JPH0618580Y2 - 固体粒子の表面改質装置に用いる回転盤 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ａ．産業上の利用分野 本考案は、衝撃式打撃手段を用いた固体粒子の表面改質
処理、あるいは固体粒子の球形化処理を行なう装置にお
いて、該処理装置の衝撃室内に配置され、高速で回転
し、粒子を分散しながら固体粒子に衝撃打撃力を与え、
上記処理を効率よく行なうことができる回転盤に関す
る。

ｂ．従来の技術 従来、固体粒子の固結防止、変色変質防止、分散性の向
上、流動性の改善、有用（高価）物質の少量化等を目的
として、核となる固体粒子（以下、母粒子という）の表
面に該固体粒子よりも小さな微粒子（以下、子粒子とい
う）を機械的手段により強制的に埋設、固着または造膜
させて固定化し、極めて短時間のうちに均一で安定した
母粒子の表面改質を行う固体粒子の表面改質装置、ある
いは固体粒子の固着防止、分散性の向上、流動性の改善
等を目的とした金属等の不定形固体粒子を球形処理する
装置としては、例えば特開昭62-83029号公報等に記載さ
れたものがある。

前記固体粒子の表面改質装置、あるいは固体粒子の球形
化処理装置（以下、両装置を単に処理装置という）を、
第４図及び第５図に示す。同図において、101はケーシ
ング、102は前カバー、103は衝突リングである。これら
各部材に囲まれて粉体の衝撃室104が形成される。この
衝撃室104の中に、高速回転する回転盤105があり、該回
転盤105は回転軸106にナット107により固定されてい
る。

また、108は原料投入管、109は原料投入ホッパー、110
は原料投入バルブ、111は循環回路で、該循環回路111は
前記衝突リング103の一部に開口する循環口112から前カ
バー102の中央を貫通して衝撃室104に連通している。11
3は衝突リング103の一部を切欠いて設けた改質粉体排出
用の開閉弁、114は開閉弁の弁軸、115は改質粉体排出用
シュートである。

この処理装置において、衝撃室104内で高速で回転する
前記回転盤105は、第５図に示すように、その側面には
略直方体（羽根型）あるいは柱状の衝撃ピン116が、該
回転盤105の回転中心を中心にして放射状に取付けられ
ている。このような形状の回転盤105が高速で回転する
ことにより、処理装置内に気流の流れが生じ、該処理装
置内に投入された固体粒子群は、分散されながら衝撃ピ
ンや衝突リングの衝撃作用を受け、各種処理が行われ
る。

ｃ．考案が解決しようとする課題 前記従来型の処理装置において、衝撃室内に配設され、
粒子に衝撃作用を与える回転盤105は、衝撃ピン106の形
状が略長方体（あるいは柱状）で、回転盤105の回転中
心を中心にして放射状に取付けられているので、原料投
入ホッパー109から衝撃室104に投入された被処理物は、
高速回転する回転盤105に取付けられた衝撃ピン116の衝
撃作用を受けた後、該衝撃ピン116の回転方向に面した
平面に沿って外周方向に移動し、衝突リング103に垂直
に衝突することによって強力な衝撃作用を受ける構造に
なっていた。そのため、以下に示す問題点があった。

不定形微粒子を球形化処理する場合は、球形化されな
がら時間と共に粉砕が進み、平均粒子径が小さくなる。

母粒子の表面に子粒子を埋設又は固着させて固定化処
理する場合において、特にセラミックスに金属を固定化
する場合、回転盤の外周速度が速いと母粒子であるセラ
ミックスが粉砕されてしまい、また外周速度が遅いと子
粒子である金属が母粒子の表面に固定化されにくいた
め、固定化処理の効率が非常に悪かった。

本考案は、前記従来技術の課題に鑑みてなされたもの
で、固体粒子の表面改質処理、あるいは固体粒子の球形
化処理を効率よく行うことができる固体粒子の処理装
置、詳しくは、上記処理装置の衝撃室内に配置され、高
速で回転し、上記改質を効率よく行うことができる回転
盤を提供することを目的とする。

ｄ．課題を解決するための手段 本考案は前記目的に添い、固体粒子の表面に他の物資を
固定化、成膜化して該固定粒子の表面を改質する気流中
衝撃式の表面改質装置、あるいは固体粒子の球形化処理
装置に用いられ、側面に間隔を置いて周設された衝撃ピ
ンを備えてなる回転盤において、該衝撃ピンを曲面を有
する柱状体で形成し、その曲面を回転盤の回転方向に向
け、かつ外方に傾斜して配置した回転盤とすることによ
って、前記課題を解消した。

