JP2001287490A - Ceramic ball for ballpoint pen, manufacturing method for the same and ballpoint pen - Google Patents

Ceramic ball for ballpoint pen, manufacturing method for the same and ballpoint pen

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JP2001287490A
JP2001287490A JP2000106225A JP2000106225A JP2001287490A JP 2001287490 A JP2001287490 A JP 2001287490A JP 2000106225 A JP2000106225 A JP 2000106225A JP 2000106225 A JP2000106225 A JP 2000106225A JP 2001287490 A JP2001287490 A JP 2001287490A
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ball
ceramic
silicon nitride
molding
powder
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Tomonori Niwa
倫規 丹羽
Tetsuji Yogo
哲爾 余語
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic ball for a ballpoint pen capable of obtaining further better writing performance by optimizing a balance of the presences between rough air gaps and fine air gaps. SOLUTION: The air gaps of 3 to 30 pieces in size of 2 to 10 μm and the air gaps of 20 to 200 pieces in size of 0.5 to 2 μm are formed per a region of 50 μm×50 μm of a surface of a ceramic ball. The relatively rough air gaps 93 in size of 0.5 to 2 μm and the relatively fine air gaps 94 in size of 0.5 to 2 7 μm are formed in a good balance in a specifically forming density as described above. Thus, smooth writing satisfactoriness is simultaneously assured while ensuring a necessary sufficient ink flow-out amount so as to clearly express a distinct line or particularly a character or a fine line, and a wear of a ball sheet part can be effectively suppressed. In order to manufacture the ball for satisfying such conditions, it is effective to manufacture a spherically formed material by a tumbling granulating method. Simultaneously, a manufacturing efficiency and a material yield are dramatically improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールペン用セラ
ミックボール、ボールペン用セラミックボールの製造方
法及びボールペンに関する。
The present invention relates to a ceramic ball for a ballpoint pen, a method for manufacturing a ceramic ball for a ballpoint pen, and a ballpoint pen.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ボールペン用のボールとしては金
属製のものが使用されることが多かったが、近年、摩耗
しにくく又はインキによる腐食も受けにくいセラミック
製ボールを使用したボールペンが実用化されている。例
えば特開昭56−145000号、特開昭59−135
195号あるいは特公平3−23356号の各公報に
は、炭化珪素を始めとして、窒化珪素、サイアロン、ジ
ルコニア、アルミナ、窒化アルミニウムなど、各種セラ
ミックにて構成したボールペン用セラミックボールが開
示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, metal balls are often used as ball-point pens, but in recent years, ball-point pens using ceramic balls that are hard to wear or susceptible to corrosion by ink have been commercialized. ing. For example, JP-A-56-145000, JP-A-59-135
Japanese Patent Publication No. 195 or JP-B-3-23356 discloses ceramic balls for ball-point pens made of various ceramics such as silicon carbide, silicon nitride, sialon, zirconia, alumina, and aluminum nitride.

【0003】ところで、ボールペン用セラミックボール
の表面は、ベアリングボールのような極めて平滑な仕上
り状態になっていると、インクを弾いてスムーズな書き
味が損なわれるので、インク保持・転写性を確保するた
めに、適度に空隙が分散形成された表面状態としておく
必要がある。例えば、特公平3−23356号公報に
は、炭化珪素質セラミックにて構成されたボールペン用
セラミックボールの表面部の平均孔径を1〜30μmと
する発明が開示されている。このように平均孔径を調整
する理由として、ボールシート部の削り取りを抑制し、
いわゆる球下がりを抑制することが記載されている。
If the surface of a ceramic ball for a ball-point pen is in a very smooth finished state like a bearing ball, the ink is repelled and the smooth writing quality is impaired. Therefore, it is necessary to maintain a surface state in which voids are appropriately dispersed and formed. For example, Japanese Patent Publication No. 3-23356 discloses an invention in which a ceramic ball for a ballpoint pen made of silicon carbide ceramic has an average pore diameter of 1 to 30 μm on the surface. The reason for adjusting the average hole diameter in this way is to suppress shaving of the ball seat portion,
It describes that a so-called ball drop is suppressed.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】しかしながら、ボールペ
ン用セラミックボールにおいてはボールシート部の削り
取り抑制のみでなく、滑らかで鮮明な書き味が保証され
るための、適度なインク流出性能が当然に両立されてい
なければならない。例えば粗大な空隙ばかりが多数形成
されている場合には、ボール表面のインク保持量が増大
し、インク流出量を増大させることができるが、ボール
シート部の削り取りが進行しやすくなる上、筆記対象物
(例えば紙等)上でのボールの滑りが悪くなり、書き味
がざらざらとした心地の悪いものになってしまう問題が
ある。また、インク流出量が多いため、ボール径を相当
小さくしても鮮明な細字の表現が困難になる。他方、微
細な空隙のみが主体となる場合には、インク流出量が不
足して、特にボール径が小さかったり、筆記速度が早く
なったりしたときにかすれ等が生じ易くなる。
However, in the ceramic ball for a ballpoint pen, not only the suppression of shaving of the ball seat portion but also a proper ink outflow performance for ensuring a smooth and clear writing quality are naturally compatible. Must be. For example, when only a large number of voids are formed, the amount of ink retained on the ball surface increases, which can increase the amount of ink flowing out. There is a problem that the sliding of the ball on an object (for example, paper) becomes poor, and the writing becomes rough and uncomfortable. In addition, since the amount of the ink flowing out is large, it is difficult to express sharp fine characters even if the ball diameter is considerably reduced. On the other hand, when only minute voids are mainly used, the amount of ink flowing out is insufficient, and fainting is likely to occur particularly when the ball diameter is small or when the writing speed is increased.

【0005】このような問題を解決するためには、表面
空隙の寸法分布、つまり粗い空隙と微細な空隙との存在
バランスを考慮しなければならないが、特公平3−23
356号公報では単に空隙の平均寸法が規定されている
に過ぎず、空隙の寸法分布については全く関心が払われ
ていない。他方、該公報においては、ボールの製造方法
として、角状あるいは円柱状の成形体をプレス成形によ
り作り、これを焼成した後にバレル研磨及び精密研磨を
施して最終的な形状に仕上げる方法が採用されている。
しかしながら、プレス成形では成形すべき粉末とパンチ
あるいはダイとの摩擦が大きいため、密度の不均一な成
形体しか得られず、結果的に焼結体の密度分布も不均一
化しやすくなるので、研磨されたボール表面の空隙分布
を精密に制御することは非常に困難である。従って、鮮
明で滑らかな書き味性能を実現するために粗い空隙と微
細な空隙とを最適のバランスにて形成することは不可能
に近い。また、角状あるいは円柱状の焼結体を最終的な
ボールに仕上げるためには、多段階の研磨工程を経なけ
ればならないから、製造能率が極めて悪い上、材料歩留
まりの大幅な低下が避けがたい欠点がある。
In order to solve such a problem, it is necessary to consider the dimensional distribution of surface voids, that is, the existence balance between coarse voids and fine voids.
In Japanese Patent Publication No. 356, the average size of the voids is merely specified, and no attention is paid to the size distribution of the voids. On the other hand, in the publication, as a method of manufacturing a ball, a method is employed in which a square or columnar molded body is formed by press molding, fired, and then subjected to barrel polishing and precision polishing to finish the final shape. ing.
However, in press molding, since the friction between the powder to be molded and the punch or die is large, only a compact having a non-uniform density can be obtained, and as a result, the density distribution of the sintered body tends to be non-uniform. It is very difficult to precisely control the void distribution on the surface of the ball. Therefore, it is almost impossible to form coarse gaps and fine gaps in an optimal balance in order to realize clear and smooth writing taste performance. In addition, in order to finish a square or columnar sintered body into a final ball, a multi-stage polishing process must be performed, so that the production efficiency is extremely poor and a significant reduction in material yield cannot be avoided. There are serious drawbacks.

【0006】また、特公平3−23356号にて採用さ
れている材質は炭化珪素であるが、炭化珪素製のボール
は、ボールシート(具体的にはステンレス鋼等のFe系
金属で構成される)に組み付けて実際にボールペンとし
て使用したときに、長期間の使用に伴い面荒れを起こし
やすく、また、該面荒れに伴い当然に表面空隙分布も影
響を受けやすいことから、書き味等がやや損なわれやす
い難点がある。さらに、長期間の使用により、ボールシ
ート部が摩耗しやすく、これも書き味を損ねる一因とな
る。
The material employed in Japanese Patent Publication No. 3-23356 is silicon carbide, but a ball made of silicon carbide is formed of a ball sheet (specifically, an Fe-based metal such as stainless steel). )), When actually used as a ballpoint pen, the surface tends to be rough due to long-term use, and the surface void distribution is naturally also susceptible to the surface roughness, so that the writing taste is slightly There are disadvantages that are easily damaged. In addition, the ball seat portion is liable to be worn out over a long period of time, which also impairs the writing quality.

【0007】他方、特開昭56−145000号公報に
は、窒化珪素焼結体にて構成したボールペンボールが開
示されているが、実施例によるとその窒化珪素含有率は
74%と低く、強度や耐摩耗性も十分に確保されないこ
とから、書き味や鮮明度等の筆記性能の持続性に欠ける
欠点がある。また、焼結助剤含有量が高く焼結時に相当
緻密化することが予想されることから、研磨等による表
面空隙量あるいは寸法分布の調整が困難な上、耐化学薬
品性も損なわれるために、インクとの長期接触により腐
食摩耗しやすい欠点がある。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-145000 discloses a ballpoint pen ball made of a silicon nitride sintered body. According to the examples, the silicon nitride content is as low as 74% and the strength is low. Also, there is a drawback that the writing performance such as writing taste and sharpness is lacking in sustainability of writing performance and abrasion resistance. Also, since the sintering aid content is expected to be considerably densified during sintering, it is difficult to adjust the amount of surface voids or dimensional distribution by polishing or the like, and chemical resistance is also impaired. However, there is a disadvantage that corrosion and wear are liable to occur due to long-term contact with ink.

【0008】本発明の、第一の課題は、粗い空隙と微細
な空隙との存在バランスを最適化することにより、一層
良好な筆記性能が得られるボールペン用セラミックボー
ルを提供することにある。また、第二の課題は、従来の
窒化珪素質セラミックの欠点を解消し、より長寿命で筆
記性能に優れた窒化珪素質セラミック製ボールペン用セ
ラミックボールを提供することにある。さらに、第三の
課題は、長期間使用しても表面空隙分布が影響を受けに
くく、ボールシート部の摩耗も抑制することができ、筆
記性能の持続性に優れたボールペン用セラミックボール
を提供することにある。そして、第四の課題は、製造能
率と材料歩留まりに極めて優れたボールペン用セラミッ
クボールの製造方法と、それにより製造されるボールペ
ン用セラミックボールを提供することにある。
[0008] A first object of the present invention is to provide a ceramic ball for a ball-point pen capable of obtaining more excellent writing performance by optimizing the balance between coarse voids and fine voids. Another object of the present invention is to provide a ceramic ball for a ball-point pen made of a silicon nitride ceramic, which solves the drawbacks of the conventional silicon nitride ceramic and has a longer life and excellent writing performance. Further, a third problem is to provide a ceramic ball for a ballpoint pen which is less affected by the surface void distribution even when used for a long period of time, can suppress wear of the ball seat portion, and has excellent writing performance. It is in. A fourth object is to provide a method of manufacturing a ceramic ball for a ballpoint pen, which is extremely excellent in manufacturing efficiency and material yield, and a ceramic ball for a ballpoint pen manufactured by the method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記の課
題を解決するために、本発明のボールペン用セラミック
ボールの第一の構成は、少なくとも表層部がセラミック
にて構成されるとともに、ボール表面の50μm×50
μmの領域当たりに、寸法2μm以上10μm以下の空
隙が5〜30個、寸法0.5μm以上2μm未満の空隙
が20〜200個形成されていることを特徴とする。ま
た、本発明のボールペンは、本発明のボールペン用セラ
ミックボール(上記第一の構成のほか、後に説明する第
二あるいは第三の構成であってもよい)と、そのボール
ペン用セラミックボールをペン先位置に回転可能に支持
するボールシート部と、そのボールシート部を経て前記
ボールペン用セラミックボールにインクを供給するイン
ク供給機構とを備えたことを特徴とする。
Means for Solving the Problems and Action / Effect In order to solve the above problems, a first structure of the ceramic ball for a ballpoint pen according to the present invention is that at least the surface layer is made of ceramic and the ball surface is made of ceramic. 50 μm × 50
It is characterized in that 5 to 30 voids having a size of 2 μm or more and 10 μm or less and 20 to 200 voids having a size of 0.5 μm or more and less than 2 μm are formed per μm region. Further, the ballpoint pen of the present invention includes a ceramic ball for a ballpoint pen of the present invention (aside from the first configuration, a second or third configuration described later) and a ceramic ball for the ballpoint pen. A ball seat portion rotatably supported at a position, and an ink supply mechanism for supplying ink to the ceramic ball for a ballpoint pen via the ball seat portion.

【0010】本発明者らは、鋭意検討の結果、寸法2μ
m以上10μm以下の比較的粗い空隙と、寸法0.5μ
m以上2μm未満の比較的微細な空隙とを、上記のよう
な特定の形成密度にてバランスよく形成することが、鮮
明な線、特に文字や細線を明瞭に表現するために必要十
分なインク流出量を確保しつつ、滑らかな書き味も同時
に確保し、かつボールシート部分の摩耗も有効に抑える
ことが可能となることを見出し、本発明を完成するに至
った。このようなボールペン用セラミックボールは、特
にボール径が0.5〜1.4mm程度の文字筆記用ある
いは細線用のボールペンに好適に使用できる。かくして
本発明の第一の課題が解決される。
The present inventors have conducted intensive studies and found that a size of 2 μm was obtained.
a relatively coarse gap of not less than 10 μm and a size of 0.5 μm
It is necessary to form relatively fine voids of m or more and less than 2 μm in a well-balanced manner at the above-mentioned specific formation density, so that clear lines, especially characters and thin lines, can be sufficiently and sufficiently discharged to clearly express ink. The inventors have found that it is possible to secure a smooth writing quality while securing the amount, and it is also possible to effectively suppress the wear of the ball seat portion, thereby completing the present invention. Such a ceramic ball for a ball-point pen can be suitably used particularly for a ball-point pen for writing a character or a fine line having a ball diameter of about 0.5 to 1.4 mm. Thus, the first object of the present invention is solved.

【0011】なお、空隙の寸法(後述の結晶粒子の寸法
等についても同じ)とは、図20に示すように、観察面
上において空隙(結晶粒子)に対し、それらの内部を横
切らない外接平行線を、該結晶粒子あるいは欠陥との位
置関係を変えながら各種引いたときに、その平行線の最
小間隔dmin と、最大間隔dmaxとの平均値(すなわ
ち、d=(dmin+dmax)/2)にて表すものとする。
As shown in FIG. 20, the dimensions of the voids (the same applies to the dimensions of the crystal grains described later) mean that the voids (crystal grains) on the observation plane are circumscribed parallel to the voids (crystal grains) without intersecting the inside of the voids (crystal grains). When various lines are drawn while changing the positional relationship with the crystal grains or defects, the average value of the minimum distance dmin and the maximum distance dmax of the parallel lines (that is, d = (dmin + dmax) / 2) Shall be represented.

