JP2715861B2 - Method and apparatus for producing non-metallic amorphous by mechanochemical - Google Patents

Method and apparatus for producing non-metallic amorphous by mechanochemical

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JP2715861B2
JP2715861B2 JP27301093A JP27301093A JP2715861B2 JP 2715861 B2 JP2715861 B2 JP 2715861B2 JP 27301093 A JP27301093 A JP 27301093A JP 27301093 A JP27301093 A JP 27301093A JP 2715861 B2 JP2715861 B2 JP 2715861B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は非金属アモルファスの製
造に係る。
This invention relates to the production of non-metallic amorphous.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、多くの物質についてアモルファス
が注目され研究開発も進み、製品として市場に提供され
るまでに達している。アモルファス(非晶質)とは物質
を構成する結晶のような長い周期的原子配列が阻止され
た固体の状態を指し、古くから酸化性ガラスが広く知ら
れているが、最近はアモルファス化することによってそ
の物質が本来具えている物性とは別異の性質が見出さ
れ、多くの業界で注目されるようになった。
2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to amorphous materials for many substances, research and development have been advanced, and they have reached the point where they are offered to the market as products. Amorphous (amorphous) refers to the solid state in which long periodic atomic arrangements, such as the crystals that make up a substance, are blocked. Oxidizing glass has been widely known for a long time. As a result, properties different from those originally possessed by the substance have been found, and have attracted attention in many industries.

【0003】アモルファスの特徴は巨視的に見て構造が
幾何学的に均一で、組成も均質なことである。結晶では
必ず結晶粒界や転位などの不均一な領域が存在するし、
析出や粒界偏析で局部的に不均質な組織が存在すること
が避けられないが、アモルファスは結晶自体がないので
あるから、個々の結晶構造の態様に起因する不均一性が
払拭され、物理的、化学的にきわめて均等な性質を保持
するという利点がある。近年は純金属としてFe、B
i、Niなど、合金としてPd−Si、Cd−Coな
ど、半導体としてSi、Geなど、セラミックスとして
Si−C、Li−Nb−Oなどのアモルファスが商品と
して提供され、それぞれその特性を活かした用途に使用
されている。
[0003] The characteristics of the amorphous material are that the structure is macroscopically uniform and the composition is homogeneous. Crystals always have non-uniform regions such as grain boundaries and dislocations.
Although it is inevitable that a locally heterogeneous structure exists due to precipitation and grain boundary segregation, since amorphous has no crystal itself, the non-uniformity due to the mode of each crystal structure is wiped out, and physical This has the advantage of maintaining extremely uniform properties chemically and chemically. In recent years, pure metals such as Fe and B
Amorphous products such as i, Ni, Pd-Si, Cd-Co, etc. as alloys, Si, Ge, etc. as semiconductors, and Si-C, Li-Nb-O, etc. as ceramics are offered as commercial products. Used in

【0004】アモルファスの製造方法としては熱力学的
に安定な状態から非平衡プロセスによって実現すること
が原則である。たとえば合金などの金属やセラミックス
は溶融状態(液体)から急速冷却によって製造され、半
導体は気体状態からの凝縮、たとえばスパッタリング、
真空蒸着によって製造される。固体からの非平衡状態プ
ロセスとしては、結晶を粒子で照射してイオンを打ち込
み多数の欠陥を導入する方法や最近見出された薄膜(結
晶)の相互拡散の方法などが提示されてはいるが、経済
的に商品として成立した段階に達したとは見られていな
い。
[0004] In principle, an amorphous manufacturing method is to realize a non-equilibrium process from a thermodynamically stable state. For example, metals such as alloys and ceramics are manufactured by rapid cooling from a molten state (liquid), and semiconductors are condensed from a gaseous state, such as sputtering,
Manufactured by vacuum evaporation. As a non-equilibrium process from a solid, a method of irradiating a crystal with particles and implanting ions to introduce many defects, and a recently discovered method of interdiffusion of a thin film (crystal) have been proposed. However, it has not been seen that it has reached the stage where it was economically established as a product.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】既に述べたアモルファ
スは比較的付加価値の高い分野で使用されそれなりの効
用を揚げている。たとえば合金ではパワートランス、磁
気ヘッド、超伝導材として、半導体では太陽電池素地、
光電管フィルムとして、セラミックスではサーミスタ
ー、センサーとして使用されているから、一般に急速冷
却、真空蒸着、気相分解、スパッタリングなどの高度な
設備と少量生産であっても、そのことが直ちに商品化を
阻害する要素とはならない。しかし、アモルファスの特
性を生かしていままで以上の優れた物性を実現したい多
くの物質があり、この場合に経済的に見て生産性の低い
製造方法では実用化が難しい種類の製品が多くを占め
る。
The above-mentioned amorphous materials have been used in fields having a relatively high added value, and have achieved a certain effect. For example, power transformers, magnetic heads, and superconducting materials for alloys, solar cell substrates for semiconductors,
As a phototube film, it is used as a thermistor and sensor in ceramics, so even with advanced equipment such as rapid cooling, vacuum deposition, vapor phase decomposition, and sputtering, and small-scale production, that immediately hinders commercialization. It is not an element to do. However, there are many substances that want to realize better physical properties than before by making use of the properties of amorphous. .

