JP4479849B2

JP4479849B2 - 造粒物の圧縮成型法および圧縮成型装置

Info

Publication number: JP4479849B2
Application number: JP2008556017A
Authority: JP
Inventors: 克明小田木
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2027-12-18
Also published as: CN101600564B; WO2008093476A1; JPWO2008093476A1; US8136444B2; EP2116363A4; CN101600564A; EP2116363B1; EP2116363A1; US20100071571A1

Description

本発明は造粒物の圧縮成型法および圧縮成型装置に関する。さらに詳しくは、原料、たとえば粉体原料を一対の加圧ロールにより圧縮成形して造粒物、いわゆるタブレットやブリケットなどを製造する圧縮成型法および該圧縮成型法に適用する圧縮成型装置に関する。

従来より、たとえば実公昭４３−２０２３７号公報のように、回転ドラムの外周に備える多数の型孔に、進退杆に連結される複数のピン（ラム）を進退自在に挿入し、進退杵を介してピンを半径方向に進退させて原料を圧縮成形およびその取り出しをさせる圧縮成型装置がある。また、この圧縮成型装置におけるピンは、進退杆上の蓋体に回動自在に嵌挿されている。

前記圧縮成型装置は、ピンと型孔またはピンと蓋体との隙間が僅かであるため、原料の圧縮成形及びその取り出し工程の際に発生するピンのずれ（回転ドラムの円周方向）を吸収しにくいとともに、進退杵の数を増やした場合に進退杵同士の干渉が発生することのため、ピンの増設数が制限されてしまい、生産量が上げられないという問題がある。

そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、ピンの周方向のすべり（ずれ）を確保するとともに、ピンの大幅な増設を可能とすることで生産量を上げ、かつ均一な形状のタブレットを製造することができる造粒物の圧縮成型法および圧縮成型装置を提供することを目的とする。

本発明の造粒物の圧縮成型法は、原料を一対の加圧ロールにより圧縮成形して造粒物を製造する圧縮成型法であって、前記一対の加圧ロールのうち、少なくとも一方の加圧ロールが、該加圧ロールの外周部に所定の個数の成型孔を有するとともに、各成型孔に挿入される圧縮ピンと該圧縮ピンと分離して配置される所定の個数のピン支持部材とを摺動自在に内装しており、圧縮成形された造粒物を前記圧縮ピンが前記ピン支持部材とすべり接触しながら押し出すことを特徴としている。

また、本発明の造粒物の圧縮成型法は、原料を一対の加圧ロールにより圧縮成形して造粒物を製造する圧縮成型法であって、外周部に所定の個数の成型孔を有するとともに、各成型孔に挿入される圧縮ピンと該圧縮ピンと分離して配置される所定の個数のピン支持部材とを摺動自在に内装する一対の加圧ロール間に原料を送り込む工程と、該一対の加圧ロールにより原料を圧縮成形する工程と、前記圧縮ピンが前記ピン支持部材とすべり接触しながら圧縮成形された造粒物を押し出す工程とを含むことを特徴としている。

さらに、本発明の造粒物の圧縮成型装置は、原料を一対の加圧ロールにより圧縮成形して造粒物を製造する圧縮成型装置であって、前記一対の加圧ロールのうち、少なくとも一方の加圧ロールが、該加圧ロールの外周部に所定の個数の成型孔を有するとともに、各成型孔に挿入される圧縮ピンと該圧縮ピンと分離して配置される所定の個数のピン支持部材とを摺動自在に内装し、さらに前記圧縮ピンと前記ピン支持部材とを半径方向に押し出す押圧手段を内装し、圧縮成形された造粒物を前記圧縮ピンが前記ピン支持部材とすべり接触しながら押し出すことを特徴としている。

また、本発明の造粒物の圧縮成型装置は、原料を一対の加圧ロールにより圧縮成形して造粒物を製造する圧縮成型装置であって、外周部に穿通される所定の個数の成型孔に挿入される圧縮ピン、該圧縮ピンと分離して配置される所定の個数のピン支持部材、および前記圧縮ピンとピン支持部材を半径方向に押し出す押圧手段を内装する一対の加圧ロールと、該一対の加圧ロール間に原料を送り込む供給手段とを備えてなることを特徴としている。

本発明によれば、加圧ロールに圧縮ピンと該圧縮ピンと分離して配置されるピン支持部材を内装しているため、造粒物を押し出すときに圧縮ピンがピン支持部材とすべり接触しながら押し出す。これにより、圧縮ピンとピン支持部材においては、圧縮ピンの周方向のすべりが確保されるとともに、それぞれ大幅に増設することが可能となるため、生産性を大幅に上げ、かつ均一な形状のタブレットを製造することができる。

