JPH043250B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

ａ 産業上の利用分野 本発明は、各種の不定形状を有する微小固体粒
子の形状を球状にするか、少なくとも該微小固体
粒子を丸味をもたせた球状の粒子に改善する方法
に関する。 ｂ 従来の技術 従来、固体粒子の固結防止、分散性の向上、流
動性の改善などを目的として微粉体の球形化処理
操作が行なわれており、この操作は、一般に、材
料を各種のミキサー型やボールミル型の攪拌機に
入れてこれを長時間（一般に数時間〜数十時間）
攪拌し、攪拌に伴つて生ずる摩擦力及び圧縮力を
粒子に与えることによつて行なわれて来た。 ｃ 発明が解決しようとする問題点 しかし、所望の粒形粒子を得るために数時間乃
至十時間を要し、そのため装置が大型となるばか
りでなく、攪拌に伴つて生ずる摩擦力及び圧縮力
が粒度の異なる微小粒子に対して夫々均一に作用
するため、球形処理される粒子の相当部分が粉砕
（摩砕）されたり、また逆に偏平状の粒子が生じ
たりするなど、品質と加工効率に大きな問題があ
つた。 ｄ 問題点を解決するための手段 本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、
従来技術の問題点を解消し、第４図（写真）ａに
示す如き粒子径も形状も異なる微小固体粒子を機
械的衝撃的手段により、必要に応じて補助的手段
として熱的手段を用いて、極めて短時間（数秒〜
数分間）のうちに第４図（写真）ｂに示す如き一
様な丸味をもつた粒形粒子にすることができる方
法を提供するもので、その要旨は、衝撃室内に、
衝撃ピンを周設した回転盤を配置し、該衝撃ピン
の回転によつて発生した気流を該衝撃室に誘導・
循環させ、該気流と共に粒径40〜0.1μｍの不定形
微小固体粒子の全量を、繰り返し前記衝撃室を通
過させ、前記衝撃ピンと、該衝撃ピンの最外周軌
道面に沿い、かつそれに対して一定の空間を置い
て周設された衝突リングとの間で、前記不定形微
小固体粒子に対し、前記回転盤を50〜120ｍ／sec
の周速度で回転させながら、機械的打撃を与え、
該不定形固体粒子を破砕せずに、その形状を丸み
をもつた球形粒子に変えることを特徴とする微小
固体粒子の球形化処理方法にある。 本発明の方法で球形化処理できる代表的粉体と
しては、一般にその粒径が0.1μｍ〜40μｍ程度の
エポキシパウダー、ナイロンパウダー、ポリエチ
レンパウダー、ポリスチレンパウダー、セルロー
ス、シルクパウダーなどの有機物、また酸化チタ
ン、黒鉛、亜鉛末、ニツケル、銅、鉛、鉄などの
無機物及び金属などである。しかし、これら材料
に限定されることなく、各種化学工業、電気、磁
気材料工業、化粧品、塗料、印刷インキ、及びト
ナー、色材、繊維、医薬、食品、ゴム、プラスチ
ツクス、窯業などの工業界で使用されている各種
材料に適用することができる。ここで、前記粒径
が40μｍを越えると、粒子が破砕し易くなり、好
ましくない。 なお、上記の各種材料を核（芯）とし、これら
粒子の表面上に核粒子とは異質の微小粒子を固定
化したり、成膜処理する、いわゆる表面改質の
際、上記の核となる物質が不安形（一般的に粒子
径も不揃いである）である場合は、表面改質処理
と同時に球形化処理を行なうことができる。 ｅ 実施例 まず本発明の方法を実施するために使用する粉
体衝撃装置の実施例について図面を参照しながら
詳細に説明する。 第１図及び第２図は衝撃式打撃手段として粉体
衝撃装置を用いた例を示す。同図において、１は
本発明方法を実施するために使用する粉体衝撃装
置のケーシング、２はその後カバー、３はその前
カバー、４はケーシング１内にあつて高速回転す
る回転盤、５は回転盤４の外周に所定間隔を置い
て放射状に周設された複数の衝撃ピンであり、こ
れは一般にハンマー型またはプレート型のもので
ある。 ６は回転盤４をケーシング１内に回転可能に軸
支持する回転軸、８は衝撃ピン５の最外周軌道面
に沿い、かつそれに対して一定の空間を置いて周
設された衝突リングであり、これは、各種形状の
凹凸型または円周平板型のものを用いる。 ９は衝突リングの一部を切欠いて設けた球形処
理粉体排出用の開閉弁、１０は開閉弁９の弁軸、
１１は弁軸１０を介して開閉弁９を操作するアク
チユエーター、１３は一端が衝突リング８の内壁
の一部に開口し、他端が回転盤４の中心部付近の
前カバー３に開口して閉回路を形成する循環回
路、１４は原料ホツパー、１５は原料ホツパー１
４と循環回路１３とを連結する原料供給用のシユ
ート、１６は原料計量フイーダー、１７は原料貯
槽である。１８は回転盤４の外周と衝突リング８
との間に設けられた衝撃室、１９は循環回路１３
への循環口を夫々示す。 ２０は球形処理粉体排出シユート、２１はサイ
