JP2005349305A - 複合粉体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱により軟化または溶融する材料の粉粒体原料を含むものを対象とし、強固に結合した複合粉体を気流式粉砕機を用いた連続工程で製造することである。
【解決手段】酸化チタンの粉粒体Ａとポリエチレンテレフタレートの粉粒体Ｂとの２種類の異なる材料の粉粒体Ａ、Ｂを原料とし、これらをヒータ５で予熱された空気６を噴射する気流式粉砕機１のジェットノズル１ｂによって、予熱雰囲気中で微細な粉体ａ、ｂに粉砕して、粉砕時の摩擦帯電によって複合化するとともに予熱し、複合化してダクト２に排出される複合粉体を、ダクト２に導入される高温ガス８でポリエチレンテレフタレートのガラス転移温度よりも高温に加熱し、この加熱でポリエチレンテレフタレートの粉体ｂを軟化または溶融させて、その付着力で複合粉体を形成する両粉体ａ、ｂを強固に結合させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数種類の異なる材料の粉粒体を含む原料を気流式粉砕機で粉体に粉砕し、これらの粉砕された異なる材料の粉体を複合化した複合粉体を製造する方法に関する。

工業原料、医薬、農薬、化粧品等には、複数種類の異なる材料の粉体を複合化して、複数の機能を具備させた複合粉体が用いられる。複合粉体の複合化の代表的な形態としては、複数種類の異なる材料の粉体を混合合体させた混合形態のものと、ある種類の粉体を他の粉体の表面を覆うように付着させた被覆形態のものとがある。

このような複合粉体を製造する方法としては、原料としての複数種類の異なる材料の粉粒体を、平均粒径の大きい核粒子と平均粒径の小さい外壁粒子として、これらの原料を気流式粉砕機に供給し、気流式粉砕機で粉砕される各粉体が摩擦帯電することを利用して、核粒子の粉体の表面に外壁粒子の粉体を付着させた被覆形態の複合粉体を製造するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたものでは、気流式粉砕機で製造された複合粉体を分級して細かな複合粉体を排出通路から排出したのち、捕集機で捕集するようにしている。

また、製造された複合粉体の結合を強固にする手段としては、摩擦帯電により微粒の子粒子を母粒子の表面に付着させた複合粉体を対象として、この複合粉体を熱風中に分散噴射して、子粒子と母粒子表面部の少なくとも一方を瞬時に溶融させたのち冷却し、子粒子を母粒子の表面に強固に付着させるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−１０３６４７号公報（第２−４頁、第１図） 特公平４−２７８９７号公報（第２−３頁、第２図）

特許文献１に記載された複合粉体の製造方法は、原料を気流式粉砕機に供給することにより複合粉体を連続的に製造できる利点があるが、複合粉体の核粒子と外壁粒子が摩擦帯電によって結合しているので、複合粉体が水に漬けられたりして電荷を失うと分離する問題がある。

この複合粉体の分離を防止するためには、特許文献２に記載されたもののように、製造された複合粉体を熱風を噴射する加熱装置に供給して、核粒子の粉体と外壁粒子の粉体とを溶融によって強固に結合させることが考えられるが、製造して捕集機等に捕集した複合粉体を加熱装置に移送する必要があり、この移送中の複合粉体同士の擦り合いや、導電体等との接触による除電によって、結合力の弱い摩擦帯電で結合した複合粉体が分離する恐れがある。また、気流式粉砕機の内部を加熱して、核粒子の粉体と外壁粒子の粉体とを気流式粉砕機の内部で溶融結合させることも考えられるが、溶融した単独の粉体や複合粉体が気流式粉砕機の内部に付着して、気流式粉砕機の円滑な運転が阻害される。

そこで、本発明の課題は、加熱により軟化または溶融する材料の粉粒体原料を含むものを対象とし、気流式粉砕機を用いて強固に結合した複合粉体を製造することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、複数種類の異なる材料の粉粒体を含む原料を気流式粉砕機で粉体に粉砕して、これらの粉砕された異なる材料の粉体を複合化し、この複合化した複合粉体を気流式粉砕機の排出通路から捕集機で捕集して、複合粉体を製造するようにした複合粉体の製造方法において、前記複数種類の異なる材料の粉粒体の少なくとも１種類のものを加熱により軟化または溶融する材料のものとし、前記気流式粉砕機を予熱雰囲気で運転して、前記粉砕された異なる材料の粉体を摩擦帯電によって複合化させるとともに予熱し、この予熱、複合化された複合粉体を、前記気流式粉砕機の排出通路または捕集機内で、前記気流式粉砕機の予熱雰囲気よりも高温で加熱して、複合粉体を形成する前記加熱により軟化または溶融する材料の粉体を軟化または溶融させる方法を採用した。

