JP2001205123A

JP2001205123A - セラミック粉末の粉砕方法

Info

Publication number: JP2001205123A
Application number: JP2000024809A
Authority: JP
Inventors: Yuji Shingu; 雄二新宮
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2001-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】粉砕効率を損なうことなく、セラミック粉末の
粒度分布をシャープにする。【解決手段】少なくともセラミック粉末と粉砕用媒体を
振動ミル内に混合し、前記セラミック粉末と玉石１の衝
突による衝撃力を利用して、セラミック粉末を粉砕する
セラミック粉末の粉砕方法において、玉石１は、平面部
１０ａを有し、該平面部１０ａに対向した略平行な平面
部１０ｂが形成された多面体であり、かつ、隣り合う各
平面部１０の互いになす角が鈍角であることを特徴とす
るセラミック粉末の粉砕方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動ミル粉砕にお
いて、セラミック粉末を粉砕する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】セラミックコンデンサやセラミック半導
体などに用いられる電子材料用の原料であるセラミック
粉末においては、粒度分布の制御が重要である。即ち、
一般にセラミック粉末の粒径が大きすぎる（粗粒）場
合、焼成温度が高くなり、静電容量などの電気特性が低
下する傾向がある。また、セラミック粉末の粒径が小さ
すぎる（微粒）場合、焼結が進みすぎて所望の特性を得
ることが困難になる傾向がある。従って、セラミック粉
末の粗粒や微粒の発生を抑え、中間的な大きさの粒度が
多く占めるように粒度分布を細く立たせる、即ちシャー
プにすることが重要であることが知られている。

【０００３】一方、振動ミルは、粉砕室に上述のセラミ
ック粉末と球形あるいは円柱形等の粉砕用媒体（以下、
「玉石」という）を混合して適当な振動（振幅及び振動
数）を与え、セラミック粉末と玉石同士の衝突による衝
撃力を利用して粉砕させるものであり、セラミックスな
どの原料の粉砕に広く用いられている。

【０００４】かかる振動ミルは、粉砕速度が速く、粉砕
用媒体からの摩耗による汚染が少なく、またエネルギー
効率、スペース効率の点においても優れており、近年、
上記粉砕のために、広く用いられており、その粉砕のた
めの玉石形状は、球形や円柱形が広く用いられている。

【０００５】従来の玉石を図７に示すが、図７（ａ）の
玉石形状が球形の場合、外形が湾曲面であるため、セラ
ミック粉末が玉石間に入り込むと湾曲面同士が一点で衝
突する「点」接触で粉砕が行われる。このような「点」
接触では、図４（ａ）に示すように玉石同士が衝突する
面積が小さいため、粉砕効率が悪く、粗粉が多くなるこ
とや、必要以上に粉砕が進み微粉２２が多くなることに
より、粒度分布がなだらかになるという問題があった。

【０００６】一方、図７（ｂ）に示す玉石形状が縦方向
に細長い円柱形の場合、セラミック粉末が玉石の側面間
に入り込み、側面同士で衝突する、いわゆる「線」接触
で粉砕が行われる可能性が高い。従って、「線」接触で
は、「点」接触よりは玉石同士が衝突する面積が大きい
が、実際には粒度分布は球形と変わらない。

【０００７】そこで、特開平６−１２６２０４に示すよ
うに、粒度分布をシャープにするために、図７（ｃ）の
ように、外径と高さの比を０．８〜１．２の円柱形状に
した粉砕用媒体が提案されている。これにより、玉石が
ボールのように自由に動く事ができるため、「点」や
「線」だけでなく「面」接触での粉砕する可能性が高く
なる。

【０００８】従って、図４（ｃ）に示すように、円柱の
平面同士の「面」接触では、図４（ｂ）に示す円柱の角
部同士の「点」接触や、円柱の側面同士の「線」接触に
比べて、「面」と「面」に挟まれた被粉砕物は、図４
（ｃ）に示すように粒径の大きなセラミック粉末３が障
壁となり小さいセラミック粉末２の粉砕は行われにく
い。従って、過粉砕による微粉の発生が少なく、また、
玉石同士が衝突する面積が大きいため、粉砕効率が向上
し、粗粒が効率良く粉砕されて中間の粒子が多くなり、
なだらかな粒度分布が改善される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７
（ｃ）の玉石を用いたセラミック粉末の粉砕によれば、
円柱形の底面間にセラミック粉末が存在する場合は、
「面」接触となるが、セラミック粉末が円柱の角部の間
に存在する場合は「点」接触になり、側面間に存在する
場合は、「線」接触になる。このため、実際には、
「面」接触より「点」接触や「線」接触による粉砕が支
配的になり、微粉や粗粒の発生を十分に抑えることがで
きないという問題点があった。

