(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液中造粒方法によってジルコニア粉末を成形してジルコニア微小成形球体を製造するにあたり、噴霧乾燥方法によって得られたジルコニア粉末の顆粒を核として、該核を水中に撹拌分散させ、その分散液のｐＨを８〜１１に維持しながらジルコニア粉末スラリーを添加することにより、該分散液中の核を成長させ、５０〜４００μｍの微小成形球体を製造することを特徴とするジルコニア微小成形球体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のジルコニア微小成形球体を１３００〜１５００℃で焼結して、３５〜３００μｍのジルコニア微小球体を製造することを特徴とする真球度が１．０５以下、密度が５．９０ｇ／ｃｍ3以上であるジルコニア微小球体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液中造粒方法によるジルコニア微小成形球体において、噴霧乾燥方法によって得られたジルコニア粉末の顆粒を核として、該核を成長させ、５０〜４００μｍの微小成形球体を製造するジルコニア微小成形球体の製造方法及び当該ジルコニア微小成形球体を焼結するジルコニア微小球体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種産業分野で原料粉末の微粉化への傾向が高まりつつあり、攪拌ミル等の粉砕機に使用されるジルコニア球体も粉砕効率を良くするために小粒径化傾向にあり、従来は、以下の２方法によってジルコニア微小球体が製造されていた。
【０００３】
すなわち、ジルコニア粉末を粒径１０ｍｍ以下の小粒径球体に成形するには、もっぱら回転皿型造粒機を用いる転動造粒方法が採用されていた。しかし、この転動造粒方法で得られる成形体の最小粒径は４００μｍ程度（焼結すると３００μｍ程度となる）であり、粒径４００μｍ以下の形状の良いジルコニア球体を、従来の転動造粒方法で成形するには高度の熟練が必要であり、しかも真球度のよい製品が要求される場合は生産性が非常に劣るので、事実上、工業規模での採用は不可能である。
【０００４】
粒径１００μｍ以下のジルコニア微小球体に成形するには、一般的に噴霧乾燥造粒方法で行われていた。しかしながら、この方法では、粒径１００μｍ以下の球体顆粒は粒度分布が広いため目的とする粒径の球体収率が悪く、生産性が非常に劣る。
【０００５】
上記のように、これら２方法では、粒径１００〜４００μｍの範囲の形状の良い微小球体を成形することが困難であるが、近年この範囲を埋める方法として、ファインセラミックスの粉末を有機液体中に懸濁させて撹拌して、粒径２００〜６００μｍのセラミックス微小球体を製造する液中造粒法が提案されている（特開平２−２３９１４５号公報）。
【０００６】
しかしながら、前記液中造粒方法は、有機液体中で造粒する方法であるため、有機液体の界面張力、水分量、誘電率、密度、粘性などの造粒時の造粒条件を厳しく管理する必要があり、操作が困難であるばかりでなく、労務費も高くなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、液中造粒方法によるジルコニア微小成形球体において、噴霧乾燥方法によって得られたジルコニア粉末の顆粒を核として、該核を成長させ、５０〜４００μｍの微小成形球体を製造するジルコニア微小成形球体の製造方法及び当該ジルコニア微小成形球体を焼結するジルコニア微小球体の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、水中での液中造粒方法によってジルコニア粉末を成形してジルコニア微小成形球体を製造するにあたり、噴霧乾燥方法によって得られたジルコニア粉末の顆粒を核として、該核を水中に撹拌分散させて、その分散液のｐＨを８〜１１に維持しながらジルコニア粉末スラリーを添加して、該分散液中の核を成長させることによるジルコニア微小成形球体の製造方法を要旨とするものである。
【０００９】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１０】
【作用】
本発明は、液中造粒方法によってジルコニア粉末を成形してジルコニア微小成形球体を製造するにあたり、噴霧乾燥方法によって得られたジルコニア粉末の顆粒を核として、該核を水中に撹拌分散させて、その分散液のｐＨを８〜１１に維持しながらジルコニア粉末スラリーを添加することにより、該分散液中の核を成長させて５０〜４００μｍのジルコニア微小成形球体を製造することを特徴とするジルコニア微小成形球体の製造方法に関する。
【００１１】
又、本発明は、上記方法で得られたジルコニア微小成形球体を１３００〜１５００℃で焼結して得られ、粒径３５〜３００μｍであり、真球度が１．０５以下であるジルコニア微小球体の製造方法も含む。