【0006】たとえば従来の陶磁器原料、耐火物原料な
どとして使用され、近年はゴム、プラスチック充填材、
農薬増量材の他、塗料、薬品、化粧品などにも使用され
るタルクやカオリンなどは、アモルファス化すれば溶解
速度が促進され、昇華速度が抑制され、磁気性能が向上
するなど、配合された多くの用途先においていままで以
上の優れた性質を商品にもたらすことが期待できる。し
かしカオリン、タルク、硫酸バリウムなどの汎用品は、
前記のような高度な設備で少量生産を許容することが経
済的バランスから判断して難しく、製品の性能向上はき
わめて望ましいが生産性を無視することができないとい
う課題が大きい。
For example, it has been used as a conventional raw material for porcelain, refractory, etc. In recent years, rubber and plastic fillers,
Amorphous talc and kaolin, which are used in paints, chemicals, cosmetics, etc., in addition to agricultural chemical extenders, have a high dissolution rate, suppress sublimation rate, and improve magnetic performance. Can be expected to bring more excellent properties to products at the destination of use. However, general-purpose products such as kaolin, talc, barium sulfate,
It is difficult to allow small-scale production with the above-mentioned advanced equipment, judging from the economic balance, and it is extremely desirable to improve the performance of the product, but the problem is that productivity cannot be ignored.

【0007】近年、固体の状態からアモルファスを製造
する方法として、前に述べた結晶の格子構造へイオンを
打ち込んで強制的に固溶体化する方法に代り、格子間の
結合エネルギーよりも強力な機械的エネルギーを加え、
構造を剪断分散させて非金属の無機物質をアモルファス
化する方法が、メカノケミカルの応用として報告されて
いる。この方法であれば設備費もさほどの負担にならず
きわめて有力な解決手段となり得る。しかし、現状では
アモルファスの品質と生産性の点で未だ満足される水準
に達していないことが課題となる。図9に示す折れ線は
回分式の振動ミル内へカオリンの粉末を供給して運転
し、240時間経過後に回収してX線解析を行なった結
果である。結晶が残存していると、結晶独自の特定の方
向性が現われる。すなわち規則的に並んだ原子にX線が
散乱して干渉される結果、ある条件を満たす独自の方向
だけが強められて、ある角度(図の横軸2θ=入射波と
散乱波とで形成する角度)において幾つかのピークとな
って現われるのであり、これがブラッグ(Bragg)
反射と呼ばれアモルファス化の程度を確認する慣用的な
手段として適用されている。図のように240時間の作
動を受けても明らかなピークが消えないでそのまま残っ
ていることは、機械的なエネルギーによるアモルファス
化が殆どなされていないことを明示している。
In recent years, as a method of producing an amorphous state from a solid state, instead of the above-described method of forcing ions into a lattice structure of a crystal and forcibly forming a solid solution, a mechanical force stronger than the binding energy between lattices is used. Add energy,
A method of making a nonmetallic inorganic substance amorphous by shearing and dispersing the structure has been reported as an application of mechanochemical. With this method, the equipment cost is not so large and can be a very effective solution. However, at present, the problem is that amorphous quality and productivity have not yet reached a satisfactory level. The broken line shown in FIG. 9 is a result of supplying the kaolin powder into the batch-type vibrating mill, operating the device, collecting the kaolin after 240 hours, and performing X-ray analysis. When the crystal remains, a specific direction unique to the crystal appears. That is, as a result of X-rays being scattered and interfered with regularly arranged atoms, only a unique direction that satisfies a certain condition is strengthened, and a certain angle (horizontal axis 2θ in the figure = formed by incident wave and scattered wave) Angle)), which appear as several peaks, which are referred to as Bragg
It is called reflection and is applied as a conventional means for confirming the degree of amorphization. As shown in the figure, the fact that an apparent peak does not disappear and remains as it is even after being operated for 240 hours clearly indicates that amorphousization by mechanical energy is hardly performed.

