JPH01259172A

JPH01259172A - 粉砕機

Info

Publication number: JPH01259172A
Application number: JP8767988A
Authority: JP
Inventors: Toshimichi Ito; 伊藤　利通; Kazuhiro Okuyama; 一広奥山
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1988-04-09
Filing date: 1988-04-09
Publication date: 1989-10-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野〕本発明は、粉粒体衝突部材に係り、ジェットミル等のラ
イナー（衝突板）として利用できるとともに、搬送用パ
イプラインやホッパ等の粉粒体を取扱う部分の表面部材
よして広く利用できる。

〔従来の技術］近年、ファインセラミックスの実用化が進むにつれ、原
料となるセラミックス材料を微細な粉粒体とするだめの
超微粉砕の需要が高まっている。

ファインセラミックスに用いられる粉粒体の超微粉砕は
、生成粒度が数μｍ〜ザブミクロン単位と微細であるう
え、生成粒度分布のばらつきが少なく、かつ生成粉粒体
中への異物の混入（コンタミネーション）を極力抑えて
純度を高めることが要求される。

このような要求に適した粉砕機としてはジェットミルが
あり、このジェットミルは、機械的な駆動機構に代えて
高速流体の流れを利用するため動作効率や保守性が高い
うえ、高速流体中に供給された原料粉粒体の相互衝突に
よる粉砕を主体とするため、装置構成材料の機械的な摩
耗による微細粉といった異物が生成粉粒体中に混入しに
くいという特徴を備えている。

ところで、このようなシェツトミルであっても粉砕室や
通路の内壁への粉粒体の衝突あるいは接触は避けられず
、これらの内壁表面の摩耗を完全に無くすことはできな
い。特に、粉砕室においては外部から噴射供給された粉
粒体が高速で衝突し、摩耗による内壁の変形が粉砕性能
の劣化を招くことがある。このため、粉砕室の内壁に沿
って硬度の高いセラミックス材料等からなる面ｌ摩耗性
のうイナーを設けることがなされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前述のようなライナーを設けた場合でも、徐々
に進行するライナーの摩耗に対して定期的な交換が不可
欠であるうえ、８４Ｃ，ＴｉＢｚ　といったピーカース
硬度２０００ｋｇ／ｍｍ　２以上の高硬度粉粒体を取扱
う場合、ライナーの耐摩耗性が不充分となり、異物混入
を防止できない。

また、ライナーとして生成粉粒体と同一の材質を用い、
摩耗により生じる微細粉が異物として影響しないように
する工夫もなされているが、多様化するセラミックス材
料に一々対応することは困難であり、摩耗に伴う交換作
業も不可欠であることに代わりない。　　　　′ このような保守性の悪化および異物混入による生成粉粒
体の品質劣化といった問題は、ジェットミル本体に限ら
ずホッパ等の周辺装置、あるいは搬送用パイプライン等
の粉粒体を取扱う他の部分にも共通した問題であり、粉
粒体の衝突や接触による摩耗を防止できる手段の開発が
望まれていた。

本発明の目的は、高硬度の粉粒体に対しても優れた耐摩
耗、性を有する粉粒体衝突部材を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

゛本発明においては、粉粒体と衝突する表面にダイヤモ
ンド薄膜もしくはダイヤモンド状カーボン（Ｄｉａｍｏ
ｎｎｄ　Ｌｉｋｅ　Ｃａｒｂｏｎ　；　Ｄ　Ｌ　Ｃとも
呼ばれダイヤモンドに似た性質を有するアモルファスカ
ーボンである）薄膜を形成する。

ここで、本発明の粉粒体衝突部材の母材としては、Ｓｉ
Ｃ＋　Ａ１ｚＯ３＋、５ｉＪａ、　ＷＣ’、　ＷＣ−Ｃ
ｏ、　Ｚｒ０ｚ等といった基本的な機械的強度が高いセ
ラミックス材料が用いられるほか、超硬合金等の硬質利
料が利用できる。

