JPH05220376A - 粉体表面の改質装置 - Google Patents

粉体表面の改質装置

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JPH05220376A
JPH05220376A JP4024997A JP2499792A JPH05220376A JP H05220376 A JPH05220376 A JP H05220376A JP 4024997 A JP4024997 A JP 4024997A JP 2499792 A JP2499792 A JP 2499792A JP H05220376 A JPH05220376 A JP H05220376A
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弘明 沢崎
Kiyoyuki Horii
清之 堀井
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 加圧気体100の噴出によるコアンダフロー
生成のための環状スリット101とこのコアンダフロー
による粉体102の吐出手段103とを有し、かつ吐出
された粉体に表面改質材106を被覆または放射するた
めの噴出手段105とを備えた改質部と、この改質部の
周囲に配置した、改質処理した粉体の搬送方向に対して
その粉体流の周囲に境界流としての気体106を噴出す
る噴出手段107を備えた境界流生成部とを有する。 【効果】 粉体の2次凝集を抑え、粉体の破損をともな
うことなく、装置内壁面への改質材や粉体の付着を抑
え、均一、かつ高効率での表面改質が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、粉体の表面改質装置
に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、無
機、有機、あるいは金属、合金等の各種の粉体の表面改
質に有用な新しい粉体表面の改質用装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術とその課題】従来より、様々な分野におい
て粉体の表面改質が行われてきており、粉状物、ペレッ
ト、あるいは微細繊維の表面の化学的改変やその表面に
機能性被覆層や保護層等を形成することが種々の方法に
よって行われてきている。たとえば、攪拌羽根を有する
攪拌混合装置において粉体表面を被覆することや、ある
いは、粉体と被覆材とをジェット流によって噴出させて
粉体表面を被覆する方法などが知られている。
【0003】しかしながら、これらの従来の方法におい
ては、ミクロンあるいはサブミクロンオーダーの粉体の
表面に所定の被覆を行うことは極めて難しく、微細粉体
の凝集を抑え、しかもこれら粉体の形状、大きさを損う
ことなく、個々の粒子表面に所定の被覆を行うことは困
難であった。このような問題は、微細粉体はその2次凝
集によって凝集塊を生成しやすく、また、機械的強制混
合によって粉体が破壊されやすいことに起因している。
【0004】また一方、これまでのいずれの方法におい
ても、粉体の表面被覆においては、粉体と被覆材とが装
置の壁面に付着しやすく、このことが原因となって被覆
粉体の生産性の向上にはおのずと限度があった。このた
め、ミクロンあるいはサブミクロンオーダーの微細粉体
であっても、その凝集、あるいは破壊を抑え、均一に高
効率で粉体表面を被覆することのできる方法とそのため
の装置の実現が強く望まれていた。
【0005】そこで、この発明の発明者らは、このよう
な欠点を解消するものとして、コアンダフローによる粉
体流路に、コアンダフロー部のコアンダスリットを通し
て拡散気体によって霧状とした液状被覆材を吹込むこと
を特徴とする粉体の表面被覆方法とそのための装置を開
発し、これを提案してきた(特願平1−342347
号)。
【0006】この方法は、コアンダフローによる流体現
象を利用し、その特徴を高度にプロセス化して完成させ
たものである。すなわち、コアンダフロー、特にスパイ
ラルフローは、流体の流れる軸方向流とその周囲との速
度差、密度差が大きく、流路壁面近傍に動的境界域が形
成されるという特徴を有し、しかも軸方向ベクトルと半
径方向ベクトルとの合成によって特有のスパイラル流が
形成されるという特徴がある。
【0007】添付図面の図1および図2は、この方法の
ための装置の一例を示したものである。たとえば図1に
示したように、粉体の被覆装置は、ユニット(A)とユ
ニット(B)との連結複合構造を有している。もちろ
ん、このユニット(A)(B)は、構造的に一体であっ
てもよく、その機能としては連結されていると考えるこ
とができる。
【0008】ユニット(A)はコアンダフローによる粉
体導入部であって、供給口(1)および吐出口(2)と
ともに、横方向からの気体導入のための環状スリット
(3)およびこの環状スリット(3)近傍の傾斜面
(4)、さらに気体供給管(5)と分配部(6)を有し
ている。処理対象の粉体は供給口(1)より導入し、環
状スリット(3)から導入した加圧気体によって次のユ
ニット(B)へと粉体を搬送する。加圧気体は傾斜面
(4)に添ってコアンダ流を形成し、かつ、粉体の流れ
にスパイラルモーションを生成させる。
【0009】また、ユニット(B)においては、拡散気
体によって霧状した液体被覆材を吹込むための環状スリ