【0008】図10は別のメカノケミカルによるアモル
ファス化を目指した従来技術であり、処理の対象となっ
た無機材はタルク、適用した機械的エネルギーの発生は
回分式の遊星ボールミルによる。(日本粉体工業技術協
会資料)この実験では原料トルクを回分式遊星ボールミ
ル内へタルク材を封じ込め、粉砕、剪断の機械的作用を
加えて運転し、900、1800、3600秒‥‥‥と
時間を変えて排出し、X線解析を行なったものである。
この結果3600秒以上の処理によってトルク個有のピ
ークが消え、ほぼ満足できるアモルファスが得られたこ
とを確認できたとしている。しかし、この報告によって
遊星ボールミルを使用すれば無機材料のアモルファス化
が可能であることを実験室的に突き止めたとはいえ、な
お、満足できる品質を得るのに1時間の作動が必要であ
り、回分式という非能率な少量処理と相俟って到底現実
の生産に適用できる段階に到達した内容とは言い難い。
FIG. 10 shows a conventional technique aiming at amorphization by another mechanochemical. The inorganic material to be treated is talc, and the applied mechanical energy is generated by a batch type planetary ball mill. In this experiment, the talc material was sealed in a batch type planetary ball mill and operated by applying mechanical action such as pulverization and shearing. And the X-ray analysis was performed.
As a result, the torque-specific peak disappeared by the processing for 3600 seconds or more, and it was confirmed that almost satisfactory amorphous was obtained. However, although this report has shown in the laboratory that the use of a planetary ball mill enables the amorphous material to be amorphous, it still requires one hour of operation to obtain satisfactory quality. It is hard to say that the process has reached the stage where it can be applied to actual production in combination with the inefficient small-volume processing called the formula.

【0009】本発明は以上に述べた課題を解決するため
に、生産性が高く量産効果も大きいため、現実の生産活
動に適用できるメカノケミカルによる非金属アモルファ
スの製造方法およびその装置の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a method for producing non-metallic amorphous by mechanochemical and an apparatus therefor, which can be applied to actual production activities because of high productivity and large mass production effect. And

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係るメカノケミ
カルによる非金属アモルファス製造方法は、乾式連続遊
星ボールミルの原料フィーダへ原料である無機物質を供
給し、公転しつつ同方向へ自転するミルポット内へ吸引
される空気とともに進入させ、ミルポット内にあらかじ
め装入された粉砕ボールとともに、
According to the present invention, there is provided a method for producing a non-metallic amorphous material by a mechanochemical method, wherein an inorganic material as a raw material is supplied to a raw material feeder of a dry continuous planetary ball mill and revolves in a mill pot which revolves in the same direction while revolving. Into the mill pot with the air sucked into the mill pot,

【数5】 数5で表わされるミルポット内部へ加わる遠心加速度比
Gを少なくとも30以上に維持するとともに、
(Equation 5) While maintaining the centrifugal acceleration ratio G applied to the inside of the mill pot represented by Equation 5 to at least 30 or more,

【数6】 数6で表わされる公転と自転に関する数値を0.40〜
1.50の範囲に限定して、圧縮、剪断、および/また
は衝撃粉砕作用を与えた後、ミルポットから気流に乗せ
て処理粉体を粉体回収装置へ誘導し分離回収することに
よって前記の課題を解決した。
(Equation 6) Numerical values related to revolution and rotation expressed by Equation 6 are 0.40 to
The above-mentioned problem is caused by applying compression, shearing, and / or impact pulverizing action within a range of 1.50, and then introducing the treated powder into a powder recovery device by placing it in an air stream from a mill pot to separate and recover the powder. Was solved.

【0011】また、この場合において、粉体回収装置内
で分離回収した処理粉体を、分岐弁を介して原料フィー
ダへ帰還させ再び前回と同様の条件で乾式連続遊星ボー
ルミルのミルポット内へ供給して処理を加え、所望のア
モルファス化が進行するまで閉系路内を循環を繰り返す
ことであってもよい。
In this case, the treated powder separated and recovered in the powder recovery device is returned to the raw material feeder via the branch valve and supplied again into the mill pot of the dry continuous planetary ball mill under the same conditions as the previous time. Alternatively, the circulation may be repeated in the closed system until the desired amorphization progresses.

【0012】また、このとき、粉体回収装置で分離回収
した処理粉体を分岐弁を介して原料フィーダではなく系
路内へ介装した貯留槽へ帰還させる方法であってもよ
い。
At this time, a method may be employed in which the processed powder separated and recovered by the powder recovery device is returned to the storage tank provided in the system path instead of the raw material feeder via the branch valve.

