JPH02217347A

JPH02217347A - セラミックス原料の製法、及びその製法で得たセラミックス原料、並びにその成形体

Info

Publication number: JPH02217347A
Application number: JP1037222A
Authority: JP
Inventors: Makio Naito; 牧男内藤; Masahiro Yoshikawa; 雅浩吉川
Original assignee: Hosokawa Micron Corp
Current assignee: Hosokawa Micron Corp
Priority date: 1989-02-15
Filing date: 1989-02-15
Publication date: 1990-08-30

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、セラミックスの原料を仮焼処理した後、粉砕
して微粉状のセラミックス原料を得るための製法、及び
、それにより得られたセラミックス原料、並びにこのセ
ラミックス原料を使用して製造されたセラミックス成形
体に関する。

（従来技術）従来、仮焼処理したセラミックスの原料を微粉状に粉砕
するには、例えば第４図に示すようなボールミルを使用
し、ケーシング（３０）内で原料と共に入れられたセラ
ミックス製の粉砕用ボール（３１）によって微粉砕させ
ていた。

また、別の方法としては微粉砕可能な他の微粉砕機によ
り十分に微粉砕した後、これを適当な大きさに造粒して
いた。

（発明が解決しようとする課Ｂ）しかし、ボールミルによって得られた微粉状原料は粒度
分布の幅が広く、これを成型時の充填において均等に分
散させることは困難であり、均一で緻密な構造を有する
セラミックス成形体を造るには不十分であった。

また、他の微粉砕機により十分に微粉砕してから造粒し
た粉末を使用する場合、別に造粒のためノプロセスが必
要になること、又、微粉砕工程においては、従来の高性
能な微粉砕機のほとんどがセラミックス以外の材料、す
なわち鉄やステンレス等金属製であり、したがってこれ
ら微粉砕機を使用した粉砕処理においては粉砕部材の一
部が原料粒子との衝突や摩擦によって削り取られ、これ
がセラミックス製品中に混入して別の新たな問題ともな
る。また、これら微粉砕機の多くは粉砕機構のほかに分
級機構が具備されており、これを含め全体をセラミック
ス材にすることは非常に高価なものとなる。更に、造粒
のため添加されるバインダーについても焼成時に完全に
蒸発させるのに時間を要し、場合によっては、焼成後も
セラミックス中に残存することになるため、単に原料中
の不純物としてだけではなく用途によっては有害物質と
して不都合な場合も生じる。

本発明の目的は、こうした問題やおそれがなく、成分が
均一に分散し、緻密で強度的にも優れたセラミックス成
形体、及びそれを実現するためのセラミックス原料を製
造することにある。

（課題を解決するための手段）本発明の特徴手段は、仮焼処理したセラミックスの原料
を粉砕処理するのに際し、ケーシングを高速駆動回転さ
せ、原料をそのケーシングの内周面に遠心力で押し付け
、その押し付けで形成した原料層に前記ケーシングに対
して相対回転する摩砕片と掻取り片とを作用させ、摩砕
片による圧縮力と剪断力で粉粒状原料を微粉砕し、掻取
り片による撹拌混合で均一分散させ、さらに、これら摩
砕片と掻取り片との相乗作用により、微粉状原料中の各
粒子相互間に粒子同士の融着を引き起こさせて複合化さ
れた微粉末を得ることにあり、その作用効果は次の通り
である。

（作用）つまり、高速駆動回転するケーシングの内周面に遠心力
によって粉粒状原料を押し付け、原料の動きが遠心力で
制限されている原料層に対して、摩砕片を相対回転させ
て摩砕作用を付与させることにより、摩砕片による原料
の擦りつぶしを強力かっ確実に、効率よく実現できる。

また、原料層をそれに対して相対回転する掻取り片で撹
拌混合させて、微粉状原料の混合および分散を確実に、
かつ十分効率よく実現できる。そして、全体として原料
の微粉砕化と均一撹拌混合とを短時間に確実に、かつ十
分均等に実行できるようになった。

