JP2006212587A - サイクロン粉体原料捕集システム - Google Patents

Abstract

【課題】粉体原料の融着・固着を低減し、長期にわたり安定した生産性、高捕集率を維持することができる粉体原料の製造方法及びその際に粉体原料を捕集するための耐融着性・固着性に優れたサイクロン捕集システムを提供する。
【解決手段】気流入口管と気流排出管とを有するサイクロン１０ａ，１０ｂを用い、サイクロン１０ａの気流排出管とサイクロン１０ｂの気流入口管とを接続して直列に配設するとともに、サイクロン１０ａの気流入口管の気流速度よりサイクロン１０ｂの気流入口管の気流速度が大きくなるように構成されたサイクロン粉体原料捕集システムである。
【選択図】図６

Description

本発明は、粉体原料の製造・取扱い工程内での粉体原料移送捕集工程における原料捕集方法に関する。

サイクロンは自由過流によって気流中の粒子に遠心力を与えて粒子を捕集するもので、駆動部分がなく構造も簡単で、分離性能も比較的よく維持費も安いなど実用上多くの利点を持つので、粉体原料などの分離捕集装置として広く普及されている。

特許文献１に例示された装置構成を図１および図２に示す。図１に示すように、通常サイクロン１０は、気流入口管１及び気流排出管２を備えた円筒状の上部構造（以下「円筒部３」と略称することがある）と、粉体排出管を備えた逆円錐形の下部構造（以下「逆円錐形部４」と略称することがある）とから構成されている。円筒部３は円筒形で垂直な胴壁と水平の天板とからなり、気流入口管１は、供給する気体が円筒の接線方向に流入するように、円筒部３の上端の胴壁に水平方向に取り付けられており、気流排出管２は、天板中央を貫通して垂直に取り付けられている。上記装置では、粉体原料６は気流入口管１より流入して、円筒部３に胴壁を介し、逆円錐形部４を経て捕集ホッパー５に捕集される。一方、気体は気流入口管１より流入し、矢印７に示すように流れて気流排出管２より排出される。

また、図３に示すように、サイクロン連結方式の組み合わせとしては、1台のみで原料捕集する単一サイクロン捕集方式、図４に示すように、処理気流流量に見合った数のサイクロンを多数個並列に設置したマルチサイクロン捕集方式、図５に示すように、原料捕集効率を更に改善するために単一サイクロンを直列に設置した多段サイクロン捕集方式などがある（例えば、特許文献１，２）。

このようなサイクロンは捕集効率を上げるため、図１に示す気流入口管１の気流流速が高くなるような設計をすることが多い。この場合、低ガラス転移温度（Ｔｇ）特性の粉体原料をサイクロンにて捕集する際、サイクロンの気流入口管１の入口付近において、粉体原料６とサイクロンの円筒部３の胴壁面部との衝突によるエネルギー、及び粉体どうしの衝突によるエネルギーにより粉体原料６が融けはじめ、サイクロンの内壁面において粉体原料６の融着・固着が起こりやすい。粉体原料６の融着・固着が増加するとサイクロン内部の通気部が閉塞され、気流入口流速が減速するため粉体原料６の捕集効率が大幅に減少し、原料ロスが大量に発生する。捕集効率を回復させるためには、一度原料移送捕集工程をとめて融着・固着した原料を除去せねばならず、除去作業にかかる作業負荷の増加、製造工程全体の稼働率低下など問題が生じている。

特開２００２−３３８２８０号公報 特開平９−２７２９１１号公報

本発明の目的は、粉体原料の融着・固着を低減することにより、従来の技術における上記のような問題点を解決し、長期にわたり安定した生産性、高捕集率を維持することができるサイクロン捕集システムを提供することにある。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討したところ、粉体原料の移送配管において、複数のサイクロン捕集装置を用いて気流入口配管の気流速度が小さい順番に直列に連結することにより、本発明を完成させた。即ち、本発明の要旨は、以下の通りである。

（１）気流入口管と気流排出管とを有するサイクロン捕集装置を複数個用い、前段のサイクロン捕集装置の気流排出管と後段のサイクロン捕集装置の気流入口管とを接続して直列に配設するとともに、各サイクロン捕集装置は前段から後段にしたがって気流入口管の気流速度が増加するように連結されていることを特徴とするサイクロン粉体原料捕集システム。

