JPH0622669B2 - 前押出式スクリュー型押出し造粒機 - Google Patents

前押出式スクリュー型押出し造粒機

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JPH0622669B2
JPH0622669B2 JP2411419A JP41141990A JPH0622669B2 JP H0622669 B2 JPH0622669 B2 JP H0622669B2 JP 2411419 A JP2411419 A JP 2411419A JP 41141990 A JP41141990 A JP 41141990A JP H0622669 B2 JPH0622669 B2 JP H0622669B2
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裕 太田
通博 中山
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Fuji Paudal Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、前押出式スクリュー
型押出し造粒機に関し、さらに詳細には、医薬品、食
品、農薬、肥飼料、触媒、セラミック等を取り扱う各種
業界，分野において、湿潤状態の粉末原材料を押出し造
粒するために広く使用される前押出式スクリュー型押出
し造粒機の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の造粒機は、例えば図７に
示すように、モータにより駆動される１軸または２軸の
送りスクリューａと、この送りスクリューａが収納され
るスクリューケースｂと、送りスクリューａの先端部に
設けられた押出し羽根ｃと、スクリューケースｂの前面
に垂直に取り付けられた平板状ダイｄとの４要素で構成
された造粒機構を備えている（日本粉体工業協会編「造
粒便覧」株式会社オーム社（１９７５）第１３１〜１３
４頁参照）。ｅはダイ押えである。
【０００３】この造粒機構において、ニーダーなどの前
処理機によって可塑性を与えられた湿潤状態の粉末原材
料は、投入ホッパーｆよりスクリューケースｂ内に投入
される。すると、この投入された原材料は、回転してい
る送りスクリューａによって加圧、圧縮されながら強制
的にスクリューケースｂの前面に送り込まれ、上記平板
状ダイｄの多数の孔を介して連続的に押出し成形され
る。
【０００４】ところで、上記原材料を上記平板状ダイｄ
から押し出す際の押出し圧力（スクリューケースｂ内の
内圧）Ｐは、図８に示すように、平板状ダイｄの直前の
均圧部（Ｄ−Ｃ間）で最大となることから、平板状ダイ
ｄの板厚は、この最大押出し圧力Ｐmax に耐え得る程度
の強度を確保すべく設定されている。
【０００５】平板状ダイｄの板厚の一例として、送りス
クリューａの直径が６０〜１３０mm程度の小型の造粒機
で５mm以上、また、送りスクリューａの直径が１８０〜
３００mm程度の大型の造粒機で８mm以上を必要としてい
る（J.R.Parks and M.J.Hill:"Design of Extrusion Au
gers and Characteristic Equation of Ceramic Extrus
ion Machines", Journal of the American Ceramic Soc
iety. January 1. (1959) 参照) 。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように平板状ダイｄを使用する造粒機においては以下に
述べるような問題があり、その改良が要望されていた。
【０００７】すなわち、最近の各種造粒物（顆粒物）
は、薬効、分散性などの向上を目的として粒子径を小さ
くする傾向が進んでいる。例えば農薬業界において、除
草剤用粒剤の使用量は１０アール当たり３kg散布するの
が標準であるが、粒径をより小さくすることにより、散