【0012】50μm×50μmの領域当たりの、寸法
2μm以上10μm以下の空隙(以下、大寸法空隙とい
う)の個数が5個未満になると、ボール表面のインク保
持量が不足し、線のかすれ等が生じ易くなる。他方、そ
の個数が30個を超えると、滑らかな書き味が失われ易
くなるほか、ボールシート部の摩耗も進行しやすくな
り、長期間使用するうちにボールの沈みによるインクの
過度の流出(いわゆるインクボテ)等が避けがたくな
る。他方、インク保持の主役を担う大寸法空隙の個数の
上限を、上記のように書き味保持やボールシート部の摩
滅防止のために、比較的小さく押さえている関係上、寸
法0.5μm以上2μm未満の空隙(以下、小寸法空隙
という)は、それを補ってインク保持量を確保する役割
を果たすが、その個数が20個未満になると、ボール表
面のインク保持量が不足し、線のかすれ等が生じ易くな
る。他方、小寸法空隙の個数が200個を超えると、ボ
ール表面のインク保持量が逆に過剰となり、描かれる文
字や線の鮮明度が損なわれたり、細かい文字や細線の筆
記が困難となったりする問題を生ずる。
If the number of voids having a size of 2 μm to 10 μm per area of 50 μm × 50 μm (hereinafter, referred to as large-size voids) is less than 5, the amount of ink retained on the ball surface becomes insufficient, and blurring of lines or the like occurs. It is easy to occur. On the other hand, if the number exceeds 30, smooth writing is likely to be lost, and abrasion of the ball seat portion is also likely to progress. It is difficult to avoid ink spots). On the other hand, the upper limit of the number of large-sized voids that plays a leading role in holding ink is kept relatively small in order to maintain writing taste and prevent abrasion of the ball seat portion as described above. A gap smaller than the gap (hereinafter referred to as a small gap) plays a role of compensating the gap and securing the ink holding amount. However, if the number of the gaps is less than 20, the ink holding amount on the ball surface becomes insufficient and the line is blurred. Etc. easily occur. On the other hand, if the number of small-sized voids exceeds 200, the amount of ink retained on the ball surface becomes excessively large, and the sharpness of drawn characters and lines is impaired, and it becomes difficult to write fine characters and fine lines. Problems arise.

【0013】次に、本発明のボールペン用セラミックボ
ールの第二の構成は、少なくとも表層部が、窒化珪素含
有率が85重量%以上の窒化珪素質セラミックにて構成
されていることを特徴とする。このように、窒化珪素含
有率の高いセラミックを使用することで強度や耐摩耗性
が格段に向上し、従来の窒化珪素質セラミック製ボール
ペン用ボールと比較して、書き味性能の持続性を大幅に
改善することができる。また、ボールの耐化学薬品性も
向上するので、インクとの長期接触による腐食摩耗も起
こりにくい。
Next, a second structure of the ceramic ball for a ballpoint pen of the present invention is characterized in that at least the surface layer portion is made of a silicon nitride ceramic having a silicon nitride content of 85% by weight or more. . In this way, the use of ceramics with a high content of silicon nitride significantly improves strength and wear resistance, and significantly improves the durability of writing performance compared to conventional ballpoint pens made of silicon nitride ceramic. Can be improved. In addition, since the chemical resistance of the ball is also improved, corrosion and wear due to long-term contact with the ink are less likely to occur.

【0014】そして、さらに本発明者らが鋭意検討した
結果、上記のように窒化珪素含有率の高い窒化珪素質セ
ラミックをボールペン用セラミックボールに採用した場
合、従来見出されていなかった、以下のような新たな効
果が発現することが判明した。すなわち、ボールシート
部の少なくとも前記ボールペン用セラミックボールと接
する部分(もちろん全体でもよい)がFe系材料にて構
成されている場合に、窒化珪素質セラミック製のセラミ
ックボールは、継続使用により表面が適度に平滑化し、
例えば、ボール表面にインク保持用の空隙が形成されて
いる場合には、隣接する空隙間のボール表面部分を平滑
に維持することができるので、滑らかな書き味を長く持
続させることができる。この理由としては、窒化珪素と
ボールシート部の金属鉄成分とが化学反応してボール表
層面部にごく薄い複合化合物層が形成され、これがボー
ルの回転に伴う摩擦により剥ぎ取られる現象が、ボール
ペンの継続使用に伴い繰り返され、ボール表面が次第に
研磨(琢磨)されてゆく、いわゆる機械的化学的研磨作
用が働いていることが推測される。なお、この機械的化
学的研磨作用には、インクの成分が関与することも考え
られる。
Further, as a result of further intensive studies by the present inventors, when the silicon nitride ceramic having a high silicon nitride content as described above is used for a ceramic ball for a ballpoint pen, the following has not been found. It has been found that such a new effect appears. In other words, when at least a portion (of course, the entirety) of the ball seat portion in contact with the ceramic ball for a ball-point pen is made of an Fe-based material, the surface of the ceramic ball made of silicon nitride ceramic becomes moderate due to continuous use. , And
For example, when a gap for holding ink is formed on the ball surface, the ball surface portion of the adjacent gap can be kept smooth, so that smooth writing quality can be maintained for a long time. The reason for this is that the silicon nitride and the metallic iron component of the ball sheet chemically react to form a very thin composite compound layer on the surface of the ball, which is peeled off by the friction caused by the rotation of the ball. It is presumed that the so-called mechanical and chemical polishing action, which is repeated with continued use and the ball surface is gradually polished (polished), works. In addition, it is conceivable that the components of the ink are involved in the mechanical and chemical polishing action.

【0015】いずれにせよ、このような現象は、窒化珪
素質セラミックにおいて特有に認められることであり、
例えば炭化珪素質セラミックなどでは顕著ではない。特
に、高純度の窒化珪素セラミックでは低純度のものと比
較して、焼結助剤に由来する粒界相が少なく、窒化珪素
主相による均質な組織が形成されやすいため、前記した
化学的機械的研磨によるセラミックボール表面の平滑化
効果が著しい。また、腐食に比較的弱い粒界相の量が少
なくなることも、面が平滑化する上で有利に作用してい
るものと考えられる。かくして本発明の第二の課題を解
決することが可能となる。すなわち、ボールの材質とし
て窒化珪素質セラミックを採用することにより、少なく
とも炭化珪素質セラミックを採用した場合よりも書き味
の滑らかさを長期間持続させることが可能となる。ま
た、このような滑らかな書き味の確保は、当然に文字や
細線等の筆記にも有利に作用する。なお、当該第二の構
成を前記した第一の構成と組み合わせることにより、筆
記性能及びその持続性をさらに良好なものとすることが
できる。
In any case, such a phenomenon is peculiarly recognized in silicon nitride ceramics.
For example, it is not remarkable in silicon carbide ceramics. In particular, high-purity silicon nitride ceramics have less grain boundary phases derived from the sintering aid and are more likely to form a homogeneous structure due to the silicon nitride main phase as compared with low-purity silicon nitride ceramics. The effect of smoothing the surface of the ceramic ball by mechanical polishing is remarkable. It is also considered that the reduction in the amount of the grain boundary phase that is relatively vulnerable to corrosion also has an advantageous effect on smoothing the surface. Thus, the second object of the present invention can be solved. That is, by adopting a silicon nitride ceramic as the material of the ball, it becomes possible to maintain the smoothness of writing for a long time at least as compared with the case of employing a silicon carbide ceramic. Naturally, such a smooth writing quality can be advantageously applied to writing of characters and thin lines. Note that by combining the second configuration with the first configuration, the writing performance and the sustainability thereof can be further improved.

【0016】また、本発明のボールペン用セラミックボ
ールの第三の構成は、少なくとも一部のものの寸法が
0.5μm以上である閉気孔が内部に分散形成された多
孔質窒化珪素質セラミックにて構成されたことを特徴と
する。
A third structure of the ceramic ball for a ball-point pen of the present invention is a porous silicon nitride ceramic in which closed pores of which at least a part has a size of 0.5 μm or more are dispersed and formed therein. It is characterized by having been done.

【0017】上記のような多孔質窒化珪素質セラミック
により構成されたボールペン用セラミックボールは、筆
記使用により表層部が摩耗しても、内部に存在する閉気
孔が表面に開放し、表面空隙を新たに生ずるので、長期
間使用しても表面空隙分布が影響を受けにくく、ひいて
は、筆記性能の持続性に優れたボールペン用セラミック
ボールを実現できる。また、窒化珪素質セラミックの採
用により、ボールシート部がFe系材料で構成されてい
る場合には、継続使用に伴う空隙間表面の平滑化も進行
するので、滑らかな書き味の持続性にも優れる。このよ
うな効果は、前記した第二の構成を組み合わせることで
一層顕著なものとすることができる。
In a ceramic ball for a ballpoint pen made of the above porous silicon nitride ceramic, even if the surface layer is worn by writing, closed pores existing inside are opened to the surface and a new surface void is formed. Therefore, the surface void distribution is hardly affected even when used for a long period of time, and a ceramic ball for a ballpoint pen having excellent durability of writing performance can be realized. In addition, when the ball seat portion is made of an Fe-based material by adopting a silicon nitride ceramic, the smoothness of the surface of the air gap with the continuous use also progresses, so that the smooth writing durability can be maintained. Excellent. Such an effect can be made more remarkable by combining the above-described second configuration.

【0018】なお、ボール表面におけるインク保持性を
確保するため、形成されている閉気孔の少なくとも一部
のものの寸法を0.5μm以上としておく必要がある。
この場合、前記した第一の構成と組合せを図ること、す
なわち表面にて開気孔化することにより空隙となった場
合に、その空隙の寸法が前記した第一の構成を満たす寸
法分布となるように、閉気孔の寸法分布を調整しておく
ことがさらに有効である。
In order to ensure the ink retaining property on the ball surface, it is necessary that at least a part of the formed closed pores have a size of 0.5 μm or more.
In this case, by combining with the first configuration described above, that is, when a void is formed by opening pores on the surface, the size of the void has a size distribution satisfying the first configuration. Further, it is more effective to adjust the size distribution of the closed pores.

【0019】上記のような窒化珪素質多孔質セラミック
は、例えば相対密度を80〜98%絶対密度は材料組成
によっても異なるが、おおむね3.0〜3.5g/cm
程度である)とすることができる。相対密度が80%
未満であるとボール強度の確保が困難となり、98%を
超えると緻密化しすぎて、ボール表面におけるインク保
持に適した空隙の形成量を十分に確保できなくなる。な
お、相対密度の値は、より望ましくは85〜95%とす
るのがよい。
The silicon nitride porous ceramic as described above has a relative density of, for example, 80 to 98%. Although the absolute density varies depending on the material composition, it is generally 3.0 to 3.5 g / cm.
About 3 ). 80% relative density
If it is less than 100%, it is difficult to secure the strength of the ball. If it exceeds 98%, the ball is too dense, and the amount of voids suitable for holding ink on the ball surface cannot be sufficiently secured. The value of the relative density is more desirably 85 to 95%.

【0020】また、上記のようなセラミックボールは、
例えば原料粉末を成形した成形体を焼成する際に、完全
に緻密化する前の段階にて焼成を停止する方法、あるい
は産業上採用可能な常識的な焼成時間の範囲(例えば1
0時間程度まで)にて完全に緻密化しない温度にて焼結
を行う方法等により製造できる。また、セラミック原料
粉末中に、焼成時に消失する空隙形成体(例えばカーボ
ン粒子や高分子材料粒子)を配合して焼成する方法も採
用可能である。例えば窒化珪素質セラミックの場合、窒
化珪素含有量が85重量%以上として、焼結助剤成分含
有量を比較的少なく留めた材質の場合、緻密化を図るた
めには熱間静水圧プレス法や、あるいは常圧雰囲気によ
る一次焼成を行ってから、ガス圧雰囲気で二次焼成を行
う等の2段階焼成が用いられるのが一般的である。しか
しながら、多孔質窒化珪素質セラミックを製造する場合
は、10気圧以下の雰囲気にて一段階のみの焼成にて行
う方法、すなわち、緻密化を図るための2段焼成工程を
いわば一次焼成が終わった段階で中断させる方法が有効
である。この場合、より望ましくは、1atm以下の少
なくとも窒素を含有する雰囲気下で焼成を行う常圧焼成
により行うのがよい。また、焼成温度は例えば1400
〜1700℃の範囲で設定するのがよい。焼成温度が1
400℃未満では、焼結体の強度が不十分となり、逆に
1700℃を超えると緻密化が著しくなって、所期の相
対密度の焼結体が得られなくなる。
The ceramic ball as described above is
For example, when firing a compact formed from a raw material powder, a method of stopping firing at a stage before complete densification, or a range of common-sense firing time that can be employed in industry (for example, 1
(Up to about 0 hours) at a temperature that does not completely densify. It is also possible to employ a method in which a void forming body (for example, carbon particles or polymer material particles) which disappears during firing is mixed into the ceramic raw material powder and fired. For example, in the case of a silicon nitride ceramic, a material having a silicon nitride content of 85% by weight or more and a relatively small content of a sintering aid component is used. Alternatively, a two-stage baking such as performing a first baking in a normal pressure atmosphere and then performing a second baking in a gas pressure atmosphere is generally used. However, in the case of producing a porous silicon nitride-based ceramic, a method of performing firing in only one stage in an atmosphere of 10 atm or less, that is, a two-stage firing process for achieving densification, so-called primary firing has been completed. The method of interrupting at the stage is effective. In this case, it is more preferable to perform normal pressure firing in which firing is performed in an atmosphere containing at least nitrogen of 1 atm or less. The firing temperature is, for example, 1400
It is preferable to set the temperature within a range of 1700 ° C. Firing temperature is 1
If the temperature is lower than 400 ° C., the strength of the sintered body becomes insufficient. On the other hand, if the temperature exceeds 1700 ° C., the densification becomes remarkable, and a sintered body having an intended relative density cannot be obtained.

【0021】なお、窒化珪素質セラミックは、窒化珪素
を主体とするものであるが、その残余の成分としては焼
結助剤成分があり、周期律表の3A、4A、5A、3B
(例えばAl(アルミナなど))及び4B(例えばSi
(シリカなど))の各族の元素群及びMgから選ばれる
少なくとも1種を、酸化物換算で1〜15重量%含有さ
せることができる。これらは焼結体中では主に酸化物状
態にて存在する。
The silicon nitride-based ceramic is mainly composed of silicon nitride, and the remaining component is a sintering aid component, which is 3A, 4A, 5A, 3B in the periodic table.
(Eg, Al (alumina, etc.)) and 4B (eg, Si
(Silica or the like)) and at least one element selected from the group consisting of Mg and 1 to 15% by weight in terms of oxide. These exist mainly in the oxide state in the sintered body.

【0022】焼結助剤成分が1重量%未満では焼成その
ものが困難となり、高強度のボールが得にくくなる。他
方、15重量%を超えると強度や靭性あるいは耐摩耗性
の不足を招くほか、前述の多孔質セラミックを構成した
い場合には焼結体の緻密化が進行しすぎ、適度な量の閉
気孔(すなわち、表面における空隙)を形成することが
困難となる。焼結助剤成分の含有量は、望ましくは2〜
10重量%とするのがよい。なお、本発明において、
「主成分」(「主体」あるいは「主に」等も同義)と
は、特に断りがない限り、着目している物質においてそ
の成分の含有率が50重量%以上であることを意味す
る。
If the sintering aid component is less than 1% by weight, the sintering itself becomes difficult, and it becomes difficult to obtain a high-strength ball. On the other hand, if the content exceeds 15% by weight, insufficient strength, toughness or wear resistance is caused. In addition, when the above-mentioned porous ceramic is desired to be formed, the densification of the sintered body proceeds excessively, and an appropriate amount of closed pores ( That is, it is difficult to form a gap on the surface. The content of the sintering aid component is desirably 2 to 2.
The content is preferably 10% by weight. In the present invention,
The term “main component” (also synonymous with “main component” or “mainly”) means that the content of the component in the substance of interest is 50% by weight or more, unless otherwise specified.

