JP4380784B2

JP4380784B2 - タブレット成型方法およびそのロール圧縮式成型機

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Publication number: JP4380784B2
Application number: JP2008544141A
Authority: JP
Inventors: 克明小田木; 聖二福永
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2027-11-13
Also published as: EP2085211A4; CN101583483A; WO2008059818A1; US8801421B2; EP2085211B1; EP2085211A1; JPWO2008059818A1; US20100301519A1; CN101583483B

Description

本発明は、タブレット成型方法およびそのロール圧縮式成型機に係り、より詳しくは、円柱状を成すとともに少なくとも一方の外周面に多数のタブレット成型用凹みを有する２本の加圧ロールを、同一方向へ指向させるとともに相対向させかつそれぞれが内側方向へ回転可能に配設して、粉状物質をタブレットに圧縮成型する装置を用いて、粉状物質をタブレットに成型する方法およびその装置に関する。

従来、粉状物質を圧縮成型するロール圧縮式成型機の一つとしてブリケットマシンがあり、このブリケットマシンは、固定回転ロールと、油圧シリンダにより加圧作動される可動回転ロールとにより構成される一対の加圧ロールの上方に、原料を供給するホッパを配置し、このホッパ内に、原料押込み用のスクリューを備えたフィーダスクリュを設けて、フィーダスクリュによって押込まれた原料を一対の加圧ロールによりブリケットに圧縮成型する構造になっている。
特開平９−１９２８９６号公報そこで、このように構成された従来のブリケットマシンを利用して、ばりが無くかつ寸法精度が高い成型物としてのタブレットを圧縮成型することが試みられてきた。しかし、この従来のブリケットマシンでは、図４に示すように、成型物はシート（ばり）と一体化した状態で成型される。そのため、慣用手段により、成型物を含むシートから成型物を分離することも試みられている。しかし、図５に示すように、ばりの付いた成型物しか得られず、タブレットとして扱うことができないなどの問題があった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ばりが発生しない上に寸法精度も良いタブレットを成型することができる方法およびその装置を提供することにある。

本発明者は、円柱状を成すとともに少なくとも一方の外周面に多数のタブレット成型用凹みを有する２本の加圧ロールを、同一方向へ指向させるとともに相対向させかつそれぞれが内側方向へ回転可能に配設して、粉状物質をタブレットに圧縮成型する場合、タブレットにばりが発生する現象について鋭意研究した結果、２本の加圧ロールのうち一方の加圧ロールが外周面にタブレット成型用凹みを有するときには、この凹みを有する加圧ロールの外周速度が凹みの無い加圧ロールのそれより遅く、また、２本の加圧ロールがそれぞれの外周面にタブレット成型用凹みを有するときには、それらの外周速度が相違するようにそれぞれ回転させて、この粉状物質に圧縮力を作用させるとともにタブレットの外側先端部にせん断力も作用させることにより、タブレットのばりの発生を防止することができることを見出した。本発明はこの発見によるものである。

上記の目的を達成するために請求項１の発明におけるタブレット成型方法は、円柱状を成すとともに同一方向へ指向しかつ相対向するとともにそれぞれが内側方向へ回転可能な２本の加圧ロールを配設して粉状物質をタブレットに圧縮成型するロール圧縮式成型機を用いて、粉状物質をタブレットに成型する方法であって、前記２本の加圧ロールのうち一方の加圧ロールが外周面に多数のタブレット成型用凹みを有する場合には、この凹みを有する加圧ロールの外周速度が凹みの無い加圧ロールのそれより遅くなるようにそれぞれ回転させて粉状物質をタブレットに圧縮成型することを特徴とする。

また、請求項２の発明におけるタブレット成型方法は、円柱状を成すとともに同一方向へ指向しかつ相対向するとともにそれぞれが内側方向へ回転可能な２本の加圧ロールを配設して粉状物質をタブレットに圧縮成型するロール圧縮式成型機を用いて、粉状物質をタブレットに成型する方法であって、前記２本の加圧ロールがそれぞれの外周面にタブレット成型用凹みを有する場合には、それらの外周速度が相違するようにそれぞれ回転させて粉状物質をタブレットに圧縮成型することを特徴とする。

なお、ここで「同一方向へ指向した２本の加圧ロール」とは、2本の加圧ロールの中心軸が並行でかつ同一の方向を向いている状態を言い、「それぞれが内側方向へ回転可能な２本の加圧ロール」とは、図1の矢印で示すように2本の加圧ロールの外周面が同一方向を向いて移動するように回転可能なことを言う。

