JP3119100B2 - 衝突式気流粉砕機 - Google Patents

衝突式気流粉砕機

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JP3119100B2 JP06304717A JP30471794A JP3119100B2 JP 3119100 B2 JP3119100 B2 JP 3119100B2 JP 06304717 A JP06304717 A JP 06304717A JP 30471794 A JP30471794 A JP 30471794A JP 3119100 B2 JP3119100 B2 JP 3119100B2
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昭裕 中村
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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に関する。
【0002】
【従来の技術】ジェット気流を用いた衝突式気流粉砕機
はジェット気流で被粉砕物を搬送加速して衝突部材に衝
突させ、その衝撃力により被粉砕物を粉砕するものであ
り、その詳細を図9に基づいて以下に説明する。
【0003】圧縮気体供給ノズル2と加速管3を組み合
わせたノズル(いわゆるラバールノズル)に高圧気体を
導入することにより加速管内は超音速流となる。ここに
被粉砕物供給口1より被粉砕物を吸引することにより被
粉砕物に大きな運動エネルギーを与える。このエネルギ
ーを与えられた被粉砕物は粉砕室5の中に設けられた衝
突部材4に衝突することによって粉砕される。
【0004】このような従来の衝突式気流粉砕機では、
加速管3として通常のラバールノズルが使用されてい
る。高速空気力学的には被粉砕物投入口において超音速
流を実現するためにこのようなラバールノズルが必要で
ある。
【0005】しかし被粉砕物投入口より下流においても
ラバール形状を維持すると気体の圧力損失が大きくな
り、気流の速度が極端に遅くなる。その結果、加速され
るべき被粉砕物が思ったほど加速されず粉砕能力が悪く
なるという問題が生じる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたものであり、被粉砕物投入口より下流におい
ても気体の流速を極端に減速することなく、被粉砕物を
衝突板で衝突せしめ、粉砕能力の向上した衝突式気流粉
砕機を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、高速
気体により被粉砕物を搬送加速するための加速管と、該
加速管より噴出する被粉砕物を衝突力により粉砕するた
めの衝突部材とを具備し、該衝突部材を加速管出口に対
向して粉砕室内に設けた衝突式気流粉砕機において、該
加速管に被粉砕物投入口を設け、少なくとも被粉砕物投
入口から加速管出口までの加速管の拡がり角度θ 1 が被
粉砕物投入口までの加速管の拡がり角度θ 2 より小さく
なっており、前記拡がり角度θ 1 が0°〜3°で、前記拡
がり角度θ 2 が4°〜8°であることを特徴とする衝突式
気流粉砕機に関する。
【0008】本発明に従い被粉砕物投入口より加速管出
口までの加速管拡がり角度θ 1 を被粉砕物投入口までの
加速管の拡がり角度θ 2 より小さくし、θ 1 を0°〜3°お
よびθ 2 を4°〜8°にすることにより、被粉砕物投入口
での気流の速度が加速管出口に向かって極端に減速する
ことがなくなり、衝突時の被粉砕物の持つ運動エネルギ
ーを従来の衝突式気流粉砕機より高めることができ、そ
のためより大きな粉砕能力を付与することが可能とな
る。
【0009】以下、図面を用いて本発明を説明する。図
1に本発明の衝突式気流粉砕機の概略断面図を示す。
【0010】圧縮空気供給ノズル2から高速気流が供給
される。高速気流はスロート部(断面At)を通過し加
速管3に供給される。本発明の加速管3は図2に示した
ごとく圧縮空気が断熱膨張し流速が加速される拡がり角
θ2のノズル部3'と拡がり角θ1が0≦θ1<θ2を満た
すノズル部9から構成される。図3に示された従来の加
速管は、被粉砕物投入口1から加速管出口7に向けての
ノズルの拡がり角度がスロート部Atから被粉砕物投入
口1までのノズルの拡がり角度と同じである点が大きく
異なる。被粉砕物6は投入口1よりノズル部9に供給さ
れる。供給された被粉砕物は、ノズル部9中を加速され
て加速管出口7から吐出され、衝突板4に衝突する。
【0011】投入口1が設けられる位置は、被粉砕物に
最大の運動エネルギーを与えるようにノズル中の気流の
速度が最大となる位置と等しい。この気流の速度が最大
となる位置は、ノズル前後の圧力比とノズルのスロート
部断面積に対する任意位置でのノズル部断面積の大きさ
によって決定される。本発明において「投入口から」と
は、図2における投入口下流側aから上流側の範囲であ
れば特に限定されず、好ましくは上流側bの位置であ
る。また「加速管出口まで」とは投入口から、粉砕室5
