(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料粒子とバインダで構成されるバインダ粒子とを衝突させることにより、前記原料粒子の表面を前記バインダで被覆してなる複数個のバインダ被覆粒子を用意する第１の工程と、
前記バインダを溶解可能な溶媒を前記複数個のバインダ被覆粒子に付与しつつ、前記複数個のバインダ被覆粒子を転動および／または流動させることにより、前記バインダ被覆粒子同士を結合し、複数個の前記原料粒子を含む造粒粒子を得る第２の工程を有することを特徴とする造粒粉末の製造方法。
【請求項２】
前記原料粒子と前記バインダ粒子との衝突は、衝突エネルギーが、前記原料粒子１ｋｇ当たり２×１０４〜２×１０５Ｊ／ｋｇとなるように行われる請求項１に記載の造粒粉末の製造方法。
【請求項３】
前記第１の工程において、前記バインダ粒子の重量は、前記原料粒子１ｋｇ当たり０．５〜３０ｇである請求項１または２に記載の造粒粉末の製造方法。
【請求項４】
前記第２の工程において、前記溶媒は、前記バインダ１ｇ当たり５〜１００ｇとなるように付与される請求項１ないし３のいずれかに記載の造粒粉末の製造方法。
【請求項５】
前記第２の工程において、前記溶媒は、噴霧により付与される請求項１ないし４のいずれかに記載の造粒粉末の製造方法。
【請求項６】
前記第２の工程の後に、前記バインダを溶解可能な第２の溶媒を前記造粒粒子に付与しつつ、前記造粒粒子を転動および／または流動させることにより、前記造粒粒子の粒径をさらに均一化し、第２の造粒粒子を得る第３の工程を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の造粒粉末の製造方法。
【請求項７】
前記第２の工程において前記バインダ被覆粒子を転動および／または流動させる条件と、前記第３の工程において前記造粒粒子を転動および／または流動させる条件とが異なる請求項６に記載の造粒粉末の製造方法。
【請求項８】
前記２つの条件は、それぞれ、前記溶媒および前記第２の溶媒の前記バインダに対する溶解度、前記溶媒および前記第２の溶媒の供給量、および、前記転動および／または流動させる際の撹拌力のうちの少なくとも１つである請求項７に記載の造粒粉末の製造方法。
【請求項９】
前記第２の工程と前記第３の工程との間に、前記造粒粒子から前記溶媒を除去する工程を有する請求項６ないし８のいずれかに記載の造粒粉末の製造方法。
【請求項１０】
前記第３の工程において、前記第２の溶媒は、噴霧により付与される請求項６ないし９のいずれかに記載の造粒粉末の製造方法。
【請求項１１】
前記第２の造粒粒子の平均粒径は、４０〜１８０μｍである請求項６ないし１０のいずれかに記載の造粒粉末の製造方法。
【請求項１２】
前記造粒粒子の平均粒径は、４０〜１８０μｍである請求項１ないし１１のいずれかに記載の造粒粉末の製造方法。
【請求項１３】
前記原料粒子の平均粒径が、１〜２０μｍである請求項１ないし１２のいずれかに記載の造粒粉末の製造方法。
【請求項１４】
前記原料粒子は、金属粒子である請求項１ないし１３のいずれかに記載の造粒粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造粒粉末の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粉末特性を生かすために、原料粒子を造粒した造粒粉末を用いる例は数多くある。造粒粒子は、流動性が高く、取り扱いが容易であるため、例えば、成形体形成用の粉末として好適に用いられる。
原料粒子からこのような造粒粉末を形成する造粒方法は多種多様であり、得られる粉末特性もそれぞれに特徴がある。そして、原料粒子の種類、造粒粒子の用途、求める粉末特性等に応じて、造粒方法を選択する必要がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、転動流動造粒装置を用い、水アトマイズ金属粒子を原料として造粒粉末を製造する方法が開示されている。
上記の方法では、原料粒子に対して、ポリビニルピロリドン（バインダ）のメタノール溶液（バインダ溶液）を供給しつつ造粒して、造粒粉末を得ている。
しかしながら、バインダ溶液は、バインダ溶液中の溶媒の比率またはバインダ溶液の温度の影響により流動性が低下し易く、原料粉末全体にバインダ溶液を行き渡らせることが困難である。
【０００４】
また、バインダ溶液の流動性を確保するために、バインダ溶液中の溶媒の比率を高めた場合、造粒時または造粒後の溶媒の揮発・除去に長時間を要し、造粒粉末の生産性の低下が避けられないという問題もある。
さらに、バインダと原料粒子との比重が大きく異なるため、造粒時の原料粒子とバインダ溶液との混合物中においてこれらに偏在が生じ、造粒粒子間において、バインダの含有率が不均一になるという問題がある。こうして得られた造粒粒子は、その粒度分布の幅が広くなる傾向がある。すなわち、例えば、ほとんど造粒されていないものや、多量のバインダを含んで成長した粗大粒子も多く含まれる。
このような造粒粒子は、例えば、成形型に充填されて成形体を得る場合、得られる成形体の特性、ひいては、この成形体を焼成して得られる焼結体の特性にバラツキが生じる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１０６８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、粒度分布が狭く制御された造粒粉末を効率よく製造可能な造粒粉末の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の造粒粉末の製造方法は、原料粒子とバインダで構成されるバインダ粒子とを衝突させることにより、前記原料粒子の表面を前記バインダで被覆してなる複数個のバインダ被覆粒子を用意する第１の工程と、
前記バインダを溶解可能な溶媒を前記複数個のバインダ被覆粒子に付与しつつ、前記複数個のバインダ被覆粒子を転動および／または流動させることにより、前記バインダ被覆粒子同士を結合し、複数個の前記原料粒子を含む造粒粒子を得る第２の工程を有することを特徴とする。
これにより、粒度分布が狭く制御された造粒粉末を効率よく製造することができる。
【０００９】
本発明の造粒粉末の製造方法では、前記原料粒子と前記バインダ粒子との衝突は、衝突エネルギーが、前記原料粒子１ｋｇ当たり２×１０４〜２×１０５Ｊ／ｋｇとなるように行われることが好ましい。
これにより、原料粒子が破壊されるのを防止しつつ、バインダを変形させて、各原料粒子の表面をバインダで被覆することができる。
【００１０】
本発明の造粒粉末の製造方法では、前記第１の工程において、前記バインダ粒子の重量は、前記原料粒子１ｋｇ当たり０．５〜３０ｇであることが好ましい。
これにより、原料粉末の表面のほぼ全面をバインダで十分に被覆しつつ、被覆に寄与しないバインダが多量に残存するのを確実に防止することができる。
本発明の造粒粉末の製造方法では、前記第２の工程において、前記溶媒は、前記バインダ１ｇ当たり５〜１００ｇとなるように付与されることが好ましい。
これにより、バインダ被覆粒子中のバインダを過剰に溶解するのを防止しつつ、バインダを適度に溶解して、確実な造粒を図ることができる。
【００１１】
本発明の造粒粉末の製造方法では、前記第２の工程において、前記溶媒は、噴霧により付与されることが好ましい。
これにより、バインダ被覆粒子の全体に、溶媒を均一に行き渡らせることができる。これにより、処理容器内に投入されたバインダ被覆粒子の全体において、バインダの溶解の程度が均一になり、複数個のバインダ被覆粒子が凝集して造粒粒子に成長する際に、凝集するバインダ被覆粒子の数の均一化が図られることとなる。その結果、粒径の揃った造粒粒子を得ることができる。
