(57)【要約】【課題】  微粉の発生を抑えつつ金属粉体の凝集体を解砕できる解砕装置および解砕方法を提供する。【解決手段】  有底円筒形のベッセル1内に、ベッセル1の底面1bに対して垂直な回転軸11を有し、回転軸11に対して垂直な板状の撹拌翼12が回転軸11の軸方向に間隔をおいて複数枚設けられた回転体10が設けられている解砕装置を用い、ベッセル1内に体積比で２０〜４０％のビーズを収容させるとともに、ベッセル11内に金属粉体の凝集体と分散媒となる液体を収容させた状態で、回転体10を回転させて金属粉体の凝集体を解砕する。【選択図】        図１
2004276015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒形のベッセル内に、該ベッセルの底面に対して垂直な回転軸を有し、該回転軸に対して垂直な板状の撹拌翼が該回転軸の軸方向に間隔をおいて複数枚設けられた回転体が設けられており、前記ベッセル内にビーズが収容されている解砕装置であって、
前記回転体の撹拌翼が、円板の周縁部に複数の切欠部を形成してなる形状であり、かつ前記ベッセル内に収容されているビーズの見かけ体積が前記ベッセルの容積の２０〜４０％であることを特徴とする解砕装置。
【請求項２】
前記ビーズの外径がＡであるとき、前記ベッセルの内壁と前記撹拌翼の周面とのクリアランスが３Ａ〜９Ａである請求項１記載の解砕装置。
【請求項３】
前記撹拌翼の面積ΔＳと、前記切欠部が形成される前の円板の面積Ｓとの比△Ｓ／Ｓの値が０．５〜０．８である請求項１または２のいずれかに記載の解砕装置。
【請求項４】
前記撹拌翼の、前記切欠部が形成される前の円板の周縁の長さをＬとし、該円板の周縁のうち前記切欠部が形成された後に残った周縁の長さの合計を△Ｌとするとき、△Ｌ／Ｌの値が０．１〜０．４である請求項１ないし３のいずれかに記載の解砕装置。
【請求項５】
前記撹拌翼の前記切欠部における端面から、前記切欠部が形成される前の円板の周縁までの距離のうち最も大きい値で表される切欠深さが、前記円板の半径の０．２５〜０．５５倍である請求項１ないし４のいずれかに記載の解砕装置。
【請求項６】
有底円筒形のベッセル内に、該ベッセルの底面に対して垂直な回転軸を有し、該回転軸に対して垂直な板状の撹拌翼が該回転軸の軸方向に間隔をおいて複数枚設けられた回転体が設けられている装置の、前記ベッセル内にビーズを、該ビーズの見かけ体積が前記ベッセルの容積の２０〜４０％となるように収容させるとともに、該ベッセル内に金属粉体の凝集体と分散媒となる液体を収容させた状態で、前記回転体を回転させることを特徴とする金属粉体の凝集体の解砕方法。
【請求項７】
前記ベッセルに収容させる前記金属粉体の凝集体の見かけ体積がベッセル容積に対して１／２〜１／６で、前記分散媒の体積が前記金属粉体の凝集体の見かけ体積に対して６０％以上である請求項６記載の金属粉体の凝集体の解砕方法。
【請求項８】
前記回転体を回転させる際の周速度を３．１〜４．６ｍ／ｓｅｃとする請求項６または７のいずれかに記載の金属粉体の凝集体の解砕方法。
【請求項９】
前記金属粉体が弁作用金属粉体である請求項６ないし８のいずれかに記載の金属粉体の凝集体の解砕方法。
【請求項１０】
前記金属粉体がタンタル粉体である請求項９に記載の金属粉体の凝集体の解砕方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉体の凝集体の解砕に好適に用いられる解砕装置および解砕方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表面実装デバイスの小型化技術が飛躍的に進歩し、携帯電話、パソコン、デジタルカメラなど、電子機器における部品基板への実装技術が高密度化している。こうした中、電子部品であるコンデンサ素子においても、その小型化、大容量化の要求に対して、種々研究がなされている。
現在一般に使用されているコンデンサ素子としては、積層セラミックコンデンサ、アルミ電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ等がその主流となっているが、特に小型大容量化が可能である特長を有するタンタル電解コンデンサについて、盛んに研究がなされている。
タンタル金属と同じような特長を有する材料としては、いわゆる弁作用金属として、アルミニウム、ニオブ、チタン等の金属類の材料があげられるが、耐熱性、誘電体被膜形成性の点において、タンタル金属は高い需要を得ている。
【０００３】
前記の弁作用金属粉体、例えばタンタル金属粉体を用いて電解コンデンサを製造する際には、一般的に、バインダーとしての役割を担う樹脂と、通常は凝集体であるタンタル金属粉体とを金型に投入し、これらを加圧加工してチップ化し、前記バインダーを真空中の燒結によって分解除去し、前記凝集体が相互に融着したタンタル金属の多孔質体からなる陽極素子を作製する方法（以下、この方法を「乾式」という場合がある）が用いられる。このようにして作製された陽極素子を化成処理して、多孔質体であるタンタル金属表面にこれを覆う酸化タンタルの誘電体被膜を形成し、さらに該誘電体被膜の外側に二酸化マンガン又は機能性高分子等の固体電解質被膜を形成して、高容量のコンデンサを形成する。
