JPH0326349A - 粉体の粉砕方法 - Google Patents

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］ 本発明は、ジェット気流（高圧気体）を用いた衝突式気
流粉砕機で粉体原料を粉砕する方法であり、特に、電子
写真法による画像形成方法に用いられるトナーまたはト
ナー用着色樹脂粉体を効率良く生成する粉体の粉砕方法
に関する。

［従来の技術］ ジェット気流を用いた衝突式気流粉砕機は、ジェット気
流で粉体原料を搬送し、粉体原料を衝突部材に衝突させ
、その衝撃力により粉砕するものである。

従来、かかる粉砕機における衝突部材の衝突面ｌ４は、
第６図及び第７図に示すように、粉体原料を乗せたジェ
ット気流方向（加速管の軸方向）に対し垂直あるいは傾
斜（例えば４５゜）している平面状のものが用いられて
きた（特開昭５７−５０５５４号公報及び特開昭５８−
１４３８５３号公報参照）。

第６図の粉砕機において粗いね径を有する粉休原料は、
投入口上より加速管３に供給され、ジェットノズル２か
ら吹き出されるジェット気流によって、粉体原料は衝突
部材４の衝突面１４にたたきつけられ、その衝撃力で粉
砕され、排出口５より粉砕室外に排出される。しかしな
がら、衝突面ｌ４が加速管３の軸方向と垂直な場合、ジ
ェットノズル２から吹き出される原料粉体と衝突面１４
で反射される粉体とが衝突面１４の近傍で共存する割合
が高く、そのため、衝突面ｌ４近傍の粉体濃度が高くな
るために、粉砕効率が良くない。さらに、衝突面１４に
おける一次衝突が主体であり、粉砕室壁６との二次衝突
を有効に利用しているとはいえない。さらに、衝突面の
角度が加速管３に対し垂直の粉砕機では、粉体原料が熱
可塑性樹脂である材料を粉砕するときに、衝突時の局部
発熱により融着及び凝集物が発生し易く、装置の安定し
た運転が困難に６る。そのため、粉砕衝撃力を向上させ
ようとしても、６．　５ｋｇ／ｃｍ２以上の高圧縮気体
を用いることはできなくなる。

ところで、電子写真法による画像形成方法に用いられる
トナーまたはトナー用着色樹脂粉体は、通常結着樹脂及
び着色剤または磁性粉を少なくとも含有している。かか
るトナーは、潜像担持体に形成された静電荷像を現像し
、形成されたトナー像は普通紙またはプラスチックフィ
ルムの如き転写材へ転写され、加熱定着手段，圧カロー
ラ定着手段または加熱加圧ローラ定着手段の如き定着装
置によって転写材上のトナー像は転写材に定着される。

従って、トナーに使用される結着樹脂は、熱及び／また
は圧力が付加されると塑性変形する特性を有する。現在
、トナーまたはトナー用着色樹脂粉休は、結着樹脂及び
着色剤または磁性粉（必要により、さらに第三成分を含
有）を少なくとも含有する混合物を溶融混練し、溶融混
線物を冷却し、冷却物を粉砕し、粉砕物を分級して調製
される。冷却物の粉砕は、通常、機械的衝撃式粉砕機に
より粗粉砕（または中粉砕）される過程を経て、この粉
砕で得られた粗粉をジェット気流を用いた衝突式気流粉
砕機で微粉砕する。しかしながら、被粉砕物濃度を高く
し、７．０ｋｇ／ｃｍ２以上の高圧縮気体を使用して微
粉砕することは困難であった。

第７図の粉砕機において、衝突面ｌ４が加速管３の軸方
向に対して傾斜しているために、衝突面ｌ４近傍の粉休
濃度は第６図の粉砕機と比較して低くなるが粉砕圧が分
散されて低下する。さらに、粉砕室壁６との二次衝突を
有効に利用しているとはいえない。

