JP2000237572A - 造粒方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体粉末を気流により流動させ、それに適量
の造粒用の液体を噴霧することにより造粒する方法にお
いて、条件を制御することにより望ましい状態の粒子を
造粒する方法を得ること。 【解決手段】 粉体粒子を気流により流動させながら造
粒する方法において、前記粉体粒子を収容した造粒部の
底面の一部から気流を流入させることにより造粒部に偏
った状態で気流を流入させて粉体粒子を流動させると共
に、攪拌羽根で攪拌しながら造粒用液体を噴霧すること
を特徴とする造粒方法。造粒用液体を造粒部の上面又は
側面から吹きつけることが好ましく、また繊維を一緒に
加えることにより立毛状基材粒子を得ることことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粒子の造粒方法に
関し、特に凹凸の多い歪んだ形状でふわふわした低密度
の粒子を得ることができる造粒方法に関し、また、ブレ
ーキ用摩擦材、建築用壁材、電子部品用材料などの広い
技術分野において使用することができる立毛状基材粒子
を攪拌造粒により得る造粒方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体粉末からある程度の大きさを有する
粒子を製造する造粒方法では、広く転動造粒の手段が採
用され、これは水平或いは傾斜して配置された回転する
平らなパン内に粉末を入れて転動させ、上から適量の造
粒用の液体を噴霧して粉末相互を粘着させることにより
粒子を形成させるものである。この方法は生産性が低い
ので、固体粉末を流動させ、それに適量の造粒用の液体
を噴霧するやり方もあるが、噴霧した造粒用液体の液滴
と固体粉末との衝突による粉末相互の粘着が難しく、均
一な大きさの粒子を造粒することが困難であった。

【０００３】このような固体粉末の流動による造粒方法
では、一般的な流動床の技術が適用されているが、一般
的な流動床は、流動床の床面である分散板から気流が均
一に噴出するようにされているため、得られる粒子の大
きさを変えたり、生産量を変えるように、流動床の状態
を変化させようとしても、流動床の特性上気流の流入速
度がある下限及び上限の範囲にないと流動床の状態が維
持することができないために、その気流の流入速度の範
囲が制限されている。しかも、流動床の床面から気流が
均一に噴出していないと、気体のバブリング、流動床の
チャンネリングや床面からの粒子の落下などの不都合な
現象が生じてしまうので、その造粒条件をあまり変えら
れなかった。このため、造粒方法に流動床の技術を利用
することにはいろいろ問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】固体粉末を流動させ、
それに適量の造粒用の液体を噴霧することにより造粒す
る方法は、逆の面からいうと自由度が沢山あるために、
固体粉末の粒度、固体粉末の種類、気流の流通量、生産
量などを広い範囲で変えることができるという極めて優
れた利点が有ることが考えられる。本発明は、固体粉末
を気流により流動させ、それに適量の造粒用の液体を噴
霧することにより造粒する方法において、望ましい状態
の粒子を造粒する方法を得ることを課題とするものであ
る。さらに、本発明は、固体粉末を気流により流動さ
せ、それに適量の造粒用の液体を噴霧することにより造
粒する方法において、造粒条件を制御することにより望
ましい状態の粒子を造粒する方法を得ることを課題とす
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の手段に
より前記の課題を解決することができた。 （１）粉体粒子を気流により流動させながら造粒する方
法において、前記粉体粒子を収容した造粒部の底面の一
部から気流を流入させることにより造粒部に偏った状態
で気流を流入させて粉体粒子を流動させると共に、攪拌
羽根で攪拌しながら造粒用液体を噴霧することを特徴と
する造粒方法。 （２）造粒用液体を造粒部の上面又は側面から吹きつけ
ることを特徴とする前記（１）記載の造粒方法。 （３）繊維を一緒に加えることにより立毛状基材粒子を
得ることを特徴とする前記（１）記載の造粒方法。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明において、粉体粒子を気流
により流動させながら造粒する方法において、前記粉体
粒子を収容した造粒部の底面の一部から気流を流入させ
ることにより造粒部に偏った状態で気流を流入させて粉
体粒子を流動させるための装置の構造としては、造粒装
置の造粒部（槽）の底面の一部分に網、多孔板等の通気
性の部材を設け、その下方から気流を流入させるように
することにより行うことができる。また、前記槽の底面
の全部を通気性の部材で形成し、その底面の一部を除い
た部分を不通気性の部材、例えば板材で覆って前記の一
部のみを通気性であるようにしても良く、このようにす
ると前記板材の大きさ或いは配置を変えることにより、
通気性である部分の箇所或いは面積を自由に変えること
が容易である。前記槽の底面の一部を通気性とする際に
は、その部分の大きさや形の取り方としてはいろいろな
形態が考えられるが、前記底面が円形の場合、中心を通
る線で何等分かし、その何等分の部分の幾つかを通気性
とすることができる。図２の場合は、底面を６等分と
し、その一つの部分を通気性としたものである。