この出願は、日本国で２００７年１月３０日に出願された特願２００７−０１８８２４号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。また、本発明は以下の詳細な説明により更に完全に理解できるであろう。しかしながら、詳細な説明および特定の実施例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、当業者にとって明らかだからである。出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。本明細書あるいは請求の範囲の記載において、名詞及び同様な指示語の使用は、特に指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、単数および複数の両方を含むものと解釈すべきである。本明細書中で提供されたいずれの例示または例示的な用語（例えば、「等」）の使用も、単に本発明を説明し易くするという意図であるに過ぎず、特に請求の範囲に記載しない限り本発明の範囲に制限を加えるものではない。

以下、添付図面に基づいて本発明の造粒物の圧縮成型法および圧縮成型装置を説明する。本発明の一実施の形態にかかわる造粒物の圧縮成型装置は、原料、たとえば粉状の物質をタブレットに圧縮成形するロール圧縮式成型機であって、図１〜２に示されるように、円柱状を成すとともに相対向し、矢印Ｒ１、Ｒ２で示されるように、それぞれが内側方向へ回転可能に配設される一対の加圧ロール１、２と、該加圧ロール１、２間の上方に配設されて加圧ロール１、２間に粉状の物質を送り込む供給手段としてのスクリューフィーダ３とを備えている。このスクリューフィーダ３は、原料を送り込むホッパ４と、該ホッパ４内に原料押し込み用のスクリュー５と、該スクリュー５を駆動する駆動モータ（図示せず）とを具備している。

前記加圧ロール１、２は、電動機と減速手段（図示せず）により、外周速度が相違するようにしてそれぞれが回転できるようにされている。また、この加圧ロール１、２はそれぞれロール本体部と、該ロール本体部に内装される造粒物の押出機構とを具備している。このロール本体部は、円筒状の外周部１１と、回転軸１２に固着される円筒状のボス部１３と、外周部１１およびボス部１３の側端部（図２における左端部）を連結する連結部１４とを備える。なお、図２において、符号１５は加圧ロール１、２のボス部１３が回転軸１２から外れることを防止する押さえ部材である。さらに、図１〜４に示されるように、前記外周部１１には、前記加圧ロール１、２の半径方向に放射状に指向する所定の個数の成型孔１６が穿通されている。

また、前記押出機構は、これらの成型孔１６に摺動自在に挿入（内装）される圧縮ピン（圧縮ピストン）１７と、該圧縮ピン１７を押し出すだけではなく、成型時には圧縮ピン１７を支持する役割も有し、該圧縮ピン１７と分離して配置される所定の個数のピン支持部材１８と、固定ねじ１９によって連結部１４に固定され、前記ピン支持部材１８を前記ロール本体部に保持するための保持部材２０と、成形後のタブレットを成型孔１６から圧縮ピン１７およびピン支持部材１８を介して押し出すための押出手段２１とから構成されている。前記所定の個数のそれぞれのピン支持部材１８は、所定の個数の圧縮ピン１７を分割して支持している。本実施の形態では、加圧ロール１、２にそれぞれ、ピン支持部材１８の個数が２４個であり、圧縮ピン１７の個数が成型孔１６の個数と同じく４３２個に設定されているとともに、それぞれのピン支持部材１８が、１８個の圧縮ピン１７を支持するように設定されている。また、圧縮ピン１７は、ピン支持部材１８と分離して配置されているため、ピンの成型部の直径をｄｍｍとすると、加圧ロール１、２の径の大きさにかかわらず、加圧ロール１、２の外周面における周方向のピッチを１．０１ｄ〜１０ｄｍｍおよび軸方向のピッチを１．０１ｄ〜１０ｄｍｍとすることができるため、圧縮ピン１７の本数を従来より増設することができる。圧縮ピン１７のピッチを１．０１ｄｍｍより小さくすると、隣接する成型孔１６間が狭くなり加圧ロール１、２の当該部分の強度が低下する。また、１０ｄｍｍより大きくすると、成型孔１６の数量が減少しすぎ、生産性が悪化する。圧縮ピン１７のピッチは、１．１ｄ〜５ｄｍｍとするのが、生産性および強度の点からより好ましい。

前記圧縮ピン１７は、前記加圧ロール１、２の半径方向へ指向しかつ所要長さ摺動自在である。また、この圧縮ピン１７は、押出時に加圧ロール１、２の外側に脱落するのを防ぐため、段付部１７ａを有している。