クロン、２２はロータリーバルブ、２３はバツグ
フイルター、２４はロータリーバルブ、２５は排
風機、３１は本発明の方法を実施するために使用
する粉体衝撃装置の運転を制御する時限制御装置
を夫々示す。 上記装置を用いて、本発明の微小粉体の球形化
処理の方法を実施する場合、次の要領で操作す
る。 まず、球形化処理粉体排出用の開閉弁９を閉鎖
した状態としておき、必要に応じて不活性ガスを
装置内に導入しながら、駆動手段（図示せず）に
よつて回転軸６を駆動し、球形化処理すべき物質
の性質により粒子が破砕しない50ｍ／sec〜120
ｍ／secの範囲の周速度で回転盤４を回転させる。
この際回転盤４外周の衝撃ピン５の回転に伴つて
急激な空気・不活性ガスの気流が生じ、この気流
の遠心力に基づくフアン効果によつて衝撃室１８
に開口する循環回路１３の循環回路１３を巡つて
回転盤４の中心部に戻る気流の循環流れ、即ち完
全な自己循環の流れが形成される。しかもこの際
発生する単位時間当りの循環風量は、衝撃室と循
環系の全容積に較べて著しく多量であるため、短
時間のうちに莫大な回数の空気流循環サイクルが
形成されることになる。なお、前記回転盤の周速
度が50ｍ／sec未満の場合は、衝撃力と循環回数
が少なく、処理に時間がかかる。また、120ｍ／
secを越えると、粒子が破砕される可能性があり、
好ましくない。 次に、一定量の被処理粉体を、計量フイーダー
１６により原料ホツパー１４に短時間で投入す
る。被処理粉体は原料ホツパー１４からシユート
１５を通り衝撃室に入る。衝撃室１８へ送入され
た粉体粒子群は、ここで高速回転する回転盤４の
多数の衝撃ピン５によつて瞬間的な打撃作用を受
け、さらに周辺の衝突リング８に衝突して被処理
粉体が選択的に強度の衝撃作用を受ける。そして
同時に前記循環ガラスの流れに同伴して被処理粉
体は循環回路１３を循環して再び衝撃室１８へ戻
り、再度打撃作用を受ける。 この様な衝撃作業が短時間のうちに連続して何
回も繰り返され、処理前は不定形であつた被処理
粉体は丸味をもつようになる。そしてこの一連の
衝撃作業、即ち球形化作業は微小粉体粒子の全表
面が均一な球形となるまで、或いは少なくとも相
当の丸味をもつまで継続させるが、衝撃室と循環
系の全容積に較べて多量のガス（空気及び不活性
ガス）が系内を循環するため、ガスと同伴して循
環する被処理粉体は極めて短時間のうちに莫大な
衝撃回数を受けることになる。一回分の処理量に
もよるが、この球形処理に要する時間は被処理粉
体の供給時間を含めても一般に数秒乃至数分の極
めて短時間内で終了する。 以上の球形化処理作業が終了した後は、球形化
粉体排出用の開閉弁９を鎖線で示す位置に移動さ
せて開き、球形化処理された粉末を排出する。こ
の球形化処理された粉体は、それ自身に作用して
いる遠心力（処理粉体に遠心力が作用していると
ころであれば排出弁９の位置は別のところでも良
い。）と、排風機２５の吸引力によつて短時間
（数秒間）で衝撃室１８及び循環回路１３から排
出され、シユート２０を通つてサイクロン２１及
び循環回路１３から排出され、シユート２０を通
つてサイロン２１及びバツグフイルター２３など
の粉末補集装置に誘導された後補集され、ロータ
リーバルブ２２，２４を介して系外に排出され
る。 球形化処理された粉体排出後、開閉弁９は直ち
に閉鎖され、再び計量フイルター１６から、次回
以降の一定量の被処理粉体が衝撃室に供給されて
同様な工程を経て球形化処理された粉体が次々と
生産される。なお、これら一連の回分球形化処理
操作は、関連機器の動作時間に関連して、予め時
限設定された時限制御装置３１によつて制御され
継続される。 また、球形化処理操作中、熱的処理を補助的に
併用する必要のある場合（例えば被処理粉体をや
わらくする必要のある場合など）は、衝突リング
８や循環回路１３をジヤケツト構造とし、各種の
熱媒や冷媒を通して被処理粉体の球形化処理に都
合のよい温度条件を設定することができる。 また、本発明の方法を実施するために使用する
粉体衝撃装置においては、前記回転盤４に補助羽
根を装着し、循環流に更に強制力を与えることも
できる。すなわち、循環風量を増大させれば単位
時間内の循環回数が増加し、従つて粉体粒子の衝
突回数も増加するので、球形化処理時間を短縮す
ることができる。 次に本発明の方法を実施するために使用する粉
体衝撃装置において行なう粉体の球形化作業にお
いては、被処理粉体の球形化処理における酸化劣
化を防止したり、発火や爆発を防止する目的で窒
素ガスなどの各種の不活性ガスを使用する場合を
説明する。 第３図は本発明に係る粉体衝撃装置において、
この不活性ガスを使用する実施例を示す。なおこ
の実施例の説明に際し、前記実施例と同一部材に
ついては同一符号を付し、説明を省略する。第３