第７図及び第８図に示す如く、衝突面１４の角度が加速
管に対し４５゜傾斜のものでは、熱可塑性樹脂を粉砕す
るときに上記のような問題点は少ない。しかしながら、
衝突する際に粉砕に使われる衝撃力が小さく、さらに粉
砕室壁６との二次衝突による粉砕が少ないので、第６図
の粉砕機と比較して１／２〜１／１．　５に粉砕能力が
落ちる。

従って、被粉砕物原料特に、熱可塑性樹脂を含む材料を
粉砕するときに粉砕効率が良好であり、６．　５ｋｇ／
ｃｍ”以上の高圧縮気体を利用しても粉砕能力が向上で
きる粉砕方法が待望されている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、上記問題点、さらには、前記従来例に
おいて、加速管の拡がり角θが６．５゜以下であり狭い
ため、高圧気体流量を増加した場合、加速管内で圧力損
失が生じるため、目的とする微粉砕処理能力の向上が図
れないという欠点等が解消された粉砕方法を提供するこ
とにある。

すなわち、熱可塑性樹脂等を含む材料を粉砕する場合で
も、被粉砕物濃度を下げることなく高圧縮気体（例えば
６．　５ｋｇ／ｃｍ”以上）を利用して粉砕できる粉体
の粉砕方法を提供することにある。

また、粉砕時における融着．凝集物，粗粒子等の発生が
なく、装置の安定した運転を可能にする粉体の粉砕方法
を提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明の特徴と
するところは、高圧気体により粉体を搬送加速する加速
管と、該加速管より噴出する粉体を衝撃力により粉砕す
るための衝突部材を加速管出口に相対して粉砕室内に設
けてなる衝突式気流粉砕機を用いた粉砕において、前記
衝突部材の衝突面先端部分の頂角が１１０゜以上１８０
゜未満の斜円錐又は斜錐形状を成したものを用い、前記
加速管の拡がり角度を７゜以上９゜以下として、前記高
圧気体の圧力を６．　５ｋｇ／ｃｍ２以上にして粉砕す
る粉体の粉砕方法にある。

また、前記粉体の原料として、熱可塑性樹脂を含む材料
を用いる粉体の粉砕方法にある。

すなわち、本発明は、６．　５Ｋｇ／ｃｍ２以上の高圧
気体により被粉砕物を搬送加速する加速管を有し、該加
速管の出口より噴射される高圧気体と被粉砕物の粒子混
合気流を該加速管出口に相対して設けた衝突部材の衝突
面に衝突させ粉砕するようにした衝突式気流粉砕機にお
いて、前記加速管の拡がり角度θを７゜以上９゜以下と
することで、気流の速度を低下させることなく、加速管
内での圧力損失を低減し、また第１図〜第４図に示すよ
うに、衝突面の頂角が１１０゜以上１８ｏ゜未満の斜円
錐又は斜錐形状の衝突部材を設けることにより、該衝突
面に衝突した被粉砕物を全周方向に分散させ対向する粉
砕室壁と二次衝突を生じさせることで微粉砕処理能力を
向上させ、６．　５ｋｇ／ｃｍ２以上の高圧気体を加速
管から投入しても、熱可塑性樹脂材料及び粉砕された粉
体の融着が抑制され、凝集物及び粗粒子の生成が少ない
粉砕方法を提供することを可能にしたものである。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図〜第５図は、本発明の一実施例を示す概略図であ
り、第２図は第１図の要部の拡大図、図中加速管３は第
６図及び第７図に示す従来例の衝突式気流粉砕機同様、
高圧気体供給ノズル２を接続しており、加速管３の出口
１３に対向して衝突部材４を設けてある。加速管３は、
拡がり角度θが７゜以上９゜以下の単調拡大管である。