【０００４】
ところが、近年、電解コンデンサにおける小型化、薄形化の要求に対し、コンデンサの寸法をより一層小型化するための研究が進められている。
しかし電解コンデンサの薄型化に対応した陽極素子を前記金型を用いて作製することは、金型の作成、金型中への金属粉の充填の点で困難が伴う、例えば膜厚５００μｍ以下、特には膜厚３００μｍ以下の陽極素子を製造することは困難で、たとえできたとしても極めて収率が悪い。
そこで本発明者らは、タンタル電解コンデンサ陽極素子の小型化、薄型化とともに、生産効率の向上を目的として、溶剤と、溶剤可溶性バインダー樹脂と、タンタル金属粉体とを含有するタンタル金属粉体分散液を、基体に塗布または印刷し、該塗布物または印刷物を基体より剥離した後、タンタル金属の電極を挟んで圧着して成形体を形成し、該成形体を焼結して電解コンデンサの陽極素子を作製する方法を提案した（特許文献１参照。以下、このように金属粉体分散液を用いる方法を、前記乾式に対して「湿式」という場合がある）。
【０００５】
このように金属粉体分散液を用いることにより、電解コンデンサ陽極素子の薄膜化を実現することが可能であるが、薄膜の形成に用いられる金属粉体分散液にあっては、その中に分散している金属粉体の粒径が大きいと良好な薄膜が得られず、塗布特性も悪い。
上記乾式法に用いられているタンタル金属粉体は入手が容易であるが、金属粉体の最小単位となる一次粒子が凝集した多孔質の凝集体粒子の割合が多い。そのため、これをそのままタンタル金属粉体分散液に分散させるタンタル金属粉体として用いるには、凝集体粒子の粒子径が大きすぎるので、形成する薄膜の膜厚に応じて、より小さな粒径の凝集体粒子へと解砕して用いられている。
しかしながら解砕後のタンタル金属粉体の凝集体が持つべき最適粒径範囲については、知られておらず、用いるべき解砕装置、解砕方法についても未だ明らかにされていない。
【特許文献１】特開２００１−２０３１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、本発明者らの更なる研究により、湿式法では金属粉体分散液中に分散している金属粉体粒子の粒度分布が電解コンデンサ陽極素子の電気特性に大きく影響することが見出され、特に粒径が小さい微粉が多いと電気特性の劣化が大きいことがわかった。
しかしながら、解砕機能を備えた既存の装置を用いて解砕しようとしても、解砕力が強すぎて微粉が多く発生してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みて、この新たな課題を解決すべくなされたもので、微粉の発生を抑えつつ金属粉体の凝集体を解砕できる解砕装置および解砕方法を提供することを目的とする。
とくに電解コンデンサに用いられるタンタル等弁作用金属粉体の多孔質凝集体を解砕し、その解砕物を用いて弁作用金属粉体の分散液を作製し、湿式製法によって陽極素子を形成するに際し、最適の解砕装置、解砕方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために本発明の解砕装置は、有底円筒形のベッセル内に、該ベッセルの底面に対して垂直な回転軸を有し、該回転軸に対して垂直な板状の撹拌翼が該回転軸の軸方向に間隔をおいて複数枚設けられた回転体が設けられており、前記ベッセル内にビーズが収容されている解砕装置であって、前記回転体の撹拌翼が、円板の周縁部に複数の切欠部を形成してなる形状であり、かつ前記ベッセル内に収容されているビーズの見かけ体積が前記ベッセルの容積の２０〜４０％であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の金属粉体の解砕方法は、有底円筒形のベッセル内に、該ベッセルの底面に対して垂直な回転軸を有し、該回転軸に対して垂直な板状の撹拌翼が該回転軸の軸方向に間隔をおいて複数枚設けられた回転体が設けられている装置の、前記ベッセル内にビーズを、該ビーズの見かけ体積が前記ベッセルの容積の２０〜４０％となるように収容させるとともに、該ベッセル内に金属粉体と分散媒となる液体を収容させた状態で、前記回転体を回転させることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、前記回転体の回転に伴って前記撹拌翼が回転し、これによってベッセル内に収容されたビーズおよび解砕対象物（金属粉体の凝集体；以下単に金属粉体ということもある）が撹拌され、解砕対象物（金属粉体）が解砕される。
特に、本発明においては、ベッセル内で回転させる撹拌翼の形状を、円板の周縁部に複数の切欠部を形成してなる形状とするとともに、ベッセル内に収容させるビーズの量（見かけ体積）をベッセルの容積４０％以下としたので、撹拌翼の回転に伴って個々のビーズがベッセル内の全体にわたって動くような流動状態が生じる。これにより、ベッセル内に存在する解砕対象物（金属粉体）に作用する解砕力が適度に緩和されて、解砕対象物（金属粉体）の解砕に伴う微粉の発生が抑えられる。また、ベッセル内に収容させるビーズの量（見かけ体積）がベッセルの容積の２０％未満であると、解砕力が弱すぎて好ましい平均粒径になるまでに要する時間が長くなり、粉体が受けるダメージが大きくなるので好ましくない。
