JP2002500945A - 造粒機 - Google Patents

造粒機

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JP2002500945A
JP2002500945A JP2000528362A JP2000528362A JP2002500945A JP 2002500945 A JP2002500945 A JP 2002500945A JP 2000528362 A JP2000528362 A JP 2000528362A JP 2000528362 A JP2000528362 A JP 2000528362A JP 2002500945 A JP2002500945 A JP 2002500945A
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キー、エドワード・ジョン
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クロップ・ケア・オーストラレイシア・ピーティーワイ・リミテッド
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    • B30BPRESSES IN GENERAL
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    • B30B11/22Extrusion presses; Dies therefor
    • B30B11/228Extrusion presses; Dies therefor using pressing means, e.g. rollers moving over a perforated die plate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/20Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by expressing the material, e.g. through sieves and fragmenting the extruded length
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00Making granules
    • B29B9/08Making granules by agglomerating smaller particles

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 【解決手段】 ハウジング内に設置されたミシン目のあるスクリーン、湾曲した凸状の外面を有し、ハウジング内に設置されているローラを備える造粒機であって、そこでは、ローラは、動作中、塑性材料を、ローラが枢動するにつれてローラ面によりミシン目のあるスクリーンを押し通すことができるように、ミシン目のあるスクリーンを基準にして枢動するように適応されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顆粒を形成するために材料のサイズを縮小するためのプロセスのた
めに、またはプロセスの一部として使用される造粒機に関する。
【0002】
【従来の技術】
顆粒は、食物、洗剤、鉱物加工、農薬、および製薬の業界で幅広く使用されて
いる。多くの用途において、それらは、他の種類の製剤に優る重要な優位点を提
供する。例えば、それは、典型的には低いダスティングであり、こぼれたものの
清掃の容易さという利点も提供する。
【0003】 顆粒は、凝塊形成、噴霧乾燥、およびサイズ縮小を含む多くの方法を使用して
調製されてよい。
【0004】 造粒機という用語は、一般的には、顆粒を生産するために使用されてよい装置
に適用される。ただし、さらに特定すると、それは通常、顆粒を生産するために
特に設計または改良された特種な装置を参照するために使用される。
【0005】 製薬業界においては、造粒は、錠剤化に先行する標準的なステップである。製
薬業界の実際では、細かく分割された材料の一貫性のない流れの特徴のために、
正確に計器で測定された量の細かく分割された材料を錠剤型に入れることは困難
であることが判明している。この問題を克服するために、細かく分割された材料
は最初に顆粒に変換される。顆粒から錠剤を形成することも、錠剤の完全性を高
める傾向がある。使用できる錠剤を形成する1つの方法は、第1に、細かく分割
された材料の水との塗れた混合物を形成してから、この湿った塑性の濡れた混合
物を押出し機を使用して押し出すことである。それから、押出し物(extru
date)は、乾燥され、それから切削または断片化により最終的な顆粒サイズ
まで縮小できるもろい乾燥した押出し物を形成する。押出し段階と切削または断
片化段階の両方に使用できる装置は、マネスティローターグラン(Manest
y Rotorgran)またはジャクソン−クロカット(Jackson−C
rockatt)造粒機である。
【0006】 このようにして形成された顆粒は、それから錠剤型に送られ、さらに正確な計
器による測定および顆粒の流れ特徴のために、均一の質量の錠剤を調製できるよ
うにする。これらの錠剤も、改善された完全性を示す。
【0007】 製薬業界において、顆粒は、それによって細かく分割された材料が、水の霧ま
たはオプションの結合材が存在する場合に材料を回転ドラムに入れてタンブリン
グすることによって、凝集され、サイズ拡大プロセスによっても調製されてよい
。さらに最近では、薬剤を含むペレットを形成するために新しい方法が提案され
てきた。米国特許番号第5,709,885号においては、顆粒を形成するため
に細かく分割された材料の凝集、顆粒をストランドの中に押し出すこと、それか
らこれらのストランドの球体化(spheronization)を伴うペレッ
