(57)【要約】  本開示の回転部材は、セラミックスを主として含み、シャフトが挿入される第１貫通孔と、前記シャフトの外周面から突出したキーまたは前記シャフトの外周面と直接的または間接的に摺接する固体潤滑体が挿入される第２貫通孔とを有する。第２貫通孔は、第１貫通孔の軸方向に見たときの形状が多角形状であり、少なくとも１つの隅部において軸方向に沿って延びた切り欠き部を有している。
2020045435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスを主として含み、シャフトが挿入される第１貫通孔と、前記シャフトの外周面から突出したキーまたは前記シャフトの外周面と直接的または間接的に摺接する固体潤滑体が挿入される第２貫通孔とを有し、
前記第２貫通孔は、前記第１貫通孔の軸方向に見たときの形状が多角形状であり、少なくとも１つの隅部において前記軸方向に沿って延びた切り欠き部を有していることを特徴とする回転部材。
【請求項２】
前記切り欠き部の内面は、前記キーまたは前記固体潤滑体に内接する内面よりも粗さ曲線における２５％の負荷長さ率での切断レベルと、前記粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す、前記粗さ曲線における切断レベル差（Ｒδｃ）が大きいことを特徴とする請求項１に記載の回転部材。
【請求項３】
前記切り欠き部の内面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、前記キーまたは前記固体潤滑体が内接する内面の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の回転部材。
【請求項４】
前記キーまたは前記固体潤滑体が内接する前記第２貫通孔の内面は、前記第２貫通孔を挟んで互いに対向する第１側面および第２側面と、前記第１側面および前記第２側面を接続する上面とを有しており、前記第１側面および前記第２側面における結晶粒子の最大粒径は、前記上面における結晶粒子の最大粒径よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転部材。
【請求項５】
前記第１側面および前記第２側面における結晶粒子の最大粒径と、前記上面における結晶粒子の最大粒径との差が０．２μｍ以上である、請求項４に記載の回転部材。
【請求項６】
前記セラミックスが、ジルコニアセラミックスであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の回転部材。
【請求項７】
前記セラミックスはイットリアを２〜５ｍｏｌ％含むことを特徴とする請求項６に記載の回転部材。
【請求項８】
前記セラミックスは単斜晶系ジルコニア結晶を１０〜４０ｍｏｌ％含むことを特徴とする請求項６に記載の回転部材。
【請求項９】
前記第１貫通孔の内面の一部は、前記軸方向における中央部が開口部近傍よりも窪んでいることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の回転部材。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の回転部材からなることを特徴とする混練機用部材。
【請求項１１】
請求項１０に記載の混練機用部材と、
前記第１貫通孔に挿入されたシャフトと、
前記シャフトの外周面から突出しており、前記第２貫通孔に挿入されたキーと
を具備することを特徴とする混練機。
【請求項１２】
請求項１乃至９のいずれかに記載の回転部材からなることを特徴とする軸受。
【請求項１３】
請求項１乃至９のいずれかに記載の回転部材からなる外輪と、
前記第１貫通孔内に位置し、前記第１貫通孔と同軸の環状体からなり、前記外輪に対して回転可能な内輪と
を具備することを特徴とする軸受。
【請求項１４】
請求項１２に記載の軸受と、
前記第１貫通孔に挿入されたシャフトと、前記第２貫通孔に挿入されており、前記シャフトと摺接する固体潤滑体と、
を具備することを特徴とする軸受ユニット。
【請求項１５】
請求項１３に記載の軸受と、
前記内輪に挿入されたシャフトと、
前記第２貫通孔に挿入されており、前記内輪と摺接する固体潤滑体と、
を具備することを特徴とする軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー材料、電子部品材料、リチウムイオン二次電池用電極材料に使用されるペーストなどを混練するための混練機用部材およびそれを用いた混練機あるいは鉄鋼設備、建設機械、産業機械等で用いられる大型の軸受およびそれを用いた軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン二次電池の電極塗料等を製造する場合、混練軸を２本平行に配した二軸押出機が使用されている。リチウムイオン二次電池の品質を向上させるために、例えば、特許文献１では、原材料と接する混練機用部材（パドル、スクリュー）をセラミックスで形成することによって、金属不純物の混入を防止した二軸混練機が提案されている。【０００３】