ここで、微粉の発生が好ましくない理由は必ずしも明らかではないが、微粉の粒径が小さくなると、その表面積が減るため、他のタンタル金属粉体と充分な接触を保ち難くなり、電気的に孤立した粒子が増えて電気容量に寄与しなくなるためと考えられる。特に微粉の粒径がタンタル金属粉体の多孔質体（凝集体）の空孔部分よりも小さくなると、微粉が空孔の中に入り込んで孤立した微粉が発生し易くなると考えられる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、解砕装置のベッセル内に投入した解砕対象物に対して適度な解砕力を作用させて、微粉の発生を抑えつつ解砕対象物を解砕することができる。本発明における解砕対象物として、金属粉体の凝集体を好ましく適用することができる。
特に、本発明の解砕装置および解砕方法は、湿式法により電解コンデンサを製造するのに好適な粒度分布を有する金属粉体を好適に得ることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明におけるベッセルの容積とは、ベッセル内に回転体を設けた状態での有効容積であり、ベッセルの内寸から算出したベッセルの全容積からベッセル内に挿入する回転体の容積を差し引いたものである。また、使用時に開口部が蓋等で閉じられる場合は、蓋等で開口部が閉じられた状態での容積とする。
また本発明におけるビーズの見かけ体積とは、ビーズどうしの間の空間の体積をも含めて流体と見なしたときの該流体の体積であり、例えばメスシリンダーにビーズを入れたときの目盛りで表される値である。
本発明において、ベッセルの容積に対するビーズの見かけ体積のより好ましい範囲は３０〜４０％である。
【００１３】
本発明において、ベッセル内に収容させるビーズの外径がＡであるとき、ベッセルの内壁と撹拌翼の周面とのクリアランス（例えば図２中、符号Ｃで示す。）の大きさが３Ａ〜９Ａであることが好ましく、より好ましくは４Ａ〜８Ａである。このクリアランスが小さすぎると、回転体の回転に伴ってベッセル内でビーズが流動する際に、ベッセルの内壁と撹拌翼の周面との間にビーズが挟まって撹拌翼の回転が妨げられたり、撹拌翼が損傷を受けたりするおそれがある。一方、前記クリアランスが大きすぎると攪拌翼のエネルギーが充分伝達されない。
ビーズはジルコニア、ステンレス等金属製のもの、窒化珪素、アルミナ等のセラミック製のもの等公知のものを使用できるが、セラミック製のビーズは比重が小さいために解砕力を調整し易く、また攪拌槽全体にわたって流動し易いため好ましい。また金属製ビーズと異なり、破砕された小片が混入することによってコンデンサの電気特性が低下することが無い。
【００１４】
本発明において、撹拌翼（例えば図１，２中、符号１２で示す）の面積ΔＳ（例えば図２中、斜線で示す部分の面積）と、切欠部が形成される前の円板（例えば図２中、符号１３で示す）の面積Ｓとの比△Ｓ／Ｓの値が０．５〜０．８であることが好ましく、より好ましくは０．５５〜０．７５である。通常、攪拌翼の回転運動による遠心力でビーズは攪拌槽の外側に向かって飛ばされ、攪拌槽の内壁に沿って上昇または下降し切欠部を通って攪拌槽内全体を循環する。切欠部が大きくてΔＳが小さいとビーズは循環し易いが、ビーズを循環させる回転による遠心力が不足する傾向にある。一方、切欠部が小さくΔＳが大きいと回転運動による遠心力は大きいがビーズが循環しにくくなる。従って、この△Ｓ／Ｓの値が大きすぎても小さすぎても、回転体の回転に伴ってベッセル内でビーズが流動する際に、回転軸方向（ベッセルの高さ方向）におけるビーズの移動が少なくなる傾向があるので、ビーズがベッセル内の全体にわたって動くような流動状態が生じ難くなり、適度な解砕力を得るのが難しくなる。
なお、撹拌翼の面積△Ｓおよび円板の面積Ｓには、回転軸（例えば図１，２中、符号１１で示す）の断面積も含まれるものとする。
【００１５】
本発明において、撹拌翼の、切欠部が形成される前の円板（例えば図２中、符号１３で示す）の周縁の長さをＬとし、円板の周縁のうち切欠部が形成された後に残った周縁の長さの合計を△Ｌ（例えば図２中、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４で表されれる長さ）とするとき、△Ｌ／Ｌの値が０．１〜０．４であることが好ましく、より好ましくは０．１５〜０．３５である。この△Ｌ／Ｌの値が大きすぎても小さすぎても、回転体の回転に伴ってベッセル内でビーズが流動する際に、回転軸方向（ベッセルの高さ方向）におけるビーズの移動が少なくなる傾向があるので、ビーズがベッセル内の全体にわたって動くような流動状態が生じ難くなり、適度な解砕力を得るのが難しくなる。
【００１６】
