JPH03193129A

JPH03193129A - 粉体の圧縮造粒装置およびカーボンブラックの圧縮造粒方法

Info

Publication number: JPH03193129A
Application number: JP33292489A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ishizu; 誠石津; Nobutake Mise; 信猛見勢; Akinori Sakagami; 坂上　昭則
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp; Mitsubishi Chemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1989-12-25
Filing date: 1989-12-25
Publication date: 1991-08-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野］この発明は、粉体、主としてカーボンブラックの圧縮造
粒装置およびカーボンブラックの圧縮造粒方法に関する
ものである。

〔従来の技術］従来のこの種の圧縮造粒装置としては、ホッパーの内部
に配設された鉛直方向の給送スクリューと、その下方に
配設された水平方向の１組の回転圧縮ロールとからなる
構成が知られており、この圧縮造粒装置では、被処理対
象としての空隙率が多（てふわふわした粉体、つまり嵩
密度の小さい粉体をホッパー内に供給させ、給送スクリ
ューにより圧縮移送させた上で、各回転圧縮ロール間に
おいて造粒成形させるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、前記構成による圧縮造粒装置では、粉体
の内部に含まれている気体成分が、給送スクリューによ
る圧縮移送の過程では散逸されずに、この気体成分が却
って圧縮かつ蓄積された状態で各回転圧縮ロール間に供
給され、造粒成形されて、成形後、内部に封じ込まれて
いる圧縮された気体が破裂することがある。

そこで、これを解決するために、従来は、ホッパー内を
を減圧吸引すると共に、撹拌脱気させる手段が講じられ
るが、特に嵩密度の小さい粉体であるとか、あるいは装
置自体が大型である場合などには、粉体の撹拌が十分い
行われなかったり、脱気がホッパーの壁面近傍に限られ
たりすることがあって、十分に脱気させるために相当の
長時間を必要とし、造粒成形の生産効率が悪いという欠
点があった。

この発明は、従来のこのような問題点を解消するために
なされたもので、その目的とするところは、被処理対象
の粉体を十分に脱気させた状態において、これを圧縮成
形させ得るようにした粉体の圧縮造粒装置、および被処
理対象の粉体としてのカーボンブラックの圧縮造粒方法
を提供することである。

［課題を解決するための手段］前記目的を達成するために、この発明に係る粉体の圧縮
造粒装置は、一端部側に供給口、他端側に排出口をそれ
ぞれに形成し、はｆ中間部を多孔質部とした筒状本体と
、多孔質部を通して筒状本体内を排気する真空室と、筒
状本体内に配設され、供給口から供給される粉体を脱気
して排出口に排出する給送スクリューとを有する脱気給
送コンベア部、および排出口から排出される脱気された
粉体を、圧縮して造粒成形する１対の圧縮造粒ロールを
有する圧縮造粒成形部を備えて構成したものである。

また、この発明に係るカーボンブラックの圧縮造粒方法
は、粉体としての原料カーボンブラックを、はｆ中間部
に多孔質部を有する筒状本体の端部側の供給口から供給
し、筒状本体内に配設される給送スクリューによって他
端部側の排出口に給送しながら筒状本体内を排気させ、
脱気させた上で排出口から排出させて、脱気カーボンブ
ラックとし、この脱気カーボンブラックを１対の圧縮造
粒ロールにより圧縮して造粒成形するようにしたもので
ある。

〔作　　　用〕

すなわち、この発明においては、筒状本体の端部側での
供給口から供給される嵩高のま５の粉体、または粉体と
してのカーボンブラックを、給送スクリューにより他端
部側の排出口に向けて給送すると共に、筒状本体内を排
気させることによって、これを排出口から脱気して排出
でき、かつ脱気されたカーボンブラックを圧縮造粒ロー
ルにより圧縮して造粒成形し得るのである。