さらに拡がり角度θを７．５゜以上８．５゜以下の範囲
にすれば微粉砕処理能力向上に優れ最適である。次に前
記実施例の作用について説明する。衝突式気流粉砕機の
微粉砕処理能力を向上させるためには、粉砕に供する衝
撃力を与える圧縮気体流量を増加させ、気体流の圧力を
増加させることが有効である。しかし、従来の衝突式気
流粉砕機のように拡がり角度θが７゜未渦の加速管の場
合には、加速管内で圧力損失が生じてしまい、圧縮気体
流量と圧力の増加分の能力まで微粉砕能力を向上させる
ことができない。一方拡がり角度θが９６を越え７ る加速管の場合には、加速管の角度が拡がるにつれて、
加速管出口１３の断面積が大きくなり、逆に、加速管か
ら噴射される粒子混合気流の速度が低下してしまうため
、圧縮気体の圧力の増加分の能力まで微粉砕能力を向上
させることはできない。従って、上述のごとき範囲を除
いた７゜以上９゜以下の拡がり角度θを有する加速管が
、微粉砕処理能力の向上に最も適しているものである。

［実施例］ 以下、実施例，比較例にて本発明を詳述する。

笈癒豊ユ 添付図面の第１図〜第３図及び第５図に示す衝突式気流
粉砕機を使用して粉体の粉砕を行った。

粉砕された粉体を細粉と粗粉とを分級するための分級手
段として固定壁式風力分級機を使用した。

衝突式気流粉砕機は、直径（ｂ）が６０ｍｍの酸化アル
ミニウム系セラミックで形成された円柱状の衝突部材４
を有し、衝突部材４の先端部としては、頂角　（ψ）　
１１０゜と１６０゜を有する斜円錐形状２種類を用いた
。粉砕室８の内壁はセラミックコートされていた。加速
管出口１３の内径は２　５ｍｍであり、加速管出口ｌ３
から衝突面１４までの最近接距離（ａ）は６０ｍｍであ
り、衝突部材４と粉砕室壁６との最近接距離（ｃ）は２
０ｍｍであった。衝突式気流粉砕機のＡ−Ａ′面におけ
る断面は、第５図に示すＵ字形を有していた。衝突部材
４の左右及び下方の粉砕室壁６との距離は、２０〜約４
０ｍｍであった。

さらに、高圧気体供給ノズルの内径（ｄ１）が１１ｍｍ
であり、加速管出口１３の内径（ｄ２）が２９ｍｍであ
り、加速管３の全長（Ｌ）が１３３ｍｍであり、加速管
の拡がり角度　（θ）が７．７゜を有する形状であった
。

一方、原料７としては、下記のものを使用した。

上記処方の混合物よりなるトナー原料を約１８０℃で約
１．０時間溶融混線後、冷却して固化９ １　０ し、溶融混線物の冷却物をハンマーミルで１００〜１０
００μｍの粒子に粗粉砕したものを粉体原料とした。

投入口１から粉体原料が４３ｋｇ／Ｈｒの割合で供給さ
れると、ノズル２から吹き出される圧縮空気（８．　０
ｋｇｆ／ｃｍ２）によって、加速管３内で粉体原料は加
速され、加速管出口１３から粉砕室８内に吐出され、粉
体原料７は衝突面１４にたたきつけられ、その衝撃力で
粉砕された。それと共に前記傾斜が付いた斜円錐形状の
衝突面ｌ４により、衝突した粉体原料は全周方向に分散
し、対向する粉砕室壁６と、二次衝突し、そこで更に粉
砕された。

粉砕された粉体原料は排出口５からスムーズに分級機２
４に運ばれ、細粉は分級粉体として取り除かれ、粗粉は
再び投入口１より粉体原料と共に投入された。この結果
、細粉として重量平均粒径１　２ｐｍの粉砕粉休が４４
ｋｇ／Ｈｒの割合で収集された。

このように、各々の衝突部材４の衝突面は一定の頂角　
（ψ）の付いた斜円錐形状をしているため、衝突した粉
体原料は全周方向に分赦し、対向する粉砕壁と二次衝突
した。そのため、衝突部材付近での融着、凝集物、粗粒
子が生じず、粉体濃度の上昇がなく、さらに二次衝突す
るために、従来より粉砕能力が非常に高くなることが確
認された。