しかも、このようにして製造された微粉末は、摩砕片に
よる圧縮と剪断、及び掻取り片による撹拌混合とにより
、各粉末粒子の表面に粒子同士、あるいはより微小な粒
子の融着を引き起こさせ、微小粒子がほぼ均等に結合し
て複合化された粉末が得られる。この複合粉末は粒径の
揃った均一なもので、成形型への充填を均一良好に行う
ことができ、それによって成分が均一に分散した緻密な
構造の成形体が造れる。

また、各粒子は摩砕混合時にその角が削り取られ、ある
いは微小粒子の結合によって角のないものになるため、
圧縮成形時や焼成時の収縮に伴い発生する内部応力が一
部に集中することが少なく、強度的にも優れたセラミッ
クス成形体を製造できる。

（発明の効果）その結果、セラミックスとして高品質で強度的にも非常
に安定性に優れた成形体が造れるようになった。ま−た
、異なった成分のセラミックス材との調合も同一装置内
で行うことができ、新規の組成を有するセラミックス原
料、及びセラミックス成形体を造ることができる。しか
も、同装置内においては混合造粒の操作が行われるため
、別途に造粒プロセスを必要としないで、安価に成形体
用のセラミックス原料を製造できる。更に、ケーシング
内面や摩砕片、掻取り片などの粉接部をセラミックスで
構成させることにより、不純物の混入を無くし、造粒の
ためのバインダーも不要で、品質面と安全性の両面で良
好な特性を有するセラミックス原料を提供できるように
なった。

（実施例）次に実施例を示す。

第１図に示すように、仮焼処理したセラミックスの原料
を秤量し、秤量した原料を乾式の摩砕混合装置で粉砕混
合処理して微粉状のセラミックス原料を造る。そして、
この微粉状原料を成形用の型に充填し、圧縮した後、焼
成してセラミックス成形体を製造する。

前述の摩砕混合装置について、第２図および第３図によ
り次に詳述する。

機台（１）に取付られた縦向き回転軸（２）の上端に処
理室（３）を形成する有底筒状ケーシング（４）を同芯
状に取り付け、電動モータ（５ａ）および変速機（５ｂ
）等からなる駆動装置（５）を回転軸（２）の下端に連
動させ、ケーシング（４）をその内部の粉粒状原料が遠
心力によりケーシング（４）の内周面（４ａ）に押付け
られるように高速駆動回転すべく構成し、かつ、原料の
性状に応じて適切な遠心力が得られるようにケーシング
（４）の回転速度を調整可能に構成しである。

ケーシング（４）はカバー（７）で包囲され、ケーシン
グ（４）の下部にファン（１２）を連設し、カバー（７
）に形成した吸気口から外気を吸引し、吸引外気により
ケーシング（４）を冷却するように構成しである。また
、吸引外気をカバー（７）に接続した搬送用流路（ｌＯ
）に微粉状原料の搬送用空気として用いるよう構成しで
ある。また、微粉状原料を処理室（３）からカバー（７
）側に移すため、ケーシング（４）の上端中心部を開口
させて原料のオーバーフロー式排出口（１１）を形成し
である。

回転軸（２）と同君の回転軸（８ａ）の上端部に固定し
た状態で、中心上部に円錐状部分（８ｃ）を形成した支
持体（８ｂ）をケーシング（４）に設けである。

ケーシング（４）の内周面（４ａ）との協働で原料を圧
縮し剪断する摩砕片（９ａ）、および原料を撹拌混合し
分散する掻取り片（９ｂ）をケーシング（４）の回転方
向に適当な間隔で並べた状態で支持体（８ａ）の先端に
取付は処理室（３）内に配置しである。摩砕片（９ａ）
にケーシング（４）との隙間がケーシング（４）の回転
方向側はど狭くなるように形成した傾斜面を持たせ、他
方、掻取り片（９ｂ）をケーシング（４）との隙間がケ
ーシング（４）の回転方向側はど広くなり、かつ、その
作用面が次第に幅広となるようなくさび状、又は櫛歯状
に形成しである。なお、本装置の摩砕片（９ａ）および
擾取り片（９ｂ）は、少なくとも表面部をセラミックス
で構成させて異物混入の問題を無くしているが、ケーシ
ング（４）についても同様にその全部を、又は一部とし
て内周面（４ａ）をセラミックスで構成させるほか、セ
ラミックス以外の材料、例えば鉄やステンレス等の金属
で構成してもよい。つまり、内周面（４ａ）については
、該内周面（４ａ）に沿って原料層が形成されるため、
原料が内周面（４ａ）に対して直接衝突したり、原料と
摩砕片（９ａ）の間に生じるような摩擦は内周面（４ａ
）には起こらないため、該内周面（４ａ）が削り取られ
たり摩耗することはほとんどない。従って、異物混入が
厳しく制限される場合を除いては内周面（４ａ）を含む
ケーシング（４）全体をセラミックス以外の材料で構成
させてもよいわけである。

