JP2002119878A - 粉砕機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】粉砕物を含むスラリー液と、未粉砕物及びメデ
ィアとの分離、濾過性能に優れ、粉砕物の品質が大幅に
向上するとともに、スクリーンを構成するスリット部分
の交換が容易で、メンテナンス性にも優れた粉砕機を提
供すること。 【解決手段】スリットリング２が嵌合組み付けされてな
るスクリーンを備えてなる粉砕機であって、該スリット
リングがセラミックス製である粉砕機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粗原料を粉砕、混
合、分散することにより、磁気記録材料、電子材料、薬
品、塗料、顔料、化粧品粉末、食品、飼料、肥料等の各
種産業分野で使用される微粉砕パウダー材料を製造する
粉砕機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のサンドミル方式の粉砕機では、回
転ギャップと固定ギャップとの間隙を設定することによ
り、粉砕物を含むスラリー液と、未粉砕物及び粉砕に用
いるメディアとを分離していた。

【０００３】かかる粉砕機では、回転ギャップと固定ギ
ャップとの間隙に異形状のメディアが入り込み、ギャッ
プセパレータを破損させる等のトラブルが頻発してい
た。また、ギャップセパレータ方式では、遠心力等を利
用したスラリー液の効率的な分離が行えないといった問
題もあった。

【０００４】一方、従来タイプのスクリーンを備えた粉
砕機では、スリットリング、攪拌ピン、攪拌ディスク、
スリーブ、プレート及びベッセル等には、ＪＩＳＧ４３
０５、３１０１で示される、ＳＵＳ３０４等の金属材料
が使用され、また、スリットリングの表面は、耐摩耗性
を向上させるために高周波焼入れや、ステライト溶射等
がされているが、粉砕効率を高めるべくセラミックス素
材製のメディアを使用すると、スクリーンを構成するス
リットリングが金属材料の場合、メディアの衝突による
摩耗が激しくなり、極端な場合では、通常の使用状態で
１ヶ月以内にスリットリングが摩耗し、作業効率が大幅
に低下していた。

【０００５】また、スリットリングが金属材料の場合、
摩耗により生じる金属微粉末が、粉砕物に混入し、得ら
れるパウダー材料の電気特性、磁性特性が大きく変化し
たり、また、色調が変化する等の問題があった。

【０００６】また、かかる粉砕機のスクリーンは、スリ
ットリングが一本一本鑞付によりベースに接合されて一
体化してなるウェッジワイヤ方式（鑞付法）によって組
み付けされているため、例えば溶接方式による場合にあ
りがちな歪みは生じ難いものの、接合強度に劣り、繰返
し動荷重等によりスリットリングが外れるといった問題
があった。

【０００７】また、ウェッジワイヤ方式は、スリット幅
の精度を高めるのが困難であり、粉砕効率を高めること
に限界があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、粉砕
物を含むスラリー液と、未粉砕物及びメディアとの分
離、濾過性能に優れ、粉砕物の品質が大幅に向上すると
ともに、スクリーンを構成するスリット部分の交換が容
易で、メンテナンス性にも優れた粉砕機を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、下記の構成を有する。即ち、スリットリン
グが嵌合組み付けされてなるスクリーンを備えてなる粉
砕機であって、前記スリットリングにセラミックス素材
が使用されてなる粉砕機である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明者等は、スリットリングが
嵌合組み付けされてなるスクリーンを備える粉砕機であ
って、前記スリットリングにセラミックス素材が使用さ
れてなる粉砕機により、意外にも前記した課題を一挙に
解決することを見いだしたものである。

【００１１】本発明による粉砕機は、メディアや、攪拌
ピン又は攪拌ディスク等の撹拌装置を利用して原料を粉
砕してスラリー液化した後、スクリーンにより、該スラ
リー液を、未粉砕物及びメディアより分離する、いわゆ
るスクリーン分離方式を採用するものである。

