JPH1128714A - セラミックスラリーの粘度調整方法及びこれを用いたセラミック造粒粉体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの消費電力の値やサンプリングしたス
ラリーの粘度測定値に依らずに、常時所望のスラリーの
粘度に調整する。一定の粘度を維持したまま一定の圧力
でスプレドライヤ造粒機にスラリーを連続供給して造粒
粉体を得る。 【解決手段】 撹拌装置１０により撹拌されるチキソト
ロピー性のあるセラミックスラリーの粘度を調整する際
に、この撹拌装置１０の回転軸１６にトルクセンサ２２
を設け、このトルクセンサ２２の出力に基づいて撹拌装
置１０の回転軸１６の回転速度を制御してスラリーの粘
度を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はチキソトロピー（th
ixotropy）性のあるセラミックスラリーの粘度調整方法
及びこの方法によりスラリー粘度を調整した後、スプレ
ドライヤで粒径の均一なセラミック造粒粉体を製造する
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】セラミック焼結体製品の中には、次の方
法により作られるものがある。先ずセラミック原料にバ
インダ、溶剤、可塑剤、分散剤等を加えて攪拌装置によ
り混合してチキソトロピー性のあるスラリーを調製し、
次いでこのスラリーを一定条件でポンプで圧送して密閉
型のスプレドライヤ造粒機で噴霧し、乾燥造粒してセラ
ミック造粒粉体を製造し、更にこの造粒粉体を所定の金
型に充填してプレス機により所定の形状に成形し、脱バ
インダを行った後、焼成して焼結体製品を得ている。こ
のスラリーは、チキソトロピー性のため撹拌装置により
撹拌すると、粘度が低下し、軟らかくなるが、そのまま
放置すると、時間の経過とともに粘度が一部回復する。
このためチキソトロピー性のあるスラリーをスプレドラ
イヤ造粒機にて造粒する際に、スラリーの粘度がばらつ
いていると、スラリーの配合や濃度が一定であっても、
スプレドライヤ造粒機の吹き出しノズルから均一な噴霧
ができず、均一な粒径のスプレドライヤ造粒粉体が得ら
れない問題点がある。特に、スラリーの粘度が高すぎる
と、上記問題点の外に、スラリーを輸送するポンプの負
担が大きくなったり、配管途中での詰りなどトラブルが
発生しやすくなる不具合も生じる。

【０００３】従って、スプレドライヤ造粒機で均一な粒
径の造粒粉体を作るためには、スラリーの粘度を常時監
視して、撹拌装置の撹拌条件を調整することにより、一
定の粘度を維持したまま一定の圧力でスプレドライヤ造
粒機にスラリーを供給することが必要となる。この種の
造粒粉体を作るために用いられるスラリー攪拌装置とし
ては、攪拌羽根を有する攪拌機又はボールミルがある。
従来、このスラリーの粘度は、撹拌装置のタンクにセラ
ミック原料、結合剤、溶剤等からなるスラリーを入れ、
モータを回転させてスラリーを調製しているときに、こ
のモータの消費電力の値を読取ることにより、或いはモ
ータを一旦停止してタンクからスラリーをサンプリング
してその粘度測定器の測定値を読取ることにより、監視
していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしスラリーの粘度
をスラリーをサンプリングして粘度測定値により監視す
る場合には、サンプリング時の操作だけでその粘度が高
くなってしまい、正確な粘度測定を行うことが困難であ
った。また消費電力の値を読取る方法では、大まかな測
定しかできず、微妙なスラリー粘度の違いを監視するこ
とはできない問題があった。更にスラリーをサンプリン
グして粘度測定を行う場合には、一時的にスプレドライ
ヤ造粒機へのスラリーの供給を停止しなければならない
不具合があった。