布が均一になり易く、その付随的効果として散布量も少
なくて済み、経費節減に加えて農薬公害も少なくなるメ
リットを生じる。このため、近時は、除草剤用粒剤の粒
径を０．７mm〜１．２mm前後に小さくする要求が増して
いる。
【０００８】ところが、前押出式スクリュー型押出し造
粒機の場合、前述のごとく、平板状ダイｄの板厚は５〜
８mm以上に設定されているため、ダイ孔の孔径をあまり
小さくすると、造粒能力が著しく減少したり、最悪の場
合にはダイ孔が原材料で詰まって造粒不能となる問題が
発生していた。
【０００９】この原因を図９を参照して説明する。湿潤
状態の原材料を平板状ダイｄのダイ孔（孔径Ｄ）より押
し出し造粒するために利用する押出し圧力Ｆは、原材料
がダイ孔を通過するときに生ずる摩擦力Ｒよりも大きく
なければ（Ｆ≫Ｒ）、上記原材料は、ダイ孔の抵抗に打
ち勝って押し出し造粒されることが出来ない。
【００１０】しかるに、このダイ孔の摩擦力Ｒは、ダイ
孔径Ｄが一穴であれば、ダイ孔長さ（＝ダイ板厚）Ｌに
比例するのであるから、もしダイ板厚Ｌがダイ孔径Ｄに
比較して大きくなりすぎると、摩擦力Ｒが大きくなりす
ぎてＦ≒Ｒ、またはＦ＜Ｒとなって、著しく造粒能力を
減少するか、造粒不能になる。
【００１１】現在、図７に示す前押出式スクリュー型押
出し造粒機の場合、ダイ板厚を５〜８mm以上で使用して
いるため、上記の計算式より、ダイ孔の孔径Ｄを１．５
mm以下にすると造粒能力は著しく低下してしまい、実生
産機として使用できないことになる。
【００１２】一方、造粒能力を向上させる目的でダイ板
厚を薄くしようとして、図１０に示すように、上記平板
状ダイｄを、薄板のパンチングプレートｍ（１．０φmm
( ダイ孔径) ×1.０mm( ダイ板厚) ×２２．４％（開孔
比））とダイ押えｎからなる構造としてみた場合、予想
された通り造粒能力の大幅な上昇は得ることができた
が、今度は押出し圧力（内圧）に対するダイ強度が弱過
ぎたため、運転開始後数分間でダイ前面に大きく膨ら
み、平板状ダイｄと押出し羽根ｃとの間に原材料が固結
滞留し、やはり造粒能力が著しく低下し、さらに無理に
運転を続けると短時間で平板状ダイｄが破損してしまっ
て、この構造の採用も実生産機用としては到底無理であ
ることが判明した。
【００１３】よって現在は、粒径が０．７〜１．２mm前
後の小径顆粒の造粒用として、図１１に示すような横押
出式スクリュー型押出し造粒機が使用されている（日本
粉体工業協会編「造粒便覧」株式会社オーム社（１９７
５）第１３１〜１３４頁参照）。この造粒機の造粒機構
は、送りスクリューａの先端に取り付けたエクストラク
トスクリューｇ（図１２）により、スクリューケースｂ
の前部の側面に、ダイホルダーｈ（図１３）と共に取り
付けたオメガ状ダイｉ（図１４）（薄板のパンチングプ
レート）より、両側に原材料を押し出し造粒するシステ
ムである。
【００１４】しかし、この型式の造粒機も、原材料を送
りスクリューａによって加圧、圧縮しながら前方へ移動
させ、送りスクリューａの先端部で折角押出し圧力（内
圧）を最高値までもっていったのに、そのまま軸方向に
ダイ孔を通して押し出し造粒することなく、その後エク
ストラクトスクリューｇによって両側面に押し出すた
め、送りスクリューａによって得られる押出し圧力Ｐの
軸方向への推力方向を９０度曲げてしまい、上記押出し
圧力Ｐを１００％利用することができない。この結果、
後述の試験結果データで示されるように、前押出式スク
リュー型押出し造粒機（図７）に比較して造粒能力が低
くなり、大容量生産機として使用できないのが欠点であ
った。
【００１５】本発明は、かかる従来の問題点を改良し、
小径顆粒（粒径が０．７〜１．２mm前後) を、ダイの破
損を最小限に抑え、かつ大容量生産することができる構
造を備えた、前押出式スクリュー型押出し造粒機の提供
を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の造粒機は、従来より使用されている平板状
ダイを廃止し、図３に示されているように、薄板の多孔