【0023】なお、3A族の焼結助剤成分としては、S
c、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、
Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luが一般的に
用いられる。これらの元素Rの含有量は、CeのみRO
、他はR型酸化物にて換算する。これらのうち
でもY、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ybの各重希
土類元素の酸化物は、窒化珪素質焼結体の強度、靭性及
び耐摩耗性を向上させる効果があるので好適に使用され
る。また、このほかに、マグネシアスピネル、ジルコニ
ア等も焼結助剤として使用が可能である。
The group 3A sintering aid component includes S
c, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd,
Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu are generally used. The content of these elements R is RO only for Ce.
2 and others are calculated using R 2 O 3 type oxides. Of these, oxides of heavy rare earth elements of Y, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb are preferably used because they have the effect of improving the strength, toughness, and wear resistance of the silicon nitride sintered body. used. In addition, magnesia spinel, zirconia and the like can also be used as a sintering aid.

【0024】また、窒化珪素質焼結部材の組織は、窒化
珪素を主成分とする主相結晶粒子が、ガラス質及び/又
は結晶質の結合相にて結合された形態のものとなる。な
お、主相は、β化率が70体積%以上(望ましくは90
体積%以上)のSi相を主体とするものであるの
がよい。この場合、Si相は、SiあるいはNの
一部が、Alあるいは酸素で置換されたもの、さらに
は、相中にLi、Ca、Mg、Y等の金属原子が固溶し
たものであってもよい。例えば、次の一般式にて表され
るサイアロンを例示することができる; β−サイアロン:Si6−zAl8−z(z=
0〜4.2) α−サイアロン:M(Si,Al)12(O,N)
16(x=0〜2) M:Li,Mg,Ca,Y,R(RはLa,Ceを除く
希土類元素)。
The structure of the silicon nitride-based sintered member has a structure in which main phase crystal grains containing silicon nitride as a main component are bonded by vitreous and / or crystalline binder phases. The main phase has a β conversion of 70% by volume or more (preferably 90% by volume).
(% By volume or more) of Si 3 N 4 phase. In this case, the Si 3 N 4 phase is a phase in which a part of Si or N is substituted by Al or oxygen, and a phase in which metal atoms such as Li, Ca, Mg, and Y are solid-dissolved. There may be. For example, it can be exemplified Sialon which is expressed by the following general formula; beta-sialon: Si 6-z Al z O z N 8-z (z =
0-4.2) α-sialon: M x (Si, Al) 12 (O, N)
16 (x = 0 to 2) M: Li, Mg, Ca, Y, R (R is a rare earth element excluding La and Ce).

【0025】また、前記した焼結助剤成分は、主に結合
相を構成するが、一部が主相中に取り込まれることもあ
りえる。なお、結合相中には、焼結助剤として意図的に
添加した成分のほか、不可避不純物、例えば窒化珪素原
料粉末に含有されている酸化珪素などが含有されること
がある。
The above-mentioned sintering aid component mainly constitutes the binder phase, but a part thereof may be taken into the main phase. The binder phase may contain unavoidable impurities, for example, silicon oxide contained in the silicon nitride raw material powder, in addition to components intentionally added as a sintering aid.

【0026】原料となる窒化珪素粉末はα化率(全窒化
珪素中に占めるα窒化珪素の比率)が70%以上のもの
を使用することが望ましく、これに焼結助剤として、希
土類元素、3A、4A、5A、3Bおよび4B族の元素
群から選ばれる少なくとも1種を酸化物換算で1〜15
重量%、好ましくは2〜10重量%の割合で混合する。
なお、原料配合時においては、これらの元素の酸化物の
ほか、焼結により酸化物に転化しうる化合物、例えば炭
酸塩や水酸化物等の形で配合してもよい。
It is desirable that the silicon nitride powder used as a raw material has an α-rate (a ratio of α-silicon nitride in the total silicon nitride) of 70% or more. At least one element selected from the group consisting of groups 3A, 4A, 5A, 3B and 4B is 1 to 15 in terms of oxide.
% By weight, preferably 2 to 10% by weight.
In addition, at the time of compounding the raw materials, in addition to oxides of these elements, compounds which can be converted into oxides by sintering, for example, carbonates and hydroxides may be added.

【0027】なお、上記3つの構成のうち、材質を窒化
珪素質セラミックに限定していない第一の構成について
は、窒化珪素質セラミック以外にも、炭化珪素質、アル
ミナ(酸化アルミニウム)質、ジルコニア(酸化ジルコ
ニウム)質等のセラミックが採用可能であるが、この場
合も、前述のように窒化珪素質セラミックを他の材料よ
りもより好適に採用することができる。
Of the above three configurations, the first configuration, whose material is not limited to silicon nitride ceramics, includes silicon carbide, alumina (aluminum oxide), and zirconia in addition to silicon nitride ceramics. Ceramics such as (zirconium oxide) can be used, but also in this case, as described above, silicon nitride-based ceramics can be more preferably used than other materials.

【0028】次に、以下、本発明のセラミックボールを
製造する上で好適に採用可能な方法について、さらに詳
しく説明する。本発明の第一の構成においては、ボール
表面の大寸法空隙と小寸法空隙とを特有の比率に調整し
て形成することが求められる。特に第三の構成のように
空隙形成のための気孔が焼結体内部にまで分散形成され
た多孔質セラミックを製造する場合には、成形体状態で
形成されている空孔の寸法分布を精密に制御し、その分
散状態もなるべく一様なものにしなければならない。そ
して、さらに検討を重ねた結果、成形体状態でその密度
をなるべく高く、かつ一様なものとすることが、上記の
ような空隙あるいは気孔の分布状態を実現する上で必須
であることが判明した。しかしながら、直径わずか0.
5〜1.4mm程度のボールペンボールを製造する場合
には、上記のような空隙あるいは気孔の分布状態を得る
ことは、密度不均一を生じやすい従来の金型プレス成形
や押出成形では非常に困難であり、冷間静水圧プレス
(CIP)法を併用しても十分ではない。また、このよ
うに小径のボールは、プレス成形により直接球状に成形
することは事実上不可能であり、角状あるいは円柱状の
成形体を焼成してその焼結体を研磨する方法を採用せざ
るを得ないが、これが製造能率や歩留まりの甚だしい低
下につながることは既に説明した通りである。
Next, a method that can be suitably employed in producing the ceramic ball of the present invention will be described in more detail. In the first configuration of the present invention, it is required that the large-sized voids and the small-sized voids on the ball surface are formed in a specific ratio. In particular, in the case of manufacturing a porous ceramic in which pores for forming voids are dispersed and formed inside the sintered body as in the third configuration, the dimensional distribution of the voids formed in the compact is precisely controlled. And the state of dispersion must be as uniform as possible. As a result of further studies, it has been found that it is essential to make the density as high and uniform as possible in the state of the molded body in order to realize the above-mentioned distribution of voids or pores. did. However, only a diameter of.
In the case of manufacturing a ballpoint pen ball having a size of about 5 to 1.4 mm, it is very difficult to obtain the above-described distribution of voids or pores by conventional mold press molding or extrusion molding which tends to cause uneven density. It is not sufficient to use a cold isostatic pressing (CIP) method together. In addition, it is practically impossible to directly form such a small-diameter ball into a spherical shape by press molding, and a method of firing a square or cylindrical shaped body and polishing the sintered body is adopted. As has already been explained, this leads to a drastic reduction in manufacturing efficiency and yield.

【0029】そして、本発明者らは鋭意検討を重ねた結
果、小径の成形体の高密度及び空孔分布の均一化を図る
ことが可能である上、直接球状の成形体を得ることがで
き、焼成後の研磨等の後加工も不要化できる、また、仮
に必要であっても簡略なものに留めることができるとい
う画期的な方法、すなわち転動造粒法を創出することに
成功したのである。この方法は、造粒容器内にセラミッ
ク原料粉末を含有する成形用素地粉末を入れ、該容器内
にて前記成形用素地粉末の凝集物を転がしながらこれを
球状に成長させることにより球状成形体を得る転動造粒
成形工程と、その球状成形体を焼成することによりボー
ルペン用セラミックボールを得る焼成工程とを含むこと
を特徴とする。この方法は、従来のプレス成形等では球
形度の高い成形体を得るのがほとんど不可能であったボ
ールペン用ボールの成形体につき、高密度かつ均質なも
のを極めて容易に製造することができる。また、球状成
形体を得る上での製造能率が高く、プレス成形等のよう
に成形体に不要部分も発生しないので焼結体の研磨代も
劇的に削減でき、場合によっては焼結体をそのままボー
ルペンボールとして使用することも可能となる。
As a result of intensive studies, the present inventors have made it possible to achieve high density and uniform pore distribution of a small-diameter molded product, and to directly obtain a spherical molded product. It succeeded in creating an epoch-making method that can eliminate post-processing such as polishing after sintering, and can simplify even if it is necessary, that is, the rolling granulation method. It is. In this method, a green compact is placed in a granulation container by placing a green compact containing the ceramic raw material powder and rolling the aggregate of the green compact in the container while rolling the aggregate into a spherical shape. It is characterized by including a rolling granulation forming step to obtain and a firing step to obtain a ceramic ball for a ballpoint pen by firing the spherical molded body. This method makes it possible to extremely easily produce a high-density and homogeneous ball-point pen ball, which is almost impossible to obtain with high sphericity by conventional press molding or the like. In addition, the production efficiency in obtaining a spherical molded body is high, and unnecessary parts are not generated in the molded body unlike press molding, so that the polishing allowance for the sintered body can be dramatically reduced, and in some cases, the sintered body can be reduced. It can be used as it is as a ballpoint pen ball.

【0030】上記のような転動造粒により、相対密度が
61%以上の球状成形体を得ることが可能となる。そし
て、このように密度の高い球状成形体を製造すること
が、第一の構成あるいは第三の構成において求められる
空隙あるいは気孔の均一な分布状態を実現する上で極め
て有効である。相対密度が61%未満では、成形体中の
気孔分散状態を一様なものとするのが困難となり、ま
た、気孔寸法のばらつきも大きくなって、焼結後のボー
ルに良好な筆記性能を付与することが困難となる。
[0030] By the above-described rolling granulation, it is possible to obtain a spherical molded body having a relative density of 61% or more. Producing a spherical molded body having such a high density is extremely effective in achieving a uniform distribution of voids or pores required in the first or third configuration. When the relative density is less than 61%, it is difficult to make the pores dispersed in the molded body uniform, and the variation in the pore size becomes large, and good writing performance is imparted to the sintered ball. It will be difficult to do.

【0031】この場合、高密度でより均一な成形体を得
るには、成形核体に液状成形媒体を主体とする液体を供
給しつつ、これに成形用素地粉末を付着させることによ
り球状成形体を得るようにする手法を採用することが、
成形体の高密度化を図る上で有効である。液状成形媒体
は、具体的には水あるいは水に適宜添加物を配合した水
溶液などの、水系溶媒を使用することができるが、これ
に限られるものではなく、例えば有機溶媒を使用しても
よい。該方法によれば、成形体の表面に存在する凹凸部
分に液状成形媒体と成形用素地粉末とが付着したとき
に、その液状成形媒体の浸透圧によって粉末粒子が密に
再配列しながら付着するので、成形体の密度を上昇させ
ることができると考えられる。なお、このような効果を
高めるには、成形体に液状成形媒体を直接吹きかけるこ
とが望ましい。また、液状成形媒体を吹きかける工程
は、成形工程(例えば転動造粒工程)の全期間にわたっ
て行うようにしてもよいし、成形工程の一部期間(例え
ば最終段階のみ)にのみ行うようにしてもよい。また、
液状成形媒体は連続的に供給しても断続的に供給しても
いずれでもよい。
In this case, in order to obtain a high-density and more uniform molded body, a spherical molded body is obtained by supplying a liquid mainly composed of a liquid molding medium to the molded core and adhering a molding base powder thereto. Can be adopted
This is effective in increasing the density of the molded body. The liquid molding medium may be, for example, an aqueous solvent such as water or an aqueous solution in which an additive is appropriately added to water, but is not limited thereto.For example, an organic solvent may be used. . According to the method, when the liquid molding medium and the molding base powder adhere to the uneven portions existing on the surface of the molded body, the powder particles adhere while closely rearranging due to the osmotic pressure of the liquid molding medium. Therefore, it is considered that the density of the molded body can be increased. In order to enhance such an effect, it is desirable to spray the liquid molding medium directly on the molded body. Further, the step of spraying the liquid forming medium may be performed over the entire period of the forming step (for example, the rolling granulation step), or may be performed only during a part of the forming step (for example, only the final stage). Is also good. Also,
The liquid forming medium may be supplied continuously or intermittently.

【0032】なお、転動造粒法を採用する場合、成形用
素地粉末として以下のようなものを使用するとさらに効
果的である。すなわち、レーザ回折式粒度計にて測定さ
れた平均粒子径が0.3〜2μm、同じく90%粒子径
が0.7〜3.5μm、さらにBET比表面積値が5〜
13m/gである成形用素地粉末を使用する。なお、
本明細書では、粒子の小粒径側からの相対累積度数は、
図12に示すように、評価対象となる粒子を粒径の大小
順に配列し、その配列上にて小粒径側から粒子の度数を
計数したときに、着目している粒径までの累積度数をN
c、評価対象となる粒子の総度数をN0として、nrc=
(Nc/N0)×100(%)にて表される相対度数nrc
をいう。そして、X%粒子径とは、前記した配列におい
てnrc=X(%)に対応する粒径をいう。例えば、90
%粒子径とは、nrc=90(%)に対応する粒径をい
う。
When the tumbling granulation method is employed, it is more effective to use the following as the molding base powder. That is, the average particle diameter measured by a laser diffraction type particle size analyzer is 0.3 to 2 μm, the 90% particle diameter is 0.7 to 3.5 μm, and the BET specific surface area value is 5 to 5 μm.
A molding base powder of 13 m 2 / g is used. In addition,
In the present specification, the relative cumulative frequency from the small particle side of the particles is:
As shown in FIG. 12, the particles to be evaluated are arranged in the order of the particle size, and when the frequency of the particles is counted from the smaller particle size side on the arrangement, the cumulative frequency up to the particle size of interest is obtained. To N
c, assuming that the total frequency of the particles to be evaluated is N0, nrc =
Relative frequency nrc expressed by (Nc / N0) x 100 (%)
Say. The X% particle size refers to a particle size corresponding to nrc = X (%) in the above-described arrangement. For example, 90
The% particle diameter means a particle diameter corresponding to nrc = 90 (%).

【0033】レーザ回折式粒度計にて測定した平均粒子
径及び90%粒子径が上記の範囲に属し、かつBET比
表面積値が上記範囲となる成形用素地粉末を使用するこ
とにより、粉末の偏り等による密度不均一や不連続境界
部などの欠陥が生じにくく、結果として焼結体の不均一
収縮による変形や、割れあるいは欠けによる不良発生率
を大幅に減少させることができる。レーザ回折式粒度計
の測定原理は公知であるが、簡単に説明すれば、試料粉
末に対しレーザ光を照射し、粉末粒子による回折光をフ
ォトディテクタにより検出するとともに、その検出情報
から求められる回折光の散乱角度と強度とから粒径を知
ることができる。
By using a molding base powder whose average particle diameter and 90% particle diameter measured by a laser diffraction type particle sizer fall within the above range and whose BET specific surface area value falls within the above range, the bias of the powder can be improved. Defects such as density non-uniformity and discontinuous boundaries due to the above-mentioned factors are unlikely to occur, and as a result, the rate of occurrence of defects due to non-uniform shrinkage of the sintered body, and defects due to cracking or chipping can be greatly reduced. Although the principle of measurement of a laser diffraction type particle sizer is known, in brief, a sample powder is irradiated with laser light, the diffracted light by the powder particles is detected by a photodetector, and the diffracted light obtained from the detected information is obtained. The particle size can be known from the scattering angle and the intensity of the particles.

