JP2531063B2 - 連続式粉砕分級装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は特に微粉の製品を高能率
で得られる粉砕分級装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】被砕物を粉砕して所望の粒度の微粉と
し、各種工業製品の原料などに提供する工程は、種々の
分野で広く用いられるところである。この粉砕に使用す
る粉砕機もまた、種々の型式がありそれぞれの特徴を具
えているが、最近の一つの傾向として超微粉の要請が極
めて増加していることが挙げられる。粉体が従来の粒度
の限界を超えて超微粉、すなわち数μｍ程度に達する
と、従来の同成分の粉体には全く認められなかった特別
の性質が付加されていることが次々と発見され、いわゆ
る機能材料、または新素材として化学、薬学、食品、医
療，精密、電子などのハイテク各分野において注目を浴
びるようになってきた。さらに進んでその粒径が１μｍ
前後またはサブミクロンのオーダーに至るまで、特性実
験が加えられその有用性はますます価値あるものが予想
されている。したがってこの超微粉の要請に応えること
が現在の粉砕技術の上に課せられた大きな命題の一つで
あると言うことができる。

【０００３】現在のところ、約１μｍ以下のオーダーま
で被砕物を微粉化できるミルとしては、密閉容器中へ被
砕物と粉砕媒体などをそれぞれ所定量装入して共に回転
させる回分式ボールミルで長時間かけて粉砕するか、円
筒状のミルポット内へ被砕物と粉砕媒体を封じ込めミル
ポットを激しく振動して粉砕する回分式振動ミルによる
のが最も理想に近い超微粉が得られると評価されてい
る。

【０００４】一方、最近では優れた分級作用を具えた分
級機が提供されるようになったので、これと従来の連続
式の粉砕機とを組み合わせた連続式粉砕分級装置も開発
され各所で稼動している。たとえば水平円盤を回転し、
その上でロールを回動自在に軸支して両者の間へ連続的
に供給される被砕物を挟み込んで粉砕し、下方から空気
を噴き上げて上方にある分級機で超微粉だけを回収する
型式の連続式竪型ロールミル、または竪型の円筒体上方
から連続的に被砕物を供給し、円筒体の下半部において
筒芯へ向け複数のジェット気流を噴射して被砕物同士の
擦過衝突によって粉砕し、上方への気流に乗せて上部の
分級機で超微粉だけを回収する連続ジェットミルなどが
典型的な例である。また、超微粉を最も高能率で得られ
る粉砕機として特に注目を集めているのは、乾式連続遊
星ボールミルであり、回転する主軸によって公転しつつ
自己の回転軸を中心として自転する複数のミルポットを
主軸の周囲に均等に配設し、該ミルポット内へ連続的に
被砕物を供給し空気の流れに乗せてミル外で回収する構
成を採っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】回分式のボールミルや
振動ミルは確かに超微粉が得られる数少ないミルである
が、その構成上、被砕物と粉砕媒体を所定量だけ容器内
へ密封し長時間運転した後個々に取り出すという、極め
て生産性の低い作業を余儀なく強いられる課題がある。
このため必要とする超微粉の量が多くなると、装置を大
型化しなければ対応できず、経済的な負担と稼動時の時
間的、労務的な負担は無視し難い要素である。また、構
成の本質上、長時間密閉容器内で絶えず機械的な衝撃を
繰り返すため、微粉化が進み超微粉のレベルに近ずくほ
ど粒子同士の凝集力が大きくなり、微細化に逆行する傾
向があり、非生産性に拍車をかける結果をもたらすこと
が多い。

【０００６】一方、分級機を伴った連続式のミルは被砕
物を連続的に供給し、連続的な運転により連続的に超微
粉が得られるから生産性は遥かに高く、自動運転によっ
て大量の超微粉を得る構成も採れる。しかし一般的にエ
ヤースエプト型は端末のブロアの吸引力による空気の流
れに乗って被砕物が移動していく構成上の特徴があるか
ら、連続式のジェットミルでも連続式の遊星ボールミル
でも粉砕室内に留まることの許容される時間には一定の
限度があり、単体の粉砕機の粉砕能力が如何に高いから
と言っても１μｍ程度の超微粉に到達するのはかなり困
難である。しかも、ここで機能材料、または新素材とし
て注目を集めている超微粉の中には単に粒度の平均が数
μｍであればよいという要件だけでなく、ある種の超微
粉についてはその粒度分布が機能を発揮する上で重要な
要素となることが少なくない。たとえば、ガラス粉体な
どでは平均の粒度が小さい上に、その粒度分布がある幅
をもった広がりを有することが必要であるとされてい
る。一般に超微粉としての要件を満たす平均の粒径を具
えた上、ある程度の粒度の広がりが要件として加わるる
のは、超微粉となった後に別の超微粉と配合して混練す
る場合が多いが、このときの混練が容易で均等に分配さ
れ易いという傾向が認められ、また相互の結合力が強く
成形凝集した後の強度が高いという傾向も指摘されてい
る。このように後工程の手順によっては単一のシャープ
な粒径に揃っていることが却ってマイナスの要素となる
場合も少なくないのである。