（２）サイクロン気流入口配管の平均気流速度が１０〜４０ｍ／ｓである上記（１）に記載の粉体原料捕集システム。

（３）内部接粉面に、バフ研磨加工を施し、又は、含フッ素樹脂によりコーティング加工したことを特徴とする上記（１）または（２）に記載の粉体原料捕集システム。

（４）樹脂微粒子を分散させてなる樹脂微粒子分散液と、顔料を分散させてなる顔料分散液と、離型剤を分散させてなる離型剤分散液と混合し、少なくとも前記樹脂微粒子と顔料と離型剤とを凝集させて凝集粒子を形成した後、加熱して前記凝集粒子を融合することにより得られたトナー粒子を、上記（１）から（３）のいずれかに記載の粉体原料捕集システムを用いてトナーを移送・搬送させるトナーの製造方法。

本発明のサイクロン原料粉体捕集システムにより、捕集する粉体原料のサイクロン内部への融着・固着量が低減可能となる。従来の技術において問題とされていた集塵原料のロス量の増加、サイクロン内部の融着物・固着物除去作業にかかる作業負荷の増加、製造工程全体の稼動率低下などを解消することができ、長期にわたり安定した生産性、高捕集率を維持することができる。

本発明の粉体原料のサイクロン粉体原料捕集システムは、粉体原料の移送配管において、複数のサイクロン捕集装置を用いて気流入口配管の気流速度が小さい順番に直列に連結することにより原料捕集することを特徴とする。

本発明のシステムによりサイクロン捕集される製造・取扱い工程としては、通常用いられる工程であれば特に限定されるものではない。例えば原料搬送工程、混合工程、粉砕工程、分級工程、乾燥工程、篩い工程、焼成工程、切削加工・研磨工程などがあり、それらの工程で取り扱った粉体原料を捕集する。

本発明のシステムにより移送捕集される原料としては、粉体原料であれば特に限定されるものではない。例えば小麦粉、そば粉、大豆粉末などの食品類、脱脂粉乳、配合肥料などの肥料類、ゴム原料、スチレン系樹脂、ポリエチレン樹脂などの化学製品類、セメント、ガラス粉などの鉱物類があり、これらの原料、混合品、中間品、製品、廃却品などを移送捕集する。

本発明のシステムにより用いられるサイクロンの個数は特に限定されるものではないが、好ましくは２〜５個のサイクロンを直列に連結する。さらに好ましくは２個のサイクロンを直列に連結する。本体設置スペース、製作コストの増加、および本体圧力損失増加に伴う付随設備、移送配管・吸気ブロワなどの大型化によるコスト・設置スペースの増加などを配慮すると、上記個数が好ましい。

本実施の形態におけるサイクロン原料粉体捕集システムの一例の構成を、図６を用いて説明する。ここでは、粉体原料としてトナーを例に取り説明する。また、従来技術において説明したサイクロンと同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。

サイクロン原料粉体捕集システム１００には、図６に示すように、湿品トナー１２が貯留された供給ホッパー１１が設けられ、供給ホッパー１１の下端には湿品トナー１２を定量供給するためのロータリーバルブ定量供給機１３が設けられている。ロータリーバルブ定量供給機１３は空送配管１５を介して１段目のサイクロン１０ａの気流入口管に接続されるとともに、気流を生成させるための吸気口１４も空送配管１５を介して１段目のサイクロン１０ａの気流入口管１（図１）に接続されている。また、１段目のサイクロン１０ａの気流排出管２（図１）と２段目のサイクロン１０ｂの気流入口管１（図１）とが接続されている。一方、１段目のサイクロン１０ａおよび２段目のサイクロン１０ｂの逆円錐形部４（図１）の排出口は、湿品トナー１９を捕集する湿品トナー捕集ホッパー１８に接続されている。一方、２段目のサイクロン１０ｂの気流排出管２（図１）はバグフィルタ２０に接続され、バグフィルタ２０の下端には未捕集湿品トナー貯留槽２１が設けられ、一方、バグフィルタ２０には空送ブロワ２２が接続され、空送ブロワ２２より気流のみが排気される。

次に、図６に示す本実施の形態におけるサイクロン原料粉体捕集システム１００の一例の動作について以下に説明する。

供給ホッパー１１に貯留された湿品トナー１２は、ロータリーバルブ定量供給機１３を介して空送配管１５に供給され、吸気口１４からの気流によって、１段目のサイクロン１０ａの気流入口管１（図１）に流入し、さらに、湿品トナー１２は、１段目のサイクロン１０ａの円筒部３（図１）の胴壁を介し、逆円錐形部４（図１）を経て、湿品トナー捕集ホッパー１８に捕集される。一方、気体と一部の湿品トナー１２は、サイクロン１０ａの気流排出管２（図１）を経て、２段目のサイクロン１０ｂの気流入口管１（図１）に供給される。この気体と一部の湿品トナー１２は、サイクロン１０ｂの円筒部３（図１）の胴壁を介し、逆円錐形部４（図１）を経て、湿品トナー捕集ホッパー１８に捕集される。一方、乾燥処理トナー捕集ホッパー１８に捕集されなかった一部の湿品トナー１２は、サイクロン１０ｂの気流排出管２（図１）を経て、バグフィルタ２０に移送される。バグフィルタ２０では、未捕集の湿品トナーと気体とを分離し、未捕集の湿品トナーが未捕集湿品トナー貯留槽２１に貯留され、気体は空送ブロワ２２に送られ、空送ブロワ２２より排気される。