本発明において、撹拌翼の前記切欠部における端面から、前記切欠部が形成される前の円板の周縁までの距離のうち最も大きい値で表される切欠深さ（例えば図２中、符号Ｂで示す。）が、前記円板の半径（図２中、符号Ｅで示す）の０．２５〜０．５５倍であることが好ましく、より好ましくは０．３〜０．４倍である。この切欠深さの値が大きすぎても小さすぎても、回転体の回転に伴ってベッセル内でビーズが流動する際に、回転軸方向（ベッセルの高さ方向）におけるビーズの移動が少なくなる傾向があるので、ビーズがベッセル内の全体にわたって動くような流動状態が生じ難くなり、適度な解砕力を得るのが難しくなる。
【００１７】
本発明の解砕方法において、ベッセルに収容させる金属粉体の見かけ体積がベッセルの容積に対して１／２〜１／６質量％で、分散媒の体積が金属粉体の見かけ体積に対して６０％以上であることが好ましい。より好ましくは、金属粉体のみかけ体積がベッセルの容積の１／３〜１／５で、分散媒の体積が金属粉体の見かけ体積の７０％以上である。ベッセルに収容させる金属粉体の量が多いほど１回の解砕での処理量が多くなるので処理効率は良いが、多すぎるとベッセル中の未解砕の粉体の量が増えて逆に効率が低下する。
また分散媒としてベッセルに入れる液体の量が上記範囲より少ないと、ビーズと金属粉体が流動化せず均一に解砕されない。一方、分散媒が多すぎると金属粉体が沈降し易いので、分散媒の体積の上限は金属粉体のみの体積の１３０％程度が好ましい。
【００１８】
本発明の解砕方法において、回転体を回転させる際の周速度を３．１〜４．６ｍ／ｓｅｃとすることが好ましく、より好ましくは３．８〜４．４ｍ／ｓｅｃとする。回転体の周速度が大きすぎると微粉発生が増加する傾向にあり、小さすぎると解砕に時間がかかり過ぎて金属粉体の表面がダメージを受け易く、表面の空孔がつぶれる傾向がある。
【００１９】
本発明の解砕方法が利用できる金属粉体は、一般的に延性を有する金属粉として、金、銀、銅、鉄、ニッケル、チタン、タンタル、ニオブ、アルミニウム、マグネシウム、その他各種合金等を用途に応じて選択することができる。これらの中で、タンタル粉体、アルミニウム粉体、ニオブ粉体、チタン粉体などは弁作用金属粉体と呼ばれ、本解砕方法を好ましく適用することができる。弁作用金属粉体を、本発明の解砕方法を用いて解砕することにより、前記湿式法で電解コンデンサの陽極素子を作製するのに好適な粒度分布を有する金属粉体が得られる。
【実施例】
【００２０】
図１および図２は、本発明の解砕装置の一実施例を模式的に示したもので、図１は図２中のＩ−Ｉ線に沿う断面図、図２は上方から見た撹拌翼の形状を示す図である。
本実施例の解砕装置は、有底円筒形のベッセル１内に、ベッセル１の底面に対して垂直な回転軸１１を有する回転体１０が同軸に設けられており、回転体１０は図示しない駆動機構により、回転軸１１を中心として所定の周速度で回転できるように構成されている。
【００２１】
回転体１０には、回転軸１１に対して垂直な板状の撹拌翼１２が、回転軸１１の軸方向に間隔をおいて複数枚設けられている。撹拌翼１２を上面から見た形状は、図２に示すように、円板１３の周縁部に複数の切欠部１４を形成してなる形状となっている。
図２において、符号１ａはベッセル１の内壁を示しており、符号Ｃはベッセル１の内壁１ａと撹拌翼１２の周面とのクリアランスを示している。
また、撹拌翼１２の切欠部１４における端面から、切欠部１４が形成される前の円板１３の周縁までの距離のうち最も大きい値で表される切欠深さを図中符号Ｂで示す。Ｅは円板１３の半径を示す。
本実施例の解砕装置は、ベッセル１内にビーズ（図示せず）が２０〜４０％（体積比）収容された状態で使用される。また使用時には、開口部が蓋１９で閉じられるようになっている。
【００２２】
ベッセル１は有底円筒形であればよく、大きさは特に限定されないが、撹拌翼１２の回転によって、ベッセル１内に存在するビーズがベッセル１内の全体にわたって動くような流動状態を生じさせるには、ベッセル１の内径Ｄと高さＨとの比Ｈ／Ｄの値が４．０〜０．８の範囲内であることが好ましく、２．５〜１．０の範囲内であることがより好ましい。
ここで、本実施例のように、使用時にベッセル１の開口部が蓋１９で閉じられる場合には、蓋１９を閉じた状態での底面から蓋１９の内面までの距離を高さＨとする。
【００２３】
回転体１０の軸方向において、複数枚の撹拌翼１２が等間隔で設けられていることが好ましい。また最もベッセル１の底面１ｂに近い撹拌翼１２ａとベッセル１の底面１ｂとの距離ｈは、ベッセル１の内壁ａと撹拌翼１２の周面とのクリアランスＣと同様の理由で、ビーズの外径をＡとするとき３Ａ〜９Ａの範囲内とするのが好ましく、より好ましくは４Ａ〜８Ａの範囲内とする。
回転体１０の軸方向における撹拌翼１２どうしの間隔および撹拌翼１２の数は特に制限されるものではなく、撹拌翼１２の回転によって、ベッセル１内に存在するビーズがベッセル１内の全体にわたって動くような流動状態が生じる範囲内で設定することができる。例えば、撹拌翼１２どうしの間隔は、前記クリアランスＣの１〜５倍程度に好ましく設定することができ、より好ましくはクリアランスＣの２〜４程度に設定することができる。
