JP2013173142A - コーティング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 処理コストの低減、設備の小型化、スプレー距離を短縮化、回転ドラム内の温度低下および排気風量増大を抑制する。
【解決手段】 回転ドラム１の内部にはスプレーガン２０が配設され、回転ドラム１内の粉粒体粒子の転動床Ｓに向けて、スプレーガン２０から膜剤液等のスプレー液が噴霧される。スプレーガン２０は、スプレー距離ｈ（スプレーガン２０の噴出口と粉粒体粒子の転動床Ｓとの間の距離）が所望値になるように、その向き及び高さが調整され、噴霧化空気の噴出圧力が０．２ＭＰａ以上、噴霧化空気の空気流量が１０〜１８０Ｎｌ／ｍｉｎで、スプレー液速度が１００〜２００ｇ／ｍｉｎである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、医薬品、農薬、食品等の錠剤、ソフトカプセル、ペレット、顆粒等を製造する際に用いられるコーティング装置に関し、特に回転ドラム内で粉粒体粒子（粉粒体原料）のコーティング、乾燥等の処理を行うコーティング装置に関する。

例えば、錠剤・顆粒等の粉粒体粒子にフィルムコーティングや糖衣コーティング等を施すために、回転ドラムを備えたコーティング装置が使用されている。この種のコーティング装置は、一般にパンコーティング装置と呼ばれ、回転ドラムは多角筒状または円筒状の胴体部を有し、軸線回りに回転可能に配置される。胴体部の全周または周囲複数箇所には通気用多孔部が設けられ、各通気用多孔部の外側を通気ジャケットがそれぞれ覆って通気チャンネルが構成される。各通気チャンネルは、回転ドラムの回転に伴って所定位置に来た時に給気ダクトまたは排気ダクトと連通し、これにより所定温度に温度制御された気体、例えば乾燥空気が給気ダクトから通気チャンネルおよび通気用多孔部を介して回転ドラム内に給気され、また、回転ドラム内の乾燥空気が通気用多孔部および通気チャンネルを介して排気ダクトに排気される。

回転ドラムが所定方向に回転すると、回転ドラム内に粉粒体粒子の転動床が形成される。そして、粉粒体粒子の転動床に向けてスプレーガンから膜剤液等のスプレー液が噴霧される。これにより、粉粒体粒子の表面にスプレー液中の基材成分が付着して被複層が形成される（スプレー液により粉粒体粒子の表面を適当な湿潤状態にし、粉末を散布添加して粒子表面の被覆を行う、いわゆる粉末添加方式が採られることもある。）。

この種のコーティング装置では、原料粒子の運動状態、給排気条件、スプレー液の成分や噴霧条件等によって、製品粒子の性状、品質、粒度分布等に大きな違いが生じることが知られている。そのうち、スプレー液の噴霧条件は、スプレー液の性質（粘性、展延性、浸透性等）や原料粒子の性質（粒子径、吸湿性、表面濡れ性等）などに応じて最適かつ均一なミスト径のスプレー液ミストを噴霧することに主眼を置いて設定され、これは、スプレー液の選択と、スプレーガンにおけるスプレー液の給液速度、噴霧化空気の噴出圧力、空気流量と大きく関係している。

ところで、上記のようなコーティング装置では、スプレーガンの噴出口周辺にスプレー液中の固形成分が徐々に付着堆積し、その成長によりスプレーガンが汚染されて安定した噴霧状態が得られない場合がある。そこで、スプレーガンの汚染を減少させ、安定した噴霧状態を維持するために、コーティング装置に装備されるスプレーガンとして、ＨＶＬＰ型(High Volume Low Pressure:大容量低圧力)スプレーガンを用いることが特開２０００-１４０７０９号（特許文献１）で提案されている。同号公報の記載によれば、ＨＶＬＰ型スプレーガンを用いたことにより得られる効果は次のようなものである。すなわち、コーティング液が低圧で噴出され、噴霧されたコーティング液が被処理物に当たって跳ね返ることが少なくなる。また、処理容器中に飛散するミストも少なくなる。さらに、噴出エアの線速小さくなりノズル付近におけるエアの巻き込みが緩和される。従って、コーティング液の付着によるノズル汚染が抑制され、安定したスプレー状態を長時間維持できる。