【００１２】
本発明の造粒粉末の製造方法では、前記第２の工程の後に、前記バインダを溶解可能な第２の溶媒を前記造粒粒子に付与しつつ、前記造粒粒子を転動および／または流動させることにより、前記造粒粒子の粒径をさらに均一化し、第２の造粒粒子を得る第３の工程を有することが好ましい。
これにより、造粒粒子の粒径をさらに均一化することができ、粒径が均一化された第２の造粒粒子が得られる。
【００１３】
本発明の造粒粉末の製造方法では、前記第２の工程において前記バインダ被覆粒子を転動および／または流動させる条件と、前記第３の工程において前記造粒粒子を転動および／または流動させる条件とが異なることが好ましい。
これにより、造粒粒子の状態、すなわち、造粒粒子の粒径、粒度分布等に応じて、第３の工程の条件を設定することができ、より粒度分布がシャープな第２の造粒粒子を得ることができる。
【００１４】
本発明の造粒粉末の製造方法では、前記２つの条件は、それぞれ、前記溶媒および前記第２の溶媒の前記バインダに対する溶解度、前記溶媒および前記第２の溶媒の供給量、および、前記転動および／または流動させる際の撹拌力のうちの少なくとも１つであることが好ましい。
これらの各条件は、いずれも造粒粒子および第２の造粒粒子の造粒過程に強く寄与しており、これらを適宜設定することにより、第２の造粒粒子の粒度分布を効率よく制御することができる。その結果、粒度分布の幅がよりシャープな第２の造粒粒子を効率よく得ることができる。
【００１５】
本発明の造粒粉末の製造方法では、前記第２の工程と前記第３の工程との間に、前記造粒粒子から前記溶媒を除去する工程を有することが好ましい。
これにより、第３の工程における造粒粒子の不本意な変形を防止し、得られる第２の造粒粒子の形状の均一化を図ることができる。
本発明の造粒粉末の製造方法では、前記第３の工程において、前記第２の溶媒は、噴霧により付与されることが好ましい。
これにより、造粒粒子の全体に、第２の溶媒を均一に行き渡らせることができる。これにより、処理容器内に投入された造粒粒子の全体において、バインダの溶解の程度が均一になり、造粒粒子の均一化がより一層促進されることとなる。その結果、特に粒径の揃った第２の造粒粒子を得ることができる。
【００１６】
本発明の造粒粉末の製造方法では、前記第２の造粒粒子の平均粒径は、４０〜１８０μｍであることが好ましい。
これにより、得られる第２の造粒粒子の粒径の均一化をより確実に図ることができる。
本発明の造粒粉末の製造方法では、前記造粒粒子の平均粒径は、４０〜１８０μｍであることが好ましい。
これにより、例えば、造粒粉末を成形型に充填して成形体を形成する際に、造粒粉末は、流動性および成形型への充填性に優れたものとなる。
【００１７】
本発明の造粒粉末の製造方法では、前記原料粒子の平均粒径が、１〜２０μｍであることが好ましい。
このような比較的小さな粒径の原料粒子を用いることにより、その粒径に応じた小さな粒径の造粒粒子（造粒粉末）を得ることができる。このような造粒粉末は、成形型中への充填性が特に高いため、高密度の成形体および焼結体の製造が可能となる。すなわち、このような比較的小さな粒径の原料粒子を用いて造粒粒子を製造する場合に、本発明を特に効果的に適用することができる。
【００１８】
本発明の造粒粉末の製造方法では、前記原料粒子は、金属粒子であることが好ましい。
金属粉末を含む造粒粉末は、例えば、成形体および金属焼結体の製造原料として用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の造粒粉末の製造方法および造粒粉末について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、本発明の造粒粉末の製造方法において用いられる造粒装置について説明する。
図１は、本発明の造粒粉末の製造方法において用いられる造粒装置の構成を示す模式図である。なお、以下の説明では、図１の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００２１】
図１に示す転動造粒装置１は、造粒を行うための処理容器１０と、処理容器１０内に配設されたブレード２０およびクロススクリュー３０と、スプレーノズル４０とを備えている。
処理容器１０は、図１（ａ）に示すように、底部１１と、底部１１から立設された側壁部１２とを有し、側壁部１２は、上方から下方に向かって内径および外径が漸増する錘状（例えば円錐台筒状）をなしている。処理容器１０（側壁部１２）がこのような形状をなしていることにより、処理容器１０内に、ブレード２０により処理容器１０の外周側を吹き上げられた粉末が、処理容器１０の中央側に降下するような気流を形成することができる。その結果、粉末をムラなく処理することができ、粒度分布がシャープな造粒粉末を効率よく製造することができる。
【００２２】
また、処理容器１０は、上方に開口を有し、この開口を塞ぐように蓋部１３が装着されている。
ブレード２０は、基部２３と、この基部２３に一端が固定され、放射状にほぼ等間隔に設けられた３枚の回転翼２１、２１、２１とを有している。
また、処理容器１０の底部１１の中心には、貫通孔１１０が設けられており、この貫通孔１１０に回転駆動軸２２が挿通されている。
【００２３】
回転駆動軸２２の上端は、基部２３に固定されており、下端は、回転駆動源（図示省略）に接続されている。そして、この回転駆動源により回転駆動軸２２が正逆方向に回転駆動されることにより、ブレード２０が回転する。
また、回転翼２１、２１、２１は、それぞれ、ブレード２０の回転方向前方側が下り斜面となるように、回転駆動軸２２に対して傾斜して固定されている。これにより、ブレード２０の回転に伴って、粉末を効果的に跳ね上げることができ、前述したような気流を形成することができる。
【００２４】
処理容器１０の側壁部１２には、貫通孔１３０が設けられており、この貫通孔１３０に回転駆動軸３１が挿通されている。
回転駆動軸３１の一端は、クロススクリュー３０に固定されており、他端は、回転駆動源（図示省略）に接続されている。そして、この回転駆動源により回転駆動軸３１が正逆方向に回転駆動されることにより、クロススクリュー３０が回転する。
【００２５】
スプレーノズル４０は、処理容器１０に装着された蓋部１３を貫通して設けられており、供給口が処理容器１０内に位置している。これにより、処理容器１０内に溶媒を噴霧し得るよう構成されている。スプレーノズル４０から溶媒を噴霧することにより、スプレーノズル４０付近には、下降気流が発生する。
ここで、前述したような転動造粒装置１の動作、すなわち転動造粒装置１を用いた造粒粉末の製造方法を説明する。転動造粒装置１を用いた造粒粉末の製造方法は、本発明の造粒粉末の製造方法の一例であり、本発明の造粒粉末の製造方法がこれに限定されないのは、言うまでもない。
【００２６】
本発明では、まず、原料粒子の表面をバインダで被覆してなる複数個のバインダ被覆粒子を用意し、次いで、バインダを溶解可能な溶媒を付与しつつ、複数個のバインダ被覆粒子を転動および／または流動させることにより、バインダ被覆粒子同士を結合して、複数個の原料粒子をバインダで被覆してなる造粒粒子を得る。
本実施形態における造粒粉末の製造方法は、原料粒子の表面をバインダで被覆してなる複数個のバインダ被覆粒子を得る第１の工程と、バインダを溶解可能な溶媒を付与しつつ、バインダ被覆粒子同士を結合して、複数個の原料粒子をバインダで結合してなる造粒粒子を得る第２の工程とを有する。なお、以下では、「複数個の原料粒子」を「原料粉末」ともいい、「複数個のバインダ被覆粒子」を「バインダ被覆粉末」ともいう。また、「複数個の造粒粒子」を「造粒粉末」ともいう。
【００２７】
以下、これらの工程を順次詳細に説明する。
