JP2007209924A

JP2007209924A - 粉砕装置および粉体の球形化処理方法

Info

Publication number: JP2007209924A
Application number: JP2006033931A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Okumoto; 昌宏奥本
Original assignee: Nippon Pneumatic Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pneumatic Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】所定大きさの丸みのある微粉を効率よく形成することができるようにした粉砕装置を提供することである。
【解決手段】コンプレッサ１と粉砕機３を接続する供給路２にヒータ４を組込み、そのヒータ４によりコンプレッサ１から送られる高圧エアを加熱して、粉砕処理しようとする粉体の軟化点に近い温度に昇温し、この高温、高圧エアを粉砕機３の粉砕室６に供給して旋回させる。その旋回気流中に粉体を供給し、旋回気流との衝突および粉体同士の衝突により粉体を粉砕すると共に、高温の旋回気流との接触により、粉体表面を溶融させて球形化する。
【選択図】図１

Description

この発明は、熱可塑性樹脂や無機物質等の粉体を微粉砕する粉砕装置およびその粉砕装置を用いて粉体を球形化処理する粉体の球形化処理方法に関するものである。

一般に、現像用のトナーや粉体塗料に用いられる熱可塑性樹脂においては、鮮明な画像や均一で滑らかな塗装面を得るために、粒径が均一で細かく、かつ流動性の良いことが求められる。

そこで、現状で用いられている熱可塑性樹脂粉体は、粉砕機によって粉砕処理され、その粒径が、トナーでは１０μｍ前後、粉体塗料では３０μｍ前後のものが多い。

このようなトナー等の熱可塑性樹脂の粉砕に使用される粉砕機として、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。

上記粉砕機においては、粉砕室内に高圧エアを供給して高速旋回させ、その高速の旋回気流中に粉体を供給し、上記旋回気流との衝突および粉体同士の衝突によって粉体を微粉砕するようにしている。

ところで、粉砕機によって粉砕処理された微粉は多くの角を持つため、粉砕処理後の粉体をそのままの状態で使用すると、粉体の流動性が悪くなり、鮮明な画像を得ることができなかったり、塗装面の仕上がりに斑ができたり、性能や作業性に問題がある。

そのため、粉砕機で粉砕処理した粉体を、別途球形化処理装置を使って粉体表面の角をなくす球形化処理が行われている。

粉体を球形化処理する球形化処理装置として、特許文献２に記載されたものが知られている。この特許文献２に記載された球形化処理装置は、造粒搭の天板に形成された流入口上に環状の原料供給ヘッドを設け、その原料供給ヘッド内に供給された熱可塑性の粉体と圧縮エアの固気混合流体を原料供給ヘッドの内周に形成された原料噴射ノズルから噴射して、熱風噴射ノズルから噴射する熱風と接触させ、その熱風との接触により粉体の表面を溶融させて球形化するようにしている。
特開平１１−１７９２２８号公報特公平４−４０１６９号公報

ところで、従来は、上記のように、熱可塑性の粉体の粉砕と球形化処理とを別々に行うようにしているので、処理に非常に手間がかかっていた。また、粉砕処理装置と球形化処理装置の２つの装置を必要とするため、設備コストがかかるという不都合がある。

また、従来の球形化処理装置においては、加熱により溶融して球形化した粉体がその直後に接触すると、互いに結合し、一旦結合すると分離することがなく、粒径が大きく変化するばかりでなく、形状も変化して、目的とする大きさの丸みのある粉体を得ることができない。

この発明の課題は、所定大きさの丸みのある微粉を効率よく形成することができるようにした粉砕装置および粉体の球形化処理方法を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明に係る粉砕装置においては、コンプレッサと、そのコンプレッサから供給される高圧エアを粉砕室内において高速旋回させ、その高速旋回気流中に粉体を供給して、気流との衝突および粉体同士の衝突によって粉体を粉砕処理する粉砕機と、その粉砕機から排出される粉砕処理後の微粉と高圧エアの固気混合流体を微粉とエアとに分離する固気分離機と、その固気分離機から排出されるエア中の微粉を捕集して清澄なエアを排気する捕集機とからなる粉砕装置において、前記コンプレッサから粉砕機に供給される高圧エアの供給路に、温度調節可能なヒータを組込んだ構成を採用したのである。