【０００７】図５は横軸が粒子の径（μｍ）、縦軸が累
積重量割合（％）を取って同一の被砕物を異なる型式の
ミルによって粉砕した結果を図示したものである。図
中、曲線Ａは連続遊星ボールミルによって粉砕した例、
曲線Ｂは連続式のジェットミルによって粉砕した例、曲
線Ｃは回分式の振動ミルによった例である。図において
曲線Ｃが極めて望ましい超微粉の態様であって、これに
比べると曲線Ａは平均粒度がやや大きい上に曲線の全体
の勾配が立上がっているので、粒度分布の広がりが小さ
く、回分式のミルの持つ理想の態様に及ばないことを示
唆している。また、曲線Ｂも粒径の小さい範囲において
曲線Ｃからは乖離し、粒径の大きい範囲に至ってほぼ重
なるから、勾配の立上がりが大きく分布の幅が狭いこと
を示している。

【０００８】本発明は以上に述べた課題を解決するため
に、生産性については従来の回分式のミルより格段に優
れ平均粒径が１μｍ前後の超微粉でも能率良く得られる
上に、その粒度分布についても所望の広がりを具えた理
想に近い態様になるように自由に調整できる粉砕分級装
置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る連続式粉砕
分級装置は、粉砕機は主軸の回転を受けて公転しつつそ
れぞれが自己の回転軸をを中心として自転する複数のミ
ルポットを主軸の周囲に均等に配設した複数の乾式連続
遊星ボールミル１１、２１を併置し、第一の乾式連続遊
星ボールミル１１の前方に具えた第一のフィーダ１２、
同じく後方へ具えた分級機１３、および該分級機１３の
後方に具えた粉体回収装置１４までの各装置を通じて空
気と粉体とを輸送する第一ブロック１を形成し、分級機
１３から分級された粗粉Ｒは再び第一フィーダ１２に戻
入する経路と、粉体回収装置１４で回収された微粉Ｆが
第二フィーダ２２へ収容される経路とを配設し、以下同
様に第二の乾式連続遊星ボールミル２１、第二粉体回収
装置２４を経由して超微粉製品Ｐの回収部（図示せず）
へ至る空気輸送路を形成する第二ブロック２を連結する
ことによって前記の課題を解決した。

【００１０】またはこの構成に加え、第三またはそれ以
上のブロックを形成して併置すること、あるいは第一粉
体回収装置１４の回収側と第二フィーダ２２との間に製
品ビン１６を介在したことが望ましい実施の態様があ
る。

【００１１】

【作用】粉砕機については、複数の乾式連続遊星ボール
ミルを併置している。たとえば、通常の転動式ボールミ
ルは粉砕媒体と被砕物とが１本の転動する円筒内でカス
ケード運動を起し、その重力落下による圧潰と摩滅によ
って粉砕作用が進行するのに対し、乾式連続遊星ボール
ミルの場合には高速の公転、自転による遠心力とコリオ
リス力とが相乗的に働いて粉砕速度を昂進させ、かつ粒
度が均等化してシャープな粒度分布となることが作用上
の特徴である。特に高速回転による粉砕力は抜群であ
り、比較的粒径の揃った粉砕品は空気の流れに乗って第
一の乾式連続遊星ボーミルから第一の分級機へと搬送さ
れ、ここで微粉は第一の粉体回収装置へ進み、分級され
た粗粉は再び第一のフィーダへ戻って新たに供給された
被砕物とともに再び第一の乾式連続遊星ボールミルへ送
られて粉砕作用を受ける。第一の分級機から微粉は第一
粉体回収装置を経て第二のフィーダへ進み、ここから第
二の乾式連続遊星ボールミルへ供給されて連続的に第二
次の粉砕作用を受ける。第二の乾式連続遊星ボールミル
を通過した超微粉は空気の流れに乗って第二の粉体回収
装置へ進み最終製品として回収される。

【００１２】すなわち従来、単体の乾式連続遊星ボール
ミルであれば粉砕効率が抜群である反面、余りに粒径が
シャープに揃い過ぎて超微粉としては却って後工程上の
マイナスとなる課題が残っていたのであるが、複数の乾
式連続遊星ボールミルを併用し第一の分級機の分級作用
を調整し、ここで分れる微粉と粗粉の粒径およびそれぞ
れの量の割合を最適の条件に設定して、被砕物の供給、
戻入する粗粉の粒径と量、第二の乾式連続遊星ボールミ
ル内を通過する二次粉砕時間などの相関的な関係を計画
的にテストして一定のデータを確立しておけば、最終製
品としてどのような要請が与えられても、満足できる最
適の粒度分布の幅を自由に伸縮して調整することができ
るのである。また、被砕物は気流に乗ってエヤースエプ
ト回路内を移動するので、回分式に比べると一種の放
熱、冷却作用を受ける機会に恵まれて粉体自体の昇温が
阻止され、粉砕中の品質の変化や相互の凝集が妨げられ
るという好適な粉砕条件が提供される利点も伴う。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の実施例の一つである。第一ブ
ロック１はフィーダ１２、乾式連続遊星ボールミル１
１、分級機１３、粉体回収装置１４および全ブロックを
通じてエアスエプト作用を進行させるブロア１５から形
成されている。第一のフィーダ１２へは定量の被砕物Ｍ
と第一の分級機１３から戻ってきた粗粉Ｒとが供給され
る。分級機で分れた微粉Ｆは空気に乗って粉体回収装置
１４を経由して第二のフィーダ２２へ供給され、そのま
ま第二の乾式連続遊星ボールミル２１内で仕上げの粉砕
作用を受ける。微粉Ｆを分離した気流は正常な空気とし
てブロア１５から排出される。第二のフィーダ２２から
供給された微粉Ｆは第二の乾式連続遊星ボールミル２１
を通過中に仕上げの粉砕作用を受けて超微粉Ｐとなって
排出され、空気の流れに乗って第二の粉体回収装置２４
へ進み、製品の回収部（図示せず）で収容される。空気
の流れを作ったブロア２５からは超微粉が回収された残
りの正常な空気だけが排出される。