本考案に係る回転盤によって粉砕を極力抑えた不定形微
粒子の球形化処理を行うことが可能となり、さらに回転
盤の外周速度が低くても固定化ができ、また外周速度が
高くても母粒子を粉砕することなく、固定化処理ができ
るようになった。

ｅ．実施例 以下、本考案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〜第３図は本考案に係る回転盤を用いた固体粒子
の処理装置の１実施例である。

第１図において、１はケーシング、２は前カバー、３は
衝突リング、４は衝撃室、５は回転盤、６は回転軸、７
はナット、８は原料投入管、９は原料投入ホッパー、10
は原料投入バルブ、11は循環回路、12は循環口、13は開
閉弁、14は開閉弁の弁軸、15は改質粉体排出用シュート
であり、前記回転盤５を除き、前記従来装置のものと同
一構成からなっている。

回転盤５は、第２図及び第３図に示すように、その側面
に略半円柱状の衝撃ピン16を、所定の間隔を置いて複数
個図示のように放射状に分散配置してある。この衝撃ピ
ン16は回転方向に面する曲面部16aと、背面部16bとを備
え、図の実施例では背面部16bは平面として、断面では
半円の弦となるように構成してある。そして、この曲面
部16aを回転盤５の回転方向に向け、かつ外方に傾斜し
て配置してある。なお、この背面部16bは断面が曲面、
平面、またはこれらの組合せの面で形成してもよく、さ
らにこれらの面が凹面に、あるいは突面となるように形
成してもよい。すなわち任意の形状とし、処理上支障と
ならず、かつ処理上効果的な形状のものを採用すること
ができる。

また曲面部16aの曲面は、円弧のように一定の曲率のも
のが好ましく、また異なる曲率のものを連続させて組合
せてもよい。

第２図に示す態様では、衝撃ピン16の背面部16bを形成
する弦の中点Ｐと回転盤５の中心０とを結ぶ直線と、弦
とのなす傾斜角θは、０°＜θ＜90°の範囲とし、好ま
しくは15＜θ＜60°としてある。なお、このような角度
関係で配置されることを衝撃ピンが後退翼の位置にある
という。

なお、この弦の部分は曲面部16aの両端を直線で結ぶ架
空の線であってもよく、実質的に衝撃ピンの背面部16b
を形成する壁面でなくともよい。

次に前記構成からなる回転盤を備えた装置を用いて実際
に固定粒子を処理した場合の具体的な２つの例について
説明する。

例１ まず、第１図に示す装置において、改質粉体排出用の開
閉弁13を閉鎖した状態としておき、駆動手段によって回
転軸６を駆動し、回転盤５を、外周速度50〜150m/sで回
転させる。これによって回転盤５の外周の側面に周設さ
れた衝撃ピン16の回転に伴って、急激な空気の流れが生
じ、この気流の流れの遠心力に基づくファン効果によっ
て、衝撃室４に開口する循環口12から循環回路11を巡っ
て前カバー２の中心部付近に戻る気流の循環流れ、すな
わち完全な自己循環の流れが形成される。この際発生す
る単位時間当りの循環風量は多量であるため、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。

次に、原料投入バルブ10を開け、予め秤量しておいて一
定量の金属不定形微粒子を原料投入ホッパー９に投入
し、原料投入管８を通して短時間に装置内に供給し、投
入終了と同時に該原料投入バルブ10を閉じる。衝撃室４
に投入された粒子群は、高速回転する回転盤５の多数の
衝撃ピン16の衝撃作用を受けた後、該衝撃ピン16の曲面
部16aに沿って該曲面上を転がりながら外周方向に移動
し、次第に狭くなる曲面部16aと衝突リング３との間で
圧縮力、摩擦力を主体とする作用を受ける。そして、前
記循環ガスの流れに同伴して、粒子群は循環回路11を循
環して再び衝撃室４に戻り、再度同様の作用を受ける。

このようにして、短時間の内に繰り返し衝撃作用および
圧縮力、摩擦を主体とする作用を受け、不定形だった微
粒子は次第に球形になっていく。この球形化処理に要す
る時間は、数秒から数分の単位である。

以上の球形化処理が終了した後は、改質粉体排出用の開
閉弁13を開き、排出する。球形化処理された微粒子は、
それ自身に作用している遠心力により、短時間で衝撃室
４及び循環回路11から排出され、シュート15を通ってサ
イクロン及びバッグフィルター（共に図示せず）等の粉
末捕集装置に誘導され、そこで捕集される。