【０００５】本発明の目的は、モータの消費電力の値や
サンプリングしたセラミックスラリーの粘度測定値に依
らずに、常時所望のスラリーの粘度に調整する方法を提
供することにある。本発明の別の目的は、一定の粘度を
維持したまま一定の圧力でスプレドライヤ造粒機にスラ
リーを連続供給して造粒粉体を製造するセラミック造粒
粉体の製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように撹拌装置１０により撹拌されるチキソ
トロピー性のあるセラミックスラリーの粘度を調整する
方法において、この撹拌装置１０の回転軸１６にトルク
センサ２０が設けられ、このトルクセンサ２０の出力に
基づいて撹拌装置１０の回転軸１６の回転速度を制御し
てスラリーの粘度を調整することを特徴とするセラミッ
クスラリーの粘度調整方法である。撹拌装置１０の回転
軸１６の回転抵抗はスラリーの粘度に相応するため、回
転軸１６のトルクをトルクセンサ２０で検出し、この検
出出力に基づいて撹拌装置１０の回転軸１６の回転速度
を制御して所定のスラリー粘度を得る。即ち、スラリー
の粘度が所定値を越えていれば、回転軸の回転速度が上
昇するように制御し、回転速度の上昇によりスラリーの
粘度が所定値に達すれば、回転軸の回転速度を制御した
速度に維持する。逆にスラリーの粘度が所定値未満であ
ることをトルクセンサが検出すれば、回転軸の回転速度
が低くなるように制御し、これによりスラリーの粘度が
所定値に達すれば、回転軸の回転速度を制御した速度に
維持する。

【０００７】請求項２に係る発明は、セラミック粉体と
バインダと溶媒を混合して調製されたセラミックスラリ
ーを撹拌装置１０に入れて撹拌することによりスラリー
の粘度を調整し、このスラリーを密閉型スプレドライヤ
造粒機で乾燥造粒してセラミック造粒粉体を製造する方
法において、撹拌装置１０の回転軸１６に設けたトルク
センサ２０の出力に基づいて撹拌装置１０の回転軸１６
の回転速度を制御してスラリーの粘度を調整することを
特徴とするセラミック造粒粉体の製造方法である。撹拌
中のトルクセンサ２０の出力に基づいて撹拌装置１０の
回転軸１６の回転速度を制御し、これによりスラリーの
粘度を一定にするので、撹拌装置１０を一時停止するこ
となく、連続してスラリーをスプレドライヤ造粒機に供
給することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１に示すように、この実施の形態
では撹拌装置は撹拌羽根１０ａを有する撹拌機１０であ
って、撹拌機１０はスラリー１０ｂを収容する有底円筒
型のタンク１１と撹拌羽根１０ａを回転させる動力装置
１２により構成される。タンク１１及び動力装置１２は
それぞれ可搬式であって、下部に車輪１１ａ及び１２ａ
を有し、動力装置１２の上部にはモータ１３が設けられ
る。モータ１３の軸１３ａには駆動用プーリ１４が接続
される。撹拌羽根１０ａは回転軸１６の先端に固着され
る。回転軸１６の上方には被動用プーリ１７が設けられ
る。プーリ１４と１７にはベルト１８が掛渡される。被
動用プーリ１７の軸１７ａと回転軸１６の間にはカップ
リング１９ａ及び１９ｂを介してトルクセンサ２０が設
けられる。トルクセンサ２０の検出出力は表示器２１を
有するコントローラ２２に接続され、コントローラ２２
の制御出力はインバータ２３を介してモータ１３に接続
される。タンク１１にはスラリー１０ｂを導出するため
のパイプ２６が挿入される。パイプ２６の途中には図示
しないスプレドライヤ造粒機にスラリー１０ｂを圧送す
るためのポンプ２７が設けられる。コントローラ２２に
はセラミック原料毎にそのスラリー１０ｂの所定粘度に
相応した回転軸１６の所望トルクと、実際の回転軸１６
のトルクがこの所望トルクと相違したときの制御すべき
モータ１３の回転速度とを記憶したメモリが内蔵され
る。