〔実　施　例〕

以下、この発明に係る粉体の圧縮造粒装置およびカーボ
ンブラックの圧縮造粒方法の実施例につき、第１図ない
し第４図を参照して詳細に説明する。

第１図は水平方向の給送スクリューを有する脱気給送コ
ンベア部の排出側に、鉛直方向の１対の造粒ロールを有
する造粒成形部を結合配置した第１実施例による圧縮造
粒装置の概要を、第２図は同上脱気給送コンベア部の排
出側に、水平方向の１対の造粒ロールを有する造粒成形
部を結合配置した第２実施例による圧縮造粒装置の概要
を、第３図は同上脱気給送コンベア部の排出側に、鉛直
方向の給送ホッパー部を介して、水平方向の１対の造粒
ロールを有する造粒成形部を結合配置した第３実施例に
よる圧縮造粒装置の概要をそれぞれ模式的に示した断面
構成図である。

これらの第１図ないし第３図に示す各実施例装置におい
て、符号用は被処理対象としての嵩高なまＳの粉体（こ
の粉体としては、実施例装置で処理し得る広義の一般的
な任意の粉体であってよいが、こ５では、主としてカー
ボンブラックを意味しており、以下の記述では、単に粉
体またはカーボンブラックとも呼ぶ）を脱気しながら給
送する脱気給送コンベア部、２０はこの脱気給送コンベ
ア部属により脱気されて給送される粉体を圧縮して造粒
する圧縮造粒成形部である。

前記第１ないし第３の各実施例による脱気給送コンベア
部ｌＯの構成において、１１は筒状本体を示しており、
１２および１３は筒状本体１１に対する嵩高のま＼の粉
体の供給口および脱気された粉体の排出口である。１４
は筒状本体１１のほゞ中間部に形成されて図示しないフ
ィルターを配設する多孔質部１１ａの外側に、それぞれ
に端板１４ａ、　１４ｂにより区分して設けられ、その
内部に真空室１５を形成する外筒、１６は真空室１５内
の吸排気口、１７は筒状本体１１内に配設された給送ス
クリューである。

また、前記第１実施例による圧縮造粒成形部翻の構成に
おいて、２１．２１は前記脱気給送コンベア部１０の排
出口１７側に鉛直方向で結合配置され、排出口１７から
給送される脱気された粉体な圧縮成形する１対の圧縮造
粒ロールを示しており、第２実施例による圧縮造粒成形
部翻の構成では、これらの１対の圧縮造粒ロール２１．
２１が、排出口１７側に水平方向で結合配置され、第３
実施例による圧縮造粒成形部堕の構成では、これらの１
対の圧縮造粒ロール２１．２１が、排出口１７側に鉛直
方向の給送ホッパー部３０を介して水平方向で結合配置
されている。なお、前記第３実施例での給送ポツパ一部
３０の構成において、３１はホッパーを示し、３２はホ
ッパー３１内に給送される脱気された粉体のアーチング
（いわゆるブリッジング）を防止するための撹拌羽根、
３３は１対の圧縮造粒ロール２１．２１間への脱気され
た粉体の供給スクリューである。

しかして、前記第１ないし第３の各実施例での脱気給送
コンベア部属の構成においては、給送スクリュー１７を
回転駆動させた状態で、吸排気口１６に接続される図示
省略した真空ポンプなとの排気装置によって真空室１５
内を排気させながら、被処理対象となる嵩高のまＳの粉
体を供給口１２から筒状本体１１内に供給させ、給送ス
クリュー１７によって排出口１３側へ圧送させると共に
、多孔質部１１ａを通過する時点で、この粉体の内部に
含まれている気体が、フィルターを介し真空室１５内に
吸引脱気され、このようにして脱気された粉体が排出口
１３から排出されるのであり、また、前記第１および第
２の各実施例での圧縮造粒成形部翻の構成においては、
前記排出口１３から排出給送される脱気された粉体が、
１対の圧縮造粒ロール２１．２１により圧縮されて所期
通りに造粒され、前記第３実施例での圧縮造粒成形部翻
の構成においては、前記排出口１３から排出給送される
脱気された粉体が、旦、給送ホッパー部３０を介して、
その供給スクリュー３３によって供給され、こ＼でも１
対の圧縮造粒ロール２１．２１により圧縮されて所期通
りに造粒されるのである。

