JP2002355569A

JP2002355569A - 粉砕用メディア

Info

Publication number: JP2002355569A
Application number: JP2001166259A
Authority: JP
Inventors: Shoichiro Goto; 昭一郎後藤; Masanari Suzuki; 勝成鈴木; Toru Tsurumi; 徹鶴見
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2002-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】耐摩耗性に優れた粉砕用メディアを提供するこ
と。【解決手段】酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）を２．０〜
４．０モル％含有するジルコニア焼結体からなる粉砕用
メディアであり、該粉砕用メディアの内部断面に存在す
る同心円状の筋状のポア（通常、二重核と称する）の幅
が１０μｍ以下である粉砕用メディアである。また、Ｙ
₂Ｏ₃を２．０〜４．０モル％含有するジルコニア焼結体
からなる粉砕用メディアの内部断面に存在する同心円状
の筋状のポアの幅が該粉砕用メディアの直径の１％以下
である粉砕用メディアである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールミル、振動
ミル、サンドミル、ビーズミル、アトライタ等の粉砕機
において使用されるビーズ、ボール等の粉砕用メディア
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンデンサ用の無機粉末あるいは
磁性塗料等の分野で、粉末を微粉砕する要望が増加して
きており、本微粉砕用に、振動ミル、アトライタ、サン
ドミル等のボール、ビーズ等の媒体を用いて粉砕する粉
砕機が広く使用されている。本微粉砕機用に用いられ
る、ボール、ビーズ等の粉砕メディアとしては、特開昭
５８−１５６５７８号公報にあるような耐摩耗性、耐衝
撃性の面で優れているジルコニア焼結体が使用されてい
る。

【０００３】ただ、ジルコニア焼結体の粉砕メディアで
あっても、内部にポア等の欠陥が存在する場合、粉砕メ
ディアの強度が低下し、そのため粉砕メディアが摩耗し
やすくなり、処理材への異物混入の問題が発生する。特
に電子部品用材料に異物として混入した場合、電子部品
の特性に大きな影響を及ぼすという問題がある。また、
粉砕メディアの強度が特に低い場合は、メディアが破壊
し、粉砕機内の部品が破損するという問題もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、振動
ミル、アトライタ、サンドミル等の粉砕機に用いられる
ボール、ビーズ等の粉砕用メディアにおいて、粉砕中に
おけるメディアの破壊を防止するとともに耐摩耗性を向
上させることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明の粉砕用メディアは次の構成を有する。即
ち、Ｙ₂Ｏ₃を２．０〜４．０モル％含有するジルコニア
焼結体からなる粉砕用メディアであり、該粉砕用メディ
アの内部断面に存在する同心円状の筋状のポアの幅が１
０μｍ以下である粉砕用メディアである。

【０００６】また、Ｙ₂Ｏ₃を２．０〜４．０モル％含有
するジルコニア焼結体からなる粉砕用球形メディアであ
り、該粉砕用メディアの内部断面に存在する同心円状の
筋状のポア）の幅が該粉砕用メディアの直径の１％以下
である粉砕用メディアである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明者らは、鋭意検討の結果、
Ｙ₂Ｏ₃を２．０〜４．０モル％含有するジルコニア焼結
体からなる粉砕用メディアであり、内部断面に存在する
同心円状の筋状のポア（通常、二重核と称する）の幅が
１０μｍ以下である粉砕用メディアとすることにより、
上述した課題を解決することを見出したものである。

【０００８】また、Ｙ₂Ｏ₃を２．０〜４．０モル％含有
するジルコニア焼結体からなる粉砕用メディアであり、
内部断面に存在する同心円状の筋状のポアの幅が該粉砕
用メディアの直径の１％以下である粉砕用メディアとす
ることにより、上述した課題を解決することを見出した
ものである。

【０００９】本発明の粉砕用メディアは、Ｙ₂Ｏ₃を２．
０〜４．０モル％含有するジルコニア焼結体からなるこ
とが必要である。Ｙ₂Ｏ₃が２．０モル％未満であると、
焼結体中の単斜晶系ジルコニア量が増加し、焼結体中に
亀裂を生じやすく、摩擦、衝撃、圧壊等に対する抵抗性
の低下、耐摩耗性の低下を招き、粉砕用メディアの素材
として適さないので好ましくない。また、Ｙ₂Ｏ₃が４．
０モル％を越えると、正方晶系ジルコニアの応力誘起相
変態による効果が少なくなり、機械的特性が低下し、粉
砕用メディアの素材として適さなくなるので好ましくな
い。