【0013】このアモルファス製造方法に使用する装置
としては、粉砕ボールと原料とを装入し公転しつつ同方
向へ自転するミルポットを具えた乾式連続遊星ボールミ
ルにおいて、
As an apparatus used for this amorphous manufacturing method, a dry continuous planetary ball mill provided with a mill pot in which crushed balls and raw materials are charged and revolved in the same direction while revolving,

【数7】 数7で表わされるミルポット内部へ加わる遠心加速度比
Gが30乃至150の範囲まで自由に選択できる構造と
強度を具え、
(Equation 7) The centrifugal acceleration ratio G applied to the inside of the mill pot represented by the formula 7 has a structure and strength that can be freely selected from a range of 30 to 150,

【数8】 数8で表わされる自転と公転に関する数値が0.4〜
1.50の範囲より選んだ何れかの構成よりなり、前方
に原料フィーダ、後方に粉体回収装置をそれぞれ連結
し、粉体回収装置での分離回収分を製品回収と、前方の
原料フィーダまたは貯留槽への帰還系路との何れでも任
意に選択できる分岐弁を介装した構成が要件である。
(Equation 8) Numerical values related to rotation and revolution represented by Equation 8 are 0.4 to
1.50 The raw material feeder is connected to the front and the powder recovery device is connected to the rear, respectively, and the separated and recovered amount in the powder recovery device is collected and the product is recovered. It is a requirement that a branch valve that can be arbitrarily selected from any of a return path to the storage tank is interposed.

【0014】[0014]

【作用】本発明でメカノケミカルの適用手段としては、
乾式連続遊星ボールミルを特定した。このミルの特徴
は、粉砕ボールを装入し自転しつつ公転するミルポット
内で気流に乗せて処理体を搬送し、その間に他の機種の
粉砕機には求められない強烈な粉砕、剪断、衝撃などの
機械的エネルギーを与える点にある。すなわち、たとえ
ば通常の転動式ボールミルは粉砕媒体と被砕物とが1本
の転動する円筒体内でカスケード運動を起こし、その重
力落下による圧潰と摩滅によって破砕作用が進行するの
に対し、乾式連続遊星ボールミルでは高速の公転、自転
による遠心力とコリオリス力とが相乗的に働いて原料に
与える機械的エネルギーは抜群である。この激しいエネ
ルギーの転嫁は必然的に原料の温度上昇をもたらし無機
物の品質に少なからぬ影響を与える筈であるが、無機物
質は気流に乗って移動して排出され、または気流に乗っ
て再度ミルポットへ帰還する機構を採っているから、冷
却作用を受けながら移動するため、品質の変化や相互の
凝集が阻止されて、機械的エネルギーは結晶構造の剪断
分散に効率よく消費される。
According to the present invention, as a means for applying mechanochemicals,
A dry continuous planetary ball mill was identified. The feature of this mill is that the grinding body is charged, and the treated body is transported in the air flow in a mill pot that revolves while rotating and revolves, while intense grinding, shearing, impact that is not required for other types of grinding machines It is in giving mechanical energy such as. That is, for example, in a normal rolling ball mill, a grinding medium and a material to be crushed cause a cascade motion in a single rolling cylinder, and the crushing and abrasion due to the gravitational drop advance the crushing action. In a planetary ball mill, the centrifugal force and the Coriolis force due to high-speed revolution and rotation work synergistically to provide excellent mechanical energy to the raw material. This intense transfer of energy inevitably raises the temperature of the raw material and should have a considerable effect on the quality of the inorganic substances.However, the inorganic substances move along the airflow and are discharged, or are returned to the mill pot along the airflow. Because of the mechanism of returning, it moves while receiving a cooling action, so that a change in quality and mutual aggregation are prevented, and mechanical energy is efficiently consumed for shear dispersion of the crystal structure.

【0015】実験の結果、乾式連続遊星ボールミルの具
えるべき条件として生産性の満足できるメカノケミカル
作用を発現するためには、ミルポット内へ加わる遠心加
速度比Gは少なくとも30は必要であり、さらに無機材
の材質次第によって最高150までは必要となる蓋然性
が高く、これだけのGを実現できる高能力の駆動力と、
この作動に耐え得る頑丈な部材およびその組合わせによ
る構造を具えることが装置としての要件である。
As a result of the experiment, in order to achieve a mechanochemical action that satisfies productivity as a condition to be provided for the dry continuous planetary ball mill, the centrifugal acceleration ratio G applied to the mill pot must be at least 30; Depending on the material of the equipment, there is a high probability that a maximum of 150 is required, and a high-capacity driving force that can realize this G
It is a requirement of the device to have a structure made of a robust member capable of withstanding this operation and a combination thereof.

