JP2759499B2

JP2759499B2 - 粉体の粉砕方法

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Publication number: JP2759499B2
Application number: JP1137543A
Authority: JP
Inventors: 仁志神田; 政吉加藤; 聡三ッ村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-06-01
Filing date: 1989-06-01
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2013-05-28
Also published as: JPH034945A

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５図及び第６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５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体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６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５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６図及び第７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５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以
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体の粉砕方
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先端部分の頂角が110
゜以上180゜未満である斜円錐又は斜錐形状を成したも
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、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、衝突面の先端部分が頂角110
゜以上180゜未満である斜円錐又は斜錐形状とした。

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、衝突板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、このような衝突板を用いることにより、衝突板
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板からはねかえし、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、本発明を実施例及び比較例に基づいて説明す
る。

［実施例］実施例１添付図面の第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図は本発明の原料粉体粉砕時の
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
時に使用す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４の斜円錐形状を示す断面図であり、衝突部材の頂角
θが160゜のものを示す。

衝突部材の直径（ｂ）は60mmを有し、加速管出口13の
内径は25mmであった。加速管出口13からの衝突面14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16
0゜の傾斜が付いた斜円錐形状の衝突面14により、衝突
した粉体原料は全周方向に分散し、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
24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の衝突面は頂角θ160゜の傾
斜の付いた斜円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、衝突部材付近での融着，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図は、本発明の第２の実施例を示す斜錐形状の衝
突部材であり、この衝突部材の頂角θを160゜にしたも
のを用いて実施例１で用いた粉体原料を実施例１と同様
に粉砕したところ、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。

比較例１実施例１と同様な粉体原料を第５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６図及び第７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１〜２及び比較例１〜３の結果を下記第１
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斜
円錐又は斜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図及び第２図は本発明の実施例を示し、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
る。第３図及び第４図は本発明の実施例を示し、第３図
は斜円錐形状の衝突部材、第４図は斜錐形状の衝突部材
の断面図である。第５図，第６図，第７図は従来例を示
し、第５図は衝突部材の角度が加速管に対し直角のも
の、第６図は衝突部材の角度が加速管に対し45゜傾斜の
もの、第７図は第６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、４……衝突部材５……排出口、６……粉砕室壁７……粉体原料、８……粉砕室 13……加速管出口、14……衝突面 24……分級機ａ……加速管出口〜衝突部材間距離ｂ……衝突部材直径ｃ……衝突部材〜粉砕室壁の最短距離

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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
突部材の衝突面先端部分の頂角が110゜以上180゜未満で
ある斜円錐又は斜錐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。
【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。