【００１０】本発明は、上記問題点に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、振動ボールミル粉砕によって
セラミック粉末を粉砕する際に、粉砕効率を損なうこと
なく、セラミック粉末の粒度分布をシャープにすること
ができるセラミック粉末の粉砕方法を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、少なくともセラミック粉末と粉砕用媒体
を振動ミル内に混合し、前記セラミック粉末と粉砕用媒
体の衝突による衝撃力を利用して、前記セラミック粉末
を粉砕するセラミック粉末の粉砕方法において、前記粉
砕用媒体は、平面部を有し、該平面部に対向した略平行
な平面部で形成された多面体であり、かつ、隣り合う各
平面部の互いになす角が鈍角であることを特徴とするセ
ラミック粉末の粉砕方法を提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を用いて
説明する。本発明はチタン酸バリウムなどのセラミック
粉体を振動ミルに入れられた玉石同士の衝突によって粉
砕する方法を提供するものである。図１（ａ）は本発明
の玉石（粉砕用媒体）の外観斜視図であり、図１（ｂ）
は（ａ）の中央断面図である。本発明の玉石１は、多面
体に形成されており、平面部１０（１０ａ）を有し、そ
の平面部１０ａに対向するほぼ平行な平面部１０ｂが形
成されている。また、玉石１の隣り合う各平面部１０の
互いになす内角θが鈍角で形成されている。

【００１３】また、本発明に用いられる振動ミルは、ミ
ル中に被粉砕物と分散媒と玉石間を装入し、玉石同士の
面を擦りあわせることにより粉砕を行うため、粉砕によ
り玉石が磨耗し、形状が変化することはほとんどない。
また、粉砕用ミルが回転ミルの場合に比べて玉石の面の
衝突は振動ミルより少なく、玉石の磨耗する度合い大き
いため、本発明では振動ミルについて特に有効である。
また、振動ミルは、設備費や設備面積を増大することな
くシステムが複雑になることがないため、安価、かつ、
簡単な製造方法となる。

【００１４】図２は応用例であり、玉石１同士が平面部
１０を有し、その平面部１０に略平行な平面の形状であ
ればかまわないので、六面以上であれば面の数、長さと
高さの比は限定されない。

【００１５】次に振動ミル内の玉石１の動きを図５，図
６を用いて説明する。図５は本発明の玉石の中央断面図
を用いた動作説明図であり、図では断面６角形の多面体
で説明している。本発明の玉石１は図５（ａ）のよう
に、最初、玉石１同士が傾いた関係で装入されたとして
も、振動ミルの矢印に示す左右に振動すると、隣り合う
各平面部の互いになす角が鈍角であるため回転しやす
く、必ず各玉石の平面部同士が対面して接触するように
動いていく。このような状態になると、本発明の玉石１
は振動ミルの底面１ａに重力によりだんだんと沈みこん
で、図のように大半の玉石１は、その平面部１０が平面
１ａに対面し、さらに、玉石１が平面１ａに対して直交
する方向に立脚して整列するようになる。この状態にな
ると各玉石１同士が対面する間隙部１１と振動余裕空間
１２が形成され、振動ミル内の振動によって平面部１０
同士が対面して接触した状態を維持し続け、かつ、玉石
の平面部１０同士が擦り合わさり、剪断応力をお互いが
かけあって振動することになる。

【００１６】なお、間隙部１１にセラミック粉体が入り
込んで粉砕する動作としては、図６（ａ）に示すよう
に、振動余裕空間１２に溜まったセラミック粉体３が玉
石１の隣り合う平面部１０の内角θが鈍角であるので、
間隙部１１にセラミック粉末３が巻き込まれやすくな
る。一旦、間隙部１１に入り込むと、矢印に示すように
振動方向が平面部１０の平面方向となっているので、
「面」接触により剪断応力がかかり、祖粒子について擦
りつぶしながら粉砕が支配的となる（微粒子については
祖粒子に挟まれて通りぬける）。この面接触により一定
の大きさの粉末が多く形成することができる。