【０００９】このような撹拌機１０によりスラリー１０
ｂを調製する方法について説明する。先ずタンク１１又
は動力装置１２を移動して、タンク１１の中心に回転軸
１６が位置するように調整する。撹拌機１０のタンク１
１にセラミックスラリー１０ｂを入れる。コントローラ
２２に所定のスラリー粘度を設定した後、モータ１３を
起動する。トルクセンサ２０によりこのスラリー１０ｂ
の初期粘度が検出され、この検出信号がコントローラ２
２に入力する。コントローラ２２は実際の回転軸１６の
トルクと所望のトルクの差から、メモリに記憶されたデ
ータからＰＩＤ制御出力をインバータ２３に送り、イン
バータ２３はモータ１３を所定の回転速度になるように
制御する。撹拌機１０の操作員はコントローラ２２の表
示器２１に表示されるデータにより、スラリー粘度を知
ることができる。具体的には、回転軸１６のトルクが大
きすぎるとき、即ちスラリーの粘度が高すぎるときに
は、コントローラ２２及びインバータ２３によりモータ
１３、即ち回転軸１６は高速回転になり、逆にトルクが
小さすぎるとき、即ちスラリーの粘度が低すぎるときに
は、同様にモータ１３、即ち回転軸１６は低速回転にな
る。これにより、スラリー１０ｂの粘度は所望粘度に維
持され、ポンプ２７により、スプレドライヤ造粒機に圧
送される。この結果、スプレドライヤ造粒機でこのスラ
リーを噴霧し、乾燥造粒して作られた造粒粉体は、粒径
が均一となる。なお、タンク１１内のスラリー粘度が所
望粘度に一定時間維持されたときにコントローラ２２に
よりポンプ２７を自動制御するようにしてもよい。この
自動制御する場合には、スラリーの粘度が所望の粘度よ
り低くなっても、沈降を防ぐためにモータ１３の回転を
所定の速度以下にならないように予め設定しておくこと
が好ましい。

【００１０】図２及び図３は別の実施の形態の撹拌装置
を示す。この実施の形態では撹拌装置はボールミル３０
である。ボールミル３０は被撹拌物を収容する密閉円筒
型のドラム３１とこのドラム３１を回転させる動力装置
３２により構成される。ドラム３１は多数のボール３１
ａを内蔵し、その両側に固着した回転軸３３，３４が軸
受３６，３７に回転可能に支持される。回転軸３４の一
端はトルクセンサ３８及びカップリング３９を介して動
力装置３２のモータ４０が接続される。トルクセンサ３
８の検出出力は、前記実施の形態と同様に表示器４１を
有するコントローラ４２に接続され、コントローラ４２
の制御出力はインバータ４３を介してモータ４０に接続
される。コントローラ４２には、前記実施の形態と同様
にセラミック原料毎にそのスラリーの所定粘度に相応し
た回転軸３３，３４の所望トルクと、実際の回転軸３
３，３４のトルクがこの所望トルクと相違したときの制
御すべきモータ４０の回転速度とを記憶したメモリが内
蔵される。このような構成のボールミル３０では、図３
に示すように回転方向Ｂと反対方向にスラリー（図示せ
ず）の粘性抵抗Ｃが作用する。このボールミル３０にお
けるスラリーの粘度調整は前記実施の形態と同様である
ので繰返しの説明を省略する。

【００１１】

【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。 ＜実施例１＞粒径が１〜３ｍｍの市販のＭｇＯ粉粒体を
メディア型の撹拌粉砕機（図示せず）で粉砕し、平均粒
径約１．５μｍのＭｇＯ粉体を得た。この原料粉体を６
０ｋｇ秤量し、エタノール（溶剤）４４．４ｋｇ、バイ
ンダ６ｋｇ、分散剤７５０ｃｃ、ステアリン酸（可塑
剤）１６０ｇとともに、円筒ドラム内に多数の円板状の
羽根が狭い間隔で配置されたスラッシャー（図示せず）
に入れ、このスラッシャーにて７分間混合した後、更に
７分間混合した。これによりスラリーを調製した。この
スラッシャーで作られたばかりのスラリーの粘度（初期
粘度）を６回粘度測定器で測定したところ、１５０〜１
５００ｃＰにばらついていた。このスラリーを図１に示
した攪拌装置１０のタンク１１に入れ、回転軸１６の位
置合わせを行った後、コントローラ２２に所定のスラリ
ー粘度（６５０ｃＰ）を設定した。モータ１３を起動す
ると、トルクセンサ２０により回転軸１６のトルクが検
出され、表示器２１にその値が示された。コントローラ
２２によりスラリー粘度に応じて回転軸１６の回転速度
が調整された。表示器２１の数値が安定したところで、
タンク１１内のスラリーを連続してスプレドライヤ造粒
機に圧送し、ＭｇＯ造粒粉体を作製した。なお、タンク
１１内のスラリーの量が減少するに従って、回転軸１６
の回転速度はコントローラ２２の制御により自動的に低
下した。これにより、攪拌し過ぎによるバインダ分子の
破壊を防ぐことができ、またタンク内にスラリーがなく
なったことも検出することができる。