［１］まず、原料粉末の表面をバインダで被覆する。これにより、バインダ被覆粉末を得る（第１の工程）。
原料粉末の表面をバインダで被覆する方法としては、例えば、原料粉末とバインダで構成されるバインダ粉末（バインダ粒子）とを衝突させる方法、原料粉末にバインダを含む液体を接触させる方法等が挙げられる。
【００２８】
このうち、原料粉末とバインダ粉末とを衝突させる方法を用いるのが好ましい。これにより、原料粉末の表面にバインダを確実に付着させ、原料粉末をバインダで均一に被覆してなるバインダ被覆粉末を得ることができる。
この場合、バインダ粉末と原料粉末とを衝突させると、その衝突エネルギーによってバインダの形状が各原料粒子を覆う膜状に変化する。これにより、各原料粒子がバインダで被覆されることとなり、バインダ被覆粉末中における原料粒子およびバインダの偏在を防止または抑制することができる。その結果、後述する第２の工程において、原料粒子およびバインダが均一に分布した造粒粒子（造粒粉末）を得ることができる。
【００２９】
このような原料粉末とバインダとの衝突は、原料粉末とバインダとの混合物に対して、機械的なエネルギーを付与することにより効率よく行うことができる。
具体的には、前記エネルギーの付与を、例えば、前記混合物をブレードやケーシングと衝突させる方法、前記混合物に圧縮力およびせん断力を作用させる方法等により行うことができる。そして、エネルギー付与の方法に応じて、ハイブリダイゼーション、メカノフュージョン、シーターコンポーザー、ロールクラッシャー、コロイドミル、ローターミル、ローラーミル、振動ミル、ジェットミル、機械的渦流粉砕機等の各種混合機または各種粉砕機等を用いることができる。
【００３０】
この場合、衝突による機械的なエネルギーは、原料粉末（原料粒子）１ｋｇ当たり２×１０４〜２×１０５Ｊ／ｋｇ程度であるのが好ましく、４×１０４〜１×１０５Ｊ／ｋｇ程度であるのがより好ましい。これにより、原料粒子が破壊されるのを防止しつつ、バインダを変形させて、各原料粒子の表面をバインダで被覆することができる。
また、本工程において用いるバインダの重量は、原料粉末（原料粒子）１ｋｇ当たり０．５〜３０ｇ程度であるのが好ましく、１〜２０ｇ程度であるのがより好ましい。これにより、原料粉末の表面のほぼ全面をバインダで十分に被覆しつつ、被覆に寄与しないバインダが多量に残存するのを確実に防止することができる。
【００３１】
なお、本工程で原料粉末と衝突するバインダの形状は、前述のような粉末状（粒状）に限定されず、塊状、ブロック状等の形状であってもよい。
原料粉末としては、特に限定されず、各種無機材料を主材料として構成された粉末を用いることができるが、例えば、鋼、鉄ニッケル合金、鉄コバルト合金、鉄シリコン合金、ステンレス鋼等の金属材料で構成された金属粉末等を好適に用いることができる。これらの金属粉末は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。このように金属粉末を含む造粒粉末は、例えば、後述するように成形体および金属焼結体の製造原料として用いることができる。
【００３２】
原料粒子の平均粒径は、特に限定されないが、例えば、１〜２０μｍであるのが好ましく、２〜１７μｍであるのがより好ましく、３〜１５μｍであるのがさらに好ましい。このような比較的小さな粒径の原料粒子を用いることにより、その粒径に応じた小さな粒径の造粒粒子（造粒粉末）を得ることができる。このような造粒粉末は、成形型中への充填性が特に高いため、高密度の成形体および焼結体の製造が可能となる。すなわち、このような比較的小さな粒径の原料粒子を用いて造粒粒子を製造する場合に、本発明を特に効果的に適用することができる。
【００３３】
なお、原料粒子の平均粒径が前記下限値を下回ってもよいが、原料粒子の形状作用が強くなり、原料粒子同士が凝集し易くなり、原料粉末中に凝集物が混在する場合がある。
また、原料粉末の真密度は、特に限定されないが、例えば、６〜１４ｇ／ｃｍ３であるのが好ましく、６〜１２ｇ／ｃｍ３であるのがより好ましく、７〜１０ｇ／ｃｍ３であるのがさらに好ましい。原料粉末の真密度が前記範囲内の値であると、後述する第２の工程において、原料粉末を効率よくスプレーゾーンに到達させることができる。その結果、効率よく造粒を行うことができ、粒度分布幅の狭い造粒粉末を得ることが可能となる。また、原料粉末の真密度が前記範囲内の値であると、得られる造粒粉末は、重質で流動性のよい、成形体製造用に適したものとなる。
【００３４】
このような原料粉末のうち、金属粉末としては、例えば、アトマイズ法（例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法等）、還元法、カルボニル法、粉砕法により製造されたものを用いることができるが、アトマイズ法により製造されたものを用いるのが好ましい。アトマイズ法で製造された金属粉末は、真球に近い球形状をなしているため、かかる金属粉末から得られた造粒粉末に対して、優れた分散性および流動性を付与することとなる。このため、造粒粉末を成形型に充填する際、その充填性を高めることができ、複雑な形状の成形体をも容易に形成することができる。
【００３５】
ところで、水アトマイズ法では、金属を溶融した溶融金属を水に接触させることにより金属粉末を製造するため、その表面に金属酸化物が形成され易い。原料粉末が、このような表面に金属酸化物を有する金属粉末である場合、本工程で製造するバインダ被覆粒子のバインダ中に、前記金属酸化物を還元し得る還元剤を含んでいるのが好ましい。このようなバインダ被覆粒子を用いて製造された造粒粉末は、金属酸化物と還元剤とが反応するような処理を行うことにより、金属酸化物と還元剤が反応し、金属酸化物の含有率が低いものとなる。
【００３６】
金属酸化物と還元剤とを反応させる処理としては、例えば、これらを加熱する方法等が挙げられる。
また、後に詳述するが、上記のような還元剤を含むバインダ被覆粒子を用いて製造された造粒粉末を成形して成形体を得、この成形体を焼成して焼結体を得る場合、焼成過程で付与される熱により、金属酸化物と還元剤とを反応させることができる。その結果、最終的に得られる焼結体は、金属酸化物の含有率が低い良質なものとなる。
【００３７】
また、金属粒子を被覆するバインダ中に還元剤を含んでいるため、還元剤を金属粒子の表面付近に確実に保持することができ、金属粒子の表面付近から還元剤が脱落するのを確実に防止することができる。
なお、このような還元剤を含むバインダ被覆粒子は、前述したようにして原料粉末とバインダ粉末とを衝突させることにより得ることができる。そして、このとき、バインダ粉末中に還元剤を分散させておくことにより、衝突エネルギーによってバインダの形状が各金属粒子を覆う膜状に変化するため、これに伴い、還元剤も各金属粒子を覆うように分布することとなる。その結果、金属酸化物と還元剤とを極めて近い位置に存在させることができ、これらを確実に反応させることができる。その結果、最終的に得られる焼結体中は、金属酸化物がほとんど残存していないものとなる。
【００３８】
バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、エチレンビスステアロアミド、エチレンビニル共重合体、パラフィン、ワックス、アルギン酸ソーダ、寒天、アラビアゴム、レジン、しょ糖等を用いることができる。その中でも、結合力の強さ、加熱による高い脱バインダ特性、また低価格の観点から、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンが好ましい。このようなバインダは、１種類を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