【０００７】また、前記造粒装置の底面の上に攪拌羽根
を設け、これを回転させることにより、粉末を攪拌し、
かつその攪拌羽根の回転により底面から噴出してくる気
流を攪乱することにより、槽内で粉末が良く流動しかつ
攪拌され、しかも特定の方向に攪拌されるようになる。
このため、図１の側面図からわかるように、前記槽の側
方から造粒用の液体を噴霧するときには、偏って導入さ
れる気流により粉末が偏って上昇しているため、上昇し
ている粉末の一方の側にしか造粒用液体の液滴が当たら
ず、そのため、液により濡れた粉末の他の粉末への付着
位置が偏り、そのために恐らく粉末の相互の付着状態が
大きく変わり、形成される粒子も凹凸が有るものとなり
易いものと考えられる。また、付着力も位置で変わるた
め、小さくなり、形成される粒子もふわふわとした状態
となり、固い粒子とは成りにくいものである。

【０００８】造粒用液体の噴霧においては、槽上面ある
いは槽側面から噴射することができるが、この場合造粒
用液体は攪拌翼に直接吹きかからないようにすることが
望ましい。このような操作により、造粒物の形態、物性
を制御できる。この場合粉末粒子の一部分のみが造粒用
液体で濡れるため、造粒物には他の乾いた粉末粒子が付
着した部分が生じ、このため全体として凹凸の多い歪ん
だ形状をしたふわふわで低密度の造粒物粒子が形成され
る。造粒用の粉体としては、どのような物質でもよい。
また、攪拌状態の気流中で造粒するから、粒径範囲が広
い粉体を用いることができ、２種類以上の粉末の混合物
でもよい。特に、この方法では、繊維を原料の一つとす
ることができる。繊維を用いる場合、繊維の長さを選択
することにより立毛状粒子を製造することができる。

【０００９】立毛状基材粒子の製造に用いる繊維は、各
種の材質からなるものを使用することができ、有機繊
維、無機質繊維、金属繊維を挙げることができるが、そ
こで得られる立毛状基材粒子の実用性からいうと、有機
繊維が最も好ましく、有機繊維のなかでも、強度の大き
い合成繊維が好ましく、例えばアラミド繊維を挙げるこ
とができる。繊維の長さ及び太さについては、その粒子
から立毛状に繊維が出ている形態のものを得るという点
から、長さはあまり短いものではその粒子から繊維が出
ている状態が得られないし、またあまり長いと繊維同士
が絡まってしまい粒子とならず、塊となってしまうの
で、０．１〜１０ｍｍ程度が好ましい。繊維の太さは、
繊維の強度とも関連するが、５〜２００μｍ程度が好ま
しい。それによって、得られる立毛状基材粒子から出て
いる繊維の長さは、用いた繊維の長さと得られる粒子の
粒径によって変わってくる。この出ている繊維の長さに
よって、この立毛状基材粒子を用いて得られる成形体な
どの性質が変わる。