実１ｕ運ｌ 実施例ｌと同様な粉体原料を第４図に示す頂角（ψ）　
１１０゜と１６０゜の各々の傾斜の付いた２種類の斜錐
形状の衝突面を有する衝突部材を用いて、実施例１と同
様に粉砕したところ、粉砕時の衝突面付近での粉塵濃度
が上昇せずかつ二次衝突するために実施例１と同様、従
来より粉砕能力が非常に高くなることが確認された。粉
体原料の投入量は、処理量に応じて調製した。

Ｘ五班旦 実施例ｌと同様な粉体原料を第１図に示す頂角（ψ）１
７０゜の傾斜の付いた斜円錐形状の衝突面を有する衝突
部材を用いて実施例ｌと同様に粉砕したところ、粉砕時
の衝突面付近での粉塵濃度が上昇せず、かつ二次衝突す
るために従来より粉砕１１ １２ 能力が非常に高くなることが確認された。

Ｌ校明ユ 実施例ｌと同様な粉体原料を第６図に示す従来の衝突式
気流粉砕機で粉砕した。該粉砕機において、加速管３に
対し垂直である平面状衝突面ｌ４を有する衝突部材４を
用いて、実施例ｌと同様に粉砕した。

かかる衝突式気流粉砕機は、高圧気体供給ノズルの内径
（ｄＩ）が９ｍｍであり、加速管出口ｌ３の内径（ｄ２
）が２４ｍｍであり、加速管３の全長（Ｌ）が１５３ｍ
ｍであり、加速管の拡がり角度（θ）が５．６゜の形状
を有し、加速管３から吹き出される圧縮空気は、６．　
０ｋｇｆ／ｃｍ”で粉砕した。衝突面ｌ４に衝突した扮
体原料は、吐出方向と対向する方向に反射されるために
、衝突面付近の粉体濃度は著しく高くなった。そのため
、粉体原料の供給割合がｌｏｋｇ／Ｈｒを超えると、衝
突部材上で、融着、凝集物、粗粒子が生じはじめ、融着
物が加速管出口１３や分級機を詰まらせる場合があった
。従って、粉砕処理量を１時間当り１０ｋｇに低下させ
ることを余儀なくされ、これが粉砕能力の限界となった
。

比較員ユ 実施例ｌと同様な粉体原料を第６図に示す従来の衝突式
気流粉砕機で粉砕した。該粉砕機において、加速管３に
対し垂直である平面状衝突面１４を有する衝突部材４を
用いて、実施例１と同様に粉砕した。

かかる衝突式気流粉砕機は、高圧気体供給ノズルの内径
（ｄ，）が１１ｍｍであり、加速管出口１３の内径（ｄ
２）が２４ｍｍであり、加速管３の全長（Ｌ）が１３３
ｍｍであり、加速管の拡がり角度（θ）が５．６゜の形
状を有し、加速管３から吹き出される圧縮空気は、８．
　０ｋｇｆ／ｃｍ２で粉砕した。衝突面ｌ４に衝突した
粉体原料は吐出方向と対向する方向に反射されるために
、衝突面付近の粉体濃度は著しく高くなり、さらに、衝
撃力は大きくなったために衝突部材上で融着，凝集物，
粗粒子が生じはじめ、融着物が加速管出口１３や分級機
を詰まらせ、粉砕機能を達或することができなくなって
しまった。

比較皿旦 １３ １　４ 実施例１と同様な粉体原料を第６図に示す従来の衝突式
気流粉砕機で粉砕した。該粉砕機において、加速管３に
対し垂直である平面状衝突面１４を有する衝突部材４を
用いて、実施例ｌと同様に粉砕した。

かかる衝突式気流粉砕機は、高圧気体供給ノズルの内径
（ｄ１）が９ｍｍであり、加速管出口１３の内径（ｄ２
）が２４ｍｍであり、加速管３の全長（Ｌｌが１５３１
ＩｌｌＩ１であり、加速管の拡がり角度（θ）が５．６
゜の形状を有し、加速管３から吹き出される圧縮空気は
、８．　Ｏｋｇｆ／ｃｍ”で粉砕した。衝突面ｌ４に衝
突した粉体原料は吐出方向と対向する方向に反射される
ために、衝突面付近の粉体濃度は著しく高くなり、さら
に、衝撃力は大き′くなったために衝突部材上で融着，
凝集物，粗粒子が生じはじめ、融着物が加速管出口１３
や分級機を詰まらせ、粉砕機能を達或することができな
くなってしまった。