また、この発明に係る粉体の球形化処理方法においては、上記粉砕装置における粉砕機の粉砕室内に熱可塑性の粉体を供給すると共に、コンプレッサから供給される高圧エアをヒータにより粉体の軟化点に近い温度まで加熱して前記粉砕室に供給し、その加熱された高圧エアの旋回気流との衝突および接触により、粉体の粉砕処理と球形化処理とを行うようにした構成を採用したのである。

ここで、粉体の軟化点とは、加熱により軟化して粉体が変形し始める温度を
いい、粉体の種類によって呼称される融点やガラス転移温度を含むものとする。

上記のように、粉体の軟化点に近い温度まで加熱された高圧エアを粉砕室に供給して旋回させ、その旋回気流中に粉体を供給することによって、粉体は旋回気流との衝突、および粉体同士の衝突によって粉砕されると共に、高温の旋回気流との接触により、表面の角が溶融して球形化されることになり、しかも、溶融直後に接触して結合しても、旋回気流との衝突によって分散されることになる。

このため、所定大きさの丸みのある微粉を効率よく形成することができると共に、粉砕機によって粉砕と球形化処理とを行うので、設備コストもかからず、極めて経済的である。

また、ヒータを切ることによって、粉砕だけの処理を行うことができる。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、コンプレッサ１によって形成される高圧エアは、供給路２から粉砕機３に供給される。

供給路２には、温度調節可能なヒータ４が接続され、そのヒータ４の駆動によって、コンプレッサ１から供給される高圧エアは所定の温度に加熱される。

図２に示すように、粉砕機３は、ケーシング５の内部に形成された粉砕室６の周壁に複数のノズル７を取付け、そのノズル７とケーシング５の下方に設けられたエアヘッダ８とを通路９で接続し、前記供給路２からエアヘッダ８に供給される高圧エアをノズル７から粉砕室６内に噴射して高速旋回させると共に、粉体供給装置１０から粉砕室６内に粉体を供給し、この粉体を高圧エアとの衝突および粉体同士の衝突によって粉砕するようにしている。

ここで、粉体供給装置１０は、ケーシング５の周壁に混合筒１１を接続し、その混合筒１１内にディフューザ１２を組込み、そのディフューザ１２と間隔をおいて設けられたノズル１３とエアヘッダ８とを通路１４で接続し、上記ディフューザ１２とノズル１３間に形成された混合空間１５にホッパ１６の下端開口を連通し、ノズル１３からディフューザ１２内に噴射される高圧エアのエジェクタ作用によって、ホッパ１６内の粉体を混合空間１５内に流入させ、その粉体と高圧エアとをノズル１３から粉砕室６内に噴射させるようにしている。

粉砕室６内において粉砕され、粉砕室６の中央部に移動する微粉は、粉砕室６の下部中央に接続された排出筒１７から高圧エアと共に排出されるようになっている。

粉砕機３の排出筒１７とサイクロンからなる固気分離機１８は通路１９を介して接続されている。通路１９の外側には冷却ジャケット２０が設けられ、その冷却ジャケット２０内に供給される冷媒によって、通路１９内が冷却されるようになっている。この冷却ジャケット２０は、できるだけ排出筒１７に近い位置に設けるのが望ましい。

固気分離機１８は、粉砕機３から送り込まれてくる固気混合流体を微粉とエアとに分離する。微粉は下部に接続された回収容器２１によって回収され、エアは通路２２からバッグフィルタ等の捕集機２２に吸引されてエアに混入する粉体が除去されるようになっている。

実施の形態で示す粉砕装置は上記の構造からなり、トナーや粉体塗料の主要成分である熱可塑性樹脂等の熱可塑性の粉体の粉砕および球形化処理に際しては、コンプレッサ１から粉砕機３に供給される高圧エアをヒータ４により加熱して、球形化処理しようとする粉体の軟化点に近い温度まで昇温し、その加熱、高圧エアをエアヘッダ８に供給する。

エアヘッダ８に加熱、高圧エア(以下、単に高圧エアと言う)を供給すると、その高圧エアは、ノズル７から粉砕室６に噴射されて高速で旋回する。また高圧エアは粉体供給装置１０のノズル１３からデュフィーザ１２内に噴射され、エジェクタ作用によりホッパ１６内の粉体が混合空間１５内に流入し、その混合空間１５から粉砕室６内に噴射されて旋回する。

このように、高圧エアが高速度で旋回する粉砕室６内に粉体を供給することにより、粉体は旋回気流との衝突および粉体同士の衝突により粉砕される。粉砕直後の粉体は角を有するが、これらの粉体は、高温の旋回気流との接触により表面の角が溶融して丸みを帯び、球形化される。