【００１０】立毛状基材粒子の製造に用いる繊維以外の
材料については、その立毛状基材粒子の用途に従って種
々の物質を用いることができる。有機物粉末、無機質粉
末と共に粒子を形成するための結合材を使用するのが普
通である。例えば摩擦材を製造するための立毛状基材粒
子を得る場合には、繊維基材、摩擦調整材、黒鉛などの
潤滑材、結合材のフェノール樹脂などが用いられる。こ
のような立毛状基材粒子を製造する場合には、造粒用液
体としてアルコールを用い、それを噴霧してアルコール
ミストをつくって造粒を行うことが好ましい。また、建
築用壁材の製造のために用いる粒子を製造する場合に
は、前記材料の主な物質は無機質粉末であり、石材の粉
砕物やシリカ、炭酸カルシウムなどの粉末の他に結合材
が用いられる。

【００１１】前記したような摩擦材の場合には、無機充
填材としては、例えば銅やアルミニウム、亜鉛等の金属
粒子、バーミキュライトやマイカ等の鱗片状無機物、硫
酸バリウムや炭酸カルシウム等の粒子が挙げられ、有機
充填材としては、例えば合成ゴムやカシュー樹脂等が挙
げられる。熱硬化性樹脂結合材としては、例えばフェノ
ール樹脂（ストレートフェノール樹脂、ゴム等による各
種変性フェノール樹脂を含む）、メラミン樹脂、エポキ
シ樹脂、シアン酸エステル樹脂等を挙げることができ
る。また、摩擦調整材としては、例えばアルミナやシリ
カ、マグネシア、ジルコニア、酸化クロム、石英等の金
属酸化物等を、固体潤滑剤としては、例えばグラファイ
トや二硫化モリブデン等を挙げることができる。

【００１２】本発明の造粒方法において、材料の攪拌造
粒に際して、前記したように、原料粉末にアルコールミ
ストをスプレーする場合には、前記の材料の粉末を攪拌
しているときに、アルコールミストを噴霧するものであ
るが、その前記の材料の粉末量に対して一定の量のアル
コールをミストとして噴霧することが好ましい。その量
の割合は、例えば材料の粉末量１００部（重量、以下同
様）に対して１５〜３０部である。使用するアルコール
の種類としては低級アルコールが好ましく、安全性から
いってもエチルアルコールが最も好ましい。アルコール
ミストの噴霧に際しては、空気流にアルコールをスプレ
ーし、そのアルコールミストを攪拌中の材料の粉末に吹
きつけることが好ましいが、その他の形態を取ることも
できる。材料粉末の攪拌は、現在まで行った実験によれ
ば、造粒用の槽の底面に平行に配置した２枚の攪拌羽根
を回動させるタイプの混合機で行った場合に、最も好ま
しい形態の立毛状基材粒子を得ることができるようであ
る。

【００１３】本発明の造粒方法をより具体的に説明する
ために、摩擦材の製造に用いる立毛状基材粒子の造粒の
場合を具体的な条件で説明すると、例えば次に示す操作
の順序で立毛状基材粒子の製造が行われる。 攪拌装置を備えた図１に示す槽内にアラミド繊維を
投入し、前記槽の底面の一部で下方から空気を導入し、
流動させると共に攪拌翼で攪拌する。例えば６００ｒｐ
ｍの回転速度で、１分間攪拌する。 所定量のその他の原料粉末を計量し、前記槽内に投
入する。 各成分の投入後、流動させながら攪拌翼を所定の回
転速度（例えば６００ｒｐｍ）で、所定時間（５分間）
攪拌し、原料を乾式にて混合処理する。 次に、スプレーノズルよりエタノールを噴霧しなが
ら攪拌操作を行う。スプレーノズルでエタノールを噴霧
するときの吐き出し空気流量は１０〜１００リットル／
分とする。エタノール供給量は、０．１〜１０ｍｌ／秒
の範囲とする。 この〜の工程で立毛状基材粒子が得られる。この場
合バッチ式である。