また、特許文献２では、セラミックスからなるパドルと、パドルを装着した回転軸との間に挿入されるキーのエッジ部を曲面にするとともに、パドルに形成されるキー溝のエッジ部をキーのエッジ部に対応した曲面とした混練押出し機が提案されている。【０００４】
また、耐摩耗性、摩擦振動抑制機能および耐衝撃性の高い軸受が求められ、特許文献３では、回転軸を支持する外輪の内周面側に円周方向に沿って等間隔に設けられた係合溝に潤滑作用を備えた摩擦体を配置した軸受が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１２９１２６号公報
【特許文献２】実開平５−７８５０４号公報
【特許文献３】特開平１１−１５３１３８号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る回転部材は、セラミックスを主として含み、シャフトが挿入される第１貫通孔と、前記シャフトの外周面から突出したキーまたは前記シャフトの外周面と直接的または間接的に摺接する固体潤滑体が挿入される第２貫通孔とを有している。前記第２貫通孔は、前記第１貫通孔の軸方向に見たときの形状が多角形状であり、少なくとも１つの隅部において前記軸方向に沿って延びた切り欠き部を有していることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の一実施形態にかかる混練機用部材は、上記回転部材からなることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の一実施形態に係る混練機は、上記の混練機用部材と、前記第１貫通孔に挿入されたシャフトと、前記シャフトの外周面から突出しており、前記第２貫通孔に挿入されたキーとを具備するものである。
【０００９】
本発明の一実施形態にかかる第１の軸受は、上記回転部材からなることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の一実施形態にかかる第２の軸受は、上記回転部材からなる外輪と、前記第１貫通孔内に位置し、前記第１貫通孔と同軸の環状体からなり、前記外輪に対して回転可能な内輪とを具備することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の一実施形態に係る軸受ユニットは、上記第１の軸受と、前記第１貫通孔に挿入されたシャフトと、前記第２貫通孔に挿入されており、前記シャフトと摺接する固体潤滑体と、を具備するものである。
【００１２】
本発明の一実施形態に係る軸受ユニットは、上記第２の軸受と、前記内輪に挿入されたシャフトと、前記第２貫通孔に挿入されており、前記内輪と摺接する固体潤滑体と、を具備することを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の混練機用部材の一例を示す、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は斜視図であり、（ｃ）はシャフトが混練機用部材に挿入された状態を示す斜視図である。
【図２】本開示の混練機用部材の他の例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は（ａ）の断面図である。
【図３】本開示の混練機用部材の他の例を示す斜視図である。
【図４】本開示の混練機に用いられるシリンダー内部における、（ａ）は軸方向に垂直な断面の模式図であり、（ｂ）は軸を含む断面の模式図である。
【図５】（ａ）は図１の混練機用部材の要部拡大図であり、（ｂ）は（ａ）の混練機用部材にキーを挿入した状態を示す。
【図６】（ａ）は本開示の混練機用部材の他の例を示す要部拡大図であり、（ｂ）は（ａ）の混練機用部材にキーを挿入した状態を示す。
【図７】（ａ）は本開示の混練機用部材の他の例を示す要部拡大図であり、（ｂ）は（ａ）の混練機用部材にキーを挿入した状態を示す。
【図８】本開示の軸受ユニットの一例を示す、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は（ａ）の軸受ユニットに側板を装着した状態を示すＡＡ’線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）の軸受ユニットに側板を装着した状態を示す正面図である。
【図９】本開示の軸受ユニットの他の例を示す、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は（ａ）の軸受ユニットに側板を装着した状態を示すＢＢ’線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）の軸受ユニットの側板を装着した状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明を説明する。尚、以下の実施形態は本発明を具体化した一実施例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００１５】
図１は本開示の回転部材を混練機用部材として用いた場合の混練機用部材の一例を示す図で、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は斜視図であり、（ｃ）はシャフトが混練機用部材に挿入された状態を示す斜視図である。