トを調製する方法が提案されている。
【0008】 製薬業界に適した造粒プロセスは、農薬またはその他の農薬活性成分を含む顆
粒を調製するために農薬業界で使用されてもよい。農薬顆粒は、通常、顆粒を水
に添加し、噴霧液適用による活性成分のターゲット種への適用を可能にするため
に顆粒の溶解/分散を可能にすることにより、農民によって使用される。顆粒の
クラスは、通常、水分散可能な顆粒(WG)と呼ばれるが、土壌あるいはそれ以
外の位置への直接適用向けの顆粒だけではなく、水溶性の顆粒を含むと見なすこ
とができる。
【0009】 農薬業界においては、このような顆粒は、取扱い、計器での測定、およびこぼ
れたものの清掃をさらに容易にすることができる調剤の重要な飛躍的な前進を表
していた。
【0010】 WG顆粒を調製する1つの方法は、濡れた混合物が最初に明確にした成分で形
成される、オーストラリア特許出願番号第606,719号に説明されている。
それから、濡れた混合物は、編み合わされたワイヤメッシュスクリーンまたはス
テンレス鋼から作られた押し抜きプレートスクリーンを有する、典型的にはマネ
スティローターグラン(Manesty Rotorgran)またはジャクソ
ンクロカット(Jackson−Crockatt)型造粒機を使用して押し出
される。スクリーンの開口サイズは変わることがあるが、典型的には0.5mm
から2.0mmの範囲である。スクリーンから出てくる湿った押出し物は、スク
リーン開口サイズの直径に類似した直径を有する。それから、この湿った押出し
物は、タンブリング動作によりサイズで顆粒まで分解される。タンブリング動作
は、その通常の水平軸または傾斜軸の回りで回転するタンブラーを使用して、あ
るいは流動床装置を使用することによって押出し物に与えられてよい。タンブリ
ング動作は、押出し物が他の押出し物を越えて滝のように落ち、押出し物の分解
を生じさせ、顆粒を形成するにつれて、剪断混合を生じさせる滝のように落ちる
運動を生じさせる。これらの顆粒は、典型的には低い成形度(compactn
ess)を有し、すぐに再分散する。前述されたプロセスを使用し調製されたW
G顆粒は無事に商品化されたが、生産プロセスでの速度を制限するステップが押
出し段階となることが判明した。
【0011】 マネスティロータグラン(Manesty Rotorgran)は、変化す
ることがあるが、典型的には約1mmである開口サイズの曲線状のグリッドまた
はスクリーンを含む。このスクリーンの上に、このスクリーンの表面に近接して
取り付けられているのが、ロータアセンブリに装着されている往復ブレードであ
る。それらは、該ブレードの端縁が、ロータアセンブリが前後に回転するにつれ
て張力がかけられるスクリーンに逆らって往復削り動作で押し流すように動くよ
うに配列され、動作する。運転中、材料は上からマネスティロータグラン(Ma
nesty Rotorgran)の中に入れられ、スクリーンと接触し、ブレ
ードによって押し流される(swept)。材料がもろい場合、スクリーンでの
ブレードの押し流す動作により、材料は破砕され、サイズで分解される。このサ
イズ縮小プロセスは、分解された材料がスクリーン装置を通過するのに十分なほ
ど小さくなるまで続行する。したがって、この装置は、粗くもろい材料とともに
使用されるとき、分粒プロセスだけではなく材料サイズ縮小プロセスも実現する
。この造粒機は、材料が変形可能であるか、あるいは塑性であるときに、サイズ
縮小に使用されてもよい。この場合、ブレードの押し流し、削り取る動作により
、塑性材料は圧縮され、スクリーンの中を押し通され、このようにしてスクリー
ン開口部とほぼ同じ直径の押出し物のストランドを形成する。この塑性材料を用
いる後者のプロセスは、押出しプロセスとして説明することもでき、塑性材料は
押出し物までサイズが縮小されるので、このようなプロセスはサイズ縮小プロセ
スと見なされる。通常、押出し物は、顆粒を形成するためにさらにサイズが縮小
される。これは、第1に押出し物を乾燥することによって、あるいは押出し物が
依然として湿っており、塑性である間のサイズ縮小によって行うことができる。
【0012】 マネスティロータグラン(Manesty Rotorgran)の代替造粒
機が、ジャクソン−クロカット(Jackson−Crockatt)造粒機で
ある。この装置は、マネスティロータグラン(Manesty Rotorgr
an)に類似した原理に基づいて動作するが、曲線状のスクリーンの上で押し流
すブレードの動作を使用する代わりに、ブレードがブレードの全長の中間点で垂
直軸の回りで回転するように、ブレードに適用される往復運動回転動作を使用す
る。ブレードは平らな水平スクリーンに近接するように配列されている。ジャク
ソン−クロカット(Jackson−Crockatt)装置においては、ブレ
ードの有効速度は、回転軸からの距離が長くなるにつれて加速する。マネスティ
ロータグラン(Manesty Rotorgran)と同じように、材料はブ
レードにより適用される押し流す動作を有する。
【0013】 マネスティロータグラン(Manesty Rotorgran)造粒機とジ
ャクソン−クロカット(Jackson−Crockatt)造粒機の両方にお
いて、使用中、圧力はブレード端縁とスクリーンの間にかけられる。実際には、
押し流す動作と組み合わせて、これがスクリーンとブレード端縁上での摩擦磨耗
を引き起こす。これは、研磨鉱物エクステンダーを含む湿った塑性材料とともに
使用されるときに特に当てはまる。これは、多くの場合、農薬のWG製剤で当て
はまる。また、この圧力要件は、塑性材料の特徴がバッチ単位で、さらに温度に
応じて変化する可能性があるため、作業領域全体に均一な圧力をかけるための調
整は困難であることも意味する。往復回転ブレード付きのジャクソン−クロカッ
ト(Jackson Crockatt)装置の場合、スクリーンの直径および