【００１２】
本発明は、粒径が５０〜４００μｍ程度であるジルコニアの微小成形球体を得る場合に特に有効である。
【００１３】
本発明の液中造粒に使用する設備は、スラリーを撹拌することのできる通常のパドル型撹拌羽根を備えた容器で特に限定されるものではない。
【００１４】
液中造粒に使用するジルコニア粉末のスラリー調整は、市販のジルコニア粉末を水中に懸濁させる方法で容易に得られる。
【００１５】
又、中和法や加水分解法でジルコニア粉末を製造する際の工程で、ジルコニア仮焼粉末を平均粒子径で１．０μｍ程度に微粉砕して得られる、ジルコニアスラリーをそのまま使用することも可能である。
【００１６】
つぎに、本発明に使用する、核としての噴霧乾燥方法によって得られるジルコニア粉末の顆粒は、噴霧乾燥方法によって製造された市販のジルコニア粉末顆粒を好適に使用することができる。
【００１７】
しかしながら、噴霧乾燥方法によって製造されたジルコニア粉末顆粒は、一般的に１０〜１５０μｍ程度の粒度分布があり、そのままの状態で本発明の核として使用すると、得られるジルコニア微小成形球体の粒度分布も広くなり目的とする粒径の球体収率が悪くなるため好ましくない。
【００１８】
このようなことから、本発明に使用する核としては、例えば３０〜８０μｍや５０〜１００μｍのように５０μｍ程度の範囲に分級した噴霧乾燥ジルコニア粉末顆粒が好ましく、更に分布巾を狭くすると、より好ましい。
【００１９】
液中造粒の操作は、まず核としての噴霧乾燥ジルコニア粉末顆粒を水中に分散させるが、分散操作中及び分散後の核成長操作中のｐＨは８〜１１に調整することが必須である。
【００２０】
ｐＨが８〜１１の範囲では、水中でのジルコニア粉末の粒子同士の凝集力が強く、噴霧乾燥ジルコニア粉末顆粒が水中で崩壊することはなく、又、成長操作時のジルコニア粉末の球体への凝集付着性が良い。一方、ｐＨが８未満であれば、水中でのジルコニア粉末の粒子同士の凝集力が弱く、噴霧乾燥ジルコニア粉末顆粒が水中で崩壊したり、成長操作時のジルコニア粉末の球体への凝集付着性が悪く、逆に、ｐＨが１１を越える状態になると、球体として凝集しているジルコニア粉末の粒子同士が再分散し球体が崩壊する。
【００２１】
以上のように、ｐＨを８〜１１に調整することにより、撹拌下の噴霧乾燥ジルコニア粉末顆粒は水中で崩壊することなく分散した状態が保たれる。
【００２２】
この分散状態の液中に新たなジルコニア粉末スラリーを添加することにより、核顆粒を成長させることができる。
【００２３】
この成長操作を行う場合も、前記した理由によりジルコニア粉末スラリーを添加すると同時にｐＨ調整剤も添加してジルコニア微小成形球体のスラリーｐＨを８〜１１に維持する必要がある。
【００２４】
又、以上の操作を行う場合のジルコニア微小成形球体のスラリー及び球体成長のための新たなジルコニア粉末スラリーのスラリー濃度は特に限定されるものではないが、スラリー濃度としては３０〜６０ｗｔ％程度が操作性や生産性の面で好ましい。
【００２５】
使用するｐＨ調整剤としては、アンモニア水等のアルカリ物質や塩化アンモニウム等の無機塩類やアルカリ性のアクリル共重合樹脂等のセラミックス用バインダーなどが上げられる。
【００２６】
これらのｐＨ調整剤を単独で使用してもよいが、微小成形球体の後工程での取扱いを容易にするために球体強度を強くする目的で、例えばアルカリ物質と前記のセラミックス用バインダーとの併用等がより好ましい。
【００２７】
このような成長操作により、粒径が４００μｍ程度の大きさまで成長させることが可能であるが、粒径が４００μｍ程度を越える大きさの球体は得られない。これは、粒径が４００μｍ程度を越える大きさになると、球体のジルコニア粉末粒子同士の凝集力より、撹拌による剪断力や遠心力のほうが大きくなるため、球体の崩壊が起こることが原因と考えられる。
【００２８】
以上の操作を行う上で、ジルコニア微小成形球体スラリーの温度は常温でも可能であるが、スラリー温度が高い程ジルコニア粉末の凝集力が強くなり、得られる成形球体の機械的強度は強くなる。
【００２９】
このようなことから、粒径が２００μｍ程度を越える大きさの球体を得ようとする場合は、ジルコニア微小成形球体スラリーの温度は５０〜８０℃が成形球体の強度の面から好ましい。
【００３０】
以上のような操作で、５０〜４００μｍの目的とする大きさの微小成形球体が得られ、この微小成形球体のスラリーをデカンテーションによって水洗した後、５０〜１１０℃で乾燥すると乾燥微小成形球体が得られる。
【００３１】
つぎに、得られた乾燥微小成形球体を１３００〜１５００℃で２時間焼結することにより、３５〜３００μｍ程度の、密度が５．９０ｇ／ｃｍ３以上であるジルコニア微小球体が得られる。この焼結球体の真球度（各球体における最大直径と最小直径との比）は、１．０５以下である。
【００３２】
以下の実施例により本発明を具体的に説明するが、これらの実施例により、本発明は何等限定されるものでない。