特開２０００-１４０７０９号公報

一般に、噴霧化空気（アトマイズエアー）を用いてスプレー液を噴霧するスプレーガンでは、噴霧化空気の噴出圧力（通常はスプレーガンのキャップ内圧）はスプレー液の微粒化と関係するため、適切な噴霧状態を得るためにはある程度の噴出圧力が必要である。この点に関し、ＨＶＬＰ型スプレーガンは、噴霧化空気の噴出圧力を低くする一方、空気流量を多くすることで、噴出圧力の低下分を空気流量でカバーしてスプレー液の微粒化を確保している。そのために、処理時の使用空気量が多くなり、処理コストの増大や設備の大型化につながるという問題点がある。

また、スプレーガンから大容量の空気が噴出されるので、スプレー距離（スプレーガンの噴出口と粉粒体粒子の転動床表面との間の距離）を比較的大きくする必要があり、そのために、いわゆるスプレードライ現象（スプレー液のミストが粉粒体粒子に付着せずに乾燥して粉塵化する現象）が生じ易く、スプレー液の損失、粉塵の発生、処理時間の増大につながる可能性がある。また、スプレーガンから噴出される大容量の空気によって、回転ドラム内の温度が低下し、処理時間の増大をきたしたり、また排気風量の増大によって、排気設備の大型化が必要になる可能性もある。

本発明の課題は、スプレー液の付着によるスプレーガンの汚染を抑制し、安定した噴霧状態を維持することにある。

本発明の他の課題は、スプレーガンによるスプレー液の微粒化を確保しつつ、使用空気量を少なくして、処理コストの低減や設備の小型化を図ることにある。

本発明の更なる課題は、スプレー距離を短縮し、いわゆるスプレードライ現象の発生を防止することにある。

本発明の更なる課題は、スプレーガンからの噴出空気による、回転ドラム内の温度低下、排気風量の増大を抑制することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、軸線回りに回転する回転ドラム内の粉粒体粒子にスプレーガンからスプレー液のミストを噴霧してコーティング処理を行うコーティング装置において、スプレーガンを、噴霧化空気の噴出圧力が０．２ＭＰａ以上、好ましくは０．２〜０．６ＭＰａ、噴霧化空気の空気流量が８０〜１８０Ｎｌ／ｍｉｎで、スプレー液速度が１００〜２００ｇ／ｍｉｎのものとした。

本発明で使用するスプレーガンは、いわゆるＨＶＬＰ型スプレーガンと比較して、噴霧化空気の噴出圧力が高く（中圧又は高圧）、空気流量が小さい（低容量）。また、標準のスプレーガンと比較して、噴霧化空気の噴出圧力がやや低く（中圧）、又は、同程度かやや高く（高圧）、空気流量が小さい（低容量）。

本発明で使用するスプレーガンは、スプレー液を中圧又は高圧の噴霧化空気でミスト化するので、空気流量を小さくしても、噴出口近傍における噴霧化空気の流速が大きく、スプレー液のミストを十分に微粒化することが可能である。また、粉粒体粒子に到達した時の噴霧化空気の流速が小さいので、スプレー液のミストが粉粒体粒子に当たって跳ね返る現象（リバウンド）が少なくなる。さらに、標準のスプレーガンやＨＶＬＰ型スプレーガンに比べて、空気流量が小さいので、スプレー距離を短くすることができ、また、回転ドラム内の温度低下、排気風量の増大を抑制することができる。

上記構成において、スプレーガンは、噴霧化空気を渦流で噴出する構造のものとすることができる。これにより、スプレー液のミストをより微粒化することができる。

本発明は、以下に示す効果を有する。

（１）スプレー液を噴霧化空気の噴出圧力０．２ＭＰａ以上、空気流量１０〜１８０Ｎｌ／ｍｉｎ、スプレー液速度１００〜２００ｇ／ｍｉｎのスプレーガンでミスト化するので、スプレーガンによるスプレー液の微粒化を確保しつつ、使用空気量を少なくして、処理コストの低減や設備の小型化を図ることができる。

