JP2519101B2 - Beads for crushing and dispersion processing - Google Patents

Beads for crushing and dispersion processing

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば、PZT等、電子セラミックスの粉
砕・分散、磁性粉等の分散、インク・顔料等の粉砕・分
散に使用するビーズに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to beads used for crushing / dispersing electronic ceramics such as PZT, dispersing magnetic powders, crushing / dispersing inks / pigments and the like.

〔従来の技術〕 この種のビーズは、一般的に0.5〜10mm径の球体であ
って、これを媒体攪拌型ミルの中に投入し、前記のよう
な被加工物と共に攪拌することによってそれを粉砕・分
散するために使用される。
(Prior Art) This type of beads is generally a sphere having a diameter of 0.5 to 10 mm, which is put in a medium agitation mill and stirred by a work piece as described above to mix it. Used for crushing and dispersing.

この使用目的から、物性として耐摩耗性、耐圧強度、
耐薬品性が要求され、また、消耗品であるために安価で
あることが要求される。
From this purpose of use, physical properties such as wear resistance, compressive strength,
Chemical resistance is required, and since it is a consumable item, it is required to be inexpensive.

従来のこの種のビーズとしては、ジルコニア製、ガラ
ス製、アルミナ製等があった。
Conventional beads of this type include those made of zirconia, glass, alumina and the like.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

上記のような従来のビーズのうち、PSZ(部分安定化
ジルコニア)(100%)の場合であると、耐摩耗性等の
物性には優れているけれども、kg当りの単位が10,000円
〜15,000円と非常に高価であり、また、アルミナ(100
%)の場合であると、kg当りの単位が1,000円程度と非
常に安価であるけれども、耐摩耗性に劣るという問題が
あった。
Among the conventional beads mentioned above, PSZ (partially stabilized zirconia) (100%) has excellent physical properties such as abrasion resistance, but the unit per kg is 10,000 yen to 15,000 yen. And very expensive, and also alumina (100
%), The unit per kg is about 1,000 yen, which is very low, but there is a problem of poor wear resistance.

この発明は、上記のような実情に鑑みて、耐摩耗性等
の物性に優れ且つ安価である粉砕・分散用のビーズを提
供することを目的としたものである。
In view of the above situation, the present invention has an object to provide beads for pulverization / dispersion which are excellent in physical properties such as abrasion resistance and are inexpensive.

〔課題を解決するための手段および作用〕[Means and Actions for Solving the Problems]

上記の目的を達成するために、この発明者等において
種々実験を重ねるうちに、従来かり白色無機顔料として
広く用いられているチタニア(TiO2)に着目した。
In order to achieve the above object, the inventors of the present invention have conducted various experiments and focused on titania (TiO 2 ) which has been widely used as a white inorganic pigment.

このチタニアを原料とする場合は、その粉末にバイン
ダーを混入し粒状化し、それを焼結させるのであるが、
このようなチタニア単独のビーズでは、所定の耐圧強度
が得られなく、粒状化の保持は不可能であった。
When this titania is used as the raw material, the powder is mixed with a binder, granulated, and then sintered.
With such beads of titania alone, a predetermined pressure resistance could not be obtained, and it was impossible to maintain granulation.

そこで、さらに実験を重ねてゆくうちに、チタニアに
粘土分を加えて粘りを持たせたところ、耐圧強度が2倍
以上に増加したので、粘土の成分に着眼し、ここにこの
発明を完成するに至った。
So, after further experimentation, when clay was added to titania to make it sticky, the compressive strength increased more than twice, so we focused on the components of clay and completed this invention here. Came to.

すなわち、この発明は、重量比で、チタニア:60〜90
%と、アルミナ:10〜40%及び/又はシリカ:0〜10%と
を原料として微量の不純物を含み、混合して粒状化し焼
結して粉砕・分散加工用のビーズを構成した。
That is, the present invention, by weight ratio, titania: 60 ~ 90
%, Alumina: 10 to 40% and / or silica: 0 to 10% as a raw material, containing a slight amount of impurities, mixed, granulated and sintered to form beads for crushing and dispersion processing.

なおこゝで、微量の不純物とは、数拾P.P.Mから数百
P.P.MのNa,K等のアルカリ金属元素を言う。チタニアに
加えられる粘土分中には、もともとこれらの微量元素が
含まれているのである。
It should be noted here that trace amounts of impurities are several hundreds of PPM to several hundreds.
Refers to the alkali metal elements such as Na and K of PPM. The clay added to titania originally contains these trace elements.