なお、本発明で用いられるバインダは、上述したものに限定されず、原料粒子同士の結合剤として機能するものであればよく、公知のものの中から鹸化度や重合度に応じて適宜選択して用いることができる。
【００３９】
［２］次に、得られたバインダ被覆粉末に、前述のバインダを溶解し得る溶媒を付与しつつ、バインダ被覆粉末を転動および／または流動させる。これにより、バインダ被覆粒子同士を結合して、複数個の原料粒子をバインダで結合してなる造粒粒子を得る（第２の工程）。
本実施形態では、この第２の工程において、まず、上述したような転動造粒装置１の処理容器１０の内部にバインダ被覆粉末を収納するとともに、ブレード２０で攪拌することによりバインダ被覆粉末を転動させる。このような状態で、ミスト状態の溶媒をスプレーノズル４０から噴霧することにより供給する。これにより、バインダ被覆粒子の表面のバインダを一旦溶解させるとともに、転動の際にバインダ被覆粒子同士の凝集を促進し、造粒粒子を得る。
【００４０】
このような転動による造粒粉末の製造は、従来も、造粒方法の１つとして行われていた。
従来の方法では、バインダを溶媒に溶解したバインダ溶液を、原料粉末に付与しつつ、原料粉末を転動させることにより、造粒粉末を得ていた。
しかしながら、バインダの組成や溶液の温度等にもよるが、一般に、バインダ溶液は粘性が高く、流動性が低い傾向にある。このため、バインダ溶液を原料粉末に付与したとき、原料粉末全体にバインダ溶液を行き渡らせることが困難であった。
【００４１】
このような状態で得られた造粒粉末は、各造粒粒子の粒径や見掛密度にバラツキが生じ、例えば、造粒粉末を成形型に充填して成形体を得た場合、得られた成形体や、この成形体を焼成して得られた各焼結体の特性にバラツキが生じるという問題があった。
また、粒度分布の幅が広い、すなわち粒径が不均一な造粒粉末は、流動性が低いため、成形型に充填した際に充填ムラを生じ易くなり、焼結体の寸法バラツキの拡大を招いていた。
【００４２】
一方、バインダ溶液の流動性を確保する目的で、バインダ溶液中の溶媒の比率を高めることも行われた。これにより、バインダ溶液の流動性は向上するが、造粒の際、溶媒の揮発・除去に長時間を要することとなり、造粒粉末の生産性の低下を招いていた。
また、上記のように、原料粉末にバインダ溶液を付与する方法以外に、原料粉末と粉末状のバインダとの混合物を転動造粒装置に投入し、溶媒を付与しつつ、混合物を転動させることにより、造粒粉末を得る方法も行われていた。
【００４３】
しかしながら、バインダと原料粉末は、その比重が大きく異なるため、造粒時の原料粒子とバインダ溶液との混合物中においてこれらに偏在が生じ、造粒粒子間において、バインダの含有率が不均一になるという問題があった。このため、得られた造粒粉末は、多数の原料粒子同士が集合して過剰に造粒された粒子や、ほとんど造粒されていない粒子を含んだものとなり、粒度分布幅が広くなる傾向にあった。
【００４４】
これに対し、本発明では、造粒を行う前に、あらかじめ原料粒子の表面をバインダで被覆することとした。そして、このようにして得られたバインダ被覆粒子を、バインダを溶解可能な溶媒を付与しつつ、転動や流動を伴う造粒方法で造粒することにより、造粒粉末を得る。このような方法によれば、粒度分布が狭く制御された造粒粉末を効率よく製造することができる。
【００４５】
すなわち、あらかじめ原料粒子をバインダで被覆しているため、原料粒子とバインダとが極めて均一に分散している。この状態で、バインダ被覆粒子を転動させると、過剰造粒や未造粒を確実に防止しつつ、均一に造粒が行われ、粒径の揃った造粒粒子を得ることができる。
これは、次のような理由（現象）によるものであると考えられる。
【００４６】
処理容器１０内に投入されたバインダ被覆粒子８０は、ブレード２０の回転に伴って、処理容器１０の外周側（側壁部１２側）へ徐々に移動（転動）するとともに、回転翼２１によって上方に跳ね上げられる。跳ね上げられた粒子は、処理容器１０の中央部側を下降して、再びブレード２０によって転動される。このような一連の過程が繰り返されると、複数個のバインダ被覆粒子８０が凝集して造粒粒子が形成される。
【００４７】
このような造粒の過程において、バインダ被覆粒子８０には、スプレーノズル４０から噴霧されたミスト状態の溶媒が付与され湿潤するとともに、バインダ被覆粒子８０中のバインダが溶解して、複数個のバインダ被覆粒子８０が凝集し、所定径の粒子に成長する。この際、バインダ被覆粒子８０では、あらかじめ原料粒子の表面をバインダで被覆しているので、原料粒子とバインダとの間で大きな比重の差があっても、造粒時にバインダが偏在するのを確実に防止することができる。このため、ほぼ等しい数のバインダ被覆粒子８０が凝集し、ほぼ等しい粒径の粒子に成長する。これにより、粒径の揃った造粒粉末を確実に得ることができる。
【００４８】
また、このような造粒の過程で、造粒中の粒子が、回転中のクロススクリュー３０に接触すると、粒径の大きな粒子（造粒の進行度合いが大きい粉末）が解砕される。これにより、過度の造粒が抑制され、造粒粉末の粒度分布が狭い幅に制御されることとなる。
また、原料粒子の表面をあらかじめバインダで被覆しているため、造粒時に、原料粒子と空気（酸素）との接触を防止することができる。これにより、例えば原料粒子が金属材料で構成されている場合、金属材料の酸化を防止して、造粒粒子中の原料粒子の組成が不本意に変化するのを防止することができる。
【００４９】
また、図１に示す転動造粒装置１では、上記のように溶媒を噴霧して供給しているため、バインダ被覆粒子８０の全体に、溶媒を均一に行き渡らせることができる。これにより、処理容器１０内に投入されたバインダ被覆粒子８０の全体において、バインダの溶解の程度が均一になり、複数個のバインダ被覆粒子８０が凝集して造粒粒子に成長する際に、凝集するバインダ被覆粒子８０の数の均一化が図られることとなる。その結果、粒径の揃った造粒粒子を得ることができる。
【００５０】
なお、溶媒の供給方法は、上記のような方法に限定されず、いかなる方法で供給してもよい。
また、溶媒は、第２の工程の開始から終了まで連続して供給してもよいが、断続的に供給するようにしてもよい。具体的には、例えば、第２の工程の前半で溶媒を供給し、後半では溶媒の供給を停止するようにすればよい。
また、処理容器１０の上部から溶媒を噴霧することで、ブレード２０の回転作用により、処理容器１０内の気体は旋回流を形成し、バインダ被覆粉末の上昇が適度に抑制される。その結果、バインダ被覆粉末と溶媒とが結合（衝突）する機会が増え、得られる造粒粉末は、その粒度分布が特にシャープなものとなる。
【００５１】
バインダを溶解し得る溶媒としては、例えば、水、二硫化炭素、四塩化炭素等の無機溶媒や、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メチルイソプロピルケトン（ＭＩＰＫ）、シクロヘキサノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール、ｔ−ブタノール、３−メチル−１−ブタノール、１−ペンタノール、２−ペンタノール、ｎ−ヘキサノール、シクロヘキサノール、１−ヘプタノール、１−オクタノール、２−オクタノール、２−メトキシエタノール、アリルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、テトラヒドロピラン（ＴＨＰ）、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグリム）、２−メトキシエタノール等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、オクタン、ジデカン、メチルシクロヘキセン、イソプレン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、エチルベンゼン、ナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、２−メチルピリジン、３−メチルピリジン、４−メチルピリジン、フルフリルアルコール等の芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン等のハロゲン化合物系溶媒、アセチルアセトン、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソブチル、酢酸イソペンチル、クロロ酢酸エチル、クロロ酢酸ブチル、クロロ酢酸イソブチル、ギ酸エチル、ギ酸イソブチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、安息香酸エチル等のエステル系溶媒、トリメチルアミン、ヘキシルアミン、トリエチルアミン、アニリン等のアミン系溶媒、アクリロニトリル、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、ニトロメタン、ニトロエタン等のニトロ系溶媒、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、ペンタナール、アクリルアルデヒド等のアルデヒド系溶媒等の有機溶媒等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を混合したものを用いることができる。
【００５２】
なお、溶媒中には、その流動性を低下させない程度に、バインダが含まれていてもよい。
第２の工程におけるブレード２０の単位時間当たりの回転数（以下、単に「回転数」と言う。）は、バインダ被覆粉末の転動が最低限確保できれば、特に限定されないが、例えば、５０〜５００ｒｐｍ程度であるのが好ましく、１００〜３００ｒｐｍ程度であるのがより好ましい。ブレード２０の回転数が前記範囲内の値であると、バインダ被覆粉末を効率よく転動させて、効率よく造粒を行うことができる。また、適度な圧密状態が得られるので、見掛密度の高い造粒粉末とすることができる。その結果、より緻密で、粒度分布幅が特に狭い造粒粉末を得ることができる。
【００５３】
これに対し、ブレード２０の回転数が前記下限値未満であると、バインダ被覆粉末の転動や跳ね上げが不十分となり、造粒ムラの原因となる可能性がある。また、圧密が不十分となり、見掛密度の低い造粒粉末、そして球状にならず不規則形状の流動性の良くない造粒粉末となる可能性がある。一方、ブレード２０の回転数が前記上限値を超えると、ブレード２０による造粒粒子の解砕が進み、造粒が進まない粉末が多くなる可能性がある。
【００５４】
また、第２の工程におけるクロススクリュー３０の単位時間当たりの回転数は、特に限定されないが、例えば、５０〜３５００ｒｐｍ程度であるのが好ましく、１００〜３０００ｒｐｍ程度であるのがより好ましい。これにより、過度の解砕を防止しつつ、粒径の大きな粒子を解砕して、粒径の均一化を図ることができる。
第２の工程における溶媒の供給重量は、バインダ被覆粉末（バインダ被覆粒子）中のバインダ１ｇ当たり５〜１００ｇ程度であるのが好ましく、７〜７０ｇ程度であるのがより好ましい。これにより、バインダ被覆粒子８０中のバインダを過剰に溶解するのを防止しつつ、バインダを適度に溶解して、確実な造粒を図ることができる。
【００５５】
これに対し、溶媒の供給重量が前記下限値未満であると、バインダ被覆粉末中のバインダの溶解が不十分となり、造粒ムラの原因となる可能性がある。一方、溶媒の供給重量が前記上限値を超えると、バインダ被覆粉末中のバインダが過剰に溶解し、バインダの偏在を招く可能性がある。
第２の工程における溶媒の供給速度は、特に限定されないが、例えば、３０〜１０００ｇ／分であるのが好ましく、５０〜８００ｇ／分であるのがより好ましく、１００〜６００ｇ／分であるのがさらに好ましい。溶媒の供給速度が前記範囲内の値であると、バインダによるバインダ被覆粉末の結合（造粒）をムラなく進行させつつ、得られる造粒粉末の粒度分布をよりシャープなものとすることができる。
【００５６】
これに対し、溶媒の供給速度が前記下限値未満であると、造粒ムラの原因となる可能性がある。一方、溶媒の供給速度が前記上限値を超えると、バインダが過剰に溶解して偏在し易くなり、造粒が過度に進む可能性がある。その結果、得られる造粒粉末は、粒度分布が広いものとなってしまう可能性がある。
上記のような第２の工程の処理時間（撹拌時間）は、特に限定されないが、１〜９０分間であるのが好ましく、２〜８５分間であるのがより好ましく、３〜８０分間であるのがさらに好ましい。未造粒のバインダ被覆粉末の残存を抑制し、得られる造粒粉末の粒度分布を十分にシャープなものとすることができる。
【００５７】
これに対し、第２の工程の処理時間が前記下限値未満であると、比較的多くの小粒径粉末（未造粒の原料粉末等）が残存する可能性があり、後の第３の工程を行ったとしても、得られる造粒粉末の粒度分布を十分にシャープなものとするのが困難になる可能性がある。一方、第２の工程の処理時間が前記上限値を超えると、粒径の比較的大きい粉末（流動していない粉末の固まり）に溶媒が直接付与され、造粒ムラの原因となる可能性がある。
【００５８】
以上のような第１の工程および第２の工程により、粒度分布が狭く制御された造粒粉末を効率よく製造することができる。
なお、本実施形態では、転動造粒装置を用いて第２の工程を行ったが、流動作用により造粒を行う流動層造粒装置や、転動流動作用により造粒を行う転動流動造粒装置を用いるようにしてもよい。
【００５９】
このようにして得られた造粒粉末は、複数個の原料粒子をバインダで結合してなる造粒粒子を主として構成されたものである。なお、造粒粉末は、前述したような造粒粒子以外の粒子、例えば各種添加剤や未造粒の粒子などを含んでいてもよい。
得られる造粒粉末における造粒粒子の平均粒径は、４０〜１８０μｍ程度であるのが好ましく、４５〜１４０μｍ程度であるのがより好ましく、５０〜１００μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、例えば、造粒粉末を成形型に充填して成形体を形成する際に、造粒粉末は、流動性および成形型への充填性に優れたものとなる。なお、平均粒径が前記下限値未満であると、造粒粉末を用いて成形体を製造した場合、粉末の流動性が安定せず、焼結体（成形体）の寸法バラツキが大きくなる可能性がある。一方、平均粒径が前記上限値を超えると、造粒粉末を用いて成形体を製造した場合、特に小さい成形体の製造において、充填ムラが起こりやすくなり、焼結体（成形体）の寸法バラツキが大きくなる可能性がある。
【００６０】
ところで、得られた造粒粉末に対し、必要に応じて、以下のような第３の工程を行うようにしてもよい。
なお、必要に応じて、後述する第３の工程に先立ち、得られた造粒粉末中から溶媒を除去する工程を有していてもよい。この場合、後述する第３の工程における造粒粒子の不本意な変形を防止し、得られる第２の造粒粒子の形状の均一化を図ることができる。
溶媒を除去する方法としては、例えば、造粒粉末を加熱して溶媒を揮発・除去する方法、造粒粉末の周囲の圧力を低下させ、溶媒を揮発・除去する方法等を用いることができる。
【００６１】
［３］得られた造粒粉末に、再び、バインダを溶解し得る第２の溶媒を付与しつつ、前述したようにして、造粒粉末を転動および／または流動させる。これにより、造粒粒子の粒径をさらに均一化することができる。その結果、粒径が均一化された第２の造粒粒子が得られる（第３の工程）。
本実施形態では、第３の工程において、まず、造粒粒子８０ａを転動造粒装置１の処理容器１０の内部に投入する。このとき、第２の工程で用いた転動造粒装置と同じ装置を用いるようにしてもよい。この場合、第２の工程が終了した後、得られた造粒粒子を取り出すことなく、続いて本工程に移行することができるので、粒子を入れ替える手間を省略して工程を簡略化することができる。
