JPH0478341B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ケーシングを高速回転させて、被処
理材を前記ケーシングの内周面に押付け、その押
付けにより前記ケーシング内周面に形成した粉体
層に摩擦片により圧縮力と剪断力を付与する粉粒
体処理方法、並びに、それに使用する装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、上記粉粒体処理方法では、摩擦片による
圧縮及び剪断作用のみで粉粒体を処理し、粉粒体
を超微粉砕していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、粉粒体は新素材として各方面で有効利
用され、そのために粉粒体の混合、造粒、球形
化、コーテイング、カプセル化を良好に実現でき
る手段が要望されているが、上記粉粒体処理方法
ではその要望に対処できなかつた。

他方、従来から実行されている粉粒体の混合、
造粒、球形化、コーテイング、カプセル化の手段
は、いずれも下記欠点があつた。

(イ) スクリーンミルやボールミル等により予備混
合された粉粒体を微細混合する手段では、粉砕
が進む割にミクロ的には分散が悪く、精度の高
い均一混合を実現することが困難であり、ひい
ては、一旦混合しても比重差による分離が生じ
やすい。

(ロ) 回転ケーシング内での転動に伴つて粉粒体を
造粒する手段では、50μｍ以下の微小造粒物を
得ることが困難であり、また、結合力の弱い造
粒物になる。

(ハ) 加熱溶融して球形にする手段では、低融点で
球形に近い形状のペレツトに処理対象が限定さ
れ、ヒゲ状や異径状などの粉粒体には適用でき
ない。

(ホ) 粒体の表面に粉体を付着させるコーテイング
やカプセル化の手段では、１〜50μｍ程度の微
粉の表面を0.001〜5μｍ程度の超微粉で覆うこ
と、微粉どうしが複合化した微細物を得るこ
と、微粉の表面をコロイド状物質で覆うこと、
低温気化物質をカプセル材に封入することが等
ができない。

本発明の目的は、冒頭に述べた粉粒体処理方法
に改良を加えて、混合、造粒、球形化、コーテイ
ング、カプセル化を可能にし、しかも、上述の従
来手段の欠点を解消できるようにする点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による粉粒体処理方法の特徴手段は、ケ
ーシングを高速回転させて、被処理材を前記ケー
シングの内周面に押付け、その押付けにより前記
ケーシング内周面に形成した粉体層に摩擦片によ
り圧縮力と剪断力を付与する粒粒体処理方法にお
いて、 前記ケーシング内周面の粉体層に掻取り片によ
り掻取り作用、分散作用及び撹拌作用を付与し、 前記摩擦片と前記掻取り片の協動作用により混
合、造粒、球形化、コーテイング、カプセル化の
いずれかの処理を被処理材に施すことにあり、そ
の作用効果は次の通りである。

〔作用〕

実験により確認したところ、ケーシングの高速
回転による遠心力で被処理材をケーシング内周面
に強く押付けて形成した粉体層に対し、摩擦片に
より強力な圧縮力と剪断力を付与することと、摩
擦片で処理された粉体層に対し、掻取り片により
掻取り作用と分散作用と撹拌作用を付与すること
を、組合わせると共に繰返し実行すると、粉粒体
の混合、造粒、球形化、コーテイング、カプセル
化が可能であり、しかも、それらの処理を従来技
術よりも優れた状態で実現できる事実を確認でき
たのである。

さらに個々の処理はついて詳述すると次の通り
である。

(イ) 混合 マクロ的のみならずミクロ的にも十分に均一
混合された精度の極めて高い混合を確実に実現
できた。

その原因は、摩擦片による強力な圧縮力と剪
断力により被処理材が十分に微粉砕されるこ
と、及び、掻取り片により全体的に十分な分散
と撹拌が付与されることの相乗作用にあると推
測される。

(ロ) 造粒 必要に応じて水や油脂（液剤）あるいは低融
点物質を少量添加し、あるいは、必要に応じて
加熱を加えて処理すると、各種の被処理材を対
象にして、50μｍ以下の微小造粒物を容易に得
られ、また、粒径にかかわらず結合力が十分に
強力な造粒物を確実に得られた。

尚、造粒物の粒形はケーシングの回転が遅い
ほど大になり、また、処理時間が長いほど大形
化しかつ球形化することが判明した。

(ハ) 球形化 ヒゲ状や海綿状の高分子有機物、異径状の合
成樹脂等、各種形状の被処理材を十分に球形化
でき、適用範囲を十分に拡大できた。

(ニ) コーテイング又はカプセル化 高分子有機物、シリカなどの無機物から成る
１〜50μｍ程度の微粉の表面を、酸化チタン、
酸化鉄、顔料、その他の無機物や有機物から成
る0.001〜5μｍ程度の微粉で覆つたり、あるい
は、微粉どうしが複合化した微細物を容易に得
られた。