【0034】ここで、セラミック原料からなる成形用素
地粉末は、図11に模式的に示すように、添加された有
機結合材の働きや静電気力の作用など種々の要因によ
り、複数の一次粒子が凝集して二次粒子を形成している
ことが多い。この場合、レーザ回折式粒度計による測定
では、入射レーザ光の凝集粒子による回折挙動と孤立し
た一次粒子による回折挙動とで大きな差異を生じないた
め、測定された粒径が、一次粒子単体で存在するものの
粒径なのか、あるいはこれが凝集した二次粒子の粒径な
のかが互いに区別されない。すなわち、該方法で測定し
た粒子径は、図11における二次粒子径Dを反映した値
となる(この場合、凝集を起こしていない孤立した一次
粒子も広義の二次粒子とみなす)。また、これに基づい
て算出される平均粒子径あるいは90%粒子径とは、い
ずれも二次粒子の平均粒子径あるいは90%粒子径の値
を反映したものとなる。
As shown in FIG. 11, a plurality of primary particles may be formed in the molding base powder made of a ceramic raw material due to various factors such as the action of an added organic binder and the action of electrostatic force. Often agglomerated to form secondary particles. In this case, the measurement by the laser diffraction type particle sizer does not cause a large difference between the diffraction behavior of the incident laser light by the aggregated particles and the diffraction behavior by the isolated primary particles. It cannot be distinguished from each other whether it is the particle size of the particles or the particle size of the aggregated secondary particles. That is, the particle diameter measured by this method is a value reflecting the secondary particle diameter D in FIG. 11 (in this case, isolated primary particles that do not cause aggregation are also regarded as secondary particles in a broad sense). In addition, the average particle diameter or 90% particle diameter calculated based on this reflects the average particle diameter or 90% particle diameter of the secondary particles.

【0035】他方、成形用素地粉末の比表面積値は吸着
法により測定され、具体的には、粉末表面に吸着するガ
スの吸着量から比表面積値を求めることができる。一般
には、測定ガスの圧力と吸着量との関係を示す吸着曲線
を測定し、多分子吸着に関する公知のBET式(発案者
であるBrunauer、Emett、Tellerの頭文字を集めたも
の)をこれに適用して、単分子層が完成されたときの吸
着量vmを求め、その吸着量vmから算出されるBET比
表面積値が用いられる。ただし、近似的に略同等の結果
が得られる場合は、BET式を使用しない簡便な方法、
例えば吸着曲線から単分子層吸着量vmを直読する方法
を採用してもよい。例えば、ガス圧に吸着量が略比例す
る区間が吸着曲線に現われる場合は、その区間の低圧側
の端点に対応する吸着量をvmとして読み取る方法があ
る(The Journal of American Chemical Society、57
巻(1935年)1754頁に掲載の、BrunauerとEmet
tの論文を参照)。いずれにしろ、吸着法による比表面
積値測定においては、吸着する気体分子は二次粒子中に
も浸透して、これを構成する個々の一次粒子の表面を覆
うので、結果として比表面積値は、一次粒子の比表面
積、ひいては図11の一次粒子径dの平均値を反映した
ものとなる。
On the other hand, the specific surface area of the molding base powder is measured by an adsorption method. Specifically, the specific surface area can be determined from the amount of gas adsorbed on the powder surface. In general, an adsorption curve showing the relationship between the pressure of a measurement gas and the amount of adsorption is measured, and a known BET formula (collection of the inventors, Brunauer, Emmett, Teller) for multi-molecule adsorption is obtained. By applying, the adsorption amount vm when the monomolecular layer is completed is obtained, and the BET specific surface area value calculated from the adsorption amount vm is used. However, when approximately equivalent results are obtained, a simple method that does not use the BET equation,
For example, a method of directly reading the adsorption amount vm of the monolayer from the adsorption curve may be adopted. For example, when a section where the adsorption amount is substantially proportional to the gas pressure appears in the adsorption curve, there is a method of reading the adsorption amount corresponding to the end point on the low pressure side of that section as vm (The Journal of American Chemical Society, 57
Volume (1935), p. 1754, Brunauer and Emet
t). In any case, in the specific surface area value measurement by the adsorption method, the gas molecules to be adsorbed also penetrate into the secondary particles and cover the surface of the individual primary particles constituting the secondary particles, and as a result, the specific surface area value is This reflects the specific surface area of the primary particles, and thus the average value of the primary particle diameter d in FIG.

【0036】そして、上記の成形用素地粉末は、セラミ
ック焼結体の緻密化が十分に促進され、かつ欠陥が少な
く十分な強度の焼結体が得られるよう、一次粒子径を反
映したBET比表面積値を5〜13m/gとある程度
小さく設定する。そして、重要な点は、二次粒子径を反
映したレーザ回折式粒度計による平均粒子径あるいは9
0%粒子径が、それぞれ、0.3〜2μmあるいは0.
7〜3.5μmと、スプレードライ法等により得られる
成形用素地粉末と比較して、1/10程度以下の小さな
値に設定していることである。これは、成形用素地粉末
における二次粒子としての凝集状態ひいては局所的な粒
子充填の粗密をなるべく解消することを意味し、このよ
うな粒子径の範囲の採用により、最終的に得られる成形
体に粉末の偏り等が生じにくくなるのである。
The BET ratio reflecting the primary particle diameter is set so that the compacting of the ceramic sintered body is sufficiently promoted, and a sintered body having few defects and sufficient strength is obtained. The surface area value is set to be as small as 5 to 13 m 2 / g. The important point is that the average particle diameter or 9
The 0% particle size is 0.3 to 2 μm or 0.1%, respectively.
7 to 3.5 μm, which is set to a small value of about 1/10 or less as compared with the green body powder for molding obtained by a spray drying method or the like. This means that the agglomeration state as secondary particles in the green body powder for molding and, as a result, the local coarseness of particle packing is eliminated as much as possible. This makes it difficult for the powder to be biased.

【0037】なお、成形用素地粉末の上記平均粒子径が
2μmを超えるか、あるいは90%粒子径が3.5μm
を超えると、成形体に粉末の偏り等が生じやすくなり、
不均一収縮による焼結体の変形や、割れあるいは欠けと
いった不良が発生しやすくなる。他方、上記平均粒子径
が0.3μm未満、もしくは90%粒子径が0.7μm
未満の微粉末は、調製(例えば粉砕時間)に相当の長時
間を要するので、製造能力低下によるコスト高を招く。
なお、成形用素地粉末の平均粒子径は、望ましくは0.
3〜1μmとするのがよく、90%粒子径は、望ましく
は0.7〜2μmとするのがよい。
The above-mentioned average particle diameter of the base powder for molding exceeds 2 μm, or the 90% particle diameter is 3.5 μm.
If it exceeds, the powder tends to be biased in the molded body,
Failure such as deformation, cracking or chipping of the sintered body due to uneven shrinkage is likely to occur. On the other hand, the average particle diameter is less than 0.3 μm, or the 90% particle diameter is 0.7 μm.
Fine powders of less than a considerable amount of time are required for preparation (for example, pulverization time), which leads to an increase in cost due to a reduction in production capacity.
The average particle diameter of the green body powder for molding is preferably 0.1.
The diameter is preferably 3 to 1 μm, and the 90% particle diameter is desirably 0.7 to 2 μm.

【0038】一方、成形用素地粉末のBET比表面積値
が5m/g未満になると、一次粒子径が粗大化し過ぎ
て焼結の均一性が損なわれ、得られる球状焼結体に欠陥
が発生して強度が低下する。一方、BET比表面積値が
13m/gを超える成形用素地粉末は、調製(例えば
粉砕時間)に相当の長時間を要するので、製造能力低下
によるコスト高を招く。なお、成形用素地粉末のBET
比表面積値は、望ましくは5〜10m/gとするのが
よい。
On the other hand, when the BET specific surface area value of the green body powder for molding is less than 5 m 2 / g, the primary particle diameter becomes too large, the uniformity of sintering is impaired, and defects are generated in the obtained spherical sintered body. The strength decreases. On the other hand, a green body powder for molding having a BET specific surface area value of more than 13 m 2 / g requires a considerably long time for preparation (for example, pulverization time), which leads to an increase in cost due to a reduction in production capacity. In addition, the BET of the base powder for molding
The specific surface area value is desirably 5 to 10 m 2 / g.

【0039】上記のような成形用素地粉末の調製工程
は、例えば、セラミック粉末と焼結助剤粉末とを溶媒と
ともに混合して泥奬を調製する泥奬調製工程と、熱風流
通路の中間に、セラミック又は金属にて粒状又は塊状に
形成された乾燥メディアの集積体を、予め定められた空
間範囲内にて流動あるいは振動可能な状態で配置し、そ
の乾燥メディア集積体に対し熱風を通じてこれを空間範
囲内で流動ないし振動させ、その流動ないし振動する乾
燥メディア集積体に対して泥奬を供給することにより、
該泥奬を乾燥メディアと混合しつつ溶媒を蒸発させる乾
燥工程と、その乾燥により得られる成形用素地粉末を熱
風とともに乾燥メディア集積体の下流側に導いてこれを
回収する回収工程とを含むものとすることができる。
The step of preparing the molding base powder as described above includes, for example, a step of mixing a ceramic powder and a sintering aid powder together with a solvent to prepare a powder, and a step of preparing a powder in the middle of the hot air flow passage. An aggregate of dry media formed in a granular or lump shape of ceramic or metal is arranged in a flowable or vibrable state within a predetermined space range, and the dried media aggregate is passed through hot air. By flowing or vibrating in a spatial range and supplying the fluid to the flowing or vibrating dry media assembly,
The method includes a drying step of evaporating the solvent while mixing the plasma with a drying medium, and a collecting step of guiding the forming base powder obtained by the drying together with hot air to a downstream side of the drying medium assembly to collect the powder. be able to.

【0040】上記方法では、乾燥メディアの集積体に泥
漿が供給され、該泥奬が熱風により乾燥されて粉末とな
りメディアの表面に付着して粉末凝集層を形成する。そ
して、熱風の流通により粉末凝集層が形成された乾燥メ
ディアは振動ないし流動して、相互にぶつかり合い、あ
るいは擦れ合いを起こす。このとき、メディア表面に付
着した粉末凝集層は解砕され、凝集状態が緩和されつつ
吹き飛ばされて回収される。これにより、前記した粒子
径範囲の成形用素地粉末を容易にかつ高能率で得ること
ができる。なお、乾燥メディアとしては、なるべく摩耗
しにくいセラミックメディアを使用するのがよく、例え
ばアルミナ、ジルコニア、及びそれらの混合セラミック
のいずれかを主体とするものを使用すれば、仮に摩耗し
て成形用素地粉末中に混入しても、焼結助剤成分として
機能することから混入の影響を小さくすることができ
る。
In the above method, the slurry is supplied to the stack of dry media, and the slurry is dried by hot air to become a powder and adhere to the surface of the media to form a powder aggregate layer. Then, the dried media on which the powder agglomeration layer is formed by the flow of hot air vibrate or flow, and collide with each other or cause friction. At this time, the powder agglomeration layer adhering to the media surface is crushed, and is blown away and collected while alleviating the aggregation state. Thereby, the base powder for molding having the above-mentioned particle size range can be obtained easily and with high efficiency. As the drying medium, it is preferable to use a ceramic medium that is hard to wear as much as possible. For example, if a medium mainly composed of alumina, zirconia, or a mixed ceramic thereof is used, the medium is temporarily worn and the molding base material is used. Even if it is mixed in the powder, since it functions as a sintering aid component, the influence of the mixing can be reduced.

【0041】上記成形用素地粉末調製工程における乾燥
工程では、熱風流通路は縦に配置された熱風ダクトを含
んで形成することができ、その熱風ダクトの中間に熱風
の通過を許容し、乾燥メディアの通過は許容しない網等
の気体流通体で構成されたメディア保持部を形成するこ
とができる。この場合、メディア保持部上に保持された
乾燥メディア集積体に対し、泥奬を上方から落下供給す
ることができる。また、熱風は熱風ダクト内において該
乾燥メディア集積体の下側から乾燥メディアを躍動させ
つつ上側に抜けるように流通させることができ、乾燥後
の粉末は該熱風とともに該熱風ダクトを通って下流側に
配置された回収部に回収することができる。
In the drying step in the step of preparing the green body powder for molding, the hot air flow path may be formed to include a vertically arranged hot air duct, and hot air is allowed to pass through the middle of the hot air duct, and the drying medium is dried. Can be formed as a media holding portion composed of a gas circulating body such as a net that does not allow the passage of the medium. In this case, the slurry can be supplied from above to the dry media aggregate held on the media holding unit. Further, the hot air can be circulated in the hot air duct so as to move the drying medium upward from the lower side of the drying media assembly while moving the drying medium upward, and the powder after drying passes through the hot air duct together with the hot air to the downstream side. Can be collected by the collection unit arranged in the storage area.

【0042】この方式によると、下側から吹き上げられ
る熱風により乾燥メディアが吹き上げられて躍動し、さ
らに集積体上に落下させられるというサイクルが繰り返
されるので、乾燥メディア上の粉末凝集層に衝撃を効率
的かつ比較的均一に加えることができる。また、解砕さ
れた凝集粒子のうち粗大なものは熱風により吹き飛ばさ
れず、再び乾燥メディア集積体上に戻されて引き続き解
砕を受けるので、その後の成形工程で粉末偏り等の原因
となる粗大な二次粒子の発生を一層生じにくくすること
ができる。
According to this method, a cycle is repeated in which the dry medium is blown up by the hot air blown up from below, moves up, and is dropped on the integrated body. And can be added relatively uniformly. In addition, coarse particles among the crushed aggregated particles are not blown off by the hot air, but are returned to the dry media aggregate again and continuously crushed, so that coarse particles that cause powder unevenness or the like in the subsequent molding process are obtained. The generation of secondary particles can be further reduced.

【0043】なお、転動造粒においては、造粒容器内に
成形用素地粉末と成形核体とを投入し、造粒容器内にて
成形核体を転がしながら、該成形核体の周囲に成形用素
地粉末を球状に付着・凝集させて球状成形体を得るよう
にすることが望ましい。すなわち、造粒容器内にて、例
えば成形用素地粉末層の上で成形核体を転がしながら、
該成形核体の周囲に成形用素地粉末を球状に付着・凝集
させて球状成形体を得るようにすることで、成形核体の
周囲に成長する成形用素地粉末の凝集層の密度を格段に
高めることができる上、形成される凝集層には粉末粒子
のブリッジング等によるポアや、クラックといった欠陥
も少なくなる。なお、成形核体(あるいは成長中の成形
体)を造粒容器内で転がす方法としては、造粒容器を回
転させる方法が簡便であるが、例えば振動式バレル研磨
装置と類似の原理により、造粒容器に振動を加え、その
振動に基づいて成形核体を転がすようにしてもよい。
In the rolling granulation, the green body powder for molding and the molding nucleus are put into a granulation container, and the molding nucleus is rolled in the granulation container while being rolled around the molding nucleus. It is desirable to obtain a spherical molded body by adhering and aggregating the molding base powder in a spherical shape. That is, in the granulation container, for example, while rolling the molding core on the molding base powder layer,
By adhering and aggregating the molding base powder in a spherical shape around the molding core to obtain a spherical molded body, the density of the aggregated layer of the molding base powder growing around the molding core is remarkably increased. In addition, defects such as pores and cracks due to bridging of the powder particles are reduced in the formed aggregated layer. As a method of rolling the molded core (or growing compact) in the granulation container, a method of rotating the granulation container is simple. For example, the method is based on a principle similar to that of the vibration type barrel polishing apparatus. Vibration may be applied to the grain container, and the molded core may be rolled based on the vibration.