【００１６】
図２は本開示の回転部材を混練機用部材として用いた場合の混練機用部材の他の例を示す図で、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は（ａ）の断面図である。
【００１７】
図３は回転部材を混練機用部材として用いた場合の混練機用部材の他の例を示す斜視図である。
【００１８】
図１に示す混練機用部材は、回転するシャフト２に装着されたせん断パドル１０であり、シャフト２に垂直な断面が略三角形状をしており、混合物（ペースト）を効率的に混練するために用いられるものである。
【００１９】
また、図２に示す混練機用部材は、回転するシャフト２に装着された、螺旋状の３条ねじを有するスクリュー２０であり、混合物を供給方向から排出方向に向かって送るために用いられるものである。図２に示すスクリュー２０は３条ねじを有する形状を示したが、２条ねじを有する形状であってもよい。また、スクリュー２０の外周は、図２に示す螺旋の方向とは逆方向のものであってもよい。その場合は、混合物を排出方向から供給方向に戻すことができる。なお、螺旋の方向は、シャフト２の回転の方向により反対とすることができる。
【００２０】
そして、図３に示す混練機用部材は、回転するシャフト２に装着された抵抗パドル３０であり、フランジ形状を有する。このような形状とすることで、シリンダー１の混練空間を塞ぎ、混合物の進行の抵抗となって、混合物のシリンダー１内の移動速度を制御することができる。
【００２１】
いずれの場合も、シャフト２は金属からなる。
【００２２】
本開示の混練機用部材１０、２０、３０は、セラミックスを主として含み、シャフト２が挿入される第１貫通孔１１と、シャフト２の外周面から突出したキー３が挿入される第２貫通孔１２とを有し、第２貫通孔１２は、第１貫通孔１１の軸方向に見たときの形状が多角形状であり、少なくとも１つの隅部において軸方向に沿って延びた切り欠き部１３を有している。
【００２３】
切り欠き部１３を有することで、キー３と接触しない空間を設けることができる。この空間によって、キー３のエッジ部近傍より受ける応力集中を低減することができ、シャフト２からのトルク伝達において、キー溝となる第２貫通孔１２の応力部における引張応力の負荷を緩和することができ、破損のおそれを低減することができる。
【００２４】
図５（ａ）に、図１の混練機用部材１０の要部拡大図を示す。図５（ａ）に示すように、第２貫通孔１２は、第１貫通孔１１の軸と平行な複数の平面Ｐ１〜Ｐ３を具備している。これらの平面によって、第２貫通孔１２は、第１貫通孔１１の軸方向に見たときの形状が四角形状となっている。なお、第２貫通孔１２はこのような四角形状に限定されず、五角形状や六角形状等の他の多角形状であってもよい。
【００２５】
そして、混練機用部材１０は、隣接する平面同士が交差する隅部に、第２貫通孔１２とつながる切り欠き部１３（１３ａ、１３ｂ）を具備している。図５（ａ）では、平面Ｐ１と平面Ｐ２とが交差する隅部に切り欠き部１３ａが位置し、平面Ｐ２と平面Ｐ３とが交差する隅部に切り欠き部１３ｂが位置している。
【００２６】
混練機用部材１０において、切り欠き部１３ａは、隣接する平面Ｐ１および平面Ｐ２をともに切り欠くように位置している。つまり、図５（ａ）において、隣接する平面Ｐ１と平面Ｐ２とが交差する部位は交差部Ｃ１であるが、切り欠き部１３ａによって、平面Ｐ１の端部および平面Ｐ２の端部がともに切り欠かれた状態となっている。同様に、切り欠き部１３ｂは、隣接する平面Ｐ３および平面Ｐ２をともに切り欠くように位置している。つまり、図５（ａ）において、隣接する平面Ｐ３と平面Ｐ２とが交差する部位は交差部Ｃ２であるが、切り欠き部１３ｂによって、平面Ｐ３の端部および平面Ｐ２の端部がともに切り欠かれた状態となっている。
【００２７】
このような構成によって、キー３より受ける応力集中をより有効に低減することができる。つまり、図５（ｂ）に示すように、キー３が第２貫通孔１２に挿入されたときに、応力集中が生じ易いキー３の角部を取り囲むように空間が位置することになり、混練機用部材１０の破損をより低減できる。
【００２８】
図５（ａ）に示すように、切り欠き部１３ａは、平面Ｐ２における交差部Ｃ１を起点とする幅Ｌ１が、平面Ｐ１における交差部Ｃ１を起点とする幅Ｌ２よりも大きくてもよい。この場合、混練機用部材１０に加わる応力を低減するとともに、キー３からトルクを効率よく混練機用部材１０に与えることができる。つまり、混練機用部材１０が回転したときに、キー３の側面からトルクが大きく加わるため、キー３の側面と平面Ｐ１との接触面積を大きくすることで、混練機用部材１０に効率よくトルクを与えることができる。また、キー３の先端面と平面Ｐ２と間の空間領域を大きくすることで、応力集中も低減することができる。なお、切り欠き部１３ｂも上記と同様に、平面Ｐ２における交差部Ｃ２を起点とする幅は、平面Ｐ３における交差部Ｃ２を起点とする幅よりも大きくてもよい。
【００２９】