【００６２】
処理容器１０内に投入された造粒粒子８０ａは、ブレード２０の回転に伴って、処理容器１０の外周側へ徐々に移動（転動）するとともに、回転翼２１によって上方に跳ね上げられる。跳ね上げられた粒子は、処理容器１０の中央部側を下降して、再びブレード２０によって転動される。このような転動の過程において、造粒粒子８０ａには、スプレーノズル４０から噴霧されたミスト状態の第２の溶媒が付与され湿潤するとともに、造粒粒子８０ａ中に含まれるバインダの一部が溶解して、造粒粉末に対し造粒が再び進行する。
【００６３】
その際、例えば、粒径の比較的小さい造粒粒子８０ａ同士は、凝集して成長する。一方、比較的粒径の大きい造粒粒子８０ａは、前記湿潤により、一部（特に外表面付近）のバインダが溶け出し、これに伴って、一部のバインダ被覆粒子８０（原料粒子）も造粒粒子８０ａから離脱し、粒径が縮小する。また、粒径が比較的大きくてもバインダ含有量の比較的多い（原料粒子の少ない）造粒粒子８０ａは、積極的に湿潤し、バインダ溶液を溶出させ、比較的粒径の小さい造粒粒子８０ａと凝集して成長する。
このようにして、造粒粒子８０ａは、その粒径がさらに均一化されて、第２の造粒粒子となる。
【００６４】
図１に示す転動造粒装置１では、上記のように第２の溶媒を噴霧して供給しているため、造粒粒子８０ａの全体に、第２の溶媒を均一に行き渡らせることができる。これにより、処理容器１０内に投入された造粒粒子８０ａの全体において、バインダの溶解の程度が均一になり、造粒粒子８０ａの均一化がより一層促進されることとなる。その結果、特に粒径の揃った第２の造粒粒子を得ることができる。
【００６５】
なお、第２の溶媒の供給方法は、上記のような方法に限定されず、いかなる方法で供給してもよい。
また、第２の溶媒は、第３の工程の開始から終了まで連続して供給してもよいが、断続的に供給するようにしてもよい。具体的には、例えば、第３の工程の前半で第２の溶媒を供給し、後半では第２の溶媒の供給を停止するようにすればよい。
【００６６】
また、処理容器１０の上部から第２の溶媒を噴霧することで、ブレード２０の回転作用により、処理容器１０内の気体は旋回流を形成し、造粒粒子８０ａの上昇が適度に抑制される。その結果、造粒粒子８０ａと第２の溶媒とが接触する機会が増え、造粒粒子８０ａの粒径の均一化が積極的に図られ、得られる第２の造粒粉末は、その粒度分布が特にシャープなものとなる。
【００６７】
ここで、第３の工程における造粒粒子８０ａを転動および／または流動させる条件（以下、単に「第３の工程の条件」ともいう。）を、前記第２の工程におけるバインダ被覆粒子８０を転動および／または流動させる条件（以下、単に「第２の工程の条件」ともいう。）と異ならせるのが好ましい。これにより、造粒粒子８０ａの状態、すなわち、造粒粒子８０ａの粒径、粒度分布等に応じて、第３の工程の条件を設定することができ、より粒度分布がシャープな第２の造粒粒子を得ることができる。
【００６８】
このような第２の工程の条件および第３の工程の条件は、それぞれ、各溶媒（溶媒および第２の溶媒）のバインダに対する溶解度、各溶媒の供給量、および、各粒子（バインダ被覆粒子８０および造粒粒子８０ａ）を転動および／または流動させる際の撹拌力（例えば、ブレード２０の回転数、撹拌時間等）のうちの少なくとも１つであるのが好ましい。これらの各条件は、いずれも造粒粒子および第２の造粒粒子の造粒過程に強く寄与しており、これらを適宜設定することにより、第２の造粒粒子の粒度分布を効率よく制御することができる。その結果、粒度分布の幅がよりシャープな第２の造粒粒子を効率よく得ることができる。
【００６９】
なお、第２の工程の終了後、得られた造粒粒子８０ａを取り出して、造粒粒子８０ａの粒径、粒度分布等の粒子状態を測定し、この測定結果に基づいて第３の工程の条件を決定するのが好ましい。これにより、特に粒度分布がシャープな第２の造粒粒子を得ることができる。
具体的には、例えば、造粒粒子よりも粒径の小さい第２の造粒粒子を得る場合には、第３の工程において、第２の工程に用いた溶媒よりもバインダ被覆粒子８０中のバインダに対する溶解度が大きい第２の溶媒を用いたり、第２の溶媒を第２の工程よりも多量に供給したり、造粒粒子を転動および／または流動させる際の撹拌力を第２の工程よりも大きくすればよい。
【００７０】
一方、造粒粒子よりも粒径の大きい第２の造粒粒子を得る場合には、第２の工程に用いた溶媒よりもバインダ被覆粒子８０中のバインダに対する溶解度が小さい第２の溶媒を用いたり、第２の溶媒を第２の工程よりも少量供給したり、造粒粒子を転動および／または流動させる際の撹拌力を第２の工程より小さくすればよい。
なお、第３の工程で用いる第２の溶媒としては、前記第２の工程で挙げた各種溶媒を用いることができる。また、この第２の溶媒中には、その流動性を低下させない程度に、バインダが含まれていてもよい。
【００７１】
具体的な第３の工程におけるブレード２０の回転数は、粉末の転動作用が最低限確保できれば、特に限定されないが、例えば、１００〜７００ｒｐｍ程度であるのが好ましく、１５０〜６００ｒｐｍ程度であるのがより好ましい。ブレード２０の回転数が前記範囲内の値であると、造粒粉末を効率よく転動させて、効率よく造粒を行うことができる。また、適度な圧密状態が得られるので、見掛密度の高い第２の造粒粉末とすることができる。その結果、より緻密で、粒度分布幅が特に狭い第２の造粒粉末を得ることができる。
【００７２】
これに対し、ブレード２０の回転数が前記下限値未満であると、粉末の転動や跳ね上げが不十分となり、造粒ムラの原因となる可能性がある。一方、ブレード２０の回転数が前記上限値を超えると、ブレード２０による造粒粒子の解砕が進み、造粒が進まない粉末が多くなる可能性がある。
第３の工程における第２の溶媒の供給重量は、造粒粉末（造粒粒子）中のバインダ１ｇ当たり５〜２００ｇ程度であるのが好ましく、１０〜１５０ｇ程度であるのがより好ましい。これにより、造粒粒子８０ａ中のバインダを過剰に溶解するのを防止しつつ、バインダを適度に溶解して、確実な造粒を図ることができる。
【００７３】
これに対し、第２の溶媒の供給重量が前記下限値未満であると、造粒粉末中のバインダの溶解が不十分となり、造粒ムラの原因となる可能性がある。一方、第２の溶媒の供給重量が前記上限値を超えると、造粒粉末中のバインダが過剰に溶解し、バインダの偏在を招く可能性がある。
第３の工程における第２の溶媒の供給速度は、特に限定されないが、例えば、３〜３００ｇ／分であるのが好ましく、４〜２９０ｇ／分であるのがより好ましく、５〜２８０ｇ／分であるのがさらに好ましい。第２の溶媒の供給速度が前記範囲内の値であると、第２の溶媒により造粒粒子８０ａの粒径の均一化をムラなく進行させつつ、得られる第２の造粒粉末の粒度分布をよりシャープなものとすることができる。すなわち、得られる第２の造粒粒子の粒径の均一化をより確実に図ることができる。
【００７４】
これに対し、第２の溶媒の供給速度が前記下限値未満であると、第２の溶媒が十分に供給されず、例えば、粒径が比較的小さい粉末が造粒され難い可能性がある。一方、第２の溶媒の供給速度が前記上限値を超えると、第２の溶媒が過剰に供給され、得られる第２の造粒粒子の形状が不均一になってしまう可能性がある。
また、第２の造粒粉末を得るに際し、造粒粉末に対する第２の溶媒の供給速度は、時間の経過に従い、漸次変化させるのが好ましい。これにより、得られる第２の造粒粒子の形状の均一化をより確実に図ることができる。この場合、前記供給速度は、連続的に変化させてもよいし、断続的に変化させてもよい。
【００７５】
