JP2003112296A - 粉体成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 嵩比重の小さい微粉のスクリューフィーダへ
の供給量を増して粉体成形機の処理能力を向上させ、か
つ嵩比重の高い成形品を得ること。 【解決手段】 粉体を装入するホッパー２がスクリュー
フィーダ１の供給端側に配置され、スクリューフィーダ
の排出端側にロール圧縮成形機３が設置され粉体を圧縮
成形機に強制送りして成形する粉体成形機において、ス
クリューフィーダ１を横型の２軸タイプとし、ホッパー
２とスクリューフィーダ１との間に竪型スクリューコン
ベア５を設け、スクリューフィーダ１に脱気室１２を設
け、スクリューフィーダ１の一対の回転軸１０にセルフ
クリーニング型のスクリューパドル１１を取り付けた。
それにより、粉体のスクリューフィーダ１への供給量が
増加し、脱気により嵩比重が高まり、安定してロール圧
縮成形機３に供給されて処理能力が向上し、嵩比重の高
い成形品が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ロール圧縮成形
機とそれに粉体を供給するスクリューフィーダとによ
り、粉体を圧縮成形する粉体成形機に関し、詳しくは、
粉体の処理能力を増加させた粉体成形機に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックや紙などに、種々の目的
で、タルクや炭酸カルシウムなどの充填材が混合される
が、混合後の分散性を向上させるために、粒度を数ミク
ロン程度に細かくした粉体、即ち微粉が多く用いられて
いる。しかし、粉体の粒度が細かくなるほど、嵩比重が
小さくなり、混合する母材との嵩比重との差が大きくな
って混合しにくくなる。このため、前記粉体を造粒して
嵩比重を増加させることがしばしば行われる。このよう
な粉体を造粒する方法の一つとして、一旦、粉体成形機
によって原料の粉体を圧縮して板状または棒状の成形品
とした後に、この成形品を破砕機にかけて造粒する方法
がある。

【０００３】従来、前記粉体成形機は、例えば、図６に
示すように、横型のスクリューフィーダ４１の供給端
側、即ち供給口４１ａ側に、原料の粉体を装入するホッ
パー４４が配置され、このホッパー４４には駆動装置４
２により回転する攪拌羽根４３が備えられ、その排出端
側、即ち排出口４１ｂ側に２軸型のロール圧縮成形機４
５が設置されている。

【０００４】前記スクリューフィーダ４１は、ケーシン
グ９の内部に互い反対方向に回転する一対のスクリュー
軸１０が平行に配設され、前記各スクリュー軸１０に
は、粉体の供給口４１ａからロール圧縮成形機４５側の
排出口４１ｂ側に向かってセルフクリーニング型のスク
リュー、即ちスクリューパドル１１、１１が取り付けら
れている。前記スクリューフィーダ４１の排出口４１ｂ
とロール圧縮成形機４５との間には、前記排出口４１ｂ
から排出される粉体の漏出防止のための、一対のサイド
シール４６が設けられ、このサイドシール４６と、その
上端および下端をロール１９，１９ａの幅方向に連結
し、その一側縁をロール１９、１９ａに近接して設けた
シール部材によって、粉体の漏出防止のためのシールケ
ーシングが形成されている。

【０００５】前記ロール圧縮成形機４５は、図６に示し
たように、ハウジング１７の中に、上下２本のロール軸
１８、１８ａにそれぞれ外嵌された上下ロール１９、１
９ａと、この上ロール１９を下ロール１９ａの方向に移
動させ、ロール間隙を調節する油圧シリンダ２０が組み
込まれている。ロール１９、１９ａの出側に、スクレー
パ３６、３６が設置され、成形品の排出シュート２１が
設けられ、前記ハウジング１７の下部にはダストシュー
ト２２が設けられている。前記ロール１９、１９ａは、
ロール軸１８、１８ａを介して、図示していないモータ
によって駆動される。