前述のダイヤモンド薄膜もしくはＤＬＣ４膜は、例えば
炭素源ガスを励起して得られるガスを形成対象材料に接
触させることにより形成することができる。

ここで、前記炭素源ガスとしては、例えばメタン、エタ
ン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサンなどのアル
カン類、エチレン、プロピレン。

ブテン、ペンテン、ブタジェンなどのアルケン類、アセ
チレンなどのアルキン類、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、インデン、ナフタレン、フェナントレン等の芳香族
炭化水素類、シクロプロパン。

シクロヘキサンなどのシクロパラフィン類、シクロペン
テン、シクロヘキセンなどのシクロオレフィン類等が挙
げられる。

また、炭素源ガス類として、−酸化炭素、二酸化炭素、
メチルアルコール、エチルアルコール。

アセトンなどの含酸素炭素化合物、メチルアミン。

エチルアミン、アニリンなどの含窒素炭素化合物なども
使用することができる。

これらの炭素源ガスは、１種単独で用いてもよいし、２
種以上を併用することもできる。

これらの中でも、好ましいのはメタン、エタンプロパン
等のパラフィン系炭化水素、アセトン。

ベンゾフェノン等のケトン類および一酸化炭素。

メチルアルコール等の含酸素炭素化合物である。

さらに、前記ダイヤモンド薄膜もしくはＤＬＣ薄膜の形
成にあたっては、前記炭素源ガスとともに希釈用ガスを
用いることもできる。この希釈用ガスとしては、水素ガ
ス、あるいはアルゴンガス。

ネオンガス、キセノンガス、窒素ガス等の不活性ガスが
挙げられる。また、炭素源ガスとともに１１２０□、　
Ｈ２Ｏ，Ｏ□、　Ｎ、Ｏ，Ｎｏ、　Ｎｏ□などのエツチ
ング剤を使用してもよい。

これらの希釈用ガスは１種単独で用いてもよいし、２種
以上を組合わせて用いてもよい。

これらの中でも、水素ガスを用いた場合には、プラズマ
ＣＶＤ法においては高周波またはマイクロ波の照射によ
ってプラズマを形成し、ＣＶＤ法においては熱または放
電により原子状水素を形成する。この原子状水素は、ダ
イヤモンド薄膜またはＤＬＣ薄膜の析出と同時に析出す
る黒鉛構造の炭素を除去する作用を有し、良質なダイヤ
モ・ンド薄膜またはＤＬＣ１膜が形成できる。

また、前記不活性ガスは、特にスパッタリング法、イオ
ン化茎着法、イオンビーム蒸着法を採用する場合に、前
記パラフィン系炭化水素化合物。

前記含酸素炭素化合物および／または含窒素炭素化合物
からなる炭素源ガスと混合して用いるものであり、アー
ク放電空間中でイオン化することにより炭素原子をたた
き出して炭素をイオン化する作用を有する。

なお、前記希釈用ガスを使用する場合、前記炭素源ガス
との混合比は、炭素源ガス／希釈用ガスのモル比で通常
０．１／１００以上である。この混合比が０．１／１０
０未満の場合にはダイヤモンド薄膜もしくはＤ　Ｌ　Ｃ
薄膜の析出速度が遅くなったり、析出しなくなったりす
る。

一方、前記炭素源ガスを励起する手段としては、例えば
高周波ＣＶＤ法、直流プラズマＣＶＤ法。

ＥＣＲを含むマイクロ波ＣＶＤ法、熱フイラメント法、
化学輸送法といったＣＶＤ　（化学蒸着）法や、スパッ
タリング法、あるいはイオンビームを用いたＰＶＤ　（
物理蒸着）法などの従来より公知の方法を用いることが
できる。

また、前記ダイヤモンド薄膜もしくはＤＬＣ薄膜の形成
における反応圧力は、通常、１０−０〜１０３ｔｏｒｒ
、好ましくは１０″′〜１０３ｔｏｒｒである。反応圧
ツノが１０−８ｔｏｒｒよりも低い場合にはダイヤモン
ド薄膜もしくはＤＬＣ９膜の析出速度が遅くなったり、
析出しなくなったりする。一方、１０３ｔｏｒｒより高
くしても、所期の効果が得られない。