切り欠き部１３ａは、上記幅Ｌ１が、幅Ｌ２の２倍以上３倍以下であってもよい。また、上記幅Ｌ１は、第２貫通孔１２の幅（平面Ｐ１と平面Ｐ３との距離）の０．２５倍以上０．３５倍以下であってもよい。なお、切り欠き部１３ｂも上記と同様の関係であってもよい。
【００３０】
また、本開示の回転部材を混練機用部材として用いた場合の混練機用部材の他の例として、図６（ａ）に示す混練機用部材４０でもよい。混練機用部材４０は、第２貫通孔４２における切り欠き部４３（４３ａ、４３ｂ）の配置が、混練機用部材１０とは異なっている。切り欠き部４３ａは、交差部Ｃ１を含み、かつ、隣接する平面Ｐ１および平面Ｐ２のうち、平面Ｐ２のみを切り欠くように位置している。つまり、図６（ａ）において、隣接する平面Ｐ１と平面Ｐ２とが交差する部位は交差部Ｃ１であるが、切り欠き部４３ａによって、平面Ｐ２の端部のみが切り欠かれた状態となっている。同様に、切り欠き部４３ｂは、交差部Ｃ２を含み、かつ、隣接する平面Ｐ３および平面Ｐ２のうち、平面Ｐ２のみを切り欠くように位置している。つまり、図６（ａ）において、隣接する平面Ｐ３と平面Ｐ２とが交差する部位は交差部Ｃ２であるが、切り欠き部４３ｂによって、平面Ｐ２の端部のみが切り欠かれた状態となっている。
【００３１】
図６（ｂ）に、混練機用部材４０の第２貫通孔４２にキー３が挿入されたときの状態を示す。図６（ｂ）では、混練機用部材４０とキー３の先端面の一部との間に空間が位置するともに、キー３の側面の平面Ｐ１との接触面積および平面Ｐ３との接触面積が、混練機用部材１０に比べて大きくなっている。このような構成によって、キー３より受ける応力集中を低減しながら、キー３からトルクをさらに効率よく混練機用部材１０に与えることができる。
【００３２】
切り欠き部４３ａは、平面Ｐ２における、交差部Ｃ１を起点とする幅Ｌ３（すなわち切り欠き部４３ａの幅）が、第２貫通孔４２の幅（平面Ｐ１と平面Ｐ３との距離）の０．２５倍以上０．３５倍以下であってもよい。なお、切り欠き部４３ｂも上記と同様の関係であってもよい。
【００３３】
また、図６のような、平面Ｐ２のみに切り欠きを有する場合、切削加工で切り欠きを精度よく形成することができる。ここで、シャフト２の回転時の遊びを軽減するためには、第２貫通孔４２とキー３の勘合を小さくすることが重要となる。そのためには、第２貫通孔４２をダイヤモンドツールにてマシニングセンターなどを用いて、研削加工を行うことが有効であるが、幅が小さい切り欠き部４３を得ようとすると、ダイヤモンドツールの砥石部の径は小さいものを用いなければならず、砥石部を保持するシャンクは砥石部よりも、さらに小径となる。そうした場合、ダイヤモンドツールの剛性が低くなり、加工がし難くなる。混練機用部材４０が、ジルコニアセラミックスなどの難削材質である場合は、加工抵抗が大きく、ダイヤモンドツールが逃げてしまい、狙った加工精度で仕上げることができずに、加工時間を非常に要することになる。しかしながら、切り欠き部４３の幅を第２貫通孔４２の幅の０．２５倍以上とする場合、第２貫通孔４２を形成するダイヤモンドツールは、砥石部およびシャンクとも外径の大きいものを選択することができ、ダイヤモンドツールの剛性は高くなる。そのため、加工時間の短縮などが可能となる。一方、切り欠き部４３の幅が第２貫通孔４２の幅の０．３５倍以下であると、第２貫通孔４２の内面に対する、キー３の接触面積が増えて、シャフト２の回転時の遊びを軽減することができる。
【００３４】
また、本開示の回転部材を混練機用部材として用いた場合の混練機用部材の他の例として、図７（ａ）に示す混練機用部材５０でもよい。混練機用部材５０は、第２貫通孔５２における切り欠き部５３（５３ａ、５３ｂ）の配置が、混練機用部材１０とは異なっている。切り欠き部５３ａは、交差部Ｃ１を含み、かつ、隣接する平面Ｐ１および平面Ｐ２のうち、平面Ｐ１のみを切り欠くように位置している。つまり、図７（ａ）において、隣接する平面Ｐ１と平面Ｐ２とが交差する部位は交差部Ｃ１であるが、切り欠き部５３ａによって、平面Ｐ１の端部のみが切り欠かれた状態となっている。同様に、切り欠き部５３ｂは、交差部Ｃ２を含み、かつ、隣接する平面Ｐ３および平面Ｐ２のうち、平面Ｐ３のみを切り欠くように位置している。つまり、図７（ａ）において、隣接する平面Ｐ３と平面Ｐ２とが交差する部位は交差部Ｃ２であるが、切り欠き部５３ｂによって、平面Ｐ３の端部のみが切り欠かれた状態となっている。
【００３５】
図７（ｂ）に、混練機用部材５０の第２貫通孔５２にキー３が挿入されたときの状態を示す。図７（ｂ）では、混練機用部材５０とキー３の側面の一部との間に空間が位置するともに、キー３の先端面の平面Ｐ２との接触面積が、混練機用部材１０に比べて大きくなっている。このような構成によって、キー３より受ける応力集中を低減しながら、第２貫通孔５２とキー３との勘合性をより高め、シャフト２の回転時の遊びをより軽減することができる。
【００３６】
切り欠き部５３ａは、平面Ｐ１における、交差部Ｃ１を起点とする幅Ｌ４（すなわち切り欠き部５３ａの幅）が、第２貫通孔５２の奥行き（平面Ｐ１と第１貫通孔１１との交差部Ｃ３から交差部Ｃ１までの距離）の０．２５倍以上０．３５倍以下であってもよい。なお、切り欠き部５３ｂも上記と同様の関係であってもよい。
【００３７】