その原因は、上記(イ)項の混合で述べたように高
精度の混合が実現される上に、微粉や超微粉の表
面が摩擦片による強力な剪断力で活性化され、そ
の表面が活性化した微粉や超微粉が互いに摩擦片
で強力に圧縮、摩擦されることによりメカノケミ
カル的に強力に結合し、複合化粒子が生成するこ
とにあると推測される。また、互いに混合する被
処理材の一方が高分子有機物である場合、摩擦片
の作用により高分子有機物が軟化されると共に他
方の被処理材が軟化高分子有機物の内部に押込ま
れるため、コーテイングやカプセル化が実現でき
ると推測される。

微粉にコロイド状物質（液剤）を添加すると、
微粉をコロイド状物質で覆うことができ、必要に
応じて加熱を加えて処理すると、良好なコーテイ
ングを実現でき、また、必要に応じて乾燥を加え
て又は加熱溶融と冷却を加えて処理すると、良好
なカプセル化を実現できた。

香料をサイクロデキストリン中に封入する等、
低温気化物質をカプセル材に封入することができ
た。

〔発明の効果〕

その結果、極めて高精度な混合、微小なあるい
は強固に結合した造粒、粉粒体の形状に制限を受
けない球形化化、微粉どうしの混合によるコーテ
イングやカプセル化、微粉とコロイド状物質の混
合によるコーテイングやカプセル化、低温気化物
質をカプセル材に封入するカプセル化、などの各
種粉粒体処理を良好に実行できる、便利な粉粒体
処理方法を確立できた。

請求項５に記載の粉粒体処理装置を提供するこ
とによつて、上述の優れた粉粒体処理を容易確実
に実行できるようになつた。

〔実施例〕

次に、第１図及び第２図により実施例を示す。

基台１に取付けられた縦向き回転軸２の上端
に、処理室３を形成する有低筒状ケーシング４を
同芯状に取付け、電動モータ５ａ及び変速機５ｂ
等から成る駆動装置５を回転軸２の下端に連動さ
せて、ケーシング４をその内部の被処理材が遠心
力によりケーシング内周面４ａに押付けられるよ
うに駆動回転すべく構成し、かつ、被処理材の性
状に応じて適切な遠心力が得られるようにケーシ
ング４の回転速度を調整可能に構成してある。

ケーシング４はカバー７で包囲され、ケーシン
グ４の下部にはフアン１２を連設して、カバー７
に形成した吸気口１３から外気を吸引して、吸引
外気によりケーシング４を冷却するように構成
し、また、吸引外気をカバー７に接続した搬送用
流路１０に処理物搬送用ガスとして導くように構
成してある。

処理物を処理室３からカバー７側に移すため
に、ケーシング４の上端中心部を開口させて処理
物に対するオーバーフロー式排出口１１を形成し
てある。

排出口１１からの処理物の送出しを規制する堰
２１を設け、堰２１を下げることにより排出口１
１を閉じられるように構成してある。つまり、堰
２１により排出口１１を閉じ、搬送用流路１０を
閉じ、フアン１２を除去し、そのかわり後述のジ
ヤケツト等により冷却や加熱を行うことにより、
本装置のバツチ運転を可能にしてある。この場合
の処理物の取り出しは運転停止後の処理室３内に
外部吸引装置に接続させた管を挿入し、吸引力に
よつて行う。

回転軸２と同芯２の回転軸８ａの上端部に固定
した円錐状部分８ｃをケーシング４内に設け、円
錐状部分８ｃに取付けた支持体８ｂの先端部に、
ケーシング内周面４ａとの協動で被処理材に圧縮
力と摩擦力を付与する摩擦片９ａ、及び、被処理
材に掻取り作用、分散作用及び撹拌作用を付与す
る掻取り片９ｂを取付け、ケーシング４回転方向
において適当な間隔で摩擦片９ａと掻取り片９ｂ
を処理室３内に配置してある。摩擦片９ａにはケ
ーシング４との〓間がケーシング４回転方向側ほ
ど狭くなるように形成した傾斜面を形成し、掻取
り片９ｂにはケーシング４との〓間がケーシング
４回転方向側ほど広くなる作用面を形成し、その
作用面をケーシング４回転方向側ほど幅広となる
くさび状又は櫛歯状に形成してある。

回転軸８ａ内には、支持体８ｂ、摩擦片９ａ、
掻取り片９ｂに加熱、冷却用媒体を流入させるた
めの通路２７を形成し、ロータリージヨイント２
４を介して通路２７に熱媒体の貯蔵タンク２６を
接続してある。