前記ダイヤモンド薄膜もしくはＤＬＣ８膜の形成の際、
対象材料の表面温度は、前記炭素源ガスの励起手段によ
って異なるので一概に決定することはできないが、例え
ばプラズマＣＶＤ法を用いる場合には、通常、常温〜１
２００°Ｃ１好ましくは常温〜１１００°Ｃである。対
象材料の表面温度が１２００°Ｃを越えると非ダイヤモ
ンド状炭素であるグラファイトの発生量が多くなるため
、避けることが望ましい。

なお、前記ダイヤモンド薄膜もしくはＤ　Ｉ−Ｃ薄膜の
膜厚は、要求される機械的強度や耐食性によって選択す
ればよいが、通常０．５μｍ以上であることが望ましい
。

（作用〕このような本発明においては、極めて硬質で化学的に安
定なダイヤモンド薄膜もしくはＤ　Ｉ−ＣＦｉｌＩりに
より、表面に接触ないし衝突する粉粒体から母十Ａを保
護し、摩耗を防止することにより保守性を向上し、粉粒
体に混入する異物の発生等を防止して前記目的を達成す
る。

（実施例〕以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には、超微粉砕用のマイクロジェットミル１が示
されている。このマイクロジェットミル１は、円盤状の
粉砕室２の外周側から接線方向内向きに配置されたグラ
ランディングノズル３を（ｍえ、このブラウンティング
ノズル３から圧縮空気３八を噴射するこよにより粉砕室
２の内部に水平旋回流２Ａを発生可能である。また、粉
砕室２の上面には水平旋回流２八に滑らかに合流する方
向にヘンチュリーノズル４が設ジノられており、このヘ
ンチュリーノスル４は基部に供給される圧縮空気４Ａに
よって中間部に接続されたホッパ５からの原料わ）粒体
５八を粉砕室２内に供給し、水平旋回流２Ａ中で相互衝
突させて粉砕可能である。さらに、粉砕室２の上面中央
には上方へ延長された排出管（アウトレットエクステン
ション）６が貫通され、水平旋回流２Ａ中で粉砕された
生成粉粒体６Ａを排気流６１１とともに取出せるように
構成されている。

ここで、粉砕室２の内側には、それぞれ周面および上下
面に沿って、本発明の粉粒体衝突部月であるリングライ
ナー７、上部ライナー８および下部ライナー９が設けら
れている。これらのライナー７．８．９は、それぞれＳ
ｔＣ＋　ｎ１２ｏ１．５１３Ｎ４１　ＷＣ，ＷＣ−Ｇｏ
、　ＺｒＯ７等といった基本的な機械的強度が高いセラ
ミックス材料を母材として形成されているとともに、各
々の粉砕室２の内部空間２Ｂに面する表面７Ａ、　８Ａ
、　９Ａにはダイヤモンド薄膜かコーティングされ、水
平旋回流２八中の原料粉粒体５八あるいは生成粉粒体６
Ａから保護されるように構成されている。

このような本実施例によれば、粉砕室２の内部空間２Ｂ
に面する表面７八、８＾、９＾にコーティングしたダイ
ヤモンド薄膜の硬度が高く、優れた耐摩耗性を有するこ
とから、水平旋回流２Ａ中の原料粉粒体５Ａあるいは生
成粉粒体６八が繰返し衝突あるいは接触しても摩耗する
ことがない。

このため、リングライナー７、上部ライナー８および下
部ライナー９の母材が露出している従来の場合のように
、摩耗により生じる微細な異物が生成粉粒体６＾へ混入
することを未然に防止でき、純度の高い高品質の生成粉
粒体６八を得ることができる。

また、従来はリングライナー７、上部ライナー８および
下部ライナー９の母材の摩耗に対応するため、定期的に
交換等の保守作業が不可欠であったのに対し、本実施例
ではこれらの摩耗がないため交換の必要がなく、保守性
を飛躍的に向上できる。

さらに、摩耗により粉砕室２の内部形状が経時変化を生
じることがないため、常に同じ条件での安定した粉砕作
業を行うことができ、得られる生成粉粒体６Ａの品質を
一定にすることができる。