【００１７】これに対して、図５（ｂ）のように、例え
ば、各平面部に略平行な他の平面部をもたない多面体の
玉石２１を用いる場合（図では説明のため４面体の断面
図を示す）、最初、玉石２１同士の平面部２１０が傾い
た関係で装入された場合、だんだん重力により玉石１が
沈み込んで、右図のように大半の玉石２１は、その平面
部２１０が平面２１ａに対面するようになり、各玉石２
１が平面部２１０に対向する略平行の平面部２１０を持
たないため、図５（ａ）の右図のような玉石１が平面１
ａに対して直交する方向に立脚して整列することはなく
余裕空間１２が形成されずにギッシリはまり込んだ状態
になる。従って、余裕空間１２が形成されないと、玉石
１を振動させても十分な粉砕力は得られない。また、図
６（ｂ）に示すように、４面体を用いた場合に、玉石２
１の隣り合う各平面部のなす角が鋭角となっているため
に、セラミック粉体２３が玉石２１の先端２１１で跳ね
返されて粉砕能力は劣ることになる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の作用効果を確認するために以
下の実験をおこなった。まず、振動ボールミルに図１に
示す玉石を１００Ｋｇ装入した。玉石は従来例の球形
（直径１０ｍｍ、平面部なし），円柱形（外径１２ｍｍ
×高さ１２ｍｍ、平面部２個所、内角は直角）及び本発
明の実施例である２０面体（対角１０ｍｍ、平面部２０
個所、内角は鈍角）の３種類を使用した。２０面体玉石
は球形玉石を加工し、切削により面を付けたものを使用
した。

【００１９】次に、被粉砕物としてチタン酸バリウム：
純水＝４：１（重量比）及び少量の分散剤を添加したス
ラリー２５Ｋｇを振動ミルに投入し、１０時間粉砕を行
った。ここで、粉砕されたスラリーのセラミック粉末粒
度分布をレーザー回折散乱粒度計にて測定した結果を図
３に示す。

【００２０】図３からも明らかなように、本発明の多面
体の玉石を用いた場合、球形、円柱形のものに比べて、
微粉も粗粉も少なく、シャープな粒度分布となるような
粉砕が可能となることが理解できる。

【００２１】なお、本発明は上記の実施の形態例に限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
での種々の変更や改良等は何ら差し支えない。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明の粉砕用媒体によ
れば、振動ボールミル粉砕によってセラミックスなどの
粉末を得る際に、粉砕効率を損なうことなく、粉砕粉の
粒度分布をシャープにすることができるセラミック粉末
の粉砕方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明における粉砕用媒体（玉石）の
外観斜視図、（ｂ）は中央断面図である。

【図２】本発明における粉砕用媒体（玉石）の他の実施
例を示す外観斜視図である。

【図３】本発明と従来例におけるセラミック粉末の粒度
分布の相違を示す図である。

【図４】粉砕時の玉石とセラミック粉末の関係を示す図
であり、（ａ）は「点」接触、（ｂ）は「線」接触、
（ｃ）は「面」接触の状態を示すものである。

【図５】振動ミル内の粉砕用媒体（玉石）の動作につい
て説明する図であり、（ａ）は本発明の平面部に平行な
他の平面部をもつ玉石、（ｂ）は比較例における平面部
に平行な他の平面部を持たない玉石を示す図である。

【図６】粉砕時の玉石と被粉砕物の関係を示す図であ
り、（ａ）は本発明の各平面部と互いになす内角が鈍角
である場合、（ｂ）は各平面部と互いになす内角が鋭角
の場合である。

【図７】従来における粉砕用媒体の外形の例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１、２１・・・粉砕用媒体（玉石）２、２２・・・セラミック粉末（微粉）３、２３・・・セラミック粉末（粗粉）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともセラミック粉末と粉砕用媒体
を振動ミル内に混合し、前記セラミック粉末と粉砕用媒
体の衝突による衝撃力を利用して、前記セラミック粉末
を粉砕するセラミック粉末の粉砕方法において、前記粉砕用媒体は、平面部を有し、該平面部に対向した
略平行な平面部で形成された多面体であり、かつ、隣り
合う各平面部の互いになす角が鈍角であることを特徴と
するセラミック粉末の粉砕方法。