JP2654989B2 - 粉体の粉砕方法 - Google Patents

粉体の粉砕方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ジェット気流(高圧気体)を用いた衝突式
気流粉砕機で粉体原料を粉砕する方法であり、特に、電
子写真法による画像形成方法に用いられるトナーまたは
トナー用着色樹脂粉体を効率良く生成する粉体の粉砕方
法に関する。
[従来の技術] ジェット気流を用いた衝突式気流粉砕機は、ジェット
気流で粉体原料を搬送し、粉体原料を衝突部材に衝突さ
せ、その衝撃力により粉砕するものである。
従来、かかる粉砕機における衝突部材の衝突面14は、
第6図及び第7図に示すように、粉体原料を乗せたジェ
ット気流方向(加速管の軸方向)に対し垂直あるいは傾
斜(例えば45゜)している平面状のものが用いられてき
た(特開昭57−50554号公報及び特開昭58−143853号公
報参照)。
第6図の粉砕機において粗い粒径を有する粉体原料
は、投入口1より加速管3に供給され、ジェットノズル
2から吹き出されるジェット気流によって、粉体原料は
衝突部材4の衝突面14にたたきつけられ、その衝撃力で
粉砕され、排出口5より粉砕室外に排出される。しかし
ながら、衝突面14が加速管3の軸方向と垂直な場合、ジ
ェットノズル2から吹き出される原料粉体と衝突面14で
反射される粉体とが衝突面14の近傍で共存する割合が高
く、そのため、衝突面14近傍の粉体濃度が高くなるため
に、粉砕効率が良くない。さらに、衝突面14における一
次衝突が主体であり、粉砕室壁6との二次衝突を有効に
利用しているとはいえない。さらに、衝突面の角度が加
速管3に対し垂直の粉砕機では、粉体原料が熱可塑性樹
脂である材料を粉砕するときに、衝突時の局部発熱によ
り融着及び凝集物が発生し易く、装置の安定した運転が
困難になる。そのため、粉砕衝撃力を向上させようとし
ても、6.5kg/cm2以上の高圧縮気体を用いることはでき
なくなる。
ところで、電子写真法による画像形成方法に用いられ
るトナーまたはトナー用着色樹脂粉体は、通常結着樹脂
及び着色剤または磁性粉を少なくとも含有している。か
かるトナーは、潜像担持体に形成された静電荷像を現像
し、形成されたトナー像は普通紙またはプラスチックフ
ィルムの如き転写材へ転写され、加熱定着手段、圧力ロ
ーラ定着手段または加熱加圧ローラ定着手段の如き定着
装置によって転写材上のトナー像は転写材に定着され
る。従って、トナーに使用される結着樹脂は、熱及び/
または圧力が付加されると塑性変形する特性を有する。
現在、トナーまたはトナー用着色樹脂粉体は、結着樹脂
及び着色剤または磁性粉(必要により、さらに第三成分
を含有)を少なくとも含有する混合物を溶融混練し、溶
融混練物を冷却し、冷却物を粉砕し、粉砕物を分級して
調製される。冷却物の粉砕は、通常、機械的衝撃式粉砕
機により粗粉砕(または中粉砕)される過程を経て、こ
の粉砕で得られた粗粉をジェット気流を用いた衝突式気
流粉砕機で微粉砕する。しかしながら、被粉砕物濃度を
高くして6.5kg/cm2以上の高圧縮気体を使用して微粉砕
することは困難であった。
第7図の粉砕機において、衝突面14が加速管3の軸方
向に対して傾斜しているために、衝突面14近傍の粉体濃
度は第6図の粉砕機と比較して低くなるが粉砕圧が分散
されて低下する。さらに、粉砕室壁6との二次衝突を有
効に利用しているとはいえない。
第7図及び第8図に示す如く、衝突面14の角度が加速
管に対し45゜傾斜のものでは、熱可塑性樹脂を粉砕する
ときに上記のような問題点は少ない。しかしながら、衝
突する際に粉砕に使われる衝撃力が小さく、さらに粉砕
室壁6との二次衝突による粉砕が少ないので、第6図の
粉砕機と比較して1/2〜1/1.5に粉砕能力が落ちる。
従って、被粉砕物原料特に、熱可塑性樹脂を含む材料
を粉砕するときに粉砕効率が良好であり、6.5kg/cm2
上の高圧縮気体を利用しても粉砕能力が向上できる粉砕
方法が待望されている。