回転軸８ａは駆動装置５に対して、ケーシング
４と一定の回転差、又は一定の速度差をもつて摩
擦片９ａ及び掻取り片９ｂが相対回転するように
連動されている。つまり摩擦片９ａと掻取り片９
ｂをケーシング４に対して同軸芯周りで同方向
に、かつ、やや遅い速度で駆動回転させて、ケー
シング内周面４ａに形成した粉対層に摩擦片９ａ
と掻取り片９ｂを作用させるように構成してあ
る。

なお、摩擦片９ａと掻取り片９ｂは必要により
回転を停止させ、相対速度を大きくして撹拌力を
増すこともできる。摩擦片９ａ、掻取り片９ｂは
形状、材質、設置数、その他において適当に変更
できる。

カバー７の中心部に、円錐状部分８ｃに向けて
被処理材を流下供給させるための経路６をパイプ
１４の付設によつて形成し、カバー７の上部に、
ケーシング内周面４ａに向けて水、油等を供給す
るためのノズル２２と、ケーシング４内に滞留し
た被処理材を吸引排出するための吸込管２３が付
設され、又、カバー７の周囲に、加熱又は冷却用
のガス、液体等の媒体を通すためのジヤケツト２
５を形成してある。

本装置を連続的に運転する場合の付帯設備とし
て、捕集器１５と排風機１６をその順に流路１０
に接続し、捕集器１５の排出口をロータリフイー
ダ１７により供給経路６に接続して、一部処理不
十分なものを再度処理するように構成してある。

必要により加熱及び冷却させた適量の空気や不
活性ガス等を供給する送風機１８、被処理材供給
用フイーダ１９、及び、別の工程で処理された被
処理材を供給するフイーダ２０を供給経路６に接
続し、被処理材の状態に応じた供給形態を採用で
きるよう構成してある。

なお、カバー７に送るガスは被処理材の材質に
応じて適当に選定でき、また、そのガスの種類に
応じた適当な給気手段、例えば電動ブロワーや加
圧ガスボンベ等を利用でき、それら各種手段を給
気装置１２と総称する。

処理室３への被処理材供給設備や処理物回収設
備等、処理装置としての付帯設備は自由に変更、
追加、省略が可能である。

〔別実施例〕

処理装置は、水平又は傾斜した回転軸を有する
横型の配置であつてもよい。

摩擦片はローラーであつてもよく、その場合、
ケーシング内周面４ａにあわせてローラーを相対
回転されることで前記摩擦片９ａと同様の作用効
果が得られる。

処理室３内に加熱又は冷却させた空気や不活性
ガスを供給するほか、処理室３内を冷却する目的
で液体窒素など冷媒を直接ケーシング４内に導入
させてもよい。

本発明の実施用途しては、多方面の分野で利用
でき、例えば塗料、粉体塗料、顔料釉薬、トナ
ー、印刷・転写材料、食料、飼料、肥料、医薬
品、工業薬品、紫外線殺菌、殺菌材料、脱臭剤、
香料、化粧料、衣料、セメント、離型剤、樹脂成
形材料、製紙用添加剤、電磁波吸収材、遠赤外線
材料、制電調整剤、デイスク材料、液晶材料等の
ほか、標準粉体としても利用できる。

〔実験例〕

以下に実験例を記載する。

実験例 １ 粒径0.01〜0.2μｍの酸化チタンと平均粒径
0.005μｍの酸化第二鉄を１対99の配合比で前述の
装置により混合処理したところ、水中、油中にお
いても分離せず、長期間保存しても分離しない混
合物が得られ、顔料、化粧料等の混合、配合に利
用できることが判つた。

実験例 ２ マイカ超微粉、酸化チタン、アルミナ、酸化珪
素、コロイダルシリカを前述の装置により造粒処
理し、かつ、180〜250℃で乾燥処理した。材料の
粒径と配合比は以下の通りである。

マイカ超微粉 平均粒径0.6μｍ 40％ 酸化チタン 〃 0.1μｍ 15％ アルミナ 〃 0.1μｍ ５％ 酸化硅素 〃 0.05μｍ 20％ コロイダルシリカ 〃 0.015μｍ 20％ （固形分濃度20％） その結果、第３図に示すように１〜100μｍの
球状造粒物が得られ、顔料、塗料、化粧料、標準
粉体等に利用できることが判つた。

実験例 ３ 第４図に示すように20〜100μｍの異方形、海
綿状、ヒゲ状の四弗化エチレン樹脂を前述の装置
により球形化処理したところ、５分後には第５図
に示すように10〜30μｍの球形及び楕円形にな
り、40分後には第６図に示すように30〜60μｍの
楕円形、円形となり、樹脂成形材料、トナー等に
利用できることが判つた。