図において、２６は原料ホツパー１４の下部に設
けた原料供給弁、２７は原料供給用のシユート１
５に開口する不活性ガスの供給弁、２８は不活性
ガス供給源、２９は不活性ガスの供給路を示す。
尚、この実施例では循環回路１３をケーシング１
内に収納した態様を示す。 運転開始に際して、まず、原料供給弁２６を閉
じ、開閉弁９を開いたあと、不活性ガスの供給弁
２７を開き衝撃室１８及び循環回路１３内に不活
性ガスを充満させておく。この球形化処理作業開
始に先立つて行なう衝撃室及び循環回路内への不
活性ガスの置換は、通常数分以内で終了する。 次に開閉弁９と供給弁２７とを同時に閉じたあ
と、直ちに原料供給弁２６に開いて、予め計算さ
れた被処理粉体をシユート１５を通じて衝撃室１
８に供給する。なお供給後、供給弁２６は直ち閉
の状態に戻し、その信号を受けて計量フイーダー
１６は原料ホツパー１４に次回の被処理粉体を計
量し供給しておく。 以後は、不活性ガスと共に前記実施例の場合と
同様に被処理粉体の衝撃を行ない、被処理粉体は
循環回路１３を循環しながら不活性ガスとの十分
な接触を保ちつつ球形化処理される。次に開閉弁
９と供給弁２７とを開くと球形化処理された粉体
は、衝撃室１８及び循環回路１３からシユート２
０へ排出され、同時に衝撃室１８及び循環回路１
３は新らしい不活性ガスで置換される。排出され
た球形粉体は前記実施例と同様に処理される。 以後は開閉弁９及び供給弁２７を閉じて原料供
給弁２６を開とすれば、次回分の球形化処理操作
が進行する。なお、不活性ガスの供給、停止を含
むこれら一連の回分球形化操作は、前記実施例と
同様に時限制御装置３１によつて制御され継続さ
れる。 次に具体的な処理例を次に示す。 回転盤に周設された８枚のプレート型衝撃ピン
の外径が23mm、循環回路の直径が54.9mmである第
１図の粉体衝撃装置を使用した。球形化処理粉体
として平均粒径dp50＝15μｍの不定形スチレン系
樹脂粉末粉砕品（第４図ａ）を夫々下表に示す処
理条件で球形下処理を行なつた結果、何れも第４
図ｂに示す如き一様な丸味をもつた球形の粉体を
得た。

【表】 積及び循環回路の内容積から算出した
。
なお、前記実施番号（Ｔ−３）で得られた球形
化処理前後の粉体の走査型電子顕微鏡写真を第４
図に示す。 ｆ 発明の効果 上述の如く、本願発明に係る固体（粉体）粒子
の粒形化処理の方法の特長は、衝撃式打撃手段と
しての微小粉体粒子に対する強力な衝撃力を利用
することによつて、微小粉体粒子を装置系内の気
相中に完全に分散させた状態で、粒子径及び形状
の夫々異なる粉体粒子の全表面に対して、粒子を
粉砕することなく衝撃力付与のための衝撃力の大
きさそれ自体及び衝撃回数を任意に調節できるこ
とにある。 従つて、凝集しやすいミクロンオーダーの各種
微小粉体相互の付着を完全に防止しつつ、同時に
微小粉体の１個、１個に対して過不足のない打撃
力を付与することができるため、一様な丸味をも
つた粒形粒子を短時間のうちに効率よく生産する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するために使用
する粉体衝撃装置の一実施例を、その前後装置と
ともに系統的に示した概念的な説明図、第２図は
第１図の側断面説明図、第３図は同じく不活性ガ
スを用いる場合の他の実施例の説明図であり、第
４図は球形化処理前後の粉体の走査型電子顕微鏡
写真を示し、同図ａ，ｂはともに1000倍のものを
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 衝撃室内に、衝撃ピンを周設した回転盤を配
   置し、該衝撃ピンの回転によつて発生した気流を
   該衝撃室に誘導・循環させ、該気流と共に粒径40
   〜0.1μｍの不定形微小固体粒子の全量を、繰り返
   し前記衝撃室を通過させ、前記衝撃ピンと、該衝
   撃ピンの最外周軌道面に沿い、かつそれに対して
   一定の空間を置いて周設された衝突リングとの間
   で、前記不定形微小固体粒子に対し、前記回転盤
   50〜120ｍ／secの周速度で回転させながら、機械
   的打撃を与え、該不定形固体粒子を破砕せずに、
   その形状を丸みをもつた球形粒子に変えることを
   特徴とする微小固体粒子の球形化処理方法。 ２ 補助手段として加熱し、粒子を軟化させるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の微
   小固体粒子の球形化処理方法。 ３ 不活性ガス雰囲気下で上記球形化処理を行な
   うことを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第２項のいずれかに記載の微小固体粒子の球形化
   処理方法。