また回転体１０の軸方向における撹拌翼１２の厚さは、特に制限されるものではないが、厚すぎるとベッセル容積が減り、薄すぎるとビーズと金属粉体が充分に動かないので、これらの不都合が生じない範囲内で設定することができる。例えば、ビーズ径の１〜４倍程度に好ましく設定することができる。
複数枚の撹拌翼１２は形状が互いに等しく、上方からみたときに互いに重なり合うように設けられていることが好ましい。
【００２４】
本実施例において、撹拌翼１２の切欠部１４は、上方から見たときに切欠部１４における撹拌翼１２の端面が円弧を描く形状に形成されており、かかる切欠部１４が円板１３の周方向に沿って等間隔で４つ設けられている。
切欠部１４の形状および数は、特に制限されるものではなく、例えば図３および図４に示すように、切欠部１４における撹拌翼１２の端面の曲率半径および切欠部１４の数を変更してもよい。図３および図４において、図２と同一の構成要素には同一の符号を付している。
また、切欠部１４の形状は、端面が円弧を描く形状に限らず、適宜変更可能である。
【００２５】
かかる構成の解砕装置を用いて金属粉体の解砕を行う際には、ベッセル１内にビーズを入れるとともに、ベッセル１内に金属粉体と分散媒となる液体を入れて、回転体１０を回転させる。
例えば、解砕対象物が電解コンデンサ製造用のタンタル金属粉体である場合、ベッセル１内に収容させるタンタル金属粉体は、純度が９９．５％以上のものが好ましく、乾式法で電解コンデンサを製造するのに好適な粉体として市販されているタンタル金属粉体を用いることができる。市販の電解コンデンサ用金属粉体は、一般的に、平均粒子径が１５０〜２５０μｍとなるように造粒されている。
【００２６】
分散媒となる液体としては、前記湿式法により電解コンデンサを製造する際に使用する金属粉体分散液の調製に用いられる溶剤と同様のものを適宜選択して用いることができる。具体例としては、水、あるいはメタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ジエチレングリコール等のアルコール類、メチルセロソルブ等のセロソルブ類、アセトン、メチルエチルケトン、イソホロン等のケトン類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類、酢酸エチル等のエステル類、ジオキサン等のエーテル類、塩化メチル等の塩素系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの分散媒は、単独で又は２種類以上混合して用いてもよい。好ましくは水が用いられる。
【００２７】
また、解砕時に、ベッセル１内に、必要に応じて分散剤等の添加剤を収容させてもよい。ここでの添加剤としては、前記湿式法により電解コンデンサを製造する際に使用する金属粉体分散液の調製に用いられる添加剤と同様のものを適宜選択して用いることができる。具体例としては、フタル酸エステル、燐酸エステル、脂肪酸エステル等の分散剤、グリコール類等の可塑剤、低沸点アルコール、シリコーン系或いは非シリコーン系等の消泡剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、ソルスパーズ、４級アンモニウム塩等の分散剤などが挙げられる。
これらの添加剤の使用量は、金属粉体１００質量部当たり０．０１〜５．０質量部の範囲が好ましい。
【００２８】
解砕時間、すなわち回転体１０を回転させる時間は、解砕時間が長いほど平均粒子径が小さくなる傾向にあるので、平均粒子径が好ましい値となるように設定することができる。
ここで、解砕された金属粉体は、より小さな凝集粉となるが、結局再度分散液として基体上に塗布され、乾燥、剥離後に燒結されて多孔質体を形成する。したがって、解砕後の金属粉体の粒径は該金属粉体の分散液を一定の膜厚で基体に塗布するに際し、塗布に支障のない粒径の凝集粉の大きさにまで解砕出来ていれば良く、それより小さな粒径へと解砕を進めることは生産効率の上で好ましくない。
具体的には、湿式法により電解コンデンサ陽極素子を製造する際に用いられる金属粉体は、基体上に形成する薄膜の厚さをｈとすると、粒径がｈ／２以上の粒子の含有量が体積比で１％以下であることが好ましく、ｈ／２以上の粒径の粒子が存在しないことが好ましい。またｈ／３以上の粒径の粒子が存在しないことがさらに好ましい。
また、解砕時間が長すぎると、ベッセル１内に存在する金属粉体がベッセル１の内壁に衝突する回数が増大したことによって、金属粉体の粒子がダメージを受けて、多孔質構造が破壊されるなどの不都合が生じるので好ましくない。このことから解砕時間は１００分以内とすることが好ましい。
【００２９】
ここで、本発明者等は、湿式法により電解コンデンサ陽極素子を製造する際に、
分散粒子の５０％体積径を５μｍ以上とすることによって電気容量を良好にすることができるという知見を得ている。したがって、特に、湿式法に用いられる金属分散液の調製に用いる金属粉体にあっては、特に粒子径５μｍ以下の微粉の含有量が少ない方が好ましい。微粉は解砕力が強いほど発生し易くなる。