回転軸（８ａ）を駆動装置（５）に連動させ、ケーシン
グ（４）に対して一定の速度差で摩砕片（９ａ）及び掻
取り片（９ｂ）を相対回転させ、摩砕片（９ａ）による
微粉砕と掻取り片（９ｂ）による撹拌混合が行われるよ
うに構成しである。

回転軸（８ａ）、支持体（８ｂ）、摩砕片（９ａ）、掻
取り片（９ｂ）内に加熱あるいは冷却用媒体を流入させ
る通路（２７）を形成し、ロータリージヨイント（２４
）により通路（２７）を媒体貯蔵用タンク（２６）に接
続しである。

カバー（７）の中心部に支持体（８ｂ）の円錐状部分（
８ｃ）に向けてフィーダ（１９）からの原料を流下供給
させるための経路（６）をパイプ（１４）の付設によっ
て形成し、必要により加熱あるいは冷却させた適量の空
気や不活性ガス等の搬送用気体を供給する送風機（１８
）を経路（６）に接続し、また、カバー（７）の周囲に
ジャケラ）　（２５）を具備させ、タンク（２６）から
の加熱または冷却用の媒体を通すように構成しである。

捕集器（１５）、排風ｉ　（１６）をその順に流路（１
０）に接続し、捕集器（１５）の排出口に微粉状原料を
回収するロータリーフィーダ（１７）を設けである。

要するに、ケーシング（４）を高速駆動回転させてフィ
ーダ（１９）からの粉粒状原料をケーシング（４）の内
周面（４ａ）に遠心力で押付け、その押付けで形成した
原料層に、ケーシング（４）に対して相対回転する摩砕
片（９ａ）と掻取り片（９ｂ）を作用させ、摩砕片（９
ａ）で原料を微粉砕させると共に、掻取り片（９ｂ）で
原料を十分に微細かつ均一混合させ、微細になった微粒
子をこれよりも大きい微粒子の表面に融着させて結合さ
せ、新たな複合粒子を造る。

できた微粉状粒子は排出口（１１）より気流搬送して捕
集器（１５）で回収させる。

［実験例］次に実験例を示す。

原料として、粒径１ｍｍ以下に粗粉砕したシリカアルミ
ナを前述の摩砕混合装置に入れ、機内温度を１００〜１
５０℃で約１時間運転し、平均粒径約５μｍの粉末を得
た。この粉末を調べたところ、各粒子は角が取れて略球
形状をし、粒径も均一に揃っており、重力流動性も非常
に良好であった。

また、この粉末を使用して成形体を造ったところ、成型
時の充填をきわめて良好に行え、均一な組成を有し、か
つ強度的にも十分に優れた品質のよい成形体が得られた
。

（別の実施例）次に、別の実施例を説明する。

原料は種類、混合割合、粒度、その他において適当に選
択できる。例えば、超電導体用のセラミックスの製造も
可能であり、十分微細、かつ均一分散により緻密な組成
構造のものが得られ、高い強度性を有するほか、成形密
度が高くなることにより電流密度が大きくマイスナー効
果も強いなど優れた超電導特性を備えた高品質の超電導
体が得られる。