すなわち、気流式粉砕機を予熱雰囲気で運転して、粉砕された異なる材料の粉体を摩擦帯電によって複合化させるとともに予熱し、この予熱、複合化された複合粉体を、気流式粉砕機の排出通路または捕集機内で、気流式粉砕機の予熱雰囲気よりも高温で加熱して、複合粉体を形成する加熱により軟化または溶融する材料の粉体を軟化または溶融させることにより、この軟化または溶融する粉体の付着力を利用して、強固に結合した複合粉体を気流式粉砕機を用いて製造できるようにした。

前記気流式粉砕機を予熱雰囲気で運転するようにしたのは、気流式粉砕機の排出通路または捕集機内での加熱によって、予熱、複合化された複合粉体を形成する加熱により軟化または溶融する材料の粉体を速やかに軟化または溶融させるためと、気流式粉砕機での粉砕効率の低下を防止するためである。すなわち、気流式粉砕機で粉砕されるいずれかの粉粒体が、予熱ではなく加熱によって軟化または溶融すると、粉粒体同士の衝突エネルギが粉粒体の変形にも使用されて、粉砕効率が低下するからである。なお、加熱により軟化または溶融する材料としては熱可塑性樹脂等があり、これらの材料は溶融すれば勿論、軟化した状態でもある程度の付着力を有する。

前記異なる材料の粉粒体を含む原料を撹拌機で撹拌粉砕して、各粉粒体の粒径を均一化したのち、前記気流式粉砕機で粉体に粉砕することにより、気流式粉砕機で粉砕される各粉体の粒径も均一化できるとともに、異なる材料の粉体同士を撹拌効果によって満遍なく混合することができ、良好な混合状態の複合粉体を製造することができる。

前記撹拌機による撹拌粉砕を前記気流式粉砕機の底部で行うことにより、気流式粉砕機の底部に落下する大径の粉粒体を残らず撹拌粉砕して、各粉粒体の粒径をより均一化することができる。また、気流式粉砕機の底部にサイズの大きい粉粒体が滞留するのを防止することもできる。

前記撹拌機による撹拌粉砕を気流式粉砕機の底部で行う場合は、前記気流式粉砕機での粉砕を間歇的に行うことにより、各粉粒体の粒径の均一化のための撹拌粉砕の時間を十分に確保することができる。また、粉砕に伴う発熱で局部的な温度上昇が生じ、加熱により軟化または溶融する材料の粉粒体または粉体同士が結合して粗大化しても、これらを気流式粉砕機での間歇的な粉砕の間に解砕することができる。なお、撹拌機による撹拌粉砕も間歇的に行い、気流式粉砕機での粉砕と撹拌機による撹拌粉砕を交互に行うようにしてもよい。

本発明の複合粉体の製造方法は、原料である複数種類の異なる材料の粉粒体の少なくとも１種類のものを加熱により軟化または溶融する材料のものとし、気流式粉砕機を予熱雰囲気で運転して、粉砕される異なる材料の粉体を摩擦帯電によって複合化させるとともに予熱し、この予熱、複合化された複合粉体を、気流式粉砕機の排出通路または捕集機内で、気流式粉砕機の予熱雰囲気よりも高温で加熱して、複合粉体を形成する加熱により軟化または溶融する材料の粉体を軟化または溶融させるようにしたので、この軟化または溶融する粉体の付着力を利用して、強固に結合した複合粉体を気流式粉砕機を用いて製造することができる。

前記異なる材料の粉粒体を含む原料を撹拌機で撹拌粉砕して、各粉粒体の粒径を均一化したのち、前記気流式粉砕機で粉体に粉砕することにより、気流式粉砕機で粉砕される各粉体の粒径も均一化できるとともに、異なる材料の粉体同士を撹拌効果によって満遍なく混合することができ、良好な混合状態の複合粉体を製造することができる。