本実施の形態のサイクロン原料粉体捕集システムにより用いられるサイクロン気流入口管における平均気流速度は、特に限定するものではないが、好ましくは１０〜４０ｍ／ｓとする。さらに好ましくは１５〜３０ｍ／ｓとする。気流入口管の気流流速を増加させると、気流による粉体原料粒子の遠心力が増加し、捕集効率が高くなるものの、上述したように、サイクロンの気流入口管の入口付近において、粉体原料とサイクロンの円筒部の胴壁面部との衝突によるエネルギー、及び粉体どうしの衝突によるエネルギーにより粉体原料６が融けはじめ、サイクロンの内壁面において粉体原料の融着・固着が起こりやすく、粉体原料の融着・固着が増加するとサイクロン内部の通気部が閉塞され、気流入口流速が減速するため粉体原料の捕集効率が大幅に減少し原料ロスが大量に発生するという問題が生じるため、上記範囲の気流速度にすることが好ましい。

本発明のサイクロン原料粉体捕集システムにおいて、直列に連結するサイクロン１０ａ，１０ｂは、気流入口管の気流流速が低いものから順番に設置されている。直列に配設された１段目のサイクロン１０ａの気流入口管気流速度を低くすることで、湿度の高い粉体原料がサイクロンの気流入口部でサイクロン円筒部３の壁面部に衝突することによるエネルギー、及び粉体どうしの衝突によるエネルギーが低減され、１段目のサイクロン１０ａの内壁面において粉体原料の融着・固着を起こりにくくすることができる。但し、気流入口管の気流速度を低くすると、１段目のサイクロン１０ａにおける粉体原料の捕集効率は減少する。しかしながら、上述したように、後段のサイクロン１０ｂの気流入口管における気流速度は、前段に比べ高く設定され、さらに前段のサイクロン１０ａにて原料が捕集されているため、後段のサイクロン１０ｂへ流入する気流内の粉体濃度は低くなり、サイクロン気流入口部での粉体原料とサイクロン円筒部の壁面への衝突及び粉体どうしの衝突回数・エネルギーを低減することができ、後段のサイクロン１０ｂ内部での原料の融着・固着の生成も低減することができる。また、図６に示すような２台のサイクロン１０ａ，１０ｂを直列接続したサイクロン原料粉体捕集システム１００全体として、高捕集性能を確保することができる。サイクロンの直列接続段数や前段・後段の気流入口部気流流速の比については、気流流量、捕集する原料粉体の気流内濃度、原料のガラス転移温度（Ｔｇ）特性、原料の付着性などにより最適値を適宜選択することが好ましい。

本発明のシステムに用いられるサイクロン内部の接粉面の表面処理は特に限定されるものではなく、粉体原料のＴｇ特性・付着性などに応じて適宜選択することができる。ただし、サイクロン内部の接粉面を、バフ研磨＃３００〜＃６００の表面仕上げ、又は含フッ素系樹脂の表面コーティングすることが望ましい。上記表面処理を施し、接粉面を平滑化することにより、粉体原料の付着力が低減できるため、原料の固着生成も低減できる。

前記含フッ素系樹脂としては、例えば、含フッ素系重合性単量体の単独重合体、複数種の共重合体、または種類の異なる２種類以上の樹脂同士のポリマーブレンド等により得られた樹脂を用いることができる。

前記含フッ素系重合性単量体の具体例としては、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、フッ化エチレン、（メタ）アクリル酸パーフロロアルキル、ｐ−フルオロスチレン等を用いることができ、またこれらのフッ素系重合性単量体と共重合可能な重合性単量体であればこれらと共重合することも可能である。

前記共重合可能な重合性単量体の具体例としては、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類の単独重合体または共重合体；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類の単独重合体または共重合体；アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類の単独重合体または共重合体；ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類の単独重合体または共重合体；ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン類の単独重合体または共重合体；エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類等が挙げられる。

また、図６に示す本実施の形態のサイクロン原料粉体捕集システム１００におけるバグフィルタ２０の洗浄は、図７から図９に示す装置構成で行うことができる。

図７に示すように、本実施の形態におけるバグフィルタ２０の洗浄方法は、バグフィルタ２０の点検口２４へ圧縮エアを吹き付け、さらに、集塵装置３０を用いてバグフィルタ２０内に気流の流れを生成した状態で、圧縮エアを吹き付けて、バグフィルタ内壁面およびフィルタエレメントの付着物を払い落とし、さらに粉体回収口２６を閉じた状態で払い落とされた付着物とエアはフィルタ２０の排出口２５より取り出され、集塵装置３０に搬送され、この集塵装置３０にて付着物粉体とエアとに分離され、粉体は粉体回収口３２より回収され、エアはブロア４０を介して排気される。