作業面の面積が生産性を向上するために増加されると、満足の行く動作での困難
につながることのあるブレードの先端速度が加速される。例えば、ブレードとス
クリーンの満足の行く位置合わせを達成することはさらに困難である。さらに、
先端速度がさらに加速されるため、熱の蓄積により問題が生じる可能性もある。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、所望の程度まで直径を拡大することは実際的ではなく、前述され
たように、造粒機は、通常、造粒プロセスにおいて速度を制限するステップであ
る。これは、通常、相対的に少量の材料が加工されるために必要とされる製薬業
界では問題ではない。しかしながら、さらに大量の顆粒が加工される必要のある
農薬業界においては、これは主要な問題点となり得る。さらに、前述されたよう
に、スクリーンが磨耗し、損傷を受け、許容できないほどさらに粗い押出し物が
形成され、製造プロセスが中断され、スクリーンが交換されなければならず、明
らかに生産と費用の不利益を被ることになる場合がある。その他の種類の造粒機
が使用され、これらはフジポーダル(Fuji Paudal)籠造粒機および
ホソカワシュギビクストルーダ(Hosokawa Schugi Bextr
uder)造粒機を含む。
【0015】
【課題が解決しようとする手段】
本発明は、1つの形式で、ハウジング内に設置されているミシン目のあるスク
リーン、湾曲した凸状外面を有し、ハウジング内に設置されているローラを備え
る造粒機を提供し、そこではローラは、運転中、塑性材料を、ローラが枢動する
につれてローラ面によりミシン目のあるスクリーンを押し通すことができるよう
にミシン目のあるスクリーンを基準にして枢動するように適応されている。
【0016】 好ましくは、ローラは、全般的はスクリーンに平行である軸の回りを枢動し、
そこでは塑性材が、ローラが枢動するにつれてミシン目を押し通されるように、
ローラはさらに、運転中、スクリーンに対し下方圧力をかけ、運転中、塑性材料
を、ローラの湾曲した外面とスクリーンの間で圧縮するように適応されている。
【0017】 好ましくは、ローラは、運転中、ローラの湾曲した外面がスクリーンの状面に
接触し、ローラが機内の全般的には垂直な軸の回りを枢動するときに、その全般
的平行の軸の周りでローラが枢動するにつれて機内の軸の回りに環状の経路を描
くように、全般的にスクリーン面に垂直な軸の回りを、およびローラの機内で枢
動するようにさらに適応されている。
【0018】 好ましくは、湾曲した外面は、通常円筒形である。
【0019】 好ましくは、ミシン目のあるスクリーンは、通常平らである。
【0020】 代替形式においては、本発明は、活性成分の水とオプションの充填材の押出し
可能な塑性の濡れた混合物を形成することと、該濡れた混合物を前述されたよう
に造粒機を使用して押し出すことを備える、顆粒状の製品を調整する方法を提供
する。
【0021】
【発明の実施の形態】
ローラは、その長手方向軸の回りで回転可能であるシリンダの形式を取ってよ
い。このようなローラの一例は、円周方向の踏面が該して円滑であるホイールで
ある。表面は、木目が出ているか、あるいは窪みがあってもよい。ローラの表面
は、鋼または堅いプラスチック材などの相対的に変形不可能な材料から作られて
よい。代わりに、それはゴム、プラスシックまたは空気充填(pneumati
c)材料などの変形可能な材料から作られてもよい。ローラは、単にこのような
シリンダの弓形のセグメントでよい。本発明の働きにとって、外面が凸状形状で
湾曲していることが重要である。シリンダは、スクリーンが平らなときにローラ
に適した形状を取るが、ローラが枢動あるいは回転するにつれて表面が近接でき
るようにするための補足的な形状をスクリーンが提供するのであれば、ローラは
球形を取ることもあるだろう。このようにして、球形の場合には、表面は、球形
を収容するために一部円形の断面形状の凹部を有する必要があるだろう。外面の
支持構造は重大ではなく、スポークをサポートとして使用できるだろう。ローラ
がシリンダである、あるいはシリンダの一部であることも必須ではなく、それら
が動作中、ローラが枢動するにつれて、ローラの外面とスクリーン表面の間で材
料を圧縮できるのであれば、代わりの湾曲した凸状のローラを使用することがで
きる。したがって、放物線状の形状をした外面も使用できるだろう。外面の支持
構造は、前述されたスポークを含み任意の便利な形式を取ることができる。
【0022】 ハウジングの目的および機能は、単に、材料を、それが分解され、多岐に渡る
形状が使用できる間に包含することである。通常円筒形のハウジングが便利であ
り、材料が収容され、満足行くように加工されない可能性のある死んだスポット
を回避する。
【0023】 ローラは、その長手方向の軸の回りで枢動可能または回転可能であるだけでは
なく、好ましくは、ローラから内向きに配置されている機内の全般的には垂直な
軸の回りでも枢動可能または回転可能である。この説明では軸は全般的に水平お
よび垂直であるとして説明されているが、同様の結果を達成するために、適切な
リンク機構によってローラに対する駆動手段を水平または垂直に傾斜することが
でき、これらの変型が、本発明の範囲内に入ることが理解されるだろう。さらに
、水平および垂直という用語は、通常の使用時での造粒機の向きに関することが
理解されるだろう。ただし、造粒機の動作原理に影響を及ぼさずに、このような
向きの実質的な変化が実践で発生することが考えられ、このような変形は本発明
の範囲内に入る。
【0024】 使用中、材料は、スクリーン上のハウジングに添加され、材料はスクリーン面
とローラ面の間で圧縮され、ローラは、ローラが枢動するか、あるいは全般的に
垂直な機内の軸の回りで回転するにつれて、ローラの踏面とスクリーンおよび/
または踏面とスクリーン間の材料の間での摩擦接触によりその長手方向軸の回り