図８は、本開示の軸受ユニットの一例を示す図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は（ａ）の軸受ユニットに側板を装着した状態を示すＡＡ’線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）の軸受ユニットに側板を装着した状態を示す正面図である。
【００３８】
図８に示す軸受ユニットは、軸受６１と、シャフト６３と、固体潤滑体６４と、を具備する軸受ユニット６０である。
【００３９】
軸受６１は、外輪６１ｂと、内輪６１ａとを具備している。外輪６１ｂは、本開示の回転部材からなり、上述した、混練機用部材として用いた回転部材と同様の構成が用いられる。また、内輪６１ａは、第１貫通孔６２内に位置し、第１貫通孔６２と同軸の環状体からなる。内輪６１ａは、固体潤滑体６４を介して外輪６１ｂによって支持されており、外輪６１ｂに対して回転可能となっている。内輪６１ａの材質としては、セラミックスや金属等が用いられる。
【００４０】
シャフト６３は内輪６１ａに挿入されており、内輪６１ａとともに回転する。
【００４１】
固体潤滑体６４は、例えば、直方体状の木質系多孔質炭素材からなり、第２貫通孔６５に挿入され、内輪６１ａを介してシャフト６３の外周面と間接的に摺接する。
【００４２】
図９は、本開示の軸受ユニットの他の例を示す図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は（ａ）の軸受ユニットに側板を装着した状態を示すＢＢ’線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）の軸受ユニットに側板を装着した状態を示す正面図である。
【００４３】
図９に示す軸受ユニットは、本開示の回転部材からなる軸受６１と、第１貫通孔６２に挿入されたシャフト６３と、第１貫通孔６２に挿入されたシャフト６３の外周面と直接的に摺接する固体潤滑体６４と、を具備する軸受ユニット７０である。固体潤滑体６４は、例えば、直方体状の木質系多孔質炭素材からなり、第２貫通孔６５に挿入され、シャフト６３の外周面と直接的に摺接する。
【００４４】
軸受ユニット６０、７０とも、第２貫通孔６５は、第１貫通孔６２の軸方向に見たときの形状が多角形状であり、少なくとも１つの隅部において軸方向に沿って延びた切り欠き部６５ａを有している。また、第２貫通孔６５は、円周方向に沿って９０°毎に等間隔に配置されている。
【００４５】
また、シャフト６３を通すための挿通孔６６を有する環状の側板６７が、軸受６１のネジ穴６８にネジ６９を挿入することによって、軸受６１の両側に固定される。側板６７の固定により、横振れによる内輪６３ａの軸方向への移動、また、内輪６３ａあるいはシャフト６３と固体潤滑体６４との隙間への異物の侵入を抑制して、回転の円滑性を長期間に亘って維持することができる。
【００４６】
軸受ユニット６０、７０とも、切り欠き部６５ａを有することで、固体潤滑体６４と接触しない空間を設けることができる。この空間によって、固体潤滑体６４のエッジ部近傍より受ける応力集中を低減することができ、シャフト６３からのトルク伝達において、第２貫通孔６５の応力部における引張応力の負荷を緩和することができ、破損のおそれを低減することができる。
【００４７】
なお、上述した各回転部材（混練機用部材および軸受を含む）に用いられるセラミックスは、例えば、ジルコニア、窒化ケイ素、サイアロン、炭化ケイ素、アルミナおよびＺＴＡ（ジルコニア強化アルミナ）の少なくともいずれかを主成分とするセラミックスである。
【００４８】
ここで、セラミックスにおける主成分とは、セラミックスを構成する全成分１００質量％のうち、８０質量％以上を占める成分のことである。
【００４９】
セラミックスの成分は、まず、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて測定することによって得られた結果をＪＣＰＤＳカードと照合して同定する。次に、蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）またはＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）発光分析装置（ＩＣＰ）を用いて測定することによって求められた値から、特定された化合物に換算して求められた含有量が８０質量％以上であれば主成分である。具体的には、ＸＲＤによる測定からＺｒＯ2が含まれていることが確認され、ＩＣＰで求められたＺｒの値をＺｒＯ2に換算した値（含有量）が８０質量％以上であれば、ジルコニアが主成分のセラミックスである。
【００５０】
ジルコニアが主成分であるセラミックスは、主成分以外の成分として、例えば、酸化珪素および酸化アルミニウムを含むものであってもよい。窒化珪素またはサイアロンが主成分であるセラミックスは、主成分以外の成分として、例えば、酸化アルミニウムおよび希土類金属酸化物のうち少なくとも１つを含むものであってもよい。アルミナが主成分であるセラミックスは、主成分以外の成分として、例えば、酸化珪素、酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムのうち少なくとも１つを含むものであってもよい。