また、前記アルカリとシリカとの代りにアルミナとシ
リカを含む粘土又はカオリンを使用でき、その粘土又は
カオリンに対する割合については、アルミナが30〜40
%、シリカが40〜50%である。
Further, instead of the alkali and silica, it is possible to use clay or kaolin containing alumina and silica, and the ratio to the clay or kaolin is 30 to 40 for alumina.
%, Silica is 40 to 50%.

チタニアは、化学的および物理的に最も安定なため、
前記のように白色顔料として広範囲に用いられており、
結晶系によりアナターゼ(正方晶形)、ルチル(正方晶
形)およびブルーカイト(斜方晶形)に分類されるが、
前二者が使用に適している。
Titania is the most chemically and physically stable,
Widely used as a white pigment as described above,
Depending on the crystal system, it is classified into anatase (tetragonal form), rutile (tetragonal form) and brookite (orthorhombic form).
The former two are suitable for use.

次に、種々の原料の配合割合による実験結果を「表」
に示す。
Next, a table showing the experimental results based on the blending ratio of various raw materials
Shown in

なお、この明細書において、「%」は、特に明記しな
い限り重量%を示すものとする。
In this specification, "%" means% by weight unless otherwise specified.

上記実験結果と、第1図ないし第4図から次のような
事実が判明した。
The following facts were found from the above experimental results and FIGS. 1 to 4.

耐摩耗性については、チタニアが60%において最高値
を示す(第4図)。また、見掛密度およびかさ密度につ
いては、チタニアの量に比例的に増大する(表1ないし
表7、第2図、第3図)。しかし、圧縮強度について
は、チタニアが60%よりも少い場合と、95%よりも多い
場合に、必要強度が得られない。
Regarding wear resistance, titania shows the highest value at 60% (Fig. 4). Further, the apparent density and bulk density increase in proportion to the amount of titania (Tables 1 to 7, FIGS. 2 and 3). However, regarding the compressive strength, the required strength cannot be obtained when titania is less than 60% and when it is more than 95%.

このような事実からチタニアの量については、60〜90
%程度が適当である。
From this fact, for the amount of titania, 60-90
% Is appropriate.

また、アルミナとシリカの量は粘土の量によって左右
される。前記表の粘土にはアルミナが35%、シリカが45
%づつ含まれているので、有効に圧縮強度を得るために
は、前述の粘土の組成を考慮すると、アルミナについて
は10〜40%、シリカについては0〜10%であれば、耐摩
耗性について最も適当であることが分かった。
Also, the amount of alumina and silica depends on the amount of clay. The clay in the table above contains 35% alumina and 45% silica.
%, So in order to effectively obtain compressive strength, considering the composition of the clay described above, if alumina is 10 to 40%, silica is 0 to 10%, wear resistance is It turned out to be the most suitable.

バインダーについては、例えば、メチルセルローズ、
CMC(カルボキシルメチルセルローズ)、PVA(ポリビニ
ールアルコール)等のバインダーが使用される。
Regarding the binder, for example, methyl cellulose,
Binders such as CMC (carboxyl methyl cellulose) and PVA (polyvinyl alcohol) are used.

焼結については、1200〜1350℃程度の温度で、冷却時
間を含めて20〜30時間焼成する。
For sintering, the temperature is about 1200 to 1350 ° C. and the firing time is 20 to 30 hours including the cooling time.

〔実施例1〕 原料 チタニア(TiO2) 70% アルミナ(Al2O3) 25% シリカ(SiO2) 5% 上記原料にバインダーとしてメチルセルローズを加え
て混合し粒状化する。
[Example 1] Raw material Titania (TiO 2 ) 70% Alumina (Al 2 O 3 ) 25% Silica (SiO 2 ) 5% Methylcellulose as a binder is added to the above raw material and mixed and granulated.

これを乾燥した後、炉に入れ1300℃の温度で24時間焼
き、その後自然冷却し、2.0mmの径のビーズを得た。
After drying this, it was placed in a furnace, baked at a temperature of 1300 ° C. for 24 hours, and then naturally cooled to obtain beads having a diameter of 2.0 mm.

第5図ないし第7図は、本実施例のビーズを従来の他
のビーズと比較した物性テスト結果を示したものであっ
て、それぞれテスト条件を表にして付してある。
5 to 7 show the results of physical property tests comparing the beads of this example with other conventional beads, and the test conditions are shown in the table.