で回転させられる。
【0025】 好ましくは、ローラは、これらの軸に垂直な中心軸の回りで回転可能な2つま
たは3つ以上のホイールから成り立つ。
【0026】 回転の垂直軸は、好ましくは中心である一方、部分的に偏位してよく、その場
合、2つまたは3つ以上の環状の通路が描かれ、その経路は部分的に重複してよ
い。
【0027】 駆動軸は、必ずしも回転の垂直軸に設置される必要はなく、代替駆動機構は、
回転または枢動がこの点で駆動軸が存在しないにも関わらず、回転の垂直軸の回
りで発生するように使用されてよい。しかしながら、好ましい造粒機は、この垂
直軸で駆動軸を有する。独立した駆動手段または回転手段を有するホイールまた
はシリンダは、本発明の範囲内にある。
【0028】 動作中、スクリーン面にかかる下方圧力は、ローラを垂直移動が制限されるよ
うに取り付けることによってローラによってかけられる。これは、駆動機構のギ
ヤボックスまたはチャックに機内回転軸を繋ぐことによって便利に達成される。
通常、駆動機構は、可変速度電気モータまたは油圧駆動機構を介する。ばねまた
は油圧などの下方圧力をかけるそれ以外の方法が使用されてよい。
【0029】 スクリーンは、編み合わされたワイヤメッシュまたは押し抜きプレート、ある
いはそれ以外の適切なミシン目のあいたスクリーンの形式をとってよい。これら
は、通常ステンレス鋼から作られているが、プラスチックまたはその他の金属か
ら作られていてもよい。スクリーンがメッシュまたは薄い押し抜きプレートの形
を取るとき、支持台板は、メッシュまたはプレートの過度の曲げおよび歪みを防
ぐためにスクリーンの下に設置されることを必要とする。支持プレートは、分解
された材料または押出し物が造粒機から出ることができるようにするために、典
型的には直径が10mmから20mmの穴が環状に並んだステンレス鋼プレート
の形を取る場合がある。好ましい実施形態においては、スクリーンは平であるが
、スクリーンがマネスティロータグラン(Manesty Rotorgran
)で実質上曲線状になることが考えられる。このケースでは、ローラによる往復
動作が好まれるだろう。
【0030】 押し流すブレードを円筒形のローラで置換することにより、円筒形のスクリー
ンを有するフジポーダル(Fuji Paudal)型バスケット造粒機を適応
することも可能である。同様に、ビクストルーダ(Bextruder)が、ブ
レードをローラで適切に置換することによって適応することができる。これらの
両方のケースで、ローラの通常の動作は、非往復動作となるだろう。
【0031】 本発明の一定の実施形態においては、ローラは形成される、および/またはそ
の運転モードがローラの外面とスクリーンの間の作業領域上で混練動作を提供す
るように適応される。
【0032】 混練動作は、塗りつけるへら状の(spatulate)動作である。
【0033】 本発明の造粒機においては、この混練動作は、ローラが適切な形状をしている
ならば、機内の通常は垂直軸の周りでのローラの回転によって得られてよい。ロ
ーラがホイール、あるいはその幅全体で直径が均一な踏まれる(treaded
)ホイールの形を取るとき、軌跡は環状の経路を描く。経路の内側円周は、経路
の外側円周のそれより小さい。経路距離のこの差異が、一定の製剤にとって造粒
きの特に効果的かつ効率的な動作を提供する塗りつけるへら状の効果につながる
。塗りつけるまたは混練する効果は、ホイールまたは踏まれたホイールの内側部
分が外側部分と同じ円周上を移動するが、さらに短い経路距離で移動するように
制約されるときの強制的なスリップから生じる。
【0034】 混練の量は、ホイール上の踏面の幅を増すことによって増加することができる
。また、それは、踏まれるホイールの内側直径と外側直径を変更することによっ
ても変えてよい。内側直径が、その内側円周と外側円周の両方が、ローラ面の両
方の部分が移動する軌跡距離に移動するように現象されると、混練効果はなくな
るだろう。再び、これは一定の製薬に望ましいことがある。混練の量は、2つの
直径を適切に調整することにより、これらの2つの量の間で調整できる。また、
混練効果は、外側直径を同じに維持しつつ、内側直径の直径を増やすことによっ
て、均一の円筒ローラで得られる効果を越えて高めることもできる。混練効果は
、内側直径を拡大することだけではなく、ホイールの外側直径を現象することに
よってもさらに高めることができる。
【0035】 混練効果、その定量化、およびそれがどのように変化するのかの一例として、
以下の計算が例証として提供される。
【0036】 この例では、ローラは円筒形であり、その踏面の幅は20mmであり、内側と
外側の直径は40mmであり、その機内軸の回りの回転の半径は踏面の内側円周
に対し30mm、踏面の外側円周に対し50mmである。この例では、軌跡の内
側円周の経路距離は60mmである。軌跡の外側円周の経路距離は100mmで
ある。混練効果は、これらの相対的なパーセンテージと見なすことができる。つ
まり、
【式1】
【0037】 全般的に内向きの先細りがあり、内側直径が24mmであり、外側が40mm
のままとなるようにローラの内側直径が減少される場合、混練効果は、相対的な
直径により削減されるだろう。
【0038】
【式2】
【0039】 再び外側直径を40mmで維持しつつ、内側直径が32mmに変更されると、
混練効果は以下の通りである。
【0040】
【式3】
【0041】 逆に、前記から40mmから24mmという最大内向き先細りが40mmから2
4mmという外向き先細りに逆にされると、混練効果は、以下の通りとなるだろ
う。
【0042】
【式4】
【0043】 造粒機がプラスチック材のサイズを削減するために使用されるとき、造粒機が
材料の混合も行うことが好ましい。我々は、一定の製剤では、混練効果が、造粒
機の効率的な動作だけではなく混合にも有益な影響を及ぼすと考える。しかしな