こＳて、前記脱気結送コンベア部堕での多孔質部１１ａ
に配置されるフィルターとしては、通常の場合、金属粉
、金属繊維、セラミックなどの焼結体が多く用いられ、
このフィルターは、金属の多孔板、金網などにより補強
して取り付けるのが好ましい。また、多孔質部１１ａを
通過して脱気される粉体は、前記筒状本体ｌｌ内におけ
る充満率が低下するために、この多孔質部１１ａを過ぎ
る部分辺よりも下流側において、その給送スクリュー１
７の実質的な給送容積を小さくするのがよく、より具体
的には、この給送スクリュー１７のスクリューピッチを
暫時に小さくしたり、あるいは軸部の外径を次第に太き
（することで容易に実現し得るのである。そしてまた、
筒状本体ｌｌ内に対する給送スクリュー１７の設置本数
としては、１本であっても何ら差し支えはないが、これ
を２本以上にするときは、表面への粉体の付着が少なく
なることから好ましい。しかし、あまり本数を増すと、
構造が複雑化して製作も困難になるので、通常は３本以
下にされる。

また、前記圧縮造粒成形部２０における１対の圧縮造粒
ロール２１．２１の構成については、各ロール相互の間
隔、加圧力および回転速度のそれぞれを脱気された粉体
の性状などに対応して設定変更可能にするのがよいもの
で、こ＼での各ロール相互間の加圧力、換言すると、粉
体に直接加えられる荷重は、各ロール相互間に対する粉
体の給送速度および各ロール相互間の間隔のそれぞれに
よって決定される。そしてまた、これらの各圧縮造粒ロ
ール２１．２１の表面部形状は、カレンダー型、彫刻型
などの種々の形状から任意に選択してよく、かつ必要に
応じて、同表面部を金属粉、金属繊維。

セラミックなどの焼結体による濾過筒状に構成するとき
は、圧縮造粒される粉体を、その内部側から前記と同様
に真空吸引させることにより、より一層強力に脱気させ
ることも可能である。

次に、被処理対象の粉体として、こＳではカーボンブラ
ックを使用した場合の具体的な実施態様について説明す
る。

こＳで、以下に述べるカーボンブラックの密充填嵩密度
とは、この場合ＪＩＳ　Ｋ　１４６９に準じて測定され
た嵩密度であり、粗充填嵩密度とは、この場合ＪＩＳ　
Ｋ　６２２１に準じて測定された嵩密度である。また、
カーボンブラックの硬さとは、同様にＪＩＳ　Ｋ　６２
２１による造粒カーボンブラックの硬さ測定法に準じて
行なった硬さである。

原料に用いるカーボンブラックについては、これが粉状
であればよ（、特に限定を受けるものではないが、通常
は、カラー用カーボンブラック。

ゴム用カーボンブラック、アセチレンカーボンブラック
などの密充填嵩密度が０，０５〜０．３０ｇ／ａｍ３の
粉状のものが使用される。

先に述べたように、原料カーボンブラックは、まず、前
記圧縮造粒装置の脱気給送コンベア部１０において脱気
されると共に、圧縮造粒成形部２０に給送される。

脱気給送コンベア部１０から排出される脱気されたカー
ボンブラック（以下、脱気カーボンブラックと呼ぶ）の
嵩密度については、これが高いぼど好ましいが、カラー
用カーボンブラックの場合、少なくとも０．１５ｇ／ａ
ｍ３以上になるような処理条件に選択設定する。この処
理条件とは、原料カーボンブラックの給送速度、給送ス
クリュー１７の回転数および真空室１５の真空度などで
あって、これらのうち、原料カーボンブラックの給送速
度、給送スクリュー１７の回転数は、後工程における圧
縮造粒成形部輩での各圧縮造粒ロール２１．２１の回転
数および加圧力との関連によって選択されるから、特に
限定されない。