また、本発明において加圧ロールの外周速度の相違は、２本の加圧ロールの直径を相違させることにより得るようにしてもよい。

更に、本発明においては、粉状物質が圧縮成型されて成るタブレットが凹み内から出ない場合には、この凹みにタブレットの押出し手段を別途設けるようにしてもよい。

以上の説明から明らかなように本発明は、円柱状を成すとともに同一方向へ指向しかつ相対向するとともにそれぞれが内側方向へ回転可能な２本の加圧ロールを配設して粉状物質をタブレットに圧縮成型するロール圧縮式成型機を用いて、粉状物質をタブレットに成型する方法であって、前記２本の加圧ロールのうち一方の加圧ロールが外周面に多数のタブレット成型用凹みを有する場合には、この凹みを有する加圧ロールの外周速度が凹みの無い加圧ロールのそれより遅く、また、前記２本の加圧ロールがそれぞれの外周面にタブレット成型用凹みを有する場合には、それらの外周速度が相違するようにそれぞれ回転させて粉状物質をタブレットに圧縮成型するから、粉状物質をタブレットに圧縮生成する際、成型されたタブレットの外側先端部にせん断力が作用するため、ばりが無くかつ寸法精度が良いタブレットを適確に成型することが可能になるなどの優れた実用的効果を奏する。

以下、本発明を適用したロール圧縮式成型機の一実施例について図１〜図３に基づき詳細に説明する。本ロール圧縮式成型機は、図１に示すように、円柱状を成しかつ前後方向へ指向するとともに相対向し、さらに矢印で示すように、それぞれが内側方向へ回転可能に配設されて粉状物質をタブレットに圧縮成型する２本の加圧ロール１・２と、これら２本の加圧ロール１・２間の上方に配設されて加圧ロール１・２間に粉状物質を送り込むスクリューフィーダ３と、で構成してある。

そして、前記２本の加圧ロール１・２は、図示しない電動機と慣用の減速手段とにより、外周速度が相違するようにしてそれぞれが回転する構造になっている。また、前記２本の加圧ロール１・２のそれぞれは、図２に示すように、円筒状の外周部４と、円筒状のボス部５と、これらを左端部（図１で後端部）で連結するドーナツ板状の連結部６とで構成され、さらに、前記外周部４には、タブレット成型用凹み７が多数設けてある。また、これら凹み７・７に対してはタブレットの押出し手段９が設けてあり、この押出し手段９は、図２に示すように、前記加圧ロール１または２の半径方向へ指向しかつ所要長さ摺動自在にして各凹み７に内装されたピストン８と、前記加圧ロール１・２の下部における各外周部４の上方位置に別途固定配設されて前記ピストン８を外側へ押圧する縦断面半円形状の押圧部材１０と、押圧部材１０を支持する支持部材１１とで構成してある。

なお、本ロール圧縮式成型機の場合、前記２本の加圧ロール１・２は直径が１１５ｍｍであり、また前記タブレット成型用凹み７は内径が５．５ｍｍの円柱状を成し、さらに、前記ピストンは２ｍｍ移動可能になっている。

また、図１に示すように、前記左側の加圧ロール１の斜め下方位置には、円柱状を成すとともにこの加圧ロール１と同一方向へ指向しかつ加圧ロール１の外周速度よりも速い外周速度で内側の矢印方向へ回転する補助ロール１１が、前記加圧ロール１に対向して配設してある。

なお、図１における符号１２および１３は前記加圧ロール１・２および補助ロール１１の外周面に対して別途固定配設されたスクレーパである。

このように構成したものは、左側の加圧ロール１を外周速度０．０１８ｍ／ｓｅｃでかつ右側の加圧ロール２を外周速度０．０１２ｍ／ｓｅｃで矢印方向へそれぞれ回転させるとともに、スクリューフィーダ３を駆動したのち、粉状物質としての粉状の塩をスクリューフィーダ３に投入して加圧ロール１・２間に送り込む。すると、塩は、まず加圧ロール１・２の凹み７・７によって短尺円柱状に圧縮成型されるとともに、加圧ロール１・２の外周速度の相違により、圧縮生成されたタブレットの外側先端部にせん断力が作用して、右側の加圧ロール２における凹み７・７内のタブレットのばりが除去される。

これに伴い、右側の加圧ロール２における凹み７・７内のタブレットはばりが除去されたまま右側の押圧手段９まで移動され、続いて、加圧ロール２の回転に伴って複数のピストン８が押圧手段９の押圧部材１０によって順次押圧され、この結果、複数の凹み７・７内のタブレットは、凹み７内から順次押し出される。これにより、図３に示すような、ばりが無くかつ寸法精度の高いタブレットを得ることができる。