がら、通常、材料は、造粒機に加えられる前に完全に混合される。好ましい実施
形態においては、ローラの経路での材料の量は、好ましくはローラの前方に設置
されている鍬形状の歯の形をしたガイドによって調節され、ローラの経路の中に
向けられる材料の量を調節するように適応されている。このローラの前方に設置
される材料の量の調節は、既知の籠造粒機で要すれば使用されるように、補助的
な回転または振動ブレードを使用して達成することもできる。
【0044】 造粒機は、機内の軸の回りでの連続回転によって動作されてよいが、それは往
復運動動作を使用して動作してもよい。例えば、前方経路は、円周の80%に使
用されてよく、その場合移動の方向は該経路を辿り直すために逆にされてよい。
この往復動作は、プラスチック材のさらに高いスループットにつながり、固化を
回避することができる。このような往復動作で優れた性能を達成すると、円周上
の経路が完全に使用されないため、スクリーン上での磨耗のでこぼこが生じるこ
とがある。この問題は、前方経路と逆転経路が等しくない往復動作を使用するこ
とにより克服される。例えば、前方経路が回転の80%であり、逆転経路が40
%であると、これは使用中、完全な経路が使用され、スクリーンが完全に活用さ
れることを保証する。
【0045】 実際には、我々は、本発明の造粒機が、多くの場合、実質的にはスループット
を高め、いくつかのケースでスクリーン磨耗を削減したことに気付いた。ジャク
ソン−クロカット(Jackson−Crockatt)造粒機と比較して、ス
クリーン磨耗が削減された理由の1つは、環状の軌跡または作業領域のため、ス
クリーンが、相対的に安定した面を提供し、スクリーンの曲げと磨耗をより少な
くできるように支持できるという点である。また、ローラの動作は、従来の技術
による造粒機の剪断引っ掻き動作に比較して、牽引と摩擦も削減する。スクリー
ンを基準にしたローラの転動動作は、塑性材料をスクリーンを押し通すさらに効
率的な手段であり、従来の技術による造粒機に比べて、製品のさらに高いスルー
プットおよびさらに少ないスクリーン磨耗につながる。いくつかの実施形態にお
いては、ワイヤメッシュスクリーンに張力をかけることは、効率的な動作にとっ
て重要である。しかしながら、最適結果に必要とされる張力の量は、ある特定の
造粒機および製剤を用いた比較的に簡単な実験で決定できる。
【0046】 全般的に垂直の機内軸の回りで枢動または回転する代わりとして、ローラは往
復側面方向移動によって転動されてよいことが理解されるだろう。このような代
替実施形態の例は、スクリーン全体で後方に、および前方に転動される円筒形の
ローラである。また、このような代替実施形態においては、混練効果が、直径が
先細ルローラを使用することにより達成できることも理解されるだろう。
【0047】 ローラを静止し、言うまでもなくローラの回転や枢動から離して維持する一方
で、スクリーンの回転または移動によりスクリーンとローラの間の相対移動が達
成される造粒機は、本発明の範囲内にある。
【0048】 本発明に従った造粒機を使用して乾式または湿式で造粒することができる材料
は、幅広い範囲の材料から選択できる。活性成分は、除草剤、殺虫剤、殺菌剤、
および化学肥料などの農薬を含むことがある。例えば、製薬活性成分、食物成分
、洗剤成分および鉱物成分が使用されてよい。本発明は、さらに、以下の図面を
参照して説明されるだろう。
【0049】 図1は、造粒機の斜視図である。
【0050】 図2は、部分的に分解された造粒機の透視図である。
【0051】 図1と図2を参照すると、造粒機(1)は、その中に、ステンレス鋼の編み合
わされたワイヤメッシュスクリーン(7)の上に取り付けられているローラ(3
)が設置されている直径が100mmの円筒形のハウジング(2)から成り立っ
ている。ローラ(3)は、プラスチックの踏面(5)のある1対のホイール(4
)から成り立っている。ホイール(4)は、垂直軸(6)に取り付けられている
スタブアクスル上で自由に回転する。円形の支持台板(8)は、穴が環状に並べ
られて示されている。台板(8)は、ハウジング上の環状の横桟(図示されてい
ない)によりハウジング(2)内に設置されている。垂直駆動軸(6)は、可変
速度で往復様式で回転する。50rpmから300rpmの回転速度が適切であ
る。最適速度は、ある特定の材料を造粒する単純な実験で容易に確められてよい
【0052】 動作中、塑性材料が、駆動軸が往復様式で回転するにつれて、ハウジング(1
)に加えられる。ホイール(4)の踏面(5)とスクリーン(7)の間の摩擦接
触により、ホイール(4)が枢動し、踏面とスクリーンの間の材料に下方圧力を
行使し、押出し物をスクリーン(7)の下に出現させる。 また、造粒機は、もろい材料のサイズを削減するためにも使用されてよい。こ
のケースでは、もろい材料は、回転または枢動するローラとスクリーンの踏面の
作用により分解される。
【0053】 本発明は、さらに、以下の例の好ましい実施形態を参照することにより説明さ
れるだろう。
【0054】 例1 これは、塑性の湿った混合物を押出すために、本発明に従った造粒機を使用す
る水分散可能な顆粒の調製を示す。顆粒は、活性成分として90%のシマジンを
含む。
【0055】 以下の成分の5kgの乾いた混合物が調製された。
【0056】
【表1】
【0057】 濡れたふるいおよび粒子サイズ分布の分析は、実用グレードのシマジンで実施
され、以下の結果が得られる。
【0058】
【表2】
【0059】
【表3】
【0060】 粒子サイズ分布分析(モルヴァン「マスタサイザ」(Malvern “Mas
tersizer”)45mmレンズ) 950gの水が、乾燥した事前混合物の5kgのバッチに追加され、混合物は湿
った混合物を作り出す前に5分間混ぜられた。
【0061】 該湿った混合物は、直径が200mmの造粒機を通された。該造粒機は、ミシ
ン目がついたステンレス台板の上で張力がかけられている910μmの開口のス