【0044】この場合、焼成により得られるセラミック
ボールは、略中心を通る断面において、その中心部に、
外層部と識別可能な核部が形成されたものとなる。ここ
でいう「識別可能」とは、単に視覚的に識別可能である
ことのみを意味するものではなく、核部と外層部との間
に差異を生じている特定の物性値(例えば密度や硬さな
ど)の測定により、識別を行う場合をも含む。
In this case, the ceramic ball obtained by sintering has a cross section substantially passing through the center, and
A core portion that can be distinguished from the outer layer portion is formed. The term “identifiable” as used herein does not only mean that it is visually identifiable, but also a specific physical property value (for example, density or hardness) that causes a difference between the core and the outer layer. , Etc.) is included.

【0045】こうした組織の現われる焼結体構造とする
ことで、ベアリング等の性能向上の鍵を握る表層部の欠
陥形成割合が小さく、高密度で強度の高い球状セラミッ
ク焼結体が実現される。具体的には、本発明の方法によ
り製造された上記の球状成形体を焼成すれば、得られる
球状セラミック焼結体は、例えば略中心を通る断面を研
磨してこれを拡大観察したときに、その中心部に、成形
核体に由来する核部が、高密度で欠陥の少ない凝集層に
由来する外層部との間で識別可能に形成されることとな
る。
By adopting a sintered body structure in which such a structure appears, a spherical ceramic sintered body having a high density and a high strength can be realized with a small defect formation rate in the surface layer, which is a key to improving the performance of bearings and the like. Specifically, if the above-mentioned spherical molded body produced by the method of the present invention is fired, the resulting spherical ceramic sintered body is, for example, when a cross-section passing substantially through the center is polished and this is magnified and observed, At the center thereof, a core portion derived from the molded core is formed so as to be distinguishable from an outer layer portion derived from an aggregated layer having high density and few defects.

【0046】[0046]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、窒
化珪素質セラミックを素材とした場合を例に取り説明す
る。まず、原料となる窒化珪素粉末はα率が70%以上
のものを使用することが望ましく、これに焼結助剤とし
て、希土類元素、3A、4A、5A、3Bおよび4B族
の元素群から選ばれる少なくとも1種を酸化物換算で1
〜15重量%、好ましくは2〜8重量%の割合で混合す
る。なお、原料配合時においては、これら元素の酸化物
のほか、焼結により酸化物に転化しうる化合物、例えば
炭酸塩や水酸化物等の形で配合してもよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The embodiments of the present invention will be described below with reference to a case where a silicon nitride ceramic is used as a material. First, it is desirable to use a silicon nitride powder as a raw material having an α ratio of 70% or more, and a rare earth element, 3A, 4A, 5A, 3B, or an element group of 4B as a sintering aid. At least one of them is converted to oxide
1515% by weight, preferably 2-8% by weight. In addition, at the time of compounding the raw materials, in addition to oxides of these elements, compounds which can be converted to oxides by sintering, for example, carbonates, hydroxides and the like may be mixed.

【0047】以下、成形用素地粉末の調製方法と成形方
法との一例について説明するが、前述の通りこれに限ら
れるものではない。図8は成形用素地粉末調製工程に使
用される装置の一実施例である。該装置において、熱風
流通路1は縦に配置された熱風ダクト4を含んで形成さ
れ、その熱風ダクト4の中間には、熱風の通過を許容し
乾燥メディア2の通過は許容しない気体流通体、例えば
網や穴開き板等の構成されたメディア保持部5が形成さ
れている。そして、そのメディア保持部5上には、アル
ミナ、ジルコニア、及びそれらの混合セラミックのいず
れかを主体とするセラミック球からなる乾燥メディア2
が集積され、層状の乾燥メディア集積体3が形成されて
いる。
Hereinafter, an example of a method for preparing a molding base powder and a molding method will be described, but as described above, the invention is not limited thereto. FIG. 8 shows an embodiment of an apparatus used in the step of preparing a green body powder for molding. In the apparatus, the hot air flow passage 1 is formed to include a vertically arranged hot air duct 4, and a gas flow member that allows hot air to pass therethrough and does not allow the drying medium 2 to pass therethrough, in the middle of the hot air duct 4. For example, a media holding unit 5 formed of a net or a perforated plate is formed. On the medium holding portion 5, a dry medium 2 composed of ceramic spheres mainly composed of alumina, zirconia, or a mixed ceramic thereof is used.
Are stacked to form a layered dry media assembly 3.

【0048】他方、原料は、窒化珪素粉末と焼結助剤粉
末との配合物に、水系溶媒を加えてボールミルやアトラ
イターにより湿式混合(あるいは湿式混合・粉砕)して
得られる泥漿の形で準備される。この場合、その一次粒
子の大きさは、BET比表面積値が5〜13m/gと
なるように調整される。
On the other hand, the raw material is in the form of a slurry obtained by adding a water-based solvent to a blend of silicon nitride powder and sintering aid powder and wet-mixing (or wet-mixing / grinding) with a ball mill or an attritor. Be prepared. In this case, the size of the primary particles is adjusted so that the BET specific surface area value is 5 to 13 m 2 / g.

【0049】図9に示すように、乾燥メディア集積体3
に対し、熱風が熱風ダクト4内においてメディア保持部
5の下側から乾燥メディア2を躍動させつつ上側に抜け
るように流通される。他方、図8に示すように、泥漿6
は泥漿タンク20からポンプPにより汲み上げられ、該
乾燥メディア集積体3に対して上方から落下供給され
る。これにより、図10に示すように、泥漿が熱風によ
り乾燥されて乾燥メディア2の表面に粉末凝集層PLの
形で付着する。
As shown in FIG. 9, the dry media assembly 3
On the other hand, the hot air is circulated in the hot air duct 4 so as to move upward from the lower side of the medium holding portion 5 while moving the drying medium 2 up. On the other hand, as shown in FIG.
Is pumped up from the slurry tank 20 by the pump P, and is dropped and supplied to the dry media assembly 3 from above. Thereby, as shown in FIG. 10, the slurry is dried by the hot air and adheres to the surface of the drying medium 2 in the form of the powder aggregation layer PL.

【0050】そして、熱風の流通により、乾燥メディア
2は躍動・落下を繰り返して相互に打撃を加え合い、さ
らにその打撃による擦れ合いにより、粉末凝集層PLは
成形用素地粉末粒子9に解砕される。この解砕された成
形用素地粉末粒子9は、孤立した一次粒子形態のものも
含んでいるが、多くは一次粒子が凝集した二次粒子とな
っている。該成形用素地粉末粒子9は、一定以下の粒径
のものが熱風とともに下流側に流れていく(図8)。他
方、ある程度以上に大きい解砕粒子は、熱風で飛ばされ
ずに再び乾燥メディア集積体3に落下して、メディア間
でさらに粉砕される。
Then, due to the flow of hot air, the dry media 2 repeatedly vibrates and falls and strikes each other. Further, the powder agglomeration layer PL is crushed into the base powder particles 9 for molding by rubbing by the impact. You. The crushed base powder particles 9 for molding include those in the form of isolated primary particles, but are mostly secondary particles in which the primary particles are aggregated. The molding base powder particles 9 having a particle size of a certain size or less flow downstream along with the hot air (FIG. 8). On the other hand, the crushed particles larger than a certain size are not blown off by the hot air but fall again to the dry media assembly 3 and are further crushed between the media.

【0051】こうして、熱風とともに下流側に流された
成形用素地粉末粒子9は、サイクロンSを経て回収部2
1に成形用素地粉末10として回収されている。回収さ
れる成形用素地粉末10は、レーザ回折式粒度計にて測
定された平均粒子径が0.3〜2μm、同じく90%粒
子径が0.7〜3.5μm、さらにBET比表面積値が
5〜13m/gのものとされる。
In this way, the molding base powder particles 9 which have flowed to the downstream side together with the hot air pass through the cyclone S to the collecting section 2.
1 is collected as a molding base powder 10. The recovered molding base powder 10 has an average particle size of 0.3 to 2 μm measured by a laser diffraction type particle sizer, a 90% particle size of 0.7 to 3.5 μm, and a BET specific surface area value of 90%. 5 to 13 m 2 / g.

【0052】図8において、乾燥メディア2の直径は、
熱風ダクト4の流通断面積に応じて適宜設定する。該直
径が不足すると、メディア上に形成される粉末凝集層へ
の打撃力が不足し、所期の範囲の粒子径の成形用素地粉
末が得られない場合がある。他方、直径が大きくなり過
ぎると、熱風を流通しても乾燥メディア2の躍動が起こ
りにくくなるので同様に打撃力が不足し、所期の粒子径
の成形用素地粉末が得られない場合がある。なお、乾燥
メディア2は、なるべく大きさの揃ったものを使用する
ことが、メディア間に適度な隙間を形成して、熱風流通
時のメディアの運動を促進する上で望ましい。
In FIG. 8, the diameter of the drying medium 2 is
It is set appropriately according to the flow cross-sectional area of the hot air duct 4. If the diameter is insufficient, the impact force on the powder agglomeration layer formed on the medium is insufficient, and a base powder for molding having a particle diameter within an intended range may not be obtained. On the other hand, if the diameter is too large, even if hot air is circulated, it is difficult for the dry medium 2 to move, so similarly the striking force is insufficient, and there is a case where a molding base powder having an intended particle diameter cannot be obtained. . Note that it is desirable to use a dry medium 2 having a uniform size as much as possible in order to form an appropriate gap between the media and promote the movement of the medium during hot air circulation.

【0053】また、乾燥メディア集積体3における乾燥
メディア2の充填深さt1は、熱風の流速に応じて、メ
ディア2の流動が過不足なく生ずる範囲にて適宜設定さ
れる。充填深さt1が大きくなり過ぎると、乾燥メディ
ア2の流動が困難となり、打撃力が不足して所期の範囲
の粒子径の成形用素地粉末が得られない場合がある。ま
た、充填深さt1が小さくなり過ぎると、乾燥メディア
2が少なすぎて打撃頻度が低下し、処理能率低下につな
がる。
The filling depth t1 of the drying medium 2 in the drying medium assembly 3 is appropriately set according to the flow rate of the hot air within a range where the flow of the medium 2 occurs without excess or deficiency. If the filling depth t1 is too large, the flow of the drying medium 2 becomes difficult, and the impact force is insufficient, so that there is a case where a molding base powder having a particle diameter within a desired range cannot be obtained. On the other hand, if the filling depth t1 is too small, the amount of the dry medium 2 is too small, and the frequency of impact is reduced, leading to a reduction in processing efficiency.

【0054】次に、熱風の温度は、泥漿の乾燥が十分に
進み、かつ粉末に熱変質等の不具合が生じない範囲にて
適宜設定される。例えば泥漿の溶媒が水を主体とするも
のである場合、熱風温度が100℃未満になると、供給
される泥漿の乾燥が十分進まず、得られる成形用素地粉
末の水分含有量が高くなり過ぎて凝集を起こしやすくな
り、所期の粒子径の粉末が得られなくなる場合がある。
Next, the temperature of the hot air is appropriately set within a range in which the drying of the slurry proceeds sufficiently and no problems such as thermal deterioration occur in the powder. For example, when the solvent of the slurry is mainly water, when the hot air temperature is lower than 100 ° C., the supplied slurry does not sufficiently dry, and the moisture content of the obtained molding base powder becomes too high. Agglomeration is likely to occur, and a powder having an intended particle size may not be obtained.

【0055】さらに、熱風の流速は、乾燥メディア2を
回収部21へ飛ばさない範囲にて適宜設定する。流速が
小さくなり過ぎると、乾燥メディア2の流動が困難とな
り、打撃力が不足して所期の粒子径の成形用素地粉末が
得られない場合がある。また、流速が大きくなり過ぎる
と、乾燥メディア2が高く舞い上がり過ぎて却って衝突
頻度が低下し、処理能率の低下につながる。
Further, the flow velocity of the hot air is appropriately set within a range in which the drying medium 2 is not blown to the collection section 21. If the flow velocity is too low, the flow of the drying medium 2 becomes difficult, and the impact force is insufficient, so that there is a case where a molding base powder having an intended particle diameter cannot be obtained. On the other hand, if the flow velocity is too high, the drying medium 2 rises too high and the collision frequency is rather reduced, leading to a reduction in processing efficiency.

【0056】こうして得られた成形用素地粉末10は、
転動造粒成形法により球状に成形することができる。す
なわち、図1に示すように、成形用素地粉末10を造粒
容器132内に投入し、図2に示すように、その造粒容
器132を一定の周速にて回転駆動する。なお、造粒容
器132内の成形用素地粉末10には、例えばスプレー
噴霧等により水分Wを供給する。図5に示すように、投
入された成形用素地粉末は、回転する造粒容器内に形成
される傾斜した粉末層10kの上を転がりながら球状に
凝集して成形体Gとなる。転動造粒装置130の運転条
件は、得られる成形体Gの相対密度が61%以上となる
ように調整される。具体的には、造粒容器132の回転
速度は10〜200rpmにて調整され、水分供給量
は、最終的に得られる成形体中の含水率が10〜20重
量%となるように調整される。前記した種類の焼結助剤
粉末を1〜15重量%の範囲内にて配合した成形用素地
粉末を使用すれば、上記の条件により、成形体の密度を
2.0〜2.5g/cm程度に確保できる。
The green body powder 10 for molding thus obtained is
It can be formed into a spherical shape by the rolling granulation molding method. That is, as shown in FIG. 1, the green body powder for molding 10 is charged into a granulation container 132, and as shown in FIG. 2, the granulation container 132 is driven to rotate at a constant peripheral speed. In addition, the water W is supplied to the molding base powder 10 in the granulation container 132 by, for example, spraying or the like. As shown in FIG. 5, the injected molding base powder agglomerates in a spherical shape while rolling on an inclined powder layer 10 k formed in a rotating granulation container to form a compact G. The operating conditions of the tumbling granulator 130 are adjusted so that the relative density of the obtained compact G is 61% or more. Specifically, the rotation speed of the granulation container 132 is adjusted at 10 to 200 rpm, and the water supply amount is adjusted so that the moisture content in the finally obtained molded body is 10 to 20% by weight. . By using a molding base powder in which the above-mentioned type of sintering aid powder is blended within a range of 1 to 15% by weight, the density of the molded body is 2.0 to 2.5 g / cm under the above conditions. About 3 can be secured.

【0057】転動造粒を行うに際しては、成形体成長を
促すため、図1に示すように、成形核体50を造粒容器
132内に投入しておくことが望ましい。こうすれば、
図5(a)に示すように、成形核体50が成形用素地粉
末層10k上を転がりながら、同図(b)に示すよう
に、該成形核体50の周囲に成形用素地粉末10が球状
に付着・凝集して球状成形体80となる(転動造粒工
程)。そして、成形体の寸法が適当な大きさとなったと
ころで、成形を停止し、その成形体80を焼結すること
により、図6に示すように、セラミックボール90(例
えば0.5〜2mm)が得られる。
At the time of rolling granulation, it is desirable to put the molding core 50 into a granulation container 132 as shown in FIG. This way,
As shown in FIG. 5 (a), while the molding core 50 is rolling on the molding base powder layer 10k, as shown in FIG. The particles are attached and aggregated into a spherical shape to form a spherical molded body 80 (rolling granulation step). Then, when the size of the molded body becomes an appropriate size, the molding is stopped, and the molded body 80 is sintered to form a ceramic ball 90 (for example, 0.5 to 2 mm) as shown in FIG. can get.