上記のような第３の工程の処理時間（撹拌時間）は、特に限定されないが、５〜１８０分間であるのが好ましく、１０〜１７０分間であるのがより好ましく、１５〜１６０分間であるのがさらに好ましい。第３の工程の処理時間が前記下限値未満であると、小粒径粉末に対する造粒を十分に行うことができず、得られる第２の造粒粉末の粒度分布を十分にシャープなものとするのが困難になる可能性がある。一方、第２の工程の処理時間が前記上限値を超えると、造粒による造粒粒子８０ａの粒径の均一化の効果がそれ以上得られない。
【００７６】
上記のような第３の工程により、粒度分布の幅が広くなる傾向の強い転動造粒法において、緻密で、粒度分布の幅の狭い造粒粉末（第２の造粒粉末）を得ることが可能となる。この造粒粉末は、重質で流動性がよく、成形体の製造に好適に用いることができる。
得られる第２の造粒粉末における第２の造粒粒子の平均粒径は、特に限定されないが、後述するような成形体の製造に用いるものである場合、４０〜１８０μｍであるのが好ましく、４５〜１４０μｍであるのがより好ましく、５０〜１００μｍであるのがさらに好ましい。これにより、得られる第２の造粒粒子の粒径の均一化をより確実に図ることができる。平均粒径が前記下限値未満であると、成形体を製造する場合において、粉末の流動性が安定せず、焼結体（成形体）の寸法バラツキが大きくなる可能性がある。一方、平均粒径が前記上限値を超えると、特に小さい成形体の製造において、充填ムラが起こりやすくなり、焼結体（成形体）の寸法バラツキが大きくなる可能性がある。
【００７７】
また、第２の造粒粉末中のバインダの含有量は、特に限定されないが、第２の造粒粉末（最終的に得られる造粒粉末）が後述するような成形体の製造に用いられるものである場合、０．２〜２．０重量％であるのが好ましく、０．３〜１．８重量％であるのがより好ましい。これにより、得られる第２の造粒粉末は、優れた特性を有する。例えば、含有量が前記下限値未満であると、後述するような成形体を製造する場合において、造粒が不十分で粉末の流動性が安定せず、焼結体（成形体）の寸法バラツキが大きくなる可能性がある。また、十分な成形体強度が得られない可能性がある。一方、含有量が前記上限値を超えると、得られる焼結体（成形体）の空孔率が大きくなり、機械的強度、寸法安定性が低下する可能性がある。
【００７８】
また、第２の造粒粉末の密度は、特に限定されないが、第２の造粒粉末（最終的に得られる造粒粉末）が後述するような成形体の製造に用いられるものである場合、見掛密度が１．８〜６．０ｇ／ｃｍ３であるのが好ましく、２．０〜５．５ｇ／ｃｍ３以上であるのがより好ましい。これにより、得られる第２の造粒粉末は、優れた特性を有する。例えば、第２の造粒粉末の見掛密度が前記範囲内の値であると、十分に高密度で、引張り強さ、硬さ等の機械的特性や耐食性、磁気特性に優れた成形体を得ることが可能となる。また、成形密度を十分に高めることができ、焼結時等における寸法変化率を十分に小さくすることができ、成形体の寸法精度を十分に高めることができる。
また、本発明の造粒粉末（第２の造粒粉末）は、その用途等に応じて、その他の成分として、可塑剤、分散剤、界面活性剤、潤滑剤等の添加物等を含むものであってもよい。このような場合、例えば、原料粉末、バインダ溶液等に上記のような成分を含ませておくことにより、好適に造粒粉末を製造することができる。
【００７９】
本発明の造粒粉末の用途は、特に限定されないが、例えば、当該造粒粉末を含む成形体の製造、特に、当該造粒粉末を含む成形体を焼結することにより得られる焼結体の製造に好適に用いることができる。
成形体の製造方法は、特に限定されず、例えば、圧粉成形（圧縮成形）法、金属粉末射出成形（ＭＩＭ：Metal Injection Molding）法、押出成形法等の各種成形法により行うことができる。
【００８０】
以下、一例として、圧粉成形法による成形体（焼結体）の製造について説明する。
＜成形＞
まず、上述したような本発明の造粒粉末を用いて、プレス成形機により成形し、所望の形状、寸法の成形体を製造する。
なお、製造される成形体の形状寸法は、以後の脱脂および焼結による収縮分を見込んで決定される。
【００８１】
＜脱脂処理＞
前述した成形工程で得られた成形体に対し、脱脂処理（脱バインダ処理）を施し、脱脂体を得る。
この脱脂処理としては、特に限定されないが、非酸化性雰囲気、例えば真空または減圧状態下（例えば１×１０−１〜１×１０−６Torr）、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、水素ガス、アンモニア分解ガス等のガス中で、熱処理を行うことによりなされる。
【００８２】
この場合、熱処理の条件は、バインダの分解開始温度等によって若干異なるが、好ましくは温度１００〜７５０℃程度で０．５〜４０時間程度、より好ましくは温度１５０〜７００℃程度で１〜２４時間程度とされる。
また、このような熱処理による脱脂は、種々の目的（例えば、脱脂時間の短縮等の目的）で、複数の工程（段階）に分けて行ってもよい。この場合、例えば、前半を低温で、後半を高温で脱脂するような方法や、低温と高温を繰り返し行う方法等が挙げられる。
なお、バインダは、脱脂処理によって完全に除去されなくてもよく、例えば、脱脂処理の完了時点で、その一部が残存していてもよい。
【００８３】
＜焼成＞
前述した脱脂処理工程で得られた脱脂体を焼結炉で焼成して焼結させ、目的とする焼結体を得る。
この焼成により、造粒粉末を構成していた金属粉末は、拡散、粒成長し、結晶粒となり、全体として緻密な、すなわち高密度、低空孔率の焼結体が得られる。
【００８４】
焼成時における焼成温度は、造粒粉末の組成等により若干異なるが、例えば、９００〜１５００℃であるのが好ましく、１０００〜１４５０℃であるのがより好ましい。焼成温度が前記下限値未満であると、造粒粉末の拡散、粒成長が十分に進行せず、最終的に得られる成形体の空孔率が大きくなり、十分な機械的強度が得られない可能性がある。一方、焼成温度が前記上限値を超えると、熱変形を生じ易くなり、最終的に得られる焼結体の寸法精度が低下する傾向を示す。
【００８５】
焼成時間は、０．５〜８時間程度であるのが好ましく、１〜５時間程度であるのがより好ましい。
また、焼成雰囲気は、特に限定されないが減圧（真空）下または非酸化性雰囲気とされるのが好ましい。これにより、金属の酸化による特性劣化を防ぐことができる。
好ましい焼成雰囲気としては、１Torr以下（より好ましくは１×１０−２〜１×１０−６Torr）の減圧（真空）下、または１〜７６０Torrの窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気、または１〜７６０Torrの水素ガス雰囲気であるのが好ましい。
【００８６】
なお、焼成雰囲気は、焼成の途中で変化してもよい。例えば、最初に１×１０−２〜１×１０−６Torrの減圧（真空）下とし、途中で前記のような不活性ガスに切り替えることができる。
【００８７】
また、焼成は、２段階またはそれ以上で行ってもよい。例えば、焼成条件の異なる１次焼成と２次焼成を行うことができる。この場合、２次焼成の焼成温度を、１次焼成の焼成温度より高い温度とすることができる。
上記のようにして得られた焼結体は、いかなる目的で用いられるものであってもよい。
以上のようにして得られる焼結体の相対密度は、その用途等により異なるが、例えば、９３％以上であるのが好ましく、９５％以上であるのがより好ましい。
【００８８】
また、焼結体の空孔率は、特に限定されないが、７％以下であるのが好ましく、５％以下であるのがより好ましい。空孔率が７％を超えると、機械的強度が低下する場合がある。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００８９】