ここで、圧縮エアを噴出するエアノズルの形状は特に限定されるものではないが、バグフィルタ２０内の付着物を払い落とす際、バグフィルタ２０の点検口２４を開けエアノズルを挿入する場合は、バグフィルタ２０の大きさ、点検口２４の大きさ等バグフィルタ形状に応じたエアノズルを選定する必要がある。

また、付着物を払い落とす目的で、バグフィルタ２０の壁面にエアノズルが入る程度の大きさのエアノズル挿入口を設けてもよい。エアノズル挿入口から洗浄する際、特にエアノズルおよび挿入口が共に金属製である場合は、摩擦帯電を避けるため両者の間に導電性の樹脂等を挟み、両者の接触を防止する必要がある。エアノズル挿入口からの洗浄方法では、バグフィルタの開口部が減り、作業域への発塵が減少する。

圧縮エアにより払い落とした付着物は、粉体の性質、特に付着性の強い粉体の場合、再度バグフィルタ２０の内壁面等に付着してしまうため、集塵装置３０を用いてバグフィルタ２０内に気流を生成した状態で、圧縮エアによる付着物の払い落としを行う。集塵装置３０でバグフィルタ２０内に気流を生成すれば、圧縮エアにより払い落とされ浮遊した付着物が再度バグフィルタ２０の壁面等に付着することなく集塵装置３０へ搬送され、効率的に切替洗浄を行うことが可能である。また、集塵装置３０でバグフィルタ２０内に気流を生成すれば、点検口２４等のエアノズルを挿入するための開口部からバグフィルタ２０内部に気流の流れができ、圧縮エアにより浮遊した粉体がバグフィルタ２０外部へ流出することがなくなるため、周辺環境の悪化を防止することが可能である。

エアノズルを挿入するための、バグフィルタ２０の開口部の形状は特に限定されるものではない。

集塵装置３０は、バグフィルタ２０のいずれの個所と接続し、気流を生成させても良いが、バグフィルタ２０内で浮遊した粉体を効率的に回収するためには、バグフィルタの下部排出口２５から集塵し、バグフィルタ２０の点検口２４等の開口部からバグフィルタ２０の下部へ気流を生成させることが好ましい。

また、バグフィルタ２０内の付着物を回収するため、図８に示すように、バグフィルタ２０と集塵装置３０とを接続している配管に、サイクロン５０を接続して付着物を回収してもよい。サイクロン５０を使用することによりバグフィルタ２０内の付着物を集塵装置３０内部へ搬送することなく、サイクロン５０の粉体回収口５２を介して回収することが可能である。

また、図９に示すように、バグフィルタ２０のフィルタエレメントのクリーンルーム２８側からブロア４０で吸引した状態で、ダストルーム２７側に圧縮エアを点検口２４から吹き付けて付着物を払い落とし、排出口２５を介して粉体回収口２６より回収してもよい。バグフィルタ２０の点検口２４を開けた状態で、フィルタエレメントのクリーンルーム２８側からブロワ４０で吸引すれば、バグフィルタ２０の点検口２４からバグフィルタ２０内部へ気流の流れが生成されるため、浮遊した粉体をバグフィルタ２０の外部へ流出させることなく、圧縮エアを吹き付けて付着物を払い落とすことが可能である。

なお、上記方法では、バグフィルタ２０の開口部からフィルタエレメントに向かい気流が生成されるため、圧縮エアにより払い落とした付着物が再度フィルタエレメントに付着してしまう。そのため、バグフィルタ２０のフィルタエレメントのクリーンルーム２８側からブロア４０で吸引した状態で、圧縮エアを吹き付けて付着物を払い落とし、その後、集塵装置３０（図７，図８）でバグフィルタ２０内に気流を生成した状態で、圧縮エアによりフィルタエレメントの付着物を払い落とす、二段階の洗浄方法を取ってもよい。

本実施の形態におけるバグフィルタの切替洗浄方法を用いれば、性質の異なる複数種類の粉体の回収にバグフィルタを使用する際、フィルタエレメントをバグフィルタから取り外すことなく、バグフィルタ内部の付着物を除去し、バグフィルタ内部でのコンタミネーションを防止することが可能である。

また、本実施の形態の洗浄方法が適用できるバグフィルタの形状およびフィルタエレメントの材質は特に限定されるものではなく、濾材により粉体と気体とを濾過する機構を備えた装置の洗浄に適している。またバグフィルタ内に気流を生成するための集塵装置の集塵方式、形状等も特に限定されるものではない。

