JPS6030248B2 - セラミツク原料粉末の造粒法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はセラミック原料粉末の造粒法に関し、プレス
成形に適した造粒済みの仮焼セラミック材料を提供せん
とするものである。

プレス成形により一定形状のセラミック成形体を得るに
は、セラミック原料粉末を前もって造粒しておく。

この造粒工程が必要な理由としては、セラミックの造粒
粉体の高比重を高め、プレスの圧縮比を低下させて成形
性を高めるとともに、プレス機に供する際の造粒粉体の
流動性を高めるためによるものである。従来、セラミッ
ク原料粉末の造粒法としては、転動法、圧縮成形法、ス
プレードライャ法、晶折法、噴射法などがある。

このうち、スプレードラィャ法が最も適しているといわ
れている。この方法は、水溶性バインダを均一に混合し
た仮競セラミック原料粉末のスラリを上部から頃務状に
噴射し、液滴が落下する間に乾燥と造粒を行うというも
のであり、大量生産によく用いられ、球状で流動性のよ
い団粒が得られやすいという利点があるとされている。

しかし、この方法にも、次のような弱点があると指摘さ
れている。

１ 瞬時乾燥に近いため、中空状の造粒粒子となってし
まい、高比重の高いものを得にくい。

２ 乾燥中の水分移動に伴ない、各粒子内の微粒子も水
分蒸発面へ移動し、粒子に偏析が発生する。

３ スラリの水分乾燥には大きな熱エネルギーを要する
が、その割に処理能力が低い。

またスラリを蝿拝していても、乾燥原料の時系列が発生
しやすいｏ４ 収率も悪く、また他の原料の造粒には不
純物などの混入という問題が生じるため、他のセラミッ
ク原料粉末の造粒に制約をうける。

したがって、この発明は上記した諸欠点を改善できる粉
末プレス成形用のセラミック原料粉末の造粒法を提供す
ることを目的とする。

また、この発明は中実で球状の粒子が得られるセラミッ
ク原料粉末の造粒法を提供することを目的とする。

また、この発明は乾式によるセラミック原料粉末の造粒
法を提供することを目的とする。

すなわち、この発明の要旨とするところは、仮焼セラミ
ック原料粉末と、常温では結合力を持たず温度上昇によ
り溶融状態となるバィンダとを準備する工程と、仮競セ
ラミック原料を櫨拝することによって仮焼セラミック原
料粉末を発熱させる工程と、仮焼セラミック原料粉末と
バィンダを混合する工程と、発熱状態となっている仮焼
セラミック原料粉末とバィンダを接触させることにより
、バィンダを熔融させ、溶融しているバィンダにより仮
競セラミック原料粉末を造粒する工程とからなることを
特徴とするものである。

仮競セラミック原料粉末としては、チタン酸バリウム系
、チタン酸ストロンチウム系などの譲霞体セラミック原
料粉末、チタン酸バリウム系半導体、チタン酸ストロン
チウム系半導体などの半導体セラミック原料粉料、ある
いはチタン酸ジルコン酸金６系などの圧電体セラミック
原料粉末などがある。

また常温では結合力を持たず、温度上昇により溶融状態
となるバィンダとしては、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、パラフインワツクス、マイクロワックス、ビニル系
樹脂などがあり、これらの添加量としては１０〜１５重
量％が造粒に必要な量である。

特に、この発明において重要な点は、仮焼セラミック原
料粉末とバインダを混合して造粒セラミック材料を得る
にあたって、バインダを加熱溶融させて溶融状態とし、
この状態でセラミック原料粉末を混合することにより、
均一な形状と大きさの造粒粒子を得るのである。

具体的にはセラミック原料粉末を発熱させ、バインダと
接触させることにより、この発熱による熱を媒体として
バィンダを溶融状態とするのである。セラミック原料粉
末の発熱手段としては、セラミック原料粉末を高速で損
拝させ、このとき生じる摩擦熱により発熱させる。バイ
ンダを溶融させるには、あらかじめ仮暁セラミック原料
粉末と一緒に加えておき、縄梓混合を同時に進行させな
がら、セラミック原料粉末の発熱を促すことによって溶
融させるようにするか、あらかじめ蝿拝によってセラミ
ック原料粉末を発熱させておき、そののちにバィンダを
加えて混合するようにしてもよい。仮暁セラミック原料
粉末を造粒する手段としては、ミキサやプレンダなどの
混合機を用いるが、この混合機内部に回転軸を有し、こ
の軸に縄梓羽根を取り付けたもので、仮暁セラミック原
料粉末を発熱させるには蝿梓羽根の高速回転が必要とな
る。