一方、左側の加圧ロール１における凹み７・７内のタブレットは、ばりが付いたまま補助ロール１１まで移動されたのち、加圧ロール１の外周速度より速い外周速度０．０２７ｍ／ｓｅｃで矢印方向へ回転する補助ロール１１によってばりが除去され、その後、上述の右側の加圧ロール２と同様にして、タブレットを得ることができる。

なお、上述の実施例では、押出し手段９は、図２に示すように、ピストン８と、押圧部材１０と、支持部材１１とで構成してあるが、これに限定されるものではなく、例えば、圧縮空気の噴射によるものでもよい。

またなお、上述の実施例では、ロール圧縮式成型機の構成として、左右横方向に前記加圧ロール１・２を配置し、前記スクリューフィーダ３を前記加圧ロール１・２間の上方に位置する構造としているが、このような構成に限定されるものではない。

例えば、図６および図７に示すような構造にしてもよい。すなわち、ロール圧縮式成型機を、円柱状を成しかつ前後方向へ指向するとともに上下縦方向に相対向し、さらに矢印で示すように、それぞれが内側方向へ回転可能に配設されて粉状物質をタブレットに圧縮成型する２本の加圧ロール２１・２２と、これら２本の加圧ロール２１・２２間の左側位置に配設されて加圧ロール２１・２２間に粉状物質を送り込むスクリューフィーダ２３と、で構成する。

そして、前記２本の加圧ロール２１・２２は、図示しない電動機と慣用の減速手段とにより、外周速度が相違するようにしてそれぞれが回転する構造になっている。また、前記２本の加圧ロール２１・２２のそれぞれは、図７に示すように、円筒状の外周部２４と、円筒状のボス部２５と、これらを下端部（図7では下側であり、図６では図面垂直方向下側）で連結するドーナツ板状の連結部２６とで構成され、さらに、前記外周部２４には、タブレット成型用凹み２７が多数設けてある。また、これら凹み２７・２７に対してはタブレットの押出し手段２９が設けてあり、この押出し手段２９は、図７に示すように、前記加圧ロール２１または２２の半径方向へ指向しかつ所要長さ摺動自在にして各凹み２７に内装されたピストン２８と、前記加圧ロール２１・２２の右寄り位置における各外周部２４の内側位置に別途固定配設されて前記ピストン２８を外側へ押圧する縦断面半円形状の押圧部材３０と、押圧部材３０を支持する支持部材３１とで構成してある。

なお、本ロール圧縮式成型機の場合も、２本の前記加圧ロール２１・２２は直径が１１５ｍｍであり、また前記タブレット成型用凹み２７は内径が５．５ｍｍの円柱状を成し、さらに、前記ピストンは２ｍｍ移動可能になっている。

また、図６に示すように、前記下側の加圧ロール２２の右斜め上方位置には、円柱状を成すとともにこの加圧ロール２２と同一方向へ指向しかつ加圧ロール２２の外周速度よりも速い外周速度で内側の矢印方向へ回転する補助ロール３１が、前記加圧ロール２２に対向して配設してある。

なお、図６における符号３２および３３は前記加圧ロール２１・２２および補助ロール３１の外周面に対して別途固定配設されたスクレーパである。

このように構成したものも、下側の加圧ロール２２を外周速度０．０１８ｍ／ｓｅｃでかつ上側の加圧ロール２１を外周速度０．０１２ｍ／ｓｅｃで矢印方向へそれぞれ回転させるとともに、スクリューフィーダ２３を駆動したのち、粉状物質としての粉状の塩をスクリューフィーダ２３に投入して加圧ロール２１・２２間に送り込む。すると、塩は、まず加圧ロール２１・２２の凹み２７・２７によって短尺円柱状に圧縮成型されるとともに、加圧ロール２１・２２の外周速度の相違により、圧縮生成されたタブレットの外側先端部にせん断力が作用して、上側の加圧ロール２1における凹み２７・２７内のタブレットのばりが除去される。

これに伴い、上側の加圧ロール２１における凹み２７・２７内のタブレットはばりが除去されたまま上側の押圧手段２９まで移動され、続いて、加圧ロール２１の回転に伴って複数のピストン２８が押圧手段２９の押圧部材３０によって順次押圧され、この結果、複数の凹み２７・２７内のタブレットは、凹み２７内から順次押し出される。これにより、図３に示すような、ばりが無くかつ寸法精度の高いタブレットを得ることができる。