次に、前記実施例のマイクロジェットミルｌを用いた具
体的な実験例について説明する。

本実験例で用いたマイクロジェットミル１においては、
粉粒体衝突部材であるリングライナー７、上部ライナー
８および下部ライナー９の母材としてＳｉＣを用い、表
面７Ａ、　８Ａ、　９Ａにはマイクロ波によるプラズマ
放電によってダイヤモンド薄膜をコーティングした。そ
の際の条件を第１表に示す。

第１表ここで、前述のマイクロジェットミル１を用い、粉砕性
能および耐摩耗性能の試験を行った。その際の粉砕条件
を第２表に示す。

第２表このような粉砕の後、各ライナー表面７Ａ、８＾。

９への摩耗を測定したところ、摩耗は全く見られなかっ
た。なお、得られた生成粉粒体の平均粒径は０．８μｍ
であった。

比較例として、前記実施例のマイクロジェットミル１　
と同一であるが各ライナー表面７Ａ、　８Ａ、　９Ａに
ダイヤモンド薄膜をコーティングしないものを用い、同
じ条件の下で粉砕を行った。

その結果、表面７Ａ、　８Ａ、　９Ａの摩耗は３ｍｍで
あり、ダイヤモンド薄膜をコーティングすることにより
耐摩耗性が著しく向上することが明らかである。

また、前記比較例によって得られた生成粉粒体の平均粒
径は０．９μｍであり、前記実験例では粉粒体がライナ
ー７．８．９と衝突することによる粉砕作用も向上する
ことが明らかであり、ダイヤモンド薄膜をコーティング
することにより粉砕機としての性能を向上するこができ
る。

なお、前記実施例において、ライナー７．８゜９の表面
７Ａ、８＾、９八にはダイヤモンド薄膜を形成したが、
これはＤＬＣ（ダイヤモンド状カーホン）薄膜であって
もよい。

また、ダイヤモンド薄膜を□形成するのは表面７八。

８Ａ、　９Ａに限らず、ライナー７．８．９の他の部分
、あるいはその表面全体に形成してもよい。

さらに、ダイヤモンド薄膜を形成する方法や原料ガス等
は実施にあたって適宜選択すればよく、例えば、ライナ
ー７．８．９の材質の性能を損なわないように配慮して
条件設定等を行うことが望ましい。

また、ライナー７．８．９など、マイクロジェットミル
１の各構成部材の細部の形状や材質は前記実施例に限ら
ず、実施にあたって適宜選択すればよい。

さらに、本発明は前記実施例のマイクロジェットミル１
に限らず、他の形式の粉砕機等に適用してもよく、ある
いは粉砕機に限らず、ホッパ５などの周辺装置や排気管
６などの管路の内面なと、硬質の粉粒体が衝突または接
触して摩耗の恐れのある部分乙こ広く適用できる。

（発明の効果］以」二に説明したように、本発明の粉粒体衝突部＋Ａに
よれば、表面にコーティングしたダイヤモンド薄膜ある
いはＤ　Ｌ　Ｃ薄膜によって高硬度の粉粒体に対する耐
摩耗性を著しく高めることができ１、高硬度の微細粉粒
体を扱う粉砕機等に利用すれば保守性を向上できるとと
もに、異物の混入を減らして生成粉粒体の品質を向」二
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図Ｇｊ前
記実施例の要部を示す断面図である。］・・・ママイクロジェットミル２・・・粉砕室、３・
・・グラランディングノズル、４・・・ヘンチュリーノ
ズル、５・・・ホッパ、屓・・・原料粉粒体、６・・・
排気管、６＾・・・生成粉粒体、７，８．９・・・粉粒
体衝突部材であるリングライナー、上部ライナーおよび
下部ライナー、７Ａ、　８Ａ、　９Ａ・・・ダイヤモン
ド薄膜をコーティングした表面。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粉粒体と衝突する表面にダイヤモンド薄膜もしく
はダイヤモンド状カーボン薄膜を形成したことを特徴と
する粉粒体衝突部材。