テンレス鋼の編み合わされたワイヤメッシュが取り付けられた、第7番ジャクソ
ンクロカット(Jackson Crockatt)から改良された。鋼台板内
のミシン目は、4.3という係数で押出しのための使用可能メッシュ領域を縮小
した。標準的なジャクソンクロカット(Jacison Crockatt)3
ブレード回転体は、それぞれ滑らかな表面のある直径38mmかける30mm幅
の4つの鋼ローラで置換された。ローラは、混練効果を発揮するために、垂直往
復軸に直角に固着され、同に対し15度で偏位している鋼軸により支えられる。
軸は、毎分5往復という速度で、完全回転の約70%往復した。垂直鋼誘導ブレ
ードは、各ローラの内側端縁から10mm、各ローラの2mm上に置かれ、湿っ
た混合物のローラの経路内への分散を補助した。
【0062】 垂直軸は、ローラが、メッシュに接して軽く張力がかけられるように調整され
た。
【0063】 濡れた混合物は、装置が動作中に造粒機の垂直円筒形ホッパーに送達され、ロ
ーラの高さの約75%の高さで維持された。
【0064】 濡れた混合物は、高速で非常によく滲出した。濡れた押出し物は、傾けられた
開口回転ボールの中で30秒間、転動さされ、その後、それらは、45℃で乾燥
された均等なサイズに作られた滑らかな顆粒まで縮小された。乾燥した顆粒の9
4.4%が、0.5mmから1.7mmのサイズ範囲にあった。押出し速度は毎
時57kgで、露呈されたメッシュの1000mmあたりの押出し速度は毎時
15.1kgであった。
【0065】 例2 これは、市販されている造粒機を使用する押出しを示す比較例である。
【0066】 例1に記述されたものに同一の濡れたシマジン混合物の5kgが調整され、第
7番ジャクソンクロカット(Jackson Crockatt)造粒機を通さ
れたが、その未修正の形状構成であった。それには、例1に使用されたのと同じ
910μm開口メッシュおよび台板が取り付けられていたが、標準3ブレードジ
ャクソンクロカット(Jackson Crockatt)回転体が、例1の造
粒機で使用されるローラを置換した。往復運動の範囲および速度は、例1の範囲
と速度と同じであった。
【0067】 濡れた混合物は、満足行くように押し出され、例1に説明された方法に従って
顆粒に変換された。重量で乾燥した顆粒の95.4%が、0.5mmから1.7
mmのサイズ範囲にあった。押出し速度は毎時54kgであり、露出されたメッ
シュの1000mmあたりの速度は、例1の速度より大幅に低い毎時3.3k
gであった。
【0068】 例3 この例は、本発明に従った実験室規模モデルの造粒機を使用するラウリル硫酸
ナトリウム洗剤の造粒を示す。
【0069】 実験室造粒機は、例1に記述されている装置に類似するように製造された。そ
れはステンレス鋼から作られ、それぞれが直径37mmで、12mm幅の滑らか
な表面のある、内径75mmの3つの鋼ローラ付きの垂直円筒形ホッパーから成
り立っていた。ローラは、往復垂直軸に対し直角で固定されている鋼支持棒上で
等しい距離話されて設置されていた。
【0070】 造粒機ラウリル硫酸ナトリウム(ゾハーポン(Zoharpon)SLSブラ
ンド)が使用された。
【0071】 乾燥したふるい分析が、受け取られると材料で実施され、結果は以下の通りで
あった。
【0072】
【表4】
【0073】 最初に洗剤が乾燥造粒され、それを、ミシン目のあいた台板上で張力がかけら
れている910μm開口の編み合わされたステンレス鋼ワイヤメッシュが取り付
けられた実験室造粒機に加えた。ローラアセンブリは、ローラがメッシュ上で軽
く張力をかけられるように調整された。駆動軸は、完全回転の約70%で往復し
、速度は毎分150回転で設定された。ラウリル硫酸ナトリウムは特にもろくな
く、わずかに粘っこい「石鹸」状の特徴を有していたが、それは実験室造粒機を
すばやく通過し、わずかに粘っこい粗い造粒機粉末を生産した。乾燥したふるい
分析は、粉末上で実施され、以下の結果を出した。
【0074】
【表5】
【0075】 この粉末の200gは、長さが約5−30mmの付着性の押出し物を生じさせ
るための乾燥造粒に使用された同じ設定値で、実験室内で加工された濡れた混合
物を作り出すために、水13.4gと混合された。該濡れた混合物は、高速で難
なく押し出された。
【0076】 該濡れた押出し物は、それらを滑らかで均等なサイズの円筒形の顆粒に縮小す
るために90秒間、膨らませたポリエチレンバッグの中で手により勢いよく転動
/回転ドラムに入れて乾燥された。45℃での乾燥の後、重量で顆粒の98.3
%が0.5mmから1.7mmのサイズ範囲であった。
【0077】 例4 この例は、市販されている選択洗剤構成物の濡れた造粒を示す。
【0078】 コルゲート−パルモライブ私立有限会社(COlgate−Palmoliv
e Pty Ltd.)によって販売されている「コールドパワー(Cold
Power)」が使用された。
【0079】 乾燥ふるい分析は、「コールドパワー」粉末の標本の上で実施され、以下の結
果となった。
【0080】
【表6】
【0081】 濡れた混合物は、「コールドパワー(Cold Power)」200gを水
5gに混合することにより調整された。これが、例3に記述された実験室造粒機
を通された。これは、例3で説明されたのと同じようにセットアップされ、動作
された。濡れた混合物は、満足の行くように押し出し、通常長さが2−4mmの
付着性の押出し物を作り出した。「コールドパワー(Cold Power)」
を押し出すためには、例3のラウリル硫酸ナトリウム事前混合物よりさらに多く
のエネルギーが必要とされた。
【0082】 濡れた押出し物は、それらを適度に滑らかで細長い顆粒に縮小した、膨らませ
た折エチレンバッグの中で手で120秒間勢いよく転動/回転ドラムに入れて乾
燥された。45℃での乾燥の後、重量で顆粒の95.7%が0.5mmから1.