【０００６】ホッパー４４に装入された原料の粉体は、
攪拌機４３により攪拌されながら、ホッパー４４内を重
力沈降し、スクリューフィーダ４１の供給口４１ａに供
給される。前記粉体は、スクリューパドル１１の回転に
よって、スクリューフィーダ４１の排出口４１ｂ側に圧
縮されながら移送され、嵩比重を高められた粉体がロー
ル圧縮成形機４５の前記シールケーシング内に送り込ま
れ、上下ロール１９、１９ａの間隙で圧縮されて板状に
成形され、この成形品が排出シュート２１から排出され
る。前記ハウジング１７の下部にはダストシュート２２
が設けられている。この板状成形品は、後工程で、造粒
機で粒状に破砕される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、嵩比重の小さ
い粉体をホッパーからスクリューフィーダに供給する場
合、前記のセルフクリーニング型の一対のスクリュー
は、粉体をかみこむスクリュー間のクリアランスが小さ
く、また、ホッパー内を重力沈降してきた粉体をその自
重でスクリューにかみ込ませることが難しいために、板
状成形品に圧縮成形した後の嵩比重や、単位時間当たり
の粉体の処理量、即ち処理能力が目標レベルに到達しな
いことが往々にしてあった。

【０００８】そこで、この発明の課題は、嵩比重の小さ
い粉体のスクリューフィーダへの供給量を増加させて粉
体成形機の処理能力を向上させ、目標とする嵩比重の成
形品を安定して得ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、この発明では以下の構成を採用したのである。

【００１０】即ち、粉体を装入するホッパーがスクリュ
ーフィーダの供給端側に配置され、前記スクリューフィ
ーダの排出端側にロール圧縮成形機が設置され、前記粉
体を前記ロール圧縮成形機に強制送りして圧縮成形する
粉体成形機において、前記ホッパーと前記スクリューフ
ィーダとの間に竪型のスクリューコンベアを設けたので
ある。

【００１１】このようにすれば、供給された粉体がホッ
パー内を、その下部に設けた竪型のスクリューコンベア
の入側まで重力流動により沈降してくると、そのスクリ
ューの直径やピッチなどに応じた移送能力により、ホッ
パー出側での閉塞現象などを生じずに、一定の流量でホ
ッパーから強制的に排出され、従来の重力沈降による場
合よりも、スクリューフィーダへの供給量を安定して増
加させることができ、しかも、スクリューフィーダへの
供給時の嵩比重も高められる。そして、スクリューフィ
ーダ内を順次圧縮されて、嵩比重を順次高められなが
ら、ホッパーから供給された一定流量の粉体が安定して
ロール圧縮機に供給される。

【００１２】前記竪型スクリューコンベアによる強制排
出流量は、竪型スクリューの直径やピッチ、およびその
回転速度などによって変化させることができ、これらの
因子を制御することにより、目標とする粉体の処理能力
を実現できる。

【００１３】前記スクリューフィーダのケーシングに脱
気室を設け、前記スクリューフィーダ内を脱気するよう
にすることが望ましい。

【００１４】このようにすれば、粉体中の空気が脱気さ
れ、その空隙率が低減された粉体を即座にロールにより
圧縮成形するので、嵩比重がより高まった、高強度の成
形品が得られ、造粒品の粉化率の低減が図れる。

【００１５】また、前記竪型スクリューコンベアによる
スクリューフィーダへの粉体の押し込み過程およびスク
リューフィーダのスクリューの回転による粉体の移送過
程で圧力が高まった空気が脱気されるので、スクリュー
フィーダ内の圧力上昇が抑制されて大気圧との差が少な
くなり、スクリューフィーダとロール圧縮成形機との隙
間から漏出する粉体の量も少なくできる。

【００１６】前記スクリューフィーダが、そのケーシン
グの内部に一対の平行な回転シャフトを配設した２軸タ
イプであり、前記スクリューフィーダの供給口から排出
口に至るまでの範囲に、前記各回転軸にセルフクリーニ
ング型のスクリューを取り付けることが望ましい。

【００１７】一対の平行な回転軸に取り付けられたセル
フクリーニング型のスクリューは、常に一方のスクリュ
ーの先端面が他方のスクリューをこするように回転し、
また、前記スクリューがケーシング内面をこするように
回転するため、スクリュー表面およびケーシング内面に
付着した移送物を掻き取る作用を有する。このようなセ
ルフクリーニング型のスクリューをもちいれば、前記竪
型スクリューコンベアにより、従来の重力沈降の場合よ
りも嵩比重が高められて、スクリューフィーダに供給さ
れ、スクリューフィーダ内の移送過程で脱気により収縮
した粉体が、スクリュー外面またはケーシング内面に付
着しにくくなるため、粉体がスクリュー内で目詰まりし
て滞留せず、ロール圧縮成形機に均一に送り込まれ、ロ
ール圧縮も均一になされる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施形態を添
付の図１から図５に基づいて説明する。