【００１０】本発明において、ジルコニア焼結体中のＹ
₂Ｏ₃の含有率は、ＩＣＰ発光分光分析法により測定する
ことができる。

【００１１】また、本発明の粉砕用メディアは、その内
部断面を光学顕微鏡で観察したときに、同心円状の筋状
のポアの幅が１０μｍ以下であることが必要である。

【００１２】本発明において、ポアとは、粉砕用メディ
アの内部において、素材が存在しない空孔となっている
部分をいう。

【００１３】内部断面を観察したときに、同心円状の筋
状のポアの幅が１０μｍを越えるものが存在すると、粉
砕用メディアの強度が低下し、また、耐摩耗性が低下す
ることにより、処理材に異物が混入するおそれがあり、
また、粉砕用メディアが破壊された場合、粉砕装置、分
散装置の破損等の問題が発生するので好ましくない。同
心円状の筋状のポアの幅は小さければ小さい程好まし
く、ポアの幅が０、つまり、当該ポアが存在しないもの
であればより好ましい。

【００１４】また、本発明の粉砕用メディアにおいて
は、その内部断面を光学顕微鏡で観察したときに、同心
円状の筋状のポアの幅が粉砕メディアの直径の１％以下
であることが好ましい。

【００１５】内部断面を観察したときに、同心円状の筋
状のポアの幅が粉砕用メディアの直径の１％を越えるも
のが存在すると、粉砕用メディアの強度が低下し、ま
た、耐摩耗性が低下することにより、処理材へ異物が混
入するおそれがあり、また、粉砕用メディアが破壊され
た場合、粉砕装置、分散装置の破損等の問題が発生する
ので好ましくない。同心円状の筋状のポアの幅は、粉砕
用メディアの直径に比して小さければ小さい程好まし
く、粉砕用メディアの直径の０％、つまり、当該ポアが
存在しないものであればより好ましい。

【００１６】本発明において、粉砕メディアの直径は、
ノギス、画像処理法により測定することができる。

【００１７】粉砕メディアの内部の同心円状の筋状のポ
アの幅は、粉砕メディアを樹脂等に埋め込み、それをダ
イヤモンド砥石等で研磨し、粉砕メディア内部断面を光
学顕微鏡等で観察することにより、求めることができ
る。

【００１８】また、本発明の粉砕用メディアを構成する
ジルコニア焼結体の素材として、Ａｌ₂Ｏ₃が、該ジルコ
ニア焼結体に０．１〜１．５ｗｔ％含有されてなること
が望ましい。

【００１９】Ａｌ₂Ｏ₃の含有率が０．１ｗｔ％未満であ
ると、Ａｌ₂Ｏ₃添加によるジルコニア素材強度向上の効
果が発揮できず、素材の強度が低下すること、また、成
形時の成形性が低下することにより、粉砕メディアが破
壊されやすくなり、また、耐摩耗性も低下するので好ま
しくない。Ａｌ₂Ｏ₃の含有率が１．５ｗｔ％を越える
と、Ａｌ₂Ｏ₃素材自体の低強度の影響により、素材の強
度が低下すること、また、成形時の成形性が低下するこ
とにより、粉砕メディアが破壊されやすくなり、また、
耐摩耗性も低下するので好ましくない。

【００２０】ジルコニア焼結体中のＡｌ₂Ｏ₃の含有率
は、ＩＣＰ発光分光分析法により測定することができ
る。

【００２１】本発明のジルコニア焼結体からなる粉砕用
メディアは、以下に示すような方法で作成することがで
きる。

【００２２】原料として、Ｙ₂Ｏ₃が２．０〜４．０モル
％ジルコニア中に固溶したジルコニア粉末を用いる。該
ジルコニア粉末の合成法としては、加水分解法、共沈法
等通常の合成法を用いることができる。

【００２３】Ａｌ₂Ｏ₃を添加する場合は、酸化物として
上記粉末に粉末混合法にて添加しても良く、また、加水
分解法、あるいは共沈法における粉末合成時にＡｌの水
溶性塩として添加して合成してもよい。

【００２４】本原料粉末を、転動造粒成形法あるいはラ
バープレス成形法を用いて、球状の成形体を作成する。
得られた成形体は、１２００〜１６００℃で１〜３時間
焼結し、焼結体を得る。得られた焼結体は、更に、加圧
下で焼結（ＨＩＰ）させることもできる。