【００５１】
また、主としてセラミックスを含む回転部材とは、回転部材を構成する全成分１００質量％中、セラミックスが９０質量％以上を占める回転部材をいい、回転部材のいずれかの表面に非晶質硬質炭素膜が形成されていてもよい。
【００５２】
また、本開示の混練機用部材１０、２０、３０では、切り欠き部１３の内面は、キー３に内接する内面よりも粗さ曲線における２５％の負荷長さ率での切断レベルと、粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す、粗さ曲線における切断レベル差（Ｒδｃ）が大きくてもよい。
【００５３】
同様に、本開示の軸受６０、７０では、切り欠き部６５ａの内面は、固体潤滑体６４に内接する内面よりも粗さ曲線における２５％の負荷長さ率での切断レベルと、粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す、粗さ曲線における切断レベル差（Ｒδｃ）が大きくてもよい。
【００５４】
このような構成にするには、切り欠き部１３、６５ａをダイヤモンドツールで研削加工せず、焼成前の段階の切削加工で形成する。その場合、切り欠き部１３、６５ａの内面の切断レベル差（Ｒδｃ）は、それぞれキー３、固体潤滑体６４に内接する内面の切断レベル差（Ｒδｃ）よりも大きくなる。切り欠き部１３、６５ａの内面には、研削加工によるマイクロクラックが少なくなり、応力が集中しても破損し難くなる。
【００５５】
また、本開示の混練機用部材１０、２０、３０では、切り欠き部１３の内面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、キー３に内接する内面の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも大きくてもよい。
【００５６】
同様に、本開示の軸受４０、５０では、切り欠き部６５ａの内面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、固体潤滑体６４に内接する内面の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも大きくてもよい。  このような構成にするには、切り欠き部１３、６５ａをダイヤモンドツールで研削加工せず、焼成前の段階の切削加工で形成する。その場合、切り欠き部１３、６５ａの内面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、それぞれキー３、固体潤滑体６４に内接する内面の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも大きくなる。切り欠き部１３、６５ａの内面には、研削加工によるマイクロクラックが少なくなり、応力が集中した場合に破損し難くなる。例えば、切り欠き部１３、６５ａの内面の算術平均粗さ（Ｒａ）は３．２μｍ以上６．３μｍ以下とし、キー３または固体潤滑体６４に内接する内面の算術平均粗さ（Ｒａ）は０．８μｍ以上１．６μｍ以下とする。キー３の内接する内面は、キー３を第２貫通孔１２に挿入する場合、キー３を傷つけないようにするためにも、算術平均粗さ（Ｒａ）の値は低いものが好適である。固体潤滑体６４に内接する内面についても、同様に算術平均粗さ（Ｒａ）の値は低いものが好適である。
【００５７】
切り欠き部１３、６５ａの内面およびキー３、固体潤滑体６４にそれぞれ内接する内面のそれぞれの切断レベル差（Ｒδｃ）および算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９８２に準拠し、表面粗さ測定機（(株)小坂研究所製、サーフコーダ（ＳＥ５００Ａまたはその後継機種））を用いて測定することができる。測定条件としては、触針の半径を５μｍ、触針の材質をダイヤモンド、測定長さを２．５ｍｍ（第１貫通孔１１、６２の軸方向）、カットオフ値を０．８ｍｍ、走査速度を０．１ｍｍ／秒とすればよい。
【００５８】
キー３または固体潤滑体６４が内接する内面は、第２貫通孔１２、４２、５２、６５を挟んで互いに対向する第１側面Ｐ１および第２側面Ｐ３と、第１側面Ｐ１および第２側面Ｐ３を接続する上面Ｐ２とを有しており、第１側面Ｐ１および第２側面Ｐ３における結晶粒子の最大粒径は、上面Ｐ２における結晶粒子の最大粒径よりも小さくてもよい。
【００５９】
このような構成であると、シャフト２、６３の近傍に位置する第１側面Ｐ１および第２側面Ｐ３の近傍の結晶粒子には上面Ｐ２近傍の結晶粒子よりも結晶粒子間で互いに高い圧縮応力がかかっているため、キー３や固体潤滑体６４の脱着を繰り返しても第１側面Ｐ１および第２側面Ｐ３の近傍からの脱粒を抑制することができ、シャフト２、６３の損傷を抑制することができる。
【００６０】
第１側面Ｐ１および第２側面Ｐ３における結晶粒子の最大粒径と、上面Ｐ２における結晶粒子の最大粒径との差が０．２μｍ以上であってもよい。
【００６１】