【００１２】また、前記スクリーンは、例えばベース棒
等により嵌合組み付けされてなることが必要であり、さ
らに、スリットリングを積層し、所定厚みのスペーサー
リングで所定のクリアランスで多層構造で嵌合組み付け
されてなるのが好ましく、スリットリング間の距離、即
ち、スリット幅Ｓは、０．５ｍｍ以下、かつ、公差精度
が±０．０５ｍｍ以下であるのが好ましい。

【００１３】このスリットリングは、その断面形状が台
形であるのが、入側の通過面積が広くなり、濾過物の詰
まりが抑止されるため好ましい。また、これにより、ベ
ース棒にスリットリングを嵌合組み付けする際にも、締
め込みが容易となり好ましい。また、かかる台形の形状
としては、長辺：短辺＝１０：１〜１０：９、長辺：高
さ＝２：１〜１：１０であるのが好ましい。また、断面
に直角を有する形状の方が加工がし易く好ましい。尚、
スリットリングの角のエッジ部分は摩耗され易く、また
衝撃荷重により欠損し易いことから０．１〜０．２程度
の面取りをしておくのが好ましい。

【００１４】さらに、スリットリングより構成されるス
リット部分は、スリットリングが、ベース棒、スペーサ
ーリングを覆い隠す様に配置されているのが好ましい。
これにより、メディアや未粉砕物がベース棒に直接触れ
なくなり、摩耗され難くなる。スリットリングがベース
棒、スペーサーリングから突出する部分の高さＨは、ス
リット幅をＳ、メディアの平均半径をＲとすると、Ｈ＞
Ｒ−〔Ｒ²−（Ｓ／２）²〕^1/2の関係を満たすようにそ
れぞれを組み付けするのが良い。

【００１５】本発明において、スクリーンは、濾過効率
を高めるため、円筒形状であるのが好ましいが、それ以
外の形状、例えば、方形状や楕円筒形状であっても良
い。また、円筒型スクリーンの断面の直径は５０〜２０
０ｍｍ、好ましくは１００〜１５０ｍｍであるのが良
い。

【００１６】尚、スクリーンの形状が円筒形状の場合
は、スリットリングが円周上に等配列されたベース棒に
同心円状に配列されているのが好ましい。

【００１７】本発明では、動的摩耗部であるメディアや
撹拌装置等には、正方晶ジルコニアを使用するのが好ま
しく、静的摩耗部であるベッセル、エンドプレート、ス
リット部分等には高強度、高靭性ジルコニアである正方
晶ジルコニア（部分安定化ジルコニア）、アルミナ−ジ
ルコニア複合材料（以下、ＺＴＡという）、窒化珪素、
及びアルミナからなる群より選ばれる少なくとも１種
の、硬度が高くかつ熱伝導が良好なセラミックス素材を
使用するのが好ましい。ここに「動的磨耗部」とは、粉
砕機の内部で回転、分散することにより、粗原料を粉砕
せしめる作用をもたらす部分をいい、「静的磨耗部」と
は、粉砕機の内部で、何ら動作等することなく、前記動
的摩耗部と協同し、粗原料を粉砕せしめる作用をもたら
す部分をいう。

【００１８】以上の構成とすることにより、ベッセル内
部で破砕時に発生する熱による粉砕物の品質の低下が抑
止され、ベッセルやエンドプレートの耐摩耗性が高まる
等により、部材の交換頻度が減少する。

【００１９】ここで、正方晶ジルコニア及び窒化珪素に
は、ＪＩＳ Ｒ１６０１による曲げ強さが８０〜１５０
ｋｇｆ／ｍｍ² でありＪＩＳ Ｒ１６１０によるビッカ
ース硬度１２００〜１６００ｋｇｆ／ｍｍ² のものを使
用するのが良い。ここで、正方晶ジルコニアは固溶化し
たＹ₂Ｏ₃を１．５〜５モル％、好ましくは２．０〜４．
０モル％含み、かつ平均粒径０．０５〜２μｍ、好まし
くは０．１〜１μｍのものを使用するのが良い。