【0058】成形核体50は、図3(a)に示す成形核
体50aのように、セラミック粉末を主体に構成するこ
と、例えば成形用素地粉末10と類似の組成の材質にて
構成することが、最終的に得られるセラミックボール9
0に対し核体が不純物源として作用しにくいので望まし
い。しかしながら、核体成分の拡散が得られるセラミッ
クボール90の表層部にまで及ぶ懸念のない場合は、成
形核体を、成形用素地粉末の主体をなすセラミック粉末
(無機材料粉末)とは別材質のセラミック粉末により構
成したり、あるいは、図3(d)に示すように金属核体
50dを用いたり、同図(e)に示すように、ガラス核
体50e等としたりすることも可能である。また、焼成
時に熱分解あるいは蒸発により消滅する材質、例えばワ
ックスや樹脂等の高分子材料にて核体を形成することも
可能である。この場合、得られる焼結体には、核体に対
応する空隙部が形成されることがある。
The molding core 50 is made mainly of a ceramic powder like a molding core 50a shown in FIG. 3A, and is made of a material having a composition similar to that of the molding base powder 10, for example. Is the ceramic ball 9 finally obtained.
It is desirable because the nucleus hardly acts as an impurity source with respect to 0. However, when there is no concern that the diffusion of the core component extends to the surface layer of the ceramic ball 90, the molded core is made of a material different from the ceramic powder (inorganic material powder) that is the main component of the molding base powder. It is also possible to use a ceramic powder, a metal core 50d as shown in FIG. 3D, or a glass core 50e as shown in FIG. 3E. It is also possible to form the nucleus with a material that disappears by thermal decomposition or evaporation during firing, for example, a polymer material such as wax or resin. In this case, a void portion corresponding to the core may be formed in the obtained sintered body.

【0059】成形核体は、例えば図3(b)あるいは
(c)に示すように球状以外の形状としてもよいが、
(a)に示すように、球状のものを使用することが、得
られる成形体の球形度を高める上で望ましいことはいう
までもない。
The molded core may have a shape other than a spherical shape as shown in FIG. 3B or 3C, for example.
As shown in (a), it is needless to say that it is desirable to use a spherical one in order to increase the sphericity of the obtained molded body.

【0060】成形核体の製造方法は特に限定されない
が、セラミック粉末を主体に構成する場合は、例えば図
4に示すような種々の方式を例示できる。まず、(a)
に示す方法では、セラミック粉末60を、ダイ51a及
びプレスパンチ51b,51b(もちろん、他の圧縮方
法でもよい)により圧縮成形して核体を得る方法であ
る。また、(b)では、原料粉末を溶融した熱可塑性バ
インダに分散させて溶融コンパウンド63とし、これを
噴霧凝固させて球状の核体50を得る。図示の例では、
例えば、同軸的に配置された内ノズル61と外ノズル6
2からなる噴霧ノズルに対し、内ノズル61内に溶融コ
ンパウンド63を供給し、先端側の開口部から流出させ
ながら、両ノズル61,62間の隙間65を経て不活性
ガスあるいは水等の噴霧媒体を開口部から噴射すること
により、溶融コンパウンド63を噴霧・凝固させるよう
にしている。また、(c)は、溶融コンパウンド63を
射出金型の球状のキャビティ70に射出して、球状の核
体を成形する方法を示している。さらに、(e)では、
溶融コンパウンド63をノズルから自由落下させて表面
張力により球状とし、空気中で冷却・固化させることに
より核体50を得る。また、原料粉末とモノマー(ある
いはプレポリマー)及び分散溶媒からなるスラリーを、
該スラリー混和しない液体中に液滴として分散させ、そ
の状態でモノマーあるいはプレポリマーを重合させるこ
とにより球状成形体を得る方法もある。なお形態は球状
ではなく不定形となるが、簡便な方法として、プレス等
による粉末成形体72を破砕して、その破片を核体50
として用いることも可能である。
The method for producing the molded core is not particularly limited, but when mainly composed of ceramic powder, various methods as shown in FIG. 4 can be exemplified. First, (a)
In the method shown in (1), a core is obtained by compression-molding the ceramic powder 60 with a die 51a and press punches 51b, 51b (of course, other compression methods may be used). In (b), the raw material powder is dispersed in a molten thermoplastic binder to form a molten compound 63, which is spray-solidified to obtain a spherical core 50. In the example shown,
For example, the inner nozzle 61 and the outer nozzle 6 arranged coaxially
The molten compound 63 is supplied into the inner nozzle 61 to the spray nozzle composed of the two nozzles, and while flowing out from the opening on the tip side, the spray compound such as an inert gas or water is passed through the gap 65 between the nozzles 61 and 62. Is sprayed from the opening to spray and solidify the molten compound 63. (C) shows a method of injecting the molten compound 63 into the spherical cavity 70 of the injection mold to form a spherical core. Further, in (e),
The melted compound 63 is dropped freely from the nozzle to make it spherical by surface tension, and cooled and solidified in air to obtain the core 50. Also, a slurry composed of the raw material powder, the monomer (or prepolymer) and the dispersion solvent is
There is also a method of obtaining a spherical molded body by dispersing as droplets in a liquid that is not mixed with the slurry and polymerizing a monomer or prepolymer in that state. Although the form is not spherical but irregular, as a simple method, the powder compact 72 is crushed by pressing or the like,
It is also possible to use as.

【0061】一方、図2において成形用素地粉末10の
みを造粒容器132内に投入して、成形体成長時よりも
低速にて容器を回転させることにより粉末の凝集体を生
成させ、十分な量及び大きさの凝集体が生じたら、その
後容器132の回転速度を上げて、その凝集体を核体5
0として利用する形で成形体80の成長を行ってもよ
い。この場合は、上記のように別工程にて製造した核体
を、敢えて成形用素地粉末10とともに容器132内に
投入する必要はなくなる。
On the other hand, in FIG. 2, only the green body powder for molding 10 is charged into the granulation vessel 132, and the vessel is rotated at a lower speed than at the time of growth of the compact to generate agglomerates of the powder. When the amount and the size of the aggregates are generated, the rotation speed of the container 132 is then increased, and the aggregates are
The molded body 80 may be grown so as to be used as zero. In this case, there is no need to intentionally put the nucleus produced in a separate process as described above together with the molding base powder 10 into the container 132.

【0062】前記のようにして得られる成形核体50
は、多少の外力が作用しても崩壊せずに安定して形状を
保つことができる。その結果、図5(a)に示すように
成形用素地粉末層10k上で転がった際にも、自重によ
る反作用を確実に受けとめることができる。また、図5
(e)に示すように、転がった時に巻き込んだ粉末粒子
を表面にしっかりと押し付けることができるので、粉末
が適度に圧縮されて密度の高い凝集層10aを成長でき
るものと考えられる。これに対し、図5(d)に示すよ
うに、核体を使用しない場合は、核体に相当する凝集体
100は偶発的な要因でしか発生せず、しかも凝集度が
低く軟弱なため、成形用素地粉末層10k上で転がった
ときに変形したり、最悪の場合は解砕されたりして、粉
末の付着・凝集を起こさせるのに十分な力を発生させる
ことができないことが多い。その結果、成形体の成長に
時間がかかるうえ、仮に成長したとしてもクラックや粉
末粒子のブリッジングによる空隙など、欠陥の多いもの
しか得られなくなってしまう場合がある。
The molded core body 50 obtained as described above
Can stably maintain its shape without collapse even when some external force acts. As a result, as shown in FIG. 5A, even when rolling on the green body powder layer for molding 10k, a reaction due to its own weight can be reliably received. FIG.
As shown in (e), it is considered that the powder particles rolled up when rolled can be pressed firmly against the surface, so that the powder is appropriately compressed and the dense layer 10a can be grown with high density. On the other hand, as shown in FIG. 5D, when the nucleus is not used, the aggregate 100 corresponding to the nucleus is generated only by an accidental factor, and the agglomeration degree is low and weak. In many cases, the powder is deformed when it rolls on the molding base powder layer 10k, or is crushed in the worst case, and cannot generate a sufficient force to cause the powder to adhere and aggregate. As a result, it takes a long time to grow the compact, and even if it grows, only the one having many defects such as cracks and voids due to bridging of the powder particles may be obtained.

【0063】なお、核体50の寸法は最小限40μm程
度(望ましくは80μm程度)確保されているのがよ
い。核体50があまりに小さすぎると、凝集層10aの
成長が不完全となる場合がある。また、核体が大きすぎ
ると、形成される凝集層の厚さが不足し、焼結体に欠陥
等が生じやすくなる場合があるので、その寸法を例えば
0.3mm以下に設定するのがよい。
It is preferable that the size of the core 50 be at least about 40 μm (preferably about 80 μm). If the core 50 is too small, the growth of the aggregated layer 10a may be incomplete. Also, if the core is too large, the thickness of the formed cohesive layer is insufficient, and the sintered body may be liable to have defects or the like. Therefore, it is preferable to set the dimension to, for example, 0.3 mm or less. .

【0064】成形核体はセラミック粉末を、成形用素地
粉末のかさ密度(例えば、JIS−Z2504(197
9)に規定された見かけ密度)よりは高密度に凝集させ
た凝集体を使用することが、粉末粒子の押し付け力を確
実に受けとめて、凝集層10aの成長を促す上で望まし
い。具体的には、成形用素地粉末のかさ密度の1.5倍
以上に凝集させたものを使用するのがよい。この場合、
成形用素地粉末層10k上での転がり衝撃により崩壊し
ない程度に凝集していれば十分である。
The molding core is made of a ceramic powder and a bulk density of a molding base powder (for example, JIS-Z2504 (197)
It is desirable to use an aggregate agglomerated at a higher density than the apparent density specified in 9) in order to reliably receive the pressing force of the powder particles and promote the growth of the aggregate layer 10a. Specifically, it is preferable to use a material that has been agglomerated to 1.5 times or more the bulk density of the molding base powder. in this case,
It is sufficient that the particles are agglomerated to such an extent that they do not collapse due to rolling impact on the molding base powder layer 10k.

【0065】なお、より安定した成形体の成長を行うた
めには、核体50の寸法は得るべき成形体の寸法に応じ
て次のように設定することが望ましい。すなわち、図5
(b)に示すように、成形核体50の寸法を、これと同
体積の球体の直径dcにて表す一方、(もちろん、核体
50が球状である場合には、その直径がここでいう寸法
そのものに相当する)、最終的に得られる球状成形体の
直径をdgとして、dc/dgが1/100〜1/2を満
足するようにdcが設定される。dc/dgが1/100
未満では、核体が小さすぎて凝集層10aの成長が不完
全となったり、欠陥の多いものしか得られなくなったり
する懸念が生ずる。他方、1/2を超えると、例えば核
体50の密度がそれほど高くない場合には、得られる焼
結体の強度が不足する場合がある。なお、dc/dgは、
望ましくは1/50〜1/5、より望ましくは1/20
〜1/10の範囲にて調整するのがよい。
In order to achieve more stable growth of the compact, it is desirable to set the size of the core body 50 as follows according to the size of the compact to be obtained. That is, FIG.
As shown in (b), the size of the molded core 50 is represented by the diameter dc of a sphere having the same volume, while (of course, when the core 50 is spherical, the diameter is referred to here). Dc is set so that dc / dg satisfies 1/100 to 1/2, where dg is the diameter of the finally obtained spherical molded body. dc / dg is 1/100
If it is less than 10%, there is a concern that the core is too small, the growth of the cohesive layer 10a is incomplete, or only the one having many defects can be obtained. On the other hand, if it exceeds 1 /, for example, if the density of the core body 50 is not so high, the strength of the obtained sintered body may be insufficient. Note that dc / dg is
Preferably 1/50 to 1/5, more preferably 1/20
It is preferable to adjust in the range of up to 1/10.

【0066】例えば、成形体Gを後述の方法により焼成
すれば、窒化珪素質セラミックからなる(ただし、窒化
珪素質セラミック以外の材質以外の核体を用いた場合
に、その核体対応領域が窒化珪素質セラミック以外の材
質となることはいうまでもない)ボールを得ることがで
きる。そして多孔質セラミックボールを得たい場合に、
焼成は、窒素を含む10気圧以下の常圧又はガス圧によ
り、非酸化性雰囲気下にて1400〜1700℃で行
い、焼結体相対密度が80〜98%となるように行う。
For example, if the molded body G is fired by the method described below, the molded body G is made of silicon nitride ceramic (however, when a core other than a material other than silicon nitride ceramic is used, the core corresponding region is nitrided). It goes without saying that the ball can be made of a material other than the silicon ceramic). And if you want to get a porous ceramic ball,
The firing is performed at 1400 to 1700 ° C. in a non-oxidizing atmosphere at a normal pressure or a gas pressure of 10 atm or less containing nitrogen so that the relative density of the sintered body becomes 80 to 98%.

【0067】転動造粒法により作られた成形体は、相対
密度が61%以上に高められており、しかも転がりなが
ら全面が略均等に圧縮されていることから、気孔の分布
が一様で、かつ比較的大寸法の気孔と同じく小寸法の気
孔とがバランスよく形成されたものとなる。そして、こ
の成形体を上記のように完全に緻密化しない条件にて焼
成することにより、図13に示すように、成形体中に形
成されていた気孔に由来する閉気孔91,92が内部に
分散形成された多孔質のセラミックボール90が得られ
る。これらの気孔91,92の一部はボール90の表面
に開放して表面空隙を形成するとともに、その寸法分布
として、ボール表面の50μm×50μmの領域当たり
に、2〜10μmの比較的大きな空隙93が5〜30
個、また、0.5〜2μmの比較的小さな空隙94が2
0〜200個という特有の比率を有したものが得られ
る。
The compact formed by the tumbling granulation method has a relative density increased to 61% or more, and the whole surface is almost uniformly compressed while rolling, so that the distribution of pores is uniform. The relatively large pores and the small pores are formed in a well-balanced manner. Then, the compact is fired under the condition that the compact is not completely densified as described above, so that closed pores 91 and 92 derived from pores formed in the compact are formed in the inside as shown in FIG. The dispersion-formed porous ceramic balls 90 are obtained. Some of the pores 91 and 92 are open to the surface of the ball 90 to form a surface void, and as a dimensional distribution, a relatively large void 93 of 2 to 10 μm per 50 μm × 50 μm area of the ball surface. Is 5-30
And a relatively small gap 94 of 0.5 to 2 μm
Those having a specific ratio of 0 to 200 are obtained.