前記撹拌機による撹拌粉砕を気流式粉砕機の底部で行うことにより、気流式粉砕機の底部に落下する大径の粉粒体を残らず撹拌粉砕して、各粉粒体の粒径をより均一化することができる。また、気流式粉砕機の底部にサイズの大きい粉粒体が滞留するのを防止することもできる。

前記撹拌機による撹拌粉砕を気流式粉砕機の底部で行う場合は、前記気流式粉砕機での粉砕を間歇的に行うことにより、各粉粒体の粒径の均一化のための撹拌粉砕の時間を十分に確保することができる。また、粉砕に伴う発熱で局部的な温度上昇が生じ、加熱により軟化または溶融する材料の粉粒体または粉体同士が結合して粗大化しても、これらを気流式粉砕機での間歇的な粉砕の間に解砕することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、第１の実施形態を示す。この複合粉体の製造方法は、酸化チタンの粉粒体Ａと、ガラス転移温度が６９℃で加熱により軟化、溶融するポリエチレンテレフタレートの粉粒体Ｂとの２種類の異なる材料の粉粒体Ａ、Ｂを原料とし、これらを気流式粉砕機１でそれぞれ微細な粉体ａ、ｂに粉砕して複合化し、複合化した複合粉体を気流式粉砕機１の排出通路であるダクト２から捕集機としてのサイクロン３に捕集して製品の複合粉体Ｃとするものである。

前記原料としての粉粒体Ａ、Ｂは供給口１ａから複数のジェットノズル１ｂを備えた気流式粉砕機１に供給され、その底部に設けられた撹拌機４で撹拌粉砕されて粒径を均一化される。撹拌機４は、撹拌羽根４ａをモータ４ｂで回転駆動するものであり、撹拌粉砕された粉粒体Ａ、Ｂを撹拌して、上方のジェットノズル１ｂの方に跳ね上げる。

前記各ジェットノズル１ｂからはヒータ５で予熱された空気６が噴射され、撹拌粉砕された粉粒体Ａ、Ｂは各ジェットノズル１ｂからのジェット流に巻き込まれて、予熱雰囲気中で微細な粉体ａ、ｂに粉砕され、これらの粉体ａ、ｂは粉砕時の摩擦帯電によって複合化するとともに予熱される。この予熱温度は、粉体ｂが軟化するポリエチレンテレフタレートのガラス転移温度よりも１０〜２０℃低い温度とされる。また、粉粒体Ａ、Ｂは撹拌粉砕によって粒径が均一化されているので、粉砕された粉体ａ、ｂの粒径も均一化され、両者は混合状態で複合化した複合粉体となる。

なお、前記気流式粉砕機１のジェットノズル１ｂは間歇運転可能とされている。この間歇運転は、撹拌機４による撹拌粉砕が不十分なときや、粉砕に伴う発熱による局部的なガラス転移温度以上の温度上昇で、ポリエチレンテレフタレートの粉粒体Ｂや粉体ｂ同士が結合して粗大化したときに行われ、この間の撹拌機４の連続運転によって、粉粒体Ａ、Ｂの粒径が十分に均一化されるとともに、粗大化した粉粒体Ｂや粉体ｂの塊が解砕される。

前記予熱、複合化された複合粉体は、気流式粉砕機１の上部に設けられた分級機７を介して、ダクト２に排出される。分級機７は分級ロータ７ａをモータ７ｂで回転させるものであり、所定の粒径以下の複合粉体のみをダクト２に排出し、大きな複合粉体は気流式粉砕機１内に戻されて再粉砕される。

前記ダクト２の途中には、ポリエチレンテレフタレートのガラス転移温度よりも高温の高温ガス８が導入されており、予熱されてダクト２に排出された複合粉体のうちのポリエチレンテレフタレートの粉体ｂが軟化または溶融し、その付着力によって混合状態で複合粉体を形成する両粉体ａ、ｂが強固に結合する。この両粉体ａ、ｂが結合した複合粉体は、気流に乗って移送される間に冷却されて、軟化または溶融した粉体ｂが固化し、サイクロン３に製品の複合粉体Ｃとして捕集される。この移送される複合粉体の冷却は、サイクロン３またはその手前のダクト２に大気を導入するか、これらの部分を間接冷却して、強制冷却とするのが望ましい。なお、複合粉体をサイクロン３に移送した空気はバグフィルタ９に送られ、粉塵を除去されたのち大気中に放出される。