【００２０】ＺＴＡには、ＪＩＳ Ｒ１６０１による曲
げ強さが５０〜９０ｋｇｆ／ｍｍ²、好ましくは６０〜
８０ｋｇｆ／ｍｍ²であり、ＪＩＳ Ｒ１６１０による
ビッカース硬度１６００〜１８００ｋｇｆ／ｍｍ²、好ま
しくは１６５０〜１７５０ｋｇｆ／ｍｍ²のものを使用
するのが良い。 また、ＺＴＡは、アルミナを主成分と
し、結晶構造として５０体積％以上が正方晶であるＺｒ
Ｏ₂を１５〜４０重量％の範囲で含み、かつアルミナの
平均粒子径が５μｍ以下、ジルコニアの平均粒子径が２
μｍ以下であるものが、アルミナの優れた熱伝導率を保
持しつつ、得られる成形品に高い曲げ強度が発現される
ようになり、好ましい。

【００２１】アルミナはＪＩＳ Ｒ１６１０によるビッ
カース硬度が１６００〜２０００ｋｇｆ／ｍｍ² であ
り、好ましくは１７００〜１９００ｋｇｆ／ｍｍ² の
耐摩耗性に優れるものを使用するのが良い。但し、曲げ
強さは５０ｋｇｆ／ｍｍ² 前後と幾分劣るので比較的小
型の部材に用いるのが良い。

【００２２】以下、図面を使用し、本発明による粉砕機
を説明する。

【００２３】図１に、本発明による粉砕機の一態様を示
す。このようにセラミックス素材を用いた各部材（ベッ
セル７、エンドプレート８、撹拌装置９、スクリーン１
０、メディア１１）が配置される。ここで、撹拌機構９
が回転することにより、ベッセル内部に充填されたメデ
ィア１１に、衝撃、破断作用が付与され、粗原料が粉
砕、分散されて、溶液と混合されてスラリー液化され
る。次に、スクリーン１０により、未粉砕物及びメディ
アと分離、濾過され、パウダー材料が得られる。

【００２４】ここで、ベッセル７、エンドプレート８は
ＺＴＡ製であるのが好ましく、撹拌装置９、メディア１
１は、高強度ジルコニア製であるのが好ましい。

【００２５】本発明において、ベッセルは、内径５０〜
１０００ｍｍ、長さ５０〜２０００ｍｍであるのが好ま
しい（図１に示すベッセル７は、内径３６０ｍｍ、長さ
６８０ｍｍのものである）。

【００２６】また、エンドプレートは、厚み５〜２０ｍ
ｍ、径５０〜１０００ｍｍであるのが好ましい（図１に
示すエンドプレート８は、厚み１２ｍｍ、径３８０ｍｍ
のものである）。

【００２７】さらに、スクリーンは、図１に示すように
水平方向に設置されるのが好ましいが、鉛直方向に設置
することもできる。

【００２８】図２に、本発明による粉砕機における円筒
形状スクリーンの一態様に係る正面概略図、上側底面
図、及び下側底面図を示す。

【００２９】このスクリーンは、スクリーンの外側から
内側に被濾過物が通過するタイプである。ここでベース
棒１はＳＵＳ３０４製であるのが好ましく、スリットリ
ング２、押え板下３、及び押え板上４は、それぞれ正方
晶ジルコニア製であるのが好ましい。

【００３０】図３に、ベース棒１にスペーサーリング５
を使用して、スリットリング２が嵌合組み付けされてい
る態様を拡大して示す。

【００３１】図４に示すように、ベース棒１は、円周上
に等配列されているのが良く、スリットリング２が、ベ
ース棒１を案内として嵌合組み付けされるのが良い。ス
リットリング２はスペーサーリング５の厚みに等しい規
定クリアランスにより、多層構造で積層されているのが
良く、通常、必要濾過面積に応じて、配置してあるのが
良い。

【００３２】本発明において、スリットリングは、外径
３０〜３００ｍｍ、内径２０〜２９０ｍｍであるのが好
ましい（図４に示すスリットリング２は、外径６０ｍ
ｍ、内径５２ｍｍ、厚さ２ｍｍのものである）。