また、前記保持部材２０には、加圧ロール１、２の半径方向へ指向する孔２０ａがピン支持部材１８と同じ個数設けられており、このピン支持部材１８のネック部１８ａがこの孔２０ａに挿通されピン支持部材１８を摺動自在にしている。また、このピン支持部材１８には、後述する引き戻し部材５１が該ピン支持部材１８を引き戻すために、ネック部１８ａの端部に段付部１８ｂが形成されている。

なお、このピン支持部材１８は、加圧ロール１、２の半径方向に自由に移動可能となるように、保持部材２０に接合した係合部２２に凹凸嵌合（すきまばめ）により係合している。また、この係合部２２は、ピン支持部材１８がネック部１８ａを中心に回転してしまうことを防止している。

前記押出手段２１は、成型孔１６から造粒物Ｗを押し出す位置の手前（上流位置）の加圧ロール１、２に内装されており、前記ピン支持部材１８を介して前記圧縮ピン１７を外側へ押圧する押出部材２３と、該押出部材２３を支持する支持部材２４とを備えている。また、この押出部材２３における、ピン支持部材１８と接触する部分は滑らかな曲率に形成されている。

なお、本実施の形態におけるロール圧縮式成型機の場合、前記加圧ロール１、２は直径が１１５ｍｍであり、また前記成型孔１６は内径が２ｍｍであり、さらに前記圧縮ピン１７およびピン支持部材１８は１ｍｍ半径方向へ移動可能にされている。

また、図１に示されるように、前記加圧ロール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と平行に配設されかつ加圧ロール１の外周速度よりも速い外周速度で矢印方向Ｒ３へ回転する補助ロール３１が、前記加圧ロール１に対向して配設されている。なお、図１における符号３２、３３および３４は、前記加圧ロール１、２および補助ロール３１の外周部に対して別途固定配設されたスクレーパである。スクレーパ３２、３３は、圧縮ピン１７により加圧ロール１、２の外周面に押し出されたタブレットを掻き落とし、製品としての個々のタブレットを取り出し、スクレーパ３４は、補助ロール３１に巻き付いたバリ４１を掻き落とす。

このように構成したロール圧縮式成型機は、加圧ロール１を外周速度が、たとえば０．０１８ｍ／ｓｅｃでかつ加圧ロール２を外周速度が０．０１２ｍ／ｓｅｃで矢印方向Ｒ１、Ｒ２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、粉状の物質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、図１および図５に示されるように、粉状の物質はまず加圧ロール１、２の成型孔１６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（異速）により、圧縮成形されたタブレットの外側先端部にせん断力が作用して、成型孔１６内のタブレットに用いられなかった粉状の物質であるバリ４１は、加圧ロール２ではなく、外周速度の速い加圧ロール１に付着する。

これに伴い、加圧ロール２における成型孔１６内のタブレットＷはバリが除去されたまま押出手段２１まで移動され、図１および図６に示されるように、続いて、加圧ロール２の回転に伴って複数の圧縮ピン１７がピン支持部材１８を介して押出部材２３によって順次押出され、この結果、複数の成型孔１６内のタブレットＷは、成型孔１６内から順次押し出される。このとき圧縮ピン１７とピン支持部材１８はすべり接触をし、圧縮ピン１７が押出部材２３と直接接することによる加圧ローラ１，２の回転により生ずる円周方向の摩擦力を受けることがないため、圧縮ピン１７の円周方向の位置のずれは解消される。したがって、圧縮ピン１７がずれることによる成型孔１６内で圧縮ピン１７がかみ合い動かなくなる不具合、あるいは、圧縮ピン１７のずれに伴う粉状物質の偏りによるタブレットＷの変形が抑えられる。成型孔１６は全て加圧ロール１、２の曲率に沿って放射状に配設されているから、外側先端部の形状に変化はなく、均一な形状のタブレットＷを得ることができる。

一方、加圧ロール１における成型孔１６内のタブレットは、バリ４１がついたまま補助ロール３１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で矢印方向Ｒ３へ回転する補助ロール３１によってバリ４１が除去され、その後、前記加圧ロール２と同様にして、タブレットＷを得ることができる。