に達するノズル先端部分までの位置をいい、その長さ
は、被粉砕物が気流中に一様に分散する為に必要な長さ
と、管との摩擦による減速度合のバランスから、最も粉
砕性が高くなるように決定される。
【0012】拡がり角θ1、θ2のノズル部の断面形状
は、すべての方向に一様な速度場を実現するため好まし
くは円形であるが、被粉砕物投入口1での流速が出口7
までの間に極端に減速されない限り、楕円等の形状であ
ってもよい。ここで投入口1から出口7までの間に流速
が極端に減速されないとは、管との摩擦等による不可避
的な減速を意味するのではなく、ノズルの形状による極
端な圧力損失による減速を意味する。
【0013】加速管3'の拡がり角θ2は、圧縮空気が断
熱膨張して加速する際にできるだけ効率良く加速される
観点から4°〜8°、好ましくは5°〜7°である。ノ
ズル部9の拡がり角θ1は、上記のθ2に対して0≦θ1
<θ2を満足すれば良く、好ましくは0°である。
【0014】衝突部材4は図1中には平面的な形状を記
載したが、例えば実開平1−148740号公報、特開
平1−254266号公報、特開平5−309287号
公報に見られる図5に示したような形状4a、4b、4
cであってもよく、本発明においては特に限定されるも
のではない。
【0015】出口7から衝突部材4までの距離は、製造
しようとしている粉体の目標粒径に対して任意に変化さ
せればよく、本発明においては特に限定されるものでは
ない。
【0016】上記した図1の粉砕機と分級機を組み合わ
せることにより所望の粒径を有する粉砕粒子を得ること
ができる。図4に粉砕機を使用した粉砕工程と分級機を
使用した分級工程を組み合わせた粉砕装置のフローチャ
ート図を示す。
【0017】粉砕室からでた粉砕粒子は分級機に送られ
所望の粒径範囲内にある粒子を製品として取り出し、粗
粉砕粒子はさらに粉砕機に戻され、さらに粉砕、分級の
工程が繰り返される。
【0018】本発明の粉砕機は粉砕能力に優れているの
で、所望の粒径に粉砕するまでの繰り返し粉砕回数を減
らすことができ、そのことはさらに粉砕物の処理能力向
上につながる。
【0019】衝突式気流粉砕機は、少なくとも結着樹脂
および着色剤を含有する混合物を溶融混練し、冷却した
溶融混練物を機械的衝撃式粉砕機により粗粉砕(または
中粉砕)した10μm〜2000μm粉砕物をさらに微
粉砕する工程において使用すると有用である。以下にこ
のような場合の実験結果の一例を示す。
【0020】
【実施例1】 被粉砕粒子の調製 ・スチレン−n−ブチルメタクリレート樹脂 100重量部 (Tm:132℃、Tg:60℃) ・ニグロシン系染料 5重量部 (ニグロシンベースEX;オリエント化学工業社製) ・低分子量ポリプロピレン 5重量部 (ビスコール550P;三洋化成工業社製) 10重量部 ・カーボンブラック (MA#8;三菱化成工業社製)
【0021】以上の材料をヘンシェルミキサーで混合
後、得られた混合物を連続押し出し混練機で混練した。
混練物を冷却後ハンマーミルで粗粉砕し、平均粒径2m
mの粗粉砕粒子を得た。得られた粗粉砕粒子を機械式衝
撃粉砕機(クリプトロンKTMO型;川崎重工業社製)
で粉砕し平均粒径16μm〜23μmの被粉砕粒子を得
た。
【0022】上記被粉砕粒子をさらに粉砕するに際して
ジェット粉砕機(IDS-2型;日本ニューマチック工業社
製)を用いた。この時ノズルとしては、加速管3の拡が
り角度としてθ2=6°を有する図3に示す形態の従来ノ
ズル、および加速管3の拡がり角度としてθ2=6°、ノ
ズル部9の拡がり角度としてθ1=0°、3°を有する。
図2に示す形態の本発明ノズルを用いた。また、それぞ
れのノズルに対して図1に示す衝突板4、図5に示す衝
突板4a、4b、4cを用いた。
【0023】各衝突板の具体的寸法は以下の通りであ
る。 衝突板4:d=φ46mm 衝突板4a:d=φ46mm、h=25mm、α=50° 衝突板4b:d=φ46mm、h=25mm、α=50°、β=20° 衝突板4c:d=φ46mm、h=25mm
【0024】粉砕条件は処理量2Kg/h、粉砕圧:6.5Kgf/
cm2Gにおいて、上記衝突板各々に対して被粉砕物の粒径
16μm、23μmを採った。
【0025】粉砕能力は、ジェット粉砕機の分級器を取
りはずし、粒径16μmおよび23μmの被粉砕物をジ
ェット粉砕機に1回通した事によって得られる1回粉砕
完粒径を検討することにより評価した。
【0026】結果を図6に示す。図6から本発明の平行
ノズルは従来ノズルと比較するとθ1=0°で10%、
θ1=3°で5%程度の粉砕能力の向上が見られた。
【0027】なお図6中、1回粉砕完粒径は、被粉砕物
をジェット粉砕機に1回通した後の粉砕物の粒径を意味
する。またDp50は、粉砕物の粒径分布を重量分布で
表わした場合の分布の50%部分に相当する粒径を意味
する。
【0028】さらにフィード量を2Kg/h〜30Kg
/hに変化させた場合の粉砕能力を評価した。この時の
その他の粉砕条件は、衝突板4、粉砕圧6.5Kgf/
cm2Gに固定し、被粉砕物として粒径23μmのもの