[発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、上記問題点が解消された粉砕方法を
提供することにある。
すなわち、熱可塑性樹脂等を含む材料を粉砕する場合
でも、被粉砕物濃度を下げることなく高圧縮気体(例え
ば6.5kg/cm2以上)を利用して粉砕できる粉体の粉砕方
法を提供することにある。
また、粉砕時における融着,凝集物,粗粒子等の発生
がなく、装置の安定した運転を可能にする粉砕の粉砕方
法を提供することにある。
[課題を解決するための手段及び作用] 本発明の特徴とするところは、高圧気体により粉体を
搬送加速する加速管と、該加速管より噴出する粉体を衝
撃力により粉砕するための衝突部材を加速管出口に相対
して粉砕室内に設けてなる衝突式気流粉砕機を用いた粉
砕において、前記衝突部材の衝突面が前記加速管方向に
対して、55゜以上90゜未満の傾斜をもつ正直角錐、直角
錐、斜角錐いずれかの形状を成したものを用い、前記高
圧気体の圧力を6.5kg/cm2以上にして粉砕する粉体の粉
砕方法にある。
また、特に粉体の原料として、熱可塑性樹脂を含む材
料を用いる粉体の粉砕方法にある。
本発明によれば、熱可塑性樹脂や粘着性のあるものを
粉砕した時に発生する融着・凝集物・粗粒子による粉砕
能力の低下を解決するために、第1図,第2図,第3図
及び第4図に示すように、衝突面を加速管に対して55゜
以上90゜未満にした角錐形状とした。
こうすることにより、熱可塑性樹脂や粘着性のあるも
のを粉砕した時に、衝突面の角度が加速管に対し90゜の
ものに生じる融着・凝集物・粗粒子は生じず、粉砕時の
粉塵濃度の上昇が可能になった。
更に、このような衝突部材を用いることにより、衝突
面に衝突して粉砕され且つ分散良くはねかえった粉体を
粉砕室に二次衝突せしめ、より粉砕効率を上昇させるこ
とが可能になった。
又、粉体を分散良く衝突面からはねかえし、粉砕室壁
と二次衝突せしめたために、6.5kg/cm2以上の高圧縮気
体を利用して熱可塑性樹脂を原料とするものを微粉砕す
ることが可能になり、衝突面の角度が加速管に対して垂
直のものより粉砕能力の向上が図れた。
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
[実施例] 実施例1 第1図,第2図及び第3図は、本発明の第1の実施例
を示し、第1図は本発明の粉体原料粉砕時の特徴を最も
良く表わした状態図であり、第2図は、第1図のA−
A′線における断面図である。第1図において、1は粉
砕機への粉体原料投入口、2は粉体原料粉砕時に使用る
圧縮空気の供給ノズル、3は粉体を圧縮空気により加速
する加速管、4は加速管出口に相対して設けられた衝突
部材、5は粉砕された粉体と空気を排出する排出口、6
は粉砕室壁である。又、第3図は、衝突部材の正六角錐
形状を示す投影図であり、加速管に対して角度θは60゜
と80゜の傾斜をもつ2種類の衝突部材である。
衝突部材の寸法(b)は60mmを有し、加速管出口13の
内径は25mmであり、加速管3の中心軸と衝突部材4の先
端とは一致していた。加速管出口13から衝突面4までの
最近接距離(a)は60mmであり、衝突部材4と粉砕室壁
6との最近接距離(c)は20mmであった(第1図参
照)。
一方、原料7としては、下記のものを使用した。
上記処方の混合物よりなるトナー原料を約180℃で約
1.0時間溶融混練後、冷却して固化し、溶融混練物の冷
却物をハンマーミルで100〜1000μmの粒子に粗粉砕し
たものを粉体原料とした。
投入口1から粉体原料が30kg/Hrの割合で供給される
と、ノズル2から吹き出される圧縮空気8.0kgf/cm2によ
って、加速管3内で粉体原料は加速され、加速管出口13
から粉砕室8内に吐出され、粉体原料7は衝突面14にた
たきつけられ、その衝撃力で粉砕された。それと共にこ
の衝突部材4は、加速管3に対して一定の傾斜(60゜と
80゜の2種類)がついた正六角錐形状をしていて、衝突
した粉体原料を全周方向に分散し、対向する粉砕室壁6