溶融による球形化直後の粉体は、粉砕室６内での旋回中に粉体同士の接触によって一時的に結合する場合があるが、結合したとしても旋回気流との衝突によって分散され、結合状態を維持することはない。

粉砕室６内において粉砕された粉体のうち、微粉は粉砕室６の中央部に移動して排出筒１７から高圧エアと共に通路１９内に流入する。このとき、通路１９は冷却ジャケット２０内に供給された冷媒によって冷却されているため、通路１９内に流入した微粉は流動中において冷却される。

このため、微粉は、通路１９の内面に付着することなくスムーズに流れて固気分離機１８内に流入し、その固気分離機１８によって微粉とエアとに分離され、微粉は固気分離機１８内を下降して、回収容器２１に回収される。

一方、エアは捕集機２２内に流れ、その捕集機２２によってエア中に含まれる粉体が除去され、清澄なエアが大気に排出される。

このように、ヒータ４によって加熱された高圧エアを粉砕機３の粉砕室６に供給する状態において、その粉砕室６に粉体を供給することにより、粉体の粉砕処理と球形化処理とを同時に行うことができるので、能率よく処理することができる。

なお、軟化点温度の高い粉体の場合などには、連続運転時の粉砕機部の雰囲気温度を一定に保つため、粉砕室周囲を冷却ジャケットで覆うことなどで、高圧エアの温度制御がし易くなり、より効率をよくすることができる。

また、単一の粉砕機３によって粉砕と球形化処理とを行うことができるので、設備コストがかからず、極めて経済的である。

因みに、図３に示す平均粒子径が８μｍのトナーを当社製ジェット粉砕機ＰＪＭ−８０(粉砕機３)を用いて粉砕と球形化処理とを行ったところ、図４に示す製品を得た。その処理に際して、高圧エアの圧力Ｐ，温度Ｔ，エア流量Ｑ，処理速度Ｖを、
Ｐ＝０．４ＭＰａ、Ｔ＝１１０℃、Ｑ＝０．４Ｎｍ^３／ｍｉｎ，Ｖ＝２ｋｇ／ｈ
とした。

なお、図３および図４は、電子顕微鏡写真によって撮影されたトナーの粒子を図面化したものである。

上記のように、高温の高圧エアを粉砕機３の粉砕室６に供給してトナーを処理することによって、表面に丸みのある球形化粒子を得ることができ、その粒子の平均粒径は、７．５μｍであった。

また、上記粉砕機３(ジェット粉砕機ＰＪＭ−８０)を用い、上記と同じ条件で粉体塗料に使用される熱可塑性樹脂の粉砕と球形化処理とを行ったところ、上記と同様に、表面に丸みのある球形化粒子を得ることができた。

なお、球形化処理を必要としない粉体の粉砕処理に際しては、ヒータ４を切り、常温の高圧エアを粉砕室６に供給して、粉体の粉砕処理を行うようにする。

この発明に係る粉砕装置の概略図粉砕機の断面図粉砕および球形化処理前のトナーを示す図粉砕および球形化処理後のトナーを示す図

符号の説明

１コンプレッサ
２供給路
３粉砕機
４ヒータ
６粉砕室
１８固気分離機
２２捕集機

Claims

コンプレッサと、そのコンプレッサから供給される高圧エアを粉砕室内において高速旋回させ、その高速旋回気流中に粉体を供給して、気流との衝突および粉体同士の衝突によって粉体を粉砕処理する粉砕機と、その粉砕機から排出される粉砕処理後の微粉と高圧エアの固気混合流体を微粉とエアとに分離する固気分離機と、その固気分離機から排出されるエア中の微粉を捕集して清澄なエアを排気する捕集機とからなる粉砕装置において、
前記コンプレッサから粉砕機に供給される高圧エアの供給路に、温度調節可能なヒータを組込んだことを特徴とする粉砕装置。
請求項１に記載の粉砕装置における粉砕機の粉砕室内に熱可塑性の粉体を供給すると共に、コンプレッサから供給される高圧エアをヒータにより粉体の軟化点に近い温度まで加熱して前記粉砕室に供給し、その加熱された高圧エアの旋回気流との衝突および接触により、粉体の粉砕処理と球形化処理とを行うようにした粉体の球形化処理方法。