【００３０】
また、本発明者等は、前記湿式法により膜厚２００μｍの電解コンデンサ陽極素子を製造する場合には、粒子径５５μｍ以上の粒子が陽極素子の表面平滑性に悪影響を与え得るとの知見を得ている。したがって、例えば膜厚２００μｍの電解コンデンサ陽極素子を製造する際には、金属分散液の調製に用いる金属粉体に含まれる粒子径５５μｍ以上の粗粉が少ないほど好ましい。このように粒子径が大きい粗粉は解砕後に分級して除去することもできるが、粗粉が多いほど歩留まりが悪くなるので、解砕後の金属粉体における粗粉の含有量が２５％（体積比）以下であることが好ましい。
なお、湿式法において、陽極素子の表面平滑性に悪影響を与える金属粉体（粗粉）の粒子径は、得ようとする電解コンデンサ陽極素子の膜厚に応じて変化し得る。
【００３１】
本実施例によれば、解砕時に回転体１０を回転させると、ベッセル１内に存在するビーズ、金属粉体、および分散媒等が撹拌され、撹拌による剪断力やビーズとの衝突による衝撃力を受けた金属粉体の凝集粒子が解砕されて、より小さな凝集粒子または微細粒子になるが、ベッセル１内においてビーズは密に充填されておらず、個々のビーズがベッセル１内の全体にわたって動くことができるので、ビーズが密に充填されている場合に比べて金属粉体に作用する解砕力が緩和される。したがって、金属粉体の解砕に伴う微粉の発生が抑えられ、粗粉および微粉の含有率が少ない金属粉体の解砕物を得ることができる。
すなわち、本実施例によれば、湿式法により電解コンデンサを製造するのに好適な粒度分布を有する金属粉体を得ることができる。
【００３２】
以下、より具体的な試験例を示して本発明の効果を明らかにする。
（実施例１）
図５および図６は以下の試験例に用いた解砕装置の構成を模式的に示したものであり、図５は縦断面図、図６は上方からみたときの撹拌翼の形状を示したものである。図５および図６において、図１および図２と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施例の解砕装置にあっては、図示していないが、ベッセル１内に外径Ａが２．０ｍｍの窒化珪素からなる球形のビーズが所定量収容されている。
解砕装置のベッセル１の容積は０．２リットルで、内径Ｄと高さＨの比Ｈ／Ｄは２となっている。
【００３３】
回転体１０は、外径２４．０ｍｍの回転軸と２枚の撹拌翼１２からなっており、攪拌翼の最大外径は４０ｍｍ、撹拌翼１２の厚さは５．０ｍｍ、２枚の撹拌翼１２の距離は２０．０ｍｍに設定されている。２枚の撹拌翼１２は形状が等しく、上方からみたときに互いに重なり合うように設けられている。また、ベッセル１の底面に最も近い撹拌翼１２と該底面との距離ｈは１５．０ｍｍとなっている。
ベッセル１の内壁１ａと撹拌翼１２の周面とのクリアランスＣは１５．０ｍｍである。撹拌翼１２には周方向に沿って、形状が等しい４つの切欠部１４が等間隔で形成されており、各切欠部１４の端面は曲率半径１５ｍｍの円弧状で、切欠深さＢは８ｍｍに形成されている。撹拌翼１２において△Ｓ／Ｓの値は０．６４、△Ｌ／Ｌの値は０．２６となっている。
【００３４】
（実施例１：解砕試験例）
かかる構成の解砕装置を用いて、タンタル金属粉体の解砕を次のようにして行った。タンタル金属粉体としては、平均１次粒子径０．５μｍ、その平均２次粒子径２２６μｍの市販のタンタル金属粉体（静電容量が８００００ＣＶ／ｇのグレード）を用いた。
ビーズが収容されているベッセル１内に、タンタル金属粉体１００ｇ、純水５０ｇ、分散剤として濃度１０質量％に調整されたソルスパーズ２００００水溶液（アビシア社製）１ｇを投入し、回転体１０を回転させて金属粉体を解砕した。回転体１０の回転数は２０００ｒｐｍ（周速度に換算すると４．２ｍ／ｓｅｃ）で一定とした。
ベッセル１の容積に対するビーズの総体積の割合を１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、７０％と変化させてそれぞれ試験を行った。
回転体１０の回転に伴うビーズの動きを目視により観察したところ、ビーズの量（体積％）が１０〜４０％の場合は、各ビーズがベッセル１の周方向にも高さ方向にも、ほぼ万遍なく移動しているのが認められた。
回転体１０が回転しはじめてから４５分後（解砕時間４５分）、７５分後（解砕時間７５分）、および１０５分後（解砕時間１０５分）に得られるそれぞれの解砕物について、粒度分布を（株）島津製作所製、機種名：レーザ回折式粒度分布測定装置  ＳＡＬＤ−３０００Ｓを使用して測定し、平均粒子径、粒子径が５．４μｍ以下の微粉の割合、粒子径が５４．８μｍ以上の粗粉の割合をそれぞれ求めた。これらの結果を図７〜１６に示す。
【００３５】
図７は、解砕時間４５分の解砕物について、横軸にビーズの量（体積％）を示し、縦軸に微粉の割合、粗粉の割合、およびこれらの合計の割合（該当する粒子の個数／全粒子の個数：単位は％、以下同様）を示したグラフである。
図８は、解砕時間７５分の解砕物に関するグラフで、横軸および縦軸は図１と同じである。
図９は、解砕時間１０５分の解砕物に関するグラフで、横軸および縦軸は図１と同じである。