板のパンチングプレートを送りスクリュー２の直径寸法
に合わして球面状に成形して、平板状の補強プレート８
に取り付けた球面状ダイ７と、該球面状ダイ７の裏面に
沿って適正な間隔１mm前後に保ちつつ、１枚または複数
枚の螺旋状の球面状押出し羽根９を取り付けたことを特
徴とする。
【００１７】ここに、「球面状ダイ」とは従来の平板状
ダイに対する用語で、球面を有する板状のダイのことを
いい、「球面状押出し羽根」とは、そのエッジの輪郭が
球面の一部を形成するような形状とされた押出し羽根を
いう。また、「球面」には、真円や楕円などの円を回転
してできる軌跡面を含む。
【００１８】
【作用】多数のダイ孔を有する薄板ダイを球面状ダイ７
に成形することにより、ダイ強度の大幅な増大（平板状
ダイの約１２倍）を図り、パンチングプレートなど薄板
多孔板の使用を可能とするとともに、有効ダイ孔部面積
の増大（平板状ダイの約３倍）による造粒能力の大幅な
向上を図る。
【００１９】
【実施例】以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。本発明に係る前押出式スクリュー型押出し造
粒機を第１図に示し、該造粒機の造粒機構は、具体的に
は、スクリューケース１内に二つの送りスクリュー２，
２が平行に並列して配された２軸タイプのものであっ
て、これらの送りスクリュー２，２は、ギヤーボックス
３内の歯車機構を介して駆動モータ（図示省略）に連結
されている。上記スクリューケース１の頂部には、原材
料を投入するための投入ホッパー５が設けられ、また、
スクリューケース１の前部にはダイ部材６が取り付けら
れている。
【００２０】該ダイ部材６は、図３および図４に示すよ
うに、二つの球面状ダイ７，７が補強プレート８に固設
されてなる。
【００２１】球面状ダイ７は、パンチングプレートなど
の薄板状多孔板が上記送りスクリュー２の直径に対応し
た球面状（図示例は半球面状）に成形されてなり、球面
全体にわたって多数のダイ孔が散点状に設けられてい
る。これらのダイ孔の形状寸法は、図９において、ダイ
孔の孔径Ｄがダイ板厚Ｌとほぼ同一とされる。
【００２２】補強プレート８は、平板状の矩形金属板か
らなるとともに、その周縁部に取付けボルト用の孔８
ａ，…が設けられている。また、該補強プレート８の中
央部分には、二つの開口８ｂ，８ｂが上記送りスクリュ
ー２，２の先端部２ａ，２ａに対応して設けられるとと
もに、これら開口８ｂ，８ｂに、上記球面状ダイ７，７
がそれぞれ溶接されている。
【００２３】また、上記送りスクリュー２の先端部２ａ
は球面状とされるとともに、この球面状先端部２ａに、
少なくとも１枚（図示例は２枚）の球面状押出し羽根９
が設けられている。該球面状押出し羽根９は、図３およ
び図４に示すように、そのエッジ９ａの輪郭が上記球面
状ダイ７の球面状裏面７ａに沿った形状とされるととも
に、上記球面状先端部２ａの表面上に螺旋状に形成され
ている。これにより、上記球面状押出し羽根９のエッジ
９ａの回転軌跡と上記球面状ダイ７の球面状裏面７ａと
の間には、等間隔の間隙Ｅが全面にわたって形成される
（図３）。
【００２４】以下に、上記球面状ダイ部材６と球面状押
出し羽根９の一例を示す。ダイ部材６ ： 球面状ダイ７：パンチングプレート（１．０mm( ダイ
孔径) ×1.０mm( ダイ板厚) ×２２．４％（開孔比） 補強プレート８：平板状の金属板（板厚５mm）球面状押出し羽根９ ： エッジ９ａの回転軌跡と球面状ダイ７の球面状裏面７ａ
との間隙Ｅ：１mm前後
【００２５】しかして、以上のように構成された造粒機
において、ニーダーなどの前処理機によって可塑性を与
えられた湿潤状態の粉末原材料は、投入ホッパー５より
スクリューケース１内に投入される。すると、この投入
された原材料は、回転している送りスクリュー２によっ
て加圧、圧縮されながら強制的にスクリューケース１の
前面に送り込まれ、送りスクリュー２の球面状押出し羽
根９の摺動作用と送りスクリュー２による押出し圧力と
によって、球面状ダイ７の多数のダイ孔を介して連続的