【００３３】
【実施例】
実施例１
市販の東ソー（株）製ジルコニア粉末ＴＺ−３Ｙ（噴霧乾燥品）を水と混合した後、ジルコニア製ボールを使用した通常のボールミルで８時間分散させて、スラリー濃度が４５ｗｔ％であるジルコニア粉末スラリー６００ｇを調整した。
【００３４】
つぎに、市販の東ソー（株）製ジルコニア粉末ＴＺ−３Ｙをフルイで分級して粒径６３〜１０６μｍのジルコニア粉末顆粒２７０ｇを得た。
【００３５】
市販の容量が１０００ｃｍ３であるポリエチレン製のビーカーに水を３３０ｇ採取し、通常の４枚羽根のパドル型攪拌機で撹拌を行い、この水中に前記のジルコニア粉末顆粒２７０ｇとＮＨ３として０．２９％のアンモニア水を添加して、ｐＨが９．０のジルコニア粉末顆粒のスラリーを調整した。
【００３６】
つぎに、撹拌下のジルコニア粉末顆粒のスラリーに前記のジルコニア粉末スラリー６００ｇを１時間で連続的に添加した。
【００３７】
この１時間のスラリー添加操作中は、ジルコニア粉末顆粒のスラリーのｐＨが９．０〜９．５を維持するようにＮＨ３として０．２９％のアンモニア水を添加した。
【００３８】
ジルコニア粉末スラリー６００ｇの添加が終了した時点で、中央理化工業（株）製のセラミックス用バインダーＳＡ−２６０をジルコニア粉末量に対して０．５ｗｔ％添加して成形操作を終了し、微小成形球体のスラリーを得た。
【００３９】
得られた微小成形球体のスラリーをデカンテーションにより水洗した後、微小成形球体を静定分離して８０℃で乾燥した。
【００４０】
得られた乾燥微小成形球体の粒径は８０〜１３５μｍであった。
【００４１】
つぎに、得られた乾燥微小成形球体を１４５０℃で２時間焼結して、粒径５５〜１００μｍのジルコニア微小球体を得た。
【００４２】
得られたジルコニア微小成形球体の、顕微鏡で拡大した写真によって測定した約５０個の真級度は、１．００〜１．０３の範囲にあり、平均値１．０１であった。
【００４３】
また、ピクノメーター法によるジルコニア微小球体の密度は、６．０３ｇ／ｃｍ３であった。
【００４４】
実施例２
実施例１で得た８０〜１３５μｍのジルコニア微小成形球体のスラリー６００ｇを採取して、成長操作以降を実施例１と全く同様に行った。
【００４５】
得られた乾燥微小成形球体の粒径は１００〜１７０μｍであった。
【００４６】
又、得られたジルコニア微小球体の粒径は７０〜１３０μｍであり、真球度は１．００〜１．０３の範囲にあり平均値１．０２で、密度は６．０３ｇ／ｃｍ３であった。
【００４７】
実施例３
実施例２で得た１００〜１７０μｍのジルコニア微小成形球体のスラリー６００ｇを採取して６０℃に昇温し、６０℃で成長操作を行ったこと以外は実施例１と全く同様に行った。
【００４８】
得られた乾燥微小成形球体の粒径は１３０〜２２０μｍであった。
【００４９】
又、得られたジルコニア微小球体の粒径は９０〜１７０μｍであり、真球度は１．００〜１．０４の範囲にあり平均値１．０３で、密度は６．０３ｇ／ｃｍ３であった。
【００５０】
実施例４
実施例３で得た１３０〜２２０μｍのジルコニア微小成形球体のスラリー６００ｇを採取して６０℃に昇温し、成長操作以降は実施例３と全く同様に行った。
得られた乾燥微小成形球体の粒径は１６０〜２８０μｍであった。
【００５１】
又、得られたジルコニア微小球体の粒径は１１０〜２１０μｍであり、真球度は１．００〜１．０４の範囲にあり平均値１．０３で、密度は６．０３ｇ／ｃｍ３であった。
【００５２】
実施例５
実施例４で得た１６０〜２８０μｍのジルコニア微小成形球体のスラリー６００ｇを採取して６０℃に昇温し、成長操作以降は実施例３と全く同様に行った。
得られた乾燥微小成形球体の粒径は２００〜３５０μｍであった。
【００５３】
又、得られたジルコニア微小球体の粒径は１４０〜２６０μｍであり、真球度は１．００〜１．０４の範囲にあり平均値１．０３で、密度は６．０３ｇ／ｃｍ３であった。
【００５４】
比較例１
実施例１のスラリーｐＨを７．５とした以外は実施例１と全く同様な操作を行った。
【００５５】
この場合は、核としてのジルコニア粉末顆粒が水中で崩壊し、又、微小球体の成形もできなかった。
【００５６】
比較例２
実施例１のスラリーｐＨを１２．０とした以外は実施例１と全く同様な操作を行った。
【００５７】
この場合は、核としてのジルコニア粉末顆粒の大半が水中で崩壊し、又、微小球体の成形もほとんどできなかった。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、簡便な設備で容易に真球度の良いジルコニア微小成形球体及びこの微小成形球体を１３００〜１５００℃で焼結してジルコニア微小球体を製造することができ、ジルコニア微小球体の多量生産に好適である。
【００５９】
粒径５０〜４００μｍ程度のジルコニア微小成形球体を得るのに特に有効である。
【００６０】