一方、下側の加圧ロール２２における凹み２７・２７内のタブレットは、ばりが付いたまま補助ロール３１まで移動されたのち、加圧ロール２２の外周速度より速い外周速度０．０２７ｍ／ｓｅｃで矢印方向へ回転する補助ロール３１によってばりが除去され、その後、上述の上側の加圧ロール２１と同様にして、タブレットを得ることができる。

なお、上述の第２の実施例では、押出し手段２９は、図７に示すように、ピストン２８と、押圧部材３０と、支持部材３１とで構成してあるが、これに限定されるものではなく、例えば、圧縮空気の噴射によるものでもよい。

本発明における粉状物質としては、粉末状物質、顆粒状物質、及びこれらの混合物から成る物質で、例えば、塩、薬剤、肥料、飼料、セラミックス（アルミナ、ジルコニア、ガラス等）、触媒、電池原料、樹脂（フッ素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、トナー粉等）、その他の化学材料、金属及びその酸化物あるいは化合物（フェライト、銅、亜鉛、黄銅、タングステン、アルミニウム、シリコン、青銅、マンガン、酸化鉄、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化銅、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化クロム、酸化ニオブ、酸化バナジウム、水酸化マグネシウム、水酸化ニッケル、硫化ニッケル、硫化鉄、硫酸鉛、塩化ニッケル、ステアリン酸亜鉛等）、金属廃棄物（炭素鋼・鋳鉄・鋳鋼・銅・黄銅・アルミニウム・シリコンなどの切削屑、アルミニウム缶粉砕品、金属研磨スラッジ等）、自然材料、バイオマス用原料、繊維状の成分を含む複合材、食品及びその廃棄物（砂糖、塩、コーンスターチ、米粉、とうもろこし粉、おから、米糠、もみがら、乳糖等）、その他無機・有機物及びその化合物・廃棄物（貝殻、おが屑、牛糞及びその炭化物、鶏糞及びその炭化物、都市ごみ炭化物、製鉄ダスト、製鉄スラッジ、転炉ダスト、飛灰、塗料かす、廃プラスチック、シュレッダーダスト、集塵ダスト、コンクリート粉砕品、汚泥及びその焼却灰、フライアッシュ、ベントナイト、ホウ酸、ポリエステル、塩化ビニール、ホワイトカーボン、コークス、黒鉛、生石灰、消石灰、さらし粉、活性炭、シリカゲル、ゼオライト、石炭、セルロース、タルク、ドロマイト、磁石粉、塩化カルシウム、過酸化カルシウム、珪酸カルシウム、重炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、硝酸アンモニウム、硫安、硝酸カリウム、炭酸カリウム、ヨウ化カリウム、チタン酸カリウム、炭酸カルシウム、チタン酸カルシウム、リン酸カルシウム、窒化珪素、硝酸銀、硝酸ソーダ等）など各種のものがあり、その成分や種類を問わない。

次に、上述したロール圧縮式成型機を用い、例えば、繊維状の成分を含む粉状物質（飼料）をタブレット化する場合について、現象を推定して模式図の図８に基づき説明する。図１または図６において矢印方向へ回転されている加圧ロール１・２または２１・２２（加圧ロール２および２１のみにタブレット成型用凹みを有する。以下、１・２に省略）の間に、スクリューフィーダ３または２３によって押し込まれた、繊維状の成分を含む粉状物質は、図８−Ａに示すように、最初は粉状だったものが、図８−Ｂに示すように、圧縮されるとともに一部がタブレット成型用凹み７または２７（以下、７に省略）に押し込められ、かつそれの繊維の一部が凹み７から排出され、その後、図８−Ｃに示すように、凹み７内の粉状物質と、加圧ロール１・２の間の粉状物質はさらに圧縮されて固化されながら、加圧ロール１・２の外周速度の差により、凹み７内の成型物であるタブレットが加圧ロール１・２によって圧縮されたものから分離されるとともに、凹み７内の繊維の一部が加圧ロール１・２間のそれから切断される。これにより、繊維状の成分を含む粉状物質をタブレットに成型することができる。

なお、この繊維状の成分を含む粉状物質を、特許文献１に記載されているような従来のブリケットマシンにより圧縮成型してタブレット化することを試みたが、この従来のブリケットマシンでは、この粉状物質は、繊維状の成分が圧縮成型の過程で切断されることなく高密度化して製品部分とばりの部分との結合が強化されるため、慣用手段では製品とばりとに分離することができず、タブレットを得ることができなかった。