に押出し成形される。
【００２６】次に、本発明の造粒機による造粒能力を調
べるために行った試験結果について説明する。
【００２７】Ａ．試験： 表１の標準的農薬仕様の配合物を、前処理機のシグマ型
ニーダーにて加湿・捏和して可塑性を与えた原材料を使
用し、表２の各種造粒機、表３の各種ダイおよび押出し
羽根を使用して（本発明：No. Ａ）、押出し造粒法によ
る円柱顆粒（径寸法：１mm）の造粒比較テストを行っ
た。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】
【表３】
【００３１】Ｂ．試験結果： 試験結果を表４に示す。
【００３２】
【表４】
【００３３】この表４のテストデータで明らかなごと
く、本発明の球面状ダイおよび球面状押出し羽根を使用
したテストNo. １（T.No.1）の造粒データは、従来使用
していたダイ仕様によるテストNo. ２〜４（T.No.2〜4)
と比較して明らかに、大幅な造粒能力の上昇および前押
出し型への細粒造粒の可能性が実証されている。
【００３４】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ることなく、種々設計変更可能である。たとえば、球面
状ダイ７は、上述のパンチングプレートによる成形方法
のほかに、盲板により球面状に成形してから細孔を穿け
てもよいし、金網を球面状に成形して使用しても良い。
【００３５】また、球面状ダイ７および球面状押出し羽
根９の採用は、図１に示すような２軸スクリュー式押出
し造粒機のほかに、１軸または多軸スクリュー式押出し
造粒機にも採用できるし、図１のような水平設置型スク
リュー押出し造粒機のほかに、図６のような垂直設置型
スクリュー式押出し造粒機に採用することも可能であ
る。
【００３６】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば以
下に列挙するようなすぐれた効果が得られ、小径顆粒の
大容量生産に最適な前押出式スクリュー型押出し造粒機
を各種業界に提供することができる。
【００３７】 (1) 多数のダイ孔を有する薄板ダイが球面状ダイとされ
ているから、従来の平板状ダイに比較して、ダイ強度の
飛躍的な増大を図ることができる（最大耐え得る押出し
圧力Ｐmax が、従来の約１２倍となることが試験により
判明している）。換言すれば、ダイ強度が同一であれ
ば、ダイの板厚を薄肉化することができ、パンチングプ
レートなど薄板多孔板の使用が可能になった。
【００３８】したがって、ダイ孔の孔径を小さくして
も、ダイ板厚とダイ孔の孔径との比を適正値に保つこと
が可能で、しかもダイ強度の低下を招くこともなく、高
い造粒能力を確保することができる。これにより、粒径
が０．７〜１．２mmと非常に小さい細粒剤の顆粒造粒が
可能で、除草剤用粒剤など各種造粒物（顆粒物）の小径
化の要請に十分対応することができる。また、ダイ強度
の増大により、ダイ寿命の大幅な延長が可能となる。
【００３９】 (2) 有効ダイ孔部面積が増大（平板状ダイの約３倍）す
る結果、造粒能力の向上にも寄与して、造粒処理量の大
幅な増大が可能となる。
【００４０】 (3) 送りスクリューの先端部に、球面状押出し羽根が少
なくとも一枚設けられ、かつ、この球面状押出し羽根の
エッジの回転軌跡と球面状ダイの裏面との間に、等間隔
の間隙が全面にわたって設けられているから、押出し羽
根の摺動作用と送りスクリューによる押出し圧力が球面
状ダイの全面にわたって均一に作用し、上記有効ダイ多
孔部面積の増大と相まって、造粒能力がさらに向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例である水平設置型の前押
出式スクリュー型押出し造粒機を示す平面図である。
【図２】同前押出式スクリュー型押出し造粒機を示す側
面図である。
【図３】図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った同前押出
式スクリュー型押出し造粒機の要部を示す側面断面図で