【００２５】以上のようにして得られた焼結体は、バレ
ル研磨装置、ボールミル等の装置を用いて表面を研磨
し、製品とすることができる。

【００２６】本発明の粉砕用メディアは、コンデンサ用
の無機粉末あるいは磁性塗料等の粉末を微粉砕するのに
好ましく使用される振動ミル、アトライタ、サンドミル
等の粉砕機の媒体として好適に用いられる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。実施
例の物性の測定、評価は以下のように行った。（１）Ｙ₂Ｏ₃の含有率ジルコニア焼結体中のＹ₂Ｏ₃の含有率は、ＩＣＰ発光分
光分析法により、セイコーインスツルーメンツ社製「シ
ーケンシャル型ＩＣＰ発光分光分析装置ＳＰＳ４００
０」を用いて測定した。（２）ポアの幅粉砕メディアを樹脂に埋め込み、それをダイヤモンド砥
石で研磨し、粉砕メディアの内部断面を光学顕微鏡
（（株）ニコン製金属顕微鏡ＡＦＸ−II）を用いて観察
し、その内部断面から検出された同心円状の筋状のポア
に着目し、目視により、筋状のポアの幅の最大部分に着
目し、その幅を測定し、顕微鏡倍率で除して、幅の長さ
を求めた。（３）Ａｌ₂Ｏ₃の含有率ジルコニア焼結体中のＡｌ₂Ｏ₃の含有率は、ＩＣＰ発光
分光分析法により、セイコーインスツルーメンツ社製
「シーケンシャル型ＩＣＰ発光分光分析装置ＳＰＳ４０
００」を用いて測定した。（実施例１）粉末原料としては、Ｙ₂Ｏ₃が３．０モル％
ジルコニア中に固溶したジルコニア粉末を用いた。本ジ
ルコニア粉末の合成法は通常の共沈法である。

【００２８】本ジルコニア粉末を混合機にて予備混合
し、調湿機にて水分調整を行った後、通常の皿形転動造
粒機にて、球形粉砕メディア（粒径５ｍｍ目標）を成形
した。得られた成形体を１４５０℃で２時間焼結し、焼
結体を得た。得られた焼結体は、バレル研磨装置で表面
を研磨し、球形粉砕メディアの製品とした。

【００２９】得られた球形粉砕メディア１００個の直径
をノギスで測定した結果、平均値は５．０ｍｍであっ
た。

【００３０】本球形粉砕ビーズを樹脂に埋め込み、ダイ
ヤモンド砥石で研磨し、断面を光学顕微鏡で観察した。

【００３１】内部の欠陥、ポアを観察した結果、断面に
同心円状のポアはわずかに観察されたが、そのポアの幅
の最大部の幅は、１μｍであった。

【００３２】本ビーズについて、ビーズミルを用いて、
耐摩耗性を評価した結果、水運転でビーズが破壊するこ
とはなく、殆ど処理液は透明であり、耐摩耗性が基本的
に問題ないことが確認できた。（実施例２）粒径目標を１ｍｍとした他は、実施例１と
同一方法で球形粉砕メディアを作成した。

【００３３】本球形粉砕ビーズを樹脂に埋め込み、ダイ
ヤモンド砥石で研磨し、断面を光学顕微鏡で観察した。

【００３４】内部に断面の同心円状のポア（二重核）は
認められなかった。

【００３５】本ビーズについて、ビーズミルを用いて、
耐摩耗性を評価した結果、水運転でビーズの破壊は発生
せず、殆ど処理液は透明であり、耐摩耗性が基本的に問
題ないことが確認できた。（実施例３）粒径目標を０．５ｍｍとした他は、実施例
１と同一方法で球形粉砕メディアを作成した。

【００３６】本球形粉砕ビーズを樹脂に埋め込み、ダイ
ヤモンド砥石で研磨し、断面を光学顕微鏡で観察した。

【００３７】内部に断面と同心円状のポア（二重核）は
認められなかった。

【００３８】本ビーズについて、ビーズミルを用いて、
耐摩耗性を評価した結果、水運転でビーズの破壊は発生
せず、殆ど処理液は透明であり、耐摩耗性が基本的に問
題ないことが確認できた。（実施例４）粉末原料として、Ａｌ₂Ｏ₃の含有率が０．
５ｗｔ％であり、Ｙ₂Ｏ₃が３．０モル％ジルコニア中に
固溶したジルコニア粉末を用いたこと以外は、実施例１
と同一方法で球形粉砕メディアを作成した。