ット(7)、傾斜面(8)および分配部(9)を有し、
霧状液体被覆材を生成、供給するための加圧気体供給管
(10)と液体供給管(11)とを備えている。このユ
ニット(B)では、加圧気体と液体被覆材との混合によ
る霧状被覆材を環状スリット(7)より粉体の流路に対
して吹込み、粉体の表面をこの被覆材によって被覆し、
吐出口(12)より吐出させる。
【0010】傾斜面(4)(8)の傾斜角は広く可変と
することができ、コアンダフロー、特にこの例において
はコアンダスパイラルフローが生成し、これが破壊され
ない状態として、たとえば5〜70°程度の傾斜角とす
ることができる。この装置においては、粉体の2次凝集
を抑えて、その分散を促進し、さらに短繊維等の粉体に
とって特に重要な配向を生成させるために、ユニット
(A)は欠かせない。また、このように分散を良好とし
た粉体に被覆材を高度分散・接触させて、均一および高
効率での被覆を可能とするためにはユニット(B)が欠
かせないものとされていた。
【0011】被覆の効率向上、所定の物性付与のため
に、さらには被覆した粉体の搬送のために、ユニット
(B)の吐出口(12)までの傾斜面(8)からの距離
を適宜に延長することができ、吐出口(12)に管路を
接続するようにしてもよかった。また、霧状の液体被覆
材は、上記のように、分配部(9)において混合生成さ
せてもよいし、あらかじめ混合した気液混合体を環状ス
リット(7)から吹出すようにしてもよかった。
【0012】図2は、別の例を示したものであり、ユニ
ット(A)(B)は図1とは異なる連結構造を示してい
る。ユニット(A)の湾曲傾斜面(4)が、ユニット
(B)と連結した傾斜面を形成している。また、ユニッ
ト(B)の吐出口(12)には、搬送管路(13)を接
続している。このすでに提案している方法と装置は、こ
れまでにない作用効果を奏すものとして有用なものであ
るが、その後の検討において、さらに改善すべき点も明
らかになってきた。
【0013】それと言うのも、この装置においては、比
較的大量の粉体を効率的に処理するにはやや難点があ
り、たとえば図1および図2に示したユニット(B)の
内壁面への被覆材の付着や、被覆粉体の付着が生じやす
くなり、どうしても大量処理には不向きであることが明
らかになってきたからである。このため、以上の通りの
コアンダフローによる粉体の表面改質方法とそのための
装置の長所を生かしつつ、しかも大量処理、高効率処理
にも適した改良された手段の実現が望まれていた。
【0014】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであり、従来装置の欠点を克服し、ミクロン
オーダーの微細粉体であっても、粒子の凝集、破壊を抑
え、かつ装置壁面への付着もなく、大量の粉体でも均一
に高効率で表面改質することのできる新しい装置を提供
することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の通り
の課題を解決するものとして、加圧気体の噴出によるコ
アンダフロー生成のための環状スリットとこのコアンダ
フローによる粉体の吐出手段とを有し、かつ吐出された
粉体に表面改質材を被覆または放射するための噴出手段
とを備えた改質部と、この改質部の周囲に配置した、改
質処理した粉体の搬送方向に対してその粉体流の周囲に
境界流としての気体を噴出する噴出手段を備えた境界流
生成部とを有することを特徴とする粉体表面の改質装置
を提供する。
【0016】以下、図面に沿って、この発明の装置につ
いて詳しく説明する。
【0017】
【実施例】図3は、この発明の一例を示したものであ
る。たとえばこの図3に例示したように、この発明の粉
体表面の改質装置は、加圧気体(100)の噴出による
コアンダフロー生成のための環状スリット(101)
と、このコアンダフローによる粉体(102)の吐出手
段(103)とを有し、しかも吐出された粉体(10
1)に表面改質材(104)を被覆、もしくは放射する
ための噴出手段(105)とを備えた改質部を配置して
いる。
【0018】同時に、この発明の装置では、この改質部
の周囲に、改質処理した粉体(102)の搬送方向に対
して、その粉体流の周囲に境界流としての気体(10
6)を噴出する噴出手段(107)を備えた境界流生成
部を配置してもいる。この図3からも明らかなように、
改質部においてはコアンダフローの生成とその利用を必
須としており、図1および図2にも対応するように、分
配室(108)から環状スリット(101)を介して湾
曲もしくは傾斜面(109)に沿って流れる加圧気体
(100)はコアンダフロー、たとえばコアンダスパイ
ラルフローを生成し、粉体(102)の供給口(11
0)には強い気圧吸引を生じる。
【0019】粉体(102)は、この生成されたコアン
ダフローによって吐出手段(103)から吐出される。
この時、粉体(102)の流れには、軸集中現象が見ら
れる。そして、スパイラルフローの特徴のある流れが生
じる。環状スリット(101)の径よりも、吐出手段
(103)としてのノズル吐出口の内径を小さくする場
合には、コアンダスパイラルフローが生じる。
【0020】吐出された粉体(102)に対しては、噴
出手段(105)より表面改質材(104)を噴出させ
て表面の被覆等の改質を行う。この際に、噴出手段(1