傾斜各θ＝30°、直径が230mmの前記第２図及び第３図
に示す本考案の回転盤を用いて、該回転盤の外周速度90
m/secで、平均粒子径x50＝134μｍのステンレス不定形
微粒子を球形化処理した結果を第１表に示し、従来の回
転盤を有する処理装置を用いて行った結果と比較した。
同表において、ｘ25／ｘ75とは、累積体積分布の25％粒
子径と75％粒子径との比で、粒子の粒度分布の広がりを
示す数値である。この数値が１に近づくほど粒度分布が
狭く、均一な粒子径の粒子に近いことを示す。なお、原
料のステンレス不定形微粒子の平均粒子径は135μｍで
あるが、同体積球相当径は90〜100μｍであると考えら
れる。

粒度分布の測定は、原料については標準篩で、球形化処
理品についてはレーザー光回折散乱粒度分布測定装置
（セイシン企業（株）製、PRO-7000S）で行った。

また、第６図に粒子構造の走査形電子顕微鏡(SEM)写真
を示した。同図において、(a)は処理前の原料、(b)，
(c)，(d)は従来型の回転盤で球形化処理した処理品のSE
M写真で、処理時間は各々2min、4min、7minである。ま
た、同図の(e)，(f)，(g)は本考案の回転盤で球形化処
理した処理品のSEM写真で、処理時間は同様に各々2mi
n、4min、7minである。

どちらの回転盤を用いても、処理時間と共に平均粒子径
は小さくなってはいるが、その変化は従来型の方が大き
い。さらに、ｘ25／ｘ75の数値も、従来型の方が大きく
なっていることから、従来型の回転盤を有する処理装置
おいては、不定形微粒子は球形化されるとはいうもの
の、そのかなりの量が粉砕されていることがわかる。第
６図のSEM写真からも従来型の回転盤を用いた方がより
粉砕され、細かくなっていることがわかる。

例２ 次に、同装置を用いて、セラミックス粒子の表面に他の
金属微粒子を固定化して、母材金属の耐摩耗性を向上さ
せるための複合化溶射粉を製造する他の例について説明
する。

平均粒子径40μｍの不定形（凹凸状）ホウ化モリブデン
粒子の表面に平均粒子径0.3μｍニッケル微粒子をあら
かじめミキサー等で付着させたオーダードミクスチャー
を同装置に投入し、回転盤の周速度を変えて固定化処理
を行った。SEMで観察した固定化処理状況を第２表に示
した。

同表に示したように、従来型の回転盤を使用した場合
は、低速域においては固定化が不良であり、高速域にお
いては母粒子（ホウ化モリブデン粒子）のほとんどが粉
砕されていた。一方本考案の回転盤を使用した場合は、
低速域においても固定化は良好で、高速域においては母
粒子の粉砕はほとんど確認されず、また固定化も良好で
あった。なお、本考案の回転盤を使用した場合は、母粒
子表面の凹部にまで子粒子を良好に固定化していた。

ｆ．本考案の効果 本考案の回転盤を使用した固体粒子の処理装置を用いる
ことにより、下記に示す効果が生じた。

衝撃ピンの曲面部と衝突リングとの間で圧縮力、摩擦
力を主体とする作用を受けることにより、粉砕を極力抑
えた不定形微粒子の球形化処理を行うことができるよう
になった。

特に、衝撃ピンを後退翼の位置にすることにより、粒子
群を分散する力は変わらず、粒子に直接作用する衝撃力
は従来のものより弱くなり、その代わり圧縮力・摩擦力
は従来型のものに比べて大きくなったので、各種処理を
効率よく行うことができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る回転盤を装着した表面改質装置の
断面説明図、第２図及び第３図は同回転盤の平面図と斜
視図、第４図は従来の表面改質装置の断面説明図、第５
図は第４図の装置に用いられている従来の回転盤の斜視
図、第６図は固体粒子の粒子構造の走査形電子顕微鏡写
真を示し、同図(a)は処理前もの、同図(b)，(c)，(d)は
従来の回転盤で処理したもの、同図(e)，(f)，(g)は本
考案に係る回転盤で処理した場合を夫々示す。 １……ケーシング、２……前カバー、 ３……衝突リング、４……衝撃室、 ５……回転盤、８……原料投入管、 ９……原料投入ホッパー、11……循環回路、 16……衝撃ピン、16a……曲面部。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】固体粒子の表面に他の物質を固定化、成膜
   化して該固定粒子の表面を改質する気流中衝撃式の表面
   改質装置、あるいは固体粒子の球形化処理装置に用いら
   れ、側面に間隔を置いて周設された衝撃ピンを備えてな
   る回転盤において、該衝撃ピンを曲面を有する柱状体で
   形成し、その曲面を回転盤の回転方向に向け、かつ外方
   に傾斜して配置したことを特徴とする回転盤。
2. 【請求項２】前記衝撃ピンが後退翼の位置に取付けられ
   ていることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項
   記載の回転盤。
3. 【請求項３】前記柱状体が、略半円柱状体であることを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の回転
   盤。