結晶粒子の最大粒径との差がこの範囲であると、シャフト２、６３の損傷を、さらに抑制することができる。  第１側面Ｐ１、第２側面Ｐ３および上面Ｐ２の結晶粒子の最大粒径の測定については、まず、測定の対象とする面を、焼成温度から５０℃〜１００℃低い温度で結晶粒子と粒界層とが識別可能になるまで熱処理する。熱処理は、例えば３０分程度行う。回転部材を構成するセラミックスがジルコニアセラミックスである場合、熱処理の温度は、例えば、１３００℃〜１６５０℃である。
【００６２】
そして、熱処理した面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、倍率を１００００倍とし、測定対象の範囲を、例えば、横方向の長さを１２μｍ、縦方向の長さを９μｍとして撮影する。次に、撮影した画像から計測範囲を設定し、画像解析ソフト（例えば、三谷商事(株)製、Ｗｉｎ ＲＯＯＦ）を用いて解析することによって最大粒径を得ることができる。解析にするに当たり、粒径の閾値は、０．２１μｍとし、０．２１μｍ未満の粒径は最大粒径算出の対象とはしない。
【００６３】
また、セラミックスが、ジルコニアセラミックスであってもよい。ここで、ジルコニアセラミックスとは、ジルコニアを主成分とするセラミックスをいい、回転部材がジルコニアセラミックスからなる混練機用部材である場合、例えば、リチウムイオン電池などの正極の形成に使用されるペースト（混合物）であれば、溶媒として、アルカリ性の溶剤が使用されるが、ガラス質となる液相がないことで耐食性が高く、また、機械的強度が高いことから破損し難い混練機用部材とすることができる。さらに、ジルコニアセラミックスとすることで、金属製のシャフトとの熱膨張係数の差を小さくすることができ、熱による影響を小さくできる。そして、ジルコニアセラミックスは、剛性が低いので、混練によって生じるスラリーの圧力に対して、わずかに変形することで、応力を緩和する効果がある。
【００６４】
さらに、ジルコニアセラミックスは、イットリアを２〜５ｍｏｌ％含んでいてもよい。ジルコニアセラミックスは、イットリアを２〜５ｍｏｌ％含むと、安定なジルコニアセラミックスとなるため、機械的強度を高めることができ、破損し難くなる。また、欠けにくい回転部材１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０を得ることができる。
【００６５】
また、ジルコニアセラミックスは、単斜晶系ジルコニア結晶を１０〜４０ｍｏｌ％含んでいてもよい。高温での結晶相の変態を抑制し、スラリーが１００℃以上の高温であっても対応できる。単斜晶系ジルコニア結晶の比率が上記範囲であると、熱が供給されても、ジルコニアセラミックスは相変態しにくくなり、この相変態による体積変化が起きにくくなるので、加熱および冷却を繰り返しても回転部材１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０の強度などの機械的特性が劣化し難くなる。
【００６６】
ここで、ジルコニアセラミックスにおける単斜晶系ジルコニア結晶の比率は、単斜晶率として表すことができる。単斜晶率Ｘは、Ｘ線回折装置による測定結果から得られるジルコニアの結晶の各ピーク強度Ｉの面積から以下の式を用いて算出すればよい。
【００６７】
Ｘ＝（Ｉｍ（１１１）＋Ｉｍ（１１−１））／（Ｉｍ（１１１）＋Ｉｍ（１１−１）＋Ｉｔ（１１１）＋Ｉｃ（１１１））
ここで、Ｉｍ（１１１）は単斜晶（１１１）面のピーク強度、Ｉｍ（１１−１）は単斜晶（１１−１）面のピーク強度、Ｉｔ（１１１）は正方晶（１１１）面のピーク強度、Ｉｃ（１１１）は立方晶（１１１）面のピーク強度である。
【００６８】
そして、図２（ｃ）に示すように、第１貫通孔１１の内面の一部に、軸方向における中央部が開口部近傍よりも窪んでいてもよい。中央部が開口部近傍よりも窪む、所謂、ブリッジ構造とすることで、長いキー３の側面と接する面積を減少することができるので、シャフト２の回転時の歪などは窪んでいる中央部で吸収され、破損のおそれを少なくすることができる。また、第２貫通孔１２の加工する部分を小さくすることができるので、コスト低減にもなる。
【００６９】
そして、本開示の混練機は、上述したいずれかの混練機用部材１０、２０、３０、４０、５０と、第１貫通孔１１に挿入されたシャフト２と、シャフト２の外周面から突出しており、第２貫通孔１２に挿入されたキー３とを具備するものである。本開示の混練機は、このように破損するおそれの少ない混練機用部材を用いているので、長期間に亘って用いることができる。同様に、本開示の軸受ユニット６０、７０は、上述したいずれかの軸受６１と、第１貫通孔６２に挿入されたシャフト６３と、シャフト６３またはシャフト６３を支持する内輪６１ａと摺接する固体潤滑体６４とを具備するものである。本開示の軸受ユニットは、このように破損するおそれの少ない軸受を用いているので、長期間に亘って用いることができる。
【００７０】
図４は本開示の混練機に用いられるシリンダー内部における、（ａ）は軸方向に垂直な断面の模式図であり、（ｂ）は軸を含む断面の模式図である。
【００７１】