【００１４】図２は本発明の別の実施例を示し、第一ブ
ロック１、第二ブロック２に続いて第三ブロック３、第
四ブロック４を併置した実施例である。また、図３はさ
らに別の実施例を示し、第一の粉体回収装置１４と第二
のフィーダ２２との間に製品ビン１６を介在した例であ
る。これは第一の乾式連続遊星ボールミルと第二の乾式
連続遊星ボールミルとが同一の能力を持つとすれば第一
の負担の方がかなり大きく両者のバランスが取れないの
で、製品ビンに一時微粉を貯溜しこのアンバランスを吸
収する意図である。すなわちこの場合には両乾式連続遊
星ボールミルを同時に連続運転しないで、適宜第二の乾
式連続遊星ボールミルを停止し、必要な粉砕時間を調整
して生産性の向上と粒度分布の有利な調整に貢献する結
果を目指すという特有の目的をそなえた実施例である。

【００１５】

【発明の効果】本発明は以上に述べた構成、作用を具え
ているから、超微粉を最も効率的に得られるだけでな
く、その粒度分布も任意の広がりを持つように自由に調
整でき、多様な超微粉加工現場の要請に完全に応えるこ
とができる。特に従来、理想に近いながら生産性の低さ
が難点であった回分式のミル、たとえば回分式振動ミル
とほぼ一致する粒径と粒度分布とを高能率で得たいとい
う目的が果された。図４は前記第一実施例による粉砕試
験の結果を従来の回分式振動ミルと比較した効果の一例
を図示したものである。図において曲線Ｃは図５の場合
と同様に回分式の振動ミルによって得られた超微粉の粒
径、粒度分布をプロットたしものだが、曲線Ｄは本発明
実施例における超微粉製品Ｐの粒径、粒度分布をそれぞ
れ図示したものであり、図に明確に現われている通り、
両者の軌跡はほぼ完全に一致していることを実証してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のフロー図である。

【図２】別の実施例のフロー図である。

【図３】さらに別の実施例のフロー図である。

【図４】実施例の効果の一例を示す図表である。

【図５】従来技術の一例を示す図表である。

【符号の説明】

１ 第一ブロック ２ 第二ブロック ３ 第三ブロック ４ 第四ブロック 11 第一乾式連続遊星ボールミル 12 第一フィーダ 13 第一分級機 14 第一粉体回収装置 15 第一ブロア 16 製品ビン 21 第二乾式連続遊星ボールミル 22 第二フィーダ 24 第二粉体回収装置 Ｍ 被砕物 Ｆ 微粉 Ｒ 粗粉 Ｐ 超微粉（製品）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被砕物の供給を受け密閉空間内で機械的
   に微粉砕する粉砕分級装置において、粉砕機は主軸の回
   転を受けて公転しつつそれぞれが自己の回転軸を中心と
   して自転する複数のミルポットを主軸の周囲に均等に配
   設した複数の乾式連続遊星ボールミル１１、２１を併置
   し、第一の乾式連続遊星ボールミル１１の前方に具えた
   第一のフィーダ１２、同じく後方へ具えた第一の分級機
   １３、および該分級機１３の後方に具えた第一の粉体回
   収装置１４までの各装置を通じて空気と粉体とを輸送す
   る第一ブロック１を形成し、分級機１３から分級された
   粗粉Ｒは再び第一フィーダ１２に戻入する経路と、粉体
   回収装置１４で回収された微粉Ｆが第二フィーダ２２へ
   収容される経路とを配設し、以下同様に第二の乾式連続
   遊星ボールミル２１、第二粉体回収装置２４を経由して
   超微粉製品Ｐの回収部へ至る空気輸送路を形成する第二
   ブロック２を連結したことを特徴とする連続式粉砕分級
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１においてさらに第三またはそれ
   以上のブロックを形成して併置することを特徴とする連
   続式粉砕分級装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において第一粉体回収
   装置１４の回収側と第二フィーダ２２との間に製品ビン
   １６を介在したことを特徴とする連続式粉砕分級装置。