以下、粉体原料として静電荷像現像用湿品トナーを用い、静電荷像現像用トナーの製造工程を例にとり、実施例及び比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。但し、本発明はかかる実施例等により何ら限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」はすべて「質量部」を意味する。

（粒度および粒度分布測定方法）
本発明における粒度および粒度分布測定について述べる。本発明において測定する粒子が２μｍ以上の場合、測定装置としてはコールターカウンターＴＡ?ＩＩ型（ベックマンーコールター社製）を用い、電解液はＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（ベックマンーコールター社製）を使用した。

測定法としては、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの５％水溶液２ｍｌ中に測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。これを前記電解液１００〜１５０ｍｌ中に添加した。

試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１分間分散処理を行い、前記コールターカウンターＴＡ?ＩＩ型により、アパーチャー径として１００μｍアパーチャーを用いて２〜６０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布、個数平均分布を求めた。測定する粒子数は５００００であった。

また、本発明において測定する粒子が２μｍ未満の場合、レーザー回析式粒度分布測定装置（ＬＡ−７００：堀場製作所製）を用いて測定した。測定法としては分散液となっている状態の試料を固形分で約２ｇになるように調整し、これにイオン交換水を添加して、約４０ｍｌにする。これをセルに適当な濃度になるまで投入し、約２分待って、セル内の濃度がほぼ安定になったところで測定する。得られたチャンネルごとの体積平均粒径を、体積平均粒径の小さい方から累積し、累積５０％になったところを体積平均粒径とした。

なお、外添剤などの粉体を測定する場合は、界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの５％水溶液５０ｍｌ中に測定試料を２ｇ加え、超音波分散機（１０００Ｈｚ)にて２分分散して、試料を作製し、前述の分散液と同様の方法で、測定した。

（樹脂粒子の分子量、分子量分布測定方法）
本実施例の静電荷象現像用トナーにおいて、特定の分子量分布は、以下の条件で行ったものである。ＧＰＣは「ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ、ＳＣ−８０２０（東ソー（株）社製）装置」を用い、カラムは「ＴＳＫｇｅｌ、ＳｕｐｅｒＨＭ−Ｈ（東ソー（株）社製６．０ｍｍＩＤ×１５ｃｍ）」を２本用い、溶離液としてＴＨＦ（テトラヒドロフラン）を用いた。実験条件としては、試料濃度０．５％、流速０．６ｍｌ／ｍｉｎ．、サンプル注入量１０μｌ、測定温度４０℃、ＩＲ検出器を用いて実験を行った。また、検量線は東ソー社製「ｐｏｌｙｓｔｙｌｅｎｅ標準試料ＴＳＫ ｓｔａｎｄａｒｄ」：「Ａ−５００」、「Ｆ−１」、「Ｆ−１０」、「Ｆ−８０」、「Ｆ−３８０」、「Ａ−２５００」、「Ｆ−４」、「Ｆ−４０」、「Ｆ−１２８」、「Ｆ−７００」の１０サンプルから作製した。

(離型剤の融点、樹脂粒子のガラス転移温度の測定方法)
本発明のトナーに用いられる離型剤の融点およびトナーのガラス転移温度は、ＡＳＴＭＤ３４１８−８に準拠して測定された主体極大ピークより求めた。

主体極大ピークの測定には、パーキンエルマー社製のＤＳＣ−７を用いることができる。この装置の検出部の温度補正はインジウムと亜鉛との融点を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いる。サンプルは、アルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、昇温速度１０℃／ｍｉｎで測定を行った。

［実施例１］
樹脂微粒子分散液１の作製：
スチレン ３６０部
ｎ−ブチルアクリレート ４０部
アクリル酸 ８部
ドデカンチオ−ル １６部
四臭化炭素 ４部
予め、上記成分を混合溶解して樹脂溶液を調製し、他方、非イオン性界面活性剤（三洋化成社製、ノニポール４００）６部、及びアニオン性界面活性剤（第一工業製薬社製、ネオゲンＲ：ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）１３部をイオン交換水５００部に溶解し、次いで、上記樹脂溶液を分散させて乳化し、１０分間ゆっくりと混合しながら過硫酸アンモニウム２部を溶解したイオン交換水１００部を投入し、窒素置換を行った。その後、攪拌しながら内容物が７０℃になるまで加熱し、６時間そのまま乳化重合を継続し、分散樹脂微粒子の体積平均粒径が１００ｎｍ、ガラス転移点が５２℃、重量平均分子量Ｍｗが７８００００のアニオン性の樹脂微粒子分散液２を得た。