例えば、前述した実施形態では、造粒粉末の粒径を均一化する処理として、第３の工程を有するものとして説明したが、第３の工程と同様の処理を第３の工程の後に１回以上行ってもよい。すなわち、造粒粉末の粒径を均一化する処理として、第３の工程のほかに、第４、第５・・・の工程を有していてもよい。これにより、得られる造粒粉末の粒径のバラツキをより抑えることができる。この場合、第３の工程と第４の工程との間や、第４の工程と第５の工程との間など、粒径の均一化のための工程同士の間には、任意の処理を行うことができる。
【００９０】
また、第２の工程から第３の工程への移行時には、処理温度などの各種条件の変更は、連続的または断続的であってもよい。
また、前述した実施形態では、バインダ被覆粉末を製造した後、これを処理して造粒粉末を得たが、バインダ被覆粉末は予め用意されたものであってもよい。
また、本発明の造粒粉末の製造方法に用いる装置は、前述した実施形態のものに限定されない。
例えば、前記実施形態では、転動造粒装置を用いて第３の工程を行ったが、流動作用により造粒を行う流動層造粒装置や、転動流動作用により造粒を行う転動流動造粒装置を用いるようにしてもよい。
【実施例】
【００９１】
１．造粒粉末の製造
（実施例１）
＜１Ａ＞まず、原料粉末として、水アトマイズ法により製造された平均粒径７．６μｍのステンレス鋼ＳＵＳ−３１６Ｌ粉末（エプソンアトミックス（株）製、真密度７．９８ｇ／ｃｍ３）２５ｋｇを用意した。
【００９２】
＜２Ａ＞一方、バインダとして、ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ（株）製）粉末１５０ｇを用意し、原料粉末と混合して混合物を得た。
＜３Ａ＞次に、この混合物を振動ミルに投入して振動させ、ＳＵＳ−３１６Ｌ粒子の表面をポリビニルピロリドンで被覆したバインダ被覆粉末を得た（第１の工程）。なお、振動ミルにより混合物に付与されたエネルギーは、ＳＵＳ−３１６Ｌ粉末１ｋｇ当たり８．４×１０４Ｊ／ｋｇであった。
＜４Ａ＞次に、このバインダ被覆粉末を、転動造粒装置（（株）パウレック製、ＶＧ−２５）の処理容器内に投入した。そして、処理容器内のバインダ被覆粉末に向けて、スプレーノズルからエタノール（溶媒）を噴霧しつつ、バインダ被覆粉末を以下の造粒条件で転動・造粒し、造粒粉末を得た（第２の工程）。
【００９３】
＜造粒条件＞
・ブレード回転数        ：２００ｒｐｍ
・クロススクリュー回転数：２５０ｒｐｍ
・溶媒の供給重量        ：３．７５ｋｇ（バインダ１ｇ当たり２５ｇ）
・溶媒の供給速度        ：５３５ｇ／分
・造粒時間              ：７分
【００９４】
（実施例２）
前記工程＜３Ａ＞と前記工程＜４Ａ＞との間に、造粒粉末を乾燥する工程を有する以外は、前記実施例１と同様にして造粒粉末を得た。
なお、造粒粉末を乾燥する工程は、溶媒の噴霧を停止した状態で、転動造粒装置を１０分間稼動させることにより行った。
【００９５】
（実施例３）
前記工程＜４Ａ＞の後に、下記工程＜５Ａ＞を追加した以外は、前記実施例１と同様にして造粒粉末を得た。
＜５Ａ＞次に、得られた造粒粉末を、再び、転動造粒装置の処理容器内に投入した。そして、下記の造粒条件で、前記工程＜４Ａ＞と同様にして、エタノール（第２の溶媒）を噴霧しつつ造粒粉末を転動させ、造粒粉末を得た。
【００９６】
＜造粒条件＞
・ブレード回転数        ：２００ｒｐｍ
・クロススクリュー回転数：２５０ｒｐｍ
・第２の溶媒の供給重量  ：２．２５ｋｇ（バインダ１ｇ当たり１５ｇ）
・第２の溶媒の供給速度  ：２２５ｇ／分
・造粒時間              ：１０分
（実施例４）
前記工程＜５Ａ＞における第２の溶媒の供給重量、第２の溶媒の供給速度、および造粒時間を、それぞれ前記工程＜４Ａ＞と同じになるようにした以外は、前記実施例３と同様にして造粒粉末を得た。
【００９７】
（比較例１）
前記工程＜３Ａ＞を省略し、前記工程＜２Ａ＞で得られたＳＵＳ−３１６Ｌ粉末とポリビニルピロリドン粉末との混合物を、そのまま前記工程＜４Ａ＞に供するとともに、造粒条件を以下のように変更した以外は、前記実施例１と同様にして造粒粉末を得た。
＜造粒条件＞
・ブレード回転数        ：１５０ｒｐｍ
・クロススクリュー回転数：３０００ｒｐｍ
・溶媒の供給重量        ：３．７５ｋｇ（バインダ１ｇ当たり２５ｇ）
・溶媒の供給速度        ：５３５ｇ／分
・造粒時間              ：１２分（乾燥時間５分を含む）
【００９８】
（比較例２）
ブレード回転数を４５０ｒｐｍにした以外は、前記比較例１と同様にして造粒粉末を得た。
（比較例３）
＜１Ｂ＞まず、前記工程＜１Ａ＞と同様の原料粉末を用意した。
＜２Ｂ＞一方、以下のようにして、バインダ溶液を調製した。まず、バインダとしてポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ（株）製）を、溶媒としてエタノールをそれぞれ用意した。そして、ポリビニルピロリドン１５０ｇを溶媒３．７５ｋｇに溶解して、バインダ溶液を得た。
【００９９】
＜３Ｂ＞次に、前記工程＜１Ｂ＞で得られた原料粉末を、転動造粒装置（（株）パウレック製、ＶＧ−２５）の処理容器内に投入した。そして、処理容器内の原料粉末に向けて、スプレーノズルから前記工程＜２Ｂ＞で得られたバインダ溶液を噴霧しつつ、原料粉末を以下の造粒条件で転動・造粒し、造粒粉末を得た。
＜造粒条件＞
・ブレード回転数        ：１５０ｒｐｍ
・クロススクリュー回転数：３０００ｒｐｍ
・造粒時間              ：５８分（乾燥時間５分を含む）
【０１００】
２．評価
各実施例および各比較例で得られた造粒粉末の粒径を、振とう機（振動式篩分機）により測定した。得られた造粒粉末の粒度分布を、図２に示す。なお、図２には、代表として、実施例２および比較例１〜３の粒度分布を示す。
図２からも明らかなように、実施例２の造粒粉末は、粒度分布の幅が非常に狭いものであった。
また、粒径の測定結果から、各実施例および各比較例で得られた造粒粉末の、（１）粒径４０μｍ未満、（２）粒径４０μｍ以上１８０μｍ未満、（３）粒径１８０μｍ以上、の３つの水準における占有率を算出した。
そして、その算出結果を、以下の基準にしたがって評価した。
【０１０１】
＜評価基準＞
◎：（２）の水準の占有率が９０％以上である。
○：（２）の水準の占有率が７５％以上９０％未満である。
△：（２）の水準の占有率が６０％以上７５％未満である。
×：（２）の水準の占有率が６０％未満である。
算出および評価の結果を表１に示す。
【０１０２】
【表１】
0004735403.tif 000002
【０１０３】
表１からも明らかなように、各実施例の造粒粉末は、いずれも、（２）の水準の占有率が高く、粒度分布の幅が狭い、すなわち粒径が揃っていた。特に、実施例２〜４は、その傾向が顕著である。
一方、各比較例の造粒粉末は、粒度分布の幅が広く、粒径が不均一であった。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の造粒粉末の製造方法において用いられる造粒装置の構成を示す模式図である。
【図２】実施例２および比較例１〜３の粒度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０５】
１……転動造粒装置  １０……処理容器  １１……底部  １１０……貫通孔  １２……側壁部  １３……蓋部  １３０……貫通孔  ２０……ブレード  ２１……回転翼  ２２……回転駆動軸  ２３……基部  ３０……クロススクリュー  ３１……回転駆動軸  ４０……スプレーノズル  ８０……バインダ被覆粒子  ８０ａ……造粒粒子
【図１】
0004735403.tif 000003
【図２】
0004735403.tif 000004