【００１９】図１は、実施形態の粉末成形機を示したも
ので、横型のスクリューフィーダ１の供給口１ａ側に、
原料の粉体を装入するホッパー２が配置され、前記スク
リューフィーダ１の排出口１ｂ側に、２軸型のロール圧
縮成形機３が設置されている。

【００２０】前記ホッパー２の下部の円錐部２ａの出側
に、垂直方向に、スクリューフィーダ１の供給口１ａに
達する円筒状の胴部４が形成され、その中に、粉体押込
み用のスクリュー羽根５ｂを有する竪型のスクリュー５
ａが配置され、このスクリュー５ａの上端側に回転軸部
６が一体に形成され、その端部が駆動装置７に連結され
て竪型スクリューコンベア５が形成されている。そし
て、回転軸部６のスクリュー５ａとの境界近くに、前記
円錐部２ａの半径方向から円錐壁２ａに沿って下方に延
びた攪拌羽根８が取付けられている。

【００２１】前記スクリューフィーダ１は、図１および
図２に示すように、ケーシング９の内部に一対のスクリ
ュー軸１０、１０が平行に配設され、これらのスクリュ
ー軸１０、１０は、モータ３２により減速機３３および
ピニオン３７を介して、互いに反対方向に回転する。前
記各スクリュー軸１０には、ホッパー２側の粉体の供給
口１ａからロール圧縮成形機３側の排出口２ｂに向かっ
て、図５に示すように、端面Ｓが回転中心の両側に相互
に膨出した円弧面を有する略楕円形で、２個の先端部Ａ
を有しており、断面がら旋状に１８０°捩じられたスク
リュー形状をなした前記のセルフクリーニング型のスク
リューパドル１１、１１が多数取り付けられている。

【００２２】前記ケーシング９は、鋳鉄製で鋳造により
製作され、前記竪型スクリューコンベア５の下部側に、
図２および図３に示したように、ボックス状の脱気室１
２が形成され、この脱気室１２内で、フィルター１３
が、ケーシング９の下部周壁に沿って、スリューパドル
１１の先端部Ａの回転軌跡に沿うようにしてケーシング
９の内面にビス止めにより装着されている。脱気室１２
の下面には蓋１４がボルト１５により取り付けられ、そ
の側壁には排気孔１６が設けられ、この排気孔１６が図
示していない真空ポンプに接続されている。

【００２３】前記ロール圧縮成形機３は、図１に示した
ように、ハウジング１７の中に、上下２本のロール軸１
８、１８ａにそれぞれ外嵌された上ロール１９および下
ロール１９ａと、上ロール１９を下ロール１９ａの方向
に移動させ、ロール間隙を調節する油圧シリンダ２０と
が組み込まれている。上下のロール１９、１９ａの出側
には、付着した粉体を掻き落とすためのスクレーパ３
６、３６が設置され、成形品の排出シュート２１が設け
られ、ハウジング１７の下部にはダストシュート２２が
設けられている。前記ロール１９、１９ａは、ロール軸
１８、１８ａを介して、図示していないモータによって
駆動されて回転する。

【００２４】前記スクリューフィーダ１の排出口１ｂと
ロール圧縮成形機３との間には、図３および図４に示し
たように、排出口１ｂから排出される粉体の漏出防止の
ための、シールケーシング２３がケーシング９に固定し
て設けられ、このシールケーシング２３は、一対のサイ
ドシール２４とこのサイドシール２４の上端および下端
をロール１９，１９ａの幅方向に連結するシール部材２
５とからなっている。そして、前記シール部材２５は、
粉体漏出量をできるだけ低減するために、その側端縁
を、ロール１９、１９ａに近接して設けられている。

【００２５】前記サイドシール２４は、サイドシール板
２６、フィルタ２７、摺動部材２８および前記フィルタ
２７の接合部材２９とからなり、各サイドシール板２６
には、その内側面に凹部を形成して脱気室３０がそれぞ
れ設けられ、各脱気室３０には、図示していない外部の
真空ポンプに接続される脱気孔３１が設けられている。
このサイドシール２４のロール１９、１９ａ側の端部
は、図示していないボルト等の押圧手段により、前記摺
動部材２８を介してロール１９、１９ａの端面に押し付
けられ、摺接が維持されて、粉体の漏出を防止するよう
になっている。

