JP2012196617A - 篩 - Google Patents

Abstract

【課題】金属、セラミック、合成樹脂等の超微細な粒子はくっ付きあって塊になり分級されない虞があるため、この点を改善することを目的とする。
【解決手段】複数の孔を有する基板を振動させることにより粒子が基板の入口側から出口側へ孔を通過して分級される篩において、基板の入口側には粒子が互いにくっ付きあって塊となる粒子同士を分離するための複数の突起を形成した篩を提供する。
【選択図】図1

Description

本発明は、超微細な球形の粒子を分級する篩に関するもので、特に金属、セラミック、合成樹脂等の超微細な粒子はくっ付きあって塊になり分級されない虞があるため、この点を改善することを目的とするものである。

球形の粒子を効率的に篩い分ける篩装置における篩の作業速度は、あらゆる産業の生産性に直接影響を与える重要な要素技術として知られている。特に、真円に近い球形粒子を効率的に篩うことは、例えば、コスト、品質等の観点から極めて重要な課題となっている。
この篩を用いる場合、篩作業中は篩に対して上下方向、左右方向のほか、ラジアル方向等に駆動させ、常に振動を与えることにより、粒子が篩の孔に接触した後、できる限り速く孔をすり抜けて落下させるようにしている。

しかし、粒子は上下の振動により、篩の孔の周囲で舞うことになり、なかなか孔を通過することができないという課題がある。さらに、前後左右のいわゆる二次元平面的振動では、その速度及び加速度によっては、粒子が孔を通過しないで孔の上部を通過する機会が多いために効率的に篩うことができないという問題がある。

これらの問題に対し、例えば、下記特許文献１において、篩の孔の形状を長孔にして微粉を篩う場合に分離効率を向上させた微粉分離除去装置が提案されている。
しかしながら、特許文献１では、篩に形成された複数の長孔が互いに平行とされているため、少なくとも二次元平面的振動で粒子を篩う場合、何れか一方の振動方向においては分級速度が遅くなる問題が残されている。

これを解決するため、本願出願人は長孔を長手方向の延長線上にて他の長孔の長手方向の中点と直交させるようにした篩を特許文献２で提案している。

特開平０６−１７０１６０号公報 特開２０１０−２５３４６１号公報

この特許文献１により、分級効率を向上させ、分級作業の生産性を大幅に改善させることが可能な篩を提供することができた。しかしながら、粒子物質の種類によっては粘性があり、孔の入口側において粒子同士がくっ付きあって塊になるため、粒子が孔を通過しなくなり分級されない虞があることが判明した。この現象は、特に１μｍ〜２０μｍの超微粒子において顕著に発生することが実施品で確認された。
本発明は、かかる課題に鑑み、粒子同士がくっ付きあって塊になっても、この塊を崩して粒子を分級するようにした斬新な篩を提供することを目的とする。

第１態様の発明は、複数の孔を有する基板を振動させることにより粒子が前記基板の入口側から出口側へ前記孔を通過して分級される篩において、前記基板の入口側には前記粒子が互いにくっ付きあって塊となる粒子同士を分離するための複数の突起を形成したことを特徴とする篩である。

第２態様の発明は、孔の穴径が１μｍ〜１５０μｍで、突起の高さ寸法が前記穴径の０．５〜２倍であることを特徴とする篩である。

第３態様の発明は、前記突起が合成樹脂、金属、セラミックの何れかで形成されていることを特徴とする篩である。

本発明では、篩作業中に孔の入口側で粒子が互いにくっ付きあって塊となっても、基板の粒子の入口側で基板とともに振動している突起にこの塊がぶつかりあうことにより塊が崩される。このため、粒子同士が分離して個々の粒となって、孔を通過するようになるので、円滑に分級され篩の作業効率を向上させることができる。

特に、突起の高さ寸法を孔の穴径１μｍ〜１５０μｍの０．５〜２倍にすることにより、突起の強度を維持しつつ粒子の塊を効率良く崩すことができる。これは、突起を孔の穴径の２倍よりも高くすると突起の強度が弱まり、０．５倍よりも低くすると粒子の塊が孔を塞いでしまい、分級されなくなる虞が高いからである。

