JPH0330845A - 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、搗における衝突部材の衝突面１４は
、第７図及び第８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７図の粉砕機において粗い粒径を有する粉体原料は、
投入口１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１４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１４近傍の粉体濃度が高（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
た運転が困難になる。そのため、粉砕衝撃力を向上させ
ようとしても、６．５ｋｇ／ｃｍ”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、圧力ロー
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体は、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（とも含有ｉ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（
して、６．５ｋｇ／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８図の粉砕機において、衝突面１４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１４近傍の粉体
濃度は第７図の粉砕機と比較して低（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８図及び第９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７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／ｃ
ｍ”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、前記従来例で
は、加速管の拡がり角θが６．５度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、目的とする微粉砕処理能力の向上が図れないとい
う欠点があった。かかる欠点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
衝突部材の衝突面が加速管方向に対して５５°以上９０
゜未満の傾斜を持つ正直角錐、直角錐、斜直角堆いずれ
かの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”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／ｃｍ”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度以上９度以下と
することで、気流の速度を低下させることな（、加速管
内での圧力損失を低減し、また第１図〜第５図に示すよ
うに、衝突面を加速管に対して、５５°以上９０°未満
の傾斜を持つ正直角錐又は、直角錐又は斜角錐形状の衝
突面を有する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／ｃｍ”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６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図の要部の拡大図であり、図中加速管
３は第７図及び第８図に示す従来例の衝突式気障粉砕様
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を設けである。加速管
３は、拡がり角度θが７度以上９度以下の単調拡大管で
ある。さらに拡がり角度θを７．５度以上８．５度以下
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°未滴の加速
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９度を越え
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
ら噴射されろ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度以上９度以下の拡がり角度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。

実」１例」２ 添付図面の第１図、第２図、第３図及び第６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、寸法（ｂ）が６０ｍｍの酸化アル
ミニウム系セラミックで形成された角柱状の衝突部材４
を有し、衝突部材４の先端部は、該加速管に対して５５
°と８０°の傾斜を有する２種類の正直角錐形状とした
。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２５ｍｍであり、加速管３の中心軸
と衝突部材４の先端とは一致していた。加速管出口１３
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
０ｍ＋＋＋であった。衝突式気流粉砕機のＡ−Ａ’面に
おける断面は、第６図に示１′、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、２
０〜約４０ｍｍであった。

さらに、高圧気体供給ノズルの内径（ｄｌ）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、冷却して固化し、溶融混線物の
冷却物をハンマーミルで１００〜１０００ｇｍ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（８，０ｋ
ｇｆ／ｃｍ”）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。それと共に前記角度の傾斜が付いた各々の正
直角錐形状の衝突面１４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１２ｐｍの粉砕粉体が４４ｋ
ｇ／Ｈｒの割合で収集された。

このように、各々の衝突部材４の衝突面は該加速管に対
して各々５５°、８０°の傾斜の付いた正直角錐形状を
しているため、衝突した粉体原料は全周方向に分散し、
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（、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。

夫土■ユ 実施例１と同様な粉体原料を第４図に示す加速管に対し
て５５°と８０°傾斜の付いた２種類の直角錐形状の衝
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、粉砕時の衝突部材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（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。

及１皇ユ 実施例１と同様な粉体原料を第５図に示す加速管に対し
て５５°と８０°の傾斜の付いた２種類の斜角錐形状の
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従来より粉砕能力が非常に
高くなることが確認された。

Ｌ較亘ユ 実施例１と同様な粉体原料を第７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
（ｄｌ）が９ｍｍであり、加速管出口１３の内径（ｄ２
）が２４１１１０１であり、加速管３の全長（Ｌ）が１
５３ｍｍ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１０ｋｇ／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ｌｏｋｇに低下
させることを余儀な（され、これが粉砕能力の限界とな
った。

Ｌ校ｌユ 実施例１と同様な粉体原料を第７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
（ｄｌ）が１１ｍｍであり、加速管出口１３の内径（ｄ
２）が２４＋ｎｍであり、加速管３の全長（Ｌ）が１３
３ｍｍ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／ｃｍ”で粉砕した。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
、衝突面付近の粉体濃度は著しく高（なり、さらに、衝
撃力は太き（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。

Ｌ較五１ 実施例１と同様な粉体原料を第７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
（ｄｌ）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（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、８、０
ｋｇｆ／ｃｍ２で粉砕した。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
突面付近の粉体濃度は著しく高（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。

巳校ＩＬ 実施例１と同様な粉体原料を、第８図及び第９図に示す
衝突式気流粉砕機で粉砕した。該粉砕機において４５度
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１３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１２ｐａ＋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１表
に示す。

実ＪＪ吐１ 粉体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１００〜１１００Ｊｔ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１５．８ｋｇ／Ｈｒの割合で
供給し、ノズル２から８．０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧縮空気
を導入し、高圧気体供給ノズルの内径（ｄｌ）が１１ｍ
ｍであり、加速管出口１３の内径（ｄ、）が２９ｍｍで
あり、全長（Ｌ）が１３３ｍｍ　、拡がり角度（θ）が
７．７°の形状の加速管と第３図に示す該加速管に対し
て（ψ）５５°と８０°の傾斜の付いた２種類の正直角
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
−注一　比較例１の粉砕機の処理能力を１とした。

第２図に示す各々の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。そ
の結果、細粉として、共に重量平均粒径１２ＩＬＩＴｌ
の粉体が１時間当り１４．５Ｋｇの割合で収集された。

塞Ｊ１舛ｊ− 実施例４と同様な粉体原料を、第４図に示す加速管に対
して　（ψ）５５°と８０°の傾斜の付いた２種類の直
角錐形状の衝突面を有する衝突部材を具備した第１図に
示す各々の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、共に重量平均粒径的１２Ｈの細粉が１
時間当り１５．８Ｋｇ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。

１１■玉 実施例４と同様な粉体原料を、第５図に示す加速管に対
して　（ψ）５５°と８０°の傾斜の付いた２種類の斜
角錐形状の衝突面を有する衝突部材を具備した第１図に
示す各々の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、共に重量平均粒径的１２μｍの細粉
が１時間当り１５．８Ｋｇの割合で収集された。

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

血校土ユ 実施例４と同様な粉体原料を、第７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、衝突面付近の粉体濃度は著しく高（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、ＪＬｆ引ユ 実施例４と同様な粉体原料を、第７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、衝突面付近の粉体濃度は著しく高（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。

ルｌ吐旦 実施例４と同様な粉体原料を第８図及び第９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
量平均粒径的１２＃Ｌｍ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） 一注一　比較例５の粉砕機の処理能力を１とした。

［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、衝突面の先端部分が該加速管に対し
て、５５°以上９０°未満の傾斜をもつ正直角錐、又は
直角錐、又は斜角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／ｃ＋ｎ”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、衝突部材が正直角錐、又は直角錐
、又は斜角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、第４図及び第５図は、本発明に使用した
、正直角錐、直角錐、斜角錐形状である各々の衝突部材
の先端を示した図である。第６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７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８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９図は、第８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。 １・・・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 １３・・・加速管出口 １４・・・衝突面 ２４・・・分級機 ψ・・・衝突面の加速管方向と成す角 θ・・・加速管拡がり角度 ｄｌ・・・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
   の衝突面が加速管方向に対して５５゜以上９０゜未満の
   傾斜をもつ正直角錐、直角錐、斜角錐いずれかの形状を
   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／ｃ
   ｍ＾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。