またなお、上述した粉状物質が水分を比較的多く含む場合には、前記ピストン８の頭部を水分が透過する構造にしたり、加圧ロール１・２の外周部４とピストン８との隙間を大きくして水分が通過し易い構造にして、粉状物質の圧縮時に出る水分を外部に流出させるようにしてもよい。そして、図９に示すように、必要ならば、タブレットを乾燥させるエアをタブレットに向けて噴出するノズル３４・３５を別途設けるようにしてもよい。また、図１０に示すように、必要に応じて、加圧ロール１・２を、先端側が下方になるように傾斜させて、粉状物質から前記外周部４の内面上に押し出された水が自重で流れ落ちるようにしてもよい。また、前記外周部４の内面上の水を吸引により除去してもよい。

本発明を適用した第１実施例のロール圧縮式成型機の主要部の模式図である。図１におけるＡ−Ａ断面図である。図１に示すロール圧縮式成型機によって成型したタブレットの斜視図である。ブリケットマシンによって成型された物の斜視図である。図４の成型された物から慣用手段により分離して得られた成型物の斜視図である。本発明を適用した第２実施例のロール圧縮式成型機の主要部の模式図である。図６におけるＢ−Ｂ断面図である。本発明を産業上の利用に適用した場合の作用を表示する模式図である。本発明を適用した第３実施例のロール圧縮式成型機の主要部の模式図である。図９におけるＣ−Ｃ断面図である。

Claims

円柱状を成すとともに同一方向へ指向しかつ相対向するとともにそれぞれが内側方向へ回転可能な２本の加圧ロールを配設して粉状物質をタブレットに圧縮成型するロール圧縮式成型機を用いて、粉状物質をタブレットに成型する方法であって、
前記２本の加圧ロールのうち一方の加圧ロールが外周面に多数のタブレット成型用凹みを有する場合には、この凹みを有する加圧ロールの外周速度が凹みの無い加圧ロールのそれより遅くなるようにそれぞれ回転させて粉状物質をタブレットに圧縮成型することを特徴とするタブレット成型方法。
円柱状を成すとともに同一方向へ指向しかつ相対向するとともにそれぞれが内側方向へ回転可能な２本の加圧ロールを配設して粉状物質をタブレットに圧縮成型するロール圧縮式成型機を用いて、粉状物質をタブレットに成型する方法であって、
前記２本の加圧ロールがそれぞれの外周面にタブレット成型用凹みを有する場合には、それらの外周速度が相違するようにそれぞれ回転させて、それぞれの加圧ロール及びそのタブレット成形用凹みを独立した造粒機構として機能させて、粉状物質をタブレットに圧縮成型することを特徴とするタブレット成型方法。
請求項１または２に記載のタブレット成型方法において、
粉状物質が圧縮成型されて成る前記凹み内のタブレットを押出し手段によって押し出すことを特徴とするタブレット成型方法。
粉状物質をタブレットに圧縮成型する装置であって、
円柱状を成すとともに一方の外周面に多数のタブレット成型用凹みを有し、同一方向へ指向するとともに相対向しかつそれぞれが内側方向へ回転可能にして、粉状物質をタブレットに圧縮成型する２本の加圧ロールを配設し、凹みの無い加圧ロールの外周速度がより速くなるように構成したことを特徴とするロール圧縮式成型機。
粉状物質をタブレットに圧縮成型する装置であって、
円柱状を成すとともに外周面に多数のタブレット成型用凹みを有し、同一方向へ指向するとともに相対向しかつそれぞれが内側方向へ回転可能にして、粉状物質をタブレットに圧縮成型する２本の加圧ロールを配設し、一方の加圧ロールの外周速度が他方の加圧ロールのそれよりも速くなるように構成し、それぞれの加圧ロール及びそのタブレット成形用凹みを独立した造粒機構として機能させたことを特徴とするロール圧縮式成型機。
請求項５に記載のロール圧縮式成型機において、
外周速度がより速い加圧ロールに、円柱状を成すとともにこの加圧ロールと同一方向へ指向しかつ加圧ロールの外周速度よりも速い外周速度を有する補助ロールを、前記加圧ロールに対向させかつ内側方向へ回転可能にして配設したことを特徴とするロール圧縮式成型機。
請求項４〜６項のうちいずれか１項に記載のロール圧縮式成型機において、
前記凹みを有する加圧ロールにおけるその凹みに対してタブレットの押出し手段を設けたことを特徴とするロール圧縮式成型機。
請求項７に記載のロール圧縮式成型機において、
前記押出し手段は、前記加圧ロールの半径方向へ所要長さ摺動自在にして前記凹みに内装されたピストンと、別途固定配設されてこのピストンを前記加圧ロールの外周方向へ押し出す押出し手段とで構成したことを特徴とするロール圧縮式成型機。