更に、突起を合成樹脂で形成することにより、合成樹脂の柔軟性によって粒子を傷つけないで塊を崩すことができる。また、突起を金属、例えばニッケル、パラジューム、鉄、銅、金、銀等の合金で形成することにより篩を基板と同じ材質である金属と一体に同時に製造することができる。また、突起をセラミックで形成することによりセラミック以外の
例えば、有機物等の不純物を嫌う粒子を篩うときに有効である。

本発明の実施形態を示す篩の斜視図である。 第１図のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態を示す篩の動作説明図である。 本発明の実施形態を示す篩の製造工程を示す説明図である。 本発明の他一実施形態を示す篩の製造工程図である。 本発明の実施形態を示す篩の写真である。 本発明の他二実施形態を示す篩の斜視図である。 第７図のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の他二実施形態を示す篩の動作説明図である。 本発明の他三実施形態を示す篩の斜視図である 第１０図のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の他三実施形態を示す篩の動作説明図である。

以下、本発明に係る篩の実施形態について、図１〜図４に基づいて詳述する。
１はニッケル、パラジューム、鉄、銅、金、銀等の合金によって製作された金属製の篩であり、この基板２には球形等のいろいろな形状の粒子３を上側から下側へ通過させて分級する複数の孔４が形成されている。この孔４の形状は図１に示すような四角穴形状に限定されず、三角穴形状、六角穴形状、丸穴形状等でも良い。また、この孔４は基板２の入口側４１の穴径を広くしているが、出口側４２の穴径と同一のストレート形状でも良い。

基板２には、粒子３が互いにくっ付きあって図３に示すように塊５となる粒子３同士を分離するための複数の円錐状の突起６が、基板２の入口側４１に形成されている。
そして、孔４の穴径ａは１μｍ〜１５０μｍであり、突起６の高さ寸法ｂは孔４の穴径ａ１μｍ〜１５０μｍの１．５〜２倍にすることにより、突起６の強度を維持しつつ粒子３の塊５を効率良く崩すようにしている。
これは、突起６を孔４の穴径の２倍よりも高くすると突起６の強度が弱まり、０．５倍よりも低くすると粒子３の塊５が突起６と接触しないで落下して孔４を塞いでしまい、分級されなくなる虞が高いからである。

以下、篩１の製造工程について図４に基づいて説明する。７はステンレス等の基盤で、この基盤７の上に第１段のレジスト（感光性樹脂）８をコートする。そして基盤７の上にニッケル９を電鋳で析出させると、ニッケル９がレジスト８の中心８１に向かって外周から覆いかぶさって環状の庇部９１が形成される。次に、ニッケル９の上の平坦部９２に第２段のレジスト（感光性樹脂）１０をコートする。

このコートされたレジスト１０の間のニッケル９の上に離型剤を介してニッケル１１を電鋳で析出させるとニッケル９の庇部９１で囲まれている窪み９３が埋まり、この埋まった部分が突起６となる。その後、レジスト１０を溶剤で溶かすと、この溶けた部分が孔４となり、ニッケル１１を取り外して上下反転すると、図１及び図２に示す篩１を製造することができる。
このように、突起６を篩１と同じ材質である、例えばニッケル等の金属で形成するようにすると、突起６を篩１と一体に同時に製作でき、製造工程を簡略化することができる。

尚、突起６は、円錐状の突起６の孔形状を有するスクリーン印刷により、耐熱・耐久性のある合成樹脂で形成することもできる。
以下、このスクリーン印刷による製造工程について、図５に基づいて説明する。
図５（ａ）に示すように、窪み１１１を有するニッケル基板１１上にワイヤ１２１とワイヤ１２２からなるスクリーンマスク１２とスキージー１３を用いてインク１４によりメッシュを形成する。形成するインク１４は、有機物（エポキシ、ポリウレタン、ポリイミド、紫外光硬化樹脂等）や、セラミック（アルミナ、シリカ、等）のスラリー状のものや、アルコキシドセラッミクの混合物で良い。

次に図５（ｂ）に示すように、スクリーン印刷後はスクリーンマスク１２を離型し、インク１４を重合又は焼成する。一般には、Ｎｉ電鋳材が基板１１の場合はそれ自身に酸化皮膜があり離型性を有しているので、重合又は焼成後は容易に離型することができる。
しかし、必要によっては、弗素系の離型剤を予め薄くコートした方が好ましい。
次に、図５（ｃ）に示すように、インク１４を重合又は焼成したことによりメッシュが形成されるときに、窪み１１１にインク１４が充填され、離型されればその充填個所が突起６１となって形成される。