樹脂微粒子分散液２の作製：
スチレン ２８０部
ｎ−ブチルアクリレート １２０部
アクリル酸 ８部
予め、上記成分を混合溶解して樹脂溶液を調製し、他方、非イオン性界面活性剤（三洋化成社製、ノニポール４００）６部、及びアニオン性界面活性剤（第一工業製薬社製、ネオゲンＲ：ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）１３部をイオン交換水５００部に溶解し、次いで、上記樹脂溶液を分散させて乳化し、１０分間ゆっくりと混合しながら過硫酸アンモニウム２部を溶解したイオン交換水１００部を投入し、窒素置換を行った。その後、攪拌しながら内容物が７０℃になるまで加熱し、６時間そのまま乳化重合を継続し、分散樹脂微粒子の体積平均粒径が１００ｎｍ、ガラス転移点が５２℃、重量平均分子量Ｍｗが７８００００のアニオン性の樹脂微粒子分散液２を得た。

顔料分散液１の作製：
カーボンブラック ５０部
（キャボット社製、モーガルＬ：体積平均粒径２４ｎｍ）
アニオン性界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム ６部
（第一工業製薬社製、ネオゲンＲ）
イオン交換水 ２００部
上記成分を混合溶解し、ダイノーミルで分散させて、カーボンブラック分散液を得た。分散したカーボンブラックの体積平均粒径は１５５ｎｍであった。

離型剤分散液１の作製：
パラフィンワックス ５０部
（日本精蝋社製、ＨＮＰＯ１９０：融点８５℃）
カチオン性界面活性剤 ７．５部
（花王社製、サニゾールＢ５０）
イオン交換水 ２００部
上記成分を９５℃に加熱して、ホモジナイザーを用いて分散した後、ダイノーミルで分散処理してワックス分散液を得た。前記分散ワックスの体積平均粒径は２５０ｎｍであった。

凝集粒子の作製：
樹脂微粒子分散液１ １２０部
樹脂微粒子分散液２ ８０部
顔料分散液１ ３０部
離型剤分散液１ ４０部
カチオン性界面活性剤 １．５部
（花王社製、サニゾールＢ５０）
イオン交換水 ６００部
上記成分を、ホモジナイザーを用いて混合分散させた後、攪拌しながら４８℃まで加熱した。４８℃で３０分間保持した。そのときの分散液を光学顕微鏡で観察すると体積平均粒径（Ｄ５０）約６．２μｍの凝集粒子が確認された。この分散液に樹脂微粒子分散液１を緩やかに６０部追加し、さらにジャケットの温度を５０℃まで上げて１時間保持した。そのときの分散液を光学顕微鏡で観察すると体積平均粒径（Ｄ５０）約６．５μｍの凝集粒子が確認された。次いで、この分散液に、アニオン性界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（第一工業製薬社製、ネオゲンＲ）５部を追加して９７℃まで加熱し、７時間そのまま保持して凝集粒子を融合した。その後、３０℃に冷却し、固形分濃度１５ｗｔ％のトナースラリーＡを得た。コールターカウンターで融合粒子の体積平均粒径（Ｄ５０）を測定したところ６．７μｍであった。また、画像解析装置による形状係数ＳＦ１は１２７であった。また、体積平均粒子径Ｄｖの含有率は、コールターカウンター［ＴＡ?II］型（コールター社製）を用いて、５０μｍ径のアパ−チャ−で測定することにより測定した。この時、測定はトナーをアイソトンに分散させた後、超音波により３０秒以上分散させ、凝集した粒子を解した後に行った。その結果、８４％体積基準粒子径は７．５μｍであった。トナースラリーをフィルタプレスにてろ過後、トナーに対して１５倍のイオン交換水で洗浄し、圧搾、解砕し水分率３０％の湿品トナーを得た。

図６に示すように、この湿品トナー１２を空送ブロワ２２にて６．５ｍ^３／ｍｉｎの気流風量で吸引されている配管径８０Ａの空送配管１５に、ロータリーバルブ定量供給機にて４００ｋｇ／ｈの供給速度で供給し、計２０００ｋｇの湿品トナー１２を空送した。空送配管１５には湿品トナー１２を捕集するためのサイクロン１０ａ，１０ｂを２段直列に連結し、１段目のサイクロン１０ａの気流入口管１の気流速度を１８ｍ／ｓ、２段目のサイクロン１０ｂの気流入口管１の気流速度を２７ｍ／ｓとなるような気流入口管形状の異なるサイクロンを設置した。気流入口管部以外は全て同形状で、サイクロン１０ａ，１０ｂ内部の接粉面はステンレス板をバフ研磨＃４００加工している。２段目のサイクロン１０ｂと空送ブロワ２２との間には、サイクロン捕集できない湿品トナーロスを捕集するバグフィルタ２０を設置している。湿品トナー１２を全て空送した後、空送ブロワ２２を停止しサイクロン内部を点検すると、１段目のサイクロン１０ａの内部に若干の湿品トナー固着物がみられ、２段目のサイクロン１０ｂの内部には固着物がなかった。１段目のサイクロン１０ａ内部のトナー固着物をプラスチック製のハケにて除去し質量測定したところ３０ｇであった。またバグフィルタ２０から捕集された湿品トナーロス量は０.５ｋｇであり、１段目・２段目サイクロン１０ａ，１０ｂを合わせた上記サイクロン粉体原料捕集システム１００全体での捕集率は９９.９％となった。