実験例 ４ 粒径３〜15μｍのポリアミド樹脂球と粒径0.1〜
0.2μｍの酸化チタン粉末を前記の装置により静電
気付与状態でかつ加熱状態でコーテイング処理し
たところ、第７図に示すようなコーテイング物質
が得られ、化粧料等に利用できることが判つた。

実験例 ５ 平均粒径2μｍのシリコーン樹脂球に平均粒径
0.015μｍの酸化チタンをコーテイングさせるの
に、まずシリコーン球の表面を前述の装置により
摩擦して活性化させ、次に酸化チタンを前述の装
置に投入したところ第８図に示すようなコーテイ
ング物質が得られ、疎水性のシリコーンの性質が
親水性に変わつた。

実験例 ６ 実験例５で得たコーテイング物質の表面に前述
の装置でさらに酸化鉄をコーテイングした。酸化
鉄は脂肪酸を分散材に使用したもので平均粒径
0.005μｍである。

その結果、第９図に示すようなコーテイング物
質が得られ、酸化チタンのコーテイングで親水性
に変わつたものが、再度疎水性の性質に戻り、吸
油性を増すものとなり、化粧料、離型剤、顔料な
どに利用できることが判つた。

実験例 ７ 平均粒径6.7μｍのポリメチルメタアクリレート
球の表面に平均粒径0.015μｍの酸化チタンを前述
の装置でコーテイングしたところ、第１０図に示
すようなコーテイング物質が得られた。

つまり、ケーシングの温度がポリメチルメタア
クリレートのガラス転移点を越え、摩擦によつて
ポリメチルメタアルリレートの表面温度が200℃
近くに達すると、表面部分で酸化チタンとの捏和
作用が起こり始め、更に運転の継続でポリメチル
メタアクリレート内部への酸化チタンの拡散が進
み、その結果、上記コーテイング物質が得られる
のである。上記コーテイングは負の静電気をもつ
て安息角ゼロの非常に分散性のよい球状粒子であ
り、化粧料、トナー、顔料ベース、塗料、標準粉
体等として利用できることが判つた。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明による粉粒体処理装
置の実施例を示し、第１図は全体概念図、第２図
は第１図の−線断面図である。第３図ないし
第１０図は本発明における実験例で得られた物質
の顕微鏡写真である。 ３……処理室、４……ケーシング、４ａ……ケ
ーシング内周面、５……駆動装置、９ａ……摩擦
片、９ｂ……掻取り片。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシング４を高速回転させて、被処理材を
   前記ケーシング４の内周面４ａに押付け、その押
   付けにより前記ケーシング内周面４ａに形成した
   粉体層に摩擦片９ａにより圧縮力と剪断力を付与
   する粉粒体処理方法であつて、 前記ケーシング内周面４ａの粉体層に掻取り片
   ９ｂにより掻取り作用、分散作用及び撹拌作用を
   付与し、 前記摩擦片９ａと前記掻取り片９ｂの協働作用
   により混合、造粒、球形化、コーテイング、カプ
   セル化のいずれかの処理を被処理材に施す粉粒体
   処理方法。 ２ 前記造粒、コーテイング、カプセル化のいず
   れかの処理に際して、被処理材に液剤を添加する
   請求項１記載の粉粒体処理方法。 ３ 前記造粒又はコーテイング処理に際して被処
   理材を加熱する請求項１又は２記載の粉粒体処理
   方法。 ４ 前記カプセル化に際して被処理材を加熱し、
   その後で冷却する請求項１又は２記載の粉粒体処
   理方法。 ５ 処理室３を形成するケーシング４を回転自在
   に設け、前記ケーシング４をその内部の被処理材
   が遠心力によりケーシング内周面４ａに押付けら
   れるように高速回転させる駆動装置５を設け、前
   記ケーシング内周面４ａの粉体層に圧縮力と剪断
   力を付与する摩擦片９ａを、前記ケーシング内周
   面４ａに対して相対回転自在に設けた粉粒体処理
   装置であつて、 前記ケーシング内周面４ａの粉体層に掻取り作
   用、分散作用及び撹拌作用を付与する掻取り片９
   ｂを、前記ケーシング内周面４ａに対して相対回
   転自在に設けてある粉粒体処理装置。 ６ 前記ケーシング４、前記摩擦片９ａ及び前記
   掻取り片９ｂが加熱や冷却のための機構を有して
   いる請求項５記載の粉粒体処理装置。 ７ 前記掻取り片９ｂの作用面を形成するに、前
   記ケーシング内周面４ａとの間隔及び作用面の幅
   が前記ケーシング４の相対回転方向側ほど大にな
   るクサビ状又は櫛刃状の形状にしてある請求項５
   又は６記載の粉粒体処理装置。