【0068】なお、転動造粒法により得られた球状成形
体80を焼成して得られるセラミックボール90は、図
6に示すように、略中心を通る断面を研磨してこれを拡
大観察したときに、その中心部に、成形核体に由来する
核部91が、凝集層に由来する高密度で欠陥の少ない外
層部92との間で識別可能に形成されることとなる。研
磨された断面において、この核部91は、外側部との間
に明るさ及び色調の少なくともいずれかにおいて目視識
別可能なコントラストを呈する場合がある。これは、外
層部92を構成するセラミックの密度ρeが、核部91
を構成するセラミックの密度ρcと異なるためであると
推測される。
As shown in FIG. 6, a ceramic ball 90 obtained by firing the spherical compact 80 obtained by the tumbling granulation method was polished at a cross section substantially passing through the center, and was enlarged and observed. In some cases, a core portion 91 derived from the molded core is formed at the center of the core portion so as to be distinguishable from an outer layer portion 92 having a high density and few defects, derived from the aggregated layer. In the polished cross section, the core portion 91 may exhibit a visually recognizable contrast between at least one of the brightness and the color tone between the core portion 91 and the outer portion. This is because the density ρe of the ceramic constituting the outer layer portion 92 is
This is presumed to be different from the density ρc of the ceramic constituting

【0069】なお、図5(b)に示すように、成形核体
50の直径dcが、球状焼結体90の直径をdgとして、
dc/dgが1/100〜1/2(望ましくは1/50〜
1/5、より望ましくは1/20〜1/5)の範囲にて
調整される場合、図6において焼結体90の断面組織は
たとえば以下のようなものとなる。すなわち、核部91
(核体として、焼成時に熱分解あるいは蒸発により消滅
する材質、例えばワックスや樹脂、高分子材料にて構成
されたものを使用した場合には、核部91は中空部とな
る)の寸法をこれと同面積の円の直径Dcにて表す一
方、セラミック焼結体の直径をDgとしたときに、Dc/
Dgが1/100〜1/2(望ましくは1/50〜1/
5、より望ましくは1/20〜1/10)を満足する組
織を呈するようになる。Dc/Dgが1/50未満では、
外層部92のもととなる凝集層10a(図11)に欠陥
が生じやすくなり、強度不足等につながる場合がある。
他方、1/5を超えると、例えば核体50の密度がそれ
ほど高くない場合には、焼結体90の強度が不足する場
合がある。なお、Dc/Dgは、より望ましくは1/20
〜1/10の範囲にて調整するのがよい。
As shown in FIG. 5B, the diameter dc of the molding core 50 is defined as dg, and the diameter of the spherical sintered body 90 is dg.
dc / dg is 1/100 to 1/2 (preferably 1/50 to
In the case where the adjustment is made in the range of (5, more preferably 1/20 to 1/5), the sectional structure of the sintered body 90 in FIG. 6 is as follows, for example. That is, the core 91
(If the core is made of a material that disappears by thermal decomposition or evaporation during firing, for example, a material composed of wax, resin, or a polymer material, the core 91 becomes a hollow portion.) When the diameter of the ceramic sintered body is Dg, Dc / Dc /
Dg is 1/100 to 1/2 (preferably 1/50 to 1 /
5, more preferably 1/20 to 1/10). When Dc / Dg is less than 1/50,
Defects are likely to occur in the cohesive layer 10a (FIG. 11) that is the basis of the outer layer portion 92, which may lead to insufficient strength or the like.
On the other hand, if it exceeds 1/5, the strength of the sintered body 90 may be insufficient if the density of the core body 50 is not so high, for example. Note that Dc / Dg is more preferably 1/20.
It is preferable to adjust in the range of up to 1/10.

【0070】セラミックボール90において核部91と
外層部92との間に目視識別可能なコントラストが生ず
る状態として、例えば、明るさあるいは色調の差異が球
の半径方向に形成され、周方向には形成されていない状
態を例示できる。具体的な態様として、研磨された断面
において外側部に、核部91を取り囲む層状パターン9
3が同心的に形成されている場合がある。
As a state in which a visually discernible contrast occurs between the core portion 91 and the outer layer portion 92 in the ceramic ball 90, for example, a difference in brightness or color tone is formed in the radial direction of the sphere and formed in the circumferential direction. A state that has not been performed can be exemplified. As a specific mode, the layered pattern 9 surrounding the core 91 is provided on the outer side in the polished cross section.
3 may be formed concentrically.

【0071】これは、転動造粒法を採用した場合に生じ
うる特徴的な組織(当然に、研磨後のセラミックボール
にも引き継がれる)の一つであるが、形成原因は以下の
ように推測できる。すなわち、図5(a)に示すように
成形体80は、成形用素地粉末層10k上を転がりなが
ら凝集層10aを成長させてゆくが、転動造粒の継続中
において、成形体80は常に成形用素地粉末層10k上
に存在するのではない。すなわち、造粒容器の回転に伴
う粉末の雪崩的な流動により、成形用素地粉末層10k
の下側までくると成形用素地粉末層10k内に潜り込
み、造粒容器の壁面に連れ上げられて成形用素地粉末層
10kの上側へ運ばれ、再び成形用素地粉末層10k上
で転がり落ちる。成形用素地粉末層10k内へ潜り込ん
だときは、周囲を粉末にて押さえ込まれ、転がり落下に
よる衝撃が比較的加わりにくくなって、粉末粒子は比較
的ゆるく付着する。これに対し、成形用素地粉末層10
k上で転がる際には、転がり落下による衝撃が加わるほ
か、水分等の液状噴霧媒体Wの噴霧も受けやすく、粉末
は堅く締まり易くなる。そして、成形用素地粉末層10
k上での転がりと、成形用素地粉末層10k内への潜り
込みとが周期的に繰り返されることにより粉末の付着形
態も周期的に変化するので、付着する粒子による凝集層
10aには半径方向の疏密が生じ、これが焼成後にも微
妙な密度等の差となって表れる結果、層状パターンが形
成されるものと考えられる。例えば、上記の層状パター
ンは、同心円弧状部分と、それよりも高密度の残余部分
とが半径方向に交互に積層することにより形成されたも
のになると考えられる。
This is one of the characteristic structures that can occur when the tumbling granulation method is employed (naturally, it is also carried over to the polished ceramic balls). The cause of the formation is as follows. I can guess. That is, as shown in FIG. 5A, the compact 80 grows the agglomerated layer 10a while rolling on the green body powder layer for molding 10k. It does not exist on the molding base powder layer 10k. That is, due to the avalanche flow of the powder accompanying the rotation of the granulation container, the base powder layer 10 k
When it comes to the lower side, it sneaks into the forming base powder layer 10k, is taken up by the wall surface of the granulation container, is carried to the upper side of the forming base powder layer 10k, and rolls down again on the forming base powder layer 10k. When sunk into the molding base powder layer 10k, the surroundings are pressed down by the powder, and the impact due to rolling and falling is relatively unlikely to be applied, and the powder particles adhere relatively loosely. On the other hand, the molding base powder layer 10
When rolling on k, impacts due to rolling and falling are applied, and the liquid spray medium W such as water is easily sprayed, and the powder is easily tightened tightly. Then, the molding base powder layer 10
Since the rolling form on the base member k and the sneaking into the molding base powder layer 10k are periodically repeated, the form of powder attachment changes periodically. It is considered that a layered pattern is formed as a result of the occurrence of the tightness, which appears as a slight difference in density or the like even after firing. For example, it is considered that the above-mentioned layered pattern is formed by alternately laminating concentric arc-shaped portions and remaining portions having higher densities in the radial direction.

【0072】なお、図7は、窒化珪素粉末を用いてスプ
レードライ法により球状の成形核体50を作り、転動造
粒法によりその周囲に凝集層を形成して成形体とした
後、これを1200℃の常圧窒素雰囲気中にて焼成して
得られたセラミックボールの破断面の光学顕微鏡観察画
像である。成形体の相対密度は70%であり、セラミッ
クボール(焼結体)の相対密度は約90%である(観察
面は酸化鉄により着色を施している)。中心部に、成形
核体50に対応する円形の領域が明瞭に観察される。ま
た、その周囲には同心円的な層状パターンが観察され、
さらに、その層状パターンの領域を拡大観察したとこ
ろ、寸法1μm以上のものを相当する含む多数の閉気孔
が内部に分散形成された多孔質窒化珪素質セラミックと
なっていることが確認できた。
FIG. 7 shows that a spherical molded core 50 is formed by spray drying using silicon nitride powder, and an aggregated layer is formed therearound by a rolling granulation method to obtain a molded body. 3 is an optical microscopic observation image of a fractured surface of a ceramic ball obtained by firing in a nitrogen atmosphere at 1200 ° C. under normal pressure. The relative density of the molded body is 70%, and the relative density of the ceramic ball (sintered body) is about 90% (the observation surface is colored with iron oxide). At the center, a circular region corresponding to the molded core 50 is clearly observed. Also, a concentric layered pattern is observed around it,
Further, when the region of the layered pattern was enlarged and observed, it was confirmed that the layer was a porous silicon nitride ceramic in which a large number of closed pores corresponding to those having a size of 1 μm or more were dispersed and formed therein.

【0073】さて、以上のような工程により得られた球
状焼結体90は、寸法調整のための研磨を施して、ボー
ルペン用ボールとして使用できる。以下、ボールペンの
製造工程について説明する。まず、図14に示すように
素材となる線材100、例えばステンレス鋼(加工性を
考慮すれば、SUS430等のフェライト系、あるいは
SUS304等のオーステナイト系のもの)、あるいは
その他の耐食性Fe系材料からなる線材100を、鍛造
型101により、ホルダ概略形状を有した一次加工体1
02に加工する。一次加工体102は先端側にボールシ
ート部形成用のテーパ部102bが形成されるととも
に、軸線方向中間部にはインク軸を係止するための鍔部
102aが形成されている。
The spherical sintered body 90 obtained by the above-described steps can be used as a ballpoint pen ball after polishing for dimensional adjustment. Hereinafter, the manufacturing process of the ballpoint pen will be described. First, as shown in FIG. 14, a wire 100 serving as a material is made of, for example, stainless steel (ferritic material such as SUS430 or austenitic material such as SUS304 in consideration of workability) or other corrosion-resistant Fe-based material. The wire rod 100 is forged by a forging die 101 into a primary processed body 1 having a schematic shape of a holder.
Process to 02. The primary processing body 102 has a tapered portion 102b for forming a ball seat portion formed on the front end side, and a flange portion 102a for locking the ink shaft is formed at an intermediate portion in the axial direction.

【0074】図15に示すように、その一次加工体10
2の後端側からドリルDRによりインク誘導孔103を
軸線方向に形成する。このインク誘導孔103は、先端
に向かうほど段階的に縮径する形状とされる。また、テ
ーパ部102aが形成された先端側にもドリルDRによ
り、インク誘導孔103に連通する座繰り部102e
(底面102dがテーパ面とされる)を形成する。そし
て、図16に示すように、座繰り部102eの底面10
2dに、放射状のインク溝106を、刃Bを用いたブロ
ーチ加工により形成する。こうして、図17(a)に示
すように、座繰り部102eがインク溝106を有する
ボールシート部107となり、一次加工体102はホル
ダ105となる。なお、ボールシート部107の内面
は、ロッド状の治具Rによりバリ取り等の仕上げ加工が
施される。なお、ホルダ105は、金属粉末をバインダ
とともに混練したコンパウンドを射出成形し、これを脱
バインダ後焼結する金属射出成形法により製造してもよ
い。
As shown in FIG. 15, the primary workpiece 10
An ink guide hole 103 is formed in the axial direction from the rear end side of the nozzle 2 by a drill DR. The ink guide hole 103 has a shape whose diameter gradually decreases toward the tip. Further, a counterbore portion 102e communicating with the ink guide hole 103 is also drilled on the tip side where the tapered portion 102a is formed.
(The bottom surface 102d is a tapered surface). Then, as shown in FIG. 16, the bottom surface 10 of the counterbore 102e is formed.
2d, a radial ink groove 106 is formed by broaching using the blade B. In this way, as shown in FIG. 17A, the counterbore portion 102e becomes the ball seat portion 107 having the ink groove 106, and the primary processed body 102 becomes the holder 105. The inner surface of the ball seat portion 107 is subjected to finishing such as deburring by a rod-shaped jig R. Note that the holder 105 may be manufactured by a metal injection molding method in which a compound obtained by kneading a metal powder with a binder is injection-molded, and the compound is sintered after removing the binder.

【0075】次に、図17(b)に示すように、ホルダ
105のボールシート部107内に、先のセラミックボ
ール90に基づくボールペン用セラミックボール95を
圧入パンチIPにより圧入し、さらに同図(c)に示す
ように加締めパンチJPによりホルダ外周面先端部に抜
け止め用の加締め部102hを形成することで、図18
(a)に示すように、ボールペン用ペン先部110が完
成する。このペン先部110の後端部にインク軸IJを
挿し込み、さらにペン軸ケース111を組み付けてボー
ルペン120が完成する。
Next, as shown in FIG. 17B, a ceramic ball 95 for a ballpoint pen based on the ceramic ball 90 is press-fitted into the ball seat portion 107 of the holder 105 by a press-fitting punch IP. As shown in FIG. 18C, a crimping portion 102h for retaining is formed at the tip of the outer peripheral surface of the holder by a crimping punch JP as shown in FIG.
As shown in (a), the pen point 110 for a ballpoint pen is completed. The ink shaft IJ is inserted into the rear end of the pen tip 110, and the pen shaft case 111 is further assembled to complete the ballpoint pen 120.

【0076】ボール95を紙等に押し付けて転がすと、
インク誘導孔103を介してインク溝106に導かれた
インクINKがボール表面に導き出される。このとき、
図13に示す空隙93,94はインク保持孔として機能
する。ボールペン用セラミックボール95は、内部にま
で閉気孔91,92が一様に分散形成されていることか
ら、使用に伴い摩耗しても内部の閉気孔が新たに表面に
開放して新たなインク保持用の空隙を生ずるので、空隙
の形成密度や寸法分布が影響を受けにくく、良好な筆記
性能を長期間維持できる。また、空隙の寸法分布が、ボ
ール95の表面の50μm×50μmの領域当たりに、
2〜10μmの空隙93が5〜30個、また、0.5〜
2μmの空隙が20〜200個という特有の比率に調整
されていることで、文字や細線等を明瞭に表現するため
に必要十分なインク流出量と滑らかな書き味とが両立さ
れ、かつボールシート部107の摩耗も有効に抑えるこ
とができる。
When the ball 95 is pressed against paper or the like and rolled,
The ink INK guided to the ink groove 106 via the ink guide hole 103 is guided to the ball surface. At this time,
The gaps 93 and 94 shown in FIG. 13 function as ink holding holes. In the ceramic ball 95 for a ballpoint pen, the closed pores 91 and 92 are uniformly dispersed and formed even inside, so even if worn due to use, the closed pores inside are newly opened to the surface and new ink is retained. Since the air gap is used, the density of formation and the size distribution of the air gap are hardly affected, and good writing performance can be maintained for a long time. In addition, the size distribution of the voids per 50 μm × 50 μm area on the surface of the ball 95,
5 to 30 voids 93 of 2 to 10 μm, and 0.5 to
Since the 2 μm gap is adjusted to a specific ratio of 20 to 200, a sufficient amount of ink flowing out and a smooth writing quality necessary for clearly expressing characters, thin lines, and the like can be achieved, and the ball sheet can be used. Wear of the portion 107 can also be effectively suppressed.

【0077】本発明の効果を確認するために、以下の実
験を行った。素材粉末として、窒化珪素粉末(窒化珪素
純度98重量%、平均粒子径0.5μm、90%粒子径
1.0μm、BET比表面積値10m/g)と、焼結
助剤成分として、イットリア粉末(平均粒子径0.6μ
m、90%粒子径1.0μm、BET比表面積値10m
/g)を用意した。なお、平均粒子径はレーザ回折式
粒度計(堀場製作所(株)製、品番:LA−500)
で、BET比表面積値はBET比表面積測定装置(ユア
サアイオニクス(株)製、マルチソープ12)でそれぞ
れ測定した。
The following experiment was conducted to confirm the effects of the present invention. Silicon nitride powder (purity of silicon nitride: 98% by weight, average particle diameter: 0.5 μm, 90% particle diameter: 1.0 μm, BET specific surface area: 10 m 2 / g) as a raw material powder, and yttria powder as a sintering aid component (Average particle size 0.6μ
m, 90% particle diameter 1.0 μm, BET specific surface area 10 m
2 / g). The average particle size was measured using a laser diffraction type particle size analyzer (manufactured by Horiba, Ltd., product number: LA-500).
The BET specific surface area was measured using a BET specific surface area measuring device (Multi Soap 12, manufactured by Yuasa Ionics Inc.).