Ｌ校坦１ 実施例１と同様な粉体原料を、第７図及び第８図に示す
従来の衝突式気流粉砕機で粉砕した。

該粉砕機において４５゜の衝突面を有する衝突部材を用
いて、比較例２と同様に粉砕したところ、衝突面に衝突
した粉体原料は比較例２に比べ、加速管出口ｌ３から離
れる方向へ反射されるので融着及び凝集物は生じなかっ
た。しかし、衝突する際に、衝撃力が弱くなるため、粉
砕効率が悪く、重量平均粒径１２ｐｍの細粉は、１時間
当り約９Ｋｇ　シか得られなかった。

以上実施例１〜３及び比較例１〜４の結果を下記第ｌ表
に示す。

（以下余白） ｌ５ １　６ 実Ｗ 粉休原料として下記のものを使用した。

上記処方の混合物よりなるトナー原料を約１８０℃で約
１．０時間溶融混線後、冷却して固化し、固形物をハン
マーミルで１００〜ｌ０００＃Ｌｍの粒子に粗粉砕した
ものを粉体原料とした。

投入口１から粉体原料を１４．　５ｋｇ／Ｈｒの割合で
供給し、ノズル２から８．０ｋｇｆ／ｃｍ”の圧縮空気
を導入し、高圧気体供給ノズルの内径（ｄ１）が１　１
ｍｍであり、加速管出口ｌ３の内径（ｄ２）が２９ｍｍ
であり、全長（Ｌ）が１３３ｍｍ　１拡がり角度（θ）
が７．ｒの形状の加速管と第３図に示す頂角（ψ）１ｌ
Ｏ゜と１６０゜の各々の傾斜の付いた２種類の斜円錐形
状の衝突面を有する衝突部材を具備した第１図及び第２
図に示一注一　比較例１の粉砕機の処理能力を１とした
。

１　８ す衝突式気流粉砕機にて粉砕し、粉砕された粉体を分級
機２４にて細粉と粗粉に分級した。細粉として重量平均
粒径１２ＩＬｍの粉体が１時間当り１５．８Ｋｇの割合
で収集された。

Ｋ凰豊ｊ 実施例４と同様な粉体原料を、第４図に示す頂角　（ψ
）１１０゜と１６０゜各々の傾斜の付いた２種類の斜円
錐形状の衝突面を有する衝突部材を具備した第１図に示
す衝突式気流粉砕機を用いて実施例４と同様に粉砕した
ところ、重量平均粒径約１２ｐｍの細粉が１時間当り１
５、８Ｋｇの割合で収集された。

粉体原料の投入量は、処理量に応じて、調整した。

実ＪＬ［糺旦 実施例４と同様な粉体原料を、第３図に示す頂角　（ψ
）１７０゜の傾斜の付いた斜円錐形状の衝突面を有する
衝突部材を具備した第１図に示す衝突式気流粉砕機を用
いて、実施例４と同様に粉砕したところ、重量平均粒径
約１２ｐｍの細粉が１時間当り１４．　７Ｋｇの割合で
収集された。

比（０引旦 実施例４と同様な粉体原料を、第６図に示す衝突式気流
粉砕機で比較例ｌと同様に粉砕したところ、重量平均粒
径約１２ｐｍの細粉が１時間当り７ｋｇしか収集されな
かった。

比較員１ 実施例４と同様な粉体原料を、第６図に示す衝突式気流
粉砕機で比較例２と同様に粉砕したところ、衝突面ｌ４
に衝突した粉休原料は吐出方向と対向する方向に反射さ
れるために、衝突面付近の粉体濃度は著しく高くなり、
さらに衝撃力は大きくなったために衝突部材上で融着，
凝集物，粗粒子が生じはじめ、融着物が加速管出口１３
や分級機を詰まらせ粉砕機能を達成することができなく
なってしまった。