その場合、仮焼処理と粉砕処理を繰り返し行うことによ
り、超電導体の成分物質の純度が上がり、かつ結晶化が
進むため、−段と高品質なものが製造できることは知ら
れているが、本実施例の摩砕混合装置の使用することに
より、従来と同等の効果を繰り返しの回数を大幅に減ら
して実行できる。

また、超電導体以外のセラミックスの場合では、従来の
数回の仮焼処理と粉砕処理の繰り返しを一回で可能にし
たり、更に場合によっては仮焼処理を省いて粉砕処理の
みで行うこともでき、大幅な時間短縮と製造コスト軽減
の効果が得られる。

乾式の摩砕混合装置の具体構成は適当に変更でき、例え
ばケーシング（４）の回転軸芯を傾斜させたり、横向き
にしたり、摩砕片（９ａ）や掻取り片（９ｂ）をケーシ
ング（４）側へ接触しない範囲で流体圧やスプリングで
付勢したり、摩砕片（９ａ）と掻取り片（９ｂ）の回転
を停止させたり、あるいは摩砕片（９ａ）及び掻取り片
（９ｂ）を固定させた構成にしてもよい。また、摩砕片
（９ａ）および掻取り片（９ｂ）の形状、材質、設置数
などを適当に変更したり、パッチ処理するように捕集器
（１５）からケーシング（４）に微粉を還元供給するよ
うに構成する等が可能である。

熱処理において温度条件をいかに設定するかは、原料に
見合って適当に選択でき、また、製造されたセラミック
ス原料を成形や焼成用の装置に供給する方式、設備、形
状等は適宜選択自在である。

また、セラミックス原料及びそれによって製造される成
形体の用途は不問である。

なお、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
ために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の
構造に限定されるもの７はない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の実施例を示し、第１図は
フローシート、第２図は摩砕混合装置の概念図、第３図
は第２図のＡ−Ａ線断面図、第４図は従来例である。図において、（２）・・・・・・回転軸、（３）・・・
・・・処理室、（４）・・・・・・ケーシング、（４ａ
）・・・・・・内周面、（９ａ）・・・・・・摩砕片、
（９ｂ）・・・・・・掻取り片である。以上出願人　ホソカワミクロン株式会社第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セラミックスの原料を仮焼処理し、粉砕処理して
得たセラミックス原料の製法であって、前記粉砕処理に
おいて、ケーシング（４）を高速駆動回転させて原料を
そのケーシング（４）の内周面（４ａ）に遠心力で押し
付け、その押し付けで形成した原料層に前記ケーシング
（４）に対して相対回転する摩砕片（９ａ）と掻取り片
（９ｂ）を作用させ、前記摩砕片（９ａ）による圧縮力
と剪断力で原料を微粉砕すると共に、前記掻取り片（９
ｂ）の作用で微粉状原料を撹拌混合するセラミックス原
料の製法。
（２）セラミックスの原料を仮焼処理し、粉砕処理して
得たセラミックス原料であって、前記粉砕処理において
、ケーシング（４）を高速駆動回転させて原料をそのケ
ーシング（４）の内周面（４ａ）に遠心力で押し付け、
その押し付けで形成した原料層に前記ケーシング（４）
に対して相対回転する摩砕片（９ａ）と掻取り片（９ｂ
）を作用させ、前記摩砕片（９ａ）による圧縮力と剪断
力で原料を微粉砕すると共に、前記掻取り片（９ｂ）の
作用で微粉状原料を撹拌混合して製造したセラミックス
原料。
（３）セラミックスの原料を仮焼処理し、粉砕処理して
得た微粉状原料を成型して焼成したセラミックス成形体
であって、前記粉砕処理において、ケーシング（４）を
高速駆動回転させて原料をそのケーシング（４）の内周
面（４ａ）に遠心力で押し付け、その押し付けで形成し
た原料層に前記ケーシング（４）に対して相対回転する
摩砕片（９ａ）と掻取り片（９ｂ）を作用させ、前記摩
砕片（９ａ）による圧縮力と剪断力で原料を微粉砕する
と共に、前記掻取り片（９ｂ）の作用で微粉状原料を撹
拌混合して製造したセラミックス成形体。