05)は、粉体(102)の吐出手段(103)に隣接
して、もしくはある空隙を置いて、粉体吐出流の周囲に
複数個のノズルとして、あるいは環状多孔管として、あ
るいは環状ノズル等として適宜に配置することができ
る。
【0021】この場合、改質材(104)としては、気
体状、液体状等の各種の状態であってよく、空気、不活
性ガス等のキャリアガスとともに加圧状態で噴出させる
ことができる。改質材(104)は、粉体(102)の
表面を被覆するもの、表面反応によって改質するものな
どの適宜な種類のものとすることができる。たとえば、
ガラス、セラミックス、その他の無機質粉体の表面改質
のためのシランカップリング剤等の有機シラン改質材、
UV硬化性あるいは熱硬化性樹脂、有機ポリマー粉体の
改質のための反応性ガス、反応性液体、あるいは薬剤コ
ーティングのための被覆材等が例示される。
【0022】もちろん、この発明の方法が対象とする粉
体(102)は、その種類、形状に特段の限定はなく、
金属、無機物、高分子等の適宜な種類の粒状、ペレット
状、短繊維状、あるいは不定形状等の任意のものでよ
く、その大きさはミクロンまたはサブミクロンオーダー
の微細粉体までも対象として扱うことができる。特にこ
の発明は、微細な短繊維状粉体の表面被覆法として有用
なものでもある。
【0023】これらの粉体(102)の吐出のための加
圧気体(100)の加圧度は、粉体の大きさ、処理量等
によっても相違するが、たとえば1〜10kg/cm2
程度とすることができる。改質材(104)の噴出につ
いても同程度とすることができ、液状改質材の場合に
は、空気あるいは不活性ガスとの混合状態として霧状に
噴出手段(105)より噴出させてもよい。
【0024】境界流としての気体(106)を噴出させ
るための噴出手段(107)についても適宜な形状、構
造が可能である。図3のように、環状スリット(11
1)状の形状としてもよいし、複数のノズルからの噴出
としてもよい。また、この境界流の生成は、図4のよう
に、複数の部位と態様において行ってもよい。より大量
の粉体(102)を高効率で処理するためには、この図
4のようなものがより有利でもある。
【0025】この場合、より内方の境界流(A)の風量
を外方の境界流(B)よりも大きくすることが、装置の
内壁面への改質材や改質粉体の付着を抑止する上で有効
でもある。図4に示したように、この境界流(A)は、
いわゆる強制サイクロン流として導入されてもよい。
【0026】改質例 実際、装置の内径600mmのものを、図4に示した構
成において使用した。粉体(102)としてはチタン酸
カリウム(K2 O.6TiO2 )繊維を用いた。平均長
10〜20μm、径0.2〜0.5μmのものとした。
この粉体を100〜200g/minの供給速度で導入
し、加圧気体(100)として、4kg/cm2 の圧力
の空気を用いた。5%シラン含有エチルアルコールから
なる有機シラン改質材を液流量100〜200g/mi
nとして、1kg/cm2 の加圧空気によって霧状とし
て噴出手段(105)より噴出させた。
【0027】境界流(A)(B)は、各々、約80−1
50℃の熱風を用い、全体で15m 3 /minで供給
し、A/Bの流量配分は、2:1または4:3とした。
シラン剤で表面被覆されたチタン酸カリウム繊維を得
た。チタン酸カリウムは親水性で、通常はメタクリル酸
メチル(溶剤)等には分散しないが、上記のシラン処理
したものは、きれいに分散した。
【0028】チタン酸カリウム繊維の凝集、破損はな
く、また装置壁面へのこの繊維やシラン被覆材の付着は
認められなかった。
【0029】
【発明の効果】この発明により、以上詳しく説明した通
り、粉体の2次凝集を抑え、粉体の破損をともなうこと
なく、装置内壁面への改質材や粉体の付着を抑え、均
一、かつ高効率での表面改質が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】すでに提案している従来装置の一例を示した断
面図である。
【図2】従来装置の他の例を示した断面図である。
【図3】この発明の一例を示した断面図である。
【図4】この発明の他の例を示した断面図である。
【符号の説明】
1 供給口 2 吐出口 3 環状スリット 4 傾斜面 5 気体供給管 6 分配部 7 環状スリット 8 傾斜面 9 分配部 10 気体供給管 11 液体供給管 12 吐出口 13 搬送管路 100 加圧気体 101 環状スリット 102 粉体 103 吐出手段 104 表面改質材 105 噴出手段 106 気体 107 噴出手段 108 分配室 109 傾斜面 110 供給口 111 環状スリット

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加圧気体の噴出によるコアンダフロー生
    成のための環状スリットとこのコアンダフローによる粉
    体の吐出手段とを有し、かつ吐出された粉体に表面改質
    材を被覆または放射するための噴出手段とを備えた改質
    部と、この改質部の周囲に配置した、改質処理粉体の搬
    送方向に対してその粉体流の周囲に境界流としての気体
    を噴出する境界流噴出手段を備えた境界流生成部とを有
    することを特徴とする粉体表面の改質装置。
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