【0016】乾式連続遊星ボールミルのいま一つの要件
は、自転と公転の関係であって、図4(A)(B)
(C)に基いて説明する。これらの図は何れもミルポッ
ト内における粉砕ボールBの運動状態とミルの公転、自
転の相対的比率の関係を示したものであり、公転角度を
ω1、自転の相対角速度をω2、両者の比率R=ω2/ω1
とし、このRの数値に本発明の実施例に使用された公転
直径やミルポットの内径の要素を加えて前に提示した数
式によって算出したrと、ミルポット内でのボールの挙
動とを対比した説明図である。図(A)はr=0.70
の状態であり、ボールは一体的、集団的にミルポットの
内壁に沿ってサージングし、内周面とボール、ボール同
士の間に装入された非金属粉体へ強力な剪断力、衝撃力
を与えてすべて有効なメカノケミカル作用となってエネ
ルギー転嫁が進行している。図(B)はr=1.00、
また、図(C)はr=1.50の場合のボールの挙動を
現わしたもので、自転角速度が相対的に大きな割合にな
るほどボールの一部がミルポットの内周面から離れてミ
ルポット内の空間を飛翔しはじめ、ボール同士の衝突で
エネルギーの一部が無駄に消耗され、メカノケミカルの
目的からは後退した現象を見せ始める。この傾向はRが
大きくなるとともに加速し、ある限度を超えると如何に
Gを高めても最早アモルファス化が困難となるので、乾
式連続遊星ボールミルの他の構成にもよるが、少なくて
もここで計算したrは0.4から1.50の範囲に留め
なければならない。
Another requirement of the dry-type continuous planetary ball mill is the relationship between rotation and revolution, as shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B).
A description will be given based on (C). Each of these figures shows the relationship between the motion state of the crushed ball B in the mill pot and the relative ratio of the revolution and rotation of the mill. The revolution angle is ω 1 , the relative angular velocity of the revolution is ω 2 , Ratio R = ω 2 / ω 1
An explanation in which the value of R is added with the elements of the revolving diameter and the inner diameter of the mill pot used in the embodiment of the present invention, and r calculated by the equation presented earlier is compared with the behavior of the ball in the mill pot. FIG. FIG. (A) shows r = 0.70.
In this state, the balls are integrally and collectively surging along the inner wall of the mill pot, and a strong shearing force and impact force are applied to the non-metal powder inserted between the inner peripheral surface and the balls and the balls. Giving them all effective mechanochemical effects and energy transfer is progressing. FIG. (B) shows r = 1.00,
FIG. 9C shows the behavior of the ball when r = 1.50. As the rotation angular velocity becomes a relatively large ratio, a part of the ball moves away from the inner peripheral surface of the mill pot and moves inside the mill pot. In the space between the two, the collision between the balls causes a part of the energy to be wasted and the phenomenon of receding from mechanochemical purposes begins to appear. This tendency accelerates as R increases, and if it exceeds a certain limit, it becomes difficult to amorphize no matter how much G is increased. Therefore, it depends on the other configuration of the dry continuous planetary ball mill. The calculated r must remain in the range 0.4 to 1.50.

【0017】[0017]

【実施例】図1は本発明の実施例を示すフローチャート
である。図において乾式連続遊星ボールミル1の前方に
は原料フィーダ2が連結して無機質の原料Aが定量づつ
供給される。乾式連続遊星ボールミルの後方には粉体回
収装置3が連結し、さらに後方のファン4が空気を吸引
して一方向へ進行する気流を形成し、乾式連続遊星ボー
ルミルで所定の機械作用を受けた原料はこの気流に乗っ
てミルポットから排出され、バグフィルタ内で空気と粉
体とに分離して空気は清浄化されて大気内へ放出され。
分離した製品は排出弁31を開いて回収される。
FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the present invention. In the figure, a raw material feeder 2 is connected in front of a dry continuous planetary ball mill 1 to supply an inorganic raw material A by a fixed amount. A powder recovery device 3 is connected to the rear of the dry continuous planetary ball mill, and a fan 4 at the rear further sucks air to form an airflow that travels in one direction, and receives a predetermined mechanical action in the dry continuous planetary ball mill. The raw material is discharged from the mill pot by this air flow, separated into air and powder in a bag filter, and the air is purified and released into the atmosphere.
The separated product is recovered by opening the discharge valve 31.

【0018】1回の機械的な作用を受けただけではな
お、所望のアモルファス化に達していないときには、原
料フィーダ2への原料Aの供給を停止し、分岐弁32を
帰還側へ切り替えて処理粉体を原料フィーダへ戻し、再
び乾式連続遊星ボールミル内へ装入して1回目と同様の
機械的な作用を受ける。このような条件は経験的にあら
かじめ知ることができるから、高度のアモルファス化が
得られる作動時間や循環回数などの無機材質別の作業基
準を確定しておくこともできる。
If the desired amorphization has not yet been achieved even after receiving only one mechanical action, the supply of the raw material A to the raw material feeder 2 is stopped, and the branch valve 32 is switched to the return side to perform processing. The powder is returned to the raw material feeder, charged again into the dry continuous planetary ball mill, and subjected to the same mechanical action as the first time. Since such conditions can be known in advance empirically, it is also possible to determine working standards for each inorganic material, such as the operating time and the number of circulations at which a high degree of amorphousness can be obtained.

【0019】図2は本発明の別の実施例のフローチャー
トであり、循環を繰り返す場合を想定して原料フィーダ
2の他に貯留槽5を介装し、粉体回収装置3で分離され
た処理粉体はこの貯留槽へ帰還し、ロードセル51によ
って定量づつ計量して切り出しフィーダ52を開いて乾
式連続遊星ボールミル1へ供給し再び機械的な作用を与
え、以下この手順を繰り返して所望のアモルファスを得
る。この場合には原料フィーダを処理粉体が通過しない
から、原料と混じり合うことがなく、品質上有利である
ことが多い。また、図3はさらに別の実施例を示すフロ
ーチャートであり第二の原料フィーダ21を併用したも
のであり、ここで例示したフローに限らず、連続式のミ
ルではあるが、系路を適宜切り替えて処理品が循環し所
定の時間閉系路内で処理を繰り返し受ける構成として種
々の組合わせが可能であり、連続でありながら実質的に
は回分式の機能も満足できる系路を組めば、組合わせの
違いを問うところではない。
FIG. 2 is a flow chart of another embodiment of the present invention. Assuming a case where the circulation is repeated, a treatment tank 5 is interposed in addition to the raw material feeder 2 and separated by the powder recovery device 3. The powder is returned to the storage tank, weighed by a fixed amount by the load cell 51, and the cut-out feeder 52 is opened to supply the powder to the dry continuous planetary ball mill 1 to give a mechanical action again. obtain. In this case, since the processed powder does not pass through the raw material feeder, it does not mix with the raw material and is often advantageous in quality. FIG. 3 is a flow chart showing still another embodiment, in which the second raw material feeder 21 is used in combination. The present invention is not limited to the flow illustrated here, but is a continuous mill. Various combinations are possible as a configuration in which the processed product circulates and repeatedly receives processing in a closed system for a predetermined time, and if a system that is continuous but substantially satisfies the function of a batch system is constructed, It is not a question of the difference between the combinations.

【0020】図5は本発明の実施に望ましい乾式連続遊
星ボールミル1の一例を示した縦断正面図である。図に
おいて電動機11によって駆動される主軸12の回転を
受けて公転する複数のミルポット13を主軸の周囲に均
等に配置し、該ミルポット13自体も自己の回転軸を中
心に自転するものである。すなわちね主軸12とともに
回転するミルポットの外周に遊星歯車14を周設し、こ
の遊星歯車14と噛み合う太陽歯車15を別に回転また
は停止させてミルポットを公転しつつ自転させる。太陽
歯車は主軸に外嵌されている。ミルポットの内部には粉
砕ボールBが装入されてミルポットの回転とともに独特
の運動を行なう。図示しない原料フィーダから供給され
た原料は供給口16から主軸の軸芯に穿設した中心孔1
7および主軸と共回りする供給管18を通ってミルポッ
ト内へ進入し後部の排出口19から排出される。
FIG. 5 is a vertical sectional front view showing an example of a dry continuous planetary ball mill 1 which is desirable for carrying out the present invention. In the figure, a plurality of mill pots 13 that revolve in response to rotation of a main shaft 12 driven by an electric motor 11 are arranged uniformly around the main shaft, and the mill pot 13 itself also rotates around its own rotation axis. That is, a planetary gear 14 is provided around the outer periphery of a mill pot that rotates together with the main shaft 12, and the sun gear 15 meshing with the planetary gear 14 is separately rotated or stopped, and the mill pot is rotated while revolving. The sun gear is fitted around the main shaft. A grinding ball B is inserted into the inside of the mill pot, and performs a unique movement with the rotation of the mill pot. A raw material supplied from a raw material feeder (not shown) is supplied from a supply hole 16 to a center hole 1 formed in a shaft center of a main shaft.
7 and into the mill pot through a supply pipe 18 co-rotating with the main shaft, and is discharged from a rear outlet 19.