図１０〜１５は、それぞれビーズの量が１０，２０，３０，４０，５０，７０（体積％）についてのもので、横軸に解砕時間を示し、左縦軸に微粉または粗粉の各割合を示し、右縦軸に平均粒子径を示したグラフである。
図１６は、横軸に解砕時間を示し、縦軸に平均粒子径を示したグラフである。
【００３６】
これらの結果より、図１０〜図１５に示されるように、ビーズ量が１０〜４０％の場合は、ビーズ量が５０％および７０％の場合に比べて、解砕時間が長くなるにしたがって、粗粉は急激に減少するものの、微粉の増加はゆるやかである。このことから、ビーズ量を４０％以下とすることにより、解砕に伴う微粉の発生を抑えることができることが認められた。
【００３７】
ところで、湿式法により例えば膜厚３００μｍの陽極素子を形成するときには、塗膜を重ね合わせて圧着するときの膜厚減少も考慮して、例えば２００μｍ程度の膜厚の塗膜を形成することが求められる。そして、このときには１００μｍ以上の粒径のタンタル金属粉の含有量を１％未満に少なく抑える必要がある。
図示していないが、ビーズ量を２０％とすると、１００分の解砕時間で解砕後のタンタル金属粉体は粒径１００μｍ以下の含有量が０．０４％となり良好な薄膜を形成することがわかった。これに対してビーズ量を１０％とすると解砕時間１００分では、粒径１００μｍ以下の含有量が３．５％となり、１００分以内の解砕時間では残存する粒径の大きい粒子が良好な薄膜形成を妨げる可能性があることがわかった。
したがって、ビーズ量は２０％以上が好ましい。
【００３８】
（実施例１：シミュレーション試験例）
上記実施例１で説明した解砕装置（図５，６）において、回転体１０を回転させたときの、ベッセル１内におけるビーズの動きについてシミュレーションを行った。
シミュレーションの条件は以下の通りとした。
ベッセル１には、粘度が１．０Ｐａ・ｓで、比重が３．０ｇ／ｃｍ３の液体（タンタル金属と純水からなる分散液に相当）が２００ミリリットルと、外径２．０ｍｍで比重が３．２ｇ／ｃｍ３の球体（窒化珪素のビーズに相当）が１個存在すると仮定した。そして、回転体１０が回転したときの、該ビーズの動きをペンティアム（登録商標）４（２．０ＧＨｚ）搭載のパーソナルコンピューター（プロサイド社製）を用い、フルーエント  バージョン５．３（フルーエント・アジア・パシフィック社製）のソフトを用いて演算した。
回転体１０の回転数は、２０００ｒｐｍとした。
回転体１０が回転を始めた直後からの３秒間におけるビーズの軌跡のシミュレーション結果を図１７に示す。
【００３９】
図１７の結果より、上記実施例１で用いた解砕装置においては、回転体を回転させたときに、ビーズがベッセル１の周方向にも高さ方向にも、ほぼ万遍なく移動していることがわかる。
【００４０】
（実施例２：シミュレーション試験例）
図１および図２に示す構成を有し、ベッセルの容量が２リットルである解砕装置において、回転体１０を回転させたときの、ベッセル１内におけるビーズの動きについてシミュレーションを行った。撹拌翼１２は形状が互いに等しいものが４枚、上方からみたときに互いに重なり合うように設けられているものとした。また、撹拌翼１２には周方向に沿って、端面が円弧状をなす４つの切欠部１４が等間隔で形成されているものとした。
【００４１】
解砕装置の設計値は以下のように設定した。
ベッセル１のＨ／Ｄ：１．３８
回転体１０の回転軸１１の外径：３０ｍｍ
攪拌翼の数：  ４枚
攪拌翼の最大外径：  １０４ｍｍ
撹拌翼１２の厚さ：７ｍｍ、
撹拌翼１２どうしの距離：４０ｍｍ
撹拌翼１２とベッセル１の底面１ｂとの距離ｈ：１５ｍｍ
クリアランスＣ：１５ｍｍ
切欠部１４の端面の曲率半径：４５ｍｍ
切欠深さＢ：２０ｍｍ
△Ｓ／Ｓ：０．６９
△Ｌ／Ｌ：０．２５
【００４２】
シミュレーションの条件は以下の通りとした。
ベッセル１には、粘度が１．０Ｐａ・ｓで、比重が３．０ｇ／ｃｍ３の液体（タンタル金属と純水からなる分散液に相当）が２リットルと、外径２．０ｍｍで比重が３．２ｇ／ｃｍ３の球体（窒化珪素のビーズに相当）が１個存在すると仮定した。そして、回転体１０が回転したときの該ビーズの動きを、上記実施例１のシミュレーション試験例と同じパーソナルコンピューターおよびソフトを用いて演算した。
回転体の回転数は、８００ｒｐｍ（周速度に換算すると４．２ｍ／ｓｅｃ）とした。
回転体１０が回転を始めた直後からの１０秒間におけるビーズの軌跡のシミュレーション結果を図１８に示す。
【００４３】
図１８の結果より、容積を２リットルにスケールアップした解砕装置においても、回転体の回転に伴って、ビーズがベッセル１の周方向にも高さ方向にも、ほぼ万遍なく移動することが認められた。
【００４４】
（実施例２：解砕試験例）
図１，２に示す構成の、容量２リットルの解砕装置を用いて解砕試験を行った。
ビーズ粒径３ｍｍ、ビーズ充填量３０％、タンタル金属粉体１ｋｇ、純水５００ｇ、分散剤として濃度１０質量％に調整されたソルスパーズ２００００水溶液（アビシア社製）１０ｇを投入し、攪拌翼を８００ｒｐｍで回転させて３７分間解砕を行った。