（２）粉粒体粒子に到達した時の噴霧化空気の流速が小さいので、スプレー液のミストが粉粒体粒子に当たって跳ね返る現象（リバウンド）が少なくなる。そのため、スプレー液の付着によるスプレーガンの汚染を抑制し、安定した噴霧状態を維持することができる。また、粉粒体粒子の転動床表面が噴霧化空気流によよって凹む現象がなくなるので、粉粒体粒子の転動が円滑になり、コーティングむら等の発生が生じにくくなる。

（３）噴霧化空気の流量が小さいので、スプレー距離を短縮して、スプレードライ現象の発生を防止するができる。これにより、スプレー液の損失、粉塵の発生を抑制し、処理時間を短縮することができる。また、錠剤のコーティング処理を行う場合では、スプレードライによって発生した微粉が錠剤表面の刻印を埋めてしまう現象も起こりにくい。

（４）噴霧化空気の流量が小さいので、回転ドラム内の温度低下、排気風量の増大を抑制することができる。これにより、処理時間の短縮、排気設備の小型化を図ることができる。

（５）スプレーガンを、噴霧化空気を渦流で噴出する構造のものとすることにより、スプレー液のミストをより微粒化することが可能となる。

実施形態に係るコーティング装置の全体構成を概念的に示す縦断面図である。 回転ドラムの横断面図である。 スプレーガンの位置構造例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、この実施形態のコーティング装置の全体構成を概念的に示している。回転ドラム１はケーシング２内に水平軸Ｘ回りに回転自在に配置され、ケーシング２内に収容された回転駆動装置３によって所定方向又は正逆方向に回転駆動される。回転駆動装置３において、例えば駆動モータの回転動力は減速機によって減速され、チェーン３ａ、スプロケット３ｂを介して中空状の駆動軸４に入力される。

図１及び図２に示すように、この実施形態において、回転ドラム１は多角筒状、例えば正９角筒状の胴体部１ａと、胴体部１ａから前後方向に延びる多角錐状の前壁部１ｂおよび後壁部１ｃを有する。前壁部１ｂの先端中心部には粉粒体製品の供給・排出用の開口部１ｂ１が設けられ、後壁部１ｃの先端中心部には第１ディスクプレート５ａが固定される。第１ディスクプレート５ａの外周側には、例えば９つの貫通穴が円柱等配位置に貫通形成される。また、胴体部１ａの各辺にはそれぞれ多孔板からなる通気用多孔部１ａ１が設けられ、各辺の通気用多孔部１ａ１の外側をそれぞれ通気ジャケット１ａ３が覆って、例えば９つの通気チャンネル１ａ２が構成される。各通気チャンネル１ａ２の一端は、それぞれ第１ディスクプレート５ａの貫通穴と連通する。

ケーシング２の中壁に、円筒状のハウジング１０がボルト等による固定される。駆動軸４はハウジング１０の内周面に挿入され、転がり軸受等でハウジング１０に対して回転自在に支持される。駆動軸４の一端部は第１ディスクプレート５ａのボス穴に嵌合され、ボルト等によって結合される。

ハウジング１０の外周面には、第２ディスクプレート５ｂがスライド自在に外挿される。第２ディスクプレート５ｂは、スライド駆動手段、例えばエアーシリンダ１２によってスライド駆動される。この第２ディスクプレート５ｂ（回転ドラム１の回転時にも回転しない。）は、回転ドラム１に設けられた第１ディスクプレート５ａ（回転ドラム１と一体に回転する。）と協働して通気制御機構５を構成する。すなわち、第２ディスクプレート５ｂは上部通気用ダクト６と下部通気用ダクト７に連通する貫通穴を有し、回転ドラム１の回転に伴って、通気チャンネル１ａ２が第２ディスクプレート５ｂの貫通穴の形成位置に来た時に、その通気チャンネル１ａ２が通気制御機構５を介して上部通気用ダクト６または下部通気用ダクト７と連通する。そして、所定温度に温度制御された気体、例えば乾燥空気が上部通気用ダクト６（又は下部通気用ダクト７）から通気チャンネル１ａ２に供給され、通気チャンネル１ａ２から通気用多孔部１ａ１を通って回転ドラム１内に給気される。また、回転ドラム１内の乾燥空気が通気用多孔部１ａ１および通気チャンネル１ａ２を介して下部通気用ダクト７（又は上部通気用ダクト６）に排気される。