【0021】図6は本発明の実施例の一つを示す乾式連
続遊星ボールミルの作動条件を図示したものであり、ミ
ルポットの運動図式でもある。また、表1はこの図に対
する具体的な数値を与えたもので、実施例における運転
条件を示したものである。公転方向と自転方向とは同一
であり公転角速度はω1、公転に対する自転の相対的角
速度はω2、両者の比率はR、公転直径Kとミルポット
内径とを代入して算出した自公転の関係値をr、遠心加
速度比はGで表わす。
FIG. 6 illustrates the operating conditions of a dry continuous planetary ball mill showing one embodiment of the present invention, and is also a motion diagram of a mill pot. Table 1 gives specific numerical values for this figure, and shows the operating conditions in the example. The revolving direction is the same as the revolving direction, the revolving angular velocity is ω 1 , the relative angular velocity of the revolving to the revolving is ω 2 , the ratio of the two is R, and the relation of the revolving calculated by substituting the revolving diameter K and the mill pot inner diameter. The value is represented by r, and the centrifugal acceleration ratio is represented by G.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】図7はミルポット内へカオリンを装入して
前記の作動条件でメカノケミカル作用を施した結果を示
すX線解析図である。横軸は従来技術の説明と同様に入
射波と散乱波とで形成する角度である。一番上の折れ線
が原料である未処理のカオリンであり、連続遊星ボール
ミルへの原料供給を一時停止してミル内の処理時間を1
0、15、20分の三種類に変えた試料の線図である。
この図で明瞭なことはほぼ15分の回分的な処理によっ
て最初に突出していた特徴的なピークがすべてなくなり
アモルファス化がほぼ完了した状態に達したことを証明
している。図8は循環回数(パス回数)とアモルファス
化の変遷を調べたデータであり、1パスは約1.5分で
ある。このデータからみてもこの実施例の作動条件であ
れば約15分の循環処理によって商品化が許されるレベ
ルのアモルファスが得られることを証明している。
FIG. 7 is an X-ray analysis diagram showing the result of charging kaolin into a mill pot and performing a mechanochemical action under the above-mentioned operating conditions. The horizontal axis is the angle formed by the incident wave and the scattered wave as in the description of the related art. The top line is the unprocessed kaolin, which is the raw material, and the raw material supply to the continuous planetary ball mill was temporarily stopped to reduce the processing time in the mill by one.
It is a diagram of the sample changed into three types of 0, 15, and 20 minutes.
What is clear in this figure proves that the batching process for about 15 minutes eliminates all the characteristic peaks that initially protrude, and has reached a state where the amorphization is almost completed. FIG. 8 shows data obtained by examining the number of circulations (the number of passes) and the transition of the amorphization. One pass is about 1.5 minutes. From this data, it is proved that under the operating conditions of this embodiment, it is possible to obtain a level of amorphous which can be commercialized by the circulation treatment for about 15 minutes.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明は以上に述べたようにメカノケミ
カルの作用によって生産性の高い非金属無機物質のアモ
ルファスを得ることができる。設備自体はさほど大きな
負担を強いるほどではないにも拘らず、従来技術におけ
る高度で非能率なアモルファス化と遜色のない優れた完
全非晶質が得られるから、比較的汎用される材質に適用
しても経済的に十分成り立つと考えられる。その結果、
より高い水準に達した機能材料の開発に大きな貢献を成
し遂げ、新素材の提供が様々な業界の新しい製品開発に
寄与することが期待される。
According to the present invention, as described above, an amorphous nonmetallic inorganic substance having high productivity can be obtained by the action of mechanochemical. Despite the fact that the equipment itself does not impose a very large burden, it can provide excellent perfect amorphous materials that are comparable to the advanced and inefficient amorphization of the prior art. However, it is considered to be economically sufficient. as a result,
It is expected to make a significant contribution to the development of functional materials that have reached a higher standard, and that the provision of new materials will contribute to the development of new products in various industries.

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

【図1】本発明実施例のフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart of an embodiment of the present invention.

【図2】別の実施例のフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart of another embodiment.

【図3】さらに別の実施例のフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart of still another embodiment.

【図4】(A)(B)(C)によってRおよびrの変動
とミルポット内の状態変化の関係を示す部分縦断正面図
である。
FIG. 4 is a partial vertical sectional front view showing a relationship between fluctuations of R and r and a state change in a mill pot by (A), (B) and (C).

【図5】本発明実施例に適用する乾式連続遊星ボールミ
ルの縦断正面図である。
FIG. 5 is a vertical sectional front view of a dry continuous planetary ball mill applied to the embodiment of the present invention.

【図6】同例のミルポット部分の関係略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a relation of a mill pot portion of the same example.

【図7】実施例(回分的使用)の効果の一例を示すX線
解析図である。
FIG. 7 is an X-ray analysis diagram showing an example of the effect of the embodiment (batch use).

【図8】別の実施例(循環的使用)の効果の一例を示す
X線解析図である。
FIG. 8 is an X-ray analysis diagram showing an example of the effect of another embodiment (circular use).

【図9】従来技術のX線解析図である。FIG. 9 is an X-ray analysis diagram of the related art.