比（ｌ』ユ 実施例４と同様な粉体原料を、第６図に示す衝突式気流
粉砕機で比較例３と同様に粉砕したところ、衝突面１４
に衝突した粉体原料は吐出方向と対向する方向に反射さ
れるために、衝突面付近の粉１　９ ２　０ 休濃度は著しく高くなり、さらに衝撃力は大きくなった
ために衝突部材上で融着，凝集物，粗粒子が生じはじめ
、融着物が加速管出口１３や分級機を詰まらせ粉砕機能
を達成することができなくなってしまった。

比１０牝旦 実施例４と同様な粉体原料を第７図及び第８図に示す衝
突式気流粉砕機で比較例４と同様に粉砕したところ、重
量平均粒径約１２ｐｍの細粉が１時間当り６ｋｇ　Ｌ，
か収集されなかった。

以上、実施例４〜６及び比較例５〜８の結果を下記第２
表に示す。

（以下余白） ２ｌ ー注一　比較例５の粉砕機の処理能力を１とした。

２２ ［発明の効果］ 以上説明したように、加速管の拡がり角θを７゜以上９
″以下にすること、衝突板面の先端部分の頂角を１１０
゜以上１８０゜未満になる斜円錐形状又は斜錐形状とす
ることで、熱可塑性樹脂を含む粉体原料は６．　５ｋｇ
／ｃｍ”以上の高圧縮気体を投入しても、粉砕時におけ
る融着，凝集物，粗粒子等が発生せず、装置の安定した
運転を可能にし、さらに、装置を大きくすることなく、
従来の粉砕能力を著しく向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、衝突部材が斜円錐形状又は斜錐形
状を有する本発明に使用した衝突式気流粉砕機の断面及
び粉砕・分級工程を概略的に示した図であり、第３図及
び第４図は、本発明に使用した、斜円錐形状及び、斜錐
形状である衝突部材の先端を示した図である。第５図は
第１図に示す粉砕機のＡ−Ａ’面における断面を概略的
に示した図である。 第６図は、衝突部材の衝突面が加速管の軸方向に対して
垂直である、比較例としての衝突式気流粉砕機の断面及
び粉砕・分級工程を概略的に示した図である。 第７図は、衝突部材の衝突面が加速管の軸方向に対して
、上方に４５゜傾斜している、比較例としての衝突式気
流粉砕機の断面及び粉砕・分級工程を概略的に示した図
であり、第８図は第７図に示す衝突式気流粉砕機のＢ−
Ｂ’面における断面を概略的に示した図である。 ｌ・・・粉体原料投入口 ２・・・圧縮気体供給ノズル ３・・・加速管 ４・・・衝突部材 ５・・・排出口 ６・・・粉砕室壁 ７・・・粉体原料 ８・・・粉砕室 ｌ３・・・加速管出口 １４・・・衝突面 ２３ ２　４ ２４・・・分級機 ψ・・・衝突部材頂角 θ・・・加速管拡がり角度 ｄ，・・・高圧気体供給ノズル内径 ｄ２・・・加速管出口内径 Ｌ・・・加速管全長

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧気体により粉体を搬送加速する加速管と、該
   加速管より噴出する粉体を衝撃力により粉砕するための
   衝突部材を加速管出口に相対して粉砕室内に設けてなる
   衝突式気流粉砕機を用いた粉砕において、前記衝突部材
   の衝突面先端部分の頂角が１１０゜以上１８０゜未満の
   斜円錐又は斜錐形状を成したものを用い、前記加速管の
   拡がり角度を７゜以上９゜以下として、前記高圧気体の
   圧力を６．５ｋｇ／ｃｍ＾２以上にして粉砕することを
   特徴とする粉体の粉砕方法。
2. （２）前記粉体の原料として、熱可塑性樹脂を含む材料
   を用いることを特徴とする請求項１記載の粉体の粉砕方
   法。