尚、洗浄後のバリデーション時に、エアーシリンダ１２を作動させて、第２ディスクプレート５ｂを図１における右側にスライド移動させると、通気制御機構５が第１ディスクプレート５ａと第２ディスクプレート５ｂとの間で分離されるので、通気制御機構５の内部、通気チャンネル１ａ２の内部、上部通気用ダクト６および下部通気用ダクト７の内部のバリデーションを容易かつ確実に行うことが可能となる。また、回転ドラム１に対する給排気は、ダイレクト給気（上部通気用ダクト６から給気、下部通気用ダクト７から排気）、リバース給気（下部通気用ダクト７から給気、上部通気用ダクト６から排気）の他、センター給気、すなわち回転ドラム１の前部（マウスリング２ａの側）の中心部にセンター通気用ダクトを配設し、センター通気用ダクトから給気、下部通気用ダクト７から排気を行う構成としても良い。また、胴体部１ａの通気用多孔部１ａ１に、いわゆるバッフル（攪拌翼）を配設しても良い。

回転ドラム１の内部には一又は複数のスプレーガン２０が配設され、図２に示すように、回転ドラム１内の粉粒体粒子の転動床Ｓに向けて、スプレーガン２０から膜剤液等のスプレー液が噴霧される。これにより、粉粒体粒子の表面にスプレー液のミスト中の基材成分が付着して被複層が形成される（フィルムコーティング）。あるいは、スプレー液のミストにより粉粒体粒子の表面を適当な湿潤状態にし、粉末を散布添加して粒子表面の被覆を行う、いわゆる粉末添加方式が採られることもある。

スプレーガン２０は、スプレー距離ｈ（スプレーガン２０の噴出口と粉粒体粒子の転動床Ｓとの間の距離）が所望値になるように、その向き及び高さが調整され、噴霧化空気の噴出圧力が０．２ＭＰａ以上、好ましくは０．２〜０．６ＭＰａ、噴霧化空気の空気流量が１０〜１８０Ｎｌ／ｍｉｎ、スプレー液速度が１００〜２００ｇ／ｍｉｎである。

上記スプレーガン２０としては、例えば特開２０００−２５４５５４号公報に記載された「微粒化ノズル」を用いることができる。図３に示すように、同号記載の微粒化ノズルは、ノズルボディ２１と、ノズルボディ２１の内部に挿着された中子状の液体通路部材２２とで構成される。ノズルボディ２１は、気体（噴霧化空気）を導入する気体導入口２３と、気体導入口２３から導入された気体を外部に噴出させて、外部混合により液体を微粒化する気体噴出口２４とを備えている。液体通路部材２２は、ノズル内部に送り込まれてきた液体を通過させる液体通路管２５と、液体通路管２５の先端に開口し、気体噴出口２４に臨むように配置される液体噴出口２６とを備え、ノズルボディ２１の内側に気体導入口２３及び気体噴出口２４と連通する気体通路２７を形成すると共に、気体を渦流化するためのスパイラル状の渦流形成溝２８を備えている。気体通路２７を上昇してきた気体（噴霧化空気）は、渦流形成溝２８を主体とする渦流発生部Ｗによって渦流気体Ｔに変換され、気体噴出口２４から噴出される。一方、液体噴出口２６から吐出される液体は、渦流気体Ｔと接触してミスト化され、微粒ミストＲｍとなって噴霧される。