図４に示す混練機４０は、混合物の混練空間を提供するシリンダー１と、このシリンダー１内に平行に配置された２本のシャフト２と、シャフト２の周囲で混合物を混練するためのせん断パドル１０および混合物を供給方向から排出方向に向かって送るためのスクリュー２０とを備えており、シリンダー１の内周面とせん断パドル１０の外周面との間に微少な隙間が設定されている。混合物の前駆体が、シリンダー１の一端から供給され、ヒーター（図示しない）で加熱されて溶融状態になりつつ、せん断パドル１０の回転によって混練され、スクリュー２０の回転によってシリンダー１の他端から排出される。このように複数のシャフト２が平行に配置された混練機４０は、回転自在に隣接して設けられているせん断パドル１０によって混合物を効率的に混練することができる。
【００７２】
また、シリンダー１にはヒータおよび水冷用ジャケット（いずれも図示しない）が軸方向に沿って帯状に設けられ、ｏｎ、ｏｆｆ制御を繰り返すことによって、シリンダー１およびせん断パドル１０を混練に適した温度に維持することができる。２本のシャフト２は同一方向に回転するように制御されているが、スクリュー２０のピッチ形状を変更することによって反対方向に回転させる場合もある。
【００７３】
せん断パドル１０は、組み合わせて構成されており、常に一方のエッジ部が他方と近接して、擦るように位相をずらせて回転している。
【００７４】
次に、本開示の回転部材の製造方法の一例を説明する。
【００７５】
回転部材がジルコニアセラミックスからなる場合、まず、主成分であるジルコニア粉末と、安定化剤としてマグネシア粉末と、必要に応じてジルコニア粉末を分散させる分散剤と、ポリビニルアルコール等のバインダーとをバレルミル、回転ミル、振動ミル、ビーズミル、サンドミルおよびアジテーターミルなどにより４０〜５０時間湿式混合してスラリーとする。
【００７６】
ここで、ジルコニア粉末の平均粒径（Ｄ50）は、０．１μｍ以上２．２μｍ以下であり、上記粉末の合計１００質量％におけるマグネシア粉末の含有量は、２．０質量％以上４．０質量％以下である。
【００７７】
回転部材がイットリアを２〜５ｍｏｌ％含むジルコニアセラミックスからなる場合、マグネシア粉末をイットリア粉末に代えればよい。そして、ジルコニア粉末およびイットリア粉末の合計１００質量％におけるイットリア粉末の含有量は、３．６質量％以上８．８質量％以下である。
【００７８】
次に、パラフィンワックス、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）およびＰＥＧ（ポリエチレングリコール）などの有機バインダーを、所定量秤量してスラリーに加える。また、増粘安定剤、分散剤、ｐＨ調整剤および消泡剤等を添加してもよい。
【００７９】
そして、スラリーを噴霧乾燥して顆粒を得る。次に、静水圧加圧装置または１軸加圧装置を用いて成形し、成形圧を、例えば、８０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下として、環状あるいは円筒状の成形体を得る。その後、その成形体に対し切削加工などを行い、二アネット形状に仕上げる。そして、焼成温度を１４００℃以上１７００℃以下、好ましくは１６００℃以上１７００℃以下として、１時間以上３時間以下保持することによって、焼結体を得ることができる。そして、必要に応じて焼結体に研削加工を施すことによって、図１〜図９示す回転部材を得ることができる。
【００８０】
単斜晶系ジルコニア結晶を１０〜４０ｍｏｌ％含むジルコニアセラミックスを主として含む回転部材を得る場合、まず、ジルコニア粉末およびマグネシア粉末の合計１００質量％におけるマグネシア粉末の含有量を３．０質量％以上３．８質量％以下として、上述した方法により、成形体を得る。そして、この成形体を、焼成温度を１６００℃以上１７００℃以下として、１時間以上３時間以下保持した後、時間当たり８０℃以上１５０℃以下の降温速度で冷却すればよい。
【００８１】
上述した製造方法によって得られた混練機用部材、軸受等の回転部材は、機械的強度を高くすることができる。従って、この混練機用部材と、第１貫通孔に挿入されたシャフトと、シャフトの外周面から突出しており、第２貫通孔に挿入されたキーとを具備する混練機は、破損するおそれの少ない混練機用部材を用いているので、長期間に亘って用いることができる。同様に、軸受と、第１貫通孔に挿入されたシャフトと、第２貫通孔に挿入され、シャフトの外周面と直接的または間接的に摺接する固体潤滑体とを具備する軸受ユニットは、破損するおそれの少ない軸受を用いているので、長期間に亘って用いることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１：シリンダー
２：シャフト
３：キー
１０、４０、５０：混練機用部材（せん断パドル）
１１：第１貫通孔
１２、４２、５２：第２貫通孔
１３：切り欠き部
２０：混練機用部材（スクリュー）
３０：混練機用部材（抵抗パドル）
６０：軸受ユニット
６１：軸受
６２：第１貫通孔
６３：シャフト
６４：固体潤滑体
６５：第２貫通孔
６５ａ：切り欠き部
６６：挿通孔
６７：側板
６８：ネジ穴
６９：ネジ
７０：軸受ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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