次に図５（ｄ）に示すように、重合又は焼成されたインク１４がメッシュとなって基板１１から離型されることにより、突起６１が一体となって上述した有機物やセラミック等の素材で出来上がる。
この工法は、スクリーン印刷で基板１１上にインク１４からなるメッシュと突起６１を一体形成したが、この基板１１をベースにインジェクション成形でメッシュを製作すれば、突起６１を有する有機物のメッシュを形成することもできる。
このように合成樹脂で形成することにより、突起６１の先鋭部１２で粒子３の塊５を崩すとき、合成樹脂の柔軟性によって粒子３を傷つけることはないので、好ましい。
また、また、突起６１をセラミックで形成することによりセラミック以外の例えば有機物等の不純物を嫌う粒子を篩うときに有効である。

そして、本発明に係る篩１を所定の周波数と振幅を備えた振動手段によって上下方向、左右方向のほか、ラジアル方向等に振動させて、凝集し易い粒子３の分級を行う篩い作業を実行すると、粒子の粘性や吸着により粒子３同士が孔４の入口側で粒子が互いにくっ付きあって塊５となる場合がある。

この場合、図３に示すように基板２と一緒に振動している突起６の先鋭部１２にこの塊５がぶつかりあって塊５が崩され、粒子３同士が分離して矢印のように孔４を通過するようになるため、円滑に分級され篩１の作業効率を向上させることができた。このことは、次に示す性能試験の結果から立証できた。

本発明に係る篩装置の性能試験の結果を説明する。
図６の写真で示すように、穴径が１４μｍで３０ピッチの孔４が８５０個／１平方インチあり、高さ７μｍの多数の突起６をライン幅に設けた篩１を用意した。
そして、この篩１を周波数３５ｋＨｚの振とう機で１０分間振動させながら粒径５〜２０μｍの有機樹脂の粒子３を篩１の上から散布すると、凝集してくっ付きあった粒子３の塊５が突起６の先鋭部１２により崩されて分離分散していることが篩１の上部で目視でき、１４μｍ以下の粒子を分級回収したところ、突起６を有さない従来の篩と比較すると、１．５〜２倍も回収効率が高いことが確認できた。

図７〜図９は本発明の他一実施形態を示すもので、突起６２の形状を三角錐形状にしたものであり、突起６２以外の他の構成部品については図１〜図３と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
この他一実施形態においても、図９に示すように、図３で上述した実施形態の場合と同様に基板２と一緒に振動している突起６２の先鋭部１２１にこの塊５がぶつかりあって塊５が崩され、粒子３同士が分離して矢印のように孔４を通過するようになるため、円滑に分級され篩１の作業効率を向上させることができる。

図１０〜図１２は本発明の他二実施形態を示すもので、突起６３の形状を円柱形状にしたものであり、突起６３以外の他の構成部品については図１〜図３と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
この他二実施形態においても、図１２に示すように、図３で上述した実施形態の場合と同様に基板２と一緒に振動している突起６３の先端部１２２にこの塊５がぶつかりあって塊５が崩され、粒子３同士が分離して矢印のように孔４を通過するようになるため、円滑に分級され篩１の作業効率を向上させることができる。
尚、突起６３の先端部１２２が平坦であるため、図３及び図９の場合と比較して塊５が崩されにくい虞があるため、突起６３の個数を上述した実施形態よりも多くした方が好ましい。
このように、突起６、６１、６２、６３は何れの形状であっても塊５を崩すことは可能であり、突起形状であれば他の異なる形状でも適用することができる。

本発明は、上記実施例の如く、粘性や吸着により凝集し易い粒子を分級する篩作業において極めて有効である。

１ 篩
２ 基板
３ 粒子
４ 孔
５ 塊
６ 突起
６１ 突起
６２ 突起
６３ 突起

Claims (3)

1. 複数の孔を有する基板を振動させることにより粒子が前記基板の入口側から出口側へ前記孔を通過して分級される篩において、前記基板の入口側には前記粒子が互いにくっ付きあって塊となる粒子同士を分離するための複数の突起を形成したことを特徴とする篩。
2. 前記孔の穴径が１μｍ〜１５０μｍで、前記突起の高さ寸法が前記穴径の０．５〜２倍であることを特徴とする請求項１に記載の篩。
3. 前記突起が合成樹脂、金属、セラミックの何れかで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の篩。