7mmのサイズ範囲にあった。
【0083】 例5 この例は、トレース要素を含む顆粒の形成を示す。
【0084】 英国(UK)のビルトンハッチンソン社(Bilton Hutchinso
n Limited)によって製造されたトレース要素構成物である「ライブレ
ートB−Z」が、例3の実験室造粒機による造粒に使用された。
【0085】 この製品は、粗い粉末の形状を取り、キレート化されていない形状のホウ素お
よびモリブデンが加えられた銅、鉄、亜鉛、マンガンのキレートを含むと言われ
ていた。
【0086】 乾燥ふるい分析が、「ライブレートB−Z」粉末で実施され、以下の結果が出
た。
【0087】
【表7】
【0088】 濡れた混合物は、「ライブレートB−Z」200gを水12.5gと混合する
ことにより調製され、これが長さが5−30mmの付着性の押出し物を作り出す
ために実験室造粒機を通って加工された。造粒機は、開口2.0mmの編み合わ
されたステンレス鋼ワイヤメッシュが使用されたことを除き、例3に記述された
のと同じようにセットアップされ、動作された。
【0089】 濡れた押出し物は、適当に滑らかな大きな顆粒を形成するために、膨らまされ
たポリエチレンバッグの中で30秒間手によって緩やかに転動された。45℃で
乾燥した後、重量で顆粒の92.6%が1.7mmから3.9mmのサイズ範囲
であった。
【0090】 例6 この例は、本発明に従った造粒機を使用するタルク顆粒の調製を示す。
【0091】 5kgバッチの造粒試運転が、以下の事前混合物を使用して実施され、例1の
造粒機による生産速度と例2で使用された第7番ジャクソン−クロカット(Ja
ckson Crockatt)形状構成を比較した。
【0092】
【表8】
【0093】 前記成分は乾燥して混合されてから、100gの乾燥混合物あたり20gとい
う速度で水との濡れた混合物に形成された。この濡れた混合物は、例1に記述さ
れたようにセットアップされ、動作された造粒機を通された。
【0094】 (乾燥ベースで)5kgのバッチは、高速で非常によく押し出され、押出し物
は、傾けられた開口回転ボール内で30秒間転動され、滑らかで均等なサイズに
作られた下流を生産した。45℃から50℃で乾燥した後、重量で顆粒の94.
6%が、0.5mmから1.7mmのサイズ範囲にあった。押出し速度は、毎時
281kg、および1000mmの露呈メッシュあたり毎時74.7kgであ
った。
【0095】 例7 これは市販されているジャクソン−クロカット(Jackson−Crock
att)造粒機を使用して造粒されたときの例6の構成物の最低押出し速度を示
す比較例である。
【0096】 例6の濡れた混合物は、例2の造粒機およびセットアップを使用して押し出さ
れた。
【0097】 (乾燥ベースで)5kgの鉢は、満足行くようにではあったが、例6において
よりはるかにゆっくりと押し出した。
【0098】 押出し物は、例6に記述されたように転動され、滑らかで均等なサイズに作ら
れた下流を生産した。45℃から50度で乾燥した後、重量で顆粒の95.1%
が0.5mmから1.7mmのサイズ範囲にあった。
【0099】 押出し速度は毎時93kg、および1000mm露呈メッシュあたり毎時5
.7kgであった。
【0100】 使用されたキロワットで決定されるエネルギーの消費は、図6の場合より大幅
に多かった。エネルギー消費の速度は、本質的には例6と例7では同じであった
【0101】 ここに説明されている本発明が、特に説明された変動および修正以外の変動お
よび修正の影響を受けやすいことが理解されるだろう。本発明が、その精神およ
び範囲に該当するこのようなすべての変動およb集製を包含することが理解され
るべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、造粒機の斜視図である。
【図2】 図2は、部分的に分解された造粒機の透視図である。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成11年12月24日(1999.12.24)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】
【発明が解決しようとする課題】 したがって、所望の程度まで直径を拡大することは実際的ではなく、前述され
たように、造粒機は、通常、造粒プロセスにおいて速度を制限するステップであ
る。これは、通常、相対的に少量の材料が加工されるために必要とされる製薬業
界では問題ではない。しかしながら、さらに大量の顆粒が加工される必要のある
農薬業界においては、これは主要な問題点となり得る。さらに、前述されたよう
に、スクリーンが磨耗し、損傷を受け、許容できないほどさらに粗い押出し物が
形成され、製造プロセスが中断され、スクリーンが交換されなければならず、明
らかに生産と費用の不利益を被ることになる場合がある。その他の種類の造粒機
が使用され、これらはフジポーダル(Fuji Paudal)籠造粒機および
ホソカワシュギビクストルーダ(Hosokawa Schugi Bextr
uder)造粒機を含む。 顆粒またはペレットの圧縮および形成が、おもに台板で発生する造粒機または
ペレタイザ(pelletizer)が知られている。例えば、Payerらの
特許(米国特許番号第5,393,473号)においては、超高分子重量ポリエ
チレンの押出し凝塊形成が開示されている。Payerのプロセスにおいては、
事前に成形された粉末が「パンの圧縮溝の中に押しこまれる。」(第2段、22
行から24行)圧縮溝内での凝塊形成および溶解を達成するためには、圧縮溝の
直径対長さの比率である圧縮率が1:5から1:15、好ましくは1:8から1
:12(第2段、63行から68行を参照のこと)の範囲にあることが要件であ
る。Payerの発明の圧縮率は、図1によく示されており、例1から例3はこ
の装置を使用して調製される。圧縮溝は、成形を補助するために初期に先細った
部分も有する。 Derwent要約書、第97−057017/05号(ニッポンリサイクル
管理株式会社(Nippon Recycle Management KK)
)は、Payerらの装置に類似している装置を開示する。特に、人が図面を参
照する場合、台板内の型の「圧縮率」が少なくとも5:1であることは明らかで
ある。さらに、やはりPayerの引用に類似して、型の下部部分は上部部分よ
り狭いと考えられている。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】変更