【００２６】前記スクリューフィーダ１は、基礎フレー
ム３４に設置された油圧シリンダ３５により、ロール圧
縮成形機３から退避できるようになっている。

【００２７】この発明の実施形態の粉体成形機は以上の
ような構成であり、以下にその作用について説明する。

【００２８】ホッパー２に供給された原料の粉体は、粉
体層の組成の偏析やホッパー２の出側での閉塞現象など
防止するために、前記攪拌羽根８により攪拌されなが
ら、ホッパー２内を重力流動により沈降し、前記竪型ス
クリューコンベア５の入側に達する。そして、スクリュ
ー５ａの回転に伴ない、胴部４内を垂直方向に強制流動
し、スクリューフィーダ１の供給口１ａからケーシング
９の内部に供給される。供給された粉体は、スクリュー
パドル１１、１１の回転によって、スクリューフィーダ
１の排出口１ｂ側に圧縮されながら移送される。

【００２９】この粉体の移送過程で、脱気室１２に設け
た排出孔１６に接続された図示していない真空ポンプに
より脱気室１２が減圧されて、スクリューパドル１１、
１１の回転により圧力が高くなった粉体の粒子間に存在
する空気が排出されて圧力上昇が抑制され、かつ粉体の
空隙率が低減し、その嵩比重が高まる。この嵩比重を高
められた粉体は、スクリューフィーダ１の排出口１ｂか
ら、前記シールケーシング２３のサイドシール２４およ
びシール部材２５により案内されて、上下のロール１
９、１９ａの間隙内に供給されて板状に圧縮成形され、
この成形品が排出シュート２１から取り出される。この
板状成形品は、後工程で、造粒機で粒状に破砕される。

【００３０】前記ホッパー２の下部に竪型スクリューコ
ンベア５を設けたことより、装入された粉体が前記スク
リューコンベア５の入側まで重力沈降してくると、スク
リュー５ａにより、その直径やスクリューピッチなどに
応じた移送能力により、一定の流量でホッパー２から強
制的に排出されるため、従来の重力沈降により排出され
る場合に比べて、スクリューフィーダ１への供給量が増
加し、かつ安定して供給され、嵩比重も高められる。

【００３１】前記スクリュー５ａによる強制排出流量
は、スクリュー５ａの直径やピッチ、およびその回転速
度などによって変化させることができ、これらの因子を
制御することにより、スクリューフィーダ１への供給量
を高め、目標とする粉体の処理能力を実現できる。

【００３２】前記粉体の圧縮成形過程で、サイドシール
２４に設けた脱気室３０の脱気孔３１に接続された図示
していない真空ポンプにより、脱気室３０が減圧され、
圧縮成形によって微粉の粒子間に存在する空気の圧力が
高くなっても、ロール１９、１９ａに近接して設けたフ
ィルタ２７、２７を通して前記空気が排気されるため
に、成形時の圧力上昇が抑制され、かつ圧縮による効果
とともに、空隙率がさらに低減して、嵩密度の高い板状
成形品が得られる。そして、前記移送および成形過程
で、ケーシング９内およびシールケーシング２３内の圧
力上昇が抑制され、大気との圧力差が少なくなるので、
サイドシール２４とロール１９、１９ａとの隙間から漏
出する粉体の量も少なくすることができる。

【００３３】前記スクリューパドル１１、１１は、前述
のセルフクリーニング作用を有するので、脱気により収
縮した粉体が、スクリュー外面またはケーシング内面に
付着しにくくなり、粉体がスクリュー内で目詰まりして
滞留せず、ロール圧縮成形機に均一に送り込まれ、圧縮
成形も均一に行われる。