押出しが終わった後、ピン支持部材１８は、つぎの成型工程において、原料の圧力によって圧縮ピン１７を介して押し戻されるが、原料の圧力が小さく押し戻しが充分できないなどの場合には、引き戻し部材５１を設置して強制的に引き戻してもよい。この引き戻し部材５１は、三日月形状またはくさび形状をしており、前記押出部材２３と類似の、あるいは周知の構造でピン支持部材１８の段付部１８ｂを加圧ロール１、２の半径方向に中心に向けて引っ張る。

なお、本実施の形態では、前記一対の加圧ロールに圧縮ピンと該圧縮ピンと分離して配置されるピン支持部材とを摺動自在に内装させているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、一対の加圧ロールのうち、一方の加圧ロールに圧縮ピンと該圧縮ピンと分離して配置されるピン支持部材とを摺動自在に内装させることができる。

また、本実施の形態では、前記所定の個数のそれぞれのピン支持部材が所定の個数の圧縮ピンを分割して支持しているが、この所定の個数および分割は、加圧ロールの径や、ピンのサイズや形状、配置などにより適宜選定することができる。

また、本実施の形態では、一対の加圧ロールの周速を異速にしているため、原料として、ある程度強度がある繊維分を含む原料を使用する場合、圧縮力とせん断力が同時に働くことにより繊維分を分離しながら固化を行うため、寸法のよいタブレットを効率的に製造することができる。

しかしながら、原料の種類によっては、一対の加圧ロールの周速を同一にすることもできる。

本発明の一実施の形態にかかわる造粒物の圧縮成型装置の要部縦断面図である。図１におけるＡ―Ａ断面図である。図１における加圧ロールの一部を切欠いた上面図である。図１における左側の加圧ロールの頂部領域を拡大した図である。図１における一対の加圧ロールによる圧縮成形の領域を拡大した図である。図１における右側の加圧ロールの圧縮ピンを押し出している領域を拡大した図である。

Claims

原料を一対の加圧ロールにより圧縮成形して造粒物を製造する圧縮成型法であって、
前記一対の加圧ロールのうち、少なくとも一方の加圧ロールが、該加圧ロールの外周部に所定の個数の成型孔を有するとともに、各成型孔に挿入される圧縮ピンと該圧縮ピンと分離して配置される所定の個数のピン支持部材とを摺動自在に内装しており、圧縮成形された造粒物を前記圧縮ピンが前記ピン支持部材とすべり接触しながら押し出す；
造粒物の圧縮成型法。
原料を一対の加圧ロールにより圧縮成形して造粒物を製造する圧縮成型法であって、
外周部に所定の個数の成型孔を有するとともに、各成型孔に挿入される圧縮ピンと該圧縮ピンと分離して配置される所定の個数のピン支持部材とを摺動自在に内装する一対の加圧ロール間に原料を送り込む工程と、
該一対の加圧ロールにより原料を圧縮成形する工程と、
前記圧縮ピンが前記ピン支持部材とすべり接触しながら圧縮成形された造粒物を押し出す工程とを含む；
造粒物の圧縮成型法。
前記所定の個数のピン支持部材がそれぞれ所定の個数の圧縮ピンを分割して支持している；
請求項１または２記載の造粒物の圧縮成型法。
原料を一対の加圧ロールにより圧縮成形して造粒物を製造する圧縮成型装置であって、
前記一対の加圧ロールのうち、少なくとも一方の加圧ロールが、該加圧ロールの外周部に所定の個数の成型孔を有するとともに、各成型孔に挿入される圧縮ピンと該圧縮ピンと分離して配置される所定の個数のピン支持部材とを摺動自在に内装し、さらに前記圧縮ピンと前記ピン支持部材とを半径方向に押し出す押圧手段を内装し、圧縮成形された造粒物を前記圧縮ピンが前記ピン支持部材とすべり接触しながら押し出す;
造粒物の圧縮成型装置。
原料を一対の加圧ロールにより圧縮成形して造粒物を製造する圧縮成型装置であって、
外周部に穿通される所定の個数の成型孔に挿入される圧縮ピン、該圧縮ピンと分離して配置される所定の個数のピン支持部材、および前記圧縮ピンとピン支持部材を半径方向に押し出す押圧手段を内装する一対の加圧ロールと、
該一対の加圧ロール間に原料を送り込む供給手段とを備えてなる；
造粒物の圧縮成型装置。
前記所定の個数のそれぞれのピン支持部材が所定の個数の圧縮ピンを分割して支持してなる；
請求項４または５記載の造粒物の圧縮成型装置。
前記一対の加圧ロールのうち、一方の加圧ロールに対向させて配設される補助ロールを備えてなる；
請求項５記載の造粒物の圧縮成型装置。