【００１４】前記の工程におけるエタノール供給量が
１０ｍｌ／秒より多くなると、得られる粒子の径が大き
くなり、また０．１ｍｌ／秒より少なくなると、得られ
る粒子の径が小さくなる。前記のアルコールを噴霧しな
がらの処理時間は３０秒〜５分間程度とするが、その処
理時間が短いと得られる粒子が柔らかくなり、また処理
時間が長いと得られる粒子が硬くなる。その処理におけ
る攪拌羽根の回転速度も粒子の成形性に大きく影響し、
通常５〜３００ｒｐｍの範囲で行われるが、回転速度が
早いと、粒径が小さくて硬い粒子が得られ、また回転速
度が遅いと、粒径が大きくて柔らかい粒子が得られる。 の工程で得た立毛状基材粒子は、これをそのまま
熱成形工程に送って熱成形することにより、強度の大き
い熱成形体を得ることができる。 の熱成形体は、さらに所定の時間加熱処理を行
い、研磨等の処理後、完成品とする。摩擦材の製造にお
いて、従来の材料粒子を用いるときには一旦予備成形し
ないと、材料粒子を直接熱成形工程の型に入れて熱成形
するとき、粒子相互の結合力が弱いために製品が崩れや
すかったが、立毛状基材粒子は粒子から多数の繊維が粒
子表面に出ていて、熱成形の際にこの多数の繊維が相互
に絡み合い熱により相互溶着するためか、製品の強度が
大きく、崩れるようなことはない。

【００１５】本発明の造粒方法に用いる装置として、例
えば図１に示す混合機１を使用することが好ましい。図
１はその縦断面図であり、説明図として示されている。
この混合機１は、造粒部２となる槽３の底板４が、図２
に見るように中心を通る線で６等分されており、その底
板４の左側にある６分の１である部分５における底板５
が幾つかの穴６が開いている形状となっている。そし
て、これらの穴６は網７が張られていて、通気性となっ
ており、下方から空気８が導入されそこを通って気流と
なって槽３内に流入している。このため、槽３内では偏
った状態で気流が流入して槽３内を流動することにな
る。そして、この混合機１の内部にはその底板４の少し
上に２枚の攪拌羽根９が設けられており、この攪拌羽根
９は回転軸１０を介して槽３の底板４の下方に設けた電
動モータ１１により回転されるようになっている。この
攪拌羽根９により槽３内での気流はさらに攪乱され複雑
な流動状態となる。

【００１６】この複雑な流動状態となった気流により槽
３内に投入された材料粉末１２は激しく槽３内を流動す
ることになるが、通気性穴６の上方においては上昇気流
を伴うため他の箇所よりも特に激しい流動状態となる。
このような流動状態となった材料粉末に対し、図１に示
すように、二流体ノズルからなるスプレーノズル１３か
ら造粒用液体１４がスプレーされてスプレーミスト１５
が形成されると、濡れた材料粉末に他の材料粉末が付着
して大きな粒子となり、その工程を繰り返すことにより
所望の大きさの粒子となる。本発明においては、材料粉
末が偏った流動状態となっているところに造粒用液体１
３がスプレーされることにより、濡れた材料粉末に他の
材料粉末が付着する状態が弱いものとなり、柔らかい粒
子が形成されるようである。その攪拌羽根９の回転によ
り生じる空気流その傾向が一層助長されるようである。
また、槽３に造粒用液体としてアルコールを用いた場
合、噴霧によりアルコールミストが形成されるが、その
ためのスプレーノズル１３は槽３の壁を通して内部に開
口するように設置することができる。槽３に蓋を設け、
そこからスプレーノズル１３を入れてもよい。

【００１７】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定される
ものではない。

【００１８】 実施例１ −摩擦材用粒子の製造例− （摩擦材の組成） ここでは、摩擦材の組成として次の配合例とした。 充填材 炭酸カルシウム粉末 ７７部（重量、以下同じ） 繊維 アラミド繊維（ケブラー） ５部 樹脂 フェノール樹脂粉末 ８部