を採った。結果を図7に示す。
【0029】さらに粉砕圧を3Kgf/cm2Gに変化
させた場合の粉砕能力を評価した。この時のその他の粉
砕条件は、衝突板4、フィード量10Kg/hに固定
し、被粉砕物として平均粒径23μmのものを用いた。
結果を図8に示す。次に本発明の処理能力向上の効果を
示す実験結果の一例を示す。
【0030】
【実施例2】 被粉砕粒子の調製 ・スチレン−n−ブチルメタクリレート樹脂 100重量部 (Tm:132℃、Tg:60℃) ・ニグロシン系染料 5重量部 (ニグロシンベースEX;オリエント化学工業社製) ・低分子量ポリプロピレン 5重量部 (ビスコール550P;三洋化成工業社製) 10重量部 ・カーボンブラック (MA#8;三菱化成工業社製)
【0031】以上の材料をヘンシェルミキサーで混合
後、得られた混合物を連続押し出し混練機で混練した。
混練物を冷却後、ハンマーミルで粗粉砕し、平均粒径2
mmの粗粉砕粒子を得た。
【0032】上記被粉砕粒子をさらに粉砕するに際して
ジェットミル粉砕機(I−5型;日本ニューマチック工
業社製)を使用し、更にこのジェット粉砕機を所望の粒
径が得られる様に(DS−5型;日本ニューマチック工
業社製)の分級器と組み合わせた図4の粉砕フローを用
いた。この時ノズルとしては、加速管3の拡がり角度と
してθ=6°を有する図3に示す形態の従来ノズル、お
よび加速管3'の拡がり角度としてθ2=6°、ノズル部
9の拡がり角度としてθ1=0°を有する図2に示す形
態の本発明ノズルを用いた。また衝突板としては、図5
に示す衝突板4を用いた。
【0033】処理能力は、所望の製品粒径を12〜14
μmに固定、すなわち分級条件を一定とした時の粉体の
フィード量を検討することにより評価した。
【0034】結果を表1に示す。表1から本発明のノズ
ル(θ1=0°)は従来ノズルと比較すると10%程度の
粉砕能力の向上がみられた。
【0035】
【表1】
【0036】
【発明の効果】本発明に従い、被粉砕物投入口から加速
管出口までの加速管拡がり角度θ 1 を被粉砕物投入口ま
での加速管の拡がり角度θ 2 より小さくし、θ 1 を0°〜3
°およびθ 2 を4°〜8°にすることにより、衝突時の粉
砕物の持つ運動エネルギーを従来の衝突式気流粉砕機よ
り高めることがてき、そのためより大きな粉砕能力を付
与することができる。又、この大きな粉砕能力により、
この粉砕物と分級工程を組み合わせた粉砕装置において
所望の粒径に粉砕するまでの繰り返し粉砕回数を減らす
ことができ、粉砕物の処理能力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の衝突式気流粉砕機の概略断面図であ
る。
【図2】 本発明の加速管の概略断面図である。
【図3】 従来の加速管の概略断面図である。
【図4】 本発明の衝突式気流粉砕機と分級機を組み合
わせたフローチャート図である。
【図5】 種々の形態の衝突板の概略断面図である。
【図6】 本発明の衝突式気流粉砕機の粉砕能力の評価
結果を示すグラフである。
【図7】 本発明の衝突式気流粉砕機の粉砕能力の評価
結果を示すグラフである。
【図8】 本発明の衝突式気流粉砕時の粉砕能力の評価
結果を示すグラフである。
【図9】 従来の衝突式気流粉砕機の概略断面図であ
る。
【符号の説明】
1:被粉砕物投入口、2:圧縮空気供給ノズル、3:加
速管、3’:加速部、4:衝突部材、6:被粉砕物、
7:加速管出口、9:本発明ノズル部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中間 正幸 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13 号大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−60150(JP,A) 特開 平8−52376(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B02C 19/00 B02C 19/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高速気体により被粉砕物を搬送加速する
    ための加速管と、該加速管より噴出する被粉砕物を衝突
    力により粉砕するための衝突部材とを具備し、該衝突部
    材を加速管出口に対向して粉砕室内に設けた衝突式気流
    粉砕機において、該加速管に被粉砕物投入口を設け、少
    なくとも被粉砕物投入口から加速管出口までの加速管の
    拡がり角度θ 1 が被粉砕物投入口までの加速管の拡がり
    角度θ 2 より小さくなっており、前記拡がり角度θ 1 が0
    °〜3°で、前記拡がり角度θ 2 が4°〜8°であることを
    特徴とする衝突式気流粉砕機。
  2. 【請求項2】 前記拡がり角度θ 1 が0°であることを特
    徴とする請求項1記載の衝突式気流粉砕機。
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