と二次衝突し、そこで更に粉砕された。
粉砕された粉体原料は排出口5からスムーズに分級機
に運ばれ、細粉は分級粉体として取り除かれ、粗粉は再
び投入口1より粉体原料と共に投入された。この結果、
細粉として重量平均粒径12μm(コー ルターカウンタ
ーによる測定)の粉砕粉体が30kg/Hrの割合で収集され
た。
このように、衝突部材4の衝突面は加速管に対して一
定の傾斜のついた正六角錐形状をしているため、衝突し
た粉体原料は全周方向に分散し、対向する粉砕壁と二次
衝突した。そのため、衝突面付近での融着,凝集物,粗
粒子が生じず、粉体濃度の上昇がなく、さらに二次衝突
するために、従来より粉砕能力が非常に高くなることが
確認された。
実施例2 第4図で示すものは、本発明の第2の実施例で加速管
に対して60゜と80゜の2種類の傾斜がついた直六角錐形
状の衝突部材である。
実施例1と同様な粉体原料をこの第4図に示す各々の
衝突部材を用いて、実施例1と同様に粉砕したところ、
粉砕時の衝突面付近での粉塵濃度が上昇せず、かつ二次
衝突することで実施例1と同様従来より粉砕能力が非常
に高くなることが確認された。粉体原料の投入量は、処
理量に応じて調整した。
実施例3 第5図で示すものは、本発明の第3の実施例で、加速
管に対して60゜と80゜の2種類の傾斜のついた斜六角錐
形状の衝突部材である。
実施例1と同様な粉体原料をこの第5図に示す各々の
衝突部材を用いて、実施例1と同様に粉砕したところ、
粉砕時の衝突面付近での粉塵濃度が上昇せず、かつ二次
衝突することで従来より粉砕能力が非常に高くなること
が確認された。
比較例1 実施例1と同様な粉体原料を第6図に示す従来の衝突
式気流粉砕機で粉砕した。該粉砕機において、加速管3
に対し垂直である平面状衝突面14を有する衝突部材4を
用いて、実施例1と同様に粉砕した。ノズル2から吹き
出される圧縮空気は6.0kg/cm2で粉砕した。
衝突面14に衝突した粉体原料は、吐出方向と対向する
方向に反射されるために、衝突面付近の粉体濃度は著し
く高くなった。そのため、粉体原料の供給割合が10kg/H
rを超えると、衝突部材上で、融着、凝集物、粗粒子が
生じはじめ、融着物が加速管出口13や分級機を詰まらせ
る場合があった。従って、粉砕処理量を1時間当り10kg
に低下させることを余儀なくされ、これが粉砕能力の限
界となった。
比較例2 実施例1と同様な粉体原料を第6図に示す従来の衝突
式気流粉砕機で粉砕した。該粉砕機において、加速管3
に対して垂直である平面状衝突面14を有する衝突部材4
を用いて、実施例1と同様にノズル2から吹き出される
圧縮空気を8.0kg/cm2にして粉砕した。衝突面14に衝突
した粉体原料は、吐出方向と対向する方向に反射される
ため、衝突面付近の粉体濃度は著しく高くなり、さらに
衝撃力が増加したことで、衝突部材上に融着,凝集物,
粗粒子が生じはじめ、融着物が加速管出口13や分級機を
詰まらせ、粉砕機能を達成することができなくなってし
まった。
比較例3 実施例1と同様な粉体原料を、第7図及び第8図に示
す衝突式気流粉砕機で粉砕した。該粉砕機において45度
の衝突面を有する衝突部材4を用いて、実施例1と同様
に粉砕したところ、衝突面に衝突した粉体原料は、比較
例1に比べ、加速管出口13から離れる方向へ反射される
ので融着及び凝集物は生じなかった。しかし、衝突する
際に、衝撃力が弱くなるため、粉砕効率が悪く、重量平
均粒径12μmの細粉は、1時間当り約8kgしか得られな
かった。
以上実施例1〜3及び比較例1〜3の結果を下記第1
表に示す。
実施例4 粉体原料として下記のものを使用した。
上記処方の混合物よりなるトナー原料を約180℃で約
1.0時間溶融混練後、冷却して固化し、固形物をハンマ
ーミルで100〜1000μmの粒子に粗粉砕したものを粉体
原料とした。
実施例1と同様の粉砕機に投入口1から粉体原料を10
kg/Hrの割合で供給し、ノズル2から8.0kgf/cm2の圧縮
空気を導入し、粉砕を行い粉砕された粉体を分級機にて