【００３４】

【実施例】図１に示した実施形態の竪型スクリューコン
ベア５を設けた粉体成形機において、直径６５ｍｍ、ピ
ッチ５０ｍｍの竪型のスクリュー５ａの回転速度を６０
ｍｉｎ^-1、スクリューフィーダ１のスクリューパドル１
１の回転速度を７６ｍｉｎ ^-1、ロール１９、１９ａの回
転速度を７ｍｉｎ^-1、前記ロール１９、１９ａの巾１ｃ
ｍあたりの加圧力を１ｔｏｎとした処理条件で、粒径が
４〜５μｍのタルク粉体を処理したところ、嵩密度が約
０．６の板状成形品が約６７ｋｇ／ｈの処理能率で得ら
れた。これに対し、図６に示した竪型スクリューコンベ
アを設けていない従来の粉体成形機では、同一の処理条
件で、得られた板状成形品の嵩密度は約０．５２で、処
理能率も約４５ｋｇ／ｈにとどまった。このように、実
施形態の粉体成形機では、従来のものに比べて、約５０
％の処理能力の増加が達成でき、しかも成形品の嵩密度
も明確に増加した。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、原料
粉体を装入するホッパーの下部に設けた竪型スクリュー
コンベアにより、この竪型スクリューコンベアの入側ま
で重力沈降してきた粉体を、竪型スクリューの直径やピ
ッチなどに応じた移送能力により、閉塞現象などを生じ
ずに、一定の流量で強制的に排出し、スクリューフィー
ダに供給することができる。それにより、ホッパーから
供給された一定流量の粉体がスクリューフィーダ内を順
次圧縮されて、嵩比重を高められながら、安定してロー
ル圧縮機に供給され、粉体の処理能力が向上する。

【００３６】また、スクリューフィーダのケーシングお
よびロール圧縮成形機に設けたシールケーシングに脱気
室を設けて粉体粒子間に存在する空気を脱気するように
したので、空隙率が低減された粉体を即座にロールによ
り圧縮成形でき、嵩比重がより高まった、高強度の成形
品が得られ、造粒品の粉化率の低減し、成形過程での粉
体の漏出量も少なくすることができる。

【００３７】さらに、前記スクリューはセルフクリーニ
ング型であるので、脱気により収縮した粉体が、スクリ
ュー外面またはケーシング内面に付着しにくくなり、粉
体がスクリュー内で目詰まりして滞留せず、ロール圧縮
成形機に均一に送り込まれ、ロール圧縮も均一になされ
て、処理能力の向上および嵩密度の増加に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態の粉体成形機の縦断正面図

【図２】同上の粉体成形機の竪型スクリューコンベア部
における縦断側面図

【図３】同上の粉体成形機の一部を省略した拡大縦断正
面図

【図４】同上の一部を省略した拡大横断平面図

【図５】同上の粉体成形機のスクリューパドルの斜視図

【図６】従来技術の粉体成形機の縦断正面図

【符号の説明】

１ スクリューフィーダ １ａ 供給口 １ｂ 排出口 ２ ホッパー ２ａ 円錐部 ３ ロール圧縮成形機 ４ 胴部 ５ 竪型スクリューコンベア ５ａ スクリュー ５ｂ スクリュー羽根 ６ 回転軸部 ７ 駆動装置 ８ 攪拌羽根 ９ ケーシング １０ スクリュー軸 １１ スクリューパドル １２ 脱気室 １３ フィルタ １４ 蓋 １５ ボルト １６ 排気孔 １７ ハウジング １８、１８ａ ロール軸 １９ 上ロール １９ａ 下ロール ２０ 油圧シリンダ ２１ 排出シュート ２２ ダストシュート ２３ シールケーシング ２４ サイドシール ２５ シール部材 ２６ サイドシール板 ２７ フィルタ ２８ 摺動部材 ２９ 接合部材 ３０ 脱気室 ３１ 脱気孔 ３２ モータ ３３ 減速機 ３４ 基礎フレーム ３５ 油圧シリンダ ３６ スクレーパ Ｓ 端面 Ａ 先端部 ４１ スクリューフィーダ ４２ 駆動装置 ４３ 攪拌羽根 ４４ ホッパー ４５ ロール圧縮成形機 ４６ サイドシール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体を装入するホッパーがスクリューフ
   ィーダの供給端側に配置され、前記スクリューフィーダ
   の排出端側にロール圧縮成形機が設置され、前記粉体を
   前記ロール圧縮成形機に強制送りして圧縮成形する粉体
   成形機において、前記ホッパーと前記スクリューフィー
   ダとの間に竪型のスクリューコンベアを設けたことを特
   徴とする粉体成形機。
2. 【請求項２】 前記スクリューフィーダのケーシングに
   脱気室を設け、前記スクリューフィーダ内を脱気するよ
   うにしたことを特徴とする請求項１に記載の粉体成形
   機。
3. 【請求項３】 前記スクリューフィーダが、そのケーシ
   ングの内部に一対の平行な回転軸を配設した２軸タイプ
   であり、前記スクリューフィーダの供給口から排出口に
   至るまでの範囲に、前記各回転軸にセルフクリーニング
   型のスクリューを取り付けたことを特徴とする請求項１
   または２に記載の粉体成形機。