００は、被処理物５を収容した容器１を容器ホルダー１０６に搭載して、プラズマ誘導部１０によってプラズマを含むガスを容器１の内部に導きながら、駆動機構Ｄを動作させることができる。つまり、被処理物５の撹拌・脱泡処理を行いながら、被処理物５に対してプラズマ処理を行うことで、プラズマ作用で発生するラジカル等の活性種により被処理物５に含まれる例えば粒子及び繊維等の分散効果の増強が期待できる。また、例えば粒子及び繊維等の親水性が高まって液体と粒子及び繊維等がなじむことで、粒子及び繊維等の凝集体に含まれている気泡と液体が置換され、粒子及び繊維等の分散性が更に高まる。そのため、粒子及び繊維等が凝集していたとしても、それらが解砕又は解繊されることや、それらの再凝集の抑制が期待できる。加えて、容器１を自転及び公転させることで被処理物５を流動させながらプラズマ照射を行うため、プラズマの作用が被処理物５に対して均等に加わるという利点がある。更に、容器１を自転及び公転させることで被処理物５で生じる熱によりプラズマの作用が強まることで、被処理物５に含まれる例えば粒子及び繊維等の分散効果が高まることが期待される。

【0057】

尚、被処理物５に含まれる例えば粒子及び繊維等の凝集が進むと、それらのサイズが大きくなるため、被処理物５は撹拌・脱泡処理中に空気を巻き込んで、泡を発生させ易くなる。ところが本実施形態の撹拌・脱泡処理装置１００では、被処理物５に含まれる例えば粒子及び繊維等が解砕又は解繊されてそのサイズが小さくなることが期待できる。そのため、被処理物５は撹拌・脱泡処理中に空気を巻き込み難くなり、その結果、泡が発生し難くなる。

【0058】

また、被処理物５には電圧印加部２ａの電極を接触させる必要はないため、その電極の材料が被処理物５に混入することもなく、その電極で発生する熱により被処理物５が加熱されることもなく、電極の材料が被処理物５と化学反応を起こすこともない等、使い勝手がよい撹拌・脱泡処理装置１００が実現される。

【0059】

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、撹拌・脱泡処理装置１００の構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、プラズマ発生部２が撹拌・脱泡処理装置１００に搭載されている例を説明したが、プラズマ発生部２は、撹拌・脱泡処理装置１００の外部に設けられてもよい。

【0060】

＜２＞
上記実施形態では、幾つかの材料を被処理物５として例示したが、被処理物５の種類は上述した材料に限定されず、様々な材料を用いることができる。

【0061】

＜３＞
上記実施形態では、ガス供給源３からプラズマ発生部２に窒素ガスを供給してプラズマを発生させる例を説明したが、ガス供給源３からプラズマ発生部２に供給するガスの種類は適宜変更可能である。例えば、ガス供給源３からプラズマ発生部２に、酸素ガス、アルゴンガスなどのガスを供給してプラズマを発生させることもできる。
また、被処理物５に含まれる粒子及び繊維等に親水性を付与したい場合には酸素ガスを用い、被処理物５に含まれる粒子及び繊維等に疎水性を付与したい場合にはフッ素ガスを用いるなどの変更も可能である。

【0062】

＜４＞
上記実施形態では、２つの通気孔１５ｃが設けられている例を説明したが、通気孔１５ｃの数は、一つであってもよいし、又は、３つ以上であってもよく、適宜変更可能である。また、一つ又は複数の通気孔１５ｃをどのような位置関係で配置するのかも適宜変更可能である。例えば、一つ又は複数の通気孔１５ｃを蓋体１ｂの中央部よりも端部に近い位置に設けてもよい。

【0063】

＜５＞
上記実施形態では、撹拌・脱泡処理装置１００の公転回転速度及び自転回転速度、被処理物５に対するプラズマ照射タイミング及び照射期間、プラズマ強度、ノズル１５ａの形状などについて具体例を挙げて説明したが、それらは適宜変更可能である。

【0064】

＜６＞
上記実施形態では、制御部４は、容器１の自転・公転中の少なくとも一部の時間に、プラズマを含むガスを容器１内に継続的に供給させた。これに代えて、制御部４は、容器１の自転・公転中の少なくとも一部の時間に、プラズマ発生部２から容器１内にプラズマを含むガスを断続的に供給させてもよい。

【0065】

＜７＞
上述実施形態では、容器１の本体部１ａは有底円筒状であったが、開口部と底部の径が異なる形状など、他の形状であってもよい。また、上述実施形態では、プラズマ誘導部１０の一部が蓋体１ｂの中央部を貫通して容器１の内部に挿入されていた。これに代えて、プラズマ誘導部１０の一部が蓋体１ｂの他の部分を貫通していてもよい。

【0066】

＜８＞
なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本開示の実施形態はこれに限定されず、本開示の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本開示は、使い勝手が良好で、且つ、撹拌性能及び脱泡性能の高い撹拌・脱泡処理装置並びに撹拌及び／又は脱泡された被処理物を生産する生産方法に利用できる。

【符号の説明】

【0068】

１ ：容器
１ａ ：本体部
１ｂ ：蓋体
１ｃ ：通気孔
２ ：プラズマ発生部
３ ：ガス供給源
４ ：制御部
５ ：被処理物
１０ ：プラズマ誘導部
１２ ：回転コネクタ
１３ ：公転部
１４ ：回転コネクタ
１５ ：自転部
１５ａ ：ノズル
１５ｃ ：通気孔
１００ ：撹拌・脱泡処理装置
１０６ ：容器ホルダー
Ｄ ：駆動機構
Ｘ１ ：自転軸心
Ｘ２ ：公転軸心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】