細粉と粗粉に分級した。この結果、細粉として、重量平
均粒径12μm(コールタカウンターによる測定)の粉体
が1時間当り10kgの割合で収集された。
実施例5 実施例4と同様な粉体原料を、実施例2と同様の粉砕
機を用いて実施例1と同様に粉砕したところ、重量平均
粒径約12μmの細粉が1時間当り10.0kgの割合で収集さ
れた。粉体原料の投入量は、処理量に応じて、調整し
た。
実施例6 実施例4と同様な粉体原料を、実施例3と同様の粉砕
機を用いて実施例1と同様に粉砕したところ、重量平均
粒径約12μmの細粉が1時間当り9.0kgの割合で収集さ
れた。
比較例4 実施例4と同様な粉体原料を、6.0kgf/cm2の圧縮空気
を導入した第6図に示す衝突式気流粉砕機で粉砕したと
ころ、重量平均粒径約12μmの細粉が1時間当り7kgし
か収集されなかった。
比較例5 実施例4と同様な粉体原料を、8.0kgf/cm2の圧縮空気
を導入した第6図に示す衝突式気流粉砕機で粉砕したと
ころ、衝突部材上で融着,凝集物,粗粒子が生じはじ
め、融着物が加速管出口13や分級機を詰まらせ、粉砕機
能を達成することができなくなった。
比較例6 実施例4と同様な粉体原料を、8.0kgf/cm2の圧縮空気
を導入した第7図及び第8図に示す衝突式気流粉砕機で
粉砕したところ、重量平均粒径約12μmの細粉が1時間
当り5.6kgしか収集されなかった。
以上実施例4〜6及び比較例4〜6の結果を第2表に
示す。
[発明の効果] 以上説明したように、衝突部材先端の形状を特定の角
錐形状とすることで、熱可塑性樹脂を含む粉体原料は6.
5kg/cm2以上(例えば8kg/cm2)の高圧縮気体を投入して
も、粉砕時における融着,凝集物,粗粒子等が発生せ
ず、装置の安定した運転を可能にする。その上、粉体原
料の二次衝突時まで強い衝撃力が保てる。そのために、
熱可塑性樹脂を含む材料を原料とし、6.5kg/cm2以上の
高圧縮気体を利用して従来の粉砕能力を著しく向上する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図,第2図及び第3図は、本発明の第1の実施例を
示し、第1図は本発明の粉体原料粉砕時の特徴を最も良
く表わす状態図であり、第2図は第1図のA−A′線に
おける断面図であり、第3図は正直角錐形状の衝突部材
の投影図である。第4図及び第5図は本発明の他の実施
例を示し、第4図は直角錐形状の衝突部材であり、第5
図は斜角錐形状の衝突部材の投影図である。第6図,第
7図,第8図は従来例を示し、第6図は衝突部材の角度
が加速管に対し直角のもの、第7図は衝突部材の角度が
加速管に対し45゜傾斜のもの、第8図は第7図のB−
B′線における断面図である。 1……粉体原料投入口 2……圧縮空気の供給ノズル 3……加速管、14……衝突面 4……衝突部材、24……分級機 5……排出口、a……加速管出口〜衝突部材間距離 6……粉砕室壁 7……粉体原料、b……衝突部材高さ寸法 8……粉砕室、c……衝突部材〜粉砕室壁の最短距離 13……加速管出口

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高圧気体により粉体を搬送加速する加速管
    と、該加速管より噴出する粉体を衝撃力により粉砕する
    ための衝突部材を加速管出口に相対して粉砕室内に設け
    てなる衝突式気流粉砕機を用いた粉砕において、前記衝
    突部材の衝突面が前記加速管方向に対して55゜以上90゜
    未満の傾斜をもつ正直角錐、直角錐、斜角錐いずれかの
    形状を成したものを用い、前記高圧気体の圧力を6.5kg/
    cm2以上にして粉砕することを特徴とする粉体の粉砕方
    法。
  2. 【請求項2】前記粉体の原料として、熱可塑性樹脂を含
    む材料を用いることを特徴とする請求項1記載の粉体の
    粉砕方法。
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