ある。
【図４】同要部を構成するダイ部材を示す斜視図であ
る。
【図５】同要部を構成する送りスクリューを示す側面図
である。
【図６】本発明に係る他の実施例である垂直設置型の前
押出式スクリュー型押出し造粒機を一部を切開して示す
側面図である。
【図７】従来の前押出式スクリュー型押出し造粒機を一
部切開して示す概略側面図である。
【図８】前押出式スクリュー型押出し造粒機における造
粒時の押出し圧力の圧力分布図である。
【図９】ダイおよびダイ孔の形状寸法と造粒時に作用す
る圧力との関係を説明するため概略図である。
【図１０】従来の前押出式式スクリュー型押出し造粒機
の平板状ダイの例を示す図であり、（ａ）は薄板のパン
チングプレートからなる平板状ダイ、（ｂ）はダイ押え
を示す。
【図１１】従来の横押出式スクリュー型押出し造粒機を
一部切開して示す概略側面図である。
【図１２】同横押出式スクリュー型押出し造粒機のエク
ストラクトスクリューを示す斜視図である。
【図１３】同横押出式スクリュー型押出し造粒機のダイ
ホルダーを示す斜視図である。
【図１４】同横押出式スクリュー型押出し造粒機のオメ
ガ状ダイを示す斜視図である。
【符号の説明】
１ スクリューケース ２ 送りスクリュー ２ａ 送りスクリューの先端部 ７ 球面状ダイ ７ａ 球面状ダイの球面状裏面 ８ 補強プレート ９ 球面状押出し羽根 ９ａ 球面状押出し羽根のエッジ Ｄ ダイ孔の孔径 Ｌ ダイ板厚 Ｅ 間隙

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 湿潤状態の粉末原材料を、スクリューケ
    ース内で回転する送りスクリューにより加圧、圧縮しな
    がら強制的に前進させ、該送りスクリューの先端部に設
    けられた押出し羽根の摺動作用と前記送りスクリューに
    よる押出し圧力とによって、前記スクリューケース前面
    に取り付けられたダイの多数のダイ孔から連続的に押し
    出し造粒する前押出式スクリュー型押出し造粒機におい
    て、前記ダイが多数のダイ孔を有する球面状ダイとされ
    ていることを特徴とする前押出式スクリュー型押出し造
    粒機。
  2. 【請求項２】 前記球面状ダイが、前記スクリューケー
    ス前面に取り付けられる平板状の補強プレートに固設さ
    れている請求項１記載の前押出式スクリュー型押出し造
    粒機。
  3. 【請求項３】 前記送りスクリューが一つ設けられた１
    軸スクリュー式であって、該送りスクリューの先端部に
    対応して、一つの前記球面状ダイが前記補強プレートに
    固設されている請求項２記載の前押出式スクリュー型押
    出し造粒機。
  4. 【請求項４】 前記送りスクリューが複数平行に並列し
    て設けられた複軸式であって、これら送りスクリューの
    先端部にそれぞれ対応して、同数の前記球面状ダイが前
    記補強プレートに固設されている請求項２記載の前押出
    式スクリュー型押出し造粒機。
  5. 【請求項５】 前記送りスクリューの先端部に、前記球
    面状ダイの裏面に沿ったエッジ輪郭を有する球面状押出
    し羽根が少なくとも一枚設けられ、該球面状押出し羽根
    のエッジの回転軌跡と前記球面状ダイの裏面との間に、
    等間隔の間隙が全面にわたって設けられている請求項１
    記載の前押出式スクリュー型押出し造粒機。
  6. 【請求項６】 前記送りスクリューの先端部が球面状と
    され、該球面状先端部に、前記球面状押出し羽根が螺旋
    状に形成されている請求項５記載の前押出式スクリュー
    型押出し造粒機。
  7. 【請求項７】 前記球面状押出し羽根のエッジの回転軌
    跡と前記球面状ダイの裏面との間隙が１mm前後の間隔を
    もって形成されている請求項５記載の前押出式スクリュ
    ー型押出し造粒機。
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