【００３３】また、本発明において、スリット部分は、
外径３０〜３００ｍｍ、全長５０〜５００、スリット幅
０．０５〜１ｍｍであるのが好ましい（図１に示すスリ
ット部分１０の外径６０ｍｍ、全長１７０ｍｍ、スリッ
ト幅０．２ｍｍである）。

【００３４】図５に、スリットリング２が締め付けネジ
６を使用して１６枚積層され、嵌合組み付けされてなる
スリット部分を備えるスクリーンを示す。このように、
かかるスリット部分１０がカートリッジ式となってお
り、容易に交換できる構造のものが好ましい。

【００３５】以下、本発明の粉砕機の使用法の一例を説
明する。

【００３６】例えば、図１に示す撹拌装置９を１００ｒ
ｐｍ〜４０００ｒｐｍで回転させる。これにより、メデ
ィア１１に衝突剪断力が付与され、予め粉砕機内に仕込
んでおいた粗原料が粉砕されて微粉砕化し、さらに粉砕
機外部から供給される水等と混合されて、スラリー液と
することもできる。

【００３７】ここで、メディア１１の充填量は、ベッセ
ル７の公称容積の約８０体積％前後とするのが好まし
い。

【００３８】撹拌装置は、その外周部での周速が７〜９
ｍ／ｓｅｃ前後となる条件で運転するのが好ましいが、
より高粉砕、高分散化を目的とする場合は、１１〜２０
ｍ／ｓｅｃに設定するのが良い。

【００３９】このようにして、粗原料をベッセル又はエ
ンドプレートに取り付けられた導入管（インターナル
管）を通して供給し、一定時間粉砕せしめた後、粉砕物
を含むスラリー液が、円筒形状スクリーンを通過し、系
外に排出され、未粉砕物及びメディアはベッセル容器内
に残存し、スラリー液と分離、濾過される。

【００４０】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。

【００４１】図１に示す本発明による粉砕機により、液
晶ディスプレイ用のＲＧＢ（赤、緑、青の３原色）に使
用される粒子径０．５〜２μｍの酸化鉄、酸化マグネシ
ウム等を含むペースト状の顔料の粉砕、分散を行った。

【００４２】得られた顔料を液晶ディスプレイに適用し
た所、色調のコントラスト性能の指標となる透過率の値
が１０００（−）以上と高い値となり、従来タイプの粉
砕機では６００〜８００（−）が限度であったのに比
べ、液晶ディスプレイの色調改善に大きく寄与すること
ができた。

【００４３】

【発明の効果】本発明による粉砕機によれば、スリット
リングが嵌合組み付けされてなるスクリーンを備えてな
り、前記スリットリングにセラミックス素材が使用され
てなるものであることから、スラリー液の分離、濾過性
能が大幅に向上するとともに、部材の微粉末の混入によ
る電気的、磁気的な悪影響や、粉砕物の色調の変化を防
止できるなど粉砕物の品質が大幅に改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による粉砕機の一態様を示す概略図であ
る。

【図２】円筒形状スクリーンの一例を示す正面概略図、
上側底面図、及び下側底面図である。

【図３】ベース棒にスリットリングを嵌合組み付けした
部分の一例を示す断面拡大図である。

【図４】スリットリングの組み付け部分の一例を示す拡
大図である。

【図５】円筒形状スクリーンの一例を示す展開図であ
る。

【符号の説明】

１：ベース棒 ２：スリットリング ３：押え板下 ４：押え板上 ５：スペーサーリング ６：締め付けネジ ７：ベッセル ８：エンドプレート ９：攪拌装置 １０：スリット部分（円筒型スクリーン） １１：メディア

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のスリットリングが嵌合組み付けされ
   てなるスクリーンを備える粉砕機であって、前記スリッ
   トリングにセラミックス素材が使用されてなる粉砕機。
2. 【請求項２】動的摩耗部に正方晶ジルコニアが使用され
   てなり、静的摩耗部に、正方晶ジルコニア、アルミナ−
   ジルコニア複合材料、窒化珪素、及びアルミナからなる
   群より選ばれる少なくとも１種のセラミックス素材が使
   用されてなる請求項１記載の粉砕機。