【0078】上記の素材粉末を組成比が、窒化珪素粉末
が100重量部、イットリア粉末が4重量部、アルミナ
粉末が4重量部となるように配合し、その配合物100
重量部に溶媒としての純水50重量部と、適量の有機結
合剤とを加えてアトライターミルにより30時間混合を
行い、成形用素地粉末の泥漿を得た。泥漿は、図8に示
す装置により成形用素地粉末とした。具体的には乾燥メ
ディアとしては直径2mmのアルミナ球を用い、その他
の条件を以下の通り設定した: ・乾燥メディア保持部5が形成されている熱風ダクト4
の内径R2:約200mm; ・乾燥メディア2の充填深さt1:約150mm; ・熱風の温度:160℃ ・熱風の流速:3m/s。 なお、得られた成形用素地粉末の50%粒子径は0.6
μm、同じく90%粒子径は1.0μm、BET比表面
積値は10m/gであった。
The above material powders were blended so that the composition ratio was 100 parts by weight of silicon nitride powder, 4 parts by weight of yttria powder, and 4 parts by weight of alumina powder.
50 parts by weight of pure water as a solvent and an appropriate amount of an organic binder were added to parts by weight, and the mixture was mixed by an attritor mill for 30 hours to obtain a slurry of a molding base powder. The slurry was made into a green body powder for molding by the apparatus shown in FIG. Specifically, alumina spheres having a diameter of 2 mm were used as the drying medium, and other conditions were set as follows: A hot air duct 4 in which the drying medium holding portion 5 was formed.
Inner diameter R2: about 200 mm; filling depth t1 of the drying medium 2: about 150 mm; temperature of hot air: 160 ° C .; flow rate of hot air: 3 m / s. The 50% particle size of the obtained green body powder for molding was 0.6.
The 90% particle diameter was 1.0 μm, and the BET specific surface area value was 10 m 2 / g.

【0079】次に、この成形用素地粉末を転動造粒する
ことにより、直径約1.5mmの球状成形体を作製し
た。得られた球状成形体は、常圧窒素雰囲気下にて14
00℃、1500℃、1600℃及び1700℃で3時
間焼成した後、研磨を施すことにより直径約1mmのボ
ールを得た。
Next, a spherical molded body having a diameter of about 1.5 mm was prepared by subjecting the green body powder for molding to tumbling granulation. The obtained spherical molded body was subjected to 14 atmospheric pressure nitrogen atmosphere.
After firing at 00 ° C, 1500 ° C, 1600 ° C, and 1700 ° C for 3 hours, a ball having a diameter of about 1 mm was obtained by polishing.

【0080】得られたボールの直径から体積を算出する
一方、その重量W(単位:g)を体積にて除することに
より密度を求め、前記した真密度にて除することにより
相対密度を求めた。また、球体研磨面の組織を走査型電
子顕微鏡(SEM:倍率1000倍)にて観察するとと
もに、その観察画像から、50μm×50μmの視野内
における、寸法2μm以上10μm以下の空隙及び寸法
0.5μm以上2μm未満の空隙の個数を測定した。な
お、図19は、各ボール表面の光学顕微鏡観察画像であ
る((a)1400℃、(b)1500℃、(c)16
00℃,(d)1730℃)。画像中の枠線は、50μ
m×50μmの視野を表す。
While calculating the volume from the diameter of the obtained ball, the density is obtained by dividing the weight W (unit: g) by the volume, and the relative density is obtained by dividing the weight by the true density. Was. In addition, the structure of the polished spherical surface was observed with a scanning electron microscope (SEM: magnification of 1000), and from the observed image, a void having a size of 2 μm to 10 μm and a size of 0.5 μm in a visual field of 50 μm × 50 μm. The number of voids smaller than 2 μm was measured. FIG. 19 is an optical microscope observation image of each ball surface ((a) 1400 ° C., (b) 1500 ° C., (c) 16).
00 ° C, (d) 1730 ° C). The frame line in the image is 50μ
Represents the field of view mx 50 μm.

【0081】また、得られたボールは図18に示すボー
ルペンに組み込んで、水性インクによる直線線描による
筆記試験を行った。試験は、1000mを筆記した後で
の、描いた線の状態を目視観察することにより行った。
なお、判定は、 「○」:線のかすれ等もほとんどなく、良好な線描状
態; 「×」:線にかすれが発生; により行った。以上の結果を表1に示す。
The ball obtained was assembled into a ballpoint pen shown in FIG. 18, and a writing test was performed by drawing a straight line with an aqueous ink. The test was performed by visually observing the state of the drawn line after writing 1000 m.
In addition, the judgment was made according to the following: "線": line drawing with little blur, etc .; "X": blurred line. Table 1 shows the above results.

【0082】[0082]

【表1】 [Table 1]

【0083】以上の結果から、寸法2μm以上10μm
以下の空隙が5〜30個、寸法0.5μm以上2μm未
満の空隙が20〜200個のボールを使用したものは、
良好な結果が得られていることがわかる。
From the above results, it was found that the size was 2 μm to 10 μm.
The following voids have 5 to 30 balls, and the voids having dimensions of 0.5 μm or more and less than 2 μm use balls having 20 to 200 balls.
It can be seen that good results have been obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】転動造粒の工程説明図。FIG. 1 is an explanatory view of a process of rolling granulation.

【図2】図2に続く工程説明図。FIG. 2 is a process explanatory view following FIG. 2;

【図3】成形核体をいくつか例示して示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view illustrating some molded cores.

【図4】成形核体の製造方法をいくつか例示して示す説
明図。
FIG. 4 is an explanatory view illustrating some examples of a method for producing a molded core.

【図5】転動造粒成形工程の進行過程を説明する図。FIG. 5 is a view for explaining the progress of a rolling granulation forming step.

【図6】転動造粒法により製造されたボールの断面構造
を示す模式図。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a ball manufactured by a rolling granulation method.

【図7】ボールの断面組織の一例を示す光学顕微鏡観察
画像。
FIG. 7 is an optical microscope observation image showing an example of a cross-sectional structure of a ball.

【図8】成形用素地粉末の製造装置の一例を概念的に示
す縦断面図。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view conceptually showing an example of an apparatus for producing a green body powder for molding.

【図9】図1の装置の作用説明図FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the apparatus of FIG. 1;

【図10】図2に続く作用説明図。FIG. 10 is an operation explanatory view following FIG. 2;

【図11】一次粒子径と二次粒子径との概念を説明する
図。
FIG. 11 is a diagram illustrating the concept of a primary particle diameter and a secondary particle diameter.

【図12】相対累積度数の概念を示す説明図。FIG. 12 is an explanatory diagram showing the concept of a relative cumulative frequency.

【図13】セラミックボールにおける気孔あるいは空隙
の形成形態の一例を示す模式図。
FIG. 13 is a schematic view showing an example of a form of forming pores or voids in a ceramic ball.

【図14】ボールペンの製造工程の一例を示す説明図。FIG. 14 is an explanatory view showing an example of the manufacturing process of the ballpoint pen.

【図15】図14に続く説明図。FIG. 15 is an explanatory view following FIG. 14;

【図16】図15に続く説明図。FIG. 16 is an explanatory view following FIG. 15;

【図17】図16に続く説明図。FIG. 17 is an explanatory view following FIG. 16;

【図18】本発明のボールペンの一例を示す説明図。FIG. 18 is an explanatory view showing an example of the ballpoint pen of the present invention.

【図19】本発明の効果確認実験に使用したボール表面
の光学顕微鏡観察画像。
FIG. 19 is an optical microscope observation image of a ball surface used in an effect confirmation experiment of the present invention.

【図20】空隙寸法の定義を説明する図。FIG. 20 is a view for explaining the definition of the gap size.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10k 成形用素地粉末 50 成形核体 90 ボール(球状焼結体) 91,92 閉気孔 93,94 空隙 95 ボールペン用セラミックボール 107ボールシート部 120 ボールペン 10k Molding base powder 50 Molding core 90 Ball (spherical sintered body) 91,92 Closed pore 93,94 Void 95 Ceramic ball for ballpoint pen 107 Ball seat part 120 Ballpoint pen

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C04B 35/58 102Y Fターム(参考) 2C350 GA03 HA09 HA12 NC01 NC02 NC14 NE01 4G001 BA03 BA09 BA32 BB03 BB09 BB32 BC11 BC13 BC22 BC71 BD12 BE15 BE34 4G019 FA11 FA13 4G030 AA12 AA36 AA52 CA07 CA09 GA04 GA19 GA32 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) C04B 35/58 102Y F term (reference) 2C350 GA03 HA09 HA12 NC01 NC02 NC14 NE01 4G001 BA03 BA09 BA32 BB03 BB09 BB32 BC11 BC13 BC22 BC71 BD12 BE15 BE34 4G019 FA11 FA13 4G030 AA12 AA36 AA52 CA07 CA09 GA04 GA19 GA32

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも表層部がセラミックにて構成
されるとともに、ボール表面の50μm×50μmの領
域当たりに、寸法2μm以上10μm以下の空隙が5〜
30個、寸法0.5μm以上2μm未満の空隙が20〜
200個形成されていることを特徴とするボールペン用
セラミックボール。
At least a surface layer portion is made of ceramic, and a void having a size of 2 μm or more and 10 μm or less per 50 μm × 50 μm area of a ball surface is provided.
30 voids having a size of 0.5 μm or more and less than 2 μm
A ceramic ball for a ballpoint pen, wherein 200 ceramic balls are formed.
【請求項2】 前記セラミックは、窒化珪素含有率が8
5重量%以上の窒化珪素質セラミックである請求項1記
載のボールペン用セラミックボール。
2. The ceramic having a silicon nitride content of 8%.
The ceramic ball for a ball-point pen according to claim 1, wherein the ceramic ball is at least 5% by weight of silicon nitride ceramic.
【請求項3】 少なくとも表層部が、窒化珪素含有率が
85重量%以上の窒化珪素質セラミックにて構成されて
いることを特徴とするボールペン用セラミックボール。
3. A ceramic ball for a ballpoint pen, characterized in that at least the surface layer is made of a silicon nitride ceramic having a silicon nitride content of 85% by weight or more.
【請求項4】 少なくとも一部のものの寸法が1μm以
上である閉気孔が内部に分散形成された多孔質窒化珪素
質セラミックにて構成されたことを特徴とするボールペ
ン用セラミックボール。
4. A ceramic ball for a ballpoint pen, comprising a porous silicon nitride ceramic in which closed pores having at least a part of a size of 1 μm or more are dispersed and formed therein.
【請求項5】 相対密度が80〜98%である多孔質窒
化珪素質セラミックにて構成されたことを特徴とするボ
ールペン用セラミックボール。
5. A ceramic ball for a ballpoint pen, comprising a porous silicon nitride ceramic having a relative density of 80 to 98%.
【請求項6】 ボール表面の50μm×50μmの領域
当たりに、寸法2μm以上10μm以下の空隙が5〜3
0個、寸法0.5μm以上2μm未満の空隙が20〜2
00個形成されている請求項4又は5に記載のボールペ
ン用セラミックボール。
6. A void having a size of 2 μm or more and 10 μm or less per 5 μm × 50 μm area of the ball surface is 5 to 3 μm.
0, 20 to 2 voids with dimensions of 0.5 μm or more and less than 2 μm
The ceramic ball for a ball-point pen according to claim 4 or 5, wherein 00 ceramic balls are formed.
【請求項7】 外層部が少なくともセラミックにて構成
され、かつ略中心を通る断面にて、その中心部に、外層
部と識別可能な核部が形成されていることを特徴とする
ボールペン用セラミックボール。
7. A ceramic for a ball-point pen, wherein the outer layer portion is made of at least ceramic, and has a core which is distinguishable from the outer layer portion at the center in a cross-section passing substantially through the center. ball.
【請求項8】 造粒容器内にセラミック原料粉末を含有
する成形用素地粉末を入れ、該容器内にて前記成形用素
地粉末の凝集物を転がしながらこれを球状に成長させる
ことにより球状成形体を得る転動造粒成形工程と、 その球状成形体を焼成することによりボールペン用セラ
ミックボールを得る焼成工程と、 を含むことを特徴とするボールペン用セラミックボール
の製造方法。
8. A spherical molded body is obtained by placing a molding base powder containing a ceramic raw material powder in a granulation container and rolling the aggregate of the molding base powder in the container while rolling the aggregate. A method for producing a ceramic ball for a ballpoint pen, comprising: a rolling granulation forming step of obtaining a ceramic ball for a ballpoint pen; and a firing step of obtaining a ceramic ball for a ballpoint pen by firing the spherical molded body.
【請求項9】 前記造粒容器内にてセラミックの原料粉
末を含む成形用素地粉末と成形核体とを共存させ、その
状態で前記成型核体を転がしながら、該成形核体の周囲
に前記成形用素地粉末を球状に付着・凝集させて前記球
状成形体を得る請求項8記載のボールペン用セラミック
ボールの製造方法。
9. A molding base powder including a ceramic raw material powder and a molding nucleus coexist in the granulation container, and the molding nucleus is rolled in this state while surrounding the molding nucleus. 9. The method for producing a ceramic ball for a ball-point pen according to claim 8, wherein the molding base powder is adhered and aggregated in a spherical shape to obtain the spherical molded body.
【請求項10】 前記転動造粒成形工程にて相対密度が
61%以上の球状成形体を得る請求8又は9に記載のボ
ールペン用セラミックボールの製造方法。
10. The method for producing a ceramic ball for a ballpoint pen according to claim 8, wherein a spherical molded body having a relative density of 61% or more is obtained in the rolling granulation molding step.
【請求項11】 前記球状成形体を、相対密度が80〜
98%となるように焼成する請求項8ないし10のいず
れかに記載のボールペン用セラミックボールの製造方
法。
11. The spherical molded body having a relative density of 80 to 80.
The method for producing a ceramic ball for a ball-point pen according to any one of claims 8 to 10, wherein the ceramic ball is fired to 98%.
【請求項12】 前記セラミックは窒化珪素含有量が8
5重量%以上の窒化珪素質セラミックであり、前記焼成
は、窒素を含む10気圧以下の雰囲気にて一段階のみの
焼成にて行う請求項11記載のボールペン用セラミック
ボールの製造方法。
12. The ceramic having a silicon nitride content of 8
The method for producing a ballpoint pen ceramic ball according to claim 11, wherein the ceramic ball is a silicon nitride ceramic of 5% by weight or more, and the firing is performed in a single-stage firing in an atmosphere containing nitrogen at 10 atm or less.
【請求項13】 請求項1ないし7のいずれかに記載の
ボールペン用セラミックボールと、 そのボールペン用セラミックボールをペン先位置に回転
可能に支持するボールシート部と、 そのボールシート部を経て前記ボールペン用セラミック
ボールにインクを供給するインク供給機構とを備えたこ
とを特徴とするボールペン。
13. The ball-point pen ceramic ball according to claim 1, a ball-seat portion rotatably supporting the ball-point pen ceramic ball at a pen tip position, and the ball-point pen via the ball-seat portion. An ink supply mechanism for supplying ink to a ceramic ball for use.
【請求項14】 前記ボールペン用セラミックボールは
窒化珪素質セラミックにて構成され、前記ボールシート
部は、少なくとも前記ボールペン用セラミックボールと
接する部分がFe系材料にて構成されている請求項13
記載のボールペン。
14. The ball-point pen ceramic ball is made of a silicon nitride ceramic, and at least a portion of the ball seat portion that is in contact with the ball-point ceramic ball is made of an Fe-based material.
The described ballpoint pen.
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JP2009285971A (en) * 2008-05-29 2009-12-10 Kyocera Corp Ball for ball-point pen and writing utensil using this

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