上記公報記載のノズル（スプレーガン）は、（株）アトマックスより「アトマックスノズル」の商品名で市販されており、ＡＭ型、ＡＭＣ型、ＡＭＨ型、ＢＮ型、ＢＮＣ型、ＢＮＨ型、ＣＮ型、ＣＮＰ型等の各種型式があり、例えば、「ＡＭＣ１２Ｂ」（噴出口径１．２ｍｍ）、「ＡＭ４５Ｓ」（噴出口径１．５ｍｍ）、「ＢＮ９０Ｓ」（噴出口径２．０ｍｍ）、「ＢＮ１６０Ｓ」（噴出口径２．０ｍｍ）等を使用することができる。この場合、噴霧化空気の噴出圧力を０．３〜０．６ＭＰａ（高圧）、空気流量を８０〜１８０Ｎｌ／ｍｉｎ（低容量）にして使用する。

あるいは、スプレーガン２０として、ランズバーグ・インダストリー（株）（デビルビス）より市販されている「ＬＶＭＰ（Low Volume Medium Pressure）ガン」（噴出口径０．７ｍｍ、１．１ｍｍ、１．６ｍｍ）を使用することができ、例えば「Ｔ―ＡＧＨＶ−５８０５−ＤＦＸ」（噴出口径１．１ｍｍ）等を使用することができる。この場合、噴霧化空気の噴出圧力を０．２〜０．３ＭＰａ（中圧）、空気流量を８０〜１８０Ｎｌ／ｍｉｎ（低容量）にして使用する。尚、このスプレーガンは、噴霧化空気を通常の流れ（渦流ではない流れ）で噴出し、また、パターン調整用空気も噴出するものである。

スプレーガン２０は、スプレー液を中圧又は高圧の噴霧化空気でミスト化するので、空気流量を小さくしても、噴出口近傍における噴霧化空気の流速が大きく、スプレー液のミストを十分に微粒化することが可能である。また、粉粒体粒子に到達した時の噴霧化空気の流速が小さいので、スプレー液のミストが粉粒体粒子に当たって跳ね返る現象（リバウンド）が少なくなる。さらに、標準スプレーガンやＨＶＬＰ型スプレーガンを使用する場合に比べて、空気流量が小さいので、スプレー距離ｈを短くすることができ、また、回転ドラム１内の温度低下、排気風量の増大を抑制することができる。

下表１に示す各種のスプレーガンを用いてスプレー液を噴霧し、スプレーガンの噴出口から２５０ｍｍ離れた位置におけるスプレー液ミストのミスト径を計測した。実施例ＮＯ１及びＮＯ２のスプレーガンは上述した「アトマックスノズル」（「ＬＶＨＰガン」と表記）、実施例ＮＯ３及びＮＯ４のスプレーガンは上述した「ＬＶＭＰガン」である。比較例ＮＯ５及びＮＯ６のスプレーガンは、デビルビス製の標準スプレーガン（「ＨＶＨＰ」と表記）、比較例ＮＯ７のスプレーガンは、デビルビス製のＨＶＬＰガンである。尚、スプレー液は、各スプレーガンとも同じものを使用した。

表１に示す計測結果から、実施例ＮＯ１〜ＮＯ４のスプレーガンは、比較例ＮＯ５〜ＮＯ６の標準スプレーガンおよび比較例ＮＯ７のＨＶＬＰガンと比較して、少量の噴霧化空気量で、同程度のミスト径のスプレー液ミストを噴霧できることが確認された。

１ 回転ドラム
２０ スプレーガン

Claims (2)

1. 軸線回りに回転する回転ドラム内の粉粒体粒子の転動床に、該転動床との間の距離が所望値となるように向きと高さが調整されたスプレーガンからスプレー液のミストを噴霧してコーティング処理を行うコーティング装置において、
   前記スプレーガンは、噴霧化空気の噴出圧力が０．２ＭＰａ以上、空気流量が８０〜１８０Ｎｌ／ｍｉｎで、スプレー液速度が１００〜２００ｇ／ｍｉｎであることを特徴とするコーティング装置。
2. 前記噴霧化空気が渦流で噴出されることを特徴とする請求項１記載のコーティング装置。

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