【００１９】（製造装置）造粒装置１として、図１に示
す混合機１を使用した。図１はその縦断面図であり、図
２は前記槽３の平面図である。なお、図１は図２のＡ−
Ａ線での断面図であが、図２では攪拌羽根９などが略し
てある。この混合機１は、円筒形の槽３の底板４は、幾
つもの大きな穴６が設けられ、その部分に網７が張られ
て、通気性の部分５となっている底板からなり、かつ中
心を通る線で６等分に分割され、その６分の１の区分の
みが開いていて、その部分のみが通気性となっている。
また、底板４上には２枚の攪拌羽根９が設けられていて
回転されている。この攪拌羽根９はその回転軸を介して
槽３の底の下方に設けた電動モータ１１により回転され
るようになっている。また、混合機１にはアルコールミ
ストを噴霧するためのスプレーノズル１３が槽３の側壁
を通して内部に開口するように設置されており、そのス
プレーノズル１３の設置位置は、水平方向に向いてい
る。

【００２０】（製造工程）次に示す操作の順序で製造を
行った。 予備攪拌 前記混合機内にアラミド繊維を投入し、６００ｒｐｍで
３００秒攪拌する。 本攪拌 所定量のその他の原料の炭酸カルシウム粉末及びフェノ
ール樹脂粉末を計量し、混合機内に投入する。各成分の
投入後、回転速度６００ｒｐｍで、３００秒（５分
間）、原料を乾式にて混合処理する。 噴霧攪拌造粒 次に、攪拌操作を行いながら、途中でスプレーノズルよ
りアルコールミストを噴霧しながら造粒を行う。アルコ
ールとしてエタノールを用いた。造粒時の回転数は３０
ｒｐｍである。エタノールを噴霧するときの吐き出し空
気流量は約４０リットル／分とし、エタノール供給量は
試料１００部当たり３０部で、１２０秒の間に供給され
て、エタノールミストを噴霧することにより造粒を行っ
た。このエタノールミストの噴霧により立毛状基材粒子
の造粒物が得られた。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が得ら
れる。 本発明の造粒方法では、混合室内での上昇する気流
を希望する方向に自由に偏らせることができるので、凹
凸の多い歪んだ形状をしてふわふわした低密度の粒子を
得ることができる。 噴出させる気流を方向を制御することにより、前記
の粒子の形状及び密度の大きさを容易に制御することが
できる。 この造粒方法では、材料粉末の粒径が均一でなくと
も容易に造粒することができ、物質が１種類だけでな
く、２種類以上混合したものでもよく、繊維状物質が混
合したものでも容易に造粒することができる。 製造条件として、攪拌羽根の回転数を上げて造粒す
ると、硬い粒子を得ることができる。 繊維状物質を材料の１種として用いるときには、立
毛状基材粒子を容易に得ることができ、特に繊維状物質
としてアラミド繊維などを用いる場合、その表面上のア
ラミド繊維が粒子間で絡み合う作用があるために、その
立毛状基材粒子を用いて得られる成形体の強度が向上す
る。 造粒に際してアルコールミストを噴霧することによ
り、立毛状基材粒子を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の造粒方法に用いる混合機の側断面面を
示す。

【図２】本発明の造粒方法に用いる混合機の平面図を示
す。

【符号の説明】

１ 混合機 ２ 造粒部 ３ 槽 ４ 底板 ５ 部分 ６ 穴 ７ 網 ８ 空気 ９ 攪拌羽根 １０ 回転軸 １１ 電動モータ １２ 材料粉末 １３ スプレーノズル １４ 造粒用液体 １５ スプレーミスト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体粒子を気流により流動させながら造
   粒する方法において、前記粉体粒子を収容した造粒部の
   底面の一部から気流を流入させることにより造粒部に偏
   った状態で気流を流入させて粉体粒子を流動させると共
   に、攪拌羽根で攪拌しながら造粒用液体を噴霧すること
   を特徴とする造粒方法。
2. 【請求項２】 造粒用液体を造粒部の上面又は側面から
   吹きつけることを特徴とする請求項１記載の造粒方法。
3. 【請求項３】 繊維を一緒に加えることにより立毛状基
   材粒子を得ることを特徴とする請求項１記載の造粒方
   法。