図２は、第２の実施形態を示す。この複合粉体の製造方法も、第１の実施形態と同様に、酸化チタンの粉粒体Ａとポリエチレンテレフタレートの粉粒体Ｂを原料として、これらを気流式粉砕機１で粉体ａ、ｂに粉砕して複合化し、複合化した複合粉体をダクト２内で高温ガス８により加熱して、粉体ｂの軟化または溶融による付着力で強固に結合した複合粉体をサイクロン３に製品の複合粉体Ｃとして捕集するものであり、撹拌機４による粉粒体Ａ、Ｂの撹拌粉砕を、気流式粉砕機１の供給口１ａに接続したホッパ１０内で行っている点が異なる。ホッパ１０はロータリバルブ１１を介して供給口１ａに接続されている。

この実施形態では、ホッパ１０に投入される粉粒体Ａ、Ｂは、撹拌機４の撹拌羽根４ａで撹拌されるとともに均一な粒径に撹拌粉砕され、こののち、ロータリバルブ１１を介して供給口１ａから気流式粉砕機１に供給される。この撹拌粉砕以降の製造工程は、第１の実施形態のものと同じであり、この実施形態では、サイクロン３で捕集された製品の複合粉体Ｃが、ロールコンパクタ１２のロール間を通され、複合粉体Ｃを形成する両粉体ａ、ｂ同士の結合がより強固なものとされるようになっている。

上述した各実施形態では、原料の粉粒体を酸化チタンとポリエチレンテレフタレートとの２種類とし、両者を均一な粒径の粉体に粉砕して混合状態の複合粉体を製造するようにしたが、原料の粉粒体は、少なくとも１種類のものが加熱によって軟化または溶融するものであればよく、３種類としてもよい。粉砕される粉体を粒径の異なるものとし、大径の粉体の表面を小径の粉体で覆うような被覆状態の複合粉体を製造することもできる。

また、上述した各実施形態では、ポリエチレンテレフタレートの粉体を軟化または溶融するための加熱を、気流式粉砕機の排出通路であるダクト内で行うようにしたが、捕集機としてのサイクロンの内部で行うようにしてもよい。

第１の実施形態の複合粉体の製造方法を示す装置のレイアウト図 第２の実施形態の複合粉体の製造方法を示す装置のレイアウト図

符号の説明

１ 気流式粉砕機
１ａ 供給口
１ｂ ジェットノズル
２ ダクト
３ サイクロン
４ 撹拌機
４ａ 撹拌羽根
４ｂ モータ
５ ヒータ
６ 空気
７ 分級機
７ａ 分級ロータ
７ｂ モータ
８ 高温ガス
９ バグフィルタ
１０ ホッパ
１１ ロータリバルブ
１２ ロールコンパクタ

Claims (4)

1. 複数種類の異なる材料の粉粒体を含む原料を気流式粉砕機で粉体に粉砕して、これらの粉砕された異なる材料の粉体を複合化し、この複合化した複合粉体を気流式粉砕機の排出通路から捕集機で捕集して、複合粉体を製造するようにした複合粉体の製造方法において、前記複数種類の異なる材料の粉粒体の少なくとも１種類のものを加熱により軟化または溶融する材料のものとし、前記気流式粉砕機を予熱雰囲気で運転して、前記粉砕された異なる材料の粉体を摩擦帯電によって複合化させるとともに予熱し、この予熱、複合化された複合粉体を、前記気流式粉砕機の排出通路または捕集機内で、前記気流式粉砕機の予熱雰囲気よりも高温で加熱して、複合粉体を形成する前記加熱により軟化または溶融する材料の粉体を軟化または溶融させるようにしたことを特徴とする複合粉体の製造方法。
2. 前記異なる材料の粉粒体を含む原料を撹拌機で撹拌粉砕して、各粉粒体の粒径を均一化したのち、前記気流式粉砕機で粉体に粉砕するようにした請求項１に記載の複合粉体の製造方法。
3. 前記撹拌機による撹拌粉砕を、前記気流式粉砕機の底部で行うようにした請求項２に記載の複合粉体の製造方法。
4. 前記気流式粉砕機での粉砕を間歇的に行うようにした請求項３に記載の複合粉体の製造方法。

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