【補正内容】
【0029】 スクリーンは、編み合わされたワイヤメッシュまたは押し抜きプレート、ある
いはそれ以外の適切なミシン目のあいたスクリーンの形式をとってよい。これら
は、通常ステンレス鋼から作られているが、プラスチックまたはその他の金属か
ら作られていてもよい。スクリーンがメッシュまたは薄い押し抜きプレートの形
を取るとき、支持台板は、メッシュまたはプレートの過度の曲げおよび歪みを防
ぐためにスクリーンの下に設置されることを必要とする。支持プレートは、分解
された材料または押出し物が造粒機から出ることができるようにするために、典
型的には直径が10mmから20mmの穴が環状に並んだステンレス鋼プレート
の形を取る場合がある。好ましい実施形態においては、スクリーンは平であるが
、スクリーンがマネスティロータグラン(Manesty Rotorgran
)で実質上曲線状になることが考えられる。このケースでは、ローラによる往復
動作が好まれるだろう。 適切な種類のワイヤメッシュスクリーンまたは押し抜きプレートは、エンジニ
アリング分野で周知であり、一般的にはPerryによる化学エンジニアのハン
ドブック(Chemical Engineer’s Handbook)など
の標準的なハンドブックに説明されている。前述されたように、スクリーンの開
口サイズは変化してよいが、それは典型的には、直径が0.5mmから2.0m
mの範囲であり、直径が押出し物の近似する直径を決定する。Perryに述べ
られているように、押し抜きプレートの最大厚さは、穴の直径により決定され、
1mm直径の場合、穴は0.6mm、および2mm直径の場合穴は1.2mmで
ある。 Perryによると、これらより薄いプレートが、さらに低いコストで使用さ
れてよい。ふるいとして使用されている標準的な編み合わされたワイヤスクリー
ンのケースでは、開口が1mmのとき、ワイヤの厚さは約0.5mmである。開
口が2mmのとき、ワイヤの厚さは約0.75mmである。一般的には、プレー
トまたはスクリーンの厚さは、直径の2倍未満であり、さらに一般的には直径よ
り小さい。プレートまたはスクリーンは薄い。 ワイヤ直径は、同じ開口で変化することがあり、ワイヤの直径が拡大すると、
スクリーンはさらに長い態様期間を有するが、単位面積あたりさらに低いスルー
プットを有する。約0.8mmという開口の直径の場合、ワイヤ直径の通常使用
可能な範囲は.25mmから1.0mmである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE, KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,L T,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE, SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,U A,UG,US,UZ,VN,YU,ZW

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジング内に設置されたミシン目のあるスクリーン、湾曲
    した凸状の外面を有し、ハウジング内に設置されているローラを備える造粒機で
    あって、そこでは、ローラは、動作中、塑性材料を、ローラが枢動するにつれて
    ローラ面によりミシン目のあるスクリーンを押し通すことができるように、ミシ
    ン目のあるスクリーンを基準にして枢動するように適応されている造粒機。
  2. 【請求項2】 ローラが、全般的にスクリーンに平行である軸の回りで枢動
    し、ローラがさらに、動作中、スクリーンに対し下方圧力をかけるように適応さ
    れ、塑性材料が、ローラが枢動するにつれてミシン目を押し通されるように、動
    作中、ローラの湾曲した外面とスクリーンの間で塑性材料を圧縮する、請求項1
    に記載の造粒機。
  3. 【請求項3】 湾曲した外面が、通常円筒形の形状をしている、請求項1ま
    たは2に記載の造粒機。
  4. 【請求項4】 動作中、ローラの湾曲した外面がスクリーンの上面に接触し
    、ローラが着ないの全般的に垂直な軸の回りで枢動するときに、ローラがその全
    般的に平行な軸の回りを枢動するにつれて機内軸の回りに環状の経路を描くよう
    に、ローラが、全般的にスクリーン表面およびローラの機内に垂直である軸の回
    りで回転するように適応される、請求項1から3のいずれか1つに記載の造粒機
  5. 【請求項5】 ローラが、その軸の回りで、またこれらの軸に垂直な中心軸
    の回りでも回転可能である2つまたは3つ以上のホイールから成り立っている、
    請求項1から4のいずれか1つに記載の造粒機。
  6. 【請求項6】 ローラが、材料がスクリーンミシン目を押し通される前に、
    混練効果を行使するように適応されている、請求項1から5のいずれか1つに記
    載の造粒機。
  7. 【請求項7】 ローラをミシン目のあるスクリーンを基準にして枢動するこ
    とによって、ハウジング内に設置されたミシン目のあるスクリーンと、ハウジン
    グ内に設置されたローラの湾曲した凸状の外面の間でえ材料を押すことにより塑
    性材料を押し出す方法。
  8. 【請求項8】 成分の濡れた混合物を形成し、ローラを、スクリーンを基準
    にして枢動し、それによって該ぬr田混合物を押出し物の中に押しこむことによ
    って、該濡れた混合物を、湾曲した凸状の外面のあるローラおよびミシン目のあ
    るスクリーン付きの造粒機内の押出し物に形成し、押出し物を回転ドラムに入れ
    て乾燥する動作で転動し、押出し物を顆粒に分解し、要すれば顆粒を乾燥するこ
    とにより顆粒を形成する方法。
  9. 【請求項9】 転動がタンブラー内で行われる、請求項8に記載の顆粒を形
    成する方法。
  10. 【請求項10】 転動が、流動床で行われる、請求項8に記載の顆粒を形成
    する方法。
  11. 【請求項11】 ローラをミシン目のあるスクリーンを基準にして枢動する
    ことによって、材料を、ハウジング内に設置されているミシン目のあるスクリー
    ンとハウジング内に設置されているローラの凸状の湾曲した外面の間で造粒する
    ことによってもろい材料を造粒する方法。
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