前記脱気カーボンブラックは、続いて、圧縮造粒成形部
他において圧縮され、かっ造粒成形される。

圧縮造粒成形部２０での脱気カーボンブラックを圧縮造
粒する各圧縮造粒ロール２１．２１のロール加圧力につ
いては、脱気カーボンブラックの給送速度および各ロー
ル相互間の間隔によって選択設定される。例えば、圧縮
かっ造粒成形された後の密充填嵩密度が０．１０〜０．
６０ｇ／ａｍ３のカラー用カーボンブラックの場合にあ
っては、脱気カーボンブラックの給送速度が、１０ｋｇ
／Ｈ，各ロール相互間の間隔が、　３ｍｍのとき、この
ロール加圧力は、　５ｔｏｎ以下、好ましくは０．０１
〜１．００ｔｏｎ程度とされ、より好ましくは０．０３
〜０．５０ｔｏｎ程度にされる。

そして、このとき、圧縮かっ造粒成形されたカーボンブ
ラック（以下、造粒カーボンブラックと呼ぶ）の硬さは
、０．１０〜１．００ｇの範囲内、好ましくは０．ｌＯ
〜０．５０ｇの範囲内となり、また、その初期分散度は
、５％以下であった。

なおこ＼で、前記初期分散度とは、造粒カーボンブラッ
クを媒体中に分散溶解させたときの初期状態での分散性
を表わしている。すなわち、造粒カーボンブラックを所
定の媒体中に加え、所定の条件で分散溶解させたスラリ
ーを、所定の目開きの篩によって濾過した場合にあって
、最初に添加した造粒カーボンブラックの量に対し、篩
上に残されたカーボンブラックの量の比率を初期分散度
と称しており、またこのとき、これらの媒体５分散条件
、　ｆｆｔｉの目開きなどについては、カーボンブラッ
クの用途によって設定される。

次に、この発明の具体的な実施例につき、比較例と共々
に、より一層詳細に説明するが、この発明は、その要旨
を逸脱しない限りにおいて、以下の各実施例に限定され
るものでないことを付記する。

〈カーボンブラック−の０　　　゛〉ａ）粗充填嵩密度。

ＪＩＳ　Ｋ　６２２１による造粒カーボンブラックでの
見掛は比重の測定法に準拠して測定を行ない、その単位
は、ｇ／Ｃｍ”で表わした。

ｂ）密充填嵩密度。

ＪＩＳ　Ｋ　１４６９による嵩密度の測定法に準拠して
測定を行ない、その単位は、ｇ／ｃｍ３で表わした。

Ｃ）造粒粒子の硬さ。

ＪＩＳ　Ｋ　６２２１による造粒カーボンブラックの硬
さ測定法（後述）に準拠して測定を行ない、その単位は
、ｇで表わした。

ｄ）初期分散度。

造粒カーボンブラック４１．７重量部を、新聞インキベ
ヒクル１００重量部に添加して、第４図に示すデイスパ
ータイプの分散機（特殊機化工槽ＭＯＤＥＬ−３Ｌ）を
使用し、撹拌翼の回転数２００Ｏｒｐｍ、加熱温度１１
０℃、撹拌時間３０分の条件で分散溶解させた。この分
散インキ１００重量部に対して、まず、希釈油３６．８
重量部を加えて希釈した。ついで、この希釈分散インキ
を一定重量Ａｇだけ採取し、３５０メツシユ（目開き４
４μ）の篩を使用して濾過した。最後に、篩の上に残さ
れたカーボンブラックの残量分を十分に乾燥させた後、
これを秤量Ｂｇ　Ｌだ。

計算式％式％なお、前記デイスパークイブの分散機（第４図）４０に
おいて、４１はＳＵＳ製のベッセル、４２はベッセル４
１内に装入配置した撹拌翼、２３はベッセル４１の下部
周囲に配設したマントルヒーター（１００Ｖ、　５００
Ｗ）である。

〈カーボンブラック　さの０　　　゛〉測定に必要な装
置および治具類。

■油圧プレス機 ■圧縮試験治具　（ＳＵＳ製、第５図に図示）■篩　（
目開き１６ｍｅ　’　） ■嵩密度測定装置なお、前記圧縮試験治具（第５図）５０において、５１
は試験用に採取されたカーボンブラックを充填するシリ
ンダ一部、５２はシリンダ一部５１の底板であり、５３
は充填されたカーボンブラックをシリンダ一部５１内で
加圧するピストン部である。