このとき濃浮羽根の速度は周速２０〜４０ｍ／ｓｅｃが
適当な値である。

以下この発明を実施例にもとづいて詳細に説明する。

仮焼セラミック原料粉末として、チタン酸バリウム系の
誘電体磁器用のセラミック原料粉末を準備した。

このとき原料粉末の平均粒径は１．８０山であった。次
いで、この原料粉末１．５【９を混合機に投入し、蝿洋
を行って原料粉末をバィンダの溶融温度まで発熱させた
。さらに、混合機の槽内に第１表に示す各種の粉末状ま
たは粒状のバィンダを添加し、縄梓混合を行って造粒ご
せた。得られた造粒粒子を冷却し、各粒子の粉体特性を
測定した。粉体特性としては、嵩比重、流下速度、平均
粒度、および粒子形状を測定した。第１表には高比重と
流下速度の測定結果も合わせて示した。なお、流下速度
は、口径９仇帆で投入口から吐出口までの全長が８仇奴
のロート管を用いて、試料３０夕がこのロート管を通過
する時間を示したものである。この流下速度は粉末プレ
ス機に造粒セラミック原料粉末を供給する際の流動性を
判断する目安となり、流動性が良好であれば原料粉末の
供給がスムーズとなり、作業性の向上が図れることにな
る。なお、参考例としてスプレードラィャ法を用いて造
粒したセラミック原料粉末について、同様に粉体特性を
測定し、第１表にその測定結果を示した。

第１表 また、この発明方法により得られた造粒粒子の平均粒度
は１５０〜３００メッシュであり、さらに粒子形状は中
実で球状に近いことが確認された。

上記したことから、この発明によるものはスプレー法に
くらべて高比重の値の大きなものが得られ、流下速度も
早いなど、各特性においてすぐれた結果を示している。
次いで得られた造粒済み仮焼セラミック原料粉末を用い
、成形、焼成を行い、各工程における状況を観察した。

成形工程においては、５トンプレス機で成形比重を高め
られるところまで加圧し、その成形比重を測定した。そ
の結果、従来のスプレードラィヤ品では成形比重が３．
４で最高値を示したが、この発明によるものについては
（試料番号１〜４）、３．７にまで上げることができた
。また金型にはセラミック原料粉末の付着は生じなかっ
た。ここで、成形比重が従来のものに比べて高められた
のは、造粒により粒子表面に均一に被覆されたバインダ
が減摩剤の役割を果たし、加圧時に各粒子の移動を助け
ていることによると考えられる。

これはバインダが熱可塑性樹脂やろう類などに基づくこ
と、バィンダ量がやや多いことが大いに関連性を有して
おり、従来の杉溶性／ゞィンダとは異なった挙動を示し
ている。さらに、成形体を空気中で１３００ｏｏ、１時
間の条件で焼成し、暁結体の表面、および内部の空孔を
調べたところ、従来にくらべて減少させることができる
という結果を示した。

以上この発明の造粒法によれば、水を使用しないため、
工程が簡略化でき、またスプレードライャ法を用いたと
きのように、水分を除去するための加熱エネルギーも不
要になることから、省エネルギーにも寄与する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 仮焼セラミツク原料粉末と、常温では結合力を持た
   ず温度上昇により溶融状態となるバインダとを準備する
   工程と、 仮焼セラミツク原料粉末を撹拌することによ
   つて仮焼セラミツク原料粉末を発熱させる工程と、 仮
   焼セラミツク原料粉末とバインダを混合する工程と、
   発熱状態となつている仮焼セラミツク原料粉末とバイン
   ダを接触させることにより、バインダを溶融させ、溶融
   しているバインダにより仮焼セラミツク原料粉末を造粒
   する工程と、 からなるセラミツク原料粉末の造粒法。 ２ 仮焼セラミツク原料粉末を発熱させる工程を経たの
   ち混合工程を行うことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のセラミツク原料粉末の造粒法。 ３ 仮焼セラミツク原料粉末を発熱させる工程と混合工
   程を同時に進行させながら造粒する工程を行うことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項のセラミツク原料粉末の
   造粒法。