第5図には、耐摩耗性について、本実施例のビーズを
従来の他のビーズと比較した場合が示されている。テス
ト条件については、0.2のミルにビーズを25容積%で
充填し、被粉砕物のZrフラワを30容積%、水を30容積%
づつ充填し、ピン回転数が2,348rpm、ピン周速が4.4m/s
において、本実施例のビーズでは、一時間当たり0.05%
程度の摩耗率であるのに対して、ジルコニアのビーズで
は、その10倍の0.5%である。また、ガラスAのビーズ
では、約14倍の0.7%、ガラスBのビーズでは約20倍の
1.0%の摩耗率であるし、アルミナのビーズでは約8倍
の0.4%の摩耗率である。
FIG. 5 shows a case where the beads of this example were compared with other conventional beads in terms of abrasion resistance. Regarding the test conditions, 0.2 mill was filled with beads at 25% by volume, ground material was 30% by volume Zr flower and 30% by volume water.
One by one, the pin rotation speed is 2,348 rpm, pin peripheral speed is 4.4 m / s
In the beads of this example, 0.05% per hour
The wear rate is moderate, whereas that of zirconia beads is 10 times that of 0.5%. For glass A beads, it is 0.7%, which is about 14 times, and for glass B beads, it is about 20 times.
The wear rate is 1.0%, and that of alumina beads is about 8 times as much as 0.4%.

なお、これは被粉砕物を充填した実装の場合である
が、被粉砕物を充填しないで水を50容積%充填した空摺
りの場合であると、0.2%と高い摩耗率であるが、ジル
コニアのビーズやアルミナのビーズに比較して非常にそ
の摩耗率が少いことが分かる。
Note that this is the case of mounting filled with the crushed object, but in the case of dry sliding with 50% by volume of water filled without the crushed object, the wear rate is as high as 0.2%. It can be seen that the wear rate is much lower than that of the beads and alumina beads.

第6図には、溶媒粘度と摩耗量の関係を示したが、こ
れにおいても、ジルコニアのビーズに比較して、本実施
例のビーズの摩耗量が少いことが分かる。
FIG. 6 shows the relationship between the solvent viscosity and the wear amount. It can be seen that the wear amount of the beads of this example is smaller than that of the zirconia beads in this case as well.

第7図は、圧縮強度の比較を示したもので、本実施例
のビーズであると、ジルコニアのビーズの約1.23倍の圧
縮強度を有する。また、ガラスAの約1.13倍、ガラスB
の約1.25倍、アルミナビーズの約1.20倍の圧縮強度を有
する。
FIG. 7 shows a comparison of compressive strengths. The beads of this example have a compressive strength about 1.23 times that of zirconia beads. Also, about 1.13 times that of glass A, glass B
1.25 times that of alumina beads and 1.20 times that of alumina beads.

これにより、原料配合、成形方法により従来のビーズ
より少くとも10〜20%の強度の増加が図られたことが分
かる。
From this, it can be seen that the strength was increased by at least 10 to 20% over the conventional beads depending on the raw material blending and molding method.

〔実施例2〕 原料 チタニア 75% アルミナ 20% シリカ 5% 実施例1と同様の製法により1.5mmの径のビーズを製
造した。
[Example 2] Raw material Titania 75% Alumina 20% Silica 5% By the same production method as in Example 1, beads having a diameter of 1.5 mm were produced.

これをインキ製造時の分散テストに用いたところ、テ
スト方法がビーズ充填量80容積%において241時間であ
る場合、摩耗率では、本実施例のビーズでは15.9%、硬
質ガラスのビーズでは25.0%であった。
When this was used in a dispersion test during ink production, when the test method was 241 hours at a bead loading of 80% by volume, the abrasion rate was 15.9% for the beads of this example and 25.0% for the beads of hard glass. there were.

また、本実施例のビーズではインキの吐出量が20%近
く増加したし、インキ自体がサラサラしており、分散効
率が良いことが分かった。また、割れはほとんどなく、
他のビーズの10分の1の割れで済んだ。
Further, it was found that the bead of this example increased the ink discharge amount by nearly 20%, and the ink itself was smooth, and the dispersion efficiency was good. Also, there are almost no cracks,
It only took 1/10 of the other beads to crack.