測定手順。

ａ）圧縮試験治具内にカーボンブラック２５．　’ｇを
充填してセットする。

ｂ）カーボンブラックを充填した圧縮試験治具を油圧プ
レス機にセットして加圧圧縮する。

（ゲージ圧２ｋｇ／ｃｍ２によってプレス）Ｃ）圧縮さ
れたカーボンブラックを圧縮試験治具から取り出して篩
上で全通させる。

ｄ）篩を通した圧縮カーボンブラックの嵩密度を嵩密度
測定装置によって測定する。

（ゲージ圧カニ　２．５．１０．１５．２０ｋｇ／ｃｍ
２）ｅ）これらの　（ａ）〜（ｄ）工程でのそれぞれの
ゲージ圧力を測定する。

ｆ）次式によってカーボンブラックに加えられた荷重を
計算する。

荷重（ｋｇ／ｃｍ”）　：　ＤＸゲージ圧力／Ｅ第６図
には、このときのカーボンブラックに加えられた荷重（
ｋｇ／ｃｍ２）と、カーボンブラックの硬さ（ｇ／ｍｌ
）との関係を示しである。

夫朧炎ユ・インキ用カーボンブラック（三菱化成株式会社製＃３３
．密充填嵩密度０．２２７ｇ／ｃｍ３．粗充填嵩密度０
、８１５ｇ／ｃｍ３）を前記第３図に示した給送スクリ
ュー１本型の圧縮造粒装置により、次の処理条件で脱気
し、かつ圧縮造粒した。その後、前記試験方法により試
験した結果を第１表に示す。

脱気給送コンベア部１０における脱気条件。

■カーボンブラック供給量　　　　１０　ｋｇ／Ｈ■フ
ィルター長　　　　　　　　　５１３　ｍｍ■給送スク
リ、ニー回転数　　　　４０　ｒｐｍ圧縮造粒成形部２
０における圧縮造粒条件。

なお、この場合に使用する原料カーボンブラック自体の
初期分散度を測定した結果、１．０３％であった。

夾迦」Ｕレヱ双第２表に示した処理条件以外は、前記実施例■の場合と
全て同様にして脱気し、かつ圧縮造粒した。その後、前
記試験方法により試験した結果を第１表に示す。

ル較■ユ・前記実施例工と同じ原料カーボンブラックを用い、２本
ロール圧縮型造粒装置により、次の処理条件で圧縮成形
した。その後、同第１実施例と同様に試験した結果を第
１表に示す。