【００１２】＜比較例１＞トルクセンサ２０のない、回
転軸１６の回転速度を一定にした以外、図１と同一の攪
拌装置を用いて、実施例１のスラッシャーで得られたス
ラリーをタンクに入れ、攪拌した。一定時間毎に攪拌を
停止し、タンク内のスラリーをサンプリングし、６５０
ｃＰの粘度が測定された時点でタンク内のスラリーをス
プレドライヤ造粒機に圧送し、ＭｇＯ造粒粉体を作製し
た。 ＜評価＞実施例１と比較例１で得られたＭｇＯ造粒粉体
の粒度分布を測定した。その結果を図４に示す。図４か
ら明らかなように、比較例１で得られたＭｇＯ造粒粉体
（白抜きの棒で示す）は３０μｍから２８０μｍまでの
粒径の範囲内で、粒径毎の分布度数はあまり変化がない
のに対して、実施例１で得られたＭｇＯ造粒粉体（ハッ
チングした棒で示す）は同じ粒径の範囲内で１２０μｍ
の粒径のものを中心にシャープな分布線図を示した。

【００１３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、モ
ータの消費電力の値やサンプリングしたスラリーの粘度
測定値に依らずに、常時所望のスラリーの粘度に調整す
ることができる。特に攪拌時にタンクと攪拌羽根が接触
したときや、羽根の取付け不良もトルクセンサの出力に
より異常状態を検出できる利点もある。また本発明のセ
ラミック造粒粉体の製造方法によれば、一定の粘度を維
持したまま一定の圧力でスプレドライヤ造粒機にスラリ
ーを連続供給して造粒粉体が得られる。得られた造粒粉
体はばらつきの小さい均一な粒径を有し、この造粒粉体
を成形、焼成して作られた焼結体は高強度で高密度とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミック造粒粉体を作るためのスラ
リー攪拌装置の構成図。

【図２】本発明の別のセラミック造粒粉体を作るための
スラリー攪拌装置の構成図。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。

【図４】実施例１及び比較例１で得られたスラリーによ
り作られた造粒粉体の粒度分布を示す棒グラフ。

【符号の説明】

１０ 攪拌機（撹拌装置） １６ 回転軸 ２０ トルクセンサ ３０ ボールミル（撹拌装置） ３３，３４ 回転軸 ３８ トルクセンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撹拌装置(10,30)により撹拌されるチキ
   ソトロピー性のあるセラミックスラリーの粘度を調整す
   る方法において、 前記撹拌装置の回転軸(16,33,34)にトルクセンサ(20,3
   8)が設けられ、 前記トルクセンサ(20,38)の出力に基づいて前記回転軸
   (16,33,34)の回転速度を制御して前記スラリーの粘度を
   調整することを特徴とするセラミックスラリーの粘度調
   整方法。
2. 【請求項２】 セラミック粉体とバインダと溶媒を混合
   して調製されたセラミックスラリーを撹拌装置(10,30)
   に入れて撹拌することによりスラリーの粘度を調整し、
   前記スラリーを密閉型スプレドライヤ造粒機で乾燥造粒
   してセラミック造粒粉体を製造する方法において、 前記撹拌装置(10,30)の回転軸(16,33,34)に設けたトル
   クセンサ(20,38)の出力に基づいて前記回転軸の回転速
   度を制御して前記スラリーの粘度を調整することを特徴
   とするセラミック造粒粉体の製造方法。