〔実施例3〕 原料 チタニア 80% アルミナ 20% 上記原料にバインダーとしてPVA(ポリビニールアル
コール)を加えて混合し粒状化する。
[Example 3] Raw material Titania 80% Alumina 20% PVA (polyvinyl alcohol) is added as a binder to the above raw material, and mixed and granulated.

これを乾燥した後、炉に入れ1250℃の温度で24時間焼
き、その後自然冷却して0.8mmの径のビーズを得た。
After this was dried, it was placed in a furnace, baked at a temperature of 1250 ° C. for 24 hours, and then naturally cooled to obtain beads having a diameter of 0.8 mm.

これを電子部品原料の分散テストに用いたところ、テ
スト方法が周速10m/s、ビーズ充填量5kgである場合に、
時間当りの摩耗率は次の通りであった。
When this was used for the dispersion test of the electronic component raw material, when the test method was a peripheral speed of 10 m / s and a bead filling amount of 5 kg,
The wear rate per hour was as follows.

本実施例のビーズ 0.07% PSZジルコニアのビーズ 0.03% アルミナのビーズ 2.00% また、分散効率はPSZジルコニアの場合と大差はなか
った。
Beads of this example 0.07% PSZ zirconia beads 0.03% Alumina beads 2.00% The dispersion efficiency was not much different from that of PSZ zirconia.

前記各実施例のビーズの価格については、kg当り3,00
0〜3,500円位であり、これはPSZジルコニア(100%)の
kg当り10,000〜15,000円よりも可成り安価である。
The price of the beads in each of the above examples is 3,000 per kg.
It is about 0-3,500 yen, which is equivalent to PSZ zirconia (100%)
It is considerably cheaper than 10,000 to 15,000 yen per kg.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、この発明によれば、耐摩耗性や
圧縮強度に非常に優れ、しかも安価に製造できる粉砕・
分散加工用のビーズを提供することに成功したものであ
って、これを例えば電子部品原料の粉砕・分散や、イン
キの分散、塗料の分散等に用いた場合、効率的にその加
工をなし得ることは勿論、ビーズの摩耗による被加工物
の汚染を防止でき、また、使用中に割れることがなく、
安定して使用できるという優れた効果がある。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a crushed product that is extremely excellent in wear resistance and compressive strength and can be manufactured at low cost.
It has succeeded in providing beads for dispersion processing, and when this is used, for example, for pulverization / dispersion of raw materials for electronic parts, dispersion of ink, dispersion of paint, etc., the processing can be performed efficiently. Of course, it is possible to prevent contamination of the work piece due to abrasion of the beads, and it does not crack during use,
It has an excellent effect that it can be used stably.

また、摩耗量が少いだけでなく、摩耗しても、電子セ
ラミック材料(例えばチタン酸系材料)の分散において
は、ジルコニアやアルミナのビーズでは摩耗により遊離
したジルコニアやアルミナが異物となり被分散物を汚染
することになるが、チタニアの場合は同物質のために実
質的に汚染されないという利点もある。
Moreover, not only is the amount of wear small, but even if it wears, when the electronic ceramic material (for example, titanate-based material) is dispersed, the zirconia or alumina beads released by the wear become foreign matter in the dispersed zirconia or alumina beads. However, in the case of titania, there is also an advantage that it is not substantially polluted due to the same substance.

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

第1図ないし第4図は、この発明の作用を説明するため
のグラフである。 第5図ないし第7図は、第1の実施例のビーズを他のビ
ーズと物性を比較して示すグラフである。
1 to 4 are graphs for explaining the operation of the present invention. FIGS. 5 to 7 are graphs showing the physical properties of the beads of the first embodiment in comparison with other beads.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】重量比で、チタニア:60〜90%と、アルミ
ナ:10〜40%及び/又はシリカ:0〜10%とを原料として
微量の不純物を含み、混合して粒状化し焼結して成る粉
砕・分散加工用のビーズ。
1. A weight ratio of titania: 60 to 90%, alumina: 10 to 40% and / or silica: 0 to 10% as a raw material, containing a slight amount of impurities, mixed, granulated and sintered. Beads for crushing and dispersion processing.
【請求項2】重量比で、チタニア:60〜90%と、アルミ
ナが30〜40%及びシリカが40〜50%を含む粘土とを原料
とし、混合して粒状化し焼結して成る粉砕・分散加工用
のビーズ。
2. A pulverized product obtained by mixing, granulating, and sintering titania: 60 to 90% by weight and clay containing 30 to 40% alumina and 40 to 50% silica as raw materials. Beads for dispersion processing.
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