【００３９】実施例１の場合より、更に、転動造粒にお
ける成形性が向上した。

【００４０】得られた球形粉砕ビーズを樹脂に埋め込
み、ダイヤモンド砥石で研磨し、断面を光学顕微鏡で観
察した。

【００４１】内部に断面と同心円状のポア（二重核）は
全く認められなかった。

【００４２】本ビーズについて、ビーズミルを用いて、
耐摩耗性を評価した結果、水運転でビーズの破壊は発生
せず、殆ど処理液は透明であり、耐摩耗性が問題ないこ
とが確認できた。（比較例１）粉末原料としては、実施例１と同じ粉末を
用いた。

【００４３】本ジルコニア粉末を予備混合、調湿等の前
処理を行わず、そのまま、皿形転動造粒機にて、球形粉
砕メディアを成形した。以降、実施例１と同様の方法で
焼結、研磨を行い、球形粉砕メディアの製品を得た。

【００４４】得られた球形粉砕メディア１００個の直径
をノギスで測定した結果、平均値は、５．１ｍｍであっ
た。

【００４５】実施例１と同様の方法で、内部ポアを観察
した結果、断面に同心円状の筋状のポア（二重核）が認
められ、そのポアの幅の最大部の幅は６０μｍであっ
た。

【００４６】本ビーズについて、ビーズミルを用いて、
耐摩耗性を評価した結果、水運転で、処理液が白濁する
状況となり、耐摩耗性に問題のあることが確認された。
また、ビーズの一部が破壊しているものが認められた。（比較例２）粉末原料としては、実施例２と同じ粉末を
用いた。

【００４７】本ジルコニア粉末を予備混合、調湿等の前
処理を行わず、そのまま、皿形転動造粒機にて、球形粉
砕メディアを成形した。以降、実施例２と同様の方法で
焼結、研磨を行い、球形粉砕メディアの製品を得た。

【００４８】得られた球形粉砕メディア１００個の直径
をノギスで測定した結果、平均値は、１．１ｍｍであっ
た。

【００４９】実施例１と同様の方法で、内部を観察した
結果、断面に同心円状の筋状のポア（二重核）が認めら
れ、そのポアの幅の最大部の幅は１６μｍであった。

【００５０】本ビーズについて、ビーズミルを用いて、
耐摩耗性を評価した結果、水運転で、処理液が白濁する
状況となり、耐摩耗性に問題のあることが確認された。
また、一部のビーズで破壊されたものが認められた。（比較例３）粉末原料としては、実施例３と同じ粉末を
用いた。

【００５１】本ジルコニア粉末を予備混合、調湿等の前
処理を行わず、そのまま、皿形転動造粒機にて、球形粉
砕メディアを成形した。以降、実施例３と同様の方法で
焼結、研磨を行い、球形粉砕メディアの製品を得た。

【００５２】得られた球形粉砕メディア１００個の直径
をノギスで測定した結果、平均値は、０．５ｍｍであっ
た。

【００５３】実施例１と同様の方法で、内部を観察した
結果、断面に同心円状の筋状のポア（二重核）が観察さ
れ、そのポアの幅の最大部の幅は１８μｍであった。

【００５４】本ビーズについて、ビーズミルを用いて、
耐摩耗性を評価した結果、水運転で、処理液が白濁する
状況となり、耐摩耗性に問題のあることが確認された。
また、一部のビーズで破壊されたものが認められた。

【００５５】

【発明の効果】本発明の粉砕メディアによれば、耐摩耗
性を大幅に改善することができる。

フロントページの続きＦターム(参考） 4D063 FF37 4G031 AA08 AA12 AA29 BA19 BA20 GA06 GA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化イットリウム（以下、Ｙ₂Ｏ₃という）
を２．０〜４．０モル％含有するジルコニア焼結体から
なる粉砕用メディアであり、該粉砕用メディアの内部断
面に存在する同心円状の筋状のポアの幅が１０μｍ以下
であることを特徴とする粉砕用メディア。
【請求項２】Ｙ₂Ｏ₃を２．０〜４．０モル％含有するジ
ルコニア焼結体からなる粉砕用メディアであり、該粉砕
用メディアの内部断面に存在する同心円状の筋状のポア
の幅が該粉砕用メディアの直径の１％以下であることを
特徴とする粉砕用メディア。
【請求項３】ジルコニア焼結体に酸化アルミニウム（以
下、Ａｌ₂Ｏ₃という）が０．１〜１．５ｗｔ％含有され
てなることを特徴とする請求項１または２に記載の粉砕
用メディア。