［実施例２］
サイクロン１０ａ，１０ｂ各々の気流入口管１の気流速度を１段目１０ｍ／ｓ、２段目２７ｍ／ｓとなるような気流入口管形状の異なるサイクロンを２段直列に連結し、他条件は実施例１と同条件のもと計２０００ｋｇの湿品トナーを空送した。湿品トナーを全て空送した後、空送ブロワ２２を停止しサイクロン内部を点検すると、１段目のサイクロン１０ａ内部には湿品トナーの固着物は見られなかった。２段目のサイクロン１０ｂ内部には若干の固着物がみられ、プラスチック製のハケにて除去し質量を測定したところ２０ｇであった。また、バグフィルタ２０から捕集された湿品トナーロス量は１０ｋｇであり、１段目・２段目サイクロン１０ａ，１０ｂを合わせた上記サイクロン粉体原料捕集システム１００全体での捕集率は９９.５％となった。

［実施例３］
１段目のサイクロン１０ａには、サイクロン内部の接粉面を厚さ１０μｍの樹脂コート（フッ素系樹脂（テトラフルオロエチレン／パーフロロヘキシルエチルアクリレート／アクリル酸メチル（４０／４０／２０）の共重合体）Ｍｗ５００００）加工したものを設置した。他条件は実施例１と同条件のもと計２０００ｋｇの湿品トナー１２を空送した。湿品トナー１２を全て空送した後、空送ブロワ２２を停止しサイクロン内部を点検すると、１段目のサイクロン１０ａ内部に若干の湿品トナー固着物がみられ、２段目のサイクロン１０ｂ内部には固着物がなかった。１段目のサイクロン１０ａ内部のトナー固着物をプラスチック製のハケにて除去し質量測定したところ１０ｇであった。またバグフィルタ２０から捕集された湿品トナーロス量は０.５ｋｇであり、１段目・２段目サイクロン１０ａ，１０ｂを合わせた上記サイクロン粉体原料捕集システム１００全体での捕集率は９９.９％となった。

［比較例１］
サイクロン１０ａ，１０ｂの各々の気流入口管１の気流速度を１段目２７ｍ／ｓ、２段目２７ｍ／ｓとなるような気流入口配管・本体が同形状であるサイクロンを２段直列に連結し、他条件は実施例１と同条件のもと湿品トナーを空送した。約８００ｋｇ湿品トナーを空送したところ、空送吸引風量が４．５ｍ^３／ｍｉｎと風量低下したため、一度空送運転を停止しサイクロン内部を点検した。１段目のサイクロン１０ａ内部に湿品トナーの固着物の塊が見られ、２段目のサイクロン１０ｂ内部には固着物は見られなかった。プラスチック製のハケにて１段目のサイクロン１０ａ内部の固着物を全て除去し、空送運転再開した。空送運転を再開し計１６００ｋｇの湿品トナーを空送したところ、空送吸引風量が低下し前記と同じ状況だったため、同様の処置をして空送運転再開させた。湿品トナー２０００ｋｇ全てを空送した後、空送ブロワ２２を停止しサイクロン内部を点検すると、１段目のサイクロン１０ａ内部に湿品トナー固着物の塊が見られ、２段目のサイクロン１０ｂ内部には若干の固着物が見られた。１回目・２回目の空送運転停止時と湿品トナー２０００ｋｇ全てを空送した後のサイクロン内部の湿品トナー固着量の合計は、１段目のサイクロン１０ａ側が１５００ｇで、２段目のサイクロン１０ｂ側が１０ｇであった。またバグフィルタ２０から捕集された湿品トナーロス量は１００ｋｇであり、１段目・２段目サイクロン１０ａ，１０ｂを合わせた上記サイクロン粉体原料捕集システム全体での捕集率は９５％となった。