【図10】別の従来技術のX線解析図である。FIG. 10 is an X-ray analysis diagram of another related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 乾式連続遊星ボールミル 2 原料フィーダ 3 粉体回収装置 4 ファン 5 貯留槽 11 電動機 12 主軸 13 ミルポット 14 遊星歯車 15 太陽歯車 16 供給口 17 中心孔 18 供給管 19 排出口 21 第二の原料フィーダ 31 排出弁 32 分岐弁 51 ロードセル 52 切り出しフィーダ REFERENCE SIGNS LIST 1 Dry continuous planetary ball mill 2 Raw material feeder 3 Powder recovery device 4 Fan 5 Storage tank 11 Motor 12 Main shaft 13 Mill pot 14 Planetary gear 15 Sun gear 16 Supply port 17 Center hole 18 Supply pipe 19 Outlet 21 Second material feeder 31 Discharge Valve 32 Branch valve 51 Load cell 52 Cut-out feeder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−18939(JP,A) 特開 平4−94748(JP,A) 実開 昭62−126257(JP,U) 実公 昭45−23275(JP,Y1) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-18939 (JP, A) JP-A-4-94748 (JP, A) JP-A 62-126257 (JP, U) JP-A 45- 23275 (JP, Y1)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 乾式連続遊星ボールミルの原料フィーダ
へ原料である無機物質を供給し、公転しつつ同方向へ自
転するミルポット内へ吸引される空気とともに進入さ
せ、ミルポット内にあらかじめ装入された粉砕ボールと
ともに、 【数1】 数1で表わされるミルポット内部へ加わる遠心加速度比
Gを少なくとも30以上に維持するとともに、 【数2】 数2で表わされる公転と自転に関する数値を0.40〜
1.50の範囲に限定して、圧縮、剪断、および/また
は衝撃粉砕作用を与えた後、ミルポットから気流に乗せ
て処理粉体を粉体回収装置へ誘導し分離回収することを
特徴とするメカノケミカルによる非金属アモルファス製
造方法。
1. An inorganic material, which is a raw material, is supplied to a raw material feeder of a dry continuous planetary ball mill, and enters along with air sucked into a mill pot which rotates in the same direction while revolving, and is pulverized in advance in the mill pot. With the ball, While maintaining the centrifugal acceleration ratio G applied to the inside of the mill pot represented by the equation 1 to at least 30 or more, Numerical values related to revolution and rotation expressed by Equation 2 are 0.40 to
After applying compression, shearing, and / or impact pulverizing action to a range of 1.50, the treated powder is introduced into an air stream from a mill pot and guided to a powder recovery device to be separated and recovered. Nonmetallic amorphous manufacturing method by mechanochemical.
【請求項2】 請求項1において、粉体回収装置内で分
離回収した処理粉体を、分岐弁を介して原料フィーダへ
帰還させ再び前回と同様の条件で乾式連続遊星ボールミ
ルのミルポット内へ供給して処理を加え、所望のアモル
ファス化が進行するまで閉系路内で循環を繰り返すこと
を特徴とするメカノケミカルによる非金属アモルファス
の製造方法。
2. The process powder according to claim 1, wherein the processed powder separated and recovered in the powder recovery device is returned to a raw material feeder through a branch valve and supplied again into the mill pot of the dry continuous planetary ball mill under the same conditions as the previous time. A non-metallic amorphous manufacturing method using mechanochemicals, wherein the circulation is repeated in a closed system until the desired amorphization progresses.
【請求項3】 請求項2において、粉体回収装置で分離
回収した処理粉体を分岐弁を介して系路内へ介装した貯
留槽へ帰還させることを特徴とするメカノケミカルによ
る非金属アモルファスの製造方法。
3. The non-metallic amorphous by mechanochemical according to claim 2, wherein the processed powder separated and recovered by the powder recovery device is returned to a storage tank interposed in a system via a branch valve. Manufacturing method.
【請求項4】 粉砕ボールと原料とを装入し公転しつつ
同方向へ自転するミルポットを具えた乾式連続遊星ボー
ルミルにおいて、 【数3】 数3で表わされるミルポット内部へ加わる遠心加速度比
Gが30乃至150の範囲まで自由に選択できる構造と
強度を具え、 【数4】 数4で表わされる自転と公転に関する数値が0.4〜
1.50の範囲から選んだ何れかの構成よりなり、前方
に原料フィーダ、後方に粉体回収装置をそれぞれ連結
し、粉体回収装置での分離回収分を製品回収と、前方の
原料フィーダまたは貯留槽への帰還系路との何れでも任
意に選択できる分岐弁を介装したことを特徴とするメカ
ノケミカルによる非金属アモルファスの製造装置。
4. A dry continuous planetary ball mill provided with a mill pot in which crushed balls and raw materials are charged and revolved in the same direction while revolving, The centrifugal acceleration ratio G applied to the inside of the mill pot represented by the equation (3) has a structure and strength that can be freely selected from a range of 30 to 150. The numerical value related to rotation and revolution represented by Equation 4 is 0.4 to
1.A material feeder is connected to the front and a powder recovery device is connected to the rear, and the separated and recovered amount in the powder recovery device is collected and product recovered, and the front raw material feeder or An apparatus for producing non-metallic amorphous material by mechanochemical, wherein a branch valve which can be arbitrarily selected from any of a return path to a storage tank is interposed.
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