解砕後のタンタル粉の粒度分布を測定したところ、粒子径が５．４μｍ以下の微粉の体積割合は０．６％、粒子径が５４．８μ以上の粗粉の体積割合は１７．５％であった。この結果は、上記実施例１の解砕試験例とほぼ同等であり、スケールアップ前と同様に良好な解砕を行うことができた。
この結果より、撹拌翼の数を増加させることによって、ベッセルの大容量化が可能であることが認められた。
【００４５】
（比較参考例）
比較の参考例として、上記実施例２のシミュレーション試験において、撹拌翼の形状を変えた他は同様にしてシミュレーション試験を行った。撹拌翼として、図２０に示すように、円板１１３の端縁よりも中央部よりに孔状の切欠部１１４を３つ設けたものを５枚、等間隔で設けた。図２０中、符号１ａはベッセルの内壁、１１１は回転軸をそれぞれ示す。
【００４６】
解砕装置の設計値は以下のように設定した。
ベッセル１のＨ／Ｄ：１．３８
回転体の回転軸１１１の外径：２０ｍｍ
攪拌羽根の数：５枚
攪拌翼の最大外径：  １００ｍｍ
円板１１３の外径：１００ｍｍ
円板１１３の厚さ：７ｍｍ
円板１１３どうしの距離：３３ｍｍ
円板１１３とベッセルの底面との距離ｈ：１５ｍｍ
クリアランスＣ：１６．９ｍｍ
径方向における孔状切欠部１１４の幅：１７ｍｍ
周方向における孔状切欠部１１４どうしの距離：１８ｍｍ
△Ｓ／Ｓ：０．７４
【００４７】
シミュレーションの条件は上記実施例１のシミュレーション試験例と同じに設定した。
回転体１０が回転を始めた直後からの１０秒間におけるビーズの軌跡のシミュレーション結果を図１９に示す。
【００４８】
図１９の結果より、円板１１３に孔状の切欠部１１４を設けた形状の撹拌翼では、回転体の回転に伴って、ビーズは主にベッセル１の底部において周方向に移動しており、高さ方向への移動は少ないことが認められた。
すなわち、図２０に示す形状の撹拌翼を用いた場合、ビーズの動きは、ベッセル周方向に回転する速度の速い動きが顕著であり、このため局所的に高い解砕力が生じて微粉が生じ易いと考えられる。
これに対して図２や図６に示す形状の撹拌翼を用いた場合にはビーズの動きが比較的遅く、かつ上下動が多くなって、ベッセル内で穏やかでかつ一様な解砕が行われると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の解砕装置の一実施例を模式的に示した縦断面図である。
【図２】図１の解砕装置を上方から見た概略図である。
【図３】撹拌翼の変形例を示す概略平面図である。
【図４】撹拌翼の変形例を示す概略平面図である。
【図５】本発明の解砕装置の他の実施例を模式的に示した縦断面図である。
【図６】図５の解砕装置を上方から見た概略図である。
【図７】解砕試験例の結果を示すグラフである。
【図８】解砕試験例の結果を示すグラフである。
【図９】解砕試験例の結果を示すグラフである。
【図１０】解砕試験例の結果を示すグラフである。
【図１１】解砕試験例の結果を示すグラフである。
【図１２】解砕試験例の結果を示すグラフである。
【図１３】解砕試験例の結果を示すグラフである。
【図１４】解砕試験例の結果を示すグラフである。
【図１５】解砕試験例の結果を示すグラフである。
【図１６】解砕試験例の結果を示すグラフである。
【図１７】実施例に係るシミュレーション試験例の結果を示す図である。
【図１８】実施例に係るシミュレーション試験例の結果を示す図である。
【図１９】比較参考例に係るシミュレーション試験例の結果を示す図である。
【図２０】比較参考例で用いた撹拌翼の形状を説明するための概略平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  ベッセル
１０  回転体
１１  回転軸
１２  撹拌翼
１３  円板
１４  切欠部
【図１】
2004276015.tif 000003
【図２】
2004276015.tif 000004
【図３】
2004276015.tif 000005
【図４】
2004276015.tif 000006
【図５】
2004276015.tif 000007
【図６】
2004276015.tif 000008
【図７】
2004276015.tif 000009
【図８】
2004276015.tif 000010
【図９】
2004276015.tif 000011
【図１０】
2004276015.tif 000012
【図１１】
2004276015.tif 000013
【図１２】
2004276015.tif 000014
【図１３】
2004276015.tif 000015
【図１４】
2004276015.tif 000016
【図１５】
2004276015.tif 000017
【図１６】
2004276015.tif 000018
【図１７】
2004276015.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2004276015.tif 000021
【図２０】
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