［比較例２］
サイクロン１０ａ，１０ｂの各々の気流入口管１の気流速度を１段目４２ｍ／ｓ、２段目１０ｍ／ｓとなるような気流入口配管・本体が同形状であるサイクロンを２段直列に連結し、他条件は実施例１と同条件のもと湿品トナーを空送した。約７００ｋｇ湿品トナーを空送したところ、空送吸引風量が４．５ｍ^３／ｍｉｎと風量低下したため、一度空送運転を停止しサイクロン内部を点検した。１段目のサイクロン１０ａ内部に湿品トナーの固着物の塊が見られ、２段目のサイクロン１０ｂ内部には固着物は見られなかった。プラスチック製のハケにて１段目のサイクロン１０ａ内部の固着物を全て除去し、空送運転再開した。空送運転を再開し計１４００ｋｇの湿品トナーを空送したところ、空送吸引風量が低下し前記と同じ状況だったため、同様の処置をして空送運転再開させた。湿品トナー２０００ｋｇ全てを空送した後、空送ブロワ２２を停止しサイクロン内部を点検すると、１段目のサイクロン１０ａ内部に湿品トナー固着物の塊が見られ、２段目のサイクロン１０ｂ内部には固着物が見られなかった。１回目・２回目の空送運転停止時と湿品トナー２０００ｋｇ全てを空送した後の１段目サイクロン内部の湿品トナー固着量の合計は、３０００ｇであった。またバグフィルタ２０から捕集された湿品トナーロス量は８０ｋｇであり、１段目・２段目サイクロン１０ａ，１０ｂを合わせた上記サイクロン粉体原料捕集システム全体での捕集率は９５．９％となった。

本発明のサイクロン粉体原料捕集システムは、粉体原料であれば特に限定されるものではないが、例えば、小麦粉、そば粉、大豆粉末などの食品類、脱脂粉乳、配合肥料などの肥料類、ゴム原料、スチレン系樹脂、ポリエチレン樹脂などの化学製品類、セメント、ガラス粉などの鉱物類、静電潜像現像用トナーなどがあり、これらの原料、混合品、中間品、製品、廃却品などを移送捕集する用途に有用である。

代表的なサイクロン捕集機の平面図である。 代表的なサイクロン捕集機の構成を示す断面図である。 単一サイクロン捕集方式の構成概略図である。 サイクロンを多数個並列に設置したマルチサイクロン捕集方式の構成概略図である。 単一サイクロンを直列に設置した多段サイクロン捕集方式の構成概略図である。 本実施の形態におけるサイクロン原料粉体捕集システム１００の構成概略図である。 本発明のサイクロン原料粉体捕集システム１００におけるバグフィルタ洗浄装置構成の一例を示す構成概略図である。 本発明のサイクロン原料粉体捕集システム１００におけるバグフィルタ洗浄装置構成の他の例を示す構成概略図である。 本発明のサイクロン原料粉体捕集システム１００におけるバグフィルタ洗浄装置構成の他の例を示す構成概略図である。

符号の説明

１ 気流入口管、２ 気流排出管、３ 円筒部、４ 逆円錐形部、５ 捕集ホッパー、６ 粉体原料、７ 矢印、１０，１０ａ，１０ｂ，５０ サイクロン、１１ 供給ホッパー、１２ 湿品トナー、１３ ロータリーバルブ定量供給機、１４ 吸気口、１５ 空送配管、１８ 乾燥処理トナー捕集ホッパー、１９ 乾燥処理トナー、２０ バグフィルタ、２１ 未捕集湿品トナー貯留槽、２２ 空送ブロワ、２４ 点検口、２５ 排出口、２６，３２，５２ 粉体回収口、２７ ダストルーム、２８ クリーンルーム、３０ 集塵装置、４０ ブロア。

Claims (4)

1. 気流入口管と気流排出管とを有するサイクロン捕集装置を複数個用い、前段のサイクロン捕集装置の気流排出管と後段のサイクロン捕集装置の気流入口管とを接続して直列に配設するとともに、各サイクロン捕集装置は前段から後段にしたがって気流入口管の気流速度が増加するように連結されていることを特徴とするサイクロン粉体原料捕集システム。
2. 前記サイクロン気流入口管における平均気流速度は、１０〜４０ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１に記載のサイクロン粉体原料捕集システム。
3. 前記サイクロン捕集装置の内部接粉面に、バフ研磨加工を施し、かつ、含フッ素樹脂によりコーティング加工したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサイクロン粉体原料捕集システム。
4. 樹脂微粒子を分散させてなる樹脂微粒子分散液と、顔料を分散させてなる顔料分散液と、離型剤を分散させてなる離型剤分散液と混合し、少なくとも前記樹脂微粒子と顔料と離型剤とを凝集させて凝集粒子を形成した後、加熱して前記凝集粒子を融合することにより得られたトナー粒子を、請求項１から請求項３のいずれかに記載のサイクロン粉体原料捕集システムを用いてトナーを移送・捕集することを特徴とするトナーの製造方法。

Images