圧縮造粒条件。

■ロール加圧力　　　　　　　　０．０９　ｔｏｎル較
炎１・前記実施例■と同じ原料カーボンブラックを用い、転勤
型乾式造粒装置により、次の処理条件で造粒成形した。

その後、同第１実施例と同様に試験した結果を第１表に
示す。

造粒条件。

■ドラム回転数　　　　　　　　　７　ｒｐｍル較例」前記実施例Ｉと同じ原料カーボンブラックを用い、転勤
型湿式造粒装置により、次の処理条件で造粒成形した。

　０匁ヨ粒条件 ■カーボンブラック供給量 ■バイングー１００重量部１００重量部２３〔発明の効果］以上詳述したように、この発明によれば、筒状本体の一
端部側での供給口から供給される嵩高のまＳの粉体、ま
たは粉体としてのカーボンブラックを、給送スクリュー
により他端部側の排出口に向けて給送させると共に、筒
状本体内を排気させることによって、この粉体、または
粉体としてのカーボンブラックを、筒状本体内での多孔
質部を通過してゆく時点で十分に脱気させた状態で、排
出口から排出できるのであり、続いて、このように脱気
されたカーボンブラックを、圧縮造粒ロールにより圧縮
して迅速に造粒成形し得るのであって、従来に比較して
生産性を格段に向上できるもので、しかも、このように
して造粒成形された粉体、または粉体としてのカーボン
ブラックにあっては、粉塵となって飛散する惧れがなく
、かつ湿式造粒のように乾燥を必要としないのにも拘わ
らず、媒体などに分散させる場合には、非常に優れた分
散性を有しており、このために、例えば、インキ、合成
樹脂などの製造を良好かつ効率的にな　４し得る利点をもち、さらには、従来の乾式または湿式造
粒による装置構成に比較するとき、装置自体を効果的に
小型化し得て、設置のための占有面積も少な（て済むな
どの特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明に係る粉体の圧縮造粒装
置の各別の実施例であって、第１図は水平方向の給送ス
クリューを有する脱気給送コンベア部の排出側に、鉛直
方向の１対の造粒ロールを有する造粒成形部を結合配置
した第１実施例による圧縮造粒装置の概要を、第２図は
同上脱気給送コンベア部の排出側に、水平方向の１対の
造粒ロールを有する造粒成形部を結合配置した第２実施
例による圧縮造粒装置の概要を、第３図は同上脱気給送
コンベア部の排出側に、鉛直方向の給送ホッパー部を介
して、水平方向の１対の造粒ロールを有する造粒成形部
を結合配置した第３実施例による圧縮造粒装置の概要を
それぞれ模式的に示す断面構成図である。第４図は同上圧縮造粒装置によって得た造粒カーボンブ
ラックの初期分散度測定試験に適用するデイスパータイ
プ分散機の概要を模式的に示す断面説明図であり、第５
図は同上圧縮造粒装置によって得た造粒カーボンブラッ
クの硬さ測定試験に適用する圧縮試験治具の概要を模式
的に示す断面説明図である。第６図は従来例による圧縮造粒装置の概要を模式的に示
す断面構成図である。である。ｌＯ・・・・脱気給送コンベア部、１１・・・・筒状本
体、１１ａ・・・・筒状本体の多孔質部、１２・・・・
供給口、１３・・・・排出口、１４・・・・外筒、１４
ａ、　１４ｂ・・・・外筒の各端板、１５・・・・真空
室、１６・・・・給送スクリュー２０・・・・圧縮造粒
成形部、２１・・・・１対の圧縮造粒ロール。３０・・・・給送ホッパー部、３１・・・・ホッパー、
３２・・・・撹拌羽根、３３・・・・供給スクリュー４
０・・・・デイスパータイプ分散機、４１・・・・ベッ
セル、４２・・・・撹拌翼、４３・・・・マントルヒー
ター５０・・・・圧縮試験治具、５１・・・・シリンダ
一部、５２特開平３１９３１２９（９）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一端部側に供給口、他端側に排出口をそれぞれに
形成し、ほゞ中間部を多孔質部とした筒状本体と、多孔
質部を通して筒状本体内を排気する真空室と、筒状本体
内に配設され、供給口から供給される粉体を脱気して排
出口に排出する給送スクリューとを有する脱気給送コン
ベア部、および排出口から排出される脱気された粉体を
、圧縮して造粒成形する１対の圧縮造粒ロールを有する
圧縮造粒成形部を備えて構成したことを特徴とする粉体
の圧縮造粒装置。
（２）脱気給送コンベア部の排出口と、圧縮造粒成形部
の各圧縮造粒ロールとの間にあつて、排出口から排出さ
れる脱気された粉体を受け入れるホッパーと、受け入れ
た粉体のアーチングを防止する撹拌羽根と、受け入れた
粉体を各圧縮造粒ロール間へ供給する供給スクリューと
を有する給送ホッパー部を介在させたことを特徴とする
請求項１記載の粉体の圧縮造粒装置。
（３）脱気給送コンベア部の多孔質部にあつて、フィル
ターを配設させたことを特徴とする請求項１または２記
載の粉体の圧縮造粒装置。
（４）粉体としての原料カーボンブラックを、ほゞ中間
部に多孔質部を有する筒状本体の一端部側の供給口から
供給し、筒状本体内に配設される給送スクリューによつ
て他端部側の排出口に給送しながら筒状本体内を排気さ
せ、脱気させた上で排出口から排出させて、脱気カーボ
ンブラックとし、この脱気カーボンブラックを１対の圧
縮造粒ロールにより圧縮して造粒成形することを特徴と
するカーボンブラックの圧縮造粒方法。